JP3262940B2 - 耐疲労性に優れた鋼板の製造方法 - Google Patents
耐疲労性に優れた鋼板の製造方法Info
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Description
用鋼板の製造方法に関するものである。
必要な機械的特性の１つで、それを高めるためにハイテ
ン化が進められている。疲労強度は一般に引張強度に比
例するため、通常は引張強度を高める強化機構が図られ
る。すなわち、固溶強化、析出強化、結晶粒微細化強
化、変態強化などにより鋼板全体を強化することがなさ
れている。しかし、このように強化された鋼板は加工
性、特に形状凍結性が劣化し、プレス加工において必要
な形状を精度よく得るのが困難になる欠点がある。
曲げ応力による負荷に対するものである。この場合、基
本的には表層部を高強度化すれば効果的に疲労強度を高
めることができることが知られている。例えば特開平４
−１４３２２７号公報に開示された表層にハイテン材
を、内層材に加工用鋼板を適用したクラッド鋼板が開発
されている。しかし、クラッド鋼板は製造コストが高い
欠点があり足回り部品としては実用化されていない。
り疲労強度が向上することは歯車などの構造部品ではよ
く知られている。一般に知られている浸炭・窒化処理は
部品に成形後バッチ焼鈍により行なわれる。また、最
近、鋼板でも焼鈍工程で窒化処理を行ない鋼板に耐デン
ト性のような付加的特性を与えている技術が開示されて
いる（特開平３−２４３７５７号公報、特開平４−００
６２４６号公報）。
ンコイル焼鈍や連続焼鈍でＴｉＮを利用して表層をハイ
テン化し、耐デント性を高めようとするものである。し
かし、窒化鋼板の耐疲労性に関しては全く検討されてお
らず、優れた耐疲労性を得る窒化処理条件を示唆する結
果も提示されていない。特に、足回り部品で一般に用い
られる低炭素鋼の耐疲労性を向上させる連続焼鈍におけ
る窒化処理条件については全く開示されていない。
幅なコスト高を伴う複層鋼板だけに可能であった鋼板の
良加工性を保ちながら耐疲労性を向上させる技術を、は
るかに安価に達成する製造方法を提供するものである。
して利用される鋼板の耐疲労特性と連続焼鈍における窒
化条件に関して詳細な実験を行ない従来明確でなかった
下記に示す数々の事実を見いだした。すなわち、従
来、Ｔｉを添加し、窒化時に固溶Ｔｉを残した材料だけ
が連続焼鈍の窒化において表層ハイテン化が顕著に進む
と考えられていたが、低炭素Ａｌ−Ｋ（アルミキルド）
鋼でも表層ハイテン化が進み、顕著な耐疲労性の向上が
達成できること。しかし、窒化が進み過ぎると表層ハ
イテン化は進むが、表層部が脆くなり、疲労強度は逆に
劣化するため、窒化には最適条件が存在すること。冷
延鋼板を窒化する場合は、最初から窒化雰囲気で焼鈍す
ると再結晶が遅れ、再結晶温度の顕著な上昇が見られ
る。焼鈍窒化温度がα単相域（セメンタイトは含
む）、α／γの２相域或いはγ単相域でも表層ハイテン
化は可能で、疲労強度の上昇が確認できる。これらの結
果に基づき、足回り部品などの耐疲労性を経済的に向上
させる技術を開発した。
旨とするところは、重量比でＣが０．０２％以上、０．
２％以下、Ａｌが０．０２％以上、１％以下含む低炭素
鋼を冷延後、連続焼鈍炉内で、再結晶焼鈍をした後、６
００℃以上、８５０℃以下の窒化雰囲気でＮＨ3 の濃度
（％）とこの温度域での滞在時間（秒）の積が５０以
上、１０００以下の条件で窒化処理をすることを特徴と
する耐疲労性に優れた鋼板及びその後表面処理を施した
表面処理鋼板の製造方法である。
本発明の成分の限定理由は次の通りである。Ｃ量の下限
は強いて設定する必要はないが、経済的理由からは０．
０２％以上が好ましい。なぜならば、それ以下に鋼中の
炭素量を下げようとすると、真空脱ガス装置を使わない
と介在物が多くなり過ぎ鋼板としての特性が劣化するた
めで、このような付加的な工程が増えるとコスト高を招
くためである。コスト上昇を容認すれば真空脱ガス装置
の使用により介在物の問題なしでＣ量は数ppm 程度まで
低減できる。Ｃ量の上限を０．２％としたのは、これ以
上のＣが添加されていると溶接性が劣化するためであ
る。特に足回り部品はアーク溶接されることが多く、Ｃ
量が多いと溶接部の疲労強度が著しく劣化することがあ
る。
したのは、これ未満の添加では窒化時に表層ハイテン化
が進みづらく、疲労強度の上昇が十分得られないためで
ある。また、上限を１％としたのはこれらの量を超えて
Ａｌを添加すると、製品の加工性を損なうのみならず、
不必要に合金コストならびに転炉の耐熱炉材の消耗促進
による製造コストの増加を招くためである。
ｉ，Ｍｎ，Ｐなどを添加することは本発明の趣旨に反す
るものではないが、加工性の観点からＳｉ，Ｍｎ，Ｐの
添加量はそれぞれＳｉ：１．５％以下、Ｍｎ：２．５％
以下、Ｐ：０．１５％以下が好ましい。また、靭性の向
上のためにＴｉ，Ｎｂ，Ｖなどを微量添加することも、
本発明の趣旨に反するものではない。加工性の観点から
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖの添加量はそれぞれＴｉ：０．１％以
下、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．５％以下が好まし
い。また、Ｂの添加は必須ではないが、２次加工性を高
めるので、必要に応じて添加することは本発明の趣旨に
反するものではないが、０．００５０％以上になると加
工性の劣化が著しくなるので、０．００５０％以上の添
加は好ましくない。
る。本発明鋼の特性は加熱条件、熱延条件に大きく依存
しないので、特に限定する必要はない。すなわち、スラ
ブを再加熱した後熱延しても、直接鋳造後熱延しても差
しつかえない。また、熱延を省略した薄鋳片でも構わな
い。冷延条件も強いて限定する必要はない。従って、本
発明における鋼板とは、熱延鋼板、冷延鋼板、或いは鋳
造ままの薄鋳片を含む意味に用いられる。再結晶焼鈍条
件については、鋼板が再結晶する前に窒化雰囲気にさら
されると、再結晶が顕著に抑制されるので、窒化雰囲気
に入る前に再結晶する必要がある。
件で、本発明鋼を６００℃以上、８５０℃以下の窒化雰
囲気でＮＨ3 の濃度（％）とこの温度域での滞在時間
（秒）の積が５０以上、１０００以下の条件で窒化処理
することにより優れた耐疲労性と良加工性を同時に満足
する鋼板を製造することができる。窒化温度が６００℃
未満で耐疲労性の顕著な向上が得られないのは、窒化が
表面近傍だけに限られるため、耐疲労性の向上を達成す
るに足りる窒化が実現できないためと考えられる。ま
た、８５０℃超で顕著な疲労強度の上昇が得られないの
は、８５０℃超になると連続焼鈍炉の雰囲気中でアンモ
ニアの分解が顕著に進行し、窒化ポテンシャルが低下す
るため、窒化が十分に進行しないためと思われる。ＮＨ
3 の濃度（％）とこの温度域での滞在時間（秒）の積が
５０未満で耐疲労性の向上が見られない理由は窒化が十
分に進行しないためと思われる。一方、ＮＨ3 の濃度
（％）とこの温度域での滞在時間（秒）の積が１０００
超で耐疲労性の向上が達成できないのは、窒化が進み過
ぎ表層部が脆くなり、繰り返し荷重が加わるとき表面か
ら割れが容易に発生し、疲労強度を顕著に低下させるた
めと思われる。尚本発明による鋼板に、めっきなどの表
面処理を施して、耐食性を向上させることも何等本発明
の主旨を損うものではない。
表１に示した成分組成を有する鋼を種々の条件で窒化処
理をした。これらの条件と製品特性を表２に示す。ここ
での材料Ｂは４mmに熱延板を７０％冷延した冷延鋼板
で、連続焼鈍の前半で８００℃で３０秒の再結晶焼鈍を
し、その後窒化処理をしたものである。その内、実験番
号９は窒化後連続焼鈍ラインの後半で溶融めっきを施し
た。
でＮＨ3 の濃度（％）とこの温度域での滞在時間（秒）
の積が本発明の範囲より大きかった実験番号１１は低い
疲労強度を示した。この試料は延性も悪い。この試料を
若干加工し、表層を観察したところ微小な割れが多く見
られ、窒化により表層部が脆化したことを示唆する。
うな大幅なコスト増なしには不可能であった良加工性を
保ちながら耐疲労性を向上させる技術を提供するもので
工業的に価値の高い発明である。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量比でＣが０．０２％以上、０．２％
以下、Ａｌが０．０２％以上、１％以下含む低炭素鋼を
冷延後、連続焼鈍炉内で、再結晶焼鈍をした後、６００
℃以上、８５０℃以下の窒化雰囲気でＮＨ3 の濃度
（％）とこの温度域での滞在時間（秒）の積が５０以
上、１０００以下の条件で窒化処理をすることを特徴と
する耐疲労性に優れた鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10031094A JP3262940B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 耐疲労性に優れた鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10031094A JP3262940B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 耐疲労性に優れた鋼板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07310164A JPH07310164A (ja) | 1995-11-28 |
| JP3262940B2 true JP3262940B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=14270606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10031094A Expired - Fee Related JP3262940B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 耐疲労性に優れた鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3262940B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102392211A (zh) * | 2011-11-23 | 2012-03-28 | 人本集团有限公司 | 一种低碳钢轴承保持架的氮化处理方法 |
-
1994
- 1994-05-13 JP JP10031094A patent/JP3262940B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07310164A (ja) | 1995-11-28 |
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