JPS63183157A

JPS63183157A - 温間鍛造用鋼

Info

Publication number: JPS63183157A
Application number: JP1678487A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakahara; 中原　猛; Takehiko Kato; 加藤　猛彦; Sadayoshi Furusawa; 古澤　貞良
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-01-26
Filing date: 1987-01-26
Publication date: 1988-07-28

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】皇栗上皇剋王立団本発明は、温間鍛造用肌焼鋼に関し、詳しくは、温間鍛
造後の浸炭処理において、内部の結晶粒が粗大化しない
温間鍛造用肌焼鋼に関する。

従来の技術近年、機械構造用部品の製造において、工程の省略や省
エネルギーを目的として、温間鍛造の採用が広がりつつ
ある。この温間鍛造とは、従来の熱間鍛造と冷間鍛造の
それぞれの長所を取り入れた鍛造法であって、その加工
温度域が熱間鍛造に比べて低いために、スケールの生成
や熱歪が少なく、冷間鍛造に近い寸法精度を得ることが
でき、他方、冷間鍛造において発生する加工硬化が殆ど
起こらないために、冷間鍛造では必要とされる鍛造後の
焼きなまし処理を省略し得る等の利点を有している。

他方、歯車等のような機械構造用部品については、耐摩
耗性を向上させるために、成形後に浸炭処理が施される
ことが多いが、この浸炭処理は、高温での長時間にわた
る加熱を要する処理であるため、部品内部において、結
晶粒が粗大化し、歪を発生させ、或いは靭性を低下させ
る。そこで、従来、かかる問題を解決するために、冷間
鍛造用鋼と同様に、例えば、ＡｊＳＮｂ、Ｔｉ等の細粒
化元素と多量のＮを添加することによって、窒化物や炭
化物を形成させ、加熱時の結晶粒の粗大化を防止するこ
とが提案されているが、尚、十分な効果を達成していな
い。

従って、従来、そのための対策として、温間鍛造後、焼
きならし処理を施して、浸炭時の結晶粒の粗大化を防止
したり、或いは、温間鍛造温度を結晶粒の粗大化しない
熱間鍛造温度域に近接させる等が採用されているが、か
かる対策を採用することは、即ち、上記した温間鍛造の
利点を著しく損なうものであることが明らかである。

日が解決しようとする問題点本発明は、上記した従来の温間鍛造用鋼における問題を
解決するためになされたものであって、温間鍛造後の浸
炭処理において、内部の結晶粒が粗大化しない肌焼鋼を
提供することを目的とする。

問題点を”・′するための手段本発明による温間鍛造用鋼は、重量％でＣ０．１０〜０
．３０％、Ｓｉ０．５０％以下、Ｍｎ　　０．３〜２．０％、Ｎｉ０．１０〜０．４０％、Ｃｒ　　０．６０〜２．０％１．１０．０２〜０．０５％、Ｎ　　　０．００１０〜０．００６０％、残部鉄及び不
可避的不純物よりなり、浸炭処理後の内部の結晶粒度番
号が６〜１０の整細粒であることを特徴とする。

本発明による温間鍛造用鋼における化学成分の限定理由
について説明する。

Ｃは、機械構造用部品として必要な強度を付与するため
に、少なくとも０．１０％を添加することが必要である
。０．１０％よりも少ないときは、所要の強度を付与す
ることができないうえに、一定のＣ濃度を得るために、
著しく長い浸炭時間を必要とする。しかし、過多に添加
するときは、浸炭焼入れ材において実施される低温焼戻
しによっては、十分な内部靭性を得ることができないた
め、添加量は０．３０％以下の範囲とする。

Ｓｉは、鋼の脱酸元素としてと共に、機械構造用部品と
しての所要の強度を得るための焼入れ性向上元素及び固
溶強化元素として添加される。しかし、過多に添加する
ときは、ケイ酸塩系介在物を増大させ、温間加工性を阻
害すると共に、温間鍛造後の硬さを高くし、その後の仕
上冷間加工性や切削加工性を低下させ、更には、浸炭後
の内部硬さを高くし、内部靭性を低くするので、添加量
の上限を０．５０％とする。

Ｍｎは、鋼の脱酸及び焼入れ性向上の効果を有する。こ
のような効果を有効に得るためには、少なくとも０．３
％の添加が必要である。しかし、過多に添加するときは
、温間鍛造後の冷却時にベイナイトやマルテンサイト組
織が生成し、その後の仕上冷間加工や切削加工性を阻害
すると共に、微細なベイナイト組織が浸炭時の結晶粒の
粗大化を助長するので、添加量の上限を２．０％とする
。

Ｎｉは、所定量のＡＪ及びＮとの複合添加によって、浸
炭加熱時、初期のオーステナイト粒を粗大粒や微細粒に
することなく、粒度番号にて６〜９程度の整細粒とする
ために必要な元素であって、本発明においては、０．１
０％以上を添加することが必要である。かかる効果は、
Ｎｉの添加量の増大と共に高まるが、反面、０．４％を
越えて過多に添加しても、上記効果が飽和し、鋼の製造
費用を徒に高めることとなる。

Ｃｒは、鋼の焼入れ性を向上させ、強度及び靭性をバラ
ンスよく高める効果を有し、かかる効果を有効に得るた
めに、０．６０％以上を添加することが必要である。し
かし、過多に添加するときは、温間鍛造時の変形抵抗を
高くし、金型寿命を短くすると共に、鍛造後の冷却に際
して、ベイナイト組織を生成させ、その後の仕上冷間加
工性や切削加工性を阻害するので、添加量は２．０％以
下とする。

Ａ２は、鋼の脱酸の効果を有すると共に、限定量のＮと
の組み合わせによって、適当量のＡＩＮを析出させ、更
に、後述するＮｉとの複合添加によって、浸炭加熱時の
初期のオーステナイト結晶粒の粗大化を防止する効果を
有する。かかる効果を有効に得るには、０．０２％以上
の添加を必要とする。しかし、過多に添加するときは、
ＡｈＯｌ等の非金属介在物量の増大や、靭性の阻害等の
有害な影響があられれるので、添加量は０．０５％以下
とする。

Ｎは、前述したように、適当量のＡＩＮを析出させ、Ｎ
ｉとの複合添加によって、浸炭加熱時の初期のオーステ
ナイト結晶粒が粗大粒に成長することを防止すると共に
、反対に、微細粒になることをも防止し、かくして、初
期粒を結晶粒度番号にて６〜９程度の整細粒とする効果
を有する。これらの効果を有効に得るためには、少な（
とも０゜００１０％を添加する必要がある。しかし、過
多に添加することは、過多量の／ＩＮを析出させ、初期
粒が微細粒や、或いは微細粒を含む混粒となり、浸炭終
了後の粒度を逆に粗大化させるので、添加量は０．００
６０％以下とする。

本発明による温間鍛造用肌焼鋼は、上記した元素に加え
て、鋼の強度及び靭性を更に向上させるために、必要に
応じてＭｏを含有することができる。上記効果を有効に
得るためには、０．１０％以上を添加することが必要で
ある。しかし、０．３％を越える量のＭＯの添加は、温
間鍛造後の冷却過程において、ベイナイトやマルテンサ
イトの発生を顕著にすると共に、ＭＯは高価な元素であ
るで、実用上の見地から、添加量は０．３％以下で十分
である。

発」坏蟇１限以上のように、本発明による温間鍛造用肌焼鋼は、特に
、所定量のＡｌ及びＮと共に、Ｎｉを複合添加すること
によって、浸炭加熱時、初期のオーステナイト粒を粗大
粒や微細粒にすることなく、粒度番号にて６〜９程度の
整細粒とするので、温間鍛造後の浸炭処理において、内
部の結晶粒が粗大化せず、かくして、内部において、結
晶粒度番号にて６〜９の整細粒を有し、強度及び靭性に
すぐれる浸炭製品を得ることができる。

大施■ 第１表に示す化学成分を有する鋼を溶製し、４０１１径
の棒鋼に熱間圧延した後、直径４０龍、長さ６０１ｍに
機械加工して試験材とし、これを温間据込み鍛造して、
温間変形抵抗等の温間加工性や、温間鍛造後の組織及び
硬さを調べた。更に、温間鍛造後、９５０℃で３時間の
浸炭処理を施して、結晶粒度はかの緒特性を調べ、また
、粒の成長過程を示すために、加熱初期のオーステナイ
ト結晶粒度を調べた。この初期粒度は、温間鍛造後の試
験材を９００℃で３０分間加熱した後、水焼き入れ処理
を行なって調べた。以上の結果を第２表に示す。

第１表において、本発明鋼を＊印を付して示す。

比較鋼１は、Ｃ量が低いために、表面硬さくＨｖ）が５
１０しかなく、本発明鋼に比べて相当に低い。

比較鋼５は、Ｎｉを含まないために、初期粒度及び浸炭
処理後の粒度共に６以下の粗粒であって、内部靭性も本
発明鋼に比べて劣る。

比較鋼６及び７は、従来、粗大化防止のために広く採用
されているように、Ｎ量を高くした鋼を示す。しかし、
いずれもＮによる結晶粒の粗大化の効果は乏しく、内部
靭性も低い。比較鋼９は、Ｓｉ量が過多の例を示し、温
間鍛造時の変形抵抗が本発明鋼に比べてかなりに大きく
、加工性に劣るとことが明らかである。また、温間鍛造
後の硬さも高いので、後工程での仕上冷間鍛造性や仕上
切削性が低い。

比較鋼１０は、Ｍｎ量が本発明にて規定する量よりも著
しく低い例を示し、内部硬さが低（、部品としての強度
に欠ける。他方、比較鋼１２は、Ｍｎ量が過多である例
を示し、温間変形抵抗や温間鍛造後の硬さ等の点で問題
を生じ、また、浸炭後の結晶粒も粗大化が著しい。更に
、この比較鋼１２は、Ｎｉ及びＮ量は、本発明で規定す
る範囲内にあるが、Ｍｎ量が過多であるために、鍛造後
の組織が部分的に微細なベイナイトとなったために、初
期粒が微細粒となり、最終的に逆に粗大化が促進された
ものである。

比較鋼１３は、Ｎｉ量が高い例を示し、本発明鋼３及び
４に比較して、特性的には差違はないが、Ｎｉを過多に
添加しても、特に、一層の効果を得ることができないこ
とが示されている。比較鋼１４及び１５は、Ｃｒ量が本
発明にて規定す範囲をはずれている例を示し、Ｍｎ量が
本発明で規定する範囲をはずれる場合と同様の問題を生
じている。

比較鋼１６及び１９は、／ｌ量が本発明による規定範囲
をはずれる例である。比較鋼１６はＡｌ量が過多である
例を示し、Ｎｉ添加及び低Ｎ化の効果によって、結晶粒
の粗大化は生じないが、アルミナ系介在物量の増大によ
って、内部靭性が極端に劣化している。他方、比較鋼１
９は、Ａｊｌｉ量が極端に低い場合であって、初期粒度
４．５から明らかなように、加熱初期にて粒の粗大化が
認められ、浸炭後もそのまま結晶粒が粗大化して、靭性
を阻害している。比較鋼１８は、Ｃ量が高い例を示し、
温間鍛造後の硬さが高く、また、浸炭後の内部硬さが著
しく、靭性の劣化が著しい。

比較鋼２０は、多量のＭＯを添加した例を示し、本発明
鋼１７に比べて、変形抵抗、温間鍛造後の硬さが高く、
多量のＭＯ添加が却って有害であることが示される。ま
た、組織のベイナイト化によって、浸炭時の結晶粒も粗
大化している。

比較鋼２１は、微細化元素として、従来より用いられて
いるＮｂを添加した例を示し、Ｎｂ炭窒化物の粗大化防
止効果によって、初期粒は結晶粒度番号にて１０であっ
て、極めて小さいが、高温長時間にわたる浸炭処理後に
は、その防止効果はなく、粗大化が明らかである。

上記した比較鋼に対して、本発明鋼によれば、浸炭加熱
の内部の結晶粒度が６〜９であって、内部靭性にすぐれ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＣ０．１０〜０．３０％、Ｓｉ０．５０％以下、Ｍｎ０．３〜２．０％、Ｎｉ０．１０〜０．４０％、Ｃｒ０．６０〜２．０％、Ａｌ０．０２〜０．０５％、Ｎ０．００１０〜０．００６０％、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、浸炭処理後の内部
の結晶粒度番号が６〜１０の整細粒であることを特徴と
する温間鍛造用肌焼鋼。
（２）重量％でＣ０．１０〜０．３０％、Ｓｉ０．５０％以下、Ｍｎ０．３〜２．０％、Ｎｉ０．１０〜０．４０％、Ｃｒ０．６０〜２．０％、Ａｌ０．０２〜０．０５％、Ｎ０．００１０〜０．００６０％、Ｍｏ０．１０〜０．３０％、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、浸炭処理後の内部
の結晶粒度番号が６〜１０の整細粒であることを特徴と
する温間鍛造用肌焼鋼。