JP5278660B2 - 鋼製部品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、従来の機械構造用鍛造部品における上記課題をブレークスルーするためになされたものであって、上記のような熱間鍛造と制御冷却による強化手法に比べて、大幅な降伏強度、衝撃強度及び疲労強度特性の向上が可能な鋼製部品の製造方法を提供することを目的としている。
Cは、硬さを向上させて、強度を向上させる作用を有する。しかし、C含有量が0.25%未満では添加効果に乏しい一方、c含有量が0.80%を超えると靭性の低下、衝撃強度の低下をもたらすので、0.25〜0.80%とした。
Siは、鋼のフェライト組織の固溶強化に有効な元素である。しかし、0.05%未満では添加効果に乏しく、一方2.20%を超える含有は脱炭を助長し、強度の低下をもたらすため、その範囲を0.05〜2.20%と定めた。
Mnは、鋼の焼入れ性を上げるのに有効な元素である。しかし、Mn含有量が0.10%未満では添加効果に乏しい一方、過剰な含有は靭性の低下をもたらすため、その上限を1.50%と定めた。
Crは、鋼の焼入れ性を向上させるのに有効な元素であるが、過剰な添加は結晶粒界の脆化を招くことから、その上限を1.20%と定めた。
なお、他の合金元素との組合せによっては、Crを必ずしも添加しなくてもよい場合があるため、任意の選択的成分とした。
Vは、微細炭化物を形成し、フェライト組織を析出強化するのに有効な元素であるが、0.30%を超えて過剰に添加したとしても、上記効果が飽和してくるので、その上限を0.30%と定めた。
なお、他の合金元素との組合せによっては、Vを添加しなくともよい場合があるため、任意の選択的成分とした。
Tiは、微細炭化物を形成し、Vと同様にフェライト組織を析出強化するのに有効な元素である。しかし、0.08%を超えて過剰に添加しても、上記効果が飽和するので、その上限を0.08%と定めた。
なお、他の合金元素との組合せによっては、Tiを添加しなくともよい場合があるため、任意の選択的成分とした。
Alは、鋼中のNと反応してAlNを形成し、オーステナイト結晶粒の粗大化を防止する作用がある。しかし、0.05%を超えて添加したとしても、その効果が飽和することから、0.05%以下とした。
なお、Nbを添加した場合は、Alを添加しなくともよい場合があるため、任意の選択的成分とした。
素材鋼の組織をオーステナイト化するためには、A3変態点を超えた温度まで加熱することが必要である。しかし、温度が低いと鋼材の変形抵抗を下げることができず、鍛造荷重が上昇してしまうため、また、V,Ti等の元素を一度固溶させる必要があるため下限温度を1050℃とした。一方、高温にしすぎると、オーステナイト結晶粒が粗大化してしまう可能性があることと、その後の鍛造温度にまで下がるのに時間がかかりすぎて経済的でないことから、上限温度を1150℃とした。
当該温度における保持時間については、V,Ti等の元素を均一に固溶させる時間として10分以上としたが、長時間の高温保持は鋼材表面が脱炭してしまう可能性があるため、好ましくは10〜30分とする。
第2鍛造工程:610〜710℃において加工率60〜75%の押出し鍛造
動的α変態と動的α再結晶を起こさせるため、この温度範囲で鍛造を行うことが必要である。
さらに、等軸なα粒を得るためには、他方向からの歪量を増やす必要があり、第1段を据え込み鍛造、第2段を押出し鍛造とすることが好ましい。
なお、このときのヒートパターンと鍛造過程で得られた形状を図1に示す。ここで、第1鍛造は据え込み鍛造、第2鍛造は押出し鍛造である。
これらの試験結果を表3、図2及び図3に示す。さらに、ミクロ組織の代表例として、実施例1及び比較例によって得られた鍛造部品のミクロ組織写真を図4に示す。
Claims (4)
- 質量比で、C:0.25〜0.80%、Si:0.05〜2.20%、Mn:0.10〜1.50%を含有すると共に、Cr:1.20%以下、V:0.30%以下、Ti:0.08%以下、Al:0.05%以下のうちの少なくとも1種を含有し、残部Fe及び不可避不純物から成る鋼を用いて、
1050〜1150℃の温度に10〜30分保持する加熱工程の後、675〜775℃の温度範囲で15〜50%の加工率の据え込み鍛造を行う第1鍛造工程と、610〜710℃の温度範囲で60〜75%の加工率の押出し鍛造を行う第2鍛造工程の後、放冷することを特徴とする鋼製部品の製造方法。 - 第2鍛造工程の後、該第2鍛造工程の温度以下で第3鍛造工程を実施することを特徴とする請求項1に記載の鋼製部品の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の方法によって製造され、フェライト−パーライト組織を有すると共に、当該組織におけるフェライト粒径が10μm以下であることを特徴とする鋼製部品。
- 硬さが250〜400HVであることを特徴とする請求項3に記載の鋼製部品。
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