JP5459062B2 - 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 - Google Patents
高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5459062B2 JP5459062B2 JP2010116843A JP2010116843A JP5459062B2 JP 5459062 B2 JP5459062 B2 JP 5459062B2 JP 2010116843 A JP2010116843 A JP 2010116843A JP 2010116843 A JP2010116843 A JP 2010116843A JP 5459062 B2 JP5459062 B2 JP 5459062B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- rolling
- steel
- induction hardening
- rolled
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
・高い強度、
・高い母材靱性、
・高周波焼入れで生成する硬化層の靱性、
の全てに優れることが要求される。
fn1=C+(1/10)Si+(1/5)Mn+(5/22)Cr+1.65V−(5/7)S・・・(1)
ただし、上記(1)式中の、C、Si、Mn、Cr、V、Sは、それぞれの元素の質量%での含有量を表す。また、上記球状セメンタイトとは、長径Lと短径Wの比(L/W)が2.0以下であるセメンタイトを指す。
フェライト、ラメラーパーライトおよび球状セメンタイトからなり、フェライトの平均結晶粒径が10μm以下であり、ラメラーパーライトのうちのラメラー間隔が200nm以下のラメラーパーライトのミクロ組織に占める面積割合が20〜50%であり、かつ、球状セメンタイトの個数が4×10 5 個/mm 2 以上であるミクロ組織を有する高周波焼入れ用圧延鋼材を製造する方法であって、
該全連続式熱間圧延方法が、下記の〔1〕および〔2〕を満足することを特徴とする高周波焼入れ用圧延鋼材の製造方法。
〔1〕各圧延工程中の被圧延材の表面温度が、650〜820℃の温度範囲内であること、
〔2〕総減面率が30%以上であること。
C:0.38〜0.55%
Cは、鋼の強度、高周波焼入れ性および高周波焼入れで形成された硬化層の強度を向上させる作用を有する。しかしながら、その含有量が0.38%未満では、所望の効果が得られない。一方、Cの含有量が0.55%を超えると、母材靱性が低下するとともに、高周波焼入れで形成された硬化層が脆化する。したがって、Cの含有量を0.38〜0.55%とした。なお、前記の効果を安定して得るために、Cの含有量は0.40%以上、0.50%以下とすることが好ましい。
Siは、脱酸元素であり、さらに、固溶強化によってフェライトの強度を向上させる元素である。一方、Siは、含有量の増加に伴ってA3変態点を上昇させ、高周波焼入れ性および高周波焼入れで形成された硬化層の強度を低下させる元素でもある。そして、含有量の増加に伴ってA3変態点が上昇するため、加熱あるいは熱間圧延後の冷却過程で脱炭が生じやすいオーステナイトとフェライトが主たる構成相となる温度領域が広がるため、Siの含有量が高い鋼材では脱炭が生じやすくなる。特に、Siの含有量が1.0%を超える場合には、脱酸効果および固溶強化は期待できるものの、熱間圧延後の脱炭が生じやすくなって、高周波焼入れで生成する硬化層の靱性が低下する。したがって、Siの含有量を1.0%以下とした。なお、Si含有量は0.8%以下とすることが好ましい。一方、前記したSiの固溶強化作用を利用して強度確保を確実に行うためには、Siの含有量は0.03%以上とすることが好ましく、0.10%以上とすれば一層好ましい。
Mnは、高周波焼入れ性および高周波焼入れで形成された硬化層の靱性を向上させるのに有効な元素であるとともに、固溶強化によってフェライトの強度を向上させる元素である。しかしながら、Mnの含有量が0.20%未満の場合、所望の効果が得られない。一方、2.0%を超えてMnを含有させると、最終圧延後の冷却時にベイナイトを生成しやすくなり、靱性の劣化を招く。したがって、Mnの含有量を0.20〜2.0%とした。なお、合金コストを低く抑えたうえで前記の効果を安定して得るために、Mnの含有量は0.40%以上、1.50%以下とすることが好ましい。
Pは、不純物として含有され、粒界偏析および中心偏析を起こし、母材靱性および高周波焼入れで生成する硬化層の靱性の低下を招き、特に、その含有量が0.020%を超えると、母材靱性および高周波焼入れで生成する硬化層の靱性低下が著しくなる。したがって、Pの含有量を、0.020%以下とした。なお、Pの含有量は、0.010%以下にするのが好ましい。
Sは、不純物として含有される。なお、Sを積極的に含有させるとMnと結合してMnSを形成し、被削性、なかでも切り屑処理性を高める作用を有するが、MnSを多く形成しすぎると、被削性は改善できても、母材靱性および高周波焼入れで生成する硬化層の靱性の低下を招き、特に、Sの含有量が0.10%を超えると、母材靱性および高周波焼入れで生成する硬化層の靱性低下が著しくなる。したがって、Sの含有量を、0.10%以下とした。なお、Sの含有量は0.08%以下とすることが好ましい。一方、被削性を高める観点からは、Sは0.010%以上を含有させることが好ましく、0.015%以上含有させればより好ましい。
Crは、熱間圧延鋼材において球状セメンタイトを均一微細化させるために必要不可欠な元素である。さらに、Crは高周波焼入れ性を向上させる作用も有する。これらの効果はCrの含有量が0.10%以上で発揮される。しかしながら、Crの含有量が2.0%を超えると、前記した球状セメンタイトの均一微細化および高周波焼入れ性向上効果が飽和するうえに、母材靱性の低下が生じる。したがって、Crの含有量を0.10〜2.0%とした。なお、Crの含有量は0.20%以上、1.8%以下とすることが好ましい。
Alは、不純物として混入する元素である。また、Alは、脱酸のために添加する場合がある。しかしながら、Alは、A3変態点を上昇させ、高周波焼入れ性の低下を招く。特に、Alの含有量が0.10%を超える場合には、高周波焼入れ性の低下が著しくなり、さらに、母材靱性の劣化も招く。したがって、Alの含有量の上限を0.10%とした。なお、Alの含有量は0.08%以下とすることが好ましい。一方、AlNの脱酸効果を得るためにはAlの含有量は0.005%以上とすることが好ましい。
Bは、オーステナイトとフェライトが主たる構成相となる温度領域について、その上限値を高温側にシフトさせ、かつ、高周波焼入れ性を向上させる作用、さらには高周波焼入れ時のオーステナイト粒界におけるPおよびSの偏析を抑制する作用を有する。上記の効果はBの含有量が0.0005%以上で顕著である。しかしながら、0.0030%を超えてBを含有させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、Bの含有量を0.0005〜0.0030%とした。Bの含有量は0.0010%以上、0.0020%以下とすることが好ましい。
Nは、Bとの親和力が大きく、鋼中のBと結合してBNを形成した場合には、Bを含有させたことによる、オーステナイトとフェライトが主たる構成相となる温度領域の上限値を高温側にシフトさせる効果、高周波焼入れ性の向上効果、ならびに高周波焼入れ時のオーステナイト粒界におけるPおよびSの偏析を抑制する効果が期待できない。特に、Nの含有量が多くなって0.008%を超えると、上記効果が得られない。したがって、Nの含有量を、0.008%以下とした。なお、鋼中のNの含有量は可能な限り低減することが好ましい。
Tiは、鋼中のNと優先的に結合することでBNの形成を抑制し、Bを固溶Bとして存在させて、Bのオーステナイトとフェライトが主たる構成相となる温度領域の上限値を高温側にシフトさせる効果、Bの高周波焼入れ性向上効果ならびに高周波焼入れ時のオーステナイト粒界におけるPおよびSの偏析抑制効果を確保するのに有効な元素である。しかしながら、Tiの含有量が多すぎる場合、Tiが鋼中のCと結合して炭化物を形成して鋼中の固溶C量が減少しフェライトの割合が多くなるので、却って高周波焼入れ性の低下を招き、さらに、高周波焼入れされた硬化層の靱性の低下をも招く。特に、Tiの含有量が多くなって、0.047%を超えると、高周波焼入れ性の低下および上記硬化層の靱性の著しい低下をきたす。したがって、Tiの含有量を、0.047%以下とした。
NおよびTiの含有量がたとえ上述した範囲にあっても、Tiの含有量が〔3.4N〕未満の場合には、鋼中のNの固定が不十分となってNがBと結合してBNを形成するので、上記したBの効果を十分に発現することができない。一方、Tiの含有量が〔3.4N+0.02%〕を超えると、高周波焼入れ性の低下および高周波焼入れされた硬化層の靱性低下が避けられない。したがって、TiとNの含有量について、3.4N≦Ti≦3.4N+0.02%とした。
本発明においては、fn1の値、つまり、
fn1=C+(1/10)Si+(1/5)Mn+(5/22)Cr+1.65V−(5/7)S・・・(1)
の式で表される値が大きくなりすぎると、過度に強化されるため、母材靱性の低下を招くことになる。本発明の高周波焼入れ用圧延鋼材は、後述するように「微細なフェライト、ミクロ組織に占める面積割合が20〜50%の微細ラメラーパーライト(つまり、ラメラー間隔が200nm以下であるラメラーパーライト)を含むラメラーパーライトおよび球状セメンタイト」で構成されるミクロ組織にすることで優れた「強度−靱性バランス」を確保するが、たとえこのようなミクロ組織を得ることができた場合でも、fn1の値が1.20を超えると目標とする母材靱性(2mmUノッチシャルピー衝撃試験片を用いたシャルピー衝撃試験における試験温度25℃での衝撃値が200J/cm2以上)を得ることができない。したがって、上記(1)で表わされるfn1の値を1.20以下とした。
第1群の元素であるCu、NiおよびMoは、高周波焼入れ性を向上させ、強度を高める作用を有するので、この効果を得るために、それぞれ、上記の範囲で含有させてもよい。以下、第1群の元素について詳しく説明する。
Cuは、CおよびMnと同様に、高周波焼入れ性を向上させ、強度を高める作用を有するので、高強度化のためにCuを含有してもよい。しかしながら、Cuの含有量が1.0%を超えると熱間加工性を劣化させる。したがって、含有させる場合のCuの量を1.0%以下とした。なお、含有させる場合のCuの量は0.80%以下とすることが好ましい。
Niは、CおよびMnと同様に、高周波焼入れ性を向上させ、強度を高める作用を有するので、高強度化のためにNiを含有してもよい。しかしながら、Niの含有量が3.0%を超えるとその効果が飽和するので、コストが嵩むばかりである。したがって、含有させる場合のNiの量を3.0%以下とした。なお、含有させる場合のNiの量は2.0%以下とすることが好ましい。
Moは、CおよびMnと同様に、高周波焼入れ性を向上させ、強度を高める作用を有するので、高強度化のためにMoを含有してもよい。しかしながら、Moの含有量が0.50%を超えた場合、前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、含有させる場合のMoの量を0.50%以下とした。なお、含有させる場合のMoの量は0.40%以下とすることが好ましい。
第2群の元素であるNbおよびVは、結晶粒微細化作用を有するので、この効果を得るために、それぞれ、上記の範囲で含有させてもよい。以下、第2群の元素について詳しく説明する。
Nbは、鋼中に析出物を形成し、結晶粒を微細化する作用を有する。また、Nbには、鋼の強度を向上させる作用もある。しかしながら、Nbの含有量が0.10%を超えるとその効果が飽和し、コストが嵩むのみならず、靱性の低下を招く。このため、含有させる場合のNbの量を0.10%以下とした。なお、含有させる場合のNbの量は0.08%以下とすることが好ましい。
Vは、鋼中に析出物を形成し、結晶粒を微細化する作用を有する。また、Vには、鋼の強度を向上させる作用もある。しかしながら、Vの含有量が0.30%を超えるとその効果が飽和し、コストが嵩むのみならず、靱性の低下を招く。このため、含有させる場合のVの量を0.30%以下とした。なお、含有させる場合のVの量は0.25%以下とすることが好ましい。
前項で述べた化学成分を有する本発明の高周波焼入れ用圧延鋼材のミクロ組織は、フェライト、ラメラーパーライトおよび球状セメンタイトからなり、フェライトの平均結晶粒径が10μm以下、ラメラーパーライトのうちのラメラー間隔が200nm以下のラメラーパーライト(すなわち、微細ラメラーパーライト)のミクロ組織に占める面積割合が20〜50%および球状セメンタイトの個数が4×105個/mm2以上でなければならない。
前項で述べた本発明の高周波焼入れ用圧延鋼材のミクロ組織は、例えば、既に述べた化学成分を有する被圧延材を、次に述べる圧延方法で熱間圧延し、冷却することによって容易に得ることができる。
既に述べた化学成分を有する被圧延材を、オーステナイトとフェライトが主たる構成相となる670〜850℃の温度域に加熱した後、全連続式熱間圧延を開始する。
高周波焼入れ用圧延鋼材のミクロ組織を所望のものとするためには、既に述べた化学成分を有する被圧延材を、前記「3.1.」項に記載した条件で加熱した後、2以上の圧延工程を備える全連続式熱間圧延方法により圧延を行うに際して、当該全連続式熱間圧延方法が、下記の条件〔1〕および〔2〕を満たすようにするのがよい。
〔2〕総減面率が30%以上であること。
高周波焼入れ用圧延鋼材のミクロ組織を所望のものとするためには、既に述べた化学成分を有する被圧延材を、前記「3.1.」項に記載した条件で加熱した後、前記「3.2.」項に記載した条件で全連続式熱間圧延を行って所定の形状にした後、5s以内に鋼材表面温度を600℃以下でMs点を超える温度とし、その後、復熱により鋼材表面温度が500〜700℃の範囲となるように冷却するのがよい。
・第一中間圧延機列:2台の圧延機で構成、
・第二中間圧延機列:4台の圧延機で構成、
・仕上げ圧延機列:2台の圧延機で構成。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.38〜0.55%、Si:1.0%以下、Mn:0.20〜2.0%、P:0.020%以下、S:0.10%以下、Cr:0.10〜2.0%、Al:0.10%以下、B:0.0005〜0.0030%、N:0.008%以下およびTi:0.047%以下(但し、3.4N≦Ti≦3.4N+0.02%)を含有し、残部はFeおよび不純物からなり、下記の(1)式で表されるfn1の値が1.20以下である化学成分を有し、ミクロ組織がフェライト、ラメラーパーライトおよび球状セメンタイトからなり、フェライトの平均結晶粒径が10μm以下であり、ラメラーパーライトのうちのラメラー間隔が200nm以下のラメラーパーライトのミクロ組織に占める面積割合が20〜50%であり、かつ、球状セメンタイトの個数が4×105個/mm2以上であることを特徴とする高周波焼入れ用圧延鋼材。
fn1=C+(1/10)Si+(1/5)Mn+(5/22)Cr+1.65V−(5/7)S・・・(1)
ただし、上記(1)式中の、C、Si、Mn、Cr、V、Sは、それぞれの元素の質量%での含有量を表す。また、上記球状セメンタイトとは、長径Lと短径Wの比(L/W)が2.0以下であるセメンタイトを指す。 - 化学成分が、Feの一部に代えて、質量%で、Cu:1.0%以下、Ni:3.0%以下およびMo:0.50%以下のうちの1種以上の元素を含有することを特徴とする請求項1に記載の高周波焼入れ用圧延鋼材。
- 化学成分が、Feの一部に代えて、質量%で、Nb:0.10%以下およびV:0.30%以下のうちの1種以上の元素を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の高周波焼入れ用圧延鋼材。
- 請求項1から3までのいずれかに記載の化学成分を有する被圧延材を、670〜850℃の温度域に加熱した後、2以上の圧延工程を備える全連続式熱間圧延方法により圧延し、さらに、最終圧延工程における圧延を終了した後、5s以内に鋼材表面温度を600℃以下でMs点を超える温度とし、その後、復熱により鋼材表面温度が500〜700℃の範囲となるように冷却して、
フェライト、ラメラーパーライトおよび球状セメンタイトからなり、フェライトの平均結晶粒径が10μm以下であり、ラメラーパーライトのうちのラメラー間隔が200nm以下のラメラーパーライトのミクロ組織に占める面積割合が20〜50%であり、かつ、球状セメンタイトの個数が4×10 5 個/mm 2 以上であるミクロ組織を有する高周波焼入れ用圧延鋼材を製造する方法であって、
該全連続式熱間圧延方法が、下記の〔1〕および〔2〕を満足することを特徴とする高周波焼入れ用圧延鋼材の製造方法。
〔1〕各圧延工程中の被圧延材の表面温度が、650〜820℃の温度範囲内であること
〔2〕総減面率が30%以上であること
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010116843A JP5459062B2 (ja) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010116843A JP5459062B2 (ja) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011241465A JP2011241465A (ja) | 2011-12-01 |
JP5459062B2 true JP5459062B2 (ja) | 2014-04-02 |
Family
ID=45408426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010116843A Active JP5459062B2 (ja) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5459062B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013084265A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | Jfeスチール株式会社 | 機械構造用鋼およびその製造方法 |
JP5778055B2 (ja) | 2012-02-15 | 2015-09-16 | 新日鐵住金株式会社 | 熱間鍛造用圧延棒鋼および熱間鍛造素形材ならびにコモンレールおよびその製造方法 |
EP3040435B9 (en) * | 2013-08-26 | 2018-03-07 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Rolled round steel material for steering rack bar, and steering rack bar |
CN115976408A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-04-18 | 芜湖新兴铸管有限责任公司 | 一种低合金耐蚀抗震钢筋及其生产方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3842888B2 (ja) * | 1998-01-30 | 2006-11-08 | 新日本製鐵株式会社 | 冷間加工性と高強度特性を兼備した高周波焼入れ用鋼材の製造方法 |
JP3809004B2 (ja) * | 1998-02-24 | 2006-08-16 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度特性と低熱処理歪み特性に優れた高周波焼入れ用鋼材とその製造方法 |
JP3527641B2 (ja) * | 1998-08-26 | 2004-05-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間加工性に優れた鋼線材 |
JP4488228B2 (ja) * | 2005-10-13 | 2010-06-23 | 住友金属工業株式会社 | 高周波焼入れ用鋼材 |
JP2010168624A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 |
-
2010
- 2010-05-21 JP JP2010116843A patent/JP5459062B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011241465A (ja) | 2011-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6048580B2 (ja) | 熱延鋼板及びその製造方法 | |
JP2010168624A (ja) | 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 | |
EP2287346B1 (en) | Bainitic steels with boron | |
KR102090196B1 (ko) | 냉간 단조 조질품용 압연 봉선 | |
JP4484070B2 (ja) | 高張力熱延鋼板及びその製造方法 | |
JP6226086B2 (ja) | 冷間鍛造部品用圧延棒鋼または圧延線材 | |
KR101965521B1 (ko) | 냉간 단조 부품용 압연 봉강 또는 압연 선재 | |
JP2010144226A (ja) | 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 | |
JP6819198B2 (ja) | 冷間鍛造調質品用圧延棒線 | |
CN111406124B (zh) | 高强度冷轧钢板及其制造方法 | |
CN112088225B (zh) | 热轧钢板及其制造方法 | |
CN111133121B (zh) | 热轧钢板及其制造方法 | |
CN111094612B (zh) | 热轧钢板及其制造方法 | |
JP5459064B2 (ja) | 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 | |
JP5459063B2 (ja) | 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 | |
JP5459062B2 (ja) | 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 | |
JP5459065B2 (ja) | 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法 | |
JP5482342B2 (ja) | 直接切削用熱間圧延鋼材およびその製造方法 | |
JP3764710B2 (ja) | 靭性および延性に優れたパーライト系レールの製造方法 | |
JP6390685B2 (ja) | 非調質鋼およびその製造方法 | |
JP6295632B2 (ja) | 靭性に優れた高強度h形鋼 | |
JP2007246985A (ja) | 高靭性高張力厚鋼板の製造方法 | |
JP6435864B2 (ja) | 冷延鋼板およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120425 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121011 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20121011 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130924 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131122 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131217 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131230 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5459062 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |