DE102010003902A1 - Alloy steel for vacuum carburizing at low temperatures - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen legierten Stahl für eine Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen und insbesondere einen legierten Stahl für eine Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen, wobei es, wenn die Wärmebehandlung des Vakuumaufkohlens und Quenchens bei 810°C oder dergleichen einer verfügbaren minimalen Aufkohlungstemperatur eines herkömmlichen Vakuumaufkohlungsofens durchgeführt wird, möglich ist, eine ausreichende Ferritphase (α) sicherzustellen, um eine Wärmeverformung aufgrund der Wärmebehandlung eines Hohlrads in geeigneter Weise zu verbessern und den Formbeschränkungen, wie beispielsweise der Rundheit oder der Zylindrizität, des herzustellenden Hohlrads in geeigneter Weise zu genügen. Ein erfindungsgemäßer legierter Stahl für eine Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen, wobei der legierte Stahl aus einem Hauptelement von Fe besteht, wobei der legierte Stahl derart gebildet ist, dass gelöster Sauerstoff (DO) in einem Legierungssystem, das 0,17~0,24 Gewichtsprozent C, 0,8~1,2 Gewichtsprozent Cr, 0,4~0,8 Gewichtsprozent Mn, 0,80~1,20 Gewichtsprozent Si, 0,020 Gewichtsprozent oder weniger P, 0,020 Gewichtsprozent oder weniger S, 0,015~0,045 Gewichtsprozent V und die restlichen Gewichtsprozent an Fe umfasst, 10 ppm oder weniger ausmacht.The present invention relates to an alloyed steel for vacuum carburizing at low temperatures, and more particularly to an alloyed steel for vacuum carburizing at low temperatures, when carrying out the heat treatment of vacuum carburizing and quenching at 810 ° C. or so of an available minimum carburizing temperature of a conventional vacuum carburizing furnace , it is possible to ensure a sufficient ferrite phase (α) to suitably improve a heat deformation due to the heat treatment of a ring gear and to suit the shape restrictions such as roundness or cylindricity of the ring gear to be produced appropriately. An alloyed steel according to the invention for vacuum carburizing at low temperatures, said alloyed steel consisting of a main element of Fe, said alloyed steel being formed such that dissolved oxygen (DO) in an alloy system containing 0.17 ~ 0.24 weight percent C , 0.8 ~ 1.2 wt% Cr, 0.4 ~ 0.8 wt% Mn, 0.80 ~ 1.20 wt% Si, 0.020 wt% or less P, 0.020 wt% or less S, 0.015 ~ 0.045 wt% V, and the like remaining weight percent of Fe is 10 ppm or less.
Description
Querverweis auf verwandte AnmeldungenCross-reference to related applications
Gemäß 35 U.S.C. §119(a) beansprucht die vorliegende Anmeldung die Leistung der
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen legierten Stahl zum Vakuumaufkohlen bei niedrigen Temperaturen und insbesondere einen legierten Stahl zum Vakuumaufkohlen bei niedrigen Temperaturen, wobei es, wenn die Wärmebehandlung des Vakuumaufkohlens und Quenchens bei 810°C oder dergleichen einer verfügbaren minimalen Aufkohlungstemperatur eines herkömmlichen Vakuumaufkohlungsofens durchgeführt wird, möglich ist, eine ausreichende Ferrit-Phase (α) sicherzustellen, um eine Wärmeverformung aufgrund der Wärmebehandlung eines Hohlrads in geeigneter Weise zu verbessern und den Formbeschränkungen des herzustellenden Hohlrads, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, der Rundheit oder der Zylindrizität in geeigneter Weise zu genügen.The present invention generally relates to an alloyed steel for vacuum carburizing at low temperatures, and more particularly to an alloyed steel for vacuum carburizing at low temperatures, wherein, when the heat treatment of vacuum carburizing and quenching is carried out at 810 ° C. or so of an available minimum carburizing temperature of a conventional vacuum carburizing furnace, is possible to ensure a sufficient ferrite phase (α) to suitably improve a heat deformation due to the heat treatment of a ring gear and to suit the shape restrictions of the ring gear to be produced, such as, but not limited to, the roundness or cylindricity suffice.
Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the Prior Art
Allgemein wird bei zahnradartigen Komponenten eines Fahrzeuggetriebes üblicherweise eine Wärmebehandlung des Aufkohlens und Quenchens durchgeführt. Wenn die Wärmebehandlung des Aufkohlens und Quenchens durchgeführt wird, kann eine Verformung der Komponenten auftreten. In bestimmten Fällen, in denen eine übermäßige Verformung auftritt, können Probleme beim Zusammenbau der Komponenten oder eine Entwicklung ungewöhnlicher Geräusche auftreten.Generally, in gear-type components of a vehicular transmission, heat treatment of carburizing and quenching is usually performed. When the heat treatment of carburizing and quenching is performed, deformation of the components may occur. In certain cases where excessive deformation occurs, problems may arise in assembling the components or developing unusual noises.
Wie in
Es gibt verschiedene Wärmebehandlungsverfahren für ein Hohlrad, die eine Wärmeverformung mit sich bringen.There are various heat treatment methods for a ring gear that involve heat deformation.
Um die Wärmeverformung des Hohlrads zu minimieren, wurden zum Beispiel verschiedene Verfahren des Gasaufkohlens, des Ofenabkühlens, des Hochfrequenzerwärmens und des Quenchens einer Spannvorrichtung verwendet. Durch Durchführen der finalen Behandlung des Quenchens einer Spannvorrichtung, das heißt durch Anwenden einer Hochfrequenzerwärmung, des Zusammenbaus der Spannvorrichtung und des anschließenden Quenchens, ist es möglich, den Formbeschränkungen, wie beispielsweise der Rundheit, der Zylindrizität und dergleichen, zu genügen.In order to minimize the heat distortion of the ring gear, for example, various methods of gas carburizing, furnace cooling, high frequency heating and quenching of a chuck have been used. By performing the final treatment of quenching a chuck, that is, by applying high-frequency heating, assembling the chuck, and then quenching, it is possible to satisfy the shape restrictions such as roundness, cylindricity, and the like.
Das vorstehend beschriebene Verfahren beinhaltet jedoch eine langwierige und aufwendige Verarbeitung. Da das Verfahren zudem bei jeder Komponente einzeln durchgeführt werden muss, kann die Effizienz der Behandlung entsprechend abnehmen. Wenn die Spannvorrichtung gekühlt wird, kann sich die Form der Zähne des Zahnrads ferner durch eine lokale ungleichmäßige Abkühlung entsprechend ungleichmäßig verformen und dementsprechend kann eine Entwicklung ungewöhnlicher Geräusche auftreten.However, the method described above involves a lengthy and expensive processing. In addition, since the procedure must be performed individually for each component, the efficiency of the treatment may decrease accordingly. Further, when the chuck is cooled, the shape of the teeth of the gear may be correspondingly unevenly deformed by local uneven cooling, and accordingly, development of abnormal sounds may occur.
Seit kurzem werden Verfahren des Vakuumaufkohlens und des Gasquenchens angewendet, die eine beachtliche Rentabilität und eine gleichmäßige Abkühlung aufweisen. Es ist somit möglich, die durch eine ungleichmäßige Verformung hervorgerufene Geräuschentwicklung zu verbessern; hinsichtlich der Formgebung, wie beispielsweise der Rundheit, der Zylindrizität oder dergleichen, sind jedoch noch Verbesserungen erforderlich.Recently, methods of vacuum carburizing and gas quenching have been used which have considerable profitability and uniform cooling. It is thus possible to improve the noise caused by uneven deformation; in terms of shaping, such as roundness, cylindricity or the like, however, improvements are still required.
Es besteht dementsprechend der Bedarf nach neuen Zusammensetzungen und Verfahren zum Vakuumaufkohlen bei niedrigen Temperaturen.Accordingly, there is a need for new compositions and methods for vacuum carburizing at low temperatures.
Die in dem obigen Abschnitt „Hintergrund” offenbarten Informationen dienen lediglich zum besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und es können daher Informationen enthalten sein, die keinen Stand der Technik bilden, wie er einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.The information disclosed in the background section above is merely for a better understanding of the background of the invention, and therefore, it may include information that is not prior art, as is already known to one of ordinary skill in the art in this country.
Kurze Zusammenfassung der ErfindungBrief summary of the invention
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen legierten Stahl für eine Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen bereit, wobei es bei 810°C oder dergleichen einer verfügbaren minimalen Aufkohlungstemperatur eines herkömmlichen Vakuumaufkohlungsofens, möglich ist, eine ausreichende Ferrit-Phase (α) zu erreichen.In one aspect, the present invention provides an alloyed steel for vacuum carburizing at low temperatures, wherein at 810 ° C or so of an available minimum carburizing temperature of a conventional vacuum carburizing furnace, it is possible to achieve a sufficient ferrite phase (α).
In bevorzugten Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung einen legierten Stahl für eine Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen bereit, wobei der legierte Stahl bevorzugt aus einem Hauptelement von Fe besteht, wobei der legierte Stahl derart gebildet ist, dass gelöster Sauerstoff (dissolved oxygen, DO) in einem Legierungssystem, das 0,17~0,24 Gewichtsprozent C, 0,8~1,2 Gewichtsprozent Cr, 0,4~0,8 Gewichtsprozent Mn, 0,80~1,20 Gewichtsprozent Si, 0,020 Gewichtsprozent oder weniger P, 0,020 Gewichtsprozent oder weniger S, 0,015~0,045 Gewichtsprozent V und die restlichen Gewichtsprozent an Fe umfasst, 10 ppm oder weniger ausmacht.In preferred embodiments, the present invention provides an alloyed steel for vacuum carburizing at low temperatures, wherein the alloyed steel preferably consists of a major element of Fe, wherein the alloyed steel is formed such that dissolved oxygen (DO) in an alloying system containing 0.17 ~ 0.24 weight percent C, 0.8 ~ 1.2 weight percent Cr, 0.4 ~ 0.8 weight percent Mn, 0.80 ~ 1.20 weight percent Si, 0.020 weight percent or less P, 0.020 weight percent or less than S, 0.015~0.045 weight percent V, and the remaining weight percent of Fe comprises 10 ppm or less.
Mit dem legierten Stahl für eine Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen der vorliegenden Erfindung wird in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen, in denen die Wärmebehandlung des Aufkohlens und Quenchens bei 810°C oder dergleichen einer verfügbaren minimalen Aufkohlungstemperatur eines herkömmlichen Vakuumaufkohlungsofens durchgeführt wird, bevorzugt eine ausreichende Ferrit-Phase (α) erreicht, um die Wärmeverformung aufgrund der Wärmebehandlung des Hohlrads in geeigneter Weise zu verbessern und den Formbeschränkungen, wie beispielsweise der Rundheit oder der Zylindrizität des herzustellenden Hohlrads, in geeigneter Weise zu genügen.With the alloyed steel for low temperature vacuum carburizing of the present invention, in certain preferred embodiments, where the heat treatment of carburizing and quenching at 810 ° C. or the like of an available minimum carburizing temperature of a conventional vacuum carburizing furnace is performed, a sufficient ferrite phase (FIG. α) in order to suitably improve the heat distortion due to the heat treatment of the ring gear and to suitably satisfy the shape restrictions such as the roundness or cylindricity of the ring gear to be produced.
Es wird verstanden, dass der Begriff „Fahrzeug” oder „Fahrzeug-” oder jeder ähnliche Begriff, wie er hierin verwendet wird, Motorfahrzeuge allgemein, wie beispielsweise Personenkraftwagen, einschließlich Geländewagen (sports utility vehicles, SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich verschiedener Boote und Schiffe, Flugzeuge und dergleichen und ebenso Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, umsteckbare Hybrid-Elektro-Fahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und Fahrzeuge mit anderen alternativen Brennstoffen (z. B. Brennstoffen, die aus anderen Ressourcen als Erdöl stammen) einschließt.It is understood that the term "vehicle" or "vehicle" or any similar term as used herein refers to motor vehicles in general, such as passenger cars, including sports utility vehicles (SUVs), buses, trucks, various utility vehicles, Watercraft, including various boats and ships, airplanes, and the like, as well as hybrid vehicles, electric vehicles, hybrid electric hybrid vehicles, hydrogen-powered vehicles, and other alternative fuel vehicles (eg, fuels derived from non-petroleum resources).
Wie es hierin verwendet wird, bezeichnet ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, bei dem zwei oder mehr Antriebsquellen verwendet werden, wie zum Beispiel Fahrzeuge, die sowohl mit Benzin als auch elektrisch angetrieben werden.As used herein, a hybrid vehicle refers to a vehicle that uses two or more sources of power, such as vehicles that are both gasoline powered and electrically powered.
Die vorstehend angegebenen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den beigefügten Figuren, die in die Beschreibung integriert sind und einen Teil derselben bilden, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, wobei diese gemeinsam dazu dienen, die Grundlagen der vorliegenden Erfindung beispielhaft zu erläutern, ersichtlich oder sind genauer in diesen beschrieben.The foregoing features and advantages of the present invention will become apparent from the accompanying figures, which are incorporated in and constitute a part of the specification, and the following detailed description, which together serve to exemplify the principles of the present invention are described in more detail in these.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Die obigen und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen derselben, welche in den beigefügten Figuren veranschaulicht sind, die im Folgenden lediglich zu Veranschaulichungszwecken angegeben sind und die vorliegende Erfindung daher nicht einschränken sollen, nachfolgend ausführlich beschrieben, wobei in den Figuren gilt:The above and other features of the present invention will be described in detail below with reference to certain exemplifying embodiments thereof illustrated in the attached figures, which are given below for purposes of illustration only and are not intended to limit the present invention applies:
Es sollte verstanden werden, dass die beigefügten Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, sondern eine etwas vereinfachte Darstellung der verschiedenen bevorzugten Merkmale, welche die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen, zeigen. Spezielle Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich beispielsweise bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen werden zum Teil durch die speziell angestrebte Anwendung und die Bedingungen der Verwendung bestimmt.It should be understood that the appended drawings are not necessarily to scale but depict a somewhat simplified representation of the various preferred features which illustrate the principles of the invention. Particular design features of the present invention as disclosed herein, including, for example, particular dimensions, orientations, locations, and shapes, will be determined in part by the particular intended application and conditions of use.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed Description of the Preferred Embodiments
Wie hierin beschrieben ist, stellt die vorliegende Erfindung einen legierten Stahl für eine Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen bereit. Der legierte Stahl enthält vorzugsweise hauptsächlich Fe.As described herein, the present invention provides an alloyed steel for vacuum carburizing at low temperatures. The alloyed steel preferably contains mainly Fe.
In bevorzugten Aspekten stellt die vorliegende Erfindung einen legierten Stahl für eine Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen bereit, wobei der legierte Stahl aus einem Hauptelement von Fe besteht, wobei der legierte Stahl derart gebildet ist, dass gelöster Sauerstoff (DO) in einem Legierungssystem, das 0,17~0,24 Gewichtsprozent C, 0,8~1,2 Gewichtsprozent Cr, 0,4~0,8 Gewichtsprozent Mn, 0,80~1,20 Gewichtsprozent Si, 0,020 Gewichtsprozent oder weniger P, 0,020 Gewichtsprozent oder weniger S, 0,015~0,045 Gewichtsprozent V und die restlichen Gewichtsprozent an Fe umfasst, 10 ppm oder weniger ausmacht.In preferred aspects, the present invention provides an alloyed steel for vacuum carburizing at low temperatures, wherein the alloyed steel consists of a major element of Fe, the alloyed steel being formed such that dissolved oxygen (DO) in an alloy system containing 0, 17 ~ 0.24 weight percent C, 0.8 ~ 1.2 weight percent Cr, 0.4 ~ 0.8 weight percent Mn, 0.80 ~ 1.20 weight percent Si, 0.020 weight percent or less P, 0.020 weight percent or less S, 0.015~0.045 weight percent V and the remaining weight percent Fe comprises 10 ppm or less.
Ein legierter Stahl für eine Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ausführlich erläutert.An alloyed steel for vacuum carburizing at low temperatures according to preferred embodiments of the present invention will be explained in detail.
Das Verfahren der Aufkohlung bei niedrigen Temperaturen wurde als Ersatz für das herkömmliche Verfahren des Quenchens einer Spannvorrichtung im Hinblick auf eine Verbesserung der Form, wie beispielsweise der Rundheit, der Zylindrizität oder dergleichen, bei Anwendung des Verfahrens der Vakuumaufkohlung untersucht.
Unter Bezugnahme auf
Wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt ist, besteht der legierte Stahl für die Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aus Fe und vorzugsweise aus Fe als Hauptbestandteil, wobei der legierte Stahl derart gebildet ist, dass gelöster Sauerstoff (DO) 10 ppm oder weniger beträgt, um einen Reinheitsgrad der Legierung in einem Legierungssystem, das 0,17~0,24 Gewichtsprozent C, 0,8~4,2 Gewichtsprozent Cr, 0,4~0,8 Gewichtsprozent Mn, 0,80~1,20 Gewichtsprozent Si, 0,020 Gewichtsprozent oder weniger P, 0,020 Gewichtsprozent oder weniger S, 0,015~0,045 Gewichtsprozent V und die restlichen Gewichtsprozent an Fe umfasst, zu erhalten (um den Anteil an Verunreinigungen zu verringern). <Tabelle 1> Zusammensetzungen von Legierungen des Stahls der vorliegenden Erfindung und eines herkömmlichen Vergleichsstahls (Einheit des Anteils: Gewichtsprozent)
In bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen kann der legierte Stahl zum Vakuumaufkohlen bei niedrigen Temperaturen gemäß der vorliegenden Erfindung vorwiegend wie folgt ausgestaltet sein.In preferred exemplary embodiments, the alloyed steel for vacuum carburizing at low temperatures in accordance with the present invention may be configured predominantly as follows.
Der legierte Stahl der vorliegenden Erfindung ist derart ausgestaltet, dass er eine ausreichende Ferrit-Phase (α) bei 810°C oder dergleichen einer verfügbaren minimalen Aufkohlungstemperatur eines herkömmlichen Vakuumaufkohlungsofens sicherstellt. Da der legierte Stahl derart ausgestaltet ist, dass eine Temperatur A3 des legierten Stahls der vorliegenden Erfindung, unter Bezugnahme auf
Der erfindungsgemäße legierte Stahl wird im Folgenden ausführlich erläutert.The alloyed steel according to the invention is explained in detail below.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann Kohlenstoff (C) einen Gehalt von 0,17~0,24 Gewichtsprozent ausmachen, so dass eine ausreichende Härte des Kerns nach dem Hochfrequenzaufkohlen erhalten wird. In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen, in denen der Anteil weniger als die normale Menge beträgt, ist zu viel Ferrit-Phase (α) enthalten, so dass die Härte des Kerns abnimmt und sich entsprechend die Härte des legierten Stahls verringert. In bestimmten Beispielen, in denen der Anteil mehr als die normale Menge beträgt, ist zu wenig Ferrit-Phase (α) enthalten und es reicht daher nicht aus, um die Wärmeverformung ausreichend zu verbessern.In certain preferred embodiments, carbon (C) can make up a content of 0.17 ~ 0.24 weight percent so that sufficient hardness of the core is obtained after high frequency carburizing. In certain preferred embodiments, where the proportion is less than the normal amount, too much ferrite phase (α) is included, so that the hardness of the core decreases and, correspondingly, the hardness of the alloyed steel decreases. In certain examples where the proportion is more than the normal amount, too little ferrite phase (α) is contained, and therefore, it is insufficient to sufficiently improve the heat distortion.
Vorzugsweise kann Chrom (Cr), das ein wesentliches Element ist, um die Dauerfestigkeit eines Stahls für Zahnräder zu verstärken, einen Anteil von 0,8~1,2 Gewichtsprozent ausmachen. Da Chrom die Temperatur A3 sowie die Temperatur von A1, unter Bezugnahme auf
Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen kann Mangan (Mn) einen Anteil von 0,4~0,8 Gewichtsprozent ausmachen, wodurch dieser im Vergleich zum herkömmlichen Aufkohlungsstahl verringert ist.According to further preferred embodiments, manganese (Mn) may account for 0.4 ~ 0.8 weight percent, thereby reducing it compared to conventional carburizing steel.
Obwohl Mangan (Mn) in geeigneter Weise die Festigkeit des legierten Stahls erhöhen kann, kann das Element die Ursache für eine ungleichmäßige Wärmeverformung sein, da es entsprechend eine Entmischung während der Stahlherstellung induziert. In besonders bevorzugten Ausführungsformen werden mehr als 0,4 Gewichtsprozent Mangan (Mn) zugegeben, um die Temperatur A1 herabzusetzen; die Menge an Mangan (Mn) ist jedoch auf 0,8 Gewichtsprozent beschränkt, um die Entmischung zu verringern.Although manganese (Mn) may suitably increase the strength of the alloyed steel, the element may cause uneven heat distortion because it accordingly induces segregation during steelmaking. In particularly preferred embodiments, more than 0.4 weight percent manganese (Mn) is added to lower the temperature A1; however, the amount of manganese (Mn) is limited to 0.8 weight percent to reduce segregation.
Um eine ausreichende Menge der Ferrit-Phase (α) durch geeignetes Erhöhen der Temperatur A3 sicherzustellen, wurde bevorzugt der Anteil an Silizium (Si) erhöht und es wurde eine ausreichende Menge an Vanadium (V) zugegeben.In order to ensure a sufficient amount of the ferrite phase (α) by appropriately raising the temperature A3, it is preferable to increase the content of silicon (Si) and to add a sufficient amount of vanadium (V).
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen macht das Silizium (Si) bevorzugt 0,80~1,20 Gewichtsprozent aus, so dass die Temperatur A3 in geeigneter Weise erhöht wird und ebenso in geeigneter Weise das Kontaktermüdungsverhalten (Beständigkeit gegen Lochfraß) erhöht. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen, zum Beispiel, wenn der Anteil an Silizium (Si) kleiner als die normale Menge ist, ist es, da die Temperatur A3 nicht ausreichend erhöht ist, schwierig, eine ausreichende Menge der Ferrit-Phase (α) sicherzustellen. Ferner erfolgt in einem Fall, in dem der Anteil an Silizium (Si) mehr als 1,2 Gewichtsprozent beträgt, eine zu starke bekannte Mischkristallhärtung, so dass die Formbarkeit übermäßig abnimmt und dementsprechend der Schmiedevorgang und der Herstellungsprozess entsprechend schwer werden können. Der legierte Stahl der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise für eine Vakuumaufkohlungsbehandlung geeignet, da die Menge an Silizium im Vergleich zum herkömmlichen Stahl sehr hoch ist. In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen, in denen die Aufkohlung in geeigneter Weise in einem herkömmlichen Gasaufkohlungsofen durchgeführt wird, können durch die oxidierende Atmosphäre Oxidschichten an der Oberfläche gebildet werden und die Härte des legierten Stahls kann entsprechend verringert sein.In further preferred embodiments, the silicon (Si) preferably constitutes 0.80 ~ 1.20 weight percent, so that the temperature A3 is suitably increased and also suitably increases the contact fatigue (pitting resistance) property. In certain exemplary embodiments, for example, when the content of silicon (Si) is smaller than the normal amount, since the temperature A3 is not sufficiently raised, it is difficult to secure a sufficient amount of the ferrite phase (α). Further, in a case where the content of silicon (Si) is more than 1.2% by weight is too strong a known solid solution hardening, so that the moldability excessively decreases and, accordingly, the forging process and the manufacturing process can become correspondingly heavy. The alloyed steel of the present invention is preferably suitable for a vacuum carburization treatment because the amount of silicon is very high compared to the conventional steel. In certain preferred embodiments where carburization is suitably carried out in a conventional gas carburizing furnace, oxide layers may be formed on the surface by the oxidizing atmosphere and the hardness of the alloyed steel may be correspondingly reduced.
Gemäß weiterer Ausführungsformen macht das Vanadium (V) vorzugsweise 0,015~0,045 Gewichtsprozent aus, so dass die Temperatur A3 entsprechend ansteigt und eine Kornfeinung weiter maximiert wird. Da das Vanadium (V) ein Element zur Festigung feiner Ablagerungen ist, wurde die Menge an Vanadium (V) in weiteren bevorzugten Ausführungsformen vorzugsweise auf mehr als 0,015 Gewichtsprozent eingeschränkt, um die Härte des Kerns entsprechend der Festigung feiner Ablagerungen in geeigneter Weise zu verbessern und ebenso die Temperatur A3 zu erhöhen. Ferner war die Menge an Vanadium (V) auf weniger als 0,045 Gewichtsprozent beschränkt, da Vanadium (V) sehr teuer ist.According to further embodiments, the vanadium (V) is preferably 0.015~0.045 weight percent, so that the temperature A3 correspondingly increases and grain refining is further maximized. Since the vanadium (V) is an element for strengthening fine deposits, the amount of vanadium (V) in other preferred embodiments has been preferably restricted to more than 0.015 weight percent in order to suitably improve the hardness of the core according to the solidification of fine deposits, and as well increase the temperature A3. Further, the amount of vanadium (V) was limited to less than 0.045 weight percent because vanadium (V) is very expensive.
Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen wurde der gelöste Sauerstoff (DO) mit 10 ppm oder weniger gebildet. Da die Härte des Kern im legierten Stahl der vorliegenden Erfindung gegenüber derjenigen des herkömmlichen legierten Stahls für die Aufkohlung vergleichsweise gering ist, werden die erforderlichen Eigenschaften einer Oberflächenschicht (einer Aufkohlungsschicht) berücksichtigt und dementsprechend wurde der gelöste Sauerstoff entsprechend auf 10 ppm oder weniger eingeschränkt. Wenn der gelöste Sauerstoff mehr als 10 ppm beträgt, kann er bevorzugt das Auftreten einer Kontakterschöpfung an der Oberfläche zu beeinträchtigen.In other exemplary embodiments, the dissolved oxygen (DO) was formed at 10 ppm or less. Since the hardness of the core in the alloyed steel of the present invention is comparatively low to that of the conventional alloyed steel for carburizing, the required properties of a surface layer (a carburizing layer) are taken into account and, accordingly, the dissolved oxygen was restricted to 10 ppm or less. If the dissolved oxygen is more than 10 ppm, it may preferentially affect the occurrence of contact surface generation.
BeispieleExamples
In der folgenden Tabelle 2 sind die chemischen Zusammensetzungen und die Verformungstemperatur der wesentlichen Phase des legierten Stahls der vorliegenden Erfindung und des Vergleichsstahls angegeben. <Tabelle 2>
Im Falle des Vergleichsstahls als herkömmlicher Stahl kann, wenn dieser bei 810°C oder dergleichen einer verfügbaren minimalen Aufkohlungstemperatur eines herkömmlichen Vakuumaufkohlungsofen aufgekohlt wird, vorhergesagt werden, dass keine Ferrit-Phase (α) vorhanden ist, da er im Bereich einer einzige Phase der Austenit-Phase (γ) oberhalb der Temperatur A3 aufgekohlt wird. Im Falle des legierten Stahls der vorliegenden Erfindung kann eine ausreichende Menge der Ferrit-Phase (α) sichergestellt werden und daher kann die Wärmeverformung verbessert werden.In the case of the comparative steel as conventional steel, when it is carburized at 810 ° C. or so of an available minimum carburizing temperature of a conventional vacuum carburizing furnace, it can be predicted that there will be no ferrite phase (α) since it is in the range of a single phase of austenite Phase (γ) is carburized above the temperature A3. In the case of the alloy steel of the present invention, a sufficient amount of the ferrite phase (α) can be secured, and therefore the heat distortion can be improved.
Die Vergleichsbeispiele sind in der folgenden Tabelle 3 gezeigt, wobei sie jeweils bei einer tatsächlichen Temperatur von 810°C aufgekohlt werden. <Tabelle 3>
In bestimmten Beispielen, bei denen mit dem legierten Stahl der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise eine Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen bei einer Temperatur von 810°C durchgeführt wurde, wurde gezeigt, dass die Wärmeverformung nach der Wärmebehandlung im Vergleich zu dem herkömmlichen Stahl, bei dem die gleiche Wärmebehandlung durchgeführt wurde, erheblich verbessert war. Im Falle des herkömmlichen Aufkohlungsmaterials war die Ferrit-Phase (α) im tiefen Kern beim Aufkohlen bei dieser Temperatur nicht ausreichend sichergestellt. Im Falle des legierten Stahls der vorliegenden Erfindung war die Ferrit-Phase (α) ausreichend sichergestellt.In certain examples where the alloy steel of the present invention was suitably subjected to vacuum carburizing at a low temperature at a temperature of 810 ° C, it was shown that the heat deformation after the heat treatment is higher than that of the conventional steel in which the same heat treatment was performed, was significantly improved. In the case of the conventional carburizing material, the deep core ferrite phase (α) was not sufficiently ensured during carburizing at this temperature. In the case of the alloy steel of the present invention, the ferrite phase (α) was sufficiently ensured.
Daneben entsprach das Ergebnis nahezu demjenigen des herkömmlichen Verfahrens des Quenchens der Spannvorrichtung.Besides, the result almost corresponded to that of the conventional method of quenching the jig.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist der legierte Stahl für eine Vakuumaufkohlung bei niedrigen Temperaturen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Fall, in dem die Wärmebehandlung des Aufkohlens und Quenchens bei 810°C oder dergleichen einer verfügbaren minimalen Aufkohlungstemperatur eines herkömmlichen Vakuumaufkohlungsofens durchgeführt wird, in der Lage, eine ausreichende Ferrit-Phase (α) sicherzustellen, um die Wärmeverformung aufgrund der Wärmebehandlung eines Hohlrads zu verbessern und den Formbeschränkungen wie der Rundheit oder der Zylindrizität des herzustellenden Hohlrads zu genügen.As described above, the alloy steel for vacuum carburizing at low temperatures according to the present invention is capable of a case where the heat treatment of carburizing and quenching is performed at 810 ° C. or so of an available minimum carburizing temperature of a conventional vacuum carburizing furnace to ensure a sufficient ferrite phase (α) in order to improve the heat deformation due to the heat treatment of a ring gear and to satisfy the shape restrictions such as the roundness or the cylindricity of the ring gear to be produced.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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