JP2001073084A - 亜熱間温度領域での加工に適した非調質鋼 - Google Patents
亜熱間温度領域での加工に適した非調質鋼Info
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Abstract
どの加工をする際に、加工による割れ、例えば鍛造割れ
を起こさない鋼材を提供する。 【解決手段】 鋼中に含まれる全酸素量が重量割合で1
5ppm未満であり、かつ、ASTM−D法においてD
系厚型(Heavy)の8μm以上の酸化物系介在物の
等級0.5が3以下で、かつ、等級1.0以上を含まな
い鋼であって、図1の(a)に見られるように、700
〜1000℃での亜熱間領域での加工において鍛造割れ
などが発生することのない非調質鋼である。
Description
鍛造、特に700〜1000℃での亜熱間領域での鍛造
において鍛造割れを起こすことのない加工性に優れた
鋼、特に非調質鋼に関するものである。
ングロッドなどは熱間鍛造により製造される。そしてこ
れらの足回り部品やコンロッドなどの用材として非調質
鋼が使用されてきた。ところで、近年熱間鍛造におい
て、鍛造スピード向上を目的として従来の縦型プレスに
代えて高速プレスすなわち高速横型プレスの採用が広ま
っている。そして、これらの高速プレスでは、高位の生
産性を保つために従来のプレスに比べて、例えば、冷却
能の高い離型剤を使用するなどして、金型冷却を徹底的
に行っている。この結果、鍛造温度は700〜1000
℃の亜熱間で行われている。
金型同志のクリアランスがあり、従ってバリが発生す
る。そして高速プレスでは、上記のとおり金型冷却が徹
底されているので、発生したバリが急激に冷却されるた
めに変形能が悪くなり、このため鍛造割れが発生する傾
向がある。さらに鋼材は鍛造温度が、例えば700〜1
000℃の亜熱間などのように、低くなればなるほど変
形能が低下することも良く知られている事柄である。ま
た、非調質鋼はJIS規格鋼に比べてより多くの合金元
素を含むため、一層に変形能が悪化する。さらに、鋼材
の圧延方向に対して垂直に据込む鍛造では、張出部に鍛
造割れを生じる傾向がある。
(1)金型のクリアランスからバリを出さないようにす
ること、(2)700〜1000℃の亜熱間領域で鍛造
割れを起こさない鋼材の使用が考えられるが、(1)の
ためには金型のクリアランスをゼロにする必要がある
が、金型のクリアランスをゼロにすることは現実的には
不可能である。(2)に適する鋼材はいまだ開発されて
いない。
する課題は、上述の700〜1000℃の亜熱間領域で
の鍛造などの加工をする際に、加工による割れ、例えば
鍛造割れを起こさない鋼材を提供することである。
因を追求したところ、それは(1)鋼材自身の変形能に
起因するものと、(2)鋼材中の介在物を起点とした割
れに起因するものとにある。そして、割れに対する影響
は特に後者の(2)の影響が大きいことを知見した。と
ころで介在物には硫化物系介在物や酸化物系介在物が知
られているが、前者は切削性を改善させるものであり、
また後者に比べ変形能が高いことも知られていることか
ら、鍛造割れを改善するには後者を低減させることが有
効な手段と考えた。
明の手段は、請求項1の発明では、鋼成分に含まれる酸
素量が重量割合で15ppm未満、好ましくは10pp
m以下であり、かつ、ASTM−D法において、D系厚
型(Heavy)の8μm以上の酸化物系介在物の等級
0.5が3以下で、かつ、等級1.0以上を含まない鋼
であることを特徴とする700〜1000℃での亜熱間
加工性に優れる非調質鋼である。
0.1〜0.6%、Si:0.05〜2.00%、M
n:0.3〜2.5%、S:≦0.15%、Cr:≦
2.0%、Mo:≦1.0%を含有し、さらにV:≦
0.50%、Nb:≦0.50%のうち1種又は2種を
含有し、残部がFeおよび不可避不純物である鋼成分、
即ち非調質鋼成分からなり、鋼成分に含まれる酸素量が
重量割合で15ppm未満、好ましくは10ppm以下
であり、かつ、ASTM−D法において、D系厚型(H
eavy)の8μm以上の酸化物系介在物の等級0.5
が3以下で、かつ、等級1.0以上を含まない鋼である
ことを特徴とする700〜1000℃での亜熱間加工性
に優れる非調質鋼である。
ける鋼成分に加えて、重量割合で、Pb:≦0.40
%、Bi:≦0.10%、Ca:≦60ppmのうち1
種又は2種以上を含有する鋼成分からなり、かつ、鋼成
分に含まれる酸素量が重量割合で15ppm未満、好ま
しくは10ppm以下であり、かつ、ASTM−D法に
おいて、D系厚型(Heavy)の8μm以上の酸化物
系介在物の等級0.5が3以下で、かつ、等級1.0以
上を含まない鋼であることを特徴とする700〜100
0℃での亜熱間加工性に優れる非調質鋼である。
けについて説明する。表1に示すようにASTM−D法
は介在物の幅を薄型(Thin)と厚型(Heavy)
に区別し、AないしC系介在物では1視野中に確認され
る介在物の総長さにより等級付けし、D系酸化物系介在
物では1視野中に確認される介在物の数によって等級付
けする。これは顕微鏡にて確認される視野において、表
2に示す等級付けをおこない。視野が重ならないように
して総視野面積180.5mm2で評価するものであ
る。
明する。なお%は重量割合で示している。
のに必須の元素であり、少なくとも0.1%を必要とす
る。しかし、0.6%を超えて存在すると靱性を低下さ
せ加工性が悪くなるので、0.1〜0.6%とする。
ライトを強化する元素であり、少なすぎるとその効果が
なく、Siの過度の含有は靱性および靱性を劣化するの
で、0.05〜2.00%以下とする。
するが、鍛造品の強度及び靱性を確保する元素である。
少なすぎるとその効果はなく、過度の含有は被削性を低
下させ、靱性を逆に低下させ加工性を劣化するので、
0.3〜2.5%以下とする。
時のフェライトの核生成を促進して組織を微細化し、靱
性を向上させる元素である。しかし、多すぎると靱性が
極度に低下し、疲労強度も低下するので、上限を0.1
5%とする。
あるが、多すぎると疲労強度と靱性を低下させるので上
限を2.0%とする。
ために必要な元素であるが多すぎるとその効果は飽和
し、コストを増大するので、上限を1.0%とする。
して強度および靱性を確保するのに必要な元素である
が、多すぎると効果は飽和し、コストアップとなるので
上限を0.50%とする。
る元素であり、靱性を向上させる。しかし多すぎてもそ
の効果は飽和し、コストアップとなるので上限を0.5
0%とする。
%、Ca:≦60ppm Pb、Bi、Caは、いずれも快削性を向上させる元素
である。しかしこれらの元素を過多に添加してもその効
果は増大しない。そこでそれぞれの上限をPbは0.4
0%、Biは0.10%、Caは60ppmとして1種
または2種以上を選択的に添加するものとする。
m以下 非調質鋼は、切削性を確保するためにSあるいはPbな
どを添加しており、一般に、熱間加工性を向上させるた
めにS含有量は規格下限を狙っているが、本発明では、
鋼中の全酸素量を15ppm未満、好ましくは10pp
m以下として酸化物系介在物を極限まで低下させるもの
であり、かくすることにより亜熱間温度領域での脆性割
れを防止する。即ち、ASTM−D法において、D系厚
型(Heavy)の8μm以上の球状酸化物からなる酸
化物系介在物の等級0.5が3以下で、かつ、等級1.
0以上を含まない鋼とする。
を改善させるものであり、また酸化物系介在物に比べ変
形能が高いので、鍛造割れを改善するには酸化物系介在
物を低減させることが有効な手段である。特に、亜熱間
領域での鍛造では、高い加工性を実現するためには、た
だ単にO量を低減することではなく、鋼中に存在するあ
る大きさ以上の酸化物系介在物の数を制限するものであ
る。
よび比較として従来鋼を対比する実施例により説明す
る。本発明の発明鋼1〜2は電気炉で溶製し、炉外精錬
(LF)を行い、次いで真空脱ガス(RH)により精錬
して得た溶鋼を連続鋳造して鋼鋳片を製造した。その際
にLF−RH時間、耐火物の種類、鋳造温度を変化させ
ることにより、トータル酸素量および酸化物系介在物の
大きさをコントロールした。
本発明の発明鋼1〜2と従来鋼3〜5鋼をそれぞれφ8
mm×12mm長の試験片に加工し、これらの試験片を
700〜1000℃にそれぞれ保持し、80%据込加工
して、側面の割れの有無を調査した。
5鋼の各鋼成分および酸化物系介在物のASTM−D法
による等級番号及びD(Heavy)の数を示す。発明
鋼1はトータル酸素が6ppmで、D系厚型(Heav
y)の等級0.5および等級1.0が共に0であり、発
明鋼2はトータル酸素が10ppmで、等級0.5が3
で、等級1.0が0である。これに対し従来鋼3はトー
タル酸素が16ppmで、等級0.5が4で、等級1.
0が0であり、従来鋼4はトータル酸素が18ppm
で、等級0.5が1で、等級1.0が0であり、従来鋼
5はトータル酸素が11ppmで、等級0.5が2で、
等級1.0が1である。
5鋼の80%据込加工における加工温度と側面の割れと
の関係を割れ頻度(%;割れの個数/試験数:n=2
0)により示す。発明鋼1は700℃で割れ頻度5%で
あるが、750〜1000℃では0%である。発明鋼2
は700℃で割れ頻度20%で、750℃で割れ頻度5
%であるが、800〜1000℃では0%である。これ
らに対し、従来鋼3〜5では、700℃及び750℃で
は割れ頻度は全ての従来鋼で100%であり、800〜
1000℃でも全ての従来鋼で高い割れ頻度を示した。
より、酸素量10ppm以下、かつASTM−D法にお
けるD(Heavy)の等級0.5が3以下であれば、
700℃〜1000℃の鍛造割れが本発明の発明鋼が従
来鋼に比して大幅に改善されていることが認められる。
なお、等級1.0以上を含む場合は必然的に割れ頻度が
高くなるのは容易に推察できる。
をφ8mm×12mm長の試験片に加工し、これらの試
験片を試験温度800℃、900℃、1000℃、11
00℃に保持して80%据込加工して、側面の割れ発生
状況を模式的に描いて図1に示す。図1において、本発
明鋼の(a) は鍛造割れを殆ど発生していないが、従来鋼
の(b) は、800〜1000℃で鍛造割れが発生してい
ることが判る。
に含まれる全酸素量が重量割合で15ppm未満、好ま
しくは10ppm以下であり、かつ、ASTM−D法に
おいてD系厚型(Heavy)の8μm以上の酸化物系
介在物の等級0.5が3以下で、かつ、等級1.0以上
を含まない鋼であるならば、700℃〜1000℃の亜
熱間領域での鍛造で、鍛造割れを起こす頻度が極めて低
いので、縦型プレスに比し金型冷却を徹底的に行って高
速プレスする高速横型プレスの700℃〜1000℃の
亜熱間領域での鍛造に適用でき、従って、自動車のロア
アームやハブなどの足回り部品その他の多種多用の製品
を高品位かつ高速で製造することができるなど、従来に
ない優れた効果を奏する。
の800〜1100℃での据込加工による鍛造割れを模
式的に示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 鋼中に含まれる全酸素量が重量割合で1
5ppm未満であり、かつ、ASTM−D法においてD
系厚型(Heavy)の8μm以上の酸化物系介在物の
等級0.5が3以下で、かつ、等級1.0以上を含まな
い鋼であることを特徴とする700〜1000℃での亜
熱間加工性に優れる非調質鋼。 - 【請求項2】 重量割合で、C:0.1〜0.6%、S
i:0.05〜2.00%、Mn:0.3〜2.5%、
S:≦0.15%、Cr:≦2.0%、Mo:≦1.0
%を含有し、さらにV:≦0.50%、Nb:≦0.5
0%のうち1種又は2種を含有し、残部がFeおよび不
可避不純物である鋼成分からなり、かつ、鋼中に含まれ
る全酸素量が重量割合で15ppm未満であり、かつ、
ASTM−D法において、D系厚型(Heavy)の8
μm以上の酸化物系介在物の等級0.5が3以下で、か
つ、等級1.0以上を含まない鋼であることを特徴とす
る700〜1000℃での亜熱間加工性に優れる非調質
鋼。 - 【請求項3】 請求項2に記載の鋼成分に加えて、重量
割合で、Pb:≦0.40%、Bi:≦0.10%、C
a:≦60ppmのうち1種又は2種以上を含有する鋼
成分からなり、かつ、鋼中に含まれる全酸素量が重量割
合で15ppm未満であり、かつ、ASTM−D法にお
いて、D系厚型(Heavy)の8μm以上の酸化物系
介在物の等級0.5が3以下で、かつ、等級1.0以上
を含まない鋼であることを特徴とする700〜1000
℃での亜熱間加工性に優れる非調質鋼。
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JP24805999A JP3708376B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 亜熱間温度領域での加工に適した非調質鋼 |
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