JPH02197546A - 加工性の優れた表面焼入用鋼 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、冷間加工性に優れ且つ表面焼入性の良好な鋼
材に関するものである。

［従来の技術］ 焼入性の保障された構造用鋼としては現在ＳＣＭ４４０
が汎用されている。この鋼材を機械部品等に加工する手
順として現在実施されているのは、圧延材に対し加工性
向上の為の球状化焼鈍と冷間加工を繰り返して所定の製
品寸法にまで減面加工し、次いで焼入・焼戻し処理を施
してから表面焼入を行なう方法である。

ところがＳＣＭ４４０の如き従来の表面焼入鋼材は、強
度向上成分であるＣやＳＬの含有量が多いため冷間加工
性が悪く、１回当たりの冷間加工率を高めにくい、その
ため所定の製品寸法にまで減面加工するには球状化焼鈍
を多数回繰り返さなけばならず、生産性を下げる原因と
なフている。

またこの鋼材の表面焼入性は必ずしも十分であるとは言
えず、表面焼入時の加熱によって鋼材の中心部まで熱影
響を受け、結晶粒の粗大化や偏析等によって疲労特性が
低下するという問題もある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は、冷間加工性が良好で１回当たりの加工率
を高めることができ、ひいては球状化焼鈍回数を少なく
することができて生産性を高め得るほか、表面焼入性が
良好で優れた疲労特性を確保し得る様な鋼を提供しよう
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明の構成は、 Ｃ：ＯＪＯ〜０．４０％ Ｓ　ｉ　：　０．０１〜０．２％ Ｍ　ｎ　：　０．５〜１．２％ Ｍ　ｏ　：　０．０５〜０．１％ Ｎ　　：　０．００４％以下 Ｔｉ：４Ｘ（Ｎ含有率）　〜０．０３％Ａ　１　：　０
．（１０２〜０．４％ Ｂ　　：　０．００５〜０．００２％ 残部：Ｆｅ及び不可避不純物 からなる加工性の優れた表面焼入用鋼である。

［作用］ 本発明で鋼材の成分組成を定めた理由は下記の通りであ
る。

Ｃ：　０．３０〜０．４０％ Ｃは焼入れ・焼戻し後の強度を保障すると共に、表面焼
入れ後の表面硬さを高めるうえで欠くことのできない成
分であり、０．３０％未満ではこれらの作用が不十分と
なり高強度化が達成されなくなるばかりでなく、焼入れ
鋼として要求されるレベルの表面硬さも得られなくなる
。しかし多過ぎると硬くなり過ぎて冷間加工性が悪くな
るので、０．４０％を上限とする。

Ｓ　ｉ　：　Ｏ，０１〜０．２％ 脱酸成分として重要であり、少なくとも０．０１％以上
含有させなけばならない、しかし多過ぎると不純介在物
となって冷間加工性を著しく害するので、０．２％以下
に抑えなければならない。

Ｍ　ｎ　：　０．５〜１．２％ 強化成分として作用し、焼入れ・焼戻し後の強度と靭性
を高めるうえで欠くことのできない成分であり、少なく
とも０．５％以上含有させなければならない。しかし多
過ぎると焼割れが発生し易くなるので１．２％以下に抑
えなければならない。

Ｍ　ｏ　：　０．０５〜０．１％ 少量の添加で球状化を著しく促進すると共に球状化組織
を改善してその後の冷間加工性を高める作用があり、０
．０５％以上含有させなければならない、しかしそれら
の効果は０．１％程度で飽和し、それ以上含有させても
素材コストを高めるだけであるので、０．１％を上限と
する。

Ｎ　：　０．００４％以下 ＴｉＮ等の窒化物を生成し、疲労特性や焼入性に悪影響
を及ぼす有害成分であり、少ないほど望ましいが、０．
００４％以下であれば実害はない。

Ｔｉ：４ｘ（Ｎ含有率）〜０．０３％ 焼入性を高めるのに欠くことのできない成分であり、一
部はＮと結合しＴｉＮとなって消費されるため、添加目
的を果たすには窒素量の４倍量以上添加しなければなら
ない。しかし多過ぎると多量のＴｉＮやＴｉｃを生成し
て疲労特性を阻害するばか焼入性にも悪影響を及ぼして
くるので、０．０３％以下に抑えなければならない。

Ａ　１　：　０．００２〜０．０４％ 脱酸成分として作用し疲労特性の向上環に寄与する成分
であり０．００２％以上含有させなければならない、し
かし多過ぎると酸化物系の不純介在物となって圧延時に
表面傷を生ずる原因となるので０．０４％を上限とする
。

Ｂ　：　０．０００５〜０．００２％ 微量の添加で焼入性を高める重要な成分であり、目的達
成のためには０．０００５％以上含有させなけばならな
い、しかしその効果は０．００２％で飽和し、それ以上
含有させても素材コストが高くなるだけであるので、経
済性を考慮して上限は０．００２％とする。

残部：Ｆｅ及び不可避不純物 不可避不純物としてはＰ、Ｓ等があり、これらば偏析を
起こして物性を劣化させる原因になるので、できるだけ
少ない方がよい。

本発明に係る表面焼入用鋼の成分組成は上記の通りであ
るが、こうした成分組成を従来材と比較すると次の様な
ことが言える。即ちＳＣＭ４４０材に比べると、Ｃ及び
Ｓｉの含有率が低めに抑えられており、それにより冷間
加工性が改善されている。しかもＳＣＭ４４０材で必須
とされるＣｒを省略すると共に高価なＭＯの量を低減し
、それらの代りに少量のＴｆとＢを含有させることによ
り、素材コストを下げつつ高レベルの焼入性が得られる
様にしている。

また焼入用鋼の１種であるボロン鋼と比較すると、少量
のＭｏを含有させることによって球状化し易い鋼材とし
、冷間加工性の向上を図っている。ざらにＮ、Ｔｉ、Ｂ
はすべて少なめにコントロールすることにより、焼入性
を改善しつつ疲労特性の向上を図っている。

［実施例］ 第１表に示す成分組成の圧延材（２５１１１０１φ）を
球状化焼鈍処理し、圧縮試験によって割れが発生する加
工限を求めた。またこれと同じ球状化焼鈍処理材を１５
ａ＋ｍφに切削加工し、更に加工率４０％で押出加工し
た後８５０℃油冷、６２０℃焼もどしの熱処理をし、表
面の脱炭層を研摩除去してから高周波焼入処理を行ない
、表層部の硬化層の深さを求めた。結果を第２表に一括
して示す。

第 表 第１．２表より次の様に考えることができる。

鋼Ｎｏ、　　１及び２は本発明の規定要件を構たす実施
例であり、冷間加工性が良好で且つ焼入硬化層深さも十
分な値が得られており、本発明の目的に合致している。

これに対し１ｌＮｏ、３〜７は本発明で規定する何れか
の要件を欠〈従来例及び比較例であり、下記の様な問題
がある。

ｍＮｏ、３ＧｔＳＣＭ４４０の規定を満足する焼入用鋼
であり、焼入性は良好であるが、本発明の規定要件から
すると、Ｓｔ量が多いため冷間加工性が悪く、またＭｏ
量が多いため素材コストが高い。

鋼Ｎｏ、４は従来のボロン鋼に相当するものであり、多
量のＢが含まれているため焼入性は一応良好と言えるが
素材コストがやや高くつく。またＭＯ含量が不足するた
め球状化が進みにくく、冷間加工性が悪い。

＃４Ｎｏ、　５及び７はＴｉ量が多過ぎる比較例であり
、冷間加工性、焼入性共に不十分である。

鋼Ｎ００６はＮ量が多過ぎる比較例であり、焼入性が極
端に悪く且つ冷間加工性も悪い。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、鋼材の成分組成を
特定することによって、冷間加工性に優れ且つ表面焼入
性（高周波焼入れ、火炎焼入れ、電解焼入れ等の如何は
問わない）の良好な焼入用鋼を得ることができる。そし
て冷間加工性の向上により球状化焼鈍−冷間加工の繰り
返し回数を少なくすることができて生産性を高めること
ができ、また焼入性の向上により焼入条件を緩和し得る
ところから焼入製品の疲労特性も向上することができ、
従来材に比べて生産性と性能を共に高め得ることになっ
た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ：０．３０〜０．４０％（重量％を意味する：以下同
   じ） Ｓｉ：０．０１〜０．２％ Ｍｎ：０．５〜１．２％ Ｍｏ：０．０５〜０．１％ Ｎ：０．００４％以下 Ｔｉ：４×（Ｎ含有率）〜０．０３％ Ａｌ：０．００２〜０．４％ Ｂ：０．００５〜０．００２％ 残部：Ｆｅ及び不可避不純物 からなることを特徴とする加工性の優れた表面焼入用鋼
   。