KR20070110397A - 피로 강도가 우수한 열간 단조품 및 그 제조 방법 그리고기계 구조 부품 - Google Patents

피로 강도가 우수한 열간 단조품 및 그 제조 방법 그리고기계 구조 부품 Download PDF

Info

Publication number
KR20070110397A
KR20070110397A KR1020077022305A KR20077022305A KR20070110397A KR 20070110397 A KR20070110397 A KR 20070110397A KR 1020077022305 A KR1020077022305 A KR 1020077022305A KR 20077022305 A KR20077022305 A KR 20077022305A KR 20070110397 A KR20070110397 A KR 20070110397A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hot
hot forging
mass
fatigue strength
cooling
Prior art date
Application number
KR1020077022305A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100939462B1 (ko
Inventor
가즈쿠니 하세
히데토 기무라
다카아키 도요오카
Original Assignee
제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 filed Critical 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Publication of KR20070110397A publication Critical patent/KR20070110397A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100939462B1 publication Critical patent/KR100939462B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K7/00Making railway appurtenances; Making vehicle parts
    • B21K7/12Making railway appurtenances; Making vehicle parts parts for locomotives or vehicles, e.g. frames, underframes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/30Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for crankshafts; for camshafts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/02Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00Treating localised areas of an article
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00Metal treatment
    • Y10S148/902Metal treatment having portions of differing metallurgical properties or characteristics

Abstract

열간 단조 공정에 있어서 조직을 적절하게 제어함으로써, 단조품의 경량화나 컴팩트화에 의한 발생 응력의 증대로부터 요구되는 피로 강도가, 종래법으로 얻어진 단조품에 비해서 예를 들어 20% 이상의 우수한 피로 강도를 갖고, 또한 피로 강도를 필요로 하지 않는 부분은 물론, 그 이외의 부분에 대해서도 열간 단조 후에 절삭 가공이 실시되었을 때의 피삭성이 양호하고, 용이하게 마무리 가공을 실시할 수 있는 열간 단조품을 제공한다. 열간 단조 후의 부분 냉각에 의해서 도입된 경화부와, 비경화부를 갖고, 표면에 있어서의 상기 경화부의 비커스 경도 V1 과 상기 비경화부의 비커스 경도 V2 가 (V1 - V2)/V2 : 0.1 ∼ 0.8 을 만족하는 것으로 한다.

Description

피로 강도가 우수한 열간 단조품 및 그 제조 방법 그리고 기계 구조 부품{HOT FORGED PRODUCTS EXCELLENT IN FATIGUE STRENGTH, PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF, AND MACHINE STRUCTURAL PARTS}
본 발명은, 강을 이용한 자동차 부품, 예를 들어 등속 조인트 및 허브 등의 서스펜션 부품이나, 크냉크 샤프트 등의 엔진 부품으로 대표되는 기계 구조 부품의, 마무리 가공 전의 반제품으로서 제공되는 열간 단조품, 특히 피로 강도가 우수한 열간 단조품에 관한 것이다.
배경 기술
자동차의 서스펜션 부품이나 엔진 부품에 사용되는 강 제품은, 열간 단조를 실시하고, 그 후, 절삭 가공에 의한 마무리를 실시하여 제조하는 것이 일반적이다. 최근, 이러한 용도의 제품에 대해서, 그 적용처인 자동차의 경량화를 소기한 소형화나 박육화의 실현을 위해서, 피로 강도를 높이는 것이 요청되고 있다.
예를 들어, 열간 단조품의 피로 강도를 높이는 기술로서, 특허문헌 1 에는, 열간 단조 후에 단조품 전체를 담금질, 또한 템퍼링 처리에 의해서 매트릭스를 석출 강화하는 고피로 강도 열간 단조품의 제조 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 특허 제3100492호
발명의 개시
그러나, 특허문헌 1 에 기재된 방법에서는, 열간 단조 후에 부품 전체를 직접 냉각하기 때문에, 부품 전체의 경도가 높아져, 피로 강도가 요구되지 않는 부위의 가공성이 저하된다. 즉, 상기 용도의 기계 구조 부품은, 열간 단조에 의해서 개략적인 제품 형상을 만든 후, 이 열간 단조품의 표층을 통상은 전면적으로 절삭하는 마무리 가공을 실시하여 제조된다. 따라서, 이런 종류의 기계 구조 부품의 제조에 있어서, 절삭 가공과 표면 연삭이 불가결하다는 점에서, 부품 전체의 경도가 높아지면, 필연적으로 피삭성이 저하되어 큰 문제가 된다.
또한, 석출 강화 처리를 위해서 별도로 템퍼링 처리가 필요하기 때문에, 에너지 절약이라는 관점에서도 바람직하지 않다.
본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 개발된 것으로서, 열간 단조 공정에 있어서 조직을 적절히 제어함으로써, 단조품의 경량화나 컴팩트화에 의한 발생 응력의 증대에 따라 요구되는 피로 강도가, 종래법으로 얻어진 단조품에 비해서, 예를 들어 20% 이상인 우수한 피로 강도를 갖고, 또한 피로 강도가 필요하지 않은 부분은 물론, 그 이외의 부분에 대해서도 열간 단조 후에 절삭 가공이 실시된 때의 피삭성이 양호하고, 용이하게 마무리 가공을 실시할 수 있는 열간 단조품을, 그 유리한 제조 방법과 함께 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 발명자들은, 상기의 목적을 달성하기 위해서, 특히 열간 단조 후에 부분 냉각을 실시하는 것에 관하여 예의 연구를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 (I)∼ (Ⅲ) 의 지견을 얻었다.
(I) 열간 단조품의 특히 피로 강도가 필요한 부분을 냉각하여 부분적으로 담금질을 실시함으로써, 그 부분의 경도 상승률이 10% 이상이 되면, 부품으로서의 피로 강도를 20% 이상 향상시키는 것이 가능하다는 것.
(Ⅱ) 또한, 부분 냉각에 의한 부분 담금질을 실시한 부분은, 냉각되어 있지 않은 부위의 보유 열량에 의해서 자체 템퍼링되는 결과, 종래의 부가 공정으로서 실시해온 템퍼링 처리와 동등한 효과를 얻을 수 있다는 것. 그리고, 그 효과를 얻기 위해서는, 이 자기 (自己) 템퍼링이 특정한 파라미터를 만족하는 것.
(III) 따라서, 단조품을 실온까지 냉각시킨 후에 다시 템퍼링할 필요가 없기 때문에, 매우 저렴하게 고피로 강도 부품을 제조할 수 있다는 것.
본 발명은, 상기의 지견에 기초하는 것이다.
즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.
1. 열간 단조 후의 부분 냉각에 의해서 도입된 경화부와, 비경화부를 갖고, 표면에 있어서의 상기 경화부의 비커스 경도 V1 과 상기 비경화부의 비커스 경도 V2가 하기 식 (1) 을 만족하는 것을 특징으로 하는 열간 단조품.
(V1 - V2)/V2 : 0.1 ∼ 0.8 ---- (1)
2. 상기 경화부는 마르텐사이트 조직 및/또는 베이나이트 조직으로 이루어지는 상기 1 에 기재된 열간 단조품.
3. 상기 1 또는 2 에 기재된 열간 단조품에 냉간 마무리 가공을 실시하여 이루어지는 기계 구조 부품.
4. 열간 단조를 실시하여 얻은 단조품에 대해서, AC3 + 100℃ 이상부터 AC1 - 150℃ 이하까지 20℃/s 이상의 속도로 냉각하는 냉각 처리를 부분적으로 실시하고, 다음으로, 그 부분에 Ac1 점을 초과 않는 온도 영역에서의 복열 (復熱) 에 의한 템퍼링을 실시하는 것을 특징으로 하는 열간 단조품의 제조 방법.
5. 상기 복열에 의한 템퍼링은, 상기 냉각을 정지시킨 후, 복열 후의 강온 과정에서 300℃ 에 도달하기까지의 동안에 대하여 ΔTn 초 마다의 평균 온도 Tn(K) 로부터 하기 식 (2) 로 정의되는 파라미터 H 가,
65 ≤ H ≤ 85
를 만족하는 상기 4 에 기재된 열간 단조품의 제조 방법.
H = log10 ∑ 10fn ---- (2)
단, fn = logΔTn - 1.597 × 104/Tn + 100
본 발명에 의하면, 피로 강도가 종래의 열간 주조품에 비해서 20% 이상의 고피로 강도화를, 양호한 피삭성하에서 실현할 수 있다.
도 1 은 복열에 있어서의 온도 이력의 개념도이다.
도 2 는 파라미터 H 와 (V1 - V2)/V2 의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3 은 열간 단조의 순서를 나타내는 공정도이다.
도 4 는 굽힘 피로 상태 시험의 요령을 나타내는 도면이다.
또한, 도 3 중의 부호의 설명은 이하와 같다.
1: 열간 단조품
1a: 플랜지 근원부
1b: 축단부
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 열간 단조품은, 열간 단조 후의 부분 냉각에 의해서 도입된 경화부와, 그 이외의 비경화부를 갖고, 표면에 있어서의 상기 경화부의 비커스 경도 V1 과 상기 비경화부의 비커스 경도 V2 가, 아래 식
(V1 - V2)/V2 : 0.1 ∼ 0.8
을 만족하는 것이 중요하다.
즉, 비 (V1 - V2)/V2 가 0.1 미만에서는, 경화부의 강도 상승이 적어 충분한 피로 강도의 향상 효과를 얻을 수 없다. 한편, 비 (V1 - V2)/V2 가 0.8 을 초과하면, 경도가 너무 커져 피삭성 등의 냉간 가공성이 대폭 저하된다. 특히, 본 발명에서는 열간 단조 후에 직접 부분 담금질을 실시함으로써, 그 후의 절삭 가공은 불가결하고, (V1 - V2)/V2 를 0.8 이하로 하는 것은 중요하다. 최적의 범위는,
0.2 ∼ 0.6 이다.
이러한 경도 차이를 갖는 상기 경화부는, 마르텐사이트 조직 및/또는 베이나이트 조직으로 이루어지고, 일방의 비경화부는, 페라이트 조직 및/또는 펄라이트 조직을 주체로 하여, 일부 베이나이트 조직이 혼입되는 경우도 있다.
이상의 열간 단조품은, 열간 단조 후에 직접 부분 담금질, 그리고 자체 템퍼링을 거쳐 얻어진 것이며, 그 후의 절삭 마무리 가공을 거쳐 기계 구조 부품이 된다.
다음으로, (V1 - V2)/V2 : 0.1 ∼ 0.8 이 되는 열간 단조품을 제조하기 위한 제조 조건에 대해서 설명한다.
즉, 이 종 부품의 제조의 일반적인 방법에 따라서, 강 소재를 가열하고 열간 단조기로 유도하여 열간 단조를 실시하는데, 이렇게 하여 얻은 단조품에 대해서, AC3 + 100℃ 이상부터 AC1 -150℃ 이하까지 20℃/s 이상의 속도에서 냉각하는 냉각 처리를 부분적으로 실시하는 것이 중요하다. 즉, 열간 단조 후에 높은 피로 강도가 요구되는 부위를, AC3 + 100℃ 이상 AC1 - 150℃ 이하까지 20℃/s 이상의 속도로 냉각함으로써, 냉각중인 페라이트 생성을 억제하여, 조직을 마르텐사이트 및/또는 베이나이트로 할 수 있다.
여기에서, 열간 단조 후의 부분 냉각을 AC3 + 100℃ 이상 AC1 - 150℃ 이하의 온도 영역에서 실시하는 것은, 냉각 후에 충분한 복열 효과를 얻기 위해서는 AC3 + 100℃ 이상의 냉각이 불가결하여, AC1 - 150℃ 이하로 냉각하는 것은 페라이트의 생성을 억제하기 때문이다.
또한, 상기 온도 영역에서의 냉각 속도를 20℃/s 이상으로 하는 것은, 냉각중인 페라이트의 변태를 억제하고, 조직을 마르텐사이트 및/또는 베이나이트로 하기 위해서이다.
그 후, 당해 부품이 보유하는 열량에 기초하는 복열에 의해서, 연속적으로 AC1 점을 초과하지 않는 온도 영역에서 템퍼링시키는 것이 중요하다. 즉, 복열에 의한 템퍼링 온도가 AC31 점을 초과하면 부분 담금질에 의해서 형성된 조직이 다시 오스테나이트가 되고, 그 후의 냉각 과정에 있어서 페라이트·파라미터 조직이 되기 때문이다. 이를 방지하기 위해서는 AC1 점을 초과하지 않는 온도 영역에서 템퍼링시키는 것이 중요하다.
또한, 상기 복열에 의한 템퍼링은, 상기 냉각을 정지시킨 후, 복열 후의 강온과정에서 300℃ 에 도달하기 까지의 ΔTn 초마다의 평균 온도 Tn(K) 로부터, 하기 식 (2) 로 정의되는 파라미터 H 가,
65 ≤ H ≤ 85
를 만족하는 것이 바람직하다.
H = log10 ∑ 10fn ---- (2)
단, fn = logΔTn - 1.597 × 104/Tn + 100
여기에서, 도 1 에 부분 냉각부의 복열시의 온도 이력을 나타낸다. 도 1 에 나타내는 바와 같이 냉각 정지 후의 냉각 커브로부터, 냉각 정지시 tl 으로부터, 복열 후의 강온 과정에서 300℃ 에 도달한 시점 tl 까지에 대해서, 각각의 Δtn의 평균 온도 Tn(K) 를 구하고, 이것을 상기 (2) 식에 적용함으로써 파라미터 H 가 정해진다. 이 때, 자체 템퍼링 과정에 있어서의 온도 Tn 은 연속적으로 변화하기 때문에, Δtn 은 0.5초 이하로서 구하는 것이다.
도 2 에 상기 서술한 (V1 - V2)/V2 와 파라미터 H 의 관계를 나타낸다. 도 2 에 나타내는 바와 같이 파라미터 H 와 경도비는 양호한 상관 관계가 있어, 파라미터 H 가 65 미만이 되면, 템퍼링 효과가 불충분하기 때문에, 경도비 (V1 - V2)/V2 가 0.8 을 초과하게 되어 피삭성이 문제가 된다. 또한, 파라미터 H 가 85 를 초과하면, 과도하게 연화되기 때문에 (V1 - V2)/V2 가 0.1 미만이 되어 피로 강도의 향상 효과를 얻을 수 없다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명의 열간 단조품은, 소정 조건하에서 부분 냉각 처리를 실시함으로써 얻을 수 있고, 성분 조성에 의존하는 것은 아니지만, 적합한 성분으로서 이하의 성분 조성이 권장된다.
C : 0.3 ∼ 0.9 mass%
C 는 강의 강도를 향상시키기 위해서 필요한 원소이다. C 량이 0.3 mass % 미만에서는 필요한 강도를 얻을 수 없고, 한편, 0.9 mass% 를 초과하면 피삭성이나 피로 강도, 또한 단조성의 저하를 초래하기 때문에 0.3 ∼ 0.9 mass% 를 바람직한 범위로 하였다.
Si : 0.01 ∼ 1.2 mass%
Si 는, 탈산제로서 작용할 뿐만 아니라, 강도의 향상에도 유효하게 기여하는데, 함유량이 0.01 mass% 미만에서는 그 효과는 불충분하고, 1.2 mass% 를 초과하면 단조성이나 냉간 가공성의 저하를 초래하므로, 0.01 ∼ 1.2 mass% 를 바람직한 범위로 하였다.
Mn : 0.01 ∼ 2.0 mass%
Mn 은, 강도의 향상 뿐만 아니라, 피로 강도의 향상에 유효하게 작용하는데, 함유량이 0.01 mass% 미만에서는 그 효과는 불충분하고, 2.0 mass% 를 초과하면 단조성이나 피삭성을 열화시키기 때문에, 0.01 ∼ 2.0 mass% 를 바람직한 범위로 하였다.
이상이 바람직한 기본 성분이지만, 새로운 피로 강도의 향상을 요구하는 경우에는, 이하에 서술하는 원소를 적절하게 함유시킬 수 있다.
Mo: 0.05 ∼ 0.60 mass%
Mo 는, 페라이트 입자의 성장을 억제하는 데 있어서 유용한 원소이며, 이를 위해서는 적어도 0.05 mass% 이상을 필요로 하지만, 0.60 mass% 를 초과하여 첨가하면 피삭성의 열화를 초래하기 때문에, 0.05 ∼ 0.60 mass% 로 하는 것이 바람 직하다.
Al : 0.01 ∼ 0.06 mass%
Al 은, 강의 탈산제로서 작용한다. 그러나, 함유량이 0.01 mass% 미만에서는 그 효과가 부족하고, 0.06 mass% 를 초과하면 피삭성 및 피로 강도의 저하를 초래하므로, 0.01 ∼ 0.06 mass% 로 하는 것이 바람직하다.
Ti : 0.005 ∼ 0.050 mass%
Ti 는, TiN 의 핀닝 효과에 의해서, 결정 입자를 미세화시키기 위해서 유용한 원소이며, 이 효과를 얻기 위해서는 적어도 0.005 mass% 이상의 첨가를 필요로 하는데, 0.05 mass% 를 초과하여 첨가하면 피로 강도의 저하를 초래하므로, 0.005 ∼ 0.050 mass% 의 범위로 하는 것이 바람직하다.
Ni : 1.0 mass% 이하
Ni 는, 강도 상승 및 Cu 첨가시의 균열 방지에 유효한 원소이며, 바람직하게는 0.05 mass% 의 첨가를 필요로 하는데, Ni 량은 1.0 mass% 를 초과하여 첨가하면 담금질 균열 일으키기 쉬워지기 때문에, 1.0 mass% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Cr : 1.0 mass% 이하
Cr 은, 강도 상승에 유효하고, 바람직하게는 0.05 mass% 이상 첨가하는데, 1.0 mass% 를 초과하여 첨가하면, 탄화물을 안정화시켜 잔류 탄화물의 생성을 촉진시켜, 입경 강도를 저하시키고, 또한 피로 강도의 저하도 초래하므로, 1.0 mass% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
V : 0.1 mass% 이하
V 는, 탄화물 형성 원소로서, 핀닝 (pinning) 에 의한 조직 미세화 효과를 발휘하는 원소이다. 바람직하게는 0.005 mass% 이상 첨가하는데, 0.1 mass% 를 초과하여도 효과가 포화되기 때문에 0.1 mass% 로 제한하는 것이 바람직하다.
Cu : 1.0 mass% 이하
Cu 는, 고용 강화, 석출 강화에 의해서 강도를 향상시키는 원소이며, 또한, 담금질성의 향상에도 유효하기 때문에 바람직하게는 0.1 mass% 이상 첨가하는데, 1.0 mass% 를 초과하여 함유하면 열간 가공시의 균열이 발생하기 때문에 1.0 mass% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Nb : 0.05 mass% 이하
Nb 는, 탄화물 혹은 탄질화물로서 석출하고, 핀닝에 의해서 입성장을 억제하는 효과가 있어, 바람직하게는 0.005 mass% 이상 첨가하는데, 0.05 mass% 를 초과하여 첨가하여도 그 효과는 포화되기 때문에, 0.05 mass% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Ca : 0.008 mass% 이하
Ca 는, 개재물을 구형화하고, 피로 특성을 개선하는 효과가 있다. 바람직하게는 0.001 mass% 이상 첨가하는데, 0.008 mass% 를 초과하여 첨가하면 개재물이 조대화되어, 피로 특성을 열화시키는 경향이 있기 때문에 0.008 mass% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
B : 0.004 mass% 이하
B 는, 입계에 편석하여 입계 강화에 의해서 피로 강도를 개선할 뿐만 아니라, 강도를 향상시키는 유용한 원소이다. 바람직하게는 0.003 mass% 이상 첨가하는데, 0.004 mass% 를 초과하여 첨가하여도 그 효과는 포화되기 때문에, 0.008 mass% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물이다. 불가피한 불순물로서는 P, S, O 및 N 을 들 수 있다.
실시예 표 1 에 나타내는 화학 성분 조성의 강을 진공 용해로에서 용제하고, 100㎏ 의 잉곳으로 주조하였다. 다음으로, 잉곳을 열간 단조에 의해 65㎜φ 의 압연 봉강으로 하였다. 이 압연 봉강을 1000 ∼ 1200℃ 로 가열한 후, 도 3 에 나타내는, 3 단계의 열간 단조를 실시하여 동 도면 (d) 에 나타내는 플랜지를 갖는 열간 단조품 (1) 으로 성형하였다. 이 열간 단조 후, 즉시 플랜지 근원부 (1a)에 국한된 부분 냉각을 실시한 후, 방랭하였다.
또한, 열간 단조의 온도는, 방사 온도계로 측정하고, 열간 단조 후에는 플랜지 근원부 (1a) 에 열전대를 부착하여 온도 이력을 측정하고, 자기능 되돌림 파라미터 H 를 산출하였다. 이 계산에 있어서는, Δt = 0.5 초로 하고, 온도 T 는 각 Δt 의 평균 온도 (K) 를 사용하였다.
이렇게 하여 얻어진 열간 단조품에 대해서, 조직 관찰, 경도 측정, 굽힘 피로 상태 시험 및 절삭 시험을 이하의 요령으로 실시하였다. 비교를 위해서, 종래 일반적으로 사용되고 있는 열간 단조·공랭 프로세스, 및 열간 단조·전체 담금 질 템퍼링 프로세스에 의해서도 단조품을 제작하였다. 전체 담금질 후, 템퍼링 온도 600℃ × 1hr 의 템퍼링 처리를 실시하였다. 또한, 열간 단조·공랭재의 일부에 있어서, 추가로 고주파 담금질 처리를 실시하였다.
먼저, 조직 관찰은, 얻어진 열간 단조품의 플랜지 근원부 (1a) 및 축단부 (1b) 로부터 조직 관찰용 샘플을 잘라내고, 그 나이탈 (nital) 부식 조직을 광학 현미경 및 전자 현미경으로 관찰하였다.
비커스 경도 측정은, 플랜지 근원부 (1a) 및 축단부 (1b) 로부터 각각 표피하 1mm 부에 대해서 하중 300g 에서 비커스 경도를 측정하였다.
또한, 굽힘 피로 상태 시험은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 고정 볼트에 의해서 열간 단조품을 회전축에 부착하고, 도 4 에 나타내는 요령으로 하중을 부여하고 회전수 800rpm 으로 회전시키면서 플랜지부에 하중을 부여하는 내구 시험을 실시하고, 내구 시간이 120 시간이 되는 피로 강도를 구하였다.
절삭 시험에 의한 절삭성은, 외주 시삭 (施削) 으로 평가하였다. 즉, 초경 공구 P10 를 사용하고, 절삭 속도 200m/min, 절삭 깊이 0.25㎜ 및 이송 0.5㎜/rev 로 윤활제를 분무하여 실시하고, 시삭에 의해서 부품 전체를 절삭하는 데 필요로 하는 시간으로 평가하였다. 이 때, 종래의 열간 주조·공랭 프로세스재의 절삭에 필요한 시간 t1 에 대해서 필요한 시간을 t2 로 하고, (t2 - t1)/t1 으로서 평가하였다.
Figure 112007070217828-PCT00001
Figure 112007070217828-PCT00002
표 2 에 있어서, No. 1 ∼ 5, 14, 16, 18 및 20 은 본 발명의 예이며, 종래 프로세스의 제조재와 비교하여 25% 이상의 피로 강도의 향상과 절삭성의 양립이 달성되고 있다.
No.6 및 7 은, 냉각 개시 온도가 낮고, 자체 템퍼링 파라미터 H 가 낮아진 경우이며, 경화부의 템퍼링이 불충분하여 경도 상승이 크고, 피삭성에 떨어진다. No.8 은, 냉각 정지 온도가 높기 때문에 조직의 담금질 효과가 불충분하고 피로 강도가 상승하지 않는다. No. 9 는, 파라미터 H 가 85 를 초과하기 때문에, 피로 강도가 충분히 상승하지 않는다. No.10 은, 열간 주조 후의 냉각 속도가 불충분하고, 충분한 경화 조직을 얻을 수 없어 피로 강도가 상승하지 않는다. No.11 은 종래의 일반적인 열간 주조 프로세스로 제조한 비교예이다. No.12 는, 열간 주조 후, 전체 담금질한 것으로서, 피로 강도가 향상되지만 피삭성은 떨어진다. No.13 은, 열간 주조 후에 국부적으로 담금질 처리한 것으로서, 피로 강도는 향상되지만 피삭성이 열화된다. No.11, 15, 17, 19 및 21 은, 종래 프로세스로 제조한 것으로, 국부 냉각재와 피로 강도를 비교하기 위해서 실시하였다.

Claims (5)

  1. 열간 단조 후의 부분 냉각에 의해서 도입된 경화부와, 비경화부를 갖고, 표면에 있어서의 상기 경화부의 비커스 경도 V1 과 상기 비경화부의 비커스 경도 V2 가 하기 식 (1) 을 만족하는 것을 특징으로 하는 열간 단조품.
    (V1 - V2)/V2 : 0.1 ∼ 0.8 ---- (1)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화부는 마르텐사이트 조직 및/또는 베이나이트 조직으로 이루어지는 열간 단조품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 열간 단조품에 냉간 마무리 가공을 실시하여 이루어지는 기계 구조 부품.
  4. 열간 단조를 실시하여 얻은 단조품에 대해서, AC3 + 100℃ 이상부터 AC1 - 150℃ 이하까지 20℃/s 이상의 속도로 냉각하는 냉각 처리를 부분적으로 실시하고, 다음으로, 그 부분에 AC1 점을 초과하지 않는 온도 영역에서의 복열 (復熱) 에 의한 템퍼링을 실시하는 것을 특징으로 하는 열간 단조품의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복열에 의한 템퍼링은, 상기 냉각을 정지시킨 후, 복열 후의 강온 (降溫) 과정에서 300℃ 에 도달하기까지의 동안에 대하여 ΔTn 초 마다의 평균 온도 Tn(K) 로부터, 하기 식 (2) 로 정의되는 파라미터 H 가,
    65 ≤ H ≤ 85
    를 만족하는 열간 단조품의 제조 방법.
    H = log10 ∑ 10fn ---- (2)
    단, fn = logΔTn - 1.597 × 104/Tn + 100
KR1020077022305A 2005-06-29 2006-06-05 피로 강도가 우수한 열간 단조품 및 그 제조 방법 그리고기계 구조 부품 KR100939462B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2005-00190220 2005-06-29
JP2005190220 2005-06-29
JP2005205170A JP4013969B2 (ja) 2005-06-29 2005-07-14 疲労強度に優れた熱間鍛造品およびその製造方法並びに機械構造部品
JPJP-P-2005-00205170 2005-07-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070110397A true KR20070110397A (ko) 2007-11-16
KR100939462B1 KR100939462B1 (ko) 2010-01-29

Family

ID=37595142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077022305A KR100939462B1 (ko) 2005-06-29 2006-06-05 피로 강도가 우수한 열간 단조품 및 그 제조 방법 그리고기계 구조 부품

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7806992B2 (ko)
EP (1) EP1897961A4 (ko)
JP (1) JP4013969B2 (ko)
KR (1) KR100939462B1 (ko)
TW (1) TW200720443A (ko)
WO (1) WO2007000888A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5019727B2 (ja) * 2005-07-20 2012-09-05 Ntn株式会社 車輪用軸受装置
JP2007038803A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Ntn Corp 車輪用軸受装置
JP2007024273A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Ntn Corp 車輪用軸受装置の製造方法
US8240922B2 (en) 2005-07-20 2012-08-14 Ntn Corporation Bearing device for wheel
JP5105725B2 (ja) * 2005-08-19 2012-12-26 Ntn株式会社 車輪用軸受装置
JP2008207586A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Ntn Corp 車輪用軸受装置およびその製造方法
US20100236317A1 (en) * 2009-03-19 2010-09-23 Sigelko Jeff D Method for forming articles at an elevated temperature
JP5777090B2 (ja) * 2011-04-21 2015-09-09 山陽特殊製鋼株式会社 面圧疲労強度に優れた機械構造用鋼鋼材
FR2989976B1 (fr) * 2012-04-25 2017-07-21 Forges De Courcelles Procede de fabrication de pieces en acier a geometrie complexe
US9440693B2 (en) 2014-03-20 2016-09-13 Caterpillar Inc. Air-hardenable bainitic steel part
JP6347994B2 (ja) * 2014-06-16 2018-06-27 Ntn株式会社 等速自在継手の外側継手部材の製造方法および外側継手部材
DE102014215838A1 (de) * 2014-08-11 2016-02-11 Continental Automotive Gmbh Hochdruckpumpe, Antriebselement einer Hochdruckpumpe und Verfahren zur Herstellung eines Antriebselements einer Hochdruckpumpe
KR20160048629A (ko) 2014-10-23 2016-05-04 이화다이아몬드공업 주식회사 천공용 드릴 비트 및 그 제조 방법
JP6477904B2 (ja) * 2015-10-01 2019-03-06 新日鐵住金株式会社 クランク軸粗形材、窒化クランク軸及びその製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3100492B2 (ja) 1993-04-16 2000-10-16 新日本製鐵株式会社 高疲労強度熱間鍛造品の製造方法
US5759309A (en) * 1996-08-28 1998-06-02 Caterpillar Inc. Thermal process for selectively hardening track chain links
US6443214B1 (en) * 1999-12-07 2002-09-03 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method for heat treating mold cast product
JP3745233B2 (ja) 2001-02-01 2006-02-15 山陽特殊製鋼株式会社 高強度高周波焼入用鋼
JP2003193139A (ja) 2001-12-28 2003-07-09 Nsk Ltd フランジ付き外輪の製造方法
JP2004002968A (ja) 2002-03-22 2004-01-08 Daido Steel Co Ltd 中空鋼六角ロッドおよびその高周波焼入れ方法
JP2004060003A (ja) * 2002-07-29 2004-02-26 Topy Ind Ltd 無限軌道帯用リンクの製造方法
KR200376396Y1 (ko) 2004-12-02 2005-03-11 대한민국(관리부서:농촌진흥청) 1축 내,외부 2겹 간헐 링스크루 양방향 교반 버섯배지제조장치
JP2007024273A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Ntn Corp 車輪用軸受装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20080264530A1 (en) 2008-10-30
EP1897961A1 (en) 2008-03-12
KR100939462B1 (ko) 2010-01-29
JP2007039704A (ja) 2007-02-15
US7806992B2 (en) 2010-10-05
WO2007000888A1 (ja) 2007-01-04
TW200720443A (en) 2007-06-01
EP1897961A4 (en) 2011-06-22
JP4013969B2 (ja) 2007-11-28
TWI329676B (ko) 2010-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100939462B1 (ko) 피로 강도가 우수한 열간 단조품 및 그 제조 방법 그리고기계 구조 부품
JP4435954B2 (ja) 冷間鍛造用棒線材とその製造方法
KR101113575B1 (ko) 가공성이 우수한 표면 경화 강관과 그 제조 방법
JP4018905B2 (ja) 機械構造用熱間圧延線材・棒鋼およびその製造方法
KR101965520B1 (ko) 냉간 단조 부품용 압연 봉강 또는 압연 선재
JP4632931B2 (ja) 冷間加工性に優れる高周波焼入れ用鋼及びその製造方法
KR101965521B1 (ko) 냉간 단조 부품용 압연 봉강 또는 압연 선재
US5648044A (en) Graphite steel for machine structural use exhibiting excellent free cutting characteristic, cold forging characteristic and post-hardening/tempering fatigue resistance
US20140182414A1 (en) Steel for induction hardening and crankshaft manufactured by using the same
JP4299744B2 (ja) 冷間鍛造用熱間圧延線材及びその製造方法
JPS589813B2 (ja) 非調質鍛鋼品の製造方法
EP3272896B1 (en) Age-hardenable steel, and method for manufacturing components using age-hardenable steel
JP6390685B2 (ja) 非調質鋼およびその製造方法
KR101458348B1 (ko) 열간 단조용 비조질강 및 열간 단조 비조질품 및 그 제조 방법
JP2001158937A (ja) 熱間加工用工具鋼とその製造方法および熱間加工用工具の製造方法
JP2000017374A (ja) 時効硬化型高強度ベイナイト鋼およびその製造方法
JPH11106863A (ja) 冷間加工性に優れた機械構造用鋼材及びその製造方法
JPH09316540A (ja) 冷鍛性に優れた輪郭高周波焼入用機械構造用鋼の製造方法及び冷間鍛造部品の製造方法
JPH10152754A (ja) 肌焼鋼及び肌焼鋼鋼材の製造方法
JP4411096B2 (ja) 球状化後の冷間鍛造性に優れた肌焼用鋼線材・棒鋼
WO2023248556A1 (ja) 高周波焼入れ用鋼
JP4103191B2 (ja) 耐食性に優れた高周波焼入れ用高硬度鋼
JP2000282184A (ja) 被削性と耐食性に優れた高周波焼入れ用高硬度鋼
JP3282491B2 (ja) 冷間加工性に優れた機械構造用鋼材及びその製造方法
JP2005002366A (ja) 冷間加工性に優れた高硬度高周波焼入れ用鋼

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130111

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140107

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150105

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151217

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161220

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171219

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190103

Year of fee payment: 10