JPH0152461B2 - - Google Patents
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- JPH0152461B2 JPH0152461B2 JP5047982A JP5047982A JPH0152461B2 JP H0152461 B2 JPH0152461 B2 JP H0152461B2 JP 5047982 A JP5047982 A JP 5047982A JP 5047982 A JP5047982 A JP 5047982A JP H0152461 B2 JPH0152461 B2 JP H0152461B2
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- steel
- steels
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本発明は、熱間鍛造後、焼入れ焼もどし等の熱
処理を行なわずに作成される所謂熱間鍛造非調質
鋼の改良に関するものである。 従来、自動車用のアクスル等に使用されている
鋼は、炭素鋼あるいはMn鋼等を熱間でプレス等
により成形加工した後に、強靭性を持たせるため
に焼入れ、焼もどし等の熱処理が行なわれている
が、これらの熱処理を行なわないで済めば、大巾
なコスト低減が図れると共に省エネルギー等の社
会的要請にこたえることもできるものである。 そこで、現在上記熱処理を行なわない非調質鋼
の研究が盛んに試みられている。例えば、炭素鋼
にＶとＮを添加させることにより、熱間鍛造され
た鋼材がオーステナイトからフエライトへ変態す
る際にＶの炭化物VCや炭窒化物Ｖ（NC）が析出
され、同炭化物や炭窒化物がフエライト生地を強
化させることとなる。この作用によつて、熱処理
を行なうことなく、鋼材を熱間鍛造するのみで、
同鋼材に強度と強靫性を保たせることが提案され
ている。 しかしながら、上記提案された鋼は、特に低温
における靭性が低く、自動車用アクスル等の−40
℃程度の温度でも強度及び強靭性を必要とする部
材に用いることは不適当であつた。 本発明は、素材の化学成分を低カーボン、高マ
ンガンとし、素材を熱間鍛造後、自然冷却又は衝
風冷却を行なうことによりフエライト＋パーライ
ト＋ベーナイトの組合組織が形成されること、及
びベーナイト組織を有する鋼が−40℃程度の温度
でもフエライト＋パーライトのみからなる鋼に比
べ強度と高い靭性を有することに着目して発明さ
れたもので、焼入れ焼もどしの熱処理を施すこと
なく、−40℃程度の温度でも、強度と高い靭性を
有する鋼を得ることができるものであり、自動車
用アクスル等に用いる素材として最適なものであ
る。 以下、本発明鋼の実施例について従来鋼と比較
して説明する。 まず表１において、ABは自動車用フロントア
クスルとして製造された本発明鋼であり、Ｃは従
来から自動車用フロントアクスルとして用いられ
ている従来鋼の一例である。Ａは表１に示す化学
成分を含む素材を加熱温度1340℃、型打温度1240
℃とした鍛造条件の下で熱間鍛造した後に、自然
冷却を行なつて作成された熱間鍛造非調質鋼であ
る。また、Ｂは表１に示す化学成分を含む素材を
加熱温度1250℃、型打温度1180℃の鍛造条件の下
で熱間鍛造した後に、自然冷却を行なつて作成さ
れた熱間鍛造非調質鋼である。Ａ，Ｂ鋼に対し
て、Ｃは一般の自動車用フロントアクスルに用い
られるS58Cの調質鋼であり、熱間鍛造後、焼入
れ焼もどしの熱処理がなされたものである。 第１図、第２図及び第３図は上記鋼Ａ，Ｂ，Ｃ
の機械的性質及び疲労強度を比較したものであ
り、第１図は常温における引張強さ、降伏値及び
衝撃値の比較、第２図は低温から常温にわたる衝
撃値
処理を行なわずに作成される所謂熱間鍛造非調質
鋼の改良に関するものである。 従来、自動車用のアクスル等に使用されている
鋼は、炭素鋼あるいはMn鋼等を熱間でプレス等
により成形加工した後に、強靭性を持たせるため
に焼入れ、焼もどし等の熱処理が行なわれている
が、これらの熱処理を行なわないで済めば、大巾
なコスト低減が図れると共に省エネルギー等の社
会的要請にこたえることもできるものである。 そこで、現在上記熱処理を行なわない非調質鋼
の研究が盛んに試みられている。例えば、炭素鋼
にＶとＮを添加させることにより、熱間鍛造され
た鋼材がオーステナイトからフエライトへ変態す
る際にＶの炭化物VCや炭窒化物Ｖ（NC）が析出
され、同炭化物や炭窒化物がフエライト生地を強
化させることとなる。この作用によつて、熱処理
を行なうことなく、鋼材を熱間鍛造するのみで、
同鋼材に強度と強靫性を保たせることが提案され
ている。 しかしながら、上記提案された鋼は、特に低温
における靭性が低く、自動車用アクスル等の−40
℃程度の温度でも強度及び強靭性を必要とする部
材に用いることは不適当であつた。 本発明は、素材の化学成分を低カーボン、高マ
ンガンとし、素材を熱間鍛造後、自然冷却又は衝
風冷却を行なうことによりフエライト＋パーライ
ト＋ベーナイトの組合組織が形成されること、及
びベーナイト組織を有する鋼が−40℃程度の温度
でもフエライト＋パーライトのみからなる鋼に比
べ強度と高い靭性を有することに着目して発明さ
れたもので、焼入れ焼もどしの熱処理を施すこと
なく、−40℃程度の温度でも、強度と高い靭性を
有する鋼を得ることができるものであり、自動車
用アクスル等に用いる素材として最適なものであ
る。 以下、本発明鋼の実施例について従来鋼と比較
して説明する。 まず表１において、ABは自動車用フロントア
クスルとして製造された本発明鋼であり、Ｃは従
来から自動車用フロントアクスルとして用いられ
ている従来鋼の一例である。Ａは表１に示す化学
成分を含む素材を加熱温度1340℃、型打温度1240
℃とした鍛造条件の下で熱間鍛造した後に、自然
冷却を行なつて作成された熱間鍛造非調質鋼であ
る。また、Ｂは表１に示す化学成分を含む素材を
加熱温度1250℃、型打温度1180℃の鍛造条件の下
で熱間鍛造した後に、自然冷却を行なつて作成さ
れた熱間鍛造非調質鋼である。Ａ，Ｂ鋼に対し
て、Ｃは一般の自動車用フロントアクスルに用い
られるS58Cの調質鋼であり、熱間鍛造後、焼入
れ焼もどしの熱処理がなされたものである。 第１図、第２図及び第３図は上記鋼Ａ，Ｂ，Ｃ
の機械的性質及び疲労強度を比較したものであ
り、第１図は常温における引張強さ、降伏値及び
衝撃値の比較、第２図は低温から常温にわたる衝
撃値
【表】
の比較、更に第３図は本発明鋼Ａと従来鋼Ｃとの
回転曲げ疲労を小野式回転曲げ疲労試験に基づい
て比較したものである。 第１図より、本発明鋼Ａ，Ｂは、従来から用い
られている自動車用フロントアクスル鋼Ｃに比べ
機械的性質において充分な強度を有しており、本
発明鋼Ａ，Ｂを自動車用フロントアクスルとして
使用した場合に、必要とされる機械的強度を充分
に有していることが判る。 また、第２図からは、−40℃程度の低温域にお
いて、本発明鋼Ａ，Ｂの衝撃値が低温域において
も、従来鋼Ｃ程低下せず、低温域から常温域にわ
たつて、本発明鋼Ａ，Ｂが従来鋼Ｃに比べかなり
安定していることが判る。 更に、第３図は小野式回転疲労試験の結果を示
したものであり、第３図から本発明鋼Ａが従来鋼
Ｃに比べて回転曲げ疲労限がかなり高い値を示し
ていることが明示されている。このため自動車用
フロントアクスル等のくり返し荷重が長時間にわ
たつて加わる部品にとつては、本発明鋼Ａが従来
鋼Ｃに比べてはるかに優れていることが判明す
る。ここで、本発明鋼Ａの組織を示す顕微鏡写真
（400倍）を第４図に提示した。同図において、ａ
はフエライト、ｂはパーライト、ｃはベーナイト
組織であり、本発明鋼Ａがフエライト＋パーライ
ト＋ベーナイトの混合組織により形成されている
ことが明示されている。 以上より、本発明鋼Ａ，Ｂは、焼入れ焼もどし
の熱処理を行なわない非調質鋼であるにも拘ず、
従来から自動車用フロントアクスルとして用いら
れている鋼Ｃと同等あるいはそれ以上の機械的性
質を有するものであり、更に、−40℃程度の低温
域においても衝撃値が劣化することがなく靭性が
保たれるものである。このため、本発明鋼は熱処
理工程を省略できるので、大巾なコスト低減が図
れると共に、自動車用アクスルとしての機械的性
質も充分に備えているものである。 次に、別の比較例を第２表に示す。同表におい
て、
回転曲げ疲労を小野式回転曲げ疲労試験に基づい
て比較したものである。 第１図より、本発明鋼Ａ，Ｂは、従来から用い
られている自動車用フロントアクスル鋼Ｃに比べ
機械的性質において充分な強度を有しており、本
発明鋼Ａ，Ｂを自動車用フロントアクスルとして
使用した場合に、必要とされる機械的強度を充分
に有していることが判る。 また、第２図からは、−40℃程度の低温域にお
いて、本発明鋼Ａ，Ｂの衝撃値が低温域において
も、従来鋼Ｃ程低下せず、低温域から常温域にわ
たつて、本発明鋼Ａ，Ｂが従来鋼Ｃに比べかなり
安定していることが判る。 更に、第３図は小野式回転疲労試験の結果を示
したものであり、第３図から本発明鋼Ａが従来鋼
Ｃに比べて回転曲げ疲労限がかなり高い値を示し
ていることが明示されている。このため自動車用
フロントアクスル等のくり返し荷重が長時間にわ
たつて加わる部品にとつては、本発明鋼Ａが従来
鋼Ｃに比べてはるかに優れていることが判明す
る。ここで、本発明鋼Ａの組織を示す顕微鏡写真
（400倍）を第４図に提示した。同図において、ａ
はフエライト、ｂはパーライト、ｃはベーナイト
組織であり、本発明鋼Ａがフエライト＋パーライ
ト＋ベーナイトの混合組織により形成されている
ことが明示されている。 以上より、本発明鋼Ａ，Ｂは、焼入れ焼もどし
の熱処理を行なわない非調質鋼であるにも拘ず、
従来から自動車用フロントアクスルとして用いら
れている鋼Ｃと同等あるいはそれ以上の機械的性
質を有するものであり、更に、−40℃程度の低温
域においても衝撃値が劣化することがなく靭性が
保たれるものである。このため、本発明鋼は熱処
理工程を省略できるので、大巾なコスト低減が図
れると共に、自動車用アクスルとしての機械的性
質も充分に備えているものである。 次に、別の比較例を第２表に示す。同表におい
て、
【表】
Ｄ〜Ｈは本発明鋼の成分を有する鋼であり、Ｉ，
Ｊはこれらの比較鋼である。鋼Ｄ〜Ｊは1200℃の
状態で１時間程加熱した後に、自然冷却し形成さ
れたものである。 ここで、一般に鍛造工程は、機械的性質を上昇
させることはあるが、素材の化学成分とは全く独
立して鋼材に作用するものであるので、単に最適
な化学成分の含有率を捜し出す際には、費用のか
かる鍛造工程を省略して、鍛造温度と同温度まで
加熱するのみで、鋼の機械的性質の比較が行なわ
れているのが現状である。 そこで、本発明者も上記比較方法にならい、鋼
Ｄ〜Ｊを鍛造せずに鍛造温度1200℃に１時間加熱
し自然冷却した状態で上記鋼Ｄ〜Ｊの機械的性質
及び衝撃値の比較を試みている。 第５図は、鋼Ｄ〜Ｊの引張強さ、降伏値、及び
シヤルピー衝撃値の比較を示したものであり、第
６図は、−40℃程度の低温域から常温にわたるシ
ヤルピー衝撃値を比較したものである。 第５図及び第６図から、本発明鋼の化学成分を
有する鋼Ｄ〜Ｈと、比較鋼Ｉ，Ｊを比較すると、
引張強さ及び降伏値においては略同等の強度を有
しており、更に衝撃値においては低温域（−40
℃）から常温域において鋼Ｄ〜Ｈがかなり優れて
いることが明示されている。これは、本発明鋼と
同等の化学成分を有する鋼Ｄ〜Ｈが低カーボン、
高マンガンより成りフエライト＋パーライト＋ベ
ーナイトの混合組織から形成されているのに対
し、比較鋼Ｉ，Ｊがフエライト＋パーライトの混
合組織より形成されており、Ｄ〜Ｈ鋼がＩ，Ｊ鋼
に比べて低温域（−40℃程度）から常温域にわた
つて強靫性を有するためである。 以下、各成分の含有量の設定理由について説明
する。 Ｃ：0.15〜0.30％ Ｃは、鍛造品の強度を確保する上で欠くことの
できない成分である。本発明は、低カーボンを特
徴とする鋼であるが、Ｃの含有量が0.15％未満で
あると、鋼材の強度維持が難しくなり、また、Ｃ
の含有量が0.30％より多くなると、熱間鍛造後自
然冷却または衝風冷却のままで鋼材中にベーナイ
ト組織が発生し難くなる。 Si：0.50％以下 Siを添加することにより脱酸効果を発生でき
る。0.50％より多くのSiを含むと、フエライト生
地が硬くなり過ぎるために、被削性に悪影響を与
えるものである。また、0.15％以上のSiを添加す
ることにより脱酸効果を充分に発揮できるので、
0.15〜0.35％のSiを添加することが更に好ましい。 Mn：1.00％〜2.00％ Mnは、鋼材の強度を向上させるために必須の
成分である。本発明の鋼では、Ｃの含有量を低下
させたのでMnの含有量を増加させることにより
強度を増す必要がある。したがつてMnの含有量
は1.00％以上含有される必要がある。また、Mn
の含有量を増加して2.0％を超えると、被削性に
悪影響を及ぼすものである。 Ｖ：0.05〜0.20％ Ｖは、鋼が冷却されオーステナイト組織からフ
エライト組織に変態する際に、Ｖ（CN）を析出
させてフエライトを強化する目的で添加するもの
である。この目的を達成させるためには、少なく
とも0.05％以上必要であり、一方0.20％を越えて
添加されても、効果の増加は小さく、経済的にも
好ましくない。 solAl：0.02〜0.06％ solAlは、脱酸効果を生じさせるために0.02％
以上添加する必要があるが、0.06％を越えると被
削性において好ましくない。 Ｎ：0.01〜0.03％ Ｎは前述したＶと共に炭窒化物Ｖ（CN）を析
出させるために、積極的に添加させるものであ
り、かつ結晶粒の微細化のためのAINを析出さ
せるために0.01％以上が必要であり、0.03％をこ
えても効果の増加は期待できず、靭性値低下等の
悪影響が出るおそれがある。 Cr：0.5％以下 Crは大型の鋳鋼品の場合、Mnのみでは強度が
確保できない場合もあるため、必要に応じて適量
添加されねばならないが、経済的な面から0.5％
を越えることは好ましくない。 Ｓ：0.1％以下 被削性を向上させるために、必要に応じて添加
されるが0.1％を越えると熱間加工上好ましくな
い。
Ｊはこれらの比較鋼である。鋼Ｄ〜Ｊは1200℃の
状態で１時間程加熱した後に、自然冷却し形成さ
れたものである。 ここで、一般に鍛造工程は、機械的性質を上昇
させることはあるが、素材の化学成分とは全く独
立して鋼材に作用するものであるので、単に最適
な化学成分の含有率を捜し出す際には、費用のか
かる鍛造工程を省略して、鍛造温度と同温度まで
加熱するのみで、鋼の機械的性質の比較が行なわ
れているのが現状である。 そこで、本発明者も上記比較方法にならい、鋼
Ｄ〜Ｊを鍛造せずに鍛造温度1200℃に１時間加熱
し自然冷却した状態で上記鋼Ｄ〜Ｊの機械的性質
及び衝撃値の比較を試みている。 第５図は、鋼Ｄ〜Ｊの引張強さ、降伏値、及び
シヤルピー衝撃値の比較を示したものであり、第
６図は、−40℃程度の低温域から常温にわたるシ
ヤルピー衝撃値を比較したものである。 第５図及び第６図から、本発明鋼の化学成分を
有する鋼Ｄ〜Ｈと、比較鋼Ｉ，Ｊを比較すると、
引張強さ及び降伏値においては略同等の強度を有
しており、更に衝撃値においては低温域（−40
℃）から常温域において鋼Ｄ〜Ｈがかなり優れて
いることが明示されている。これは、本発明鋼と
同等の化学成分を有する鋼Ｄ〜Ｈが低カーボン、
高マンガンより成りフエライト＋パーライト＋ベ
ーナイトの混合組織から形成されているのに対
し、比較鋼Ｉ，Ｊがフエライト＋パーライトの混
合組織より形成されており、Ｄ〜Ｈ鋼がＩ，Ｊ鋼
に比べて低温域（−40℃程度）から常温域にわた
つて強靫性を有するためである。 以下、各成分の含有量の設定理由について説明
する。 Ｃ：0.15〜0.30％ Ｃは、鍛造品の強度を確保する上で欠くことの
できない成分である。本発明は、低カーボンを特
徴とする鋼であるが、Ｃの含有量が0.15％未満で
あると、鋼材の強度維持が難しくなり、また、Ｃ
の含有量が0.30％より多くなると、熱間鍛造後自
然冷却または衝風冷却のままで鋼材中にベーナイ
ト組織が発生し難くなる。 Si：0.50％以下 Siを添加することにより脱酸効果を発生でき
る。0.50％より多くのSiを含むと、フエライト生
地が硬くなり過ぎるために、被削性に悪影響を与
えるものである。また、0.15％以上のSiを添加す
ることにより脱酸効果を充分に発揮できるので、
0.15〜0.35％のSiを添加することが更に好ましい。 Mn：1.00％〜2.00％ Mnは、鋼材の強度を向上させるために必須の
成分である。本発明の鋼では、Ｃの含有量を低下
させたのでMnの含有量を増加させることにより
強度を増す必要がある。したがつてMnの含有量
は1.00％以上含有される必要がある。また、Mn
の含有量を増加して2.0％を超えると、被削性に
悪影響を及ぼすものである。 Ｖ：0.05〜0.20％ Ｖは、鋼が冷却されオーステナイト組織からフ
エライト組織に変態する際に、Ｖ（CN）を析出
させてフエライトを強化する目的で添加するもの
である。この目的を達成させるためには、少なく
とも0.05％以上必要であり、一方0.20％を越えて
添加されても、効果の増加は小さく、経済的にも
好ましくない。 solAl：0.02〜0.06％ solAlは、脱酸効果を生じさせるために0.02％
以上添加する必要があるが、0.06％を越えると被
削性において好ましくない。 Ｎ：0.01〜0.03％ Ｎは前述したＶと共に炭窒化物Ｖ（CN）を析
出させるために、積極的に添加させるものであ
り、かつ結晶粒の微細化のためのAINを析出さ
せるために0.01％以上が必要であり、0.03％をこ
えても効果の増加は期待できず、靭性値低下等の
悪影響が出るおそれがある。 Cr：0.5％以下 Crは大型の鋳鋼品の場合、Mnのみでは強度が
確保できない場合もあるため、必要に応じて適量
添加されねばならないが、経済的な面から0.5％
を越えることは好ましくない。 Ｓ：0.1％以下 被削性を向上させるために、必要に応じて添加
されるが0.1％を越えると熱間加工上好ましくな
い。
第１図は本発明鋼と従来鋼との機械的性質の測
定結果、第２図は第１図で示した鋼の低温域から
常温域にわたる衝撃試験結果、第３図は第１図で
示した鋼の小野式回転被労試験結果、第４図は本
発明鋼の顕微鏡写真、第５図は本発明鋼と同等の
化学成分を有する鋼と比較鋼との機械的性質の測
定結果、第６図は第５図で示した鋼の衝撃試験結
果を示している。
定結果、第２図は第１図で示した鋼の低温域から
常温域にわたる衝撃試験結果、第３図は第１図で
示した鋼の小野式回転被労試験結果、第４図は本
発明鋼の顕微鏡写真、第５図は本発明鋼と同等の
化学成分を有する鋼と比較鋼との機械的性質の測
定結果、第６図は第５図で示した鋼の衝撃試験結
果を示している。
Claims (1)
- １ Ｃ：0.15〜0.30％、Si：0.50以下、MN：1.00
〜2.00％、Ｖ：0.05〜0.20％、SolAl：0.02〜0.06
％、Ｎ：0.01〜0.03％、Cr：0.5％以下、Ｓ：0.1
％以下を含み、残りは実質的にFeよりなる鋼を
熱間鍛造し、結果としてフエライト＋パーライト
＋ベーナイトの混合組織が形成されてなることを
特徴とする熱間鍛造非調質鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5047982A JPS58167751A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 熱間鍛造非調質鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5047982A JPS58167751A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 熱間鍛造非調質鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58167751A JPS58167751A (ja) | 1983-10-04 |
| JPH0152461B2 true JPH0152461B2 (ja) | 1989-11-08 |
Family
ID=12860035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5047982A Granted JPS58167751A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 熱間鍛造非調質鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58167751A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0621319B2 (ja) * | 1986-03-04 | 1994-03-23 | 愛知製鋼株式会社 | 熱間鍛造用非調質鋼 |
| JP2563164B2 (ja) * | 1986-05-06 | 1996-12-11 | 大同特殊鋼 株式会社 | 高強度非調質強靭鋼 |
| JP2743116B2 (ja) * | 1990-07-27 | 1998-04-22 | 愛知製鋼 株式会社 | 熱間鍛造用非調質鋼 |
| FR2801061B1 (fr) | 1999-11-12 | 2001-12-14 | Lorraine Laminage | Procede de realisation d'une bande de tole laminere a chaud a tres haute resistance, utilisable pour la mise en forme et notamment pour l'emboutissage |
| KR100544745B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2006-01-24 | 주식회사 포스코 | 심가공용 인장강도 1100ＭＰａ급 저온-고압용기용 후강판및 그 제조방법 |
| JP5093659B2 (ja) * | 2007-10-19 | 2012-12-12 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 非調質フェライト・パーライト鋼材 |
-
1982
- 1982-03-29 JP JP5047982A patent/JPS58167751A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58167751A (ja) | 1983-10-04 |
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