JP2002275581A - 鋼材料 - Google Patents
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】鋼材料の強度、硬度および靱性を向上させ、し
かも、該鋼材料を加熱するに際して割れを生じ難くす
る。 【解決手段】原料鋼にＢおよびＮを含有させて鋼材料と
する。ＢおよびＮの大部分は、鋼材料を構成する金属組
織中に固溶されてＦｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ
（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体の状態で存在する。なお、Ｂ、
Ｎの含有量は、それぞれ、重量割合で７〜３０ｐｐｍ、
１０〜７０ｐｐｍとする。
かも、該鋼材料を加熱するに際して割れを生じ難くす
る。 【解決手段】原料鋼にＢおよびＮを含有させて鋼材料と
する。ＢおよびＮの大部分は、鋼材料を構成する金属組
織中に固溶されてＦｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ
（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体の状態で存在する。なお、Ｂ、
Ｎの含有量は、それぞれ、重量割合で７〜３０ｐｐｍ、
１０〜７０ｐｐｍとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢおよびＮを含有
する鋼材料に関する。
する鋼材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｆｅ−Ｃ系合金からなる鋼材料は最も一
般的な金属材料の１種であり、特に、何らかの元素を含
有する鋼材料は特殊鋼と指称され、構造用部材や工具、
治具の原材料として広汎に使用されている。
般的な金属材料の１種であり、特に、何らかの元素を含
有する鋼材料は特殊鋼と指称され、構造用部材や工具、
治具の原材料として広汎に使用されている。
【０００３】特殊鋼に含有される元素としては、Ａｌ、
Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓ、
Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、ＷまたはＺｒ等が挙げられ、これら
は、所定の割合で含有されることにより鋼材料の特性を
向上させる。例えば、４０〜７０ｐｐｍ（重量割合、以
下同じ）のＢを含有するボロン鋼は、一般的な鋼材料に
比して強度、硬度および靱性に優れる。また、Ｐｂを含
有する鋼は、切削加工を施すことが著しく容易な快削鋼
として広く知られている。
Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓ、
Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、ＷまたはＺｒ等が挙げられ、これら
は、所定の割合で含有されることにより鋼材料の特性を
向上させる。例えば、４０〜７０ｐｐｍ（重量割合、以
下同じ）のＢを含有するボロン鋼は、一般的な鋼材料に
比して強度、硬度および靱性に優れる。また、Ｐｂを含
有する鋼は、切削加工を施すことが著しく容易な快削鋼
として広く知られている。
【０００４】なお、鋼材料中におけるこれらの元素の存
在状態は、元素によって異なる。ほとんどの元素は、鋼
材料を構成するフェライト（α−ＦｅとＣとの固溶体）
またはセメンタイト（Ｆｅ3Ｃ）との固溶体ないし化合
物として存在するが、酸化物や硫化物等の非金属化合
物、または金属間化合物として存在することもある。さ
らに、上記したＰｂ快削鋼においては、Ｐｂは、他の元
素と結合することなくそれ自体で鋼材料中に存在する。
在状態は、元素によって異なる。ほとんどの元素は、鋼
材料を構成するフェライト（α−ＦｅとＣとの固溶体）
またはセメンタイト（Ｆｅ3Ｃ）との固溶体ないし化合
物として存在するが、酸化物や硫化物等の非金属化合
物、または金属間化合物として存在することもある。さ
らに、上記したＰｂ快削鋼においては、Ｐｂは、他の元
素と結合することなくそれ自体で鋼材料中に存在する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、鋼材料に圧
延や鍛造等の各種の加工を施して所定の形状に塑性加工
する最中には、焼き入れや浸炭、窒化等のいわゆる表面
処理を施すことが一般的である。焼き入れは、鋼材料の
表面を加熱してオーステナイト（γ−ＦｅとＣとの固溶
体）を形成させた後に急冷してマルテンサイトを形成さ
せるものである。また、浸炭、窒化は、鋼材料を加熱し
た後、該鋼材料の表面から内部に指向してＣまたはＮを
浸透させるものである。このような表面処理により、該
鋼材料の表面が硬化される。
延や鍛造等の各種の加工を施して所定の形状に塑性加工
する最中には、焼き入れや浸炭、窒化等のいわゆる表面
処理を施すことが一般的である。焼き入れは、鋼材料の
表面を加熱してオーステナイト（γ−ＦｅとＣとの固溶
体）を形成させた後に急冷してマルテンサイトを形成さ
せるものである。また、浸炭、窒化は、鋼材料を加熱し
た後、該鋼材料の表面から内部に指向してＣまたはＮを
浸透させるものである。このような表面処理により、該
鋼材料の表面が硬化される。
【０００６】しかしながら、例えば、上記のボロン鋼に
は、焼き入れの最中に割れが生じ易いという欠点があ
る。勿論、割れが発生したものは製品として供すること
ができない。換言すれば、ボロン鋼を焼き入れする場
合、歩留まりの低下を招くという不具合が生じる。この
理由は、鋼材料中に不純物として遊離状態で存在するご
く微量のＦｅ、Ｃ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｏ等とＢとが反応す
ることによってＦｅＢ、Ｆｅ2Ｂ、Ｆｅ5ＳｉＢ2、Ｎｉ4
Ｂ3、ＭｏＦｅＢ4、Ｍｏ2ＦｅＢ2、Ｂ4Ｃ等の脆性材料
が生成して鋼材料の結晶粒界に析出・偏在し、このため
に焼き入れ時に鋼材料に発生する熱応力が大きくなるた
めであると考えられている。
は、焼き入れの最中に割れが生じ易いという欠点があ
る。勿論、割れが発生したものは製品として供すること
ができない。換言すれば、ボロン鋼を焼き入れする場
合、歩留まりの低下を招くという不具合が生じる。この
理由は、鋼材料中に不純物として遊離状態で存在するご
く微量のＦｅ、Ｃ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｏ等とＢとが反応す
ることによってＦｅＢ、Ｆｅ2Ｂ、Ｆｅ5ＳｉＢ2、Ｎｉ4
Ｂ3、ＭｏＦｅＢ4、Ｍｏ2ＦｅＢ2、Ｂ4Ｃ等の脆性材料
が生成して鋼材料の結晶粒界に析出・偏在し、このため
に焼き入れ時に鋼材料に発生する熱応力が大きくなるた
めであると考えられている。
【０００７】しかも、ボロン鋼には、ごく表面の強度、
硬度および靱性は良好であるが、内部の上記諸特性は充
分ではないという不具合がある。すなわち、鋼材料をホ
ウ化する際にＢが上記したような遊離元素と早期に反応
してしまうので、Ｂを内部深くまで浸透（拡散）させる
ことが困難であるからである。
硬度および靱性は良好であるが、内部の上記諸特性は充
分ではないという不具合がある。すなわち、鋼材料をホ
ウ化する際にＢが上記したような遊離元素と早期に反応
してしまうので、Ｂを内部深くまで浸透（拡散）させる
ことが困難であるからである。
【０００８】また、浸炭や窒化を行っても、ＣまたはＮ
の表面からの拡散距離は通常０．１ｍｍ程度、最大でも
０．２５ｍｍをやや超える程度である。すなわち、浸炭
または窒化では、鋼材料の表面のごく近傍を硬化するこ
とはできるが、表面からの距離が０．３ｍｍを超える内
部を硬化することは著しく困難である。しかも、この場
合、鋼材料の靱性が浸炭または窒化を行う前に比して低
下してしまうという不具合がある。
の表面からの拡散距離は通常０．１ｍｍ程度、最大でも
０．２５ｍｍをやや超える程度である。すなわち、浸炭
または窒化では、鋼材料の表面のごく近傍を硬化するこ
とはできるが、表面からの距離が０．３ｍｍを超える内
部を硬化することは著しく困難である。しかも、この場
合、鋼材料の靱性が浸炭または窒化を行う前に比して低
下してしまうという不具合がある。
【０００９】上記各種処理とは別に、特開昭５３−１４
２９３３号公報には、まず鋼材料を窒化処理し、その
後、ホウ化処理する表面処理方法が提案されている。こ
のような表面処理方法によれば、ホウ化処理の際、窒化
処理を施さない場合に比して鋼材料の加熱温度を低くす
ることができ、したがって、ひずみのない製品を得るこ
とができるとされている。
２９３３号公報には、まず鋼材料を窒化処理し、その
後、ホウ化処理する表面処理方法が提案されている。こ
のような表面処理方法によれば、ホウ化処理の際、窒化
処理を施さない場合に比して鋼材料の加熱温度を低くす
ることができ、したがって、ひずみのない製品を得るこ
とができるとされている。
【００１０】しかしながら、同号公報に記載されている
ように、この表面処理方法においては、Ｆｅ−Ｂ−Ｎ系
化合物が鋼材料のごく表面に形成されるのみである。す
なわち、ＢまたはＮが内部まで浸透しないので、鋼材料
の諸特性を内部まで向上させることは困難である。
ように、この表面処理方法においては、Ｆｅ−Ｂ−Ｎ系
化合物が鋼材料のごく表面に形成されるのみである。す
なわち、ＢまたはＮが内部まで浸透しないので、鋼材料
の諸特性を内部まで向上させることは困難である。
【００１１】本発明は上記した問題を解決するためにな
されたもので、強度、硬度および靱性に優れ、しかも、
加熱に際して割れが生じ難く、このために高い歩留まり
で製品を得ることが可能な鋼材料を提供することを目的
とする。
されたもので、強度、硬度および靱性に優れ、しかも、
加熱に際して割れが生じ難く、このために高い歩留まり
で製品を得ることが可能な鋼材料を提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、重量割合で７〜３０ｐｐｍのＢと１０
〜７０ｐｐｍのＮとを含有することを特徴とする。
めに、本発明は、重量割合で７〜３０ｐｐｍのＢと１０
〜７０ｐｐｍのＮとを含有することを特徴とする。
【００１３】Ｂをこのような割合で含有する鋼材料は、
Ｂを含有していない鋼材料に比して強度、硬度および靱
性に優れる。また、Ｎをこのような割合で含有する場
合、Ｂと鋼材料中に不純物として存在する遊離元素とが
互いに反応することが著しく抑制される。すなわち、上
記したような脆性材料が鋼材料中に生成することが抑制
されるので、該鋼材料に割れが発生することを抑制する
ことができる。したがって、歩留まりも向上する。
Ｂを含有していない鋼材料に比して強度、硬度および靱
性に優れる。また、Ｎをこのような割合で含有する場
合、Ｂと鋼材料中に不純物として存在する遊離元素とが
互いに反応することが著しく抑制される。すなわち、上
記したような脆性材料が鋼材料中に生成することが抑制
されるので、該鋼材料に割れが発生することを抑制する
ことができる。したがって、歩留まりも向上する。
【００１４】鋼材料中におけるＢとＮは、六方晶ＢＮ
（ｈ−ＢＮ）または正方晶ＢＮ（ｃ−ＢＮ）、さらには
ＦｅおよびＣとともに結合してＦｅ−Ｃ−Ｂ−Ｎ系ホウ
窒化物の状態で存在していてもよいが、最も優れた強
度、硬度および靱性が得られるということから、Ｆｅに
固溶されたＦｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅおよびＣ
に固溶されたＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体の状態で存在
することが好ましい。しかも、この場合、鋼材料を構成
する組織の変化が緩やかとなるので、該鋼材料を加熱し
た際に発生する熱応力が小さくなる。このため、割れが
発生することが一層抑制されるようになる。
（ｈ−ＢＮ）または正方晶ＢＮ（ｃ−ＢＮ）、さらには
ＦｅおよびＣとともに結合してＦｅ−Ｃ−Ｂ−Ｎ系ホウ
窒化物の状態で存在していてもよいが、最も優れた強
度、硬度および靱性が得られるということから、Ｆｅに
固溶されたＦｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅおよびＣ
に固溶されたＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体の状態で存在
することが好ましい。しかも、この場合、鋼材料を構成
する組織の変化が緩やかとなるので、該鋼材料を加熱し
た際に発生する熱応力が小さくなる。このため、割れが
発生することが一層抑制されるようになる。
【００１５】なお、ＢおよびＮが固溶する組織の代表的
なものとしては、フェライト、オーステナイト、ベイナ
イト（オーステナイトの冷却変態生成物）等が例示され
る。また、Ｆｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，
Ｂ，Ｎ）系固溶体中には、鋼材料に微量に含まれるＳｉ
やＭｎ、Ｐ、Ｓ等がさらに固溶されていてもよい。
なものとしては、フェライト、オーステナイト、ベイナ
イト（オーステナイトの冷却変態生成物）等が例示され
る。また、Ｆｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，
Ｂ，Ｎ）系固溶体中には、鋼材料に微量に含まれるＳｉ
やＭｎ、Ｐ、Ｓ等がさらに固溶されていてもよい。
【００１６】ＢおよびＮをＦｅ組織中に固溶させる場
合、当該鋼材料の内部深く、具体的には、表面から０．
３ｍｍを超える内部までこれらＢおよびＮを拡散させる
ことができる。すなわち、ボロン鋼におけるＢの拡散距
離や、窒化によるＮの拡散距離が通常０．１ｍｍ、最大
で０．２５ｍｍをやや超える程度であるのに比して、Ｂ
およびＮを著しく大きな距離で拡散させることができ
る。
合、当該鋼材料の内部深く、具体的には、表面から０．
３ｍｍを超える内部までこれらＢおよびＮを拡散させる
ことができる。すなわち、ボロン鋼におけるＢの拡散距
離や、窒化によるＮの拡散距離が通常０．１ｍｍ、最大
で０．２５ｍｍをやや超える程度であるのに比して、Ｂ
およびＮを著しく大きな距離で拡散させることができ
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る鋼材料につき
好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に
説明する。
好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に
説明する。
【００１８】本実施の形態に係る鋼材料は、フェライ
ト、オーステナイト、ベイナイト等に固溶してＦｅ
（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体
の状態で存在するＢとＮとを含有する。
ト、オーステナイト、ベイナイト等に固溶してＦｅ
（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体
の状態で存在するＢとＮとを含有する。
【００１９】Ｂは、ボロン鋼における場合と同様に、鋼
材料の強度、硬度および靱性を向上させる成分である。
そして、Ｂの割合は７〜３０ｐｐｍに設定される。７ｐ
ｐｍ未満では上記の諸特性を向上させる効果に乏しく、
また、３０ｐｐｍを超えると鋼材料の靱性が低下してし
まう。Ｂのより好ましい割合は、１０〜２０ｐｐｍであ
る。
材料の強度、硬度および靱性を向上させる成分である。
そして、Ｂの割合は７〜３０ｐｐｍに設定される。７ｐ
ｐｍ未満では上記の諸特性を向上させる効果に乏しく、
また、３０ｐｐｍを超えると鋼材料の靱性が低下してし
まう。Ｂのより好ましい割合は、１０〜２０ｐｐｍであ
る。
【００２０】Ｎは、鋼材料中に不純物として遊離状態で
含有されたＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｏ等とＢとの反応を抑
制する成分である。すなわち、Ｎが存在する場合、Ｂと
これらの遊離元素とが互いに反応することが著しく抑制
され、このため、ＦｅＢ、Ｆｅ2Ｂ、Ｆｅ5ＳｉＢ2、Ｎ
ｉ4Ｂ3、ＭｏＦｅＢ4、Ｍｏ2ＦｅＢ2、Ｂ4Ｃ等の脆性材
料が生成することが著しく抑制される。したがって、本
実施の形態に係る鋼材料では、焼き入れをはじめとする
加熱時に発生する熱応力が一般的なボロン鋼に比して著
しく小さくなり、結局、割れが発生し難いものとなる。
含有されたＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｏ等とＢとの反応を抑
制する成分である。すなわち、Ｎが存在する場合、Ｂと
これらの遊離元素とが互いに反応することが著しく抑制
され、このため、ＦｅＢ、Ｆｅ2Ｂ、Ｆｅ5ＳｉＢ2、Ｎ
ｉ4Ｂ3、ＭｏＦｅＢ4、Ｍｏ2ＦｅＢ2、Ｂ4Ｃ等の脆性材
料が生成することが著しく抑制される。したがって、本
実施の形態に係る鋼材料では、焼き入れをはじめとする
加熱時に発生する熱応力が一般的なボロン鋼に比して著
しく小さくなり、結局、割れが発生し難いものとなる。
【００２１】Ｎの割合は、１０〜７０ｐｐｍに設定され
る。１０ｐｐｍ未満では鋼材料の割れの発生を抑制する
効果に乏しい。一方、７０ｐｐｍを超えると、鋼材料の
硬度が低下してしまうからである。
る。１０ｐｐｍ未満では鋼材料の割れの発生を抑制する
効果に乏しい。一方、７０ｐｐｍを超えると、鋼材料の
硬度が低下してしまうからである。
【００２２】鋼材料中におけるＢとＮは、上記したよう
に、Ｆｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）
系固溶体の状態で存在する。この場合、鋼材料は、Ｂと
Ｎがｈ−ＢＮまたはｃ−ＢＮの状態で存在する鋼材料に
比して優れた強度、硬度および靱性を示す。
に、Ｆｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）
系固溶体の状態で存在する。この場合、鋼材料は、Ｂと
Ｎがｈ−ＢＮまたはｃ−ＢＮの状態で存在する鋼材料に
比して優れた強度、硬度および靱性を示す。
【００２３】しかも、この場合、該ＢおよびＮの拡散距
離が著しく大きくなる。すなわち、ＢとＮは、ボロン鋼
や窒化された鋼材料に比して内部深くまで浸透する。Ｎ
が共存することによって、Ｂが鋼材料中の遊離元素と反
応することが著しく抑制されるからである。具体的に
は、本実施の形態に係る鋼材料では、表面からの距離が
３０〜７０ｍｍを超える内部においてもＮとＢとが存在
することがある。
離が著しく大きくなる。すなわち、ＢとＮは、ボロン鋼
や窒化された鋼材料に比して内部深くまで浸透する。Ｎ
が共存することによって、Ｂが鋼材料中の遊離元素と反
応することが著しく抑制されるからである。具体的に
は、本実施の形態に係る鋼材料では、表面からの距離が
３０〜７０ｍｍを超える内部においてもＮとＢとが存在
することがある。
【００２４】さらに、この場合、該鋼材料を構成する組
織が該鋼材料の表面から内部にかけて緩やかに変化す
る。このため、該鋼材料を加熱する際に発生する熱応力
が著しく小さくなるので、割れが著しく発生し難くな
る。
織が該鋼材料の表面から内部にかけて緩やかに変化す
る。このため、該鋼材料を加熱する際に発生する熱応力
が著しく小さくなるので、割れが著しく発生し難くな
る。
【００２５】このように、本実施の形態に係る鋼材料に
おいては、内部深くまでＮとＢとが拡散している。この
ため、該鋼材料の内部においても優れた強度、硬度およ
び靱性を確保することができるとともに、割れが発生す
ることを著しく抑制することができる。
おいては、内部深くまでＮとＢとが拡散している。この
ため、該鋼材料の内部においても優れた強度、硬度およ
び靱性を確保することができるとともに、割れが発生す
ることを著しく抑制することができる。
【００２６】本実施の形態に係る鋼材料は、以下のよう
にして製造することができる。
にして製造することができる。
【００２７】上記した鋼材料の製造方法のフローチャー
トを図１に示す。この製造方法は、原料鋼をホウ素化合
物で被覆または囲繞する第１工程Ｓ１と、前記原料鋼を
加熱窒化処理する第２工程Ｓ２とを有する。
トを図１に示す。この製造方法は、原料鋼をホウ素化合
物で被覆または囲繞する第１工程Ｓ１と、前記原料鋼を
加熱窒化処理する第２工程Ｓ２とを有する。
【００２８】まず、第１工程Ｓ１において、原料鋼をホ
ウ素化合物で被覆または囲繞する。
ウ素化合物で被覆または囲繞する。
【００２９】具体的には、原料鋼をホウ素化合物で被覆
する場合、原料鋼の表面にホウ素化合物からなるコーテ
ィング膜を形成する。コーティング膜は、例えば、キシ
レンやトルエン、あるいはアセトン等の溶媒にｈ−ＢＮ
等のようなホウ素化合物が分散された溶液を原料鋼の表
面に噴霧した後、前記溶媒を揮散除去することにより容
易かつ簡便に形成することができる。または、化学的気
相成長（ＣＶＤ）法や物理的気相成長（ＰＶＤ）法等に
よりコーティング膜を形成するようにしてもよい。
する場合、原料鋼の表面にホウ素化合物からなるコーテ
ィング膜を形成する。コーティング膜は、例えば、キシ
レンやトルエン、あるいはアセトン等の溶媒にｈ−ＢＮ
等のようなホウ素化合物が分散された溶液を原料鋼の表
面に噴霧した後、前記溶媒を揮散除去することにより容
易かつ簡便に形成することができる。または、化学的気
相成長（ＣＶＤ）法や物理的気相成長（ＰＶＤ）法等に
よりコーティング膜を形成するようにしてもよい。
【００３０】また、原料鋼をホウ素化合物で囲繞する場
合、原料鋼を収容した坩堝内にＢ4Ｃ等のような粉末状
ホウ素化合物を充填すればよい。
合、原料鋼を収容した坩堝内にＢ4Ｃ等のような粉末状
ホウ素化合物を充填すればよい。
【００３１】次いで、第２工程Ｓ２において、前記コー
ティング膜が形成された原料鋼または粉末状ホウ素化合
物に囲繞された原料鋼を加熱窒化処理する。この処理に
より原料鋼が窒化されるとともに、ホウ素化合物からＢ
が拡散して原料鋼の表面から内部に指向して浸透する。
勿論、原料鋼を窒化したＮも原料鋼の表面から内部に指
向して浸透する。その結果、上記した鋼材料が得られる
に至る。
ティング膜が形成された原料鋼または粉末状ホウ素化合
物に囲繞された原料鋼を加熱窒化処理する。この処理に
より原料鋼が窒化されるとともに、ホウ素化合物からＢ
が拡散して原料鋼の表面から内部に指向して浸透する。
勿論、原料鋼を窒化したＮも原料鋼の表面から内部に指
向して浸透する。その結果、上記した鋼材料が得られる
に至る。
【００３２】原料鋼を窒化するための窒化ガスは、ＮＨ
3、Ｎ2およびＨ2の混合ガス、ＮＨ3、Ｎ2およびＡｒの
混合ガスのようにＮＨ3を含むガスであってもよいが、
Ｎ2のみであることが好ましい。原料鋼に拡散させるＮ
は上記したように重量割合で１０〜７０ｐｐｍと著しく
少ないので、活性が低いＮ2の方が原料鋼へのＮの拡散
量を容易に制御することができるからである。
3、Ｎ2およびＨ2の混合ガス、ＮＨ3、Ｎ2およびＡｒの
混合ガスのようにＮＨ3を含むガスであってもよいが、
Ｎ2のみであることが好ましい。原料鋼に拡散させるＮ
は上記したように重量割合で１０〜７０ｐｐｍと著しく
少ないので、活性が低いＮ2の方が原料鋼へのＮの拡散
量を容易に制御することができるからである。
【００３３】ここで、窒化ガスは、温度が１１００〜１
７５０Ｋの範囲内であるときに導入する。１１００Ｋ未
満では、Ｎがフェライトやオーステナイト、ベイナイト
等に容易に固溶されてしまうので、Ｎの重量割合が７０
ｐｐｍを超えるようになる。また、１７５０Ｋを超える
と、Ｂが原料鋼中のＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｏ等の遊離元
素と優先的に結合するので、上記したような脆性のホウ
化物が生成し、結局、割れが発生し易い鋼材料となって
しまう。なお、温度が上記範囲外の際には、Ａｒ等の不
活性窒化ガスを導入するようにすればよい。原料鋼の表
面にコーティング膜を形成した場合には、真空引きを行
うようにしてもよい。
７５０Ｋの範囲内であるときに導入する。１１００Ｋ未
満では、Ｎがフェライトやオーステナイト、ベイナイト
等に容易に固溶されてしまうので、Ｎの重量割合が７０
ｐｐｍを超えるようになる。また、１７５０Ｋを超える
と、Ｂが原料鋼中のＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｏ等の遊離元
素と優先的に結合するので、上記したような脆性のホウ
化物が生成し、結局、割れが発生し易い鋼材料となって
しまう。なお、温度が上記範囲外の際には、Ａｒ等の不
活性窒化ガスを導入するようにすればよい。原料鋼の表
面にコーティング膜を形成した場合には、真空引きを行
うようにしてもよい。
【００３４】また、第２工程Ｓ２での加熱手段は特に限
定されるものではないが、原料鋼を短時間で昇温するこ
とができ、このために鋼材料を効率よく製造することが
できるということから、高周波誘導加熱装置が特に好適
である。この場合、原料鋼を筒状体の内部に収容し、か
つ該筒状体の内部に窒化ガスを流通させた状態で原料鋼
の窒化を行うことが好ましい。これにより窒化ガスを原
料鋼に確実に接触させることができるので、高周波加熱
装置を使用する場合であっても原料鋼を効率よく窒化さ
せることができるからである。なお、筒状体としては、
例えば、石英または黒鉛製のものを使用することができ
る。
定されるものではないが、原料鋼を短時間で昇温するこ
とができ、このために鋼材料を効率よく製造することが
できるということから、高周波誘導加熱装置が特に好適
である。この場合、原料鋼を筒状体の内部に収容し、か
つ該筒状体の内部に窒化ガスを流通させた状態で原料鋼
の窒化を行うことが好ましい。これにより窒化ガスを原
料鋼に確実に接触させることができるので、高周波加熱
装置を使用する場合であっても原料鋼を効率よく窒化さ
せることができるからである。なお、筒状体としては、
例えば、石英または黒鉛製のものを使用することができ
る。
【００３５】処理時間は、原料鋼の肉厚や体積に応じて
設定されるが、加熱炉による加熱では概ね１０分〜２時
間、高周波誘導装置による加熱では概ね５秒〜５分とす
れば充分である。処理時間を長くし過ぎると、Ｂまたは
Ｎがそれぞれ３０ｐｐｍ、７０ｐｐｍを超えるようにな
るので注意を要する。
設定されるが、加熱炉による加熱では概ね１０分〜２時
間、高周波誘導装置による加熱では概ね５秒〜５分とす
れば充分である。処理時間を長くし過ぎると、Ｂまたは
Ｎがそれぞれ３０ｐｐｍ、７０ｐｐｍを超えるようにな
るので注意を要する。
【００３６】
【実施例】１．ＢおよびＮの効果 原料鋼として、５０ｍｍ×５０ｍｍ×１００ｍｍの直方
体のＳ５０Ｃ（ＪＩＳ規格）を用意した。キシレンにｈ
−ＢＮが分散された溶液をこの原料鋼の表面に噴霧し、
室温で放置して乾燥することによりｈ−ＢＮからなるコ
ーティング膜を形成した。
体のＳ５０Ｃ（ＪＩＳ規格）を用意した。キシレンにｈ
−ＢＮが分散された溶液をこの原料鋼の表面に噴霧し、
室温で放置して乾燥することによりｈ−ＢＮからなるコ
ーティング膜を形成した。
【００３７】次いで、この原料鋼を加熱炉内に入れ、１
０Ｋ／分で１６００Ｋまで昇温した後、１６００Ｋで３
０分保持して加熱窒化処理することにより、ＢおよびＮ
を含有する鋼材料を得た。これを実施例１とする。な
お、温度が１２００Ｋとなるまでは加熱炉内を真空引き
し、１２００Ｋに到達した直後からＮ2を導入した。
０Ｋ／分で１６００Ｋまで昇温した後、１６００Ｋで３
０分保持して加熱窒化処理することにより、ＢおよびＮ
を含有する鋼材料を得た。これを実施例１とする。な
お、温度が１２００Ｋとなるまでは加熱炉内を真空引き
し、１２００Ｋに到達した直後からＮ2を導入した。
【００３８】この実施例１の鋼材料におけるＢおよびＮ
の重量割合を吸光光度分析法にて定量分析したところ、
それぞれ、１７ｐｐｍ、２０ｐｐｍであった。
の重量割合を吸光光度分析法にて定量分析したところ、
それぞれ、１７ｐｐｍ、２０ｐｐｍであった。
【００３９】また、上記と同一寸法の原料鋼を用意し、
この原料鋼をＢ4Ｃの粉末が充填された坩堝内に圧入し
て該原料鋼をＢ4Ｃの粉末で囲繞した。
この原料鋼をＢ4Ｃの粉末が充填された坩堝内に圧入し
て該原料鋼をＢ4Ｃの粉末で囲繞した。
【００４０】この状態で原料鋼を坩堝ごと加熱炉内に入
れ、実施例１と同様の条件下で加熱窒化処理して鋼材料
を得た。これを実施例２とする。なお、実施例２の鋼材
料では、ＢおよびＮの各重量割合は１８ｐｐｍ、５０ｐ
ｐｍであった。
れ、実施例１と同様の条件下で加熱窒化処理して鋼材料
を得た。これを実施例２とする。なお、実施例２の鋼材
料では、ＢおよびＮの各重量割合は１８ｐｐｍ、５０ｐ
ｐｍであった。
【００４１】さらに、直径１０ｍｍ×長さ３０ｍｍの円
柱状の原料鋼に対して火炎焼き入れを行ったものを用意
した。これを比較例１とする。なお、比較例１の鋼材料
にはＢおよびＮは検出されなかった。
柱状の原料鋼に対して火炎焼き入れを行ったものを用意
した。これを比較例１とする。なお、比較例１の鋼材料
にはＢおよびＮは検出されなかった。
【００４２】これら実施例１、２および比較例１の各鋼
材料につきビッカース硬度を測定したところ、比較例１
の鋼材料の表面における値は６４０であった。これに対
し、実施例１、２の各鋼材料におけるビッカース硬度
は、図２に表すように、一側面から他側面に亘って比較
例１の表面に比して８０〜１００程度高い値を示した。
この結果から、ＢおよびＮを含有することにより鋼材料
の硬度が向上することが明らかである。また、実施例
１、２の各鋼材料の硬度が略均一であることから、これ
ら鋼材料においては、その表面から内部中央までＢおよ
びＮが拡散していることも諒解される。
材料につきビッカース硬度を測定したところ、比較例１
の鋼材料の表面における値は６４０であった。これに対
し、実施例１、２の各鋼材料におけるビッカース硬度
は、図２に表すように、一側面から他側面に亘って比較
例１の表面に比して８０〜１００程度高い値を示した。
この結果から、ＢおよびＮを含有することにより鋼材料
の硬度が向上することが明らかである。また、実施例
１、２の各鋼材料の硬度が略均一であることから、これ
ら鋼材料においては、その表面から内部中央までＢおよ
びＮが拡散していることも諒解される。
【００４３】次に、実施例１、２および比較例１から引
っ張り試験用の試験片と衝撃試験用の試験片とを切り出
し、各試験片につき引っ張り強度とシャルピー衝撃値を
測定した。結果を図３に示す。なお、シャルピー衝撃値
が高いほど靱性が高いことを表す。この図３から、比較
例１の鋼材料に比して実施例１、２の各鋼材料が引っ張
り強度および靱性に優れるものであることが分かる。
っ張り試験用の試験片と衝撃試験用の試験片とを切り出
し、各試験片につき引っ張り強度とシャルピー衝撃値を
測定した。結果を図３に示す。なお、シャルピー衝撃値
が高いほど靱性が高いことを表す。この図３から、比較
例１の鋼材料に比して実施例１、２の各鋼材料が引っ張
り強度および靱性に優れるものであることが分かる。
【００４４】以上の結果から、ＢおよびＮを含有させる
ことにより鋼材料の硬度、強度および靱性を向上させる
ことができることが明らかである。
ことにより鋼材料の硬度、強度および靱性を向上させる
ことができることが明らかである。
【００４５】これらとは別に、原料鋼としてＳＣＭ４３
０（ＪＩＳ規格）を選定したことを除いては実施例１に
準拠して鋼材料を得た。これを実施例３とする。
０（ＪＩＳ規格）を選定したことを除いては実施例１に
準拠して鋼材料を得た。これを実施例３とする。
【００４６】また、真空引きを行いながら１０Ｋ／分の
昇温速度で１２００Ｋまで昇温した後に１２００Ｋで３
０分間保持し、さらに１５００Ｋに到達した時点でＮ2
ガスを導入して１６５０Ｋで３０分間保持したことを除
いては実施例３に準拠して鋼材料を得た。これを実施例
４とする。
昇温速度で１２００Ｋまで昇温した後に１２００Ｋで３
０分間保持し、さらに１５００Ｋに到達した時点でＮ2
ガスを導入して１６５０Ｋで３０分間保持したことを除
いては実施例３に準拠して鋼材料を得た。これを実施例
４とする。
【００４７】さらに、１０００ｃｍ3の水を溶媒とし、
この中に１１５ｇのＫＣｌ、２０ｇのＢａＣｌ2、７．
５ｇのＮａＦ、１ｇのＢ2Ｏ3、５ｇのフェロボロンが溶
解されたソルト浴に実施例３、４と同一寸法のＳＣＭ４
３０を２時間浸漬することにより該ＳＣＭ４３０をホウ
化した。これを比較例２とする。
この中に１１５ｇのＫＣｌ、２０ｇのＢａＣｌ2、７．
５ｇのＮａＦ、１ｇのＢ2Ｏ3、５ｇのフェロボロンが溶
解されたソルト浴に実施例３、４と同一寸法のＳＣＭ４
３０を２時間浸漬することにより該ＳＣＭ４３０をホウ
化した。これを比較例２とする。
【００４８】なお、以上の実施例３、４および比較例２
の各鋼材料におけるＢの重量割合を定量分析したとこ
ろ、それぞれ、１９ｐｐｍ、２１ｐｐｍ、２ｐｐｍであ
った。
の各鋼材料におけるＢの重量割合を定量分析したとこ
ろ、それぞれ、１９ｐｐｍ、２１ｐｐｍ、２ｐｐｍであ
った。
【００４９】そして、これら実施例３、４および比較例
２の各鋼材料につき、表面から内部に指向してビッカー
ス硬度を測定した。表面からの距離とビッカース硬度と
の関係を図４に併せて示す。この図４から、比較例２の
鋼材料では０．０５ｍｍを超える深度ではビッカース硬
度が激減しているのに対し、実施例３、４の各鋼材料で
は、０．３ｍｍを超える深度でも硬度に優れていること
が明らかである。また、この結果からも、実施例３、４
の各鋼材料では比較例２の鋼材料に比して内部にまでＢ
が拡散していることが諒解される。
２の各鋼材料につき、表面から内部に指向してビッカー
ス硬度を測定した。表面からの距離とビッカース硬度と
の関係を図４に併せて示す。この図４から、比較例２の
鋼材料では０．０５ｍｍを超える深度ではビッカース硬
度が激減しているのに対し、実施例３、４の各鋼材料で
は、０．３ｍｍを超える深度でも硬度に優れていること
が明らかである。また、この結果からも、実施例３、４
の各鋼材料では比較例２の鋼材料に比して内部にまでＢ
が拡散していることが諒解される。
【００５０】２．加熱窒化処理時間と鋼材料の諸特性と
の関係 原料鋼としてＳＫＳ６３（ＪＩＳ規格）を選定し、長さ
は一定として底面積を変化させた直方体を種々作製し
た。そして、１４００Ｋに到達した時点でＮ2ガスを導
入し、保持時間を種々変化させたことを除いては実施例
１に準拠して各直方体にＢおよびＮを固溶させ、鋼材料
を得た。このうち、底面の寸法が４０ｍｍ×４０ｍｍ以
上の各鋼材料から引っ張り試験用の試験片と破壊靱性値
（ＫIC）測定用の試験片とを切り出し、各試験片につき
引っ張り強度およびＫICを求めた。さらに、各鋼材料に
おける表面のロックウェル硬度（Ｃスケール、ＨRC）を
測定した。これらの測定結果を加熱窒化処理における保
持時間および含有するＢの重量割合とともに図５および
図６に示す。
の関係 原料鋼としてＳＫＳ６３（ＪＩＳ規格）を選定し、長さ
は一定として底面積を変化させた直方体を種々作製し
た。そして、１４００Ｋに到達した時点でＮ2ガスを導
入し、保持時間を種々変化させたことを除いては実施例
１に準拠して各直方体にＢおよびＮを固溶させ、鋼材料
を得た。このうち、底面の寸法が４０ｍｍ×４０ｍｍ以
上の各鋼材料から引っ張り試験用の試験片と破壊靱性値
（ＫIC）測定用の試験片とを切り出し、各試験片につき
引っ張り強度およびＫICを求めた。さらに、各鋼材料に
おける表面のロックウェル硬度（Ｃスケール、ＨRC）を
測定した。これらの測定結果を加熱窒化処理における保
持時間および含有するＢの重量割合とともに図５および
図６に示す。
【００５１】これら図５、図６から、処理時間を設定す
ることによって鋼材料の諸特性を制御することができる
ことが分かる。
ることによって鋼材料の諸特性を制御することができる
ことが分かる。
【００５２】３．割れの抑制について 図７に示す直径５０ｍｍ×長さ２００ｍｍの円柱状のＳ
ＣＭ４２０（ＪＩＳ規格）を原料鋼１０として用意し
た。キシレンにｈ−ＢＮが分散された溶液をこの原料鋼
１０の表面に噴霧し、室温で放置して乾燥することによ
りｈ−ＢＮからなるコーティング膜（図示せず）を形成
した。そして、この原料鋼１０の略中央部に、該原料鋼
１０の軸方向に直交する直径８ｍｍの貫通孔１２を設け
た。
ＣＭ４２０（ＪＩＳ規格）を原料鋼１０として用意し
た。キシレンにｈ−ＢＮが分散された溶液をこの原料鋼
１０の表面に噴霧し、室温で放置して乾燥することによ
りｈ−ＢＮからなるコーティング膜（図示せず）を形成
した。そして、この原料鋼１０の略中央部に、該原料鋼
１０の軸方向に直交する直径８ｍｍの貫通孔１２を設け
た。
【００５３】次いで、一端部の近傍に複数個の孔部１４
が設けられた半ピース１６ａ、１６ｂをこの原料鋼１０
に装着することにより、図８に示すように、円筒状部材
１８を構成した。そして、孔部１４を介してＮ2ガスを
流通させ、かつ円筒状部材１８を３０ｒｐｍの回転速度
で回転させながら、４８０Ｖ、４８ｋＷ、周波数１９ｋ
Ｈｚの条件下で、高周波加熱装置によって原料鋼１０を
加熱して鋼材料を作製した。加熱時間は１０秒とした。
これを実施例５とする。
が設けられた半ピース１６ａ、１６ｂをこの原料鋼１０
に装着することにより、図８に示すように、円筒状部材
１８を構成した。そして、孔部１４を介してＮ2ガスを
流通させ、かつ円筒状部材１８を３０ｒｐｍの回転速度
で回転させながら、４８０Ｖ、４８ｋＷ、周波数１９ｋ
Ｈｚの条件下で、高周波加熱装置によって原料鋼１０を
加熱して鋼材料を作製した。加熱時間は１０秒とした。
これを実施例５とする。
【００５４】また、加熱時間を１５秒または３０秒とし
たことを除いては実施例５に準拠して鋼材料を得た。こ
れらをそれぞれ実施例６、７とする。なお、実施例７に
おいて、原料鋼１０および鋼材料につき定量分析を行っ
たところ、ＢおよびＮは、原料鋼１０では検出されず、
一方、鋼材料では、それぞれ、１７ｐｐｍ、５０ｐｐｍ
であった。
たことを除いては実施例５に準拠して鋼材料を得た。こ
れらをそれぞれ実施例６、７とする。なお、実施例７に
おいて、原料鋼１０および鋼材料につき定量分析を行っ
たところ、ＢおよびＮは、原料鋼１０では検出されず、
一方、鋼材料では、それぞれ、１７ｐｐｍ、５０ｐｐｍ
であった。
【００５５】比較のため、原料鋼１０に対してコーティ
ング膜を形成することなく高周波加熱装置にて焼き入れ
を行った。この場合、原料鋼１０を大気中で３０ｒｐｍ
の回転速度で回転させながら、４６０Ｖ、４５ｋＷ、周
波数１９ｋＨｚの条件下で８秒間加熱した。これを比較
例３とする。
ング膜を形成することなく高周波加熱装置にて焼き入れ
を行った。この場合、原料鋼１０を大気中で３０ｒｐｍ
の回転速度で回転させながら、４６０Ｖ、４５ｋＷ、周
波数１９ｋＨｚの条件下で８秒間加熱した。これを比較
例３とする。
【００５６】これら実施例５〜７および比較例３の各鋼
材料につき割れの発生を調査したところ、比較例３で
は、１０本の試料のうち６本に貫通孔１２の周囲に割れ
が発生していることが確認された、一方、実施例５〜７
では、合計４０本の試料の全てにおいて、割れが発生し
ていることは認められなかった。
材料につき割れの発生を調査したところ、比較例３で
は、１０本の試料のうち６本に貫通孔１２の周囲に割れ
が発生していることが確認された、一方、実施例５〜７
では、合計４０本の試料の全てにおいて、割れが発生し
ていることは認められなかった。
【００５７】次に、これら実施例５〜７および比較例３
の各鋼材料につき、表面から内部に亘ってビッカース硬
度を測定した。表面からの距離とビッカース硬度との関
係を図９に示す。
の各鋼材料につき、表面から内部に亘ってビッカース硬
度を測定した。表面からの距離とビッカース硬度との関
係を図９に示す。
【００５８】この図９から、比較例３では、表面からの
距離が２ｍｍ以上となると硬度が急激に低下すること、
これに対し、実施例５〜７では、硬度は緩やかに減少し
ていることが分かる。このことから、比較例３の鋼材料
では組織が急激に変化し、一方、実施例５〜７の各鋼材
料では組織の変化が緩やかであることが諒解される。こ
のような組織を有する実施例５〜７の鋼材料では、比較
例３の鋼材料に比して加熱時に発生する熱応力が著しく
小さくなる。実施例５〜７において、割れが発生しない
理由はこのためであると考えられる。
距離が２ｍｍ以上となると硬度が急激に低下すること、
これに対し、実施例５〜７では、硬度は緩やかに減少し
ていることが分かる。このことから、比較例３の鋼材料
では組織が急激に変化し、一方、実施例５〜７の各鋼材
料では組織の変化が緩やかであることが諒解される。こ
のような組織を有する実施例５〜７の鋼材料では、比較
例３の鋼材料に比して加熱時に発生する熱応力が著しく
小さくなる。実施例５〜７において、割れが発生しない
理由はこのためであると考えられる。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る鋼材
料によれば、ＢとＮとを所定の割合で含有している。こ
のため、Ｂの作用によって優れた強度、硬度および靱性
を示すとともに、Ｎの作用によって脆性材料が鋼材料中
に生成することが抑制されるので加熱に際して割れが発
生し難い鋼材料とすることができるという効果が達成さ
れる。このため、この鋼材料に対して加工を施して製品
を得る際の歩留まりが向上する。
料によれば、ＢとＮとを所定の割合で含有している。こ
のため、Ｂの作用によって優れた強度、硬度および靱性
を示すとともに、Ｎの作用によって脆性材料が鋼材料中
に生成することが抑制されるので加熱に際して割れが発
生し難い鋼材料とすることができるという効果が達成さ
れる。このため、この鋼材料に対して加工を施して製品
を得る際の歩留まりが向上する。
【００６０】特に、ＢとＮが鋼材料の金属組織中に固溶
されてＦｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，
Ｎ）系固溶体の状態で存在する場合、該鋼材料を構成す
る組織は、該鋼材料の表面から内部にかけて緩やかに変
化する。このため、該鋼材料を加熱した際に発生する熱
応力が小さくなるので、該鋼材料に割れが発生すること
が一層抑制されるようになる。
されてＦｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，
Ｎ）系固溶体の状態で存在する場合、該鋼材料を構成す
る組織は、該鋼材料の表面から内部にかけて緩やかに変
化する。このため、該鋼材料を加熱した際に発生する熱
応力が小さくなるので、該鋼材料に割れが発生すること
が一層抑制されるようになる。
【図１】鋼材料の製造方法のフローチャートである。
【図２】実施例１、２の各鋼材料の一側面から他側面に
亘るビッカース硬度を示す図表である。
亘るビッカース硬度を示す図表である。
【図３】実施例１、２および比較例１の各鋼材料から得
られた試験片の引っ張り強度とシャルピー衝撃値を示す
図表である。
られた試験片の引っ張り強度とシャルピー衝撃値を示す
図表である。
【図４】実施例３、４および比較例２の各鋼材料におけ
る表面からの距離とビッカース硬度との関係を示すグラ
フである。
る表面からの距離とビッカース硬度との関係を示すグラ
フである。
【図５】各鋼材料における加熱窒化処理時間と、Ｂの重
量割合、表面のロックウェル硬度（Ｃスケール）、引っ
張り強度および破壊靱性値との関係を示す図表である。
量割合、表面のロックウェル硬度（Ｃスケール）、引っ
張り強度および破壊靱性値との関係を示す図表である。
【図６】各鋼材料における加熱窒化処理時間と、Ｂの重
量割合、表面のロックウェル硬度（Ｃスケール）、引っ
張り強度および破壊靱性値との関係を示す図表である。
量割合、表面のロックウェル硬度（Ｃスケール）、引っ
張り強度および破壊靱性値との関係を示す図表である。
【図７】原料鋼と該原料鋼に装着する円筒状部材を構成
する半ピースの概略全体構成説明図である。
する半ピースの概略全体構成説明図である。
【図８】図７の原料鋼に円筒状部材を装着した状態を示
す概略全体構成説明図である。
す概略全体構成説明図である。
【図９】実施例５〜７および比較例３の各鋼材料におけ
る表面からの距離とビッカース硬度との関係を示すグラ
フである。
る表面からの距離とビッカース硬度との関係を示すグラ
フである。
１０…原料鋼 １２…貫通孔 １４…孔部 １６ａ、１６ｂ…半
ピース １８…円筒状部材
ピース １８…円筒状部材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年３月２６日（２００２．３．２
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ２１Ｄ 1/06 Ｃ２１Ｄ 1/06 Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】重量割合で７〜３０ｐｐｍのＢと１０〜７
０ｐｐｍのＮとを含有することを特徴とする鋼材料。 - 【請求項２】請求項１記載の鋼材料において、ＢとＮ
は、当該鋼材料を構成する構成元素であるＦｅとともに
Ｆｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固
溶体を形成した状態で含有されていることを特徴とする
鋼材料。 - 【請求項３】請求項２記載の鋼材料において、当該鋼材
料における表面から内部へのＢおよびＮの拡散距離が
０．３ｍｍを超えていることを特徴とする鋼材料。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP2001080313A JP3745971B2 (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | 鋼材料 |
| US10/472,468 US7622009B2 (en) | 2001-03-21 | 2002-03-20 | Steel material |
| EP02707115A EP1371744A4 (en) | 2001-03-21 | 2002-03-20 | STEEL MATERIAL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| CNB028069412A CN1317418C (zh) | 2001-03-21 | 2002-03-20 | 钢材料及其制备方法 |
| PCT/JP2002/002653 WO2002075013A1 (fr) | 2001-03-21 | 2002-03-20 | Materiau en acier et procede de fabrication correspondant |
| CA002441276A CA2441276C (en) | 2001-03-21 | 2002-03-20 | Steel material and method for preparation thereof |
| US11/508,316 US7655100B2 (en) | 2001-03-21 | 2006-08-23 | Method for preparation of steel material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001080313A JP3745971B2 (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | 鋼材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=18936613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001080313A Expired - Lifetime JP3745971B2 (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | 鋼材料 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7622009B2 (ja) |
| JP (1) | JP3745971B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023234389A1 (ja) * | 2022-06-02 | 2023-12-07 | 兼房株式会社 | 木材切削用刃物及びその再研磨方法 |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| US8425691B2 (en) | 2010-07-21 | 2013-04-23 | Kenneth H. Moyer | Stainless steel carburization process |
| US8182617B2 (en) | 2010-10-04 | 2012-05-22 | Moyer Kenneth A | Nitrogen alloyed stainless steel and process |
Family Cites Families (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3146616A (en) * | 1958-11-24 | 1964-09-01 | Phillips Petroleum Co | Thermal chromatography temperature gradient |
| GB1318887A (en) | 1969-10-31 | 1973-05-31 | Lucas Industries Ltd | Method of manufacturing high strength extruded steel components |
| JPS49105712A (ja) | 1973-02-14 | 1974-10-07 | ||
| US4011107A (en) * | 1974-06-17 | 1977-03-08 | Howmet Corporation | Boron diffusion coating process |
| JPS592741B2 (ja) | 1976-05-31 | 1984-01-20 | 東芝機械株式会社 | 浸硼窒化法 |
| JPS53142933A (en) | 1977-05-20 | 1978-12-13 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Borating treatment method of steel material |
| US4177091A (en) * | 1978-08-16 | 1979-12-04 | General Electric Company | Method of producing silicon-iron sheet material, and product |
| JPS55161063A (en) | 1979-05-31 | 1980-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | Boron layer forming treatment |
| US4297387A (en) * | 1980-06-04 | 1981-10-27 | Battelle Development Corporation | Cubic boron nitride preparation |
| US4375377A (en) * | 1981-02-25 | 1983-03-01 | Sumitomo Metal Industries, Limited | Steels which are useful in fabricating pressure vessels |
| JPS5839775A (ja) | 1981-09-02 | 1983-03-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高圧燃料噴射管の表面硬化方法および装置 |
| DE3322957C2 (de) * | 1983-06-25 | 1985-05-15 | Hauni-Werke Körber & Co KG, 2050 Hamburg | Verfahren zum Härten der Oberfläche von Gegenständen aus Eisenwerkstoff |
| JP2661650B2 (ja) | 1988-07-22 | 1997-10-08 | 大豊工業株式会社 | 浸ほう素処理摺動材料 |
| EP0421087B1 (en) | 1989-08-09 | 1994-11-30 | KABUSHIKI KAISHA KOBE SEIKO SHO also known as Kobe Steel Ltd. | Method of manufacturing a steel sheet |
| JPH04128313A (ja) | 1990-09-20 | 1992-04-28 | Nkk Corp | 真空機器および真空機器用鋼材の製造方法 |
| WO1995001462A1 (fr) * | 1993-06-30 | 1995-01-12 | Nkk Corporation | Tole d'acier ayant une excellente aptitude au moulage-pressage et etant revetue d'un alliage de fer et de zinc allies par immersion a chaud, et son procede de fabrication |
| JP2588120B2 (ja) | 1993-09-14 | 1997-03-05 | 株式会社ユーシン精機 | 樹脂成形品取出装置の故障診断方法 |
| JP2979987B2 (ja) | 1994-12-20 | 1999-11-22 | 住友金属工業株式会社 | 軟窒化用鋼 |
| JP3069256B2 (ja) | 1995-01-12 | 2000-07-24 | 住友金属工業株式会社 | 靭性に優れた窒化用鋼 |
| JP3464356B2 (ja) * | 1996-11-21 | 2003-11-10 | エヌケーケー条鋼株式会社 | 耐疲労性に優れたボロン鋼歯車およびその製造方法 |
| JP3546284B2 (ja) | 1997-06-27 | 2004-07-21 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 窒化用鋼および機械構造部品の製造方法 |
| US5900077A (en) * | 1997-12-15 | 1999-05-04 | Caterpillar Inc. | Hardness, strength, and fracture toughness steel |
| JP3599556B2 (ja) | 1998-02-16 | 2004-12-08 | 株式会社神戸製鋼所 | 母材および大入熱溶接熱影響部の靱性に優れた高張力鋼板およびその製造方法 |
| JP2000063935A (ja) | 1998-08-20 | 2000-02-29 | Mitsubishi Seiko Muroran Tokushuko Kk | 窒化部品の製造方法 |
| JP3915284B2 (ja) | 1998-11-20 | 2007-05-16 | 住友金属工業株式会社 | 非調質窒化鍛造部品およびその製造方法 |
| JP4269443B2 (ja) | 1998-12-24 | 2009-05-27 | マツダ株式会社 | 摺動部材の表面処理方法及び該方法を用いた摺動部材の表面平滑化方法 |
| JP3737300B2 (ja) | 1999-02-01 | 2006-01-18 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接性の優れた非調質型低降伏比高張力鋼板 |
| JP2000282170A (ja) | 2000-01-01 | 2000-10-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐粗粒化肌焼鋼および強度と靱性に優れた表面硬化部品並びにその製造方法 |
-
2001
- 2001-03-21 JP JP2001080313A patent/JP3745971B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-03-20 US US10/472,468 patent/US7622009B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023234389A1 (ja) * | 2022-06-02 | 2023-12-07 | 兼房株式会社 | 木材切削用刃物及びその再研磨方法 |
Also Published As
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