JPS59159971A - 焼入性のすぐれた冷間鍛造用鋼 - Google Patents

焼入性のすぐれた冷間鍛造用鋼

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JPS59159971A
JPS59159971A JP3425283A JP3425283A JPS59159971A JP S59159971 A JPS59159971 A JP S59159971A JP 3425283 A JP3425283 A JP 3425283A JP 3425283 A JP3425283 A JP 3425283A JP S59159971 A JPS59159971 A JP S59159971A
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JP
Japan
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steel
hardenability
less
cold forging
deformation resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP3425283A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahisa Akazawa
赤沢 正久
Akira Katayama
片山 昌
Tatsuya Imai
達也 今井
Takeshi Miki
武司 三木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS59159971A publication Critical patent/JPS59159971A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 本発明は冷間鍛造用鋼に関し、特に銅の変形抵抗の増加
を極力小さくした新規な焼入性のすぐれた冷間鍛造用鋼
に係るものである。
鋼材は通常熱間加工、冷間加工および切削加工を単独又
は組合せた後に熱処理して所定の強度と靭性を付与して
使用されているが、切削加工しないで、冷間鍛造後、熱
処理して使用される事例が部品製作コスト低減の観点か
ら最近増加しつつある。最終製品に要求される強度およ
び靭性を確保するために焼入性を高める元素としてC,
St、 Mn。
Cr、Moが通常用いられているが、冷間加工において
は工具寿命が長くかつ低い加工圧力および加工エネルギ
ーである程、コスト低減となるため加工時に出来るだけ
鋼材の変形抵抗は小さいことが望ましく、焼入性を高め
る合金元素は低い方がよい。
これら相矛盾する性能を同時に満足する鋼材は未だ開発
されていない。冷間加工における変形抵抗を高めること
なく焼入性の向上をはかる手段を既知の矧見に求めると
すれば、含有量を低減させることによって焼入性の増加
をもたらすSの効果が考えられる。すなわち、Sが01
チから0.01%まで0.09%低減すると焼入性に有
効な元素である鋼に固溶しているMnが増加(MnSが
低減)するために焼入性が多少向上する。
しかしこの程度の焼入性の向上には工業的な価値が認め
られておらず、Sは焼入性向上の手段として工業的に利
用されていない。
本発明者らは焼入・焼もどし処理をする既存の冷間鍛造
用鋼の上記欠点に着目し、郡々検討の結果、変形抵抗を
高めることなく、工業的に価値の認められる程度に焼入
性を向上させた新しい冷間鍛造用鋼を完成したものであ
る。
即ち、本発明はC,Si、 Mn、 Cr+ Moの焼
入性向上効果の一部をSおよびOを低減することによっ
て生ずる焼入性向上効果に置き換えることにより、鋼の
変形抵抗の増加を極力抑制した焼入性のすぐれた冷間鍛
造用鋼に関するものであって、その要旨とする所は重量
係でCO,10〜0.55 %、SiO,03〜0.3
5%、Mn 0.30〜0.90 %、Po、03%以
下、AtO,010〜0.030%、Cr1.25%以
下、Mo0.45%以下を基本成分とし、80.001
0%以下、00.002係以下に制限し、かつ非金属介
在物の長さ11m′1以上のものが鋼材圧延方向断面1
平方膿当たシ1゜個以下であることを特徴とする焼入性
のすぐれた冷間鍛造用tル)にある。
以下に本発明の詳細な説明する。先ず本発明鋼の基本成
分として重量係で夫々次の範囲のものでなければならな
い。最初にC11−i焼入性および焼入後の強度を確保
するためにその下限を0.10 %にし々ければならな
い。また単位係当りもっとも冷間鍛造性に大きな負の効
果をもつため、その上限を055係に限定する必要があ
る。Stは単位ヂあヰ たりCに次いで冷間鍛造性に与える負の効果が大きいた
めその上限を0.35 %にしなければならない。また
Siの下限については溶鋼の〔O〕含有量を一定水準以
下とし、鋼材に残存する酸化物系非金峡介在物の量を極
力減らすためにその下限を003係とする必要がある。
Mnは焼入性および焼入焼もどし後の強度・靭性を確保
するためにその下限を030係にしなければならない。
Mnの上限については、Mnは変形能に対する影響は小
さいが、変形抵抗および加工硬化率を高めるので0.9
0係に限定する必要がある。Pは焼入・焼もどし後の靭
性値を劣化させるので0.03%以下にする必要がある
。Ajは鋼のオーステナイト結晶粒を細粒とするだめに
0.010%以上としなければならない。
またその上限については鋼材に残存するAl2O3系介
在物が増加することから0.030%以下とする必要が
ある。−Crは焼入性を得るために必要であるが冷間加
工時の鋼の変形抵抗を高めるので1.25 %以下とす
る必要かある。Moは銅の焼入性向上に効果があること
、浸炭処理時に酸化されないので浸炭時の焼入性向上効
果に有効であることの2点から添加する必要があるが、
Crと同様に膜の変形抵抗を高めるのでその上限を0.
45%としなければなら彦い。以上が本発明の基本成分
であるが、これ以外に焼入性の向上をさらに望む場合に
は通常知られているBなど他の焼入性倍数の高い元素を
含有してもよいことは言うまでもない。また切削性を要
求される場合にはPb、 Biを添加することができる
次に本発明の最大の%似はSO,0O10係以下、00
.002%以下に制限し、かつ非金属介在物の長さ1μ
m以上のものが鋼材圧延方向断面1平方沼当だ910個
以下である点にある。Sを0.0010係以1に制限し
た理由は鋼の焼入性を著しく高め理想臨界直径D1値を
大幅に向上させるためである。
なお、ここで焼入性及び理想臨界直径とはどのようなも
のであるかについて述べると、一般に鋼の焼入れにおけ
る硬化の浸透度を焼入性といい、鋼の熱処理を行なう上
の一つの重要な特性を示すものである。この焼入性能を
表示するには種々の手段があるが、本発明において(は
理想臨界直径D1値で表示することとした。この理想臨
界直径とは試片表面が瞬間的に冷却剤の温度になると仮
定したいわゆる理想焼入によって、所定の顕微鏡組織(
普通は50%マルテンサイト、50%トルースタイトの
混合組織)が丸棒中心部で得られるような丸棒直径のこ
とで材料の焼入性の程度を定量的に表現するために使用
されるものである。この場合、D1値が大きい程、焼の
入る丸棒直径は増加し焼入性能がすぐれていることを表
わす。
第1図はS量をかかる理想臨界直径D0とρ関係で整理
したものであシ、同図を得るだめの実験に用いられた供
試材の化学組成を第1表に示す。
この場合、第1図においては各供試材のD1値め\ら供
試材A3のD1値を差引いた値ΔD1値を算出し縦軸に
示した。ここでA;3を基準として用いた理由はS量が
工業的製品と同一水準にあシ、S以外の成分についても
市販されている標準品に近い材料であるためである。同
図によれば前述のとおりSを010係から0.01%の
範囲内で低減すると、Sと結合して非金属介在物MnS
と橙る胤量が減少し焼入性に有効な鋼に固溶する冶金有
量が増加するだめDlが犬となシ、従って焼入性が向上
していることが判る。この場合、Sを0.01%以下に
減量しても化学量論的にSと結合するMn ffiは0
.017係と少量であるから焼入性におよぼす効果は図
中に点線で示すように小さいと予測されるが、Sが0.
0O10’S以下になると急激に焼入性が上昇すること
が同図から明らかであυ、これは全く予想外の効果であ
る。以上がSを0.0010%以下に限定した理由であ
る。次にOを0.0020%以下に制限した理由は0が
0.0020%をこえるとSによるD1値の向上効果を
若干低下させるためである。また、非金属介在物の長さ
1μm以上のものが鋼材圧延方向断面1平万露尚たり1
0個以下と限定した7理由は、1μm以上の介在物が1
0個を超えると焼入性を若干低下させるためおよび冷開
鍛造の際に鋼の変形能に悪い影響を及ぼすためである。
叩ち、第1表の供試付汚9及び溜10は、Sは夫々0.
0004チ及び0.0003%と1大いものの、0が0
.0043φ及び0.0029%と高く、さらに、1μ
m以上の介在物も1平方調当り28個及び18個夫々存
在するため、第1図に見られるようにΔD工の1立が若
干低下することが判る。
なお本発明においては星にOおよびSを上記のように制
限しただけではかかる非金ffE介在物の分布は得られ
ないものであり、前記の成分範囲の鋼を、連続鋳造、均
熱温度: 1200〜1250℃、圧延終止温度°95
0℃以上に調繁した工保を経て棒鋼とすることによって
、介在物の前記分IHを達成することができる。
最後に実施例により本発明の効果をさらに具体的に示す
。供試材は実用炉で溶製し夫々30爛と20屯径の丸棒
に圧延した。次に径30嘔の丸棒を球状化焼鈍、即ち7
70℃X 2 hr加熱保持後、735℃まで炉冷した
後5℃/hrの冷却速度で690℃まで制御冷却しその
後空冷した。この鋼材からJI34号引張試験片を削り
出して引張強さを求め第2図に示した。本発明鋼の引張
強さは41〜42kvw++2程度で比較鋼の46〜4
81(gAm♂と比べて約5〜6に9/−低く変形抵抗
が小さいことを示している。
次いで20調径の丸棒を使用して冷間(製造を行ない工
具寿命を測定した。この場合も前述した引張試験片の際
と同条件、即ち770℃X2hr加熱保持後、735℃
まで炉冷した後5’C/hrの冷却速度で690℃まで
制御冷却し、その後空冷する条件で球状化焼鈍を力出し
た鋏、ホールベアリシジの軸受を製造し製品の寸法公差
が規格から外れた時点の製造([i!j数をタイスの特
命として記録した。その結果を第2表に整理して示した
が比較鋼をもちいたときの工具特命(タイス寿命)が1
2000〜55000個であったのに河し、本発明鋼を
用いたときは98600〜231000個と大福な寿命
向上となった。
これは轟然部品の製造コストを著しく低減させるもので
ある。
次いで冷間鍛造した部品を930℃X4hrで浸炭処理
し、830°CX0.5hrで油焼入・160℃X3h
rで焼もどししだ後、部品を切断研摩して浸炭表面屑か
ら内部に向ってマイクロビッカース硬さを測定した。第
3表に結果を示すとおシ、本発明鋼は焼入性向上元素含
有量が少ないi7Uもかかわらず表面層から内部まで硬
さは比較銀と同程度となっている。
以上説明したごとく本発明鋼は工業的にきわめて有益な
新規な鋼材である。
【図面の簡単な説明】
第1図はS含有分とΔD、I値との関係を示す図、第2
図は球状化焼鈍後の比較鋼と本発明鋼との引張強さとを
比較して示した図である。 第1図 3% 6二厘−一一一−−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 重’a % テCO,10〜0.55%、St 0.0
     :3〜0.35%、Mn 0.30〜0.90%、P
    o、030%以下、10.010〜0.030%、Cr
    1.25%以下、Mo0.45%以下を基本成分とし、
    so、ooio%以下、00.002係以下に制限し、
    かつ非金属介在物の長さ11tm以上のものが鋼材圧延
    方向断面1平方m昌シ1o個以下であることを特徴とす
    る焼入性のすぐれた冷間鍛造用鋼。
JP3425283A 1983-03-02 1983-03-02 焼入性のすぐれた冷間鍛造用鋼 Pending JPS59159971A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62139845A (ja) * 1985-12-16 1987-06-23 Nissan Motor Co Ltd 冷間鍛造品
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