JP6860265B2 - Steel, crankshafts and automotive parts - Google Patents
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Description
本発明は鋼材、クランクシャフトおよび自動車用部品に関する。 The present invention relates to steel materials, crankshafts and automobile parts.
一般的にクランクシャフト等の自動車用部品は鋳造または鍛造にて製造されるが、強度や剛性が重視される場合は、炭素鋼または低合金鋼に熱間鍛造等を施したものが使用されている。そして、さらに高強度化が必要な場合は、高周波焼入れ処理や軟窒化処理が行われるが、その後、曲がり矯正加工を行う必要がある。
したがって、クランクシャフト等の自動車用部品の製造に用いられる鋼材には強度と共に、矯正性に優れることが要求される。
Generally, automobile parts such as crankshafts are manufactured by casting or forging, but when strength and rigidity are important, carbon steel or low alloy steel that has been hot forged is used. There is. Then, when further increasing the strength is required, induction hardening treatment and soft nitriding treatment are performed, but after that, bending straightening processing needs to be performed.
Therefore, steel materials used for manufacturing automobile parts such as crankshafts are required to have excellent straightness as well as strength.
例えば特許文献1には、C、Si、Mn、S、Al、Ti、Nを特定範囲で含有し、残部がFeおよび不純物からなり、不純物中のPおよびCrの含有率が特定範囲であり、特定成分が特定の式を充足することを特徴とする軟窒化用非調質材が記載されている。そして、このような本発明の軟窒化部品は、様々な軟窒化条件、特に軟窒化後の冷却工程において水冷を施した場合でも、安定して600MPa以上の高い曲げ疲労強度および優れた曲げ矯正性を備えるので、自動車などのクランク軸として好適であると記載されている。 For example, Patent Document 1 contains C, Si, Mn, S, Al, Ti, and N in a specific range, the balance is composed of Fe and impurities, and the content of P and Cr in the impurities is in a specific range. A non-healing material for soft nitriding is described in which a specific component satisfies a specific formula. The soft nitriding component of the present invention stably has a high bending fatigue strength of 600 MPa or more and excellent bending correctability even when water-cooled under various soft nitriding conditions, particularly in a cooling step after soft nitriding. It is described that it is suitable as a crankshaft for automobiles and the like.
また、例えば特許文献2には、表面に軟窒化処理層を有するとともに、軟窒化処理層を除く鋼断面組織がフェライト+パーライト組織を有する非調質鋼からなり、かつ、前記鋼の組成が、Feを主成分として、C、Si、Mn、S、Cu、Ni、Crを特定範囲で含有し、特定成分が特定の式を充足することを特徴とする軟窒化非調質鋼部材が記載されている。そして、このような軟窒化非調質鋼部材は、疲労強度を一定レベルに確保しつつ十分な曲げ矯正性を具備した鋼部材であると記載されている。 Further, for example, in Patent Document 2, the steel cross-sectional structure excluding the soft nitriding layer is made of non-microalloyed steel having a ferrite + pearlite structure, and the composition of the steel is described. Described is a soft nitrided non-tempered steel member characterized by containing Fe as a main component, C, Si, Mn, S, Cu, Ni, Cr in a specific range, and the specific component satisfying a specific formula. ing. It is described that such a soft nitrided non-tempered steel member is a steel member having sufficient bending straightness while ensuring a certain level of fatigue strength.
例えば特許文献1,2に記載の従来の鋼材は、強度(疲労強度)または製造性(曲げ矯正性)が不足する場合があった。また、従来と比較して、強度(疲労強度)および製造性(曲げ矯正性)がより優れる鋼材を見出すことが期待されている。 For example, the conventional steel materials described in Patent Documents 1 and 2 may lack strength (fatigue strength) or manufacturability (bending straightness). Further, it is expected to find a steel material having more excellent strength (fatigue strength) and manufacturability (bending straightening property) as compared with the conventional one.
本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、強度(特に疲労強度)と製造性(特に曲げ矯正性)とが共に優れ、部品形状に成形した後、軟窒化処理等の高強度化処理を行い曲がりを矯正することで、クランクシャフト等の自動車用部品として用いることができる鋼材を提供することができる。また、その鋼材からなるクランクシャフト等の自動車用部品を提供することである。
An object of the present invention is to solve the above problems.
That is, an object of the present invention is that both strength (particularly fatigue strength) and manufacturability (particularly bending straightness) are excellent, and after molding into a part shape, a high strength treatment such as soft nitriding treatment is performed to correct bending. This makes it possible to provide a steel material that can be used as an automobile part such as a crankshaft. Further, it is to provide automobile parts such as a crankshaft made of the steel material.
本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の[1]〜[6]である。
[1]質量%で、
C:0.20〜0.35%、
Si:0.01〜0.35%、
Mn:0.55〜1.50%、
Cu:0.60%以下、
Ni:0.30%以下、
S:0.01〜0.15%、
Cr:0.01〜0.20%、
Mo:0.01〜0.05%、
s−Al:0.020%以下、
Ti:0.040%以下、
N:0.003〜0.030%、
Ca:0.0003〜0.0060%、
O:0.010%以下
で含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、
式1=C+0.07×Si+0.16×Mn+0.19×Cu+0.17×Ni+0.20×Cr+0.40×Mo
と定義した場合に、式1≧0.43を満たし、
式2=0.55×C+0.06×Si+0.18×Mn+0.09×Cu+0.47×Mo+Cr
と定義した場合に、式2≧0.38を満たし、
式3=11×Ca/(N+1.5×O)
と定義した場合に、1.77≦式3≦3.20を満たす鋼材。
[2]S0:圧延方向に平行な断面の1mm2中における直径1.5μm以上の硫化物の全個数(個/mm2)、
S1:圧延方向に平行な断面の1mm2中における直径1.5μm以上でCaを2.0%以上含有する硫化物の個数(個/mm2)とし、
式4=S1/S0
と定義した場合に、式4≧0.15を満たす、上記[1]に記載の鋼材。
[3]さらに質量%で、
V:0.5%以下、
Nb:0.5%以下、および
W:2.0%以下
からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する、上記[1]または[2]に記載の鋼材。
[4]さらに質量%で、
Bi:0.3%以下、
Pb:0.3%以下、
Mg:0.020%以下、
Se:0.30%以下、
Te:0.15%以下、
Sn:0.04%以下、
Sb:0.04%以下、
REM:0.05%以下、
Zr:0.5%以下、
B:0.015%以下
のうち1種または2種以上を含む、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の鋼材。
[5]上記[1]〜[4]のいずれかに記載の鋼材を熱間鍛造し、軟窒化してなる自動車用部品。
[6]上記[1]〜[4]のいずれかに記載の鋼材を熱間鍛造し、軟窒化してなるクランクシャフト。
The present inventor has made diligent studies to solve the above problems and completed the present invention.
The present invention is the following [1] to [6].
[1] By mass%,
C: 0.25 to 0.35%,
Si: 0.01-0.35%,
Mn: 0.55 to 1.50%,
Cu: 0.60% or less,
Ni: 0.30% or less,
S: 0.01 to 0.15%,
Cr: 0.01 to 0.20%,
Mo: 0.01-0.05%,
s-Al: 0.020% or less,
Ti: 0.040% or less,
N: 0.003 to 0.030%,
Ca: 0.0003 to 0.0060%,
O: Contained at 0.010% or less, the balance consists of Fe and unavoidable impurities.
Equation 1 = C + 0.07 x Si + 0.16 x Mn + 0.19 x Cu + 0.17 x Ni + 0.20 x Cr + 0.40 x Mo
When defined as, the equation 1 ≧ 0.43 is satisfied, and
Equation 2 = 0.55 × C + 0.06 × Si + 0.18 × Mn + 0.09 × Cu + 0.47 × Mo + Cr
When defined as, the equation 2 ≧ 0.38 is satisfied, and
Equation 3 = 11 × Ca / (N + 1.5 × O)
A steel material satisfying 1.77 ≦ Equation 3 ≦ 3.20 when defined as.
[2] S0: Total number of sulfides having a diameter of 1.5 μm or more in 1 mm 2 of a cross section parallel to the rolling direction (pieces / mm 2 ),
S1: The number of sulfides (pieces / mm 2 ) having a diameter of 1.5 μm or more and containing 2.0% or more of Ca in 1 mm 2 of a cross section parallel to the rolling direction.
Equation 4 = S1 / S0
The steel material according to the above [1], which satisfies the formula 4 ≧ 0.15 when defined as.
[3] Further, in% by mass,
V: 0.5% or less,
The steel material according to the above [1] or [2], which contains at least one selected from the group consisting of Nb: 0.5% or less and W: 2.0% or less.
[4] Further, in% by mass,
Bi: 0.3% or less,
Pb: 0.3% or less,
Mg: 0.020% or less,
Se: 0.30% or less,
Te: 0.15% or less,
Sn: 0.04% or less,
Sb: 0.04% or less,
REM: 0.05% or less,
Zr: 0.5% or less,
B: The steel material according to any one of the above [1] to [3], which contains one or more of 0.015% or less.
[5] An automobile part obtained by hot forging the steel material according to any one of the above [1] to [4] and soft nitriding it.
[6] A crankshaft obtained by hot forging the steel material according to any one of the above [1] to [4] and soft nitriding it.
本発明によれば、強度(特に疲労強度)と製造性(特に曲げ矯正性)とが共に優れ、部品形状に成形した後、軟窒化処理等の高強度化処理を行い曲がりを矯正することで、クランクシャフト等の自動車用部品として用いることができる鋼材を提供することができる。また、その鋼材からなるクランクシャフト等の自動車用部品を提供することができる。 According to the present invention, both strength (particularly fatigue strength) and manufacturability (particularly bending straightness) are excellent, and after molding into a part shape, a high strength treatment such as soft nitriding treatment is performed to correct bending. , A steel material that can be used as an automobile part such as a crankshaft can be provided. Further, it is possible to provide automobile parts such as a crankshaft made of the steel material.
本発明について説明する。
本発明は、質量%で、C:0.20〜0.35%、Si:0.01〜0.35%、Mn:0.55〜1.50%、Cu:0.60%以下、Ni:0.30%以下、S:0.01〜0.15%、Cr:0.01〜0.20%、Mo:0.01〜0.05%、s−Al:0.020%以下、Ti:0.040%以下、N:0.003〜0.030%、Ca:0.0003〜0.0060%、O:0.010%以下で含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、式1=C+0.07×Si+0.16×Mn+0.19×Cu+0.17×Ni+0.20×Cr+0.40×Moと定義した場合に、式1≧0.43を満たし、式2=0.55×C+0.06×Si+0.18×Mn+0.09×Cu+0.47×Mo+Crと定義した場合に、式2≧0.38を満たし、式3=11×Ca/(N+1.5×O)と定義した場合に、1.77≦式3≦3.20を満たす鋼材である。
このような鋼材を、以下では「本発明の鋼材」ともいう。
The present invention will be described.
In the present invention, in terms of mass%, C: 0.25 to 0.35%, Si: 0.01 to 0.35%, Mn: 0.55 to 1.50%, Cu: 0.60% or less, Ni : 0.30% or less, S: 0.01 to 0.15%, Cr: 0.01 to 0.20%, Mo: 0.01 to 0.05%, s-Al: 0.020% or less, Ti: 0.040% or less, N: 0.003 to 0.030%, Ca: 0.0003 to 0.0060%, O: 0.010% or less, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities. , Equation 1 = C + 0.07 × Si + 0.16 × Mn + 0.19 × Cu + 0.17 × Ni + 0.20 × Cr + 0.40 × Mo, equation 1 ≧ 0.43 is satisfied, and equation 2 = 0.55. When defined as × C + 0.06 × Si + 0.18 × Mn + 0.09 × Cu + 0.47 × Mo + Cr, equation 2 ≧ 0.38 was satisfied, and equation 3 = 11 × Ca / (N + 1.5 × O) was defined. In this case, it is a steel material satisfying 1.77 ≦ Equation 3 ≦ 3.20.
Such a steel material is also referred to as "the steel material of the present invention" below.
本発明の鋼材の組成について説明する。 The composition of the steel material of the present invention will be described.
C成分の含有率は0.20〜0.35質量%であり、好ましくは0.32質量%以下である。
C成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、本発明の鋼材およびこの鋼材からなる自動車用部品(クランクシャフトを含む。以下、同様)の疲労強度が高く、かつ、矯正性にも優れる。この含有率が高すぎると、矯正性、被削性が低下する傾向がある。
The content of the C component is 0.25 to 0.35% by mass, preferably 0.32% by mass or less.
When the range of the C component content is in the above range, the fatigue strength of the steel material of the present invention and the automobile parts (including the crankshaft; the same applies hereinafter) made of the steel material is high, and the correctability is also excellent. .. If this content is too high, the correctability and machinability tend to decrease.
なお、本発明において矯正性とは、軟窒化処理を施すことで一般的に形成される鋼材の変形(曲がり)の矯正加工(元の形状に戻す加工)を、容易に、かつ、厳密に行うことができることを意味するものとする。矯正性が低いまたは劣る場合、鋼材の変形を矯正する際に鋼材に亀裂が入ったり、元の状態に戻らなかったりする。 In the present invention, the term "correctability" means that the deformation (bending) of a steel material generally formed by performing a soft nitriding treatment is straightened (processed to return to the original shape) easily and strictly. It shall mean that it can be done. If the straightness is low or inferior, the steel may crack or not return to its original state when the deformation of the steel is corrected.
Si成分の含有率は0.01〜0.35質量%であり、好ましくは0.05質量%以上である。また、Si成分の含有率は0.30質量%以下であることが好ましく、0.25質量%以下であることがより好ましい。
Siは鋼溶製時に脱酸剤として利用されるが、この含有率が上記範囲内であると、本発明の鋼材およびこれからなる自動車用部品の疲労強度を高めるように作用する。
Si成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、本発明の鋼材およびこの鋼材からなる自動車用部品の疲労強度が高く、かつ、矯正性にも優れる。この含有率が高すぎると、矯正性が低下する傾向がある。
The content of the Si component is 0.01 to 0.35% by mass, preferably 0.05% by mass or more. The content of the Si component is preferably 0.30% by mass or less, and more preferably 0.25% by mass or less.
Si is used as a deoxidizer during steel melting, and when this content is within the above range, it acts to increase the fatigue strength of the steel material of the present invention and the automobile parts made of the same.
When the range of the content of the Si component is within the above range, the fatigue strength of the steel material of the present invention and the automobile parts made of this steel material is high, and the correctability is also excellent. If this content is too high, the correctability tends to decrease.
Mn成分の含有率は0.55〜1.50質量%であり、好ましくは0.70質量%以上である。また、Mn成分の含有率は1.20質量%以下であることが好ましい。
Mnは被削性向上に寄与するMn系硫化物を形成させるために必須の元素である。
Mn成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、本発明の鋼材およびこの鋼材からなる自動車用部品の疲労強度が高く、かつ、矯正性にも優れる。この含有率が高すぎると、パーライト体積率が高くなり、矯正性が低下する傾向がある。この含有率が低すぎると、疲労強度が低下する傾向がある。
The content of the Mn component is 0.55 to 1.50% by mass, preferably 0.70% by mass or more. The content of the Mn component is preferably 1.20% by mass or less.
Mn is an essential element for forming Mn-based sulfides that contribute to improving machinability.
When the range of the Mn component content is in the above range, the fatigue strength of the steel material of the present invention and the automobile parts made of this steel material is high, and the correctability is also excellent. If this content is too high, the volume fraction of pearlite tends to be high and the correctability tends to be lowered. If this content is too low, the fatigue strength tends to decrease.
S成分の含有率は0.01〜0.15質量%であり、好ましくは0.12質量%以下である。
S成分はMnと共に被削性向上に寄与するMn系硫化物の必須形成元素である。S成分の含有率が低すぎると、硫化物の生成量が不足して被削性が不十分となる。逆に、S成分の含有率が高すぎると、本発明の鋼材の靭性と延性が損なわれ、介在物が疲労破壊の起点となり、疲労強度特性を劣化させる傾向がある。
The content of the S component is 0.01 to 0.15% by mass, preferably 0.12% by mass or less.
The S component is an essential forming element of Mn-based sulfide that contributes to the improvement of machinability together with Mn. If the content of the S component is too low, the amount of sulfide produced is insufficient and the machinability becomes insufficient. On the contrary, if the content of the S component is too high, the toughness and ductility of the steel material of the present invention are impaired, inclusions become the starting point of fatigue fracture, and the fatigue strength characteristics tend to deteriorate.
Cu成分の含有率は0.60質量%以下であり、0.45質量%以下であることが好ましく、0.30質量%以下であることがより好ましい。また、この含有率は、0.01質量%以上であることが好ましい。
Cu成分の含有率が上記の範囲であると耐力が高まり、また、軟窒化処理を行った場合に形成され得る化合物層が比較的薄くなるため、本発明の鋼材およびこれからなる自動車用部品の疲労強度が高まる。
Cu成分の含有率が高すぎると、熱間鍛造後の硬さが高くなり、被削性が低下し、合わせて熱間鍛造性も損ねる可能性がある。この場合、コストUPに繋がる。また、Cuの多量添加はCuが鋼の粒界に偏析することに起因して、熱間割れが誘起される。
The content of the Cu component is 0.60% by mass or less, preferably 0.45% by mass or less, and more preferably 0.30% by mass or less. Further, this content is preferably 0.01% by mass or more.
When the content of the Cu component is in the above range, the proof stress is increased, and the compound layer that can be formed when the soft nitriding treatment is performed becomes relatively thin, so that the steel material of the present invention and the automobile parts made of the present invention are fatigued. Increases strength.
If the content of the Cu component is too high, the hardness after hot forging becomes high, the machinability decreases, and the hot forging property may also be impaired. In this case, it leads to cost increase. Further, the addition of a large amount of Cu induces hot cracking due to segregation of Cu at the grain boundaries of steel.
Ni成分の含有率は0.30質量%以下であり、0.25質量%以下であることが好ましく、0.20質量%以下であることがより好ましい。また、この含有率は、0.01質量%以上であることが好ましい。
Ni成分の含有率が上記の範囲であると、窒化層におけるパーライトの延性が向上するため、本発明の鋼材およびこれからなる自動車用部品の矯正性が高まる。
Ni成分の含有率が高すぎると、熱間鍛造後の硬さが高くなり、被削性が低下し、合わせて熱間鍛造性も損ねる可能性がある。この場合、コストUPに繋がる。
The content of the Ni component is 0.30% by mass or less, preferably 0.25% by mass or less, and more preferably 0.20% by mass or less. Further, this content is preferably 0.01% by mass or more.
When the content of the Ni component is in the above range, the ductility of pearlite in the nitrided layer is improved, so that the correctability of the steel material of the present invention and the automobile parts made of the same is improved.
If the content of the Ni component is too high, the hardness after hot forging becomes high, the machinability decreases, and the hot forging property may also be impaired. In this case, it leads to cost increase.
Cr成分の含有率は0.01〜0.20質量%であり、好ましくは0.15質量%以下である。
Cr成分は鋼の疲労強度および靭性を高める。この成分の含有率が高すぎると軟窒化処理を行った場合に窒化物が多量に生じて曲げ矯正性が低下する可能性がある。
The content of the Cr component is 0.01 to 0.20% by mass, preferably 0.15% by mass or less.
The Cr component enhances the fatigue strength and toughness of steel. If the content of this component is too high, a large amount of nitride may be generated when the soft nitriding treatment is performed, and the bending correctability may be deteriorated.
Mo成分の含有率は0.01〜0.05質量%である。
Mo成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、軟窒化処理を行った後の本発明の鋼材およびこの鋼材からなる自動車用部品の疲労強度が高く、かつ、硬くなる。この含有率が高すぎると、被削性が低下する可能性があり、この場合、コストUPに繋がる。
The content of the Mo component is 0.01 to 0.05% by mass.
When the range of the Mo component content is in the above range, the fatigue strength of the steel material of the present invention after the soft nitriding treatment and the automobile parts made of the steel material is high and hard. If this content is too high, the machinability may decrease, which leads to an increase in cost.
s−Alの含有率は0.020質量%以下である。
s−Alは、酸に可溶なAlを意味する。
s−Al成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、本発明の鋼材およびこの鋼材からなる自動車用部品の疲労強度が高く、かつ、矯正性にも優れる。
この含有率が高すぎると、硬さがバラツキやすくなる傾向がある。硬さが高くなると矯正性が低下する傾向がある。
The content of s-Al is 0.020% by mass or less.
s—Al means acid-soluble Al.
When the range of the content of the s—Al component is within the above range, the fatigue strength of the steel material of the present invention and the automobile parts made of this steel material is high, and the correctability is also excellent.
If this content is too high, the hardness tends to vary. The higher the hardness, the lower the correctability tends to be.
Ti成分の含有率は0.040質量%以下である。
TiはNと窒化物を形成し、微細な析出により熱間鍛造時の旧オーステナイト粒の成長を抑制し、フェライトパーライト組織を微細化し、曲げ矯正性を高める。
この含有率が高すぎると、粗大なTiNが増加し、被削性を低下させる可能性がある。
The content of the Ti component is 0.040% by mass or less.
Ti forms a nitride with N, suppresses the growth of old austenite grains during hot forging by fine precipitation, refines the ferrite pearlite structure, and enhances bending straightness.
If this content is too high, coarse TiN may increase and machinability may decrease.
N成分の含有率は0.003〜0.030質量%であり、好ましくは0.010質量%以上である。
NはTiと窒化物を形成し、微細な析出により熱間鍛造時の旧オーステナイト粒の成長を抑制し、フェライトパーライト組織を微細化し、曲げ矯正性を高める。
この含有率が高すぎると、粗大な炭窒化物が生成し、これが起点となって亀裂等が生じるため、疲労強度低下する傾向がある。
The content of the N component is 0.003 to 0.030% by mass, preferably 0.010% by mass or more.
N forms a nitride with Ti, suppresses the growth of old austenite grains during hot forging by fine precipitation, refines the ferrite pearlite structure, and enhances bending straightness.
If this content is too high, coarse carbonitride is generated, which causes cracks and the like, which tends to reduce fatigue strength.
Ca成分の含有率は0.0003〜0.0060質量%であり、好ましくは0.0005質量%以上、より好ましくは0.0015質量%以上である。
Ca成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、被削性が高まる。一方、Ca成分を必要以上に高めても被削性は飽和し、熱間加工性が低下する傾向がある。
The content of the Ca component is 0.0003 to 0.0060% by mass, preferably 0.0005% by mass or more, and more preferably 0.0015% by mass or more.
When the range of the Ca component content is in the above range, the machinability is enhanced. On the other hand, even if the Ca component is increased more than necessary, the machinability tends to be saturated and the hot workability tends to decrease.
O成分(酸素成分)の含有率は0.010質量%以下である。
O成分の含有率が高すぎると粗大な酸化物が生成し、これが起点となって亀裂等が生じるため、疲労強度が低下する傾向がある。
The content of the O component (oxygen component) is 0.010% by mass or less.
If the content of the O component is too high, a coarse oxide is generated, which causes cracks and the like, so that the fatigue strength tends to decrease.
本発明の鋼材は、上記のような特定比率でC、Si、Mn、Cu、Ni、S、Cr、Mo、s−Al、Ti、N、Ca、Oを含む鋼材であって、さらにV、NbおよびWからなる群から選ばれる少なくとも1種を以下のような範囲で含むものであることが好ましく、残部は、Feおよび不可避的不純物である。 The steel material of the present invention is a steel material containing C, Si, Mn, Cu, Ni, S, Cr, Mo, s-Al, Ti, N, Ca, and O in a specific ratio as described above, and further V, It preferably contains at least one selected from the group consisting of Nb and W in the following range, and the balance is Fe and unavoidable impurities.
V、Nb、Wは、Cと結合して炭化物を形成したり、Nと結合して窒化物を形成したりして、鋼材の強度向上に寄与する元素であり、本発明の鋼材は、これらの中から単独の元素、或は任意に選ばれる2種以上の元素を含有してもよい。
このような効果を有効に発揮させるために、V成分の含有率は0.05質量%以上であることが好ましく、0.10質量%以上であることがより好ましい。
また、Nb成分の含有率は0.05質量%以上であることが好ましく、0.08質量%以上であることがより好ましく、0.10質量%以上であることがさらに好ましい。
また、W成分の含有率は0.2質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、0.7質量%以上であることがさらに好ましい。
V, Nb, and W are elements that contribute to the improvement of the strength of the steel material by combining with C to form carbides or combining with N to form nitrides, and the steel materials of the present invention are these elements. It may contain a single element from the above, or two or more elements arbitrarily selected.
In order to effectively exert such an effect, the content of the V component is preferably 0.05% by mass or more, and more preferably 0.10% by mass or more.
The content of the Nb component is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.08% by mass or more, and further preferably 0.10% by mass or more.
The content of the W component is preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and further preferably 0.7% by mass or more.
ただし、V、Nb、Wを過剰に含有すると、形成される炭化物や窒化物が、鋼材の変形抵抗を上昇させ、加工性を低下させる場合がある。
したがって、V成分の含有率は0.5質量%以下であることが好ましく、0.4質量%以下であることが好ましく、0.3質量%以下であることがより好ましい。
また、Nb成分の含有率は0.5質量%以下であることが好ましく、0.4質量%以下であることがより好ましく、0.3質量%以下であることがさらに好ましい。
また、W成分の含有率は2.0質量%以下であることが好ましく、1.5質量%以下であることがより好ましく、1.0質量%以下であることがさらに好ましい。
However, if V, Nb, and W are excessively contained, the formed carbides and nitrides may increase the deformation resistance of the steel material and reduce the workability.
Therefore, the content of the V component is preferably 0.5% by mass or less, preferably 0.4% by mass or less, and more preferably 0.3% by mass or less.
The content of the Nb component is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.4% by mass or less, and further preferably 0.3% by mass or less.
The content of the W component is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.5% by mass or less, and further preferably 1.0% by mass or less.
本発明の鋼材は、上記のような特定比率でC、Si、Mn、Cu、Ni、S、Cr、Mo、s−Al、Ti、N、Ca、Oを含む鋼材であって、さらにBi、Pb、Mg、Se、Te、Sn、Sb、REM、Zr、Bのうち1種または2種以上を以下のような範囲で含むものであることが好ましく、残部は、Feおよび不可避的不純物である。
なお、REMとは、ランタノイド元素(LaからLuまでの15元素)およびSc(スカンジウム)とY(イットリウム)を意味する。本発明の鋼材は、これらの中でも、La、CeおよびYからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有することが好ましく、LaおよびCeからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有することがより好ましい。
The steel material of the present invention is a steel material containing C, Si, Mn, Cu, Ni, S, Cr, Mo, s-Al, Ti, N, Ca, and O in a specific ratio as described above, and further includes Bi, It is preferable that one or more of Pb, Mg, Se, Te, Sn, Sb, REM, Zr, and B are contained in the following range, and the balance is Fe and unavoidable impurities.
In addition, REM means a lanthanoid element (15 elements from La to Lu), Sc (scandium) and Y (yttrium). Among these, the steel material of the present invention preferably contains at least one element selected from the group consisting of La, Ce and Y, and contains at least one element selected from the group consisting of La and Ce. Is more preferable.
ここで、本発明の鋼材は、上記のような特定比率でC、Si、Mn、Cu、Ni、S、Cr、Mo、s−Al、Ti、N、Ca、Oを含む鋼材であって、さらにV、NbおよびWからなる群から選ばれる少なくとも1種を以下のような範囲で含み、加えて、Bi、Pb、Mg、Se、Te、Sn、Sb、REM、Zr、Bのうち1種または2種以上を以下のような範囲で含むものであることがより好ましく、残部は、Feおよび不可避的不純物である。 Here, the steel material of the present invention is a steel material containing C, Si, Mn, Cu, Ni, S, Cr, Mo, s-Al, Ti, N, Ca, and O in a specific ratio as described above. Further, at least one selected from the group consisting of V, Nb and W is included in the following range, and in addition, one of Bi, Pb, Mg, Se, Te, Sn, Sb, REM, Zr and B. Alternatively, it is more preferable that two or more kinds are contained in the following range, and the balance is Fe and unavoidable impurities.
Bi、Pb、Mg、Se、Te、Sn、Sb、REM、Zr、Bは被削性の改善に寄与する元素であり、本発明の鋼材は、これらの中から単独の元素、或は任意に選ばれる2種以上の元素を含有してもよい。
このような効果を有効に発揮させるために、Bi成分の含有率は0.03質量%以上であることが好ましく、0.08質量%以上であることがより好ましく、0.10質量%以上であることがさらに好ましい。
また、Pb成分の含有率は0.03質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましく、0.15質量%以上であることがさらに好ましい。
また、Mg成分の含有率は0.0001質量%以上であることが好ましく、0.0003質量%以上であることがより好ましく、0.0004質量%以上であることがさらに好ましい。
また、Se成分の含有率は0.001質量%以上であることが好ましく、0.002質量%以上であることがより好ましい。
また、Te成分の含有率は0.001質量%以上であることが好ましく、0.002質量%以上であることがより好ましい。
また、Sn成分の含有率は0.002質量%以上であることが好ましく、0.005質量%以上であることがより好ましく、0.010質量%以上であることがさらに好ましい。
また、Sb成分の含有率は0.002質量%以上であることが好ましく、0.004質量%以上であることがより好ましく、0.006質量%以上であることがさらに好ましい。
また、REM成分の含有率は0.001質量%以上であることが好ましく、0.002質量%以上であることがより好ましく、0.003質量%以上であることがさらに好ましい。
また、Zr成分の含有率は0.01質量%以上であることが好ましく、0.03質量%以上であることがより好ましく、0.04質量%以上であることがさらに好ましい。
また、B成分の含有率は0.0005質量%以上であることが好ましく、0.0010質量%以上であることがより好ましい。
Bi, Pb, Mg, Se, Te, Sn, Sb, REM, Zr, and B are elements that contribute to the improvement of machinability, and the steel material of the present invention is a single element or arbitrarily among these elements. It may contain two or more selected elements.
In order to effectively exert such an effect, the content of the Bi component is preferably 0.03% by mass or more, more preferably 0.08% by mass or more, and 0.10% by mass or more. It is more preferable to have.
The content of the Pb component is preferably 0.03% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and further preferably 0.15% by mass or more.
The content of the Mg component is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.0003% by mass or more, and further preferably 0.0004% by mass or more.
The content of the Se component is preferably 0.001% by mass or more, and more preferably 0.002% by mass or more.
The content of the Te component is preferably 0.001% by mass or more, and more preferably 0.002% by mass or more.
Further, the content of the Sn component is preferably 0.002% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, and further preferably 0.010% by mass or more.
The content of the Sb component is preferably 0.002% by mass or more, more preferably 0.004% by mass or more, and further preferably 0.006% by mass or more.
The content of the REM component is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.002% by mass or more, and further preferably 0.003% by mass or more.
The content of the Zr component is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.03% by mass or more, and further preferably 0.04% by mass or more.
The content of the B component is preferably 0.0005% by mass or more, and more preferably 0.0010% by mass or more.
ただし、Bi、Pb、Mg、Se、Te、Sn、Sb、REM、Zr、Bを過剰に含有すると、強度が低下したり、過剰に含有させても被削性の添加効果が飽和し、コスト高となる場合がある。
したがって、Bi成分の含有率は0.3質量%以下であることが好ましく、0.25質量%以下であることがより好ましく、0.20質量%以下であることがさらに好ましい。
また、Pb成分の含有率は0.3質量%以下であることが好ましく、0.28質量%以下であることが好ましく、0.25質量%以下であることがより好ましい。
また、Mg成分の含有率は0.02質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以下であることがより好ましく、0.0090質量%以下であることがさらに好ましい。
また、Se成分の含有率は0.3質量%以下であることが好ましく、0.25質量%以下であることがより好ましく、0.20質量%以下であることがさらに好ましい。
また、Te成分の含有率は0.15質量%以下であることが好ましく、0.10質量%以下であることがより好ましい。
また、Sn成分の含有率は0.020質量%以下であることが好ましく、0.018質量%以下であることがより好ましく、0.015質量%以下であることがさらに好ましい。
また、Sb成分の含有率は0.020質量%以下であることが好ましく、0.015質量%以下であることがより好ましく、0.010質量%以下であることがさらに好ましい。
また、REM成分の含有率は0.05質量%以下であることが好ましく、0.04質量%以下であることがより好ましい。
また、Zr成分の含有率は0.5質量%以下であることが好ましく、0.45質量%以下であることがより好ましく、0.40質量%以下であることがさらに好ましい。
また、B成分の含有率は0.0200質量%以下であることが好ましく、0.0180質量%以下であることがより好ましく、0.0150質量%以下であることがさらに好ましい。
However, if Bi, Pb, Mg, Se, Te, Sn, Sb, REM, Zr, and B are excessively contained, the strength is lowered, or even if the excess is contained, the machinability addition effect is saturated and the cost is increased. May be high.
Therefore, the content of the Bi component is preferably 0.3% by mass or less, more preferably 0.25% by mass or less, and further preferably 0.20% by mass or less.
The content of the Pb component is preferably 0.3% by mass or less, preferably 0.28% by mass or less, and more preferably 0.25% by mass or less.
The content of the Mg component is preferably 0.02% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less, and further preferably 0.0090% by mass or less.
The content of the Se component is preferably 0.3% by mass or less, more preferably 0.25% by mass or less, and further preferably 0.20% by mass or less.
The content of the Te component is preferably 0.15% by mass or less, and more preferably 0.10% by mass or less.
Further, the content of the Sn component is preferably 0.020% by mass or less, more preferably 0.018% by mass or less, and further preferably 0.015% by mass or less.
The content of the Sb component is preferably 0.020% by mass or less, more preferably 0.015% by mass or less, and further preferably 0.010% by mass or less.
The content of the REM component is preferably 0.05% by mass or less, and more preferably 0.04% by mass or less.
The content of the Zr component is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.45% by mass or less, and further preferably 0.40% by mass or less.
The content of the B component is preferably 0.0200% by mass or less, more preferably 0.0180% by mass or less, and further preferably 0.0150% by mass or less.
また、Fe中に含まれ得る不可避的不純物として、例えば、Pが挙げられる。
Pは鋼の靭性を低下させる可能性があるので、その含有率は0.04質量%以下とすることが好ましい。
Further, as an unavoidable impurity that can be contained in Fe, for example, P can be mentioned.
Since P may reduce the toughness of steel, its content is preferably 0.04% by mass or less.
本発明の鋼材における各成分は、式1=C+0.07×Si+0.16×Mn+0.19×Cu+0.17×Ni+0.20×Cr+0.40×Moと定義した場合に、式1≧0.43を満たす。
式1は0.70以下であることが好ましく、0.65以下であることがより好ましい。
式1の値は、本発明の鋼材の心部(表層以外の部分)の硬さと関連することを本発明者は見出した。
式1の値が上記のような範囲であると、本発明の鋼材の硬さおよび疲労強度が高まる傾向がある。
When each component in the steel material of the present invention is defined as the formula 1 = C + 0.07 × Si + 0.16 × Mn + 0.19 × Cu + 0.17 × Ni + 0.20 × Cr + 0.40 × Mo, the equation 1 ≧ 0.43 Fulfill.
Equation 1 is preferably 0.70 or less, more preferably 0.65 or less.
The present inventor has found that the value of the formula 1 is related to the hardness of the core portion (the portion other than the surface layer) of the steel material of the present invention.
When the value of Equation 1 is in the above range, the hardness and fatigue strength of the steel material of the present invention tend to increase.
なお、ここで、C+0.07×Si+0.16×Mn+0.19×Cu+0.17×Ni+0.20×Cr+0.40×Moは、C含有率+0.07×Si含有率+0.16×Mn含有率+0.19×Cu含有率+0.17×Ni含有率+0.20×Cr含有率+0.40×Mo含有率を意味する。
後述する式2および式3の式においても同様である。
Here, C + 0.07 × Si + 0.16 × Mn + 0.19 × Cu + 0.17 × Ni + 0.20 × Cr + 0.40 × Mo is C content + 0.07 × Si content + 0.16 × Mn content + 0. It means .19 × Cu content + 0.17 × Ni content + 0.20 × Cr content + 0.40 × Mo content.
The same applies to the equations 2 and 3 described later.
本発明の鋼材における各成分は、式2=0.55×C+0.06×Si+0.18×Mn+0.09×Cu+0.47×Mo+Crと定義した場合に、式2≧0.38を満たす。
式2は0.70以下であることが好ましく、0.60以下であることがより好ましい。
式2の値は、本発明の鋼材の表層(心部以外の部分)の硬さと関連することを本発明者は見出した。
式2の値が上記のような範囲であると、本発明の鋼材の硬さおよび疲労強度が高まる傾向がある。
Each component in the steel material of the present invention satisfies the formula 2 ≧ 0.38 when defined as the formula 2 = 0.55 × C + 0.06 × Si + 0.18 × Mn + 0.09 × Cu + 0.47 × Mo + Cr.
Equation 2 is preferably 0.70 or less, and more preferably 0.60 or less.
The present inventor has found that the value of Equation 2 is related to the hardness of the surface layer (part other than the core) of the steel material of the present invention.
When the value of Equation 2 is in the above range, the hardness and fatigue strength of the steel material of the present invention tend to increase.
本発明の鋼材における各成分は、式3=11×Ca/(N+1.5×O)と定義した場合に、1.77≦式3≦3.20を満たす。
式3は3.0以下であることが好ましく、2.8以下であることがより好ましい。
式3の値は、本発明の鋼材が含み得るTiN等の介在物のサイズと関連することを本発明者は見出した。
式3の値が低すぎるとTiN等の介在物が粗大となり、組織が粗大となって、本発明の鋼材の矯正性が低下する傾向がある。逆に、式3の値が高すぎると粗大な酸化物が生成して疲労強度が低下する傾向がある。
Each component in the steel material of the present invention satisfies 1.77 ≦ formula 3 ≦ 3.20 when defined as the formula 3 = 11 × Ca / (N + 1.5 × O).
Equation 3 is preferably 3.0 or less, and more preferably 2.8 or less.
The present inventor has found that the value of Equation 3 is related to the size of inclusions such as TiN that can be contained in the steel material of the present invention.
If the value of Equation 3 is too low, inclusions such as TiN become coarse, the structure becomes coarse, and the correctability of the steel material of the present invention tends to decrease. On the contrary, if the value of Equation 3 is too high, coarse oxides are generated and the fatigue strength tends to decrease.
本発明の鋼材は上記のような組成を備え、さらに熱間鍛造した場合(熱間鍛造直後であって、調質処理を施してないもの)、鋼断面組織がフェライト+パーライト(フェライトとパーライトとが混在した組織)となるものである。 The steel material of the present invention has the above composition, and when hot forged (immediately after hot forging and not subjected to tempering treatment), the steel cross-sectional structure is ferrite + pearlite (ferrite and pearlite). Is a mixed organization).
本発明の鋼材は、S0を、圧延方向に平行な断面の1mm2中における直径1.5μm以上の硫化物の全個数(個/mm2)、S1を、圧延方向に平行な断面の1mm2中における直径1.5μm以上でCaを2.0%以上含有する硫化物の個数(個/mm2)とし、式4=S1/S0と定義した場合に、式4≧0.15を満たすものであることが好ましい。式4≧0.25を満たすものであることがより好ましい。
式4を満たす場合、本発明の鋼材は疲労強度がより高い。
なお、S0およびS1は、次のように求めるものとする。
溶解後、圧延または鍛造にて製造して得た丸棒状片の断面直径の1/4程度の距離もしくは角棒状片の断面における中心から1つの辺側へ1辺の1/4程度の距離の部分から、10mm角の角材を切り出して試料を得る。次に、得られた試料の断面(長手方向に平行な断面)を鏡面研磨し、走査型電子顕微鏡を用いて450倍程度で100mm2以上の視野で観察して写真を撮影する。そして、得られた写真にて硫化物(介在物)の径を測定する。さらにEDX分析を実施し、種類・組成を把握する。
Steel of the present invention, the S0, the total number of sulfides or more in diameter 1.5μm in 1mm 2 in a cross section parallel to the rolling direction (pieces / mm 2), S1 a, 1mm in cross section parallel to the rolling direction 2 The number of sulfides having a diameter of 1.5 μm or more and containing 2.0% or more of Ca (pieces / mm 2 ), and when the formula 4 = S1 / S0 is defined, the formula 4 ≧ 0.15 is satisfied. Is preferable. It is more preferable that the formula 4 ≧ 0.25 is satisfied.
When the formula 4 is satisfied, the steel material of the present invention has a higher fatigue strength.
In addition, S0 and S1 shall be obtained as follows.
A distance of about 1/4 of the cross-sectional diameter of the round bar-shaped piece obtained by rolling or forging after melting, or a distance of about 1/4 of one side from the center of the cross-section of the square bar-shaped piece to one side. A 10 mm square piece is cut out from the portion to obtain a sample. Next, the cross section (cross section parallel to the longitudinal direction) of the obtained sample is mirror-polished, observed with a scanning electron microscope at a magnification of about 450 times in a field of view of 100 mm 2 or more, and a photograph is taken. Then, the diameter of the sulfide (inclusion) is measured from the obtained photograph. Furthermore, EDX analysis will be carried out to understand the type and composition.
また、本発明の鋼材は、熱間加工後に調質処理(焼入れ・焼戻し)を省略することができる非調質鋼であってよい。本発明の鋼材は強度(特に疲労強度)と製造性(特に曲げ矯正性)とが共に優れるので、例えば熱間加工(熱間鍛造等)および機械加工によって部品形状に成形した後、軟窒化処理等の高強度化処理を行い矯正することで、クランクシャフト等の自動車用部品として用いることができる。 Further, the steel material of the present invention may be a non-microalloyed steel capable of omitting tempering treatment (quenching / tempering) after hot working. Since the steel material of the present invention is excellent in both strength (particularly fatigue strength) and manufacturability (particularly bending straightness), it is formed into a part shape by, for example, hot working (hot forging, etc.) and machining, and then soft nitriding treatment is performed. It can be used as an automobile part such as a crankshaft by performing a strength-enhancing treatment such as.
また、本発明は、上記のような本発明の鋼材からなる自動車用部品である。
また、この自動車部品としてクランクシャフトを好適例として挙げられる。
Further, the present invention is an automobile part made of the steel material of the present invention as described above.
Moreover, a crankshaft is mentioned as a preferable example as this automobile part.
<試験片の製造>
第1表に示す発明鋼1〜25および比較鋼A〜Fの各々について、第1表に示す組成となるように150kgの原料を混合し、真空溶解炉で溶製し、1250℃で断面直径が70mmの丸棒へ鍛伸した。ここで発明鋼1〜25よび比較鋼A〜Fの各々について、2つの同じ丸棒を得た。
<Manufacturing of test pieces>
For each of the invention steels 1 to 25 and the comparative steels A to F shown in Table 1, 150 kg of raw materials were mixed so as to have the composition shown in Table 1, melted in a vacuum melting furnace, and cross-sectional diameter was 1250 ° C. Was forged into a 70 mm round bar. Here, two identical round bars were obtained for each of the invention steels 1 to 25 and the comparative steels A to F.
次に2つの条件で鍛造等を行った。
条件1では、得られた丸棒を1250℃で2時間加熱し、1050℃の仕上げ温度で、断面が45mm角の棒状片に熱間鍛造し、その後、室温まで0.3℃/sの冷却速度で冷却した。
条件2では、得られた丸棒を1300℃で2時間加熱し、1050℃の仕上げ温度で、断面が直径30mmの丸棒状片に熱間鍛造し、その後、室温まで0.6℃/sの冷却速度で冷却した。
Next, forging and the like were performed under two conditions.
Under condition 1, the obtained round bar is heated at 1250 ° C. for 2 hours, hot forged into a bar-shaped piece having a cross section of 45 mm square at a finishing temperature of 1050 ° C., and then cooled to room temperature at 0.3 ° C./s. Cooled at speed.
Under condition 2, the obtained round bar was heated at 1300 ° C. for 2 hours, hot forged into a round bar-shaped piece having a cross section of 30 mm at a finishing temperature of 1050 ° C., and then heated to room temperature at 0.6 ° C./s. It was cooled at the cooling rate.
次に、上記の条件1にて得られた45mm角の棒状片の中心から1つの辺側へ1辺の1/4程度の距離の部分から、断面直径15mmの丸棒(長さ210mm)を切り出し、図1に示すような、平行部3の径がφ15mmであり、掴み部5の径がφ16mmであり、中央に2か所の試験部7を設けた鋼材10を得た。
また、上記の条件2にて得られた直径30mmの丸棒状片から、図1に示すような、平行部3の径がφ15mmであり、掴み部5の径がφ16mmであり、中央に2か所の試験部7を設けた鋼材10を得た。
ここで試験部7には曲率半径がR2の応力集中部を設けた。また、試験部7における平行部71の径はφ10mmであり、この平行部71の長さは約20mmである。
Next, a round bar (length 210 mm) having a cross-sectional diameter of 15 mm is formed from a portion having a distance of about 1/4 of one side from the center of the 45 mm square rod-shaped piece obtained under the above condition 1 to one side. A
Further, from the round bar-shaped piece having a diameter of 30 mm obtained under the above condition 2, the diameter of the parallel portion 3 is φ15 mm, the diameter of the
Here, the
次に、これらの試験部7を設けた鋼材に、600℃、2時間の軟窒化処理を施して試験片を得た。すなわち、前述の図1に示した鋼材に軟窒化処理を施したものが試験片である。なお、実施例において用いた軟窒化処理は、RXガス(変性ガスの一種)とNH3ガスとを体積比1:1で含むガス(もしくは、NH3ガス:N2ガス:CO2ガス=50:45:5で含むガス)内に鋼材を配置して加熱する処理である。本発明にて利用し得る軟窒化処理はこのような特定の軟窒化処理でなくてよく、処理対象物の表層に化合物層が十分に生成する雰囲気での処理であればよい。
Next, the steel material provided with these
このような操作を行って、第1表に示す発明鋼1〜25および比較鋼A〜Fの各々に係る試験片(各々2種類)を得た。 By performing such an operation, test pieces (two types each) relating to each of the invention steels 1 to 25 and the comparative steels A to F shown in Table 1 were obtained.
<疲労強度>
上記のようにして得られた試験片の各々について、掴み部の径をφ15mmとする精加工を施し、その後、常温の大気中にて、疲労試験装置(装置名:小野式回転曲げ疲労試験機)を用い、2500rpmの条件で疲労試験を行い、各試験片の疲労強度を測定した。
結果を第1表に示す。
なお、疲労強度が公称応力430MPa以上の場合、判定は○、430MPa未満の場合、判定は×とした。
<Fatigue strength>
Each of the test pieces obtained as described above is subjected to precision processing so that the diameter of the grip portion is φ15 mm, and then in the air at room temperature, a fatigue tester (device name: Ono type rotary bending fatigue tester). ) Was used to perform a fatigue test under the condition of 2500 rpm, and the fatigue intensity of each test piece was measured.
The results are shown in Table 1.
When the fatigue strength was 430 MPa or more and the nominal stress was 430 MPa or more, the judgment was ◯, and when it was less than 430 MPa, the judgment was x.
<曲げ矯正試験>
上記のようにして得られた試験片の各々について、両端部を支点間距離182mmにて支えながら、平行部3に集中荷重を加えることにより、3点曲げの曲げ矯正試験を行った。この試験において、中央試験部に亀裂が発生するまで荷重を加え、亀裂発生までの最大変位量(ストローク)をソフトウェア(WAVEロガー)を用いて測定した。
結果を第1表に示す。
なお、ストロークが7mm以上の場合、判定は○、7mm未満の場合、判定は×とした。
<Bending correction test>
For each of the test pieces obtained as described above, a bending straightening test for three-point bending was performed by applying a concentrated load to the parallel portions 3 while supporting both ends at a distance of 182 mm between the fulcrums. In this test, a load was applied to the central test section until a crack was generated, and the maximum displacement (stroke) until the crack was generated was measured using software (WAVE logger).
The results are shown in Table 1.
When the stroke was 7 mm or more, the judgment was ◯, and when the stroke was less than 7 mm, the judgment was x.
第1表に示すように、発明鋼1〜25は、いずれも疲労強度が高く、矯正性に優れることがわかった。
発明鋼1〜25のような鋼材は熱間加工後に調質処理(焼入れ・焼戻し)を省略することができる非調質鋼とも言える。これらの鋼材は強度(特に疲労強度)と製造性(特に曲げ矯正性)とが共に優れるので、例えば熱間加工(熱間鍛造等)および機械加工によって部品形状に成形した後、軟窒化処理等の高強度化処理を行った後、容易に矯正して元の形状に戻すことができる。したがって、クランクシャフト等の自動車用部品として好ましく用いることができる。
As shown in Table 1, it was found that all of the invention steels 1 to 25 have high fatigue strength and excellent correctability.
Steel materials such as the invention steels 1 to 25 can be said to be non-microalloyed steels that can omit tempering treatment (quenching / tempering) after hot working. Since these steel materials are excellent in both strength (particularly fatigue strength) and manufacturability (particularly bending straightness), for example, after forming into a part shape by hot working (hot forging, etc.) and machining, soft nitriding treatment, etc. After performing the high-strength treatment of, it can be easily corrected and returned to the original shape. Therefore, it can be preferably used as an automobile part such as a crankshaft.
これに対して、比較鋼Aは曲げ矯正性が劣る。これは式3の値が低すぎるためと考えられる。
また、比較鋼Bは疲労強度が劣る。これは比較鋼Bが式3の値が高すぎるためと考えられる。
また、比較鋼Cは疲労強度が劣る。これは比較鋼Cが式2の値が低すぎるためと考えられる。
また、比較鋼Dは条件1において疲労強度が劣る。これは比較鋼Dが式1の値が低すぎるためと考えられる。
また、比較鋼Eは条件2において曲げ矯正性が劣る。これは比較鋼Eのs−Al含有率が高すぎるためと考えられる。
さらに、比較鋼Fは曲げ矯正性が劣る。これは比較鋼FのCrが高すぎるためと考えられる。
On the other hand, the comparative steel A is inferior in bending straightness. It is considered that this is because the value of Equation 3 is too low.
Further, the comparative steel B is inferior in fatigue strength. It is considered that this is because the value of the formula 3 of the comparative steel B is too high.
Further, the comparative steel C is inferior in fatigue strength. It is considered that this is because the value of the formula 2 of the comparative steel C is too low.
Further, the comparative steel D is inferior in fatigue strength under condition 1. It is considered that this is because the value of the formula 1 of the comparative steel D is too low.
Further, the comparative steel E is inferior in bending straightness under the condition 2. It is considered that this is because the s—Al content of the comparative steel E is too high.
Further, the comparative steel F is inferior in bending straightness. It is considered that this is because the Cr of the comparative steel F is too high.
Claims (6)
C:0.20〜0.35%、
Si:0.01〜0.35%、
Mn:0.55〜1.50%、
Cu:0.60%以下、
Ni:0.30%以下、
S:0.01〜0.15%、
Cr:0.01〜0.20%、
Mo:0.01〜0.05%、
s−Al:0.020%以下、
Ti:0.040%以下、
N:0.003〜0.030%、
Ca:0.0003〜0.0060%、
O:0.010%以下
で含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、
式1=C+0.07×Si+0.16×Mn+0.19×Cu+0.17×Ni+0.20×Cr+0.40×Mo
と定義した場合に、式1≧0.43を満たし、
式2=0.55×C+0.06×Si+0.18×Mn+0.09×Cu+0.47×Mo+Cr
と定義した場合に、式2≧0.38を満たし、
式3=11×Ca/(N+1.5×O)
と定義した場合に、1.77≦式3≦3.20を満たす鋼材。 By mass%
C: 0.25 to 0.35%,
Si: 0.01-0.35%,
Mn: 0.55 to 1.50%,
Cu: 0.60% or less,
Ni: 0.30% or less,
S: 0.01 to 0.15%,
Cr: 0.01 to 0.20%,
Mo: 0.01-0.05%,
s-Al: 0.020% or less,
Ti: 0.040% or less,
N: 0.003 to 0.030%,
Ca: 0.0003 to 0.0060%,
O: Contained at 0.010% or less, the balance consists of Fe and unavoidable impurities.
Equation 1 = C + 0.07 x Si + 0.16 x Mn + 0.19 x Cu + 0.17 x Ni + 0.20 x Cr + 0.40 x Mo
When defined as, the equation 1 ≧ 0.43 is satisfied, and
Equation 2 = 0.55 × C + 0.06 × Si + 0.18 × Mn + 0.09 × Cu + 0.47 × Mo + Cr
When defined as, the equation 2 ≧ 0.38 is satisfied, and
Equation 3 = 11 × Ca / (N + 1.5 × O)
A steel material satisfying 1.77 ≦ Equation 3 ≦ 3.20 when defined as.
S1:圧延方向に平行な断面の1mm2中における直径1.5μm以上でCaを2.0%以上含有する硫化物の個数(個/mm2)とし、
式4=S1/S0
と定義した場合に、式4≧0.15を満たす、請求項1に記載の鋼材。 S0: Total number of sulfides with a diameter of 1.5 μm or more in 1 mm 2 of a cross section parallel to the rolling direction (pieces / mm 2 ),
S1: The number of sulfides (pieces / mm 2 ) having a diameter of 1.5 μm or more and containing 2.0% or more of Ca in 1 mm 2 of a cross section parallel to the rolling direction.
Equation 4 = S1 / S0
The steel material according to claim 1, which satisfies the formula 4 ≧ 0.15 when defined as.
V:0.5%以下、および
Nb:0.5%以下
からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項1または2に記載の鋼材。 In addition, by mass%,
V: 0.5% or less, and Nb: 0.5% or less under
Or containing at least one selected from Ranaru group, steel according to claim 1 or 2.
Bi:0.3%以下、
Pb:0.3%以下、
Mg:0.020%以下、
Se:0.30%以下、
Te:0.15%以下、
Sn:0.02%以下、
Sb:0.02%以下、
REM:0.05%以下、
Zr:0.5%以下、
B:0.015%以下
のうち1種または2種以上を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の鋼材。 In addition, by mass%,
Bi: 0.3% or less,
Pb: 0.3% or less,
Mg: 0.020% or less,
Se: 0.30% or less,
Te: 0.15% or less,
Sn: 0.02% or less,
Sb: 0.02% or less,
REM: 0.05% or less,
Zr: 0.5% or less,
B: The steel material according to any one of claims 1 to 3, which contains one or more of 0.015% or less.
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