JPS6323261B2

JPS6323261B2 -

Info

Publication number: JPS6323261B2
Application number: JP54111731A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Suzuki; Takeshi Miki; Yutaka Tsuchida
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1979-09-03
Filing date: 1979-09-03
Publication date: 1988-05-16
Also published as: JPS5638448A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、調質することなく、十分な強度と靭
性を有する機械構造用強靭鋼にかかわるものであ
る。従来、機械構造用強靭鋼は、主として調質、す
なわち、焼入焼戻しをして使用されている。鋼の
調質処理は、その鋼の強度と靭性との兼ね合いを
最高度に引き出すための手段として、広く活用さ
れてきた。しかし、石油危機が叫ばれる昨今、調
質処理のための熱エネルギーのコスト高によつ
て、調質鋼に代替出来る鋼が必要になつて来る。一般に、鋼の靭性を無視して、強度のみ高くす
ることは、非調質であつても、比較的容易である
けれども、このような鋼は、用途が限定され、従
来の調質鋼に代替出来るものではない。鋼の調質処理は、組識を微細化すること、特に
セメンタイトを微細分散させることによつて、鋼
に強靭性を附与するものである。そこで本発明者
らは、このような手段に代えて、Si，Mnさらに
はCr，Niを多くすることによる地鉄の強化と、
Ti，Ｖ，Nbによる析出強化による鋼の高強度化
をはかるとともに、Ti，Ｖ，Nbによつて、組識
を微細化し、鋼の高靭化をはかることについて検
討した。中炭、高炭素鋼にTi，Ｖ，Nbを添加すると、
鋼は強化される。しかし、この種の鋼において
は、その効果にも増して、靭性が害される。特に
Tiにおいて、その傾向が著しい。これは分析等
より、種々検討したところ、低炭素鋼に比較し
て、中炭、高炭素鋼では、鋼中の炭素ポテンシヤ
ルが高く、Ti，Ｖ，Nbが炭化物主体の析出物に
なることに原因することがわかつた。そこで、鋼中のＮを多くして、Ti，Ｖ，Nbの
析出物を窒化物主体のものにすることを試みた。
その結果、靭性が著しく向上することを見出し
た。この場合、鋼中のＮ量は、少なくとも析出物
TiNのTiに見合うＮ量以上、すなわち、0.29Ti
％以上が必要である。さらに、Ｃ：0.45％，Si：0.25％，Mn：1.0％，
Ｖ：0.05％を基本成分とする鋼において、Ti，Ｎ
の量を種々変化させて、それらの適力を検討し
た。その結果、Ti：0.01〜0.05％のもので、Ｎ／
0.29Tiと60mmφ鍛造材の20℃におけるJIS3号試験
片の吸収エネルギー、uE20との関係を第１図に
示したが、この図からわかるように、Ｎ：0.29Ti
％超で靭性が著しく向上することが明らかであ
る。本発明は、このような知見に基いて、なされた
ものであつて、熱間圧延あるいは熱間鍛造の
まゝ、また、場合によつては焼ならしのみで、調
質することなく、従来の調質強靭鋼に匹敵する強
度と靭性とを兼ねそなえた鋼である。すなわち、本発明の要旨とするところは、Ｃ：
0.3〜0.8％，Si：0.15〜1.5％，Mn：0.5〜２％，
Ti：0.01〜0.05％，Ｎ：0.29Ti〜0.025％，さらに
Ｖ：0.01〜0.1％，Nb：0.01〜0.1％の１種または
２種を含有し、または、これらに、さらに、
Cr：２％以下，Ni：２％以下の１種または２種
以上を含み、残部が鉄および不純物からなること
を特徴とする非調質強靭鋼にある。次に、本発明のこれら成分の限定理由について
述べる。Ｃは、強度を得るために、0.3％以上を必要と
するが、1.8％超になると、初析セメンタイトが
生じ、靭性が害される。 Siは、脱酸剤として製鋼上必要な元素であると
ともに、強度を得るためにも、有効な元素であ
る。これらのためには、0.15％以上必要とする
が、1.5％超では靭性が劣化する。Mnは、Siと同
じく、脱酸剤、強度を確保するために0.5％以上
必要である。しかし、２％超になると、強度が高
くなりすぎ、靭性が劣化する。 Tiは、鋼中に窒化物主体の析出物を形成せし
め、析出強化とともに組識を微細化し、靭性を向
上させるものである。これらのために、0.01％未
満では効果が小さく、0.01％以上必要とするが、
0.05％超になると、靭性がかえつて劣化する。Ｖ，Nbは、いずれも、Tiの効果を補足するも
のであつて、0.01％以上を必要とするが、0.1％
超では靭性が劣化する。Ｎは、鋼中に、Ti，Ｖ，Nbの窒化物主体の析
出物を形成せしめるに必要であつて、第１図に示
したごとく、0.29Ti％未満では、靭性が低い。即
ち鋼の靭性向上のためには、0.29Ti％以上を必要
とする。しかし、0.025％超では靭性がかえつて
劣化する。さらに、強靭性を必要とする場合、上記成分に
加え、Cr：２％以下、Ni：２％以下を１種また
は２種以上添加する。Crは、２％超になると、
靭性を害する。Niは、鋼を強靭にするに有用な
元素であるが、２％超になると、それらの効果が
飽和する。なお、本発明鋼は、強靭性を附与するために清
浄度をよくすることが望ましく、そのために、製
造に際して溶鋼段階でAl，Ca，Mg，REM等お
よびこれらの合金により、十分なる脱酸を行なう
ものであるが、これら元素および化合物は、本発
明鋼においては不純物として残存する程度であ
る。以下、実施例について、本発明の効果を、さら
に、具体的に述べる。第１表に示す化学成分からなる鋼、すなわち、
鋼１〜３は、市販されている従来の調質鋼の代表

【表】

【表】 ○印の鋼は本発明鋼。
であり、鋼種４〜11は、試作鋼で、これらのう
ち、鋼種４〜６は比較鋼であり、鋼７〜11は本発
明鋼である。鋼種１〜３の市販鋼は、50mmφ×200mm（ただ
し鋼種１は30mmφ×200mm）素材を850℃−２時間
加熱後、油冷し、600℃−２時間焼戻したものに
ついて試験した。鋼種４〜11の試作鋼は、100Kg鋼塊を溶製し、
50mmφに鍛造したまゝのもの、鋼種10のみ、鍛造
後、800℃−２時間焼ならしたものについて試験
した。その結果を第２表に示した。同表からわかるように、鋼種１〜３と本発明鋼
の鋼種７〜12を比較して、本発明鋼は従来の調質
強度鋼と遜色ないものであるといえる。しかし、鋼４〜６の比較鋼の結果をみると、こ
れらの鋼種は、靭性が劣ることが明らかである。以上、述べたところより明らかなごとく、本発
明鋼は、調質することなく、従来の調質強靭鋼に
匹敵する性質を有するものであつて、今後の省エ
ネルギーに対応するものである。

【表】

【表】注：○印の鋼は本発明鋼。
引張試験片はJIS 4号。
シヤルピー試験片はJIS 3号で、常
温で試験。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２mmＶノツチ・シヤルピー値
（uE20）とＮ／0.29Tiとの関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.3〜0.8％、Si：0.15〜1.5％、Mn：0.5
〜２％、Ti：0.01〜0.05％、Ｎ：0.29Ti〜0.025
％、さらにＶ：0.01〜0.1％、Nb：０・01〜0.1％
の１種または２種を含有し、残部が鉄および不純
物からなることを特徴とする非調質強靭鋼。２Ｃ：0.3〜0.8％、Si：0.15〜1.5％、Mn：0.5
〜２％、Ti：0.01〜0.05％、Ｎ：0.29Ti〜0.025
％、さらにＶ：0.01〜0.1％、Nb：0.01〜0.1％の
１種または２種を含有し、これにさらにCr：２
％以下、Ni：２％以下の１種または２種を含み、
残部が鉄および不純物からなることを特徴とする
非調質強靭鋼。