JP2024502743A - ゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼及びその製造方法 - Google Patents
ゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024502743A JP2024502743A JP2023537250A JP2023537250A JP2024502743A JP 2024502743 A JP2024502743 A JP 2024502743A JP 2023537250 A JP2023537250 A JP 2023537250A JP 2023537250 A JP2023537250 A JP 2023537250A JP 2024502743 A JP2024502743 A JP 2024502743A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- molten steel
- refining
- universal joint
- continuous casting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 142
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 142
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 25
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 19
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 4
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 claims description 4
- OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N calcium;silicon Chemical compound [Ca]=[Si] OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 238000007790 scraping Methods 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000004313 iron ammonium citrate Substances 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 5
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 229940123973 Oxygen scavenger Drugs 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000003679 aging effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000003879 lubricant additive Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/06—Deoxidising, e.g. killing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0056—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/10—Handling in a vacuum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/02—Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
- C21D8/065—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0075—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rods of limited length
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/002—Bainite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/004—Dispersions; Precipitations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
本発明は、ゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼及びその生産方法に関し、特殊鋼精錬技術分野に属する。鋼の化学成分wt%は、C:0.10~0.25%、Si:0.20~0.40%、Mn:0.40~0.65%、Cr:0.40~0.70%、B:0.0003~0.0025%、Ti:0.010~0.035%、Mo:0.30~0.45%、N:0.0050~0.0100%、S≦0.015%、P≦0.025%、Ni≦0.25%、Cu≦0.30%、Al:0.015~0.035%、O≦0.0010%、As≦0.04%、Sn≦0.03%、Sb≦0.005%、Pb≦0.002%であり、残部はFe及び不可避的不純物である。鋼のミクロ構造はベイナイトであり、オーステナイト結晶粒度≧6番である。生産プロセスは、溶鋼一次精錬→溶鋼精錬→溶鋼真空脱気→連続鋳造→熱間圧延→仕上げである。本願は、化学成分を最適化し、合金コストを引き下げている。また、20CrMnTiに近い焼入れ性を達成しており、この化学成分と生産方法を結合して製造する鋼材は、強度、靱性がいずれも20CrMnTiよりさらに優れており、総合的な性能はゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼の要求を満たしている。【選択図】図1
Description
本発明は、特殊鋼精錬技術分野に属し、具体的にはゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼及びその製造方法に関する。
現在、乗用車で常用されている等速ユニバーサルジョイントはゼッパ型ユニバーサルジョイントであり、ゼッパ型ユニバーサルジョイントの役割は、エンジンの動力を変速機から2つの前輪に伝達し、乗用車の高速走行を駆動することである。それらは主に、ボールハウジング、星形カバー、リテーナ(ボールケージ)、鋼球などの主要部品により構成されている。等速ユニバーサルジョイントは重い駆動トルクを伝達するため、受ける負荷が重くなるにつれて、伝動精度が高く、需要が大きくなり、それと同時に、自動車の安全部品であるため、製品の品質に対する要求も高くなる。
現代の自動車工業の競争は日増しに激しくなっており、自動車の動力性、操作性、快適性及び安全性に対する要求はさらに高くなり、それに加えてエネルギーや環境に対する方法の要求もあるため、自動車の重要な機能性部品を設計する場合、その安全性、機能性、経済性及び排出性などの重要な指標を総合的に考慮する必要があり、そのため、材料に対してより高い要求が出され、性能を確保することを前提に、材料をより軽量化することが求められている。自動車のユニバーサルジョイント用材料については、部品は伝動及び支持の役割を果たし、また繰返し荷重応力の長期的な作用を受けるため、材料は十分な耐摩耗性、耐疲労性及び優れた靱性を備えていなければならない。
ゼッパ型ユニバーサルジョイントが動作する際、特に負荷が複雑で、かつ高速回転する際には、リテーナが大きな遠心力、衝撃及び振動を受けることになり、リテーナと転動体の間にかなり大きな滑り摩擦が存在し、かつ大量の熱量を発生させる。力と熱がともに作用した結果、リテーナの故障を招くことがあり、ひどい場合には、リテーナに焼損や断裂が生じることもある。そのため、リテーナ材料には、優れた熱伝導性と、優れた耐摩耗性と、小さい摩擦係数と、比較的小さい密度と、一定の強度及び靱性の組み合わせと、比較的良好な弾性及び剛性と、転動体に近い膨張係数と、優れた加工プロセス性能が要求される。また、リテーナは、潤滑剤や潤滑剤添加物、有機溶剤、冷却剤などの化学媒体の作用を受けるため、一定の耐食性も要求される。
現在、ゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナに通常選択されている材料は20CrMnTiであり、浸炭後の鋼材結晶粒が細かく、均一で、比較的良好な表面引張強度及び曲げ疲労強度を有している。コア部には十分な強度及び靱性があるので、耐摩耗性が向上している。しかし、製造コストがかなり高く、しかも強度及び靱性の余裕量があまりない。
本発明の鋼材は、20CrMnTiをベースに新たに設計されたもので、合金元素Mn、Crの含有量を最適化すると同時に、B及びMo元素を添加し、かつ生産工程を完全なものにすることで、コストを最適化するという前提の下で20CrMnTiに近い焼入れ性を達成し、また、製品の強度、靱性はいずれも20CrMnTiよりさらに優れ、最終的に浸炭鋼材に属するゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼の要求を満たしている。
具体的には、本願で研究開発した鋼材のミクロ構造はベイナイトであり、オーステナイト結晶粒度≧6番、降伏強度≧850MPa、引張強度≧1080MPa、延伸率≧10%、常温下のシャルピー衝撃強さAKU≧55Jである。鋼材末端の焼入れ性はGB/T 225の方法によって評価され、J5で35~42HRC、J9で25~35HRC、J13で20~30HRCを満たしている。鋼材の帯状組織はGB/T 13299に基づいて格付けされ、帯状組織はレベル2.0を超えない。非金属介在物はGB/T 10561中のA法に基づいて格付けされ、A系微細≦1.5、A系粗大≦1.0、B系微細≦1.5、B系粗大≦0.5、C系微細=0、C系粗大=0、D系微細≦1.0、D系粗大≦0.5、Ds類≦1.5を満たし、ASTM E381を用いて行った鋼材マクロ組織の格付けでは、C≦レベル2.0、R≦レベル2.0、S≦レベル2.0を満たしている。
上記の性能を満たす本願鋼材は、最終的にゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼材の使用要求を満たしている。
本発明で上記の問題を解決するために採用する技術手法は以下の通りである。ゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼であって、上記鋼の化学成分wt%は、C:0.10~0.25%、Si:0.20~0.40%、Mn:0.40~0.65%、Cr:0.40~0.70%、B:0.0003~0.0025%、Ti:0.010~0.035%、Mo:0.30~0.45%、N:0.0050~0.0100%、S≦0.015%、P≦0.025%、Ni≦0.25%、Cu≦0.30%、Al:0.015~0.035%、O≦0.0010%、As≦0.04%、Sn≦0.03%、Sb≦0.005%、Pb≦0.002%であり、残部はFe及び不可避的不純物である。
本願の化学成分の設定根拠は以下の通りである。
1)C含有量の決定
Cは鋼材の耐摩耗性を確保するために必須の元素であり、鋼中の炭素含有量を上げると、そのマルテンサイト変態能力が高まるので、その硬度及び強度を向上させ、それにより耐摩耗性を向上させることになる。しかし、C含有量が多すぎると、鋼の靱性に不利となる。また、C含有量が多すぎると、深刻な中心C偏析を招き、鋼材のコア部の靱性に影響を与える。本発明では、その含有量を0.10~0.25%に制御している。
Cは鋼材の耐摩耗性を確保するために必須の元素であり、鋼中の炭素含有量を上げると、そのマルテンサイト変態能力が高まるので、その硬度及び強度を向上させ、それにより耐摩耗性を向上させることになる。しかし、C含有量が多すぎると、鋼の靱性に不利となる。また、C含有量が多すぎると、深刻な中心C偏析を招き、鋼材のコア部の靱性に影響を与える。本発明では、その含有量を0.10~0.25%に制御している。
2)Si含有量の決定
Siは本発明においてキーとなる元素である。Siはフェライト相中に固溶しており、かなり強い固溶強化作用を有し、フェライト強度を著しく向上させることができるが、同時にフェライトの塑性や靱性を低下させる。本発明のSi含有量の設定範囲は0.20~0.40%である。
Siは本発明においてキーとなる元素である。Siはフェライト相中に固溶しており、かなり強い固溶強化作用を有し、フェライト強度を著しく向上させることができるが、同時にフェライトの塑性や靱性を低下させる。本発明のSi含有量の設定範囲は0.20~0.40%である。
3)Mn含有量の決定
Mnは製鋼過程の脱酸元素であり、鋼の強化にとって有効な元素で、固溶強化作用を果たす。また、Mnは鋼の焼入れ性を高め、鋼の熱加工性能を改善することができる。MnはS(硫黄)の影響を除去することができる。Mnは、鉄鋼の精錬においてSとともに高融点のMnSを形成することができ、さらにSの悪影響を弱め、取り除くことができる。しかし、Mn含有量が多いと、鋼の靭性が低下する。本発明では、Mn含有量を0.40~0.65%に制御している。
Mnは製鋼過程の脱酸元素であり、鋼の強化にとって有効な元素で、固溶強化作用を果たす。また、Mnは鋼の焼入れ性を高め、鋼の熱加工性能を改善することができる。MnはS(硫黄)の影響を除去することができる。Mnは、鉄鋼の精錬においてSとともに高融点のMnSを形成することができ、さらにSの悪影響を弱め、取り除くことができる。しかし、Mn含有量が多いと、鋼の靭性が低下する。本発明では、Mn含有量を0.40~0.65%に制御している。
4)Cr含有量の決定
Crは炭化物形成元素であり、鋼の焼入れ性、耐摩耗性及び耐食性を向上させることができる。しかし、Cr含有量が多すぎると、鋼材の硬度が大きくなりすぎて、顧客の加工使用において不利になるので、総合的に分析して、本発明ではCr含有量の範囲を0.40~0.70%と決定している。
Crは炭化物形成元素であり、鋼の焼入れ性、耐摩耗性及び耐食性を向上させることができる。しかし、Cr含有量が多すぎると、鋼材の硬度が大きくなりすぎて、顧客の加工使用において不利になるので、総合的に分析して、本発明ではCr含有量の範囲を0.40~0.70%と決定している。
5)Al含有量の決定
Alは鋼中の脱酸元素として投入され、溶鋼中の溶存酸素を低減するだけでなく、AlとNによって分散した細かい窒化アルミニウム介在物を形成して結晶粒を微細化することができる。しかし、Al含有量が多すぎると、溶鋼の精錬過程で大きな粒子のAl2O3などの脆性介在物を形成しやすく、溶鋼の純度を低下させ、完成品の耐用年数に影響を及ぼす。本発明では、Al含有量の範囲を0.015~0.035%と決定している。
Alは鋼中の脱酸元素として投入され、溶鋼中の溶存酸素を低減するだけでなく、AlとNによって分散した細かい窒化アルミニウム介在物を形成して結晶粒を微細化することができる。しかし、Al含有量が多すぎると、溶鋼の精錬過程で大きな粒子のAl2O3などの脆性介在物を形成しやすく、溶鋼の純度を低下させ、完成品の耐用年数に影響を及ぼす。本発明では、Al含有量の範囲を0.015~0.035%と決定している。
6)B含有量の決定
Bは鋼の焼入れ性を向上させることができ、また鋼の高温強度を高めることもでき、しかも鋼の中で粒界を強化する作用を果たすことができる。本発明では、B含有量の範囲を0.0003~0.0025%と決定している。
Bは鋼の焼入れ性を向上させることができ、また鋼の高温強度を高めることもでき、しかも鋼の中で粒界を強化する作用を果たすことができる。本発明では、B含有量の範囲を0.0003~0.0025%と決定している。
7)Mo含有量の決定
モリブデンは鋼の結晶粒を微細化し、焼入れ性や高温性能を高めることができ、高温時に十分な強度及び耐クリープ能力を保持する。鋼にモリブデンを加えることで、機械性能を高めることができ、また合金鋼の焼戻しによる脆性も抑制することができる。しかし、モリブデンはフェライト形成元素であり、モリブデン含有量が多いと、フェライトδ相や他の脆性相が現れて靭性を低下させやすいので、本発明では、Mo含有量の範囲を0.30~0.45%と決定している。
モリブデンは鋼の結晶粒を微細化し、焼入れ性や高温性能を高めることができ、高温時に十分な強度及び耐クリープ能力を保持する。鋼にモリブデンを加えることで、機械性能を高めることができ、また合金鋼の焼戻しによる脆性も抑制することができる。しかし、モリブデンはフェライト形成元素であり、モリブデン含有量が多いと、フェライトδ相や他の脆性相が現れて靭性を低下させやすいので、本発明では、Mo含有量の範囲を0.30~0.45%と決定している。
8)Ti含有量の決定
チタンは鋼中の強脱酸素剤である。チタンは鋼の内部組織を緻密にし、結晶粒を微細化することができる。しかし、Tiは鋼中で炭窒化チタン介在物を形成することがあり、この介在物は硬く、角張った形状を呈しており、材料の疲労寿命に深刻な影響を与えるので、本発明では、Ti含有量の範囲を0.01~0.035%と決定している。
チタンは鋼中の強脱酸素剤である。チタンは鋼の内部組織を緻密にし、結晶粒を微細化することができる。しかし、Tiは鋼中で炭窒化チタン介在物を形成することがあり、この介在物は硬く、角張った形状を呈しており、材料の疲労寿命に深刻な影響を与えるので、本発明では、Ti含有量の範囲を0.01~0.035%と決定している。
9)N含有量の決定
窒素は鋼の強度、低温靱性及び溶接性を高め、時効感度を高めることができる。鋼に適量のアルミニウムを加えると、安定したAlNが生成され、Fe4Nの生成と析出を抑制することができるので、鋼の時効性を改善するだけでなく、オーステナイト結晶粒の成長を阻止し、結晶粒を微細化する役割を果たすこともできる。しかし、窒素は鋼中の合金元素とともに窒化物非金属介在物を生成することがあり、さらに重要なことに、合金元素の作用を低下させる。鋼中の窒素含有量が多いと、鋼の強度は上がるが、衝撃靭性は低下する。本発明では、N含有量を0.0050~0.0100%と決定している。
窒素は鋼の強度、低温靱性及び溶接性を高め、時効感度を高めることができる。鋼に適量のアルミニウムを加えると、安定したAlNが生成され、Fe4Nの生成と析出を抑制することができるので、鋼の時効性を改善するだけでなく、オーステナイト結晶粒の成長を阻止し、結晶粒を微細化する役割を果たすこともできる。しかし、窒素は鋼中の合金元素とともに窒化物非金属介在物を生成することがあり、さらに重要なことに、合金元素の作用を低下させる。鋼中の窒素含有量が多いと、鋼の強度は上がるが、衝撃靭性は低下する。本発明では、N含有量を0.0050~0.0100%と決定している。
10)O含有量の決定
酸素含有量は酸化物介在物総量の多さを表しており、酸化物脆性介在物は完成品の耐用年数を制限し、影響を与える。数多くの試験から、酸素含有量の低下は、鋼材の純度の向上、特に鋼中酸化物の脆性介在物含有量の低下に著しく有利であることがわかっている。本発明では、酸素含有量の範囲を≦0.0010%と決定している。
酸素含有量は酸化物介在物総量の多さを表しており、酸化物脆性介在物は完成品の耐用年数を制限し、影響を与える。数多くの試験から、酸素含有量の低下は、鋼材の純度の向上、特に鋼中酸化物の脆性介在物含有量の低下に著しく有利であることがわかっている。本発明では、酸素含有量の範囲を≦0.0010%と決定している。
11)P、S含有量の決定
Pは鋼中で深刻な凝固時の偏析を引き起こし、Pがフェライトに溶けると結晶粒を歪め、粗大化させ、かつ冷間脆性を増加させる。本発明では、P含有量の範囲を≦0.025%と決定している。Sは鋼に熱間脆性を生じさせ、鋼の延性及び靱性を低下させるが、Sは鋼材の切削性能を向上させることができるので、本発明では、S含有量の範囲を≦0.015%と決定している。
Pは鋼中で深刻な凝固時の偏析を引き起こし、Pがフェライトに溶けると結晶粒を歪め、粗大化させ、かつ冷間脆性を増加させる。本発明では、P含有量の範囲を≦0.025%と決定している。Sは鋼に熱間脆性を生じさせ、鋼の延性及び靱性を低下させるが、Sは鋼材の切削性能を向上させることができるので、本発明では、S含有量の範囲を≦0.015%と決定している。
12)As、Sn、Sb、Pb含有量の決定
As、Sn、Sb、Pbなどの微量元素は、いずれも低融点非鉄金属に属し、鋼材中に存在して部品表面の軟点の発生や硬度のむらを引き起こす。そのため、これらを鋼中の有害元素と見なし、本発明では、これらの元素の含有量の範囲をAs≦0.04%、Sn≦0.03%、Sb≦0.005%、Pb≦0.002%と決定している。
As、Sn、Sb、Pbなどの微量元素は、いずれも低融点非鉄金属に属し、鋼材中に存在して部品表面の軟点の発生や硬度のむらを引き起こす。そのため、これらを鋼中の有害元素と見なし、本発明では、これらの元素の含有量の範囲をAs≦0.04%、Sn≦0.03%、Sb≦0.005%、Pb≦0.002%と決定している。
上記のゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼の製造プロセスは、電気炉または転炉(一次精錬)→LF炉外精錬→VDまたはRH真空脱気→連続鋳造→圧延→仕上げ→包装入庫というものである。
主な製造工程の特徴は以下の通りである。
(一)溶鋼精錬部分:
一次精錬では、良質な溶鉄、廃鋼及び原料補助材料を採用して、溶鋼中の有害元素含有量を低下させる。精錬過程では、脱酸を強化し、電気炉または転炉の出湯終了点の炭素を制御し、出湯終了点の炭素を0.05~0.15%に制御し、出湯過程でAl鉄を加えて予備脱酸を行い、後続の脱酸のために良好な条件を作り、出湯後にはスラグ掻き取り技術を採用して、有害なスラグを掻き取る。
一次精錬では、良質な溶鉄、廃鋼及び原料補助材料を採用して、溶鋼中の有害元素含有量を低下させる。精錬過程では、脱酸を強化し、電気炉または転炉の出湯終了点の炭素を制御し、出湯終了点の炭素を0.05~0.15%に制御し、出湯過程でAl鉄を加えて予備脱酸を行い、後続の脱酸のために良好な条件を作り、出湯後にはスラグ掻き取り技術を採用して、有害なスラグを掻き取る。
精錬時には、LF精錬炉に新しい合成スラグを新たに加えると同時に、精錬過程の脱酸を強化しており、精錬過程では炭化ケイ素とアルミニウムを用いて脱酸を行い、精錬の初期にできるだけ速く白色スラグを形成し、かつ白色スラグを25分以上保持し、精錬過程全体のアルミニウム含有量を0.025%~0.045%の間に制御することで、脱酸効果を保証している。
本願の鋼材は亀裂感度の高い鋼種に属しているので、真空脱気を強化し、高真空下(133Pa以下)での処理時間を≧15分として、有害ガスH≦2ppmを確保している。真空脱気後にシリコンカルシウムワイヤを与えて介在物変性処理を行い、真空脱気後にアルゴンのソフトブローを長時間行い、介在物の十分な浮上を保証する。アルゴンのソフトブロー時間は≧25分とする。
(二)連続鋳造部分:
連続鋳造の全過程の酸化防止保護(即ち溶鋼を空気から遮断する)により、鋼中の介在物量を減少させる。また、良質な耐材を選択して、外部からの介在物による溶鋼に対する汚染を減少させる制御技術により、生産過程に対する制御を強化する。連続鋳造過程では、電磁撹拌及び軽圧下技術を採用し、軽圧下のローラの圧力配分を調整することによって、溶鋼が凝固する際に、鋼材の中心に十分に溶鋼が充填されるようにし、収縮孔現象(ひけ巣)を回避するとともに、結晶装置及び末端電磁撹拌を強化し、溶鋼の凝固流場を変化させ、連続鋳造溶鋼内部の組織を改善して、偏析を減らす。連続鋳造には低過熱度での鋳込みを採用し、連続鋳造過熱度を10~30℃に制御して、連続鋳造ビレットの成分偏析を有効に改善し、低下させる。鋼材完成品の化学成分と合致する、規格が300mm×300mm以上の連続鋳造ビレットを連続鋳造する。連続鋳造ビレットはピットで徐冷し、連続鋳造ビレットの亀裂を防止しなければならず、徐冷時間は24時間を下回らず、その後、連続鋳造ビレットをステップ式加熱炉内に送って加熱した後、ターゲット材料に圧延する。
連続鋳造の全過程の酸化防止保護(即ち溶鋼を空気から遮断する)により、鋼中の介在物量を減少させる。また、良質な耐材を選択して、外部からの介在物による溶鋼に対する汚染を減少させる制御技術により、生産過程に対する制御を強化する。連続鋳造過程では、電磁撹拌及び軽圧下技術を採用し、軽圧下のローラの圧力配分を調整することによって、溶鋼が凝固する際に、鋼材の中心に十分に溶鋼が充填されるようにし、収縮孔現象(ひけ巣)を回避するとともに、結晶装置及び末端電磁撹拌を強化し、溶鋼の凝固流場を変化させ、連続鋳造溶鋼内部の組織を改善して、偏析を減らす。連続鋳造には低過熱度での鋳込みを採用し、連続鋳造過熱度を10~30℃に制御して、連続鋳造ビレットの成分偏析を有効に改善し、低下させる。鋼材完成品の化学成分と合致する、規格が300mm×300mm以上の連続鋳造ビレットを連続鋳造する。連続鋳造ビレットはピットで徐冷し、連続鋳造ビレットの亀裂を防止しなければならず、徐冷時間は24時間を下回らず、その後、連続鋳造ビレットをステップ式加熱炉内に送って加熱した後、ターゲット材料に圧延する。
(三)圧延部分:
圧延前に連続鋳造ビレットを炉に入れて加熱する。予熱帯の温度は600~850℃に制御し、加熱帯の温度は950~1100℃に制御し、均熱帯の温度は1150~1200℃に制御し、ビレットが十分均一に熱を受けることを保証するために、総加熱時間は240分以上とし、均熱帯の時間は180分以上とする。圧延開始温度を950℃~1050℃に制御し、仕上げ圧延温度を800℃~900℃に制御し、圧延過程全体はオーステナイト単相領域で行う。圧延終了後にオーステナイトからベイナイトへの組織変態を実現させるために、仕上げ圧延終了から冷却ベッドまでの過程では徐冷を採用しない方がよく、それにより粗いフェライト結晶粒が出現して鋼材の強度と靱性を低下させることを防止する。但し、マルテンサイト組織が出現して鋼材の靭性を低下させることを防止するためには、冷却は速すぎない方がよい。本発明では、仕上げ圧延の終了から冷却ベッドまでの降温領域での冷却速度を10~15℃/sに設定すると同時に、圧延速度を相対的に低下させ、鋼材のこの領域の通過時間を制御して、鋼材がベイナイト組織変態を十分に行うことができるようにしており、最終的な鋼材の冷却ベッドの温度は600~650℃に制御されている。この時点で、鋼材の金属組織のベイナイト変態はほぼ完了しており、後続の冷却ベッドでは、正常な冷却速度で冷却することができる。冷却速度は15~20℃/分で、その後、鋼材をラインから下ろし、後続の矯正、探傷を経て、ターゲットの棒材製品を得る。
圧延前に連続鋳造ビレットを炉に入れて加熱する。予熱帯の温度は600~850℃に制御し、加熱帯の温度は950~1100℃に制御し、均熱帯の温度は1150~1200℃に制御し、ビレットが十分均一に熱を受けることを保証するために、総加熱時間は240分以上とし、均熱帯の時間は180分以上とする。圧延開始温度を950℃~1050℃に制御し、仕上げ圧延温度を800℃~900℃に制御し、圧延過程全体はオーステナイト単相領域で行う。圧延終了後にオーステナイトからベイナイトへの組織変態を実現させるために、仕上げ圧延終了から冷却ベッドまでの過程では徐冷を採用しない方がよく、それにより粗いフェライト結晶粒が出現して鋼材の強度と靱性を低下させることを防止する。但し、マルテンサイト組織が出現して鋼材の靭性を低下させることを防止するためには、冷却は速すぎない方がよい。本発明では、仕上げ圧延の終了から冷却ベッドまでの降温領域での冷却速度を10~15℃/sに設定すると同時に、圧延速度を相対的に低下させ、鋼材のこの領域の通過時間を制御して、鋼材がベイナイト組織変態を十分に行うことができるようにしており、最終的な鋼材の冷却ベッドの温度は600~650℃に制御されている。この時点で、鋼材の金属組織のベイナイト変態はほぼ完了しており、後続の冷却ベッドでは、正常な冷却速度で冷却することができる。冷却速度は15~20℃/分で、その後、鋼材をラインから下ろし、後続の矯正、探傷を経て、ターゲットの棒材製品を得る。
従来技術と比較すると、本発明の長所は以下の通りである。
1)本発明の鋼材は、20CrMnTiをベースに改めて設計を行い、合金元素Mn、Cr及び有害元素Tiの含有量を低下させている。Mn、Cr元素含有量の低下は必ず鋼材の焼入れ性に影響するため、本発明の鋼材は、同時に微量のB元素を添加し、かつ一定量の合金元素Moを添加することによって、焼入れ性を向上させ、発明鋼の焼入れ性能を20CrMnTに劣らないようにしている。また、硬くて変形しない介在物を形成しやすいTi元素を減らし、かつ同様に結晶粒を微細化できるN元素を添加することにより、鋼材の純度を改善すると同時に、発明鋼の結晶粒度を20CrMnTiに相当させ、また圧延過程における金属組織の変態を制御することにより、完成鋼材がベイナイト組織を形成することを確保し、発明鋼の強度及び靭性が20CrMnTiを下回らないことを保証し、最終的にゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼の要求を満たしている。
2)上記のように、本発明は、精錬過程において脱酸素、脱水素を強化する同時に、良質な原料を選択して、鋼材の純度の高さを保証しており、連続鋳造には低過熱度での鋳込みを採用するとともに、電磁撹拌と軽圧下での制御を採用して鋼材の偏析を制御しているので、ゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼の要求を有効に満たすことができる。
以下では、図面と結び付けて本発明についてさらに詳細に記述しているが、述べている実施例は例示的なものであり、本発明の解釈に用いることを目的としているので、本発明に対する限定と理解することはできない。
本発明の各実施例の鋼材の化学成分(wt%)は、表1、表2の通りである。また、比較鋼20CrMnTiの化学成分と比較している。
各実施例と比較例鋼材の力学性能対比データは表3を参照のこと。
各実施例及び比例例鋼材の熱間圧延金属組織、帯状組織、結晶粒度データは表4の通りである。
本発明実施例の鋼材及び比較例の典型的な組織は図1、図2の通りであり、図1に示す組織はベイナイト組織、図2に示す組織はフェライト+パーライト+ベイナイトである。
各実施例と比較例鋼材の末端焼入れ性の性能比較は表5の通りであり、単位はHRCである。
各実施例及び比較例鋼材の介在物の比較は表6の通りである。
各実施例及び比較例鋼材のマクロデータ比較は表7の通りである。
上記のテスト結果から、本発明の衝撃及び引張性能は比較例の20CrMnTiより優れているので、本願の最終製品の強度及び靱性は20CrMnTiよりさらに優れており、焼入れ性、結晶粒度、介在物、帯状、マクロなどを含む本発明のその他の性能指標は比較鋼と近く、各性能はいずれもゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼の要求を満たすことができることがわかる。
以下では、上記の各実施例のゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼の生産方法について詳しく紹介する。
生産プロセス:電気炉または転炉→LF炉外精錬→VDまたはRH真空脱気→連続鋳造→連続圧延→仕上げ→包装入庫。
溶鋼を精錬する際には、良質な溶鉄、廃鋼及び原料補助材料を選択し、良質な脱酸素剤及び耐火材料を選択する。電気炉/転炉の生産過程では、3つの実施例の出湯終了点のCはそれぞれ0.05~0.15%の間に制御され、終了点のPは0.020%以下に制御されており、脱酸を強化し、電気炉または転炉の出湯終了点の炭素を制御して、出湯終了点の炭素を0.05~0.15%に制御しており、出湯過程でAl鉄を加えて予備脱酸を行い、後続の脱酸のために良好な条件を作り、出湯後にはスラグ掻き取り技術を採用し、有害なスラグを掻き取る。
精錬時には、LF精錬炉に新しい合成スラグを新たに加えると同時に、精錬過程の脱酸を強化し、精錬過程では炭化ケイ素とアルミニウムを用いて脱酸を行い、精錬の初期にできるだけ速く白色スラグを形成し、かつ白色スラグを25分以上保持し、精錬過程全体のアルミニウム含有量を0.025%~0.045%の間に制御することで、脱酸効果を保証する。
実施例の鋼材は亀裂感度の高い鋼種に属しているので、真空脱気を強化し、高真空下(133Pa以下)での処理時間を≧15分として、有害ガスH≦2ppmを確保する。真空脱気後にシリコンカルシウムワイヤを与えて介在物変性処理を行い、真空脱気後に、アルゴンのソフトブローを長時間行って、介在物の十分な浮上を保証する。アルゴンのソフトブロー時間は≧25分とする。
連続鋳造過熱度は10~30℃の間に制御され、連続鋳造引張速度は0.45~0.75m/分である。連続鋳造ビレットの規格は300mm×300mmであり、連続鋳造ビレットはピットで徐冷し、徐冷時間は24時間以上とし、その後、徐冷した連続鋳造ビレットを加熱炉に送ってターゲット鋼材に圧延する。具体的な圧延工程は次の通り。予熱帯の温度は600~850℃に制御し、加熱帯の温度は950~1100℃に制御し、均熱帯の温度は1150~1200℃に制御し、ビレットが十分均一に熱を受けることを保証するために、総加熱時間は4時間以上とし、均熱帯の時間は3時間以上とする。圧延開始温度を950℃~1050℃に制御し、仕上げ圧延温度を800℃~900℃に制御し、仕上げ圧延の終了後は、鋼材を10~15℃/分の冷却速度に制御して冷却し、オーステナイト組織をすべてベイナイトに変態させ、鋼材の冷却ベッドでの温度を600~650℃に制御し、さらに後続の矯正、探傷を経てターゲット棒材製品を得る。
各実施例の圧延工程のパラメータは表8の通りである。
上記の実施例以外にも、本発明は他の実施形態をさらに含んでおり、同等の変換や等価の置換といった手段を用いて形成された技術手法は、いずれも本発明の請求の範囲の保護範囲に入るものとする。
Claims (9)
- ゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼において、前記鋼の化学成分wt%は、C:0.10~0.25%、Si:0.20~0.40%、Mn:0.40~0.65%、Cr:0.40~0.70%、B:0.0003~0.0025%、Ti:0.010~0.035%、Mo:0.30~0.45%、N:0.0050~0.0100%、S≦0.015%、P≦0.025%、Ni≦0.25%、Cu≦0.30%、Al:0.015~0.035%、O≦0.0010%、As≦0.04%、Sn≦0.03%、Sb≦0.005%、Pb≦0.002%であり、残部はFe及び不可避的不純物であることを特徴とする、ゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼。
- 前記鋼のミクロ構造はベイナイトであり、オーステナイト結晶粒度≧6番であることを特徴とする、請求項1に記載のゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼。
- 前記鋼は、降伏強度≧850MPa、引張強度≧1080MPa、延伸率≧10%、常温でのシャルピー衝撃強さAKU≧55Jであることを特徴とする、請求項1に記載のゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼。
- 鋼材末端の焼入れ性はGB/T 225の方法によって評価され、J5で35~42HRC、J9で25~35HRC、J13で20~30HRCを満たしており、
鋼材の帯状組織はGB/T 13299に基づいて格付けされ、帯状組織はレベル2.0を超えず、
非金属介在物はGB/T 10561中のA法に基づいて格付けされ、A系微細≦1.5、A系粗大≦1.0、B系微細≦1.5、B系粗大≦0.5、C系微細=0、C系粗大=0、D系微細≦1.0、D系粗大≦0.5、Ds類≦1.5を満たし、
ASTM E381を用いて行う鋼材マクロ組織の格付けで、C≦レベル2.0、R≦レベル2.0、S≦レベル2.0を満たすことを特徴とする、
請求項1に記載のゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼。 - ゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼の生産方法において、溶鋼の一次精錬→溶鋼精錬→溶鋼真空脱気→連続鋳造→熱間圧延→仕上げというプロセスで、主な製造工程要求が、
溶鋼精錬過程では脱酸を強化し、一次精錬の出湯終了点の炭素を0.05~0.15%に制御し、出湯過程でAl鉄を加えて溶鋼に対する予備脱酸を行って後続の脱酸のために良好な条件を作り、出湯後にスラグ掻き取りを行って有害なスラグを掻き取り、精錬時に溶鋼中に合成スラグを新たに加えると同時に、精錬過程の脱酸を強化し、炭化ケイ素及びアルミニウムを用いて脱酸を行い、精錬の初期にできるだけ速く白色スラグを形成し、かつ白色スラグを25分以上保持し、精錬過程全体の溶鋼中のアルミニウム含有量を0.025%~0.045%の間に制御することで脱酸効果を保証し、溶鋼中の有害ガスH≦2ppmになるまで真空脱気を強化し、真空脱気後にシリコンカルシウムワイヤを与えて介在物変性処理を行い、真空脱気後は溶鋼に対してアルゴンのソフトブローを行い、溶鋼を撹拌して介在物を十分に浮上させ、アルゴンのソフトブロー時間は≧25分とし、
連続鋳造工程で得た連続鋳造ビレットはピットで徐冷し、徐冷時間は24時間を下回らず、
圧延前に連続鋳造ビレットを炉に入れて加熱し、予熱帯の温度を600~850℃に、加熱帯の温度を950~1100℃に、均熱帯の温度を1150~1200℃に設定し、総加熱時間は240分以上とし、均熱帯の時間は180分以上とし、出炉後は圧延を準備し、圧延開始温度を950℃~1050℃、仕上げ圧延温度を800℃~900℃に設定し、圧延過程全体はオーステナイト単相領域で遂行し、仕上げ圧延の終了から冷却ベッドまでの領域での冷却速度を10~15℃/sに制御するとともに、鋼材のこの領域の通過時間を制御し、この冷却過程は、マクロ構造をオーステナイトからベイナイトへ変態させ、鋼材がベイナイト組織変態を十分に行うことができるように制御するためのものであり、最終鋼材の冷却ベッドでの温度は600~650℃であり、冷却ベッド上で引き続き冷却を行い、最後に冷却ベッドから下ろし、矯正、仕上げを経てターゲット製品を得る、というものであることを特徴とする、
製造方法。 - 一次精錬で良質な溶鉄、廃鋼及び原料補助材料を採用し、溶鋼中の有害元素含有量を低下させることを特徴とする、請求項5に記載の製造方法。
- 真空脱気では、溶鋼が133Pa以下の高真空条件下で15分以上保持されることを特徴とする、請求項5に記載の製造方法。
- 連続鋳造過程では結晶装置、末端電磁撹拌及び軽圧下操作を採用し、連続鋳造時の溶鋼過熱度を10~30℃に制御することを特徴とする、請求項5に記載の製造方法。
- 鋼材の冷却ベッド上での冷却速度が15~20℃/分であることを特徴とする、請求項5に記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110117968.2A CN112981237B (zh) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | 一种球笼式万向节保持架用钢及其生产方法 |
CN202110117968.2 | 2021-01-28 | ||
PCT/CN2021/116576 WO2022160720A1 (zh) | 2021-01-28 | 2021-09-05 | 一种球笼式万向节保持架用钢及其生产方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024502743A true JP2024502743A (ja) | 2024-01-23 |
Family
ID=76345651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023537250A Pending JP2024502743A (ja) | 2021-01-28 | 2021-09-05 | ゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼及びその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4186990A4 (ja) |
JP (1) | JP2024502743A (ja) |
CN (1) | CN112981237B (ja) |
WO (2) | WO2022160720A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112981237B (zh) * | 2021-01-28 | 2022-10-11 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种球笼式万向节保持架用钢及其生产方法 |
CN114959457A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-30 | 万向钱潮股份有限公司 | 一种高性能钢铁材料 |
CN115386796B (zh) * | 2022-08-15 | 2023-03-03 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种ct150级连续油管用热轧钢带及其生产方法 |
CN115229453B (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-06 | 万向钱潮股份公司 | 三柱槽壳加工方法 |
CN115505852B (zh) * | 2022-10-26 | 2023-04-07 | 河北普阳钢铁有限公司 | 一种耐蚀农机用钢材及其制造方法 |
CN117107153B (zh) * | 2023-07-27 | 2024-06-11 | 江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司 | 一种高淬透性、高硬度硼钛微合金化磨球钢及其生产方法 |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3741078B2 (ja) * | 2002-05-30 | 2006-02-01 | 住友金属工業株式会社 | 疲労亀裂進展抵抗性に優れた高強度鋼材およびその製造法 |
JP4291711B2 (ja) * | 2004-03-03 | 2009-07-08 | 新日本製鐵株式会社 | 焼付け硬化性を有する高バーリング熱延鋼板およびその製造方法 |
JP4645593B2 (ja) * | 2004-07-16 | 2011-03-09 | Jfeスチール株式会社 | 機械構造用部品およびその製造方法 |
JP4995111B2 (ja) * | 2007-02-09 | 2012-08-08 | 新日本製鐵株式会社 | 溶接熱影響部のクリープ特性に優れたフェライト系耐熱鋼材及び耐熱構造体 |
EP2135962B1 (en) * | 2007-03-29 | 2016-07-13 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Case-hardened steel pipe excellent in workability and process for production thereof |
CN101481780B (zh) * | 2008-12-06 | 2012-03-14 | 燕山大学 | 超高强度高韧性易焊接超细奥氏体晶粒钢及其制造方法 |
CN101812635B (zh) * | 2010-04-28 | 2011-12-07 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种80mm厚Q345F级钢板及其制造方法 |
JP6031022B2 (ja) * | 2013-12-02 | 2016-11-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐遅れ破壊性に優れたボルト用鋼線および高強度ボルト並びにそれらの製造方法 |
CN103898413B (zh) * | 2014-03-18 | 2016-01-20 | 莱芜钢铁集团有限公司 | 钒氮微合金化磨棒用钢及其制备方法 |
MX2017005945A (es) * | 2014-11-18 | 2017-06-30 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Barra de acero laminada o material de alambre laminada para componente forjado en frio. |
ES2759002T3 (es) * | 2014-11-18 | 2020-05-07 | Nippon Steel Corp | Barra de acero laminada o alambrón laminado para componente forjado en frío |
CN105525213A (zh) * | 2016-01-21 | 2016-04-27 | 东北大学 | 一种高强韧性高温热轧钢板及其制备方法 |
KR101917472B1 (ko) * | 2016-12-23 | 2018-11-09 | 주식회사 포스코 | 항복비가 낮고 균일연신율이 우수한 템퍼드 마르텐사이트 강 및 그 제조방법 |
US20200024679A1 (en) * | 2017-03-31 | 2020-01-23 | Nippon Steel Corporation | Hot rolled steel sheet, steel forged part and production method therefor |
CN107058882A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-08-18 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种特厚规格耐磨钢板及其制备方法 |
CN108796364B (zh) * | 2018-05-21 | 2020-07-28 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种适用低温的x80大口径厚壁直缝埋弧焊管及其制造方法 |
CN108486475A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-09-04 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种具有良好心部硬度的厚规格耐磨钢板及其制备方法 |
CN109182901B (zh) * | 2018-09-17 | 2020-09-29 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种直线导轨用钢及其热轧生产方法 |
EP3884077A1 (en) * | 2018-11-19 | 2021-09-29 | SSAB Technology AB | High strength steel product and method of manufacturing the same |
CN111334796B (zh) * | 2020-03-23 | 2022-05-20 | 首钢集团有限公司 | 热冲压用钢制造方法、热冲压用钢及热冲压部件制造方法 |
CN112267074B (zh) * | 2020-10-12 | 2022-01-25 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种大功率发动机曲轴用高强韧性贝氏体非调质钢及其制备方法 |
CN112981237B (zh) * | 2021-01-28 | 2022-10-11 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种球笼式万向节保持架用钢及其生产方法 |
-
2021
- 2021-01-28 CN CN202110117968.2A patent/CN112981237B/zh active Active
- 2021-09-05 EP EP21922314.6A patent/EP4186990A4/en active Pending
- 2021-09-05 JP JP2023537250A patent/JP2024502743A/ja active Pending
- 2021-09-05 WO PCT/CN2021/116576 patent/WO2022160720A1/zh active Application Filing
-
2022
- 2022-01-13 WO PCT/CN2022/071755 patent/WO2022161180A1/zh active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022161180A1 (zh) | 2022-08-04 |
CN112981237B (zh) | 2022-10-11 |
EP4186990A1 (en) | 2023-05-31 |
CN112981237A (zh) | 2021-06-18 |
WO2022160720A1 (zh) | 2022-08-04 |
EP4186990A4 (en) | 2024-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110983178B (zh) | 一种滚珠丝杠轴承用钢及其制造方法 | |
JP2024502743A (ja) | ゼッパ型ユニバーサルジョイントリテーナ用鋼及びその製造方法 | |
CN107904492B (zh) | 一种低硅高碳铬轴承钢及其热轧生产方法 | |
WO2022160536A1 (zh) | 一种等速万向节内滚道用钢及其生产方法 | |
KR20180008798A (ko) | 미세 합금화 승용차 탄소 타이어 휠 베어링용 강철 및 그 제조방법 | |
CN110607488A (zh) | 一种高速铁路用在线热处理钢轨及其制造方法 | |
JP2011530004A (ja) | 環境に優しい無鉛快削鋼及びその製造方法 | |
WO2022228216A1 (zh) | 一种高温渗碳齿轴用钢及其制造方法 | |
JP2024522326A (ja) | 耐低温高強度ボールねじ用球状化焼鈍鋼及びその製造方法 | |
CN114941101B (zh) | 一种汽车发动机轴承轴套用钢及其生产方法 | |
CN109930063B (zh) | 一种工程机械履带底盘轮体用钢及其生产方法 | |
WO2020108595A1 (zh) | 一种高表面质量、低屈强比热轧高强度钢板及制造方法 | |
CN113462986B (zh) | 2000MPa环保耐热农机用钢及其制造方法 | |
CN114134397B (zh) | 一种适用于冷挤压滚珠丝母用钢及其生产方法 | |
CN109852872B (zh) | 一种汽车驱动系统球笼用钢及其生产方法 | |
CN114231826B (zh) | 一种Q420qE桥梁结构钢板的生产方法 | |
JPH06279928A (ja) | 靭性および延性に優れた高強度レールおよびその製造法 | |
CN115044827A (zh) | 一种免等温退火低碳齿轮钢的生产方法 | |
CN114231703A (zh) | 一种高强度简化退火冷镦钢生产方法 | |
CN113604739A (zh) | 一种精密成形用轿车驱动轴球笼用钢及其制造方法 | |
CN113564470A (zh) | 1700MPa耐热农机用钢及其制造方法 | |
JPH06279927A (ja) | 延性および靭性に優れた高強度レールおよびその製造法 | |
CN111876679A (zh) | 铬钒系热轧钢盘条及其制备方法、以及钢丝和手工具的制备方法 | |
JP3368556B2 (ja) | 耐ころがり疲労損傷性に優れた高強度レールおよびその製造法 | |
JP3912186B2 (ja) | 耐疲労特性に優れたばね鋼 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230619 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240723 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240827 |