(57)【要約】  本発明は硬化可能な鋼、それから製造される硬化鋼部材、およびそれらの成形方法に関する。この鋼はクロム、ケイ素およびマンガンと比較して、相対的に高レベルのモリブデンを含み、モリブデンが硬化鋼の硬さと衝撃強さとの優れた組合せを提供している。この鋼は冷間成形し、その後焼入れ剤として水で割れがなく再加熱焼入硬化し、場合により焼戻すことができる。成形される鋼は６３０Ｈｖ１０を超える（たとえば、７００Ｈｖ１０を超える）ビッカース硬さレベルおよび３Ｊ／ｃｍ２を超える（たとえば、２０Ｊ／ｃｍ２を超える）衝撃強さを有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化可能な鋼組成物であって、重量パーセントで以下：
Ｃ  ０．３６〜０．５５％、
Ｍｎ  ０．１〜０．７％、
Ｓｉ  ０〜０．７％、
Ｍｏ  ０．２〜１．９％、
Ａｌ  ０．２％以下（０％を含まず）、
Ｃｒ  場合により１％以下、
Ｎｉ  場合により２％以下、
Ｃｕ  場合により１％以下、
Ｎｂ  場合により０．１％以下、
Ｔｉ  場合により０．２％以下、
Ｖ  場合により０．２％以下、
Ｂ  場合により０．０１％以下、
Ｗ  場合により１％以下、および
Ｃｏ  場合により１％以下、
からなり、ここで
％Ｍｏ≧％Ｃｒ／２（Ｃｒが存在する場合）
％Ｍｏ≧％Ｍｎ／２、および
０．４≦％Ｍｎ＋％Ｃｒ＋％Ｍｏ≦２
であって、残部が鉄、残留物および不可避の不純物である、前記硬化可能な鋼組成物。
【請求項２】
Ｃが０．３８〜０．５２％、好ましくは０．４０〜０．５０％のレベルで用いられている、請求項１に記載の硬化可能な鋼組成物。
【請求項３】
Ｓｉが０．０１〜０．５％、好ましくは０．０５〜０．３５％のレベルで用いられている、請求項１または請求項２に記載の硬化可能な鋼組成物。
【請求項４】
Ｍｎが０．１０〜０．５０％、好ましくは０．１５〜０．４０％のレベルで用いられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の硬化可能な鋼組成物。
【請求項５】
Ｃｒが０〜０．５％、好ましくは０〜０．３％のレベルで用いられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の硬化可能な鋼組成物。
【請求項６】
Ｍｏが０．２〜１．５％、好ましくは０．３０〜１．２％、より好ましくは０．４０〜１．１％のレベルで用いられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の硬化可能な鋼組成物。
【請求項７】
％Ｍｏ≧％Ｃｒ（Ｃｒが存在する場合）、
％Ｍｏ≧％Ｍｎ、および
０．４≦％Ｍｎ＋％Ｃｒ＋％Ｍｏ≦２
である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の硬化可能な鋼組成物。
【請求項８】
Ｎｉが場合により１％以下のレベルで存在する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の硬化可能な鋼組成物。
【請求項９】
以下の組成物：
Ａｌ  ０．０１〜０．１％、好ましくは０．０１〜０．０６％、
Ｔｉ  場合により０．００１〜０．０５％、
Ｎｂ  場合により０．００１〜０．０５％、
Ｖ  場合により０．１５％以下、
Ｃｕ  場合により０．１以下、
Ｎｉ  場合により０．１以下、
Ｂ  ０〜０．００３％、好ましくは０〜０．０００５％、
Ｗ  場合により０．２％以下、
Ｃｏ  場合により０．２％以下、
Ｐ  ０．０２０％以下、好ましくは０．０１５％以下、
Ｓ  ０．０２０％以下、好ましくは０．０１０％以下、
Ｎ  ０．００６％以下、
Ｈ  ０．０００２％以下、
Ｏ  ０．００５％以下、
Ｃａ  ０．０１以下、および
ＲＥＭ  ０．１％以下
を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の硬化可能な鋼組成物。
【請求項１０】
鋼が０．００５〜０．０２％のレベルでＮｂを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の硬化可能な鋼組成物。
【請求項１１】
硬化可能な鋼であって、再加熱焼入硬化して、以下の式：
ＶＪ＋（ＨＸ＊Ｈｖ１０）＞ＡＸ
［式中、
ＶＪは２０℃におけるＪ／ｃｍ２でのシャルピーＶ衝撃強さであり、
Ｈｖ１０はビッカース硬さであり、
ＡＸ＝９５であり、
ＨＸ＝０．１２５である］
を満たす鋼を成形できる、前記硬化可能な鋼。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の組成を有する、請求項１１に記載の硬化可能な鋼。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の硬化可能な鋼（組成物）から成形される部材であって、部材の少なくとも一領域が再加熱焼入硬化して硬化領域を形成する、前記部材。
【請求項１４】
硬化領域のビッカース硬さが６３０Ｈｖ１０以上であり、硬化領域の２０℃でのシャルピーＶ衝撃強さが３Ｊ／ｃｍ２以上である、請求項１３に記載の部材。
【請求項１５】
請求項１３に記載の部材であって、硬化領域が以下：
ＶＪ＋（ＨＸ＊Ｈｖ１０）＞ＡＸ
［式中、
ＶＪは２０℃におけるＪ／ｃｍ２でのシャルピーＶ衝撃強さであり、
Ｈｖ１０はビッカース硬さであり、
ＡＸ＝９５であり、
ＨＸ＝０．１２５である］
を満たす、前記部材。
【請求項１６】
全部材が再加熱焼入硬化しており、好ましくは部材の最大厚さが少なくとも６ｍｍである、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の部材。
【請求項１７】
硬化鋼の生産方法であって、以下の工程：
ａ．  請求項１〜１２のいずれか１項に記載の硬化可能な鋼（組成物）から成形された部材を提供する工程；
ｂ．  部材の少なくとも一領域をＡｃ３点を超える温度（ＴＳ）まで加熱する工程；
ｃ．  焼入流体により前記領域を焼入れして、硬化領域を形成する工程；および
ｄ．  場合により、硬化領域を焼戻す工程
を含む、前記硬化鋼の生産方法。
【請求項１８】
硬化領域のビッカース硬さが６３０Ｈｖ１０以上であり、硬化領域の２０℃でのシャルピーＶ衝撃強さが３Ｊ／ｃｍ２以上である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
硬化領域が、以下：
ＶＪ＋（ＨＸ＊Ｈｖ１０）＞ＡＸ
［式中、
ＶＪは２０℃におけるＪ／ｃｍ２でのシャルピーＶ衝撃強さであり、
Ｈｖ１０はビッカース硬さであり、
ＡＸ＝９５であり、
ＨＸ＝０．１２５である］
を満たす、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、優れた冷間成形可能特性を備え、再加熱焼入硬化して優れた衝撃強さおよび硬さを有する鋼が得られる、焼入硬化可能な鋼に関する。この鋼は水焼入れのような非常に速い冷却速度を用い、全く焼戻しをしない場合でさえも、硬化に誘発される割れが起きにくい傾向がある。焼入硬化はこの鋼から成形する全部材に、または部材の一部のみ、たとえば、刃先の一部のみに、実施することができる。本開示は、鋼の焼入硬化方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
焼入硬化は、鋼および鋳鉄合金を強化し、硬化する処理である。典型的な再加熱焼入れによる硬化処理時には、鋼をオーステナイト化温度（好ましくは約９００℃）まで加熱し、ソークし（すなわち、均一にする）、次いで好ましくは水または油のような液体で急冷する（焼入れする）。焼入鋼は典型的にはマルテンサイトが過剰であることにより脆くなる。このような場合には、鋼を焼戻し、すなわち臨界点（Ａｃ１点）未満まで加熱して硬さを低下させ、靭性を向上させる。しかし、焼戻しは処理工程およびコストをも増加させる。
【０００３】
焼入れは鋼サンプル全体に及んでもよいし、またはたとえば刃先など、局所的であってもよい。誘導加熱のような標的加熱手段は、局所的な硬化のみ、または表面硬化のみが必要な場合に用いられる。
【０００４】
得られるマルテンサイトの硬さは、通常炭素含有率により決定づけられることが知られている。しかし、炭素含有率が大きいと焼入硬化時に割れが発生するリスクが上昇する。割れの発生を引き起こし得る因子には、不均等な加熱または焼入冷却によって起こる熱応力からのような、様々なものがある。このことは特に、厚いサンプルを焼入硬化する場合に、焼入処理自体の間に中心部と表面との温度差により、材料に大きな熱応力を引き起こすおそれがあるので、問題となる。また、鋼に結晶相変態が起こる場合、発生する容積変化により変態応力も起こるおそれがある。このことは、特に冷却速度が不均等である場合に問題となり、より厚いサンプル（たとえば、６ｍｍを超える厚さ）の場合、または複雑な形状の場合にも発生するおそれがある。これらの高い残留応力の局所的な濃縮は、それが負荷荷重として同じ方向に作用する場合に、割れを引き起こす弱点として作用するおそれがある。割れは金属切片にあけた四角い形の穴の角のような特定の弱点に由来し、そこから伝播することが多い。これにより、いかなるそのような弱点も発生を避けられるように、部材切片の改変が必要になるおそれがあるので、焼入硬化部材に設計上の制限が生じかねない。
【０００５】
また、焼入媒体自体も割れの発生傾向に影響するおそれがある。焼入媒体として水を用いる場合、冷却速度は典型的には油と比較してはるかに速い。これにより、より硬い鋼が生じるものの、応力割れの可能性もより高くなる。変態応力は焼戻し中に低下させることができるが、必然的に鋼の硬さも低下してしまう。
【０００６】
衝撃強さは材料がその構造から衝撃のエネルギーを放散する能力と関係しており、この傾向はより軟らかい、展性のより高い材料で有利に働く。硬化鋼はその表面できわめて耐摩耗性が高くなり得るが、この高い硬さは衝撃強さが低い比較的脆い材料に通じることが多い。たとえそうであっても、一部の状況では高い硬さと良好な衝撃強さとの組合せが非常に望ましい。たとえば、すきのような農業装置は使用中に経験する摩耗に耐えられるようにするために、高い耐摩耗性および高い硬さが必要である。しかし、硬化材料から製造され、衝撃強さが低いすきは、土の中の石または他の硬い物体に遭遇した場合、破損のリスクがあり得る。
【０００７】
硬化割れのリスクを低下させることは、強力な撹拌を用いる場合および／または焼入浴として塩水（ブライン）を用いる場合に見られるように、冷却速度が標準的な水焼入れよりも速い場合にきわめて重要になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
良好な衝撃強さを有し、硬化割れのリスクが低下した高い硬さの鋼を提供する焼入硬化可能な鋼が依然として必要である。さらに、特に焼入媒体として水を用いる局所的な焼入硬化が可能な良好な構造特性を有する、焼入硬化可能な鋼が依然として必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、重量パーセントで以下：
Ｃ  ０．３６〜０．５５％、
Ｍｎ  ０．１〜０．７％、
Ｓｉ  ０〜０．７％、
Ｍｏ  ０．２〜１．９％、
Ａｌ  ０．２％以下（０％を含まず）、
Ｃｒ  場合により１％以下、
Ｎｉ  場合により２％以下、
Ｃｕ  場合により１％以下、
Ｎｂ  場合により０．１％以下、
Ｔｉ  場合により０．２％以下、
Ｖ  場合により０．２％以下、
Ｂ  場合により０．０１％以下、
Ｗ  場合により１％以下、および
Ｃｏ  場合により１％以下、
からなり、ここで
％Ｍｏ＞％Ｃｒ／２（Ｃｒが存在する場合）
％Ｍｏ＞％Ｍｎ／２、および
０．４≦％Ｍｎ＋％Ｃｒ＋％Ｍｏ≦２
であって、残部が鉄、残留物および不可避の不純物である、硬化可能な鋼組成物に関する。
【００１０】
別の見方をすると、本開示は、再加熱焼入硬化して、以下の式：
ＶＪ＋（ＨＸ＊Ｈｖ１０）＞ＡＸ
［式中、
ＶＪは２０℃におけるＪ／ｃｍ２でのシャルピーＶ衝撃強さであり、
Ｈｖ１０はビッカース硬さであり、
ＡＸ＝９５であり、
ＨＸ＝０．１２５である］
を満たす鋼を成形できる、硬化可能な鋼に関する。
【００１１】
好ましくは、硬化可能な鋼はＡｃ３点を超える温度からＭＳ点未満の温度に平均冷却速度５０℃／秒以上（より好ましくは８０℃／秒以上）で再加熱焼入硬化して割れのない硬化鋼を成形できる。
【００１２】
好ましくは、硬化可能な鋼は、重量パーセントで以下：
Ｃ  ０．３６〜０．５５％、
Ｍｎ  ０．１〜０．７％、
Ｓｉ  ０〜０．７％、
Ｍｏ  ０．２〜１．９％、
Ａｌ  ０．２％以下（０％を含まず）、
Ｃｒ  場合により１％以下、
Ｎｉ  場合により２％以下、
Ｃｕ  場合により１％以下、
Ｎｂ  場合により０．１％以下、
Ｔｉ  場合により０．２％以下、
Ｖ  場合により０．２％以下、
Ｂ  場合により０．０１％以下、
Ｗ  場合により１％以下、および
Ｃｏ  場合により１％以下
からなり、残部が鉄、残留物および不可避の不純物である。
【００１３】
より好ましくは、硬化可能な鋼は、以下の関係式：
％Ｍｏ＞％Ｃｒ（存在する場合）
％Ｍｏ＞％Ｍｎ、および
０．４≦％Ｍｎ＋％Ｃｒ＋％Ｍｏ≦２
を満たす。
【００１４】
本開示は硬化可能な鋼（すなわち硬化可能な鋼組成物）から成形される部材であって、少なくとも部材の一領域が再加熱焼入硬化して硬化領域を形成する、前記部材にも関する。
【００１５】
好ましくは、全部材が再加熱焼入硬化されている。
【００１６】
好ましくは、部材の硬化領域の微細構造がマルテンサイトである。
【００１７】
好ましくは、部材の硬化領域のビッカース硬さが６３０Ｈｖ１０以上である。
【００１８】
好ましくは、部材の硬化領域の２０℃におけるシャルピーＶ衝撃強さが３Ｊ／ｃｍ２以上である。
【００１９】
好ましくは、硬化領域は、以下：
ＶＪ＋（ＨＸ＊Ｈｖ１０）＞ＡＸ
［式中、
ＶＪは２０℃におけるＪ／ｃｍ２でのシャルピーＶ衝撃強さで単位であり、
Ｈｖ１０はビッカース硬さであり、
ＡＸ＝９５であり、
ＨＸ＝０．１２５である］
を満たす。
【００２０】
また、本開示は硬化鋼の生産方法であって、以下の工程：
ａ．  硬化可能な鋼組成物から成形された部材を提供する工程；
ｂ．  部材の少なくとも一領域をＡｃ３点を超える温度（ＴＳ）まで加熱する工程；
ｃ．  焼入流体により前記領域を焼入れして、硬化領域を形成する工程；および
ｄ．  場合により、硬化領域を焼戻す工程
を含み；
前記硬化可能な鋼組成物が、重量パーセントで以下：
Ｃ  ０．３６〜０．５５％、
Ｍｎ  ０．１〜０．７％、
Ｓｉ  ０〜０．７％、
Ｍｏ  ０．２〜１．９％、
Ａｌ  ０．２％以下（０％を含まず）、
Ｃｒ  場合により１％以下、
Ｎｉ  場合により２％以下、
Ｃｕ  場合により１％以下、
Ｎｂ  場合により０．１％以下、
Ｔｉ  場合により０．１％以下、
Ｖ  場合により０．２％以下、
Ｂ  場合により０．０１％以下、
Ｗ  場合により１％以下、および
Ｃｏ  場合により１％以下、
からなり、ここで
％Ｍｏ＞％Ｃｒ／２（Ｃｒが存在する場合）
％Ｍｏ＞％Ｍｎ／２、および
０．４≦％Ｍｎ＋％Ｃｒ＋％Ｍｏ≦２
であって、残部が鉄、残留物および不可避の不純物である、硬化可能な鋼組成物である、
硬化鋼の生産方法にも関する。
【００２１】
別の見方をすると、本開示は硬化鋼の生産方法であって、以下の工程：
ａ’．  硬化可能な鋼から成形された部材を提供する工程；
ｂ’．  部材の少なくとも一領域をＡｃ３点を超える温度（ＴＳ）まで加熱する工程；
ｃ’．  焼入流体により前記領域を焼入れして、硬化領域を形成する工程；および
ｄ’．  場合により、硬化領域を焼戻す工程
を含み、ここで
硬化領域が、以下：
ＶＪ＋（ＨＸ＊Ｈｖ１０）＞ＡＸ
［式中、
ＶＪは２０℃におけるＪ／ｃｍ２でのシャルピーＶ衝撃強さであり、
Ｈｖ１０はビッカース硬さであり、
ＡＸ＝９５であり、
ＨＸ＝０．１２５である］
を満たす、前記硬化鋼の生産方法に関する。
【００２２】
好ましくは、工程ｂ．（または工程ｂ’．）において、全部材をＡｃ３点を超える温度まで加熱し、より好ましくは次に工程ｃ．（または工程ｃ’．）において、全部材を焼入流体で焼入れして硬化部材を成形する。
【００２３】
好ましくは、工程ａ’．における硬化可能な鋼は、重量パーセントで以下：
Ｃ  ０．３６〜０．５５％、
Ｍｎ  ０．１〜０．７％、
Ｓｉ  ０〜０．７％、
Ｍｏ  ０．２〜１．９％、
Ａｌ  ０．２％以下（０％を含まず）、
Ｃｒ  場合により１％以下、
Ｎｉ  場合により２％以下、
Ｃｕ  場合により１％以下、
Ｎｂ  場合により０．１％以下、
Ｔｉ  場合により０．２％以下、
Ｖ  場合により０．２％以下、
Ｂ  場合により０．０１％以下、
Ｗ  場合により１％以下、および
Ｃｏ  場合により１％以下、
からなり、残部が鉄、残留物および不可避の不純物である。
【００２４】
より好ましくは、工程ａ’．における硬化可能な鋼は、以下の関係式：
％Ｍｏ＞％Ｃｒ／２（Ｃｒが存在する場合）
％Ｍｏ＞％Ｍｎ／２、および
０．４≦％Ｍｎ＋％Ｃｒ＋％Ｍｏ≦２
を満たす。
【００２５】
好ましくは、工程ｃ．（または工程ｃ’．）の後では、鋼に割れのない。
【００２６】
好ましくは、工程ｃ．（またはｃ’．）における冷却速度は５０℃／秒以上、より好ましくは８０℃／秒以上である。
【００２７】
本開示を、以下で添付の図を参照しながら非限定的な例によりさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】様々なＡＸ値でのビッカース硬さおよび衝撃強さの散布図である。
【図２】鋼１−Ａの硬さ対深さの分布を示す図である。
【図３】鋼１−Ｂの硬さ対深さの分布を示す図である。
【図４】鋼１−Ｃの硬さ対深さの分布を示す図である。
【図５】鋼１−Ｄの硬さ対深さの分布を示す図である。
【図６】鋼１−Ｄの１２ｍｍサンプルの硬さ対深さの分布を示す図である。
【図７】鋼１−Ｄの硬さへの、焼戻しの影響を示す図である。
【図８】鋼１−Ｄの衝撃強さへの、焼戻しの影響を示す図である。
【図９】割れ抵抗性試験で用いたブランクを示す図である。
【図１０】実施例５の試験鋼の硬さの中央値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本開示の硬化可能な鋼（組成物）は、５１ＣｒＶ４、３８ＭｎＢ５、４２ＭｎＶ７のような標準的な硬化可能な鋼と比較して焼入れによる割れのリスクが低く、優れた焼入硬化特性を提供する。この鋼は水により焼入硬化する場合、６３０Ｈｖ１０超の硬さレベルを提供でき、典型的には焼戻しをしない場合でさえも用いることができる（すなわち焼入硬化鋼は焼戻しをしなくても割れがない）。焼入硬化以前のこの鋼の優れた成形性および構造特性により、この鋼を様々な部材に熱間成形または冷間成形し、単純でおよびコスト効果の高い処理により焼入硬化（場合により局所的に）してマルテンサイト鋼を成形し、次いでさらなる焼戻し工程を全く経ずに用いることができる。
【００３０】
「硬化可能な鋼（組成物）」とは、上記に記載したような硬化可能な鋼組成物のみならず、再加熱焼入硬化して上記に記載したような式ＶＪ＋（ＨＸ＊Ｈｖ１０）＞ＡＸを満たす鋼を成形できる硬化可能な鋼をも意味する。鋼の好ましい構造的な制約または特性および好ましい処理条件のような、本明細書に記載した好ましい態様は、硬化可能な鋼と硬化可能な鋼組成物との両方に適用される。
【００３１】
「割れのない」とは、鋼がＩＳＯ２３２７８：２０１５、クラス２Ｘを満たすことを意味する。ＩＳＯ２３２７８：２０１５規格は磁気粒子試験により検出される、強磁性鋼の溶接における欠陥の指標の容認レベルを規定している。この許容レベルとは、ＩＳＯ２３２７８：２０１５規格による磁気粒子検出により試験する場合の、長さ１．５ｍｍ未満の割れ／欠陥のような任意の線形欠陥、および最大寸法で３ｍｍ未満の割れ／欠陥のような非線形欠陥である。この文脈では、線形欠陥はその幅の３倍を超える長さを有することとして定義され、非線形欠陥はその幅の３倍以下の長さを有することとして定義される。
【００３２】
「割れのない」とは、焼入硬化後、好ましくは室温で２４時間保持した場合、より好ましくは１週間保持した場合、鋼がＩＳＯ２３２７８：２０１５、クラス２Ｘを満たすことを意味する。
【００３３】
本明細書では、用語「マルテンサイト」および「マルテンサイト」にはマルテンサイト、自己焼戻し（または自動焼戻し）マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトを含む。したがって、本開示の意義において９５％以上のマルテンサイトを含む鋼はその構造の９５％以上がマルテンサイト、自己焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトである。
【００３４】
本明細書では、Ａｃ１点は加熱中にオーステナイト（γ）が形成し始める温度である。
【００３５】
本明細書では、Ａｒ１点は冷却中にオーステナイト（γ）のフェライト（α）への変態が完了する温度である。
【００３６】
本明細書では、Ａｃ３点は加熱中にフェライト（α）のオーステナイト（γ）への変態が完了する温度である。
【００３７】
本明細書では、Ａｒ３点は冷却中にオーステナイト（γ）がフェライト（α）に変態し始める温度である。
【００３８】
Ａｃ１点、Ａｃ３点、Ａｒ１点、Ａｒ３点は当業者には周知のはずの、有名な指標である。それらは標準的な方法により実験的に推定される。あるいは、この指標は、たとえば下記に記載するようなＢｒａｎｄｉｓ（Ｒｅｃｈｎｅｒｉｓｃｈｅ  Ｂｅｓｔｉｍｍｕｎｇ  ｄｅｒ  Ｕｍｗａｎｄｌｕｎｇｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｎ  ｖｏｎ  ｎｉｅｄｒｉｇｌｅｇｉｅｒｔｅｎ  Ｓｔａｈｌｅｎ．ＴＥＷ−Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ  Ｂｅｒｉｃｈｔｅ、Ｂａｎｄ  １、Ｈｅｆｔ  １、１９７５年、８〜１０頁）またはＬｕＴＳｅｎｋｏ（Ｔｈｅ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｒｅｓｅｒｖｅｓ−Ａｎ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｗａｙ  ｔｏ  Ｉｍｐｒｏｖｅ  ｔｈｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｒｏｌｌｅｄ  Ｍｅｔａｌ．Ａｂｓｃｈｌｕｓｓｂｅｒｉｃｈｔ、Ｋｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｄｅｒ  Ｅｕｒｏｐａｉｓｃｈｅｎ  Ｇｅｍｅｉｎｓｃｈａｆｔｅｎ、ルクセンブルグ、１９９１年、１３６頁）の式：
Ａｃ１＝７３９−２２＊［％Ｃ］−７＊［％Ｍｎ］＋２＊［％Ｓｉ］＋１４＊［％Ｃｒ］＋１３＊［％Ｍｏ］−１３＊［％Ｎｉ］＋２０＊［％Ｖ］
Ａｃ３＝９０２−２５５＊［％Ｃ］−１１＊［％Ｍｎ］＋１９＊［％Ｓｉ］−５＊［％Ｃｒ］＋１３＊［％Ｍｏ］−２０＊［％Ｎｉ］＋５５＊［％Ｖ］
Ａｒ１＝７４１．７−７．１３＊［％Ｃ］−１４．０９＊［％Ｍｎ］＋１６．２６＊［％Ｓｉ］＋１１．５４＊［％Ｃｒ］−４９．６９＊［％Ｎｉ］
Ａｒ３＝９１３．７−２０７．１３＊［％Ｃ］−４６．６＊［％Ｍｎ］＋１１０．５４＊［％Ｃｒ］＋１０８．１＊［％Ｎ］
［式中、［％Ｘ］は元素Ｘの重量パーセントである］
から理論的に推定される。
【００３９】
本明細書では、用語「硬化可能な」は、厚さ３ｍｍの鋼のサンプルを９５０℃まで加熱し、その温度で１時間ソークし、次いで静水で焼入れすると、このサンプルが中心に少なくとも９０％のマルテンサイト微細構造を有するようになることを好ましくは意味する。
【００４０】
本開示の硬化可能な鋼組成物の重要な特徴は、比較的低いＭｎ、ＳｉおよびＣｒ含有率と、それと組み合わせた比較的高いＭｏ含有率である。これらの元素をこれらの比で組み合わせると、焼入れに誘発される割れのリスクが低くなることと合わせて、きわめて優れた衝撃強さおよび焼入硬化性を示す良好な構造特性を有する鋼が提供できる。
【００４１】
次に、硬化可能な鋼（組成物）の化学組成をより詳細に記載する。本開示では、組成物中の全パーセントは重量パーセントである。さらに、下記に挙げる多様な成分の好ましい範囲はそれぞれに、任意の残りの成分の好ましい範囲と組み合わせてもよい。
【００４２】
炭素
炭素は主として硬化可能な鋼（組成物）が確実に焼入硬化してマルテンサイトを形成できるようにするために存在する。炭素含有率がより高いと、より硬い鋼が提供できる。しかし、炭素含有率が高すぎると、得られる焼入鋼は脆くなりすぎ、焼入れに誘発される割れのリスクが上昇する。したがって、好ましくは、０．５５％の最大炭素含有率が用いられる。
【００４３】
炭素は、好ましくは０．３８〜０．５２％、より好ましくは０．４０〜０．５０％、さらに好ましくは０．４１〜０．４８％のレベルで用いられる。
【００４４】
ケイ素
ケイ素は精錬処理時に清浄度を向上させるために鋼に含まれ、硬化性に正の影響を及ぼし得る。しかし、ケイ素が多すぎると焼入れ時に発生する自己焼戻しの量が減少するおそれがあるだけでなく、仕上鋼の表面の質にも影響を与えるおそれがある。したがって、好ましくは、０．７の最大ケイ素含有率が用いられる。
【００４５】
ケイ素は、好ましくは０．０１〜０．５％、より好ましくは０．０５〜０．３５％、もっとも好ましくは０．１０〜０．２５％のレベルで用いられる。
【００４６】
マンガン、クロムおよびモリブデン
マンガン、クロムおよびモリブデンは硬化可能な鋼（組成物）の焼入硬化特性の制御に重要な役割を演じる。これらの３元素の重要性を下記に記載する。
【００４７】
マンガンは硬化性に大きな影響がある。マンガンは鋼に存在し得るいかなる酸素および硫黄も封鎖することにも有効である。しかし、マンガンには分離する傾向が強く、またマルテンサイト開始温度、すなわちＭＳ点も著しく低下させる。したがって、全マンガン含有率はきわめて低く、最大量は好ましくは０．７％、好ましくは最大０．６５％である。
【００４８】
マンガンは、好ましくは０．１０〜０．５０％、より好ましくは０．１５〜０．４０％、もっとも好ましくは０．２０〜０．３０％のレベルで用いられる。
【００４９】
クロムは、場合により硬化性を向上させるために用いられる。しかし、クロムはまた、マルテンサイト開始温度を著しく低下させ、このことが、焼入れ時に発生する自己焼戻しの量に負に影響するおそれがある。したがって、全クロム含有率は、好ましくは１％未満、好ましくは０．７５％未満である。
【００５０】
クロムは、好ましくは０〜０．５％、より好ましくは０〜０．３％、もっとも好ましくは０〜０．２０％のレベルで用いられる。
【００５１】
モリブデンは硬化性を提供し焼戻し抵抗性を向上させるために含まれる。有利には、モリブデンはマルテンサイト開始温度に大きな影響は及ぼさず、このことは主要な硬化剤としてモリブデンを使用すると確実にマルテンサイト開始温度が高温のまま維持され、焼入れ時に自己焼戻しが促進されるようになることを意味する。
【００５２】
また、モリブデンは硬化鋼組成物の衝撃強さを向上させるのにも役立つ。衝撃強さは温度の上昇により上昇し、より低温の材料はより脆くなり、より高温の材料はより展延性があることがよく知られている。したがって、鋼の衝撃強さを温度に対してプロットしたグラフは典型的にはＳ字形であり、比較的鋭い遷移領域を有し、そこで鋼が脆い挙動から展延性のある挙動へと遷移し、衝撃強さが著しく上昇する。
【００５３】
マルテンサイト鋼については、合金元素の存在により典型的には衝撃強さが低下する。しかし、出願人はモリブデンおよびニッケルはしばしば鋼の衝撃強さを上昇させ、鋼が脆い挙動から展延性のある挙動へと遷移する温度を効果的に低下させ、モリブデンからの影響が特に大きいことを見出した。また、モリブデンは５００〜６５０℃、より好ましくは５００から６００℃のような比較的高温での焼戻し時に硬さを保持することにも役立つ。
【００５４】
モリブデンは、０．２〜１．９％のレベルで用いられることが好ましい。モリブデンは、好ましくは０．２〜１．５％、より好ましくは０．３０〜１．２％、より好ましくは０．４０〜１．１％、さらに好ましくは０．５０〜１．０％のレベルで用いられる。
【００５５】
マンガン、クロムおよびモリブデンの組合せにより、硬化可能な鋼（組成物）に硬化性が提供される。しかし、モリブデンは鋼に高い硬化性および高い衝撃強さを提供するために他の２種を支持して用いられ、硬化後の焼戻し時に硬さおよび衝撃強さをより保持することができるような高いマルテンサイト開始温度を保持する。
【００５６】
マンガン、クロムおよびモリブデンはそれぞれ硬化性を低下させる影響を有し、同一の硬化性を達成するためにマンガンと比較して同程度に多いクロムおよびしばしばより多くのモリブデンが必要である。したがって、本明細書で開示する硬化可能な鋼（組成物）は好ましくは、クロムおよびマンガンと比較して相対的により高いレベルのモリブデンを含み、好ましくは以下の条件：
％Ｍｏ＞％Ｃｒ／２（Ｃｒが存在する場合）
％Ｍｏ＞％Ｍｎ／２、および
０．４≦％Ｍｎ＋％Ｃｒ＋％Ｍｏ≦２
を満たす。
【００５７】
好ましくは：
％Ｍｏ≧％Ｃｒ（Ｃｒが存在する場合）
％Ｍｏ≧％Ｍｎ、および
０．４≦％Ｍｎ＋％Ｃｒ＋％Ｍｏ≦２
である。
【００５８】
好ましくは：
％Ｍｏ≧％Ｃｒ＋％Ｍｎ、および
０．４≦％Ｍｎ＋％Ｃｒ＋％Ｍｏ≦２
である。
【００５９】
好ましくは：
％Ｍｏ≧％Ｃｒ＋２＊％Ｍｎ
である。
【００６０】
さらに、好ましくは：
０．５≦％Ｍｎ＋％Ｃｒ＋％Ｍｏ≦１．５
である。
【００６１】
より好ましくは：
０．８５≦％Ｍｎ＋％Ｃｒ＋％Ｍｏ≦１．３５
である。
【００６２】
鋼は好ましくは、良好なレベルの硬化性を保証するために十分なマンガン、クロムおよびモリブデンを含む。典型的には、炭素当量すなわちＣｅｑ
［式中、
Ｃｅｑ＝％Ｃ＋％Ｍｎ／６＋（％Ｃｕ＋％Ｎｉ）／１５＋（％Ｃｒ＋％Ｍｏ＋％Ｖ）／５＋％Ｗ／１０］
が０．６０超、好ましくは０．６２超である場合、硬化性が十分である。
【００６３】
鋼がニオブを含む場合、硬化可能な鋼（組成物）は好ましくは、以下の関係式：
ＸＨ≧３．５、好ましくは
ＸＨ≧４、
［式中、
ＸＨ＝（１＋（２．１３＊％Ｍｏ））＊（１＋（２．４＊％Ｃｒ））＊（１＋（３．３＊％Ｍｎ））］
を満たす場合、十分な硬化性を示す。
【００６４】
アルミニウム
アルミニウムは脱酸（鎮静）剤として用いられる。しかし、過度に高いアルミニウムのレベルは、鋼の硬化性／自己焼戻し特性に影響を与えるおそれがあるので避けるべきである。したがって、好ましい最大アルミニウムレベルは０．２％である。
【００６５】
アルミニウムは、好ましくは０．０１〜０．１％、より好ましくは０．０１〜０．０６％、もっとも好ましくは０．０１５〜０．０４５％の範囲で用いる。これらの低いアルミニウムレベルは良好な電気抵抗溶接特性が望ましい場合に特に好ましい。
【００６６】
ニオブ、チタンおよびバナジウム
ニオブおよびチタンは熱間圧延後の鋼の質感を制御し、焼入れ前の加熱工程中に粒子が成長しないようにする。したがって、それらは焼入硬化時に熱間圧延鋼の特性の保持を制御するのに有用である。しかし、量が過剰であると、衝撃強さに負に影響しかねない大きなチタン窒化物のような沈殿の形成が生じるおそれがある。
【００６７】
通常、粒径がより大きな鋼は硬化性がより良い。しかし、粒径がより大きいと焼入硬化時の割れの傾向が上昇する。チタンおよびニオブによりオーステナイト化温度での粒径成長の速度が低下し、このことは硬化性を低下させるおそれがある。たとえばＸＨが適切に高いことを保証することで、良好な硬化性を得るために十分な合金元素が鋼に含まれることを保証することにより、この影響を埋め合わせることができる。適切に配合する場合、チタンおよびニオブ（特にニオブ）による、オーステナイト化中の粒子の粗大化制御は、硬化に誘発される割れのリスクを著しく上昇させることなく、長いオーステナイト化ソーク時間（ＴＳ）および／またはより高い温度を可能にするので有利になり得る。
【００６８】
これにより、たとえば熱間成形、スタンピングおよび硬化を１つのプロセス工程（すなわち熱間圧縮成形法または金型焼入法）に合わせて、生産をよりコスト効果の高いものにすることが可能になる。熱間圧縮成形時、鋼は金型および熱間成形金型に移す間に、たとえば約２０℃／秒の速度で急冷し得る。このため、鋼が焼入れまで適切な温度（たとえばオーステナイト温度Ａｒ３点を超える温度）を維持するように、通常は非常に高い開始温度を用いる必要がある。
【００６９】
チタンは、好ましくは０〜０．１％、より好ましくは０．００１〜０．０５％、より好ましくは０．００５〜０．０２％の範囲で存在する。
【００７０】
好ましくは、Ｔｉ／Ｎ＜３．４２である。
【００７１】
ホウ素が鋼組成物中に合金化されていない場合、Ｔｉ／Ｎ≦３．４２が保証されることが望ましい。これにより、より多量の微細なＴｉＮが確実に沈殿できるようになり、衝撃強さの大きな低下なしにチタンの利点が確実に得られるようになる。
【００７２】
ニオブは、好ましくは０．００１〜０．０５％、より好ましくは０．００５〜０．０２％、もっとも好ましくは０．００８〜０．０１５％の範囲で存在する。
【００７３】
好ましくは、硬化可能な鋼（組成物）は、チタンまたはニオブの少なくとも一方を含む。
【００７４】
好ましくは、硬化可能な鋼（組成物）はニオブを含む。
【００７５】
ニオブは鋼の冷間成形性を低下させ、その展延性に影響するおそれがある。再加熱焼入れ前に非常に厳格な冷間成形が必要な場合、硬化可能な鋼（組成物）のニオブ含有率は好ましくは、０．００５％未満である。
【００７６】
バナジウムは硬化性を向上させるが、炭化バナジウムは焼入硬化前のオーステナイト化時に溶融させることが困難になるおそれがある。これらの炭化物は焼入れ時にフェライト結晶が成長するための核として作用し得る。したがって、バナジウム含有率は好ましくは、０．２％以下に限定すべきである。
【００７７】
バナジウムは、場合により好ましくは０．１５％以下、より好ましくは０．１０％以下、より好ましくは０．０６％以下、もっとも好ましくは０．０４％以下のレベルで存在する。
【００７８】
炭化バナジウムを溶融させることが難しいので、これらの低いバナジウム含有率は、ソーク温度（ＴＳ）が低くかつソーク時間（ｔＳ）が比較的短い場合に特に好ましい。
【００７９】
銅およびニッケル
上述のように、ニッケルはマルテンサイト鋼の衝撃強さに正に影響する。しかし、ニッケルが多すぎると鋼の焼戻し抵抗性に影響するおそれがある、すなわち多すぎるニッケルを含む鋼は焼戻し時に硬さを失うことが判明している。また、ニッケルはＭＳ点をも低下させ、鋼の自己焼戻し特性に影響を及ぼす。
【００８０】
これに鑑みて、ニッケルは典型的には場合により１％以下で存在する。
【００８１】
ニッケルは、場合により好ましくは０．４％以下、より好ましくは０．１％以下で存在する。
【００８２】
銅は、場合により好ましくは０．４％以下、より好ましくは０．１％以下で存在する。
【００８３】
Ｃｕ＋Ｎｉは、好ましくは０．４％以下、より好ましくは０．１％以下である。
【００８４】
銅は銅の溶融温度を超える処理時に相分離し、表面（スケールの下部に）移動する傾向があり、材料を熱間成形する場合に表面の質に有害となるおそれがある。ニッケルはこの影響を軽減するので、Ｎｉ含有率は％Ｃｕが０．２以上である場合、望ましくは少なくとも０．３３＊％Ｃｕ、好ましくは少なくとも０．５０＊％Ｃｕである。
【００８５】
ホウ素、タングステンおよびコバルト
ホウ素およびタングステンは、硬化性を向上させ得る。しかし、鋼の硬化性は主として他の元素が提供するので、それらは典型的には必要ない。さらに、ホウ素は本明細書で開示するようなより高い炭素レベルの鋼の硬化性にはより小さな影響しか有さない。ホウ素が炭素量の多い鋼に効果を呈するためには、典型的には窒素レベルが低くかつ／またはチタン含有率が十分に高くなければならず、それによりＴｉＮの沈殿が形成する可能性が上昇する。したがって、ホウ素は鋼に対し無害であり、単に粗ＴｉＮ沈殿物が全く存在しない場合に所望の特性のバランスを提供することには本質的でないだけである。コバルトは非常に高価であり、典型的には不要である。
【００８６】
ホウ素は、好ましくは０〜０．００３％、より好ましくは０〜０．０００５％、さらに好ましくは０〜０．０００２％のレベルで存在する。
【００８７】
タングステンは、好ましくは０．２％以下、より好ましくは０．１％以下で存在する。
【００８８】
コバルトは、好ましくは０．２％以下、より好ましくは０．１％以下で存在する。
【００８９】
Ｃｏ＋Ｗは、好ましくは０．５％以下、より好ましくは０．３％以下、より好ましくは０．１％以下である。
【００９０】
残留物および不可避の不純物
残留物には鋼中に不可避に存在しうる内容物が含まれ、すなわち残留物を有する合金元素は意図的に添加するものではない。
【００９１】
不可避の不純物はリン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、カルシウム（Ｃａ）、および希土類金属（ＲＥＭ）等であってよい。それらの含有率は、硬化可能な鋼（組成物）の特性を保証するために、好ましくは下記のとおり限定される：
Ｐ≦０．０２０％、好ましくは≦０．０１５％、より好ましくは≦０．０１２％、もっとも好ましくは≦０．００８％（特に鋼を焼戻す場合に低レベルであることが必要である）、
Ｓ≦０．０２０％、好ましくは≦０．０１０％、より好ましくは≦０．００５％、
Ｎ≦０．０１２％、好ましくは≦０．００６％、
Ｈ≦０．０００２％、
Ｏ≦０．００５％、
Ｃａ≦０．０１（典型的には硫黄および酸素レベルを制御するために用いる）、
ＲＥＭ≦０．１％。
【００９２】
残留物と不可避の不純物との違いは、残留物は不純物とはみなされない制御された量の合金元素であることである。残留物は通常産業プロセスにより制御され、合金に本質的な影響を及ぼさない。硬化可能な鋼の残留物のレベルは典型的には低い。
【００９３】
硬化可能な鋼（組成物）のマルテンサイト開始温度（ＭＳ）は、好ましくは３４０℃以上、より好ましくは３５０℃以上、より好ましくは３６０℃以上、より好ましくは３７０℃以上、もっとも好ましくは３７５℃以上である。
【００９４】
本開示の目的で、マルテンサイト開始温度ＭＳ点は次のように計算される：
ＭＳ点＝５３０−３５０＊％Ｃ−４０＊％Ｍｎ−２０＊％Ｃｒ−１０＊％Ｍｏ−１７＊％Ｎｉ−８＊％Ｗ−３５＊％Ｖ−１０＊％Ｃｕ＋１５＊％Ｃｏ＋３０＊％Ａｌ
【００９５】
硬化可能な鋼の生産方法
本明細書で開示する硬化可能な鋼（組成物）は、熱間圧延（たとえば上記の組成物）および冷却により成形されて、硬化可能な鋼製品に成形される。鋼製品を成形するために用いる実際のプロセス工程は、得られる鋼の焼入硬化前の微細構造が変動し得るのと同様に変動し得る。硬化前に冷間圧延（たとえば、スキン圧延）を実施してもよいが、鋼製品は好ましくは熱間圧延される。
【００９６】
好ましくは、鋼製品は熱間圧延される（すなわち冷間圧延が実施されない）。
【００９７】
好ましくは、硬化可能な鋼（組成物）は熱間圧延される。
【００９８】
硬化可能な鋼製品を成形するための典型的なプロセス工程は所定の順序で以下の工程：
ｉ．  （たとえば、本明細書で開示する化学組成からなる）鋼スラブを９５０〜１３５０℃の範囲の温度で提供する工程；
ｉｉ．  Ａｒ１点から１３００℃（好ましくはＡｒ３点から１３００℃）の温度範囲で熱間圧延して熱間圧延鋼を得る工程；
ｉｉｉ．  熱間圧延鋼を冷却し、場合により巻き取って硬化可能な鋼製品を得る工程；
ｉｖ．  場合により硬化可能な鋼製品を加工して鋼製品から部材を成形する工程
を含む。
【００９９】
鋼スラブを提供する工程には、溶融物（たとえば、硬化可能な鋼組成物を製造するために組み合わせた適切な部材からの）を形成し、その溶融物を直接熱間圧延に押出成形する工程を含んでもよい。あるいは、硬化可能な鋼組成物の前もって作ったスラブ（またはビレット）を製造し、それを熱間圧延前に必要な温度まで加熱する工程を含んでもよい。
【０１００】
したがって、熱間圧延工程で用いた条件は、得られる鋼が強度および柔軟性の所望のバランスを確実にもつように調整してもよい。同様に、熱間圧延に続く冷却工程は重要ではなく、熱間圧延製品の所望の微細構造が得られるように適切に調整してよい。
【０１０１】
硬化性特性（焼入れ後の硬さ、割れの発生傾向）は硬化可能な鋼の粒径に影響される。硬化鋼の典型的な平均オーステナイト粒径は２５μｍ以下、好ましくは約５〜２０μｍ、より好ましくは約５〜１５μｍである。この粒径の製品を成形する適切な熱間圧延プロトコルは以下のとおりである：
−  たとえば７回のパスで加熱鋼スラブを粗圧延する工程で、任意の第１のパスが較正パスであり、その後（好ましくは）６回の粗圧延パスがそれに続き、各パスで約２０〜４０％（好ましくは３０％）の容積減少となる、工程。粗圧延中のスラブ開始温度は、好ましくは１１００〜１３００℃、好ましくは１２３０〜１２８０℃である。
−  （たとえば）６個のローラによる仕上圧延工程で、容積減少が第１のローラで約２５〜６０％（好ましくは３０〜５０％）であり、徐々に減少していって最後のローラでは約５〜２０％（好ましくは１０〜１５％）にまで減少する仕上圧延工程。仕上圧延温度は好ましくは８００〜９５０℃、好ましくは８６０〜９３０℃である。
−  ５８０〜７５０℃、好ましくは６５０〜７２０℃で巻き取り、その後空冷する工程。
【０１０２】
粗圧延の目的は、スラブを圧縮し、スラブ成形の後でも依然として存在するおそれのあるどんな空孔も取り除くことである。仕上圧延は鋼中の粒径を改善する。
【０１０３】
巻取温度は最終鋼材で優勢な相に影響する。６５０〜７５０℃（たとえば約７２０℃）での巻取りによりフェライトおよびパーライトの成長が促進され、より軟らかく展性の高い材料が提供される。しかし、これらのより高い巻取温度により、典型的には鋼の表面により多くのスケールが生じる。５８０〜６５０℃（たとえば約６３０℃）での巻取りにより、スケール発生の可能性が減少し、有利な特性のバランスを生み出す一部のベイナイトの成長を促進する。
【０１０４】
５８０℃未満（特に５００℃未満）の巻取温度は高レベルのベイナイトの成長を促進し、それによって、得られる製品の形成可能性が低下し、焼入硬化前に部材へと加工することを潜在的により困難となる。速い冷却速度およびＭＳ点未満での巻取温度は高レベルのマルテンサイトの成長を促進し、巻き取られた鋼片に割れが発生するリスクを上昇させる。
【０１０５】
典型的には、熱間圧延は２〜１５ｍｍ、好ましくは２〜１２ｍｍの厚さを有する鋼帯を成形するための熱間圧延を含む。冷間圧延は場合により、特に厚さ２ｍｍ未満の鋼片が望ましい場合に実施してもよい。あるいは、熱間圧延により３〜８０ｍｍ、好ましくは４〜５０ｍｍ、より好ましくは５〜１５ｍｍの厚さの鋼板が成形される。
【０１０６】
硬化割れの問題はより厚いサンプルでもっとも問題になる。したがって、本開示の鋼はより厚いサンプルにもっとも大きな利点を示す。鋼の厚さは好ましくは少なくとも５ｍｍ、より好ましくは少なくとも６ｍｍ、より好ましくは少なくとも６．５ｍｍ、さらに好ましくは少なくとも７ｍｍである。
【０１０７】
したがって、厚さは好ましくは５〜１５ｍｍ、より好ましくは６〜１２ｍｍを含む。
【０１０８】
また、これらの好ましい厚さは鋼から成形される部材にも関係する。しかし、部材の場合、厚さはたとえば部材の一部が刃を形成するように加工される場合に、部材中で変動し得る。したがって、部材の最大厚さは好ましくは少なくとも５ｍｍ、より好ましくは少なくとも６ｍｍ、より好ましくは少なくとも６．５ｍｍ、さらに好ましくは少なくとも７ｍｍである。
【０１０９】
部材の最小厚さは、好ましくは少なくとも５ｍｍ、より好ましくは少なくとも６ｍｍ、より好ましくは少なくとも６．５ｍｍ、さらに好ましくは少なくとも７ｍｍである。
【０１１０】
「最大厚さ」とは、部材のもっとも厚い部分の厚さを意味する。
【０１１１】
「最小厚さ」とは、部材のもっとも薄い部分の厚さを意味する。
【０１１２】
鋼片製品を成形する場合、典型的には約７００℃で鋼片を巻き取ると、フェライトおよびパーライトを含む２相組成物が形成される。約６００℃のようなより低い温度で鋼片を巻き取ると、典型的にはフェライトおよびパーライトの他にベイナイトの形成が促進される。また、より低い巻取温度はより微細な粒径の成長をも促進する。
【０１１３】
したがって、熱間圧延製品の微細構造は、用いられる作業条件に応じて変動し得る。微細構造は典型的には材料を焼入硬化前の所望の製品に成形できるような特性の適切なバランスを提供するように調整される。得られる鋼は通常焼入硬化前に加工しやすくなるように、比較的軟らかく（典型的なビッカース硬さレベルは２００〜３００Ｈｖ１０、好ましくは２００〜２５０Ｈｖ１０の範囲である）、典型的には良好な柔軟性（鋼の縁部を加工する場合、曲げ半径が２ｔのような）、および中程度から高強度（引張強さ６００〜１０００ＭＰａ）を有する。
【０１１４】
また、熱間圧延製品の特性は、微量合金元素を調整することによっても調整される。たとえば、非常に良好な曲げ成形特性が必要である場合、ニオブレベルを最小限に抑え、または好ましくはニオブを避けるべきである。
【０１１５】
鋼加工
任意の加工工程は、変動してもよく、機械加工、切断（たとえばオキシ燃料、プラズマ、ウォータージェットまたはレーザ切断による）、研削（たとえば、刃を成形するための工具縁部の砥ぎ）、および冷間成形（たとえば、屈曲、フランジづけ等）を含んでよい。
【０１１６】
いったん最終部材に成形したら、材料を（再加熱）焼入硬化して最終製品を成形してもよい。焼入硬化は：
ａ．  硬化可能な鋼組成物から成形される部材を製造する工程；
ｂ．  部材の少なくとも一領域をＡｃ３点を超える温度（ＴＳ）まで加熱する工程；
ｃ．  焼入流体により前記領域を焼入れする工程；および
ｄ．  場合により、焼入れ領域を焼戻す工程
を含む処理により実施する。
【０１１７】
別の処理は：
ａ’．  硬化可能な鋼から成形された部材を提供する工程；
ｂ’．  部材の少なくとも一領域をＡｃ３点を超える温度（ＴＳ）まで加熱する工程；
ｃ’．  焼入流体により前記領域を焼入れして、硬化領域を形成する工程；および
ｄ’．  場合により、硬化領域を焼戻す工程
を含む。
【０１１８】
部材を提供する工程ａ．（またはａ’．）は上記に記載した工程ｉ．〜ｉｖ．のうちの任意または全ての工程、および特に上記に記載した工程ｉｖ．を含み得る。
【０１１９】
再加熱焼入硬化
その後工程ｂ．（またはｂ’．）で、部材またはその一領域をＡｃ３点を超える温度（ＴＳ）、すなわちオーステナイト化温度まで加熱する。この温度で、ＶＣ、ＮｂＣ、ＭｏＣ、およびＴｉＮのような、一部の炭化物および／または窒化物が依然として溶融しない場合があるが、鋼の微細構造は１００％オーステナイトとなる。この反応が起きるように、この処理は加熱後かつ焼入れ前にソークする工程（ｂｓ．またはｂｓ’．）を含むことが好ましく、部材はソーク時間ｔＳの間、Ａｒ３点を超える温度に保持される。
【０１２０】
加熱温度（ＴＳ）は、主として硬化可能な鋼の組成に依存する。一般的に言えば、Ｍｏ含有率がより低いと、より低いＴＳを用いることができる。ＴＳは、好ましくは８５０℃を超え、好ましくは９００℃を超え、より好ましくは９５０℃を超える。
【０１２１】
ＴＳが９５０℃以上である場合、硬化可能な鋼（組成物）は好ましくはＴｉおよび／またはＮｂを含む。
【０１２２】
ＴＳが高すぎる場合、特にソーク雰囲気が空気である場合に、部材の表面での脱炭の速度が問題となるおそれがある。同様に、結晶粒子の成長も発生するおそれがあるので、Ｎｂおよび／またはＴｉを含まない鋼は過度に高いＴＳレベルを避けるべきである。
【０１２３】
好ましくは、ＴＳの上限値は、１０５０℃、好ましくは１０００℃である。より高い温度を用いる場合、ソーク時間をできるだけ短く保つべきであり、場合により保護雰囲気（すなわち不活性ガスまたは真空）を用いるべきである。
【０１２４】
任意のソーク時間ｔＳは部材の形状寸法に応じて変動する。ソーク時間は典型的には完全なオーステナイト化を保証するのに十分な長さであるが、過度の粒子成長を避けるために長すぎない。さらに、完全なオーステナイト化を保証するのに必要なソーク時間を超える過度のソーク時間は、不必要にコストを増加させる。
【０１２５】
ただし、助言として、最大厚さが６ｍｍの部材のソーク時間はソーク炉の温度が約９５０℃である場合、典型的には約１２分間である。したがって、大半の部材はソーク時間が３０分間以下、好ましくは２０分間以下である場合完全にオーステナイト化する。
【０１２６】
ソーク媒体は重要でなく、空気、不活性ガスまたは真空、好ましくは空気が用いられる。より高いソーク温度または非常に長いソーク時間では、脱炭のリスクを軽減するために、ソーク媒体として不活性ガスまたは真空を用いるべきである。
【０１２７】
部材の一部分のみを加熱する場合（たとえば、表面領域のみまたは刃先のような特定の一部分のみ）、ソーク時間もそれに対応して、２分間以下、好ましくは１分間以下のように短くなる。このことにより、対象とする範囲のみが確実にオーステナイト化温度に達するようになり、他の領域への過度の熱伝達は避けられる。
【０１２８】
サンプルは任意の適切な主段により加熱してよい。全部材を加熱する場合、典型的には炉を用いる。部材の一部のみを加熱する場合、その部分のみを炉に入れてもよい。より典型的には、誘導加熱または炎のような局所的な加熱が用いられる。
【０１２９】
好ましくは、炉の温度およびソーク媒体の温度はＴＳを超える。たとえば、約９３０℃まで加熱する部材は典型的には９５０℃に設定した炉で加熱／ソークする。
【０１３０】
より高いソーク温度は典型的には製品がソーク中に加工されて最終部材を成形することになっている場合に用いられる。たとえば、鋼製品はブランクの形態であってよく、加熱された後加工されて（たとえば、熱間型押により）最終部材へと成形され、その後焼入冷却される。典型的にはこれらの処理工程を加熱炉内で実施することは不可能なので、焼入れ前の処理工程の間中、製品中の残存熱により最終部材の温度がＡｒ３点を超える温度に確実に保たれるようにするために、より高いソーク温度が必要である。複数のプロセス工程が実施されることになっている場合、鋼製品は、その温度が適切な高さを確実に維持するように、処理工程と処理工程との間に炉に入れてもよい。いずれにしても、焼入れ前の温度はＡｒ３点を超える温度に維持すべきである。
【０１３１】
好ましくは、鋼は工程ｂ．（またはｂ’．）および場合により工程ｃ．（またはｃ’．）の後、１００％オーステナイトである。
【０１３２】
ソーク中は、オーステナイト中のいかなるモリブデン炭化物も溶融して遊離のモリブデン原子を形成する。好ましくは、ソーク後、鋼の加熱領域は全く炭化モリブデンを含まない。
【０１３３】
他の溶融しない炭化物は粒子が粉砕されないようにし、硬化割れの発生リスクを低下させるので、望ましい場合がある。しかし、それらは硬さを低下させ、また衝撃強さにも影響するおそれがある。たとえば、バナジウム含有率が高い場合に、オーステナイト中に大量のＶＣが存在するリスクのあるおそれがあり、このＶＣは鋼が冷却する際にフェライトの核生成点として働くおそれがある。したがって、ソーク後、鋼の加熱領域は好ましくは、炭化バナジウムを全く含まない。
【０１３４】
加熱および任意のソーク後、加熱領域を焼入流体により焼入れする。焼入れの目的は、オーステナイト化した鋼をＭＳ点すなわちマルテンサイト開始温度未満まで急冷することである。焼入れ（すなわち工程ｃ．またはｃ’．）は工程ｂ．およびｂｓ．（またはｂ’．およびｂｓ’．）の直後に行い、領域を焼入れするまで領域の温度がＡｒ３点未満に下がらないようにする。
【０１３５】
したがって、工程ｃ．（またはｃ’．）で、鋼はＭＳ点未満まで焼入れする。鋼は好ましくは１００℃未満まで焼入れし、より好ましくは鋼は室温まで焼入れする。
【０１３６】
理論に拘束されることを望むものではないが、焼入れによる割れに対する抵抗性の向上は、一部には焼入れ中に自己焼戻しの促進に対してモリブデンが有する影響により生じると考えられている。いったん鋼がＭＳ点未満まで冷却すると、大多数のオーステナイトは非常に急速にマルテンサイトに変態する。焼入れが原因で、鋼は冷却し続けるが、鋼が室温を超える温度であるがＭＳ点未満である期間が存在する。この期間中、マルテンサイトは自己焼戻し、すなわち外部から加えられる熱ではなく鋼に保持されている残存熱により引き起こされる焼戻しを遂げる。
【０１３７】
より高いＭＳ点温度により鋼の冷却時の初期段階で自己焼戻しが促進される。Ｍｎ、ＣｒおよびＮｉはＭＳ点に対してＭｏが有する影響よりも大きな影響を有するので、本開示の鋼は比較的高いＭＳ点と合わせて良好な硬化性を提供する。本開示の鋼のＭＳ点温度が比較的高いことにより、鋼は焼入れ時により広範な自己焼戻しを遂げる。さらに、脱炭により、表面での炭素レベルがより低くなることにより、これらの領域におけるＭＳ点が上昇し、さらに表面が自己焼戻しを遂げる時間を長くするのに役立つ。
【０１３８】
モリブデンにより促進される自己焼戻しは、鋼の冷却時に内部の応力を軽減するのに役立つ。さらに、モリブデンもシャルピーＶ衝撃試験で脆い遷移温度から展延性のある遷移温度まで低下させ、焼入鋼の衝撃強さを向上させるのに役立つ。
【０１３９】
焼入媒体は確実に部材の急冷、すなわち冷却速度２０℃／秒超、好ましくは５０℃／秒超、より好ましくは８０℃／秒超を保証するような任意の適切な媒体であってよい。適切な焼入媒体は油または水を含み、水が好ましい。
【０１４０】
水を撹拌する（または混合／撹拌する）と、冷却速度がさらに上昇する。焼入水を撹拌する適切な手段にはプロペラが含まれる。
【０１４１】
焼入媒体としての「水」とは、水または塩水（すなわちブライン）を意味する。
【０１４２】
焼入れ後、焼入硬化を施された部材の領域はマルテンサイト微細構造を有する。領域の微細構造は、好ましくは９０％以上のマルテンサイト、好ましくは９５％以上のマルテンサイト、より好ましくは９８％以上のマルテンサイト、より好ましくは９９％以上のマルテンサイト、より好ましくは９９．５％以上のマルテンサイト、もっとも好ましくは１００％のマルテンサイトを含む。
【０１４３】
マルテンサイト領域は（たとえば、）ＭｏＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣ、ＮｂＴｉＣ、およびＶＣ等の炭化物、および（たとえば、）ＴｉＮおよびＶＮ等の窒化物のみならず、炭窒化物のような沈殿物も含んでよい。
【０１４４】
硬化領域には好ましくは割れがなく、有利には割れがなく焼戻し工程が全く必要ない。
【０１４５】
この領域のビッカース硬さは、好ましくは６３０Ｈｖ１０以上、好ましくは６５０Ｈｖ１０以上、より好ましくは６７０Ｈｖ１０以上、さらに好ましくは７００Ｈｖ１０以上である。
【０１４６】
ビッカース硬さは標準的なＳＦＳ  ＥＮ  ＩＳＯ６５０７−１：２００６により、たとえばＤｕｒａＳｃａｎ８０を硬度計として用いて測定してもよい。
【０１４７】
鋼の硬さは表面からの深さにより変動し得る。典型的には、表面はオーステナイト化中に脱炭素化する場合があるので、表面硬さはわずかにより低い。同様に、鋼の中心はより緩慢に冷却するので、中心の硬さは典型的にはより低い。
【０１４８】
本明細書では、鋼の硬さは好ましくは、サンプルの厚さの１／４または表面から４ｍｍの硬さのどちらか小さい方である。
【０１４９】
好ましくは厚さ１２ｍｍ未満のサンプルについて、サンプルの平均硬さは好ましくは６３０Ｈｖ１０以上であり、好ましくは６５０Ｈｖ１０以上であり、より好ましくは６７０Ｈｖ１０以上であり、さらに好ましくは７００Ｈｖ１０以上である。
【０１５０】
本明細書では、「平均硬さ」は、サンプルの厚さにわたって均等に、たとえば表面から０．５ｍｍ、好ましくは表面から１ｍｍで始まって、１ｍｍごとに隔置された点で取得した、いくつかの硬さ測定値の平均に相当する。
【０１５１】
より好ましくは、厚さ１２ｍｍ未満のサンプルについて、サンプルの全厚さは好ましくは６３０Ｈｖ１０以上、好ましくは６５０Ｈｖ１０以上、より好ましくは６７０Ｈｖ１０以上、さらに好ましくは７００Ｈｖ１０以上である。
【０１５２】
所与の深さで硬さを測定するには、鋼サンプルはその厚さ方向に（すなわち、表面に対して垂直方向に）、２つに切断することが好ましく、その後、鋼を横行する露出面で硬さを測定する。
【０１５３】
硬化領域（たとえば、水で焼入れした５ｍｍ以上のサンプル）は、好ましくは２０℃におけるシャルピーＶ衝撃強さの中央値が３Ｊ／ｃｍ２以上、好ましくは２０℃で６Ｊ／ｃｍ２以上、好ましくは２０℃で１２Ｊ／ｃｍ２以上、より好ましくは２０℃で１８Ｊ／ｃｍ２以上である。
【０１５４】
シャルピーＶ衝撃強さは２０℃で標準的なＩＳＯ１４８（たとえばＩＳＯ１４８：２０１０）により測定してもよい。原則として基準による任意の適切なサンプル寸法を用いることができる（たとえば、５ｍｍ、７．５ｍｍまたは１０ｍｍ）が、５ｍｍサンプルが典型的である。典型的には主な熱間圧延方向に対して長手方向で試験片を採取して、少なくとも３つ（好ましくは少なくとも５つ）の測定値を取得する。
【０１５５】
焼入鋼の焼戻しにより硬さは減少するが、衝撃強さは向上する。同様に、油による焼入れにより、硬さがより低下して、衝撃強さがより高い鋼が生産される。本開示の鋼の利点は単なる高い硬さまたは高い衝撃強さではなく、焼戻しによりお互いに対して最適化した両方の特性の組合せである。
【０１５６】
本出願人は、硬さと衝撃強さとの関係は好ましくは、以下：
ＶＪ＋（ＨＸ＊Ｈｖ１０）＞ＡＸ
［式中、
ＶＪはＪ／ｃｍ２でのシャルピーＶ衝撃強さであり、
Ｈｖ１０はビッカース硬さであり、
ＡＸ＝９５であり、
ＨＸ＝０．１２５である］
のとおり特徴づけられることを見出した。
【０１５７】
好ましくは、ＡＸは９７．５、ＨＸは０．１２５である。
好ましくは、ＡＸは１００、ＨＸは０．１２５である。
より好ましくは、ＡＸは１６５．８、ＨＸは０．２１５６である。
より好ましくは、ＡＸは１９２．５、ＨＸは０．２５０８である。
より好ましくは、ＡＸは２１８．８、ＨＸは０．２８５５である。
【０１５８】
これらの関係をプロットしたグラフを図１に示す。したがって、本開示の硬化鋼は、多様にプロットした線の右（または上）に下降する衝撃強さと硬さとの組合せを有する。より高いＡＸ値は典型的には鋼を水で焼入れし、硬化に続いて焼戻した場合にのみ達成可能であることに留意されたい。
【０１５９】
好ましくは、全部材は、工程ｄ．（またはｄ’．）で焼入れする。
【０１６０】
好ましくは、全部材は、工程ｅ．（またはｅ’．）で焼戻す
【０１６１】
好ましくは、全部材は、再加熱焼入硬化する。
【０１６２】
全部材は、好ましくは硬さ６３０Ｈｖ１０以上、好ましくは６５０Ｈｖ１０以上、より好ましくは６７０Ｈｖ１０以上、さらに好ましくは７００Ｈｖ１０以上である。
【０１６３】
表面または刃先のような製品の一領域だけの場合、最終製品が所望の特性を確実にもつように、熱間圧延段階時に、製品を別に処理することが必要な場合がある。たとえば、熱間圧延製品を熱間圧延に続いて空気冷却する場合には、特性全体はフェライトとパーライトとベイナイトとのバランスに応じて変動する。しかし、典型的に言えば、得られる鋼は通常きわめて脆いので、その鋼は最終用途に適切な構造特性をもたない。したがって、１つの可能な選択肢は仕上圧延に続いて鋼を焼入れして硬化した製品を提供することであり、その製品をさらに加工した後再加熱焼入硬化して最終製品を成形する。これらの実施形態では、得られる焼入熱間圧延鋼に巻取処理をすると焼入鋼が破砕される可能性が高いので、巻き取らない。
【０１６４】
この方法を用いる場合、熱間圧延に続く焼入硬化は好ましくは、冷却速度２０〜５０℃／秒で、たとえば油での焼入れにより、実施する。これにより、好ましくは４７５〜５６０Ｈｖ１０の領域の硬さと良好な衝撃強さを有する製品が成形される。したがって材料は大半の最終用途に十分な硬さであるが、最終部材に加工する（たとえば、切断しまたは砥ぐ）ことができないほど硬くはない。焼戻しは、硬さを低下させ、衝撃強さを向上させるために、場合によりこの段階で実施する。その後、一領域（刃先のような）を冷却速度５０℃／秒超で（たとえば、水での焼入れ）、再加熱焼入硬化して、より高い硬さを有する一領域を形成する。
【０１６５】
場合により、焼入硬化に続いて部材を焼戻す。焼戻しは部材を焼戻し温度ＴＱまで（好ましくは１５０℃から７００℃の温度で）加熱することにより実施し、焼戻し時間ｔＱの間部材を保持し、その後室温まで部材を冷却する。焼戻しに続く冷却は好ましくは空気中で、好ましくは静止空気中でなされる。
【０１６６】
部材を焼戻すことにより、硬さは減少するが、部材の引張強さ、展延性および靭性は向上する。モリブデンは、特にＭＳ点をはるかに上回る温度で焼戻し抵抗性を提供する（すなわち、モリブデンは焼戻し時に硬さを保持するのに役立つ）。
【０１６７】
本開示の鋼の利点は、焼戻しが硬化に誘発される割れを防止するために本質的ではないことである。同様に、衝撃強さは典型的には焼戻しをしない場合でさえも十分に高い。好ましくは、なされる唯一の焼戻しは焼入硬化に続いて部材に任意の粉末塗料コーティングを融着させるための熱処理である。そのような処理は好ましくは、典型的にはＭＳ点をはるかに下回る、約１７５〜２２５℃（１７５〜２００℃または２００〜２２５℃のような）で実施する。これらの処理後、鋼はそのマルテンサイト構造を保持し、典型的には硬さが５７５Ｈｖ１０以上（より好ましくは６００Ｈｖ１０以上、より好ましくは６２５Ｈｖ１０以上、高い炭素含有率でさらに６５０Ｈｖ１０以上）であるとともに、高い衝撃強さ、低い脆さおよび良好な引張強さのような、許容できる他の特性を有する。
【０１６８】
本明細書で開示する鋼により達成可能な硬さおよび衝撃強さのバランスは、非常に望ましいことが多い。しかし、より低い衝撃強さをもつきわめて硬い領域、たとえば刃先を提供することが必要な場合がある。そのような部材は上記に記載した二重焼入れ方法により成形してもよい。
【０１６９】
したがって、本開示は以下の工程：
１）  硬化可能な鋼（組成物）を提供する工程；
２）  硬化可能な鋼（組成物）をＡｃ３点を超える温度（ＴＳ）まで加熱する工程；
３）  第１の焼入工程で、第１の焼入流体により硬化可能な鋼（組成物）を焼入れして部材を成形する工程；
４）  場合により、部材を加工する工程；
５）  部材の一領域をＡｃ３点を超える温度（ＴＳ）まで加熱する工程；
６）  領域を第２の焼入工程で第２の焼入流体により焼入れする工程；および
７）  場合により部材を焼戻す工程；
を含み、前記領域が全部材を含まず、
第２の焼入工程における冷却速度が５０℃／秒超、好ましくは８０℃／秒超である
方法を提供する。
【０１７０】
この方法で、工程１）〜３）は鋼を成形するために用いる熱間圧延処理の一部を形成する。そのような場合、工程４）は最終部材を成形するための型押し、切断等のような機械的処理工程を含むことが好ましく、場合により焼戻しがそれに続く。あるいは、工程１）〜３）はあらかじめ成形された部材に実施してもよく、そのような場合、この方法は本質的に二重再加熱焼入法である。たとえそうであっても、任意の工程４）は依然として焼戻しとともに、縁部の砥ぎのような一部の機械的処理を含んでもよい。
【０１７１】
第１の焼入工程での冷却速度は、好ましくは２０℃／秒超であるが、５０℃超、さらに８０℃／秒超のようなより高い速度も可能である。より高い速度を用いる場合（５０℃／秒超）、好ましくは工程４）は焼戻しを含み、好ましくは３００℃超で焼戻す。
【０１７２】
工程４）後、部材の硬さは好ましくは３５０から６００Ｈｖ１０まで、好ましくは４７５から５６０Ｈｖ１０までである。
【０１７３】
工程５）では部材の局所的な領域を、誘導加熱または火炎加熱等により加熱する。その後、第２の焼入工程で局所的な領域を非常に速い焼入れ速度（５０℃／秒超、好ましくは８０℃／秒超）で焼入冷却する。領域の硬さは、好ましくは６３０Ｈｖ１０超、好ましくは６５０Ｈｖ１０以上、より好ましくは６７０Ｈｖ１０以上、さらに好ましくは７００Ｈｖ１０以上である。
【０１７４】
第１と第２の焼入流体焼入は同一であってもよい。しかし、この場合、第２の焼入工程前に部材全体の硬さを減少させるために、工程４）は好ましくは、焼戻しを含む。
【０１７５】
好ましくは、第２の焼入流体は水である。好ましくは、第１の焼入流体は油である。
【実施例１】
【０１７６】
検査室規模、圧延鋼板
以下の表：
【表１】
2020508393.tif 000002
に記載する組成を有する鋼を製造した。
【０１７７】
４本の鋼のビレットを研究室規模の処理で熱間圧延した後、直接焼入れした。その後、表に示すソーク温度（ＴＳ１またはＴＳ２）でビレットを再加熱焼入硬化（水で）し、各温度につき２本のビレットを硬化した。焼入硬化後に鋼１−Ｄの全ビレットには欠陥も割れもなかった。鋼１−Ｃの４本中３本のビレットには欠陥も割れもなかった。しかし、ソーク温度９１０℃から焼入硬化した鋼１−Ｃのビレットの一方には、１つ微細な割れが発生した。残りの鋼には焼入硬化中に全て割れが発生した。
【０１７８】
標準的なＳＦＳ  ＥＮ  ＩＳＯ６５０７−１：２００６により硬度計としてＤｕｒａＳｃａｎ８０を用いてビッカース硬さを決定するための硬さ試験を実施した。
【０１７９】
図２は鋼１−Ａの厚さ８ｍｍのサンプルについての硬さと深さとの関係をプロットしたグラフであり、ビッカース（Ｈｖ１０）硬さとしてプロットした硬さと、それに対応するロックウェルＣ硬さレベルを示している。測定値は鋼を２つに切断し、鋼を横行する露出切断面で硬さを測定することにより取得した。図３は鋼１−Ｂについての同様にプロットしたグラフであり、図４は鋼１−Ｃについての同様にプロットしたグラフである。これらのプロットしたグラフが示すところによれば、９１０℃で焼入硬化した場合、鋼の硬さは比較的低い。鋼１−Ｂは９８０℃で焼入硬化した場合、表面で合理的な硬さを得られるが、サンプルの全厚さにわたって硬さが保持されるわけではない。鋼１−Ｃはサンプルの厚さ全体にわたって同様の硬さを得ているが、得られた硬さは約６００Ｈｖ１０（５５ＨＲＣ）である。
【０１８０】
図５は本開示の鋼１−Ｄについて、相当するプロットをしたグラフである。このプロットしたグラフが明らかに示すところによれば、サンプルの全厚さにわたって著しくより高い硬さ値が保持されている。図６が示すところによれば、厚さ１２ｍｍのサンプルについて同等な試験結果が得られている。
【０１８１】
図７は１５０〜６００℃の温度で焼戻した後、ＴＳ９８０℃から焼入れした、鋼１−Ｄのサンプルについての深さ２ｍｍでのビッカース硬さを示す図である。プロットしたグラフが示すところによれば、この鋼は２００℃で焼戻す場合にロックウェル硬さの値が５５ＨＲＣ超に保持され、焼戻し時に良好な硬さを保持している。
【０１８２】
標準的なＩＳＯ１４８−１：２０１０により＋２０℃の温度で衝撃試験を実施した。試験片の厚さは８ｍｍであり（厚さ６ｍｍがノッチを占める）、その後報告された値をＪ／ｃｍ２に変換した。結果を下記の表：
【表２】
2020508393.tif 000003
に示す。
【０１８３】
この結果が示すところによれば、鋼１−Ｄは両方の焼入温度で優れた衝撃靭性を有するのに対して、残りの鋼はノッチ付き試験でより高い焼入温度でのみ良好な衝撃靭性を達成している。本開示の鋼１−ＤはＨＸの各値について上記の好ましい範囲と一致したＡＸ値を達成している。
鋼１−Ｄの衝撃強さは比較的低いが、硬さを考慮すると依然として非常に良好である。鋼を焼戻すことにより硬さは減少し、衝撃強さは向上する。
【実施例２】
【０１８４】
フルスケール、圧延鋼片
大規模な（商業）施設で、１−Ｄと同様の組成の鋼を生産した。鋼組成物およびその相当する圧延条件は以下の表：
【表３】
2020508393.tif 000004
【表４】
2020508393.tif 000005
にまとめられている。
【０１８５】
再加熱焼入硬化鋼の硬さと衝撃強さとの関係を示すために、鋼２−Ｄの鋼ビレット（８ｍｍ×６５ｍｍ×１５０ｍｍ）を９８０℃の空気炉で４０分間加熱し、その後水で焼入れした。その後、得られた鋼を多様な温度で１２０分間焼戻した。得られた硬化焼戻し鋼の硬さおよび衝撃強さを図７および図８に示す。これらの値は以下の表：
【表５】
2020508393.tif 000006
にまとめられている。
【０１８６】
この表に示すように、この鋼は全焼戻し温度について高いＡＸ値を保持しており、値の特に良好な組合せは１７５℃での焼戻しで得られる。
【実施例３】
【０１８７】
以下の配合：
【表６】
2020508393.tif 000007
のいくつかの焼入硬化可能な鋼を鋼２−Ｄと比較した。
【０１８８】
これらの鋼のサンプル（厚さ５ｍｍ、厚さ８ｍｍの水焼入れした鋼２−Ｄ）を多様な条件下で再加熱焼入硬化し、得られた硬さおよび衝撃強さを下記の表：
【表７】
2020508393.tif 000008
にまとめた。
【０１８９】
５１ＣｒＶ４鋼および場合によっては３８ＭｎＢ５鋼は、焼入れによる割れ発生により、水焼入れに成功しなかった。油焼入れの場合、両方の鋼が良好な硬さを提供したが、衝撃強さは比較的低くなった。
【０１９０】
４２ＭｎＶ７は水でも油でも焼入れできるが、得られる鋼は衝撃強さが比較的低い。また、水焼入鋼は割れ発生の傾向が高い。
【０１９１】
鋼２−Ｄは水でも油でも焼入れでき、硬さと衝撃強さとのより良い組合せを有する鋼が得られる。焼入鋼を焼戻すと硬さが減少するが、衝撃強さは向上する。硬化に誘発される割れは認められなかった。
【実施例４】
【０１９２】
鋼２−Ｄから、厚さ６ｍｍ、圧延方向の寸法３１０ｍｍ（１０１０）、長手方向の寸法３００ｍｍのいくつかのブランクを製造した。接合縁部を火炎切断により切断し（１０２０）、２つの縁部を機械的切断により切断した（１０３０）。図９に示すように、試験切片に複数の直径２０ｍｍの穴を型押しし、うち４つの穴は２０ｍｍ離して中心に型押しして正方形を形成し、２つの穴は機械的に切断した縁部および火炎切断した縁部の角に、縁部から１０ｍｍのところに型押しした。
【０１９３】
１８個のブランクを９８０℃で３０分間加熱し、静止水で室温（約２０〜３０℃）まで焼入れした。９個のサンプルを１７５℃で２時間５分以内で焼戻した。焼入れに続いてこのサンプルを割れがないかどうか視覚的に確認し、場合により焼戻し、割れは検出されなかった。
【０１９４】
５週間後、再度サンプルを視覚的に検査し、サンプルの両側面も磁気粒子試験により確認した。やはり、標準的なＩＳＯ２３２７８：２０１５、クラス２Ｘとして評価する場合、割れは検出されなかった。
【実施例５】
【０１９５】
検査室規模、圧延鋼板
以下の表：
【表８】
2020508393.tif 000009
に記載したような組成を有する鋼を製造した。
【０１９６】
研究室規模の処理でいくつかの鋼のビレットを熱間圧延後に直接焼入れした。その後ビレットを表に示すようなソーク温度（ＴＳ１またはＴＳ２）で再加熱焼入れした（水で）。焼入れ後、全再加熱焼入れビレットには割れがなかった。図１０に再加熱焼入鋼の硬さを示す（５つの測定値の中央値）。
【図１】
2020508393.tif 000010
【図２】
2020508393.tif 000011
【図３】
2020508393.tif 000012
【図４】
2020508393.tif 000013
【図５】
2020508393.tif 000014
【図６】
2020508393.tif 000015
【図７】
2020508393.tif 000016
【図８】
2020508393.tif 000017
【図９】
2020508393.tif 000018
【図１０】
2020508393.tif 000019
【国際調査報告】
2020508393.tif 000020
2020508393.tif 000021
2020508393.tif 000022