JPH11140583A - 曲げ疲労特性に優れた非調質高強度冷鍛部品用鋼材 - Google Patents
曲げ疲労特性に優れた非調質高強度冷鍛部品用鋼材Info
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- JPH11140583A JPH11140583A JP30900597A JP30900597A JPH11140583A JP H11140583 A JPH11140583 A JP H11140583A JP 30900597 A JP30900597 A JP 30900597A JP 30900597 A JP30900597 A JP 30900597A JP H11140583 A JPH11140583 A JP H11140583A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷間鍛造後の部品について高周波焼入れ等の
特殊な処理をすることなく、曲げ疲労強度、更には冷間
鍛造性も満足できる非調質高強度冷鍛部品用鋼材を提供
する。 【解決手段】 Ｓｉを０．０５〜２．０重量％含有し、
Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂよりなる群から選ばれる少なくとも
一種を、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂの含有率合計が０．０１〜
４．０重量％となるように含有する鋼材であって、該鋼
材のフェライト分率が１０％以上であり、且つ該鋼材の
２０％冷間加工試験後の断面のフェライト部の硬さがＨ
Ｖ２００以上である。更に、Ｓｉを０．０５〜１．３重
量％、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂの含有率合計を０．０１〜
２．５重量％、且つ該鋼材のフェライト分率が２０％以
上とすることにより、冷間鍛造性も満足できる。
特殊な処理をすることなく、曲げ疲労強度、更には冷間
鍛造性も満足できる非調質高強度冷鍛部品用鋼材を提供
する。 【解決手段】 Ｓｉを０．０５〜２．０重量％含有し、
Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂよりなる群から選ばれる少なくとも
一種を、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂの含有率合計が０．０１〜
４．０重量％となるように含有する鋼材であって、該鋼
材のフェライト分率が１０％以上であり、且つ該鋼材の
２０％冷間加工試験後の断面のフェライト部の硬さがＨ
Ｖ２００以上である。更に、Ｓｉを０．０５〜１．３重
量％、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂの含有率合計を０．０１〜
２．５重量％、且つ該鋼材のフェライト分率が２０％以
上とすることにより、冷間鍛造性も満足できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非調質高強度冷鍛
部品用の線材、棒材、板材等の素材鋼材に関するもので
あって、特に曲げ疲労特性に優れた鋼材に関するもので
ある。
部品用の線材、棒材、板材等の素材鋼材に関するもので
あって、特に曲げ疲労特性に優れた鋼材に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、機械構造用として使用されている
強度クラス８０〜１２０ｋｇｆ／ｍｍ 2 の部品は、通
常、冷間で成形した後に焼入れ・焼もどしを施して所定
の強度を得るようにしていた。
強度クラス８０〜１２０ｋｇｆ／ｍｍ 2 の部品は、通
常、冷間で成形した後に焼入れ・焼もどしを施して所定
の強度を得るようにしていた。
【０００３】ところが、近年、コストダウンを図るべ
く、熱処理を省略した非調質高強度冷鍛部品が脚光を浴
びている。ここで、非調質とは、焼入れ、焼戻し等の熱
処理を省略したものをいい、非調質高強度冷鍛部品は、
冷間鍛造前に部品強度に見合う強度を有する鋼材を用い
て製造した部品をいう。
く、熱処理を省略した非調質高強度冷鍛部品が脚光を浴
びている。ここで、非調質とは、焼入れ、焼戻し等の熱
処理を省略したものをいい、非調質高強度冷鍛部品は、
冷間鍛造前に部品強度に見合う強度を有する鋼材を用い
て製造した部品をいう。
【０００４】しかし、非調質冷鍛部品は、引張応力が働
く環境下では疲労特性を満足できるが、曲げ応力が働く
環境下では疲労特性を満足できないことがわかってき
た。曲げ応力をかけた場合、圧縮応力もかかって、バウ
ジンガー効果により強度低下を起すためと考えられる。
く環境下では疲労特性を満足できるが、曲げ応力が働く
環境下では疲労特性を満足できないことがわかってき
た。曲げ応力をかけた場合、圧縮応力もかかって、バウ
ジンガー効果により強度低下を起すためと考えられる。
【０００５】非調質冷鍛部品であっても、要求される曲
げ疲労特性を満足させるべく、例えば特公平７−０４５
６９５号公報に、冷間鍛造時の変形能を向上させた非調
質鋼材を用いて冷間鍛造し、冷間鍛造後に高周波焼入れ
することで耐曲げ疲労破壊特性を確保する方法が開示さ
れている。
げ疲労特性を満足させるべく、例えば特公平７−０４５
６９５号公報に、冷間鍛造時の変形能を向上させた非調
質鋼材を用いて冷間鍛造し、冷間鍛造後に高周波焼入れ
することで耐曲げ疲労破壊特性を確保する方法が開示さ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高周波焼入れ
自体がコストアップの原因となるうえ、焼入れにより冷
鍛後の部品が歪むため、精度を要する部品には使用が難
しいという問題がある。従って、冷鍛まま若しくは冷鍛
後に変態を伴わない低歪み熱処理を施すだけで、曲げ応
力が加わる環境下でも使用可能な部品を提供し得る非調
質鋼材が求められている。
自体がコストアップの原因となるうえ、焼入れにより冷
鍛後の部品が歪むため、精度を要する部品には使用が難
しいという問題がある。従って、冷鍛まま若しくは冷鍛
後に変態を伴わない低歪み熱処理を施すだけで、曲げ応
力が加わる環境下でも使用可能な部品を提供し得る非調
質鋼材が求められている。
【０００７】一方、曲げ疲労特性は引張強度と相関性が
あることから、曲げ疲労特性を確保すべく単に引張強度
を上げると、冷間鍛造時の変形抵抗が大きくなって、割
れたりするという新たな問題が生じ得る。つまり、非調
質高強度冷鍛部品用鋼材としては、冷間鍛造時の変形
能、すなわち冷間鍛造性も考慮する必要がある。
あることから、曲げ疲労特性を確保すべく単に引張強度
を上げると、冷間鍛造時の変形抵抗が大きくなって、割
れたりするという新たな問題が生じ得る。つまり、非調
質高強度冷鍛部品用鋼材としては、冷間鍛造時の変形
能、すなわち冷間鍛造性も考慮する必要がある。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、冷間鍛造後の
部品について高周波焼入れ等の特殊な処理をすることな
く、曲げ疲労強度を有し、さらには、冷間鍛造性も満足
できる非調質高強度冷鍛部品用鋼材を提供することにあ
る。
たものであり、その目的とするところは、冷間鍛造後の
部品について高周波焼入れ等の特殊な処理をすることな
く、曲げ疲労強度を有し、さらには、冷間鍛造性も満足
できる非調質高強度冷鍛部品用鋼材を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、冷間鍛造
性を満足できる変形能を有する鋼材において、Ｖを０．
１％含有する鋼材はフェライト部の硬さが所定硬さ以上
を示すことで曲げ疲労強度を確保できること、さらにＶ
の代用としてＮｂやＴｉも使用できること、またＳｉを
所定範囲で含有することによりＶ，Ｔｉ及び／又はＮｂ
によるフェライト部の硬化特性が向上することを見い出
し、本発明を完成した。
性を満足できる変形能を有する鋼材において、Ｖを０．
１％含有する鋼材はフェライト部の硬さが所定硬さ以上
を示すことで曲げ疲労強度を確保できること、さらにＶ
の代用としてＮｂやＴｉも使用できること、またＳｉを
所定範囲で含有することによりＶ，Ｔｉ及び／又はＮｂ
によるフェライト部の硬化特性が向上することを見い出
し、本発明を完成した。
【００１０】すなわち、本発明の曲げ特性に優れた非調
質高強度冷鍛部品用鋼材は、Ｓｉを０．０５〜２．０重
量％含有し、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂよりなる群から選ばれ
る少なくとも一種を、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂの含有率合計
が０．０１〜４．０重量％となるように含有する鋼材で
あって、該鋼材のフェライト分率が１０％以上であり、
且つ該鋼材の２０％冷間加工試験後の断面のフェライト
部の硬さがＨＶ２００以上であることを特徴とする。
質高強度冷鍛部品用鋼材は、Ｓｉを０．０５〜２．０重
量％含有し、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂよりなる群から選ばれ
る少なくとも一種を、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂの含有率合計
が０．０１〜４．０重量％となるように含有する鋼材で
あって、該鋼材のフェライト分率が１０％以上であり、
且つ該鋼材の２０％冷間加工試験後の断面のフェライト
部の硬さがＨＶ２００以上であることを特徴とする。
【００１１】また、曲げ疲労特性とともに冷間鍛造性も
満足する本発明の非調質高強度冷鍛部品用鋼材は、Ｓｉ
を０．０５〜１．３重量％含有し、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂ
よりなる群から選ばれる少なくとも一種を、Ｖ，Ｔｉ、
及びＮｂの含有率合計が０．０１〜２．５重量％となる
ように含有する鋼材であって、該鋼材のフェライト分率
が２０％以上であり、且つ該鋼材の２０％冷間加工試験
後の断面のフェライト部の硬さがＨＶ２００以上である
ことを特徴とする。
満足する本発明の非調質高強度冷鍛部品用鋼材は、Ｓｉ
を０．０５〜１．３重量％含有し、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂ
よりなる群から選ばれる少なくとも一種を、Ｖ，Ｔｉ、
及びＮｂの含有率合計が０．０１〜２．５重量％となる
ように含有する鋼材であって、該鋼材のフェライト分率
が２０％以上であり、且つ該鋼材の２０％冷間加工試験
後の断面のフェライト部の硬さがＨＶ２００以上である
ことを特徴とする。
【００１２】ここで、冷間加工としては、例えば、伸線
加工、引抜き加工、冷間圧延加工、前方押し出し加工、
据え込み加工等が挙げられる。
加工、引抜き加工、冷間圧延加工、前方押し出し加工、
据え込み加工等が挙げられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明について、本発明の経過と
ともに説明する。まず、成分組成、圧延後の冷却条件を
種々変えることによって、フェライト分率が異なる線材
を得、これらについてフェライト分率と冷間鍛造性との
関係を調べたところ、図１に示すような結果が得られ
た。図１は、横軸に線材のフェライト分率、縦軸に変形
抵抗を示している。
ともに説明する。まず、成分組成、圧延後の冷却条件を
種々変えることによって、フェライト分率が異なる線材
を得、これらについてフェライト分率と冷間鍛造性との
関係を調べたところ、図１に示すような結果が得られ
た。図１は、横軸に線材のフェライト分率、縦軸に変形
抵抗を示している。
【００１４】ここで、フェライト分率とは、粒界で囲ま
れたフェライトで且つ内部の炭化物の量が炭素の重量分
率換算で０．０２％未満であるものの面積率をいう。ま
た、変形抵抗とは、線材を所定高さまで一気に圧縮した
場合の最大荷重に基づいて求めた値（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）
で、変形抵抗が１２０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上では工具寿命
が著しく低下するため、冷間鍛造に適さない。
れたフェライトで且つ内部の炭化物の量が炭素の重量分
率換算で０．０２％未満であるものの面積率をいう。ま
た、変形抵抗とは、線材を所定高さまで一気に圧縮した
場合の最大荷重に基づいて求めた値（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）
で、変形抵抗が１２０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上では工具寿命
が著しく低下するため、冷間鍛造に適さない。
【００１５】図１からわかるように、鉄鋼組織のうち軟
らかい組織であるフェライト組織の割合が大きくなるに
したがって、変形抵抗が低下する傾向にあることがわか
る。すなわちフェライト分率が２０％を下回ると７０％
圧縮時の変形抵抗が急激に上昇し、要求される冷間鍛造
性を満足できない。
らかい組織であるフェライト組織の割合が大きくなるに
したがって、変形抵抗が低下する傾向にあることがわか
る。すなわちフェライト分率が２０％を下回ると７０％
圧縮時の変形抵抗が急激に上昇し、要求される冷間鍛造
性を満足できない。
【００１６】次に、線材を２０％伸線して得られる伸線
材のフェライト部の硬さが、曲げ疲労特性に及ぼす影響
について調べた。図２において、横軸は伸線材のフェラ
イト部の硬さ（ＨＶ）を示しており、縦軸は疲労限度／
平均硬さ（ＨＶ・ｍｍ2 ／ｋｇｆ）を示している。ま
た、黒菱形（◆）はＶ、Ｎｂ、Ｔｉを含有している鋼材
であり、白抜き四角（□）はこれらの成分をいずれも含
有しない線材を用いた伸線材を示している。
材のフェライト部の硬さが、曲げ疲労特性に及ぼす影響
について調べた。図２において、横軸は伸線材のフェラ
イト部の硬さ（ＨＶ）を示しており、縦軸は疲労限度／
平均硬さ（ＨＶ・ｍｍ2 ／ｋｇｆ）を示している。ま
た、黒菱形（◆）はＶ、Ｎｂ、Ｔｉを含有している鋼材
であり、白抜き四角（□）はこれらの成分をいずれも含
有しない線材を用いた伸線材を示している。
【００１７】ここで、フェライト部の硬さ（ＨＶ）は荷
重１ｇのマイクロビッカース硬度計にて測定し、鋼材組
成におけるＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｓｉの含有の有無及びこれ
らの含有率により異なる。
重１ｇのマイクロビッカース硬度計にて測定し、鋼材組
成におけるＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｓｉの含有の有無及びこれ
らの含有率により異なる。
【００１８】疲労限とは、回転曲げ試験を繰り返し行な
った場合に耐えることができる応力の上限値を測定した
値である。平均硬さ（ＨＶ）とは、鋼材全体における硬
さで、荷重１０ｋｇのビッカース硬度計にて測定した。
ここで、一般に疲労限は引張強さに比例する傾向にあ
り、平均硬さは引張強さの約３倍となることから、平均
硬さは疲労限に比例することになる。従って、疲労限／
平均硬さを縦軸にとることにより、同一強度での疲労特
性を比較することができる。尚、調質鋼の代替として調
質冷鍛部品と同程度の疲労特性を満足するためには、非
調質冷鍛部品の疲労限度／平均硬さは０．１３ＨＶ・ｍ
ｍ2 ／ｋｇｆ以上であることが要求される。
った場合に耐えることができる応力の上限値を測定した
値である。平均硬さ（ＨＶ）とは、鋼材全体における硬
さで、荷重１０ｋｇのビッカース硬度計にて測定した。
ここで、一般に疲労限は引張強さに比例する傾向にあ
り、平均硬さは引張強さの約３倍となることから、平均
硬さは疲労限に比例することになる。従って、疲労限／
平均硬さを縦軸にとることにより、同一強度での疲労特
性を比較することができる。尚、調質鋼の代替として調
質冷鍛部品と同程度の疲労特性を満足するためには、非
調質冷鍛部品の疲労限度／平均硬さは０．１３ＨＶ・ｍ
ｍ2 ／ｋｇｆ以上であることが要求される。
【００１９】図２において、疲労限／平均硬さが０．１
３ＨＶ・ｍｍ2 ／ｋｇｆを満たすためには、伸線材のフ
ェライト部硬さがＨＶ２００以上必要であることがわか
る。また、フェライト部の硬さがＨＶ２００以上であっ
ても、鋼材成分として、Ｖ，Ｎｂ，又はＴｉが含有され
ていない場合には、疲労強度を満足できないことがわか
る。すなわち、例えば、鋼材中にＶが添加されている場
合、圧延後の冷却中にフェライト組織にＶＣが析出して
フェライト部の硬度が上がると考えられる。すなわち
Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉのいずれかを０．０１％以上含有した鋼
材であって、フェライト部硬さがＨＶ２００以上となる
場合に良好な耐疲労破壊特性を示した。
３ＨＶ・ｍｍ2 ／ｋｇｆを満たすためには、伸線材のフ
ェライト部硬さがＨＶ２００以上必要であることがわか
る。また、フェライト部の硬さがＨＶ２００以上であっ
ても、鋼材成分として、Ｖ，Ｎｂ，又はＴｉが含有され
ていない場合には、疲労強度を満足できないことがわか
る。すなわち、例えば、鋼材中にＶが添加されている場
合、圧延後の冷却中にフェライト組織にＶＣが析出して
フェライト部の硬度が上がると考えられる。すなわち
Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉのいずれかを０．０１％以上含有した鋼
材であって、フェライト部硬さがＨＶ２００以上となる
場合に良好な耐疲労破壊特性を示した。
【００２０】以上の知見に基づき、本発明の非調質高強
度冷鍛部品用鋼材について説明する。
度冷鍛部品用鋼材について説明する。
【００２１】まず本発明の非調質冷鍛高強度部品用鋼材
は、Ｆｅ以外に必須的に以下の成分を以下の範囲で含有
する。
は、Ｆｅ以外に必須的に以下の成分を以下の範囲で含有
する。
【００２２】Ｖ、Ｔｉ、及びＮｂよりなる群から選ばれ
る少なくとも１種：これらの含有率合計が０．０１重量
％以上で４．０重量％以下、好ましくは２．０重量％以
下これらの成分添加により、非調質冷鍛部品の曲げ疲労
特性の向上が図られる。その機構は明らかではないが、
圧延後の冷却時にＶＣ等の炭化物がフェライト部で析出
硬化してフェライト部が硬くなるためと考えられる。Ｔ
ｉ、ＮｂもＶと同様の効果を奏するので、これらの含有
率合計が０．０１重量％以上含有されていれば非調質冷
間鍛造部品として要求される疲労特性を達成できる。一
方、Ｖ、Ｔｉ又はＮｂ（以下、この項において、「Ｖ
等」と総称する）の含有量が多くなると、鋼材中におけ
るＶ等自体の固溶が強化され、またＶＣなどの炭化物の
析出が強化され、フェライト部が硬くなりすぎることや
パーライト部の強度上昇のために鋼材の変形抵抗が高く
なりすぎるので、４．０重量％以下とする必要があり、
冷間鍛造性を満足するためには、２．０重量％以下とす
ることが好ましい。
る少なくとも１種：これらの含有率合計が０．０１重量
％以上で４．０重量％以下、好ましくは２．０重量％以
下これらの成分添加により、非調質冷鍛部品の曲げ疲労
特性の向上が図られる。その機構は明らかではないが、
圧延後の冷却時にＶＣ等の炭化物がフェライト部で析出
硬化してフェライト部が硬くなるためと考えられる。Ｔ
ｉ、ＮｂもＶと同様の効果を奏するので、これらの含有
率合計が０．０１重量％以上含有されていれば非調質冷
間鍛造部品として要求される疲労特性を達成できる。一
方、Ｖ、Ｔｉ又はＮｂ（以下、この項において、「Ｖ
等」と総称する）の含有量が多くなると、鋼材中におけ
るＶ等自体の固溶が強化され、またＶＣなどの炭化物の
析出が強化され、フェライト部が硬くなりすぎることや
パーライト部の強度上昇のために鋼材の変形抵抗が高く
なりすぎるので、４．０重量％以下とする必要があり、
冷間鍛造性を満足するためには、２．０重量％以下とす
ることが好ましい。
【００２３】Ｓｉ：０．０５重量％以上で２．０重量％
以下、好ましくは１．３重量％以下Ｓｉを０．０５重量
％以上含有することにより加工硬化特性が向上して、２
０％伸線後のフェライト部の硬さをＨＶ２００以上にす
ることが容易となるからである。但し、２．０重量％を
超えると変形抵抗が高くなりすぎ、冷間鍛造性を満足す
るためには１．３重量％以下が好ましい。
以下、好ましくは１．３重量％以下Ｓｉを０．０５重量
％以上含有することにより加工硬化特性が向上して、２
０％伸線後のフェライト部の硬さをＨＶ２００以上にす
ることが容易となるからである。但し、２．０重量％を
超えると変形抵抗が高くなりすぎ、冷間鍛造性を満足す
るためには１．３重量％以下が好ましい。
【００２４】そして、本発明の非調質冷鍛高強度部品用
鋼材のフェライト分率は１０％以上、好ましくは２０％
以上である。ここでフェライト分率とは、粒界で囲まれ
たフェライトでかつ内部の炭化物の量が炭素の重量分率
換算で０．０２％未満であるものの面積率をいい、画像
解析により求められる値である。軟らかいフェライト組
織は加工時に応力集中して疲労破壊しやすい部分となる
ので、疲労特性を確保するためには、応力集中を分散で
きるように、フェライト分率が１０％以上必要である。
さらに冷間鍛造性を満足するためには、フェライト分率
が２０％以上であることが好ましい。
鋼材のフェライト分率は１０％以上、好ましくは２０％
以上である。ここでフェライト分率とは、粒界で囲まれ
たフェライトでかつ内部の炭化物の量が炭素の重量分率
換算で０．０２％未満であるものの面積率をいい、画像
解析により求められる値である。軟らかいフェライト組
織は加工時に応力集中して疲労破壊しやすい部分となる
ので、疲労特性を確保するためには、応力集中を分散で
きるように、フェライト分率が１０％以上必要である。
さらに冷間鍛造性を満足するためには、フェライト分率
が２０％以上であることが好ましい。
【００２５】また、本発明の鋼材を２０％冷間加工した
もの（以下、「冷間加工鋼材」という）のフェライト部
のビッカース硬さはＨＶ２００以上である。ここでいう
冷間加工には、伸線加工、引抜き加工の他、冷間圧延加
工、前方押し出し加工、据え込み加工等も含まれる。
もの（以下、「冷間加工鋼材」という）のフェライト部
のビッカース硬さはＨＶ２００以上である。ここでいう
冷間加工には、伸線加工、引抜き加工の他、冷間圧延加
工、前方押し出し加工、据え込み加工等も含まれる。
【００２６】部品の鍛造には、一般に１０〜４０％の冷
間加工鋼材が用いられる。２０％冷間加工した冷間加工
鋼材のフェライト硬さがＨＶ２００以上あれば、鍛造で
少なくとも１０％は冷間加工された冷間鍛造部品のフェ
ライト部の硬さはＨＶ２００以上となる。つまり、２０
％冷間加工鋼材でフェライト硬さがＨＶ２００以上のも
のを用いた冷間鍛造部品は、冷間鍛造時の加工硬化が起
こって冷間加工鋼材よりも硬くなっていると考えられ
る。従って、冷間加工鋼材が疲労限度を満足すれば、当
該冷間加工鋼材より製造される冷間鍛造部品も疲労強度
を満足できる。よって、図２より、冷間加工試験後のフ
ェライト部の硬さをＨＶ２００以上としている。
間加工鋼材が用いられる。２０％冷間加工した冷間加工
鋼材のフェライト硬さがＨＶ２００以上あれば、鍛造で
少なくとも１０％は冷間加工された冷間鍛造部品のフェ
ライト部の硬さはＨＶ２００以上となる。つまり、２０
％冷間加工鋼材でフェライト硬さがＨＶ２００以上のも
のを用いた冷間鍛造部品は、冷間鍛造時の加工硬化が起
こって冷間加工鋼材よりも硬くなっていると考えられ
る。従って、冷間加工鋼材が疲労限度を満足すれば、当
該冷間加工鋼材より製造される冷間鍛造部品も疲労強度
を満足できる。よって、図２より、冷間加工試験後のフ
ェライト部の硬さをＨＶ２００以上としている。
【００２７】さらに、本発明の非調質冷間鍛造高強度部
品用鋼材は、以下の成分を、以下に示す量だけ含有する
ことが好ましい。
品用鋼材は、以下の成分を、以下に示す量だけ含有する
ことが好ましい。
【００２８】Ｃ：０．５重量％未満（０は含まない） Ｃを含有することにより引張強度が増加するので含有す
ることが好ましいが、引張強度の増加は変形能の低下と
なり、０．５重量％を超えると、割れやすくなって冷間
鍛造が困難になるからである。
ることが好ましいが、引張強度の増加は変形能の低下と
なり、０．５重量％を超えると、割れやすくなって冷間
鍛造が困難になるからである。
【００２９】Ｃｒ：０．１重量％以上で、１．０重量％
未満 ０．１重量％以上添加すると、強度向上に寄与するから
である。一方、多量に添加すると鍛造荷重が高くなるだ
けなので、１．０重量％未満とすることが好ましい。
未満 ０．１重量％以上添加すると、強度向上に寄与するから
である。一方、多量に添加すると鍛造荷重が高くなるだ
けなので、１．０重量％未満とすることが好ましい。
【００３０】Ｚｒ：０．１重量％以上で、０．２重量％
未満 ０．１重量％以上添加すると、強度向上に寄与するから
である。一方、多量に添加すると鍛造荷重が高くな工具
寿命が低下するため、０．２重量％未満とすることが好
ましい。
未満 ０．１重量％以上添加すると、強度向上に寄与するから
である。一方、多量に添加すると鍛造荷重が高くな工具
寿命が低下するため、０．２重量％未満とすることが好
ましい。
【００３１】Ｃａ：５ｐｐｍ以上で、５０ｐｐｍ未満 Ｃａを５ｐｐｍ以上含有すると、不可避不純物として含
まれ得るＳと結合して硫化物を球状化させ、硫化物によ
る割れを抑制できるからである。一方、多量に含有して
も効果が飽和する上に、コスト的に不利となるので、５
０ｐｐｍ未満とすることが好ましい。
まれ得るＳと結合して硫化物を球状化させ、硫化物によ
る割れを抑制できるからである。一方、多量に含有して
も効果が飽和する上に、コスト的に不利となるので、５
０ｐｐｍ未満とすることが好ましい。
【００３２】Ｂ：５ｐｐｍ以上で、５０ｐｐｍ未満 ５ｐｐｍ以上添加すると、強度向上に寄与するからであ
る。一方、多量に含有しても効果が飽和する上に、コス
ト的に不利となるので、５０ｐｐｍ未満とすることが好
ましい。
る。一方、多量に含有しても効果が飽和する上に、コス
ト的に不利となるので、５０ｐｐｍ未満とすることが好
ましい。
【００３３】Ａｌ：０．０１重量％以上で、０．２重量
％未満 ０．０１重量％以上含有すると脱酸効果が期待できるか
らである。一方、多量に含有しても効果が飽和する上
に、コスト的に不利となるので０．２重量％未満とする
ことが好ましい。
％未満 ０．０１重量％以上含有すると脱酸効果が期待できるか
らである。一方、多量に含有しても効果が飽和する上
に、コスト的に不利となるので０．２重量％未満とする
ことが好ましい。
【００３４】Ｎ：８０ｐｐｍ未満（０を含まない） 歪み時効による強度上昇が期待出来ることから添加する
ことが好ましい。一方、多量に添加すると変形抵抗が高
くなり、冷間鍛造に適さないので、５０ｐｐｍ未満とす
ることが好ましい。
ことが好ましい。一方、多量に添加すると変形抵抗が高
くなり、冷間鍛造に適さないので、５０ｐｐｍ未満とす
ることが好ましい。
【００３５】さらに、本発明の非調質冷間鍛造高強度部
品用鋼材は、不可避不純物として、以下の元素を下記範
囲内で含有され得る。
品用鋼材は、不可避不純物として、以下の元素を下記範
囲内で含有され得る。
【００３６】Ｐ：０．１重量％未満 ０．１重量％以上含有すると割れやすくなり冷間鍛造が
困難になるからである。
困難になるからである。
【００３７】Ｓ：０．０１重量％未満 ０．０１重量％以上含有すると割れやすくなり冷間鍛造
が困難になるからである。
が困難になるからである。
【００３８】
【実施例】以下に、本発明を具体的な実施例に基づいて
説明する。尚、実施例では冷間加工の１つである伸線加
工について行なうが、他の冷間加工も本発明の技術的範
囲に含まれることはいうまでもない。まずはじめに、下
記実施例で用いた測定及び評価方法について説明する。
説明する。尚、実施例では冷間加工の１つである伸線加
工について行なうが、他の冷間加工も本発明の技術的範
囲に含まれることはいうまでもない。まずはじめに、下
記実施例で用いた測定及び評価方法について説明する。
【００３９】〔測定、評価方法〕 フェライト分率（重量％） 線材の画像解析により粒界で囲まれたフェライトの割合
を求めた。
を求めた。
【００４０】フェライト硬さ（ＨＶ） 線材を２０％伸線した時の伸線材について、荷重１ｇの
マイクロビッカース硬度計により測定した。
マイクロビッカース硬度計により測定した。
【００４１】平均硬さ（ＨＶ） 線材を２０％伸線した時の伸線材について、荷重１０ｋ
ｇのビッカース硬度計により測定した。
ｇのビッカース硬度計により測定した。
【００４２】疲労限度（ｋｇｆ／ｍｍ2 ） 線材を２０％伸線した時の伸線材について、小野式回転
曲げ試験による疲労試験を行い求めた。
曲げ試験による疲労試験を行い求めた。
【００４３】調質を行なった部材では、疲労限／平均硬
さが通常０．１３ＨＶ・ｍｍ2 ／ｋｇｆ以上あることか
ら、２０％伸線した伸線材について疲労限／平均硬さが
０．１３ＨＶ・ｍｍ2 ／ｋｇｆ以上を合格とした。
さが通常０．１３ＨＶ・ｍｍ2 ／ｋｇｆ以上あることか
ら、２０％伸線した伸線材について疲労限／平均硬さが
０．１３ＨＶ・ｍｍ2 ／ｋｇｆ以上を合格とした。
【００４４】変形抵抗（ｋｇｆ／ｍｍ2 ） 線材を所定高さまで一気に圧縮した場合の最大荷重Ｐ
（ｋｇ）を測定し、この測定値を見かけの拘束係数ｆで
除した値（Ｐ／ｆ）として求めた。変形抵抗が１２０ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 以上では工具寿命が著しく低下するため、
冷間鍛造に適さない。
（ｋｇ）を測定し、この測定値を見かけの拘束係数ｆで
除した値（Ｐ／ｆ）として求めた。変形抵抗が１２０ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 以上では工具寿命が著しく低下するため、
冷間鍛造に適さない。
【００４５】〔線材の製造〕Ｆｅ以外に表１又は表２に
示す元素を表１又は表２に示す量だけ含有し、フェライ
ト分率、フェライト硬さ、平均硬さが異なるＮｏ．１〜
３８の線材を製造した。
示す元素を表１又は表２に示す量だけ含有し、フェライ
ト分率、フェライト硬さ、平均硬さが異なるＮｏ．１〜
３８の線材を製造した。
【００４６】Ｎｏ．１〜５は炭素の含有率を０．２５重
量％、Ｖの含有率を０．１重量％、Ｓｉの含有率を０．
２５重量％と一定にして、圧延後の冷却速度を変えるこ
とによりフェライト分率を変更した。Ｎｏ．６、７はＮ
ｏ．１を焼鈍したもので、焼鈍によりフェライト部の硬
度が低下したものである。Ｎｏ．８〜１０は炭素の含有
率を変えることにより、フェライト分率及びフェライト
部の硬さを変えたものである。Ｎｏ．１１〜３８は、炭
素の含有率を０．２５重量％と一定にして、その他の元
素（Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｍｎ等）の含有率を変える
ことによりフェライト分率及びフェライト部の硬さを変
えたものである。
量％、Ｖの含有率を０．１重量％、Ｓｉの含有率を０．
２５重量％と一定にして、圧延後の冷却速度を変えるこ
とによりフェライト分率を変更した。Ｎｏ．６、７はＮ
ｏ．１を焼鈍したもので、焼鈍によりフェライト部の硬
度が低下したものである。Ｎｏ．８〜１０は炭素の含有
率を変えることにより、フェライト分率及びフェライト
部の硬さを変えたものである。Ｎｏ．１１〜３８は、炭
素の含有率を０．２５重量％と一定にして、その他の元
素（Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｍｎ等）の含有率を変える
ことによりフェライト分率及びフェライト部の硬さを変
えたものである。
【００４７】表１において、Ｎｏ．１〜５、７、８、１
０、１２〜１７、２１〜３８は請求項１に係る発明の実
施例に該当する鋼材であり、これらのうち、Ｎｏ．４、
５、１５、２４以外は請求項２に係る発明の実施例にも
該当する鋼材である。これらの線材についてフェライト
分率、変形抵抗を測定し、さらに２０％伸線した伸線材
についてフェライト部の硬さ、疲労限度、平均硬さを測
定した。結果を表１及び表２に示す。
０、１２〜１７、２１〜３８は請求項１に係る発明の実
施例に該当する鋼材であり、これらのうち、Ｎｏ．４、
５、１５、２４以外は請求項２に係る発明の実施例にも
該当する鋼材である。これらの線材についてフェライト
分率、変形抵抗を測定し、さらに２０％伸線した伸線材
についてフェライト部の硬さ、疲労限度、平均硬さを測
定した。結果を表１及び表２に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】表１及び表２から、Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂのいず
れも含有していない場合には、疲労特性を満足できなか
った（Ｎｏ．１８〜２０）。また、Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂのい
ずれか元素を含有する場合であってもＳｉの含有率が低
いと疲労特性が劣っていた（Ｎｏ．１１）。
れも含有していない場合には、疲労特性を満足できなか
った（Ｎｏ．１８〜２０）。また、Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂのい
ずれか元素を含有する場合であってもＳｉの含有率が低
いと疲労特性が劣っていた（Ｎｏ．１１）。
【００５１】また、成分組成を満たしている場合であっ
ても、フェライト部の硬さが所定以下の場合（Ｎｏ．
６，９，１１）の場合、疲労特性が不十分であった。
ても、フェライト部の硬さが所定以下の場合（Ｎｏ．
６，９，１１）の場合、疲労特性が不十分であった。
【００５２】さらに、成分組成、フェライト部の硬さが
所定以上であっても、フェライト分率が２０％以下の場
合（Ｎｏ．４，５，２４）、変形抵抗が１２０ｋｇｆ／
ｍｍ 2 以上となり、冷間鍛造性に劣ることがわかる。ま
た、Ｓｉの含有率が高くなりすぎる場合も、フェライト
分率、フェライト部の硬さが所定範囲であっても変形抵
抗が大きくなることがわかる（Ｎｏ．１５）。
所定以上であっても、フェライト分率が２０％以下の場
合（Ｎｏ．４，５，２４）、変形抵抗が１２０ｋｇｆ／
ｍｍ 2 以上となり、冷間鍛造性に劣ることがわかる。ま
た、Ｓｉの含有率が高くなりすぎる場合も、フェライト
分率、フェライト部の硬さが所定範囲であっても変形抵
抗が大きくなることがわかる（Ｎｏ．１５）。
【００５３】
【発明の効果】本発明の非調質高強度冷間鍛造部品用鋼
材は、非調質冷間鍛造後の疲労特性が調質冷間加工部品
と同程度の疲労特性を有している。従って、当該鋼材を
用いれば加工後の熱処理を行わなくても高強度部品を製
造することができるので、冷間鍛造部品の生産性を向上
でき、しかも冷間鍛造部品の製造コストを低減できる。
さらに、鋼材のフェライト分率を所定範囲以上とするこ
とにより、冷間鍛造性も満足できる。
材は、非調質冷間鍛造後の疲労特性が調質冷間加工部品
と同程度の疲労特性を有している。従って、当該鋼材を
用いれば加工後の熱処理を行わなくても高強度部品を製
造することができるので、冷間鍛造部品の生産性を向上
でき、しかも冷間鍛造部品の製造コストを低減できる。
さらに、鋼材のフェライト分率を所定範囲以上とするこ
とにより、冷間鍛造性も満足できる。
【図１】フェライト分率と変形抵抗との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図２】フェライト部の硬さと疲労限／平均硬さとの関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉを０．０５〜２．０重量％含有し、 Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂよりなる群から選ばれる少なくとも
一種を、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂの含有率合計が０．０１〜
４．０重量％となるように含有する鋼材であって、 該鋼材のフェライト分率が１０％以上であり、 且つ該鋼材の２０％冷間加工試験後の断面のフェライト
部の硬さがＨＶ２００以上であることを特徴とする曲げ
疲労特性に優れた非調質高強度冷鍛部品用鋼材。 - 【請求項２】 Ｓｉを０．０５〜１．３重量％含有し、 Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂよりなる群から選ばれる少なくとも
一種を、Ｖ，Ｔｉ、及びＮｂの含有率合計が０．０１〜
２．５重量％となるように含有する鋼材であって、 該鋼材のフェライト分率が２０％以上であり、 且つ該鋼材の２０％冷間加工試験後の断面のフェライト
部の硬さがＨＶ２００以上であることを特徴とする曲げ
疲労特性に優れた非調質高強度冷鍛部品用鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30900597A JPH11140583A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 曲げ疲労特性に優れた非調質高強度冷鍛部品用鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30900597A JPH11140583A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 曲げ疲労特性に優れた非調質高強度冷鍛部品用鋼材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11140583A true JPH11140583A (ja) | 1999-05-25 |
Family
ID=17987764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30900597A Withdrawn JPH11140583A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 曲げ疲労特性に優れた非調質高強度冷鍛部品用鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11140583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019173168A (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-10 | 日本製鉄株式会社 | 冷間鍛造用鋼材 |
-
1997
- 1997-11-11 JP JP30900597A patent/JPH11140583A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019173168A (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-10 | 日本製鉄株式会社 | 冷間鍛造用鋼材 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040803 |
|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |