JPS6349738B2

JPS6349738B2 -

Info

Publication number: JPS6349738B2
Application number: JP55117919A
Authority: JP
Inventors: Koji Hosomi; Yoshio Ashida; Hiroyuki Morimoto
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1980-08-27
Filing date: 1980-08-27
Publication date: 1988-10-05
Also published as: JPS5741351A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は超高張力鋼に関し、さらに詳しくは、
超高強度を有していて延性、靭性の良好な超高張
力鋼に関するものである。従来においても、超高張力鋼として、例えば、
SNCM8、SKD61等の焼入れ焼戻し鋼、また、17
−4PHステンレス鋼等の析出硬化型ステンレス
鋼が使用されている。しかしながら、焼入れ焼戻し鋼では、Ｃ含有量
が高く超高強度レベルにおいて靭性が低く、溶接
性に問題も多く、質量効果が大きく極厚肉製品の
品質が劣り、冷間加工性が著しく劣化し、さら
に、熱処理歪みが大きい等の数々の問題が存在す
るのであり、また、析出硬化型ステンレス鋼で
は、これも焼入れ焼戻し鋼と同じく超高強度レベ
ルで靭性が低く、熱処理が複雑で、かつ、溶接性
に問題がある。また、マルエージング鋼はCo、
Moを多く含有するので資源的にみて良いとはい
うことはできず、高価となる。さらに、特開昭49−053519号公報に記載されて
いるように、Mnを2.5％以上含有するニツケル・
マンガン・モリブデン鋼も提案されているが、
Mnが高いために以下説明する致命的な欠陥があ
る。 Mnは本来オーステナイト安定化元素である
から、組織が本発明に係る超高張力鋼が目的と
するマルテンサイト一相になりにくく、後記す
るように、引張強さ、シヤルピー衝撃値や高温
特性値等の必要な特性が得られない。また、Mnが含有されることによつて、脱酸
状態が変化し酸化物やMnS等の硫化物等の介
在物が生成し易くなり、靭性に対し悪影響を及
ぼすようになる。本発明は、上記したような焼入れ焼戻し鋼、析
出硬化型ステンレス鋼、マルエージング鋼等の従
来の超高張力鋼の問題点に鑑みなされたもので、
超強度レベルで靭性が高く、溶接性に優れ、さら
に、熱処理性にも良好な超高張力鋼である。本発明に係る超高張力鋼は、 C0.05％以下、Si0.3％以下、 Mn0.3％以下、P0.05％以下、 S0.05％以下、Ni10〜25％、 Mo0.5〜４％、Ti0.5〜５％、 Al0.1〜３％を含有し、残部Feよりなることを特徴とするも
のである。本発明に係る超高強度鋼について、以下詳細に
説明する。本発明に係る超高強度鋼におては、超高強度レ
ベルで延性、靭性を確保するために、Ｃ、Si、
Mn、Ｐ、Ｓの含有量を極力低くし、かつ、金属
間化合物の微細析出をはかるためにマルテンサイ
トマトリツクス中でTi、Alの析出強化を起こさ
せるものであり、さらに、従来の18％Ni系マル
エージング鋼のCo含有量７〜13％、Mo含有量３
〜６％を、Coを含有しない場合、２％以下、
Mo0.5〜４％の範囲として、このCo、Mo含有量
の削減により強度低下をAl、Tiの含有量を増加
することで補うものである。また、Ni含有量を10〜20％、Cr含有量を２〜
15％とし、Ni＋Crの合計含有量を25％以下とす
ることによつても、充分に目的を達成することが
できる。さらに、本発明に係る超高強度鋼においては、
溶接性、熱処理特性を確保するために、従来のマ
ルエージング鋼の冶金的理論を採用し、即ち、上
記のような低Si、Mn、Ｐ、Ｓで極低Ｃ高Ni鋼
を、Ar温度以上で加熱保持することによりオー
ステナイト一相にし、その後、常温まで冷却し
（冷却速度は問はない。）、マルテンサイト一相に
する溶体化処理を行ない、次いで、300〜650℃×
0.5〜100時間の時効処理を行なうのである。次に、本発明に係る超高強度鋼の含有成分およ
び含有割合について説明する。Ｃは強度を高める元素であり、含有量が多くな
ると熱処理中に炭化物の析出を招き、金属間化合
物のみによる強化ができ難くなり靭性の低下をも
たらすようになる。よつて、Ｃ含有量は0.05％以
下とする。 Si、Mn、Ｐ、Ｓは本発明に係る超高強度鋼に
おいては、不純物元素とみなされる元素であるか
ら少なければ少ない程望ましいものである。よつ
て、Si0.3％、Mn0.3％、Ｐ、Ｓは共に0.05％まで
の含有は、本発明に係る超高強度鋼の目的を達成
するのには害とはならない上限であり、従つて、
Si含有量0.3％以下、Mn含有量0.3％以下、Ｐ、
Ｓは共に0.05％以下とする。 Niは本発明に係る超高強度鋼のマトリツクス
を形成するのに重要な元素であり、ラスマルテン
サイトを生成させるためには、Ni含有量が10％
未満では効果が少なく、また、25％を越えて含有
されるとオーステナイトが安定化して100％マル
テンサイトにならないのである。よつて、Ni含
有量は10〜25％とする。 CoはMoの固溶度を低下させると共にマルテン
サイト→オーステナイト逆変態を高温側に移行さ
せる元素であり、Co含有量の増加に伴つて時効
処理がより顕著になるため、マルエージング鋼で
は汎用されているが、Co自体が高価であるので、
本発明においては含有させない。 Moは時効によりFe₂Mo、Ni₃Mo等としてマル
テンサイト中に析出し硬化をもたらすが、含有量
が0.5％未満ではその効果は少なく、また、４％
を越えて含有されると効果が飽和し、かつ、経済
的でなくなる。よつて、Mo含有量は0.5〜４％と
する。 Tiは本発明に係る超高張力鋼の強化に大きな
影響を与える元素で、時効によりFe₂Ti、Ni₃Ti
等の金属間化合物が析出することにより著しい強
化を起こし、含有量が0.5％未満ではこの効果は
少なく、また、５％を越えて含有されると脆化を
起こす。よつて、Ti含有量は0.5〜５％とする。 AlはTiと同様に本発明に係る超高張力鋼の強
化をもたらす元素であり、時効によりNi₃Al、
FeAlとして析出して著しい強化を起こし、含有
量が0.1％未満ではこの効果は少なく、また、３
％を越えて含有されると脆化するようになる。よ
つて、Al含有量は0.1〜３％とする。 Crは耐蝕性を向上させ、また、上記したNiと
同様ラスマルテンサイトを生成するが、Cr含有
によりNs点が下がり残留オーステナイトが出現
し、靭性劣化の可能性があり、このための対策と
してNiと共存させることも考えられるが、なお、
信頼性を得られないので、本発明においては含有
させない。なお、鋼の清浄化等の目的のためにCa、Mgを
0.05％以下含有させることもできる。本発明に係る超高張力鋼の実施例を比較例と共
に説明する。実施例第１表に示すＡ〜ＳおよびＵの鋼は、通常の溶
製法によりこの含有成分および含有割合となるよ
うに製造した。

【表】次いで、第２表に示す熱処理条件により熱処理
を行なつた。第２表に引張強さとシヤルピー衝撃値を示す。

【表】

【表】この第２表からもわかるように、本発明に係る
超高張力鋼は、比較例に比べMn、Co、Moの含
有量を極めて少なくし、そして、Al、Ti含有量
を比較例より多くしたことにより、比較例のマル
エージング鋼Ｃ〜Ｑ、Ｒ、ＳやMn含有鋼Ｕに比
して、引張強さ、シヤルピー衝撃値は同等か、或
いは、それ以上の数値を示し、優れているもので
ある。また、本発明に係る超高張力鋼と比較例の、他
の特性について、第３表に示す。

【表】以上説明したように、本発明に係る超高張力鋼
は上記の構成を有しているものであるから、超高
張度レベルにおいても靭性に優れ、溶接性も良好
であることから、構造材としての用途に適し、航
空機用部材、ロケツト用チヤンバー、圧力容器等
に使用でき、熱処理変寸が小さく、熱歪み、表面
硬化性も良く、溶接性にも優れていることから金
型の使用にも適し、さらに、強度、靭性に優れて
いる上に機械加工性も良いことから、板バネ、線
バネ、ボルト、フアスナーやマンドレル、ステス
等のの工具にも使用できるという効果を有してい
るものである。

Claims

【特許請求の範囲】１ C0.05％以下、Si0.3％以下、 Mn0.3％以下、P0.05％以下、 S0.05％以下、Ni10〜25％、 Mo0.5〜４％、Ti0.5〜５％、 Al0.1〜３％を含有し、残部Feよりなることを特徴とする超
高張力鋼。