JPS63111160A - 熱間鍛造用高靭性非調質鋼 - Google Patents

熱間鍛造用高靭性非調質鋼

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JPS63111160A
JPS63111160A JP25678886A JP25678886A JPS63111160A JP S63111160 A JPS63111160 A JP S63111160A JP 25678886 A JP25678886 A JP 25678886A JP 25678886 A JP25678886 A JP 25678886A JP S63111160 A JPS63111160 A JP S63111160A
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JP
Japan
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steel
toughness
hot forging
less
strength
Prior art date
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Pending
Application number
JP25678886A
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English (en)
Inventor
Kazuaki Matsumoto
和明 松本
Shinichi Suzuki
伸一 鈴木
Hirotada Osuzu
大鈴 弘忠
Hisatoshi Tagawa
田川 寿俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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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】 「発明の目的」 (産業上の利用分野) 本発明は熱間鍛造後非調質のままで自動車部品その他の
機械部品として使用する高靭性非調質鋼の組成に関する
ものである。
(従来の技術) 自動車部品、その他多くの機械部品は、一般的には棒鋼
から熱間鍛造により成型され、その後焼入、焼戻(調質
)処理されてから切削加工される。
しかしこのような製造工程においても、省エネルギーも
しくは製造コストの引き下げを目的として熱処理を省略
し、V、Ti等の微量添加元素を活用したフェライト+
パーライト系の非調質鋼や、Cr。
MnあるいはBを活用したベイナイト系の非調質鋼等が
開発され提案されている。前者の例としては特開昭59
−100256があり、VN(7)活用ニヨり高強度化
を、TiNの活用により高靭性を図っているが、C量が
重量で0.20〜0.40%(以下単に%という)と高
いために高靭性化には限界があった。又、後者の例とし
ては、特開昭61−19761、同昭61−10316
1、同昭61−139646、並びに「製鉄研究」第3
20号(1986)に発表された「熱間鍛造用非調質強
靭棒鋼」等の論文等があり、確かに高強度は得られてい
るものの、靭性の点ではTiNを活用したフェライト+
パーライト系と同等かそれ以下のレベルであった。又、
上記中特開昭61−139646はベイナイト系ではあ
るが、熱間鍛造後に熱湯冷却を施しており熱処理が完全
に省略されたものではなく、製造工程もしくは製造コス
トの点で問題のある技術であったことは否めない。この
ように、従来の非調質鋼は、若干の靭性の改善は認めら
れるものの材質に求められる靭性が安価に得られるもの
とは云えず、高靭性が要求される機械部品の全部にこれ
らが適用されるには至っていない。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上述した従来技術の現状に鑑み創案されたも
のであり、熱間鍛造後空冷もしくは放冷のままで、全く
熱処理を必要としない安価でより高い靭性の得られる非
調質鋼の組成を提供することを目的としている。
(問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するための本発明は、(1)重量%で C: 0.02〜0.05%   St : 0.10
〜1.00%Mn : 0.60〜3.00%   C
r+Mn : 1.40〜4.50%Ti : 0.0
05〜0.030%  B : 0.0003〜0.0
030%A l : 0.01〜0.05%   N 
: 0.0060%以下を含み、残部はFeおよび不可
避的な不純物よりなる熱間鍛造用高靭性非調質鋼。
(2)  重量%で C: 0.02〜0.05%   Si : 0.10
〜1.00%Mn : 0.60〜3.00%   C
r+Mn : 1.40〜4.50%Ti : 0.0
05〜0.030%   B : 0.0003〜0.
0030%A l : 0.01〜0.05%    
N : 0.0060%以下を含み、更らに Ni : 1,0%以下    Cu:1.O%以下M
o : 0.50%以下    V : 0.10%以
下Nb : 0.05%以下 の一種もしくは二種以上を含み、残部はFeと不可避的
な不純物とからなる熱間鍛造用高靭性非調質網に関する
ものであり、従来の同一目的に使用される非調質鋼より
も安価で、より高靭性の熱間鍛造用非調質鋼が得られる
ものである。
(作 用) 本発明者等は、先ず、従来の熱間鍛造用の非調質鋼に比
較し、より高靭性の材料を開発すべく予備試験の供試材
としてC: 0.02〜0.22%、 Si:0.10
〜1.00%、 Mn: 0.60〜3.50%、Cr
+Mn: 1.40〜5.50%、 Ti : O〜0
.030%、B:0〜0.0030%、AA:0.01
〜0.05%、N:0.0060%以下、Ni:O〜1
.0%、Cu:O〜1.0%、Mo:O〜0.5%、V
:Q 〜0.20%、 Nb:0〜0.05%を含み、
残部はFeからなる鋼を用いて、60mm直径の棒鋼と
し、この棒鋼を1250℃に加熱後、301m直径に熱
間鍛造し、放冷して試験片を採取して機械的諸性質を調
査した。
第1図は、該供試材における強度、靭性におよぼすC量
の影響を示す図であり、縦軸にシャルピー衝撃値(uE
、。)を横軸に引張強度(TS)をとったものである。
図から了解できるように、強度と靭性のバランスにおよ
ぼすC量の影響は極めて大きく、C量を0.02〜0.
05%の範囲とすることで低炭素ベイナイト組織が出現
し、良好な強度・靭性のバランスが認められた。以上の
知見をもとに更らに研究、開発を進め本発明鋼を創案し
たものであり、本発明鋼を用いることにより熱間鍛造後
放冷のままで引張強度(TS)70kg−f/酊2以上
、20℃におけるシャルピー衝撃値(uE、。)18k
gf  −rn/a1以上が得られることを確認した。
次に本発明の添加元素の数値限定の理由を説明する。
C:強度、靭性に大きな影響を及ぼす元素である。
しかし、0.02%未満では十分な強度が得られず、0
.02%以上の添加が必要であり、又、0.05%を越
えると高靭性が得られないのでこれを上限とした。
Si:脱酸に必要な元素であり、同時に強化元素でもあ
る。0.10%未満では充分な脱酸効果が得られず、一
方1.00%を越すと靭性を損なうためこれを上限とし
た。
Mn:C,Crと同様に強度、靭性に大きな影響を与え
る元素である。0.60%未満では十分な強度、靭性が
得られず、3.00%を越すと靭性を損なう場合があり
、これを上限とした。
Cr:C,Mnと同様に強度、靭性の確保に大きな影響
を与える元素である。しかし、Cr + Mn量が1.
40%未満では強度が不足するのでこれを下限とし、又
、その合量が4.50%を越えても効果は上らずコスト
面の不利を招くことになるのでこれを上限とした。
Ti s 鋼中のNを固定し、Bの持つ焼入性向上に効
果のある元素である。0.0 O5%未満ではNを固定
する効果が充分でなく、又、0.030%を越えて添加
しても、効果は飽和し、むしろ過剰のTiNの生成によ
り靭性を損うことがあるので、0.030%を上限とし
た。
B:焼入れ性を向上させる効果を有する元素である。0
.0003%未満ではその効果が少なく、又、O,OO
30%を越えて添加しても効果は飽和するのでこれを上
限とした。
へ2:強力な脱酸効果を持つ元素である。しかし0.0
1%未満では効果が認められず、0.05%を越えて添
加しても効果は飽和するのでこれを上限とした。
N:0.0060%を越すとNを固定させるために必要
なTiの量を多くする必要があり、生成する大量のTi
Nは鋼の靭性を低下せしめるのでこれを上限とした。
以上数値限定の理由を列記した各成分組成で本発明の目
的は達成できるのでこれを特許請求範囲第1項とした。
より強度、靭性の向上に寄与するものとしてこれに併せ
て添加しうるちのとして下記の元素がある。
Ni:高強度、靭性を向上させるのに有効な元素である
。しかし、経済的な面から上限を1.0%とした。
Cu : Niと同様な添加の効果があるが経済的な面
から上限を1.0%とした。
Mo:添加の効果はNi、 Cuと同一であるが、経済
的な面から0.5%を上限とした。
72強力な強化元素である。しかし0.10%を越える
と靭性を損うのでこれを上限とした。
Nb:V同様強力な強化元素である。しかし0.05%
を越えると靭性を損うので0.05%を上限とした。
これらの元素は夫々独特の効果を有するので、1種もし
くは2種以上を鋼材の用途に合せて添加することができ
るからこれを特許請求の範囲4第2項とした。
又、本発明の熱間鍛造用高靭性非調質鋼は、0607%
までのSもしくは0.3%までのpbを添加することに
より該別の被削性を向上させるも可能である。
尚、本発明鋼の熱間鍛造の条件については、特別制御す
べき条件は全く無く、通常の加熱条件で加熱し鍛造する
ことにより充分な特性が得られる。
冷却条件についても、800〜400℃変態区間を15
0〜b 低炭素ベイナイト組織を有する期待する高靭性非調質鋼
が得られる。
(実施例) 供試鋼は、夫々真空溶解炉で150 kgづつ溶製し鋼
塊としだ後90m1の棒鋼に鍛造、更らにこれを自動車
のフロントアクスル■ビームに熱間鍛造し空冷(800
〜400℃の平均冷却速度30℃/m1n) シた。こ
のフロントアクスル■ビームから引張試験片、衝撃試験
片を切り出し°C@械的性的性質定した。第1表は、供
試鋼の化学成分を示すもので、隘1〜隘15が本発明鋼
、隘16〜阻19が効果を比較するために行った従来公
知の非調質鋼である。第2表は、前表の各供試鋼の機械
的性質を示したものであり、隘1〜隘15の本発明鋼が
いずれもTS≧70 kgf/l112+ uE’go
≧18kgf  −m/calの良好な強度、靭性を示
しており、第1図の予備試験データーと良く一致してい
ることがわかる。尚第1図における・印は第2表の本発
明鋼を、ム印は同表の比較鋼を示す。本発明鋼に比較し
比較鋼N116はTi+ Bを含有しておらずそのため
強度がTSで70kgf/m2以下と低くなっており、
又、比較鋼隘17はMn、 Crを多く含有しており高
強度、高靭性は満足しているものの経済的には難点があ
る。比較鋼!IkL18.N[Li2はいずれもC量が
高く衝撃試験による吸収エネルギーが本発明鋼に比較し
て低いことがわかる。
第2表側脚の1酢 引張試験片:JIS4号、衝撃試験片:JIS3号(発
明の効果) 以上詳述したように、本発明による場合には熱間鍛造後
の熱処理を全く必要とせず空冷もしくは放冷するのみで
TS4iで70 kgf/m2以上の高強度とLIF、
2゜値で18 kgf−m/co!以上の従来の非調質
より優れた高低、靭性値を有する非調質鋼を比較的安価
に製造することができるから、高靭性を必要とする自動
車部品(足回り用の高性能の機械部品を含む1.その他
の機械部品に広く適用せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は非調質鋼における強度・靭性におよぼすC量の
影響を示す図面である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で C:0.02〜0.05%Si:0.10〜1.00%
    Mn:0.60〜3.00%Cr+Mn:1.40〜4
    .50%Ti:0.005〜0.030%B:0.00
    03〜0.0030%Al:0.01〜0.05%N:
    0.0060%以下を含み、残部はFeおよび不可避的
    な不純物よりなる熱間鍛造用高靭性非調質鋼。
  2. (2)重量%で C:0.02〜0.05%Si:0.10〜1.00%
    Mn:0.60〜3.00%Cr+Mn:1.40〜4
    .50%Ti:0.005〜0.030%B:0.00
    03〜0.0030%Al:0.01〜0.05%N:
    0.0060%以下を含み、更らに Ni:1.0%以下Cu:1.0%以下 Mo:0.50%以下V:0.10%以下 Nb:0.05%以下 の一種もしくは二種以上を含み、残部はFeと不可避的
    な不純物とからなる熱間鍛造用高靭性非調質鋼。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0288748A (ja) * 1988-09-27 1990-03-28 Nkk Corp 被削性の優れた機械構造用鋼

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