CN101939139A - 喷丸硬化用投射材的材料、成品线、制造方法及喷丸硬化用投射材 - Google Patents
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Abstract
提供在拉丝得到成品线的工序中防止断线且生产率提高的喷丸硬化用投射材的材料、成品线及生产率提高的喷丸硬化用投射材的制法和利用该制法得到的投射材。即，通过拉丝成线材的工序和反复对该线材退火及冷拔制成成品线的工序，得到该成品线中的、粒径2μm以下的碳化物所占面积为成品线整体面积的80％以上的、喷丸硬化用投射材的成品线。喷丸硬化用投射材的材料以质量％计，含有碳0.95～1.10％、硅0.15～0.30％、锰0.40％以下、磷0.020％以下、硫0.010％以下、铬1.40～1.60％和氧0.0015％以下，剩余部分由铁及不可避免的杂质构成。使用该材料的喷丸硬化用投射材的制造方法和利用该制法的投射材。
Description
技术领域
本发明涉及喷丸硬化用投射材的材料、成品线、制造方法及喷丸硬化用投射材。
背景技术
以前，在喷丸硬化用投射材的制造中，对所谓的轴承钢进行拉丝加工制成拉丝，将该拉丝切成与其直径相同的长度，然后，投射在刚性壁上使边缘变圆，并且，对其研磨使其获得规定圆球度，然后进行淬火·回火，从而制成规定的维氏硬度的技术已属公知(例如，参照日本特开2001-79766号公报)。
发明内容
然而，作为喷丸硬化用投射材的材料，将所谓的轴承钢以其规格(如，日本工业规格JIS G4805规定的高碳铬轴承钢SUJ2，其组成如表2所示)直接使用时，在拉丝而得到成品线的工序中发生断线，存在无法获得生产率的提高这样的问题。即，在拉丝工序中发生断线时，以100m/min左右的高速进行拉丝的生产线将停止，从而对生产效率带来较大的影响。其结果，投射材的生产率也变低。尤其在拉丝的线材直径比0.7mm细(如0.3mm左右)时该倾向显著，拉丝工序中将频繁发生断线。即，还未确立用于从细成品线获得最合适的喷丸硬化用投射材的、喷丸硬化用投射材的制造方法。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供在喷丸硬化用投射材的制造中，在拉丝得到成品线的工序中防止断线，生产率得到提高的喷丸硬化用投射材的材料、成品线、以及能提高生产率的喷丸硬化用投射材的制造方法和利用该制法的投射材。
换言之，本发明的喷丸硬化用投射材的制造方法，首先，为防止断线确保清洁度，采用特定的喷丸硬化用投射材的材料，确保由该材料制成适当的成品线，维持淬火前的碳化物的微细状态，确保淬火回火后的适当的组织。并且，本发明提供能赋予喷丸硬化投射材的寿命和恰当的压缩残余应力的、喷丸硬化用投射材。而且，本发明提供淬火性好、适合于喷丸硬化的、喷丸硬化用投射材的制造方法。
为解决上述问题，本申请的发明人进行了锐意研究，结果发现通过如下设计作为本发明的第1方式而能实现所期待的目的，并基于该见解完成了本发明。即，本发明的第1方式为，在喷丸硬化用投射材的材料中，以质量％计，含有0.95～1.10％的碳、0.15～0.30％的硅、0.40％以下的锰、0.020％以下的磷、0.010％以下的硫、1.40～1.60％的铬、0.0015％以下的氧，剩余部分为铁及不可避免的杂质。
制成这样的材料的原因是，为了防止在拉丝中由破裂引起的断线，降低使基底结合性变差的非金属夹杂物的量。即，与特开2001-79766号公报的制造方法相比，为稳定地减少氧化物需要降低氧化量，将氧控制在极低的0.0015％以下。并且，硅量的上限降低了17％。而且，为降低硫化物，尤其是MnS的量，降低了锰和硫。总的来说，严格控制了铁以外的所有组成含量的上限。为使基本碳化物量恒定，使碳量保持相同。
并且，本发明的喷丸硬化用投射材的成品线为，通过下列工序使该成品线中的、粒径2μm以下的碳化物所占面积为成品线整体面积的80％以上，将本发明的第1方式所述的喷丸硬化用投射材的材料拉丝成线材的工序、和反复对该线材退火及冷拔而制成成品线的工序。
即，在本发明中，由块料通过拉拔加工进行“拉丝”而制造线材，接着，该线材经反复“退火”及“冷拔”并拉丝处理制成成品线。并且，此时的成品线中的碳化物的状态为，粒径2μm以下的碳化物所占面积在成品线整体面积的80％以上。
本发明的第2方式中，设计成将对本发明的第1方式所述的喷丸硬化用投射材的材料进行拉丝而得的线材，反复对该线材退火及冷拔制成成品线的工序的原因是，拉丝截面收缩率高时线材无法伸长，变得容易断裂，所以优选至少在伸长停滞而达到恒定状态时退火去除加工硬化，以再次恢复了延展性的状态进行拉丝所致。
进行冷拔的原因是在热拔时发生晶粒延展而无法获得微细化效果，所以采用了附带加工硬化和晶粒微细化的冷拔。
退火的次数优选3次至5次。拉丝截面收缩率优选10％至40％。
在成品线中，使粒径2μm以下的碳化物所占面积为成品线整体面积的80％以上的原因是，通过在细成品线中获得合适的组织，从而在此后的喷丸硬化用投射材中能确保最佳组织。并且，确定成品线中的性质，会关系到最终产品质量的提高，避免产生材料的浪费。
在此成品线是指完成了加工的细线，为切断前的线，是对经轧制、拉拔所得的材料的线材反复进行退火及冷拔而获得的。
另外，关于成品线，通过在720℃以下进行退火而防止喷丸硬化用投射材的成品线的碳化物的粗大化，维持淬火前的碳化物的微细状态。其结果，因晶粒微细化而增加破坏强度，能确保向被喷丸硬化材给予更大的负载。其中，退火优选使用光亮退火炉在700℃下进行加热。通过采用光亮退火炉，使线材表面不生成氧化污垢，无需酸洗工序。
并且，本发明的喷丸硬化用投射材的制造方法的特征在于，具有下列工序：将本发明的第2方式所述的喷丸硬化用投射材的成品线，切断并进行塑性加工制成喷丸硬化原料的工序、和将该喷丸硬化原料进行淬火回火的工序。
根据本发明，由于使用了拉丝性出色且性质被确定的成品线，所以生产率高，并且，能提供质量好的喷丸硬化用投射材。
在此，关于上述回火，以回火参数＝T((21.3-5.8×[C])+logt)来规定，并作为以其值达到6200～7300这样的T的方式设定C。在此，T：回火温度(K)、t：回火时间(h)、C：是碳量(％)。设定成使回火参数成为6200～7300的、回火温度T、碳量C和回火时间t时，具有防止晶粒的粗大化并且缓解加工应力韧性增加等的优点，所以优选。
另外，还可以具有进行塑性加工的工序。根据本发明，由于投射材没有角，所以具有硬化时难以生成破坏的起点这样的优点。并且，在此进行塑性加工制成喷丸硬化原料是指，将具有短的线材形状的、已被切断的成品线，通过塑性加工制成球形的喷丸硬化原料的形状。即，喷丸硬化原料并不是通过切削、研磨等而作成球形的。
另外，本发明的喷丸硬化用投射材的制造方法的特征在于，具有下列工序：将本发明的第1方式所述的喷丸硬化用投射材的材料拉丝成线材的工序、反复退火及冷拔制成成品线的工序、将该成品线切断并进行塑性加工制成喷丸硬化原料的工序、和将该喷丸硬化原料进行淬火回火的工序。
根据本发明，具有热处理后晶粒的微细化和韧性的恢复这个优点。
另外，本发明的喷丸硬化用投射材的制造方法的特征在于，在上述喷丸硬化用投射材的制造方法中，淬火温度为820～850℃。
根据本发明，具有难以生成残余奥氏体，能得到在材料整体中均匀的马氏体组织的优点。
进而，本发明的喷丸硬化用投射材为，通过上述的制造方法制造的喷丸硬化用投射材，其组织的基底实质上是回火马氏体，有微细碳化物析出。并且，碳化物的面积率优选70％至95％。这是由于作为结合层的金属部分变少时基底的结合性变弱，而碳化物超过95％、金属部分变得非常少时，碳化物彼此接近于接触的状态。并且，当碳化物的面积率低于70％时，有时如JIS SUJ2材那样不能满足作为喷丸硬化用投射材的适宜硬度即维氏硬度HV950。根据本发明，能制作最适合用于喷丸硬化的投射材。
另一方面，碳化物的粒径优选小于2μm。更优选1至0.1μm。原因为，粒径在2μm以上时在喷丸硬化用投射材的喷丸上的作为裂纹起点的影响变大。粒径大小在1至0.1μm时，由于从基底的露出变少，从而碳化物的影响变少，所以优选。
另外，本发明的喷丸硬化用投射材为，是将下述的喷丸硬化用投射材的材料拉丝成线材，反复对该拉丝退火及冷拔制成成品线，将该成品线切断并进行塑性加工制成喷丸硬化原料，将该喷丸硬化原料进行淬火回火而制成的，所述喷丸硬化用投射材，以质量％计，含有0.95～1.10％的碳、0.15～0.30％的硅、0.40％以下的锰、0.020％以下的磷、0.010％以下的硫、1.40～1.60％的铬、0.0015％以下的氧，剩余部分由铁及不可避免的杂质构成，并且，其组织由微细碳化物和回火马氏体构成，而且碳化物的面积率为70％至95％，而且，通过塑性加工将硬度调整为，维氏硬度为950HV至1050HV。其维氏硬度为950HV至1050HV时，能进行适应于高硬度产品的硬化处理。
由于本发明的材料为断线少的组成材料，所以生产率提高。并且，能高速加工至细线为止。本发明的成品线适合于喷丸硬化用投射材的制造。本发明的制造方法能制造生产率及质量高的、适合于喷丸硬化的投射材。本发明的投射材适合于喷丸硬化。
本申请以2008年2月28日在日本提出申请的特愿2008-046967号以及2008年6月30日在日本提出申请的特愿2008-169971号为基础，其内容作为本申请的内容形成本发明的一部分。
另外，通过下面的详细说明想必能够进一步彻底地理解本发明。然而，详细的说明及特定的实施例是本发明优选的实施方式，只是为了说明的目的而记载的。对本领域技术人员来说显而易见的是，可以由该详细说明进行各种变更、改变。
申请人并没有打算将所记载的所有实施方式提供给公众，所公开的改变、替代方案中，或许文字上未包含在所要保护的范围的内容也同等地作为本发明的一部分。
在本说明书或要求保护范围的记载中，名词及同样的指代词的使用只要没有特别指明、或者只要没有由上下文明确地否定，就可以解释为包含单数及复数两方面的内容。在本说明书中所提供的任何例示或者例示性用词(例如“等”)的使用也只不过是为了更容易地说明本发明，只要不特别记载在要求保护的范围中，就不是对本发明的范围加以限制。
具体实施方式
本申请的发明人等，对于JIS G4805-SUJ轴承钢的组成，通过将轴承钢调整成适合用于喷丸硬化用投射材的、细线的组成，并且引出其组成的性质，从而由细线提供喷丸硬化出色的投射材。表1表示本发明的喷丸硬化用投射材的材料。作为比较例，将以前的SUJ2材料(JIS规格)示于表2中。
表1
| 碳 | 硅 | 锰 | 磷 | 硫 | 铬 | 氧 | 铜 | 镍 | 钼 | 铁及不可避免的杂质 | |
| 实施例 | 0.95-1.10 | 0.15-0.30 | ≤0.4 | ≤0.02 | ≤0.01 | 1.40-1.60 | ≤0.0015 | ≤0.15 | ≤0.15 | ≤0.06 | 剩余部分 |
表2
| 碳 | 硅 | 锰 | 磷 | 硫 | 铬 | 氧 | 铜 | 镍 | 钼 | 铁及不可避免的杂质 | |
| 比较例 | 0.95-1.10 | 0.15-0.35 | ≤0.50 | ≤0.025 | ≤0.025 | 1.30-1.60 | 不明 | 不明 | 不明 | 不明 | 剩余部分 |
如表1和表2的对比，与JIS G4805-SUJ轴承钢的组成相比，本申请发明的材料将硫设为0.010％以下，将氧限制在较低的0.0015％以下，所以硫化物和氧化物等的夹杂物的析出少，能确保材料的清洁度，能防止成为断线原因的组织不均匀的发生，而且，还能将断线防范于未然或抑制在最小限度。由此，即使线变细也可以尽可能地防止拉丝工序中的断线。
另外，与JIS G4805-SUJ轴承钢的组成相比，限制锰和磷为较低地。这些限制，从能抑制残余奥氏体的生成和晶粒间三元化合物的生成的观点考虑优选。
另外，将铜限制为0.15％以下时，不会使渗碳性变坏，从该点考虑优选。
另外，将镍限制为0.15％以下时，不会使渗碳性变坏，从该点考虑优选。
实施例1
以下，在图1中表示采用本发明的喷丸硬化用投射材的材料制造了喷丸硬化用投射材的方法的流程图。以下，按照图1进行详细说明。在流程图中，首先在第1工序中，准备表1所指定的组成的材料。第2工序中拉丝成线材。第3工序中反复退火及冷拔。第4工序中切断。
第5工序中进行塑性加工。第6工序中进行淬火回火。第7工序中根据情况进行空喷射(空打ち)。
关于第1工序至第3工序，表3中表示表2的JIS G4805-SUJ轴承钢的组成与实施例1的对比。第2工序中拉丝成线材后的拉拔材的线直径是1.6mm、硬度是HV320。
表3
| 实施例 | 比较例 |
| 含有0.95～1.10％的碳、0.15～0.30％的硅、0.40％以下的锰、0.020％以下的磷、0.010％以下的硫、1.40～1.60％的铬、0.0015％以下的氧、0.15％以下的铜、0.15％以下的镍、0.06％以下的钼，剩余部分为铁及不可避免的杂质 | 以重量％计，含有0.95～1.10％的碳、0.15～0.35％的硅、0.50％以下的锰、0.025％以下的磷、0.025％以下的硫、1.30～1.60％的铬，剩余部分为铁及不可避免的杂质 |
| 喷丸硬化投射材的制造中，在拉丝而得到成品线的工序中不发生断线。 | 喷丸硬化投射材的制造中，在拉丝而得到成品线的工序中发生断线。 |
在表3中，实施例1在喷丸硬化用投射材的制造中，拉丝而得到成品线的工序中不发生断线。而比较例在喷丸硬化用投射材的制造中，拉丝而得到成品线的工序中将会发生断线。
表4
| 实施例 | 比较例 |
| 含有硫0.010％以下、氧0.0015％以下。 | 含有硫0.025％以下。 |
| 喷丸硬化投射材的制造中，在拉丝而得到成品线的工序中不发生断线。 | 喷丸硬化投射材的制造中，在拉丝而得到成品线的工序中发生断线。 |
第3工序中反复退火及冷拔，制造了喷丸硬化用投射材的成品线。
此时，成为成品线的材料的拉拔材的线直径是1.6mm，硬度是HV320。该材料为HV320，未进行加工硬化，所以容易冷拔。第3工序的反复退火及冷拔的工序中，具体采用了使用8m的光亮(BA)退火炉，以700℃加热4m、冷却4m的方法。
尺寸变化为，例如，
直径1.6mm～1.5mm～1.4mm→(BA退火)→1.3mm～1.2mm～1.1mm～1.0mm→(BA退火)→0.9mm～0.8mm～0.75mm～0.7mm→(BA退火)→0.6mm～0.55mm～0.5mm～0.45mm～0.4mm→(BA退火)→0.35mm～0.3mm(结束)，共包括4次的退火。
表5
| 比较例1 | 实施例 | 比较例2 |
| 反复退火及冷拔，使最终直径大于0.6。 | 反复退火及冷拔，使最终直径为0.6mm以下0.25mm以上。所述退火在720℃以下进行。 | 反复退火及冷拔，最终直径比0.25mm细。所述退火在高于720℃的温度下进行。 |
| 大于1.0mm时，作为喷丸硬化投射材过大。 | 喷丸硬化用投射材的制造中，在拉丝而得到成品线的工序中发生断线。通过退火进行内部残余应力的去除和铜的软化等，适当地进行冷拔加工。 | 当线直径小于0.25mm时无法切断。所述退火在高于720℃下进行时，超过变态点，存在基底组织发生变化的可能性增大的问题。 |
确认该成品线的组织的结果，粒径2μm以下的碳化物所占面积是成品线整体面积的80％以上。
图2表示本发明的喷丸硬化用投射材用的成品线(直径0.3mm、经硝酸乙醇腐蚀液腐蚀后)利用SEM得到的显微组织。
由此，可确定已获得了适合于喷丸硬化用投射材的成品线组织。
此时的成品线的直径为，反复退火及冷拔，使最终直径为0.6mm以下0.25mm以上。最终直径为0.3mm时，维氏硬度为HV350。维氏硬度即使是HV350时，材料也没怎么进行加工硬化，所以对于细线而言也容易实现切断。
另外，本实施例1中作为喷丸硬化用投射材，举出了制造直径0.3mm至0.6mm的材料的例子。而在喷丸硬化中可使用直径达到1.0mm左右的材料。不过，1.0mm的材料即使不使用本发明的实施例1，即，即使不反复冷拔和退火也能比较容易地制造。从这个意义上讲，拉丝工序中线直径越小越繁琐，所以本发明适合于直径0.6mm以下的喷丸硬化用投射材(线直径0.6mm以下的成品线)。其中，喷丸硬化用投射材的粒径，例如使用日本工业规格JIS G5904中规定的粒度试验方法进行测定。
表6
| 实施例 | 比较例1 | 比较例2 |
| 粒径2μm以下的碳化物为80％以上。 | 粒径2μm以下的碳化物低于80％。 | 粒径大于2μm的碳化物为80％以上。 |
| 容易切断。 | 硬度为HV350。由于进行了加工硬化，因此不易切断。 | 难以切断，易断裂。 |
接着，在第4工序中切断了成品线材。将材料推压于限位器，为控制材料的误差制成规定尺寸，用防止皱曲的夹持装置固定，通过切断模具进行了冷切。作为冷切装置可以使用利用曲轴的凸轮驱动的机械压力机，或油压、电动压力机。也可以使用模压机。将该切断的长度设为，与成品线的直径相同到1.5倍的范围。
第5工序中进行塑性加工。例如，通过冲压成形使其形状接近球状。或者，另行与壁高速地冲撞而使圆柱的角变圆。
第6工序中，进行淬火回火。本实施例1，以适合于淬火回火的方式调整组织和硬度。此时的回火参数设为6200～7300。此时的效果如表7所示。
[表7]
| 比较例 | 实施例 | 比较例 |
| 小于6200 | 回火参数＝T((21.3-5.8×[％C])+logt)为6200～7300 | 大于7300 |
| 由于投射材的韧性不足喷丸硬化投射材的寿命降低。 | 能满足韧性确保硬度，从而赋予喷丸硬化投射材的寿命和对待加工物的压缩残余应力。 | 由于投射材的硬度降低，从而无法对待加工物赋予压缩残余应力。 |
如表7所示，通过适当管理回火参数而可改善投射材的寿命。并且，投射材的寿命，也与因夹杂物的析出引起的不均匀组成相关，而在本发明中使用了粒径2μm以下的碳化物所占面积被控制在成品线整体面积的80％以上的成品线(图2)，这点上也对投射材的寿命带来好的影响。并且，如后所述，也可以通过设成合适的喷丸硬化条件(如将投射材的硬度设成待加工物同等以上等)而对投射材的寿命带来好的影响。在本发明中，直径0.6mm时投射材的维氏硬度为HV940，直径0.3mm时投射材的维氏硬度为HV960。在此，图2a表示直径0.3mm的成品线利用SEM(×1000)得到的显微组织。图2b表示直径0.3mm的成品线利用SEM(×5000)得到的显微组织。
下面，说明对实施例1和比较例中所得的投射材的组织进行观察的结果。实施例中，组织为微细碳化物和回火马氏体组织(表8)。并且，由此获得因投射而将夹杂物作为破坏起点的投射材的破坏减少这样的效果。其可通过比较使用前后的投射材的组织而明确。图3、图4表示直径0.6mm(使用前)、直径0.3mm(使用后)的经硝酸乙醇腐蚀液腐蚀后的、本发明的喷丸硬化用投射材的利用SEM得到的显微组织。其中，图3a为直径0.6mm投射材的使用前的、利用SEM(×1000)得到的显微组织。图3b为直径0.6mm投射材的使用前的、利用SEM(×3000)得到的显微组织。并且，图4a为直径0.3mm投射材的使用后的、利用SEM(×1000)得到的显微组织。图4b为直径0.3mm投射材的使用后的、利用SEM(×3000)得到的显微组织。
表8
| 实施例 | 比较例 |
| 2μm以下的微细碳化物和回火马氏体组织。 | 大于2μm的碳化物和不完全的回火马氏体组织。 |
| 因投射而将夹杂物作为破坏起点的投射材的破坏少。 | 破裂的投射材混入时，给被加工材带来伤痕，可能成为新的破损起点。 |
表9
| 比较例1 | 实施例 | 比较例2 |
| 淬火温度低于820℃ | 淬火温度为820℃～850℃ | 淬火温度高于850℃ |
| 碳化物的固溶过少，无法形成微细碳化物。 | 碳化物的固溶正合适。 | 碳化物的固溶过多。 |
下面，对使用本发明的制造方法获得的投射材的实施例1和比较例进行说明(表9)。如上所述，本发明中，使淬火温度为820℃～850℃时，碳化物的固溶正合适。
图5为表示本发明图3b的喷丸硬化用投射材的碳化物的粒度分布的坐标图。碳化物的比例是投影各碳化物之后，通过方格绘图纸求出面积，以求出的面积的平方根求得各碳化物的粒径及其分布。平均粒径为0.8μm。粒径在2.0μm以下0.5μm以上。其中，粒径小于0.5μm的碳化物由于难以进行其实际测定，所以从测定中排除。另外，平均粒径是以数平均求得。
实施例2
表10表示使用本发明的投射材向待加工物实际投射而实施喷丸硬化处理时的条件和结果。
根据本实施例2，本发明的投射材(维氏硬度HV950)，对高硬度的待加工物的磨削量少，而且容易使待加工物加工硬化，引入了大的残余应力。(实验编号11至17)。
其中，实验编号11至17中，投射材的维氏硬度起初为950HV，通过使用出现了硬化至1050HV的情况。
在此，磨削量是如下进行测定的。
<磨削量测定方法>
使用激光尺寸测定装置，测定喷丸硬化处理前及处理后的被处理材料的直径，磨削量使用由下式计算得到的值。其中磨削量使用测定n＝10次得到的平均值，测定部位设定为喷丸硬化目标位置中心(最大磨削量发生处)。
磨削量＝(D1-D2)/2
D1＝喷丸硬化处理前的直径
D2＝喷丸硬化处理后的直径
另外，压缩残余应力是如下进行测定的。
<压缩残余应力测定方法>
喷丸硬化处理后的处理品的压缩残余应力的测定方法使用作为非破坏性方法的通常的“JIS B2711”所规定的利用X射线衍射的X射线应力测定法。本次的样品由于是马氏体组织的钢，因此，测定使用特性X射线种类＝CrKα线、X射线应力系数k＝-318[MPa/°]进行。
另外，测定部位设定为喷丸硬化目标位置中心。
其中，压缩残余应力的峰值(＝最大值)通过电解研磨除去入射X射线束的截面尺寸的大致2倍的范围而达到规定的深度后，测定残余应力分布而求得。
并且，处理品的截面硬度是如下进行测定的。
<截面硬度测定方法>
表中的HV0.3表示以300g的推力对距离截面表面50μm的位置进行测定时的截面的维氏硬度的值。
通常，渗碳异常层在气体渗碳品的表面深达25μm左右，呈硬度非常低的状态。因此即使测定这种状态的位置也无法作出对材料和热处理的评价，所以测定截面硬度。
<相对硬度的测定方法>
表中的相对硬度表示，从处理品表面测定的表面硬度中减去投射材的硬度而算出的值即相对硬度的值。相对于进行材料和热处理评价的截面硬度而言，表面硬度对于选择投射材硬度更为重要，所以向表面直接落下压头进行测定。其中，硬度的测定使用了显微维氏硬度试验机(负载500g)。
因此，为气体渗碳品的情况时，成为包括表面异常层硬度的值。其中，虽然真空渗碳品具有无法形成表面异常层的特征，但是，有时也会因淬火特性而使表面硬度下降。
而且，碳化物的面积率优选70％至95％。更优选80％至95％。图6a是表示本发明的喷丸硬化用投射材的碳化物面积率和硬度(复合硬度)之间关系的坐标图(高硬度组成时)。图6b是表示本发明的喷丸硬化用投射材的碳化物面积率和硬度(复合硬度)之间关系的坐标图(低硬度组成时)。
从这些坐标图可看出，碳化物面积率在70％至95％时，维氏硬度为920HV至1030HV。其中，950HV时，碳化物的面积率为70％至78％。
即，喷丸硬化用投射材的硬度HV(m)通过下式(1)～(3)获得。
[数1]
HV(m)＝{f(C)-f(T，t)}(1-rR/100)+400×rR/100…式(1)
f(C)＝-660C2+1373C+278…式(2)
f(T，t)＝0.05T(logt+17)-318＝0.05λ-318…式(3)
其中，C：通过渗碳处理得到的表层C(碳)浓度(质量％)
T：回火温度(K)
t：回火保持时间(hr)
γR：残余奥氏体量(体积％)
λ：回火参数(6200～7300)
f(C)：马氏体最高硬度(HV)
f(T，t)：回火下降硬度(HV)
然后，向式(1)代入式(2)和式(3)，则
[数2]
HV(m)＝{-660C2+1373C+596-0.05λ)}(1-rR/100)+4rR…式(4)
碳量设为0.75％。
其作为基体(马氏体)的碳容许极限附近的值使用。由于是求基体硬度的式，所以将此时的碳量设为0.75％，将超过容许极限析出的碳化物排除在外。
并且，如下考虑热处理时残留的残余奥氏体γR。
[数3]
Ms＝667-195C-44.9Mn-19.6Ni-21.4Cr-20.7Mo
γR＝100·exp(-0.011(Ms-Tq))
Ms：马氏体开始温度
Tq：回火时的最低达到温度(305K)
从这些求出喷丸硬化用投射材硬度的复合硬度，记载于图6a、图6b。
另一方面，在比较例1中，切断钢线后使棱线变圆得到的投射材(硬度HV700，材料例如为，以质量％计，含有0.81％的碳、0.48％的锰、0.23％的硅、0.012％的磷、0.004％的硫以及不可避免杂质，简称为CCW式)，对于高浓度渗碳专用钢(适用于碳化物分散型渗碳的钢种，维氏硬度为880至990HV)等的高硬度处理物，未能导入大的残余应力(实验编号8)。其中，本发明对应实验编号15。
而比较例2的超硬制投射材(维氏硬度HV1380)由于过硬具有对待加工物(SCM420H：淬火钢)的磨削量多这一缺点，所以作为硬化用时，使用压力有局限性(实验编号第10号)。其中，本发明对应实验编号11。
表10
注1：热处理栏的数字表示高浓度渗碳中的析出碳化物的面积率。
注2：热处理栏的数字后标有S(20S)的表示高浓度渗碳中的析出碳化物的面积率为20％时进行了深冷(sub zero)处理。
如上所述，根据本发明，可提供在喷丸硬化用投射材的制造中，在拉丝而得到成品线的工序中防止断线，能提高生产率的喷丸硬化用投射材的材料、成品线，以及能提高生产率的喷丸硬化用投射材的制造方法和利用该制法的投射材。
同时，根据本发明，可提供能赋予喷丸硬化投射材的寿命和恰当的压缩残余应力的、喷丸硬化用投射材。而且，根据本发明，可提供淬火性好、适合于进行喷丸硬化的、喷丸硬化用投射材的制造方法。
附图说明
图1为本发明的喷丸硬化用投射材的制造方法的流程。
图2a为本发明的喷丸硬化用投射材所用的成品线的、利用SEM得到的显微组织(×1000)。
图2b为本发明的喷丸硬化用投射材所用的成品线的、利用SEM得到的显微组织(×5000)。
图3a为本发明的喷丸硬化用投射材的、利用SEM得到的显微组织(×1000)。
图3b为本发明的喷丸硬化用投射材的、利用SEM得到的显微组织(×3000)。
图4a为本发明的喷丸硬化用投射材的、利用SEM得到的显微组织(×1000)。
图4b为本发明的喷丸硬化用投射材的、利用SEM得到的显微组织(×3000)。
图5为表示本发明的喷丸硬化用投射材的碳化物粒度分布的坐标图。
图6a表示本发明的喷丸硬化用投射材的碳化物面积率和硬度(复合硬度)之间关系的坐标图(为高硬度的组成时)。
图6b表示本发明的喷丸硬化用投射材的碳化物面积率和硬度(复合硬度)之间关系的坐标图(为低硬度的组成时)。
Claims (11)
1.一种喷丸硬化用投射材的材料，以质量％计，含有0.95～1.10％的碳、0.15～0.30％的硅、0.40％以下的锰、0.020％以下的磷、0.010％以下的硫、1.40～1.60％的铬和0.0015％以下的氧，剩余部分由铁及不可避免的杂质构成。
2.一种喷丸硬化用投射材的成品线，其特征在于，通过下列工序使该成品线中的、粒径2μm以下的碳化物所占面积为成品线整体面积的80％以上，
将权利要求1所述的喷丸硬化用投射材的材料拉丝成线材的工序、和反复对该线材退火及冷拔而制成成品线的工序。
3.如权利要求2所述的喷丸硬化用投射材的成品线，其特征在于，所述退火是在720℃以下进行的。
4.一种喷丸硬化用投射材的制造方法，其特征在于，具有下列工序：
将权利要求2所述的喷丸硬化用投射材的成品线切断并进行塑性加工制成喷丸硬化原料的工序、和
将该喷丸硬化原料进行淬火回火的工序。
5.如权利要求4所述的喷丸硬化用投射材的制造方法，其特征在于，所述回火中的回火参数T，即(21.3-5.8×[C])+logt为6200～7300，
其中，T：回火温度，单位是K；t：回火时间，单位是h；C：碳量，单位是％。
6.一种喷丸硬化用投射材的制造方法，其特征在于，进一步具有将利用权利要求4或5所述的制造方法制造的喷丸硬化用投射材进行塑性加工的工序。
7.一种喷丸硬化用投射材的制造方法，其特征在于，具有下列工序：
将权利要求1所述的喷丸硬化用投射材的材料拉丝成线材的工序、反复退火及冷拔制成成品线的工序、
将该成品线切断并进行塑性加工制成喷丸硬化原料的工序、和将该喷丸硬化原料进行淬火回火的工序。
8.如权利要求4、5、7中的任一项所述的喷丸硬化用投射材的制造方法，其特征在于，所述淬火的淬火温度为820～850℃。
9.一种喷丸硬化用投射材，其特征在于，通过权利要求4或7所述喷丸硬化用投射材的制造方法制造，其组织的基底为回火马氏体，析出有微细碳化物，并且，碳化物的面积率为70％至95％。
10.一种喷丸硬化用投射材，其特征在于，是将下述的喷丸硬化用投射材的材料拉丝成线材，反复对该拉丝退火及冷拔制成成品线，将该成品线切断并进行塑性加工制成喷丸硬化原料，对该喷丸硬化原料进行淬火回火而制成的，所述喷丸硬化用投射材，以质量％计，含有0.95～1.10％的碳、0.15～0.30％的硅、0.40％以下的锰、0.020％以下的磷、0.010％以下的硫、1.40～1.60％的铬和0.0015％以下的氧，剩余部分由铁及不可避免的杂质构成，
其组织为回火马氏体的基底上析出有微细碳化物，并且，
碳化物的面积率为70％至95％。
11.如权利要求10所述的喷丸硬化用投射材，其特征在于，维氏硬度为950HV至1050HV。
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