JP2014047356A - Bar steel or wire material - Google Patents
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Abstract
【課題】熱間鍛造や浸炭における1100℃以上の加熱の際に、オーステナイト粒の粗大化を抑制できる機械構造用棒鋼または線材を提供する。
【解決手段】C:0.05〜0.3%、sol.Si:0.001〜0.3%、insol.Si:0.001〜0.01%、sol.Mn:0.5〜2.0%、insol.Mn:0.001〜0.01%、P:0.03%以下、S:0.001〜0.02%、N:0.02%以下、sol.Al:0.0001〜0.0005%、insol.Al:0.0001%以上0.005%未満およびO:0.001〜0.005%を含有し、残部がFeおよび不純物からなる棒鋼または線材。上記Feの一部に代えて、特定量のCu、Ni、Cr、Mo、V、B、Ca、REMおよびNbのうちの1種以上を含んでもよい。
【選択図】なしThe present invention provides a steel bar or wire rod for mechanical structure capable of suppressing the coarsening of austenite grains during heating at 1100 ° C. or higher in hot forging or carburizing.
SOLUTION: C: 0.05-0.3%, sol.Si: 0.001-0.3%, insol.Si: 0.001-0.01%, sol.Mn: 0.5-2 0.0%, insol.Mn: 0.001 to 0.01%, P: 0.03% or less, S: 0.001 to 0.02%, N: 0.02% or less, sol.Al: 0. A steel bar or wire containing 0001 to 0.0005%, insol.Al: 0.0001% or more and less than 0.005%, and O: 0.001 to 0.005%, the balance being Fe and impurities. Instead of a part of the Fe, one or more of a specific amount of Cu, Ni, Cr, Mo, V, B, Ca, REM, and Nb may be included.
[Selection figure] None
Description
本発明は、棒鋼または線材に関する。詳しくは、本発明は、高温加熱時の耐粗粒化特性に優れた機械構造用の棒鋼または線材に関し、特に、1100℃以上で熱間鍛造および/または浸炭される、部品の素材として好適な機械構造用棒鋼または線材に関する。 The present invention relates to a steel bar or a wire. More specifically, the present invention relates to a steel bar or wire rod for a machine structure having excellent anti-roughening properties during high-temperature heating, and is particularly suitable as a component material that is hot forged and / or carburized at 1100 ° C. or higher. The present invention relates to steel bars or wires for machine structures.
自動車や産業機械の転動部品、軸受部品、歯車、クランクシャフトなどの鋼製部品は、次の工程により製造されることが多い。 Steel parts such as rolling parts, bearing parts, gears, and crankshafts of automobiles and industrial machines are often manufactured by the following process.
工程(i):機械構造用鋼からなる圧延棒鋼または線材を準備する。機械構造用鋼は、例えばJIS規格のSCr420、SCM420およびSNCM420などである。 Step (i): A rolled steel bar or wire made of machine structural steel is prepared. Examples of the machine structural steel include JIS standard SCr420, SCM420 and SNCM420.
工程(ii):工程(i)で得た圧延棒鋼または線材を、熱間鍛造によって粗成形する。この熱間鍛造では、一般に1100℃以上に加熱された後に鍛造される。 Step (ii): The rolled steel bar or wire obtained in step (i) is roughly formed by hot forging. In this hot forging, forging is generally performed after heating to 1100 ° C. or higher.
工程(iii):工程(ii)で得た粗成形品を直接に、または、必要に応じて焼準を行ってから、切削加工を施す。 Step (iii): The rough molded product obtained in step (ii) is subjected to cutting directly or after normalizing as necessary.
工程(iv):必要に応じて、工程(iii)で得た切削加工品に、浸炭焼入れ等の表面硬化処理を施す。この場合、一般に900〜1000℃で長時間浸炭した後、油冷される。なお、表面硬化処理後、必要に応じて、さらに焼戻しを施す。 Step (iv): If necessary, the cutting product obtained in step (iii) is subjected to surface hardening treatment such as carburizing and quenching. In this case, after carburizing at 900 to 1000 ° C. for a long time, the oil is cooled. In addition, after the surface curing treatment, tempering is further performed as necessary.
工程(ii)の熱間鍛造では、通常1100〜1300℃に加熱されるため、オーステナイト粒が粗大化し、熱間鍛造後の組織も粗大化する。このため、熱間鍛造のままの「非調質」状態で使用すると、靱性や延性の劣化を招く。 In the hot forging in step (ii), since it is usually heated to 1100 to 1300 ° C., the austenite grains are coarsened, and the structure after hot forging is also coarsened. For this reason, when it is used in a “non-tempered” state as hot forging, the toughness and ductility deteriorate.
また、工程(iv)の浸炭処理は通常900〜1000℃で2〜5時間の加熱条件で行われるが、省エネルギーの観点から、浸炭時間の短縮が重要な課題である。 Moreover, although the carburizing process of a process (iv) is normally performed on the heating conditions for 2 to 5 hours at 900-1000 degreeC, shortening of carburizing time is an important subject from a viewpoint of energy saving.
浸炭時間の短縮には、浸炭温度の高温化が有効である。現在、高周波加熱により1100℃以上での浸炭処理が可能であるが、この場合、オーステナイト粒が顕著に粗大化する。浸炭部品において、オーステナイト粒の粗大化は、焼入れ時の熱処理ひずみの大きな原因や、部品としての疲労強度の低下の原因となるため、生産性の低下および部品として用いた場合の騒音や振動の問題を生じやすい。 Increasing the carburizing temperature is effective for shortening the carburizing time. Currently, carburizing treatment at 1100 ° C. or higher is possible by high-frequency heating, but in this case, austenite grains become significantly coarse. In carburized parts, coarsening of austenite grains causes a large amount of heat treatment strain during quenching and a decrease in fatigue strength as a part. Therefore, there is a problem of noise reduction and vibration when used as a part. It is easy to produce.
以上のとおり、熱間鍛造での加熱時や、高温での浸炭時のオーステナイト粒粗大化を防止できれば、産業上、非常に有効である。 As described above, if it is possible to prevent coarsening of austenite grains during heating by hot forging or carburizing at a high temperature, it is very effective industrially.
そのため、上述したオーステナイト粒の粗大化防止に関して、種々の検討がなされてきた。 For this reason, various studies have been made on the prevention of the coarsening of the austenite grains described above.
特許文献1には、Ti含有量をN含有量より化学量論的に多くした鋼を用いて浸炭処理することで、TiCによるピン止め効果によってオーステナイト粒の粗大化を抑制することができる技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique that can suppress the coarsening of austenite grains by the pinning effect of TiC by carburizing using steel having a Ti content stoichiometrically higher than the N content. It is disclosed.
特許文献2には、特定量のAlおよびNを含有する鋼を、1200℃以上で加熱後、熱間加工をすることにより、980℃で6時間の浸炭処理を施した場合でも、AlNによるピン止め効果によってオーステナイト粒の粗大化を抑制することができる技術が開示されている。 In Patent Document 2, even when a steel containing a specific amount of Al and N is heated at 1200 ° C. or higher and then hot-worked to perform carburizing treatment at 980 ° C. for 6 hours, a pin made of AlN is used. A technique that can suppress the coarsening of austenite grains by a stopping effect is disclosed.
特許文献3には、熱間鍛造後の焼準処理を省いた部品の高温浸炭時のオーステナイト粒粗大化抑制を目的に、Nb、Al、N、TiおよびOの含有量を規定し、熱間鍛造後にNb(CN)を特定量以上微細析出させ、一方AlNの析出量を抑制するとともに、熱間鍛造後の組織を適正化して、浸炭加熱時にAlNおよびNb(CN)を微細析出させることによってピン止め効果を発現させ、オーステナイト粒の粗大化を抑制する技術が開示されている。 Patent Document 3 specifies the contents of Nb, Al, N, Ti, and O for the purpose of suppressing the austenite grain coarsening during high-temperature carburizing of parts that omit the normalizing treatment after hot forging. By finely precipitating Nb (CN) more than a specific amount after forging, while suppressing the precipitation amount of AlN, optimizing the structure after hot forging, and finely precipitating AlN and Nb (CN) during carburizing heating A technique for expressing a pinning effect and suppressing coarsening of austenite grains is disclosed.
特許文献4には、特定量のAl、NbおよびNを含有する鋼の熱間圧延または熱間鍛造後のNb(CN)、AlNの析出量を規定し、高温浸炭加熱時にNb(CN)およびAlNを微細分散させることによってピン止め効果を発現させ、オーステナイト粒の粗大化を抑制する技術が開示されている。 Patent Document 4 specifies the amount of precipitation of Nb (CN) and AlN after hot rolling or hot forging of steel containing specific amounts of Al, Nb and N, and Nb (CN) A technique is disclosed in which the pinning effect is expressed by finely dispersing AlN to suppress the austenite grain coarsening.
特許文献1に開示された技術では、1100℃以上の高温で浸炭した場合、TiCの固溶やオストワルド成長による粗大化によってピン止め効果が低減し、オーステナイト粒が粗大化する。 In the technique disclosed in Patent Document 1, when carburized at a high temperature of 1100 ° C. or higher, the pinning effect is reduced by the solidification of TiC or coarsening by Ostwald growth, and austenite grains become coarse.
特許文献2に開示された技術でも、1100℃以上の高温で浸炭した場合、AlNの固溶やオストワルド成長による粗大化によってピン止め効果が低減し、オーステナイト粒が粗大化する。 Also in the technique disclosed in Patent Document 2, when carburizing at a high temperature of 1100 ° C. or higher, the pinning effect is reduced by the solidification of AlN or coarsening by Ostwald growth, and the austenite grains become coarse.
特許文献3に開示された技術については、必ずしも高温浸炭時のオーステナイト粒の粗大化抑制に対して十分なピン止め効果を得られるというものではなかった。 The technique disclosed in Patent Document 3 does not necessarily provide a pinning effect sufficient for suppressing the austenite grain coarsening during high-temperature carburization.
特許文献4に開示された技術では、実施例に記載されているように、熱間圧延後に球状化焼鈍が施されたり、熱間鍛造後に焼準処理が行われる。このため、熱間鍛造ままや熱間圧延ままの状態で、1100℃以上の高温で浸炭を行った場合、オーステナイト粒が粗大化する。 In the technique disclosed in Patent Document 4, as described in the examples, spheroidizing annealing is performed after hot rolling, or normalizing treatment is performed after hot forging. For this reason, when carburizing is performed at a high temperature of 1100 ° C. or higher in the state of hot forging or hot rolling, austenite grains become coarse.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、熱間鍛造における1100℃以上での加熱や、浸炭時の1100℃以上の加熱の際に、オーステナイト粒の粗大化を抑制できて、自動車や産業機械の転動部品、軸受部品、歯車、クランクシャフトなどの鋼製部品の素材として好適な機械構造用棒鋼または線材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and can suppress austenite grain coarsening during heating at 1100 ° C. or higher in hot forging or heating at 1100 ° C. or higher during carburizing. An object of the present invention is to provide a steel bar or wire rod for machine structure suitable as a material for steel parts such as rolling parts, bearing parts, gears and crankshafts of automobiles and industrial machines.
本発明者らは、上記のオーステナイト粒の粗大化抑制効果を発現するために、種々の検討と実験を行った。その結果、次の(a)〜(d)に示す知見を得た。 The present inventors conducted various examinations and experiments in order to develop the effect of suppressing the austenite grain coarsening. As a result, the knowledge shown in the following (a) to (d) was obtained.
(a)棒鋼または線材中に、微細Al2O3および微細MnAl2O4を分散させることによって、熱間鍛造または浸炭時の加熱によるオーステナイト粒の粗大化を抑制することができる。 (A) By dispersing fine Al 2 O 3 and fine MnAl 2 O 4 in a steel bar or wire, coarsening of austenite grains due to heating during hot forging or carburizing can be suppressed.
(b)そのためには、微細Al2O3を分散させるための酸可溶性Al(以下、「sol.Al」という。)の含有量およびO(酸素)含有量、ならびに、微細MnAl2O4を分散させるための酸不溶性Al(以下、「insol.Al」という。)の含有量を特定の範囲とする必要がある。具体的には、これらの含有量をそれぞれ、sol.Al:0.0001〜0.0005%、O(酸素):0.001〜0.005%およびinsol.Al:0.0001%以上0.005%未満の範囲とする必要がある。 (B) For that purpose, the content of acid-soluble Al (hereinafter referred to as “sol.Al”) and O (oxygen) content for dispersing fine Al 2 O 3 , and fine MnAl 2 O 4 The content of acid-insoluble Al (hereinafter referred to as “insol.Al”) for dispersion must be within a specific range. Specifically, these contents are sol.Al: 0.0001 to 0.0005%, O (oxygen): 0.001 to 0.005%, and insol.Al: 0.0001% or more, respectively. The range needs to be less than 005%.
(c)また、微細Al2O3と微細MnAl2O4を十分確保するためには、製鋼時のSi脱酸を制限する必要があり、そのために、酸不溶性Si(以下、「insol.Si」という。)の含有量を0.001〜0.01%とする必要がある。これは、insol.Siの含有量が0.01%を超えると、Si酸化物の生成が増加して、微細Al2O3と微細MnAl2O4の生成に必要なO(酸素)量が確保できなくなるからである。 (C) Further, in order to sufficiently secure fine Al 2 O 3 and fine MnAl 2 O 4 , it is necessary to limit Si deoxidation during steelmaking. For this reason, acid-insoluble Si (hereinafter “insol.Si”) is required. ")") Must be 0.001 to 0.01%. This is because when the content of insol.Si exceeds 0.01%, the production of Si oxide increases, and the amount of O (oxygen) necessary for the production of fine Al 2 O 3 and fine MnAl 2 O 4 is reduced. This is because it cannot be secured.
(d)sol.Al:0.0001〜0.0005%およびinsol.Al:0.0001%以上0.005%未満という各含有量範囲を満たし、さらに、酸可溶性Mn(以下、「sol.Mn」という。)の含有量と酸不溶性Mn(以下、「insol.Mn」という。)の含有量を、それぞれ、sol.Mn:0.5〜2.0%およびinsol.Mn:0.001〜0.01%の範囲に制御することにより、浸炭時のオーステナイト粒粗大化の抑制効果がより向上する。これは、上記の条件を満たす鋼を用いることにより、Al系酸化物上に微細なMnSを析出させることができ、オーステナイト変態した直後のオーステナイト初期粒径の微細化効果を発現できるためと考えられる。 (D) Sol.Al: 0.0001% to 0.0005% and insol.Al: 0.0001% or more and less than 0.005%, each content range is satisfied, and acid-soluble Mn (hereinafter referred to as “sol.Mn”). ) And acid-insoluble Mn (hereinafter referred to as “insol.Mn”), respectively, sol.Mn: 0.5 to 2.0% and insol.Mn: 0.001 to 0.001, respectively. By controlling in the range of 0.01%, the effect of suppressing austenite grain coarsening during carburization is further improved. This is considered to be because fine MnS can be deposited on the Al-based oxide by using steel that satisfies the above conditions, and the effect of refining the austenite initial grain size immediately after austenite transformation can be expressed. .
なお、酸可溶性Siを、AlおよびMnと同様に「sol.Si」ということにして、Al、SiおよびMnの「sol.」と「insol.」の分別定量は、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法により、以下の方法で求めることができる。 The acid-soluble Si is referred to as “sol.Si” in the same manner as Al and Mn, and the fractional determination of “sol.” And “insol.” Of Al, Si, and Mn is inductively coupled plasma (ICP) emission. It can be determined by the following method by spectroscopic analysis.
まず、試料を王水で酸分解し、その溶液をろ紙でろ過する。このとき、溶液に溶けているものを「sol.」とする。また、前記ろ過後のろ紙を白金るつぼに入れ、ろ紙を焼いて灰化させた後、白金るつぼに残ったものを、ピロ硫酸カリウム(二硫酸カリウム)に溶融し、生成した融成物を希塩酸で溶解したものを「insol.」とする。このようにして得た溶液について、ICP発光分光分析装置を用いて測定することにより、sol.Al、insol.Al、sol.Si、insol.Si、sol.Mnおよびinsol.Mnの値を求めることができる。 First, the sample is acid-decomposed with aqua regia and the solution is filtered with filter paper. At this time, what is dissolved in the solution is referred to as “sol.” Moreover, after putting the filter paper after the filtration into a platinum crucible, the filter paper is burned and incinerated, what remains in the platinum crucible is melted in potassium pyrosulfate (potassium disulfate), and the resulting melt is diluted with dilute hydrochloric acid. The solution dissolved in is called “insol.” Obtaining the values of sol.Al, insol.Al, sol.Si, insol.Si, sol.Mn and insol.Mn for the solution thus obtained by using an ICP emission spectroscopic analyzer. Can do.
本発明は、このような知見に基づいて完成したものであり、その要旨は、下記の(1)〜(5)に示す棒鋼または線材にある。 This invention is completed based on such knowledge, The summary exists in the steel bar or wire shown to following (1)-(5).
(1)質量%で、
C:0.05〜0.3%、
sol.Si:0.001〜0.3%、
insol.Si:0.001〜0.01%、
sol.Mn:0.5〜2.0%、
insol.Mn:0.001〜0.01%、
P:0.03%以下、
S:0.001〜0.02%、
N:0.02%以下、
sol.Al:0.0001〜0.0005%、
insol.Al:0.0001%以上0.005%未満および
O:0.001〜0.005%
を含有し、残部がFeおよび不純物からなる
ことを特徴とする、棒鋼または線材。
(1) In mass%,
C: 0.05-0.3%
sol.Si: 0.001 to 0.3%,
insol.Si: 0.001 to 0.01%,
sol.Mn: 0.5 to 2.0%,
insol.Mn: 0.001 to 0.01%,
P: 0.03% or less,
S: 0.001 to 0.02%,
N: 0.02% or less,
sol.Al: 0.0001 to 0.0005%,
insol.Al: 0.0001% or more and less than 0.005% and O: 0.001 to 0.005%
A steel bar or wire rod, characterized in that the balance is Fe and impurities.
(2)Feの一部に代えて、質量%で、
Cu:1.0%以下および
Ni:1.5%以下
のうちの1種以上を含有することを特徴とする、上記(1)に記載の棒鋼または線材。
(2) Instead of a part of Fe, in mass%,
The steel bar or wire according to (1) above, containing one or more of Cu: 1.0% or less and Ni: 1.5% or less.
(3)Feの一部に代えて、質量%で、
Cr:2.5%以下、
Mo:0.5%以下、
V:0.2%以下および
B:0.005%以下
のうちの1種以上を含有することを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の棒鋼または線材。
(3) Instead of part of Fe, in mass%,
Cr: 2.5% or less,
Mo: 0.5% or less,
The bar or wire according to (1) or (2) above, which contains at least one of V: 0.2% or less and B: 0.005% or less.
(4)Feの一部に代えて、質量%で、
Ca:0.005%以下および
REM:0.05%以下
のうちの1種以上を含有することを特徴とする、上記(1)から(3)までのいずれかに記載の棒鋼または線材。
(4) In place of part of Fe, in mass%,
The bar or wire according to any one of (1) to (3) above, which contains at least one of Ca: 0.005% or less and REM: 0.05% or less.
(5)Feの一部に代えて、質量%で、
Nb:0.05%以下
を含有することを特徴とする、上記(1)から(4)までのいずれかに記載の棒鋼または線材。
(5) Instead of a part of Fe, in mass%,
The steel bar or wire according to any one of (1) to (4) above, which contains Nb: 0.05% or less.
本発明によれば、熱間鍛造における1100℃以上での加熱や、浸炭時の1100℃以上の加熱の際に、オーステナイト粒の粗大化を抑制できて、自動車や産業機械の転動部品、軸受部品、歯車、クランクシャフトなどの鋼製部品の素材として好適な機械構造用棒鋼または線材を提供することができる。 According to the present invention, when heating at 1100 ° C. or higher in hot forging or heating at 1100 ° C. or higher during carburizing, coarsening of austenite grains can be suppressed, and rolling parts and bearings for automobiles and industrial machines. A steel bar or wire rod for machine structure suitable as a material for steel parts such as parts, gears and crankshafts can be provided.
以下、本発明に係る棒鋼または線材の化学組成について説明する。なお、含有量に関する「%」は「質量%」を意味する。 Hereinafter, the chemical composition of the steel bar or wire according to the present invention will be described. In addition, "%" regarding content means "mass%".
C:0.05〜0.3%
Cは、浸炭焼入れ性および鋼材の強度を確保するのに有効な元素である。その含有量が0.05%未満では、前記の効果が不十分であり、一方、0.3%を超えると、強度が高くなりすぎるため、被削性の低下が顕著となる。したがって、C含有量は0.05〜0.3%とする。また、Cには、Crと結合して炭化物を形成し、ピン止め効果を補完する効果もあるため、好ましいC含有量の下限は0.15%である。好ましいC含有量の上限は0.25%である。
C: 0.05-0.3%
C is an element effective for ensuring carburizing hardenability and steel strength. If the content is less than 0.05%, the above effects are insufficient. On the other hand, if it exceeds 0.3%, the strength becomes too high, and the machinability is significantly reduced. Therefore, the C content is set to 0.05 to 0.3%. Moreover, since C has the effect of forming a carbide by combining with Cr and complementing the pinning effect, the preferable lower limit of the C content is 0.15%. The upper limit of preferable C content is 0.25%.
sol.Si:0.001〜0.3%、insol.Si:0.001〜0.01%
Siは、溶鋼の予備脱酸のために有効な元素である。鋼中のSiは、マトリックスに固溶したSi(固溶Si)として存在する酸可溶性のsol.Siと、Si2O3等の介在物として存在する酸不溶性のinsol.Siとに区分される。
sol.Si: 0.001 to 0.3%, insol.Si: 0.001 to 0.01%
Si is an effective element for preliminary deoxidation of molten steel. Si in steel is classified into acid-soluble sol.Si that exists as Si (solid solution Si) in the matrix and acid-insoluble insol.Si that exists as inclusions such as Si 2 O 3. .
sol.Si含有量が0.001%未満であると、十分な予備脱酸効果が得られないためOが溶鋼中に過剰に残存し清浄度が大きくなって清浄性が低下する。そのため、sol.Si含有量は0.001%以上とする。一方、sol.Si含有量が過剰であると、鋼材の強度が高くなりすぎ、被削性が低下する。したがって、sol.Si含有量の上限を0.3%とした。sol.Si含有量の好ましい上限は、0.1%であり、好ましい下限は0.01%である。 If the sol.Si content is less than 0.001%, a sufficient preliminary deoxidation effect cannot be obtained, so that O remains excessively in the molten steel, resulting in an increase in cleanliness and a decrease in cleanliness. Therefore, the sol.Si content is set to 0.001% or more. On the other hand, if the sol.Si content is excessive, the strength of the steel material becomes too high and the machinability deteriorates. Therefore, the upper limit of the sol.Si content is set to 0.3%. The upper limit with preferable sol.Si content is 0.1%, and a preferable minimum is 0.01%.
また、insol.Siは、Si系介在物を形成するSiであり、オーステナイト変態した直後のオーステナイト初期粒径の微細化効果を発現する。このことにより、微細Al2O3および微細MnAl2O4の分散によるオーステナイト粒の粗大化抑制を補完する。しかし、insol.Si含有量が0.001%未満では、前記効果が不十分であるため、その含有量の下限を0.001%とした。一方、insol.Si含有量が過剰であると、Si系介在物が凝集粗大化し、破壊の起点となり、また、所望のAl2O3とMnAl2O4の生成に必要なO量の低減を招く。したがって、insol.Si含有量の上限を0.01%とした。insol.Si含有量の好ましい上限は、0.008%であり、好ましい下限は0.004%である。 Further, insol.Si is Si that forms Si-based inclusions, and exhibits the effect of refining the austenite initial grain size immediately after austenite transformation. This complements the suppression of austenite grain coarsening due to the dispersion of fine Al 2 O 3 and fine MnAl 2 O 4 . However, if the insol.Si content is less than 0.001%, the above effect is insufficient, so the lower limit of the content is set to 0.001%. On the other hand, if the insol.Si content is excessive, the Si inclusions become agglomerated and coarsened, which becomes the starting point of destruction, and also reduces the amount of O necessary for the generation of desired Al 2 O 3 and MnAl 2 O 4. Invite. Therefore, the upper limit of the insol.Si content is set to 0.01%. A preferable upper limit of the insol.Si content is 0.008%, and a preferable lower limit is 0.004%.
sol.Mn:0.5〜2.0%、insol.Mn:0.001〜0.01%
Mnは、焼入れ性を高める効果を有し、強度および靱性の確保に必要な元素である。また、本発明において、Mnは、微細Al2O3とMnAl2O4の生成を促進するための主要な元素である。鋼中のMnは、マトリックスに固溶したMn(固溶Mn)として存在する酸可溶性のsol.Mnと、MnS等の介在物として存在する酸不溶性のinsol.Mnとに区分される。
sol.Mn: 0.5 to 2.0%, insol.Mn: 0.001 to 0.01%
Mn has an effect of improving hardenability and is an element necessary for ensuring strength and toughness. In the present invention, Mn is a main element for promoting the production of fine Al 2 O 3 and MnAl 2 O 4 . Mn in steel is classified into acid-soluble sol.Mn that exists as Mn (solid solution Mn) dissolved in the matrix and acid-insoluble insol.Mn that exists as inclusions such as MnS.
さらに、後述のsol.Al含有量およびinsol.Al含有量を満たす条件の下で、sol.Mn含有量を0.5〜2.0%の範囲に制御することで、Al系酸化物上にMnSを析出させ、オーステナイト粒粗大化抑制効果が向上する。 Furthermore, under the conditions satisfying the sol.Al content and the insol.Al content described later, the sol.Mn content is controlled to be in the range of 0.5 to 2.0% on the Al-based oxide. MnS is precipitated, and the austenite grain coarsening suppression effect is improved.
なお、sol.Mn含有量の上限を2.0%とするのは、その含有量が2.0%を超えると、焼入れ性を増大させて強度が高くなりすぎ、被削性が低下するからである。また、sol.Mn含有量の下限を0.5%とするのは、その含有量が0.5%未満では、焼入れ性向上による強度の確保が不十分で、さらにMnAl2O4の生成も不十分になるからである。sol.Mn含有量の好ましい上限は、1.5%であり、好ましい下限は1.0%である。 The upper limit of the sol.Mn content is set to 2.0% because if the content exceeds 2.0%, the hardenability is increased and the strength becomes too high, and the machinability is lowered. It is. In addition, the lower limit of the sol.Mn content is set to 0.5% because if the content is less than 0.5%, the strength cannot be ensured by improving the hardenability, and MnAl 2 O 4 is also generated. This is because it becomes insufficient. A preferable upper limit of the sol.Mn content is 1.5%, and a preferable lower limit is 1.0%.
一方、insol.Mnは、その含有量を0.001〜0.01%の範囲に制御することで、MnSを生成し、オーステナイト変態した直後のオーステナイト初期粒径の微細化効果を発現する。このことにより、微細Al2O3と微細MnAl2O4によるオーステナイト粒の粗大化抑制を助長する。しかし、insol.Mn含有量が0.001%未満では、前記効果を得られない。したがって、その下限を0.001%とする。一方、insol.Mn含有量が0.01%を超えると、MnSが凝集粗大化し、破壊の起点となり、さらに、所望の微細Al2O3と微細MnAl2O4の生成に必要なO量の低減を招く。したがって、insol.Mn含有量の上限を0.01%とする。insol.Mn含有量の好ましい上限は、0.008%であり、好ましい下限は0.005%である。 On the other hand, insol.Mn generates MnS by controlling its content in the range of 0.001 to 0.01%, and exhibits the effect of refining the austenite initial grain size immediately after austenite transformation. This promotes suppression of coarsening of austenite grains by fine Al 2 O 3 and fine MnAl 2 O 4 . However, if the insol.Mn content is less than 0.001%, the above effect cannot be obtained. Therefore, the lower limit is made 0.001%. On the other hand, if the insol.Mn content exceeds 0.01%, MnS becomes agglomerated and coarsened, which becomes the starting point of fracture. Furthermore, the amount of O necessary for the generation of desired fine Al 2 O 3 and fine MnAl 2 O 4 Incurs reduction. Therefore, the upper limit of the insol.Mn content is set to 0.01%. A preferable upper limit of the insol.Mn content is 0.008%, and a preferable lower limit is 0.005%.
P:0.03%以下
Pは、粒界偏析を起こす不可避的不純物として鋼中に存在する。その含有量が0.03%を超えると、Pの粒界偏析が顕著になって、粒界が脆化して破壊の起点となるため、疲労強度が低下する。したがって、Pの含有量を0.03%以下とした。P含有量の好ましい上限は、0.01%であり、少ないほどより好ましい。なお、経済性を考慮した場合のP含有量の好ましい下限は、0.005%である。
P: 0.03% or less P is present in steel as an inevitable impurity causing grain boundary segregation. If the content exceeds 0.03%, the grain boundary segregation of P becomes prominent, the grain boundary becomes brittle and becomes a starting point of fracture, so that the fatigue strength decreases. Therefore, the content of P is set to 0.03% or less. The upper limit with preferable P content is 0.01%, and it is so preferable that it is small. In addition, the minimum with preferable P content when considering economical efficiency is 0.005%.
S:0.001〜0.02%
Sは、Al系酸化物上に微細なMnSを析出させるために必要な元素である。しかし、Sの含有量が0.001%未満では、十分なMnSが形成できず、MnAl2O4の生成が不十分となるので、その下限を0.001%とする。一方、Sの含有量が多すぎると、MnSが過剰に生成、粗大化して、疲労強度が低下する。したがって、その含有量の上限を0.02%とする。S含有量の望ましい上限は0.01%であり、望ましい下限は0.003%である。
S: 0.001 to 0.02%
S is an element necessary for precipitating fine MnS on the Al-based oxide. However, if the S content is less than 0.001%, sufficient MnS cannot be formed, and the generation of MnAl 2 O 4 becomes insufficient, so the lower limit is made 0.001%. On the other hand, when there is too much content of S, MnS will produce | generate excessively and will coarsen and fatigue strength will fall. Therefore, the upper limit of the content is 0.02%. A desirable upper limit of the S content is 0.01%, and a desirable lower limit is 0.003%.
N:0.02%以下
Nは、Al、NbおよびTiと結合してAlN、NbNおよびTiNを形成して、浸炭加熱時のオーステナイト粒の粗大化防止に有効な元素である。しかし、製鋼工程において量産で安定して多量のNを含有させることが難しいため、その含有量の上限を0.02%とする。N含有量の好ましい上限は、0.007%であり、好ましい下限は0.002%である。
N: 0.02% or less N is an element effective in preventing austenite grain coarsening during carburization heating by forming AlN, NbN and TiN by combining with Al, Nb and Ti. However, since it is difficult to stably contain a large amount of N in mass production in the steelmaking process, the upper limit of the content is set to 0.02%. The upper limit with preferable N content is 0.007%, and a preferable minimum is 0.002%.
sol.Al:0.0001〜0.0005%、insol.Al:0.0001%以上0.005%未満
Alは、代表的な脱酸元素であるとともに、本発明においてはオーステナイト粒の粗大化を抑制するためのAl系酸化物を供給する重要な元素である。鋼中のAlは、固溶AlやAl窒化物として存在する酸可溶性のsol.Alと、主にAl2O3およびMnAl2O4として存在する酸不溶性のinsol.Alとに区分される。
sol.Al: 0.0001 to 0.0005%, insol.Al: 0.0001% or more and less than 0.005% Al is a typical deoxidizing element, and in the present invention, austenite grains are coarsened. It is an important element for supplying an Al-based oxide for suppression. Al in steel is classified into acid-soluble sol.Al that exists as solute Al or Al nitride, and acid-insoluble insol.Al that exists mainly as Al 2 O 3 and MnAl 2 O 4 .
本発明において最も重要な点はAl2O3に加えてMnAl2O4をいかに微細かつ多量に分散させるかにある。 The most important point in the present invention is how to disperse MnAl 2 O 4 in a fine and large amount in addition to Al 2 O 3 .
sol.Al含有量が多いと、Al2O3とMnAl2O4の微細分散に対してマイナス要因となる。すなわちsol.Alが増加して全体としてsol.Al含有量が0.0005%を超えると、MnAl2O4の生成が生じず、Al2O3のみが生成することになるため、1100℃での浸炭処理に耐えることのできるだけのMnAl2O4の微細析出を確保することが困難となる。したがって、sol.Al含有量の上限を0.0005%とする。ただし、sol.Al含有量が0.0001%未満では十分な脱酸効果が得られず、製造上問題となるため、その下限を0.0001%とする。sol.Al含有量の好ましい上限は、0.0004%であり、好ましい下限は0.0003%である。 When sol.Al content is high, it becomes a negative factor with respect to the fine dispersion of Al 2 O 3 and MnAl 2 O 4. That is, when sol.Al increases and the sol.Al content as a whole exceeds 0.0005%, generation of MnAl 2 O 4 does not occur, and only Al 2 O 3 is generated. It is difficult to ensure the fine precipitation of MnAl 2 O 4 that can withstand the carburizing treatment of. Therefore, the upper limit of the sol.Al content is set to 0.0005%. However, if the sol.Al content is less than 0.0001%, a sufficient deoxidation effect cannot be obtained, which is a problem in production. Therefore, the lower limit is made 0.0001%. The upper limit with preferable sol.Al content is 0.0004%, and a preferable minimum is 0.0003%.
一方、insol.Al含有量が多いことは、Al2O3とMnAl2O4の微細分散が十分生じていることを意味する。insol.Al含有量が0.0001%未満であると、微細Al2O3と微細MnAl2O4の鋼中での分布が極めて粗となり、十分なオーステナイト粒微細化効果が得られなくなる。したがって、insol.Al含有量の下限を0.0001%とする。しかし、insol.Al含有量が0.005%以上になると、全体としてAl量が増加し、微細Al2O3とMnAl2O4が凝集・粗大化し所望のオーステナイト粒微細化効果が得られなくなる。したがって、insol.Al含有量を0.005%未満とする。insol.Al含有量は、好ましくは、0.0045%未満であり、さらに好ましくは、0.001%以下である。また、insol.Al含有量の好ましい下限は0.0025%である。 On the other hand, a large insol.Al content means that fine dispersion of Al 2 O 3 and MnAl 2 O 4 is sufficiently generated. When the insol.Al content is less than 0.0001%, the distribution of fine Al 2 O 3 and fine MnAl 2 O 4 in the steel becomes extremely coarse, and a sufficient austenite grain refinement effect cannot be obtained. Therefore, the lower limit of the insol.Al content is 0.0001%. However, when the insol.Al content is 0.005% or more, the Al content increases as a whole, and the fine Al 2 O 3 and MnAl 2 O 4 aggregate and coarsen, making it impossible to obtain the desired austenite grain refinement effect. . Therefore, the insol.Al content is less than 0.005%. The insol.Al content is preferably less than 0.0045%, and more preferably 0.001% or less. Moreover, the minimum with preferable insol.Al content is 0.0025%.
O:0.001〜0.005%
O(酸素)は、鋼の清浄性の観点から、その含有量は低い方が望ましい。しかし、所望のAl2O3とMnAl2O4を得る必要があるため、その含有量の下限を0.001%とする。一方、O含有量が増加すると鋼の清浄度が大きくなって清浄性を低下させるだけでなく、Al2O3とMnAl2O4の凝集粗大化を招き、所望の粒度のAl系酸化物を得られなくなる。したがって、その含有量の上限を0.005%とする。O含有量の好ましい上限は、0.0015%であり、好ましい下限は0.0025%である。
O: 0.001 to 0.005%
The content of O (oxygen) is preferably low from the viewpoint of the cleanliness of the steel. However, since it is necessary to obtain desired Al 2 O 3 and MnAl 2 O 4 , the lower limit of the content is set to 0.001%. On the other hand, increasing the O content not only increases the cleanliness of the steel and lowers the cleanliness, but also causes agglomeration and coarsening of Al 2 O 3 and MnAl 2 O 4 , resulting in an Al-based oxide having a desired particle size. It can no longer be obtained. Therefore, the upper limit of the content is made 0.005%. The upper limit with preferable O content is 0.0015%, and a preferable minimum is 0.0025%.
本発明に係る棒鋼または線材は、上記の元素を含有し、残部がFeおよび不純物からなる。ここで、不純物とは、鋼を工業的に製造する際に鉱石やスクラップ等のような原料をはじめとして製造工程の種々の要因によって混入する成分を意味する。 The steel bar or wire according to the present invention contains the above elements, with the balance being Fe and impurities. Here, an impurity means the component mixed by various factors of a manufacturing process including raw materials, such as an ore and a scrap, when manufacturing steel industrially.
本発明に係る棒鋼また線材には、必要に応じて、上述のFeの一部に代えて、次の第1群から第4群までに示される元素から選択される1種以上の元素を含有させることができる。
(1)第1群:CuおよびNiのうちの1種以上、
(2)第2群:Cr、Mo、VおよびBのうちの1種以上、
(3)第3群:CaおよびREMうちの1種以上、
(4)第4群:Nb。
The steel bar or wire according to the present invention contains one or more elements selected from the elements shown in the following first group to fourth group, instead of a part of the above-described Fe if necessary. Can be made.
(1) First group: one or more of Cu and Ni,
(2) Second group: one or more of Cr, Mo, V and B,
(3) Third group: one or more of Ca and REM,
(4) Fourth group: Nb.
(1)第1群:CuおよびNiのうちの1種以上
第1群の元素であるCuおよびNiは疲労強度を向上させる作用を有するので、必要に応じて、いずれか一方または両方を含有させることができる。以下、第1群の元素について詳しく説明する。
(1) First group: one or more of Cu and Ni Since the elements of the first group, Cu and Ni, have an effect of improving fatigue strength, one or both of them are contained as necessary. be able to. Hereinafter, the elements of the first group will be described in detail.
Cu:1.0%以下
Cuは、焼入れ性を高める効果があり、より疲労強度を向上させることができる元素である。しかし、その含有量が1.0%を超えると、熱間延性を低下させ、熱間加工性が著しく悪化する。したがって、Cuの含有量は1.0%以下とする。Cuの含有量の好ましい上限は0.7%である。なお、Cuによる効果を得たい場合には、Cuを0.1%以上含有させることが好ましく、0.2%以上含有させることがより好ましい。
Cu: 1.0% or less Cu is an element that has an effect of improving hardenability and can further improve fatigue strength. However, when the content exceeds 1.0%, the hot ductility is lowered and the hot workability is remarkably deteriorated. Therefore, the Cu content is 1.0% or less. The upper limit with preferable content of Cu is 0.7%. In addition, when acquiring the effect by Cu, it is preferable to contain 0.1% or more of Cu, and it is more preferable to contain 0.2% or more.
Ni:1.5%以下
Niは、Cuと同様に、疲労強度を向上するために有効な元素である。しかし、Niの含有量が1.5%を超えると、鋼材の強度が高くなりすぎ、被削性が低下する。したがって、Niの含有量は1.5%以下とする。Niの含有量の好ましい上限は0.7%である。なお、Niによる効果を得たい場合には、Niを0.1%以上含有させることが好ましく、0.2%以上含有させることがより好ましい。
Ni: 1.5% or less Ni, like Cu, is an effective element for improving fatigue strength. However, if the Ni content exceeds 1.5%, the strength of the steel material becomes too high and the machinability deteriorates. Therefore, the Ni content is 1.5% or less. The upper limit with preferable Ni content is 0.7%. In addition, when obtaining the effect by Ni, it is preferable to contain 0.1% or more of Ni, and it is more preferable to contain 0.2% or more.
第1群の元素であるCuとNiを共存させると、CuまたはNiを単独で多量に含有させることによる過度の焼入れ性上昇を回避でき、所望の疲労強度と被削性のバランスをとりやすくなる。この場合、CuとNiの合計含有量を2.0%以下に制御することが望ましい。 Coexistence of Cu and Ni, which are elements of the first group, can avoid an excessive increase in hardenability by containing a large amount of Cu or Ni alone, making it easy to balance desired fatigue strength and machinability. . In this case, it is desirable to control the total content of Cu and Ni to 2.0% or less.
(2)第2群:Cr、Mo、VおよびBのうちの1種以上
第2群の元素であるCr、Mo、VおよびBはいずれも鋼材の焼入れ性を増加させ、浸炭焼入れ時の強度を確保する作用を有するので、必要に応じて、これらの元素のうち1種以上を含有させることができる。以下、第2群の元素について詳しく説明する。
(2) Group 2: One or more of Cr, Mo, V, and B All elements of Group 2, Cr, Mo, V, and B all increase the hardenability of the steel material, and strength during carburizing and quenching Therefore, if necessary, one or more of these elements can be contained. Hereinafter, the second group of elements will be described in detail.
Cr:2.5%以下
Crは、鋼材の焼入れ性を増加させ、強度を確保するために有効である。しかし、Crの含有量が2.5%を超えると、強度が高くなり過ぎて切削性が低下するので、Cr含有量は2.5%以下とする。Cr含有量の好ましい上限は1.5%である。なお、Crによる効果を得たい場合には、Crの含有量を0.1%以上とするのが好ましく、0.2%以上とするのがより好ましい。
Cr: 2.5% or less Cr is effective for increasing the hardenability of the steel material and ensuring the strength. However, if the Cr content exceeds 2.5%, the strength becomes too high and the machinability deteriorates, so the Cr content is set to 2.5% or less. The upper limit with preferable Cr content is 1.5%. When it is desired to obtain the effect of Cr, the Cr content is preferably 0.1% or more, and more preferably 0.2% or more.
Mo:0.5%以下
Moは、焼入れ性を増加させ、強度を確保するために有効である。具体的には、Moは、曲げ疲労強度および面疲労強度の向上に有効であるとともに、焼戻し軟化抵抗を高める効果が大きい。しかし、Moの含有量が0.5%を超えると、強度が高くなりすぎて被削性が低下するので、Mo含有量は0.5%以下とする。Mo含有量の好ましい上限は0.4%である。なお、Moによる効果を得たい場合には、Moの含有量を0.1%以上とするのが好ましく、0.2%以上とするのがより好ましい。
Mo: 0.5% or less Mo is effective for increasing hardenability and ensuring strength. Specifically, Mo is effective in improving bending fatigue strength and surface fatigue strength, and has a large effect of increasing temper softening resistance. However, if the Mo content exceeds 0.5%, the strength becomes too high and the machinability deteriorates, so the Mo content is set to 0.5% or less. The upper limit with preferable Mo content is 0.4%. In addition, when acquiring the effect by Mo, it is preferable to make Mo content into 0.1% or more, and it is more preferable to set it as 0.2% or more.
V:0.2%以下
Vは、鋼材の焼入れ性を増加させ、強度、なかでも焼入れ浸炭時の強度を確保するために有効である。しかし、Vの含有量が0.2%を超えると、強度が高くなりすぎて被削性が低下するので、V含有量は0.2%以下とする。なお、Vによる効果を得たい場合には、Vの含有量を0.02%以上とするのが好ましい。
V: 0.2% or less V is effective in increasing the hardenability of the steel material and ensuring strength, particularly strength during quenching carburization. However, if the V content exceeds 0.2%, the strength becomes too high and the machinability deteriorates, so the V content is set to 0.2% or less. In addition, when obtaining the effect by V, it is preferable to make content of V 0.02% or more.
B:0.005%以下
Bは、鋼材の焼入れ性を増加させ、強度、なかでも焼入れ浸炭時の強度を確保するために有効である。しかし、Bの含有量が0.005%を超えると、強度が高くなりすぎて被削性が低下するので、B含有量は0.005%以下とする。なお、Bによる効果を得たい場合には、Bの含有量を0.001%以上とするのが好ましい。
B: 0.005% or less B is effective in increasing the hardenability of the steel material and ensuring strength, particularly strength during quenching carburization. However, if the B content exceeds 0.005%, the strength becomes too high and the machinability deteriorates, so the B content is set to 0.005% or less. In addition, when obtaining the effect by B, it is preferable to make B content 0.001% or more.
第2群の元素を2種以上含有させると、それぞれの元素を単独で多量に含有させることによる過度の焼入れ性上昇を回避し、強度への悪影響を最小限に抑制できるので、所望の強度と被削性のバランスをとりやすくなる。この場合、それらの元素の合計含有量を2.0%以下に制御することが望ましい。 When two or more elements of the second group are contained, excessive hardenability increase due to containing a large amount of each element alone can be avoided, and adverse effects on strength can be suppressed to a minimum. It becomes easy to balance machinability. In this case, it is desirable to control the total content of these elements to 2.0% or less.
(3)第3群:CaおよびREMのうちの1種以上
第3群の元素であるCaおよびREMはいずれも硫化物の形態を制御し、熱間加工性を増加させる作用を有するので、必要に応じて、これらの元素のうち1種以上を含有させることができる。以下、第3群の元素について詳しく説明する。
(3) Third group: one or more of Ca and REM Necessary because the third group element Ca and REM both control the form of sulfides and increase hot workability Depending on, one or more of these elements can be included. Hereinafter, the elements of the third group will be described in detail.
Ca:0.005%以下
Caは、硫化物の形態を制御し、熱間加工性を増加させるために有効である。しかし、Caの含有量が0.005%を超えると、大型介在物やクラスターを生成して鋼の清浄度が大きくなり清浄性を害するので、Ca含有量は0.005%以下とする。なお、Caによる効果を得たい場合には、Caの含有量を0.001%以上とするのが好ましい。
Ca: 0.005% or less Ca is effective for controlling the form of sulfide and increasing hot workability. However, if the Ca content exceeds 0.005%, large inclusions and clusters are generated to increase the cleanliness of the steel and impair the cleanliness, so the Ca content is set to 0.005% or less. In addition, when acquiring the effect by Ca, it is preferable to make content of Ca 0.001% or more.
REM:0.05%以下
REMは、Caと同様に、硫化物の形態を制御し、熱間加工性を増加させるために有効である。しかし、REMの含有量が0.05%を超えると、大型介在物やクラスターを生成して鋼の清浄度が大きくなり清浄性を害するので、REM含有量は0.05%以下とする。なお、REMによる効果を得たい場合には、REMの含有量を0.01%以上とするのが好ましい。ここで、REMとは、ランタノイドの15元素にYおよびScを合わせた17元素の総称であり、これらの元素のうちの1種または2種以上を含有させることができる。REMの混合体であるミッシュメタルを添加することでREMを含有させてもよい。なお、REMの含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。
REM: 0.05% or less REM, like Ca, is effective for controlling the form of sulfide and increasing hot workability. However, if the content of REM exceeds 0.05%, large inclusions and clusters are generated and the cleanliness of the steel is increased to impair cleanliness, so the REM content is set to 0.05% or less. In addition, when obtaining the effect by REM, it is preferable to make content of REM 0.01% or more. Here, REM is a general term for 17 elements in which Y and Sc are combined with 15 elements of lanthanoid, and one or more of these elements can be contained. REM may be contained by adding misch metal which is a mixture of REM. Note that the content of REM means the total content of these elements.
第3群の元素であるCaとREMを複合して含有させると、CaまたはREMを単独で多量に含有させることによる過度の焼入れ性上昇を回避し、被削性への悪影響を最小限に抑制できるので、所望の強度と被削性のバランスをとりやすくなる。この場合、CaとREMの合計含有量を0.05%以下に制御することが望ましい。 When combined with Ca and REM, which are elements of the third group, excessive hardenability is prevented by containing a large amount of Ca or REM alone, and adverse effects on machinability are minimized. This makes it easy to balance the desired strength and machinability. In this case, it is desirable to control the total content of Ca and REM to 0.05% or less.
(4)第4群:Nb
第4群の元素であるNbは、窒化物を生成し、浸炭時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する作用を有するので、必要に応じて、含有させることができる。以下、詳しく説明する。
(4) Group 4: Nb
Nb, which is an element of the fourth group, generates nitrides and has an effect of suppressing the coarsening of austenite grains during carburizing, and thus can be contained as necessary. This will be described in detail below.
Nb:0.05%以下
Nbは、C、Nと結合してNbC、NbN、Nb(CN)を形成しやすく、Al2O3とMnAl2O4のピン止め効果による浸炭時のオーステナイト粗大化抑制を補完する。しかし、Nbの含有量が0.05%を超えると、強度が高くなり過ぎて被削性が低下するので、Nb含有量は0.05%以下とする。Nb含有量の好ましい上限は0.04%である。なお、Nbによる効果を得たい場合には、Nbの含有量を0.005%以上とするのが好ましく、0.008%以上とするのがより好ましい。
Nb: 0.05% or less Nb easily forms NbC, NbN, Nb (CN) by combining with C and N, and austenite coarsening during carburization due to the pinning effect of Al 2 O 3 and MnAl 2 O 4 Complement suppression. However, if the Nb content exceeds 0.05%, the strength becomes too high and the machinability deteriorates, so the Nb content is set to 0.05% or less. The upper limit with preferable Nb content is 0.04%. In addition, when obtaining the effect by Nb, the Nb content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.008% or more.
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
表1に示す化学成分を有する鋼A〜Z、A1およびB1を転炉にて成分調整した後、連続鋳造を行って、400mm×300mm角の鋳片を得て、800℃まで冷却した。 Steel AZ, A1 and B1 having chemical components shown in Table 1 were adjusted in a converter, and then continuously cast to obtain a 400 mm × 300 mm square slab, which was cooled to 800 ° C.
表中の鋼A〜Rはいずれも、化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼である。一方、鋼S〜Z、A1およびB1は、化学組成が本発明で規定する条件から外れた比較例の鋼である。 Steels A to R in the table are all steels whose chemical compositions are within the range defined by the present invention. On the other hand, steels S to Z, A1 and B1 are steels of comparative examples whose chemical compositions deviate from the conditions specified in the present invention.
次に、各鋳片を1280℃に加熱後、分塊圧延にて180mm×180mm角の鋼片を作製し、室温まで冷却した。 Next, each slab was heated to 1280 ° C., and a steel piece of 180 mm × 180 mm square was produced by split rolling and cooled to room temperature.
さらに、上記の鋼片を1200℃に加熱した後、仕上げ圧延温度が950〜1050℃の条件で熱間圧延を行い、直径35mmの棒鋼を得た。 Furthermore, after heating said steel piece to 1200 degreeC, hot rolling was performed on the conditions whose finish rolling temperature is 950-1050 degreeC, and obtained the bar steel of 35 mm in diameter.
得られた直径35mmの棒鋼から、機械加工により直径30mmで高さ80mmの円柱状試験片を切り出した
このようにして得た円柱状試験片を用いて、浸炭での加熱を模擬するために、各鋼について、表2に記載の温度で1時間保持した後、水冷によって室温まで冷却した。
In order to simulate heating by carburization using a cylindrical test piece obtained in this way, a cylindrical test piece having a diameter of 30 mm and a height of 80 mm was cut out from the obtained steel bar having a diameter of 35 mm. About each steel, after hold | maintaining at the temperature of Table 2 for 1 hour, it cooled to room temperature by water cooling.
冷却後の各試験片を高さ方向に2等分した切断面を鏡面研磨し、界面活性剤を添加したピクリン酸飽和水溶液で腐食した後、光学顕微鏡を用いて倍率100倍でランダムに10視野観察して、オーステナイト粒の異常粒成長の有無および粗大化発生の状況を調査した。 Each of the specimens after cooling was cut into two equal parts in the height direction, mirror-polished, corroded with a saturated aqueous solution of picric acid to which a surfactant was added, and then randomly 10 fields at a magnification of 100 using an optical microscope. By observing, the presence or absence of abnormal grain growth of austenite grains and the occurrence of coarsening were investigated.
オーステナイト結晶粒度の測定は、JIS G 0551に準じて、切断法による評価により行った。 The austenite crystal grain size was measured by a cutting method according to JIS G 0551.
ランダムに10視野観察した範囲内において3以上異なった粒度番号の視野が20%以上存在する場合に、「混粒」と判断し、「異常粒成長」が生じたとみなすこととした。また、10視野の平均の結晶粒度番号が2.0未満の場合に、「結晶粒粗大化」が生じたと判断した。 When there are 20% or more of visual fields having particle size numbers different by 3 or more in the range of 10 visual observations at random, it was determined as “mixed grains” and “abnormal grain growth” was considered to have occurred. Further, when the average grain size number of 10 fields of view was less than 2.0, it was judged that “grain coarsening” had occurred.
上記判定になる「異常粒成長」および「結晶粒粗大化」がともに生じなかった場合に、目標とするオーステナイト粒の粗大化防止が達成できたとして、表2に、「○」で表記した。 In the case where neither “abnormal grain growth” or “grain coarsening” as the above judgment occurred, the target prevention of austenite grain coarsening could be achieved.
これに対して、上記判定になる「異常粒成長」および「結晶粒粗大化」の少なくとも一方が生じた場合に、目標とするオーステナイト粒の粗大化防止が達成できなかったとして、表2に、「×」で表記した。 On the other hand, when at least one of “abnormal grain growth” and “crystal grain coarsening” that is determined as described above has occurred, the target austenite grain coarsening prevention could not be achieved. Indicated with "x".
本発明に係る化学組成の範囲内にある本発明例の鋼(鋼A〜R)は、表2の「オーステナイト粒の粗大化防止の達成」欄がいずれも「○」であって、10視野の粒度番号の平均が2.0番以上を満足し、かつ異常粒成長が生じず、優れた耐粗粒化特性を示すことが分かる。 The steels of the examples of the present invention (steel A to R) within the range of the chemical composition according to the present invention are all “O” in the “Achieving austenite grain coarsening prevention” column in Table 2, and 10 fields of view. It can be seen that the average particle size number of the particles satisfies 2.0 or more, abnormal grain growth does not occur, and excellent anti-roughening properties are exhibited.
これに対して、本発明に係る化学組成の範囲外にある比較例の鋼(鋼S〜Z、A1およびB1)は、表2の「オーステナイト粒の粗大化防止の達成」欄がいずれも「×」であって、結晶粒粗大化および異常粒成長のうち少なくとも一方が生じ、耐粗粒化特性が劣ることが分かる。 On the other hand, the comparative steels (steel S to Z, A1 and B1) outside the range of the chemical composition according to the present invention have all the “achievement of austenite grain coarsening prevention” columns in Table 2. It can be seen that at least one of coarsening of crystal grains and abnormal grain growth occurs and the coarsening resistance property is inferior.
本発明の棒鋼または線材は、熱間鍛造における1100℃以上での加熱や、浸炭時の1100℃以上の加熱の際に、オーステナイト粒の粗大化を抑制できる。このため、本発明の棒鋼または線材は、自動車や産業機械の転動部品、軸受部品、歯車、クランクシャフトなどの鋼製部品の素材として好適に用いることができる。
The steel bar or wire of the present invention can suppress austenite grain coarsening during heating at 1100 ° C. or higher in hot forging or heating at 1100 ° C. or higher during carburizing. For this reason, the steel bar or wire of the present invention can be suitably used as a material for steel parts such as rolling parts, bearing parts, gears, crankshafts and the like of automobiles and industrial machines.
Claims (5)
C:0.05〜0.3%、
sol.Si:0.001〜0.3%、
insol.Si:0.001〜0.01%、
sol.Mn:0.5〜2.0%、
insol.Mn:0.001〜0.01%、
P:0.03%以下、
S:0.001〜0.02%、
N:0.02%以下、
sol.Al:0.0001〜0.0005%、
insol.Al:0.0001%以上0.005%未満および
O:0.001〜0.005%
を含有し、残部がFeおよび不純物からなる
ことを特徴とする、棒鋼または線材。 % By mass
C: 0.05-0.3%
sol.Si: 0.001 to 0.3%,
insol.Si: 0.001 to 0.01%,
sol.Mn: 0.5 to 2.0%,
insol.Mn: 0.001 to 0.01%,
P: 0.03% or less,
S: 0.001 to 0.02%,
N: 0.02% or less,
sol.Al: 0.0001 to 0.0005%,
insol.Al: 0.0001% or more and less than 0.005% and O: 0.001 to 0.005%
A steel bar or wire rod, characterized in that the balance is Fe and impurities.
Cu:1.0%以下および
Ni:1.5%以下
のうちの1種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の棒鋼または線材。 Instead of part of Fe, in mass%,
The steel bar or wire according to claim 1, characterized by containing at least one of Cu: 1.0% or less and Ni: 1.5% or less.
Cr:2.5%以下、
Mo:0.5%以下、
V:0.2%以下および
B:0.005%以下
のうちの1種以上を含有することを特徴とする、請求項1または2に記載の棒鋼または線材。 Instead of part of Fe, in mass%,
Cr: 2.5% or less,
Mo: 0.5% or less,
The steel bar or wire according to claim 1 or 2, comprising at least one of V: 0.2% or less and B: 0.005% or less.
Ca:0.005%以下および
REM:0.05%以下
のうちの1種以上を含有することを特徴とする、請求項1から3までのいずれかに記載の棒鋼または線材。 Instead of part of Fe, in mass%,
The steel bar or wire according to any one of claims 1 to 3, characterized by containing at least one of Ca: 0.005% or less and REM: 0.05% or less.
Nb:0.05%以下
を含有することを特徴とする、請求項1から4までのいずれかに記載の棒鋼または線材。
Instead of part of Fe, in mass%,
The steel bar or wire according to any one of claims 1 to 4, characterized by containing Nb: 0.05% or less.
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|---|---|---|---|---|
| KR101665886B1 (en) | 2015-09-04 | 2016-10-13 | 주식회사 포스코 | Non-quenched and tempered steel having excellent cold workability and impact toughness and method for manufacturing same |
| KR101676187B1 (en) * | 2015-09-04 | 2016-11-15 | 주식회사 포스코 | Wire-shaped or rod-shaped steel having excellent cold workability and method for manufacturing same |
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-
2012
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| JP2021155821A (en) * | 2020-03-27 | 2021-10-07 | 日本製鉄株式会社 | Carburizing steel, carburized steel component and manufacturing method of carburized steel component |
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