JP2937332B2 - 冷間鍛造用鋼 - Google Patents
冷間鍛造用鋼Info
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- JP2937332B2 JP2937332B2 JP63300156A JP30015688A JP2937332B2 JP 2937332 B2 JP2937332 B2 JP 2937332B2 JP 63300156 A JP63300156 A JP 63300156A JP 30015688 A JP30015688 A JP 30015688A JP 2937332 B2 JP2937332 B2 JP 2937332B2
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Description
本発明は、機械構造用部品を製造するための冷間鍛造
用鋼に関する。
用鋼に関する。
ジョイントのアウターレース、スピンドルあるいは歯
車のような機械構造部品の製造は、鋼を所定の形状に成
形した部品を、浸炭や高周波焼入れのような処理によっ
て表面硬化させて行なうことが多い。この成形も、最近
では、材料歩留りが高く、寸法精度のよい冷間鍛造によ
ることが好まれている。 冷間鍛造を工業的に有利に実施するには、材料の硬さ
を抑えなければならないのはもちんであるから、冷間鍛
造用鋼のＣ含有量を、硬さと冷間鍛造容易性とのバラン
スをみて定めるとともに、硬さを高くする傾向をもった
元素、すなわちSi,Mn,Sの含有量を低減して、変形抵抗
を小さくすることが行なわれている。 ところが、SiとMnの含有量を減少させれば焼入性が低
くなる。この対策として、出願人は、適量のＢおよびTi
を添加した冷間鍛造用鋼を開発して、すでに開示した
（特開昭60−230960号）。Ｂによる焼入性改善はよく知
られているが、Ｎが存在するとBNの生成によってその作
用が妨げられるので、Ｎと優先的に結合するTiを利用し
てＮとTiNの形で固定し、Ｂをフリーにするというの
が、さきの発明の要点である。
車のような機械構造部品の製造は、鋼を所定の形状に成
形した部品を、浸炭や高周波焼入れのような処理によっ
て表面硬化させて行なうことが多い。この成形も、最近
では、材料歩留りが高く、寸法精度のよい冷間鍛造によ
ることが好まれている。 冷間鍛造を工業的に有利に実施するには、材料の硬さ
を抑えなければならないのはもちんであるから、冷間鍛
造用鋼のＣ含有量を、硬さと冷間鍛造容易性とのバラン
スをみて定めるとともに、硬さを高くする傾向をもった
元素、すなわちSi,Mn,Sの含有量を低減して、変形抵抗
を小さくすることが行なわれている。 ところが、SiとMnの含有量を減少させれば焼入性が低
くなる。この対策として、出願人は、適量のＢおよびTi
を添加した冷間鍛造用鋼を開発して、すでに開示した
（特開昭60−230960号）。Ｂによる焼入性改善はよく知
られているが、Ｎが存在するとBNの生成によってその作
用が妨げられるので、Ｎと優先的に結合するTiを利用し
てＮとTiNの形で固定し、Ｂをフリーにするというの
が、さきの発明の要点である。
本発明の基本的な目的は、上記した特許出願公開の冷
間鍛造用鋼において、冷間鍛造容易性は高く保ったまま
で、焼入性とくに高周波焼入性をさらに高めた鋼を提供
することにある。 本発明の付加的な目的は、上記した冷間鍛造性が高
く、焼入性とくに高周波焼入性にすぐれた冷間鍛造用鋼
において、被削性を高めた鋼、または結晶粒が微細で靭
性の高い鋼、さらには、これら改善点の両方を兼ねそな
えた鋼を提供することにある。
間鍛造用鋼において、冷間鍛造容易性は高く保ったまま
で、焼入性とくに高周波焼入性をさらに高めた鋼を提供
することにある。 本発明の付加的な目的は、上記した冷間鍛造性が高
く、焼入性とくに高周波焼入性にすぐれた冷間鍛造用鋼
において、被削性を高めた鋼、または結晶粒が微細で靭
性の高い鋼、さらには、これら改善点の両方を兼ねそな
えた鋼を提供することにある。
本発明の冷間鍛造性と焼入性にすぐれた冷間鍛造用鋼
の、ひとつの基本的な態様のものは、C:0.25〜0.65％、
Si:0.15％以下、Mn:0.60％以下、B:0.0005〜0.0050％、
Ti:0.005〜0.05％、ならびに、Mo:0.005〜0.30％および
V:0.05〜0.5％を含有し、S:0.015％以下であって、残部
が実質上Feからなる合金組成を有する。 本発明の冷間鍛造性と焼入性にすぐれた冷間鍛造用鋼
において、被削性を高めた鋼は、上記した基本的な合金
組成を加えて、Pb:0.01〜0.10％、Bi:0.01〜0.10％、T
e:0.005〜0.100％およびCa:0.0003〜0.0050％の１種ま
たは２種以上を含有する。 本発明の冷間鍛造性と焼入性にすぐれた冷間鍛造用鋼
において、結晶粒が微細で靭性が高い鋼は、上記した基
本的な合金組成に加えて、Nb:0.01〜0.3％、Ta:0.05〜
0.3％およびZr:0.05〜0.3％の１種または２種以上を含
有する。 上記の任意添加元素は、二つのグループからえらんだ
ものを組み合わせて添加することにより、それらの効果
をあわせもった冷間鍛造用鋼が得られることはもちろん
である。
の、ひとつの基本的な態様のものは、C:0.25〜0.65％、
Si:0.15％以下、Mn:0.60％以下、B:0.0005〜0.0050％、
Ti:0.005〜0.05％、ならびに、Mo:0.005〜0.30％および
V:0.05〜0.5％を含有し、S:0.015％以下であって、残部
が実質上Feからなる合金組成を有する。 本発明の冷間鍛造性と焼入性にすぐれた冷間鍛造用鋼
において、被削性を高めた鋼は、上記した基本的な合金
組成を加えて、Pb:0.01〜0.10％、Bi:0.01〜0.10％、T
e:0.005〜0.100％およびCa:0.0003〜0.0050％の１種ま
たは２種以上を含有する。 本発明の冷間鍛造性と焼入性にすぐれた冷間鍛造用鋼
において、結晶粒が微細で靭性が高い鋼は、上記した基
本的な合金組成に加えて、Nb:0.01〜0.3％、Ta:0.05〜
0.3％およびZr:0.05〜0.3％の１種または２種以上を含
有する。 上記の任意添加元素は、二つのグループからえらんだ
ものを組み合わせて添加することにより、それらの効果
をあわせもった冷間鍛造用鋼が得られることはもちろん
である。
本発明の冷間鍛造用鋼について、各合金成分の作用と
添加量の限定理由を下に示す。 C:0.25〜0.60％ 機械構造部品に要求される強度を確保するために、0.
25％以上の含有を必要とする。多量になると焼割れが生
じやすくなるから、0.60％以内にする。 Si:0.15％以下 脱酸剤として必要であるが、冷間鍛造性にとっては好
ましくない成分なので、上記限度内でなるべく低い含有
量とする。 Mn:0.60％以下 同じく脱散剤であり、焼入性を高める元素であるが、
その効果が得られるほどに添加すると冷間鍛造性が損わ
れる。焼入性の向上はＢやMoに期待することとし、Mnは
0.60％以下の少量に抑える。 B:0.0005〜0.0050％ 前述のように、ＢはSiやMnの含有量の低減に伴う焼入
性の低下を補うはたらきをする。効果は0.0005％という
微量の添加から認められるが、0.050％を超えると頭打
ちになり、靭性が低下してくる。 Ti:0.005〜0.050％ これも前述のように、Ｎを固定してBNの生成を防ぐこ
とにより、Ｂのもつ焼入性向上効果を高める。その効果
は0.005％の少量で得られ、一方、多量になると靭性を
低下させるから、0.050％までの添加を止めるべきであ
る。 Mo:0.005〜0.30％ 焼入性を高めるとともに、結晶粒微細化の効果があ
る。0.005％以上添加すれば有効であり、0.30％を超え
ると効果が飽和し、コスト高になる。 V:0.05〜0.5％ 結晶粒微細化のため、0.05％以上を添加する。Ｖはと
くに、高周波焼き入れを行ったときに生じる結晶粒の粗
大化を防止する働きがある。添加量を増しても効果が飽
和してくるから、0.5％以内の添加が得策である。 S:0.015％以下 冷間鍛造性にとってはＳは有害であるから、上記限度
内で極力微量にする。 Pb:0.01〜0.10％、Bi:0.01〜0.10％、Ti:0.005〜0.100
％、Ca:0.0003〜0.050％ いずれも被削性改善元素として知られているが、冷間
鍛造性向上の観点からはマイナスとなるから、効果があ
り、かつ害が少ない、上記したそれぞれの範囲内で適量
を選択し、単独または複合添加する。 Nb:0.01〜0.3％、Ta:0.05〜0.3％、Zr:0.05〜0.3％ このグループの元素は、ＶおよびMoとともに、結晶粒
の微細化さらに役立つ。これらも比較的少量の添加で有
効であり、一方で課題な存在は冷間鍛造性を低くするか
ら、上記範囲内で適量を添加する。
添加量の限定理由を下に示す。 C:0.25〜0.60％ 機械構造部品に要求される強度を確保するために、0.
25％以上の含有を必要とする。多量になると焼割れが生
じやすくなるから、0.60％以内にする。 Si:0.15％以下 脱酸剤として必要であるが、冷間鍛造性にとっては好
ましくない成分なので、上記限度内でなるべく低い含有
量とする。 Mn:0.60％以下 同じく脱散剤であり、焼入性を高める元素であるが、
その効果が得られるほどに添加すると冷間鍛造性が損わ
れる。焼入性の向上はＢやMoに期待することとし、Mnは
0.60％以下の少量に抑える。 B:0.0005〜0.0050％ 前述のように、ＢはSiやMnの含有量の低減に伴う焼入
性の低下を補うはたらきをする。効果は0.0005％という
微量の添加から認められるが、0.050％を超えると頭打
ちになり、靭性が低下してくる。 Ti:0.005〜0.050％ これも前述のように、Ｎを固定してBNの生成を防ぐこ
とにより、Ｂのもつ焼入性向上効果を高める。その効果
は0.005％の少量で得られ、一方、多量になると靭性を
低下させるから、0.050％までの添加を止めるべきであ
る。 Mo:0.005〜0.30％ 焼入性を高めるとともに、結晶粒微細化の効果があ
る。0.005％以上添加すれば有効であり、0.30％を超え
ると効果が飽和し、コスト高になる。 V:0.05〜0.5％ 結晶粒微細化のため、0.05％以上を添加する。Ｖはと
くに、高周波焼き入れを行ったときに生じる結晶粒の粗
大化を防止する働きがある。添加量を増しても効果が飽
和してくるから、0.5％以内の添加が得策である。 S:0.015％以下 冷間鍛造性にとってはＳは有害であるから、上記限度
内で極力微量にする。 Pb:0.01〜0.10％、Bi:0.01〜0.10％、Ti:0.005〜0.100
％、Ca:0.0003〜0.050％ いずれも被削性改善元素として知られているが、冷間
鍛造性向上の観点からはマイナスとなるから、効果があ
り、かつ害が少ない、上記したそれぞれの範囲内で適量
を選択し、単独または複合添加する。 Nb:0.01〜0.3％、Ta:0.05〜0.3％、Zr:0.05〜0.3％ このグループの元素は、ＶおよびMoとともに、結晶粒
の微細化さらに役立つ。これらも比較的少量の添加で有
効であり、一方で課題な存在は冷間鍛造性を低くするか
ら、上記範囲内で適量を添加する。
第１に示す合金組成（重量％、残部は実質上Fe）の冷
間鍛造用鋼を溶製した。実施例、比較例とも、S48C鋼ま
たはS53C鋼をベースにしたものである。 各供試材の冷間鍛造性をしらべるため、圧延材および
球状化焼なまし材（720℃×３時間）から、機械加工に
より直径6mm×高さ12mmの試験片をつくり、冷間据込鍛
造を行なって高さ4.8mmまで据え込んだ。（据込率60
％）このときの変形抵抗の値を、表２に示す。 一方、焼入性をしらべるため、各供試材を圧延したの
ち球状化焼なまし処理を行ない、その材料から、やはり
機械加工により直径25mm×高さ100mmの試験片をつくっ
た。周波数100kHzの高周波の電解内を、7mm/secの速度
で試験片を移動させて高周波焼入れした。表面硬さHRC
と硬化層深さとを測定した結果を、表２にあわせて示し
た。 第２のデータが示すように、本発明の実施例（No.1〜
４）は、変形抵抗が高くても110kg f/mm2（圧延材）と
か90kg f/mm2（球状化焼なまし材）止りであるのに対
し、比較例No.2の変形抵抗は、それぞれ125kg f/mm
2（圧延材）や105kg f/mm2（球状化焼なまし材）に達し
ている。表面硬さおよび硬化層深さも、実施例は十分な
レベルにあるのに対し、比較例では、変形抵抗の小さい
No.3では硬化層深さが不足であるし（1.0mm）、硬化層
深さが十分な（3.0mm）No.4では変形抵抗が大きすぎて
（115および100kg f/mm2）、冷間鍛造性が低い。
間鍛造用鋼を溶製した。実施例、比較例とも、S48C鋼ま
たはS53C鋼をベースにしたものである。 各供試材の冷間鍛造性をしらべるため、圧延材および
球状化焼なまし材（720℃×３時間）から、機械加工に
より直径6mm×高さ12mmの試験片をつくり、冷間据込鍛
造を行なって高さ4.8mmまで据え込んだ。（据込率60
％）このときの変形抵抗の値を、表２に示す。 一方、焼入性をしらべるため、各供試材を圧延したの
ち球状化焼なまし処理を行ない、その材料から、やはり
機械加工により直径25mm×高さ100mmの試験片をつくっ
た。周波数100kHzの高周波の電解内を、7mm/secの速度
で試験片を移動させて高周波焼入れした。表面硬さHRC
と硬化層深さとを測定した結果を、表２にあわせて示し
た。 第２のデータが示すように、本発明の実施例（No.1〜
４）は、変形抵抗が高くても110kg f/mm2（圧延材）と
か90kg f/mm2（球状化焼なまし材）止りであるのに対
し、比較例No.2の変形抵抗は、それぞれ125kg f/mm
2（圧延材）や105kg f/mm2（球状化焼なまし材）に達し
ている。表面硬さおよび硬化層深さも、実施例は十分な
レベルにあるのに対し、比較例では、変形抵抗の小さい
No.3では硬化層深さが不足であるし（1.0mm）、硬化層
深さが十分な（3.0mm）No.4では変形抵抗が大きすぎて
（115および100kg f/mm2）、冷間鍛造性が低い。
本発明の冷間鍛造用鋼は、SiやMnの含有量を減らして
変形抵抗を低くしたために低下した焼入性を、適量のＢ
およびTiの添加で補うという、出願人が先に提案した発
明を一歩進めて、適量のMoおよびＶを添加し、さらにＳ
を規制することにより、冷間鍛造性のいっそうの改善と
焼入性の向上を実現したものである。Ｓの規制による被
削性の低下は、Pbをはじめとする他の快削元素の利用に
よってカバーできる。さらに、Nb,Ta,Zrのグループに属
する元素の添加により、結晶粒を微細化して靭性を高め
ることができる。 従ってこの鋼は、冷間鍛造と高周波焼入れの組み合わ
せにより製造する機械構造部品、とくに自動車部品の材
料として好適である。
変形抵抗を低くしたために低下した焼入性を、適量のＢ
およびTiの添加で補うという、出願人が先に提案した発
明を一歩進めて、適量のMoおよびＶを添加し、さらにＳ
を規制することにより、冷間鍛造性のいっそうの改善と
焼入性の向上を実現したものである。Ｓの規制による被
削性の低下は、Pbをはじめとする他の快削元素の利用に
よってカバーできる。さらに、Nb,Ta,Zrのグループに属
する元素の添加により、結晶粒を微細化して靭性を高め
ることができる。 従ってこの鋼は、冷間鍛造と高周波焼入れの組み合わ
せにより製造する機械構造部品、とくに自動車部品の材
料として好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−196327（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−23929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−217553（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−112727（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−129341（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】C:0.25〜0.65％、Si:0.15％以下、Mn:0.60
％以下、B:0.0005〜0.0050％、Ti:0.005〜0.05％、Mo:
0.005〜0.30％およびV:0.05〜0.5％を含有し、S:0.015
％以下であって、残部が実質上Feからなる合金組成を有
する冷間鍛造用鋼。 - 【請求項２】C:0.25〜0.65％、Si:0.15％以下、Mn:0.60
％以下、B:0.0005〜0.0050％、Ti:0.005〜0.05％、Mo:
0.005〜0.30％およびV:0.05〜0.5％に加えて、Pb:0.01
〜0.10％、Bi:0.01〜0.10％、Te:0.005〜0.100％および
Ca:0.0003〜0.005％の１種または２種以上を含有し、S:
0.015％以下であって、残部が実質上Feからなる合金組
成を有する冷間鍛造用鋼。 - 【請求項３】C:0.25〜0.65％、Si:0.15％以下、Mn:0.60
％以下、B:0.0005〜0.0050％、Ti:0.005〜0.05％、Mo:
0.005〜0.30％およびV:0.05〜0.5％に加えて、Nb:0.01
〜0.3％、Ta:0.05〜0.3％およびZr:0.05〜0.3％の１種
または２種以上を含有し、S:0.015％以下であって、残
部が実質上Feからなる合金組成を有する冷間鍛造用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63300156A JP2937332B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 冷間鍛造用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63300156A JP2937332B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 冷間鍛造用鋼 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22507397A Division JP2998712B2 (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 高周波焼入れ性にすぐれた冷間鍛造用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02145745A JPH02145745A (ja) | 1990-06-05 |
| JP2937332B2 true JP2937332B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=17881421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63300156A Expired - Lifetime JP2937332B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 冷間鍛造用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2937332B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4119516B2 (ja) * | 1998-03-04 | 2008-07-16 | 新日本製鐵株式会社 | 冷間鍛造用鋼 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6211272A (ja) * | 1985-07-09 | 1987-01-20 | Toshiba Corp | 高耐圧プレ−ナ型半導体装置 |
| JPH075960B2 (ja) * | 1985-07-22 | 1995-01-25 | 大同特殊鋼株式会社 | 冷間鍛造用鋼の製造方法 |
| JPS62196327A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-29 | Nippon Steel Corp | 冷間鍛造用高炭素棒線材の製造方法 |
| JPS61217553A (ja) * | 1986-03-27 | 1986-09-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱処理歪の小さい肌焼ボロン鋼 |
| JP2610662B2 (ja) * | 1988-11-09 | 1997-05-14 | 川崎製鉄株式会社 | 冷間鍛造性及び高周波焼入性に優れた機械構造用炭素鋼 |
-
1988
- 1988-11-28 JP JP63300156A patent/JP2937332B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02145745A (ja) | 1990-06-05 |
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