(57)【要約】  鋼製高性能機械部品であって、その組成が質量百分率で０．０５％≦Ｃ≦０．２５％；１．２％≦Ｍｎ≦２％；１％≦Ｃｒ≦２．５％；（８３０−２７０Ｃ％−９０Ｍｎ％−７０Ｃｒ％）≦５６０；痕跡量≦Ｓｉ≦１．５％；痕跡量≦Ｎｉ≦１％；痕跡量≦Ｍｏ≦０．５％；痕跡量≦Ｃｕ≦１％；痕跡量≦Ｖ≦０．３％；痕跡量≦Ａｌ≦０．１％；痕跡量≦Ｂ≦０．００５％；痕跡量≦Ｔｉ≦０．０３％；痕跡量≦Ｎｂ≦０．０６％；痕跡量≦Ｓ≦０．１％；痕跡量≦Ｃａ≦０．００６％；痕跡量≦Ｔｅ≦０．０３％；痕跡量≦Ｓｅ≦０．０５％；痕跡量≦Ｂｉ≦０．０５％；痕跡量≦Ｐｂ≦０．１％であり、残部が鉄及び処理によって生じる不純物であり、その構造がベイナイトであり、合計で２０％以下のマルテンサイト、初析フェライト及び／又はパーライトを含有することを特徴とする鋼製高性能機械部品、並びにこの組成を有する機械部品を製造するための方法が提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製高性能機械部品であって、その組成が、質量百分率で、
０．０５％≦Ｃ≦０．２５％
１．２％≦Ｍｎ≦２％
１％≦Ｃｒ≦２．５％
（８３０−２７０Ｃ％−９０Ｍｎ％−７０Ｃｒ％）≦５６０
痕跡量≦Ｓｉ≦１．５％
痕跡量≦Ｎｉ≦１％
痕跡量≦Ｍｏ≦０．５％
痕跡量≦Ｃｕ≦１％
痕跡量≦Ｖ≦０．３％
痕跡量≦Ａｌ≦０．１％
痕跡量≦Ｂ≦０．００５％
痕跡量≦Ｔｉ≦０．０３％
痕跡量≦Ｎｂ≦０．０６％
痕跡量≦Ｓ≦０．１％
痕跡量≦Ｃａ≦０．００６％
痕跡量≦Ｔｅ≦０．０３％
痕跡量≦Ｓｅ≦０．０５％
痕跡量≦Ｂｉ≦０．０５％
痕跡量≦Ｐｂ≦０．１％
であり、残部が鉄及び処理によって生じる不純物であり、その構造がベイナイトであり、合計で２０％以下のマルテンサイト、初析フェライト及び／又はパーライトを含有することを特徴とする、鋼製高性能機械部品。
【請求項２】
痕跡量≦Ｓｉ≦０．３％であることを特徴とする、請求項１に記載の部品。
【請求項３】
０．８≦Ｓｉ≦１．５％であることを特徴とする、請求項１に記載の部品。
【請求項４】
Ｎｉ≦０．５％であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の部品。
【請求項５】
０．０４％≦Ｍｏ≦０．５％であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の部品。
【請求項６】
０．０５％≦Ｖ≦０．３％であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の部品。
【請求項７】
０．００５％≦Ａｌ≦０．１％であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の部品。
【請求項８】
０．０００５％≦Ｂ≦０．００５％、痕跡量≦Ｎ≦０．００８０％、及びＴｉ％≦３．５Ｎ％であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の部品。
【請求項９】
０．００５％≦Ｔｉ≦０．０３％であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の部品。
【請求項１０】
０．００５％≦Ｓ≦０．１％であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の部品。
【請求項１１】
高性能機械部品のような鋼製部品を製造するための方法であって、
その組成が請求項１〜１０のいずれか１項に合致する鋼製のブランク又は棒を用意する工程、
前記ブランク又は棒を鍛造又は圧延によってオーステナイト領域において熱間加工する工程、
前記熱間加工したブランク又は棒を、合計で２０％以下のマルテンサイト、パーライト及び／又は初析フェライトを含有するベイナイト構造にする速度で冷却する工程、並びに
任意選択で、１つ又は複数の加工操作を実施して部品を最終的な寸法及び表面状態にする工程
からなることを特徴とする、方法。
【請求項１２】
前記１つ又は複数の加工操作の前又は後に２００〜３５０℃の温度範囲で３０分間〜４時間にわたり焼き戻しを実施することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記熱間加工したブランク又は棒を静止空気中で自然冷却することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱間加工したブランク又は棒を強制空冷することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間鍛造又は棒の加工によって得られる高性能機械部品のための鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの鋼種では、鍛造された部品や粗圧延棒に関し、制御された冷却やそれに続く熱処理なしに優れた機械的特性を得ることができる。その機械的特性は、一様なベイナイトミクロ組織が得られることに基づいている。
【０００３】
そのような鋼種はすでに提案されていて例えば欧州特許第０７８７−８１２号明細書や欧州特許出願公開第１４２６４５３号明細書などの文献の主題となっており、内燃機関のための鍛造部品を製造するのに工業的に利用されている。しかしこれらの文献に記載されている部品で優れた機械的特性を得るには、直径を約２０ｍｍに制限するのでなければ、炭素の濃度を０．２５％以上にする必要がある。
【０００４】
特に欧州特許出願公開第１４２６４５３号明細書に記載されているような鋼種を利用する場合には、現在のところ自然冷却の後に１２００ＭＰａ程度の引っ張り強度を保証することが可能だが、このような機械的特性は、衝撃強度を３０Ｊｃｍ-2以下にするという犠牲のもとで実現されることがしばしばある。
【０００５】
本発明の目的は、決められた鋼種で製造されていて、同じ用途で知られている鋼製機械部品と比べて優れた機械的特性（引っ張り強度Ｒｍ、降伏強度Ｒｅ、Ｒｅ／Ｒｍ比、切断伸度Ａ、面積縮小率Ｚ）と改善された衝撃強度ＫＣＵの両方を得ることが十分な熱処理及び熱機械処理と組み合わせることで可能な機械部品を提供することである。
【発明の概要】
【０００６】
この目的のため、本発明の主題は、鋼製高性能機械部品であって、その質量百分率の組成が、
０．０５％≦Ｃ≦０．２５％
１．２％≦Ｍｎ≦２％
１％≦Ｃｒ≦２．５％
（８３０−２７０Ｃ％−９０Ｍｎ％−７０Ｃｒ％）≦５６０
痕跡量≦Ｓｉ≦１．５％
痕跡量≦Ｎｉ≦１％
痕跡量≦Ｍｏ≦０．５％
痕跡量≦Ｃｕ≦１％
痕跡量≦Ｖ≦０．３％
痕跡量≦Ａｌ≦０．１％
痕跡量≦Ｂ≦０．００５％
痕跡量≦Ｔｉ≦０．０３％
痕跡量≦Ｎｂ≦０．０６％
痕跡量≦Ｓ≦０．１％
痕跡量≦Ｃａ≦０．００６％
痕跡量≦Ｔｅ≦０．０３％
痕跡量≦Ｓｅ≦０．０５％
痕跡量≦Ｂｉ≦０．０５％
痕跡量≦Ｐｂ≦０．１％
であり、残部が鉄及び処理によって生じる不純物であり、その構造がベイナイトであり、合計で２０％以下のマルテンサイト、初析フェライト及び／又はパーライトを含有することを特徴とする鋼製高性能機械部品である。
【０００７】
好ましくは、痕跡量≦Ｓｉ≦０．３％である。
【０００８】
好ましくは、０．８≦Ｓｉ≦１．５％である。
【０００９】
好ましくは、Ｎｉ≦０．５％である。
【００１０】
好ましくは、０．０４％≦Ｍｏ≦０．５％である。
【００１１】
好ましくは、０．０５％≦Ｖ≦０．３％である。
【００１２】
好ましくは、０．００５％≦Ａｌ≦０．１％である。
【００１３】
好ましくは、０．０００５％≦Ｂ≦０．００５％、痕跡量≦Ｎ≦０．００８０％、及びＴｉ％≦３．５Ｎ％である。
【００１４】
好ましくは、０．００５％≦Ｔｉ≦０．０３％である。
【００１５】
好ましくは、０．００５％≦Ｓ≦０．１％である。
【００１６】
本発明のさらなる主題は、高性能機械部品のような鋼製部品を製造するための方法であって、
その組成が上記条件に合致する鋼製のブランク又は棒を用意する工程、
前記ブランク又は棒を鍛造又は圧延によってオーステナイト領域において熱間加工する工程、
前記熱間加工したブランク又は棒を、合計で２０％以下のマルテンサイト、パーライト及び／又は初析フェライトを含有するベイナイト構造にする速度で冷却する工程、並びに
任意選択で、１つ又は複数の加工操作を実施して部品を最終的な寸法及び表面状態にする工程
からなることを特徴とする方法である。
【００１７】
１つ又は複数の加工の前又は後に２００〜３５０℃で３０分間〜４時間にわたり焼き戻しを実施することができる。
【００１８】
熱間加工したブランク又は棒は、静止空気中で自然冷却することができる。
【００１９】
熱間加工したブランク又は棒は、強制空冷することができる。
【００２０】
認識されるように、本発明は、部品の組成、並びにそれと静止空気又は強制空気中での冷却などの簡単な手段を用いて得ることができるベイナイトが８０％以上の冶金学的構造との組み合わせに基づくものである。
【００２１】
「ベイナイト」は、この明細書では、純粋なベイナイトと、ベイナイト＋残留オーステナイトの混合物（よくあるようにオーステナイトが存在している場合）の両方を意味し、粒子内ベイナイト（針状フェライトとも呼ばれる）を含め、可能なあらゆるベイナイトの形態が含まれる。存在する可能性のある他の相、すなわちマルテンサイト、初析フェライト、パーライトは、構造の２０％を超えてはならない。
【００２２】
本発明で用いる鋼種により、いわゆる「低中」炭素に基づくとともに、主にクロムとマンガンを組み込んで変態開始点を下げることで、衝撃強度を少なくとも４０Ｊｃｍ-2、それどころか７０Ｊｃｍ-2にも達する状態にして１２００ＭＰａ以上の引っ張り強度を得ることができる。
【００２３】
しかしこの鋼種は、熱間鍛造又は粗圧延の状態ではＲｅ／Ｒｍ比が約０．６であるため、同じ力学的強度を持つ焼き入れ−焼き戻しした鋼種で得られるよりも著しく小さい降伏強度になる。
【００２４】
以下に示すように、本発明によれば、あとで低温焼き戻しを利用することによって降伏強度を著しく大きくすること（約２５％）も可能だが、力学的強度が大きくなることはない。このタイプの焼き戻しは、マイクロアロイ鋼で用いられることがあって合金カーバイドを析出させることのできる５５０〜６５０℃の範囲で実施される焼き戻しとは異なる。このタイプの焼き戻しには衝撃強度の大きな低下が伴うことがしばしばあるが、本発明で実施するような低温での焼き戻しには、衝撃強度に対して有利な効果がある（約３０％までの増加）。
【００２５】
本発明による部品の鋼種のさまざまな元素に関し、それぞれの組成範囲を選択した理由を以下に提示する。あらゆる濃度は質量百分率で与える。
【００２６】
Ｃの濃度は０．０５〜０．２５％である。この範囲は「低中炭素」範囲と呼ばれている。なぜなら上限は中炭素と見なされる濃度の下方領域にあり、下限は低炭素の領域に属するからである。この範囲では、偏析の存在下でさえ非常に一様なミクロ組織と硬度が得ることができる。特に炭素濃度が０．２％未満だと、偏析した領域に存在することのあるマルテンサイトミクロ組織の硬度は、ベイナイトミクロ組織の硬度よりもわずかに大きいだけである。それに加え、この炭素濃度により、同じ力学的強度の場合に０．２５％超の濃度で得られるよりも大きな延性と衝撃強度を得ることができる。
【００２７】
Ｍｎの濃度は１．２〜２％である。マンガンは、連続冷却中にベイナイト形成開始温度（Ｂｓ）を下げる主要元素としてクロムとともに用いられる。比較的低濃度の炭素が用いられる場合には、比較的高濃度のＭｎが必要とされる。それに加えてその高濃度は、Ｂｓを計算するためにＣ、Ｍｎ、Ｃｒの濃度が満たすべき条件に寄与するはずである（あとの説明参照）。過剰な偏析を回避するため、マンガンは２％に制限される。
【００２８】
Ｃｒの濃度は１．２〜２．５％である。本発明では、ＣｒはＭｎと同じ理由でベイナイト変態の開始温度Ｂｓを低くするのに用いられる。
【００２９】
Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒの濃度はさらに、８３０−２７０Ｃ％−９０Ｍｎ％−７０Ｃｒ％≦５６０となっていなくてはならない。
【００３０】
ベイナイト変態の開始温度Ｂｓは、従来からある以下の式
Ｂｓ＝８３０−２７０Ｃ％−９０Ｍｎ％−７０Ｃｒ％−３７Ｎｉ％−８３Ｍｏ％
を用いて推定することができる（例えば、Ｂｈａｄｅｓｈｉａによる「Ｂａｉｎｉｔｅ  ｉｎ  Ｓｔｅｅｌｓ」，ＩＯＭ  ２００１を参照）。ただし濃度は質量百分率で表す。本発明では、鋼に含まれるＮｉとＭｏは比較的低濃度であるため、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒの寄与だけを考慮すればよい。いずれにせよ、ＮｉとＭｏが、後出の濃度範囲の上限の濃度で存在している場合には、Ｂｓを下げるのに寄与するであろう。したがって５６０℃以下のＢｓが常に保証されるであろう。
【００３１】
Ｓｉは、痕跡量〜１．５％の量が含まれる。ケイ素は、ベイナイト変態中に衝撃強度を低下させる可能性がある炭化物の形成を回避するのに使用できる。しかし炭素の濃度が０．２％未満だと、炭化物の形成は少量にとどまるため、Ｓｉを添加してもこの観点からの利点はない。また、残留オーステナイトの形成を促進することにより、用途によってはＳｉによって疲労耐性の改善が可能になる。しかしいくつかの場合には、表面の過剰な脱炭素を回避する必要があるためにＳｉを使用しないこともできる。したがって本発明の２つのバリエーションが考えられる。第１のバリエーションでは、Ｓｉの濃度は、処理条件から生じる、すなわち使用する原料と、液体金属浴においてその原料によって起こる可能性のあるＳｉの部分的酸化とから生じるだけであり、意図的に多量のＳｉを添加することはない。この場合には、得られるＳｉ濃度は一般に痕跡量〜０．３％の範囲である。第２のバリエーションでは、Ｓｉを意図的に添加し、好ましくは０．８〜１．５％の濃度にする。
【００３２】
Ｎｉは、痕跡量〜１％の量が含まれており、痕跡量〜０．５％であることが好ましい。この元素は、原料の添加を通じて残留元素として存在する可能性があるだけであってもよいし、Ｂｓ温度を低下させるために少量を添加してもよい。しかしその濃度は、コストが理由で１％に、より好ましくは０．５％に制限される。なぜならこの元素は高価であり、その価格は市場で大きく変動する傾向があるからである。
【００３３】
Ｍｏは、痕跡量〜０．５％の範囲で含まれていて、０．０４〜０．５％が好ましい。焼き入れに対するモリブデンの役割は確立している。モリブデンによってフェライトとパーライトの形成を回避できるが、ベイナイトの形成を遅くすることはない。したがってモリブデンは、部品の直径に応じてさまざまな量を添加することができる。モリブデンの第２の利点は、可逆的な焼き戻し脆性に対する感度を制限することである（ＢｈａｄｅｓｈｉａによるＭａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｆｏｒｕｍ，「Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｂａｉｎｉｔｉｃ  Ｓｔｅｅｌｓ」，ｖｏｌ．５００−５０１，２００５を参照）。最後に、モリブデンは、固溶体に変化することによってオーステナイトを強化する。オーステナイトの力学的強度がベイナイト構造の細かさを支配する主要因子の１つであるからには（Ｓｉｎｇｈ及びＢｈａｄｅｓｈｉａによるＭａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ａ，１９９８，Ｖｏｌ  ２４５，ｐ．７２）、Ｍｏの添加は、より細かい構造を得るのに間接的に寄与する。上限は、主に経済的理由によって決まる。
【００３４】
Ｖは、痕跡量〜０．３％の範囲であり、０．０５％〜０．３％であることが好ましい。バナジウムを添加すると、さらに硬くすることができる。しかしフェライト−パーライト鋼の場合とは異なり、この硬化は析出を通じて起こるようには見えない。実際、熱間加工（熱間鍛造又は熱間圧延）して自然冷却した後、ほんのわずかな割合のバナジウムだけが析出形態であることが実験的に確認されている。バナジウムは、モリブデンとまったく同様、析出と固溶によってオーステナイトを強化するため、ベイナイト構造の細かさに間接的に寄与すること、したがってその硬化効果に寄与することができる。バナジウムの添加は経済的理由で０．３％までに限定される。
【００３５】
Ｃｕの濃度は、痕跡量〜１％の範囲である。Ｃｕは、場合によっては硬化に使用できるが、１％を超える濃度では実現が難しかろう。
【００３６】
Ａｌの濃度は、痕跡量〜０．１％の範囲であり、０．００５〜０．１％が好ましい。Ａｌは、鋼の脱酸素を確実にし、本発明の方法を実施した後に部品に対して（例えば硬化のために）実行される可能性のある高温に維持されるときオーステナイト粒子の過剰な成長を回避するために必要に応じて添加される。
【００３７】
Ｂは、痕跡量〜０．００５％の範囲であり、０．０００５〜０．００５％が好ましい。オプションであるこの元素は、特にＭｏの濃度が小さい場合に構造の一様性を保証する（フェライトの存在を制限する）ため、直径の大きな部品で使用することができる。この場合には、Ｂの添加にＴｉの添加を組み合わせることが好ましい。Ｔｉは窒素を捕獲して窒化物を形成し、そのことによってホウ窒化物の形成が回避される。このようにすると、すべてのホウ素を構造を一様にするのに利用できる。そのためには、痕跡量≦Ｎ≦０．００８０％かつＴｉ％≦３．５Ｎ％でなければならない。
【００３８】
Ｔｉは、痕跡量〜０．０３％の範囲であり、０．００５〜０．０３％が好ましい。すぐ上で述べたように、オプションであるこの元素は、Ｔｉ％とＮｉ％の比がすぐ上に示した関係にようになるようにして、ホウ素を含む鋼種で主に使用される。
【００３９】
Ｎｂは、痕跡量〜０．０６％が含まれる。オプションのこの元素は、熱間鍛造又は熱間圧延の後にオーステナイト構造を細かくするのに使用でき、その結果としてベイナイト・パケットのサイズが小さくなり、ベイナイト変態が加速される（ＢｈａｄｅｓｈｉａによるＰｒｏｃ．Ｒｏｙａｌ  Ｓｏｃ．，２０１０，Ｖｏｌ  ４６６，ｐ３）。
【００４０】
Ｓは、痕跡量〜０．１％が含まれる。周知のように、この元素は、鋼の加工性を改善するため場合によっては比較的高いレベルで残しておくことができ、意図的に添加されることさえある。そのときのＳの濃度は０．００５〜０．１％である。Ｓがこのように多く存在するときには、０．００６％までのＣａ、及び／又は０．０３％までのＴｅ、及び／又は０．０５％までのＳｅ、及び／又は０．０５％までのＢｉ、及び／又は０．１％までのＰｂを添加することが好ましい。加工性の改善は、部品が疲労応力にさらされる用途や、割れ目の広がりを阻止するため十分なプレストレスを与えてその機械的特性が少なくとも局所的に改善される用途（クランクシャフトのロール加工、高圧注入レールのオートフレッタージ）で特に求められる可能性がある。
【００４１】
本発明の鋼に含まれる他の元素は、鉄と、処理によって生じる不純物であり、不純物は通常の濃度で存在している。
【００４２】
さまざまな元素に関して記載した好ましい範囲は、互いに独立である。したがってこれらの好ましい範囲の１つだけかいくつかに当てはまるが別の好ましい範囲には当てはまらない鋼は、本発明に含まれると考えられよう。
【００４３】
工業的には、部品は、上記の組成を有するブランク又は棒を熱間加工（例えば熱間鍛造や熱間圧延）することによって、又はすぐに使用できる状態の棒を加工することによって製造できる。
【００４４】
前者の場合、工業的方法には、オーステナイト相で熱間加工（典型的には１１００〜１２５０℃）を実施した後に自然冷却させる操作が含まれる。本発明の重要な１つの点は、鍛造又は圧延の後に熱処理を実施することもなく、静止空気中で自然に起こる可能性のある冷却の速度を厳密に制御することもなく、優れた機械的特性が得られることである。しかし可能な設備では、部品の直径を理由として（サイズの大きな部品では、冷却が遅すぎるとフェライト及び／又はパーライトが過剰に出現する可能性がある）、又は自然冷却で得られるよりも優れた機械的特性を得るため、冷却を調節するとよい場合があろう。強制空冷を利用すると十分にこの目的が達成される。しかし冷却を早くしすぎて焼き入れで起こる可能性のあるマルテンサイトが大量に出現することのないように注意せねばならない。
【００４５】
それに加え、低温での焼き戻し熱処理（２００〜３５０℃で３０分間〜４時間）により、本発明の鋼種において硬度の増大と衝撃強度の低下なしに降伏強度の非常に顕著な増大が可能になる。
【００４６】
部品に応じ、鍛造又は圧延の後と焼き戻しの前又は後にいくつかの加工操作を実施し、最終部品のサイズと表面特性を明確に決めることができる。
【００４７】
機械的特性は自然冷却によって得られるため、機械的特性は、すぐに使用できる状態の熱間圧延棒が以下に説明する望む冶金学的構造（主にベイナイト）をすでに有する場合には、その熱間圧延棒から得ることもできる。本発明で用いる鋼の組成は、その熱間圧延棒のサイズで十分な冷却速度になる場合には、その棒を通常の条件下にて単純に空気中で冷却した後に目指す構造を自然に得られる確率が無視できる程度ではないようにされている。
【００４８】
本発明の条件に合致する組成の鋼と比較用組成の鋼で得られた結果を以下に示す。これらの結果は、４０ｍｍの円形に鍛造された実験用鋳造品、又は同じ直径の円形に鍛造された工業的鋳造品で得られた。比較した結果が有意であるようにするため、１０００℃でオーステナイト化し、続いて静止空気中で自然冷却させるか強制空冷した後に機械的特性を評価した。それに加え、参考として、熱間鍛造で優れた機械的特性を得られるためすでにクランクシャフト、レールや、それ以外の鍛造部品ですでに使用されている２種類のベイナイト鋼種として、（欧州特許第０７８７８１２号明細書に対応する）試料Ａと（欧州特許出願公開第１４２６４５３号明細書に対応する）試料Ｂを追加した。これらの試料の組成を、前に示したようにしてＣ、Ｍｎ、Ｃｒの濃度に基づいて計算したベイナイト変態開始温度Ｂｓとともに表１に示す。
【００４９】
【表１】
2013533919.tif 000002
【００５０】
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂが存在しているときのこれら元素の濃度の典型値は、それぞれ、０．０３０％、０．０２５％、０．００３％である。
【００５１】
これらの試料から得られた製品で測定した機械的特性を表２に示す。ここでは、得られた結果（絶対値）は、関係する厳密な文脈でしか分析してはならないことに注意されたい。実際、組成は同じだがサイズが異なる鍛造部品又は圧延部品で得られた機械的特性には違いが観察されることがしばしばあり、一般には等価な直径で機械的特性が向上する方向に向かう。しかし調べた鋼種間の序列は、すべてが同じサイズ（そのサイズは、ここに記載した例のサイズとは異なる可能性がある）の試料では同じに留まることになろう。試料の記号のあとにある「ＦＡ」は、強制空冷したことを示す。
【００５２】
【表２】
2013533919.tif 000003
【００５３】
したがって本発明の鋼試料Ｃ〜Ｇの機械的特性は、炭素の濃度が中高炭素のカテゴリーに入る中炭素ベイナイト鋼種Ａ及びＢと比べて有意に優れていることがわかる。降伏強度は６０〜１３０ＭＰａ大きく、引っ張り強度は７０〜１９０ＭＰａ大きく、他の特性は同等である。衝撃強度も中高炭素鋼種と比べてほぼ１００％まで大きくすることができ（Ａでの３９Ｊｃｍ-2、Ａ（ＦＡ）での３２Ｊｃｍ-2、Ｂでの２７Ｊｃｍ-2に対してＣでは５０Ｊｃｍ-2）、他の特性はやはり同等である。
【００５４】
表２からわかるように、強制空冷したＥ（ＦＡ）を除き、どのケースでも構造はベイナイトである。その証拠としてＲｅ／Ｒｍ比はベイナイト構造に典型的な約０．６になっているが、例外のＥ（ＦＡ）では、マルテンサイトが存在しているためＲｅ／Ｒｍはより大きな値になっている。
【００５５】
マルテンサイトの存在それ自体は、機械的特性が優れた状態に留まる（特に衝撃強度が４０Ｊｃｍ-2よりも大きい状態に留まる）限りは問題がない。その一方で形成されるマルテンサイトの一部は冷却の正確な条件に非常に敏感であるため、部品の制御された冷却が必ずしも最適ではない工業的条件下で製造された部品では機械的特性の大きなばらつきが予想される。したがって、存在するマルテンサイト、初析フェライト、パーライトの合計を２０％以下に制限することを目標にしなければならない。
【００５６】
しかし機械的特性を分析するときの部品のサイズの重要な役割を強調しておく必要がある。例えば鋼種Ｅを強制空冷すると直径が４０ｍｍの円の表面にマルテンサイトが現われる場合でも、逆に、５０〜３００ｍｍの直径では一様なベイナイト構造を保証できることが確認された。
【００５７】
特に大きな値のＲｅが望まれている場合には、最終加工の前又は後に部品に低温での焼き戻しを行なうことができる。表３に示してあるように、そのような焼き戻しにより、焼きならしの後に得られる値より２００ＭＰａも大きな降伏強度が可能になり、しかも衝撃強度は維持されるか、増大さえし（＋２５％）、引っ張り強度は増大しない。加工性は影響を受けない。また、焼き戻しに関して２５０〜３５０℃の温度範囲では得られた結果に変動がほとんどないことも見いだされた。したがって、焼き戻し条件を非常に正確に制御する必要なく、工業的な処理を容易に実施することができる。
【００５８】
【表３】
2013533919.tif 000004