JPH08120335A - 疲労強度に優れた非調質鋼の製法 - Google Patents
疲労強度に優れた非調質鋼の製法Info
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- JPH08120335A JPH08120335A JP26271294A JP26271294A JPH08120335A JP H08120335 A JPH08120335 A JP H08120335A JP 26271294 A JP26271294 A JP 26271294A JP 26271294 A JP26271294 A JP 26271294A JP H08120335 A JPH08120335 A JP H08120335A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｐｂ，Ｓ等の含
有率が規定されると共に 0.43×Ｃ％＋0.49×Ｍｎ％＋0.27×Ｃｒ％≦0.85 100 ×Ｖ％＋20×Ｃｒ％−83×Ｃ％−17×Ｓｉ％−3 ×
Ｍｎ％≧1.74 の関係を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
る鋼を９００〜１１００℃で熱間鍛造した後、８００〜
５００℃の間を０．２〜６℃／ｓｅｃの平均冷却速度で
冷却することにより、組織をフェライト、パーライト混
合組織とすると共に７０〜９４kgf/mm2 の引張強度を得
る。 【効果】 鋼材の成分組成、熱間鍛造時の加熱温度およ
びその後の特定温度間の平均冷却速度を適性に調節し、
鍛造後の金属組織をフェライト・パーライト２相混合組
織とすることによって、高強度で且つ優れた疲労強度を
有し、しかも切削加工性の良好な非調質鋼を得ることが
できる。
有率が規定されると共に 0.43×Ｃ％＋0.49×Ｍｎ％＋0.27×Ｃｒ％≦0.85 100 ×Ｖ％＋20×Ｃｒ％−83×Ｃ％−17×Ｓｉ％−3 ×
Ｍｎ％≧1.74 の関係を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
る鋼を９００〜１１００℃で熱間鍛造した後、８００〜
５００℃の間を０．２〜６℃／ｓｅｃの平均冷却速度で
冷却することにより、組織をフェライト、パーライト混
合組織とすると共に７０〜９４kgf/mm2 の引張強度を得
る。 【効果】 鋼材の成分組成、熱間鍛造時の加熱温度およ
びその後の特定温度間の平均冷却速度を適性に調節し、
鍛造後の金属組織をフェライト・パーライト２相混合組
織とすることによって、高強度で且つ優れた疲労強度を
有し、しかも切削加工性の良好な非調質鋼を得ることが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は疲労強度に優れた非調質
鋼の製法に関し、より詳細には、熱間鍛造の後焼入れ−
焼戻し等の熱処理を行なうことなく、熱間鍛造・冷却の
みで自動車等の輸送機械や建設機械等の各種部品に適用
することのできる高疲労強度の非調質鋼を製造する方法
に関するものである。
鋼の製法に関し、より詳細には、熱間鍛造の後焼入れ−
焼戻し等の熱処理を行なうことなく、熱間鍛造・冷却の
みで自動車等の輸送機械や建設機械等の各種部品に適用
することのできる高疲労強度の非調質鋼を製造する方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】輸送機械や建設機械等に使用される各種
機械構造部品は、機械構造用炭素鋼や機械構造用合金鋼
を素材とし、熱間鍛造の後に焼入れ・焼戻し処理を施す
ことによって必要な強度を確保するのが一般的である。
また最近では、上記の様な調質処理に要するエネルギー
を節約し、仕掛り品コストの削減を図るため、ＪＩＳＧ
４０５１に規定されている様な機械構造用炭素鋼やＪ
ＩＳ Ｇ ４１０６に規定されている様な機械構造用マ
ンガン鋼にＶやＮｂ等の析出硬化型元素を添加した非調
質鋼も開発されている。
機械構造部品は、機械構造用炭素鋼や機械構造用合金鋼
を素材とし、熱間鍛造の後に焼入れ・焼戻し処理を施す
ことによって必要な強度を確保するのが一般的である。
また最近では、上記の様な調質処理に要するエネルギー
を節約し、仕掛り品コストの削減を図るため、ＪＩＳＧ
４０５１に規定されている様な機械構造用炭素鋼やＪ
ＩＳ Ｇ ４１０６に規定されている様な機械構造用マ
ンガン鋼にＶやＮｂ等の析出硬化型元素を添加した非調
質鋼も開発されている。
【０００３】これらの非調質鋼は、熱間鍛造の後に空冷
して金属組織をフェライトとパーライトを含む混合組織
（以下フェライト・パーライト組織）とし、ＶやＮｂの
炭化物や窒化物の析出強化によって所定の強度を得るも
のであるが、これら公知の非調質鋼は引張強度に対する
疲労強度が低く、疲労特性が特に重要視される機械部品
への適性を欠く。また疲労強度を高めるためにむやみに
引張強度を高めると、鍛造部品の切削性等の加工性が低
下してくるので、その様な方法で対応することも困難で
ある。更に最近では、低炭素のベイナイトやマルテンサ
イト組織を利用した非調質鋼も提案されているが、これ
らの金属組織を有する低炭素鋼は、フェライト・パーラ
イト組織を有する鋼に比べて鍛造後の組織が不安定で且
つ強度が過度に高くなる傾向があり、７０〜９４kgf/mm
2 レベルの強度で鍛造組織を安定したベイナイト組織あ
るいはマルテンサイト組織に揃えることはむずかしい。
して金属組織をフェライトとパーライトを含む混合組織
（以下フェライト・パーライト組織）とし、ＶやＮｂの
炭化物や窒化物の析出強化によって所定の強度を得るも
のであるが、これら公知の非調質鋼は引張強度に対する
疲労強度が低く、疲労特性が特に重要視される機械部品
への適性を欠く。また疲労強度を高めるためにむやみに
引張強度を高めると、鍛造部品の切削性等の加工性が低
下してくるので、その様な方法で対応することも困難で
ある。更に最近では、低炭素のベイナイトやマルテンサ
イト組織を利用した非調質鋼も提案されているが、これ
らの金属組織を有する低炭素鋼は、フェライト・パーラ
イト組織を有する鋼に比べて鍛造後の組織が不安定で且
つ強度が過度に高くなる傾向があり、７０〜９４kgf/mm
2 レベルの強度で鍛造組織を安定したベイナイト組織あ
るいはマルテンサイト組織に揃えることはむずかしい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
状況に着目してなされたものであって、その目的は、安
定したフェライト・パーライト組織を有し、切削性およ
び疲労強度が良好で且つ７０〜９４kgf/mm2 レベルの引
張強度を有する熱間鍛造型の非調質鋼を得ることのでき
る方法を確立しようとするものである。
状況に着目してなされたものであって、その目的は、安
定したフェライト・パーライト組織を有し、切削性およ
び疲労強度が良好で且つ７０〜９４kgf/mm2 レベルの引
張強度を有する熱間鍛造型の非調質鋼を得ることのでき
る方法を確立しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る製法の構成は、 Ｃ：０．２０〜０．２８％ Ｓｉ：０．０５〜０．５０％ Ｍｎ：０．５〜１．５％ Ｃｒ：０．５〜１．５％ Ｖ：０．０５〜０．３０％ Ｐｂ：０．０３〜０．３０％ Ｓ：０．０４〜０．２０％ を含有する他、下記(1),(2) 式の条件を満たし 0.43×Ｃ％＋0.49×Ｍｎ％＋0.27×Ｃｒ％≦0.85 …(1) 100 ×Ｖ％＋20×Ｃｒ％−83×Ｃ％−17×Ｓｉ％−3 ×Ｍｎ％≧1.74…(2) 残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、あるいは他の
元素の含有量が Ｐ：０．０３％以下 Ａｌ：０．０１〜０．０５％ Ｎ：０．０１５％以下 の要件を満たし、或はこれらに加えて更にＣａ：０．０
００５〜０．０１％を含む鋼を、９００〜１１００℃で
熱間鍛造した後、８００〜５００℃の間を０．２〜６℃
／ｓｅｃの平均冷却速度で冷却することにより、組織を
フェライト、パーライト混合組織とすると共に７０〜９
４kgf/mm2 の引張強度を得るところに要旨を有するもの
である。
のできた本発明に係る製法の構成は、 Ｃ：０．２０〜０．２８％ Ｓｉ：０．０５〜０．５０％ Ｍｎ：０．５〜１．５％ Ｃｒ：０．５〜１．５％ Ｖ：０．０５〜０．３０％ Ｐｂ：０．０３〜０．３０％ Ｓ：０．０４〜０．２０％ を含有する他、下記(1),(2) 式の条件を満たし 0.43×Ｃ％＋0.49×Ｍｎ％＋0.27×Ｃｒ％≦0.85 …(1) 100 ×Ｖ％＋20×Ｃｒ％−83×Ｃ％−17×Ｓｉ％−3 ×Ｍｎ％≧1.74…(2) 残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、あるいは他の
元素の含有量が Ｐ：０．０３％以下 Ａｌ：０．０１〜０．０５％ Ｎ：０．０１５％以下 の要件を満たし、或はこれらに加えて更にＣａ：０．０
００５〜０．０１％を含む鋼を、９００〜１１００℃で
熱間鍛造した後、８００〜５００℃の間を０．２〜６℃
／ｓｅｃの平均冷却速度で冷却することにより、組織を
フェライト、パーライト混合組織とすると共に７０〜９
４kgf/mm2 の引張強度を得るところに要旨を有するもの
である。
【０００６】
【作用】上記の様に本発明では、鋼材の成分組成を特定
すると共に、鍛造加工時の加熱温度とその後の冷却速度
を特定することによって鍛造後の組織をフェライト・パ
ーライト組織とし、それにより７０〜９４kgf/mm2 レベ
ルの引張強度を確保すると共に高疲労強度を備えた非調
質鋼を得ることに成功したものである。
すると共に、鍛造加工時の加熱温度とその後の冷却速度
を特定することによって鍛造後の組織をフェライト・パ
ーライト組織とし、それにより７０〜９４kgf/mm2 レベ
ルの引張強度を確保すると共に高疲労強度を備えた非調
質鋼を得ることに成功したものである。
【０００７】まず本発明において鋼材の化学成分を定め
た理由を明らかにする。 Ｃ：０．２０〜０．２８％ 熱間鍛造・冷却後の金属組織をフェライト・パーライト
の２相混合組織とし必要な強度を確保するために必須の
元素であり、０．２０％以上含有させることが必要であ
る。しかし、多過ぎると強度が高くなり過ぎて靭性が低
下すると共に非切削性も大幅に低下してくるので、０．
２８％以下に抑えなければならない。強度、疲労特性、
靭性、切削性等を総合的に考えて特に好ましいＣ含有率
は０．２３〜０．２６％の範囲である。
た理由を明らかにする。 Ｃ：０．２０〜０．２８％ 熱間鍛造・冷却後の金属組織をフェライト・パーライト
の２相混合組織とし必要な強度を確保するために必須の
元素であり、０．２０％以上含有させることが必要であ
る。しかし、多過ぎると強度が高くなり過ぎて靭性が低
下すると共に非切削性も大幅に低下してくるので、０．
２８％以下に抑えなければならない。強度、疲労特性、
靭性、切削性等を総合的に考えて特に好ましいＣ含有率
は０．２３〜０．２６％の範囲である。
【０００８】Ｓｉ：０．０５〜０．５０％ 溶製時の脱酸と高強度確保に有効な元素であり、特にＳ
ｉはマトリックス中に固溶して耐力と疲労強度の向上に
寄与する。これらの効果を有効に発揮させるには０．０
５％以上含有させることが必要であるが、多過ぎると靭
性や被削性に悪影響が現われてくるので、０．５０％を
上限とする。Ｓｉのより好ましい含有率は０．２０〜
０．４０％の範囲である。
ｉはマトリックス中に固溶して耐力と疲労強度の向上に
寄与する。これらの効果を有効に発揮させるには０．０
５％以上含有させることが必要であるが、多過ぎると靭
性や被削性に悪影響が現われてくるので、０．５０％を
上限とする。Ｓｉのより好ましい含有率は０．２０〜
０．４０％の範囲である。
【０００９】Ｍｎ：０．５〜１．５％ Ｓｉと同様に溶製時の脱酸に有効に作用する他、焼入れ
性を高めて高強度化に寄与する元素であり、それらの効
果を有効に発揮させるには０．５％以上含有させなけれ
ばならない。しかし、それらの効果は１．５％で飽和
し、それ以上に強度を高めるができないばかりでなく、
被削性に与える悪影響が顕著に現われてくるので１．５
％以下に抑えなければならない。Ｍｎのより好ましい含
有率は０．８０〜１．２０の範囲である。
性を高めて高強度化に寄与する元素であり、それらの効
果を有効に発揮させるには０．５％以上含有させなけれ
ばならない。しかし、それらの効果は１．５％で飽和
し、それ以上に強度を高めるができないばかりでなく、
被削性に与える悪影響が顕著に現われてくるので１．５
％以下に抑えなければならない。Ｍｎのより好ましい含
有率は０．８０〜１．２０の範囲である。
【００１０】Ｃｒ：０．５〜１．５％ Ｃｒも焼入れ性を高めて高強度化を達成するのに欠くこ
とのできない元素であり、少なくとも０．５％含有させ
なければならない。しかし、強度向上効果は１．５％で
飽和し、それ以上の添加は経済的に全く無駄である。Ｃ
ｒのより好ましい含有率は０．７〜１．２％の範囲であ
る。
とのできない元素であり、少なくとも０．５％含有させ
なければならない。しかし、強度向上効果は１．５％で
飽和し、それ以上の添加は経済的に全く無駄である。Ｃ
ｒのより好ましい含有率は０．７〜１．２％の範囲であ
る。
【００１１】Ｖ：０．０５〜０．３０％ Ｖは炭化物または窒化物を形成してオーステナイト結晶
粒を微細化し、ひいては鍛造後のフェライト・パーライ
ト組織を微細化し且つフェライトを強化して強度向上に
寄与する元素であり、その効果は０．０５％以上含有さ
せることによって有効に発揮される。しかしその効果は
０．３％で飽和するのでそれ以上の添加は経済的に無駄
である。Ｖのより好ましい含有率は０．０８〜０．２７
％の範囲である。
粒を微細化し、ひいては鍛造後のフェライト・パーライ
ト組織を微細化し且つフェライトを強化して強度向上に
寄与する元素であり、その効果は０．０５％以上含有さ
せることによって有効に発揮される。しかしその効果は
０．３％で飽和するのでそれ以上の添加は経済的に無駄
である。Ｖのより好ましい含有率は０．０８〜０．２７
％の範囲である。
【００１２】Ｐｂ：０．０３〜０．３０％ Ｓ：０．０４〜０．２０％ これらの元素はいずれも被削性を高めるのに有効に作用
し、夫々下限値以上含有させることが必要である。しか
し、いずれも上限値を超えると靭性に悪影響が現われて
くる。これらのより好ましい含有率は、Ｐｂは０．２０
〜０．２５％、Ｓは０．０４５〜０．１５％の範囲であ
る。
し、夫々下限値以上含有させることが必要である。しか
し、いずれも上限値を超えると靭性に悪影響が現われて
くる。これらのより好ましい含有率は、Ｐｂは０．２０
〜０．２５％、Ｓは０．０４５〜０．１５％の範囲であ
る。
【００１３】本発明における必須構成元素は上記の通り
であり、残部成分は鉄および不可避的に混入してくる不
純物であるが、本発明においては、後述する様な鍛造温
度および冷却条件の下でフェライト・パーライト組織を
安定的に生成させるため、上記各元素の含有率に加え
て、それら各元素の含有率相互の関係が下記(1),(2) 式
の関係を満たす様に成分組成を調整する必要がある。 0.43×Ｃ％＋0.49×Ｍｎ％＋0.27×Ｃｒ％≦0.85 …(1) 100 ×Ｖ％＋20×Ｃｒ％−83×Ｃ％−17×Ｓｉ％−3 ×Ｍｎ％≧1.74…(2)
であり、残部成分は鉄および不可避的に混入してくる不
純物であるが、本発明においては、後述する様な鍛造温
度および冷却条件の下でフェライト・パーライト組織を
安定的に生成させるため、上記各元素の含有率に加え
て、それら各元素の含有率相互の関係が下記(1),(2) 式
の関係を満たす様に成分組成を調整する必要がある。 0.43×Ｃ％＋0.49×Ｍｎ％＋0.27×Ｃｒ％≦0.85 …(1) 100 ×Ｖ％＋20×Ｃｒ％−83×Ｃ％−17×Ｓｉ％−3 ×Ｍｎ％≧1.74…(2)
【００１４】即ち本発明では、上記の様に鋼材の化学成
分を特定すると共に、追って詳述する如く鍛造温度やそ
の後の冷却速度を特定することによって組織をフェライ
ト・パーライト混合組織とするところに特徴を有するも
のであり、鍛造後の組織がベイナイトを含む混合組織で
は、冷却速度による強度依存性が非常に大きいため、鍛
造後の強度や疲労特性が不安定になって目標とする強度
や疲労強度に調整するのが極めて困難となり、またベイ
ナイト組織は耐力を低下させる傾向があるため、同等の
引張強度での疲労強度を低下させる。そのため、鍛造後
の金属組織を、ベイナイトを含まないフェライト・パー
ライト２層組織にすることが必要となるが、この様な２
層組織を得るための条件について種々検討を加えた結
果、上記２つの式で示される関係を満たす様に各元素の
含有率を調整することが有効であることを見いだしたも
のであり、上記式の一方もしくは両方の関係が満たされ
ない場合は、鍛造後の金属組織がベイナイトを含む混合
組織となり、強度に対して満足のいく疲労強度が得られ
なくなる。
分を特定すると共に、追って詳述する如く鍛造温度やそ
の後の冷却速度を特定することによって組織をフェライ
ト・パーライト混合組織とするところに特徴を有するも
のであり、鍛造後の組織がベイナイトを含む混合組織で
は、冷却速度による強度依存性が非常に大きいため、鍛
造後の強度や疲労特性が不安定になって目標とする強度
や疲労強度に調整するのが極めて困難となり、またベイ
ナイト組織は耐力を低下させる傾向があるため、同等の
引張強度での疲労強度を低下させる。そのため、鍛造後
の金属組織を、ベイナイトを含まないフェライト・パー
ライト２層組織にすることが必要となるが、この様な２
層組織を得るための条件について種々検討を加えた結
果、上記２つの式で示される関係を満たす様に各元素の
含有率を調整することが有効であることを見いだしたも
のであり、上記式の一方もしくは両方の関係が満たされ
ない場合は、鍛造後の金属組織がベイナイトを含む混合
組織となり、強度に対して満足のいく疲労強度が得られ
なくなる。
【００１５】ちなみに式(1) の値が０．８５を超える
と、フェライト・パーライト組織にベイナイトを含む組
織となって、満足のいく疲労強度が得られなくなり、ま
た上記式(2) の値が１．７４未満になると、強度に対し
て疲労強度の向上が見られず、疲労特性の指標である疲
労限度比が低下する。
と、フェライト・パーライト組織にベイナイトを含む組
織となって、満足のいく疲労強度が得られなくなり、ま
た上記式(2) の値が１．７４未満になると、強度に対し
て疲労強度の向上が見られず、疲労特性の指標である疲
労限度比が低下する。
【００１６】本発明では、上記必須の構成元素に加えて
下記の如くＰ，Ａｌ，Ｎ，Ｃａの含有率を規定すること
によって、得られる非調質鋼の特性を更に高めることが
可能である。
下記の如くＰ，Ａｌ，Ｎ，Ｃａの含有率を規定すること
によって、得られる非調質鋼の特性を更に高めることが
可能である。
【００１７】Ｐ：０．０３％以下 Ｐは偏析を起こして靭性に悪影響を及ぼす有害な元素で
あり、極力少なく抑えることが望ましく、目的達成のた
めには０．０３％以下、より好ましくは０．０２５％以
下に抑えることが望ましい。
あり、極力少なく抑えることが望ましく、目的達成のた
めには０．０３％以下、より好ましくは０．０２５％以
下に抑えることが望ましい。
【００１８】Ａｌ：０．０１〜０．０５％ Ａｌは脱酸性元素として有効な元素であり、また炭・窒
化物を形成して金属組織を微細化し靭性の向上にも寄与
する。それらの効果は０．０１％以上含有させることに
よって有効に発揮されるが、多過ぎると非金属系介在物
の生成源となって靭性等に悪影響を及ぼす様になるので
０．０５％以下に抑えなければならない。Ａｌのより好
ましい含有率は０．０１５〜０．３％の範囲である。
化物を形成して金属組織を微細化し靭性の向上にも寄与
する。それらの効果は０．０１％以上含有させることに
よって有効に発揮されるが、多過ぎると非金属系介在物
の生成源となって靭性等に悪影響を及ぼす様になるので
０．０５％以下に抑えなければならない。Ａｌのより好
ましい含有率は０．０１５〜０．３％の範囲である。
【００１９】Ｎ：０．０１５％以下 ＮはＡｌ窒化物の生成によって金属組織の微細化に寄与
するが、多過ぎると固溶Ｎの増大によって靭性に悪影響
を及ぼす様になるので０．０１５％以下、より好ましく
は０．０１２％以下に抑えるべきである。
するが、多過ぎると固溶Ｎの増大によって靭性に悪影響
を及ぼす様になるので０．０１５％以下、より好ましく
は０．０１２％以下に抑えるべきである。
【００２０】Ｃａ：０．０００５〜０．０１％ 鋼中の酸化物を被削性に適した性状のものに変える作用
を有しており、被削性の向上に寄与する。それらの効果
は０．０００５％以上含有させることによって有効に発
揮されるが、多過ぎると介在物量の増大により却って被
削性に悪影響を及ぼす様になるので、０．０１％以下に
抑えなければならない。Ｃａのより好ましい含有率は
０．００１〜０．００８％の範囲である。
を有しており、被削性の向上に寄与する。それらの効果
は０．０００５％以上含有させることによって有効に発
揮されるが、多過ぎると介在物量の増大により却って被
削性に悪影響を及ぼす様になるので、０．０１％以下に
抑えなければならない。Ｃａのより好ましい含有率は
０．００１〜０．００８％の範囲である。
【００２１】本発明では、上記成分組成の要件に加え
て、高強度で疲労強度に優れた前記の様な２相混合組織
を得るには、鍛造時における加熱温度を９００〜１１０
０℃、より好ましくは９５０〜１０５０℃に設定すると
共に、該鍛造後の８００〜５００℃までの間の平均冷却
速度を０．２〜６℃／ｓｅｃの範囲に設定することが必
要である。
て、高強度で疲労強度に優れた前記の様な２相混合組織
を得るには、鍛造時における加熱温度を９００〜１１０
０℃、より好ましくは９５０〜１０５０℃に設定すると
共に、該鍛造後の８００〜５００℃までの間の平均冷却
速度を０．２〜６℃／ｓｅｃの範囲に設定することが必
要である。
【００２２】しかして加熱温度が９００℃未満の低温で
は、Ｖの固溶が不十分となって析出強化効果が不十分と
なり、満足のいく疲労強度が得られなくなる。一方１１
００℃を超える高温になると、オーステナイト結晶粒の
粗大化、ひいてはフェライト・パーライト２相混合組織
の粗大化が起こり、疲労強度が低下傾向を示す様にな
る。また、冷却時における上記温度間における平均冷却
速度が０．２℃／ｓｅｃ未満では、パーライトの粗大化
が起こり、引張強度や衝撃値の低下が起こり、一方６℃
／ｓｅｃを超えると、ベイナイト組織が表われ、何れの
場合もフェライト・パーライト２相混合組織を安定的に
得ることができなくなり、その結果、満足のいく疲労強
度が得られなくなる。
は、Ｖの固溶が不十分となって析出強化効果が不十分と
なり、満足のいく疲労強度が得られなくなる。一方１１
００℃を超える高温になると、オーステナイト結晶粒の
粗大化、ひいてはフェライト・パーライト２相混合組織
の粗大化が起こり、疲労強度が低下傾向を示す様にな
る。また、冷却時における上記温度間における平均冷却
速度が０．２℃／ｓｅｃ未満では、パーライトの粗大化
が起こり、引張強度や衝撃値の低下が起こり、一方６℃
／ｓｅｃを超えると、ベイナイト組織が表われ、何れの
場合もフェライト・パーライト２相混合組織を安定的に
得ることができなくなり、その結果、満足のいく疲労強
度が得られなくなる。
【００２３】しかるに、本発明では上記の様に鋼材の成
分組成を特定すると共に鍛造加工時の加熱温度およびそ
の後の冷却速度を規定し、それにより安定してフェライ
ト・パーライト２相混合組織を確保することによって７
０〜９４kgf/mm2 のレベルの引張強度を有すると共に、
疲労強度の非常に優れた非調質鋼を得ることができる。
尚、本発明で引張強度レベルを上記範囲に定めたのは、
機械構造用として必要最小限の強度を確保すると共に鍛
造後の切削加工性も確保するためであり、９４kgf/m2レ
ベルを超える高強度のものになると、鍛造後の強度が過
度に増大して切削加工性が悪化し、２次加工が困難にな
るからである。
分組成を特定すると共に鍛造加工時の加熱温度およびそ
の後の冷却速度を規定し、それにより安定してフェライ
ト・パーライト２相混合組織を確保することによって７
０〜９４kgf/mm2 のレベルの引張強度を有すると共に、
疲労強度の非常に優れた非調質鋼を得ることができる。
尚、本発明で引張強度レベルを上記範囲に定めたのは、
機械構造用として必要最小限の強度を確保すると共に鍛
造後の切削加工性も確保するためであり、９４kgf/m2レ
ベルを超える高強度のものになると、鍛造後の強度が過
度に増大して切削加工性が悪化し、２次加工が困難にな
るからである。
【００２４】
【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明はもと
より下記実施例によって制限を受けるものではなく、前
後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施
することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に含まれる。
より下記実施例によって制限を受けるものではなく、前
後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施
することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に含まれる。
【００２５】実施例１ 表１に示した化学組成の鋼材を１５００ｋｇ容量の溶製
炉で溶製した後、鋼塊を直径５０ｍｍの丸棒に鍛伸し、
次いで２００ｍｍの長さに切断した後、１０００℃に加
熱し、９５０℃で２０ｍｍ厚さに熱間鍛造してから空冷
処理した。該冷却時における８００〜５００℃の間の平
均冷却速度は１．１℃／ｓｅｃとした。得られた鍛造材
から引張試験片、衝撃試験片および小野式回転曲げ疲労
試験片を切り出し、夫々の物性試験を行なった。結果を
表２に示す。
炉で溶製した後、鋼塊を直径５０ｍｍの丸棒に鍛伸し、
次いで２００ｍｍの長さに切断した後、１０００℃に加
熱し、９５０℃で２０ｍｍ厚さに熱間鍛造してから空冷
処理した。該冷却時における８００〜５００℃の間の平
均冷却速度は１．１℃／ｓｅｃとした。得られた鍛造材
から引張試験片、衝撃試験片および小野式回転曲げ疲労
試験片を切り出し、夫々の物性試験を行なった。結果を
表２に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】表１〜４からも明らかである様に、本発明
の規定要件を全て満足する実施例は、何れかの成分組成
が規定範囲を外れる比較材に対し、目標強度レベルを満
足すると共に、疲労特性の指標となる（σw ／ＴＳ）の
値が何れも優れたものであり、強度と疲労特性の両特性
を満たすものであることが分かる。
の規定要件を全て満足する実施例は、何れかの成分組成
が規定範囲を外れる比較材に対し、目標強度レベルを満
足すると共に、疲労特性の指標となる（σw ／ＴＳ）の
値が何れも優れたものであり、強度と疲労特性の両特性
を満たすものであることが分かる。
【００３１】実施例２ 表５，６は、前記(1),(2) 式の関係を満たすか否かによ
る性能の違いを確認するために行なった実験結果を示し
たものであり、鍛造温度や冷却速度等は上記と同じに設
定した。結果は表６に併記する通りであり、前記２つ式
のうち一方が規定要件を外れる比較例では、金属組織中
にベイナイトの生成が起こって強度が過度に高まり、あ
るいは起こらない場合であもって疲労強度が著しく低下
し、本発明の意図に添い得なくなることが分かる。
る性能の違いを確認するために行なった実験結果を示し
たものであり、鍛造温度や冷却速度等は上記と同じに設
定した。結果は表６に併記する通りであり、前記２つ式
のうち一方が規定要件を外れる比較例では、金属組織中
にベイナイトの生成が起こって強度が過度に高まり、あ
るいは起こらない場合であもって疲労強度が著しく低下
し、本発明の意図に添い得なくなることが分かる。
【００３２】
【表５】
【００３３】
【表６】
【００３４】実施例３ 表７，８は、鍛造時の加熱温度とその後の８００〜５０
０℃の間の平均冷却速度を変えた場合の影響を調べた結
果を示したものであり、本発明の前記加熱温度および平
均冷却速度の要件を外れる比較材は、本発明の実施例に
比べて疲労特性の指標となる（σw ／ＴＳ）の値が低
く、疲労強度に劣るものであることが分かる。
０℃の間の平均冷却速度を変えた場合の影響を調べた結
果を示したものであり、本発明の前記加熱温度および平
均冷却速度の要件を外れる比較材は、本発明の実施例に
比べて疲労特性の指標となる（σw ／ＴＳ）の値が低
く、疲労強度に劣るものであることが分かる。
【００３５】
【表７】
【００３６】
【表８】
【００３７】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、鋼
材の成分組成、熱間鍛造時の加熱温度およびその後の特
定温度間の平均冷却速度を適性に調節し、鍛造後の金属
組織をフェライト・パーライト２相混合組織とすること
によって、高強度で且つ優れた疲労強度を有し、しかも
切削加工性の良好な非調質鋼を提供し得ることになっ
た。
材の成分組成、熱間鍛造時の加熱温度およびその後の特
定温度間の平均冷却速度を適性に調節し、鍛造後の金属
組織をフェライト・パーライト２相混合組織とすること
によって、高強度で且つ優れた疲労強度を有し、しかも
切削加工性の良好な非調質鋼を提供し得ることになっ
た。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｃ：０．２０〜０．２８％（重量％、以下同じ） Ｓｉ：０．０５〜０．５０％ Ｍｎ：０．５〜１．５％ Ｃｒ：０．５〜１．５％ Ｖ：０．０５〜０．３０％ Ｐｂ：０．０３〜０．３０％ Ｓ：０．０４〜０．２０％ を含有する他、下記条件を満たし 0.43×Ｃ％＋0.49×Ｍｎ％＋0.27×Ｃｒ％≦0.85 100 ×Ｖ％＋20×Ｃｒ％−83×Ｃ％−17×Ｓｉ％−3 ×Ｍｎ％≧1.74 残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を９００〜１
１００℃で熱間鍛造した後、８００〜５００℃の間を
０．２〜６℃／sec の平均冷却速度で冷却することによ
り、組織をフェライトとパーライトを含む混合組織とす
ると共に７０〜９４kgf/mm2 の引張強度を得ることを特
徴とする疲労強度に優れた非調質鋼の製法。 - 【請求項２】 鋼材における他の元素の含有量が Ｐ：０．０３％以下 Ａｌ：０．０１〜０．０５％ Ｎ：０．０１５％以下 の要件を満足するものである請求項１に記載の製法。
- 【請求項３】 鋼材が更に他の元素として、Ｃａ：０．
０００５〜０．０１％を含むものである請求項１または
２に記載の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26271294A JPH08120335A (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 疲労強度に優れた非調質鋼の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26271294A JPH08120335A (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 疲労強度に優れた非調質鋼の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08120335A true JPH08120335A (ja) | 1996-05-14 |
Family
ID=17379549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26271294A Withdrawn JPH08120335A (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 疲労強度に優れた非調質鋼の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08120335A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100325712B1 (ko) * | 1997-12-29 | 2002-07-31 | 포항종합제철 주식회사 | 구상화열처리의촉진이가능한베어링강선재의제조방법 |
| JP2004137542A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 非調質鋼熱間鍛造部材の製造方法 |
-
1994
- 1994-10-26 JP JP26271294A patent/JPH08120335A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100325712B1 (ko) * | 1997-12-29 | 2002-07-31 | 포항종합제철 주식회사 | 구상화열처리의촉진이가능한베어링강선재의제조방법 |
| JP2004137542A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 非調質鋼熱間鍛造部材の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |