JPH10219389A - 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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JPH10219389A
JPH10219389A JP5537197A JP5537197A JPH10219389A JP H10219389 A JPH10219389 A JP H10219389A JP 5537197 A JP5537197 A JP 5537197A JP 5537197 A JP5537197 A JP 5537197A JP H10219389 A JPH10219389 A JP H10219389A
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聡 武本
Koichiro Inoue
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Abstract

(57)【要約】 【目的】2個以上からなる部品を一体で鍛造し冷却後に
容易に個別の部品に破断分離させることが容易な熱間鍛
造用非調質鋼を提供する。 【構成】重量基準でC:0.30〜0.60%,Si:
0.05〜2.00%,Mn:0.10〜1.00%,
P:0.03〜0.20%,Cu:0.03〜0.50
%,Ni:0.03〜0.50%,Cr:0.01〜
0.50%,V:0.05〜0.50%,s−Al:
0.010〜0.045%,N:0.005〜0.02
5%を含有し,必要により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種以上を含有し,残部Feおよび不純物より
なることを特徴とし,熱間鍛造後に容易に2個以上の部
品に破断分離させることを特徴とする熱間鍛造用高強度
非調質鋼である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,鍛造によって作製
され,鍛造後に2個以上の部品に破断分離して用いるコ
ネクティングロッド等の素材に利用され,前記部品を分
離する際に容易に分離が可能なことを特徴とする熱間鍛
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2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2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
するととも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】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必要とされる
20〜30HRC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にように大きな塑性変形を
生じ,破断分離ままでは破面を正確に合わせることは困
難であった。
【0005】そこで,本発明は作業時間の短縮および材
料の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:
0.30〜0.60%,Si:0.05〜2.00%,
Mn:0.10〜1.00%,P:0.03〜0.20
%,Cu:0.03〜0.50%,Ni:0.03〜
0.50%,Cr:0.01〜0.50%,V:0.0
5〜0.50%,s−Al:0.010〜0.045
%,N:0.005〜0.025%を含有し,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種以上を含有
し,残部Feおよび不純物よりなることを特徴とし,熱
間鍛造後に容易に2個以上の部品に破断分離が可能なこ
とを特徴とする熱間鍛造用高強度非調質鋼である。
【0007】次に,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における成分範囲(重量基準)
の限定理由について説明する。 C:0.30〜0.60% 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0.30%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:0.05〜2.00% Siは鋼溶製時において脱酸作用を有している。含有量
が多すぎると熱間加工性を劣化させため0.05〜2.
00%以下とした。
【0009】Mn:0.10〜1.00%,Cr:0.
01〜0.50% Mn,Crはパーライトの面積率を増加させるため,硬
さに大きく影響する。そのためMn:0.10〜1.0
0%,Cr:0.01〜0.50%とした。
【0010】P:0.03〜0.20% 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であるが,破断分離を行う本発明
においては塑性変形量を抑え,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。多量に添加すると疲れ限度や熱間加工性
を低下させるため0.03〜0.20%とした。
【0011】Cu:0.03〜0.50%,Ni:0.
03〜0.50% Cuは析出硬化をする元素であり,破断分離性を向上さ
せる。多量に添加すると疲れ限度や熱間加工性を低下さ
せるため0.03〜0.50%とした。NiはCuと化
合物を形成し熱間加工性の劣化を防ぐ元素である,この
ためNiはCuと同量の0.03〜0.50%とした。
【0012】V:0.05〜0.50% VはSiと同様にフェライトを強化する元素であり,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0.05%以上に添加が必要である。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。
【0013】s−Al:0.010〜0.045% s−Alは溶製時の脱酸剤として作用する元素であり,
0.010%以上添加する必要がある。しかし,多量に
添加すると熱間加工性や疲労強度の低下をきたすので
0.045%以下に限定した。
【0014】N:0.005〜0.025% NはVと窒化物を形成し,この窒化物の微細な析出によ
りフェライトを強化する元素である。このためNもVと
同様に疲労強度を有効に向上させる元素である。このよ
うな効果を得るためには0.005%以上必要である。
しかし過剰に添加すると圧延時の割れを発生するなどの
問題を生じるため,0.025%以下とする必要があ
る。
【0015】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
以上のPb,S,Te,Ca,Biの添加はいずれも被
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良い。
【0016】しかしながら,添加量が多すぎると熱間加
工性や疲労限を低下させるので,添加する場合,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
とする必要がある。
【0017】
【発明の作用】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熱間鍛造した
後,P添加による粒界破壊を用いることにより容易に前
記鍛造品を2個以上の部品に破断分離させることがで
き,破断分離破面の塑性変形量は小さく破断面の密着性
も良いものとなる。
【0018】
【実施例】表1に示す本発明に用いた鋼および比較に用
いた鋼を溶製した後,造塊し熱間鍛造を行って50mm
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ったものから
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。
また,一部の供試材について高温で引張試験を行い熱間
加工性を評価した。
【0019】これらのうち硬さはコンロッドの中心部の
硬さをロックウェル硬度計で測定し,その結果を表2に
示している。破断分離性の指標として平行部直径10m
m,切欠き底半径0.2mm,切欠き深さ1mmの切欠
き引張試験片を用いて引張試験を行い,切欠き引張試験
片の塑性変形量を測定しその結果を表2に示している。
また,疲労限は平行部直径8mmの平滑回転曲げ疲労試
験片を用いて測定し,結果を表2に示す。さらに工具寿
命は,表3に示す条件によりドリル試験を行って測定し
た。これらの結果を発明例のNo.1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
じく表1に示す。また熱間加工性の評価は直径6mmの
試験片を1100℃で引張った後の試験片の絞り値で評
価し,この結果を表2に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】上記表より以下のことが分かる。比較例の
No.Aは発明例のNo.1,2に比べてC含有量が低
いため,塑性変形量は大きく疲労限は低い。また比較例
のNo.BではC含有量が高すぎるために硬さが高くな
りすぎており,ドリル加工能率が低い。
【0024】比較例のNo.CはSiが高すぎるために
絞り値が低く熱間加工性が低下している。また硬さが高
くなりすぎておりドリル加工能率が低下している。
【0025】比較例のNo.Dは発明例No.1よりも
Pが低いため,塑性変形量が大きい。また比較例のN
o.EはPが高すぎるため疲労限および絞り値が低下し
ている。
【0026】比較例のNo.FはCrを多量に含むた
め,比較例のNo.GはMnを多量に含むため硬さが高
くなりすぎており,ドリル加工能率が低い。
【0027】比較例のNo.HはCuおよびNiの含有
量が多いため,絞り値が低く熱間加工性が低下してい
る。
【0028】比較例のNo.1はV含有量が少ないため
にNo.2と比べ硬さが低いため塑性変形量が大きく,
また疲労限が低下している。
【0029】比較例のNo.Jはs−Alを多量に含む
ため,比較例のNo.KはNを多量に含むため発明鋼の
No.1にくらべ疲労強度及び絞り値が大きく低下して
いる。
【0030】Pbを過剰に添加した比較例のNo.L
は,ほぼ同一レベルの合金元素を含む発明例のNo.1
に比べて疲労限および絞り値が著しく低下しておりP
b,S,Te,Ca,Biのような被削性を改善する元
素の過剰添加は望ましくないことが分かる。
【0031】発明例のNo.1〜No.7は実用的な硬
さ範囲,つまり20HRC以上30HRC以下で疲労
限,塑性変形量ともに比較例のNo.A〜No.Lに比
べて優れていることが分かる。また,発明例のNo.5
〜No.7よりPb,S,Caの適度な添加は疲労限を
大きく低下することなく,被削性を改善していることが
分かる。
【0032】
【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:0.30〜0.60%,Si:0.05〜2.
00%,Mn:0.10〜1.00%,P:0.03〜
0.20%,Cu:0.03〜0.50%,Ni:0.
03〜0.50%,Cr:0.01〜0.50%,V:
0.05〜0.50%,s−Al:0.010〜0.0
45%,N:0.005〜0.025%を含有し,必要
に応じて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Feおよび不純物よりなることを特徴とし
た構成であることから,この熱間鍛造用高強度用非調質
を熱間鍛造した後,容易に前記鍛造品を2個以上の部品
に破断分離させることができ,破断分離破面の塑性変形
量は小さく破面の密着性も良いものとなり,例えば自動
車用コネクティングロッド等に適用可能である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量基準で C :0.30〜0.60% Si:0.05〜2.00% Mn:0.10〜1.00% P :0.03〜0.20% Cu:0.03〜0.50% Ni:0.03〜0.50% Cr:0.01〜0.50% V :0.05〜0.50% s−Al:0.010〜0.045% N :0.005〜0.025% 残部Feおよび不純物よりなることを特徴とし,熱間鍛
    造後に容易に2個以上の部品に破断分離が容易な熱間鍛
    造用高強度非調質鋼。
  2. 【請求項2】重量基準で C :0.30〜0.60% Si:0.05〜2.00% Mn:0.10〜1.00% P :0.03〜0.20% Cu:0.03〜0.50% Ni:0.03〜0.50% Cr:0.01〜0.50% V :0.05〜0.50% s−Al:0.010〜0.045% N :0.005〜0.025% 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り,熱間鍛造後に容易に2個以上
    の部品に破断分離が容易な熱間鍛造用高強度非調質鋼。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010013763A1 (ja) 2008-07-29 2010-02-04 新日本製鐵株式会社 高強度破断分割用非調質鋼および破断分割用鋼部品

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