JPH02153042A - 熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼 - Google Patents

熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼

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JPH02153042A
JPH02153042A JP30838388A JP30838388A JPH02153042A JP H02153042 A JPH02153042 A JP H02153042A JP 30838388 A JP30838388 A JP 30838388A JP 30838388 A JP30838388 A JP 30838388A JP H02153042 A JPH02153042 A JP H02153042A
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JP
Japan
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steel
less
strength
content
hot forging
Prior art date
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JP30838388A
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Morifumi Nakamura
中村 守文
Yoshitake Matsushima
義武 松島
Yoshiyuki Nakatani
中谷 良行
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼に関し、
さらに詳しくは、自動車、建設機械および各種産業機械
等の部品として使用される材料として、熱間鍛造後、放
冷または調整冷却するだけで、焼入れ一焼戻し処理材と
同等もしくはそれ以上の強度・靭性が得られる熱間鍛造
用の高強度・高靭性非調質鋼に関するものである。
[従来技術] 従来、各種の構造用部品は多くの場合、機械構造用炭素
鋼や合金鋼を材料として、これを熱間鍛造を行なった後
、焼入れ一焼戻し等の調質処理を行ない、目的や用途に
応じて強度特性を付与して製造されてきている。
しかし、このような処理を行なうためには、多大の熱エ
ネルギーを必要とすると共に、処理工程数か増加したり
、仕掛り品の増大等のために、部品製造のための費用が
高くなるという問題がある。
そのため、近年になって鍛鋼品の製造において、製造工
程の簡略化、特に、焼入れ一焼戻し処理を省略するため
に、JIS G 4051に規定されている機械構造用
炭素鋼や、JIS G 4106に規定されている機械
構造用マンガン鋼に微量のV、Nb、Ti等の析出硬化
型合金元素を含有さけた、所謂、熱間鍛造用の非調質鋼
が注目されてきており、一部において実用化されている
しかし、上記の熱間鍛造用非調質鋼より製造されている
非調質鍛鋼品は、焼入れ一焼戻し処理を行なったものと
同等の強度かえられるが、靭性が低くなる欠点があり、
例えば、引張強さが80kg/mm”以上の強度を要求
される部品に適用した場合、室温における2mmUノツ
チのシャルピー衝撃値が4 、5 kgf・m/ctn
”程度しか示さず、同等の強度を何する機械構造用炭素
鋼を焼入れ一焼戻しを行なった場合に要求される6 k
gf−m/ cm″以上とはならないのである。
さらに、引張強さ90 kgf/mm”を越えるような
強度が要求される部品に適用した場合、シャルピー衝撃
値は3kgr−ffi/cl+lj以下と極端に低下す
る。
このことは、従来の非調質鍛鋼品では組織が粗大なオー
ステナイト粒から変態した粗いフェライト・パーライト
であるためである。
そのため、Ti等を含有させて加熱時のオーステナイト
結晶粒の微細化を図った鯛があるが、鍛造条件によって
は安定した特性が得られず、さらに、引張強さが90 
kgf/nun’を越えると充分な靭性が得られず、ま
た、組織がベイナイトもしくはベイナイト・フェライト
となる鋼が提案され、かつ、靭性の向上を図っているが
、疲労強度が低下したり、合金元素を多量に含有させた
りするために素材コストが上昇する。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は上記に説明したように従来における非調質鋼の
種々の問題点に鑑み、本発明者が鋭意研究を行なった結
果、従来の非調質鋼にさらに高強度を付与し、優れた靭
性を付与するために、含有元素虫を調整し、引張強さ7
0〜100 kgf/mm”を有する鋼に対して、熱間
鍛造後に焼入れ一焼戻し処理を行なう必要のない高強度
・高靭性の熱間鍛造用の非調質鋼を開発したのである。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼は、 (1) C0.15〜0.35wt%、S i 0.0
5〜1.Owt%、Mn 0.6〜2.5mt%、S 
0.035〜0.12wt%、v o、oa〜0.30
wt%、Ti 0.003〜0.015wt%、A I
 0.015〜0.060wt%、N  0.003〜
0.020wt% を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
特徴とする熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼を第1
の発明とし、 (2) G 0.15〜0,35wt%、Si0.05
〜1.0wt%、Mn 0.6〜2.5wt%、S 0
.035〜0.12wt%、V 0.03〜0.3(m
%、Ti 0.003〜0.015wt%、Al 0.
015〜0.060wt%、N 0.003〜0.02
0wt% を含有し、さらに、 Cr 2.0wt%以下、Ni 1.0wt%以下、M
o 0.50wt%以下 の内から選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
特徴とする熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼を第2
の発明とし、 (3) G 0.t5〜0.35wt%、Si0.05
〜1.0wt%、Mn 0.6〜2.5wt%、S 0
.035〜0.12wt%、V 0.03〜0.30w
t%、T i 0.003〜0.Q15wt%、At 
0.015〜0.060wt%、N  0.003〜0
.020wt% を含有し、さらに、 Pb 0.30wt%以下、Zr 0.20wt%以下
、Ca 0.01wt%以下、Te 0.10wt%以
下の内から選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
特徴とする熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼を第3
の発明とし、 (4) C0.15〜0.35wt%、S i 0.0
5〜1.Owt%、Mn 0.6〜2.5wt%、S 
0.035〜0.12wt%、V 0.03〜0.30
wt%、T i 0.003〜0.015wt%、A 
I 0.Q15〜0.060wt%、N 0.003〜
0.020wt% を含有し、さらに、 Cr 2.0wt%以下、Ni 1.0wt%以下、M
o 0.50wt%以下 の内から選んだ1種または2種以上 を含有し、また、 Pb 0.30wt%以下、Zr 0.20wt%以下
、Ca 0.01wt%以下、Te 0.10wt%以
下の内から選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
特徴とする熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼を第4
の発明とする4つの発明よりなるものである。
本発明に係る熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼につ
いて、以下詳細に説明する。
即ち、本発明に係る熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質
鋼は、強度については、主としてVの炭窒化物による析
出強化とMn等による焼入れ性の増大と固溶強化によっ
て確保し、靭性を向上させるためCの含有量を減少して
、フェライト量を増加し、さらに、SおよびTiの複合
含有によって加熱時のオーステナイト結晶粒を微細化す
ると共に、冷却時に多数のフェライトが生成することに
よって、冷却後の組織が微細なフェライト・パーライト
になるようにして靭性の改善を図ったものである。
先ず、本発明に係る熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質
鋼の含有成分および含有割合について説明する。
Cはパーライト量を増大させて鍛鋼品の強度を高くする
と共にVと炭化物を形成し、その析出強化作用を発揮さ
せるために必須の元素であり、含有量が0.15wt%
未満ではこのような強化効果は少なく、また、045w
t%を越えて含有させると焼入れ一焼戻し材の衝撃値よ
りも低くなり、靭性が不足する。よって、C含有量は0
.15〜0.35wt%とする。
Siは脱酸の他に、鍛造放冷後のフェライト組織を強化
するうえで有効な元素であり、含有量が0.05wt%
未満ではこのような効果は少な(、また、1、0wt%
を越えて含有させると靭性と被削性が劣化する。よって
、Si含有量は0.05〜1.OwL%とする。
Mnは脱酸、脱硫元素であり、鍛鋼品における強度を増
大させ、靭性を向上させるために必須の元素であり、含
有量が0.6wt%未満ではこのような効果は少なく、
また、2,5wt%を越えて含有させると靭性が低下し
、被削性に有害な影響を与える。よって、Mn含有量は
0.6〜2.5wt%とする。
Sは鋼中においてMnSの形で存在し、切削加工時の鋼
の被削性を向上させる元素であり、そして、MnSは熱
間鍛造のように高温における加熱、加工が行なわれても
大部分析出した状態で存在し、加熱時のオーステナイト
結晶粒の成長を抑制し、さらに、粗大なMnSは冷却時
にフェライトの核生成サイトとなり、特に、非調質鍛鋼
品のように組織が粗いオーステナイト粒から変態したフ
ェライト・パーライトである場合、S含有量が多くなる
と粗大なMnSの数が増加し、冷却時に多数の初析フェ
ライトが析出して組織が微細となるものであり、S含有
量が0,035wt%未満では衝撃特性に対する上記の
効果は少なく、また、0.12wt%を越えて含有させ
ると効果が飽和してしまう。よって、S含有量は0.0
35〜0.12wt%とする。
■は鍛造後の冷却においてCおよびNと炭窒化物を形成
して強度を付与する元素であり、含有量が0.03wt
%未満ではこのような効果は少なく、また、0.30w
t%を越えて含有させると靭性が劣化する。よって、■
含有量は0.03〜0.30wt%とする。
Tiは加熱時のオーステナイト結晶粒の成長を抑制する
元素であり、Sとの複合含有によって組織を微細化して
、靭性を大幅に改善し、含有量が0.003wt%未満
ではオーステナイト結晶粒成長の抑制効果が少なく、ま
た、0.015wt%を越えて含有させると抑制効果が
飽和してしまう。よって、Ti含有量は0.003〜0
.015wt%とする。
Atは脱酸効果と結晶粒度の微細化に有効な元素であり
、含有量が0.015wt%未満ではこのような効果は
少なく、また、0.060wt%を越えて含有させると
効果が含有量が増加する割には僅かであり、かっ、被削
性にも有害な影響を与える。よって、Al含有量は0.
O12〜0.060wt%とする。
Nは■やAlと結合して炭窒化物を形成して結晶粒を微
細化し、鋼を強化するために有用な元素であり、含有量
が0.003wt%未満ではこの効果は少なく、また、
0,020wt%を越えて含有させても効果の増大は期
待できず、かつ、靭性の劣化を招来する。よって、N含
有量は0.003〜0.020wt%とする。
Or、Ni、Moは何れも靭性を損なうことなく、鍛鋼
品の強度を増大する元素であり、Cr含有量h’ 2.
0wt%、Ni含有量がt、owt%、MO含有量が0
.50wt%を越えてそれぞれ多量に含有させるとベイ
ナイトが生成し、耐力および疲労強度が低下する。よっ
て、Cr含有量は2.0wt%以下、Ni含有量は1.
0wt%以下、MO含有量は0.50wt%以下とする
PbSZr、Ca%Teは何れも被削性を向上させる元
素であり、鍛造後の製品を機械加工する場合に含有させ
るのであり、pb含有量0.30wt%、Zr含有重0
.20wt%、Ca含有量0.01wt%、Te0.1
0wt%を越えてそれぞれ含有させると靭性が低下し、
被削性に対しても顕著な効果は認められない。よって、
pb含有量は040wt%以下、Zr含有量は0.20
wt%以下、Ca含有量は0.01wt%以下、Te含
有量は0.10wt%以下とする。
[実 施 例] 次に、本発明に係る熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質
鋼の実施例について説明する。
実施例 第1表に示す含有成分および含有割合の鋼を高周波炉に
おいて溶製し、鋳造後50龍φに圧延して、長さ250
+amlに切断した。
さらに、1250℃の温度に加熱してハンマーで直径3
5a+mの丸棒に鍛伸した。仕上げ成形時の終了温度は
1150℃で、その後、大気中に放冷した。
第1表でNo、7の供試鋼は855Cであり、熱間鍛造
後回加熱して焼入れ一焼戻し処理を行なった。
これらの丸棒の中央部より長手方向のにJIS4号引張
試験片およびJISa号衝撃試験片を採取し、引張強さ
と常温および一50℃におけるシャルピー衝撃値を調査
した。
第1表において、No、 l =No、 5は本発明に
係る熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質tjR(本発明
鋼)であり、NO66〜NO19は比較鋼である。
この第1表から本発明鋼はNO19の焼入れ一焼戻し材
と同等またはそれ以上の強度を有しており、常温および
低温における衝撃値も同等である。
比較鋼No、6はC含有量が多く、比較w4No、7は
S含有量が少なく、比較w4No、8はTiが含有され
ておらず、何れも常温および低温における衝撃値が低い
ことがわかる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明に懸かる熱間鍛造用の高強
度・高靭性非調質鋼は上記の構成であるから、従来の焼
入れ一焼戻し材と同等またはそれ以上の強度を有してお
り、さらに、常温または低温における衝撃値ら優れてい
るという効果を有している。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C0.15〜0.35wt%、Si0.05〜1
    .0wt%、Mn0.6〜2.5wt%、S0.035
    〜0.12wt%、V0.03〜0.30wt%、Ti
    0.003〜0.015wt%、Al0.015〜0.
    060wt%、 N0.003〜0.020wt% を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
    特徴とする熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼。
  2. (2)C0.15〜0.35wt%、Si0.05〜1
    .0wt%、Mn0.6〜2.5wt%、S0.035
    〜0.12wt%、V0.03〜0.30wt%、Ti
    0.003〜0.015wt%、Al0.015〜0.
    060wt%、 N0.003〜0.020wt% を含有し、さらに、 Cr2.0wt%以下、Ni1.0wt%以下、Mo0
    .50wt%以下 の内から選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
    特徴とする熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼。
  3. (3)C0.15〜0.35wt%、Si0.05〜1
    .0wt%、Mn0.6〜2.5wt%、S0.035
    〜0.12wt%、V0.03〜0.30wt%、Ti
    0.003〜0.015wt%、Al0.015〜0.
    060wt%、 N0.003〜0.020wt% を含有し、さらに、 Pb0.30wt%以下、Zr0.20wt%以下、C
    a0.01wt%以下、Te0.10wt%以下の内か
    ら選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
    特徴とする熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼。
  4. (4)C0.15〜0.35wt%、Si0.05〜1
    .0wt%、Mn0.6〜2.5wt%、S0.035
    〜0.12wt%、V0.03〜0.30wt%、Ti
    0.003〜0.015wt%、Al0.015〜0.
    060wt%、 N0.003〜0.020wt% を含有し、さらに、 Cr2.0wt%以下、Ni1.0wt%以下、Mo0
    .50wt%以下 の内から選んだ1種または2種以上 を含有し、また、 Pb0.30wt%以下、Zr0.20wt%以下、C
    a0.01wt%以下、Te0.10wt%以下の内か
    ら選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
    特徴とする熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼。
JP30838388A 1988-12-06 1988-12-06 熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼 Pending JPH02153042A (ja)

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