JP3557327B2 - 鋼部材の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼部材の製造方法、特に熱処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
疲労をもたらすような応力を受ける部材の製造の際には、はだ焼（浸炭）がしばしば行われる。この浸炭によると、部材は表面が硬度そして含有炭素量共に高くなると共に、焼入れ焼戻し後に核部は強靱で低炭素含有なものとなる。かかる部材は、耐摩耗性そして耐疲労性において大変優れている。得られる硬度と残留応力との関係は図１に示されているごとくであり、得られた表面残留応力は疲労寿命の点では大変好ましいものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、はだ焼の手法によると部材は比較的高価なものとなり、その工程は遅い。そのため、誘導加熱を用いた表面硬化による多くの方法が試みられている。これによると、例えば０．５〜０．６％の高炭素含有の低合金鋼が用いられており、部材の表層が急速に加熱されて部材は焼入れされる。こうして得られる部材の硬度と残留応力との関係は図２に示されるごとくとなる。
【０００４】
低合金鋼を用いた表面誘導加熱硬化部材から得られる硬度と残留応力との関係は種々の場合十分なものであるが、しばしば接触疲労強さに限界が見られ、又、他の疲労条件で問題を惹起する。かかる劣特性を改善するのに貢献する一つの要素としては、材料の表面から離れた位置での硬度を低下することであり、又、積極的に残留応力が同じ深さに集中しているようにすることである。これは、中位の硬度の核部を用いるときに特に起きる。
【０００５】
低合金鋼を用いた従来の誘導加熱において形成されたマルテンサイトは殆ど瞬時に十分な炭素量、すなわち０．５〜０．６％の炭素含有量に達する。それ故、本発明の目的は、誘導加熱を用いて、はだ焼よりも安価で早く処理でき、従来の誘導加熱硬化の欠点を解決することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明によれば、上記目的は、硬質な高炭素固溶表面と強靱な低炭素固溶核部とをもつ鋼部材を製造する方法において、０．３〜１．２％の炭素と強カーバイド形成材として作用する合金要素をもつ合金鋼を用い、この材料から形成された部材を誘導加熱により、該部材の核部を第一誘導加熱工程でオーステナイト域の低域部のレベルまで加熱して核部を第二誘導加熱工程で特定レベルの固溶炭素を生じせしめ、表層部をオーステナイト域内の高域部まで加熱して該表層部に高固溶炭素成分を生じさせることにより達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明により所定の特性の鋼部材を得るためには、はだ焼で得られる結果、すなわち、固溶炭素量が０．１〜０．５％の核部と固溶炭素量が０．５〜１．２％の表層をもつものに類似する結果を得るようにすることが提案される。そのためには、かかる結果を与えるように作られた低合金鋼が用いられ、これは例えばクロムのような強カーバイド形成材の量を増やすことによって得られる。これによってオーステナイト固溶炭素量は抑制され、図３に示すごとくになる。
【０００８】
かかる合金クロム鋼を用い、例えばクロムのようなカーバイド形成合金要素を十分に高い含有量とし、そして特定な誘導加熱を行ってこの合金鋼を用いることにより、核部の炭素量を制御そして調整することが可能となる。これによって、核部はオーステナイト域の温度、通常８００〜１０００℃まで加熱され、かくして所定の固溶炭素量に達し、表層はオーステナイト域の高温度、通常９００〜１２００℃まで加熱される。焼入れ後は、部材全体での固溶炭素量は、例えば図１に示されたはだ焼で得られたものと同じになる。しかしながら、かかる本発明では、既述した従来はだ焼がかかえていたような欠点は伴うことがない。好ましくは、核部の加熱は表層部の加熱に先立って行われるが、この順序を逆にしても同じ結果は得られる。
【０００９】
かくして、本発明方法によれば、部材全体がオーステナイト化されるような特定の熱処理と共に、例えば炭素が０．３〜１．２％そしてクロムが１〜２５％のクロム鋼のような特定材料を用いることにより、設定された目的を達成できる。しかし、これによって、部材の核部と表層部とは異なる温度サイクルにさらされる。
【００１０】
本発明は既述した実施形態には限定されず、特許請求の範囲内にて、クロム以外のカーバイド形成材を用いて工程そして鋼の組成について変形を加えることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】はだ焼による部材の硬度と残留応力との関係を示す図である。
【図２】誘導加熱による部材の硬度と残留応力との関係を示す図である。
【図３】本発明による部材についてのクロム量とオーステナイト中の炭素量との関係を示す図である。

Claims (6)

  1. 硬質な高炭素固溶表面と強靱な低炭素固溶核部とをもつ鋼部材を製造する方法において、０．３〜１．２％の炭素と強カーバイド形成材として作用する合金要素をもつ合金鋼を用い、この材料から形成された部材を誘導加熱により、該部材の核部を第一誘導加熱工程でオーステナイト域の低域部のレベルまで加熱して核部を特定レベルの固溶炭素を生じせしめ、表層部を第二誘導加熱工程でオーステナイト域内の高域部まで加熱して該表層部に高固溶炭素成分を生じさせることを特徴とする鋼部材の製造方法。
  2. 部材の核部を約８００〜１０００℃の温度まで誘導加熱することとする請求項１に記載の鋼部材の製造方法。
  3. 部材の表層部を約９００〜１２００℃の温度まで急速に誘導加熱することとする請求項１又は請求項２に記載の鋼部材の製造方法。
  4. 強カーバイド形成合金要素としてクロムが１〜２５％の量だけ用いられていることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の鋼部材の製造方法。
  5. 第一誘導加熱工程が第二誘導加熱工程に先立ち行われることとする請求項１に記載の鋼部材の製造方法。
  6. 第二誘導加熱工程が第一誘導加熱工程に先立ち行われることとする請求項１に記載の鋼部材の製造方法。
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