JPH0138847B2

JPH0138847B2 -

Info

Publication number: JPH0138847B2
Application number: JP59085705A
Authority: JP
Inventors: Kenji Isogawa; Ryoji Tanaka
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1989-08-16
Also published as: JPS60230960A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、機械構造用鋼を素材とする部品、例
えばスピンドル、ジヨイント、ギヤなどの機械構
造用部品を製造するのに利用される機械構造用部
品の製造方法に関するものである。（従来の技術）一般に、機械構造用部品は、切削、鍛造（塑性
加工を代表していう）などによつて所定の形状に
製作され、その後浸炭焼入れや高周波焼入れ等の
表面硬化処理が施されることが多い。この場合、切削では材料歩留りが悪く、工数も
多く必要とするため、鍛造によることが望まれ
る。そして、熱間鍛造では寸法精度が悪く、その
後重切削加工が必要であることから、材料歩留り
および寸法精度に優れた冷間鍛造によつて所定形
状に製作することが望まれる。そこで、材料の冷間鍛造性を高めて寸法精度を
向上させると共に鍛造型の寿命を増大させるため
には、素材のＣ含有量が低いことが望ましい。し
かしながら、Ｃ含有量を低くした場合には高周波
焼入性が低下し、所望の表面硬さおよび硬化層深
さが得られないという問題点があつた。（発明の目的）本発明は、上述した従来の問題点に着目してな
されたもので、上記したＣ含有量に関して相反す
る特性である冷間鍛造性および高周波焼入性に優
れた冷間鍛造用鋼を素材として耐摩耗性および疲
労強度等に優れた機械構造用部品を歩留り良くか
つ小さい焼入歪で製造することが可能である機械
構造用部品の製造方法を提供することを目的とし
ている。（発明の構成）本発明による機械構造用部品の製造方法は、重
量％で、Ｃ：0.35超過〜0.65％、Si：0.15％以下、
Mn：0.60％以下、Ｂ：0.0005〜0.0050％、Ti：
0.050％以下、SolAl：0.015〜0.050％、残部Feお
よび不純物よりなり、必要に応じて、Cr：0.50％
未満を含有させ、より望ましくは、不純物中にお
いて、Cu：0.30％以下、Ni：0.20％以下、Ｐ：
0.015％以下、Ｓ：0.020％以下、Ｎ：０，010％
以下、Ｏ：0.0020％以下に規制し、被削性を向上
させるために必要に応じてPb：0.30％以下、
Te：0.10％以下、Ca：0.005％以下の１種以上を
添加し、結晶粒微細化のために必要に応じて
Nb：0.05％以下、Ta：0.05％以下、Zr：0.05％
以下の１種以上を添加した冷間鍛造用鋼を素材と
して冷間鍛造を行つたのち高周波焼入れを施して
機械構造用部品を製造するようにしたことを特徴
としている。すなわち、本発明による機械構造用部品の製造
方法において素材として用いられる冷間鍛造用鋼
は、Ｃ含有量を高くしたときでもSi含有量とMn
含有量を減少させることによつて冷間鍛造性を良
好なものとし、特にMn含有量を低下させること
によつて圧延ままの材料の初析フエライト量とパ
ーライトラメラー間隔を増加させて硬さを低下さ
せ、球状化焼なまし後の硬さも低下させるように
して、冷間鍛造性を向上させるようにし、Ｂおよ
びTiを添加することによつて上記Si含有量およ
びMn含有量の減少による焼入性の低下を補うよ
うにして、高周波焼入深さを確保するようにし、
さらに、Ｂ添加による結晶粒の粗大化傾向を
SolAlの添加により阻止するようにしたものであ
る。以下、本発明による機械構造用部品の製造方法
において素材として用いられる冷間鍛造用鋼の成
分範囲（重量％）の限定理由について説明する。Ｃ：0.35超過〜0.65％Ｃは機械構造用部品の強度を確保するために必
要な元素であり、とくに高周波焼入れによつてよ
り十分な表面硬さを得るためには0.35％超過含有
させることが必要である。しかし、多すぎると高
周波焼入時に焼割れを生じやすくなるので0.65％
以下に限定した。 Si：0.15％以下 Siは溶製時の脱酸剤として作用する元素である
が、通常の脱酸剤として含有される量であると冷
間鍛造性を劣化させるので、冷間鍛造性を向上さ
せるために0.15％以下に限定した。 Mn：0.60％以下 Mnは溶製時の脱硫剤として作用する元素であ
り、また焼入性を向上させる元素であるが、十分
な焼入性を得るために必要な量を添加するとSiと
同様に冷間鍛造性を劣化させるので、冷間鍛造性
を向上させるために0.60％以下に限定した。Ｂ：0.0005〜0.0050％ＢはSi含有量およびMn含有量を低下させたこ
とによる焼入性の劣化を補い、必要な高周波焼入
深さを確保するために添加する元素であつて、こ
のような効果を得るためには0.0005％以上含有さ
せることが必要である。しかし、多量に含有する
と結晶粒の粗大化し、靭性を低下させるので
0.0050％以下に限定した。 Ti：0.050％以下 TiはＢ添加による焼入性の向上を確保するた
めに添加する元素であるが、多すぎると靭性の低
下をきたすので0.050％以下に限定した。また、
Tiのより望ましい含有量は0.005〜0.050％であ
る。 SolAl：0.015〜0.050％ AlはＢ添加による結晶粒の粗大化傾向を防ぎ、
Ｂ添加鋼の高周波焼入れ時において結晶粒を微細
化し、強度を向上させるとともに、高周波焼入後
の歪を著しく小さくするのに有効な元素であり、
このような効果を得るために0.015％以上含有さ
せた。しかし、多すぎるとかえつて結晶粒が粗大
化し、鋼の靭性を低下させるので0.050％以下に
限定した。 Cr：0.50％未満 CrはＢ添加による焼入性の向上をさらに補い、
高周波焼入れによつて十分な焼入深さを得るのに
有効な元素であるので、必要に応じて添加するの
もよい。しかし、Cr含有量が多すぎると冷間鍛
造性を劣化させるので添加するとしても0.50％未
満に限定するのがより好ましい。 Cu：0.30％以下、Ni：0.20％以下 Cu，Niは基地を強化するが冷間鍛造性に有害
な元素であるので、必要に応じてCuは0.30％以
下、Niは0.20％以下に規制するのがよい。Ｐ：0.030％以下Ｐ含有量が多すぎると靭性を害すると共に、冷
間鍛造性を劣化させるので、0.030％以下、より
望ましくは0.015％以下に規制するのが良い。Ｓ：0.035％以下Ｓ含有量が多すぎると冷間鍛造性を劣化させる
ので0.035％以下、より望ましくは0.020％以下に
規制するのが良い。しかし、Ｓ含有量が低すぎる
と被削性を低下させるので、後記する被削性向上
元素を添加しない場合には、冷間鍛造性を劣化さ
せない程度含有させることもよく、0.005〜0.020
％の範囲に規制することが望ましい。Ｎ：0.010％以下Ｎ含有量が多すぎると変形抵抗が増大して冷間
鍛造性を低下させるので、0.010％以下に規制す
ることがより望ましい。Ｏ：0.0020％以下Ｏ含有量が多すぎると鋼中の介在物量を増加し
て冷間鍛造性を低下させるので、0.0020％以下に
規制することがより望ましい。 Pb：0.30％以下、Te：0.10％以下 Ca：0.005％以下の１種以上 Pb，Te，Caは被削性を向上させるのに有効な
元素であり、冷間鍛造性を向上させるためにＳ含
有量をかなり抑制したときの被削性低下を補うの
に有効であるので、必要に応じて上記の範囲で適
宜添加するのもよい。 Nb：0.05％以下、Ta：0.05％以下、 Zr：0.05％以下のうちの１種以上 Nb，Ta，Zrは結晶粒を微細化して靭性を向上
させるのに寄与する元素であるので、必要に応じ
て上記の範囲で添加するのもよい。（実施例）第１表に示す化学成分の鋼を溶製したのち造塊
し、分塊圧延および製品圧延を行つて直径25mmの
圧延材を製造した。

【表】

【表】次いで、前記各圧延材から直径６mm、高さ12mm
の冷間鍛造試験片を製作し、一部については球状
化焼なまし処理を施した。続いて、前記圧延ままの冷間鍛造試験片および
球状化焼なまし処理した冷間鍛造試験片に対して
60％の冷間据込鍛造を行つて高さ4.8mmに鍛造加
工し、その際の変形抵抗を調べた。その結果を第
２表に示す。

【表】第２表に示すように、本発明例No.１〜No.10およ
び比較例No.11はＣ含有量がほぼ同じである比較例
No.12よりも冷間鍛造性に優れており、Ｃ含有量が
より少ない比較例No.13と比較しても冷間鍛造性に
優れていることが明らかである。次に、前記直径25mmの圧延材を長さ100mmに切
断して高周波焼入素材とし、各高周波焼入素材に
対して100KHzで高周波加熱を行つたのち水焼入
れして、機械構造用部品に相当する焼入れ材を得
た。そして、各焼入れ材の表面硬さ、硬化層深
さ、表層オーステナイト結晶粒度を調べた。これ
らの結果を第３表に示す。

【表】第３表に示すように、本発明例No.１〜10は硬化
層深さが大であつて高周波焼入性に優れていると
ともにとくに表層におけるオーステナイト結晶粒
度が微細であり、高周波焼入歪を小さくすること
が可能であることが確認され、耐摩耗性および強
度等が向上した機械構造用部品となりうることが
確かめられた。（発明の効果）以上説明したきたように、本発明による機械構
造用部品の製造方法では、重量％で、Ｃ：0.35超
過〜0.65％、Si：0.15％以下、Mn：0.60％以下、
Ｂ：0.0005〜0.0050％、Ti：0.050％以下、
SolAl：0.015〜0.050％、必要に応じてCr：0.50
％未満、残部Feおよび不純物よりなり、より望
ましくは、不純物中において、Ｓ：0.020％以下、
Ｐ：0.015％以下、Ｎ：0.010％以下に規制した冷
間鍛造用鋼を素材として冷間鍛造を行つたのち高
周波焼入れを施して、機械構造用部品を製造する
ようにしたから、素材として用いた冷間鍛造用鋼
はＣ含有量に関して相反する特性である冷間鍛造
性および高周波焼入性に優れているとともに高周
波焼入層におけるオーステナイト結晶粒が微細な
ものとなつており、冷間鍛造性が良好であるため
切削加工よりも歩留り良くかつ高い生産性で機械
構造用部品を製作することができ、高周波焼入性
に優れているため機械構造用部品の耐摩耗性、強
度とくに疲労強度、転動寿命などを向上させるこ
とができ、焼入層における結晶粒が微細であるた
め機械構造用部品の焼入歪を小さなものにして寸
法精度の高いものとすることができるという非常
に優れた効果をもたらすものである。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、Ｃ：0.35超過〜0.65％、 Si：0.15％以下、Mn：0.60％以下、Ｂ：0.0005〜0.0050％、 Ti：0.050％以下、 SolAl：0.015 〜0.050％、残部Feおよび不純物よりなる冷間鍛造用鋼を
素材として冷間鍛造を行つたのち高周波焼入れを
施して機械構造用部品を製造することを特徴とす
る機械構造用部品の製造方法。２不純物中において、Ｓ：0.020％以下に規制
した冷間鍛造用鋼を素材とすることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の機械構造用部品の
製造方法。３不純物中において、Ｐ：0.015％以下、Ｎ：
0.010％以下に規制した冷間鍛造用鋼を素材とす
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
第２項に記載の機械構造用部品の製造方法。４重量％で、Ｃ：0.35超過〜0.65％、 Si：0.15％以下、Mn：0.60％以下、Ｂ：0.0005〜0.0050％、 Ti：0.050％以下、 SolAl：0.015 〜0.050％、 Cr：0.50％未満、残部Feおよび不純物よりなる冷間鍛造用鋼を
素材として冷間鍛造を行つたのち高周波焼入れを
施して機械構造用部品を製造することを特徴とす
る機械構造用部品の製造方法。５不純物中において、Ｓ：0.020％以下に規制
した冷間鍛造用鋼を素材とすることを特徴とする
特許請求の範囲第４項に記載の機械構造用部品の
製造方法。６不純物中において、Ｐ：0.015％以下、Ｎ：
0.010％以下に規制した冷間鍛造用鋼を素材とす
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項または
第５項に記載の機械構造用部品の製造方法。