JP5503476B2 - Steel - Google Patents
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Description
本発明は、船用大型ディーゼルエンジンのクランクスローなどの大型厚肉鋳鋼品として用いられる鋼材、およびこの鋼材の成分設計方法に関するものである。 The present invention relates to a steel material used as a large thick cast steel product such as a crank throw of a large diesel engine for ships, and a component design method for the steel material.
船用大型ディーゼルエンジンのクランクスローなどの大型厚肉鋳鋼品は、溶鋼を鋳型に鋳込んで製造されるが、この大型厚肉鋳鋼品として用いられる鋼材には強度の他、溶接性や鋳造性などの特性が求められる。 Large thick cast steel products such as crank throws of large diesel engines for ships are manufactured by casting molten steel into molds. Steel materials used as these large thick cast steel products have strength, weldability, castability, etc. Characteristics are required.
大型構造用部材として使用される鋳鋼品の強度、延性、靭性、および溶接性を改善するための熱処理方法が特許文献1に開示されている。この熱処理方法では鋼を900〜960℃に保持した後、空冷乃至油冷を施し、次いで620〜680℃に保持した後、炉冷している。しかし、例えば直径が1m以上の大型厚肉鋳鋼品を水冷や油冷することは設備的、操業的に困難である。 Patent Document 1 discloses a heat treatment method for improving the strength, ductility, toughness, and weldability of a cast steel product used as a large structural member. In this heat treatment method, the steel is kept at 900 to 960 ° C., then air-cooled or oil-cooled, then kept at 620 to 680 ° C., and then cooled in the furnace. However, for example, it is difficult in terms of equipment and operation to cool a large thick cast steel product having a diameter of 1 m or more with water or oil.
一方、特許文献2には上記特許文献1の問題点を解決するために、オーステナイト化処理時の冷却速度が空冷のように遅い場合でも高強度となり、しかも溶接性にも優れ、且つ鋳造時に引け巣が発生しない低合金鋳鋼材が開示されている。この特許文献2では、合金元素の含有量に基づいて、焼入性倍数α、溶接性指数β、鋳造性指数γを設定し、強度、溶接性、鋳造性を改善している。 On the other hand, in Patent Document 2, in order to solve the problem of Patent Document 1, the strength is high even when the cooling rate during the austenitizing treatment is slow, such as air cooling, and the weldability is excellent, and it is closed during casting. A low alloy cast steel material in which no nest is generated is disclosed. In this Patent Document 2, a hardenability factor α, a weldability index β, and a castability index γ are set based on the content of the alloy element to improve strength, weldability, and castability.
ところで、大型厚肉鋳鋼品を製造するときの鋳造時には、上記特許文献2で指摘されているように引け巣欠陥が発生しないことが求められるが、鋳鋼品の品質を一層向上させるには逆V偏析を低減することも要求される。大型厚肉鋳鋼品を製造する際には、凝固速度が小さいためマクロ偏析などが発生しやすく、鋳鋼品内の成分組成が不均一となり、特に逆V偏析と呼ばれる局所的な偏析帯が発生すると、逆V偏析内部に引け巣欠陥が発生することがあり、更に鋳鋼品の中心軸位置と外周部で強度のバラツキを生じたり、溶接性が悪くなるからである。 By the way, at the time of casting when manufacturing a large-sized thick cast steel product, it is required that no shrinkage defect occurs as pointed out in Patent Document 2, but in order to further improve the quality of the cast steel product, the reverse V It is also required to reduce segregation. When manufacturing large thick cast steel products, macro segregation is likely to occur because the solidification rate is low, and the composition of the components in the cast steel product becomes non-uniform, especially when a local segregation zone called reverse V segregation occurs. This is because shrinkage defects may occur inside the reverse V segregation, and the strength of the center axis position and the outer periphery of the cast steel product may vary, and weldability may deteriorate.
逆V偏析を低減する技術として特許文献3の技術が知られている。この特許文献3では、不可避不純物のうちSi、Mn、P、Sを低減することによって逆V偏析の発生を防止している。しかしMnを低減し過ぎると強度を確保できない。また、特許文献3では2%以上のCrを積極的に添加しているが、Crを過剰に含有させると溶鋼の密度が小さくなるため、凝固時の固液共存領域における濃化溶鋼とバルク溶鋼との密度差が大きくなり、逆V偏析が発生しやすくなる。 The technique of Patent Document 3 is known as a technique for reducing reverse V segregation. In this patent document 3, generation | occurrence | production of reverse V segregation is prevented by reducing Si, Mn, P, and S among inevitable impurities. However, if Mn is reduced too much, the strength cannot be secured. Further, in Patent Document 3, 2% or more of Cr is positively added, but if excessive Cr is contained, the density of the molten steel becomes small, so the concentrated molten steel and the bulk molten steel in the solid-liquid coexistence region during solidification. And the density difference between the two increases and reverse V segregation is likely to occur.
溶鋼中の密度差による偏析形態を考慮することによってストリーク状のマクロ、ミクロ偏析を抑制する技術として特許文献4が提案されている。しかしこの特許文献4においてはNiを0.30%以下に抑制すると共に、Crを1.0%以上含有させており、本発明者が検討したところ、溶鋼中の密度差が大きく、逆V偏析の発生は充分に抑制できていないことが分かった。 Patent Document 4 has been proposed as a technique for suppressing streak-like macro and micro segregation by considering the segregation form due to the density difference in the molten steel. However, in this patent document 4, Ni is suppressed to 0.30% or less and Cr is contained in an amount of 1.0% or more. When the present inventor examined, the density difference in the molten steel is large, and reverse V segregation occurs. It turned out that generation | occurrence | production of is not fully suppressed.
また、非特許文献1にはキルド鋼塊の逆V偏析線密度と鋼材の成分組成との関係について開示されており、この文献にはキルド鋼塊の逆V偏析線密度は、固液共存相内残溶鋼に働く平均浮力を表わす指数φの値が増すにつれて増加することが記載されている。また、V(バナジウム)は頭部偏析やV偏析を減らす元素であるが、溶鋼の密度差のみを考慮した指数φ中のVの係数はゼロであると記載されている。
φ=0.01×[%C]+0.63×[%Si]+0.10×[%Mn]+3.64×[%P]+4.24×[%S]−0.19×[%Mo]+0.01×[%Cr]−0.01×[%Ni] ・・(a)
Non-Patent Document 1 discloses the relationship between the reverse V segregation line density of the killed steel ingot and the composition of the steel material. This document describes the reverse V segregation line density of the killed steel ingot in the solid-liquid coexisting phase. It is described that the value increases as the value of the index φ representing the average buoyancy acting on the inner molten steel increases. V (vanadium) is an element that reduces head segregation and V segregation, but it is described that the coefficient of V in the index φ considering only the density difference of molten steel is zero.
φ = 0.01 × [% C] + 0.63 × [% Si] + 0.10 × [% Mn] + 3.64 × [% P] + 4.24 × [% S] −0.19 × [% Mo ] + 0.01 × [% Cr] −0.01 × [% Ni] (a)
上記非特許文献1では、逆V偏析と鋼材の成分組成との関係について着目されている。しかし引け巣欠陥などの鋳造欠陥については着目されていない。 In the said nonpatent literature 1, attention is paid about the relationship between reverse V segregation and the component composition of steel materials. However, no attention has been paid to casting defects such as shrinkage defects.
本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、引け巣などの鋳造欠陥を低減した鋼材、およびこの鋼材の成分設計方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the steel materials which reduced casting defects, such as a shrinkage nest, and the component design method of this steel materials.
上記課題を解決することのできた本発明に係る鋼材は、質量%で、C:0.15〜0.27%、Si:0.10%以下(0%を含まない)、Mn:0.5〜1.2%、Ni:0.35〜1.60%、Cr:0.1〜0.7%、Mo:0.1〜0.4%、V:0.3%以下(0%を含まない)、Al:0.03%以下(0%を含まない)、Cu:0.03%以下(0%を含まない)、P:0.01%以下(0%を含まない)、S:0.01%以下(0%を含まない)を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材である。そして、下記(1)式で算出される指数φ1の値が−0.5〜0であるか、および/または下記(2)式で算出される指数φ2の値が−0.008〜0.008である点に要旨を有している。
φ1=0.01×[C]+0.63×[Si]+0.10×[Mn]−0.4×[Ni]+0.01×[Cr]−0.19×[Mo]−0.20×[V]+1.0×[Al]+0.05×[Cu]+3.64×[P]+4.24×[S] ・・(1)
φ2=(φ1+0.2)/(100−ΔT) ・・・(2)
The steel materials according to the present invention that have been able to solve the above problems are in mass%, C: 0.15 to 0.27%, Si: 0.10% or less (not including 0%), Mn: 0.5 -1.2%, Ni: 0.35-1.60%, Cr: 0.1-0.7%, Mo: 0.1-0.4%, V: 0.3% or less (0% Al: 0.03% or less (not including 0%), Cu: 0.03% or less (not including 0%), P: 0.01% or less (not including 0%), S : A steel material containing 0.01% or less (not including 0%), the balance being iron and inevitable impurities. The value of the index φ1 calculated by the following equation (1) is −0.5 to 0 and / or the value of the index φ2 calculated by the following equation (2) is −0.008 to 0.00. The point is that it is 008.
φ1 = 0.01 × [C] + 0.63 × [Si] + 0.10 × [Mn] −0.4 × [Ni] + 0.01 × [Cr] −0.19 × [Mo] −0.20 * [V] + 1.0 * [Al] + 0.05 * [Cu] + 3.64 * [P] + 4.24 * [S] (1)
φ2 = (φ1 + 0.2) / (100−ΔT) (2)
但し、上記(2)式中、φ1は上記(1)式、ΔTは下記(3)式で求められる値であり、下記(3)式中、TLは下記(4)式、TSは下記(5)式で求められる値である。
ΔT=TL−TS ・・(3)
TL=1536−(0.1+83.9×[C]+10×[C]2+12.6×[Si]+5.4×[Mn]−30×[P]−37×[S]+4.6×[Cu]+5.1×[Ni]+1.5×[Cr]−3.3×[Mo]) ・・(4)
TS=1536−(415.5×[C]+12.3×[Si]+6.8×[Mn]+124.5×[P]+183.9×[S]+4.3×[Ni]+1.4×[Cr]+4.1×[Al]) ・・(5)
上記(1)式、(3)式〜(5)式中、[ ]は、各元素の含有量(質量%)を意味している。
However, in the above formula (2), φ1 is the value obtained by the above formula (1), ΔT is a value obtained by the following formula (3), and in the following formula (3), T L is the following formula (4), and T S is It is a value obtained by the following equation (5).
ΔT = T L −T S (3)
T L = 1536− (0.1 + 83.9 × [C] + 10 × [C] 2 + 12.6 × [Si] + 5.4 × [Mn] −30 × [P] −37 × [S] +4.6 × [Cu] + 5.1 × [Ni] + 1.5 × [Cr] −3.3 × [Mo]) (4)
T S = 1536− (415.5 × [C] + 12.3 × [Si] + 6.8 × [Mn] + 124.5 × [P] + 183.9 × [S] + 4.3 × [Ni] +1. 4 × [Cr] + 4.1 × [Al]) (5)
In the above formulas (1) and (3) to (5), [] means the content (% by mass) of each element.
本発明には、上記鋼材から製造される鋳鋼品(例えば、クランクスローなど)も包含される。 The present invention also includes cast steel products (for example, crank throws) manufactured from the above steel materials.
上記課題を解決することのできた本発明に係る鋼材は、質量%で、C:0.15〜0.27%、Si:0.10%以下(0%を含まない)、Mn:0.5〜1.2%、Ni:0.35〜1.60%、Cr:0.1〜0.7%、Mo:0.1〜0.4%、V:0.3%以下(0%を含まない)、Al:0.03%以下(0%を含まない)、Cu:0.03%以下(0%を含まない)、P:0.01%以下(0%を含まない)、S:0.01%以下(0%を含まない)を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材において、下記(1)式で算出される指数φ1の値が−0.5〜0を満足するように成分調整するか、および/または下記(2)式で算出される指数φ2の値が−0.008〜0.008を満足するように成分調整することによって得ることができる。
φ1=0.01×[C]+0.63×[Si]+0.10×[Mn]−0.4×[Ni]+0.01×[Cr]−0.19×[Mo]−0.20×[V]+1.0×[Al]+0.05×[Cu]+3.64×[P]+4.24×[S] ・・(1)
φ2=(φ1+0.2)/(100−ΔT) ・・・(2)
The steel materials according to the present invention that have been able to solve the above problems are in mass%, C: 0.15 to 0.27%, Si: 0.10% or less (not including 0%), Mn: 0.5 -1.2%, Ni: 0.35-1.60%, Cr: 0.1-0.7%, Mo: 0.1-0.4%, V: 0.3% or less (0% Al: 0.03% or less (not including 0%), Cu: 0.03% or less (not including 0%), P: 0.01% or less (not including 0%), S : 0.01% or less (excluding 0%) in steel materials with the balance being iron and inevitable impurities, the value of the index φ1 calculated by the following formula (1) satisfies −0.5 to 0 By adjusting the components so that the value of the index φ2 calculated by the following equation (2) satisfies −0.008 to 0.008. Can be obtained.
φ1 = 0.01 × [C] + 0.63 × [Si] + 0.10 × [Mn] −0.4 × [Ni] + 0.01 × [Cr] −0.19 × [Mo] −0.20 * [V] + 1.0 * [Al] + 0.05 * [Cu] + 3.64 * [P] + 4.24 * [S] (1)
φ2 = (φ1 + 0.2) / (100−ΔT) (2)
但し、上記(2)式中、φ1は上記(1)式、ΔTは下記(3)式で求められる値であり、下記(3)式中、TLは下記(4)式、TSは下記(5)式で求められる値である。下記(1)式、(3)式〜(5)式中、[ ]は、各元素の含有量(質量%)を意味している。
ΔT=TL−TS ・・(3)
TL=1536−(0.1+83.9×[C]+10×[C]2+12.6×[Si]+5.4×[Mn]−30×[P]−37×[S]+4.6×[Cu]+5.1×[Ni]+1.5×[Cr]−3.3×[Mo]) ・・(4)
TS=1536−(415.5×[C]+12.3×[Si]+6.8×[Mn]+124.5×[P]+183.9×[S]+4.3×[Ni]+1.4×[Cr]+4.1×[Al]) ・・(5)
上記(1)式、(3)式〜(5)式中、[ ]は、各元素の含有量(質量%)を意味している。
However, in the above formula (2), φ1 is the value obtained by the above formula (1), ΔT is a value obtained by the following formula (3), and in the following formula (3), T L is the following formula (4), and T S is It is a value obtained by the following equation (5). In the following formulas (1) and (3) to (5), [] means the content (% by mass) of each element.
ΔT = T L −T S (3)
T L = 1536− (0.1 + 83.9 × [C] + 10 × [C] 2 + 12.6 × [Si] + 5.4 × [Mn] −30 × [P] −37 × [S] +4.6 × [Cu] + 5.1 × [Ni] + 1.5 × [Cr] −3.3 × [Mo]) (4)
T S = 1536− (415.5 × [C] + 12.3 × [Si] + 6.8 × [Mn] + 124.5 × [P] + 183.9 × [S] + 4.3 × [Ni] +1. 4 × [Cr] + 4.1 × [Al]) (5)
In the above formulas (1) and (3) to (5), [] means the content (% by mass) of each element.
本発明によれば、上記(1)式および/または上記(2)式に基づいて鋼材の成分設計を行い、鋼材に含まれる合金元素の添加バランスを適切に制御しているため、鋳造時に逆V偏析の発生を抑制できるのみならず、引け巣などの鋳造欠陥の発生も防止できる。そのため、大型厚肉鋳鋼品を作製しても高強度を維持でき、しかも鋳鋼品の中心軸位置と外周部における強度差が少なくなり、溶接性の劣化も防止可能な鋼材を提供できる。 According to the present invention, the composition of the steel material is designed based on the above equation (1) and / or the above equation (2), and the addition balance of the alloy elements contained in the steel material is appropriately controlled. Not only can the occurrence of V segregation be suppressed, but also the occurrence of casting defects such as shrinkage can be prevented. Therefore, it is possible to provide a steel material that can maintain high strength even when a large-sized thick cast steel product is produced, and that the difference in strength between the central axis position and the outer peripheral portion of the cast steel product is reduced and weldability can be prevented from being deteriorated.
本発明者らは、溶鋼を鋳造して大型厚肉鋳鋼品を作製したときに、高強度を維持しつつ中心軸付近と外表面側付近の強度差が少なく、しかも溶接性を良好なものとするために、引け巣などの鋳造欠陥の発生を防止することを目指して鋭意検討を重ねてきた。その結果、鋼材の成分組成が下記(1)式で算出される指数φ1を満足するか、および/または下記(2)式で算出される指数φ2を満足するように成分設計すれば、鋳造時に鋳造欠陥が発生しにくくなることを見出し、本発明を完成した。 When the present inventors cast a molten steel to produce a large thick cast steel product, the strength difference between the central axis and the outer surface side is small while maintaining high strength, and the weldability is good. In order to do so, we have conducted intensive studies aimed at preventing the occurrence of casting defects such as shrinkage cavities. As a result, if the component composition of the steel material satisfies the index φ1 calculated by the following equation (1) and / or the component design so as to satisfy the index φ2 calculated by the following equation (2), The present invention was completed by finding out that casting defects are less likely to occur.
まず、本発明の鋼材の成分組成について説明する。本発明の鋼材は、C:0.15〜0.27%、Si:0.10%以下(0%を含まない)、Mn:0.5〜1.2%、Ni:0.35〜1.60%、Cr:0.1〜0.7%、Mo:0.1〜0.4%、V:0.3%以下(0%を含まない)、Al:0.03%以下(0%を含まない)、Cu:0.03%以下(0%を含まない)、P:0.01%以下(0%を含まない)、S:0.01%以下(0%を含まない)を含有するものである。こうした範囲を規定した理由は次の通りである。 First, the component composition of the steel material of the present invention will be described. The steel materials of the present invention are: C: 0.15 to 0.27%, Si: 0.10% or less (not including 0%), Mn: 0.5 to 1.2%, Ni: 0.35 to 1 .60%, Cr: 0.1 to 0.7%, Mo: 0.1 to 0.4%, V: 0.3% or less (excluding 0%), Al: 0.03% or less (0 %), Cu: 0.03% or less (not including 0%), P: 0.01% or less (not including 0%), S: 0.01% or less (not including 0%) It contains. The reason for specifying such a range is as follows.
Cは、鋼材の強度を向上させると共に、焼き入れ性を向上させる元素であり、0.15%以上含有させる必要がある。好ましくは0.17%以上である。しかし過剰に含有すると、溶接割れの感受性が高くなるため、0.27%以下とする。好ましくは0.25%以下、より好ましくは0.24%以下である。 C is an element that improves the strength of the steel material and improves the hardenability, and needs to be contained by 0.15% or more. Preferably it is 0.17% or more. However, if excessively contained, the sensitivity to weld cracking increases, so the content is made 0.27% or less. Preferably it is 0.25% or less, more preferably 0.24% or less.
Siは、脱酸剤として作用するほか、焼き入れ性を向上させるのに作用する元素である。こうした作用を有効に発揮させるには、0.01%以上含有することが好ましい。より好ましくは0.02%以上である。しかし過剰に含有すると鋳造時に鋳造欠陥が発生するため、0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下であり、より好ましくは0.06%以下である。 Si acts as a deoxidizer and is an element that acts to improve hardenability. In order to exhibit such an action effectively, it is preferable to contain 0.01% or more. More preferably, it is 0.02% or more. However, if excessively contained, casting defects occur during casting, so the content is made 0.10% or less. Preferably it is 0.08% or less, More preferably, it is 0.06% or less.
Mnは、鋼材の強度を向上させると共に、焼き入れ性を向上させる元素であり、0.5%以上含有させる必要がある。好ましくは0.55%以上である。しかし過剰に含有すると鋳造時に鋳造欠陥が発生するため、1.2%以下とする。好ましくは1.15%以下であり、より好ましくは1.0%以下である。 Mn is an element that improves the strength of the steel material and improves the hardenability, and it is necessary to contain 0.5% or more. Preferably it is 0.55% or more. However, if excessively contained, casting defects occur during casting. Preferably it is 1.15% or less, More preferably, it is 1.0% or less.
Niは、溶接性を低下させることなく、鋼材の強度を向上させると共に、焼き入れ性を向上させる元素であり、積極的に含有させることが推奨される元素である。従って本発明ではNiを0.35%以上含有させる必要がある。好ましくは0.4%以上であり、より好ましくは0.5%以上である。しかしNiは高価な元素であるため、過剰に含有するコスト高となる。従ってNiは1.60%以下、好ましくは1.5%以下、より好ましくは1.4%以下である。 Ni is an element that improves the strength of the steel material and improves the hardenability without degrading the weldability, and is an element recommended to be positively contained. Therefore, in the present invention, it is necessary to contain 0.35% or more of Ni. Preferably it is 0.4% or more, More preferably, it is 0.5% or more. However, since Ni is an expensive element, the cost of containing excessively becomes high. Therefore, Ni is 1.60% or less, preferably 1.5% or less, more preferably 1.4% or less.
Crは、鋼材の強度を向上させるほか、焼き入れ性を向上させる元素であり、また焼き戻し軟化抵抗も高めるのにも作用する元素である。こうした効果を発揮させるには、0.1%以上含有させる必要がある。好ましくは0.2%以上であり、より好ましくは0.3%以上である。しかし過剰に含有すると溶接性を低下させるため0.7%以下とする。好ましくは0.65%以下であり、より好ましくは0.6%以下である。 Cr is an element that improves the strength of the steel material, improves the hardenability, and also acts to increase the temper softening resistance. In order to exert such effects, it is necessary to contain 0.1% or more. Preferably it is 0.2% or more, More preferably, it is 0.3% or more. However, if excessively contained, the weldability is lowered, so the content is made 0.7% or less. Preferably it is 0.65% or less, More preferably, it is 0.6% or less.
Moは、上記Crと同様に、鋼材の強度を向上させるほか、焼き入れ性を向上させる元素であり、また焼き戻し軟化抵抗も高めるのにも作用する元素である。こうした効果を発揮させるには、0.1%以上含有させる必要がある。好ましくは0.2%以上であり、より好ましくは0.3%以上である。しかし過剰に含有すると溶接性を低下させるため0.4%以下とする。好ましくは0.33%以下である。 Mo, like Cr, is an element that improves the hardenability in addition to improving the strength of the steel material, and also acts to increase the temper softening resistance. In order to exert such effects, it is necessary to contain 0.1% or more. Preferably it is 0.2% or more, More preferably, it is 0.3% or more. However, if excessively contained, the weldability is lowered, so the content is made 0.4% or less. Preferably it is 0.33% or less.
Vは、デンドライト形態を複雑化し、固液共存時に、合金元素が濃化した濃化溶鋼の流動を抑制して逆V偏析が発生することを防止する元素である。また、Vは、デンドライト形態を複雑化することにより引け巣などの鋳造欠陥の発生を抑制する元素である。また、Vは、焼き戻し軟化抵抗を高める元素であり、凝固組織の微細化にも寄与する元素である。こうした作用を有効に発揮させるには、0.01%以上含有させることが好ましい。より好ましくは0.03%以上であり、更に好ましくは0.06%以上である。しかし過剰に含有させても焼き戻し軟化抵抗を高める作用は飽和し、しかも溶接性を低下させるため0.3%以下とする。好ましくは0.2%以下であり、より好ましくは0.1%以下である。 V is an element that complicates the dendrite form and suppresses the occurrence of reverse V segregation by suppressing the flow of the concentrated molten steel in which the alloy element is concentrated when coexisting with solid and liquid. V is an element that suppresses the occurrence of casting defects such as shrinkage by complicating the dendrite form. V is an element that increases the temper softening resistance and contributes to the refinement of the solidified structure. In order to exhibit such an action effectively, it is preferable to contain 0.01% or more. More preferably, it is 0.03% or more, More preferably, it is 0.06% or more. However, even if contained excessively, the effect of increasing the temper softening resistance is saturated, and in order to reduce the weldability, the content is made 0.3% or less. Preferably it is 0.2% or less, More preferably, it is 0.1% or less.
Alは、脱酸剤として作用するほか、鋼材の結晶粒を微細化させて靭性を高めるのに有効に作用する元素である。しかし過剰に含有させるとAl2O3系の介在物が多く生成し、溶鋼の清浄度が低下し、強度が低下するため0.03%以下とする。好ましくは0.028%以下であり、より好ましくは0.025%以下である。 In addition to acting as a deoxidizer, Al is an element that effectively acts to increase the toughness by refining the crystal grains of the steel material. However, if it is excessively contained, a large amount of Al 2 O 3 inclusions are produced, the cleanliness of the molten steel is lowered, and the strength is lowered. Preferably it is 0.028% or less, More preferably, it is 0.025% or less.
Cuは、靭性を向上させる元素であり、また鋳鋼の降伏応力を上昇させるのにも有効に作用する元素である。こうした効果を有効に発揮させるには、0.01%以上含有させることが好ましい。より好ましくは0.015%以上とする。しかし過剰に含有すると、高温割れが発生しやすくなるに伴い、表面性状が悪くなるため、0.03%以下とする。好ましくは0.025%以下、より好ましくは0.02%以下とする。 Cu is an element that improves toughness and is also an element that effectively acts to increase the yield stress of cast steel. In order to exhibit such an effect effectively, it is preferable to make it contain 0.01% or more. More preferably, it is 0.015% or more. However, if it is contained excessively, the surface properties deteriorate as hot cracking is likely to occur, so the content is made 0.03% or less. Preferably it is 0.025% or less, more preferably 0.02% or less.
Pは、不可避不純物として含有する元素であり、過剰に含有すると、偏析部に濃化し、濃化部分の溶鋼密度差を低下させて逆V偏析を発生しやすくする元素である。また、溶鋼の固相線温度を低下させてΔTを大きくして鋳造欠陥を発生しやすくする元素である。また、過剰なPは、靱性を低下させる原因となる。従ってPは、0.01%以下に抑制する必要がある。好ましくは0.008%以下、より好ましくは0.006%以下とする。 P is an element contained as an unavoidable impurity, and if contained excessively, P is an element that concentrates in the segregated portion and reduces the difference in molten steel density in the concentrated portion, and easily causes reverse V segregation. Further, it is an element that lowers the solidus temperature of molten steel and increases ΔT to easily cause casting defects. Further, excessive P causes a decrease in toughness. Therefore, P must be suppressed to 0.01% or less. Preferably it is 0.008% or less, More preferably, it is 0.006% or less.
Sは、上記Pと同様に、不可避不純物として含有する元素であり、過剰に含有すると、偏析部に濃化し、濃化部分の溶鋼密度差を低下させて逆V偏析を発生しやすくする元素である。また、溶鋼の固相線温度を低下させてΔTを大きくして鋳造欠陥を発生しやすくする元素である。また、過剰なSは、靱性を低下させる原因となる。従ってSは、0.01%以下に抑制する必要がある。好ましくは0.008%以下、より好ましくは0.006%以下とする。 S is an element contained as an unavoidable impurity as in the case of P, and if contained excessively, S is an element that concentrates in the segregation part and reduces the difference in the density of molten steel in the enriched part to easily generate reverse V segregation. is there. Further, it is an element that lowers the solidus temperature of molten steel and increases ΔT to easily cause casting defects. In addition, excessive S causes a decrease in toughness. Therefore, S must be suppressed to 0.01% or less. Preferably it is 0.008% or less, More preferably, it is 0.006% or less.
本発明の鋼材の成分組成は上記の通りであり、残部は鉄および不可避不純物である。 The component composition of the steel material of the present invention is as described above, and the balance is iron and inevitable impurities.
本発明の鋼材は、上述した成分組成を満足したうえで、更に下記(1)式で算出される指数φ1の値が−0.5〜0であるか、および/または下記(2)式で算出される指数φ2の値が−0.008〜0.008であることが重要である。
φ1=0.01×[C]+0.63×[Si]+0.10×[Mn]−0.4×[Ni]+0.01×[Cr]−0.19×[Mo]−0.20×[V]+1.0×[Al]+0.05×[Cu]+3.64×[P]+4.24×[S] ・・(1)
φ2=(φ1+0.2)/(100−ΔT) ・・・(2)
In the steel material of the present invention, after satisfying the above-described component composition, the value of the index φ1 calculated by the following formula (1) is −0.5 to 0 and / or the following formula (2): It is important that the calculated value of the index φ2 is −0.008 to 0.008.
φ1 = 0.01 × [C] + 0.63 × [Si] + 0.10 × [Mn] −0.4 × [Ni] + 0.01 × [Cr] −0.19 × [Mo] −0.20 * [V] + 1.0 * [Al] + 0.05 * [Cu] + 3.64 * [P] + 4.24 * [S] (1)
φ2 = (φ1 + 0.2) / (100−ΔT) (2)
但し、ΔTは下記(3)式で求められる値であり、下記(3)式中、TLは下記(4)式、TSは下記(5)式で求められる値である。
ΔT=TL−TS ・・(3)
TL=1536−(0.1+83.9×[C]+10×[C]2+12.6×[Si]+5.4×[Mn]−30×[P]−37×[S]+4.6×[Cu]+5.1×[Ni]+1.5×[Cr]−3.3×[Mo]) ・・(4)
TS=1536−(415.5×[C]+12.3×[Si]+6.8×[Mn]+124.5×[P]+183.9×[S]+4.3×[Ni]+1.4×[Cr]+4.1×[Al]) ・・(5)
上記(1)式、および(3)式〜(5)式中、[ ]は、各元素の含有量(質量%)を意味している。
However, ΔT is a value obtained by the following equation (3), and in the following equation (3), T L is a value obtained by the following equation (4), and T S is a value obtained by the following equation (5).
ΔT = T L −T S (3)
T L = 1536− (0.1 + 83.9 × [C] + 10 × [C] 2 + 12.6 × [Si] + 5.4 × [Mn] −30 × [P] −37 × [S] +4.6 × [Cu] + 5.1 × [Ni] + 1.5 × [Cr] −3.3 × [Mo]) (4)
T S = 1536− (415.5 × [C] + 12.3 × [Si] + 6.8 × [Mn] + 124.5 × [P] + 183.9 × [S] + 4.3 × [Ni] +1. 4 × [Cr] + 4.1 × [Al]) (5)
In the above formula (1) and formulas (3) to (5), [] means the content (% by mass) of each element.
《指数φ1について》
上記(1)式は、鋳造欠陥の発生に影響を及ぼす合金元素の含有バランスを示す式であり、各係数は、鋳造欠陥の発生に及ぼす影響度合いを示している。即ち、係数が正の値であるC、Si、Mn、Cr、Al、Cu、P、およびSは、鋳造欠陥の発生を促進する作用を有している。これらの元素は、凝固時の固液共存領域における濃化溶鋼の密度を小さくし、バルク溶鋼との密度差を大きくして濃化溶鋼を浮上させ、逆V偏析を発生しやすくする。また、これらの元素は、引け巣などの鋳造欠陥を発生しやすくする。これに対し、係数が負の値であるNi、Mo、およびVは、引け巣などの鋳造欠陥の発生を抑制する作用を有している。これらの元素は、上記濃化溶鋼の密度を大きくし、濃化溶鋼が浮上するのを防止し、鋳造欠陥の発生を防止する作用を有している。また、MoとVは、特に、溶鋼の凝固開始直後に形成されるデンドライトの形態を複雑化する作用を有しており、固液共存時に濃化溶鋼が流動して鋳造欠陥を発生させるのを防止する元素である。
<< About index φ1 >>
The above equation (1) is an equation showing the balance of alloy element content that affects the occurrence of casting defects, and each coefficient indicates the degree of influence on the occurrence of casting defects. That is, C, Si, Mn, Cr, Al, Cu, P, and S having a positive coefficient have an action of promoting the occurrence of casting defects. These elements reduce the density of the concentrated molten steel in the solid-liquid coexistence region at the time of solidification, increase the density difference from the bulk molten steel, and float the concentrated molten steel, making it easy to generate reverse V segregation. Further, these elements easily cause casting defects such as shrinkage cavities. On the other hand, Ni, Mo, and V having negative coefficients have an effect of suppressing the occurrence of casting defects such as shrinkage cavities. These elements have the effect of increasing the density of the concentrated molten steel, preventing the concentrated molten steel from rising, and preventing the occurrence of casting defects. In addition, Mo and V have the effect of complicating the form of dendrites formed immediately after the start of solidification of the molten steel, and the concentrated molten steel flows during the coexistence of solid and liquid to generate casting defects. It is an element to prevent.
なお、引け巣などの鋳造欠陥を改善するには、上記(1)式で規定するように、V、Al、およびCuの含有バランスについても適切に調整しなければならず、これらの元素については、上記非特許文献1では全く考慮されていない。また、Niは、引け巣などの鋳造欠陥の発生に及ぼす影響が大きく、上記非特許文献1に記載されている(a)式で設定されている係数よりも大きくしなければならないことが明らかになった。 In addition, in order to improve casting defects such as shrinkage cavities, the content balance of V, Al, and Cu must be appropriately adjusted as defined by the above formula (1). In Non-Patent Document 1, no consideration is given. Further, it is clear that Ni has a great influence on the occurrence of casting defects such as shrinkage cavities, and must be larger than the coefficient set by the equation (a) described in Non-Patent Document 1 above. became.
上記(1)式から算出される指数φ1が0を超えると、鋼材の強度は高くなるものの合金元素量が過剰となるため、鋳造欠陥が発生し易くなる。従って上記指数φ1の値は、0以下とする。好ましくは−0.10以下、より好ましくは−0.15以下とする。 If the index φ1 calculated from the above equation (1) exceeds 0, the strength of the steel material is increased, but the amount of alloying elements becomes excessive, so that casting defects are likely to occur. Therefore, the value of the index φ1 is set to 0 or less. Preferably it is -0.10 or less, More preferably, it is set to -0.15 or less.
一方、合金元素量は少ない方が鋳造欠陥は発生しにくいと一般的に考えられている。しかし上記指数φ1が−0.5を下回ると、後記する実施例で示すように、却って鋳造欠陥が発生することが分かった。上記指数φ1が小さくなるということは、凝固時の固液共存領域における濃化溶鋼の密度が大きくなることを意味している。即ち、上記指数φ1が小さくなると、バルク溶鋼との密度差が大きくなり、濃化溶鋼は浮上せずに沈降する。従って偏析帯が発生しやすくなる。その結果、この偏析帯内部に引け巣などの鋳造欠陥が発生しやすくなる。また、上記指数φ1が−0.5を下回ると合金元素量不足となって鋼材の強度が低くなる。従って上記指数φ1の値は−0.5以上とする。好ましくは−0.45以上、より好ましくは−0.4以上とする。 On the other hand, it is generally considered that casting defects are less likely to occur when the amount of alloying elements is smaller. However, it has been found that when the index φ1 is less than −0.5, casting defects are generated as shown in the examples described later. The reduction of the index φ1 means that the density of the concentrated molten steel in the solid-liquid coexistence region during solidification is increased. That is, when the index φ1 is decreased, the density difference from the bulk molten steel is increased, and the concentrated molten steel is settled without floating. Accordingly, segregation bands are likely to occur. As a result, casting defects such as shrinkage cavities tend to occur inside the segregation zone. On the other hand, when the index φ1 is less than −0.5, the amount of alloy elements is insufficient, and the strength of the steel material is lowered. Therefore, the value of the index φ1 is set to −0.5 or more. Preferably it is -0.45 or more, More preferably, it is set to -0.4 or more.
《指数φ2について》
上記(2)式は、鋳造欠陥の発生に影響を及ぼす合金元素の含有バランス(指数φ1)と固液共存温度幅(ΔT)が、鋳造欠陥の発生に及ぼす影響度合いを示している。固液共存温度幅(ΔT)は、上記(3)式から明らかなように、液相線温度[TL(℃)]と固相線温度[TS(℃)]との温度差として求められる。このΔTが大きくなると、溶鋼が凝固するまでの時間が長くなるため、合金元素が濃化した濃化溶鋼が鋼中を移動し易くなり、逆V偏析を発生しやすくなる。また、引け巣などの鋳造欠陥を発生しやすくなる。そこで上記(2)式では、鋼材に含まれる合金元素の含有バランスと固液共存温度幅との両方を考慮して指数φ2を算出している。上述した指数φ1は簡易法として用いることができるが、上記指数φ2を用いて鋼材の成分組成を調整した方が、より正確に鋳造欠陥の発生を抑えることができる。
<About index φ2>
The above equation (2) shows the degree of influence of the alloy element content balance (index φ1) and the solid-liquid coexistence temperature range (ΔT) that influence the occurrence of casting defects on the occurrence of casting defects. The solid-liquid coexistence temperature range (ΔT) is obtained as a temperature difference between the liquidus temperature [T L (° C.)] and the solidus temperature [T S (° C.)] as is apparent from the above equation (3). It is done. When this ΔT is increased, the time until the molten steel is solidified becomes longer, so that the concentrated molten steel enriched with the alloy elements is likely to move through the steel, and reverse V segregation is likely to occur. In addition, casting defects such as shrinkage cavities are likely to occur. Therefore, in the above equation (2), the index φ2 is calculated in consideration of both the content balance of alloy elements contained in the steel material and the solid-liquid coexistence temperature range. The index φ1 described above can be used as a simple method, but the occurrence of casting defects can be more accurately suppressed by adjusting the component composition of the steel material using the index φ2.
なお、上記(2)式に示すように、φ1の値に0.2を足した理由は、上記(1)式で規定する引け巣欠陥の評価指標は、指数φ1が−0.2のときに最も引け巣欠陥個数が少なくなって最小値をとるため、上記(2)式においてΔTを評価指標に組み入れて指数φ2を算出するにあたっては、指数φ2がゼロのときを引け巣欠陥数の最小値となるために調製するためである。 As shown in the above equation (2), the reason for adding 0.2 to the value of φ1 is that when the index φ1 is −0.2, the evaluation index for the shrinkage defect defined by the above equation (1) Therefore, when the index φ2 is calculated by incorporating ΔT into the evaluation index in the above equation (2), the minimum number of shrinkage defects is obtained. It is for preparing to become a value.
また、100からΔTを引いた理由は、ΔTは一般的な鋼材の成分組成では100以下となり、ΔTが大きくなると逆V偏析が発生しやすくなって引け巣欠陥を発生しやすくなるからである。従って本発明では、100からΔTを引いた値を用いた。 Further, the reason why ΔT is subtracted from 100 is that ΔT is 100 or less in the general composition of steel materials, and when ΔT is increased, reverse V segregation is likely to occur and shrinkage defects are likely to occur. Therefore, in the present invention, a value obtained by subtracting ΔT from 100 is used.
上記(2)式から算出される指数φ2が0.008を超えると、鋼材の強度は高くなるものの合金元素量が過剰となり、また固液共存温度幅が広がって濃化溶鋼が移動しやすくなるため鋳造欠陥が発生しやすくなる。従って上記指数φ2の値は0.008以下とする。好ましくは0.005以下、より好ましくは0.001以下とする。 When the index φ2 calculated from the above equation (2) exceeds 0.008, the strength of the steel material is increased, but the amount of alloying elements becomes excessive, and the temperature range of solid-liquid coexistence is widened so that the concentrated molten steel is easily moved. Therefore, casting defects are likely to occur. Therefore, the value of the index φ2 is set to 0.008 or less. Preferably it is 0.005 or less, More preferably, it is 0.001 or less.
一方、合金元素量が少なく、固液共存温度幅が狭い方が鋳造欠陥は発生しにくいと考えられるが、上記指数φ2が−0.008を下回ると、後記する実施例で示すように、却って鋳造欠陥が発生することが分かった。上記指数φ2が小さくなるということは、上記指数φ1が小さくなるときと同様、凝固時の固液共存領域における濃化溶鋼の密度が大きくなることを意味している。即ち、上記指数φ2が小さくなると、バルク溶鋼との密度差が大きくなり、濃化溶鋼は浮上せずに沈降する。従って偏析帯が発生しやすくなる。その結果、この偏析帯内部に引け巣などの鋳造欠陥が発生しやすくなる。また、上記指数φ2が−0.008を下回ると合金元素量不足となって鋼材の強度が低くなる。従って上記指数φ2の値は−0.008以上とする。好ましくは−0.007以上、より好ましくは−0.006以上とする。 On the other hand, it is considered that casting defects are less likely to occur when the amount of alloying elements is smaller and the solid-liquid coexistence temperature range is narrower. However, when the index φ2 is less than −0.008, as shown in the examples described later, It was found that casting defects occurred. The fact that the index φ2 becomes smaller means that the density of the concentrated molten steel in the solid-liquid coexistence region at the time of solidification becomes larger as when the index φ1 becomes smaller. That is, when the index φ2 is decreased, the density difference from the bulk molten steel is increased, and the concentrated molten steel is settled without floating. Accordingly, segregation bands are likely to occur. As a result, casting defects such as shrinkage cavities tend to occur inside the segregation zone. On the other hand, when the index φ2 is less than −0.008, the amount of alloying elements is insufficient and the strength of the steel material is lowered. Therefore, the value of the index φ2 is set to −0.008 or more. Preferably it is -0.007 or more, More preferably, it is set to -0.006 or more.
本発明の鋼材は、その成分組成が上記範囲を満足し、且つ指数φ1または指数φ2の値が上記範囲を満足するように常法に従って成分調整し、鋳造すればよい。上記指数φ1と指数φ2は同時に満たしてもよい。 The steel material of the present invention may be cast by adjusting the components according to a conventional method so that the component composition satisfies the above range and the value of the index φ1 or the index φ2 satisfies the above range. The index φ1 and the index φ2 may be satisfied simultaneously.
鋳造して得られた鋳塊は、焼入れまたは焼きならしを行なってもよい。焼入れまたは焼きならしするときの温度は特に限定されないが、例えば900〜950℃とすればよい。焼入れまたは焼きならし後の冷却は空冷とすればよい。空冷は、特に900℃から400℃の温度範囲における平均冷却速度を小さくすればよい。この平均冷却速度は、直径が1000mm相当材の中心位置における冷却速度が、1℃/分以下となるように制御することが推奨される。 The ingot obtained by casting may be quenched or normalized. Although the temperature at the time of quenching or normalizing is not particularly limited, it may be, for example, 900 to 950 ° C. Cooling after quenching or normalizing may be air cooling. In the air cooling, the average cooling rate in the temperature range of 900 ° C. to 400 ° C. may be reduced. It is recommended that the average cooling rate be controlled so that the cooling rate at the center position of the material having a diameter equivalent to 1000 mm is 1 ° C./min or less.
また、焼入れまたは焼きならし後は、焼戻ししてもよい。焼戻しすることによって、引張強度を高く(具体的には450MPa以上)することができる。焼戻しは、例えば、温度を600〜700℃、時間を10〜30時間とすることが好ましい。 Further, after quenching or normalizing, tempering may be performed. By tempering, the tensile strength can be increased (specifically, 450 MPa or more). Tempering is preferably performed at a temperature of 600 to 700 ° C. and a time of 10 to 30 hours, for example.
本発明では、鋼材の成分組成を適切に制御することによって鋳造時に逆V偏析が発生することを防止でき、更には引け巣などの鋳造欠陥が発生するのを防止できるため、例えば、直径が500〜1200mm程度の大型厚肉鋳鋼品を製造しても、高強度で、軸位置と外周部の強度差が少なく、しかも溶接性に優れた鋼材を提供できる。 In the present invention, by appropriately controlling the component composition of the steel material, it is possible to prevent the occurrence of reverse V segregation during casting, and further to prevent the occurrence of casting defects such as shrinkage cavities. Even when a large thick cast steel product of about 1200 mm is manufactured, it is possible to provide a steel material having high strength, little difference in strength between the shaft position and the outer peripheral portion, and excellent weldability.
本発明の鋼材は、鋳鋼品、例えば、船用の大型ディーゼルエンジンのクランクスローの素材として用いることができる。 The steel material of the present invention can be used as a raw material for a cast steel product, for example, a crank throw of a large diesel engine for ships.
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. These are all possible and are within the scope of the present invention.
下記表1に示す成分組成の鋼(残部は鉄および不可避不純物)を高周波誘導溶解炉で溶解し、砂型を用いてφ1200mm×高さ2000mm、25トンの鋳塊を鋳造した。高さ2000mmのうち、本体部分の長さは1200mmであり、押湯部分の長さは800mmである。鋳込み温度は1545℃とした。 Steel having the composition shown in Table 1 below (the balance being iron and inevitable impurities) was melted in a high-frequency induction melting furnace, and an ingot of φ1200 mm × height 2000 mm and 25 tons was cast using a sand mold. Of the height of 2000 mm, the length of the main body portion is 1200 mm, and the length of the feeder portion is 800 mm. The casting temperature was 1545 ° C.
下記表1に示した成分組成に基づいて、上記(1)式〜(5)式から指数φ1、指数φ2、ΔT、TL、TSの値を算出し、算出結果を下記表2に示す。また、参考データとして、上記非特許文献1に記載されている上記(a)式から算出される指数φの値についても同様に算出し、算出結果を下記表2に示す。 Based on the component composition shown in Table 1 below, the values of index φ1, index φ2, ΔT, T L , T S are calculated from the above formulas (1) to (5), and the calculation results are shown in Table 2 below. . Further, as reference data, the value of the index φ calculated from the equation (a) described in Non-Patent Document 1 is similarly calculated, and the calculation result is shown in Table 2 below.
また、得られた鋳塊について、押湯下横断面(直径はφ1200mm)と本体部分の中央縦断面(直径1200mm×本体部分の長さ1200mm)の2断面について、鋳造欠陥の個数(引け巣に起因する鋳造欠陥の個数)を測定し、これらを合計した。鋳造欠陥の個数は、非破壊検査である浸透探傷試験(PT;カラーチェック)によって測定した。測定結果を下記表2に示す。本実施例では、浸透探傷試験(PT)で検出される欠陥の個数が150個以下の場合を合格とし、150個を超える場合を不合格とした。なお、欠陥の個数が150個以下を合格とする基準は、従来よりも厳しい条件であり、従来では欠陥の個数の合計が300個程度であっても合格として許容していた。 In addition, for the obtained ingot, the number of casting defects (in the shrinkage cavity) on two cross-sections: a cross section under the feeder (diameter: φ1200 mm) and a central longitudinal section of the main body (diameter 1200 mm × main body length 1200 mm). The number of resulting casting defects) was measured and totaled. The number of casting defects was measured by a penetrant inspection (PT; color check) which is a nondestructive inspection. The measurement results are shown in Table 2 below. In this example, the case where the number of defects detected by the penetrant flaw detection test (PT) was 150 or less was regarded as acceptable, and the case where the number of defects exceeded 150 was regarded as unacceptable. Note that the criterion for passing a defect number of 150 or less is a stricter condition than before, and conventionally, even if the total number of defects is about 300, it is allowed as a pass.
また、指数φ1の値と浸透探傷試験(PT)で検出される欠陥の個数との関係を図1、指数φ2の値と浸透探傷試験(PT)で検出される欠陥の個数との関係を図2に示す。また、参考図として上記(a)式から算出される指数φの値と浸透探傷試験(PT)で検出される欠陥の個数との関係を図3に示す。なお、図1〜図3では下記表2に示したNo.1〜11の結果を■、No.12〜16の結果を▲で示す。 FIG. 1 shows the relationship between the value of the index φ1 and the number of defects detected by the penetration flaw detection test (PT), and the relationship between the value of the index φ2 and the number of defects detected by the penetration flaw detection test (PT). It is shown in 2. As a reference diagram, FIG. 3 shows the relationship between the value of the index φ calculated from the above equation (a) and the number of defects detected by the penetration flaw detection test (PT). 1 to 3, No. 1 shown in Table 2 below. The results of 1 to 11 are indicated by ■, No. The results of 12 to 16 are indicated by ▲.
次に、得られた鋳塊を90mm×90mm×190mmに切断して供試材を作製した。この供試材を、920℃に加熱して保持後、1℃/分の平均冷却速度で冷却した。この平均冷却速度は、厚肉鋳物を冷却するときの速度のうち比較的遅い側であり、空冷を模擬したものである。冷却後、620℃×20時間で焼き戻しを行った。 Next, the obtained ingot was cut into 90 mm × 90 mm × 190 mm to prepare a test material. The specimen was heated to 920 ° C. and held, and then cooled at an average cooling rate of 1 ° C./min. This average cooling rate is a relatively slow side of the rate at which the thick cast metal is cooled, and simulates air cooling. After cooling, tempering was performed at 620 ° C. for 20 hours.
焼き戻しを行なった供試材から、引張試験用の試験片(JIS 14A号試験片)を切り出し、引張試験を行い、引張強度(TS)を測定した。測定結果を下記表2に示す。本実施例では、TSが450MPa以上を合格とする。なお、「−」は引張強度を測定していないことを意味する。 A test piece for tensile test (JIS 14A test piece) was cut out from the tempered test material, a tensile test was performed, and a tensile strength (TS) was measured. The measurement results are shown in Table 2 below. In the present embodiment, TS is considered to be acceptable if it is 450 MPa or more. In addition, “−” means that the tensile strength is not measured.
下記表2から次のように考察できる。No.1〜11は、いずれも本発明で規定する要件を満足する例であり、鋼材の成分組成が本発明で規定する範囲を満足しており、且つ指数φ1および指数φ2の値が本発明で規定する範囲を満足している。そのため引け巣の発生が抑えられ、鋳造欠陥の個数を低減できている。また、引張強度も確保できている。 It can be considered as follows from Table 2 below. No. 1 to 11 are examples that satisfy the requirements defined in the present invention, the composition of the steel material satisfies the range defined in the present invention, and the values of the index φ1 and the index φ2 are defined in the present invention. I am satisfied with the range. Therefore, the generation of shrinkage cavities is suppressed, and the number of casting defects can be reduced. Also, the tensile strength can be secured.
一方、No.12〜16は、いずれも本発明で規定する要件を満足しない例である。これらのうちNo.12は、鋼材の成分組成は本発明で規定する範囲を満足しているが、指数φ1および指数φ2の値が本発明で規定する範囲を外れる例である。そのため引け巣が発生し、鋳造欠陥の個数が150個を超えている。No.13〜16は、鋼材の成分組成が本発明で規定する要件を満足しておらず、しかも指数φ1および指数φ2の値も本発明で規定する範囲を満足していない例である。そのため引け巣が発生し、鋳造欠陥の個数が150個を超えている。 On the other hand, no. Nos. 12 to 16 are examples that do not satisfy the requirements defined in the present invention. Of these, No. No. 12 is an example in which the component composition of the steel material satisfies the range defined by the present invention, but the values of the index φ1 and the index φ2 are outside the range defined by the present invention. Therefore, shrinkage cavities occur and the number of casting defects exceeds 150. No. Examples 13 to 16 are examples in which the component composition of the steel material does not satisfy the requirements defined by the present invention, and the values of the index φ1 and the index φ2 do not satisfy the range defined by the present invention. Therefore, shrinkage cavities occur and the number of casting defects exceeds 150.
次に、図1〜図3から次のように考察できる。本発明で規定する指数φ1または指数φ2を用いて成分設計したときの結果を示す図1および図2では、浸透探傷試験(PT)で検出される欠陥の個数が150個以下の本発明例(■:表2のNo.1〜11)と150個を超える比較例(▲:表2のNo.12〜16)を良好にすみわけられている。一方、上記(a)式から算出される指数φを用いて成分設計したときの結果を示す図3では本発明例(■)と比較例(▲)をすみわけできていない。従って、上記指数φ1または上記指数φ2を用いて成分設計すれば、引け巣などの鋳造欠陥の個数を低減した鋼材を提供できることが分かる。 Next, it can consider as follows from FIGS. 1-3. 1 and 2 showing the results of component design using the index φ1 or index φ2 defined in the present invention, the present invention example in which the number of defects detected by the penetration flaw detection test (PT) is 150 or less ( {Circle around (2)}: No. 1 to 11) in Table 2 and over 150 comparative examples ((: No. 12 to 16 in Table 2) are well separated. On the other hand, in FIG. 3 showing the result when the component is designed using the index φ calculated from the above equation (a), the present invention example (■) and the comparative example (▲) are not completely separated. Therefore, it can be seen that a steel material with a reduced number of casting defects such as shrinkage can be provided by designing the components using the index φ1 or the index φ2.
Claims (3)
C :0.15〜0.27%、
Si:0.10%以下(0%を含まない)、
Mn:0.5〜1.2%、
Ni:0.35〜1.60%、
Cr:0.1〜0.7%、
Mo:0.1〜0.4%、
V :0.3%以下(0%を含まない)、
Al:0.03%以下(0%を含まない)、
Cu:0.03%以下(0%を含まない)、
P :0.01%以下(0%を含まない)、
S :0.01%以下(0%を含まない)を含有し、
残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材であり、
下記(1)式で算出される指数φ1の値が−0.5〜0であることを特徴とする鋼材。
φ1=0.01×[C]+0.63×[Si]+0.10×[Mn]−0.4×[Ni]+0.01×[Cr]−0.19×[Mo]−0.20×[V]+1.0×[Al]+0.05×[Cu]+3.64×[P]+4.24×[S] ・・(1)
[但し、上記(1)式中、[ ]は、各元素の含有量(質量%)を意味している。] % By mass
C: 0.15-0.27%,
Si: 0.10% or less (excluding 0%),
Mn: 0.5 to 1.2%
Ni: 0.35 to 1.60%,
Cr: 0.1 to 0.7%,
Mo: 0.1 to 0.4%,
V: 0.3% or less (excluding 0%),
Al: 0.03% or less (excluding 0%),
Cu: 0.03% or less (excluding 0%),
P: 0.01% or less (excluding 0%),
S: 0.01% or less (not including 0%),
The balance is steel consisting of iron and inevitable impurities,
A steel material characterized in that the value of the index φ1 calculated by the following formula (1) is −0.5 to 0.
φ1 = 0.01 × [C] + 0.63 × [Si] + 0.10 × [Mn] −0.4 × [Ni] + 0.01 × [Cr] −0.19 × [Mo] −0.20 * [V] + 1.0 * [Al] + 0.05 * [Cu] + 3.64 * [P] + 4.24 * [S] (1)
[However, in the above formula (1), [] means the content (% by mass) of each element. ]
C :0.15〜0.27%、
Si:0.10%以下(0%を含まない)、
Mn:0.5〜1.2%、
Ni:0.35〜1.60%、
Cr:0.1〜0.7%、
Mo:0.1〜0.4%、
V :0.3%以下(0%を含まない)、
Al:0.03%以下(0%を含まない)、
Cu:0.03%以下(0%を含まない)、
P :0.01%以下(0%を含まない)、
S :0.01%以下(0%を含まない)を含有し、
残部が鉄および不可避不純物からなる鋼材であり、
下記(2)式で算出される指数φ2の値が−0.008〜0.008であることを特徴とする鋼材。
φ2=(φ1+0.2)/(100−ΔT) ・・・(2)
[但し、上記(2)式中、φ1は下記(1)式で算出される値であり、該φ1の値は−0.5〜0である。ΔTは下記(3)式で求められる値であり、下記(3)式中、TLは下記(4)式、TSは下記(5)式で求められる値である。下記(1)式、(3)式〜(5)式中、[ ]は、各元素の含有量(質量%)を意味している。
φ1=0.01×[C]+0.63×[Si]+0.10×[Mn]−0.4×[Ni]+0.01×[Cr]−0.19×[Mo]−0.20×[V]+1.0×[Al]+0.05×[Cu]+3.64×[P]+4.24×[S] ・・(1)
ΔT=TL−TS ・・(3)
TL=1536−(0.1+83.9×[C]+10×[C]2+12.6×[Si]+5.4×[Mn]−30×[P]−37×[S]+4.6×[Cu]+5.1×[Ni]+1.5×[Cr]−3.3×[Mo]) ・・(4)
TS=1536−(415.5×[C]+12.3×[Si]+6.8×[Mn]+124.5×[P]+183.9×[S]+4.3×[Ni]+1.4×[Cr]+4.1×[Al]) ・・(5)] % By mass
C: 0.15-0.27%,
Si: 0.10% or less (excluding 0%),
Mn: 0.5 to 1.2%
Ni: 0.35 to 1.60%,
Cr: 0.1 to 0.7%,
Mo: 0.1 to 0.4%,
V: 0.3% or less (excluding 0%),
Al: 0.03% or less (excluding 0%),
Cu: 0.03% or less (excluding 0%),
P: 0.01% or less (excluding 0%),
S: 0.01% or less (not including 0%),
The balance is steel consisting of iron and inevitable impurities,
A steel material characterized in that the value of the index φ2 calculated by the following equation (2) is −0.008 to 0.008.
φ2 = (φ1 + 0.2) / (100−ΔT) (2)
[However, in the above formula (2), φ1 is a value calculated by the following formula (1) , and the value of φ1 is −0.5 to 0. ΔT is a value obtained by the following equation (3), and in the following equation (3), T L is a value obtained by the following equation (4), and T S is a value obtained by the following equation (5). In the following formulas (1) and (3) to (5), [] means the content (% by mass) of each element.
φ1 = 0.01 × [C] + 0.63 × [Si] + 0.10 × [Mn] −0.4 × [Ni] + 0.01 × [Cr] −0.19 × [Mo] −0.20 * [V] + 1.0 * [Al] + 0.05 * [Cu] + 3.64 * [P] + 4.24 * [S] (1)
ΔT = T L −T S (3)
T L = 1536− (0.1 + 83.9 × [C] + 10 × [C] 2 + 12.6 × [Si] + 5.4 × [Mn] −30 × [P] −37 × [S] +4.6 × [Cu] + 5.1 × [Ni] + 1.5 × [Cr] −3.3 × [Mo]) (4)
T S = 1536− (415.5 × [C] + 12.3 × [Si] + 6.8 × [Mn] + 124.5 × [P] + 183.9 × [S] + 4.3 × [Ni] +1. 4 × [Cr] + 4.1 × [Al]) (5)]
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