JPS60262941A - 温間鍛造用鋼 - Google Patents

温間鍛造用鋼

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JPS60262941A
JPS60262941A JP11787584A JP11787584A JPS60262941A JP S60262941 A JPS60262941 A JP S60262941A JP 11787584 A JP11787584 A JP 11787584A JP 11787584 A JP11787584 A JP 11787584A JP S60262941 A JPS60262941 A JP S60262941A
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JP
Japan
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steel
less
warm forging
forging
warm
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Application number
JP11787584A
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English (en)
Inventor
Katsunori Takada
高田 勝典
Kenji Isogawa
礒川 憲二
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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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】 (産業上の利用分野) この発明は、機械構造用鍛造品の素材として好適に利用
される温間鍛造用鋼に関するものである。
(従来技術) 従来、機械構造用部品、例えば歯車、シャフト、ベアリ
ングレース等の部品を製造するに僚しては、 ■圧延材→球状化焼なましく約10時間)→潤滑→冷間
鍛造→球状化焼なまし→潤滑峠冷間鍛造峠焼ならし→機
械加工(加工量多ない)峠浸炭処理する工程や、 ■圧延材呻潤滑→熱間鍛造→(焼・ならし)→機械加工
(加工量多い)→浸炭処理するT#をとるものがあった
一方、近年、省資源、省エネルギーを背景として、機械
構造用部品の鍛造加工において、温11JJ鍛造が注目
されるようになってきている。
この温間鍛造は、冷間#9造に比較して鍛造素材の変形
抵抗が小さいため、球状死焼なまし等の中間熱処理を省
略することが可能であり、また工具寿命の向上が期待さ
れるという利点を有し、鍛造素材の変形能が大きいため
に上記の中間熱処理が省略できるという利点を有してい
る。
また、温間鍛造は、熱間鍛造に比較して仕上り寸法精度
が良好であるため製品歩留りが向上し、スケールの発生
量が少ないため製品組が良好であす、鋭炭が少ないため
に製品内部の品質が安定したものとなり、さらには熱間
鍛造の加熱温度(1100−1300℃)に比べて低い
ため省エネルギーにもなるなどの利点を有している。
そして、このような利点を有する温間鍛造においては、
前述したように、鍛造素材の変形能、変形抵抗および鍛
造製品の寸法精度、仕上り肌などを考慮して、鍛造加工
温度を3′00〜950℃程度とすることが好ましい。
ところが、従来の機械構造用鋼を湿間#9造し、機械加
工後にそのまま浸炭あるいは浸炭窒化等の表面硬化処理
を行うと2表面硬化層や6部の結晶粒が粗大化し、熱処
理歪が大きくなったり、そのばらつきが大きくなったり
、あるいは部品強度が低下したりするなどの問題があっ
た。そのため、従来の場合には温間鍛造後に通常900
℃前後の焼ならし処理を行うことが多い。
しかしながら、このような焼ならし処理を施した場合に
は、焼ならし加熱時の結晶粒粗大化によって均一微細な
組織が得られず、一部ペイナイト等の硬化組織が発生す
るため、浸度麩理前の切削加工工程において支障が生ず
るなどの問題があった。そのため、浸炭処理後の熱処理
歪対策として温間鍛造後に2回以上の焼ならし処理を施
すことが必要であるなどの問題があった。
(発明の目的) この発明は、上述したような従来の問題点に着目してな
されたもので、鍛造素材の変形抵抗が小さくその変形能
が大きいと共に、鍛造製品の寸法精度および仕上り肌が
良好であるという温間鍛造の利点を十分に活すことがで
き、とくに温M鍛造して機械加工を行った後に焼ならし
、浸炭あるいは浸炭窒化等の熱処理を行ったときでも表
面硬化層や6部の結晶粒を小さなものとすることができ
、熱処理歪やそのばらつきを小さくして、部品の強度を
高めることが可能である温間鍛造用鋼を提供することを
目的としている。
(発明の構成) この発明による温間鍛造用鋼は2重量%で、C:0.1
−0.5%、Si:0.03〜1.0%、Mn:0.2
〜2.0%、Ai:0.015〜0.07%、N:0.
009〜0.03%を基本成分とし、必要に応じて強度
のより一層の向上のためにNi:3.0%以下、Cr:
2.0%以下、Mo:0.5%以下のうちの1種または
2種以上を添加し、結晶粒をさらに微細化させるために
Nb+Ta:0.3%以下、V:0.3%以下、 T 
i : 0 、3%以下、Zr:0.3%以下のうちの
1種または2種以上を添加し、被削性のより一層の向上
のためにS:0.30%以下。
Pb:0.3096以下、Te:0.010%以下のう
ちの1種または2種以上を添加し、残@Feおよび不純
物からなる鋼を熱間加工したものであり、300〜95
0℃での温間鍛造後の焼ならし、浸炭あるいは浸炭窒化
等の再加熱時に、結晶粒が結晶粒度番号で6番以上の整
細粒であることを特徴としている。
次に、この発明による温間鍛造用鋼の成分範囲(重量%
)の限定理由について説明する。
C:0.1〜0.5% Cは構造部品として必要な強度ならびに表面硬化処理後
の表面硬さを得るために有効な元素であるが、0.1%
よりも少ないと上記した必要な強度ならびに表面硬さを
得ることができず、0.5%を超えると靭性が低下する
ので、0.1〜0.5%の範囲とした。
Si:0.03〜1.0% Stは脱酸元素として有効であるが、0.03%よりも
少ないと上記の脱酸効果が得られず、1.0%を超える
と靭性を低下させるので、0.03〜1.0%の範囲と
した。
Mn:0.2〜2.0% Mnは脱酸および介在物の形態制御に有効な元素である
が、0.2%よりも少ないと上記した効果が小さく、表
面硬化処理後の硬さも十分なものが得られず、2.0%
を超えると被削性ならびに加工性が低下するので、0.
2〜2.0%の範囲とした。
( AfL:0.015〜0.07% A文は温間鍛造後の再加熱時において結晶粒の粗大化を
防1ヒするのに有効な元素であり、そのためには0.0
15%以上添加させる必要があり1、より望ましくは0
.025%以上添加するのが良い。しかし、多すぎると
靭性が低下するので0.07%以下とする必要がある。
N:0.009〜0.03% Nは温間鍛造後の再加熱時において結晶粒の粗大化を防
止するのに有効な元素であり、そのためには0.009
%以上添加させる必要があり、より望ましくは0.01
5%以上添加するのが良い、しかし、多すぎると鋼塊ま
たは鋳片にブローホールが発生するので、0.03%以
下とした。
Ni:3.0%以下、Cr:2.0%以下、M。
:0.5%以下のうちの1種または2種以tNi、Cr
、Moは鋼の焼入性をより一層向上させて強度を高める
のに有効な元素であるので。
要求強度に応じて上記基本成分に対し適宜添加するのも
よい。しかし、Ni含有量が3.0%を超え、Cr含有
量が2.0%を超え、Mo含有量が0.5%を超えると
鋼の靭性が低下するので、それぞれ上記の値を上限とす
るのがよい。
Nb+Ta (いずれか一方が0である場合を含む):
0.3%以下、V:0.3%以下、Ti :0.3%以
下、Zr:0.3%以下のうちの1種または2種以上 Nb、Ta、V、Ti、Zrは結晶粒をより一層微細化
して鋼の靭性を高めるのに有効な元素であるので、必要
に応じて上記基本成分に対し適宜添加するのもよい、し
かし、Nb+Ta含有量が0.3%を超え、V含有量が
0.3%を趙え、Ti含有量が0.3%を超え、Zr含
有量が0.3%を超えると靭性が低下するので、それぞ
れ上記の値を上限とするのがよい。
S:0.30%以下、Pb:0.30%以下。
Te:0.010%以下のうちの1種または2種以上 S、Pb、Teは鋼の被削性を向上させるのに有効な元
素であるので、必要に応じてト記基水成分に対し適宜添
加するのもよい、しかし、S含有量が0.30%を趙え
、Pb含有量が0.30%を佃え、Te含有量が0.0
10%を趙えると靭性が低下するので、それぞれ上記の
値を上限とするのがよい。
上記した成分の鋼を熱間加工するに際しては、温間鍛造
前の鍛造用素材の圧延時に、1070℃以下あるいは1
175°C以上に鋼片または鋳片を加熱する加工を施す
ことが望ましい、この理由は、SL[9造後の焼ならし
、浸炭あるいは浸炭窒化等の再加熱時に結晶粒の粗大化
を生ずるのを防止するためである。そして、この際の加
熱温度は950〜1075℃の間では低い方が望ましく
、1175〜1300℃の間では高い方が望ましい。
(実施例) 次に、この発明の実施例を比較例と共に説明する。
第1表に示す化学成分の鋼を溶製したのち造塊し、次い
で圧延加熱温度1100℃で直径35mmの林鋼に圧延
した。
次に、第1表に示すNo、1の棒鋼に対し、s2表に示
す据込温度で0.5時間加熱したのも同じく第2表に示
す据込率で温間鍛造して空冷した。
なお、このときの据込率Fは、鍛造前高さをho 、鍛
造後高さをhヒしたときに、F= ((ha−h)/h
o ) X100 (%)で表わされるものである。
次いで、各鍛造材に対して、模擬浸炭試験として、92
5℃×6時間加熱後水焼入れを施し、その後結晶粒度を
測定した。この結果を同じく第2、/ /′ /′ /′ /′ 第2表 第2表に示すように、成分がこの発明を満足しないNo
、lの場合には、据込温度および据込率を変えたときで
も結晶粒はかなり粗大化していることが明らかであり、
好ましいものではなかった。
次に、第1表に示すNo、1〜22の鋼を圧延加熱温度
1100℃で直径35m1の棒鋼に圧延し、次いで据込
温度を800℃として0.5時間加熱したのち据込率7
0%で温間鍛造して空冷した。
次いで、各鍛造材に対して模擬浸炭試験として、925
℃×6時間加熱後水焼入れを施し、その後結晶粒度を測
定した。この結果を第3表に水弟3表 第3表に示すように、この発明の成分範囲を満足しない
No、1.3.5の場合には上記熱処理後に結晶粒がか
なり粗大化しているのに対して、この発明の成分範囲を
満足するNo、2.4.6〜22の場合には平均結晶粒
度が6#以上の整細粒であり、組織が著しく微細なもの
であることが確かめられた。
次に、第1表に示す成分のうち、No、 5 、6 。
12.14の鋼をそれぞれ第4表に示す圧延加熱温度で
直径35II11の棒鋼に圧延し1次いで据込温度を8
00℃として0.5時間加熱したのち据込率70%で温
間鍛造して空冷した。
次いで、各鍛造材に対して模擬浸炭試験として、925
℃×6時間加熱後水焼入れを施し、その後結晶粒度を測
定した。この結果を14表に示/− 第4表 t!44表に示すように、この発明の成分範囲を満足し
ないNo、 5の場合には、圧延加熱温度を変えたとし
てもいずれも結晶粒がかなり粗大化していることかわか
った。これに対して、この発明の成分範囲を満足するN
o、6.12.14ではいずれも平均結晶粒度が6#に
以上の整細粒となっており、とくに、圧延加熱温度を1
070°C以下あるいは1175℃以トとしたときの方
がより結晶粒が微細化していることが確認された。
(発明の効果) 以上説明したきたように、この発明による温間鍛造用鋼
は、重量%で、C:0.1〜0.5%、Si:0.03
〜1.0%、Mn:0.2〜2.0%、A文・0.01
5〜0.07%、N:0.009〜0.03%を基本成
分とし、前記基本成分に対して強度のより一層の向上の
ためにNi:3.0%以下、Cr:2.0%以下、 M
 。
二0.5%以下のうちの1種または2種以上を添加し、
結晶粒をさらに微細化させるためにNb+Ta:0.3
%以下、V:0.3%以下、Ti+0.3%以下、Zr
:0.3%以下のうちの1#または2種以上を添加し、
被削性のより一層の向上のためにS+0.30%以下、
Pb:0.30%以下、Te:0.010%以下のうち
の1種または2種以上を適宜添加するようにし、残部F
eおよび不純物からなる鋼を熱間加工したものであり、
300〜950℃での温間鍛造後の焼ならし、浸炭ある
いは浸炭密化等の再加熱時に、結晶粒が結晶粒度番号で
6番以上の整細粒となっているものであるから、鍛造素
材を温間鍛造して機械加工を行った後に焼ならし、浸炭
あるいは浸炭空化等の熱処理を行ったときでも表面硬化
層や6部の結晶粒をかなり小さなものとすることができ
、熱処理歪やそのばらつき等を小さなものとすることが
可能であって、部品の強度および品質を著しく高めるこ
とが可能であり、変形抵抗が小さく且つ変形能が大きい
と共に、鍛造製品の寸法精度および仕上り肌が良好であ
るというすぐれた特徴をもつ温間鍛造の利点を十分に活
すことができ、機械構造部品例えば、歯車、シャフト、
シンクロスリーブ、ベアリングツース等の品質ならびに
生産性の向上をもたらすことができるという著大なる効
果を奏するものである。
特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士 小 塩 豊

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、C:0.1〜0.5%、Si:0.0
    3〜1.0%、Mn:0.2〜2.0%、A立:0.O
    15〜0.07%、N;0.009〜0.03%、残部
    Feおよび小H柳からなる鋼を熱間加工したものであり
    、300〜950℃での温間鍛造後の焼ならし、浸炭あ
    るいは浸炭窒化等の再加熱時に、結晶粒が結晶粒度番号
    で6番以上の整細粒であることを特徴とする温間鍛造用
    鋼。
  2. (2)熱間加工は、温間鍛造前の鍛造用素材の圧延時に
    、1070℃以下あるいは1175°C以上に鋼片また
    は鋳片を加熱する加工である特許請求の範囲第(1)項
    記載の温間鍛造用鋼。
  3. (3)残部Feが、Ni:3.0%以下、Cr:2.0
    %以下、Mo:0.5%以下のうちの1種または2種以
    上を含有する特許請求の範囲第(1)項または第(2)
    項記載の温間鍛造用鋼。
  4. (4)残部Feが、Nb+Ta:0.3%以下、V:0
    .3%以下、Ti:0.3%以下。 Zr:0.3%以下のうちの1種または2種以上を含有
    する特許請求の範囲第(1)項ないし第(3)1%のい
    ずれかに記載の温間鍛造用鋼。
  5. (5)残部Feが、S:0.30%以下、Pb:0.3
    0%以下、Te:0.010%以下のうちの1種または
    2s以上を含有する特許請求の範囲第(1)項ないし第
    (4)項のいずれかに記載の温間鍛造用鋼。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7507303B2 (en) * 2004-09-08 2009-03-24 Arvinmeritor Technology, Llc Carbonitrided low manganese carbon steel alloy driveline component
US11261511B2 (en) 2017-10-31 2022-03-01 Nippon Steel Corporation Hot forged steel material
WO2023120348A1 (ja) * 2021-12-23 2023-06-29 愛知製鋼株式会社 浸炭用温間鍛造部品及びその製造方法

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