JP6743682B2 - 鍛造部品 - Google Patents
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[Si]+[Mn]≦1.2・・・式(1)
ここで、[Si]、[Mn]にはSi、Mnの各含有量が質量%で代入される。
[Si]+[Mn]≦1.2・・・式(1)
ここで、[Si]、[Mn]にはSi、Mnの各含有量が質量%で代入される。
本発明者らは、適正に組織制御されたパーライトを有する鋼材は、摺動によって大きく加工硬化し、優れたナノ硬さを示すことを見いだした。
熱伝導率の向上には、Si含有量の低減が有効であることが従来から知られている。本発明者らは、他の元素の影響を明らかにするため、中高炭素鋼をベースとして合金元素の添加量を変化させて、その熱伝導率を測定した。結果を図2に示す。図2に示すとおり、C、Siに加えて、Mnも熱伝導率に大きく影響を与える元素であり、Mn含有量の低減によって熱伝導率を向上できることがわかった。したがって、熱伝導率を向上させるためには、Si及びMnの含有量を低くすることが好ましい。
[Si]+[Mn]≦1.2・・・式(1)
ここで、[Si]、[Mn]にはSi、Mnの各含有量が質量%で代入される。
上述のとおり、適量のナノ結晶化層は、摺動面のナノ硬さの向上に寄与する。一方、ナノ結晶化層が厚くなりすぎると、ナノ結晶化層内で割れや剥離が生じやすくなり、かえってナノ硬さが低下する。パーライトのラメラ間隔が小さすぎると、ナノ結晶化層が厚くなりすぎ、ナノ結晶化層内で割れや剥離が生じやすくなる。
本実施形態による鍛造部品を構成する鋼材は、以下に説明する化学組成を有する。以下の説明において、元素の含有量の「%」は、質量%を意味する。
炭素(C)は、パーライト組織を得るために必要な元素である。C含有量が0.35%未満では、パーライト分率の高い組織が得られない。一方、C含有量が0.6%を超えると、鋼の被削性が低下する。したがって、C含有量は0.35〜0.6%である。C含有量の下限は、好ましくは0.4%であり、さらに好ましくは0.5%である。C含有量の上限は、好ましくは0.58%である。
シリコン(Si)は、パーライト組織を得るために必要な元素である。Siはまた、パーライト内のフェライトに固溶してパーライトを強化する。Si含有量が0.1%未満では、パーライト分率の高い組織が得られない。一方、Siはセメンタイトの固溶を抑制し、パーライトの加工硬化性を低下させる。Siはまた、鋼の熱伝導率を低下させる。そのため、Si含有量が1.2%以上になると、十分な耐焼付き性が得られない。したがって、Si含有量は0.1%以上1.2%未満である。Si含有量の下限は、好ましくは0.2%である。Si含有量の上限は、好ましくは1.0%であり、さらに好ましくは0.9%である。
マンガン(Mn)は、パーライト組織を得るために必要な元素である。Mn含有量が0.1%未満では、パーライト分率の高い組織が得られない。一方、Mnはセメンタイトの固溶を抑制し、パーライトの加工硬化性を低下させる。Mnはまた、鋼の熱伝導率を低下させる。そのため、Mn含有量が1.2%以上になると、十分な耐焼付き性が得られない。したがって、Mn含有量は0.1%以上1.2%未満である。Mn含有量の下限は、好ましくは0.2%である。Mn含有量の上限は、好ましくは1.1%であり、さらに好ましくは1.0%である。
リン(P)は、パーライト内のフェライトに固溶してパーライトを強化する。Pはまた、パーライトの加工硬化性を向上させる。P含有量が0.02%以下では、これらの効果が得られない。一方、P含有量が0.05%を超えると、過剰なPが粒界に偏析して、鋼の疲労強度が低下する。したがって、P含有量は0.02%を超え0.05%以下である。P含有量の下限は、好ましくは0.022%である。P含有量の上限は、好ましくは0.045%であり、さらに好ましくは0.04%である。
硫黄(S)は、不純物として鋼中に含有される。また、Sは、積極的に含有させると、硫化物系介在物を形成し、鋼の被削性を向上させる。一方、S含有量が0.06%を超えると、熱間加工性が低下する。したがって、S含有量は0.06%以下である。被削性の向上効果を得るためには、S含有量の下限は、好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.02%である。S含有量の上限は、好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.04%である。
アルミニウム(Al)は、鋼を脱酸する。Alはさらに強度と靱性の両立に寄与する。Al含有量が0.05%以下では、これらの効果が十分に得られない。一方、Al含有量が0.8%を超えると、オーステナイトとフェライトとの熱力学的相安定性が変化することにより、パーライトのラメラ間隔が大きくなり、パーライトの強度が低下する。したがって、Al含有量は0.05%を超え0.8%以下である。Al含有量の下限は、好ましくは0.055%である。Al含有量の上限は、好ましくは0.7%であり、さらに好ましくは0.6%である。
窒素(N)は、鋼の強度を高める。N含有量が0.001%未満では、この効果が十分に得られない。一方、N含有量が0.02%を超えると、鋼の靱性が低下する。したがって、N含有量は0.001〜0.02%である。N含有量の下限は、好ましくは0.0015%であり、さらに好ましくは0.002%である。N含有量の上限は、好ましくは0.015%である。
本実施形態による鍛造部品を構成する鋼材の化学組成は、Feの一部に代えて、バナジウム(V)を含有してもよい。Vは、鋼の強度を高める。一方、V含有量が0.2%を超えると、鋼の被削性が低下する。したがって、V含有量は0〜0.2%である。V含有量が0.05%以上であれば、上記の効果が顕著に得られる。V含有量の下限は、さらに好ましくは0.08%である。V含有量の上限は、好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.12%である。
本実施形態による鍛造部品を構成する鋼材の化学組成は、下記の式(1)を満たす。
[Si]+[Mn]≦1.2・・・式(1)
ここで、[Si]、[Mn]にはSi、Mnの各含有量が質量%で代入される。
本実施形態による鍛造部品を構成する鋼材は、面積率で90%以上のパーライトを含む組織を有する。パーライトは、摺動によって大きく加工硬化する。鋼材にマルテンサイトやベイナイト等の硬質な組織が含まれていると、パーライトの塑性変形が阻害され、加工硬化性が低下する。また、初析フェライトが多いと、強度が不足する。パーライトの面積率は、好ましくは95%以上である。
lav=0.5×(L/n)・・・(A)
以下、本実施形態による鍛造部品の製造方法の一例を説明する。本実施形態による鍛造部品の製造方法は、これに限定されない。
CI=10x・・・式(2)
ただし、x=0.1×[Al]−[Si]−[Mn]−5.8×[V]+2.2
ここで、[Al]、[Si]、[Mn]、[V]には素材のAl、Si、Mn、Vの各含有量が質量%で代入される。冷却速度指数CIの単位は℃/秒である。
長時間摺動後のナノ硬さを評価するため、以下に説明するように、各供試材に対して摩耗試験を実施し、摩耗試験後のナノ硬さを測定した。
Claims (2)
- 化学組成が、質量%で、
C :0.35〜0.6%、
Si:0.1%以上1.2%未満、
Mn:0.1%以上1.2%未満、
P :0.02%を超え0.05%以下、
S :0.06%以下、
Al:0.05%を超え0.8%以下、
N :0.001〜0.02%、
V :0〜0.2%、
残部:Fe及び不純物であり、
前記化学組成が、下記の式(1)を満たし、
面積率で90%以上のパーライトを含む組織を有し、
転位密度が1015m−2以上であって、
前記パーライトの平均ラメラ間隔が50nm未満である、鋼材からなる鍛造部品。
[Si]+[Mn]≦1.2・・・式(1)
ここで、[Si]、[Mn]にはSi、Mnの各含有量が質量%で代入される。 - 請求項1に記載の鍛造部品であって、
前記化学組成が、質量%で、
V :0.05〜0.2%、
を含有する鍛造部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016249068A JP6743682B2 (ja) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 鍛造部品 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016249068A JP6743682B2 (ja) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 鍛造部品 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2018104727A JP2018104727A (ja) | 2018-07-05 |
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Family Applications (1)
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JP2016249068A Active JP6743682B2 (ja) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 鍛造部品 |
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JP6776957B2 (ja) * | 2017-03-13 | 2020-10-28 | 日本製鉄株式会社 | 鍛造部品 |
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