JPH04362153A - 冷間加工性にすぐれた高硬度耐候性鋼 - Google Patents
冷間加工性にすぐれた高硬度耐候性鋼Info
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- JPH04362153A JPH04362153A JP13512491A JP13512491A JPH04362153A JP H04362153 A JPH04362153 A JP H04362153A JP 13512491 A JP13512491 A JP 13512491A JP 13512491 A JP13512491 A JP 13512491A JP H04362153 A JPH04362153 A JP H04362153A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷間加工性が良好で切
削面の粗度が低く、高硬度であって焼入れし易く、しか
も腐食環境のゆるやかな使用条件では錆びない程度の耐
食性をもった耐候性鋼に関する。
削面の粗度が低く、高硬度であって焼入れし易く、しか
も腐食環境のゆるやかな使用条件では錆びない程度の耐
食性をもった耐候性鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の精密機械、ＯＡ機器、電子機器類
が多様化し普及したことに伴って、ある程度の耐食性を
もつ高硬度の精密部品に対する需要が増してきた。
が多様化し普及したことに伴って、ある程度の耐食性を
もつ高硬度の精密部品に対する需要が増してきた。
【０００３】このような部品はＨＲＣ５８以上６０程度
の硬度が必要なため、従来は構造用鋼に浸炭処理を施し
たり、あるいは軸受鋼使用して製造していた。 しか
し、ＳＵＪ２（軸受鋼）のような比較的耐候性のよい材
料でつくった部品でも、長期間経過すると錆が生じる。 その対策としてＮｉなどのメッキが行なわれるが、メッ
キは品質のバラツキが多いし、剥離の心配もあって信頼
性が十分高いとはいえない。
の硬度が必要なため、従来は構造用鋼に浸炭処理を施し
たり、あるいは軸受鋼使用して製造していた。 しか
し、ＳＵＪ２（軸受鋼）のような比較的耐候性のよい材
料でつくった部品でも、長期間経過すると錆が生じる。 その対策としてＮｉなどのメッキが行なわれるが、メッ
キは品質のバラツキが多いし、剥離の心配もあって信頼
性が十分高いとはいえない。
【０００４】メッキに頼らずＵＳ４４０Ｃなど高Ｃステ
ンレス鋼を用いれば、硬さと耐食性の点では満足できる
が、素材が高価であるし、冷間加工性が悪く、冷間鍛造
や冷間異形引抜きが工業的には実施できない。 しか
も、精密な切削や研削を行なったときに加工面が粗く、
精度が出ないという悩みがある。 加工精度が不足で
あると、その部品を使用した機器が要求される諸性能を
発揮できないこともある。
ンレス鋼を用いれば、硬さと耐食性の点では満足できる
が、素材が高価であるし、冷間加工性が悪く、冷間鍛造
や冷間異形引抜きが工業的には実施できない。 しか
も、精密な切削や研削を行なったときに加工面が粗く、
精度が出ないという悩みがある。 加工精度が不足で
あると、その部品を使用した機器が要求される諸性能を
発揮できないこともある。
【０００５】一方、ふつうの室内の環境で錆が生じない
程度でよいのであれば、常用のステンレス鋼よりも低い
耐食性で足りる。
程度でよいのであれば、常用のステンレス鋼よりも低い
耐食性で足りる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような技術の現状にかんがみて、機械的な性質と耐食
性とを調和させた精密機械部品用の材料、具体的にいえ
ば、構造用鋼に近い冷間加工性と精密切削・研削時の面
粗度を示し、かつ構造用鋼よりはすぐれた耐食性を有し
ていて通常の室内の使用では錆びることがなく、しかも
ＨＲＣ５８以上の硬さを有する焼入れし易い耐候性鋼を
提供することにある。
のような技術の現状にかんがみて、機械的な性質と耐食
性とを調和させた精密機械部品用の材料、具体的にいえ
ば、構造用鋼に近い冷間加工性と精密切削・研削時の面
粗度を示し、かつ構造用鋼よりはすぐれた耐食性を有し
ていて通常の室内の使用では錆びることがなく、しかも
ＨＲＣ５８以上の硬さを有する焼入れし易い耐候性鋼を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明が提供する、冷間
加工性にすぐれ精密部品材料として好適な高硬度耐候性
鋼は、基本的には、Ｃ：０．４５〜０．６５％、Ｓｉ：
０．２５％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、Ｎｉ：０．６
％以下、Ｃｒ：４．０〜１１．０％、Ｍｏ：０．２〜１
．０％、Ａｌ：０．０３％以下およびＣａ：０．００１
〜０．０２０％を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０
．００５％以下、Ｏ：０．００５％以下であって、残部
が実質的にＦｅからなる合金組成を有する。
加工性にすぐれ精密部品材料として好適な高硬度耐候性
鋼は、基本的には、Ｃ：０．４５〜０．６５％、Ｓｉ：
０．２５％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、Ｎｉ：０．６
％以下、Ｃｒ：４．０〜１１．０％、Ｍｏ：０．２〜１
．０％、Ａｌ：０．０３％以下およびＣａ：０．００１
〜０．０２０％を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０
．００５％以下、Ｏ：０．００５％以下であって、残部
が実質的にＦｅからなる合金組成を有する。
【０００８】この合金は、上記の基本組成に加えて、下
記の添加元素の一方または両方を含有することができる
。 １） Ｖ：０．０５〜０．５％およびＮｂ：０．０５
〜０．５％の１種または２種、および ２） ＲＥＭ：０．０１〜０．０５％（ＲＥＭは、Ｌ
ａ、Ｃｅなどランタニド系稀土類のいずれか１種でもよ
いし、２種以上、たとえばＣｅ＋Ｌａを主体とするミッ
シュメタルのようなものでもよい。）
記の添加元素の一方または両方を含有することができる
。 １） Ｖ：０．０５〜０．５％およびＮｂ：０．０５
〜０．５％の１種または２種、および ２） ＲＥＭ：０．０１〜０．０５％（ＲＥＭは、Ｌ
ａ、Ｃｅなどランタニド系稀土類のいずれか１種でもよ
いし、２種以上、たとえばＣｅ＋Ｌａを主体とするミッ
シュメタルのようなものでもよい。）
【０００９】
【作用】本発明の冷間加工性にすぐれた高硬度耐候性鋼
の合金設計は、つぎのような考えにもとづいている。
すなわち、一応の耐食性を得るために、構造用鋼より
は多いＣｒ量を採用するとともに Ｍｏを加え、耐食
性を損う粗大炭化物の生成を抑制すべく、ＣおよびＣｒ
の量を制限した。 このＣおよびＣｒの量の制限は、
焼入れ温度の上昇を制限するためのものである。 そ
の一方で、所望の強度を得るため、焼入れ時の固溶Ｃ量
を確保できるようにした。 冷間加工性と精密切削性
を向上させるため、球状化組織において粗大炭化物の生
成を抑えるようＣとＣｒを選択し、ＳｉおよびＭｎの量
をマトリクスの硬化をひきおこさない範囲に止めた。
精密研削性にとっては、やはり未固溶の粗大炭化物生
成を防ぐことが有意義である。
の合金設計は、つぎのような考えにもとづいている。
すなわち、一応の耐食性を得るために、構造用鋼より
は多いＣｒ量を採用するとともに Ｍｏを加え、耐食
性を損う粗大炭化物の生成を抑制すべく、ＣおよびＣｒ
の量を制限した。 このＣおよびＣｒの量の制限は、
焼入れ温度の上昇を制限するためのものである。 そ
の一方で、所望の強度を得るため、焼入れ時の固溶Ｃ量
を確保できるようにした。 冷間加工性と精密切削性
を向上させるため、球状化組織において粗大炭化物の生
成を抑えるようＣとＣｒを選択し、ＳｉおよびＭｎの量
をマトリクスの硬化をひきおこさない範囲に止めた。
精密研削性にとっては、やはり未固溶の粗大炭化物生
成を防ぐことが有意義である。
【００１０】このようにして決定された合金組成を、各
成分の限定理由の面から以下に説明する。
成分の限定理由の面から以下に説明する。
【００１１】Ｃ：０．４５〜０．６５％焼入れにより、
Ｃはマトリクスをマルテンサイト組織にするとともに、
その中に固溶してこれを強化する。 ＨＲＣ≧５８の
条件をみたすためには０．４５％以上必要であり、０．
６５％を超えると未固溶の粗大炭化物が生成して冷間加
工性と精密切削性を害する。
Ｃはマトリクスをマルテンサイト組織にするとともに、
その中に固溶してこれを強化する。 ＨＲＣ≧５８の
条件をみたすためには０．４５％以上必要であり、０．
６５％を超えると未固溶の粗大炭化物が生成して冷間加
工性と精密切削性を害する。
【００１２】Ｓｉ：０．２５％以下
Ｍｎ：０．２５％以下
どちらも脱酸剤として使用されるが、球状化組織におい
てマトリクスのフェライト相を固溶強化して冷間加工性
を低くする。 ともに０．２５％の上限は、このよう
な作用と製造時のコスト等を考慮して定めた。
てマトリクスのフェライト相を固溶強化して冷間加工性
を低くする。 ともに０．２５％の上限は、このよう
な作用と製造時のコスト等を考慮して定めた。
【００１３】Ｎｉ：０．６％以下
特殊鋼製造時に原料スクラップから混入することが多く
、マルテンサイト相の延性を若干向上させる効果がある
が、多量になると軟化焼鈍を困難にする。
、マルテンサイト相の延性を若干向上させる効果がある
が、多量になると軟化焼鈍を困難にする。
【００１４】Ｃｒ：４．０〜１１．０％マトリクスのマ
ルテンサイト相に固溶し、材料の表面に保護皮膜を形成
して耐食性を与える中心的な存在である。 焼もどし
や焼鈍時に炭化物を生成し、材料を軟化させる。 比
較的穏和な環境で錆びない程度の耐食性を得るには、Ｃ
ｒを４％以上添加してあればよい。Ｃｒ量の増大に伴い
耐食性は高まるが、前記したＣ量領域では粗大な炭化物
が生成しやすく、それによって冷間加工性が害されると
ともに未固溶の炭化物が残留して硬さの確定を困難にす
るから、１１％を上限とした。
ルテンサイト相に固溶し、材料の表面に保護皮膜を形成
して耐食性を与える中心的な存在である。 焼もどし
や焼鈍時に炭化物を生成し、材料を軟化させる。 比
較的穏和な環境で錆びない程度の耐食性を得るには、Ｃ
ｒを４％以上添加してあればよい。Ｃｒ量の増大に伴い
耐食性は高まるが、前記したＣ量領域では粗大な炭化物
が生成しやすく、それによって冷間加工性が害されると
ともに未固溶の炭化物が残留して硬さの確定を困難にす
るから、１１％を上限とした。
【００１５】Ｍｏ：０．２〜１．０％
Ｃｒとともに耐食性を担う元素で、保護皮膜を安定、補
修するはたらきがあるとされている。 ０．２％以上
の添加でこの効果が得られ、１％以上になると冷間加工
性を損うとともにコストを押し上げる。
修するはたらきがあるとされている。 ０．２％以上
の添加でこの効果が得られ、１％以上になると冷間加工
性を損うとともにコストを押し上げる。
【００１６】Ａｌ：０．０３％以下
ＳｉおよびＭｎを過大に使用せず後記するＯ量の規制を
実現するためには、脱酸剤としてＡｌを使用せざるを得
ないが、多量になると非金属介在物Ａｌ２Ｏ３の形成に
より冷間加工性と耐食性を害するので、上記の限界があ
る。
実現するためには、脱酸剤としてＡｌを使用せざるを得
ないが、多量になると非金属介在物Ａｌ２Ｏ３の形成に
より冷間加工性と耐食性を害するので、上記の限界があ
る。
【００１７】Ｃａ：０．００１〜０．０２０％上記の下
限界を超える程度の少量の添加で脱酸、脱硫の効果があ
り、熱間および冷間の加工性を改善するとともに、被削
性を若干向上させる。 ０．０２％を超えて添加して
も、効果が飽和する。
限界を超える程度の少量の添加で脱酸、脱硫の効果があ
り、熱間および冷間の加工性を改善するとともに、被削
性を若干向上させる。 ０．０２％を超えて添加して
も、効果が飽和する。
【００１８】Ｐ：０．０３％以下
耐食性や靭延性を害するので、上記限界内まで減らす。
【００１９】Ｓ：０．００５％以下
熱間加工性、耐食性、冷間加工性を害するので、上記限
界を設けた。
界を設けた。
【００２０】Ｏ：０．００５％以下
酸化物を生成して非金属介在物存在の原因となる。
非金属介在物は冷間加工性を低下させ、疲労強度と靭延
性を損うので、Ｏ含有量は上記範囲内におさめなければ
ならない。
非金属介在物は冷間加工性を低下させ、疲労強度と靭延
性を損うので、Ｏ含有量は上記範囲内におさめなければ
ならない。
【００２１】任意に添加する合金元素のはたらきと組成
の限定理由は、つぎのとおりである。
の限定理由は、つぎのとおりである。
【００２２】Ｖ：０．０５〜０．５％
Ｎｂ：０．０５〜０．５％
ともに安定した微細な炭化物を形成し、結晶粒を微細化
して強度および靭延性を向上させるから、そのような改
善を希望する場合に添加するとよい。０．０５％に満た
ない添加では効果が低く、０．５％を超えると冷間加工
性を害するばかりか、靭延性もかえって低下する。
して強度および靭延性を向上させるから、そのような改
善を希望する場合に添加するとよい。０．０５％に満た
ない添加では効果が低く、０．５％を超えると冷間加工
性を害するばかりか、靭延性もかえって低下する。
【００２３】ＲＥＭ：０．０１〜０．０５％脱酸、脱硫
を有し、熱間加工性を改善するとともに、耐食性とくに
耐酸化性を向上させる。 ０．０１％に至らない含有
量では有効といえず、一方、０．０５％を上回る含有量
は効果が飽和すると同時に、熱間加工性を低くする。
を有し、熱間加工性を改善するとともに、耐食性とくに
耐酸化性を向上させる。 ０．０１％に至らない含有
量では有効といえず、一方、０．０５％を上回る含有量
は効果が飽和すると同時に、熱間加工性を低くする。
【００２４】
【実施例】表１に示す合金組成の鋼を溶製した。 こ
れを熱間鍛造および圧延により直径２０ｍｍ線材にし、
球状化焼鈍を行なった。 その処理を施した材料を対
象に、硬さの測定、据え込み試験による冷間加工性の評
価、および自動盤による外削加工試験を行なった。
れを熱間鍛造および圧延により直径２０ｍｍ線材にし、
球状化焼鈍を行なった。 その処理を施した材料を対
象に、硬さの測定、据え込み試験による冷間加工性の評
価、および自動盤による外削加工試験を行なった。
【００２５】さらに、球状化焼鈍材に焼入れ−低温焼戻
しを施し、硬さと耐食性および酸化減量をしらべた。
その結果を、表２に示す。 表２において、変形抵
抗および割れ発生圧下率は、据え込み試験により評価し
たものであり、変形抵抗は圧下率６３％におけるデ−タ
である。 加工面粗さは、自動盤で加工したときの４
００個目のサンプルについてしらべた結果である。
耐食性は、湿潤（５０℃，９８％ＲＨ，４ｈｒｓ）−乾
燥（７０℃，２ｈｒｓ）×４サイクルの乾湿繰り返し試
験ののち、点食の有無で評価した。 酸化減量は、大
気中５００℃×５０ｈｒｓ保持ののち測定した。
しを施し、硬さと耐食性および酸化減量をしらべた。
その結果を、表２に示す。 表２において、変形抵
抗および割れ発生圧下率は、据え込み試験により評価し
たものであり、変形抵抗は圧下率６３％におけるデ−タ
である。 加工面粗さは、自動盤で加工したときの４
００個目のサンプルについてしらべた結果である。
耐食性は、湿潤（５０℃，９８％ＲＨ，４ｈｒｓ）−乾
燥（７０℃，２ｈｒｓ）×４サイクルの乾湿繰り返し試
験ののち、点食の有無で評価した。 酸化減量は、大
気中５００℃×５０ｈｒｓ保持ののち測定した。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表２】
【００３０】
【発明の効果】本発明の耐候性鋼は、固有の合金組成の
選択によって、冷間加工性が良好で切削面の面粗度が構
造用鋼と同等であり、表面硬化処理を施した構造用鋼に
匹敵する表面硬さを示し、しかも腐食性の使用条件でな
ければ錆が生じないこと、という要求にもこたえた材料
である。
選択によって、冷間加工性が良好で切削面の面粗度が構
造用鋼と同等であり、表面硬化処理を施した構造用鋼に
匹敵する表面硬さを示し、しかも腐食性の使用条件でな
ければ錆が生じないこと、という要求にもこたえた材料
である。
【００３１】従ってこの合金は、冷間鍛造の材料として
好適であり、また各種精密機械を構成するシャフト、ロ
−ラ−、小型ネジなどの精密部品を製作する材料として
有用である。
好適であり、また各種精密機械を構成するシャフト、ロ
−ラ−、小型ネジなどの精密部品を製作する材料として
有用である。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃ：０．４５〜０．６５％、Ｓｉ：０
．２５％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、Ｎｉ：０．６％
以下、Ｃｒ：４．０〜１１．０％、Ｍｏ：０．２〜１．
０％、Ａｌ：０．０３％以下およびＣａ：０．００１〜
０．０２０％を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．
００５％以下、Ｏ：０．００５％以下であって、残部が
実質的にＦｅからなる合金組成を有する冷間加工性にす
ぐれた高硬度耐候性鋼。 - 【請求項２】 Ｃ：０．４５〜０．６５％、Ｓｉ：０
．２５％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、Ｎｉ：０．６％
以下、Ｃｒ：４．０〜１１．０％、Ｍｏ：０．２〜１．
０％、Ａｌ：０．０３％以下およびＣａ：０．００１〜
０．０２０％に加えて、Ｖ：０．０５〜０．５％および
Ｎｂ：０．０５〜０．５％の１種または２種を含有し、
Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０．
００５％以下であって、残部が実質的にＦｅからなる合
金組成を有する冷間加工性にすぐれた高硬度耐候性鋼。 - 【請求項３】 Ｃ：０．４５〜０．６５％、Ｓｉ：０
．２５％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、Ｎｉ：０．６％
以下、Ｃｒ：４．０〜１１．０％、Ｍｏ：０．２〜１．
０％、Ａｌ：０．０３％以下およびＣａ：０．００１〜
０．０２０％に加えて、ＲＥＭ：０．０１〜０．０５％
を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．００５％以下
、Ｏ：０．００５％以下であって、残部が実質的にＦｅ
からなる合金組成を有する冷間加工性にすぐれた高硬度
耐候性鋼。 - 【請求項４】 Ｃ：０．４５〜０．６５％、Ｓｉ：０
．２５％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、Ｎｉ：０．６％
以下、Ｃｒ：４．０〜１１．０％、Ｍｏ：０．２〜１．
０％、Ａｌ：０．０３％以下およびＣａ：０．００１〜
０．０２０％に加えて、Ｖ：０．０５〜０．５％および
Ｎｂ：０．０５〜０．５％の１種または２種、ならびに
ＲＥＭ：０．０１〜０．０５％を含有し、Ｐ：０．０３
％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０．００５％以下
であって、残部が実質的にＦｅからなる合金組成を有す
る冷間加工性にすぐれた高硬度耐候性鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13512491A JPH04362153A (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | 冷間加工性にすぐれた高硬度耐候性鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13512491A JPH04362153A (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | 冷間加工性にすぐれた高硬度耐候性鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362153A true JPH04362153A (ja) | 1992-12-15 |
Family
ID=15144385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13512491A Pending JPH04362153A (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | 冷間加工性にすぐれた高硬度耐候性鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04362153A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1072691A2 (en) * | 1999-07-30 | 2001-01-31 | Hitachi Metals, Ltd. | Tool steel with excellent workability, machinability and heat treatment characteristics, and die using same |
-
1991
- 1991-06-06 JP JP13512491A patent/JPH04362153A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1072691A2 (en) * | 1999-07-30 | 2001-01-31 | Hitachi Metals, Ltd. | Tool steel with excellent workability, machinability and heat treatment characteristics, and die using same |
| EP1072691A3 (en) * | 1999-07-30 | 2002-01-23 | Hitachi Metals, Ltd. | Tool steel with excellent workability, machinability and heat treatment characteristics, and die using same |
| KR100368541B1 (ko) * | 1999-07-30 | 2003-01-24 | 히다찌긴조꾸가부시끼가이사 | 용접성, 피삭성 및 열처리 특성이 우수한 공구강 및 이를이용한 금형 |
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