(57)【要約】【課題】従来の車軸、歯車、クランクシャフト等自動車部品に使用されている想定強度８００ＭＰａ〜１２００ＭＰａの０．４％Ｃ程度のＳ４５ＣＱＴ鋼に比べ、Ｃ量は同等レベルであるが、それ以外の合金元素については普通鋼の添加元素に留め、現行の４００ＭＰａ級のＦｅ−Ｃ−Ｍｎ−Ｓｉ系フェライトパーライト鋼をフェライトの微細粒化により高強度化することにより、高価な微量元素を使用しなくても良い等の利点を有してリサイクル性に優れた新しい鉄鋼材料を提供する。【解決手段】化学組成において、０．３５〜１．０重量％のＣ（炭素）を含有し、平均粒径が１０μｍ以下のフェライトとオーステナイト、パーライト、セメンタイト、およびマルテンサイトの少くとも１種以上の組織を有する鋼を、５５０℃からＡｅｌ点＋５０℃までの温度範囲で、ひずみ０．７以上の加工を行い、平均粒径３μｍ以下の微細組織を有する高Ｃ（炭素）添加超微細粒鋼を製造する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成において、０．３５〜１．０重量％のＣ（炭素）を含有し、平均粒径が１０μｍ以下のフェライトとオーステナイト、パーライト、セメンタイト、およびマルテンサイトの少くとも１種以上の組織を有する鋼を、５５０℃からＡｅｌ点＋５０℃までの温度範囲で、ひずみ０．７以上の加工を行い、平均粒径３μｍ以下の微細組織を有する鋼とすることを特徴とする高Ｃ（炭素）添加超微細粒鋼の製造方法。
【請求項２】
化学組成において、０．３５〜１．０重量％のＣ（炭素）を含有し、平均粒径が３μｍ以下のフェライト粒組織を有し、引張強度が９００ＭＰａ以上で全延びが２０％以上であることを特徴とする高Ｃ（炭素）添加超微細粒鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、高Ｃ（炭素）添加超微細粒鋼とその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、建築用鋼材、自動車用鋼材等として有用な、高強度、高靭性の高Ｃ（炭素）添加超微細粒鋼とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車軸、歯車、クランクシャフト等の自動車部品においては、規定強度８００ＭＰａ〜１２００ＭＰａ程度の特性をもつＳ４５ＣＱＴ鋼が用いられている。そしてこのＳ４５ＣＱＴ鋼においては、０．４％程度の高含有率でＣ（炭素）が添加されている。
【０００３】
しかしながら、このＳ４５ＣＱＴ鋼の場合には、その化学組成は特殊であって、高価な微量元素が添加されていることから普通鋼に比べてリサイクルの点に難点があり、また、ＱＴ処理も必要とされていることからコスト高で、製造上の負担が問題になっていた。
【０００４】
このような状況において、その組成において高価な微量元素の添加を必要とせずにリサイクル性を向上させ、しかもコストや製造上の負担を軽減するための方策として組織の微細粒化による高強度化が注目されている。
【０００５】
実際、４００ＭＰａ級のＦｅ−Ｃ−Ｍｎ−Ｓｉ系フェライトパーライト鋼のフェライト粒の微細化による高強度化がすでに実現されてきており、この出願の発明者らも、すでに、フェライト平均粒径２μｍ以下の高強度の高靭性鋼材とその製造方法を提案している（特許文献１）。
【０００６】
だが、現状においては、組織の微細粒化によってＳ４５ＣＱＴ鋼と同等以上の特性を有する普通鋼組成をベースとした鋼材は依然として実現されていないのが実情である。
【特許文献１】特開２０００−３０９８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この出願の発明は以上のとおりの背景を踏まえてなされたものであり、Ｓ４５ＣＱＴ鋼のように高価な微量元素を添加することも、その製造においてＱＴ処理を必須とすることもなく、普通鋼の組成をベースとして、リサイクル性に優れ、安価であって、しかもＳ４５ＣＱＴ鋼と同等以上の特性を有する新しい微細粒鋼とその製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、化学組成において、０．３５〜１．０重量％のＣ（炭素）を含有し、平均粒径が１０μｍ以下のフェライトとオーステナイト、パーライト、セメンタイト、およびマルテンサイトの少くとも１種以上の組織を有する鋼を、５５０℃からＡｅｌ点＋５０℃までの温度範囲で、ひずみ０．７以上の加工を行い、平均粒径３μｍ以下の微細組織を有する鋼とすることを特徴とする高Ｃ（炭素）添加超微細粒鋼の製造方法を提供する。
【０００９】
また、この出願の発明は、化学組成において、０．３５〜１．０重量％のＣ（炭素）を含有し、平均粒径が３μｍ以下のフェライト粒組織を有し、引張強度が９００ＭＰａ以上で全延びが２０％以上であることを特徴とする高Ｃ（炭素）添加超微細粒鋼を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
以上のようなこの出願の第１の発明によって、Ｓ４５ＣＱＴ鋼のように高価な微量元素を添加することも、その製造においてＱＴ処理を必須とすることもなく、普通鋼の組成をベースとして、リサイクル性に優れ、安価であって、しかもＳ４５ＣＱＴ鋼と同等以上の特性を有する新しい微細粒鋼の製造が可能とされる。
【００１１】
また、この出願の第２の発明によって、強度、靭性がともに優れた、フェライト微細粒鋼が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１３】
この出願の発明は、従来の車軸、歯車、クランクシャフト等自動車部品に使用されている想定強度８００ＭＰａ〜１２００ＭＰａの０．４％Ｃ程度のＳ４５ＣＱＴ鋼に比べ、Ｃ量は同等レベル以上であるが、それ以外の合金元素については普通鋼の添加元素に留め、現行の４００ＭＰａ級のＦｅ−Ｃ−Ｍｎ−Ｓｉ系フェライトパーライト鋼をフェライトの微細粒化により高強度化することにより、高価な微量元素を使用しなくても良い等の利点を有してリサイクル性に優れた新しい鉄鋼材料を提供するものである。
【００１４】
すなわち、この出願の発明では、前記のとおり、化学組成において、０．３５〜１．０重量％のＣ（炭素）を含有し、平均粒径が１０μｍ以下のフェライトとオーステナイト、パーライト、セメンタイト、およびマルテンサイトの少くとも１種以上の組織を有する鋼を、５５０℃からＡｅｌ点＋５０℃までの温度範囲で、ひずみ０．７以上の加工を行い、平均粒径３μｍ以下の微細組織を有する高Ｃ（炭素）添加超微細粒鋼を製造する。
【００１５】
化学組成において、Ｃ（炭素）含有量を０．３５〜１．０％の範囲とすることはこの出願の発明において必須である。０．３５％未満の場合には、Ｓ４５ＣＱＴ鋼との比較として、強度、靱性ともに必ずしも充分な改善効果が得られず、また１．０％を超える場合には、靱性の低下等の不具合が生じることになる。
【００１６】
Ｃ（炭素）以外の元素組成としては普通鋼の組成をベースとすることができる。たとえば、重量％として、
Ｓｉ：０．８％以下
Ｍｎ：０．０５〜３．０％
Ａｌ：０．１％以下
Ｃｕ：２．５％以下
Ｎｉ：３．０％以下
Ｔｉ：０．１％以下
Ｃｒ：３．０％以下
Ｍｏ：１．０％以下
Ｗ：０．５％以下
Ｎｂ：０．１％以下
Ｖ：０．１％以下
等を考慮することができる。
【００１７】
ひずみ０．７以上の加工についての手段も様々に考慮されてよい。たとえば溝ロール加工、圧延、鍛造等が考慮される。
【００１８】
そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって発明が
限定されることはない。
【実施例】
【００１９】
化学組成（重量％）として次の２種（ａ）（ｂ）；
【００２０】
【表１】
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【００２１】
のものの鋼材を、各々について、次の２種の方法によって処理した。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
この場合の方法Ａおよび方法Ｂについては次のように一般的に特徴づけられる。すなわち、方法Ａは方法Ｂに比較して、最終仕上げが５５０℃と低い温度であり、粒径がより細粒化することになる。
【００２４】
また、歪みの残留量が多く、そのため引張強度が大きくなる。一方、その反面、延性お
よびシャルピー試験の上部棚エネルギーが低下する。
【００２５】
この方法Ａおよび方法Ｂの加工処理によって、この出願の２種の発明材：Ａ−ｂ、Ｂ−ｂと、２種の比較材：Ａ−ａ、Ｂ−ａとを作製した。
【００２６】
添付した図１および図２は、各々、発明材Ｂ−ｂと、比較材Ｂ−ａの微視組織を示した顕微鏡写真である。Ｃ（炭素）濃度が０．１５％の比較材Ｂ−ａ（図２）の場合に比べ、発明材Ｂ−ｂ（図１）では、Ｃ（炭素）濃度０．４５％に高まったことにより、微細なＦｅ３  Ｃ粒子がより多く均一に分散しており、フェライト粒径が１μｍ以下であることがわかる。
【００２７】
なお、発明材Ｂ−ｂの加工前の初期組織は、１１００℃からＷＱ（ウォータークウェン
チ）したマルテンサイト組織である。
【００２８】
そして、発明材Ｂ−ｂと比較材Ｂ−ａの場合の応力−ひずみ曲線を示したものが図３お
よび図４である。
【００２９】
また、発明材Ａ−ｂと比較材Ａ−ａの各々について応力−ひずみ曲線を示したものが図５および図６である。
【００３０】
そこで、以上の応力−ひずみ曲線から得られる諸特性を表３に示した。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
Ａ−ａおよびＢ−ａは０．１５％Ｃ含有の比較材の場合を示しているが、方法Ａの場合には、本発明材（Ａ−ｂ）はＴＳが８３４．９ＭＰａから９７０．８ＭＰａと１３１．４ＭＰａも上昇しており、全伸びは２３．８％と維持されている。方法Ｂの場合には、本発明材（Ｂ−ｂ）はＴＳが５７１．９ＭＰａから７３４ＭＰａと１６２ＭＰａも上昇しており、全伸びは３２．４％と維持されていることがわかる。
【００３３】
たとえば以上の結果から、引張強度が９００ＭＰａ以上であって、全延びが２０％以上である高Ｃ（炭素）添加超微細粒鋼が提供されることになる。
【００３４】
また、図７には、シャルピー衝撃試験特性を示した。本発明材（Ａ−ｂ、Ｂ−ｂ）はＣ濃度が高いため、上部棚エネルギーが低い傾向が認められる。しかしながら、強度を１３０ＭＰａ以上高め、自動車の足回り部材としての適応を考えた場合、従来のＱＴ処理を必要とするＳ４５Ｃ等の高合金鋼とトータルバランスの特性比較を行うと、図８に示す如く、本発明材はＱＴ材全般の特性の更に上位位置を占めていることがわかる。このことは、この出願の発明の大変に重要な特徴である。
【００３５】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、従来の車軸、歯車、クランクシャフト等自動車部品に使用されている想定強度８００ＭＰａ〜１２００ＭＰａの０．４％Ｃ程度のＳ４５ＣＱＴ鋼に比べ、Ｃ量は同等レベルであるが、それ以外の合金元素については普通鋼の添加元素に留め、現行の４００ＭＰａ級のＦｅ−Ｃ−Ｍｎ−Ｓｉ系フェライトパーライト鋼をフェライトの微細粒化により高強度化することにより、高価な微量元素を使用しなくても良い等の利点を有してリサイクル性に優れた新しい鉄鋼材料が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】発明材（Ｂ−ｂ）の微視組織を示した顕微鏡写真である。
【図２】比較材（Ｂ−ａ）の微視組織を示した顕微鏡写真である。
【図３】発明材（Ｂ−ｂ）の応力−ひずみ曲線を示した図である。
【図４】比較材（Ｂ−ａ）の応力−ひずみ曲線を示した図である。
【図５】発明材（Ａ−ｂ）の応力−ひずみ曲線を示した図である。
【図６】比較材（Ａ−ａ）の応力−ひずみ曲線を示した図である。
【図７】シャルピー衝撃試験の結果を示した図である。
【図８】トータルバランスの比較を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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