JP2009068065A - 面圧疲労強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 質量%で、C:0.10〜0.35%、Si:0.40〜1.50%、Mn:0.10〜1.5%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:0.50〜3.0%、Al:0.02〜0.05%、N:0.01〜0.03%を含有し、7Si+3Cr+Mn≧7.0を満足し、残部はFeおよび不可避不純物からなるはだ焼鋼を図4に示す工程でガス浸炭及び焼入・焼戻しすることで面圧強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れた歯車用の鋼が得られる。
【選択図】 図4
Description
7.0を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが10μm以下であることを特徴とする面圧疲労強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼である。
Cは、強度を付与するために必要な元素であるが、0.10%未満であると、浸炭焼入後の芯部強度が確保できず低く、0.35%超えると靱性が低下するとともに素材の硬度が上昇して加工性が劣化する。そこで、Cは0.10〜0.35%とし、望ましくは0.10〜0.25%とする。
Siは、本発明において重要な元素であり、鋼の脱酸に有効な元素であるとともに、鋼に必要な強度及び焼入性を付与し、焼戻し軟化抵抗特性を向上し、一定量以上の添加で浸炭異常層深さを小さくするために有効な元素であるが、0.40%未満では、焼戻し軟化抵抗特性が低く、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが大きくなる。一方、1.50%を超えると素材硬度が上昇し、加工性が劣化する。そこで、Siは0.40〜1.50%とし、望ましくは0.5〜1.0%とする。
Mnは、鋼の焼入性を向上させる元素であるが、0.10%未満では脱酸が不十分であり、1.50%を超えると、加工性を低下する。そこで、Mnは0.10〜1.5%、望ましくは0.10〜1.0%とする。
Pは、粒界に偏析して靱性及び疲労強度を低下させ、その結果、衝撃強度及び曲げ疲労強度を低下させる元素である。そこで、Pは0.030%以下とする。
Sは、鋼中にMnSとして存在することにより素材の被削性を向上させる元素であるが、0.030%を超えると、粒界偏析により粒界脆化を招き、冷間加工性及び靱性を劣化させる。そこで、Sは0.030%以下とする。
Crは、鋼の焼入性、靱性及び焼戻し軟化抵抗特性の向上に必要な元素である。少な過ぎると焼戻し軟化抵抗特性が低くなるので、下限値を0.5%とし、望ましくは1.5%する。しかし、多すぎると加工性を低下させ、かつ浸炭性を低下するので、Crは、3.0%以下とする。
Niは、鋼の焼入性及び靱性の向上に有効な元素である。3.0%を超えると素材の硬度が上昇しすぎて加工性を低下させ、かつ、鋼材コストを上昇する。そこでNiは3.0%以下とする。
Moは、鋼の焼入性、靱性及び焼戻し軟化抵抗特性の向上に必要な元素である。しかし、多すぎると加工性を低下し、かつ鋼材コストが上昇する。そこでMoは1.0%以下とする。
Alは、鋼の脱酸作用を有すると同時に、窒素と結合してAlNを生成し、結晶粒の粗大化を抑制する効果を有するが、多すぎると脱酸効果が不十分であり、多くなり過ぎると酸化物が増加して疲労強度を低下し、さらに加工性を低下する。そこで、Alは0.02〜0.05%とする。
Nは、鋼中のAlと反応してAlNを生成し、浸炭時におけるオーステナイト結晶粒の粗大化を防止する作用を有するが、Nが100ppm未満であると結晶粒粗大化を防止する効果が小さく、多すぎると窒化物が増加して疲労強度及び加工性が低下する。そこでNは100〜300ppmとする。
Nは、多すぎるとTiNが過剰に生成して疲労強度を低下し、さらに加工性を低下する。そこでTiを添加する場合は、Nを100ppm以下に規定する。
Tiは、結晶粒の粗大化を防止する効果を有するが、0.10%未満ではその効果は小さく、0.20%を超えると加工性を低下する。そこで、Tiは0.10〜0.20%、望ましくは0.12〜0.17%とする。
Nbは、結晶粒の粗大化を防止する効果を有するが、0.02%未満ではその効果は小さく、0.20%を超えるとその効果は飽和する傾向があり、かつ浸炭性を阻害する。そこで、Nbは0.02〜0.20%、望ましくは0.03〜0.10%とする。
Vは、結晶粒の粗大化を防止する効果を有するが、0.02%未満ではその効果は小さく、0.20%を超えるとその効果は飽和する傾向があり、かつ加工性を低下する。そこで、Vは0.02〜0.20%、望ましくは0.05〜0.10%とする。
Claims (8)
- 質量%で、C:0.10〜0.35%、Si:0.40〜1.50%、Mn:0.10〜1.50%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:0.50〜3.0%、Al:0.02〜0.05%、N:0.01〜0.03%を含有し、7Si+3Cr+Mn≧7.0を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが10μm以下であることを特徴とする面圧強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼。
- 請求項1の組成に加え、さらに質量%で、Ni:3.0%以下、Mo:1.0%以下の1種または2種を含有し、7Si+2Cr+Mn≧7.0を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが10μm以下であることを特徴とする面圧強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼。
- 請求項1の組成に加え、さらにNb:0.02〜0.20%、V:0.02〜0.20%の1種または2種を含有し、7Si+2Cr+Mn≧7.0を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが10μm以下であることを特徴とする面圧強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼。
- 請求項2の組成に加え、さらにNb:0.02〜0.20%、V:0.02〜0.20%の1種または2種を含有し、7Si+2Cr+Mn≧7.0を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが10μm以下であることを特徴とする面圧強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼。
- 質量%で、C:0.10〜0.35%、Si:0.40〜1.50%、Mn:0.10〜1.50%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:0.5〜3.0%、Al:0.02〜0.05%、N:0.01%以下、Ti:0.10〜0.20%を含有し、7Si+3Cr+Mn≧7.0を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが10μm以下であることを特徴とする面圧強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼。
- 請求項5の組成に加え、さらに質量%で、Ni:3.0%以下、Mo:1.0%以下の1種または2種を含有し、7Si+3Cr+Mn≧7.0を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが10μm以下であることを特徴とする面圧強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼。
- 請求項5の組成に加え、さらにNb:0.02〜0.20%、V:0.02〜0.20%の1種または2種を含有し、7Si+3Cr+Mn≧7.0を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが10μm以下であることを特徴とする面圧強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼。
- 請求項6の組成に加え、さらにNb:0.02〜0.20%、V:0.02〜0.20%の1種または2種を含有し、7Si+3Cr+Mn≧7.0を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが10μm以下であることを特徴とする面圧強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼。
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