JPS63166949A

JPS63166949A - 熱間鍛造用非調質鋼

Info

Publication number: JPS63166949A
Application number: JP31570886A
Authority: JP
Inventors: Kazue Nomura; 一衛野村
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1988-07-11
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JP2756556B2

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）本発明は、熱間鍛造後、焼入れ、焼もどし等の熱処理を
行わずに高強度、高靭性が得られるフォークリフト用爪
、自動車用アッパーアーム等の機械構造用部品に通した
熱間鍛造用非調質鋼に関する。ものである。

（従来技術）従来、フォークリフト用の爪、アッパーアーム等の自動
車の足廻り部品に用いられる鋼には、高強度と、高靭性
を有することが要求されていた。

これらの要求に対して、従来３４５Ｃや、Ｃｒあるいは
Ｃｒｓ　Ｍｏ等を含有させたＳＣｒ　４４０　、ＳＣＭ
　４４０等が用いられ、熱間鍛造により成形後、高強度
、高靭性を付与させるため焼入れ、焼もどし等の熱処理
が施されていた。

しかしこれらの熱処理工程を省略できれば、大幅なコス
ト低減が図られ、省エネルギー等の社会的要請にこたえ
ることもできる。このような意味から熱間鍛造のままで
使用することのできる非調質鋼の開発が近年さかんに行
われている。

例えば、Ｃを０．３０〜０．５０％含有する中炭素鋼に
０．０３〜０．２０％のＶを添加した非調質鋼が提案さ
れている。この非調質鋼は、熱間鍛造後の冷却過程で■
の炭窒化物が析出し、このＶ炭窒化物がフェライト生地
を強化させるものである。

非調質鋼はこの強化作用によって、上記熱処理を行うこ
となく、熱間鍛造後冷却するのみで、強度を持たせるこ
とができるものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記提案された熱間鍛造のままで使用す
る非調質鋼では、熱間鍛造が１１００℃以上という高温
で行われることと、熱間鍛造後の冷却速度が遅いことも
あり、粗大なフェライトとパーライトとの混合組織とな
り、靭性が低く、また引張強さ１００　ｋｇ　ｆ　／　
ｍ　ｒｄ以上という強度を確保することは困難であり、
そのためフォークリフ、ト用の爪、アッパーアーム等の
ように高強度および高靭性の双方を必要とする機械構造
部品の素材として満足し得るものではなかった。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記した実情を鑑みなされたものであり、その
目的は、熱間鍛造のままで焼入れ、焼もどし処理をする
ことなく、熱間鍛造後冷却れ、焼きもどし処理した、Ｓ
Ｃｒ　４４０　、ＳＣＭ　４４０等の低合金鋼と同等も
しくは同等以上の強度および靭性を確保し得る熱間鍛造
用非調質鋼を提供するにある。

本発明者は上記目的の下に熱間鍛造用非調質鋼について
鋭意研究した結果、第１に、靭性を向上させるために低
炭素化すること、第２に、焼入れ性を向上させるためベ
イトナイト生成作用を持つＭｎＪｌ、Ｃｒ量を高め、か
つ、Ｂを添加することにより、熱間鍛造用非調質鋼の組
織を強度と靭性が優れたベイナイト組織にすること、第
３にベイナイト組織は、冷却速度の差により強度が変化
しやすいが、微細なＶ炭窒化物を上記組織に析出させれ
ば、その析出硬化により、強度の安定化を図ることがで
き、従来の非調質鋼に比べて許容される鍛造加熱温度範
囲が広く、かつ、高い強度および靭性を有し、熱間鍛造
のままで、従来の中炭素低合金鋼と同等若しくは同等以
上の強度および靭性を確保し得ることを知見した。

本発明はこれ等の知見に基づいてなされたものである。

即ち本発明の熱間鍛造用非調質鋼は、重量比にして、Ｃ
０．１６〜０．２５％、Ｓｉ　０．１０〜１．００％、
Ｍｎ　１．５０〜２．５０％、Ｃｒ　０．５０〜１．５
０％、Ｖｏ、０５〜０．３０％、Ａｌ０．０１０〜０．
０６０％、Ｔｉ　Ｑ、０１〜０．０５％、Ｂ　０．００
０５〜０．００４０％を含有し、残部Ｆｅならびに不純
物元素からなり、前記鋼を熱間鍛造した後、空冷もしく
は衝風冷却することにより、ベイナイト組織が生成させ
ることを特徴とするものであり、第２発明は第１発明に
Ｓ　０．０４〜０．１θ％、ｐｂ　ｏ、ｏｓ〜０．３０
％のうち１種ないし２種を含有し第１発明の被削性を改
善したものである。

次に本発明にかかる熱間鍛造用非調質鋼の成分限定理由
について説明する。

Ｃは非調質鋼の強度を確保するために必要な元素であり
、０．１６％未満では必要な麺皮が得られないため、そ
の下限を０．１６％とした。しかし、ＣＩが増加すると
靭性が低下するのでその上限を０．２５％とした。

Ｓｉは脱酸剤として添加されるものであり、その下限を
０．１０％とした。しかし、１．０θ％を越えて含有さ
せると靭性が低下するのでその上限を１．００％とした
。　Ｍｎは焼入性を向上させて熱間鍛造後の組織をベイ
ナイト組織とするために必要な元素であり、１．５０％
未満では焼入性が不足してベイナイト組織にフェライト
組織が混在した組織となり、強度が不足するため、その
下限を１．５０％とした。

しかし、２．５０％を越えて含有させる焼入性が過剰に
なりマルテンサイト組織が生成し、靭性が低下するので
上限を２．５０％とした。

Ｃｒは焼入性を向上させ、熱間鍛造後の組織をベイナイ
ト組織とするために必要な元素であり、０．５０％未満
では焼入性が不足してベイナイト組織にフェライト組織
が混在した組織となり強度が不足するため、その下限を
０．５０％とした。

しかし、１．５０％を越えて含有させると焼入性が向上
し過ぎてマルテンサイト組織が生成して、靭性が低下す
るので上限を１．５０％とした。■は炭窒化物を形成し
て強度を安定して確保するために必要な元素であり、０
．０５％未満では必要な強度が得られないため、その下
限を０．０５％とした。しかし、０．３０％を越えて含
有させても効果の向上が少ないので上限を０．３０％と
した。

Ａｌは脱酸剤として添加する元素であり、０．０１０％
以下では十分な効果が得られないのでその下限を０．０
１０％とした。しかし、０．０６０％を越えて含有する
と靭性が低下するので上限を０．０６０％とした。

Ｔｉは強力な炭窒化物形成元素であり、遊離Ｎの固定に
有効な元素であり、０．０１％以下では必要な効果が得
られないためその下限を０．０１％とした。

しかし、０．０５％を越えて含有してもその効果の向上
が少ないため上限を０．０５％とした。

Ｂは焼入性を向上させて熱間鍛造後の組織をベイナイト
組織とするために必要な元素であり、０．０００５％以
下では焼入性が不足してベイナイト組織にフェライト組
織が混在した組織となり強度が不足するためその下限を
０．０００５％とした。

しかし、０．００４０％を越えて含有してもその効果の
向上が少ないため上限を０．００４０％とした。

Ｓは被削性を改善する元素であり、必要な被削性を得る
には０．０４％以上の含有が必要であり、下限を０．０
４％とした。しかし、Ｓは多量に含有させると機械性質
を低下するのでその上限を０．１０％とした。

ｐｂはＳとともに被削性を改善する元素であり、０．１
０％未満では必要な被削性が得られないのでその下限を
０．１０％とした。しかし、０．３０％を越えて含有す
ると熱間加工性を低下するのでその」二限を０．３０％
とした。

（発明の効果）本発明の熱間鍛造非調質鋼では、低炭素鋼を基本として
これにＭｎ、　ＣｒおよびＢを添加し焼入性を向上させ
、熱間鍛造後の空冷もしくは衝風冷却により、ベイナイ
ト組織とするものであり、また本発明ではＶを添加する
ことにより、このベイナイト組織に■の炭窒化物が析出
しこれにより鍛造加熱温度によるバラツキが少なく高い
強度と、靭性が得られるものである。

また、ベイナイト組織は冷却速度の違いにより強度が変
化し易いが、前記のようにＶの炭窒化物が析出した鋼に
おいてはこの析出硬化を利用することにより、冷却速度
に対して強度を安定させることができるものである。

（実施例）次に本発明にかかる熱間鍛造非調質鋼の特徴を従来鋼、
比較鋼と比較して実施例でもって明らかにする。

第１表はその化学成分を示したものである。

以下余白第１表において１〜７鋼は本発明鋼で、１〜４鋼は第１
発明鋼、５〜７鋼は第２発明鋼で、８〜１３鋼は比較鋼
で、１４鋼は従来鋼でＳＣＭ　４４０である。

そして、高周波誘導炉で第１表の化学成分を有する供試
鋼を溶解し、２０ｋｇ鋼塊を製造した。

第２表は前記鋼塊をφ５０龍に圧延し、ついで前記棒鋼
を１２００℃に加熱し、１１００℃で熱間鍛造を行いφ
３００に鍛伸した後、空冷し、ついで切削により、引張
り試験片（ＪＩＳ　４号）、衝撃試験片（ＪＩＳ３号）
を作製し、引張り強さ、衝撃値、ミクロ組織を測定した
ものである。なお、従来鋼である１４鋼は熱間鍛造した
後、８５０℃で４０分間加熱し、油焼入し、ついで６０
０℃で９０分間焼もどしを施した。

以下余白第２表より明らかなように、本発明である１〜７鋼は適
量のＭｎ、　ＣｒおよびＢを含有させたことにより、そ
の組織はいずれもヘイナイト組織であり、引張り強さは
１０３．５〜１１５．２　ｋｇ　ｒ　／　ｍ　ｒｒｒ　
、　ｔＥ撃値は５．８〜９．５　ｋｇ　ｆ　ｍ　／　ｃ
ＩＩＩと、従来鋼で熱間鍛造後、焼入れ、焼もどしを施
した１４鋼と同等の引張り強さ、靭性を有するものであ
る。

本発明に対して、比較鋼である８鋼は衝撃値が１０．３
ｋｇ　ｆ　／　ｃｄと優れているが、引張り強さは９４
．１ｋｇｆ／ｍｎ（と低いものであり、また９鋼は引張
り強さが１３０．１　ｋｇ　ｆ　／　ｍ　ｇと優れてい
るが、衝撃値が１．２　ｋｇ　ｆ　／　ｃＩＩｌと大幅
に低いものであり、また１０．１１鋼は焼入性が不足し
、その組織はベイナイト＋フェライト組織となり引張り
強さが８５．２．８８．１ｋｇｆ／ｍｍ、衝撃値が４．
６．３．５　ｋｇｆ　／Ｃ１１１と、１０．１１鋼のい
ずれも引張り強さ、衝撃値ともに低いものであり、１２
鋼は引張り強さが９７．’５ｋｇ　ｆ　／　ｍ　ｒｄと
優れているが、衝撃値が３．３ｋｇｆ／ｃｄと低いもの
であり、さらに１３鋼は引張り強さが８６．０ｋｇ　ｆ
　／　ｍ　ｍ、衝撃値が３．５　ｋｇ　ｆ　／　ｃＩａ
と引張り強さ、衝撃値ともに低いものである。

上述のように、本発明鋼は低炭素鋼にＭｎ、　Ｃｒおよ
びＢを添加することにより、焼入性を向上させ、熱間鍛
造後の空冷もしくはｊｉｉ風冷風冷上り、ヘイナイト組
織とするものであり、また本発明では■を添加すること
により、前記のベイナイ１−組織に■の炭窒化物が析出
し、これより本発明鋼は焼入、焼もどし処理を施すこと
なく　１００　ｋｇｆ　／ｍｒｒ１程度という優れた引
張り強さと優れた靭性を有するものであわ、本発明はフ
ォークリフト用爪、自動用アッパーアーム等の機械構造
用部品に通した熱間鍛造用非稠質鋼であり、高い実用性
を有するものである。

以下余白

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比にしてＣ０．１６〜０．２５％、Ｓｉ０．
１０〜１．００％、Ｍｎ１．５０〜２．５０％、Ｃｒ０
．５０〜１．５０％、Ｖ０．０５〜０．３０％、Ａｌ０
．０１０〜０．０６０％、Ｔｉ０．０１〜０．０５％、
Ｂ０．０００５〜０．００４０％を含有し、残部Ｆｅな
らびに不純物からなり、前記鋼を熱間鍛造を施した後、
空冷もしくは衝風冷却することにより、ベイナイト組織
が生成されることを特徴とする熱間鍛造用非調質鋼。
（２）重量比にしてＣ０．１６〜０．２５％、Ｓｉ０．
１０〜１．００％、Ｍｎ１．５０〜２．５０％、Ｃｒ０
．５０〜１．５０％、Ｖ０．０５〜０．３０％、Ａｌ０
．０１０〜０．０６０％、Ｔｉ０．０１〜０．０５％、
Ｂ０．０００５〜０．００４０％を含有し、さらにＳ０
．０４〜０．１０％、Ｐｂ０．０５〜０．３０％のうち
１種ないし２種を含有させ、残部Ｆｅならびに不純物元
素からなり、前記鋼を熱間鍛造を施した後、空冷もしく
は衝風冷却することにより、ベイナイト組織が生成され
ることを特徴とする熱間鍛造用非調質鋼。