JP2005113168A - Steel component for machine structure - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steel component for a machine structure, which is used in a power transmission section in an automatic transmission car using an automatic transmission oil, and has superior pitting resistance. <P>SOLUTION: The steel component for the machine structure has a core part containing, by mass% (hereafter, the same), 0.15-0.25% C, more than 0.35% but 0.7% or less Si, 0.2-1.0% Mn, 1.0-1.5% Cr, 0.30-0.6% Mo, 0.008-0.05% N, and 0.005-0.2% in total of one or more elements selected from the group consisting of Al, Nb and Ti; includes a carbide so as to occupy 5% or more by an area rate on the surface layer within 50μm deep from the steel surface; and has a solid lubrication coating on the steel surface. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は機械構造用鋼部品に関し、詳細には、自動変速機油を用いるオートマチック車の動力伝達部で使用する場合に、優れた耐ピッチング性を発揮する機械構造用鋼部品に関するものである。   The present invention relates to a steel part for machine structure, and more particularly, to a steel part for machine structure that exhibits excellent pitting resistance when used in a power transmission part of an automatic vehicle using automatic transmission oil.

例えば自動車のトランスミッション用歯車等の様な動力伝達部に使用される械構造用鋼部品は、その使用時に、接触面圧の増大によって接触部分が剥離損傷する、いわゆるピッチング損傷を起こし易い。そこでこの様な用途に使用される鋼部品としては、こうした損傷を抑制するため、JIS G 4104やJIS G 4105、JIS G 4103などで規定されているCr肌焼鋼やCr−Mo肌焼鋼、Ni−Cr−Mo肌焼鋼を用いて成形加工した後、浸炭処理や浸炭窒化処理等の表面硬化処理を施し、更に、部材表面に二硫化モリブデン等の固体潤滑被膜を形成したものが用いられてきた。   For example, a mechanical structural steel part used in a power transmission section such as a transmission gear of an automobile easily causes so-called pitching damage in which a contact portion is peeled and damaged due to an increase in contact surface pressure. Therefore, as steel parts used for such applications, in order to suppress such damage, Cr case hardening steel and Cr-Mo case hardening steel specified by JIS G 4104, JIS G 4105, JIS G 4103, etc., After forming using Ni-Cr-Mo case-hardened steel, surface hardening treatment such as carburizing treatment or carbonitriding treatment is performed, and a solid lubricating film such as molybdenum disulfide is formed on the surface of the member. I came.

また特許文献1には、ピッチング損傷をより一層抑制すべく、高炭素浸炭処理を行って鋼部材の浸炭硬化層に微細な炭化物を析出させることが提案されている。
特開2002−212672号公報
Patent Document 1 proposes to perform high carbon carburizing treatment to further prevent pitting damage and deposit fine carbides on the carburized hardened layer of the steel member.
JP 2002-212672 A

しかし近年では、機械構造部の高応力化や機械構造用鋼部品の小型軽量化に対する要望が一段と高まってくるにつれ、鋼部品にかかる負荷応力はますます増大する傾向にあり、上記の如くCr肌焼鋼やCr−Mo肌焼鋼、Ni−Cr−Mo肌焼鋼を浸炭処理等して得た鋼部材に固体潤滑被膜を施したものでも、要望されるピッチング強度を達成することが困難になりつつある。   However, in recent years, as the demand for higher stress in machine structural parts and the reduction in size and weight of steel parts for machine structural use has further increased, the load stress on steel parts has been increasing. It is difficult to achieve the desired pitching strength even when a solid lubricating film is applied to a steel member obtained by carburizing a hardened steel, Cr-Mo case-hardened steel, or Ni-Cr-Mo case-hardened steel. It is becoming.

また上記特許文献1に開示されている鋼部材は、ピッチング強度の支配要因と考えられる焼戻し硬さが十分に高いものの、その割にはピッチング強度が要望されるレベルに達しておらず、これら従来の機械構造用鋼部品では、上述した厳しい使用環境に適応し難くなっている。   Further, the steel member disclosed in Patent Document 1 has a sufficiently high tempering hardness, which is considered to be a controlling factor of the pitching strength, but does not reach the level at which the pitching strength is desired. However, it is difficult to adapt to the severe use environment described above.

ところで、オートマチック車では、100℃における動粘度が3〜10cStと比較的粘度の低い自動変速機油が動力伝達部で使用され、該動力伝達部を構成する鋼部品の表面に形成される油膜が薄く、油膜が殆ど形成されていない箇所も局所的に発生する。よって、この様な箇所では鋼部品同士の摩擦が生じ易く、その結果、摩擦熱により温度上昇が生じて鋼部品の軟化が生じ易いため、ピッチング強度が低下し易い。   By the way, in an automatic vehicle, an automatic transmission oil having a kinematic viscosity of 3 to 10 cSt at 100 ° C. and a relatively low viscosity is used in the power transmission unit, and the oil film formed on the surface of the steel parts constituting the power transmission unit is thin. In addition, a portion where an oil film is hardly formed also occurs locally. Therefore, the friction between the steel parts is likely to occur in such a place, and as a result, the temperature rises due to the frictional heat and the steel parts tend to soften, so that the pitching strength is likely to be lowered.

本発明は、この様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、比較的粘度の低い自動変速機油を用いるオートマチック車の動力伝達部に採用したときに、より優れた耐ピッチング性を発揮する機械構造用鋼部品(以下単に「鋼部品」ということがある)を提供することにある。   The present invention has been made by paying attention to such circumstances, and its object is to achieve better pitching resistance when employed in a power transmission part of an automatic vehicle using an automatic transmission oil having a relatively low viscosity. An object of the present invention is to provide a mechanical structural steel part (hereinafter, simply referred to as a “steel part”) that exhibits its properties.

上記課題を解決し得た本発明の機械構造用鋼部品とは、自動変速機油を用いるオートマチック車の動力伝達部で使用される機械構造用鋼部品であって、心部が、質量%で(以下、同じ)、C:0.15〜0.25%、Si:0.35超〜0.7%、Mn:0.2〜1.0%、Cr:1.0〜1.5%、Mo:0.30〜0.6%、N:0.008〜0.05%を満たすとともに、Al、NbおよびTiよりなる群から選択される1種以上を総量で0.005〜0.2%含み、鋼部表面から深さ50μm以内の鋼表層部における炭化物の面積率が、走査型電子顕微鏡で8000倍の倍率で観察したときに5%以上であり、かつ鋼部表面に固体潤滑被膜が形成されているところに特徴がある。前記固体潤滑被膜としては、二硫化モリブデンが形成されていることが好ましい。   The steel part for machine structure of the present invention that has solved the above-mentioned problems is a steel part for machine structure used in a power transmission part of an automatic vehicle using automatic transmission oil, and the core part is in mass% ( Hereinafter, the same), C: 0.15 to 0.25%, Si: more than 0.35 to 0.7%, Mn: 0.2 to 1.0%, Cr: 1.0 to 1.5%, Mo: 0.30 to 0.6%, N: 0.008 to 0.05%, and one or more selected from the group consisting of Al, Nb, and Ti in a total amount of 0.005 to 0.2 %, And the area ratio of carbide in the steel surface layer within a depth of 50 μm from the surface of the steel part is 5% or more when observed at a magnification of 8000 times with a scanning electron microscope, and the solid lubricating film on the surface of the steel part It is characterized in that is formed. As the solid lubricant film, molybdenum disulfide is preferably formed.

また本発明の機械構造用鋼部品は、走査型電子顕微鏡で8000倍の倍率で観察したときに、鋼部表面から深さ50μm以内の鋼表層部における直径0.5μm以下の炭化物の面密度が6.0個/10μm2以上であり、かつ鋼部表面から深さ50μm以内の鋼表層部における全炭化物数に占める直径0.5μm以下の炭化物数の割合が80%以上であるものが好ましい。 Further, the steel part for mechanical structure of the present invention has a surface density of carbide of 0.5 μm or less in diameter in the steel surface layer portion within a depth of 50 μm from the steel surface when observed with a scanning electron microscope at a magnification of 8000 times. and 6.0 units / 10 [mu] m 2 or more, and preferably in which the ratio of the total carbides number accounted diameter 0.5μm number following the carbide in the steel surface layer portion within a depth 50μm from the steel part surface is 80% or more.

更に鋼部表面から深さ50μm位置の窒素量が0.07〜0.2%となるようにすれば、不完全焼入れ組織のより抑制されたものが得られる。   Furthermore, if the amount of nitrogen at a depth of 50 μm is 0.07 to 0.2% from the surface of the steel part, an incompletely quenched structure can be obtained.

また本発明の機械構造用鋼部品は、更に他の元素として、心部に、Ca:0.0005〜0.05%、Zr:0.01〜0.15%、Bi:0.05%以下(0%を含まない)、S:0.12%以下(0%を含まない)、Pb:0.09%以下(0%を含まない)、またはMg:0.02%以下(0%を含まない)が含まれていれば、被削性を改善できるので好ましい。   Further, the steel part for machine structure of the present invention has, as another element, Ca: 0.0005 to 0.05%, Zr: 0.01 to 0.15%, Bi: 0.05% or less as the other element. (Excluding 0%), S: 0.12% or less (excluding 0%), Pb: 0.09% or less (excluding 0%), or Mg: 0.02% or less (0% If it is not included, it is preferable because machinability can be improved.

本発明によれば、100℃における動粘度が3〜10cStの自動変速機油が使用されるオートマチック車の動力伝達部に使用することにより、著しく優れた耐ピッチング性を発揮する歯車、摺動部品、軸類等の機械構造用鋼部品を提供できる。   According to the present invention, when used in a power transmission part of an automatic vehicle in which an automatic transmission oil having a kinematic viscosity at 100 ° C. of 3 to 10 cSt is used, a gear, a sliding part, which exhibits remarkably excellent pitting resistance, Steel parts for machine structures such as shafts can be provided.

本発明者らは前述した状況の下で、オートマチック車の動力伝達部で比較的粘度の小さい潤滑油を使用した場合でも、より優れた耐ピッチング性を発揮する機械構造用鋼部品を得るべく鋭意研究を行った。その結果、規定する化学成分組成を満たす鋼心部とするとともに、鋼表層部に炭化物を多数析出させ、かつ該鋼部表面に固体潤滑被膜を形成すればよいことを見出し、上記本発明に至った。   Under the circumstances described above, the present inventors have eagerly obtained a steel part for machine structural use that exhibits superior pitting resistance even when lubricating oil having a relatively low viscosity is used in the power transmission part of an automatic vehicle. I did research. As a result, it was found that the steel core portion satisfying the specified chemical composition should be formed, a large number of carbides should be precipitated on the steel surface layer portion, and a solid lubricating film should be formed on the surface of the steel portion. It was.

尚、本発明の機械構造用鋼部品は、オートマチック車の動力伝達部において、比較的粘度の低い自動変速機油を使用した場合でも、著しく優れた耐ピッチング性を発揮するものであり、本発明の機械構造用鋼部品は、この様な状況で使用することを前提とする。   Note that the steel part for machine structure of the present invention exhibits extremely excellent pitting resistance even when an automatic transmission oil having a relatively low viscosity is used in a power transmission part of an automatic vehicle. Machine structural steel parts are assumed to be used in this situation.

上記自動車変速機油としては、DEXRON規格やMERCON規格に準拠したものが挙げられるが、特に100℃における動粘度が3〜10cStの潤滑油が用いられる動力伝達部において、本発明の効果が存分に発揮される。   Examples of the vehicle transmission oil include those that comply with the DEXRON standard and the MERCON standard. In particular, in a power transmission unit in which a lubricating oil having a kinematic viscosity of 3 to 10 cSt at 100 ° C. is used, the effect of the present invention is fully achieved. Demonstrated.

以下、本発明において上記炭化物のサイズや個数、化学成分組成を定めた理由について詳述する。   Hereinafter, the reason why the size and number of the carbides and the chemical component composition are determined in the present invention will be described in detail.

まず本発明の鋼部品は、鋼部表面から深さ50μm以内の鋼表層部において、炭化物が面積率で5%以上析出していることを要件とする。この様に鋼表層部に炭化物を存在させることで、使用時の高温環境下でも鋼部品の硬度を維持でき、高い材料強度を確保できる。この様な効果を得るには、上記の通り炭化物を面積率で5%以上析出させる必要があり、好ましくは6%以上、より好ましくは7%以上である。   First, the steel part of the present invention is required to have carbides precipitated in an area ratio of 5% or more in a steel surface layer portion having a depth of 50 μm or less from the surface of the steel portion. Thus, by making carbide exist in the steel surface layer portion, the hardness of the steel part can be maintained even in a high temperature environment at the time of use, and high material strength can be secured. In order to obtain such an effect, it is necessary to deposit 5% or more of the carbide in the area ratio as described above, preferably 6% or more, more preferably 7% or more.

炭化物の析出量が多い場合には、鋼マトリックスに不完全焼入れ組織が生成し、強度低下を招きやすい。よって上記炭化物は面積率で20%以下に抑えることが好ましく、より好ましくは18%以下、更に好ましくは15%以下である。   When the amount of carbide precipitation is large, an incompletely hardened structure is generated in the steel matrix, which tends to cause a decrease in strength. Therefore, the carbide is preferably suppressed to an area ratio of 20% or less, more preferably 18% or less, and still more preferably 15% or less.

本発明の鋼部品は、更に、鋼表面に固体潤滑被膜が形成されていることを要件とする。表層部に炭化物を析出させた鋼部材表面に固体潤滑被膜を形成することで、炭化物の析出のみで固体潤滑被膜を形成しない場合や、通常の浸炭処理を行った後に固体潤滑被膜を形成した場合よりも優れた効果が得られるのは勿論のこと、これらの相加作用をはるかに上回る効果が得られる。その理由について次の様に考えられる。   The steel component of the present invention is further required to have a solid lubricating film formed on the steel surface. When a solid lubricant film is formed on the surface of a steel member on which carbide is deposited on the surface layer portion, when a solid lubricant film is not formed only by precipitation of carbide, or after a normal carburizing process is performed As a matter of course, an effect far exceeding these additive effects can be obtained. The reason can be considered as follows.

鋼部品使用時(動力伝達時)には、相手鋼部品との摩擦熱などで高温環境となり、一般に鋼部品の材料強度は低下し易くなる。しかし鋼表層部に炭化物を析出させた鋼部品では、該炭化物によって高硬度が与えられ、材料強度を高レベルに保つことができるため、結果として、優れた耐ピッチング性を確保できる。ところが、相手方歯車との噛み合わせ具合等により、部分的に接触面圧の著しく高い箇所が存在する場合には、前掲の炭化物による耐ピッチング性向上効果が十分に発揮されず、接触面圧の高い箇所から剥離損傷する等してピッチング寿命が短くなると考えられる。   When a steel part is used (power transmission), a high-temperature environment is generated due to frictional heat with the counterpart steel part, and the material strength of the steel part generally tends to decrease. However, in steel parts in which carbide is precipitated on the steel surface layer portion, high hardness is given by the carbide and the material strength can be maintained at a high level, and as a result, excellent pitting resistance can be ensured. However, if there is a part where the contact surface pressure is extremely high due to the meshing condition with the counterpart gear, etc., the effect of improving the pitting resistance by the above-mentioned carbide is not sufficiently exhibited, and the contact surface pressure is high. It is thought that the pitching life is shortened due to peeling damage from the location.

一方、固体潤滑被膜の形成により耐ピッチング性が向上するメカニズムは、上記炭化物を析出させる場合と異なる。鋼部品の表面に形成された固体潤滑被膜は、使用時に摩耗して使用初期に消失し、該被膜の消失した箇所では鋼部品の鋼部表面も摩耗する。この様な固体潤滑被膜と鋼部の摩耗が、相手鋼部品との噛み合わせで生じる接触面圧の高い箇所から起こり、その結果、鋼部品は相手鋼部品の形状に沿った形となる。この所謂「初期なじみ」によって、以後の局部負荷が抑えられる結果、耐ピッチング性が向上するものと考えられる。   On the other hand, the mechanism by which the pitting resistance is improved by the formation of the solid lubricating film is different from the case where the carbide is precipitated. The solid lubricant film formed on the surface of the steel part is worn during use and disappears in the initial stage of use, and the surface of the steel part of the steel part is also worn at the location where the film disappears. Such wear of the solid lubricating coating and the steel part occurs from a portion having a high contact surface pressure generated by meshing with the mating steel part, and as a result, the steel part has a shape along the shape of the mating steel part. This so-called “initial familiarity” is thought to improve the pitching resistance as a result of suppressing the subsequent local load.

本発明の鋼部品は、上記炭化物の析出と固体潤滑被膜の形成をいずれも行ったものであるが、その効果は、後述する実施例から明らかな通り、炭化物析出と固体潤滑被膜の形成による相加作用をはるかに上回っている。   The steel part of the present invention is obtained by performing both the precipitation of the carbide and the formation of the solid lubricating film, but the effect is a phase by the precipitation of the carbide and the formation of the solid lubricating film as will be apparent from the examples described later. It is far more than the additive action.

その理由は未だ明らかにされていないが、接触面圧の高い部分が存在しない場合には、母材である鋼部材の耐ピッチング性が鋼部品の耐ピッチング性を支配すると考えられることから、本発明の鋼部品を使用した場合、固体潤滑被膜が摩耗して接触面圧の著しく高い部分が存在しなくなった状態で、上記炭化物による硬度維持効果が存分に発揮され、著しく優れた耐ピッチング性を示すものと考えられる。   The reason for this has not been clarified yet, but when there is no portion with high contact surface pressure, the pitching resistance of the base steel member is considered to dominate the pitching resistance of the steel parts. When the steel parts of the invention are used, the hardness maintenance effect by the carbides is fully exerted in a state where the solid lubricating film is worn away and there is no part with extremely high contact surface pressure, and extremely excellent pitting resistance It is thought that it shows.

上記固体潤滑被膜としては、金や銀、銅、亜鉛、鉛等の軟質金属や、酸化鉛等の金属酸化物の他、(CaF2+BaF2+Ag系等の複酸化物)、二硫化モリブデンや二硫化タングステン等の硫化物、フッ化物や窒化硼素等の窒化物、グラファイト等が挙げられる。その中でも特に、一般に「デフリックコート」と呼ばれる二硫化モリブデン被膜は上記効果が得られやすいので好ましい。 Examples of the solid lubricating coating include soft metals such as gold, silver, copper, zinc, and lead, metal oxides such as lead oxide, (double oxide such as CaF 2 + BaF 2 + Ag), molybdenum disulfide, Examples thereof include sulfides such as tungsten disulfide, nitrides such as fluoride and boron nitride, and graphite. Among these, a molybdenum disulfide film generally called “deflick coat” is particularly preferable because the above-described effects are easily obtained.

上記固体潤滑被膜は、膜厚が薄すぎると上記初期なじみ効果が小さいので、その膜厚は5μm以上(より好ましくは10μm以上)とすることが好ましい。一方、膜厚が厚すぎると上記初期なじみ効果が飽和し、却って密着性が劣化するので30μm以下とするのが好ましく、より好ましくは25μm以下である。   When the film thickness of the solid lubricant film is too thin, the initial acclimation effect is small. Therefore, the film thickness is preferably 5 μm or more (more preferably 10 μm or more). On the other hand, if the film thickness is too thick, the initial conforming effect is saturated and the adhesiveness is deteriorated. Therefore, the thickness is preferably 30 μm or less, and more preferably 25 μm or less.

上記炭化物のサイズが、鋼部品の特性に及ぼす影響についても検討したところ、該炭化物が粗大であると、鋼中の固溶Crが該炭化物中に固溶し易くなり、鋼中の固溶Cr量が減少して焼入性の向上が抑えられることがわかった。そのため、固溶Crの少ない鋼素材に浸炭焼入れを施すと、炭化物周辺に不完全焼入れ組織が生じ易くなり強度の低下を招き易い。また粗大な炭化物を起因とする疲労破壊を招き易くなる。   When the influence of the size of the carbide on the characteristics of the steel part was also examined, if the carbide is coarse, the solid solution Cr in the steel easily dissolves in the carbide, and the solid solution Cr in the steel. It was found that the amount was reduced and the improvement in hardenability was suppressed. For this reason, when carburizing and quenching is performed on a steel material with a small amount of solute Cr, an incompletely quenched structure is likely to occur around the carbide, which tends to cause a reduction in strength. Further, fatigue failure due to coarse carbides is likely to be caused.

従って、ピッチング強度を確実に高めつつ曲げ疲労などの疲労特性も向上させるには、鋼表層部に微細な炭化物を多数析出させるのがよく、具体的には下記(a)および(b)の要件を満たすことが推奨される。   Therefore, in order to improve the fatigue characteristics such as bending fatigue while reliably increasing the pitching strength, it is preferable to precipitate a large number of fine carbides on the steel surface layer. Specifically, the following requirements (a) and (b) It is recommended to satisfy.

(a)鋼部表面から深さ50μm以内の鋼表層部における直径0.5μm以下の炭化物の面密度が6.0個/μm2以上、より好ましくは8.0個/10μm2以上であること。 (A) The surface density of carbides having a diameter of 0.5 μm or less in the steel surface layer within a depth of 50 μm from the steel part surface is 6.0 pieces / μm 2 or more, more preferably 8.0 pieces / 10 μm 2 or more. .

(b)鋼部表面から深さ50μm以内の鋼表層部における全炭化物数に占める直径0.5μm以下の炭化物数の割合が80%以上であること。直径0.5μm超の疲労破壊の原因となる粗大な炭化物を低減することで、機械構造用鋼部品の曲げ疲労強度を高めることができるからである。より好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上である。   (B) The ratio of the number of carbides having a diameter of 0.5 μm or less to the total number of carbides in the steel surface layer part within a depth of 50 μm from the steel part surface is 80% or more. This is because the bending fatigue strength of steel parts for machine structural use can be increased by reducing coarse carbides that cause fatigue failure with a diameter exceeding 0.5 μm. More preferably, it is 90% or more, More preferably, it is 95% or more.

更に、炭化物周辺の焼入性を確保して、不完全焼入れ組織の生成を抑制するには、鋼表層部に炭化物を析出させるための高濃度浸炭処理工程の少なくとも一部で窒化処理を行い、鋼部品の鋼部表面から深さ50μm位置における窒素量を0.07%以上に高めることが有効である。より好ましくは0.08%以上であり、更に好ましくは0.09%以上である。但し、該窒素量が0.2%を超えると、CrNが生成し却って焼入性が低下するので好ましくない。該窒素量は、より好ましくは0.18%以下であり、更に好ましくは0.16%以下である。   Furthermore, in order to ensure the hardenability around the carbide and suppress the generation of incompletely hardened structure, nitriding is performed at least part of the high-concentration carburizing process for precipitating carbide on the steel surface layer part, It is effective to increase the nitrogen amount at a depth of 50 μm from the steel part surface of the steel part to 0.07% or more. More preferably, it is 0.08% or more, More preferably, it is 0.09% or more. However, if the amount of nitrogen exceeds 0.2%, CrN is generated and hardenability is lowered, which is not preferable. The amount of nitrogen is more preferably 0.18% or less, and still more preferably 0.16% or less.

本発明では、更に心部の化学成分が適切な鋼材を使用すれば、上記要件を容易に満たすことができ耐ピッチング性を確実に向上できるとともに、鋼部品として備えるべきその他の特性も確保できる。以下、本発明で定める鋼材の化学成分について、各成分の限定理由を説明する。   In the present invention, if a steel material having an appropriate chemical component in the core is used, the above requirements can be easily satisfied, the pitting resistance can be improved reliably, and other characteristics to be provided as a steel part can be secured. Hereinafter, the reason for limitation of each component is demonstrated about the chemical component of the steel materials defined by this invention.

Cr:1.0〜1.5%
本鋼材の中で特に重要な元素はCrである。Crは高濃度浸炭処理により鋼表層部の浸炭層内で炭化物を形成し、この炭化物によって鋼部の軟化抵抗を高め、ピッチング強度の向上に寄与する。こうした効果を有効に発揮させるには、鋼中のCr量を1.0%以上、好ましくは1.2%以上にするのがよい。しかしCr含有量が多過ぎると、心部が硬質化して加工性が劣悪になる。したがってCr量は1.5%以下に抑える。好ましくは1.45%以下である。
Cr: 1.0 to 1.5%
A particularly important element in this steel is Cr. Cr forms carbide in the carburized layer of the steel surface layer portion by high-concentration carburizing treatment, and this carbide increases the softening resistance of the steel portion and contributes to the improvement of the pitching strength. In order to exhibit such an effect effectively, the Cr content in the steel should be 1.0% or more, preferably 1.2% or more. However, if the Cr content is too high, the core becomes hard and the workability becomes poor. Therefore, the Cr content is suppressed to 1.5% or less. Preferably it is 1.45% or less.

C:0.15〜0.25%
C(炭素)は、機械構造用鋼部品としての心部硬さを確保するのに必要な元素であり、0.15%以上、好ましくは0.18%以上含有させる。一方、C量が多過ぎると、必要以上に硬度が高くなって被削性や冷間鍛造性が劣化するので、0.25%以下、好ましくは0.23%以下に抑える。
C: 0.15-0.25%
C (carbon) is an element necessary for ensuring the core hardness of the steel part for machine structural use, and is contained in an amount of 0.15% or more, preferably 0.18% or more. On the other hand, if the amount of C is too large, the hardness becomes higher than necessary and the machinability and cold forgeability deteriorate, so it is suppressed to 0.25% or less, preferably 0.23% or less.

Si:0.35超〜0.7%
Siも本発明における重要な元素の1つであり、鋼表層部の浸炭層に析出する炭化物を微細化するとともに、鋼マトリックスを固溶強化する効果を有しており、これらの効果を有効に発揮させるため、0.35%超、好ましくは0.4%以上、より好ましくは0.45%以上含有させる。しかしSi量が過剰になると、鋼材の硬度が必要以上に高くなって被削性や冷間鍛造性が劣化するので、0.7%以下、好ましくは0.6%以下に抑える。
Si: more than 0.35 to 0.7%
Si is also one of the important elements in the present invention, and has the effect of refining carbides precipitated in the carburized layer of the steel surface layer portion and strengthening the steel matrix by solid solution strengthening these effects effectively. In order to exhibit it, it is contained more than 0.35%, preferably 0.4% or more, more preferably 0.45% or more. However, when the amount of Si becomes excessive, the hardness of the steel material becomes higher than necessary, and the machinability and cold forgeability deteriorate, so it is suppressed to 0.7% or less, preferably 0.6% or less.

Mn:0.2〜1.0%
Mnは脱酸剤として作用し、酸化物系介在物を低減して鋼部品の内部品質を高めるとともに、焼入れ性を向上させて鋼部品の心部硬さや硬化層深さを高め、部品強度の向上に寄与する。このような作用を十分に発揮させるには、Mnを0.2%以上、好ましくは0.3%以上含有させる必要がある。一方、Mn量が過剰になると、鋼表層部の残留オーステナイト量が増加して部品表面の硬度が低下するので、Mn量は1.0%以下、好ましくは0.8%以下とする。
Mn: 0.2 to 1.0%
Mn acts as a deoxidizer, reduces oxide inclusions and improves the internal quality of steel parts, improves hardenability and increases the core hardness and hardened layer depth of steel parts, Contributes to improvement. In order to sufficiently exhibit such an action, it is necessary to contain Mn in an amount of 0.2% or more, preferably 0.3% or more. On the other hand, when the amount of Mn becomes excessive, the amount of retained austenite in the steel surface layer portion increases and the hardness of the part surface decreases, so the amount of Mn is 1.0% or less, preferably 0.8% or less.

Mo:0.30〜0.6%
Moも重要な元素の1つであり、炭化物の形成を促進するとともに、マトリックスの焼入れ性を確保し、不完全焼入れ組織の生成を抑制する効果を有する。この様な効果を有効に発揮させるため、0.30%以上、好ましくは0.4%以上含有させる。一方、0.6%を超えて添加すると心部の硬度が必要以上に高くなり、機械加工時における被削性や冷間鍛造性が劣化することとなる。好ましくは0.5%以下である。
Mo: 0.30 to 0.6%
Mo is also an important element, and has the effect of promoting the formation of carbides, ensuring the hardenability of the matrix, and suppressing the formation of an incompletely quenched structure. In order to exhibit such an effect effectively, it is contained 0.30% or more, preferably 0.4% or more. On the other hand, if added over 0.6%, the hardness of the core becomes higher than necessary, and the machinability and cold forgeability at the time of machining deteriorate. Preferably it is 0.5% or less.

Al、NbおよびTiよりなる群から選択される少なくとも1種:総量で0.005〜0.2%
Al、NbおよびTiは、窒化物を形成することによって結晶粒を微細化し、鋼部品の靭性を高める役割を有する。このような作用を有効に発揮させるには、Al、NbおよびTiよりなる群から選択される少なくとも1種を総量で0.005%以上含有させる必要がある。より好ましい含有量は0.010%以上である。一方、上記元素の含有量が過剰になると、それら元素の粗大な化合物が生成し、部品の強度や冷間加工性を低下させる。従ってこれらの元素は、総量で0.2%以下に抑える必要があり、好ましくは0.1%以下である。
At least one selected from the group consisting of Al, Nb and Ti: 0.005 to 0.2% in total
Al, Nb, and Ti have the role of increasing the toughness of steel parts by forming nitrides to refine crystal grains. In order to exhibit such an action effectively, it is necessary to contain 0.005% or more in total of at least one selected from the group consisting of Al, Nb and Ti. A more preferable content is 0.010% or more. On the other hand, when the content of the elements is excessive, coarse compounds of these elements are generated, and the strength and cold workability of the parts are lowered. Accordingly, the total amount of these elements must be suppressed to 0.2% or less, and preferably 0.1% or less.

N:0.008〜0.05%
Nは、上述したAl、Nb、Tiと窒化物を生成することによって結晶粒を微細化し、鋼部品の靭性を高めるのに有効な元素である。この様な効果を有効に発揮させるには、N量を0.008%以上、好ましくは0.010%以上含有させる必要がある。一方、N量が過剰になっても上記効果は飽和するだけであり、むしろ、心部が脆化するといった欠点が現れてくるので、その上限を0.05%とする。好ましくは0.03%以下である。
N: 0.008 to 0.05%
N is an element effective for making the crystal grains fine by increasing the above-described Al, Nb, Ti, and nitride, and improving the toughness of the steel part. In order to exhibit such an effect effectively, it is necessary to contain N amount 0.008% or more, preferably 0.010% or more. On the other hand, even if the amount of N becomes excessive, the above effect is only saturated, but rather the drawback that the core becomes brittle appears, so the upper limit is made 0.05%. Preferably it is 0.03% or less.

本発明で規定する含有元素は上記の通りであり、残部成分は実質的にFeであるが、鋼中に、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる不可避不純物として、0.30%以下のCu、0.25%以下のNi、0.002%以下のO(酸素)等が含まれることが許容されるのは勿論のこと、前記本発明の作用に悪影響を与えない範囲で、下記の如く、更に他の元素を積極的に含有させることも可能である。   The contained elements specified in the present invention are as described above, and the remaining component is substantially Fe, but as an unavoidable impurity brought into the steel depending on the situation of raw materials, materials, manufacturing equipment, etc., 0.30% or less Cu, 0.25% or less of Ni, 0.002% or less of O (oxygen), etc. are allowed to be included, and within the range not adversely affecting the function of the present invention, As described above, it is possible to further contain other elements.

即ち本発明の機械構造用鋼部品は、更に他の元素として、心部に、Ca:0.0005〜0.05%、Zr:0.01〜0.15%、Bi:0.05%以下(0%を含まない)、S:0.12%以下(0%を含まない)、Pb:0.09%以下(0%を含まない)、またはMg:0.02%以下(0%を含まない)を含有させるによって、鋼部品を切削加工して最終的な部品形状に仕上げる際の被削性を改善できる。   That is, the steel part for machine structural use according to the present invention has, as another element, Ca: 0.0005 to 0.05%, Zr: 0.01 to 0.15%, Bi: 0.05% or less as the other element. (Excluding 0%), S: 0.12% or less (excluding 0%), Pb: 0.09% or less (excluding 0%), or Mg: 0.02% or less (0% (Not including) can improve machinability when a steel part is cut into a final part shape.

ちなみに、これら選択元素の含有量が下限値未満では上記作用効果が十分に発揮されず、一方、上限付近で各元素の上記作用効果は飽和し、むしろ粗大な複合介在物を多量に生成して、曲げ疲労強度や耐ピッチング性劣化させるといった障害を生じる原因になることがある。   By the way, if the content of these selected elements is less than the lower limit, the above-mentioned effects are not sufficiently exhibited, while the above-mentioned effects of each element are saturated near the upper limit, rather, a large amount of coarse composite inclusions are generated. , It may cause a failure such as bending fatigue strength and pitting resistance deterioration.

上記要件を満たす本発明の鋼部品を得るには、鍛造や切削加工、浸炭処理として高濃度浸炭処理、および表面に固体潤滑被膜を形成する固体潤滑被膜処理を行えばよく、例えば溶製・鋳造した後に熱間圧延して得られた圧延材を用い、下記(i)〜(iv)の工程を採用することによって製造することができる。
(i)圧延材を熱間鍛造した後に機械加工を行う。
(ii)高濃度浸炭処理を行い、炭化物を析出させた表面硬化層を鋼部表面に形成する。
(iii)仕上げの機械加工を行う。
(iv)固体潤滑被膜形成のための下地処理を行った後に、固体潤滑被膜を形成する。
In order to obtain the steel part of the present invention that satisfies the above requirements, forging, cutting, carburizing treatment, high-concentration carburizing treatment, and solid lubricating coating treatment that forms a solid lubricating coating on the surface may be performed. It can manufacture by adopting the process of following (i)-(iv) using the rolling material obtained by carrying out hot rolling after doing.
(I) After hot forging the rolled material, machining is performed.
(Ii) A high-concentration carburizing treatment is performed to form a hardened surface layer on which the carbide is deposited on the steel part surface.
(Iii) Finish machining.
(Iv) After performing the ground treatment for forming the solid lubricating film, the solid lubricating film is formed.

特に、本発明で規定する炭化物を鋼表層部に析出させ、また該炭化物の微細化を図るには、上記高濃度浸炭処理を、後述する実施例で行うように、浸炭処理した後に炭化物を析出させるようにするのがよく、該浸炭処理および炭化物析出処理では下記条件を採用することが好ましい。   In particular, in order to precipitate the carbide specified in the present invention on the steel surface layer and to refine the carbide, the high-concentration carburizing treatment is performed after the carburizing treatment as in Examples described later. In the carburizing treatment and carbide precipitation treatment, it is preferable to adopt the following conditions.

<浸炭条件>
(1)加熱温度(浸炭温度)
鋼部品に十分な浸炭を施すには、浸炭温度を900℃以上とするのが好ましく、これより低温である場合には浸炭に要する時間が長くなり生産性が低下するので好ましくない。より好ましくは920℃以上である。一方、該浸炭温度が高すぎても結晶粒が粗大化し、鋼部品の靭性が劣ることとなるので浸炭温度は980℃以下とするのがよい。より好ましくは950℃以下である。この浸炭温度での保持時間(浸炭時間)は、特に制約されるものではなく所望の浸炭層深さが得られる時間とすればよいが、コスト面からは1時間以上10時間以下の範囲内で適宜設定するのがよい。
<Carburizing conditions>
(1) Heating temperature (carburizing temperature)
In order to sufficiently carburize steel parts, it is preferable to set the carburizing temperature to 900 ° C. or more. If the temperature is lower than this, it is not preferable because the time required for carburizing becomes longer and the productivity is lowered. More preferably, it is 920 degreeC or more. On the other hand, even if the carburizing temperature is too high, the crystal grains become coarse and the toughness of the steel parts is inferior, so the carburizing temperature is preferably 980 ° C. or lower. More preferably, it is 950 degrees C or less. The holding time at this carburizing temperature (carburizing time) is not particularly limited and may be a time at which a desired carburized layer depth can be obtained, but in terms of cost, within a range of 1 hour to 10 hours. It is good to set appropriately.

(2)加熱雰囲気
加熱雰囲気は、カーボンポテンシャル0.9%以上1.5%以下とするのがよい。この工程におけるカーボンポテンシャルが低過ぎると、機械構造用鋼部品表面の炭素濃度が低くなり、次工程の炭化物析出工程で十分な炭化物を析出させることができず、結果として所望のピッチング強度を確保することが困難となる。より好ましくは1.0%以上である。一方、カーボンポテンシャルの上限に特に制約はないが、高すぎると「スーティング」と呼ばれるすすが鋼部品表面に付着して浸炭が阻害されるので、1.5%以下とするのがよい。より好ましくは1.2%以下である。
(2) Heating atmosphere The heating atmosphere is preferably set to a carbon potential of 0.9% to 1.5%. If the carbon potential in this process is too low, the carbon concentration on the surface of the machine structural steel component will be low, and sufficient carbides cannot be deposited in the next carbide precipitation process, resulting in ensuring the desired pitching strength. It becomes difficult. More preferably, it is 1.0% or more. On the other hand, the upper limit of the carbon potential is not particularly limited, but if it is too high, soot called “sooting” adheres to the surface of the steel part and inhibits carburization. More preferably, it is 1.2% or less.

尚、前記カーボンポテンシャルの測定は、O2センサ法や赤外線分析計によるCO2法、露点測定法、鉄線を用いたカーボンポテンショメータなど一般に用いられる方法によって測定可能であるが、特に、Cpコイルと呼ばれる鉄線を炉内雰囲気に放置し、このCpコイルを用いて赤外線吸収法などによって定量分析する方法が測定精度の面で最も優れている。 The carbon potential can be measured by a commonly used method such as a CO 2 method using an O 2 sensor method, an infrared analyzer, a dew point measurement method, or a carbon potentiometer using an iron wire, and is particularly called a Cp coil. The most excellent method in terms of measurement accuracy is to leave the iron wire in the furnace atmosphere and perform quantitative analysis by the infrared absorption method using this Cp coil.

(3)冷却速度
前記浸炭温度で一定時間保持した後は、冷却速度10℃/分以上で冷却するのがよい。その理由として、次工程である炭化物析出工程で微細な炭化物を析出させるには、前記浸炭温度で一定時間保持した後、浸炭した炭素を析出させず過飽和に固溶した状態で一旦Ar1点以下まで冷却するが、冷却速度が10℃/分未満である場合には、過飽和状態にある炭素が結晶粒界に拡散する時間的余裕があり、析出時に炭化物が網目状に析出してピッチング等の各種強度が低下するからである。より好ましくは15℃/分以上である。冷却速度の上限には特に制約はないが、あまり急速に冷却しても鋼部品に変形や割れが生じやすくなるので、冷却速度は1200℃/分以下とするのがよく、より好ましくは600℃/分以下である。
(3) Cooling rate After holding for a certain period of time at the carburizing temperature, it is preferable to cool at a cooling rate of 10 ° C / min or more. As a reason, in order to precipitate fine carbides in the carbide precipitation step, which is the next step, after holding for a certain time at the carburizing temperature, the carbonized carbon is not precipitated, but once dissolved in supersaturated state, Ar 1 point or less However, when the cooling rate is less than 10 ° C./min, there is a time allowance for the carbon in the supersaturated state to diffuse to the crystal grain boundaries, and during precipitation, the carbide precipitates in a network shape and causes pitting, etc. This is because various strengths are reduced. More preferably, it is 15 ° C./min or more. The upper limit of the cooling rate is not particularly limited, but deformation and cracking are likely to occur in the steel part even if it is cooled too rapidly, so the cooling rate is preferably 1200 ° C./min or less, more preferably 600 ° C. / Min or less.

<炭化物析出条件>
前述した様に、前記浸炭工程にて過飽和に炭素を固溶した浸炭層内から微細な炭化物を析出させることによって、機械構造用鋼部品のピッチング強度を向上させることができる。また、この炭化物析出工程の加熱温度保持中に窒素ポテンシャルを高く設定できることから、この炭化物析出工程で焼入れ性確保のための窒化を行うのがよい。以下に、炭化物析出および窒化の条件について詳述する。
<Carbide precipitation conditions>
As described above, by depositing fine carbides from the carburized layer in which carbon is dissolved in supersaturation in the carburizing step, the pitching strength of the steel part for machine structure can be improved. In addition, since the nitrogen potential can be set high while maintaining the heating temperature in the carbide precipitation step, it is preferable to perform nitridation for ensuring hardenability in the carbide precipitation step. Below, the conditions for carbide precipitation and nitriding are described in detail.

(1)加熱温度
炭化物析出は、800℃以上860℃以下の温度範囲内で行うのがよい。加熱温度が860℃を超えると、炭素量の固溶限界が大きくなり析出する炭化物量が減少するからであり、より好ましくは850℃以下である。一方、加熱温度が800℃未満の場合には、析出する炭化物が微細化しすぎてピッチング強度の向上に対する寄与が小さくなるからであり、より好ましくは830℃以上である。
(1) Heating temperature Carbide precipitation is preferably performed within a temperature range of 800 ° C. or higher and 860 ° C. or lower. This is because if the heating temperature exceeds 860 ° C., the solid solubility limit of the carbon amount increases, and the amount of precipitated carbide decreases, more preferably 850 ° C. or less. On the other hand, when the heating temperature is less than 800 ° C., the precipitated carbide is excessively refined and the contribution to the improvement of the pitching strength is reduced, and more preferably 830 ° C. or more.

(2)加熱雰囲気
炭化物析出工程では、カーボンポテンシャル0.7%以上1.1%以下の雰囲気で炭化物の析出を行うのがよい。カーボンポテンシャルが0.7%未満の場合には、前記加熱温度保持中に脱炭してしまい、析出する炭化物量が減少するからである。より好ましいカーボンポテンシャルは0.75%以上である。一方、カーボンポテンシャルが1.1%を超える場合には、前記加熱温度保持中に浸炭が進んで炭化物が粗大化し、ピッチング等の各種強度が低下するので好ましくない。より好ましくはカーボンポテンシャルを1.0%以下とする。尚、前記カーボンポテンシャルは前述した方法で測定することができる。
(2) Heating atmosphere In the carbide precipitation step, it is preferable to deposit carbide in an atmosphere having a carbon potential of 0.7% to 1.1%. This is because when the carbon potential is less than 0.7%, decarburization occurs while maintaining the heating temperature, and the amount of precipitated carbide decreases. A more preferable carbon potential is 0.75% or more. On the other hand, when the carbon potential exceeds 1.1%, the carburization progresses while the heating temperature is maintained, the carbides become coarse, and various strengths such as pitching are not preferable. More preferably, the carbon potential is 1.0% or less. The carbon potential can be measured by the method described above.

この炭化物析出工程における加熱保持時間は、特に制約されるものではなく、所望の浸炭層深さが得られる時間とすればよいが、部品サイズが大きくなり、該保持時間が30分間以上となる場合には、カーボンポテンシャルを0.7%以上で心部のAcm点対応炭素濃度以下とすることが好ましい。加熱温度保持中の鋼部品の浸炭層は、心部の鋼のAcm点の組成からなるオーステナイトと炭化物との混合組織となっているが、カーボンポテンシャルがAcm点対応炭素濃度を超える雰囲気では、前記組織におけるオーステナイトに対し強い浸炭雰囲気となり、炭化物が粗大化して鋼部品の機械的強度が低下するからである。この様な傾向は、部品が大型化して前記加熱保持時間が長時間になるほど顕著になることがわかった。カーボンポテンシャルは、心部のAcm点対応炭素濃度よりも0.1%以上低い炭素濃度以下とするのがより好ましい。一方、カーボンポテンシャルが0.7%未満の場合には、表面からの脱炭が生じて析出する炭化物量が減少するので好ましくない。より好ましくは0.75%以上とする。   The heating and holding time in this carbide precipitation step is not particularly limited, and may be a time for obtaining a desired carburized layer depth. However, when the component size increases and the holding time is 30 minutes or more. For this, the carbon potential is preferably 0.7% or more and less than or equal to the carbon concentration corresponding to the Acm point in the center. The carburized layer of the steel part while maintaining the heating temperature has a mixed structure of austenite and carbide consisting of the composition of the Acm point of the core steel, but in an atmosphere where the carbon potential exceeds the carbon concentration corresponding to the Acm point, This is because the carburizing atmosphere is strong against austenite in the structure, and the carbides are coarsened to reduce the mechanical strength of the steel parts. It has been found that such a tendency becomes more prominent as the part becomes larger and the heating and holding time becomes longer. It is more preferable that the carbon potential is not more than 0.1% lower than the carbon concentration corresponding to the Acm point in the center. On the other hand, if the carbon potential is less than 0.7%, decarburization from the surface occurs and the amount of precipitated carbide decreases, which is not preferable. More preferably, the content is 0.75% or more.

この炭化物析出工程の加熱温度保持中に窒素ポテンシャルを高く設定できることから、この炭化物析出工程で上記窒化処理を行うのがよい。窒化は、窒素ポテンシャルが0.05%以上の雰囲気で行えば、表面の窒素量を確保することができ、焼入れ時に十分な焼入れが行えて不完全焼入れ組織の生成を抑制することができる。窒素ポテンシャルは好ましくは0.08%以上である。また、窒素ポテンシャルが0.20%を超えても不完全焼入れ組織が増加するので好ましくない。その理由は明らかではないが、窒素量が高すぎるとCr窒化物が析出して鋼マトリックスの焼入れ性が低下するためと推測される。好ましくは0.15%以下である。窒素ポテンシャルの測定方法は、Cpコイルと呼ばれる鉄線を炉内雰囲気中に放置し、このCpコイルを赤外線吸収法などによって定量分析する方法が適用可能である。   Since the nitrogen potential can be set high while maintaining the heating temperature in the carbide precipitation step, the nitriding treatment is preferably performed in the carbide precipitation step. When nitriding is performed in an atmosphere having a nitrogen potential of 0.05% or more, the amount of nitrogen on the surface can be secured, and sufficient quenching can be performed during quenching to suppress the formation of an incompletely quenched structure. The nitrogen potential is preferably 0.08% or more. Further, even if the nitrogen potential exceeds 0.20%, the incompletely quenched structure increases, which is not preferable. The reason for this is not clear, but it is presumed that if the amount of nitrogen is too high, Cr nitride precipitates and the hardenability of the steel matrix decreases. Preferably it is 0.15% or less. As a method for measuring the nitrogen potential, a method in which an iron wire called a Cp coil is left in the furnace atmosphere, and the Cp coil is quantitatively analyzed by an infrared absorption method or the like can be applied.

窒化の具体的方法としては、前記加熱温度で一定時間保持しながらアンモニアを流入する等の一般的な方法を適用することが可能である。窒化の時期は特に限定されず、炭化物析出工程の全工程で窒化処理を行うことの他、該炭化物析出処理工程のうち、一部で炭化物析出と同時に窒化処理を行う場合や、二部以上に分けて窒化処理を行う場合も含むものとする。   As a specific method of nitriding, it is possible to apply a general method such as injecting ammonia while maintaining the heating temperature for a certain period of time. The timing of nitriding is not particularly limited, and in addition to performing nitriding treatment in all steps of the carbide precipitation step, in the case of performing nitriding treatment simultaneously with carbide precipitation in a part of the carbide precipitation treatment step, or in two or more parts The case where the nitriding process is performed separately is also included.

本発明でより微細な炭化物を析出させて耐ピッチング性を更に高めるにあたっては、次の様な方法で炭化物析出・窒化を行うことが特に好ましい。即ち、炭化物析出工程を、
(I)810℃以上860℃以下の温度にてカーボンポテンシャル0.7%以上1.1%以下の雰囲気で加熱し、10℃/分以上の冷却速度で該加熱保持温度よりも10℃以上かつ800℃を下回らない温度まで降温させた(以下「炭化物析出段階(I)」という)後、
(II)該温度にてカーボンポテンシャル0.7%以上1.1%以下の雰囲気で一定時間保持する(以下「炭化物析出段階(II)」という)
ことによって、より微細な炭化物を、より均一に分散させることができ、優れた特性を有する機械構造用鋼部品を確実に得ることができるのである。
In order to further improve the pitting resistance by precipitating finer carbides in the present invention, it is particularly preferable to perform carbide precipitation / nitriding by the following method. That is, the carbide precipitation process
(I) Heating is performed at a temperature of 810 ° C. or higher and 860 ° C. or lower in an atmosphere having a carbon potential of 0.7% or higher and 1.1% or lower, and at a cooling rate of 10 ° C./minute or higher, After the temperature was lowered to a temperature not lower than 800 ° C. (hereinafter referred to as “carbide precipitation stage (I)”),
(II) Hold at this temperature in an atmosphere with a carbon potential of 0.7% to 1.1% (hereinafter referred to as “carbide precipitation stage (II)”)
As a result, finer carbides can be more uniformly dispersed, and a steel part for mechanical structure having excellent characteristics can be obtained with certainty.

そしてこの様な工程で炭化物の析出を行う場合には、前記炭化物析出段階(II)にて、窒素ポテンシャル0.05%以上0.15%以下の雰囲気で炭化物析出と同時に窒化を行えば、加熱温度保持中に窒素ポテンシャルを高く設定でき、良好に窒化処理を行えるので望ましい。   In the case of performing carbide precipitation in such a process, in the carbide precipitation stage (II), if nitriding is performed simultaneously with carbide precipitation in an atmosphere having a nitrogen potential of 0.05% or more and 0.15% or less, heating is performed. This is desirable because the nitrogen potential can be set high during temperature holding and nitriding can be performed satisfactorily.

以下、上記工程の処理条件について詳述する。   Hereinafter, the process conditions of the said process are explained in full detail.

<炭化物析出段階(I)の条件>
(1)加熱温度
炭化物析出段階(I)における加熱温度は、810℃以上860℃以下とするのがよい。860℃を超える場合には炭素量の固溶限界が大きくなり析出する炭化物量が減少するからであり、より好ましくは850℃以下である。一方810℃未満の場合には、析出する炭化物が微細になりすぎてピッチング強度向上に対する寄与が小さくなるからであり、より好ましくは830℃以上である。
<Conditions for carbide precipitation stage (I)>
(1) Heating temperature The heating temperature in the carbide precipitation stage (I) is preferably 810 ° C or higher and 860 ° C or lower. When the temperature exceeds 860 ° C., the solid solubility limit of the carbon content increases, and the amount of precipitated carbide decreases, and more preferably 850 ° C. or less. On the other hand, when the temperature is lower than 810 ° C., the precipitated carbide becomes too fine, and the contribution to improving the pitching strength is reduced, and more preferably 830 ° C. or higher.

(2)加熱雰囲気
炭化物析出段階(I)における加熱雰囲気は、カーボンポテンシャルを0.7%以上1.1%以下とするのがよい。カーボンポテンシャルが0.7%未満の場合には加熱温度保持中に脱炭してしまい、析出する炭化物量が少なくなるからである。より好ましくはカーボンポテンシャルを0.75%以上とする。一方、カーボンポテンシャルが1.1%を超える場合には、加熱温度保持中に浸炭が進んで炭化物が粗大化し、ピッチング等の各種強度が低下するので好ましくない。より好ましくは1.0%以下である。尚、前記カーボンポテンシャルは前述した方法で測定することができる。
(2) Heating atmosphere The heating atmosphere in the carbide precipitation stage (I) preferably has a carbon potential of 0.7% to 1.1%. This is because when the carbon potential is less than 0.7%, decarburization occurs while the heating temperature is maintained, and the amount of precipitated carbide decreases. More preferably, the carbon potential is set to 0.75% or more. On the other hand, when the carbon potential exceeds 1.1%, the carburization proceeds while the heating temperature is maintained, the carbides become coarse, and various strengths such as pitting are reduced, which is not preferable. More preferably, it is 1.0% or less. The carbon potential can be measured by the method described above.

この炭化物析出段階(I)における加熱保持時間は、特に制約されるものではなく、所望の浸炭層深さが得られる時間とすればよいが、部品サイズが大きくなり、該保持時間が30分間以上となる場合には、カーボンポテンシャルを0.7%以上で心部のAcm点対応炭素濃度以下とすることが好ましい。加熱温度保持中の鋼部品の浸炭層は、心部の鋼のAcm点の組成からなるオーステナイトと炭化物との混合組織となっているが、カーボンポテンシャルがAcm点対応炭素濃度を超える雰囲気では、前記組織におけるオーステナイトに対し強い浸炭雰囲気となり、炭化物が粗大化して鋼部品の機械的強度が低下するからである。この様な傾向は、部品が大型化して前記加熱保持時間が長時間になるほど顕著になることがわかった。カーボンポテンシャルは、心部のAcm点対応炭素濃度よりも0.1%以上低い炭素濃度以下とするのがより好ましい。一方、カーボンポテンシャルが0.7%未満の場合には、表面からの脱炭が生じて析出する炭化物量が減少するので好ましくない。より好ましくは0.75%以上とする。   The heating and holding time in the carbide precipitation stage (I) is not particularly limited, and may be a time for obtaining a desired carburized layer depth. However, the part size increases, and the holding time is 30 minutes or more. In this case, the carbon potential is preferably 0.7% or more and less than or equal to the carbon concentration corresponding to the Acm point in the center. The carburized layer of the steel part while maintaining the heating temperature has a mixed structure of austenite and carbide consisting of the composition of the Acm point of the core steel, but in an atmosphere where the carbon potential exceeds the carbon concentration corresponding to the Acm point, This is because the carburizing atmosphere is strong against austenite in the structure, and the carbides are coarsened to reduce the mechanical strength of the steel parts. It has been found that such a tendency becomes more prominent as the part becomes larger and the heating and holding time becomes longer. It is more preferable that the carbon potential is not more than 0.1% lower than the carbon concentration corresponding to the Acm point in the center. On the other hand, if the carbon potential is less than 0.7%, decarburization from the surface occurs and the amount of precipitated carbide decreases, which is not preferable. More preferably, the content is 0.75% or more.

(3)冷却速度
前記加熱温度保持後の冷却速度は10℃/分以上とするのがよい。該冷却速度が10℃/分未満の場合には、一旦マトリックスに固溶した炭素が拡散できる時間的余裕を有することとなり、結晶粒界に析出した炭化物が粗大化するので、ピッチング強度がばらつく原因となる。前記冷却速度は20℃/分以上とするのが好ましい。前記冷却速度の上限は特に制限されないが、あまり急速に冷却しても鋼部品に変形や割れが生じやすくなるので、冷却速度は200℃/分以下であることが好ましい。
(3) Cooling rate The cooling rate after maintaining the heating temperature is preferably 10 ° C./min or more. When the cooling rate is less than 10 ° C./min, there is a time allowance for the carbon once dissolved in the matrix to be diffused, and the carbide precipitated at the crystal grain boundaries is coarsened. It becomes. The cooling rate is preferably 20 ° C./min or more. The upper limit of the cooling rate is not particularly limited, but it is preferable that the cooling rate is 200 ° C./min or less because deformation and cracking are likely to occur in the steel part even if it is cooled too rapidly.

<炭化物析出段階(II)の条件>
(1)加熱温度
炭化物析出段階(I)における前記冷却速度での冷却は、常温まで行なわず、800℃以上であって前期炭化物析出段階(I)における加熱温度よりも10℃以下の温度範囲までとし、該温度にて一定時間保持するのがよい。
<Conditions for carbide precipitation stage (II)>
(1) Heating temperature Cooling at the cooling rate in the carbide precipitation stage (I) is not performed to room temperature, but is 800 ° C. or higher and to a temperature range of 10 ° C. or lower than the heating temperature in the previous carbide precipitation stage (I). It is good to hold at this temperature for a certain period of time.

加熱温度が800℃未満の場合には、析出する炭化物が微細化しすぎてピッチング強度の向上にあまり寄与しないからである。より好ましくは830℃以上とする。一方、該温度が、前記炭化物析出段階(I)における加熱温度よりも10℃未満と高い場合には、冷却中に析出する炭化物量が少なく、ピッチング強度向上の効果が得られないからである。より好ましくは前記炭化物析出段階(I)における加熱温度よりも20℃以下(但し800℃以上)とする。   This is because when the heating temperature is less than 800 ° C., the precipitated carbide is excessively refined and does not contribute much to the improvement of the pitching strength. More preferably, it is set to 830 ° C. or higher. On the other hand, when the temperature is higher than the heating temperature in the carbide precipitation stage (I) by less than 10 ° C., the amount of carbide precipitated during cooling is small, and the effect of improving the pitching strength cannot be obtained. More preferably, it is set to 20 ° C. or lower (however, 800 ° C. or higher) than the heating temperature in the carbide precipitation stage (I).

(2)加熱雰囲気
前記炭化物析出段階(II)にて炭化物析出と同時に窒化を行うのが、加熱温度保持中に窒素ポテンシャルを高く設定できるので好ましい。窒化処理における窒素ポテンシャルは前述した範囲内、即ち、好ましくは0.05%以上、より好ましくは0.08%以上であって、好ましくは0.20%以下、より好ましくは0.15%以下とするのがよい。またカーボンポテンシャルは、前記炭化物析出段階(I)と同様にカーボンポテンシャルが0.7%以上1.1%以下の雰囲気下とするのがよい。カーボンポテンシャルが0.7%未満の場合には加熱温度保持中に脱炭し、析出する炭化物量が少なくなるからである。好ましくは0.75%以上である。一方、カーボンポテンシャルが1.1%を超える場合には、加熱温度保持中に表層が過剰に浸炭されて、炭化物が粗大化し、ピッチング等の各種強度が低下するからである。好ましくは1.0%以下である。
(2) Heating atmosphere It is preferable to perform nitriding simultaneously with carbide precipitation in the carbide precipitation stage (II) because the nitrogen potential can be set high while maintaining the heating temperature. The nitrogen potential in the nitriding treatment is within the above-described range, that is, preferably 0.05% or more, more preferably 0.08% or more, preferably 0.20% or less, more preferably 0.15% or less. It is good to do. The carbon potential is preferably set in an atmosphere having a carbon potential of 0.7% or more and 1.1% or less, as in the carbide precipitation stage (I). This is because when the carbon potential is less than 0.7%, the amount of carbides that are decarburized and precipitated while maintaining the heating temperature is reduced. Preferably it is 0.75% or more. On the other hand, when the carbon potential exceeds 1.1%, the surface layer is excessively carburized while maintaining the heating temperature, the carbides become coarse, and various strengths such as pitting decrease. Preferably it is 1.0% or less.

尚、この場合の窒化処理も、炭化物析出段階(II)の少なくとも一部で炭化物の析出と同時に窒化を行なえばよい。   In this case, the nitriding treatment may be performed simultaneously with the precipitation of the carbide in at least a part of the carbide precipitation stage (II).

この炭化物析出段階(II)における加熱保持時間は、特に制約されるものではなく、所望の浸炭層深さが得られる時間とすればよいが、部品サイズが大きくなり、該保持時間が30分間以上となる場合には、カーボンポテンシャルを0.7%以上で心部のAcm点対応炭素濃度以下とすることが好ましい。加熱温度保持中の鋼部品の浸炭層は、心部の鋼のAcm点の組成からなるオーステナイトと炭化物との混合組織となっているが、カーボンポテンシャルがAcm点対応炭素濃度を超える雰囲気では、前記組織におけるオーステナイトに対し強い浸炭雰囲気となり、炭化物が粗大化して鋼部品の機械的強度が低下するからである。この様な傾向は、部品が大型化して前記加熱保持時間が長時間になるほど顕著になることがわかった。カーボンポテンシャルは、心部のAcm点対応炭素濃度よりも0.1%以上低い炭素濃度以下とするのがより好ましい。一方、カーボンポテンシャルが0.7%未満の場合には、表面からの脱炭が生じて析出する炭化物量が減少するので好ましくない。より好ましくは0.75%以上とする。   The heating and holding time in the carbide precipitation stage (II) is not particularly limited, and may be a time for obtaining a desired carburized layer depth. However, the part size increases, and the holding time is 30 minutes or more. In this case, the carbon potential is preferably 0.7% or more and less than or equal to the carbon concentration corresponding to the Acm point in the center. The carburized layer of the steel part while maintaining the heating temperature has a mixed structure of austenite and carbide consisting of the composition of the Acm point of the core steel, but in an atmosphere where the carbon potential exceeds the carbon concentration corresponding to the Acm point, This is because the carburizing atmosphere is strong against austenite in the structure, and the carbides are coarsened to reduce the mechanical strength of the steel parts. It has been found that such a tendency becomes more prominent as the part becomes larger and the heating and holding time becomes longer. It is more preferable that the carbon potential is not more than 0.1% lower than the carbon concentration corresponding to the Acm point in the center. On the other hand, if the carbon potential is less than 0.7%, decarburization from the surface occurs and the amount of precipitated carbide decreases, which is not preferable. More preferably, the content is 0.75% or more.

前期炭化物析出工程における加熱温度保持後の冷却の際には、部品の強度を確保すべく焼入れを行うのがよく、該焼入れの方法としては、ソルト焼入れや油冷など一般的な焼入れ方法を適用することが可能である。   When cooling after holding the heating temperature in the previous carbide precipitation step, it is better to quench to ensure the strength of the parts, and as a quenching method, a general quenching method such as salt quenching or oil cooling is applied. Is possible.

本発明の機械構造用鋼部品は、上述の通り自動変速機油を用いるオートマチック車の動力伝達部で使用されるものであって、具体的には、例えば高面圧で使用されるアウトプットギア(出力用ギア)等の歯車、摺動部品、軸類等が挙げられる。   The steel part for machine structure of the present invention is used in a power transmission part of an automatic vehicle using an automatic transmission oil as described above. Specifically, for example, an output gear (for example, used at a high surface pressure) Output gears), sliding parts, shafts, and the like.

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. Any of these may be included in the technical scope of the present invention.

表1に示す成分組成の鋼材を転炉で溶製し、分塊圧延、棒鋼圧延を経て棒鋼を得た。次に、この棒鋼を切断してから熱間鍛造を行い、部品に近い形状にブランク加工した後に歯切り等の機械加工を行って、図1(a)(b)に示す形状の歯車を得た。歯車の緒元は下記の通りである。   Steel materials having the component compositions shown in Table 1 were melted in a converter, and bar steel was obtained through partial rolling and bar rolling. Next, after cutting this steel bar, hot forging is performed, and after blanking into a shape close to the part, machining such as gear cutting is performed to obtain a gear having the shape shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). It was. The specifications of the gears are as follows.

歯数:19
モジュール:2.12
圧力角:19°0'0”
ねじれ角:26°45'0”
歯幅:33.5mm
外径:φ52.51mm
次にこの歯車に、図2〜図7に示すパターンの浸炭処理を施した。図2、図4〜7は、浸炭により鋼表層部に硬質層を形成させるとともに、該硬質層内に炭化物を析出させるための高濃度浸炭処理であり、図3は通常の浸炭処理である。各処理は図2〜7に示す保持温度、保持時間および雰囲気(図中の「Cp」はカーボンポテンシャルを示し、「Np」は窒素ポテンシャルを示す)の条件で行った。また図2,図4〜7に示す高濃度浸炭処理では、処理工程の一部で雰囲気内にアンモニアを吹き込んで流入して窒化処理を同時に行った。
Number of teeth: 19
Module: 2.12
Pressure angle: 19 ° 0'0 ”
Twist angle: 26 ° 45'0 "
Tooth width: 33.5mm
Outer diameter: φ52.51mm
Next, the carburizing process of the pattern shown in FIGS. 2 and 4 to 7 show a high-concentration carburizing process for forming a hard layer on the steel surface layer by carburizing and precipitating carbide in the hard layer, and FIG. 3 shows a normal carburizing process. Each treatment was performed under the conditions of holding temperature, holding time, and atmosphere ("Cp" in the figure indicates a carbon potential and "Np" in the figure indicates a nitrogen potential) shown in FIGS. In the high-concentration carburizing treatment shown in FIGS. 2 and 4 to 7, nitriding treatment was simultaneously performed by blowing ammonia into the atmosphere and flowing in part of the treatment process.

上記処理後にホーニング加工を行い歯車として仕上げた。この様に仕上げた複数個の歯車のうちの幾つかに固体潤滑被膜処理を施した。   After the above treatment, honing was performed to finish the gear. Some of the plurality of gears finished in this way were subjected to a solid lubricating film treatment.

固体潤滑被膜の形成は、ドライホーニング、リューブライト処理の下地処理を行った後、通常「デフリック処理」と呼ばれる二硫化モリブデンを用いた焼き付け塗布によって行った。   The solid lubricating coating was formed by baking coating using molybdenum disulfide, which is usually referred to as “deflick treatment”, after the base treatment of dry honing and luebright treatment.

得られた歯車(試料)を用いてピッチング耐久試験を行った。ピッチング耐久試験は、図8に略示するように相手側の歯車と噛み合わせて一定の入力トルク(200N・m)で回転させ、ピッチングが発生するまでのサイクル数(ピッチング寿命)で耐ピッチング性を評価した。   A pitching durability test was conducted using the obtained gear (sample). In the pitching durability test, as shown schematically in FIG. 8, it is meshed with the gear on the other side and rotated at a constant input torque (200 N · m), and the pitching resistance is determined by the number of cycles (pitching life) until pitching occurs. Evaluated.

尚、相手側歯車には、JISで規定するSCr420Hに通常の浸炭処理(前記図3)を施したものを用いた。相手側歯車の緒元は下記の通りである。   In addition, the other gear used what gave normal carburizing process (said FIG. 3) to SCr420H prescribed | regulated by JIS. The specifications of the mating gear are as follows.

歯数:88
モジュール:2.12
圧力角:19°0'0”
ねじれ角:26°45'0”
歯幅:28mm
外径:φ214.64mm
また潤滑油としてATFオイル[マツダ(株)純正M−III,100℃での動粘度:7.4cSt]を用いた。
Number of teeth: 88
Module: 2.12
Pressure angle: 19 ° 0'0 ”
Twist angle: 26 ° 45'0 "
Tooth width: 28mm
Outer diameter: φ214.64mm
As a lubricating oil, ATF oil [Mazda genuine M-III, kinematic viscosity at 100 ° C .: 7.4 cSt] was used.

上記試験後の歯車を前記図1の(c)に示す様に切断し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて非接触側の歯部ピッチライン位置4[前記図1の(d)]を観察して、鋼表層部の炭化物析出状況を確認した。観察は鋼表面から25μm位置を8000倍の倍率で行った。   The gear after the test is cut as shown in FIG. 1 (c), and the tooth pitch line position 4 [(d) of FIG. 1] on the non-contact side is cut using a scanning electron microscope (SEM). Observation was made to confirm the state of carbide precipitation in the steel surface layer. Observation was performed at a magnification of 8000 times at a position of 25 μm from the steel surface.

撮影したSEM(走査型電子顕微鏡)写真を画像解析して、鋼表面から25μmにおける炭化物のサイズや個数を測定し、面積率や面密度、微細炭化物の割合を求めた。尚、炭化物の直径は、各炭化物の面積と等価な面積をもつ円の直径(円相当直径)として求めた。これらピッチング耐久試験の結果と顕微鏡観察結果を表2に示す。   The photographed SEM (scanning electron microscope) photograph was subjected to image analysis, the size and number of carbides at 25 μm from the steel surface were measured, and the area ratio, surface density, and the ratio of fine carbides were determined. In addition, the diameter of the carbide | carbonized_material was calculated | required as a diameter (circle equivalent diameter) of the circle | round | yen which has an area equivalent to the area of each carbide | carbonized_material. Table 2 shows the results of these pitching endurance tests and the results of microscopic observation.

Figure 2005113168
Figure 2005113168

Figure 2005113168
Figure 2005113168

表2におけるNo.1、6〜9、17および18は、本発明で規定する要件を満足するものであるため、優れた耐ピッチング性を発揮するものが得られた。即ち、鋼表層部に析出させた炭化物の面積率が5%以上であり焼戻し硬さが高く、また鋼部品の表面に形成した固体潤滑被膜により初期なじみ効果が発揮されたため、ピッチング寿命が著しく長くなった。   No. in Table 2 Since 1, 6-9, 17 and 18 satisfy the requirements defined in the present invention, those exhibiting excellent pitting resistance were obtained. That is, the area ratio of the carbide deposited on the steel surface layer is 5% or more, the tempering hardness is high, and the initial running-in effect is exhibited by the solid lubricant film formed on the surface of the steel part, so the pitching life is extremely long. became.

尚、No.7および8から、より優れた耐ピッチング性を得るには、微細な炭化物をより多く鋼表層部に析出させるのがよいことがわかる。またNo.1とNo.9の比較から、鋼部材表面を若干窒化することで炭化物周辺の不完全焼入組織の生成が抑制され、ピッチング寿命が更に長くなることがわかる。   No. From 7 and 8, it can be seen that in order to obtain better pitting resistance, it is better to deposit more fine carbides on the steel surface layer. No. 1 and No. From the comparison of 9, it can be seen that by slightly nitriding the surface of the steel member, generation of an incompletely hardened structure around the carbide is suppressed, and the pitching life is further increased.

これらに対して、No.2〜5、10〜16は本発明で規定するいずれかの要件を満たさないため、耐ピッチング性に劣るか、機械構造用鋼部品としての特性を具備しないものとなった。   On the other hand, no. Nos. 2 to 5 and 10 to 16 do not satisfy any of the requirements defined in the present invention, so that they are inferior in pitting resistance or do not have properties as steel parts for machine structures.

即ち、No.2はピッチング寿命が短いが、これは、固体潤滑被膜による初期なじみ効果が発揮されているものの、鋼表層部に炭化物が析出しておらず、鋼自体の焼戻し硬さが低いため、ピッチング寿命が短かくなったと考えられる。   That is, no. No. 2 has a short pitching life, but this shows the initial running-in effect due to the solid lubricant film, but carbide does not precipitate on the steel surface layer and the tempering hardness of the steel itself is low, so the pitching life is short. It seems that it has become shorter.

またNo.3は、鋼表層部に規定量の炭化物が析出しており、鋼自体の焼戻し硬さは十分に高いが、固体潤滑被膜を形成していないため初期なじみ効果が得られず、鋼部品表面に存在する局所的な凹凸において、接触面圧の高い部分から亀裂が発生し、ピッチング寿命が短くなったと考えられる。   No. No. 3 has a specified amount of carbides precipitated on the surface layer of the steel, and the tempering hardness of the steel itself is sufficiently high. In the existing local unevenness | corrugation, it is thought that the crack generate | occur | produced from the part with a high contact surface pressure, and the pitching lifetime was shortened.

No.5は、固体潤滑被膜を表面に形成しているが、鋼表層部に炭化物が十分に析出していないため、ピッチング寿命が短くなったと考えられる。   No. No. 5 has a solid lubricating film formed on the surface, but it is considered that the pitching life was shortened because carbide was not sufficiently precipitated on the steel surface layer.

No.4は、上記No.2やNo.3、No.5よりもピッチング寿命が短い。これは、通常の浸炭処理を行っただけで炭化物を析出させていないため、鋼自体の焼戻し硬さが低く、また固体潤滑被膜も形成していないため、初期なじみ効果も得られず、剥離損傷が早期に生じたと考えられる。   No. 4 is the above-mentioned No.4. 2 or No. 3, no. Pitching life is shorter than 5. This is because normal carbide carburizing treatment does not precipitate carbide, so the steel itself has a low tempering hardness and no solid lubricating film is formed, so there is no initial running-in effect and peeling damage. Seems to have occurred early.

No.10〜16は、本発明で規定する成分組成を満たしていないため、耐ピッチング性に劣るか、機械構造用鋼部品としてのその他の特性を具備しないものとなった。   No. Nos. 10 to 16 do not satisfy the component composition defined in the present invention, so that they are inferior in pitting resistance or do not have other properties as machine structural steel parts.

即ち、No.10はSiが過剰であり、またNo.11はMnが過剰であり、更にNo.13はCrが過剰であるため、いずれも加工性が低下してブランク加工時に使用する工具の寿命が短くなり、生産コストが増加する結果となった。   That is, no. No. 10 is excessive in Si. No. 11 is excessive in Mn. Since No. 13 had excessive Cr, the workability was lowered, and the tool life used during blanking was shortened, resulting in an increase in production cost.

No.12は、Mnが不足しているため、母材の焼入性が不足し、不完全焼入組織が生成したため、ピッチング寿命が短くなったと考えられる。   No. In No. 12, since Mn was insufficient, the hardenability of the base material was insufficient, and an incompletely hardened structure was generated.

No.14は、Crが不足しているため、本発明で規定する炭化物が不足し、ピッチング寿命が短くなった。   No. No. 14 was short of Cr, so the carbides defined in the present invention were insufficient, and the pitching life was shortened.

No.15は、Moが過剰であるため歯切り工程において工具が折損した。またNo.16はMoが不足しており、母材の焼入性が不足して不完全焼入組織が生成したため、ピッチング寿命が短くなったと考えられる。   No. In No. 15, the tool broke in the gear cutting process because Mo was excessive. No. In No. 16, Mo is insufficient, and the hardenability of the base material is insufficient, and an incompletely quenched structure is generated. Therefore, it is considered that the pitching life is shortened.

(a)は実施例で用いた歯車の機械設計図(側面図)、(b)は同機械設計図(断面図)、(c)は該歯車の歯部の上面図、(d)は(c)のX−X線断面図である。(A) is a mechanical design drawing (side view) of the gear used in the embodiment, (b) is the mechanical design drawing (cross-sectional view), (c) is a top view of the tooth portion of the gear, and (d) is ( It is XX sectional drawing of c). 実施例で採用した高濃度浸炭処理パタンを示す図である。It is a figure which shows the high concentration carburizing process pattern employ | adopted in the Example. 従来の浸炭処理パタンを示す図である。It is a figure which shows the conventional carburizing process pattern. 実施例で採用した別の高濃度浸炭処理パタンを示す図である。It is a figure which shows another high concentration carburizing process pattern employ | adopted in the Example. 実施例で採用した別の高濃度浸炭処理パタンを示す図である。It is a figure which shows another high concentration carburizing process pattern employ | adopted in the Example. 実施例で採用した別の高濃度浸炭処理パタンを示す図である。It is a figure which shows another high concentration carburizing process pattern employ | adopted in the Example. 実施例で採用した別の高濃度浸炭処理パタンを示す図である。It is a figure which shows another high concentration carburizing process pattern employ | adopted in the Example. 実施例で行ったピッチング耐久試験の一部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a part of pitching durability test done in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 歯底
2 歯先
3 ピッチ円
4 歯部ピッチライン位置
1 tooth bottom 2 tooth tip 3 pitch circle 4 tooth part pitch line position

Claims (5)

自動変速機油を用いるオートマチック車の動力伝達部で使用される機械構造用鋼部品であって、心部が、
C :0.15〜0.25%(質量%を表す、以下、成分含量の場合は同じ)、
Si:0.35超〜0.7%、
Mn:0.2〜1.0%、
Cr:1.0〜1.5%、
Mo:0.30〜0.6%、
N :0.008〜0.05%
を満たすとともに、Al、NbおよびTiよりなる群から選択される1種以上を総量で0.005〜0.2%含み、鋼部表面から深さ50μm以内の鋼表層部における炭化物の面積率が、走査型電子顕微鏡で8000倍の倍率で観察したときに5%以上であり、かつ鋼部表面に固体潤滑被膜が形成されていることを特徴とする機械構造用鋼部品。
A steel part for machine structure used in a power transmission part of an automatic vehicle using automatic transmission oil,
C: 0.15 to 0.25% (representing mass%, hereinafter the same in the case of component content),
Si: more than 0.35 to 0.7%,
Mn: 0.2 to 1.0%,
Cr: 1.0 to 1.5%,
Mo: 0.30 to 0.6%,
N: 0.008 to 0.05%
And the area ratio of carbides in the steel surface layer part within a depth of 50 μm from the steel part surface includes 0.005 to 0.2% in total of at least one selected from the group consisting of Al, Nb and Ti. A steel part for mechanical structure, characterized in that it is 5% or more when observed at a magnification of 8000 times with a scanning electron microscope, and a solid lubricating film is formed on the surface of the steel part.
前記固体潤滑被膜が二硫化モリブデンである請求項1に記載の機械構造用鋼部品。   The steel part for machine structure according to claim 1, wherein the solid lubricant film is molybdenum disulfide. 走査型電子顕微鏡で8000倍の倍率で観察したときに、鋼部表面から深さ50μm以内の鋼表層部における直径0.5μm以下の炭化物の面密度が6.0個/10μm2以上であり、かつ鋼部表面から深さ50μm以内の鋼表層部における全炭化物数に占める直径0.5μm以下の炭化物数の割合が80%以上である請求項1または2に記載の機械構造用鋼部品。 When observed at a magnification of 8000 times with a scanning electron microscope, the surface density of carbides having a diameter of 0.5 μm or less in the steel surface layer part within a depth of 50 μm from the steel part surface is 6.0 pieces / 10 μm 2 or more, 3. The steel part for machine structure according to claim 1, wherein the ratio of the number of carbides having a diameter of 0.5 μm or less to the total number of carbides in the steel surface layer part within a depth of 50 μm from the steel part surface is 80% or more. 鋼部表面から深さ50μm位置の窒素量が0.07〜0.2%である請求項1〜3のいずれかに記載の機械構造用鋼部品。   The steel part for machine structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a nitrogen amount at a depth of 50 µm from the steel part surface is 0.07 to 0.2%. 更に他の元素として、心部に、
Ca:0.0005〜0.05%、
Zr:0.01〜0.15%、
Bi:0.05%以下(0%を含まない)、
S :0.12%以下(0%を含まない)、
Pb:0.09%以下(0%を含まない)、または
Mg:0.02%以下(0%を含まない)
が含まれる請求項1〜4のいずれかに記載の機械構造用鋼部品。
As another element, in the heart,
Ca: 0.0005 to 0.05%,
Zr: 0.01 to 0.15%,
Bi: 0.05% or less (excluding 0%),
S: 0.12% or less (excluding 0%),
Pb: 0.09% or less (not including 0%), or Mg: 0.02% or less (not including 0%)
The steel part for machine structure in any one of Claims 1-4 in which is contained.
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