JPS58167751A - 熱間鍛造非調質鋼 - Google Patents

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、熱間鍛造後、焼入れ焼もどし等の熱処理を行
なわずに作成される所謂熱間鍛造非調質鋼の改良に関す
るものである。

従来、自動車用のアクスル等に使用されている鋼は、炭
素鋼あるいはＭｎ鋼等を熱間でプレス等により成形加工
した後に９強靭性を持たせるために焼入れ、焼もどし等
の熱処理が行なわれているが。

これらの熱処理を行なわないで済めば、大巾な〕７、ト
低減が図れると共に省エネルギー等の社会的要請にこた
えることもできるものである。

そこで、現在上記熱処Ｊ’ｌを行なわない非調質鋼の研
究が盛んに試みられて（・る。例えば、炭素鋼に■とＮ
を添加させることにより、熱間鍛造された鋼材がオース
テナイトからフェライトへ変態する際にＶの炭窒化物Ｖ
Ｎ（Ｃ）が析出され、同炭窒化物がフェライト生地を強
化させることとなる。この作用によって、熱処理を行な
うことなく、鋼材を熱間鍛造するのみで、同鋼材に強度
・と強靭性を保だせることが提案されている。

しかしながら、上記提案された鋼は、特に低温における
靭性が低く、自動車用アクスル等の一４０℃程度の温度
でも強度及び強靭性を必要とする部材に用（・ることは
不適当であった。

本発明は、素材の化学成分を低カーホン、高マンガンと
し、素材を熱間鍛造後、自然冷却又は南風冷却を行なう
ことによりフェライト＋パーライト＋ベーナイトの混合
組織が形成されること、及びベーナイト組織を有する鋼
が一４０°Ｃ程度の温度でもフェライト士パーライトの
みからなる鋼に比べ強度と高い靭性を有することに着目
して発明されたもので、焼入れ焼もどしの熱処理゛を施
すことなく、−４Ｏ℃程度の温度でも２強度と高℃・靭
性を有する鋼を得ることができるものであり、自動車用
アクスル等に用いる素材として最適なものである。

す下９本発明鋼の実施例について従来鋼と比較して説明
する。

まず表１において、ＡＢは自動車用）ｐノドアクスルと
して製造された本発明鋼であり、Ｃは従来から自動車用
フロントアクア、ルとして用いられている従来鋼の一例
である。Ａは表１にボす化学成分を含む素材を加熱温度
１３４０”Ｃ，型打温度１２４０℃とした鍛造条件の下
で熱間鍛造した後に、自然冷却を行なって作成された熱
間鍛造非調質鋼である。また、Ｂは表１に示す化学成分
を含む素材を加熱温度１２５０℃、型打温度１１８０℃
の鍛造条件の下で熱間鍛造した後に、自然冷却を行なっ
て作成された熱間鍛造非調質鋼である。

Ａ、Ｂ鋼に対して、Ｃは一般の自動車用フロントアクス
ルに用いられる５５８Ｃの調質鋼であり。

熱間鍛造後、焼入れ焼もどしの熱処理がなされたもので
ある。

第１図、第２図及び第６図は上記鋼Ａ、Ｂ、Ｃの機械的
性質及び疲労強度を比較したものであり。

第１図は常温における引張強さ、降伏値及び衝撃値の比
較、第２図は低温から常温にゎたる衝撃値の比較、更に
第６図は本発明鋼Ａと従来鋼Ｃとの回転曲げ疲労を小野
式回転曲げ疲労試験に基づいて比較したものである。

第１図より１本発明鋼Ａ、Ｂは、従来がら用いられてい
る自動車用フルノドアクア、ル鋼Ｃに比べ機械的性質に
お〜・て充分な強度を有しており１本発明鋼Ａ、Ｂを自
動車用フロノドアクスルとして使用した場合に、必要と
される機械的強度を充分に有して（・ることが判る。

また、第２図からは、−４０”Ｃ程度の低温域において
２本発明鋼Ａ、Ｈの衝撃値が低温域においても、従来鋼
Ｃ程低下せず、低温域から常温域にわたって１本発明鋼
Ａ、Ｂが従来鋼Ｃに比べがなり安定していることが判る
。

更に、第３図は小野式回転疲労試験の結果を示したもの
であり、第３図から本発明鋼Ａが従来鋼Ｃに比べて回転
曲げ疲労限ががなり商い値を示していることが明示され
て（・る。このため自動車用フロントアクスル等のくり
返し荷重が長時間にわたつて加わる部品にとっては１本
発明鋼Ａが従来鋼Ｃに比べてはるかに優れていることが
判明する。

ここで１本発明鋼Ａの組織を示す顕微鏡写真（４００倍
）を第４図に提示した。同図において。

ａはパーライト、ｂはフェライト、Ｃはベーナイト組織
であり２本発明鋼Ａがフェライト士パーライト＋ベーナ
イトの混合組織により形成されていることが明示されて
いる。

以上より１本発明鋼Ａ、Ｂは、焼入れ焼もどしの熱処理
を行なわない非調質鋼であるにも拘ず、従来から自動車
用フロントアクスルとして用いら第１ている鋼Ｃと同等
あるいはそれ以上の機械的性質を有するものであり、更
に、−４０℃稈度の低温域においても衝撃値が劣化する
ことがなく靭性が保たねるものである。このため９本発
明鋼は熱処理工程を省略できるので、大巾なコスト低減
が図れると共に、自動車用アクスルとしての機械的性５
も充分に備えているものである。

次に、別の比較例を第２表に示す。同表において。

Ｄ−Ｈは本発明鋼の成分を有する鋼でありｌ　　ＩＩＪ
はこれらの比較鋼である。鋼Ｄ−Ｊは１２００℃の状態
で１時間程加熱した後に、自然冷却し形成されたもので
ある。

ここで、一般に鍛造工程は２機械的、性質を上昇させる
ことはあるが、素材の化学成分とは全く独立して鋼材に
作用するものであるので、単に最適な化学成分の含有率
を捜し出す際には、費用のかかる鍛造工程を省略して、
鍛造温度と同温度まで加熱するのみで、鋼の機械的性質
の比較が行なわれているのが現状である。

そこで９本発明者も上記比較方法になら（・、鋼Ｄ〜Ｊ
を鍛造せずに鍛造温度１２００℃に１時間加熱し自然冷
却した状態で上記鋼Ｄ−Ｊの機械的性質及び衝撃値の比
較を試みている。

第５図は、鋼Ｄ−Ｊの引張強さ、降伏値、及びシャルピ
ー衝撃値の比較を示したものであり、第６−は、−４０
℃程度の低温域から常温にわたるシャルピー衝撃値を比
較したものである。

第５図及び第６図から２本発明鋼の化学成分を有する鋼
Ｄ−Ｈと、比較鋼１．Ｊを比較すると、引張強さ及び降
伏値におｔ・ては略同等の強度を有しており、更に衝撃
値にお（・ては低温域（−４０”Ｃ）から常温域におい
て鋼Ｄ−Ｈががなり優れていることが明示されている。

これは２本発明鋼と同等の化学成分を有する鋼Ｄ−Ｈが
低カーボン、高マンガンより成りフェライト＋パーライ
ト＋ベーナイトの混合組織から形成されているのに対し
、比較鋼１．Ｊがフェライ）　＋パルライトの混合組織
より形成されており、Ｄ−Ｈ鋼が１．Ｊ銅に比べて低温
域（−４０”Ｃ程度）から常温域にわたって強靭性を有
するためである。

以下、各成分の含有量の設定理由に・ついて説明する。

Ｃ：０．１５〜０３０％ Ｃは、鍛造品の強度を確保する上で欠くことのできない
成分である。本発明は、低カーボンを特徴とする鋼であ
るが、Ｃの含有量が０．１５％未満であると、鋼材の強
度維持が難しくなり、また、Ｃの含有量が０３０％より
多くなると、熱間鍛造後自然冷却または南風冷却のまま
で鋼材中にベーナイト組織が発生し難くなる。

Ｓｉ：０．５０％以下 Ｓｉを添加することにより脱酸効果を発生できる。

０、５　Ｄ　％より多くのＳｉを含むと、フェライト生
地が硬くなり過ぎるために、被剛性に悪影響を与えるも
のである。また、０．１５％以上の８１を添加すること
により脱酸効果を充分に発揮できるので。

０１５〜０６５％のＳｉを添加することが更に好ましい
。

Ｍｎ　、：　１．００　％〜２．Ｏ０％浦は、鋼材の強
度を向上させるために必須の成分である。本発明の鋼で
は、Ｃの含有量を低下させたのでＭｎの含有量を増加さ
せることにより強度を増す必要がある。したがってＭｎ
（Ｄ含有量は１００チル上含有される必要がある。また
、Ｍｎの含有量を増加して２．０％を越えると、被剛性
に悪影響を及はすものである。

Ｖ：０．０５〜０２０チ ■は、鋼が冷却されオーステナイト組織からフェライト
組織に変態する際に、ＶＮ（Ｃ１を析出させてフェライ
トを強化する目的で添加するものである。

この目的を達成させるためには、少なくとも０．０５チ
以上必要であり、一方０．２０％を越えて添加されても
、効果の増加は小さく、Ｈ，済的にも好ましくな（・０ ｓｏｌ　Ａｌ　：　０．０２〜０．０６％ｓｏｌ　ＡＩ
は、脱酸効果を生じさせるために０．０２％以上添加す
る必要があるが、０．０４Ｓ％を越えると被削性におい
て好ましくない。

Ｎ：００１〜００３％ Ｎは前述した■と共に炭窒化物ＶＮ（Ｃ１を析出させる
ために、積極的に添加されるものであり、かつ結晶粒の
微細化のためのＡＩＮを析出させるために００１チ以上
が必要゛であり、０．０３％をこえても。

効果の増加は期待できず、靭性値低下等の悪影響が出る
おそれがある。

Ｃｒ：０．５チ以下 Ｃｒは大型の鋳鋼品の場合、Ｍｎのみで、は強度が確保
できない場合もあるため、必要に応じて適量添加されね
ばならないが、経済的な面から０５チを越えることは好
ましくない。

Ｓ二０１チ以下 被削性を向上させるために、必要に応じて添加されるが
０１％を越えると熱間加工上好ましくない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鋼と従来鋼との機械的性質の測定結果、
第２図は第１図で示した鋼の低温域から常の顕微鏡写真
、第５図は本発明鋼と同等の化学成分を有する鋼と比較
鋼との機械的性質の測定結果。 第６図は第５図で示した鋼の絢撃試験結果を示し手続補
正書 特許庁　　長　　官　　殿 事件の表示 昭和５７年　　特　許　　願第　　　５０４７９　　　
号発明の名称 熱間鍛造非調質鋼 補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　　所　　　　東京都港区芝五丁目３３番８号名　称
（６２ｇ）三菱自動車工業株式会社代　　理　　人 明細−の「発明の詳細な説明」の欄 １、　明細書第２ｒＪ第１６行目記戦の「Ｖの炭窒化物
ＶＮ（Ｃ）が析出され、同炭窒化物」を１ｖの炭化物Ｖ
Ｃや炭窒化物Ｖ（Ｎ（Ｊ！＋′−０１出され、同炭化物
や炭窒化物１に訂正する。 ２　明細書第５負表１のサンプル１ＶｉＡの備考欄に記
載された「型打温度１２５０℃」を［型打温度１２４０
”ＣＪに訂正する。 ５　明細書第７０第５行目記載の［ａはパーライト。 ｂは）−ｆライト、１を［ａはフェライト、ｂはパーラ
イト、１に訂正する。 細 ４　明構書第１２「■第４行目配戦のｒ　ｖＮｔｃ）　
Ｉを「■（ＮＣ）」にＳ１正する。 ５　明細書第１２ｒ道第１５行目記載の「炭窒化物■（
Ｃ）１な「炭窒化物ＷＮＣ）　ｊに訂正する。 手続補正書 事件の表示 昭和５７年　　特　許　　願第　　　５１１４７９　　
　　号発明の名称 熱間鍛造非調質鋼 補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　　所　　　　東京都港区芝五丁目３３番８号名　称
（６２ｇ）三菱自動車工業株式会社代　　理　　人 軌書 ２　願書の［発明の名称１の欄と［発明者１の欄との間
に［特許請求の範囲に記載された発明の数１の橢を設け
、同橢１で「２・」と記入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）　　Ｃ：　０．１５〜０３０チ、Ｓｔ：０．５０
   チ以下。 Ｍｎ：　１．００〜２．００％、　Ｖ　：　０．０５〜
   ０２０Ｓ。 ｓｏｌ　ＡＬ　：　０．０２％〜００６％、Ｎ：０．０
   １〜０．０３９６を含み、残りは実質的にＦｅよりなる
   鋼を熱間鍛造し、結果としてフェライト＋パーライト＋
   ベーナイトの混合組織が形成されてなることを特徴とす
   る熱間鍛造非調質鋼 ｆ２１　　Ｃ：　０．１５〜０３０チ、Ｓｉ：０．５［
   １チ以下。 Ｍｎ：　１．００〜２．Ｏｏ％、　Ｖ　：　０．０５”
   −０，２０％。 ｓａｔ　Ａ１．：　０．０２〜０．０６９１ｒ、　Ｎ　
   ：　０．０１〜０．０３ｑｂ。 Ｃｒ　：　０．５％以下、Ｓ：（１１−以下を含み、残
   りは実質的にＦｅよりなる鋼を熱間鍛造し、結果として
   フェライト＋パーライト士ベーナイトの混１合組織が形
   成されてなることを特徴とする熱間鍛造非調質鋼