JP3022285B2 - 熱処理歪みの少ない肌焼用鋼 - Google Patents
熱処理歪みの少ない肌焼用鋼Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、浸炭焼入れ処理も
しくは浸炭・窒化焼入れ処理により肌焼きの行なわれる
機械部品用素材として用いられる肌焼用鋼の改質技術に
関し、特に耐摩耗性および耐疲労特性を高め、自動車な
どの歯車、シャフト、等速ジョイント等の機械部品とし
て優れた性能を有する鋼製部品製造用の肌焼用鋼に関す
るものである。尚本明細書では、代表例として歯車への
適用を主体にして説明するが、本発明に係る肌焼用鋼の
用途はもとより歯車に限定されるものではなく、浸炭焼
入れや浸炭窒化焼入れなどの表面硬化処理が施される鋼
材であって、特に熱処理後の歪量低減が要求される全て
の機械部品として広く活用することができる。
しくは浸炭・窒化焼入れ処理により肌焼きの行なわれる
機械部品用素材として用いられる肌焼用鋼の改質技術に
関し、特に耐摩耗性および耐疲労特性を高め、自動車な
どの歯車、シャフト、等速ジョイント等の機械部品とし
て優れた性能を有する鋼製部品製造用の肌焼用鋼に関す
るものである。尚本明細書では、代表例として歯車への
適用を主体にして説明するが、本発明に係る肌焼用鋼の
用途はもとより歯車に限定されるものではなく、浸炭焼
入れや浸炭窒化焼入れなどの表面硬化処理が施される鋼
材であって、特に熱処理後の歪量低減が要求される全て
の機械部品として広く活用することができる。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車や自動２輪車等を始めとす
る様々の輸送機械などから放出される排ガスによる大気
汚染は大きな社会問題となっており、こうした問題を軽
減すると共に燃費低減を図るための車体軽量化対策の一
環として、歯車やシャフト等の機械部品の小型軽量化が
進められており、それに伴ってそれらの部品に対する耐
摩耗性や高疲労強度化の要求は一段と高まっている。
る様々の輸送機械などから放出される排ガスによる大気
汚染は大きな社会問題となっており、こうした問題を軽
減すると共に燃費低減を図るための車体軽量化対策の一
環として、歯車やシャフト等の機械部品の小型軽量化が
進められており、それに伴ってそれらの部品に対する耐
摩耗性や高疲労強度化の要求は一段と高まっている。
【０００３】ところで、歯車等の耐摩耗性や耐疲労性を
改善するための手段としては、従来より浸炭焼入れや浸
炭窒化焼入れ等の表面硬化処理法が採用されているが、
それら表面硬化処理部品の寸法精度を高めて作動時の円
滑性や静粛性を向上させる意味から、熱処理歪みを極力
少なくすることも重要な課題とされている。
改善するための手段としては、従来より浸炭焼入れや浸
炭窒化焼入れ等の表面硬化処理法が採用されているが、
それら表面硬化処理部品の寸法精度を高めて作動時の円
滑性や静粛性を向上させる意味から、熱処理歪みを極力
少なくすることも重要な課題とされている。
【０００４】熱処理歪みの低減対策としては、例えば浸
炭拡散後に２００℃程度の硝酸塩あるいは亜硝酸塩中で
冷却・保持した後に空冷するマルクエンチ法、鋼材の成
分組成を適正に調整すると共に、最適の浸炭処理条件を
採用することによって熱処理歪みを低減する方法（特開
平２−２９８２５０号公報）、更には鋼中のＣやＭｎ量
によって臨界冷却速度を制御し、熱処理後の低歪化を図
る方法（特開昭６１−２１０１５４号公報）等が提案さ
れている。しかしながらこれらの方法では、最近の需要
者の厳しい要求を満足し得る程度の低歪化は達成できな
い。
炭拡散後に２００℃程度の硝酸塩あるいは亜硝酸塩中で
冷却・保持した後に空冷するマルクエンチ法、鋼材の成
分組成を適正に調整すると共に、最適の浸炭処理条件を
採用することによって熱処理歪みを低減する方法（特開
平２−２９８２５０号公報）、更には鋼中のＣやＭｎ量
によって臨界冷却速度を制御し、熱処理後の低歪化を図
る方法（特開昭６１−２１０１５４号公報）等が提案さ
れている。しかしながらこれらの方法では、最近の需要
者の厳しい要求を満足し得る程度の低歪化は達成できな
い。
【０００５】また特開平５−１４８５３号公報には、他
の歪量低減対策として浸炭冷却・再加熱焼入れ処理を施
し、熱処理歪みの低減と曲げ疲労強度の向上を図る方法
も提案されているが、この方法では、再加熱焼入れに伴
う生産性の低下や熱処理コストの上昇が避けられない。
の歪量低減対策として浸炭冷却・再加熱焼入れ処理を施
し、熱処理歪みの低減と曲げ疲労強度の向上を図る方法
も提案されているが、この方法では、再加熱焼入れに伴
う生産性の低下や熱処理コストの上昇が避けられない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、浸炭
焼入れ処理あるいは浸炭窒化焼入れ処理等の表面硬化処
理による熱処理歪が少なく、寸法精度の高い肌焼き機械
部品を確実に与え得る様な肌焼用鋼を提供しようとする
ものである。
情に着目してなされたものであって、その目的は、浸炭
焼入れ処理あるいは浸炭窒化焼入れ処理等の表面硬化処
理による熱処理歪が少なく、寸法精度の高い肌焼き機械
部品を確実に与え得る様な肌焼用鋼を提供しようとする
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る熱処理歪みの少ない肌焼用鋼と
は、 Ｃ ：０．０３〜０．４０％ Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない） Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない） Ａｌ：０．０１５〜０．０６％ Ｎ ：０．００５〜０．０３％ Ｐ ：０．０３０％以下（０％を含む） 残部：Ｆｅおよび不可避的不純物 よりなる鋼材であって、該鋼材を用いて成形された部品
を表面硬化処理した後に行なわれる焼入れ開始温度をＴ
Aとしたとき、Ｔ1，Ｔ2およびＨeq1が下記式の関係を満
たす様に成分調整されたものであるところに要旨が存在
する。 Ｔ1≦ＴA≦Ｔ2……（Ａ1） Ｔ1＝788-117×[C]+29×[Si]-14×[Mn] Ｔ2＝900-387×[C]+63×[Si]-18×[Mn] Ｈeq1＝[C]+0.12×[Si]+0.13×[Mn]≧0.33 （式中、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］
を表わす）
のできた本発明に係る熱処理歪みの少ない肌焼用鋼と
は、 Ｃ ：０．０３〜０．４０％ Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない） Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない） Ａｌ：０．０１５〜０．０６％ Ｎ ：０．００５〜０．０３％ Ｐ ：０．０３０％以下（０％を含む） 残部：Ｆｅおよび不可避的不純物 よりなる鋼材であって、該鋼材を用いて成形された部品
を表面硬化処理した後に行なわれる焼入れ開始温度をＴ
Aとしたとき、Ｔ1，Ｔ2およびＨeq1が下記式の関係を満
たす様に成分調整されたものであるところに要旨が存在
する。 Ｔ1≦ＴA≦Ｔ2……（Ａ1） Ｔ1＝788-117×[C]+29×[Si]-14×[Mn] Ｔ2＝900-387×[C]+63×[Si]-18×[Mn] Ｈeq1＝[C]+0.12×[Si]+0.13×[Mn]≧0.33 （式中、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］
を表わす）
【０００８】本発明においては、上記以外の成分とし
て、Ｍｏ：１．５％以下（０％を含まない）、Ｖ：１．
５％以下（０％を含まない）およびＮｂ：１．５％以下
（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくと
も一種の元素を含む鋼材であってもよく、この場合は、
該鋼材を用いて成形された部品を表面硬化処理した後に
行なわれる焼入れ開始温度をＴBとしたとき、Ｔ3，Ｔ4
およびＨeq2が下記式の関係を満たす様に成分調整した
もの、 Ｔ3≦ＴB≦Ｔ4……（Ａ2） Ｔ3＝788-117×[C]+29×[Si]-14×[Mn] +26×[Mo]-15×[V]+183×[Nb] Ｔ4＝900-387×[C]+63×[Si]-18×[Mn] +35×[Mo]+60×[V]+31×[Nb] Ｈeq2＝[C]+0.12×[Si]+0.13×[Mn]+0.06×[Mo]+0.01×[V] ≧0.33 （式中、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］
を表わす）更には、上記以外の更に他の元素として、Ｃ
ｕ：１．０％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：２．５％
以下（０％を含まない）およびＣｒ：２．０％以下（０
％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一
種の元素を含む鋼材からなり、該鋼材を用いて成形され
た部品を表面硬化処理した後に行なわれる焼入れ開始温
度をＴCとしたとき、Ｔ5，Ｔ6およびＨeq3が下記式の関
係を満たす様に成分調整したものがその対象となる。 Ｔ5≦ＴC≦Ｔ6……（Ａ3） Ｔ5＝788-117×[C]+29×[Si]-14×[Mn]-21×[Cu]-24×[Ni] +18×[Cr]+26×[Mo]-15×[V]+183×[Nb] Ｔ6＝900-387×[C]+63×[Si]-18×[Mn]-17×[Cu]-26×[Ni] +[Cr]+35×[Mo]+60×[V]+31×[Nb] Ｈeq3＝[C]+0.12×[Si]+0.13×[Mn]+0.06×[Cu]+0.09×[Ni] +0.01×[Cr]+0.06×[Mo]+0.01×[V]≧0.33 （式中、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］
を表わす）
て、Ｍｏ：１．５％以下（０％を含まない）、Ｖ：１．
５％以下（０％を含まない）およびＮｂ：１．５％以下
（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくと
も一種の元素を含む鋼材であってもよく、この場合は、
該鋼材を用いて成形された部品を表面硬化処理した後に
行なわれる焼入れ開始温度をＴBとしたとき、Ｔ3，Ｔ4
およびＨeq2が下記式の関係を満たす様に成分調整した
もの、 Ｔ3≦ＴB≦Ｔ4……（Ａ2） Ｔ3＝788-117×[C]+29×[Si]-14×[Mn] +26×[Mo]-15×[V]+183×[Nb] Ｔ4＝900-387×[C]+63×[Si]-18×[Mn] +35×[Mo]+60×[V]+31×[Nb] Ｈeq2＝[C]+0.12×[Si]+0.13×[Mn]+0.06×[Mo]+0.01×[V] ≧0.33 （式中、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］
を表わす）更には、上記以外の更に他の元素として、Ｃ
ｕ：１．０％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：２．５％
以下（０％を含まない）およびＣｒ：２．０％以下（０
％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一
種の元素を含む鋼材からなり、該鋼材を用いて成形され
た部品を表面硬化処理した後に行なわれる焼入れ開始温
度をＴCとしたとき、Ｔ5，Ｔ6およびＨeq3が下記式の関
係を満たす様に成分調整したものがその対象となる。 Ｔ5≦ＴC≦Ｔ6……（Ａ3） Ｔ5＝788-117×[C]+29×[Si]-14×[Mn]-21×[Cu]-24×[Ni] +18×[Cr]+26×[Mo]-15×[V]+183×[Nb] Ｔ6＝900-387×[C]+63×[Si]-18×[Mn]-17×[Cu]-26×[Ni] +[Cr]+35×[Mo]+60×[V]+31×[Nb] Ｈeq3＝[C]+0.12×[Si]+0.13×[Mn]+0.06×[Cu]+0.09×[Ni] +0.01×[Cr]+0.06×[Mo]+0.01×[V]≧0.33 （式中、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］
を表わす）
【０００９】更に本発明の上記肌焼用鋼は、結晶粒を微
細化して靭性向上効果を発揮するＴｉを０．１０％以下
（０％を含まない）含有し、更には疲労強度向上元素と
してＳｂを０．０２％以下（０％を含まない）含有する
ものであっても構わない。
細化して靭性向上効果を発揮するＴｉを０．１０％以下
（０％を含まない）含有し、更には疲労強度向上元素と
してＳｂを０．０２％以下（０％を含まない）含有する
ものであっても構わない。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明では、肌焼用鋼について表
面硬化処理による熱処理歪みの低減を期して種々研究を
進めた結果、該熱処理歪みの低減には、表面硬化処理後
の芯部、即ち非浸炭層の組織調整が極めて重要であり、
具体的には、表面硬化処理後の芯部組織が初析フェライ
ト面積率で２０〜８０％の範囲となる様に、肌焼用鋼の
成分組成を調整してやればよいことを知った。そして、
こうした芯部組織の初析フィライト面積率は、肌焼用鋼
中に含まれ表面硬化処理後の芯部組織の変態に影響を及
ぼす元素の含有量と、表面硬化処理後の焼入れ開始温度
によって決まり、肌焼部品を製造する際に採用される表
面硬化処理後の焼入れ開始温度を考慮して、前記変態に
影響を及ぼす元素の含有量を適正に調整してやれば、肌
焼部品としての芯部組織を前述の好ましい初析フェライ
ト面積率範囲に納めることができ、ひいては熱処理歪み
が少なく寸法精度の高い肌焼部品が得られることをつき
とめた。しかも該芯部組織をフェライト＋マルテンサイ
ト、フェライト＋マルテンサイト＋ベイナイト、フェラ
イト＋マルテンサイト＋パーライト、フェライト＋マル
テンサイト＋ベイナイト＋パーライトなどの２相以上の
複合組織にしてやれば、それにより結晶粒の粗大化が防
止され、熱処理歪みを一層少なくできることを知った。
面硬化処理による熱処理歪みの低減を期して種々研究を
進めた結果、該熱処理歪みの低減には、表面硬化処理後
の芯部、即ち非浸炭層の組織調整が極めて重要であり、
具体的には、表面硬化処理後の芯部組織が初析フェライ
ト面積率で２０〜８０％の範囲となる様に、肌焼用鋼の
成分組成を調整してやればよいことを知った。そして、
こうした芯部組織の初析フィライト面積率は、肌焼用鋼
中に含まれ表面硬化処理後の芯部組織の変態に影響を及
ぼす元素の含有量と、表面硬化処理後の焼入れ開始温度
によって決まり、肌焼部品を製造する際に採用される表
面硬化処理後の焼入れ開始温度を考慮して、前記変態に
影響を及ぼす元素の含有量を適正に調整してやれば、肌
焼部品としての芯部組織を前述の好ましい初析フェライ
ト面積率範囲に納めることができ、ひいては熱処理歪み
が少なく寸法精度の高い肌焼部品が得られることをつき
とめた。しかも該芯部組織をフェライト＋マルテンサイ
ト、フェライト＋マルテンサイト＋ベイナイト、フェラ
イト＋マルテンサイト＋パーライト、フェライト＋マル
テンサイト＋ベイナイト＋パーライトなどの２相以上の
複合組織にしてやれば、それにより結晶粒の粗大化が防
止され、熱処理歪みを一層少なくできることを知った。
【００１１】そして肌焼鋼部品としての芯部組織の初析
フェライト面積率は、表面硬化処理後の焼入れ開始温度
を踏まえた肌焼用鋼の成分組成（特に表面硬化処理後の
芯部組織の変態に影響を及ぼす元素の含有量）と一定の
相関関係を有しており、該初析フェライト面積率を２０
〜８０％の範囲に納めるには、前記式（Ａ1 ）、（Ａ
2 ）または（Ａ3 ）の関係を満たす様に、上記焼入れ開
始温度に応じて成分組成を適正に調整しておけばよいの
である。
フェライト面積率は、表面硬化処理後の焼入れ開始温度
を踏まえた肌焼用鋼の成分組成（特に表面硬化処理後の
芯部組織の変態に影響を及ぼす元素の含有量）と一定の
相関関係を有しており、該初析フェライト面積率を２０
〜８０％の範囲に納めるには、前記式（Ａ1 ）、（Ａ
2 ）または（Ａ3 ）の関係を満たす様に、上記焼入れ開
始温度に応じて成分組成を適正に調整しておけばよいの
である。
【００１２】即ち、前記式（Ａ1 ）〜（Ａ3 ）で規定さ
れるＴ1 ，Ｔ3 ，Ｔ5 の値は、浸炭もしくは浸炭窒化焼
入れ処理することによって得られる表面硬化処理部品の
芯部組織として初析フェライト面積率を８０％以下にす
るための要件となるものであり、一方Ｔ2 ，Ｔ4 ，Ｔ6
の値は、同じく浸炭もしくは浸炭窒化焼入れ処理するこ
とによって得られる表面硬化処理部品の芯部組織として
初析フェライト面積率を２０％以上にするための要件と
なるものであり、表面硬化処理後の焼入れ開始温度を踏
まえて肌焼用鋼中に含まれる合金元素、殊に芯部組織の
変態に影響を及ぼす元素の種類や含有量が前記式（Ａ
1 ）〜（Ａ3 ）の関係を満足する様にそれらの成分組成
を調整しておけば、肌焼鋼部品としての芯部組織を好ま
しい初析フェライト面積率（２０〜８０％）の範囲に納
めることができ、それにより熱処理歪みを可及的に低減
することが可能となる。
れるＴ1 ，Ｔ3 ，Ｔ5 の値は、浸炭もしくは浸炭窒化焼
入れ処理することによって得られる表面硬化処理部品の
芯部組織として初析フェライト面積率を８０％以下にす
るための要件となるものであり、一方Ｔ2 ，Ｔ4 ，Ｔ6
の値は、同じく浸炭もしくは浸炭窒化焼入れ処理するこ
とによって得られる表面硬化処理部品の芯部組織として
初析フェライト面積率を２０％以上にするための要件と
なるものであり、表面硬化処理後の焼入れ開始温度を踏
まえて肌焼用鋼中に含まれる合金元素、殊に芯部組織の
変態に影響を及ぼす元素の種類や含有量が前記式（Ａ
1 ）〜（Ａ3 ）の関係を満足する様にそれらの成分組成
を調整しておけば、肌焼鋼部品としての芯部組織を好ま
しい初析フェライト面積率（２０〜８０％）の範囲に納
めることができ、それにより熱処理歪みを可及的に低減
することが可能となる。
【００１３】このとき、芯部組織の初析フェライト面積
率が２０％未満になると、後記実施例でも明らかにする
如く熱処理歪み低減効果が不十分となって、本発明で意
図する様な寸法精度の肌焼部品を得ることができず、一
方、芯部の初析フェライト面積率が多くなるほど熱処理
歪は更に少なくなるが、反面芯部硬さが低下して曲げ疲
労強度が低下し、陥没やスポーリングなどが発生し易く
なるので、初析フェライト面積率は８０％以下に抑える
必要があり、従って、十分な芯部硬さを確保しつつ熱処
理歪を抑えるための必要上、前記式（Ａ1 ）〜（Ａ3 ）
の関係を満たすことが必須の要件となる。
率が２０％未満になると、後記実施例でも明らかにする
如く熱処理歪み低減効果が不十分となって、本発明で意
図する様な寸法精度の肌焼部品を得ることができず、一
方、芯部の初析フェライト面積率が多くなるほど熱処理
歪は更に少なくなるが、反面芯部硬さが低下して曲げ疲
労強度が低下し、陥没やスポーリングなどが発生し易く
なるので、初析フェライト面積率は８０％以下に抑える
必要があり、従って、十分な芯部硬さを確保しつつ熱処
理歪を抑えるための必要上、前記式（Ａ1 ）〜（Ａ3 ）
の関係を満たすことが必須の要件となる。
【００１４】またこの様な初析フェライト面積率の範囲
では、芯部組織はフェライトとマルテンサイトなどとの
２相組織となって結晶粒の粗大化も抑えられ、これも熱
処理歪みの低減に好結果を及ぼす。
では、芯部組織はフェライトとマルテンサイトなどとの
２相組織となって結晶粒の粗大化も抑えられ、これも熱
処理歪みの低減に好結果を及ぼす。
【００１５】尚上記では、初析フィエラト面積率の上限
を８０％に止め芯部硬さを確保するための要件としてＴ
1 ，Ｔ3 ，Ｔ5 の値を設定したが、芯部硬さ不足による
前記陥没やスポーリング等の欠陥を回避するには、肌焼
部品としてＨｖ２００以上の芯部硬さを確保することが
必要となる。そこで、こうした芯部硬さを確保するに
は、前記初析フェライト面積率の上限設定に加えて、芯
部硬度への影響因子についても正確に把握しておく必要
がある。こうした観点から、芯部硬さに影響を及ぼす合
金元素の種類と含有量についても研究を重ねたところ、
前述の如くＨeq1，Ｈeq2 またはＨeq3 の値が０．３３
以上となる様に肌焼用鋼の成分組成を調整しておけば、
初析フェライト面積率が８０％の芯部組織を有するもの
であっても、Ｈｖ２００以上の芯部硬さを確保し得るこ
とが確認された。
を８０％に止め芯部硬さを確保するための要件としてＴ
1 ，Ｔ3 ，Ｔ5 の値を設定したが、芯部硬さ不足による
前記陥没やスポーリング等の欠陥を回避するには、肌焼
部品としてＨｖ２００以上の芯部硬さを確保することが
必要となる。そこで、こうした芯部硬さを確保するに
は、前記初析フェライト面積率の上限設定に加えて、芯
部硬度への影響因子についても正確に把握しておく必要
がある。こうした観点から、芯部硬さに影響を及ぼす合
金元素の種類と含有量についても研究を重ねたところ、
前述の如くＨeq1，Ｈeq2 またはＨeq3 の値が０．３３
以上となる様に肌焼用鋼の成分組成を調整しておけば、
初析フェライト面積率が８０％の芯部組織を有するもの
であっても、Ｈｖ２００以上の芯部硬さを確保し得るこ
とが確認された。
【００１６】かくして本発明によれば、浸炭もしくは浸
炭窒化などの表面硬化処理後の焼入れ開始温度を踏まえ
て、肌焼部品の芯部組織が初析フェライト面積率で２０
〜８０％の範囲となる様に、その原料素材となる肌焼用
鋼の成分組成を前記式（Ａ1）〜（Ａ3 ）の関係を満足
せしめ、かつ前記Ｈeq1 ，Ｈeq2 またはＨeq3 の値を
０．３３以上として、肌焼部品としての芯部硬さでＨｖ
２００以上を確保することにより、熱処理歪みが少なく
て高い寸法精度を有し且つ疲労特性の優れた肌焼部品を
与える肌焼用鋼を得ることが可能となる。
炭窒化などの表面硬化処理後の焼入れ開始温度を踏まえ
て、肌焼部品の芯部組織が初析フェライト面積率で２０
〜８０％の範囲となる様に、その原料素材となる肌焼用
鋼の成分組成を前記式（Ａ1）〜（Ａ3 ）の関係を満足
せしめ、かつ前記Ｈeq1 ，Ｈeq2 またはＨeq3 の値を
０．３３以上として、肌焼部品としての芯部硬さでＨｖ
２００以上を確保することにより、熱処理歪みが少なく
て高い寸法精度を有し且つ疲労特性の優れた肌焼部品を
与える肌焼用鋼を得ることが可能となる。
【００１７】次に、本発明に係る肌焼用鋼を構成する各
元素の種類や含有率を定めた理由を説明する。Ｃ：０．０３〜０．４０％ Ｃは、機械部品としての芯部強度を確保するうえで欠く
ことのできない元素であり、０．０３％未満では十分な
強度が得られなくなる。しかし、過剰に含有させると靭
性が劣化するほか、被削性や冷間鍛造性が低下して加工
性を損なうので０．４０％を上限とする。Ｃのより好ま
しい含有量は０．１０〜０．３０％の範囲である。
元素の種類や含有率を定めた理由を説明する。Ｃ：０．０３〜０．４０％ Ｃは、機械部品としての芯部強度を確保するうえで欠く
ことのできない元素であり、０．０３％未満では十分な
強度が得られなくなる。しかし、過剰に含有させると靭
性が劣化するほか、被削性や冷間鍛造性が低下して加工
性を損なうので０．４０％を上限とする。Ｃのより好ま
しい含有量は０．１０〜０．３０％の範囲である。
【００１８】Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない） Ｓｉは、溶製時に脱酸性元素として有効に作用する他、
変態点を上げて芯部強度を高める作用を有しており、通
常の焼入れ温度（８００〜１０５０℃）でも芯部組織を
２相化して熱処理歪を抑える作用を発揮する。しかしな
がら過剰量含有させると粒界酸化を助長し、曲げ疲労強
度を劣化させるばかりでなく冷間鍛造性や被削性にも悪
影響を及ぼすので、２．０％以下に抑えなければならな
い。また、表面硬化手段としてガス浸炭やガス浸炭窒化
法を採用する場合は、Ｓｉ量が１．０％を超えると浸炭
または浸炭窒化が阻害されるので、この場合は１．０％
以下に抑えるべきである。尚、表面硬化手段としてプラ
ズマ浸炭やプラズマ浸炭窒化法を採用する場合は、Ｓｉ
含有量が２．０％までは浸炭または浸炭窒化が阻害され
ることはない。Ｓｉのより好ましい含有量は０．１５〜
１．０％の範囲である。
変態点を上げて芯部強度を高める作用を有しており、通
常の焼入れ温度（８００〜１０５０℃）でも芯部組織を
２相化して熱処理歪を抑える作用を発揮する。しかしな
がら過剰量含有させると粒界酸化を助長し、曲げ疲労強
度を劣化させるばかりでなく冷間鍛造性や被削性にも悪
影響を及ぼすので、２．０％以下に抑えなければならな
い。また、表面硬化手段としてガス浸炭やガス浸炭窒化
法を採用する場合は、Ｓｉ量が１．０％を超えると浸炭
または浸炭窒化が阻害されるので、この場合は１．０％
以下に抑えるべきである。尚、表面硬化手段としてプラ
ズマ浸炭やプラズマ浸炭窒化法を採用する場合は、Ｓｉ
含有量が２．０％までは浸炭または浸炭窒化が阻害され
ることはない。Ｓｉのより好ましい含有量は０．１５〜
１．０％の範囲である。
【００１９】Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない） Ｍｎは、脱酸剤として又強度および焼入れ性向上元素と
して有効に作用するが、過度に含有させると、冷間加工
性を悪化させる他、結晶粒界への偏析量増大によって曲
げ疲労特性に悪影響を及ぼす様になるので、２．０％以
下に抑えなければならない。こうした利害得失を考慮し
てＭｎのより好ましい含有量は０．３〜１．５％の範囲
である。
して有効に作用するが、過度に含有させると、冷間加工
性を悪化させる他、結晶粒界への偏析量増大によって曲
げ疲労特性に悪影響を及ぼす様になるので、２．０％以
下に抑えなければならない。こうした利害得失を考慮し
てＭｎのより好ましい含有量は０．３〜１．５％の範囲
である。
【００２０】Ａｌ：０．０１５〜０．０６％ Ａｌは鋼材の脱酸材として鋼中に含まれてくる元素であ
り、鋼中のＮと結合してＡｌＮを生成し、結晶粒の粗大
化を防止する作用を有している。こうした効果を有効に
発揮させるには０．０１５％以上含有させなければなら
ないが、その効果は０．０６％程度で飽和し、それを超
えると酸素と結合して非金属系介在物となり、衝撃特性
等に悪影響を及ぼす様になるので、０．０６％を上限と
定めた。
り、鋼中のＮと結合してＡｌＮを生成し、結晶粒の粗大
化を防止する作用を有している。こうした効果を有効に
発揮させるには０．０１５％以上含有させなければなら
ないが、その効果は０．０６％程度で飽和し、それを超
えると酸素と結合して非金属系介在物となり、衝撃特性
等に悪影響を及ぼす様になるので、０．０６％を上限と
定めた。
【００２１】Ｎ：０．００５〜０．０３％ Ｎは鋼中でＡｌ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ等と結合して窒化物を
生成し、結晶粒の粗大化を抑制する作用を有しており、
その効果は０．００５％以上含有させることによって有
効に発揮される。しかし、それらの効果は約０．０３％
で飽和し、それ以上に含有させると窒化物が介在物とな
って物性に悪影響を及ぼす様になるので、それ以上の添
加は避けなければならない。
生成し、結晶粒の粗大化を抑制する作用を有しており、
その効果は０．００５％以上含有させることによって有
効に発揮される。しかし、それらの効果は約０．０３％
で飽和し、それ以上に含有させると窒化物が介在物とな
って物性に悪影響を及ぼす様になるので、それ以上の添
加は避けなければならない。
【００２２】Ｐ：０．０３０％以下（０％を含む） Ｐは結晶粒界に偏析して靭性を低下させる有害元素であ
り、こうした障害を回避するには０．０３０％以下、よ
り好ましくは０．０２０％以下に抑えなければならな
い。
り、こうした障害を回避するには０．０３０％以下、よ
り好ましくは０．０２０％以下に抑えなければならな
い。
【００２３】本発明で使用する鋼材の残部成分はＦｅお
よび不可避的不純物であるが、更に他の元素として以下
に示す様な元素を含有させることによってその特性を一
層高めることができる。
よび不可避的不純物であるが、更に他の元素として以下
に示す様な元素を含有させることによってその特性を一
層高めることができる。
【００２４】Ｍｏ：１．５％以下、Ｖ：１．５％以下お
よびＮｂ：１．５％以下よりなる群から選択される少な
くとも一種（それぞれ０％を含まない） これらの元素は、いずれも変態点を高める作用を有して
おり、これらの１種以上を適量含有させることによっ
て、通常の焼入れ温度（８００〜１０５０℃）でも芯部
組織の２相化を可能にする。しかもＭｏは粒界強度の向
上および不完全焼入れ組織の低減および焼入性の向上に
も有効に作用する。またＶとＮｂは、ＣやＮと結合して
炭窒化物を生成して結晶粒を微細化し靭性の向上にも寄
与する。しかしながら、上記Ｍｏの添加効果は１．５％
で飽和するのでそれ以上の含有は経済的に無駄であり、
Ｖは過剰量含有させると被削性に悪影響を及ぼすので
１．５％以下に抑えるべきであり、またＮｂの過剰含有
は加工性の劣化を招くので１．５％以下に抑える必要が
ある。上記各元素の添加効果と障害を加味してより好ま
しい含有量は、夫々０．００５〜１．０％の範囲であ
る。
よびＮｂ：１．５％以下よりなる群から選択される少な
くとも一種（それぞれ０％を含まない） これらの元素は、いずれも変態点を高める作用を有して
おり、これらの１種以上を適量含有させることによっ
て、通常の焼入れ温度（８００〜１０５０℃）でも芯部
組織の２相化を可能にする。しかもＭｏは粒界強度の向
上および不完全焼入れ組織の低減および焼入性の向上に
も有効に作用する。またＶとＮｂは、ＣやＮと結合して
炭窒化物を生成して結晶粒を微細化し靭性の向上にも寄
与する。しかしながら、上記Ｍｏの添加効果は１．５％
で飽和するのでそれ以上の含有は経済的に無駄であり、
Ｖは過剰量含有させると被削性に悪影響を及ぼすので
１．５％以下に抑えるべきであり、またＮｂの過剰含有
は加工性の劣化を招くので１．５％以下に抑える必要が
ある。上記各元素の添加効果と障害を加味してより好ま
しい含有量は、夫々０．００５〜１．０％の範囲であ
る。
【００２５】Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｉ：２．５％以下
およびＣｒ：２．０％以下よりなる群から選択される少
なくとも一種（それぞれ０％を含まない） これらも芯部組織の２相化に寄与する元素であり、更に
Ｃｕは耐食性の向上効果も有している。しかしながらこ
うしたＣｕの加効果は１．０％で飽和し、それ以上含有
させると熱間加工性を劣化させるので注意しなければな
らない。特にＣｕを単独添加すると熱間加工性への悪影
響が顕著に現われるので、Ｃｕを添加するときは、後述
するＮｉの同量程度と併用することが望ましい。またＮ
ｉは、焼入れ硬化後の組織を微細化して靭性を高めると
共に加工性の向上にも寄与し、且つ安定した芯部硬さを
与えるのに有効に作用するが、それらの効果は２．５％
で飽和するので、それ以上の含有は経済的に無駄であ
る。Ｃｒは、更に焼入性を高めて芯部硬さを高める作用
を有しているが、含有量が多くなり過ぎると粒界への炭
化物の析出によって粒界強度を低下させ靭性に悪影響を
及ぼす様になるので２．０％以下に抑えなければならな
い。これら元素のより好ましい含有量は、Ｃｕは０．３
０〜１．０％、Ｎｉは０．２０〜２．０％ Ｃｒは０．
２０〜１．５％の範囲である。
およびＣｒ：２．０％以下よりなる群から選択される少
なくとも一種（それぞれ０％を含まない） これらも芯部組織の２相化に寄与する元素であり、更に
Ｃｕは耐食性の向上効果も有している。しかしながらこ
うしたＣｕの加効果は１．０％で飽和し、それ以上含有
させると熱間加工性を劣化させるので注意しなければな
らない。特にＣｕを単独添加すると熱間加工性への悪影
響が顕著に現われるので、Ｃｕを添加するときは、後述
するＮｉの同量程度と併用することが望ましい。またＮ
ｉは、焼入れ硬化後の組織を微細化して靭性を高めると
共に加工性の向上にも寄与し、且つ安定した芯部硬さを
与えるのに有効に作用するが、それらの効果は２．５％
で飽和するので、それ以上の含有は経済的に無駄であ
る。Ｃｒは、更に焼入性を高めて芯部硬さを高める作用
を有しているが、含有量が多くなり過ぎると粒界への炭
化物の析出によって粒界強度を低下させ靭性に悪影響を
及ぼす様になるので２．０％以下に抑えなければならな
い。これら元素のより好ましい含有量は、Ｃｕは０．３
０〜１．０％、Ｎｉは０．２０〜２．０％ Ｃｒは０．
２０〜１．５％の範囲である。
【００２６】
【００２７】Ｔｉ：０．１０％以下（０％を含まない） ＴｉはＮと結合して窒化物を生成して結晶粒を微細化し
靭性の向上に寄与する。こうした効果は０．００５％以
上の添加で有効に発揮されるが、多過ぎるとピッチング
寿命や切削性に悪影響が現われてくるので０．１％以下
に抑えなければならない。Ｔｉのより好ましい含有量は
０．００５〜０．０５％の範囲である。
靭性の向上に寄与する。こうした効果は０．００５％以
上の添加で有効に発揮されるが、多過ぎるとピッチング
寿命や切削性に悪影響が現われてくるので０．１％以下
に抑えなければならない。Ｔｉのより好ましい含有量は
０．００５〜０．０５％の範囲である。
【００２８】Ｓｂ：０．０２％以下（０％を含まない） Ｓｂは粒界酸化を抑制し曲げ疲労強度を高めるのに有効
な元素であり、その効果は０．００１％程度以上含有さ
せることによって有効に発揮される。しかしその効果は
０．０２％で飽和するので、それ以上の添加は経済的に
無駄である。
な元素であり、その効果は０．００１％程度以上含有さ
せることによって有効に発揮される。しかしその効果は
０．０２％で飽和するので、それ以上の添加は経済的に
無駄である。
【００２９】本発明の肌焼用鋼は、上記成分組成を満足
する鋼材からなり、これを用いて歯車等に成形された部
品に表面硬化処理（浸炭または浸炭窒化焼入れ処理）を
施すことによって、表面硬度が高く耐摩耗性に優れた機
械部品を与えるが、更に歯車などとしての疲労特性を高
めるため、前述の如く表面硬化処理後の芯部組織がフェ
ライト面積率２０〜８０％で芯部硬さＨｖ２００以上を
確保する必要があり、そのための要件として、前述の如
く表面硬化処理後の焼入れ開始温度（ＴA ，Ｔ B ，Ｔ
C ）を加味して、肌焼用鋼としての成分組成を前記式
（Ａ1 ）〜（Ａ3 ）の関係を満足せしめ、かつ前記Ｈeq
1 ，Ｈeq2 またはＨeq3 の値を０．３３以上に調整する
ものである。
する鋼材からなり、これを用いて歯車等に成形された部
品に表面硬化処理（浸炭または浸炭窒化焼入れ処理）を
施すことによって、表面硬度が高く耐摩耗性に優れた機
械部品を与えるが、更に歯車などとしての疲労特性を高
めるため、前述の如く表面硬化処理後の芯部組織がフェ
ライト面積率２０〜８０％で芯部硬さＨｖ２００以上を
確保する必要があり、そのための要件として、前述の如
く表面硬化処理後の焼入れ開始温度（ＴA ，Ｔ B ，Ｔ
C ）を加味して、肌焼用鋼としての成分組成を前記式
（Ａ1 ）〜（Ａ3 ）の関係を満足せしめ、かつ前記Ｈeq
1 ，Ｈeq2 またはＨeq3 の値を０．３３以上に調整する
ものである。
【００３０】即ち前記式（Ａ1 ）〜（Ａ3 ）は、表面硬
化処理後に行なわれる焼入れ時の初析フェライト面積率
に与える影響度を、肌焼用鋼中の各含有元素毎に係数化
し、焼入れ後の芯部組織でフェライト面積率２０〜８０
％を確保して熱処理歪みを可及的に少なくするための要
件として定めたものであり、また前記Ｈeq1 ，Ｈeq2ま
たはＨeq3 の値を０．３３以上に定めたのは、前記肌焼
用鋼の含有元素のうち焼入れ性に及ぼす影響度を係数化
し、表面硬化焼入れ後の芯部硬さでＨｖ２００以上を確
保するための要件として規定したものである。従って、
肌焼用鋼として前記した個々の元素の含有量と共に上記
関係式を満たす様に成分調整された肌焼用鋼を使用すれ
ば、該肌焼用鋼を所定の形状に成形した後の浸炭もしく
は浸炭窒化焼入れ処理工程で生じる熱処理歪みを可及的
に抑えつつ、優れた表面硬度と芯部硬さを有し曲げ疲労
特性等の卓越した、しかも高い寸法精度の機械部品を得
ることが可能となる。
化処理後に行なわれる焼入れ時の初析フェライト面積率
に与える影響度を、肌焼用鋼中の各含有元素毎に係数化
し、焼入れ後の芯部組織でフェライト面積率２０〜８０
％を確保して熱処理歪みを可及的に少なくするための要
件として定めたものであり、また前記Ｈeq1 ，Ｈeq2ま
たはＨeq3 の値を０．３３以上に定めたのは、前記肌焼
用鋼の含有元素のうち焼入れ性に及ぼす影響度を係数化
し、表面硬化焼入れ後の芯部硬さでＨｖ２００以上を確
保するための要件として規定したものである。従って、
肌焼用鋼として前記した個々の元素の含有量と共に上記
関係式を満たす様に成分調整された肌焼用鋼を使用すれ
ば、該肌焼用鋼を所定の形状に成形した後の浸炭もしく
は浸炭窒化焼入れ処理工程で生じる熱処理歪みを可及的
に抑えつつ、優れた表面硬度と芯部硬さを有し曲げ疲労
特性等の卓越した、しかも高い寸法精度の機械部品を得
ることが可能となる。
【００３１】尚、表面硬化処理法には一切制限がなく、
従来から知られた例えばガス浸炭（または浸炭窒化）
法、固体浸炭（または浸炭窒化）法、塩浴浸炭（または
浸炭窒化）法、プラズマ浸炭（または浸炭窒化）法、真
空浸炭（または浸炭・窒化）法などを全て採用すること
が可能である。
従来から知られた例えばガス浸炭（または浸炭窒化）
法、固体浸炭（または浸炭窒化）法、塩浴浸炭（または
浸炭窒化）法、プラズマ浸炭（または浸炭窒化）法、真
空浸炭（または浸炭・窒化）法などを全て採用すること
が可能である。
【００３２】また本発明の肌焼用鋼を用いた表面硬化処
理法にも格別の制限はなく、浸炭もしくは浸炭窒化処理
の後、所定の焼入れ開始温度に温度調節してから前述の
焼入れを行なう方法、および浸炭もしくは浸炭窒化処理
の後一旦降温し、その後再加熱して所定の焼入れ開始温
度域まで昇温してから前述の焼入れを行なう方法などを
採用できるが、冷却・再加熱による生産性の低下や熱ロ
スを防止する上で特に好ましいのは前者の方法である。
理法にも格別の制限はなく、浸炭もしくは浸炭窒化処理
の後、所定の焼入れ開始温度に温度調節してから前述の
焼入れを行なう方法、および浸炭もしくは浸炭窒化処理
の後一旦降温し、その後再加熱して所定の焼入れ開始温
度域まで昇温してから前述の焼入れを行なう方法などを
採用できるが、冷却・再加熱による生産性の低下や熱ロ
スを防止する上で特に好ましいのは前者の方法である。
【００３３】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明の構成および作用
効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記
実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣
旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも勿論
可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含
まれる。
効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記
実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣
旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも勿論
可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含
まれる。
【００３４】実施例１ 表１，２に示す１〜３５の化学組成を有する鋼材を真空
溶解炉で溶製し鋳造した後直径８０ｍｍに熱間鍛造し、
長さ２００ｍｍに切断してから熱間鍛造により高さ２８
ｍｍに据え込み加工し焼きならし処理（８５０℃×１時
間→空冷）を行なった後、機械加工によって図１に示す
円筒型試験片（ｎ＝１０個）を作製した。各試験片を使
用し、表３，４および図２に示す条件でガス浸炭焼入れ
・焼戻し処理を行ない、夫々について、芯部硬さおよび
熱処理歪みを測定した。
溶解炉で溶製し鋳造した後直径８０ｍｍに熱間鍛造し、
長さ２００ｍｍに切断してから熱間鍛造により高さ２８
ｍｍに据え込み加工し焼きならし処理（８５０℃×１時
間→空冷）を行なった後、機械加工によって図１に示す
円筒型試験片（ｎ＝１０個）を作製した。各試験片を使
用し、表３，４および図２に示す条件でガス浸炭焼入れ
・焼戻し処理を行ない、夫々について、芯部硬さおよび
熱処理歪みを測定した。
【００３５】熱処理歪みは、図１に示した様に試験片の
円周方向端面の平坦度（端面振れ）を１０個の試験片に
ついて測定して求めた。夫々の焼入れ開始温度、各試験
片の成分組成から求められるＴ1 〜Ｔ6 （Ｔ1,3,5 およ
びＴ2,4,6 と表わす）およびＨeq1 〜Ｈeq3 （Ｈeq1,
2,3 と表わす）の計算値、並びに端面振れ、芯部硬さ及
び芯部のフェライト面積率を表３，４に併記した。尚フ
ェライト面積率は、倍率４００倍の光学顕微鏡を用いて
芯部の断面をランダムに５視野を撮影し、画像解析によ
り５視野の平均値として求めた。
円周方向端面の平坦度（端面振れ）を１０個の試験片に
ついて測定して求めた。夫々の焼入れ開始温度、各試験
片の成分組成から求められるＴ1 〜Ｔ6 （Ｔ1,3,5 およ
びＴ2,4,6 と表わす）およびＨeq1 〜Ｈeq3 （Ｈeq1,
2,3 と表わす）の計算値、並びに端面振れ、芯部硬さ及
び芯部のフェライト面積率を表３，４に併記した。尚フ
ェライト面積率は、倍率４００倍の光学顕微鏡を用いて
芯部の断面をランダムに５視野を撮影し、画像解析によ
り５視野の平均値として求めた。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】
【表４】
【００４０】表１〜４におけるＮｏ．１〜２４は、本発
明の規定要件を全て満足する実施例であり、いずれも端
面振れが少なく且つ芯部硬さは全てＨｖ２００以上であ
り、熱処理歪みが少なく芯部硬さの高い肌焼製品を与え
ている。
明の規定要件を全て満足する実施例であり、いずれも端
面振れが少なく且つ芯部硬さは全てＨｖ２００以上であ
り、熱処理歪みが少なく芯部硬さの高い肌焼製品を与え
ている。
【００４１】これらに対し、 Ｎｏ．２５，２９は、成分組成は規定要件を満たしてい
るが、焼入れ開始温度ＴA,B,Cに対してＴ2,4,6が低過ぎ
るため端面振れが大きく、またがＨeq1,2,3が０．３３
未満であるため芯部硬さが低く、 Ｎｏ．２６，２７は、同じく成分組成は規定要件を満た
しているが、焼入れ開始温度に対してＴ2,4,6が低過ぎ
るため端面触れが大きく、 Ｎｏ．２８は、Ｈeq1,2,3が０．３３未満であるため芯
部硬さが低く、 Ｎｏ．３０は、Ｓｉ量が規定範囲を超えると共に、Ｈeq
1,2,3が０．３３未満であるため芯部硬さが低く、 Ｎｏ．３１は、Ｃ量が規定範囲を超えると共に、焼入れ
開始温度に対してＴ2,4,6が低過ぎるため端面振れが大
きく、 Ｎｏ．３２、Ｃ量が不足すると共に、Ｈeq1,2,3が０．
３３未満であるため芯部硬さが低く、 Ｎｏ．３３は、成分組成、焼入れ開始温度に対するＴ
1,3,5、Ｔ2,4,6の値およびＨeq1,2,3の値は全て適正で
あるが、Ｓｉ量が１．０％を超えているためガス浸炭法
を適用すると浸炭性が阻害され、表面硬さ不足が確認さ
れた。
るが、焼入れ開始温度ＴA,B,Cに対してＴ2,4,6が低過ぎ
るため端面振れが大きく、またがＨeq1,2,3が０．３３
未満であるため芯部硬さが低く、 Ｎｏ．２６，２７は、同じく成分組成は規定要件を満た
しているが、焼入れ開始温度に対してＴ2,4,6が低過ぎ
るため端面触れが大きく、 Ｎｏ．２８は、Ｈeq1,2,3が０．３３未満であるため芯
部硬さが低く、 Ｎｏ．３０は、Ｓｉ量が規定範囲を超えると共に、Ｈeq
1,2,3が０．３３未満であるため芯部硬さが低く、 Ｎｏ．３１は、Ｃ量が規定範囲を超えると共に、焼入れ
開始温度に対してＴ2,4,6が低過ぎるため端面振れが大
きく、 Ｎｏ．３２、Ｃ量が不足すると共に、Ｈeq1,2,3が０．
３３未満であるため芯部硬さが低く、 Ｎｏ．３３は、成分組成、焼入れ開始温度に対するＴ
1,3,5、Ｔ2,4,6の値およびＨeq1,2,3の値は全て適正で
あるが、Ｓｉ量が１．０％を超えているためガス浸炭法
を適用すると浸炭性が阻害され、表面硬さ不足が確認さ
れた。
【００４２】Ｎｏ．３４は、成分組成、焼入れ開始温度
に対するＴ1,3,5、Ｔ2,4,6の値およびＨeq1,2,3の値は
全て適正であるが、Ｃ量がやや多めであるため２相温度
域が狭く、端面振れのばらつきがやや大きく且つその平
均値も大きくなることが確認された。 Ｎｏ．３５は、成分組成およびＨeq1,2,3の値は適正で
あるが、焼入れ開始温度に対してＴ1,3,5の値が大き過
ぎるため端面振れが大きい。
に対するＴ1,3,5、Ｔ2,4,6の値およびＨeq1,2,3の値は
全て適正であるが、Ｃ量がやや多めであるため２相温度
域が狭く、端面振れのばらつきがやや大きく且つその平
均値も大きくなることが確認された。 Ｎｏ．３５は、成分組成およびＨeq1,2,3の値は適正で
あるが、焼入れ開始温度に対してＴ1,3,5の値が大き過
ぎるため端面振れが大きい。
【００４３】実施例２ 表５に示す３６〜４１の化学組成を有する鋼材を真空溶
解炉で溶製し鋳造した後直径８０ｍｍに熱間鍛造し、長
さ２００ｍｍに切断してから熱間鍛造により高さ２８ｍ
ｍに据え込み加工し焼きならし処理（８５０℃×１時間
→空冷）を行なった後、機械加工によって図１に示す円
筒型試験片（ｎ＝１０個）を作製した。各試験片を使用
し、表６および図３に示す条件でプラズマ浸炭焼入れ・
焼戻し処理を行ない、夫々について、芯部のフェライト
面積率、芯部硬さおよび熱処理歪みを測定した。
解炉で溶製し鋳造した後直径８０ｍｍに熱間鍛造し、長
さ２００ｍｍに切断してから熱間鍛造により高さ２８ｍ
ｍに据え込み加工し焼きならし処理（８５０℃×１時間
→空冷）を行なった後、機械加工によって図１に示す円
筒型試験片（ｎ＝１０個）を作製した。各試験片を使用
し、表６および図３に示す条件でプラズマ浸炭焼入れ・
焼戻し処理を行ない、夫々について、芯部のフェライト
面積率、芯部硬さおよび熱処理歪みを測定した。
【００４４】熱処理歪みは、図１に示した様に試験片の
円周方向端面の平坦度（端面振れ）を１０個の試験片に
ついて測定して求めた。夫々の焼入れ開始温度、各試験
片の成分組成から求められるＴ1,3,5 、Ｔ2,4,6 および
Ｈeq1,2,3 の計算値、並びに端面振れ、芯部硬さ、芯部
のフェライト面積率を表６に併記した。
円周方向端面の平坦度（端面振れ）を１０個の試験片に
ついて測定して求めた。夫々の焼入れ開始温度、各試験
片の成分組成から求められるＴ1,3,5 、Ｔ2,4,6 および
Ｈeq1,2,3 の計算値、並びに端面振れ、芯部硬さ、芯部
のフェライト面積率を表６に併記した。
【００４５】
【表５】
【００４６】
【表６】
【００４７】表５，６におけるＮｏ．３６〜３９は、本
発明の規定要件を全て満足する実施例であり、いずれも
端面振れが少なく且つ芯部硬さは全てＨｖ２００以上で
あり、熱処理歪みが少なく芯部硬さの高い肌焼製品を与
えている。
発明の規定要件を全て満足する実施例であり、いずれも
端面振れが少なく且つ芯部硬さは全てＨｖ２００以上で
あり、熱処理歪みが少なく芯部硬さの高い肌焼製品を与
えている。
【００４８】これらに対し、Ｎｏ．４０は、成分組成は
適正であるが焼入れ開始温度に対してＴ2,4,6が低過ぎ
るため端面触れが大きく、またＮｏ．４１も成分組成は
適正であるが、焼入れ開始温度に対してＴ1,3,5が高過
ぎるため端面振れが大きくなっている。
適正であるが焼入れ開始温度に対してＴ2,4,6が低過ぎ
るため端面触れが大きく、またＮｏ．４１も成分組成は
適正であるが、焼入れ開始温度に対してＴ1,3,5が高過
ぎるため端面振れが大きくなっている。
【００４９】実施例３ 表７に示す如く、前記表１のＮｏ．３，１２，１４，１
８，２６，３１と同じ成分組成の鋼材を真空溶解炉で溶
製し鋳造した後直径６５ｍｍに熱間鍛造し、焼きならし
処理（８５０℃×１時間→空冷）を行なった後、ホブ切
り加工によって歯数２２、モジュール２、歯幅２０ｍｍ
の平歯車を作製した（ｎ＝１０）後、更にシェービング
加工および浸炭焼入れ・焼戻し処理（図２および表８）
を施した。この間の熱処理前後における歯筋誤差の変化
量を測定した。
８，２６，３１と同じ成分組成の鋼材を真空溶解炉で溶
製し鋳造した後直径６５ｍｍに熱間鍛造し、焼きならし
処理（８５０℃×１時間→空冷）を行なった後、ホブ切
り加工によって歯数２２、モジュール２、歯幅２０ｍｍ
の平歯車を作製した（ｎ＝１０）後、更にシェービング
加工および浸炭焼入れ・焼戻し処理（図２および表８）
を施した。この間の熱処理前後における歯筋誤差の変化
量を測定した。
【００５０】結果は表８に示した通りであり、Ｎｏ．
３，１２，１４，１８は、成分組成、焼入れ開始温度に
対するＴ1,3,5 、Ｔ2,4,6 の値、およびＨeq1,2,3 の値
が全て規定要件を満たしている為、歯筋誤差の変化量が
少なく且つ芯部硬さもＨｖ２００以上の高い値を有する
歯車が得られている。
３，１２，１４，１８は、成分組成、焼入れ開始温度に
対するＴ1,3,5 、Ｔ2,4,6 の値、およびＨeq1,2,3 の値
が全て規定要件を満たしている為、歯筋誤差の変化量が
少なく且つ芯部硬さもＨｖ２００以上の高い値を有する
歯車が得られている。
【００５１】これらに対しＮｏ．２６は、成分組成は規
定要件を満たしているが、焼入れ開始温度に対するＴ
2,4,6の値が低過ぎるため歯筋誤差の変化量が大きく、
またＮｏ．３１は、Ｃ量が多過ぎると共に焼入れ開始温
度に対するＴ2,4,6の値が小さいため、やはり歯筋誤差
の変化量が大きい。
定要件を満たしているが、焼入れ開始温度に対するＴ
2,4,6の値が低過ぎるため歯筋誤差の変化量が大きく、
またＮｏ．３１は、Ｃ量が多過ぎると共に焼入れ開始温
度に対するＴ2,4,6の値が小さいため、やはり歯筋誤差
の変化量が大きい。
【００５２】
【表７】
【００５３】
【表８】
【００５４】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、鋼
材の化学成分を特定すると共に、浸炭もしくは浸炭窒化
による表面硬化処理後の焼入れ開始温度Ｔを加味して前
記Ｔ1, 3,5 およびＴ2,4,6 の値を適正に調整すると共
に、Ｈeq1,2,3 の値を０．３３以下にコントロールする
ことによって、表面硬化処理後の芯部組織をフェライト
面積率２０〜８０％に納めて熱処理歪みを可及的に抑制
すると共に、Ｈｖ２００以上の芯部硬さを確実に与える
肌焼用鋼を提供し得ることになった。
材の化学成分を特定すると共に、浸炭もしくは浸炭窒化
による表面硬化処理後の焼入れ開始温度Ｔを加味して前
記Ｔ1, 3,5 およびＴ2,4,6 の値を適正に調整すると共
に、Ｈeq1,2,3 の値を０．３３以下にコントロールする
ことによって、表面硬化処理後の芯部組織をフェライト
面積率２０〜８０％に納めて熱処理歪みを可及的に抑制
すると共に、Ｈｖ２００以上の芯部硬さを確実に与える
肌焼用鋼を提供し得ることになった。
【図１】熱処理歪み試験に用いた円筒型試験片を示す説
明図である。
明図である。
【図２】実施例で採用した浸炭焼入れ・焼戻し処理のヒ
ートパターンを示す図である。
ートパターンを示す図である。
【図３】実施例で採用した他の浸炭焼入れ・焼戻し処理
のヒートパターンを示す図である。
のヒートパターンを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−3391（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−258793（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−73492（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−25823（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 8/22 C23C 38/00
Claims (5)
- 【請求項１】Ｃ ：０．０３〜０．４０％（以下、特記
しない限り質量％を意味する）、 Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない）、 Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない）、 Ａｌ：０．０１５〜０．０６％、 Ｎ ：０．００５〜０．０３％、 Ｐ ：０．０３０％以下（０％を含む）、 残部：Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる鋼材であっ
て、該鋼材を用いて成形された部品を表面硬化処理した
後に行なわれる焼入れ開始温度をＴAとしたとき、Ｔ1，
Ｔ2およびＨeq1が下記式の関係を満たす様に成分調整さ
れたものであることを特徴とする熱処理歪みの少ない肌
焼用鋼。 Ｔ1≦ＴA≦Ｔ2 Ｔ1＝788-117×[C]+29×[Si]-14×[Mn] Ｔ2＝900-387×[C]+63×[Si]-18×[Mn] Ｈeq1＝[C]+0.12×[Si]+0.13×[Mn]≧0.33 （式中、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］
を表わす） - 【請求項２】 鋼材が、他の元素として Ｍｏ：１．５％以下（０％を含まない）、 Ｖ ：１．５％以下（０％を含まない）および Ｎｂ：１．５％以下（０％を含まない） よりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む
ものであり、該鋼材を用いて成形された部品を表面硬化
処理した後に行なわれる焼入れ開始温度をＴBとしたと
き、Ｔ3，Ｔ4およびＨeq2が下記式の関係を満たす様に
成分調整したものである請求項１に記載の熱処理歪みの
少ない肌焼用鋼。 Ｔ3≦ＴB≦Ｔ4 Ｔ3＝788-117×[C]+29×[Si]-14×[Mn] +26×[Mo]-15×[V]+183×[Nb] Ｔ4＝900-387×[C]+63×[Si]-18×[Mn] +35×[Mo]＋60×[V]+31×[Nb] Ｈeq2＝[C]+0.12×[Si]+0.13×[Mn]+0.06×[Mo]＋0.01×[V] ≧0.33 （式中、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］
を表わす） - 【請求項３】 鋼材が、更に他の元素として Ｃｕ：１．０％以下（０％を含まない）、 Ｎｉ：２．５％以下（０％を含まない）および Ｃｒ：２．０％以下（０％を含まない） よりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む
ものであり、該鋼材を用いて成形された部品を表面硬化
処理した後に行なわれる焼入れ開始温度をＴCとしたと
き、Ｔ5，Ｔ6およびＨeq3が下記式の関係を満たす様に
成分調整したものである請求項１または２に記載の熱処
理歪みの少ない肌焼用鋼。 Ｔ5≦ＴC≦Ｔ6 Ｔ5＝788-117×[C]+29×[Si]-14×[Mn]-21×[Cu]-24×[Ni] +18×[Cr]+26×[Mo]-15×[V]+183×[Nb] Ｔ6＝900-387×[C]+63×[Si]-18×[Mn]-17×[Cu]-26×[Ni] +[Cr]+35×[Mo]+60×[V]+31×[Nb] Ｈeq3＝[C]+0.12×[Si]+0.13×[Mn]+0.06×[Cu]+0.09×[Ni] +0.01×[Cr]+0.06×[Mo]-0.01×[V]≧0.33 （式中、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］
を表わす） - 【請求項４】 鋼材が、更に他の元素として、Ｔｉ：
０．１０％以下（０％を含まない）を含有するものであ
る請求項１〜３のいずれかに記載の肌焼用鋼。 - 【請求項５】 鋼材が、更に他の元素として、Ｓｂ：
０．０２％以下（０％を含まない）を含有するものであ
る請求項１〜４のいずれかに記載の肌焼用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7290137A JP3022285B2 (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 熱処理歪みの少ない肌焼用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7290137A JP3022285B2 (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 熱処理歪みの少ない肌焼用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09137266A JPH09137266A (ja) | 1997-05-27 |
| JP3022285B2 true JP3022285B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=17752273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7290137A Expired - Lifetime JP3022285B2 (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 熱処理歪みの少ない肌焼用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3022285B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5178104B2 (ja) * | 2007-09-12 | 2013-04-10 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 面圧疲労強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼 |
| JP5182067B2 (ja) * | 2008-12-24 | 2013-04-10 | 新日鐵住金株式会社 | 真空浸炭または真空浸炭窒化用の鋼材 |
| JP5641992B2 (ja) * | 2011-03-18 | 2014-12-17 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 熱処理変形の小さい機械構造用鋼材 |
| CN104053808B (zh) | 2012-01-26 | 2016-01-20 | 新日铁住金株式会社 | 热处理应变小的表面硬化钢材 |
| JP7243859B2 (ja) * | 2019-11-26 | 2023-03-22 | 日本製鉄株式会社 | 鋼部品 |
-
1995
- 1995-11-08 JP JP7290137A patent/JP3022285B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09137266A (ja) | 1997-05-27 |
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