JP3236756B2 - 加工性および強度の優れた含b鋼および該含b鋼製鍛造部品の製造方法 - Google Patents
加工性および強度の優れた含b鋼および該含b鋼製鍛造部品の製造方法Info
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等に用いられる各種鍛造品の製造方法に関し、詳細に
は、引張強度が785N/mm2 を超え、オーステナイ
ト結晶粒度番号が5以上である含B鋼製鍛造部品を効率
よく製造するための方法に関するものである。
焼入れ・焼鈍処理を施すことによって引張強度が785
N/mm2 を超える高強度レベルの鍛造部品を製造する
に当たっては、冷間鍛造前の熱処理として球状化焼鈍処
理を行うことが必要になってくる。しかしながら、球状
化焼鈍処理は長時間の熱処理を必要とするため、コスト
低減および省エネルギー化の観点から、上記熱処理の簡
略化または省略化が切望されている。
によって、冷間鍛造性を劣化させることなく焼入性を維
持すると共に、鍛造部品製造時のコスト低減を図ってい
る。しかしながら、このB添加鋼は焼入れ加熱時にオー
ステナイトの結晶粒度が粗大化しやすいという問題があ
る。そのため、オーステナイト結晶粒度の粗大化を抑制
することを目的として、特に焼入れ加熱時における加熱
速度を制御した種々の方法が提案されている。
れ時の加熱速度を3〜50℃/秒とする方法であるが、
通常の部品焼入れ時の加熱速度(0.5℃/秒以下)と
は異なって急速加熱処理が必要であり、適用範囲が限定
されてしまうという問題がある。
れ時の加熱速度を3℃/分以下とする方法が示されてい
るが、加熱手段は誘導加熱法を前提としており通常の部
品焼入れ・焼鈍処理で繁用される電気炉加熱は利用しに
くいという不都合がある。更にこの方法によれば、オー
ステナイトの結晶粒度を調整するために、鋼の焼入れ処
理前に熱間加工または950℃以上1000℃以下の加
熱処理を行うことが前提となっており、工程が煩雑とな
りコストの上昇を招く等の問題も伴っている。
に着目してなされたものであって、その目的は、B添加
鋼の使用による冷間鍛造性および焼入れ性の向上を保持
しながら、焼入れ加熱時におけるオーステナイト結晶粒
度の粗大化を防止することによって加工性や強度等が高
められた含B鋼、およびこの含B鋼を用いて加工性等の
機械的特性が良好な鍛造部品を効率よく製造することの
できる方法を提供することにある。
発明の含B鋼とは、C:0.15〜0.35%,Si:
0.25%以下(0%を含まない),Mn:0.30〜
1.50%,Al:0.02〜0.04%,Ti:0.
015〜0.08%,N:0.003〜0.01%,
B:0.0005〜0.004%,Cr:1.0%以下
(0%を含まない)を夫々含有すると共に、下式(1)
で規定されるP値が0.35〜0.60%、および下式
(2)で規定されるG値が0.03%以上0.07%以
下の範囲を満足し、残部がFeおよび不可避不純物から
なる点に要旨を有するものである。 P値=[C]+0.60[Si]+0.15[Mn]+0.15[Cr]…(1) G値=[Ti]−3.5[N]…(2) 式中、[C],[Si],[Mn],[Cr],[T
i]および[N]は、夫々C,Si,Mn,Cr,Ti
およびNの含有量(%)を示す。
(0%を含まない)、Ni:1.0 %以下(0%を含まな
い)およびV:0.2 %以下(0%を含まない)よりなる
群から選択される少なくとも1種を含有するものは、本
発明の好ましい実施態様である。
鍛造部品を製造する方法とは、この鋼を所定形状に冷間
鍛造した後、Ac3 点以上で(Ac3 +50℃)以下の
温度範囲までを4℃/分を超える加熱速度で加熱・保持
してから焼入れ・焼鈍する点に要旨を有するものであ
る。
は次の通りである。 C:0.15〜0.35% Cは鋼の焼入性と強度確保のために有用な元素である。
本発明の如く焼入れ・焼鈍処理により引張強度が785
N/mm2 以上の高強度レベルを得ようとする場合に
は、0.15%以上の添加が必要である。好ましい下限値は
0.20%であり、より好ましいのは0.22%である。一方、
Cの添加量が増加するにつれて冷間鍛造性が阻害され、
鍛造前熱処理である球状化焼鈍処理を簡略化または省略
化することが困難となるので、その上限を0.35%とし
た。好ましい上限値は0.30%であり、より好ましいのは
0.27%である。
は0.05%である。しかしながら、その添加量が増大する
につれて冷間鍛造時の変形抵抗が上昇する。従って、そ
の上限を0.25%とした。好ましい上限値は0.09%であ
り、より好ましいのは0.05%である。
るのに有用であると共に脱酸剤としても作用する。この
様な作用を有効に発揮させるには、0.30%以上の添加が
必要であり、好ましい下限値は0.40%、より好ましいの
は0.50%である。しかしながら、Mnの添加量が多すぎ
ると、圧延後に過冷組織が生成し、冷間鍛造時における
変形抵抗の増大を招き、圧造工具寿命の低下をもたら
す。好ましい上限値は1.20%であり、より好ましいのは
1.00%である。
してAlNを形成し、結晶粒を微細化することによって
耐遅れ破壊性の向上にも寄与する元素である。この様な
作用を有効に発揮させるには0.02%以上の添加が必要で
ある。好ましい下限値は0.025 %であり、より好ましい
のは0.027 %である。しかしながら多過ぎると酸化物系
介在物が生成することによって冷間鍛造時の変形能が低
下するので、その上限を0.04%とした。好ましい上限値
は0.035 %であり、より好ましいのは0.032 %である。
用を充分発揮させるのに非常に有用である。特に、Ti
Nの形成は結晶粒の微細化に非常に有用であり、これに
よってボルトの要求機能である耐遅れ破壊性の向上を図
ることができる。この様な作用を有効に発揮させるには
0.015 %以上の添加が必要である。好ましい下限値は0.
03%であり、より好ましいのは0.05%である。しかしな
がら、多過ぎると窒化物の粗大化を招き、オーステナイ
ト結晶粒の粗大化を防止することができない他、冷間鍛
造性、特に変形能の低下を招くことからその上限を0.08
%とした。好ましい上限値は0.07%であり、より好まし
いのは0.06%である。
し、耐遅れ破壊性等の向上に寄与する元素である。この
様な作用を有効に発揮させるには、0.003 %以上の添加
が必要である。好ましい下限値は0.0035%であり、より
好ましいのは0.004 %である。しかしながら、あまり多
すぎるとAlやTiの添加によっても全てを捕捉するこ
とができず、余剰のNはBNを形成し、Bによる焼入向
上効果が確保できないと共に、固溶N量が増大して耐遅
れ破壊性を阻害することになる。好ましい上限値は0.00
6 %であり、より好ましいのは0.005 %である。
元素である。その効果を発揮させるには0.0005%以上の
添加が必要である。好ましい下限値は0.0012%であり、
より好ましいのは0.0015%である。しかしながら過剰に
添加すると、かえって靭性や耐遅れ破壊性等を阻害する
ので、その上限を0.004 %とした。好ましい上限値は0.
0025%であり、より好ましいのは0.0020%である。
向上による耐遅れ破壊性を向上させるのに非常に有用な
元素である。しかしながら、過剰に添加すると冷間鍛造
性に悪影響を及ぼす様になるので、その上限を1.0 %と
した。好ましい上限値は0.8 %であり、より好ましいの
は0.6 %である。
0.15[Cr]) P値は、本発明において特に規定されたものであり、優
れた冷間鍛造性を得るための指標として設定されたもの
である。即ち、C,Si,Mn,Crの夫々の成分範囲
が上記で規定する範囲を満足する場合であっても、それ
らのトータル量が多くなると冷間鍛造時における変形抵
抗が増大して工具寿命が低下してしまうことから、その
上限を0.60%と規定した。好ましい上限値は0.55%であ
り、より好ましいのは0.50%である。
は、鍛造部品成形後の焼入れ・焼鈍処理において、本発
明で所望する引張強度が785N/mm2 以上を超える
部品が得られない。好ましい下限値は0.40%であり、よ
り好ましいのは0.45%である。
のであり、オーステナイト結晶粒の粗大化を防止するた
めの指標として設定されたものである。即ち、Ti化合
物によるオーステナイト結晶粒の粗大化防止のためのピ
ン止め効果を確保する上で、好ましい下限値は0.03
%であり、より好ましいのは0.04%である。
れるTi量およびN量によって必然的に決定されるもの
であるが、好ましい上限値は0.06%であり、より好まし
いのは0.05%である。上述した元素は本発明に係る含B
鋼における必須成分であるが、必要に応じて以下の元素
を添加しても良い。
び/またはV:0.2 %以下 (これらの元素は全て0%を含まない) これらはいずれも機械的特性(強度等)の向上に寄与す
る元素である。このうち、Moは、焼入性を高めて強度
向上に寄与する他、耐食性向上による耐遅れ破壊性の向
上にも有用な元素である。しかしながら、過剰に添加す
ると冷間鍛造性に悪影響を及ぼすので、その上限を0.5
%とした。好ましい上限値は0.3 %である。
切欠靭性の上昇によって耐遅れ破壊性の向上に有用な元
素である。しかしながら過剰に添加すると冷間鍛造性が
阻害されるため、その上限を1.0 %以下とした。好まし
い上限値は0.8%である。
細化を達成し、耐遅れ破壊性の向上に寄与する元素であ
る。この様な作用を有効に発揮させるには、0.05%以上
添加することが好ましい。しかしながら過剰に添加する
と、炭・窒化物が粗大化してオーステナイトの結晶粒の
粗大化を防止できなくなるので、その上限を0.2 %とし
た。好ましい上限値は0.15%である。
が、このB鋼を所定形状に冷間鍛造した後に鍛造部品を
製造するには、焼入れ前に、Ac3 点以上で(Ac3 +
50℃)以下の温度範囲までを4℃/分を超える加熱速
度で加熱・保持することが必要である。例えばボルト製
造時における焼入時の保持時間は最大で1時間程度であ
り、この様な加熱・保持を施すことによりボルト芯部ま
で十分に加熱することができる。この様に焼入れ前の或
温度領域における加熱速度を特定することによって、焼
入れ時のオーステナイト結晶粒の粗大化を防止すること
ができる。好ましい加熱速度は8℃/分以上であり、よ
り好ましいのは15℃/分以上である。本発明の製造方
法では、この様に焼入れ前の熱処理条件を制御する点に
特徴があるのであり、該熱処理前の冷間鍛造条件、およ
び該加熱速度で加熱・保持してから焼入れ・焼鈍する条
件等については特に制御されず、本発明の作用を損なわ
ない範囲で、適宜好ましい条件を選択することができ
る。
説明するが、下記実施例は本発明を制限するものではな
く、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施するこ
とは全て本発明の技術的範囲に包含される。
kgの真空溶解炉で溶製した後、10.3mmφの線材
に圧延した。
ら空冷するという焼鈍処理を行い、9.85mmφに伸
線加工した。その際、冷間鍛造性を評価するために、冷
間鍛造後の線材を一部用いて、60%の圧縮加工時にお
ける変形抵抗を端面拘束圧縮試験法で調べた。一方、伸
線加工後の線材を用い、ボルトヘッダーマシンによりM
10ボルトを作製した。その後、表1および表2に示す
加熱速度で900℃まで加熱して1時間保持した後、J
IS G0551の焼入焼戻法に準じてオーステナイト
結晶粒度を測定した。これらの結果を表3および表4に
示す。
できる。本発明で規定する要件を満足する実施例(No.
1〜12)は、全てオーステナイト結晶粒度が5以上で
あり、冷間鍛造時の変形抵抗も665N/mm2 以下で
冷間鍛造性に優れると共に、引張強度が785n/mm
2 を超える高強度を有することが分かった。また、参考
例24〜26は、選択的許容成分であるNi,Moおよ
びVの含有量が好ましい上限値を超えるものであり、強
度およびオーステナイトの結晶粒度は良好であるが変形
抵抗が若干増加した。これに対して、本発明の構成要件
を満足しない比較例(No.13〜23)は以下の様な不
都合を伴っている。
低下した。No.14はC量が多いためP値が本発明の上
限を上回り、そのために変形抵抗が増加した。No.15
はSi量が多いためP値が本発明の上限を上回り、その
ため変形抵抗が増加した。No.16はMn量が少ないの
で、引張強度が低下した。No.17はMn量が多いので
変形抵抗が増加した。
発明の上限を上回り、そのため変形抵抗が増加した。N
o.19はTi量が少ないのでG値が本発明の下限を下
回り、そのためオーステナイトの結晶粒度が粗大化し
た。No.20はTi量が多いのでオーステナイトの結
晶粒度が粗大化した。No.22は、鋼の化学成分は本
発明の要件を満足するがP値が本発明の下限を下回るた
め引張強度が低下した。No.23は、鋼の化学成分は
本発明の要件を満足するがP値が本発明の上限を上回る
ため変形抵抗が増加した。
おり、加工性および強度に優れると共に、熱処理後もオ
ーステナイト結晶粒の粗大化を起こさず、均質で微細な
結晶組織を有するものである。そして、この鋼を用いて
得られる鍛造部品は、加工性、強度および冷間鍛造性の
面で非常に優れたものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 C:0.15〜0.35%(重量%の意
味、以下同じ),Si:0.25%以下(0%を含まな
い),Mn:0.30〜1.50%,Al:0.02〜
0.04%,Ti:0.015〜0.08%,N:0.
003〜0.01%,B:0.0005〜0.004
%,Cr:1.0%以下(0%を含まない)を夫々含有
すると共に、下式(1)で規定されるP値が0.35〜
0.60%、および下式(2)で規定されるG値が0.
03%以上0.07%以下の範囲を満足し、残部がFe
および不可避不純物からなることを特徴とする加工性お
よび強度の優れた含B鋼。 P値=[C]+0.60[Si]+0.15[Mn]+0.15[Cr]…(1) G値=[Ti]−3.5[N]…(2) 式中、[C],[Si],[Mn],[Cr],[T
i]および[N]は、夫々C,Si,Mn,Cr,Ti
およびNの含有量(%)を示す。 - 【請求項2】 更に他の成分として、Mo:0.5 %以下
(0%を含まない)、Ni:1.0 %以下(0%を含まな
い)およびV:0.2 %以下(0%を含まない)よりなる
群から選択される少なくとも1種を含有する請求項1に
記載の含B鋼。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の鋼を所定形状
に冷間鍛造した後、Ac3 点以上で(Ac3 +50℃)
以下の温度範囲までを4℃/分を超える加熱速度で加熱
・保持してから焼入れ・焼鈍することを特徴とする加工
性および強度の優れた含B鋼製鍛造部品の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10864195A JP3236756B2 (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | 加工性および強度の優れた含b鋼および該含b鋼製鍛造部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10864195A JP3236756B2 (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | 加工性および強度の優れた含b鋼および該含b鋼製鍛造部品の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08302445A JPH08302445A (ja) | 1996-11-19 |
JP3236756B2 true JP3236756B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=14489954
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10864195A Expired - Lifetime JP3236756B2 (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | 加工性および強度の優れた含b鋼および該含b鋼製鍛造部品の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3236756B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001011575A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-16 | Nippon Steel Corp | 冷間加工性に優れた機械構造用棒鋼・鋼線及びその製造方法 |
JP4801485B2 (ja) * | 2006-04-07 | 2011-10-26 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間鍛造部品、それを得るための製造方法および鋼材 |
ES2293837B1 (es) * | 2006-07-31 | 2009-04-01 | Sidenor Industrial, S.L. | Proceso de fabricacion de un acero, y acero obtenido en este proceso. |
-
1995
- 1995-05-02 JP JP10864195A patent/JP3236756B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08302445A (ja) | 1996-11-19 |
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