(57)【要約】高強度を有し，複雑な熱処理プロセスを必要とせず，反りにくい工業用鋼材は（wt%単位にて），C: 0.25%以下, Si: 0.45以下, Mn: 0.20 - 2.00%,Cr: 0 - 4.00%, Mo: 0.6 - 3.0%, N: 0.004 -0.020%,, S: 0.40%以下, Al: 0.001 - 0.035%, B: 0.0005 - 0.0025%, Nb:0.015%以下, Ti: 0.01%以下, V: 0.10%以下, Ni: 1.5%以下, Cu:  2.0%以下, 残部: 鉄及び不可避的不純物，を含む。Al含有量（%Al）, Nb含有量（%Nb）, Ti含有量（%Ti）, V含有量（%V）及びN含有量（%N）は，%Al/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 > %N/3.75を満足する。本発明鋼材は，少なくとも750 MPaの降伏強度及び少なくとも950 MPaの引張強度を有し，少なくとも80 vol.-%がベイナイトよりなり，残部が合計で最大20 vol.-%のオーステナイト，フェライト，パーライト及び／又はマルテンサイトよりなる組織を有する。その特性のために本発明鋼材は，断面が長手方向に沿って大きく変化する鍛造部品を製造するのに適している。本発明は，該鍛造部品の製造方法も提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも750 MPaの降伏強度及び少なくとも950 MPaの引張強度を有し，少なくとも80 vol.-%のベイナイトと，残部が合計で最大20 vol.-%のオーステナイト，フェライト，パーライト及び／又はマルテンサイトよりなる組織を有する工業用鋼材であって，該鋼材が（wt.-%単位にて）：
C:  0 - 0.25%
Si: 0 - 1.5%
Mn: 0.20 - 2.00%
Cr: 0 - 4.00%
Mo: 0.6 - 3.0%
N:  0.004 -0.020%
S:  0 - 0.40%
Al: 0.001 - 0.035%
B:  0.0005 - 0.0025%
Nb: 0 - 0.015%
Ti: 0 - 0.01%
V:  0 - 0.10%
Ni: 0 - 1.5%
Cu: 0 - 2.0%
残部:   鉄及び不可避的不純物
を含み，Al含有量（%Al）, Nb含有量（%Nb）, Ti含有量（%Ti）, V含有量（%V）及びN含有量（%N）が，%Al/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 > %N/3.75を満足することを特徴とする鋼材。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼材であって，C含有量が少なくとも0.09 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鋼材であって，Al含有量が少なくとも0.004 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の鋼材であって，Al含有量が最大で0.020 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の鋼材であって，Nb含有量が少なくとも0.003 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の鋼材であって，Nb含有量が最大で0.01 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の鋼材であって，Ti含有量が少なくとも0.001 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の鋼材であって，Ti含有量が最大で0.008 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の鋼材であって，V含有量が少なくとも0.02 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の鋼材であって，V含有量が最大で0.075 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の鋼材であって，破断点Aにおける伸びが少なくとも10 %であることを特徴とする鋼材。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の工業用鋼材を含む鍛造部品。
【請求項１３】
少なくとも750 MPaの降伏強度及び少なくとも950 MPaの引張強度を有し，少なくとも80 vol.-%のベイナイトと，残部が合計で最大20 vol.-%のオーステナイト，フェライト，パーライト及び／又はマルテンサイトよりなる組織を有する鍛造部品を製造する方法であって：
ａ）請求項１〜１０の何れか一項に記載した成分組成を有する工業用鋼材を含む，鍛造用半完成品を形成するステップと；
ｂ）該鍛造用半完成品を，前記工業用鋼材のAc3温度よりも少なくとも100°C高い鍛造温度まで加熱するステップと；
ｃ）鍛造温度まで加熱された鍛造用半完成品に鍛造を施して鍛造部品を形成するステップと；
ｄ）該鍛造部品を前記鍛造温度から，それよりも200°C低い温度まで冷却し，その冷却時におけるt8/5時間を10-1,000 sとするステップと；を備える方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって，前記鍛造温度は，1,150°Cよりも高温であることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１２又は１３に記載の方法であって，冷却後の鍛造部品に，0.5-2時間に亘り180-375°Cの温度下で焼き戻しを行うことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，少なくとも80 vol.-%のベイナイト組織を含む高強度工業用鋼材に関する。
【０００２】
また，本発明は，該鋼材から製造される鍛造部品に関する。
【０００３】
更に，本発明は，本発明鋼材から鍛造部品を製造する方法に関する。
【０００４】
なお，本明細書において，合金や成分組成について「%」と記載する場合，特に明示しない限り，何れも重量％（wt%）を指す。
【０００５】
更に，本明細書において，本発明鋼材及び比較例鋼材に係る全ての機械的特性は，特に明示しない限り，DIN EN ISO 6892-1に基づいて決定されるものである。
【背景技術】
【０００６】
非特許文献１：Christoph Keul, et al., “Entwicklung eines hochfesten duktilen bainitischen (HDB) Stahls fur hochbeanspruchte Schmiedebauteile”, Schmiede-Journal, Sept. 2010, lndustrieverband Massivumformung e.V. において報じられているように，特に鍛造業界では，高強度及び脆性を達成すると同時に，製造プロセスチェーンを短縮可能とする鋼材についてのニーズが存在している。この点に関して同論文は，ベイナイト組織を有し，良好な強度及び脆性が追加的な熱処理を必要とせずに組み合わされ，1,200 MPaを超える引張強度，850 MPaを超える降伏強度，室温下で27 Jのノッチ衝撃エネルギを印加したときの10 %を超える破断伸度を特徴とする材料についても開示している。同論文は，更に，そのような特性を有する合金化技術として，C: 0.18 %, Si: 1.53 %, Mn: 1.47 %, S: 0.007 %, Cr: 1.30 %, Mo: 0.07 %, B: 0.0020 %, Nb: 0.027 %, Ti: 0.026 %, N: 0.0080 %，残部：鉄及び不可避的不純物，を含む鋼材や， C: 0.22 %, Si: 1.47 %, Mn: 1.50 %, S: 0.006 %, Cr: 1.31 %, Mo: 0.09 %, B: 0.0025 %, Nb: 0.035 %, Ti: 0.026 %, N: 0.0108 %，残部：鉄及び不可避的不純物（何れもwt%単位），を含む鋼材を提案している。
【０００７】
これと同様に，落とし鍛造部品を製造するための，追加的な熱処理を必要とせずに高強度及び高脆性を発現する鋼材を目指した別のアプローチが特許文献１：欧州特許第1546426号明細書に開示されている。特許文献１に係る鋼材は，C: 0.12 - 0.45 %, Si: 0.10 - 1.00 %, Mn: 0.50 - 1.95 %, S: 0.005 - 0.060 %, Al及びTi: 何れも0.004 - 0.050 %, Cr, Ni, Co, W, Mo及びCu: 何れも0.60 %以下, B: 0.050 %以下, Nb: 0.050 %以下, V: 0.10 - 0.40 %, N: 0.015 - 0.04 %, 残部：鉄及び不可避的不純物（何れもwt%単位），を含み，V含有量及びN含有量の積が0.0021 - 0.0120であり，S含有量（%S）, Al含有量（%Al）, Nb含有量（%Nb）及びTi含有量（%Ti）が，1.6 x %S + 1.5 x %Al + 2.4 x %Nb + 1.2 x %Ti = 0.040 - 0.080 % を満足し，更に，Mn含有量（%Mn）, Cr含有量（%Cr）, Ni含有量（%Ni）, Cu含有量（%Cu）及びMo含有量（%Mo）が，1.2 x %Mn + 1.4 x %Cr + 1.0 x %Ni + 1.1 x %Cu + 1.8 x %Mo = 1.00 - 3.50 %.
を満足する。
【０００８】
この場合，脆性に関して必要とされる改善を図るためには，鋼材における炭素含有量を低下させることが本質的に必要と考えられている。この従来技術に付随する強度低下は，混晶組成が生じるように含有量を調和させた通常の合金元素によって補償している。
【０００９】
特許文献２：ドイツ特許第69728076号明細書／欧州特許第0787812号明細書は，鍛造鋼材部品の製造プロセスを開示している。このプロセスでは，C: 0.1 - 0.4 %, Mn: 1 -1.8 %, Si: 0.15 - 1.7 %, Ni: 1 %以下, Cr: 1.2 %以下, Mo: 0.3 %以下, V: 0.3 %以下, Cu: 0.35 %以下，及び，何れも任意的に，Al: 0.005 - 0.06 %, B: 0.0005 - 0.01 %, Ti: 0.005 - 0.03 %, Nb: 0.005 % - 0.06 %, S: 0.005 - 0.1 %, Ca: 0.006 %以下, Te: 0.03 %以下, Se: 0.05 %以下, Bi: up to 0.05 %，残部：鉄及び不可避的不純物（何れもwt%単位），を含む鋼材を鋳造して半完成品を形成し，この半完成品に通常の態様で熱間鍛造を施して鍛造部品を製造する。次に，鍛造部品に熱処理を施す。この熱処理は，0.5°C/sを超える冷却速度Vrにて，鋼材がオーステナイトである温度から，Ms +100°C乃至Ms -20°Cの範囲内の温度まで冷却するステップを含む。更に，鍛造部品を少なくとも２分間に亘って温度Tm及び温度Tfの間の温度に保持し，ここにTf > Tm -100°Cである。かくして，実質的にベイナイト組織を有し，温度Tm及びTfの間に形成されるベイナイトの含有量が少なくとも15%，好適には少なくとも20%の鋼材を得ることを意図したものである。
【００１０】
上記の鋼材を使用して行った実験によれば，そのようなベイナイト鋼材は，断面が大きく変化する部品には不適当であることが判明した。これは，鋼材が反りやすく，機械的特性も大きく変動するからである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Christoph Keul, et al., “Entwicklung eines hochfesten duktilen bainitischen (HDB) Stahls fur hochbeanspruchte Schmiedebauteile”, Schmiede-Journal, Sept. 2010, lndustrieverband Massivumformung e.V.
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】欧州特許第1546426号明細書
【特許文献２】ドイツ特許第69728076号明細書／欧州特許第0787812号明細書
【発明の概要】
【００１３】
上述した従来技術に鑑み，本発明の主たる課題は，高強度を有し，複雑な熱処理プロセスを必要とせず，反りにくく，それ故に，鍛造技術を適用して，断面が長手方向に沿って大きく変化する鍛造部品を製造するのに特に適した鋼材を提供することである。
【００１４】
また，本発明は，複雑な熱処理プロセスを必要とせずに，特性を最適に組み合わせた鍛造部品を提供するものである。
【００１５】
更に，本発明は，簡単な手段により特性を最適に組み合わせた鍛造部品を製造する方法を提供するものである。
【００１６】
鋼材に関して本発明は，上述した課題を，請求項１に記載した鋼材によって解決する。
【００１７】
鍛造部品に関して本発明は，上述した課題を，鋼製部品を本発明鋼材で製造することにより解決する。
【００１８】
最後に，方法に関して本発明は，上述した課題を，鍛造部品を請求項１３に記載したプロセスステップで製造することにより解決する。
【００１９】
本発明の有利な実施形態は，従属請求項に記載されており，独立請求項に係る発明と併せて，以下に詳述するとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明鋼材の時間−温度線図である。
【図２】熱処理における加熱温度の影響を示す時間−温度線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の工業用鋼材は，降伏強度が少なくとも750 MPa，引張強度が少なくとも950 MPaであって，その組織の少なくとも80 vol.-%がベイナイト，残りの20 vol.-%はオーステナイト，フェライト，パーライト又はマルテンサイトよりなる。
【００２２】
ここに，本発明鋼材は，破断点Aにおける少なくとも10%，特に少なくとも12%という高い伸びを特徴とするものである。実際問題として，本発明鋼材は，破断点Aにおける少なくとも15%の伸びを常に達成することが確認された。
【００２３】
すなわち，本発明鋼材は，C: 0.25 % C以下, Si: 1.5 %以下，特に1 %以下又は0.45 %以下，Mn: 0.20 - 2.00 %, Cr: 4.00 %以下，Mo: 0.7 - 3.0 %, N: 0.004 - 0.020 %, S: 0.40 %以下, Al: 0.001 - 0.035 %, B: 0.0005 - 0.0025 %, Nb: 0.015 %以下,Ti: 0.01 %以下, V: 0.50 %以下, Ni: 1,5 %以下, Cu: 2,0 %以下，残部: 鉄及び不可避的不純物（何れもwt.-%単位）を含む。更に，Al含有量（%Al）, Nb含有量（%Nb）, Ti含有量（%Ti）, V含有量（%V）及びN含有量（%N）は，%Al/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 > %N/3.75を満足する。
【００２４】
製造に由来する不可避的不純物は，関心対象の特性に関して合金化プロセスに影響を及ぼさない量の全ての元素を含み，製鋼過程に応じて，又はそれぞれの選択された原材料（スクラップ）に応じて溶湯に溶け込む。不可避的不純物は，特に，P: 0.0035%以下も含む。
【００２５】
本発明鋼材や，これより製造される鍛造部品は，特に，種々の部品寸法に応じて，鍛造温度からの冷却の間に，鍛造部品の体積全体に亘って顕著に異なる冷却条件が支配的な場合であっても一様な特性分布を特徴とする。この冷却条件に対する不感性は，本発明鋼材が，可及的にベイナイトのみよりなる硬度変化の小さい組織により達成されるものである。この均一な微細組織は，同時に，内部応力が低く，これにより反り挙動に対して好ましい影響が及ぼされる。
【００２６】
従って，本発明鋼材は，体積及び寸法が顕著に異なるセクションの共存する鍛造部品を製造するのに特に適している。本発明鋼材が特に好適に使用できる鍛造技術により製造される鍛造部品としては，特に内燃機関用のクランクシャフトやピストンロッド等を例示することができる。
【００２７】
更に，シャシーや車輪サスペンションの分野における，断面が顕著に異なる部品も，高い信頼性をもって本発明鋼材から製造することができ，その際，研削による大掛かりな事後処理は不要であり，所期の強度特性を維持することができる。
【００２８】
本発明鋼材の温度−時間線図を図１に示す。同図から理解できるように，材料工学的な見地から言えば，本発明鋼材は，鍛造熱からの連続的な冷却を行えば，ベイナイト化処理のために特に広い温度域を選択することができる。これにより，本発明鋼材の合金化は，冷却過程において，マルテンサイト又はフェライト及び／又はパーライトの量が，何れも組織の特性に影響を及ぼさないように選択することができる。従って，本発明鋼材は主として，すなわち少なくとも80 vol.-%のベイナイト組織を特徴としており，ここに，本発明鋼材の組織におけるベイナイト以外の部分は，材料工学的な意味では鋼材が完全にベイナイト組織を有すると認められる程度にまで最小化されたものである。
【００２９】
この場合，本発明鋼材においては，可及的に冷却速度とは無関係に，ベイナイト組織に略一定の硬度を生じさせることができる。一定の硬度は，以前はオーステナイトが占めていた組織部分が，好適にはベイナイト変態段階において，ベイナイトに変態したことの所産である。
【００３０】
炭素含有量を最大で0.25 wt.-%と限定したのは，一方において，本発明鋼材が，最大化された強度にも関わらず良好な伸び及び脆性特性を有することを意味する。
本発明鋼材において，炭素の低含有量は，ベイナイト変態を加速して不所望の組織部分の生成を回避するのにも寄与する。
【００３１】
しかしながら，これと同時に，本発明鋼材において，ある量の炭素は強度にも寄与し得るものである。そのために，鋼材における少なくとも0.09 wt.-%の炭素含有量が推奨可能である。従って，本発明鋼材における炭素含有量の最適化は，炭素含有量を0.09 - 0.25 wt.-%に調整することにより達成される。
【００３２】
本発明鋼材におけるSi含有量は，ベイナイト変態をなるべく早期に生じさせるために1.5 wt.-%以下，特に1 wt.-% or 0.75 wt.-%に限定する。この効果を確実に達成するため，Si含有量の最大値は4.5 wt.-%とすることもできる。
【００３３】
本発明鋼材におけるMo含有量は，組織がフェライト又はパーライトに変態されるのを遅延させるため，0.6 - 3.0 wt.-%である。この効果は，特に少なくとも0.7 wt.-%，特に0.70 wt.-%を超えるMoが鋼材中に存在する場合に生じるものである。Mo含有量が3.0 wt.-%を超える場合には，本発明鋼材におけるMoの積極的効果を経済的に増進し得るものではない。これとは別に，Mo含有量が3.0 wt.-%を超える場合には，脆性特性に悪影響を及ぼすモリブデンに富んだカーバイド相の形成される危険がある。本発明鋼材におけるMo含有量は，少なくとも0.7 wt.-%である場合に最適な効果を期待することができる。この場合，最大で2.0 wt.%のMo含有量が特に効果的であることが確認された。
【００３４】
本発明鋼材におけるマンガン含有量は，引張強度及び降伏強度を調和させるために，0.20 - 2.00 wt.-%である。強度を高めるために，Mnの最低含有量は0.20 wt.-%とする必要がある。この効果を特に高い信頼性をもって達成すべき場合には，Mnの最低含有量を少なくとも0.35 wt.-%とすることができる。過度に高いMn含有量は，ベイナイト変態を遅延させ，主としてマルテンサイト変態を生じさせることにつながる。それ故に，Mn含有量は最大で2.00 wt.-%，特に1.5 wt.-%に限定数rものである。Mnの存在による悪影響は，本発明鋼材におけるMn含有量の最大値を1.1 wt.-%とすることにより，特に高い信頼性をもって回避することができる。
【００３５】
本発明鋼材における硫黄含有量は，鋼材の加工性を支援するために0.4 wt.-%以下，特に最大で0.1 wt.-%，又は最大で0.05 wt.-%とすることができる。
【００３６】
本発明鋼材の機械的特性及び微細組織を実現する合金化技術を微調整するため，本発明において採用する合金化プロセスは，ボロン：0.0005 - 0.0025 wt.-%, 窒素：0.004 - 0.020 wt.-%，特に，少なくとも0.006 wt.-%，又は0.0150 wt.-%以下，アルミニウム：0.001 - 0.035 wt.-%，ニオブ：0.015 wt.-%以下，チタン：0.01 wt.-%以下，及びバナジウム：0.10 wt.-%以下を組合わせた微細合金化を行うものである。
【００３７】
この場合，Al, Nb, Ti, V及びNの各含有量%Al, %Nb, %Ti, %V及び%Nは：%Al/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 > %N/3,75を満足するように設定する。工業用鋼材に含まれる窒素は，Al含有量，並びに添加されるNb, Ti 及びVの各含有量に基づいて完全に拘束されて変態遅延効果を発現する。これと同時に，本発明に従って互いにバランスさせた微細元素の各含有量及びN含有量は，微細粒の安定化及び強度向上に寄与する。
【００３８】
本発明に基づく窒素の拘束により，ボロンをマトリクス内における溶解元素として機能させ，フェライト及び／又はパーライトの形成を抑制することが可能である。
【００３９】
微細合金元素及びアルミニウムの利点を高い信頼性の下で達成するため，Al含有量を少なくとも0.004 wt.-%, Ti含有量を少なくとも0.001 wt.-%, V含有量を少なくとも0.02 wt.-%，又はNb含有量を少なくとも0.003 wt.-%とするのが有利であり得る。この場合，一方では微細合金元素V, Ti及びNbを，そして他方ではAlを，いずれも単独で，或いはAl, V, Ti及びNbの群より選択される１種又は２種以上と組み合わせて，それぞれ上述した最小値を超える量だけ含有させることができる。
【００４０】
本発明鋼材におけるTi含有量を0.008 wt.-%以下, Nbの含有量をof up to 0.01 wt.-%以下, V含有量を0.075 wt.-%以下，又はAl含有量を0.020 wt.-%以下とすれば，これら元素の作用を特に有効に活用することができる。これと同時に，形成される窒化物又は炭窒化物は，強度を向上させると共に微細粒の安定性に寄与する。この場合にも，Ti, Nb, V又はAlの単独又は組み合わせにおける前記上限値は，関与する合金化元素の最適効果を達成するために遵守することができる。
【００４１】
任意的なCrの含有量を4.00 wt.-%以下，特に3 wt.-%以下又は2.5 wt.-%以下とすることは，本発明鋼材の耐久性及び耐食性の向上に寄与する。そのために，例えば，Crの含有量を，少なくとも0.5 wt.-%又は少なくとも0.8 wt.-%とすることができる。
【００４２】
同様に，任意的に含まれるNiの含有量を1.5 wt.-%以下とすることは，鋼材の焼き入れ性の向上に寄与する。
【００４３】
本発明鋼材を製造するため，出発材料に含まれていた合金元素，又は意図的に添加される合金元素は，Cuを含むことができる。この場合，鋼材に対する悪影響を回避するため，Cu含有量は2.0 wt.-%以下に限定する。本発明鋼材に任意的に含まれる銅の積極的効果は，最も微細なオーステナイト組織が形成され，これに関連して脆性レベルが顕著に向上することである。この効果は，本発明鋼材における銅含有量を少なくとも0.3 wt.-%，特に0.3 wt.-%超とすれば達成可能である。銅含有量を最大で0.9 wt.-%とすれば，銅の積極的効果を最適化することができる。
【００４４】
本発明鋼材を，典型的にはAc3よりも少なくとも100°C高い熱間加工用の加熱温度まで，特に900°Cを超える温度まで加熱して，熱間加工を施した後に，不動空気又は流動空気下において，制御された態様又は制御されない態様をもって，最終的に200°C以下の温度，特に室温まで冷却すれば，変態に引き続いて，非常に広範な冷却速度域に亘って一様なベイナイト組織が形成される。鋼材のAc3温度は，その組成に基づいて，既知の態様で決定することができる。加熱温度の上限値は，典型的には1,300°C，特に1,250°C又は1,200°Cである。
【００４５】
冷却速度域の目安としてはt8/5時間，すなわち熱間加工材を800°C から500°Cまで冷却するのに要する時間を適用することができる。本発明鋼材から製造される部品を冷却するためのt8/5時間は，10 - 1,000 sとすることができる。
【００４６】
特定事例の各々について選択される冷却時間は，それぞれの加熱温度に基づいて選択すべきである。加熱温度の影響は，図２の時間−温度線図から理解することができる。この線図は，加熱温度が900°C （実線），1,100°C （破線）及び1,300°C（点線）である場合における冷却時間中のそれぞれのベイナイト領域を示すものである。すなわち，加熱温度が900°Cと低い場合には，より短いt8/5時間を選択すべきであり，より高い加熱温度の場合には冷却をより遅いものとすることができる。本発明鋼材において，それぞれの加熱温度に関わらず，鋼材の冷却の間にベイナイト領域に確実に到達させるために，加熱温度範囲を900 - 1,300°Cとし，ひいてはt8/5時間を100 - 800 sとするのが望ましい。
【００４７】
それ故，本発明に係る合金化プロセスは，1,150°Cを超える温度下での熱間加工を可能とするものである。その結果として，熱間加工時における加工力を低下させ，非所望の結晶成長の発生を抑止することができる。
【００４８】
本発明は，更に，少なくとも750 MPaの降伏強度及び少なくとも950 MPaの引張強度を有し，少なくとも80 vol.-%のベイナイトと，残部が合計で最大20 vol.-%のオーステナイト，フェライト，パーライト及び／又はマルテンサイトよりなる組織を有する鍛造部品を製造する方法を提供する。この方法は：
ａ）上述した成分組成を有する工業用鋼材を含む，鍛造用半完成品を形成するステップと；
ｂ）該鍛造用半完成品を，前記工業用鋼材の成分組成に基づいて既知の態様で決定されるAc3温度よりも少なくとも100°C高い鍛造温度まで加熱するステップと；
ｃ）鍛造温度まで加熱された鍛造用半完成品に鍛造を施して鍛造部品を形成するステップと；
ｄ）該鍛造部品を前記鍛造温度から，それよりも200°C低い温度まで冷却し，その冷却時におけるt8/5時間を10-1,000 sとするステップと；を備える。
【００４９】
本発明方法を実施する過程において必要とされる鍛造力を低下又は最小化するため，鍛造の出発材料としての半完成品は，1,150°Cを超える鍛造温度まで加熱するのが有利であり得る。
【００５０】
本発明鋼材に熱間加工，特に鍛造を施して得られた部品の特性，特に強度及び脆性を調整するために，焼き戻しを行い，その間に部品を0.5 - 2 時間に亘って180 - 375°Cの温度範囲に維持することができる。
【００５１】
実際問題として，本発明によれば，少なくとも750 MPaの降伏強度及び少なくとも950 MPaの引張強度を有し，破断点Aにおける伸びが少なくとも15 %を有する鋼材を高い信頼性をもって達成することができ，破断点Aにおける伸びが少なくとも17 %を超えることが確認された。本発明鋼材を備える鍛造部品における特徴の組み合わせは，特に，鍛造部品を本発明方法で製造する場合に得られるものである。
【００５２】
以下，本発明を実施例に基づいて更に詳述する。
【００５３】
表１に示す成分組成を有する本発明に係る鋼材E1 - E6及び比較例鋼材Vを溶解し，ブロックを含む半完成品を製造した。この半完成品は，鍛造技術を適用する更なる処理に供するものである。
【００５４】
これらの半完成品は，鍛造成形のために温度Twまで加熱した後，落とし鍛造による熱間加工を既知の態様で行って鍛造品を形成し，更に，空気中で室温まで冷却した。このようにして得られた鍛造品の幾つかについては，引き続いて焼き戻しを行った。
【００５５】
表２は，供試鍛造品についての加熱温度Tw，臨界温度範囲である800 - 500°Cに亘って必要とされるt8/5時間，実際に採択した焼き戻し温度及び時間，引張強度Rm，降伏強度Re，伸びA，並びにノッチ衝撃エネルギWを示す。
【００５６】
実施例は，本発明に係る要件に適合する場合，鍛造部品の製造段階に設定される操作パラメータを広い範囲内で変更することができ，これにより最適化された機械的特性を有する熱間加工部品を製造することができることを示すものである。
【００５７】
【表１】
2019501280.tif 000002
【００５８】
【表２】
2019501280.tif 000003
【図１】
2019501280.tif 000004
【図２】
2019501280.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月7日(2018.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも750 MPaの降伏強度及び少なくとも950 MPaの引張強度を有し，少なくとも80 vol.-%のベイナイトと，残部が合計で最大20 vol.-%のオーステナイト，フェライト，パーライト及び／又はマルテンサイトよりなる組織を有する工業用鋼材であって，該鋼材が（wt.-%単位にて）：
C:            0 - 0.25% 
Si:           0 - 1.5% 
Mn:           0.20 - 2.00%
Cr:           0 - 4.00%
Mo:           0.6 - 3.0%
N:            0.004 -0.020%
S:            0 - 0.40% 
Al:           0.001 - 0.035% 
B:            0.0005 - 0.0025%
Nb:           0 - 0.015% 
Ti:           0 - 0.01%
V:            0 - 0.10%
Ni:           0 - 1.5%
Cu:           0 - 2.0%
残部:  鉄及び不可避的不純物
を含み，Al含有量（%Al）, Nb含有量（%Nb）, Ti含有量（%Ti）, V含有量（%V）及びN含有量（%N）が，%Al/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 > %N/3.75を満足することを特徴とする鋼材。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼材であって，C含有量が少なくとも0.09 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鋼材であって，Al含有量が少なくとも0.004 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の鋼材であって，Al含有量が最大で0.020 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の鋼材であって，Nb含有量が少なくとも0.003 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の鋼材であって，Nb含有量が最大で0.01 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の鋼材であって，Ti含有量が少なくとも0.001 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の鋼材であって，Ti含有量が最大で0.008 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の鋼材であって，V含有量が少なくとも0.02 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の鋼材であって，V含有量が最大で0.075 wt.-%であることを特徴とする鋼材。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の鋼材であって，破断点Aにおける伸びが少なくとも10 %であることを特徴とする鋼材。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の工業用鋼材を含む鍛造部品。
【請求項１３】
少なくとも750 MPaの降伏強度及び少なくとも950 MPaの引張強度を有し，少なくとも80 vol.-%のベイナイトと，残部が合計で最大20 vol.-%のオーステナイト，フェライト，パーライト及び／又はマルテンサイトよりなる組織を有する鍛造部品を製造する方法であって：
ａ）請求項１〜１０の何れか一項に記載した成分組成を有する工業用鋼材を含む，鍛造用半完成品を形成するステップと；
ｂ）該鍛造用半完成品を，前記工業用鋼材のAc3温度よりも少なくとも100°C高い鍛造温度まで加熱するステップと；
ｃ）鍛造温度まで加熱された鍛造用半完成品に鍛造を施して鍛造部品を形成するステップと；
ｄ）該鍛造部品を前記鍛造温度から，それよりも200°C低い温度まで冷却し，その冷却時におけるt8/5時間を10-1,000 sとするステップと；を備える方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって，前記鍛造温度は，1,150°Cよりも高温であることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の方法であって，冷却後の鍛造部品に，0.5-2時間に亘り180-375°Cの温度下で焼き戻しを行うことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2019501280.tif 000006
2019501280.tif 000007
2019501280.tif 000008
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