Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7628446B2 - Cold forging steel - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7628446B2 - Cold forging steel - Google Patents

Cold forging steel Download PDF

Info

Publication number
JP7628446B2
JP7628446B2 JP2021044020A JP2021044020A JP7628446B2 JP 7628446 B2 JP7628446 B2 JP 7628446B2 JP 2021044020 A JP2021044020 A JP 2021044020A JP 2021044020 A JP2021044020 A JP 2021044020A JP 7628446 B2 JP7628446 B2 JP 7628446B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ferrite
steel
grains
pearlite
bainite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021044020A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022143487A (en
Inventor
健太 松尾
和弥 橋本
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.)
Sanyo Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Special Steel Co Ltd filed Critical Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority to JP2021044020A priority Critical patent/JP7628446B2/en
Publication of JP2022143487A publication Critical patent/JP2022143487A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7628446B2 publication Critical patent/JP7628446B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

本発明は亜共析鋼である冷間鍛造用鋼に関する。とりわけ、本発明は、冷間鍛造による部品成型が選択される際に、球状化焼なましにより、球状化炭化物が全体に均一分散していることで、優れた冷間鍛造性を有する鋼に関する。 The present invention relates to a hypoeutectoid steel for cold forging. In particular, the present invention relates to a steel that has excellent cold forgeability when cold forging is used for part forming, because spheroidized carbides are uniformly dispersed throughout the steel as a result of spheroidizing annealing.

低炭素鋼である亜共析鋼を加工して部品等に成型する際には、歩留まり向上や生産効率の観点から、冷間鍛造が選択されることがある。そして、通常、冷間鍛造に際しては、変形抵抗低減のために、球状化焼なましが実施されている。 When processing hypo-eutectoid steel, a low-carbon steel, into parts, cold forging is sometimes chosen from the standpoint of improving yield and production efficiency. In addition, when cold forging, spheroidizing annealing is usually performed to reduce deformation resistance.

そして、亜共析鋼の球状化焼なましでは、通常、次のような工程が採られている。(工程1)A1点以上へ昇温する。(工程2)A1点以上で保持し、フェライト相及びオーステナイト相の2相からなる組織とする。(工程3)その後、オーステナイト→パーライト変態を抑制するため、A1点直上からA1点直下へ徐冷する。
このとき、2相組織のオーステナイト/フェライト界面にて球状セメンタイトが析出し、A1直下への徐冷が完了後、フェライト粒内に球状化セメンタイトが析出した組織となる。
The spheroidizing annealing of hypo-eutectoid steel usually involves the following steps: (Step 1) Raise the temperature to above the A1 point. (Step 2) Hold the temperature above the A1 point to create a structure consisting of two phases, ferrite and austenite. (Step 3) After that, slowly cool from just above the A1 point to just below the A1 point to suppress the austenite to pearlite transformation.
At this time, spheroidal cementite precipitates at the austenite/ferrite interface of the two-phase structure, and after slow cooling to just below A1 is completed, a structure is formed in which spheroidal cementite precipitates within the ferrite grains.

さて、亜共析鋼の球状化焼なまし組織では、(工程2)のフェライト相及びオーステナイト相からなる2相域で保持する工程に起因して、徐冷後の球状化セメンタイト分布の不均一が不可避に生じることがある。このようなセメンタイト分布の不均一は、冷間鍛造時の不均一変形を促進することで割れ発生の一因となるため、加工性の観点から望ましくない。 Now, in the spheroidized annealed structure of hypo-eutectoid steel, due to the process (step 2) of maintaining the structure in the two-phase region consisting of ferrite and austenite, uneven distribution of spheroidized cementite after slow cooling can inevitably occur. Such uneven distribution of cementite is undesirable from the viewpoint of workability, as it promotes uneven deformation during cold forging and is one of the causes of cracking.

従来の冷間鍛造性に優れた鋼材では、たとえば、球状化焼なまし前のフェライト、ベイナイト、パーライトの面積率を適切に制御することで、球状化焼なまし後の球状化炭化物の形状、密度、分散状態のバランスを取り、冷間鍛造性を向上させようとする肌焼用鋼材が提案されている(特許文献1参照。)。 In conventional steel materials with excellent cold forgeability, for example, case-hardened steel materials have been proposed that aim to improve cold forgeability by appropriately controlling the area ratios of ferrite, bainite, and pearlite before spheroidizing annealing to balance the shape, density, and dispersion state of the spheroidized carbides after spheroidizing annealing (see Patent Document 1).

また、球状化焼なまし前のベイナイト面積率を適当量確保することで、球状化焼なまし後、ベイナイト起因の微細炭化物を分散させ、割れを改善した肌焼用鋼線材・棒鋼が提案されている(特許文献2参照。)。 In addition, a steel wire rod or bar for case hardening has been proposed in which fine carbides caused by bainite are dispersed after spheroidizing annealing by ensuring an appropriate amount of bainite area ratio before spheroidizing annealing, thereby improving cracking (see Patent Document 2).

また、球状化焼なまし前のフェライト相及びパーライト相の2相からなる組織について、フェライト粒、パーライト粒を小さくすることで、フェライト/パーライト粒界を増やして、界面でのセメンタイト析出を促進させることで、球状化焼なまし時間短縮と、セメンタイトの均一分散させることにより、冷間鍛造性を確保しようとする冷間鍛造用肌焼鋼が提案されている(特許文献3参照。)。 In addition, a case-hardened steel for cold forging has been proposed that, in a structure consisting of two phases, ferrite and pearlite, before spheroidizing annealing, the ferrite and pearlite grains are made smaller, increasing the number of ferrite/pearlite grain boundaries and promoting cementite precipitation at the interfaces, thereby shortening the spheroidizing annealing time and uniformly dispersing cementite, thereby ensuring cold forgeability (see Patent Document 3).

特開2014-185389号公報JP 2014-185389 A 特開2005-220377号公報JP 2005-220377 A 特開平11-012684号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-012684

亜共析鋼の球状化焼なまし組織では、上述の(工程2)のフェライト及びオーステナイトの2相域で保持する工程に起因して、徐冷後の球状化セメンタイト分布の不均一が不可避に生じることがある。このようなセメンタイト分布の不均一は、冷間鍛造時の不均一変形を促進することで割れ発生の一因となるため、加工性の観点からは、セメンタイト分布を均一とすることが望ましい。 In the spheroidized annealed structure of hypo-eutectoid steel, uneven distribution of spheroidized cementite after slow cooling can be unavoidable due to the process of maintaining the structure in the two-phase region of ferrite and austenite (step 2) described above. Such uneven distribution of cementite promotes uneven deformation during cold forging, which is one of the causes of cracking, so from the viewpoint of workability, it is desirable to have a uniform distribution of cementite.

上述の従来技術における提案は、球状化焼なまし後の球状化セメンタイトの形状、分散状態を適正化しようとするものの、いずれも球状化焼なまし前組織を適切に制御しようとする提案にとどまっている。すなわち、通常の球状化焼なまし工程における(工程2)のフェライト相及びオーステナイト相の2相からなる組織におけるフェライト粒内についてみると、球状化セメンタイトを析出させることができないため、球状化セメンタイトの不均一分布の回避には十分に対処したものとはいえなかった。 The above-mentioned proposals in the prior art attempt to optimize the shape and dispersion state of spheroidized cementite after spheroidizing annealing, but all of them are merely proposals to appropriately control the structure before spheroidizing annealing. In other words, when looking at the inside of ferrite grains in a structure consisting of two phases, ferrite and austenite, in the normal spheroidizing annealing process (step 2), spheroidized cementite cannot be precipitated, and therefore it cannot be said that they adequately address the issue of avoiding non-uniform distribution of spheroidized cementite.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、組織全体に球状化炭化物が均一分散し、冷間鍛造時の割れを抑制できる冷間鍛造用鋼を提供することである。 Therefore, the problem that this invention aims to solve is to provide a steel for cold forging in which spheroidized carbides are uniformly dispersed throughout the structure, suppressing cracking during cold forging.

本願の発明者らは、オーステナイト化温度直下でのC拡散挙動に着目して鋭意検討した。 従来の亜共析鋼では、オーステナイト化温度直下において、フェライト粒内における固溶Cは、M3C型炭化物(セメンタイト)として安定析出する。そのため、パーライト粒(フェライトとラメラーセメンタイトで構成される組織)及びベイナイト粒(フェライトとセメンタイトで構成される組織)と、フェライト粒(セメンタイトが安定析出)では、どちらもCがM3C型炭化物として存在する。その結果、C拡散挙動に差が生じ難く、パーライト粒及びベイナイト粒からフェライト粒への十分なC拡散の駆動力が得られなかった。 The inventors of the present application have conducted extensive research focusing on the C diffusion behavior just below the austenitizing temperature. In conventional hypoeutectoid steels, solute C in ferrite grains stably precipitates as M3C -type carbides (cementite) just below the austenitizing temperature. Therefore, C exists as M3C-type carbides in both pearlite grains (structures composed of ferrite and lamellar cementite) and bainite grains (structures composed of ferrite and cementite) and ferrite grains (cementite is stably precipitated ). As a result, it is difficult to create a difference in C diffusion behavior, and sufficient driving force for C diffusion from pearlite grains and bainite grains to ferrite grains cannot be obtained.

一方、高Cr成分とすることにより、オーステナイト化温度直下において、フェライト粒内の固溶CはM73型(M=FeおよびCrの混合成分)の炭化物として安定析出する。つまり、パーライト粒(フェライトとラメラーセメンタイトで構成される組織)及びベイナイト粒(フェライトとセメンタイトで構成される組織)と、フェライト粒(M73炭化物が安定)との間でC拡散挙動の差が大きくなる。その結果、パーライト粒及びベイナイト粒からフェライト粒へのC拡散が十分に促進されることを見出した。 On the other hand, by using a high Cr content, the solute C in the ferrite grains stably precipitates as M7C3 type (M = a mixture of Fe and Cr) carbides just below the austenitization temperature. In other words, the difference in C diffusion behavior between pearlite grains (structures composed of ferrite and lamellar cementite) and bainite grains (structures composed of ferrite and cementite ) and ferrite grains ( M7C3 carbides are stable) becomes large. As a result, it was found that the C diffusion from pearlite grains and bainite grains to ferrite grains is sufficiently promoted.

また、フェライト粒内へ流入した固溶Cが球状化炭化物として十分量析出するためには、フェライト粒内において析出核となる微細粒子(Al窒化物、Nb炭窒化物、V炭窒化物、Ti炭窒化物等)が一定量必要となることを見出した。 In addition, it was found that in order for a sufficient amount of solute C that has flowed into the ferrite grains to precipitate as spheroidized carbides, a certain amount of fine particles (Al nitrides, Nb carbonitrides, V carbonitrides, Ti carbonitrides, etc.) that act as precipitation nuclei within the ferrite grains is required.

すなわち、本発明の鋼をさらに球状化焼なましすることで冷間鍛造に好適に適用しうることとなる主たる要因は、供試材成分を調整することにより、オーステナイト化温度直下におけるパーライト粒及びベイナイト粒からフェライト粒へのC拡散を促進させたうえで、フェライト粒内で球状化炭化物の析出核となるAlN等の微細粒子を一定量以上析出させたことにある。 In other words, the main reason why the steel of the present invention can be suitably applied to cold forging by further spheroidizing annealing is that by adjusting the composition of the test material, the diffusion of C from pearlite grains and bainite grains to ferrite grains just below the austenitizing temperature is promoted, and a certain amount or more of fine particles such as AlN that become the precipitation nuclei of spheroidized carbides are precipitated within the ferrite grains.

また、発明者らは、鋼の成分を調整することにより、オーステナイト化温度直下におけるフェライト粒内の安定炭化物をM73型としたことで、球状化炭化物が均一分散しやすくなることの知見を得た。 Furthermore, the inventors discovered that by adjusting the composition of the steel, the stable carbides within the ferrite grains just below the austenitizing temperature can be made to be of the M7C3 type, which makes it easier to uniformly disperse spheroidized carbides.

このように、本願発明者らは、所定の成分組成の鋼を、さらに所定の球状化焼なましに付することで、組織全体に球状化炭化物が均一分散し、冷間鍛造時の割れを抑制できる鋼が得られることを見出した。 In this way, the inventors of the present application have discovered that by subjecting steel with a specified composition to a specified spheroidizing annealing process, spheroidized carbides are uniformly dispersed throughout the structure, resulting in a steel that can suppress cracking during cold forging.

本発明の鋼は、熱処理前の組織がフェライト相及びパーライト相の2相からなる組織、フェライト相及びベイナイト相の2相からなる組織、またはフェライト相、パーライト相及びベイナイト相の3相からなる組織、のいずれかの組織であるところ、本発明鋼を用いると、(a)オーステナイト化温度直下での保持中において、パーライトを構成するラメラーセメンタイト及びベイナイトを構成するセメンタイトが固溶・球状化し、(b)固溶Cがフェライト粒内へ流入し、(c)フェライト粒内でM73型の炭化物が析出し、(d)それが球状化炭化物に成長することで、全体に球状化炭化物が均一分散した鋼を得ることができる。ここで、M73型の炭化物はM=FeおよびCrの混合成分である。 The steel of the present invention has a structure before heat treatment consisting of two phases, ferrite and pearlite, two phases, ferrite and bainite, or three phases, ferrite, pearlite and bainite, and when the steel of the present invention is used, (a) during holding at just below the austenitizing temperature, lamellar cementite constituting pearlite and cementite constituting bainite are dissolved and spheroidized, (b) solute C flows into the ferrite grains, (c) M7C3 type carbides precipitate in the ferrite grains, and (d) these grow into spheroidized carbides, thereby obtaining a steel in which spheroidized carbides are uniformly dispersed throughout. Here, the M7C3 type carbides are a mixture of M=Fe and Cr.

以上から、本発明の課題を解決する第1の手段は、
質量%で、
C:0.14~0.45%、
Si:0.05~1.00%、
Mn:0.10~0.90%、
Cr:1.30~3.50%、
Al:0.020~0.200%、
N:0.0040~0.0300%、
残部Fe及び不可避不純物からなり、
不可避不純物としてのP及びSはP:0.030%以下かつS:0.030%以下であって、
1点が750℃以上であり、
球状化焼なまし前の状態であって、その鋼組織が、
フェライト相及びパーライト相の2相からなる組織、
フェライト相及びベイナイト相の2相からなる組織、
またはフェライト相、パーライト相及びベイナイト相の3相からなる組織の何れかであり、
フェライト粒内における微細粒子の面積率が1.0%以上である冷間鍛造用鋼
である。
From the above, the first means for solving the problems of the present invention is
In mass percent,
C: 0.14-0.45%,
Si: 0.05-1.00%,
Mn: 0.10-0.90%,
Cr: 1.30-3.50%,
Al: 0.020-0.200%,
N: 0.0040-0.0300%,
The balance is Fe and unavoidable impurities.
The P and S contents as inevitable impurities are P: 0.030% or less and S: 0.030% or less,
A 1 point is 750°C or higher,
The steel structure is in a state before spheroidizing annealing,
A structure consisting of two phases, ferrite and pearlite,
A structure consisting of two phases, ferrite and bainite.
Or a structure consisting of three phases: ferrite phase, pearlite phase, and bainite phase,
This steel is for cold forging, in which the area ratio of fine particles in ferrite grains is 1.0% or more.

その第2の手段は、
第1の手段に記載の化学成分に加えて、Ni:0.02~2.00%、Mo:0.02~2.00%のいずれか1種以上を含有し、
残部Fe及び不可避不純物からなり、
不可避不純物としてのP及びSはP:0.030%以下かつS:0.030%以下であって、
1点が750℃以上であり、
球状化焼なまし前の状態であって、その鋼組織が、
フェライト相及びパーライト相の2相からなる組織、
フェライト相及びベイナイト相の2相からなる組織、
またはフェライト相、パーライト相及びベイナイト相の3相からなる組織の何れかであり、
フェライト粒内における微細粒子の面積率が1.0%以上である冷間鍛造用鋼
である。
The second method is:
In addition to the chemical components described in the first means, the steel contains at least one of Ni: 0.02 to 2.00% and Mo: 0.02 to 2.00%;
The balance is Fe and unavoidable impurities.
The P and S contents as inevitable impurities are P: 0.030% or less and S: 0.030% or less,
A 1 point is 750°C or higher,
The steel structure is in a state before spheroidizing annealing,
A structure consisting of two phases, ferrite and pearlite,
A structure consisting of two phases, ferrite and bainite.
Or a structure consisting of three phases: ferrite phase, pearlite phase, and bainite phase,
This steel is for cold forging, in which the area ratio of fine particles in ferrite grains is 1.0% or more.

その第3の手段は、
第1または第2の手段に記載の化学成分に加えて、
Nb:0.02~0.10%、Ti:0.020~0.200%、B:0.0010~0.0050%、V:0.010~0.500%のいずれか1種以上を含有し、
残部Fe及び不可避不純物からなり、
不可避不純物としてのP及びSはP:0.030%以下かつS:0.030%以下であって、
1点が750℃以上であり、
球状化焼なまし前の状態であって、その鋼組織が、
フェライト相及びパーライト相の2相からなる組織、
フェライト相及びベイナイト相の2相からなる組織、
またはフェライト相、パーライト相及びベイナイト相の3相からなる組織の何れかであり、
フェライト粒内における微細粒子の面積率が1.0%以上である冷間鍛造用鋼
である。
The third method is:
In addition to the chemical components described in the first or second means,
Contains one or more of Nb: 0.02 to 0.10%, Ti: 0.020 to 0.200%, B: 0.0010 to 0.0050%, and V: 0.010 to 0.500%,
The balance is Fe and unavoidable impurities.
The P and S contents as inevitable impurities are P: 0.030% or less and S: 0.030% or less,
A 1 point is 750°C or higher,
The steel structure is in a state before spheroidizing annealing,
A structure consisting of two phases, ferrite and pearlite,
A structure consisting of two phases, ferrite and bainite.
Or a structure consisting of three phases: ferrite phase, pearlite phase, and bainite phase,
This steel is for cold forging, in which the area ratio of fine particles in ferrite grains is 1.0% or more.

本発明の冷間鍛造用鋼は、これを球状化焼なましすると、球状化炭化物が析出していないフェライト粒(粒内に存在する円相当径0.5μm以上の球状化炭化物の個数が5個未満である場合を「球状化炭化物が析出していないフェライト粒である」と定義したときの)の面積率が組織全体の6.0%以内であり、球状化焼なまし後の残存パーライト粒及びベイナイト粒の面積率も5.0%以下であることから、炭化物の球状化が十分に進むことがわかる。
その結果、冷間鍛造による高圧縮でも割れない効果が得られるものとなっている。すなわち、本発明の冷間鍛造用鋼は、これを球状化焼なましすると、硬さが83HRB以下であって、冷間据込み率75%で冷間鍛造しても割れを生じることがなく冷間加工することができるなど、本発明の冷間鍛造用鋼は、球状化焼なまし後に優れた冷間鍛造性を呈することができる。
When the cold forging steel of the present invention is subjected to spheroidizing annealing, the area ratio of ferrite grains in which spheroidized carbides are not precipitated (when the number of spheroidized carbides having an equivalent circle diameter of 0.5 μm or more present in a grain is defined as "a ferrite grain in which spheroidized carbides are not precipitated") is within 6.0% of the entire structure, and the area ratios of the remaining pearlite grains and bainite grains after spheroidizing annealing are also 5.0% or less, which shows that the spheroidization of carbides proceeds sufficiently.
As a result, the cold forging steel of the present invention has the effect of not cracking even under high compression due to cold forging. That is, when the cold forging steel of the present invention is spheroidized and annealed, the hardness is 83 HRB or less, and cold working can be performed without cracking even when cold forging is performed at a cold upset rate of 75%, and the cold forging steel of the present invention can exhibit excellent cold forgeability after spheroidized annealing.

すなわち、本発明の冷間鍛造用鋼は、これを球状化焼なましすることで、球状化炭化物が全体に均一分散した組織となるので、冷間鍛造による高圧縮でも割れない効果が得られることから、優れた冷間鍛造性を呈する鋼を得ることができる。 In other words, by spheroidizing and annealing the cold forging steel of the present invention, the structure becomes one in which spheroidized carbides are uniformly dispersed throughout, and this has the effect of preventing cracking even under high compression during cold forging, resulting in a steel that exhibits excellent cold forgeability.

球状化焼なまし条件の保持温度T(℃)と保持時間(hr)と空冷の温度履歴を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the temperature history of the holding temperature T (° C.), holding time (hr), and air cooling in the spheroidizing annealing conditions. 透過型電子顕微鏡(TEM)により観察された像と、微細粒子の面積率を示す。The image observed by a transmission electron microscope (TEM) and the area ratio of fine particles are shown. 光学顕微鏡の写真画像と、球状化炭化物の析出していないフェライト粒の面積率、残存パーライト・ベイナイトの面積率を示す。The photographic image taken with an optical microscope is shown, along with the area ratio of ferrite grains without precipitation of spheroidized carbides, and the area ratio of remaining pearlite and bainite.

本発明にかかる鋼の実施の形態の説明に先立って、まず、鋼の成分組成を規定する理由、A1点の下限を規定する理由およびフェライト粒内の微細粒子の面積率を規定する理由について説明する。なお、以下の成分組成における%は質量%である。 Before describing the embodiment of the steel according to the present invention, the reasons for specifying the composition of the steel, the reasons for specifying the lower limit of the A1 point, and the reasons for specifying the area ratio of fine particles in the ferrite grains will be described. Note that % in the following composition is mass %.

C:0.14~0.45%
Cは素材硬さを向上させる元素である。Cが0.14%未満だと、浸炭後の芯部硬さが低下して、強度が不足する。他方、Cが0.45%を超えると、素材硬さが上昇しすぎて、加工性が低下することから、被削性、冷間鍛造性が劣るものとなる。
そこで、Cは、0.14~0.45%とする。望ましくはCは0.14~0.30%である。
C: 0.14-0.45%
C is an element that improves the hardness of the material. If the C content is less than 0.14%, the core hardness after carburization decreases, resulting in insufficient strength. On the other hand, if the C content exceeds 0.45%, the material hardness increases too much, resulting in a decrease in workability, and thus the machinability and cold forgeability become poor.
Therefore, the C content is set to 0.14 to 0.45%, and preferably 0.14 to 0.30%.

Si:0.05~1.00%
Siは脱酸に有用な元素である。Siが0.05%未満であると、脱酸材が不足することとなる。他方、Siが1.00%を超えると、素材硬さが上昇し過ぎて加工性が低下することとなり、また、浸炭阻害が発生する。
そこで、Siは0.05~1.00%とする。望ましくは、Siは0.30~0.80%である。
Si: 0.05-1.00%
Silicon is an element useful for deoxidization. If the silicon content is less than 0.05%, there will be a shortage of deoxidizing material. On the other hand, if the silicon content exceeds 1.00%, the material hardness will increase too much, resulting in a decrease in workability, and carburization will be inhibited.
Therefore, the Si content is set to 0.05 to 1.00%, and preferably, the Si content is set to 0.30 to 0.80%.

Mn:0.10~0.90%
Mnは焼入れ性を向上させる元素である。Mnが0.10%未満であると、焼入れが不足となる。他方、Mnが0.90%を超えると、加工性が低下する。
そこで、Mnは0.10~0.90%である。望ましくは、Mn:0.15~0.50%である。
Mn: 0.10-0.90%
Mn is an element that improves hardenability. If the Mn content is less than 0.10%, hardening is insufficient. On the other hand, if the Mn content exceeds 0.90%, workability is reduced.
Therefore, the Mn content is 0.10 to 0.90%, and preferably 0.15 to 0.50%.

Cr:1.30~3.50%
CrはM73型炭化物を安定化させる元素である。Crが1.30%未満であると、M73型炭化物が析出しないことから、球状化焼なまし中のパーライト粒及びベイナイト粒からフェライト粒へのC流入量が不足することとなり、球状化炭化物の分布が不均一となることから、冷間鍛造性が低下することとなる。また、焼入れ性が不足する。他方、Crが3.50%を超えると、素材硬さが上昇し過ぎて、加工性が低下することとなる。また、浸炭阻害が発生する。そこで、Crは1.30~3.50%とする。望ましくは、Crは1.40~2.50%である。
Cr: 1.30-3.50%
Cr is an element that stabilizes M7C3 type carbides. If the Cr content is less than 1.30%, the M7C3 type carbides do not precipitate, so that the amount of C that flows from pearlite grains and bainite grains to ferrite grains during spheroidizing annealing is insufficient, and the distribution of spheroidized carbides becomes non-uniform, resulting in a decrease in cold forgeability. In addition, hardenability is insufficient. On the other hand, if the Cr content exceeds 3.50%, the material hardness increases too much, resulting in a decrease in workability. In addition, carburization inhibition occurs. Therefore, the Cr content is set to 1.30 to 3.50%. Desirably, the Cr content is 1.40 to 2.50%.

Al:0.020~0.200%
Alは脱酸に有用な元素である。Alが0.020%未満であると、脱酸材として不足することとなる。また、微細な窒化物が不足することとなるので、M73型炭化物の析出核が不足することとなり、結晶粒粗大化によって靱性および疲労特性が低下する。他方、Alが0.200%を超えると、粗大な窒化物が形成されて、疲労特性や加工性が低下する。そこで、Alは0.020~0.200%とする。望ましくは、Alは0.020~0.050%である。
Al: 0.020-0.200%
Al is a useful element for deoxidization. If Al is less than 0.020%, it will be insufficient as a deoxidizer. In addition, since there will be a shortage of fine nitrides, there will be a shortage of precipitation nuclei for M7C3 type carbides, and the toughness and fatigue properties will decrease due to the coarsening of crystal grains. On the other hand, if Al exceeds 0.200%, coarse nitrides will be formed, which will decrease the fatigue properties and workability. Therefore, Al is set to 0.020 to 0.200%. Desirably, Al is set to 0.020 to 0.050%.

N:0.0040~0.0300%
Nは窒化物を形成する元素である。Nが0.0040%未満だと、微細な窒化物が不足することから、M73の析出核が不足することとなり、結晶粒粗大化によって靱性および疲労特性が低下する。他方、Nが0.0300%を超えると、粗大な炭窒化物が形成されて、疲労特性や加工性が低下する。そこで、Nは0.0040~0.0300%とする。望ましくは、Nは0.0040~0.0200%である。
N:0.0040~0.0300%
N is an element that forms nitrides. If N is less than 0.0040%, fine nitrides are insufficient, resulting in a shortage of precipitation nuclei for M7C3 , and the toughness and fatigue properties are reduced due to the coarsening of crystal grains. On the other hand, if N exceeds 0.0300%, coarse carbonitrides are formed, resulting in reduced fatigue properties and workability. Therefore, N is set to 0.0040-0.0300%. Desirably, N is set to 0.0040-0.0200%.

P:不可避不純物として0.030%以下
Pは、0.030%を上回ると、粒界偏析により靱性が低下する。そこで、Pは、不可避不純物として含有する場合も、0.030%以下とする。
P: 0.030% or less as an inevitable impurity If the P content exceeds 0.030%, the toughness decreases due to grain boundary segregation. Therefore, even when P is contained as an inevitable impurity, the P content is set to 0.030% or less.

S:不可避不純物として0.030%以下
Sは、0.030%を上回ると、MnSが形成することによって靱性や疲労強度が低下する。そこで、Sは、不可避不純物として含有する場合も、0.030%以下とする。
S: 0.030% or less as an inevitable impurity If S exceeds 0.030%, MnS is formed, which reduces toughness and fatigue strength. Therefore, even when S is contained as an inevitable impurity, the content is set to 0.030% or less.

以下の成分は選択的に添加しうる任意成分について説明する。
Ni:0.02~2.00%
Niは焼入れ性および靭性を向上させる元素である。Niが0.02%未満であると、焼入れ性向上の効果が小さく、また、靱性向上の効果も小さい。他方、Niを2.00%を超えてNiを添加すると、コストが上昇することに加えて、素材硬さも上昇するので加工性が低下することとなる。そこで、Niを添加する場合は、0.02~2.00%とする。望ましくは、添加するNiは0.02~1.80%である。
The following components describe optional ingredients that may be optionally added.
Ni: 0.02-2.00%
Ni is an element that improves hardenability and toughness. If Ni is less than 0.02%, the effect of improving hardenability is small, and the effect of improving toughness is also small. On the other hand, if Ni is added in an amount exceeding 2.00%, not only will the cost increase, but the material hardness will also increase, resulting in a decrease in workability. Therefore, when Ni is added, it is set to 0.02 to 2.00%. Desirably, the amount of Ni added is 0.02 to 1.80%.

Mo:0.02~2.00%
Moは焼入れ性を向上させる元素である。Moが0.02%未満であると、焼入れ性向上の効果が小さい。他方、Moが2.00%を超えると、コストが上昇することに加えて、素材硬さも上昇するので加工性が低下することとなる。そこで、Moを添加する場合は、0.02~2.00%とする。望ましくは、添加するMoは0.02~0.50%である。
Mo: 0.02-2.00%
Mo is an element that improves hardenability. If Mo is less than 0.02%, the effect of improving hardenability is small. On the other hand, if Mo exceeds 2.00%, not only does the cost increase, but the material hardness also increases, resulting in a decrease in workability. Therefore, when Mo is added, it is set to 0.02 to 2.00%. Desirably, the amount of Mo added is 0.02 to 0.50%.

Nb:0.02~0.10%
Nbは炭窒化物を生成し、結晶粒粗大化を抑制する元素である。Nbが0.02%未満であると、微細な炭窒化物が不足するので、結晶粒粗大化抑制効果が小さくなり、靱性および疲労強度が不足することとなる。他方、Nbが0.10%を超えると、炭窒化物の量が過剰となり加工性が低下する。そこで、Nbを添加する場合は、0.02~0.10%とする。望ましくは、添加するNbは0.02~0.08%である。
Nb: 0.02-0.10%
Nb is an element that generates carbonitrides and suppresses grain coarsening. If the Nb content is less than 0.02%, the fine carbonitrides are insufficient, so the effect of suppressing grain coarsening is reduced, and toughness and fatigue strength are insufficient. On the other hand, if the Nb content exceeds 0.10%, the amount of carbonitrides becomes excessive and workability is reduced. Therefore, when Nb is added, it is set to 0.02 to 0.10%. Desirably, the amount of Nb added is 0.02 to 0.08%.

Ti:0.020~0.200%
Tiは炭窒化物を生成し、結晶粒粗大化を抑制する元素である。Tiが0.020%未満であると、微細な窒化物量が不足する。また、Nが固定されず、BNを形成し、焼入れ性が低下する。また、結晶粒粗大化を抑制する効果が小さくなる。
他方、Tiが0.200%を超えると、炭窒化物の量が過剰となり加工性が低下する。
そこで、Tiを添加する場合は、0.020~0.200%とする。望ましくは、添加するTiは、0.020~0.100%である。
Ti: 0.020-0.200%
Ti is an element that generates carbonitrides and suppresses grain coarsening. If Ti is less than 0.020%, the amount of fine nitrides is insufficient. In addition, N is not fixed and forms BN, which reduces hardenability. In addition, the effect of suppressing grain coarsening is reduced.
On the other hand, if the Ti content exceeds 0.200%, the amount of carbonitrides becomes excessive, resulting in a decrease in workability.
Therefore, when Ti is added, the content is set to 0.020 to 0.200%, and preferably, the content of Ti added is set to 0.020 to 0.100%.

B:0.0010~0.0050%
Bは焼入れ性を向上させる元素である。Bが0.0010%未満だと、焼入れ性向上の効果が小さい。Bが0.0050%を超えると、素材硬さの上昇により加工性が低下する。そこで、Bを添加する場合は、0.0010~0.0050%とする。望ましくは、添加するBは0.0010~0.0030%である。
B: 0.0010-0.0050%
B is an element that improves hardenability. If B is less than 0.0010%, the effect of improving hardenability is small. If B exceeds 0.0050%, the workability decreases due to an increase in material hardness. Therefore, when B is added, it is set to 0.0010 to 0.0050%. Desirably, the amount of B added is 0.0010 to 0.0030%.

V:0.010~0.500%
Vは炭窒化物を生成し、結晶粒粗大化を抑制する元素である。Vが0.010%未満であると、微細な炭窒化物が不足し、結晶粒粗大化を抑制する効果が小さいので、靱性および疲労強度に不足することとなる。他方、Vが0.500%を超えると、炭窒化物の量が過剰となり加工性が低下する。そこで、Vを添加する場合は、0.010~0.500%とする。望ましくは、添加するVは0.010~0.400%である。
V:0.010~0.500%
V is an element that generates carbonitrides and suppresses grain coarsening. If V is less than 0.010%, fine carbonitrides are insufficient and the effect of suppressing grain coarsening is small, resulting in insufficient toughness and fatigue strength. On the other hand, if V exceeds 0.500%, the amount of carbonitrides becomes excessive and workability decreases. Therefore, when V is added, it is set to 0.010 to 0.500%. Desirably, the amount of V added is 0.010 to 0.400%.

1点:750℃以上
1点が750℃未満だと、球状化焼なましの保持温度が低くなり、パーライト、ベイナイトを構成する炭化物の球状化が不十分となる。すると、軟化不足によって、冷間加工性が低下する。
そこで、A1点が750℃以上であることとする。なお、さらに望ましくは、A1点は750~800℃とするとよい。
なお、本発明のA1は、Ac1=723℃-14Mn[%]+22Si[%]-14.4Ni[%]+23.3Cr[%]を用いて計算することができる。
A1 point: 750°C or higher If A1 point is less than 750°C, the holding temperature for spheroidizing annealing will be low, and the spheroidization of the carbides that compose pearlite and bainite will be insufficient. As a result, the cold workability will decrease due to insufficient softening.
Therefore, the A1 point is set to be 750° C. or higher. More preferably, the A1 point is set to be 750 to 800° C.
Incidentally, A 1 in the present invention can be calculated using Ac 1 =723° C.-14 Mn [%]+22 Si [%]-14.4 Ni [%]+23.3 Cr [%].

フェライト粒内における微細粒子の面積率:1.0%以上であること
球状化焼なまし前の鋼組織のフェライト粒内における微細粒子の面積率が1.0%未満であると、フェライト粒内に析出する球状化炭化物の析出核が不足することとなる。そこで、球状化焼なまし前の鋼組織は、フェライト相及びパーライト相の2相からなる組織、フェライト相及びベイナイト相の2相からなる組織、またはフェライト相、パーライト相及びベイナイト相の3相からなる組織のいずれかであり、そのフェライト粒内における微細粒子の面積率は1.0%以上とする。
Area ratio of fine particles in ferrite grains: 1.0% or more If the area ratio of fine particles in ferrite grains of the steel structure before spheroidizing annealing is less than 1.0%, the precipitation nuclei of spheroidized carbides that precipitate in the ferrite grains will be insufficient. Therefore, the steel structure before spheroidizing annealing is either a structure consisting of two phases, ferrite phase and pearlite phase, a structure consisting of two phases, ferrite phase and bainite phase, or a structure consisting of three phases, ferrite phase, pearlite phase and bainite phase, and the area ratio of fine particles in the ferrite grains is 1.0% or more.

<供試材の製造工程>
[表1]の発明鋼No.1~22と、比較例No.1~11に記載の化学成分と残部Feとからなる各鋼を、100kg真空誘導炉(VIM)で溶解して鋼塊として溶製し、1250℃でφ32に鍛伸し、925℃で1時間の焼ならした後、100mmに切断して、供試材を得た。
<Manufacturing process of test material>
Steels having the chemical compositions described in the invention steels No. 1 to 22 and the comparative steels No. 1 to 11 in Table 1 with the balance being Fe were melted in a 100 kg vacuum induction furnace (VIM) to produce steel ingots, which were then forged to φ32 at 1250°C, normalized at 925°C for 1 hour, and cut to 100 mm to obtain test specimens.

Figure 0007628446000001
Figure 0007628446000001

Figure 0007628446000002
Figure 0007628446000002

(フェライト粒内の微細粒子量の測定)
各供試材について、D/4位置より、抽出レプリカ法を用いてTEM用の試料を作製したのち、それらの試料について透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察した。
各供試材の試料について、1視野(約9μm×9μm)の領域を計5視野撮像し、各視野内に存在する微細粒子について画像解析を行い、円相当径300nm以下の微細粒子の面積率を算出した。結果を表3に示す。また、図2に発明鋼6、発明鋼21、比較例3のTEM像と微細粒子の面積率を示す。
(Measurement of the amount of fine particles in ferrite grains)
For each test material, a sample for TEM was prepared from the D/4 position by the extraction replica method, and the sample was then observed using a transmission electron microscope (TEM).
For each test material sample, a total of five fields of view (approximately 9 μm×9 μm) were photographed, and image analysis was performed on the fine particles present in each field of view to calculate the area ratio of fine particles having a circle equivalent diameter of 300 nm or less. The results are shown in Table 3. In addition, FIG. 2 shows TEM images and the area ratio of fine particles of invention steel 6, invention steel 21, and comparative example 3.

また、図2に示したとおり、微細粒子の面積率は、発明鋼6が2.2%、発明鋼21が3.7%であるのに対して、比較例3では、0.3%であった。本発明鋼では、フェライト粒内において析出核となる微細粒子が十分にあるので、これを焼なましすると、フェライト粒内へ流入した固溶Cが球状化炭化物として十分量析出することができる。 As shown in Figure 2, the area ratio of fine particles was 2.2% for invention steel 6 and 3.7% for invention steel 21, while it was 0.3% for comparative example 3. The steel of the present invention has sufficient fine particles that serve as precipitation nuclei within the ferrite grains, so when this steel is annealed, the dissolved C that has flowed into the ferrite grains can precipitate in sufficient amounts as spheroidized carbides.

(球状化焼なまし工程)
上記で作製した供試材について、カンタル炉を用い、以下の手順で球状化焼なましを実施した。表3、表4に記載の保持温度Tおよび保持時間tのとおり、球状化焼なましの保持温度に設定した炉内に、上記供試材を投入し、供試材の昇温時間を30分確保し、所定の時間保持した後、空冷した。
(Spheroidizing annealing process)
The test materials prepared above were subjected to spheroidizing annealing using a Kanthal furnace according to the following procedure: The test materials were placed in a furnace set to the holding temperature for spheroidizing annealing as shown in Tables 3 and 4, and the test materials were allowed to heat up for 30 minutes, held for a specified time, and then air-cooled.

Figure 0007628446000003
Figure 0007628446000003

Figure 0007628446000004
Figure 0007628446000004

(球状化焼なまし条件)
図1に球状化焼なまし条件となる温度履歴の保持温度T(℃)、保持時間t(hr)の説明のための模式図を示す。本発明の鋼を球状化焼なましする際の、保持温度Tや保持時間tの条件は、以下の[式1]~[式3]を充足するものとすることで安定的に求めることができる。
[式1]:(A1点-30℃)≦T≦(A1点-5℃)
[式2]:t≧120/(T-A1+50)
[式3]:A1=723℃-14Mn[%]+22Si[%]-14.4Ni[%]+23.3Cr[%]
(Spheroidizing Annealing Conditions)
A schematic diagram for explaining the holding temperature T (°C) and holding time t (hr) of the temperature history, which are the spheroidizing annealing conditions, is shown in Figure 1. The holding temperature T and holding time t conditions when spheroidizing annealing the steel of the present invention can be stably determined by satisfying the following [Equations 1] to [Equations 3].
[Formula 1]: (A 1 point - 30°C) ≦T ≦ (A 1 point - 5°C)
[Formula 2]: t≧120/(TA 1 +50)
[Formula 3]: A 1 = 723°C - 14Mn [%] + 22Si [%] - 14.4Ni [%] + 23.3Cr [%]

(球状化炭化物が析出していないフェライト粒の面積率の測定)
球状化焼なまし後の供試材について、D/4位置より切り出し、樹脂埋め後に研磨し、さらに表面をナイタール腐食液でエッチング処理してから、400倍の倍率の光学顕微鏡にて5視野を観察し、画像解析にて面積率を算定した。
なお、フェライト粒内に存在する円相当径0.5μm以上の球状化炭化物の個数が5個未満である場合を「球状化炭化物が析出していないフェライト粒である」と定義する。
球状化焼なまし後の観察視野における、球状化炭化物が析出していないフェライト粒の面積率の測定した結果、組織全体の6.0%を超えるものは、球状化が不十分であったり、均一に分散しているとは言い難いものといえる。結果を表3、表4に示す。
(Measurement of the area ratio of ferrite grains in which no spheroidized carbides are precipitated)
After spheroidizing annealing, the test pieces were cut out from the D/4 position, embedded in resin, polished, and the surface was etched with a nital etching solution. Five fields of view were then observed under an optical microscope at 400x magnification, and the area ratio was calculated by image analysis.
In addition, when the number of spheroidized carbides having an equivalent circle diameter of 0.5 μm or more present in a ferrite grain is less than 5, the ferrite grain is defined as "a ferrite grain in which no spheroidized carbides are precipitated."
As a result of measuring the area ratio of ferrite grains in which no spheroidized carbides were precipitated in the observation field after spheroidizing annealing, it can be said that those in which the area ratio exceeded 6.0% of the entire structure were insufficiently spheroidized or were not uniformly dispersed. The results are shown in Tables 3 and 4.

(残存パーライト粒およびベイナイト粒の面積率の測定)
同様に、球状化焼なまし後の供試材について、400倍の倍率の光学顕微鏡にて5視野を観察し、画像解析にて算定した。
球状化焼鈍後の残存パーライト粒及びベイナイト粒の面積率が5.0%以下であることは、炭化物の球状化が十分に進んでいると評することができるが、残存パーライト粒及びベイナイト粒の面積率が5.0%を超えるときは、炭化物の球状化が不十分といえるので、軟化不足によって、冷間鍛造性が低下することとなる。結果を表3、表4に示す。
(Measurement of area ratio of remaining pearlite grains and bainite grains)
Similarly, the test material after spheroidizing annealing was observed in five fields of view using an optical microscope at a magnification of 400 times, and calculations were made by image analysis.
When the area ratio of the remaining pearlite grains and bainite grains after spheroidizing annealing is 5.0% or less, it can be said that the spheroidization of the carbides has progressed sufficiently, but when the area ratio of the remaining pearlite grains and bainite grains exceeds 5.0%, it can be said that the spheroidization of the carbides is insufficient, and the cold forgeability is reduced due to insufficient softening. The results are shown in Tables 3 and 4.

図3に、球状化焼なまし後の発明鋼6、発明鋼21、比較鋼1、比較鋼3について、光学顕微鏡写真と、球状化炭化物が析出していないフェライト粒の面積率、残存パーライト粒およびベイナイト粒の面積率を示した。 Figure 3 shows optical microscope photographs of invention steel 6, invention steel 21, comparative steel 1, and comparative steel 3 after spheroidizing annealing, as well as the area ratio of ferrite grains in which no spheroidized carbides have precipitated, and the area ratios of remaining pearlite grains and bainite grains.

(硬さの測定)
球状化焼なましされた棒鋼材の中心と外周の中間点(「D/4」という。なお、Dは直径を表す。)の部分における硬さをロックウエル硬さ試験機により測定して硬さ(HRB)とした。
球状化焼なまし硬さが83HRBを超えると、冷間鍛造変形性が低下し、高加工率の冷間鍛造を行うと割れが発生しやすくなる。そこで、球状化焼なまし硬さは83HRB以下とすることが望ましい。結果を表3、表4に示す。
(Hardness measurement)
The hardness of the spheroidized annealed steel bar material at the midpoint between the center and the outer periphery (referred to as "D/4", where D represents the diameter) was measured using a Rockwell hardness tester and taken as the hardness (HRB).
If the spheroidized annealing hardness exceeds 83 HRB, the cold forging deformability decreases, and cracks are likely to occur when cold forging is performed at a high processing rate. Therefore, it is preferable that the spheroidized annealing hardness is 83 HRB or less. The results are shown in Tables 3 and 4.

(75%冷間据込みでの割れの有無)
供試材の中心位置より、φ14×21mm円柱試験片を作製(供試材の鍛伸方向と試験片の長手方向が平行とする。)した。それらの円柱試験片を用いて、室温で冷間据込み試験を実施した。その据込み速度は10mm/minで、最終据込み率(試験片の高さ減少率)を75%とし、4回実施し(n=4)、加工後の試験片の表面割れの有無を観察した。結果を表3、表4に示す。
(Presence or absence of cracks at 75% cold upsetting)
Cylindrical test pieces measuring φ14×21 mm were prepared from the center of the test material (the forging direction of the test material was parallel to the longitudinal direction of the test piece). Using these cylindrical test pieces, a cold upsetting test was carried out at room temperature. The upsetting speed was 10 mm/min, and the final upsetting rate (the reduction rate of the height of the test piece) was 75%, and the test pieces were subjected to four tests (n=4) to observe whether there were any surface cracks after processing. The results are shown in Tables 3 and 4.

発明鋼1~22は、本発明の規定する化学成分の範囲であって、A1点も750℃以上であり、フェライト粒内の微細粒子の面積率が1.0%以上であった。
すると、核となる微細粒子が十分あることから、これらを球状化焼なましすると、フェライト粒内へ流入した固溶Cが球状化炭化物として十分量析出し、球状化焼なまし後の、球状化炭化物が粒内析出していないフェライト粒の面積は6%以下であり、また、残存パーライト粒およびベイナイト粒の面積率も5%以下となり、十分に球状化炭化物が析出し、冷間鍛造性に優れるものとなることが確認された。そして、発明鋼1~22の冷間鍛造用鋼を球状化焼なましすると、硬さは83HRB以下であり、75%冷間据込み試験でも割れを呈することもなかったので、優れた冷間加工性が得られることも確認された。
The inventive steels 1 to 22 had chemical compositions within the ranges specified by the present invention, had A1 points of 750° C. or higher, and had an area ratio of fine particles within ferrite grains of 1.0% or higher.
It was confirmed that, since there are sufficient fine particles to serve as nuclei, when these are spheroidized and annealed, the solid solution C that has flowed into the ferrite grains precipitates in sufficient amounts as spheroidized carbides, and the area of the ferrite grains in which spheroidized carbides are not precipitated within the grains after spheroidized annealing is 6% or less, and the area ratio of the remaining pearlite grains and bainite grains is also 5% or less, sufficient spheroidized carbides are precipitated, and the cold forgeability is excellent. It was also confirmed that, when the cold forging steels of Invention Steels 1 to 22 are spheroidized and annealed, the hardness is 83 HRB or less, and no cracks are observed in a 75% cold upset test, so that excellent cold workability is obtained.

本発明鋼を球状化焼なましすると、旧フェライト粒内において、M73炭化物が析出することから、球状化炭化物が全体に均一分散した組織となることから、均一分散された球状化炭化物が析出し、冷間鍛造性に優れるものとなると考えられる。 When the steel of the present invention is spheroidized by annealing, M7C3 carbide precipitates within the prior ferrite grains, resulting in a structure in which the spheroidized carbides are uniformly dispersed throughout. This is believed to result in the precipitation of uniformly dispersed spheroidized carbides, resulting in excellent cold forgeability.

比較鋼1、2、5、7は、Crが過少であり、A1点が750℃を下回っているところ、球状化焼なまし後の、球状化炭化物が粒内析出していないフェライト粒の面積は38%以上であり、また、残存パーライト粒およびベイナイト粒の面積率も20%以上となるなど、パーライト・ベイナイトを構成する炭化物の球状化が不十分となり、軟化不足により、冷間鍛造性が低下し、75%冷間据込み試験において割れが確認された。
比較鋼3、4は、Alが過少であり、フェライト粒内の微細粒子の面積率が1.0%未満であり、フェライト粒内に析出する球状化炭化物の析出核が不足することから、球状化焼なまし後の残存パーライト粒およびベイナイト粒の面積率も25%以上となるなど、パーライト・ベイナイトを構成する炭化物の球状化が不十分となり、軟化不足により、冷間鍛造性が低下し、75%冷間据込み試験において割れが確認された。
比較鋼6は、Alが過少であり、フェライト粒内の微細粒子の面積率が1.0%未満であり、フェライト粒内に析出する球状化炭化物の析出核が不足することから、球状化炭化物が粒内析出していないフェライト粒の面積は8%以上であり、球状化焼なまし後の残存パーライト粒およびベイナイト粒の面積率も25%以上となるなど、パーライト・ベイナイトを構成する炭化物の球状化が不十分となり、軟化不足により、冷間鍛造性が低下し、75%冷間据込み試験において割れが確認された。
比較例8は、Crが過多であって、84HRBと硬く、75%冷間据込み試験で割れが認められた。
比較例9は、MnとCrが過多であって、85HRBと硬く、75%冷間据込み試験で割れが認められた。
比較例10は、Siが過多であって、85HRBと硬く、75%冷間据込み試験で割れが認められた。
比較例11は、CとMoが過多であって、86HRBと硬く、75%冷間据込み試験で割れが認められた。
Comparative steels 1, 2, 5, and 7 had an insufficient Cr content and an A1 point below 750°C. After spheroidizing annealing, the area of ferrite grains in which spheroidized carbides did not precipitate intragranularly was 38% or more, and the area ratio of the remaining pearlite grains and bainite grains was also 20% or more. As a result, the spheroidization of the carbides constituting pearlite and bainite was insufficient, and the cold forgeability was reduced due to insufficient softening, and cracks were confirmed in a 75% cold upset test.
In comparative steels 3 and 4, the Al content was too low, the area ratio of fine particles in the ferrite grains was less than 1.0%, and there were insufficient precipitation nuclei for the spheroidized carbides that precipitated in the ferrite grains. As a result, the area ratio of the remaining pearlite grains and bainite grains after spheroidizing annealing was also 25% or more, and so the spheroidization of the carbides that make up the pearlite and bainite was insufficient, and the cold forgeability was reduced due to insufficient softening, and cracks were confirmed in the 75% cold upset test.
Comparative steel 6 had an insufficient amount of Al, the area ratio of fine particles within ferrite grains was less than 1.0%, and there were insufficient precipitation nuclei for spheroidized carbides precipitating within ferrite grains, so the area of ferrite grains without intragranular precipitation of spheroidized carbides was 8% or more, and the area ratio of remaining pearlite grains and bainite grains after spheroidizing annealing was also 25% or more, resulting in insufficient spheroidization of the carbides that make up pearlite and bainite, and insufficient softening, which reduced cold forgeability and confirmed cracks in a 75% cold upset test.
Comparative Example 8 had an excessive amount of Cr, was hard at 84 HRB, and cracks were observed in the 75% cold upset test.
Comparative Example 9 had excessive amounts of Mn and Cr, was hard at 85 HRB, and cracks were observed in the 75% cold upset test.
Comparative Example 10 had an excessive amount of Si, was hard at 85 HRB, and cracks were observed in the 75% cold upset test.
Comparative Example 11 had excessive amounts of C and Mo, was hard at 86 HRB, and cracks were observed in the 75% cold upset test.

Claims (3)

質量%で、
C:0.14~0.45%、
Si:0.05~1.00%、
Mn:0.10~0.90%、
Cr:1.30~3.50%、
Al:0.020~0.200%、
N:0.0040~0.0300%、
残部Fe及び不可避不純物からなり、
不可避不純物としてのP及びSはP:0.030%以下かつS:0.030%以下であって、
1点が750℃以上であり、
球状化焼なまし前の状態であって、その鋼組織が、
フェライト相及びパーライト相の2相からなる組織、
フェライト相及びベイナイト相の2相からなる組織、
またはフェライト相、パーライト相及びベイナイト相の3相からなる組織の何れかであり、
フェライト粒内における微細粒子の面積率が1.0%以上である冷間鍛造用鋼。
In mass percent,
C: 0.14-0.45%,
Si: 0.05-1.00%,
Mn: 0.10-0.90%,
Cr: 1.30-3.50%,
Al: 0.020-0.200%,
N: 0.0040-0.0300%,
The balance is Fe and unavoidable impurities.
The P and S contents as inevitable impurities are P: 0.030% or less and S: 0.030% or less,
A 1 point is 750°C or higher,
The steel structure is in a state before spheroidizing annealing,
A structure consisting of two phases, ferrite and pearlite,
A structure consisting of two phases, ferrite and bainite.
Or a structure consisting of three phases: ferrite phase, pearlite phase, and bainite phase,
A steel for cold forging, in which the area ratio of fine particles within ferrite grains is 1.0% or more.
請求項1に記載の化学成分に加えて、Ni:0.02~2.00%、Mo:0.02~2.00%のいずれか1種以上を含有し、
残部Fe及び不可避不純物からなり、
不可避不純物としてのP及びSはP:0.030%以下かつS:0.030%以下であって、
1点が750℃以上であり、
球状化焼なまし前の状態であって、その鋼組織が、
フェライト相及びパーライト相の2相からなる組織、
フェライト相及びベイナイト相の2相からなる組織、
またはフェライト相、パーライト相及びベイナイト相の3相からなる組織の何れかであり、
フェライト粒内における微細粒子の面積率が1.0%以上である冷間鍛造用鋼。
In addition to the chemical components described in claim 1, the alloy contains at least one of Ni: 0.02 to 2.00% and Mo: 0.02 to 2.00%,
The balance is Fe and unavoidable impurities.
The P and S contents as inevitable impurities are P: 0.030% or less and S: 0.030% or less,
A 1 point is 750°C or higher,
The steel structure is in a state before spheroidizing annealing,
A structure consisting of two phases, ferrite and pearlite,
A structure consisting of two phases, ferrite and bainite.
Or a structure consisting of three phases: ferrite phase, pearlite phase, and bainite phase,
A steel for cold forging, in which the area ratio of fine particles within ferrite grains is 1.0% or more.
請求項1または請求項2に記載の化学成分に加えて、
Nb:0.02~0.10%、Ti:0.020~0.200%、B:0.0010~0.0050%、V:0.010~0.500%のいずれか1種以上を含有し、
残部Fe及び不可避不純物からなり、
不可避不純物としてのP及びSはP:0.030%以下かつS:0.030%以下であって、
1点が750℃以上であり、
球状化焼なまし前の状態であって、その鋼組織が、
フェライト相及びパーライト相の2相からなる組織、
フェライト相及びベイナイト相の2相からなる組織、
またはフェライト相、パーライト相及びベイナイト相の3相からなる組織の何れかであり、
フェライト粒内における微細粒子の面積率が1.0%以上である冷間鍛造用鋼。
In addition to the chemical components according to claim 1 or 2,
Contains one or more of Nb: 0.02 to 0.10%, Ti: 0.020 to 0.200%, B: 0.0010 to 0.0050%, and V: 0.010 to 0.500%,
The balance is Fe and unavoidable impurities.
The P and S contents as inevitable impurities are P: 0.030% or less and S: 0.030% or less,
A 1 point is 750°C or higher,
The steel structure is in a state before spheroidizing annealing,
A structure consisting of two phases, ferrite and pearlite,
A structure consisting of two phases, ferrite and bainite.
Or a structure consisting of three phases: ferrite phase, pearlite phase, and bainite phase,
A steel for cold forging, in which the area ratio of fine particles within ferrite grains is 1.0% or more.
JP2021044020A 2021-03-17 2021-03-17 Cold forging steel Active JP7628446B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021044020A JP7628446B2 (en) 2021-03-17 2021-03-17 Cold forging steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021044020A JP7628446B2 (en) 2021-03-17 2021-03-17 Cold forging steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022143487A JP2022143487A (en) 2022-10-03
JP7628446B2 true JP7628446B2 (en) 2025-02-10

Family

ID=83454108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021044020A Active JP7628446B2 (en) 2021-03-17 2021-03-17 Cold forging steel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7628446B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007321211A (en) 2006-06-01 2007-12-13 Kobe Steel Ltd Hot-rolled material having superior properties of preventing crystal grain from coarsening when carburized at high temperature
WO2015098528A1 (en) 2013-12-24 2015-07-02 新日鐵住金株式会社 Steel material for hot forging, process for manufacturing same and roughly shaped product of hot forging of said steel material
JP2015166495A (en) 2011-04-28 2015-09-24 Jfeスチール株式会社 Case-hardened steel with excellent cold forgeability and ability to suppress grain coarsening
JP2015189987A (en) 2014-03-27 2015-11-02 株式会社神戸製鋼所 Case-hardened steel that has excellent cold forgeability and can suppress abnormal grain generation during carburizing.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007321211A (en) 2006-06-01 2007-12-13 Kobe Steel Ltd Hot-rolled material having superior properties of preventing crystal grain from coarsening when carburized at high temperature
JP2015166495A (en) 2011-04-28 2015-09-24 Jfeスチール株式会社 Case-hardened steel with excellent cold forgeability and ability to suppress grain coarsening
WO2015098528A1 (en) 2013-12-24 2015-07-02 新日鐵住金株式会社 Steel material for hot forging, process for manufacturing same and roughly shaped product of hot forging of said steel material
JP2015189987A (en) 2014-03-27 2015-11-02 株式会社神戸製鋼所 Case-hardened steel that has excellent cold forgeability and can suppress abnormal grain generation during carburizing.

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022143487A (en) 2022-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6461360B2 (en) Spring steel wire and spring
CN103510007B (en) Steel for high-frequency quenching and high-frequency quenching steel part and their manufacture method
JP3742232B2 (en) Steel wire rod capable of rapid spheroidization and excellent cold forgeability and method for producing the same
JP6384626B2 (en) Induction hardening steel
WO2015189978A1 (en) Steel material for cold forging
JP6754494B2 (en) High-strength high-manganese steel with excellent low-temperature toughness and its manufacturing method
CN108350538B (en) Steel having high hardness and excellent toughness
WO2017115842A1 (en) Case-hardened steel, carburized component, and process for producing case-hardened steel
JP2010242209A (en) Machine structural steel with excellent grain coarsening resistance and method for producing the same
JP3738004B2 (en) Case-hardening steel with excellent cold workability and prevention of coarse grains during carburizing, and its manufacturing method
WO2018016503A1 (en) Steel for induction hardening
JP5965117B2 (en) Machine structural steel for carburized parts with excellent grain coarsening resistance, workability and toughness
JP2004027334A (en) Induction tempering steel and method for producing the same
JP7287448B1 (en) Warm forged parts for carburizing and manufacturing method thereof
JP7149131B2 (en) Machine structural steel with excellent cold workability and resistance to grain coarsening
JP7471068B2 (en) Spheroidizing annealing method for case hardening steel
CN100436628C (en) Steel material for induction hardening, induction hardened member using same, and method for producing same
JP7628446B2 (en) Cold forging steel
JP7628445B2 (en) Cold forging steel
JP2018024909A (en) Steel for machine structural use for cold working and production method thereof
JP2017071859A (en) Non-tempered steel and method for producing the same
JP2018062690A (en) Steel wire and manufacturing method therefor
JP7383437B2 (en) Simplified spheroidizing annealing method for case hardened steel
JP7716332B2 (en) Steel wire for machine structural parts and its manufacturing method
JP7653277B2 (en) Steel for machine construction with excellent grain size characteristics

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240206

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20241217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250129

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7628446

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150