JPH059652A - 被削性に優れた熱間鍛造用非調質鋼 - Google Patents

被削性に優れた熱間鍛造用非調質鋼

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JPH059652A
JPH059652A JP19082791A JP19082791A JPH059652A JP H059652 A JPH059652 A JP H059652A JP 19082791 A JP19082791 A JP 19082791A JP 19082791 A JP19082791 A JP 19082791A JP H059652 A JPH059652 A JP H059652A
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JP
Japan
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heat treated
kgf
steel
strength
hot forging
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JP19082791A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Kobayashi
林 一 博 小
Shozo Ikeshita
下 庄 三 池
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Sanyo Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 調質処理を行わずに、十分な強度と靱性、
及び良好なドリル穿孔性を製品に付与した熱間鍛造用非
調質鋼を提供する。 【構成】 重量比で、C:0.19〜0.29%、S
i:0.05〜0.5%、Mn:1.0〜3.0%、
V:0.05〜0.5%、Cr:0.29〜0.79
%、Al:0.02超〜0.1%、S:0.02〜0.
3%、Pb:0.02〜0.3%を含有し、さらに必要
に応じてNb:0.1%以下、Ti:0.1%以下のう
ち1種または2種を含有し、残部がFeおよび不純物元
素からなり、引張強さ90kgf/mm2 以上と、シャ
ルピー衝撃値2U20℃=5kgf/cm2 以上を併せ持
ち、更にドリル穿孔性を同一強度を有する他の非調質鋼
に対して2割以上向上させた熱間鍛造用非調質鋼。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、被削性に優れた熱間
鍛造用非調質鋼に関し、特に熱間鍛造後に焼入れ焼戻し
等の熱処理を行わずに十分な強度と靱性とを製品に付与
し、併せて良好な被削性を有する非調質鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】各種の構造用部品においては、鍛造加工
後に、焼入れ焼戻し等の調質処理を施し、目的及び用途
に応じて必要な強度および靱性に調質して使用されてい
たが、この場合、調質処理に多大の熱エネルギーを要す
ることから、調質処理がコスト高となって製造コストが
高くなる。
【0003】他方、省エネルギー及び低コスト化の観点
から、調質処理を省略することができるようにした非調
質鋼が開発され、構造用部品に既に実用化されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱間鍛造用非調質鋼では、抗張力については90kgf
/mm2 以上の値が比較的容易に得られるものの、靱性
については調質鋼に比較して不足し、又強度の向上につ
れて被削性が低下するという問題があった。
【0005】この発明は、かかる問題点に鑑み、90k
gf/mm2 以上の強度を有するにもかかわらず、良好
な靱性及びドリル穿孔性を有する熱間鍛造用非調質鋼を
提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】そして本件発明者らは、
強度についてはC,Si,Mn,Cr,Vを、靱性につ
いてはC,Mn,Cr,V,Nb,Tiを、被削性につ
いてはS,Pbを各々調整することにより、90kgf
/mm2 以上の強度を有し、2U20℃=5kgf/cm
2 以上の靱性を併せ持ち、更にドリル穿孔性は従来の同
一強度を有する非調質鋼に対して2割以上向上させた構
造用非調質鋼が得られることを知見し、本願発明を完成
したものである。
【0007】即ち、本願の第1の発明に係る熱間鍛造用
非調質鋼は、「重量比で C :0.19〜0.29% Si:0.05〜0.5 % Mn:1.0 〜3.0 % V :0.05〜0.5 % Cr:0.29〜0.79% Al:0.02超〜0.1% S :0.02〜0.3 % Pb:0.02〜0.3 % を含有し、残部がFeおよび不純物元素からなり、引張
強さ90kgf/mm2 以上と、シャルピー衝撃値2U
20℃=5kgf/cm2 以上を併せ持ち、更にドリル穿
孔性を同一強度を有する他の非調質鋼に対して2割以上
向上させた」ことを要旨とする。
【0008】また、本願の第2の発明に係る熱間鍛造用
非調質鋼は、「重量比で C :0.19〜0.29% Si:0.05〜0.5 % Mn:1.0 〜3.0 % V :0.05〜0.5 % Cr:0.29〜0.79% Al:0.02超〜0.1% S :0.02〜0.3 % Pb:0.02〜0.3 % を含有し、さらに Nb:0.1%以下 Ti:0.1%以下 のうち1種または2種を含有し、残部がFeおよび不純
物元素からなり、引張強さ90kgf/mm2 以上と、
シャルピー衝撃値2U20℃=5kgf/cm2 以上を併
せ持ち、更にドリル穿孔性を同一強度を有する他の非調
質鋼に対して2割以上向上させた」ことを要旨とする。
【0009】
【作用】以下、本発明において、各成分を前記の通りに
限定した理由を説明する。 〔C:0.19〜0.29%〕Cは鋼の強度を高めるた
めに有効であり、調質せずに80kgf/mm2 以上出
させるには、0.19%以上添加する必要がある。しか
し、本発明鋼において目的とする靱性を確保するために
は他の靱性に影響する元素(Mn、V、Cr、S)との
関連を考慮して、その上限を0.29%とする。 〔Si:0.05〜0.5%〕Siは溶製時の脱酸剤と
して加えられる他、強度確保のため0.05%以上添加
する必要がある。しかし、0.5%を超えると靱性を低
下させ、本発明鋼において目的とする靱性が得られない
ので、上限を0.5%とする。 〔Mn:1.0〜3.0%〕MnはSiと同様、溶製時
の脱酸剤として加えられる他、強度及び靱性の向上に有
効な元素であり、目的の強度と靱性を得るには他の合金
元素との相関を考慮して、1.0%以上添加する必要が
ある。しかし、Mnは他方で被削性を低下させるので、
本発明鋼で目的とする被削性を確保するためには、他の
被削性に影響する元素(C、P、V)との関連も考慮し
てその上限を3.0%とする。 〔V:0.05〜0.5%〕Vは熱間鍛造のまま、即ち
調質しないままでの強度、靱性を確保するため重要な元
素であり、その効果は0.05%以上で顕著になる。し
かし、0.5%を超えると効果が飽和するので、その上
限を0.5%とする。 〔Cr:0.29〜0.79%〕Crは熱間鍛造のまま
での強度、靱性を確保するためにVと共に有効な元素で
あり、0.29%以上で顕著になる。しかし、0.79
%を超えると靱性を低下させるので、その上限を0.7
9%とする。 〔Al:0.02超〜0.1%〕Alは溶製時の脱酸剤
として加えられる他、結晶粒微細化にも有効であるが、
0.01%以下ではその効果は小さい。また、0.1%
を超えると被削性を低下させるので、その上限を0.1
%以下とする。 〔S:0.02〜0.3%〕本発明鋼において、被削性
を向上させるためには少なくとも0.02%以上添加す
る必要がある。しかし、0.3%を超えると熱間加工性
が劣化し、製造上の問題が発生すると共に靱性も低下
し、目的とする靱性が得られないので、上限を0.3%
とする。 〔Pb:0.02〜0.3%〕PbはSと同様、被削性
を向上させるために有効な元素であり、0.02%以上
でその効果が現れる。しかし、0.3%を超えると熱間
加工性を低下させるので、その上限を0.3%とする。
【0010】〔Nb:0.1%以下、Ti:0.1%以
下〕本願の第2の発明鋼は、第1の発明鋼にさらにNb
及び/又はTiを添加したもので、結晶粒度を微細に
し、靱性を特に向上させ、特に大きな靱性が必要な部品
に用いる目的で完成させたものである。しかし、Nb及
びTi共に0.1%を超えて添加をしても効果は増大し
ないため、上限は0.1%以下とする。
【0011】
【実施例】表1に示す成分を有する鋼を100kg真空
溶解炉を用いて溶製した。100kgの鋼塊を1200
℃で鍛造してφ65及びφ30の棒鋼に鍛伸し、これを
用いてノッチシャルピー試験片、引張試験片及びドリル
穿孔性用試験片を作製し、シャルピー衝撃試験、引張試
験及びドリル穿孔性試験(ドリルとしてSKH51のφ
8のJIS標準ドリルを使用し、荷重70kgf、回転
速度915rpmで10mmの深さを穿孔させるのに要
する時間を測定)を行った。ここで表1に各供試材の化
学成分を、表2に試験結果を示す。比較鋼No.1、
2、3については調質鋼であり、比較鋼の4、5、6に
ついては従来使用されてきた非調質鋼である。また、比
較鋼No.7〜11については今回の発明鋼に類似した
非調質鋼である。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】試験結果によれば、調質鋼であるNo.
1、2については靱性及びドリル穿孔性が22.1kg
f/cm2 及び8.4secと、12.1kgf/cm
2 及び8.9secと良好であるが、強度が69kgf
/mm2 と76kgf/mm2 となって不足する。ま
た、調質鋼である比較鋼No. 3については、バランス
が取れてはいるが、調質処理のために多大の熱エネルギ
ーを要し、製造コストが高くつく。
【0015】従来の非調質鋼である比較鋼No. 4、5
については、靱性及びドリル穿孔性が8.1kgf/c
2 及び10.1secと、5.1kgf/cm2 及び
10.4secと良好であるが、強度が76kgf/m
2 と79kgf/mm2 となって不足する。また、同
じく、従来の非調質鋼である比較鋼No. 6について
は、強度が92kgf/mm2 と優れているが、靱性及
びドリル穿孔性は3.7kgf/cm2 及び13.0s
ecとなって良好ではない。
【0016】また、Mn、Cr、V量が少ない比較鋼N
o. 7、8については、引張強度が65kgf/mm2
及び75kgf/mm2 と低く、C、Cr量が多い比較
鋼No. 9では、引張強度が112kgf/mm2 と高
いものの、靱性が2.7kgf/cm2 と低くなってい
る。また、Pb、Sを含まないNo. 10、11におい
ては、ドリル穿孔性が13.2sec及び12.8se
cと劣っている。
【0017】これに対して、発明鋼であるNo. 12〜
20では、いずれも、90kgf/mm2 以上と大きな
強度を有し、シャルピー衝撃値2U20℃=5kgf/c
2 以上と優れた靱性を併せ持つ。さらに、Pb、Sの
快削性元素を添加することにより、非添加鋼に比較して
高強度にもかかわらず、ドリル穿孔性は2割以上向上で
きた。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明による熱間鍛造用
非調質鋼によれば、熱間鍛造後の焼入れ焼戻しなどの熱
処理を行わずに、十分な強度と靱性、及び良好なドリル
穿孔性を製品に付与することができるので、機械構造用
部品に適用することが可能となる。
【図1】
【図2】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で C :0.19〜0.29% Si:0.05〜0.5 % Mn:1.0 〜3.0 % V :0.05〜0.5 % Cr:0.29〜0.79% Al:0.02超〜0.1% S :0.02〜0.3 % Pb:0.02〜0.3 % を含有し、残部がFeおよび不純物元素からなり、引張
    強さ90kgf/mm2 以上と、シャルピー衝撃値2U
    20℃=5kgf/cm2 以上を併せ持ち、更にドリル穿
    孔性を同一強度を有する他の非調質鋼に対して2割以上
    向上させたことを特徴とする被削性に優れた熱間鍛造用
    非調質鋼。
  2. 【請求項2】 重量比で C :0.19〜0.29% Si:0.05〜0.5 % Mn:1.0 〜3.0 % V :0.05〜0.5 % Cr:0.29〜0.79% Al:0.02超〜0.1% S :0.02〜0.3 % Pb:0.02〜0.3 % を含有し、さらに Nb: 0.1%以下 Ti: 0.1%以下 のうち1種または2種を含有し、残部がFeおよび不純
    物元素からなり、引張強さ90kgf/mm2 以上と、
    シャルピー衝撃値2U20℃=5kgf/cm2 以上を併
    せ持ち、更にドリル穿孔性を同一強度を有する他の非調
    質鋼に対して2割以上向上させたことを特徴とする被削
    性に優れた熱間鍛造用非調質鋼。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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