JPH0765140B2

JPH0765140B2 - 冷間鍛造用肌焼鋼

Info

Publication number: JPH0765140B2
Application number: JP61249144A
Authority: JP
Inventors: 龍実瓜田; 勝典高田; 憲二礒川
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1986-10-20
Filing date: 1986-10-20
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPS63103052A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は肌焼鋼に係り、特に冷間鍛造用素材として好適
な肌焼鋼に関するものである。

（従来の技術）自動車、各種機械の動力伝達用部品等には、その用途上
必要とする機械的性質を得るために肌焼鋼が広く用いら
れている。これは、成形加工された前記部品に浸炭或い
は浸炭窒化等の表面硬化処理を施して、表面の強度、耐
摩耗性及び耐ピッチング性と芯部の強度及び靭性向上に
よって所要特性を得るためである。

ところで、前記部品は肌焼鋼を加工して製造されるが、
その代表的な加工法としては、熱間鍛造、冷間鍛造が一
般に知られている。熱間鍛造は成形荷重が小さく、また
変形能が優れているが、スケールの発生、脱炭及び仕上
がり精度に問題があり、一方、冷間鍛造には、成形荷重
が大きく、変形能が劣っているという問題がある。

後者の冷間鍛造においては、圧延材又は焼ならし材をそ
のまま冷間鍛造すると、成形荷重が大きく、また変形能
が低いという問題があるため、通常、炭化物を球状化さ
せて硬さを低下させる球状化焼なまし処理を施した後、
冷間鍛造を行なうが、その後の浸炭処理において結晶粒
が粗大化し易いという問題がある。

このように結晶粒が粗大化すると、部品の機械的性質、
特に靭性や疲労強度が劣化し、また、結晶粒が部分的に
粗大化した混粒或いは異常成長が生じると前記問題に重
畳して熱処理歪が大きくなるという問題も発生する。こ
のため、浸炭処理後の結晶粒はNo.7よりも細粒にするこ
とが好ましいと云われている。

（発明の目的）本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであって、冷間鍛造による加工法において冷間
鍛造性に優れ、かつ、鍛造部品の表面硬化処理による結
晶粒の粗大化を効果的に防止でき、必要に応じて更に強
度、靭性、被削性等も向上し得る冷間鍛造用肌焼鋼を提
供することを目的とするものである。

（発明の構成）上記目的を達成するため、本発明者は、従来の肌焼鋼を
化学成分面から再検討を加え、結晶粒の粗大化をもたら
す原因について分析し、その対策を見出すべく鋭意研究
を重ねた結果、特に適量のNbの添加とＮ量の規制によっ
て結晶粒の粗大化を防止できるとの知見を得、更に詳細
に化学成分を検討し、ここに本発明をなしたものであ
る。

すなわち、本発明は、C:0.10〜0.25％、Si≦0.15％、Mn
≦0.6％、Ti≦0.05％、B:0.0005〜0.0050％、solAl:0.0
15〜0.050％、Ｎ≦0.008％及びNb:0.01〜0.20％を含
み、更に必要に応じてCr≦1.5％、Mo≦0.5％及びNi≦３
％のうちの１種又は２種以上を含み、残余が実質的にFe
よりなることを特徴とする冷間鍛造性と冷間鍛造後の表
面硬化処理時の耐結晶粒粗大化性に優れた冷間鍛造用肌
焼鋼を要旨とするものである。

以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明の肌焼鋼における化学成分の限定理由を説
明する。

Ｃは部品の芯部強度を確保するために0.10％以上必要で
あるが、多すぎると冷間鍛造性を劣化させるので、0.25
％を上限とする。

Siは脱酸のために必要とするが、0.15％を超えると鍛造
時に割れ等が発生して冷間鍛造性を劣化するので、0.15
％以下とする。

MnはSiと同様、脱酸作用元素として添加するが、多すぎ
ると冷間鍛造性の劣化をもたらすので、0.6％以下とす
る。

Ｂは焼入性を向上すると共に芯部強度を増大する元素で
あり、そのためには0.0005％以上を必要とするが、多す
ぎると靭性の劣化をもたらすので、0.0050％を上限とす
る。

Tiは鋼中のＮをTiNで固定してBNの生成を阻止するため
上記、Ｂ添加による焼入性向上を安定化させる作用があ
るが、多すぎると靭性や冷間鍛造性の劣化をもたらすの
で、0.05％以下で添加する。

solAlは脱酸のために0.015％以上必要であるが、多すぎ
るとAlNが局部的に凝集し、混粒又は異常成長が発生し
易くなるので、結晶粒の粗大化を防止するために0.050
％を上限とする。

Ｎは低いほどよく、多いとsolAlと結合してAlNを生成
し、AlNの凝集により結晶粒が異常成長するので、これ
を防止するために0.008％以下に規制する必要がある。

Nbは冷間鍛造後に行なう浸炭、浸炭窒化等の表面硬化処
理時に結晶粒が粗大化するのを防止するのに有効な元素
であり、そのためには0.01％以上を添加する必要があ
る。しかし、多すぎると冷間鍛造性を劣化させるので、
上限を0.20％とする。

上記の必須成分のほか、以下に示す元素を必要に応じて
添加することができる。

Ni、Cr、Moは強度を向上させる元素であり、添加すると
きはそれらの１種又は２種以上をNi≦３％、Cr≦1.5
％、Mo≦0.5％の範囲で添加する。各元素とも上限を超
えて多量に添加すると冷間鍛造性の劣化を招くと共にコ
スト高をもたらすので好ましくない。

上記化学成分を有する肌焼鋼は、鋼塊或いは鋳片として
冷間鍛造に供された後、浸炭、浸炭窒化等の表面硬化処
理が施されるが、冷間鍛造性に優れ、しかも表面硬化処
理で結晶粒は粗大化せず、混粒がなく、整細粒の組織を
得ることができる。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例）第１表に示す化学成分（wt％）の各種肌焼鋼を50kg真空
溶解炉で溶製し、それぞれ50kg鋼塊とした後、1200℃で
32mmφ×1000mmの丸棒に鍛伸した。鍛伸後、32mmφ×10
0mmに切り出し、これを760℃×8hrの加熱後、30℃/hrの
冷却速度で冷却する球状化焼なまし処理を施し、供試材
とした。

これらの供試材について、まず単純圧縮試験により割れ
が発生するまでの限界圧縮率を求めた。その結果を第２
表に示す。

また上記圧縮試験片についてオーステナイト結晶粒粗大
化温度を測定した。この測定では、冷間鍛造後の浸炭処
理温度域850〜1050℃に0.5hr保持して水冷し、オーステ
ナイト結晶粒度No.5以下の粗粒が観察され始めた温度を
オーステナイト結晶粒粗大化温度とした。その結果を第
３表に示す。

第２表から明らかなように、比較例の肌焼鋼は限界圧縮
率が低いのに対し、本発明例の肌焼鋼はいずれも80％を
超える値を示し、良好な例間鍛造性を示した。

また、第３表に示す如く、オーステナイト結晶粒粗大化
温度についても、本発明例の肌焼鋼はいずれも975℃を
超える温度を示し、耐結晶粒粗大化性に優れている。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、冷間鍛造による
加工法において割れ等の欠陥が発生せず、鍛造後の表面
硬化処理でも結晶粒の粗大化を極めて効果的に防止する
ことができるので、従来のような冷間鍛造材に生ずる部
品の機械的性質の劣化、熱処理歪等の問題を解消するこ
とができ、更に必要に応じて強度、靭性の向上も可能で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で（以下、同じ）、C:0.10〜0.25
％、Si≦0.15％、Mn≦0.6％、Ti≦0.05％、B:0.0005〜
0.0050％、solAl:0.015〜0.050％、Ｎ≦0.008％及びNb:
0.01〜0.20％を含み、残余が実質的にFeよりなることを
特徴とする冷間鍛造性と冷間鍛造後の表面硬化処理時の
耐結晶粒粗大化性に優れた冷間鍛造用肌焼鋼。
【請求項２】C:0.10〜0.25％、Si≦0.15％、Mn≦0.6
％、Ti≦0.05％、B:0.0005〜0.0050％、solAl:0.015〜
0.050％、Ｎ≦0.008％及びNb:0.01〜0.20％を含み、更
にCr≦1.5％、Mo≦0.5％及びNi≦３％のうちの１種又は
２種以上を含み、残余が実質的にFeからなることを特徴
とする冷間鍛造性と冷間鍛造後の表面硬化処理時の耐結
晶粒粗大化性に優れた冷間鍛造用肌焼鋼。