JP3745971B2

JP3745971B2 - 鋼材料

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Publication number: JP3745971B2
Application number: JP2001080313A
Authority: JP
Inventors: 光雄桑原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: US20040069378A1; US7622009B2; JP2002275581A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＢおよびＮを含有する鋼材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｆｅ−Ｃ系合金からなる鋼材料は最も一般的な金属材料の１種であり、特に、何らかの元素を含有する鋼材料は特殊鋼と指称され、構造用部材や工具、治具の原材料として広汎に使用されている。
【０００３】
特殊鋼に含有される元素としては、Ａｌ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓ、Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、ＷまたはＺｒ等が挙げられ、これらは、所定の割合で含有されることにより鋼材料の特性を向上させる。例えば、４０〜７０ｐｐｍ（重量割合、以下同じ）のＢを含有するボロン鋼は、一般的な鋼材料に比して強度、硬度および靱性に優れる。また、Ｐｂを含有する鋼は、切削加工を施すことが著しく容易な快削鋼として広く知られている。
【０００４】
なお、鋼材料中におけるこれらの元素の存在状態は、元素によって異なる。ほとんどの元素は、鋼材料を構成するフェライト（α−ＦｅとＣとの固溶体）またはセメンタイト（Ｆｅ₃Ｃ）との固溶体ないし化合物として存在するが、酸化物や硫化物等の非金属化合物、または金属間化合物として存在することもある。さらに、上記したＰｂ快削鋼においては、Ｐｂは、他の元素と結合することなくそれ自体で鋼材料中に存在する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鋼材料に圧延や鍛造等の各種の加工を施して所定の形状に塑性加工する最中には、焼き入れや浸炭、窒化等のいわゆる表面処理を施すことが一般的である。焼き入れは、鋼材料の表面を加熱してオーステナイト（γ−ＦｅとＣとの固溶体）を形成させた後に急冷してマルテンサイトを形成させるものである。また、浸炭、窒化は、鋼材料を加熱した後、該鋼材料の表面から内部に指向してＣまたはＮを浸透させるものである。このような表面処理により、該鋼材料の表面が硬化される。
【０００６】
しかしながら、例えば、上記のボロン鋼には、焼き入れの最中に割れが生じ易いという欠点がある。勿論、割れが発生したものは製品として供することができない。換言すれば、ボロン鋼を焼き入れする場合、歩留まりの低下を招くという不具合が生じる。この理由は、鋼材料中に不純物として遊離状態で存在するごく微量のＦｅ、Ｃ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｏ等とＢとが反応することによってＦｅＢ、Ｆｅ₂Ｂ、Ｆｅ₅ＳｉＢ₂、Ｎｉ₄Ｂ₃、ＭｏＦｅＢ₄、Ｍｏ₂ＦｅＢ₂、Ｂ₄Ｃ等の脆性材料が生成して鋼材料の結晶粒界に析出・偏在し、このために焼き入れ時に鋼材料に発生する熱応力が大きくなるためであると考えられている。
【０００７】
しかも、ボロン鋼には、ごく表面の強度、硬度および靱性は良好であるが、内部の上記諸特性は充分ではないという不具合がある。すなわち、鋼材料をホウ化する際にＢが上記したような遊離元素と早期に反応してしまうので、Ｂを内部深くまで浸透（拡散）させることが困難であるからである。
【０００８】
また、浸炭や窒化を行っても、ＣまたはＮの表面からの拡散距離は通常０．１ｍｍ程度、最大でも０．２５ｍｍをやや超える程度である。すなわち、浸炭または窒化では、鋼材料の表面のごく近傍を硬化することはできるが、表面からの距離が０．３ｍｍを超える内部を硬化することは著しく困難である。しかも、この場合、鋼材料の靱性が浸炭または窒化を行う前に比して低下してしまうという不具合がある。
【０００９】
上記各種処理とは別に、特開昭５３−１４２９３３号公報には、まず鋼材料を窒化処理し、その後、ホウ化処理する表面処理方法が提案されている。このような表面処理方法によれば、ホウ化処理の際、窒化処理を施さない場合に比して鋼材料の加熱温度を低くすることができ、したがって、ひずみのない製品を得ることができるとされている。
【００１０】
しかしながら、同号公報に記載されているように、この表面処理方法においては、Ｆｅ−Ｂ−Ｎ系化合物が鋼材料のごく表面に形成されるのみである。すなわち、ＢまたはＮが内部まで浸透しないので、鋼材料の諸特性を内部まで向上させることは困難である。
【００１１】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、強度、硬度および靱性に優れ、しかも、加熱に際して割れが生じ難く、このために高い歩留まりで製品を得ることが可能な鋼材料を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明に係る鋼材料は、重量割合で７〜３０ｐｐｍのＢと１０〜７０ｐｐｍのＮとを含有し、ＢおよびＮが拡散するとともにビッカース硬度で７２０以上である部位として定義される硬化深さが０．３ｍｍを超えていることを特徴とする。
【００１３】
Ｂをこのような割合で含有する鋼材料は、Ｂを含有していない鋼材料に比して強度、硬度および靱性に優れる。また、Ｎをこのような割合で含有する場合、Ｂと鋼材料中に不純物として存在する遊離元素とが互いに反応することが著しく抑制される。すなわち、上記したような脆性材料が鋼材料中に生成することが抑制されるので、該鋼材料に割れが発生することを抑制することができる。したがって、歩留まりも向上する。
【００１４】
鋼材料中におけるＢとＮは、六方晶ＢＮ（ｈ−ＢＮ）または正方晶ＢＮ（ｃ−ＢＮ）、さらにはＦｅおよびＣとともに結合してＦｅ−Ｃ−Ｂ−Ｎ系ホウ窒化物の状態で存在していてもよいが、最も優れた強度、硬度および靱性が得られるということから、Ｆｅに固溶されたＦｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅおよびＣに固溶されたＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体の状態で存在することが好ましい。しかも、この場合、鋼材料を構成する組織の変化が緩やかとなるので、該鋼材料を加熱した際に発生する熱応力が小さくなる。このため、割れが発生することが一層抑制されるようになる。
【００１５】
なお、ＢおよびＮが固溶する組織の代表的なものとしては、フェライト、オーステナイト、ベイナイト（オーステナイトの冷却変態生成物）等が例示される。また、Ｆｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体中には、鋼材料に微量に含まれるＳｉやＭｎ、Ｐ、Ｓ等がさらに固溶されていてもよい。
【００１６】
ＢおよびＮをＦｅ組織中に固溶させる場合、当該鋼材料の内部深く、具体的には、表面から０．３ｍｍを超える内部までこれらＢおよびＮを拡散させることができる。すなわち、ボロン鋼におけるＢの拡散距離や、窒化によるＮの拡散距離が通常０．１ｍｍ、最大で０．２５ｍｍをやや超える程度であるのに比して、ＢおよびＮを著しく大きな距離で拡散させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鋼材料につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る鋼材料は、フェライト、オーステナイト、ベイナイト等に固溶してＦｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体の状態で存在するＢとＮとを含有する。
【００１９】
Ｂは、ボロン鋼における場合と同様に、鋼材料の強度、硬度および靱性を向上させる成分である。そして、Ｂの割合は７〜３０ｐｐｍに設定される。７ｐｐｍ未満では上記の諸特性を向上させる効果に乏しく、また、３０ｐｐｍを超えると鋼材料の靱性が低下してしまう。Ｂのより好ましい割合は、１０〜２０ｐｐｍである。
【００２０】
Ｎは、鋼材料中に不純物として遊離状態で含有されたＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｏ等とＢとの反応を抑制する成分である。すなわち、Ｎが存在する場合、Ｂとこれらの遊離元素とが互いに反応することが著しく抑制され、このため、ＦｅＢ、Ｆｅ₂Ｂ、Ｆｅ₅ＳｉＢ₂、Ｎｉ₄Ｂ₃、ＭｏＦｅＢ₄、Ｍｏ₂ＦｅＢ₂、Ｂ₄Ｃ等の脆性材料が生成することが著しく抑制される。したがって、本実施の形態に係る鋼材料では、焼き入れをはじめとする加熱時に発生する熱応力が一般的なボロン鋼に比して著しく小さくなり、結局、割れが発生し難いものとなる。
【００２１】
Ｎの割合は、１０〜７０ｐｐｍに設定される。１０ｐｐｍ未満では鋼材料の割れの発生を抑制する効果に乏しい。一方、７０ｐｐｍを超えると、鋼材料の硬度が低下してしまうからである。
【００２２】
鋼材料中におけるＢとＮは、上記したように、Ｆｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体の状態で存在する。この場合、鋼材料は、ＢとＮがｈ−ＢＮまたはｃ−ＢＮの状態で存在する鋼材料に比して優れた強度、硬度および靱性を示す。
【００２３】
しかも、この場合、該ＢおよびＮの拡散距離が著しく大きくなる。すなわち、ＢとＮは、ボロン鋼や窒化された鋼材料に比して内部深くまで浸透する。Ｎが共存することによって、Ｂが鋼材料中の遊離元素と反応することが著しく抑制されるからである。具体的には、本実施の形態に係る鋼材料では、表面からの距離が３０〜７０ｍｍを超える内部においてもＮとＢとが存在することがある。
【００２４】
さらに、この場合、該鋼材料を構成する組織が該鋼材料の表面から内部にかけて緩やかに変化する。このため、該鋼材料を加熱する際に発生する熱応力が著しく小さくなるので、割れが著しく発生し難くなる。
【００２５】
このように、本実施の形態に係る鋼材料においては、内部深くまでＮとＢとが拡散している。このため、該鋼材料の内部においても優れた強度、硬度および靱性を確保することができるとともに、割れが発生することを著しく抑制することができる。
【００２６】
本実施の形態に係る鋼材料は、以下のようにして製造することができる。
【００２７】
上記した鋼材料の製造方法のフローチャートを図１に示す。この製造方法は、原料鋼をホウ素化合物で被覆または囲繞する第１工程Ｓ１と、前記原料鋼を加熱窒化処理する第２工程Ｓ２とを有する。
【００２８】
まず、第１工程Ｓ１において、原料鋼をホウ素化合物で被覆または囲繞する。
【００２９】
具体的には、原料鋼をホウ素化合物で被覆する場合、原料鋼の表面にホウ素化合物からなるコーティング膜を形成する。コーティング膜は、例えば、キシレンやトルエン、あるいはアセトン等の溶媒にｈ−ＢＮ等のようなホウ素化合物が分散された溶液を原料鋼の表面に噴霧した後、前記溶媒を揮散除去することにより容易かつ簡便に形成することができる。または、化学的気相成長（ＣＶＤ）法や物理的気相成長（ＰＶＤ）法等によりコーティング膜を形成するようにしてもよい。
【００３０】
また、原料鋼をホウ素化合物で囲繞する場合、原料鋼を収容した坩堝内にＢ₄Ｃ等のような粉末状ホウ素化合物を充填すればよい。
【００３１】
次いで、第２工程Ｓ２において、前記コーティング膜が形成された原料鋼または粉末状ホウ素化合物に囲繞された原料鋼を加熱窒化処理する。この処理により原料鋼が窒化されるとともに、ホウ素化合物からＢが拡散して原料鋼の表面から内部に指向して浸透する。勿論、原料鋼を窒化したＮも原料鋼の表面から内部に指向して浸透する。その結果、上記した鋼材料が得られるに至る。
【００３２】
原料鋼を窒化するための窒化ガスは、ＮＨ₃、Ｎ₂およびＨ₂の混合ガス、ＮＨ₃、Ｎ₂およびＡｒの混合ガスのようにＮＨ₃を含むガスであってもよいが、Ｎ₂のみであることが好ましい。原料鋼に拡散させるＮは上記したように重量割合で１０〜７０ｐｐｍと著しく少ないので、活性が低いＮ₂の方が原料鋼へのＮの拡散量を容易に制御することができるからである。
【００３３】
ここで、窒化ガスは、温度が１１００〜１７５０Ｋの範囲内であるときに導入する。１１００Ｋ未満では、Ｎがフェライトやオーステナイト、ベイナイト等に容易に固溶されてしまうので、Ｎの重量割合が７０ｐｐｍを超えるようになる。また、１７５０Ｋを超えると、Ｂが原料鋼中のＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｏ等の遊離元素と優先的に結合するので、上記したような脆性のホウ化物が生成し、結局、割れが発生し易い鋼材料となってしまう。なお、温度が上記範囲外の際には、Ａｒ等の不活性窒化ガスを導入するようにすればよい。原料鋼の表面にコーティング膜を形成した場合には、真空引きを行うようにしてもよい。
【００３４】
また、第２工程Ｓ２での加熱手段は特に限定されるものではないが、原料鋼を短時間で昇温することができ、このために鋼材料を効率よく製造することができるということから、高周波誘導加熱装置が特に好適である。この場合、原料鋼を筒状体の内部に収容し、かつ該筒状体の内部に窒化ガスを流通させた状態で原料鋼の窒化を行うことが好ましい。これにより窒化ガスを原料鋼に確実に接触させることができるので、高周波加熱装置を使用する場合であっても原料鋼を効率よく窒化させることができるからである。なお、筒状体としては、例えば、石英または黒鉛製のものを使用することができる。
【００３５】
処理時間は、原料鋼の肉厚や体積に応じて設定されるが、加熱炉による加熱では概ね１０分〜２時間、高周波誘導装置による加熱では概ね５秒〜５分とすれば充分である。処理時間を長くし過ぎると、ＢまたはＮがそれぞれ３０ｐｐｍ、７０ｐｐｍを超えるようになるので注意を要する。
【００３６】
【実施例】
１．ＢおよびＮの効果
原料鋼として、５０ｍｍ×５０ｍｍ×１００ｍｍの直方体のＳ５０Ｃ（ＪＩＳ規格）を用意した。キシレンにｈ−ＢＮが分散された溶液をこの原料鋼の表面に噴霧し、室温で放置して乾燥することによりｈ−ＢＮからなるコーティング膜を形成した。
【００３７】
次いで、この原料鋼を加熱炉内に入れ、１０Ｋ／分で１６００Ｋまで昇温した後、１６００Ｋで３０分保持して加熱窒化処理することにより、ＢおよびＮを含有する鋼材料を得た。これを実施例１とする。なお、温度が１２００Ｋとなるまでは加熱炉内を真空引きし、１２００Ｋに到達した直後からＮ₂を導入した。
【００３８】
この実施例１の鋼材料におけるＢおよびＮの重量割合を吸光光度分析法にて定量分析したところ、それぞれ、１７ｐｐｍ、２０ｐｐｍであった。
【００３９】
また、上記と同一寸法の原料鋼を用意し、この原料鋼をＢ₄Ｃの粉末が充填された坩堝内に圧入して該原料鋼をＢ₄Ｃの粉末で囲繞した。
【００４０】
この状態で原料鋼を坩堝ごと加熱炉内に入れ、実施例１と同様の条件下で加熱窒化処理して鋼材料を得た。これを実施例２とする。なお、実施例２の鋼材料では、ＢおよびＮの各重量割合は１８ｐｐｍ、５０ｐｐｍであった。
【００４１】
さらに、直径１０ｍｍ×長さ３０ｍｍの円柱状の原料鋼に対して火炎焼き入れを行ったものを用意した。これを比較例１とする。なお、比較例１の鋼材料にはＢおよびＮは検出されなかった。
【００４２】
これら実施例１、２および比較例１の各鋼材料につきビッカース硬度を測定したところ、比較例１の鋼材料の表面における値は６４０であった。これに対し、実施例１、２の各鋼材料におけるビッカース硬度は、図２に表すように、一側面から他側面に亘って比較例１の表面に比して８０〜１００程度高い値を示した。この結果から、ＢおよびＮを含有することにより鋼材料の硬度が向上することが明らかである。また、実施例１、２の各鋼材料の硬度が略均一であることから、これら鋼材料においては、その表面から内部中央までＢおよびＮが拡散していることも諒解される。
【００４３】
次に、実施例１、２および比較例１から引っ張り試験用の試験片と衝撃試験用の試験片とを切り出し、各試験片につき引っ張り強度とシャルピー衝撃値を測定した。結果を図３に示す。なお、シャルピー衝撃値が高いほど靱性が高いことを表す。この図３から、比較例１の鋼材料に比して実施例１、２の各鋼材料が引っ張り強度および靱性に優れるものであることが分かる。
【００４４】
以上の結果から、ＢおよびＮを含有させることにより鋼材料の硬度、強度および靱性を向上させることができることが明らかである。
【００４５】
これらとは別に、原料鋼としてＳＣＭ４３０（ＪＩＳ規格）を選定したことを除いては実施例１に準拠して鋼材料を得た。これを実施例３とする。
【００４６】
また、真空引きを行いながら１０Ｋ／分の昇温速度で１２００Ｋまで昇温した後に１２００Ｋで３０分間保持し、さらに１５００Ｋに到達した時点でＮ₂ガスを導入して１６５０Ｋで３０分間保持したことを除いては実施例３に準拠して鋼材料を得た。これを実施例４とする。
【００４７】
さらに、１０００ｃｍ³の水を溶媒とし、この中に１１５ｇのＫＣｌ、２０ｇのＢａＣｌ₂、７．５ｇのＮａＦ、１ｇのＢ₂Ｏ₃、５ｇのフェロボロンが溶解されたソルト浴に実施例３、４と同一寸法のＳＣＭ４３０を２時間浸漬することにより該ＳＣＭ４３０をホウ化した。これを比較例２とする。
【００４８】
なお、以上の実施例３、４および比較例２の各鋼材料におけるＢの重量割合を定量分析したところ、それぞれ、１９ｐｐｍ、２１ｐｐｍ、２ｐｐｍであった。
【００４９】
そして、これら実施例３、４および比較例２の各鋼材料につき、表面から内部に指向してビッカース硬度を測定した。表面からの距離とビッカース硬度との関係を図４に併せて示す。この図４から、比較例２の鋼材料では０．０５ｍｍを超える深度ではビッカース硬度が激減しているのに対し、実施例３、４の各鋼材料では、０．３ｍｍを超える深度でも硬度に優れていることが明らかである。また、この結果からも、実施例３、４の各鋼材料では比較例２の鋼材料に比して内部にまでＢが拡散していることが諒解される。
【００５０】
２．加熱窒化処理時間と鋼材料の諸特性との関係
原料鋼としてＳＫＳ９３（ＪＩＳ規格）を選定し、長さは一定として底面積を変化させた直方体を種々作製した。そして、１４００Ｋに到達した時点でＮ₂ガスを導入し、保持時間を種々変化させたことを除いては実施例１に準拠して各直方体にＢおよびＮを固溶させ、鋼材料を得た。このうち、底面の寸法が４０ｍｍ×４０ｍｍ以上の各鋼材料から引っ張り試験用の試験片と破壊靱性値（Ｋ_IC）測定用の試験片とを切り出し、各試験片につき引っ張り強度およびＫ_ICを求めた。さらに、各鋼材料における表面のロックウェル硬度（Ｃスケール、Ｈ_RC）を測定した。これらの測定結果を加熱窒化処理における保持時間および含有するＢの重量割合とともに図５および図６に示す。
【００５１】
これら図５、図６から、処理時間を設定することによって鋼材料の諸特性を制御することができることが分かる。
【００５２】
３．割れの抑制について
図７に示す直径５０ｍｍ×長さ２００ｍｍの円柱状のＳＣＭ４２０（ＪＩＳ規格）を原料鋼１０として用意した。キシレンにｈ−ＢＮが分散された溶液をこの原料鋼１０の表面に噴霧し、室温で放置して乾燥することによりｈ−ＢＮからなるコーティング膜（図示せず）を形成した。そして、この原料鋼１０の略中央部に、該原料鋼１０の軸方向に直交する直径８ｍｍの貫通孔１２を設けた。
【００５３】
次いで、一端部の近傍に複数個の孔部１４が設けられた半ピース１６ａ、１６ｂをこの原料鋼１０に装着することにより、図８に示すように、円筒状部材１８を構成した。そして、孔部１４を介してＮ₂ガスを流通させ、かつ円筒状部材１８を３０ｒｐｍの回転速度で回転させながら、４８０Ｖ、４８ｋＷ、周波数１９ｋＨｚの条件下で、高周波加熱装置によって原料鋼１０を加熱して鋼材料を作製した。加熱時間は１０秒とした。これを実施例５とする。
【００５４】
また、加熱時間を１５秒または３０秒としたことを除いては実施例５に準拠して鋼材料を得た。これらをそれぞれ実施例６、７とする。なお、実施例７において、原料鋼１０および鋼材料につき定量分析を行ったところ、ＢおよびＮは、原料鋼１０では検出されず、一方、鋼材料では、それぞれ、１７ｐｐｍ、５０ｐｐｍであった。
【００５５】
比較のため、原料鋼１０に対してコーティング膜を形成することなく高周波加熱装置にて焼き入れを行った。この場合、原料鋼１０を大気中で３０ｒｐｍの回転速度で回転させながら、４６０Ｖ、４５ｋＷ、周波数１９ｋＨｚの条件下で８秒間加熱した。これを比較例３とする。
【００５６】
これら実施例５〜７および比較例３の各鋼材料につき割れの発生を調査したところ、比較例３では、１０本の試料のうち６本に貫通孔１２の周囲に割れが発生していることが確認された、一方、実施例５〜７では、合計４０本の試料の全てにおいて、割れが発生していることは認められなかった。
【００５７】
次に、これら実施例５〜７および比較例３の各鋼材料につき、表面から内部に亘ってビッカース硬度を測定した。表面からの距離とビッカース硬度との関係を図９に示す。
【００５８】
この図９から、比較例３では、表面からの距離が２ｍｍ以上となると硬度が急激に低下すること、これに対し、実施例５〜７では、硬度は緩やかに減少していることが分かる。このことから、比較例３の鋼材料では組織が急激に変化し、一方、実施例５〜７の各鋼材料では組織の変化が緩やかであることが諒解される。このような組織を有する実施例５〜７の鋼材料では、比較例３の鋼材料に比して加熱時に発生する熱応力が著しく小さくなる。実施例５〜７において、割れが発生しない理由はこのためであると考えられる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る鋼材料によれば、ＢとＮとを所定の割合で含有している。このため、Ｂの作用によって優れた強度、硬度および靱性を示すとともに、Ｎの作用によって脆性材料が鋼材料中に生成することが抑制されるので加熱に際して割れが発生し難い鋼材料とすることができるという効果が達成される。このため、この鋼材料に対して加工を施して製品を得る際の歩留まりが向上する。
【００６０】
特に、ＢとＮが鋼材料の金属組織中に固溶されてＦｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体の状態で存在する場合、該鋼材料を構成する組織は、該鋼材料の表面から内部にかけて緩やかに変化する。このため、該鋼材料を加熱した際に発生する熱応力が小さくなるので、該鋼材料に割れが発生することが一層抑制されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼材料の製造方法のフローチャートである。
【図２】実施例１、２の各鋼材料の一側面から他側面に亘るビッカース硬度を示す図表である。
【図３】実施例１、２および比較例１の各鋼材料から得られた試験片の引っ張り強度とシャルピー衝撃値を示す図表である。
【図４】実施例３、４および比較例２の各鋼材料における表面からの距離とビッカース硬度との関係を示すグラフである。
【図５】各鋼材料における加熱窒化処理時間と、Ｂの重量割合、表面のロックウェル硬度（Ｃスケール）、引っ張り強度および破壊靱性値との関係を示す図表である。
【図６】各鋼材料における加熱窒化処理時間と、Ｂの重量割合、表面のロックウェル硬度（Ｃスケール）、引っ張り強度および破壊靱性値との関係を示す図表である。
【図７】原料鋼と該原料鋼に装着する円筒状部材を構成する半ピースの概略全体構成説明図である。
【図８】図７の原料鋼に円筒状部材を装着した状態を示す概略全体構成説明図である。
【図９】実施例５〜７および比較例３の各鋼材料における表面からの距離とビッカース硬度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…原料鋼１２…貫通孔
１４…孔部１６ａ、１６ｂ…半ピース
１８…円筒状部材

Claims

重量割合で７〜３０ｐｐｍのＢと１０〜７０ｐｐｍのＮとを含有し、ＢおよびＮが、ＢＮ、Ｆｅ−Ｃ−Ｂ−Ｎ系ホウ窒化物、Ｆｅ（Ｂ，Ｎ）系固溶体またはＦｅ（Ｃ，Ｂ，Ｎ）系固溶体として拡散するとともにビッカース硬度で７２０以上である部位として定義される硬化深さが０．３ｍｍを超えていることを特徴とする鋼材料。