鍛造用鋼的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請(qǐng)發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?00880000741. 2、發(fā)明名稱為鍛造用鋼、申請(qǐng)日為2008年 4月10日的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及經(jīng)由鍛造工序?qū)嵤└鞣N機(jī)械加工的鍛造用鋼。
【背景技術(shù)】
[0003] 用于機(jī)械結(jié)構(gòu)物的鋼一般使用添加有Mn或Cr、或者添加有Cr和Mo、或者在其中 進(jìn)一步組合添加有Ni等的鋼材。通過鑄造、乳制而制造的這些鋼材，實(shí)施鍛造、切削等機(jī)械 加工和熱處理，成為鋼部件。
[0004] 可是，在制作鋼部件時(shí)的勞力和費(fèi)用上，鍛造工序所占的比例較高，將其降低是重 要的課題。因此，謀求提高鍛造工序中的模具壽命、降低鍛造次數(shù)的制造工序能力的提高很 必要。熱鍛造由于在鋼材的變形抗力低的溫度區(qū)進(jìn)行鍛造，因此對(duì)鍛造機(jī)的載荷負(fù)荷小，但 存在鋼材上附帶大量的氧化皮、難以體現(xiàn)鍛造部件的尺寸精度的缺點(diǎn)。溫鍛造可降低熱鍛 造具有的缺點(diǎn)，氧化皮少，在尺寸精度方面也有利，但具有變形抗力相比于熱鍛造較高的缺 點(diǎn)。冷鍛造具有無氧化皮、尺寸精度也良好的優(yōu)點(diǎn)，但也有鍛造的負(fù)荷載荷較大的缺點(diǎn)。對(duì) 于具有熱鍛造所沒有的優(yōu)點(diǎn)的溫鍛造以及冷鍛造，為了謀求鋼材的軟質(zhì)化，以往發(fā)明了較 多的技術(shù)。
[0005] 關(guān)于適合于溫鍛造的鋼材，例如，日本特開昭63-183157號(hào)公報(bào)公開了通過將C含 量控制在0. 1?0. 3%的范圍、將Ni、Al、N各自含量最佳化來提高滲碳性能的溫鍛造用鋼 的發(fā)明。另外，日本特開昭63-4048號(hào)公報(bào)公開了通過將C含量控制在0. 1?0. 3 %的范 圍并添加〇. 003?0. 05% Te來提高滲碳性能的溫鍛造用鋼的發(fā)明。日本特開平2-190442 號(hào)公報(bào)公開了通過將C含量控制在0. 1?0.3%的范圍，并適量添加 0. 1?0.5%的Cu以 及Ti等來改善滲碳性能的溫鍛造用鋼的發(fā)明。
[0006] 另外，日本特開昭60-159155號(hào)公報(bào)以及日本特開昭62-23930號(hào)公報(bào)公開了通過 將C含量進(jìn)行成分調(diào)整至0. 07?0. 25 %來謀求軟質(zhì)化，通過適量添加 Nb、Al、N來改善滲 碳性能的溫鍛造用鋼的發(fā)明。
[0007] 關(guān)于冷鍛造，例如，日本特開平11-335777號(hào)公報(bào)以及日本特開2001-303172號(hào)公 報(bào)公開了通過在C含量為0. 1?0. 3%的范圍下降低Si以及Mn含量來謀求鋼材的軟質(zhì)化， 使冷鍛造性提高的鍛造用鋼的發(fā)明。另外，日本特開平5-171262號(hào)公報(bào)公開了通過將C含 量進(jìn)行成分調(diào)整至〇. 05?0. 3%來謀求軟質(zhì)化，使冷鍛造性提高的鍛造用鋼的發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 然而，這些發(fā)明，雖然可充分維持滲碳后的硬度，但是從降低鍛造時(shí)的變形抗力的 觀點(diǎn)考慮，尚不充分。
[0009] 本發(fā)明的課題是提供通過與以往的鋼材相比，大幅度降低對(duì)鋼材進(jìn)行冷鍛造以及 溫鍛造、進(jìn)而熱鍛造時(shí)的變形抗力，并且鍛造后實(shí)施的熱處理之后具有必要的強(qiáng)度，從而可 提高鍛造模具壽命、降低鍛造次數(shù)的鍛造性能極優(yōu)異的鋼。
[0010] 本發(fā)明者們?yōu)榻鉀Q這樣的課題而進(jìn)行詳細(xì)的研討的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以往鋼（例如 SCr420)，通過大幅度地降低為確保淬火回火后的強(qiáng)度而必需的0. 20%左右的C含量，鍛造 時(shí)的變形抗力大幅度地下降，而且，通過與滲碳淬火回火處理后的有效效果層深度對(duì)應(yīng)的 成分范圍調(diào)整，可確保鍛造后的部件強(qiáng)度，從而完成了本發(fā)明。
[0011] S卩，本發(fā)明的要旨如下。
[0012] (1) 一種鍛造性優(yōu)異的鍛造用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，含有
[0013] C :0· 001% 以上且不到 0· 07%、
[0014] Si :3.0% 以下、
[0015] Mn :0. 01 ?4. 0%、
[0016] Cr :5.0% 以下、
[0017] P :0.2% 以下、
[0018] S :0.35% 以下、
[0019] Al :0· 0001%?2. 0%、
[0020] N :0.03% 以下，
[0021] 還含有
[0022] Mo :1· 5% 以下（包括 0% )、
[0023] Ni :4· 5% 以下（包括 0% )
[0024] 之中的一種或兩種，其余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，由下述（1)式求得的Di 值為60以上，
[0025] Di = 5. 41 X Di (Si) XDi(Mn) XDi(Cr) XDi(Mo) XDi(Ni) XDi(Al) ··· (1)，
[0026] 其中，
[0027] Di(Si) = 0. 7X [% Si]+1 ；
[0028] Mn 彡 1. 2%時(shí)，Di(Mn) = 3. 335X [% Μη]+1，
[0029] I. 2%< Mn 時(shí)，Di(Mn) = 5· IX [% Μη]-1· 12 ;
[0030] Ni 彡 1. 5%時(shí)，Di(Ni) = 0· 3633Χ [% Ni]+1，
[0031] I. 5%< Ni 彡 1. 7 時(shí)，Di(Ni) = 0· 442X [% Ni]+0. 8884，
[0032] I. 7%< Ni 彡 1. 8 時(shí)，Di(Ni) = 0· 4X [% Ni]+0. 96，
[0033] I. 8%< Ni 彡 1. 9 時(shí)，Di(Ni) = 0· 7X [% Ni]+0. 42，
[0034] I. 9%< Ni 時(shí)，Di(Ni) = 0· 2867X [% Ni]+1. 2055 ;
[0035] Di(Cr) = 2. 16X [% Cr]+1 ；
[0036] Di(Mo) = 3X [% Mo]+l ；
[0037] Al 彡 0· 05%時(shí)，Di (Al) = 1，
[0038] 0· 05%< Al 時(shí)，Di(Al) = 4X [% Al]+1，
[0039] 式中□意指該元素的含量（質(zhì)量％ )。
[0040] (2)根據(jù)上述（1)所述的鍛造性優(yōu)異的鍛造用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，還含 有
[0041] Cu :0· 6%?2. 0%，
[0042] 代替上述（1)式而由下述（2)式求得的Di值為60以上，
[0043] Di = 5. 41 XDi (Si) XDi (Mn) XDi (Cr) XDi (Mo) XDi (Ni) XDi (Al) XDi ( Cu) · · · (2)，
[0044] 其中，
[0045] Di (Si)、Di (Mn)、Di (Cr)、Di (Mo)、Di (Ni)以及 Di (Al)的定義與上述（1)式相同， [0046] Di(Cu)的定義為：
[0047] Cu 彡 1 %時(shí)，Di(Cu) = 1，
[0048] 1%< Cu 時(shí)，Di(Cu) =0· 36248X [% Cu]+1. 0016，
[0049] 式中□意指該元素的含量（質(zhì)量％ )。
[0050] (3)根據(jù)上述（1)所述的鍛造性優(yōu)異的鍛造用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，還含 有
[0051] B :由下述（7)式求得的BL值以上、0.008%以下、
[0052] Ti :0· 15% 以下（包括 0% )，
[0053] 代替上述（1)式而由下述（3)式求得的Di值為60以上，
[0054] Di = 5. 41 X Di (Si) X Di (Mn) X Di (Cr) X Di (Mo) X Di (Ni) X Di ( Al) X 1.976 ··· (3)，
[0055] 其中，
[0056] Di(Si)、Di(Mn)、Di(Cr)、Di(Mo)、Di (Ni)以及 Di (Al)的定義與上述（1)式相同，
[0057] BL = 0. 0004+10. 8/14X ([% Nj-14/47. 9X [% Ti]) · · · (7),
[0058] 其中，（[% Ν]-14/47· 9X [% Ti]) < 0 時(shí)，設(shè)為（[% Ν]-14/47· 9X [% Ti]) = 0，
[0059] 在此，式中□意指該元素的含量（質(zhì)量％ )。
[0060] (4)根據(jù)上述⑵所述的鍛造性優(yōu)異的鍛造用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，還含 有
[0061] B :由下述（7)式求得的BL值以上、0.008%以下、
[0062] Ti :0· 15% 以下（包括 0% )，
[0063] 代替上述（2)式而由下述（4)式求得的Di值為60以上，
[0064] Di = 5. 41XDi (Si) XDi(Mn) XDi(Cr) XDi(Mo)) XDi(Ni) XDi(Al) XDi ( Cu) X 1. 976 · · · (4)，
[0065] 其中，
[0066] Di (Si)、Di (Mn)、Di (Cr)、Di (Mo)、Di (Ni)、Di (Al)以及 Di (Cu)的定義與上述（2) 式相同，
[0067] BL = 0. 0004+10. 8/14X ([% Nj-14/47. 9X [% Ti]) · · · (7),
[0068] 其中，（[% Ν]-14/47· 9X [% Ti]) < 0 時(shí)，設(shè)為（[% Ν]-14/47· 9X [% Ti]) = 0，
[0069] 在此，式中□意指該元素的含量（質(zhì)量％ )。
[0070] (5)根據(jù)上述⑴?⑵的任一項(xiàng)所述的鍛造性優(yōu)異的鍛造用鋼，其特征在于，以 質(zhì)量％計(jì)，還含有
[0071] Ti :0. 005 ?0. 15%。
[0072] (6)根據(jù)上述⑴?（5)的任一項(xiàng)所述的鍛造性優(yōu)異的鍛造用鋼，其特征在于，以 質(zhì)量％計(jì)，還含有
[0073] Nb :0· 005 ?0· 1%、
[0074] V :0.01 ?0.5%
[0075] 之中的一種或兩種。
[0076] (7)根據(jù)上述⑴?（6)的任一項(xiàng)所述的鍛造性優(yōu)異的鍛造用鋼，其特征在于，以 質(zhì)量％計(jì)，還含有
[0077] Mg :0· 0002 ?0· 003%、
[0078] Te :0· 0002 ?0· 003%、
[0079] Ca :0· 0003 ?0· 003%、
[0080] Zr :0· 0003 ?0· 005%、
[0081] REM :0· 0003 ?0· 005 %
[0082] 之中的一種或兩種以上。
【附圖說明】
[0083] 圖1是表示C含量以及Di值、與室溫以及830°C下的變形抗力（與SCr420的比 較）以及滲碳后的硬化層深度（與SCr420的比較）的良否的關(guān)系的圖。
[0084] 圖2是表示滲碳淬火回火后的鋼材的從表面起的硬度分布的圖。
[0085] 圖3是表示滲碳淬火回火后的鋼材的從表面起的碳濃度分布的圖。
[0086] 圖4是表示滲碳淬火回火后的Di值與有效硬化層深度的關(guān)系的圖。
[0087] 圖5是表示冷態(tài)以及熱態(tài)下的變形抗力與Di值的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0088] 以下詳細(xì)地說明本發(fā)明。
[0089] C :0.001 %以上且不到0.07%、以及Di值為60以上
[0090] C和Di值的范圍，在本發(fā)明之中為最重要的規(guī)定，因此詳細(xì)地進(jìn)行說明。