JP5257460B2 - Method of manufacturing age-hardening steel and machine parts - Google Patents

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Description

本発明は、時効硬化性鋼およびその鋼を用いた機械部品の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、熱間鍛造と切削加工によって所定の形状に加工された後、時効硬化処理(以下、単に「時効処理」ともいう。)が施され、当該時効処理によって所望の強度を確保することが行われる自動車、産業機械、建設機械などの機械部品を製造するための鋼、およびその鋼を用いて上記のような機械部品を製造する方法に関する。   The present invention relates to an age-hardening steel and a method for producing a machine part using the steel. More specifically, in the present invention, after being processed into a predetermined shape by hot forging and cutting, an age hardening treatment (hereinafter also simply referred to as “aging treatment”) is performed, and the desired strength is obtained by the aging treatment. The present invention relates to steel for manufacturing machine parts such as automobiles, industrial machines, construction machines, and the like, and a method of manufacturing such machine parts using the steel.

エンジンの高出力化、燃費向上を目指した軽量化などの観点から、自動車、産業機械、建設機械などの機械部品には、高い疲労強度が要求されている。また、一般に、上記の機械部品は、熱間鍛造により成形され、その後、切削加工によって所定の製品形状に仕上げられる。したがって、上記機械部品の素材となる鋼は良好な被削性を兼ね備えていなければならない。   High fatigue strength is required for machine parts such as automobiles, industrial machines, and construction machines from the viewpoints of higher engine output and lighter weight aimed at improving fuel efficiency. In general, the mechanical parts are formed by hot forging and then finished into a predetermined product shape by cutting. Therefore, the steel used as the material for the machine parts must have good machinability.

鋼の被削性を高めるためにはS含有量を多くすればよい。しかし、S含有量が多くなると鋼中の介在物のサイズが大きくなるので疲労強度の低下が生じる。したがって、疲労強度と被削性を両立させるために、良好な被削性が要求される成形段階では硬さを低く抑えることができ、一方、その後に時効処理を施して強度が要求される最終の製品段階では硬さを高くすることができる種々の技術が提案されている。   In order to improve the machinability of steel, the S content may be increased. However, when the S content increases, the size of inclusions in the steel increases, resulting in a decrease in fatigue strength. Therefore, in order to achieve both fatigue strength and machinability, it is possible to keep the hardness low in the molding stage where good machinability is required. Various technologies that can increase the hardness in the product stage have been proposed.

例えば、特許文献1には下記の製造方法が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses the following manufacturing method.

具体的には、「時効硬化機械部品の製造方法であって、質量%で、C:0.10〜0.25%、Si:0.10〜0.50%、Mn:0.60〜1.0%、S:0.01〜0.10%、Ti:0.005〜(4×N)%、V:0.10〜0.25%及びMo:0.05〜0.60%で、且つV+0.5Mo:0.50%未満、N:0.010〜0.030%及びCa:0.0001〜0.005%を含有し、残部はFe及び不純物からなる鋼を1000〜1300℃に加熱して熱間鍛造を900℃以上の温度T1で終了し、少なくとも900℃から、550〜450℃の範囲内にある温度T2までを10℃/秒以上の冷却速度で冷却し、該冷却に続いて550〜450℃の温度範囲に1分以上保持してから室温まで冷却し、更に切削加工を施した後、560〜650℃の温度で時効硬化処理することを特徴とする時効硬化機械部品の製造方法」が開示されている。   Specifically, “A method for producing an age-hardening machine component, in mass%, C: 0.10 to 0.25%, Si: 0.10 to 0.50%, Mn: 0.60 to 1 0.0%, S: 0.01 to 0.10%, Ti: 0.005 to (4 × N)%, V: 0.10 to 0.25% and Mo: 0.05 to 0.60% And V + 0.5Mo: less than 0.50%, N: 0.010 to 0.030% and Ca: 0.0001 to 0.005%, with the balance being steel made of Fe and impurities at 1000 to 1300 ° C. And the hot forging is finished at a temperature T1 of 900 ° C. or higher, and is cooled at a cooling rate of 10 ° C./second or higher from at least 900 ° C. to a temperature T2 in the range of 550 to 450 ° C. After that, hold it in the temperature range of 550 to 450 ° C for 1 minute or longer, cool it to room temperature, and perform further cutting. And then, the production method of age hardening machine parts which comprises treating age hardening at a temperature of five hundred and sixty to six hundred and fifty ° C. "is disclosed.

特許文献2には次の時効硬化鋼が開示されている。   Patent Document 2 discloses the following age hardened steel.

すなわち、「C:0.11〜0.60質量%、Si:0.03〜3.0質量%、Mn:0.01〜2.5質量%、Mo:0.3〜4.0質量%、V:0.05〜0.5質量%、Cr:0.1〜3.0質量%、残部がFeと不可避的不純物から成り、各成分間では、
4C+Mn+0.7Cr+0.6Mo−0.2V≧2.5、
C≧Mo/16+V/5.7、V+0.15Mo≧0.4
を満たす関係が成立しており、
圧延、鍛造、または溶体化処理後に、温度800℃から300℃の間は0.05〜10℃/秒の平均冷却速度で冷却され、
時効処理前においては、ベイナイト組織の面積率が50%以上で、かつ硬さは40HRC以下であり、
時効処理によって、硬さが時効処理前の硬さよりも7HRC以上高くなる時効硬化鋼」が開示されている。
That is, “C: 0.11 to 0.60 mass%, Si: 0.03 to 3.0 mass%, Mn: 0.01 to 2.5 mass%, Mo: 0.3 to 4.0 mass% , V: 0.05 to 0.5% by mass, Cr: 0.1 to 3.0% by mass, the balance is composed of Fe and inevitable impurities, and between each component,
4C + Mn + 0.7Cr + 0.6Mo−0.2V ≧ 2.5,
C ≧ Mo / 16 + V / 5.7, V + 0.15Mo ≧ 0.4
A relationship that satisfies
After rolling, forging, or solution treatment, cooling is performed at an average cooling rate of 0.05 to 10 ° C./second between a temperature of 800 ° C. and 300 ° C.,
Before the aging treatment, the area ratio of the bainite structure is 50% or more and the hardness is 40 HRC or less,
An age-hardening steel whose hardness is higher by 7 HRC or more than the hardness before the aging treatment is disclosed.

上記の鋼は、必要に応じてさらに、下記の4元素群のうちの少なくとも1つの元素群から選ばれる元素を含有してもよい。
(1)Al:0.001〜0.3質量%、N:0.005〜0.025質量%の群から選ばれる少なくとも1種、
(2)Nb:0.5質量%以下、Ti:0.5質量%以下、およびZr:0.5質量%以下の群から選ばれる少なくとも1種、
(3)Cu:1.0質量%以下、Ni:1.0質量%以下の群から選ばれる少なくとも1種、
(4)S:0.01〜0.20質量%、Ca:0.003〜0.010質量%、Pb:0.3質量%以下、およびBi:0.3質量%以下の群から選ばれる少なくとも1種。
The steel may further contain an element selected from at least one element group of the following four element groups as necessary.
(1) Al: at least one selected from the group of 0.001-0.3 mass%, N: 0.005-0.025 mass%,
(2) at least one selected from the group consisting of Nb: 0.5% by mass or less, Ti: 0.5% by mass or less, and Zr: 0.5% by mass or less,
(3) Cu: 1.0 mass% or less, Ni: at least one selected from the group of 1.0 mass% or less,
(4) S: 0.01 to 0.20 mass%, Ca: 0.003 to 0.010 mass%, Pb: 0.3 mass% or less, and Bi: 0.3 mass% or less At least one.

特開2008−88508号公報JP 2008-88508 A 特開2006−37177号公報JP 2006-37177 A

前述の特許文献1で提案された技術の場合、熱間鍛造後の冷却過程において、部品ごとに特定の温度域で所定の時間保持する必要がある。このため、特定の温度域での保持時間管理を可能にするために、例えば、専用の均熱炉を用いるなど、製造に際して設備上の制約が生じる場合がある。   In the case of the technique proposed in the above-mentioned Patent Document 1, it is necessary to hold for a predetermined time in a specific temperature range for each part in the cooling process after hot forging. For this reason, in order to enable management of the holding time in a specific temperature range, there may be a restriction on equipment in manufacturing, for example, using a dedicated soaking furnace.

特許文献2に開示されている鋼を用いた場合、段落[0031]に記載された実施例の結果によれば、切削加工を施す段階での硬さがHRCで27.9以上である。したがって、特許文献2で提案された鋼は、高い被削性が求められる部品の素材としては用い難いものである。   When steel disclosed in Patent Document 2 is used, according to the results of the example described in paragraph [0031], the hardness at the stage of cutting is 27.9 or more in HRC. Therefore, the steel proposed in Patent Document 2 is difficult to use as a material for parts that require high machinability.

両特許文献で提案されている鋼には、時効硬化を目的としてVが含有されている。しかし、Vは非常に高価な元素である。   The steels proposed in both patent documents contain V for the purpose of age hardening. However, V is a very expensive element.

Vは鋼中で炭化物を作り易く、時効処理などの付加的な熱処理を行わずとも、通常の熱間鍛造と鍛造後の冷却を行うだけでも、容易にVNおよび/またはVCとして析出することがある。一方、時効処理中の硬化量に影響するのは固溶Vである。このため、時効硬化性鋼にVを含有させる場合は、熱間鍛造中および、熱間鍛造後の冷却中にVを析出させないことが重要である。   V easily forms carbides in steel, and can be easily precipitated as VN and / or VC even by performing normal hot forging and cooling after forging without additional heat treatment such as aging treatment. is there. On the other hand, it is the solid solution V that affects the amount of curing during the aging treatment. For this reason, when V is contained in age-hardenable steel, it is important that V is not precipitated during hot forging and during cooling after hot forging.

しかし、前述の特許文献1および2に開示されている発明の場合、上述のような工夫がなされているとは必ずしもいえない。さらに、前記特許文献で提案された鋼は、Moを含有することが必須の要件となっている。Moは高価な元素であるうえに、Mo炭化物による時効硬化能を得るためには、Vよりも多量のMoの含有が必要となる場合もある。したがって、コストの面からはMoを非添加とすることが望ましい。しかし、MoはVと複合的に含有させることでVCによる時効硬化能を大きくする効果を有する。このため、Moの含有量を低減すると、十分な時効硬化能が得られなくなる場合がある。   However, in the case of the inventions disclosed in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, it cannot be said that the above-described device has been made. Furthermore, the steel proposed in the above-mentioned patent document is required to contain Mo. In addition to being an expensive element, Mo may need to contain a larger amount of Mo than V in order to obtain age hardening ability by Mo carbide. Therefore, it is desirable not to add Mo from the viewpoint of cost. However, Mo has the effect of increasing the age-hardening ability by VC by being compounded with V. For this reason, if the Mo content is reduced, sufficient age-hardening ability may not be obtained.

そこで、本発明の目的は、熱間鍛造後に切削加工を施して所定の形状に加工するに際して、Vの含有量が過度に多くならず、かつ成分としてMoを積極的に含有させなくとも、切削加工前硬さである熱間鍛造後の硬さが十分に低くて被削性に優れ、しかも、切削加工後に施される時効処理によって硬化し、機械部品に所望の強度を具備させることができる時効硬化性鋼を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to perform cutting after hot forging, and when processing into a predetermined shape, the content of V is not excessively increased, and even if Mo is not actively contained as a component, cutting is performed. Hardness after hot forging, which is the hardness before processing, is sufficiently low and excellent in machinability. Further, it can be cured by an aging treatment performed after cutting, and a machine part can have a desired strength. It is to provide age hardenable steel.

具体的には、本発明の目的は、時効処理前の硬さがHVで280以下であって、時効処理によって疲労強度が50MPa以上向上し、さらに、時効処理後の疲労強度が、S含有量が0.05%以上の場合には340MPa以上、S含有量が0.05%未満の場合には370MPa以上である時効硬化性鋼を提供することである。さらに、上記の時効硬化性鋼を用いて機械部品を製造する方法を提供することも本発明の目的である。   Specifically, the object of the present invention is that the hardness before aging treatment is 280 or less in HV, the fatigue strength is improved by 50 MPa or more by the aging treatment, and the fatigue strength after aging treatment is S content. It is to provide an age-hardenable steel that is 340 MPa or more when the content is 0.05% or more and 370 MPa or more when the S content is less than 0.05%. Furthermore, it is also an object of the present invention to provide a method for producing a machine part using the above age-hardening steel.

本発明者らは、前記の課題を解決するために、まず、化学組成を種々に調整した鋼を用いて、時効処理中に析出させる元素についての基礎的な調査を実施した。その結果、下記(a)〜(d)の知見を得た。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors first conducted a basic investigation on elements to be precipitated during aging treatment using steels having various chemical compositions. As a result, the following findings (a) to (d) were obtained.

(a)時効処理中に析出させる元素は、時効処理温度での化合物(2次相)の生成能が強いことに加えて、熱間鍛造中にはマトリックスに固溶した状態で存在するものでなければならない。したがって、析出開始温度があまり高い元素は不適当であり、Vを用いるのがよい。   (A) The elements precipitated during the aging treatment are present in a solid solution state in the matrix during hot forging, in addition to the strong ability to form a compound (secondary phase) at the aging treatment temperature. There must be. Therefore, an element having a very high precipitation start temperature is inappropriate, and V should be used.

Vの場合、高温からの放冷時の炭化物の析出ピークが750〜700℃程度であって、例えば、Nb、Tiなど他の炭化物形成元素と比べて低い。しかも、例えば、0.3質量%のVと0.1質量%のCを含む鋼においては、Vは一旦マトリックス中に固溶すると850℃付近までは析出しないため、鍛造中の析出を抑制することが比較的容易である。   In the case of V, the precipitation peak of carbide during cooling from a high temperature is about 750 to 700 ° C., and is lower than other carbide forming elements such as Nb and Ti, for example. Moreover, for example, in a steel containing 0.3 mass% V and 0.1 mass% C, V does not precipitate up to around 850 ° C. once it is dissolved in the matrix, thus suppressing precipitation during forging. It is relatively easy.

(b)時効処理前の段階で固溶Vを確保するために必要な事項の一つは、熱間鍛造時の固溶Nを固定することである。熱間鍛造時に固溶Nが存在すると、鍛造中および鍛造後の冷却中に当該固溶NはVと結びついてVNとして析出してしまう。Nは鋼中に不可避的に混入する元素であって、VNが析出を開始する温度はVCよりも高い。例えば、0.2質量%のVと0.015質量%のNを含有する鋼におけるVNの析出開始温度を公知のVNの溶解度積を用いて計算すると、1150〜1100℃程度になる。この温度は一般的な熱間鍛造温度に相当する。   (B) One of the matters necessary for securing the solid solution V at the stage before the aging treatment is to fix the solid solution N at the time of hot forging. If solid solution N exists during hot forging, the solid solution N is combined with V and precipitated as VN during forging and cooling after forging. N is an element inevitably mixed in the steel, and the temperature at which VN starts to precipitate is higher than VC. For example, when the precipitation start temperature of VN in a steel containing 0.2% by mass of V and 0.015% by mass of N is calculated using the known solubility product of VN, it becomes about 1150 to 1100 ° C. This temperature corresponds to a general hot forging temperature.

(c)時効処理前の段階で固溶Vを確保するために必要な事項のもう一つは、熱間鍛造後の組織の主相(つまり、面積率が50%以上の相)をベイナイトにすることである。VCは、オーステナイトがフェライトへ変態する際に相界面で析出しやすい。したがって、熱間鍛造後の冷却中に初析フェライトが生成した場合には固溶Vの量が減少するので、後に行う時効処理中に析出して鋼を所望の硬さに硬化するのに必要な量の固溶Vが確保できなくなる。ここでいう面積率とは、後述の実施例に示す方法により、鋼材の断面の二次元写真から測定した鋼組織の相分率のことである。   (C) Another matter necessary for securing the solid solution V at the stage before the aging treatment is that the main phase of the structure after hot forging (that is, the phase ratio of 50% or more) is bainite. It is to be. VC tends to precipitate at the phase interface when austenite transforms into ferrite. Therefore, when proeutectoid ferrite is generated during cooling after hot forging, the amount of solute V decreases, so it is necessary to precipitate during subsequent aging treatment and harden the steel to the desired hardness. A sufficient amount of solute V cannot be secured. The area ratio referred to here is a phase fraction of the steel structure measured from a two-dimensional photograph of the cross section of the steel material by the method shown in the examples described later.

(d)TiとNbは時効処理によって炭化物を形成し、析出する元素である。しかし、TiCとNbCは鋼への溶解度がVCと比べると小さいため、時効処理前の状態での固溶Tiと固溶Nbの量は、固溶V量と比べると少ない。したがって、TiとNbは単独で含有させても十分な時効硬化能を得ることができない。ところが、TiとNbをVと同時に含有させると、複合的に析出することにより、TiとNbを単独で含有させた鋼と比べた場合はもちろんのこと、Vを単独で含有させた鋼と比べても大きな時効硬化能を得ることができる。   (D) Ti and Nb are elements that form and precipitate carbides by aging treatment. However, since TiC and NbC are less soluble in steel than VC, the amount of solute Ti and solute Nb in the state before aging treatment is less than the amount of solute V. Therefore, sufficient age-hardening ability cannot be obtained even if Ti and Nb are contained alone. However, when Ti and Nb are contained at the same time as V, they are precipitated in a composite manner, so that when compared with steel containing Ti and Nb alone, it is compared with steel containing V alone. However, a large age-hardening ability can be obtained.

そこで次に、本発明者らは、Vを含む鋼を熱間鍛造し、熱間鍛造後の冷却条件を種々に変化させて、Moを含まずとも組織の主相をベイナイト化できる条件を調査した。さらに、それらの鋼に時効処理を施した際の時効硬化能を調査した。その結果、下記(e)〜(i)の知見を得た。   Then, next, the inventors hot forged steel containing V, changed the cooling conditions after hot forging in various ways, and investigated the conditions under which the main phase of the structure could be bainite without containing Mo. did. Furthermore, the age hardening ability when aging treatment was given to those steel was investigated. As a result, the following findings (e) to (i) were obtained.

(e)熱間鍛造に際して、1000〜1300℃に加熱して熱間鍛造を行い、特定の温度以上で当該熱間鍛造を終了すれば、変態前のオーステナイト粒径が小さくなりすぎないので、焼入れ性が確保できる。   (E) During hot forging, heating to 1000-1300 ° C. to perform hot forging, and if the hot forging is finished at a specific temperature or higher, the austenite grain size before transformation does not become too small. Sex can be secured.

(f)熱間鍛造終了温度から900℃まで任意の速度で冷却した後、900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度が特定の値以上である条件で冷却すれば、初析フェライトの生成を抑えることができる。したがって、冷却中のVCの析出を抑えることができる。   (F) After cooling at an arbitrary rate from the hot forging end temperature to 900 ° C., cooling is performed under the condition that the average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C. is a specific value or more. Can be suppressed. Therefore, precipitation of VC during cooling can be suppressed.

(g)熱間鍛造中の冷却に際して、500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度がある特定の値以下であれば、冷却中のマルテンサイト変態を抑えることができる。したがって、冷却後の硬さが過度に高くなることはない。   (G) When cooling during hot forging, if the average cooling rate in the temperature range of 500 to 150 ° C. is below a certain value, martensitic transformation during cooling can be suppressed. Therefore, the hardness after cooling does not become excessively high.

(h)上記のような冷却過程を経た鋼材は、熱間鍛造後の硬さ(つまり、時効処理前の硬さ)が低いので被削性に優れる。このため、容易に所定形状に切削加工することができる。   (H) The steel material that has undergone the cooling process as described above has excellent machinability since the hardness after hot forging (that is, the hardness before aging treatment) is low. For this reason, it can be easily cut into a predetermined shape.

(i)上述の制御冷却を施された鋼材は、時効処理によって、固溶状態のVがVCとして析出して時効硬化するため、容易に強化する。   (I) The steel material subjected to the above-described controlled cooling is easily strengthened because V in a solid solution is precipitated as VC and age hardened by aging treatment.

本発明は、上記の知見を基にしてなされたもので、その要旨は下記(1)の時効硬化性鋼ならびに下記(2)および(3)の上記時効硬化性鋼を用いた機械部品の製造方法にある。   The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and the gist thereof is the manufacture of machine parts using the age-hardening steel (1) below and the age-hardening steels (2) and (3) below. Is in the way.

(1)時効硬化性鋼であって、質量%で、C:0.025〜0.25%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.50〜1.8%、P:0.05%以下、S:0.10%以下、Cr:0.05〜0.6%、Al:0.06%以下、Ti:0.005〜0.20%、V:0.10〜0.60%およびN:0.012%以下を含有し、さらに、必要に応じて、Cu:0.6%以下、Ni:0.6%以下、Mo:0.1%以下、Nb:0.1%以下、B:0.005%以下、Ca:0.005%以下およびBi:0.4%以下のうちの1種以上の成分を含み、残部はFeおよび不純物からなり、かつ、下記の(1)式および(2)式を満足する化学組成を有し、ベイナイトの面積率が50%以上の組織を有することを特徴とする時効硬化性鋼。
C/V≧0.20・・・(1)
N/Ti≦0.60・・・(2)
上記の(1)式および(2)式の中の元素記号はその元素の含有量(質量%)を意味する。
(1) Age-hardenable steel in mass%, C: 0.025 to 0.25%, Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 0.50 to 1.8%, P: 0.05% or less, S: 0.10% or less, Cr: 0.05-0.6%, Al: 0.06% or less, Ti: 0.005-0.20%, V: 0.10 0.60% and N: 0.012% or less, and if necessary, Cu: 0.6% or less, Ni: 0.6% or less, Mo: 0.1% or less, Nb: 0 1% or less, B: 0.005% or less, Ca: 0.005% or less, and Bi: 0.4% or less, and the balance is Fe and impurities. An age-hardening steel having a chemical composition satisfying the formulas (1) and (2) and having a structure with an area ratio of bainite of 50% or more.
C / V ≧ 0.20 ... (1)
N / Ti ≦ 0.60 (2)
The element symbols in the above formulas (1) and (2) mean the content (% by mass) of the element.

(2)機械部品の製造方法であって、上記(1)に記載の鋼を1000℃以上の温度で加熱し、仕上げ温度が950℃以上である熱間鍛造を施し、その後900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度が5℃/秒以上で、500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度が20℃/秒以下である条件で冷却し、さらに、切削加工を施した後に560〜700℃の温度で時効処理を施すことを特徴とする機械部品の製造方法。   (2) A method for manufacturing a machine part, wherein the steel described in (1) above is heated at a temperature of 1000 ° C or higher, subjected to hot forging with a finishing temperature of 950 ° C or higher, and then 900 to 500 ° C. Cooling is performed under the condition that the average cooling rate in the temperature range is 5 ° C./second or more and the average cooling rate in the temperature range of 500 to 150 ° C. is 20 ° C./second or less, and after performing cutting, 560 to 700 ° C. A process for producing a machine part, characterized in that an aging treatment is carried out at a temperature of

(3)機械部品の製造方法であって、上記(1)に記載の鋼を熱間鍛造したのち、950℃以上の温度で溶体化処理を施し、900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度が5℃/秒以上で、500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度が20℃/秒以下である条件で冷却し、さらに、切削加工を施した後に560〜700℃の温度で時効処理を施すことを特徴とする機械部品の製造方法。   (3) A method of manufacturing a machine part, wherein after hot forging the steel described in (1) above, solution treatment is performed at a temperature of 950 ° C. or higher, and an average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C. Is 5 ° C./second or more, and is cooled under the condition that the average cooling rate in the temperature range of 500 to 150 ° C. is 20 ° C./second or less. Further, after performing the cutting process, aging treatment is performed at a temperature of 560 to 700 ° C. A method for manufacturing a machine part, characterized by comprising:

900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度とは、900℃と500℃との温度差400℃を、900℃から500℃まで冷却するのに要した時間で除したものをいう。同様に、500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度とは、500℃と150℃との温度差350℃を、500℃から150℃まで冷却するのに要した時間で除したものをいう。   The average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C. is obtained by dividing the temperature difference of 400 ° C. between 900 ° C. and 500 ° C. by the time required for cooling from 900 ° C. to 500 ° C. Similarly, the average cooling rate in the temperature range of 500 to 150 ° C. means a temperature difference of 350 ° C. between 500 ° C. and 150 ° C. divided by the time required for cooling from 500 ° C. to 150 ° C.

本発明の時効硬化性鋼は、自動車、産業機械、建設機械などの機械部品の素材として使用することができる。また、本発明の鋼を使用して本発明方法によって機械部品を製造すれば、熱間鍛造と切削加工を施して所定の形状に加工するに際しては、切削加工前硬さが低く被削性に優れ、しかも、切削加工の後に施される時効処理によって硬化し、所望の強度を有する機械部品が得られる。   The age-hardening steel of the present invention can be used as a material for machine parts such as automobiles, industrial machines, and construction machines. In addition, if a machine part is manufactured by the method of the present invention using the steel of the present invention, when performing hot forging and cutting into a predetermined shape, the hardness before cutting is low and machinability is achieved. Further, it is cured by an aging treatment performed after cutting, and a mechanical part having a desired strength can be obtained.

実施例で用いた平滑小野式回転曲げ疲労試験片の形状を示す図である。図中の数値は寸法(単位:mm)を示す。It is a figure which shows the shape of the smooth Ono type | formula rotation bending fatigue test piece used in the Example. The numerical value in a figure shows a dimension (unit: mm).

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「%」は「質量%」を意味する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail. In addition, “%” of the content of each element means “mass%”.

(A)化学組成:
C:0.025〜0.25%
Cは、Vと結合して炭化物を形成し、鋼を強化する。しかしながら、Cの含有量が0.025%未満では、VCの析出駆動力が小さくなってVCが析出し難くなるため、所望の強化効果が得られない。一方、Cの含有量が0.25%を超えると、Vと結合しないCがFeと炭化物を形成し、時効処理前の組織を強化してしまうため、被削性が低下する。したがって、Cの含有量を0.025〜0.25%とした。Cの含有量は0.20%以下とすることが好ましい。
(A) Chemical composition:
C: 0.025 to 0.25%
C combines with V to form carbides and strengthens the steel. However, if the C content is less than 0.025%, the VC deposition driving force becomes small and VC is difficult to precipitate, so the desired strengthening effect cannot be obtained. On the other hand, when the content of C exceeds 0.25%, C that does not bond with V forms Fe and carbides and strengthens the structure before aging treatment, so that machinability is lowered. Therefore, the content of C is set to 0.025 to 0.25%. The C content is preferably 0.20% or less.

Si:0.05〜0.50%
Siは、製鋼時の脱酸元素として有用であると同時に、マトリックスに固溶して鋼の強度を向上させる作用を有する。これらの効果を十分に得るためには、Siは0.05%以上の含有量が必要である。しかしながら、Siの含有量が過剰になると、鋼の熱間加工性および被削性の低下を招き、特に、その含有量が0.50%を超えると、鋼の熱間加工性および被削性の低下が著しくなる。したがって、Siの含有量を0.05〜0.50%とした。Siの含有量は0.10%以上とすることが好ましい。一方、Siの含有量は0.40%以下とすることが好ましい。
Si: 0.05 to 0.50%
Si is useful as a deoxidizing element at the time of steel making, and at the same time, has an action of improving the strength of the steel by dissolving in a matrix. In order to sufficiently obtain these effects, Si must have a content of 0.05% or more. However, when the Si content is excessive, the hot workability and machinability of the steel are deteriorated. In particular, when the content exceeds 0.50%, the hot workability and machinability of the steel are caused. The reduction of the becomes remarkable. Therefore, the Si content is set to 0.05 to 0.50%. The Si content is preferably 0.10% or more. On the other hand, the Si content is preferably 0.40% or less.

Mn:0.50〜1.8%
Mnは、強度と焼入れ性を向上させる元素であると同時に、鋼中でMnSを形成して被削性を向上させる作用を有する。これらの効果を十分に得るためには、Mnは少なくとも0.50%の含有量が必要である。しかしながら、Mnの含有量が1.8%を超えると、過剰なMnの固溶強化によって被削性および熱間加工性の低下が非常に著しくなる。したがって、Mnの含有量を0.50〜1.8%とした。Mnの含有量は0.60%以上とすることが好ましい。一方、Mnの含有量は1.7%以下とすることが好ましく、1.5%以下とすることが一層好ましい。
Mn: 0.50 to 1.8%
Mn is an element that improves the strength and hardenability, and at the same time has the effect of improving the machinability by forming MnS in the steel. In order to sufficiently obtain these effects, the Mn content needs to be at least 0.50%. However, if the content of Mn exceeds 1.8%, the machinability and hot workability are significantly lowered due to excessive solid solution strengthening of Mn. Therefore, the content of Mn is set to 0.50 to 1.8%. The Mn content is preferably 0.60% or more. On the other hand, the Mn content is preferably 1.7% or less, and more preferably 1.5% or less.

P:0.05%以下
Pは、不純物として不可避的に含有される元素であり、靱性を低下させる。Pの含有量が0.05%を超えると、靱性の低下が非常に著しくなる。したがって、Pの含有量を0.05%以下とした。Pの含有量は0.04%以下とすることが好ましい。
P: 0.05% or less P is an element that is inevitably contained as an impurity, and lowers toughness. When the P content exceeds 0.05%, the toughness is extremely lowered. Therefore, the content of P is set to 0.05% or less. The P content is preferably 0.04% or less.

S:0.10%以下
Sは、不純物として不可避的に含有される元素である。他方、Sは鋼中でMnと結合しMnSを形成して被削性を向上させるので、被削性が必要なときには積極的に含有させる。被削性向上の効果を十分に得るにはS含有量を0.01%以上とすることが望ましい。しかしながら、Sの含有量が高くなると、Mnの固溶量は少なくなり、また粗大化したMnSが疲労破壊の起点となるため疲労強度が低下する。特にSの含有量が0.10%を超えると、疲労強度の低下が著しくなる。したがって、Sの含有量を0.10%以下とした。より高い疲労強度が要求される場合には、Sの含有量は0.05%未満とすることが好ましく、0.02%以下とすることが一層好ましい。一方、疲労強度よりもSの被削性改善効果を優先して積極的に含有させる場合には、0.05%以上のSを含有させるのが望ましい。
S: 0.10% or less S is an element inevitably contained as an impurity. On the other hand, S combines with Mn in steel to form MnS to improve machinability, so it is positively incorporated when machinability is required. In order to sufficiently obtain the effect of improving machinability, the S content is desirably set to 0.01% or more. However, as the S content increases, the solid solution amount of Mn decreases, and the coarsened MnS serves as a starting point for fatigue fracture, resulting in a decrease in fatigue strength. In particular, when the S content exceeds 0.10%, the fatigue strength is significantly reduced. Therefore, the content of S is set to 0.10% or less. When higher fatigue strength is required, the S content is preferably less than 0.05%, and more preferably 0.02% or less. On the other hand, in the case where the effect of improving the machinability of S is given priority over the fatigue strength, it is desirable to contain 0.05% or more of S.

Cr:0.05〜0.6%
Crは、焼入れ性を高めベイナイトの面積率を大きくすることで疲労強度を高める。この効果を得るためにはCrは0.05%以上の含有量が必要である。しかしながら、Crの含有量が0.6%を超えると、焼入れ性が高くなりすぎて切削時の被削性を低下させ、さらに、セメンタイトを安定化させることで時効処理中のVCの析出を遅らせてしまう。したがって、Crの含有量を0.05〜0.6%とした。Crの含有量は0.45%未満とすることが好ましく、0.30%未満とすることが一層好ましい。
Cr: 0.05-0.6%
Cr increases the fatigue strength by increasing the hardenability and increasing the area ratio of bainite. In order to obtain this effect, the Cr content needs to be 0.05% or more. However, if the Cr content exceeds 0.6%, the hardenability becomes too high and the machinability at the time of cutting is lowered, and further, the precipitation of VC during the aging treatment is delayed by stabilizing the cementite. End up. Therefore, the Cr content is set to 0.05 to 0.6%. The Cr content is preferably less than 0.45%, and more preferably less than 0.30%.

Al:0.06%以下
Alは、不純物として不可避的に含有される元素である。Alは、脱酸を目的に意図して含有させる場合もある。脱酸効果を十分に得るには、Alは0.005%以上の含有量とすることが好ましい。しかし、鋼中のAlの残留量が0.06%を超えると靱性が低下する。したがって、Alの含有量を0.06%以下とした。Alの含有量は0.05%以下とすることが好ましい。
Al: 0.06% or less Al is an element inevitably contained as an impurity. In some cases, Al is intentionally contained for the purpose of deoxidation. In order to obtain a sufficient deoxidation effect, the Al content is preferably 0.005% or more. However, if the residual amount of Al in the steel exceeds 0.06%, the toughness decreases. Therefore, the Al content is set to 0.06% or less. The Al content is preferably 0.05% or less.

Ti:0.005〜0.20%
Tiは、TiNとしてNを固定することで、鍛造中および鍛造後の冷却中におけるVNの析出を抑制する。この効果を十分に得るためには、Tiは0.005%以上の含有量とする必要がある。N量に対して過剰な固溶状態のTiは、時効処理によりVと複合的に析出するので、硬さを上昇させる効果がある。しかし、Tiの含有量が0.20%よりも多くなると、鍛造時の加熱中においても粗大なTiCが析出し、靱性を低下させてしまう。したがって、Tiの含有量を0.005〜0.20%とした。Tiの含有量は、0.01%以上とすることが好ましい。時効処理前の硬さを低くしたい場合は、Tiの含有量は0.06%以下とすることが好ましく、0.04%以下とすれば一層好ましい。一方、時効処理前の硬さが多少高くなっても、高い時効処理後の硬さを得て疲労強度を向上させたい場合は、0.06%を超えるTiを含有させるのが望ましい。高い時効処理後の硬さを得たい場合のTi含有量は0.15%未満とすることが好ましい。
Ti: 0.005 to 0.20%
Ti fixes N as TiN, thereby suppressing the precipitation of VN during forging and cooling after forging. In order to sufficiently obtain this effect, Ti needs to have a content of 0.005% or more. Ti in an excessive solid solution state with respect to the amount of N precipitates in combination with V by aging treatment, and thus has an effect of increasing the hardness. However, if the Ti content is more than 0.20%, coarse TiC precipitates even during heating during forging, thereby reducing toughness. Therefore, the content of Ti is set to 0.005 to 0.20%. The Ti content is preferably 0.01% or more. When it is desired to reduce the hardness before the aging treatment, the Ti content is preferably 0.06% or less, and more preferably 0.04% or less. On the other hand, even if the hardness before the aging treatment is somewhat high, when it is desired to improve the fatigue strength by obtaining a high hardness after the aging treatment, it is desirable to contain Ti exceeding 0.06%. When it is desired to obtain a high hardness after aging treatment, the Ti content is preferably less than 0.15%.

V:0.10〜0.60%
Vは、本発明の鋼における重要な元素である。Vは、時効処理の際にCと結合して微細なVCを形成することで、強度を高める作用がある。この効果を十分に得るためには、Vは0.10%以上の含有量が必要である。しかしながら、Vの含有量が過剰になると、熱間鍛造時の加熱においても未固溶の炭窒化物が残りやすくなって靱性の低下を招き、特に、その含有量が0.60%を超えると、靱性の低下が著しくなり、さらに、被削性も著しく低下する。したがって、Vの含有量を0.10〜0.60%とした。被削性を重視する場合のVの含有量は、上記の範囲内で少な目にすればよい。一方、被削性を多少犠牲にしてでも強度を重視する場合のVの含有量は、上記の範囲内で多目にすればよい。
V: 0.10 to 0.60%
V is an important element in the steel of the present invention. V has the effect of increasing strength by being combined with C to form fine VC during aging treatment. In order to sufficiently obtain this effect, V needs to have a content of 0.10% or more. However, when the content of V is excessive, undissolved carbonitride tends to remain even during heating during hot forging, leading to a decrease in toughness. In particular, when the content exceeds 0.60%. The toughness is significantly reduced, and the machinability is also significantly reduced. Therefore, the content of V is set to 0.10 to 0.60%. The content of V in the case where the machinability is regarded as important may be small within the above range. On the other hand, the content of V in the case where the strength is important even if the machinability is sacrificed to some extent may be set within the above range.

N:0.012%以下
Nは、本発明鋼においてはVをVNとして固定してしまうため、好ましくない元素である。また、その含有量が多くなりすぎると、Nを固定するためのTi量が多くなり、それに伴って生成されるTiNは粗大になって靱性を低下させる。したがって、Nの含有量を0.012%以下とした。Nの含有量は0.010%以下とすることが好ましく、0.008%以下とすることが一層好ましい。
N: 0.012% or less N is an undesirable element because V is fixed as VN in the steel of the present invention. Moreover, when the content increases too much, the amount of Ti for fixing N increases, and TiN produced along with it becomes coarse and lowers toughness. Therefore, the N content is set to 0.012% or less. The N content is preferably 0.010% or less, and more preferably 0.008% or less.

C/V:0.20以上
CとVの含有量は、下記の(1)式を満たす必要がある。
C/V≧0.20・・・(1)
ただし、(1)式におけるCおよびVは、それぞれの含有量(質量%)を表す。
C / V: 0.20 or more The content of C and V needs to satisfy the following formula (1).
C / V ≧ 0.20 ... (1)
However, C and V in the formula (1) represent respective contents (mass%).

CおよびVは、時効処理中にVCとして析出するため、それらの含有量の比、すなわち「C/V」はVCの析出挙動に大きく影響する。「C/V」の値が0.20未満であると、一部のVが余ってしまい時効硬化に寄与しなくなるため不経済である。また、Vが余っている状態では、Cが余っている状態よりも析出物が粗大化しやすいため時効硬化能が低下する。したがって、「C/V」の値を0.20以上とした。「C/V」の値は0.25以上とすることが好ましい。一方、「C/V」はCが0.25%、Vが0.10%の場合の2.5であっても構わない。   Since C and V precipitate as VC during the aging treatment, the ratio of their contents, that is, “C / V” greatly affects the precipitation behavior of VC. When the value of “C / V” is less than 0.20, a part of V is left over and does not contribute to age hardening, which is uneconomical. Further, in the state where V is surplus, the age-hardening ability is lowered because precipitates are likely to be coarser than in the state where C is surplus. Therefore, the value of “C / V” is set to 0.20 or more. The value of “C / V” is preferably 0.25 or more. On the other hand, “C / V” may be 2.5 when C is 0.25% and V is 0.10%.

N/Ti:0.60以下
NとTiの含有量は下記の(2)式を満たす必要がある。
N/Ti≦0.60・・・(2)
ただし、(2)式におけるNとTiは、それぞれの含有量(質量%)を表す。
N / Ti: 0.60 or less The content of N and Ti must satisfy the following formula (2).
N / Ti ≦ 0.60 (2)
However, N and Ti in the formula (2) represent respective contents (mass%).

鍛造中および鍛造後の冷却中に固溶Nが存在すると、固溶NがVをVNとして固定してしまうため、一部のVが時効硬化に使われないことになる。したがって、固溶NがVをVNとして固定することを抑制するために、NとTiの含有量の比、すなわち「N/Ti」の値を0.60以下にする。「N/Ti」の値は0.50以下とすることが好ましく、0.40以下とすることがより好ましい。「N/Ti」の値は0.35以下とすればより一層好ましい。一方、「N/Ti」の値はいくら小さくなっても構わないため、下限は設けない。   If solid solution N exists during forging and cooling after forging, since solid solution N fixes V as VN, a part of V is not used for age hardening. Therefore, in order to suppress solid solution N from fixing V as VN, the ratio of the content of N and Ti, that is, the value of “N / Ti” is set to 0.60 or less. The value of “N / Ti” is preferably 0.50 or less, and more preferably 0.40 or less. The value of “N / Ti” is more preferably 0.35 or less. On the other hand, since the value of “N / Ti” can be as small as possible, no lower limit is provided.

本発明の時効硬化性鋼の化学組成の一つは、上述の元素の他、残部がFeおよび不純物からなるものである。なお、不純物とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に原料の鉱石、スクラップ、耐火物などから、あるいは製造環境から混入するものを指す。   One of the chemical compositions of the age-hardenable steel of the present invention is that the balance is Fe and impurities in addition to the elements described above. In addition, an impurity refers to what mixes from raw materials ore, scrap, refractory, etc. or from a manufacturing environment when manufacturing steel materials industrially.

本発明の時効硬化性鋼の化学組成の他の一つは、Feの一部に代えて、Cu、Ni、Mo、Nb、B、CaおよびBiのうちの1種以上の元素を含有するものである。以下、これらの任意元素の作用効果と、含有量の限定理由について説明する。   Another chemical composition of the age-hardenable steel of the present invention contains one or more elements of Cu, Ni, Mo, Nb, B, Ca and Bi instead of part of Fe It is. Hereinafter, the effect of these arbitrary elements and the reason for limiting the content will be described.

Cu、Ni、MoおよびNbは、いずれも、疲労強度を高める作用を有する。このため、より大きな疲労強度を得たい場合には、これらの元素を含有させてもよい。以下、Cu、Ni、MoおよびNbについて説明する。   Cu, Ni, Mo and Nb all have an effect of increasing fatigue strength. For this reason, when it is desired to obtain a greater fatigue strength, these elements may be contained. Hereinafter, Cu, Ni, Mo and Nb will be described.

Cu:0.6%以下
Cuは、少量であれば固溶強化によって、多量であれば時効処理時の析出強化によって、それぞれ疲労強度を向上させる作用を有するので、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Cuの含有量が0.6%を超えると、熱間加工性が低下する。したがって、含有させる場合のCu量を0.6%以下とした。含有させる場合のCu量は0.5%以下とすることが好ましい。一方、前記したCuの疲労強度を高める効果を確実に得るためには、含有させる場合のCu量は、0.1%以上とすることが望ましい。
Cu: 0.6% or less Cu has a function of improving fatigue strength by solid solution strengthening if it is a small amount and by precipitation strengthening at the time of aging treatment if it is a large amount. Good. However, when the Cu content exceeds 0.6%, the hot workability decreases. Therefore, the Cu content in the case of inclusion is set to 0.6% or less. When Cu is contained, the amount of Cu is preferably 0.5% or less. On the other hand, in order to reliably obtain the effect of increasing the fatigue strength of Cu described above, the amount of Cu in the case of inclusion is preferably 0.1% or more.

Ni:0.6%以下
Niは、疲労強度を向上させる作用を有し、さらに、Cuによる熱間加工性の低下を抑制する作用も有するので、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Niの含有量が0.6%を超えると、コストが嵩むことに加えて上記の効果も飽和する。したがって、含有させる場合のNi量を0.6%以下とした。含有させる場合のNi量は0.5%以下とすることが好ましい。一方、前記したNiの効果を確実に得るためには、含有させる場合のNi量は、0.1%以上とすることが望ましい。
Ni: 0.6% or less Ni has an action of improving fatigue strength, and further has an action of suppressing a decrease in hot workability due to Cu, and may be contained as necessary. However, if the Ni content exceeds 0.6%, the above effect is saturated in addition to the increase in cost. Therefore, the Ni content in the case of inclusion is set to 0.6% or less. When Ni is contained, the amount of Ni is preferably 0.5% or less. On the other hand, in order to reliably obtain the effect of Ni described above, the amount of Ni in the case of inclusion is preferably 0.1% or more.

Mo:0.1%以下
Moは、Vと複合的に炭化物を形成することで、鋼の時効硬化能を向上させて疲労強度を向上させる作用を有するので、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Moは非常に高価な元素であるため、含有量が多くなると鋼の製造コストが増大してしまう。したがって、含有させる場合のMo量を0.1%以下とした。含有させる場合のMo量は0.08%以下とすることが好ましい。一方、前記したMoの効果を確実に得るためには、含有させる場合のMo量は、0.01%以上とすることが望ましい。
Mo: 0.1% or less Mo has a function of improving age-hardening ability of steel by forming carbides in combination with V, so that fatigue strength is improved. Therefore, Mo may be included as necessary. . However, since Mo is a very expensive element, if the content increases, the manufacturing cost of steel increases. Therefore, the Mo amount in the case of inclusion is set to 0.1% or less. When Mo is contained, the Mo amount is preferably 0.08% or less. On the other hand, in order to reliably obtain the effect of Mo described above, the amount of Mo in the case of inclusion is preferably 0.01% or more.

Nb:0.1%以下
Nbは、Vと複合的に炭化物を形成することで、鋼の時効硬化能を向上させて疲労強度を向上させる作用を有するので、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Nbの含有量が0.1%を超えると、鍛造時の加熱中に粗大なNb炭窒化物が生成し、靱性を劣化させる。したがって、含有させる場合のNb量を0.1%以下とした。含有量させる場合のNb量は0.05%以下とすることが好ましい。一方、前記したNbの効果を確実に得るためには、含有させる場合のNb量は、0.005%以上とすることが望ましい。
Nb: 0.1% or less Nb has the effect of improving the age-hardening ability of steel by forming carbides in combination with V, so that fatigue strength is improved. . However, if the Nb content exceeds 0.1%, coarse Nb carbonitrides are generated during heating during forging, and the toughness is deteriorated. Therefore, the Nb content in the case of inclusion is set to 0.1% or less. When Nb is contained, the Nb content is preferably 0.05% or less. On the other hand, in order to surely obtain the effect of Nb described above, the amount of Nb in the case of inclusion is preferably 0.005% or more.

上記のCu、Ni、MoおよびNbは、そのうちのいずれか1種のみ、または、2種以上の複合で含有させることができる。含有させる場合の上記元素の合計含有量は、CuとNiがそれぞれ0.6%で、MoとNbがそれぞれ0.1%の場合の1.4%であってもよいが、1.2%以下とすることが好ましい。   Said Cu, Ni, Mo, and Nb can be contained only in any 1 type or 2 or more types of composites. When included, the total content of the above elements may be 1.4% when Cu and Ni are each 0.6% and Mo and Nb are each 0.1%, but 1.2% The following is preferable.

B:0.005%以下
Bは、本発明鋼の焼入れ性を高め、ベイナイトの面積率を大きくする作用を有するので、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Bの含有量が0.005%を超えても上記の効果は飽和する。したがって、含有させる場合のB量を0.005%以下とした。含有させる場合のBの量は0.003%以下とすることが好ましく、0.0025%以下とすることが一層好ましい。一方、前記したBの焼入れを高めてベイナイトの面積率を大きくする効果を確実に得るためには、含有させる場合のB量は、0.0005%以上とすることが望ましい。
B: 0.005% or less B has the effect of increasing the hardenability of the steel of the present invention and increasing the area ratio of bainite, and may be contained as necessary. However, the above effect is saturated even if the B content exceeds 0.005%. Therefore, the B content when contained is set to 0.005% or less. When B is contained, the amount of B is preferably 0.003% or less, and more preferably 0.0025% or less. On the other hand, in order to surely obtain the effect of increasing the quenching of B and increasing the area ratio of bainite, the B content in the case of inclusion is preferably 0.0005% or more.

CaおよびBiは、いずれも、被削性を高める作用を有する。このため、より良好な被削性を得たい場合には、これらの元素を含有させてもよい。以下、CaおよびBiについて説明する。   Both Ca and Bi have an effect of improving machinability. For this reason, when it is desired to obtain better machinability, these elements may be contained. Hereinafter, Ca and Bi will be described.

Ca:0.005%以下
Caは、被削性を向上させる作用を有するので、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Caの含有量が0.005%を超えると、熱間加工性の低下をきたす。したがって、含有させる場合のCa量を0.005%以下とした。含有量させる場合のCa量は0.0035%以下とすることが好ましい。一方、前記したCaの被削性向上効果を確実に得るためには、含有させる場合のCa量は、0.0005%以上とすることが望ましい。
Ca: 0.005% or less Ca has an effect of improving machinability, and may be contained as necessary. However, when the Ca content exceeds 0.005%, the hot workability is deteriorated. Therefore, the Ca content in the case of inclusion is set to 0.005% or less. When Ca is contained, the Ca content is preferably 0.0035% or less. On the other hand, in order to reliably obtain the above-described effect of improving the machinability of Ca, the Ca content when contained is preferably 0.0005% or more.

Bi:0.4%以下
Biは、被削性を向上させる作用を有するので、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Biの含有量が0.4%を超えると、熱間加工性の低下をきたす。したがって、含有させる場合のBi量を0.4%以下とした。含有させる場合のBiの量は0.35%以下とすることが好ましい。一方、前記したBiの被削性向上効果を確実に得るためには、含有させる場合のBiの量は、0.03%以上とすることが望ましい。
Bi: 0.4% or less Bi has an effect of improving the machinability and may be contained as necessary. However, when the Bi content exceeds 0.4%, hot workability is deteriorated. Therefore, the Bi content in the case of inclusion is set to 0.4% or less. When Bi is included, the amount of Bi is preferably 0.35% or less. On the other hand, in order to surely obtain the above-described effect of improving the machinability of Bi, the amount of Bi when contained is preferably 0.03% or more.

上記のCaおよびBiは、そのうちのいずれか1種のみ、または、2種の複合で含有させることができる。含有させる場合のこれらの元素の合計含有量は、Caが0.005%でBiが0.4%の場合の0.405%であってもよいが、0.3%以下とすることが好ましい。   Said Ca and Bi can be contained only in any 1 type or 2 types of composites. When included, the total content of these elements may be 0.405% when Ca is 0.005% and Bi is 0.4%, but is preferably 0.3% or less. .

上記CuからBiまでの任意成分を含有する鋼においても前記の(1)式および(2)式を満足する必要がある。   It is necessary to satisfy the above formulas (1) and (2) even in the steel containing optional components from Cu to Bi.

(B)組織:
VCを最大限に利用するためには時効処理前においては、多量の初析フェライトの生成は好ましくない。さらに、被削性の観点から、多量のマルテンサイトの生成も好ましくない。このため、本発明の時効硬化性鋼の時効処理前における組織の主相は、中間組織であるベイナイトである必要がある。すなわち、十分な被削性と固溶Vを確保するために、時効処理前における組織は、ベイナイトの面積率が50%以上になる必要がある。上記ベイナイトの面積率は70%以上であることが好ましく、ベイナイト単相、つまり、ベイナイトの面積率が100%であることが最も好ましい。ベイナイトの面積率が100%未満の場合、主相であるベイナイト以外の相は、初析フェライト、パーライトおよびマルテンサイトである。被削性の観点からは、マルテンサイトの面積率は少ないほど好ましい。
(B) Organization:
In order to make maximum use of VC, a large amount of pro-eutectoid ferrite is not preferable before aging treatment. Furthermore, the production of a large amount of martensite is not preferable from the viewpoint of machinability. For this reason, the main phase of the structure before the aging treatment of the age-hardening steel of the present invention needs to be bainite which is an intermediate structure. That is, in order to ensure sufficient machinability and solid solution V, the area ratio of bainite needs to be 50% or more in the structure before the aging treatment. The area ratio of the bainite is preferably 70% or more, and most preferably the bainite single phase, that is, the area ratio of bainite is 100%. When the area ratio of bainite is less than 100%, phases other than bainite which is the main phase are pro-eutectoid ferrite, pearlite, and martensite. From the viewpoint of machinability, the smaller the martensite area ratio, the better.

上記したベイナイトを主相とする組織は、前記(A)項で述べた化学組成を有する鋼に、例えば、次の(i)あるいは(ii)の処理を施すことによって得ることができる。
(i)1000℃以上の温度で加熱し、仕上げ温度が950℃以上である熱間鍛造を施し、その後900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度が5℃/秒以上で、500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度が20℃/秒以下である条件で冷却する。
(ii)熱間鍛造したのち、950℃以上の温度で溶体化処理を施し、900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度が5℃/秒以上で、500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度が20℃/秒以下である条件で冷却する。
The structure having bainite as the main phase can be obtained by, for example, subjecting the steel having the chemical composition described in the above section (A) to the following treatment (i) or (ii).
(I) Heat at a temperature of 1000 ° C. or higher, perform hot forging with a finishing temperature of 950 ° C. or higher, and then average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C. is 5 ° C./second or higher and 500 to 150 ° C. The temperature is cooled under the condition that the average cooling rate in the temperature range is 20 ° C./second or less.
(Ii) After hot forging, solution treatment is performed at a temperature of 950 ° C. or higher, and the average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C. is 5 ° C./second or higher, and the average cooling in the temperature range of 500 to 150 ° C. Cooling is performed under the condition that the speed is 20 ° C./second or less.

(C)本発明に係る機械部品の製造方法:
本発明に係る機械部品は、Vの析出強化の効果を十分に得るために、所定の手法によって鍛造あるいは溶体化処理した後、時効処理を施す。以下、このことについて説明する。
(C) Manufacturing method of machine parts according to the present invention:
The mechanical component according to the present invention is subjected to an aging treatment after forging or solution treatment by a predetermined method in order to sufficiently obtain the effect of precipitation strengthening of V. This will be described below.

熱間鍛造に供する材料(熱間鍛造用素材)としては、インゴットを分塊圧延したビレット、連続鋳造材を分塊圧延したビレット、あるいはこれらのビレットを熱間圧延または熱間鍛造した棒鋼など、どのようなものでよい。しかしながら、熱間鍛造用素材の化学組成は前記(A)項で述べたものでなければならない。   As materials used for hot forging (hot forging materials), billets obtained by ingot rolling ingots, billets obtained by rolling ingots from continuous casting materials, or steel bars obtained by hot rolling or hot forging these billets, What is good. However, the chemical composition of the material for hot forging must be as described in the above section (A).

(C−1)熱間鍛造とその後の冷却:
熱間鍛造用素材の加熱温度は1000℃以上とする必要がある。これは、加熱温度が1000℃を下回ると、未固溶のVCが固溶しないからである。加熱温度が過度に高くなるとエネルギーコストが大きくなることに加えてスケールロスも多くなる。このため、加熱温度は1300℃以下が望ましい。
(C-1) Hot forging and subsequent cooling:
The heating temperature of the hot forging material needs to be 1000 ° C. or higher. This is because when the heating temperature is below 1000 ° C., undissolved VC does not dissolve. When the heating temperature is excessively high, the energy cost is increased and the scale loss is increased. For this reason, the heating temperature is desirably 1300 ° C. or lower.

上記の温度域に加熱した後、熱間鍛造を行う。熱間鍛造後に冷却したままの状態から切削加工して所定の形状に加工する場合には、特に、熱間鍛造の仕上げ温度を950℃以上としなければならない。熱間鍛造の仕上げ温度が950℃未満の場合には、低い温度で再結晶が起こることになるため、生成したオーステナイト粒は小さくなって焼入れ性が確保できず、ベイナイトの面積率が50%以上の組織が得られない。したがって、鍛造の仕上げ温度は950℃以上とする。熱間鍛造の仕上げ温度は1000℃以上とすることが好ましい。一方、熱間鍛造の仕上げ温度は、1250℃以下とすることが好ましい。   After heating to the above temperature range, hot forging is performed. When cutting into a predetermined shape by cutting from a state of being cooled after hot forging, the hot forging finishing temperature must be 950 ° C. or more. When the finishing temperature of hot forging is less than 950 ° C., recrystallization occurs at a low temperature. Therefore, the generated austenite grains become small and hardenability cannot be secured, and the area ratio of bainite is 50% or more. The organization of can not be obtained. Therefore, the finishing temperature for forging is 950 ° C. or higher. The finishing temperature for hot forging is preferably 1000 ° C. or higher. On the other hand, the finishing temperature of hot forging is preferably 1250 ° C. or lower.

熱間鍛造後に冷却したままの状態から切削加工して所定の形状に加工する場合には、上記の熱間鍛造の仕上げ温度で鍛造を終了した後の冷却において、900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度は5℃/秒以上でなければならない。900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度が5℃/秒を下回ると、初析フェライトが多量に生成して固溶V量も減少してしまう。そのため、この温度範囲の平均冷却速度は5℃/秒以上でなければならない。この温度範囲の平均冷却速度を大きくするにつれて設備上の制約が大きくなる。したがって、上記の平均冷却速度は100℃/秒以下であることが望ましい。   In the case of cutting into a predetermined shape after being cooled after hot forging, in the cooling after finishing forging at the finishing temperature of the above hot forging, in the temperature range of 900 to 500 ° C. The average cooling rate must be at least 5 ° C / second. When the average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C. is less than 5 ° C./second, a large amount of proeutectoid ferrite is generated and the amount of solid solution V is also reduced. Therefore, the average cooling rate in this temperature range must be 5 ° C./second or more. As the average cooling rate in this temperature range is increased, the constraints on the facility increase. Therefore, the average cooling rate is desirably 100 ° C./second or less.

熱間鍛造後に冷却したままの状態から切削加工して所定の形状に加工する場合には、さらに、500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度は20℃/秒以下とすることが必要である。500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度が速く、20℃/秒を超えると、組織に多量のマルテンサイトが混在するようになって硬さが高くなり、被削性が低下する。そのため、上記温度範囲の平均冷却速度は20℃/秒以下でなければならない。一方、冷却速度があまりに遅くなると生産性が低下する。したがって、上記の平均冷却速度は0.01℃/秒以上であることが望ましい。   When cutting into a predetermined shape after being cooled after hot forging, the average cooling rate in the temperature range of 500 to 150 ° C. needs to be 20 ° C./second or less. . When the average cooling rate in the temperature range of 500 to 150 ° C. is fast and exceeds 20 ° C./second, a large amount of martensite is mixed in the structure, the hardness is increased, and the machinability is lowered. Therefore, the average cooling rate in the above temperature range must be 20 ° C./second or less. On the other hand, if the cooling rate becomes too slow, the productivity decreases. Therefore, the average cooling rate is desirably 0.01 ° C./second or more.

900〜500℃および500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度をそれぞれ、上記の範囲にするための具体的な方法としては、例えば、油冷処理、スプレーによって水を吹き付けながら冷却する方法などがあげられる。上記の平均冷却速度が達成できる方法であれば、どのような方法でもよい。   Specific methods for setting the average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C. and 500 to 150 ° C. to the above ranges are, for example, oil cooling treatment, a method of cooling while spraying water by spraying, and the like. can give. Any method may be used as long as the above average cooling rate can be achieved.

150℃未満の温度域での冷却速度は、本発明の作用効果に影響するものではない。したがって、900〜500℃の温度範囲および500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度がそれぞれ、上記の範囲であれば、150℃から室温までの冷却速度は、特に制御する必要はない。   The cooling rate in the temperature range below 150 ° C. does not affect the function and effect of the present invention. Therefore, if the average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C and the temperature range of 500 to 150 ° C is the above range, the cooling rate from 150 ° C to room temperature does not need to be controlled.

前記(A)項で述べた化学組成を有する鋼の場合、前述した条件で熱間鍛造およびその後の冷却を行うことで、硬さを容易にHVで280以下にすることができる。   In the case of the steel having the chemical composition described in the item (A), the hardness can be easily reduced to 280 or less in HV by performing hot forging and subsequent cooling under the above-described conditions.

(C−2)溶体化処理とその後の冷却:
熱間鍛造において上述の条件を満たすことが困難な場合は、上述の条件を満たすことなく熱間鍛造を行い、さらに、所定の溶体化処理を行うことで上述の条件を満たした場合と同等の性能を得ることができる。ここでは溶体化処理とその後の冷却の条件について述べる。
(C-2) Solution treatment and subsequent cooling:
When it is difficult to satisfy the above-mentioned conditions in hot forging, hot forging is performed without satisfying the above-mentioned conditions, and further, the same condition as when the above-mentioned conditions are satisfied by performing a predetermined solution treatment Performance can be obtained. Here, the conditions for solution treatment and subsequent cooling are described.

溶体化処理を施す場合は、熱間鍛造条件に特別な制約はなく、設備上問題がない程度の一般的な条件での鍛造方法、例えば、1200℃に加熱した後に熱間鍛造を行い、大気中で室温まで放冷する方法でもよい。しかしながら、加熱温度が過度に高くなるとエネルギーコストが大きくなることに加えてスケールロスも多くなる。このため、加熱温度の上限は1300℃以下として熱間鍛造することが望ましい。   When solution treatment is performed, there are no special restrictions on hot forging conditions, forging methods under general conditions that do not cause problems in equipment, for example, hot forging after heating to 1200 ° C. The method of standing to cool to room temperature may be used. However, when the heating temperature is excessively high, the energy cost is increased and the scale loss is increased. For this reason, it is desirable to perform hot forging with the upper limit of the heating temperature being 1300 ° C. or lower.

溶体化処理温度は950℃以上とする必要がある。これは、溶体化処理温度が950℃を下回ると、未固溶のVCが固溶しないからである。溶体化処理温度が過度に高くなるとエネルギーコストが大きくなることに加えてスケールロスも多くなる。このため、溶体化処理温度は1300℃以下が望ましい。   The solution treatment temperature needs to be 950 ° C. or higher. This is because undissolved VC does not dissolve when the solution treatment temperature falls below 950 ° C. When the solution treatment temperature is excessively high, the energy cost is increased and the scale loss is increased. For this reason, the solution treatment temperature is desirably 1300 ° C. or lower.

上記の温度で溶体化処理した後の冷却において、900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度は5℃/秒以上でなければならない。900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度が5℃/秒を下回ると、初析フェライトが多量に生成して固溶V量も減少してしまう。そのため、この温度範囲の平均冷却速度は5℃/秒以上でなければならない。この範囲の平均冷却速度を大きくするにつれて設備上の制約が大きくなる。したがって、上記の平均冷却速度は100℃/秒以下であることが望ましい。   In cooling after solution treatment at the above temperature, the average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C. must be 5 ° C./second or more. When the average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C. is less than 5 ° C./second, a large amount of proeutectoid ferrite is generated and the amount of solid solution V is also reduced. Therefore, the average cooling rate in this temperature range must be 5 ° C./second or more. As the average cooling rate in this range is increased, the facility restrictions increase. Therefore, the average cooling rate is desirably 100 ° C./second or less.

さらに、500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度は20℃/秒以下とすることが必要である。500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度が速く、20℃/秒を超えると、組織に多量のマルテンサイトが混在するようになって硬さが高くなり、被削性が低下する。そのため、上記温度範囲の平均冷却速度は20℃/秒以下でなければならない。一方、冷却速度があまりに遅くなると生産性が低下する。したがって、上記の平均冷却速度は0.01℃/秒以上であることが望ましい。   Furthermore, the average cooling rate in the temperature range of 500 to 150 ° C. needs to be 20 ° C./second or less. When the average cooling rate in the temperature range of 500 to 150 ° C. is fast and exceeds 20 ° C./second, a large amount of martensite is mixed in the structure, the hardness is increased, and the machinability is lowered. Therefore, the average cooling rate in the above temperature range must be 20 ° C./second or less. On the other hand, if the cooling rate becomes too slow, the productivity decreases. Therefore, the average cooling rate is desirably 0.01 ° C./second or more.

先に述べたように、900〜500℃および500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度をそれぞれ、上記の範囲にするための具体的な方法としては、例えば、油冷処理、スプレーによって水を吹き付けながら冷却する方法などがあげられる。しかし、上記の平均冷却速度が達成できる方法であれば、どのような方法でもよい。さらに、150℃未満の温度域での冷却速度は、本発明の作用効果に影響するものではない。したがって、900〜500℃の温度範囲および500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度がそれぞれ、上記の範囲であれば、150℃から室温までの冷却速度は、特に制御する必要はない。   As described above, specific methods for bringing the average cooling rate in the temperature ranges of 900 to 500 ° C. and 500 to 150 ° C. into the above ranges are, for example, oil cooling treatment, water by spraying, and the like. A method of cooling while spraying is mentioned. However, any method may be used as long as the above average cooling rate can be achieved. Furthermore, the cooling rate in a temperature range of less than 150 ° C. does not affect the operational effects of the present invention. Therefore, if the average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C and the temperature range of 500 to 150 ° C is the above range, the cooling rate from 150 ° C to room temperature does not need to be controlled.

前記(A)項で述べた化学組成を有する鋼の場合、熱間鍛造した後、前述した条件で溶体化処理およびその後の冷却を行うことで、硬さを容易にHVで280以下にすることができる。   In the case of steel having the chemical composition described in (A) above, after hot forging, solution treatment and subsequent cooling are performed under the conditions described above to easily reduce the hardness to 280 or less in HV. Can do.

(C−3)切削加工:
前記(C−1)項で述べた条件で、熱間鍛造とその後の冷却を施された鋼、あるいは、(C−2)項で述べた条件で、熱間鍛造後の溶体化処理およびその後の冷却を施された鋼は、次に切削加工を施されて所定の機械部品形状に加工される。
(C-3) Cutting:
Steel subjected to hot forging and subsequent cooling under the conditions described in the section (C-1), or solution treatment after hot forging under the conditions described in the section (C-2) and thereafter Next, the steel subjected to the above cooling is subjected to cutting and processed into a predetermined machine part shape.

(A)項で述べた化学組成を有する鋼の場合、(C−1)項で述べた条件で、熱間鍛造およびその後の冷却を施すか、または、(C−2)項で述べた条件で、熱間鍛造後の溶体化処理およびその後の冷却を行うことで、硬さがHVで280以下になるので、容易に所定の機械部品形状に切削加工することができる。この切削加工の条件は特に限定されるものではなく、所定形状の機械部品に加工できるものでありさえすればよい。   In the case of steel having the chemical composition described in the section (A), hot forging and subsequent cooling are performed under the conditions described in the section (C-1), or the conditions described in the section (C-2). Thus, by performing solution treatment after hot forging and subsequent cooling, the hardness becomes 280 or less in HV, so that it can be easily cut into a predetermined machine part shape. The conditions for this cutting process are not particularly limited, as long as they can be machined into machine parts having a predetermined shape.

(C−4)時効処理:
時効処理は、560〜700℃の温度で行わなければならない。時効処理温度が700℃を超えると、組織自体が焼き戻されて軟化してしまう。一方、時効処理温度が560℃を下回ると、Vの拡散が遅くなるために時効処理に要する時間が長くなるので、生産性の低下および熱処理コストの増大をきたす。
(C-4) Aging treatment:
The aging treatment must be performed at a temperature of 560 to 700 ° C. When the aging temperature exceeds 700 ° C., the structure itself is tempered and softened. On the other hand, when the aging treatment temperature is lower than 560 ° C., the diffusion of V is slowed down, so that the time required for the aging treatment becomes long, so that productivity is lowered and heat treatment cost is increased.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

[実施例1]
実施例1は、S含有量の低い鋼を対象とした例である。
[Example 1]
Example 1 is an example for steel with a low S content.

表1に示す化学組成の鋼A1〜T1を、50kg真空溶解炉によって溶製した。   Steels A1 to T1 having chemical compositions shown in Table 1 were melted in a 50 kg vacuum melting furnace.

表1における鋼A1〜O1および鋼R1は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼である。一方、鋼P1、鋼Q1、鋼S1および鋼T1は、化学組成が本発明で規定する条件から外れた鋼である。   Steels A1 to O1 and Steel R1 in Table 1 are steels whose chemical compositions are within the range defined by the present invention. On the other hand, steel P1, steel Q1, steel S1, and steel T1 are steels whose chemical compositions deviate from the conditions defined in the present invention.

各鋼のインゴットは、1250℃加熱した後、直径45mmの棒鋼に熱間鍛造した。熱間鍛造した直径45mmの棒鋼は、一旦大気中で放冷して室温まで冷却した後、さらに、1250℃に加熱し、部品形状への鍛造を想定し、仕上げ温度を1100℃として、直径30mmの棒鋼に熱間鍛造した。   Each steel ingot was heated at 1250 ° C. and hot forged into a steel bar having a diameter of 45 mm. The hot-forged steel bar with a diameter of 45 mm is once cooled in the atmosphere and cooled to room temperature, then heated to 1250 ° C., assuming forging into a part shape, the finishing temperature is 1100 ° C., and the diameter is 30 mm. Hot forged into steel bars.

上記の熱間鍛造を行った後、表2に示す各試験番号について、シャワーで少量の水を吹きかけながらの冷却(試験番号2)、送風機による強制風冷(試験番号23)、水冷(試験番号24)、大気中での放冷(試験番号5)および油冷(試験番号1、3、4、6〜22、25および26)を行って、室温まで冷却した。試験番号5については、上記大気中での放冷の後、さらに溶体化処理を施した。溶体化処理は1100℃で30分加熱した後、油冷により室温まで冷却した。   After performing the above hot forging, for each test number shown in Table 2, cooling while spraying a small amount of water in the shower (test number 2), forced air cooling with a blower (test number 23), water cooling (test number) 24), air cooling (test number 5) and oil cooling (test numbers 1, 3, 4, 6-22, 25, and 26) were performed in the atmosphere, and the mixture was cooled to room temperature. Test No. 5 was further subjected to solution treatment after being allowed to cool in the air. The solution treatment was heated at 1100 ° C. for 30 minutes and then cooled to room temperature by oil cooling.

表2中の各試験番号における平均冷却速度は、市販のS25C鋼を別途用意し、直径が30mmで長さが100mmの試験片に加工した後、底面に設けた深さ50mmの穴の底に熱電対をとりつけて測定したものである。すなわち、上記S25C鋼の直径が30mmで長さが100mmの試験片を1100℃に加熱した後に、シャワーで少量の水を吹きかけながらの冷却、送風機による強制風冷、水冷および油冷の各冷却方法で冷却を行って測定したものである。   The average cooling rate for each test number in Table 2 is prepared separately from commercially available S25C steel, processed into a test piece with a diameter of 30 mm and a length of 100 mm, and then at the bottom of a hole with a depth of 50 mm provided on the bottom surface. Measured with a thermocouple attached. That is, after heating a test piece having a diameter of 30 mm and a length of 100 mm of the S25C steel to 1100 ° C., cooling while spraying a small amount of water in a shower, forced air cooling by a blower, water cooling, and oil cooling each cooling method It was measured by cooling with.

各試験番号について、冷却後の棒鋼のうちの一部は、時効処理を施さない状態(すなわち、冷却ままの状態)で、棒鋼の両端部を100mmずつ切り落としてから試験片を切り出し、組織、硬さおよび疲労強度の調査を行った。一方、各試験番号について、冷却後の棒鋼の残りは、580〜650℃で1〜4時間保持する時効処理を施し、棒鋼の両端部を100mmずつ切り落としてから試験片を切り出し、硬さおよび疲労強度の調査を行った。   For each test number, a part of the steel bar after cooling was not subjected to an aging treatment (that is, in a cooled state), and both ends of the steel bar were cut off by 100 mm each, and then a test piece was cut out to obtain a structure, a hard The thickness and fatigue strength were investigated. On the other hand, for each test number, the rest of the steel bar after cooling was subjected to an aging treatment that was held at 580 to 650 ° C. for 1 to 4 hours. A strength study was conducted.

組織調査は、次のようにして実施した。つまり、棒鋼の長手方向に垂直、かつ、R/2部(「R」は棒鋼の半径を表す。)を含む断面を切り出した後、鏡面研磨してナイタールで腐食した試験片を準備した。光学顕微鏡を用いて、倍率200倍で、視野の大きさを220μm×180μmとしてランダムに各3視野の写真を撮影し、組織における相を同定した。また、上記の各視野について画像解析を行って、ベイナイト、初析フェライト、パーライトおよびマルテンサイトの面積率を求めた。   The organizational survey was conducted as follows. That is, after cutting out a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel bar and including R / 2 part (“R” represents the radius of the steel bar), a specimen that was mirror-polished and corroded with nital was prepared. Using an optical microscope, photographs of three fields of view were randomly taken at a magnification of 200 times and a field size of 220 μm × 180 μm to identify phases in the tissue. In addition, image analysis was performed for each of the above fields of view, and the area ratios of bainite, proeutectoid ferrite, pearlite, and martensite were obtained.

硬さ測定は、次のようにして実施した。直径30mmの棒鋼を横断し、切断面が被検面となるように樹脂埋めして鏡面研磨して試験片を準備した。JIS Z 2244(2009)における「ビッカース硬さ試験−試験方法」に準拠して、被検面のR/2部付近10点について、試験力を9.8Nとして実施し、上記10点の値を算術平均して求めた。   Hardness measurement was performed as follows. A test piece was prepared by crossing a steel bar with a diameter of 30 mm, filling the resin so that the cut surface became the test surface, and mirror polishing. In accordance with “Vickers hardness test-test method” in JIS Z 2244 (2009), the test force was set at 9.8 N for 10 points near the R / 2 part of the test surface. Obtained by arithmetic averaging.

疲労強度は、平滑小野式回転曲げ疲労試験片を採取して調査した。すなわち、図1に示す平行部の直径と長さがそれぞれ、8mmと18mmの形状の平滑小野式回転曲げ疲労試験片を、棒鋼の中心から鍛造方向に平行に採取し、室温、大気中、回転数3400rpmの条件で小野式回転曲げ疲労試験を行った。上記の条件下で、応力付加繰返し数10回において破断しない最大の応力を疲労強度とした。The fatigue strength was investigated by collecting a smooth Ono type rotating bending fatigue test piece. That is, the smooth ono-type rotating bending fatigue test pieces having a diameter and length of 8 mm and 18 mm, respectively, shown in FIG. An Ono type rotating bending fatigue test was performed under the condition of several 3400 rpm. Under the above conditions, the maximum stress which does not break in stressing repeated several 10 7 times was fatigue strength.

表2に、各試験番号について、冷却ままの状態(つまり、時効処理前)の組織、ならびに、時効処理前後の硬さおよび疲労強度を併せて示す。なお、表2においては、組織における「相」を、ベイナイトを「B」、パーライトを「P」、初析フェライトを「F」、マルテンサイトを「M」と表記した。さらに、時効による硬さ上昇量である時効硬化量を「ΔHV」で、時効による疲労強度上昇量を「Δσw」と表記した。   Table 2 shows the structure of each test number in the cooled state (that is, before the aging treatment), and the hardness and fatigue strength before and after the aging treatment. In Table 2, “phase” in the structure is expressed as “B” for bainite, “P” for pearlite, “F” for proeutectoid ferrite, and “M” for martensite. Furthermore, the amount of age hardening, which is the amount of increase in hardness due to aging, was expressed as “ΔHV”, and the amount of increase in fatigue strength due to aging was expressed as “Δσw”.

表2から明らかなように、本発明で規定する化学組成と組織を有する試験番号1〜20の場合、時効処理前は硬さがHVで280以下であり被削性に優れ、時効処理による疲労強度の上昇量が50MPa以上で、時効処理後の疲労強度が410MPa以上と優れている。   As is clear from Table 2, in the case of test numbers 1 to 20 having the chemical composition and structure defined in the present invention, the hardness before aging treatment is 280 or less in HV and excellent in machinability, fatigue due to aging treatment The increase in strength is 50 MPa or more, and the fatigue strength after aging treatment is excellent at 410 MPa or more.

これに対して、本発明の規定から外れた試験番号21〜26の場合には、目標とする性能が得られていない。   On the other hand, in the case of test numbers 21 to 26 that are out of the definition of the present invention, the target performance is not obtained.

試験番号21の場合は、鋼P1がVを含まないことに加えて、時効処理前の組織におけるベイナイトの面積率が12%と低い。このため、時効処理による硬さ上昇量(以下、「時効硬化量」という。)が小さく、時効処理後の疲労強度が低い。   In the case of test number 21, in addition to steel P1 not containing V, the area ratio of bainite in the structure before aging treatment is as low as 12%. For this reason, the amount of increase in hardness due to aging treatment (hereinafter referred to as “age hardening”) is small, and the fatigue strength after aging treatment is low.

試験番号22の場合は、鋼Q1のC含有量が少なく、「C/V」の値も小さい。したがって、VCの析出量が少なくなるので、時効硬化量が小さく、時効処理後の疲労強度が低い。   In the case of test number 22, the C content of steel Q1 is small, and the value of “C / V” is also small. Therefore, since the precipitation amount of VC decreases, the age hardening amount is small, and the fatigue strength after the aging treatment is low.

試験番号23の場合は、鋼A1の化学組成は本発明の規定を満たすものの、900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度が遅いので、時効処理前の組織におけるベイナイトの面積率が27%と低い。このため、時効硬化量が小さく、時効処理後の疲労強度が低い。   In the case of test number 23, although the chemical composition of steel A1 satisfies the provisions of the present invention, the average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C. is slow, so the area ratio of bainite in the structure before aging treatment is 27%. Low. For this reason, the age hardening amount is small, and the fatigue strength after the aging treatment is low.

試験番号24の場合は、鋼R1の化学組成は本発明の規定を満たすものの、500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度が速すぎるので、時効処理前の組織におけるマルテンサイトの面積率が90%と高く、ベイナイトの面積率が10%と低い。このため、時効処理前の硬さはHVで329であって高すぎる。   In the case of test number 24, although the chemical composition of the steel R1 satisfies the provisions of the present invention, the average cooling rate in the temperature range of 500 to 150 ° C. is too high, so the martensite area ratio in the structure before aging treatment is 90 %, And the area ratio of bainite is as low as 10%. For this reason, the hardness before an aging treatment is 329 in HV, and is too high.

試験番号25の場合は、鋼S1のN含有量が高く、「N/Ti」の値も大きすぎる。したがって、Vが時効処理前にVNとして析出するので、時効硬化量が小さく、時効処理後の疲労強度が低い。   In the case of the test number 25, the N content of the steel S1 is high and the value of “N / Ti” is too large. Therefore, since V precipitates as VN before the aging treatment, the amount of age hardening is small and the fatigue strength after the aging treatment is low.

試験番号26の場合は、鋼T1の「N/Ti」の値が大きすぎる。したがって、Vが時効処理前にVNとして析出するので、時効硬化量が小さく、時効処理後の疲労強度が低い。   In the case of test number 26, the value of “N / Ti” of steel T1 is too large. Therefore, since V precipitates as VN before the aging treatment, the amount of age hardening is small and the fatigue strength after the aging treatment is low.

Figure 0005257460
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[実施例2]
実施例2はS含有量の高い鋼を対象とする例である。
[Example 2]
Example 2 is an example for steel with a high S content.

表3に示す化学組成の鋼A2〜Q2を、50kg真空溶解炉によって溶製した。   Steels A2 to Q2 having chemical compositions shown in Table 3 were melted in a 50 kg vacuum melting furnace.

表3における鋼A2〜L2は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼である。一方、鋼M2〜Q2は、化学組成が本発明で規定する条件から外れた鋼である。   Steels A2 to L2 in Table 3 are steels whose chemical compositions are within the range defined by the present invention. On the other hand, the steels M2 to Q2 are steels whose chemical compositions deviate from the conditions specified in the present invention.

各鋼のインゴットは、1250℃加熱した後、直径45mmの棒鋼に熱間鍛造した。熱間鍛造した直径45mmの棒鋼は、一旦大気中で放冷して室温まで冷却した後、さらに、1250℃に加熱し、部品形状への鍛造を想定し、仕上げ温度を1100℃として、直径30mmの棒鋼に熱間鍛造した。   Each steel ingot was heated at 1250 ° C. and hot forged into a steel bar having a diameter of 45 mm. The hot-forged steel bar with a diameter of 45 mm is once cooled in the atmosphere and cooled to room temperature, then heated to 1250 ° C., assuming forging into a part shape, the finishing temperature is 1100 ° C., and the diameter is 30 mm. Hot forged into steel bars.

上記の熱間鍛造を行った後、表4に示す各試験番号について、シャワーで少量の水を吹きかけながらの冷却(試験番号29)、油冷(試験番号27、28、30〜35、37〜41、および43〜47)、送風機による強制風冷(試験番号42)および大気中での放冷(試験番号36)を行って、室温まで冷却した。試験番号36については、上記大気中での放冷の後、さらに溶体化処理を施した。溶体化処理は1100℃で30分加熱した後、油冷により室温まで冷却した。   After performing the above hot forging, for each test number shown in Table 4, cooling while spraying a small amount of water in a shower (test number 29), oil cooling (test numbers 27, 28, 30-35, 37- 41 and 43 to 47), forced air cooling with a blower (test number 42) and air cooling (test number 36) were performed, and the mixture was cooled to room temperature. Test number 36 was further subjected to a solution treatment after being allowed to cool in the air. The solution treatment was heated at 1100 ° C. for 30 minutes and then cooled to room temperature by oil cooling.

表4中の各試験番号における平均冷却速度も実施例1の場合と同様に、市販のS25C鋼を別途用意し、直径が30mmで長さが100mmの試験片に加工した後、底面に設けた深さ50mmの穴の底に熱電対をとりつけて測定したものである。すなわち、上記S25C鋼の直径が30mmで長さが100mmの試験片を1100℃に加熱した後に、シャワーで少量の水を吹きかけながらの冷却、油冷および送風機による強制風冷の各冷却方法で冷却を行って測定したものである。   Similarly to the case of Example 1, the average cooling rate for each test number in Table 4 was prepared separately from commercially available S25C steel, processed into a test piece having a diameter of 30 mm and a length of 100 mm, and then provided on the bottom surface. It is measured by attaching a thermocouple to the bottom of a hole having a depth of 50 mm. That is, after heating the test piece of S25C steel with a diameter of 30 mm and a length of 100 mm to 1100 ° C., cooling with a small amount of water in a shower, cooling with oil cooling and forced air cooling with a blower. And measured.

各試験番号について、冷却後の棒鋼のうちの一部は、時効処理を施さない状態(すなわち、冷却ままの状態)で、棒鋼の両端部を100mmずつ切り落としてから試験片を切り出し、組織、硬さおよび疲労強度の調査を行った。一方、各試験番号について、冷却後の棒鋼の残りは、580〜650℃で1〜4時間保持する時効処理を施し、棒鋼の両端部を100mmずつ切り落としてから試験片を切り出し、硬さおよび疲労強度の調査を行った。   For each test number, a part of the steel bar after cooling was not subjected to an aging treatment (that is, in a cooled state), and both ends of the steel bar were cut off by 100 mm each, and then a test piece was cut out to obtain a structure, a hard The thickness and fatigue strength were investigated. On the other hand, for each test number, the rest of the steel bar after cooling was subjected to an aging treatment that was held at 580 to 650 ° C. for 1 to 4 hours. A strength study was conducted.

組織調査は、次のようにして実施した。つまり、棒鋼の長手方向に垂直、かつ、R/2部(「R」は棒鋼の半径を表す。)を含む断面を切り出した後、鏡面研磨してナイタールで腐食した試験片を準備した。光学顕微鏡を用いて、倍率200倍で、視野の大きさを220μm×180μmとしてランダムに各3視野の写真を撮影し、組織における相を同定した。また、上記の各視野について画像解析を行って、ベイナイト、初析フェライト、パーライトおよびマルテンサイトの面積率を求めた。   The organizational survey was conducted as follows. That is, after cutting out a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel bar and including R / 2 part (“R” represents the radius of the steel bar), a specimen that was mirror-polished and corroded with nital was prepared. Using an optical microscope, photographs of three fields of view were randomly taken at a magnification of 200 times and a field size of 220 μm × 180 μm to identify phases in the tissue. In addition, image analysis was performed for each of the above fields of view, and the area ratios of bainite, proeutectoid ferrite, pearlite, and martensite were obtained.

硬さ測定は、次のようにして実施した。直径30mmの棒鋼を横断し、切断面が被検面となるように樹脂埋めして鏡面研磨して試験片を準備した。JIS Z 2244(2009)における「ビッカース硬さ試験−試験方法」に準拠して、被検面のR/2部付近10点について、試験力を9.8Nとして実施し、上記10点の値を算術平均して求めた。   Hardness measurement was performed as follows. A test piece was prepared by crossing a steel bar with a diameter of 30 mm, filling the resin so that the cut surface became the test surface, and mirror polishing. In accordance with “Vickers hardness test-test method” in JIS Z 2244 (2009), the test force was set at 9.8 N for 10 points near the R / 2 part of the test surface. Obtained by arithmetic averaging.

疲労強度は、平滑小野式回転曲げ疲労試験片を採取して調査した。すなわち、図1に示す平行部の直径と長さがそれぞれ、8mmと18mmの形状の平滑小野式回転曲げ疲労試験片を、棒鋼の中心から鍛造方向に平行に採取し、室温、大気中、回転数3400rpmの条件で小野式回転曲げ疲労試験を行った。上記の条件下で、応力付加繰返し数10回において破断しない最大の応力を疲労強度とした。The fatigue strength was investigated by collecting a smooth Ono type rotating bending fatigue test piece. That is, the smooth ono-type rotating bending fatigue test pieces having a diameter and length of 8 mm and 18 mm, respectively, shown in FIG. An Ono type rotating bending fatigue test was performed under the condition of several 3400 rpm. Under the above conditions, the maximum stress which does not break in stressing repeated several 10 7 times was fatigue strength.

表4に、各試験番号について、冷却ままの状態(つまり、時効処理前)の組織、ならびに、時効処理前後の硬さおよび疲労強度を併せて示す。なお、表4においても、組織における「相」を、ベイナイトを「B」、パーライトを「P」、初析フェライトを「F」、マルテンサイトを「M」と表記した。さらに、時効による硬さ上昇量である時効硬化量を「ΔHV」で、時効による疲労強度上昇量を「Δσw」と表記した。   Table 4 shows the structure of each test number in the cooled state (that is, before the aging treatment), and the hardness and fatigue strength before and after the aging treatment. In Table 4, “phase” in the structure is expressed as “B” for bainite, “P” for pearlite, “F” for proeutectoid ferrite, and “M” for martensite. Furthermore, the amount of age hardening, which is the amount of increase in hardness due to aging, was expressed as “ΔHV”, and the amount of increase in fatigue strength due to aging was expressed as “Δσw”.

表4から明らかなように、本発明で規定する化学組成と組織を有する試験番号27〜41の場合、時効処理前は硬さがHVで280以下であり被削性に優れ、時効処理による疲労強度の上昇量が50MPa以上で、時効処理後の疲労強度が340MPa以上と優れている。   As apparent from Table 4, in the case of Test Nos. 27 to 41 having the chemical composition and structure defined in the present invention, the hardness before aging treatment is 280 or less in HV, which is excellent in machinability, and fatigue due to aging treatment. The increase in strength is 50 MPa or more, and the fatigue strength after aging treatment is excellent at 340 MPa or more.

これに対して、本発明の規定から外れた試験番号42〜47の場合には、目標とする性能が得られていない。   On the other hand, in the case of the test numbers 42 to 47 that are out of the definition of the present invention, the target performance is not obtained.

試験番号42の場合は、鋼B2の化学組成は本発明の規定を満たすものの、900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度が遅いので、時効処理前の組織にはベイナイトが生成していない。このため、時効硬化量が小さく、時効処理後の疲労強度が低い。   In the case of test number 42, although the chemical composition of steel B2 satisfies the provisions of the present invention, the average cooling rate in the temperature range of 900 to 500 ° C. is slow, so no bainite is generated in the structure before aging treatment. For this reason, the age hardening amount is small, and the fatigue strength after the aging treatment is low.

試験番号43の場合は、鋼M2のS含有量が高すぎるために時効処理後の疲労強度が低い。   In the case of test number 43, since the S content of steel M2 is too high, the fatigue strength after aging treatment is low.

試験番号44の場合は、鋼N2のC含有量が高すぎることに加えて、N含有量が高く、「N/Ti」の値も大きすぎる。このため、時効処理前の硬さはHVで305であって高すぎる。   In the case of test number 44, in addition to the C content of steel N2 being too high, the N content is high and the value of “N / Ti” is too large. For this reason, the hardness before an aging treatment is 305 in HV, and is too high.

試験番号45の場合は、鋼O2がVを含まないため、時効硬化量が小さく、時効処理後の疲労強度が低い。   In the case of test number 45, since steel O2 does not contain V, the amount of age hardening is small and the fatigue strength after aging treatment is low.

試験番号46の場合は、鋼P2のN含有量が高く、「N/Ti」の値も大きすぎる。したがって、Vが時効処理前にVNとして析出するので、時効硬化量が小さく、時効処理後の疲労強度が低い。   In the case of test number 46, the N content of steel P2 is high, and the value of “N / Ti” is too large. Therefore, since V precipitates as VN before the aging treatment, the amount of age hardening is small and the fatigue strength after the aging treatment is low.

試験番号47の場合は、鋼Q2の「N/Ti」の値が大きすぎる。したがって、Vが時効処理前にVNとして析出するので、時効硬化量が小さく、時効処理後の疲労強度が低い。   In the case of test number 47, the value of “N / Ti” of steel Q2 is too large. Therefore, since V precipitates as VN before the aging treatment, the amount of age hardening is small and the fatigue strength after the aging treatment is low.

Figure 0005257460
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本発明の時効硬化性鋼は、自動車、産業機械、建設機械などの機械部品の素材としてきわめて有用なものである。また、本発明の製造方法によれば、鋼の硬さが低い状態で切削加工を行って部品形状を整え、その後に時効処理によって硬化させて所望の強度を有する機械部品を製造することができる。   The age-hardening steel of the present invention is extremely useful as a material for machine parts such as automobiles, industrial machines, and construction machines. In addition, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a machine part having a desired strength by performing cutting in a state where the hardness of the steel is low, adjusting the shape of the part, and thereafter curing by aging treatment. .

Claims (7)

時効硬化性鋼であって、質量%で、C:0.025〜0.25%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.50〜1.8%、P:0.05%以下、S:0.10%以下、Cr:0.05〜0.6%、Al:0.06%以下、Ti:0.005〜0.20%、V:0.10〜0.60%およびN:0.012%以下を含有し、残部はFeおよび不純物からなり、かつ、下記の(1)式および(2)式を満足する化学組成を有し、ベイナイトの面積率が50%以上の組織を有することを特徴とする時効硬化性鋼。
C/V≧0.20・・・(1)
N/Ti≦0.60・・・(2)
上記の(1)式および(2)式の中の元素記号はその元素の含有量(質量%)を意味する。
Age-hardenable steel in mass%, C: 0.025 to 0.25%, Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 0.50 to 1.8%, P: 0.05 %: S: 0.10% or less, Cr: 0.05 to 0.6%, Al: 0.06% or less, Ti: 0.005 to 0.20%, V: 0.10 to 0.60 % And N: 0.012% or less, with the balance being Fe and impurities, having a chemical composition that satisfies the following formulas (1) and (2), and an area ratio of bainite of 50% An age-hardening steel characterized by having the above structure.
C / V ≧ 0.20 ... (1)
N / Ti ≦ 0.60 (2)
The element symbols in the above formulas (1) and (2) mean the content (% by mass) of the element.
Mnの含有量が0.50〜1.5%、Tiの含有量が0.005〜0.06%およびN/Tiが0.40以下である請求項1に記載の時効硬化性鋼。   The age-hardenable steel according to claim 1, wherein the Mn content is 0.50 to 1.5%, the Ti content is 0.005 to 0.06%, and N / Ti is 0.40 or less. Sの含有量が0.05〜0.10%である請求項1または2に記載の時効硬化性鋼。   Age-hardenable steel according to claim 1 or 2, wherein the S content is 0.05 to 0.10%. Sの含有量が0.05%未満である請求項1または2に記載の時効硬化性鋼。   Age-hardenable steel according to claim 1 or 2, wherein the S content is less than 0.05%. Feの一部に代えて、質量%で、下記の〈1〉〜〈3〉の元素群のうちの少なくとも1つの元素群から選ばれる元素を含有することを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の時効硬化性鋼。
〈1〉Cu:0.6%以下、Ni:0.6%以下、Mo:0.1%以下およびNb:0.1%以下のうちの1種以上
〈2〉B:0.005%以下
〈3〉Ca:0.005%以下およびBi:0.4%以下のうちの1種以上
It replaces with a part of Fe and contains the element chosen from at least 1 element group in the element group of following <1>-<3> by the mass%. The age-hardening steel according to any one of the above.
<1> Cu: 0.6% or less, Ni: 0.6% or less, Mo: 0.1% or less, and Nb: 0.1% or less <2> B: 0.005% or less <3> One or more of Ca: 0.005% or less and Bi: 0.4% or less
機械部品の製造方法であって、請求項1から5までのいずれかに記載の鋼を1000℃以上の温度で加熱し、仕上げ温度が950℃以上である熱間鍛造を施し、その後900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度が5℃/秒以上で、500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度が20℃/秒以下である条件で冷却し、さらに、切削加工を施した後に560〜700℃の温度で時効処理を施すことを特徴とする機械部品の製造方法。   It is a manufacturing method of machine parts, Comprising: The steel in any one of Claim 1-5 is heated at the temperature of 1000 degreeC or more, the hot forging whose finishing temperature is 950 degreeC or more is given, and 900-500 after that The cooling rate is 560 ° C. after cooling under the condition that the average cooling rate in the temperature range of 5 ° C. is 5 ° C./second or more and the average cooling rate in the temperature range of 500 to 150 ° C. is 20 ° C./second or less. A method for manufacturing a machine part, characterized by performing an aging treatment at a temperature of 700 ° C. 機械部品の製造方法であって、請求項1から5までのいずれかに記載の鋼を熱間鍛造したのち、950℃以上の温度で溶体化処理を施し、900〜500℃の温度範囲の平均冷却速度が5℃/秒以上で、500〜150℃の温度範囲の平均冷却速度が20℃/秒以下である条件で冷却し、さらに、切削加工を施した後に560〜700℃の温度で時効処理を施すことを特徴とする機械部品の製造方法。   It is a manufacturing method of machine parts, Comprising: After hot forging the steel in any one of Claim 1-5, it solution-treats at the temperature of 950 degreeC or more, and is the average of the temperature range of 900-500 degreeC Cooling is performed under conditions where the cooling rate is 5 ° C./second or more and the average cooling rate in the temperature range of 500 to 150 ° C. is 20 ° C./second or less, and after aging, aging is performed at a temperature of 560 to 700 ° C. A method of manufacturing a machine part, characterized by performing processing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5974623B2 (en) * 2012-05-07 2016-08-23 大同特殊鋼株式会社 Age-hardening bainite non-tempered steel
EP2985361B1 (en) 2013-10-02 2018-03-14 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Age-hardening steel
US10745772B2 (en) 2014-03-05 2020-08-18 Daido Steel Co., Ltd. Age hardening non-heat treated bainitic steel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07109518A (en) * 1993-10-12 1995-04-25 Nippon Steel Corp Production of steel for hot forging excellent in fatigue strength, yield strength, and machinability
JP2000017374A (en) * 1998-06-26 2000-01-18 Aichi Steel Works Ltd Age hardening type high strength bainitic steel and its production
JP2006037177A (en) * 2004-07-28 2006-02-09 Daido Steel Co Ltd Age-hardening steel
JP2008088508A (en) * 2006-10-03 2008-04-17 Sumitomo Metal Ind Ltd Method for manufacturing aging-hardened machine part

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07109518A (en) * 1993-10-12 1995-04-25 Nippon Steel Corp Production of steel for hot forging excellent in fatigue strength, yield strength, and machinability
JP2000017374A (en) * 1998-06-26 2000-01-18 Aichi Steel Works Ltd Age hardening type high strength bainitic steel and its production
JP2006037177A (en) * 2004-07-28 2006-02-09 Daido Steel Co Ltd Age-hardening steel
JP2008088508A (en) * 2006-10-03 2008-04-17 Sumitomo Metal Ind Ltd Method for manufacturing aging-hardened machine part

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109913628A (en) * 2013-10-02 2019-06-21 日本制铁株式会社 Time hardening steel

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