JP3088626B2 - 窒化用非調質鋼 - Google Patents
窒化用非調質鋼Info
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- JP3088626B2 JP3088626B2 JP06315747A JP31574794A JP3088626B2 JP 3088626 B2 JP3088626 B2 JP 3088626B2 JP 06315747 A JP06315747 A JP 06315747A JP 31574794 A JP31574794 A JP 31574794A JP 3088626 B2 JP3088626 B2 JP 3088626B2
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- treated steel
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、熱間鍛造または熱間
圧延後に焼入れ焼もどしなどの熱処理を行わずに窒化処
理を可能とし、窒化後の特性として、芯部は充分な強度
を有し、また、表面層は優れた窒化特性を有する非調質
鋼に関する。
圧延後に焼入れ焼もどしなどの熱処理を行わずに窒化処
理を可能とし、窒化後の特性として、芯部は充分な強度
を有し、また、表面層は優れた窒化特性を有する非調質
鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】機械構造用部品の中に、熱間鍛造および
熱間圧延後、焼入れ焼もどしなどの熱処理を施し、必要
な強度になるように調質した後、窒化処理されているも
のがある。この場合、焼入れ焼もどし処理に多大のエネ
ルギーを要し、コスト高となる。そこで、このようなコ
スト高を低減するために、従来の熱間鍛造用非調質鋼お
よび直接切削用非調質鋼に窒化を実施した場合、窒化処
理後の母材の強度が低下するので、窒化後の芯部の特性
が高強度（σB ≧８３４Ｎ／mm2 ）を満たす例は見あた
らず、従来の高強度非調質鋼では窒化処理後は所望の特
性が得られないのが現状である。
熱間圧延後、焼入れ焼もどしなどの熱処理を施し、必要
な強度になるように調質した後、窒化処理されているも
のがある。この場合、焼入れ焼もどし処理に多大のエネ
ルギーを要し、コスト高となる。そこで、このようなコ
スト高を低減するために、従来の熱間鍛造用非調質鋼お
よび直接切削用非調質鋼に窒化を実施した場合、窒化処
理後の母材の強度が低下するので、窒化後の芯部の特性
が高強度（σB ≧８３４Ｎ／mm2 ）を満たす例は見あた
らず、従来の高強度非調質鋼では窒化処理後は所望の特
性が得られないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来の非
調質鋼の上記の欠点を解消し、窒化処理した後の母材強
度の低下を無くして芯部が高強度を有し、かつ窒化用に
適した熱間鍛造用非調質鋼または芯部が高強度を有し、
かつ窒化用に適した快削性にも優れた直接切削用非調質
鋼を提供することを課題とする。
調質鋼の上記の欠点を解消し、窒化処理した後の母材強
度の低下を無くして芯部が高強度を有し、かつ窒化用に
適した熱間鍛造用非調質鋼または芯部が高強度を有し、
かつ窒化用に適した快削性にも優れた直接切削用非調質
鋼を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０
％、Ｍｎ：１．０〜２．５％、Ｃｒ：０．２〜３．０
％、Ｖ：０．０５〜０．５０％、Ａｌ：０．５〜１．５
％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなること
を特徴とする窒化特性に優れた非調質鋼である。
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０
％、Ｍｎ：１．０〜２．５％、Ｃｒ：０．２〜３．０
％、Ｖ：０．０５〜０．５０％、Ａｌ：０．５〜１．５
％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなること
を特徴とする窒化特性に優れた非調質鋼である。
【０００５】請求項２の発明では、質量％で、Ｃ：０．
０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍ
ｎ：１．０〜２．５％、Ｃｒ：０．２〜３．０％、Ｖ：
０．０５〜０．５０％、Ａｌ：０．５〜１．５％、Ｍ
ｏ：０．０２〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜１．０％を含
有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴
とする窒化特性に優れた非調質鋼である。
０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍ
ｎ：１．０〜２．５％、Ｃｒ：０．２〜３．０％、Ｖ：
０．０５〜０．５０％、Ａｌ：０．５〜１．５％、Ｍ
ｏ：０．０２〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜１．０％を含
有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴
とする窒化特性に優れた非調質鋼である。
【０００６】請求項３の発明では、質量％で、Ｃ：０．
０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍ
ｎ：１．０〜２．５％、Ｃｒ：０．２〜３．０％、Ｖ：
０．０５〜０．５０％、Ａｌ：０．５〜１．５％を含有
し、更にＰｂ：０．０２〜０．３０％、Ｓ：０．０２〜
０．３０％、Ｂｉ：０．０２〜０．３０％、Ｓｅ：０．
０２〜０．３０％、Ｔｅ：０．０２〜０．３０％及びＣ
ａ：０．００１〜０．０１０％から選んだ１種又は２種
以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるこ
とを特徴とする窒化特性に優れた非調質鋼である。
０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍ
ｎ：１．０〜２．５％、Ｃｒ：０．２〜３．０％、Ｖ：
０．０５〜０．５０％、Ａｌ：０．５〜１．５％を含有
し、更にＰｂ：０．０２〜０．３０％、Ｓ：０．０２〜
０．３０％、Ｂｉ：０．０２〜０．３０％、Ｓｅ：０．
０２〜０．３０％、Ｔｅ：０．０２〜０．３０％及びＣ
ａ：０．００１〜０．０１０％から選んだ１種又は２種
以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるこ
とを特徴とする窒化特性に優れた非調質鋼である。
【０００７】請求項４の発明では、質量％で、Ｃ：０．
０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍ
ｎ：１．０〜２．５％、Ｃｒ：０．２〜３．０％、Ｖ：
０．０５〜０．５０％、Ａｌ：０．５〜１．５％、Ｍ
ｏ：０．０２〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜１．０％を含
有し、更にＰｂ：０．０２〜０．３０％、Ｓ：０．０２
〜０．３０％、Ｂｉ：０．０２〜０．３０％、Ｓｅ：
０．０２〜０．３０％、Ｔｅ：０．０２〜０．３０％及
びＣａ：０．００１〜０．０１０％から選んだ１種又は
２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
ることを特徴とする窒化特性に優れた非調質鋼である。
０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍ
ｎ：１．０〜２．５％、Ｃｒ：０．２〜３．０％、Ｖ：
０．０５〜０．５０％、Ａｌ：０．５〜１．５％、Ｍ
ｏ：０．０２〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜１．０％を含
有し、更にＰｂ：０．０２〜０．３０％、Ｓ：０．０２
〜０．３０％、Ｂｉ：０．０２〜０．３０％、Ｓｅ：
０．０２〜０．３０％、Ｔｅ：０．０２〜０．３０％及
びＣａ：０．００１〜０．０１０％から選んだ１種又は
２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
ることを特徴とする窒化特性に優れた非調質鋼である。
【０００８】
【作用】本発明の鋼は、芯部の特性が高強度（σB≧８
３４Ｎ／mm2 ）で窒化後の特性がＳＡＣＭ６４５と同等
以上となることが大きな特徴である。
３４Ｎ／mm2 ）で窒化後の特性がＳＡＣＭ６４５と同等
以上となることが大きな特徴である。
【０００９】本発明鋼の成分限定理由は、以下の通りで
ある。Ｃは、芯部強度を確保する上で最も重要な元素で
あり、芯部強度の確保のためには０．０５％以上含有さ
せる必要がある。しかし、多すぎる場合には、靱性を低
下させる。従って、下限を０．０５％、上限を０．３０
％とする。更に、望ましい範囲は、０．０７〜０．２０
％である。
ある。Ｃは、芯部強度を確保する上で最も重要な元素で
あり、芯部強度の確保のためには０．０５％以上含有さ
せる必要がある。しかし、多すぎる場合には、靱性を低
下させる。従って、下限を０．０５％、上限を０．３０
％とする。更に、望ましい範囲は、０．０７〜０．２０
％である。
【００１０】Ｓｉは、溶製時の脱酸剤として用いられ、
また、芯部強度を高めるが、多すぎる場合には、靱性を
低下させる。従って、芯部強度確保のために下限を０．
０５％とし、上限を０．６０％とする。更に、望ましい
範囲は、０．１５〜０．５０％である。
また、芯部強度を高めるが、多すぎる場合には、靱性を
低下させる。従って、芯部強度確保のために下限を０．
０５％とし、上限を０．６０％とする。更に、望ましい
範囲は、０．１５〜０．５０％である。
【００１１】Ｍｎは、Ｓｉと同様に、溶製時の脱酸剤と
して用いられ、芯部強度および靱性を確保する上で有効
な元素であり、そのためには、１．０％以上必要であ
る。しかし、２．５％を超えると、被削性を低下させる
ので、上限を２．５％とする。更に、望ましい範囲は、
１．５〜２．２％である。
して用いられ、芯部強度および靱性を確保する上で有効
な元素であり、そのためには、１．０％以上必要であ
る。しかし、２．５％を超えると、被削性を低下させる
ので、上限を２．５％とする。更に、望ましい範囲は、
１．５〜２．２％である。
【００１２】Ｃｒは、やはり溶製時の脱酸剤として用い
られ、芯部強度を向上させるほか、窒化特性を向上さ
せ、更に靱性を確保する上で必要な元素であり、これら
の効果を得るためには、０．２％以上必要である。しか
し、多すぎると靱性を低下させるので、上限を３．０％
とする。更に、望ましい範囲は、０．５〜１．５％であ
る。
られ、芯部強度を向上させるほか、窒化特性を向上さ
せ、更に靱性を確保する上で必要な元素であり、これら
の効果を得るためには、０．２％以上必要である。しか
し、多すぎると靱性を低下させるので、上限を３．０％
とする。更に、望ましい範囲は、０．５〜１．５％であ
る。
【００１３】Ｖは、芯部強度を向上させるほか、窒化特
性を向上させ、更に靱性を確保する上で必要な元素であ
り、これらの効果を得るためには、０．０５％以上必要
である。しかし、０．５０％より多く添加しても強度お
よび靱性の効果は飽和するので、上限を０．５０％とす
る。更に、望ましい範囲は、０．０５〜０．２０％であ
る。
性を向上させ、更に靱性を確保する上で必要な元素であ
り、これらの効果を得るためには、０．０５％以上必要
である。しかし、０．５０％より多く添加しても強度お
よび靱性の効果は飽和するので、上限を０．５０％とす
る。更に、望ましい範囲は、０．０５〜０．２０％であ
る。
【００１４】Ａｌは、溶製時に強力な脱酸剤として用い
られ、また、窒化層の硬さを上昇させる元素であり、こ
れらの効果を得るためには、０．５％以上必要である。
しかし、１．５％を超えて添加しても窒化層の硬さを上
昇させる効果は飽和する。従って、上限を１．５％とす
る。更に、望ましい範囲は、０．５〜１．２％である。
られ、また、窒化層の硬さを上昇させる元素であり、こ
れらの効果を得るためには、０．５％以上必要である。
しかし、１．５％を超えて添加しても窒化層の硬さを上
昇させる効果は飽和する。従って、上限を１．５％とす
る。更に、望ましい範囲は、０．５〜１．２％である。
【００１５】Ｍｏは、強度確保、窒化特性の向上に効果
があるが、これらの効果を得るためには、０．０２％以
上必要である。しかし、１．０％を超えるとコスト的に
不利である上、靱性を低下させるため、上限を１．０％
とする。更に、望ましい範囲は、０．０２〜０．３％で
ある。
があるが、これらの効果を得るためには、０．０２％以
上必要である。しかし、１．０％を超えるとコスト的に
不利である上、靱性を低下させるため、上限を１．０％
とする。更に、望ましい範囲は、０．０２〜０．３％で
ある。
【００１６】Ｎｉは、Ｍｏと同様の効果があり、強度確
保、窒化特性の向上に効果があるが、これらの効果を得
るためには、０．１％以上必要である。しかし、１．０
０％を超えるとコスト的に不利である上、靱性を低下さ
せるため、上限を１．００％とする。更に、望ましい範
囲は、０．１〜０．３％である。
保、窒化特性の向上に効果があるが、これらの効果を得
るためには、０．１％以上必要である。しかし、１．０
０％を超えるとコスト的に不利である上、靱性を低下さ
せるため、上限を１．００％とする。更に、望ましい範
囲は、０．１〜０．３％である。
【００１７】Ｐｂ、Ｓ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅは、鋼の被削
性を向上させる元素で、これらは少なくとも０．０２％
必要である。しかし、多すぎると熱間加工性を低下させ
るので、上限を０．３０％とする。更に、望ましい範囲
は、０．０２〜０．１５％である。
性を向上させる元素で、これらは少なくとも０．０２％
必要である。しかし、多すぎると熱間加工性を低下させ
るので、上限を０．３０％とする。更に、望ましい範囲
は、０．０２〜０．１５％である。
【００１８】また、Ｃａも、鋼の被削性を向上させる元
素で、これらは少なくとも０．００１％必要である。し
かし、多すぎると熱間加工性を低下させるので、上限を
０．０１０％とする。更に、望ましい範囲は、０．００
１〜０．０１％である。
素で、これらは少なくとも０．００１％必要である。し
かし、多すぎると熱間加工性を低下させるので、上限を
０．０１０％とする。更に、望ましい範囲は、０．００
１〜０．０１％である。
【００１９】そして、上記の限定範囲でＰｂ、Ｓ、Ｂ
ｉ、Ｓｅ、ＴｅおよびＣａは置換しうる元素である。
ｉ、Ｓｅ、ＴｅおよびＣａは置換しうる元素である。
【００２０】
【実施例】表１に示す成分を有する鋼を１００ｋｇ真空
溶解炉において溶製し、１２００℃で熱間鍛造した後、
自然空冷したものを母材とした。更に、疑似窒化として
５２０℃×６時間の処理を施し、引張試験（ＪＩＳ４
号）を実施した。
溶解炉において溶製し、１２００℃で熱間鍛造した後、
自然空冷したものを母材とした。更に、疑似窒化として
５２０℃×６時間の処理を施し、引張試験（ＪＩＳ４
号）を実施した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】結果を表２に示す。また、窒化特性の調査
として、流動層熱処理炉にて５２０℃×６時間、ガス流
量比はＮＨ3 ：Ｎ2 ＝１：４にて窒化処理を行った後、
表面硬さ、有効窒化層深さ（５５０ＨＶ以上である層の
深さ）、芯部硬さを測定した結果を表２に示す。
として、流動層熱処理炉にて５２０℃×６時間、ガス流
量比はＮＨ3 ：Ｎ2 ＝１：４にて窒化処理を行った後、
表面硬さ、有効窒化層深さ（５５０ＨＶ以上である層の
深さ）、芯部硬さを測定した結果を表２に示す。
【００２４】表１、２に見られるとおり、本発明鋼１の
供試鋼ＡからＭまでの熱間鍛造用非調質鋼、および、直
接切削用非調質鋼は、窒化処理後の芯部の特性において
引張強さは最も低い供試鋼Ｉで８５３Ｎ／mm2 であり、
表面硬さは最も低い供試鋼Ｆで１０８６ＨＶであり、有
効窒化層深さは最も浅いもので０．１１４mmである。す
なわち、本発明鋼は、芯部引張強さにおいて８３４Ｎ／
mm2 以上であり、且つ、表面硬さおよび有効窒化層深さ
においても比較鋼のＳＡＣＭ６４５に比して同等或いは
それ以上の特性値を示している。
供試鋼ＡからＭまでの熱間鍛造用非調質鋼、および、直
接切削用非調質鋼は、窒化処理後の芯部の特性において
引張強さは最も低い供試鋼Ｉで８５３Ｎ／mm2 であり、
表面硬さは最も低い供試鋼Ｆで１０８６ＨＶであり、有
効窒化層深さは最も浅いもので０．１１４mmである。す
なわち、本発明鋼は、芯部引張強さにおいて８３４Ｎ／
mm2 以上であり、且つ、表面硬さおよび有効窒化層深さ
においても比較鋼のＳＡＣＭ６４５に比して同等或いは
それ以上の特性値を示している。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明鋼は、熱間
鍛造或いは熱間圧延後に焼入れ焼もどしなどの熱処理の
調質処理を必要としない熱間鍛造用非調質鋼あるいは直
接切削用非調質鋼でありながら、高い窒化処理特性が得
られ、且つ、窒化処理後の母材強度の低下が無く、芯部
の特性も高強度を満たすもので、部品性能および低コス
ト性において従来の非調質鋼に得られなかった優れた効
果を奏するものである。
鍛造或いは熱間圧延後に焼入れ焼もどしなどの熱処理の
調質処理を必要としない熱間鍛造用非調質鋼あるいは直
接切削用非調質鋼でありながら、高い窒化処理特性が得
られ、且つ、窒化処理後の母材強度の低下が無く、芯部
の特性も高強度を満たすもので、部品性能および低コス
ト性において従来の非調質鋼に得られなかった優れた効
果を奏するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−37629（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−264178（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−70940（ＪＰ，Ａ) 特許2824058（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60
Claims (4)
- 【請求項１】 質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３０％、
Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍｎ：１．０〜２．５
％、Ｃｒ：０．２〜３．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０
％、Ａｌ：０．５〜１．５％を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなることを特徴とする窒化特性に優れ
た非調質鋼。 - 【請求項２】 質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３０％、
Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍｎ：１．０〜２．５
％、Ｃｒ：０．２〜３．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０
％、Ａｌ：０．５〜１．５％、Ｍｏ：０．０２〜１．０
％、Ｎｉ：０．１〜１．０％を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなることを特徴とする窒化特性に優れ
た非調質鋼。 - 【請求項３】 質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３０％、
Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍｎ：１．０〜２．５
％、Ｃｒ：０．２〜３．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０
％、Ａｌ：０．５〜１．５％を含有し、更にＰｂ：０．
０２〜０．３０％、Ｓ：０．０２〜０．３０％、Ｂｉ：
０．０２〜０．３０％、Ｓｅ：０．０２〜０．３０％、
Ｔｅ：０．０２〜０．３０％及びＣａ：０．００１〜
０．０１０％から選んだ１種又は２種以上を含有し、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする窒
化特性に優れた非調質鋼。 - 【請求項４】 質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３０％、
Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍｎ：１．０〜２．５
％、Ｃｒ：０．２〜３．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０
％、Ａｌ：０．５〜１．５％、Ｍｏ：０．０２〜１．０
％、Ｎｉ：０．１〜１．０％を含有し、更にＰｂ：０．
０２〜０．３０％、Ｓ：０．０２〜０．３０％、Ｂｉ：
０．０２〜０．３０％、Ｓｅ：０．０２〜０．３０％、
Ｔｅ：０．０２〜０．３０％及びＣａ：０．００１〜
０．０１０％から選んだ１種又は２種以上を含有し、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする窒
化特性に優れた非調質鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06315747A JP3088626B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 窒化用非調質鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06315747A JP3088626B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 窒化用非調質鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08144018A JPH08144018A (ja) | 1996-06-04 |
| JP3088626B2 true JP3088626B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=18069061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06315747A Expired - Fee Related JP3088626B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 窒化用非調質鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3088626B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6083455A (en) * | 1998-01-05 | 2000-07-04 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steels, steel products for nitriding, nitrided steel parts |
-
1994
- 1994-11-24 JP JP06315747A patent/JP3088626B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08144018A (ja) | 1996-06-04 |
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