JPH073386A - 疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材及びその鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法 - Google Patents
疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材及びその鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法Info
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- JPH073386A JPH073386A JP18423893A JP18423893A JPH073386A JP H073386 A JPH073386 A JP H073386A JP 18423893 A JP18423893 A JP 18423893A JP 18423893 A JP18423893 A JP 18423893A JP H073386 A JPH073386 A JP H073386A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材および
その鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法を提供す
るものである。 【構成】特定量のＶ，Ｔｉ，Ｎを含有する鋼材を熱間鍛
造するに際して、Ａｃ3点以上１２５０℃未満のオース
テナイト化温度において鍛造を行い、その後３００℃ま
で０.０５℃／秒以上２℃／秒未満の平均冷却速度で冷
却することを特徴とするフェライト・パーライト組織か
らなる疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材及びその
鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法。
その鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法を提供す
るものである。 【構成】特定量のＶ，Ｔｉ，Ｎを含有する鋼材を熱間鍛
造するに際して、Ａｃ3点以上１２５０℃未満のオース
テナイト化温度において鍛造を行い、その後３００℃ま
で０.０５℃／秒以上２℃／秒未満の平均冷却速度で冷
却することを特徴とするフェライト・パーライト組織か
らなる疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材及びその
鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は疲労強度に優れた熱間鍛
造用非調質鋼材およびその鋼材を用いた非調質熱間鍛造
品の製造方法に関するものである。
造用非調質鋼材およびその鋼材を用いた非調質熱間鍛造
品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、高強度高靭性を必要とする自
動車用部品、機械構造用部品等には、所定の形状に熱間
鍛造後、調質処理としてオフラインでの焼入れ・焼戻し
が施されている。しかしながら近年、製造コストの低
減、工程省略の観点から、自動車部品の製造には焼入れ
・焼戻しの調質処理を省略したいわゆる非調質鋼の使用
が広まっている。
動車用部品、機械構造用部品等には、所定の形状に熱間
鍛造後、調質処理としてオフラインでの焼入れ・焼戻し
が施されている。しかしながら近年、製造コストの低
減、工程省略の観点から、自動車部品の製造には焼入れ
・焼戻しの調質処理を省略したいわゆる非調質鋼の使用
が広まっている。
【０００３】現在広く使用されているフェライト・パー
ライト組織の非調質鋼では強度、特に低温靭性が不足す
るため、成分、冷却速度を調整してフェライト＋パーラ
イト＋ベイナイトの混合組織とした非調質鋼が開発され
ている（特開昭５８−１６７７５１号公報）。また、ベ
イナイト型熱間鍛造非調質鋼で、成分調整により変態温
度の下限を制限して、ベイナイト鋼の疲労特性を低下さ
せている島状マルテンサイトと残留オーステナイトを低
減することにより疲労特性を向上させようとするものも
ある（特開平４−１４１５４７号公報）。
ライト組織の非調質鋼では強度、特に低温靭性が不足す
るため、成分、冷却速度を調整してフェライト＋パーラ
イト＋ベイナイトの混合組織とした非調質鋼が開発され
ている（特開昭５８−１６７７５１号公報）。また、ベ
イナイト型熱間鍛造非調質鋼で、成分調整により変態温
度の下限を制限して、ベイナイト鋼の疲労特性を低下さ
せている島状マルテンサイトと残留オーステナイトを低
減することにより疲労特性を向上させようとするものも
ある（特開平４−１４１５４７号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のフェライト・パ
ーライト非調質鋼では強度、靭性が十分でなく、また上
記ベイナイトを混合させた組織では強度、靭性は満足で
きるが、機械構造用部品で最も重要視される性質の一つ
である疲労強度は逆に低下する恐れがあり、その使用範
囲は自ずと限定されてしまう。本発明の目的は、疲労強
度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材およびその鋼材を用い
た非調質熱間鍛造品の製造方法を提供することである。
ーライト非調質鋼では強度、靭性が十分でなく、また上
記ベイナイトを混合させた組織では強度、靭性は満足で
きるが、機械構造用部品で最も重要視される性質の一つ
である疲労強度は逆に低下する恐れがあり、その使用範
囲は自ずと限定されてしまう。本発明の目的は、疲労強
度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材およびその鋼材を用い
た非調質熱間鍛造品の製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、熱間鍛造
のままで従来の非調質鋼以上の疲労特性の保証を可能に
した熱間鍛造用高疲労強度非調質鋼および高疲労強度非
調質熱間鍛造品の製造方法を提供するために、鋭意検討
を行った。その結果、転位密度の高さ、マトリック
ス中に局部的に硬度の低い部分の存在、の２点が疲労亀
裂の早期発生につながり、疲労特性に悪影響を及ぼすこ
とが判明した。そのため鍛造後の冷却速度をある値以下
に規定することによって組織をフェライト・パーライト
とし、転位密度の高いベイナイトの生成を防止する。
のままで従来の非調質鋼以上の疲労特性の保証を可能に
した熱間鍛造用高疲労強度非調質鋼および高疲労強度非
調質熱間鍛造品の製造方法を提供するために、鋭意検討
を行った。その結果、転位密度の高さ、マトリック
ス中に局部的に硬度の低い部分の存在、の２点が疲労亀
裂の早期発生につながり、疲労特性に悪影響を及ぼすこ
とが判明した。そのため鍛造後の冷却速度をある値以下
に規定することによって組織をフェライト・パーライト
とし、転位密度の高いベイナイトの生成を防止する。
【０００６】更にマトリックス中の局部的に硬度の低い
部分を減少するため、高Ｓｉ化による固溶体強化の活用
とＶの多量添加によるＶ炭化物の析出強化によりフェラ
イト地の強化を図り、フェライトとパーライトの硬度差
を小さくする。また鍛造肌のままで使用される部分で
は、表面脱炭による疲労強度低下が問題となるため、加
熱温度を低く設定するが、析出強化に使用するＶは窒化
物を形成すると、その小さい溶解度積のため該加熱温度
では固溶しきれない。そのため溶解度積の大きなＶ炭化
物を形成すべくＮを大幅に低減し、更にＮをＴｉＮとし
て固定するためにＴｉを添加する。
部分を減少するため、高Ｓｉ化による固溶体強化の活用
とＶの多量添加によるＶ炭化物の析出強化によりフェラ
イト地の強化を図り、フェライトとパーライトの硬度差
を小さくする。また鍛造肌のままで使用される部分で
は、表面脱炭による疲労強度低下が問題となるため、加
熱温度を低く設定するが、析出強化に使用するＶは窒化
物を形成すると、その小さい溶解度積のため該加熱温度
では固溶しきれない。そのため溶解度積の大きなＶ炭化
物を形成すべくＮを大幅に低減し、更にＮをＴｉＮとし
て固定するためにＴｉを添加する。
【０００７】すなわち本発明は以上の知見に基づき、従
来の非調質鋼にはなかった高い疲労強度の保証が可能で
あるとされたものであって、その要旨とするところは下
記の通りである。 （１）重量比として、Ｃ ：０.１０〜０.６０％，Ｓ
ｉ：０.００５〜２.００％，Ｍｎ：０.５５〜２.００
％，Ｓ ：０.０１〜０.１０％，Ａｌ：０.０００５〜
０.０５％，Ｖ ：０.３０％超０.７０％以下，Ｔｉ：
０.００３〜０.０５０％，を含有し、更にＮ：０.００
８％未満、Ｐ：０.０３５％以下に制限し、残部が鉄お
よび不可避的不純物からなることを特徴とする疲労強度
に優れた熱間鍛造用非調質鋼材。
来の非調質鋼にはなかった高い疲労強度の保証が可能で
あるとされたものであって、その要旨とするところは下
記の通りである。 （１）重量比として、Ｃ ：０.１０〜０.６０％，Ｓ
ｉ：０.００５〜２.００％，Ｍｎ：０.５５〜２.００
％，Ｓ ：０.０１〜０.１０％，Ａｌ：０.０００５〜
０.０５％，Ｖ ：０.３０％超０.７０％以下，Ｔｉ：
０.００３〜０.０５０％，を含有し、更にＮ：０.００
８％未満、Ｐ：０.０３５％以下に制限し、残部が鉄お
よび不可避的不純物からなることを特徴とする疲労強度
に優れた熱間鍛造用非調質鋼材。
【０００８】（２）成分が更に、Ｎｂ：０.００５〜０.
１０％，を含有する請求項１記載の疲労強度に優れた熱
間鍛造用非調質鋼材。
１０％，を含有する請求項１記載の疲労強度に優れた熱
間鍛造用非調質鋼材。
【０００９】（３）成分が更に、Ｃｒ：０.１０〜１.５
０％，Ｍｏ：０.０５〜１.００％，のうち一種または二
種を含有する請求項１または２記載の疲労強度に優れた
熱間鍛造用非調質鋼材。
０％，Ｍｏ：０.０５〜１.００％，のうち一種または二
種を含有する請求項１または２記載の疲労強度に優れた
熱間鍛造用非調質鋼材。
【００１０】（４）成分が更にＣａ：０.０００５〜０.
００５％，Ｐｂ：０.０４〜０.３０％，のうち一種また
は二種を含有する請求項１または２または３記載の疲労
強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材。
００５％，Ｐｂ：０.０４〜０.３０％，のうち一種また
は二種を含有する請求項１または２または３記載の疲労
強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材。
【００１１】（５）成分が更に、Ｔｅ：０.０１〜０.１
５％，Ｓｅ：０.０１〜０.１５％，Ｂｉ：０.０４〜０.
３％のうち一種または二種以上を含有する請求項１また
は２または３または４記載の疲労強度に優れた熱間鍛造
用非調質鋼材。
５％，Ｓｅ：０.０１〜０.１５％，Ｂｉ：０.０４〜０.
３％のうち一種または二種以上を含有する請求項１また
は２または３または４記載の疲労強度に優れた熱間鍛造
用非調質鋼材。
【００１２】（６）重量比として、Ｃ ：０.１０〜０.
６０％，Ｓｉ：０.００５〜２.００％，Ｍｎ：０.５５
〜２.００％，Ｓ ：０.０１〜０.１０％，Ａｌ：０.０
００５〜０.０５％，Ｖ ：０.３０％超０.７０％以
下，Ｔｉ：０.００３〜０.０５０％，を含有し、更に
Ｎ：０.００８％未満、Ｐ：０.０３５％以下に制限し、
残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を、Ａc3点以
上１２５０℃以下のオーステナイト化温度において鍛造
を行い、その後３００℃まで０.０５℃／秒以上２℃／
秒未満の平均冷却速度で冷却することを特徴とするフェ
ライト・パーライト組織からなる疲労強度に優れた非調
質熱間鍛造品の製造方法。
６０％，Ｓｉ：０.００５〜２.００％，Ｍｎ：０.５５
〜２.００％，Ｓ ：０.０１〜０.１０％，Ａｌ：０.０
００５〜０.０５％，Ｖ ：０.３０％超０.７０％以
下，Ｔｉ：０.００３〜０.０５０％，を含有し、更に
Ｎ：０.００８％未満、Ｐ：０.０３５％以下に制限し、
残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を、Ａc3点以
上１２５０℃以下のオーステナイト化温度において鍛造
を行い、その後３００℃まで０.０５℃／秒以上２℃／
秒未満の平均冷却速度で冷却することを特徴とするフェ
ライト・パーライト組織からなる疲労強度に優れた非調
質熱間鍛造品の製造方法。
【００１３】（７）成分が更に、Ｎｂ：０.００５〜０.
１０％，を含有する請求項６記載の疲労強度に優れた非
調質熱間鍛造品の製造方法。
１０％，を含有する請求項６記載の疲労強度に優れた非
調質熱間鍛造品の製造方法。
【００１４】（８）成分が更に、Ｃｒ：０.１０〜１.５
０％，Ｍｏ：０.０５〜１.００％，のうち一種または二
種を含有する請求項６または７記載の疲労強度に優れた
非調質熱間鍛造品の製造方法。
０％，Ｍｏ：０.０５〜１.００％，のうち一種または二
種を含有する請求項６または７記載の疲労強度に優れた
非調質熱間鍛造品の製造方法。
【００１５】（９）成分が更に、Ｃａ：０.０００５〜
０.００５％，Ｐｂ：０.０４〜０.３０％のうち一種ま
たは二種を含有する請求項６または７または８記載の疲
労強度に優れた非調質熱間鍛造品の製造方法。
０.００５％，Ｐｂ：０.０４〜０.３０％のうち一種ま
たは二種を含有する請求項６または７または８記載の疲
労強度に優れた非調質熱間鍛造品の製造方法。
【００１６】（１０）成分が更に、Ｔｅ：０.０１〜０.
１５％，Ｓｅ：０.０１〜０.１５％，Ｂｉ：０.０４〜
０.３％のうち一種または二種以上を含有する請求項６
または７または８または９記載の疲労強度に優れた非調
質熱間鍛造品の製造方法。
１５％，Ｓｅ：０.０１〜０.１５％，Ｂｉ：０.０４〜
０.３％のうち一種または二種以上を含有する請求項６
または７または８または９記載の疲労強度に優れた非調
質熱間鍛造品の製造方法。
【００１７】以下に、本発明を詳細に説明する。まず、
Ｃは機械部品としての最終製品の強度を増加させ、パー
ライトを増加させるのに有効な元素であるが、０.１０
％未満ではその効果は不十分で、また０.６０％を超え
るとむしろ最終製品の靭性の劣化を招くので、含有量を
０.１０〜０.６０％とした。
Ｃは機械部品としての最終製品の強度を増加させ、パー
ライトを増加させるのに有効な元素であるが、０.１０
％未満ではその効果は不十分で、また０.６０％を超え
るとむしろ最終製品の靭性の劣化を招くので、含有量を
０.１０〜０.６０％とした。
【００１８】次に、Ｓｉは脱酸元素として、またフェラ
イト中に固溶し、固溶体硬化によりフェライトを強化
し、疲労特性を向上させる目的で添加するが、０.００
５％未満ではこれらの効果は不十分であり、一方、２.
００％を超えるとこれらの効果は飽和しむしろ最終製品
の靭性の劣化を招くので、その含有量を０.００５〜２.
００％とした。
イト中に固溶し、固溶体硬化によりフェライトを強化
し、疲労特性を向上させる目的で添加するが、０.００
５％未満ではこれらの効果は不十分であり、一方、２.
００％を超えるとこれらの効果は飽和しむしろ最終製品
の靭性の劣化を招くので、その含有量を０.００５〜２.
００％とした。
【００１９】Ｍｎはパーライト量を増加させ、ラメラー
間隔を狭くすることにより最終製品の強度を増加させる
のに有効な元素であるが、０.５５％未満ではこの効果
は不十分であり、一方、２.００％を超えるとこの効果
は飽和しむしろ最終製品の靭性の劣化を招くので、その
含有量を０.５５〜２.００％とした。
間隔を狭くすることにより最終製品の強度を増加させる
のに有効な元素であるが、０.５５％未満ではこの効果
は不十分であり、一方、２.００％を超えるとこの効果
は飽和しむしろ最終製品の靭性の劣化を招くので、その
含有量を０.５５〜２.００％とした。
【００２０】また、Ｓは鋼中でＭｎＳとして存在し、被
削性の向上および組織の微細化に寄与する。更に切削抵
抗低減により部品の被削性を向上させる。０.０１％未
満ではその効果は不十分である。一方、０.１０％を超
えるとその効果は飽和し、むしろ靭性の劣化および異方
性の増加を招く。以上の理由から、Ｓの含有量を０.０
１〜０.１０％とした。
削性の向上および組織の微細化に寄与する。更に切削抵
抗低減により部品の被削性を向上させる。０.０１％未
満ではその効果は不十分である。一方、０.１０％を超
えるとその効果は飽和し、むしろ靭性の劣化および異方
性の増加を招く。以上の理由から、Ｓの含有量を０.０
１〜０.１０％とした。
【００２１】次に、Ａｌは脱酸元素および結晶粒微細化
元素として添加するが、０.０００５％未満ではその効
果は不十分であり、一方、０.０５％を超えるとその効
果は飽和し、むしろ靭性を劣化させるので、その含有量
を０.０００５〜０.０５％とした。
元素として添加するが、０.０００５％未満ではその効
果は不十分であり、一方、０.０５％を超えるとその効
果は飽和し、むしろ靭性を劣化させるので、その含有量
を０.０００５〜０.０５％とした。
【００２２】さらに本発明においては、炭化物として析
出させ、フェライト地を強化し、疲労特性を向上させる
目的で、Ｖを必須元素として含有させる。しかしなが
ら、Ｖ含有量が０.３０％以下ではその効果は不十分で
あり、一方Ｖ含有量０.７０％超ではその効果は飽和
し、むしろ靭性を劣化させるので、この含有量をＶ：
０.３０〜０.７０％とした。
出させ、フェライト地を強化し、疲労特性を向上させる
目的で、Ｖを必須元素として含有させる。しかしなが
ら、Ｖ含有量が０.３０％以下ではその効果は不十分で
あり、一方Ｖ含有量０.７０％超ではその効果は飽和
し、むしろ靭性を劣化させるので、この含有量をＶ：
０.３０〜０.７０％とした。
【００２３】また、本発明の方法において、オーステナ
イト中でＴｉＮを形成しＮを固定し更に加熱中のオース
テナイト粒粗大化防止のためと炭化物として析出させる
目的で特定量のＴｉを必須元素として添加するが、Ｔｉ
含有量０.００５％未満ではＮ固定のＴｉが不足するた
めＶＮ形成を防止することはできず、またＴｉ含有量
０.０５０％超では粗大ＴｉＮが形成され靭性が大きく
低下するので、Ｔｉ含有量を０.００５〜０.０５０％と
した。
イト中でＴｉＮを形成しＮを固定し更に加熱中のオース
テナイト粒粗大化防止のためと炭化物として析出させる
目的で特定量のＴｉを必須元素として添加するが、Ｔｉ
含有量０.００５％未満ではＮ固定のＴｉが不足するた
めＶＮ形成を防止することはできず、またＴｉ含有量
０.０５０％超では粗大ＴｉＮが形成され靭性が大きく
低下するので、Ｔｉ含有量を０.００５〜０.０５０％と
した。
【００２４】更に本発明では、Ｎを０.００８％以下に
制限することを特徴とする。ＮはＶと窒化物を形成しや
すい元素であるが、鋼中溶解度の小さいＶＮを形成して
しまうと、加熱時に鋼中に固溶させることができず、フ
ェライト変態時に析出強化を図ることができない。鋼中
溶解度積の小さいＶの炭化物の析出強化を有効に活用す
るために、Ｎを０.００８％未満に制限する。
制限することを特徴とする。ＮはＶと窒化物を形成しや
すい元素であるが、鋼中溶解度の小さいＶＮを形成して
しまうと、加熱時に鋼中に固溶させることができず、フ
ェライト変態時に析出強化を図ることができない。鋼中
溶解度積の小さいＶの炭化物の析出強化を有効に活用す
るために、Ｎを０.００８％未満に制限する。
【００２５】一方、Ｐは鋼中で粒界偏析や中心偏析を起
こし、靭性劣化の原因となる。特にＰが０.０３５％を
超えると靭性の劣化が顕著となるため、０.０３５％以
下とした。
こし、靭性劣化の原因となる。特にＰが０.０３５％を
超えると靭性の劣化が顕著となるため、０.０３５％以
下とした。
【００２６】請求項(２)は更に析出強化を活用すること
により、耐久比向上を図ったものである。そのためＮｂ
を添加するが、０.００５％未満では析出強化は期待で
きず、また０.１０％超ではこの効果は飽和し、コスト
高になるばかりでなく、靭性の低下にもつながるので、
Ｎｂ添加量は０.００５〜０.１０％とした。
により、耐久比向上を図ったものである。そのためＮｂ
を添加するが、０.００５％未満では析出強化は期待で
きず、また０.１０％超ではこの効果は飽和し、コスト
高になるばかりでなく、靭性の低下にもつながるので、
Ｎｂ添加量は０.００５〜０.１０％とした。
【００２７】請求項(３)は強度の向上、特に重要保安部
品等を使用することができるように、強度、靭性両方の
向上を図ったものである。そのためＣｒ、Ｍｏを添加す
る。Ｃｒは、フェライト地を強化し最終製品の強度を増
加させるのに有効な元素である。含有量０.１０％未満
ではその効果はなく、また１.５０％超では硬度が高く
なりすぎ、靭性の低下を招き、また経済性の点で好まし
くないためその含有量を０.１０〜１.５０％とした。ま
たＭｏも最終製品の強度を増加させるのに有効な元素で
あるが、含有量０.０５％未満ではその効果はなく、ま
た１.００％超では硬さの増加を招き、また経済性の点
で好ましくないためその含有量を０.０５〜１.００％と
した。
品等を使用することができるように、強度、靭性両方の
向上を図ったものである。そのためＣｒ、Ｍｏを添加す
る。Ｃｒは、フェライト地を強化し最終製品の強度を増
加させるのに有効な元素である。含有量０.１０％未満
ではその効果はなく、また１.５０％超では硬度が高く
なりすぎ、靭性の低下を招き、また経済性の点で好まし
くないためその含有量を０.１０〜１.５０％とした。ま
たＭｏも最終製品の強度を増加させるのに有効な元素で
あるが、含有量０.０５％未満ではその効果はなく、ま
た１.００％超では硬さの増加を招き、また経済性の点
で好ましくないためその含有量を０.０５〜１.００％と
した。
【００２８】請求項(４)は、鍛造後の部品の被削性向上
を図ったものである。そのためＣａ，Ｐｂを添加する。
Ｐｂは鋼中で低融点の金属介在物として存在し、部品の
被削性を向上させる元素である。含有量０.０４％未満
ではその効果はなく、また０.３％超では、熱間、温間
での加工性を損なうため、その含有量を０.０４〜０.３
％とした。またＣａも軟質介在物を形成し、被削性の向
上に寄与する元素である。０.０００５％未満ではその
効果はなく、０.００５％超ではむしろ介在物は硬質化
してしまうため、その含有量を０.０００５〜０.００５
％とした。Ｃａ添加の場合、望ましくはＡｌ添加量を
０.００２％以下とする。
を図ったものである。そのためＣａ，Ｐｂを添加する。
Ｐｂは鋼中で低融点の金属介在物として存在し、部品の
被削性を向上させる元素である。含有量０.０４％未満
ではその効果はなく、また０.３％超では、熱間、温間
での加工性を損なうため、その含有量を０.０４〜０.３
％とした。またＣａも軟質介在物を形成し、被削性の向
上に寄与する元素である。０.０００５％未満ではその
効果はなく、０.００５％超ではむしろ介在物は硬質化
してしまうため、その含有量を０.０００５〜０.００５
％とした。Ｃａ添加の場合、望ましくはＡｌ添加量を
０.００２％以下とする。
【００２９】請求項(５)も、鍛造後の部品の被削性向上
を図ったものである。そのためＴｅ，Ｓｅ，Ｂｉを添加
する。Ｔｅ，Ｓｅは切削抵抗低減させ、被削性の向上に
寄与する元素である。０.０１％未満ではその効果はほ
とんどなく、０.１５％超では機械的性質を劣化させ、
特に異方性が顕著となるため、その含有量を０.０１〜
０.１５％とした。Ｂｉは鋼中で低融点の金属介在物と
して存在し、部品の被削性を向上させる元素である。含
有量０.０４％未満ではその効果はなく、また０.３％超
では熱間、温間での加工性を損なうため、その含有量を
０.０４〜０.３％とした。
を図ったものである。そのためＴｅ，Ｓｅ，Ｂｉを添加
する。Ｔｅ，Ｓｅは切削抵抗低減させ、被削性の向上に
寄与する元素である。０.０１％未満ではその効果はほ
とんどなく、０.１５％超では機械的性質を劣化させ、
特に異方性が顕著となるため、その含有量を０.０１〜
０.１５％とした。Ｂｉは鋼中で低融点の金属介在物と
して存在し、部品の被削性を向上させる元素である。含
有量０.０４％未満ではその効果はなく、また０.３％超
では熱間、温間での加工性を損なうため、その含有量を
０.０４〜０.３％とした。
【００３０】次に、本発明において、加熱温度、冷却速
度を限定した理由について述べる。まず、加熱温度の下
限をＡｃ3変態点としたのは、Ａｃ3変態点未満の加熱温
度では、組織はフェライトとオーステナイトの混合であ
り、Ｖ炭化物を十分にオーステナイト中に固溶させるこ
とができず、冷却時にフェライト中へのＶ炭化物の析出
を有効に使えないためである。また加熱温度の上限を１
２５０℃以下としたのは、１２５０℃超の加熱温度では
オーステナイト結晶粒が粗大化し始め、更に鋼材表面の
脱炭も激しくなり、鍛造後の機械部品の疲労強度が大幅
に低下するためである。
度を限定した理由について述べる。まず、加熱温度の下
限をＡｃ3変態点としたのは、Ａｃ3変態点未満の加熱温
度では、組織はフェライトとオーステナイトの混合であ
り、Ｖ炭化物を十分にオーステナイト中に固溶させるこ
とができず、冷却時にフェライト中へのＶ炭化物の析出
を有効に使えないためである。また加熱温度の上限を１
２５０℃以下としたのは、１２５０℃超の加熱温度では
オーステナイト結晶粒が粗大化し始め、更に鋼材表面の
脱炭も激しくなり、鍛造後の機械部品の疲労強度が大幅
に低下するためである。
【００３１】鍛造後の冷却速度の上限を２℃／秒とする
のは、これ以上の冷却速度では組織に転位密度の高いベ
イナイトが混入し疲労強度が低下し、また疲労特性向上
のためのフェライト中へのＶ炭化物の析出が十分に行わ
れないためである。冷却速度の下限を０.０５℃／秒と
するのは、これ未満の冷却速度では粗大フェライト粒が
形成され靭性の大幅な低下が生じたり、オーステナイト
中でＶ、Ｔｉの炭化物が析出し始めるので、フェライト
中で析出するＶ、Ｔｉの炭化物量が減少することにな
り、十分な疲労強度が得られないためである。また冷却
速度を規定する範囲を鍛造温度〜３００℃としたのは、
３００℃以下で冷却速度を制御しても、組織、機械的性
質に実質的な変化は生じないためである。以下に、本発
明の効果を実施例により、さらに具体的に示す。
のは、これ以上の冷却速度では組織に転位密度の高いベ
イナイトが混入し疲労強度が低下し、また疲労特性向上
のためのフェライト中へのＶ炭化物の析出が十分に行わ
れないためである。冷却速度の下限を０.０５℃／秒と
するのは、これ未満の冷却速度では粗大フェライト粒が
形成され靭性の大幅な低下が生じたり、オーステナイト
中でＶ、Ｔｉの炭化物が析出し始めるので、フェライト
中で析出するＶ、Ｔｉの炭化物量が減少することにな
り、十分な疲労強度が得られないためである。また冷却
速度を規定する範囲を鍛造温度〜３００℃としたのは、
３００℃以下で冷却速度を制御しても、組織、機械的性
質に実質的な変化は生じないためである。以下に、本発
明の効果を実施例により、さらに具体的に示す。
【００３２】
【実施例】表１〜３に示す化学成分の鋼を高周波炉にて
溶製し、１５０ｋｇのインゴットに鋳造した。これから
試験片を切り出し、表４〜６に示す条件で鍛造を行っ
た。それらの材料の中央部よりＪＩＳ１４号引張試験
片、ＪＩＳ３号衝撃試験片、ＪＩＳ１号回転曲げ試験
片、およびドリル穴あけ試験片を採取し、引張強度、−
５０℃シャルピー衝撃値、疲労強度、および被削性を求
めた。
溶製し、１５０ｋｇのインゴットに鋳造した。これから
試験片を切り出し、表４〜６に示す条件で鍛造を行っ
た。それらの材料の中央部よりＪＩＳ１４号引張試験
片、ＪＩＳ３号衝撃試験片、ＪＩＳ１号回転曲げ試験
片、およびドリル穴あけ試験片を採取し、引張強度、−
５０℃シャルピー衝撃値、疲労強度、および被削性を求
めた。
【００３３】被削性の評価にはＶL1000という指標を使
用した。送り速度０.３３ｍｍ／ｓのドリル(材質：ＳＫ
Ｈ５１−φ３ｍｍ)の周速を種々変化させ、各速度にお
いてドリルが切削不能になる総穴深さを求め、周速−ド
リル寿命曲線を作成し、ドリル寿命が１０００ｍｍとな
る最大速度をＶL1000と規定し、被削性の評価基準とし
た。表４〜６に各鋼材の材質特性の本発明と比較例を対
比して示す。
用した。送り速度０.３３ｍｍ／ｓのドリル(材質：ＳＫ
Ｈ５１−φ３ｍｍ)の周速を種々変化させ、各速度にお
いてドリルが切削不能になる総穴深さを求め、周速−ド
リル寿命曲線を作成し、ドリル寿命が１０００ｍｍとな
る最大速度をＶL1000と規定し、被削性の評価基準とし
た。表４〜６に各鋼材の材質特性の本発明と比較例を対
比して示す。
【００３４】表４に示すように、比較例において本発明
の成分、鍛造方法から外れた鋼Ｎｏ．１〜７で降伏比で
最高値０.７０、耐久比で最高値０.４５と低く、共に本
発明の下限値に達しなかった。これに比べ、鋼Ｎｏ.８
〜３７で本発明の第６〜第８発明法による鍛造では、例
えば第６発明法の鋼Ｎｏ.９の降伏比０.８５、耐久比
０.５９や、鋼Ｎｏ.１７の降伏比０.８２、耐久比０.５
９や、第７発明法の鋼Ｎｏ.２７の降伏比０.７６、耐久
比０.５６や、第８発明法の鋼Ｎｏ.３１の降伏比０.８
６、耐久比０.５６や、鋼Ｎｏ.３６の降伏比０.７９、
耐久比０.５９のように降伏比、耐久比共に比較法を大
きく上回っている。
の成分、鍛造方法から外れた鋼Ｎｏ．１〜７で降伏比で
最高値０.７０、耐久比で最高値０.４５と低く、共に本
発明の下限値に達しなかった。これに比べ、鋼Ｎｏ.８
〜３７で本発明の第６〜第８発明法による鍛造では、例
えば第６発明法の鋼Ｎｏ.９の降伏比０.８５、耐久比
０.５９や、鋼Ｎｏ.１７の降伏比０.８２、耐久比０.５
９や、第７発明法の鋼Ｎｏ.２７の降伏比０.７６、耐久
比０.５６や、第８発明法の鋼Ｎｏ.３１の降伏比０.８
６、耐久比０.５６や、鋼Ｎｏ.３６の降伏比０.７９、
耐久比０.５９のように降伏比、耐久比共に比較法を大
きく上回っている。
【００３５】更に被削性を向上させた鋼Ｎｏ.８〜３７
での本発明の第６〜第８発明法では、例えば第９発明法
の鋼Ｎｏ.４３の引張強度９３.８kgf/mm2で降伏比０.８
１、耐久比０.５８に達しながらＶL1000２４.８ｍ／min
を有し、第１０発明法の鋼Ｎｏ.５６の引張強度９７.７
kgf/mm2で降伏比０.７５、耐久比０.６０に達しなが
ら、ＶL1000４６.１ｍ／minを有し、比較例に比べて降
伏比、耐久比、被削性共に上回っている。
での本発明の第６〜第８発明法では、例えば第９発明法
の鋼Ｎｏ.４３の引張強度９３.８kgf/mm2で降伏比０.８
１、耐久比０.５８に達しながらＶL1000２４.８ｍ／min
を有し、第１０発明法の鋼Ｎｏ.５６の引張強度９７.７
kgf/mm2で降伏比０.７５、耐久比０.６０に達しなが
ら、ＶL1000４６.１ｍ／minを有し、比較例に比べて降
伏比、耐久比、被削性共に上回っている。
【００３６】このように本発明法によると引張強度７
０.８〜９７.７ｋｇｆ／ｍｍ2で、降伏比０.７５〜０.
８９、耐久比０.５１〜０.６０を得ることができ、比較
法より高い降伏比、耐久比を有し、更に比較鋼と同等以
上の被削性を有することがわかる。
０.８〜９７.７ｋｇｆ／ｍｍ2で、降伏比０.７５〜０.
８９、耐久比０.５１〜０.６０を得ることができ、比較
法より高い降伏比、耐久比を有し、更に比較鋼と同等以
上の被削性を有することがわかる。
【００３７】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明法を用いれ
ば、高降伏強度、高疲労強度を有する非調質熱間鍛造品
の製造が可能であり、機械構造部品の軽量化が可能とな
り、産業上の効果は極めて顕著なるものがある。
ば、高降伏強度、高疲労強度を有する非調質熱間鍛造品
の製造が可能であり、機械構造部品の軽量化が可能とな
り、産業上の効果は極めて顕著なるものがある。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
【００４１】
【表４】
【００４２】
【表５】
【００４３】
【表６】
Claims (10)
- 【請求項１】重量比として、 Ｃ ：０.１０〜０.６０％，Ｓｉ：０.００５〜２.００
％，Ｍｎ：０.５５〜２.００％，Ｓ ：０.０１〜０.１
０％，Ａｌ：０.０００５〜０.０５％，Ｖ ：０.３０
％超０.７０％以下，Ｔｉ：０.００３〜０.０５０％，
を含有し、更にＮ：０.００８％未満、Ｐ：０.０３５％
以下に制限し、残部が鉄および不可避的不純物からなる
ことを特徴とする疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼
材。 - 【請求項２】成分が更に、 Ｎｂ：０.００５〜０.１０％，を含有する請求項１記載
の疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材。 - 【請求項３】成分が更に、 Ｃｒ：０.１０〜１.５０％，Ｍｏ：０.０５〜１.００
％，のうち一種または二種を含有する請求項１または２
記載の疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材。 - 【請求項４】成分が更に、 Ｃａ：０.０００５〜０.００５％，Ｐｂ：０.０４〜０.
３０％，のうち一種または二種を含有する請求項１また
は２または３記載の疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質
鋼材。 - 【請求項５】成分が更に、 Ｔｅ：０.０１〜０.１５％，Ｓｅ：０.０１〜０.１５
％，Ｂｉ：０.０４〜０.３％のうち一種または二種以上
を含有する請求項１または２または３または４記載の疲
労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材。 - 【請求項６】重量比として、 Ｃ ：０.１０〜０.６０％，Ｓｉ：０.００５〜２.００
％，Ｍｎ：０.５５〜２.００％，Ｓ ：０.０１〜０.１
０％，Ａｌ：０.０００５〜０.０５％，Ｖ ：０.３０
％超０.７０％以下，Ｔｉ：０.００３〜０.０５０％，
を含有し、更にＮ：０.００８％未満、Ｐ：０.０３５％
以下に制限し、残部が鉄および不可避的不純物からなる
鋼を、Ａc3点以上１２５０℃以下のオーステナイト化温
度において鍛造を行い、その後３００℃まで０.０５℃
／秒以上２℃／秒未満の平均冷却速度で冷却することを
特徴とするフェライト・パーライト組織からなる疲労強
度に優れた非調質熱間鍛造品の製造方法。 - 【請求項７】成分が更に、 Ｎｂ：０.００５〜０.１０％，を含有する請求項６記載
の疲労強度に優れた非調質熱間鍛造品の製造方法。 - 【請求項８】成分が更に、 Ｃｒ：０.１０〜１.５０％，Ｍｏ：０.０５〜１.００
％，のうち一種または二種を含有する請求項６または７
記載の疲労強度に優れた非調質熱間鍛造品の製造方法。 - 【請求項９】成分が更に、 Ｃａ：０.０００５〜０.００５％，Ｐｂ：０.０４〜０.
３０％，のうち一種または二種を含有する請求項６また
は７または８記載の疲労強度に優れた非調質熱間鍛造品
の製造方法。 - 【請求項１０】成分が更に、 Ｔｅ：０.０１〜０.１５％，Ｓｅ：０.０１〜０.１５
％，Ｂｉ：０.０４〜０.３％のうち一種または二種以上
を含有する請求項６または７または８または９記載の疲
労強度に優れた非調質熱間鍛造品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18423893A JP3327635B2 (ja) | 1993-04-23 | 1993-07-26 | 疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材及びその鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-97567 | 1993-04-23 | ||
| JP9756793 | 1993-04-23 | ||
| JP18423893A JP3327635B2 (ja) | 1993-04-23 | 1993-07-26 | 疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材及びその鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH073386A true JPH073386A (ja) | 1995-01-06 |
| JP3327635B2 JP3327635B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=26438728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18423893A Expired - Fee Related JP3327635B2 (ja) | 1993-04-23 | 1993-07-26 | 疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材及びその鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3327635B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998054372A1 (fr) * | 1997-05-26 | 1998-12-03 | Nippon Steel Corporation | Acier non trempe pour structure mecanique |
| JP2000282169A (ja) * | 1999-04-02 | 2000-10-10 | Nippon Steel Corp | 鍛造性と被削性に優れる鋼 |
| KR20010059686A (ko) * | 1999-12-30 | 2001-07-06 | 이계안 | 프레스 소입에 의해 베이나이트 조직을 갖는 강 조성물 |
| JP2008240130A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 非調質鋼材 |
| JP2011195858A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 直接切削用熱間圧延鋼材およびその製造方法 |
| US10260123B2 (en) | 2014-07-03 | 2019-04-16 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Rolled steel bar for machine structural use and method of producing the same |
| US10266908B2 (en) | 2014-07-03 | 2019-04-23 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Rolled steel bar for machine structural use and method of producing the same |
| JP2020147786A (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 熱間鍛造非調質部品とその製造方法、および熱間鍛造非調質部品用鋼材 |
| JP2020147810A (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 非調質鍛造用鋼および非調質鍛造部品 |
| CN114959500A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-08-30 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种Nb-Ti复合强化中碳胀断连杆用非调质钢及生产的胀断连杆和控锻控冷工艺 |
| CN115261734A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-11-01 | 中天钢铁集团有限公司 | 一种工程机械用高均质非调质钢及生产方法 |
-
1993
- 1993-07-26 JP JP18423893A patent/JP3327635B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998054372A1 (fr) * | 1997-05-26 | 1998-12-03 | Nippon Steel Corporation | Acier non trempe pour structure mecanique |
| US6036790A (en) * | 1997-05-26 | 2000-03-14 | Nippon Steel Corporation | Non-tempered steel for mechanical structure |
| JP2000282169A (ja) * | 1999-04-02 | 2000-10-10 | Nippon Steel Corp | 鍛造性と被削性に優れる鋼 |
| KR20010059686A (ko) * | 1999-12-30 | 2001-07-06 | 이계안 | 프레스 소입에 의해 베이나이트 조직을 갖는 강 조성물 |
| JP2008240130A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 非調質鋼材 |
| JP2011195858A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 直接切削用熱間圧延鋼材およびその製造方法 |
| US10260123B2 (en) | 2014-07-03 | 2019-04-16 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Rolled steel bar for machine structural use and method of producing the same |
| US10266908B2 (en) | 2014-07-03 | 2019-04-23 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Rolled steel bar for machine structural use and method of producing the same |
| JP2020147786A (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 熱間鍛造非調質部品とその製造方法、および熱間鍛造非調質部品用鋼材 |
| JP2020147810A (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 非調質鍛造用鋼および非調質鍛造部品 |
| CN114959500A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-08-30 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种Nb-Ti复合强化中碳胀断连杆用非调质钢及生产的胀断连杆和控锻控冷工艺 |
| CN114959500B (zh) * | 2022-06-29 | 2023-05-09 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种Nb-Ti复合强化中碳胀断连杆用非调质钢及生产的胀断连杆和控锻控冷工艺 |
| CN115261734A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-11-01 | 中天钢铁集团有限公司 | 一种工程机械用高均质非调质钢及生产方法 |
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|---|---|
| JP3327635B2 (ja) | 2002-09-24 |
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