JP3024245B2 - 冷間加工に適した肌焼鋼の製造方法 - Google Patents
冷間加工に適した肌焼鋼の製造方法Info
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- JP3024245B2 JP3024245B2 JP3087734A JP8773491A JP3024245B2 JP 3024245 B2 JP3024245 B2 JP 3024245B2 JP 3087734 A JP3087734 A JP 3087734A JP 8773491 A JP8773491 A JP 8773491A JP 3024245 B2 JP3024245 B2 JP 3024245B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷間加工に適した肌焼鋼
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、冷間加工用の肌焼鋼を製造するに
は、クロム鋼等の鋼材を使用して溶解工程→熱間加工→
球状化焼なまし工程→冷間加工→焼ならし工程→浸炭焼
入れ焼戻し工程→仕上加工と云う工程からなる方法が適
用されていた。
は、クロム鋼等の鋼材を使用して溶解工程→熱間加工→
球状化焼なまし工程→冷間加工→焼ならし工程→浸炭焼
入れ焼戻し工程→仕上加工と云う工程からなる方法が適
用されていた。
【０００３】上記工程において、球状化焼なまし工程
は、鋼材中に含有される炭化物を球状化して鋼材を軟化
させ、後段の冷間加工を容易にするために行なわれ、焼
ならし工程は前段の冷間加工による加工歪の開放とオー
ステナイト初期粒の調整を図って、後段の浸炭処理工程
における結晶粒粗大化（異常斑点の発生）を防止するた
めに行なわれる。
は、鋼材中に含有される炭化物を球状化して鋼材を軟化
させ、後段の冷間加工を容易にするために行なわれ、焼
ならし工程は前段の冷間加工による加工歪の開放とオー
ステナイト初期粒の調整を図って、後段の浸炭処理工程
における結晶粒粗大化（異常斑点の発生）を防止するた
めに行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法にあっては熱間塑性加工の後に更に球状化焼な
まし工程を必要とし、また冷間塑性加工の後にも焼なら
し工程を必要とするので、多大な熱エネルギーと処理時
間を必要とすると云う問題点があった。
来の方法にあっては熱間塑性加工の後に更に球状化焼な
まし工程を必要とし、また冷間塑性加工の後にも焼なら
し工程を必要とするので、多大な熱エネルギーと処理時
間を必要とすると云う問題点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するための手段として、Ｃ：０．１０〜０．３０
％、Ｓi＜０．１５％、Ｍn≦１．５０％、Ｂ：０．００
０３〜０．００５％、Ｎb：０．００５〜０．１００％
を含み、残部はＦe および不純物よりなる鋼材を熱間で
粗加工および中間加工を行なった後、仕上加工するに際
して７００℃以上９５０℃以下の温度によって２０〜８
０％の塑性歪みを付与し、その後０．２０℃／秒〜１０
℃／秒の冷却速度で冷却することによって変態させる冷
間加工に適した肌焼鋼の製造方法および上記鋼材には更
にＣr：０．１０〜１．５０％および／またはＮi：０．
２０〜１．５０％および／またはＭo：０．１０〜１．
００％であり、また上記鋼材には更にＳ＜０．００５％
および／またはＯ＜０．００１％が含まれる冷間加工に
適した肌焼鋼の製造方法を提供するものである。
を解決するための手段として、Ｃ：０．１０〜０．３０
％、Ｓi＜０．１５％、Ｍn≦１．５０％、Ｂ：０．００
０３〜０．００５％、Ｎb：０．００５〜０．１００％
を含み、残部はＦe および不純物よりなる鋼材を熱間で
粗加工および中間加工を行なった後、仕上加工するに際
して７００℃以上９５０℃以下の温度によって２０〜８
０％の塑性歪みを付与し、その後０．２０℃／秒〜１０
℃／秒の冷却速度で冷却することによって変態させる冷
間加工に適した肌焼鋼の製造方法および上記鋼材には更
にＣr：０．１０〜１．５０％および／またはＮi：０．
２０〜１．５０％および／またはＭo：０．１０〜１．
００％であり、また上記鋼材には更にＳ＜０．００５％
および／またはＯ＜０．００１％が含まれる冷間加工に
適した肌焼鋼の製造方法を提供するものである。
【０００６】本発明を以下に詳細に説明する。本発明の
鋼材において、Ｃは鋼材の心部の強度を確保する元素で
あるが、０．１０％未満の含有量ではその効果は少な
く、しかし０．３０％を超えて含まれると熱間加工後鋼
材の硬さが増大して球状化焼なまし工程を省略すること
が不可避となる。
鋼材において、Ｃは鋼材の心部の強度を確保する元素で
あるが、０．１０％未満の含有量ではその効果は少な
く、しかし０．３０％を超えて含まれると熱間加工後鋼
材の硬さが増大して球状化焼なまし工程を省略すること
が不可避となる。
【０００７】本発明の鋼材において、Ｓi が０．１５％
以上含まれると冷間加工性が悪化するし、浸炭処理時の
粒界酸化を助長して破壊起点となり易い。
以上含まれると冷間加工性が悪化するし、浸炭処理時の
粒界酸化を助長して破壊起点となり易い。
【０００８】本発明の鋼材において、Ｍn は焼入れ性お
よび鋼材心部の強度を向上せしめる元素であるが、１．
５０％を超えて含まれると焼入れ性が過度となる。
よび鋼材心部の強度を向上せしめる元素であるが、１．
５０％を超えて含まれると焼入れ性が過度となる。
【０００９】本発明の鋼材において、Ｂは焼入れ性を向
上せしめる元素であるが、０．０００３％未満の含有量
ではその効果は少なく、しかし０．００５％を超えて含
まれてもその効果は飽和状態となり、また赤熱脆性を起
こす。
上せしめる元素であるが、０．０００３％未満の含有量
ではその効果は少なく、しかし０．００５％を超えて含
まれてもその効果は飽和状態となり、また赤熱脆性を起
こす。
【００１０】本発明の鋼材において、Ｎb は結晶粒を微
細化する元素であるが、０．００５％未満の含有量では
その効果は少なく、しかし０．１００％を超えて含まれ
ると製造性が低下する。
細化する元素であるが、０．００５％未満の含有量では
その効果は少なく、しかし０．１００％を超えて含まれ
ると製造性が低下する。
【００１１】本発明の鋼材において、Ｃr,Ｎi,Ｍo は浸
炭部およびそれより内部の靱性向上に有効な元素である
が、上記範囲以下に含まれると効果は少なく、しかし上
記範囲以上に含まれると熱間加工後の硬度が増大し球状
化焼なまし工程が不可避となる。
炭部およびそれより内部の靱性向上に有効な元素である
が、上記範囲以下に含まれると効果は少なく、しかし上
記範囲以上に含まれると熱間加工後の硬度が増大し球状
化焼なまし工程が不可避となる。
【００１２】本発明の鋼材において、ＳおよびＯは介在
物を生成し冷間加工性とくに変形能や疲れ強さを低下さ
せる元素であるため、上記範囲以下とすることにより、
大巾に鋼材性能を向上させることになる。
物を生成し冷間加工性とくに変形能や疲れ強さを低下さ
せる元素であるため、上記範囲以下とすることにより、
大巾に鋼材性能を向上させることになる。
【００１３】
【作用】冷間塑性加工を行なう際に割れ等の問題を生ず
ることなく効率よく工程を進めるためには、被加工材で
ある鋼材の硬さを例えばＨｖ２００以下に下げる必要が
あり、そのためには従来の肌焼鋼等では上記したように
熱間加工後に球状化焼なまし工程が行なわれていた。
ることなく効率よく工程を進めるためには、被加工材で
ある鋼材の硬さを例えばＨｖ２００以下に下げる必要が
あり、そのためには従来の肌焼鋼等では上記したように
熱間加工後に球状化焼なまし工程が行なわれていた。
【００１４】しかし該球状化焼なまし工程は多大な熱エ
ネルギーと処理時間を要するが、この工程を省略すれば
上記したように冷間加工時に割れ等を発生するばかりで
なく、冷間加工に使用する型材の寿命も縮めることにな
る。
ネルギーと処理時間を要するが、この工程を省略すれば
上記したように冷間加工時に割れ等を発生するばかりで
なく、冷間加工に使用する型材の寿命も縮めることにな
る。
【００１５】そこで本発明では上記成分組成を有する鋼
材に上記の熱間加工条件を適用することによって、容易
に冷間加工に適した硬さの鋼材が得られることを見出し
たのである。即ち本発明では、冷間加工時の変形抵抗を
出来るだけ小さくするために鋼材のＳi 含有量の上限を
上記したように規制するとともに、Ｂを添加することに
よりＭn 含有量を出来るだけ少なくしても焼入れ性が確
保されるようにしたのである。上記Ｂの添加によればＭ
n 含有量は従来より略０．３０〜０．４０％低下させる
ことが出来る。またＢ添加により炭ホウ化物が生成さ
れ、該炭ホウ化物の存在によってフェライト相やパーラ
イト相の核成長速度が早められ、その結果鋼材の硬さを
低下させることが出来る。
材に上記の熱間加工条件を適用することによって、容易
に冷間加工に適した硬さの鋼材が得られることを見出し
たのである。即ち本発明では、冷間加工時の変形抵抗を
出来るだけ小さくするために鋼材のＳi 含有量の上限を
上記したように規制するとともに、Ｂを添加することに
よりＭn 含有量を出来るだけ少なくしても焼入れ性が確
保されるようにしたのである。上記Ｂの添加によればＭ
n 含有量は従来より略０．３０〜０．４０％低下させる
ことが出来る。またＢ添加により炭ホウ化物が生成さ
れ、該炭ホウ化物の存在によってフェライト相やパーラ
イト相の核成長速度が早められ、その結果鋼材の硬さを
低下させることが出来る。
【００１６】本発明の熱間加工の特徴は、仕上加工の段
階での適度な塑性歪の導入とその後の冷却条件の制御で
ある。即ち本発明の熱間加工における仕上加工段階では
加熱温度は７００℃以上９５０℃とされるが、９５０℃
を超えると加工後に歪の解放が急激に進み、変態挙動へ
の歪の利用が出来にくゝなり、また７００℃未満の温度
で加工すると、加工荷重が大となり、実用化しにくいば
かりか、冷却後の硬さが増大してしまう。
階での適度な塑性歪の導入とその後の冷却条件の制御で
ある。即ち本発明の熱間加工における仕上加工段階では
加熱温度は７００℃以上９５０℃とされるが、９５０℃
を超えると加工後に歪の解放が急激に進み、変態挙動へ
の歪の利用が出来にくゝなり、また７００℃未満の温度
で加工すると、加工荷重が大となり、実用化しにくいば
かりか、冷却後の硬さが増大してしまう。
【００１７】上記仕上加工段階での塑性歪即ち加工率は
２０〜８０％とし、加工率が２０％未満であると塑性歪
の蓄積が過少となり、冷却後の組織が粗大なものになり
やすい。一方８０％を超えると加工発熱が顕著になり、
塑性歪が解放されてしまう。
２０〜８０％とし、加工率が２０％未満であると塑性歪
の蓄積が過少となり、冷却後の組織が粗大なものになり
やすい。一方８０％を超えると加工発熱が顕著になり、
塑性歪が解放されてしまう。
【００１８】上記熱間での仕上加工の後の冷却速度は
０．２０℃／秒〜１０℃／秒とされるが、１０℃／秒以
上になるとベントナイト相が顕著になり、Ｈｖ２００以
下の硬さを確保することが困難になり、一方０．２０℃
／秒以下では冷却に時間がかゝり過ぎて実用的ではなく
なるし、冷却速度を調節するための特別な装置が必要と
なる。
０．２０℃／秒〜１０℃／秒とされるが、１０℃／秒以
上になるとベントナイト相が顕著になり、Ｈｖ２００以
下の硬さを確保することが困難になり、一方０．２０℃
／秒以下では冷却に時間がかゝり過ぎて実用的ではなく
なるし、冷却速度を調節するための特別な装置が必要と
なる。
【００１９】上記方法において製造された鋼材は組織が
微細でかつ硬さが低い（Ｈｖ２００以下）ために球状化
焼なまし工程等の特別な熱処理工程を追加することなく
冷間加工に供することが可能となる。本発明の鋼材は冷
間加工後に浸炭焼入れ焼戻し処理が行なわれるが、該浸
炭焼入れ焼戻し処理において通常の鋼材では加工歪の解
放とオーステナイト初期粒の調整を図るために焼ならし
処理を行なって結晶粒の粗大化（異常斑点の発生）を防
止している。このような結晶粒の粗大化は浸炭焼入れ時
の熱処理歪の増加や疲れ強さ、衝撃強さなどの材料強度
を劣化させる。そこで本発明では鋼材に結晶粒微細化元
素であるＮb を適量添加して多大な熱エネルギーと処理
時間を要する焼ならし処理を省略することを可能とした
のである。
微細でかつ硬さが低い（Ｈｖ２００以下）ために球状化
焼なまし工程等の特別な熱処理工程を追加することなく
冷間加工に供することが可能となる。本発明の鋼材は冷
間加工後に浸炭焼入れ焼戻し処理が行なわれるが、該浸
炭焼入れ焼戻し処理において通常の鋼材では加工歪の解
放とオーステナイト初期粒の調整を図るために焼ならし
処理を行なって結晶粒の粗大化（異常斑点の発生）を防
止している。このような結晶粒の粗大化は浸炭焼入れ時
の熱処理歪の増加や疲れ強さ、衝撃強さなどの材料強度
を劣化させる。そこで本発明では鋼材に結晶粒微細化元
素であるＮb を適量添加して多大な熱エネルギーと処理
時間を要する焼ならし処理を省略することを可能とした
のである。
【００２０】
【実施例】本実施例に用いた従来の鋼材ＳＣr ４２０
（ＪＩＳ規格）と、本発明による鋼材（開発鋼）との化
学成分を表１に示す。
（ＪＩＳ規格）と、本発明による鋼材（開発鋼）との化
学成分を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】上記化学組成を有する鋼材は常法にて溶製
され、その後ビレット段階を経て大気溶解工程→熱間鍛
造加工→冷間鍛造加工→浸炭焼入れ焼戻し工程からなる
処理が施された。上記熱間鍛造加工においては加熱温度
１０００℃、加工率６５％（一部比較として１０％）、
冷却速度１℃／秒（一部比較で２０℃／秒）の条件が適
用された。
され、その後ビレット段階を経て大気溶解工程→熱間鍛
造加工→冷間鍛造加工→浸炭焼入れ焼戻し工程からなる
処理が施された。上記熱間鍛造加工においては加熱温度
１０００℃、加工率６５％（一部比較として１０％）、
冷却速度１℃／秒（一部比較で２０℃／秒）の条件が適
用された。
【００２３】上記処理過程において熱間鍛造加工後に各
鋼材サンプルのミクロ組成を観察し、また硬度を測定し
た。更に徐々圧下において限界圧縮率を測定した。また
冷間鍛造加工においては加工率を７０％とし一気負荷の
条件が適用された。
鋼材サンプルのミクロ組成を観察し、また硬度を測定し
た。更に徐々圧下において限界圧縮率を測定した。また
冷間鍛造加工においては加工率を７０％とし一気負荷の
条件が適用された。
【００２４】浸炭焼入れ焼戻し工程にあっては９１０℃
において浸炭時間２時間、拡散１時間、次いで８３０℃
で０．５時間加熱後油冷し、更に１６０℃で２時間保持
した後空冷を行なった。上記浸炭焼入れ焼戻し工程の
後、各鋼材サンプルについて結晶粒度が測定された。
において浸炭時間２時間、拡散１時間、次いで８３０℃
で０．５時間加熱後油冷し、更に１６０℃で２時間保持
した後空冷を行なった。上記浸炭焼入れ焼戻し工程の
後、各鋼材サンプルについて結晶粒度が測定された。
【００２５】上記測定結果は表２に示される。
【表２】
【００２６】表２から明らかなようにＮb を含まないＳ
Ｃr ４２０鋼材を用いた本発明の方法を適用した試験Ｎ
o.１，２，３は加工後の硬さはＨｖ２００以下にはなる
けれども浸炭後の結晶の異常成長を惹起し製品強度が低
下する。また本発明の組成を適用したが熱間鍛造加工に
おいて加工率を２０％以下とした試験Ｎo.４は加工後の
組織が粗大となり、浸炭後の結晶の異常成長が惹起され
製品強度が低下する。更に本発明の組成を適用したが熱
間鍛造加工において冷却速度を１０℃／秒以上とした試
験Ｎo.５は加工後のベイナイト組織が粗大化して硬さが
Ｈｖ２００以上となり冷間鍛造加工不良をきたし、同様
熱間鍛造加工の際の加熱温度を７００℃以下とした試験
Ｎo.６も硬さがＨｖ２００以上となり冷間鍛造加工不良
をきたす。
Ｃr ４２０鋼材を用いた本発明の方法を適用した試験Ｎ
o.１，２，３は加工後の硬さはＨｖ２００以下にはなる
けれども浸炭後の結晶の異常成長を惹起し製品強度が低
下する。また本発明の組成を適用したが熱間鍛造加工に
おいて加工率を２０％以下とした試験Ｎo.４は加工後の
組織が粗大となり、浸炭後の結晶の異常成長が惹起され
製品強度が低下する。更に本発明の組成を適用したが熱
間鍛造加工において冷却速度を１０℃／秒以上とした試
験Ｎo.５は加工後のベイナイト組織が粗大化して硬さが
Ｈｖ２００以上となり冷間鍛造加工不良をきたし、同様
熱間鍛造加工の際の加熱温度を７００℃以下とした試験
Ｎo.６も硬さがＨｖ２００以上となり冷間鍛造加工不良
をきたす。
【００２７】一方本実施例の試験Ｎo.７〜Ｎo.２１は熱
間鍛造加工後の組成が微細で加工後の硬さもＨｖ２００
以下となり、球状化焼なまし処理を省略しても冷間加工
性が極めてよく、浸炭処理後の細粒化率は１００％であ
り、大きな強度の製品が得られる。またＳ，Ｏの含有量
を低くした開発鋼Ｂ，Ｄは他の開発鋼Ａ，Ｃに比べて限
界圧縮率が大きく熱間加工性が良いことが認められる。
間鍛造加工後の組成が微細で加工後の硬さもＨｖ２００
以下となり、球状化焼なまし処理を省略しても冷間加工
性が極めてよく、浸炭処理後の細粒化率は１００％であ
り、大きな強度の製品が得られる。またＳ，Ｏの含有量
を低くした開発鋼Ｂ，Ｄは他の開発鋼Ａ，Ｃに比べて限
界圧縮率が大きく熱間加工性が良いことが認められる。
【００２８】
【発明の効果】したがって本発明においては、従来の球
状化焼なまし処理や冷間加工後の焼ならし処理が省略出
来、エネルギーや処理時間を大巾に節減出来、生産性、
経済性の面で大きな利益が得られ、また得られる製品も
強度が高いものとなる。
状化焼なまし処理や冷間加工後の焼ならし処理が省略出
来、エネルギーや処理時間を大巾に節減出来、生産性、
経済性の面で大きな利益が得られ、また得られる製品も
強度が高いものとなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 8/00 C22C 38/00 - 38/60
Claims (4)
- 【請求項１】Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓi＜０．１
５％、Ｍn≦１．５０％、Ｂ：０．０００３〜０．００
５％、Ｎb：０．００５〜０．１００％を含み、残部は
Ｆe および不純物よりなる鋼材を熱間で粗加工および中
間加工を行なった後、仕上加工するに際して７００℃以
上９５０℃以下の温度によって２０〜８０％の塑性歪み
を付与し、その後０．２０℃／秒〜１０℃／秒の冷却速
度で冷却することによって変態させることを特徴とする
冷間加工に適した肌焼鋼の製造方法 - 【請求項２】上記鋼材には更にＣr：０．１０〜１．５
０％および／またはＮi：０．２０〜１．５０％および
／またはＭo：０．１０〜１．００％であることを特徴
とする請求項１に記載の冷間加工に適した肌焼鋼の製造
方法 - 【請求項３】上記鋼材には更にＳ＜０．００５％および
／またはＯ＜０．００１％が含まれることを特徴とする
請求項１に記載の冷間加工に適した肌焼鋼の製造方法 - 【請求項４】上記鋼材には更にＳ＜０．００５％および
／またはＯ＜０．００１％が含まれることを特徴とする
請求項２に記載の冷間加工に適した肌焼鋼の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087734A JP3024245B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 冷間加工に適した肌焼鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087734A JP3024245B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 冷間加工に適した肌焼鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04297521A JPH04297521A (ja) | 1992-10-21 |
| JP3024245B2 true JP3024245B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=13923155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3087734A Expired - Fee Related JP3024245B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 冷間加工に適した肌焼鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3024245B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6197761B2 (ja) * | 2014-07-24 | 2017-09-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 冷間加工品の製造方法 |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP3087734A patent/JP3024245B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04297521A (ja) | 1992-10-21 |
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|---|---|---|---|
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