JPS60103161A - 熱間鍛造用非調質棒鋼 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は機械部品等の製造において、熱間鍛造後の焼入
焼戻処理を行うことなく、放冷のままで高靭性の得られ
る熱間鍛造用非調質棒鋼に関するものである。

〔従来技術〕

一般に自動車部品等の機械部品は棒鋼から熱間鍛造で成
形後焼入・焼戻・（調質）処理し切削加工して製造され
るものが多い。このような部品製造において、省エネル
ギー、部品製造コスト低減を目的に、熱間＃２造後の余
熱を利用した鍛造直接焼入あるいは、Ｖ、Ｎｂ等の析出
硬化を利用した非調質調停が鍛造後の熱処理の簡省略技
術としてこれらの非１．！！質＃は、焼入・焼戻処理を
省略することから効果的な省エネルギーが図れ徐々に実
用化されつつある。

しかし、これらのＶ　、　Ｎｂ　等のいわゆるマ・ｆク
ロアロイイング技術を利用した非調質鋼は、基地の金属
組織がフェライト−パーライト組織であル。

又、性格上熱間鍛造後、放冷のままで使用されるため結
晶粒が粗大であるので靭性が低く、その適用範囲は限定
され、重要保安部品である足廻シ部品等には使用されて
いないのが現状である。即ち、従来の非調質鋼の場合、
鍛造方法、物品の大きさ、強度レベル等によシ異るが、
ＪＩＳ３号試験片による２５℃の衝撃値は５　Ｋｙ−ｍ
／ｃｔＡ以下と低いのが突状である。鍛造加熱混度全下
げる等によ多結晶るが、そうすると型への充満度、型の
寿命等の別の問題が生じてくる、 〔発明の目的〕 本発明は上記の従来の非調質鋼がもつ問題点を解決し、
熱間鍛造後放冷のままで高靭性の４ｐられる熱間鍛造用
非調質鋼倖を提供せんとするものである。

〔発明の構成１作用〕 而して、本発明の要旨−は重量係でａ　：　０．０５〜
０．１５　％　、Ｓｉ　：　０．１０〜１．０　０　％
　、　Ｍｎ　：　０．６０−　３．０　０　％　、’Ｏ
ｒ＋Ｍｎ’：　２．２０＝５．９０９ら　。

Ａｔ：　０．０１−０．０５％を含み残部は実質的にＦ
ｅよシなる熱間鍛造後放冷のままで高靭性の得られる熱
間鍛造用非調質棒鋼である。

上記本発明の詳細な説明に先立ち、本発明の非調質棒鋼
に到達するまでの経過について述べる。

先ず本発明者らは、従来の熱間鍛造用非調質鋼と比較し
て飛躍的に高い靭性が得られる高靭性型の熱鍛非調質棒
鋼を開発−すべく次のような実験を行った。即ち、供試
材として重３％でｃ　：　ｏ、ｏ　５〜０．２０’ｆ＋
、Ｍｎ：０．６０〜３．００％、　Ｏｒ　：１．００〜
４．００％、　Ｓｉ　：　０．１０〜１．００％、　Ａ
ｔ：　０１０１〜０．０５％、残りは実質的にＦｅであ
る鍋を３００Ｋｑ高周波電気炉で溶製し、鍛造で直径３
０〜７０腑の棒鋼とした。棒秦を１２５０℃に加熱放冷
して熱間鍛造シミュレーション試験を行った。このよう
な試艙ヲ行った材料よル試験片を採取し、機械的特性を
検討した。

なお、このようなシミュレーション試験と後述実施例で
述べるような実物鍛造試験結果とは、よく一致しており
、このシミュレーション試験は妥当なものである。

そして鋼中Ｃ量とシミュレーション試験後の引張強さの
関係を示す＠１図を得た。本発明の対象となる機械部品
は、引張強さで７０〜９０　Ｋｇ／＋ｕ’であるので、
第１図から０は０．０５〜０．１５％必要であることが
わかった。

さらに、　Ｏｒ　、　Ｍｎの影響について検討した結果
。

Ｏｒ　＋　Ｍｎ≧２．２０％で引張強さに対して次の０
式のような回帰式を得た。

σＢ（’ｆ／＊ｇ’）’＝３２５Ｘ（’１０）＋１１Ｘ
（（係Ｏｒ’）＋（％Ｍｎ　）　）　＋　８．９　・・
・・・・・・・・・・・・・■そして［Ｆ］式と上述の
Ｃが０．０５〜０．１５１の範囲との関係から、引張強
さ７０〜９０〜／黙３全得るにはＣｒ　＋　Ｍｎ　ｌｄ
　２．２０〜５．９０％にコントロールすることが必要
であることを見出した。

以上の知見をもとに８ｉ　：　０．１０〜１．００％。

Ａｔ：　０．０１〜０．０５％を含む鋼においては、０
：０．０５〜０．１５　’１６　、　Ｏｒ＋Ｍｎ　：　
２．２０〜！５．９０％。

残部は実質的にＦｅであれば熱間鍛造後放冷のままで引
張強さ７０〜９０　Ｋｆ／ｍａ’　、衝撃値５１（ｆ−
ｍ／ｃＪ以上が得られることを見出し本発明を成した。

以下本発明の詳細な説明する。

０は製品の強度を決める元素の１つであシ、０．０５−
未満では引張強さが小さくなシ、又強度を出すために必
要な合金元素の量が必然的に多く＆Ｄ不経済であるので
０．０５％以上とした。一方０．１５％を超すと強度が
高くなり過ぎ、かつ靭性が低下するので０．１５　％　
’ｅ上限とした。

Ｓｉは脱酸に必要な元素で　０．１０％以上必要である
。又、多聞・に添加しても強度が８璧以上に高くなるの
で１．００％を上限とした。

Ｍｎは脱酸および上述の如＜　ｏ　、　Ｏｒと共に製品
の強度・靭性を支配する元素であると同時に、鋼中Ｓと
結びついてＭＩＩＳとなシ、鋼の熱間加工時の脆化を防
止するために必要であり、そのため０．６０％以上必要
である。又３．００％を超すと被剛性の低下および製造
上の困難さが増すので３．００１を上限とする。

Ｏｒは上述の如（０、Ｍｎと共に製品の強度・靭性を調
節するため必要で、Ｏｒ　＋　ＭＨの量で２．２０〜５
．９０％になるよう添加する必要がある。Ｏｒ＋Ｍｎ　
の量は必要な強度・靭性を得るため厳密にコントロール
しなければなら力い。Ｏｒ　＋　ＭｎＯ量が２．２０％
未満では靭性が低下する。又０　＋　ＭｎＯ量が５．９
０係を超えると強度が高くなル過ぎるため上限を５．９
０％とした。

Ａｔ　は脱酸剤として又、結晶粒コントロールのため、
０．０１〜０．０５％必要である。０．Ｏ１係未満では
脱酸、結晶粒コントロールを行う量としては不十分であ
ル一方０．０５％超えて添加しても不経済であるので、
上限’ｔ　Ｏ，０５％とした。

なお、上記成分の他に、被剛性の向上を図るため４０．
０７％までの８１あるいは０．３％までのＰｂを添加し
てもよい。

次に本発明鋼の使用方法について述べる。本発明鋼は基
地の組織そのものの靭性が高くなるよう成分設計されて
いるため、熱間鍛造の条件については、細かい管理を必
要とせず、通常の加熱条件で加熱し鍛造を行えばよい。

留意すべき点は、冷却手段である。本発明鋼を鍛造後部
品どおしが重な）合わないよう一つ一つ離して例えばコ
ンペア上で冷却するといった配慮をして放冷・空冷を行
えばよい。具体的には８００℃〜４００Ｃの変態区間１
１２０℃〜１２℃／―の冷却速度で冷却されるようにす
ればよい。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げて、本発明の効果をさらに具体的に
説明する。

第１表に示す化学成分を有する鋼ｋ　３００　Ｋｙ高周
波電気炉で溶製し、鍋塊とし几後８５藺角の棒鋼に鍛造
した。この棒鋼を、自動車の前車軸に鍛造成形し、コン
ベア上で放冷を行った（８００℃〜４００℃の平均冷却
速度２７℃／始）。この前車軸より引張試験片、衝撃試
験片を採取し、機械的性質を調査し、第２表に示す結果
を得た。第２表から判る如く本発明の屋１〜４鋼は７０
〜９０Ｋｑ／ｌ♂の引張強さと、高い靭性を有している
ことがわかる。

なお、比較例のＡ５鋼の結果は、Ｏｒ＋Ａ怜情を５．９
％超を高くしかつ炭素量を０．０５係未満にすることに
よシ引張強さが９０　Ｋｙ／ｐｕ２を超えても高い靭性
が得られることを示しているが、合金元素量が多くなシ
過ぎて不経済であり、又一般に機械部品では、引張強さ
９０　Ｋｆ／ｍ”以下である場合が多い。比較例の５６
鋼は炭素量が高く、極めて靭性が低いことがわかる。

以上の実施例かられかる如く、本発明鋼は、高い強度と
良好な靭性を有した非調質鋼であることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明の非Ｎ４１質棒鋼によれば、加熱鍛造後、熱処理
を施すことなく放冷するのみで７０〜９０Ｋｇ／朋１　
の引り［・キシ強さと高い靭性の製品が得られ、自動車
の足廻り部品等の重要保安部品とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は０ｆｌ−と引張強さとの関係を示す図である。 代理人　弁理士　秋　沢　政　党 外２名 躬１　図 Ｃ（ｏｌｏ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　重量係で ０　：　０．０５〜０．１５係。 ８ｉ　：　０．１０〜１．００％。 Ｍｎ　：０．６０〜３．ＯＯ係。 Ｏｒ　＋　Ｍｎ　：　２．２０．−５．９０％。 Ａｔ：　０．０１〜０．０５％ を含み残りは実質的にＦｅよシなる熱間鍛造後放冷のま
   まで高靭性の得られる熱間鍛造用非調質棒鋼。