机械结构用轧制棒钢及其制造方法技术

该机械结构用轧制棒钢具有规定的化学组成，由K1＝C+Si/7+Mn/5+1.54×V求出的K1为0.95～1.05，由K2＝139－28.6×Si+105×Mn－833×S－13420×N求出的K2大于35，Mn及S的含量满足Mn/S≥8.0，表层总脱碳深度为500μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机械结构用轧制棒钢及其制造方法
本专利技术涉及适合作为实施热锻造等而制造的机械构件或结构部件等(以下称为机械结构部件)的原材料的机械结构用轧制棒钢及其制造方法。本申请基于2014年07月03日在日本申请的特愿2014-137878号并主张优先权，将其内容引用于此。
技术介绍
汽车、产业机械等中使用的机械结构部件除了高强度之外，有时还需要优异的延展性和韧性。此时，机械结构部件优选将其金属组织形成为回火马氏体，因此，大多在通过热锻造将原材料的棒钢成形后，实施淬火－回火等调质热处理，进而实施机械加工而制造。另一方面，不那么要求韧性和延展性的机械结构部件通常从制造成本的方面出发，在热锻造后不实施调质热处理，实施机械加工来制造。不实施调质热处理而制造的钢(非调质钢)的情况下，其金属组织为由铁素体和珠光体构成的复合组织时，可得到良好的可削性及高的屈服比。金属组织包含贝氏体的情况下，可削性变差，并且屈服比降低。因此，在非调质钢的情况下，大多将金属组织形成为由铁素体和珠光体构成的复合组织。此外，机械结构部件有时要求耐疲劳特性。这样的情况下，金属组织为铁素体和珠光体的复合组织的机械结构部件具有软质的铁素体成为疲劳断裂的起点的问题。相对于此，例如专利文献1～3中提出了一种钢材和热锻造品，其通过利用添加Si的固溶强化、或利用V等的添加的析出强化，使铁素体硬化，减小与珠光体的硬度差，由此使耐疲劳特性提高。但是，专利文献1中，必须含有大于0.30％的V。V如此多地含有时，即使将进行热锻造时的加热温度充分提高，V也不会充分固溶。此时，未溶解的V碳化物残存，存在机械结构部件的强度和延展性降低的问题。此外，在专利文献2中，必须含有0.01％以上的Al。但是，Al在钢中形成硬质的氧化物，存在使钢的可削性显著降低的问题。此外，在专利文献3中，必须含有1.0％以上的Mn和0.20％以上的Cr。但是，存在Mn及Cr为促进使可削性劣化、使屈服比降低的贝氏体的相变的元素的问题。另一方面，例如在专利文献4中提出了一种钢材，其利用由Si引起的固溶强化作为高价元素的V的代替，进而通过添加Cr使片层间距微细化，从而谋求耐疲劳特性(疲劳强度)的提高。但是，使钢材含有Si的情况下，虽然为一定量以下时，可谋求耐疲劳特性的提高，但是，大量含有Si时，在钢材的表面形成脱碳层，产生作为机械结构部件的耐疲劳特性降低的问题。此外，在专利文献4中，必须含有0.10％以上的Cr，但是，Cr是促进使可削性劣化、使屈服比下降的贝氏体的相变的元素。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平7－3386号公报专利文献2：日本特开平9－143610号公报专利文献3：日本特开平11－152542号公报专利文献4：日本特开平10－226847号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如上所述，以往未提供含有大量的Si、且不含Cr、Al、为低成本且具有优异的耐疲劳特性的机械结构部件。本专利技术人进行了深入研究，结果发现为了使机械结构部件的耐疲劳特性提高，控制机械结构部件表层的硬度特别重要。此外，本专利技术人发现为了控制机械结构部件的表层的硬度，控制作为其原材料的轧制棒钢(机械结构用轧制棒钢)的表层部的组织是有效的。本专利技术鉴于这样的实情，以提供要求强度及耐疲劳特性的适合作为机械结构部件的原材料的机械结构用轧制棒钢、及其制造方法为课题。用于解决课题的手段如上所述，为了使机械结构部件的耐疲劳特性提高，控制机械结构部件表层的硬度特别重要，为此，控制作为其原材料的轧制棒钢(机械结构用轧制棒钢)的表层部的组织是有效的。但是，已知在使用不含Cr、使Si的含量增加、实现了低成本化的轧制棒钢作为原材料的情况下，机械结构部件表层的脱碳变得显著，硬度降低，耐疲劳特性劣化。因此，本专利技术人对以含有大量的Si的轧制棒钢作为原材料的机械结构部件的、脱碳对耐疲劳特性产生的影响及脱碳的原因进行了研究。其结果查明了机械结构部件的表层的脱碳的原因在于作为原材料的轧制棒钢。并且，明确了通过将用于轧制棒钢的制造的钢坯的脱碳层除去，可减轻轧制棒钢的表层的脱碳，从而成功改善了机械结构部件的耐疲劳特性。进而，本专利技术人发现了能确保热锻造所需要的轧制棒钢的热延展性、并能使通过热锻造成形的机械结构部件的强度提高的轧制棒钢的最适当的化学组成及制造条件。此外，发现了将该轧制棒钢热锻造而得到的机械结构部件可得到优异的耐疲劳特性。本专利技术基于上述见解而完成。本专利技术的要旨如下所述。(1)本专利技术的一个方式涉及的机械结构用轧制棒钢的化学组成以质量％计含有C：0.45～0.65％、Si：大于1.00％且1.50％以下、Mn：大于0.40％且1.00％以下、P：0.005～0.050％、S：0.020～0.100％、V：0.08～0.20％、Ti：0～0.050％、Ca：0～0.0030％、Zr：0～0.0030％、Te：0～0.0030％，余量为Fe及杂质；作为所述杂质，限制为Cr：0.10％以下、Al：低于0.01％、N：0.0060％以下；由下述式1求出的K1为0.95～1.05；由下述式2求出的K2大于35；Mn及S的含量满足下述式3；表层总脱碳深度为500μm以下。K1＝C+Si/7+Mn/5+1.54×V(式1)K2＝139－28.6×Si+105×Mn－833×S－13420×N(式2)Mn/S≥8.0(式3)这里，式中的C、Si、Mn、V、S、N为各元素的以质量％计的含量。上述(1)中记载的机械结构用轧制棒钢的所述化学组成以质量％计可以含有Ti：0.010～0.050％、Ca：0.0005～0.0030％、Zr：0.0005～0.0030％、Te：0.0005～0.0030％中的1种以上。本专利技术的另一方式涉及的机械结构用轧制棒钢的制造方法为上述(1)或(2)中记载的轧制棒钢的制造方法，具有下述工序：将具有上述(1)或(2)中记载的所述化学组成的钢水熔炼的熔炼工序；将所述钢水通过连续铸造制成铸坯的铸造工序；将所述铸坯开坯轧制而得到钢坯的开坯轧制工序；将所述开坯轧制工序后的所述钢坯的所有的面从表面开始至2mm以上进行火焰清理的火焰清理工序；以及将所述火焰清理工序后的所述钢坯在1000～1150℃的加热温度下保持7000s以下后，进行棒钢轧制的棒钢轧制工序。专利技术效果根据本专利技术的上述方式，能提供在限制Cr、Al的含量、使Si大量含有的低成本的机械结构用轧制棒钢中抑制了表层的脱碳层的厚度的轧制棒钢。以该轧制棒钢作为原材料通过热锻造制造的机械结构部件具有优异的耐疲劳特性，因此产业上的贡献极其显著。具体实施方式下面，本专利技术的一个实施方式涉及的机械结构用轧制棒钢(以下有时称为本实施方式的轧制棒钢)的化学组成以质量％计含有C：0.45～0.65％、Si：大于1.00％且1.50％以下、Mn：大于0.40％且1.00％以下、P：0.005～0.050％、S：0.020～0.100％、V：0.08～0.20％，根据需要进一步含有Ti：0.050％以下、Ca：0.0030％以下、Zr：0.0030％以下、Te：0.0030％以下，余量为Fe及杂质，作为所述杂质，限制为Cr：0.10％以下、Al：低于0.01％、N：0.0060％以下；通过K1＝C+Si/7+Mn/5+1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械结构用轧制棒钢，其特征在于，其化学组成以质量％计含有C：0.45～0.65％、Si：大于1.00％且为1.50％以下、Mn：大于0.40％且为1.00％以下、P：0.005～0.050％、S：0.020～0.100％、V：0.08～0.20％、Ti：0～0.050％、Ca：0～0.0030％、Zr：0～0.0030％、Te：0～0.0030％，余量为Fe及杂质；作为所述杂质，限制为Cr：0.10％以下、Al：低于0.01％、N：0.0060％以下；由下述式1求出的K1为0.95～1.05；由下述式2求出的K2大于35；Mn及S的含量满足下述式3；表层总脱碳深度为500μm以下，K1＝C+Si/7+Mn/5+1.54×V  式1K2＝139－28.6×Si+105×Mn－833×S－13420×N  式2Mn/S≥8.0  式3这里，式中的C、Si、Mn、V、S、N为各元素的以质量％计的含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.03 JP 2014-1378781.一种机械结构用轧制棒钢，其特征在于，其化学组成以质量％计含有C：0.45～0.65％、Si：大于1.00％且为1.50％以下、Mn：大于0.40％且为1.00％以下、P：0.005～0.050％、S：0.020～0.100％、V：0.08～0.20％、Ti：0～0.050％、Ca：0～0.0030％、Zr：0～0.0030％、Te：0～0.0030％，余量为Fe及杂质；作为所述杂质，限制为Cr：0.10％以下、Al：低于0.01％、N：0.0060％以下；由下述式1求出的K1为0.95～1.05；由下述式2求出的K2大于35；Mn及S的含量满足下述式3；表层总脱碳深度为500μm以下，K1＝C+Si/7+Mn/5+1.54×V式1K2＝139－28.6×Si+105×Mn－833×S－134...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田启督，寺本真也，大山修，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP