JP7772638B2 - steel material - Google Patents
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Description
本開示は鋼材に関する。 This disclosure relates to steel materials.
自動車、建設機械およびその他の産業機械に用いられる鋼部品は、例えば(１)鋼材を所望の部品形状に成形する工程、（２）浸炭処理する工程、および（３）研磨などの仕上工程を順に行うことにより製造される。 Steel parts used in automobiles, construction machinery, and other industrial machinery are manufactured, for example, by sequentially performing the following steps: (1) forming steel material into the desired part shape, (2) carburizing, and (3) finishing such as polishing.
（１）成形工程は、従来、熱間鍛造後切削加工することにより行われていたが、近年、製造コストの低減及び歩留まり改善の観点から、冷間鍛造により行われつつある。冷間鍛造を行う場合、熱間鍛造を行う場合と比較して、金型に高負荷がかかる。金型への負荷を低減するために、鋼材は低い変形抵抗を有することが求められている。 (1) Traditionally, the forming process was carried out by hot forging followed by cutting. However, in recent years, cold forging has become the preferred method to reduce manufacturing costs and improve yields. Cold forging places a higher load on the die than hot forging. To reduce the load on the die, steel materials are required to have low deformation resistance.
また、冷間鍛造により鋼内部に導入された歪みに起因して、（２）浸炭処理工程において結晶粒粗大化が起こる。結晶粒粗大化は、鋼部品の歪み量を増大させる。そのため、鋼材は、（２）浸炭処理工程において結晶粒粗大化が抑制される必要がある。 In addition, due to the strain introduced into the steel by cold forging, grain coarsening occurs during the (2) carburizing process. Grain coarsening increases the amount of strain in the steel part. Therefore, it is necessary to suppress grain coarsening in the (2) carburizing process.
特許文献１は、冷間鍛造前の硬さがＨＶ１２５以下であり、圧縮率５０％の冷間鍛造（据え込み圧縮）および浸炭処理を行った後に結晶粒度番号４以下の結晶粒が存在しない、鋼材（浸炭用鋼）を開示している。 Patent Document 1 discloses a steel material (carburizing steel) that has a hardness of HV 125 or less before cold forging, and that, after undergoing cold forging (upset compression) at a compression ratio of 50% and carburizing, has no grains with a grain size number of 4 or less.
しかしながら、特許文献１では、硬さを測定して冷間鍛造時の変形抵抗を間接的に評価しているが、実際の変形抵抗がどのような値になるかは不明である。また、近年の部品の大型化に伴い鋼材も大型化し、冷間鍛造時の圧縮率が５０％を大きく超える部分が鋼材に存在するようになった。そのため、鋼材には、圧縮率が５０％超の高ひずみ負荷状態（例えば圧縮率７０％の場合）においても結晶粒粗大化が抑制されることが求められるようになった。しかし、特許文献１の鋼材では、冷間鍛造時の圧縮率を５０％として浸炭処理後の結晶粒サイズが評価されており、結晶粒粗大化抑制効果が不十分であるおそれがある。 However, in Patent Document 1, hardness is measured to indirectly evaluate deformation resistance during cold forging, and it is unclear what the actual value of deformation resistance will be. Furthermore, as parts have become larger in recent years, steel materials have also become larger, resulting in the existence of steel materials with portions where the compression ratio during cold forging significantly exceeds 50%. Therefore, steel materials are required to suppress grain coarsening even in high strain load conditions where the compression ratio exceeds 50% (for example, when the compression ratio is 70%). However, in the steel material in Patent Document 1, the grain size after carburizing is evaluated assuming a compression ratio during cold forging of 50%, which may result in insufficient grain coarsening suppression.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、冷間鍛造時の変形抵抗が十分に低く、冷間鍛造時の圧縮率が７０％の場合においても、浸炭処理工程時の結晶粒粗大化を十分に抑制できる鋼材を提供することである。 The present invention was made in light of these circumstances, and one of its objectives is to provide a steel material that has sufficiently low deformation resistance during cold forging and can sufficiently suppress grain coarsening during the carburizing process, even when the compression ratio during cold forging is 70%.
本発明の態様１は、
成分組成が、
Ｃ ：０．１０～０．２２質量％、
Ｓｉ：０質量％超０．１４質量％以下、
Ｍｎ：０．０１～０．７０質量％、
Ｐ ：０質量％超０．１００質量％以下、
Ｓ ：０質量％超０．１００質量％以下、
Ｃｒ：１．３０～２．００質量％、
Ａｌ：０．０５０～０．１００質量％、
Ｔｉ：０．０４０～０．１００質量％、
Ｎｂ：０．００１～０．１００質量％、
Ｎ ：０．００２０～０．００８０質量％、
Ｂ ：０．００１０～０．００５０質量％、および
残部：鉄および不可避不純物からなり、且つ下記式（１）を満たし、
フェライトおよびパーライトの合計面積率は８５～１００％である、鋼材である。
０．００３０＜［Ｎ］－１０－４．１００７／［Ａｌ］＜０．０１０５ ・・・（１）
式（１）において［Ｎ］および［Ａｌ］は、それぞれ、質量％で示したＮおよびＡｌの含有量を示す。
Aspect 1 of the present invention is
The component composition is
C: 0.10 to 0.22% by mass,
Si: more than 0% by mass and not more than 0.14% by mass,
Mn: 0.01 to 0.70% by mass,
P: more than 0% by mass and not more than 0.100% by mass,
S: more than 0% by mass and not more than 0.100% by mass,
Cr: 1.30 to 2.00% by mass,
Al: 0.050 to 0.100% by mass,
Ti: 0.040 to 0.100% by mass,
Nb: 0.001 to 0.100% by mass,
N: 0.0020 to 0.0080% by mass,
B: 0.0010 to 0.0050 mass%, and the balance: iron and inevitable impurities, and satisfying the following formula (1):
The steel has a total area ratio of ferrite and pearlite of 85 to 100%.
0.0030<[N] -10-4.1007 /[Al]<0.0105...(1)
In formula (1), [N] and [Al] represent the contents of N and Al, respectively, expressed in mass %.
本発明の態様２は、
Ｍｏ：０質量％超０．０５質量％以下、Ｃｕ：０質量％超０．２質量％以下およびＮｉ：０質量％超０．２質量％以下からなる群から選択される少なくとも１つ以上を更に含有する、態様１に記載の鋼材である。
Aspect 2 of the present invention is
The steel material according to aspect 1, further containing at least one selected from the group consisting of Mo: more than 0 mass% and not more than 0.05 mass%, Cu: more than 0 mass% and not more than 0.2 mass%, and Ni: more than 0 mass% and not more than 0.2 mass%.
本発明の態様３は、
Ｖ：０質量％超０．１質量％以下およびＨｆ：０質量％超０．１質量％以下からなる群から選択される少なくとも１つ以上を更に含有する、態様１または２に記載の鋼材である。
Aspect 3 of the present invention is
The steel material according to aspect 1 or 2, further containing at least one selected from the group consisting of V: more than 0 mass % and 0.1 mass % or less and Hf: more than 0 mass % and 0.1 mass % or less.
本発明の態様４は、
Ｃａ：０質量％超０．００５質量％以下、Ｍｇ：０質量％超０．００５質量％以下、Ｚｒ：０質量％超０．００５質量％以下、Ｔｅ：０質量％超０．１質量％以下およびＲＥＭ：０質量％超０．０２質量％以下からなる群から選択される少なくとも１つ以上を更に含有する、態様１～３のいずれか１つに記載の鋼材である。
Aspect 4 of the present invention is
The steel material according to any one of Aspects 1 to 3, further containing at least one selected from the group consisting of Ca: more than 0% by mass and not more than 0.005% by mass, Mg: more than 0% by mass and not more than 0.005% by mass, Zr: more than 0% by mass and not more than 0.005% by mass, Te: more than 0% by mass and not more than 0.1% by mass, and REM: more than 0.02% by mass.
本発明の態様５は、
Ｐｂ：０質量％超０．１質量％以下、Ｂｉ：０質量％超０．１質量％以下およびＳｂ：０質量％超０．１質量％以下からなる群から選択される少なくとも１つ以上を更に含有する、態様１～４のいずれか１つに記載の鋼材である。
Aspect 5 of the present invention is
The steel material according to any one of aspects 1 to 4, further containing at least one selected from the group consisting of Pb: more than 0 mass% and 0.1 mass% or less, Bi: more than 0 mass% and 0.1 mass% or less, and Sb: more than 0 mass% and 0.1 mass% or less.
本発明の実施形態によれば、冷間鍛造時の変形抵抗が十分に低く、冷間鍛造時の圧縮率が７０％の場合においても、浸炭処理工程時の結晶粒粗大化を十分に抑制できる鋼材を提供することが可能である。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a steel material that has sufficiently low deformation resistance during cold forging and can sufficiently suppress grain coarsening during the carburizing process, even when the compression ratio during cold forging is 70%.
本発明者らは、冷間鍛造時の変形抵抗が十分に低く、冷間鍛造時の圧縮率が７０％の場合においても、浸炭処理工程時の結晶粒粗大化を十分に抑制できる鋼材を実現するべく、様々な角度から検討した。 The inventors conducted research from various angles to develop a steel material that has sufficiently low deformation resistance during cold forging and can sufficiently suppress grain coarsening during the carburizing process, even when the compression ratio during cold forging is 70%.
特許文献１は、鋼材のＴｉ含有量を制御して、ピン止め効果により結晶粒粗大化を防止するＴｉＣを形成させることを開示している。しかしながら、本発明者らの検討の結果、Ｔｉ含有量を制御するだけでは、少なくとも浸炭処理工程時の結晶粒粗大化を十分に抑制できないことがわかった。 Patent Document 1 discloses that the Ti content of steel is controlled to form TiC, which has a pinning effect that prevents grain coarsening. However, as a result of research by the inventors, it was found that simply controlling the Ti content is not enough to sufficiently suppress grain coarsening, at least during the carburizing process.
本発明者らは、Ｔｉ含有量を制御することに加え、ＴｉＣのようにピン止め効果を有するＡｌＮを利用することを考えた。ただし、従来、特許文献１に開示されるように、Ｔｉを添加した鋼材において、ＡｌＮ、および変形抵抗を増大させる固溶Ｎは、ＴｉがＮと結合しやすいために、ほとんど存在しないと考えられていた。これに対し本発明者らは、Ａｌ含有量が０．０５０質量％以上であれば、Ｔｉを添加した鋼材においてもＡｌＮが少なからず存在し得、さらに固溶Ｎも少なからず存在し得ることを見出した。そして固溶Ｎ量を極力低減して冷間鍛造時の変形抵抗を低くしつつ、ＡｌＮのピン止め効果により結晶粒粗大化を抑制することを考えた。 In addition to controlling the Ti content, the inventors considered utilizing AlN, which has a pinning effect like TiC. However, as disclosed in Patent Document 1, it was previously believed that AlN and solute N, which increases deformation resistance, were almost absent in steel materials to which Ti was added because Ti easily bonds with N. In contrast, the inventors discovered that if the Al content is 0.050 mass% or more, a fair amount of AlN can be present in steel materials to which Ti was added, and that a fair amount of solute N can also be present. They then considered minimizing the amount of solute N to lower deformation resistance during cold forging, while suppressing grain coarsening through the pinning effect of AlN.
本発明者らは、固溶Ｎ量を、文献「非調質含ＡｌＮ高張力鋼の特性、鉄と鋼 第５８年（１９７２）第１３号、Ｐ１７９１－Ｐ１８０５」に記載のＤａｒｋｅｎらの式を参考にして、以下のように見積もった。
固溶Ｎ量＝［Ｎ］－（ＡｌＮ生成に必要なＮ量）
＝［Ｎ］－（１０１．９５－（７４００／Ｔ）／［Ａｌ］）・・・（２）
式（２）において、［Ｎ］および［Ａｌ］は、それぞれ、質量％で示したＮおよびＡｌの含有量であり、ＴはＡｌＮの固溶温度（Ｋ）である。本発明者らは、本発明の実施形態に適合する固溶温度Ｔとして１２２３Ｋを採用した。
The present inventors estimated the amount of solute N as follows, with reference to the equation by Darken et al. described in the literature "Properties of Non-thermal Refined AlN-Containing High-Tensile Steel, Iron and Steel, 58th Year (1972) No. 13, pp. 1791-1805."
Amount of dissolved N = [N] - (amount of N required to form AlN)
=[N]-(10 1.95-(7400/T) /[Al])...(2)
In formula (2), [N] and [Al] are the contents of N and Al, respectively, expressed in mass %, and T is the solubility temperature (K) of AlN. The inventors have adopted 1223 K as the solubility temperature T suitable for the embodiment of the present invention.
式（２）の固溶Ｎ量を低くするためには、［Ｎ］及び／又は［Ａｌ］を低減する必要があるところ、［Ｎ」を低減することには製造上限界があるため、［Ａｌ］を低減する必要がある。しかし、［Ａｌ］を低減しすぎるとＡｌＮ生成を制限することになり、結晶粒粗大化を十分に抑制できなくなる。
本発明者らは鋭意検討の結果、成分組成および金属組織を調整するとともに、式（２）で見積もられる固溶Ｎ量を０．００３０超、０．０１０５未満という特定の範囲に制御することにより、冷間鍛造時の変形抵抗が十分に低く、且つ冷間鍛造時の圧縮率が７０％の場合においても、浸炭処理工程時の結晶粒粗大化を十分に抑制できる鋼材を実現できることを見出した。
In order to reduce the amount of solute N in formula (2), it is necessary to reduce [N] and/or [Al]. However, since there is a manufacturing limit to how much [N] can be reduced, it is necessary to reduce [Al]. However, if [Al] is reduced too much, it will limit the generation of AlN, and it will not be possible to sufficiently suppress the coarsening of crystal grains.
As a result of extensive research, the present inventors have found that by adjusting the component composition and metal structure and controlling the amount of solute N estimated by formula (2) to a specific range of more than 0.0030 and less than 0.0105, it is possible to realize a steel material that has sufficiently low deformation resistance during cold forging and can sufficiently suppress grain coarsening during the carburizing process, even when the compression ratio during cold forging is 70%.
以下に、本発明の実施形態が規定する各要件の詳細を示す。なお、本明細書における「鋼材」と「鋼部品」の違いについて、「鋼材」とは、部品成型が施されていないものを指し、「鋼部品」とは、部品成型が施されているものを指す。例えば鋼材は、圧延及び／又は伸線の結果、円柱状、直方体状など、一方向に直線的に延在する単純形状であり得る。一方、鋼部品は、圧延及び／又は伸線に加えて、さらに鍛造、切削などの部品成型が施された結果、研削部分、曲げ部分及び／又は開口部分を有するなど、同一の形状および寸法の断面を有して一方向に直線的に延在していない複雑な形状であり得る。 The following provides details of each requirement stipulated in the embodiments of the present invention. Regarding the difference between "steel material" and "steel part" in this specification, "steel material" refers to a material that has not been formed into a part, while "steel part" refers to a material that has been formed into a part. For example, steel material may have a simple shape that extends linearly in one direction, such as a cylindrical or rectangular shape, as a result of rolling and/or wiredrawing. On the other hand, steel parts may have a complex shape that does not extend linearly in one direction, with a cross-section of the same shape and dimensions, such as having ground portions, bent portions, and/or openings, as a result of being subjected to part forming such as forging and cutting in addition to rolling and/or wiredrawing.
＜１．成分組成＞
本発明の実施形態に係る鋼材は、成分組成が、Ｃ：０．１０～０．２２質量％、Ｓｉ：０質量％超０．１４質量％以下、Ｍｎ：０．０１～０．７０質量％、Ｐ：０質量％超０．１００質量％以下、Ｓ：０質量％超０．１００質量％以下、Ｃｒ：１．３０～２．００質量％、Ａｌ：０．０５０～０．１００質量％、Ｔｉ：０．０４０～０．１００質量％、Ｎｂ：０．００１～０．１００質量％、Ｎ：０．００２０～０．００８０質量％、およびＢ：０．００１０～０．００５０質量％を含み、さらに、残部が鉄および不可避不純物であることが好ましい。さらに、本発明の実施形態に係る鋼材は、下記式（１）を満たす。
０．００３０＜［Ｎ］－１０－４．１００７／［Ａｌ］＜０．０１０５ ・・・（１）
式（１）において［Ｎ］および［Ａｌ］は、それぞれ、質量％で示したＮおよびＡｌの含有量を示す。
以下、各要件について詳述する。
<1. Ingredient composition>
A steel material according to an embodiment of the present invention preferably has a chemical composition comprising 0.10 to 0.22 mass% C, more than 0 mass% but not more than 0.14 mass% Si, 0.01 to 0.70 mass% Mn, more than 0 mass% but not more than 0.100 mass% P, more than 0 mass% but not more than 0.100 mass% S, 1.30 to 2.00 mass% Cr, 0.050 to 0.100 mass% Al, 0.040 to 0.100 mass% Ti, 0.001 to 0.100 mass% Nb, 0.0020 to 0.0080 mass% N, and 0.0010 to 0.0050 mass% B, with the balance being iron and inevitable impurities. Furthermore, the steel material according to an embodiment of the present invention satisfies the following formula (1):
0.0030<[N] -10-4.1007 /[Al]<0.0105...(1)
In formula (1), [N] and [Al] represent the contents of N and Al, respectively, expressed in mass %.
Each requirement is explained in detail below.
（Ｃ：０．１０～０．２２質量％）
Ｃは、鋼部品の芯部硬さを確保するために添加される。そのためＣ含有量は、０．１０質量％以上とし、好ましくは０．１２質量％以上であり、より好ましくは０．１３質量％以上である。一方、Ｃを過剰に添加すると芯部硬さが高くなりすぎて靭性が低下し、かえって低サイクル強度が低下する。そのため、Ｃ含有量は０．２２質量％以下とし、好ましくは０．２１質量％以下、より好ましくは０．２０質量％以下である。
(C: 0.10-0.22% by mass)
C is added to ensure the core hardness of steel parts. Therefore, the C content is set to 0.10 mass% or more, preferably 0.12 mass% or more, and more preferably 0.13 mass% or more. On the other hand, if excessive C is added, the core hardness becomes too high, which reduces toughness and actually reduces low-cycle strength. Therefore, the C content is set to 0.22 mass% or less, preferably 0.21 mass% or less, and more preferably 0.20 mass% or less.
（Ｓｉ：０質量％超０．１４質量％以下）
Ｓｉは、フェライトに固溶して加工性を低下させる。そのためＳｉ含有量は、０．１４質量％以下とし、好ましくは０．１２質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以下とする。一方、Ｓｉは製造上０質量％超含まれ得る。また純度を上げると製造コストが増加することから、Ｓｉ含有量は０．０２質量％以上にすることが好ましく、より好ましくは０．０４質量％以上である。
(Si: more than 0 mass% and 0.14 mass% or less)
Si dissolves in ferrite and reduces workability. Therefore, the Si content is set to 0.14 mass% or less, preferably 0.12 mass% or less, and more preferably 0.10 mass% or less. On the other hand, Si may be contained in an amount exceeding 0 mass% due to manufacturing reasons. Furthermore, since increasing the purity increases manufacturing costs, the Si content is preferably set to 0.02 mass% or more, and more preferably 0.04 mass% or more.
（Ｍｎ：０．０１～０．７０質量％）
Ｍｎは、鋼部品の芯部硬さを確保するために鋼材の焼入れ性を高める元素である。さらに鋼材のＭｓ点を下げることから、浸炭処理後の残留オーステナイトの形成に重要な元素である。これらの効果を発揮させるため、Ｍｎ含有量は０．０１質量％以上とし、好ましくは０．０２質量％以上、より好ましくは０．０３質量％以上とする。一方、Ｍｎを過剰に添加すると鍛造性を低下させる。そのためＭｎ含有量は０．７０質量％以下とし、好ましくは０．６５質量％以下、より好ましくは０．６０質量％以下である。
(Mn: 0.01 to 0.70% by mass)
Mn is an element that improves the hardenability of steel materials to ensure core hardness of steel parts. Furthermore, since it lowers the Ms point of steel materials, it is an important element for the formation of retained austenite after carburizing. To achieve these effects, the Mn content is set to 0.01% by mass or more, preferably 0.02% by mass or more, and more preferably 0.03% by mass or more. On the other hand, excessive addition of Mn reduces forgeability. Therefore, the Mn content is set to 0.70% by mass or less, preferably 0.65% by mass or less, and more preferably 0.60% by mass or less.
（Ｐ：０質量％超０．１００質量％以下）
Ｐは、結晶粒界に偏析して鋼部品の衝撃特性を低下させるため、なるべく低減させることが望ましい。そのためＰ含有量は０．１００質量％以下とし、好ましくは０．０８０質量％以下、より好ましくは０．０６０質量％以下とする。一方で、Ｐは、鋼中に不可避的に含まれる元素であり、すなわち０質量％超含まれ得る。また純度を上げると製造コストが増加することから、Ｐ含有量は好ましくは０．００３質量％以上、より好ましくは０．００５質量％以上である。
(P: more than 0% by mass and 0.100% by mass or less)
P segregates at grain boundaries and reduces the impact properties of steel parts, so it is desirable to reduce its content as much as possible. Therefore, the P content is set to 0.100 mass% or less, preferably 0.080 mass% or less, and more preferably 0.060 mass% or less. On the other hand, P is an element that is inevitably contained in steel, that is, it can be contained in an amount exceeding 0 mass%. Furthermore, since increasing the purity increases the manufacturing cost, the P content is preferably 0.003 mass% or more, more preferably 0.005 mass% or more.
（Ｓ：０質量％超０．１００質量％以下）
Ｓは、Ｍｎと結合してＭｎＳ介在物となり切削性の向上に寄与する。一方、Ｓが過剰だと、結晶粒界に偏析し、部品の衝撃特性を低下させると共に、コストを増加させる。そのためＳ含有量は０．１００質量％以下とし、好ましくは０．０８０質量％以下、より好ましくは０．０６０質量％以下である。一方で、Ｓは、鋼中に不可避的に含まれる元素であり、すなわち０質量％超含まれ得る。また純度を上げると製造コストが増加し、さらに切削性も低下するため、Ｓ含有量は好ましくは０．００３質量％以上、より好ましくは０．００５質量％以上である。
(S: more than 0% by mass and 0.100% by mass or less)
S combines with Mn to form MnS inclusions, which contribute to improved machinability. However, excessive S segregates at grain boundaries, reducing the impact properties of parts and increasing costs. Therefore, the S content is set to 0.100% by mass or less, preferably 0.080% by mass or less, and more preferably 0.060% by mass or less. Meanwhile, S is an element inevitably contained in steel, meaning it can be contained in amounts exceeding 0% by mass. Furthermore, increasing purity increases manufacturing costs and also reduces machinability, so the S content is preferably 0.003% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more.
（Ｃｒ：１．３０～２．００質量％）
Ｃｒは、鋼材の焼入性を高めて鋼部品の芯部硬さを確保するとともに、鋼部品としての静的強度及び／又は疲労強度を確保するのに有効である。そのためＣｒ含有量は、１．３０質量％以上とし、好ましくは１．４０質量％以上、より好ましくは１．４５質量％以上である。一方、Ｃｒを過剰に添加すると鋼材硬さが増加するため、切削性が低下する。そのためＣｒ含有量は２．００質量％以下とし、好ましくは１．９０質量％以下、より好ましくは１．８０質量％以下である。
(Cr: 1.30 to 2.00% by mass)
Cr is effective in improving the hardenability of steel materials to ensure the core hardness of steel parts and in ensuring the static strength and/or fatigue strength of steel parts. Therefore, the Cr content is set to 1.30% by mass or more, preferably 1.40% by mass or more, and more preferably 1.45% by mass or more. On the other hand, excessive addition of Cr increases the hardness of the steel material, thereby reducing machinability. Therefore, the Cr content is set to 2.00% by mass or less, preferably 1.90% by mass or less, and more preferably 1.80% by mass or less.
（Ａｌ：０．０５０～０．１００質量％）
Ａｌは、Ｎと反応しやすいＴｉが添加されていても、０．０５０質量％以上添加するとピン止め効果を有するＡｌＮを生成し得る。さらにＮ含有量が後述する範囲内では、ＡｌＮの固溶温度が低下し、鋳造時に晶出した粗大なＡｌＮは圧延時に固溶する。そのため、Ａｌ含有量は０．０５０質量％以上とし、好ましくは０．０５５質量％以上、より好ましくは０．０６０質量％以上とする。一方、Ａｌを過剰に添加すると、製造性、加工性を低下させる。そのためＡｌ含有量は０．１００質量％以下とし、好ましくは０．０９０質量％以下、より好ましくは０．０８５質量％以下である。
(Al: 0.050 to 0.100% by mass)
Even if Ti, which easily reacts with N, is added, Al can generate AlN with a pinning effect when added in an amount of 0.050% by mass or more. Furthermore, within the N content range described below, the solid solution temperature of AlN decreases, and the coarse AlN crystallized during casting dissolves during rolling. Therefore, the Al content is set to 0.050% by mass or more, preferably 0.055% by mass or more, and more preferably 0.060% by mass or more. On the other hand, excessive addition of Al reduces manufacturability and processability. Therefore, the Al content is set to 0.100% by mass or less, preferably 0.090% by mass or less, and more preferably 0.085% by mass or less.
（Ｔｉ：０．０４０～０．１００質量％）
Ｔｉは、鋼材中のＣと結合し、ピンニング粒子としてＴｉＣを形成して、浸炭時の結晶粒粗大化を抑制する。さらに、Ｎと優先的に結合してＴｉＮを形成し、その結果固溶Ｂを確保することができる。そのため、Ｔｉ含有量は０．０４０質量％以上とし、好ましくは０．０４５質量％以上、より好ましくは０．０５０質量％以上である。一方、Ｔｉを過剰に添加すると、粗大なＴｉＮが生成し、すなわち結晶粒粗大化を抑制しにくくなる。そのため、Ｔｉ含有量は０．１００質量％以下とし、好ましくは０．０９０質量％以下、より好ましくは０．０８０質量％以下である。
(Ti: 0.040 to 0.100% by mass)
Ti bonds with C in the steel to form TiC as pinning particles, suppressing grain coarsening during carburization. Furthermore, it preferentially bonds with N to form TiN, thereby ensuring solute B. Therefore, the Ti content is set to 0.040% by mass or more, preferably 0.045% by mass or more, and more preferably 0.050% by mass or more. On the other hand, excessive addition of Ti generates coarse TiN, making it difficult to suppress grain coarsening. Therefore, the Ti content is set to 0.100% by mass or less, preferably 0.090% by mass or less, and more preferably 0.080% by mass or less.
（Ｎｂ：０．００１～０．１００質量％）
Ｎｂは、鋼材中のＣおよびＮと結合してＮｂ（Ｃ，Ｎ）を形成し、ＴｉＣと同様ピンニング粒子として浸炭時の結晶粒粗大化を抑制するのに有効である。そのため、Ｎｂ含有量は０．００１質量％以上とし、好ましくは０．００２質量％以上、より好ましくは０．００３質量％以上である。一方、Ｎｂを過剰に添加すると、結晶粒粗大化抑制に寄与しない晶出物が形成され、むしろ結晶粒粗大化を抑制しにくくなる。そのため、Ｎｂ含有量は０．１００質量％以下とし、好ましくは０．０９０質量％以下、より好ましくは０．０８０質量％以下である。
(Nb: 0.001 to 0.100% by mass)
Nb bonds with C and N in the steel to form Nb(C,N), which, like TiC, acts as a pinning particle and is effective in suppressing grain coarsening during carburization. Therefore, the Nb content is set to 0.001% by mass or more, preferably 0.002% by mass or more, and more preferably 0.003% by mass or more. On the other hand, excessive addition of Nb results in the formation of crystallized precipitates that do not contribute to suppressing grain coarsening, making it more difficult to suppress grain coarsening. Therefore, the Nb content is set to 0.100% by mass or less, preferably 0.090% by mass or less, and more preferably 0.080% by mass or less.
（Ｎ：０．００２０～０．００８０質量％）
Ｎは、鋼材中のＡｌ、Ｎｂと結合して微細な窒化物、炭窒化物等を形成し、浸炭時の結晶粒粗大化を抑制する。そのため、Ｎ含有量は０．００２０質量％以上とし、好ましくは０．００２５質量％以上、より好ましくは０．００３０質量％以上である。一方、Ｎを過剰に含有すると、結晶粒粗大化抑制に寄与しないＴｉＮが形成され、浸炭時に結晶粒粗大化が発生する。そのため、Ｎ含有量は０．００８０質量％以下、好ましくは０．００７５質量％以下、より好ましくは０．００７０質量％以下である。
(N: 0.0020 to 0.0080% by mass)
N combines with Al and Nb in the steel to form fine nitrides, carbonitrides, etc., and suppresses grain coarsening during carburizing. Therefore, the N content is set to 0.0020% by mass or more, preferably 0.0025% by mass or more, and more preferably 0.0030% by mass or more. On the other hand, excessive N content forms TiN, which does not contribute to suppressing grain coarsening, and causes grain coarsening during carburizing. Therefore, the N content is set to 0.0080% by mass or less, preferably 0.0075% by mass or less, and more preferably 0.0070% by mass or less.
（Ｂ：０．００１０～０．００５０質量％）
Ｂは、微量添加により鋼材の焼入性を大幅に向上させる。そのためＢ含有量は０．００１０質量％以上とし、好ましくは０．００１６質量％以上、より好ましくは０．００２０質量％以上である。一方、Ｂを過剰に添加してもそれらの効果が飽和し、さらに加工性を低下させる。そのため、Ｂ含有量は０．００５０質量％以下とし、好ましくは０．００４０質量％以下、より好ましくは０．００３０質量％以下である。
(B: 0.0010 to 0.0050% by mass)
Addition of trace amounts of B significantly improves the hardenability of steel. Therefore, the B content is set to 0.0010% by mass or more, preferably 0.0016% by mass or more, and more preferably 0.0020% by mass or more. On the other hand, even if excessive B is added, these effects become saturated and workability is further reduced. Therefore, the B content is set to 0.0050% by mass or less, preferably 0.0040% by mass or less, and more preferably 0.0030% by mass or less.
本発明の実施形態に係る鋼材は、上記の成分組成を含み、本発明の１つの実施形態では、残部は鉄および不可避不純物であることが好ましい。不可避不純物として、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素の混入が許容される。なお、例えば、Ｐ、Ｓのように、通常、含有量が少ないほど好ましく、従って不可避不純物であるが、その組成範囲について上記のように別途規定している元素がある。このため、本明細書において、「不可避不純物」という場合は、別途その組成範囲が規定されている元素を除いた概念である。 The steel material according to an embodiment of the present invention preferably contains the above-mentioned chemical composition, with the balance being iron and unavoidable impurities in one embodiment of the present invention. Elements that are introduced due to the conditions of raw materials, materials, manufacturing equipment, etc. are permitted as unavoidable impurities. Note that, for example, elements such as P and S, whose content is generally the lower the better, are therefore unavoidable impurities, but whose composition ranges are separately specified as above. Therefore, in this specification, the term "unavoidable impurities" is used to refer to elements that have separately specified composition ranges, excluding such elements.
さらに、本発明の実施形態に係る鋼材は、下記式（１）を満たす。
０．００３０＜［Ｎ］－１０－４．１００７／［Ａｌ］＜０．０１０５ ・・・（１）
式（１）において［Ｎ］および［Ａｌ］は、それぞれ、質量％で示したＮおよびＡｌの含有量を示す。
Furthermore, the steel material according to the embodiment of the present invention satisfies the following formula (1).
0.0030<[N] -10-4.1007 /[Al]<0.0105...(1)
In formula (1), [N] and [Al] represent the contents of N and Al, respectively, expressed in mass %.
式（１）の下限について、浸炭処理工程時の結晶粒粗大化を十分に抑制する観点で、０．００３０超とし、好ましくは０．００３７５以上である。式（１）の上限について、冷間鍛造時の変形抵抗を十分に低くする観点で０．０１０５未満とする。これにより、後述する冷間鍛造時の変形抵抗を７００ＭＰａ未満にできる。式（１）の上限について、好ましくは０．００５０以下である。これにより後述する冷間鍛造時の変形抵抗を６８５ＭＰａ未満にできる。 The lower limit of formula (1) is set to more than 0.0030, preferably 0.00375 or greater, in order to sufficiently suppress grain coarsening during the carburizing process. The upper limit of formula (1) is set to less than 0.0105 in order to sufficiently reduce the deformation resistance during cold forging. This allows the deformation resistance during cold forging, described below, to be less than 700 MPa. The upper limit of formula (1) is preferably set to 0.0050 or less, in order to sufficiently reduce the deformation resistance during cold forging, described below, to be less than 685 MPa.
さらに、本発明の実施形態に係る鋼材は、必要に応じて以下の任意元素の１つ以上を選択的に含有してよく、含有される成分に応じて鋼材の特性が更に改善される。 Furthermore, the steel material according to the embodiment of the present invention may selectively contain one or more of the following optional elements as needed, which further improves the properties of the steel material depending on the components contained.
（Ｍｏ：０質量％超０．０５質量％以下、Ｃｕ：０質量％超０．２質量％以下およびＮｉ：０質量％超０．２質量％以下からなる群のうち少なくとも１つ以上）
Ｍｏ、ＣｕおよびＮｉは鋼材の焼入性を向上させるとともに部品の靭性を向上させるため、それぞれ０質量％超添加してもよい。ただし、過剰に添加すると製造コストが増加し、また圧延時もしくは焼鈍時に過冷組織を形成させて、浸炭時に結晶粒を粗大化させる。そのためＭｏ含有量は０．０５質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０４質量％以下、更に好ましくは０．０３質量％以下である。同様に、Ｃｕ含有量およびＮｉ含有量はそれぞれ、０．２質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．１質量％以下、更に好ましくは０．０５質量％以下である。
(at least one of the group consisting of Mo: more than 0 mass% and not more than 0.05 mass%, Cu: more than 0 mass% and not more than 0.2 mass%, and Ni: more than 0 mass% and not more than 0.2 mass%)
Mo, Cu, and Ni improve the hardenability of steel materials and the toughness of parts, so they may each be added in amounts exceeding 0 mass%. However, excessive addition increases manufacturing costs and causes the formation of supercooled structures during rolling or annealing, resulting in coarsening of crystal grains during carburizing. Therefore, the Mo content is preferably 0.05 mass% or less, more preferably 0.04 mass% or less, and even more preferably 0.03 mass% or less. Similarly, the Cu content and Ni content are each preferably 0.2 mass% or less, more preferably 0.1 mass% or less, and even more preferably 0.05 mass% or less.
（Ｖ：０質量％超０．１質量％以下およびＨｆ：０質量％超０．１質量％以下からなる群のうち少なくとも１つ以上）
ＶおよびＨｆは、焼入れ性を高めるのに有効な元素であり、鋼中で炭化物及び／又は窒化物を形成し鋼部品の硬度を高める。そのため、ＶおよびＨｆは、それぞれ０質量％超添加してもよい。ただし、過剰に添加してもその効果は飽和し、また製造コストが増加する。そのため、Ｖ含有量およびＨｆ含有量は、それぞれ０．１質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０７５質量％以下、更に好ましくは０．０５質量％以下である。
(At least one of the group consisting of V: more than 0 mass% and 0.1 mass% or less and Hf: more than 0 mass% and 0.1 mass% or less)
V and Hf are elements effective in improving hardenability, forming carbides and/or nitrides in steel to increase the hardness of steel parts. Therefore, V and Hf may each be added in amounts exceeding 0 mass%. However, excessive addition saturates the effect and increases manufacturing costs. Therefore, the V content and Hf content are each preferably 0.1 mass% or less, more preferably 0.075 mass% or less, and even more preferably 0.05 mass% or less.
（Ｃａ：０質量％超０．００５質量％以下、Ｍｇ：０質量％超０．００５質量％以下、Ｚｒ：０質量％超０．００５質量％以下、Ｔｅ：０質量％超０．１質量％以下およびＲＥＭ：０質量％超０．０２質量％以下からなる群のうち少なくとも１つ以上）
Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＴｅおよびＲＥＭは、ＭｎＳの伸長を抑制し部品の靭性を向上させるため、それぞれ０質量％超添加してもよい。しかし、過剰に添加すると粗大酸化物を生成し、切削性を低下させる。そのため、ＣａおよびＭｇについては、それぞれ０．００５質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．００４質量％以下、更に好ましくは０．００３質量％以下である。Ｚｒについては０．００５質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．００４質量％以下、更に好ましくは０．００３質量％以下である。Ｔｅについては０．１質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０５質量％以下、更に好ましくは０．０３質量％以下である。ＲＥＭについては０．０２質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０１質量％以下、更に好ましくは０．００５質量％以下である。
(at least one of the group consisting of Ca: more than 0% by mass and not more than 0.005% by mass, Mg: more than 0% by mass and not more than 0.005% by mass, Zr: more than 0% by mass and not more than 0.005% by mass, Te: more than 0% by mass and not more than 0.1% by mass, and REM: more than 0% by mass and not more than 0.02% by mass)
Ca, Mg, Zr, Te, and REM may each be added in excess of 0% by mass to suppress the elongation of MnS and improve the toughness of parts. However, excessive addition of these elements generates coarse oxides and reduces machinability. Therefore, the contents of Ca and Mg are preferably 0.005% by mass or less, more preferably 0.004% by mass or less, and even more preferably 0.003% by mass or less. Zr is preferably 0.005% by mass or less, more preferably 0.004% by mass or less, and even more preferably 0.003% by mass or less. Te is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or less, and even more preferably 0.03% by mass or less. REM is preferably 0.02% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less, and even more preferably 0.005% by mass or less.
（Ｐｂ：０質量％超０．１質量％以下、Ｂｉ：０質量％超０．１質量％以下およびＳｂ：０質量％超０．１質量％以下からなる群のうち少なくとも１つ以上）
Ｐｂ、ＢｉおよびＳｂは切削性を向上させる元素のため、それぞれ０質量％超添加してもよい。ただし、過剰な添加は靭性の低下を招くため、Ｐｂ、ＢｉおよびＳｂの含有量はそれぞれ０．１質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０５質量％以下、更に好ましくは０．０３質量％以下である。
(At least one of the group consisting of Pb: more than 0 mass% and not more than 0.1 mass%, Bi: more than 0 mass% and not more than 0.1 mass%, and Sb: more than 0 mass% and not more than 0.1 mass%)
Pb, Bi, and Sb are elements that improve machinability, so they may each be added in an amount exceeding 0 mass %. However, excessive addition of these elements reduces toughness, so the contents of Pb, Bi, and Sb are each preferably 0.1 mass % or less, more preferably 0.05 mass % or less, and even more preferably 0.03 mass % or less.
＜２．金属組織＞
本発明の実施形態に係る鋼材の金属組織は、フェライトおよびパーライトの合計面積率が８５～１００％である。フェライトおよびパーライトの合計面積率が８５～１００％であると、冷間鍛造性が向上する。好ましくはフェライトおよびパーライトの合計面積率は９０％以上１００％以下である。また、冷間鍛造性を向上させる観点では、フェライトとパーライト以外の残部は、ベイナイトであることが好ましい。
<2. Metal structure＞
In the metal structure of the steel material according to the embodiment of the present invention, the total area ratio of ferrite and pearlite is 85 to 100%. When the total area ratio of ferrite and pearlite is 85 to 100%, cold forgeability is improved. Preferably, the total area ratio of ferrite and pearlite is 90% or more and 100% or less. Furthermore, from the viewpoint of improving cold forgeability, the remainder other than ferrite and pearlite is preferably bainite.
＜３．製造方法＞
本発明の実施形態に係る鋼材の製造方法は、本開示の目的を逸脱しない範囲で特に制限されず、公知の方法を利用できる。例えば、本発明の実施形態に係る鋼材は、上述の成分組成を満たすように通常の溶製法に従って溶製し、鋳造、熱間圧延／熱間鍛造等を適宜実施することで得ることができる。
<3. Manufacturing method＞
The method for producing the steel material according to the embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it does not deviate from the object of the present disclosure, and known methods can be used. For example, the steel material according to the embodiment of the present invention can be obtained by melting the steel material according to a normal melting method so as to satisfy the above-mentioned component composition, and then appropriately performing casting, hot rolling/hot forging, etc.
本発明の実施形態に係る鋼部品の製造方法は、上述した本発明の実施形態に係る鋼材を冷間鍛造する工程と、前記冷間鍛造する工程後に浸炭処理する工程と、を含む。冷間鍛造する工程および浸炭処理する工程は、公知の方法で行うことができる。また、本発明の実施形態に係る鋼部品の製造方法は、本開示の目的を逸脱しない範囲で他の工程を含んでもよい。
上述の方法で得られる鋼部品の例としては、歯車、シャフト、軸受またはＣＶＴプーリーが挙げられる。
The method for manufacturing a steel part according to an embodiment of the present invention includes a step of cold forging the steel material according to the embodiment of the present invention described above, and a step of carburizing the steel material after the cold forging. The cold forging and carburizing steps can be performed by known methods. The method for manufacturing a steel part according to an embodiment of the present invention may also include other steps within the scope of the present disclosure.
Examples of steel parts obtainable by the above-mentioned method include gears, shafts, bearings or CVT pulleys.
以下、実施例を挙げて本発明の実施形態をより具体的に説明する。本発明の実施形態は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前述および後述する趣旨に合致し得る範囲で、適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の実施形態の技術的範囲に包含される。 The following examples will explain the embodiments of the present invention in more detail. The embodiments of the present invention are not limited to the following examples, and may be implemented with appropriate modifications within the scope of the above-mentioned and below-mentioned aims, all of which are within the technical scope of the embodiments of the present invention.
真空誘導炉（ＶＩＦ）を用いて溶製した、表１に示す成分組成を有する鋼を鋳造した鋼片に対し、１２００℃～１３００℃の分塊圧延を実施した後、８００℃～１１００℃で熱間圧延／熱間鍛造を実施して、φ２４ｍｍの鋼材（棒鋼）を得た。なお、表１について、「－」は意図的に添加していないことを示す。また以下の表について、＊を付した数値は本発明の実施形態の範囲から外れていることを示す。 Steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted using a vacuum induction furnace (VIF) and cast into billets. These billets were then bloomed at 1200°C to 1300°C, followed by hot rolling and hot forging at 800°C to 1100°C to obtain φ24mm steel bars. In Table 1, a "-" indicates that the element was not intentionally added. In the following tables, values marked with an * indicate that the element is outside the scope of the present invention.
＜金属組織評価＞
鋼材Ｎｏ．１～７の長手方向に垂直な断面を観察できるよう、各鋼材からサンプルを採取した。各サンプルの断面をナイタールエッチングによって組織を現出させ、表面からＤ／４（Ｄ：直径）離れた位置を中心として、光学顕微鏡にて倍率４００倍（視野領域：横２２０μｍ×縦１６５μｍ）で写真を撮影した。得られた写真について、等間隔の１０本の縦線、等間隔の１０本の横線を格子状に引き、１００個の交点上に存在する各組織（フェライト、パーライト、ベイナイト等）の点数を測定して、当該点数を１００で除した値を各組織の面積率（％）とした。結果を表２に示す。なお、表２において、「Ｆ」はフェライト、「Ｐ」はパーライト、「Ｂ」はベイナイトをそれぞれ示し、「（Ｆ＋Ｐ）面積率」は、フェライトおよびパーライトの合計面積率を示す。
<Metal structure evaluation>
Samples were taken from each steel material so that cross sections perpendicular to the longitudinal direction of Steel Materials Nos. 1 to 7 could be observed. The cross sections of each sample were subjected to nital etching to reveal the microstructure, and photographs were taken using an optical microscope at 400x magnification (viewing area: 220 μm horizontal x 165 μm vertical) with the center at a position D/4 (D: diameter) from the surface. Ten equally spaced vertical lines and ten equally spaced horizontal lines were drawn in a grid pattern on the obtained photographs, and the number of points of each microstructure (ferrite, pearlite, bainite, etc.) present at 100 intersections was counted, and the value obtained by dividing the number of points by 100 was used as the area fraction (%) of each microstructure. The results are shown in Table 2. In Table 2, "F" indicates ferrite, "P" indicates pearlite, and "B" indicates bainite, and "(F+P) area fraction" indicates the total area fraction of ferrite and pearlite.
＜冷間鍛造時の変形抵抗評価＞
φ２４ｍｍの鋼材Ｎｏ．１～７をφ２０ｍｍ×長さ３０ｍｍに加工した。そのサンプルの長さ方向に対し、さらに１６００ｔｏｎプレス機にて冷間加工（圧縮）し、サンプルの長さが冷間加工前の５０％になったときの変形抵抗を評価した。判定としては、６８５ＭＰａ未満を良好（◎）、７００ＭＰａ未満を十分（〇）、７００ＭＰａ以上を不十分（×）とした。
<Evaluation of deformation resistance during cold forging>
Steel materials Nos. 1 to 7 with a diameter of 24 mm were processed to a diameter of 20 mm and a length of 30 mm. The samples were further cold-worked (compressed) in the longitudinal direction using a 1600-ton press, and the deformation resistance was evaluated when the length of the sample was 50% of that before cold working. The evaluation criteria were as follows: less than 685 MPa was good (◎), less than 700 MPa was sufficient (◯), and 700 MPa or more was insufficient (×).
＜浸炭処理工程時の結晶粒サイズ評価＞
冷間鍛造時の変形抵抗評価後、サンプルの長さが冷間加工前の３０％（すなわち圧縮率７０％）になるまで、冷間加工を継続した。そのサンプルを加熱炉で９５０℃×３時間保持後、水冷で焼入れした。焼入れ後のサンプルに対して、長さ方向の中心軸を横切るように切断し、切断面を研磨・腐食した。中心軸付近を光学顕微鏡で観察し、約２００ｍｍ２の領域に存在する最大粒を撮影し、ＪＩＳ：Ｇ０５５１の標本図を参考に粒度番号を算出した。ただし、マイナスを超える粗大粒は測定困難であることから、粒度番号は最大で０番とした。ＪＩＳでは粒度番号５．０未満を粗大粒、粒度番号５．０以上を細粒としているため、５．０以上を十分（〇）とし、５．０未満を不十分（×）とした。
<Evaluation of grain size during carburizing process>
After evaluating the deformation resistance during cold forging, cold working was continued until the sample length was 30% of that before cold working (i.e., a compression rate of 70%). The sample was held in a heating furnace at 950°C for 3 hours and then quenched by water cooling. The quenched sample was cut across the central axis in the longitudinal direction, and the cut surface was polished and corroded. The area near the central axis was observed with an optical microscope, and the largest grain present in an area of approximately 200 mm2 was photographed. The grain size number was calculated with reference to the specimen diagram in JIS: G0551. However, since coarse grains exceeding negative values are difficult to measure, the maximum grain size number was set to 0. In JIS, a grain size number of less than 5.0 is considered coarse grains, and a grain size number of 5.0 or more is considered fine grains. Therefore, a grain size number of 5.0 or more was considered sufficient (◯), and a grain size number of less than 5.0 was considered insufficient (×).
結果を表３に示す。なお表３に示す成分組成は、鋼材Ｎｏ．１～７の違いが明確になるよう表１に示す成分組成の一部を抜粋したものである。 The results are shown in Table 3. Note that the chemical composition shown in Table 3 is an excerpt of the chemical composition shown in Table 1 to clearly show the differences between steel materials No. 1 to 7.
表３の結果より、次のように考察できる。表３の鋼材Ｎｏ．１～３は、いずれも本発明の実施形態で規定する要件を満足しており、冷間鍛造時の変形抵抗が十分に低く、冷間鍛造時の圧縮率が７０％の場合においても、浸炭処理工程時の結晶粒粗大化を十分に抑制できた。なお、一方、表３の試験Ｎｏ．４～７は、いずれも本発明の実施形態で規定する要件を満たしておらず、冷間鍛造時の変形抵抗及び／又は浸炭処理工程時の結晶粒サイズが不十分であった。 The results in Table 3 can be interpreted as follows: Steel materials Nos. 1 to 3 in Table 3 all met the requirements specified in the embodiments of the present invention, had sufficiently low deformation resistance during cold forging, and were able to sufficiently suppress grain coarsening during the carburizing process, even when the compression ratio during cold forging was 70%. On the other hand, test Nos. 4 to 7 in Table 3 did not meet the requirements specified in the embodiments of the present invention, and had insufficient deformation resistance during cold forging and/or insufficient grain size during the carburizing process.
試験Ｎｏ．４は、Ａｌ含有量、Ｔｉ含有量および式（１）の値が所定範囲を下回っており、Ｎｂが添加されておらず、結晶粒粗大化を十分に抑制できなかった。 In Test No. 4, the Al content, Ti content, and value of formula (1) were below the specified range, and Nb was not added, so grain coarsening could not be sufficiently suppressed.
試験Ｎｏ．５は、Ｃ含有量、Ａｌ含有量および式（１）の値が所定範囲を下回っており、Ｎｂが添加されておらず、結晶粒粗大化を十分に抑制できなかった。 In Test No. 5, the C content, Al content, and value of formula (1) were below the specified range, and Nb was not added, so grain coarsening could not be sufficiently suppressed.
試験Ｎｏ．６は、Ｓｉ含有量、Ｍｎ含有量およびＮ含有量が所定範囲を上回っており、Ｃｒ含有量およびＡｌ含有量が所定範囲を下回っており、Ｔｉ、ＮｂおよびＢが添加されておらず、結晶粒粗大化を十分に抑制できなかった。 In Test No. 6, the Si content, Mn content, and N content exceeded the specified range, the Cr content and Al content were below the specified range, and Ti, Nb, and B were not added, so grain coarsening could not be sufficiently suppressed.
試験Ｎｏ．７は、Ｓｉ含有量、Ｍｎ含有量、Ｎ含有量および式（１）の値が所定範囲を上回っており、Ｃｒ含有量、Ａｌ含有量、ならびにフェライトおよびパーライトの合計面積率が所定範囲を下回っており、Ｔｉ、ＮｂおよびＢが添加されておらず、冷間鍛造時の変形抵抗が十分に低くできず、結晶粒粗大化を十分に抑制できなかった。 In Test No. 7, the Si content, Mn content, N content, and the value of formula (1) exceeded the specified range, the Cr content, Al content, and the total area ratio of ferrite and pearlite were below the specified range, and Ti, Nb, and B were not added. As a result, the deformation resistance during cold forging could not be sufficiently reduced, and grain coarsening could not be sufficiently suppressed.
Claims (5)
Ｃ ：０．１０～０．２２質量％、
Ｓｉ：０質量％超０．１４質量％以下、
Ｍｎ：０．０１～０．７０質量％、
Ｐ ：０質量％超０．１００質量％以下、
Ｓ ：０質量％超０．１００質量％以下、
Ｃｒ：１．３０～２．００質量％、
Ａｌ：０．０５０～０．１００質量％、
Ｔｉ：０．０４０～０．１００質量％、
Ｎｂ：０．００１～０．０１２質量％、
Ｎ ：０．００２０～０．００８０質量％、
Ｂ ：０．００１０～０．００５０質量％、および
残部：鉄および不可避不純物からなり、且つ下記式（１）を満たし、
フェライトおよびパーライトの合計面積率は８５～１００％である、鋼材。
０．００３７５≦［Ｎ］－１０－４．１００７／［Ａｌ］≦０．００５０ ・・・（１）
式（１）において［Ｎ］および［Ａｌ］は、それぞれ、質量％で示したＮおよびＡｌの含有量を示す。 The component composition is
C: 0.10 to 0.22% by mass,
Si: more than 0% by mass and not more than 0.14% by mass,
Mn: 0.01 to 0.70% by mass,
P: more than 0% by mass and not more than 0.100% by mass,
S: more than 0% by mass and not more than 0.100% by mass,
Cr: 1.30 to 2.00% by mass,
Al: 0.050 to 0.100% by mass,
Ti: 0.040 to 0.100% by mass,
Nb: 0.001 to 0.012 % by mass,
N: 0.0020 to 0.0080% by mass,
B: 0.0010 to 0.0050 mass%, and the balance: iron and inevitable impurities, and satisfying the following formula (1):
A steel material in which the total area ratio of ferrite and pearlite is 85 to 100%.
0.003 75≦ [N] -10 -4.1007 / [Al] ≦0.0050 ...(1)
In formula (1), [N] and [Al] represent the contents of N and Al, respectively, expressed in mass %.
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