WO2008081955A1

WO2008081955A1 - 熱間鍛造部品の冷却方法およびその装置、並びに熱間鍛造部品の製造方法

Info

Publication number: WO2008081955A1
Application number: PCT/JP2007/075340
Authority: WO
Inventors: Kazukuni Hase; Hideto Kimura; Takaaki Toyooka
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2008-07-10
Also published as: EP2103696A4; JP5076496B2; CN101568654B; EP2103696A1; CN101568654A; TWI320004B; TW200909095A; JP2008163429A; KR20090086262A; KR101104662B1

Abstract

鋼素材を用いて、フランジ部を有する軸部品を熱間鍛造により製造するに当り、フランジ部に良好な冷間加工性を付与するとともに、フランジ部と軸部との境界部に高い疲労強度を付与した、熱間鍛造部品を提供する。フランジ部および軸部を有する熱間鍛造部品を冷却するに当り、当該熱間鍛造部品の熱間鍛造中もしくは熱間鍛造後に、前記軸部の軸方向を上下方向として熱間鍛造部品を支持し、前記フランジ部の下側よりフランジ部と軸部との境界部に対して、局部的に冷媒を吹き付ける。

Description

明細書熱間鍛造部品の却方法およびその装置、並びに熱間锻造部品の製造方法技術分野 '

本発明は、鋼を用いた自動車部品、例えば等速ジョイントおよびハブなどの足回り部品ゃクランクシャフト等のエンジン部品に代表される機械構造用部品を典型例とする鍛造品の、部分熱処理に好適な熱間鍛造部品の冷却方法および装置、さらには、熱間銀造部品の製造方法に関するものである。 n 技 i l

機械構造用鋼は通常、熱間銀造、亜熱間鑽造もしくは温間鍛造により所定の形状に成形された後、切削加工による仕 ±¾卩ェを行って製造するのが一般的である。かような部品の製造工程として、例えば特許文献 1には、锻造生産工程の代表的なプ口セス、すなわち、材料を切断、そして加熱後、鍛造工程により成形し、必要に応じて熱処理を行うプロセスが開示されている。

ところで、近年、上記用途の製品に対して、その適用先である上記した部品の軽量ィ匕を所期した小型化や薄肉化の実現に向けて、疲労強度を高めることが希求されている。この点、特許文献 1には、熱間锻造後に部品全体を焼入れ、さらに焼戻し処理によりマトリックスを析出強化する高疲労強度熱間銀造部品の製造方法が開示されている。

また、特許文献 2には、熱間锻造後に鍛造品全体の冷却速度むらをなくし、全体の冷却速度を制御する冷却装置が開示されている。

しかしながら、特許文献 1に記載の方法では、熱間銀造後に部品そのものを直接冷却するため、部品全体の強度が上昇し、疲労強度が要求されない部位についても不必要に高強度化することとなる。素材の強度と加工性とは相反するため、疲労特性が問題とならない部位についても高強度ィ匕を行い、加工性を犠牲にしていることとなる。すなわち、上記使途の機械構造部品は、熱間銀造によって概略の製品形状を与えた後、この熱間銀造部品の表層を、通常は、全面的に切削する仕上加工を施して製造される。したがって、この種の機械構造部品の製造において、切削加工と表面研削が不可欠であるところ、部品全体の硬度が高くなると、必然的に被削性の低下が大きな問題となる。

また、この方法を実現する製造設備としては、析出強化処理のために別途焼戻し処理を行うための加熱設備が必要となるため、省エネルギーの観点からも好ましくない。

次に、特許文献 2に記載の技術も同様に、ワーク全体の冷却速度を制御するため、切削性の低下が大きな問題となる。

特許文献 1 ：特許第 3100492号公報

特許文献 2 ：特許第 2936198号公報発明の開示

上記の事情に鑑み、銀造品の軽量化やコンパクト化による発生応力の増大から要求される疲労強度を、従来法で得られた鍍造品に比べて高めるとともに、疲労強度が必要とされない部分はもちろん、それ以外の部分についても熱間锻造後に切削加ェが施された際の被削性が良好であり、容易に'仕上加工を行うことのできる、疲労強度ならびに冷間加工性に優れる熱間鍛造部品の提供を所期した際、上記した特許文献 1または 2に記載された設備では、その実現が困難であった。

特に、自動車のハブに代表される、フランジを有する軸部品においては、その使用状態において繰返される負荷は、フランジの付け根部、すなわち、フランジと軸部との境界領域に対して最も大きくなるため、疲労強度を、この境界領域においても高めることが最も有効となる。一方、このような部品においても、熱間、熱間もしくは温間銀造により部品形状に粗成形された後は、切削等の冷間加工が施されて最終製品とされることから、熱間鏺造後には冷間加工性が要求される。当然、フランジ部についても冷間加工が施される。疲労強度がさほど要求されないフランジ部については、むしろ高強度化よりも冷間加工性を高める方が有益である。特に、上述のき動車のハプでは、部品のほぼ全面が旋肖 IJ加工されるのが通常であり、特にフランジ部に対してボルト孔の穿孔が切削により施されるため、フランジ部の冷間加工性を向上させることが、切削刃の高寿命化の観点から、特に有効となる。 . そこで、本発明の目的は、鋼素材を熱間鍛造により、フランジ部を有する軸部品に製造する際に用いられ、フランジ部と軸部との境界部の疲労強度を向上でき、かっフランジ部については良好な冷間加工性を付与できる、熱間锻造部品の冷却方法およびその装置、さらには熱間銀造部品の製造方法を提供しようとするものである。発明者らは、フランジ部を有する軸部品を熱間鍛造により製造するに当り、フランジ部と軸部とを有する形状に成形した後に、フランジ部と軸部との境界部を局部的に冷却することにより、疲労特性に優れた境界部と冷間加工性に優れた:^ランジ部とを有する、熱間鍰造部品が得られるとの知見を得た。例えば、フランジ部と軸部との境界部を局部的に冷却して焼入れると、焼入後にはフランジ部等の非局部冷却領域からの復熱により自己焼戻作用が生じ、疲労強度に優れた境界部と、冷間加工性に優れたフランジ部とが得られる。

また、フランジ部と軸部とを有する形状に粗成形した後、フランジ部と軸部との境界部を局部的に冷却して、境界部の温度をフランジ部よりも低温化し、さらに鍛造を施すことによって、境界部の鐧 a<锇が、その他部分の鋼組織よりも微細化し高強度化する結果、疲労強度に優れた境界部と、冷間加工性に優れたフランジ部とを得ることもできる。

ここで、前記の境界部を冷却する際に、フランジ部については高温のまま保持した状態とすること力フランジ部の冷間加工性を保持するためには重要となる。そして、フランジ部を高温のまま保持した状態にて、境界部を効率的に冷却する方法として、軸部をその軸方向が上下方向となるように保持し、フランジ部の下側から境界部に対して冷媒を吹付けるようにすれば、冷媒は境界部に当たった後に下側に流れ落ち、フランジ部に冷媒が流れて行かなくなることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨構成は、以下に示す通りである。

( 1 ) フランジ部および軸部を有する熱間锻造部品を冷却するに当り、当該熱間鍛造部品の熱間鍛造中もしくは熱間鎮造後に、前記軸部の軸方向を上下方向として熱間鍰造部品を支持し、前記フランジ部の下側よりフランジ部と軸部との境界部に対して、局部的に冷媒を吹き付けることを特徴とする熱間銀造部品の冷却方法。

( 2 ) フランジ部および軸部を有する熱間鍛造部品を冷却する装置であって、該熱間鍛造部品の軸部を上下方向として支持する支持部と、該支持部によって支持された熱間銀造部品の前記フランジ部の下側に配置され、該フランジ部と軸部との境界部に対して冷媒を吹き付ける冷却ノズルと、を有することを特徴とする熱間鍛造部品の冷却装置。

( 3 ) 前記冷却ノズルは、熱間锻造部品の周方向の複数の箇所より前記吹き付けが可能であることを特徴とする前記（2 ) に記載の熱間鍛造部品の冷却装置。

( 4 ) 前記冷却ノズルは、前記軸部を中心軸とする環状に配列されること.を特徴とする前記（3 ) に記載の熱間鍛造部品の冷却装置。

( 5 ) 前記冷却ノズルは、前記熱^鍛造部品の軸部を中心軸とした環状に形成した、スリツ卜の 1本もしくは 2本以上を、前記冷媒の嘖射口とすることを特徴とする前記（2 ) に記載の熱間鍛造部品の冷却装置。

( 6 ) 前記支持部は、前記熱間鍛造部品を前記軸部を中心軸として回転支持可能であることを特徴とする前記（2 ) 乃至（5 ) のいずれかに記載の熱間锻造部品の冷却装置。

( 7 ) 鋼素材に熱間銀造を施して、フランジ部および軸部を有する部品に成形し、該成形後の部品を、前記軸部の軸方向を上下方向として支持し、前記フランジ部の下側よりフランジ部と軸部との境界部に対して冷媒を吹き付け、該境界部を局部的に冷却することを特徴とする熱間銀造部品の製造方法。

なお、本発明で言う熱間銀造とは、 8 0 0 °C以上に加熱して鍛造する工程を意味するものである。

本発明によれば、熱間锻造により、フランジ部と軸部とを有する部品を製造するに当り、フランジ部と軸部との境界部については高い疲労強度を有し、かつフランジ部については良好な冷間加工性を有するものとすることが可能となる。図面の簡単な説明

図 1は、熱間鍛造設備の構成を示す図である。

図 2 a、図 2 b、図 2 c、図 2 d、は、熱間锻造の手順を示す工程図である。

図 3は、本発明の冷却装置の第 1の実施形態を示す斜視図である。

図 4は、本発明の冷却装置の第 1の実施形態を示す平面図である。

図 5は、本発明の冷却装置の第 1の実施形態を示す断面図である。

図 6は、本発明の冷却装置の第 2の実施形態を示す断面図である。

図 7 a、図 7 bは、本発明の冷却装置の第 3の実施形態を示す図であり、図 7 aは斜視図、図 7 bは断面図である。

図 8は、本発明の冷却装置の第 4の実施形態を示す断面図である。図 9は、本発明の冷却装置の第 5の実施形態を示す断面図である。図 1 0は、本発明の冷却装置の他の実施形態を示す斜視図である。図 l l a、図 l i bは、比較例による冷却装置を説明する概要図である図中の符号の意味は次の通りである。

1 加熱炉

2 鋼 ¾<R

3 搬送ライン -

4 熱間鍛造機

5 冷却装置

6 台座

6 a 台座の中空部：

6 b 支持面

7 冷却ノズル

7 a 冷却水の噴出口

8 冷却ノズル

8 a 冷却ノズノレの噴出口

9

1 0 流量調整弁

2 0 ロロ

2 2 軸部

2 1 フランジ部

2 0 a フラシジ部と軸部の境界部（フランジ付根部)

2 0 b 鍰造品の中空部

2 0 c 鍍造品の内面側フランジ付根部

A 鍛造品の中心軸

D .冷却水の吹き出し方向発明を実施するための最良の形態まず、疲労強度並びに冷間加工性に優れる熱間鍍造部品を得るには、熱間銀造後の部分冷却によって、锻造品の特に疲労強度が要求される部位に硬化部を導入し、それ以外は非硬化部とすること、とりわけ表面における前記硬化部のビッカース硬さと前記非硬化部のビッカース硬さ v₂とが次式を満足することが好ましい。

(V「） /v₂≥o. 1

すなわち、（^ー） Zv₂の値が 0. 1未満では、硬化部の強度上昇が少なく十分な疲労強度の向上効果が得られない。なお、（一 v₂) /v₂の値を大きくするために、熱間鎞造後に部品全体を先ず、非硬化部として（焼入れを施さない）、その後に、疲労強度が要求される部位のみに対して、高周波焼入等を施すことは、従来、行われているものの、この場合には、熱間銀造後に別途焼入れ工程が必要となるため、熱間鍛造後の高温である部品に対して、部分冷却により焼入れを施したり、熱間鍛造工程の途中段階で部分冷却を施して鋼組織を微細化する、本発明の技術は、工程省略の観点からも有益となる。

また、熱間锻造後に別途焼入れ工程により、部分焼入れを施す場合には、非硬化部に対する硬化部の硬さの上昇率を表す、前記 0^— ） /v₂の値が非常に大きくなるが、本発明のように熱間銀造直後、あるいは、途中段階において部分冷却により硬化部を形成させる場合には、 /V₂の値は最大でも 0. 8以下程度である。硬化部についても、通常仕上加工は施されるため、硬化部についても硬さが高すぎない方が好ましく、この意味でも本発明の技術は有益となる。

次に、（ —Vz) Zv₂が 0. 1〜0. 8となる熱間鍛造および、その後の冷却条件の一例について説明する。

この種部品の製造の一般に倣って、鋼素材を加熱して熱間锻造機に導いて熱間鍛造を施すが、かくして得られた銀造品に対して、八点以上から ^ーで以下まで 20°CZ s以上の速度にて冷却する、冷却処理を部分的に行う。すなわち、熱間鍛造後に高疲労強度が要求される部位を、 Ac₃点以上から A_{C l}— 150°C以下まで 2 0°O s以上の冷却速度にて冷却することによって、冷却中のフェライト生成を抑制し、組織をマルテンサイトおよび Zまたはべィナイトとすることが可能である。ここで、熱間锻造後の部分冷却を Ac₃点以上から A_{C l}— 0°C以下までの温度域で行うのは、冷却後に十分な復熱効果を得るためには Ac₃点以上からの冷却が不可欠であり、 A_{C l}—150°C以下で冷却するのは、フェライトの生成を抑制するためである。 - その後、当該部品が保有する熱量に基く復熱によって、連続的に A_{C l}点を超えない温度域で焼戻しさせることが重要である。すなわち、復熱による焼戻し温度が A 点を超えると、部分焼入れにより形成された組織が再びオーステナイトとなり、その後の冷却過程においてフェライト ·パーライト組織となるためである。これを防止するためには A_{C l}点を超えない温度域にて焼戻しさせることが重要である。このように、疲労強度並びに冷間加工性に優れる熱間鍛造部品を得るには、熱間銀造後の部分冷却を適切に行うことが有効である。そのための熱間鍛造設備の例を、図 1に示すところに従って詳しく説明する。

すなわち、図 1において、符号 1は、鋼素材を加熱する加熱炉であり、この加熱炉 1の出側に延びる、加熱後の鋼素材 2の搬送ライン 3上に熱間銀造機 4を配置し、さらに熱間锻造機 4の出側の搬送ライン 3に沿う位置に部分冷却装置 5を設置してなる。

加熱後の鋼素材 2は熱間鍛造機 4において、所望の形状に型鍛造される。そして、例えば図 2 a、図 2 b、図 2 c、図 2 dに示す、フランジ部 2 1と軸部 2 2とを有する部品とする場合には、図 2 aに示す鋼素材 2を、熱間鍛造機 4において、図 2 b、図 2 c、図 2 dに示す工程に従って、仕上加工前の製品形状を有する锻造品 2 0に成形する。

次いで、銀造品 2 0は、熱間銀造機 4の出側に設置した部分冷却装置 5において、特定部分に冷却が施される。

なお、図 1に示した例は、熱間銀造後に部分冷却を施す場合のラインレイアウトであるが、熱間鏺造プロセスの中で、部分冷却装置 5を用いて部分冷却することも可能である。

本発明は、図 2 a、図 2 b、図 2 c、図 2 dに示したような、フランジ部 2 1と軸部 2 2とを有する熱間銀造部品 2 0のフランジ根元部、すなわち、フランジ部 2 1と軸部 2 2との境界部 2 0 aに対して冷媒、例えば冷却液を吹付けて境界部 2 0 aに限局した冷却を行うための、部分冷却装置 5に摘要して、特に好適な冷却方法並びに冷却装置である。さて、図 3、図 4および図 5は、本発明に係る冷却装置を説明する概略図であり、図 3は冷却装置の斜視図を、図 4は同平面図を、図 5は図 4における B— B ' 断面図を示し、さらに、図 5では銀造品 2 0を冷却装置に装着した状態を示した。

この冷却装置 5は、鍛造品 2 0を載置する台座 6と、冷却水を吹付ける冷却ノズル 7とを有する。台座 6は、銀造品 2 0の軸部 2 2の下端を下側から、軸部 2 2の中心軸 Aの方向が上下方向（鉛直方向）となるように支持する、支持部を担っている。また、冷却ノズル 7は、管を環状に形成し、環の周方向に沿って複数の冷却水の噴出口 7 aが配列されている。すなわち、熱間锻造部品の周方向の複数の箇所より冷却水の吹き付けが可能となっている。そして、環の中心軸は鍛造品の軸部 2 2 の軸 Aと一致するように構成される。さらに、冷却ノズル 7は、銀造品 2 0を台座 6に載置した状態において、鍍造品 2 0のフランジ部 2 1の下側に配置されるようにその位置が調整されており、また、噴出口は冷却水の吹き出し方向 Dが、フランジ 2 1の付根部、すなわち、フランジ部 2 1と軸部 2 2の境界部 2 0 a (以下、フランジの付根部 2 0 aと言う）に向くように、穿孔方向が設定されている。

このように、台座 6および冷却ノズル 7を構成することにより、冷却される部位をフランジの付根部 2 0 aの近傍（図中格子状のハッチングを施した領域）に限局することができ、また、銀造品 2 0の境界部 2 0 aに吹付けられた冷却水は、境界部 2 0 aに接触した後は、下方向に流れ落ちる。したがって、境界部 2 0 aに接触した後に、フランジ部 2 1に回り込む冷却水量が減少し、フランジ部が冷却されることを防止できる。

また、支持部を構成する台座 6は、鍛造品 2 0を銀造品 2 0の軸 Aを中心として回転支持できるようにすることが好ましい。このように構成することによって、境界部 2 0 aを冷却するに当って、锻造品の周方向にわたる冷却の均一度を増加させることが可能となる。さらに、冷却ノズノレ 7を周方向の複数の箇所から冷却水を吹き付けなくとも、銀造品のサイズ、冷却ノズル 7からの冷却水量によっては、 1箇所からの冷却でもフランジ付根部の冷却が可能となる。ここに、図 6は、台座 6 が鏺造品 2 0を回転支持可能となっている冷却装置の構成を示す概略図である。锻造品 2 0を載置する台座 6は、モータ 1 3により回転駆動可能に構成されており、回転台座となっている。環状の冷却ノズル 7については、図 3、図 4および図 5に示したものと同じ構成である。冷却ノズル 7は冷却水供給管 1 2に接続されており、冷却水供給管には、冷却水を供給するための昇圧ポンプ 1 1、噴出量を制御するための流量調整弁 1 0および流量を監視するための流量計 9が設けられている。鍛造品のフランジ部 2 1と軸部 2 2との境界部 2 0 aに吹き出した冷却水は、境界部 2 0 aを冷却した後は、破線矢印に示すように、下方に流れ落ちる。

また、図 7 a、図 7 bに示すように、鍛造品 2 0の軸部 2 2について、軸方向のフランジ位置近傍ま中空部 2 0 bを形成させる銀造品である場合は、中空部 2 0 b側からフランジ部 2 2 aの内面側付根部 2 0 cを冷却することで、フランジ部の付根部の冷却能力を一層向上させることが可能となる。図 7 a、図 7 bは、その例を示すものであり、- 図 7 aは斜視図を、図 7 bは側面から見た断面図を示す。

図 7 a、図 7 bに示した実施形態は、図 3〜 5に示した実施形態に対して、中空部 2 0 b側から内面側付根部 2 0 cに対して冷却水を吹き付けるノズル 8をさらに設けたものである。台座 6は、銀造品 2 0を支持できる面（支持面） 6 bを確保しつつ、その軸周辺には中空部 6 aが設けてある。中空部 6 aは、ノズノレ 8力 S入り、かつ、ノズノレ 8から噴出された冷却水が鍛造品 2 0の中空部 2 0 b内に溜まらずに流れ出るに十分な、空間を有するよう設定される。ノズル 8は複数の冷却水の噴射口 8 a力軸 Aを中心とした円に沿って配列するように設けられている。噴射口 8 aへの冷却水の供給は、台座 6の中空部 6 aを通して接続された冷却水供給管 8 b を介して行われる。噴射口 8 aは、冷却水の吹き付け方向 D， I フランジ部の付根部 2 0 aの内面側を向くようにされている。これら噴射口 8 a力軸部の内面側からフランジの付根部 2 0 aの内面 2 0 cを冷却する冷却ノズル 8を構成している。本実施形態においては、フランジ部の付根部 2 0 aについて、軸部 2 0の外面側からは冷却ノズル 7により、軸部 2 0の内面側からは冷却ノズル 8により冷却するため、付根部 2 0 aに対する局部的な冷却能力が向上する。

図 8は、図 7 a、図 7 bに示した実施形態において、さらに、台座 6が鍛造品 2 0を回転支持可能とした例を示すものである。すなわち、台座 6は、回転中心を鍛造品 2 0の中心軸 Aと合わせて回転可能に支持されている。台座 6は駆動装置（図示せず）により回転駆動が可能となっている。ノズル 8の構成は図 8に示したノズル 8の構成と同一であるため、説明を省略する。

図 8に示した実施形態においては、フランジ部の付根部 2 0 aについて、軸部 2 0の外面側からは冷却ノズノレ 7により、軸部 2 0の內面側からは冷却ノズル 8により冷却するため、付根部 2 0 aに対する局部的な冷却能力が向上し、さらに、台座 6を回転させることによって、鍛造品 2 0を回転させつつ冷却を行えるため、付***の冷却を周方向にわたって均一に行うことが可能となる。

さらに、図 9は、冷却ノズルとして、スリット状の冷却ノズル 7 0を採用した実施形態を示す断面図である。なお、冷却ノズル 7 0以外の構成は、図 7 a、図 7 b に示したものと同一の構成であるため、図示あるいは説明を省略する。

ノズル 7 0は、鍛造品 2 0および台座 6の中心軸 Aを軸として、台座 6および台座 6に支持させた銀造品 2 0を囲む形状となる環状体 7 1力 S、台座 6に锻造品を支持,させた際に、フランジ部の下側に配置される。環状体 7 1には、その内部に該環状体と同心の環状冷却水路 7 2が形成されている。そして、環状冷却水路 7 2から環状体 7 1内面につながる環状スリット 7 3を設けることによって、この環状スリット 7 3が冷却水の噴射口を形成する。環状スリット 7 3は、吹付けた冷却水が矢印 Dで示すように鍛造品 2 0のフランジ付根部 2 0 aに当たる構成にする。

かように、冷却ノズルとしてスリット状のノズルを用いた場合には、吹き付ける冷却水注も環状に連続したものとなるため、局部冷却を行う際の周方向における冷却の均一度をより向上させることが可能となる。

なお、図 9の例では、環状スリットは 1本のみ形成した例を示したが、スリットの本数を増やして、冷却能力を増加させたり、冷却可能領域に幅を持たせたりすることも可能である。

なお、フランジ部と軸部の境界部に対して冷却水を吹付けるノズルの形状は、上述の複数の穴（噴射口）を環状に配列させたものや、スリット状に限定されるものではなく、例えば、図 1 0に示すように複数の冷却ノズル 7 4をフランジの下側に、銀造品の軸を同一とした同一円環状に配列してもよい。

また、上記の実施形態においては、冷却ノズノレからは冷媒として冷却水を吹付ける例を示したが、冷媒は水に限定されることはなく、クェンチャント等を適宜配合して冷却能力を調整した冷却液を用いることができる。実施例 1

表 1に示すィ匕学成分組成の鋼を真空溶解炉にて溶製し、 100kgのィンゴットに铸造した。次いで、インゴットを熱間鍛造により 6 5 πιηι Φの棒鋼としてから、図 1 に示した熱間鍛造設備に導いた。

まず、この棒鋼を加熱炉 1にて 1200°Cに加熱後、図 2 b、図 2 c、図 2 dに示した、 3段階の熱間鍛造を熱間鍛造機 4において施して、図 2 dに示すフランジを有する熱間鍛造部品 2 0に成形した。熱間銀造部品におけるフランジ付根部における軸部の径は 8 O mmである。この銀造品 2 0を直ちに冷却装置に搬入し、フランジ根元部（フランジ部と軸部の境界部） 2 0 aに対して限局した部分冷却を流量 2 5ノ m i nの冷却水を噴出させることにより行った後、放冷した。この際、冷却装置としては、発明例 1として図 6に示した冷却装置 5を、発明例 2として図 8に示した冷却装置 5を、発明例 3として図 9に示した冷却装置 5を用いた。

また、比較例 1として図 1 1 aに示すように、鍛造品の軸部を上下に支持し、フランジの付根部を上側から冷却する場合、および、比較例 2として図 1 1 bに示すように、鍛造品の軸部を水平方向に支持し、フランジの横側に配置したノズルによりフランジの付根部を冷却する場合についても行った。さらに、 .従来一般的に用いられている熱間鍛造'空冷プロセス（従来例 1 ) 、および熱間鎞造 '全体焼入れ焼もどしプロセス（従来例 2 ) でも鍛造品を作製した。熱間鍛造 *全体焼入れ焼きもどしプロセス（従来例 2 ) では、全体焼入後、焼戻し温度 6 0 O t X 1 hの焼戻し処理を行った。熱間锻造時の温度条件、冷却条件は表 2に示す。

なお、冷却ノズレの形状は、発明例 1および 2、比較例 1および 2については、内径 2 3 πιπιΦ、外形 2 7 . 2 πιπιΦの管を、内径 1 2 0 mmの環状に形成し、穴径 Ι πιηι Φの穴（冷却水の噴射口）を環の周方向に沿って 6 0個を等間隔に配列させた。噴射口と鍛造品のフランジ付根部との距離は 3 O mmである。発明例 2における内面側付根部 2 0 cを冷却するための冷却ノズル 8については、穴径 1 ηιιηΦ の穴（冷却水の噴射口）を 4 0個、直径 3 5 mmの円周上に等間隔に配列させた。この内部冷却についても、冷却水の流量は 2 5 1 /m i nとした。発明例 3については、スリットの幅は 0. 5mmとし、スリットと銀造品のフランジ付根部との距離は 3 0 mmとした。

冷却にあたっては、フランジの付根部 2 0 aに熱電対を取り付け、冷却時の冷却速度を測定した。鍛造品を回転させる場合には、ロータリージョイントに接続し、回転時にも測温できるよう,にした。

かくして得られた熱間鍛造部品について、付根部およびフランジ部の組織観察、硬さ測定および切削試験を、以下の要領にて実施した。

まず、組織観察は、得られた熱間鍛造部品のフランジ付根部 2 0 aおよびフランジ部 2 1から、組織観察用サンプルを切り出し、そのナイタール腐食組織を光学'顕微鏡および電子顕微鏡にて観察した。

ビッカース硬さの測定は、フランジ付根部 2 0 aおよびフランジ部 2 1からそれぞれ表皮下 l mm部について荷重 3 0 0 g f にてビッカース硬さを測定した。またフランジ部 2 1に対するフランジ付根部の硬さ上昇率をフランジ付根部のビッカース硬さ Hvlとフランジ部のビッカース硬さ Hv2とから、

(Hvl -Hv2) /Hv2X 100 (%)

の値を求めることにより算出した。

切削試験による切削性は、フランジ部の外周施削で評価した。すなわち、超硬ェ具を用い、切削速度 2 0 O m/m i n、切込み 0. 25mmおよび送り 0. 5mm/ r e vにて、潤滑剤を噴霧して実施し、施削によりフランジ部全体を切削するのに要する時間で評価した。この際、同一の鋼種 '鍛造条件について、従来の熱間鍛造'空冷プロセス品の切削に要した時間 t 1とし、各発明例、比較例おょぴ従来例 2で切削に要した時間を t 2とし、 t 1に対する t 2の時間の削減率（ t 2— t 1 ) t 1として評価した。表 2に、得られた結果についても示した。表 1

翁 ¾ί"*5 化学組成 (mass%)

C Si Mn Mo P S Al Cr

1 0.54 0.23 0.83 一 0.014 0.015 0.026 0.2

2 0.45 0.66 0.55 0.36 0.010 0.010 0.030 -

※組織は、 M:マルテンサイト、 B:ベイナイト、 F:フェライト、 P:パーライトを意味する

表 2に示したように、本発明の冷却装置を使用することによって、フランジ付***の部分冷却が確実に行われた結果、冷却部の組織が焼戻しマルテンサイト又はべイナイト、もしくはそれらの混合組織で、フランジ部の組織がフヱライト一パーライト、もしくはべイナイト組からなり、両者の硬度比が、 1 . 3 6〜1 . 4 5である鍛造品が得られた。また、フランジ部の切削性の評価結果は従来プロセスの 1. 2倍以下であり、従来の前面焼入れを施した銀造品の約 1ソ 3以下であった。

これに対し、比較例では、フランジ付根部を冷却する際に、フランジ部に冷却水が回り込んでしまつたことに起因して、フランジ部の硬度についても上昇が認められ、発明例に比較して切削性の評価結果が劣るものとなった。

Claims

請求の範囲

1 . フランジ部および軸部を有する熱間鍰造部品を冷却するに当り、当該熱間鍰造部品の熱間銀造中もしくは熱間锻造後に、前記軸部の軸方向を上下方向として熱間鍛造部品を支持し、前記フランジ部の下側よりフランジ部と軸部との境界部に対して、局部的に冷媒を吹き付けることを特徴とする熱間鍛造部品の冷却方法。

2 . フランジ部および軸部を有する熱間銀造部品を冷却する装置であって、該熱間鍛造部品の軸部を上下方向として支持する支持部と、該支持部によって支持された熱間鍛造部品の前記フランジ部の下側に配置され、該フランジ部と軸部との境界部に対して冷媒を吹き付ける冷却ノズノレと、を有することを特徴とする熱間鍛造部品の冷却装置。

3 . 前記冷却ノズルは、熱間鍛造部品の周方向の複数の箇所より前記吹き付けが可能であることを特徴とする請求項 2に記載の熱間鍍造部品の冷却装置。

4 . 前記冷却ノズルは、前記軸部を中心軸とする環状に配列されることを特徴とする請求項 3に記載の熱間鍛造部品の冷却装置。

5 . 前記冷却ノズルは、前記熱間锻造部品の軸部を中心軸とした環状に形成した、スリットの 1本もしくは 2本以上を、前記冷媒の嘖射口とすることを特徴とする請求項 2に記載の熱間鍛造部品の冷却装置。

6 . 前記支持部は、前記熱間鍛造部品を前記軸部を中心軸として回転支持可能であることを特徴とする請求項 2乃至 5のいずれかに記載の熱間鍛造部品の冷却装置。

7 . 鋼素材に熱間鍛造を施して、フランジ部および軸部を有する部品に成形し、該成形後の部品を、前記軸部の軸方向を上下方向として支持し、前記フランジ部の下側よりフランジ部と軸部との境界部に対して冷媒を吹き付け、該境界部を局部的に冷却することを特徴とする熱間锻部品の製造方法。