JP2991869B2 - Machine structural steel with excellent cold forgeability - Google Patents

Machine structural steel with excellent cold forgeability

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JP2991869B2
JP2991869B2 JP4216952A JP21695292A JP2991869B2 JP 2991869 B2 JP2991869 B2 JP 2991869B2 JP 4216952 A JP4216952 A JP 4216952A JP 21695292 A JP21695292 A JP 21695292A JP 2991869 B2 JP2991869 B2 JP 2991869B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、産業機械および自動車
部品等の素材として用いられる機械構造用炭素鋼に関
し、特に冷間鍛造性に優れる機械構造用鋼材を提供す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to carbon steel for machine structures used as a material for industrial machines and automobile parts, and more particularly to a steel material for machine structures excellent in cold forgeability.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、冷間鍛造は、生産能率や材料歩
留りが高く、仕上げ寸法精度に優れることから、ボルト
やナットをはじめとして、各種機械部品の製造に広く用
いられている加工方法である。この加工方法に適用され
る鋼材, すなわち、冷間鍛造用鋼としては従来、Cが0.
45wt%以下の、例えば、JIS S45Cを用い、これに球状
化焼なましを施して軟質化した後、冷間鍛造に供せられ
るのが通例であった。
2. Description of the Related Art Generally, cold forging is a processing method widely used in the manufacture of various machine parts such as bolts and nuts because of its high production efficiency, high material yield, and excellent finish dimensional accuracy. . Conventionally, as a steel material applied to this processing method, that is, as a steel for cold forging, C is 0.
Usually, JIS S45C of not more than 45 wt% is used, and it is usually subjected to cold forging after softening by spheroidizing annealing.

【0003】近年、冷間鍛造用鋼材として、Cが0.45wt
%よりも高い鋼を用いる例が増加している。この背景に
は、機械部品としてのより一層の機能を望むために、焼
入れ焼もどし後の表面硬度の要求レベルが一段と高くな
ってきたことに起因している。しかし、鋼中C%の増加
は、冷間鍛造時の変形抵抗を増加させ、冷間鍛造用金型
の寿命を極端に低下させるばかりでなく、鍛造荷重の増
加を招いて鍛造機の能力が不足するようになり、いわゆ
る従来の鍛造機では加工が困難になるという新たな問題
を招いた。
In recent years, as a steel material for cold forging, C is 0.45 wt.
% Is increasing. This is because the required level of the surface hardness after quenching and tempering has been further increased in order to further function as a mechanical part. However, an increase in C% in steel not only increases the deformation resistance during cold forging and extremely shortens the life of the cold forging die, but also increases the forging load and reduces the performance of the forging machine. Insufficiency has occurred, and a new problem has arisen that processing is difficult with a so-called conventional forging machine.

【0004】このような問題を解決するために従来、特
開昭61−113744号公報では、冷間圧延前に炭化物の球状
化焼なましを行うことを前提として、Si, Mn, Crさらに
はP、NおよびOの化学組成を調整することにより、変
形抵抗の低減, 変形能の向上を実現する技術を提案して
いる。しかしながら、この方法は、本発明者らが追試し
たところによれば、たとえ化学成分を調整しても、少な
くとも球状化焼なまし組織については、変形抵抗の低減
には限界があり、依然として高いという問題があった。
[0004] In order to solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-113744 discloses that Si, Mn, Cr and / or Si, Mn, Cr are presumed to be subjected to spheroidizing annealing of carbide before cold rolling. By adjusting the chemical composition of P, N and O, a technique for reducing deformation resistance and improving deformability has been proposed. However, according to the method that the present inventors have performed additional tests, even if the chemical composition is adjusted, at least for the spheroidized annealed structure, there is a limit in reducing the deformation resistance, and it is still high. There was a problem.

【0005】かつて本発明者らは、鋼中の炭化物をセメ
ンタイトではなく黒鉛化させると、同一C量であっても
冷間鍛造時の変形抵抗および変形能が著しく向上するこ
とをつきとめ、この技術を提案した(特開平3−146618
号公報参照)。その他にも、鋼中の炭化物を黒鉛化する
という考え方については、例えば、特開昭49−67816 号
公報、特開昭49−67817 号公報、特開昭49−103817号公
報および特開昭50−1913号公報などにも開示があるが、
本発明者らの研究によれば、これら既知技術が提案して
いる鋼では、冷間変形能が劣るとともに、黒鉛化するの
に著しく長時間を必要とし、それ故に工業的規模での実
施が困難である。
[0005] The present inventors have previously found that when carbides in steel are graphitized instead of cementite, the deformation resistance and deformability during cold forging are significantly improved even with the same carbon content. (JP-A-3-146618).
Reference). In addition, the concept of graphitizing carbides in steel is described in, for example, JP-A-49-67816, JP-A-49-67817, JP-A-49-103817, and JP-A-49-103817. Although there are disclosures in -191 and the like,
According to the study of the present inventors, the steels proposed by these known techniques have poor cold deformability and require a remarkably long time to be graphitized, and therefore cannot be implemented on an industrial scale. Have difficulty.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この本発明の目的は、
上述の各自従来技術が共通に抱えている問題点がない冷
間鍛造用鋼を提案するところにあり、いわゆる冷間鍛造
時の変形抵抗が小さく、かつ変形能の良好な鋼材を工業
的規模で製造できる技術を確立することにある。
The object of the present invention is to
Each of the above is to propose a steel for cold forging that does not have the problems that the conventional technologies have in common, so that the so-called deformation resistance during cold forging is small, and a steel material with good deformability is produced on an industrial scale. It is to establish the technology that can be manufactured.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上掲の目的実現に向けた
多くの実験, 研究の結果、発明者らは、この種の鋼種の
製造に当たって、工業提供規模で実施することが可能な
程度に黒鉛化速度を向上させる成分組成について検討し
た結果、以下に述べるような知見を得るに至った。
As a result of many experiments and studies aimed at realizing the above-mentioned object, the inventors have found that the production of this type of steel is of such an extent that it can be carried out on an industrially provided scale. As a result of studying the composition of components for improving the graphitization rate, the following findings have been obtained.

【0008】鋼中セメンタイトの黒鉛化は、セメンタイ
トの分解、分解したCの拡散、および黒鉛の結晶化の過
程を経て行われる。従って、この黒鉛化の促進のために
は、これらの各過程の作用を促進する元素の選択が必要
となる。このことに関し、発明者らは、黒鉛化の結晶化
の核として、BNおよびAlNが極めて有効であることを
探り出した。すなわち、これらBN,AlNを形成した鋼
材においては、極めて黒鉛化の進行が早く、鋼中のセメ
ンタイトは短時間で黒鉛となる。この理由については必
ずしも明確ではないが、黒鉛とこれらの析出物の結晶構
造が類似していることによるものと思われる。ただし、
BNおよびAlN単独では黒鉛化の促進には限度があり、
BNおよびAlNが共存していることが必要である。ま
た、この黒鉛化の促進には、セメンタイトを不安定にし
て、分解を容易にする元素の選択も当然に必要であり、
特にSi量がある値以上になるとその効果が著しいことが
判った。
The graphitization of cementite in steel is carried out through the processes of decomposition of cementite, diffusion of decomposed C, and crystallization of graphite. Therefore, in order to promote the graphitization, it is necessary to select an element which promotes the action of each of these steps. In this regard, the inventors have found that BN and AlN are extremely effective as nuclei for graphitization crystallization. That is, in the steel material formed with BN and AlN, the progress of graphitization is extremely fast, and the cementite in the steel becomes graphite in a short time. Although the reason for this is not necessarily clear, it is thought that the crystal structures of graphite and these precipitates are similar. However,
BN and AlN alone have a limit in promoting graphitization,
It is necessary that BN and AlN coexist. In order to promote the graphitization, it is naturally necessary to select an element that makes cementite unstable and facilitates decomposition.
In particular, it was found that the effect was remarkable when the amount of Si exceeded a certain value.

【0009】しかも、鋼材の成分組成をかように適正化
することにより、黒鉛粒は5〜10μm 程度の微粒とな
り、この結果、冷間鍛造性が大幅に向上することにな
る。
In addition, by optimizing the composition of the steel material, the graphite particles become fine particles of about 5 to 10 μm, and as a result, the cold forgeability is greatly improved.

【0010】本発明は以上の知見に基づいてなされたも
のであり、その要旨とするところは以下の通りである。 C:0.4 〜1.1 wt%、 Si:1.5 超〜2.0 wt%、 Mn:0.10〜0.9 wt%、 P≦0.030 wt%、 S:0.001 〜0.03wt%、 B:0.0003〜0.0150wt%、 Al:0.01〜0.5 wt%、 N:0.0015〜0.0070wt%、 O≦0.0030wt% および Cr≦0.10wt% を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成よりな
り、しかも、組織がフェライト及び黒鉛あるいはさらに
セメンタイトからなることを特徴とする冷間鍛造性に優
れた機械構造用鋼(第1発明鋼)。
The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows. C: 0.4 to 1.1 wt%, Si: more than 1.5 to 2.0 wt%, Mn: 0.10 to 0.9 wt%, P ≦ 0.030 wt%, S: 0.001 to 0.03 wt%, B: 0.0003 to 0.0150 wt%, Al: 0.01 ~0.5 wt%, N: 0.0015~0.0070wt% , containing O ≦ 0.0030 wt% and Cr ≦ 0.10 wt%, the balance consists of Fe and unavoidable impurities, moreover, the tissue is ferrite and graphite or even
A steel for machine structural use (first invention steel) excellent in cold forgeability , characterized by being made of cementite .

【0011】第1発明の鋼において、さらに、 Cu:0.10〜1.0 wt% および Ni:0.10〜2.0 wt% のいずれか1種または2種を含有し、残部はFeおよび不
可避的不純物の組成よりなり、しかも、組織がフェライ
ト及び黒鉛あるいはさらにセメンタイトからなることを
特徴とする冷間鍛造性に優れた機械構造用鋼(第2発明
鋼)。
[0011] The steel of the first invention further contains any one or two of Cu: 0.10 to 1.0 wt% and Ni: 0.10 to 2.0 wt%, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities. , In addition, the organization ferrite
Steel for machine structural use (second invention steel) having excellent cold forgeability , characterized by being made of graphite and graphite or further cementite .

【0012】第1発明の鋼において、さらに、 Nb:0.001 〜0.05wt% および Ti:0.001 〜0.05wt% のいずれか1種または2種を含有し、残部はFeおよび不
可避的不純物の組成よりなり、しかも、組織がフェライ
ト及び黒鉛あるいはさらにセメンタイトからなることを
特徴とする冷間鍛造性に優れた機械構造用鋼(第3発明
鋼)。
[0012] The steel of the first invention further contains one or two of Nb: 0.001 to 0.05 wt% and Ti: 0.001 to 0.05 wt%, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities. , In addition, the organization ferrite
Steel for machine structural use (third invention steel) excellent in cold forgeability , characterized by being made of graphite and graphite or further cementite .

【0013】第1発明の鋼において、さらに、 Cu:0.10〜1.0 wt% および Ni:0.10 〜2.0 wt% のいずれか1種または2種と、 Nb:0.001 〜0.05wt% および Ti:0.001 〜0.05wt% のいずれか1種または2種とを含有し、残部はFeおよび
不可避的不純物の組成よりなり、しかも、組織がフェラ
イト及び黒鉛あるいはさらにセメンタイトからなること
を特徴とする冷間鍛造性に優れた機械構造用鋼(第4発
明鋼)。
In the steel of the first invention, one or more of Cu: 0.10 to 1.0 wt% and Ni: 0.10 to 2.0 wt%, Nb: 0.001 to 0.05 wt%, and Ti: 0.001 to 0.05 containing the wt% of any one or two, the balance consists of Fe and unavoidable impurities, moreover, tissue Blow
A steel for machine structural use excellent in cold forgeability, which is made of graphite and graphite or further cementite (fourth invention steel).

【0014】[0014]

【作用】以下に、本発明において、鋼の成分組成を前記
の範囲に限定する理由について説明する。
The reason why the composition of steel in the present invention is limited to the above range will be described below.

【0015】C:0.4 〜1.1 wt% Cは、黒鉛相の形成のためには不可欠な元素であり、ま
た機械部品としての強度を確保する上で重要な元素であ
る。この含有量が0.4 wt%未満では本発明所定の作用効
果が得られない。一方、1.1 wt%を超える量を含有する
と、熱間圧延時の変形抵抗が増加して熱間圧延が困難と
なるので、0.4 〜1.1 wt%の範囲に限定した。
C: 0.4-1.1 wt% C is an element indispensable for the formation of a graphite phase, and is also an important element for securing the strength as a mechanical part. If the content is less than 0.4 wt%, the desired effects of the present invention cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 1.1 wt%, the deformation resistance during hot rolling increases and hot rolling becomes difficult, so the content is limited to the range of 0.4 to 1.1 wt%.

【0016】Si:1.5 超〜2.0 wt% Siは、鋼中のセメンタイトを不安定にして黒鉛化を促進
するとともに、脱酸にも有用な元素であるので、積極的
に用いる。この含有量が1.5 wt%を超えた場合に、Ac1
変態点が上昇し、焼もどし時に短時間で黒鉛化を完了さ
せることができるようになる。すなわち、1.5 wt%以下
の添加では、黒鉛化に長時間が必要となる。一方、2.0
wt%を超えて添加すると、熱間圧延時の脱炭が著しくな
り、焼入れ焼戻し後の機械的性質が劣化するので、1.5
超〜2.0 wt%の範囲とした。
Si: more than 1.5 to 2.0 wt% Si is used positively because it is an element that destabilizes cementite in steel to promote graphitization and is also useful for deoxidation. When this content exceeds 1.5 wt%, A c1
The transformation point rises, and the graphitization can be completed in a short time during tempering. That is, if the addition is 1.5 wt% or less, a long time is required for graphitization. On the other hand, 2.0
If it is added in excess of wt%, decarburization during hot rolling becomes remarkable, and mechanical properties after quenching and tempering deteriorate.
The range was from super to 2.0 wt%.

【0017】Mn:0.10〜0.9 wt% Mnは、焼入れ性を確保する上で有用な元素であるので積
極的に用いるが、0.1wt%未満の添加ではその効果が小
さく、一方、0.9 wt%を超えて添加すると黒鉛化を阻害
するので、上限を0.9 wt%とする。
Mn: 0.10-0.9 wt% Mn is a useful element for securing hardenability, so it is actively used. However, if less than 0.1 wt%, its effect is small, while 0.9 wt% is reduced. If added in excess, graphitization will be impaired, so the upper limit should be 0.9 wt%.

【0018】P≦0.030 wt% Pは、冷間鍛造性を劣化させるので、極力低減すること
が望ましいが、その含有量が0.03wt%までであれば許容
される。
P ≦ 0.030 wt% Since P deteriorates cold forgeability, it is desirable to reduce P as much as possible, but it is acceptable if its content is up to 0.03 wt%.

【0019】S:0.001 〜0.03wt% Sは、被削性を向上させる元素であるので積極的に添加
するが、0.001 wt%未満ではその効果に乏しく、0.001
wt%以上の添加を必要とするが、一方で0.03wt%を超え
て添加すると、鋼材の変形能を著しく低下させるので、
上限を0.03wt%とする。
S: 0.001 to 0.03 wt% Since S is an element for improving machinability, S is actively added, but if it is less than 0.001 wt%, its effect is poor, and
It is necessary to add more than wt%, but if it exceeds 0.03wt%, the deformability of steel material is remarkably reduced.
The upper limit is set to 0.03 wt%.

【0020】B:0.0003〜0.0150wt% Bは、微量の添加により焼入れ性を向上させると同時
に、黒鉛の結晶化の核となるBNの生成により黒鉛化速
度を著しく速めるので積極的に添加するが、0.0003wt%
未満ではそれらの効果に乏しく、一方、0.0150wt%を超
えて添加してもそれらの効果が飽和するので、0.0003〜
0.0150wt%の範囲に限定した。好ましくは、0.0050超〜
0.0150wt%の範囲で添加するのがよい。
B: 0.0003 to 0.0150 wt% B is added positively because addition of a small amount of B improves the hardenability and at the same time remarkably increases the graphitization rate by the formation of BN which is the nucleus of crystallization of graphite. , 0.0003wt%
If the amount is less than 0.0150 wt%, the effect is saturated.
The range was limited to 0.0150 wt%. Preferably, more than 0.0050
It is better to add in the range of 0.0150 wt%.

【0021】Al:0.01〜0.5 wt% Alは、脱酸に有効であるとともに、AlNを形成すること
により黒鉛化速度を向上させるのに有効な元素である。
また、固溶Alは、セメンタイトの分解を容易にすること
により黒鉛化速度を向上させるので、積極的に添加す
る。その添加量が0.01wt%未満ではその効果に乏しく、
0.5 wt%を超えて添加すると溶製が困難となるので、0.
01〜0.5 wt%の範囲とした。
Al: 0.01-0.5 wt% Al is an element that is effective for deoxidation and effective for improving the graphitization rate by forming AlN.
Solid solution Al is positively added because it facilitates the decomposition of cementite and improves the graphitization rate. If the amount is less than 0.01 wt%, the effect is poor.
If it is added in excess of 0.5 wt%, melting becomes difficult.
The range was 01 to 0.5 wt%.

【0022】N:0.0015〜0.0070wt% Nは、AlNおよびBNを形成することにより黒鉛化を促
進するので、本発明においては必須の調整成分である。
その含有量が0.0015wt%未満では、これら黒鉛の結晶化
の核となる析出物の形成が充分行われないので0.0015wt
%以上の添加を必要とするが、0.0070wt%を超えて添加
すると冷間鍛造性を損なうので0.0070wt%未満の範囲内
で含有させることとした。
N: 0.0015 to 0.0070 wt% N promotes graphitization by forming AlN and BN, and is an essential adjusting component in the present invention.
If the content is less than 0.0015 wt%, the formation of precipitates which are nuclei for crystallization of these graphites is not sufficiently performed.
% Or more is required. However, if added in excess of 0.0070 wt%, the cold forgeability is impaired, so that the content should be less than 0.0070 wt%.

【0023】O:0.0030wt%以下 Oは、酸化物系非金属介在物を形成し、冷間鍛造時の変
形能を劣化させるので、極力低減させることが望ましい
が、0.003 wt%まで含有させることが許容される。
O: 0.0030 wt% or less O forms oxide-based nonmetallic inclusions and deteriorates the deformability during cold forging. Therefore, it is desirable to reduce O as much as possible. Is acceptable.

【0024】Cr:0.10wt%以下 Crは、セメンタイト中へ分配することによりセメンタイ
トを安定化し、黒鉛化を著しく低下させるので、極力低
減させるべきである。従って、その量は0.10wt%以下に
抑制しなければならない。
Cr: 0.10 wt% or less Since Cr stabilizes cementite by partitioning into cementite and significantly reduces graphitization, it should be reduced as much as possible. Therefore, its amount must be suppressed to 0.10 wt% or less.

【0025】Cu:0.10〜1.0 wt% Cuは、セメンタイトを不安定にすることにより黒鉛化を
速める。また、焼入れ性を向上させるので添加してもよ
いが、0.1 wt%未満の添加ではその効果に乏しく、ま
た、1.0 wt%を超えて添加すると熱間変形能を劣化させ
るので、0.1 〜1.0wt %の範囲とする。
Cu: 0.10 to 1.0 wt% Cu accelerates graphitization by destabilizing cementite. Also, it may be added to improve the hardenability, but if it is less than 0.1 wt%, its effect is poor, and if it exceeds 1.0 wt%, the hot deformability deteriorates. % Range.

【0026】Ni:0.10〜2.0 wt% Niは、Cuと同様にセメンタイトを不安定にし、黒鉛化を
促進すると同時に、鋼の焼入れ性を向上させる元素であ
るので、これの添加は有効である。しかし、0.1 wt%未
満ではその添加効果が乏しく、また、高価な元素である
ので、2.0 wt%を超えて添加すると、本発明により得ら
れる工業的な利用価値が消失するので、0.10〜2.0 wt%
以下の範囲内に限定した。
Ni: 0.10 to 2.0 wt% Ni, like Cu, is an element which makes cementite unstable and promotes graphitization and at the same time improves the hardenability of steel. Therefore, its addition is effective. However, if it is less than 0.1 wt%, the effect of addition is poor, and since it is an expensive element, if it exceeds 2.0 wt%, the industrial utility value obtained by the present invention is lost. %
It was limited to the following range.

【0027】Nb:0.001 〜0.05wt% Nbは、炭窒化物を形成し、熱間圧延の加熱過程におい
て、γ粒の成長を抑制することにより熱間圧延後の組織
を微細化する。この結果、黒鉛化後のフェライトが細粒
化し冷間鍛造性が向上するので、これの添加は有効であ
る。この場合、少なくとも0.001 wt%以上の添加が必要
である。しかしながら、0.05wt%を超えて添加してもそ
の効果が飽和すると同時に、析出強化によりむしろ冷間
鍛造性を低下させるので、0.001 〜0.05wt%の範囲内で
添加する。
Nb: 0.001 to 0.05 wt% Nb forms carbonitrides and suppresses the growth of γ grains in the heating process of hot rolling to refine the structure after hot rolling. As a result, the ferrite after graphitization becomes finer and the cold forgeability is improved, so that its addition is effective. In this case, it is necessary to add at least 0.001 wt% or more. However, if the addition exceeds 0.05 wt%, the effect is saturated, and at the same time, the cold forgeability is rather lowered by precipitation strengthening. Therefore, the addition is performed in the range of 0.001 to 0.05 wt%.

【0028】Ti:0.001 〜0.05wt% Tiは、炭窒化物を形成し、熱間圧延の過程において、γ
粒の成長を抑制することにより熱間圧延後の組織を微細
化する。この結果、黒鉛化後のフェライトが細粒化し冷
間鍛造性が向上するので、これの添加は有効である。こ
の場合、少なくとも0.001 wt%以上の添加が必要であ
る。しかしながら、0.05wt%を超えて添加してもその効
果が飽和すると同時に、析出強化によりむしろ冷間鍛造
性を低下させるので、0.001 〜0.05wt%の範囲内で添加
する。
Ti: 0.001 to 0.05 wt% Ti forms carbonitride, and in the process of hot rolling, γ
The structure after hot rolling is refined by suppressing the growth of grains. As a result, the ferrite after graphitization becomes finer and the cold forgeability is improved, so that its addition is effective. In this case, it is necessary to add at least 0.001 wt% or more. However, if the addition exceeds 0.05 wt%, the effect is saturated, and at the same time, the cold forgeability is rather lowered by precipitation strengthening. Therefore, the addition is performed in the range of 0.001 to 0.05 wt%.

【0029】また、本発明に係る冷間鍛造用鋼というの
は、主として黒鉛とフェライトよりなる組織とすること
が必要であるが、微量のセメンタイトを含有してもよ
い。前記黒鉛化の熱処理としては、Ac1点以下の温度領
域に5〜30時間程度保持するのみで黒鉛化は可能であ
り、前処理としての焼入れ、冷間加工等は不要である。
The steel for cold forging according to the present invention is required to have a structure mainly composed of graphite and ferrite, but may contain a small amount of cementite. As the heat treatment for graphitization, graphitization is possible only by maintaining the temperature in the temperature range below the Ac1 point for about 5 to 30 hours, and quenching, cold working, and the like as pretreatment are unnecessary.

【0030】[0030]

【実施例】表1に示す成分組成になる鋼を、180 t転炉
により溶製し、その後、真空脱ガス処理を施してから連
続鋳造し、その後、熱間圧延により150 mm角ビレットと
した。さらに、これらのビレットを熱間圧延により50mm
φ棒鋼とした。次いで、これらの棒鋼に 700℃×7h→
空冷の黒鉛化処理を施し、その後、15mmφ×22.5mmH の
円柱型試験片を作製し、端面完全拘束の条件下で圧縮試
験を施し、加工時の冷間変形抵抗および限界圧縮率を求
めた。ここで、限界圧縮率は、試験片に割れの発生しは
じめる圧縮率とした。また、処理後のミクロ組織を観察
し、黒鉛粒数および炭化物粒数を計数し、黒鉛粒数/
(黒鉛粒数+炭化物粒数)×100(%) を黒鉛化率として
定量化した。これらの結果を表1に付記する。表1のN
o. 1〜12は本発明鋼であり、黒鉛化率は、いずれも短
時間の処理にもかかわらず黒鉛化率は98%以上の値とな
っている。その結果、冷間鍛造時の変形抵抗および限界
圧縮率は高い。また、No. 13〜20は化学組成が本発明の
範囲外にある場合であり、黒鉛化率が低く、その結果、
冷間鍛造時の変形抵抗および限界圧縮率は、本発明鋼の
場合に比較して劣化している。
EXAMPLES Steel having the composition shown in Table 1 was melted in a 180-ton converter, then subjected to vacuum degassing, continuously cast, and then hot-rolled into 150 mm square billets. . Furthermore, these billets are hot-rolled to 50 mm
φ steel bar. Next, these bars were given 700 ° C x 7h →
An air-cooled graphitization treatment was performed, and then a cylindrical test piece of 15 mmφ × 22.5 mmH was prepared. A compression test was performed under the condition of complete constraint of the end face, and the cold deformation resistance and the critical compression rate during processing were determined. Here, the critical compression ratio was a compression ratio at which cracks began to occur in the test piece. Further, the microstructure after the treatment was observed, the number of graphite particles and the number of carbide particles were counted, and the number of graphite particles /
(Number of graphite particles + number of carbide particles) x 100 (%) was quantified as the graphitization rate. The results are shown in Table 1. N in Table 1
o. 1 to 12 are steels of the present invention, and the graphitization ratio is 98% or more despite short-time treatment. As a result, the deformation resistance and the critical compression ratio during cold forging are high. In addition, No. 13 to 20 are cases where the chemical composition is out of the range of the present invention, the graphitization rate is low, and as a result,
The deformation resistance and the critical compression ratio during cold forging are deteriorated as compared with the steel of the present invention.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明を適用する
ことにより、冷間鍛造時の変形抵抗が低く、同時に変形
能にも優れた冷間鍛造用鋼を経済的に得ることができ、
冷間鍛造による機械部品の製造に資すること大である。
As described above, by applying the present invention, it is possible to economically obtain a cold forging steel having low deformation resistance at the time of cold forging and also having excellent deformability.
It is a great contribution to the manufacture of machine parts by cold forging.

フロントページの続き (72)発明者 河崎 充実 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究本部内 (72)発明者 藤田 利夫 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平3−146618(JP,A) 特開 平3−140411(JP,A) 特開 昭64−25946(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C22C 38/00 301 C22C 38/18 C22C 38/40 C22C 38/50 Continuing from the front page (72) Inventor Kawasaki Enrichment 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Prefecture Kawasaki Steel Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Toshio Fujita 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Kawasaki Steel Corporation (56) References JP-A-3-146618 (JP, A) JP-A-3-140411 (JP, A) JP-A-64-25946 (JP, A) (58) Fields studied (Int .Cl. 6 , DB name) C22C 38/00 301 C22C 38/18 C22C 38/40 C22C 38/50

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】C:0.4 〜1.1 wt%、 Si:1.5 超〜2.
0 wt%、 Mn:0.10〜0.9 wt%、 P≦0.030 wt%、 S:0.001 〜0.03wt%、 B:0.0003〜0.0150wt%、 Al:0.01〜0.5 wt%、 N:0.0015〜0.0070wt%、 O≦0.0030wt% および Cr≦0.10wt% を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成よりな
り、しかも、組織がフェライト及び黒鉛あるいはさらに
セメンタイトからなることを特徴とする冷間鍛造性に優
れた機械構造用鋼。
(1) C: 0.4 to 1.1 wt%, Si: more than 1.5 to 2.
0 wt%, Mn: 0.10 to 0.9 wt%, P ≦ 0.030 wt%, S: 0.001 to 0.03 wt%, B: 0.0003 to 0.0150 wt%, Al: 0.01 to 0.5 wt%, N: 0.0015 to 0.0070 wt%, O ≦ 0.0030wt% and Cr ≦ 0.10wt%, the balance is composed of Fe and unavoidable impurities, and the structure is ferrite and graphite or
Machine structural steel with excellent cold forgeability characterized by being made of cementite .
【請求項2】C:0.4 〜1.1 wt%、 Si:1.5 超〜2.
0 wt%、 Mn:0.10〜0.9 wt%、 P≦0.030 wt%、 S:0.001 〜0.03wt%、 B:0.0003〜0.0150wt%、 Al:0.01〜0.5 wt%、 N:0.0015〜0.0070wt%、 O≦0.0030wt% および Cr≦0.10wt% を含有し、かつ Cu:0.10〜1.0 wt% および Ni:0.10〜2.0 wt% のいずれか1種または2種を含有し、残部はFeおよび不
可避的不純物の組成よりなり、しかも、組織がフェライ
ト及び黒鉛あるいはさらにセメンタイトからなることを
特徴とする冷間鍛造性に優れた機械構造用鋼。
2. C: 0.4 to 1.1 wt%, Si: more than 1.5 to 2.
0 wt%, Mn: 0.10 to 0.9 wt%, P ≦ 0.030 wt%, S: 0.001 to 0.03 wt%, B: 0.0003 to 0.0150 wt%, Al: 0.01 to 0.5 wt%, N: 0.0015 to 0.0070 wt%, O ≦ 0.0030 wt% and Cr ≦ 0.10 wt%, and one or two of Cu: 0.10-1.0 wt% and Ni: 0.10-2.0 wt%, the balance being Fe and unavoidable impurities And the organization is ferritic.
A steel for machine structural use having excellent cold forgeability , characterized by being made of graphite and graphite or further cementite .
【請求項3】C:0.4 〜1.1 wt%、 Si:1.5 超〜2.
0 wt%、 Mn:0.10〜0.9 wt%、 P≦0.030 wt%、 S:0.001 〜0.03wt%、 B:0.0003〜0.0150wt%、 Al:0.01〜0.5 wt%、 N:0.0015〜0.0070wt%、 O≦0.0030wt% および Cr≦0.10wt% を含有し、かつ Nb:0.001 〜0.05wt% および Ti:0.001 〜0.05wt% のいずれか1種または2種を含有し、残部はFeおよび不
可避的不純物の組成よりなり、しかも、組織がフェライ
ト及び黒鉛あるいはさらにセメンタイトからなることを
特徴とする冷間鍛造性に優れた機械構造用鋼。
(3) C: 0.4 to 1.1 wt%, Si: more than 1.5 to 2.
0 wt%, Mn: 0.10 to 0.9 wt%, P ≦ 0.030 wt%, S: 0.001 to 0.03 wt%, B: 0.0003 to 0.0150 wt%, Al: 0.01 to 0.5 wt%, N: 0.0015 to 0.0070 wt%, It contains O ≦ 0.0030 wt% and Cr ≦ 0.10 wt%, and contains one or two of Nb: 0.001 to 0.05 wt% and Ti: 0.001 to 0.05 wt%, with the balance being Fe and inevitable impurities And the organization is ferritic.
A steel for machine structural use having excellent cold forgeability , characterized by being made of graphite and graphite or further cementite .
【請求項4】C:0.4 〜1.1 wt%、 Si:1.5 超〜2.
0 wt%、 Mn:0.10〜0.9 wt%、 P≦0.030 wt%、 S:0.001 〜0.03wt%、 B:0.0003〜0.0150wt%、 Al:0.01〜0.5 wt%、 N:0.0015〜0.0070wt%、 O≦0.0030wt% および Cr≦0.10wt% を含有し、かつ Cu:0.10〜1.0 wt% および Ni:0.10 〜2.0 wt% のいずれか1種または2種と、 Nb:0.001 〜0.05wt% および Ti:0.001 〜0.05wt% のいずれか1種または2種とを含有し、残部はFeおよび
不可避的不純物の組成よりなり、しかも、組織がフェラ
イト及び黒鉛あるいはさらにセメンタイトからなること
を特徴とする冷間鍛造性に優れた機械構造用鋼。
(4) C: 0.4 to 1.1 wt%, Si: more than 1.5 to 2.
0 wt%, Mn: 0.10 to 0.9 wt%, P ≦ 0.030 wt%, S: 0.001 to 0.03 wt%, B: 0.0003 to 0.0150 wt%, Al: 0.01 to 0.5 wt%, N: 0.0015 to 0.0070 wt%, O ≦ 0.0030 wt% and Cr ≦ 0.10 wt%, and one or two of Cu: 0.10 to 1.0 wt% and Ni: 0.10 to 2.0 wt%, Nb: 0.001 to 0.05 wt% and Ti : Contains 0.001 to 0.05 wt% of one or two kinds, the balance being composed of Fe and unavoidable impurities, and the structure is ferrous.
A steel for machine structural use excellent in cold forgeability, which is made of graphite and graphite or further cementite .
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