JPS63216920A - 機械構造用部品の製造方法 - 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】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） この発明は、機械構造用鋼を素材とする部品、例えばス
ピンドル、ジ璽インド、ギヤ、ボルト等の機械構造用部
品を製造するのに利用される機械構造用部品の製造方法
に関するものである。 （従来の技術） 従来、等速ジヨイントやギヤ等の機械構造用部品を製造
するに際しては、熱間鍛造や冷間鍛造を採用していた。 これらのうち、熱間鍛造は、被鍛造材の加工性が良好で
あり、鍛造型に対する負荷も小さくてすむといった利点
を有しているが、仕上がり寸法精度が悪いことや、スケ
ールおよび脱炭が発生することといった欠点があり、熱
間鍛造後に重切削を必要とすることから、材料歩留りが
悪く、工数も多く必要とするという問題点がある。 一方、冷間鍛造は、仕上がり寸法精度が良いとともに、
スケールや脱炭を生じないという利点を有しているが、
被鍛造材の加工性が悪く、冷間鍛造前に焼なまし処理を
施すことが必要であるといった欠点がある。 他方、上記した熱間鍛造と冷間鍛造の中間的な加工法と
して、４００℃〜９００℃の温度域において鍛造を行う
半熱間鍛造がある。この半熱間鍛造は温間鍛造とも称し
うるもので、熱間鍛造における低い変形抵抗と、冷間鍛
造による高い仕上がり寸法精度とを併せて得ることをね
らった加工法である。 この半熱間鍛造は、熱間鍛造と比較すれば、鍛造のため
の加熱温度が低いことによって省エネルギーを実現でき
ると同時に被鍛造材表面のスケールや脱炭発生が少ない
こと、仕上がり寸法精度が高いために、鍛造後にアイヨ
ニング、コイニング、サイジング等の寸法出しを行う場
合の冷間加工率を低減できると同時に切削加工による仕
上げを行う場合の切削量を低減できること、などといっ
た利点を有している。また、冷間鍛造と比較すれば、被
鍛造材の変形抵抗が著しく小さいと同時に延性も向上す
るので鍛造比の大きな加工が可能であるといった利点を
有している。 このような利点を有する半熱間鍛造によって機械構造用
部品を製造するにあたっては、半熱間鍛造を行って部品
の粗成形体を加工し、中間焼なまし処理を施したのち、
冷間仕上げ鍛造加工（アイヨニング、コイニング、サイ
ジング等）を行い、必要な場合には微切削加工を行って
、寸法精度の高い機械構造用部品とするようにしていた
。 （発明が解決しようとする問題点） ところが、従来の機械構造用鋼を素材として半熱間鍛造
し、その残熱を利用してそのまま中間焼なまし処理を施
すようにした場合には、硬さが十分に低下せず、そのた
め、半熱間鍛造後にいったん冷却したのち再加熱して中
間焼なまし処理を施す必要があることから、冷却後再加
熱のためのエネルギー損失が多くなると共に、工程も繁
雑なものとなり、さらには半熱間鍛造後に再加熱待ちの
部品が工程間で滞溜することになるといった問題点があ
り、このような問題点は半熱間鍛造に類似する半熱間押
出などの半熱間塑性加工において生じていた。 （発明の目的） この発明は、上述した従来の問題点を解消するためにな
されたもので、半熱間鍛造や半熱間押出等の半熱間加工
後に、その残熱を利用してそのまま低温焼なましを施し
た際に、硬さの低下を十分に得ることが可能であり、従
来のようにいったん冷却したのち再加熱を行う必要のな
い機械構造用部品の製造方法を提供することを目的とし
ているものである。

【発明の構成】

（問題点を解決するための手段） この発明に係る機械構造用部品の製造方法は、重量％で
、Ｃ：０．２５〜０．６５％。 Ｓｉ：０．１５％以下、Ｍｎ：０．６０％以下、Ｂ：０
．０００５〜０．００５０％、 Ｔｉ：’０．０５０％以下、 ５ｏｆｔＡｉ：０．０１５〜０．０５０％、および必要
に応じてＣｒ：０．５０％以下、同シく必要ニ応ｃてｐ
ｂ　：　ｏ、ｏｔ　〜ｏ、ｔ。 ％、Ｂｉ　：０．ＯＩ　ＮＯ，１０％、Ｔｅ：０．００
５〜０．１００％、Ｃａ：０．０００３〜ｏ、ｏｏｓｏ
％のうちから選ばれる１種または２種以上を含み、 残部Ｆｅおよび不純物よりなり、より望ましくは”Ｃｕ
　：　０　、３０％以下、Ｎｉ：０．２０％以下、Ｐ：
０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０
１０％以下、Ｏ：０．００２０％ＪＥ下に規制し、結晶
粒微細化のために必要に応じてＮｂ：０．０５％以下、
Ｔａ：０．０５％以下。 Ｚｒ：０．０５％以下の１種または２種を添加した組成
を有する鋼素材を４００℃〜９００℃の温度域において
半熱間鍛造、半熱間押出等の半熟間加工し、その残熱を
利用して低温焼なましを行うことにより冷開成形性を向
上させるようにしたことを特徴としているものである。 すなわち、この発明に係る機械構造用部品の製造方法は
、Ｃ含有量を比較的多くしたときでもＳｌ含有量とＭｎ
含有量を減少させることによって低温焼なまし性の硬さ
を十分に低下させることができるようにして低温焼なま
し後の冷開成形性を良好なものとし、ＢおよびＴ

【を添
加することによって上記Ｓｉ含有量およびＭｎ含有量の
減少による焼入性の低下を補うようにして、高周波焼入
深さを確保するようにし、さらに、Ｂ添加による結晶粒
の粗大化傾向をＳＯ文Ａ文の添加により阻止するように
したものであり、このような鋼素材を４００℃〜９００
℃の温度域において半熱間鍛造や半熱間押出等の半熱間
加工を行った後に、その残熱を利用してそのまま低温焼
なましを行った際に、硬さを十分に低下させることがで
きるようにし、低温焼なまし後の冷間鍛造性（冷間豐性
加工性）などの冷開成形性が良好なものとなるようにし
たことを特徴としているものである。 以下、この発明に係る機械構造用部品の製造方法の成分
範囲（重量％）の限定理由について説明する。 Ｃ：０．２５％〜０．６５％ Ｃは機械構造用部品の強度を確保するとともに高周波焼
入れ後に十分な表面硬さを得るために必要な元素であり
、このような効果を得るためには０．２５％以上含有さ
せることが必要である。しかし、多すぎると高周波焼入
時に焼割れを発生しやすくなるので０．６５％以下に限
定した。 Ｓｉ：０．１５％以下 ＳＩは溶製時の脱酸剤として作用する元素であるが、通
常の脱酸剤として含有される量であると半熱間加工後に
おいて行う低温焼なましで硬さを十分に低下させること
ができず、その後の冷間成形性（例えば冷間鍛造性）を
劣化させる。それゆえ、半熱間加工後にそのまま残熱を
利用して低温焼なましを行ったときでも硬さが十分に低
下し、冷開成形性（例えば冷間鍛造性）を向上させるこ
とができるようにするためには０．１５％以下に限定す
る必要がある。 Ｍｎ：０．６０％以下 Ｍｎは溶製時の脱酸・脱硫剤として作用する元素であり
、また焼入性を向上させる元素であるが、十分な焼入性
を得るために必要な量を添加すると前記Ｓｔの場合と同
様に半熱間加工後において行う低温焼なましで硬さを十
分に低下させることができず、その後の冷開成形性（例
えば冷間鍛造性）を劣化させる。それゆえ、半熱間加工
後にそのまま残熱を利用して低温焼なましを行ったとき
でも硬さが十分に低下し、冷間成形性（例えば冷間鍛造
性）を向上させることができるようにするためには０，
６０％以下に限定する必要がある。 Ｂ：０．０００５〜０．００５０％ ＢはＳｉ含有量およびＭｎ含有量を少なくしたことによ
る焼入性の低下を補い、例えば高周波焼入後において必
要な焼入深さを確保するために添加する元素であって、
このような効果を得るためには０．０００５％以上含有
させることが必要である。しかし、多量に含有すると高
周波焼入時に結晶磁を粗大化し、靭性を低下させるので
ｏ、ｏｏｓｏ％以下に限定した。 Ｔｉ　：０．０５０％以下 ＴｉはＢ添加による焼入性の向上を確保するために添加
する元素であるが、多すぎると靭性の低下をきたすので
ｏ、ｏｓｏ％以下に限定した。また、Ｔｉのより望まし
い含有量は０．００５〜０．０５０％である。 ５ｏＩＬＡｊＬ：０．ＯＬ５〜０．０５０％ＡｆＬはＢ
添加による結晶粒の粗大化傾向を防止し、Ｂ添加鋼の高
周波焼入時において結晶粒を微細化し、強度を向上させ
るとともに、高周波焼入後の歪を著しく小さくするのに
有効な元素であり、このような効果を得るために０．０
１５％以上含有させた。しかし多すぎるとかえって結晶
粒が粗大化し、靭性を低下させるので０．０５０％以下
に限定した。 Ｃｒ：０．５０％以下 ＣｒはＢ添加による焼入性の向上をさらに補い、高周波
焼入によって十分な焼入深さを得るのに有効な元素であ
るので、必要に応じて添加するのもよい、しかし、Ｃｒ
含有量が多すぎると半熟加工および低温焼なまし後の冷
開成形性（例えば冷間鍛造性）を劣化させるので、添加
するとしても０．５０％以下に限定するのがよい。 Ｐ：０．０１５％以下 Ｐ含有量が多すぎると靭性を害すると共に、冷開成形性
例えば冷間鍛造性を劣化させるので。 ０．０１５％以下に規制するのがとくに望ましい。 Ｓ：０．０１０％以下 Ｓ含有量が多すぎると冷開成形性例えば冷間鍛造性を低
下させるので、０．０１０％以下に規制するのがとくに
望ましい。 Ｎ：０．０１０％以下 Ｎ含有量が多すぎると変形抵抗が増大して冷開成形性例
えば冷間鍛造性を低下させるので、０．０１０％以下に
規制することがとくに望ましい。 ０：０．００２０％以下 Ｏ含有量が多すぎると鋼中の介在物量を増加して冷間成
形性例えば冷間鍛造性を低下させるので、０．００２０
％以下に規制するのがより望ましい。 Ｃｕ：０．３０％以下、Ｎｉ　：０．２０％以下Ｃｕ、
Ｎｉは基地を強化する元素であるが冷開成形性例えば冷
間鍛造性に有害な元素であるので、Ｃｕは０．３０％以
下、Ｎｉは０．２０％以下に規制するのがより望ましい
。 Ｐｂ：０．０１〜０．１０％、Ｂｉ　：０．０１〜０．
１０％、Ｔｅ：０．００５〜０．１００％。 Ｃａ：　０．０００３〜０．００５０％のうちから選ば
れる１種または２種以上 Ｐｂ、Ｂｉ　、Ｔｅ、Ｃａは被削性を向上させるのに有
効な元素であり、半熱間加工および低温焼なまし後の冷
開成形性例えば冷間鍛造性を向上させるために上記のよ
うにＳ含有量をかなり抑制したときの被削性低下を補う
のに有効な元素であるので、必要に応じてＰｂにあって
は０．０１５以上、Ｂｌにあっては０．０１％以上、Ｔ
ｅにあっては０．００５％以上、Ｃａにあっては０．０
００３％以上を適宜添加するのもよい、しかし、多すぎ
ると冷開成形性を低下させることとなるので、ｐｂにあ
っては０．１０％以下、ＢＩにあっては０．１０％以下
、Ｔｅにあっては０．１００％以下、Ｃａにあッテは０
．００５０％以下とする必要がある。 Ｎｂ：０．０５％以下、Ｔａ：０．０５％以下、Ｚｒ：
０．０５％以下のうちの１種または２種以上 Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒは高周波焼入後の結晶粒を微細化して
靭性を向上させるのに寄与する元素であるので、必要に
応じて上記の範囲で添加するのもよい。 この発明においては、上記組成よりなる鋼素材を４００
℃〜９００℃の温度域において半熱間加工し、その残熱
を利用して低温焼なましを行うことにより冷開成形性を
向上させるようにしているが、上記半熟間加工において
、加工温度が９００℃を超えると熱間加工の欠点を生じ
やすくなり、４００℃よりも低いと冷間加工の欠点を生
じやすくなるので、４００℃〜９００℃の範囲とした。 そして、この半熱間加工後の残熱を利用して低温焼なま
しを行うが、この場合に高周波加熱や通常加熱等の短時
間加熱を併せて行ってもよい。 （実施例） 第１表に示す化学成分の鋼を溶製したのち造塊し、分塊
圧延および製品圧延を行って直径５０ｍｍの圧延材を製
造した。 次いで　前記各圧延材を７５０”０で押出加工して直径
を５０　ｍ　ｍから３０ｍｍに半熱間加工し。 一部についてはそのまま放冷しく半熱間加工まま）、他
の一部については６７０℃で１時間保持した後空冷する
直接低温焼なましを行い、残りについてはいったん放冷
後再度加熱して７２０℃で１時間保持した後空冷する通
常焼なましを行った。 続いて、前記半熟間加工ままの押出材、直接低温焼なま
しを行った押出材および通常焼なましを行った押出材か
らそれぞれ直径６ｍｍ、長さ９ｍｍの試験片を加工し、
各試験片に対して据込み加工試験を行って割れが発生す
るまでの限界圧縮率を調べた。この結果を第２表に示す
。 第２表 ８２表に示す結果より明らかなように、この発明に従っ
て、所定の成分をもつ鋼素材に対し、半熱間加工を行っ
た後にそのまま残熱を利用して直接低温焼なましを行っ
たＮｏ、　１〜５の場合には、半熱間加工ままのものに
比べて限界圧縮率がかなり大であり、低温焼なましの効
果が顕著にあられれており、比較のためにいった冷却後
通常焼なましを行った場合よりもむしろ限界圧縮率が高
い値となっていることが認められ、低温焼なまし後の冷
開成形性に著しく優れたものであった。 これに対し、所定の成分を満足しない鋼素材を用いて半
熱間加工後にそのまま残熱を利用して直接低温焼なまし
を行ったＮｏ、　６の場合には、低温焼なまし後におけ
る硬さの低下が十分でなく。 限界圧縮率は上記実施例に比べて低いものであって、冷
開成形性はあまり良くない結果であった。 【発明の効果】 以上説明してきたように、この発明に係る機械構造用部
品の製造方法によれば、重量％で、Ｃ：０．２５〜０．
６５％、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｍｎ：０．６０％以下
、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｔｉ：０．０５
０％以下。 ＳＯ又Ａ旦：ｏ、ｏｉｓ〜０　、０５０％、および必要
″に応じてＣｒ：０．５０％以下、同じく必要に応じて
Ｐｂ：０．０１〜０．１０％、Ｂｉ　：０．０１〜０．
１０％、Ｔｅ：０．００５〜０．１００％、Ｃａ：０．
０００３〜ｏ、ｏｏｓｏ％のうちから選ばれる１種また
は２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不純物よりなり、よ
り望ましくは不純物中においてＰ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１０９６以下に規制
した組成を有する鋼素材を４００℃〜９００℃の温度域
において半熱間加工し、その残熱を利用して低温焼なま
しを行うことにより冷開成形性を向上させるようにした
ものであるから、Ｃ含有量を比較的多くしたときでもＳ
ｉ合合量量Ｍｎ含有量とを減少させることによって低温
焼なまし後の硬さを十分に低下させることが可能であり
、それゆえ低温焼なまし後の冷間鍛造等の冷開成形性を
良好なものとすることができるようになる。また、上記
Ｓｌ誉有量およびＭｎ含有量の減少による焼入性の低下
をＢおよびＴｉの添加によって補うようにして高周波焼
入深さを確保するようにし、さらにＢ添加による結晶粒
の粗大化傾向を５ｏｌＡ文の添加により阻止するように
なすことができ、このような鋼素材を半熱間加工したの
ち、その残熱を利用してそのまま低温焼なましを施した
際に、硬さの低下を十分なものとすることができ、従来
のようにいったん冷却したのち再加熱して中間焼なまし
を行う必要がないためエネルギー効率を十分高いものと
することが可能であり、このように低温焼なまし後の硬
さ低下が大きいことからその後の冷間鍛造等の冷開成形
性が良好であり、そのため切削加工よりも歩留り良くか
つ高い生産性で機械構造用部品を製作することができ、
高周波焼入性に優れているため機械構造用部品の耐摩耗
性２強度とくに疲労強度、転勤寿命などを向上させるこ
とができ、焼入層における結晶粒が微細であるため焼入
歪を小さなものとすることができるという非常に優れた
効果がもたらされる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｃ：０．２５〜０．６５％、Ｓｉ：０
   ．１５％以下、Ｍｎ：０．６０％以下、Ｂ：０．０００
   ５〜０．００５０％、 Ｔｉ：０．０５０％以下、 ＳｏｌＡｌ：０．０１５〜０．０５０％。、および必要
   に応じてＣｒ：０．５０％以下、同じく必要に応じてＰ
   ｂ：０．０１〜０．１０％、Ｂｉ：０．０１〜０．１０
   ％、Ｔｅ： ０．００５〜０．１００％、Ｃａ：０．０００３〜０．
   ００５０％のうちから選ばれる１種または２種以上を含
   み、 残部Ｆｅおよび不純物よりなる組成を有する鋼素材を４
   ００℃〜９００℃の温度域において半熱間加工し、その
   残熱を利用して低温焼なましを行うことにより冷間成形
   性を向上させることを特徴とする機械構造用部品の製造
   方法。
2. （２）不純物中において、Ｐ：０・０１５％以下、Ｓ：
   ０．０１０％以下、Ｎ：０．０１０％以下に規制した組
   成を有する鋼素材を用いることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項に記載の機械構造用部品の製造方法。