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JP2861698B2 - Manufacturing method of high yield ratio high toughness non-heat treated high strength steel - Google Patents

Manufacturing method of high yield ratio high toughness non-heat treated high strength steel

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JP2861698B2
JP2861698B2 JP945793A JP945793A JP2861698B2 JP 2861698 B2 JP2861698 B2 JP 2861698B2 JP 945793 A JP945793 A JP 945793A JP 945793 A JP945793 A JP 945793A JP 2861698 B2 JP2861698 B2 JP 2861698B2
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toughness
steel
strength
heat treated
yield ratio
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哲 柿崎
光男 宇野
芳彦 鎌田
和彦 西田
元秀 森
茂 安田
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Nippon Steel Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非調質高強度鋼、特に
熱間鍛造後焼戻処理を施すことにより、優れた強度、靱
性そして高い降伏比を有することを特徴とする高降伏比
高靱性非調質高強度鋼の製造方法である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-heat treated high-strength steel, in particular, a high yield ratio characterized by having excellent strength, toughness and a high yield ratio by performing a tempering treatment after hot forging. This is a method for producing a high toughness non-heat treated high strength steel.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車部品など多くの機械部品は熱鍛プ
レスなどの熱間鍛造により所定形状に成形された後、焼
入れ、焼戻しされて、さらに切削、研摩などの機械加工
を施して製造されている。このような熱処理は部品の機
械的性質を所要の値にするために極めて有用な手段であ
るため、従来より広く実施されてきた。そのような熱処
理に供するあるいはそれにより得られる鋼は調質鋼と呼
ばれている。
2. Description of the Related Art Many mechanical parts, such as automobile parts, are formed into a predetermined shape by hot forging such as a hot forging press, then quenched and tempered, and further subjected to machining such as cutting and polishing. I have. Since such a heat treatment is a very useful means for obtaining the required mechanical properties of a part, it has been widely used in the past. Steels subjected to or obtained by such a heat treatment are called tempered steels.

【0003】一方、近年製造ラインの合理化、生産性の
向上と熱処理の熱エネルギーの省略による合理化が強く
望まれ、焼入れ、焼戻し処理を省略する非調質高強度鋼
に関する提案 (特開昭61−238941号、同62−202054号、
同62−207821号) が多くなされてきた。
On the other hand, in recent years, there has been a strong demand for rationalization of production lines, improvement of productivity and elimination of heat energy of heat treatment, and a proposal has been made on a non-heat treated high-strength steel in which quenching and tempering treatments are omitted (Japanese Patent Laid-Open No. 61-1986) No. 238941, No. 62-202054,
No. 62-207821).

【0004】しかし、これらの提案は、十分な引張強度
(TS)は確保できるものもあるが、構造用部品としての降
伏強度を考えると、降伏比(YP/TS) は多くの場合0.75未
満であり、そのためTSを高くとっても、それを設計強度
に織り込めないという矛盾があった。特にTSが90kgf/mm
2 を越え、高靱性を示すベイナイト組織を主体とした非
調質高強度鋼 (特開昭61−279656号公報参照) では、低
降伏比が顕在化する。
However, these proposals have sufficient tensile strength.
(TS) can be secured, but considering the yield strength as a structural component, the yield ratio (YP / TS) is often less than 0.75, so even if the TS is high, weaving it to the design strength There was a contradiction that it could not be included. Especially TS is 90kgf / mm
In the case of a non-heat-treated high-strength steel having a bainite structure exceeding 2 and exhibiting high toughness (see JP-A-61-279656), a low yield ratio becomes apparent.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の非調
質鋼部品は、同じく熱間鍛造による従来の調質鋼部品に
比べて靱性が劣るため、靱性を要求されない限られた一
部の部品で実用化されているだけで、高強度、高靱性を
要求される重要部品にまで一般的に実用化することは不
可能であった。
However, conventional non-heat-treated steel parts are inferior in toughness as compared with conventional heat-treated forged steel parts, so that a limited number of parts which do not require toughness are required. However, it has not been possible to generally commercialize even important parts requiring high strength and high toughness.

【0006】しかし、今日、上述のように製造ラインの
合理化等が強く求められるようになってくると、非調質
鋼の靱性を改善することで重要部品への適用も求められ
るようになってきている。
[0006] However, today, as described above, when the rationalization of the production line is strongly demanded, application to important parts by improving the toughness of the non-heat treated steel is also demanded. ing.

【0007】かくして、本発明の目的は、熱間鍛造後焼
戻処理を施すことにより、靱性を改善できるばかりでな
く高降伏比が確保でき、高強度、高靱性を要求される部
品にまで実用化することが可能である高降伏比高靱性非
調質高強度鋼の製造方法を提供することである。
Thus, an object of the present invention is to perform tempering after hot forging to improve not only toughness but also to secure a high yield ratio and to be applied to parts requiring high strength and high toughness. It is an object of the present invention to provide a method for producing a high yield ratio, high toughness, non-heat treated, high-strength steel that can be reduced in strength.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく種々検討を重ねた結果、熱間鍛造後、焼
戻処理を施して高降伏比高靱性非調質高強度鋼を製造す
るには、以下に示す手段が有効であることを知った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted various studies in order to solve the above problems, and as a result, after hot forging, tempered to obtain a high yield ratio and high toughness non-heat treated high strength steel. It has been found that the following means are effective for the production of

【0009】(1) 製品寸法にかかわらず安定した高強度
を得るには、初析フェライトの面積率を10%以下に抑え
る。 (2) そのためには、Bの焼入性向上効果を発揮させるこ
とが有効であり、かつ
(1) In order to obtain stable high strength regardless of product dimensions, the area ratio of proeutectoid ferrite is suppressed to 10% or less. (2) For that purpose, it is effective to exhibit the effect of improving the hardenability of B, and

【0010】[0010]

【数2】 (Equation 2)

【0011】但し、(B) 、(N) 、(Ti)はそれぞれB、
N、Tiの含有量 (ppm)を示すを満足する成分系にする。
なお、以下にあって上記式を単にに式(1) ということも
ある。
However, (B), (N) and (Ti) represent B,
A component system that satisfies the content of N and Ti (ppm).
In the following, the above equation may be simply referred to as equation (1).

【0012】(3) YRを向上させるためには、300 〜650
℃の温度域、特に500 〜600 ℃の範囲で焼戻すのが好ま
しいが、軟化も生じ易い。 (4) 一方、高TSを維持し、焼戻しによる高YRを達成する
には、Nb、V等のマイクロアロイの添加が効果を発揮す
るが、NbとVを複合添加しないと顕著な軟化抵抗を発揮
しないので、複合添加する。
(3) In order to improve YR, 300 to 650
Tempering is preferably carried out in the temperature range of 500C, particularly in the range of 500 to 600C, but softening tends to occur. (4) On the other hand, in order to maintain high TS and achieve high YR by tempering, the addition of microalloys such as Nb and V is effective, but significant softening resistance is obtained unless Nb and V are combined. Since it does not work, it is added in combination.

【0013】ここに、本発明はかかる知見に基づいて完
成されたもので、その要旨とするところは、重量%で、
C:0.10 〜0.20%、 Si:0.05 〜1.00%、 Mn:0.50 〜
2.50%、S:0.005〜0.150 %、Cr:0.50 〜2.50%、 M
o:0.05 〜0.50%、Nb:0.005〜0.080 %、V:0.005〜0.2
00 %、Ti:0.005〜0.050 %、B:0.0001 〜0.0030%、
sol.Al:0.005〜0.050 %、さらに、必要により、Pb:0.
005〜0.50%、Ca:0.001〜0.050 %、Se:0.01 〜0.50
%、およびTe:0.005〜0.050 %のうちの1種または2種
以上、および残部Feおよび不可避不純物から成り、か
つ、
Here, the present invention has been completed based on such findings, and the gist of the present invention is
C: 0.10 to 0.20%, Si: 0.05 to 1.00%, Mn: 0.50 to
2.50%, S: 0.005 to 0.150%, Cr: 0.50 to 2.50%, M
o: 0.05 to 0.50%, Nb: 0.005 to 0.080%, V: 0.005 to 0.2
00%, Ti: 0.005 to 0.050%, B: 0.0001 to 0.0030%,
sol.Al: 0.005 to 0.050%, and if necessary, Pb: 0.
005 to 0.50%, Ca: 0.001 to 0.050%, Se: 0.01 to 0.50
% And Te: one or more of 0.005 to 0.050%, and the balance being Fe and unavoidable impurities, and

【0014】[0014]

【数3】 (Equation 3)

【0015】但し、(B) 、(N) 、(Ti)はそれぞれB、
N、Tiの含有量 (ppm)を示すを満足する鋼組成を有する
鋼を、950 ℃以上1250℃以下に加熱した後、熱間鍛造に
より750 ℃以上の温度で所定の形状に成形し、放冷によ
初析フェライトの面積率が10%以下であるベイナイト
組織とした後、300 〜650 ℃の温度域で焼戻しを行うこ
とを特徴とする、高降伏比高靱性非調質高強度鋼の製造
方法である。
However, (B), (N) and (Ti) represent B,
N, the content of Ti to steel having a steel composition which satisfies shows a (ppm), after heating to 950 ° C. or higher 1250 ° C. or less, and molded into a predetermined shape at a temperature above 750 ° C. by hot forging, release Cold
Ri after pro-eutectoid ferrite area ratio of the bainite structure is less than 10%, from 300 to 650 and performing tempering in a temperature range of ° C., the method of producing a high yield ratio high-toughness non heat-treated high-strength steel It is.

【0016】[0016]

【作用】次に、本発明において上述のように鋼組成およ
び加工処理条件を規定した理由を本発明の作用とともに
説明する。
Next, the reason why the steel composition and the processing conditions are defined in the present invention as described above will be explained together with the function of the present invention.

【0017】C: 0.10〜0.20% Cは強度を高めるのに必要な元素であり、0.10%以上含
有しないと所定の強度を満足させることはできない。一
方、Cを0.20%超含有させると、強度上昇効果は得られ
るが、逆に著しい靱性の劣化を招くので、C:0.10 〜0.
20%とした。
C: 0.10% to 0.20% C is an element necessary for increasing the strength, and unless 0.10% or more is contained, the predetermined strength cannot be satisfied. On the other hand, if the content of C exceeds 0.20%, the effect of increasing the strength can be obtained, but on the other hand, remarkable deterioration of toughness is caused, so that C: 0.10 to 0.1.
20%.

【0018】Si: 0.05〜1.00% Siは脱酸剤として、製鋼時に添加される元素であるが、
そのためには0.05%以上含有させる必要がある。一方、
1.00%超含有させても脱酸効果は飽和するばかりか、著
しい靱性の低下を招くので、0.05〜1.00%とした。
Si: 0.05-1.00% Si is an element added at the time of steel making as a deoxidizing agent.
For that purpose, it is necessary to contain 0.05% or more. on the other hand,
Even if the content exceeds 1.00%, the deoxidizing effect is not only saturated, but also causes a remarkable decrease in toughness.

【0019】Mn: 0.50〜2.50% Mnは焼入性を向上させて、熱間鍛造後の鋼材の金属組織
をベイナイト組織とするのに効果を発揮させる元素であ
るが、そのためには0.50%以上の含有が必要である。一
方、2.50%を越えて含有させても、その効果は飽和する
ばかりか、製造コストを上昇させるため、0.50〜2.50
%、好ましくは1.50〜2.20%とした。
Mn: 0.50 to 2.50% Mn is an element which improves the hardenability and exerts an effect to make the metal structure of the steel material after hot forging into a bainite structure. Is required. On the other hand, if the content exceeds 2.50%, the effect is not only saturated, but also increases the production cost.
%, Preferably 1.50 to 2.20%.

【0020】S: 0.005 〜0.150 % SはMnSとして切削性を向上させる働きがあると同時に
結晶粒を微細化、靱性を向上させる働きがあり、0.005
%以上含有させる必要がある。一方、0.150 %を越えて
含有させると巨大なMnSが生成し、疲労特性を低下させ
る。従って0.005 〜0.150 %を成分範囲とした。
S: 0.005 to 0.150% S has the function of improving the machinability as MnS, and at the same time, has the function of refining crystal grains and improving the toughness.
% Or more. On the other hand, if the content exceeds 0.150%, huge MnS is generated, and the fatigue characteristics are reduced. Therefore, the component range was 0.005 to 0.150%.

【0021】Cr: 0.50〜2.50% Crは鋼に所定の焼入性を付与し、静的強度を向上させる
のに有効な元素である。その効果を十分に発揮させるた
めには0.50%以上の含有が必要である。一方、2.50%を
越えて含有すると靱性を低下させる。従って0.50〜2.50
%をCrの成分範囲とした。好ましくは 1.0〜2.0 %であ
る。
Cr: 0.50 to 2.50% Cr is an element effective for imparting a predetermined hardenability to steel and improving static strength. In order to exert its effect sufficiently, the content must be 0.50% or more. On the other hand, if the content exceeds 2.50%, the toughness decreases. Therefore 0.50-2.50
% Is defined as the Cr component range. Preferably it is 1.0 to 2.0%.

【0022】Mo: 0.05〜0.50% Moは鋼に所定の焼入性を付与し、静的強度、靱性を向上
させるのに有効な元素である。焼戻し軟化抵抗を改善す
る作用も有する。その効果を十分に発揮させるためには
0.05%以上の含有が必要である。一方、0.50%を越えて
含有しても、その効果は飽和し、経済性を損なうので0.
05〜0.50%を成分範囲とした。
Mo: 0.05 to 0.50% Mo is an element effective for imparting predetermined hardenability to steel and improving static strength and toughness. It also has the effect of improving the tempering softening resistance. To make full use of its effects
0.05% or more is required. On the other hand, if the content exceeds 0.50%, the effect will be saturated and the economic efficiency will be impaired.
The component range was set to 05 to 0.50%.

【0023】Nb: 0.005 〜0.080 %、V: 0.005 〜0.20
0 % これらの元素は、熱間鍛造後の組織を均一微細なベイナ
イト組織にし、ベイナイトの強度、靱性を向上させる。
また、焼戻し軟化抵抗を高め、高YP化に大きく寄与す
る。その効果を十分に発揮させるために、共に0.005 %
以上の含有が必要である。一方、Nb:0.080%、V:0.200
%を越えて含有してもその効果は飽和し、経済性を損な
うので各々、0.005 〜0.080 %、0.005 〜0.200 %を成
分範囲とした。このような作用を効果的に発揮させるた
めには、Nb、Vを単独添加するより、複合添加した方が
顕著な軟化抵抗を発揮する。
Nb: 0.005 to 0.080%, V: 0.005 to 0.20
0% These elements make the structure after hot forging a uniform and fine bainite structure, and improve the strength and toughness of bainite.
In addition, it increases the tempering softening resistance and greatly contributes to high YP. In order to fully demonstrate its effects, both 0.005%
The above content is necessary. On the other hand, Nb: 0.080%, V: 0.200
%, The effect is saturated and the economy is impaired. Therefore, the content ranges are 0.005 to 0.080% and 0.005 to 0.200%, respectively. In order to exert such an effect effectively, the combined softening exhibits remarkable softening resistance rather than the single addition of Nb and V.

【0024】Ti: 0.005 〜0.050 % TiはTiNとして窒化物を生成させ、結晶粒を微細化する
効果がある。また、本発明の目的であるB添加による強
度・靱性の向上を図るためにはTiを添加し、窒化物を生
成させNを固定する必要がある。それに必要な最低限の
Ti含有量は0.005 %である。一方、0.050 %を越えて含
有させると巨大なTi窒化物が生成し、靱性を低下させ
る。従って、Ti:0.005〜0.050 %とした。
Ti: 0.005 to 0.050% Ti has an effect of forming a nitride as TiN and refining crystal grains. Further, in order to improve the strength and toughness by adding B, which is an object of the present invention, it is necessary to add Ti, generate a nitride, and fix N. The minimum required for it
The Ti content is 0.005%. On the other hand, if the content exceeds 0.050%, a huge Ti nitride is formed, and the toughness is reduced. Therefore, Ti: 0.005 to 0.050%.

【0025】B: 0.0001〜0.0030% Bは焼入性を向上させると同時に靱性を向上させる効果
がある。その効果を十分に発揮させるためには0.0001%
以上含有する必要がある。一方、0.0030%を越えて含有
すると、結晶粒が粗大化し、靱性が低下するので0.0001
〜0.0030%を成分範囲とした。
B: 0.0001 to 0.0030% B has the effect of improving hardenability and at the same time improving toughness. 0.0001% to fully demonstrate its effect
It is necessary to contain the above. On the other hand, if the content exceeds 0.0030%, the crystal grains become coarse and the toughness is reduced.
成分 0.0030% was taken as the component range.

【0026】sol.Al: 0.005 〜0.050 % sol.AlはSi、Mn同様、鋼の脱酸に必要な元素である。ま
た、Al窒化物を生成し、結晶粒を微細化する効果があ
る。また、本発明の目的であるB添加による強度および
靱性の向上を図るためには、Tiに加え、sol.Alを添加
し、Nを固定する必要がある。それに必要な最低限の含
有量は0.005 %である。しかし、0.050 %を越えて含有
すると巨大なAl酸化物が生成し、疲労強度を低下させ
る。さらに結晶粒が粗大化し、靱性が低下する。従っ
て、0.005 〜0.050 %を成分範囲とした。
Sol. Al: 0.005 to 0.050% sol. Al is an element necessary for deoxidizing steel, like Si and Mn. In addition, there is an effect of generating Al nitride and refining crystal grains. Further, in order to improve the strength and toughness by adding B, which is the object of the present invention, it is necessary to add sol.Al in addition to Ti and fix N. The minimum required content is 0.005%. However, if the content exceeds 0.050%, a huge Al oxide is formed, and the fatigue strength is reduced. Further, the crystal grains become coarse and the toughness is reduced. Therefore, the content range is 0.005 to 0.050%.

【0027】N:Nは結晶粒を微細化するためにTiN を
生成させるために必要な元素で前記式(1) を満足する範
囲内で添加する。
N: N is an element necessary for generating TiN for refining crystal grains, and is added within a range satisfying the above formula (1).

【0028】[0028]

【数4】 (Equation 4)

【0029】但し、(B) 、(N) 、(Ti)はB、N、Tiの含
有量 (ppm)を示すとしたとき、式(2) の値を1以上30以
下と限定した理由Bの窒化物を生成させず、固溶Bとし
てBの効果を十分に発揮させるためには、Bよりも窒化
物形成能の大きなTiを添加する必要がある。その際、式
(2) の値が1未満になると固溶Bが不足し、30超になる
と過剰Bの状態で焼入性向上効果、靱性向上効果が失わ
れる。
However, when (B), (N) and (Ti) indicate the contents (ppm) of B, N and Ti, the reason for limiting the value of equation (2) to 1 or more and 30 or less is B In order to sufficiently exhibit the effect of B as a solid solution B without generating nitrides of Ti, it is necessary to add Ti having a higher nitride forming ability than B. At that time, the expression
If the value of (2) is less than 1, the amount of solid solution B becomes insufficient, and if it exceeds 30, the effect of improving hardenability and toughness is lost in the state of excessive B.

【0030】従って、前述の式(1) を満足させるように
鋼組成を調整する必要がある。本発明の対象となる鋼組
成としてはさらに切削性を改善するために、Pb、Ca、S
e、Teの少なくとも1種を追加配合してもよい。
Therefore, it is necessary to adjust the steel composition so as to satisfy the above equation (1). Pb, Ca, S to further improve the machinability as a steel composition targeted by the present invention
At least one of e and Te may be additionally blended.

【0031】Pb: 0.005 〜0.50% Pbは切削性を向上させる元素である。その効果を十分に
発揮させるためには少なくとも0.005 %以上の含有が必
要である。一方、0.50%を越えて含有させると疲労特性
が著しく低下する。従って、0.005 〜0.50%の成分範囲
とした。
Pb: 0.005 to 0.50% Pb is an element that improves machinability. In order to exert its effect sufficiently, the content must be at least 0.005% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.50%, the fatigue properties are significantly reduced. Therefore, the component range is 0.005 to 0.50%.

【0032】Ca: 0.001 〜0.050 % CaはPb同様、切削性を向上させる元素であるが、その効
果を十分に発揮させるためには少なくとも0.001 %含有
させることが必要である。一方、0.050 %を越えて含有
させると靱性が著しく低下する。従って、0.001 〜0.05
0 %の成分範囲とした。
Ca: 0.001 to 0.050% Ca, like Pb, is an element that improves machinability, but it is necessary to contain at least 0.001% in order to exert its effect sufficiently. On the other hand, if the content exceeds 0.050%, the toughness is significantly reduced. Therefore, 0.001 to 0.05
The component range was 0%.

【0033】Se: 0.01〜0.50% Seも切削性を向上させる元素である。その効果を十分に
発揮させるためには少なくとも0.01%含有させることが
必要である。一方、0.50%を越えて含有させると靱性が
低下する。従って、0.01〜0.50%の成分範囲とした。
Se: 0.01 to 0.50% Se is also an element that improves machinability. In order to exert its effect sufficiently, it is necessary to contain at least 0.01%. On the other hand, if the content exceeds 0.50%, the toughness decreases. Therefore, the component range was 0.01 to 0.50%.

【0034】Te: 0.005 〜0.050 % Teも切削性を向上させる元素である。その効果を十分に
発揮させるためには少なくとも0.005 %含有させること
が必要である。一方、0.050 %を越えて含有させると靱
性が低下する。従って、0.005 〜0.050 %の成分範囲と
した。このように成分調整された鋼は熱間鍛造、焼戻し
を行って高降伏比であって靱性、強度にすぐれた鋼部品
とする。
Te: 0.005 to 0.050% Te is also an element that improves machinability. In order to exert its effect sufficiently, it is necessary to contain at least 0.005%. On the other hand, if the content exceeds 0.050%, the toughness decreases. Therefore, the content range is 0.005 to 0.050%. The steel whose composition has been adjusted in this way is subjected to hot forging and tempering to obtain a steel component having a high yield ratio and excellent toughness and strength.

【0035】熱間鍛造は、一般に本発明にかかる鋼は棒
鋼の形態で用いられることが多いため、例えばプレスに
よる型鍛造などによって行う。しかし、特定のものに制
限されることはない。ここで、本発明における加工熱処
理条件について説明する。
Since the steel according to the present invention is generally used in the form of a steel bar in general, hot forging is performed by, for example, die forging with a press. However, you are not limited to a particular one. Here, the thermomechanical processing conditions in the present invention will be described.

【0036】加熱温度: 950 〜1250℃ 950 ℃未満の加熱だと、添加物が鋼中に十分に固溶せず
所定の強度、靱性が得られない。一方、1250℃超の加熱
になると、添加物が飽和状態となり、種々の添加物の効
果が得られない。従って、950 〜1250℃に限定する。
Heating temperature: 950-1250 ° C. If the heating is lower than 950 ° C., the additives do not form a solid solution in the steel, and the desired strength and toughness cannot be obtained. On the other hand, when heating exceeds 1250 ° C., the additives become saturated, and the effects of various additives cannot be obtained. Therefore, it is limited to 950-1250 ° C.

【0037】仕上温度: 750 ℃以上 加熱後、熱間鍛造によって所定の形状に成形するが、そ
の際、所定の強度、靱性を得るため初析フェライトの面
積率が10%以下であるベイナイト組織にする必要があ
る。そのためには750 ℃以上の仕上げ温度にする必要が
ある。750 ℃未満になると、初析フェライトの面積率が
10%超となり、強度が著しく低下する。従って、750 ℃
以上とする。好ましくは、850 ℃以上である。換言すれ
ばベイナイト組織中の初析フェライト量は仕上げ温度を
変えることで調節できる。前述のようにその他鍛造によ
る成形手段、条件は特定のものに制限されない。
Finishing temperature: 750 ° C. or higher After heating, the product is formed into a predetermined shape by hot forging. There is a need to. For that purpose, the finishing temperature must be 750 ° C or higher. Below 750 ° C, the area ratio of proeutectoid ferrite decreases.
It exceeds 10%, and the strength is significantly reduced. Therefore, 750 ° C
Above. Preferably, the temperature is 850 ° C. or higher. In other words, the amount of proeutectoid ferrite in the bainite structure can be adjusted by changing the finishing temperature. As described above, other forging means and conditions are not limited to specific ones.

【0038】焼戻温度: 300 〜650 ℃ 本発明にあっては焼戻しによりYRを向上させる。そのよ
うな効果を発揮させるためには最低限300 ℃の焼戻温度
が必要である。しかし、650 ℃を越えると強度が著しく
低下する。従って、300 〜650 ℃とする。好ましくは、
500 〜600 ℃である。次に、実施例によって本発明の作
用および効果をさらに具体的に説明する。
Tempering temperature: 300 to 650 ° C. In the present invention, YR is improved by tempering. In order to exert such effects, a minimum tempering temperature of 300 ° C. is required. However, when the temperature exceeds 650 ° C., the strength is significantly reduced. Therefore, the temperature is set to 300 to 650 ° C. Preferably,
500-600 ° C. Next, the operation and effect of the present invention will be described more specifically with reference to examples.

【0039】[0039]

【実施例】表1に示す化学成分の鋼を大気溶製し、950
℃以上1250℃以下に加熱した後、熱鍛プレスによる熱間
鍛造により750 ℃以上の仕上げ温度で所定の形状 (直径
20〜60mm) に成形し、放冷して初析フェライトの面積率
が10%以下のベイナイト組織とした後、250 〜700 ℃の
温度域で焼戻しを行った。
EXAMPLE Steels having the chemical compositions shown in Table 1 were melted in the air and 950 melted.
After heating to 1250 ° C or higher and 1250 ° C or lower, hot forging with a hot forging press is performed at a finishing temperature of 750 ° C
After forming a bainite structure in which the area ratio of proeutectoid ferrite was 10% or less, tempering was performed in a temperature range of 250 to 700 ° C.

【0040】それらのシミュレーション熱間鍛造材の中
心部からJIS 4号の引張試験片とR/2 部からJIS 3号シ
ャルピー試験片を製作して機械的性質を調査した。表2
〜表4に試験結果を示す。
A JIS No. 4 tensile test piece was manufactured from the center of the simulated hot forged material and a JIS No. 3 Charpy test piece was manufactured from the R / 2 part, and the mechanical properties were investigated. Table 2
Table 4 shows the test results.

【0041】表2の結果から明らかなように、焼戻し温
度を550 ℃とした本発明により得られた鋼は引張強度、
シャルピー吸収エネルギーが共にすぐれており、高強
度、高靱性を有している。一方、比較例として挙げた鋼
組成の中でC、Si、Mn、P、Cr、B、Ti、sol.Alが規定
値よりも高目に外れたものは衝撃特性が劣る。また、
C、B、Ti、sol.Alが規定値よりも低目に外れたものは
強度が低下してしまう。
As is clear from the results in Table 2, the steel obtained by the present invention at a tempering temperature of 550 ° C. has a tensile strength of
Both have excellent Charpy absorbed energy and high strength and high toughness. On the other hand, among the steel compositions listed as comparative examples, those in which C, Si, Mn, P, Cr, B, Ti, and sol.Al are higher than the specified values have inferior impact characteristics. Also,
If C, B, Ti, and sol.Al are lower than the specified values, the strength is reduced.

【0042】一般に、Mo、V、Nbなどの強炭化物形成元
素は微量の添加によって顕著に焼戻し軟化を抑制する。
この原因としては、空孔の拡散を遅らせるために、転位
の上昇運動を抑制することによる。
In general, strong carbide forming elements such as Mo, V, and Nb significantly suppress temper softening when added in a small amount.
The reason for this is that the upward movement of dislocations is suppressed in order to delay the diffusion of vacancies.

【0043】しかし、表3に示すように、300 ℃未満の
焼戻し温度ではその効果が顕著に現われずYR (降伏比)
はあまり向上しない。一方、表4に示すように、焼戻し
温度を550 ℃とした本発明例においては製品寸法にかか
わらず高いYRが得られた。
However, as shown in Table 3, at a tempering temperature lower than 300 ° C., the effect is not remarkably exhibited, and YR (yield ratio)
Does not improve much. On the other hand, as shown in Table 4, in the example of the present invention in which the tempering temperature was 550 ° C., a high YR was obtained regardless of the product size.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】[0047]

【表4】 [Table 4]

【0048】[0048]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、初析フェ
ライトの面積率が10%以下であるベイナイト組織にな
り、製品寸法にかかわらず安定した高強度、高靱性を得
る。また、本発明では、そのような高TSを維持し、また
靱性を劣化させることなく、焼戻しによる高YR化(YP/T
S) を達成することができる。
As described above, according to the present invention, a bainite structure in which the area ratio of pro-eutectoid ferrite is 10% or less is obtained, and stable high strength and high toughness are obtained regardless of the product dimensions. Further, in the present invention, such a high TS is maintained, and a high YR by tempering (YP / T
S) can be achieved.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌田 芳彦 北九州市小倉北区許斐町1番地 住友金 属工業株式会社小倉製鉄所内 (72)発明者 西田 和彦 北九州市小倉北区許斐町1番地 住友金 属工業株式会社小倉製鉄所内 (72)発明者 森 元秀 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 安田 茂 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−371547(JP,A) 特開 平5−302117(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21D 8/00 - 8/08 C21D 6/00 B21J 5/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshihiko Kamada 1 Konomi-cho, Kokura-Kita-ku, Kitakyushu Sumitomo Metal Industries, Ltd. Inside the Kokura Works (72) Inventor Kazuhiko Nishida 1 Konomi-cho, Kita-ku, Kitakyushu Sumitomo Gold (72) Inventor Motohide Mori Motoyoshi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Shigeru Yasuda 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (56) References JP-A-4-371547 (JP, A) JP-A-5-302117 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C21D 8/00-8 / 08 C21D 6/00 B21J 5/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 重量%で、 C:0.10 〜0.20%、 Si:0.05 〜1.00%、 Mn:0.50 〜2.50%、 S:0.005〜0.150 %、Cr:0.50 〜2.50%、 Mo:0.05 〜0.50%、 Nb:0.005〜0.080 %、V:0.005〜0.200 %、Ti:0.005〜0.050 %、 B:0.0001 〜0.0030%、 sol.Al:0.005〜0.050 %、および 残部Feおよび不可避不純物 から成り、かつ、 【数1】 但し、(B) 、(N) 、(Ti)はそれぞれB、N、Tiの含有量
(ppm)を示すを満足する鋼組成を有する鋼を、950 ℃以
上1250℃以下に加熱した後、熱間鍛造により750 ℃以上
の温度で所定の形状に成形し、放冷により初析フェライ
トの面積率が10%以下であるベイナイト組織とした後、
300 〜650 ℃の温度域で焼戻しを行うことを特徴とす
る、高降伏比高靱性非調質高強度鋼の製造方法。
C. 0.10 to 0.20%, Si: 0.05 to 1.00%, Mn: 0.50 to 2.50%, S: 0.005 to 0.150%, Cr: 0.50 to 2.50%, Mo: 0.05 to 0.50% by weight% , Nb: 0.005 to 0.080%, V: 0.005 to 0.200%, Ti: 0.005 to 0.050%, B: 0.0001 to 0.0030%, sol.Al: 0.005 to 0.050%, and the balance Fe and unavoidable impurities, and Equation 1 Where (B), (N) and (Ti) are the contents of B, N and Ti, respectively.
The steel having a steel composition which satisfies shows a (ppm), after heating to 950 ° C. or higher 1250 ° C. or less, the hot forging is formed into a predetermined shape at 750 ° C. or higher, the cooling of the pro-eutectoid ferrite After having a bainite structure with an area ratio of 10% or less,
A method for producing a high-yield-ratio, high-toughness, non-heat treated, high-strength steel, characterized by performing tempering in a temperature range of 300 to 650 ° C.
【請求項2】 前記鋼組成が、さらに、重量%で、Pb:
0.005〜0.50%、Ca:0.001〜0.050 %、Se:0.01 〜0.50
%およびTe:0.005〜0.050 %のうちの1種または2種以
上を含有する、請求項1記載の高降伏比高靱性非調質高
強度鋼の製造方法。
2. The steel composition further comprising, by weight%, Pb:
0.005 to 0.50%, Ca: 0.001 to 0.050%, Se: 0.01 to 0.50
The method for producing a high-yield-ratio, high-toughness, non-heat treated, high-strength steel according to claim 1, wherein the steel contains one or more of 0.005 to 0.050%.
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