(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
５属金属のうちの少なくともバナジウムを加えて製造した鍛造素材を、熱間鍛造に適した温度に加熱し、所定の形状に鍛造後、冷却し、その後、加熱炉内で６００℃の温度に３０〜６０分間保持し、さらに、自然冷却により常温まで冷却するようにしたことを特徴とする鍛造方法。
【請求項２】
鍛造素材の加熱温度を、１１５０〜１２５０℃の範囲に設定したことを特徴とする請求項１記載の鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍛造方法に関し、特に、衝撃荷重がかかる製品を、焼入焼戻法を採用することなく、金属組織を微細なフェライト＋パーライト組織にして、強度は焼入焼戻法を越える降伏点（ＹＰ値）を得るとともに、引張強さ（ＴＳ）は焼入焼戻法よりも小さくして、より機械加工における加工性を向上させることができるようにした鍛造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、衝撃荷重がかかる製品、例えば、コネクティングロッド、ステアリングナックル、クランクシャフト等は、鍛造にて製造するようにしていた。
そして、特に瞬間的に大きな衝撃荷重がかかるコネクティングロッドは、製品の強度を増すため、焼入焼戻法を併用するようにしていた。
ところが、この焼入焼戻法は、製造コストがかかるため、近年のように製造コストの低減が叫ばれている、例えば、自動車部品のような安価に多量に生産する製品には適さず、このため、焼入焼戻法に代わって製造コストを低廉化することができる非調質法が採用されてきている。
この非調質法は、製品の鍛造後、１２００℃前後の高温の製品を、直ちに５００℃程度まで強制的に空冷する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、製品の鍛造後、１２００℃前後の高温の製品を、直ちに５００℃程度まで強制的に空冷する非調質法では、引張強さ（ＴＳ）は焼入焼戻法とほぼ同程度のものとなるものの、降伏点（ＹＰ値）が低下し、その値は、降伏点を引張強さで割れば、すなわち、降伏比（ＹＲ）で表現すれば、約０．６程度である。このため、焼入焼戻法に比べ降伏点（ＹＰ値）が低下する分だけ、鍛造製品の軽量化を図る場合でも限度があり、しかも、引張強さ（ＴＳ）は依然として焼入焼戻法とほぼ同程度と高いため、焼入焼戻法により製造した製品と同様、機械加工における加工性が悪いという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の鍛造方法の有する問題点に鑑み、従来の焼入焼戻法を採用することなく、金属組織を微細なフェライト＋パーライト組織にして、強度は焼入焼戻法を越える降伏点（ＹＰ値）を得るとともに、引張強さ（ＴＳ）は焼入焼戻法よりも小さくして、かつ、より機械加工における加工性を向上させることができるようにした鍛造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の鍛造方法は、５属金属のうちの少なくともバナジウムを加えて製造した鍛造素材を、熱間鍛造に適した温度に加熱し、所定の形状に鍛造後、冷却し、その後、加熱炉内で６００℃の温度に３０〜６０分間保持し、さらに、自然冷却により常温まで冷却するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
この鍛造方法は、鍛造素材として通常用いられるパーライト、フェライト等よりなる金属素材に、バナジウム、ニオブ等の５属金属のうちの少なくともバナジウムを加えて製造した鍛造素材を、熱間鍛造に適した温度に加熱し、所定の形状に鍛造後、冷却し、その後、加熱炉内で６００℃の温度に３０〜６０分間保持し、さらに、自然冷却により常温まで冷却するようにしているため、鍛造素材に添加されているバナジウム、ニオブ等の５属金属が、フェライトに添加元素を主体とする微細な炭窒化物を析出させることができ、金属組織が微細なフェライト＋パーライト組織のため剛性が高く、衝撃荷重に対し強くなる降伏点（ＹＰ値）を高く設定できるので、鍛造製品の軽量化を図ることができ、しかも、引張強さ（ＴＳ）を低く抑えられ、かつ、金属組織が微細なフェライト＋パーライト組織のため、機械加工における加工性を向上させることができる。
【０００７】
この場合において、鍛造素材の加熱温度を、１１５０〜１２５０℃の範囲に設定することが望ましい。
【０００８】
これにより、鍛造素材に添加されているバナジウム、ニオブ等の５属金属の固溶が促進されるとともに、これが冷却され、析出するときに、鍛造素材の組織が析出物により歪を受け、多量の微細な炭窒化物として析出するとともに、金属組織が微細となるので、鍛造素材の強度を増大させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の鍛造方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図２に、本発明の鍛造方法の工程を示す。
【００１１】
一般に、瞬間的に衝撃荷重がかかる自動車部品等の製品、例えば、コネクティングロッド、ステアリングナックル、クランクシャフト等は、従来、強度、低コスト、多量生産に適した方法である鍛造法にて製造されていた。
【００１２】
本発明は、この鍛造方法を改良したもので、鍛造素材として通常用いられるパーライト、フェライト等よりなる金属素材に、バナジウム、ニオブ、タンタル、ドブニウム等の５属金属のうちの少なくともバナジウムを加えて製造した鍛造素材を、熱間鍛造に適した温度に加熱し、所定の形状に鍛造後、冷却し、その後、炉内でテンパー温度域の温度に所定の設定時間保持し、さらに、自然冷却により常温まで冷却するようにしたものである。
【００１３】
この場合において、５属金属としては、特に限定されるものではないが、入手がし易く、かつ、安価なバナジウム又はニオブを用いることが望ましい。
また、その添加量は、鍛造素材にごく微量でよく、例えば、０．０３〜０．３ｗｔ％程度添加するようにする。
【００１４】
この鍛造素材を用い、熱間鍛造する際、従来の熱間鍛造に適した加熱温度（この加熱温度は、鍛造素材の種類によっても異なる。）よりも若干低い温度、例えば、従来の熱間鍛造に適した加熱温度が１２５０℃程度の場合は、１２００℃±５０℃程度となるように加熱する。
このように、鍛造素材の加熱温度を設定することにより、鍛造素材に添加されているバナジウム、ニオブ等の５属金属の固溶が促進されるとともに、これが冷却され、析出するときに、鍛造素材の組織が析出物により歪を受け、多量の微細な炭窒化物として析出するので、鍛造素材の強度を増すことができるものとなる。
そして、この熱間温度に加熱した鍛造素材を、金型を用いた熱間鍛造にて所定の形状に形成する。
この熱間鍛造工程は、従来の非調質法、焼入焼戻法と同じである。
【００１５】
鍛造後、金型から離型した鍛造製品は、自然冷却により、バナジウム、ニオブ等の５属金属が、フェライトに添加元素を主体とする微細な炭窒化物を析出し易い温度に近い温度まで冷却する。この冷却温度は、特に限定されるものではないが、６００〜８００℃程度とする。
この自然冷却は、鍛造装置から排出された鍛造製品が、次工程の加熱炉へ連続的に搬送されるコンベア上で、搬送中に自然に冷却させることも、あるいは、コンベア上の鍛造製品に向かってブロアにより空気を吹き付ける等により、強制的に冷却することもできる。これは、鍛造装置より加熱炉までの搬送距離、所要搬送時間等により適宜選択的に採用することができる。
【００１６】
このようにして、６００〜８００℃程度に冷却された鍛造製品を、加熱炉内に供給する。
この加熱炉内では、鍛造製品が、テンパー温度域の温度で、６００℃を保持できるようにする。
この場合、加熱炉内に供給された鍛造製品が持つ熱エネルギーは、加熱炉内の温度よりも少し高めに設定されているため、加熱炉内では運転初期以外ほとんど加熱しなくても設定温度が保持され、省エネルギーで処理することができる。
この加熱炉内におけるテンパー温度域の温度を保持する時間は、鍛造素材に添加されたバナジウム、ニオブ等の５属金属が、フェライトに添加元素を主体とする微細な炭窒化物として析出するのに要する時間、例えば、３０〜６０分間程度に設定するようにする。
【００１７】
このようにして、鍛造製品を、加熱炉内にて３０〜６０分間程度、６００℃を保持することにより、鍛造素材に添加されたバナジウム、ニオブ等の５属金属が、フェライトに添加元素を主体とする微細な炭窒化物として析出するようにした後、加熱炉より排出し、自然冷却により常温まで冷却し、製品とする。
これにより、焼きならしに近いより微細な金属組織となり、剛性が高く、衝撃荷重に対し強くなる降伏点（ＹＰ値）を高く設定できるので、降伏比（ＹＲ）を大巾に向上することができる。これによって、軽量化を図ることができ、しかも、引張強さ（ＴＳ）を低く抑えられるので、より機械加工における加工性が向上した鍛造製品を得ることができる。
【００１８】
【実施例】
表１及び表２に、本発明の鍛造方法の一実施例に係るバナジウム０．２６％とニオブ０．０２６％を添加した非調質型機械構造用炭素鋼（Ｓ３５Ｃ）と、従来製品（従来の非調質法並びに従来の焼入焼戻法（機械構造用炭素鋼で同等炭素量（Ｓ４０Ｃ）（表１（Ａ））及び同等強度値（Ｓ５５Ｃ）（表１（Ｂ））））との差異を示す。
【００１９】
【表１】
0003888865.tif 000002
【００２０】
【表２】
0003888865.tif 000003
【００２１】
なお、上記焼入焼戻法は、ＡＳＭＥ Hand Book（１９５４）のデータを利用した。
【００２２】
また、図３に、本発明の実施例と従来製品（従来の非調質法及び従来の焼入焼戻法）の硬さと降伏比の関係を示す。
【００２３】
また、図４に、金属組織の顕微鏡写真を示す。
図４（Ａ）は、本発明の実施例の金属組織を４００倍に拡大した顕微鏡写真、図４（Ｂ）は、同１０００００倍に拡大した電子顕微鏡写真、また、図４（Ｃ）は、従来製品（従来の非調質法）の金属組織を４００倍に拡大した顕微鏡写真を、それぞれ示す。
これらの顕微鏡写真より、本発明の実施例の金属組織が、微細な組織であることが判る。
また、図４（Ｂ）に示す１０００００倍に拡大した電子顕微鏡写真からも明らかなように、フェライトに添加元素を主体とする微細な炭窒化物が析出しており、これにより、鍛造素材の強度が向上することが判る。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の鍛造方法によれば、鍛造素材として通常用いられるパーライト、フェライト等よりなる金属素材に、バナジウム、ニオブ等の５属金属のうちの少なくともバナジウムを加えて製造した鍛造素材を、熱間鍛造に適した温度に加熱し、所定の形状に鍛造後、冷却し、その後、加熱炉内で６００℃の温度に３０〜６０分間保持し、さらに、自然冷却により常温まで冷却するようにしているため、鍛造素材に添加されているバナジウム、ニオブ等の５属金属が、フェライトに添加元素を主体とする微細な炭窒化物を析出させることができ、かつ、金属組織は微細なフェライト＋パーライト組織となるので、剛性が高く、衝撃荷重に対し強くなる降伏点（ＹＰ値）を高く設定できるので、鍛造製品の軽量化を図ることができ、しかも、引張強さ（ＴＳ）を低く抑えられるので、より機械加工における加工性を向上させることができ、鍛造製品のコストの低廉化を図ることができる。
【００２５】
また、鍛造素材の加熱温度を、１１５０〜１２５０℃の範囲に設定することにより、鍛造素材に添加されているバナジウム、ニオブ等の５属金属の固溶が促進されるとともに、これが冷却され、析出するときに、鍛造素材の組織が析出物により歪を受け、多量の微細な炭窒化物として析出するので、鍛造素材の強度を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の鍛造方法の一実施の形態を示す鍛造工程の説明図である。
【図２】  同鍛造工程における製品の温度変化の説明図である。
【図３】  本発明の本発明の実施例と従来製品（従来の非調質法及び従来の焼入焼戻法）の硬さと降伏比の関係を示すグラフである。
【図４】  金属組織の顕微鏡写真で、（Ａ）は、本発明の実施例の金属組織を４００倍に拡大した顕微鏡写真、（Ｂ）は、同１０００００倍に拡大した電子顕微鏡写真、また、（Ｃ）は、従来製品（従来の非調質法）の金属組織を４００倍に拡大した顕微鏡写真を、それぞれ示す。
【図１】
0003888865.tif 000004
【図２】
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【図３】
0003888865.tif 000006
【図４】
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