JP2010270358A - 破断分割性に優れた熱間鍛造部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】C:0.27〜0.50%(質量%の意味。化学成分組成について、以下同じ。)、Si:0.10〜2.0%、Mn:0.5〜1.5%、P:0.015〜0.07%、S:0.01〜0.2%、Cr:0.10〜1.0%、V:0.03〜0.20%未満、Ti:0.015〜0.1%、Al:0.05%以下(0%を含まない)を含有し、残部が鉄および不可避不純物であり、フェライト組織とパーライト組織の合計面積率が全組織に対して90%以上であるとともに、(フェライト粒度番号F)−(旧オーステナイト粒度番号A)≧ 3を満たすことを特徴とする破断分割性に優れた熱間鍛造部品。
【選択図】なし
Description
Cは熱間鍛造の後の冷却後に、熱間鍛造部品のパーライト組織を増大させ、所望の強度を確保するのに寄与する元素である。またCは破断分割性の向上にも寄与する。一方、C量が過剰になると、被削性が低下する。そこでC量は0.27〜0.50%であり、強度と被削性のバランスを考慮すれば、好ましくは0.30〜0.48%、さらに好ましくは0.33〜0.45%である。
Siは鋼の溶製時に脱酸元素として作用する他、鋼材のフェライト組織に固溶して熱間鍛造の後の冷却後に、熱間鍛造部品を強化するのに有効な元素である。一方、Si量が過剰になると、被削性および熱間加工性が劣化する。そこでSi量は0.10〜2.0%とし、好ましくは0.15〜1.0%、より好ましくは0.20〜0.7%である。
Mnは鋼の溶製時における脱酸および脱硫元素として作用する。また、Mnは熱間鍛造部品のパーライト焼入性を高めてパーライト量を増加させ、パーライト中のラメラー間隔を細かくすることにより耐力や疲労強度等の強度を向上させるのに有効である。さらに、Sと結合してMnSを形成することによって、破断分割時の切欠効果を発揮することができる。一方、Mn量が過剰になるとベイナイト組織が生成し、被削性が低下する。そこでMn量は0.5〜1.5%、好ましくは0.70〜1.2%、より好ましくは0.85〜1.1%である。
Pは粒界に偏析することにより靭延性を低下させるのに有効な元素である。一方、P量が過剰になると鋳造時に割れが発生して製造性が低下する。そこでP量は0.015〜0.07%であり、好ましくは0.020〜0.06%、より好ましくは0.025〜0.05%である。
SはMnと結合してMnSを形成し、破断分割時の切欠効果を発揮するとともに、被削性の向上にも寄与する元素である。一方、S量が過剰になると圧延時や熱間鍛造時に割れが発生するなどの弊害が生じる。そこでS量は0.01〜0.2%であり、好ましくは0.020〜0.1%、より好ましくは0.030〜0.070%である。
Crは、上述したMnと同様にパーライト焼入性を向上させ、耐力や疲労強度等の強度上昇に寄与する元素である。一方、Cr量が過剰になると硬さが大幅に上昇したり、金属組織中にベイナイトが生成して被削性に悪影響を及ぼす。そこでCr量は0.10〜1.0%とし、好ましくは0.13〜0.7%、より好ましくは0.15〜0.5%である。
Vは、微細な炭化物や窒化物を形成してフェライト地に析出し、耐力や疲労強度等の強度上昇に寄与する元素である。また破断分割性の向上への寄与も非常に大きい。一方、Vは近年価格が高騰しており、過剰に添加すると熱間鍛造部品のコスト増大を招く。そこでV量は0.03〜0.20%未満とし、好ましくは0.04〜0.15%、より好ましくは0.05〜0.10%である。
Alは、結晶粒を微細化して疲労特性の向上に寄与する元素である。一方、過剰に添加しても前記効果が飽和してしまう他、熱間加工性に悪影響を及ぼしてしまう。そこでAl量は0.05%以下とし、好ましくは0.005〜0.04%、より好ましくは0.010〜0.035%である。
Caは、硫化物系介在物を球状化してアスペクト比を小さくすることにより、破断分割性を向上させる作用を有する元素である。さらに、Caは熱間加工性を向上させ、圧延時や熱間鍛造時の割れ防止作用も得られる。但し、過剰に添加してもその効果が飽和し、コスト上昇を招く。そこでCa量は0.01%以下とすることが好ましい。Ca量はより好ましくは0.0005〜0.008%であり、さらに好ましくは0.001〜0.005%である。
後述する破断分割試験で使用する試験片の、ノッチ底付近に相当する位置で、平板体の長手方向に垂直な断面から約13mm(幅)×20mm(長さ)×5mm(高さ)の試験片を採取した。粒度番号、組織分率の測定は、光学顕微鏡を用い、倍率400倍で観察することにより行った。組織分率は、前記試験片を画像解析することにより求めた。また、Gf粒度番号AはJIS G0551の徐冷法に準じて測定した。さらに、フェライト粒度番号は、まず、前記試験片においてフェライトの個数nをカウントし、前述の方法によって求めたフェライト分率Sを用いて、平均面積a=S/nを求めた。フェライトの個数測定に際し、視野から一部外れるものについてはJIS G0551に準じて1/2個とカウントした。測定には60mm×45mmの写真を用い、フェライトの平均面積a=S/nより、JIS G0551の附属書Cの表1を用いてフェライト粒度番号Fを求めた。
上記平板体を切削し、図1に示すような試験片に加工した。図1中、(a)は試験片の上面図、(b)は試験片の側面図を示す。図1に示した試験片に、図2に示すような方向に荷重をかけ(室温)、破断分離させた。破断分割性は、破断分割後の、圧延方向の変形量と、ノッチ方向(圧延方向と垂直な方向)の変形量との差で評価した。表1において鋼種Xは、欧州のDIN規格のC70S6であり、C70S6を上述の方法によって破断分割したときの変形量は100μmであったため、変形量が100μm以下である場合を破断分割性に優れると評価した。測定は各実験No.につきn=10で実施し、n=10のうち最大のものをその実験No.の変形量とした。
Claims (6)
- C :0.27〜0.50%(質量%の意味。化学成分組成について、以下同じ。)、
Si:0.10〜2.0%、
Mn:0.5〜1.5%、
P :0.015〜0.07%、
S :0.01〜0.2%、
Cr:0.10〜1.0%、
V :0.03〜0.20%未満、
Ti:0.015〜0.1%、
Al:0.05%以下(0%を含まない)
を含有し、残部が鉄および不可避不純物であり、
フェライト組織とパーライト組織の合計面積率が全組織に対して90%以上であるとともに、
(フェライト粒度番号F)−(旧オーステナイト粒度番号A)≧ 3を満たすことを特徴とする破断分割性に優れた熱間鍛造部品。 - 更に、Ca:0.01%以下(0%を含まない)を含有する請求項1に記載の熱間鍛造部品。
- 更に、Bi:0.2%以下(0%を含まない)および/またはPb:0.3%以下(0%を含まない)を含有する請求項1または2に記載の熱間鍛造部品。
- 熱間鍛造後に600℃以上の温度で熱間コイニングを行うものである請求項1〜3のいずれかに記載の熱間鍛造部品。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の熱間鍛造部品を破断分割して得られたものである自動車用内燃機関部品。
- コネクティングロッドである請求項5に記載の自動車用内燃機関部品。
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