JPH09170018A - 高強度−高靱性ワッシャーの製造方法 - Google Patents
高強度−高靱性ワッシャーの製造方法Info
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- JPH09170018A JPH09170018A JP34795095A JP34795095A JPH09170018A JP H09170018 A JPH09170018 A JP H09170018A JP 34795095 A JP34795095 A JP 34795095A JP 34795095 A JP34795095 A JP 34795095A JP H09170018 A JPH09170018 A JP H09170018A
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Abstract
(57)【要約】
【解決課題】従来の焼入−焼戻材にて得られるワッシャ
ーに比べて特性が同等以上で且つ製造コストが安価な高
強度−高靱性ワッシャーの製造方法を提供する。 【解決手段】重量%で、0.02≦C≦0.15%(マルテンサイト
型の場合)又は0.10≦C≦0.25%(ベイナイト型の場合),0.
08≦Si≦1.0%,N≦0.03%であって下記式で表される焼入
れ性指数Hが、H=Cr+Mn+Ni+Mo+5(Cu+W+Zr+V+Ti)+XB+20Nb
+0.5Si-5Al≧3.5(マルテンサイト型の場合)又は3.0(ベ
イナイト型の場合)(但しMn≦3.0%,Cr≦3.0%,Ni≦5.0%,C
u≦1.0%,Mo≦2.0%,W≦0.5%,Zr≦0.5%,B≦0.01%,V≦0.5
%,Nb≦0.08%,Al≦0.2%,Ti≦0.06%とし、またBが0.0008
以上0.005%以下含まれる場合にはXB=0.5とする)であ
り、残部実質的にFeから成る組成の素材を830℃以上に
加熱してオーステナイト化させた後、550〜900℃まで冷
却して純安定オーステナイト領域でワッシャー形状に鍛
造加工し、その後に所定速度で冷却してマルテンサイト
変態若しくはベイナイト変態させる。
ーに比べて特性が同等以上で且つ製造コストが安価な高
強度−高靱性ワッシャーの製造方法を提供する。 【解決手段】重量%で、0.02≦C≦0.15%(マルテンサイト
型の場合)又は0.10≦C≦0.25%(ベイナイト型の場合),0.
08≦Si≦1.0%,N≦0.03%であって下記式で表される焼入
れ性指数Hが、H=Cr+Mn+Ni+Mo+5(Cu+W+Zr+V+Ti)+XB+20Nb
+0.5Si-5Al≧3.5(マルテンサイト型の場合)又は3.0(ベ
イナイト型の場合)(但しMn≦3.0%,Cr≦3.0%,Ni≦5.0%,C
u≦1.0%,Mo≦2.0%,W≦0.5%,Zr≦0.5%,B≦0.01%,V≦0.5
%,Nb≦0.08%,Al≦0.2%,Ti≦0.06%とし、またBが0.0008
以上0.005%以下含まれる場合にはXB=0.5とする)であ
り、残部実質的にFeから成る組成の素材を830℃以上に
加熱してオーステナイト化させた後、550〜900℃まで冷
却して純安定オーステナイト領域でワッシャー形状に鍛
造加工し、その後に所定速度で冷却してマルテンサイト
変態若しくはベイナイト変態させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は高強度−高靱性ワ
ッシャーの製造方法に関する。
ッシャーの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ワッシャーは主にJIS−S45Cを用いて予め板圧延
にて所定の厚みまで加工を行い、そしてその後に板の打
抜きによって製品形状に加工し、その後所定の硬さ,靱
性を確保するために焼入れ−焼戻し処理を行って製造し
ていた。
ワッシャーは主にJIS−S45Cを用いて予め板圧延
にて所定の厚みまで加工を行い、そしてその後に板の打
抜きによって製品形状に加工し、その後所定の硬さ,靱
性を確保するために焼入れ−焼戻し処理を行って製造し
ていた。
【0003】しかしながらかかる従来の製造方法の場
合、板の打抜きによってワッシャーを製造することから
材料の無駄が多く、歩留りが悪いといった問題(歩留り
は6割程度)があるのに加えて、製品製造に際してリー
ドタイムが長く、これらに起因して製造コストが高くな
る問題があった。
合、板の打抜きによってワッシャーを製造することから
材料の無駄が多く、歩留りが悪いといった問題(歩留り
は6割程度)があるのに加えて、製品製造に際してリー
ドタイムが長く、これらに起因して製造コストが高くな
る問題があった。
【0004】他方、線・棒状材を熱間鍛造加工によりワ
ッシャー形状とする方法も一部行われているが、この場
合にもその後において焼入れ−焼戻し処理が必要であ
り、リードタイムが長く、製造コストが高い問題を内包
していた。
ッシャー形状とする方法も一部行われているが、この場
合にもその後において焼入れ−焼戻し処理が必要であ
り、リードタイムが長く、製造コストが高い問題を内包
していた。
【0005】尤も、非調質鋼を用いた場合には加工後に
おける焼入れ−焼戻し処理を省略し得、リードタイムを
短くすることができるものの、従来知られている非調質
鋼は強度−靱性において焼入れ−焼戻し材に比べて劣っ
ており、最終的に強度−靱性バランスの優れた、即ち特
性的に優れたワッシャーを得ることができないという問
題があった。
おける焼入れ−焼戻し処理を省略し得、リードタイムを
短くすることができるものの、従来知られている非調質
鋼は強度−靱性において焼入れ−焼戻し材に比べて劣っ
ており、最終的に強度−靱性バランスの優れた、即ち特
性的に優れたワッシャーを得ることができないという問
題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願の発明のワッシャー
の製造方法はこのような課題を解決するために案出され
たものである。而して本願の発明の製造方法は、重量%
で、0.02≦C≦0.15%,0.08≦Si≦1.
0%,N≦0.03%であって下記式で表される焼入れ
性指数Hが、H=Cr+Mn+Ni+Mo+5(Cu+
W+Zr+V+Ti)+XB+20Nb+0.5Si−
5Al≧3.5(但しMn≦3.0%,Cr≦3.0
%,Ni≦5.0%,Cu≦1.0%,Mo≦2.0
%,W≦0.5%,Zr≦0.5%,B≦0.01%,
V≦0.5%,Nb≦0.08%,Al≦0.2%,T
i≦0.06%とし、またBが0.0008以上0.0
05以下含まれる場合にはXB=0.5とする)であ
り、且つ残部実質的にFeから成る組成の線・棒状材を
一旦830℃以上に加熱してオーステナイト化させた
後、30℃/分以上の平均冷却速度で550〜900℃
の範囲まで冷却した上、線・棒状材から切断された材料
をワッシャー形状に鍛造加工し、しかる後100℃/分
以上の平均冷却速度でMf点である300℃以下に冷却
してマルテンサイト変態させることを特徴とする(請求
項1)。
の製造方法はこのような課題を解決するために案出され
たものである。而して本願の発明の製造方法は、重量%
で、0.02≦C≦0.15%,0.08≦Si≦1.
0%,N≦0.03%であって下記式で表される焼入れ
性指数Hが、H=Cr+Mn+Ni+Mo+5(Cu+
W+Zr+V+Ti)+XB+20Nb+0.5Si−
5Al≧3.5(但しMn≦3.0%,Cr≦3.0
%,Ni≦5.0%,Cu≦1.0%,Mo≦2.0
%,W≦0.5%,Zr≦0.5%,B≦0.01%,
V≦0.5%,Nb≦0.08%,Al≦0.2%,T
i≦0.06%とし、またBが0.0008以上0.0
05以下含まれる場合にはXB=0.5とする)であ
り、且つ残部実質的にFeから成る組成の線・棒状材を
一旦830℃以上に加熱してオーステナイト化させた
後、30℃/分以上の平均冷却速度で550〜900℃
の範囲まで冷却した上、線・棒状材から切断された材料
をワッシャー形状に鍛造加工し、しかる後100℃/分
以上の平均冷却速度でMf点である300℃以下に冷却
してマルテンサイト変態させることを特徴とする(請求
項1)。
【0007】本願の別の製造方法は、重量%で、0.1
0≦C≦0.25%,0.08≦Si≦1.0%,N≦
0.03%であって下記式で表される焼入れ性指数H
が、H=Cr+Mn+Ni+Mo+5(Cu+W+Zr
+V+Ti)+XB+20Nb+0.5Si−5Al≧
3.0(但しMn≦3.0%,Cr≦3.0%,Ni≦
5.0%,Cu≦1.0%,Mo≦2.0%,W≦0.
5%,Zr≦0.5%,B≦0.01%,V≦0.5
%,Nb≦0.08%,Al≦0.2%,Ti≦0.0
6%とし、またBが0.0008以上0.005以下含
まれる場合にはXB=0.5とする)であり、且つ残部
実質的にFeから成る組成の線・棒状材を一旦830℃
以上に加熱してオーステナイト化した後に、20℃/分
以上の平均冷却速度で550〜900℃の範囲まで冷却
した上、線・棒状材から切断された材料をワッシャー形
状に鍛造加工し、しかる後20℃/分以上の平均冷却速
度でBs点である500℃以下に冷却し、その後室温ま
で冷却するか又はBs点とBf点との間となる300〜
500℃の間で恒温保持してベイナイト変態させること
を特徴とする(請求項2)。
0≦C≦0.25%,0.08≦Si≦1.0%,N≦
0.03%であって下記式で表される焼入れ性指数H
が、H=Cr+Mn+Ni+Mo+5(Cu+W+Zr
+V+Ti)+XB+20Nb+0.5Si−5Al≧
3.0(但しMn≦3.0%,Cr≦3.0%,Ni≦
5.0%,Cu≦1.0%,Mo≦2.0%,W≦0.
5%,Zr≦0.5%,B≦0.01%,V≦0.5
%,Nb≦0.08%,Al≦0.2%,Ti≦0.0
6%とし、またBが0.0008以上0.005以下含
まれる場合にはXB=0.5とする)であり、且つ残部
実質的にFeから成る組成の線・棒状材を一旦830℃
以上に加熱してオーステナイト化した後に、20℃/分
以上の平均冷却速度で550〜900℃の範囲まで冷却
した上、線・棒状材から切断された材料をワッシャー形
状に鍛造加工し、しかる後20℃/分以上の平均冷却速
度でBs点である500℃以下に冷却し、その後室温ま
で冷却するか又はBs点とBf点との間となる300〜
500℃の間で恒温保持してベイナイト変態させること
を特徴とする(請求項2)。
【0008】請求項3の製造方法は、請求項1又は2に
おいて、更に快削成分としてS,Ca,Pb,Te,B
iの一種若しくは二種以上を、S≦0.1%,Ca≦
0.05%,Pb≦0.1%,Te≦0.05%,Bi
≦0.05%で含有する線・棒状材を用いることを特徴
とする。
おいて、更に快削成分としてS,Ca,Pb,Te,B
iの一種若しくは二種以上を、S≦0.1%,Ca≦
0.05%,Pb≦0.1%,Te≦0.05%,Bi
≦0.05%で含有する線・棒状材を用いることを特徴
とする。
【0009】更に請求項4の製造方法は、請求項1,
2,3の何れかにおいて、前記冷却によるマルテンサイ
ト変態又はベイナイト変態後において600℃以下の範
囲で再加熱処理を行うことを特徴とする。
2,3の何れかにおいて、前記冷却によるマルテンサイ
ト変態又はベイナイト変態後において600℃以下の範
囲で再加熱処理を行うことを特徴とする。
【0010】
【作用及び発明の効果】上記の本発明は、オースフォー
ミング(加工熱処理)手法を適用してワッシャーを製造
することを特徴とするものである。而してこのオースフ
ォーミングを適用するためには材料の焼入れ性を高めて
おく必要がある。
ミング(加工熱処理)手法を適用してワッシャーを製造
することを特徴とするものである。而してこのオースフ
ォーミングを適用するためには材料の焼入れ性を高めて
おく必要がある。
【0011】そこで本発明者らはそのための研究を行う
中で、鋼の組成を上記組成とし且つ焼入れ性を示す指数
として H=Cr+Mn+Ni+Mo+5(Cu+W+Zr+V
+Ti)+XB+20Nb+0.5Si−5Al を導き出し、そしてその指数Hが3.0以上であれば上
記オースフォーミングを安定的に適用できることを知得
した。
中で、鋼の組成を上記組成とし且つ焼入れ性を示す指数
として H=Cr+Mn+Ni+Mo+5(Cu+W+Zr+V
+Ti)+XB+20Nb+0.5Si−5Al を導き出し、そしてその指数Hが3.0以上であれば上
記オースフォーミングを安定的に適用できることを知得
した。
【0012】而して本発明ではこのような鋼素材を予め
線・棒状材としておいて先ず一旦これを830℃以上に
加熱してオーステナイト化し、その後に30℃/分以上
(マルテンサイト変態させる場合)又は20℃/分以上
(ベイナイト変態させる場合)の平均冷却速度で550
〜900℃の温度範囲まで冷却してその温度範囲内にお
いて、即ち準安定オーステナイト領域で鍛造加工を施し
てワッシャー形状となし、しかる後に連続して水焼入
れ,油冷,衝風冷却或いは空冷等によって再び100℃
/分以上(マルテンサイト変態させる場合)又は20℃
/分以上(ベイナイト変態させる場合)の平均冷却速度
でMf点である300℃以下に冷却してマルテンサイト
変態せるか、又はベイナイト変態点(Bs点)である5
00℃以下に冷却した上でその後に室温までの冷却若し
くは300〜500℃に恒温保持してベイナイト変態さ
せる。
線・棒状材としておいて先ず一旦これを830℃以上に
加熱してオーステナイト化し、その後に30℃/分以上
(マルテンサイト変態させる場合)又は20℃/分以上
(ベイナイト変態させる場合)の平均冷却速度で550
〜900℃の温度範囲まで冷却してその温度範囲内にお
いて、即ち準安定オーステナイト領域で鍛造加工を施し
てワッシャー形状となし、しかる後に連続して水焼入
れ,油冷,衝風冷却或いは空冷等によって再び100℃
/分以上(マルテンサイト変態させる場合)又は20℃
/分以上(ベイナイト変態させる場合)の平均冷却速度
でMf点である300℃以下に冷却してマルテンサイト
変態せるか、又はベイナイト変態点(Bs点)である5
00℃以下に冷却した上でその後に室温までの冷却若し
くは300〜500℃に恒温保持してベイナイト変態さ
せる。
【0013】かかる本発明の製造方法によれば、ワッシ
ャーの鍛造加工及び引き続く冷却後において焼入れ−焼
戻し処理を行わなくても、従来の焼入れ−焼戻し材によ
るワッシャーに比べて同等以上の優れた強度,靱性が得
られる。
ャーの鍛造加工及び引き続く冷却後において焼入れ−焼
戻し処理を行わなくても、従来の焼入れ−焼戻し材によ
るワッシャーに比べて同等以上の優れた強度,靱性が得
られる。
【0014】而して本発明によればワッシャー製造過程
における焼入れ−焼戻し処理を不要化できるため、製品
製造に際してリードタイムを短くでき、また焼入れ−焼
戻し処理のための熱処理費を削減することができる。
における焼入れ−焼戻し処理を不要化できるため、製品
製造に際してリードタイムを短くでき、また焼入れ−焼
戻し処理のための熱処理費を削減することができる。
【0015】加えて本発明は線・棒状材の鍛造によって
ワッシャーを成形するため、材料の歩留り率が高く(8
割程度)、これらによって製品製造に際しての製造コス
トを大幅に低減することができる。
ワッシャーを成形するため、材料の歩留り率が高く(8
割程度)、これらによって製品製造に際しての製造コス
トを大幅に低減することができる。
【0016】また得られたワッシャーは強度,靱性バラ
ンスに優れたものとなる。即ち本発明によればコスト又
は特性の何れをも犠牲にすることなく、ワッシャーを製
造することができる。
ンスに優れたものとなる。即ち本発明によればコスト又
は特性の何れをも犠牲にすることなく、ワッシャーを製
造することができる。
【0017】本発明においては、必要に応じてS,C
a,Pb,Te,Bi等の快削成分の一種若しくは二種
以上を上記の範囲で添加することができ、この場合には
材料の切削性及び鍛造時の打抜き性が高まって製品の製
造性が良好となる利点が得られる。
a,Pb,Te,Bi等の快削成分の一種若しくは二種
以上を上記の範囲で添加することができ、この場合には
材料の切削性及び鍛造時の打抜き性が高まって製品の製
造性が良好となる利点が得られる。
【0018】本発明においては、材料を準安定オーステ
ナイト状態、即ち軟らかい状態で鍛造加工するために、
鍛造加工に先立って変形抵抗を少なくするために予め軟
化熱処理を施す必要がなく、加工を容易に行うことがで
きるとともに、軟化熱処理費を削減し得て所要コストを
低減することができる。
ナイト状態、即ち軟らかい状態で鍛造加工するために、
鍛造加工に先立って変形抵抗を少なくするために予め軟
化熱処理を施す必要がなく、加工を容易に行うことがで
きるとともに、軟化熱処理費を削減し得て所要コストを
低減することができる。
【0019】尤も、本発明においてはワッシャーの鍛造
加工,冷却後においてこれを660℃以下の温度に再加
熱処理することができ、この場合には材料の靱性を一層
高めることができる。これにより強度と靱性のバランス
を最適化することができ、適用する部品の要求特性に見
合ったものを製造することができる。
加工,冷却後においてこれを660℃以下の温度に再加
熱処理することができ、この場合には材料の靱性を一層
高めることができる。これにより強度と靱性のバランス
を最適化することができ、適用する部品の要求特性に見
合ったものを製造することができる。
【0020】次に本発明における化学成分等の限定理由
を詳述する。 C:0.02〜0.15%(マルテンサイト変態させる
場合) C:0.10〜0.25%(ベイナイト変態させる場
合) Cはワッシャーとしての硬さの上限値である500Hv
を超えないようにするため、上限を0.15%(マルテ
ンサイト型の場合),0.25%(ベイナイト型の場
合)とした。ここで材料の組織を、マルテンサイトとす
る場合とベイナイトとする場合とで必要な焼入れ性指数
が異なり、またCはその焼入れ性に対して影響を及ぼす
ことから、マルテンサイト型の場合とベイナイト型の場
合とで異なった範囲とする必要がある。
を詳述する。 C:0.02〜0.15%(マルテンサイト変態させる
場合) C:0.10〜0.25%(ベイナイト変態させる場
合) Cはワッシャーとしての硬さの上限値である500Hv
を超えないようにするため、上限を0.15%(マルテ
ンサイト型の場合),0.25%(ベイナイト型の場
合)とした。ここで材料の組織を、マルテンサイトとす
る場合とベイナイトとする場合とで必要な焼入れ性指数
が異なり、またCはその焼入れ性に対して影響を及ぼす
ことから、マルテンサイト型の場合とベイナイト型の場
合とで異なった範囲とする必要がある。
【0021】Si:0.08〜1.0% Siは焼入れ性を高める作用があるが、加工性を害する
ため上限を1.0%とした。
ため上限を1.0%とした。
【0022】N:0.03%以下 Nは変形抵抗を抑えるため、上限を0.03%とした。
【0023】Mn:3.0%以下 Mnは焼入れ性を高める元素であるが、溶解時に炉壁を
傷めるため上限を3.0%とした。
傷めるため上限を3.0%とした。
【0024】Cr:3.0%以下 Mo:2.0%以下 W :0.5%以下 Zr:0.5%以下 V :0.5%以下 Nb:0.08%以下 これら成分は強力な炭化物を生成させるとともに焼入れ
性を高める元素であるが、多量に入れ過ぎると未固溶炭
化物により鍛造性が悪化するため、それぞれの上限を上
記値に規定した。
性を高める元素であるが、多量に入れ過ぎると未固溶炭
化物により鍛造性が悪化するため、それぞれの上限を上
記値に規定した。
【0025】B :0.01%以下 Bは焼入れ性向上のため添加する。0.01%でその効
果は飽和する。0.001%以上で焼入れ性効果は現れ
る。
果は飽和する。0.001%以上で焼入れ性効果は現れ
る。
【0026】Ti:0.06%以下 Tiは、BがBNを形成すると焼入れ性効果が減少する
ため、NをTiNとして固定するため添加する。0.0
6%を超えると鋼の清浄度を害する。
ため、NをTiNとして固定するため添加する。0.0
6%を超えると鋼の清浄度を害する。
【0027】Ni:5.0%以下 Cu:1.0%以下 Ni,Cuはオーステナイト安定化元素であり、焼入れ
性を向上させる作用があるが、Cuを入れ過ぎると熱間
加工性が悪化するため上限を1.0%とした。またNi
は多量に入れた場合、焼入れ性の向上効果が収束してし
まうことから上限を5.0%とした。
性を向上させる作用があるが、Cuを入れ過ぎると熱間
加工性が悪化するため上限を1.0%とした。またNi
は多量に入れた場合、焼入れ性の向上効果が収束してし
まうことから上限を5.0%とした。
【0028】Al:0.2%以下 Alは焼入れ性を阻害する元素であり、焼入れ性指数の
計算式においてマイナス要素となるため上限を0.2%
に限定した。
計算式においてマイナス要素となるため上限を0.2%
に限定した。
【0029】S:0.1%以下,Ca:0.05%以
下,Pb:0.1%以下,Te:0.05%以下,B
i:0.05%以下 これら成分は材料の被削性を高める成分であって、それ
ぞれ上記範囲内で含有させることにより材料の被削性が
高まり、部品製造の際の製造性が高まる。
下,Pb:0.1%以下,Te:0.05%以下,B
i:0.05%以下 これら成分は材料の被削性を高める成分であって、それ
ぞれ上記範囲内で含有させることにより材料の被削性が
高まり、部品製造の際の製造性が高まる。
【0030】H=Cr+Mn+Ni+Mo+5(Cu+
W+Zr+V+Ti)+XB+20Nb+0.5Si−
5Al:3.5以上(マルテンサイト型の場合)又は
3.0以上(ベイナイト型の場合) このHは焼入れ性を表す指数であってHを上記値とする
ことにより安定してオースフォーミング手法を適用可能
となり、その後の冷却において組織をマルテンサイト化
又はベイナイト化することができる。
W+Zr+V+Ti)+XB+20Nb+0.5Si−
5Al:3.5以上(マルテンサイト型の場合)又は
3.0以上(ベイナイト型の場合) このHは焼入れ性を表す指数であってHを上記値とする
ことにより安定してオースフォーミング手法を適用可能
となり、その後の冷却において組織をマルテンサイト化
又はベイナイト化することができる。
【0031】830℃以上の加熱によるオーステナイト
化及び550〜900℃での鍛造加工 本発明の製造方法は素材を830℃以上に加熱し、その
後550〜900℃に冷却して準安定オーステナイト状
態で鍛造加工を施すもので、この温度範囲で加工を行う
ことによりマルテンサイト変態又はベイナイト変態まで
存続できる転位と加工誘起析出炭化物を生成させること
ができ、これにより非常に緻密な組織が得られ、その結
果高強度と高靱性化が同時に達成できる。而して加工後
の組織はマルテンサイト又はベイナイトを主体としたも
のとなる。
化及び550〜900℃での鍛造加工 本発明の製造方法は素材を830℃以上に加熱し、その
後550〜900℃に冷却して準安定オーステナイト状
態で鍛造加工を施すもので、この温度範囲で加工を行う
ことによりマルテンサイト変態又はベイナイト変態まで
存続できる転位と加工誘起析出炭化物を生成させること
ができ、これにより非常に緻密な組織が得られ、その結
果高強度と高靱性化が同時に達成できる。而して加工後
の組織はマルテンサイト又はベイナイトを主体としたも
のとなる。
【0032】尚この手法において、十分な焼入れ性,鍛
造性が必要となるため、焼入れ性を表す指数H及びC量
を上記値とした材料を使用しなければならない。何故な
ら低温オーステナイト領域での鍛造は拡散的に変態−析
出するフェライトの生成を著しく促進させてしまうた
め、所定の強度と靱性が得られなくなってしまい、また
Cは低温オーステナイト時の変形抵抗を増加させる主因
であることから極力これを抑えなければならないからで
ある。
造性が必要となるため、焼入れ性を表す指数H及びC量
を上記値とした材料を使用しなければならない。何故な
ら低温オーステナイト領域での鍛造は拡散的に変態−析
出するフェライトの生成を著しく促進させてしまうた
め、所定の強度と靱性が得られなくなってしまい、また
Cは低温オーステナイト時の変形抵抗を増加させる主因
であることから極力これを抑えなければならないからで
ある。
【0033】
【実施例】次に本発明の実施例を以下に詳述する。表1
に示す各種組成の鋼種について、それぞれを各オーステ
ナイト化(γ化)温度(830℃以上)で加熱した後こ
れを冷却して鍛造温度750℃,減面率60%の条件下
で鍛造加工し、その後水冷を行って組織をマルテンサイ
ト化し、その硬さを測定して焼入れ性を示す指数Hと硬
さとの関係を求めた。結果が図1に示してある。
に示す各種組成の鋼種について、それぞれを各オーステ
ナイト化(γ化)温度(830℃以上)で加熱した後こ
れを冷却して鍛造温度750℃,減面率60%の条件下
で鍛造加工し、その後水冷を行って組織をマルテンサイ
ト化し、その硬さを測定して焼入れ性を示す指数Hと硬
さとの関係を求めた。結果が図1に示してある。
【0034】
【表1】
【0035】一方表2に示す各種組成の鋼種について、
それぞれを各オーステナイト化温度(830℃以上)で
加熱した後これを冷却して鍛造温度750℃,減面率6
0%の条件下で鍛造加工した後、空冷を行って組織をベ
イナイト化し、その硬さを測定して焼入れ性を示す指数
Hと硬さとの関係を求めた。結果が図2に示してある。
それぞれを各オーステナイト化温度(830℃以上)で
加熱した後これを冷却して鍛造温度750℃,減面率6
0%の条件下で鍛造加工した後、空冷を行って組織をベ
イナイト化し、その硬さを測定して焼入れ性を示す指数
Hと硬さとの関係を求めた。結果が図2に示してある。
【0036】
【表2】
【0037】これらの図より、オーステナイト化加熱温
度が830℃以上、焼入れ性指数が3.5以上(マルテ
ンサイト型の場合)又は3.0以上(ベイナイト型の場
合)である場合において、硬さ300以上(マルテンサ
イト型の場合)又は280以上(ベイナイト型の場合)
を確保でき、本発明のオースフォーミング手法が適用で
きることが分かる。
度が830℃以上、焼入れ性指数が3.5以上(マルテ
ンサイト型の場合)又は3.0以上(ベイナイト型の場
合)である場合において、硬さ300以上(マルテンサ
イト型の場合)又は280以上(ベイナイト型の場合)
を確保でき、本発明のオースフォーミング手法が適用で
きることが分かる。
【0038】一方JIS鋼種であるSCR420,SC
M420等は焼入れ性指数Hが1.8〜2.0であり、
またSNCM420で3.1程度であって、安定して加
工熱処理(オースフォーミング)が適用できるレベルに
はない。
M420等は焼入れ性指数Hが1.8〜2.0であり、
またSNCM420で3.1程度であって、安定して加
工熱処理(オースフォーミング)が適用できるレベルに
はない。
【0039】これらの現象の理由は次の通りである。低
温オーステナイト領域で塑性加工を加えると、加工によ
り導入された転位が完全に消滅できず、拡散変態となる
フェライト変態或いはパーライト変態を著しく促進して
しまう。その結果焼入れ性指数の小さい(焼入れ性の低
い)材料では、いくら鍛造後に急冷を施しても相当な割
合でアシキュラーフェライトと呼ばれる組織や上部ベイ
ナイト,等軸フェライト,パーライト等を生成させてし
まい、硬さを大幅に下げてしまう。
温オーステナイト領域で塑性加工を加えると、加工によ
り導入された転位が完全に消滅できず、拡散変態となる
フェライト変態或いはパーライト変態を著しく促進して
しまう。その結果焼入れ性指数の小さい(焼入れ性の低
い)材料では、いくら鍛造後に急冷を施しても相当な割
合でアシキュラーフェライトと呼ばれる組織や上部ベイ
ナイト,等軸フェライト,パーライト等を生成させてし
まい、硬さを大幅に下げてしまう。
【0040】次に図3に表1の鋼種Gについてオーステ
ナイト化加熱温度1000℃における鍛造−水冷後の鍛
造温度と硬さ及びシャルピー衝撃値の関係を示した。こ
の図よりマルテンサイトが主体となる場合、鍛造温度が
550〜900℃の範囲で明確な効果が確認できる。
ナイト化加熱温度1000℃における鍛造−水冷後の鍛
造温度と硬さ及びシャルピー衝撃値の関係を示した。こ
の図よりマルテンサイトが主体となる場合、鍛造温度が
550〜900℃の範囲で明確な効果が確認できる。
【0041】また図4に表2の鋼種Oについてオーステ
ナイト化加熱温度1000℃における鍛造−空冷後の鍛
造温度と硬さ及びシャルピー衝撃値の関係を示した。こ
の図よりベイナイトが主体となる場合、鍛造温度が55
0〜900℃の範囲で明確な効果が確認できる。
ナイト化加熱温度1000℃における鍛造−空冷後の鍛
造温度と硬さ及びシャルピー衝撃値の関係を示した。こ
の図よりベイナイトが主体となる場合、鍛造温度が55
0〜900℃の範囲で明確な効果が確認できる。
【0042】次に鋼種Gについて図5に示すプロセスA
に従って材料を1000℃に1分間加熱した後700〜
800℃に冷却し、端面拘束試験法による変形抵抗を測
定した。また比較のためにJIS−SCM420につい
て図5のプロセスBに従って700〜800℃に1分間
加熱保持後、端面拘束試験法による変形抵抗を測定し
た。結果が図6に示してある。
に従って材料を1000℃に1分間加熱した後700〜
800℃に冷却し、端面拘束試験法による変形抵抗を測
定した。また比較のためにJIS−SCM420につい
て図5のプロセスBに従って700〜800℃に1分間
加熱保持後、端面拘束試験法による変形抵抗を測定し
た。結果が図6に示してある。
【0043】この試験は熱間圧延ままの組織のものを試
験したものである。この結果から両鋼種とも多量のベイ
ナイトを含んだ状態であるため、通常の温間鍛造である
プロセスBでは変形抵抗が非常に高くなっている。一
方、加工熱処理であるプロセスAに従った場合、熱間圧
延後に生成するベイナイト組織等はオーステナイト化加
熱時に全て消滅し、鍛造時にはC量の少ない変形能に富
んだ柔らかいオーステナイト単相となるため、加工性は
良くなっている。
験したものである。この結果から両鋼種とも多量のベイ
ナイトを含んだ状態であるため、通常の温間鍛造である
プロセスBでは変形抵抗が非常に高くなっている。一
方、加工熱処理であるプロセスAに従った場合、熱間圧
延後に生成するベイナイト組織等はオーステナイト化加
熱時に全て消滅し、鍛造時にはC量の少ない変形能に富
んだ柔らかいオーステナイト単相となるため、加工性は
良くなっている。
【0044】従って本発明の製造プロセスに従って鍛造
加工した場合、供給される材料が加工性の悪い圧延まま
の組織を有するものであっても十分な加工性を確保でき
ることが確認できる。
加工した場合、供給される材料が加工性の悪い圧延まま
の組織を有するものであっても十分な加工性を確保でき
ることが確認できる。
【0045】次に図7,図8は現状の非調質鋼とJIS
−構造用鋼の焼入れ−焼戻し材及び本発明例材(マルテ
ンサイト型非調質鋼(図7)及びベイナイト型非調質鋼
(図8))の強度−靱性バランスを示した図である。
−構造用鋼の焼入れ−焼戻し材及び本発明例材(マルテ
ンサイト型非調質鋼(図7)及びベイナイト型非調質鋼
(図8))の強度−靱性バランスを示した図である。
【0046】この図から本発明例に従うマルテンサイト
型非調質鋼が通常のマルテンサイト型非調質鋼だけでな
くJIS−構造用鋼の焼入れ−焼戻し材をもしのぐ特性
を有していることを、また本発明例に従うベイナイト型
非調質鋼が通常のベイナイト型非調質鋼をしのぐ特性を
有し、しかもJIS−構造用鋼の焼入れ−焼戻し材と同
等の強度−靱性バランスを有していることを明らかに見
てとることができる。
型非調質鋼が通常のマルテンサイト型非調質鋼だけでな
くJIS−構造用鋼の焼入れ−焼戻し材をもしのぐ特性
を有していることを、また本発明例に従うベイナイト型
非調質鋼が通常のベイナイト型非調質鋼をしのぐ特性を
有し、しかもJIS−構造用鋼の焼入れ−焼戻し材と同
等の強度−靱性バランスを有していることを明らかに見
てとることができる。
【0047】次に快削成分を含有させた表3及び表4に
示す化学組成の鋼種X,Yについて鍛造温度と硬さ及び
衝撃値との関係を求めた。結果が図9及び図10に示し
てある。図から分かるように快削成分のない場合と比較
して靱性は若干低下するものの、550〜900℃の鍛
造−焼入れにより靱性の向上がはっきりと確認できる。
尚、製造条件は加熱温度:1000℃,鍛造温度までの
冷却方法:空冷,加工度:45%,鍛造後の冷却方法:
水冷(鋼種Xの場合)又は空冷(鋼種Yの場合)とし
た。
示す化学組成の鋼種X,Yについて鍛造温度と硬さ及び
衝撃値との関係を求めた。結果が図9及び図10に示し
てある。図から分かるように快削成分のない場合と比較
して靱性は若干低下するものの、550〜900℃の鍛
造−焼入れにより靱性の向上がはっきりと確認できる。
尚、製造条件は加熱温度:1000℃,鍛造温度までの
冷却方法:空冷,加工度:45%,鍛造後の冷却方法:
水冷(鋼種Xの場合)又は空冷(鋼種Yの場合)とし
た。
【0048】
【表3】
【0049】
【表4】
【0050】<具体的ワッシャー製造例>表5に示す化
学組成の線・棒状材より表6に示す条件の下で図11に
示すワッシャー10を図12の工程に従い製造した。そ
して図11中A,B,Cで示す部分より試験片を切り出
して硬さ測定を行った。結果が図13,図14に示して
ある。
学組成の線・棒状材より表6に示す条件の下で図11に
示すワッシャー10を図12の工程に従い製造した。そ
して図11中A,B,Cで示す部分より試験片を切り出
して硬さ測定を行った。結果が図13,図14に示して
ある。
【0051】
【表5】
【0052】
【表6】
【0053】図から明らかなように強加工が加わるワッ
シャー10製造工程では、プロセス2,3のように低温
オーステナイト領域或いは加工熱処理領域となる準安定
オーステナイト領域で鍛造し焼き入れた場合、焼入れ性
を示すHの値が低い場合(鋼種Qの場合)には十分な製
品硬さが得られないのに対し、Hの値を十分高くしてお
くことによって(鋼種Rの場合)、十分な製品硬さの得
られることが分かる。
シャー10製造工程では、プロセス2,3のように低温
オーステナイト領域或いは加工熱処理領域となる準安定
オーステナイト領域で鍛造し焼き入れた場合、焼入れ性
を示すHの値が低い場合(鋼種Qの場合)には十分な製
品硬さが得られないのに対し、Hの値を十分高くしてお
くことによって(鋼種Rの場合)、十分な製品硬さの得
られることが分かる。
【0054】因みにプロセス1を用いた場合、硬さは出
るものの表面肌が非常に悪く、鍛造のままでの使用はで
きないものであった。
るものの表面肌が非常に悪く、鍛造のままでの使用はで
きないものであった。
【0055】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において、種々変更を加えた態様において実施可能で
ある。
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において、種々変更を加えた態様において実施可能で
ある。
【図1】本発明の実施例において得られたマルテンサイ
ト型非調質鋼における焼入れ性指数と硬さとの関係を表
す図である。
ト型非調質鋼における焼入れ性指数と硬さとの関係を表
す図である。
【図2】本発明の実施例において得られたベイナイト型
非調質鋼における焼入れ性指数と硬さとの関係を表す図
である。
非調質鋼における焼入れ性指数と硬さとの関係を表す図
である。
【図3】本発明の実施例において得られたマルテンサイ
ト型非調質鋼における鍛造温度と硬さとシャルピー衝撃
値との関係を表す図である。
ト型非調質鋼における鍛造温度と硬さとシャルピー衝撃
値との関係を表す図である。
【図4】本発明の実施例において得られたベイナイト型
非調質鋼における鍛造温度と硬さとシャルピー衝撃値と
の関係を表す図である。
非調質鋼における鍛造温度と硬さとシャルピー衝撃値と
の関係を表す図である。
【図5】本発明の製造プロセスの一例を従来の製造プロ
セスとの比較においてパターン化して表す図である。
セスとの比較においてパターン化して表す図である。
【図6】図3に示すパターンに従って処理した場合の鍛
造加工時の変形抵抗を表す図である。
造加工時の変形抵抗を表す図である。
【図7】本発明例に従って製造したマルテンサイト型非
調質鋼における鋼材の引張強さと衝撃値とのバランスを
従来材との比較において表す図である。
調質鋼における鋼材の引張強さと衝撃値とのバランスを
従来材との比較において表す図である。
【図8】本発明例に従って製造したベイナイト型非調質
鋼における鋼材の引張強さと衝撃値とのバランスを従来
材との比較において表す図である。
鋼における鋼材の引張強さと衝撃値とのバランスを従来
材との比較において表す図である。
【図9】本発明の実施例(マルテンサイト型非調質鋼)
において快削成分を含有させた場合の鍛造温度と硬さと
の関係を表す図である。
において快削成分を含有させた場合の鍛造温度と硬さと
の関係を表す図である。
【図10】本発明の実施例(ベイナイト型非調質鋼)に
おいて快削成分を含有させた場合の鍛造温度と硬さとの
関係を表す図である。
おいて快削成分を含有させた場合の鍛造温度と硬さとの
関係を表す図である。
【図11】本発明の実施例に従って製造したワッシャー
を示す図である。
を示す図である。
【図12】図11のワッシャーの製造工程を示す図であ
る。
る。
【図13】鋼種Qを用いて図11に示すワッシャーの製
造実験を行った場合において得られる硬さを示した図で
ある。
造実験を行った場合において得られる硬さを示した図で
ある。
【図14】鋼種Rを用いて図11に示すワッシャーを製
造した場合に得られる硬さを表した図である。
造した場合に得られる硬さを表した図である。
10 ワッシャー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/00 301 C22C 38/00 301A 38/50 38/50
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で、0.02≦C≦0.15%,
0.08≦Si≦1.0%,N≦0.03%であって下
記式で表される焼入れ性指数Hが H=Cr+Mn+Ni+Mo+5(Cu+W+Zr+V
+Ti)+XB+20Nb+0.5Si−5Al≧3.
5 (但しMn≦3.0%,Cr≦3.0%,Ni≦5.0
%,Cu≦1.0%,Mo≦2.0%,W≦0.5%,
Zr≦0.5%,B≦0.01%,V≦0.5%,Nb
≦0.08%,Al≦0.2%,Ti≦0.06%と
し、またBが0.0008以上0.005以下含まれる
場合にはXB=0.5とする)であり、且つ残部実質的
にFeから成る組成の線・棒状材を一旦830℃以上に
加熱してオーステナイト化させた後、30℃/分以上の
平均冷却速度で550〜900℃の範囲まで冷却した
上、線・棒状材から切断された材料をワッシャー形状に
鍛造加工し、しかる後100℃/分以上の平均冷却速度
でMf点である300℃以下に冷却してマルテンサイト
変態させることを特徴とする高強度−高靱性ワッシャー
の製造方法。 - 【請求項2】 重量%で、0.10≦C≦0.25%,
0.08≦Si≦1.0%,N≦0.03%であって下
記式で表される焼入れ性指数Hが H=Cr+Mn+Ni+Mo+5(Cu+W+Zr+V
+Ti)+XB+20Nb+0.5Si−5Al≧3.
0 (但しMn≦3.0%,Cr≦3.0%,Ni≦5.0
%,Cu≦1.0%,Mo≦2.0%,W≦0.5%,
Zr≦0.5%,B≦0.01%,V≦0.5%,Nb
≦0.08%,Al≦0.2%,Ti≦0.06%と
し、またBが0.0008以上0.005以下含まれる
場合にはXB=0.5とする)であり、且つ残部実質的
にFeから成る組成の線・棒状材を一旦830℃以上に
加熱してオーステナイト化した後に、20℃/分以上の
平均冷却速度で550〜900℃の範囲まで冷却した
上、線・棒状材から切断された材料をワッシャー形状に
鍛造加工し、しかる後20℃/分以上の平均冷却速度で
Bs点である500℃以下に冷却し、その後室温まで冷
却するか又はBs点とBf点との間となる300〜50
0℃の間で恒温保持してベイナイト変態させることを特
徴とする高強度−高靱性ワッシャーの製造方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、更に快削成分
としてS,Ca,Pb,Te,Biの一種若しくは二種
以上をS≦0.1%,Ca≦0.05%,Pb≦0.1
%,Te≦0.05%,Bi≦0.05%で含有する線
・棒状材を用いることを特徴とする高強度−高靱性ワッ
シャーの製造方法。 - 【請求項4】 請求項1,2,3の何れかにおいて、前
記冷却によるマルテンサイト変態又はベイナイト変態後
において600℃以下の範囲で再加熱処理を行うことを
特徴とする高強度−高靱性ワッシャーの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34795095A JPH09170018A (ja) | 1995-12-16 | 1995-12-16 | 高強度−高靱性ワッシャーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34795095A JPH09170018A (ja) | 1995-12-16 | 1995-12-16 | 高強度−高靱性ワッシャーの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09170018A true JPH09170018A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18393710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34795095A Pending JPH09170018A (ja) | 1995-12-16 | 1995-12-16 | 高強度−高靱性ワッシャーの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09170018A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007105752A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Hamanaka Nut Kk | 高強度座金の製造方法 |
WO2009138586A2 (fr) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Arcelormittal Gandrange | Acier micro-allié pour forge à chaud de pièces mécaniques à hautes caractéristiques |
JP2014098177A (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 鋼線、及び鋼線の製造方法 |
-
1995
- 1995-12-16 JP JP34795095A patent/JPH09170018A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007105752A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Hamanaka Nut Kk | 高強度座金の製造方法 |
WO2009138586A2 (fr) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Arcelormittal Gandrange | Acier micro-allié pour forge à chaud de pièces mécaniques à hautes caractéristiques |
WO2009138586A3 (fr) * | 2008-05-15 | 2010-01-07 | Arcelormittal Gandrange | Acier micro-allié pour forge à chaud de pièces mécaniques à hautes caractéristiques |
JP2014098177A (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 鋼線、及び鋼線の製造方法 |
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