JP4502126B2 - 機械構造用鋼 - Google Patents
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Cは、鋼の強度確保のために必須の元素であり、0.35%以上の含有量を必要とする。しかし、Cの含有量が多すぎると、硬くなりすぎて冷間鍛造性の低下を招き、特に、Cの含有量が0.55%を超えると、冷間鍛造性の低下が著しくなる。したがって、Cの含有量を0.35〜0.55%とした。
Siは、脱酸作用を有する。この効果を得るためには、Siは0.05%以上の含有量とする必要がある。しかしながら、Siの含有量が多すぎると、硬くなりすぎて冷間鍛造性の低下を招き、特に、Siの含有量が1.0%を超えると、冷間鍛造性の低下が著しくなる。したがって、Siの含有量を0.05〜1.0%とした。
Mnは、鋼の強度を確保する作用及び脱酸作用を有する。これらの効果を得るためには、Mnは0.4%以上の含有量とする必要がある。しかし、Mnの含有量が1.5%を超えると、粗大なMnSが生成して熱間鍛造や冷間鍛造時の割れの原因となる場合がある。また、粗大なMnSは転動疲労寿命を低下させる原因となる。したがって、Mnの含有量を0.4〜1.5%とした。
鋼中に含有される不可避不純物であるPは、フェライト強化元素であり、その含有量が多すぎると、フェライトが硬くなりすぎて冷間鍛造性の低下を招き、特に、Pの含有量が0.030%を超えると、冷間鍛造性の低下が著しくなる。また、Pの含有量が0.030%を超えると、結晶粒界に偏析したPが鋼を脆化させる場合がある。したがって、Pの含有量を0.030%以下とした。なお、より好ましいPの含有量は0.020%以下である。
Sは、希土類金属と結合して、希土類金属の硫化物を形成し、切削性を向上させる作用を有するほか、前記希土類金属の硫化物を核としてフェライト変態を促進する作用を有する。しかし、その含有量が0.005%未満では、前記の効果が得難い。一方、Sの含有量が多くなって0.050%を超えると、粗大な希土類硫化物や粗大なMnSを形成して、熱間鍛造性、冷間鍛造性及び転動疲労寿命の低下をきたす。したがって、Sの含有量を0.005〜0.050%とした。なお、より好ましいSの含有量は0.005〜0.040%である。
Cuの添加は任意である。添加すれば、フェライトを強化する作用を有する。この効果を確実に得るには、Cuは0.10%以上の含有量とすることが好ましい。しかしながら、Cuの含有量が0.20%を超えると、熱間圧延や熱間鍛造時に表面疵が発生しやすくなる。したがって、Cuの含有量を0〜0.20%とした。
Niの添加は任意である。添加すれば、靱性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Niは0.10%以上の含有量とすることが好ましい。しかしながら、Niの含有量が0.20%を超えると、硬くなって冷間鍛造性の低下をきたす。したがって、Niの含有量を0〜0.20%とした。
Crの添加は任意である。添加すれば、鋼の強度を高める作用及び焼入れ性を向上させる作用を有する。この効果を確実に得るには、Crは0.4%以上の含有量とすることが好ましい。しかしながら、Crの含有量が多すぎると硬くなりすぎて冷間鍛造性の低下を招き、特に、Crの含有量が2.0%を超えると、冷間鍛造性の低下が著しくなる。したがって、Crの含有量を0〜2.0%とした。
Moの添加は任意である。添加すれば、鋼の強度を高める作用及び焼入れ性を向上させる作用を有する。この効果を確実に得るには、Moは0.1%以上の含有量とすることが好ましい。しかしながら、Moの含有量が多すぎると、硬くなりすぎて冷間鍛造性の低下を招き、特に、Moの含有量が1.0%を超えると冷間鍛造性の低下が著しくなる。したがって、Moの含有量を0〜1.0%とした。
Vの添加は任意である。添加すれば、炭窒化物を形成して結晶粒を微細にし、強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Vは0.05%以上の含有量とすることが好ましい。しかしながら、Vの含有量が0.20%を超えると熱間鍛造性及び冷間鍛造性が悪化する。したがって、Vの含有量を0〜0.20%とした。
Tiの添加は任意である。添加すれば、炭窒化物を形成して結晶粒を微細にし、強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Tiは0.02%以上の含有量とすることが好ましい。しかしながら、Tiの含有量が0.10%を超えると大きな窒化物を形成し、熱間鍛造性、冷間鍛造性、転動疲労寿命を低下させる。したがって、Tiの含有量を0〜0.10%とした。
Bの添加は任意である。添加すれば、焼入れ性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Bは0.0010%以上の含有量とすることが好ましい。しかしながら、Bの含有量が0.0050%を超えても、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0〜0.0050%とした。なお、Bの含有量の上限は0.0030%にすることが好ましい。
Alは、脱酸作用を有する。この効果を得るためには、Alは0.005%以上の含有量とする必要がある。しかしながら、Alの含有量が多すぎると、硬質のAl2O3を多く形成して冷間鍛造性や被削性、転動疲労特性の劣化を招き、特に、Alの含有量が0.050%を超えると、冷間鍛造性や被削性、転動疲労特性の劣化が著しくなる。したがって、Alの含有量を0.005〜0.050%とした。なお、Alの含有量は0.005〜0.040%にすることが好ましい。
希土類金属は、本発明において重要な意味を持つ元素である。すなわち、希土類金属は、Sとの親和力がMnよりも大きいため、優先的にSと結合して硫化物を形成する。その結果、生成するMnSの個数が減少する。
希土類金属を0.0005%以上0.0050%未満含む場合であっても、希土類金属中の各元素の割合が変われば機械的特性にバラツキが生じることがある。しかし、希土類金属中にNdが60%以上含まれておれば、機械的特性のバラツキは小さく、特に安定した転動疲労寿命を確保することができる。しかも、このNdを主体とした希土類金属の硫化物を核とする場合には、フェライト変態の促進作用が大きくなり、冷間鍛造性も向上する。したがって、希土類金属におけるNdの割合を60%以上とした。なお、希土類金属におけるNdの割合は75%以上であることが好ましく、90%以上であれば更に好ましい。
O(酸素)は酸化系物介在物を形成し、冷間鍛造性や熱間鍛造性、被削性、転動疲労寿命を劣化させるので、その含有量を0.0020%以下とした。なお、Oの含有量は0.0015%以下とすることが好ましい。
・回転数:1200rpm、
・潤滑油:スピンドル油#60、
・相手ボール:3個の直径9.525mmのSUJ2の焼入れ焼戻しボール、
・試験片数:15個。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.35〜0.55%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.4〜1.5%、P:0.030%以下、S:0.005〜0.050%、Cu:0〜0.20%、Ni:0〜0.20%、Cr:0〜2.0%、Mo:0〜1.0%、V:0〜0.20%、Ti:0〜0.10%、B:0〜0.0050%、Al:0.005〜0.050%、希土類金属:0.0005%以上0.0050%未満及びO(酸素):0.0020%以下を含有し、残部はFe及び不純物からなり、Ndが前記希土類金属の60%以上を占めることを特徴とする機械構造用鋼。
- CrとMoの含有量が、Cr:0.4〜1.5%及びMo:0.1〜0.5%の少なくともいずれかを満たす請求項1に記載の機械構造用鋼。
- TiとVの含有量が、Ti:0.02〜0.05%及びV:0.05〜0.10%の少なくともいずれかを満たす請求項1又は2に記載の機械構造用鋼。
- Bの含有量が、B:0.0010〜0.0030%を満たす請求項1から3までのいずれかに記載の機械構造用鋼。
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