JP2001131680A - 高強度高靱性非調質冷間成形加工部品及びその製造方法 - Google Patents
高強度高靱性非調質冷間成形加工部品及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高強度高靱性非調質冷間成形加工部品とその製
造方法の提供。 【解決手段】C:0.02〜0.10%、Si≦0.5%、Mn:1.0〜
2.0%、P≦0.04%、S≦0.40%、Cu≦2.0%、Ni≦1.0
%、Cr≦1.5%、Mo≦0.5%、Nb≦0.1%、Ti≦0.05%、N
d≦0.1%、B≦0.005%、Al≦0.1%以下、N≦0.01%を含
有し、残部はFeと不純物の化学組成からなり、組織の80
〜97%がフェライトとベイニティックフェライトで、且
つ、フェライトとベイニティックフェライト以外の組織
の50%以上が擬似マルテンサイトである、耐力≧500MP
a、降伏比≧0.8、JIS 3号シャルピ−衝撃試験片を用い
た室温でのシャルピー衝撃試験での衝撃値≧100J/cm2の
高強度高靱性非調質冷間成形加工部品。その製造方法
は、上記の化学組成と組織を有する鋼材に冷間での伸
線、引抜き、圧延又は押出しによる冷間加工を施し、次
いで冷間成形加工するか、その後更に、600℃以下の温
度で時効する。
造方法の提供。 【解決手段】C:0.02〜0.10%、Si≦0.5%、Mn:1.0〜
2.0%、P≦0.04%、S≦0.40%、Cu≦2.0%、Ni≦1.0
%、Cr≦1.5%、Mo≦0.5%、Nb≦0.1%、Ti≦0.05%、N
d≦0.1%、B≦0.005%、Al≦0.1%以下、N≦0.01%を含
有し、残部はFeと不純物の化学組成からなり、組織の80
〜97%がフェライトとベイニティックフェライトで、且
つ、フェライトとベイニティックフェライト以外の組織
の50%以上が擬似マルテンサイトである、耐力≧500MP
a、降伏比≧0.8、JIS 3号シャルピ−衝撃試験片を用い
た室温でのシャルピー衝撃試験での衝撃値≧100J/cm2の
高強度高靱性非調質冷間成形加工部品。その製造方法
は、上記の化学組成と組織を有する鋼材に冷間での伸
線、引抜き、圧延又は押出しによる冷間加工を施し、次
いで冷間成形加工するか、その後更に、600℃以下の温
度で時効する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度高靱性非調
質冷間成形加工部品及びその製造方法に関する。詳しく
は、500MPa以上の0.2%耐力(又は降伏強
度)、0.8以上の降伏比(「0.2%耐力/引張強
度」又は「降伏強度/引張強度」)を有するとともに、
JIS Z 2202に規定の3号衝撃試験片(以下、JIS3号
シャルピ−衝撃試験片という)を用いた室温でのシャル
ピー衝撃試験における衝撃値が100J/cm2 以上で
ある高強度高靱性非調質冷間成形加工部品及びその製造
方法に関する。
質冷間成形加工部品及びその製造方法に関する。詳しく
は、500MPa以上の0.2%耐力(又は降伏強
度)、0.8以上の降伏比(「0.2%耐力/引張強
度」又は「降伏強度/引張強度」)を有するとともに、
JIS Z 2202に規定の3号衝撃試験片(以下、JIS3号
シャルピ−衝撃試験片という)を用いた室温でのシャル
ピー衝撃試験における衝撃値が100J/cm2 以上で
ある高強度高靱性非調質冷間成形加工部品及びその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車や各種産業機械などの機械構造部
品、なかでも動力伝達部品や重要保安部品には高い強度
と優れた靱性が必要とされる。このため、上記の部品は
従来、機械構造用鋼を素材として、これに焼入れ、焼戻
しを行って製造されるのが一般的であった。しかし最
近、省エネルギ−や地球環境問題が重視されるようにな
って、前記の焼入れ、焼戻しの工程を省略したり、簡略
化しようとする動きが盛んになってきた。
品、なかでも動力伝達部品や重要保安部品には高い強度
と優れた靱性が必要とされる。このため、上記の部品は
従来、機械構造用鋼を素材として、これに焼入れ、焼戻
しを行って製造されるのが一般的であった。しかし最
近、省エネルギ−や地球環境問題が重視されるようにな
って、前記の焼入れ、焼戻しの工程を省略したり、簡略
化しようとする動きが盛んになってきた。
【0003】上記の動きに応じて、鋼にVやTiなどの
合金元素を添加し、その析出硬化作用を活用して熱間鍛
造(熱間加工)後に放冷したままでも、焼入れ、焼戻し
を行う所謂「調質鋼」に近い引張強度を確保できる熱間
鍛造用の非調質鋼が開発されているが、この非調質鋼の
靱性は低く、前記した各種部品に要求される靱性を確保
するには不十分であった。
合金元素を添加し、その析出硬化作用を活用して熱間鍛
造(熱間加工)後に放冷したままでも、焼入れ、焼戻し
を行う所謂「調質鋼」に近い引張強度を確保できる熱間
鍛造用の非調質鋼が開発されているが、この非調質鋼の
靱性は低く、前記した各種部品に要求される靱性を確保
するには不十分であった。
【0004】更に、非調質鋼は調質鋼に比べて降伏比
(「0.2%耐力/引張強度」又は「降伏強度/引張強
度」、以下簡単のために0.2%耐力と降伏強度をまと
めて耐力という)が低いので、前記の熱間鍛造用非調質
鋼の場合、高強度の最終部品形状に切削し難く生産性が
低いという問題点もある。
(「0.2%耐力/引張強度」又は「降伏強度/引張強
度」、以下簡単のために0.2%耐力と降伏強度をまと
めて耐力という)が低いので、前記の熱間鍛造用非調質
鋼の場合、高強度の最終部品形状に切削し難く生産性が
低いという問題点もある。
【0005】すなわち、一般に機械部品は外部からの負
荷に対して永久変形するか否かが問われるため、その設
計には耐力が用いられる。したがって、高強度の部品が
要求される場合には耐力を高める必要があり、非調質鋼
の耐力を上昇させようとすると、降伏比が低いことから
引張強度が必要以上に高くなりすぎてしまう。熱間鍛造
は部品の粗成形を行うための加工であるため、最終の製
品形状を得るためには切削加工を施す必要があり、この
切削加工を行う際の切削抵抗は引張強度の上昇により高
くなるため、熱間鍛造用非調質鋼は切削性が大きく劣化
して生産性が低下してしまうのである。
荷に対して永久変形するか否かが問われるため、その設
計には耐力が用いられる。したがって、高強度の部品が
要求される場合には耐力を高める必要があり、非調質鋼
の耐力を上昇させようとすると、降伏比が低いことから
引張強度が必要以上に高くなりすぎてしまう。熱間鍛造
は部品の粗成形を行うための加工であるため、最終の製
品形状を得るためには切削加工を施す必要があり、この
切削加工を行う際の切削抵抗は引張強度の上昇により高
くなるため、熱間鍛造用非調質鋼は切削性が大きく劣化
して生産性が低下してしまうのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みなされたもので、その目的は、自動車や各種産業機
械などの機械構造部品、なかでも動力伝達部品や重要保
安部品として好適な、耐力が500MPa以上、降伏比
が0.8以上で、且つ、JIS3号シャルピ−衝撃試験
片を用いた室温でのシャルピー衝撃試験(以下、単にシ
ャルピ−衝撃試験ともいう)において100J/cm2
以上の衝撃値を有する高強度高靱性非調質冷間成形加工
部品及びその製造方法を提供することである。
鑑みなされたもので、その目的は、自動車や各種産業機
械などの機械構造部品、なかでも動力伝達部品や重要保
安部品として好適な、耐力が500MPa以上、降伏比
が0.8以上で、且つ、JIS3号シャルピ−衝撃試験
片を用いた室温でのシャルピー衝撃試験(以下、単にシ
ャルピ−衝撃試験ともいう)において100J/cm2
以上の衝撃値を有する高強度高靱性非調質冷間成形加工
部品及びその製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
(1)に示す高強度高靱性非調質冷間成形加工部品、及
び(2)、(3)に示す高強度高靱性非調質冷間成形加
工部品の製造方法にある。
(1)に示す高強度高靱性非調質冷間成形加工部品、及
び(2)、(3)に示す高強度高靱性非調質冷間成形加
工部品の製造方法にある。
【0008】(1)質量%で、C:0.02〜0.10
%、Si:0.5%以下、Mn:1.0〜2.0%、
P:0.04%以下、S:0.40%以下、Cu:2.
0%以下、Ni:1.0%以下、Cr:1.5%以下、
Mo:0.5%以下、Nb:0.1%以下、Ti:0.
05%以下、Nd:0.1%以下、B:0.005%以
下、Al:0.1%以下、N:0.01%以下を含有
し、残部はFe及び不純物の化学組成からなり,組織の
80〜97%がフェライトとベイニティックフェライト
の混合組織で、且つ、フェライトとベイニティックフェ
ライト以外の組織の50%以上が擬似マルテンサイトで
ある高強度高靱性非調質冷間成形加工部品。
%、Si:0.5%以下、Mn:1.0〜2.0%、
P:0.04%以下、S:0.40%以下、Cu:2.
0%以下、Ni:1.0%以下、Cr:1.5%以下、
Mo:0.5%以下、Nb:0.1%以下、Ti:0.
05%以下、Nd:0.1%以下、B:0.005%以
下、Al:0.1%以下、N:0.01%以下を含有
し、残部はFe及び不純物の化学組成からなり,組織の
80〜97%がフェライトとベイニティックフェライト
の混合組織で、且つ、フェライトとベイニティックフェ
ライト以外の組織の50%以上が擬似マルテンサイトで
ある高強度高靱性非調質冷間成形加工部品。
【0009】(2)上記(1)に記載の化学組成と組織
を有する鋼材に冷間での伸線、引抜き、圧延又は押出し
による冷間加工を施し、次いで冷間成形加工することを
特徴とする高強度高靱性非調質冷間成形加工部品の製造
方法。
を有する鋼材に冷間での伸線、引抜き、圧延又は押出し
による冷間加工を施し、次いで冷間成形加工することを
特徴とする高強度高靱性非調質冷間成形加工部品の製造
方法。
【0010】(3)上記(1)に記載の化学組成と組織
を有する鋼材に冷間での伸線、引抜き、圧延又は押出し
による冷間加工を施し、次いで冷間成形加工を行い、そ
の後更に、600℃以下の温度で時効することを特徴と
する高強度高靱性非調質冷間成形加工部品の製造方法。
を有する鋼材に冷間での伸線、引抜き、圧延又は押出し
による冷間加工を施し、次いで冷間成形加工を行い、そ
の後更に、600℃以下の温度で時効することを特徴と
する高強度高靱性非調質冷間成形加工部品の製造方法。
【0011】ここで、「ベイニティックフェライト」と
は、所謂「B−I 型ベイナイト」を指す。
は、所謂「B−I 型ベイナイト」を指す。
【0012】本来、「ベイナイト」は「フェライト」と
「セメンタイト粒子」の混合組織であり、通常は「上部
ベイナイト」と「下部ベイナイト」に区分されている。
このベイナイトの形態分類法には、フェライトの形態に
よって分類する方法と、炭化物(セメンタイト)の析出
形態で分類する方法の2つがあり、フェライトの形態で
分類した場合、オーステナイト粒界からラス状のフェラ
イトが束になって生成したものが「上部ベイナイト」
で、板状フェライトとその内部の微細な板状セメンタイ
トからなるものが「下部ベイナイト」である。一方、炭
化物(セメンタイト)の析出形態でベイナイトを分類し
た場合には、ラス状フェライトの界面にセメンタイトが
生成したものが「上部ベイナイト」、フェライト粒内に
セメンタイトが微細に析出したものが「下部ベイナイ
ト」である。
「セメンタイト粒子」の混合組織であり、通常は「上部
ベイナイト」と「下部ベイナイト」に区分されている。
このベイナイトの形態分類法には、フェライトの形態に
よって分類する方法と、炭化物(セメンタイト)の析出
形態で分類する方法の2つがあり、フェライトの形態で
分類した場合、オーステナイト粒界からラス状のフェラ
イトが束になって生成したものが「上部ベイナイト」
で、板状フェライトとその内部の微細な板状セメンタイ
トからなるものが「下部ベイナイト」である。一方、炭
化物(セメンタイト)の析出形態でベイナイトを分類し
た場合には、ラス状フェライトの界面にセメンタイトが
生成したものが「上部ベイナイト」、フェライト粒内に
セメンタイトが微細に析出したものが「下部ベイナイ
ト」である。
【0013】上記の「上部ベイナイト」は、フェライト
の形態をもとに、更に、セメンタイトの析出形態をも加
味して、図1に示すように「B−I 型ベイナイト」、
「B−II型ベイナイト」及び「B−III 型ベイナイト」
と細かく分類されることがある。つまり、比較的高温度
域で、オーステナイト粒界1からセメンタイト2の析出
を伴わずにラス状フェライト3が生成した場合には「B
−I 型ベイナイト」(図1(a))と称され、変態温度
がやや下がった、ラス状フェライト3の界面にセメンタ
イト2の析出を伴う典型的な上部ベイナイトは「B−II
型ベイナイト」(図1(b))と称される。更に温度が
下がった領域で生成し、極めて微細なラス状フェライト
3の内部に1方向にそろったセメンタイト2の粒子が分
散したものは「B−III 型ベイナイト」(図1(c))
と称される。上記したように、本発明における「ベイニ
ティックフェライト」は、この「B−I 型ベイナイト」
を指す。
の形態をもとに、更に、セメンタイトの析出形態をも加
味して、図1に示すように「B−I 型ベイナイト」、
「B−II型ベイナイト」及び「B−III 型ベイナイト」
と細かく分類されることがある。つまり、比較的高温度
域で、オーステナイト粒界1からセメンタイト2の析出
を伴わずにラス状フェライト3が生成した場合には「B
−I 型ベイナイト」(図1(a))と称され、変態温度
がやや下がった、ラス状フェライト3の界面にセメンタ
イト2の析出を伴う典型的な上部ベイナイトは「B−II
型ベイナイト」(図1(b))と称される。更に温度が
下がった領域で生成し、極めて微細なラス状フェライト
3の内部に1方向にそろったセメンタイト2の粒子が分
散したものは「B−III 型ベイナイト」(図1(c))
と称される。上記したように、本発明における「ベイニ
ティックフェライト」は、この「B−I 型ベイナイト」
を指す。
【0014】「擬似マルテンサイト」とは、オーステナ
イトがフェライトとベイニティックフェライトに変態す
る際に、Cが未変態のオーステナイトに濃縮し、その後
の冷却過程で、上記のCが濃縮した未変態のオーステナ
イトがマルテンサイトと未変態のオーステナイトになっ
たものを指す。なお、この擬似マルテンサイトには上記
のマルテンサイトと未変態オーステナイトとの混合組織
だけではなく、マルテンサイト単相や未変態のオーステ
ナイト単相の組織をも含む。
イトがフェライトとベイニティックフェライトに変態す
る際に、Cが未変態のオーステナイトに濃縮し、その後
の冷却過程で、上記のCが濃縮した未変態のオーステナ
イトがマルテンサイトと未変態のオーステナイトになっ
たものを指す。なお、この擬似マルテンサイトには上記
のマルテンサイトと未変態オーステナイトとの混合組織
だけではなく、マルテンサイト単相や未変態のオーステ
ナイト単相の組織をも含む。
【0015】組織の割合は顕微鏡観察したときの組織割
合、つまり、面積率のことをいい、フェライトとベイニ
ティックフェライトの混合組織の面積率は、組織中にお
けるフェライトとベイニティックフェライトの各面積率
の和を指す。なお、本発明でいう「フェライトとベイニ
ティックフェライトの混合組織」とは、フェライトとベ
イニティックフェライトとが共存する組織を指す。フェ
ライト、ベイニティックフェライト及び擬似マルテンサ
イト以外の組織は、Cを過飽和に含んだパーライトやベ
イナイトなど何であってもよい。
合、つまり、面積率のことをいい、フェライトとベイニ
ティックフェライトの混合組織の面積率は、組織中にお
けるフェライトとベイニティックフェライトの各面積率
の和を指す。なお、本発明でいう「フェライトとベイニ
ティックフェライトの混合組織」とは、フェライトとベ
イニティックフェライトとが共存する組織を指す。フェ
ライト、ベイニティックフェライト及び擬似マルテンサ
イト以外の組織は、Cを過飽和に含んだパーライトやベ
イナイトなど何であってもよい。
【0016】非調質とは焼入れ、焼戻しの所謂「調質処
理」を施さないことをいい、したがって、非調質冷間成
形加工部品は、冷間成形加工した後で焼入れ、焼戻しの
処理を両方とも行わない部品を指す。本発明でいう「冷
間成形加工」とは所望の形状を得るための冷間鍛造、冷
間転造、コイニング、曲げ加工などの加工を指す。
理」を施さないことをいい、したがって、非調質冷間成
形加工部品は、冷間成形加工した後で焼入れ、焼戻しの
処理を両方とも行わない部品を指す。本発明でいう「冷
間成形加工」とは所望の形状を得るための冷間鍛造、冷
間転造、コイニング、曲げ加工などの加工を指す。
【0017】なお、既に述べたように、本明細書におい
ては0.2%耐力と降伏強度を総称して「耐力」とい
う。
ては0.2%耐力と降伏強度を総称して「耐力」とい
う。
【0018】本発明者らは、前記した課題を解決するた
めに、すなわち、500MPa以上の耐力、0.8以上
の降伏比、シャルピー衝撃試験における100J/cm
2 以上の衝撃値を有する高強度高靱性非調質冷間成形加
工部品とその製造方法を提供するために種々の検討を行
った結果、下記の知見を得た。
めに、すなわち、500MPa以上の耐力、0.8以上
の降伏比、シャルピー衝撃試験における100J/cm
2 以上の衝撃値を有する高強度高靱性非調質冷間成形加
工部品とその製造方法を提供するために種々の検討を行
った結果、下記の知見を得た。
【0019】(a)化学組成が特定の低炭素−Mn系か
らなり、しかも、その組織中に占めるフェライト、ベイ
ニティックフェライト及び擬似マルテンサイトの割合が
特定の値である鋼材に、冷間での伸線、引抜き、圧延や
押し出しによる冷間加工を施し、次いで冷間鍛造や冷間
転造などの冷間成形加工を行えば、耐力と降伏比を高め
ることができる。この場合、冷間成形加工前の冷間での
伸線、引抜き、圧延や押出しの減面率を10%以上とす
れば、安定して耐力と降伏比を高めることができる。
らなり、しかも、その組織中に占めるフェライト、ベイ
ニティックフェライト及び擬似マルテンサイトの割合が
特定の値である鋼材に、冷間での伸線、引抜き、圧延や
押し出しによる冷間加工を施し、次いで冷間鍛造や冷間
転造などの冷間成形加工を行えば、耐力と降伏比を高め
ることができる。この場合、冷間成形加工前の冷間での
伸線、引抜き、圧延や押出しの減面率を10%以上とす
れば、安定して耐力と降伏比を高めることができる。
【0020】なお、「減面率」とは、{(冷間加工前の
鋼材の断面積)−(冷間加工後の鋼材の断面積)}/
(冷間加工前の鋼材の断面積)をいう。
鋼材の断面積)−(冷間加工後の鋼材の断面積)}/
(冷間加工前の鋼材の断面積)をいう。
【0021】(b)冷間成形加工後、300〜600℃
で時効すれば耐力が高まるので、その結果降伏比を一層
高めることができる。
で時効すれば耐力が高まるので、その結果降伏比を一層
高めることができる。
【0022】(c)鋼が適正量のCu、Ni、Mo、N
b、Ti及びBを含有していれば、上記の効果が一層大
きくなる。
b、Ti及びBを含有していれば、上記の効果が一層大
きくなる。
【0023】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものである。
たものである。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各要件について詳
しく説明する。なお、各元素の含有量の「%」表示は
「質量%」を意味する。
しく説明する。なお、各元素の含有量の「%」表示は
「質量%」を意味する。
【0025】(A)化学組成 C:0.02〜0.10% Cは、耐力と強度を上昇させる作用がある。しかし、そ
の含有量が0.02%未満では、所望の500MPa以
上の耐力を確保することが難しい。一方、0.10%を
超えて含有させると靱性の劣化を招く。したがって、C
の含有量を0.02〜0.10%とした。なお、C含有
量の望ましい範囲は0.04〜0.08%である。
の含有量が0.02%未満では、所望の500MPa以
上の耐力を確保することが難しい。一方、0.10%を
超えて含有させると靱性の劣化を招く。したがって、C
の含有量を0.02〜0.10%とした。なお、C含有
量の望ましい範囲は0.04〜0.08%である。
【0026】Si:0.5%以下 Siは添加しなくてもよい。添加すれば、焼入れ性を高
める作用がある。この効果を確実に得るためには、Si
は0.1%以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、多量に含有させるとフェライト地の靱性を劣化させ
るので、冷間成形加工性の低下を招く。特に、その含有
量が0.5%を超えると冷間成形加工性の低下が著しく
なる。したがって、Siの含有量を0.5%以下とし
た。なお、十分な冷間成形加工性を得るためには、Si
の含有量を0.3%以下とすることが望ましい。
める作用がある。この効果を確実に得るためには、Si
は0.1%以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、多量に含有させるとフェライト地の靱性を劣化させ
るので、冷間成形加工性の低下を招く。特に、その含有
量が0.5%を超えると冷間成形加工性の低下が著しく
なる。したがって、Siの含有量を0.5%以下とし
た。なお、十分な冷間成形加工性を得るためには、Si
の含有量を0.3%以下とすることが望ましい。
【0027】Mn:1.0〜2.0% Mnは、安価な焼入れ性向上元素であり、熱間圧延など
の熱間加工時にパーライトの生成を抑制し、擬似マルテ
ンサイトやベイニティックフェライトを生成させる効果
を有する。この効果を得るためにはMnの含有量を1.
0%以上とする必要がある。しかし、その含有量が2.
0%を超えると偏析が顕著になり、冷間成形加工性が劣
化する。したがって、Mnの含有量を1.0〜2.0%
とした。なお、Mn含有量の望ましい範囲は1.5〜
1.8%である。
の熱間加工時にパーライトの生成を抑制し、擬似マルテ
ンサイトやベイニティックフェライトを生成させる効果
を有する。この効果を得るためにはMnの含有量を1.
0%以上とする必要がある。しかし、その含有量が2.
0%を超えると偏析が顕著になり、冷間成形加工性が劣
化する。したがって、Mnの含有量を1.0〜2.0%
とした。なお、Mn含有量の望ましい範囲は1.5〜
1.8%である。
【0028】P:0.04%以下 Pは靱性を劣化させてしまうので、その含有量はできる
だけ低くすることが望ましいが、Pの含有量を低減させ
るには溶銑の脱燐処理などが必要になる場合があり、経
済性の観点から好ましくない場合があるので、その量に
ついては部品に要求される性能とコストによって決めれ
ばよい。しかし、Pを0.04%を超えて含有すれば靱
性が著しく低下する。したがって、Pの含有量を0.0
4%以下とした。なお、良好な靱性(シャルピ−衝撃
値)を得るためには、Pの含有量を0.025%以下と
することが好ましい。
だけ低くすることが望ましいが、Pの含有量を低減させ
るには溶銑の脱燐処理などが必要になる場合があり、経
済性の観点から好ましくない場合があるので、その量に
ついては部品に要求される性能とコストによって決めれ
ばよい。しかし、Pを0.04%を超えて含有すれば靱
性が著しく低下する。したがって、Pの含有量を0.0
4%以下とした。なお、良好な靱性(シャルピ−衝撃
値)を得るためには、Pの含有量を0.025%以下と
することが好ましい。
【0029】S:0.40%以下 Sは添加しなくてもよい。添加すれば、鋼中でMnSを
形成して被削性を高める作用を有する。この効果を確実
に得るには、Sは0.01%以上の含有量とすることが
望ましい。しかし、Sの含有量が0.40%を超える
と、冷間での伸線、引抜き、押出しなどの際にMnSが
伸びて縦割れを起こしたり、冷間成形加工の際に割れを
起こす。したがって、Sの含有量を0.40%以下とし
た。なお、Sの含有量は0.10%以下とすることが望
ましい。
形成して被削性を高める作用を有する。この効果を確実
に得るには、Sは0.01%以上の含有量とすることが
望ましい。しかし、Sの含有量が0.40%を超える
と、冷間での伸線、引抜き、押出しなどの際にMnSが
伸びて縦割れを起こしたり、冷間成形加工の際に割れを
起こす。したがって、Sの含有量を0.40%以下とし
た。なお、Sの含有量は0.10%以下とすることが望
ましい。
【0030】Cu:2.0%以下 Cuは添加しなくてもよい。添加すれば、焼入れ性を向
上させて熱間加工時にパーライトの生成を抑制する作用
や、時効処理で析出して時効後の強度を高める作用があ
る。こうした効果を確実に得るには、Cuは0.5%以
上の含有量とすることが望ましい。しかし、Cuを2.
0%を超えて含有させても前記の効果は飽和し、コスト
が嵩むばかりである。したがって、Cuの含有量を2.
0%以下とした。なお、Cuを添加する場合には次に述
べるNiとともに複合添加することが好ましい。
上させて熱間加工時にパーライトの生成を抑制する作用
や、時効処理で析出して時効後の強度を高める作用があ
る。こうした効果を確実に得るには、Cuは0.5%以
上の含有量とすることが望ましい。しかし、Cuを2.
0%を超えて含有させても前記の効果は飽和し、コスト
が嵩むばかりである。したがって、Cuの含有量を2.
0%以下とした。なお、Cuを添加する場合には次に述
べるNiとともに複合添加することが好ましい。
【0031】Ni:1.0%以下 Niは添加しなくてもよい。添加すれば、焼入れ性を向
上させて熱間加工時にパーライトの生成を抑制する作用
がある。この効果を確実に得るには、Niは0.5%以
上の含有量とすることが望ましい。しかし、Niの含有
量が1.0%を超えると、冷間での伸線、引抜きや圧延
などの冷間加工に続いて行う冷間成形加工性の劣化をき
たす。したがって、Niの含有量を1.0%以下にし
た。なお、上記のCuを添加する場合には、Niを同時
添加することが好ましい。
上させて熱間加工時にパーライトの生成を抑制する作用
がある。この効果を確実に得るには、Niは0.5%以
上の含有量とすることが望ましい。しかし、Niの含有
量が1.0%を超えると、冷間での伸線、引抜きや圧延
などの冷間加工に続いて行う冷間成形加工性の劣化をき
たす。したがって、Niの含有量を1.0%以下にし
た。なお、上記のCuを添加する場合には、Niを同時
添加することが好ましい。
【0032】Cr:1.5%以下 Crは添加しなくてもよい。添加すれば、圧延加工時に
パーライトの生成を抑制する効果がある。この効果を確
実に得るには、Crは0.2%以上の含有量とすること
が好ましい。しかし、Crを1.5%を超えて含有させ
ても前記効果は飽和するため、コストが嵩んでしまう。
したがって、Crの含有量を1.5%以下とした。な
お、製品コストを抑えるためには、Crの含有量を1.
0%以下とすることが望ましい。
パーライトの生成を抑制する効果がある。この効果を確
実に得るには、Crは0.2%以上の含有量とすること
が好ましい。しかし、Crを1.5%を超えて含有させ
ても前記効果は飽和するため、コストが嵩んでしまう。
したがって、Crの含有量を1.5%以下とした。な
お、製品コストを抑えるためには、Crの含有量を1.
0%以下とすることが望ましい。
【0033】Mo:0.5%以下 Moは添加しなくてもよい。添加すれば、パーライト焼
入れ性を向上させて熱間加工時にパーライトの生成を抑
制する作用や、時効処理で炭化物を形成して時効後の強
度を高める作用がある。この効果を確実に得るには、M
oは0.2%以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、Moの含有量が0.5%を超えると、冷間での伸
線、引抜きや圧延などの冷間加工に続いて行う冷間成形
加工性の劣化をきたす。したがって、Moの含有量を
0.5%以下とした。
入れ性を向上させて熱間加工時にパーライトの生成を抑
制する作用や、時効処理で炭化物を形成して時効後の強
度を高める作用がある。この効果を確実に得るには、M
oは0.2%以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、Moの含有量が0.5%を超えると、冷間での伸
線、引抜きや圧延などの冷間加工に続いて行う冷間成形
加工性の劣化をきたす。したがって、Moの含有量を
0.5%以下とした。
【0034】Nb:0.1%以下 Nbは添加しなくてもよい。添加すれば、オ−ステナイ
ト粒を微細にして、熱間加工後の組織を微細にし、靱性
を高める作用がある。更に、時効処理で炭化物を形成し
て時効後の強度を高める効果も有する。これらの効果を
確実に得るには、Nbの含有量を0.01%以上とする
ことが好ましい。しかし、Nbを0.1%を超えて含有
させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりであ
る。したがって、Nbの含有量を0.1%以下とした。
製品コストを抑えるためには、Nbの含有量は0.06
%以下とすることが望ましい。
ト粒を微細にして、熱間加工後の組織を微細にし、靱性
を高める作用がある。更に、時効処理で炭化物を形成し
て時効後の強度を高める効果も有する。これらの効果を
確実に得るには、Nbの含有量を0.01%以上とする
ことが好ましい。しかし、Nbを0.1%を超えて含有
させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりであ
る。したがって、Nbの含有量を0.1%以下とした。
製品コストを抑えるためには、Nbの含有量は0.06
%以下とすることが望ましい。
【0035】Ti:0.05%以下 Tiも添加しなくてもよい。添加すれば、オ−ステナイ
ト粒を微細にして、熱間加工後の組織を微細にし、靱性
を高める作用がある。更に、時効処理で炭化物を形成し
て時効後の強度を高める効果も有する。これらの効果を
確実に得るには、Tiは0.01%以上の含有量とする
ことが好ましい。しかし、Tiを0.05%を超えて含
有させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりで
ある。したがって、Tiの含有量を0.05%以下とし
た。製品コストを抑えるためには、Tiの含有量を0.
03%以下とすることが望ましい。
ト粒を微細にして、熱間加工後の組織を微細にし、靱性
を高める作用がある。更に、時効処理で炭化物を形成し
て時効後の強度を高める効果も有する。これらの効果を
確実に得るには、Tiは0.01%以上の含有量とする
ことが好ましい。しかし、Tiを0.05%を超えて含
有させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりで
ある。したがって、Tiの含有量を0.05%以下とし
た。製品コストを抑えるためには、Tiの含有量を0.
03%以下とすることが望ましい。
【0036】Nd:0.1%以下 Ndは添加しなくてもよい。添加すれば、MnSを球状
化し、冷間加工性や被削性を高める作用がある。この効
果を確実に得るには、Ndは0.01%以上の含有量と
することが好ましい。しかし、Ndを0.1%を超えて
含有させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかり
である。したがって、Ndの含有量を0.1%以下とし
た。Ndの含有量は0.05%以下とすることが好まし
い。
化し、冷間加工性や被削性を高める作用がある。この効
果を確実に得るには、Ndは0.01%以上の含有量と
することが好ましい。しかし、Ndを0.1%を超えて
含有させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかり
である。したがって、Ndの含有量を0.1%以下とし
た。Ndの含有量は0.05%以下とすることが好まし
い。
【0037】B:0.005%以下 Bは添加しなくてもよい。添加すれば、熱間加工時にパ
ーライトの生成を抑制する効果がある。この効果を確実
に得るには、Bは0.0005%以上の含有量とするこ
とが望ましい。しかし、Bを0.005%を超えて含有
させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりであ
る。したがって、Bの含有量を0.005%以下とし
た。製品コストを抑えるためにはBの含有量を0.00
25%以下とすることが望ましい。
ーライトの生成を抑制する効果がある。この効果を確実
に得るには、Bは0.0005%以上の含有量とするこ
とが望ましい。しかし、Bを0.005%を超えて含有
させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりであ
る。したがって、Bの含有量を0.005%以下とし
た。製品コストを抑えるためにはBの含有量を0.00
25%以下とすることが望ましい。
【0038】Al:0.1%以下 Alは添加しなくてもよい。添加すれば、鋼を脱酸する
作用がある。この効果を確実に得るには、Alは0.0
1%以上の含有量とすることが望ましい。しかし、Al
の含有量が0.1%を超えると、冷間での伸線、引抜き
や圧延などの冷間加工に続いて行う冷間成形加工性が低
下する。したがってAlの含有量を0.1%以下とし
た。なお、安定して良好な冷間成形加工性を確保するた
めには、Alの含有量を0.05%以下とすることが望
ましい。
作用がある。この効果を確実に得るには、Alは0.0
1%以上の含有量とすることが望ましい。しかし、Al
の含有量が0.1%を超えると、冷間での伸線、引抜き
や圧延などの冷間加工に続いて行う冷間成形加工性が低
下する。したがってAlの含有量を0.1%以下とし
た。なお、安定して良好な冷間成形加工性を確保するた
めには、Alの含有量を0.05%以下とすることが望
ましい。
【0039】N:0.01%以下 Nは冷間での伸線、引抜きや圧延などの冷間加工に続い
て行う冷間成形加工性を劣化させるので、その含有量は
できるだけ低く抑えることが望ましい。特に、その含有
量が0.01%を超えると、冷間成形加工性の劣化が著
しくなる。したがって、Nの含有量を0.01%以下と
した。なお、安定して良好な冷間成形加工性を確保する
ためには、Nの含有量を0.006%以下とすることが
望ましい。
て行う冷間成形加工性を劣化させるので、その含有量は
できるだけ低く抑えることが望ましい。特に、その含有
量が0.01%を超えると、冷間成形加工性の劣化が著
しくなる。したがって、Nの含有量を0.01%以下と
した。なお、安定して良好な冷間成形加工性を確保する
ためには、Nの含有量を0.006%以下とすることが
望ましい。
【0040】(B)組織 非調質冷間成形加工部品に500MPa以上の耐力、
0.8以上の降伏比及びシャルピー衝撃試験における1
00J/cm2 以上の衝撃値を確保させるためには、素
材鋼となる鋼の化学組成に加えて組織を、その80〜9
7%がフェライトとベイニティックフェライトの混合組
織で、且つ、フェライトとベイニティックフェライト以
外の組織の50%以上を擬似マルテンサイトとする必要
がある。
0.8以上の降伏比及びシャルピー衝撃試験における1
00J/cm2 以上の衝撃値を確保させるためには、素
材鋼となる鋼の化学組成に加えて組織を、その80〜9
7%がフェライトとベイニティックフェライトの混合組
織で、且つ、フェライトとベイニティックフェライト以
外の組織の50%以上を擬似マルテンサイトとする必要
がある。
【0041】組織におけるフェライトとベイニティック
フェライトの混合組織の面積率が80%未満では靱性が
低下して、所望の衝撃値が得られない。一方、フェライ
トとベイニティックフェライトの混合組織の面積率が9
7%を超えると500MPa以上の耐力の確保が困難と
なる。
フェライトの混合組織の面積率が80%未満では靱性が
低下して、所望の衝撃値が得られない。一方、フェライ
トとベイニティックフェライトの混合組織の面積率が9
7%を超えると500MPa以上の耐力の確保が困難と
なる。
【0042】擬似マルテンサイトが、フェライトとベイ
ニティックフェライト以外の組織の50%に満たない場
合には、Cを過飽和に含有するパーライトやベイナイト
が組織に占める割合が大きくなって靱性が低下するの
で、所望の衝撃値が得られない。
ニティックフェライト以外の組織の50%に満たない場
合には、Cを過飽和に含有するパーライトやベイナイト
が組織に占める割合が大きくなって靱性が低下するの
で、所望の衝撃値が得られない。
【0043】したがって、非調質冷間成形加工部品の組
織を、その80〜97%がフェライトとベイニティック
フェライトで、且つ、フェライトとベイニティックフェ
ライト以外の組織の50%以上を擬似マルテンサイトと
規定した。
織を、その80〜97%がフェライトとベイニティック
フェライトで、且つ、フェライトとベイニティックフェ
ライト以外の組織の50%以上を擬似マルテンサイトと
規定した。
【0044】なお、フェライトとベイニティックフェラ
イト以外の組織に占める擬似マルテンサイトの割合は5
0%以上でありさえすればよく、100%が擬似マルテ
ンサイトであっても構わない。
イト以外の組織に占める擬似マルテンサイトの割合は5
0%以上でありさえすればよく、100%が擬似マルテ
ンサイトであっても構わない。
【0045】既に述べたように、組織の割合は顕微鏡観
察したときの組織割合、つまり、面積率のことをいい、
フェライトとベイニティックフェライトの混合組織の面
積率は、組織中におけるフェライトとベイニティックフ
ェライトの各面積率の和を指す。「フェライトとベイニ
ティックフェライトの混合組織」がフェライトとベイニ
ティックフェライトとが共存する組織を指し、フェライ
ト、ベイニティックフェライト及び擬似マルテンサイト
以外の組織が、Cを過飽和に含んだパーライトやベイナ
イトなど何であってもよいことも既に述べたとおりであ
る。
察したときの組織割合、つまり、面積率のことをいい、
フェライトとベイニティックフェライトの混合組織の面
積率は、組織中におけるフェライトとベイニティックフ
ェライトの各面積率の和を指す。「フェライトとベイニ
ティックフェライトの混合組織」がフェライトとベイニ
ティックフェライトとが共存する組織を指し、フェライ
ト、ベイニティックフェライト及び擬似マルテンサイト
以外の組織が、Cを過飽和に含んだパーライトやベイナ
イトなど何であってもよいことも既に述べたとおりであ
る。
【0046】組織割合は、例えば、組織調査用の試験片
を切り出して鏡面研磨し、腐食液として5%ピクラール
を用いて抽出レプリカを採取し、倍率10000倍程度
で透過電子顕微鏡観察して測定すればよい。
を切り出して鏡面研磨し、腐食液として5%ピクラール
を用いて抽出レプリカを採取し、倍率10000倍程度
で透過電子顕微鏡観察して測定すればよい。
【0047】なお、上記した規定の組織とするための製
造方法としては、例えば、オ−ステナイト粒径の微細化
とこれに伴うフェライト、ベイニティックフェライトの
微細析出を果たすために、鋼塊や鋼片を1000〜12
50℃の温度に加熱してから、900℃以下での累積圧
下率が50%以上となる熱間圧延を行い、その圧延を7
50℃以上で仕上げた後、0.5〜10℃/秒の冷却速
度で少なくとも500℃まで冷却する所謂「制御圧延−
制御冷却」を行う処理がある。なお、前記(A)項の化
学組成は、鋼塊や鋼片を上記の条件で圧延及び冷却すれ
ば所望の組織が生成するように配慮されたものである。
造方法としては、例えば、オ−ステナイト粒径の微細化
とこれに伴うフェライト、ベイニティックフェライトの
微細析出を果たすために、鋼塊や鋼片を1000〜12
50℃の温度に加熱してから、900℃以下での累積圧
下率が50%以上となる熱間圧延を行い、その圧延を7
50℃以上で仕上げた後、0.5〜10℃/秒の冷却速
度で少なくとも500℃まで冷却する所謂「制御圧延−
制御冷却」を行う処理がある。なお、前記(A)項の化
学組成は、鋼塊や鋼片を上記の条件で圧延及び冷却すれ
ば所望の組織が生成するように配慮されたものである。
【0048】(C)冷間加工とそれに続く冷間成形加工 非調質冷間成形加工部品の耐力と降伏比を高めるために
は、前記(A)項と(B)項で述べた化学組成と組織を
有する鋼材に、冷間成形加工に先立って、冷間での伸
線、引抜き、圧延や押出しによる冷間加工を施せばよ
い。なお、冷間成形加工後、部品の部位による機械的性
質のバラツキを小さくするためには、冷間成形加工前の
冷間加工として、軸方向に均一な加工が行える伸線、引
抜きや押出しを行うことが好ましい。
は、前記(A)項と(B)項で述べた化学組成と組織を
有する鋼材に、冷間成形加工に先立って、冷間での伸
線、引抜き、圧延や押出しによる冷間加工を施せばよ
い。なお、冷間成形加工後、部品の部位による機械的性
質のバラツキを小さくするためには、冷間成形加工前の
冷間加工として、軸方向に均一な加工が行える伸線、引
抜きや押出しを行うことが好ましい。
【0049】なお、「冷間成形加工」が所望の形状を得
るための冷間鍛造、冷間転造、コイニング、曲げ加工な
どの加工を指すことは既に述べたとおりである。
るための冷間鍛造、冷間転造、コイニング、曲げ加工な
どの加工を指すことは既に述べたとおりである。
【0050】冷間成形加工前の冷間加工の減面率を10
%以上とすれば、冷間成形加工後の耐力と降伏比を安定
して高めることができるし、減面率を20%以上とすれ
ば、一層安定して耐力と降伏比を高めることができる。
なお、減面率は部品に求められる強度や冷間加工設備の
仕様によって変化させることができ、上限は特に規定す
る必要はない。しかし、この冷間加工に続いて更に冷間
成形加工を施し、所望の形状を得る必要があるので、冷
間成形加工前の冷間加工の減面率の上限は80%程度に
するのがよい。
%以上とすれば、冷間成形加工後の耐力と降伏比を安定
して高めることができるし、減面率を20%以上とすれ
ば、一層安定して耐力と降伏比を高めることができる。
なお、減面率は部品に求められる強度や冷間加工設備の
仕様によって変化させることができ、上限は特に規定す
る必要はない。しかし、この冷間加工に続いて更に冷間
成形加工を施し、所望の形状を得る必要があるので、冷
間成形加工前の冷間加工の減面率の上限は80%程度に
するのがよい。
【0051】なお、「減面率」が、{(冷間加工前の鋼
材の断面積)−(冷間加工後の鋼材の断面積)}/(冷
間加工前の鋼材の断面積)を指すことは既に述べたとお
りである。
材の断面積)−(冷間加工後の鋼材の断面積)}/(冷
間加工前の鋼材の断面積)を指すことは既に述べたとお
りである。
【0052】冷間成形加工は所望の部品形状に成形する
ことを第一義とするが、冷間での加工であるため、耐力
や降伏比を高める作用も有する。すなわち、冷間成形加
工には、冷間での伸線、引抜き、圧延や押出しによる冷
間加工を施すことで上昇した耐力や降伏比を更に高める
作用もある。このため、本発明では冷間成形加工の前記
作用も活用することができる。なお、この冷間成形加工
は鍛造や転造など通常の方法で行えばよい。
ことを第一義とするが、冷間での加工であるため、耐力
や降伏比を高める作用も有する。すなわち、冷間成形加
工には、冷間での伸線、引抜き、圧延や押出しによる冷
間加工を施すことで上昇した耐力や降伏比を更に高める
作用もある。このため、本発明では冷間成形加工の前記
作用も活用することができる。なお、この冷間成形加工
は鍛造や転造など通常の方法で行えばよい。
【0053】(D)時効 冷間成形加工後に適正な温度で時効処理を行えば、冷間
成形加工前に行った冷間加工及び所定の形状を得るため
の冷間成形加工によって上昇した引張強度をほとんど変
化させずに耐力を高めることができ、その結果、降伏比
を上昇させることができる。したがって、非調質冷間成
形加工部品の耐力と降伏比を更に一層高めるためには、
前記(A)項で述べた化学組成及び(B)項で述べた組
織を有する鋼材に、上記(C)項で述べた冷間成形加工
前の冷間加工及びそれに続く冷間成形加工を施し、その
後更に時効処理するのがよい。
成形加工前に行った冷間加工及び所定の形状を得るため
の冷間成形加工によって上昇した引張強度をほとんど変
化させずに耐力を高めることができ、その結果、降伏比
を上昇させることができる。したがって、非調質冷間成
形加工部品の耐力と降伏比を更に一層高めるためには、
前記(A)項で述べた化学組成及び(B)項で述べた組
織を有する鋼材に、上記(C)項で述べた冷間成形加工
前の冷間加工及びそれに続く冷間成形加工を施し、その
後更に時効処理するのがよい。
【0054】しかし、時効処理の温度が600℃を超え
ると過時効になって強度が低下し、所望の引張特性が確
保できない。このため、冷間成形加工前の冷間加工及び
それに続く冷間成形加工を施した後に行う時効の温度は
600℃以下とした。
ると過時効になって強度が低下し、所望の引張特性が確
保できない。このため、冷間成形加工前の冷間加工及び
それに続く冷間成形加工を施した後に行う時効の温度は
600℃以下とした。
【0055】なお、冷間成形加工後に行う時効処理の温
度が300℃未満の場合には、前記した効果がほとんど
得られない場合があるため、冷間成形加工を施した後の
時効処理は、300℃以上の温度で行うのがよく、時効
温度を350〜450℃とすれば、安定して耐力と降伏
比を高めることができる。
度が300℃未満の場合には、前記した効果がほとんど
得られない場合があるため、冷間成形加工を施した後の
時効処理は、300℃以上の温度で行うのがよく、時効
温度を350〜450℃とすれば、安定して耐力と降伏
比を高めることができる。
【0056】時効時間は特に規定する必要はないが、生
産性を高めるために30分〜2時間程度とするのがよ
い。
産性を高めるために30分〜2時間程度とするのがよ
い。
【0057】対象とする高強度高靱性非調質冷間成形加
工部品の形状によっては、(A)項及び(B)項で述べ
た化学組成と組織を有する鋼材に、(C)項で述べた冷
間加工と冷間成形加工を施し、その後更に、切削加工を
施して所望の形状に加工してもよいし、この切削加工
後、更に、(D)項で述べた600℃以下の温度での時
効を行ってもよい。
工部品の形状によっては、(A)項及び(B)項で述べ
た化学組成と組織を有する鋼材に、(C)項で述べた冷
間加工と冷間成形加工を施し、その後更に、切削加工を
施して所望の形状に加工してもよいし、この切削加工
後、更に、(D)項で述べた600℃以下の温度での時
効を行ってもよい。
【0058】以下、実施例により本発明を詳しく説明す
る。
る。
【0059】
【実施例】表1に示す化学組成を有する鋼を通常の方法
によって試験真空炉溶製した。表1における鋼A1〜A
18は化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明
例、鋼B1、鋼B2及び鋼C1は成分のいずれかが本発
明で規定する含有量の範囲から外れた比較例である。比
較例の鋼のうち鋼C1はJISのSCM435に相当す
る鋼である。
によって試験真空炉溶製した。表1における鋼A1〜A
18は化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明
例、鋼B1、鋼B2及び鋼C1は成分のいずれかが本発
明で規定する含有量の範囲から外れた比較例である。比
較例の鋼のうち鋼C1はJISのSCM435に相当す
る鋼である。
【0060】
【表1】
【0061】(実施例1)上記のようにして溶製した鋼
のうち、鋼A6の鋼塊を1250℃に加熱してから、1
050〜800℃での累積圧下率が75%となる熱間圧
延を行ない、その圧延を800℃で仕上げた後、3℃/
sの冷却速度で室温まで空冷し、直径24mmの丸棒を
製造した。
のうち、鋼A6の鋼塊を1250℃に加熱してから、1
050〜800℃での累積圧下率が75%となる熱間圧
延を行ない、その圧延を800℃で仕上げた後、3℃/
sの冷却速度で室温まで空冷し、直径24mmの丸棒を
製造した。
【0062】次に、直径24mmの丸棒を通常の方法で
ピ−リング加工して、直径16mm、17mm及び21
mmの丸棒を得た。このうち直径が17mmと21mm
にピ−リング加工した丸棒は、その表面を酸洗、潤滑処
理した後、冷間引抜機を用いて直径16mmに冷間引抜
きした。この冷間引抜きの減面率は、直径が17mmの
丸棒を素材とした場合が11.4%、直径が21mmの
丸棒を素材とした場合が42.0%である。
ピ−リング加工して、直径16mm、17mm及び21
mmの丸棒を得た。このうち直径が17mmと21mm
にピ−リング加工した丸棒は、その表面を酸洗、潤滑処
理した後、冷間引抜機を用いて直径16mmに冷間引抜
きした。この冷間引抜きの減面率は、直径が17mmの
丸棒を素材とした場合が11.4%、直径が21mmの
丸棒を素材とした場合が42.0%である。
【0063】このようにして得た鋼A6の直径16mm
の3種類の丸棒(つまり、冷間引抜きの減面率が0(ピ
−リング加工のまま)、冷間引抜きの減面率が11.4
%及び冷間引抜きの減面率が42.0%の3種類の丸
棒)を用いて、冷間鍛造、冷間ネジ転造によりサイズM
16のメ−トル並目の六角ボルトを試作した。この試作
ボルトには、300〜700℃で1時間の時効を行っ
た。
の3種類の丸棒(つまり、冷間引抜きの減面率が0(ピ
−リング加工のまま)、冷間引抜きの減面率が11.4
%及び冷間引抜きの減面率が42.0%の3種類の丸
棒)を用いて、冷間鍛造、冷間ネジ転造によりサイズM
16のメ−トル並目の六角ボルトを試作した。この試作
ボルトには、300〜700℃で1時間の時効を行っ
た。
【0064】冷間鍛造、冷間ネジ転造したままのボルト
及び上記の時効を行ったボルトを用いて、JIS B 1051に
規定の方法で室温でのボルト実体引張試験を行なった。
すなわち、ボルトネジ部に治具をはめ合わせ、軸方向に
引張荷重を加えて室温での耐力と引張強度を調査した。
及び上記の時効を行ったボルトを用いて、JIS B 1051に
規定の方法で室温でのボルト実体引張試験を行なった。
すなわち、ボルトネジ部に治具をはめ合わせ、軸方向に
引張荷重を加えて室温での耐力と引張強度を調査した。
【0065】更に、冷間鍛造、冷間ネジ転造したままの
ボルト及び上記の時効を行ったボルトの軸部からJIS
3号シャルピ−衝撃試験片(2mmUノッチシャルピー
試験片)を切り出し、室温での衝撃特性(衝撃値)を調
査した。
ボルト及び上記の時効を行ったボルトの軸部からJIS
3号シャルピ−衝撃試験片(2mmUノッチシャルピー
試験片)を切り出し、室温での衝撃特性(衝撃値)を調
査した。
【0066】一方、直径24mmの熱間圧延ままの丸棒
から組織調査用の試験片を切り出して鏡面研磨し、抽出
レプリカ法による透過電子顕微鏡観察を行って組織を調
査した。なお、この場合の腐食には5%ピクラールを用
い、各組織の面積率は画像解析して算出した。このよう
にして調査した鋼A6の組織は、フェライトとベイニテ
ィックフェライトの混合組織が組織に占める割合が91
%、擬似マルテンサイトがフェライトとベイニティック
フェライト以外の組織に占める割合が50%であり、本
発明で規定する範囲にあった。
から組織調査用の試験片を切り出して鏡面研磨し、抽出
レプリカ法による透過電子顕微鏡観察を行って組織を調
査した。なお、この場合の腐食には5%ピクラールを用
い、各組織の面積率は画像解析して算出した。このよう
にして調査した鋼A6の組織は、フェライトとベイニテ
ィックフェライトの混合組織が組織に占める割合が91
%、擬似マルテンサイトがフェライトとベイニティック
フェライト以外の組織に占める割合が50%であり、本
発明で規定する範囲にあった。
【0067】表2に前記の機械的性質を調査した結果を
まとめて示す。
まとめて示す。
【0068】
【表2】
【0069】表2から、本発明で規定する化学組成と組
織を有する丸棒に、減面率で11.4%以上の冷間引抜
きを行った後で冷間成形加工としての冷間鍛造と冷間転
造を施せば耐力と降伏比を高くでき、耐力が500MP
a以上、降伏比が0.8以上で、且つ、JIS3号シャ
ルピー衝撃試験片を用いた室温でのシャルピー衝撃試験
における100J/cm2 以上の衝撃値という所望の特
性が確保できることが明らかである。又、冷間加工の減
面率が42.0%の場合には、一層安定して耐力と降伏
比を大きく高めることができることも明らかである。
織を有する丸棒に、減面率で11.4%以上の冷間引抜
きを行った後で冷間成形加工としての冷間鍛造と冷間転
造を施せば耐力と降伏比を高くでき、耐力が500MP
a以上、降伏比が0.8以上で、且つ、JIS3号シャ
ルピー衝撃試験片を用いた室温でのシャルピー衝撃試験
における100J/cm2 以上の衝撃値という所望の特
性が確保できることが明らかである。又、冷間加工の減
面率が42.0%の場合には、一層安定して耐力と降伏
比を大きく高めることができることも明らかである。
【0070】更に、本発明で規定する化学組成と組織を
有する丸棒に、減面率で11.4%以上の冷間引抜きを
施した後で冷間鍛造と冷間転造を施した後、更に600
℃以下の温度で時効すれば、所望の靱性(衝撃特性)を
確保しつつ、耐力と降伏比を更に一層高くできることが
明らかである。
有する丸棒に、減面率で11.4%以上の冷間引抜きを
施した後で冷間鍛造と冷間転造を施した後、更に600
℃以下の温度で時効すれば、所望の靱性(衝撃特性)を
確保しつつ、耐力と降伏比を更に一層高くできることが
明らかである。
【0071】(実施例2)試験真空炉溶製した表1に記
載の鋼のうち、鋼A1〜A5、鋼A7〜A18、鋼B
1、鋼B2及び鋼C1の鋼塊を1250℃に加熱してか
ら、1050〜800℃での累積圧下率が75%となる
熱間圧延を行ない、その圧延を800℃で仕上げた後、
3℃/sの冷却速度で室温まで空冷し、直径24mmの
丸棒を製造した。
載の鋼のうち、鋼A1〜A5、鋼A7〜A18、鋼B
1、鋼B2及び鋼C1の鋼塊を1250℃に加熱してか
ら、1050〜800℃での累積圧下率が75%となる
熱間圧延を行ない、その圧延を800℃で仕上げた後、
3℃/sの冷却速度で室温まで空冷し、直径24mmの
丸棒を製造した。
【0072】上記直径24mmの丸棒のうち、鋼A1〜
A5、鋼A7〜A18、鋼B1、鋼B2を素材鋼とする
丸棒は、通常の方法でピ−リング加工して直径21mm
の丸棒にした。次いで、この直径が21mmにピ−リン
グ加工した丸棒の表面を酸洗、潤滑処理し、更に、冷間
引抜機を用いて直径16mmに冷間引抜きした。この冷
間引抜きの減面率は、42.0%である。
A5、鋼A7〜A18、鋼B1、鋼B2を素材鋼とする
丸棒は、通常の方法でピ−リング加工して直径21mm
の丸棒にした。次いで、この直径が21mmにピ−リン
グ加工した丸棒の表面を酸洗、潤滑処理し、更に、冷間
引抜機を用いて直径16mmに冷間引抜きした。この冷
間引抜きの減面率は、42.0%である。
【0073】このようにして得た前記各鋼についての直
径16mmの丸棒(つまり、冷間引抜きの減面率が4
2.0%の丸棒)を用いて、冷間鍛造、冷間ネジ転造に
よりサイズM16のメ−トル並目の六角ボルトを試作し
た。
径16mmの丸棒(つまり、冷間引抜きの減面率が4
2.0%の丸棒)を用いて、冷間鍛造、冷間ネジ転造に
よりサイズM16のメ−トル並目の六角ボルトを試作し
た。
【0074】一方、鋼C1を素材鋼とする直径24mm
の丸棒は、徐冷法によって球状化焼鈍した後、通常の方
法でピ−リング加工して直径16mmの丸棒にし、これ
を用いて冷間鍛造、冷間ネジ転造によりサイズM16の
メ−トル並目の六角ボルトを試作した。この鋼C1を素
材鋼とする試作ボルトには、強度付与のため従来から行
われている焼入れ・焼戻しの調質処理を施した。なお、
焼入れは加熱温度860℃の油冷とし、焼戻しは600
℃と500℃の2温度で行なった。
の丸棒は、徐冷法によって球状化焼鈍した後、通常の方
法でピ−リング加工して直径16mmの丸棒にし、これ
を用いて冷間鍛造、冷間ネジ転造によりサイズM16の
メ−トル並目の六角ボルトを試作した。この鋼C1を素
材鋼とする試作ボルトには、強度付与のため従来から行
われている焼入れ・焼戻しの調質処理を施した。なお、
焼入れは加熱温度860℃の油冷とし、焼戻しは600
℃と500℃の2温度で行なった。
【0075】このようにして試作したボルトを用いて、
実施例1と同じ方法で室温でのボルト実体引張試験とシ
ャルピ−衝撃試験を行なった。
実施例1と同じ方法で室温でのボルト実体引張試験とシ
ャルピ−衝撃試験を行なった。
【0076】更に、鋼A1〜A5、鋼A7〜A18、鋼
B1、鋼B2を素材鋼とする直径24mmの熱間圧延ま
まの丸棒からは、組織調査用の試験片を切り出して鏡面
研磨し、抽出レプリカ法による透過電子顕微鏡観察を行
って組織を調査した。なお、この場合の腐食には5%ピ
クラールを用い、各組織の面積率は画像解析して算出し
た。なお、鋼C1を素材鋼とする試作ボルトは調質処理
したため、鋼C1の直径24mmの熱間圧延ままの丸棒
に対しては組織調査を行わなかった。
B1、鋼B2を素材鋼とする直径24mmの熱間圧延ま
まの丸棒からは、組織調査用の試験片を切り出して鏡面
研磨し、抽出レプリカ法による透過電子顕微鏡観察を行
って組織を調査した。なお、この場合の腐食には5%ピ
クラールを用い、各組織の面積率は画像解析して算出し
た。なお、鋼C1を素材鋼とする試作ボルトは調質処理
したため、鋼C1の直径24mmの熱間圧延ままの丸棒
に対しては組織調査を行わなかった。
【0077】表3に上記の組織調査結果を、又、表4に
上記の機械的性質の試験結果をまとめて示す。
上記の機械的性質の試験結果をまとめて示す。
【0078】
【表3】
【0079】
【表4】
【0080】表3及び表4から、本発明で規定する化学
組成と組織を有する丸棒に、減面率で42.0%の冷間
引抜きを行った後で冷間成形加工としての冷間鍛造と冷
間転造を施せば、耐力が500MPa以上、降伏比が
0.8以上で、且つ、JIS3号シャルピー衝撃試験片
を用いた室温でのシャルピー衝撃試験における100J
/cm2 以上の衝撃値という所望の特性が確保できるこ
とが明らかである。これらの性能はJISのSCM43
5に相当する鋼C1を素材鋼として調質処理した場合と
同等の性能であり、本発明によれば、焼入れ・焼戻しの
調質処理の省略が可能であることがわかる。
組成と組織を有する丸棒に、減面率で42.0%の冷間
引抜きを行った後で冷間成形加工としての冷間鍛造と冷
間転造を施せば、耐力が500MPa以上、降伏比が
0.8以上で、且つ、JIS3号シャルピー衝撃試験片
を用いた室温でのシャルピー衝撃試験における100J
/cm2 以上の衝撃値という所望の特性が確保できるこ
とが明らかである。これらの性能はJISのSCM43
5に相当する鋼C1を素材鋼として調質処理した場合と
同等の性能であり、本発明によれば、焼入れ・焼戻しの
調質処理の省略が可能であることがわかる。
【0081】これに対して、鋼B1及び鋼B2の化学組
成は本発明の規定条件から外れるので、これらの鋼を素
材鋼とする場合には所望の靱性(衝撃特性)が得られて
いない。
成は本発明の規定条件から外れるので、これらの鋼を素
材鋼とする場合には所望の靱性(衝撃特性)が得られて
いない。
【0082】(実施例3)上記の実施例3で作製した鋼
A1〜A5、鋼A7〜A18、鋼B1、鋼B2を素材鋼
とするサイズM16のメ−トル並目の六角ボルトに、4
00℃で1時間の時効を行った。この後、実施例1と同
じ方法で室温でのボルト実体引張試験とシャルピ−衝撃
試験を行なった。
A1〜A5、鋼A7〜A18、鋼B1、鋼B2を素材鋼
とするサイズM16のメ−トル並目の六角ボルトに、4
00℃で1時間の時効を行った。この後、実施例1と同
じ方法で室温でのボルト実体引張試験とシャルピ−衝撃
試験を行なった。
【0083】表5に試験結果をまとめて示す。
【0084】
【表5】
【0085】表5から、本発明で規定する化学組成と組
織を有する丸棒に、減面率で42.0%の冷間引抜きを
行った後で冷間成形加工としての冷間鍛造と冷間転造を
施し、その後更に400℃で時効すれば、所望の靱性
(衝撃特性)を確保しつつ、耐力と降伏比を更に一層高
くできることが明らかである。
織を有する丸棒に、減面率で42.0%の冷間引抜きを
行った後で冷間成形加工としての冷間鍛造と冷間転造を
施し、その後更に400℃で時効すれば、所望の靱性
(衝撃特性)を確保しつつ、耐力と降伏比を更に一層高
くできることが明らかである。
【0086】これに対して、鋼B1及び鋼B2の化学組
成は本発明の規定条件から外れるので、これらの鋼を素
材鋼とする場合には所望の靱性(衝撃特性)が得られて
いない。
成は本発明の規定条件から外れるので、これらの鋼を素
材鋼とする場合には所望の靱性(衝撃特性)が得られて
いない。
【0087】
【発明の効果】本発明の高強度高靱性非調質冷間成形加
工部品は、500MPa以上の耐力、0.8以上の降伏
比と、シャルピ−衝撃試験における100J/cm2 以
上の衝撃値を有するので、自動車や各種産業機械などの
機械構造部品、なかでも動力伝達部品や重要保安部品と
して利用することができる。この高強度高靱性非調質冷
間成形加工部品は本発明の方法によって比較的容易に製
造することができる。
工部品は、500MPa以上の耐力、0.8以上の降伏
比と、シャルピ−衝撃試験における100J/cm2 以
上の衝撃値を有するので、自動車や各種産業機械などの
機械構造部品、なかでも動力伝達部品や重要保安部品と
して利用することができる。この高強度高靱性非調質冷
間成形加工部品は本発明の方法によって比較的容易に製
造することができる。
【図1】上部ベイナイトの形態による分類を模式的に示
す図で、(a)は「B−I 型ベイナイト」、(b)は
「B−II型ベイナイト」、(c)は「B−III 型ベイナ
イト」を示す。
す図で、(a)は「B−I 型ベイナイト」、(b)は
「B−II型ベイナイト」、(c)は「B−III 型ベイナ
イト」を示す。
1:オーステナイト粒界、 2:セメンタイト、 3:ラス状フェライト
Claims (3)
- 【請求項1】質量%で、C:0.02〜0.10%、S
i:0.5%以下、Mn:1.0〜2.0%、P:0.
04%以下、S:0.40%以下、Cu:2.0%以
下、Ni:1.0%以下、Cr:1.5%以下、Mo:
0.5%以下、Nb:0.1%以下、Ti:0.05%
以下、Nd:0.1%以下、B:0.005%以下、A
l:0.1%以下、N:0.01%以下を含有し、残部
はFe及び不純物の化学組成からなり,組織の80〜9
7%がフェライトとベイニティックフェライトの混合組
織で、且つ、フェライトとベイニティックフェライト以
外の組織の50%以上が擬似マルテンサイトである、耐
力が500MPa以上、降伏比が0.8以上で、且つ、
JIS3号シャルピ−衝撃試験片を用いた室温でのシャ
ルピー衝撃試験での衝撃値が100J/cm2 以上の高
強度高靱性非調質冷間成形加工部品。 - 【請求項2】請求項1に記載の化学組成と組織を有する
鋼材に冷間での伸線、引抜き、圧延又は押出しによる冷
間加工を施し、次いで冷間成形加工することを特徴とす
る高強度高靱性非調質冷間成形加工部品の製造方法。 - 【請求項3】請求項1に記載の化学組成と組織を有する
鋼材に冷間での伸線、引抜き、圧延又は押出しによる冷
間加工を施し、次いで冷間成形加工を行い、その後更
に、600℃以下の温度で時効することを特徴とする高
強度高靱性非調質冷間成形加工部品の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31976499A JP2001131680A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 高強度高靱性非調質冷間成形加工部品及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31976499A JP2001131680A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 高強度高靱性非調質冷間成形加工部品及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001131680A true JP2001131680A (ja) | 2001-05-15 |
Family
ID=18113930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31976499A Pending JP2001131680A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 高強度高靱性非調質冷間成形加工部品及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001131680A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007291464A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高強度鋼材及びその製造方法 |
CN102605294A (zh) * | 2012-04-18 | 2012-07-25 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 屈服强度800MPa级易焊接高强韧钢板及其生产工艺 |
CN109290370A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-02-01 | 鞍钢股份有限公司 | 一种改善厚规格桥梁钢夏比冲击性能的轧制方法 |
-
1999
- 1999-11-10 JP JP31976499A patent/JP2001131680A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007291464A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高強度鋼材及びその製造方法 |
CN102605294A (zh) * | 2012-04-18 | 2012-07-25 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 屈服强度800MPa级易焊接高强韧钢板及其生产工艺 |
CN109290370A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-02-01 | 鞍钢股份有限公司 | 一种改善厚规格桥梁钢夏比冲击性能的轧制方法 |
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