JP4745017B2 - 冷間鍛造および耐摩耗用合金鋼およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)質量%で、C:0.40〜0.60%、Si:0.10〜1.50%、Mn:0.40〜1.00%、P:0.030%以下、S:0.010%以下、Ni:0.25%以下、Cr:4.0〜6.0%、Mo:0.05〜1.5%、V:0.05〜1.5%、W:0.05〜1.5%、Mo+V+W:3.00%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼であることを特徴とする冷間鍛造および耐摩耗用合金鋼。
(2)前記(1)に記載に鋼に、さらにO:20ppm以下としたことを特徴とする冷間鍛造および耐摩耗用合金鋼。
(4)前記(1)または(2)に記載の鋼を800〜950℃に加熱し、600℃までを30℃/h以下で冷却する焼鈍工程を1回以上施すことを特徴とする冷間鍛造および耐摩耗用合金鋼の製造方法にある。
C:0.40〜0.60%
Cは、硬さ、強度および耐摩耗性を向上させる元素である。しかし、0.40%未満ではその効果が得られず、また、0.60%を超えると焼鈍硬さを高め、冷間鍛造性を低下させ、据込み時に割れが発生し、高い加工応力が必要な場合、変形量の大きい加工ができない。従って、その範囲を0.40〜0.60%とした。好ましくは、0.45〜0.55%である。
Siは、冷間鍛造後の切削、研磨性を高め、二次硬化を得るために必要な元素である。しかし、0.10%未満ではその効果が得られず、また、1.50%を超えると焼鈍硬さを高め、冷間鍛造性を低下させる。従って、その範囲を0.10〜1.50%とした。
Mn:0.40〜1.00%
Mnは、鋼の脱酸に有効であり、焼入れ性を高める元素である。しかし、0.40%未満ではその効果が得られず、また、1.00%を超えると焼鈍硬さを高め、冷間鍛造性を低下させる。従って、その範囲を0.40〜1.00%とした。
Pは、0.030%を超えると粒界に偏析し冷間鍛造性を低下させ、焼入れ焼戻し後の靱性を著しく低下させる。従って、その上限を0.030%とした。
S:0.010%以下
Sは、0.010%を超えると硫化物を生成し、冷間鍛造性を低下させ、焼入れ焼戻し後の靱性を著しく低下させる。従って、その上限を0.010%とした。
Niは、0.25%を超えると焼鈍硬さを高め、冷間鍛造性を低下させる。従って、その上限を0.025%とした。
Cr:4.0〜6.0%
Crは、焼入れ性、強度、耐摩耗性を高める。また、窒化による硬化に寄与する元素である。しかし、4.0%未満ではその効果は得られず、また、6.0%を超えると焼鈍硬さを高め、冷間鍛造性を低下させる。さらに、粗大炭化物を生成し、冷間鍛造性を低下させる。従って、その範囲を4.0〜6.0%とした。好ましくは4.5〜5.5%とする。
Moは、硬さ、強度、耐摩耗性を高める。また、500〜600℃焼戻しでの二次硬化に寄与する。さらに、窒化による硬化に寄与する元素である。しかし、0.05%未満ではその効果は得られず、また、1.5%を超えると焼鈍硬さを高め、冷間鍛造性を低下させる。さらに、炭化物が凝集し冷間鍛造性を低下させる。従って、その範囲を0.05〜1.5%とした。好ましくは、0.8〜1.2%とする。
Vは、硬さ、強度、耐摩耗性を高める。また、500〜600℃焼戻しでの二次硬化に寄与する。さらに、窒化による硬化に寄与する元素である。しかし、0.05%未満ではその効果は得られず、また、1.5%を超えると焼鈍硬さを高め、冷間鍛造性を低下させる。従って、その範囲を0.05〜1.5%とした。
Wは、硬さ、強度、耐摩耗性を高める。また、500〜600℃焼戻しでの二次硬化に寄与する。さらに、窒化による硬化に寄与する元素である。しかし、0.05%未満ではその効果は得られず、また、1.5%を超えると焼鈍硬さを高め、冷間鍛造性を低下させる。さらに、炭化物が凝集し冷間鍛造性を低下させる。従って、その範囲を0.05〜1.5%とした。好ましくは、0.8〜1.2%とする。
Mo+V+Wが3.00%超えると3種の合金元素を少しづつ添加し、添加総量で制限することにより冷間鍛造性の低下を著しく抑制する。従って、その上限を3.00%とした。
O:20ppm以下
Oは、20ppmを超えると酸化物を生成し冷間鍛造性を著しく低下させる。従って、その上限を20ppmとした。
表1に示す各種鋼を100kg真空誘導溶解炉で溶解し、インゴットに鋳造した。このインゴットを1200℃に加熱した後、φ60mmに鍛伸し、870℃で焼鈍した後、1000〜1050℃で焼入れし、500〜650℃に焼戻し、400〜600℃で窒化処理を施した。その結果を表2に示す。表2に示す冷間鍛造性評価は、φ12×21Lの据込み試験片を作製し、端面拘束圧縮試験から割れ発生限界を求めた。また、耐摩耗試験は、大越式摩耗試験により焼入れ焼戻し後、窒化処理後の比摩耗量を測定した。摩擦距離200mm、最終荷重6.3kg、摩擦速度1m/sec、相手材SCM420を用いた。
これに対し、本発明例No.1〜10はいずれも本発明の条件を満たしていることから各特性について優れていることが分かる。
特許出願人 山陽特殊製鋼株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.40〜0.60%、
Si:0.10〜1.50%、
Mn:0.40〜1.00%、
P:0.030%以下、
S:0.010%以下、
Ni:0.25%以下、
Cr:4.0〜6.0%、
Mo:0.05〜1.5%、
V:0.05〜1.5%、
W:0.05〜1.5%、
Mo+V+W:3.00%以下
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼であることを特徴とする冷間鍛造および耐摩耗用合金鋼。 - 請求項1に記載に鋼に、さらにO:20ppm以下としたことを特徴とする冷間鍛造および耐摩耗用合金鋼。
- 請求項1または2に記載の鋼を400〜600℃で窒化処理し、表面から0.05mmの位置で600HV以上、母材硬さ400HV以上とすることを特徴とする冷間鍛造および耐摩耗用合金鋼の製造方法。
- 請求項1または2に記載の鋼を800〜950℃に加熱し、600℃までを30℃/h以下で冷却する焼鈍工程を1回以上施すことを特徴とする冷間鍛造および耐摩耗用合金鋼の製造方法。
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