JP2014516120A - 鋼構成部品の熱処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a)すべての炭化物を溶解させるために、930〜970℃の温度、すなわち通常の浸炭窒化温度より高い温度で鋼構成部品を浸炭窒化するステップと、
b)鋼構成部品を、A1変態温度より低い温度まで冷却するステップと、
c)780〜820℃の温度、すなわちA1変態温度より高いが、浸炭窒化温度より低い温度まで、鋼構成部品を再加熱するステップと、
d)鋼構成部品を、塩浴、高分子溶液または高分子油などの焼入れ媒体浴中で焼入れするステップと、を含み、かつ
e)マルテンサイト形成温度の直上の温度においてベイナイト変態を実施し、その温度においてオーステナイトの25〜99%をベイナイトに変態させて、次いで温度を上昇させて、残りのオーステナイトのベイナイトへの変態を加速させるステップ、または
f)鋼構成部品を、初期マルテンサイト形成温度(Ms)の上、好ましくは初期マルテンサイト形成温度(Ms)の直上、すなわち初期マルテンサイト形成温度(Ms)の50℃以内、好ましくは20℃高い初期温度(T1)で保持するステップ、
のいずれかを含む、方法によって達成される。これによって、実際のマルテンサイト形成温度が低下させられる。この方法は、さらに、初期温度(T1)を、初期マルテンサイト形成温度(Ms)より低いが、ベイナイト変態中の実際のマルテンサイト形成温度より高い、温度(T2)に下げるステップを含む。それによって、マルテンサイト変態が常に回避される。本発明の一実施形態によれば、ステップf)は、その後、ベイナイト変態中に温度を(T2)から初期マルテンサイト形成温度(Ms)より高い温度(T3)に上昇させるステップを含む。
0.70〜0.95重量% 炭素
0.05〜1.5重量% ケイ素
0.15〜0.50重量% マンガン
0.5〜2.5重量% クロム
0.10〜1.5重量% モリブデン
最大0.25重量% バナジウム
残部はFe、ならびに10〜30ppmのCa、最大20ppmのS、および最大15ppmのO、好ましくは最大10ppmのO、または最も好ましくは最大8ppmのOを含む、通常発生する不純物である。
D 最大横寸法
Ms 初期マルテンサイト形成温度
Bs ベイナイト変態開始
Bf ベイナイト変態終了
28 鋼構成部品
28 回転要素ベアリング
30 インナーリング
32 アウターリング
34 回転要素
36 鋼構成部品
38 浸炭窒化層
Claims (20)
- a)930〜970℃の温度で鋼構成部品(28、36)を浸炭窒化するステップと、
b)前記鋼構成部品(28、36)を冷却するステップと、
c)780〜820℃の温度まで前記鋼構成部品(28、36)を再加熱するステップと、
d)前記鋼構成部品(28、36)を焼入れするステップと、
を含む、鋼構成部品(28、36)を熱処理する方法であって、
e)マルテンサイト形成温度より高い温度においてベイナイト変態を実施し、前記温度においてオーステナイトの25〜99%をベイナイトに変態させ、次いで前記温度を上昇させて、残留オーステナイトのベイナイトへの変態を加速させるステップ、または
f)前記鋼構成部品(28、36)を、初期マルテンサイト形成温度(Ms)より高い初期温度(T1)に保持するとともに、前記初期温度(T1)を、前記初期マルテンサイト形成温度(Ms)より低いが、前記ベイナイト変態中の実際のマルテンサイト形成温度より高い温度(T2)に下げるステップ、
のいずれかを含むことを特徴とする方法。 - ステップe)が、前記残留オーステナイトのベイナイトへの前記変態を加速するために前記温度を上げる前に、前記オーステナイトの50〜90%をベイナイトに変態させるステップを含むこと特徴とする、請求項1に記載の方法。
- ステップf)が、その後、前記ベイナイト変態中に、前記温度を、(T2)から、前記初期マルテンサイト形成温度(Ms)より高い温度(T3)に上昇させるステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- ステップf)が、温度(T1)を、前記初期マルテンサイト形成温度(Ms)より低いが、前記実際のマルテンサイト形成温度より高い温度(T2)に下げる前に、前記初期マルテンサイト形成温度(Ms)より高い前記温度(T1)おいて、少なくとも15〜40%の前記オーステナイトをベイナイトに変態させるステップを含むことを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- ステップf)が、完全なベイナイト変態が達成されるまで、前記初期マルテンサイト形成温度(Ms)より高い前記温度(T3)を維持するステップを含むことを特徴とする、請求項3または4に記載の方法。
- ステップa)が、930〜970℃の温度で5〜10時間、前記鋼構成部品(28、36)を浸炭窒化させるステップを含むことを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記鋼構成部品(28、36)が、炭素含有率が0.6〜1.20重量%である鋼を含むことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記鋼構成部品(28、36)が、炭素含有率が0.2〜0.6重量%である鋼を含むことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記鋼が、重量で、最大20ppmのS、および最大15ppmのOを含むこと、ならびに前記鋼が硫化物介在物を含み、前記硫化物介在物の5%未満が、カプセル化された、または埋め込まれた酸化物介在物を含有することを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記硫化物介在物の最大長が、3に等しい換算変数において125μmであることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 前記鋼が、最大10ppmのO、または最大8ppmのOを含むことを特徴とする、請求項9または10に記載の方法。
- 前記硫化物介在物のすべてが、3:1未満のアスペクト比を有することを特徴とする、請求項9または10に記載の方法。
- 前記鋼が、Ca、Mg、Te、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbまたはLuの群から選択される元素を含むことを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記鋼が、重量で10〜30ppmの前記元素を含むことを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 前記鋼構成部品(28、36)が以下のもの、すなわち、ボールベアリング、ローラベアリング、ニードルベアリング、テーパーローラベアリング、球形ローラベアリング、トロイダルローラベアリング、ボールスラストベアリング、ローラスラストベアリング、テーパーローラスラストベアリング、ホイールベアリング、ハブベアリングユニット、旋回ベアリング、ボールスクリュ、または交番するヘルツ応力、例えば、転動接触もしくは複合された転動と摺動を受ける用途、ならびに/または高い耐摩耗性および/もしくは向上した疲労および引張り強度を必要とする用途用の構成部品の内の1つの少なくとも部分を構成することを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法の結果として、前記鋼構成部品(28、36)が、0.3〜1.2mmの厚さ(d)の浸炭窒化層を備え、それによって前記浸炭窒化層における炭化物のすべてが、0.2〜0.3μmの最大長手寸法を有することを特徴とする、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法の結果として、前記鋼構成部品(28、36)が浸炭窒化層を備え、前記鋼構成部品(28、36)の最大横寸法(D)に対する、前記鋼構成部品(28、36)の表面から測定された前記浸炭窒化層の深さ(d)の比(d:D)が1:4000〜1:17000以上であることを特徴とする、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法の結果として、前記鋼構成部品(28、36)が実質的にベイナイト組織を有し、硬度が少なくとも62HRCであることを特徴とする、請求項1から17のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から18のいずれかに記載の方法にかけられていることを特徴とする、鋼構成部品(28、36)。
- 風力タービン用途における、請求項19に記載の鋼構成部品(28、36)の使用。
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