JPH02217437A

JPH02217437A - 冷間加工用綱

Info

Publication number: JPH02217437A
Application number: JP4073689A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Mino; 三野　匡之; Terutaka Tsumura; 津村　輝隆; Fukukazu Nakazato; 中里　福和
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1990-08-30

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）この発明は、冷間での成型後、焼入れ、焼戻し処理を行
う機械構造用部品、例えばシャフト、歯車、ボルトなど
に使用される冷間加工用鋼に関する。

（従来の技術）一般に、機械構造用として使用されている、例えば０．
３５％Ｃ−１，０％Ｃｒ−０，２％Ｍｏの組成を有する
ＪＩＳ　Ｇ４１０５に規定されているＳＣＭ４３５の低
合金鋼や、０．３１％Ｃ−０，８％Ｃｒ−１，８％Ｎｉ
−０，２％Ｍｏの組成を有するＪＴＳ　Ｇ４１０３に規
定されたＳＮＣＭ４３１の低合金鋼、あるいは０．２％
Ｃ−０，８％Ｃｒ−０，０２％Ｂの組成を有するボロン
調などにおいては、製造工程の合理化や仕上精度向上を
目的として、冷間加工による成型が行われている。しか
し、この冷間加工時に強加工が加わる部位では、次の焼
入れ時にオーステナイト結晶粒（以下、１粒という）が
粗大化し、機械的性質、特に衝撃特性の劣化や熱処理歪
の増大などの問題が生じるため、１粒の粗大化を防止す
る必要がある。

これに対して、従来下記のような技術が対策として用い
られ、あるいは提案されている。

（１）特公昭５５−３８０１０号公報に提案されている
ようにＮｂを０．００５〜０．０８０％添加し、特殊な
精錬処理を行う方法、及び特開昭５６−７５５５１号公
報、特公昭６３−１１４２３号公報に提案されているＡ
ｌとＮの比（Ａｉ＜χ）ＩＮ（χ））を限定する方法な
ど、成分を限定することにより１粒の粗大化を防止する
技術。

（２）鉄と鋼、　Ｖｏｌ、７０（１９８４）　ｐ、１９
９３〜２０００に記載されているように、焼入れ処理を
行う前に焼なましもしくは焼ならしを行う技術。

（発明が解決しようとする！Ｉ！！！Ｉ）しかしながら
、上記（１）の成分を限定することによりγ粒の粗大化
を防止する技術においゼは、冷間での加工の際、圧下率
７０％もしくはそれ以上の加工を加えた場合、Ｗｂの添
加、あるいは八ｌ（χ）ＩＮ（χ）比の限定をそれぞれ
個別に行っても１粒の粗大化を防止することは難しく、
かつ、前者においては特殊な精錬処理を伴うこともあっ
てコスト的に不利である。また、（２）の焼入れ処理を
行う前に焼なましもしくは焼ならしを行う技術において
は、γ粒の粗大化防止は可能であるが、製造コストが嵩
むという問題がある。

本発明は、冷間で強加工を加えた場合でもその後の焼入
れで１粒が粗大化しない冷間加工用鋼を低コストで作る
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明者等は冷間での強加
工後の焼入れ時における１粒の粗大化防止に必要なＮｂ
、　　ｉの含有量、それらと反応して析出物を形成する
Ｎ量及びそれらの量的なバランスについて検討を重ねた
結果、下記の３点が上記目的を達成する上で重要である
ことを知見した。

即ち、（１）　　＾ｌ単独では、粗粒化を防止することはでき
ない。

（２）　　Ｎｂを含有させることにより、粗粒化を抑制
することは可能である。

（３）粗粒化を完全に防止するには、Ｎｂを含有させる
と共にＡｉ（χ）ＩＮ（χ）の比を１．０θ〜２．００
にする必要がある。

本発明は上記知見に基づいてなされたものであって、そ
の要旨は下記■及び■の組成をもつ冷間加工用鋼にある
。（以下、％は全で重量％を意味する。） ■　Ｃ：　０．３０〜０．５０％　　　Ｓｔ　：　０．
５０％以下Ｍｎ　；　０．５０％未満　　　　Ｃｒ　：
　０．１〜５．０％Ｍｏ　：　０．０１〜０．８０％　
　　Ｎｂ　：　０．００５〜０．２０％八〇　：　へ、
００５〜０．１０％　　Ｎ　：　０．０３５％以下（た
だし１．００≦＾１（χ）ＩＮ（χ）≦２．００）残部
：Ｆｅ及び不可避的不純物。

■　上記■の成分に加えて更にＶ　：　０．０１〜０．３０％、Ｂ　：　０．０００３
〜０．００５０％、Ｎｉ　：　０．０１〜２．００％め−３元素のうちから選ばれた１種以上の成分を含有す
るもの。

上記何れの組成でも、不純物としてのＰは０．０１５％
以下、Ｓは０．０１％以下とする。

（作用）以下に、本発明の綱を構成する各成分の作用効果上それ
らの含有量の限定理由について述べる。

Ｃは鋼の焼入性を上げて強度を増加させ、かつ結晶粒の
微細化のためにも有効な成分である。その含有量が０．
３０％未満では、焼入性向上の効果が小さい、一方、０
．５０％を超えて含有させると焼入れ時の焼割れ感受性
が増加し、また、他の合金成分と関連して靭性劣化をも
招くことから、その含有量を０．３０〜０．５０％とし
た。

Ｓｉは鋼の脱酸及び強度増加のために有効な元素である
が、０．５０％を超えると偏析して靭性の劣化をきたす
場合があるので、その含有量を０．５０％以下とした。

Ｍｎは脱酸の他、焼入性向上に有効な元素であるが、偏
析により粒界を詭化し靭性の劣化を生じさせるため、そ
の含有量を０．５０％未満とした。

Ｃｒは鋼の焼入性を向上するのに有効な元素であるが、
０．１％未満ではその効果は得られず、５．０％を超え
ると靭性の劣化、及び焼割れ感受性の増大をきたすため
、その含有量を０゜１〜５．０％とした。

Ｍｏは鋼の焼入性を向上するのに有効な元素であるが、
０．０１％未満では効果は得られず、０．８％を超えて
含有させてもその効果は飽和し、コストの上昇を招くだ
けであるため、その含有量を０．０１〜０．８０％とし
た。

Ｎｂは本発明において重要な元素の一つであり、鋼の強
度、靭性を向上させるとともに結晶粒を微細化しかつ結
晶の粗粒化を防止するのに有効な元素である。しかし、
その効果を確保するためにはｏ、　ｏｏｓ％以上含有さ
せることが必要であり、一方、０．２０％を超えて含有
させてもその効果は飽和しコストの増加を招くだけであ
るから、その含有量をｏ、ｏｏｓ〜０．２０％とした。

＾ｌは鋼の脱酸の安定化、均質化及び細粒化に有効な元
素であるが、０．００５％未満では十分゛な効果は得ら
れず、一方、０．１０％を超えて含有させてもその効果
は飽和することより、その含有量をｏ、ｏｏｓ〜０，１
０％とした。

Ｎも本発明において重要な元素の一つであり、Ｎｂ、Ａ
ｆｆｉ等と結合して析出物を生成し、それが結晶粒の粗
大化防止に寄与する。しかし、低合金鋼においては０．
０３５％を超えて含有させることは難しいため、その含
有量を０．０３５％以下とした。

一方、Ａ１．とＮの含有量のバランスについて、前記の
式を満たすように定めたのは、後述の実施例で示すよう
に、冷間で７０％以上の強加工を加えても次工程の焼入
れ時に１粒の粗大化を生じさせないためには、少なくと
もＡ　Ｉｌ、（Ｘ）／Ｎ　（χ）比が前記の式を満たす
ことが必要であるからである。

本発明鋼の一つは上記の成分以外、残部Ｆθと不可避の
不純物から成るものである。不純物としてはＰとＳの上
限を抑えることが重要である。

Ｐはいかなる熱処理を施してもその粒界偏析を完全に消
滅することはできず、靭性等を劣化させることから、そ
の上限を０．０１５％とした。

ＳはＭｎと結合して割れの起点となり、さらに単独でも
粒界に偏析して脆化を促進するため、極力低く制限する
必要がある。従って、その上限を０．０１％とした。

■は鋼を細粒化し、さらに析出硬化によって鋼の強度を
向上させる作用を有し、特にＣｒ、　Ｍｏ、　Ｎｂとの
複合添加でそれらの作用が顕著になる。　０．０１％未
満では前記効果が得られず、０．３０％を超えて含有さ
せると効果が飽和する上に却って靭性の劣化を招く場合
があることから、その含有量を０．０１〜０．３０％と
した。

Ｂは鋼の焼入性を一段と向上させる作用があるので、特
に成品寸法が大きい場合に高強度を確保する目的で添加
するが、その含有量が０．０００３％未満では所望の効
果が得られず、また、０．００５０％を超えて含有させ
ると靭性が劣化するようになることから、その含有量を
０．０００３〜０．００５０％とした。

Ｎ１は綱の強度、靭性を向上させる効果があるが、０．
０１％未満では前記効果が得られず、また、２．００％
を超えて含有させると効果が飽和する上、コストが高（
つくことから、その含有量を０．０１〜２．００％とし
た。

（実施例）以下、実施例に基づいて説明する。

通常の方法を用いて第１表に示す成分組成の綱（符号Ａ
〜■）を溶製した。同表中の鋼Ａ−Ｍは、本発明の範囲
内の組成を有するもので、鋼Ｎ〜■は＊印を付した点に
おいてこの発明の範囲から外れた組成のものである。

上記した成分組成の＠Ａ−Ｖを連続鋳造法、あるいは鋼
塊法にて綱片とした後、１２００〜１２５０“Ｃに加熱
して３０１厚さに熱間圧延し、その後、球状化焼鈍を施
したあと、表面を切削除去し、２５−厚さとした。この
材料を冷間圧延にて７．５１厚さ（圧下率７０％）にし
た後、これを９００°Ｃから焼入処理を施し、オーステ
ナイト結晶粒度試験を行った。

γ粒粗大化の判定等、試験結果を第１表に併せ示す、な
お、第１表の粒度とはＪＩＳ　ＧＯ５５１ｒ鋼のオース
テナイト結晶粒度試験方法」に基づき測定した粒度であ
る。

同表から明らかなように、本発明鋼Ａ−Ｍにおいては、
１粒の粗大化は認められず、健全な組織を呈していた。

（以下、余白）（発明の効果）本発明の鋼は、冷間で強加工を加えた後の焼入れ時に発
生する１粒の粗大化がなく、靭性の劣化や熱処理歪のな
い優れた機械構造用鋼である。しかも、この鋼は低コス
トで製造することができ、工業上における実用価値は極
めて大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｃ：０．３０〜０．５０％　Ｓｉ：０．５０％以下Ｍｎ：０．５０％未満　Ｃｒ：０．１〜５．０％Ｍｏ：０．０１〜０．８０％　Ｈｂ：０．００５〜０．
２０％Ａｌ：０．００５〜０．１０％　Ｎ：０．０３５％以下を含有し、かつ１．００≦Ａｌ（％）／Ｎ（％）≦２．００なる式を満足し、残部はＦｅ及び不可避的不純物からな
り、不純物中のＰは０．０１５％以下、Ｓは０．０１％
以下であることを特徴とする冷間加工用鋼。
（２）成分元素として、更にＶ：０．０１〜０．３０％　Ｂ：０．０００３〜０．０
０５０％Ｎｉ：０．０１〜２．００％の１種以上を含有する請求項（１）記載の冷間加工用鋼
。