JPH08291373A - 破断分離が容易な熱間鍛造用高強度非調質鋼 - Google Patents

破断分離が容易な熱間鍛造用高強度非調質鋼

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JPH08291373A
JPH08291373A JP12550895A JP12550895A JPH08291373A JP H08291373 A JPH08291373 A JP H08291373A JP 12550895 A JP12550895 A JP 12550895A JP 12550895 A JP12550895 A JP 12550895A JP H08291373 A JPH08291373 A JP H08291373A
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幸一郎 井上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱間鍛造用高強度非調質鋼をコネクティング
ロッドのように少なくとも二個以上からなる部品を一体
で鍛造し,冷却後に機械加工を用いることなく容易に個
別の部品に破断分離できる。 【構成】 重量基準でC:0.40〜0.60%,S
i:0.50〜5.00%,Mn:0.10〜0.80
%,P:0.01〜0.20%,Cr:0.10〜0.
50%,V:0.10〜0.50%,および必要により
Pb:0.30%以下,S :0.20%以下,Te:
0.30%以下,Ca:0.01%以下,Bi:0.3
0%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含
み,残部Feおよび不純物よりなることを特徴とした破
断分離が容易な熱間鍛造用非調質鋼。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,鍛造によって製作さ
れ,鍛造後に二個以上の部品に分離して用いるコネクテ
ィングロッドなどの素材として利用され,前記部品を分
離する際に破断によって容易に分離することができる熱
間鍛造用高強度非調質鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】従来,コネクティングロッドのような鍛
造後に二個以上の個別部品に分離して用いる部品は,最
終形状に一体鍛造後,必要によっては仕上げの機械加工
を施した後,機械加工によって二個に分離されていた。
この種の方法は切断部分に切り代として余分な材料を要
すると共に切断後分離面を切削加工または研磨などによ
って仕上げる必要があり,多大な時間の浪費と価格の上
昇をもたらしていた。
【0003】また,これらの問題を解決する手段の一つ
として粉末焼結鍛造化を図って容易にすることが提案さ
れているが,粉末焼結鍛造プロセス自体が複雑なプロセ
スであり生産性を阻害し,コストアップの原因となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般の溶製材を熱間鍛
造して得られる部品は機械構造部品として用いられる2
5〜35HRCの硬さ範囲では十分な靭性を有している
ため,破断による分離を行うと破断面の一部が衝撃試験
時に見られるシアーリップのように大きな塑性変形が生
じ,破断分離ままでは破面を正確にあわせることは困難
であった。
【0005】そこで,本発明は作業時間の短縮および材
料歩留まり向上のため,一般の溶製材を熱間鍛造により
一体部品に成形し,上記の機械加工による切断を行わな
くとも容易に破断分離することができる熱間鍛造用高強
度非調質鋼を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる熱間鍛造
用非調質鋼鋼は重量基準でC:0.40〜0.60%,
Si:0.50〜5.00%,Mn:0.10〜0.8
0%,P:0.01〜0.20%,Cr:0.10〜
0.50%,V:0.10〜0.50%,および必要に
よりPb:0.30%以下,S :0.20%以下,T
e:0.30%以下,Ca:0.01%以下,Bi:
0.30%以下のうちから選ばれる1種または2種以上
を含み,残部Feおよび不純物よりなることを特徴と
し,かかる発明の構成を前述した従来の課題を解決する
ための手段としたものである。
【0007】次に,本発明に係わる熱間鍛造用非調質鋼
の成分範囲(重量基準)の限定理由について説明する。 C:0.40〜0.60% Cは鍛造品の強度を確保するのに有効な元素であり,こ
のような効果を得るためには0.40%以上含有させる
ことが必要である.しかし,多すぎると硬さが高くなり
すぎ被削性が低下するので0.60%以下とする必要が
ある。
【0008】Si:0.50〜5.00% Siは鋼溶製時において脱酸作用および脱硫作用を有し
ているとともに,フェライト中に固溶し破断分離時の塑
性変形の主な原因である軟質相であるフェライトの強度
を向上させることによる脆性破面率を高め,破断面の密
着性を向上させる。このような効果を得るためには0.
50%以上含有させることが必要である。しかし,含有
量が多すぎると熱間加工性を劣化させるので5.00%
以下とすることが必要である。なおSiの好ましい範囲
は1.00〜5.00%である。
【0009】Mn:0.10〜0.80%,Cr:0.
10〜0.50% Mn,Crはパーライト部の靭性を高める働きを有する
元素である。しかし,破断分離を行う場合にはパーライ
トの靭性は低い方がより破断面の塑性変形が少なく,密
着性が向上するためそれぞれ0.10〜0.80%,
0.10〜0.50%とした。
【0010】P:0.01〜0.20% Pは粒界への偏析により靭性を低下させる元素として低
く抑えられるのが一般的であるが,破断分離を行う本発
明においては脆性破面率を高め,破断面の密着性を向上
させる元素として非常に有効に作用するため積極的な添
加を行っている。しかし,多量に添加してもその効果が
飽和するために0.01〜0.20%とした。また,P
の好ましい範囲は0.05〜0.20%である.
【0011】V:0.10〜0.50% VはSiと同様にフェライトを強化する元素であり,分
離破断面の密着性を向上させる。また,Vは疲労強度を
大きく向上させる元素でもあり,このような効果を得る
ためにも0.10%以上の添加が必要である。しかし,
多量の添加は経済的に不利となるため0.50%以下と
する必要がある。
【0012】Pb:0.30以下,%S:0.20%以
下,Te:0.30%以下,Ca:0.01%以下,B
i:0.30%以下のうちから選ばれる1種または2種
以上 Pb,S,Te,Ca,Biはいずれも被削性を向上さ
せるのに有効な元素であるので,鍛造品において被削性
がさらに良好であることが要求される場合には必要に応
じてこれらのうちから選ばれる1種または2種以上を適
量添加するのもよい。
【0013】しかしながら,添加量が多すぎると熱間加
工性や疲れ限度を低下させるので,添加するとしても,
Pbは0.30%以下,Sは0.20%以下,Teは
0.30%以下,Caは0.01%以下,Biは0.3
0%以下とする必要がある。
【0014】
【発明の作用】本発明に係わる高強度鍛造焼入用鋼は,
上記した構成を有するものであるから,この熱間鍛造用
高強度非調質鋼を所望の形状に熱間鍛造,冷却したの
ち,機械加工を用いることなく二個以上の部品に容易に
破断分離することができ,また破断分離破面の塑性変形
量も少なく,密着性もよいものとなる。
【0015】
【実施例】第1表に示す本発明鋼および比較鋼を溶製し
たのち造塊し,熱間鍛造を行って50mm角の鍛造素材
とし,これを1200℃で60分加熱保持したあと直径
22mmの丸棒に熱間鍛造を行い,適当な間隔をおいて
室温まで放冷した。この直径22mmの丸棒材より試験
片を切り出し試験に供した。また,一部の供試材につい
てドリル加工能率を測定し被削性の評価を行った。
【0016】これらのうち,硬さは,各鍛造品の中心部
の硬さをロックウェル硬度計で測定した結果を示し,衝
撃値はJIS3号衝撃試験片を切り出して25℃でシャ
ルピー衝撃試験を行って測定した結果であり,密着性の
指標として脆性破面率も測定している。また,疲れ限度
は平行部直径8mmの平滑回転曲げ試験片を用いて測定
した。これらの結果を第1表に示す。さらに工具寿命
は,第2表に示す条件によるドリル試験を行って測定し
た。これらの結果を発明鋼No.2を100とした場合
の相対的な値をドリル加工能率として表したものを同じ
く第1表に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】上記表1より以下のことがわかる まず,実施例No.1,2,A,Bより,C含有量が低
いNo.Aは発明鋼であるNo.1,2にくらべ硬さが
低く,脆性破面率が低下している。このため破断分離後
の破面密着性が低下しする。また,No.BではC含有
量が高すぎるために硬さがが高くなりすぎている。この
ためCの含有量は0.40〜0.60%に入って居る必
要があることがわかる。
【0020】実施例のNo.Cは発明鋼No.2よりも
Siが低いため硬さが低く,脆性破面率が低下してい
る。また,No.DはSiが高すぎるために硬さが高く
なりすぎており,Siは0.50〜5.00%にする必
要があることがわかる。
【0021】実施例のNo.Eも同様に発明鋼No.2
よりもPが低いため,また実施例No.FはPが高すぎ
るために目標とする脆性破面率および硬さが得られてお
らず,P含有量は0.05%〜0.20%に入っている
必要がある。
【0022】実施例のNo.G,H,IはMn,Crを
多量に含むため硬さが高いにもかかわらずパーライトの
靭性が向上し,脆性破面率が低下している。このためM
n,Cr含有量はそれぞれ0.10〜0.80%,0.
10〜0.50%にした。
【0023】実施例のNo.JはV以外はNo.2とほ
ぼ同様であるがV含有量が少ないために,脆性破面率お
よび疲れ限度がNo.2より低下している。このためV
含有量は0.10%以上とした。また,多量に添加して
も経済的に不利となるため上限を0.50%以下とし
た。
【0024】Pbを過剰に添加したNo.Kはほぼ同一
レベルの合金元素を含むNo.2に比べて疲れ限度が著
しく低下しておりP,S,Te,Ca,Biのような被
削性を改善する元素の過剰添加は好ましくないことがわ
かる。このためそれぞれの含有量をPbは0.30%以
下,Sは0.20%以下,Teは0.30%以下,Ca
は0.01%以下,Biは0.30%以下にした。
【0025】実施例のNo.1〜No.8は実用的な硬
さ範囲,つまり25HRC以上,35HRC以下で疲れ
限度,脆性破面率ともNo.A〜No.Kに比べて優れ
ていることがわかる。また,No.6〜No.8より
P,S,Te,Ca,Biの適度な添加は疲れ限度を大
きく低下することなく,被削性を改善していることがわ
かる。
【0026】
【発明の効果】以上説明してきたように,本発明に係わ
る破断分離が容易な熱間鍛造用高強度非調質鋼は重量基
準でC:0.40〜0.60%,Si:0.50〜5.
00%,Mn:0.10〜0.80%,P:0.01〜
0.20%,Cr:0.10〜0.50%,V:0.1
0〜0.50%,およびPb:0.30%以下,S :
0.20%以下,Te:0.30%以下,Ca:0.0
1%以下,Bi:0.30%以下のうちから選ばれる1
種または2種以上を含み,残部Feおよび不純物よりな
ることを特徴し構成したものであるから,この熱間鍛造
用高強度非調質鋼を所望の形状に熱間鍛造,冷却したの
ち,機械加工を用いることなく二個以上の部品に容易に
破断分離することができ,また破断分離破面の塑性変形
量も少なく,密着性もよいものとなる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量基準で C :0.40〜0.60% Si:0.50〜5.00% Mn:0.10〜0.80% P :0.01〜0.20% Cr:0.10〜0.50% V :0.10〜0.50% 残部Feおよび不純物よりなることを特徴とし,熱間鍛
    造後に前記鍛造部品を破断によって2個以上の部品に容
    易に分離することが可能な熱間鍛造用高強度非調質鋼。
  2. 【請求項2】重量基準で C :0.40〜0.60% Si:0.50〜5.00% Mn:0.10〜0.80% P :0.01〜0.20% Cr:0.10〜0.50% V :0.10〜0.50% およびPb:0.30%以下 S :0.20%以下 Te:0.30%以下 Ca:0.01%以下 Bi:0.30%以下 のうちから選ばれる1種または2種以上を含み,残部F
    eおよび不純物よりなることを特徴とし,熱間鍛造後に
    前記鍛造部品を破断によって2個以上の部品に容易に分
    離することが可能な熱間鍛造用高強度非調質鋼。
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