JPH10324954A - 機械構造用鋼 - Google Patents
機械構造用鋼Info
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- JPH10324954A JPH10324954A JP9149950A JP14995097A JPH10324954A JP H10324954 A JPH10324954 A JP H10324954A JP 9149950 A JP9149950 A JP 9149950A JP 14995097 A JP14995097 A JP 14995097A JP H10324954 A JPH10324954 A JP H10324954A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋼素材の圧延まま状態で、あるいは熱間鍛造
まま状態で、破壊した時の変形が小さく、しかも安価な
フェライト・パーライト組織の中炭素機械構造用鋼を提
供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ ：０．３〜０．６％、Ｓ
ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜０．４％未満、
Ｐ ：０．０１〜０．１％、Ｓ ：０．０１〜０．２
％、Ｖ ：０．１５超〜０．４％、Ｎ ：０．００２〜
０．００５％未満を含み、残部Ｆｅと不可避不純物から
なり、組織はフェライト・パーライトであることを特徴
とする機械構造用鋼。および、さらにＡｌ：０．００５
〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％の１種ま
たは２種を含有する機械構造用鋼。および、さらにＮ
ｂ：０．０５〜０．２％を含有することを特徴とする機
械構造用鋼。および、さらにＣｒ：０．１〜０．５％、
Ｍｏ：０．１〜０．５％の１種または２種を含有する機
械構造用鋼。
まま状態で、破壊した時の変形が小さく、しかも安価な
フェライト・パーライト組織の中炭素機械構造用鋼を提
供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ ：０．３〜０．６％、Ｓ
ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜０．４％未満、
Ｐ ：０．０１〜０．１％、Ｓ ：０．０１〜０．２
％、Ｖ ：０．１５超〜０．４％、Ｎ ：０．００２〜
０．００５％未満を含み、残部Ｆｅと不可避不純物から
なり、組織はフェライト・パーライトであることを特徴
とする機械構造用鋼。および、さらにＡｌ：０．００５
〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％の１種ま
たは２種を含有する機械構造用鋼。および、さらにＮ
ｂ：０．０５〜０．２％を含有することを特徴とする機
械構造用鋼。および、さらにＣｒ：０．１〜０．５％、
Ｍｏ：０．１〜０．５％の１種または２種を含有する機
械構造用鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の鋼は、破壊切断した
際の破壊断面の変形が小さい鋼に関わるものであり、せ
ん断破壊、引張り破壊、あるいは衝撃破壊した際、その
変形量が小さいことが要求される機械構造用鋼素材、機
械部品一般に適用される。
際の破壊断面の変形が小さい鋼に関わるものであり、せ
ん断破壊、引張り破壊、あるいは衝撃破壊した際、その
変形量が小さいことが要求される機械構造用鋼素材、機
械部品一般に適用される。
【０００２】
【従来の技術】自動車、産業機械用の部品となる機械構
造用鋼は、通常、直棒材あるいはコイル状線材の形状で
供給され、冷間や熱間で目的の形状に加工され、さらに
種々の熱処理、切削加工等を受けて部品となる。鋼素材
から部品に至る加工工程の中に、冷間でのせん断あるい
は引張りによる破壊分離の工程がある場合、通常、その
次工程における加工精度確保、あるいは自動加工ライン
での障害防止のために、破壊時の変形を制御することが
必要となる。
造用鋼は、通常、直棒材あるいはコイル状線材の形状で
供給され、冷間や熱間で目的の形状に加工され、さらに
種々の熱処理、切削加工等を受けて部品となる。鋼素材
から部品に至る加工工程の中に、冷間でのせん断あるい
は引張りによる破壊分離の工程がある場合、通常、その
次工程における加工精度確保、あるいは自動加工ライン
での障害防止のために、破壊時の変形を制御することが
必要となる。
【０００３】また、従来の標準的な鋼部品は、熱間鍛
造、あるいは冷間鍛造による成形後、焼入焼戻しを施す
ことで強度と靭性を向上させていたが、近年は熱間鍛造
ままで十分な強度を有する、熱間鍛造用非調質鋼（以
下、非調質鋼）の採用が拡大している。調質鋼を非調質
鋼に代替することによって、熱処理工程の省略による低
コスト化、焼入省略による焼歪みの解消などのメリット
が得られている。
造、あるいは冷間鍛造による成形後、焼入焼戻しを施す
ことで強度と靭性を向上させていたが、近年は熱間鍛造
ままで十分な強度を有する、熱間鍛造用非調質鋼（以
下、非調質鋼）の採用が拡大している。調質鋼を非調質
鋼に代替することによって、熱処理工程の省略による低
コスト化、焼入省略による焼歪みの解消などのメリット
が得られている。
【０００４】衝撃引張りにより破壊切断して、必要部位
を加工後、再び破壊破面をつき合わせて接合する熱間鍛
造非調質鋼部品の加工方法は、コネクティングロッドの
加工方法として、実用化されており、Ｆｅ−０．７２％
Ｃ−０．２２％Ｓｉ−０．４９％Ｍｎ−０．０６２％Ｓ
−０．０４％Ｖ（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ａｎｄＡ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ−ａｌｌｏ
ｙｉｎｇ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｓｔｅｅｌｓ，ＴＭＳ（１
９９６）２９）のような比較的高い炭素を含有する鋼を
素材として用いている。コネクティングロッドは、鋼素
材を熱間鍛造空冷し、穴開け加工、ボルト穴加工等をし
た後、大端部を物理的に２つに破壊し、最後にシャフト
を挟んで破壊面をつき合わせ、ボルトで締結する、とい
う方法で製造される。本方法は、比較的安価な素材を用
い、しかも従来法で必要であった高精度の切削加工を省
くことができるため、低コスト化が可能である。しかし
ながら、前記の現用鋼は破壊性を高めるために、高炭素
組成としているため、降伏強さと疲労強さが低く、また
被削性も悪いという問題があった。
を加工後、再び破壊破面をつき合わせて接合する熱間鍛
造非調質鋼部品の加工方法は、コネクティングロッドの
加工方法として、実用化されており、Ｆｅ−０．７２％
Ｃ−０．２２％Ｓｉ−０．４９％Ｍｎ−０．０６２％Ｓ
−０．０４％Ｖ（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ａｎｄＡ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ−ａｌｌｏ
ｙｉｎｇ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｓｔｅｅｌｓ，ＴＭＳ（１
９９６）２９）のような比較的高い炭素を含有する鋼を
素材として用いている。コネクティングロッドは、鋼素
材を熱間鍛造空冷し、穴開け加工、ボルト穴加工等をし
た後、大端部を物理的に２つに破壊し、最後にシャフト
を挟んで破壊面をつき合わせ、ボルトで締結する、とい
う方法で製造される。本方法は、比較的安価な素材を用
い、しかも従来法で必要であった高精度の切削加工を省
くことができるため、低コスト化が可能である。しかし
ながら、前記の現用鋼は破壊性を高めるために、高炭素
組成としているため、降伏強さと疲労強さが低く、また
被削性も悪いという問題があった。
【０００５】上記現用鋼より炭素量を低減しつつも破断
分離性を有する、コネクティングロッドに適用される鋼
材としては、特開平８−２９１３７３号公報が開示され
ている。同公報記載の熱間鍛造用非調質鋼は、「容易に
破断分離することができ、また破断分離破面の塑性変形
量も少なく、密着性もよい」としている。また、コネク
ティングロッドに適用される低靭性の非調質鋼として、
特開平９−３５８９号公報も開示されている。同公報で
は、特に固溶Ｎ量を増すことで破断時の破面を脆性破面
とし、「常温で分割した時の破面が、フラットな脆性破
面を呈する高強度・低靭性非調質鋼の提供を課題とす
る」としている。しかしながら、特開平８−２９１３７
３号公報、特開平９−３５８９号公報記載の鋼の破断分
離性は、工業的に適用するには不足である。
分離性を有する、コネクティングロッドに適用される鋼
材としては、特開平８−２９１３７３号公報が開示され
ている。同公報記載の熱間鍛造用非調質鋼は、「容易に
破断分離することができ、また破断分離破面の塑性変形
量も少なく、密着性もよい」としている。また、コネク
ティングロッドに適用される低靭性の非調質鋼として、
特開平９−３５８９号公報も開示されている。同公報で
は、特に固溶Ｎ量を増すことで破断時の破面を脆性破面
とし、「常温で分割した時の破面が、フラットな脆性破
面を呈する高強度・低靭性非調質鋼の提供を課題とす
る」としている。しかしながら、特開平８−２９１３７
３号公報、特開平９−３５８９号公報記載の鋼の破断分
離性は、工業的に適用するには不足である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、鋼素材の圧延まま状態で、あるいは熱間鍛
造まま状態で破壊した時の変形が小さく、しかも安価な
フェライト・パーライト組織の中炭素機械構造用鋼を提
供することである。
する課題は、鋼素材の圧延まま状態で、あるいは熱間鍛
造まま状態で破壊した時の変形が小さく、しかも安価な
フェライト・パーライト組織の中炭素機械構造用鋼を提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】鋼の破壊時の変形を小さ
くするためには、鋼の延性を低下させることが最も効果
的である。鋼の組成を調整して延性を低くする方法は、
いくつか考えられる。たとえば、前述の０．７％Ｃの現
用鋼のように、炭素含有量を高める方法がある。しか
し、一般にフェライト・パーライト組織の鋼は炭素量が
増すほど降伏比（降伏強さ／引張り強さ）が低下し、疲
労強さも低下する。また、Ｐを多量に含有させて結晶粒
界を脆化させる方法もあるが、Ｐは高温加熱時の延性も
大きく低下させるため、鋼素材の鋳造、圧延、および熱
間加工が困難となる。
くするためには、鋼の延性を低下させることが最も効果
的である。鋼の組成を調整して延性を低くする方法は、
いくつか考えられる。たとえば、前述の０．７％Ｃの現
用鋼のように、炭素含有量を高める方法がある。しか
し、一般にフェライト・パーライト組織の鋼は炭素量が
増すほど降伏比（降伏強さ／引張り強さ）が低下し、疲
労強さも低下する。また、Ｐを多量に含有させて結晶粒
界を脆化させる方法もあるが、Ｐは高温加熱時の延性も
大きく低下させるため、鋼素材の鋳造、圧延、および熱
間加工が困難となる。
【０００８】本発明においては、主に以下のような手段
により、課題を解決した。
により、課題を解決した。
【０００９】（１） 破壊性の向上：Ｍｎは固溶強化元
素として鋼を強化し、しかも強化による延性の低下が少
ない元素であり、中炭素（Ｃ量０．２５％以上）の機械
構造用鋼には、通常約０．６％以上のＭｎを添加してい
る。本発明者らは、これらの作用に着目してＭｎと破壊
性の関係を調べた結果、破壊変形量とＭｎ量は大きな相
関があり、特にＭｎを０．４％未満とすることで、鋼の
延性が低下し、破壊時の変形量が減少することを見いだ
した。低Ｍｎ化による延性低下は、高温延性を大きく低
下させないという長所があり、この点でＰの多量添加と
異なる。また、非調質鋼には、析出強化元素であるＶあ
るいはＮｂを添加するが、これらの元素が鋼中でＮと結
合し、窒化物となると、鍛造加熱時のオーステナイト結
晶粒が微細化し、さらに、鍛造冷却後の組織中のフェラ
イト量も増加するため、延性が大きくなり、低Ｍｎとす
るだけでは十分低い延性（高い破壊性）が得られない。
よって、Ｎ含有量を低減することで窒化物の析出を抑制
することが非常に重要である。高靭性を目指した非調質
鋼には、０．０１％を超えるＮを添加することがある
が、そうでなくても通常の製鋼法で造られた鋼には通常
Ｎが０．００５％以上含有される。特開平９−３５８９
号公報にも、Ｎは０．００５％以上なるべく多くを添加
することが奨励されている。しかし、炭素量０．５％の
Ｖ添加非調質鋼で種々実験した結果、破壊破面の面積減
少量で比較した変形量は、Ｎ量０．０１％鋼が１００と
すると、０．００４％鋼では７０以下であり、低Ｎの方
が良好な結果が得られた。
素として鋼を強化し、しかも強化による延性の低下が少
ない元素であり、中炭素（Ｃ量０．２５％以上）の機械
構造用鋼には、通常約０．６％以上のＭｎを添加してい
る。本発明者らは、これらの作用に着目してＭｎと破壊
性の関係を調べた結果、破壊変形量とＭｎ量は大きな相
関があり、特にＭｎを０．４％未満とすることで、鋼の
延性が低下し、破壊時の変形量が減少することを見いだ
した。低Ｍｎ化による延性低下は、高温延性を大きく低
下させないという長所があり、この点でＰの多量添加と
異なる。また、非調質鋼には、析出強化元素であるＶあ
るいはＮｂを添加するが、これらの元素が鋼中でＮと結
合し、窒化物となると、鍛造加熱時のオーステナイト結
晶粒が微細化し、さらに、鍛造冷却後の組織中のフェラ
イト量も増加するため、延性が大きくなり、低Ｍｎとす
るだけでは十分低い延性（高い破壊性）が得られない。
よって、Ｎ含有量を低減することで窒化物の析出を抑制
することが非常に重要である。高靭性を目指した非調質
鋼には、０．０１％を超えるＮを添加することがある
が、そうでなくても通常の製鋼法で造られた鋼には通常
Ｎが０．００５％以上含有される。特開平９−３５８９
号公報にも、Ｎは０．００５％以上なるべく多くを添加
することが奨励されている。しかし、炭素量０．５％の
Ｖ添加非調質鋼で種々実験した結果、破壊破面の面積減
少量で比較した変形量は、Ｎ量０．０１％鋼が１００と
すると、０．００４％鋼では７０以下であり、低Ｎの方
が良好な結果が得られた。
【００１０】（２） 降伏強さ、疲労強さの向上：フェ
ライト・パーライト鋼の降伏比（降伏強さ／引張り強
さ）、疲労限度比を高めるため、炭素量を低減して適当
な合金元素を増加することが有効な手段である。Ｖ強化
型の非調質鋼では、炭素含有量を０．７％から０．６％
に低減するだけで、降伏比は０．５５から０．６５に向
上し、また、疲労限度比は０．３９から０．４４へ向上
する。よって、必要な破壊性を確保できる範囲で、低炭
素化することが重要である。また、一般に知られるよう
にＶの析出強化により降伏比、疲労限度比を向上させる
ことは、Ｃ、Ｍｎ低減による強度低下を補う意味でも不
可欠である。
ライト・パーライト鋼の降伏比（降伏強さ／引張り強
さ）、疲労限度比を高めるため、炭素量を低減して適当
な合金元素を増加することが有効な手段である。Ｖ強化
型の非調質鋼では、炭素含有量を０．７％から０．６％
に低減するだけで、降伏比は０．５５から０．６５に向
上し、また、疲労限度比は０．３９から０．４４へ向上
する。よって、必要な破壊性を確保できる範囲で、低炭
素化することが重要である。また、一般に知られるよう
にＶの析出強化により降伏比、疲労限度比を向上させる
ことは、Ｃ、Ｍｎ低減による強度低下を補う意味でも不
可欠である。
【００１１】以上の考察と実験に基づき、完成した破壊
時の変形が小さい機械構造用鋼は、すなわち、 （１） 重量％で、Ｃ ：０．３〜０．６％、Ｓｉ：
０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜０．４％未満、Ｐ
：０．０１〜０．１％、Ｓ ：０．０１〜０．２％、
Ｖ ：０．１５超〜０．４％、Ｎ：０．００２〜０．０
０５％未満を含み、残部Ｆｅと不可避不純物からなり、
組織はフェライト・パーライトであることを特徴とする
機械構造用鋼。
時の変形が小さい機械構造用鋼は、すなわち、 （１） 重量％で、Ｃ ：０．３〜０．６％、Ｓｉ：
０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜０．４％未満、Ｐ
：０．０１〜０．１％、Ｓ ：０．０１〜０．２％、
Ｖ ：０．１５超〜０．４％、Ｎ：０．００２〜０．０
０５％未満を含み、残部Ｆｅと不可避不純物からなり、
組織はフェライト・パーライトであることを特徴とする
機械構造用鋼。
【００１２】（２） さらに、Ａｌ：０．００５〜０．
０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％のうち１種また
は２種を含有することを特徴とする（１）記載の機械構
造用鋼。
０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％のうち１種また
は２種を含有することを特徴とする（１）記載の機械構
造用鋼。
【００１３】（３） さらに、Ｎｂ：０．０５〜０．２
％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｍｏ：０．１〜０．５％
のうち１種または２種以上を含有することを特徴とする
（１）または（２）記載の機械構造用鋼。
％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｍｏ：０．１〜０．５％
のうち１種または２種以上を含有することを特徴とする
（１）または（２）記載の機械構造用鋼。
【００１４】
Ｃ：０．３〜０．６％ Ｃは部品として必要な強度を確保するために、また、鋼
を脆化し破壊性を向上させるために０．３％以上が必要
である。しかし、多量の添加は降伏強さ、疲労強さを低
下させるため、上限を０．６％とする。
を脆化し破壊性を向上させるために０．３％以上が必要
である。しかし、多量の添加は降伏強さ、疲労強さを低
下させるため、上限を０．６％とする。
【００１５】Ｓｉ：０．１〜２．０％ Ｓｉは固溶強化元素であると共に、鋼の延性を低下させ
る元素であり、十分な延性低下作用を発揮するためには
０．１％以上が必要である。しかし、２．０％を超えた
場合、高温延性が低下し、圧延や鍛造時に割れが生じや
すくなり、また、脱炭を促進する。
る元素であり、十分な延性低下作用を発揮するためには
０．１％以上が必要である。しかし、２．０％を超えた
場合、高温延性が低下し、圧延や鍛造時に割れが生じや
すくなり、また、脱炭を促進する。
【００１６】Ｍｎ：０．１〜０．４％未満 Ｍｎは、通常固溶強化元素として用いられるが本発明の
鋼においては０．４％未満に制限することで、延性を低
下させる作用がある。また、ＭｎはＭｎＳを形成して、
被削性を向上させる。しかし、０．１％未満とした場
合、加熱時にＳが固溶状態となって粒界を脆化させるた
め、熱間延性が低下して、鋼素材、鋼部品製造工程にお
いて割れ、キズが発生しやすくなる。
鋼においては０．４％未満に制限することで、延性を低
下させる作用がある。また、ＭｎはＭｎＳを形成して、
被削性を向上させる。しかし、０．１％未満とした場
合、加熱時にＳが固溶状態となって粒界を脆化させるた
め、熱間延性が低下して、鋼素材、鋼部品製造工程にお
いて割れ、キズが発生しやすくなる。
【００１７】Ｐ ：０．０１〜０．１％ Ｐは粒界に偏析して鋼を脆化させ、破壊性を向上させる
元素であるが、多量に添加した場合、熱間延性を低下さ
せて割れが発生しやすくなるので、本発明の鋼では必要
に応じて補助的に０．１％以下を添加する。また、Ｐに
よる脆化が必要ないとしても、あまりに低減すると製造
コストが高くなるので、下限を０．０１％とする。
元素であるが、多量に添加した場合、熱間延性を低下さ
せて割れが発生しやすくなるので、本発明の鋼では必要
に応じて補助的に０．１％以下を添加する。また、Ｐに
よる脆化が必要ないとしても、あまりに低減すると製造
コストが高くなるので、下限を０．０１％とする。
【００１８】Ｓ ：０．０１〜０．２％ Ｓは被削性向上のために添加する。被削性向上のために
は０．０１％以上が必要であるが、機械的性質の異方性
が大きくなるので上限を０．２％とする。
は０．０１％以上が必要であるが、機械的性質の異方性
が大きくなるので上限を０．２％とする。
【００１９】Ｖ ：０．１５超〜０．４％、 Ｎｂ：
０．０５〜０．２％ ＶとＮｂは主に析出強化により降伏強さと疲労強さを向
上させ、かつ延性を低下させる元素である。強化のため
にはＶ０．１５％超、Ｎｂ０．０５％以上が必要である
が、Ｖ０．４％超、Ｎｂ０．２％超はコストに対する効
果の向上が小さい。
０．０５〜０．２％ ＶとＮｂは主に析出強化により降伏強さと疲労強さを向
上させ、かつ延性を低下させる元素である。強化のため
にはＶ０．１５％超、Ｎｂ０．０５％以上が必要である
が、Ｖ０．４％超、Ｎｂ０．２％超はコストに対する効
果の向上が小さい。
【００２０】Ｎ ：０．００２〜０．００５％未満 Ｎを低減することが、本発明の効果を高めるために非常
に重要である。ＮはＶＮやＮｂＮを形成して、鋼素材や
熱間加工材の組織を微細化し、またフェライト量を増加
させて延性を高める作用があるため、なるべく低い方が
望ましく、十分小さな破壊変形量を得るため０．００５
％未満に限定する。しかし、０．００２％未満では製造
コストが多大となる。
に重要である。ＮはＶＮやＮｂＮを形成して、鋼素材や
熱間加工材の組織を微細化し、またフェライト量を増加
させて延性を高める作用があるため、なるべく低い方が
望ましく、十分小さな破壊変形量を得るため０．００５
％未満に限定する。しかし、０．００２％未満では製造
コストが多大となる。
【００２１】Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｍｏ：０．１〜
０．５％ Ｃｒ、Ｍｏは強度調整が必要であれば、０．１％以上を
添加するが、パーライト組織を微細化して破壊性を低下
させるのを防止するため、０．５％を上限とする。
０．５％ Ｃｒ、Ｍｏは強度調整が必要であれば、０．１％以上を
添加するが、パーライト組織を微細化して破壊性を低下
させるのを防止するため、０．５％を上限とする。
【００２２】Ａｌ：０．００５〜０．０５％ Ａｌは脱酸元素である。通常の鍛造用鋼はＡｌ脱酸で製
造されるが、Ａｌ脱酸を行うと不可避的にアルミナが鋼
中に分散して被削性が低下する場合がある。よって、特
に優れた被削性を要求される場合、Ａｌ脱酸は行わない
（第１、２の発明）。さらに、Ａｌ脱酸を行わないこと
により、ＡｌＮが析出せず、その結果組織が粗大化し
て、破壊性が向上する効果がある。しかし、狙いとする
引張り強さが十分低い場合、あるいは切削加工代が小さ
い場合、被削性が問題となることはないので、０．００
５％以上のＡｌを添加しても良いが、０．０５％超は脱
酸の効果が飽和する（第２の発明）。
造されるが、Ａｌ脱酸を行うと不可避的にアルミナが鋼
中に分散して被削性が低下する場合がある。よって、特
に優れた被削性を要求される場合、Ａｌ脱酸は行わない
（第１、２の発明）。さらに、Ａｌ脱酸を行わないこと
により、ＡｌＮが析出せず、その結果組織が粗大化し
て、破壊性が向上する効果がある。しかし、狙いとする
引張り強さが十分低い場合、あるいは切削加工代が小さ
い場合、被削性が問題となることはないので、０．００
５％以上のＡｌを添加しても良いが、０．０５％超は脱
酸の効果が飽和する（第２の発明）。
【００２３】Ｔｉ：０．００５〜０．０５％ Ｔｉは脱酸元素として利用するが、ＴｉＮが生成した場
合、熱間鍛造後の組織が微細化して延性が増大する。し
かし、Ｎが０．００５％未満で、硬さが十分高い場合に
は、Ｔｉを添加しても十分低い延性が得られる。十分な
脱酸をするためには０．００５％以上のＴｉが必要であ
るが、粗大な酸化物が生成して被削性を低下させないよ
うに、上限を０．０５％未満に限定する。
合、熱間鍛造後の組織が微細化して延性が増大する。し
かし、Ｎが０．００５％未満で、硬さが十分高い場合に
は、Ｔｉを添加しても十分低い延性が得られる。十分な
脱酸をするためには０．００５％以上のＴｉが必要であ
るが、粗大な酸化物が生成して被削性を低下させないよ
うに、上限を０．０５％未満に限定する。
【００２４】なお、被削性向上のため、それぞれ０．４
％以下のＰｂ、Ｂｉ、およびＳｅ、０．００５％以下の
Ｔｅ、および０．００３％以下のＣａを必要に応じて本
発明の鋼に添加しても何ら支障はない。
％以下のＰｂ、Ｂｉ、およびＳｅ、０．００５％以下の
Ｔｅ、および０．００３％以下のＣａを必要に応じて本
発明の鋼に添加しても何ら支障はない。
【００２５】フェライト・パーライト組織の鋼の引張り
強さ、硬さは、基本的に炭素当量Ｃｅｑ．で決定され、
たとえば、特公昭６０−４５２５０号公報には、Ｃｅ
ｑ．（％）＝Ｃ％＋（１／７）Ｓｉ％＋（１／５）Ｍｎ
％＋（１／２）Ｖ％の式が記載されている。これらの式
からも分かるように、本発明の鋼は、中炭素鋼であるた
め、一定の引張り強さを実現するために、炭素以外の高
価な合金の添加が少なくて済むので安価である。また、
本発明の鋼を用いて、熱間鍛造非調質工程で部品を製造
すれば、製造コストも大幅に低減される。
強さ、硬さは、基本的に炭素当量Ｃｅｑ．で決定され、
たとえば、特公昭６０−４５２５０号公報には、Ｃｅ
ｑ．（％）＝Ｃ％＋（１／７）Ｓｉ％＋（１／５）Ｍｎ
％＋（１／２）Ｖ％の式が記載されている。これらの式
からも分かるように、本発明の鋼は、中炭素鋼であるた
め、一定の引張り強さを実現するために、炭素以外の高
価な合金の添加が少なくて済むので安価である。また、
本発明の鋼を用いて、熱間鍛造非調質工程で部品を製造
すれば、製造コストも大幅に低減される。
【００２６】なお、本発明の鋼は、フェライト・パーラ
イト組織であることを限定しているが、本発明の鋼を通
常の工業的製鋼法で溶製、鋳造し、通常の熱間圧延を行
って棒鋼とした場合、および、熱間鍛造にて自動車用部
品に成形後、空冷あるいはファン強制空冷した場合に
は、フェライト・パーライト組織となるので、特別な鋼
素材の製造方法や、鍛造方法を用いる必要はない。むし
ろ、本発明の鋼は中炭素、低Ｍｎ組成であり、かつ、フ
ェライト変態を促進するＶを添加しているので、通常の
熱間鍛造用非調質鋼と比較してベイナイトなどの過冷組
織が生成しにくいのが特徴のひとつである。
イト組織であることを限定しているが、本発明の鋼を通
常の工業的製鋼法で溶製、鋳造し、通常の熱間圧延を行
って棒鋼とした場合、および、熱間鍛造にて自動車用部
品に成形後、空冷あるいはファン強制空冷した場合に
は、フェライト・パーライト組織となるので、特別な鋼
素材の製造方法や、鍛造方法を用いる必要はない。むし
ろ、本発明の鋼は中炭素、低Ｍｎ組成であり、かつ、フ
ェライト変態を促進するＶを添加しているので、通常の
熱間鍛造用非調質鋼と比較してベイナイトなどの過冷組
織が生成しにくいのが特徴のひとつである。
【００２７】
【実施例】表１に示す組成の鋼を１５０ｋｇ真空溶解炉
で溶製し、１４７３Ｋに加熱して直径２０ｍｍの丸棒に
鍛造成形し、空冷したものを素材とした。これらの鋼組
織は、すべてフェライト・パーライトであった。破壊時
の変形量を調べるため、これらの素材から、切欠付き引
張り試験片（断面１０×１０ｍｍ、１．０Ｒ−２．０ｍ
ｍの深さの切欠付）を作成し、引張りにより破壊した。
破壊後、破面の切欠に垂直な方向の変形量（図１のＡ辺
の長さ変化）は、どの試験片もほぼ同一であった。そこ
で、切欠と平行な方向の破断面の変形量、すなわち試験
片断面上のノッチ底と平滑側の幅の変化量（図１のＢお
よびＣの長さ変化）の合計を破壊性の指標として評価し
た（表１の「変形量」）。また、上記素材から、平行部
直径９ｍｍの平滑引張り試験片を作成し、引張り強さを
測定した。
で溶製し、１４７３Ｋに加熱して直径２０ｍｍの丸棒に
鍛造成形し、空冷したものを素材とした。これらの鋼組
織は、すべてフェライト・パーライトであった。破壊時
の変形量を調べるため、これらの素材から、切欠付き引
張り試験片（断面１０×１０ｍｍ、１．０Ｒ−２．０ｍ
ｍの深さの切欠付）を作成し、引張りにより破壊した。
破壊後、破面の切欠に垂直な方向の変形量（図１のＡ辺
の長さ変化）は、どの試験片もほぼ同一であった。そこ
で、切欠と平行な方向の破断面の変形量、すなわち試験
片断面上のノッチ底と平滑側の幅の変化量（図１のＢお
よびＣの長さ変化）の合計を破壊性の指標として評価し
た（表１の「変形量」）。また、上記素材から、平行部
直径９ｍｍの平滑引張り試験片を作成し、引張り強さを
測定した。
【００２８】表１に引張り強さと変形量を合わせて示し
た。本発明の鋼は、引張り強さが７０８ＭＰａから９９
２ＭＰａの範囲にあり、変形量は、従来のＱＴ鋼（Ｎ
ｏ．１：８５０℃焼入、６００℃焼戻し）、および従来
非調質鋼（Ｎｏ．２）の変形量が０．５６−０．６５で
あるのに対して、０．４０未満である。比較鋼Ｎｏ．１
２は変形量が比較的小さい。しかしＮｏ．１２の降伏比
を調査したところ、同鋼は炭素量が多いため、降伏比が
わずか０．５８であり、本発明鋼の中で最も炭素量が多
く、そのため降伏比が比較的小さいＮｏ．６およびＮ
ｏ．４１（降伏比０．６４および０．６２）と比較して
劣っていた。また、Ｎｏ．１９、２１は多量のＡｌを含
有するため、被削性が低く、超硬ドリルで測定したとこ
ろ、ＶＬ１０００（総穴開け長さで１０００ｍｍを切削
できる最高周速度）は、Ｎｏ．１５と比較して２０％低
い結果であった。
た。本発明の鋼は、引張り強さが７０８ＭＰａから９９
２ＭＰａの範囲にあり、変形量は、従来のＱＴ鋼（Ｎ
ｏ．１：８５０℃焼入、６００℃焼戻し）、および従来
非調質鋼（Ｎｏ．２）の変形量が０．５６−０．６５で
あるのに対して、０．４０未満である。比較鋼Ｎｏ．１
２は変形量が比較的小さい。しかしＮｏ．１２の降伏比
を調査したところ、同鋼は炭素量が多いため、降伏比が
わずか０．５８であり、本発明鋼の中で最も炭素量が多
く、そのため降伏比が比較的小さいＮｏ．６およびＮ
ｏ．４１（降伏比０．６４および０．６２）と比較して
劣っていた。また、Ｎｏ．１９、２１は多量のＡｌを含
有するため、被削性が低く、超硬ドリルで測定したとこ
ろ、ＶＬ１０００（総穴開け長さで１０００ｍｍを切削
できる最高周速度）は、Ｎｏ．１５と比較して２０％低
い結果であった。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の鋼は、自動
車、産業機械に使用されるフェライト・パーライト組織
の機械構造用鋼として十分な強度を有し、破壊時の変形
量が極めて小さいという特徴を備えており、しかも安価
である。本発明の鋼は、破壊加工を施されるフェライト
・パーライト組織の鋼素材、および部品、特に、衝撃特
性を要求されない部品に最適である。
車、産業機械に使用されるフェライト・パーライト組織
の機械構造用鋼として十分な強度を有し、破壊時の変形
量が極めて小さいという特徴を備えており、しかも安価
である。本発明の鋼は、破壊加工を施されるフェライト
・パーライト組織の鋼素材、および部品、特に、衝撃特
性を要求されない部品に最適である。
【図１】引張り破断した切欠付き引張り試験片（断面１
０×１０ｍｍ、１．０Ｒ−２．０ｍｍ深さの切欠付）の
破断面を示した図である。
０×１０ｍｍ、１．０Ｒ−２．０ｍｍ深さの切欠付）の
破断面を示した図である。
Ａ 破面の切欠に垂直方向の長さ Ｂ 切欠と平行な方向の長さ Ｃ 切欠と平行な方向の長さ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年８月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】（３） さらに、Ｎｂ：０．０５〜０．２
％、を含有することを特徴とする（１）または（２）記
載の機械構造用鋼。 （４） さらに、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｍｏ：０．
１〜０．５％のうち１種または２種を含有することを特
徴とする（１）、（２）、または（３）記載の機械構造
用鋼。 （５） さらに、Ｐｂ：０．４％以下、Ｂｉ：０．４％
以下、Ｓｅ：０．４％以下、Ｔｅ：０．００５％以下、
Ｃａ：０．００３％以下の１種以上を含有することを特
徴とする（１）、（２）、（３）または（４）記載の機
械構造用鋼。
％、を含有することを特徴とする（１）または（２）記
載の機械構造用鋼。 （４） さらに、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｍｏ：０．
１〜０．５％のうち１種または２種を含有することを特
徴とする（１）、（２）、または（３）記載の機械構造
用鋼。 （５） さらに、Ｐｂ：０．４％以下、Ｂｉ：０．４％
以下、Ｓｅ：０．４％以下、Ｔｅ：０．００５％以下、
Ｃａ：０．００３％以下の１種以上を含有することを特
徴とする（１）、（２）、（３）または（４）記載の機
械構造用鋼。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】Ｖ ：０．１５超〜０．４％Ｖは 主に析出強化により降伏強さと疲労強さを向上さ
せ、かつ延性を低下させる元素である。強化のためには
Ｖ０．１５％超の添加が必要であるが、０．４％超では
コストに対する効果の向上が小さい。
せ、かつ延性を低下させる元素である。強化のためには
Ｖ０．１５％超の添加が必要であるが、０．４％超では
コストに対する効果の向上が小さい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】Ｔｉ：０．００５〜０．０５％ Ｔｉは脱酸元素として利用するが、ＴｉＮが生成した場
合、熱間鍛造後の組織が微細化して延性が増大する。し
かし、Ｎが０．００５％未満で、硬さが十分高い場合に
は、Ｔｉを添加しても十分低い延性が得られる。十分な
脱酸をするためには０．００５％以上のＴｉが必要であ
るが、粗大な酸化物が生成して被削性を低下させないよ
うに、上限を０．０５％未満に限定する。Ｎｂ：０．０５〜０．２％ ＮｂはＶと同様に析出強化により降伏強さと疲労強さを
向上させ、かつ延性を低下させる元素である。Ｎｂを添
加することにより上記効果をさらに向上させることがで
きる。強化のためには０．０５％以上のＮｂ添加が必要
であるが、０．２％超ではコストに対する効果の向上が
小さい。
合、熱間鍛造後の組織が微細化して延性が増大する。し
かし、Ｎが０．００５％未満で、硬さが十分高い場合に
は、Ｔｉを添加しても十分低い延性が得られる。十分な
脱酸をするためには０．００５％以上のＴｉが必要であ
るが、粗大な酸化物が生成して被削性を低下させないよ
うに、上限を０．０５％未満に限定する。Ｎｂ：０．０５〜０．２％ ＮｂはＶと同様に析出強化により降伏強さと疲労強さを
向上させ、かつ延性を低下させる元素である。Ｎｂを添
加することにより上記効果をさらに向上させることがで
きる。強化のためには０．０５％以上のＮｂ添加が必要
であるが、０．２％超ではコストに対する効果の向上が
小さい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】なお、被削性向上のため、それぞれ０．４
％以下のＰｂ、Ｂｉ、およびＳｅ、０．００５％以下の
Ｔｅ、および０．００３％以下のＣａを必要に応じて本
発明の鋼に添加することができる。これらの元素は、基
本的には添加量が多いほど被削性を向上させる。しか
し、多量に添加すると機械的性質に悪影響を与え、或は
効果が飽和するため上限を上記範囲とした。
％以下のＰｂ、Ｂｉ、およびＳｅ、０．００５％以下の
Ｔｅ、および０．００３％以下のＣａを必要に応じて本
発明の鋼に添加することができる。これらの元素は、基
本的には添加量が多いほど被削性を向上させる。しか
し、多量に添加すると機械的性質に悪影響を与え、或は
効果が飽和するため上限を上記範囲とした。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】
【表１】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は切欠付き引張り試験片（断面１０×１
０ｍｍ、１．０Ｒ−２．０ｍｍ深さの切欠付）の斜視
図、（ｂ）は引張り破断した切欠付き引張り試験片の破
断面を示した図である。
０ｍｍ、１．０Ｒ−２．０ｍｍ深さの切欠付）の斜視
図、（ｂ）は引張り破断した切欠付き引張り試験片の破
断面を示した図である。
【符号の説明】 Ａ 破面の切欠に垂直方向の長さ Ｂ 切欠と平行な方向の長さ Ｃ 切欠と平行な方向の長さ
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ ：０．３〜０．６％、Ｓ
ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜０．４％未満、
Ｐ ：０．０１〜０．１％、Ｓ ：０．０１〜０．２
％、Ｖ ：０．１５超〜０．４％、Ｎ：０．００２〜
０．００５％未満を含み、残部Ｆｅと不可避不純物から
なり、組織はフェライト・パーライトであることを特徴
とする機械構造用鋼。 - 【請求項２】 さらに、Ａｌ：０．００５〜０．０５
％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％のうち１種または２
種を含有することを特徴とする請求項１記載の機械構造
用鋼。 - 【請求項３】 さらに、Ｎｂ：０．０５〜０．２％、Ｃ
ｒ：０．１〜０．５％、Ｍｏ：０．１〜０．５％のうち
１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項
１または２記載の機械構造用鋼。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14995097A JP3715744B2 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 破壊切断して使用する熱間鍛造用非調質鋼 |
| DE69816948T DE69816948T2 (de) | 1997-05-26 | 1998-05-26 | Ungehärteter stahl für mechanische strukturen |
| US09/230,403 US6036790A (en) | 1997-05-26 | 1998-05-26 | Non-tempered steel for mechanical structure |
| EP98921815A EP0922783B1 (en) | 1997-05-26 | 1998-05-26 | Non-tempered steel for mechanical structure |
| PCT/JP1998/002306 WO1998054372A1 (fr) | 1997-05-26 | 1998-05-26 | Acier non trempe pour structure mecanique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14995097A JP3715744B2 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 破壊切断して使用する熱間鍛造用非調質鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10324954A true JPH10324954A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3715744B2 JP3715744B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=15486137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14995097A Expired - Fee Related JP3715744B2 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 破壊切断して使用する熱間鍛造用非調質鋼 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6036790A (ja) |
| EP (1) | EP0922783B1 (ja) |
| JP (1) | JP3715744B2 (ja) |
| DE (1) | DE69816948T2 (ja) |
| WO (1) | WO1998054372A1 (ja) |
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| JP2000256785A (ja) * | 1999-03-09 | 2000-09-19 | Nippon Steel Corp | 被削性に優れる鋼とその製造方法 |
| WO2010013763A1 (ja) | 2008-07-29 | 2010-02-04 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度破断分割用非調質鋼および破断分割用鋼部品 |
| JP2016166384A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 新日鐵住金株式会社 | 破断分離後の破断面同士の嵌合性に優れた鋼部品用の熱間圧延鋼材および鋼部品 |
| JP2016180165A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-13 | 株式会社神戸製鋼所 | 破断分離型コネクティングロッド用成型部品及び破断分離型コネクティングロッド、並びにこれらの製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3445478B2 (ja) * | 1997-11-18 | 2003-09-08 | いすゞ自動車株式会社 | 機械構造用鋼及びそれを用いた破断分割機械部品 |
| JP4119516B2 (ja) * | 1998-03-04 | 2008-07-16 | 新日本製鐵株式会社 | 冷間鍛造用鋼 |
| WO2004083475A1 (ja) | 2003-03-18 | 2004-09-30 | Sumitomo Metal Industries Ltd. | 非調質コネクティングロッド及びその製造方法 |
| JP4141405B2 (ja) * | 2003-10-28 | 2008-08-27 | 大同特殊鋼株式会社 | 快削鋼及びそれを用いた燃料噴射システム部品 |
| KR101758470B1 (ko) | 2015-11-12 | 2017-07-17 | 주식회사 포스코 | 냉간가공성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법 |
| CN105925902A (zh) * | 2016-04-24 | 2016-09-07 | 洛阳辰祥机械科技有限公司 | 球磨机钢球的斜轧法制造工艺 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5403410A (en) * | 1990-06-06 | 1995-04-04 | Nkk Corporation | Abrasion-resistant steel |
| JP3327635B2 (ja) * | 1993-04-23 | 2002-09-24 | 新日本製鐵株式会社 | 疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材及びその鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法 |
| JPH07157824A (ja) * | 1993-12-07 | 1995-06-20 | Nippon Steel Corp | 降伏強度、靭性および疲労特性に優れる亜熱間鍛造非調質鋼材の製造方法 |
| JP3637375B2 (ja) * | 1995-04-17 | 2005-04-13 | 大同特殊鋼株式会社 | コネクティングロッドの製造方法 |
| JP3149741B2 (ja) * | 1995-08-15 | 2001-03-26 | 住友金属工業株式会社 | 耐疲労特性に優れた非調質鋼材及びその製造方法 |
| JPH09194999A (ja) * | 1996-01-19 | 1997-07-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | フェライト・パーライト型非調質鋼 |
| US5922145A (en) * | 1996-11-25 | 1999-07-13 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steel products excellent in machinability and machined steel parts |
| JPH10324947A (ja) * | 1997-05-26 | 1998-12-08 | Nippon Steel Corp | 黒鉛均一分散用鋼材 |
-
1997
- 1997-05-26 JP JP14995097A patent/JP3715744B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-05-26 EP EP98921815A patent/EP0922783B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-26 US US09/230,403 patent/US6036790A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-26 WO PCT/JP1998/002306 patent/WO1998054372A1/ja active IP Right Grant
- 1998-05-26 DE DE69816948T patent/DE69816948T2/de not_active Expired - Fee Related
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| JP2000256785A (ja) * | 1999-03-09 | 2000-09-19 | Nippon Steel Corp | 被削性に優れる鋼とその製造方法 |
| WO2010013763A1 (ja) | 2008-07-29 | 2010-02-04 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度破断分割用非調質鋼および破断分割用鋼部品 |
| JP2016166384A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 新日鐵住金株式会社 | 破断分離後の破断面同士の嵌合性に優れた鋼部品用の熱間圧延鋼材および鋼部品 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1998054372A1 (fr) | 1998-12-03 |
| US6036790A (en) | 2000-03-14 |
| EP0922783A4 (en) | 2000-08-23 |
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| DE69816948T2 (de) | 2004-06-03 |
| EP0922783A1 (en) | 1999-06-16 |
| EP0922783B1 (en) | 2003-08-06 |
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