JP2003201536A - Non-heat-treated steel for hot working having excellent wear resistance and hot worked product - Google Patents
Non-heat-treated steel for hot working having excellent wear resistance and hot worked productInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性向上のた
めの高周波焼入を省略する用途に使用する鋼であって、
前記高周波焼入処理を省略しても耐摩耗性を確保できる
非調質鋼、及び高周波焼入処理を省略しても耐摩耗性に
優れる熱間加工品に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steel used for the purpose of omitting induction hardening for improving wear resistance.
The present invention relates to a non-heat treated steel capable of ensuring wear resistance even if the induction hardening treatment is omitted, and a hot-worked product having excellent wear resistance even if the induction hardening treatment is omitted.
【0002】[0002]
【従来の技術】自動車部品などの機械構造用部品は、耐
摩耗性が要求される場合がある。特に、近年の自動車の
高出力化に対応して、クランクシャフトやカムシャフト
などのエンジン摺動部に使用される部品の耐摩耗性の向
上が強く求められるようになってきている。機械構造用
部品の耐摩耗性を高める場合、多くは、摺動部の表面硬
化処理を施しており、例えば、高周波焼入れ処理、窒化
処理、浸炭処理などを実施している。なお芯部の強度を
高めるためには、Vなどの強化元素を添加している。こ
のV添加鋼は、熱間鍛造後、制御冷却プロセスに従って
冷却することによって芯部の強度が高められている。2. Description of the Related Art Mechanical structural parts such as automobile parts are sometimes required to have wear resistance. In particular, in response to high output of automobiles in recent years, improvement in wear resistance of parts used for engine sliding parts such as crankshafts and camshafts has been strongly demanded. In order to improve the wear resistance of mechanical structural parts, in many cases, the surface of the sliding portion is hardened, for example, induction hardening, nitriding, carburizing or the like. In addition, in order to increase the strength of the core portion, a strengthening element such as V is added. The core strength of this V-added steel is enhanced by hot forging and then cooling according to a controlled cooling process.
【0003】近年、表面硬化処理時のリードタイムや電
気燃料費によるコスト高の改善が求められており、省エ
ネルギーやコストダウンを目的に、表面硬化処理(高周
波焼入処理など)を省略する事も検討されている。高周
波焼入処理を省略できれば、エネルギーを大幅に節約で
きる利点がある。高周波焼入処理を省略しても高周波焼
入鋼並に耐摩耗性を向上させるためには、例えば、Cを
増量添加させることが考えられる。しかし、その場合、
被削性の低下が懸念され、部品の製造が困難となる。In recent years, there has been a demand for improvement in cost due to lead time at the time of surface hardening treatment and electric fuel cost, and for the purpose of energy saving and cost reduction, surface hardening treatment (induction hardening treatment etc.) may be omitted. Is being considered. If the induction hardening process can be omitted, there is an advantage that a large amount of energy can be saved. In order to improve the wear resistance on a par with induction-hardened steel even if the induction hardening treatment is omitted, it is conceivable to add C in an increased amount. But in that case,
There is a concern that machinability will decrease, making it difficult to manufacture parts.
【0004】表面硬化処理を省略しながら耐摩耗性を高
める鋼として、例えば、特開2000−265242号
公報には、C:0.40〜0.70%、Si:0.50
%以下、Mn:0.90〜1.80%、Cr:0.05
〜1.00%、s−Al:0.01〜0.045%、お
よびN:0.005〜0.025%を含有し、残部がF
eおよび不純物からなり、熱間鍛造後の組織がフェライ
ト+パーライトであり、初析フェライト面積率が10%
以下であるVを含有しない熱間鍛造用非調質鋼が開示さ
れている。この公報開示の発明では、初析フェライト面
積率を10%以下に抑制することで耐摩耗性を高めてい
る。より詳細には、実施例の欄では7つの例の鋼が用い
られており、そのうち6例ではフェライト面積率を0%
にして耐摩耗性を高めており、1つの例ではフェライト
面積率を6.9%にして耐摩耗性を高めている。しかし
フェライト面積率を確実に0%にするのは困難である。
一方、フェライト面積率が0%ではない6.9%の例で
は、いまだ耐摩耗性が不十分である。しかもこの公報で
は「初析フェライト面積率を10%以下に止める条件
は、各合金成分の実際の添加量を、上記合金組成の範囲
内で組み合わせ、適切な組み合わせを実験的に求めるこ
とによって決定できる」と記載されているのみで、具体
的にどのようにすればよいかについては全く記載されて
いない。As a steel for enhancing wear resistance while omitting the surface hardening treatment, for example, in JP-A-2000-265242, C: 0.40 to 0.70%, Si: 0.50.
% Or less, Mn: 0.90 to 1.80%, Cr: 0.05
.About.1.00%, s-Al: 0.01 to 0.045%, and N: 0.005 to 0.025%, with the balance being F.
e and impurities, the structure after hot forging is ferrite + pearlite, and the area ratio of proeutectoid ferrite is 10%.
The following non-heat treated steels for hot forging containing no V are disclosed. In the invention disclosed in this publication, the wear resistance is enhanced by suppressing the pro-eutectoid ferrite area ratio to 10% or less. More specifically, seven examples of steel are used in the Examples section, and six of them have a ferrite area ratio of 0%.
To increase the wear resistance, and in one example, the ferrite area ratio is set to 6.9% to improve the wear resistance. However, it is difficult to ensure the ferrite area ratio to 0%.
On the other hand, in the case where the ferrite area ratio is 6.9%, which is not 0%, the wear resistance is still insufficient. In addition, in this publication, "the conditions for keeping the pro-eutectoid ferrite area ratio at 10% or less can be determined by combining the actual addition amounts of the alloy components within the above-mentioned alloy composition and experimentally obtaining an appropriate combination. ", But does not describe at all what is to be done.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、熱間
加工後の高周波焼入れを行わないような非調質鋼におい
て、フェライト面積率を0%としないでも、所定レベル
の被削性を確保しながら、耐摩耗性に優れるような非調
質鋼及び熱間加工品を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a non-heat treated steel that does not undergo induction hardening after hot working. It is an object of the present invention to provide a non-heat treated steel and a hot-worked product having excellent wear resistance while ensuring a predetermined level of machinability even if the ferrite area ratio is not 0%.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するために摩耗損傷の原因究明検討を行った。そし
て非調質鋼を用いて軸受形状の試験部材を製造し、4M
Paの荷重をかけながら18000回の回転摩耗試験を
行い、摺動部分の損傷状態を顕微鏡写真で観察したとこ
ろ、小さな亀裂がフェライト部を割って形成されている
ことを発見した。従って耐摩耗性の向上のためには、特
開2000−265242号公報が開示しているような
フェライト面積率の低減だけではなく、フェライト部を
硬くすることも重要であることを突き止めた。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors investigated the cause of wear damage. Then, a bearing-shaped test member was manufactured using non-heat treated steel, and 4M
When a rotational wear test was performed 18,000 times while applying a load of Pa and the damage state of the sliding portion was observed with a micrograph, it was found that a small crack was formed by breaking the ferrite portion. Therefore, in order to improve wear resistance, it was found that not only the reduction of the ferrite area ratio as disclosed in JP-A-2000-265242 but also the hardening of the ferrite portion is important.
【0007】フェライト部を硬くするためには、Siや
Vを添加することが有効であると思われる。一方、フェ
ライト面積率を低減するためにはどのようにすればよい
かについては知られていないため、さらに検討を重ねた
結果、CやMnが多い程、フェライト面積率が小さくな
ることを突き止めた。In order to harden the ferrite portion, it seems effective to add Si or V. On the other hand, since it is not known how to reduce the ferrite area ratio, further investigations have revealed that the ferrite area ratio becomes smaller as the amount of C or Mn increases. .
【0008】従って耐摩耗性を高めるためには、Siや
Vを添加してフェライト部を硬くすると共に、CやMn
を多くしてフェライト面積率を低減することが考えられ
たが、そのようにすると被削性が悪化し、所定レベルの
被削性を確保するのが困難となる。Therefore, in order to enhance the wear resistance, Si and V are added to harden the ferrite portion, and C and Mn are added.
Although it has been considered that the ferrite area ratio is reduced by increasing the amount, the machinability deteriorates and it becomes difficult to secure a predetermined level of machinability.
【0009】そこでさらに検討を進めた結果、Al量を
抑制した場合にもフェライト面積率が小さくなることを
発見した。そしてSiやVを添加してフェライト部が硬
くなっていても、Al量の抑制によってフェライト面積
率を小さくすれば、CやMnの増大によってフェライト
面積率を小さくする場合に比べて被削性は悪化せず、所
定レベルの被削性を確保できることを見出し、本発明を
完成した。As a result of further studies, it was discovered that the ferrite area ratio becomes small even when the Al content is suppressed. Even if the ferrite portion is hardened by adding Si or V, if the ferrite area ratio is reduced by suppressing the amount of Al, the machinability is higher than that in the case where the ferrite area ratio is reduced by increasing C or Mn. The present invention has been completed by finding that the machinability of a predetermined level can be secured without deterioration.
【0010】すなわち本発明に係る耐摩耗性に優れた非
調質鋼は、C:0.32〜0.6質量%、Si:0.0
5〜1.5質量%、Mn:0.30〜2.0質量%、A
l:0.01質量%以下、Cr:1.5質量%以下、
V:0.01〜0.5質量%を含有し、熱間加工後の組
織がフェライト面積率0%超、35%以下のフェライト
−パーライト組織であり、前記フェライト部の硬さが1
70〜270HVである点に要旨を有するものである。
前記非調質鋼は、更に他の元素として、S:0.1質量
%以下(0%を含まない)、Pb:0.3質量%以下
(0%を含まない)、Bi:0.3質量%以下(0%を
含まない)、Ca:0.01質量%以下(0%を含まな
い)、Mg:0.01質量%以下(0%を含まない)な
どを含有していてもよい。That is, the non-heat treated steel excellent in wear resistance according to the present invention has C: 0.32 to 0.6 mass% and Si: 0.0
5 to 1.5% by mass, Mn: 0.30 to 2.0% by mass, A
1: 0.01 mass% or less, Cr: 1.5 mass% or less,
V: 0.01 to 0.5 mass% is contained, the structure after hot working is a ferrite-perlite structure having a ferrite area ratio of more than 0% and 35% or less, and the hardness of the ferrite part is 1
The gist is that it is 70 to 270 HV.
The non-heat treated steel further contains, as other elements, S: 0.1% by mass or less (0% is not included), Pb: 0.3% by mass or less (0% is not included), Bi: 0.3. It may contain mass% or less (0% is not included), Ca: 0.01 mass% or less (0% is not included), Mg: 0.01 mass% or less (0% is not included), and the like. .
【0011】本発明にはC:0.32〜0.6質量%、
Si:0.05〜1.5質量%、Mn:0.30〜2.
0質量%、Al:0.01質量%以下、Cr:1.5質
量%以下、V:0.01〜0.5質量%を含有し、フェ
ライト面積率0%超、35%以下のフェライト−パーラ
イト組織であり、前記フェライト部の硬さが170〜2
70HVであることを特徴とする耐摩耗性に優れた熱間
加工品も含まれる。In the present invention, C: 0.32 to 0.6% by mass,
Si: 0.05 to 1.5 mass%, Mn: 0.30 to 2.
0% by mass, Al: 0.01% by mass or less, Cr: 1.5% by mass or less, V: 0.01 to 0.5% by mass, ferrite area ratio of more than 0%, 35% or less of ferrite- It has a pearlite structure and the hardness of the ferrite part is 170 to 2
It also includes a hot-worked product having excellent wear resistance, which is characterized by 70 HV.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明では、鋼を熱間加工した後
において、フェライト面積率0%超、35%以下のフェ
ライト−パーライト組織となり、フェライト部の硬さ
(ビッカース硬さ)が170〜270HVとなるように
している。フェライト面積率が小さいところでフェライ
ト部の硬さを硬くすれば、耐摩耗性をさらに高めること
ができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, after hot working of steel, a ferrite-perlite structure having a ferrite area ratio of more than 0% and 35% or less is obtained, and the hardness of the ferrite portion (Vickers hardness) is 170 to. It is set to 270 HV. If the ferrite area ratio is small and the hardness of the ferrite portion is increased, the wear resistance can be further increased.
【0013】フェライト部の硬さは、170HV以上、
好ましくは175HV以上、さらに好ましくは180H
V以上である。フェライト部が硬いほど、より確実に耐
摩耗性を向上できる。ただし、フェライト部が硬すぎる
と被削性が低下する虞がある。従ってフェライト硬さ
は、270HV以下、好ましくは260HV以下、さら
に好ましくは250HV以下である。The hardness of the ferrite part is 170 HV or more,
Preferably 175 HV or higher, more preferably 180 HV
It is V or more. The harder the ferrite part is, the more reliably the wear resistance can be improved. However, if the ferrite part is too hard, the machinability may decrease. Therefore, the ferrite hardness is 270 HV or less, preferably 260 HV or less, and more preferably 250 HV or less.
【0014】フェライト面積率は、好ましくは5%超、
さらに好ましくは10%超である。一方、フェライト面
積率が大きすぎると、フェライト硬さを硬くしても耐摩
耗性を十分に高めることができない。従ってフェライト
面積率は、35%以下、好ましくは30%以下、さらに
好ましくは25%以下である。The ferrite area ratio is preferably more than 5%,
More preferably, it is more than 10%. On the other hand, if the ferrite area ratio is too large, the wear resistance cannot be sufficiently enhanced even if the ferrite hardness is increased. Therefore, the ferrite area ratio is 35% or less, preferably 30% or less, and more preferably 25% or less.
【0015】なお前記フェライト面積率とは、フェライ
ト組織とパーライト組織との合計に対するフェライト組
織の面積基準の割合のことをいう。The ferrite area ratio means the area-based ratio of the ferrite structure to the total of the ferrite structure and the pearlite structure.
【0016】また前記熱間加工後の組織は、実質的にフ
ェライト−パーライト組織ではあるが、若干の他の組織
の存在を完全に否定するものではなく、フェライト組織
とパーライト組織との合計は、全組織に対して、例え
ば、95面積%以上、好ましくは99面積%以上、さら
に好ましくは100面積%程度である。Although the structure after the hot working is substantially a ferrite-pearlite structure, it does not completely deny the existence of some other structure, and the total of the ferrite structure and the pearlite structure is It is, for example, 95 area% or more, preferably 99 area% or more, and more preferably about 100 area% with respect to the entire tissue.
【0017】フェライト部の硬さを前記所定範囲に制御
する場合、SiやVの量を調節するのが有効である。S
iやVの適切な量は、Cや他の元素によって異なってく
るものの、SiやVが多くなる程フェライト部が硬くな
る性質を考慮しながら、下記に示す範囲から選択するこ
とができる。When controlling the hardness of the ferrite portion within the above-mentioned predetermined range, it is effective to adjust the amount of Si or V. S
Although appropriate amounts of i and V vary depending on C and other elements, they can be selected from the range shown below in consideration of the property that the ferrite portion becomes harder as Si and V increase.
【0018】Si:0.05〜1.5質量%
Siの量が少なすぎると、Vを加えてもフェライト硬さ
が不足する場合がある。従ってSiの量は、0.05質
量%以上、好ましくは0.10質量%以上、さらに好ま
しくは0.15質量%以上とする。一方、Siが過剰で
あると、被削性が不十分となる場合がある。また非調質
鋼の熱間加工時の脱炭が増加するといった不具合も生じ
る。従って本発明では、Si含有量は、1.5質量%以
下、好ましくは1.2質量%以下、さらに好ましくは
1.0質量%以下とする。 Si: 0.05 to 1.5% by Mass If the amount of Si is too small, the ferrite hardness may be insufficient even if V is added. Therefore, the amount of Si is set to 0.05 mass% or more, preferably 0.10 mass% or more, and more preferably 0.15 mass% or more. On the other hand, if Si is excessive, machinability may be insufficient. There is also a problem that decarburization during hot working of non-heat treated steel increases. Therefore, in the present invention, the Si content is 1.5% by mass or less, preferably 1.2% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less.
【0019】V:0.01〜0.5質量%
Vは、上述したように、フェライト硬さを硬くするのに
有効な元素である。Vの含有量は、0.01質量%以
上、好ましくは0.05質量%以上、さらに好ましくは
0.08質量%以上とする。一方、Vを過剰にすると、
フェライト硬さが硬くなりすぎる場合がある。従って、
V含有量は、0.5質量%以下、好ましくは0.3質量
%以下、さらに好ましくは0.25質量%以下とする。 V: 0.01 to 0.5% by mass V is an element effective for increasing the hardness of ferrite as described above. The content of V is 0.01 mass% or more, preferably 0.05 mass% or more, and more preferably 0.08 mass% or more. On the other hand, if V is excessive,
The ferrite hardness may become too hard. Therefore,
The V content is 0.5 mass% or less, preferably 0.3 mass% or less, and more preferably 0.25 mass% or less.
【0020】一方、フェライト面積率を低減する場合、
CやMnの含有量を多くしたり、Alの含有量を少なく
するのが有効である。しかし、本発明では上述したよう
に、フェライト硬さを硬くするためにSiやVを所定量
以上添加しており、さらなるCの増量やMnの増量は、
被削性を悪化させる。そこで本発明では、Alの含有量
(total-Alの量)を下記に示す範囲で抑制することに
よって、所定レベルの被削性を確保しながら、フェライ
ト面積率を低減している。On the other hand, when reducing the ferrite area ratio,
It is effective to increase the content of C or Mn or decrease the content of Al. However, in the present invention, as described above, Si or V is added in a predetermined amount or more in order to harden the ferrite hardness, and further increase of C or Mn is
Deteriorate machinability. Therefore, in the present invention, by suppressing the Al content (total-Al amount) within the range shown below, the ferrite area ratio is reduced while maintaining a predetermined level of machinability.
【0021】Al:0.01質量%以下
Alのこのましい範囲は、例えば、0.009質量%以
下、特に0.008質量%以下である。 Al: 0.01% by mass or less The preferable range of Al is, for example, 0.009% by mass or less, and particularly 0.008% by mass or less.
【0022】なお前記非調質鋼は、C,Mn,Crを下
記の範囲で含有している。The non-heat treated steel contains C, Mn and Cr in the following range.
【0023】C:0.32〜0.6質量%
Cの含有量を大きくするとフェライト面積率を小さくで
きるものの、靭延性が低下すると共に引張強度が高くな
って鋼の被削性が低下する。そこで本発明では、上述し
たようにAlの抑制によってフェライト面積率を小さく
することとし、Cを増量しないようにしている。Cの含
有量は、0.6質量%以下、好ましくは0.55質量%
以下、さらに好ましくは0.5質量%以下とする。一
方、Cの含有量が少なすぎると、Al量を抑制してもフ
ェライト面積率が十分に小さくならない場合があり、鋼
の強度や耐摩耗性が不足する場合がある。従ってCの含
有量は、0.32質量%以上、好ましくは0.35質量
%以上、さらに好ましくは0.4質量%以上とする。 C: 0.32 to 0.6% by mass When the content of C is increased, the ferrite area ratio can be decreased, but the toughness and ductility are decreased and the tensile strength is increased and the machinability of steel is decreased. Therefore, in the present invention, the ferrite area ratio is reduced by suppressing Al as described above, and the amount of C is not increased. The content of C is 0.6 mass% or less, preferably 0.55 mass%
Hereafter, it is more preferably 0.5% by mass or less. On the other hand, if the C content is too small, the ferrite area ratio may not be sufficiently reduced even if the Al amount is suppressed, and the strength and wear resistance of the steel may be insufficient. Therefore, the content of C is 0.32% by mass or more, preferably 0.35% by mass or more, and more preferably 0.4% by mass or more.
【0024】Mn:0.30〜2.0質量%
Mnの含有量を大きくしてもフェライト面積率を小さく
できるものの、ベイナイトが生成して被削性が低下す
る。そこで本発明では、上述したようにAlの抑制によ
ってフェライト面積率を小さくすることとし、Mnも増
量しないようにしている。Mnの含有量は、2.0質量
%以下、好ましくは1.7質量%以下、さらに好ましく
は1.5質量%以下とする。一方、Mnの含有量が少な
すぎると、鋼の強度や靭性が不足する場合があるだけで
なく、Al量を抑制してもフェライト面積率が十分に小
さくならない場合がある。従ってMnの含有量は、0.
30質量%以上、好ましくは0.35質量%以上、さら
に好ましくは0.4質量%以上とする。 Mn: 0.30 to 2.0 mass% Although the ferrite area ratio can be reduced even if the content of Mn is increased, bainite is generated and machinability deteriorates. Therefore, in the present invention, the ferrite area ratio is reduced by suppressing Al as described above, and the amount of Mn is not increased. The Mn content is 2.0 mass% or less, preferably 1.7 mass% or less, and more preferably 1.5 mass% or less. On the other hand, if the Mn content is too low, not only the strength and toughness of the steel may be insufficient, but also the ferrite area ratio may not be sufficiently reduced even if the Al amount is suppressed. Therefore, the Mn content is 0.
30 mass% or more, preferably 0.35 mass% or more, and more preferably 0.4 mass% or more.
【0025】Cr:1.5質量%以下
Crは、パーライトラメラー間隔を小さくして延性ある
いは耐力を向上し、疲労強度を向上させるのに有用であ
るためである。Crの含有量は、例えば、0.10質量
%以上、好ましくは0.15質量%以上、さらに好まし
くは0.20質量%以上である。一方、Crが過剰とな
ればベイナイトが生成するため、被削性が不足する場合
がある。Crの含有量は、1.5質量%以下、好ましく
は1.3質量%以下、さらに好ましくは1.0質量%以
下である。 Cr: 1.5% by mass or less Cr is useful for reducing the pearlite lamellar spacing to improve ductility or proof stress, and to improve fatigue strength. The content of Cr is, for example, 0.10 mass% or more, preferably 0.15 mass% or more, and more preferably 0.20 mass% or more. On the other hand, if Cr is excessive, bainite is generated, so machinability may be insufficient. The Cr content is 1.5% by mass or less, preferably 1.3% by mass or less, and more preferably 1.0% by mass or less.
【0026】上記非調質鋼は、残部はFe及び不可避的
不純物であってもよく、必要に応じて、他の元素を含有
していてもよい。The balance of the non-heat treated steel may be Fe and unavoidable impurities, and may contain other elements as required.
【0027】例えば上記非調質鋼鋼は、快削性元素
(S、Pb、Bi、Ca、Mgなど)を含有していても
よい。これら快削性元素の添加量は、例えば、以下の通
りである。For example, the non-heat treated steel may contain free-cutting elements (S, Pb, Bi, Ca, Mg, etc.). The addition amount of these free-cutting elements is as follows, for example.
【0028】S:0.1質量%以下(0%は含まない)
Sは、Mnと結合してMnSを形成し、鋼の被削性を高
めるのに有用である。Sの含有量は、例えば、0.03
質量%以上、好ましくは0.04質量%以上、さらに好
ましくは0.05質量%以上である。ただしSが過剰に
なると、熱間加工時に割れが発生しやすくなるため、S
の含有量は、0.1質量%以下、好ましくは0.08質
量%以下とするのが望ましい。 S: 0.1% by mass or less (not including 0%) S is useful for increasing the machinability of steel by forming MnS by combining with Mn. The content of S is, for example, 0.03
It is at least mass%, preferably at least 0.04 mass%, more preferably at least 0.05 mass%. However, if S is excessive, cracks are likely to occur during hot working, so S
The content of is 0.1 mass% or less, preferably 0.08 mass% or less.
【0029】Pb:0.3質量%以下(0%は含まな
い)
Pbは被削性を向上するのに有効な元素である。Pbの
含有量は、例えば、0.03質量%以上、好ましくは
0.04質量%以上、さらに好ましくは0.05質量%
以上である。ただしPbを過剰に添加してもその効果は
飽和するため、Pbの含有量は0.3質量%以下、好ま
しくは0.2質量%以下とするのが望ましい。 Pb: 0.3% by mass or less (0% is not included
B) Pb is an element effective in improving machinability. The content of Pb is, for example, 0.03 mass% or more, preferably 0.04 mass% or more, and more preferably 0.05 mass%.
That is all. However, even if Pb is added excessively, the effect is saturated, so the Pb content is preferably 0.3 mass% or less, and more preferably 0.2 mass% or less.
【0030】Bi:0.3質量%以下(0%は含まな
い)
Biも被削性を向上するのに有効な元素である。Biの
含有量は、例えば、0.02質量%以上、好ましくは
0.03質量%以上、さらに好ましくは0.04質量%
以上である。ただしBiを過剰に添加してもその効果は
飽和するため、Biの含有量は0.3質量%以下、好ま
しくは0.2質量%以下とするのが望ましい。 Bi: 0.3% by mass or less (0% is not included
B) Bi is also an element effective in improving machinability. The content of Bi is, for example, 0.02 mass% or more, preferably 0.03 mass% or more, and more preferably 0.04 mass%.
That is all. However, the effect is saturated even if Bi is added in excess, so the Bi content is preferably 0.3 mass% or less, and more preferably 0.2 mass% or less.
【0031】Ca:0.01質量%以下(0%は含まな
い)
Caも被削性を向上するのに有効な元素である。Caの
含有量は、例えば、0.0015質量%以上、好ましく
は0.0020質量%以上、さらに好ましくは0.00
30質量%以上である。ただしCaを過剰に添加しても
その効果は飽和するため、Caの含有量は0.01質量
%以下、好ましくは0.008質量%以下とするのが望
ましい。 Ca: 0.01% by mass or less (0% is not included
B) Ca is also an element effective in improving machinability. The content of Ca is, for example, 0.0015 mass% or more, preferably 0.0020 mass% or more, and more preferably 0.00.
It is 30% by mass or more. However, even if Ca is added excessively, the effect is saturated, so the content of Ca is preferably 0.01% by mass or less, and more preferably 0.008% by mass or less.
【0032】Mg:0.01質量%以下(0%は含まな
い)
Mgは被削性の向上、及びMnSによる異方性を改善す
るのに有効な元素である。Mgの含有量は、例えば、
0.0010質量%以上、好ましくは0.0015質量
%以上、さらに好ましくは0.0020質量%以上であ
る。ただしMgを過剰に添加してもその効果は飽和する
ため、Mgの含有量は、0.01質量%以下、好ましく
は0.005質量%以下とするのが望ましい。 Mg: 0.01% by mass or less (0% is not included
B) Mg is an element effective for improving machinability and improving anisotropy due to MnS. The content of Mg is, for example,
The content is 0.0010 mass% or more, preferably 0.0015 mass% or more, and more preferably 0.0020 mass% or more. However, even if Mg is added excessively, the effect is saturated, so the content of Mg is preferably 0.01% by mass or less, and more preferably 0.005% by mass or less.
【0033】なお前記快削性元素は、単独で又は2種以
上組み合わせて添加することができる。The free-cutting elements may be added alone or in combination of two or more.
【0034】前記非調質鋼は、熱間加工(例えば、熱間
鍛造など)した後、高周波焼入処理などの表面効果処理
をしない用途に極めて有用である。すなわち熱間加工後
の耐摩耗性に優れているため、高周波焼入処理を省略し
ても耐摩耗性に優れた製品(クランクシャフト、カムシ
ャフトなどのエンジン部摺動部品など)を得ることがで
きる。また熱間加工後の被削性も確保されているため、
前記製品を簡便に製造することができる。The non-heat treated steel is extremely useful for applications where hot working (for example, hot forging, etc.) is not followed by surface effect treatment such as induction hardening. In other words, because it has excellent wear resistance after hot working, it is possible to obtain products with excellent wear resistance (engine parts such as crankshafts and camshafts) even if induction hardening is omitted. it can. Also, machinability after hot working is secured,
The product can be easily manufactured.
【0035】[0035]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限
を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範
囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であ
り、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含され
る。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be appropriately applied within the scope of the above and the following points. It is of course possible to make changes and implement them, and all of them are included in the technical scope of the present invention.
【0036】実験例1〜19
表1に示す化学組成の鋼(残部はFe及び不可避的不純
物である)を真空炉によって溶製した後、温度1250
℃に加熱し、熱間鍛造によって直径60mmの丸棒に鍛
伸し、放冷した。得られた丸棒鋼のフェライト面積率、
フェライト硬さを測定するとともに、下記試験によって
耐摩耗性及び被削性を評価した。Experimental Examples 1 to 19 Steels having the chemical compositions shown in Table 1 (the balance being Fe and unavoidable impurities) were melted in a vacuum furnace, and then the temperature was 1250.
It was heated to ℃, forged into a round bar having a diameter of 60 mm by hot forging, and allowed to cool. Ferrite area ratio of the obtained round bar steel,
While measuring the ferrite hardness, the wear resistance and machinability were evaluated by the following tests.
【0037】[耐摩耗性]上記丸棒鋼からディスク状試
験片を切り出した。この試験片とピン(JISSUJ2
鋼製)とを用い、周速:0.05m/s、面圧:0.0
5GPaの条件でピンオンディスク摩耗試験を行い、試
験片の摩耗減量を測定した。[Abrasion resistance] Disc-shaped test pieces were cut out from the round bar steel. This test piece and pin (JISSUJ2
Steel) and peripheral speed: 0.05 m / s, surface pressure: 0.0
A pin-on-disk wear test was conducted under the condition of 5 GPa to measure the wear loss of the test piece.
【0038】[被削性]直径10cmのドリル(JIS
SKH9鋼製)を使用し、切削速度30m/min、
送り0.21mm/rev、無潤滑の条件で前記丸棒鋼
を切削した。ドリルが溶損するまでに切削できた合計長
さを測定し、L30ドリル寿命とした。[Machinability] Drill with a diameter of 10 cm (JIS
SKH9 steel), cutting speed 30m / min,
The round steel bar was cut under the conditions of 0.21 mm / rev feed and no lubrication. The total length that could be cut before the drill was melted was measured and defined as the L30 drill life.
【0039】結果を表1、及び図1,図2に示す。The results are shown in Table 1 and FIGS.
【0040】[0040]
【表1】 [Table 1]
【0041】図1及び図2から明らかなように、フェラ
イト部分を170HV以上にし、フェライト面積率を3
5%以下にすることによって耐摩耗性を高めることがで
きる。As is apparent from FIGS. 1 and 2, the ferrite portion is set to 170 HV or more and the ferrite area ratio is set to 3
Wear resistance can be improved by setting it to 5% or less.
【0042】また表1から明らかなように、実験例1
1,13では、SiやVが比較的すくなく、Cなどの他
の元素の影響もあってフェライト硬さが柔らかくなって
しまっているため、フェライト面積率が小さくても耐摩
耗性が不十分である。一方、実験例18では、SiやV
の量が適切であってフェライト硬さが十分であっても、
Alが多いためにフェライト面積率が大きすぎ、耐摩耗
性が不十分である。As is clear from Table 1, Experimental Example 1
In Nos. 1 and 13, since the amount of Si and V is relatively small and the ferrite hardness is softened due to the influence of other elements such as C, wear resistance is insufficient even if the ferrite area ratio is small. is there. On the other hand, in Experimental Example 18, Si and V
Is appropriate and the ferrite hardness is sufficient,
Since the amount of Al is large, the area ratio of ferrite is too large, and the wear resistance is insufficient.
【0043】これらに対して、実験例1〜10では、S
iやVの量が適切であってフェライト部が硬く、さらに
Al量が抑制されているためにフェライト面積率が小さ
いため、高い耐摩耗性を有している。しかもCの増量や
Mnの増量ではなく、Alの抑制によってフェライト面
積率を下げているため、十分なレベルの被削性を有して
いる。On the other hand, in Experimental Examples 1 to 10, S
The amount of i or V is appropriate, the ferrite portion is hard, and the amount of Al is suppressed, so that the area ratio of ferrite is small, so that it has high wear resistance. Moreover, the ferrite area ratio is reduced by suppressing Al, not by increasing the amount of C or the amount of Mn, and thus has a sufficient level of machinability.
【0044】なお実験例12ではCが少なすぎるため、
また実験例15ではMnが少なすぎるため、Alを抑制
してもフェライト面積率を十分に下げることができず、
耐摩耗性が不十分となる。また実験例14ではSiが多
すぎ、実験例16ではMnが多すぎ、実験例17ではC
rが多すぎるため、被削性が悪くなる。実験例19で
は、Cや他の元素との関係において、SiやVが多すぎ
るためにフェライト硬さが硬すぎ、被削性が悪くなって
いる。In Experimental Example 12, since C is too small,
In Experimental Example 15, since Mn was too small, the ferrite area ratio could not be sufficiently reduced even if Al was suppressed,
Wear resistance becomes insufficient. In Experimental Example 14, too much Si, in Experimental Example 16 too much Mn, and in Experimental Example 17, C
Since r is too large, machinability deteriorates. In Experimental Example 19, in relation to C and other elements, since the amount of Si and V is too large, the ferrite hardness is too hard and the machinability is poor.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明によれば、SiやVなどによって
フェライト硬さを硬くし、そしてフェライト面積率を小
さくしているため、耐摩耗性を高めることができる。し
かもフェライト面積率の低下をAlの抑制によって行っ
ているため、CやMnを増大させる場合に比べて被削性
を良好なレベルに維持できる。そのため、熱間加工後の
高周波焼入れを行わないような非調質鋼において、フェ
ライト面積率を0%としないでも、所定レベルの被削性
を確保しながら耐摩耗性を高めることができる。According to the present invention, since the hardness of ferrite is made hard by Si and V and the area ratio of ferrite is made small, wear resistance can be enhanced. Moreover, since the ferrite area ratio is reduced by suppressing Al, the machinability can be maintained at a good level as compared with the case where C and Mn are increased. Therefore, in a non-heat treated steel that is not subjected to induction hardening after hot working, wear resistance can be increased while ensuring a predetermined level of machinability without setting the ferrite area ratio to 0%.
【図1】図1は実験例のデータに基づいてフェライト面
積率と摩耗量との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing a relationship between a ferrite area ratio and a wear amount based on data of an experimental example.
【図2】図2は実験例のデータに基づいてフェライト硬
さと摩耗量との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between ferrite hardness and wear amount based on the data of experimental examples.
Claims (3)
0.05〜1.5質量%、Mn:0.30〜2.0質量
%、Al:0.01質量%以下、Cr:1.5質量%以
下、V:0.01〜0.5質量%を含有し、熱間加工後
の組織がフェライト面積率0%超、35%以下のフェラ
イト−パーライト組織であり、前記フェライト部の硬さ
が170〜270HVであることを特徴とする耐摩耗性
に優れた熱間加工用非調質鋼。1. C: 0.32-0.6% by mass, Si:
0.05-1.5 mass%, Mn: 0.30-2.0 mass%, Al: 0.01 mass% or less, Cr: 1.5 mass% or less, V: 0.01-0.5 mass% %, The structure after hot working is a ferrite-perlite structure having a ferrite area ratio of more than 0% and 35% or less, and the hardness of the ferrite portion is 170 to 270 HV. Excellent non-heat treated steel for hot working.
2に記載の熱間加工用非調質鋼。2. As other elements, S: 0.1% by mass or less (not including 0%), Pb: 0.3% by mass or less (not including 0%), Bi: 0.3% by mass Contains at least one selected from the following (not including 0%), Ca: 0.01% by mass or less (not including 0%), and Mg: 0.01% by mass or less (not including 0%). The non-heat treated steel for hot working according to claim 1 or 2.
0.05〜1.5質量%、Mn:0.30〜2.0質量
%、Al:0.01質量%以下、Cr:1.5質量%以
下、V:0.01〜0.5質量%を含有し、フェライト
面積率0%超、35%以下のフェライト−パーライト組
織であり、前記フェライト部の硬さが170〜270H
Vであることを特徴とする耐摩耗性に優れた熱間加工
品。3. C: 0.32-0.6% by mass, Si:
0.05-1.5 mass%, Mn: 0.30-2.0 mass%, Al: 0.01 mass% or less, Cr: 1.5 mass% or less, V: 0.01-0.5 mass% %, A ferrite area ratio of more than 0% and 35% or less of ferrite-pearlite structure, and the hardness of the ferrite part is 170 to 270H.
V is a hot-worked product with excellent wear resistance.
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|---|---|---|---|---|
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