JP2002348636A - 浸炭用鋼 - Google Patents
浸炭用鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 準高温から高温（１００〜３００℃程度）の
温度域で、かつ水素が発生する環境下で使用されても高
い面疲労強度を維持することができる動力伝達部品など
の用途に適した浸炭用鋼を提供すること。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．１５〜０．４０％、
Ｓｉ：０．５０超〜１．５０％、Ｍｎ：０．２０〜１．
５０％、Ｎｉ：０．４０〜４．５０％、Ｃｒ：１．５０
〜３．０％およびＭｏ：０．５０〜２．０％を含有し、
更にＶ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．
２０％、Ｎｂ：０．０３〜０．１５％、Ａｌ：０．０１
〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％
のうちの１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物からなる動力伝達部品などの用途に適
した浸炭用鋼。
温度域で、かつ水素が発生する環境下で使用されても高
い面疲労強度を維持することができる動力伝達部品など
の用途に適した浸炭用鋼を提供すること。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．１５〜０．４０％、
Ｓｉ：０．５０超〜１．５０％、Ｍｎ：０．２０〜１．
５０％、Ｎｉ：０．４０〜４．５０％、Ｃｒ：１．５０
〜３．０％およびＭｏ：０．５０〜２．０％を含有し、
更にＶ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．
２０％、Ｎｂ：０．０３〜０．１５％、Ａｌ：０．０１
〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％
のうちの１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物からなる動力伝達部品などの用途に適
した浸炭用鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い面疲労強度な
どを必要とする動力伝達部品などの製造に適した浸炭用
鋼、詳細には、歯車、ベアリング転動体などの準高温〜
高温で、かつ水素発生の環境下において使用され、高い
面疲労強度を必要とする動力伝達部品の製造に適した浸
炭用鋼に関する。
どを必要とする動力伝達部品などの製造に適した浸炭用
鋼、詳細には、歯車、ベアリング転動体などの準高温〜
高温で、かつ水素発生の環境下において使用され、高い
面疲労強度を必要とする動力伝達部品の製造に適した浸
炭用鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】歯車、ベアリング転動体のような動力伝
達部品は、高い面圧強度が要求されているため、浸炭あ
るいは浸炭窒化により表面硬化されているが、小型・軽
量化が求められており、そのため接触面圧の増加を招
き、部品の表面温度が準高温から高温（１００〜３００
℃程度）にまで上昇し、面疲労強度が劣化するという問
題が生じている。また、近年、トロイダルＣＶＴ（無断
変速機）などの新機構の動力伝達部品がトラクション油
中で使用されるようになってきた。この油中で動力伝達
部品を使用すると、温度が上昇して上記油成分の分解が
促進されることがあり、分解した水素の一部が部品に侵
入して面疲労強度を劣化させ、脆化型剥離が発生しやす
くなることも懸念されている。
達部品は、高い面圧強度が要求されているため、浸炭あ
るいは浸炭窒化により表面硬化されているが、小型・軽
量化が求められており、そのため接触面圧の増加を招
き、部品の表面温度が準高温から高温（１００〜３００
℃程度）にまで上昇し、面疲労強度が劣化するという問
題が生じている。また、近年、トロイダルＣＶＴ（無断
変速機）などの新機構の動力伝達部品がトラクション油
中で使用されるようになってきた。この油中で動力伝達
部品を使用すると、温度が上昇して上記油成分の分解が
促進されることがあり、分解した水素の一部が部品に侵
入して面疲労強度を劣化させ、脆化型剥離が発生しやす
くなることも懸念されている。
【０００３】従来、歯車、ベアリング転動体のような動
力伝達部品のうち高い面疲労強度などを必要とするもの
は、機械構造用鋼、例えばJIS ＳＣＭ４２０Ｈ（Ｃ：
０．１７〜０．２３％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、
Ｍｎ：０．５５〜０．９０％、Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：０．８５〜１．２５％お
よびＭｏ：０．１５〜０．３５％を含有し、残部が実質
的にＦｅ）、ＳＮＣ４１５Ｈ、ＳＮＣＭ４２０Ｈを鍛
造、機械加工などによって成形し、その後高い面疲労強
度にするために浸炭または浸炭窒化し、更に焼入れ焼戻
しをして製造されている。
力伝達部品のうち高い面疲労強度などを必要とするもの
は、機械構造用鋼、例えばJIS ＳＣＭ４２０Ｈ（Ｃ：
０．１７〜０．２３％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、
Ｍｎ：０．５５〜０．９０％、Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：０．８５〜１．２５％お
よびＭｏ：０．１５〜０．３５％を含有し、残部が実質
的にＦｅ）、ＳＮＣ４１５Ｈ、ＳＮＣＭ４２０Ｈを鍛
造、機械加工などによって成形し、その後高い面疲労強
度にするために浸炭または浸炭窒化し、更に焼入れ焼戻
しをして製造されている。
【０００４】しかし、上記動力伝達部品は、小型・軽量
化すると接触面圧が増加して表面温度が準高温から高温
にまで上昇し、面疲労強度が劣化するという問題があ
る。そこで、面疲労強度を高めるため、Ｓｉ，Ｃｒまた
はＭｏを増量して硬化層の軟化を抑える浸炭用鋼も開発
されているが、水素が侵入した場合には高い面疲労強度
を維持することができなかった。
化すると接触面圧が増加して表面温度が準高温から高温
にまで上昇し、面疲労強度が劣化するという問題があ
る。そこで、面疲労強度を高めるため、Ｓｉ，Ｃｒまた
はＭｏを増量して硬化層の軟化を抑える浸炭用鋼も開発
されているが、水素が侵入した場合には高い面疲労強度
を維持することができなかった。
【０００５】また、水素による疲労強度の劣化を防止す
る浸炭用鋼として、Ｃ：０．１０〜０．４０％、Ｓｉ：
０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．２〜２．Ｔｉ：０．
０５〜０．２０％、Ａｌ：０．０１０〜０．５０％、
Ｎ：０．０１２０％以下、Ｏ：１２ｐｐｍ以下を含有
し、更に必要に応じてＮｉ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：
０．２０〜２．０％およびＭｏ：０．０５〜１．０％の
うちの１種ないし２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不
可避不純物からなり、大きさ７０ｎｍ以下のＴｉ炭化
物、Ｔｉ炭窒化物を鋼中に微細分散させ、これらの析出
物に水素をトラップさせて耐遅れ破壊性を改善するもの
が特開平１１−２９３３９２号公報に開示されている。
しかし、この浸炭用鋼は、準高温から高温の温度域で
は、面疲労強度の低下を十分に回避することができない
という問題がある。
る浸炭用鋼として、Ｃ：０．１０〜０．４０％、Ｓｉ：
０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．２〜２．Ｔｉ：０．
０５〜０．２０％、Ａｌ：０．０１０〜０．５０％、
Ｎ：０．０１２０％以下、Ｏ：１２ｐｐｍ以下を含有
し、更に必要に応じてＮｉ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：
０．２０〜２．０％およびＭｏ：０．０５〜１．０％の
うちの１種ないし２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不
可避不純物からなり、大きさ７０ｎｍ以下のＴｉ炭化
物、Ｔｉ炭窒化物を鋼中に微細分散させ、これらの析出
物に水素をトラップさせて耐遅れ破壊性を改善するもの
が特開平１１−２９３３９２号公報に開示されている。
しかし、この浸炭用鋼は、準高温から高温の温度域で
は、面疲労強度の低下を十分に回避することができない
という問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、準高温から
高温の温度域で、かつ水素が発生する環境下で使用され
ても高い面疲労強度を維持することができる動力伝達部
品などの製造に適した浸炭用鋼を提供することを課題と
するものである。
高温の温度域で、かつ水素が発生する環境下で使用され
ても高い面疲労強度を維持することができる動力伝達部
品などの製造に適した浸炭用鋼を提供することを課題と
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは、準高温から高温の温度域で、かつ水
素が発生する環境下で使用されても高い面疲労強度を維
持することができる動力伝達部品などの製造に適した浸
炭用鋼について鋭意研究していたところ、準高温から高
温下で、かつ水素が発生する環境下で使用された場合、
水素をＶ、Ｔｉ、Ｎｂなどの炭化物または炭窒化物でト
ラップすることが有効であること、準高温から高温下で
安定で硬度低下を抑制し、内部組織変化を遅延するＭ23
Ｃ6 型炭化物を多くするには、Ｃｒ、Ｍｏなどの含有量
を多くすればよいこと、水素の侵入経路となる粒界を強
化する、すなわち脆化し難くするにはＰおよびＳの含有
量を低く抑えることが有効であること、ＳｉおよびＮｉ
の含有量を多くすると準高温から高温下でも基地の疲労
強度を維持することができることなどの知見を得た。本
発明は、これらの知見に基づいて発明をされたものであ
る。
め、本発明者らは、準高温から高温の温度域で、かつ水
素が発生する環境下で使用されても高い面疲労強度を維
持することができる動力伝達部品などの製造に適した浸
炭用鋼について鋭意研究していたところ、準高温から高
温下で、かつ水素が発生する環境下で使用された場合、
水素をＶ、Ｔｉ、Ｎｂなどの炭化物または炭窒化物でト
ラップすることが有効であること、準高温から高温下で
安定で硬度低下を抑制し、内部組織変化を遅延するＭ23
Ｃ6 型炭化物を多くするには、Ｃｒ、Ｍｏなどの含有量
を多くすればよいこと、水素の侵入経路となる粒界を強
化する、すなわち脆化し難くするにはＰおよびＳの含有
量を低く抑えることが有効であること、ＳｉおよびＮｉ
の含有量を多くすると準高温から高温下でも基地の疲労
強度を維持することができることなどの知見を得た。本
発明は、これらの知見に基づいて発明をされたものであ
る。
【０００８】すなわち、本発明の動力伝達部品、トロイ
ダルＣＶＴなどの製造に適した浸炭用鋼においては、
Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０．５０超〜１．５
０％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％、Ｎｉ：０．４０〜
４．５０％、Ｃｒ：１．５０〜３．０％およびＭｏ：
０．５０〜２．０％を含有し、更にＶ：０．０５〜０．
４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％、Ｎｂ：０．０３
〜０．１５％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：
０．０００５〜０．００３０％のうちの１種または２種
以上を含有し、必要に応じてＳｉ＋Ｎｉ：１．５０〜
５．０％およびＣｒ＋Ｍｏ：２．５０〜４．０％の条件
を満たすようにし、更に必要に応じてＳおよび／または
Ｐを０．０１％以下にし、残部がＦｅおよび不可避不純
物からなるものとすることである。
ダルＣＶＴなどの製造に適した浸炭用鋼においては、
Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０．５０超〜１．５
０％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％、Ｎｉ：０．４０〜
４．５０％、Ｃｒ：１．５０〜３．０％およびＭｏ：
０．５０〜２．０％を含有し、更にＶ：０．０５〜０．
４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％、Ｎｂ：０．０３
〜０．１５％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：
０．０００５〜０．００３０％のうちの１種または２種
以上を含有し、必要に応じてＳｉ＋Ｎｉ：１．５０〜
５．０％およびＣｒ＋Ｍｏ：２．５０〜４．０％の条件
を満たすようにし、更に必要に応じてＳおよび／または
Ｐを０．０１％以下にし、残部がＦｅおよび不可避不純
物からなるものとすることである。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の浸炭用鋼において
成分組成を上記のように特定した理由を説明する。 Ｃ：０．１５〜０．４０％ Ｃは、基地に固溶して強度を高くすると共に、焼入性を
高めるので、これらのために含有させる元素である。こ
れらの作用効果を得るためには０．１５％以上、好まし
くは０．１６％以上含有させる必要があるが、０．４０
％、好ましくは０．３４％を超えると硬くなり過ぎて被
削性が低下するので、その含有量を０．１５〜０．４０
％にする。好ましい含有量は０．１６〜０．３４％であ
る。
成分組成を上記のように特定した理由を説明する。 Ｃ：０．１５〜０．４０％ Ｃは、基地に固溶して強度を高くすると共に、焼入性を
高めるので、これらのために含有させる元素である。こ
れらの作用効果を得るためには０．１５％以上、好まし
くは０．１６％以上含有させる必要があるが、０．４０
％、好ましくは０．３４％を超えると硬くなり過ぎて被
削性が低下するので、その含有量を０．１５〜０．４０
％にする。好ましい含有量は０．１６〜０．３４％であ
る。
【００１０】Ｓｉ：０．５０超〜１．５０％ Ｓｉは、鋼溶製時の脱酸剤であり、焼入れ性を向上させ
ると共に、準高温から高温環境下での基地の疲労強度を
維持するために必要であり、また焼戻し軟化抵抗を高め
る（焼戻しによる硬さの低下を阻止することによって疲
労強度を向上させる）ので、これらのために含有させる
元素である。これらの作用効果を得るためには０．５０
％より多く、好ましくは０．５２％以上含有させる必要
があるが、１．５０％、好ましくは１．２４％を超える
と硬くなり過ぎて加工性を低下させるので、その含有量
を０．５０超〜１．５０％にする。好まし含有量は０．
５２〜１．２４％である。
ると共に、準高温から高温環境下での基地の疲労強度を
維持するために必要であり、また焼戻し軟化抵抗を高め
る（焼戻しによる硬さの低下を阻止することによって疲
労強度を向上させる）ので、これらのために含有させる
元素である。これらの作用効果を得るためには０．５０
％より多く、好ましくは０．５２％以上含有させる必要
があるが、１．５０％、好ましくは１．２４％を超える
と硬くなり過ぎて加工性を低下させるので、その含有量
を０．５０超〜１．５０％にする。好まし含有量は０．
５２〜１．２４％である。
【００１１】Ｍｎ：０．２０〜１．５０％ Ｍｎは、Ｓｉと同様に鋼溶製時の脱酸剤であり、また焼
入れ性を向上させるので、これらのために含有させる元
素である。これらの作用効果を得るためには０．２０％
以上、好ましくは０．３１％以上含有させる必要がある
が、１．５０％、好ましくは１．３１％を超えると硬く
なり過ぎて加工性が低下すると共に、焼なまし処理によ
る変態終了時間が長くなって経済的でないので、その含
有量を０．２０〜１．５０％にする。好ましい含有量は
０．３１〜１．３１％である。
入れ性を向上させるので、これらのために含有させる元
素である。これらの作用効果を得るためには０．２０％
以上、好ましくは０．３１％以上含有させる必要がある
が、１．５０％、好ましくは１．３１％を超えると硬く
なり過ぎて加工性が低下すると共に、焼なまし処理によ
る変態終了時間が長くなって経済的でないので、その含
有量を０．２０〜１．５０％にする。好ましい含有量は
０．３１〜１．３１％である。
【００１２】Ｎｉ：０．４０〜４．５０％ Ｎｉは、基地の疲労強度、靱性および焼入性を向上させ
るので、これらのために含有させる元素である。これら
の作用効果を得るためには０．４０％以上、好ましくは
０．６１％以上含有させる必要があるが、４．５０％、
好ましくは３．５５％を超えると硬くなり過ぎて加工性
を低下させると共にコストを高くするので、その含有量
を０．４０〜４．５０％とする。好ましい含有量は０．
６１〜３．５５％である。また、準高温から高温下で基
地の疲労強度を維持するには、Ｓｉ＋Ｎｉの含有量を
１．５０〜５．０％にするのが好ましい。１．５％以下
ではこの効果が少ないからであり、また５．０％より多
く含有させると、硬くなり過ぎて加工性が低下すると共
に、コストを高くするからである。
るので、これらのために含有させる元素である。これら
の作用効果を得るためには０．４０％以上、好ましくは
０．６１％以上含有させる必要があるが、４．５０％、
好ましくは３．５５％を超えると硬くなり過ぎて加工性
を低下させると共にコストを高くするので、その含有量
を０．４０〜４．５０％とする。好ましい含有量は０．
６１〜３．５５％である。また、準高温から高温下で基
地の疲労強度を維持するには、Ｓｉ＋Ｎｉの含有量を
１．５０〜５．０％にするのが好ましい。１．５％以下
ではこの効果が少ないからであり、また５．０％より多
く含有させると、硬くなり過ぎて加工性が低下すると共
に、コストを高くするからである。
【００１３】Ｃｒ：１．５０〜３．０％ Ｃｒは、Ｍ23Ｃ6 型炭化物を形成して上記理由により面
疲労強度（転動疲労寿命）を向上させると共に、靱性お
よび焼入性を向上させるので、これらのために含有させ
る元素である。これらの作用効果を得るためには１．５
０％、好ましくは１．６１％以上含有させる必要がある
が、３．０％、好ましくは２．５９％より多くなると粗
大な炭化物が多くなって面疲労強度（転動疲労寿命）を
低下させるので、その含有量を１．５０〜３．０％とす
る。好ましい含有量は１．６１〜２．５９％である。
疲労強度（転動疲労寿命）を向上させると共に、靱性お
よび焼入性を向上させるので、これらのために含有させ
る元素である。これらの作用効果を得るためには１．５
０％、好ましくは１．６１％以上含有させる必要がある
が、３．０％、好ましくは２．５９％より多くなると粗
大な炭化物が多くなって面疲労強度（転動疲労寿命）を
低下させるので、その含有量を１．５０〜３．０％とす
る。好ましい含有量は１．６１〜２．５９％である。
【００１４】Ｍｏ：０．５０〜２．０％ Ｍｏは、Ｍ23Ｃ6 型炭化物を析出して上記理由により面
疲労強度（転動疲労寿命）を向上させるので、このため
に含有させる元素である。０．５０％、好ましくは０．
７５％より少ないとＭ23Ｃ6 型炭化物が安定して析出せ
ず、また２．０％、好ましくは１．２５％を超えると切
削性が低下するので、その含有量を０．５０〜２．０％
とする。好ましい含有量は０．７５〜１．２５％であ
る。また、準高温から高温下での硬度低下を抑制するだ
けのＭ23Ｃ6 型炭化物を析出させるためには、Ｃｒ＋Ｍ
ｏを２．５０％以上にするのが好ましい。２．５０％よ
り少ないと、上記Ｍ23Ｃ6 型炭化物が必要なだけ析出し
ないからである。また４．０％を超えるとＭ23Ｃ6 型炭
化物が安定して析出しなくなるので、４．０％以下にす
るのが好ましい。
疲労強度（転動疲労寿命）を向上させるので、このため
に含有させる元素である。０．５０％、好ましくは０．
７５％より少ないとＭ23Ｃ6 型炭化物が安定して析出せ
ず、また２．０％、好ましくは１．２５％を超えると切
削性が低下するので、その含有量を０．５０〜２．０％
とする。好ましい含有量は０．７５〜１．２５％であ
る。また、準高温から高温下での硬度低下を抑制するだ
けのＭ23Ｃ6 型炭化物を析出させるためには、Ｃｒ＋Ｍ
ｏを２．５０％以上にするのが好ましい。２．５０％よ
り少ないと、上記Ｍ23Ｃ6 型炭化物が必要なだけ析出し
ないからである。また４．０％を超えるとＭ23Ｃ6 型炭
化物が安定して析出しなくなるので、４．０％以下にす
るのが好ましい。
【００１５】Ｖ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０
３〜０．２０％、Ｎｂ：０．０３〜０．１５％、Ａｌ：
０．０１〜０．１０％ Ｖ、Ｔｉ、ＮｂおよびＡｌは、水素トラップサイトにな
る炭化物または炭窒化物を析出するので、このために含
有させる元素である。これらの含有量がＶにおいて０．
０５％、ＴｉおよびＮｂにおいて０．０３％、Ａｌにお
いて０．０１％より少ないと水素トラップサイトになる
析出物の必要量が確保されず、またＶにおいて０．４０
％、Ｔｉにおいて０．２０％、Ｎｂおいて０．１５％、
Ａｌにおいて０．１０％を超えると粗大な析出物の生成
を招き、加工性を低下させるので、その含有量を上記の
とおりにする。
３〜０．２０％、Ｎｂ：０．０３〜０．１５％、Ａｌ：
０．０１〜０．１０％ Ｖ、Ｔｉ、ＮｂおよびＡｌは、水素トラップサイトにな
る炭化物または炭窒化物を析出するので、このために含
有させる元素である。これらの含有量がＶにおいて０．
０５％、ＴｉおよびＮｂにおいて０．０３％、Ａｌにお
いて０．０１％より少ないと水素トラップサイトになる
析出物の必要量が確保されず、またＶにおいて０．４０
％、Ｔｉにおいて０．２０％、Ｎｂおいて０．１５％、
Ａｌにおいて０．１０％を超えると粗大な析出物の生成
を招き、加工性を低下させるので、その含有量を上記の
とおりにする。
【００１６】Ｂ：０．０００５〜０．００３０％ Ｂは、水素による粒界割れを防止するので、そのために
含有させる元素である。この作用効果を得るには０．０
００５％以上含有させる必要があるが、０．００３０％
を超えると焼入性が不安定になるので、その含有量を
０．０００５〜０．００３０％とする。
含有させる元素である。この作用効果を得るには０．０
００５％以上含有させる必要があるが、０．００３０％
を超えると焼入性が不安定になるので、その含有量を
０．０００５〜０．００３０％とする。
【００１７】Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下 ＰおよびＳは、不純物元素として粒界に偏析しやすく脆
化を招きやすい元素である。これらの元素が偏析した粒
界には侵入してきた水素が溜まりやすく、比較的短寿命
な脆性型の転動疲労剥離を起こしやすくなる。Ｐおよび
Ｓの含有量を低減することで、粒界での水素のトラップ
量が低減し、脆化型転動剥離を発生し難くするので、
０．０１％以下にするのが好ましい。
化を招きやすい元素である。これらの元素が偏析した粒
界には侵入してきた水素が溜まりやすく、比較的短寿命
な脆性型の転動疲労剥離を起こしやすくなる。Ｐおよび
Ｓの含有量を低減することで、粒界での水素のトラップ
量が低減し、脆化型転動剥離を発生し難くするので、
０．０１％以下にするのが好ましい。
【００１８】Ｎ：０．０１５％以下、Ｏ：０．００１０
％以下、Ｃｕ：０．３０％以下 Ｎは、多くなると粗大なＶ、Ｔｉなどの窒化物になって
微細に分散されなくなるので、０．０１５％以下にする
のが好ましい。Ｏは、不純物であり、多くなると粗大な
酸化物となって析出して疲労強度を低下させるので、
０．００１０％以下にするのが好ましい。Ｃｕは、不純
物であり、多くなると熱間加工性を低下させるので、
０．３０％以下にするのが好ましい。
％以下、Ｃｕ：０．３０％以下 Ｎは、多くなると粗大なＶ、Ｔｉなどの窒化物になって
微細に分散されなくなるので、０．０１５％以下にする
のが好ましい。Ｏは、不純物であり、多くなると粗大な
酸化物となって析出して疲労強度を低下させるので、
０．００１０％以下にするのが好ましい。Ｃｕは、不純
物であり、多くなると熱間加工性を低下させるので、
０．３０％以下にするのが好ましい。
【００１９】
【作用】本発明の浸炭用鋼は、Ｓｉを０．５０超〜１．
５０％をすると共にＮｉを０．４０〜４．５０％、好ま
しくはＳｉ＋Ｎｉの含有量を１．５０〜５．０％にして
いるので、準高温から高温環境下における基地の疲労強
度の劣化を防止することができる。またＣｒを１．５０
〜３．０％およびＭｏを０．５０〜２．０％、好ましく
はＣｒ＋Ｍｏを２．５０〜４．０％にして準高温から高
温下での硬度低下を抑制するＭ23Ｃ6 型炭化物を十分析
出させているので、優れた転動疲労強度を有し、かつ水
素をＶ，Ｔｉなどのトラップサイトに捕捉し、なおかつ
水素の侵入経路となる粒界を強化し、すなわち脆化し難
くするため、面疲労強度の劣化を防止することができ
る。
５０％をすると共にＮｉを０．４０〜４．５０％、好ま
しくはＳｉ＋Ｎｉの含有量を１．５０〜５．０％にして
いるので、準高温から高温環境下における基地の疲労強
度の劣化を防止することができる。またＣｒを１．５０
〜３．０％およびＭｏを０．５０〜２．０％、好ましく
はＣｒ＋Ｍｏを２．５０〜４．０％にして準高温から高
温下での硬度低下を抑制するＭ23Ｃ6 型炭化物を十分析
出させているので、優れた転動疲労強度を有し、かつ水
素をＶ，Ｔｉなどのトラップサイトに捕捉し、なおかつ
水素の侵入経路となる粒界を強化し、すなわち脆化し難
くするため、面疲労強度の劣化を防止することができ
る。
【００２０】本発明の浸炭用鋼の使用方法の一例は、８
５０〜１０５０℃において浸炭処理または浸炭窒化処理
を行い、８３０〜９２０℃から油中に焼入れるか、上記
の処理後、焼入れずに次の熱処理を行うことである。上
記次の熱処理の一例は、６３０〜７００℃で３〜６時間
加熱保持してＭ23Ｃ 6 型炭化物を析出させ、更に８２０
〜９００℃で３０〜８０分間加熱保持して窒化処理を施
してから、あるいは直接１５０〜１４０℃に加熱した油
中に入れて焼入れをし、続いて１５０〜２００℃で１．
５〜３時間保持した後焼戻しをすることである。また、
本発明の浸炭用鋼の用途は、歯車、ベアリング転動体、
ころ、トロイダルＣＶＴ（無断変速機）のパワーローラ
または入出力ディスクなどの動力伝達部品などであり、
特にトロイダルＣＶＴ（無断変速機）のパワーローラま
たは入出力ディスクに適している。
５０〜１０５０℃において浸炭処理または浸炭窒化処理
を行い、８３０〜９２０℃から油中に焼入れるか、上記
の処理後、焼入れずに次の熱処理を行うことである。上
記次の熱処理の一例は、６３０〜７００℃で３〜６時間
加熱保持してＭ23Ｃ 6 型炭化物を析出させ、更に８２０
〜９００℃で３０〜８０分間加熱保持して窒化処理を施
してから、あるいは直接１５０〜１４０℃に加熱した油
中に入れて焼入れをし、続いて１５０〜２００℃で１．
５〜３時間保持した後焼戻しをすることである。また、
本発明の浸炭用鋼の用途は、歯車、ベアリング転動体、
ころ、トロイダルＣＶＴ（無断変速機）のパワーローラ
または入出力ディスクなどの動力伝達部品などであり、
特にトロイダルＣＶＴ（無断変速機）のパワーローラま
たは入出力ディスクに適している。
【００２１】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。下
記表１に示す成分組成の本発明例および比較例の鋼を真
空誘導加熱炉を用いて溶製し、通常の鋳造方法で鋳造し
てインゴットを得た。これらのインゴットを熱間鍛造を
してφ６５ｍｍの鍛造素材とした。この鍛造素材から径
６０ｍｍ厚さ５ｍｍのスラスト転動試験用の円板型試験
片を削り出し、下記方法で浸炭または浸炭窒化処理をし
た後、図１に示す条件でＭ23Ｃ6 型炭化物を析出させか
ら油中に入れて焼入れをし、続いて１７０℃で２時間保
持した後冷却して焼戻しをした。その後各試験片の表面
を０．１ｍｍ研削仕上げをし、表面の炭素または炭素お
よび窒素の濃度を測定すると共に、表面から５０μｍの
深さの硬さを測定し、その結果を下記表３に示す。ま
た、準高温から高温の温度域で、かつ水素が発生する環
境下における面疲労強度を求める試験として、図２に示
す方法により下記表２に示す条件下で、剥離が発生する
までのｎ＝１０における累積破損確率１０％寿命（Ｌ１
０）を求める転動寿命試験をした。その結果も下記表３
に示す。
記表１に示す成分組成の本発明例および比較例の鋼を真
空誘導加熱炉を用いて溶製し、通常の鋳造方法で鋳造し
てインゴットを得た。これらのインゴットを熱間鍛造を
してφ６５ｍｍの鍛造素材とした。この鍛造素材から径
６０ｍｍ厚さ５ｍｍのスラスト転動試験用の円板型試験
片を削り出し、下記方法で浸炭または浸炭窒化処理をし
た後、図１に示す条件でＭ23Ｃ6 型炭化物を析出させか
ら油中に入れて焼入れをし、続いて１７０℃で２時間保
持した後冷却して焼戻しをした。その後各試験片の表面
を０．１ｍｍ研削仕上げをし、表面の炭素または炭素お
よび窒素の濃度を測定すると共に、表面から５０μｍの
深さの硬さを測定し、その結果を下記表３に示す。ま
た、準高温から高温の温度域で、かつ水素が発生する環
境下における面疲労強度を求める試験として、図２に示
す方法により下記表２に示す条件下で、剥離が発生する
までのｎ＝１０における累積破損確率１０％寿命（Ｌ１
０）を求める転動寿命試験をした。その結果も下記表３
に示す。
【００２２】浸炭処理 真空炉に試験片を入れ、真空下で９２０℃に加熱し、こ
の状態で浸炭ガスのＣ 3 Ｈ8 （プロパンガス）を入れ、
浸炭層が１〜１．５ｍｍになるまで浸炭処理をした。 浸炭窒化処理 熱処理炉に試験片および浸炭ガスのプロパンガスにアン
モニアガスを添加した浸炭窒化ガスを入れ、８８０℃で
浸炭層が１〜１．５ｍｍになるまで浸炭窒化処理をし
た。この時の窒素侵入深さは０．２〜０．５ｍｍであ
る。
の状態で浸炭ガスのＣ 3 Ｈ8 （プロパンガス）を入れ、
浸炭層が１〜１．５ｍｍになるまで浸炭処理をした。 浸炭窒化処理 熱処理炉に試験片および浸炭ガスのプロパンガスにアン
モニアガスを添加した浸炭窒化ガスを入れ、８８０℃で
浸炭層が１〜１．５ｍｍになるまで浸炭窒化処理をし
た。この時の窒素侵入深さは０．２〜０．５ｍｍであ
る。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】表３の結果によると、本発明例は、浸炭処
理のものでは表面の炭素濃度が０．７０〜１．００％で
あり、浸炭窒化処理をしたものでは炭素の富化とともに
窒素濃度が０．１２〜０．４２％であり、硬さが７１２
〜７６９ＨＶ、面疲労強度を表す転動寿命（Ｌ10) が７
７０×１０4 以上であった。また、ＳおよびＰ含有量を
０．０１％以下にした本発明例１６は、粒界の偏析が低
減し、脆性型の剥離が発生し難くなるため面疲労強度を
表す転動寿命（Ｌ10) が１０００×１０4 以上であっ
た。
理のものでは表面の炭素濃度が０．７０〜１．００％で
あり、浸炭窒化処理をしたものでは炭素の富化とともに
窒素濃度が０．１２〜０．４２％であり、硬さが７１２
〜７６９ＨＶ、面疲労強度を表す転動寿命（Ｌ10) が７
７０×１０4 以上であった。また、ＳおよびＰ含有量を
０．０１％以下にした本発明例１６は、粒界の偏析が低
減し、脆性型の剥離が発生し難くなるため面疲労強度を
表す転動寿命（Ｌ10) が１０００×１０4 以上であっ
た。
【００２７】これに対して、Ｓｉ，ＣｒおよびＭｏの含
有量が本発明より少ない比較例１は、表面の炭素濃度お
よび窒素濃度が本発明例のものと同程度であるが、硬さ
が本発明例のものよりやや低い７０７ＨＶであり、転動
寿命（Ｌ10) が本発明例のものの約１／６．５以下の１
１０×１０4 であった。さらに、ＮｉおよびＳｉ＋Ｎｉ
が本発明より少ない比較例２は、表面の炭素濃度および
硬さが本発明例のものと同程度であるが、転動寿命（Ｌ
10) が本発明例のものの約１／３．４以下の２１０×１
０4 であった。また、Ｖ、Ｔｉ、ＮｂおよびＡｌが入っ
ていないかまたは本発明より少ない比較例３は、表面の
炭素濃度および硬さが本発明例のものと同程度である
が、転動寿命（Ｌ10) が本発明例のものの約１／１．７
以下の４６０×１０4 であった。
有量が本発明より少ない比較例１は、表面の炭素濃度お
よび窒素濃度が本発明例のものと同程度であるが、硬さ
が本発明例のものよりやや低い７０７ＨＶであり、転動
寿命（Ｌ10) が本発明例のものの約１／６．５以下の１
１０×１０4 であった。さらに、ＮｉおよびＳｉ＋Ｎｉ
が本発明より少ない比較例２は、表面の炭素濃度および
硬さが本発明例のものと同程度であるが、転動寿命（Ｌ
10) が本発明例のものの約１／３．４以下の２１０×１
０4 であった。また、Ｖ、Ｔｉ、ＮｂおよびＡｌが入っ
ていないかまたは本発明より少ない比較例３は、表面の
炭素濃度および硬さが本発明例のものと同程度である
が、転動寿命（Ｌ10) が本発明例のものの約１／１．７
以下の４６０×１０4 であった。
【００２８】また、ＶまたはＮｂ含有量が本発明より多
い比較例４または６は、表面の炭素濃度および硬さが本
発明例のものと同程度であるが、転動寿命（Ｌ10) が本
発明例のものの約１／２．４以下または約１／４以下の
３１０×１０4 または１９０×１０4 であった。また、
Ｔｉ含有量が本発明より多い比較例５は、表面の炭素濃
度および窒素濃度と硬さが本発明例のものと同程度であ
るが、転動寿命（Ｌ10) が本発明例のものの約１／２．
３以下の３３０×１０4 であった。また、Ｂ含有量が本
発明より多い比較例７は、表面の炭素濃度および硬さが
本発明例のものと同程度であるが、転動寿命（Ｌ10) が
本発明例のものの約１／７．７以下の１００×１０4 で
あった。
い比較例４または６は、表面の炭素濃度および硬さが本
発明例のものと同程度であるが、転動寿命（Ｌ10) が本
発明例のものの約１／２．４以下または約１／４以下の
３１０×１０4 または１９０×１０4 であった。また、
Ｔｉ含有量が本発明より多い比較例５は、表面の炭素濃
度および窒素濃度と硬さが本発明例のものと同程度であ
るが、転動寿命（Ｌ10) が本発明例のものの約１／２．
３以下の３３０×１０4 であった。また、Ｂ含有量が本
発明より多い比較例７は、表面の炭素濃度および硬さが
本発明例のものと同程度であるが、転動寿命（Ｌ10) が
本発明例のものの約１／７．７以下の１００×１０4 で
あった。
【００２９】
【発明の効果】本発明の浸炭用鋼は、上記成分組成にす
ることにより、準高温から高温の温度域で、かつ水素が
発生する環境下で使用しても、上記従来のものに類似し
ている比較例３、上記公報に記載されているものに類似
している比較例２のものなどの比較例のものと比較して
転動寿命（Ｌ10) が大幅に長くなる、すなわち面疲労強
度が高くなるという優れた効果を奏する。
ることにより、準高温から高温の温度域で、かつ水素が
発生する環境下で使用しても、上記従来のものに類似し
ている比較例３、上記公報に記載されているものに類似
している比較例２のものなどの比較例のものと比較して
転動寿命（Ｌ10) が大幅に長くなる、すなわち面疲労強
度が高くなるという優れた効果を奏する。
【図１】実施例における熱処理条件を示す説明図であ
る。
る。
【図２】実施例における転動寿命試験方法を示す概念図
である。
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 拓郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 木野 伸郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 尾谷 敬造 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 木村 利光 愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地 大同特殊鋼株式会社技術開発研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】 重量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜
０．４０％、Ｓｉ：０．５０超〜１．５０％、Ｍｎ：
０．２０〜１．５０％、Ｎｉ：０．４０〜４．５０％、
Ｃｒ：１．５０〜３．０％およびＭｏ：０．５０〜２．
０％を含有し、更にＶ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：
０．０３〜０．２０％、Ｎｂ：０．０３〜０．１５％、
Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜
０．００３０％のうちの１種または２種以上を含有し、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなることを特徴とす
る浸炭用鋼。 - 【請求項２】 Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０．
５０超〜１．５０％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％、Ｎ
ｉ：０．４０〜４．５０％、Ｃｒ：１．５０〜３．０％
およびＭｏ：０．５０〜２．０％を含有し、更にＶ：
０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％、
Ｎｂ：０．０３〜０．１５％、Ａｌ：０．０１〜０．１
０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％のうちの
１種または２種以上を含有し、かつＳｉ＋Ｎｉ：１．５
０〜５．０％およびＣｒ＋Ｍｏ：２．５０〜４．０％の
条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる
ことを特徴とする浸炭用鋼。 - 【請求項３】 上記浸炭用鋼の不純物のＳ含有量が０．
０１％以下であることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の浸炭用鋼。 - 【請求項４】 上記浸炭用鋼の不純物のＰ含有量が０．
０１％以下であることを特徴とする請求項１ないし請求
項３のうちのいずれか１項記載の浸炭用鋼。 - 【請求項５】 上記浸炭用鋼の用途が動力伝達部品であ
ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのい
ずれか１項記載の浸炭用鋼。 - 【請求項６】 上記浸炭用鋼の用途がトロイダルＣＶＴ
部品であることを特徴とする請求項１ないし請求項４の
うちのいずれか１項記載の浸炭用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002051519A JP3730182B2 (ja) | 2001-03-22 | 2002-02-27 | トロイダルｃｖｔ部品用浸炭用鋼 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-82109 | 2001-03-22 | ||
| JP2001082109 | 2001-03-22 | ||
| JP2002051519A JP3730182B2 (ja) | 2001-03-22 | 2002-02-27 | トロイダルｃｖｔ部品用浸炭用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002348636A true JP2002348636A (ja) | 2002-12-04 |
| JP3730182B2 JP3730182B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=26611765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002051519A Expired - Fee Related JP3730182B2 (ja) | 2001-03-22 | 2002-02-27 | トロイダルｃｖｔ部品用浸炭用鋼 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3730182B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008285725A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Ntn Corp | 転動部材、転がり軸受および転動部材の製造方法 |
| WO2008143031A1 (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Ntn Corporation | 転動部材、転がり軸受および転動部材の製造方法 |
| JP2008303440A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Ntn Corp | 工作機械用転動部材および工作機械用転がり軸受 |
| JP2008308721A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Ntn Corp | 自動車電装・補機用転動部材および自動車電装・補機用転がり軸受 |
| JP2017075359A (ja) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | 大同特殊鋼株式会社 | 真空浸炭窒化部品の製造方法 |
| CN112725697A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-30 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | 一种高强度、高韧性合金钢及其制备方法 |
| CN112756564A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-05-07 | 舞阳钢铁有限责任公司 | 70t级锻造12Cr2Mo1R(H)钢锭的模铸方法 |
-
2002
- 2002-02-27 JP JP2002051519A patent/JP3730182B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008285725A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Ntn Corp | 転動部材、転がり軸受および転動部材の製造方法 |
| WO2008143031A1 (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Ntn Corporation | 転動部材、転がり軸受および転動部材の製造方法 |
| US8535457B2 (en) | 2007-05-17 | 2013-09-17 | Ntn Corporation | Rolling member, rolling bearing and process for manufacturing rolling member |
| JP2008303440A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Ntn Corp | 工作機械用転動部材および工作機械用転がり軸受 |
| JP2008308721A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Ntn Corp | 自動車電装・補機用転動部材および自動車電装・補機用転がり軸受 |
| JP2017075359A (ja) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | 大同特殊鋼株式会社 | 真空浸炭窒化部品の製造方法 |
| CN112756564A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-05-07 | 舞阳钢铁有限责任公司 | 70t级锻造12Cr2Mo1R(H)钢锭的模铸方法 |
| CN112725697A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-30 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | 一种高强度、高韧性合金钢及其制备方法 |
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