[发明专利]摩擦压焊用钢材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于与其他钢材通过摩擦压焊接合的用途的摩擦压焊用钢材及其制造方法。

背景技术

作为使2个钢部件接合的方法，有使两者的接合面对接、相对旋转，在接合面上产生摩擦热，通过该摩擦热使接合面软化后，在两者间赋予强压力扩散压焊这样的摩擦压焊方法。作为利用摩擦压焊方法制作的部件，例如有汽车用的传动轴等各种各样的东西。

摩擦压焊用钢材中，不仅要求摩擦压焊性优异，还有很多时候要求切削加工性也优异。例如，上述的传动轴不仅要被实施摩擦压焊，也要被实施切削加工。

对于钢的切削加工性的提高，从以往可知铅的添加是有效的。另一方面，从环境问题的观点出发，期望着不向钢中添加Pb的无铅化。通过用添加S替代Pb，虽可得到钢的切削加工性提高的效果，但不易使其与摩擦压焊性两全。

专利文献1中，展示了作为无铅、适于摩擦压焊的机械结构用钢材，使钢中的N作为化合物N预先存在，同时作为固溶N的存在量限制至0.0015％以下，且规定了特定大小的MnS的个数的钢材。之后，明示了对于固溶N量的限制和MnS的控制，在钢坯的加热温度为1000～1250℃的范围下一同进行，有必要将热轧从开始到结束的温度控制在800～1000℃(0091段)。

此外，明示了摩擦压焊的前后，通过使钢中的N的存在形态变化，谋求摩擦压焊后的接合强度提高和冷加工性、切削加工性的提高(0029段)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-184742号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，上述专利文献1的钢材中，虽没有摩擦压焊性的问题，但因固溶N量少、化合物N多，评价热加工时的切削加工时的切削加工性的项目，即切屑处理性和工具磨耗性没有被充分提高，此外，因为有必要在较低温度下进行热轧和热锻，还残留有热加工性不良这样的问题。

本发明中，鉴于这样的背景，想要提供一种切削时的切屑处理性和工具磨耗性优异，且热加工性也优异的摩擦压焊用钢材及其制造方法。

解决课题的手段

本发明的一种形态为一种摩擦压焊用钢材，其特征在于，化学成分的组成按质量计满足以下关系，C：0.30～0.55％、Si：0.05～1.0％、Mn：0.05～0.9％、S：0.005～0.12％、Cr：0.22～2.00％、Al：0.005～0.05％、N：0.0050～0.0200％，残余部分由Fe及不可避免的杂质组成，

固溶N在0.0020％以上，

Mn和S的含量的关系为，

2.6≦Mn/S＜15    (1)

Mn+6S＜1.2      (2)

(各式中，Mn、S表示各自的元素的含量(质量％))。

本发明的其他形态为一种摩擦压焊用钢材的制造方法，其特征在于，使用了满足以下关系的原材料，化学成分的组成按质量计含有C：0.30～0.55％、Si：0.05～1.0％、Mn：0.05～0.9％、S：0.005～0.12％、Cr：0.22～2.00％、Al：0.005～0.05％、N：0.0050～0.0200％，残余部分由Fe和不可避免的杂质组成，

Mn和S的含量的关系为，

2.6≦Mn/S＜15          (1)

Mn+6S＜1.2        (2)

(各式中，Mn、S表示各自的元素的含量(质量％))，

在该原材料上实施热加工时，最后的热加工在超过950℃的加工温度下进行，且该热加工后的冷却按0.3℃/秒以上的冷却速度进行直到至少达到500℃为止。

发明的效果

上述摩擦压焊用钢材在具备上述特定的化学成分组成的基础上，将Mn和S的含量的关系限制为满足上式(1)及式(2)的关系，且使固溶N量为上述特定值以上的值。通过具备全部的这样的要件，如上述专利文献1那样，伴随摩擦压焊，不使钢中的N的存在形态变化，微细的MnS在溶解·锻造时的阶段被生成，因而可以不仅摩擦压焊性优异，切削时的切屑处理性和工具磨耗性优异，且热加工性也优异。

关于摩擦压焊性，通过上述的Mn和S的含量的限制，特别是满足上式(2)的Mn+6S＜1.2的关系，可抑制铸造时粗大的MnS的生成，可防止因粗大的MnS存在于压焊部位而产生的问题，并可防止压焊部位的强度下降。