JP2003247046A - 冷間鍛造性に優れた定歪鋼 - Google Patents
冷間鍛造性に優れた定歪鋼Info
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Abstract
鍛時に介在物を起点とする冷鍛割れを解消するものとし
て、鋼材中の介在物の大きさおよび量を規制した定歪鋼
材の提供。 【解決手段】 断面の大きさが短辺で320mm以上で
ある大断面鋳片から製造される棒鋼の断面内の中心部負
偏析部の断面面積率を20%以下に小さくすることで冷
鍛後の熱処理で生じる熱処理歪を抑制した定歪鋼におい
て、図1に示す試験片として超音波探傷することによ
り、100μmを超える介在物を1.0×105mm3当
たり2個以下に保証した冷間鍛造性に優れた定歪鋼。
Description
密冷間鍛造により仕上げし、その後研磨を行わない部品
の製造に使用するための定歪鋼に関する。
よるコストの削減のため、精密冷間鍛造(以下、冷間鍛
造を「冷鍛」という。)により仕上げることで、その後
の研磨を行わなくしている。このために冷鍛加工に供す
る鋼の矩形断面を有するインゴットあるいは連鋳片にお
いては、それらの鋳鋼材の断面内に中心部負偏析が生
じ、これにより鋳鋼材のマクロパターンの内部と外部と
で初期凝固組織が異なるため、熱処理後の製品歪のバラ
ツキに例えば0.02%異なるというバラツキが発生す
る問題がある。このパターン内外の歪差が冷鍛後に仕上
げ研磨または切削を行わない部品には大きな問題であ
る。そこで、熱処理後の歪のバラツキが小さい定歪鋼用
に丸連鋳で製造して連鋳片の断面形状を中径の丸形鋳片
とした鋼材があるが、鋳片の断面サイズを大きくするこ
とが困難であり、生産性を上げられないという問題があ
った。
矩形の角連鋳片からでも冷鍛後の熱処理の際の歪による
変形、寸法変化が抑制される定歪鋼材を開発した。しか
し、この鋼材においても冷鍛時に介在物を起点とする冷
鍛割れの問題があった。
する課題は、自動車部品のCVJなど、精密冷間鍛造に
使用される定歪鋼からなる鋼材において、冷鍛時に介在
物を起点とする冷鍛割れの問題を解消することであり、
矩形断面の鋳片の利点を活かして形状差に伴う熱処理後
の製品歪を抑制できる鋼材において、介在物の大きさお
よび量を規定することにより冷鍛割れの少ない定歪鋼材
を量産レベルで提供することである。
めの本発明の手段は、請求項1の発明では、断面の大き
さが短辺で320mm以上である大断面鋳片から製造さ
れる棒鋼の断面内の中心部負偏析部の断面面積率を20
%以下に小さくすることで冷鍛後の熱処理で生じる熱処
理歪を抑制した定歪鋼において、100μmを超える介
在物を1.0×105mm3当たり2個以下としたことを
特徴とする冷間鍛造性に優れた定歪鋼である。
上の大断面鋳片に限定した理由は、このような大断面に
することにより生産性が上がると共に、矩形であること
によって最終の凝固位置も分散され、冷間鍛造時に問題
となる主としてC%の正偏析部が改善され、さらに鋳造
時に介在物を浮上分離する上でも有利であることによ
る。さらに、中心部負偏析部の断面面積率を20%以下
に限定する理由は、例えば、本製品の定歪鋼をCVJな
どの部品に適用した場合、熱処理後の歪のバラツキが小
さくなり熱処理後の研磨などの工程を省略でき、コスト
的にも、さらに研磨粉の発生がなくなるなどの環境に対
する負荷の削減にも寄与できるものであることによる。
で320mm以上である大断面鋳片から製造される棒鋼
の断面内の0.5%の中心部を除く負偏析部と負偏析部
の外周とのC%のバラツキが±10%未満である冷鍛後
の熱処理で生じる熱処理歪を抑制した鋼において、10
0μmを超える介在物を1.0×105mm3当たり2個
以下としたことを特徴とする冷間鍛造性に優れた定歪鋼
である。
の中心部を除く理由は、この部分は最終凝固位置にあた
りC%の値が高くなるため、特に負偏析部でのC%の評
価とならないこと、また中心部の0.5%部分は熱処理
歪には寄与しないことから省いて評価することによる。
中心部を除く負偏析部と負偏析部の外周とのC%のバラ
ツキが±10%未満であると限定する理由は、CVJ用
部品などの製品の熱処理後、熱処理歪の場所によるバラ
ツキが発生する原因について鋭意検討した結果、鋼材を
CVJ用部品に鋳造したとき、その形状に応じて中心部
負偏析部の入り込み方が異なり、C%の違いにより熱処
理後の膨張量も異なることから、C%の異なる部位の製
品での入り込み方の違いが熱処理歪の場所によるバラツ
キを引き起こしていることを見出し、従って、C%のバ
ラツキを中央負偏析部とその外周部とで±10%未満に
抑えることで熱処理歪のバラツキを小さくできることに
よる。負偏析部の製品鍛造時の入り込み量を一定に抑え
ることにより、具体的には上記したように中心負偏析部
の断面面積率を20%以内に抑えることにより、CVJ
用部品などの製品での熱処理歪のバラツキが抑えられ、
例えば熱処理後の研磨工程を省略できるといったことに
寄与できることによる。
で320mm以上である大断面鋳片から製造される棒鋼
の断面内の中心部負偏析部の断面面積率を20%以下に
小さくすることで冷鍛後の熱処理で生じる熱処理歪を抑
制した定歪鋼からなる鋼材を焦点型7MHz以上20M
Hz以下の超音波探触子を用いて評価して100μmを
超える介在物を1.0×105mm3当たり2個以下を保
証することを特徴とする冷間鍛造性の優れた定歪鋼材の
製造方法である。
で320mm以上である大断面鋳片から製造される棒鋼
の断面内の0.5%の中心部を除く負偏析部と負偏析部
の外周とのC%のバラツキが±10%未満である冷鍛後
の熱処理で生じる熱処理歪を抑制した定歪鋼からなる鋼
材を焦点型7MHz以上20MHz以下の超音波探触子
を用いて評価して100μmを超える介在物を1.0×
105mm3当たり2個以下を保証することを特徴とする
冷間鍛造性の優れた定歪鋼材の製造方法である。
析部の断面面積率を20%以下する理由、および請求項
4の手段における0.5%の中心部を除く負偏析部と負
偏析部の外周とのC%のバラツキが±10%未満である
とした理由は、上記の請求項1の手段における理由およ
び請求項2の手段における理由と同様である。さらに、
上記の請求項3及び請求項4の手段において、超音波探
触子を焦点型7MHz以上20MHz以下とする理由
は、100μm級の非金属介在物を検出するためには7
MHz以上の周波数が必要であり、また、SN比の関係
から超音波の投影面積の1%程度しか検出できないこと
が焦点型とする理由であり、さらに20MHz以下とす
る理由は、100μm級の非金属介在物の出現頻度が数
kgに数個というオーダーであり、周波数がこれを超え
ると現実的に探傷体積をかせぐことができないことによ
る。
鋼材では、100μmを超える介在物、例えば、酸化物
系介在物は1.0×105mm3当たり5個程度である
が、酸素値による評価法あるいは通常の介在物評価法で
あるASTM法ではミクロンオーダーの介在物の挙動し
か捉えられていない。しかし、本発明では、焦点型7M
Hz以上20MHz以下の超音波探触子を用いることに
より、100μmを超える介在物、即ち酸化物系介在物
も評価できるので、焦点型7MHz以上20MHz以下
の超音波探触子を用いて評価することにより、これらの
介在物を1.0×105mm3当たり2個以下に保証する
もので、このように保証した定歪鋼材とすることで介在
物を起点とする冷鍛時の冷鍛割れを的確に防止する。
第1の実施の形態では、酸化物系介在物を極力抑えた操
業により溶製した高炭素クロム鋼の溶鋼を、断面が短辺
で320mm以上の矩形大断面鋳型の垂直型連続鋳造機
にて、鋳型内電磁撹拌強度を鋳型長辺側の中央付近の流
速で10〜15cm/s、SH:20〜30℃で鋳込み
鋳片を得て、この鋳片を分解圧延により丸棒鋼片とし、
この丸棒鋼片の中心負偏析部面積は断面で測定する面積
率で20%以下とする。この丸棒鋼片のを図1に示す形
状の超音波探傷試験片に加工し、これらを水中において
焦点距離6インチの15MHz焦点型超音波探触子を用
いて複数個測定し、100μmを超える大型介在物波形
をカウントし、1.0×105mm3当たり2個以下の鋼
材を得て製品とする。
極力抑えた操業により溶製した高炭素クロム鋼の溶鋼
を、断面が短辺で320mm以上の矩形大断面鋳型の垂
直型連続鋳造機にて、鋳型内電磁撹拌強度を鋳型長辺側
の中央付近の流速で10〜15cm/s、SH:20〜
30℃で鋳込み鋳片を得て、この鋳片を分解圧延により
丸棒鋼片とし、その丸棒鋼片の断面内の0.5%の中心
部を除く負偏析部におけるC%のバラツキを±10%未
満とする。この丸棒鋼片のを図1に示す形状の超音波探
傷試験片に加工し、これらを水中において焦点距離6イ
ンチの15MHz焦点型超音波探触子を用いて複数個測
定し、100μmを超える大型介在物波形をカウント
し、1.0×105mm3当たり2個以下の鋼材を得て製
品とする。
酸化物系介在物を極力抑えた操業をして冷鍛用鋼SCR
420Hのヒートないしヒートの溶鋼に溶製し、こ
れらの溶鋼を垂直型連続鋳造機の断面が380mm×4
90mmの矩形大断面の鋳型にて、鋳型内電磁撹拌強度
を490mmの鋳型長辺側の中央付近の流速で10cm
/sとし、SH:30℃として連続鋳造して鋳片を得
て、さらにこの鋳片を分解圧延によりφ167mmの丸
棒鋼片に製造した。この丸棒鋼片の中心負偏析部面積を
鋳片の断面で測定すると面積率でヒートのものは18
%、ヒートないしヒートのものは19%であった。
また、丸棒鋼片の長さ方向に垂直な断面内の0.5%の
中心部を除く負偏析部におけるC%のバラツキは共に±
10%未満であった。これらの丸棒鋼片を図1に示す形
状で大きさが70mm×150mm×25mmの超音波
探傷試験片1に加工した。この試験片1個当たりの重さ
は1.7kgであった。
距離6インチの15MHz焦点型超音波探触子を用い
て、図1に示すように超音波入射方向5を鋳片の鋳造方
向である厚み方向とし、超音波探傷試験片1の奥行きの
方向の圧延方向3に直角な方向で、かつその中心部4の
幅34mmの鋳片コアの部分の範囲を除く両サイドの各
58mmの幅の部分を超音波探傷範囲2として測定し
た。この測定は各ヒート毎に試験片6個について測定し
た。この測定では100μmを超える大型の酸化物系介
在物の波形をカウントすることにより合計6個分の10
kg当たりのその酸化物系介在物の総個数を検出した。
さらにこの総個数を1×105mm3当たりの個数に換算
した。これらの測定結果を表1に示した。
、ヒートのものは、100μmを超える大型の酸化
物系介在物の個数が1×105mm3当たり、それぞれ
1.80個、0.82個、1.15個であったが、ヒー
トは2.46個、ヒートは3.78個であった。以
上から、ヒート、ヒート、ヒートは100μmを
超える大型の酸化物系介在物が2個以下の鋼材を製品と
して保証できた。
は、熱処理歪を抑えることのできる中心負偏析部面積率
を20%以下に抑え、また鋼片の断面内の0.5%の中
心部を除く負偏析部におけるC%のバラツキを±10%
未満とした鋼材とし、この鋼材を冷間鍛造時あるいは転
動部品に使用した場合に長寿命の期待できる介在物レベ
ルとして100μmを超える大型の非金属介在物が1×
105mm3当たり2個以下に保証され、本発明は優れた
効果を有するものである。
示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 断面の大きさが短辺で320mm以上で
ある大断面鋳片から製造される棒鋼の断面内の中心部負
偏析部の断面面積率を20%以下に小さくすることで冷
鍛後の熱処理で生じる熱処理歪を抑制した定歪鋼におい
て、100μmを超える介在物を1.0×105mm3当
たり2個以下としたことを特徴とする冷間鍛造性に優れ
た定歪鋼。 - 【請求項2】 断面の大きさが短辺で320mm以上で
ある大断面鋳片から製造される棒鋼の断面内の0.5%
の中心部を除く負偏析部と負偏析部の外周とのC%のバ
ラツキが±10%未満である冷鍛後の熱処理で生じる熱
処理歪を抑制した鋼において、100μmを超える介在
物を1.0×105mm3当たり2個以下としたことを特
徴とする冷間鍛造性に優れた定歪鋼。 - 【請求項3】 断面の大きさが短辺で320mm以上で
ある大断面鋳片から製造される棒鋼の断面内の中心部負
偏析部の断面面積率を20%以下に小さくすることで冷
鍛後の熱処理で生じる熱処理歪を抑制した定歪鋼からな
る鋼材を焦点型7MHz以上20MHz以下の超音波探
触子を用いて評価して100μmを超える介在物を1.
0×105mm3当たり2個以下を保証することを特徴と
する冷間鍛造性の優れた定歪鋼材の製造方法。 - 【請求項4】 断面の大きさが短辺で320mm以上で
ある大断面鋳片から製造される棒鋼の断面内の0.5%
の中心部を除く負偏析部と負偏析部の外周とのC%のバ
ラツキが±10%未満である冷鍛後の熱処理で生じる熱
処理歪を抑制した定歪鋼からなる鋼材を焦点型7MHz
以上20MHz以下の超音波探触子を用いて評価して1
00μmを超える介在物を1.0×105mm3当たり2
個以下を保証することを特徴とする冷間鍛造性の優れた
定歪鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002045474A JP2003247046A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 冷間鍛造性に優れた定歪鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002045474A JP2003247046A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 冷間鍛造性に優れた定歪鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003247046A true JP2003247046A (ja) | 2003-09-05 |
Family
ID=28659301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002045474A Pending JP2003247046A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 冷間鍛造性に優れた定歪鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003247046A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006120875A1 (en) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Method for evaluating the reliability of steel method |
CN109781855A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-05-21 | 河北普阳钢铁有限公司 | 利用双晶直探头判断扁平金属板材组织偏析带的检测方法 |
-
2002
- 2002-02-21 JP JP2002045474A patent/JP2003247046A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006120875A1 (en) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Method for evaluating the reliability of steel method |
GB2439865A (en) * | 2005-05-10 | 2008-01-09 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Method for evaluating the reliability of steel method |
GB2439865B (en) * | 2005-05-10 | 2009-08-19 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Method for evaluating the reliability of steel |
US7971484B2 (en) | 2005-05-10 | 2011-07-05 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Method for evaluating reliability of steel and high-reliability steel obtained by the same |
CN109781855A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-05-21 | 河北普阳钢铁有限公司 | 利用双晶直探头判断扁平金属板材组织偏析带的检测方法 |
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