JPH0472901B2 - - Google Patents

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JPH0472901B2
JPH0472901B2 JP60106693A JP10669385A JPH0472901B2 JP H0472901 B2 JPH0472901 B2 JP H0472901B2 JP 60106693 A JP60106693 A JP 60106693A JP 10669385 A JP10669385 A JP 10669385A JP H0472901 B2 JPH0472901 B2 JP H0472901B2
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JP
Japan
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steel
less
ferrite
warm forging
pearlite
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JP60106693A
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Masaaki Horie
Masaaki Katsumata
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、温間鍛造用非調質強靭鋼に関し、詳
しくは、AC3変態点以下における温間鍛造後に調
質熱処理を行なわずして、すぐれた強度と靭性を
有する鍛造品を製造し得る温間鍛造用非調質強靭
鋼に関する。 (従来の技術) 従来、機械構造用鍛造品は、一般に、中炭素鋼
又は低合金鋼素材を熱間鍛造した後、再加熱し、
焼入れ、焼戻し、即ち、調質処理を施し、目的、
用途に応じた強度及び靭性を付与して、使用に供
されている。しかし、上記調質処理には多大の熱
エネルギー費用を要すると共に、処理工程の増
加、仕掛り品の増大等のために製造費用が高くな
らざるを得ない。 また、冷間鍛造用鋼及び冷間鍛造技術の進歩に
よつて、近年においては、機械構造用鍛造品の多
くが冷間鍛造品に切り換えられつつある。更に、
最近においては、熱間鍛造よりも寸法精度が高い
と共に、熱エネルギーを節減し得ること、また、
冷間鍛造よりも素材鋼の変形抵抗が減少し、変形
態が向上すること等の利用のために、温間鍛造が
種々の鍛造品の製造に適用されるに至つている。 (発明の目的) 上記温間鍛造については、温間鍛造後の調質熱
処理を前提として、鍛造条件の最適化が研究され
ているのが現状であり、非調質鋼に適用する試み
は殆どなされていない。尚、従来鋼を用いて、温
間加工条件を制御することにより、調質鋼と同等
の強度を得る試みもなされているが(湯浅ら、日
本金属学会誌、35(8)、788(1971)、この方法にて
十分な強度を得るためには、大きい加工量を必要
とし、他方、一般の鍛造品は、その部位によつて
加工率が大きく異なり、殆ど加工を受けないよう
な部分では十分な強度及び靭性を得ることができ
ない。 そこで、本発明者らは、温間鍛造後に調質処理
を行なわずして、高強度及び高靭性を有する鍛造
品を得るために、温間鍛造前の素材鋼の顕微鏡組
織に着目して、温間鍛造後の強度及び靭性に及ぼ
す素材鋼のこれら顕微鏡前組織の影響を広範囲に
わたつて研究した結果、素材鋼として機械構造用
鋼に所定量のMn及びCrを添加してなる鋼を用
い、これを熱間圧延まま又は焼なまし若しくは焼
ならし処理することによつて形成する前組織にお
いて、初析フエライト量を減少させ、且つ、フエ
ライト・パーライト組織を微細化することによつ
て、温間鍛造後に非調質にて強度及び靭性に共に
すぐれる鍛造品を得ることができることを見出し
て、本発明に至つたものである。 従つて、本発明は、温間鍛造によつて所要の鍛
造品に成形した後、調質熱処理を施さずして、高
強度且つ高靭性の鍛造品を製造することができる
機械構造用温間鍛造用非調質強靭鋼を提供するこ
とを目的とする。 (発明の構成) 本発明による温間鍛造用非調質強靭鋼は、重量
%で C 0.25〜0.60%、 Si 0.10〜1.00%、 Mn 1.00〜2.00及び Cr 0.30〜1.00を含有し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなり、初析フエラ
イト量をF(%)及びパーライト・ラメラ間隔を
D(μm)とするとき、 F≦90−140C%(%) (但し、C%は鋼における重量%による含有量を
示す。) 及び D≦0.20(μm) であるフエライト・パーライト組織を有すること
を特徴とする。 先ず、従来の機械構造用炭素鋼(S28C〜
S58C)及びこれらに所定量のMn及びCrを添加し
た鋼を850℃で加熱後、空冷する焼ならし処理を
行なつた後、600〜700℃で加熱、0〜50%圧延
し、放冷する温間鍛造シミユレーシヨンを施し
て、厚さ15mmの板材を製作し、これら温間鍛造シ
ミユレーシヨン処理材から得た試験片についての
引張強さとシヤルピー衝撃値との関係を第1図に
示す。これより、上記機械構造用鋼は、Mn及び
Crの添加によつて、同一強度での靭性が改善さ
れることが見出された。因に、本発明による鋼
は、引張強さをTS(Kgf/mm2)、シヤルピー衝撃
値をCIV(Kgf・m/cm2)とすまとき、(TS)・
(CIV)1/2が220以上であつて、強度及び靭性にす
ぐれることを第1図に示されている。 次に、上記温間鍛造シミユレーシヨン処理前の
鋼の顕微鏡前組織における初析フエライト量及び
パーライト・ラメラ間隔と、温間鍛造シミユレー
シヨン処理材の強度・靭性バランスとの関係を第
2図に示す。即ち、Mn及びCrの添加によつて温
間鍛造品としての靭性が改善された上記処理材
は、その温間鍛造前の顕微鏡組織は、初析フエラ
イト量をF(%)とするとき、 F≦90−140C%(%) (但し、C%は鋼における重量%による含有量を
示す。) を満足しており、Fが少ないことが見出された。
また、パーライト・ラメラ間隔Dが0.20μmより
も小さいことが見出された。 即ち、本発明によれば、従来の機械構造用炭素
鋼に所定量のMn及びCrを添加してなる鋼の温間
鍛造前の顕微鏡組織として、熱間圧延まま、又は
焼なまし若しくは焼ならし処理によつて、フエラ
イト量Fを所定値以下に抑えると共に、パーライ
ト・ラメラ間隔Dを0.20μmよりも小さくするこ
とによつて、かかる鋼を温間鍛造したとき、非調
質にて強度・靭性バランスにすぐれた温間鍛造品
を得ることができるのである。 尚、上記においては、温間鍛造シミユレーシヨ
ン処理前に、鋼を850℃で加熱後、空冷する焼な
らし処理を施しているが、この熱処理は、本発明
においては、何ら本質的な処理ではなく、温間鍛
造前に鋼組織が上記初析フエライト量とパーライ
ト・ラメラ間隔において、上記条件を満足してお
れば、熱間圧延後の熱処理の方法は何ら本発明を
限定するものではなく、上記のように、焼ならし
処理でも、或いは焼ならし処理でもよく、また、
熱間圧延ままでもよい。 次に、本発明鋼における化学成分の限定理由を
説明する。 Cは、本発明鋼より製造される温間鍛造品に機
械構造用部品として必要な強度を与えるために、
0.25%以上を添加することが必要である。しか
し、過多に添加するときは、得られる鍛造品の靭
性及び被削性を害するので、本発明鋼において
は、Cの添加量の上限を0.60%とする。 Siは、製鋼上、脱酸剤として必要であると共
に、フエライトを強化するためにも必要な元素で
ある。このような効果を有効に得るために、本発
明鋼においては、0.10%以上を添加することが必
要であるが、過多に添加するときは、SiO2等の
介在物が増加し、鋼の靭性、その温間鍛造成形性
及び被削性を低下させるので、添加量の上限を
1.00%とする。 Mn及びCrは、前記したように、本発明鋼の温
間鍛造前の顕微鏡組織において、初析フエライト
量及びパーライト・ラメラ間隔を所定の範囲に制
御するために、本発明鋼における必須の元素であ
り、Mnについては少なくとも1.00%、Crについ
ては少なくとも0.30%を添加することが必要であ
る。しかし、これら元素を過多に添加すること
は、経済的に不利であるのみならず、本発明鋼を
温間鍛造し、これに高周波焼入れ等を施すような
場合においては、鍛造品の焼き割れ感受性を増大
させる。従つて、本発明鋼において、これら元素
の添加量の上限は、Mnについては2.00%、Crに
ついては1.00%とする。 Alは、鋼の脱酸及び結晶粒の微細化のために
0.010%以上を添加することが必要であるが、
0.060%を越えるときは鋼の被削性が劣化する。
従つて、本発明鋼においては、Alの添加量は
0.010〜0.060%の範囲とする。 尚、本発明鋼より製造する温間鍛造品に特に高
い靭性が要求されるような場合には、必要に応じ
て、結晶粒の微細化のために、上記した元素に加
えて、本発明鋼に Ti 0.1%以下及び Nb 0.1%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を
添加することができる。Ti及び/又はNbを上記
範囲を越えて多量に添加することは、鋼の被削性
を害する。 また、本発明鋼には、必要に応じて、鋼の被削
性を向上させるために、 S 0.15%以下、 Pb 0.30%以下及び Ca 0.010%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を
添加することもできる。しかし、過多にこれらの
元素を添加するときは、靭性や温間鍛造成形性を
害する。これらの元素は、上記したTi及び/又
はNbと共に複合添加してもよい。 次に、本発明による温間鍛造用非調質強靭鋼の
温間鍛造条件について説明する。 本発明において、温間鍛造温度はAC3変態点以
下である。温間鍛造温度がAC3変態点を越えると
きは、微細なフエライト・パーライト組織が破壊
され、温間鍛造品において十分な強度・靭性バラ
ンスを得ることができないからである。 (発明の効果) 以上のように、本発明による温間鍛造用非調質
強靭鋼は、機械構造用鋼に所定量のMn及びCrを
添加して、これを熱間圧延まま又は焼なまし若し
くは焼ならし処理によつて形成する前組織におい
て、初析フエライト量を減少させ、且つ、フエラ
イト・パーライト組織を微細化してなる鋼であつ
て、かかる鋼によつて、温間鍛造後、非調質にて
強度及び靭性に共にすぐれる鍛造品を製造するこ
とができる。 (実施例) 以下に本発明の実施例を挙げるが、本発明はこ
れら実施例によつて何ら制限されるものではな
い。 実施例 第1表に示す化学組成を有する鋼を850℃に
【表】
【表】 加熱後、空冷する焼ならし処理を行なつた後、
600〜700℃に加熱し、0〜50%圧延後、放冷する
温間鍛造シミユレーシヨン処理を施して、厚さ15
mmの板材を製作した。 本発明鋼はいずれも、従来の機械構造用炭素鋼
S45Cである比較鋼FにMn及びCrを所定量添加し
て、本発明による化学成分組成を与えたものであ
る。比較鋼Eは、C量が本発明で規定する範囲を
越えて添加されたもので、このC量の増加によつ
て、初析フエライトを減少させて、高強度を得よ
うとするものである。 上記の本発明鋼及び比較鋼からなる上記温間鍛
造シミユレーシヨン処理板材の機械的性質は、上
記板材から圧延方向に平行にJIS4号引張試験片及
びJIS3号衝撃試験片を採取し、室温における引張
及び衝撃試験を行なつて評価した。結果を第1図
及び第2表に示す。尚、比較鋼Fについては、標
準的な調質処理として、850℃加熱後水焼入れ、
600℃で焼戻しを行なつた場合についても、この
機械的性質を第2表に示す。
【表】
【表】 以上の結果から明らかなように、本発明によれ
ば、従来の機械構造用炭素鋼や、或いはこれに多
量のCを添加してなる比較鋼に比べて、すぐれた
強度と靭性とを併け有する非調質温間鍛造品を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、機械構造用鋼におけるMn及びCrの
添加量と、得られた温間鍛造品における引張強さ
及び衝撃値との関係を示すグラフ、第2図は、温
間鍛造前の鋼顕微鏡組織における初析フエライト
面積率及び最小パーライト・ラメラ間隔と、得ら
れた温間鍛造品における強度・靭性バランスとの
関係を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量%で C 0.25〜0.60%、 Si 0.10〜1.00%、 Mn 1.00〜2.00及び Cr 0.30〜1.00を含有し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなり、初析フエ
    ライト量をF(%)及びパーライト・ラメラ間隔
    をD(μm)とするとき、 F≦90−140C%(%) (但し、C%は鋼における重量%による含有量を
    示す。) 及び D≦0.20(μm) であるフエライト・パーライト組織を有すること
    を特徴とする温間鍛造用非調質強靭鋼。 2 重量%で (a) C 0.25〜0.60%、 Si 0.10〜1.00%、 Mn 1.00〜2.00及び Cr 0.30〜1.00を含有し、更に、 (b) Ti 0.1%以下及び Nb 0.1%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、初析フエ
    ライト量をF(%)及びパーライト・ラメラ間隔
    をD(μm)とするとき、 F≦90−140C%(%) (但し、C%は鋼における重量%による含有量を
    示す。) 及び D≦0.20(μm) であるフエライト・パーライト組織を有すること
    を特徴とする温間鍛造用非調質強靭鋼。 3 重量%で (a) C 0.25〜0.60%、 Si 0.10〜1.00%、 Mn 1.00〜2.00及び Cr 0.30〜1.00を含有し、更に、 (b) S 0.15%以下、 Pb 0.30%以下及び Ca 0.010%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、初析フエ
    ライト量をF(%)及びパーライト・ラメラ間隔
    をD(μm)とするとき、 F≦90−140C%(%) (但し、C%は鋼における重量%による含有量を
    示す。) 及び D≦0.20(μm) であるフエライト・パーライト組織を有すること
    を特徴とする温間鍛造用非調質強靭鋼。 4 重量%で (a) C 0.25〜0.60%、 Si 0.10〜1.00%、 Mn 1.00〜2.00及び Cr 0.30〜1.00を含有し、更に、 (b) Ti 0.1%以下及び Nb 0.1%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素
    と、 (c) S 0.15%以下 Pb 0.30%以下及び Ca 0.010%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と
    を含有し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなり、初析フエ
    ライト量をF(%)及びパーライト・ラメラ間隔
    をD(μm)とするとき、 F≦90−140C%(%) (但し、C%は鋼における重量%による含有量を
    示す。) 及び D≦0.20(μm) であるフエライト・パーライト組織を有すること
    を特徴とする温間鍛造用非調質強靭鋼。
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