JPH0285337A

JPH0285337A - 温間鍛造用鋼

Info

Publication number: JPH0285337A
Application number: JP23598988A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Kato; 加藤　猛彦; Sadayoshi Furusawa; 古澤　貞良
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1990-03-26
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JP2813800B2

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】覆栗上公租里公団本発明は、温間鍛造用鋼に関し、詳しくは、機械構造用
部品の温間鍛造に際して、鍛造割れが発生し難く、且つ
、鍛造時の変形抵抗が少ない温間鍛造用鋼に関する。

送」呆ｌ支帆機械構造用鍛造品の製造において、近年、工程の省略や
省エネルギーを目的として、温間鍛造の採用が広がりつ
つある。この温間鍛造とは、従来の熱間鍛造と冷間鍛造
のそれぞれの長所を取り入れた鍛造法であって、その加
工温度域は、約１０Ｑ　”Ｃ程度の温度から１０００℃
程度の高温の範囲にわたり、目的に応じて加工温度が選
ばれるが、最も一般的には、鋼の変形抵抗が小さく、変
形能がすぐれていること、得られる製品の寸法精度が高
いこと、加熱エネルギーが少ないこと等、温間鍛造の特
徴が活かされる約６００〜９００℃の範囲の温度が選ば
れる。変形抵抗の低減は、鍛造加工範囲の拡大、即ち、
加工荷重の低減によって、より高い加工率の鍛造品まで
成形が可能になることにも繋がる。しかし、上記の温度
域には、反面、鋼の変態脆性といわれる変形能の低下す
る領域が存在し、この温度域で鍛造した場合、しばしば
割れが発生する。

従って、現実の温間鍛造においては、この温度域を避け
て、変態温度域よりも高い温度又は低い温度が採用され
ることが多いが、変態温度よりも高い温度の場合は、変
形抵抗が低い利点はあるものの、鋼温度が加工中に変態
温度域まで低下する場合があり、更に、加工後の冷却に
よって加工品が硬化し、次工程の加工に好ましくない影
響を与えることがある。また、高温加工のため、スケー
ル発生量が多くなり、寸法精度が低下する問題もある。

他方、変態温度域よりも低温側で温間加工すれば、上記
した問題は避けることができるが、鋼材の変形抵抗が高
（なって、成形性が低下すると共に、工具寿命が低下す
る等の問題を生じる。

日が　゛　しようと　る１本発明は、従来の温間鍛造における上記したような問題
を解決するためになされたものであって、変態脆性に起
因する温間鍛造時の割れの発生を防止すると共に、温間
鍛造時の変形抵抗をも低減した温間鍛造用機械構造用鋼
を提供することを目的とする。

ｉ　をＪｎｏするための− 本発明によれば、先ず、第１に、重量％にて、Ｃ０．２
０〜０．８０％、Ｓｉ０．１０％以下、Ｍｎ　　０．１０〜０．５０％、Ｐ　　　０．０１０％以下、Ｓ　　　０．０１０％以下、Ａ４２０．０１５〜０．０６０％、Ｔｉ０．０１〜０．０５％、Ｂ　　　０．０００５〜０．００５％、残部鉄及び不可
避的不純物よりなり、７００〜８５０℃の温度域での限
界据込率が６５％以上である温間での変形抵抗が少ない
温間鍛造用鋼が提供される。

更に、本発明によれば、第２に、重量％にて、（ａｒｃ
　　　０．２０〜０．８０％、Ｓｉ０．１０％以下、Ｍｎ　　ｏ、ｉｏ　〜０．５０％、Ｐ　　　０．０１０％以下、Ｓ　　　０．０１０％以下、Ａｌ　　０．０１５〜０．０６０％、Ｔｉ０．０１〜０．０５％、Ｂ　　　０．０００５〜０．００５％を含有し、更に、
（ｂｌ　Ｃｒ　　０．３０％以下、Ｍｏ０．２０％以下、及びＮｔｏ、２０％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有し
、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、７００〜８５０℃
の温度域での限界据込率が６５％以上である温間での変
形抵抗が少ない温間鍛造用鋼が提供される。

本発明鋼における化学成分について説明する。

本発明鋼は温間鍛造用鋼であるので、温間鍛造後に機械
構造部品としての所要の強度を有せしめるために、Ｃは
、少なくとも０．２０％の添加を必要とする。Ｃ量が０
．２０％よりも低い低炭素鋼は、冷間での成形性にすぐ
れるので、特に、温間鍛造を行なう必要がない。また、
このような低炭素鋼について、敢えて温間鍛造を行なう
場合であっても、変形抵抗が少ないため、６００〜７０
０℃の変態脆性のない比較的低温領域にて温間鍛造を行
なえばよい。他方、Ｃ量が０．ＳＯ％を越えるときは、
機械構造用鋼としての延性が不足すると共に、温間鍛造
時の変形抵抗も高くなるので、工具寿命を劣化させる。

更に、本発明による温間鍛造用鋼は、Ｃ以外の各種の元
素、例えば、Ｍｎ、Ｓ　ｔ、Ｐ等を低減することによっ
て、温間鍛造時の変形抵抗の低減を図り、他方において
、かかる諸元素の低減による焼入れ性の低下をＢの添加
によって補うものである。ここに、Ｂの焼入れ向上効果
は、下式１式％）による所謂焼入れ性倍数で表わすことができ、ここに、
ｒ、はＢの焼入れ性倍数であり、Ｃは鋼中のＣ景（重量
％）である。

この式に従えば、Ｃ量が０．８％に達すると、Ｂの焼入
れ性を向上させる効果がなくなる。そこで、本発明にお
いては、かかる点からも、Ｃ量の上限を０．８％とする
。

Ｓｉは、製鋼上、脱酸剤として必要な元素であると共に
、焼入れ性を向上させ、強度を高める元素であるが、他
方、フェライトを強化し、温間での変形抵抗を高くする
。本発明においては、すぐれた温間加工性を確保するた
めに、Ｓｉは、必要最小限度の添加量にとどめることと
し、添加量は０．１０％以下とする。

Ｍｎは、焼入れ性の向上に大きく寄与する元素であって
、調質鋼には多量に添加されるが、他方、フェライト固
溶強化元素でもあり、温間加工時の変形抵抗を増大させ
、Ｓｔと同様に、温間変形抵抗の低減に大きい障害とな
る。そこで、本発明においては、ＳをＭｎＳとして固定
し、無害化するために、少なくとも０．１０％を添加す
るが、しかし、過剰量の添加は、上記した有害な影響を
及ぼすので、上限は０．５０％とする。

Ｐは、含有量の少ないほど、鋼の強度を低くし、温間鍛
造時の変形抵抗が低くなる。また、Ｐの存在は、温間鍛
造後の焼入れ焼もどし処理によって、強度及び靭性を得
る場合に、遅れ破壊の問題を生じる。そこで、本発明に
おいてはＰｉをできるだけ低く抑えるのが好ましく、ｏ
、ｏｉｏ％を上限とする。

Ｓは、冷間加工においては、鋼の変形能に有害な影響を
与えることが知られているが、本発明者らは、温間鍛造
用鋼において、Ｓが変態脆性に極めて有害であることを
見出した。従って、本発明鋼においては、鋼の変態脆性
を抑制するために、Ｓｉは０．０１％以下とする。

Ａ／は、鋼の脱酸及び結晶粒の微細化よって、鋼の靭性
を向上させるために、本発明鋼においては、０．０１０
〜０．０６０％の範囲で添加される。

Ｔｉ及びＢは、鋼の焼入れ性を向上させるのに有効な元
素である。Ｔｉは、鋼中のＮを固定し、Ｂの焼入れ性向
上効果を補うと共に、ＴｉＮとなって、結晶粒の粗大化
を防止し、かくして、靭性を向上させる。Ａｊ２添加量
とも関連するが、上記の効果を有効に得るためには、Ｔ
ｉは、通常、０゜０１％以上を添加することが必要であ
る。しかし、０．０５％を越えて過多に添加するときは
、炭窒化物がその生成量を増大すると共に、粗大化し、
鋼の温間での変形能を阻害するので、Ｔｉ量は０．０１
〜０．０５％の範囲とする。

Ｂは、前述したように、Ｍｎ５Ｓｉ及びＰの低減による
焼入れ性の低下を補完するために添加される。かかる効
果を有効に得るためには、Ｂは、０、　ＯＯＯ５％以上
を添加することが必要であるが、０．００５％を越えて
添加しても、上記効果が飽和するので、Ｂ量は、０．０
００５〜０．００５％の範囲とする。

本発明鋼は、上記した元素に加えて、更に、Ｃｒ０．３
０％以下、Ｍｏ０．２０％以下、及びＮｔｏ、２ｏ％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有す
ることができる。

Ｃｒも、本発明鋼においては、Ｍｎ及びＳｉｉを低減し
たことによる焼入れ性の低下を補完するために添加され
る。この目的のためには、０．３％以下の添加量で十分
であって、過多に添加するときは、本来の目的である温
間での低変形抵抗化を阻害する。

また、ＭＯ及びＮｉも、焼入れ性向上のために添加され
る。このような効果を有効に得るためには、いずれの元
素についても、０．２０％以下の添加量で十分である。

０．２０％を越えて過多に添加するときは、却って温間
での変形抵抗を高めると共に、製造費用も高めることと
なる。

光皿夏殖果本発明による温間鍛造用鋼は、７００〜８５０℃の温度
域での限界据込率が６５％以上であり、しかも、かかる
温度域の温間での変形抵抗が少ない。７００〜８５０℃
の温度域は、通常の温間鍛造において多用される温度域
であって、本発明によれば、この温度域において、変形
能が著しく改善される。

更に、−ｉに、温間鍛造では、その加工率が冷間鍛造よ
りも高いことが多いが、本発明によれば、上記温度域で
の限界据込率が６５％以上であるので、かかる高加工率
による温間鍛造に際しても、割れの発生なしに加工を行
なうことができる。

本発明による温間鍛造用鋼は、温間鍛造した後、焼入れ
焼もどし処理して、所定の機械的性質に調質して用いる
ことができる。また、温間鍛造後、浸炭焼入れや高周波
加熱による表面焼入れ処理を行なって用いることもでき
る。更に、目的によっては、温間鍛造後、熱処理を行な
わないで、用いることもできる。

大施Ａ第１表に示す化学成分を有する本発明鋼及び比較鋼を溶
製し、２２鰭及び４２０径の棒鋼にそれぞれ熱間圧延し
た後、切削加工にて径２０龍、長さ３０報の圧縮試験片
と、径３８龍、長さ５０龍の前方押出試験片とを作製し
た。

第２表は、各試験片について、種々の温度における温間
据込試験で得られた限界据込率と据込率が８０％のとき
の種々の温度における温間変形抵抗を示す。

据込試験は、試験片の高さ方向が圧縮方向と平行になる
ように、機械加工によって採取した円柱状の試験片を■
溝付きの端面拘束型工具を用いて据込加工を行ない、目
視にて割れを判定して、鋼材の変形能を調べる試験であ
る。第１図は上記端面拘束型試験用工具を・示し、第２
図は、第１図におけるＡ部及びＢ部の拡大図である。第
３図は、ｆａ）に直径り及び高さＨ（本試験では、Ｈ／
　Ｄは１゜５である。）の試験片の形状を示し、ｔｂ＞
に高さＨ９まで加工された据込後の形状を示す。据込率
は、（（Ｈ−Ｈｌ）／Ｈ）　Ｘ　１００　（％）で表わ
される。

また、温間変形抵抗は、下記式％式％）を用いて算出した。ここに、７は圧縮変形抵抗、Ｐは圧
縮時の荷重、Ａｏは前記試験片の初期断面積、ｆは拘束
係数を示す。

以下、第１表及び第２表に示す結果について説明する。

本発明鋼Ａ−Ｃは、中炭素域の例を示し、７００〜８５
０℃での限界据込率が７０％以上である。

本発明鋼は、比較鋼り及びＦに比べて、Ｓ量が低減され
ており、その結果として、変形能が著しく改善されてい
るのである。比較鋼Ｇは、本発明鋼と同程度にＳ量が低
減されており、変形能は改善されているものの、Ｓｉ、
Ｐ量等が本発明で規定する範囲をはずれているために、
変形抵抗が高い。

比較鋼Ｅも、Ｓ量が低減されているので、６５％以上の
据込限界率を有するが、Ｍｎ、Ｐ量等が本発明で規定す
る範囲をはずれているために、変形抵抗が高い。

また、本発明鋼Ａ−Ｃは、比較ｍＤ−Ｇに比べて、成分
元素量を適正に調整しているために、温間での変形抵抗
が低い。比較鋼Ｆは、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ量等が低いために
、変形抵抗は低いが、Ｓ量が本発明で規定する範囲をは
ずれているために、延性に劣り、限界掘込率が低い。

比較鋼Ｉは、高炭素域での例を示す。Ｍｎ、Ｐ、Ｓｉ、
Ｓ等が本発明で規定する範囲をはずれているために、本
発明鋼Ｈに比べて抵抗が高く、据込限界率も低い。比較
鋼Ｊは、Ｃ量が本発明で規定する範囲を越えている例を
示し、抵抗が過度に高い。しかし、割れについては、変
態脆性域が殆どなくなるので、６５％以上の据込率を示
す。

比較鋼り及びＭは、低炭素域の例を示す。これら比較鋼
は共にＳ量が本発明で規定する範囲をはずれているので
、限界掘込率が本発明鋼によりも低い。しかし、比較鋼
Ｍは、Ｍｎ、Ｓｔ、Ｐ量等は、本発明で規定する範囲内
にあるために、変形抵抗は低い。

第４図に本発明ｍＡ−Ｃ及び比較鋼Ｄ−Ｆの限界据込率
と据込温度との関係を示し、第５図に６００〜８００℃
での温間変形抵抗を示す。

また、第３表に本発明！！２１Ａ及びＨ１比較！４Ｄ〜
■の温間押出加工材を引張強さ９５ｋｇｆ／ａｍ２を目
標として焼入れ焼もどし処理したときの延性及び靭性を
示す。

試験は、４２ｆｌ径の棒鋼から切削加工によって直径３
８鶴、長さ５０ｍの前方押出試験片を製作し、温間にて
６０％の押出加工して直径２４．５　ｔｍとし、この試
験片について、引続き焼入れ焼もどし、引張試験を行な
った。本発明鋼は、比較鋼に比べて、伸び、絞り、衝撃
値等が高く、延性及び靭性が改善されている。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は、据込試験を説明するｈめの図、第
４図は、本発明鋼及び比較鋼について、限界据込率と据
込温度との関係を示すグラフ、第５図は、本発明鋼及び
比較鋼について、温間変形抵抗を示すグラフである。特許出願人　　株式会社神戸製鋼所代理人　弁理士　　牧　野　逸　部第１図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＣ０．２０〜０．８０％、Ｓｉ０．１０％以下、Ｍｎ０．１０〜０．５０％、Ｐ０．０１０％以下、Ｓ０．０１０％以下、Ａｌ０．０１５〜０．０６０％、Ｔｉ０．０１〜０．０５％、Ｂ０．０００５〜０．００５％、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、７００〜８５０℃
の温度域での限界据込率が６５％以上である温間での変
形抵抗が少ない温間鍛造用鋼。
（２）重量％で（ａ）Ｃ０．２０〜０．８０％、Ｓｉ０．１０％以下、Ｍｎ０．１０〜０．５０％、Ｐ０．０１０％以下、Ｓ０．０１０％以下、Ａｌ０．０１５〜０．０６０％、Ｔｉ０．０１〜０．０５％、Ｂ０．０００５〜０．００５％を含有し、更に、（ｂ）Ｃｒ０．３０％以下、Ｍｏ０．２０％以下、及びＮｉ０．２０％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有し
、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、７００〜８５０℃
の温度域での限界据込率が６５％以上である温間での変
形抵抗が少ない温間鍛造用鋼。