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JPH0759739B2 - Non-heat treated steel bar for high toughness hot forging - Google Patents
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JPH0759739B2 - Non-heat treated steel bar for high toughness hot forging - Google Patents

Non-heat treated steel bar for high toughness hot forging

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JPH0759739B2
JPH0759739B2 JP1047537A JP4753789A JPH0759739B2 JP H0759739 B2 JPH0759739 B2 JP H0759739B2 JP 1047537 A JP1047537 A JP 1047537A JP 4753789 A JP4753789 A JP 4753789A JP H0759739 B2 JPH0759739 B2 JP H0759739B2
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mns
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steel bar
hot forging
steel
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啓督 高田
善郎 子安
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車、産業機械などの機械部品に加工され
る棒鋼のうち、熱間鍛造のままで部品となる、いわゆる
熱間鍛造用非調質部品の素材棒鋼に関するものであっ
て、特に熱間鍛造のままで高い靱性を有するような素材
棒鋼についてのものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a so-called non-hot forging type, which is a part of a steel bar machined into a machine part such as an automobile or an industrial machine, which is a hot forged part. The present invention relates to a material steel bar for a heat-treated part, and particularly to a material steel bar having high toughness as hot forged.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

自動車、産業機械用鋼部品の多くは熱間鍛造により成形
されている。ところで熱間鍛造は、1200℃以上の高温に
加熱して行なわれるため、そのままでは組織が粗大化
し、強度と靱性の著しく劣ったものとなる。そのため熱
間鍛造後には、焼き入れ焼き戻し処理(調質処理)を施
し、熱間鍛造時の高温加熱により粗大化した組織を微細
とするのが普通である。
Most of steel parts for automobiles and industrial machines are formed by hot forging. By the way, hot forging is carried out by heating to a high temperature of 1200 ° C. or higher, so that the structure becomes coarse and the strength and toughness are remarkably deteriorated. Therefore, after hot forging, it is usual to carry out quenching and tempering treatment (tempering treatment) to make the structure coarsened by high temperature heating during hot forging into a fine structure.

しかし当然このような調質処理にはコストがかかり、部
品の値段を押上げることになるため、近年は調質処理を
省略しても熱間鍛造のままで所定の強度と靱性を有する
ような鋼、所轄熱間鍛造用非調質鋼が求められるように
なってきている。
However, such heat treatment is naturally costly and increases the price of parts, so in recent years, even if the heat treatment is omitted, hot forging has a certain strength and toughness. Steel, non-heat treated steel for hot forging under the jurisdiction is now required.

仮に熱鍛非調質部品に求められる機械的性質が強度だけ
であるならば、Vの析出強化を利用するだけで容易に目
的の強度が得られる。この方法は、例えば特開昭59−91
22号公報に開示されている。ところがこの方法では組織
が依然粗大であり、靱性は向上しない。強度と靱性の両
方を同時に向上させようとするならば、なんらかの方法
で組織を微細化することが必要不可欠である。
If the only mechanical property required for a heat-forged non-heat treated part is strength, the target strength can be easily obtained only by utilizing the precipitation strengthening of V. This method is disclosed, for example, in JP-A-59-91.
No. 22 gazette. However, this method does not improve the toughness because the structure is still coarse. In order to improve both strength and toughness at the same time, it is indispensable to refine the structure by some method.

組織を微細化するためには、鍛造加熱時のオーステナイ
ト組織を微細化することが一つの方法であり、本願発明
者らはTiによる組織の微細化(特開昭63−162813号)、
および特定の成分系を採用することによる組織の微細化
(特開昭63−57742号)を提案している。これらの発明
により、熱間鍛造のままでの高強度、高靱性化が達成さ
れ、高靱性が要求される自動車用足周り部品にも適用が
可能となってきている。
In order to refine the structure, one method is to refine the austenite structure during forging heating, and the inventors of the present invention refine the structure by Ti (Japanese Patent Laid-Open No. 63-162813),
Also, it has been proposed that the structure be made finer by adopting a specific component system (Japanese Patent Laid-Open No. 63-57742). According to these inventions, high strength and high toughness can be achieved in the as-hot-forged state, and it is becoming possible to apply the same to the foot parts for automobiles which require high toughness.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記した本願発明者らの発明によって、熱間鍛造用非調
質鋼の高靱性化が進んできてはいるが、自動車部品など
の軽量化の要求はますます厳しく、強度と靱性のより優
れた熱間鍛造用非調質鋼が求められている。
Due to the inventions of the inventors of the present application described above, the toughness of the non-heat treated steel for hot forging has been increased, but the requirements for weight reduction of automobile parts and the like are becoming more and more severe, and the strength and toughness are superior. Non-heat treated steel for hot forging is required.

本発明はこの要求に応えるべく、低合金、低コストで、
より強度靱性に優れた熱間鍛造用非調質棒鋼を提供しよ
うとするものである。
In order to meet this demand, the present invention is low alloy, low cost,
The present invention is intended to provide a non-heat treated bar steel for hot forging which is more excellent in strength and toughness.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

熱間鍛造のままで、強度と靱性に優れた鋼部品とするた
めには、鍛造加熱時のオーステナイト組織を微細化する
ことが肝要であることは前に述べたが、詳細な実験の結
果、本発明者らは以下の2つの知見を得、強度と靱性の
より優れた熱間鍛造用非調質棒鋼を発明することができ
たのである。
As mentioned above, it is important to refine the austenite structure during forging heating in order to obtain a steel part excellent in strength and toughness as it is in hot forging, but as a result of detailed experiments, The present inventors have obtained the following two findings, and have been able to invent a non-heat treated bar steel for hot forging which is superior in strength and toughness.

(イ)熱間鍛造温度域では、MnS粒子によるオーステナ
イト組織微細化の効果が大きく、特にMnS粒子の大きさ
を特定の範囲にすると、より大きな効果が得られる。
(A) In the hot forging temperature range, the effect of refining the austenite structure by the MnS particles is large, and particularly when the size of the MnS particles is within a specific range, a larger effect can be obtained.

(ロ)Tiの添加がオーステナイト組織の粗大化を防止す
ることは知られているが、MnS,Tiのオーステナイト組織
の粗大化防止効果は、TiとMnSが複合することにより相
乗的にその効果が向上し、特にTi析出物の大きさをある
限定された範囲に制御することにより、熱間鍛造温度域
でも安定した微細組織が得られる。
(B) It is known that the addition of Ti prevents coarsening of the austenite structure, but the austenite coarsening preventing effect of MnS and Ti is synergistically due to the combination of Ti and MnS. By improving, and particularly controlling the size of Ti precipitates within a limited range, a stable microstructure can be obtained even in the hot forging temperature range.

すなわち本発明の要旨とするところは、 (1) 重量%で、 C:0.18−0.60 Si:0.10−2.00 Mn:0.50−2.00 S:0.01−0.10 Cr:0.05−1.00 V:0.03−0.20 N:0.006−0.0200 Al:0.02−0.06 を含み、残部がFeの成分を有する熱間圧延のままの棒鋼
の状態で、圧延方向と垂直な棒鋼断面上において観察さ
れる面積0.1μm2以上、12.6μm2未満の範囲のMnS粒子の
全平均面積が4.9μm2以下であることを特徴とする高靱
性熱間鍛造用非調質棒鋼である。
That is, the gist of the present invention is: (1) C: 0.18-0.60 Si: 0.10-2.00 Mn: 0.50-2.00 S: 0.01-0.10 Cr: 0.05-1.00 V: 0.03-0.20 N: 0.006 -0.0200 Al: includes 0.02-0.06, balance in steel bar remains in the hot-rolled with a component of Fe, area 0.1 [mu] m 2 or more to be observed on the rolling direction and perpendicular bars cross, less than 12.6Myuemu 2 The high average toughness non-heat treated steel bar for hot forging is characterized in that the total average area of MnS particles in the range is 4.9 μm 2 or less.

(2) また成分がさらに重量%でTi:0.005−0.050を
含有し、該Tiの含有によって析出形成した各Ti炭窒化物
の最大径の全平均が0.15μm以下を含む上記(1)記載
の高靱性熱間鍛造用非調質棒鋼である。
(2) In addition, the component further contains Ti: 0.005-0.050 by weight%, and the total average of the maximum diameters of the respective Ti carbonitrides formed by the inclusion of Ti is 0.15 μm or less. It is a high toughness non-heat treated steel bar for hot forging.

本発明者らは次の様な実験を行ない、本発明を完成し
た。
The present inventors completed the present invention by conducting the following experiments.

第1表に示した成分の鋼を、10kgから2tの種々のインゴ
ットに鍛造し、さらに直径25mmから55mmの棒鋼に熱間圧
延し、種々のMnS粒子の大きさをもった実験素材棒鋼と
した。
The steels having the components shown in Table 1 were forged into various ingots of 10 kg to 2 tons, and further hot-rolled into steel bars with a diameter of 25 mm to 55 mm to obtain experimental material steel bars with various MnS particle sizes. .

素材棒鋼のMnS大きさは、棒鋼の長手方向と垂直な断面
上で測定した。MnS大きさ測定には、電子線を物質に照
射した場合、その反射電子の強度が物質の密度に依存す
ることを利用した反射電子法を用いた。
The MnS size of the raw steel bar was measured on a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel bar. The MnS size was measured by the backscattered electron method, which utilizes the fact that the intensity of the backscattered electrons when the material is irradiated with an electron beam depends on the density of the material.

熱間鍛造時のオーステナイト組織の大きさを再現するた
め、これらの棒鋼を熱間鍛造温度域の1250℃に30分間加
熱、水焼入れし、棒鋼の長手方向と垂直な断面でオース
テナイト組織の大きさを測定した。
In order to reproduce the size of the austenite structure during hot forging, these steel bars were heated to 1250 ° C in the hot forging temperature range for 30 minutes and water-quenched, and the size of the austenite structure was observed in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel bar. Was measured.

また、熱間鍛造のままでの衝撃破面遷移温度を調べる
為、全ての棒鋼を直径25mmに削り出し、1250℃に30分間
加熱後、空冷してJIS3号のUノッチシャルピー試験片を
造り、衝撃試験を行なった。
In addition, in order to investigate the impact fracture surface transition temperature in the as-hot-forged state, all steel bars were machined to a diameter of 25 mm, heated to 1250 ° C for 30 minutes, and then air-cooled to make JIS No. 3 U-notch Charpy test pieces. An impact test was conducted.

第1図は、横軸にMnSの大きさを表すMnS円相当径(棒鋼
の圧延方向と垂直な断面上で観察された個々のMnS面積
と同一の面積をもった円の直径)の平均、縦軸に1250℃
で再加熱時のオーステナイト結晶粒半径をとった図面で
ある。同図において、MnS円相当径は、測定された全MnS
を対象に計算したものである。
FIG. 1 shows the average of MnS circle equivalent diameters representing the size of MnS on the horizontal axis (diameters of circles having the same area as individual MnS areas observed on a cross section perpendicular to the rolling direction of the steel bar). 1250 ° C on the vertical axis
2 is a drawing showing the austenite crystal grain radius at the time of reheating. In the figure, the MnS circle equivalent diameter is the measured total MnS.
Is calculated for.

また第2図は、同じく横軸にMnS円相当径、縦軸に1250
℃再加熱時のオーステナイト結晶粒半径の平均をとった
ものであるが、MnS円相当径は0.36μm以上、4.0μm未
満の円相当径をもったMnS、面積でいえば0.1μm2以上、
12.6μm2未満のMnSを対象に計算したものである。
Also in FIG. 2, the horizontal axis shows the MnS circle equivalent diameter and the vertical axis shows 1250.
The average of the austenite crystal grain radii during reheating at ℃, the MnS circle equivalent diameter is 0.36 μm or more, MnS having a circle equivalent diameter of less than 4.0 μm, the area is 0.1 μm 2 or more,
It is calculated for MnS of less than 12.6 μm 2 .

第1図では、MnS円相当直径とオーステナイト結晶粒径
との相関が非常に小さいのに対し、第2図では良い相関
関係を持っていることが分る。すなわち、棒鋼の圧延方
向と垂直な断面で測定した時の円相当径で0.36μm以
上、4.0μm未満のMnSが再加熱時のオーステナイト結晶
粒の大きさを支配しており、この知見が本発明を構成し
ている最も重要なポイントである。
It can be seen that in FIG. 1, the correlation between the diameter of the MnS circle equivalent and the austenite crystal grain size is very small, whereas in FIG. 2, there is a good correlation. That is, MnS having a circle equivalent diameter of 0.36 μm or more and less than 4.0 μm when measured in a cross section perpendicular to the rolling direction of the steel bar controls the size of the austenite crystal grains at the time of reheating. Is the most important point that constitutes.

第2図において、MnSの大きさを円相当直径で0.36μm
以上、4.0μm未満の範囲で区切った理由については、
以下のとうりである。
In Fig. 2, the size of MnS is 0.36μm in equivalent circle diameter.
As for the reason why the above is less than 4.0 μm,
It is as follows.

すなわちいずれの素材棒鋼においても、MnS円相当径の
出現度数率分布において2つの分布の共存が認められ、
ひとつは円相当径0.36μm以上、ほぼ4.0μm未満にあ
る分布であり、もうひとつは、円相当径が0.36μm未満
にある分布であったからである。
That is, in all the steel bars, the coexistence of two distributions was observed in the frequency distribution of appearance frequencies of MnS circle equivalent diameters.
One is a distribution having a circle equivalent diameter of 0.36 μm or more and less than about 4.0 μm, and the other is a distribution having a circle equivalent diameter of less than 0.36 μm.

これら二つの分布にあるMnSは、高温加熱時において、
オーステナイト組織の大きさに及ぼす影響がそれぞれ異
なると考えられたので、本発明者らはMnS大きさを第1
図に示したような全MnSの平均、第2図に示したような
円相当径で0.36μm以上、4.0μm未満の平均で表わし
た。その結果、第2図に示したごとく、円相当径を0.36
μm以上、4.0未満の平均でとれば、再加熱時のオース
テナイト粒径を精度良く表わせることを見出した。
MnS in these two distributions, when heated at high temperature,
Since the effects on the size of the austenite structure were considered to be different, the present inventors set the MnS size to the first level.
The average of all MnS as shown in the figure and the average equivalent circle diameter of 0.36 μm or more and less than 4.0 μm as shown in FIG. 2 are shown. As a result, as shown in Fig. 2, the equivalent circle diameter was 0.36.
It has been found that the average grain size of μm or more and less than 4.0 can accurately represent the austenite grain size during reheating.

また第3図には、1250℃再加熱時のオーステナイト結晶
粒径と衝撃破面遷移温度(50%脆性破面となる温度)の
関係を示した。一般に自動車用足周りとしては、−40℃
のJIS3号Uノッチシャルピー衝撃値が、2kg f・m/cm2
上であることが要求されるが、経験上−40℃で2kg f・m
/cm2以上の衝撃値を得るためには、衝撃破面遷移温度は
30℃以下であることが必要である。よって第2図より、
オーステナイト結晶粒の半径は35μm以下であることが
望まれる。
In addition, FIG. 3 shows the relationship between the austenite crystal grain size and the impact fracture surface transition temperature (temperature at which a 50% brittle fracture surface occurs) upon reheating at 1250 ° C. Generally, -40 ° C for the legs of automobiles
JIS No. 3 U-notch Charpy impact value of 2kg f ・ m / cm 2 or more is required, but experience shows that 2kg f ・ m at -40 ℃
To obtain an impact value of / cm 2 or more, the impact fracture surface transition temperature is
It must be below 30 ° C. Therefore, from FIG.
The radius of the austenite crystal grains is desired to be 35 μm or less.

第2、3図より、熱鍛温度1250℃でオーステナイト結晶
粒半径が35μm以下の細粒状態を得るためには、円相当
直径0.36μm以上4.0μm未満のMnSの平均円相当径が2.
5μm以下(面積4.9μm2以下)であることが必要であ
る。
From FIGS. 2 and 3, in order to obtain a fine-grained state in which the austenite grain radius is 35 μm or less at the hot forging temperature of 1250 ° C., the average equivalent circle diameter of MnS having a circle equivalent diameter of 0.36 μm or more and less than 4.0 μm is 2.
It must be 5 μm or less (area 4.9 μm 2 or less).

さらに本発明者らは、以下の試験によりTi炭窒化物、Mn
S複合利用によるオーステナイト組織の粗大化防止に対
する相乗的な効果を見出した。
Furthermore, the inventors of the present invention conducted the following tests on Ti carbonitride, Mn
We have found a synergistic effect on the prevention of coarsening of the austenite structure by the combined use of S.

試験素材は第2表に示した成分の鋼を300kgインゴッ
ト、50kg、20kgインゴットに鋳造し、熱間にて直径30mm
の棒鋼に圧延したものである。これらの鋼を1100℃から
1300℃に30分加熱した後、水焼き入れし、圧延方向と垂
直な断面の旧オーステナイト結晶粒度を調べた。
As the test material, steel of the composition shown in Table 2 was cast into 300 kg ingots, 50 kg and 20 kg ingots, and the diameter was 30 mm during hot working.
It is a rolled steel bar. These steels from 1100 ° C
After heating at 1300 ° C for 30 minutes, water quenching was performed, and the prior austenite grain size in a cross section perpendicular to the rolling direction was examined.

この結果を第4図に示した。S量は少なく、Tiが添加さ
れたNo.1の場合、オーステナイト結晶粒は1200℃以下で
は非常に微細であるが、1200℃を越えた温度で急激に粗
大化している。また、十分なSが添加されているがTiが
無いNo.2では、結晶粒径は安定しているが、Ti添加と比
べると粗大である。これに対し,TiとSが添加されてい
るNo.3、4、5では、高温まで非常に微細な結晶粒度を
保つことが分る。すなわちTi炭窒化物とMnSのオーステ
ナイト結晶粒粗大化防止の効果は、相乗的であることが
わかった。
The results are shown in FIG. In the case of No. 1 in which the amount of S was small and Ti was added, the austenite crystal grains were extremely fine at 1200 ° C. or less, but were rapidly coarsened at a temperature exceeding 1200 ° C. Further, in No. 2 in which sufficient S is added but Ti is not present, the crystal grain size is stable, but it is coarse compared to the addition of Ti. On the other hand, in Nos. 3, 4 and 5 in which Ti and S are added, it is found that the crystal grain size is extremely fine even at high temperatures. That is, it was found that the effects of Ti carbonitride and MnS for preventing austenite crystal grain coarsening are synergistic.

素材棒鋼断面上から抽出レプリカを採り、電子顕微鏡に
より観察した結果、No.3のTi炭窒化物の最大径の平均は
0.23μm、No.4では0.15μm、No.5で0.06μmであっ
た。
As a result of taking an extraction replica from the cross section of the raw steel bar and observing it with an electron microscope, the average maximum diameter of Ti carbonitride No. 3 is
0.23 μm, No. 4 was 0.15 μm, and No. 5 was 0.06 μm.

この結果から、相乗的なγ組織の粗大化防止効果は、Ti
の平均大きさが約0.15μm以下の時に特に顕著であり、
1250以上の温度域で結晶粒度が5番以上の細粒となるこ
とがわかる。ここでTi炭窒化物の最大径の平均とは、立
方体状のTi炭窒化物の場合、面の対角線長さであり、球
状のTi炭窒化物の場合では最大直径である。
From this result, the synergistic γ structure coarsening prevention effect is
Is especially remarkable when the average size of is less than about 0.15 μm,
It can be seen that in the temperature range of 1250 or higher, the grain size becomes finer grains of size 5 or higher. Here, the average of the maximum diameters of Ti carbonitrides is the diagonal length of the surface in the case of cubic Ti carbonitrides, and the maximum diameter in the case of spherical Ti carbonitrides.

〔作 用〕[Work]

以下に本発明の構成要件の限定理由について説明する。 The reasons for limiting the constituent features of the present invention will be described below.

Cについて、 Cは鋼を強化するのに不可欠の元素である。機械構造用
として要求される強度を確保するため0.18%以上が必要
である。しかし、0.60%以上を添加すると靱性が劣化す
るため上限を0.60%とした。
Regarding C, C is an essential element for strengthening steel. 0.18% or more is required to secure the strength required for mechanical structures. However, addition of 0.60% or more deteriorates toughness, so the upper limit was made 0.60%.

Siについて、 Siは脱酸材として添加されるが、その他に固溶Siとして
鋼を強化する働きがある。0.10%未満では脱酸材として
不足であり、2.00%より多くては、鋼が必要以上に硬く
なるため靱性の劣化が著しいので、これを限定する。
Regarding Si, Si is added as a deoxidizing agent, but in addition to this, it functions as solid solution Si to strengthen steel. If it is less than 0.10%, it is insufficient as a deoxidizing agent, and if it is more than 2.00%, the steel becomes unnecessarily hard and the toughness is significantly deteriorated.

Mnについて、 Mnは脱酸材として働くほかに焼入性を高め、組織を微細
化する作用があり、強化元素として働く。0.50%未満で
は強度が不足するが、2.00%を越えて添加しても靱性の
劣化を招く。
Regarding Mn, Mn acts not only as a deoxidizing agent, but also as a hardening element, which has the function of refining the structure and acts as a strengthening element. If it is less than 0.50%, the strength is insufficient, but if it exceeds 2.00%, the toughness is deteriorated.

Sについて、 本発明の最も重要な元素であり、MnSを形成することに
より熱間鍛造温度域におけるオーステナイト組織の粗大
化を防止する。この効果は0.01%以上で期待されるが、
0.10%を越えると衝撃値の異方性が大きくなる。また、
Sは被削性を改善する。
Regarding S, which is the most important element of the present invention, formation of MnS prevents coarsening of the austenite structure in the hot forging temperature range. This effect is expected at 0.01% or more,
When it exceeds 0.10%, the anisotropy of impact value becomes large. Also,
S improves machinability.

Crについて、 Crは組織の微細化を通じて強度、靱性を高める作用があ
る。この作用は、0.10%未満では期待できない。また多
量に添加された場合靱性を低下させるので、上限を1.20
%とした。
Regarding Cr, Cr has the effect of increasing strength and toughness through refinement of the structure. This effect cannot be expected below 0.10%. If added in a large amount, it decreases toughness, so the upper limit is 1.20.
%.

Vについて、 Vは冷却中に炭化物として析出する事により、鋼を著し
く強化する。強化作用を発揮するために0.03%が必要で
あるが、0.20%を越えて添加しても硬くなりすぎて靱性
を劣化させる。
Regarding V: V significantly strengthens steel by precipitating as carbides during cooling. 0.03% is necessary for exerting a strengthening effect, but if added over 0.20%, it becomes too hard and deteriorates toughness.

Alについて、 Alは脱酸材として働き、また炭窒化物として組織を微細
化する。0.005%未満では脱酸効果が期待できないが、
0.05%を越えて添加しても組織の微細化作用が飽和す
る。
Regarding Al, Al acts as a deoxidizer and also refines the structure as carbonitride. If less than 0.005%, the deoxidizing effect cannot be expected, but
Even if added over 0.05%, the micronization effect of the structure is saturated.

Nについて、 NはTiを高温で溶解しないTi窒化物とし、組織を微細化
するために添加される。十分な量のTi窒化物を析出させ
るためには、Nは0.006%以上が必要である。しかし多
量に添加しても、固溶Nが増加して靱性の劣化をもたら
すだけであるので、Nは0.020%以下とする。
Regarding N, N is a Ti nitride that does not dissolve Ti at high temperature, and is added to refine the structure. In order to deposit a sufficient amount of Ti nitride, N needs to be 0.006% or more. However, even if added in a large amount, the amount of solute N increases and only causes deterioration of toughness, so N is made 0.020% or less.

Tiについて、 請求項の第2項において必要不可欠であるのがTiであ
り、鋼中に炭窒化物として微細分散し、再加熱時のオー
ステナイト組織を微細化する。組織の微細化をするに
は、0.005%以上必要であるが、0.050%を越えた場合効
果が飽和する。
Regarding Ti, it is Ti that is indispensable in the second aspect of the claim, and it is finely dispersed as carbonitride in the steel to refine the austenite structure during reheating. 0.005% or more is required to make the structure finer, but the effect is saturated when it exceeds 0.050%.

MnS粒子の大きさは、鍛造加熱時のオーステナイト組織
の大きさを決定する大きな要因であり、本発明に不可欠
の要件である。MnSは、オーステナイト結晶粒界を所謂
ピン止することにより微細化する。加熱時のオーステナ
イト結晶粒度は、棒鋼の圧延方向と垂直な断面上で測定
したときの大きさが0.1μm2以上、12.6μm2未満のMnSの
平均大きさで決定される。微細組織を得るためには、こ
の0.1μm2以上、12.6μm2未満のMnSの平均が4.9μm2
下である必要がある。
The size of MnS particles is a major factor that determines the size of the austenite structure during forging heating, and is an essential requirement for the present invention. MnS is refined by so-called pinning the austenite grain boundaries. AGS during heating, the size when measured on the rolling direction and the cross section perpendicular bars are 0.1 [mu] m 2 or more, as determined by the average size of MnS of less than 12.6μm 2. To obtain a microstructure, the 0.1 [mu] m 2 or more, the average of MnS of less than 12.6Myuemu 2 needs be 4.9 [mu] m 2 or less.

Tiは、その大きさ(Ti析出物の最大径)が細かいほどオ
ーステナイト組織を微細化するが、特に平均が0.15μm
以下の場合、オーステナイト組織の微細化効果はMnSの
効果と相乗的となり、高温においても安定した微細組織
を得ることができる。
The finer the Ti (maximum diameter of Ti precipitate), the finer the austenite structure, but the average is 0.15 μm.
In the following cases, the austenite structure refining effect is synergistic with the effect of MnS, and a stable microstructure can be obtained even at high temperatures.

なお本発明の鋼の被削性を改善する目的で、Pb,Bi,Caを
加えても発明の効果には影響しない。これらの元素につ
いては、Pb:0.02%,Bi:0.02%,Ca:0.001%以上を添加す
ることにより被削性を向上させる。これらは目的に応じ
た元素、量を添加すれば良いが、いずれにしても多量に
添加した場合には機械的性質の異方性が増し、また靱性
の低下が起るため、上限をPb:0.35%以下、Bi:0.35%以
下、Ca:0.02%以下にすることが望ましい。
Note that addition of Pb, Bi, and Ca for the purpose of improving the machinability of the steel of the present invention does not affect the effect of the invention. For these elements, the machinability is improved by adding Pb: 0.02%, Bi: 0.02%, Ca: 0.001% or more. These elements may be added according to the purpose, the amount may be added, but in any case if a large amount is added, anisotropy of mechanical properties increases, and toughness decreases, so the upper limit is Pb: 0.35% or less, Bi: 0.35% or less, Ca: 0.02% or less is desirable.

〔実施例〕〔Example〕

第3表中No.1からNo.37に示した成分の鋼を、300kg鋼塊
に鋳造し、直径60mmの棒鋼に圧延した。No.38からNo.42
は150kg鋼塊に鋳造後、直径20mmから100mmの棒鋼に圧延
した。また、No.43から46は、それぞれ、25kg,500kg,1
t,2t,4t鋼塊に鋳造し、直径60mmの棒鋼とした。
Steels having compositions shown in No. 1 to No. 37 in Table 3 were cast into 300 kg ingots and rolled into steel bars having a diameter of 60 mm. No.38 to No.42
Was cast into a 150 kg ingot and then rolled into a steel bar with a diameter of 20 mm to 100 mm. In addition, No. 43 to 46 are 25 kg, 500 kg, 1 respectively
Cast into t, 2t, and 4t steel ingots to make steel bars with a diameter of 60 mm.

これらの圧延のままの棒鋼の、圧延方向と垂直な断面上
におけるMnS大きさは、反射電子法により測定し、Ti析
出物大きさは同位置から抽出レプリカを採って電子顕微
鏡にて観察、測定した。測定結果も第3表に示した。
These as-rolled steel bars, the MnS size on the cross section perpendicular to the rolling direction is measured by the backscattered electron method, and the Ti precipitate size is observed and measured with an electron microscope by taking an extraction replica from the same position. did. The measurement results are also shown in Table 3.

これらの棒鋼を1250℃にて30分加熱し、自動車用プロペ
ラシャフトに鍛造、空冷した。このプロペラシャフトか
ら引張り試験片、衝撃試験片を採取し試験に供した。こ
の結果を第4表に示す。
These steel bars were heated at 1250 ° C for 30 minutes, forged into a propeller shaft for automobiles, and air-cooled. Tensile test pieces and impact test pieces were sampled from this propeller shaft and used for the test. The results are shown in Table 4.

本発明の鋼は、従来鋼に比較し、高強度高靱性を備えて
いることが分る。
It can be seen that the steel of the present invention has high strength and high toughness as compared with the conventional steel.

〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明の成分系とMnS粒子大きさ、
及びTi炭窒化物大きさを有する鋼を製造するならば、熱
間鍛造のままで高強度、高靱性を備えた鋼となり、自動
車、産業機械などの熱鍛部品の素材として適している。
[Effect of the invention] As described above, the component system and MnS particle size of the present invention,
If a steel having a Ti carbonitride size is produced, it will be a steel with high strength and high toughness as hot forged, and is suitable as a material for hot forged parts such as automobiles and industrial machines.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は素材棒鋼の圧延方向と垂直な断面で測定した全
MnSの円相当直径(MnSと同一面積の円を仮定したときの
円の直径)の平均と、1250℃再加熱時のオーステナイト
結晶粒半径の関係を表した図面である。 第2図は素材棒鋼の圧延方向と垂直な断面で測定したMn
S円相当直径と1250℃再加熱時のオーステナイト結晶粒
半径の関係を表した図面であるが、MnSは0.36μm以上
4.0μm未満の円相当直径をもったMnS、面積でいえば0.
1μm2以上、12.6μm2未満のMnSを対象に平均を計算した
ものである。 第3図は1250℃加熱時におけるオーステナイト結晶粒径
と、直径25mm削り出し棒鋼を1250℃に30分加熱して空冷
した試料の衝撃破面遷移温度との関係を示した図面であ
る。 第4図は第2表に示した素材棒鋼を再加熱したときのオ
ーステナイト結晶粒度を表した図面である。
Figure 1 shows the total measured in the cross section perpendicular to the rolling direction of the raw steel bar.
2 is a drawing showing the relationship between the average circle equivalent diameter of MnS (the diameter of a circle assuming a circle of the same area as MnS) and the austenite grain radius upon reheating at 1250 ° C. Fig. 2 shows Mn measured in a cross section perpendicular to the rolling direction of the raw steel bar.
It is a drawing showing the relationship between the S-circle equivalent diameter and the austenite grain radius when reheating at 1250 ° C. MnS is 0.36 μm or more
MnS with a circle equivalent diameter of less than 4.0 μm, in terms of area is 0.
1 [mu] m 2 or more, is obtained by calculating the average target of MnS of less than 12.6μm 2. FIG. 3 is a drawing showing the relationship between the austenite crystal grain size at the time of heating at 1250 ° C. and the impact fracture surface transition temperature of a sample obtained by heating a 25 mm diameter machined steel bar to 1250 ° C. for 30 minutes and air cooling. FIG. 4 is a drawing showing the austenite grain size when the raw steel bars shown in Table 2 are reheated.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】重量%で、 C:0.18−0.60 Si:0.10−2.00 Mn:0.50−2.00 S:0.01−0.10 Cr:0.05−1.00 V:0.03−0.20 N:0.006−0.0200 Al:0.02−0.06 を含み、残部がFeの成分を有する熱間圧延のままの棒鋼
の状態で、圧延方向と垂直な棒鋼断面上において観察さ
れる面積0.1μm2以上、12.6μm2未満の範囲のMnS粒子の
全平均面積が4.9μm2以下であることを特徴とする高靱
性熱間鍛造用非調質棒鋼。
1. In weight%, C: 0.18-0.60 Si: 0.10-2.00 Mn: 0.50-2.00 S: 0.01-0.10 Cr: 0.05-1.00 V: 0.03-0.20 N: 0.006-0.0200 Al: 0.02-0.06 wherein the balance is in a steel bar remains in the hot-rolled with a component of Fe, rolling direction perpendicular bars cross on the observed area 0.1 [mu] m 2 or more in the total average of MnS particles in the range of less than 12.6Myuemu 2 A high toughness non-heat treated steel bar for hot forging characterized by having an area of 4.9 μm 2 or less.
【請求項2】成分がさらに重量%でTi:0.005−0.050を
含有し、該Tiの含有によって析出形成した各Ti炭窒化物
の最大径の全平均が0.15μm以下を含む請求項(1)記
載の高靱性熱間鍛造用非調質棒鋼。
2. The component further contains Ti: 0.005-0.050 by weight%, and the total average maximum diameter of the Ti carbonitrides formed by the inclusion of Ti is 0.15 μm or less (1). Non-heat treated steel bar for high toughness hot forging described.
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