JPH0366383B2 - - Google Patents
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- JPH0366383B2 JPH0366383B2 JP59138276A JP13827684A JPH0366383B2 JP H0366383 B2 JPH0366383 B2 JP H0366383B2 JP 59138276 A JP59138276 A JP 59138276A JP 13827684 A JP13827684 A JP 13827684A JP H0366383 B2 JPH0366383 B2 JP H0366383B2
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- Japan
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- parts
- toughness
- steel
- tensile strength
- strength
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
（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
造で成形後の焼入・焼戻処理を行うことなく、す
なわち非調質で高い靭性の得られる熱間鍛造非調
質部品の製造方法に関するものである。 （従来の技術） 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・焼戻処理（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、熱間鍛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
調質鋼等が熱処理の簡省略技術として広く知られ
ている（例えば、自動車技術37巻 No.３ 242頁
1983年あるいは特開昭55−82749号公報）。しか
し、これらのＶ、Nb等を添加したいわゆるマイ
クロアロイイング技術を利用した非調質鋼は、基
地の金属組織がフエライト・パーライト組織であ
り、又使用法の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靭性が低く、その実
部品への適用範囲は限定されており、重要保安部
品である足廻り部品等には使用されていないのが
現状である。これらの従来の非調質鋼の靭性はそ
の部品の大きさ、目標強度レベル、鍛造方法、条
件等により異なるが、JIS ３号衝撃試験片による
25℃での衝撃値は５Kg・ｍ／cm2以下と低いのが実
状である。靭性を高めるため、鍛造の際の加熱温
度、仕上温度等を下げることにより結晶粒を細か
くして高い靭性を得ることが可能であるが、そう
することにより鍛造型の寿命、型への充満度等の
別の問題が生じてくる。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、このような上記問題点を解消し、高
い靭性の得られる熱間鍛造非調質部品の製造方法
を提供するものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、重量％でＣ：0.05〜0.18％、
Si：0.10〜1.00％、Mn：0.60〜3.00％、Cr：0.50
〜3.60％、但しCr＋Mn：2.50〜4.20％、Ti：
0.010〜0.030％、Ｂ：0.0005〜0.0030％、Al：0.01
〜0.05％、Ｎ：0.0060％以下を含み残りは実質的
にFeよりなる鋼を熱間鍛造後、800〜400℃の温
度区間を120〜12℃／minの冷却速度で冷却する
ことを特徴とする70〜100Kg／mm2の引張強さ、25
℃で５Kg・ｍ／cm2以上の衝撃値を有する熱間鍛造
非調質部品の製造方法である。 （作用） 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熱間鍛造非調
質部品の製造方法を開発すべく次のような実験を
行つた。即ち、供試材として重量％でＣ：0.05〜
0.20％、Si：0.10〜1.00％、Mn：0.60〜3.00％、
Cr：0.50〜4.00％、Ti：0.010〜0.030％、Ｂ：
0.0005〜0.0030％、Al：0.01〜0.05％、Ｎ：0.0060
％以下、残りは実質的にFeである鋼を150Kg真空
溶解炉で溶製し、鍛造で30〜50mmの棒鋼とした。
この棒鋼を1250℃に加熱後800〜400℃の温度区間
を120〜12℃／minの冷却速度で冷却し、非調質
熱間鍛造部品の製造方法のシミユレーシヨン試験
を行つた。 この試験により鋼中Ｃ量と引張強さの関係につ
いて第１図に示すような結果を得た。本発明の対
象となる機械部品は引張強さで70〜100Kg／mm2で
あるので、Ｃ量は0.05〜0.18％必要であることが
わかつた。 さらに引張強さに及ぼすCr、Mn量の影響につ
いて重回帰分析により解析した結果、Cr＋Mn≧
1.50％の範囲で引張強さに対し式のような回帰
式を得た。 σB（Kg／mm2）＝400×（％Ｃ）＋33 ×[(%Mn)＋（％Cr）］−56 … 第２図に、回帰式による計算結果と実測した
引張強さの関係を示す。実際の引張強さと成分に
よる計算結果がよく一致していることが判る。 式と、Ｃ量が0.05〜0.18％の範囲で引張強さ
70〜100Kg／mm2を得るためとより、Cr＋Mnの量
は2.50〜4.20％にする必要があることを見だし
た。 以上の知見をもとに、Si：0.10〜1.00％、Ti：
0.010〜0.030％、Ｂ：0.0005〜0.0030％、Al：0.01
〜0.05％、Ｎ：0.0060％以下を含む鋼において、
Ｃ：0.05〜0.18％、Mn：0.60〜3.00％、Cr：0.50
〜3.60％、但しCr＋Mn：2.50〜4.20％、残部は実
質的にFeであれば、熱間鍛造後800〜400℃の温
度範囲を120〜12℃／minの冷却速度で冷却する
ことにより引張強さ70〜100Kg／mm2、25℃の衝撃
値５Kg・ｍ／cm2以上が得られることを見出し、本
発明を完成した。 以下、本発明を詳細に説明する。 Ｃは製品の強度を決める重要な元素の一つであ
り、0.05未満では必要な強度を得るための合金元
素の量が多くなり過ぎ不経済であるので0.05％以
上とした。一方、0.18％を超えると強度が高くな
り過ぎ、靭性、被削性が低下するので上限を0.18
％とした。 Siは脱酸に必要な元素で、0.10％以上必要であ
る。又、1.00％以上添加しても必要以上に強度が
高くなり過ぎるので、1.00％を上限とした。 Mnは脱酸、およびＣ、Crと共に製品の強度、
靭性を支配する元素であり、かつ鋼中Ｓと結びつ
いて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％を超すと被削性の低下および製造上の困難
さが増すので、3.00％を上限とする。 Crは上述の如くＣ、Mnと共に製品の強度、靭
性を調節するため0.5％以上必要であるが、しか
し必要以上に添加するとむしろ悪化するので3.60
％以下とし、但しCr＋Mnの量で2.50〜4.20％に
なるよう添加する必要がある。Cr＋Mnの量が
2.50％未満では靭性が低下する。又、Cr＋Mnの
量が4.20％を超えると強度が高くなり過ぎるた
め、上限を4.20％とした。 Tiは後述するＢを有効に働かすためＮを固定
するために必要であり、0.010％未満ではＮを固
定するに十分ではなく、又0.030％を超えて添加
しても効果が飽和するため下限を0.010％、上限
を0.030％とした。 Ｂは鋼の焼入性を改善するために0.0005〜
0.0030％必要である。0.0005％未満ではその効果
が小さく、又0.0030％を超して添加しても効果が
飽和するため、下限を0.0005％、上限を0.0030％
とした。 Al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。0.01％未満では脱
酸、結晶粒をコントロールするための量としては
不十分であり、一方0.05％を超えて添加してもそ
れに見合う効果が得られず不経済であるので上限
を0.05％とした。 Ｎ量は0.0060％を超すとＮを固定させるために
必要なTiの量が多くなり過ぎ、TiNの存在によ
り靭性が低下するため、上限を0.0060％とした。 なお、上記成分の他に被削性の向上を図るた
め、0.07％までのＳあるいは0.30％までのpbを添
加することは有効である。 次に鍛造後の冷却速度であるが、800〜400℃の
変態温度区間の冷却速度が120℃／minより速い
場合、得られる非調質部品の強度が高くなり過ぎ
靭性が損なわれるので避けなければならない。一
方12℃／minより遅い場合、非調質部品の強度が
低過ぎるのでこれまた避けなければならない。 （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。 実施例 １ 第１表に示す化学成分を有する鋼を500Kg真空
溶解炉にて溶製し、鋼塊とした後、90mm角の棒鋼
に鍛造した。この棒鋼を自動車の前車軸に熱間鍛
造にて成形し、800〜400℃の温度域を25℃／min
の冷却速度で冷却した。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表の結果を得た。第２表からわかる如く、本
発明法によるNo.１〜No.５の例は70〜100Kg／mm2の
引張強さと高い靭性を有している。 なお、比較例No.６は引張強さが100Kg／mm2を超
えた例であり、比較例No.７はTi、Ｂが添加され
ておらず強度が低い場合の例である。
造で成形後の焼入・焼戻処理を行うことなく、す
なわち非調質で高い靭性の得られる熱間鍛造非調
質部品の製造方法に関するものである。 （従来の技術） 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・焼戻処理（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、熱間鍛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
調質鋼等が熱処理の簡省略技術として広く知られ
ている（例えば、自動車技術37巻 No.３ 242頁
1983年あるいは特開昭55−82749号公報）。しか
し、これらのＶ、Nb等を添加したいわゆるマイ
クロアロイイング技術を利用した非調質鋼は、基
地の金属組織がフエライト・パーライト組織であ
り、又使用法の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靭性が低く、その実
部品への適用範囲は限定されており、重要保安部
品である足廻り部品等には使用されていないのが
現状である。これらの従来の非調質鋼の靭性はそ
の部品の大きさ、目標強度レベル、鍛造方法、条
件等により異なるが、JIS ３号衝撃試験片による
25℃での衝撃値は５Kg・ｍ／cm2以下と低いのが実
状である。靭性を高めるため、鍛造の際の加熱温
度、仕上温度等を下げることにより結晶粒を細か
くして高い靭性を得ることが可能であるが、そう
することにより鍛造型の寿命、型への充満度等の
別の問題が生じてくる。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、このような上記問題点を解消し、高
い靭性の得られる熱間鍛造非調質部品の製造方法
を提供するものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、重量％でＣ：0.05〜0.18％、
Si：0.10〜1.00％、Mn：0.60〜3.00％、Cr：0.50
〜3.60％、但しCr＋Mn：2.50〜4.20％、Ti：
0.010〜0.030％、Ｂ：0.0005〜0.0030％、Al：0.01
〜0.05％、Ｎ：0.0060％以下を含み残りは実質的
にFeよりなる鋼を熱間鍛造後、800〜400℃の温
度区間を120〜12℃／minの冷却速度で冷却する
ことを特徴とする70〜100Kg／mm2の引張強さ、25
℃で５Kg・ｍ／cm2以上の衝撃値を有する熱間鍛造
非調質部品の製造方法である。 （作用） 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熱間鍛造非調
質部品の製造方法を開発すべく次のような実験を
行つた。即ち、供試材として重量％でＣ：0.05〜
0.20％、Si：0.10〜1.00％、Mn：0.60〜3.00％、
Cr：0.50〜4.00％、Ti：0.010〜0.030％、Ｂ：
0.0005〜0.0030％、Al：0.01〜0.05％、Ｎ：0.0060
％以下、残りは実質的にFeである鋼を150Kg真空
溶解炉で溶製し、鍛造で30〜50mmの棒鋼とした。
この棒鋼を1250℃に加熱後800〜400℃の温度区間
を120〜12℃／minの冷却速度で冷却し、非調質
熱間鍛造部品の製造方法のシミユレーシヨン試験
を行つた。 この試験により鋼中Ｃ量と引張強さの関係につ
いて第１図に示すような結果を得た。本発明の対
象となる機械部品は引張強さで70〜100Kg／mm2で
あるので、Ｃ量は0.05〜0.18％必要であることが
わかつた。 さらに引張強さに及ぼすCr、Mn量の影響につ
いて重回帰分析により解析した結果、Cr＋Mn≧
1.50％の範囲で引張強さに対し式のような回帰
式を得た。 σB（Kg／mm2）＝400×（％Ｃ）＋33 ×[(%Mn)＋（％Cr）］−56 … 第２図に、回帰式による計算結果と実測した
引張強さの関係を示す。実際の引張強さと成分に
よる計算結果がよく一致していることが判る。 式と、Ｃ量が0.05〜0.18％の範囲で引張強さ
70〜100Kg／mm2を得るためとより、Cr＋Mnの量
は2.50〜4.20％にする必要があることを見だし
た。 以上の知見をもとに、Si：0.10〜1.00％、Ti：
0.010〜0.030％、Ｂ：0.0005〜0.0030％、Al：0.01
〜0.05％、Ｎ：0.0060％以下を含む鋼において、
Ｃ：0.05〜0.18％、Mn：0.60〜3.00％、Cr：0.50
〜3.60％、但しCr＋Mn：2.50〜4.20％、残部は実
質的にFeであれば、熱間鍛造後800〜400℃の温
度範囲を120〜12℃／minの冷却速度で冷却する
ことにより引張強さ70〜100Kg／mm2、25℃の衝撃
値５Kg・ｍ／cm2以上が得られることを見出し、本
発明を完成した。 以下、本発明を詳細に説明する。 Ｃは製品の強度を決める重要な元素の一つであ
り、0.05未満では必要な強度を得るための合金元
素の量が多くなり過ぎ不経済であるので0.05％以
上とした。一方、0.18％を超えると強度が高くな
り過ぎ、靭性、被削性が低下するので上限を0.18
％とした。 Siは脱酸に必要な元素で、0.10％以上必要であ
る。又、1.00％以上添加しても必要以上に強度が
高くなり過ぎるので、1.00％を上限とした。 Mnは脱酸、およびＣ、Crと共に製品の強度、
靭性を支配する元素であり、かつ鋼中Ｓと結びつ
いて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％を超すと被削性の低下および製造上の困難
さが増すので、3.00％を上限とする。 Crは上述の如くＣ、Mnと共に製品の強度、靭
性を調節するため0.5％以上必要であるが、しか
し必要以上に添加するとむしろ悪化するので3.60
％以下とし、但しCr＋Mnの量で2.50〜4.20％に
なるよう添加する必要がある。Cr＋Mnの量が
2.50％未満では靭性が低下する。又、Cr＋Mnの
量が4.20％を超えると強度が高くなり過ぎるた
め、上限を4.20％とした。 Tiは後述するＢを有効に働かすためＮを固定
するために必要であり、0.010％未満ではＮを固
定するに十分ではなく、又0.030％を超えて添加
しても効果が飽和するため下限を0.010％、上限
を0.030％とした。 Ｂは鋼の焼入性を改善するために0.0005〜
0.0030％必要である。0.0005％未満ではその効果
が小さく、又0.0030％を超して添加しても効果が
飽和するため、下限を0.0005％、上限を0.0030％
とした。 Al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。0.01％未満では脱
酸、結晶粒をコントロールするための量としては
不十分であり、一方0.05％を超えて添加してもそ
れに見合う効果が得られず不経済であるので上限
を0.05％とした。 Ｎ量は0.0060％を超すとＮを固定させるために
必要なTiの量が多くなり過ぎ、TiNの存在によ
り靭性が低下するため、上限を0.0060％とした。 なお、上記成分の他に被削性の向上を図るた
め、0.07％までのＳあるいは0.30％までのpbを添
加することは有効である。 次に鍛造後の冷却速度であるが、800〜400℃の
変態温度区間の冷却速度が120℃／minより速い
場合、得られる非調質部品の強度が高くなり過ぎ
靭性が損なわれるので避けなければならない。一
方12℃／minより遅い場合、非調質部品の強度が
低過ぎるのでこれまた避けなければならない。 （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。 実施例 １ 第１表に示す化学成分を有する鋼を500Kg真空
溶解炉にて溶製し、鋼塊とした後、90mm角の棒鋼
に鍛造した。この棒鋼を自動車の前車軸に熱間鍛
造にて成形し、800〜400℃の温度域を25℃／min
の冷却速度で冷却した。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表の結果を得た。第２表からわかる如く、本
発明法によるNo.１〜No.５の例は70〜100Kg／mm2の
引張強さと高い靭性を有している。 なお、比較例No.６は引張強さが100Kg／mm2を超
えた例であり、比較例No.７はTi、Ｂが添加され
ておらず強度が低い場合の例である。
【表】
【表】
【表】
実施例 ２
第３表に示す化学成分を有する鋼を溶製し、通
常の方法で直径75mmの棒鋼に圧延した。 この棒鋼を加熱温度1200℃、仕上温度1050℃の
通常の熱間鍛造の条件下で乗用車のナツクルに加
工し、800〜400℃の区間を種々の条件で冷却し
た。 第４表から判る如く本発明例では高い強度と高
い靭性が得られた。
常の方法で直径75mmの棒鋼に圧延した。 この棒鋼を加熱温度1200℃、仕上温度1050℃の
通常の熱間鍛造の条件下で乗用車のナツクルに加
工し、800〜400℃の区間を種々の条件で冷却し
た。 第４表から判る如く本発明例では高い強度と高
い靭性が得られた。
【表】
【表】
（発明の効果）
以上述べたように、本発明法により熱間鍛造後
熱処理を施すことなく、すなわち非調質で70〜
100Kg／mm2の引張強さと高い靭性を有する機械部
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。
熱処理を施すことなく、すなわち非調質で70〜
100Kg／mm2の引張強さと高い靭性を有する機械部
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。
第１図は本発明法のＣ含有量と引張強さの関係
を示す図である。第２図は回帰式による計算結
果と実測した引張強さの関係を示す図である。
を示す図である。第２図は回帰式による計算結
果と実測した引張強さの関係を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で Ｃ ：0.05〜0.18％、 Si：0.10〜1.00％、 Mn：0.60〜3.00％、 Cr：0.50〜3.60％、 但しCr＋Mn：2.50〜4.20％、 Ti：0.010〜0.030％、 Ｂ ：0.0005〜0.0030％、 Al：0.01〜0.05％、 Ｎ： 0.0060％以下 を含み残りは実質的にFeよりなる鋼を熱間鍛造
後、800〜400℃の温度区間を120〜12℃／minの
冷却速度で冷却することを特徴とする70〜100
Kg／mm2の引張強さ、25℃で５Kg・ｍ／cm2以上の衝
撃値を有する熱間鍛造非調質部品の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13827684A JPS6119761A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 高靭性熱鍛非調質棒鋼 |
| GB08516910A GB2163454B (en) | 1984-07-04 | 1985-07-04 | Process for manufacturing parts from non-heat refined steel having improved toughness |
| US06/942,960 US4806178A (en) | 1984-07-04 | 1986-12-16 | Non-heat refined steel bar having improved toughness |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13827684A JPS6119761A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 高靭性熱鍛非調質棒鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6119761A JPS6119761A (ja) | 1986-01-28 |
| JPH0366383B2 true JPH0366383B2 (ja) | 1991-10-17 |
Family
ID=15218128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13827684A Granted JPS6119761A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 高靭性熱鍛非調質棒鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6119761A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63111160A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-16 | Nkk Corp | 熱間鍛造用高靭性非調質鋼 |
| JPH0696742B2 (ja) * | 1987-10-29 | 1994-11-30 | 日本鋼管株式会社 | 高強度・高靭性非調質鋼の製造方法 |
| JP2581442B2 (ja) * | 1994-05-20 | 1997-02-12 | 日本鋼管株式会社 | 高強度・高靭性非調質鋼の製造方法 |
| FR2757877B1 (fr) * | 1996-12-31 | 1999-02-05 | Ascometal Sa | Acier et procede pour la fabrication d'une piece en acier mise en forme par deformation plastique a froid |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4986211A (ja) * | 1972-12-23 | 1974-08-19 | ||
| JPS558577B2 (ja) * | 1973-09-10 | 1980-03-05 | ||
| JPS5479119A (en) * | 1977-12-08 | 1979-06-23 | Kobe Steel Ltd | Manufacture of high strength, high toughness steel wire rod |
| JPS5839738A (ja) * | 1981-09-02 | 1983-03-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高張力線材の製造方法 |
| JPS5839737A (ja) * | 1981-09-02 | 1983-03-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高張力線材の製造方法 |
-
1984
- 1984-07-04 JP JP13827684A patent/JPS6119761A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6119761A (ja) | 1986-01-28 |
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