JP2018090883A - High temperature carburization steel, production method thereof, and carburized component - Google Patents

High temperature carburization steel, production method thereof, and carburized component Download PDF

Info

Publication number
JP2018090883A
JP2018090883A JP2016237515A JP2016237515A JP2018090883A JP 2018090883 A JP2018090883 A JP 2018090883A JP 2016237515 A JP2016237515 A JP 2016237515A JP 2016237515 A JP2016237515 A JP 2016237515A JP 2018090883 A JP2018090883 A JP 2018090883A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
ppm
content
less
pearlite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016237515A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6790775B2 (en
Inventor
尚秀 神谷
Naohide Kamiya
尚秀 神谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Priority to JP2016237515A priority Critical patent/JP6790775B2/en
Publication of JP2018090883A publication Critical patent/JP2018090883A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6790775B2 publication Critical patent/JP6790775B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide high temperature carburization steel in which abnormal grain growth is suppressed even when a carburization treatment is applied under high temperatures.SOLUTION: High temperature carburization steel in which C, Si, Mn, P, S, Cr, and Al are contained in specific ranges, the balance is made of Fe and inevitable impurities, a ferrite area rate and a bainite area rate are in the specific ranges, and when a perlite unit partitioned by ferrite is defined as an individual perlite, an area rate obtained by summing areas of the individual perlites satisfying the following formula (I) is 30% or larger, and a circle-equivalent diameter of the individual perlite is smaller than 250 μm. Formula (I): S≥(3×10)/V. Here, Smeans an area (μm) of each individual perlite. Vis set to 3×(Al content(ppm))×N content(ppm)-3000.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は高温浸炭用鋼、その製造方法および浸炭部品に関する。   The present invention relates to a high-temperature carburizing steel, a manufacturing method thereof, and a carburized component.

高温での浸炭処理において発生する結晶粒の粗大化を防止するため、従来、いくつかの提案がなされている。
例えばAlN、NbCに代表されるピン止め粒子量を増やし、さらに微細に分散させて数を増やすことで、ピン止め力によって粗大化を防止する方法が挙げられる。具体的には、ピン止め元素を増量し、高温熱処理により固溶化させた後に、焼ならし温度程度の低温で熱処理をして微細分散させると粗大化温度が上昇する。これに関連する従来法として、例えば特許文献1,2に記載の方法が挙げられる。
また、例えば、浸炭前のミクロ組織も粗大化温度に影響することが知られており、フェライト+パーライト組織では浸炭加熱途中のオーステナイト変態した時点で結晶粒が揃っており、また微細粒を抑制できるため粗大化しにくいこと、ベイナイトが多く存在する粗大化温度が低下することが知られている。さらにフェライトのサイズを制御して粗大化を抑制できる。これに関連する従来法として、例えば特許文献3,4に記載の方法が挙げられる。
Several proposals have heretofore been made in order to prevent coarsening of crystal grains generated in carburizing treatment at a high temperature.
For example, there is a method of increasing the amount of pinning particles typified by AlN and NbC and further increasing the number by finely dispersing the particles to prevent coarsening by the pinning force. Specifically, the amount of pinning elements is increased, and after solidifying by high-temperature heat treatment, the coarsening temperature rises when heat-treated at a low temperature of the normalizing temperature and finely dispersed. Examples of conventional methods related to this include the methods described in Patent Documents 1 and 2.
In addition, for example, it is known that the microstructure before carburizing also affects the coarsening temperature. In the ferrite + pearlite structure, crystal grains are aligned at the time of austenite transformation during carburizing heating, and fine grains can be suppressed. Therefore, it is known that the coarsening is difficult and the coarsening temperature at which a large amount of bainite is present is lowered. Furthermore, coarsening can be suppressed by controlling the size of the ferrite. Examples of conventional methods related to this include the methods described in Patent Documents 3 and 4, for example.

特開2015−108182号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-108182 特開2008−189989号公報JP 2008-189989 A 特開2006−249570号公報JP 2006-249570 A 特開2001−303174号公報JP 2001-303174 A

しかしながら、従来のピン止め粒子量を増やす方法では、前熱処理温度を高温化する必要がある。実操業では前熱処理の高温化によりピン止め粒子の残存や粗大化が依然として課題となっている。また、ピン止め粒子の過度な微細化は浸炭熱処理中にピン止め粒子が固溶化し、かえって粗大化を促進する。また、浸炭加熱中の結晶粒を微細化させてしまい、かえって異常粒成長の原因となる。このように、従来、高温浸炭時の結晶粒粗大化を安定的に抑制できていなかった。
また、従来の浸炭前の組織制御では、単純にフェライト+パーライト組織に着目していたが、これでは高温浸炭時の粗大化を抑制できなかった。また、フェライトサイズの制御は焼入れ性、製造性を犠牲にした低Mnまたは実操業の条件を著しく制約してでしか達成しえなかったため、汎用性が低かった。また、このような制約を設けて尚、高温浸炭時の結晶粒粗大化を安定的に抑制できていなかった。
However, in the conventional method of increasing the amount of pinning particles, it is necessary to increase the pre-heat treatment temperature. In actual operation, the remaining and coarsening of pinned particles remains a problem due to the high temperature of the pre-heat treatment. Moreover, excessive refinement of the pinning particles solidifies the pinning particles during the carburizing heat treatment, which promotes coarsening. In addition, the crystal grains during carburizing heating are made finer, which causes abnormal grain growth. Thus, conventionally, the coarsening of crystal grains during high-temperature carburization has not been stably suppressed.
Moreover, in the conventional structure control before carburizing, the ferrite + pearlite structure was simply focused on, but this could not suppress the coarsening during high-temperature carburizing. In addition, the control of the ferrite size could be achieved only by remarkably restricting the conditions of low Mn or actual operation at the expense of hardenability and manufacturability, so the versatility was low. In addition, with such restrictions, the coarsening of crystal grains during high-temperature carburization has not been stably suppressed.

本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、高温での浸炭処理を施しても異常粒成長が抑制される高温浸炭用鋼およびその製造方法を提供することである。また、その高温浸炭用鋼を用いた浸炭部品を提供することである。
An object of the present invention is to solve the above problems.
That is, an object of the present invention is to provide a steel for high-temperature carburizing, in which abnormal grain growth is suppressed even when carburizing at a high temperature is performed, and a manufacturing method thereof. Moreover, it is providing the carburized component using the steel for high temperature carburizing.

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の(1)〜(6)である。
(1)C:0.1〜0.3質量%、Si:0.05〜1.0質量%、Mn:0.3〜2.0質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Cr:0.3〜1.5質量%、Al:0.02〜0.05質量%、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
フェライト面積率が40%以上であり、
フェライトで区切られたパーライト単位を個別パーライトと定義したとき、下記式(I)を満たす個別パーライトの面積を合計して求めた面積率が30%以上であり、かつ、個別パーライトの円相当径が250μm未満である、高温浸炭用鋼。
式(I): S1≧(3×108)/V1 2
1は各個別パーライトの面積(μm2)を意味する。
1は3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2とする。
1は、Nb含有率が30ppm超の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2+(Nb含有率(ppm)−30)とし、Nb含有率が30ppm以下の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2とする。
(2)C:0.1〜0.3質量%、Si:0.05〜1.0質量%、Mn:0.3〜2.0質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Cr:0.3〜1.5質量%、Al:0.02〜0.05質量%、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
フェライト面積率が40〜70%、ベイナイト面積率が15%以下であり、
フェライトで区切られたパーライト+ベイナイト単位を個別パーライト+ベイナイトと定義したとき、下記式(II)を満たす個別パーライト+ベイナイトの面積を合計して求めた面積率が30%以上であり、かつ、個別パーライト+ベイナイトの円相当径が250μm未満である、高温浸炭用鋼。
式(II): S2≧(3×108)/V2 2
2は各個別パーライト+ベイナイトの面積(μm2)を意味する。
2は、Nb含有率が30ppm超の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2+(Nb含有率(ppm)−30)とし、Nb含有率が30ppm以下の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2とする。
(3)さらにNb:0.1質量%以下、Mo:0.5質量%以下のいずれか1種または2種を含むことを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の高温浸炭用鋼。
(4)浸炭前熱処理として850〜1000℃で焼ならしをし、その後の降温過程において、
800℃から680℃までの保持時間を90分以内とし、
800℃から730℃までの保持時間を30分以上とし、
730℃から680℃までを10℃/分以下の降温速度で徐冷し、
上記(1)〜(3)のいずれかに記載の高温浸炭用鋼が得られる、高温浸炭用鋼の製造方法。
(5)浸炭前熱処理として850〜1000℃で焼ならしをし、その後の降温過程において、
800℃から680℃までの保持時間を90分以内とし、
800℃から730℃までを2℃/分以下の降温速度で徐冷し、
730℃から680℃までを10℃/分以下の降温速度で徐冷し、
上記(1)〜(3)のいずれかに記載の高温浸炭用鋼が得られる、高温浸炭用鋼の製造方法。
(6)加熱途中の730〜830℃までの間において5分以上かけて徐加熱するか、または5分以上保持することを特徴とする浸炭処理を上記(1)〜(3)のいずれかに記載の高温浸炭用鋼に施して浸炭部品を得る、浸炭部品の製造方法。
The inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems, and has completed the present invention.
The present invention includes the following (1) to (6).
(1) C: 0.1 to 0.3 mass%, Si: 0.05 to 1.0 mass%, Mn: 0.3 to 2.0 mass%, P: 0.03 mass% or less, S: 0.03% by mass or less, Cr: 0.3 to 1.5% by mass, Al: 0.02 to 0.05% by mass, the balance consisting of Fe and inevitable impurities,
The ferrite area ratio is 40% or more,
When the pearlite unit delimited by ferrite is defined as individual pearlite, the area ratio obtained by summing the areas of the individual pearlite satisfying the following formula (I) is 30% or more, and the circle equivalent diameter of the individual pearlite is Steel for high-temperature carburization that is less than 250 μm.
Formula (I): S 1 ≧ (3 × 10 8 ) / V 1 2
S 1 means the area (μm 2 ) of each individual pearlite.
V 1 is 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 .
When the Nb content is more than 30 ppm, V 1 is 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 + (Nb content (ppm) −30). When the rate is 30 ppm or less, 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 is set.
(2) C: 0.1 to 0.3 mass%, Si: 0.05 to 1.0 mass%, Mn: 0.3 to 2.0 mass%, P: 0.03 mass% or less, S: 0.03% by mass or less, Cr: 0.3 to 1.5% by mass, Al: 0.02 to 0.05% by mass, the balance consisting of Fe and inevitable impurities,
The ferrite area ratio is 40 to 70%, the bainite area ratio is 15% or less,
When the unit of pearlite + bainite separated by ferrite is defined as individual pearlite + bainite, the area ratio obtained by summing the areas of individual pearlite + bainite satisfying the following formula (II) is 30% or more, and individual Steel for high-temperature carburization, in which the equivalent circle diameter of pearlite + bainite is less than 250 μm.
Formula (II): S 2 ≧ (3 × 10 8 ) / V 2 2
S 2 means the area of each individual pearlite + bainite (μm 2 ).
V 2 is 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 + (Nb content (ppm) −30) when Nb content exceeds 30 ppm, When the rate is 30 ppm or less, 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 is set.
(3) The high-temperature carburizing according to (1) or (2) above, further comprising any one or two of Nb: 0.1% by mass or less and Mo: 0.5% by mass or less. Steel.
(4) Normalizing at 850 to 1000 ° C. as a heat treatment before carburizing,
The holding time from 800 ° C. to 680 ° C. is within 90 minutes,
The holding time from 800 ° C to 730 ° C is 30 minutes or more,
Slowly cool from 730 ° C to 680 ° C at a rate of temperature decrease of 10 ° C / min or less,
The manufacturing method of the steel for high temperature carburizing in which the steel for high temperature carburizing in any one of said (1)-(3) is obtained.
(5) Normalizing at 850 to 1000 ° C. as a heat treatment before carburizing,
The holding time from 800 ° C. to 680 ° C. is within 90 minutes,
Slow cooling from 800 ° C to 730 ° C at a rate of temperature decrease of 2 ° C / min or less,
Slowly cool from 730 ° C to 680 ° C at a rate of temperature decrease of 10 ° C / min or less,
The manufacturing method of the steel for high temperature carburizing in which the steel for high temperature carburizing in any one of said (1)-(3) is obtained.
(6) The carburizing treatment characterized by heating gradually over 5 minutes or more in the middle of heating to 730 to 830 ° C. or holding for 5 minutes or more in any of the above (1) to (3) A method for producing a carburized part, which is applied to the steel for high-temperature carburizing described above to obtain a carburized part.

本発明によれば、高温での浸炭処理を施しても異常粒成長が抑制される高温浸炭用鋼およびその製造方法を提供することができる。また、その高温浸炭用鋼を用いた浸炭部品を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the steel for high temperature carburizing in which abnormal grain growth is suppressed even if it performs the carburizing process at high temperature, and its manufacturing method can be provided. Moreover, the carburized component using the steel for high temperature carburizing can be provided.

<本発明の高温浸炭用鋼>
本発明の高温浸炭用鋼について説明する。本発明の高温浸炭用鋼は、次のような2つの態様を含む。
<High-temperature carburizing steel of the present invention>
The steel for high-temperature carburizing of the present invention will be described. The high-temperature carburizing steel of the present invention includes the following two aspects.

本発明の高温浸炭用鋼の第1の態様は、C:0.1〜0.3質量%、Si:0.05〜1.0質量%、Mn:0.3〜2.0質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Cr:0.3〜1.5質量%、Al:0.02〜0.05質量%、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、フェライト面積率が40%以上であり、フェライトで区切られたパーライト単位を個別パーライトと定義したとき、下記式(I)を満たす個別パーライトの合計の面積率が30%以上であり、かつ、個別パーライトの円相当径が250μm未満である、高温浸炭用鋼である。
式(I): S1≧(3×108)/V1 2
ここで、S1は各個別パーライトの面積(μm2)を意味する。
また、V1は、Nb含有率が30ppm超の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2+(Nb含有率(ppm)−30)とし、Nb含有率が30ppm以下の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2とする。
このような高温浸炭用鋼を、以下では「本発明の高温浸炭用鋼1」または「態様1」ともいう。
1st aspect of the steel for high temperature carburizing of this invention is C: 0.1-0.3 mass%, Si: 0.05-1.0 mass%, Mn: 0.3-2.0 mass%, P: 0.03% by mass or less, S: 0.03% by mass or less, Cr: 0.3-1.5% by mass, Al: 0.02-0.05% by mass, the balance from Fe and inevitable impurities When the ferrite area ratio is 40% or more, and the pearlite unit delimited by ferrite is defined as individual pearlite, the total area ratio of the individual pearlite satisfying the following formula (I) is 30% or more, and This is a steel for high-temperature carburizing, in which the circle-equivalent diameter of individual pearlite is less than 250 μm.
Formula (I): S 1 ≧ (3 × 10 8 ) / V 1 2
Here, S 1 means the area (μm 2 ) of each individual pearlite.
V 1 is 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 + (Nb content (ppm) −30) when the Nb content exceeds 30 ppm. When the Nb content is 30 ppm or less, 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 is used.
Hereinafter, such high-temperature carburizing steel is also referred to as “high-temperature carburizing steel 1 of the present invention” or “mode 1”.

本発明の高温浸炭用鋼の第2の態様は、C:0.1〜0.3質量%、Si:0.05〜1.0質量%、Mn:0.3〜2.0質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Cr:0.3〜1.5質量%、Al:0.02〜0.05質量%、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、フェライト面積率が40〜70%、ベイナイト面積率が15%以下であり、フェライトで区切られたパーライト+ベイナイト単位を個別パーライト+ベイナイトと定義したとき、下記式(II)を満たす個別パーライト+ベイナイトの合計の面積率が30%以上であり、かつ、個別パーライト+ベイナイトの円相当径が250μm未満である、高温浸炭用鋼である。
式(II): S2≧(3×108)/V2 2
ここで、S2は各個別パーライト+ベイナイトの面積(μm2)を意味する。
また、V2は、Nb含有率が30ppm超の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2+(Nb含有率(ppm)−30)とし、Nb含有率が30ppm以下の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2とする。
このような高温浸炭用鋼を、以下では「本発明の高温浸炭用鋼2」または「態様2」ともいう。
The second aspect of the high-temperature carburizing steel of the present invention is C: 0.1-0.3% by mass, Si: 0.05-1.0% by mass, Mn: 0.3-2.0% by mass, P: 0.03% by mass or less, S: 0.03% by mass or less, Cr: 0.3-1.5% by mass, Al: 0.02-0.05% by mass, the balance from Fe and inevitable impurities When the ferrite area ratio is 40 to 70%, the bainite area ratio is 15% or less, and the pearlite + bainite unit separated by ferrite is defined as individual pearlite + bainite, individual pearlite satisfying the following formula (II) + It is a steel for high-temperature carburization, in which the total area ratio of bainite is 30% or more and the equivalent pearlite + bainite equivalent circle diameter is less than 250 μm.
Formula (II): S 2 ≧ (3 × 10 8 ) / V 2 2
Here, S 2 means the area of each individual pearlite + bainite (μm 2 ).
V 2 is 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 + (Nb content (ppm) −30) when the Nb content exceeds 30 ppm. When the Nb content is 30 ppm or less, 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 is used.
Hereinafter, such high-temperature carburizing steel is also referred to as “high-temperature carburizing steel 2 of the present invention” or “mode 2”.

以下において単に「本発明の高温浸炭用鋼」と記した場合、本発明の高温浸炭用鋼1および本発明の高温浸炭用鋼2のいずれをも意味しているものとする。   Hereinafter, when simply described as “the high-temperature carburizing steel of the present invention”, it means both the high-temperature carburizing steel 1 of the present invention and the high-temperature carburizing steel 2 of the present invention.

このような本発明の高温浸炭用鋼は、サイズが限定されたパーライトまたはパーライト+ベイナイトがフェライトで囲まれているため(すなわち、上限サイズが限定された、個別パーライトまたは個別パーライト+ベイナイトが一定比率以上で存在しているため)、浸炭加熱過程においてパーライトがオーステナイトに変態した後、フェライトは残存し一定以上の粒度にはならず、フェライト近傍のオーステナイトが揃って成長し、浸炭加熱温度(例えば830℃)に到達時点の前には、微細オーステナイト結晶粒が消失し、結晶粒が揃うので、異常粒成長は抑制される。   In such a high-temperature carburizing steel of the present invention, pearlite or pearlite + bainite having a limited size is surrounded by ferrite (that is, a specific ratio of individual pearlite or individual pearlite + bainite having a limited upper limit size). Therefore, after the pearlite is transformed into austenite during the carburizing heating process, the ferrite remains and does not have a particle size of a certain level or more, and austenite near the ferrite grows together, and the carburizing heating temperature (for example, 830). Prior to reaching the time point (° C.), the fine austenite crystal grains disappear and the crystal grains are aligned, so that abnormal grain growth is suppressed.

<成分>
本発明の高温浸炭用鋼の成分について説明する。
<Ingredients>
The components of the high-temperature carburizing steel of the present invention will be described.

Cは鉄鋼の強化に欠かせない元素であり、芯部強度確保、しかし過度の添加は加工性を低下させる。したがって、本発明の高温浸炭用鋼におけるC含有率は0.1〜0.3質量%であり、0.15〜0.25質量%であることが好ましい。   C is an element indispensable for strengthening steel, and the core strength is ensured, but excessive addition reduces workability. Therefore, the C content in the high-temperature carburizing steel of the present invention is 0.1 to 0.3% by mass, and preferably 0.15 to 0.25% by mass.

Siは焼入れ性高め、脱酸元素として有効であるが、過度の添加は加工性の悪化を招く。したがって、本発明の高温浸炭用鋼におけるSi含有率は0.05〜1.0質量%であり、0.1〜0.5質量%であることが好ましい。   Si enhances hardenability and is effective as a deoxidizing element, but excessive addition causes deterioration of workability. Therefore, the Si content in the high-temperature carburizing steel of the present invention is 0.05 to 1.0% by mass, and preferably 0.1 to 0.5% by mass.

Mnは焼入れ性を向上させ強度を増すが、過度の添加は加工性の悪化を招く。したがって、本発明の高温浸炭用鋼におけるMn含有率は0.3〜2.0質量%であり、0.5〜1.5質量%であることが好ましい。   Mn improves hardenability and increases strength, but excessive addition causes deterioration of workability. Therefore, the Mn content in the high-temperature carburizing steel of the present invention is 0.3 to 2.0 mass%, and preferably 0.5 to 1.5 mass%.

Pは粒界脆化の促進するため抑制することが望ましいが、過度の抑制は工程の延長によりコストの増大の要因となる。したがって、本発明の高温浸炭用鋼におけるP含有率は0.03質量%以下である。   P is desirably suppressed to promote grain boundary embrittlement, but excessive suppression causes an increase in cost due to the extension of the process. Therefore, the P content in the high-temperature carburizing steel of the present invention is 0.03% by mass or less.

SはMnと結合しMnSを形成し得るが、MnSの量が増大すると疲労強度低下するため抑制することが望ましい。一方、過度の抑制は工程の廷長によりコストの増大の要因となる。したがって、本発明の高温浸炭用鋼におけるS含有率は0.03質量%以下である。   S can be bonded to Mn to form MnS, but it is desirable to suppress because the fatigue strength decreases as the amount of MnS increases. On the other hand, excessive suppression causes an increase in cost due to the process head. Accordingly, the S content in the high-temperature carburizing steel of the present invention is 0.03% by mass or less.

Crは焼入れ性を向上させる重要元素であり、その効果は0.3質量%以上で顕著である。しかし過度の添加により被削性を悪化させるため、1.5質量%以下とする。したがって、本発明の高温浸炭用鋼におけるCr含有率は0.3〜1.5質量%である。   Cr is an important element for improving hardenability, and the effect is remarkable at 0.3% by mass or more. However, in order to deteriorate machinability by excessive addition, it is made 1.5 mass% or less. Therefore, the Cr content in the high-temperature carburizing steel of the present invention is 0.3 to 1.5 mass%.

Alは脱酸作用があり、また焼ならし工程でNと結合し、微細なAlNを多量に形成し、結晶粒をピンニングさせることで結晶粒の粗大化を抑制する重要元素である。しかし、過剰の添加は途中工程でAlNを残存させ、周りのAlおよびNを引き寄せることで巨大化し、焼ならし工程でのAlN形成をかえって妨げるため結晶粒粗大化抑制効果が低下する。また曲げ疲労強度が低下する。したがって、本発明の高温浸炭用鋼におけるAl含有率は0.02〜0.05質量%である。   Al has a deoxidizing action, and is an important element that combines with N in the normalizing process to form a large amount of fine AlN and pin the crystal grains to suppress coarsening of the crystal grains. However, excessive addition causes AlN to remain in the middle of the process, enlarging the surrounding Al and N by drawing them around, and prevents the formation of AlN in the normalizing process. Also, bending fatigue strength decreases. Therefore, the Al content in the high-temperature carburizing steel of the present invention is 0.02 to 0.05 mass%.

NはAlと結合し、AlNを形成する重要元素である。AlN量はAlとNの添加量の積に関係する。   N is an important element that combines with Al to form AlN. The amount of AlN is related to the product of the added amounts of Al and N.

Nbは焼ならし工程で微細なNbCを形成し、AlNの結晶粒粗大化抑制を補助するが、過度の添加は鋼材のコストを上げ、また被削性を低下させる。そのため微量で効果が発揮される0.1質量%以下ならば添加してもよい。   Nb forms fine NbC in the normalizing process and assists the suppression of AlN crystal grain coarsening, but excessive addition increases the cost of the steel material and reduces the machinability. Therefore, it may be added as long as it is 0.1% by mass or less so that the effect is exhibited in a small amount.

Moは焼入れ性および耐摩耗性を向上させるが高価である。また、多量添加によってベイナイト組織が現れる。したがって、本発明の高温浸炭用鋼におけるMo含有率は0.5質量%以下であること好ましく、0.3質量%以下であることがより好ましい。   Mo improves hardenability and wear resistance, but is expensive. Moreover, a bainite structure appears by adding a large amount. Therefore, the Mo content in the high-temperature carburizing steel of the present invention is preferably 0.5% by mass or less, and more preferably 0.3% by mass or less.

本発明の高温浸炭用鋼は、上記のように、C、Si、Mn、P、S、CrおよびAlを特定範囲の含有率で含有する。また、Nbおよび/またはMoを、上記のような特定範囲の含有率でさらに含有してもよい。そして、残部はFeおよび不可避的不純物である。   As described above, the high-temperature carburizing steel of the present invention contains C, Si, Mn, P, S, Cr, and Al in a specific range. Moreover, you may further contain Nb and / or Mo with the content rate of the specific range as mentioned above. The balance is Fe and inevitable impurities.

<組織>
本発明の高温浸炭用鋼1(態様1)について光学顕微鏡を用いて100倍で観察すると、フェライト面積率が40%以上である。
また、光学顕微鏡を用いて100倍で観察するとフェライトで区切られたパーライト単位が観察され、これを「個別パーライト」と定義する。別の言い方をすれば、フェライトで囲まれたパーライトの部分を、1つの「個別パーライト」とする。そして、この個別パーライトの面積をS1(μm2)とすると、前述の式(I)を満たす個別パーライトが多く存在する。そして、それらの式(I)を満たす個別パーライトの面積を合計し、面積率(視野内に占める面積率)を計測すると、30%以上となる。さらに、個別パーライトの円相当径は250μm未満である。
<Organization>
When the steel for high-temperature carburization 1 (embodiment 1) of the present invention is observed at 100 times using an optical microscope, the ferrite area ratio is 40% or more.
Further, when observed with an optical microscope at a magnification of 100, pearlite units separated by ferrite are observed, and this is defined as “individual pearlite”. In other words, a part of pearlite surrounded by ferrite is defined as one “individual pearlite”. When the area of this individual pearlite is S 1 (μm 2 ), there are many individual pearlites that satisfy the above-mentioned formula (I). And when the area of the individual pearlite which satisfy | fills those formula (I) is totaled and an area rate (area ratio occupied in a visual field) is measured, it will be 30% or more. Furthermore, the circle-equivalent diameter of the individual pearlite is less than 250 μm.

本発明の高温浸炭用鋼2(態様2)について光学顕微鏡を用いて100倍で観察すると、フェライト面積率が40〜70%以上、ベイナイト面積率が15%以下である。
また、光学顕微鏡を用いて100倍で観察するとフェライトで区切られたパーライト+ベイナイト単位が観察され、これを「個別パーライト+ベイナイト」と定義する。別の言い方をすれば、フェライトで囲まれたパーライト+ベイナイトの部分(パーライトとベイナイトとの集合体の部分)を、1つの「個別パーライト+ベイナイト」とする。そして、この個別パーライト+ベイナイトの面積をS2(μm2)とすると、前述の式(II)を満たす個別パーライト+ベイナイトが多く存在する。そして、それらの式(II)を満たす個別パーライト+ベイナイトの面積を合計し、面積率(視野内に占める面積率)を計測すると、30%以上となる。さらに、個別パーライト+ベイナイトの円相当径は250μm未満である。
When the steel for high-temperature carburizing 2 of the present invention (Aspect 2) is observed 100 times using an optical microscope, the ferrite area ratio is 40 to 70% or more and the bainite area ratio is 15% or less.
Further, when observed with an optical microscope at a magnification of 100, a pearlite + bainite unit separated by ferrite is observed, which is defined as “individual pearlite + bainite”. In other words, the part of pearlite + bainite surrounded by ferrite (the part of the aggregate of pearlite and bainite) is defined as one “individual pearlite + bainite”. When the area of this individual pearlite + bainite is S 2 (μm 2 ), there are many individual pearlites + bainite satisfying the above-mentioned formula (II). Then, when the areas of individual pearlite + bainite satisfying the formula (II) are totaled and the area ratio (area ratio occupied in the field of view) is measured, it becomes 30% or more. Furthermore, the circle equivalent diameter of individual pearlite + bainite is less than 250 μm.

浸炭前の組織構成でフェライトで分断された個別のパーライト(またはパーライト+ベイナイト)のサイズが次工程の浸炭加熱途中にオーステナイト変態した時のオーステナイト結晶粒径を決める。微細オーステナイト結晶粒はその周りのオーステナイト結晶粒に食われ周りの結晶粒粗大の要因となる。そのため粗大パーライトは粗大オーステナイトの原因となり異常粒成長を引き起こす。粗大パーライトはその面積を円相当径で示したときに250μm未満であり、200μm未満であることが好ましい。   The size of individual pearlite (or pearlite + bainite) divided by ferrite in the structure before carburization determines the austenite crystal grain size when austenite transformation occurs during carburizing heating in the next step. The fine austenite crystal grains are eaten by the surrounding austenite crystal grains and cause the surrounding crystal grains to be coarse. Therefore, coarse pearlite causes coarse austenite and causes abnormal grain growth. Coarse pearlite is less than 250 μm, and preferably less than 200 μm, when the area is indicated by the equivalent circle diameter.

―方、微細パーライトからは微細オーステナイト結晶粒が形成するため、隣の粗大オーステナイトの異常粒成長を助長する。よって、微細パーライトは、一定量以下に制限する必要がある。この時のパーライトの許容サイズは焼ならし時のピン止め粒子AlNおよびNbCの量が関係し、ピン止め粒子量を前述のV1またはV2のパラメータで示したときに、光学顕微鏡による観察の結果、個別パーライトの面積(S1)または個別パーライト+ベイナイトの面積(S2)が、(3×108)/V1 2以上または(3×108)/V2 2以上のサイズであり、それらのパーライトサイズ(S1)または許容パーライト+ベイナイトサイズ(S2)が面積率で30%以上であると異常粒成長の抑制をする。
フェライトはパーライトを分断し、パーライトサイズを小さくすることで、浸炭加熱途中でのオーステナイト結晶粒径が粗大になるのを防ぐため、面積率にして40%以上であることが望ましい。
ベイナイトは微細オーステナイト結晶粒の原因となるため抑制することが望ましいが、過度の抑制は鋼種・工程の制限を招く。少量ならベイナイト由来の微細オーステナイトはすぐさま周りのパーライト由来の粗大オーステナイト結晶粒により消滅するため、面積率にして15%程度のベイナイトは許容される。好ましくは0%である。
-On the other hand, since fine austenite crystal grains are formed from fine pearlite, it promotes abnormal grain growth of adjacent coarse austenite. Therefore, it is necessary to limit the fine pearlite to a certain amount or less. The allowable size of pearlite at this time is related to the amount of pinning particles AlN and NbC during normalization. When the amount of pinning particles is indicated by the parameter V 1 or V 2 described above, observation with an optical microscope is possible. As a result, the area of individual pearlite (S 1 ) or the area of individual pearlite + bainite (S 2 ) is a size of (3 × 10 8 ) / V 1 2 or more or (3 × 10 8 ) / V 2 2 or more. When the pearlite size (S 1 ) or the permissible pearlite + bainite size (S 2 ) is 30% or more in terms of area ratio, abnormal grain growth is suppressed.
Ferrite divides pearlite and reduces the pearlite size to prevent the austenite crystal grain size from becoming coarse during carburizing heating, so that the area ratio is preferably 40% or more.
Since bainite causes fine austenite crystal grains, it is desirable to suppress bainite, but excessive suppression causes a restriction on the steel type and process. If the amount is small, the fine austenite derived from bainite is immediately disappeared by the coarse austenite crystal grains derived from the surrounding pearlite, so that an area ratio of about 15% bainite is allowed. Preferably it is 0%.

<本発明の高温浸炭用鋼の製造方法>
以上のような本発明の高温浸炭用鋼を得るためには、浸炭前熱処理として850〜1000℃で焼ならしをし、その後の降温過程において、800℃から680℃までの保持時間を90分以内(好ましくは60分以内)とし、800℃から730℃までの保持時間を30分以上とし、730℃から680℃までを10℃/分以下の降温速度で徐冷する。
または、浸炭前熱処理として850〜1000℃で焼ならしをし、その後の降温過程において、800℃から680℃までの保持時間を90分以内(好ましくは60分以内)とし、800℃から730℃までを2℃/分以下の降温速度で徐冷し、730℃から680℃までを10℃/分以下の降温速度で徐冷する。
これにより焼ならし温度でオーステナイト結晶粒が揃った状態から冷却時にはその揃ったオーステナイト結晶粒の粒界にフェライトが生成・成長し、一方、粒内フェライトの生成を防ぐことができるため、その後生成するパーライトはフェライトに分断されることなく、個別パーライトサイズが揃った組織となる。
<The manufacturing method of the steel for high-temperature carburizing of this invention>
In order to obtain the steel for high-temperature carburizing of the present invention as described above, normalizing is performed at 850 to 1000 ° C. as a heat treatment before carburizing, and the holding time from 800 ° C. to 680 ° C. is 90 minutes in the subsequent temperature lowering process. (Preferably within 60 minutes), the holding time from 800 ° C. to 730 ° C. is set to 30 minutes or more, and the temperature is gradually cooled from 730 ° C. to 680 ° C. at a temperature decreasing rate of 10 ° C./min or less.
Alternatively, normalizing is performed at 850 to 1000 ° C. as a heat treatment before carburizing, and the holding time from 800 ° C. to 680 ° C. is within 90 minutes (preferably within 60 minutes), and 800 ° C. to 730 ° C. Is gradually cooled at a temperature lowering rate of 2 ° C./min or less, and is gradually cooled from 730 ° C. to 680 ° C. at a temperature lowering rate of 10 ° C./min or less.
As a result, ferrite forms and grows at the grain boundary of the aligned austenite grains at the normalizing temperature from the state in which the austenite grains are aligned, and on the other hand, it can prevent the formation of intragranular ferrite, so it is generated afterwards. The pearlite to be made has a structure with individual pearlite sizes without being divided into ferrite.

上記のような本発明の高温浸炭用鋼を浸炭して浸炭部品を製造することができる。
ここで本発明の高温浸炭用鋼を浸炭するときの加熱途中の730〜830℃までの間において5分以上かけて徐加熱するか、または5分以上保持すると、結晶粒粗大化防止効果がさらに向上する。
Carburized parts can be manufactured by carburizing the high-temperature carburizing steel of the present invention as described above.
Here, when the steel for high-temperature carburizing of the present invention is carburized at a temperature of 730 to 830 ° C. during the heating, gradually heating for 5 minutes or more, or holding for 5 minutes or more, the effect of preventing grain coarsening is further increased. improves.

真空高周波誘導溶解炉を用いて、第1表に示す組成を備える11種類の円柱状のインゴット(断面直径:100mm、50kg)を作製した。そして、インゴットを1250℃で2時間加熱した後に、断面直径が30mmとなるまで鍛造し、得られた棒材を950℃で焼きならした。
その後、小型炉に移して各種熱処理および制御冷却を実施した。熱処理および冷却条件を第2表および第3表に示す。
Using a vacuum high-frequency induction melting furnace, 11 types of cylindrical ingots (cross-sectional diameter: 100 mm, 50 kg) having the compositions shown in Table 1 were produced. And after heating the ingot at 1250 degreeC for 2 hours, it forged until the cross-sectional diameter became 30 mm, and obtained bar material was normalized at 950 degreeC.
Then, it moved to the small furnace and implemented various heat processing and controlled cooling. The heat treatment and cooling conditions are shown in Tables 2 and 3.

次に、各種熱処理および制御冷却を実施した棒材から、断面直径8mm、長さ12mmの円柱状試料を切り出し、浸炭を模擬した処理を施した。具体的には、円柱状試料の側面であって、長さ方向の中心部に、加工フォーマスタに繋がる熱電対を接合し、1050℃まで90℃/minで加熱し、その温度にて1時間保持した後、Heガスで冷却して、結晶粒粗大化判定用の試料とした。ここで、加熱温度を1050℃の他、1100℃とし、その他を同様とした処理も行って、別の結晶粒粗大化判定用の試料も得た。さらに、加熱温度を1050℃または1100℃とし、90℃/minでの加熱の途中である800℃において10分間保持し、その後、再度、90℃/minで加熱する徐加熱状態を模擬する処理も行って、さらに別の結晶粒粗大化判定用の試料も得た。すなわち、4種類の結晶粒粗大化判定用の試料も得た。
次に、各試料を長さ方向に切断し、切断面を研磨できるように樹脂に埋め込み、研磨した後、研磨面をピクリン酸(ピクリン酸10gを水500mlに加えた水溶液)を用いて腐食して、研磨面に結晶粒を現出させた。そして、試料の長さ方向の中心から3mm以内かつ半径方向の中心から1.5〜2.5mmの位置(1/2R)において、JISG0551に従った光学顕微鏡(100倍)を用いた粒度測定を行った。そして、5視野の全てにおいて、粒度が5番以下のオーステナイトが存在しない場合に、粗大化を抑制できたと判断した。第2表では、粗大化を抑制できたものを「○」、できなかったものを「×」と記した。
Next, a columnar sample having a cross-sectional diameter of 8 mm and a length of 12 mm was cut out from the bar material subjected to various heat treatments and controlled cooling, and subjected to a process simulating carburization. Specifically, a thermocouple connected to the processing formaster is joined to the side surface of the cylindrical sample at the center in the length direction, heated to 1050 ° C. at 90 ° C./min, and at that temperature for 1 hour After being held, the sample was cooled with He gas to obtain a sample for crystal grain coarsening determination. Here, the heating temperature was set to 1100 ° C. in addition to 1050 ° C., and the other treatments were also performed to obtain another sample for determining the coarsening of crystal grains. Further, there is a process for simulating a gradually heating state in which the heating temperature is set to 1050 ° C. or 1100 ° C., held at 800 ° C. during heating at 90 ° C./min for 10 minutes, and then heated again at 90 ° C./min. Then, another sample for determining the coarsening of the crystal grains was obtained. That is, four types of crystal grain coarsening determination samples were also obtained.
Next, each sample is cut in the length direction, embedded in a resin so that the cut surface can be polished, polished, and then the polished surface is corroded with picric acid (an aqueous solution in which 10 g of picric acid is added to 500 ml of water). Thus, crystal grains appeared on the polished surface. Then, particle size measurement using an optical microscope (100 times) according to JISG0551 is performed at a position (1 / 2R) within 3 mm from the center in the length direction of the sample and 1.5 to 2.5 mm from the center in the radial direction. went. And in all five visual fields, when the austenite whose particle size was 5 or less did not exist, it was judged that coarsening could be suppressed. In Table 2, “○” indicates that the coarsening could be suppressed, and “X” indicates that the coarsening could not be achieved.

次に、各種熱処理および制御冷却を実施した棒材から、組織観察用の試料を採取した。そして、棒材の長さ方向に切断し、切断面を研磨できるように樹脂に埋め込み、研磨した後、研磨面をピクラール(ピクリン酸25gをアルコール150mlに加えた溶液)を用いて腐食して、研磨面においてフェライトとパーライト+ベイナイトとを識別できるようにした。そして、試料の半径方向の中心から5〜10mmの位置を光学顕微鏡(100倍)を用いて5視野観察し、市販の画像処理ソフトを用いて、フェライト、パーライト、ベイナイトの各々の面積と、フェライトで区切られたパーライト+ベイナイトの面積を測定した。   Next, a sample for observing the structure was collected from the bar material subjected to various heat treatments and controlled cooling. And after cutting in the length direction of the bar, embedding in the resin so that the cut surface can be polished and polishing, the polished surface is corroded using Picral (a solution of 25 g of picric acid in 150 ml of alcohol), It was made possible to distinguish between ferrite and pearlite + bainite on the polished surface. Then, a 5-10 mm position from the center in the radial direction of the sample was observed using an optical microscope (100 times), and five areas were observed using a commercially available image processing software, and each area of ferrite, pearlite, and bainite, and ferrite The area of pearlite + bainite separated by.


<焼ならし後の保持温度とその後の冷却の影響>
実施例1〜6は、焼ならし後に3分間、大気中にて冷却して800℃程度に冷却した後、750℃、780℃または730℃に調整した炉内に30分保持し、その後、5℃/minにて冷却した材料である。これらの場合、1050℃および1100℃のいずれで処理した場合であっても、結晶粒の粗大化は確認されなかった。また、個別パーライトの中で式(I)を満たすものの面積率は30%以上であった。
<Effect of holding temperature after normalization and subsequent cooling>
Examples 1 to 6 were cooled in the atmosphere for 3 minutes after normalizing and cooled to about 800 ° C., then held in a furnace adjusted to 750 ° C., 780 ° C. or 730 ° C. for 30 minutes, It is a material cooled at 5 ° C./min. In these cases, coarsening of the crystal grains was not confirmed regardless of whether the treatment was performed at 1050 ° C. or 1100 ° C. Moreover, the area ratio of what satisfy | fills Formula (I) in individual pearlite was 30% or more.

<比較例:焼ならし後の冷却工程省略>
一方、比較例1、4は750℃で30分保持後、大気中にて冷却した材料、比較例2、5は焼ならし後、大気中にて冷却した材料であり、いずれも浸炭模擬後の結晶粒に粗大化が確認された。また、パーライト+ベイナイトのサイズが微細となるため、個別パーライトの中で式(I)を満たすものの面積率は30%未満であった。このことから、750℃保持と徐冷を省くと、組織が微細となるため、次工程の浸炭時に結晶粒が粗大になることが分かる。
<Comparative example: Omission of cooling process after normalization>
On the other hand, Comparative Examples 1 and 4 are materials cooled in the air after being held at 750 ° C. for 30 minutes, and Comparative Examples 2 and 5 are materials cooled in the air after normalization, both after carburizing simulation The coarsening of the crystal grains was confirmed. Moreover, since the size of pearlite + bainite became fine, the area ratio of the individual pearlite satisfying the formula (I) was less than 30%. From this, it can be understood that when the holding at 750 ° C. and the slow cooling are omitted, the structure becomes fine, so that the crystal grains become coarse at the time of carburizing in the next step.

<比較例:焼ならし後の保持温度の影響>
一方、比較例9〜14は、焼ならし以後の保持温度が730℃未満であった材料である。いずれも浸炭模擬後に結晶粒粗大化が確認された。また、パーライトサイズが微細であり、個別パーライトの中で式(I)を満たすものの面積率は30%未満であった。
<Comparative example: Influence of holding temperature after normalization>
On the other hand, Comparative Examples 9 to 14 are materials whose holding temperature after normalization was less than 730 ° C. In both cases, grain coarsening was confirmed after carburizing simulation. Further, the pearlite size was fine, and the area ratio of the individual pearlite satisfying the formula (I) was less than 30%.

<焼ならし後の冷却制御の影響>
実施例7〜10は焼ならし後の800℃から730℃までは1℃/minまたは2℃/minで徐冷し、730℃以下は冷却速度を5℃/minに速くした材料である。浸炭模擬後の結晶粒の粗大化は一部与条件を除いて確認されなかった。また、個別パーライトの中で式(I)を満たすものの面積率は30%以上であった。
<Influence of cooling control after normalization>
In Examples 7 to 10, the material was annealed from 800 ° C. to 730 ° C. after normalizing at 1 ° C./min or 2 ° C./min, and below 730 ° C., the cooling rate was increased to 5 ° C./min. Grain coarsening after simulated carburization was not confirmed except for some given conditions. Moreover, the area ratio of what satisfy | fills Formula (I) in individual pearlite was 30% or more.

一方、比較例15、16は、焼ならし後の800℃から730℃までは5℃/minで徐冷し、730℃以下についても冷却速度を5℃/minに速くした材料である。この場合、浸炭模擬後の結晶粒の粗大化が確認された。また、個別パーライトの中で式(I)を満たすものの面積率は30%未満であった。これより、800℃から730℃まで徐冷することで、次工程の浸炭時における結晶粒粗大化を抑制できることが分かる。   On the other hand, Comparative Examples 15 and 16 are materials that are gradually cooled from 800 ° C. to 730 ° C. after normalization at 5 ° C./min, and the cooling rate is increased to 5 ° C./min even at 730 ° C. or lower. In this case, coarsening of the crystal grains after the carburization simulation was confirmed. Moreover, the area ratio of what satisfy | fills Formula (I) in individual pearlite was less than 30%. From this, it turns out that crystal grain coarsening at the time of carburizing of the next process can be controlled by gradually cooling from 800 ° C to 730 ° C.

<比較例:焼ならし後に遅い冷却>
比較例3、6は、焼ならし後に炉の電源を落として炉内で冷却した材料である。800℃から680℃に下がるまでには120分かかっていた。これらの材料はいずれも浸炭模擬後に結晶粒の粗大化が確認された。また、焼ならし後の組織はフェライトとパーライトがそれぞれバンド状に存在し、円相当径で250μm超の粗大なパーライトとなっていた。このことから800℃から680℃までをただ徐冷すればよいのでなく、90分以内に冷却することで粗大パーライトを抑制できると考えられる。特に60分以内で冷却することで円相当径が200μm未満となっており、1100℃でも浸炭模擬時に結晶粒の粗大化が抑制できている。
<Comparative example: Slow cooling after normalization>
Comparative Examples 3 and 6 are materials that were cooled in the furnace by turning off the power of the furnace after normalization. It took 120 minutes to drop from 800 ° C to 680 ° C. All of these materials were confirmed to be coarsened after simulated carburization. Moreover, the structure after normalization had ferrite and pearlite in a band shape, respectively, and was a coarse pearlite having an equivalent circle diameter of more than 250 μm. From this, it is considered that not only slow cooling from 800 ° C. to 680 ° C. is required, but coarse pearlite can be suppressed by cooling within 90 minutes. In particular, by cooling within 60 minutes, the equivalent circle diameter is less than 200 μm, and coarsening of crystal grains can be suppressed even at 1100 ° C. during carburizing simulation.

<組成の影響>
実施例11、12と比較例17、18はAl量を変えたときの例で、Al量を減らしても0.02%以上あって、かつ、式(I)を満たす個別パーライトの面積率が30%以上であると、浸炭模擬後の粗大化は確認されないことが分かる。
一方、比較例19はAlを過剰に添加した例で、ピン止め力が弱まるため、式(I)を満たす個別パーライトの面積率が30%以上であるものの、浸炭模擬後の結晶粒の粗大化が確認された。
実施例13、14および比較例20、21はベイナイト(B)が存在した例であり、ベイナイト(B)の面積率が15%以下では浸炭模擬後の結晶粒粗大化は確認されないが、15%を超えると粗大化が確認された。
<Effect of composition>
Examples 11 and 12 and Comparative Examples 17 and 18 are examples in which the amount of Al is changed. Even when the amount of Al is reduced, the area ratio of individual pearlite satisfying the formula (I) is 0.02% or more. It turns out that the coarsening after carburizing simulation is not confirmed as it is 30% or more.
On the other hand, Comparative Example 19 is an example in which Al is added excessively, and since the pinning force is weakened, the area ratio of individual pearlite satisfying the formula (I) is 30% or more, but the coarsening of crystal grains after carburizing simulation Was confirmed.
Examples 13 and 14 and Comparative Examples 20 and 21 are examples in which bainite (B) was present, and when the area ratio of bainite (B) was 15% or less, no coarsening of crystal grains after carburizing simulation was confirmed, but 15% Exceeding a coarsening was confirmed.

Claims (6)

C:0.1〜0.3質量%、Si:0.05〜1.0質量%、Mn:0.3〜2.0質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Cr:0.3〜1.5質量%、Al:0.02〜0.05質量%、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
フェライト面積率が40%以上であり、
フェライトで区切られたパーライト単位を個別パーライトと定義したとき、下記式(I)を満たす個別パーライトの面積を合計して求めた面積率が30%以上であり、かつ、個別パーライトの円相当径が250μm未満である、高温浸炭用鋼。
式(I): S1≧(3×108)/V1 2
1は各個別パーライトの面積(μm2)を意味する。
1は3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2とする。
1は、Nb含有率が30ppm超の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2+(Nb含有率(ppm)−30)とし、Nb含有率が30ppm以下の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2とする。
C: 0.1-0.3 mass%, Si: 0.05-1.0 mass%, Mn: 0.3-2.0 mass%, P: 0.03 mass% or less, S: 0.03 % By mass or less, Cr: 0.3 to 1.5% by mass, Al: 0.02 to 0.05% by mass, the balance consisting of Fe and inevitable impurities,
The ferrite area ratio is 40% or more,
When the pearlite unit delimited by ferrite is defined as individual pearlite, the area ratio obtained by summing the areas of the individual pearlite satisfying the following formula (I) is 30% or more, and the circle equivalent diameter of the individual pearlite is Steel for high-temperature carburization that is less than 250 μm.
Formula (I): S 1 ≧ (3 × 10 8 ) / V 1 2
S 1 means the area (μm 2 ) of each individual pearlite.
V 1 is 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 .
When the Nb content is more than 30 ppm, V 1 is 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 + (Nb content (ppm) −30). When the rate is 30 ppm or less, 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 is set.
C:0.1〜0.3質量%、Si:0.05〜1.0質量%、Mn:0.3〜2.0質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Cr:0.3〜1.5質量%、Al:0.02〜0.05質量%、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
フェライト面積率が40〜70%、ベイナイト面積率が15%以下であり、
フェライトで区切られたパーライト+ベイナイト単位を個別パーライト+ベイナイトと定義したとき、下記式(II)を満たす個別パーライト+ベイナイトの面積を合計して求めた面積率が30%以上であり、かつ、個別パーライト+ベイナイトの円相当径が250μm未満である、高温浸炭用鋼。
式(II): S2≧(3×108)/V2 2
2は各個別パーライト+ベイナイトの面積(μm2)を意味する。
2は、Nb含有率が30ppm超の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2+(Nb含有率(ppm)−30)とし、Nb含有率が30ppm以下の場合、3×(Al含有率(ppm)×N含有率(ppm)−3000)1/2とする。
C: 0.1-0.3 mass%, Si: 0.05-1.0 mass%, Mn: 0.3-2.0 mass%, P: 0.03 mass% or less, S: 0.03 % By mass or less, Cr: 0.3 to 1.5% by mass, Al: 0.02 to 0.05% by mass, the balance consisting of Fe and inevitable impurities,
The ferrite area ratio is 40 to 70%, the bainite area ratio is 15% or less,
When the unit of pearlite + bainite separated by ferrite is defined as individual pearlite + bainite, the area ratio obtained by summing the areas of individual pearlite + bainite satisfying the following formula (II) is 30% or more, and individual Steel for high-temperature carburization, in which the equivalent circle diameter of pearlite + bainite is less than 250 μm.
Formula (II): S 2 ≧ (3 × 10 8 ) / V 2 2
S 2 means the area of each individual pearlite + bainite (μm 2 ).
V 2 is 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 + (Nb content (ppm) −30) when Nb content exceeds 30 ppm, When the rate is 30 ppm or less, 3 × (Al content (ppm) × N content (ppm) −3000) 1/2 is set.
さらにNb:0.1質量%以下、Mo:0.5質量%以下のいずれか1種または2種を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の高温浸炭用鋼。   The high-temperature carburizing steel according to claim 1 or 2, further comprising any one or two of Nb: 0.1 mass% or less and Mo: 0.5 mass% or less. 浸炭前熱処理として850〜1000℃で焼ならしをし、その後の降温過程において、
800℃から680℃までの保持時間を90分以内とし、
800℃から730℃までの保持時間を30分以上とし、
730℃から680℃までを10℃/分以下の降温速度で徐冷し、
請求項1〜3のいずれかに記載の高温浸炭用鋼が得られる、高温浸炭用鋼の製造方法。
Normalizing at 850 to 1000 ° C. as a pre-carburizing heat treatment,
The holding time from 800 ° C. to 680 ° C. is within 90 minutes,
The holding time from 800 ° C to 730 ° C is 30 minutes or more,
Slowly cool from 730 ° C to 680 ° C at a rate of temperature decrease of 10 ° C / min or less,
The manufacturing method of the steel for high temperature carburizing in which the steel for high temperature carburizing in any one of Claims 1-3 is obtained.
浸炭前熱処理として850〜1000℃で焼ならしをし、その後の降温過程において、
800℃から680℃までの保持時間を90分以内とし、
800℃から730℃までを2℃/分以下の降温速度で徐冷し、
730℃から680℃までを10℃/分以下の降温速度で徐冷し、
請求項1〜3のいずれかに記載の高温浸炭用鋼が得られる、高温浸炭用鋼の製造方法。
Normalizing at 850 to 1000 ° C. as a pre-carburizing heat treatment,
The holding time from 800 ° C. to 680 ° C. is within 90 minutes,
Slow cooling from 800 ° C to 730 ° C at a rate of temperature decrease of 2 ° C / min or less,
Slowly cool from 730 ° C to 680 ° C at a rate of temperature decrease of 10 ° C / min or less,
The manufacturing method of the steel for high temperature carburizing in which the steel for high temperature carburizing in any one of Claims 1-3 is obtained.
加熱途中の730〜830℃までの間において5分以上かけて徐加熱するか、または5分以上保持することを特徴とする浸炭処理を請求項1〜3のいずれかに記載の高温浸炭用鋼に施して浸炭部品を得る、浸炭部品の製造方法。   The steel for high-temperature carburizing according to any one of claims 1 to 3, wherein the carburizing treatment is performed by heating gradually over 730 to 830 ° C during heating over 5 minutes or holding for 5 minutes or more. A method of manufacturing a carburized part, which is applied to a carburized part.
JP2016237515A 2016-12-07 2016-12-07 High temperature carburizing steel, its manufacturing method and carburized parts Active JP6790775B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016237515A JP6790775B2 (en) 2016-12-07 2016-12-07 High temperature carburizing steel, its manufacturing method and carburized parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016237515A JP6790775B2 (en) 2016-12-07 2016-12-07 High temperature carburizing steel, its manufacturing method and carburized parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018090883A true JP2018090883A (en) 2018-06-14
JP6790775B2 JP6790775B2 (en) 2020-11-25

Family

ID=62564020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016237515A Active JP6790775B2 (en) 2016-12-07 2016-12-07 High temperature carburizing steel, its manufacturing method and carburized parts

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6790775B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002146438A (en) * 2000-11-13 2002-05-22 Sanyo Special Steel Co Ltd Method for producing case-hardening steel having excellent cold workability and grain size characteristic
JP2003027135A (en) * 2001-07-10 2003-01-29 Aichi Steel Works Ltd Method for producing steel for high temperature carburization, and steel for high temperature carburization produced by the method
JP2016199784A (en) * 2015-04-09 2016-12-01 大同特殊鋼株式会社 Raw material for high temperature carburization component excellent in crystal grain coarsening prevention characteristic and manufacturing method therefor
JP2017106079A (en) * 2015-12-10 2017-06-15 山陽特殊製鋼株式会社 Steel for machine structural use excellent in crystal grain coarsening resistance, bending fatigue-resistant strength and impact-resistant strength

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002146438A (en) * 2000-11-13 2002-05-22 Sanyo Special Steel Co Ltd Method for producing case-hardening steel having excellent cold workability and grain size characteristic
JP2003027135A (en) * 2001-07-10 2003-01-29 Aichi Steel Works Ltd Method for producing steel for high temperature carburization, and steel for high temperature carburization produced by the method
JP2016199784A (en) * 2015-04-09 2016-12-01 大同特殊鋼株式会社 Raw material for high temperature carburization component excellent in crystal grain coarsening prevention characteristic and manufacturing method therefor
JP2017106079A (en) * 2015-12-10 2017-06-15 山陽特殊製鋼株式会社 Steel for machine structural use excellent in crystal grain coarsening resistance, bending fatigue-resistant strength and impact-resistant strength

Also Published As

Publication number Publication date
JP6790775B2 (en) 2020-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6461360B2 (en) Spring steel wire and spring
JP5652555B2 (en) Bearing steel and manufacturing method thereof
JP2009046763A (en) Wire rod for springs and its manufacturing method
JP5541418B2 (en) Spring steel and spring
JP6760375B2 (en) Machine structural steel
JP5576785B2 (en) Steel material excellent in cold forgeability and manufacturing method thereof
KR20190034594A (en) Steel for machine structural use
KR101660616B1 (en) Steel wire rod with excellent spring workability for high-strength spring, process for manufacturing same, and high-strength spring
US20180094345A1 (en) Case-hardened steel component
US10385430B2 (en) High-strength steel material having excellent fatigue properties
WO2017068935A1 (en) Steel for hot forging and hot forged product
JP6790775B2 (en) High temperature carburizing steel, its manufacturing method and carburized parts
JP4323778B2 (en) Manufacturing method of steel with excellent machinability
JP7149131B2 (en) Machine structural steel with excellent cold workability and resistance to grain coarsening
WO2021187100A1 (en) Raw blank for vacuum carburizing and method for producing same
JP7287448B1 (en) Warm forged parts for carburizing and manufacturing method thereof
KR102497429B1 (en) Wire rod for graphitization heat treatment and graphite steel with excellent cuttability and soft magnetism
KR101808434B1 (en) Steel for drive shaft and method for manufacturing the same
JP7149179B2 (en) Mechanical parts for automobiles made of induction hardened steel with excellent static torsional strength and torsional fatigue strength
CN114981465B (en) Non-magnetic austenitic stainless steel
JP7257351B2 (en) Crude material for vacuum carburizing and its manufacturing method
JP2007031747A (en) Steel wire rod for spring, and method for judging its fatigue resistance
JP2023021615A (en) Steel for cold forging
JP2016164291A (en) Steel for cold working
JP2022143388A (en) Steel for cold forging

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191028

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200925

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201006

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201019

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6790775

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150