JPH02149643A

JPH02149643A - 温間鍛造用肌焼鋼

Info

Publication number: JPH02149643A
Application number: JP30284088A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Kato; 加藤　猛彦; Yasuhiro Hosoki; 細木　康博; Koji Kaneko; 金子　晃司; Sadayoshi Furusawa; 古澤　貞良
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1990-06-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】し産業上の利用分野］本発明は温間鍛造用肌焼鋼に関し、さらに詳しくは、温
間鍛造後の浸炭処理において内部の結晶粒が粗大化する
ことがない温間鍛造用肌焼鋼に関するものである。

［従来技術］近年、機械構造用部品の製造に際して、工程の省略およ
び省エネルギーのために温間鍛造法を採用することが広
く行なわれてきている。

この温間鍛造法とは、従来の熱間鍛造法と冷間鍛造法の
それぞれの長所を取り入れた鍛造法であって、加工温度
域が熱間鍛造法に比較して低いため、スケールの発生や
熱歪が少なく、冷間鍛造法に近い寸法精度とすることが
できる。

また、冷間鍛造法において生成する加工硬化が殆ど起こ
らないために゛、冷間鍛造法において必要とされる鍛造
後の焼きなまし処理を省くことができる等の優れた方法
である。

さらに、歯車等の機械構造用部品においては、耐摩耗性
を向上させるために成形後に浸炭処理が行なわれること
があるが、この浸炭処理は高温において長時間の加熱を
必要とする処理であるから、部品内部において結晶粒が
粗大化し、歪が発生したり或いは靭性が低下したりする
。

そのため、従来においてこのような問題を解決するため
に、冷間鍛造用鋼と同様に、例えば、Ａｌ、　Ｎｂ、Ｔ
ｉ等の細粒化元素と多量のＮを含有させることによって
、窒化物および炭化物を形成させ、加熱時の結晶粒の粗
大化を防止することが提案されているが、未だ充分な効
果を達成しているとは言えない。

従って、この対策として、温間鍛造後、焼きならし処理
を行なって浸炭時の結晶粒の粗大化を防止したり、或い
は、温間鍛造温度を結晶粒の粗大化しない熱間鍛造温度
域に接近させる方法が行なわれているが、このような対
策を行なうことは、温間鍛造法の特色を損なうことは明
らかである。

［発明が解決しようとする課題］本発明は上記に説明したように従来における温間鍛造用
鋼の種々の問題点に鑑み、本発明者が鋭意研究を行ない
、検討を重ねた結果、温間鍛造後の浸炭処理において、
内部の結晶粒が粗大化することのない温間鍛造用肌焼鋼
を開発したのである。

［課題を解決するための手段］（１）　Ｃ０．１０〜０Ｊ０ｗｔ％、Ｓｉ　０．５０ｗ
ｔ％以下、Ｍｎ　０．３０〜２．０ｗｔ％、Ｃｒ　０．
３０〜２．０ｗｔ％、Ｃｕ　０．１５〜０．６０ｗｔ％
、Ａ　１０．０１５〜０．０７０ｗｔ％、Ｎ　０．００
６０〜０．０３０ｗｔ％を含有し、さらに、Ｎｉ　ｏ、ｔｏ〜Ｑ、７０ｗｔ％、Ｎｂ　０．０１〜０
．０８ｖＬ％の１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、浸炭
処理後の内部の結晶粒度番号が６〜１１の整細粒である
ことを特徴とする温間鍛造用肌焼鋼を第１の発明とし、（２）　Ｃ０．１０〜０．３０ｗｔ％、Ｓ　Ｉ　０．５
０ｗｔ％以下、Ｍｎ　０．３０〜２．０ｗｔ％、Ｃｒ　
０．３０〜２．０ｗｔ％、Ｃｕ　０．１５〜０．６０ｗ
ｔ％、Ａ　Ｉ　０．０１５〜０．０７０ｗｔ％、Ｎ　０
．００６０〜０．０３０ｗｔ％Ｍｏ　０．１０〜０．３
５ｗｔ％、を含有し、さらに、Ｎｉ　０．１０〜０．７０ｗｔ％、Ｎｂ　０．０１〜０
．０８ｗｔ％の１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、浸炭
処理後の内部の結晶粒度番号が６〜１１の整細粒である
ことを特徴とする温間鍛造用肌焼鋼を第２の発明とする
２つの発明よりなるものである。

本発明に係る温間鍛造用肌焼鋼について、以下詳細に説
明する。

先ず、本・発明に係る温間鍛造用肌焼鋼の含有成分およ
ｑ含有割合について説明する。

Ｃは機械構造用部品として必要な強度を付与する元素で
あり、含有量が０．１０ｗｔ％未満では所望の強度を付
与できないばかりか、一定のＣ濃度を、得るために極め
て長い浸炭処理時間を必要とし、また、０．３０ｗｔ％
を越えて過剰に含有させると浸炭焼入れ材において行な
われる低温焼戻しによって、充分な内部靭性が得られな
い。よって、Ｃ含有量は０．ｌＯ〜０．３０ｗｔ％とす
る。

Ｓｔは鋼の脱酸元素、機械構造用部品として所望の強度
を得るための焼入れ性向上元素および固溶強化元素であ
り、含有量が０，５０ｖＬ％を越えて過剰に含有させる
と珪酸塩系介在物を増大させ、温間加工性を阻害すると
共に、温間鍛造後の硬さを高くし、その後の仕上げ冷間
加工性および切削加工性を低下させ、さらに、浸炭後の
内部硬さを高くし、内部靭性を低くする。よって、ＳＩ
含有量は０．５０ｗｔ％以下とする。

Ｍｎは鋼の脱酸および焼入れ性向上に必要な元素であり
、含有量が０．３０ｗｔ％未満ではこのような効果は少
なく、また、２．ｏｗｔ％を越えて多量に含有さ什ると
温間鍛造後の冷却時にベイナイトおよびマルテンサイト
組織が生成し、その後の仕上げ冷間加工性や切削加工性
を阻害し、さらに、ベイナイト組織が浸炭時に結晶粒の
粗大化を助長する。よって、Ｍｎ含有量は０．３０〜２
□０ｗｔ％とする。

Ｏｒは鋼の焼入れ性を向上させ、強度および靭性をバラ
ンスよく高める元素であり、含有量が０．３０ｗｔ％未
満ではこのような効果は期待できず、また、２．０ｗｔ
％を越えて含有させると温間鍛造時の変形抵抗を高くし
、金型寿命を短くし、さらに、鍛造後の冷却に際してベ
イナイト組織を生成し、その後の仕上げ冷間加工性およ
び切削加工性を阻害する。よって、Ｃｒ含有量は０．３
０〜２．０ｗｔ％とする。

ＣｕはＮｌ、ＮｂのＩＰ！！または２種との複合金有に
よって、浸炭加熱時に初期のオーステナイト粒度を粗大
粒にすることなく、粒度番号で７〜１２程度の整細粒に
するために必要な元素であり、含有量が０．１５ｗｔ％
未満ではこのような効果は期待することができず、含有
ｍの増加とともにこの効果は増大するが、含有量が０．
６０ｗｔ％を越えて含有させると熱間脆性が生じ易くな
り、鋼塊製造時に割れを発生する。よって、Ｃｕ含有量
は０．１５〜０．６Ｑｗｔ％とする。

Ａｌは脱酸効果お上びＮとの組み合わせによってＡｌＮ
が析出し、浸炭加熱時の初期のオーステナイト結晶粒の
粗大化を防止する元素であり、含有量が０．０１５ｗｔ
％未満ではこのような効果は少なく、また、０．０７０
ｗｔ％を越えて多量に含有させるとΔｌ、０１等の非金
属介在物が増大し、靭性を阻害する。ヨッテ、Ａｌ含有
ｆｆｉハ０．０１５〜０．０７０ｗｔ％とする。

Ｎは温間鍛造後の浸炭時において結晶粒の粗大化を防止
ＡｌＮやＮｂと結合して粗大化を防止するＮｂ窒化物を
析出させるのに必要な元素であり、含有量が０．００６
０ｗｔ％未満ではこのような効果は期待できず、また、
０．０３０ｗｔ％を越えて多ｍに含有させると鋼塊等に
ブローホールが発生する。よって、Ｎ含有量は０．００
６０〜０．０３０ｖＬ％とする。

ＮｌはＣｕまたはＣＬＩ％Ｎｂとの複合金有によって浸
炭加熱時の初期のオーステナイト粒度を粗大粒とするこ
となく、粒度番号で７〜！２程度の整細粒にするために
必要な元素であり、含有量が０．１０ｗｔ％未満ではこ
のような効果は少なく、また、Ｎ１含有量の増加と共に
、この効果は増大するが、含有量が０．７０ｗｔ％を越
えて含有させると上記の効果は飽和してしまい、鋼の製
造費用が高くなり経済的ではなくなる。よって、ＮＩ含
有量は０．１０〜０．７０ｗｔ％とする。

ＮｂはＮとの組み合わせによりＮｂ炭化物およびＮｂ炭
窒化物が析出して、結晶粒の粗大化を防止する元素であ
り、含有量が０．０Ｌｗｔ％未満ではこの効果は少なく
、また、Ｎｂ含有量の増加とともに効果は増大するが、
０．０８ｗｔ％を越えて含有させると効果は飽和し、経
済的でなくなる。よって、Ｎｂ含有量は０．０１〜０．
０８ｗｔ％とする。

Ｍｏは鋼の強度および靭性を向上させる元素であり、含
有量が０．ｆ０ｗｔ％未満ではこの効果は少なく、また
、０．３５實【％を越えて含有させると温間鍛造後の冷
却過程においてベイナイトやマルテンサイトの生成が顕
著となり、さらに、鋼の製造費用が高くなる。よって、
ＭＯＣ含有量０．１０〜０゜３５ｗｔ％とする。

［実　施　例］次に、本発明に係る温間鍛造用肌焼鋼の実施例を説明す
る。

実施例第１表に示す含有成分および含有割合の鋼を、通常の溶
製により溶解してから鋳造し、熱間圧延を行なった後、
直径３０ａｍ、長さ４５ｍｍの丸棒に機械加工を行なっ
て試験片を製作し、これを温間において据込み鍛造を行
ない、温間鍛造時の圧縮荷重を調べた。

さらに、温間鍛造後９５０℃の温度において３時間の浸
炭処理を行なって、結晶粒度を調査した。

また、粒の成長過程を示すために、加熱初期のオーステ
ナイト結晶粒度を調査した。この初期結晶粒度は温間鍛
造後の試験片を９００℃の温度に３０分間加熱した後、
水焼入れ処理を行なって調査した。

第２表にこれらの結果を示す。

比較鋼ｌは、Ｃ含有量が低いので内部硬さが本発明に係
る温間鍛造用肌焼鋼（以下、本発明鯛という。）に比べ
て低く、・所望の強度が得られない。

比較ａ５は、Ｃｕ含有量が０．０８ｗｔ％と本発明鋼の
範囲外であって、Ｃｕ含有による効果を奏さない領域で
あるのでＮｉまたはＮｉ、Ｎｂとの複合効果は期待でき
ず、初期結晶粒度および浸炭処理後の結晶粒度は共に６
以下の粗粒であって内部靭性も本発明鋼に比べて劣って
いる。

比較鋼６は、Ｎ１．Ｎｂの含有量が共に本発明鋼の範囲
外であり、Ｃｕ含有による複合効果は期待できず、初期
結晶粒度および浸炭処理後の結晶粒度共に６以下の粗粒
であって内部靭性も本発明鋼に比べて劣っている。

比較鋼７は、Ｎ含有ａｈ＜　０．００４０ｗｔ％であっ
て、本発明鋼の範囲外の低い領域であり、ＡｌＮ、Ｎｂ
炭窒化物の効果が明確ではなく、初期結晶粒度および浸
炭処理後の結晶粒度の粗大化を招来している。

比較鋼８は、Ｎｂ含有量が過剰の場合であり、温間鍛造
時の圧縮荷重が本発明鋼に比べて相当大きく、また、温
間鍛造後の内部硬さも高いので後工程における仕上げ冷
間鍛造性や仕上げ切削性が低い。

本発明ｊｌ１９および本発明鋼」０は、Ｃｕ含有量の多
少を比較したものであり、何れも初期結晶粒度が１０前
後であり、かつ、内部靭性にも優れている。

比較鋼１１は、Ｓｔ含有量が過剰の例であり、温間鍛造
時の圧縮荷重が本発明鋼に比べてかなり大きく、加工性
に劣ることは明らかであり、また、温間鍛造後の硬さら
高いので後工程における仕上げ冷間鍛造性および仕上げ
切削性が悪い。

比較鋼！２は、Ｍｎ含有量が過剰である場合の例であり
、温間圧縮荷重のが高くなり過ぎたり、また、温間鍛造
後の内部硬さが高くなり過ぎるという問題がある。

比較Ｍ１３は、Ｎｌ含有量が高い場合の例であり、本発
明鋼２に比較して特性的には相違はないが、Ｎｉを過剰
に含有させても、特に、−層の効果を得ることができな
いことを示している。

比較鋼１４は、Ｃｒ含有量が本発明鋼の範囲外の例であ
り、Ｍｎ含有量が本発明鋼に規定する範囲を過剰に外れ
る場合と同様の問題が生じている。

比較鋼＋５および比較鋼１６はＡｌ含有量が本発明鋼の
規定範囲外の例を示し、比較Ｍ１５は、Ａｌ含有量が過
剰である例であって、Ｃｕ含有、Ｎ１含有および適性範
囲のＮ含有量の結果により、結晶粒の粗大化は生じない
が、アルミナ系介在物の増大によって、内部の靭性が極
端に低下している。

比較鋼１６は、Ａｌ含有量が極端に低い場合の例であり
、初期結晶粒度５，２から明らかなように、加熱初期に
おいて粒の粗大化が認められ、浸炭後もそのまま結晶粒
が粗大化して、靭性を阻害している。

比較鋼１７は、Ｃ含有量が高い場合の例であり、温間鍛
造時の圧縮荷重が高く、また、浸炭後の内部硬さが著し
く、靭性の劣化が著しい。

比較鋼１９は過剰のＭｏを含有させた例を示し、本発明
鋼！８に比べて圧縮荷重、温間鍛造後の内部硬さが高く
、多量のＭｏの含有は却って有害であることが示されて
いる。

本発明鋼は比較鋼に対して、浸炭処理後の内部の結晶粒
度番号６〜１１の整細粒であり、内部靭性に浸れた温間
鍛造部品を製造することが可能となる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る温間鍛造用肌焼鋼は
上記の構成であるから、浸炭加熱時に初期のオーステナ
イト粒を粒度番号で７〜１２の整細粒とすることができ
るので、温間鍛造後の浸炭処理において内部の結晶粒が
粗大化することなく、従って、内部において結晶粒度番
号で６〜ＩＩの整細粒となり、強度および靭性に優れた
浸炭製品を得ることができる。

特許出顯大　株式会社　神戸製鋼所

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ０．１０〜０．３０ｗｔ％、Ｓｉ０．５０ｗｔ
％以下、Ｍｎ０．３０〜２．０ｗｔ％、Ｃｒ０．３０〜
２．０ｗｔ％、Ｃｕ０．１５〜０．６０ｗｔ％、Ａｌ０
．０１５〜０．０７０ｗｔ％、Ｎ０．００６０〜０．３
０ｗｔ％を含有し、さらに、Ｎｉ０．１０〜０．７０ｗｔ％、Ｎｂ０．０１〜０．０
８ｗｔ％の１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、浸炭
処理後の内部の結晶粒度番号が６〜１１の整細粒である
ことを特徴とする温間鍛造用肌焼鋼。
（２）Ｃ０．１０〜０．３０ｗｔ％、Ｓｉ０．５ｗｔ％
以下、Ｍｎ０．３０〜２．０ｗｔ％、Ｃｒ０．３０〜２
．０ｗｔ％、Ｃｕ０．１５〜０．６０ｗｔ％、Ａｌ０．
０１５〜０．０７０ｗｔ％、Ｎ０．００６０〜０．０３
０ｗｔ％、Ｍｏ０．１０〜０．３５ｗｔ％、を含有し、
さらに、Ｎｉ０．１０〜０．７０ｗｔ％、Ｎｂ０．０１〜０．０
８ｗｔ％の１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、浸炭
処理後の内部の結晶粒度番号が６〜１１の整細粒である
ことを特徴とする温間鍛造用肌焼鋼。