JP2001026836A - 冷間加工性、転動疲労強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用鋼ならびに機械構造用部品 - Google Patents
冷間加工性、転動疲労強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用鋼ならびに機械構造用部品Info
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- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
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- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
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- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
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- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波焼入れに適し、冷間加工性に優れ、し
かも転動疲労強度およびねじり疲労強度が高く、かつ疲
労強度のばらつきが少ない鋼および機械構造用部品を提
供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ ：０．４５〜０．６０
％、Ｓｉ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．２０〜
０．６０％、Ｓ ：０．０１２％以下、Ａｌ：０．０１
５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、
Ｂ ：０．０００５〜０．００５０％、Ｎ ：０．０１
０％以下、Ｏ ：０．００１０％以下を含有し、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなる。さらに含有する非金
属介在物の種類ごとに許容する最大寸法と単位面積当た
り個数とを制限する。この鋼は、Ｃｒ：１．００％以
下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｎｉ：１．５０％以下のい
ずれか１種または２種以上を含有することができる。
かも転動疲労強度およびねじり疲労強度が高く、かつ疲
労強度のばらつきが少ない鋼および機械構造用部品を提
供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ ：０．４５〜０．６０
％、Ｓｉ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．２０〜
０．６０％、Ｓ ：０．０１２％以下、Ａｌ：０．０１
５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、
Ｂ ：０．０００５〜０．００５０％、Ｎ ：０．０１
０％以下、Ｏ ：０．００１０％以下を含有し、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなる。さらに含有する非金
属介在物の種類ごとに許容する最大寸法と単位面積当た
り個数とを制限する。この鋼は、Ｃｒ：１．００％以
下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｎｉ：１．５０％以下のい
ずれか１種または２種以上を含有することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷間加工によって
成形され、高周波焼入れによって強化して製造される機
械構造用部品で、例えば、等速ジョイント用アウターレ
ースなど転動疲労強度およびねじり疲労強度が高いこと
を要求される機械構造用部品とそれに用いられる高周波
焼入用鋼に関する。
成形され、高周波焼入れによって強化して製造される機
械構造用部品で、例えば、等速ジョイント用アウターレ
ースなど転動疲労強度およびねじり疲労強度が高いこと
を要求される機械構造用部品とそれに用いられる高周波
焼入用鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に自動車の等速ジョイント用アウタ
ーレースなどの高い疲労強度を有することが要求される
機械構造用部品には、Ｃ：０．４０〜０．６０％を含有
する中炭素鋼が用いられ、冷間鍛造などによって成形し
たのち、高周波焼入れ処理によって表面硬さを高め、転
動疲労強度およびねじり疲労強度を向上して使用され
る。近年、これらの機械構造用部品は、軽量化のために
一層の高強度化と冷間加工性の向上が要求されている。
ーレースなどの高い疲労強度を有することが要求される
機械構造用部品には、Ｃ：０．４０〜０．６０％を含有
する中炭素鋼が用いられ、冷間鍛造などによって成形し
たのち、高周波焼入れ処理によって表面硬さを高め、転
動疲労強度およびねじり疲労強度を向上して使用され
る。近年、これらの機械構造用部品は、軽量化のために
一層の高強度化と冷間加工性の向上が要求されている。
【０００３】上記のごとき中炭素鋼は、一般に冷間加工
性に劣るため、これを改善するために多くの技術が開発
されている。例えば、特開昭６２−２３９２９号公報お
よび特開昭６２−１９６３２７号公報には、鋼のＳｉお
よびＭｎの含有量を制限し、ＡｌおよびＴｉによって脱
酸・脱窒を行い微量のＢを添加することにより、少ない
合金添加量で高い焼入性を保証し、かつ、熱間圧延の温
度条件あるいは仕上圧延温度を制御することにより冷間
加工性を改善する技術が開示されている。
性に劣るため、これを改善するために多くの技術が開発
されている。例えば、特開昭６２−２３９２９号公報お
よび特開昭６２−１９６３２７号公報には、鋼のＳｉお
よびＭｎの含有量を制限し、ＡｌおよびＴｉによって脱
酸・脱窒を行い微量のＢを添加することにより、少ない
合金添加量で高い焼入性を保証し、かつ、熱間圧延の温
度条件あるいは仕上圧延温度を制御することにより冷間
加工性を改善する技術が開示されている。
【０００４】また、特開平２−１２９３４１号公報にお
いては、鋼の冷間加工性の改善するために、前記２例と
同様に、ＳｉおよびＭｎの含有率の制限と、Ａｌ、Ｔｉ
およびＢの添加による合金元素の低減とを行うととも
に、さらにＮ、Ｓ、Ｏの含有率の上限を制限する方法が
開示されている。
いては、鋼の冷間加工性の改善するために、前記２例と
同様に、ＳｉおよびＭｎの含有率の制限と、Ａｌ、Ｔｉ
およびＢの添加による合金元素の低減とを行うととも
に、さらにＮ、Ｓ、Ｏの含有率の上限を制限する方法が
開示されている。
【０００５】一方、高強度化、特に疲労強度の向上は、
主に高周波焼入れによる表皮部の硬化およびこれによっ
て生じる圧縮残留応力に依存しており、高周波焼入れの
効果を効率よく発揮できるように鋼の化学組成を調整す
る努力が払われている。等速ジョイント用アウターレー
スなどの転動疲労強度を要する部品においては転動面の
硬さが高いことが望ましいが、鋼の硬さを高めると切欠
き感受性が増し、むしろ疲労強度の低下を招くので、硬
さを高めることにも制限がある。
主に高周波焼入れによる表皮部の硬化およびこれによっ
て生じる圧縮残留応力に依存しており、高周波焼入れの
効果を効率よく発揮できるように鋼の化学組成を調整す
る努力が払われている。等速ジョイント用アウターレー
スなどの転動疲労強度を要する部品においては転動面の
硬さが高いことが望ましいが、鋼の硬さを高めると切欠
き感受性が増し、むしろ疲労強度の低下を招くので、硬
さを高めることにも制限がある。
【０００６】高硬度鋼においては、鋼中の非金属介在物
が応力集中源となって鋼の疲労強度を低減することが知
られている。特開平２−１２９３４１号公報には、転動
疲労寿命の劣化防止に配慮してＯ含有率の上限を０．０
０２０％に制限し、また、転動疲労寿命に有害な巨大窒
化物の形成阻止に配慮してＴｉ含有率の上限を０．０５
％に制限する方法が提案されている。
が応力集中源となって鋼の疲労強度を低減することが知
られている。特開平２−１２９３４１号公報には、転動
疲労寿命の劣化防止に配慮してＯ含有率の上限を０．０
０２０％に制限し、また、転動疲労寿命に有害な巨大窒
化物の形成阻止に配慮してＴｉ含有率の上限を０．０５
％に制限する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく鋼中の化
学成分含有量を調整するという方法を講じることによっ
て、ある程、度疲労強度を向上することができるが、疲
労強度のばらつき、特に転動疲労寿命のばらつきを低減
することは困難であった。
学成分含有量を調整するという方法を講じることによっ
て、ある程、度疲労強度を向上することができるが、疲
労強度のばらつき、特に転動疲労寿命のばらつきを低減
することは困難であった。
【０００８】上記の現状に鑑みて、本発明の目的とする
ところは、高周波焼入れに適し、冷間加工性に優れ、し
かも転動疲労強度およびねじり疲労強度が高く、かつ疲
労強度のばらつきが少ない鋼および機械構造用部品を提
供することにある。
ところは、高周波焼入れに適し、冷間加工性に優れ、し
かも転動疲労強度およびねじり疲労強度が高く、かつ疲
労強度のばらつきが少ない鋼および機械構造用部品を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の冷間加工性、転
動疲労強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用
鋼ならびに機械構造用部品においては、冷間加工性を向
上するために主にＳｉおよびＭｎの含有率を制限し、適
量のＢを添加して高周波焼入性の低下を補う。Ｂの添加
効果を高めるためＯおよびＮの含有率を制限し、さらに
脱酸・脱窒のために適量のＡｌおよびＴｉを添加する。
鋼の焼入性を補い鋼の靭性を向上するために少量のＣ
ｒ、Ｎｉ、Ｍｏを添加してもよい。また、非金属介在物
を形成するＳ、ＯおよびＮの含有率を低減すると共に、
形成される非金属介在物の寸法を制御することにより、
高周波焼入鋼における疲労強度を向上するとともにその
ばらつきの低減を図る。
動疲労強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用
鋼ならびに機械構造用部品においては、冷間加工性を向
上するために主にＳｉおよびＭｎの含有率を制限し、適
量のＢを添加して高周波焼入性の低下を補う。Ｂの添加
効果を高めるためＯおよびＮの含有率を制限し、さらに
脱酸・脱窒のために適量のＡｌおよびＴｉを添加する。
鋼の焼入性を補い鋼の靭性を向上するために少量のＣ
ｒ、Ｎｉ、Ｍｏを添加してもよい。また、非金属介在物
を形成するＳ、ＯおよびＮの含有率を低減すると共に、
形成される非金属介在物の寸法を制御することにより、
高周波焼入鋼における疲労強度を向上するとともにその
ばらつきの低減を図る。
【００１０】すなわち、本発明の冷間加工性、転動疲労
強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用鋼は、
（１）質量％で、Ｃ ：０．４５〜０．６０％、Ｓｉ：
０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．２０〜０．６０％、
Ｓ ：０．０１２％以下、Ａｌ：０．０１５〜０．０４
０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、Ｂ ：０．０
００５〜０．００５０％、Ｎ ：０．０１０％以下、Ｏ
：０．００１０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物からなり、含有する非金属介在物の最大寸法
が相当円直径で、それぞれ、酸化物系非金属介在物にあ
っては１５μｍ以下、窒化物系非金属介在物にあっては
５μｍ以下、硫化物系非金属介在物にあっては１５μｍ
以下であり、かつ、相当円直径が１μｍ以上である非金
属介在物の個数が１ｍｍ2当り、それぞれ、酸化物系非
金属介在物にあっては５個以下、窒化物系非金属介在物
にあっては１０個以下、硫化物系非金属介在物にあって
は５個以下であることを特徴とする。
強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用鋼は、
（１）質量％で、Ｃ ：０．４５〜０．６０％、Ｓｉ：
０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．２０〜０．６０％、
Ｓ ：０．０１２％以下、Ａｌ：０．０１５〜０．０４
０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、Ｂ ：０．０
００５〜０．００５０％、Ｎ ：０．０１０％以下、Ｏ
：０．００１０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物からなり、含有する非金属介在物の最大寸法
が相当円直径で、それぞれ、酸化物系非金属介在物にあ
っては１５μｍ以下、窒化物系非金属介在物にあっては
５μｍ以下、硫化物系非金属介在物にあっては１５μｍ
以下であり、かつ、相当円直径が１μｍ以上である非金
属介在物の個数が１ｍｍ2当り、それぞれ、酸化物系非
金属介在物にあっては５個以下、窒化物系非金属介在物
にあっては１０個以下、硫化物系非金属介在物にあって
は５個以下であることを特徴とする。
【００１１】（２）（１）に加えて、さらに、Ｃｒ：
１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｎｉ：１．５
０％以下のいずれか１種または２種以上を含有すること
を特徴とする。
１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｎｉ：１．５
０％以下のいずれか１種または２種以上を含有すること
を特徴とする。
【００１２】また、本発明の冷間加工性、転動疲労強度
およびねじり疲労強度に優れた機械構造用部品は、
（３）（１）および（２）のいずれか１項記載の高周波
焼入用鋼からなることを特徴とする。
およびねじり疲労強度に優れた機械構造用部品は、
（３）（１）および（２）のいずれか１項記載の高周波
焼入用鋼からなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の冷間加工性、転動
疲労強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用鋼
において化学成分の含有率を限定する理由について説明
する。
疲労強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用鋼
において化学成分の含有率を限定する理由について説明
する。
【００１４】Ｃ：０．４５〜０．６０％ Ｃは、焼入硬さを高め、機械構造用部品の強度を確保す
るために必要な元素である。そのためには少なくとも
０．４５％以上のＣを含有する必要がある。しかし、過
剰に含有すると鋼の冷間加工性、被削性を損い、また、
高周波焼入時に焼割れを生じるおそれがあるのでＣ含有
率の上限は０．６０％とする。
るために必要な元素である。そのためには少なくとも
０．４５％以上のＣを含有する必要がある。しかし、過
剰に含有すると鋼の冷間加工性、被削性を損い、また、
高周波焼入時に焼割れを生じるおそれがあるのでＣ含有
率の上限は０．６０％とする。
【００１５】Ｓｉ：０．０１〜０．１５％ Ｓｉは、鋼溶製時に脱酸剤として添加するが、効果を発
揮するためには少なくとも０．０１％以上のＳｉを含有
する必要がある。しかし、通常の脱酸剤として含有され
る量であると鋼の冷間加工性を劣化させるので、冷間加
工性を向上するために含有率の上限を０．１５％とす
る。
揮するためには少なくとも０．０１％以上のＳｉを含有
する必要がある。しかし、通常の脱酸剤として含有され
る量であると鋼の冷間加工性を劣化させるので、冷間加
工性を向上するために含有率の上限を０．１５％とす
る。
【００１６】Ｍｎ：０．２０〜０．６０％ Ｍｎは、鋼溶製時に脱酸剤として作用する元素であり、
また鋼の焼入性を向上する元素である。これらの効果を
発揮するためには少なくとも０．２０％以上のＭｎを含
有する必要がある。しかし過剰に添加すると鋼の冷間加
工性、被削性を損うので、Ｍｎの含有率の上限を０．６
０％とする。
また鋼の焼入性を向上する元素である。これらの効果を
発揮するためには少なくとも０．２０％以上のＭｎを含
有する必要がある。しかし過剰に添加すると鋼の冷間加
工性、被削性を損うので、Ｍｎの含有率の上限を０．６
０％とする。
【００１７】Ｓ：０．０１２％以下 Ｓは鋼中で硫化物系非金属介在物（ＪＩＳ Ａ1系介在
物）を形成して、冷間加工性を損い、疲労強度を低下す
るので、Ｓ含有率は少ないことが好ましい。しかし、Ｓ
含有率が低すぎると鋼の被削性が低下するので０．０１
２％以下の範囲で含有してもよい。
物）を形成して、冷間加工性を損い、疲労強度を低下す
るので、Ｓ含有率は少ないことが好ましい。しかし、Ｓ
含有率が低すぎると鋼の被削性が低下するので０．０１
２％以下の範囲で含有してもよい。
【００１８】Ａｌ：０．０１５〜０．０４０％ Ａｌは、強い脱酸元素であり、また鋼の結晶粒の粗大化
を防ぐ。これらの効果を得るために０．０１５％以上を
含有させる。しかし、酸化物系非金属介在物Ａｌ2Ｏ3を
形成して鋼の疲労強度を損うので、Ａｌ含有率の上限を
０．０４０％とする。
を防ぐ。これらの効果を得るために０．０１５％以上を
含有させる。しかし、酸化物系非金属介在物Ａｌ2Ｏ3を
形成して鋼の疲労強度を損うので、Ａｌ含有率の上限を
０．０４０％とする。
【００１９】Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％ Ｔｉは、Ｂによる鋼の焼入性の向上を確保するために含
有率０．００５％以上添加する。しかしＴｉは、窒化物
系非金属介在物ＴｉＮを形成して鋼の疲労強度を損うの
で、含有率の上限を０．０５０％とする。
有率０．００５％以上添加する。しかしＴｉは、窒化物
系非金属介在物ＴｉＮを形成して鋼の疲労強度を損うの
で、含有率の上限を０．０５０％とする。
【００２０】Ｂ：０．０００５〜０．００５０％ Ｂは、Ｓｉ含有率およびＭｎ含有率を低下させたことに
よる焼入性の劣化を補い、所要の焼入深さを確保するた
めに添加する。そのためには０．０００５％以上を含有
させる。しかし過剰に含有すると鋼の結晶粒を粗大加
し、靭性を損うのでＢ含有率の上限を０．００５０％と
する。
よる焼入性の劣化を補い、所要の焼入深さを確保するた
めに添加する。そのためには０．０００５％以上を含有
させる。しかし過剰に含有すると鋼の結晶粒を粗大加
し、靭性を損うのでＢ含有率の上限を０．００５０％と
する。
【００２１】Ｎ：０．０１０％以下 Ｎは、鋼中で窒化物系非金属介在物（ＪＩＳ Ｃ2系介
在物）を形成して鋼の疲労強度を損うので含有率の上限
を０．０１０％とする。
在物）を形成して鋼の疲労強度を損うので含有率の上限
を０．０１０％とする。
【００２２】Ｏ：０．００１０％以下 Ｏは、鋼中で酸化物系非金属介在物（ＪＩＳ Ｃ1系介
在物）を形成して鋼の疲労強度を損うので含有率の上限
を０．００１０％とする。
在物）を形成して鋼の疲労強度を損うので含有率の上限
を０．００１０％とする。
【００２３】Ｃｒ：１．００％以下 Ｃｒは、鋼の焼入性を補うために添加してもよい。しか
しＣｒを過剰に含有すると、鋼の冷間加工性を損うう
え、高周波焼入れにおける炭化物の固溶を困難とするの
で、Ｃｒ含有率の上限を１．００％とする。
しＣｒを過剰に含有すると、鋼の冷間加工性を損うう
え、高周波焼入れにおける炭化物の固溶を困難とするの
で、Ｃｒ含有率の上限を１．００％とする。
【００２４】Ｍｏ：０．５０％以下 Ｍｏは、鋼の焼入性を高め、結晶粒界を強化し、マルテ
ンサイトの靭性を高める元素なので添加してもよい。し
かし過剰に含有すると鋼の冷間加工性・被削性が劣化す
るのでＭｏ含有率の上限を０．５０％とする。
ンサイトの靭性を高める元素なので添加してもよい。し
かし過剰に含有すると鋼の冷間加工性・被削性が劣化す
るのでＭｏ含有率の上限を０．５０％とする。
【００２５】Ｎｉ：１．５０％以下 Ｎｉは、鋼の焼入性を高め、マルテンサイトの靭性を向
上する元素なので添加してもよい。しかし過剰に含有す
ると鋼の冷間加工性・被削性を損うので含有率の上限を
１．５０％とする。
上する元素なので添加してもよい。しかし過剰に含有す
ると鋼の冷間加工性・被削性を損うので含有率の上限を
１．５０％とする。
【００２６】本発明の高周波焼入用鋼においては、鋼の
疲労強度を高めるために、非金属介在物の種類に応じ
て、最大寸法と所定の寸法以上の大きさを有する非金属
介在物の分布密度とを制限する。非金属介在物は、ＪＩ
Ｓ Ｇ ０５５５（鋼の非金属介在物の顕微鏡試験方
法）に準じて試験し、被検面において観察される非金属
介在物について種類を分別し、相当円直径および個数を
測定する。ここに相当円直径とは、非金属介在物の前記
被検面上における面積と等しい面積を有する円の直径と
する。
疲労強度を高めるために、非金属介在物の種類に応じ
て、最大寸法と所定の寸法以上の大きさを有する非金属
介在物の分布密度とを制限する。非金属介在物は、ＪＩ
Ｓ Ｇ ０５５５（鋼の非金属介在物の顕微鏡試験方
法）に準じて試験し、被検面において観察される非金属
介在物について種類を分別し、相当円直径および個数を
測定する。ここに相当円直径とは、非金属介在物の前記
被検面上における面積と等しい面積を有する円の直径と
する。
【００２７】本発明の高周波焼入用鋼は、機械構造部品
の形状に成形した後、高周波焼入れ等の硬化熱処理を行
い、高強度化して使用される。多くの試験の結果によれ
ば、疲労強度が高く、かつ疲労強度のばらつきが小さい
高強度鋼を得るためには、含有する非金属介在物の最大
寸法が相当円直径で、それぞれ、酸化物系非金属介在物
にあっては１５μｍ以下、窒化物系非金属介在物にあっ
ては５μｍ以下、硫化物系非金属介在物にあっては１５
μｍ以下であり、かつ、相当円直径が１μｍ以上である
非金属介在物の個数が１ｍｍ2当りそれぞれ、酸化物系
非金属介在物にあっては５個以下、窒化物系非金属介在
物にあっては１０個以下、硫化物系非金属介在物にあっ
ては５個以下であることが必要である。
の形状に成形した後、高周波焼入れ等の硬化熱処理を行
い、高強度化して使用される。多くの試験の結果によれ
ば、疲労強度が高く、かつ疲労強度のばらつきが小さい
高強度鋼を得るためには、含有する非金属介在物の最大
寸法が相当円直径で、それぞれ、酸化物系非金属介在物
にあっては１５μｍ以下、窒化物系非金属介在物にあっ
ては５μｍ以下、硫化物系非金属介在物にあっては１５
μｍ以下であり、かつ、相当円直径が１μｍ以上である
非金属介在物の個数が１ｍｍ2当りそれぞれ、酸化物系
非金属介在物にあっては５個以下、窒化物系非金属介在
物にあっては１０個以下、硫化物系非金属介在物にあっ
ては５個以下であることが必要である。
【００２８】上記のごとき化学組成および非金属介在物
性状を有する鋼を用いることにより、冷間鍛造、冷間押
出しなどの冷間加工によって寸法精度が高い加工を能率
的に行うことができ、さらに高周波焼入れ等の硬化熱処
理を施すことによって転動疲労強度、ねじり疲労強度が
高い機械構造用部品を得ることができる。
性状を有する鋼を用いることにより、冷間鍛造、冷間押
出しなどの冷間加工によって寸法精度が高い加工を能率
的に行うことができ、さらに高周波焼入れ等の硬化熱処
理を施すことによって転動疲労強度、ねじり疲労強度が
高い機械構造用部品を得ることができる。
【００２９】
【実施例】７０トンアーク炉を用いて表１に示す鋼を溶
製し、真空脱ガス処理（真空度１ｔｏｒｒ以下、保持時
間１５分以上）した後、連続鋳造によって断面寸法３７
０ｍｍ×５００ｍｍのブルームとした。なお、Ａｌおよ
びＴｉは、前記真空脱ガス処理後３分以上経過したのち
に添加した。前記ブルームを熱間圧延により直径８０ｍ
ｍおよび直径５５ｍｍの棒鋼とし、９００℃×６０分空
冷の焼ならし処理を施して焼ならし材とした。また、一
部の棒鋼については７５０℃×８時間加熱後１０℃／１
ｈ冷却の球状化焼なまし処理を行って焼なまし材とし
た。
製し、真空脱ガス処理（真空度１ｔｏｒｒ以下、保持時
間１５分以上）した後、連続鋳造によって断面寸法３７
０ｍｍ×５００ｍｍのブルームとした。なお、Ａｌおよ
びＴｉは、前記真空脱ガス処理後３分以上経過したのち
に添加した。前記ブルームを熱間圧延により直径８０ｍ
ｍおよび直径５５ｍｍの棒鋼とし、９００℃×６０分空
冷の焼ならし処理を施して焼ならし材とした。また、一
部の棒鋼については７５０℃×８時間加熱後１０℃／１
ｈ冷却の球状化焼なまし処理を行って焼なまし材とし
た。
【００３０】
【表１】
【００３１】前記焼ならし材または焼なまし材について
以下の各測定・試験を行った。非金属介在物：直径５５
ｍｍ焼ならし材について、ＪＩＳ Ｇ ０５５５（鋼の
非金属介在物の顕微鏡試験方法）に準じて非金属介在物
を検出した。実視野２ｍｍ2について観測し、酸化物系
介在物、窒化物系介在物および硫化物系介在物のそれぞ
れについて相当円直径１μｍ以上の大きさを有する非金
属介在物の個数を計測し、１ｍｍ2当りの個数を算出し
た。その結果を表２に個数として示す。また、観測した
非金属介在物のうち、相当円直径が最大のものの値を最
大寸法として表２に示す。
以下の各測定・試験を行った。非金属介在物：直径５５
ｍｍ焼ならし材について、ＪＩＳ Ｇ ０５５５（鋼の
非金属介在物の顕微鏡試験方法）に準じて非金属介在物
を検出した。実視野２ｍｍ2について観測し、酸化物系
介在物、窒化物系介在物および硫化物系介在物のそれぞ
れについて相当円直径１μｍ以上の大きさを有する非金
属介在物の個数を計測し、１ｍｍ2当りの個数を算出し
た。その結果を表２に個数として示す。また、観測した
非金属介在物のうち、相当円直径が最大のものの値を最
大寸法として表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】硬化層深さ：直径５５ｍｍ焼なまし材から
直径２５ｍｍ×長さ８０ｍｍの試験片を切出し、周波数
１０ｋＨｚ、加熱時間４秒として定置式で高周波焼入れ
を行い、４５０ＨＶ以上の硬さが得られる深さを測定し
た。この値を硬化層深さとし、鋼の高周波焼入性の指標
として表３に示す。
直径２５ｍｍ×長さ８０ｍｍの試験片を切出し、周波数
１０ｋＨｚ、加熱時間４秒として定置式で高周波焼入れ
を行い、４５０ＨＶ以上の硬さが得られる深さを測定し
た。この値を硬化層深さとし、鋼の高周波焼入性の指標
として表３に示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】変形抵抗：直径５５ｍｍ焼なまし材のＤ／
４位置を中心軸として直径６ｍｍ×長さ１２ｍｍの試験
片を切出し、圧縮試験を行った。該圧縮試験における真
ひずみ０．８の時の応力を変形抵抗として表３に示す。
４位置を中心軸として直径６ｍｍ×長さ１２ｍｍの試験
片を切出し、圧縮試験を行った。該圧縮試験における真
ひずみ０．８の時の応力を変形抵抗として表３に示す。
【００３６】冷間加工性：直径５５ｍｍ焼ならし材から
直径３０ｍｍ×長さ２００ｍｍの試験片を切出し、減面
率４０％で冷間押出しを行った。工具摩耗量が０．２ｍ
ｍとなるまでの押出し回数を求めた。比較例１６（ＪＩ
Ｓ Ｓ５３Ｃ相当）で得られた値を１としたときの比の
値をもって冷間加工工具寿命比とし、表３に示す。
直径３０ｍｍ×長さ２００ｍｍの試験片を切出し、減面
率４０％で冷間押出しを行った。工具摩耗量が０．２ｍ
ｍとなるまでの押出し回数を求めた。比較例１６（ＪＩ
Ｓ Ｓ５３Ｃ相当）で得られた値を１としたときの比の
値をもって冷間加工工具寿命比とし、表３に示す。
【００３７】被削性：直径８０ｍｍ焼ならし材から直径
８０ｍｍ×長さ３００ｍｍの試験片を切出し、ＮＣ旋盤
を用いて下記の切削条件で切削試験を行った。工具横逃
げ面の平均フランク摩耗幅が２００μｍになるまでの旋
削加工時間を工具寿命とした。比較例１６で得られた工
具寿命を１とした時の比の値をもって切削工具寿命比と
し表３に示す。 工具 ：超硬 Ｐ１０ 切削速度：３００ｍ／分 送り ：０．２ｍｍ／ｒｅｖ． 切込み ：２．０ｍｍ 切削油 ：無し
８０ｍｍ×長さ３００ｍｍの試験片を切出し、ＮＣ旋盤
を用いて下記の切削条件で切削試験を行った。工具横逃
げ面の平均フランク摩耗幅が２００μｍになるまでの旋
削加工時間を工具寿命とした。比較例１６で得られた工
具寿命を１とした時の比の値をもって切削工具寿命比と
し表３に示す。 工具 ：超硬 Ｐ１０ 切削速度：３００ｍ／分 送り ：０．２ｍｍ／ｒｅｖ． 切込み ：２．０ｍｍ 切削油 ：無し
【００３８】転動疲労強度：直径５５ｍｍ焼ならし材の
Ｄ／４位置を中心軸として直径１０ｍｍ×長さ２０ｍｍ
の試験片を切出し、周波数１００ｋＨｚ、加熱時間３秒
として定置式で高周波焼入れを行い、その後１８０℃×
６０分空冷の焼もどしを施して転動疲労試験に供した。
Ｄ／４位置を中心軸として直径１０ｍｍ×長さ２０ｍｍ
の試験片を切出し、周波数１００ｋＨｚ、加熱時間３秒
として定置式で高周波焼入れを行い、その後１８０℃×
６０分空冷の焼もどしを施して転動疲労試験に供した。
【００３９】転動疲労試験は、円筒式転動疲労試験機を
用いて、ＳＵＪ２製３／４インチ鋼球を標準球とし、接
触圧：５８８０ＭＰａで行った。試験面にピッティング
等の破損を生じるまでの転動回数を測定して転動疲労寿
命とし、２０本の試験片について求めた転動疲労寿命か
らワイブル分布曲線を作成し、１０％破損確率寿命（Ｌ
１０）を求めた。比較材１６の１０％破損確率寿命（Ｌ
１０）を１とした時の比の値をＬ１０寿命比として表３
に示す。また、前記ワイブル分布曲線の勾配を求め、こ
の値をばらつき指標として表３に示す。
用いて、ＳＵＪ２製３／４インチ鋼球を標準球とし、接
触圧：５８８０ＭＰａで行った。試験面にピッティング
等の破損を生じるまでの転動回数を測定して転動疲労寿
命とし、２０本の試験片について求めた転動疲労寿命か
らワイブル分布曲線を作成し、１０％破損確率寿命（Ｌ
１０）を求めた。比較材１６の１０％破損確率寿命（Ｌ
１０）を１とした時の比の値をＬ１０寿命比として表３
に示す。また、前記ワイブル分布曲線の勾配を求め、こ
の値をばらつき指標として表３に示す。
【００４０】ねじり疲労強度：直径５５ｍｍ焼ならし材
から直径２０ｍｍ×長さ２００ｍｍの丸棒を切出し、転
造によって、両端２０ｍｍの部分にそれぞれピッチ円直
径２０ｍｍ、モジュール１．０のスプラインを形成し
た。これに周波数１０ｋＨｚで硬化層比が０．５となる
ように高周波移動焼入れを行い、１８０℃×６０分空冷
の焼戻しを行ってねじり疲労試験片とした。
から直径２０ｍｍ×長さ２００ｍｍの丸棒を切出し、転
造によって、両端２０ｍｍの部分にそれぞれピッチ円直
径２０ｍｍ、モジュール１．０のスプラインを形成し
た。これに周波数１０ｋＨｚで硬化層比が０．５となる
ように高周波移動焼入れを行い、１８０℃×６０分空冷
の焼戻しを行ってねじり疲労試験片とした。
【００４１】前記試験片のスプライン部にホルダーを嵌
合して試験片にトルクを加え、ねじり疲労試験を行って
２×１０5回時間強度を求めた。その結果をねじり疲労
強度として表３に示す。
合して試験片にトルクを加え、ねじり疲労試験を行って
２×１０5回時間強度を求めた。その結果をねじり疲労
強度として表３に示す。
【００４２】以上の試験結果によれば、高周波焼入用と
して一般的に使用されるＪＩＳ Ｓ４８Ｃ(比較例１
５)、Ｓ５３Ｃ（比較例１６）の諸特性に比べて、本発
明が提示する範囲よりもＣ含有率の低い比較例１は冷間
加工性には優れるが、転動疲労強度、ねじり疲労強度が
劣る。ＳｉあるいはＭｎ含有率が高い比較例２および比
較例３は冷間加工性が劣る。Ｂを含有しない比較例４お
よび比較例５は高周波焼入性に劣り、また、転動疲労強
度、ねじり疲労強度も低い。
して一般的に使用されるＪＩＳ Ｓ４８Ｃ(比較例１
５)、Ｓ５３Ｃ（比較例１６）の諸特性に比べて、本発
明が提示する範囲よりもＣ含有率の低い比較例１は冷間
加工性には優れるが、転動疲労強度、ねじり疲労強度が
劣る。ＳｉあるいはＭｎ含有率が高い比較例２および比
較例３は冷間加工性が劣る。Ｂを含有しない比較例４お
よび比較例５は高周波焼入性に劣り、また、転動疲労強
度、ねじり疲労強度も低い。
【００４３】Ｏ、Ｎの含有率が高く、大型の酸化物系介
在物、窒化物系介在物が認められる比較例６、比較例７
および比較例８は、転動疲労強度、ねじり疲労強度が低
く、転動疲労寿命のばらつきが大きい。Ｔｉ含有率が高
い比較例９は金属組織中にＴｉＣが認められ冷間加工性
に劣る。大型の非金属介在物を含有する比較例１０、比
較例１１および比較例１２は転動疲労強度、ねじり疲労
強度が低い。
在物、窒化物系介在物が認められる比較例６、比較例７
および比較例８は、転動疲労強度、ねじり疲労強度が低
く、転動疲労寿命のばらつきが大きい。Ｔｉ含有率が高
い比較例９は金属組織中にＴｉＣが認められ冷間加工性
に劣る。大型の非金属介在物を含有する比較例１０、比
較例１１および比較例１２は転動疲労強度、ねじり疲労
強度が低い。
【００４４】Ａｌ含有率が低い比較例１３は結晶粒が粗
大化しており、ねじり疲労強度が劣る。Ｃ含有率が高い
比較例１４は冷間加工性、、ねじり疲労強度が劣る。
大化しており、ねじり疲労強度が劣る。Ｃ含有率が高い
比較例１４は冷間加工性、、ねじり疲労強度が劣る。
【００４５】これらに対して、本発明の実施例１〜１５
は優れた高周波焼入性、冷間加工性、被削性、転動疲労
強度、ねじり疲労強度を有することが判る。本発明の高
周波焼入用鋼を用いることによって優れた転動疲労強度
およびねじり疲労強度を有する機械構造用部品を得るこ
とができる。
は優れた高周波焼入性、冷間加工性、被削性、転動疲労
強度、ねじり疲労強度を有することが判る。本発明の高
周波焼入用鋼を用いることによって優れた転動疲労強度
およびねじり疲労強度を有する機械構造用部品を得るこ
とができる。
【００４６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、高周波焼入れに適し、冷間加工性に優れ、しかも転
動疲労強度およびねじり疲労強度が高く、かつ疲労強度
のばらつきが少ない鋼および機械構造用部品を提供する
ことができる。
ば、高周波焼入れに適し、冷間加工性に優れ、しかも転
動疲労強度およびねじり疲労強度が高く、かつ疲労強度
のばらつきが少ない鋼および機械構造用部品を提供する
ことができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 質量％で、 Ｃ ：０．４５〜０．６０％、 Ｓｉ：０．０１〜０．１５％、 Ｍｎ：０．２０〜０．６０％、 Ｓ ：０．０１２％以下、 Ａｌ：０．０１５〜０．０４０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、 Ｂ ：０．０００５〜０．００５０％、 Ｎ ：０．０１０％以下、 Ｏ ：０．００１０％以下 を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、含
有する非金属介在物の最大寸法が相当円直径で、それぞ
れ、酸化物系非金属介在物にあっては１５μｍ以下、窒
化物系非金属介在物にあっては５μｍ以下、硫化物系非
金属介在物にあっては１５μｍ以下であり、かつ、相当
円直径が１μｍ以上である非金属介在物の個数が１ｍｍ
2当り、それぞれ、酸化物系非金属介在物にあっては５
個以下、窒化物系非金属介在物にあっては１０個以下、
硫化物系非金属介在物にあっては５個以下であることを
特徴とする冷間加工性、転動疲労強度およびねじり疲労
強度に優れた高周波焼入用鋼。 - 【請求項２】 上記化学成分に加えて、さらに、 Ｃｒ：１．００％以下、 Ｍｏ：０．５０％以下、 Ｎｉ：１．５０％以下 のいずれか１種または２種以上を含有することを特徴と
する請求項１記載の冷間加工性、転動疲労強度およびね
じり疲労強度に優れた高周波焼入用鋼。 - 【請求項３】 請求項１および請求項２のいずれか１項
記載の高周波焼入用鋼からなることを特徴とする機械構
造用部品。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11198836A JP2001026836A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 冷間加工性、転動疲労強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用鋼ならびに機械構造用部品 |
| US09/616,362 US6203630B1 (en) | 1999-07-13 | 2000-07-13 | Steel for induction quenching and machinery structural parts using the same |
| EP00115224A EP1069201A3 (en) | 1999-07-13 | 2000-07-13 | Steel for induction hardening |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11198836A JP2001026836A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 冷間加工性、転動疲労強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用鋼ならびに機械構造用部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001026836A true JP2001026836A (ja) | 2001-01-30 |
Family
ID=16397736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11198836A Pending JP2001026836A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 冷間加工性、転動疲労強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用鋼ならびに機械構造用部品 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6203630B1 (ja) |
| EP (1) | EP1069201A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001026836A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003041340A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-13 | Kawasaki Steel Corp | 等速ジョイントアウター用鋼材 |
| JP2003041339A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-13 | Kawasaki Steel Corp | 等速ジョイントアウター用鋼材 |
| JP2005126817A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-05-19 | Jfe Steel Kk | 疲労特性および被削性に優れた機械構造用鋼材およびその製造方法と高周波焼入れ用素材 |
| JP2006317192A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 鋼の信頼性評価方法 |
| JP2009242923A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Jfe Steel Corp | 転動疲労特性に優れた機械構造用部品およびその製造方法 |
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| JP4197459B2 (ja) * | 2003-05-27 | 2008-12-17 | 株式会社ジェイテクト | ステアリングラック用棒鋼 |
| CA2527119A1 (en) | 2003-05-27 | 2004-12-09 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Steel bar for steering rack, method for producing the same, and steering rack using the same |
| JP4706183B2 (ja) | 2004-05-07 | 2011-06-22 | 住友金属工業株式会社 | シームレス鋼管およびその製造方法 |
| JP4624456B2 (ja) | 2008-09-26 | 2011-02-02 | トヨタ自動車株式会社 | 鋼製タイロッドエンドおよびその製造方法 |
| EP2772559B1 (en) * | 2011-10-25 | 2016-11-23 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Steel sheet |
| JP6224574B2 (ja) * | 2014-12-10 | 2017-11-01 | 株式会社神戸製鋼所 | ホットスタンプ用鋼板、および該鋼板を用いたホットスタンプ成形部品 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH075960B2 (ja) | 1985-07-22 | 1995-01-25 | 大同特殊鋼株式会社 | 冷間鍛造用鋼の製造方法 |
| JPS62196327A (ja) | 1986-02-21 | 1987-08-29 | Nippon Steel Corp | 冷間鍛造用高炭素棒線材の製造方法 |
| JP2610662B2 (ja) * | 1988-11-09 | 1997-05-14 | 川崎製鉄株式会社 | 冷間鍛造性及び高周波焼入性に優れた機械構造用炭素鋼 |
| US5298323A (en) * | 1989-10-11 | 1994-03-29 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Bearing steel and rolling bearing made thereof |
| JPH04280941A (ja) * | 1991-03-08 | 1992-10-06 | Nippon Seiko Kk | 転動部品用鋼および転動部品 |
| JP3725179B2 (ja) * | 1991-07-18 | 2005-12-07 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受の製造方法 |
| JPH0559486A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-03-09 | Kobe Steel Ltd | 高周波焼入性及び疲労特性に優れた冷間鍛造用鋼 |
| JPH0978127A (ja) * | 1995-09-11 | 1997-03-25 | Daido Steel Co Ltd | 高強度高靭性機械構造用軸状部品の製造方法 |
| JPH10195589A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-28 | Nippon Steel Corp | 高捩り疲労強度高周波焼入れ鋼材 |
| JPH10251806A (ja) * | 1997-03-14 | 1998-09-22 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 転動疲労寿命に優れた鋼 |
| JP3469441B2 (ja) * | 1997-08-28 | 2003-11-25 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 高周波焼入用鋼 |
| JP2000154828A (ja) * | 1998-11-19 | 2000-06-06 | Nippon Steel Corp | 耐フレーキング特性と軸部強度に優れた等速ジョイント用外輪とその製造方法 |
| JP2001011575A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-16 | Nippon Steel Corp | 冷間加工性に優れた機械構造用棒鋼・鋼線及びその製造方法 |
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-
1999
- 1999-07-13 JP JP11198836A patent/JP2001026836A/ja active Pending
-
2000
- 2000-07-13 EP EP00115224A patent/EP1069201A3/en not_active Withdrawn
- 2000-07-13 US US09/616,362 patent/US6203630B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1069201A3 (en) | 2002-01-16 |
| US6203630B1 (en) | 2001-03-20 |
| EP1069201A2 (en) | 2001-01-17 |
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