JP2001001031A - 冷間鍛造用ビレットの製造方法 - Google Patents
冷間鍛造用ビレットの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中間焼鈍を行うことなく、連続して高い据込
み率の冷間鍛造が可能な冷間鍛造用ビレットの製造方法
を提供する。 【解決手段】 冷間鍛造用ビレットの製造方法として、
棒状の鋼材を１回目の球状化焼鈍によって加工性を向上
させるとともにパーライトの微細化を図り、次に断面減
少率２０％程度で引抜き加工してオーステナイト粒を微
細化し、その後、所望の寸法に切断する。次いで、２回
目の球状化焼鈍によって内部の炭化物の分散を促進し球
状化率を高める。
み率の冷間鍛造が可能な冷間鍛造用ビレットの製造方法
を提供する。 【解決手段】 冷間鍛造用ビレットの製造方法として、
棒状の鋼材を１回目の球状化焼鈍によって加工性を向上
させるとともにパーライトの微細化を図り、次に断面減
少率２０％程度で引抜き加工してオーステナイト粒を微
細化し、その後、所望の寸法に切断する。次いで、２回
目の球状化焼鈍によって内部の炭化物の分散を促進し球
状化率を高める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中間焼鈍を必要と
せず高い変形能の冷間鍛造が連続して可能で且つ焼入れ
性を損なわない冷間鍛造用ビレットの製造技術に関す
る。
せず高い変形能の冷間鍛造が連続して可能で且つ焼入れ
性を損なわない冷間鍛造用ビレットの製造技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動二輪車等のエンジンのクラン
ク軸やコンロッド等の成形は熱間鍛造が主流であり、材
料を再結晶温度以上に加熱して鍛錬成形するのが一般的
である。
ク軸やコンロッド等の成形は熱間鍛造が主流であり、材
料を再結晶温度以上に加熱して鍛錬成形するのが一般的
である。
【０００３】熱間鍛造用の素材としては調質鋼と非調質
鋼がある。調質鋼は加熱（約１２００℃）した後、焼入
れと焼戻しを施して強度及び靱性の向上を図ったもので
あり、クランク軸の素材として用いる炭素鋼には通常調
質が施される。また、非調質鋼は予めバナジウム等を添
加しておいた材料を加熱（約１２００℃）した後、空冷
することで強度及び靱性の向上を図ったものである。
鋼がある。調質鋼は加熱（約１２００℃）した後、焼入
れと焼戻しを施して強度及び靱性の向上を図ったもので
あり、クランク軸の素材として用いる炭素鋼には通常調
質が施される。また、非調質鋼は予めバナジウム等を添
加しておいた材料を加熱（約１２００℃）した後、空冷
することで強度及び靱性の向上を図ったものである。
【０００４】また、クランク軸について説明すれば、ク
ランク軸の一部、即ちウォームやテーパ部等は他の部分
よりも高硬度が要求される。これらの部分を後に高周波
焼入れ等によって部分的に高硬度にするには、Ｃ（炭
素）が含まれていなければならないので、クランク軸用
の熱間鍛造の素材としては、ＪＩＳ Ｓ４８Ｃ（以下、
単にＳ４８Ｃと記す）等の炭素鋼が用いられている。
ランク軸の一部、即ちウォームやテーパ部等は他の部分
よりも高硬度が要求される。これらの部分を後に高周波
焼入れ等によって部分的に高硬度にするには、Ｃ（炭
素）が含まれていなければならないので、クランク軸用
の熱間鍛造の素材としては、ＪＩＳ Ｓ４８Ｃ（以下、
単にＳ４８Ｃと記す）等の炭素鋼が用いられている。
【０００５】因みに、Ｓ４８Ｃの成分割合は、Ｃが０．
４５〜０．５１wt％、Ｓｉが０．１５〜０．３５wt％以
下、Ｍｎが０．６〜０．９wt％、Ｐが０．０３wt％以
下、Ｓが０．０３５wt％以下、Ｃｕが０．３wt％以下、
Ｎｉが０．２wt％以下、Ｃｒが０．２wt％以下が基準と
されている。
４５〜０．５１wt％、Ｓｉが０．１５〜０．３５wt％以
下、Ｍｎが０．６〜０．９wt％、Ｐが０．０３wt％以
下、Ｓが０．０３５wt％以下、Ｃｕが０．３wt％以下、
Ｎｉが０．２wt％以下、Ｃｒが０．２wt％以下が基準と
されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】熱間鍛造による成形
は、金型表面が摩耗しやすく、その結果鍛造品の精度が
悪くなり、鍛造後の機械加工による取代が大きくなって
加工効率が低下する。そして、レース加工代が大きい為
に機械台数も多くなり初期投資が膨大になる。また、熱
間鍛造にあっては、加熱後に鍛造するためにスケールが
発生し、更に離型剤等の塗布が必須になるので作業環境
を最適に保つことが困難である。
は、金型表面が摩耗しやすく、その結果鍛造品の精度が
悪くなり、鍛造後の機械加工による取代が大きくなって
加工効率が低下する。そして、レース加工代が大きい為
に機械台数も多くなり初期投資が膨大になる。また、熱
間鍛造にあっては、加熱後に鍛造するためにスケールが
発生し、更に離型剤等の塗布が必須になるので作業環境
を最適に保つことが困難である。
【０００７】冷間鍛造によれば、成形精度や作業環境更
には初期投資の問題を解消することができるのである
が、最大の問題は変形能が小さく割れが発生してしまう
ことである。
には初期投資の問題を解消することができるのである
が、最大の問題は変形能が小さく割れが発生してしまう
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、冷間鍛造の連
続成形によって成形可能で、焼入れ性が良く、更に連続
成形の途中で軟化処理が不要な冷間鍛造用ビレットの製
造方法を提供することを目的とする。
続成形によって成形可能で、焼入れ性が良く、更に連続
成形の途中で軟化処理が不要な冷間鍛造用ビレットの製
造方法を提供することを目的とする。
【０００９】即ち、本発明に係る冷間鍛造用ビレットの
製造方法は、棒材中の炭化物を球状化する第１の球状化
焼鈍工程と、所定の断面減少率で引抜き加工する引抜き
工程と、内部の炭化物の分散を促進し球状化率を高める
第２の球状化焼鈍工程を経て冷間鍛造用ビレットを製造
するようにした。尚、棒材を所望の寸法に切断する場合
には、前記引抜き工程と第２の球状化焼鈍工程との間で
行うのが好ましい。
製造方法は、棒材中の炭化物を球状化する第１の球状化
焼鈍工程と、所定の断面減少率で引抜き加工する引抜き
工程と、内部の炭化物の分散を促進し球状化率を高める
第２の球状化焼鈍工程を経て冷間鍛造用ビレットを製造
するようにした。尚、棒材を所望の寸法に切断する場合
には、前記引抜き工程と第２の球状化焼鈍工程との間で
行うのが好ましい。
【００１０】前記第１の球状化焼鈍工程では、素材全体
の加工性を向上させて内部まで歪みを与えることができ
るようにするとともに、パーライトの微細化を図り、引
抜き工程では、焼鈍で生じたオーステナイト粒の微細化
を図って球状化速度を速める。また第２の球状化焼鈍で
は、炭化物の分散を図り、一層球状化率を高める。
の加工性を向上させて内部まで歪みを与えることができ
るようにするとともに、パーライトの微細化を図り、引
抜き工程では、焼鈍で生じたオーステナイト粒の微細化
を図って球状化速度を速める。また第２の球状化焼鈍で
は、炭化物の分散を図り、一層球状化率を高める。
【００１１】因みに、このような鉄鋼材のビレットとし
ては、例えば材料組成として、Ｃ（炭素）が０．４６〜
０．４８wt％、Ｓｉ（珪素）が０．１４wt％以下、Ｍｎ
（マンガン）が０．５５〜０．６５wt％、Ｐ（リン）が
０．０１５wt％以下、Ｓ（硫黄）が０．０１５wt％以
下、Ｃｕ（銅）が０．１５wt％以下、Ｎｉ（ニッケル）
が０．２０wt％以下、Ｃｒ（クロム）が０．３５wt％以
下含まれるビレットが好適である。
ては、例えば材料組成として、Ｃ（炭素）が０．４６〜
０．４８wt％、Ｓｉ（珪素）が０．１４wt％以下、Ｍｎ
（マンガン）が０．５５〜０．６５wt％、Ｐ（リン）が
０．０１５wt％以下、Ｓ（硫黄）が０．０１５wt％以
下、Ｃｕ（銅）が０．１５wt％以下、Ｎｉ（ニッケル）
が０．２０wt％以下、Ｃｒ（クロム）が０．３５wt％以
下含まれるビレットが好適である。
【００１２】そしてこのような材料に上記のような処理
を施すことにより、冷間鍛造を連続して行っても、材料
割れ等が生じることがなく、また中間焼鈍を行わなくて
も成形できるようになり、特に据込み率の高い製品を成
形するのに適用すれば効果的である。
を施すことにより、冷間鍛造を連続して行っても、材料
割れ等が生じることがなく、また中間焼鈍を行わなくて
も成形できるようになり、特に据込み率の高い製品を成
形するのに適用すれば効果的である。
【００１３】据込み率の高い製品としてクランク軸等の
軸付きエンジン部品があるが、この軸付きエンジン部品
の成形は従来では熱間鍛造が主流であり、後加工で駄肉
を削除するため、切削加工や表面処理等を必要としてい
た。このことから、歩留りが悪く、材料費がかかってい
たが、これを連続した冷間鍛造で成形できれば、歩留り
を向上させて材料費も削減できる。
軸付きエンジン部品があるが、この軸付きエンジン部品
の成形は従来では熱間鍛造が主流であり、後加工で駄肉
を削除するため、切削加工や表面処理等を必要としてい
た。このことから、歩留りが悪く、材料費がかかってい
たが、これを連続した冷間鍛造で成形できれば、歩留り
を向上させて材料費も削減できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について添付
した図面に基づき説明する。図１は本発明に係る冷間鍛
造用ビレットの製造方法の工程図、図２は冷間引抜き率
と限界据込み率の関係を表すグラフである。
した図面に基づき説明する。図１は本発明に係る冷間鍛
造用ビレットの製造方法の工程図、図２は冷間引抜き率
と限界据込み率の関係を表すグラフである。
【００１５】本発明に係る冷間鍛造用ビレットは、図１
に示すような工程で製造され、素材の好適な成分組成と
しては、以下の（表１）に示すように、Ｃ（炭素）が
０．４６〜０．４８wt％、Ｓｉ（珪素）が０．１４wt％
以下、Ｍｎ（マンガン）が０．５５〜０．６５wt％、Ｐ
（リン）が０．０１５wt％以下、Ｓ（硫黄）が０．０１
５wt％以下、Ｃｕ（銅）が０．１５wt％以下、Ｎｉ（ニ
ッケル）が０．２０wt％以下、Ｃｒ（クロム）が０．３
５wt％以下含まれる鋼材とし、これは熱間鍛造素材であ
るＳ４８Ｃの成分組成を基本にし、焼入れ性確保のため
Ｃ量をＳ４８Ｃと同等にするとともに、材料割れの要因
になりやすいＳｉ、Ｐ、Ｓ及びＣuの量を削減した成分
組成にしたものである。
に示すような工程で製造され、素材の好適な成分組成と
しては、以下の（表１）に示すように、Ｃ（炭素）が
０．４６〜０．４８wt％、Ｓｉ（珪素）が０．１４wt％
以下、Ｍｎ（マンガン）が０．５５〜０．６５wt％、Ｐ
（リン）が０．０１５wt％以下、Ｓ（硫黄）が０．０１
５wt％以下、Ｃｕ（銅）が０．１５wt％以下、Ｎｉ（ニ
ッケル）が０．２０wt％以下、Ｃｒ（クロム）が０．３
５wt％以下含まれる鋼材とし、これは熱間鍛造素材であ
るＳ４８Ｃの成分組成を基本にし、焼入れ性確保のため
Ｃ量をＳ４８Ｃと同等にするとともに、材料割れの要因
になりやすいＳｉ、Ｐ、Ｓ及びＣuの量を削減した成分
組成にしたものである。
【００１６】
【表１】
【００１７】以下に成分組成割合を上記の範囲とした理
由を記す。ただし、本発明に係る調質方法（ビレットの
製造方法）を適用し得る材料の組成割合はこれに限定さ
れるものではない。
由を記す。ただし、本発明に係る調質方法（ビレットの
製造方法）を適用し得る材料の組成割合はこれに限定さ
れるものではない。
【００１８】先ず、Ｃは単位％当り最も冷間鍛造性に大
きな効果をもつ元素であり、機械的性質、特に材料強
度、焼入れ性の面から重要である。即ち、クランク軸に
あっては全体的に所定の機械的強度を必要とするととも
に、ウォーム及びテーパ部など局部的に高硬度が要求さ
れる。このように局部的に高硬度が要求される部分を機
械加工後に高周波焼入れで硬度を上げるために、本実施
例では、Ｃの割合を０．４６〜０．４８wt％とした。
きな効果をもつ元素であり、機械的性質、特に材料強
度、焼入れ性の面から重要である。即ち、クランク軸に
あっては全体的に所定の機械的強度を必要とするととも
に、ウォーム及びテーパ部など局部的に高硬度が要求さ
れる。このように局部的に高硬度が要求される部分を機
械加工後に高周波焼入れで硬度を上げるために、本実施
例では、Ｃの割合を０．４６〜０．４８wt％とした。
【００１９】またＳｉは原料の銑鉄中に存在し、製鋼の
過程で殆ど除去されるが、製鋼過程の最後に脱酸剤とし
て添加されることがあり、Ｓ４８Ｃでは０．１５〜０．
３５wt％含まれ、一部は鋼中に入りフェライトに固溶す
るが、鍛造性を阻害するので冷間鍛造素材としては除去
することが好ましく、本実施例では０．１４wt％以下と
した。
過程で殆ど除去されるが、製鋼過程の最後に脱酸剤とし
て添加されることがあり、Ｓ４８Ｃでは０．１５〜０．
３５wt％含まれ、一部は鋼中に入りフェライトに固溶す
るが、鍛造性を阻害するので冷間鍛造素材としては除去
することが好ましく、本実施例では０．１４wt％以下と
した。
【００２０】またＭnは製鋼の過程でも多少残るが、脱
酸剤として添加されるため、Ｓ４８Ｃには０．６０〜
０．９０wt％含まれている。このＭｎはＳと結合して硫
化マンガンとして鋼中に分散し、一部はフェライト中に
固溶するが、Ｓに結合しやすいＭｎはＭｎＳとなり、こ
のＭｎＳは鍛造成形時の割れの起点となりやすい為、低
減させることが望ましいが、フェライト中に固溶するＭ
ｎは焼きを入りやすくし、結晶粒の成長を抑える。この
ため、本実施例ではＭｎ量を０．５５〜０．６５wt％に
した。
酸剤として添加されるため、Ｓ４８Ｃには０．６０〜
０．９０wt％含まれている。このＭｎはＳと結合して硫
化マンガンとして鋼中に分散し、一部はフェライト中に
固溶するが、Ｓに結合しやすいＭｎはＭｎＳとなり、こ
のＭｎＳは鍛造成形時の割れの起点となりやすい為、低
減させることが望ましいが、フェライト中に固溶するＭ
ｎは焼きを入りやすくし、結晶粒の成長を抑える。この
ため、本実施例ではＭｎ量を０．５５〜０．６５wt％に
した。
【００２１】またＰはフェライト中に固溶し、多量に含
まれる場合は鉄の一部と化合してリン化鉄になるが、Ｐ
がフェライト中に固溶するとフェライトは伸びが減じら
れるようになり、常温における衝撃値も減じられて加工
時に割れが生じやすくなる。そしてこのＰはＳ４８Ｃで
は０．０３wt％まで許容されており、冷間鍛造素材とし
ては、この許容値が高すぎる。そこで本実施例では、Ｐ
の割合を０．０１５wt％以下とした。
まれる場合は鉄の一部と化合してリン化鉄になるが、Ｐ
がフェライト中に固溶するとフェライトは伸びが減じら
れるようになり、常温における衝撃値も減じられて加工
時に割れが生じやすくなる。そしてこのＰはＳ４８Ｃで
は０．０３wt％まで許容されており、冷間鍛造素材とし
ては、この許容値が高すぎる。そこで本実施例では、Ｐ
の割合を０．０１５wt％以下とした。
【００２２】またＳはＭｎの一部と化合してＭｎＳにな
り、このＭｎＳは冷間鍛造時に生じる表面割れの起点と
なり、Ｓ４８Ｃでは０．０３５wt％まで許容されている
が、冷間鍛造素材としては、許容値が高すぎる。そこで
本実施例では、Ｓの割合を０．０１５wt％以下とした。
り、このＭｎＳは冷間鍛造時に生じる表面割れの起点と
なり、Ｓ４８Ｃでは０．０３５wt％まで許容されている
が、冷間鍛造素材としては、許容値が高すぎる。そこで
本実施例では、Ｓの割合を０．０１５wt％以下とした。
【００２３】またＣuは高温加熱ではＦeより酸化が少な
いため、表面に富化して赤熱脆性を起こすので、概ね当
量のＮiを添加して赤熱脆性を防止する。一方ＣuはＰと
同様に微量の含有によりフェライト硬さを増加させ、冷
間鍛造性を損うことが考えられる為、本実施例では、
０．１５wt％以下とした。
いため、表面に富化して赤熱脆性を起こすので、概ね当
量のＮiを添加して赤熱脆性を防止する。一方ＣuはＰと
同様に微量の含有によりフェライト硬さを増加させ、冷
間鍛造性を損うことが考えられる為、本実施例では、
０．１５wt％以下とした。
【００２４】またＮiは前記した効果の他に、焼入れ性
を増し、低温脆性を防止し、耐食性を改善するため、Ｓ
４８Ｃと同量添加する。更にＣrは焼入性、焼戻し抵抗
を大にし、耐食性を高め安定した炭化物を作りやすいた
め、本実施例では、Ｓ４８Ｃと同量程度含有せしめた。
を増し、低温脆性を防止し、耐食性を改善するため、Ｓ
４８Ｃと同量添加する。更にＣrは焼入性、焼戻し抵抗
を大にし、耐食性を高め安定した炭化物を作りやすいた
め、本実施例では、Ｓ４８Ｃと同量程度含有せしめた。
【００２５】そして、上記の成分組成の鋼材からなる棒
材に対して、図１に示すように、酸洗を行った後、第１
回目の球状化焼鈍を行い、セメンタイトを球状化して素
材全体の加工性を向上させ、内部まで歪みを与えること
ができるようにするとともに、パーライトの微細化を図
る。
材に対して、図１に示すように、酸洗を行った後、第１
回目の球状化焼鈍を行い、セメンタイトを球状化して素
材全体の加工性を向上させ、内部まで歪みを与えること
ができるようにするとともに、パーライトの微細化を図
る。
【００２６】この第１回目の球状化焼鈍は、実施形態で
は７４０℃で６時間保持した後、２０℃／ｈで６８０℃
まで降温させ、その後、炉冷する手順で行った。
は７４０℃で６時間保持した後、２０℃／ｈで６８０℃
まで降温させ、その後、炉冷する手順で行った。
【００２７】次に、酸洗、ボンデ処理を行って引抜き加
工を行い、限界据込み率の向上を図る。ここで図２は球
状化焼鈍を施した鋼材の冷間引抜き率（断面減少率）と
限界据込み率の関係を示すグラフであるが、冷間引抜き
率（断面減少率）が２０％程度で限界据込み率を最大に
することができることが分る。このことは従来から知ら
れている。
工を行い、限界据込み率の向上を図る。ここで図２は球
状化焼鈍を施した鋼材の冷間引抜き率（断面減少率）と
限界据込み率の関係を示すグラフであるが、冷間引抜き
率（断面減少率）が２０％程度で限界据込み率を最大に
することができることが分る。このことは従来から知ら
れている。
【００２８】このように引抜きを行うことによって限界
据込み率が上がる理由は、引抜きを実施することで、焼
鈍時のオーステナイト粒が微細化し、球状化速度を速め
ることができるからだと推定される。本実施例では、最
大の限界据込み率が得られるよう、冷間引抜き率（断面
減少率）約２０％で引抜いた。因みに、冷間引抜き率
（断面減少率）は、図１に示すように、加工前の径がＤ
で加工後の径がｄの場合、（Ｄ2−ｄ2）／Ｄ2×１００
で表される値である。
据込み率が上がる理由は、引抜きを実施することで、焼
鈍時のオーステナイト粒が微細化し、球状化速度を速め
ることができるからだと推定される。本実施例では、最
大の限界据込み率が得られるよう、冷間引抜き率（断面
減少率）約２０％で引抜いた。因みに、冷間引抜き率
（断面減少率）は、図１に示すように、加工前の径がＤ
で加工後の径がｄの場合、（Ｄ2−ｄ2）／Ｄ2×１００
で表される値である。
【００２９】次に、この棒材を所望の寸法に切断し、こ
れを酸洗した後、２回目の球状化焼鈍を行い、炭化物の
分散を図るとともに球状化率を高めた。そして本実施例
では、この２回目の球状化焼鈍は、図１に示すように、
７５０℃で２時間保持した後、２０℃／ｈで７３０℃ま
で降温させ、その後降温率を１５℃／ｈに下げて６８０
℃まで降温させ、その後炉冷する手順で行う。
れを酸洗した後、２回目の球状化焼鈍を行い、炭化物の
分散を図るとともに球状化率を高めた。そして本実施例
では、この２回目の球状化焼鈍は、図１に示すように、
７５０℃で２時間保持した後、２０℃／ｈで７３０℃ま
で降温させ、その後降温率を１５℃／ｈに下げて６８０
℃まで降温させ、その後炉冷する手順で行う。
【００３０】そして、２回目の球状化焼鈍を終えたなら
ば、ショットブラスト、ボンデ処理を行って表面調整を
行い、冷間鍛造用ビレットとする。
ば、ショットブラスト、ボンデ処理を行って表面調整を
行い、冷間鍛造用ビレットとする。
【００３１】上記した棒材、及び上記した引抜き及び球
状化焼鈍の調質を施したビレットの金属組織の相違を図
３〜図５に示す。ここで、図３（ａ）及び（ｂ）は丸棒
素材の金属組織を示す顕微鏡写真であり、（ａ）は１０
０倍、（ｂ）は４００倍である。また、図４（ａ）及び
（ｂ）は引抜き前に球状化焼鈍を行わないず引抜き後に
球状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示す顕微
鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００倍で
ある。更に、図５（ａ）及び（ｂ）は引抜きの前後にそ
れぞれ球状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示
す顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４０
０倍である。
状化焼鈍の調質を施したビレットの金属組織の相違を図
３〜図５に示す。ここで、図３（ａ）及び（ｂ）は丸棒
素材の金属組織を示す顕微鏡写真であり、（ａ）は１０
０倍、（ｂ）は４００倍である。また、図４（ａ）及び
（ｂ）は引抜き前に球状化焼鈍を行わないず引抜き後に
球状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示す顕微
鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００倍で
ある。更に、図５（ａ）及び（ｂ）は引抜きの前後にそ
れぞれ球状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示
す顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４０
０倍である。
【００３２】図３〜図５の金属組織写真から明かなよう
に、引抜き前に球状化焼鈍を行わなかったビレットにつ
いては、素材に比較して、炭化物は球状化しているが、
パーライト組織が所々に残っており、これに比べて、引
抜き前と引抜き後に球状化焼鈍を行った場合は、炭化物
が微細化して分散しており、引抜き工程を挟んだ２回の
球状化処理が有効に作用していることが推察される。
に、引抜き前に球状化焼鈍を行わなかったビレットにつ
いては、素材に比較して、炭化物は球状化しているが、
パーライト組織が所々に残っており、これに比べて、引
抜き前と引抜き後に球状化焼鈍を行った場合は、炭化物
が微細化して分散しており、引抜き工程を挟んだ２回の
球状化処理が有効に作用していることが推察される。
【００３３】ここで、球状化レベル（数値が少ないほど
球形に近く良好）の向上とビレット硬度の低下は、成形
性を良好にするために効果的であり、脱炭層深さ（表層
のフェライト化）の浸透は、表層部の伸び率の向上に効
果的である。
球形に近く良好）の向上とビレット硬度の低下は、成形
性を良好にするために効果的であり、脱炭層深さ（表層
のフェライト化）の浸透は、表層部の伸び率の向上に効
果的である。
【００３４】そこで、アスペクト比についての実験を行
った。材料の成分組成は、Ｃが０．４６〜０．４８wt
％、Ｓｉが０．１４wt％以下、Ｍｎが０．５５〜０．６
５wt％、Ｐが０．０１５wt％以下、Ｓが０．０１５wt％
以下、Ｃｕが０．１５wt％以下、Ｎｉが０．２０wt％以
下、Ｃｒが０．３５wt％以下、残部はＦeと不純物であ
る。
った。材料の成分組成は、Ｃが０．４６〜０．４８wt
％、Ｓｉが０．１４wt％以下、Ｍｎが０．５５〜０．６
５wt％、Ｐが０．０１５wt％以下、Ｓが０．０１５wt％
以下、Ｃｕが０．１５wt％以下、Ｎｉが０．２０wt％以
下、Ｃｒが０．３５wt％以下、残部はＦeと不純物であ
る。
【００３５】引抜きを行わずに球状化焼鈍を行った場合
（材料１）、引抜き前に球状化焼鈍を行わなずに引抜き
率を２０％とした場合（材料２）、引抜き前と引抜き後
に球状化焼鈍を行い引抜き率を２０％とした場合（材料
３）の各材料の金属組織（１０００倍）を図６（Ａ）〜
（Ｃ）に示す。
（材料１）、引抜き前に球状化焼鈍を行わなずに引抜き
率を２０％とした場合（材料２）、引抜き前と引抜き後
に球状化焼鈍を行い引抜き率を２０％とした場合（材料
３）の各材料の金属組織（１０００倍）を図６（Ａ）〜
（Ｃ）に示す。
【００３６】各材料の炭化物の球状化率を表すアスペク
ト比（ｂ／ａ×１００）は、（表２）に示すように、材
料１については５０６％、材料２については３４７％、
材料３については３００％であった。そして、各材料を
用いて、冷間鍛造（据込み）を行った。据込み率は図７
に示すように（Ｌ1−Ｌ2）／Ｌ1×１００＝９０（％）
とした。この時の各材料の割れ発生率は、それぞれ３５
％、４％及び０％であった。したがって、球状化焼鈍を
２回実施することにより、炭化物の結晶は、より球形に
近づき、冷間鍛造の際に割れが生じにくくなることが判
った。
ト比（ｂ／ａ×１００）は、（表２）に示すように、材
料１については５０６％、材料２については３４７％、
材料３については３００％であった。そして、各材料を
用いて、冷間鍛造（据込み）を行った。据込み率は図７
に示すように（Ｌ1−Ｌ2）／Ｌ1×１００＝９０（％）
とした。この時の各材料の割れ発生率は、それぞれ３５
％、４％及び０％であった。したがって、球状化焼鈍を
２回実施することにより、炭化物の結晶は、より球形に
近づき、冷間鍛造の際に割れが生じにくくなることが判
った。
【００３７】
【表２】
【００３８】更に、球状化焼鈍を１回行う場合と２回行
う場合の球状化レベルとビレット硬度（ＨＲＣ）と脱炭
層深さ（ｍｍ）を比較すると図７の通りであった。ここ
で、球状化レベル（数値が少ないほど球形に近く良好）
の向上とビレット硬度の低下は、成形性を良好にするた
めに効果的であり、脱炭層深さ（表層のフェライト化）
の浸透は、表層部の伸び率の向上に効果的である。
う場合の球状化レベルとビレット硬度（ＨＲＣ）と脱炭
層深さ（ｍｍ）を比較すると図７の通りであった。ここ
で、球状化レベル（数値が少ないほど球形に近く良好）
の向上とビレット硬度の低下は、成形性を良好にするた
めに効果的であり、脱炭層深さ（表層のフェライト化）
の浸透は、表層部の伸び率の向上に効果的である。
【００３９】次に、上記各材料を使用して据込み試験を
行った結果は、上記（表２）に通りであり、図８に示す
ように、（Ｌ1−Ｌ2）／Ｌ1×１００＝９０（％）の据
込み試験を行ったところ、引抜き前に球状化焼鈍を行わ
なかった場合では、割れが発生したのに対し、引抜き前
と引抜き後に球状化焼鈍を行った場合で、引抜き率を１
８％〜２０％とした場合は割れが発生しなかった。因み
に、引抜き前に球状化焼鈍を行わない場合の据込み限界
は、７０〜７５％であるのに対して、引抜き前と引抜き
後に球状化焼鈍を行った場合の据込み限界は９０％以上
であることが確認され、本発明の有効性が立証された。
行った結果は、上記（表２）に通りであり、図８に示す
ように、（Ｌ1−Ｌ2）／Ｌ1×１００＝９０（％）の据
込み試験を行ったところ、引抜き前に球状化焼鈍を行わ
なかった場合では、割れが発生したのに対し、引抜き前
と引抜き後に球状化焼鈍を行った場合で、引抜き率を１
８％〜２０％とした場合は割れが発生しなかった。因み
に、引抜き前に球状化焼鈍を行わない場合の据込み限界
は、７０〜７５％であるのに対して、引抜き前と引抜き
後に球状化焼鈍を行った場合の据込み限界は９０％以上
であることが確認され、本発明の有効性が立証された。
【００４０】そしてこのような冷間鍛造用ビレットを使
用して、図９に示すような複数段階の冷間鍛造を連続し
て行ってクランク軸を成形すれば、成形途中で中間焼鈍
することなく、連続成形することができる。また、焼入
れ性も良好である。
用して、図９に示すような複数段階の冷間鍛造を連続し
て行ってクランク軸を成形すれば、成形途中で中間焼鈍
することなく、連続成形することができる。また、焼入
れ性も良好である。
【００４１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、棒材から冷間鍛造用ビレットを製造する際、第１の
球状化焼鈍工程において、棒材中の炭化物を球状化し、
引抜き工程において所定の断面減少率で引抜き加工する
とともに、所望の寸法に切断して、第２の球状化焼鈍工
程で内部の炭化物の分散を促進し球状化率を高めるよう
にしたので、連続した冷間鍛造により高い据込み率で成
形できる。
ば、棒材から冷間鍛造用ビレットを製造する際、第１の
球状化焼鈍工程において、棒材中の炭化物を球状化し、
引抜き工程において所定の断面減少率で引抜き加工する
とともに、所望の寸法に切断して、第２の球状化焼鈍工
程で内部の炭化物の分散を促進し球状化率を高めるよう
にしたので、連続した冷間鍛造により高い据込み率で成
形できる。
【００４２】したがって、エンジンのクランク軸の如き
軸付き部品を製造するにあたり、従来では熱間鍛造で成
形していたため、後工程で切削加工等の後処理が必要に
なり、また加熱炉設備等の費用がかかるとともに、工程
系列の段取り換えが頻繁に発生する等の問題があった
が、これらの問題を解消することができる。
軸付き部品を製造するにあたり、従来では熱間鍛造で成
形していたため、後工程で切削加工等の後処理が必要に
なり、また加熱炉設備等の費用がかかるとともに、工程
系列の段取り換えが頻繁に発生する等の問題があった
が、これらの問題を解消することができる。
【図１】本発明に係る冷間鍛造用ビレットの製造方法の
工程図
工程図
【図２】冷間引抜き率と限界据込み率の関係を示したグ
ラフ
ラフ
【図３】（ａ）及び（ｂ）は丸棒素材の金属組織を示す
顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００
倍である。
顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００
倍である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は引抜き前に球状化焼鈍を行
わないず引抜き後に球状化焼鈍を行って得たビレットの
金属組織を示す顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、
（ｂ）は４００倍である。
わないず引抜き後に球状化焼鈍を行って得たビレットの
金属組織を示す顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、
（ｂ）は４００倍である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は引抜きの前後にそれぞれ球
状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示す顕微鏡
写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００倍であ
る。
状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示す顕微鏡
写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００倍であ
る。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）はビレットの金属組織を示すＳ
ＥＭ写真（１０００倍）
ＥＭ写真（１０００倍）
【図７】本発明に係る材料成分のビレットで引抜き前に
球状化焼鈍を行う場合と行わない場合の球状化レベル、
硬度、表層組織の比較図
球状化焼鈍を行う場合と行わない場合の球状化レベル、
硬度、表層組織の比較図
【図８】据込み条件を示す図
【図９】本発明に係る材料成分のビレットで製品を連続
鍛造する鍛造工程の説明図
鍛造する鍛造工程の説明図
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月２日（１９９９．８．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】因みに、Ｓ４８Ｃの成分割合は、Ｃが０．
４５〜０．５１wt％、Ｓｉが０．１５〜０．３５wt％、
Ｍｎが０．６〜０．９wt％、Ｐが０．０３wt％以下、Ｓ
が０．０３５wt％以下、Ｃｕが０．３wt％以下、Ｎｉが
０．２wt％以下、Ｃｒが０．２wt％以下が基準とされて
いる。
４５〜０．５１wt％、Ｓｉが０．１５〜０．３５wt％、
Ｍｎが０．６〜０．９wt％、Ｐが０．０３wt％以下、Ｓ
が０．０３５wt％以下、Ｃｕが０．３wt％以下、Ｎｉが
０．２wt％以下、Ｃｒが０．２wt％以下が基準とされて
いる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、冷間鍛造の連
続成形によって成形可能で、更に連続成形の途中で軟化
処理が不要な冷間鍛造用ビレットの製造方法を提供する
ことを目的とする。
続成形によって成形可能で、更に連続成形の途中で軟化
処理が不要な冷間鍛造用ビレットの製造方法を提供する
ことを目的とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】前記第１の球状化焼鈍工程では、素材全体
の加工性を向上させて内部まで歪みを与えることができ
るようにするとともに、パーライトの微細化を図り、引
抜き工程では素材内部に変形エネルギーを一部蓄積する
ことによって焼鈍中に生じるオーステナイト粒の微細化
を図って球状化速度を速める効果を得る。また第２の球
状化焼鈍では、炭化物の分散を図り、一層球状化率を高
める。
の加工性を向上させて内部まで歪みを与えることができ
るようにするとともに、パーライトの微細化を図り、引
抜き工程では素材内部に変形エネルギーを一部蓄積する
ことによって焼鈍中に生じるオーステナイト粒の微細化
を図って球状化速度を速める効果を得る。また第２の球
状化焼鈍では、炭化物の分散を図り、一層球状化率を高
める。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】このように引抜きを行うことによって限界
据込み率が上がる理由は、引抜きを実施することで、第
２の焼鈍時にオーステナイト粒が微細化し、球状化速度
を速めることができるからだと推定される。本実施例で
は、最大の限界据込み率が得られるよう、冷間引抜き率
（断面減少率）約２０％で引抜いた。因みに、冷間引抜
き率（断面減少率）は、図１に示すように、加工前の径
がＤで加工後の径がｄの場合、（Ｄ2−ｄ2）／Ｄ2×１
００で表される値である。
据込み率が上がる理由は、引抜きを実施することで、第
２の焼鈍時にオーステナイト粒が微細化し、球状化速度
を速めることができるからだと推定される。本実施例で
は、最大の限界据込み率が得られるよう、冷間引抜き率
（断面減少率）約２０％で引抜いた。因みに、冷間引抜
き率（断面減少率）は、図１に示すように、加工前の径
がＤで加工後の径がｄの場合、（Ｄ2−ｄ2）／Ｄ2×１
００で表される値である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】上記した棒材、及び上記した引抜き及び球
状化焼鈍の調質を施したビレットの金属組織の相違を図
３〜図５に示す。ここで、図３（ａ）及び（ｂ）は丸棒
素材の金属組織を示す顕微鏡写真であり、（ａ）は１０
０倍、（ｂ）は４００倍である。また、図４（ａ）及び
（ｂ）は引抜き前に球状化焼鈍を行わないで引抜き後に
球状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示す顕微
鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００倍で
ある。更に、図５（ａ）及び（ｂ）は引抜きの前後にそ
れぞれ球状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示
す顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４０
０倍である。
状化焼鈍の調質を施したビレットの金属組織の相違を図
３〜図５に示す。ここで、図３（ａ）及び（ｂ）は丸棒
素材の金属組織を示す顕微鏡写真であり、（ａ）は１０
０倍、（ｂ）は４００倍である。また、図４（ａ）及び
（ｂ）は引抜き前に球状化焼鈍を行わないで引抜き後に
球状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示す顕微
鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００倍で
ある。更に、図５（ａ）及び（ｂ）は引抜きの前後にそ
れぞれ球状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示
す顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４０
０倍である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】各材料の炭化物の球状化率を表すアスペク
ト比（ｂ／ａ×１００）は、（表２）に示すように、材
料１については５０６％、材料２については３４７％、
材料３については３００％であった。そして、各材料を
用いて、冷間鍛造（据込み）を行った。据込み率は図７
に示すように（Ｌ1−Ｌ2）／Ｌ1×１００＝９０（％）
とした。この時の各材料の割れ発生率は、それぞれ３５
％、５％及び０％であった。したがって、球状化焼鈍を
２回実施することにより、炭化物の結晶は、より球形に
近づき、冷間鍛造の際に割れが生じにくくなることが判
った。
ト比（ｂ／ａ×１００）は、（表２）に示すように、材
料１については５０６％、材料２については３４７％、
材料３については３００％であった。そして、各材料を
用いて、冷間鍛造（据込み）を行った。据込み率は図７
に示すように（Ｌ1−Ｌ2）／Ｌ1×１００＝９０（％）
とした。この時の各材料の割れ発生率は、それぞれ３５
％、５％及び０％であった。したがって、球状化焼鈍を
２回実施することにより、炭化物の結晶は、より球形に
近づき、冷間鍛造の際に割れが生じにくくなることが判
った。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷間鍛造用ビレットの製造方法の
工程図
工程図
【図２】冷間引抜き率と限界据込み率の関係を示したグ
ラフ
ラフ
【図３】（ａ）及び（ｂ）は丸棒素材の金属組織を示す
顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００
倍である。
顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００
倍である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は引抜き前に球状化焼鈍を行
わないで引抜き後に球状化焼鈍を行って得たビレットの
金属組織を示す顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、
（ｂ）は４００倍である。
わないで引抜き後に球状化焼鈍を行って得たビレットの
金属組織を示す顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍、
（ｂ）は４００倍である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は引抜きの前後にそれぞれ球
状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示す顕微鏡
写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００倍であ
る。
状化焼鈍を行って得たビレットの金属組織を示す顕微鏡
写真であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００倍であ
る。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）はビレットの金属組織を示すＳ
ＥＭ写真（１０００倍）
ＥＭ写真（１０００倍）
【図７】本発明に係る材料成分のビレットで引抜き前に
球状化焼鈍を行う場合と行わない場合の球状化レベル、
硬度、表層組織の比較図
球状化焼鈍を行う場合と行わない場合の球状化レベル、
硬度、表層組織の比較図
【図８】据込み条件を示す図
【図９】本発明に係る材料成分のビレットで製品を連続
鍛造する鍛造工程の説明図
鍛造する鍛造工程の説明図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 正 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 上川 満 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E087 BA02 BA14 BA17 CA17 CB12 DB11 DB14 HB17 4E096 EA02 EA11 GA03 KA01 KA03
Claims (4)
- 【請求項１】 棒材中の炭化物を球状化する第１の球状
化焼鈍工程と、この第１の球状化焼鈍工程の後に所定の
断面減少率で引抜き加工する引抜き工程と、この引抜き
工程の後に内部の炭化物の分散を促進し球状化率を高め
るために行う第２の球状化焼鈍工程からなることを特徴
とする冷間鍛造用ビレットの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の冷間鍛造用ビレットの
製造方法において、前記引抜き工程における引抜き率を
約２０％にしたことを特徴とする冷間鍛造用ビレットの
製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の冷間鍛造用ビレットの
製造方法において、前記引抜き工程と第２の球状化焼鈍
工程との間で、棒材を所望の寸法に切断することを特徴
とする冷間鍛造用ビレットの製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の冷間鍛造用ビレットの
製造方法において、前記素材の成分割合は、Ｃ（炭素）
が０．４６〜０．４８wt％、Ｓｉ（珪素）が０．１４wt
％以下、Ｍｎ（マンガン）が０．５５〜０．６５wt％、
Ｐ（リン）が０．０１５wt％以下、Ｓ（硫黄）が０．０
１５wt％以下、Ｃｕ（銅）が０．１５wt％以下、Ｎｉ
（ニッケル）が０．２０wt％以下、Ｃｒ（クロム）が
０．３５wt％以下であることを特徴とする冷間鍛造用ビ
レットの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17380399A JP4596577B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 冷間鍛造用ビレットの製造方法 |
| US10/789,347 US7093526B2 (en) | 1999-05-20 | 2004-02-26 | Forming die apparatus |
| US10/789,322 US20040261918A1 (en) | 1999-05-20 | 2004-02-26 | Billet for cold forging, method of manufacturing billet for cold forging, method of continuously cold-forging billet, method of cold-forging |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17380399A JP4596577B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 冷間鍛造用ビレットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001001031A true JP2001001031A (ja) | 2001-01-09 |
| JP4596577B2 JP4596577B2 (ja) | 2010-12-08 |
Family
ID=15967460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17380399A Expired - Fee Related JP4596577B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-06-21 | 冷間鍛造用ビレットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4596577B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2786827A4 (en) * | 2011-12-01 | 2016-01-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | RELATED COMPONENT |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0847710A (ja) * | 1994-08-08 | 1996-02-20 | Daido Steel Co Ltd | 高速度工具鋼みがき棒鋼の製造方法 |
| JPH08253809A (ja) * | 1995-03-14 | 1996-10-01 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 加工硬化した球状化組織を有する鋼材の軟化焼鈍方法 |
-
1999
- 1999-06-21 JP JP17380399A patent/JP4596577B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0847710A (ja) * | 1994-08-08 | 1996-02-20 | Daido Steel Co Ltd | 高速度工具鋼みがき棒鋼の製造方法 |
| JPH08253809A (ja) * | 1995-03-14 | 1996-10-01 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 加工硬化した球状化組織を有する鋼材の軟化焼鈍方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2786827A4 (en) * | 2011-12-01 | 2016-01-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | RELATED COMPONENT |
| US10105778B2 (en) | 2011-12-01 | 2018-10-23 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Joint part |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4596577B2 (ja) | 2010-12-08 |
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