JPH06501743A - 高強度鋼部材の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は高強度鋼部材の製造方法および該方法によって製造された部材に係わり 、特に高強度鋼部材の素材がその高強度特性を保持したまま所望の幾何形状に温 間成形される方法に関する。

発明の背景 鋼部材は、当該技術分野で周知の冷間鍛造または熱間鍛造技術を用いて成形され ている。鋼部材の熱間鍛造では、材料は最初に約１１００°Ｃ（２０００°Ｆ） を超える温度にまで過熱される。このような鍛造温度では、鋼スケール（酸化皮 膜）および脱炭か生じる。スケールおよび脱炭表面は仕上げ面を得るために除去 されねばならず、周知の高温鍛造技術はある量の材料を浪費することになる。更 に、このような技術は、スケールの除去に必要な処理段階の増加および高温度で あるためのエネルギー消費か原因して、経費高となる。他方、部材を冷間成形す るにも同様に欠点がある。部材はほぼ室温で成形されるため、形状再生すなわち 成形段階ではかなり大きな力か要求される。このために材料を徐々に所望部材に 成形する一連の冷間成形段階がしばしば必要とされる。このことは、ダイの摩耗 や、このような工程に関連する騒音を増大する。更に、材料が一連の成形段階を 通じてがなりの程変で加工されるならば、部材の強度は増大し、したがって、そ の部材は内部応力を解消するために連続する冷間成形加工の間に焼鈍されなけれ ばならず、これはその工程に時間と経費を加えることになる。

上述した欠点を回避するために、材料強度を低下して成形を容易にするには十分 に高い温度で、しかもスケールや脱炭か生しる熱間鍛造よりは低い温度である中 間温度にて材料から部材を成形するために、温間成形が使用され得る。このよう な温間成形方法の１つが米国特許第３　５５７　５８７号で開示されている。幾 つかの他の特許は、脱炭およびスケールの欠点を避け、および（または）鋼に対 して所望の冶金学的および機械的特性を与えまたはそれらを改善するように、Ｆ 温１ＷｆｆＪ温度で遂行される圧延および圧出段階を含む工程を開示している。

米国特許第２７６７８３６、第２７６７８３７号、第２８８０８５５号、第３０ ７６３６１号、第３５７３９９９号、および日本金属学会１９６８年第９号増補 翻訳書の第１７７〜１８１頁のゴキコー氏他による「鋼の温間加工」を参照され たい。

更に、鋼製の条材、ロッドまたはビレットを折曲または鍛造して所望製品を形成 する方法であって、温成形もしくは温間鍛造の段階を含む他の周知の方法がある 。

米国特許第２９５３７９４号、第３７２００８７号、第３８７７８２１号、第４ ３１２２１０号、第４３１７３５５号、第４６０８８５１号および第４８０５４ ３７号を参照されたい。上述で引用した文献の何れが従来技術を公正に代表して いるとは、あるいはこれらの引用文献が最も実質的なものであるとは表現できな い。

従来は、鋼素材から高強度鋼部材を製造する方法であって、素材を所望部材に成 形し且つその部材の機械的特性を素材か保有する本来の特性と実質的に同じに維 持する温間成形段階を含み、また、鋼部材に機械的強度特性を与える付加的な強 化処理段階を備えずにその部材を製造する方法はなかった。

発明の概要 本発明は、少なくとも約８０ｘｌＯ’ｋｇ／ｍ”　（１２ｏｏｏｏｐｓｉ）の引 張強さおよび少なくとも約６０×１０’　ｋｇ／ｍ”　（９００００ｐｓｉ　） の降伏強さを存する高強度鋼材の素材から高強度鋼部材を製造する方法に関する 。

一観点において本発明は、高強度鋼材の素材から該素材を温間成形して所望の幾 何形状を存する部材を形成し、該部材の機械的特性である引張強さおよび降伏強 さは素材と実質的に同じとされる高強度鋼部材を製造する方法を提供する。

本発明はまた、高強度鋼材の素材を温開成形することを含む高強度鋼部材の製造 方法であって、該部材の引張強さおよび降伏強さは素材と実質的に同じになされ 、また、所望の機械的特性である引張強さおよび降伏強さを有する部材か他の強 化処理段階を備えずに製造されるような高強度鋼部材を製造する方法を提供する 。高強度鋼部材は本発明の方法で製造される。

本発明の原理、その目的および利点は以下の詳細な説明を参照して更に理解され よう。

発明の詳細な説明 本発明の方法は各種高強度鋼部材を製造する上で有用であり、この高強度鋼部材 には各種のボルト（Ｕポルト、Ｊポルト、六角ボルト、四角頭部ボルト、その他 ）軸、カム軸、ねじ、対傾（スウェイ）条材、およびその他のここに開示する温 間鍛造または温間成形工程によって成形され易い部材か含まれる。

好ましい実施例では、高強度鋼部材を製造する本発明の方法は、少なくとも約８ ０ｘｌ　Ｏ’　ｋｇ／ｍ”　（１２００００ｐｓｉ）て、少なくとも約１００ｘ 　１０’　ｋｇ／ｍ”（１５００００ｐｓｉ）であるのか好ましい引張強さ、お よび少なくとも約６０ｘｌＯ”ｋｇ／ｍ”　（９００００ｐｓｉ　）で、少なく とも約９０Ｘ　ｌ　Ｏ’　ｋｇ／ｍ”　（１３００００ｐｓｉ）であるのが好ま しい降伏強さを有する高強度鋼材の素材を準備することを含む。１つの形態では 、素材として使用された高強度鋼材は上記引張強さおよび降伏強さの機械的特性 を育する素材を準備するために、熱間圧下および冷間引抜きされる。

高強度鋼材は以下の重量％組成で例示され得る。すなわち、 炭素：　約０．３０〜約０．６５％ Ｍｎ：　約０．３０〜約２．５％ Ｖ　：　最高約０．３５％ Ｆｅ・　残部 更に好ましい形態では、高強度鋼材は以下の重量％組成を有する。すなわち、 炭素：　約０．５０〜約０．５５％ Ｍｎ：　約１．２０〜約１．６５％ Ｖ　：　約０．０３〜約０．１５％ Ｆｅ：　残部 上記した組成および引張強さおよび降伏強さの特性を存する素材はその後、所望 の幾何形状を有する部材を形成するために、約１５０°Ｃ（３００°Ｆ）〜約６ ５０°Ｃ（１２００°Ｆ）の温度て温間成形され、該部材の引張強さおよび降伏 強さは素材と実質的に同じになされる。

この部材が成形される温度は、使用された鋼材の化学組成に関係する。所要の引 張強さおよび降伏強さの特性を有する成形された部材は、その温間成形に引き続 く如何なる他の強化処理段階も備えずに製造される。

少なくとも約８０ｘｌＯ’ｋｇ／ｍ”　（１２００００ｐｓｉ）の引張強さおよ び少なくとも約６０Ｘ１０’ｋｇ／ｍ”　（９００００ｐｓｉ）の降伏強さを存 し、本発明の方法で初期部材として使用された高強度鋼材の素材はこの技術分野 で周知の何れかの適当な方法で製造される。そのような１つの方法か本願発明者 に付与された米国特許第３９０４４４５号に開示されており、その明細書の全て が参照することでここに引用導入される。この米国特許第３９０４４４５号は、 Ｕポルトを含むねし固定具を製造するのに特に存用な形式の高強度鋼の条材を製 造する工程手順を開示している。記載された工程では、製造された棒材はＡＳＴ Ｍ規格第５号〜第８号の間の結晶組織を有する。開示工程では、ある開示範囲内 の化学的性質を存する鋼か標準的な熱間圧下加工を受けて最終ゲージの１０％〜 １５％内にされる。次に、この熱間圧下された条材は、急速空冷のために個々の 長さ部分に切断すなわち裁断される。しかる後この熱間圧下された条材の個個の 長さ部分は最終ゲージとなるまて冷間仕上げ加工される。最終段階は機械的強度 を高めるための制御された応力除去段階である。この応力除去段階は約２６０〜 ４５０°Ｃ（５００〜８５０°Ｆ）で１時間にわたる条材の長さ部分の加熱を含 むか、あっても無くてもよい。従って、更に応力解除されたまたは未解除のこの ような条材か高強度鋼の初期素材を形成に使用し得る。

以下の例は、上述した本願出願人の米国特許第３９０４４４５号に開示された方 法によって製造された高強度鋼の条材からのＵポルトの製造を示す。

例 ２、ｆａｎ（０，８２５インチ）の直径を有する８級強度鋼の条材か９０ｃｍ（ ３６インチ）の長さに切断された。

この条材は少なくとも約１０５ｘｌＯ＠ｋｇ／ｍ２　（１５００００ｐｓｉ）の 引張強さおよび少なくとも約９０×１０＠ｋｇ／ｍ”　（１３００００ｐｓｉ　 ）の降伏強さを有する。

条材部材の両端は各端部に６．４ａｏ（２，５インチ）のねじ部を形成するため に周知のねし加工工程を使用してねじを形成される。この条材部材は次に約４５ ０℃（８５０°Ｆ）にまで加熱され、各条材部材の中間部分が約１０００トン（ １ｘ　１０”　Ｎ／ｍ”　）の圧力を加える機械鍛造プレスを使用して平坦化さ れる。条材のこの平坦化部分は約１．１ａｎ（７／１６インチ）の厚さで３．２ ａｎ（１，２５インチ）の幅である。しかる後、条材部材はＵポルト製品の形状 を形成するために平坦化された部分で折曲げられた。平坦化の段階は、仕上かっ たＵボルト製品の全長が９０　ａｎ　（３−６インチ）を多少超えるように条材 部材に伸びを与えた。この仕上がったＵボルト条材は元々保有していた所望の引 張強さおよび降伏強さの機械的特性を有し、それ故に他の強化工程段階を必要と しない。

本発明の範囲はここに与えられている例に限定することは意図しておらず、むし ろ添付する請求の範囲で定められる。

平成５年４月２３日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．高強度鋼部材を製造する方法であって、少なくとも約８０×１０６ｋｇ／ｍ ２（１２００００ｐｓｉ）の引張強さ、および少なくとも約６０×１０６ｋｇ／ ｍ２（９００００ｐｓｉ）の降伏強さを有する高強度鋼材の素材を準備し、 所望の幾何形状を有する部材を形成するために、この部材の引張強さおよび降伏 強さが実質的にその素材と同じであるように、素材に温間成形を施す段階を含み 、この高強度鋼材は重量％で次の組成を含み、炭素：約０．３０〜約０．６５％ Ｍｎ：約０．３０〜約２．５％ Ｖ：最高約０．３５％ Ｆｅ：残部 前記引張強さおよび降伏強さの機械的特性を有する前記部材は他の強化工程段階 を備えずに製造される高強度鋼部材を製造する方法。
2. ２．請求項１に記載の方法であって、高強度鋼材が予め高温圧下および冷間引抜 きされて、少なくとも約８０×１０６ｋｇ／ｍ２（１２００００ｐｓｉ）の引張 強さ、および少なくとも約６０×１０６ｋｇ／ｍ２（９００００ｐｓｉ）の降伏 強さを有する素材を形成する方法。
3. ３．請求項１に記載の方法であって、高強度鋼材の素材が少なくとも約１０５× １０６ｋｇ／ｍ２（１５００００ｐｓｉ）の引張強さおよび少なくとも約９０× １０６ｋｇ／ｍ２（１３００００ｐｓｉ）の降伏強さを有することが好ましい方 法。
4. ４．請求項１に記載の方法であって、高強度鋼材が次の重量％組成、すなわち 炭素：約０．５０〜約０．５５％ Ｍｎ：約１．２０〜約１．６５％ Ｖ：約０．０３〜約０．１５％ Ｆｅ：残部 を含んで構成される方法。
5. ５．請求項１に記載の方法であって、前記温間成形が約１５０℃（３００°Ｆ） 〜約６５０℃（１２００°Ｆ）の温度で行われる方法。
6. ６．高強度鋼部材を製造する方法であって、少なぐとも約８０×１０６ｋｇ／ｍ ２（１２００００ｐｓｉ）の引張強さ、および少なくとも約６０×１０６ｋｇ／ ｍ２（９００００ｐｓｉ）の降伏強さを有する高強度鋼材の素材を準備し、 この高強度鋼材は重量％で次の組成を含み、炭素：約０．３０〜約０．６５％ Ｍｎ：約０．３０〜約２．５％ Ｖ：最高約０．３５％ Ｆｅ：残部 所望の幾何形状を有する部材を形成し、この部材の引張強さおよび降伏強さの機 械的特性が少なくとも実質的にその素材と同じであるように、素材に温間成形を 施す段階を含む方法。
7. ７．請求項６に記載の方法であって、高強度鋼材が次の重量％組成、すなわち 炭素：約０．５０〜約０．５５％ Ｍｎ：約１．２０〜約１．６５％ Ｖ：約０．０３〜約０．１５％ Ｆｅ：残部 を含んで構成される方法。