JPS60169548A - 冷鍛用肌焼鋼 - 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】 発明の技術分野 この発明は、特に冷間鍛造等の冷間加工に適した肌焼鋼
に関する。

従来技術とその問題点 自動車、機械の動力伝達用部品には、その用途上必要と
する機械的性質を得るために肌焼鋼が広く用いられてい
る。これは、成形加工された前記部品に、浸炭あるいは
浸炭窒化等の表面硬化処理を施し、表面の強度および耐
摩耗性と６部の耐衝撃性を確保して部品全体の靭性を保
たせるためである。この表面硬化処理を施す場合、冷間
加工後の素材をＡ、変態点以上のオーステナイト傾城温
度で、かつ浸炭あるいは浸炭窒化等の表面硬化処理雰囲
気中にて加熱保持を行うが、このような処理過程におい
て少数のオーステナイト結晶粒が異常成長して鋼組織中
に部分的に結晶粒が粗大化した混粒組織が生じる場合が
ある。このように粗大化した結晶粒の部分は他の部分に
比較して焼入れ性がよいため、大きな熱処理歪をもたら
し、さらに靭性の低１：′をきたしたりするという問題
があった。

１−記問題点を解決するために、従来は鋼中のＡＩＮを
十分に析出させてオーステカイト結晶粒の粗大化を防ｌ
卜する肌焼鋼が用いられていた。しかしながら、このよ
うにｈ（ｌＮを微細に析出させたとしてもＡｇＮは凝集
粗大化しやすいため、オーステナイト結晶粒成長の抑制
効果は弱められることになる。さらに、ＡｇＮを微細に
析出させたことにより、初期オーステナイト粒径が小さ
くなるために結晶粒粗大化温度は低下することになり、
オーステナイト結晶粒粗大化の抑制効果を十分に達成で
きなくなる。

又、肌焼鋼の浸炭温度は従来９２５”Ｃ前後であったが
、近年能率回−ヒを目的として高温浸炭（９５０〜１，
０００°Ｃ）あるいは真空浸炭（９５０〜ｉ、０５０°
Ｃ）等の高温短時間の処理条件に移行しつつある。この
ために、より高温の浸炭／ａ　Ｐｓｆｌにおいてもオー
ステナイト結晶粒が粗大化しない肌焼鋼が望まれていた
。

発明の目的 この発明は、Ｌ記の現状にかんがみなされたものであり
、冷間鍛造等の冷間加工後のオーステナイト結晶粒の粗
大化を防止できる肌焼鋼を提案するものである。

発明の構成 この発明は、 Ｃ（１，１０〜（１，３０％、Ｓｉ０．５０％以下、Ｍ
　ｎ　（１，３０〜１．８０％、５ｏ６Ａ６０．００５
−０．０２％未満、Ｃｒ　０１３０〜１．８０％、Ｎｂ
　Ｏ，０１〜０．１％、ＮＯ，００１〜００２５％、 残部Ｆｅ及び不可避不純物 よりなり耐粗粒化性にすぐれた冷鍛用肌焼鋼、及び上記
成分のほかにＭＯＱ、Ｑ５〜０８％を含有する耐粗粒化
性にずぐれた冷鍛用肌焼鋼を要旨とする。

発明の態様 この発明は、Ａ４よりもオーステナイト結晶粒成長の抑
制効果がさらに強いＮｌ）を添加し、さらに初期オーメ
チナイト粒径をある程度大きくしておくためにＡβ含有
率を低くしたことにより、冷間加工後の浸炭処理、ある
いは浸炭窒化処理時におけるオーステナイト結晶粒の粗
大化を防止するこ〜 とを大きな特徴とし、又浸炭焼入れ焼もどし後の靭性改
善のためにＭ、を添加したことを特徴とする肌焼鋼であ
る。

次に、この発明による肌焼鋼の成分を限定する理由を述
べるっ Ｃはこの発明鋼が浸炭又は浸炭窒化後に焼入れ及び低温
焼もどしを行って使用する肌焼き鋼であり、従って浸炭
されない６邪の焼入れ歪や残留応力を小さくするために
上限を０．３０％とする。一方、０．１％未満では焼入
れ性が不足し、６邪の強度が確保できなくなるため、丁
限を０．１０％とする。

Ｓｉは脱酸剤として必要であるが、０５０％を越えると
鋼中に５ｉｎ２系の介在物が増加すると共に結晶粒か粗
大化する傾向が顕著になり靭性が劣化するため、０５０
係以下とした。

Ｍｎは脱酸脱硫剤及び鋼の靭性を確保する元素として不
＝Ｊ欠なものであるが、０．３０％未満ではその効果が
あがらず、又１．８％を越えて添加すると結晶粒が粗大
化しやすくなり、製鋼段階での偏析を助長し脆性を増加
させるため０．３０〜１．８０％とする。

ｓｏβＡｄはこの発明の大きな特徴の一つである初期オ
ーステリーイト粒径を微細化するのに有効であるが、０
．（１２％以上になると未固溶のＡｇＮが析出して、浸
炭、浸炭窒化時におけるオーステナイト結晶粒の粗大化
温度を低ドさせるため、１−、限を００２％未満とする
。又、Ｆ限を０．００５％とした理由は、鋼中Ａ４の偏
析を考慮しても０．００５％のＳ　Ｏ（ｌ　Ａ　ｅが固
溶しておれば十分に脱酸されるためである。

Ｃｒは屑のモｌＥ入れ性、強１（ｔ、Ｍ、ＸＩ性及び浸
炭性等の向Ｉ〕に有効な元素であるか、０．３０　％未
滴ではその効果か小さくなり、又１．８０％を越えて多
１ｉに含有すると結晶粒のオーステナイト化時に炭化物
が十分に固溶せず浸炭後の機械的性質が劣化するために
（１，３０〜１７８０係とする。

Ｎｂはオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制するために
、極めて有効な元素であり、その効果は０．０１％以、
ｊ二で顕著となり、０．１％で飽和する。Ｎｂを過剰に
添加すると、鋼中のＣがＮ１）Ｃとして固定されて固溶
Ｃ，ａが減少して強度低ドを招く。又、Ｎｌ）は比較的
に高価な元素であるために０．０１〜０．１チとする。

ＮはＲ４巾のｈｉと化合してＡｌｘを生成し、一部はＮ
　ｈとも化合するが、０．００１％未満ではＡＩＮの析
出が少くなり、形晶粒径が大きくなるので下限は０、Ｏ
Ｏｌ、％とする。又、Ｑ、０２５％を越えると冷鍛性が
劣化づ−るためＪ−、限は００２５％とする。

ＭＯは浸炭焼入れ焼もとし後の靭性改善のために添加す
るが、高価な元素であるため、できるだけ少尉の添加が
望ましく、その靭性改浮効果が発揮されはじめる０、０
５係を上限とし、その効果がほぼ飽和する０、８０％を
上限とした。

発明の実施例 次に、この発明の実施例について説明する。

第１表は本実施例に使用した鋼の組成を示すものであり
、鋼＆　１〜７は従来鋼、’４Ａ８〜２８はこの発明鋼
である。なお、＠Ａ２６〜２８は浸炭焼入れ焼もどし後
の靭性向ＨのためにＭＯを添加した実施例である。

（以下余白） 第１表に示す組成の頃を１００　ｋｇ真空溶解炉で溶製
し、１００　ｋｆｎ”ｌ塊とした後、１２００°ｃ　テ
４ｏｍｍ’ｆｉ　ｘｌｏｏｏＷｉの丸棒に鍛伸した。そ
の後７５０“ＣＸ２時間の加熱後、炉冷による球状化焼
なましを行い、２０％、５０係、８０％の圧Ｆ率で冷間
鍛造を行っり後、オーステナイト化してオーステナイト
結晶粒粗大化温度の測定をした。その結果を第２表に示
ス。この実験においてオーステナイト化は浸炭処理を想
定し９３０〜１０５０°Ｃの温度域に６時間保持して水
冷した。その後、各試料の横断面のオーステナイト粒径
を測定し、オーステナイト結晶粒度＆５以−ドの粗粒が
面積率で５％を越える温１斐、又は、粒度黒が３以Ｆ異
なる結晶粒が面積率で２０係を越える温度をオーステナ
イト結晶粒粗大化温度のＦ限とした。

次に、この発明鋼においてＭ□を添加した場合の効果を
確認するために、前記実験に用いた試料と同じ条件で溶
製、釣伸、球状化焼なましを行ったのちに５０％の圧下
率で冷間鍛造を行った後、浸炭処理を想定して９３０℃
×６時間の加熱後、油暁入れしたのち１８０”ＣＸ２時
間の焼きもどしを行い、シャルピー衝撃試験を実施した
。その結果を第２表に衝撃値として示す。なお、衝撃値
はＪＩＳ３号試験片、２ｍｍｕｉツチ試験片による３木
の試験結果による平均値である。

（以１７余白） 第２表から明らかなように、従来鋼では冷間加工が２０
％以北加わると結晶粒粗大化温度はすべて９３０°Ｃ以
下であるが、この発明鋼では２０％冷間加工材は１０２
０°Ｃ以−ヒ、８０％冷間加工材は９６０°Ｃ以」二の
オーステナイト結晶粒粗大化温度を確保できることがわ
かる。

又、この発明鋼のうち、ＭＯを添加した端点２６〜２８
は１ｔｌｌ　７６８〜２５と同様の結晶粒粗大化温度を
確保すると共にＭＯ添加により靭性も大幅に向上してい
る。

発明の効果 以りの実施例により明らかなように、この発明による冷
鍛用肌焼鋼はＮｌ）を添加し、ｓｏｇＡｎを上記範囲に
限定して初期オーステナイト粒径を制御することにより
、冷間加工後のオーステナイト結晶粒粗大化を防止し、
さらにＭ、を添加することにより浸炭焼入れ焼もどし後
の靭性を大幅に向上することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ　Ｃ０，１０〜（１，３０％、Ｓｔ　０．５０％以下
   、Ｍｎ　０．３０〜１．８０％、５ｏＡＡｌＯ，００５
   〜０．０２％未満、Ｃｒ　（１，３０〜］、、８０％、
   Ｎｂ　Ｏ，０１〜０．ｉ％、Ｎ０１００１〜０．０２５
   ％、 残部Ｆｃ及び不ｉｉＪ避不純物 よりなる耐粗粒化性にすぐれた冷鍛用肌焼鋼。 ２　Ｃ０，１０〜０．３０％、Ｓｉ　Ｏ，５０％以Ｆ１
   Ｍ１１　（１，３０〜１．８０％、５ｏ６Ａｊ？　０．
   ００５〜０．０２％未満、ｃｒＯ，３０〜１．８０％、
   Ｎｂ　Ｏ，０１〜０．１％、Ｎ　Ｏ，００１〜０．０２
   ５％、Ｍｏ　０．０５〜０．８％、桟部Ｆｅ及び不可避
   不純物 よりなる耐粗粒化性にすぐれた冷鍛用肌焼鋼。