JP2007131907A - 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 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 質量%で、C:0.60〜0.80%、Si:0.03〜0.20%、Mn:0.15〜0.80%、P:0.30%以下、S:0.015%以下、Al:0.020〜0.050%、N:0.0100%以下、O:0.0015%以下、かつ、AlとNは式:Al>2.5Nで、残部Fe及び不可避不純物からなり、球状化焼きなまし前のミクロ組織中の初析フェライト面積率が2%以下、球状化焼きなまし後の硬さが85HRB以下、かつ球状化焼きなまし後のミクロ組織中の球状化炭化物比率が80%以上、その後の高周波焼入れで62HRC以上の硬さを確保可能とした冷間加工性に優れた高周波焼入れ用鋼。
【選択図】 図2
Description
Cは、0.60%未満では、初析フェライト面積率が多くなり、冷間加工時に局所的な変形を促進させ、割れ発生の原因となる。しかし、0.80%を超えると、熱間加工後の冷却において網状の炭化物が析出し、冷間加工時の割れ発生に原因となる。そこでCは0.60〜0.80%とする。
Siは、脱酸に必要な元素で、脱酸には0.03%以上は必要ある。一方、フェライト強化元素であるため、球状化焼なまし後の硬さを上昇させる。このため、0.20%を超えると、フェライトの硬さの上昇を招き、冷間加工時に変形抵抗の上昇と割れ発生を促進する。そこでSiは0.03〜0.20%とする。
Mnは、脱酸に必要な元素で、脱酸には0.15%以上は必要である。一方、フェライト強化元素であるため、球状化焼なまし後の硬さを上昇させる。このため、0.80%を超えると、フェライトの硬さの上昇を招き、冷間加工時に変形抵抗の上昇と割れ発生を促進する。しかし、より好ましくは上限を0.50%とする。
Pは、結晶粒界に偏在し強度を低下させるため、低い方が望ましいが、0.30%以下であれば許容できる。そこで、Pは0.30%以下とする。
Sは、Mnと結合してMnSを形成する元素であり、形成されたMnSは被削性を向上させる効果を有する。しかし、MnSは冷間加工時の割れ発生の原因となり得るため、Sは0.015%以下とする。好ましくは、S:0.005%以下とする。
Alは、脱酸に必要な元素であると同時に、鋼中の固溶Nを固着することにより冷間加工時の変形抵抗増大を抑制する。その効果を発揮させるには0.020%以上の添加が必要である。しかし、Alが0.050%を超えると、Alの再酸化による大きな酸化物系介在物が残存し冷間加工時の割れ発生の原因となる。そこでAlは0.020〜0.050%とする。
Nは、フェライト中に固溶した場合に歪時効を生じ、冷間加工時の変形抵抗の増大を招くため、極力低減することが望ましい。Alとの兼ね合いから0.0100%までは許容できる。そこでNは0.0100%以下とする。好ましくは、Al>2.5Nの関係からN:0.0080%以下とする。
Oは、冷間加工時に割れの発生の起点となりうる酸化物を形成するため、低減することが望ましい。そこでOは0.0015%以下とする。好ましくはO:0.0010%以下とする。
鋼成分のAlとNは、式Al>2.5Nを満足しない場合、固溶Nによる歪時効硬化が生じ、冷間加工時の変形抵抗の増大を招く。そこでAl>2.5Nとする。
球状化焼鈍後の硬さが85HRBを超えると、冷間加工時の変形抵抗が高くなり、成形が困難になり、金型などを損傷させる。そこで球状化焼鈍後の硬さを85HRB以下とする。
Niは、焼入れ性を向上させる元素であるが、0.07%未満ではその効果は認められない。一方、1.0%を超えると球状化焼きなまし後の硬さを上昇させる。そこでNiは0.07〜1.0%とする。
Crは、焼入れ性を向上させ、球状化焼きなまし時の炭化物の球状化を促進させる元素であるが、0.15%未満ではその効果は認められない。一方0.8%を超えると、球状化焼きなまし後の硬さを上昇させる。そこでCrは0.15〜0.8%とする。
Moは、焼入れ性を向上させ、球状化焼きなまし時の炭化物の球状化を促進させる元素であるが、0.02%未満ではその効果が認められない。一方、0.20%を超えると、球状化焼きなまし後の硬さを上昇させる。そこでMoは0.02〜0.20%とする。
Bは、焼入れ性を向上させる元素であるが、0.0005%未満では焼入れ性向上の効果がない。一方、0.0030%を超えると焼入性向上の効果は飽和し、靱性が低下する。そこでBは0.0005〜0.0030%とする。
Tiは、固溶Nを固着して、冷間加工時の変形抵抗の上昇を抑制するが、0.02%未満では、その効果はなく、0.05%を超えると、被削性を低下させる。そこでTiは0.02〜0.05%とする。
Vは、固溶Nを固着して、冷間加工時の変形抵抗の上昇を抑制するが、0.01%未満ではその効果はなく、0.10%を超えると、被削性を低下させる。そこで、Vは0.01〜0.10%とする。
なお、Ti、Vは選択的に1種又は2種を添加することができる。
Pb、Se、Se、Biは選択的に適応できる元素である。これらは0.001未満では被削性向上の効果がない。一方、0.30%を超えると巨大なPb、Se、Te、Biが介在物となって存在して冷間加工性を低下させる。そこで、これらはPbが0.001〜0.30%、Seが0.001〜0.30%、Seが0.001〜0.30%、Biが0.001〜0.30%の範囲で1種または2種以上を選択的に適応する。
Claims (5)
- 質量%で、C:0.60〜0.80%、Si:0.03〜0.20%、Mn:0.15〜0.80%、P:0.30%以下、S:0.015%以下、Al:0.020〜0.050%、N:0.0100%以下、O:0.0015%以下、かつ、AlとNは式:Al>2.5Nを満足し、残部Fe及び不可避不純物からなり、球状化焼きなまし前のミクロ組織中の初析フェライト面積率を2%以下とし、球状化焼きなまし後の硬さを85HRB以下とし、かつ球状化焼きなまし後のミクロ組織中の球状化炭化物比率を80%以上とし、その後の高周波焼入れにおいて62HRC以上の硬さを確保可能としたことを特徴とする冷間加工性に優れた高周波焼入れ用鋼。
なお、球状化炭化物比率は、被検面積0.1mm2中の(長径/短径)の比が2以下である炭化物の個数Aを被検面積0.1mm2炭化物の総個数Bで除した個数比A/Bを百分率で示す値である。 - 請求項1に記載の鋼成分に加えて、さらに焼入性を向上させる元素として、質量%で、Ni:0.07〜1.0%、Cr:0.15〜0.8%、Mo:0.002〜0.20%、B:0.0005〜0.0030%から選択した1種又は2種以上を含有し、残部Fe及び不可避不純物からなり、球状化焼きなまし前のミクロ組織中の初析フェライト面積率を2%以下とし、球状化焼きなまし後の硬さを85HRB以下とし、かつ球状化焼きなまし後のミクロ組織中の球状化炭化物比率を80%以上とし、その後の高周波焼入れにおいて62HRC以上の硬さを確保可能としたことを特徴とする冷間加工性に優れた高周波焼入れ用鋼。
なお、球状化炭化物比率は、被検面積0.1mm2中の(長径/短径)の比が2以下である炭化物の個数Aを被検面積0.1mm2炭化物の総個数Bで除した個数比A/Bを百分率で示す値である。 - 請求項1又は2に記載の鋼成分に加えて、さらに冷間加工性を向上させる元素として、質量%で、Ti:0.02〜0.05%,V:0.01〜0.10%から選択した1種又は2種を含有し、残部Fe及び不可避不純物からなり、球状化焼きなまし前のミクロ組織中の初析フェライト面積率を2%以下とし、球状化焼きなまし後の硬さを85HRB以下とし、かつ球状化焼きなまし後のミクロ組織中の球状化炭化物比率を80%以上とし、その後の高周波焼入れにおいて62HRC以上の硬さを確保可能としたことを特徴とする冷間加工性に優れた高周波焼入れ用鋼。
なお、球状化炭化物比率は、被検面積0.1mm2中の(長径/短径)の比が2以下である炭化物の個数Aを被検面積0.1mm2炭化物の総個数Bで除した個数比A/Bを百分率で示す値である。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の鋼成分に加えて、さらに被削性を向上させる元素として、質量%で、Pb:0.001〜0.30%,Se:0.001〜0.30%、Te:0.001〜0.30%,Bi:0.001〜0.30%から選択したいずれか1種又は2種以上を含有し、残部Fe及び不可避不純物からなり、球状化焼きなまし前のミクロ組織中の初析フェライト面積率を2%以下とし、球状化焼きなまし後の硬さを85HRB以下とし、かつ球状化焼きなまし後のミクロ組織中の球状化炭化物比率を80%以上とし、その後の高周波焼入れにおいて62HRC以上の硬さを確保可能としたことを特徴とする冷間加工性に優れた高周波焼入れ用鋼。
なお、球状化炭化物比率は、被検面積0.1mm2中の(長径/短径)の比が2以下である炭化物の個数Aを被検面積0.1mm2炭化物の総個数Bで除した個数比A/Bを百分率で示す値である。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の鋼成分からなる鋼を溶製し、熱間鍛造により鍛伸して700℃〜500℃までの平均冷却速度を0.2℃/秒〜10℃/秒として冷却し、ミクロ組織中の初析フェライトの面積率を2%以下に抑え、次いで球状化焼きなまし時の加熱保持温度を720〜780℃とし、かつ650℃までの徐冷速度を30℃/Hr以下として冷却することにより球状化焼きなまし処理をすること特徴とする冷間加工性に優れた高周波焼入れ用鋼の製造方法。
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