JPH06271931A - 高縦弾性係数を有する鋼材料の製造方法 - Google Patents
高縦弾性係数を有する鋼材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH06271931A JPH06271931A JP5058628A JP5862893A JPH06271931A JP H06271931 A JPH06271931 A JP H06271931A JP 5058628 A JP5058628 A JP 5058628A JP 5862893 A JP5862893 A JP 5862893A JP H06271931 A JPH06271931 A JP H06271931A
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- JP
- Japan
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- steel
- steel material
- elastic modulus
- longitudinal elastic
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度、高鋼性、軽量化可能な高縦弾性係
数を有する鋼材料の製造方法を提供する。 【構成】高縦弾性係数を有する鋼材料の製造方法は、鋼
を０〜３００℃の温度域で成形、加工し、３００〜５５
０℃の温度域で時効する。鋼の組成として、Ｃ：０．１
〜０．５５重量％、Ｓｉ：０．１５重量％以下、Ｍｎ：
０．５重量％以下を含有する。前記鋼の組成に加えて、
Ｃｒ：０．１〜３重量％、Ｍｏ：０．０５〜０．５重量
％、Ｖ：０．０５〜０．５重量％のうちの１種以上の元
素を添加することができる。
数を有する鋼材料の製造方法を提供する。 【構成】高縦弾性係数を有する鋼材料の製造方法は、鋼
を０〜３００℃の温度域で成形、加工し、３００〜５５
０℃の温度域で時効する。鋼の組成として、Ｃ：０．１
〜０．５５重量％、Ｓｉ：０．１５重量％以下、Ｍｎ：
０．５重量％以下を含有する。前記鋼の組成に加えて、
Ｃｒ：０．１〜３重量％、Ｍｏ：０．０５〜０．５重量
％、Ｖ：０．０５〜０．５重量％のうちの１種以上の元
素を添加することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高縦弾性係数を有する
鋼材料の製造方法に関するもので、詳細には、鋼材料の
加工、熱処理方法に関するものである。
鋼材料の製造方法に関するもので、詳細には、鋼材料の
加工、熱処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車や機械においては、軽量化
の必要が高まっており、そのため動力伝達部品であるク
ランク、シャフト、ギア、コンロット等の高強度化、す
なわち、高縦弾性係数を有する鋼材料の要求が増加して
いる。従来、この種の高強度材料として、炭素鋼、非調
質鋼、強靭鋼等を用い、熱間鍛造、焼入、焼もどし、放
冷の加工または熱処理を行なう鋼性材料の製造方法が知
られている。
の必要が高まっており、そのため動力伝達部品であるク
ランク、シャフト、ギア、コンロット等の高強度化、す
なわち、高縦弾性係数を有する鋼材料の要求が増加して
いる。従来、この種の高強度材料として、炭素鋼、非調
質鋼、強靭鋼等を用い、熱間鍛造、焼入、焼もどし、放
冷の加工または熱処理を行なう鋼性材料の製造方法が知
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、クランク、コ
ンロッド、ボルト、シャフト等の鋼性を必要とされる鋼
性材料について、縦弾性係数を調べた。鋼種、加工また
は熱処理方法、および縦弾性係数測定結果を表１に示
す。
ンロッド、ボルト、シャフト等の鋼性を必要とされる鋼
性材料について、縦弾性係数を調べた。鋼種、加工また
は熱処理方法、および縦弾性係数測定結果を表１に示
す。
【０００４】
【表１】
【０００５】表１の結果から、それぞれの縦弾性係数は
純鉄で得られる縦弾性係数２０６Ｇｐａよりも低いこと
が判る。一方、これまで機械構造部品の設計では、例え
ば純鉄の縦弾性係数を用いて、強度計算が行なわれるこ
とができる。これまでの鋼材料の強度計算は、実際より
も若干低い値で計算しており、不必要な材料を過剰に使
用してきたことになる。また、表１の結果から従来の加
工または熱処理方法では、純鉄より高い縦弾性係数を得
られず、高強度鋼材料の製造が困難であるこが判る。
純鉄で得られる縦弾性係数２０６Ｇｐａよりも低いこと
が判る。一方、これまで機械構造部品の設計では、例え
ば純鉄の縦弾性係数を用いて、強度計算が行なわれるこ
とができる。これまでの鋼材料の強度計算は、実際より
も若干低い値で計算しており、不必要な材料を過剰に使
用してきたことになる。また、表１の結果から従来の加
工または熱処理方法では、純鉄より高い縦弾性係数を得
られず、高強度鋼材料の製造が困難であるこが判る。
【０００６】本発明の目的は、高強度、高鋼性、軽量化
可能な高縦弾性係数を有する鋼材料の製造方法を提供す
ることにある。
可能な高縦弾性係数を有する鋼材料の製造方法を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の第１の発明による高縦弾性係数を有する鋼材
料の製造方法は、鋼を０〜３００℃の温度域で成形、加
工し、３００〜５５０℃の温度域で時効する。鋼の組成
として、Ｃ：０．１〜０．５５重量％、Ｓｉ：０．１５
重量％以下、Ｍｎ：０．５重量％以下を含有することを
特徴とする。
の本発明の第１の発明による高縦弾性係数を有する鋼材
料の製造方法は、鋼を０〜３００℃の温度域で成形、加
工し、３００〜５５０℃の温度域で時効する。鋼の組成
として、Ｃ：０．１〜０．５５重量％、Ｓｉ：０．１５
重量％以下、Ｍｎ：０．５重量％以下を含有することを
特徴とする。
【０００８】本発明の第２発明による高縦弾性係数を有
する鋼材料の製造方法は、前記鋼の組成に加えて、Ｃ
ｒ：０．１〜３重量％、Ｍｏ：０．０５〜０．５重量
％、Ｖ：０．０５〜０．５重量％のうちの１種以上の元
素を含有することを特徴とする。
する鋼材料の製造方法は、前記鋼の組成に加えて、Ｃ
ｒ：０．１〜３重量％、Ｍｏ：０．０５〜０．５重量
％、Ｖ：０．０５〜０．５重量％のうちの１種以上の元
素を含有することを特徴とする。
【０００９】前記発明における高縦弾性係数を有する鋼
材料の製造方法の成形、加工温度を０〜３００℃に限定
した理由は、０℃未満では変形抵抗が高く、高い加工性
が得られず、３００℃を超えると加工時に導入される転
位の形態が変化し、高い縦弾性係数が得られないためで
ある。なお、加工温度が３００℃以下であれば、加工に
よる発熱で３００℃以上となっても問題はない。また、
時効温度を３００〜５５０℃に限定した理由は、３００
℃未満では加工時に導入された転位を十分固着させるこ
とができず、５５０℃を超えると加工時に導入された転
位が回復し、その形態が変化するためである。時効の冷
却方法は徐冷、急冷のどちらの方法でも可能である。成
形、加工温度と時効温度の関係を図１に示す。所定の添
加元素を用いて斜線で示した領域で成形、加工および時
効を行なうこととする。
材料の製造方法の成形、加工温度を０〜３００℃に限定
した理由は、０℃未満では変形抵抗が高く、高い加工性
が得られず、３００℃を超えると加工時に導入される転
位の形態が変化し、高い縦弾性係数が得られないためで
ある。なお、加工温度が３００℃以下であれば、加工に
よる発熱で３００℃以上となっても問題はない。また、
時効温度を３００〜５５０℃に限定した理由は、３００
℃未満では加工時に導入された転位を十分固着させるこ
とができず、５５０℃を超えると加工時に導入された転
位が回復し、その形態が変化するためである。時効の冷
却方法は徐冷、急冷のどちらの方法でも可能である。成
形、加工温度と時効温度の関係を図１に示す。所定の添
加元素を用いて斜線で示した領域で成形、加工および時
効を行なうこととする。
【００１０】また、前記第１の発明における鋼の組成を
前記のとおり限定したのは、次の理由による。Ｃは、常
温および高温の強度を上昇させるのに最も効果的な元素
であり、また常温での延性を向上させる。そのため強度
を確保し延性を向上させるためには少なくともＣは０．
１重量％以上必要である。また、０．５５重量％を超え
ると変形抵抗が高くなり、０〜３００℃の温度域で加工
が著しく困難となる。
前記のとおり限定したのは、次の理由による。Ｃは、常
温および高温の強度を上昇させるのに最も効果的な元素
であり、また常温での延性を向上させる。そのため強度
を確保し延性を向上させるためには少なくともＣは０．
１重量％以上必要である。また、０．５５重量％を超え
ると変形抵抗が高くなり、０〜３００℃の温度域で加工
が著しく困難となる。
【００１１】Ｓｉは、０．１５重量％を超えると変形抵
抗が高くなり、０〜３００℃の温度域で加工が著しく困
難となる。Ｍｎは、０．５重量％を超えると変形抵抗が
高くなるため、０〜３００℃の温度域で加工が著しく困
難となる。第２の発明による鋼組成についての限定理由
は次のとおりである。
抗が高くなり、０〜３００℃の温度域で加工が著しく困
難となる。Ｍｎは、０．５重量％を超えると変形抵抗が
高くなるため、０〜３００℃の温度域で加工が著しく困
難となる。第２の発明による鋼組成についての限定理由
は次のとおりである。
【００１２】Ｃｒは、０〜３００℃の温度域で加工する
ため、前熱処理として球状化焼なましを行なうが、この
とき炭化物の球状化を促進させる。この効果を得るため
には、０．１重量％以上の添加が必要である。逆にＣｒ
の大量の添加は鋼材料のコストを上昇させるほか、変形
抵抗を高くするので、Ｃｒは３％以下とする。Ｍｏ、Ｖ
は、時効時に析出させ転位を固着させる。この効果を得
るためには、０．０５重量％以上の添加が必要である。
また、Ｍｏ、Ｖを０．５重量％を超えて添加しても得ら
れる効果は変わらない。このため、鋼材料のコスト上昇
を防ぐためＭｏ、Ｖの添加量は０．５％以下とする。
ため、前熱処理として球状化焼なましを行なうが、この
とき炭化物の球状化を促進させる。この効果を得るため
には、０．１重量％以上の添加が必要である。逆にＣｒ
の大量の添加は鋼材料のコストを上昇させるほか、変形
抵抗を高くするので、Ｃｒは３％以下とする。Ｍｏ、Ｖ
は、時効時に析出させ転位を固着させる。この効果を得
るためには、０．０５重量％以上の添加が必要である。
また、Ｍｏ、Ｖを０．５重量％を超えて添加しても得ら
れる効果は変わらない。このため、鋼材料のコスト上昇
を防ぐためＭｏ、Ｖの添加量は０．５％以下とする。
【００１３】なお、鋼材料に強度、鋼性、延性、靭性お
よび被削性をもたせるために、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｓ、Ｃａ、
Ｔｅ、Ｂを添加する場合にも、上記成形、加工温度、時
効温度、添加元素の限定に影響しない。
よび被削性をもたせるために、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｓ、Ｃａ、
Ｔｅ、Ｂを添加する場合にも、上記成形、加工温度、時
効温度、添加元素の限定に影響しない。
【００１４】
【発明の作用および効果】本発明の高縦弾性係数を有す
る鋼材料の製造方法は、縦弾性係数２１０Ｇｐａ以上を
有する高強度、高鋼性の鋼材料を製造することができ
る。本発明の高縦弾性係数を有する鋼材料を使用するこ
とにより、鋼部品の軽量化が可能であるという効果があ
る。
る鋼材料の製造方法は、縦弾性係数２１０Ｇｐａ以上を
有する高強度、高鋼性の鋼材料を製造することができ
る。本発明の高縦弾性係数を有する鋼材料を使用するこ
とにより、鋼部品の軽量化が可能であるという効果があ
る。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本発明で
用いた鋼の化学成分は表２のとおりである。
用いた鋼の化学成分は表２のとおりである。
【００１６】
【表２】
【００１７】前記表２に示す組成をもつ鋼材料の試験片
は、次のようにして作製した。試料５０ｋｇを溶解し、
２２ｍｍ×２２ｍｍの角棒に熱間鍛造後、焼なましまた
は球状化焼なましを行ない、２０ｍｍ×２２ｍｍ×１０
ｃｍの試験片（１）を作製した。次に、加工温度０〜３
００℃、加工率３０％で試験片（１）を圧縮加工し、３
００〜５５０℃の温度域で１時間時効する。その後、縦
弾性係数を測定するために５ｍｍ×２ｍｍ×６０ｍｍの
試験片（２）を作製した。
は、次のようにして作製した。試料５０ｋｇを溶解し、
２２ｍｍ×２２ｍｍの角棒に熱間鍛造後、焼なましまた
は球状化焼なましを行ない、２０ｍｍ×２２ｍｍ×１０
ｃｍの試験片（１）を作製した。次に、加工温度０〜３
００℃、加工率３０％で試験片（１）を圧縮加工し、３
００〜５５０℃の温度域で１時間時効する。その後、縦
弾性係数を測定するために５ｍｍ×２ｍｍ×６０ｍｍの
試験片（２）を作製した。
【００１８】縦弾性係数は（２）の試験片を用い室温に
て横共振法で測定した。加工温度と時効温度の条件、お
よび結果を表３に示す。
て横共振法で測定した。加工温度と時効温度の条件、お
よび結果を表３に示す。
【００１９】
【表３】
【００２０】表３の結果から、加工率が増加すると縦弾
性係数は全体的に高くなり、２１０Ｇｐａ以上の高い縦
弾性係数が得られた。しかし、加工温度が３００℃を超
えるときや時効温度が５５０℃を超える場合、化学成分
が限定範囲を超えるときの縦弾性係数は２０７Ｇｐａ以
下であった。以上説明したように、本発明の高縦弾性係
数を有する鋼材料の製造方法によると、Ｃ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖを所定量添加し、０〜３００℃で成
形、加工する。その後３００〜５５０℃で時効を施すこ
とにより、高縦弾性係数を有する鋼材料、すなわち、高
強度、高鋼性、軽量化可能な鋼材料を製造することがで
きる。
性係数は全体的に高くなり、２１０Ｇｐａ以上の高い縦
弾性係数が得られた。しかし、加工温度が３００℃を超
えるときや時効温度が５５０℃を超える場合、化学成分
が限定範囲を超えるときの縦弾性係数は２０７Ｇｐａ以
下であった。以上説明したように、本発明の高縦弾性係
数を有する鋼材料の製造方法によると、Ｃ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖを所定量添加し、０〜３００℃で成
形、加工する。その後３００〜５５０℃で時効を施すこ
とにより、高縦弾性係数を有する鋼材料、すなわち、高
強度、高鋼性、軽量化可能な鋼材料を製造することがで
きる。
【図１】本発明の実施例による縦弾性係数が２１０Ｇｐ
ａ以上得られる成形、加工温度と時効温度の関係を示す
図である。
ａ以上得られる成形、加工温度と時効温度の関係を示す
図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃ：０．１〜０．５５重量％、Ｓｉ：
０．１５重量％以下、Ｍｎ：０．５重量％以下を含有す
る鋼を０〜３００℃の温度域で成形、加工し、３００〜
５５０℃の温度域で時効することを特徴とする高縦弾性
係数を有する鋼材料の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の鋼の組成に加えて、Ｃ
ｒ：０．１〜３重量％、Ｍｏ：０．０５〜０．５重量
％、Ｖ：０．０５〜０．５重量％のうちの１種以上の元
素を含有することを特徴とする請求項１記載の高縦弾性
係数を有する鋼材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5058628A JPH06271931A (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 高縦弾性係数を有する鋼材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5058628A JPH06271931A (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 高縦弾性係数を有する鋼材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06271931A true JPH06271931A (ja) | 1994-09-27 |
Family
ID=13089852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5058628A Pending JPH06271931A (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 高縦弾性係数を有する鋼材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06271931A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012153916A (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Kobe Steel Ltd | 高強度非調質熱間鍛造鋼の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52147369U (ja) * | 1976-05-04 | 1977-11-08 | ||
| JPH02239085A (ja) * | 1989-02-13 | 1990-09-21 | Inventio Ag | エレベータケージ |
-
1993
- 1993-03-18 JP JP5058628A patent/JPH06271931A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52147369U (ja) * | 1976-05-04 | 1977-11-08 | ||
| JPH02239085A (ja) * | 1989-02-13 | 1990-09-21 | Inventio Ag | エレベータケージ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012153916A (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Kobe Steel Ltd | 高強度非調質熱間鍛造鋼の製造方法 |
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