特許 5933597 高強度・高靭性鋼合金

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5933597

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月15日

(54)【発明の名称】高強度・高靭性鋼合金

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20160602BHJP

   C22C 38/52 20060101ALI20160602BHJP

   C21D 8/02 20060101ALN20160602BHJP

【ＦＩ】

   C22C38/00 301A

   C22C38/52

   !C21D8/02 B

【請求項の数】24

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-551407(P2013-551407)

(86)(22)【出願日】2012年1月30日

(65)【公表番号】特表2014-509348(P2014-509348A)

(43)【公表日】2014年4月17日

(86)【国際出願番号】US2012023088

(87)【国際公開番号】WO2012103539

(87)【国際公開日】20120802

【審査請求日】2015年1月7日

(31)【優先権主張番号】13/016,606

(32)【優先日】2011年1月28日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】595012659

【氏名又は名称】シーアールエス ホールディングス，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＲＳ ＨＯＬＤＩＮＧＳ， ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100104592

【弁理士】

【氏名又は名称】森住 憲一

(72)【発明者】

【氏名】ノヴォトニー， ポール， エム．

【審査官】 静野 朋季

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５２９１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６２２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１０２１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２０９２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１４８５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７０６７０１９（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３８／００−３８／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

良好な焼戻し耐性を有する高強度・高靭性鋼合金であって、重量％にして、
Ｃ ０．３０〜０．４７
Ｍｎ ０．８〜１．３
Ｓｉ １．５〜２．５
Ｃｒ １．５〜２．５
Ｎｉ ３．０〜５．０
Ｍｏ＋１／２Ｗ ０．７〜０．９
Ｃｕ ０．７０〜０．９０
Ｃｏ 最大０．０１
Ｖ＋（５／９）×Ｎｂ ０．１０〜０．２５
Ｔｉ 最大０．００５
Ａｌ 最大０．０１５
を含有し、残部が、鉄と、燐と硫黄を含む通常の不純物であって、燐が最大０．０１％に制限され、硫黄が最大０．００１％に制限され、
１４．５≦（％Ｓｉ＋％Ｃｕ）／（％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂ）≦３４であることを特徴とする、良好な焼戻し耐性を有する高強度・高靭性鋼合金。

【請求項2】

最大で０．４０％の炭素を含有している、請求項１に記載の合金。

【請求項3】

少なくとも０．４０％の炭素を含有している、請求項１に記載の合金。

【請求項4】

最大で４．５％のニッケルを含有している、請求項１に記載の合金。

【請求項5】

少なくとも４．０％のニッケルを含有している、請求項１に記載の合金。

【請求項6】

最大で１．２％のマンガンを含有している、請求項１に記載の合金。

【請求項7】

少なくとも１．０％のマンガンを含有している、請求項１に記載の合金。

【請求項8】

少なくとも１．７％のクロムを含有している、請求項１に記載の合金。

【請求項9】

炭素が０．３０〜０．４０％に制限され、ニッケルが３．０〜４．５％に制限されている、請求項１に記載の合金。

【請求項10】

少なくとも３．７％のニッケルを含有している、請求項９に記載の合金。

【請求項11】

最大で２．２％のケイ素を含有している、請求項９に記載の合金。

【請求項12】

少なくとも０．３２％の炭素を含有している、請求項９に記載の合金。

【請求項13】

最大で１．２％のマンガンを含有している、請求項９に記載の合金。

【請求項14】

最大で０．８５％の銅を含有している、請求項９に記載の合金。

【請求項15】

％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂが少なくとも０．１４％である、請求項９に記載の合金。

【請求項16】

％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂが最大で０．２２％である、請求項９に記載の合金。

【請求項17】

炭素が０．４０〜０．４７％に制限され、ニッケルが４．０〜５．０％に制限されている、請求項１に記載の合金。

【請求項18】

少なくとも４．６％のニッケルを含有している、請求項１７に記載の合金。

【請求項19】

最大で２．２％のケイ素を含有している、請求項１７に記載の合金。

【請求項20】

少なくとも１．０％のマンガンを含有している、請求項１７に記載の合金。

【請求項21】

少なくとも１．９％のケイ素を含有している、請求項１７に記載の合金。

【請求項22】

少なくとも１．７％のクロムを含有している、請求項１７に記載の合金。

【請求項23】

最大で１．９％のクロムを含有している、請求項１７に記載の合金。

【請求項24】

最大で０．８５％の銅を含有している、請求項１７に記載の合金。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高強度・高靭性鋼合金に関するもので、より詳述すると、引張強
度の著しいロスを齎すことなく高い温度で焼き戻しすることができるような合
金に関するものである。また、本発明は、高強度・高靭性焼き戻し鋼製品に関
するものである。

【背景技術】

【0002】

非常に高い強度と破壊靭性とを兼ね備えた特性を発揮する時効硬化可能なマ
ルテンサイト系鋼が知られている。それら公知の鋼のうちの或る鋼が、特許文
献１と特許文献２に記載されている。特許文献１に記載の鋼はＡＦ１４１０合
金として知られ、特許文献２に記載の鋼は登録商標「ＡＥＲＭＥＴ」を付して
市販されている。これらの合金によって発揮される非常に高い強度と靭性とを
兼ね備えた特性は、ニッケル，コバルト，モリブデン、及び、入手可能な非常
に高価な合金化元素の範疇に通常含まれる元素を多量に含んでいる合金組成に
起因するものである。その結果、それらの鋼は、そのような元素を含んでいな
いその他の合金と比較してかなりの割増価格で市販されている。

【0003】

最近になって、コバルト及びモリブデンのような合金化添加物を必要とする
ことなく、高強度と高靭性とを兼ね備えた特性を発揮する鋼合金が開発されて
いる。そのような鋼の一つが特許文献３に記載されている。同特許文献３に記
載の鋼は、コバルト及びモリブデンを含んでいない空気焼入れＣｕＮｉＣｒ鋼
である。テストしたところ、特許文献３に記載の合金は、約９０ｋｓｉ√ｉｎ
の破壊靭性と共に約２８０ｋｓｉの引張強度を発揮するものであることが証明
された。この合金は、強度と靭性と兼ね備えた特性を発揮させるために硬化及
び焼き戻しされる。その合金の軟化とそれに対応した強度のロスを回避するた
めに、焼き戻し温度は、最高で約４００°Ｆ（２０４℃）までに制限される。

【0004】

特許文献３に記載の合金は、ステンレス鋼ではなく、従って、腐食に耐える
ためにメッキしなければならない。その合金の航空宇宙分野における応用のた
めの材料仕様によれば、メッキ処理中に吸収される水素を取り除くために、メ
ッキ後に、合金を少なくとも２３時間、３７５°Ｆ（１９１℃）で加熱するこ
とが要求される。水素は合金の脆化を齎し且つ合金によって発揮される靭性に
悪影響を及ぼすので、水素は除去しなければならない。この合金は４００°Ｆ
（２０４℃）で焼き戻しされるので、２３時間の３７５°Ｆ（１９１℃）のポ
スト−プレーティング熱処理（ｐｏｓｔ−ｐｌａｔｉｎｇ ｈｅａｔ ｔｒｅ
ａｔｍｅｎｔ）によって、少なくとも２８０ｋｓｉの引張強度を発揮すること
ができないように、その合金から作られた部品を過剰焼き戻しさせる結果とな
る。少なくとも２８０ｋｓｉの引張強度と約９０ｋｓｉ√ｉｎの破壊靭性とを
発揮し、硬化及び焼き戻しした後に少なくとも２３時間、約３７５°Ｆ（１９
１℃）で加熱した時に強度と靭性とを兼ね備えたその特性を維持するために硬
化及び焼き戻しすることのできるＣｕＮｉＣｒ合金を確保することが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許第４，０７６，５２５号

【特許文献2】米国特許第５，０８７，４１５号

【特許文献3】米国特許第７，０６７，０１９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した公知の合金の欠点は、本発明による合金によって大幅に解消される。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一側面によれば、下記の広範な及び好ましい範囲の重量％組成を有
する高強度・高靭性鋼合金が得られる。

残部には、同様の用途や特性のために製造される市販等級の鋼合金中に見受
けられる通常の不純物が含まれる。そのような不純物中で、燐は好ましくは最
高で約０．０１％までに制限され、硫黄は好ましくは最高で約０．００１％ま
でに制限される。上述の重量％範囲内で、ケイ素と銅とバナジウムは、２≦（％
Ｓｉ＋％Ｃｕ）／（％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂ）≦３４となるようにバランス
される。

【0008】

上掲表は、便宜上概略として示したに過ぎないものであって、本発明に係る
合金の互いに組み合わされて用いられる各元素の下限値及び上限値を限定する
ものではなく、また、互いに組み合わせてのみ用いられる元素の範囲を限定す
るものでもない。従って、或る元素について一つ又はそれ以上の範囲を用い、
残りの元素について一つ又はそれ以上のその他の範囲を用いることができる。
更に、或る元素について、広範な又は好適な範囲の最小値又は最大値のいずれ
か一方を用い、別の広範な又は好適な範囲の組成における同じ元素のための最
小値又は最大値を用いることができる。また、本発明による合金は、上述した
及び本明細書全体を通じて記載した構成元素を含有し、又は、実質的にそれら
構成元素から成り、または、完全にそれら構成元素から成るものであってもよ
い。本明細書全体を通じて用いられている用語「パーセント」又は記号「％」
は、特に明記していない限り重量パーセント又は質量パーセントを意味するも
のとする。

【0009】

本発明の別の側面によれば、非常に高い強度と破壊靭性とを有する硬化され
且つ焼き戻しされた鋼合金製品が得られる。この製品は、上述した広範な又は
好ましい重量％組成を有する合金から作られている。本発明のこの側面による
合金製品は、約５００°Ｆ（２６０℃）〜約６００°Ｆ（３１６℃）の温度で
焼き戻しされることによって更に特徴付けられる。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明による合金は、少なくとも約０．３０％の、好ましくは少なくとも約
０．３２％の炭素を含有している。炭素は、この合金によって発揮される高い
強度と硬さ能力とに貢献する。より高い強度と硬度とが必要とされる場合には、
この合金は、好ましくは少なくとも約０．４０％の炭素（例えば、好適な範囲
Ｃ）を含有している。炭素は、この合金の焼戻し耐性（ｔｅｍｐｅｒ ｒｅｓ
ｉｓｔａｎｃｅ）にも有益である。炭素が多すぎると、この合金によって発揮
される靭性に悪影響を及ぼす。従って、炭素は、最大で約０．５５％、好まし
くは最大で約０．５０％、更に好ましくは最大で約０．４７％までに制限され
る。本願の発明者は、この合金が０．３０％〜０．４０％の炭素を含有する場
合に、少なくとも２９０ｋｓｉの引張強度を発揮させるべく、この合金をその
構成要素との関係でバランスさせることができること（例えば、好適な範囲Ｂ）
を見出した。

【0011】

この合金を脱酸素させるために、この合金中には、主として、少なくとも約
０．６％の、好ましくは少なくとも約０．７％の、更に好ましくは少なくとも
約０．８％のマンガンが存在する。マンガンはこの合金によって発揮される高
い強度にも役立つことが分かっている。従って、より高い強度が望まれる場合
には、この合金は少なくとも約１．０％のマンガンを含有している。過剰なマ
ンガンが存在する場合には、本合金によって発揮される高い強度が悪影響を及
ぼされるというように、硬化及び焼入れ中に望ましくない量の残留オーステナ
イトが生成されるという結果となる可能性がある。従って、本合金は、約１．
３％までのマンガンを含有している。さもなければ、本合金は、最大で約１．
２％までの、または、最大で約０．９％までのマンガンを含有している。

【0012】

ケイ素は、本合金の焼入性と焼戻し耐性に役立つ。従って、本合金は、少な
くとも約０．９％の、好ましくは少なくとも１．３％のケイ素を含有している。
より高い硬度と強度とが必要とされる場合には、少なくとも約１．５％の、好
ましくは少なくとも約１．９％のケイ素が本合金中に存在する。ケイ素が多す
ぎると、本合金の硬度，強度及び延性に悪影響を及ぼす。そのような悪影響を
回避するために、本合金において、ケイ素は、最大で約２．５％まで、好まし
くは最大で約２．２％まで又は２．１％までに制限される。

【0013】

クロムは本合金によって発揮される良好な焼入性，高強度及び焼戻し耐性に
貢献するので、本合金は少なくとも約０．７５％のクロムを含有している。好
ましくは、本合金は、少なくとも約１．０％の、より好ましくは少なくとも約
１．２％のクロムを含有している。本合金が少なくとも約１．５％の、好まし
くは少なくとも約１．７％のクロムを含有している場合には、より高い強度を
発揮することができる。約２．５％を越えるクロムが本合金中に存在する場合
には、本合金によって発揮される衝撃靭性と延性に悪影響を及ぼす。本合金の
高強度の実施形態においては、クロムは、好ましくは最大で約１．９％までに
制限される。さもなければ、クロムは、本合金においては、最大で約１．５％、
好ましくは最大で約１．３５％までに制限される。

【0014】

ニッケルは、本発明による合金によって発揮される良好な靭性に役立つ。従
って、本合金は、少なくとも約３．０％の、好ましくは少なくとも約３．１％
のニッケルを含有している。本発明の好ましい実施形態（例えば、好適な範囲
Ａ）は、少なくとも約３．７％のニッケルを含有している。本合金がより高い
強度を発揮するようにバランスされる場合には、好ましくは、本合金は、少な
くとも約４．０％の、更に好ましくは少なくとも約４．６％のニッケルを含有
する。より多量のニッケルを含有させても、特筆すべき利点を発揮することな
く本合金の価格を高騰させるという悪影響を及ぼす。本合金の上限価格を抑え
るために、ニッケルの量は最大で約７％までに制限される。従って、本合金の
最高強度の実施形態（例えば、好適な範囲Ｃ）については、約５．０％までの、
好ましくは約４．９％までのニッケルを存在させることができる。より低い強
度の実施形態（例えば、好適な範囲Ａ及びＢ）においては、本合金は最大で約
４．５％までのニッケルを含有している。

【0015】

モリブデンは、本合金によって発揮される焼戻し耐性に役立つカーバイド生
成物（ｃａｒｂｉｄｅ ｆｏｒｍｅｒ）である。モリブデンが存在することに
より、約５００°Ｆ（２６０℃）で二次硬化効果が達成されるというように、
本合金の焼き戻し温度を上昇させる。また、モリブデンは、本合金によって発
揮される強度と破壊靭性にも貢献する。本合金が少なくとも約０．４％の、好
ましくは少なくとも約０．５％のモリブデンを含有する場合には、本合金によ
って発揮される利点が実現される。より高い強度の場合には、本合金は少なく
とも約０．７％のモリブデンを含有している。ニッケルと同様に、モリブデン
は、より多くのモリブデンを追加することにより価格が著しく高騰する割には、
特性の点における利点を高めることがない。そのため、本合金のより高い強度
の実施形態（好適な範囲Ｂ及びＣ）においては、本合金は、約１．３％までの、
好ましくは最大で約１．１％までの、更に好ましくは最大で約０．９％までの
モリブデンを含有している。本合金においては、モリブデンの一部又は全部に
代えてタングステンを含有させることができる。タングステンを存在させる場
合には、２：１の基準で、モリブデンの代りにタングステンが含有される。

【0016】

本合金は、本合金の焼入性と衝撃靭性とに役立つ少なくとも約０．５％の銅
を含有している。より高い強度が望まれる場合には、本合金は少なくとも約０．
７％の銅を含有する。銅が多すぎると、合金マトリックス中に望ましくない量
の遊離銅が析出する結果となり、本合金の破壊靭性に悪影響を及ぼすこととな
る。従って、本合金中には、最大で約０．９％までの、好ましくは最大で約０．
８５％までの銅が存在する。非常に高い強度が必要とされない場合には、銅は
最大約０．６％に制限することができる。

【0017】

バナジウムは、本合金によって発揮される高強度と良好な焼入性に貢献する。
また、バナジウムは、カーバイド生成物で、本合金における結晶粒微細化に役
立ち且つ本合金の焼戻し耐性及び二次硬化に利するカーバイドの生成を促進さ
せる。そのため、好ましくは、本合金は、少なくとも約０．１０％の、好まし
くは少なくとも約０．１４％のバナジウムを含有している。バナジウムが多す
ぎると、多量のカーバイドが本合金中に生成されて、合金マトリックス材料か
ら炭素を枯渇させることとなるので、本合金の強度に悪影響を及ぼす。従って、
本合金は、約１．０％までのバナジウムを含有していてもよいが、好ましくは
最大で約０．３５％のバナジウムを含有している。本合金のより高い強度の実
施形態（好適な範囲Ｂ及びＣ）においては、バナジウムは、最大で約０．２５％、
好ましくは最大で約０．２２％に制限される。ニオブは、バナジウムと同様に、
炭素と結合して、本合金の焼戻し耐性及び焼入性に利するＭ_４Ｃ_３カーバイドを
生成するので、本合金においては、バナジウムの一部又は全部に代えてニオブ
を含有させることができる。ニオブが存在する場合には、ニオブは１．８：１
の基準でバナジウムに代えて含有させられる。

【0018】

本合金は、合金の溶解中に添加物から残留して硫黄を除去するのに役立つ約
０．００５％までの少量のカルシウムを含有していてもよく、それによって、
本合金によって発揮される破壊靭性に利する。

【0019】

ケイ素，銅，バナジウム、及び存在する場合にはニオブは、本合金を特徴付
ける強度と靭性とを兼ね備えた新規な特性に利するために、それら元素の上述
した重量％範囲内で好ましくはバランスされる。より詳述すると、比率（％Ｓ
ｉ＋％Ｃｕ）／（％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂ）は、約２〜３４である。約２９
０ｋｓｉよりも低い強度レベルの場合には、この比率は好ましくは約６〜１２
である。２９０ｋｓｉ以上の強度レベルの場合には、本合金は、この比率が約
１４．５〜約３４までとなるようにバランスされる。本合金中に存在するケイ
素，銅及びバナジウムの量をその比率に従ってバランスさせた場合に、脆性相
とトランプ元素が合金の粒界に生成することを阻止することにより合金の粒界
が強化されると考えられる。

【0020】

本合金の残部は、鉄と、市販等級の同様な合金及び鋼中に見出される通常の
不純物である。この点で、好ましくは、本合金は、最大で約０．０１％の、好
ましくは最大で約０．００５％の燐と、最大で約０．００１％の、好ましくは
最大で約０．０００５％の硫黄を含有している。本合金は、好ましくは最大で
約０．０１％のコバルトを含有している。チタンは、溶解中の脱酸素添加物か
らの約０．０１％までの残留レベルで存在していてもよく、好ましくは、最大
で約０．００５％に制限される。約０．０１５％までのアルミニウムも、溶解
中の脱酸素添加物から本合金中に存在していてもよい。

【0021】

本発明の好適な範囲Ｂ及びＣの実施形態による合金は、硬化され且つ焼き戻
された状態において、非常に高い強度と靭性とを発揮するようにバランスされ
る。この点で、好適な範囲Ｂの組成は、少なくとも約７０ｋｓｉ√ｉｎのＫ_ＩＣ
破壊靭性によって示される良好な靭性と組み合わさった少なくとも約２９０ｋ
ｓｉの引張強度を発揮するようにバランスされる。更に、好適な範囲Ｃの組成
は、より高い強度と良好な靭性とが必要とされる用途のために、少なくとも約
５０ｋｓｉ√ｉｎのＫ_ＩＣ破壊靭性と組み合わさった少なくとも約３１０ｋｓｉ
の引張強さを発揮するようにバランスされる。

【0022】

本発明による合金を製造するには特別な溶解技術を必要としない。本合金は、
好ましくは、真空誘導溶解（ＶＩＭ）され、過酷な応用に関して要請される場
合には、真空アーク再溶解（ＶＡＲ）を用いて精錬される。また、本合金は
、
必要に応じて、空気中でアーク溶解（ＡＲＣ）させることができる。ＡＲＣ溶
解後に、本合金をエレクトロスラグ再溶解（ＥＳＲ）又はＶＡＲによって精錬
させてもよい。

【0023】

本発明の合金は、約２１００°Ｆ（１１４９℃）までの温度から、好ましく
は、約１８００°Ｆ（９８２℃）で、好ましくは熱間加工して、ビレット及び
バーのような様々な中間製品形態に形成される。本合金は、好ましくは、約１
〜２時間、約１５８５°Ｆ（８６３℃）〜約１７３５°Ｆ（９４６℃）でオー
ステナイト化させることにより熱処理する。次に、オーステナイト化温度から
空冷又は油焼入れする。必要な場合には、本合金は真空熱処理し、ガス焼入れ
することができる。本合金は、約１〜８時間、−１００°Ｆ（−７３℃）又は
−３２０°Ｆ（−１９６℃）まで好ましくは深冷し、次いで、空気中で温める。
本合金は、約２〜３時間、約５００°Ｆ（２６０℃）で好ましくは焼き戻しし、
次いで、空冷する。また、本合金は、強度と靭性とを最適に兼ね備えた特性が
必要とされない場合には、最高６００°Ｆ（３１６℃）で焼き戻しすることが
できる。

【0024】

本発明による合金は、広範囲の用途において有益である。本合金の非常に高
い強度と良好な破壊靭性とが、本合金を工作機械部品、及び、着陸装置を含む
飛行機用構造部品にとって有益なものにさせる。また、本発明の合金は、制限
されるものではないが、構造部材，ドライブシャフト，スプリング及びクラン
クシャフトを含む自動車用部品にも有用である。本合金は装甲板，シート及び
バーにおける有用性をも有していると考えられる。

【0025】

実施例
下掲表１に示した重量％組成を有する二つの４００ ｌｂ．ヒートを評価の
ために下記のように用意した。
表１

両ヒートを真空誘導溶解させてから、７．５平方インチのインゴットとして鋳
造した。これらインゴットを、合金を均質化させるのに十分な時間、２３００°
Ｆ（１２６０℃）で加熱した。次いで、インゴットを１８００°Ｆ（９８２℃）
の温度から熱間加工して、３−１／２インチ×５インチのバーにした。次に、
これらバーを１８００°Ｆ（９８２℃）まで再加熱し、各バーの一部を更に熱
間加工して１−１／２インチ×４−５／８インチの断面にした。その熱間加工
は、必要に応じて、中間形態物の再加熱に歩調を合わせて実施した。鍛造後に、
バーを空中で室温まで冷却させた。次に、それら冷却させたバーの各々を、二
つの断面寸法の間の接合点において二つの片にカットした。これらバー片を８
時間、１２５０°Ｆ（６７７℃）で焼きなまししてから、空気中で冷却した。

【0026】

標準引張り試験試料，シャルピーＶノッチ試験試料，破壊靭性試験試料及び
硬度試験試料を縦及び横方向でバー片から用意した。これら試験試料は、試験
のために下記のように熱処理した。ヒート１の試料は、１．５時間、１６８５°
Ｆ（９１８℃）の真空炉内でオーステナイト化させてから、ガス焼入れした。
その焼入れした試料を８時間、−１００°Ｆ（−７３℃）で深冷してから、空
気中で室温まで温めた。最後に、その試料を２時間、５００°Ｆ（２６０℃）
で焼き戻ししてから、その焼き戻し温度から空気中で冷却した。ヒート２の試
料は、２時間、１７３５°Ｆ（９４６℃）の真空炉内でオーステナイト化させ
てから、ガス焼入れした。その焼入れした試料を８時間、−１００°Ｆ（−７
３℃）で深冷してから、空気中で室温まで温めた。最後に、その試料を２時間、
５００°Ｆ（２６０℃）で焼き戻ししてから、その焼き戻し温度から空気中で
冷却した。

【0027】

室温引張り試験，シャルピーＶノッチ試験及びＫＩＣ破壊靭性試験の結果を下
掲表２Ａ及び２Ｂに示した。これら表には、ｋｓｉで示した０．２％オフセッ
ト降伏強さ（Ｙ．Ｓ．）と終局引張り強さ（Ｕ．Ｔ．Ｓ．）と、面積の伸び率
（％Ｅｌ．）と、面積の減少率（％Ｒ．Ａ．）と、ｆｔ−ｌｂｓで示したシャ
ルピーＶノッチ衝撃強度（ＣＶＮ）と、ｋｓｉ√ｉｎで示したライジングステ
ップロードＫ_ＩＣ破壊靭性（ｒｉｓｉｎｇ ｓｔｅｐ ｌｏａｄ Ｋ_ＩＣ ｆｒａ
ｃｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）と、ロックウエルＣスケール硬度が含まれ
ている。ライジングステップロード破壊靭性試験は、ＡＳＴＭ標準試験手順Ｅ
３９９，Ｅ８１２及びＥ１２９０に従って実施した。表２Ａはヒート１につい
ての試験結果を示し、表２Ｂはヒート２についての試験結果を示している。

【0028】

表２Ａ

＊＝平均値の中に含めておらず、低特性の原因が不明である。

【0029】

表２Ｂ

＊＊＝引張り試料が割れた。

【0030】

本明細書中で用いた用語及び表現は、本発明を説明するのに便宜上用いたに過ぎないものである。そのような用語及び表現を用いたからと言って、そのことに、本明細書中に記載した本発明の特徴と均等なもの又はその一部を排除する意図はない。本明細書中に記載され且つ保護が請求されている本発明の範囲内で様々な変更を加えることができることが認められる。
なお、本発明は以下の態様を含む。
・態様１
良好な焼戻し耐性を有する高強度・高靭性鋼合金であって、重量％にして、
Ｃ 約０．３０〜０．４７
Ｍｎ 約０．８〜１．３
Ｓｉ 約１．５〜２．５
Ｃｒ 約１．５〜２．５
Ｎｉ 約３．０〜５．０
Ｍｏ＋１／２Ｗ 約０．７〜０．９
Ｃｕ 約０．７０〜０．９０
Ｃｏ 最大約０．０１
Ｖ＋（５／９）×Ｎｂ 約０．１０〜０．２５
Ｔｉ 最大約０．００５
Ａｌ 最大約０．０１５
を含有し、残部が、鉄と、燐と硫黄を含む通常の不純物であって、燐が最大約０．０１％に制限され、硫黄が最大約０．００１％に制限され、
２≦（％Ｓｉ＋％Ｃｕ）／（％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂ）≦３４であることを特徴とする、良好な焼戻し耐性を有する高強度・高靭性鋼合金。
・態様２
最大で約０．４０％の炭素を含有している、態様１に記載の合金。
・態様３
少なくとも約０．４０％の炭素を含有している、態様１に記載の合金。
・態様４
最大で約４．５％のニッケルを含有している、態様１に記載の合金。
・態様５
少なくとも約４．０％のニッケルを含有している、態様１に記載の合金。
・態様６
最大で約１．２％のマンガンを含有している、態様１に記載の合金。
・態様７
少なくとも約１．０％のマンガンを含有している、態様１に記載の合金。
・態様８
少なくとも約１．７％のクロムを含有している、態様１に記載の合金。
・態様９
６≦（％Ｓｉ＋％Ｃｕ）／（％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂ）≦１２である、態様１に記載の合金。
・態様１０
１４．５≦（％Ｓｉ＋％Ｃｕ）／（％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂ）≦３４である、態様１に記載の合金。
・態様１１
炭素が約０．３０〜０．４０％に制限され、ニッケルが約３．０〜４．５％に制限され、６≦（％Ｓｉ＋％Ｃｕ）／（％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂ）≦１２である、態様１に記載の合金。
・態様１２
少なくとも約３．７％のニッケルを含有している、態様１１に記載の合金。
・態様１３
最大で約２．２％のケイ素を含有している、態様１１に記載の合金。
・態様１４
少なくとも約０．３２％の炭素を含有している、態様１１に記載の合金。
・態様１５
最大で約１．２％のマンガンを含有している、態様１１に記載の合金。
・態様１６
最大で約０．８５％の銅を含有している、態様１１に記載の合金。
・態様１７
％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂが少なくとも約０．１４％である、態様１１に記載の合金。
・態様１８
％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂが最大で約０．２２％である、態様１１に記載の合金。
・態様１９
炭素が約０．４０〜０．４７％に制限され、ニッケルが約４．０〜５．０％に制限され、１４．５≦（％Ｓｉ＋％Ｃｕ）／（％Ｖ＋（５／９）×％Ｎｂ）≦３４である、態様１に記載の合金。
・態様２０
少なくとも約４．６％のニッケルを含有している、態様１９に記載の合金。
・態様２１
最大で約２．２％のケイ素を含有している、態様１９に記載の合金。
・態様２２
少なくとも約１．０％のマンガンを含有している、態様１９に記載の合金。
・態様２３
少なくとも約１．９％のケイ素を含有している、態様１９に記載の合金。
・態様２４
少なくとも約１．７％のクロムを含有している、態様１９に記載の合金。
・態様２５
最大で約１．９％のクロムを含有している、態様１９に記載の合金。
・態様２６
最大で約０．８５％の銅を含有している、態様１９に記載の合金。
・態様２７
態様１〜２６の何れかに記載の合金から作られて、非常に高い強度と破壊靭性とを有する硬化され且つ焼戻しされた合金製品であって、５００°Ｆ（２６０℃）の温度で焼戻しされた後に、少なくとも２９０ｋｓｉの引張強度と少なくとも５０ｋｓｉ√ｉｎのＫＩＣ破壊靭性とを有することを特徴とする合金製品。