JPH0456104B2

JPH0456104B2 -

Info

Publication number: JPH0456104B2
Application number: JP58155021A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Takada; Kenji Isogawa
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1992-09-07
Also published as: JPS6050149A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、冷間における鍛造加工や圧造・転造
加工等の冷間成形加工性にすぐれた構造用鋼に関
するものである。近年、機械構造用部品の生産性向上および歩留
り向上等の観点から、従来の切削加工に変えて、
鍛造や圧造・転造等の塑性加工が多方面で採用さ
れるようになつてきており、これに伴つて冷間鍛
造や圧造・転造等の冷間成形加工技術が著しく進
歩してきている。そして、これに伴つて複雑形状
部品に対しても塑性加工を適用する傾向が強くな
り、素材に対する冷間成形加工特性の要求も次第
にきびしくなつてきている。従来、機械構造用部品の素材としては、機械構
造用炭素鋼鋼材（SC材、Ｓ−CK材等）や、機械
構造用低合金鋼鋼材（SCr材、SCM材、SMn材、
SNC材、SNCM材、SMnC材等）などが知られ
ているが、このような機械構造用鋼において、Ｃ
含有量が0.2重量％よりも少ないときには冷間で
の成形加工性が比較的良いため、前記の塑性加工
等に対してはさほど問題とはならないが、Ｃ含有
量が0.2重量％以上のときには冷間成形加工性が
あまりよくないという問題点があつた。そこで、従来の場合、Ｃ含有量が0.2重量％以
上の構造用鋼を素材として部品を加工する際に
は、とくに重度の加工を加えるときに、冷間鍛造
と焼なましとを繰り返し行つて所定の形状を得る
ようにしていた。しかしながら、このような従来の工程をとつた
場合には、中間加工材を冷間鍛造型に設置した
り、焼なまし炉内に入れたりする工程が繰り返さ
れるため生産性が非常に悪く、焼なまし処理を必
要とするためこの焼なまし処理が冷間鍛造加工の
工程中に入り込むとともに、中間加工材にスケー
ルが付着し、このスケールを除去するためにシヨ
ツトブラスト、酸洗、ボンデ処理等の中間工程が
必要となり、工程全体が繁雑となるだけでなく、
生産性の低下ならびに製造コストの大幅な上昇を
もたらすという問題点があつた。そして、このような問題点をなくすために、鋼
中のＳおよび〔Ｏ〕量を低減し、Caを添加して
介在物の形態を制御することによつて冷間での成
形加工性を向上させようとする試みもあるが、こ
れでもいまだ十分な冷間成形加工性が得られない
という問題点があつた。本発明は、上述したような従来の問題点を解消
するためになされたもので、冷間での成形加工性
に優れており、冷間鍛造や冷間圧造・転造等の冷
間塑性加工時に、加工途中において中間焼なまし
工程を必ずしも必要とせず、かかる中間焼なまし
を施さなくても十分な加工率で冷間での成形加工
が可能となり、中間焼なましを省略できることに
よつて焼なまし処理自体の省略のほかスケール除
去処理等も省略でき、生産性の向上ならびに生産
価格の著しい低減が可能である構造用鋼を提供す
ることを目的としている。本発明による冷間成形加工性にすぐれた構造用
鋼は、重量％で、Ｃ：0.2〜0.6％、 Si：0.03〜0.25％、 Mn：0.2〜2.0％、〔Ｏ〕：0.002％以下、〔Ｎ〕：0.01％以下、 Ca：0.0005〜0.05％、 Al、Ti、Zrのうちの１種または２種以上を下
式 0.3≦Al（％）／２＋Ti（％）／３＋Zr（％）／４／Ｎ
≦2.5 の範囲で含み、必要に応じてCr：1.5％以下、
Ni：２％以下、Mo：0.5％以下のうちの１種ま
たは２種以上を含み、残部Feおよび不純物よりなり、とくに冷間で
の成形加工性に著しくすぐれていることを特徴と
するものである。以下、本発明による冷間成形加工性にすぐれた
構造用鋼の成分範囲（重量％）の限定理由につい
て説明する。Ｃ：0.2〜0.6％Ｃは構造用部品あるいはその素材として必要な
強度を確保するために含有させる元素であるが、
0.2％未満では上記強度の確保が困難であり、ま
た0.2％未満の場合には冷間での成形加工性が比
較的良好であるため本発明の適用外でもあるの
で、0.2％以上とした。しかし、0.6％を超えると
靱性が劣化するので0.6％以下とした。 Si：0.03〜0.25％ Siは製鋼時に脱酸剤として作用すると共に、鋼
の強度を高めるのに有効な元素であるので0.03％
以上とした。しかし、多すぎるとかえつて靱性を
劣化し、冷間での成形加工性を低下するので0.25
％以下とした。 Mn：0.2〜2.0％ Mnは製鋼時に脱酸剤および脱硫剤として作用
すると共に、鋼の焼入性を向上して強度の改善を
はかるのに有効な元素であるので0.2％以上とし
た。しかし、多すぎると冷間成形加工性が低下す
ると共に、被削性も劣化するので2.0％以下とし
た。〔Ｏ〕：0.002％以下Ｏは鋼中の介在物量を増大し、冷間成形加工性
を低下すると共に、転動疲労や回転曲げ疲労等の
強度特性を劣化させるので0.002％以下に規制し
た。〔Ｎ〕：0.01％以下Ｎはフエライト中に固溶して鋼の冷間成形性を
低下するので、0.01％以下に規制した。 Ca：0.0005〜0.5％ Caは鋼中介在物の形態を制御して冷間成形加
工性を向上させるのに有効な元素であるので
0.0005％以上含有させる。しかし、多すぎると
CaO系の介在物が多くなるため冷間成形性がかえ
つて劣化するので0.05％以下とした。 Al、Ti、Zrのうちの１種または２種以上 Al、Ti、Zrは、例えばAlについていえば Al₂O₃＋3Ca→3CaO＋2Al Al＋Ｎ→AlN によつて鋼中に含まれる冷間成形加工性に有害な
Ｎを固定することにより、鋼の冷間成形加工性を
向上するのに有効な元素であるので、下記式 Al（％）／２＋Ti（％）／３＋Zr（％）／４／Ｎで算出される値において0.3以上となるように含
有させる。しかし、多すぎると固溶Al、Ti、Zr
量が増加して冷間成形性をかえつて劣化するの
で、上記式で算出される値において2.5以下とし
た。 Cr：1.5％以下、Ni：２％以下、Mo：0.5％以下
のうちの１種または２種以上 Cr、Ni、Moはいずれも鋼の強度を高めるのに
有効な元素であるので、これらの１種または２種
以上を必要に応じて添加するのもよい。しかし、
多すぎると加工性や靱性を低下したり、あるいは
Niの場合には多量に添加してもその効果が向上
しないので、Crは1.5％以下、Niは２％以下、
Moは0.5％以下とする必要がある。以下、本発明の実施例を比較例と共に説明す
る。まず、電気炉によつて表１に示す化学成分の鋼
（No.１〜24）を溶製したのち2.5トン鋼塊に造塊
し、分塊圧延および製品圧延を行つて直径40mmの
供試材を作製した。次に、各供試材に対して870℃×2hr加熱後空冷
の条件で焼ならし処理を行い、一部の供試材に対
してはさらに750℃×4hr加熱後20℃／hrの冷却速
度で650℃まで冷却し、その後空冷する条件で焼
なまし処理を行つた。次いで、前記焼ならし材および焼なまし材から
直径10mm、高さ15mmの圧縮試験片を取り出したの
ち常温において冷間圧縮試験を行い、各供試材の
限界圧縮率を求めた。このとき、限界圧縮率は下
記式限界圧縮率（％）＝ho−ｈ／ho×100 ただし、hoは試験片の高さ（15mm）ｈは割れが発生したときの試験片の高さ
（mm）で求め、各供試材毎に試験片数ｎ＝20としてその
平均値を出すことによつて各供試材の冷間成形加
工性を評価した。この結果を表２に示す。

【表】

【表】表１および表２に示すように、本発明による構
造用鋼の成分範囲を満足する供試材No.７，10，
13，15，17，19，21〜24の限界圧縮率は、Al、
Ti、Zrの１種以上およびCaを含まない比較例No.
１〜４，16，18，20、Al、Ti、Zrの１種以上お
よびCa含有量が本発明の範囲外にある比較例No.
５，６，８，９，11，12，14の限界圧縮率より
も、焼ならし材および焼なまし材のいずれにおい
てもかなり高くなつており、本発明による構造用
鋼は従来のものに比べて冷間成形加工性にかなり
優れており、例えば従来よりもさらに複雑な形状
を有していて重度の塑性加工を必要とする機械構
造用部品の素材としても適していることが明らか
となつた。以上説明してきたように、この発明による構造
用鋼は、重量％で、Ｃ：0.2〜0.6％、 Si：0.03〜0.25％、 Mn：0.2〜2.0％、〔Ｏ〕：0.002％以下、〔Ｎ〕：0.01％以下、 Ca：0.0005〜0.05％、 Al、Ti、Zrのうちの１種または２種以上を下
式 0.3≦Al（％）／２＋Ti（％）／３＋Zr（％）／４／Ｎ
≦2.5 の範囲で含み、必要に応じてCr：1.5％以下、
Ni：２％以下、Mo：0.5％以下のうちの１種ま
たは２種以上を含み、残部Feおよび不純物より
なるものであるから、冷間鍛造や冷間圧造・転造
等の冷間成形加工性に著しく優れたものであり、
複雑形状部品や重度の加工を要する部品の素材と
しても適したものであつて、切削加工に代わる塑
性加工用の素材として十分満足して使用すること
が可能であり、部品製作の際の製造性や歩留りを
著しく高めることができると共に、必ずしも中間
焼なまし処理を行う必要がないため中間焼なまし
処理に伴う加熱冷却作業やシヨツトブラスト、酸
洗、ボンデ処理なども不要であり、部品品質の向
上、部品製作日数の短縮化、製造コストの低減を
実現することができ、品質が良好でかつ安定した
等速ジヨイント部品、ラツク、コンロツド、ギ
ヤ、リヤスピンドル等の各種構造用部品を低価格
で得ることができるという非常にすぐれた効果を
もたらしうる。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、Ｃ：0.2〜0.6％、 Si：0.03〜0.25％、 Mn：0.2〜2.0％、［Ｏ］：0.002％以下、［Ｎ］：0.01％以下、 Ca：0.0005〜0.5％、 Al、Ti、Zrのうちの１種または２種以上を下
式 0.3≦Al（％）／２＋Ti（％）／３＋Zr（％）／４／Ｎ
≦2.5 の範囲で含み、残部Feおよび不純物よりなることを特徴とす
る冷間成形加工性にすぐれた構造用鋼。２重量％で、Ｃ：0.2〜0.6％、 Si：0.03〜0.25％、 Mn：0.2〜2.0％、［Ｏ］：0.002％以下、［Ｎ］：0.01％以下、 Ca：0.0005〜0.5％、 Al、Ti、Zrのうちの１種または２種以上を下
式 0.3≦Al（％）／２＋Ti（％）／３＋Zr（％）／４／Ｎ
≦2.5 の範囲で含み、さらにCr：1.5％以下、Ni：２％
以下、Mo：0.5％以下のうちの１種または２種以
上を含み、残部Feおよび不純物よりなることを特徴とす
る冷間成形加工性にすぐれた構造用鋼。