JPH0674482B2 - 耐疲労性及び切削性にすぐれる熱間鍛造用非調質鋼 - Google Patents

耐疲労性及び切削性にすぐれる熱間鍛造用非調質鋼

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JPH0674482B2
JPH0674482B2 JP62034044A JP3404487A JPH0674482B2 JP H0674482 B2 JPH0674482 B2 JP H0674482B2 JP 62034044 A JP62034044 A JP 62034044A JP 3404487 A JP3404487 A JP 3404487A JP H0674482 B2 JPH0674482 B2 JP H0674482B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、耐疲労性及び切削性にすぐれる熱間鍛造用非
調質鋼に関する。
従来の技術 従来、各種の構造用部品は、多くの場合、機械構造用炭
素鋼や合金鋼を素材鋼とし、これを熱間鍛造した後、焼
入れ−焼戻し等の調質処理を施し、目的及び用途に応じ
て、強度特性を付与して製造されている。しかし、上記
熱処理のためには、多大の熱エネルギーを必要とすると
共に、処理工程数の増加や仕掛り品の増大等のために、
上記従来方法によれば、部品の製造費用が高くならざる
を得ない。
そこで、近年、鍛鋼品の製造において、製造工程の簡略
化、特に、焼入れ−焼戻し処理を省略するために、JIS
G 4051に規定された機械構造用炭素鋼や、JIS G 4106に
規定された機械構造用マンガン鋼に微量のV、Nb、Ti等
の析出硬化型合金元素を添加してなる所謂熱間鍛造用の
非調質鋼が注目されている。この非調質鋼は、熱間鍛造
時の加熱と鍛造及びその後の冷却によつて、調質処理を
せずとも、そのままにて所要の特性を得ることができる
ものであり、種々の構造用部品の製造において、製造費
用を大幅に低減し得ることから、一部において既に実用
化されている。
従来、このような非調質鍛造品は、通常、1100〜1350℃
の温度から鍛造を開始し、900〜1300℃の温度で鍛造を
終了した後、大気中で放冷され、使用に供されている。
しかし、上記したような従来の非調質鋼を鍛造品の製造
に用いる場合は、引張強さや硬さ等の静的強度において
は、調質品とほぼ同等の特性を得ることができるが、し
かし、疲労強度は低下する場合がある。即ち、調質鋼の
組織は、均一な焼戻しマルテンサイトやソルバイトであ
るのに対して、非調質鋼はその組織が粗いオーステナイ
トから変態したフエライト・パーライト組織である。他
方、疲労破壊は、ミクロ組織的に最も弱い部分で亀裂が
発生し、これが伝播することによつて起こるが、非調質
鋼においては、フエライト部はVの炭窒化物によつて強
化されているものの、パーライト部に比べて弱いので、
疲労破壊の亀裂発生はフエライト部で生じる。従つて、
鍛造用非調質鋼においては、化学成分の組合わせによつ
ては、フエライトが十分に強化されず、また、その面積
率が高くなつて、低応力にて亀裂が発生しやすくなり、
調質鋼に比べて疲労強度が低くなるのである。
また、一般に、種々の構造用部品は、鋼材を熱間鍛造し
た後、この鍛鋼品を切削加工によつて所要の形状に成形
加工することによつて製造される。しかし、鋼材として
非調質鋼を用いた場合は、部品によつては、第1図に示
すように、表層部の硬さが同じであつても、質量効果が
小さいために、内部の硬さが調質品に比べて高くなり、
切削性が低下する場合がある。これは強化機構の差異に
よるものである。
発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、従来の鍛造用非調質鋼において上記した
問題を解決するために鋭意研究した結果、Al添加量を規
制することによつて、Vの窒化物と固溶Nとによるフエ
ライトの強化を図り、同時に、所定の合金元素を添加す
ることによつて、フエライトの強化とフエライト量の減
少を図り、かくして、調質品と同等の疲労強度を得るこ
とができることを見出し、更にAlとOとの含有量を規制
し、切削時の工具寿命を低下させる原因となるAl2O3
を抑えることによつて、被削性を向上させることができ
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、鍛造後の焼入れ焼戻し処理が不必要
であつて、耐疲労性と切削性とにすぐれる新規な熱間鍛
造用非調質鋼を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明による耐疲労性及び切削性にすぐれる熱間鍛造用
非調質鋼の第1は、重量%で C 0.10〜0.60%、 Si 0.05〜1.00%、 Mn 0.3〜2.5%、 Cr 2.0%以下、 V 0.03〜0.30%、 S 0.12%以下、 Al 0.020%未満、 N 0.005〜0.020%、 O 0.0030%以下、 残部鉄及び不可避的不純物よりなり、且つ、V、Mn、Cr
及びS量が (i)C量が0.35%未満のとき、式 を満たし、 (ii)C量が0.35%以上のとき、 を満たすことを特徴とする。
先ず、本発明における鋼の化学成分について説明する。
Cは、パーライト量を増大させて、鍛鋼品の強度を高め
ると共に、Vに炭化物を形成させ、析出硬化作用を発揮
させるために必須の元素である。しかし、添加量が0.10
%よりも少ないときは、上記した強化作用に乏しく、所
要の強度を確保するためには、多量のMn、Cr、V等を添
加する必要を生じて、鋼製造上、不利である。他方、添
加量が0.60%を越えるときは、靭性を極端に低下させ、
また、切削性をも低下させる。従つて、本発明において
は、C量は0.10〜0.60%の範囲とする。
Siは、脱酸のほか、鍛造、放冷後のフエライトを強化す
るのに有効な元素であつて、0.05%以上を添加する必要
があるが、過多に添加するときは、靭性及び切削性を低
下させるので、上限を1.0%とする。
Mnは、脱酸及び脱硫元素として有効であつて、鍛鋼品の
強度を増大させ、また、靭性を向上させるために必須の
元素である。かかる効果を有効に得るためには、0.3%
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、被削性を低下させ、また、靭性をも却つて
低下させるので、添加量の上限を2.5%とする。
Crも、Mnと同様に、鍛鋼品の強度を増大させ、靭性を向
上させるために有用な元素であるが、2.0%を越えて過
多に添加するときは、ベイナイトが生成し、疲労強度と
靭性を低下させるので、添加量は2.0%以下とする。
Vは、鍛造後の冷却において、C及びNと炭窒化物を形
成して、鋼の強化を図る元素であるが、添加量が0.03%
より少ないときは、かかる効果に乏しく、他方、0.30%
を越える過多量の添加は、靭性を低下させると共に、鋼
製造上からも不経済であるので、添加量は0.30%以下と
する。
Sは、切削性を向上させると共に、MnSを生成し、鍛造
後の冷却時にフエライトの核生成を促進して、組織を微
細にして、縦目の靭性を向上させる。しかし、0.12%を
越えて過多に含有されるときは、横目の靭性が極度に低
くなり、且つ、疲労強度も低下するので、含有量の上限
を0.12%とする。
Alは、脱酸元素として有用であるが、0.020%以上を添
加するときは、Al2O3を多量に生成して、切削性を低下
させることとなる。また、Alは、Nとの親和性が強いた
めに、フエライトに析出するVNと固溶N量を低減させ、
その結果として、調質品と同等の疲労強度を得るには、
その他の合金元素の多量添加を必要とする。従つて、本
発明においては、Alは、0.020%未満の範囲で添加す
る。
Nは、前述したように、Vと炭窒化物を形成し、鋼を強
化し、疲労強度を向上させる元素である。また、Nは、
Vやその他の炭窒化物生成元素と結合し、オーステナイ
ト結晶粒を微細化して、靭性を向上させる。かかる効果
を有効に得るためには、少なくとも0.005%を含有させ
ることが必要であるが、0.020%を越えて過多に含有さ
せても、効果の増大は期待できず、他方において、靭性
を低下させるので、含有量は0.005〜0.020%の範囲とす
る。
Oは、0.0030%を越えて過多に含有させる場合は、Al2O
3を多量に生成させて、切削性の低下を招くので、含有
量の上限を0.0030%とする。
本発明による熱間鍛造用非調質鋼は、前記した化学成分
に加えて、Nb及び/又はTiを含有することができる。
Nb及びTiは、共に鍛造時のオーステナイト結晶粒の成長
を抑制する元素であつて、これらの元素を添加すること
によつて、靭性を向上させることができる。かかる効果
を有効に得るためには、Nb及びTi共に、それぞれ0.005
%以上を添加する必要があるが、しかし、いずれの元素
についても、0.050%を越えて過多に添加しても、粒成
長の抑制効果が飽和するので、Nb及びTi共に、その添加
量は、それぞれ0.050%以下とする。
更に、本発明によれば、熱間鍛造用非調質鋼は、Nb及び
/又はTiと共に、又はこれら元素とは別に、Pb、Zr、Ca
及びTeよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を
含有することができる。
Pb、Zr、Ca及びTeは、いずれも鍛造後の機会加工後の被
削性を向上させる元素である。しかし、これらの元素を
過多に添加しても、上記被削性向上の効果の顕著な増大
が認められないので、Pbについては0.30%、Zrについて
は0.20%、Caについては0.01%、また、Teについては0.
10%を添加量の上限とする。
更に、本発明による熱間鍛造用非調質鋼は、上述した元
素を含有すると共に、V、Mn、Cr及びS量が (i)C量が0.35%未満のとき、式 を満たし、 (ii)C量が0.35%以上のとき、 を満たすことが必要である。
V、Mn及びCrは、フエライトの強化又はフエライト量の
低減によつて、疲労強度を向上させる元素であるが、S
は、有効Mn量の低減とフエライト量の増大とによつて、
疲労強度を低下させる元素である。これらの元素の疲労
強度に及ぼす影響は、C量によつても異なるが、いずれ
の場合も、本発明に従つて、上記式を満足させることに
よつて、調質品と同等以上の疲労強度を得ることができ
る。
発明の効果 以上のように、本発明の熱間鍛造用非調質鋼は、フエラ
イトが強化されていると共に、フエライト量が低減され
ており、かくして、熱間鍛造後、焼入れ−焼戻し処理を
要せず、放冷するのみにて、調質品と同等若しくはそれ
以上の疲労強度を有し、更に、従来の非調質鋼に比べて
一層すぐれる被削性を有し、従つて、種々の構造用部品
を低廉に製造することができる。
実施例 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。
実施例1 第1表に示す化学組成を有する本発明鋼1〜6及び比較
鋼7〜12を高周波炉にて溶製し、直径50mmの丸棒に圧延
した後、250mm長さに切断した。これを更に1250℃に加
熱し、ハンマーにて直径35mmの丸棒に鍛伸した。鍛造の
終了温度は約1150℃であつて、その後、放冷した。但
し、比較鋼12はS55C鋼であつて、熱間鍛造後、再加熱し
て、焼入れ約戻し処理を施した。
このようにして得たそれぞれの丸棒の中央部から長さ方
向にJIS 4号試験片及び回転曲げ疲労試験片(平行部の
直径8mm)を採取し、引張強さ及び疲労限度を求めた。
結果を第1表に示す。
本発明鋼は、比較鋼12の焼入れ焼戻し材と比較して、引
張強さは同等であるが、疲労限度は同等若しくはそれ以
上である。一方、比較鋼7及び8は、Al量が過多であ
り、比較鋼9は本発明で規定する値よりもVeqが低く、
また、比較鋼10はAl量が多く、且つ、Veqが低い。比較
鋼11はN量が本発明で規定するよりも低い。この結果と
して、同一C量の鋼について比較すると、本発明鋼及び
比較鋼は、引張強さについては同等であるが、本発明鋼
によれば、疲労強度が高いことが明らかである。
実施例2 第2表に示す化学組成を有する本発明鋼13及び14、及び
比較鋼15〜18を高周波炉にて溶製し、115mm角のビレツ
トに鍛造し、これを170mm長さに切断した。これを更に1
250℃に加熱し、ハンマーにて直径80mmの丸棒に鍛伸
し、鍛造の終了温度を焼1150℃として、その後、 放冷した。但し、比較鋼19はS55C鋼であつて、熱間鍛造
後、再加熱して、焼入れ焼戻し処理を施した。
このようにして得たそれぞれの丸棒について、端面より
100mmの位置にて切断し、断面の硬さを測定すると共
に、超硬工具による施削試験を行なつて、切削性を評価
した。結果を第2表に示す。
尚、施削試験の条件は以下のとおりである。
使用工具 :P10 切削速度 :150mm/分 送り :0.25mm/rev. 切込み :1.5mm 切削油 :なし(乾式) 工具寿命基準:VB=0.2mm 第2表に示す結果から、本発明鋼13は、比較鋼15〜17に
比べてすぐれた切削性を有しており、焼き入れ−焼戻し
材と同等であるまた、切削性を更に向上させるために、
S量を同量添加した本発明鋼14も、S量が同等である比
較鋼18よりも切削性にすぐれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の熱間鍛造用非調質鋼の鍛鋼品における
硬さ分布を示すグラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で C 0.10〜0.60%、 Si 0.05〜1.00%、 Mn 0.3〜2.5%、 Cr 2.0%以下、 V 0.03〜0.30%、 S 0.12%以下、 Al 0.020%未満、 N 0.005〜0.020%、 O 0.0030%以下、 残部鉄及び不可避的不純物よりなり、且つ、V、Mn、Cr
    及びS量が (i)C量が0.35%未満のとき、式 を満たし、 (ii)C量が0.35%以上のとき、 を満たすことを特徴とする耐疲労性及び切削性 にすぐれる熱間鍛造用非調質鋼。
  2. 【請求項2】重量%で (a)C 0.10〜0.60%、 Si 0.05〜1.00%、 Mn 0.3〜2.5%、 Cr 2.0%以下、 V 0.03〜0.30%、 S 0.12%以下、 Al 0.020%未満、 N 0.005〜0.020%、 O 0.0030%以下を含有し、更に、 (b)Nb 0.005〜0.050%、及び Ti 0.005〜0.050% 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、且つ、V、Mn、Cr
    及びS量が (i)C量が0.35%未満のとき、式 を満たし、 (ii)C量が0.35%以上のとき、 を満たすことを特徴とする耐疲労性及び切削性 にすぐれる熱間鍛造用非調質鋼。
  3. 【請求項3】重量%で (a)C 0.10〜0.60%、 Si 0.05〜1.00%、 Mn 0.3〜2.5%、 Cr 2.0%以下、 V 0.03〜0.30%、 S 0.12%以下、 Al 0.020%未満、 N 0.005〜0.020%、 O 0.0030%以下を含有し、更に、 (b)Pb 0.30%以下、 Zr 0.20%以下、 Ca 0.01%以下、及び Te 0.10%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、且つ、V、Mn、Cr
    及びS量が (i)C量が0.35%未満のとき、式 を満たし、 (ii)C量が0.35%以上のとき、 を満たすことを特徴とする耐疲労性及び切削性 にすぐれる熱間鍛造用非調質鋼。
  4. 【請求項4】重量%で (a)C 0.10〜0.60%、 Si 0.05〜1.00%、 Mn 0.3〜2.5%、 Cr 2.0%以下、 V 0.03〜0.30%、 S 0.12%以下、 Al 0.020%未満、 N 0.005〜0.020%、 O 0.0030%以下を含有し、更に、 (b)Nb 0.005〜0.050%、及び Ti 0.005〜0.050% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、 (c)Pb 0.30%以下、 Zr 0.20%以下、 Ca 0.01%以下、及び Te 0.10%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、且つ、V、Mn、Cr
    及びS量が (i)C量が0.35%未満のとき、式 を満たし、 (ii)C量が0.35%以上のとき、 を満たすことを特徴とする耐疲労性及び切削性 にすぐれる熱間鍛造用非調質鋼。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3139876B2 (ja) * 1993-04-05 2001-03-05 新日本製鐵株式会社 熱間鍛造用非調質鋼および非調質熱間鍛造品の製造方法ならびに非調質熱間鍛造品

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS514934A (en) * 1974-06-07 1976-01-16 Nippon Electric Co Kikairohakino shindotaihojikozo
JPS54147121A (en) * 1978-05-10 1979-11-17 Nippon Steel Corp Free cutting steel with superior toughness
JPS5946301B2 (ja) * 1979-04-19 1984-11-12 大同特殊鋼株式会社 被削性にすぐれた冷間鍛造用鋼およびその製造方法
JPS57123920A (en) * 1981-01-22 1982-08-02 Daido Steel Co Ltd Production of structural steel
JPS5852458A (ja) * 1981-09-22 1983-03-28 Kawasaki Steel Corp 非調質高強度靭性鋼
JPS59100256A (ja) * 1982-11-30 1984-06-09 Nippon Kokan Kk <Nkk> 靭性の優れた熱間鍛造用非調質鋼
JPS6075517A (ja) * 1983-09-29 1985-04-27 Kobe Steel Ltd 非調質鍛鋼品の製造方法
JPS6156235A (ja) * 1984-08-28 1986-03-20 Daido Steel Co Ltd 高靭性非調質鋼の製造方法
JPS61284553A (ja) * 1985-06-12 1986-12-15 Kobe Steel Ltd 靭性の優れた非調質ボルト等用鋼材

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