JPH07505188A

JPH07505188A - 高張力鋼部品及び製造方法

Info

Publication number: JPH07505188A
Application number: JP5513314A
Authority: JP
Inventors: ガラファー，ヒュー，エム．，ジュニア
Original assignee: コンソリデイティッド　メタル　プロダクツ，インコーポレイテッド
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1993-01-21
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2014-04-05
Also published as: AU3587893A; CA2128019C; CA2128019A1; KR100230882B1; WO1993015233A1; AU668542B2; EP0624205A1; BR9305812A; JP2878842B2; KR950700429A

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】本願は１９９０年！０月２４日付け出願された出願一連番号第０　７／６　０　２，６７５号、　付けで付与された米国特許第　号の一部継続出願である。

発明の分野本発明は高張力鋼部品の製造方法及びこの方法で製造された部品に係わり、特に高張力鋼のブランク（ｂｌａｎｋ）がその高張力特性を保持する状聾で所望幾何形状に温開成形される方法に関する。

発明の背景鋼製部品はこれ迄はこの分野で良く知られた冷間鍛造又は熱間鍛造の技術を用いて成形されていた。鋼材から部品を熱間鍛造するに於いて材料は先ず約ｌ０９３゜Ｃ（２０００°Ｆ）及びこれ以上の温度に迄加熱される。これらの熱間鍛造温度に於いてかなりのスケール及び鋼の脱炭が生じる。スケール（ｓｃａｌｅ）及び脱炭表面は仕上げ部品を得る為に除去しなければならないので、周知の熱間鍛造技術は或る量の材料浪費を生じる。更に、このような技術はスケール除去に必要な処理段階の増加及び高温度であるが故のエネルギー消費の高いことに原因しか実質的により大きな力を必要とする。このことは材料が所望部品となる迄徐々に成形を行われる一連の冷間成形段階をしばしば必要とする。このことが型摩耗及びこのような処理に伴う騒音を増大させる。更に、材料が一連の成形段階にわたってかなりの温度となる迄加工されると、部品の強度は高まり、それ故に部品を引き続く冷間加工の間で焼きなまして内部応力を解放しなければならず、このことはその処理工程に時間及び費用を加えることになる。

上述の欠点を避ける為に中間的温度で材料から部品を成形するべく温間鍛造が使用されるのであり、この温度は材料の強度を低減させて成形を容易にする為に十分高く、且つ又スケール付着及び脱炭が発生する熱間鍛造よりは低い温度である。このような温間成形方法の１つは米国特許第３，５５７，５８７号明細書に開示されている。他の幾つかの特許は圧延及び押し出し段階を含む処理工程を開示しており、これらの段階は脱炭及びスケール付着の欠点を避１九及び（又は）改善した所望の金属特性及び機械特性を鋼に与える為に、「温間」温度で遂行される。米国特許第２．７６７．８３６号、第２．７６７．８３７号、第２．８８０，８５５号、第３．０７６．３６１号、第３．５７３，９９９号、及びｒ鋼の温間加工」ゴキュー氏他、日本金属学会の翻訳本、１９６８年、Ｖｏｌ、９付録第」７７〜！８１頁を参照のこと。

更に、鋼バー１．ロッド又はビレットを曲げ加工又は鍛造して所望製品を成形する為に温間成形又は温間鍛造段階を含む池の知られた方法がある。米国特許第２．９５３，７９４号、第３．７２０．０８７号、第３，８７７．８２１号、第４．３１２．２１０号、第４．３１７，３５５号、第４，６０８．８５１号及びい。

これ迄は、所望の高張力特性を有する鋼ブランクから高張力鋼部品を作る方法であって、温間成形段階を含み、これによってブランクが所望部品となるよう成形を行われ、又これにより部品の機械的特性はブランクが本来的に有する特性と実質的に同じに保持されるようになされると共に、鋼製部品にｖｉ減減張強度特性付与する為に別の強化処理段階を実施することなく部品が製造されるような方法本発明は少なくとも約８４３６ｋｇ／ｃｍ”　（１２００００ｐｓｉ）の引張り強度及び少なくとも約６３２７ｋｇ／ｃｍ”　（９００００ｐｓｉ）の降伏強度を存する高張力鋼材料のブランクから高張力鋼部品を作る方法に関する。

その１つの概念に於いて、本発明は高張力鋼材料のブランクからそのブランクを温間成形することで所望の幾何形状を有する部品を形成し、これにより部品の引張り強度及び降伏強度の機械的特性がブランクと実質的に同じか又はそれより大きくなるようにされる高張力鋼部品を作る方法を提供する。

本発明は又高張力鋼材料のブランクを温間成形する段階を含み、これにより部品の引張り強度及び降伏強度の機械的特性がブランクと実質的に同じか又はそれより大きくなるようにされ、又所望の引張り強度及び降伏強度の機械的特性を有する部品が別の強化処理段階を実施せずに製造されるような高張力鋼の部品を作る方法を提供する。高張力鋼の部品は本発明の方法により製造される。

本発明の原理、目的及び利点は以下の詳細な説明を参照して更に理解されるで本発明の方法は、様々な種類のボルト（Ｕ−ボルト、アイ−ボルト、Ｊ−ポルその池の部品を含む広汎な高張力鋼部品を製造することに有用である。

好ましい実施例に於いて高張力鋼部品を作る本発明の方法は、少なくとも約８４３６ｋｇ／ｃｍ”　（１２００００ｐｓｉＬ好ましくは少なくとも約１０５４５ｋｇ／ｃｍ”　（１５００００ｐｓｉ）の引張り強度及び少なくとも約６３２７ｋｇ／ｃｍ’　（９００００ｐｓｉ）、好ましくは少なくとも約９１３９ｋｇ／ｃｍ”　（１３００００ｐｓｉ）の降伏強度を有する高張力鋼材料のブランクを準備する段階を含む。１つの形態に於いて、ブランクとして使用される高張力鋼ｈａは、上述した引張り強度及び降伏強度の機械的特性を有するブランクを形成する為に熱間縮径及び冷間延伸されていた。

高張力鋼材料は重量パーセントで以下の組成で例示され得る。即ち、炭素　約０．３０〜　約０．６５　％マンガン　約０．３０〜約２．５　％バナジウム　約０．３５　％迄鉄　残部更に好ましい形悪においては、高張力鋼材料はｖ、量パーセントで以下の組成を存する。即ち、炭素　約０１５０〜　約０．５５　％マンガン　約１．２０〜　約１．６５％バナジウム　約０．０３〜　約０．１５　％迄鉄　残部上記で与えられたような組成及び引張り強度及び降伏強度の機械的特性を有するブランクが次に約１４９〜６４９℃（３００〜＋２００’Ｆ）の温度で温間成形されて所望の幾何形状を有する部品を形成され、これによりその部品の引張り強度及び降伏強度の機械的特性はブランクと実質的に同じか大きくなされる。部品が成形される温度は使用される鋼材料の化学組成に関連する。与えられた引張り強度及び降伏強度の機械的特性を有する成形部品は、この温間成形に引き続く如何なる強化処理段階も実施されずに製造される。

本発明の方法の開始片として使用された少なくとも約８４３６ｋｇ／ｃｍ’（１２００００ｐｓｆ）の引張り強度及び少なくとも約６３２７ｋｇ／ｃｍ”（９００００ｐｓｉ）の降伏強度を有する高張力鋼材料のブランクはこの分野で知られている何れかの適当な方法で製造される。このような方法の１つは本発明の発明者に付与された米国特許第３，９０４，４４５号明細書に開示されており、その明細書は全てを参照することでこ＼に組み入れられる。この米国特許第３．９０４．４４５号明細書はＵ−ボルトを含むねじ固定具を製造する為に特に使用される形式の高張力鋼バー・ストックを製造する為の処理工程シーケンスを開示している。この開示された処理工程に於いて、製造されたバー・ストック（ｂａｒ　５ｔｏｃｋ）は大体ＡＳＴＭ規ｆ３Ｎｏ、５〜Ｎｏ、８の間の微細粒状組織を有する。開示された処理工程に於いて、成る開示範囲内に合致する化学成分を有する鋼は、最終寸法の１０％〜１５％内の標準熱間縮径加工を受ける。この熱間縮径されたバー・ストックは次に急速空冷の為に個々の長さにカット即ち切断される。

その後、熱間縮径されたバー・ストックの個々の長さ部分は最終寸法となるように冷間仕上げを受ける。この最終段階は、機械的強度特性を高める為に制御された応力解放段階である。この応力解放段階はバー・ストックの長さ部分を約２６０〜４５４°Ｃ（５００〜８５０°Ｆ）の間に約１時間加熱してなるが、この段階は必要とも必要でないとも言える。このようにして、更に応力解放を行われた又は行われなかったこのようなバー・ストックは高張力鋼の開始ブランク材料を形成することに使用し得るのである。

以下の例は、上述した本発明者の米国特許第３，９０４，４４５号明細書に開示された方法によって製造した高張力鋼のバー・ストックからＵ−ボルトを製造する為の本発明の実際を示す。

た。このストックは少なくとも約１０５４５ｋｇ／ｃｍ”　（１５００００ｐｓｉ）の引張り強度及び少なくとも約９１３９ｋｇ／ｃｍ″　（１３００００ｐｓｉ）の降伏強度を有している。バー・ストックのセグメント（ｓｅｇｌＸＩｅｎｔｓ）の両端は各端部に６３．５ｍｍ　（２’／ｚインチ）のねし部を形成する為に周知のねじ切り処理工程を使用してねじ加工される。このバー・ストックは次に約４５４°Ｃ（８５０’Ｆ）に迄加熱され、各バー・ストック・セグメントの中央部分は約１０００トンの圧力を付与する機械鍛造プレスを使用して平たくされる。この平坦にされたバー・ストックの部分は約１１．１１ｍｍ　（７／１６インチ）厚で３１、　７５ｍｍ　（＋　’／４インチ）幅である。その後、バー・ストック・セグメントは平坦部分の位置で曲げ加工されてＵ−ボルト製品を形成される。この平坦加工段階はバー・ストック・セグメントに伸びを与え、仕上げられたＵ−ボ／Ｕ）製品の全長は９１４．４ｍｍ（３６インチ）の長さより多少長くなる。仕上げられたＵ−ボルト製品はストックが元々有する引張り強度及び降伏強度の望ましい機械的特性を有し、それ故に更に他の強化処理段階を必要とＬ４．ない。

例２〜例６約１８．２９ｍｍ（０，７２インチ）径の５本の高張力冷間延伸Ｃ−１５４１鋼バーが約４５７．２ｍｍ（１８インチ）の長さに切断された。これらのバーは約１２．７ｍｍ　（０，５インチ）の径に迄旋削ざ帳表工に報告された機械的特性に関するテストを行われた。例えば、これらのバーは表■に記載されたように約９８４２ｋｇ／ｃｍ”　（１４００００ｐｓｉ）の引張り強度及び約９１３９ｋｇ／ｃｍ”　（１３００００ｐｓｊ）の降伏強度を有していた。

表■ 例　２　３　４　５　６テスト径　、５００　．５０２　．５０１　．４９７　、．５０１面積ｃｍ”　１．２６５　１．２７？　１．２７１　１．２５２　１．２７１（ｉｎリ　（，１９６）　（，１９８）　（，１９７）　（，１９４）　（，１９７）降伏荷重ｋｇ　１１，７４８　１１．７４８　１１．７４８　比６５８　１１．８３９（Ｉｂｓ）　（２５，９００）　（２５，９００）　（２５，９００）　（２５，７００）　（２６，１００）降伏強度ｋｇ／ｃｍ”　９．２７３　９．１９９　９．２３６　９．８５６　９．８６０（ｐｓｉ）　（１３１，９０７）　（１３０，８５８）　（１３１，３８１）　（１３２，４７４）　（１３２，３９６）引張荷重ｋｌ？　１２．４７８　１２．５５６　１２．５５６　１２．３３８　１２．５４２（Ｉｂｓ）　（２７，５１０）　（２７，６８０）　（２７，６８０）　（２７，２００）　（２７，６５０）引張強度ｋｇ／ｃｍ”　９．８５０　９．８３２　９．８７１　９．８５６　９．８６０（ｐｓｉ）　（１４０，１０７）　（１３９，８５２）　（１４０，相）（１４０，２０６）　（１４０，２５８）伸び　％　１４．０％　１２，０％　１４．０％　１３．０％　１３．０％減面率　％　４８．７％　４９．１％　４８．７％　４８．４％　４９．２％縮径された径　、３５８　．３５８　．３５９　．３５７　．３５７硬度　２９　３０　２８　３０　２９例例７〜例Ｉ例２〜例６のバーを作ることに使用された同じ長さのバー・ストックから、約１８．２９ｍｍ（０，７２インチ）径の５本の高張力冷間延伸Ｃ−１５４１鋼バーが約４５７．２ｍｍ（１８インチ）の長さに切断された。これらのバーは次にｉ　約２８８℃（５５０°Ｆ）迄加熱され、各バーの中央部分が約１０００）ンの圧力を付与する機械鍛造プレスを使用して例！と同じ方法で平坦化された。この平坦化の行われたバーは次に約１２．７ｍｍ（０，５インチ）の径に迄旋削され、表Ｉに報告された機械的特性に関するテストを行われた。例えば、これらのバーは表■にリストされた特性に関してテストされた。

表■ 例　７　８’９　１０１１テスト径　、５０５　．４９８　．５００　．５０４　．５０２面積ｃｍ’　１．２９０　１．２７２　１．２７８　１．２９０　１．２９１（ｉｎ”）　（，２００）　（，１９５）　（，１９６）　（，２００）　（，１９８）降伏荷重ｋｇ　１３，４９５　１３，１２０　１３．２００　＋３．４０４　１３．５６３（ｌｔ＋ｓ）　（２９゜７５０）　（２８，９２５）　（２９，１００）　（２９，５５０）　（２９，９００）降伏強度ｋｇ／ｃｍ”　１０，４４２　１０，４３９　１０．４１９　１０．４１３　１０．６２０（ｐｓｉ）　（１４８，５３０）　（１４８，４９９）　（１４８，２０５）　（１４８，１１？）　（１５１，０６８）引張荷重ｋｇ　１４．５７４　１３．７５８　１４，３０２　１４．５１５　１４．４７９（Ｉｂｓ）　（３２，１３０）　（３１，３３０）　（３１，５３０）　（３２，０００）　（３１，９２０）引張強度ｋｇ／ｃｍ ”　＋１．２７７　１１．３０７　１１．２８９　１１．２７６　１１．３３８（ｐＳｉ）　（１６０，４１２）　（１６０，８４６）　（１６０，５８１）　（１６０，３９８）　（１６１，２７４）伸び　％　１２．０％　１０．０％　９．０％　９．０％　１０．０％減面率　％　３７．３％　３４．８％　３５．７％　３５．７％　４９．２％縮径された径　、４００　．４０２　．４０１　．４０４　．４０８硬度　３６　３６　３５　３６　３６表■の仕上げられたバーは表１のバーが本来的に有するよりも大きな所望の機械的特性を有している。例えば、引張り強度は約９８４２ｋｇ／ｃｍ”（１４００００ｐｓｉ）から約１１２４８ｋｇ／ｃｍ”　（１６００００ｐｓｉ）に増大し、降伏強度は約９１３９〜９２８０ｋｇ／ｃｍ”　（ＨＯ〜１３２０００ｐｓｉ）から約１０４０４〜１０５４５ｋｇ／ｃｍ”　（１４８〜１’５００００ｐｓ　ｉ）に増大した。

従って、本発明の他の特徴により、この方法はブランクを部品に温間成形し、これにより引張り強度及び降伏強度の機械的特性はブランクと実質的に同じかそれより大きくされる方法を提供する。

本発明の範囲はこ＼に与えられた例に限定することを意図せず、添付の請求の範囲によって制限されるのである。

請求の範囲は：ＰＣＴ／ＬＩＳ　９３１００５１９フロントページの続き（８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ。

ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ。

ＣＺ、ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎ。

、ＮＺ、ＰＬ、ＰＴ、ＲＯ，ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、ＳＫ。

Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

１．少なくとも約８４３６ｋｇ／ｃｍ２（１２００００ｐｓｉ）の引張り強度及び少なくとも約６３２７ｋｇ／ｃｍ２（９００００ｐｓｉ）の降伏強度を有する高張力鋼材料のブランクを準備し、及び所望幾何形状を有する部品を形成する為に該ブランクを温間成形し、これにより部品の引張り強度及び降伏強度の機械的特性がブランクと実質的に同じか又はそれより大きくされるような諸段階を含み、高張力鋼材料が重量パーセントで炭素約０．３０〜約０．６５％マンガン約０．３０〜約２．５％バナジウム約０．３５％迄鉄残部を含有し、引張り強度及び降伏強度の前記機械的特性を有する前記部品が更に他の強化処理段階を実施することなく製造される高張力鋼部品を作る方法。
２．高張力鋼材料が少なくとも約８４３６ｋｇ／ｃｍ２（１２００００ｐｓ１）の引張り強度及び少なくとも約６３２７ｋｇ／ｃｍ２（９００００ｐｓｉ）の降伏強度を有するブランクを準備する為にそれ以前に熱間縮径及び冷間延伸された請求項１の方法。
３．高張力鋼材料のブランクが少なくとも約１０５４５ｋｇ／ｃｍ２（１５００００ｐｓｉ）の引張り強度及び少なくとも約９１３９ｋｇ／ｃｍ２（１３００００ｐｓｉ）の降伏強度を有する請求項１の方法。
４．高張力鋼材料が重量パーセントで炭素約０．５０〜約０．５５％マンガン約１．２０〜約１．６５％バナジウム約０．０３〜約０．１５％迄鉄残部を含有する請求項１の方法。
５．前記温間成形が約１４９〜６４９℃（３００〜１２００°Ｆ）の間の温度で遂行される請求項１の方法。
６．少なくとも約８４３６ｋｇ／ｃｍ２（１２００００ｐｓｉ）の引張り強度及び少なくとも約６３２７ｋｇ／ｃｍ２（９００００ｐｓｉ）の降伏強度を有し、この高張力鋼材料が重量パーセントで炭素約０．３０〜約０．６５％マンガン約０．３０〜約２．５％バナジウム約０．３５％迄鉄残部を含有する高張力鋼材料のブランクを準備し、及び所望幾何形状を有する部品を形成する為に該ブランクを温間成形し、これにより部品の引張り強度及び降伏強度の機械的特性がブランクと実質的に同じか又はそれより大きくされるような諸段階を含む高張力鋼製品を作る方法。
７．高張力鋼材料が重量パーセントで炭素約０．５０〜約０．５５９％マンガン約１．２０〜約１．６５％バナジウム約０．０３〜約０．１５％迄鉄残部を含有する請求項６の方法。
８．少なくとも約１０５４５ｋｇ／ｃｍ２（１５００００ｐｓｉ）の引張り強度及び少なくとも約９１３９ｋｇ／ｃｍ２（１３００００ｐｓｉ）の降伏強度を有し、前記強度特性をを有するブランクを形成するためにそれ以前に熱間縮径及び冷間延伸された高張力鋼材料であって、重量パーセントで炭素約０．５０〜約０．５５％マンガン約１．２０〜約１．６５％バナジウム約０．０３〜約０．１５％迄鉄残部を含有する高張力鋼材料のブランクを準備し、及び所望幾何形状を有する部品を形成する為に該ブランクを約１４９〜６４９℃（３００〜１２００°Ｆ）の間の温度で温間成形し、これにより部品の引張り強度及び降伏強度の機械的特性がブランクと突質的に同じか又はそれより大きくされるような諸段階を含み、引張り強度及び降伏強度の前記機械的特性を有する前記部品が更に他の強化処理段階を実施することなく製造される高張力鋼製品を作る方法。