JP2001081531A - 耐へたり性と耐衝撃疲労性に優れた強靭窒化用鋼 - Google Patents
耐へたり性と耐衝撃疲労性に優れた強靭窒化用鋼Info
- Publication number
- JP2001081531A JP2001081531A JP26095199A JP26095199A JP2001081531A JP 2001081531 A JP2001081531 A JP 2001081531A JP 26095199 A JP26095199 A JP 26095199A JP 26095199 A JP26095199 A JP 26095199A JP 2001081531 A JP2001081531 A JP 2001081531A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- nitriding
- resistance
- ppm
- impact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 油圧ブレーカー用ピストンのような建設機
械、産業機械用の機械部品用に最適な、優れた耐摩耗
性、耐ヘたり性と同時に耐衝撃疲労性を有する高強度高
靭性の窒化用鋼を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．３５〜０．４５％、
Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．００％、
Ｎｉ：１．５０〜２．５０％、Ｃｒ：１．５０〜２．５
０％、Ｍｏ：０．３０〜１．００％、Ｖ：０．０５〜
０．３０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０３０％、Ｏ：１
０ｐｐｍ以下、Ｎ：８０〜１５０ｐｐｍを含有し、残部
はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼、あるいは同鋼
の化学成分に、さらにＮｂ：０．０３〜０．２０％およ
びＴｉ：０．０３〜０．２０％から選んだ１種又は２種
を含有する鋼で、心部４００ＨＶ以上の硬さと窒化後の
表面硬さ７００ＨＶ以上の鋼である。
械、産業機械用の機械部品用に最適な、優れた耐摩耗
性、耐ヘたり性と同時に耐衝撃疲労性を有する高強度高
靭性の窒化用鋼を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．３５〜０．４５％、
Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．００％、
Ｎｉ：１．５０〜２．５０％、Ｃｒ：１．５０〜２．５
０％、Ｍｏ：０．３０〜１．００％、Ｖ：０．０５〜
０．３０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０３０％、Ｏ：１
０ｐｐｍ以下、Ｎ：８０〜１５０ｐｐｍを含有し、残部
はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼、あるいは同鋼
の化学成分に、さらにＮｂ：０．０３〜０．２０％およ
びＴｉ：０．０３〜０．２０％から選んだ１種又は２種
を含有する鋼で、心部４００ＨＶ以上の硬さと窒化後の
表面硬さ７００ＨＶ以上の鋼である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ブレーカー用
ピストン等のような建設機械、産業機械用の機械部品に
対して、優れた耐摩耗性、耐へたり性と同時に耐衝撃疲
労性を有する高強度高靭性窒化用鋼に関するものであ
る。
ピストン等のような建設機械、産業機械用の機械部品に
対して、優れた耐摩耗性、耐へたり性と同時に耐衝撃疲
労性を有する高強度高靭性窒化用鋼に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】油圧ブレーカー用ピストン等のような建
設機械、産業機械用の各種機械部品に対しては、ー般に
ＳＮＣＭ４２０、ＳＣＭ４１５等の浸炭材が多く用いら
れている。また、特に靭性が問題にされる場合には、Ｓ
ＮＣＭ６１６、ＳＮＣＭ８１５といった、高Ｎｉの肌焼
鋼も便用されている。しかし、これらの浸炭材では摺動
部での耐焼付き性や耐軟化性が十分でないため、そのよ
うな用途に使用する場合には、ＳＣＭ４３５やＳＮＣＭ
４３９といった強靭鋼に窒化をして使用されることもあ
る。しかし、これらの鋼種による窒化材では、耐軟化性
は浸炭材よりも優れているものの、表面硬さが十分でな
いために耐摩耗性に問題が有り、また、繰り返し負荷さ
れる衝撃的荷重に対する破壊抵抗、すなわち衝撃疲労特
性や耐へたり性が十分ではなかった。
設機械、産業機械用の各種機械部品に対しては、ー般に
ＳＮＣＭ４２０、ＳＣＭ４１５等の浸炭材が多く用いら
れている。また、特に靭性が問題にされる場合には、Ｓ
ＮＣＭ６１６、ＳＮＣＭ８１５といった、高Ｎｉの肌焼
鋼も便用されている。しかし、これらの浸炭材では摺動
部での耐焼付き性や耐軟化性が十分でないため、そのよ
うな用途に使用する場合には、ＳＣＭ４３５やＳＮＣＭ
４３９といった強靭鋼に窒化をして使用されることもあ
る。しかし、これらの鋼種による窒化材では、耐軟化性
は浸炭材よりも優れているものの、表面硬さが十分でな
いために耐摩耗性に問題が有り、また、繰り返し負荷さ
れる衝撃的荷重に対する破壊抵抗、すなわち衝撃疲労特
性や耐へたり性が十分ではなかった。
【０００３】これらに対しては、特公平９−１０１２１
６号公報には、Ｖを添加した迅速窒化鋼が提案されてい
るが、耐摩耗性、耐疲労性には優れているものと考えら
れるものの、耐衝撃性に対する考慮がされていない。ま
た、特開平８−１９３２４２号公報には耐摩耗性、心部
での衝撃値規制による耐衝撃性については考慮されてい
るものの、耐へたり性や表面の窒化層そのものの破壊抵
抗性については何ら考慮されておらず、実施例を見る限
り、機械部品として長期にわたる使用上から特に重要
な、耐へたり性は全く実用化の領域に達していないと判
断される。
６号公報には、Ｖを添加した迅速窒化鋼が提案されてい
るが、耐摩耗性、耐疲労性には優れているものと考えら
れるものの、耐衝撃性に対する考慮がされていない。ま
た、特開平８−１９３２４２号公報には耐摩耗性、心部
での衝撃値規制による耐衝撃性については考慮されてい
るものの、耐へたり性や表面の窒化層そのものの破壊抵
抗性については何ら考慮されておらず、実施例を見る限
り、機械部品として長期にわたる使用上から特に重要
な、耐へたり性は全く実用化の領域に達していないと判
断される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、油圧
ブレーカー用ピストン等のような建設機械、産業機械用
の機械部品用に最適な鋼材を、これらの部品の使用条件
と材料特性との関係を明らかにすることにより、優れた
耐摩耗性、耐ヘたり性と同時に耐衝撃疲労性を有する高
強度高靭性窒化用鋼を提供することにある。
ブレーカー用ピストン等のような建設機械、産業機械用
の機械部品用に最適な鋼材を、これらの部品の使用条件
と材料特性との関係を明らかにすることにより、優れた
耐摩耗性、耐ヘたり性と同時に耐衝撃疲労性を有する高
強度高靭性窒化用鋼を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を達成するために、検討を進めた結果、次の結論を得
た。 耐摩耗性を有するには、表面硬さが７００ＨＶ以上の
硬さであり、さらに出来るだけ深い硬化深さを有し、こ
のための鋼成分を有していること。
題を達成するために、検討を進めた結果、次の結論を得
た。 耐摩耗性を有するには、表面硬さが７００ＨＶ以上の
硬さであり、さらに出来るだけ深い硬化深さを有し、こ
のための鋼成分を有していること。
【０００６】部品の機能を十分に果たすには、打撃部
分の変形が出来るだけ少ないことが必要であり、このた
めには耐へたり性が重要な特性として位置づけられ、十
分なへたり性を確保するには、心部の硬さが４００ＨＶ
以上の硬さを確保する必要が有ること。
分の変形が出来るだけ少ないことが必要であり、このた
めには耐へたり性が重要な特性として位置づけられ、十
分なへたり性を確保するには、心部の硬さが４００ＨＶ
以上の硬さを確保する必要が有ること。
【０００７】内部の靭性すなわち衝撃値は高いほうが
望ましいが、一般に衝撃値は硬さが低いほど高くなる傾
向にある。しかし、硬さが低くなると、繰り返し負荷さ
れる衝撃的な荷重に対しては逆に耐えられなくなり、実
部品においては衝撃疲労強度がより重要であり、これに
対しては最適な硬さ範囲が有ること。
望ましいが、一般に衝撃値は硬さが低いほど高くなる傾
向にある。しかし、硬さが低くなると、繰り返し負荷さ
れる衝撃的な荷重に対しては逆に耐えられなくなり、実
部品においては衝撃疲労強度がより重要であり、これに
対しては最適な硬さ範囲が有ること。
【０００８】十分な耐へたり性と衝撃疲労性を確保で
きる４００ＨＶ以上の硬さ領域において、出来るだけ高
い衝撃値を確保できること。
きる４００ＨＶ以上の硬さ領域において、出来るだけ高
い衝撃値を確保できること。
【０００９】実部品での亀裂発生に対する抵抗性評価
のためには、窒化した試験片における衝撃値が重要であ
ること。さらに、この場合、通常の焼入焼戻し状態での
心部の衝撃値には反映され難い、窒化による５００〜５
５０℃程度の再加熱により発生する焼戻し脆化に対する
抵抗性が重要な特性であること。
のためには、窒化した試験片における衝撃値が重要であ
ること。さらに、この場合、通常の焼入焼戻し状態での
心部の衝撃値には反映され難い、窒化による５００〜５
５０℃程度の再加熱により発生する焼戻し脆化に対する
抵抗性が重要な特性であること。
【００１０】上記の理由により、衝撃疲労特性につい
ても、窒化材での評価が重要であること。
ても、窒化材での評価が重要であること。
【００１１】これらの知見より、上記の課題を解決する
ための本発明の手段は、請求項１の発明は、重量％で、
Ｃ：０．３５〜０．４５％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍ
ｎ：０．３０〜１．００％、Ｎｉ：１．５０〜２．５０
％、Ｃｒ：１．５０〜２．５０％、Ｍｏ：０．３０〜
１．００％、Ｖ：０．０５〜０．３０％、Ａｌ：０．０
１０〜０．０３０％、Ｏ：１０ｐｐｍ以下、Ｎ：８０〜
１５０ｐｐｍを含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純
物からなることを特徴とする、焼入焼戻し後の窒化処理
により、７００ＨＶ以上の高い表面硬さと深い硬化深さ
を有することにより、土砂や他の機械部品との間での優
れた耐摩耗性を有し、合わせて衝撃的な繰り返し高負荷
による、へたり、亀裂発生および伝播性に優れた高強度
高靭性の機械部品用窒化用鋼である。
ための本発明の手段は、請求項１の発明は、重量％で、
Ｃ：０．３５〜０．４５％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍ
ｎ：０．３０〜１．００％、Ｎｉ：１．５０〜２．５０
％、Ｃｒ：１．５０〜２．５０％、Ｍｏ：０．３０〜
１．００％、Ｖ：０．０５〜０．３０％、Ａｌ：０．０
１０〜０．０３０％、Ｏ：１０ｐｐｍ以下、Ｎ：８０〜
１５０ｐｐｍを含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純
物からなることを特徴とする、焼入焼戻し後の窒化処理
により、７００ＨＶ以上の高い表面硬さと深い硬化深さ
を有することにより、土砂や他の機械部品との間での優
れた耐摩耗性を有し、合わせて衝撃的な繰り返し高負荷
による、へたり、亀裂発生および伝播性に優れた高強度
高靭性の機械部品用窒化用鋼である。
【００１２】請求項２の発明は、重量％で、Ｃ：０．３
５〜０．４５％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３
０〜１．００％、Ｎｉ：１．５０〜２．５０％、Ｃｒ：
１．５０〜２．５０％、Ｍｏ：０．３０〜１．００％、
Ｖ：０．０５〜０．３０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０
３０％、Ｏ：１０ｐｐｍ以下、Ｎ：８０〜１５０ｐｐｍ
を含有し、さらに、Ｎｂ：０．０３〜０．２０％および
Ｔｉ：０．０３〜０．２０％から選んだ１種又は２種を
含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする、焼入焼戻し後、窒化処理により、７００
ＨＶ以上の高い表面硬さと深い硬化深さが得られること
により、土砂や他の機械部品との間での優れた耐摩耗性
を有し、合わせて衝撃的な繰り返し高負荷による、へた
り、亀裂発生および伝播性に優れた高強度高靭性の機械
部品用窒化用鋼である。
５〜０．４５％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３
０〜１．００％、Ｎｉ：１．５０〜２．５０％、Ｃｒ：
１．５０〜２．５０％、Ｍｏ：０．３０〜１．００％、
Ｖ：０．０５〜０．３０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０
３０％、Ｏ：１０ｐｐｍ以下、Ｎ：８０〜１５０ｐｐｍ
を含有し、さらに、Ｎｂ：０．０３〜０．２０％および
Ｔｉ：０．０３〜０．２０％から選んだ１種又は２種を
含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする、焼入焼戻し後、窒化処理により、７００
ＨＶ以上の高い表面硬さと深い硬化深さが得られること
により、土砂や他の機械部品との間での優れた耐摩耗性
を有し、合わせて衝撃的な繰り返し高負荷による、へた
り、亀裂発生および伝播性に優れた高強度高靭性の機械
部品用窒化用鋼である。
【００１３】次に、本発明の鋼の化学成分の限定理由に
ついて説明する。以下、化学成分は重量％で示す。Ｃ
は、焼入性を向上させ、部品の強度を向上させる上で必
須の元素である。しかし、その反面靭性を低下させるた
めに、添加量の最適化が重要なポイントとなる。すなわ
ち、部品としての強度を確保する上で、また、特に本発
明鋼では耐へたり性を確保する上では、Ｃは０．３５％
以上添加する必要が有るので、下限を０．３５％とす
る。多すぎると靭性を害し、窒化性も低下させるので、
上限を０．４５％とする。
ついて説明する。以下、化学成分は重量％で示す。Ｃ
は、焼入性を向上させ、部品の強度を向上させる上で必
須の元素である。しかし、その反面靭性を低下させるた
めに、添加量の最適化が重要なポイントとなる。すなわ
ち、部品としての強度を確保する上で、また、特に本発
明鋼では耐へたり性を確保する上では、Ｃは０．３５％
以上添加する必要が有るので、下限を０．３５％とす
る。多すぎると靭性を害し、窒化性も低下させるので、
上限を０．４５％とする。
【００１４】Ｓｉは、脱酸剤として、さらに焼入性向上
のために添加される元素である。その効果は０．１５％
未満では十分ではないため、下限を０．１５％とする。
また、多すぎると焼戻し軟化性を向上させるものの、靭
性や加工性、窒化性を阻害する。本発明鋼では摺動など
による表面層の軟化を防ぐ方法として窒化を行うため
に、上記の特性バランスを総合的に考慮して、上限を
０．５０％とする。
のために添加される元素である。その効果は０．１５％
未満では十分ではないため、下限を０．１５％とする。
また、多すぎると焼戻し軟化性を向上させるものの、靭
性や加工性、窒化性を阻害する。本発明鋼では摺動など
による表面層の軟化を防ぐ方法として窒化を行うため
に、上記の特性バランスを総合的に考慮して、上限を
０．５０％とする。
【００１５】Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸剤として、焼入
性、強度向上のために添加される元素であるが、０．３
０％未満ではその効果が十分ではなく、また、多すぎる
場合は被削性、熱間加工性、靭性を低下させるため、上
限を１．００％とする。
性、強度向上のために添加される元素であるが、０．３
０％未満ではその効果が十分ではなく、また、多すぎる
場合は被削性、熱間加工性、靭性を低下させるため、上
限を１．００％とする。
【００１６】Ｎｉは、靭性を向上させるために必須の元
素である。特に高硬度の状態で使用する本発明鋼は、不
安定破壊を防止する上で、積極的に添加する。１．５０
％未満ではその効果が十分ではないため、下限を１．５
０％とする。多すぎると加工性を阻害し、さらに窒化性
も阻害するため、上限を２．５０％とする。
素である。特に高硬度の状態で使用する本発明鋼は、不
安定破壊を防止する上で、積極的に添加する。１．５０
％未満ではその効果が十分ではないため、下限を１．５
０％とする。多すぎると加工性を阻害し、さらに窒化性
も阻害するため、上限を２．５０％とする。
【００１７】Ｃｒは、焼入性を向上させ、強度を確保す
る上で効果が大きく、さらに窒化性すなわち表面硬さを
上昇させ、硬化層の深さを増大させるためにも必須の元
素である。１．５０％未満ではその効果が十分ではない
ため、下限を１．５０％とする。多すぎる場合には、そ
の効果が飽和し、さらに焼入温度が上昇して経済的では
なくなるため、上限を２．５０％とする。
る上で効果が大きく、さらに窒化性すなわち表面硬さを
上昇させ、硬化層の深さを増大させるためにも必須の元
素である。１．５０％未満ではその効果が十分ではない
ため、下限を１．５０％とする。多すぎる場合には、そ
の効果が飽和し、さらに焼入温度が上昇して経済的では
なくなるため、上限を２．５０％とする。
【００１８】Ｍｏは、焼入性、強度、靭性および窒化性
を向上させるために有効な元素であり、本発明鋼では積
極的に添加する。０．３０％未満ではその効果が十分で
ないため、下限を０．３０％とする。また、多すぎても
その効果が飽和し、経済的でなくなるため、上限を１．
００％とする。
を向上させるために有効な元素であり、本発明鋼では積
極的に添加する。０．３０％未満ではその効果が十分で
ないため、下限を０．３０％とする。また、多すぎても
その効果が飽和し、経済的でなくなるため、上限を１．
００％とする。
【００１９】Ｖは、焼戻し軟化性を向上させ、適当な添
加量では焼入性や強度、靭性を向上させ、窒化性に対し
ても、特に硬化層の深さを向上させる効果の大きな元素
である。さらに、本発明鋼ではへたり性を向上させるた
めにも、必須の元素である。０．０５％未満では、その
効果が十分ではないので、下限を０．０５％とする。さ
らに０．３０％を超えると、その効果が飽和し、また、
焼入温度が上昇して、添加量とも合わせて経済的ではな
くなるために、上限を０．３０％とする。
加量では焼入性や強度、靭性を向上させ、窒化性に対し
ても、特に硬化層の深さを向上させる効果の大きな元素
である。さらに、本発明鋼ではへたり性を向上させるた
めにも、必須の元素である。０．０５％未満では、その
効果が十分ではないので、下限を０．０５％とする。さ
らに０．３０％を超えると、その効果が飽和し、また、
焼入温度が上昇して、添加量とも合わせて経済的ではな
くなるために、上限を０．３０％とする。
【００２０】Ａｌは、脱酸剤および結晶粒度コントロー
ルのために添加され、窒化性に対しても大きな役割を果
たす元素である。０．０１０％未満では、その効果が十
分ではないため、下限を０．０１０％とする。さらに、
多すぎる場合にも逆に靭性を低下させ、疲労特性に有害
なアルミナや巨大ＡｌＮ析出物等の出現確率が高くな
り、疲労強度を低下させるため、上限を０．０５０％と
する。
ルのために添加され、窒化性に対しても大きな役割を果
たす元素である。０．０１０％未満では、その効果が十
分ではないため、下限を０．０１０％とする。さらに、
多すぎる場合にも逆に靭性を低下させ、疲労特性に有害
なアルミナや巨大ＡｌＮ析出物等の出現確率が高くな
り、疲労強度を低下させるため、上限を０．０５０％と
する。
【００２１】Ｏは、鋼中に酸化物系の介在物として存在
する元素で、鋼材特性とくに疲労強度に対しては、出来
るだけ少ないほうが好ましい。１０ｐｐｍ以下であれば
鋼材を経済的にかつ特性としても十分なレベルの鋼材を
製造することが可能なため、上限を１０ｐｐｍとする。
する元素で、鋼材特性とくに疲労強度に対しては、出来
るだけ少ないほうが好ましい。１０ｐｐｍ以下であれば
鋼材を経済的にかつ特性としても十分なレベルの鋼材を
製造することが可能なため、上限を１０ｐｐｍとする。
【００２２】Ｎは、不可避的に鋼中に存在する元素であ
り、ＡｌとＡｌＮを形成して結晶粒度の微細化、ひいて
は靭性の向上に寄与する。８０ｐｐｍ未満ではその効果
が十分ではなく、また、１５０ｐｐｍを超えると、逆に
靭性の低下や鋼塊の健全性を損なうため、下限を８０ｐ
ｐｍ、上限を１５０ｐｐｍとする。
り、ＡｌとＡｌＮを形成して結晶粒度の微細化、ひいて
は靭性の向上に寄与する。８０ｐｐｍ未満ではその効果
が十分ではなく、また、１５０ｐｐｍを超えると、逆に
靭性の低下や鋼塊の健全性を損なうため、下限を８０ｐ
ｐｍ、上限を１５０ｐｐｍとする。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。重量％で示す、Ｃ：０．３５〜０．４５
％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．００
％、Ｎｉ：１．５０〜２．５０％、Ｃｒ：１．５０〜
２．５０％、Ｍｏ：０．３０〜１．００％、Ｖ：０．０
５〜０．３０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０３０％、
Ｏ：１０ｐｐｍ以下、Ｎ：８０〜１５０ｐｐｍを含有
し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼、ある
いは同鋼の化学成分に、さらにＮｂ：０．０３〜０．２
０％およびＴｉ：０．０３〜０．２０％から選んだ１種
又は２種を含有する鋼は、通常の製鋼方法で溶製された
後、この鋳片を得て、さらに圧延ないし鍛伸により鋼材
に加工される。さらに、同鋼材を焼なましなどを施した
上で、油圧ブレーカー用ピストンなどの適用部品の粗形
状に加工した後、焼入焼戻しを実施し、さらに中間加工
後に窒化処理を行って、最終仕上げ研摩等を行って油圧
ブレーカー用ピストンなどの適用部品の最終製品に仕上
げられる。以上において、焼入れは、通常８５０〜９０
０℃程度の温度から行われ、したがって工具鋼のような
９５０℃を超える高温からの焼入れは不要であるので経
済的である。さらに、焼戻しは、窒化温度と目標とする
硬さレベルにより設定され、耐へたり性を確保するため
に心部の硬度４００ＨＶ以上を目標として通常５５０〜
６００℃程度で行なう。そして窒化は、ガス窒化やその
他の方法で行い、窒化処理温度は一般に５００〜５７０
℃程度である。
いて説明する。重量％で示す、Ｃ：０．３５〜０．４５
％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．００
％、Ｎｉ：１．５０〜２．５０％、Ｃｒ：１．５０〜
２．５０％、Ｍｏ：０．３０〜１．００％、Ｖ：０．０
５〜０．３０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０３０％、
Ｏ：１０ｐｐｍ以下、Ｎ：８０〜１５０ｐｐｍを含有
し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼、ある
いは同鋼の化学成分に、さらにＮｂ：０．０３〜０．２
０％およびＴｉ：０．０３〜０．２０％から選んだ１種
又は２種を含有する鋼は、通常の製鋼方法で溶製された
後、この鋳片を得て、さらに圧延ないし鍛伸により鋼材
に加工される。さらに、同鋼材を焼なましなどを施した
上で、油圧ブレーカー用ピストンなどの適用部品の粗形
状に加工した後、焼入焼戻しを実施し、さらに中間加工
後に窒化処理を行って、最終仕上げ研摩等を行って油圧
ブレーカー用ピストンなどの適用部品の最終製品に仕上
げられる。以上において、焼入れは、通常８５０〜９０
０℃程度の温度から行われ、したがって工具鋼のような
９５０℃を超える高温からの焼入れは不要であるので経
済的である。さらに、焼戻しは、窒化温度と目標とする
硬さレベルにより設定され、耐へたり性を確保するため
に心部の硬度４００ＨＶ以上を目標として通常５５０〜
６００℃程度で行なう。そして窒化は、ガス窒化やその
他の方法で行い、窒化処理温度は一般に５００〜５７０
℃程度である。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【実施例】本発明鋼の特性を実施例を用いて説明する。
表１に示す化学成分を１００ｋｇＶＩＭにより溶製して
供試材とした。ここで、発明鋼のＮｏ．１は請求項１に
係る発明の鋼であり、発明鋼のＮｏ．２あるいはＮｏ．
３は請求項２に係る発明の鋼である。一方、比較鋼のＮ
ｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６は、それぞれＳＣＭ４４
０、ＳＮＣＭ４３９、ＳＡＣＭ６４５である。
表１に示す化学成分を１００ｋｇＶＩＭにより溶製して
供試材とした。ここで、発明鋼のＮｏ．１は請求項１に
係る発明の鋼であり、発明鋼のＮｏ．２あるいはＮｏ．
３は請求項２に係る発明の鋼である。一方、比較鋼のＮ
ｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６は、それぞれＳＣＭ４４
０、ＳＮＣＭ４３９、ＳＡＣＭ６４５である。
【００２６】これらの本発明鋼および比較鋼の供試材
は、それぞれ焼入温度８６０℃で焼入れ、６００℃で焼
戻した後、５００℃×２０ｈ＋５３０℃×４０ｈのガス
二段窒化法により窒化処理した。供試材からはそれぞれ
試験片を得て、焼入焼戻し材の硬さおよび窒化処理材の
硬さを測定した。さらに母材および窒化材の衝撃値をシ
ャルピー２ｍｍＵノッチ試験片により測定し、窒化前後
の衝撃値を比較することにより靱性の指標とした。ま
た、図１に示す形状の窒化試験片を用いて、打撃エネル
ギー２０ｋｇ・ｃｍで松村式衝撃疲労試験により衝撃疲
労特性を、さらに図２に示す形状のφ８ｍｍ切欠き試験
片による小野式回転曲げ疲労試験での１０7疲労限によ
り回転曲げ疲労特性をそれぞれ求めた。
は、それぞれ焼入温度８６０℃で焼入れ、６００℃で焼
戻した後、５００℃×２０ｈ＋５３０℃×４０ｈのガス
二段窒化法により窒化処理した。供試材からはそれぞれ
試験片を得て、焼入焼戻し材の硬さおよび窒化処理材の
硬さを測定した。さらに母材および窒化材の衝撃値をシ
ャルピー２ｍｍＵノッチ試験片により測定し、窒化前後
の衝撃値を比較することにより靱性の指標とした。ま
た、図１に示す形状の窒化試験片を用いて、打撃エネル
ギー２０ｋｇ・ｃｍで松村式衝撃疲労試験により衝撃疲
労特性を、さらに図２に示す形状のφ８ｍｍ切欠き試験
片による小野式回転曲げ疲労試験での１０7疲労限によ
り回転曲げ疲労特性をそれぞれ求めた。
【００２７】表２に本発明鋼と比較鋼を対比して窒化
性、耐へたり性、靱性および疲労特性を示す。本発明の
心部の硬さはいずれも４００ＨＶを超え、耐へたり性に
優れ、窒化後の表面硬さも７００ＨＶを超え、その有効
硬化層の深さも０．４０ｍｍと深く、窒化性にも優れて
いることがわかる。また、本発明鋼は、窒化による衝撃
値の低下が少なく靱性に優れており、衝撃疲労および回
転曲げ疲労特性においても優れている。
性、耐へたり性、靱性および疲労特性を示す。本発明の
心部の硬さはいずれも４００ＨＶを超え、耐へたり性に
優れ、窒化後の表面硬さも７００ＨＶを超え、その有効
硬化層の深さも０．４０ｍｍと深く、窒化性にも優れて
いることがわかる。また、本発明鋼は、窒化による衝撃
値の低下が少なく靱性に優れており、衝撃疲労および回
転曲げ疲労特性においても優れている。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の窒化用鋼
は、心部の硬さが４００ＨＶ以上で十分な耐へたり性を
有し、かつ窒化処理後の表面硬さも７００ＨＶ以上でか
つ表面硬化層深さも深く優れた耐摩耗性を有し、さらに
衝撃疲労強度、回転疲労曲げ疲労限も高く、衝撃的な繰
り返し高負荷によるへたりや亀裂発生および伝搬性など
の破壊特性に優れた高強度高靱性の機械部品用鋼であ
る。
は、心部の硬さが４００ＨＶ以上で十分な耐へたり性を
有し、かつ窒化処理後の表面硬さも７００ＨＶ以上でか
つ表面硬化層深さも深く優れた耐摩耗性を有し、さらに
衝撃疲労強度、回転疲労曲げ疲労限も高く、衝撃的な繰
り返し高負荷によるへたりや亀裂発生および伝搬性など
の破壊特性に優れた高強度高靱性の機械部品用鋼であ
る。
【図１】松村式衝撃疲労試験片を示す図である。
【図２】（ａ）は小野式回転曲げ疲労試験片（切欠）を
示す図で、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。
示す図で、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．３５〜０．４５％、
Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．００％、
Ｎｉ：１．５０〜２．５０％、Ｃｒ：１．５０〜２．５
０％、Ｍｏ：０．３０〜１．００％、Ｖ：０．０５〜
０．３０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０３０％、Ｏ：１
０ｐｐｍ以下、Ｎ：８０〜１５０ｐｐｍを含有し、残部
はＦｅおよび不可避的不純物からなり、焼入焼戻し後の
窒化処理による７００ＨＶ以上の高い表面硬さと深い硬
化深さを有することを特徴とする耐へたり性および耐衝
撃疲労性に優れた高強度高靭性の機械部品用窒化用鋼。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃ：０．３５〜０．４５％、
Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．００％、
Ｎｉ：１．５０〜２．５０％、Ｃｒ：１．５０〜２．５
０％、Ｍｏ：０．３０〜１．００％、Ｖ：０．０５〜
０．３０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０３０％、Ｏ：１
０ｐｐｍ以下、Ｎ：８０〜１５０ｐｐｍを含有し、さら
にＮｂ：０．０３〜０．２０％およびＴｉ：０．０３〜
０．２０％から選んだ１種又は２種を含有し、残部はＦ
ｅおよび不可避的不純物からなり、焼入焼戻し後の窒化
処理による７００ＨＶ以上の高い表面硬さと深い硬化深
さを有することを特徴とする耐へたり性および耐衝撃疲
労性に優れた高強度高靭性の機械部品用窒化用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26095199A JP3623700B2 (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 耐へたり性と耐衝撃疲労性に優れた強靭窒化用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26095199A JP3623700B2 (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 耐へたり性と耐衝撃疲労性に優れた強靭窒化用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001081531A true JP2001081531A (ja) | 2001-03-27 |
| JP3623700B2 JP3623700B2 (ja) | 2005-02-23 |
Family
ID=17355048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26095199A Expired - Lifetime JP3623700B2 (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 耐へたり性と耐衝撃疲労性に優れた強靭窒化用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3623700B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002301289A (ja) * | 2001-04-09 | 2002-10-15 | Juki Corp | ミシン部品 |
| JP2011179048A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Jfe Steel Corp | 冷間加工性に優れた浸炭用鋼 |
| EP3284842A1 (en) * | 2016-08-17 | 2018-02-21 | Hyundai Motor Company | High-strength special steel |
| US10487382B2 (en) | 2016-09-09 | 2019-11-26 | Hyundai Motor Company | High strength special steel |
-
1999
- 1999-09-14 JP JP26095199A patent/JP3623700B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002301289A (ja) * | 2001-04-09 | 2002-10-15 | Juki Corp | ミシン部品 |
| JP4660002B2 (ja) * | 2001-04-09 | 2011-03-30 | Ｊｕｋｉ株式会社 | ミシンの中釜案内 |
| JP2011179048A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Jfe Steel Corp | 冷間加工性に優れた浸炭用鋼 |
| EP3284842A1 (en) * | 2016-08-17 | 2018-02-21 | Hyundai Motor Company | High-strength special steel |
| US10487380B2 (en) | 2016-08-17 | 2019-11-26 | Hyundai Motor Company | High-strength special steel |
| US10487382B2 (en) | 2016-09-09 | 2019-11-26 | Hyundai Motor Company | High strength special steel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3623700B2 (ja) | 2005-02-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2010137607A1 (ja) | 浸炭部品およびその製造方法 | |
| US9890446B2 (en) | Steel for induction hardening roughly shaped material for induction hardening | |
| JPH0892690A (ja) | 耐疲労特性に優れた浸炭部品およびその製造方法 | |
| JP4403624B2 (ja) | 軟窒化用非調質鋼及び軟窒化非調質クランク軸とその製造方法 | |
| JP2005023375A (ja) | 冷間加工性、耐熱性および耐摩耗性にすぐれた高硬度鋼 | |
| JPH09324241A (ja) | 軟窒化用鋼材、軟窒化部品及びその製造方法 | |
| JP2991064B2 (ja) | 窒化非調質鍛造用鋼および窒化非調質鍛造品 | |
| JP2005220423A (ja) | Ｔｉ含有肌焼き鋼 | |
| JP3623700B2 (ja) | 耐へたり性と耐衝撃疲労性に優れた強靭窒化用鋼 | |
| JP2894184B2 (ja) | 軟窒化用鋼 | |
| JP4427772B2 (ja) | 高疲労強度を有するマルエージング鋼ならびにそれを用いたマルエージング鋼帯 | |
| JPH1017928A (ja) | 被削性および疲労強度に優れた高周波焼入用の歯車用鋼材の製造方法 | |
| JP4507149B2 (ja) | 高疲労強度を有する動力伝達ベルト用マルエージング鋼ならびにそれを用いた動力伝達ベルト用マルエージング鋼帯 | |
| JP2012001765A (ja) | ステアリングラックバー用棒鋼およびその製造方法 | |
| JP3267164B2 (ja) | 窒化用鋼および窒化鋼製品の製造方法 | |
| JPH1162943A (ja) | 軟窒化非調質クランク軸およびその製造方法 | |
| JP2003034843A (ja) | 高強度肌焼鋼および高強度肌焼鋼部品 | |
| JP2023142664A (ja) | 芯部硬さに優れた窒化用鋼 | |
| JPS5916948A (ja) | 軟窒化用鋼 | |
| JPH10245656A (ja) | 冷鍛性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 | |
| JP5734050B2 (ja) | 転動疲労特性、高周波焼入性に優れる中炭素鋼 | |
| KR101795277B1 (ko) | 내식성이 우수한 고강도 스프링강 | |
| JPH09279296A (ja) | 冷間鍛造性に優れた軟窒化用鋼 | |
| KR101776491B1 (ko) | 내식성이 우수한 고강도 스프링강 | |
| JP7552959B1 (ja) | 熱間鍛造用非調質鋼並びに熱間鍛造材及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040730 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040824 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041020 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041124 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041125 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3623700 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071203 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081203 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091203 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091203 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101203 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111203 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121203 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121203 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131203 Year of fee payment: 9 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |