JPS58104160A

JPS58104160A - 浸炭特性および焼入性に優れた精密打抜加工用鋼板およびその製造法

Info

Publication number: JPS58104160A
Application number: JP20405881A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shinoda; 研一篠田; Hisao Imatomi; 今富　久雄; Koji Omosako; 浩次面迫; Yoshio Tokuda; 徳田　善雄
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1981-12-17
Publication date: 1983-06-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、浸炭特性および焼入性に優れ几精密打抜加工
用鋼板およびその製造法に関する。

各種の機械部品、例えばギヤーやスプロケット等の製作
において、その外形形状や寸法精度並びに量産性を重視
する観点から精密打抜加工が多用されている。この精密
打抜加工ｄ打抜型を用いて行なわれるが、その型の形状
は一般に複雑なものであるからこの型のコストハ高価で
あり、精密打抜加工製品の製造コスｔｉｃ占める型コス
トの比率は大きなものとなっている。このため、型寿命
を長くする意味から、この加工に供される材質としては
軟質なものが選択され、製品に必要な硬度は以後の浸炭
処理で補うことが行なわれている。例えば、軟質な普通
鋼（例えばＢＰＨＣクラス》を精密行抜加工用材料とし
て用い、これを精密打抜後に浸炭処理することが行なわ
れているが、かような普通鋼では浸炭性が十分ではなく
、硬さ不足になりやすい。

他方、熱処理特性を重視して、肌焼き鋼を精密打抜加工
用材料に用いられることもある。例えば、Ｃｒ系（８Ｃ
ｒ）、Ｏｒ　−Ｍｏ系（ＳＣＭ）、Ｃｒ　−Ｍｏ　−Ｎ
ｉ系（ＳＮＣＭ　）などの肌焼き鋼である。この場合は
、特に精密打抜加工時にその切口面に発生するムシレ等
を防止するために、鋼中炭化物の球状化並びに均一化を
図る処理が必要となり、特別な焼鈍処理が通常行なわれ
ねばならない。そして、この肌焼き鋼の場合は材料コス
トが高くなることは否めず、型の寿命に対して腎、たと
え炭化物の球状化処理がなされたとしても、根本的な対
策とはなり得ない。例えば、ＳＣＭ　’４２０の炭化物
球状化焼鈍材を精密打抜加工した４合の型寿命は、経験
的に５ＰＨＣ材の１／２程度とされている。

このようなことから、精密打抜加工の分野において、精
密打抜加工性に優れると共に型寿命全長く維持できるよ
うな材料であって、しかも近年の滴注式ガス浸炭処理’
（ｒｉｄじめとする合理的かつ品質安定性の優れた浸炭
処理技術の普及に伴ないこの浸炭処理を適用したときに
迅速浸炭硬化能を示すような材料の出現が強く望まれて
いた。そして、このような材料は安価であると共に、浸
炭層以外（芯部）の母材に耐荷重や靭性をもたせるため
の焼入能に優れることも必要とされる。

本発明の目的は、このような背影のもとに、精密打抜加
工性、浸炭特性および焼入性が同時に優れ九安価な材料
を提供することであり、前述のような要望を満たす精密
打抜加工用鋼板を市場に提供することである。

が細かく分布Ｕ□たこの目的が十分にかなう精密材：、
。

抜加工用鋼板釜′□−発することができた。すなわち本
発明は、重量優において、Ｃ；　０．０６〜０．１８優
、Ｓｉ　；　０．４０％以下、Ｍｎ　；　０．６０〜１
．２０％、Ｃｒ；０．８０　％以下、Ｂ　；　０．００
０５〜０．００５チ、Ａｔ　；　０．０８０チ、Ｔ１；
無添加または０．０５％以下、残部；Ｆｅおよび不可避
的不純物からなる浸炭特性および焼入性１’Ｃ優れた精
密打抜加工用鋼板を提供する。そして、この目的にそう
鋼板の製造は、この鋼の鋼片ｆ　１１００７：以上に加
熱し、これを熱間圧延工程において仕上温度７８０〜９
３０Ｃお工び巻取温度５１０〜７２０Ｃの温度制御下で
熱間圧延することｖＣｊつて達成できることがわかつ′
ｆ？：、。

以下に本発明の詳細な説明する。本発明鋼は、先述の如
く、６つの要素、すなわち、精密打抜加工性　、浸炭焼
入性　および焼入性　を主目的として、その鋼成分組成
が総合的に平衡しかつ相互に満足されるように定められ
たものである。

よって、各要素ごとに本発明で採用する鋼成分の内容並
びに製造条件を分けて説明する。

ＣＩ）　　精密打抜加工性精密打抜加工性とは、本明細書において、材料からみた
場合の型　寿命と、被加工材の切口面にワレ、ムシレと
いった加工不良が発生しやすいか否かと、全問題とする
。

精密打抜加工性を良好ならしめるには、先ず材料の軟質
化と局所的変形能の向上が有効となる。

前者の軟質化については、鋼中の（４−はじめとする合
金元素は少ない程よい。後者の局所的変形能の観点から
に、炭化物および介在物の分布形態が問題とされる。

炭化物のうち、パーライトとしては、その面積が少ない
程、パーライト層間隔が狭い程、そして究極的ｖｃＩｊ
Ｆｅ、Ｏが細かく球状化した方が良好となる。このため
、中炭素、高炭素系の材料の精密打抜に当っては、既述
のように、一般に、熱延後が行なわれることを１つの特
徴とする。そのために、適正なＣ量、Ｃｒ量の限定と、
Ｂ添加と熱延温度条件の限定を行なう。

鋼中Ｂｉ、Ａｒ３変態時のフェライト核発生頻度を減少
させると同時に、１炭窒化物が炭化物析出サイトとして
機能し、炭化物を微細化し、平均炭化物間距離（ＭＦＰ
）を減少させる効果を有する。

しかし、Ｍｎ単独添加のＢ量４は、熱間圧延における仕
上圧延温度を低温側にするとともに低温域圧下率を強化
し、オーステナイト粒を細粒化させなければ炭化物の細
粒化は十分に達成できないという難点がある。

本発明でに、Ｏｒ添加により特殊な圧延条件を採用する
ことなく、ＣｒとＢの相乗効果により後記実施例に示す
ように、通常の熱延温度条件域でも十分な炭化物の微細
析出が可能であることを見い出したものである。

次に、本発明では、Ｃ量は肌１８％以下としなければな
らない。その理由ばＣの増量とともに、ＢとＣｒの炭化
物微細球状化効果が失なわれ、パーライトが発生しやす
くなるとともに、精密打抜き性が劣化するからである（
後記実施例の比較鋼Ｆ参照）。

Ｍｎ、０ｒＩＣついては、後櫻の浸炭焼入性の観点から
は不可欠の元素であるが、しかし、精密打抜加工性の観
点から、上限をそれぞれＭｎ　；　１．２０％、Ｃｒ　
；　１．００％に抑える必要がある。

熱延条件は、仕上温度が７８０Ｃ以下では、結晶粒が小
さくなり硬質となりやすいため仕上温度は７８０Ｃ〜９
３０Ｃの範囲とするのがよい。そして、巻取温度が５１
０Ｃ以下では結晶粒が・」１さく、ベーナイト変態とと
もに硬質となるため、捷た７２０Ｃ以上では表面脱炭し
やすく、また、炭化物が肥大しやすいことから５１０〜
７２０　ｔ：の巻取温度範囲のもとて熱間圧延を実施し
て製造することが重要となる。

〔■〕　　浸炭焼入性浸炭焼入性は、鋼中の合金元素によって定まるが、通常
の焼入性とは次の点において相違する。

（イ）通常の焼入性は、母材Ｃ％に支配されるが、浸炭
焼入性は低・中炭素鋼では母材の０％には、はとんど影
響されない。

（ロ）　Ｂの焼入性ハ１１．鋼中Ｃと負の交互作用を示
し低炭素領域では相幻的な焼入性倍数が４＜、Ｃ量の増
加とともに、焼入性倍数が低くなり０．９チＣ鋼では、
Ｂの焼入性向上作用は全く認められなくなる、シタがっ
て、通常の浸炭層表面は、Ｃの低い中心部より軟質とな
りゃすく、浸炭層の耐摩耗性は著しく劣化しゃすい。

本発明鋼では、Ｏｒ　０．８％以下、Ｍｎ　０．６〜１
．２係の添加によりＢ鋼特有の上述の浸炭性の欠点を改
善した点に特徴がある。（後記実施例の比較鋼Ｇｌ／Ｃ
見られるように、ＭｎとＯｒが低いと十分な浸炭深さが
得られない）。

［ｎｌ］　　焼入性スゲロケット等の歯車部品は浸炭層が硬質で耐摩耗性に
優れるとともに、芯部の耐荷重、靭性等が重視きれる。

芯部強度からは、焼入後のＴＳは、１１０ｋＶ−以上が
望ましい。Ｃが０．０６％以下では、Ｍｎ、Ｃｒ。

Ｂの添加によっても焼入れ強度Ｈ１１０ｋｇ／ｍ”に達
しないためＣは０．０６チ以上とし′ｆｃ（後記実施例
の比較鋼Ｅ参照）。

Ｂの添加量は、焼入性の面から肌０００５％以上必要で
あるが、０．００５１以上添加しても焼入性は向上せず
かえって鋼の清浄性を害する。

次に、本発明鋼は前記５要素（Ｉ）〜（ｕＴ）の総合的
観点より、０．０８０％以下のＡｔおよび０．４０％以
下のＳｉ、さらＩｃは０．０５　％以下のＴ１ヲ含有す
る。

その含有量の限定理由は次のとおりである。

Ａｔは、γ粒の成長を阻止し、過剰に添加すると浸炭焼
入性および焼入性が劣化する。木調では、Ｂ添加を必須
とするため、Ａｔ単独添加の場合のように、焼入性阻止
作用は、顕在化しない。しかし、ｏ、ｏｓｏ％以上では
、鋼の清浄性が劣化」７やすい。

Ｓｌは、含有量が増加すると、Ｂ系介在物が急激に増加
しやすくナリ、原板の機械的特性に不利となる。また、
Ｏｒ、Ｍｎの等量添加の場合にくらべ、熱延板の強化作
用が大きく、逆に、焼入れ深度は低い。このため本発明
での８１は上限’ｉ　０．４０チとする。

Ｔｉは、Ｂ添加にともなう浸炭γ粒の粗大化を防止し、
また、Ｂの窒化を阻止し、有効Ｂ量を維持する観点から
有利な元素である。しかし、０．０５チ以上では析出硬
化しやすいため、上限’ｉ　０．０５％とした。

以下さらに、実施例により具体的に説明する。

実施例表１に示す化学成分の鋼を溶製し、表示の条件で熱間圧
延を施こし、板厚；６朋の熱延鋼板とした。表２に原板
および熱処理特性を総括して示した。

（イ）原板特性は、引張試験値および断面組織における
パーライト面積率およびＭｅａｎ　Ｆｅｒｒｉｔｅ　Ｐ
ａｔｈ（平均炭化物間距離）を示す。

（ロ）精密打抜加工性は、外径５６ダ、内径１６ｚ、歯
数１２のスプロケットギヤーの精密打抜きにおいて２０
ＵＯ個および５０００個における歯先の摩損の程度と切
断面の状況を観察し、再研磨の必要の有無を調査した。

表２における３Ｘ１０３．６Ｘ１０′、９Ｘ１０′［そ
れぞれ打抜き回数を示しており、○印は歯先摩耗が殆ん
ど認められないもの、Δ印は若干の歯先摩耗が認められ
たもの、Ｘ印は歯先摩耗が大きく、製品の「だれ」と「
かえり」が太きいものを表わしている。

（ハ）浸炭特性は、Ｈｖ　５５０以上の有効浸炭深さく
ＥＯＤ　）と金属間摩耗試験における摩耗量ケ求めた。

この摩耗量（ｍ＆？？ｌ−ｋｑｘ　１０’　）は、入超
式回転摩耗試験機によったものであり、摩耗距離６００
　ｍ、　＠終荷重２．１ｋｇ、摩耗速度０．９４　ｍｌ
　ｓｅｃ、対金属にＳＵ、Ｔ　２の試験条件のもとての
値である。

浸炭処理は滴注式ガス浸炭処理を採用し、その浸炭条件
はカーボンポテンシャルハ０．９％、加熱温度は９００
　ＣＸ　２　ｈｒとし、さら１ｃａｓｏ　７１’　Ｘ　
１　ｈｒの拡散処理後８０Ｃの油中に焼き入れた。

に）焼入特性は、供試鋼を５号引張試験片とＵノツチ衝
撃試験片に加工後、９００　ＣＸ　３０　ｍｉｎ加熱し
、直ちに水焼き入れし、機械的特性を調査した。

この特性は部品の芯部特性と対応づけられる。

表２の試験結果から次のことが明らかである。

（１）鋼種Ａ　（Ｓ１５ＣＫ）ｉＱ　Ｍｎ低くＢ無添加
で浸炭深さと耐摩耗性に劣り、焼入後強度ｉ（’ｒｓ）
［低い。

（ｉｉ）　　鋼種Ｂ　（ＳＣＲ４２０熱延材）は、原板
ＴＳがｓｏｋν讐を越え、精密打抜加工性は劣る。

鋼種Ｃ（ＳＣ：Ｒ４２０焼鈍材）においても、充分な軟
質化が達成されず精密打抜加工性は劣る。

（ｉｊｉ）　　比較鋼Ｄｖｃおいては、巻取温度が高く
、精密打抜加工性は十分ではない。

（ｉｖ）　　比較鋼Ｅは、焼入後ＴＳが１０６　ｋｇ／
＋ｄと充分ではない。

（Ｖｌ　　比較鋼ＦｉｊＣ量が高く、原板が硬質であり
、精密打抜加工性に劣る。

（■）　比較ｄＧはＭｎ量が低く、浸炭深さが充分では
ない。

（ｖｉｉ）　　比較鋼Ｈ［、Ｍｎ　、　Ｃｒ量が高く、
原板特性が硬質であり精密打抜加工性が劣る。

（ｖｉｉｉ）　　比較鋼重は、巻取温度が低く、原板が
硬質化し、精密打抜加工性に劣る。

これに対し、本発明鋼ａ　％　ｅは、いづれも、その原
板特性がＴＳ　（４５ｋｇ／Ｉ翼、パーライト面積率１
０チ以下、ＭＦＰ１０μ以下を示し、精密打抜加工性、
浸炭特性および焼入後ＴＳの各々全てが良好である。

出願人　　日新製鋼株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　重量％において、ｃ　；　ｏ、ｏ６〜０．１
８チ、Ｓｉ；０．４０　％以下、Ｍｎ　；　０．６０〜
１．２０％、Ｏｒ　；　０．８０％以下、Ｂ　；　ｏ、
ｏｏｏｓ〜０．００５％、Ａｔ　；　０．０８０％以下
、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる浸炭特性お
よび焼入性に優れた精密打抜加工用鋼板。
（２）　　重量％において、Ｃ；　０．０６〜０．１８
チ、Ｓｉ；０．４０％以下、Ｍｎ　；　０．６０〜１．
２０％、Ｃｒ　；　０．８０　％以下、Ｂ　；　０．０
００５〜ｏ、ｏｏｓチ、Ａｔ　；　０．０８０％以下、
Ｔｉ　；　０．０５％以下、残部がＦｅおよび不可避的
不純物からなる浸炭特性および焼入性に優れた精密打抜
加工用鋼板。
（３）重量％において、Ｃ；　０．０６〜０，１８％、
Ｓｉ；０．４０　％以下、Ｍｎ　；　０．６０〜１．２
０　％、Ｃｒ　；　０．８０％以下、Ｂ　；　０．００
０５〜０．００５％、Ａｔ；口、０８０％以下、Ｔ１；
０〜０．０５％を含有する鋼の鋼片を１１０００以上に
加熱し、これを熱間圧延工程において仕上温度７８０〜
９３０Ｃおよび巻取温度５１０〜７２０Ｃの温度制御下
で熱間圧延することを特徴とする特許鋼板の製造法。