JP5737154B2 - 熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材 - Google Patents
熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5737154B2 JP5737154B2 JP2011255350A JP2011255350A JP5737154B2 JP 5737154 B2 JP5737154 B2 JP 5737154B2 JP 2011255350 A JP2011255350 A JP 2011255350A JP 2011255350 A JP2011255350 A JP 2011255350A JP 5737154 B2 JP5737154 B2 JP 5737154B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- content
- fatigue strength
- test
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
fn=Cr+2×Mo (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
さらに、半径Rを有する上記棒鋼又は線材の長手方向に対して垂直な断面において、断面の中心位置と、上記中心位置を中心とした半径1/3Rの仮想円上であって中心角45°おきに配置される複数の第1測定位置と、上記中心位置を中心とした半径2/3Rの仮想円上であって、中心角45°おきに配置される複数の第2測定位置とにおける式(2)で定義されるMsのうち、最大値と最小値との差分値が10以下である。
Ms=550−361×C−39×Mn−20×Cr−5×Mo (2)
ここで、式(2)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
fn=Cr+2×Mo (1)
ここで、式(1)中の元素記号は、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
本実施の形態による熱間鍛造用圧延棒鋼及び線材(以下、単に棒鋼又は線材という)は、以下の化学組成を有する。以下、元素に関する「%」は、「質量%」を意味する。
炭素(C)は、鋼の強度を高める。具体的には、Cは、浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れを実施した鋼製部品の芯部の強度を高める。しかしながら、Cが過剰に含有されれば、浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れ後の熱処理歪みが増大する。したがって、C含有量は、0.10〜0.25%である。好ましいC含有量の上限は、0.23%である。好ましいC含有量の下限は、0.13%である。
珪素(Si)は、焼入れ性を高める。しかしながら、Siが過剰に含有されれば、浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れにより、粒界酸化層が過剰に生成され、鋼の疲労強度が低下する。したがって、Si含有量は、0.01〜0.10%である。好ましいSi含有量の上限は、0.09%である。好ましいSi含有量の下限は、0.06%である。
マンガン(Mn)は、焼入れ性を高める。そのため、Mnは、浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れにより、鋼製部品の芯部の強度を高める。しかしながら、Mnが過剰に含有されれば、熱間鍛造後の鋼の被削性が低下する。したがって、Mn含有量は、0.40〜1.00%である。好ましいMn含有量の上限は、0.90%である。好ましいMn含有量の下限は、0.60%である。
硫黄(S)は、Mnと結合してMnSを形成し、鋼の被削性を高める。しかしながら、Sが過剰に含有されれば、粗大なMnSが生成しやすくなり、鋼の疲労強度(曲げ疲労強度及び面疲労強度)が低下する。したがって、S含有量は、0.003〜0.050%である。好ましいS含有量の上限は、0.020%である。好ましいS含有量の下限は、0.010%である。
クロム(Cr)は、鋼の焼入れ性及び耐焼戻し軟化性を高め、鋼の曲げ疲労強度及び面疲労強度を高める。しかしながら、Crが過剰に含有されれば、熱間鍛造後又は焼準処理後において、鋼中にベイナイト組織が生成しやくなる。ベイナイト組織が生成すれば、鋼の被削性が低下する。したがって、Cr含有量は、1.60〜2.00%である。好ましいCr含有量の上限は、1.90%である。好ましいCr含有量の下限は、1.80%である。
モリブデン(Mo)は、選択元素である。つまり、Moは含有されなくてもよい。Moは、鋼の焼入れ性及び耐焼戻し軟化性を高め、鋼の曲げ疲労強度及び面疲労強度を高める。しかしながら、Moが過剰に含有されれば、熱間鍛造後又は焼準処理後において、鋼中にベイナイト組織が生成しやくなり、鋼の被削性が低下する。したがって、Mo含有量は、0.10%以下である。好ましいMo含有量の下限は、0.02%である。
アルミニウム(Al)は、鋼を脱酸する。Alはさらに、Nと結合してAlNを形成し、浸炭加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。オーステナイト粒の粗大化が抑制されれば、鋼の曲げ疲労強度が高まる。しかしながら、Alが過剰に含有されれば、Alは粗大な酸化物を形成する。粗大な酸化物により、鋼の曲げ疲労強度が低下する。したがって、Al含有量は、0.025〜0.050%である。好ましいAl含有量の上限は、0.040%である。好ましいAl含有量の下限は、0.030%である。
窒素(N)は、Al又はNbと結合して、AlN又はNbNを形成する。AlN及びNbNは、浸炭加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。しかしながら、Nが過剰に含有されれば、製鋼工程において鋼を安定して製造するのが困難になる。したがって、N含有量は、0.0100〜0.0250%である。好ましいN含有量の上限は、0.0180%である。好ましいN含有量の下限は、0.0130%である。
燐(P)は不純物である。Pは、粒界偏析して粒界を脆化する。したがって、P含有量は少ない方が好ましい。P含有量は0.025%以下である。好ましいP含有量は、0.020%以下である。
チタン(Ti)は、不純物である。Tiは、Nと結合して、硬質で粗大なTiNを形成する。TiNは、鋼の疲労強度を低下する。したがって、Ti含有量は少ない方が好ましい。Ti含有量は、0.003%以下である。好ましいTi含有量は、0.002%以下である。
酸素(O)は、不純物である。Oは、Alと結合して、硬質な酸化物系介在物を形成し、鋼の曲げ疲労強度を低下する。したがって、O含有量は少ない方が好ましい。O含有量は、0.0020%以下である。好ましいO含有量は、0.0010%以下である。
fn=Cr+2×Mo (1)
ここで、式(1)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
Ms=550−361×C−39×Mn−20×Cr−5×Mo (2)
ここで、式(2)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
ニオブ(Nb)は、選択元素である。Nbは、炭素及び窒素と結合して、Nb炭化物、Nb窒化物、Nb炭窒化物を形成する。Nb炭化物、Nb窒化物及びNb炭窒化物は、浸炭加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。しかしながら、Nbが過剰に含有されれば、Nb炭化物、Nb窒化物、Nb炭窒化物が粗大化し、オーステナイト粒の粗大化を抑制できなくなる。したがって、Nb含有量は、0.080%以下である。Nbが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。好ましいNb含有量の下限は、0.010%である。好ましいNb含有量の上限は、0.050%である。
銅(Cu)は選択元素である。Cuは、鋼の焼入れ性を高め、鋼の曲げ疲労強度を高める。しかしながら、Cuが過剰に含有されると、熱間延性及び熱間加工性の低下が顕著になる。したがって、Cu含有量は、0.40%以下である。Cuが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。好ましいCu含有量の下限は、0.10%である。好ましいCu含有量の上限は、0.30%である。
ニッケル(Ni)は選択元素である。Niは、鋼の焼入れ性を高め、曲げ疲労強度を高める。しかしながら、Niが過剰に含有されると、熱間鍛造後又は焼準処理後において、鋼中にベイナイト組織が生成しやすくなる。さらに、焼入れ性の向上による曲げ疲労強度を高める効果が飽和する。したがって、Ni含有量は、0.80%以下である。Niが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。好ましいNi含有量の下限は、0.10%である。好ましいNi含有量の上限は、0.60%である。
本実施の形態による棒鋼又は線材の製造方法の一例を説明する。ただし、製造方法はこれに限定されない。
製造された棒鋼又は線材において、式(3)で定義される減面率RD(%)は、87.5%以上にする。これにより、Msのばらつきが低減される。また、鋼の組織が微細になるため、鋼の曲げ疲労強度及び面疲労強度が高まる。
RD=(1−(棒鋼又は線材の断面積/鋼片の断面積))×100 (3)
ここでいう断面積は、軸方向に対して垂直な断面積(横断面積)を意味する。
試験番号1〜9の棒鋼の各測定位置C1〜C17のMsのばらつきを求めた。具体的には、各試験番号の直径70mmの棒鋼を軸方向に対して垂直に切断した。横断面CSの測定位置C1〜C17を特定した。各測定位置C1〜C17を中心とした直径5mmの円領域を、直径5mmのドリルで切削し、切粉を採取した。採取された切粉を利用して、各測定位置C1〜C17の化学組成を分析した。そして、式(2)に基づいて各測定位置C1〜C17のMsを求めた。測定位置C1〜C17のMsのうち、最大値と最小値を選択し、それらの差分値を求めた。各試験番号のMsの最大値、最小値及び差分値を表3に示す。
各試験番号の棒鋼を、1200℃で30分加熱した。次に、仕上げ温度を950℃以上として熱間鍛造し、直径35mmの丸棒を製造した。直径35mmの丸棒を機械加工して、図2に示すローラピッチング小ローラ試験片と、図3に示す切欠き付き小野式回転曲げ疲労試験片(図2及び図3ともに、図中の寸法の単位はmm)を作製した。
ローラピッチング試験により、面疲労強度を求めた。ローラピッチング試験は、上記の小ローラ試験片と図5に示す形状の大ローラ(図中の寸法の単位はmm)とを組合せ、表4に示す条件で行った。
曲げ疲労強度は、小野式回転曲げ疲労試験により求めた。小野式回転曲げ疲労試験での試験数は各試験番号ごとに8個とした。試験時の回転数は3000rpmとし、その他は通常の方法により試験を行った。繰り返し数1.0×104回、および1.0×107回まで破断しなかったもののうち、最も高い応力をそれぞれ中サイクル、および高サイクル回転曲げ疲労強度とした。
切削試験を実施し、被削性を評価した。以下の方法により切削試験片を得た。各試験番号の直径70mmの棒鋼を1200℃の加熱温度で30分加熱した。加熱された棒鋼を950℃以上の仕上げ温度で熱間鍛造し、直径50mmの丸棒を得た。この丸棒に対して焼準処理を実施した。具体的には、丸棒を950℃の加熱温度で1時間加熱し、その後放冷した。焼準処理された丸棒から機械加工によって、直径46mm、長さ400mmの切削試験片を得た。切削試験片を用いて、下記の条件で切削試験を行った。
チップ:母材材質 超硬P20種グレード、コーティング なし
条件:周速200m/分、送り0.30mm/rev、切り込み1.5mm、水溶性切削油を使用
測定項目:切削時間10分後の逃げ面の主切刃摩耗量
熱処理歪み試験を実施し、熱処理歪みを評価した。以下の方法により図6に示すリング形状の試験片を作製した。初めに、各試験番号の直径70mmの棒鋼に対して焼準処理を実施した。具体的には、棒鋼を925℃の加熱温度で1時間加熱し、その後、常温(25℃)まで放冷した。焼準処理された棒鋼から、図6に示す試験片を作製した。図6中の数値は、試験片の寸法(単位はmm)を示す。
表3を参照して、試験番号5及び6の棒鋼の化学組成(鋼C)は本発明の範囲内であり、かつ、fnは、1.82〜2.10の範囲内であった。さらに、試験番号5及び6のMsの最大値と最小値との差分値は10以下であった。そのため、試験番号5及び6の中サイクル及び高サイクルの曲げ疲労強度は、110%以上であり、面疲労強度は115%以上であった。さらに、主切刃摩耗量は85%以下であり、真円度は70%以下であった。要するに、試験番号5及び6の棒鋼は、優れた曲げ疲労強度、面疲労強度、被削性を有し、熱処理歪みも抑えられた。
C1〜C17 測定位置
Claims (3)
- 浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れに用いる熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材であって、
質量%で、
C :0.10〜0.25%、
Si:0.01〜0.10%、
Mn:0.40〜1.00%、
S :0.003〜0.050%、
Cr:1.60〜2.00%、
Mo:0.10%以下(0%を含む)、
Al:0.025〜0.050%、
N :0.0100〜0.0250%を含有し、
残部はFe及び不可避的不純物からなり、
前記不可避的不純物中のP、Ti及びO(酸素)はそれぞれ、
P :0.025%以下、
Ti:0.003%以下、
O :0.0020%以下であり、
式(1)で定義されるfnが、1.82〜2.10であり、
半径Rを有する前記棒鋼又は線材の長手方向に対して垂直な断面において、前記断面の中心位置と、前記中心位置を中心とした半径1/3Rの仮想円上であって、中心角45°おきに配置される複数の第1測定位置と、前記中心位置を中心とした変形2/3Rの仮想円上であって、中心角45°おきに配置される複数の第2測定位置とにおける式(2)で定義されるMsのうち、最大値と最小値との差分値が10以下である、浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れに用いる熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材。
fn=Cr+2×Mo (1)
Ms=550−361×C−39×Mn−20×Cr−5×Mo (2)
ここで、式(1)及び式(2)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。 - 請求項1に記載の浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れに用いる熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材であって、
前記Feの一部に代えて、
Nb:0.080%以下を含有する、浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れに用いる熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材。 - 請求項1又は請求項2に記載の浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れに用いる熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材であって、
前記Feの一部に代えて、
Cu:0.40%以下、及び、Ni:0.80%以下から選ばれる1種以上を含有する、浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れに用いる熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011255350A JP5737154B2 (ja) | 2011-11-22 | 2011-11-22 | 熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011255350A JP5737154B2 (ja) | 2011-11-22 | 2011-11-22 | 熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013108144A JP2013108144A (ja) | 2013-06-06 |
JP5737154B2 true JP5737154B2 (ja) | 2015-06-17 |
Family
ID=48705204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011255350A Active JP5737154B2 (ja) | 2011-11-22 | 2011-11-22 | 熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5737154B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5668882B1 (ja) * | 2013-07-19 | 2015-02-12 | 愛知製鋼株式会社 | Mo無添加の浸炭用電炉鋼の製造方法 |
JP6558016B2 (ja) * | 2015-03-26 | 2019-08-14 | 日本製鉄株式会社 | 浸炭機械構造部品 |
JP6623686B2 (ja) * | 2015-10-30 | 2019-12-25 | 日本製鉄株式会社 | 製品部材の製造方法及び製品部材 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5070931B2 (ja) * | 2006-05-31 | 2012-11-14 | 住友金属工業株式会社 | 圧延線材及びその製造方法 |
JP5163241B2 (ja) * | 2008-04-07 | 2013-03-13 | 新日鐵住金株式会社 | 肌焼鋼 |
KR20130108403A (ko) * | 2010-11-29 | 2013-10-02 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 열간 단조용 압연 봉강 또는 선재 |
JP5617798B2 (ja) * | 2011-08-12 | 2014-11-05 | 新日鐵住金株式会社 | 熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材 |
-
2011
- 2011-11-22 JP JP2011255350A patent/JP5737154B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013108144A (ja) | 2013-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6610808B2 (ja) | 軟窒化用鋼および部品 | |
JP5790517B2 (ja) | 熱間鍛造用圧延棒鋼または線材 | |
JP6144023B2 (ja) | 肌焼用棒鋼または線材 | |
JP5333682B2 (ja) | 熱間鍛造用圧延棒鋼または線材 | |
JP6384629B2 (ja) | 高周波焼入れ用鋼 | |
JP5561436B2 (ja) | 熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材 | |
JP6384630B2 (ja) | 高周波焼入れ用鋼 | |
JP6652019B2 (ja) | 高周波焼入用の機械構造用鋼及び高周波焼入鋼部品 | |
JP5617798B2 (ja) | 熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材 | |
JP5786815B2 (ja) | 浸炭又は浸炭窒化部品用鋼材 | |
JP5737154B2 (ja) | 熱間鍛造用圧延棒鋼又は線材 | |
JP5472063B2 (ja) | 冷間鍛造用快削鋼 | |
JP6465206B2 (ja) | 熱間圧延棒線材、部品および熱間圧延棒線材の製造方法 | |
JP6176314B2 (ja) | 肌焼用棒鋼または線材 | |
JP6521089B2 (ja) | 機械構造用鋼及び高周波焼入鋼部品 | |
JP2018165403A (ja) | 低サイクル疲労強度および被削性に優れた浸炭用鋼材および浸炭部品 | |
JP7139692B2 (ja) | 高周波焼入れ用鋼、高周波焼入れ部品の素形材及び高周波焼入れ部品 | |
JP7135485B2 (ja) | 浸炭用鋼及び部品 | |
JP7151474B2 (ja) | 浸炭鋼部品用鋼材 | |
JP2022080398A (ja) | 鋼材、及び、浸炭鋼部品 | |
JP2022080369A (ja) | 鋼材、及び、浸炭鋼部品 | |
JP2021161462A (ja) | 鋼材 | |
JP2021155821A (ja) | 浸炭用鋼、浸炭鋼部品および浸炭鋼部品の製造方法 | |
JP2020105601A (ja) | 浸炭鋼部品用鋼材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140212 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141125 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150105 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150324 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150406 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5737154 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |