JPH04210449A - 高靱性熱間鍛造用非調質鋼 - Google Patents
高靱性熱間鍛造用非調質鋼Info
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- JPH04210449A JPH04210449A JP40984390A JP40984390A JPH04210449A JP H04210449 A JPH04210449 A JP H04210449A JP 40984390 A JP40984390 A JP 40984390A JP 40984390 A JP40984390 A JP 40984390A JP H04210449 A JPH04210449 A JP H04210449A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
[00011
【産業上の利用分野]この発明は、熱間鍛造によって製
造される、従来の調質材と同等以上の靭性に優れた、油
圧シリンダー、ナックルアームなどの非調質部品の製造
に供される高靭性熱間鍛造用非調質鋼に関するものであ
る。 [0002] 【従来の技術】従来、油圧シリンダー、ナックルアーム
などの部品製造においては、345C等の構造用鋼を熱
間鍛造後、焼入れ、焼戻しを施して強靭な部品とする方
法がとられてきた。しかし、このような調質処理はオー
ステナイl−温度域への加熱、焼入れ処理、中温域への
焼戻し加熱という煩わしい工程を経るため、熱エネルギ
ー消費に伴うコストの上昇と仕掛り品の増大という問題
を有している。 [00031以上の問題の解決のため熱間鍛造後、放冷
または衝風等によって急冷することにより調質鋼と同等
の強度を有する非調質鋼が開発され実用化されてきた。 [0004]
造される、従来の調質材と同等以上の靭性に優れた、油
圧シリンダー、ナックルアームなどの非調質部品の製造
に供される高靭性熱間鍛造用非調質鋼に関するものであ
る。 [0002] 【従来の技術】従来、油圧シリンダー、ナックルアーム
などの部品製造においては、345C等の構造用鋼を熱
間鍛造後、焼入れ、焼戻しを施して強靭な部品とする方
法がとられてきた。しかし、このような調質処理はオー
ステナイl−温度域への加熱、焼入れ処理、中温域への
焼戻し加熱という煩わしい工程を経るため、熱エネルギ
ー消費に伴うコストの上昇と仕掛り品の増大という問題
を有している。 [00031以上の問題の解決のため熱間鍛造後、放冷
または衝風等によって急冷することにより調質鋼と同等
の強度を有する非調質鋼が開発され実用化されてきた。 [0004]
【発明が解決しようとする課題】これらの非調質鋼は、
C: 0.30〜0.50wt% の範囲の中炭素のS
C材、またはMnの高いSMn材をベースとする主成分
に、■を0.10wt%程度含有させた鋼であるが、熱
間鍛造後に得られる組織はフェライト+パーライトであ
る。そのためこれら非調質鋼の問題点として衝撃値に代
表される靭性が低いという欠点があり、用途はコネクテ
ィングロッド等の靭性を必要としない用途に限定され、
靭性を必要とするナックルアーム等の足まわり部品に適
用する場合には問題を有しているのが実情である。 [0005]従って、この発明の目的は、従来の調質材
と同等以上の靭性に優れた、油圧シリンダー、ナックル
アームなどの非調質部品の製造に供される高靭性熱間鍛
造用非調質鋼を提供することにある。 [0006]
C: 0.30〜0.50wt% の範囲の中炭素のS
C材、またはMnの高いSMn材をベースとする主成分
に、■を0.10wt%程度含有させた鋼であるが、熱
間鍛造後に得られる組織はフェライト+パーライトであ
る。そのためこれら非調質鋼の問題点として衝撃値に代
表される靭性が低いという欠点があり、用途はコネクテ
ィングロッド等の靭性を必要としない用途に限定され、
靭性を必要とするナックルアーム等の足まわり部品に適
用する場合には問題を有しているのが実情である。 [0005]従って、この発明の目的は、従来の調質材
と同等以上の靭性に優れた、油圧シリンダー、ナックル
アームなどの非調質部品の製造に供される高靭性熱間鍛
造用非調質鋼を提供することにある。 [0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、丘述の従来
の非調質鋼の欠点を克服するためになされたものであり
、低炭素−高マンガン鋼を基本とするマイクロアロイン
グ型非調質鋼である。 [0007]上記目的を達成するために、この発明の高
靭性熱間鍛造用非調質鋼においては、C:0.05〜0
.30wt% 、 Si : 0.01〜1.0wt
%、Mn : 1.2〜2.5wt%、Cr : 0.
01〜1. 0wt %、V:0.05〜0130w
1% 、 Ti :0.003〜0.015 wt%
、 At :0.005〜0.07wt% 、 N :
0.005〜0.010wt %を含有し、さら(−
必要に応じて、S :0.01〜0. towt% 、
Pb:0.03〜0.30wt% のうちの少なくとも
1つを含有し、残部:不可避的不純物からなる化学成分
組成を有する鋼からなっており、前記鋼を1200〜1
350℃の間の温度に加熱し、次いで鍛造し、鍛造終了
後15分以内に600℃以下の温度まで冷却することに
よって、その組織を主としてフェライトおよびベイナイ
トで一部バーライトが存在する組織としたことに特徴を
有するものである。 [00081以下に、この発明の非調質鋼の化学成分組
成および数値限定理由について説明する。 C:0.05〜o、 30wt% Cは強度を確保するために重要な元素である。しかしな
がら、C含有量がo、 05wt% 未満では上記作用
に所望の効果が得られない。一方、C含有量が0.30
wt%を超えると靭性の低下が大きくなる。従って、C
含有量は0.05〜0、30wt%の範囲に限定すべき
である。 [0009]Si :0.01〜1.0wt%Siは
脱酸剤として重要な元素である。しかしながら、Si含
有量が0.01wt%未満では上記作用に所望の効果が
得られない。一方、Si含有量が1.0wt%を超える
と靭性の低下とともに鋼の清浄性が劣ってくる。従って
、Si含有量は0.01〜1.0wt%の範囲に限定す
べきである。 [00101Mn : 1.2〜2.5wt%Mnは強
度を確保するとともに焼入れ性を向上させて組織をベイ
ナイト化するのに重要な元素である。しかしながら、M
n含有量が1.2wt%未満では丘記作用に所望の効果
が得られない。一方、Mn含有量が2. swt%を超
えると靭性の低下が大きくなる。従って、Mn含有量は
1.2〜2.5wt%の範囲に限定すべきである。 [00111S :0.01〜0.10wt%Sは切削
性を確保するのに重要な元素である。しかしながら、S
含有量が0. O]、wt% 未満では上記作用に所望
の効果が得られない。一方、S含有量が0.10wt%
を超えると靭性の低下とともに鋼の清浄性か劣ってくる
。従って、S含有量は0.01〜0. ]、0wt%の
範囲に限定すべきである。 [0012] Cr : 0.01〜1.0w1%C
rは焼入れ性を向トさせる元素である。しかしながら、
Cr含有量がO,01wt%未満では上記作用に所望の
効果が得られない。一方、Cr含有量が1.0wt%を
超えると靭性の低下が大きくなる。従って、Cr含有量
は0.01〜1.0wt%の範囲に限定すべきである。 [00131V:0.05〜0.30wt%■は微細な
炭窒化物を析出し、強度および靭性を確保するのに重要
な元素である。しかしながら、■含有量が0205wt
%未満では上記作用に所望の効果が得られない。 方、■を0.30wt%を超えて添加しても効果は飽和
してくるとともにコスト高になる。従って、■含有量は
0.05〜0、30wt%の範囲に限定すべきである。 [00141Ti : 0.003〜0.015wt
%Tiは窒化物を析出し、オーステナイト加熱時の粒を
微細にして靭性を高めるのに重要な元素である。しかし
ながら、Ti含有量が0.003wt%未満では上記作
用に所望の効果が得られない。一方、Tiを0.015
wt %を超えて添加すると、Tiと結合するNの量が
多くなって■炭窒化物の析出量が少なくなり充分な強度
が得られなくなる。従って、Ti含有量は0.003〜
0.015wt%の範囲に限定すべきである。 [0015] Al : 0.005〜0.07wt
%AIも脱酸剤として必要な元素である。しかしながら
、AI含有量が0.005wt %未満では上記作用に
所望の効果が得られない。一方、AIを0.07Wt
%を超えて添加すると、鋼の清浄性が劣ってくる。従っ
て、AI含有量は0.005〜0、07wt%の範囲に
限定すべきである。 [001,61N : 0.005〜0.010wt%
Nはオーステナイト粒の微細化、■炭窒化物による析出
強化のために必要とする元素である。しかしながら、N
含有量が0.005wt %未満では上記作用に所望の
効果が得ら才1ない。一方、Nを0.010wt %を
超えて添加すると靭性が低下する。従って、N含有量は
0.005〜0.010wt%の範囲に限定すべきであ
る。 [0017] Pb : 0.03〜0.30wt%
P1)は切削性が重視される場合に添加される。しかし
ながら、pb含有量が0.03wt% 未満では切削性
への奇伊が小さい。一方、Pbを0.010wt %を
超えて添加すると未溶解鉛が残存して加熱時に溶は出し
欠陥となる。従って、Pb含有量は0.03〜0.30
w t% の範囲に限定すべきである。 [0018]鍛造前加熱温度: 1200〜1350℃
鍛造前加熱温度が1200℃未満では充分な強度を得る
ことができない。一方、1350℃を超える必要はなく
、エネルギーの無駄になる。従って、鍛造面加熱温度は
1200〜1350℃の範囲に限定する。 [001,9]冷却条件:600℃以下の温度まで15
分以内に冷却する鍛造後の冷却速度が小さいとパーライ
トの量が多くなって充分な強度、靭性が得られない。鍛
造後オーステナイ1への過冷度を大きくして所望の強度
、靭性を得るには、600℃以下の温度まで鍛造終了後
125分以内の時間で冷却することが必要である。 [00203
の非調質鋼の欠点を克服するためになされたものであり
、低炭素−高マンガン鋼を基本とするマイクロアロイン
グ型非調質鋼である。 [0007]上記目的を達成するために、この発明の高
靭性熱間鍛造用非調質鋼においては、C:0.05〜0
.30wt% 、 Si : 0.01〜1.0wt
%、Mn : 1.2〜2.5wt%、Cr : 0.
01〜1. 0wt %、V:0.05〜0130w
1% 、 Ti :0.003〜0.015 wt%
、 At :0.005〜0.07wt% 、 N :
0.005〜0.010wt %を含有し、さら(−
必要に応じて、S :0.01〜0. towt% 、
Pb:0.03〜0.30wt% のうちの少なくとも
1つを含有し、残部:不可避的不純物からなる化学成分
組成を有する鋼からなっており、前記鋼を1200〜1
350℃の間の温度に加熱し、次いで鍛造し、鍛造終了
後15分以内に600℃以下の温度まで冷却することに
よって、その組織を主としてフェライトおよびベイナイ
トで一部バーライトが存在する組織としたことに特徴を
有するものである。 [00081以下に、この発明の非調質鋼の化学成分組
成および数値限定理由について説明する。 C:0.05〜o、 30wt% Cは強度を確保するために重要な元素である。しかしな
がら、C含有量がo、 05wt% 未満では上記作用
に所望の効果が得られない。一方、C含有量が0.30
wt%を超えると靭性の低下が大きくなる。従って、C
含有量は0.05〜0、30wt%の範囲に限定すべき
である。 [0009]Si :0.01〜1.0wt%Siは
脱酸剤として重要な元素である。しかしながら、Si含
有量が0.01wt%未満では上記作用に所望の効果が
得られない。一方、Si含有量が1.0wt%を超える
と靭性の低下とともに鋼の清浄性が劣ってくる。従って
、Si含有量は0.01〜1.0wt%の範囲に限定す
べきである。 [00101Mn : 1.2〜2.5wt%Mnは強
度を確保するとともに焼入れ性を向上させて組織をベイ
ナイト化するのに重要な元素である。しかしながら、M
n含有量が1.2wt%未満では丘記作用に所望の効果
が得られない。一方、Mn含有量が2. swt%を超
えると靭性の低下が大きくなる。従って、Mn含有量は
1.2〜2.5wt%の範囲に限定すべきである。 [00111S :0.01〜0.10wt%Sは切削
性を確保するのに重要な元素である。しかしながら、S
含有量が0. O]、wt% 未満では上記作用に所望
の効果が得られない。一方、S含有量が0.10wt%
を超えると靭性の低下とともに鋼の清浄性か劣ってくる
。従って、S含有量は0.01〜0. ]、0wt%の
範囲に限定すべきである。 [0012] Cr : 0.01〜1.0w1%C
rは焼入れ性を向トさせる元素である。しかしながら、
Cr含有量がO,01wt%未満では上記作用に所望の
効果が得られない。一方、Cr含有量が1.0wt%を
超えると靭性の低下が大きくなる。従って、Cr含有量
は0.01〜1.0wt%の範囲に限定すべきである。 [00131V:0.05〜0.30wt%■は微細な
炭窒化物を析出し、強度および靭性を確保するのに重要
な元素である。しかしながら、■含有量が0205wt
%未満では上記作用に所望の効果が得られない。 方、■を0.30wt%を超えて添加しても効果は飽和
してくるとともにコスト高になる。従って、■含有量は
0.05〜0、30wt%の範囲に限定すべきである。 [00141Ti : 0.003〜0.015wt
%Tiは窒化物を析出し、オーステナイト加熱時の粒を
微細にして靭性を高めるのに重要な元素である。しかし
ながら、Ti含有量が0.003wt%未満では上記作
用に所望の効果が得られない。一方、Tiを0.015
wt %を超えて添加すると、Tiと結合するNの量が
多くなって■炭窒化物の析出量が少なくなり充分な強度
が得られなくなる。従って、Ti含有量は0.003〜
0.015wt%の範囲に限定すべきである。 [0015] Al : 0.005〜0.07wt
%AIも脱酸剤として必要な元素である。しかしながら
、AI含有量が0.005wt %未満では上記作用に
所望の効果が得られない。一方、AIを0.07Wt
%を超えて添加すると、鋼の清浄性が劣ってくる。従っ
て、AI含有量は0.005〜0、07wt%の範囲に
限定すべきである。 [001,61N : 0.005〜0.010wt%
Nはオーステナイト粒の微細化、■炭窒化物による析出
強化のために必要とする元素である。しかしながら、N
含有量が0.005wt %未満では上記作用に所望の
効果が得ら才1ない。一方、Nを0.010wt %を
超えて添加すると靭性が低下する。従って、N含有量は
0.005〜0.010wt%の範囲に限定すべきであ
る。 [0017] Pb : 0.03〜0.30wt%
P1)は切削性が重視される場合に添加される。しかし
ながら、pb含有量が0.03wt% 未満では切削性
への奇伊が小さい。一方、Pbを0.010wt %を
超えて添加すると未溶解鉛が残存して加熱時に溶は出し
欠陥となる。従って、Pb含有量は0.03〜0.30
w t% の範囲に限定すべきである。 [0018]鍛造前加熱温度: 1200〜1350℃
鍛造前加熱温度が1200℃未満では充分な強度を得る
ことができない。一方、1350℃を超える必要はなく
、エネルギーの無駄になる。従って、鍛造面加熱温度は
1200〜1350℃の範囲に限定する。 [001,9]冷却条件:600℃以下の温度まで15
分以内に冷却する鍛造後の冷却速度が小さいとパーライ
トの量が多くなって充分な強度、靭性が得られない。鍛
造後オーステナイ1への過冷度を大きくして所望の強度
、靭性を得るには、600℃以下の温度まで鍛造終了後
125分以内の時間で冷却することが必要である。 [00203
【作用]この発明範囲内の化学成分組成からなる鋼を1
200〜1350℃の間の温度に加熱し、次いで鍛造し
、鍛造終了後15分以内に600℃以下の温度まで冷却
することにより、その組織はフェライトおよびベイナイ
トが多くの割合を占め、バーライ1〜は少量の割合で僅
かに存在する組織となり、降伏応力、引張強さ、衝撃値
に優れた特性を示す。 [0021] 【実施例】以下に、この発明の実施例について説明する
。表1に試験材の化学成分組成を示す。鋼Aは従来の中
炭素系非調質鋼、鋼B、 C,Dは本発明鋼である。鋼
EはTiを添加していない比較鋼である。 [0022]
200〜1350℃の間の温度に加熱し、次いで鍛造し
、鍛造終了後15分以内に600℃以下の温度まで冷却
することにより、その組織はフェライトおよびベイナイ
トが多くの割合を占め、バーライ1〜は少量の割合で僅
かに存在する組織となり、降伏応力、引張強さ、衝撃値
に優れた特性を示す。 [0021] 【実施例】以下に、この発明の実施例について説明する
。表1に試験材の化学成分組成を示す。鋼Aは従来の中
炭素系非調質鋼、鋼B、 C,Dは本発明鋼である。鋼
EはTiを添加していない比較鋼である。 [0022]
【表1】
[0023]以上の鋼を1300℃に加熱し、次いで1
20φの棒鋼に鍛造した後、放冷または衝風冷却した。 600℃までの冷却時間は放冷の場合27分、衝風冷却
の場合10分であった。その機械的性質を表2に示す(
表中F;フェライ1へ、P ;パーラ・イ す)。 [00243
20φの棒鋼に鍛造した後、放冷または衝風冷却した。 600℃までの冷却時間は放冷の場合27分、衝風冷却
の場合10分であった。その機械的性質を表2に示す(
表中F;フェライ1へ、P ;パーラ・イ す)。 [00243
【表2]
ト、
;ベイナイ1へをそれぞれ示
[00251表2から明らかなように、従来鋼Aにおい
ては、放冷でも衝風冷却でも組織はフェライト士バーラ
イI・で、降伏応力、引張強さは充分であるが、衝撃値
が低い。 [0026]これに対して、鋼B、C,Dにおいては、
放冷の場合、組織にベイナイIへの占める割合が低く、
降伏応姐引張強さがやや低いが、衝風冷却の場合にはベ
イナイ1への占める割合が高くなり、降伏応力、引張強
さ、衝撃値に優れた特性を示している。 [0027]Tiを添加していない比較鋼Eは、加熱オ
ーステナイト粒が粗大化するため降伏応力、衝撃値が鋼
B、C,Dより低い。 [00281図1.は鋼Bの特性に及ぼす鍛造後の棒鋼
径の影響を示すグラフである。図1において、TSは引
張強さ、YSは降伏応力、RAは絞り、Elは伸び、1
・Iうβ0 は20℃に1−3ける衝撃値を示す。加熱
温度は1250’Cで、鍛造後衛風冷却している。黒丸
で示す鋼Bは、バンド(斜線部)で示す54SC調質材
と比べてサイズ効果の少ない優れた特性を示(7ている
。 [0029] 【発明の効果】以上説明したように、二の発明によれば
、従来の調質伺と同等以りの靭性に優れた高靭性熱間鍛
造用非調質鋼を得ることができる産業上有用な効果がも
たらされる。
ては、放冷でも衝風冷却でも組織はフェライト士バーラ
イI・で、降伏応力、引張強さは充分であるが、衝撃値
が低い。 [0026]これに対して、鋼B、C,Dにおいては、
放冷の場合、組織にベイナイIへの占める割合が低く、
降伏応姐引張強さがやや低いが、衝風冷却の場合にはベ
イナイ1への占める割合が高くなり、降伏応力、引張強
さ、衝撃値に優れた特性を示している。 [0027]Tiを添加していない比較鋼Eは、加熱オ
ーステナイト粒が粗大化するため降伏応力、衝撃値が鋼
B、C,Dより低い。 [00281図1.は鋼Bの特性に及ぼす鍛造後の棒鋼
径の影響を示すグラフである。図1において、TSは引
張強さ、YSは降伏応力、RAは絞り、Elは伸び、1
・Iうβ0 は20℃に1−3ける衝撃値を示す。加熱
温度は1250’Cで、鍛造後衛風冷却している。黒丸
で示す鋼Bは、バンド(斜線部)で示す54SC調質材
と比べてサイズ効果の少ない優れた特性を示(7ている
。 [0029] 【発明の効果】以上説明したように、二の発明によれば
、従来の調質伺と同等以りの靭性に優れた高靭性熱間鍛
造用非調質鋼を得ることができる産業上有用な効果がも
たらされる。
【図1】本発明鋼Bの特[生に及ぼす鍛造後の棒鋼径の
影響を示すグラフである。
影響を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】C:0.05〜0.30wt%、Si:0
.01〜1.0wt%、Mn:1.2〜2.5wt%、
Cr:0.01〜1.0wt%、V:0.05〜0.3
0wt%、Ti:0.003〜0.015wt%、Al
:0.005〜0.07wt%、N:0.005〜0.
010wt%を含有し、残部:不可避的不純物からなる
化学成分組成を有する鋼からなっており、前記鋼を12
00〜1350℃の間の温度に加熱し、次いで鍛造し、
鍛造終了後15分以内に600℃以下の温度まで冷却す
ることによって、その組織を主としてフェライトおよび
ベイナイトで一部パーライトが存在する組織としたこと
を特徴とする高靭性熱間鍛造用非調質鋼。 - 【請求項2】C:0.05〜0.30wt%、Si:0
.01〜1.0wt%、Mn:1.2〜2.5wt%、
Cr:0.01〜1.0wt%、V:0.05〜0.3
0wt%、Ti:0.003〜0.015wt%、Al
:0.005〜0.07wt%、N:0.005〜0.
010wt%を含有し、さらに、S:0.01〜0.1
0wt%、Pb:0.03〜0.30wt%のうちの少
なくとも1つを含有し、残部:不可避的不純物からなる
化学成分組成を有する鋼からなっており、前記鋼を12
00〜1350℃の間の温度に加熱し、次いで鍛造し、
鍛造終了後15分以内に600℃以下の温度まで冷却す
ることによって、その組織を主としてフェライトおよび
ベイナイトで一部パーライトが存在する組織としたこと
を特徴とする高靭性熱間鍛造用非調質鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP40984390A JPH04210449A (ja) | 1990-12-12 | 1990-12-12 | 高靱性熱間鍛造用非調質鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP40984390A JPH04210449A (ja) | 1990-12-12 | 1990-12-12 | 高靱性熱間鍛造用非調質鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04210449A true JPH04210449A (ja) | 1992-07-31 |
Family
ID=18519118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP40984390A Pending JPH04210449A (ja) | 1990-12-12 | 1990-12-12 | 高靱性熱間鍛造用非調質鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04210449A (ja) |
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