(57)【要約】この機械部材は、その成形以後の焼き入れまたは焼き戻し熱処理なしに、鋼の熱間または冷間塑性加工によって得られる。その元になる低炭素の鋼は、実際に約１℃／秒まで下げることができる芯冷却からベイナイト組織または大部分がベイナイト組織の獲得を可能にし、このためその組成は、鉄と、鋼の精製の結果として不可避の残留不純物の他に少なくとも０．０２〜０．１５％の炭素、０．０４％〜０．１０％のニオブ、０．００１〜０．００５のホウ素、０．１０〜０．３５％のモリブデン、１．３０〜２．００％のマンガン、０．１５〜１．３０％のケイ素、０．０１５％未満の窒素とそれに組み合わされたこの窒素含有率のおよそ３．５倍の含有率のチタン、０．０１〜０．０８％のアルミニウムを含んでいる。実現された機械部材は加工性に優れたものであり、車両の車輪のスイベルジョイント、ピン、シャフト、ネジなどの高特性値の機械部材の疲労のかかる仕事の分野の用途に好適なものである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延長尺製鉄製品の塑性加工から得られる、すぐに使うことができる高特性値の低炭素の鋼製機械部材であり、該製品は以下のことを特徴とするものである：
・鉄と鋼の製錬の結果として生じた不可避の残留不純物を除く前記鋼の組成は、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応し：
Ｃ≦０．１５％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１０％≦Ｍｏ≦０．３５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ;
・前記長尺製品は、連続鋳造に由来し、オーステナイト領域で熱間圧延され、ついでベイナイト組織、または大部分がベイナイト組織を得るために熱処理され、８００ＭＰａを超える破断強度で、それ自身にその最終形状を与えるために冷間または熱間塑性加工によって成形された半製品から得られることを特徴とする機械部材。
【請求項２】
塑性加工に由来する長尺製品は、それ自身にベイナイト組織または大部分がベイナイト組織を付与するために、十分な冷却速度で圧延熱間加工における冷却によって熱処理された、圧延された線材または棒材であることを特徴とする、請求項１に記載の冷間変形された低炭素鋼製の機械部材。
【請求項３】
鋼片が抽出された熱間塑性加工に由来する長尺製品は、それ自身に芯までベイナイト組織または大部分がベイナイト組織を付与するために、十分な冷却速度で焼き入れによって熱処理された圧延された棒材または線材であり、鋼片がその所望の最終形態へと導く鍛造による塑性加工を受ける、およそ１２００℃から、さらにはそれ以上の焼き入れ温度で行われることを特徴とする、請求項１に記載の鍛造された鋼製の機械部材。
【請求項４】
その製錬に関与する熱処理が、芯において１℃／秒まで下がることができる、低速冷却の最終段階を含んでいることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の鋼製の機械部材。
【請求項５】
鋼の炭素含有率が０．０６％と０．１０％の間に含まれることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の機械部材。
【請求項６】
それが構成される鋼のモリブデン含有率は０．３０％を超えず、マンガン含有率が１．８０％未満であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の機械部材。
【請求項７】
８００ＭＰａを越える破断強度を呈する、すぐに使うことができる高特性値の低炭素鋼製の機械部材の製造方法であり、該製造方法は以下の手順を有するものである：
・鉄と鋼の製錬の結果として生じた不可避の残留不純物を除く組成は、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応する長尺製品から：
Ｃ≦０．１５％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１０％≦Ｍｏ≦０．３５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ、
圧延後の線材取り出し温度が１０００℃未満である、長尺製品（線材または棒材）を熱間圧延する過程と、
・つづいて、得られた前記圧延長尺製品を熱処理し、前記熱処理は、ベイナイト組織または大部分がベイナイト組織を得るために、芯において約１℃／秒まで下がることができる、低速冷却の最終段階を含むものであり、そして、塑性加工の操作が前記熱処理の後または間に達成することができる、所望の最終形状にするために前記長尺製品を塑性加工する過程。
【請求項８】
熱間圧延された線材または棒材の形を呈し、また、それを構成する鋼が、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応することを特徴とする、請求項１に記載のすぐに使うことができる高特性値の機械部材に加工されるための低炭素の長尺製鉄製品：
Ｃ≦０．１５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．１０％≦Ｍｏ≦０．３５％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陸上車両の車輪のスイベルジョイント、ピン、シャフト、サスペンションバー、リンクなどの高特性値の低炭素鋼製の機械部材、または長尺製鉄製品（線材、棒材、・・・）の塑性加工によって得られたすぐに使うことができる、その他の同様の機械部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
塑性加工のための鋼は、変形性と強度の特性を同時に持たなければならないことが知られている。したがって、それらのうちのいくつかが対象とする機械部材の製造の際に、ときには最後まで高い機械的特性値を示しながらも大きな変形に破断することなく耐えることが、それらに要求される。事実、場合によっては、これらの鋼から得られた部材に要求される特性値は、ＩＳＯ規格８９８による１０．９級のもの、すなわち１０００ＭＰａの最小破断限度と９００ＭＰａの最小弾性限界に近い。くわえて、これらの鋼は、優れた加工特性を示さなければならない、なぜなら大半の用途分野は最終寸法調整のために最後の加工を必要とするからである。
【０００３】
ここで、塑性加工作業は、既知の連続鋳造半製品（ビレットまたはブルーム）の熱間圧延によって従来得られた線材または棒材の裁断に由来する鋼片に対して行われる。冷間塑性加工（スタンピング、鍛造、・・・）では、必要に応じて小球化焼き鈍しの後に、鋼片はプレスで冷間成形され、得られた機械部材は次に焼き入れと焼き戻しによって熱処理される。熱間鍛造の場合、鋼片はまず約１０００〜１２００℃の温度まで再加熱され、熱間成形され冷却される。このようにして得られた機械部材は次に、焼き入れと焼き戻しで熱処理されるが、焼き入れは鍛造後の冷却の際に直接行うことができる。
【０００４】
これらのぞれぞれの熱処理の実現は、たしかに成熟しているが、高価な作業が前提となり、その所期の結果は必ず達成されるわけではなく、いずれにしても、生産に時間とコストがかかる。したがって、最近数年間、それから解放され、塑性加工作業後のそれらの冶金組織を変更するために熱処理を受ける必要なしに、所期の用途に使用することができる「すぐに使用することができる」高特性値の機械部材を得ることを可能にする鋼種別が求められた。
【０００５】
例えば、冷間スタンピングについては、例えば、変形性と最終機械的特性との間の妥協が優れたものである、大部分がベイナイト組織の（すなわち、５０％を超えるベイナイト組織を含有する）鋼種別を利用することがすでに知られている。しかしながら、熱間ライン上で一般的に利用できる冷却手段の能力を考慮に入れると、これらの鋼種別は、径が実際には８ｍｍを越えることがほとんどない、比較的小径の圧延された線材または棒材においてのみ大部分がベイナイト組織を得ることができる。これを越えると、劣化した、あるいはフェライトと組み合わされたベイナイト組織が得られ、圧延製品の力学特性が目立って劣化する。くわえて、組織は十分制御されていないため、巻き取られた線材の同一のクラウンの中に、または複数のクラウンの間に、あるいは熱間圧延に由来する同一の棒材の中に機械的特性の大きなばらつきが生じるおそれがある。
【０００６】
同様の問題が、熱間鍛造をする鋼種別において突き当たるものであり、これにおいて鍛造部材の厚みが、塊の中で所期のベイナイト組織を得るのに必要な芯冷却速度に達するのに深刻な冷却応力を課することが多い。くわえて、部材の周囲は不可避的に芯よりもはるかに強く冷却されるため、その結果内部張力が高まり、致命的な欠陥となる恒久的変形に到ることがある。
【０００７】
ここで分かるように、塑性加工のための鋼種別の用途分野において、優れた加工性と同時に、変形性と機械的的特性値との間の優れた妥協を提供するベイナイト組織が従来求められている。いずれにしても、このベイナイト組織の獲得の成功は、冷却が塑性加工の前か後かにかかわらず、芯まで鋼を冷却する応力にかかっている。冷却に課せられたこれらの応力は、現在知られていて用いられている鋼種別に対してきわめて厳しいため、このベイナイト組織は、圧延熱間加工においても、鍛造作業の後でさえも直接得ることはできないため、多くの機械部材は成形後に熱処理にかけられなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、冷間プレスでも熱間鍛造でもすぐに使用することができる機械部材の製造のための、冷却応力が小さい、ベイナイト組織の、あるいは大部分がベイナイト組織を開発するのに適した低炭素の鋼種別を加工業者に提供することである。
【０００９】
より正確には、本発明は１℃／秒まで下がることができる、低速度の芯冷却で既に得ることが可能であり、成形後の熱処理なしに冷間または熱間変形によってこれらの機械部材を実現するための優れた変形適性と優れた加工性とを同時に提供する、ベイナイト組織、あるいは大部分がベイナイト組織を備えた機械部材の製造に特有の低炭素の鋼種別であり、前記機械部材がＩＳＯ規格８９８による品質等級８．８〜１２．９に位置づけられることを可能にする、高い機械的特性値を有する前記鋼種別の開発を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、したがって、圧延長尺製鉄製品の塑性加工から得られる、すぐに使うことができる高特性値の低炭素鋼製の機械部材であり、該製品は以下のことを特徴とするものである：
・鉄と鋼の製錬の結果として生じた不可避の残留不純物を除く前記鋼の組成は、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応し：
０≦０．１５％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１０％≦Ｍｏ≦０．３５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ;
・前記長尺製品は、連続鋳造に由来し、オーステナイト領域で熱間圧延され、ついでベイナイト組織、または大部分がベイナイト組織を得るために熱処理され、８００ＭＰａを超える破断強度で、それ自身にその最終形状を与えるために冷間または熱間塑性加工によって成形された半製品から得られることを特徴とする機械部材も対象とするものである。
【００１１】
第一の推奨実施態様において、先に定義した冷間変形した鋼製の機械部材は、塑性加工によって得られた塑性加工に由来する長尺製品が、それ自身にベイナイト組織または大部分がベイナイト組織を付与するために、十分な冷却速度で圧延熱間加工における冷却によって熱処理された圧延された線材または棒材であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第二の推奨実施態様において、先に定義した熱間鍛造した鋼製の機械部材は、鋼片が抽出された熱間塑性加工に由来する長尺製品が、それ自身に芯までベイナイト組織または大部分がベイナイト組織を付与するために、十分な冷却速度での焼き入れによって熱処理された圧延された棒材または線材であり、鋼片がその所望の最終形態へと導く鍛造による塑性加工を受ける、およそ１２００℃から、さらにはそれ以上の焼き入れ温度で行われることを特徴とする。
【００１３】
好適には、上述の二つの実施態様において、機械部材の製錬に関与する熱処理は、芯において１℃／秒まで下がることができる、低速冷却の最終段階を含んでいることを特徴とする。
【００１４】
なお、留意すべきことは、機械部材のこの冷却は、穏やかな冷却であって、この冷却というのは、通常の慣行において、焼き戻しが続けられるかもしれないような、鋼を焼き入れするような冷却作業とはいずれにしても異なる、ということである。
【００１５】
変型例において、この機械部材は、炭素含有率が０．０６％と０．１０％の間に含まれる鋼で実現される。
【００１６】
他の変形例において、この機械部材は、モリブデン含有率が０．３０％を超えず、マンガン含有率が１．８０％未満の鋼で実現される。
【００１７】
本発明はまた、８００ＭＰａを越える破断強度を呈する、すぐに使うことができる高特性値の低炭素鋼製の機械部材の製造方法を対象とするものであり、該方法は以下の過程を含むことを特徴とする。
・鉄と鋼の製錬の結果として生じた不可避の残留不純物とを除く組成は、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応する長尺製品から：
０≦０．１５％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１０％≦Ｍｏ≦０．３５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ、
熱間圧延の通常の慣行に従ってオーステナイト領域で長尺製品を熱間圧延する過程と、
・つづいて、得られた前記圧延長尺製品を熱処理し、この熱処理は、ベイナイト組織または大部分がベイナイト組織を得るために、芯において約１℃／秒まで下がることができる、低速冷却の最終段階を含むものであり、そして、塑性加工の操作が前記熱処理の後または間に達成することができる、所望の最終形状にするために前記長尺製品を塑性加工する過程。
【００１８】
本発明は先に定義されたような機械部材を得るための長尺製鉄製品を対象とするものであり、熱間圧延された線材または棒材の形を呈し、また、それを構成する鋼が、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応することを特徴とする：
０≦０．１５％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１０％≦Ｍｏ≦０．３５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ。
【００１９】
ここで分かるように、本発明は、その本質的特徴において、高特性値の機械部材に固有であり、また、少ない冷却に関する要求条件で機械部材の塊の中に均質なベイナイト組織（または大部分がベイナイト組織）を獲得するのに適した、ニオブとホウ素とモリブデンを主成分とする、低炭素の鋼の分析を定義することにある。実際、この組織は、約１℃／秒まで下げることができる低速の芯冷却からすでに得ることができるものであり、周知のごとく、この速度は設備によって、直径がおよそ２０ｍｍまたはそれ以上の線材と棒材について、それ自身が圧延熱間加工に直接達することができる。
【００２０】
したがって、本発明は、スタンピングまたは冷間鍛造の作業場向けの、熱間圧延された長尺製品の製造範囲を大口径に向けて開くものであり、熱間鍛造用のものについては、焼き入れ−焼き戻しの追加の最終熱処理が節約できる。構想をもっとはっきりさせるために、留意すべきは、通常の圧延熱間によって、限界直径は本発明による鋼種別については２０〜２５ｍｍの周囲に位置するものとすることである。
【００２１】
製鉄業の用語の慣行によれば、
・「線材または小さな棒材」は、約３０ｍｍまでの直径で圧延された製品（加工業者に納入するのにクラウンの形に包装されることが多い）を、
・また、「棒材」は、直径１８ｍｍからの製品で、列の出口である長さに裁断した後、直線で納入されるもの、
を意味する。
【００２２】
他方で、説明を明確にするために、「ベイナイト組織」という表現は「ベイナイト組織または大部分がベイナイト組織」を指すものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明のその他の態様と利点は、実現の例として挙げられた、下記の詳細な説明を読むことによって、良く理解されより明らかになるものである。
【００２４】
製鋼所において、連続鋳造によって、鉄の他に、鉄に対する重量パーセントで、下記の組成を有する鋼から長尺半製品（ビレットまたはブルーム）を製造する：
【００２５】
０．０２〜０．１５％の、好適には０．０８％の炭素の組成。これらの含有率の炭素は要求された機械的特性を有するベイナイト組織の獲得に役立つ。それは冷間塑性加工の際に優れた加工特性を得ることを可能にする。その低い含有率は、小球化処理の実現を必要とすることなしに伸長性に不利な大きな炭化物の形成を回避することも可能にする。
【００２６】
０．０４〜０．１０％の、好適には０．０６〜０．０８％のニオブの組成。ニオブは、ベイナイト加工領域を拡大するためにモリブデンとホウ素との相乗効果を発揮する。それは実際、鋼に含まれる有効なホウ素の含有率を増加させてホウ素の焼き入れ性の効果を増すことができる。実際、炭化物Ｆｅ23（ＣＢ6）（ホウ素を取り込み、鋼の焼き入れ性に関しては消極的）の形成はオーステナイトを安定させ、炭素の拡散を遅らせるニオブの作用の下でより困難になる。他方で、オーステナイトの再結晶化温度の増加を可能にするので、制御された圧延の際により細かいベイナイト組織を得ること、そしてそれにより機械部材の靭性を増すことを可能にする。
【００２７】
０．００１〜０．００５％のホウ素の組成。ホウ素はフェライトの発生を阻止し、それによってベイナイト組織の形成を助長する。それはニオブとモリブデンとの相乗作用によってベイナイト領域を拡大する。
【００２８】
０．１０〜０．３５％、また好適には０．３０％未満のモリブデンの組成。モリブデンは炭化物発生元素であり、フェライトの発生を遅らせてベイナイト領域の拡大を可能にする。くわえて、これらの含有率において、鋼の焼き入れ性に対する作用は、ベイナイト変化の開始温度を下げることによって、より高い機械的強度の鋼を得ることを可能にする。それによって優れた伸長性の獲得に必要な低い炭素含有率が相殺される。他方で、ホウ素およびニオブと相乗作用して、その役割を強化する。くわえて、これらの含有率において、ニオブと相乗作用によってオーステナイトの再結晶温度を上昇させる。
【００２９】
１．３０〜２．００％、また好適には１．６０％と１．８０％の間のマンガンの組成。このマンガンは次に、十分な焼き入れ性を得ることを可能にし、ベイナイト組織の形成を助長し、所望の機械的特性を得ることを可能にする。
【００３０】
０．１０〜１．３０％、また好適には０．２０〜０．３５％のケイ素の組成。これらの含有率で、鋼の控えめな硬化を得ることを可能にする。必要ならば、とくに鋼の機械的強度を上げるために、含有率を１．３０％まで増すことができる。ケイ素は、鋳造の際に鋼の脱酸素も可能にする。
【００３１】
０．００７〜０．０１０％の窒素、ホウ素のための犠牲的遮蔽になるように窒素のこの含有率のおよそ３．５倍のチタンの含有率と組み合わせる組成。チタンは窒素の固定と、それによるホウ素の保護に役立つ。チタンがなければ、ホウ素は窒素と反応して焼き入れ力を喪失するだろう。チタンは細かいオーステナイト粒子を得ることも可能にするので冷間成形と伸長性への適性を向上させる。
【００３２】
０．０８％未満のアルミニウムの組成。鋳造前の鋼の鎮静剤に由来する、この残留溶  解アルミニウムは、このチタンが窒素に対してホウ素を保護するのに利用可能のままで  あるために、不可避的に存在する溶解酸素による酸化に対してチタンを保護する、優れ  た脱酸素剤である。このアルミニウムは、開始の半製品の熱間圧延の際に、オーステナ  イト粒子の肥大を抑え、それによって鋼に優れた靭性を付与するのにも役立つ。
【００３３】
場合によって０．００１〜０．１％の硫黄。この硫黄はマンガンと組み合わされて塑  性かつ伸長性の硫化マンガンの形成のために、マンガンと組み合わされる。それは優れ  た加工性を得ることを可能にする。加工性をいっそう向上させようとするならば、その  含有率を０．１％の最大値まで上げることができるが、冷間変形への優れた適性を保証  したければそれを越えてはならない。
【００３４】
この鋼は、その精製に由来する、リンをはじめとする不可避的不純物と残留元素も含んでおり、冷間成形の間およびその後の優れた伸長性を保証するために、リンはその含有率を好適には０．０２％未満に抑えなければならず、さらに銅とニッケルはその含有率を好適には０．３０％未満としなければならない。
【００３５】
最適化されたこの組成は、鋼が塑性加工へのきわめて優れた適性と同時に優れた加工性を有することを可能にする。なぜなら、この鋼種別は、ベイナイト組織の獲得を助長するだけでなく、その良好な加工作業に深刻な障害となることがあるマルテンサイトの獲得のおそれを減じる。
【００３６】
たいていの場合、ときには局所的な条件を考慮に入れて、マルテンサイト型の焼き入れ組織が出現するおそれを回避するために、モリブデン含有率を０．３０％に、マンガン含有率を１．８０％に制限することができるものである。
【００３７】
本発明の一つの重要な態様は機械部材が、熱間鍛造部材、または約１℃／秒まで下げることができる、冷間スタンピングによって得られた線材または棒材の低速の芯冷却での塊の中に均質のベイナイト組織を有することである。
【００３８】
本発明の実施に従って、機械部材が冷間スタンピング（または冷間鍛造）されたとき、ベイナイト組織は成形前に得られる。鋼は、変形後に、５０％を大幅に越える断面収縮によって測定した、優れた伸長性と、６５０ＭＰａを越える牽引強度と、８００ＭＰａを越える機械的強度をこのとき示す。
【００３９】
この第一の実施態様において、機械部材は既に鋼の冷間塑性加工によって得られ、実際にはベイナイト組織を有するものである。本発明に合致した分析の鋼で構成された長尺半製品を供給し、例えば、直径１０ｍｍの圧延線材が得られるまで熱間圧延の通常の慣行に従って、必要ならば１１００℃を超える再加熱の後に、熱間圧延する。線材を取り外す温度は１０００℃未満である。得られた圧延線材は、次にそれ自身が均質のベイナイト組織を得るために、約１℃／秒まで下げることができる芯の低速で、通常の仕方で（例えば、“ｓｔｅｌｍｏｒ”法）圧延熱間加工において空気冷却される。
【００４０】
このとき圧延線材は、クラウンの形で加工装置に引き渡される（あるいは引き渡し可能になる）。クラウンを受け入れた加工装置は線材を巻き出し、所望の長さの片に裁断される前に必要に応じてそれを整形する。次に、それぞれの鋼片は、すぐに使うことができる最終的な機械部材（スイベルジョイント、シャフト、リンク、ピン・・・）を獲得するために、必要に応じた定格寸法合わせの後に、冷間塑性加工の通常の作業にかけられる。最終機械的特性は、成形加工の結果としての加工によって当然得られるものである。
【００４１】
第二の実施態様において、機械部材は熱間変形され、ベイナイト組織はこの塑性加工作業の後に得られる：本発明に合致した分析の鋼で構成される長尺半製品を供給し、それを例えば、直径３０ｍｍの圧延棒材が得られるまで熱間圧延する。必要に応じて冷却した後、裁断によりある長さにした棒材は、当然熱間圧延の際に得られた、その通常の金属組織をもって、直線状で鍛造工に供給可能となる。
【００４２】
それを受け入れた鍛造工はそれをブルームに切り分け、そしてそれぞれの鋼片の温度を鍛造で熱間塑性加工作業にかけられる前に、次に約１２００℃にする。機械部材は次に、通常の仕方で二段階で冷却されるものであり、それは、１０００℃未満の温度までの制御された第一の冷却と、約１℃／秒まで下げることができる芯冷却の低速での第二の冷却である。この実施態様において、圧延の最終条件は冶金組織の取得に対してとくに重要性を持たないが、それは機械部材にその使用特性の大部分を付与するベイナイト組織は、熱間成形と制御された冷却の後、最後に達せられるからである。
【００４３】
なお、本発明による機械部材は、焼き入れと焼き戻しの追加熱処理なしに圧延製品の塑性加工によって得られる。
【００４４】
実験室の試験は、下記の組成の鋳造に対して実施された：
【００４５】
【表１】
2006508248.tif 000002
【００４６】
鋳造から得られたビレットは、直径１２ｍｍの線材を形成するために１１００℃を超える温度で再加熱後に熱間圧延された。圧延後の線材取り外し温度は８２０℃であった。圧延の終わりの加工（“ｓｔｅｌｍｏｒ”型の吹き込み冷却）での線材冷却速度はおよそ５℃／秒であった。周囲でも芯でも、線材の全体にわたって均質なベイナイト組織が得られる。
【００４７】
線材の機械的特性値は下記のとおりである：
【００４８】
【表２】
2006508248.tif 000003
【００４９】
ここで：
・Ｒｍは、線材の初期断面に対する破断前の最大力に対応する破断強度を表す。
・Ｒｐ0.2は、０．２％の塑性伸長を引き起こす線材の初期断面に対する力に対応する通常の弾性限界を表す。
・Ａは、破断伸びを表す。
・Ｚは、破断後の線材の断面減少に対応する断面収縮を表す。
【００５０】
線材が受ける変形率に応じた機械的特性値の変化は次のとおりである：
【００５１】
【表３】
2006508248.tif 000004
【００５２】
本発明による高特性値の機械部材は、スタンピングまたは冷間鍛造または熱間鍛造作業の際に、現在実施されている焼き入れと焼き戻し処理の節約をとくに可能にする点において注目に値する。
【００５３】
他方で、それほど厳しくはない冷却条件を課すことで、それらは冷却作業の際に変形するおそれが少なくなる、あるいは同等の冷却液で、直径または厚みを増すことができる。
【００５４】
それらが極めて優れた加工特性値を有するという点で注目に値するということは、冷間での用途の分野において、硫黄含有率を減少させることを可能にするものであり、したがって、変形適性におけるこの元素の悪影響を押さえることができる。
【００５５】
自明のごとく、本発明は上述の実例に限定されるものではなく、付属の各請求項に示した定義を逸脱しない限り、多数の変型例や等価物にまで及ぶ。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
したがって、例えば、熱間鍛造の用途分野において当業者は、硫黄含有率を変更して、あるいはテルル、鉛、セレニウムなどの加工を促進する他の元素を添加することで、加工性を向上させることを選択することができるものである。同様に、スタンピングまたは冷間鍛造または熱間鍛造の用途分野にとくに向けられているとはいえ、本発明は伸線、延伸、スタンピング、などのその他の塑性加工の用途分野にも適用できる。
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月19日(2004.12.19)
【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】
圧延長尺製鉄製品の塑性加工から得られる、すぐに使うことができる高特性値の低炭素の鋼製機械部材であり、該製品は以下のことを特徴とするものである：
・鉄と鋼の製錬の結果として生じた不可避の残留不純物とを除く前記鋼の組成は、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応し：
Ｃ≦０．１５％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１５％≦Ｍｏ≦０．３５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ;
・前記長尺製品は、連続鋳造に由来し、オーステナイト領域で熱間圧延され、ついでベイナイト組織、または大部分がベイナイト組織を得るために熱処理され、８００ＭＰａを超える破断強度で、それ自身にその最終形状を与えるために冷間または熱間塑性加工によって成形された半製品から得られることを特徴とする機械部材。
【請求項２】
塑性加工に由来する長尺製品は、それ自身にベイナイト組織または大部分がベイナイト組織を付与するために、十分な冷却速度で圧延熱間加工における冷却によって熱処理された、圧延された線材または棒材であることを特徴とする、請求項１に記載の冷間変形された低炭素鋼製の機械部材。
【請求項３】
鋼片が抽出された熱間塑性加工に由来する長尺製品は、それ自身に芯までベイナイト組織または大部分がベイナイト組織を付与するために、十分な冷却速度で焼き入れによって熱処理された圧延された棒材または線材であり、鋼片がその所望の最終形態へと導く鍛造による塑性加工を受ける、およそ１２００℃から、さらにはそれ以上の焼き入れ温度で行われることを特徴とする、請求項１に記載の鍛造された鋼製の機械部材。
【請求項４】
その製錬に関与する熱処理が、芯において１℃／秒まで下がることができる、低速冷却の最終段階を含んでいることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の鋼製の機械部材。
【請求項５】
鋼の炭素含有率が０．０６％と０．１０％の間に含まれることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の機械部材。
【請求項６】
それが構成される鋼のモリブデン含有率は０．３０％を超えず、マンガン含有率が１．８０％未満であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の機械部材。
【請求項７】
８００ＭＰａを越える破断強度を呈する、すぐに使うことができる高特性値の低炭素鋼製の機械部材の製造方法であり、該製造方法は以下の手順を有するものである：
・鉄と鋼の製錬の結果として生じた不可避の残留不純物を除く組成は、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応する長尺製品から：
Ｃ≦０．１５％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１５％≦Ｍｏ≦０．３５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ、
圧延後の線材取り出し温度が１０００℃未満である、長尺製品（線材または棒材）を熱間圧延する過程と、
・つづいて、得られた前記圧延長尺製品を熱処理し、前記熱処理は、ベイナイト組織または大部分がベイナイト組織を得るために、芯において約１℃／秒まで下がることができる、低速冷却の最終段階を含むものであり、そして、塑性加工の操作が前記熱処理の後または間に達成することができる、所望の最終形状にするために前記長尺製品を塑性加工する過程。
【請求項８】
熱間圧延された線材または棒材の形を呈し、また、それを構成する鋼が、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応することを特徴とする、請求項１に記載のすぐに使うことができる高特性値の機械部材に加工されるための低炭素の長尺製鉄製品：
Ｃ≦０．１５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．１５％≦Ｍｏ≦０．３５％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、したがって、圧延長尺製鉄製品の塑性加工から得られる、すぐに使うことができる高特性値の低炭素鋼製の機械部材であり、該製品は以下のことを特徴とするものである：
・鉄と鋼の製錬の結果として生じた不可避の残留不純物を除く前記鋼の組成は、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応し：
０≦０．１５％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１５％≦Ｍｏ≦０．３５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ;
・前記長尺製品は、連続鋳造に由来し、オーステナイト領域で熱間圧延され、ついでベイナイト組織、または大部分がベイナイト組織を得るために熱処理され、８００ＭＰａを超える破断強度で、それ自身にその最終形状を与えるために冷間または熱間塑性加工によって成形された半製品から得られることを特徴とする機械部材も対象とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明は、また８００ＭＰａを越える破断強度を呈する、すぐに使うことができる高特性値の低炭素鋼製の機械部材の製造方法を対象とするものであり、該方法は以下のような過程を含むことを特徴とする。
・鉄と鋼の製錬の結果として生じた不可避の残留不純物を除く組成は、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応する長尺製品から：
０≦０．１５％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１５％≦Ｍｏ≦０．３５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ、
熱間圧延の通常の慣行に従ってオーステナイト領域で長尺製品を熱間圧延する過程と、
・つづいて、得られた前記圧延長尺製品を熱処理し、この熱処理は、ベイナイト組織また  は大部分がベイナイト組織を得るために、芯において約１℃／秒まで下がることができ  る、低速冷却の最終段階を含むものであり、そして、塑性加工の操作が前記熱処理の後  または間に達成することができる、所望の最終形状にするために前記長尺製品を塑性加  工する過程。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明は、先に定義されたような機械部材を得るための長尺製鉄製品を対象とするものであり、熱間圧延された線材または棒材の形を呈し、また、それを構成する鋼が、鉄に対して重量パーセントで表した、下記の分析に少なくとも対応することを特徴とする：
０≦０．１５％
０．０４％≦Ｎｂ≦０．１０％
０．００１％≦Ｂ≦０．００５％
０．１５％≦Ｍｏ≦０．３５％
１．３％≦Ｍｎ≦２．０％
０．１５％≦Ｓｉ≦１．３０％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
Ｎ≦０．０１５％かつＴｉ≧３．５×％Ｎ。


【国際調査報告】
2006508248.tif 000005
2006508248.tif 000006
2006508248.tif 000007
2006508248.tif 000008
2006508248.tif 000009
2006508248.tif 000010