机械结构用钢材制造技术

一种机械结构用钢材含有按质量％Ｃ：０．０５－０．５５、Ｓｉ：０．５０－２．５、Ｍｎ：０．０１－２．００、Ｐ≤０．０３５、Ｓ：０．００５－０．２％、Ｎ≤０．０１５０，同时根据需要含有Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｐｂ、Ｔｅ、Ｎｄ、Ｓｅ，满足－２３Ｃ＋Ｓｉ（５－２Ｓｉ）－４Ｍｎ＋１０４Ｓ－３Ｃｒ－９Ｖ＋１０≥０、３．２Ｃ＋０．８Ｍｎ＋５．２Ｓ＋０．５Ｃｒ－１２０Ｎ＋２．６Ｐｂ＋４．１Ｂｉ－０．００１α↑［２］＋０．１３α≥３．０，其余为由Ｆｅ和杂质构成的化学组成，组织中的１０－８０％为铁氧体相、Ｈν硬度为１６０－３５０。在上式中的α表示按组织的铁氧体相的％的面积比例。一种机械结构部件是以上述机械结构用钢材为原材料，经切削加工能比较容易制造。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种切削性能优异的机械结构用钢材以及由这种钢材所制造的机械结构部件。具体地说，是提供一种切削性能，其中例如钻头开孔时“钻头寿命”和“切屑处理性”优异的机械结构用钢材以及用这种钢材所制造的机械结构的部件。对各种机械结构部件，大多用热锻造等热加工将钢材粗加工成一定的形状，接着，通过切削加工，精加工成所希望的形状。然后，可以不经热处理直接使用，或者在切削加工后再进行退火、退火—回火、淬火—回火等热处理后使用。也有在热加工后进行热处理，然后再利用切削加工精加工成所希望的形状后使用。对其中一部分部件作为最后处理还进行渗碳、氮化、高频淬火等表面硬化处理后使用。切削性能优异的钢，即易切钢根据所付与的易切性元素被分成S系列、Pb系列、S-Pb系列、Ca系列、S-Pb-Ca系列、Ti系列、石墨系列等。在这些易切钢中，作为最终制品要求硬度的机械结构用的易切钢，用S易切钢、Pb易切钢或Ca易切钢以及这些复合易切钢的多。这是由于钢的硬度一升高，则切削性恶化，因此多量地添加Pb、S、Ca等能付与易切性的元素改善其切削性能。但是，大量添加上述的Pb、S、Ca等对最终制品的各种机械结构部件有造成欠陷的情况。例如，在大量添加Pb、S或Ca的情况下，由于夹杂物变粗大，经高频淬火或渗碳等表面硬化处理发生淬裂，并有残存在最终制品上的情况。而且，在钢中若多量添加Pb、S、Ca等，则必然造成韧性降低。因此，除象曲轴、连杆、印刷机轴等要求韧性不高的机械结构部件的情况以外，对于要求高韧性的机械结构部件象轮毂、主轴、转间节臂、转矩臂等，当把以前所用的所述易切钢作原料钢使用时，则难于确保所希望的高韧性。例如，在按维氏硬度需要160以上的高硬度机械结构部件的情况下，为了提高所述易切钢的切削性能，需要含有大量的S，或者为了提高切屑处理性，需要含有Pb的量多，所以造成韧性的各向异性变大，而且也使韧性显著的降低。因此，例如，在WO98/23784号国际公开公报中公开有一种含有Ti为0.04-1.0质量％并且使Ti的碳硫化物微细分散的切削性能优异的机械结构用的易切钢材。在该公报中所提出的易切钢材的情况下，能抑制由于粗大夹杂物最终制品产生不良，并且也能确保机械结构部件良好的硬度和韧性的均衡。然而，目前对在产业界的提高切削性的要求越来越高，在自动化生产线上为了更加缩短切削时间，希望能使切削速度进一步提高。为此，需要超过在上述公报中所提出的钢材的切削性的结构用钢材。作为能提高切削性的新技术，在特开平9-49067号公报中公开有一种提高Si含量的“塑料成型模具用钢”。但是，即使把在该公报中所提出的“塑料成型模具用钢”直接作为机械结构部件的材料钢使用，也不能得到稳定的切屑处理性以满足例如象所谓连杆或齿轮的汽车部件那样的自动化的生产线上大量生产部件的切削中的要求。这是因为，由于模具的切削加工对每个模具都是在开放状态下进行，在上述公报中所提出的“塑料成型模具用钢”的情况下，不存在作为切削性的切屑处理性的问题，因此，不必考虑对切屑处理性。本专利技术的目的是提供一种切削性优良的机械结构用钢材和用这种钢材所制造的机械结构部件。具体地说，这种钢材使用含有通常的Co的高速钢制的钻头(所谓“高速钢钻头”)并且开孔(开孔深)/(开孔直径)为5以上的所谓“深孔”情况下的“钻头寿命”和“切屑处理性”优良。这里，作为本专利技术的机械结构用钢材及机械结构部件的标准的硬度用维氏硬度(以下称Hv硬度)为160-350，作为“钻头寿命”的开孔个数为150个以上。作为要求具有上述特性的机械结构部件的具体例子可列举曲轴、连杆、印刷机轴。本专利技术的另一目的，是提供一种机械结构用钢材及用这种钢材所制造的机械结构部件。这种钢材除Hv硬度为上述的160-350和在“钻头寿命”以及“切屑处理性”方面的切削性以外，具有40J以上的值作为在用按JISZ 2202规定的3号摆捶式冲击试验片的冲击试验的室温吸收能(uERT)。作为要求具有上述特性的机械结构部件，例如可列举轮毂、主轴、转向节臂、转矩臂。另外，上述的160-350的Hv硬度大约相当520-1100MPa的拉伸强度。本专利技术的要点如下。本专利技术的机械结构用钢材，含有按质量％为C0.05-0.55％、Si0.50-2.5％、Mn0.01-2.00％、P0.035％以下、S0.005-0.2％、Cu0-1.5％、Ni0-2.0％、Cr0-2.0％、Mo0-1.5％、V0-0.50％、Nb0-0.1％、Ti0-不到0.04％、B0-0.01％、Al0.04％以下、N0.015％以下、Bi0-0.10％、Ca0-0.05％、Pb0-0.12％、Te0-0.05％、Nd0-0.05％、Se0-0.5％，用下述式(1)所表示的fn1的值为0以上、用下述式(2)所表示的fn2的值为3.0以上，其余具有由Fe及杂质构成的化学组成，按面积比例在组织中所占的铁氧体相的比例为10-80％，Hv硬度为160-350；fn1＝-23C+Si(5-2Si)-4Mn+104S-3Cr-9V+10(1)fn2＝3.2C+0.8Mn+5.2S+0.5Cr-120N+2.6Pb+4.1Bi-0.001α2+0.13α(2)各式中，元素符号表示其元素的质量％，α表示按组织的铁氧体相的％的面积比例。另外，为了确保良好的韧性，可使上述机械结构用钢材的化学组成按质量％S含量为0.005-0.080％，用下述式(3)所表示的fn3的值为100以下。fn3＝100C+11Si+18Mn+32Cr+45Mo+6V (3)上述式(3)中的元素符号表示按其元素的质量％的含量。除使所述机械结构用钢材的化学组成按质量％S含量为0.005-0.080％，用所述式(3)所表示的fn3值为100以下以外，对于钢材的加工长度方向的纵截面的更杂物，若以n1作为最大直径为0.5-3μm的夹杂物的个数、n2作为最大直径为超过3μm的夹杂物的个数，用下述式(4)所表示的fn4的值为5.0以上，则能付于机械结构部件良好的韧性。这时，能防止热锻造成型后的机械结构部件，例如用所谓超声波操作检查或磁粉探伤检查的无损伤性检查产生质量不良制品。并且，也能防止在进行所谓对机械结构部件作为最后处理的渗碳、高频淬火等表面硬化处理时的裂缝。fn4＝n1/n2 (4)另外，为了给机械结构部件付与更好的钻头寿命，可使所述机械结构用钢材的化学组成按质量％，Mn含量为0.15-2.00％，S含量为超过0.080％和0.2％以下，用上述式(1)所示的fn1的值为7.5以上。钻头开孔条件如前所述，为用含有普通的Co的高速钢钻头并开孔(开孔深)/(开孔直径)为5以上的所谓“深孔”。另外，所述的“开孔”即可为向钻头加工方向不贯穿的所谓“盲孔”，也可为贯穿的“孔”。另外，当一个钻头开孔时，在一开始钻孔后从钻头前部涂去排出的切屑的其他切屑的切断情况成各种状态。用所述式(2)所表示的fn2表示作为“切屑处理性”的“切屑切断指数”，其值与所述切屑的切断状况间的关系为如附图说明图1所示。并且，在该fn2的值为0以下的情况下都定义为“0”。组织的面积比例是指用显微镜所观察时的组织比例。还有，所谓本专利技术的钢材的“加工长度方向纵截面”(以下称之为“L截面”)是指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械结构用钢材，按质量百分比含有：Ｃ：０．０５－０．５５％、Ｓｉ：０．５０－２．５％、Ｍｎ：０．０１－２．００％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．００５－０．２％、Ｃｕ：０－１．５％、Ｎｉ：０－２．０％、Ｃｒ：０－２．０％、Ｍｏ：０－１．５％、Ｖ：０－０．５０％、Ｎｂ：０－０．１％、Ｔｉ：０－不到０．０４％、Ｂ：０－０．０１％、Ａｌ：０．０４％以下、Ｎ：０．０１５％以下、Ｂｉ：０－０．１０％、Ｃａ：０－０．０５％、Ｐｂ：０－０．１２％、Ｔｅ：０－０．０５％、Ｎｄ：０－０．０５％、Ｓｅ：０－０．５％，并满足用下述式（１）所表示的ｆｎ１的值为０以上、用下述式（２）所表示的ｆｎ２的值为３．０以上，其余具有由Ｆｅ及杂质构成的化学组成，按面积比例在组织中所占的铁氧体相的比例为１０－８０％，Ｈｖ硬度为１６０－３５０； ｆｎ１＝－２３Ｃ＋Ｓｉ（５－２Ｓｉ）－４Ｍｎ＋１０４Ｓ－３Ｃｒ－９Ｖ＋１０ （１） ｆｎ２＝３．２Ｃ＋０．８Ｍｎ＋５．２Ｓ＋０．５Ｃｒ－１２０Ｎ＋２．６Ｐｂ＋４．１Ｂｉ－０．００１α↑［２］＋０．１３α （２） 各式中，元素符号表示其元素的质量％，α表示按组织中的铁氧体相的％的面积比例。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：渡里宏二，冈田康孝，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]