JP2019206743A - Steel for induction hardening, shaped material of induction hardening component and induction hardening component - Google Patents

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Abstract

To provide a steel for induction hardening having excellent machinability, surface fatigue strength and bending fatigue strength.SOLUTION: A steel for induction hardening comprises, in mass%, C: 0.40-0.70%, Si: 0.15-2.10%, Mn: 0.30-1.15%, Cr: 0.01-less than 0.50%, S: 0.005-0.070%, N: 0.0020-0.0200%, Al: 0.005-0.100%, P: less than 0.050%, with the balance being Fe and impurities, its chemical composition satisfying the following formulae, and its ferrite volume fraction being 40% or less. 290C+50Si+430≥631.0. C+(1/7) Si+(1/5) Mn+(1/9) Cr+V+(1/25) Mo≤0.900. (1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73 V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363 Ni)≥3.80. 9.7Mn+32.4Cr≤25.9.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、高周波焼入れ用鋼、高周波焼入れ部品の素形材及び高周波焼入れ部品に関する。   The present invention relates to a steel for induction hardening, a shape material for induction hardening parts, and an induction hardening part.

ディファレンシャルギアに代表される動力伝達部品に用いられる機械構造用部品には、面疲労強度の向上及び曲げ疲労強度の向上を目的として、表面硬化処理が施される場合がある。   A mechanical structure component used for a power transmission component typified by a differential gear may be subjected to surface hardening treatment for the purpose of improving surface fatigue strength and bending fatigue strength.

代表的な表面硬化処理として、浸炭処理、窒化処理及び高周波焼入れ処理がある。浸炭処理は、母材の表層を高炭素化することで表面硬化する。浸炭処理は主として、歯車、CVT(無段変速機)部品、及びCVJ(等速ジョイント)部品に適用される。浸炭処理は、ガス雰囲気中でのバッチ処理が主流であり、930℃近傍で数時間以上、加熱保持する。そのため、多くのエネルギーとコストとが費やされる。また、実操業においては、インライン化が困難であるという問題もあった。実操業においてはさらに、大型部品の場合、浸炭効率が低い、といった問題もあった。   Typical surface hardening treatments include carburizing treatment, nitriding treatment, and induction hardening treatment. In the carburizing treatment, the surface of the base material is hardened by increasing the carbon surface. The carburizing process is mainly applied to gears, CVT (continuously variable transmission) parts, and CVJ (constant velocity joint) parts. The carburizing process is mainly a batch process in a gas atmosphere, and is heated and held at around 930 ° C. for several hours or more. Therefore, much energy and cost are spent. Further, in actual operation, there is a problem that it is difficult to inline. In actual operation, there was another problem that carburizing efficiency was low in the case of large parts.

一方、高周波焼入れは、必要な部位のみ硬化させることができる。そのため、表面硬化処理時間の短縮やエネルギーの低減が可能であり、環境のクリーン化にも非常に有利である。そのため、動力伝達部品に用いられる部品には、高周波焼入れが施される場合が多い。以下、高周波焼入れされた部品を、高周波焼入れ部品という。   On the other hand, induction hardening can harden only a necessary part. Therefore, it is possible to shorten the surface curing treatment time and energy, and it is very advantageous for environmental cleanup. Therefore, induction hardening is often performed on components used for power transmission components. Hereinafter, induction-hardened parts are referred to as induction-hardened parts.

動力伝達部品はまた、切削等の機械加工により製造される。そのため、高周波焼入れ部品の素形材である高周波焼入れ用鋼には、高い被削性も要求される。   The power transmission component is also manufactured by machining such as cutting. Therefore, high machinability is also required for induction hardening steel, which is a material for induction hardening parts.

特許文献1(特開2007―131871号公報)、特許文献2(特開2007−332440号公報)及び特許文献3(特開2004―156071号公報)は、高周波焼入れ鋼を開示する。   Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-131471), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-332440) and Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-156071) disclose induction hardened steel.

特許文献1の高周波焼入れ用鋼材は、質量%で、C:0.35〜0.65%、Si:0.50%以下、Mn:0.65〜2.00%、P:0.015%以下、S:0.003〜0.080%、Mo:0.05〜0.50%、Al:0.10%以下、N:0.0070%以下及びO(酸素):0.0020%以下を含有し、残部はFe及び不純物からなり、さらに、マルテンサイトが面積分率で70%以上を占める組織を有する。これにより高周波焼入れ用鋼材の強度が高まると、特許文献1には記載されている。   The steel for induction hardening of Patent Document 1 is mass%, C: 0.35 to 0.65%, Si: 0.50% or less, Mn: 0.65 to 2.00%, P: 0.015%. Hereinafter, S: 0.003 to 0.080%, Mo: 0.05 to 0.50%, Al: 0.10% or less, N: 0.0070% or less, and O (oxygen): 0.0020% or less The balance is composed of Fe and impurities, and martensite has a structure that occupies 70% or more in area fraction. When the intensity | strength of the steel materials for induction hardening increases by this, it is described in patent document 1. FIG.

特許文献2の高周波焼入れ用鋼材は、質量%で、C:0.35〜0.6%、Si:0.01〜1.0%、Mn:0.2〜1.8%、S:0.001〜0.15%、Al:0.001〜0.05%、N:0.002〜0.020%、P:0.025%以下、O:0.0025%以下を含有し、さらに、Cr:1.8%以下、Mo:1.5%以下、Ni:3.5%以下、B:0.006%以下、V:0.5%以下、Nb:0.04%以下、Ti:0.2%以下、の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、高周波焼入れ処理後において硬化層硬さがHV550以上であり、芯部のフェライト体積分率が50%以下であり、式で定義される指標Aが−11以上である。これにより低サイクル疲労特性が高まると、特許文献2には記載されている。   The steel material for induction hardening of patent document 2 is the mass%, C: 0.35-0.6%, Si: 0.01-1.0%, Mn: 0.2-1.8%, S: 0 0.001 to 0.15%, Al: 0.001 to 0.05%, N: 0.002 to 0.020%, P: 0.025% or less, O: 0.0025% or less, and Cr: 1.8% or less, Mo: 1.5% or less, Ni: 3.5% or less, B: 0.006% or less, V: 0.5% or less, Nb: 0.04% or less, Ti : 0.2% or less, 1 type or 2 types or more, the balance being iron and inevitable impurities, the hardness of the hardened layer is HV550 or more after induction hardening, and the ferrite volume fraction of the core Is 50% or less, and the index A defined by the formula is -11 or more. If the low cycle fatigue characteristics are enhanced by this, it is described in Patent Document 2.

特許文献3の高周波焼入れ用成形部品は、質量%で、C:0.5〜0.7%、Si:0.1〜1.5%、Mn:0.2〜1.5%、Cr:0〜1.5%、V:0〜0.10%、S:0.002〜0.05%、Al:0.01〜0.04%、N:0.005〜0.012%を含有し、残部はFe及び不純物からなり、不純物中のTiが0.003%以下、Oが0.0015%以下、Pが0.020%以下である成形部品であって、表層領域において、初析フェライトの平均短径が8μm以下で、A=(MnMIN/MnAVE)(MnMIN:表層領域におけるMn濃度の下限値(質量%)、MnAVE:Mn濃度の平均値(質量%))で表されるA値が0.80以上であり、アスペクト比が3以下で、且つ短径が10μm以上であるMnS以外の介在物の個数が2個/mm以下である。これにより、転動疲労寿命が優れると、特許文献3には記載されている。 The molded part for induction hardening of Patent Document 3 is mass%, C: 0.5 to 0.7%, Si: 0.1 to 1.5%, Mn: 0.2 to 1.5%, Cr: Contains 0 to 1.5%, V: 0 to 0.10%, S: 0.002 to 0.05%, Al: 0.01 to 0.04%, N: 0.005 to 0.012% And the balance is formed of Fe and impurities, and is a molded part in which Ti in the impurities is 0.003% or less, O is 0.0015% or less, and P is 0.020% or less. The average minor axis of ferrite is 8 μm or less, and A = (Mn MIN / Mn AVE ) (Mn MIN : lower limit value (mass%) of Mn concentration in the surface layer region, Mn AVE : average value (mass%) of Mn concentration) Mn having an A value of 0.80 or more, an aspect ratio of 3 or less, and a minor axis of 10 μm or more The number of inclusions other than is two / mm 2 or less. Thus, Patent Document 3 describes that the rolling fatigue life is excellent.

特開2007―131871号公報JP 2007-131871 A 特開2007−332440号公報JP 2007-332440 A 特開2004―156071号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-156071

しかしながら、特許文献1では、マルテンサイトの面積分率が70%以上であるため、加工性、特に被削性が低い。   However, in Patent Document 1, since the area fraction of martensite is 70% or more, workability, particularly machinability, is low.

特許文献2では、表面硬さが直接的に効く面疲労強度などの高サイクル疲労強度は必ずしも上昇しない。さらには、前組織にベイナイトを含み、高周波焼入れ前組織を代表する芯部硬さが高く、被削性が低い。   In Patent Document 2, high cycle fatigue strength such as surface fatigue strength in which surface hardness works directly does not necessarily increase. Furthermore, bainite is included in the previous structure, the core hardness representing the structure before induction hardening is high, and the machinability is low.

特許文献3では、合金元素添加の上限規定が高く、素材硬さが高まる。その結果、被削性が低い可能性がある。   In patent document 3, the upper limit prescription | regulation of alloy element addition is high, and material hardness increases. As a result, machinability may be low.

また、従来の高周波焼入れ部品では、高周波焼入れされた焼入れ部の平均硬さは高いものの、局所的に硬さの低い部位が存在している。この場合、硬さの低い部位が破壊起点となることにより、面疲労強度及び回転曲げ疲労強度が低下する事象が多く認められた。この事象は高周波焼入れ部品における特異な事象であり、特許文献1〜特許文献3のいずれの方法を用いても解決する事ができない。   Moreover, in the conventional induction-hardening component, although the average hardness of the induction-hardened part is high, there exists a site | part with low hardness locally. In this case, there were many events in which the surface fatigue strength and the rotational bending fatigue strength were reduced due to the fracture starting point of the low hardness portion. This phenomenon is a peculiar event in induction-hardened parts, and cannot be solved by using any of the methods disclosed in Patent Documents 1 to 3.

本発明の目的は、被削性に優れ、かつ高周波焼入れ後の局所的な硬さ低下を抑制することによって、高い面疲労強度及び曲げ疲労強度を有する高周波焼入れ用鋼、高周波焼入れ部品の素形材及び高周波焼入れ部品を提供することである。   An object of the present invention is to provide a steel for induction hardening having high surface fatigue strength and bending fatigue strength, and a shape of an induction-hardened component, which has excellent machinability and suppresses local hardness reduction after induction hardening. It is to provide materials and induction-hardened parts.

本実施形態による高周波焼入れ用鋼は、質量%で、C:0.40〜0.70%、Si:0.15〜2.10%、Mn:0.30〜1.15%、Cr:0.01〜0.50%未満、S:0.005〜0.070%、N:0.0020〜0.0200%、Al:0.005〜0.100%、P:0.050%未満、Mo:0〜1.00%、Ni:0〜1.00%、Cu:0〜1.00%、Ca:0〜0.005%、Mg:0〜0.005%、Te:0〜0.2000%、Zr:0〜0.0050%、希土類元素:0〜0.0050%、Ti:0〜0.200%、Nb:0〜0.200%、V:0〜0.35%、Sb:0〜0.0150%、Pb:0〜0.5000%、及び、残部:Fe及び不純物、からなり、式(1)〜式(4)を満たす化学組成を有し、フェライト体積分率は40%以下である。
290C+50Si+430≧631.0 (1)
C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Mo≦0.900 (2)
(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)≧3.80 (3)
9.7Mnθ+32.4Crθ≦25.9 (4)
ここで、式(1)〜式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。式(4)中のMnθにはセメンタイト中のMnの濃度(質量%)が代入され、式(4)中のCrθにはセメンタイト中のCrの濃度(質量%)が代入される。
The steel for induction hardening according to the present embodiment is mass%, C: 0.40 to 0.70%, Si: 0.15 to 2.10%, Mn: 0.30 to 1.15%, Cr: 0. 0.01 to less than 0.50%, S: 0.005 to 0.070%, N: 0.0020 to 0.0200%, Al: 0.005 to 0.100%, P: less than 0.050%, Mo: 0 to 1.00%, Ni: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, Ca: 0 to 0.005%, Mg: 0 to 0.005%, Te: 0 to 0 2000%, Zr: 0 to 0.0050%, rare earth elements: 0 to 0.0050%, Ti: 0 to 0.200%, Nb: 0 to 0.200%, V: 0 to 0.35%, A chemical group consisting of Sb: 0 to 0.0150%, Pb: 0 to 0.5000%, and the balance: Fe and impurities and satisfying the formulas (1) to (4) It has a ferrite volume fraction of 40% or less.
290C + 50Si + 430 ≧ 631.0 (1)
C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo ≦ 0.900 (2)
(1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni) ≧ 3.80 (3)
9.7 Mn θ + 32.4Cr θ ≦ 25.9 (4)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the expressions (1) to (3). The Mn concentration (mass%) in cementite is substituted for Mn θ in the formula (4), and the Cr concentration (mass%) in cementite is substituted for Cr θ in the formula (4).

本実施形態による高周波焼入れ部品の素形材は、質量%で、C:0.40〜0.70%、Si:0.15〜2.10%、Mn:0.30〜1.15%、Cr:0.01〜0.50%未満、S:0.005〜0.070%、N:0.0020〜0.0200%、Al:0.005〜0.100%、P:0.050%未満、Mo:0〜1.00%、Ni:0〜1.00%、Cu:0〜1.00%、Ca:0〜0.005%、Mg:0〜0.005%、Te:0〜0.2000%、Zr:0〜0.0050%、希土類元素:0〜0.0050%、Ti:0〜0.200%、Nb:0〜0.200%、V:0〜0.35%、Sb:0〜0.0150%、Pb:0〜0.5000%、及び、残部:Fe及び不純物、からなり、式(1)〜式(4)を満たす化学組成を有し、フェライト体積分率は40%以下である。
290C+50Si+430≧631.0 (1)
C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Mo≦0.900 (2)
(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)≧3.80 (3)
9.7Mnθ+32.4Crθ≦25.9 (4)
ここで、式(1)〜式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。式(4)中のMnθにはセメンタイト中のMnの濃度(質量%)が代入され、式(4)中のCrθにはセメンタイト中のCrの濃度(質量%)が代入される。
The base material of the induction-hardened component according to the present embodiment is mass%, C: 0.40 to 0.70%, Si: 0.15 to 2.10%, Mn: 0.30 to 1.15%, Cr: 0.01 to less than 0.50%, S: 0.005 to 0.070%, N: 0.0020 to 0.0200%, Al: 0.005 to 0.100%, P: 0.050 %: Mo: 0 to 1.00%, Ni: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, Ca: 0 to 0.005%, Mg: 0 to 0.005%, Te: 0 to 0.2000%, Zr: 0 to 0.0050%, rare earth elements: 0 to 0.0050%, Ti: 0 to 0.200%, Nb: 0 to 0.200%, V: 0 to 0.00. 35%, Sb: 0 to 0.0150%, Pb: 0 to 0.5000%, and the balance: Fe and impurities, satisfying the formulas (1) to (4) It has a chemical composition, the ferrite volume fraction of 40% or less.
290C + 50Si + 430 ≧ 631.0 (1)
C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo ≦ 0.900 (2)
(1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni) ≧ 3.80 (3)
9.7 Mn θ + 32.4Cr θ ≦ 25.9 (4)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the expressions (1) to (3). The Mn concentration (mass%) in cementite is substituted for Mn θ in the formula (4), and the Cr concentration (mass%) in cementite is substituted for Cr θ in the formula (4).

本実施形態による高周波焼入れ部品は、高周波焼入れが実施された部分である焼入れ部と、高周波焼入れが実施されていない部分である未焼入れ部と、を含む。焼入れ部において、マルテンサイト体積分率は90%以上である。未焼入れ部は、質量%で、C:0.40〜0.70%、Si:0.15〜2.10%、Mn:0.30〜1.15%、Cr:0.01〜0.50%未満、S:0.005〜0.070%、N:0.0020〜0.0200%、Al:0.005〜0.100%、P:0.050%未満、Mo:0〜1.00%、Ni:0〜1.00%、Cu:0〜1.00%、Ca:0〜0.005%、Mg:0〜0.005%、Te:0〜0.2000%、Zr:0〜0.0050%、希土類元素:0〜0.0050%、Ti:0〜0.200%、Nb:0〜0.200%、V:0〜0.35%、Sb:0〜0.0150%、Pb:0〜0.5000%、及び、残部:Fe及び不純物、からなり、式(1)〜式(4)を満たす化学組成を有す。未焼入れ部において、フェライト体積分率は40%以下である。
290C+50Si+430≧631.0 (1)
C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Mo≦0.900 (2)
(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)≧3.80 (3)
9.7Mnθ+32.4Crθ≦25.9 (4)
ここで、式(1)〜式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。式(4)中のMnθにはセメンタイト中のMnの濃度(質量%)が代入され、式(4)中のCrθにはセメンタイト中のCrの濃度(質量%)が代入される。
The induction-hardened component according to the present embodiment includes a quenched portion that is a portion where induction hardening has been performed and an unquenched portion that is a portion where induction hardening has not been performed. In the quenched portion, the martensite volume fraction is 90% or more. An unquenched part is mass%, C: 0.40-0.70%, Si: 0.15-2.10%, Mn: 0.30-1.15%, Cr: 0.01-0. Less than 50%, S: 0.005 to 0.070%, N: 0.0020 to 0.0200%, Al: 0.005 to 0.100%, P: less than 0.050%, Mo: 0 to 1 0.00%, Ni: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, Ca: 0 to 0.005%, Mg: 0 to 0.005%, Te: 0 to 0.2000%, Zr : 0 to 0.0050%, rare earth elements: 0 to 0.0050%, Ti: 0 to 0.200%, Nb: 0 to 0.200%, V: 0 to 0.35%, Sb: 0 to 0 0.150%, Pb: 0 to 0.5000%, and the balance: Fe and impurities, having a chemical composition satisfying the formulas (1) to (4). In the unquenched part, the ferrite volume fraction is 40% or less.
290C + 50Si + 430 ≧ 631.0 (1)
C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo ≦ 0.900 (2)
(1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni) ≧ 3.80 (3)
9.7 Mn θ + 32.4Cr θ ≦ 25.9 (4)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the expressions (1) to (3). The Mn concentration (mass%) in cementite is substituted for Mn θ in the formula (4), and the Cr concentration (mass%) in cementite is substituted for Cr θ in the formula (4).

本発明の高周波焼入れ用鋼、高周波焼入れ部品の素形材及び高周波焼入れ部品は、被削性に優れ、かつ高周波焼入れ後の局所的な硬さ低下を抑制することによって、高い面疲労強度及び曲げ疲労強度を有する。   The steel for induction hardening, the material for induction hardening parts and the induction hardening parts of the present invention are excellent in machinability and suppress high local fatigue strength and bending by suppressing local hardness reduction after induction hardening. Has fatigue strength.

図1は、実施例で作製したローラーピッチング試験片の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a roller pitching test piece produced in the example. 図2は、ローラーピッチング試験の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a roller pitching test. 図3は、実施例で作製した小野式回転曲げ疲労試験片の側面図である。FIG. 3 is a side view of the Ono type rotating bending fatigue test piece produced in the example.

高周波焼入れ部品の面疲労強度及び曲げ疲労強度を高めるためには、C含有量を高めればよい。たとえば、C含有量が0.40質量%以上であれば、高い面疲労強度及び曲げ疲労強度が得られる。しかしながら、C含有量を高めれば、切削前の高周波焼入れ用鋼の硬さが高くなり、被削性が低下する。   In order to increase the surface fatigue strength and bending fatigue strength of the induction-hardened component, the C content may be increased. For example, if the C content is 0.40% by mass or more, high surface fatigue strength and bending fatigue strength can be obtained. However, if the C content is increased, the hardness of the steel for induction hardening before cutting increases, and the machinability decreases.

そこで、本発明者らは、高周波焼入れ用鋼において、面疲労強度及び曲げ疲労強度と被削性とを高いレベルで両立するために種々検討を行った。その結果、以下の知見を得た。   Therefore, the present inventors have made various studies in order to achieve both high surface fatigue strength and bending fatigue strength and machinability in induction hardening steel. As a result, the following knowledge was obtained.

[面疲労強度及び曲げ疲労強度について]
本発明者らは、面疲労強度及び曲げ疲労強度についてさらに調査した。その結果、以下の知見を得た。
[About surface fatigue strength and bending fatigue strength]
The inventors further investigated the surface fatigue strength and the bending fatigue strength. As a result, the following knowledge was obtained.

(a)高周波焼入れ部品表面の硬度は、鋼中のC含有量及びSi含有量と相関がある。また、高周波焼入れ部品表面の硬度が高いほど、面疲労強度が高まる。そのため、本発明者らは、鋼中のC含有量及びSi含有量と、面疲労強度との関係について種々調査を行った。その結果、鋼中のC含有量及びSi含有量が式(1)を満たせば、面疲労強度を高めることができることを見出した。
290C+50Si+430≧631.0 (1)
ここで、式(1)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
FN1=290C+50Si+430と定義する。本発明者らは、FN1の値が、高周波焼入れ後300℃で焼戻した高周波焼入れ部品の表面のビッカース硬度にほぼ相当するものになることを見出した。
(A) The hardness of the induction-hardened component surface has a correlation with the C content and the Si content in the steel. Further, the higher the hardness of the induction-hardened component surface, the higher the surface fatigue strength. Therefore, the present inventors conducted various investigations on the relationship between the C content and Si content in steel and the surface fatigue strength. As a result, it was found that the surface fatigue strength can be increased if the C content and the Si content in the steel satisfy the formula (1).
290C + 50Si + 430 ≧ 631.0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formula (1).
It is defined as FN1 = 290C + 50Si + 430. The present inventors have found that the value of FN1 substantially corresponds to the Vickers hardness of the surface of the induction-quenched part tempered at 300 ° C. after induction hardening.

また、ローラーピッチング疲労試験での高周波焼入れ部品の面疲労強度は、300℃焼戻し硬さと正の相関があることが一般に知られている。ローラーピッチング疲労試験での面疲労強度と300℃焼戻し後のビッカース硬度との関係を調査したところ、300℃焼戻し後のビッカース硬度が631.0Hv以上の場合に、面疲労強度が満足できるものになることが分かった。すなわち、FN1が631.0以上であれば、面疲労強度が満足できるものとなる。一方、FN1の値が631.0未満では、面疲労強度が低下し、ピッチングが生じるおそれがある。   Further, it is generally known that the surface fatigue strength of the induction-hardened component in the roller pitting fatigue test has a positive correlation with the 300 ° C. tempering hardness. When the relationship between the surface fatigue strength in the roller pitting fatigue test and the Vickers hardness after tempering at 300 ° C. was investigated, the surface fatigue strength was satisfactory when the Vickers hardness after tempering at 300 ° C. was 631.0 Hv or more. I understood that. That is, when the FN1 is 631.0 or more, the surface fatigue strength is satisfactory. On the other hand, if the value of FN1 is less than 631.0, the surface fatigue strength is lowered, and pitching may occur.

(b)高周波焼入れ部品が不完全焼入れ組織を含む場合には、局所的に硬さが低い部位がある。この場合、完全な焼入れ組織が得られた場合に比べて、面疲労強度及び曲げ疲労強度が低下する。不完全焼入れ組織を抑制するため、焼入れ性に関連するSi、Mn、Cr、Mo、V、Cu及びNiの含有量を適正な範囲に限定する必要がある。そのため、本発明者らは、これらの元素と、面疲労強度及び曲げ疲労強度との関係について種々調査を行った。その結果、これらの元素の含有量が式(3)を満たせば、不完全焼入れ組織の生成を抑制し、面疲労強度及び曲げ疲労強度を高めることができることを見出した。
(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)≧3.80 (3)
ここで、式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
FN3=(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)と定義する。FN3は、高周波焼入れ用鋼の焼入れ性の指標である。FN3が大きいほど焼入れ性が高まる。FN3と、高周波焼入れ時に発生する不完全焼入れ組織との関係を調査したところ、FN3が3.80以上になれば、高周波焼入れ時の不完全焼入れ組織が発生しないことが分かった。つまり、FN3が3.80以上であれば、高周波焼入れ時の不完全焼入れ組織の発生を抑制できる。一方、FN3が3.80未満の場合には、焼入れ性が低下し、不完全焼入れ組織が生じるおそれがある。
(B) When the induction-hardened part includes an incompletely hardened structure, there is a portion having locally low hardness. In this case, the surface fatigue strength and the bending fatigue strength are reduced as compared with the case where a completely quenched structure is obtained. In order to suppress the incompletely quenched structure, it is necessary to limit the contents of Si, Mn, Cr, Mo, V, Cu, and Ni related to hardenability to an appropriate range. Therefore, the present inventors conducted various investigations on the relationship between these elements and the surface fatigue strength and bending fatigue strength. As a result, it has been found that if the content of these elements satisfies the formula (3), generation of an incompletely quenched structure can be suppressed, and surface fatigue strength and bending fatigue strength can be increased.
(1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni) ≧ 3.80 (3)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formula (3).
FN3 = (1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni). FN3 is an index of hardenability of induction hardening steel. As FN3 increases, the hardenability increases. As a result of investigating the relationship between FN3 and the incompletely quenched structure generated during induction hardening, it was found that if FN3 was 3.80 or more, the incompletely quenched structure was not generated during induction hardening. That is, if FN3 is 3.80 or more, generation of an incompletely quenched structure during induction hardening can be suppressed. On the other hand, when FN3 is less than 3.80, the hardenability is lowered and an incompletely hardened structure may be generated.

[被削性について]
高周波焼入れ前の鋼の硬さにはC、Si、Mn、Cr、V及びMoの含有量が影響する。また、鋼の硬さがある限界値を超えると、被削性が極端に低下する。したがって、良好な被削性を確保するためには、鋼の硬さを適正な範囲に制御する必要がある。そのため、本発明者らは、C、Si、Mn、Cr、V及びMoの含有量と被削性との関係について種々調査を行った。その結果、これらの元素の含有量が式(2)を満たせば、被削性を高めることができることを見出した。
C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Mo≦0.900 (2)
ここで、式(2)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
[Machinability]
The contents of C, Si, Mn, Cr, V, and Mo affect the hardness of the steel before induction hardening. Moreover, when the hardness of steel exceeds a certain limit value, machinability is extremely lowered. Therefore, in order to ensure good machinability, it is necessary to control the hardness of the steel within an appropriate range. Therefore, the present inventors conducted various investigations on the relationship between the contents of C, Si, Mn, Cr, V, and Mo and machinability. As a result, it has been found that if the content of these elements satisfies the formula (2), the machinability can be improved.
C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo ≦ 0.900 (2)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formula (2).

FN2=C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Moと定義する。FN2は、高周波焼入れ用鋼の硬さの指標である。FN2が限界値を超えると、被削性が極端に低下する。FN2と被削性との関係を調査したところ、FN2が0.900以下であれば、良好な被削性を満足できることが判明した。つまり、FN2が0.900以下であれば、良好な被削性を得ることができる。一方、FN2が0.900を超えると、被削性が極端に低下する。FN2の好ましい上限は、0.890である。   It is defined as FN2 = C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo. FN2 is an index of hardness of induction hardening steel. When FN2 exceeds the limit value, the machinability is extremely lowered. When the relationship between FN2 and machinability was investigated, it was found that if FN2 was 0.900 or less, good machinability could be satisfied. That is, if FN2 is 0.900 or less, good machinability can be obtained. On the other hand, if FN2 exceeds 0.900, the machinability is extremely lowered. A preferable upper limit of FN2 is 0.890.

[高周波焼入れ部品表面の硬さのばらつきについて]
しかしながら、上記の式(1)〜式(3)を満たしても、まだ面疲労強度及び曲げ疲労強度が低い場合があった。そこで、本発明者らは、さらに面疲労強度及び曲げ疲労強度を高める方法について、種々検討を行った。
[About variation in hardness of induction hardened parts surface]
However, even when the above expressions (1) to (3) are satisfied, the surface fatigue strength and the bending fatigue strength may still be low. Therefore, the present inventors have conducted various studies on methods for further increasing the surface fatigue strength and the bending fatigue strength.

面疲労強度及び曲げ疲労強度が低い高周波焼入れ用部品について調査してみると、高周波焼入れを実施した焼入れ部の中でも、硬さにばらつきがあることが分かった。高周波焼入れ用部品において、局所的に硬さが低い部位(以下、硬さばらつきともいう)があれば、面疲労強度及び曲げ疲労強度が低下する。この理由は、硬さばらつきがあれば、硬さが低い部位を起点として、破壊が発生するからであると、本発明者らは考えた。   As a result of investigating the parts for induction hardening with low surface fatigue strength and bending fatigue strength, it was found that there was variation in hardness even in the quenched parts subjected to induction hardening. In the induction hardening component, if there is a locally low hardness portion (hereinafter also referred to as hardness variation), the surface fatigue strength and the bending fatigue strength are reduced. The present inventors considered that the reason for this is that if there is a variation in hardness, a fracture occurs starting from a low hardness portion.

そこで、本発明者らは、面疲労強度及び曲げ疲労強度を高めるために、高周波焼入れ用部品の硬さばらつきを抑制する方法についてさらに検討を行った。その結果、硬い部分にはセメンタイトが溶け残っていることがわかった。さらに、硬い部分のセメンタイトを調べたところ、Mn濃度及びCr濃度が高いことがわかった。   Therefore, the present inventors further studied a method for suppressing the hardness variation of the induction hardening component in order to increase the surface fatigue strength and the bending fatigue strength. As a result, it was found that cementite remained undissolved in the hard part. Furthermore, when cementite in the hard part was examined, it was found that the Mn concentration and the Cr concentration were high.

本発明者らがさらに調査したところ、質量%で、C:0.40〜0.70%、Si:0.15〜2.10%、Mn:0.30〜1.15%、Cr:0.01〜0.50%未満、S:0.005〜0.070%、N:0.0020〜0.0200%、Al:0.005〜0.100%、P:0.050%未満、Mo:0〜1.00%、Ni:0〜1.00%、Cu:0〜1.00%、Ca:0〜0.005%、Mg:0〜0.005%、Te:0〜0.2000%、Zr:0〜0.0050%、希土類元素:0〜0.0050%、Ti:0〜0.200%、Nb:0〜0.200%、V:0〜0.35%、Sb:0〜0.0150%、Pb:0〜0.5000%、及び、残部:Fe及び不純物、からなる化学組成を有する高周波焼入れ用鋼において、セメンタイト中にMn及びCrが存在する場合、セメンタイトが固溶するのに必要な温度(溶体化温度)を高めることが分かった。   Further investigation by the present inventors revealed that, in mass%, C: 0.40 to 0.70%, Si: 0.15 to 2.10%, Mn: 0.30 to 1.15%, Cr: 0 0.01 to less than 0.50%, S: 0.005 to 0.070%, N: 0.0020 to 0.0200%, Al: 0.005 to 0.100%, P: less than 0.050%, Mo: 0 to 1.00%, Ni: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, Ca: 0 to 0.005%, Mg: 0 to 0.005%, Te: 0 to 0 2000%, Zr: 0 to 0.0050%, rare earth elements: 0 to 0.0050%, Ti: 0 to 0.200%, Nb: 0 to 0.200%, V: 0 to 0.35%, In an induction hardening steel having a chemical composition comprising Sb: 0 to 0.0150%, Pb: 0 to 0.5000%, and the balance: Fe and impurities. Te, if there is Mn and Cr in the cementite, it was found that increasing the temperature (solution temperature) required cementite forms a solid solution.

そこで本発明者らは、硬さばらつきは、高周波加熱時の固溶C量のばらつきにより発生すると考えた。具体的には、次のとおりである。浸炭処理等で行う炉加熱の場合、高温での加熱を長時間行うため、化学組成の平衡状態図に示される平衡状態となり、セメンタイトを完全に固溶させることができる。これにより、固溶C量のばらつきを抑制できる。しかしながら、高周波加熱時焼入れでの加熱は、炉加熱に比べ、ごく短時間であり、非平衡状態である。そのため、高周波加熱後にセメンタイトが溶け残り、固溶C量がばらつく。その結果、硬さばらつきが発生する。   Therefore, the present inventors considered that the variation in hardness is caused by the variation in the amount of dissolved C during high-frequency heating. Specifically, it is as follows. In the case of furnace heating performed by carburizing treatment or the like, since heating at a high temperature is performed for a long time, the equilibrium state shown in the equilibrium diagram of the chemical composition is obtained, and cementite can be completely dissolved. Thereby, the dispersion | variation in the amount of solute C can be suppressed. However, heating by quenching at high frequency heating is very short and non-equilibrium compared to furnace heating. Therefore, cementite remains undissolved after high-frequency heating, and the amount of solid solution C varies. As a result, hardness variation occurs.

高周波加熱中の固溶C量には、高周波焼入れ用鋼中のセメンタイトの溶体化温度が影響する。セメンタイト中のMn及びCrは、セメンタイトの溶体化温度を高める。セメンタイト中にMn及びCrが含有される場合、高周波加熱後にもセメンタイトが溶け残り、高周波焼入れ部品表面に硬さばらつきが発生する。   The solution temperature of cementite in the steel for induction hardening influences the amount of solid solution C during induction heating. Mn and Cr in cementite increase the solution temperature of cementite. When Mn and Cr are contained in the cementite, the cementite remains undissolved even after induction heating, and hardness variation occurs on the induction-hardened component surface.

以上の知見から、セメンタイト中のMn濃度及びCr濃度を適切な範囲内に抑えることで、高周波焼入れ部品表面の硬さばらつきを抑制することができると、本発明者らは考えた。   From the above knowledge, the present inventors considered that the hardness variation of the induction-hardened component surface can be suppressed by suppressing the Mn concentration and the Cr concentration in cementite within appropriate ranges.

上述のとおり、高周波焼入れ部品表面の硬さばらつきは、面疲労強度及び曲げ疲労強度と相関する。そのため、本発明者らは、高周波焼入れ用鋼において、セメンタイト中のMn濃度及びCr濃度と面疲労強度及び曲げ疲労強度との関係について種々調査を行った。その結果、セメンタイト中のMn濃度及びCr濃度が式(4)を満たせば、高周波焼入れ部品表面の硬さばらつきを抑制し、面疲労強度及び曲げ疲労強度を高めることができることを見出した。
9.7Mnθ+32.4Crθ≦25.9 (4)
ここで、式(4)中のMnθにはセメンタイト中のMnの濃度(質量%)が代入され、式(4)中のCrθにはセメンタイト中のCrの濃度(質量%)が代入される。
As described above, the hardness variation on the surface of the induction-hardened component correlates with the surface fatigue strength and the bending fatigue strength. Therefore, the present inventors conducted various investigations on the relationship between the Mn concentration and Cr concentration in cementite and the surface fatigue strength and bending fatigue strength in induction hardening steel. As a result, it has been found that if the Mn concentration and the Cr concentration in cementite satisfy Equation (4), the hardness variation of the surface of the induction-hardened component can be suppressed and the surface fatigue strength and the bending fatigue strength can be increased.
9.7 Mn θ + 32.4Cr θ ≦ 25.9 (4)
Here, Mn concentration (mass%) in cementite is substituted for Mn θ in formula (4), and Cr concentration (mass%) in cementite is substituted for Cr θ in formula (4). The

FN4=9.7Mnθ+32.4Crθと定義する。FN4は、セメンタイトの溶体化温度の指標である。FN4が大きいほど、溶体化温度が高まる。つまり、高周波焼入れ後にもセメンタイトが溶け残りやすくなり、硬さばらつきが発生しやすくなる。FN4が25.9を超えれば、高周波焼入れ後に未溶解のセメンタイトが残存する。その結果、硬さばらつきが発生する。 FN4 = is defined as 9.7Mn θ + 32.4Cr θ. FN4 is an indicator of the solution temperature of cementite. The larger the FN4, the higher the solution temperature. That is, the cementite tends to remain undissolved even after induction hardening, and the hardness variation is likely to occur. If FN4 exceeds 25.9, undissolved cementite remains after induction hardening. As a result, hardness variation occurs.

さらに、高周波加熱中の固溶C量には、高周波焼入れ用鋼のフェライト体積分率が影響する。高周波焼入れでは、熱処理時間が短いため、Cの拡散時間も短くなる。そのため、炭化物が溶ける時間も短くなる。その結果、フェライト体積分率が高くなりやすい。しかしながら、フェライト体積分率が高すぎると、高周波焼入れ後の組織にフェライトが残存する。フェライト体積分率が高すぎるとさらに、低炭素マルテンサイトの生成が発生する。これらにより、極端な硬さばらつきが発生する。そこで、本発明者らはさらに、高周波焼入れ用鋼のフェライト体積分率と、面疲労強度及び曲げ疲労強度との関係について種々調査を行った。その結果、フェライト体積分率が40%以下であれば、高周波焼入れ部品表面の硬さばらつきを抑制し、面疲労強度及び曲げ疲労強度を高めることができることを見出した。   Furthermore, the ferrite volume fraction of the steel for induction hardening affects the amount of solute C during induction heating. In the induction hardening, since the heat treatment time is short, the diffusion time of C is also short. Therefore, the time for the carbide to dissolve is shortened. As a result, the ferrite volume fraction tends to be high. However, if the ferrite volume fraction is too high, ferrite remains in the structure after induction hardening. If the ferrite volume fraction is too high, low carbon martensite is generated. As a result, extreme hardness variations occur. Therefore, the present inventors further conducted various investigations on the relationship between the ferrite volume fraction of the steel for induction hardening, the surface fatigue strength, and the bending fatigue strength. As a result, it was found that if the ferrite volume fraction is 40% or less, the hardness variation of the surface of the induction-hardened component can be suppressed and the surface fatigue strength and the bending fatigue strength can be increased.

フェライト体積分率が40%を超えれば、高周波焼入れ後の表層組織にフェライトが残存する。フェライト体積分率が40%を超えればさらに、高周波焼入れ後の組織に低炭素マルテンサイトが生成する。これらの場合、硬さが極端に低い部位を生成し、硬さバラツキが発生する。   If the ferrite volume fraction exceeds 40%, ferrite remains in the surface layer structure after induction hardening. If the ferrite volume fraction exceeds 40%, low carbon martensite is further generated in the structure after induction hardening. In these cases, a part having extremely low hardness is generated and hardness variation occurs.

以上より、被削性を高め、かつ、硬さばらつきを抑制して、高周波焼入れ後の部品の面疲労強度及び曲げ疲労強度を高めるためには、C及Siの各含有量の関係を適正な値とし、かつ、適正な焼入れ性を確保するため、C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Cu、Niの含有量を適正な範囲とし、かつ、フェライト体積分率を適正な範囲に限定し、かつ、セメンタイト中のMn濃度及びCr濃度を適正な値とし、かつ、素材硬さに関連するC、Si、Mn、Cr、V、Moの含有量を適正な範囲とすることが好ましいことを知見した。   From the above, in order to increase machinability and suppress hardness variations, and to increase the surface fatigue strength and bending fatigue strength of parts after induction hardening, the relationship between the contents of C and Si is appropriate. Value, and in order to ensure proper hardenability, the content of C, Si, Mn, Cr, Mo, V, Cu, Ni is set to an appropriate range, and the ferrite volume fraction is limited to an appropriate range. In addition, it is preferable that the Mn concentration and Cr concentration in the cementite are set to appropriate values, and the contents of C, Si, Mn, Cr, V, and Mo related to the material hardness are set to an appropriate range. I found out.

以上の知見により完成した本実施形態による高周波焼入れ用鋼は、質量%で、C:0.40〜0.70%、Si:0.15〜2.10%、Mn:0.30〜1.15%、Cr:0.01〜0.50%未満、S:0.005〜0.070%、N:0.0020〜0.0200%、Al:0.005〜0.100%、P:0.050%未満、Mo:0〜1.00%、Ni:0〜1.00%、Cu:0〜1.00%、Ca:0〜0.005%、Mg:0〜0.005%、Te:0〜0.2000%、Zr:0〜0.0050%、希土類元素:0〜0.0050%、Ti:0〜0.200%、Nb:0〜0.200%、V:0〜0.35%、Sb:0〜0.0150%、Pb:0〜0.5000%、及び、残部:Fe及び不純物、からなり、式(1)〜式(4)を満たす化学組成を有し、フェライト体積分率は40%以下である。
290C+50Si+430≧631.0 (1)
C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Mo≦0.900 (2)
(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)≧3.80 (3)
9.7Mnθ+32.4Crθ≦25.9 (4)
ここで、式(1)〜式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。式(4)中のMnθにはセメンタイト中のMnの濃度(質量%)が代入され、式(4)中のCrθにはセメンタイト中のCrの濃度(質量%)が代入される。
The induction-quenched steel according to the present embodiment completed based on the above knowledge is mass%, C: 0.40 to 0.70%, Si: 0.15 to 2.10%, Mn: 0.30 to 1. 15%, Cr: 0.01 to less than 0.50%, S: 0.005 to 0.070%, N: 0.0020 to 0.0200%, Al: 0.005 to 0.100%, P: Less than 0.050%, Mo: 0 to 1.00%, Ni: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, Ca: 0 to 0.005%, Mg: 0 to 0.005% , Te: 0 to 0.2000%, Zr: 0 to 0.0050%, rare earth elements: 0 to 0.0050%, Ti: 0 to 0.200%, Nb: 0 to 0.200%, V: 0 -0.35%, Sb: 0-0.0150%, Pb: 0-0.5000%, and the balance: Fe and impurities, and the formula (1) Has a chemical composition that satisfies the equation (4), a ferrite volume fraction of 40% or less.
290C + 50Si + 430 ≧ 631.0 (1)
C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo ≦ 0.900 (2)
(1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni) ≧ 3.80 (3)
9.7 Mn θ + 32.4Cr θ ≦ 25.9 (4)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the expressions (1) to (3). The Mn concentration (mass%) in cementite is substituted for Mn θ in the formula (4), and the Cr concentration (mass%) in cementite is substituted for Cr θ in the formula (4).

上記高周波焼入れ用鋼の化学組成は、Mo:0.01〜1.00%、Ni:0.05〜1.00%、及びCu:0.05〜1.00%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the induction hardening steel is selected from the group consisting of Mo: 0.01 to 1.00%, Ni: 0.05 to 1.00%, and Cu: 0.05 to 1.00%. You may contain 1 type, or 2 or more types.

上記高周波焼入れ用鋼の化学組成は、Ca:0.0003〜0.005%、Mg:0.0003〜0.005%、Te:0.0003〜0.2000%、Zr:0.0003〜0.0050%、及び、希土類元素:0.0003〜0.0050%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the steel for induction hardening is as follows: Ca: 0.0003 to 0.005%, Mg: 0.0003 to 0.005%, Te: 0.0003 to 0.2000%, Zr: 0.0003 to 0 One or two or more selected from the group consisting of .0050% and rare earth elements: 0.0003 to 0.0050% may be included.

上記高周波焼入れ用鋼の化学組成は、Ti:0.005〜0.200%、Nb:0.005〜0.200%、及び、V:0.005〜0.35%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the induction hardening steel is selected from the group consisting of Ti: 0.005 to 0.200%, Nb: 0.005 to 0.200%, and V: 0.005 to 0.35%. 1 type (s) or 2 or more types may be contained.

上記高周波焼入れ用鋼の化学組成は、Sb:0.0003〜0.0150%、及び、Pb:0.0100〜0.5000%からなる群から選択される1種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the induction hardening steel may include one or more selected from the group consisting of Sb: 0.0003 to 0.0150% and Pb: 0.0100 to 0.5000%.

本実施形態による高周波焼入れ部品の素形材は、質量%で、C:0.40〜0.70%、Si:0.15〜2.10%、Mn:0.30〜1.15%、Cr:0.01〜0.50%未満、S:0.005〜0.070%、N:0.0020〜0.0200%、Al:0.005〜0.100%、P:0.050%未満、Mo:0〜1.00%、Ni:0〜1.00%、Cu:0〜1.00%、Ca:0〜0.005%、Mg:0〜0.005%、Te:0〜0.2000%、Zr:0〜0.0050%、希土類元素:0〜0.0050%、Ti:0〜0.200%、Nb:0〜0.200%、V:0〜0.35%、Sb:0〜0.0150%、Pb:0〜0.5000%、及び、残部:Fe及び不純物、からなり、式(1)〜式(4)を満たす化学組成を有し、フェライト体積分率は40%以下である。
290C+50Si+430≧631.0 (1)
C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Mo≦0.900 (2)
(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)≧3.80 (3)
9.7Mnθ+32.4Crθ≦25.9 (4)
ここで、式(1)〜式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。式(4)中のMnθにはセメンタイト中のMnの濃度(質量%)が代入され、式(4)中のCrθにはセメンタイト中のCrの濃度(質量%)が代入される。
The base material of the induction-hardened component according to the present embodiment is mass%, C: 0.40 to 0.70%, Si: 0.15 to 2.10%, Mn: 0.30 to 1.15%, Cr: 0.01 to less than 0.50%, S: 0.005 to 0.070%, N: 0.0020 to 0.0200%, Al: 0.005 to 0.100%, P: 0.050 %: Mo: 0 to 1.00%, Ni: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, Ca: 0 to 0.005%, Mg: 0 to 0.005%, Te: 0 to 0.2000%, Zr: 0 to 0.0050%, rare earth elements: 0 to 0.0050%, Ti: 0 to 0.200%, Nb: 0 to 0.200%, V: 0 to 0.00. 35%, Sb: 0 to 0.0150%, Pb: 0 to 0.5000%, and the balance: Fe and impurities, satisfying the formulas (1) to (4) It has a chemical composition, the ferrite volume fraction of 40% or less.
290C + 50Si + 430 ≧ 631.0 (1)
C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo ≦ 0.900 (2)
(1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni) ≧ 3.80 (3)
9.7 Mn θ + 32.4Cr θ ≦ 25.9 (4)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the expressions (1) to (3). The Mn concentration (mass%) in cementite is substituted for Mn θ in the formula (4), and the Cr concentration (mass%) in cementite is substituted for Cr θ in the formula (4).

上記高周波焼入れ部品の素形材の化学組成は、Mo:0.01〜1.00%、Ni:0.05〜1.00%、及びCu:0.05〜1.00%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the base material of the induction-hardened component is selected from the group consisting of Mo: 0.01 to 1.00%, Ni: 0.05 to 1.00%, and Cu: 0.05 to 1.00%. You may contain the 1 type (s) or 2 or more types selected.

上記高周波焼入れ部品の素形材の化学組成は、Ca:0.0003〜0.005%、Mg:0.0003〜0.005%、Te:0.0003〜0.2000%、Zr:0.0003〜0.0050%、及び、希土類元素:0.0003〜0.0050%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the shape of the induction-hardened component is as follows: Ca: 0.0003 to 0.005%, Mg: 0.0003 to 0.005%, Te: 0.0003 to 0.2000%, Zr: 0.00. You may contain 1 type, or 2 or more types selected from the group which consists of 0003-0.0050% and rare earth elements: 0.0003-0.0050%.

上記高周波焼入れ部品の素形材の化学組成は、Ti:0.005〜0.200%、Nb:0.005〜0.200%、及び、V:0.005〜0.35%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the base material of the induction-hardened component is a group consisting of Ti: 0.005 to 0.200%, Nb: 0.005 to 0.200%, and V: 0.005 to 0.35%. You may contain 1 type, or 2 or more types selected from these.

上記高周波焼入れ部品の素形材の化学組成は、Sb:0.0003〜0.0150%、及び、Pb:0.0100〜0.5000%からなる群から選択される1種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the base material of the induction-hardened component contains one or more selected from the group consisting of Sb: 0.0003 to 0.0150% and Pb: 0.0100 to 0.5000%. Also good.

本実施形態による高周波焼入れ部品は、高周波焼入れが実施された部分である焼入れ部と、高周波焼入れが実施されていない部分である未焼入れ部と、を含む。焼入れ部において、マルテンサイト体積分率が90%以上である。未焼入れ部は、質量%で、C:0.40〜0.70%、Si:0.15〜2.10%、Mn:0.30〜1.15%、Cr:0.01〜0.50%未満、S:0.005〜0.070%、N:0.0020〜0.0200%、Al:0.005〜0.100%、P:0.050%未満、Mo:0〜1.00%、Ni:0〜1.00%、Cu:0〜1.00%、Ca:0〜0.005%、Mg:0〜0.005%、Te:0〜0.2000%、Zr:0〜0.0050%、希土類元素:0〜0.0050%、Ti:0〜0.200%、Nb:0〜0.200%、V:0〜0.35%、Sb:0〜0.0150%、Pb:0〜0.5000%、及び、残部:Fe及び不純物、からなり、式(1)〜式(4)を満たす化学組成を有す。未焼入れ部において、フェライト体積分率は40%以下である。
290C+50Si+430≧631.0 (1)
C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Mo≦0.900 (2)
(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)≧3.80 (3)
9.7Mnθ+32.4Crθ≦25.9 (4)
ここで、式(1)〜式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。式(4)中のMnθにはセメンタイト中のMnの濃度(質量%)が代入され、式(4)中のCrθにはセメンタイト中のCrの濃度(質量%)が代入される。
The induction-hardened component according to the present embodiment includes a quenched portion that is a portion where induction hardening has been performed and an unquenched portion that is a portion where induction hardening has not been performed. In the quenched portion, the martensite volume fraction is 90% or more. An unquenched part is mass%, C: 0.40-0.70%, Si: 0.15-2.10%, Mn: 0.30-1.15%, Cr: 0.01-0. Less than 50%, S: 0.005 to 0.070%, N: 0.0020 to 0.0200%, Al: 0.005 to 0.100%, P: less than 0.050%, Mo: 0 to 1 0.00%, Ni: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, Ca: 0 to 0.005%, Mg: 0 to 0.005%, Te: 0 to 0.2000%, Zr : 0 to 0.0050%, rare earth elements: 0 to 0.0050%, Ti: 0 to 0.200%, Nb: 0 to 0.200%, V: 0 to 0.35%, Sb: 0 to 0 0.150%, Pb: 0 to 0.5000%, and the balance: Fe and impurities, having a chemical composition satisfying the formulas (1) to (4). In the unquenched part, the ferrite volume fraction is 40% or less.
290C + 50Si + 430 ≧ 631.0 (1)
C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo ≦ 0.900 (2)
(1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni) ≧ 3.80 (3)
9.7 Mn θ + 32.4Cr θ ≦ 25.9 (4)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the expressions (1) to (3). The Mn concentration (mass%) in cementite is substituted for Mn θ in the formula (4), and the Cr concentration (mass%) in cementite is substituted for Cr θ in the formula (4).

上記高周波焼入れ部品の化学組成は、Mo:0.01〜1.00%、Ni:0.05〜1.00%、及びCu:0.05〜1.00%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the induction-hardened component is selected from the group consisting of Mo: 0.01 to 1.00%, Ni: 0.05 to 1.00%, and Cu: 0.05 to 1.00% 1 You may contain a seed or two or more sorts.

上記高周波焼入れ部品の化学組成は、Ca:0.0003〜0.005%、Mg:0.0003〜0.005%、Te:0.0003〜0.2000%、Zr:0.0003〜0.0050%、及び、希土類元素:0.0003〜0.0050%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the induction-hardened component is as follows: Ca: 0.0003 to 0.005%, Mg: 0.0003 to 0.005%, Te: 0.0003 to 0.2000%, Zr: 0.0003 to 0.00. One or two or more selected from the group consisting of 0050% and rare earth elements: 0.0003 to 0.0050% may be contained.

上記高周波焼入れ部品の化学組成は、Ti:0.005〜0.200%、Nb:0.005〜0.200%、及び、V:0.005〜0.35%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the induction-hardened part is selected from the group consisting of Ti: 0.005 to 0.200%, Nb: 0.005 to 0.200%, and V: 0.005 to 0.35%. You may contain 1 type, or 2 or more types.

上記高周波焼入れ部品の化学組成は、Sb:0.0003〜0.0150%、及び、Pb:0.0100〜0.5000%からなる群から選択される1種以上を含有してもよい。   The chemical composition of the induction-hardened component may contain one or more selected from the group consisting of Sb: 0.0003 to 0.0150% and Pb: 0.0100 to 0.5000%.

本発明の高周波焼入れ用鋼、高周波焼入れ部品の素形材及び高周波焼入れ部品は、被削性に優れ、かつ高周波焼入れ後の局所的な硬さ低下を抑制することによって、優れた面疲労強度及び曲げ疲労強度特性を有する。   The steel for induction hardening of the present invention, the shape material of the induction hardening component, and the induction hardening component are excellent in machinability and have excellent surface fatigue strength by suppressing local hardness reduction after induction hardening. Has bending fatigue strength characteristics.

以下、高周波焼入れ用鋼、高周波焼入れ部品の素形材及び高周波焼入れ部品について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。   Hereinafter, the induction hardening steel, the shape material of the induction hardening component, and the induction hardening component will be described in detail. “%” Regarding an element means mass% unless otherwise specified.

本実施形態において、高周波焼入れ用鋼とは、高周波焼入れ部品を得るために高周波焼入れに供される素材を指す。素材は焼きならしを実施したものであってもよい。また、高周波焼入れ部品の素形材とは、高周波焼入れ用鋼を熱間鍛造して、高周波焼入れ部品の粗形状に加工したものである。また、高周波焼入れ部品とは、高周波焼入れ用鋼に高周波焼入れ(ただし、高周波焼入れ後に焼戻ししても良い)を施したものを指す。高周波焼入れ部品は、高い面疲労強度や曲げ疲労強度が要求される部品を想定している。高周波焼入れ部品はたとえば、自動車用の動力伝達に使用されるディファレンシャルギアである。本実施形態による高周波焼入れ部品は、本実施形態の高周波焼入れ用鋼に対して、最高加熱温度が850〜1100℃である高周波焼入れを施して得られる。   In the present embodiment, the induction hardening steel refers to a material that is subjected to induction hardening in order to obtain an induction hardening component. The material may be subjected to normalization. The shape material of the induction-hardened component is a material obtained by hot forging steel for induction hardening and processing it into a rough shape of the induction-hardened component. In addition, the induction hardening component refers to a product obtained by subjecting induction hardening steel to induction hardening (however, it may be tempered after induction hardening). Induction-hardened parts are assumed to be parts that require high surface fatigue strength and bending fatigue strength. The induction hardening component is, for example, a differential gear used for power transmission for automobiles. The induction-hardened component according to this embodiment is obtained by subjecting the steel for induction hardening according to this embodiment to induction hardening with a maximum heating temperature of 850 to 1100 ° C.

高周波焼入れ部品は、焼入れ部と、未焼入れ部とを含む。   The induction-hardened component includes a quenched portion and an unquenched portion.

焼入れ部とは、高周波焼入れ時に加熱した部位のことである。焼入れ部において、マルテンサイト体積分率が90%以上である。   A quenching part is the site | part heated at the time of induction hardening. In the quenched portion, the martensite volume fraction is 90% or more.

未焼入れ部とは高周波焼入れ部品において、高周波焼入れ時の加熱の影響を受けていない部位のことであり、フェライトパーライトを主体とした組織からなるため、フェライト体積分率が40%以下であり、ビッカース硬さで350Hv以下の部位を指す。   An unquenched part is a part of an induction-hardened part that is not affected by heating during induction hardening. Since it is composed mainly of ferrite pearlite, the ferrite volume fraction is 40% or less, and Vickers It refers to a part having a hardness of 350 Hv or less.

[高周波焼き入れ用鋼について]
[化学組成]
本実施形態の高周波焼入れ用鋼の化学組成は、次の元素を含有する。
[About induction hardening steel]
[Chemical composition]
The chemical composition of the steel for induction hardening according to the present embodiment contains the following elements.

C:0.40〜0.70%
炭素(C)は、鋼の曲げ疲労強度及び面疲労強度を高める。Cはさらに、高周波焼入れ前の組織においてフェライト体積分率を低減し、高周波焼入れ時の硬化能を向上させて、硬化層深さを大きくする。C含有量が0.40%未満であれば、これらの効果が得られない。一方、C含有量が0.70%を超えれば、被削性や鍛造性を著しく害するだけでなく、高周波焼入れ時に焼割れの発生する可能性が大きくなる。したがって、C含有量は0.40〜0.70%である。C含有量の好ましい下限は0.45%であり、さらに好ましくは0.50%である。C含有量の好ましい上限は0.68%である。
C: 0.40 to 0.70%
Carbon (C) increases the bending fatigue strength and surface fatigue strength of steel. C further reduces the ferrite volume fraction in the structure before induction hardening, improves the hardening ability during induction hardening, and increases the depth of the hardened layer. If the C content is less than 0.40%, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the C content exceeds 0.70%, not only the machinability and forgeability are significantly impaired, but also the possibility of occurrence of quenching cracks during induction hardening increases. Therefore, the C content is 0.40 to 0.70%. The minimum with preferable C content is 0.45%, More preferably, it is 0.50%. The upper limit with preferable C content is 0.68%.

Si:0.15〜2.10%
シリコン(Si)は、表面硬化層の焼戻し軟化抵抗を高め、焼入れ後の面疲労強度を高める。Si含有量が0.15%未満であれば、この効果が得られない。一方、Si含有量が2.10%を超えた場合、鍛造時や高周波焼入れ時の脱炭が著しくなる。脱炭が発生した場合、面疲労強度や曲げ疲労強度が低下する。したがって、Si含有量は0.15〜2.10%である。Si含有量の好ましい下限は0.50%である。Si含有量の好ましい上限は1.95%である。
Si: 0.15 to 2.10%
Silicon (Si) increases the temper softening resistance of the surface hardened layer and increases the surface fatigue strength after quenching. If the Si content is less than 0.15%, this effect cannot be obtained. On the other hand, when the Si content exceeds 2.10%, decarburization during forging and induction hardening becomes significant. When decarburization occurs, surface fatigue strength and bending fatigue strength decrease. Therefore, the Si content is 0.15 to 2.10%. A preferable lower limit of the Si content is 0.50%. The upper limit with preferable Si content is 1.95%.

Mn:0.30〜1.15%
マンガン(Mn)は、鋼の焼入れ性を高める。Mnはさらに、鋼中の硫黄(S)と結合してMnSを形成し、鋼中のSを無害化する。これにより、熱間延性が確保される。Mn含有量が0.30%未満であれば、これらの効果が得られない。一方、Mn含有量が1.15%を超えれば、素材が硬くなりすぎて、鋼の被削性が低下する。Mn含有量が1.15%を超えればさらに、セメンタイト中に固溶して、セメンタイトの溶体化温度を高める。これにより、過固溶の場合には高周波焼入れでセメンタイトが溶け残り、硬さばらつきが発生する。したがって、Mn含有量は0.30〜1.15%である。Mn含有量の好ましい下限は0.40%であり、さらに好ましくは0.50%であり、さらに好ましくは0.60%であり、さらに好ましくは0.75%である。Mn含有量の好ましい上限は1.10%以下であり、さらに好ましくは1.00%以下である。
Mn: 0.30 to 1.15%
Manganese (Mn) increases the hardenability of the steel. Mn further combines with sulfur (S) in the steel to form MnS, thereby detoxifying S in the steel. Thereby, hot ductility is ensured. If the Mn content is less than 0.30%, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Mn content exceeds 1.15%, the material becomes too hard and the machinability of the steel decreases. If the Mn content exceeds 1.15%, it further dissolves in cementite and raises the solution temperature of cementite. As a result, in the case of over-dissolution, cementite remains undissolved by induction hardening, resulting in hardness variations. Therefore, the Mn content is 0.30 to 1.15%. The minimum with preferable Mn content is 0.40%, More preferably, it is 0.50%, More preferably, it is 0.60%, More preferably, it is 0.75%. The upper limit with preferable Mn content is 1.10% or less, More preferably, it is 1.00% or less.

Cr:0.01〜0.50%未満
クロム(Cr)は、鋼の焼入れ性を高める。Crはさらに、鋼の熱間延性を高める。Cr含有量が0.01%未満であれば、これらの効果が得られない。一方、Cr含有量が0.50%以上であれば、セメンタイト中に固溶するCr濃度が高くなり、セメンタイトの溶体化温度を上昇する。その結果、未固溶セメンタイトを生成する。未固溶セメンタイトが存在すると、高周波焼入れ後の硬さばらつきの原因になる固溶C量不足や不完全焼入れ組織を発生する。その結果、面疲労強度が低下する。また、他の合金元素とのバランスで式(2)の範囲を超える場合には、素材硬さが高くなり、被削性が低下する。したがって、Cr含有量は、0.01〜0.50%未満である。鋼の焼入れ性及び引張強度を高める場合、Cr含有量の好ましい下限は、0.03%であり、さらに好ましくは、0.10%である。面疲労強度をさらに高める場合、Cr含有量の好ましい上限は0.40%であり、さらに好ましくは0.30%であり、さらに好ましくは0.20%であり、さらに好ましくは、0.15%である。
Cr: 0.01 to less than 0.50% Chromium (Cr) increases the hardenability of steel. Cr further increases the hot ductility of the steel. If the Cr content is less than 0.01%, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Cr content is 0.50% or more, the Cr concentration dissolved in the cementite increases, and the solution temperature of the cementite increases. As a result, undissolved cementite is produced. If undissolved cementite is present, a solid solution C deficiency or an incompletely quenched structure that causes hardness variations after induction hardening occurs. As a result, the surface fatigue strength decreases. Moreover, when the range of Formula (2) is exceeded in balance with another alloy element, raw material hardness becomes high and machinability falls. Therefore, the Cr content is 0.01 to less than 0.50%. When raising the hardenability and tensile strength of steel, the minimum with preferable Cr content is 0.03%, More preferably, it is 0.10%. When the surface fatigue strength is further increased, the upper limit of the Cr content is preferably 0.40%, more preferably 0.30%, further preferably 0.20%, and further preferably 0.15%. It is.

S:0.005〜0.070%
硫黄(S)は鋼中のMnと結合してMnSを形成し、鋼の被削性を高める。S含有量が0.005%以下であれば、この効果が得られない。一方、S含有量が0.070%を超えれば、鋼の曲げ疲労強度が低下する。S含有量が0.070%を超えればさらに、高周波焼入れ後の熱間鍛造品に対して磁粉探傷試験を実施する場合、熱間鍛造品の表面に擬似模様が発生しやすくなる。したがって、S含有量は、0.005%〜0.070%である。鋼の被削性を高める場合、S含有量の好ましい下限は0.010%であり、さらに好ましくは、0.015%である。S含有量の好ましい上限は、0.050%であり、さらに好ましくは、0.030%である。
S: 0.005-0.070%
Sulfur (S) combines with Mn in the steel to form MnS and enhances the machinability of the steel. If the S content is 0.005% or less, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the S content exceeds 0.070%, the bending fatigue strength of the steel decreases. If the S content exceeds 0.070%, when performing a magnetic particle flaw detection test on a hot forged product after induction hardening, a pseudo pattern tends to be generated on the surface of the hot forged product. Therefore, the S content is 0.005% to 0.070%. When raising the machinability of steel, the minimum with preferable S content is 0.010%, More preferably, it is 0.015%. The upper limit with preferable S content is 0.050%, More preferably, it is 0.030%.

N:0.0020〜0.0200%
窒素(N)は、鋼中のAl等の窒化物生成元素と結合して窒化物を形成する。これにより、高周波焼入れ時のオーステナイト組織を細粒化する。その結果、曲げ疲労強度を高める。N含有量が0.0020%未満であれば、この効果が得られない。一方、N含有量が0.0200%を超えれば、鋼の熱間延性を著しく低下させる。したがって、N含有量は、0.0020〜0.0200%である。鋼の結晶粒粗大化抑制による整粒を得る場合、N含有量の好ましい下限は0.0040%であり、さらに好ましくは0.0060であり、さらに好ましくは0.0080%である。N含有量の好ましい上限は、0.010%である。
N: 0.0020 to 0.0200%
Nitrogen (N) combines with nitride-forming elements such as Al in the steel to form nitrides. Thereby, the austenite structure at the time of induction hardening is refined. As a result, the bending fatigue strength is increased. If the N content is less than 0.0020%, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the N content exceeds 0.0200%, the hot ductility of the steel is significantly reduced. Therefore, the N content is 0.0020 to 0.0200%. When obtaining the sizing by suppressing the grain coarsening of the steel, the preferable lower limit of the N content is 0.0040%, more preferably 0.0060, and further preferably 0.0080%. The upper limit with preferable N content is 0.010%.

Al:0.005〜0.100%
アルミニウム(Al)は、窒化物として鋼中に析出分散することにより、高周波焼入れ時のオーステナイト組織の細粒化する。Alはさらに、焼入れ性を高めて、硬化層深さを大きくする。Alはさらに、被削性を高める。Alはさらに、窒化時にNと化合物を形成し、表層部のN濃度を高める。これにより、面疲労強度を高める。Al含有量が0.005%未満の場合、これらの効果が得られない。一方、Al含有量が0.100%を超えれば、高周波加熱時にオーステナイトへの変態が完了しにくく、焼入れ性が低下する。したがって、Al含有量は0.005〜0.100%である。Al含有量の好ましい下限は、0.010%である。Al含有量の好ましい上限は、0.010%である。
Al: 0.005 to 0.100%
Aluminum (Al) precipitates and disperses in the steel as a nitride, thereby refining the austenite structure during induction hardening. Al further increases the hardenability and increases the depth of the hardened layer. Al further improves machinability. Further, Al forms a compound with N during nitriding, and increases the N concentration in the surface layer portion. Thereby, surface fatigue strength is raised. When the Al content is less than 0.005%, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Al content exceeds 0.100%, transformation to austenite is difficult to complete during high-frequency heating, and the hardenability decreases. Therefore, the Al content is 0.005 to 0.100%. A preferable lower limit of the Al content is 0.010%. The upper limit with preferable Al content is 0.010%.

P:0.050%未満
燐(P)は不可避に含有される不純物である。つまり、P含有量は0%超である。P含有量が0.050%以上であれば、靭性が低下する。P含有量が0.050%以上であればさらに、き裂伝播が促進し、曲げ疲労強度が低下する。したがって、P含有量は0.050%未満である。P含有量の好ましい上限は0.040%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、脱燐処理は時間とコストが掛かるため、工業生産性を考慮すれば、P含有量の好ましい下限は0.0001%である。
P: Less than 0.050% Phosphorus (P) is an unavoidable impurity. That is, the P content is more than 0%. If the P content is 0.050% or more, the toughness decreases. If the P content is 0.050% or more, the crack propagation is further promoted and the bending fatigue strength is lowered. Accordingly, the P content is less than 0.050%. The upper limit with preferable P content is 0.040%. The P content is preferably as low as possible. However, since the dephosphorization process takes time and cost, the preferable lower limit of the P content is 0.0001% in view of industrial productivity.

本実施形態による高周波焼入れ用鋼の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、上記高周波焼入れ用鋼を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものを意味する。   The balance of the chemical composition of the steel for induction hardening according to this embodiment is composed of Fe and impurities. Here, an impurity means what is mixed from the ore as a raw material, a scrap, or a manufacturing environment when manufacturing the said steel for induction hardening industrially.

[任意元素について]
本実施形態の高周波焼入れ用鋼はさらに、Feの一部に代えて、Mo、Ni、及び、Cuからなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。
[Arbitrary elements]
The induction hardening steel of the present embodiment may further contain one or more selected from the group consisting of Mo, Ni, and Cu instead of part of Fe.

Mo:0〜1.00%
モリブデン(Mo)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Mo含有量は0%であってもよい。含有される場合、Moは、焼入れ層の焼戻し軟化抵抗を高める。その結果、面疲労強度が高まる。Moはさらに、焼入れ層を強靭化する。その結果、曲げ疲労強度が高まる。しかしながら、Mo含有量が1.00%を超えれば、上記の効果が飽和し、経済性が損なわれる。したがって、Mo含有量は、0〜1.00%である。Mo含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.05%である。Mo含有量の好ましい上限は0.30%であり、さらに好ましくは0.25%である。
Mo: 0 to 1.00%
Molybdenum (Mo) is an optional element and may not be contained. That is, the Mo content may be 0%. When contained, Mo increases the temper softening resistance of the quenched layer. As a result, the surface fatigue strength increases. Mo further strengthens the hardened layer. As a result, bending fatigue strength increases. However, if the Mo content exceeds 1.00%, the above effect is saturated and the economy is impaired. Therefore, the Mo content is 0 to 1.00%. The minimum with preferable Mo content is 0.01%, More preferably, it is 0.05%. The upper limit with preferable Mo content is 0.30%, More preferably, it is 0.25%.

Ni:0〜1.00%
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ni含有量は0%であってもよい。含有される場合、Niは、酸化する際に高周波焼入れ用鋼の表面に濃化し、後続の酸化反応を抑制する。しかしながら、Ni含有量が1.00%を超えれば、被削性が低下する。したがって、Ni含有量は、0〜1.00%である。Ni含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。Ni含有量の好ましい上限は0.80%であり、さらに好ましくは0.60%である。
Ni: 0 to 1.00%
Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. That is, the Ni content may be 0%. When contained, Ni is concentrated on the surface of the induction hardening steel when it is oxidized, and suppresses the subsequent oxidation reaction. However, if the Ni content exceeds 1.00%, the machinability decreases. Therefore, the Ni content is 0 to 1.00%. The minimum with preferable Ni content is 0.05%, More preferably, it is 0.10%. The upper limit with preferable Ni content is 0.80%, More preferably, it is 0.60%.

Cu:0〜1.00%
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Cu含有量は0%であってもよい。含有される場合、Cuは、酸化する際に高周波焼入れ用鋼の表面に濃化し、後続の酸化反応を抑制する。しかしながら、Cu含有量が1.00%を超えれば、機械的性質の点では効果が飽和する。Cu含有量が1.00%を超えればさらに、熱間延性が低下するため、圧延時に疵が形成されやすくなる。したがって、Cu含有量は、0〜1.00%である。Cu含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。Cu含有量の好ましい上限は0.80%であり、さらに好ましくは0.60%である。
Cu: 0 to 1.00%
Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. That is, the Cu content may be 0%. When contained, Cu concentrates on the surface of the steel for induction hardening when oxidized, and suppresses the subsequent oxidation reaction. However, if the Cu content exceeds 1.00%, the effect is saturated in terms of mechanical properties. If the Cu content exceeds 1.00%, the hot ductility is further lowered, so that wrinkles are easily formed during rolling. Therefore, the Cu content is 0 to 1.00%. The minimum with preferable Cu content is 0.05%, More preferably, it is 0.10%. The upper limit with preferable Cu content is 0.80%, More preferably, it is 0.60%.

本実施形態の高周波焼入れ用鋼はさらに、Feの一部に代えて、Ca、Mg、Te、Zr、及び、希土類元素からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The induction hardening steel of this embodiment may further contain one or more selected from the group consisting of Ca, Mg, Te, Zr, and rare earth elements instead of a part of Fe. .

Ca:0〜0.005%
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ca含有量は0%であってもよい。含有される場合、Caは、圧延時にMnSが延伸するのを抑制する。その結果、曲げ疲労強度が高まる。しかしながら、Ca含有量が0.005%を超えれば、その効果が飽和する。Ca含有量が0.005%を超えればさらに、熱間延性が低下する。したがって、Ca含有量は、0〜0.005%である。Ca含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0030%であり、さらに好ましくは0.0025%である。
Ca: 0 to 0.005%
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. That is, the Ca content may be 0%. When contained, Ca suppresses stretching of MnS during rolling. As a result, bending fatigue strength increases. However, if the Ca content exceeds 0.005%, the effect is saturated. If Ca content exceeds 0.005%, hot ductility will fall further. Therefore, the Ca content is 0 to 0.005%. The minimum with preferable Ca content is 0.0003%, More preferably, it is 0.0005%. The upper limit with preferable Ca content is 0.0030%, More preferably, it is 0.0025%.

Mg:0〜0.005%
マグネシウム(Mg)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Mg含有量は0%であってもよい。含有される場合、Mgは、圧延時にMnSが延伸するのを抑制する。その結果、曲げ疲労強度が高まる。しかしながら、Mg含有量が0.005%を超えれば、その効果が飽和する。Mg含有量が0.005%を超えればさらに、熱間延性が低下する。したがって、Mg含有量は、0〜0.005%である。Mg含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%である。Mg含有量の好ましい上限は0.0030%であり、さらに好ましくは0.0025%である。
Mg: 0 to 0.005%
Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained. That is, the Mg content may be 0%. When contained, Mg suppresses stretching of MnS during rolling. As a result, bending fatigue strength increases. However, if the Mg content exceeds 0.005%, the effect is saturated. If Mg content exceeds 0.005%, hot ductility will fall further. Therefore, the Mg content is 0 to 0.005%. The minimum with preferable Mg content is 0.0003%, More preferably, it is 0.0005%. The upper limit with preferable Mg content is 0.0030%, More preferably, it is 0.0025%.

Te:0〜0.2000%
テルル(Te)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Te含有量は0%であってもよい。含有される場合、Teは、圧延時にMnSが延伸するのを抑制する。その結果、曲げ疲労強度が高まる。しかしながら、Te含有量が0.2000%を超えれば、その効果が飽和する。Te含有量が0.2000%を超えればさらに、熱間延性が低下する。したがって、Te含有量は、0〜0.2000%である。Te含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.05%である。Te含有量の好ましい上限は0.15%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Te: 0 to 0.2000%
Tellurium (Te) is an optional element and may not be contained. That is, the Te content may be 0%. When contained, Te suppresses stretching of MnS during rolling. As a result, bending fatigue strength increases. However, if the Te content exceeds 0.2000%, the effect is saturated. If Te content exceeds 0.2000%, hot ductility will fall further. Accordingly, the Te content is 0 to 0.2000%. The minimum with preferable Te content is 0.0003%, More preferably, it is 0.05%. The upper limit with preferable Te content is 0.15%, More preferably, it is 0.10%.

Zr:0〜0.0050%
ジルコニウム(Zr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Te含有量は0%であってもよい。含有される場合、Zrは、窒化物として鋼中に析出分散することにより、高周波焼入れ時のオーステナイト組織を細粒化する。しかしながら、Zr含有量が0.0050%を超えれば、析出物が粗大化して疲労強度を大きく低下する。Zr含有量が0.0050%を超えればさらに、鋼が脆化する。したがって、Zr含有量は、0〜0.0050%である。Zr含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%である。Zr含有量の好ましい上限は0.0045%であり、さらに好ましくは0.0040%である。
Zr: 0 to 0.0050%
Zirconium (Zr) is an optional element and may not be contained. That is, the Te content may be 0%. If contained, Zr precipitates and disperses in the steel as a nitride, thereby refining the austenite structure during induction hardening. However, if the Zr content exceeds 0.0050%, the precipitates become coarse and the fatigue strength is greatly reduced. If the Zr content exceeds 0.0050%, the steel further becomes brittle. Therefore, the Zr content is 0 to 0.0050%. The minimum with preferable Zr content is 0.0003%, More preferably, it is 0.0005%, More preferably, it is 0.0010%. The upper limit with preferable Zr content is 0.0045%, More preferably, it is 0.0040%.

希土類元素:0〜0.0050%
希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、REM含有量は0%であってもよい。含有される場合、REMは、圧延時にMnSが延伸するのを抑制する。その結果、曲げ疲労強度が高まる。しかしながら、REM含有量が0.0050%を超えれば、その効果が飽和する。REM含有量が0.0050%を超えればさらに、酸化物と硫化物の複合酸化物の生成を助長し、介在物サイズを粗大化する。その結果、疲労強度が大きく低下する。したがって、REM含有量は、0〜0.0050%である。REM含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%である。REM含有量の好ましい上限は0.0045%であり、さらに好ましくは0.0040%である。
Rare earth elements: 0-0.0050%
The rare earth element (REM) is an optional element and may not be contained. That is, the REM content may be 0%. When contained, REM suppresses stretching of MnS during rolling. As a result, bending fatigue strength increases. However, if the REM content exceeds 0.0050%, the effect is saturated. If the REM content exceeds 0.0050%, the formation of a composite oxide of oxide and sulfide is further promoted, and the inclusion size is increased. As a result, the fatigue strength is greatly reduced. Therefore, the REM content is 0 to 0.0050%. The minimum with preferable REM content is 0.0003%, More preferably, it is 0.0005%. The upper limit with preferable REM content is 0.0045%, More preferably, it is 0.0040%.

本明細書におけるREMとは、原子番号39番のイットリウム(Y)、ランタノイドである原子番号57番のランタン(La)〜原子番号71番のルテチウム(Lu)及び、アクチノイドである原子番号89番のアクチニウム(Ac)〜原子番号103番のローレンシウム(Lr)からなる群から選択される1種以上の元素である。また、本明細書におけるREM含有量とは、これらの元素の合計含有量である。これらの元素の添加にあたっては、これらの元素が混在したミッシュメタルを用いても、何らその効果は変わるものではない。   In this specification, REM means yttrium (Y) having an atomic number of 39, lanthanum (La) having an atomic number of 57, which is a lanthanoid to lutetium (Lu) having an atomic number of 71, and an atomic number having an atomic number of 89. It is one or more elements selected from the group consisting of actinium (Ac) to atomic number 103 Lorencium (Lr). Moreover, the REM content in this specification is the total content of these elements. In adding these elements, the effect does not change at all even if misch metal containing these elements is used.

本実施形態の高周波焼入れ用鋼はさらに、Feの一部に代えて、Ti、Nb及びVからなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The induction hardening steel of this embodiment may further contain one or more selected from the group consisting of Ti, Nb, and V instead of a part of Fe.

Ti:0〜0.200%
チタン(Ti)は、任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ti含有量は0%であってもよい。含有される場合、Tiは、窒化物として鋼中に析出分散することにより、高周波焼入れ時のオーステナイト組織を細粒化する。しかしながら、Ti含有量が0.200%を超えれば、析出物が粗大化して疲労強度が低下する。Ti含有量が0.200%を超えればさらに、鋼が脆化する。したがって、Ti含有量は、0〜0.200%である。Ti含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。Ti含有量の好ましい上限は0.150%であり、さらに好ましくは0.100%である。
Ti: 0 to 0.200%
Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained. That is, the Ti content may be 0%. When contained, Ti precipitates and disperses in the steel as a nitride, thereby refining the austenite structure during induction hardening. However, if the Ti content exceeds 0.200%, the precipitates become coarse and the fatigue strength decreases. If the Ti content exceeds 0.200%, the steel further becomes brittle. Therefore, the Ti content is 0 to 0.200%. The minimum with preferable Ti content is 0.005%, More preferably, it is 0.010%. The upper limit with preferable Ti content is 0.150%, More preferably, it is 0.100%.

Nb:0〜0.200%
ニオブ(Nb)は、任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Nb含有量は0%であってもよい。含有される場合、Nbは、窒化物として鋼中に析出分散することにより、高周波焼入れ時のオーステナイト組織を細粒化する。しかしながら、Nb含有量が0.200%を超えれば、その効果は飽和し、経済性が損なわれる。したがって、Nb含有量は、0〜0.200%である。Nb含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。Nb含有量の好ましい上限は0.100%であり、さらに好ましくは0.050%である。
Nb: 0 to 0.200%
Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained. That is, the Nb content may be 0%. When Nb is contained, Nb precipitates and disperses in the steel as a nitride, thereby refining the austenite structure during induction hardening. However, if the Nb content exceeds 0.200%, the effect is saturated and the economy is impaired. Therefore, the Nb content is 0 to 0.200%. The minimum with preferable Nb content is 0.005%, More preferably, it is 0.010%. The upper limit with preferable Nb content is 0.100%, More preferably, it is 0.050%.

V:0〜0.35%
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、V含有量は0%であってもよい。含有される場合、Vは、窒化物として鋼中に析出分散することにより、高周波焼入れ時のオーステナイト組織を細粒化する。しかしながら、V含有量が0.35%を超えれば、その効果は飽和し、経済性が損なわれる。したがって、V含有量は、0〜0.35%である。V含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。V含有量の好ましい上限は0.30%であり、さらに好ましくは0.25%である。
V: 0 to 0.35%
Vanadium (V) is an optional element and may not be contained. That is, the V content may be 0%. When contained, V precipitates and disperses in the steel as a nitride, thereby refining the austenite structure during induction hardening. However, if V content exceeds 0.35%, the effect will be saturated and economical efficiency will be impaired. Therefore, the V content is 0 to 0.35%. The minimum with preferable V content is 0.005%, More preferably, it is 0.010%. The upper limit with preferable V content is 0.30%, More preferably, it is 0.25%.

本実施形態の高周波焼入れ用鋼はさらに、Feの一部に代えて、Sb及びPbからなる群から選択される1種以上を含有してもよい。   The induction hardening steel of the present embodiment may further contain one or more selected from the group consisting of Sb and Pb instead of part of Fe.

Sb:0〜0.0150%
アンチモン(Sb)は、任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Sb含有量は0%であってもよい。含有される場合、Sbは、表面偏析傾向が強く、外部からの酸素の吸着による酸化を抑制する。しかしながら、Sb含有量が0.0150%を超えると鋼の靭性及び熱間延性が低下する。したがって、Sb含有量は、0〜0.0150%である。Sb含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%である。Sb含有量の好ましい上限は0.0100%であり、さらに好ましくは0.0080%である。
Sb: 0 to 0.0150%
Antimony (Sb) is an optional element and may not be contained. That is, the Sb content may be 0%. When contained, Sb has a strong surface segregation tendency and suppresses oxidation due to adsorption of oxygen from the outside. However, if the Sb content exceeds 0.0150%, the toughness and hot ductility of the steel decrease. Therefore, Sb content is 0 to 0.0150%. The minimum with preferable Sb content is 0.0003%, More preferably, it is 0.0005%, More preferably, it is 0.0010%. The upper limit with preferable Sb content is 0.0100%, More preferably, it is 0.0080%.

Pb:0〜0.5000%
鉛(Pb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Pb含有量は0%であってもよい。含有される場合、Pbは鋼の被削性を高める。しかしながら、Pb含有量が0.5000%を超えれば、鋼の靭性及び熱間延性が低下する。したがって、Pb含有量は0〜0.5000%である。Pb含有量の好ましい下限は0.0100%であり、さらに好ましくは0.0400%である。Pb含有量の好ましい上限は0.4000%であり、さらに好ましくは0.3500%である。
Pb: 0 to 0.5000%
Lead (Pb) is an optional element and may not be contained. That is, the Pb content may be 0%. When contained, Pb increases the machinability of the steel. However, if the Pb content exceeds 0.5000%, the toughness and hot ductility of the steel decrease. Therefore, the Pb content is 0 to 0.5000%. The minimum with preferable Pb content is 0.0100%, More preferably, it is 0.0400%. The upper limit with preferable Pb content is 0.4000%, More preferably, it is 0.3500%.

[式(1)について]
上記化学組成はさらに、式(1)を満たす。
290C+50Si+430≧631.0 (1)
ここで、式(1)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
[Regarding Formula (1)]
The chemical composition further satisfies formula (1).
290C + 50Si + 430 ≧ 631.0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formula (1).

FN1=290C+50Si+430と定義する。FN1は、鋼表面の硬さの指標である。FN1は、高周波焼入れ後300℃で焼戻した高周波焼入れ部品の表面のビッカース硬度にほぼ相当する。ローラーピッチング疲労試験での高周波焼入れ部品の耐久性は、300℃焼戻し硬さと正の相関がある。FN1が631.0以上であれば、その他の条件を満たすことを前提として、十分な面疲労強度が得られる。FN1が631.0未満であれば、面疲労強度が低下し、ピッチングが生じるおそれがある。FN1の好ましい下限は640.0である。FN1の好ましい上限は665.0である。   It is defined as FN1 = 290C + 50Si + 430. FN1 is an index of the hardness of the steel surface. FN1 substantially corresponds to the Vickers hardness of the surface of the induction-quenched part tempered at 300 ° C. after induction hardening. The durability of the induction-hardened component in the roller pitting fatigue test has a positive correlation with the 300 ° C. tempering hardness. If FN1 is 631.0 or more, sufficient surface fatigue strength can be obtained on the assumption that other conditions are satisfied. If FN1 is less than 631.0, the surface fatigue strength may be reduced and pitching may occur. A preferred lower limit of FN1 is 640.0. A preferable upper limit of FN1 is 665.0.

[式(2)について]
上記化学組成はさらに、式(2)を満たす。
C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Mo≦0.900 (2)
ここで、式(2)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
[Regarding Formula (2)]
The chemical composition further satisfies formula (2).
C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo ≦ 0.900 (2)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formula (2).

FN2=C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Moと定義する。FN2は、高周波焼入れ部品の硬さの指標である。FN2が0.900以下であれば、良好な被削性が得られる。一方、FN2が0.900を超える場合には、被削性が極端に低下する。FN2の好ましい下限は0.800である。FN2の好ましい上限は0.890である。   It is defined as FN2 = C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo. FN2 is an index of the hardness of the induction-hardened component. If FN2 is 0.900 or less, good machinability can be obtained. On the other hand, when FN2 exceeds 0.900, machinability is extremely reduced. A preferred lower limit of FN2 is 0.800. A preferable upper limit of FN2 is 0.890.

[式(3)について]
上記化学組成はさらに、式(3)を満たす。
(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)≧3.80 (3)
ここで、式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
[Regarding Formula (3)]
The chemical composition further satisfies formula (3).
(1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni) ≧ 3.80 (3)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formula (3).

FN3=(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)と定義する。FN3は、高周波焼入れ用鋼の焼入れ性の指標である。FN3が3.80以上であれば、高周波焼入れ時の不完全焼入れ組織の発生を抑制できる。一方、FN3が3.80未満の場合には、焼入れ性が低下し、不完全焼入れ組織を生じるおそれがある。FN3の好ましい下限は4.00である。FN2の好ましい上限は15.00である。   FN3 = (1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni). FN3 is an index of hardenability of induction hardening steel. If FN3 is 3.80 or more, generation of an incompletely quenched structure during induction hardening can be suppressed. On the other hand, when FN3 is less than 3.80, the hardenability is lowered, and an incompletely hardened structure may be generated. A preferred lower limit of FN3 is 4.00. A preferable upper limit of FN2 is 15.00.

[式(4)について]
本実施形態の高周波焼入れ用鋼は、式(4)を満たす。
9.7Mnθ+32.4Crθ≦25.9 (4)
ここで、式(4)中のMnθは、セメンタイト中のMnの濃度(質量%)が代入される。式(4)中のCrθは、セメンタイト中の濃度(質量%)が代入される。
[Regarding Formula (4)]
The steel for induction hardening according to this embodiment satisfies the formula (4).
9.7 Mn θ + 32.4Cr θ ≦ 25.9 (4)
Here, the concentration (mass%) of Mn in cementite is substituted for Mn θ in the formula (4). For Cr θ in formula (4), the concentration (mass%) in cementite is substituted.

なお、上記のセメンタイトは、高周波焼入れ用鋼のセメンタイトである。   In addition, said cementite is cementite of the steel for induction hardening.

FN4=9.7Mnθ+32.4Crθと定義する。FN4は、硬さばらつきの指標である。高周波焼入れは炉加熱に比べ、極短時間加熱であり、非平衡状態である。そのため、セメンタイトが溶け残る事で固溶C量のばらつきが生じる。その結果、硬さばらつきが発生する。 FN4 = is defined as 9.7Mn θ + 32.4Cr θ. FN4 is an index of hardness variation. Induction hardening is an extremely short time heating compared with furnace heating, and is in a non-equilibrium state. Therefore, variation in the amount of solid solution C occurs because cementite remains undissolved. As a result, hardness variation occurs.

セメンタイトの溶体化温度を上昇し、セメンタイトの溶け残りに影響するセメンタイト中のMn濃度やCr濃度を適正値以下に制御すれば、上記のセメンタイトの溶け残りを低減できる。これにより、硬さばらつきを抑制できる。これにより、面疲労強度及び曲げ疲労強度が高まる。   By increasing the solution temperature of cementite and controlling the Mn concentration and Cr concentration in the cementite that affect the undissolved cementite to below appropriate values, the undissolved cementite can be reduced. Thereby, hardness variation can be suppressed. Thereby, surface fatigue strength and bending fatigue strength increase.

FN4が25.9以下であれば、高周波焼入れ時の未溶解炭化物が残存しない。一方、FN4が25.9を超える場合には、セメンタイトの溶体化温度が上昇し、未溶解炭化物が残存するおそれがある。FN4の好ましい下限は3.00である。FN4の好ましい上限は20.00である。   If FN4 is 25.9 or less, undissolved carbide during induction hardening does not remain. On the other hand, when FN4 exceeds 25.9, the solution temperature of cementite rises and undissolved carbides may remain. A preferred lower limit of FN4 is 3.00. A preferable upper limit of FN4 is 20.00.

[セメンタイト中のMn濃度及びCr濃度の測定方法]
セメンタイト中のMn濃度(質量%)及びCr濃度(質量%)は電解抽出残渣により測定する。具体的には、次のとおりである。高周波焼入れ用鋼の任意の位置から、測定用の試験片を採取する。試験片に対して、10%AA系電解液(10%アセチルアセトン、1%テトラアンモニウムクロライド−メタノール)を用いて電解する。電解後、0.2μmのフィルターで残渣を採取する。採取された残渣の質量を測定する。さらに、採取された残渣に対して、酸分解処理を実施する。酸分解処理後、ICP−AES(高周波誘導結合プラズマ原子分光分析)を行って、残渣中のFe、Cr、Mnの質量を測定する。残渣がすべてMC型の炭化物、つまり、セメンタイトであると仮定して、セメンタイト中のMn及びCrの質量を算出する。得られた結果から、セメンタイト中に固溶しているCr濃度及びMn濃度を算出する。
[Method for measuring Mn concentration and Cr concentration in cementite]
Mn concentration (mass%) and Cr concentration (mass%) in cementite are measured by electrolytic extraction residue. Specifically, it is as follows. A test specimen for measurement is taken from an arbitrary position of the induction hardening steel. The test piece is electrolyzed using a 10% AA-based electrolytic solution (10% acetylacetone, 1% tetraammonium chloride-methanol). After electrolysis, the residue is collected with a 0.2 μm filter. The mass of the collected residue is measured. Further, an acid decomposition treatment is performed on the collected residue. After the acid decomposition treatment, ICP-AES (High Frequency Inductively Coupled Plasma Atomic Spectroscopy) is performed to measure the mass of Fe, Cr, and Mn in the residue. Assuming that all the residues are M 3 C type carbides, that is, cementite, the masses of Mn and Cr in the cementite are calculated. From the obtained results, the Cr concentration and the Mn concentration dissolved in the cementite are calculated.

[フェライト体積分率:40%以下]
本実施形態による高周波焼入れ用鋼ではさらに、フェライト体積分率が40%以下である。高周波焼入れでは、熱処理時間が短いため、Cの拡散時間も短くなる。そのため、炭化物が溶ける時間も短くなる。その結果、フェライト体積分率が高くなりやすい。しかしながら、フェライト体積分率が40%を超えると、高周波焼入れ後の組織へのフェライトが残存する。フェライト体積分率が40%を超えるとさらに、低炭素マルテンサイトの生成が発生する。これらにより、極端な硬さばらつきが発生する。その結果、面疲労強度が低下する。したがって、フェライト体積分率は40%以下である。フェライト体積分率の好ましい上限は35%であり、さらに好ましくは30%である。フェライト体積分率の好ましい下限は5%である。
[Ferrite volume fraction: 40% or less]
Further, in the steel for induction hardening according to the present embodiment, the ferrite volume fraction is 40% or less. In the induction hardening, since the heat treatment time is short, the diffusion time of C is also short. Therefore, the time for the carbide to dissolve is shortened. As a result, the ferrite volume fraction tends to be high. However, if the ferrite volume fraction exceeds 40%, ferrite remains in the structure after induction hardening. When the ferrite volume fraction exceeds 40%, the generation of low carbon martensite further occurs. As a result, extreme hardness variations occur. As a result, the surface fatigue strength decreases. Therefore, the ferrite volume fraction is 40% or less. The upper limit with a preferable ferrite volume fraction is 35%, More preferably, it is 30%. A preferable lower limit of the ferrite volume fraction is 5%.

本実施形態において、ミクロ組織の残部は、ベイナイト及び/又はパーライトである。ベイナイトの体積分率は10%以下であるのが好ましい。ベイナイトの体積分率が10%以下であれば、鋼が硬くなりすぎるのを防ぐことができる。そのため、被削性が低下するのを抑制できる。   In the present embodiment, the balance of the microstructure is bainite and / or pearlite. The volume fraction of bainite is preferably 10% or less. If the volume fraction of bainite is 10% or less, the steel can be prevented from becoming too hard. Therefore, it can suppress that machinability falls.

[フェライト体積分率の測定方法]
高周波焼入れ用鋼からミクロ組織観察用の試験片を採取する。試験片の表面のうち、高周波焼入れ用鋼の軸方向に垂直な断面(以下、観察面という)を研磨する。ナイタール腐食液を用いて、研磨後の観察面をエッチングする。エッチングされた観察面において、フェライトを特定する。特定されたフェライトの面積率を、JIS G 0555(2003)に準拠した点算法で測定する。測定された面積率は、体積分率に等しいと考えられるため、これをフェライト体積分率(vol%)と定義する。ベイナイトの体積分率についても同様に測定できる。
[Measurement method of ferrite volume fraction]
A specimen for microstructural observation is taken from the induction hardening steel. Of the surface of the test piece, a cross section (hereinafter referred to as an observation surface) perpendicular to the axial direction of the induction hardening steel is polished. The observation surface after polishing is etched using a nital etchant. In the etched observation plane, the ferrite is specified. The area ratio of the identified ferrite is measured by a point calculation method based on JIS G 0555 (2003). Since the measured area ratio is considered to be equal to the volume fraction, this is defined as the ferrite volume fraction (vol%). The volume fraction of bainite can be measured similarly.

[高周波焼入れ部品の素形材について]
高周波焼入れ部品の素形材とは、高周波焼入れ用鋼を熱間鍛造して、高周波焼入れ部品の粗形状に加工したものである。したがって、本実施形態による高周波焼入れ部品の素形材の化学組成は、本実施形態による高周波焼入れ用鋼の化学組成と同じである。したがって、高周波焼入れ部品の素形材の化学組成は、式(1)〜式(3)を満たす。本実施形態の高周波焼入れ部品の素形材はさらに、式(4)を満たす。本実施形態の高周波焼入れ部品の素形材においてさらに、フェライト体積分率は40%以下である。
[Shape of induction hardening parts]
The shape material of the induction-hardened component is obtained by hot forging steel for induction hardening and processing it into a rough shape of the induction-hardened component. Therefore, the chemical composition of the base material of the induction-hardened component according to this embodiment is the same as the chemical composition of the steel for induction hardening according to this embodiment. Therefore, the chemical composition of the base material of the induction-hardened part satisfies the formulas (1) to (3). The base material of the induction-hardened component of the present embodiment further satisfies the formula (4). Further, in the base material of the induction-hardened component of the present embodiment, the ferrite volume fraction is 40% or less.

本実施形態による高周波焼入れ部品の素形材のセメンタイト中のMn濃度及びCr濃度の測定方法の方法は、高周波焼入れ用鋼と同様である。本実施形態による高周波焼入れ部品の素形材のミクロ組織の観察方法も、高周波焼入れ用鋼と同様である。   The method of measuring the Mn concentration and the Cr concentration in cementite of the shape material of the induction-hardened component according to the present embodiment is the same as that for induction hardening steel. The observation method of the microstructure of the base material of the induction-hardened component according to the present embodiment is the same as that of the steel for induction hardening.

[高周波焼入れ部品について]   [Induction hardening parts]

本実施形態による高周波焼入れ部品とは、ディファレンシャルギアに代表される動力伝達部品に用いられる機械構造用部品である。   The induction-hardened component according to the present embodiment is a mechanical structural component used for a power transmission component typified by a differential gear.

本実施形態による高周波焼入れ部品は、高周波焼入れが実施された部分である焼入れ部と、高周波焼入れが実施されていない部分である未焼入れ部と、を含む。   The induction-hardened component according to the present embodiment includes a quenched portion that is a portion where induction hardening has been performed and an unquenched portion that is a portion where induction hardening has not been performed.

焼入れ部において、マルテンサイト体積分率が90%以上である。焼入れ部におけるマルテンサイト体積分率は、組織観察により、コントラストから測定可能である。未焼入れ部において、フェライト体積分率は40%以下である。   In the quenched portion, the martensite volume fraction is 90% or more. The martensite volume fraction in the quenched portion can be measured from the contrast by observing the structure. In the unquenched part, the ferrite volume fraction is 40% or less.

本実施形態による高周波焼入れ用鋼に高周波焼入れを行っても、化学組成は変化しない。そのため、本実施形態による高周波焼入れ部品の化学組成は、本実施形態による高周波焼入れ用鋼の化学組成と同じである。したがって、高周波焼入れ部品の化学組成は、式(1)〜式(3)を満たす。本実施形態による高周波焼入れ部品の未焼入れ部はさらに、式(4)を満たす。   Even if induction hardening is performed on the steel for induction hardening according to the present embodiment, the chemical composition does not change. Therefore, the chemical composition of the induction hardening component according to this embodiment is the same as the chemical composition of the induction hardening steel according to this embodiment. Therefore, the chemical composition of the induction-hardened part satisfies the formulas (1) to (3). The unquenched part of the induction-hardened component according to the present embodiment further satisfies the formula (4).

また、本実施形態による高周波焼入れ部品は、本実施形態による高周波焼入れ用鋼に対して、高周波焼入れを行って得られる。したがって、本実施形態による高周波焼入れ部品は、残留γや窒化物、及び粒界酸化を含む不均質な表層異常層を有していない。又は、本実施形態による高周波焼入れ部品は、表層異常層の生成が最小限に抑制されたものとなる。本実施形態による高周波焼入れ部品はさらに、300℃焼戻しを行った後でも表面から50μm深さにおいて、ビッカース硬度で631Hv以上の硬さを有するものとなる。   In addition, the induction-hardened component according to the present embodiment is obtained by induction-quenching the steel for induction hardening according to the present embodiment. Therefore, the induction-hardened component according to the present embodiment does not have a heterogeneous abnormal surface layer including residual γ, nitride, and grain boundary oxidation. Alternatively, in the induction-hardened component according to the present embodiment, the generation of the surface abnormal layer is suppressed to the minimum. The induction-hardened component according to the present embodiment further has a Vickers hardness of 631 Hv or more at a depth of 50 μm from the surface even after tempering at 300 ° C.

高周波焼入れ部品において、セメンタイト中のMn濃度及びCr濃度を測定する場合、高周波焼入れ処理が実施されていない部分である未焼入れ部から、測定用の試験片を採取する。その後の手順は、上記の高周波焼入れ用鋼の場合と同じである。   When measuring the Mn concentration and the Cr concentration in cementite in an induction-hardened component, a test specimen for measurement is taken from an unquenched portion, which is a portion that has not been induction-hardened. The subsequent procedure is the same as in the case of the induction hardening steel.

高周波焼入れ部品において、フェライト体積分率を測定する場合、高周波焼入れ処理が実施されていない部分である未焼入れ部から、測定用の試験片を採取する。その後の手順は、上記の高周波焼入れ用鋼の場合と同じである。   When measuring the ferrite volume fraction in an induction-hardened component, a test specimen for measurement is taken from an unquenched portion, which is a portion that has not been subjected to induction hardening. The subsequent procedure is the same as in the case of the induction hardening steel.

[製造方法]
[高周波焼入れ用鋼の製造方法]
本実施形態の高周波焼入れ用鋼の製造方法の一例は次のとおりである。なお、本実施形態の高周波焼入れ用鋼の製造方法はこれに限定されない。しかしながら、下記に説明する製造方法は、本実施形態の高周波焼入れ用鋼の製造方法の好適な例である。
[Production method]
[Method of manufacturing induction hardening steel]
An example of the manufacturing method of the steel for induction hardening of this embodiment is as follows. In addition, the manufacturing method of the steel for induction hardening of this embodiment is not limited to this. However, the manufacturing method described below is a suitable example of the method for manufacturing the steel for induction hardening according to the present embodiment.

[鋳造工程]
鋳造工程では、溶鋼を用いて、周知の鋳造方法により鋳片(スラブ又はブルーム)又は鋼塊(インゴット)を製造する。鋳造方法はたとえば、連続鋳造法や造塊法である。鋳造条件はたとえば、次のとおりである。220×220mm角の鋳型を用いる。タンディッシュ内の溶鋼のスーパーヒート(溶鋼温度と溶鋼の凝固温度との差)を10〜50℃とする。鋳込み速度を1.0〜1.5m/分とする。鋳片又は鋼塊は、上記化学組成及び式(1)〜式(3)を満たす。
[Casting process]
In the casting process, slab (slab or bloom) or steel ingot (ingot) is produced by using a molten steel by a known casting method. The casting method is, for example, a continuous casting method or an ingot-making method. For example, the casting conditions are as follows. A 220 × 220 mm square mold is used. The superheat of the molten steel in the tundish (difference between the molten steel temperature and the solidification temperature of the molten steel) is set to 10 to 50 ° C. The casting speed is set to 1.0 to 1.5 m / min. The slab or the steel ingot satisfies the chemical composition and formulas (1) to (3).

[熱間加工工程]
熱間加工工程では、上記鋳造工程で製造された鋳片又は鋼塊に対して、熱間加工を実施して、本実施形態の高周波焼入れ用鋼を製造する。本実施形態の高周波焼入れ用鋼はたとえば、棒鋼及び線材である。以下に、高周波焼入れ用鋼が棒鋼及び線材である場合の製造方法の一例を示す。
[Hot working process]
In the hot working step, hot working is performed on the slab or steel ingot produced in the casting step to produce the steel for induction hardening according to the present embodiment. The steel for induction hardening of this embodiment is, for example, a steel bar and a wire. Below, an example of the manufacturing method in case the steel for induction hardening is a bar steel and a wire is shown.

熱間加工工程は、仕上げ圧延を実施する仕上げ圧延工程を含む。仕上げ圧延はたとえば、連続圧延機を用いた仕上げ圧延である。連続圧延機ではたとえば、一対の水平ロールを有する水平スタンドと、一対の垂直ロールを有する垂直スタンドとが交互に一列に配列される。   The hot working process includes a finish rolling process for performing finish rolling. The finish rolling is, for example, finish rolling using a continuous rolling mill. In a continuous rolling mill, for example, a horizontal stand having a pair of horizontal rolls and a vertical stand having a pair of vertical rolls are alternately arranged in a line.

熱間加工工程ではたとえば、ビレットを1250〜1300℃の加熱温度で1.5時間以上加熱した後、仕上げ温度を900〜1100℃として熱間圧延する。上記の加熱温度及び加熱時間はそれぞれ、炉内の平均温度及び在炉時間を意味する。熱間圧延の仕上げ温度は、複数のスタンドを備える圧延機の最終スタンド出口での棒鋼及び線材の表面温度を意味する。   In the hot working step, for example, the billet is heated at a heating temperature of 1250 to 1300 ° C. for 1.5 hours or more and then hot rolled at a finishing temperature of 900 to 1100 ° C. The above heating temperature and heating time mean the average temperature in the furnace and the in-furnace time, respectively. The finishing temperature of hot rolling means the surface temperature of the bar and wire at the final stand outlet of a rolling mill having a plurality of stands.

仕上げ圧延を行った後は、大気中で、冷却速度が放冷以下となる条件で冷却する。仕上げ圧延後の冷却は、空冷、油冷及び水冷のいずれでもよい。ただし、セメンタイト中のMn濃度及びCr濃度が式(4)を満たすようにするためには、各元素の添加量にもよるが、一例として、次のとおり冷却を実施する。セメンタイト生成開始温度である700℃から合金元素拡散の下限温度である300℃の温度範囲においては、平均冷却速度は0.1〜1.0℃/秒とするのが好ましい。700℃から300℃の温度範囲においての平均冷却速度が0.1℃/秒未満の場合、セメンタイト中のMn濃度及びCr濃度が増加し、式(4)を満たさなくなる場合がある。この場合、硬さばらつきが発生する。700℃から300℃の温度範囲においての平均冷却速度が1.0℃/秒を超える場合、ベイナイト及びマルテンサイト生成量が増加する。この場合、被削性が低下する場合がある。仕上げ圧延後の冷却速度は、棒鋼及び線材の表面での冷却速度を指す。   After finish rolling, it cools in air | atmosphere on the conditions from which a cooling rate becomes below cooling. The cooling after finish rolling may be any of air cooling, oil cooling, and water cooling. However, in order for the Mn concentration and the Cr concentration in the cementite to satisfy the formula (4), the cooling is performed as follows as an example, although it depends on the amount of each element added. In the temperature range from 700 ° C., which is the start temperature of cementite formation, to 300 ° C., which is the lower limit temperature for alloy element diffusion, the average cooling rate is preferably 0.1-1.0 ° C./second. When the average cooling rate in the temperature range of 700 ° C. to 300 ° C. is less than 0.1 ° C./second, the Mn concentration and the Cr concentration in the cementite increase, and the formula (4) may not be satisfied. In this case, hardness variation occurs. When the average cooling rate in the temperature range of 700 ° C. to 300 ° C. exceeds 1.0 ° C./second, the amount of bainite and martensite produced increases. In this case, machinability may be reduced. The cooling rate after finish rolling refers to the cooling rate at the surface of the steel bar and wire.

セメンタイト中のMn濃度及びCr濃度の調整は、上記の製造方法には限定されない。上記の化学組成及び式(1)〜式(4)を満たすものであれば、特に上記の製造方法には限定されない。   The adjustment of Mn concentration and Cr concentration in cementite is not limited to the above production method. If it satisfies said chemical composition and Formula (1)-Formula (4), it will not specifically limit to said manufacturing method.

仕上げ圧延後の棒鋼及び線材に対して、焼ならし処理を実施してもよい。焼ならし処理を実施する場合、焼ならし処理での冷却速度が、上記のとおりである。   Normalizing treatment may be performed on the steel bar and wire rod after finish rolling. When performing the normalizing process, the cooling rate in the normalizing process is as described above.

以上の製造工程により、上記の高周波焼入れ用鋼が製造される。   The induction hardening steel is manufactured by the above manufacturing process.

[高周波焼入れ部品の素形材の製造方法]
上記の高周波焼入れ用鋼(棒鋼又は線材)を熱間鍛造して、高周波焼入れ部品(たとえばディファレンシャルギア)の粗形状の素形材を製造する。製造された素形材を大気中で放冷する。
[Manufacturing method of induction hardening parts]
The above-mentioned induction hardening steel (bar steel or wire) is hot forged to produce a rough shaped material for induction hardening parts (for example, differential gear). The manufactured shaped material is allowed to cool in the atmosphere.

放冷後の素形材に対して、調質処理や焼ならし処理を実施してもよい。焼ならし処理の条件はたとえば、以下のとおりである。放冷後の素形材に対して、850℃で1時間の加熱を行う。加熱後の素形材を、冷却する。冷却の方法は、空冷、油冷及び水冷のいずれでもよい。ただし、各元素の添加量にもよるが、セメンタイト生成開始温度である700℃から合金元素拡散の下限温度である300℃の温度範囲においては、平均冷却速度は0.1〜1.0℃/秒とするのが好ましい。700℃から300℃の温度範囲においての平均冷却速度が0.1℃/秒未満の場合、セメンタイト中のMn濃度及びCr濃度が増加し、式(4)を満たさなくなる場合がある。この場合、硬さばらつきが発生する。700℃から300℃の温度範囲においての平均冷却速度が1.0℃/秒を超える場合、ベイナイト及びマルテンサイト生成量が増加する。この場合、被削性が低下する場合がある。   A tempering treatment or a normalizing treatment may be performed on the shaped material after being allowed to cool. The conditions for the normalizing treatment are as follows, for example. The shaped material after being allowed to cool is heated at 850 ° C. for 1 hour. The shaped material after heating is cooled. The cooling method may be any of air cooling, oil cooling, and water cooling. However, depending on the amount of each element added, in the temperature range from 700 ° C., which is the cementite formation start temperature, to 300 ° C., which is the lower limit temperature for alloy element diffusion, the average cooling rate is 0.1-1.0 ° C. / The second is preferred. When the average cooling rate in the temperature range of 700 ° C. to 300 ° C. is less than 0.1 ° C./second, the Mn concentration and the Cr concentration in the cementite increase, and the formula (4) may not be satisfied. In this case, hardness variation occurs. When the average cooling rate in the temperature range of 700 ° C. to 300 ° C. exceeds 1.0 ° C./second, the amount of bainite and martensite produced increases. In this case, machinability may be reduced.

[高周波焼入れ部品の製造方法]
本実施形態の高周波焼入れ用鋼を用いた高周波焼入れ部品の製造方法の一例は次のとおりである。
[Method of manufacturing induction-hardened parts]
An example of the manufacturing method of the induction hardening component using the steel for induction hardening of this embodiment is as follows.

素形材に対して機械加工を実施し、素形材を所定の形状にする。機械加工はたとえば、切削や穿孔である。   Machining is performed on the base material to form the base material into a predetermined shape. Machining is, for example, cutting or drilling.

機械加工後の素形材に対して高周波焼入れを実施し、素形材の表面を硬化する。これにより、素形材の表面に表面硬化層が形成される。高周波焼入れされた素形材に対して仕上げ加工を実施する。仕上げ加工は、研削や研磨である。   Induction hardening is performed on the shaped material after machining to harden the surface of the shaped material. Thereby, a surface hardened layer is formed on the surface of the base material. Finishing is performed on the induction-hardened material. The finishing process is grinding or polishing.

高周波焼入れでは、焼入れ温度(最高加熱温度)を850〜1100℃とし、この温度域から冷却を行う。焼入れ温度が850℃未満である場合、高周波焼入れにより素形材に十分な焼入れを施すことができない。この場合、初析フェライトが出現し、表面硬化層の硬さが不均一になる。その結果、面疲労強度が高まらない。焼入れ温度が850℃未満である場合さらに、表層部が十分にオーステナイト化せず、所望の焼入れ層深さを得ることができない。一方、焼入れ温度が1100℃を超えた場合、表層部の酸化が著しくなり、表面性状の円滑さが充分に確保されない。この場合、面疲労強度が低下する。また、十分に表層をオーステナイト化するためには、850℃以上となる時間が、0.5秒〜1分であることが好ましい。   In the induction hardening, the quenching temperature (maximum heating temperature) is set to 850 to 1100 ° C., and cooling is performed from this temperature range. When the quenching temperature is less than 850 ° C., the material cannot be sufficiently quenched by induction quenching. In this case, pro-eutectoid ferrite appears and the hardness of the surface hardened layer becomes non-uniform. As a result, the surface fatigue strength does not increase. Further, when the quenching temperature is less than 850 ° C., the surface layer portion is not sufficiently austenitic, and a desired quenching layer depth cannot be obtained. On the other hand, when the quenching temperature exceeds 1100 ° C., the surface layer portion is significantly oxidized, and the smoothness of the surface properties is not sufficiently ensured. In this case, the surface fatigue strength decreases. Moreover, in order to fully austenite the surface layer, it is preferable that the time when the temperature is 850 ° C. or higher is 0.5 second to 1 minute.

以上の工程により、高周波焼入れ部品が製造される。高周波焼入れ部品は、本実施形態の高周波焼入れ用鋼と同じ化学成分を有する。以上の工程により製造された高周波焼入れ部品の表面硬化層には、未固溶のセメンタイトが残存しない。   The induction-hardened component is manufactured by the above process. The induction hardened component has the same chemical composition as the induction hardening steel of this embodiment. Insoluble cementite does not remain in the hardened surface layer of the induction-hardened component manufactured by the above process.

以下に本発明を実施例によって具体的に説明する。実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例のみに限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得る。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. The conditions in the examples are one condition example adopted to confirm the feasibility and effects of the present invention, and the present invention is not limited to this one condition example. The present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.

[実験方法]
表1及び表2に示す化学組成を有する鋼を150kgインゴットで溶製した。インゴットを、1200〜1250℃の加熱温度で1.5時間以上加熱した。加熱したインゴットに対して熱間鍛伸を実施し、直径30〜100mmの棒鋼を製造した。
[experimental method]
Steels having chemical compositions shown in Tables 1 and 2 were melted with 150 kg ingots. The ingot was heated at a heating temperature of 1200 to 1250 ° C. for 1.5 hours or more. Hot forging was performed on the heated ingot to produce a steel bar having a diameter of 30 to 100 mm.

製造した棒鋼に対して、焼ならしを実施した。焼ならしの条件は次のとおりであった。製造した棒鋼を850℃で1時間加熱した。加熱した棒鋼を、空冷、油冷又は水冷により冷却した。平均冷却速度は、セメンタイト生成開始温度である700℃から、合金元素拡散の下限温度である300℃の温度範囲を、0.1〜1.0℃/秒の範囲で調整した。各試験番号の平均冷却速度は、表3及び表4の「焼ならし冷却速度」欄に記載のとおりであった。以上により、試験番号1〜試験番号56の高周波焼入れ用鋼を製造した。   Normalization was performed on the manufactured steel bars. The conditions for normalization were as follows. The manufactured steel bar was heated at 850 ° C. for 1 hour. The heated steel bar was cooled by air cooling, oil cooling or water cooling. The average cooling rate was adjusted from a temperature range of 700 ° C., which is the cementite formation start temperature, to a temperature range of 300 ° C., which is a lower limit temperature for alloy element diffusion, in a range of 0.1-1.0 ° C./second. The average cooling rate of each test number was as described in the “Normalized cooling rate” column of Tables 3 and 4. As described above, induction hardening steels of Test No. 1 to Test No. 56 were manufactured.

[被削性評価試験]
各試験番号の高周波焼入れ用鋼を用いて、被削性を評価した。まず、ドリル被削性評価のために、直径30〜100mmの棒鋼の中心から試験片を採取し、円筒断面で高さ21mmの被削性評価用試験片に切削加工した。
[Machinability evaluation test]
The machinability was evaluated using the induction hardening steel of each test number. First, in order to evaluate the drill machinability, a test piece was collected from the center of a steel bar having a diameter of 30 to 100 mm and cut into a test piece for machinability evaluation having a cylindrical cross section and a height of 21 mm.

工具は、株式会社不二越製、型番SD3.0のドリルを使用した。1回転当たりの送り量を0.25mmとし、1穴の穿孔深さを9mmとした。潤滑剤として、水溶性の切削油を用いた。ドリル穿孔試験を行い、各試験番号の高周波焼入れ用鋼の被削性を評価した。   The tool used was a drill of Fujikoshi Co., Ltd., model number SD3.0. The feed amount per rotation was 0.25 mm, and the drilling depth of one hole was 9 mm. A water-soluble cutting oil was used as the lubricant. Drill drilling tests were conducted to evaluate the machinability of induction hardening steels of each test number.

評価指標には、累積穴深さ1000mmまで切削可能な最大切削速度VL1000を採用した。最大切削速度VL1000で40m/分以上を被削性に優れると評価した。最大切削速度VL1000で40m/分未満を被削性が悪いと評価し、表3及び表4に×と示した。   As an evaluation index, a maximum cutting speed VL1000 capable of cutting up to a cumulative hole depth of 1000 mm was adopted. It was evaluated that 40 m / min or more was excellent in machinability at the maximum cutting speed VL1000. When the maximum cutting speed VL1000 was less than 40 m / min, the machinability was evaluated to be poor, and Table 3 and Table 4 indicate x.

なお、被削性に優れると評価したもののうち、最大切削速度VL1000で50m/分以上をAと、表3及び表4に示した。最大切削速度VL45〜49m/分をBと、表3及び表4に示した。最大切削速度VL40〜44m/分をCと、表3及び表4に示した。   In addition, among what evaluated that it was excellent in machinability, 50 m / min or more was shown in A, Table 3, and Table 4 with the maximum cutting speed VL1000. Tables 3 and 4 show the maximum cutting speed VL45 to 49 m / min. Tables 3 and 4 show the maximum cutting speed VL of 40 to 44 m / min.

[セメンタイト中のCr濃度及びMn濃度測定]
セメンタイト中のMn濃度(質量%)及びCr濃度(質量%)は電解抽出残渣により測定した。具体的には、次のとおりであった。ドリル試験片の残材の任意の位置から、測定用の試験片を採取した。試験片に対して、10%AA系電解液(10%アセチルアセトン、1%テトラアンモニウムクロライド−メタノール)を用いて電解した。電解後、0.2μmのフィルターで残渣を採取した。採取された残渣の質量を測定した。さらに、採取された残渣に対して、酸分解処理を実施した。酸分解処理後、ICP−AES(高周波誘導結合プラズマ原子分光分析)を行って、残渣中のFe、Cr、Mnの質量を測定した。残渣がすべてMC型の炭化物、つまり、セメンタイトであると仮定して、セメンタイト中のCr及びMnの質量を算出した。得られた結果から、セメンタイト中に固溶しているCr濃度及びMn濃度を算出した。
[Measurement of Cr concentration and Mn concentration in cementite]
Mn concentration (mass%) and Cr concentration (mass%) in cementite were measured by electrolytic extraction residue. Specifically, it was as follows. A test specimen for measurement was taken from an arbitrary position of the remaining material of the drill specimen. The test piece was electrolyzed using a 10% AA electrolyte (10% acetylacetone, 1% tetraammonium chloride-methanol). After electrolysis, the residue was collected with a 0.2 μm filter. The mass of the collected residue was measured. Furthermore, an acid decomposition treatment was performed on the collected residue. After the acid decomposition treatment, ICP-AES (high frequency inductively coupled plasma atomic spectroscopy) was performed to measure the mass of Fe, Cr, and Mn in the residue. The mass of Cr and Mn in cementite was calculated on the assumption that all the residues were M 3 C type carbides, that is, cementite. From the obtained results, Cr concentration and Mn concentration dissolved in cementite were calculated.

なお、各試験番号の高周波焼入れ用鋼に対して、熱間鍛造を実施し、同様の冷却方法を実施して得られた高周波焼入れ部品の素形材に対しても、高周波焼入れ用鋼と同様の結果が得られた。後述の高周波焼入れ部品についても、同様にセメンタイト中に固溶しているCr濃度及びMn濃度を測定した。ただし、試験片は、未焼入れ部から採取した。   In addition, hot forging was performed on the induction hardening steel of each test number, and the shape material of the induction hardening component obtained by performing the same cooling method was the same as the induction hardening steel. Results were obtained. Similarly, the Cr concentration and the Mn concentration dissolved in cementite were also measured for the induction-quenched parts described later. However, the test piece was collected from the unquenched part.

[フェライト体積分率測定]
各試験番号のドリル試験片の残材からミクロ組織観察用の試験片を採取した。試験片の表面のうち、残材の軸方向に垂直な断面(以下、観察面という)を研磨した。ナイタール腐食液を用いて、研磨後の観察面をエッチングした。エッチングされた観察面において、フェライトを特定した。特定されたフェライトの面積率を、JIS G 0555(2003)に準拠した点算法で測定した。測定された面積率は、体積分率に等しいと考え、これをフェライト体積分率(vol%)と定義した。
[Ferrite volume fraction measurement]
A test piece for observing the microstructure was taken from the remaining material of the drill test piece of each test number. Of the surface of the test piece, a cross section (hereinafter referred to as an observation surface) perpendicular to the axial direction of the remaining material was polished. The observation surface after polishing was etched using a nital etchant. In the etched observation surface, ferrite was identified. The area ratio of the identified ferrite was measured by a point calculation method based on JIS G 0555 (2003). The measured area ratio was considered to be equal to the volume fraction, and this was defined as the ferrite volume fraction (vol%).

なお、各試験番号の高周波焼入れ用鋼に対して、熱間鍛造を実施し、同様の冷却方法を実施して得られた高周波焼入れ部品の素形材に対しても、高周波焼入れ用鋼と同様の結果が得られた。後述の高周波焼入れ部品についても、同様にフェライト体積分率を測定した。ただし、試験片は、未焼入れ部から採取した。   In addition, hot forging was performed on the induction hardening steel of each test number, and the shape material of the induction hardening component obtained by performing the same cooling method was the same as the induction hardening steel. Results were obtained. The ferrite volume fraction was measured in the same manner for the induction-quenched parts described later. However, the test piece was collected from the unquenched part.

[ローラーピッチング疲労試験]
各試験番号の高周波焼入れ用鋼から、面疲労強度評価のためのローラーピッチング疲労試験用試験片を加工した。試験片は、直径80mm未満の場合は中心から採取し、加工した。直径80mm以上の場合は、直径の1/4が中心になるよう加工した。
[Roller pitching fatigue test]
A test piece for roller pitting fatigue test for evaluation of surface fatigue strength was processed from induction hardening steel of each test number. When the test piece had a diameter of less than 80 mm, it was collected from the center and processed. In the case of a diameter of 80 mm or more, processing was performed so that 1/4 of the diameter was the center.

ローラーピッチング疲労試験用試験片は、図1に示す形状を有した。図1中の数値は寸法を示す。ローラーピッチング疲労試験用試験片は円柱状であり、中央に直径26mmの平行部を有していた。ローラーピッチング疲労試験用試験片の平行部以外の直径は22mmであった。ローラーピッチング疲労試験用試験片は、図2中の小ローラー試験片200であった。   The test piece for roller pitting fatigue test had the shape shown in FIG. Numerical values in FIG. 1 indicate dimensions. The test piece for the roller pitting fatigue test was cylindrical, and had a parallel part with a diameter of 26 mm in the center. The diameter of the roller pitting fatigue test specimen other than the parallel portion was 22 mm. The test piece for the roller pitting fatigue test was the small roller test piece 200 in FIG.

小ローラー試験片200に対して、加熱温度1000℃×20秒の高周波焼入れを行った後、150℃で1時間の焼戻しを行い、ローラーピッチング試験で面疲労強度を評価した。具体的には次のとおりである。   The small roller test piece 200 was subjected to induction hardening at a heating temperature of 1000 ° C. × 20 seconds, and then tempered at 150 ° C. for 1 hour, and the surface fatigue strength was evaluated by a roller pitching test. Specifically, it is as follows.

図2は、ローラーピッチング試験の模式図である。図2に示すとおり、小ローラー試験片200に大ローラー試験片100を上記面圧で押し当てながら小ローラー試験片200を回転させた。小ローラー試験片200は上記試験片の作製で作製したローラーピッチング試験片であった。大ローラー試験片100はJIS G 4053(2016)に規定のSCM722に相当する化学組成を有する鋼を用いて、浸炭後に表面研磨したものを使用した。大ローラー試験片100の半径は130mmであった。   FIG. 2 is a schematic diagram of a roller pitching test. As shown in FIG. 2, the small roller test piece 200 was rotated while pressing the large roller test piece 100 against the small roller test piece 200 with the above surface pressure. The small roller test piece 200 was a roller pitching test piece prepared in the preparation of the test piece. As the large roller test piece 100, a steel having a chemical composition corresponding to SCM722 defined in JIS G 4053 (2016) and subjected to surface polishing after carburizing was used. The radius of the large roller test piece 100 was 130 mm.

ローラーピッチング疲労試験は、小ローラー試験片200に種々のヘルツ応力の面圧で大ローラー試験片100を押し付けた。接触部での両ローラー試験片の周速方向を同一方向とし、滑り率を−40%(小ローラー試験片200よりも大ローラー試験片100の方が接触部の周速が40%大きい)として回転させて試験を行った。上記接触部に潤滑油として供給するATF(AT用潤滑油)の油温は80℃とし、大ローラー試験片100と小ローラー試験片200との接触応力を3000〜3300MPaとした。試験打ち切り回数を1000万回(10回)とし、小ローラー試験片200においてピッチングが発生せずに1000万回の回転数に達した場合、面疲労強度が十分高く、小ローラー試験片200の耐久性(ローラーピッチング疲労耐久性)が十分確保されたと判断した。面疲労強度が高いと判断したもののうち、3300MPa耐久をAと、表3及び表4に示す。3200MPa耐久をBと、表3及び表4に示す。3100MPa耐久をCと、表3及び表4に示す。3000MPa耐久をDと、表3及び表4に示す。1000万回の回転数に達するまでにピッチングが生じたものを、面疲労強度が低いと評価し、表3及び表4に×と示す。 In the roller pitting fatigue test, the large roller test piece 100 was pressed against the small roller test piece 200 with a surface pressure of various Hertz stresses. The circumferential speed direction of both roller test pieces at the contact portion is the same direction, and the slip rate is -40% (the peripheral speed of the contact portion is 40% greater for the large roller test piece 100 than for the small roller test piece 200). The test was carried out with rotation. The oil temperature of ATF (AT lubricating oil) supplied as a lubricating oil to the contact portion was 80 ° C., and the contact stress between the large roller test piece 100 and the small roller test piece 200 was 3000 to 3300 MPa. When the number of test censoring is 10 million times ( 107 times) and the number of rotations reaches 10 million without causing pitching in the small roller test piece 200, the surface fatigue strength is sufficiently high. It was judged that durability (roller pitching fatigue durability) was sufficiently secured. Among those judged to have high surface fatigue strength, 3300 MPa durability is shown in A and Tables 3 and 4. The 3200 MPa durability is shown in B and Tables 3 and 4. Table 3 and Table 4 show the 3100 MPa durability. 3000 MPa durability is shown in D and Tables 3 and 4. Those in which pitching occurred until the number of revolutions reached 10 million were evaluated as having low surface fatigue strength, and are shown as x in Tables 3 and 4.

なお、ピッチング発生の検出は試験機に備え付けてある振動計によって行い、振動検出後に両ローラー試験片の回転を停止させてピッチングの発生と回転数を確認した。   The occurrence of pitching was detected by a vibrometer provided in the testing machine, and after the vibration was detected, the rotation of both roller test pieces was stopped to confirm the occurrence of pitching and the number of rotations.

[小野式回転曲げ疲労試験]
各試験番号の高周波焼入れ用鋼から、図3に示す、曲げ疲労強度評価のための小野式回転曲げ試験片を加工した。試験片は、切り欠き底での試験片横断面の直径は9mmであった。小野式回転曲げ試験片に対して、1000℃で5秒の高周波焼入れを行った後、150℃で1時間の焼戻しを行った。
[Ono type rotating bending fatigue test]
The Ono rotary bending test piece for bending fatigue strength evaluation shown in FIG. 3 was processed from the induction hardening steel of each test number. The test piece had a 9 mm cross-sectional diameter at the notch bottom. The Ono rotary bending test piece was subjected to induction hardening at 1000 ° C. for 5 seconds and then tempered at 150 ° C. for 1 hour.

高周波焼入れ後の小野式回転曲げ試験片を用いて、小野式回転曲げ疲労試験を行った。小野式回転曲げ疲労試験は、所定の曲げ応力となるよう負荷荷重を調整し、試験打ち切り回数を1000万回(10回)とし、小野式回転曲げ疲労試験片において破断せずに1000万回の回転数に達した場合、曲げ疲労強度が十分高く、曲げ疲労強度が十分確保されたと判断した。曲げ疲労強度が十分確保されたと判断した中でも、680MPa耐久をAと、表3及び表4に示す。665MPa耐久をBと、表3及び表4に示す。650MPa耐久をCと、表3及び表4に示す。1000万回の回転数に達するまでに破断したものを、曲げ疲労強度が低いと評価し、表3及び表4に×と示す。 Using the Ono rotary bending test piece after induction hardening, an Ono rotary bending fatigue test was performed. In the Ono type rotating bending fatigue test, the load load is adjusted so as to obtain a predetermined bending stress, the number of test aborts is 10 million times (10 7 times), and the Ono type rotating bending fatigue test piece is 10 million times without breaking. When the number of rotations was reached, it was judged that the bending fatigue strength was sufficiently high and the bending fatigue strength was sufficiently secured. Even when it is judged that the bending fatigue strength is sufficiently secured, the 680 MPa durability is shown in A and Tables 3 and 4. The 665 MPa durability is shown in B and Tables 3 and 4. 650 MPa durability is shown in Tables 3 and 4 with C. Those fractured before reaching the number of rotations of 10 million times were evaluated as having low bending fatigue strength, and shown in Table 3 and Table 4 as x.

[試験結果]
試験結果を表3及び表4に示す。
[Test results]
The test results are shown in Tables 3 and 4.

表1〜表4を参照して、試験番号2、3、6、7、9、12、13、16、17、20、21、24〜28、30、31、33、34、36、37、39〜53では、化学組成が適切であり、FN1〜FN3も適切であった。そのため、被削性、面疲労強度及び曲げ疲労強度に優れた。さらに、製造条件が適切であったため、FN4及びフェライト体積分率が適切であった。そのため、面疲労強度及び曲げ疲労強度に優れたことから、高周波焼入れ後の硬さばらつきが抑制できたと判断できる。   With reference to Tables 1 to 4, test numbers 2, 3, 6, 7, 9, 12, 13, 16, 17, 20, 21, 24 to 28, 30, 31, 33, 34, 36, 37, In 39-53, the chemical composition was appropriate, and FN1-FN3 was also appropriate. Therefore, it was excellent in machinability, surface fatigue strength, and bending fatigue strength. Furthermore, since manufacturing conditions were appropriate, FN4 and ferrite volume fraction were appropriate. Therefore, since it was excellent in surface fatigue strength and bending fatigue strength, it can be judged that the hardness variation after induction hardening could be suppressed.

一方、試験番号1では、C含有量が高すぎた。そのため、被削性が低かった。さらに、焼割れが発生した。   On the other hand, in test number 1, the C content was too high. Therefore, machinability was low. Furthermore, fire cracks occurred.

試験番号4では、C含有量が低すぎた。そのため、面疲労強度及び曲げ疲労強度特性が低かった。   In test number 4, the C content was too low. Therefore, the surface fatigue strength and bending fatigue strength characteristics were low.

試験番号5では、Si含有量が高すぎた。そのため、面疲労強度及び曲げ疲労強度特性が低かった。   In test number 5, the Si content was too high. Therefore, the surface fatigue strength and bending fatigue strength characteristics were low.

試験番号8では、Mn含有量が低すぎた。そのため、熱鍛割れが発生したため、評価を行わなかった。   In test number 8, the Mn content was too low. Therefore, evaluation was not performed because thermal forging cracks occurred.

試験番号10では、Crを含有しなかった。さらに、FN3が3.80未満であった。そのため、熱鍛割れが発生したため、評価を行わなかった。   In test number 10, it did not contain Cr. Furthermore, FN3 was less than 3.80. Therefore, evaluation was not performed because thermal forging cracks occurred.

試験番号11では、S含有量が高すぎた。そのため、曲げ疲労強度が低かった。   In test number 11, the S content was too high. Therefore, the bending fatigue strength was low.

試験番号14では、S含有量が低すぎた。そのため、被削性が低かった。   In test number 14, the S content was too low. Therefore, machinability was low.

試験番号15では、N含有量が高すぎた。そのため、熱鍛割れが発生したため、評価を行わなかった。   In test number 15, the N content was too high. Therefore, evaluation was not performed because thermal forging cracks occurred.

試験番号18では、N含有量が低すぎた。そのため、曲げ疲労強度が低かった。   In test number 18, the N content was too low. Therefore, the bending fatigue strength was low.

試験番号19では、Al含有量が高すぎた。そのため、面疲労強度及び曲げ疲労強度が低かった。   In test number 19, the Al content was too high. Therefore, the surface fatigue strength and the bending fatigue strength were low.

試験番号22では、Al含有量が低すぎた。そのため、曲げ疲労強度が低かった。   In test number 22, the Al content was too low. Therefore, the bending fatigue strength was low.

試験番号23では、P含有量が高すぎた。そのため、曲げ疲労強度が低かった。   In test number 23, the P content was too high. Therefore, the bending fatigue strength was low.

試験番号29では、FN1が式(1)の下限未満であった。そのため、面疲労強度が低かった。   In test number 29, FN1 was less than the lower limit of formula (1). Therefore, the surface fatigue strength was low.

試験番号32では、FN2が式(2)の上限を超えた。そのため、被削性が低かった。   In test number 32, FN2 exceeded the upper limit of formula (2). Therefore, machinability was low.

試験番号35では、FN3が式(3)の下限未満であった。そのため、面疲労強度及び曲げ疲労強度が低かった。   In test number 35, FN3 was less than the lower limit of formula (3). Therefore, the surface fatigue strength and the bending fatigue strength were low.

試験番号38では、FN4が式(4)の上限を超えた。そのため、面疲労強度及び曲げ疲労強度が低かった。したがって、高周波焼入れ後の硬さばらつきが発生したと考えられる。Cr添加量及びMn添加量が本願の範囲内であるものの、比較的高めであったこと、かつ、焼ならし後の冷却速度が比較的遅かったためと考えられる。   In test number 38, FN4 exceeded the upper limit of formula (4). Therefore, the surface fatigue strength and the bending fatigue strength were low. Therefore, it is considered that the hardness variation after induction hardening occurred. Although the added amount of Cr and the added amount of Mn are within the scope of the present application, it is considered that they were relatively high and the cooling rate after normalization was relatively slow.

試験番号54では、焼ならし後の冷却速度が遅かった。そのため、FN4が式(4)の上限を超えた。その結果、面疲労強度及び曲げ疲労強度が低かった。したがって、高周波焼入れ後の硬さばらつきが発生したと考えられる。   In test number 54, the cooling rate after normalization was slow. Therefore, FN4 exceeded the upper limit of Formula (4). As a result, the surface fatigue strength and the bending fatigue strength were low. Therefore, it is considered that the hardness variation after induction hardening occurred.

試験番号55では、フェライト分率が高すぎた。そのため、面疲労強度及び曲げ疲労強度が低かった。したがって、高周波焼入れ後の硬さばらつきが発生したと考えられる。   In test number 55, the ferrite fraction was too high. Therefore, the surface fatigue strength and the bending fatigue strength were low. Therefore, it is considered that the hardness variation after induction hardening occurred.

試験番号56では、Cr含有量が低すぎた。そのため、熱鍛割れが発生したため、評価を行わなかった。   In test number 56, the Cr content was too low. Therefore, evaluation was not performed because thermal forging cracks occurred.

以上、本発明の実施形態を説明した。しかしながら、上記した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上記した実施形態を適宜変更して実施することができる。   The embodiments of the present invention have been described above. However, the above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

本実施形態の高周波焼入れ用鋼は、被削性に優れ、高周波焼入れ部品となった場合に面疲労強度及び曲げ疲労強度に優れたものとなる。   The steel for induction hardening according to the present embodiment is excellent in machinability and has excellent surface fatigue strength and bending fatigue strength when an induction hardening component is obtained.

100 大ローラー試験片
200 小ローラー試験片
100 Large roller specimen 200 Small roller specimen

Claims (15)

質量%で、
C:0.40〜0.70%、
Si:0.15〜2.10%、
Mn:0.30〜1.15%、
Cr:0.01〜0.50%未満、
S:0.005〜0.070%、
N:0.0020〜0.0200%、
Al:0.005〜0.100%、
P:0.050%未満、
Mo:0〜1.00%、
Ni:0〜1.00%、
Cu:0〜1.00%、
Ca:0〜0.005%、
Mg:0〜0.005%、
Te:0〜0.2000%、
Zr:0〜0.0050%、
希土類元素:0〜0.0050%、
Ti:0〜0.200%、
Nb:0〜0.200%、
V:0〜0.35%、
Sb:0〜0.0150%、
Pb:0〜0.5000%、及び、
残部:Fe及び不純物、からなり、式(1)〜式(4)を満たす化学組成を有し、フェライト体積分率が40%以下である、高周波焼入れ用鋼。
290C+50Si+430≧631.0 (1)
C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Mo≦0.900 (2)
(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)≧3.80 (3)
9.7Mnθ+32.4Crθ≦25.9 (4)
ここで、式(1)〜式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入され、式(4)中のMnθにはセメンタイト中のMnの濃度(質量%)が代入され、式(4)中のCrθにはセメンタイト中のCrの濃度(質量%)が代入される。
% By mass
C: 0.40 to 0.70%,
Si: 0.15 to 2.10%,
Mn: 0.30 to 1.15%,
Cr: 0.01 to less than 0.50%,
S: 0.005-0.070%,
N: 0.0020 to 0.0200%,
Al: 0.005 to 0.100%,
P: less than 0.050%,
Mo: 0 to 1.00%,
Ni: 0 to 1.00%,
Cu: 0 to 1.00%,
Ca: 0 to 0.005%,
Mg: 0 to 0.005%,
Te: 0 to 0.2000%,
Zr: 0 to 0.0050%,
Rare earth elements: 0-0.0050%,
Ti: 0 to 0.200%,
Nb: 0 to 0.200%,
V: 0 to 0.35%,
Sb: 0 to 0.0150%,
Pb: 0 to 0.5000%, and
Remainder: Steel for induction hardening comprising Fe and impurities, having a chemical composition satisfying formulas (1) to (4), and having a ferrite volume fraction of 40% or less.
290C + 50Si + 430 ≧ 631.0 (1)
C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo ≦ 0.900 (2)
(1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni) ≧ 3.80 (3)
9.7 Mn θ + 32.4Cr θ ≦ 25.9 (4)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formulas (1) to (3), and Mn concentration in the cementite is substituted for Mn θ in the formula (4). (Mass%) is substituted, and Cr concentration in the cementite (mass%) is substituted for Cr θ in the formula (4).
請求項1に記載の高周波焼入れ用鋼であって、
前記化学組成は、
Mo:0.01〜1.00%、
Ni:0.05〜1.00%、及び、
Cu:0.05〜1.00%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、高周波焼入れ用鋼。
The induction hardening steel according to claim 1,
The chemical composition is
Mo: 0.01 to 1.00%,
Ni: 0.05-1.00%, and
Cu: Steel for induction hardening containing one or more selected from the group consisting of 0.05 to 1.00%.
請求項1又は請求項2に記載の高周波焼入れ用鋼であって、
前記化学組成は、
Ca:0.0003〜0.005%、
Mg:0.0003〜0.005%、
Te:0.0003〜0.2000%、
Zr:0.0003〜0.0050%、及び、
希土類元素:0.0003〜0.0050%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、高周波焼入れ用鋼。
Induction hardening steel according to claim 1 or claim 2,
The chemical composition is
Ca: 0.0003 to 0.005%,
Mg: 0.0003 to 0.005%,
Te: 0.0003 to 0.2000%,
Zr: 0.0003 to 0.0050%, and
Rare earth element: Steel for induction hardening containing one or more selected from the group consisting of 0.0003 to 0.0050%.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の高周波焼入れ用鋼であって、
前記化学組成は、
Ti:0.005〜0.200%、
Nb:0.005〜0.200%、及び、
V:0.005〜0.35%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、高周波焼入れ用鋼。
The steel for induction hardening according to any one of claims 1 to 3,
The chemical composition is
Ti: 0.005 to 0.200%,
Nb: 0.005 to 0.200%, and
V: Steel for induction hardening containing one or more selected from the group consisting of 0.005 to 0.35%.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の高周波焼入れ用鋼であって、
前記化学組成は、
Sb:0.0003〜0.0150%、及び、
Pb:0.0100〜0.5000%からなる群から選択される1種以上を含有する、高周波焼入れ用鋼。
The steel for induction hardening according to any one of claims 1 to 4,
The chemical composition is
Sb: 0.0003 to 0.0150%, and
Pb: Steel for induction hardening containing at least one selected from the group consisting of 0.0100 to 0.5000%.
質量%で、
C:0.40〜0.70%、
Si:0.15〜2.10%、
Mn:0.30〜1.15%、
Cr:0.01〜0.50%未満、
S:0.005〜0.070%、
N:0.0020〜0.0200%、
Al:0.005〜0.100%、
P:0.050%未満、
Mo:0〜1.00%、
Ni:0〜1.00%、
Cu:0〜1.00%、
Ca:0〜0.005%、
Mg:0〜0.005%、
Te:0〜0.2000%、
Zr:0〜0.0050%、
希土類元素:0〜0.0050%、
Ti:0〜0.200%、
Nb:0〜0.200%、
V:0〜0.35%、
Sb:0〜0.0150%、
Pb:0〜0.5000%、及び、
残部:Fe及び不純物、からなり、式(1)〜式(4)を満たす化学組成を有し、フェライト体積分率が40%以下である、高周波焼入れ部品の素形材。
290C+50Si+430≧631.0 (1)
C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Mo≦0.900 (2)
(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)≧3.80 (3)
9.7Mnθ+32.4Crθ≦25.9 (4)
ここで、式(1)〜式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入され、式(4)中のMnθにはセメンタイト中のMnの濃度(質量%)が代入され、式(4)中のCrθにはセメンタイト中のCrの濃度(質量%)が代入される。
% By mass
C: 0.40 to 0.70%,
Si: 0.15 to 2.10%,
Mn: 0.30 to 1.15%,
Cr: 0.01 to less than 0.50%,
S: 0.005-0.070%,
N: 0.0020 to 0.0200%,
Al: 0.005 to 0.100%,
P: less than 0.050%,
Mo: 0 to 1.00%,
Ni: 0 to 1.00%,
Cu: 0 to 1.00%,
Ca: 0 to 0.005%,
Mg: 0 to 0.005%,
Te: 0 to 0.2000%,
Zr: 0 to 0.0050%,
Rare earth elements: 0-0.0050%,
Ti: 0 to 0.200%,
Nb: 0 to 0.200%,
V: 0 to 0.35%,
Sb: 0 to 0.0150%,
Pb: 0 to 0.5000%, and
Remainder: A material for induction-hardened parts, comprising Fe and impurities, having a chemical composition satisfying the formulas (1) to (4), and having a ferrite volume fraction of 40% or less.
290C + 50Si + 430 ≧ 631.0 (1)
C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo ≦ 0.900 (2)
(1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni) ≧ 3.80 (3)
9.7 Mn θ + 32.4Cr θ ≦ 25.9 (4)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formulas (1) to (3), and Mn concentration in the cementite is substituted for Mn θ in the formula (4). (Mass%) is substituted, and Cr concentration in the cementite (mass%) is substituted for Cr θ in the formula (4).
請求項6に記載の高周波焼入れ部品の素形材であって、
前記化学組成は、
Mo:0.01〜1.00%、
Ni:0.05〜1.00%、及び、
Cu:0.05〜1.00%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、高周波焼入れ部品の素形材。
It is the shape material of the induction-hardened component according to claim 6,
The chemical composition is
Mo: 0.01 to 1.00%,
Ni: 0.05-1.00%, and
Cu: A base material for induction-hardened parts, containing one or more selected from the group consisting of 0.05 to 1.00%.
請求項6又は請求項7に記載の高周波焼入れ部品の素形材であって、
前記化学組成は、
Ca:0.0003〜0.005%、
Mg:0.0003〜0.005%、
Te:0.0003〜0.2000%、
Zr:0.0003〜0.0050%、及び、
希土類元素:0.0003〜0.0050%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、高周波焼入れ部品の素形材。
A base material of the induction-hardened component according to claim 6 or 7,
The chemical composition is
Ca: 0.0003 to 0.005%,
Mg: 0.0003 to 0.005%,
Te: 0.0003 to 0.2000%,
Zr: 0.0003 to 0.0050%, and
Rare earth element: A shape material for induction-hardened parts containing one or more selected from the group consisting of 0.0003 to 0.0050%.
請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載の高周波焼入れ部品の素形材であって、
前記化学組成は、
Ti:0.005〜0.200%、
Nb:0.005〜0.200%、及び、
V:0.005〜0.35%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、高周波焼入れ部品の素形材。
It is a shape material of the induction-hardened component according to any one of claims 6 to 8,
The chemical composition is
Ti: 0.005 to 0.200%,
Nb: 0.005 to 0.200%, and
V: A base material for induction-hardened parts, containing one or more selected from the group consisting of 0.005 to 0.35%.
請求項6〜請求項9のいずれか1項に記載の高周波焼入れ部品の素形材であって、
前記化学組成は、
Sb:0.0003〜0.0150%、及び、
Pb:0.0100〜0.5000%からなる群から選択される1種以上を含有する、高周波焼入れ部品の素形材。
It is a base material of the induction-hardened component of any one of Claims 6-9,
The chemical composition is
Sb: 0.0003 to 0.0150%, and
Pb: A base material for induction-hardened parts, containing at least one selected from the group consisting of 0.0100 to 0.5000%.
高周波焼入れが実施された部分である焼入れ部と、
高周波焼入れが実施されていない部分である未焼入れ部と、を含み、
前記焼入れ部において、マルテンサイト体積分率が90%以上であり、
前記未焼入れ部は、
質量%で、
C:0.40〜0.70%、
Si:0.15〜2.10%、
Mn:0.30〜1.15%、
Cr:0.01〜0.50%未満、
S:0.005〜0.070%、
N:0.0020〜0.0200%、
Al:0.005〜0.100%、
P:0.050%未満、
Mo:0〜1.00%、
Ni:0〜1.00%、
Cu:0〜1.00%、
Ca:0〜0.005%、
Mg:0〜0.005%、
Te:0〜0.2000%、
Zr:0〜0.0050%、
希土類元素:0〜0.0050%、
Ti:0〜0.200%、
Nb:0〜0.200%、
V:0〜0.35%、
Sb:0〜0.0150%、
Pb:0〜0.5000%、及び、
残部:Fe及び不純物、からなり、式(1)〜式(4)を満たす化学組成を有し、フェライト体積分率が40%以下である、高周波焼入れ部品。
290C+50Si+430≧631.0 (1)
C+(1/7)Si+(1/5)Mn+(1/9)Cr+V+(1/25)Mo≦0.900 (2)
(1+0.7Si)×(1+3.3333Mn)×(1+2.16Cr)×(1+3.00Mo)×(1+1.73V)×(1+0.365Cu)×(1+0.363Ni)≧3.80 (3)
9.7Mnθ+32.4Crθ≦25.9 (4)
ここで、式(1)〜式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入され、式(4)中のMnθにはセメンタイト中のMnの濃度(質量%)が代入され、式(4)中のCrθにはセメンタイト中のCrの濃度(質量%)が代入される。
A quenching portion that is a portion where induction hardening has been performed;
Including an unquenched portion that is a portion where induction hardening has not been performed,
In the quenched portion, the martensite volume fraction is 90% or more,
The unquenched part is
% By mass
C: 0.40 to 0.70%,
Si: 0.15 to 2.10%,
Mn: 0.30 to 1.15%,
Cr: 0.01 to less than 0.50%,
S: 0.005-0.070%,
N: 0.0020 to 0.0200%,
Al: 0.005 to 0.100%,
P: less than 0.050%,
Mo: 0 to 1.00%,
Ni: 0 to 1.00%,
Cu: 0 to 1.00%,
Ca: 0 to 0.005%,
Mg: 0 to 0.005%,
Te: 0 to 0.2000%,
Zr: 0 to 0.0050%,
Rare earth elements: 0-0.0050%,
Ti: 0 to 0.200%,
Nb: 0 to 0.200%,
V: 0 to 0.35%,
Sb: 0 to 0.0150%,
Pb: 0 to 0.5000%, and
Remainder: Induction-hardened component that consists of Fe and impurities, has a chemical composition that satisfies the formulas (1) to (4), and has a ferrite volume fraction of 40% or less.
290C + 50Si + 430 ≧ 631.0 (1)
C + (1/7) Si + (1/5) Mn + (1/9) Cr + V + (1/25) Mo ≦ 0.900 (2)
(1 + 0.7Si) × (1 + 3.3333Mn) × (1 + 2.16Cr) × (1 + 3.00Mo) × (1 + 1.73V) × (1 + 0.365Cu) × (1 + 0.363Ni) ≧ 3.80 (3)
9.7 Mn θ + 32.4Cr θ ≦ 25.9 (4)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formulas (1) to (3), and Mn concentration in the cementite is substituted for Mn θ in the formula (4). (Mass%) is substituted, and Cr concentration in the cementite (mass%) is substituted for Cr θ in the formula (4).
請求項11に記載の高周波焼入れ部品であって、
前記化学組成は、
Mo:0.01〜1.00%、
Ni:0.05〜1.00%、及び、
Cu:0.05〜1.00%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、高周波焼入れ部品。
The induction-hardened component according to claim 11,
The chemical composition is
Mo: 0.01 to 1.00%,
Ni: 0.05-1.00%, and
Cu: An induction-hardened component containing one or more selected from the group consisting of 0.05 to 1.00%.
請求項11又は請求項12に記載の高周波焼入れ部品であって、
前記化学組成は、
Ca:0.0003〜0.005%、
Mg:0.0003〜0.005%、
Te:0.0003〜0.2000%、
Zr:0.0003〜0.0050%、及び、
希土類元素:0.0003〜0.0050%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、高周波焼入れ部品。
The induction-hardened component according to claim 11 or 12,
The chemical composition is
Ca: 0.0003 to 0.005%,
Mg: 0.0003 to 0.005%,
Te: 0.0003 to 0.2000%,
Zr: 0.0003 to 0.0050%, and
Rare earth element: Induction-hardened component containing one or more selected from the group consisting of 0.0003 to 0.0050%.
請求項11〜請求項13のいずれか1項に記載の高周波焼入れ部品であって、
前記化学組成は、
Ti:0.005〜0.200%、
Nb:0.005〜0.200%、及び、
V:0.005〜0.35%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、高周波焼入れ部品。
The induction-hardened component according to any one of claims 11 to 13,
The chemical composition is
Ti: 0.005 to 0.200%,
Nb: 0.005 to 0.200%, and
V: An induction-hardened component containing one or more selected from the group consisting of 0.005 to 0.35%.
請求項11〜請求項14のいずれか1項に記載の高周波焼入れ部品であって、
前記化学組成は、
Sb:0.0003〜0.0150%、及び、
Pb:0.0100〜0.5000%からなる群から選択される1種以上を含有する、高周波焼入れ部品。
The induction-hardened component according to any one of claims 11 to 14,
The chemical composition is
Sb: 0.0003 to 0.0150%, and
Pb: induction-hardened part containing one or more selected from the group consisting of 0.0100 to 0.5000%.
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