JP3883782B2 - 耐ピッチング性に優れた肌焼鋼 - Google Patents
耐ピッチング性に優れた肌焼鋼 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3883782B2 JP3883782B2 JP2000145586A JP2000145586A JP3883782B2 JP 3883782 B2 JP3883782 B2 JP 3883782B2 JP 2000145586 A JP2000145586 A JP 2000145586A JP 2000145586 A JP2000145586 A JP 2000145586A JP 3883782 B2 JP3883782 B2 JP 3883782B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- pitting resistance
- carbonitriding
- resistance
- grain boundary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐ピッチング性に優れた浸炭部品を得る浸炭又は浸炭窒化用の鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】
これまで機械構造部品である歯車やシャフト等の歯車用鋼として、JIS SCr420、SCM420に代表される肌焼鋼が用いられてきたものの、歯車の高強度化の要求はますます高まっており、特にピッチング寿命の向上が望まれている。ピッチング寿命向上のためには、特開平7−258793号公報に述べられているようにSiの増量添加によって、耐軟化性の向上と同時に粒界酸化層深さを低減することは有効と考えられる。しかしながら、ピッチング寿命の長寿命化はまだ不十分であるのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような事情を背景としてなされたもので、本発明の目的とするところは、耐ピッチング性に優れる肌焼鋼を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
耐ピッチング性向上のためには、耐軟化性の向上と同時に粒界酸化層深さを低減する必要がある。そのために、本発明では、Ti添加により微細なTiCを鋼中に分散させ、鋼マトリックスの分散強化を図り、かつ4Si+Mn+2Cr>4.3を満たすことにより耐軟化性を向上させ、さらにSi含有量を0.40〜1.50%とし、浸炭もしくは浸炭窒化時に生成する表面層の粒界酸化層深さがSi:0.15〜0.35%のJIS SCM420に比して低減させ得ることを特徴とする。
【0005】
すなわち、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、合金元素の含有率が、質量%で、C:0.10〜0.25%、Si:0.40〜1.50%、Mn:0.30〜2.00%、P:≦0.030%、S:≦0.030%、Cr:0.50〜3.00%、Ti:0.02〜0.20%を含有し、残部がFe及び不可避不純物からなり、鋼中に微細なTiCを分散させ、鋼マトリックスの分散強化を図り、かつ4Si+Mn+2Cr>4.3を満たすことにより耐軟化性を向上させ、浸炭もしくは浸炭窒化時に生成する表面層の粒界酸化層深さがJIS SCM420に比して低減させ得ることを特徴とする耐ピッチング性に優れた肌焼鋼である。
【0006】
請求項2の発明では、請求項1の手段の合金元素に加えて、質量%で、Mo:≦0.35%、Ni:≦3.50%、Nb:≦0.20%、V:≦0.50%のうち、1種又は2種以上を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、鋼中に微細なTiCを分散させ、鋼マトリックスの分散強化を図り、かつ4Si+Mn+2Cr>4.3を満たすことにより耐軟化性を向上させ、浸炭もしくは浸炭窒化時に生成する表面層の粒界酸化層深さがJIS SCM420に比して低減させ得ることを特徴とする耐ピッチング性に優れた肌焼鋼である。
【0007】
合金元素の限定理由を以下に説明する。なお、質量%で示す。
【0008】
C:0.10〜0.25%
Cは、鋼の強度を確保するために必須の元素であり、その含有量が浸炭焼入焼戻し後の心部硬さを決定する。そこで、本発明ではC量の下限を0.10%とし、心部の硬さを確保している。しかし、その含有量が多すぎると靱性が劣化や被削性を低下させるなどの弊害をもたらすので、C含有量の上限を0.25%とする。
【0009】
Si:0.40〜1.50%
Siは、本発明において重要な役割を持つ元素であって、浸炭あるいは浸炭窒化後に表面に生成する粒界酸化層深さを低減し、かつ同時に焼戻軟化抵抗性を向上させるために添加する。この効果を得るためには0.40%以上含有する必要があるが、多すぎると靱性を阻害するので上限を1.50%とする。
【0010】
Mn:0.30〜2.00%
Mnは、焼戻軟化抵抗性を向上させる元素であるために添加され、その効果を得るためには、0.30%以上を必要とする。しかし、過剰に添加すると素材の軟化焼きなましを困難とし、また被削性や冷鍛性を劣化させるうえ、耐ピッチング性が飽和するため、その上限を2.00%とする。
【0011】
P:≦0.030%
Pは、オーステナイト粒界に偏析して靱性を低下させるため、含有量の上限を0.030%とする。
【0012】
S:≦0.030%
Sは、熱間加工性を害し、また鋼中でMnSなる非金属介在物を形成して、横方向の靱性を損なうので、その上限を0.030%とする。
【0013】
Cr:0.50〜3.00%
Crは、焼入性の向上に寄与するとともに、焼戻軟化抵抗性を増大させて耐ピッチング性を向上させるのに寄与する元素であり、このような効果を得るために、0.50%以上とする。しかし、3.00%を超えて添加しても耐ピッチング性向上の効果は飽和し、かえって被削性を劣化させるので3.00%以下とする。
【0014】
Ti:0.02〜0.20%
Tiは、TiCとして鋼中に微細に析出することにより、鋼マトリックスを分散強化し、ピッチングに至るき裂の生成、伝播を遅延させる元素であり、このような効果を得るために、0.02%以上とする。しかし、0.20%を超えて添加すると、被削性を劣化させるので、上限を0.20%とする。
【0015】
4Si+Mn+2Cr>4.3
上記式を満たすSi、Mn、Crの複合添加により、300℃にて測定した高温硬さがJIS SCM420相当鋼に比し、HV≧530となり、ピッチング寿命が延長される。
【0016】
Moは、焼入性の向上に寄与するとともに、鋼の靱性を向上させるので、焼入性と靱性を確保するため任意に添加することができる。しかし、1.50%を超えて添加すると素材の軟化焼きなましを困難とし、被削性や冷鍛性を劣化させるため1.50%以下とする。ただし、本発明としては実施例に基づき0.35%以下とする。
【0017】
Ni:≦3.50%
Niは、鋼に所定の焼入性を付与するとともに、鋼の靱性を向上させるので、焼入性と靱性を確保するため任意に添加することができる。しかし、3.50%を超えて含有させても、その効果は飽和し経済性を損なうので3.50%を上限とする。
【0018】
Nb:≦0.20%
V:≦0.50%
Nb、Vは、いずれも微細な炭化物あるいは炭窒化物を形成し、浸炭あるいは浸炭窒化処理時の結晶粒微細化に寄与して機械構造部材の靱性を高めるのに有効な元素であるので、必要に応じてこれらの1種または2種を適宜添加し、オーステナイト結晶粒を微細化する。しかしながら、添加量が多すぎても微細効果は飽和し、かえって機械的性質を劣化させることもあるため、Nbについては0.20%以下、Vについては0.50%以下とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の鋼について表1および以下の表並びに実施例を通じて示す。表1において、鋼種C、鋼種D、鋼種E、鋼種F、鋼種Hは請求項1の発明の実施の形態である。鋼種A、鋼種B、鋼種G、鋼種I、鋼種Jは請求項2の発明の実施の形態である。
【0020】
【表1】
【0021】
【実施例】
表1示す化学組成の鋼を100kg真空溶解炉で溶製した後、1200℃の熱間鍛造によって直径32mmの素材を製造した。次いで、前記各素材に対して焼きならしを施した後、図1に示すローラーピッチング試験片1を作成した。このローラーピッチング試験片1は、中央の大径部の直径が26mm、長さが28mmであり、両側の小径部の直径が22mm、長さが51mmの寸法を有するものである。そして、各ローラーピッチング試験片1に対して後記する浸炭あるいは浸炭窒化処理を施した後、ローラーピッチング試験を行った。
【0022】
ここで、ローラーピッチング試験の原理を図2に示す。すなわち、ローラーピッチング試験片1(小ローラー:材質は表1の鋼種A〜N)と相手材2(大ローラー:JIS SCM420相当)とを340kgf/mm2すなわち、3334N/mm2の面圧下で高速回転させ、ピッチングが発生するまでの寿命である回転数を求めて耐ピッチング性を評価した。なお、この場合、ローラーピッチング試験片1(小ローラー)と相手材2(大ローラー)との周速の差、すなわちすべり率は40%である。そして、各条件についてそれぞれ5本のローラーピッチング試験片1を対象として試験を行った後、ワイブルプロットを行ない、50%破損確率寿命(B50寿命)を求めて耐ピッチング性を評価した。また、表面部に生成する粒界酸化層を光学顕微鏡により観察し、その深さを測定した。さらに、表面硬化層断面の表面から80μm位置における硬さを300℃の高温条件下にて測定した。浸炭処理材の結果を表2ならびに図3、浸炭窒化処理材の結果を表3ならびに図4に示す。
【0023】
【表2】
【0024】
さらに、各ローラーピッチング試験片1に対する浸炭処理は、各試験片1を930℃で6時間保持している間に浸炭を行ない、830℃で30分保持した後、60℃の油槽に投入して焼入れし、170℃で90分の焼戻しを行った。浸炭窒化処理は各試験片1を930℃で6時間保持している間に浸炭を行ない830℃に冷却保持する過程でNH3を流すことによって窒化を行った。その後、60℃の油槽に投入して焼入れした後、170℃で90分の焼戻しを行った。
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明鋼は、鋼中に微細なTiCを分散させて鋼マトリックスを分散強化し、かつ、鋼の化学成分のSi、Mn、Crの関係を4Si+Mn+2Cr>4.3とすることで、耐軟化性を向上させ、さらにSiを0.40〜1.50質量%と高めることで、耐ピッチング性に優れた特性を有する肌焼鋼を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ローラーピッチング試験片の概略を示す側面図である。
【図2】 ローラーピッチング試験の原理を示す斜視図である。
【図3】 4Si+Mn+2Crの値とピッチング寿命関係で、浸炭材のローラーピッチング試験結果を示すグラフである。
【図4】 4Si+Mn+2Crの値とピッチング寿命関係で、浸炭窒化材のローラーピッチング試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ローラーピッチング試験片
2 相手材
Claims (2)
- 合金元素の含有率が、質量%で、C:0.10〜0.25%、Si:0.40〜1.50%、Mn:0.30〜2.00%、P:≦0.030%、S:≦0.030%、Cr:0.50〜3.00%、Ti:0.02〜0.20%を含有し、残部がFe及び不可避不純物からなり、鋼中に微細なTiCを分散させ、鋼マトリックスの分散強化を図り、かつ4Si+Mn+2Cr>4.3を満たすことにより耐軟化性を向上させ、浸炭もしくは浸炭窒化時に生成する表面層の粒界酸化層深さがJIS SCM420に比して低減させ得ることを特徴とする耐ピッチング性に優れた肌焼鋼。
- 請求項1記載の合金元素に加えて、質量%で、Mo:≦0.35%、Ni:≦3.50%、Nb:≦0.20%、V:≦0.50%のうち、1種又は2種以上を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、鋼中に微細なTiCを分散させ、鋼マトリックスの分散強化を図り、かつ4Si+Mn+2Cr>4.3を満たすことにより耐軟化性を向上させ、浸炭もしくは浸炭窒化時に生成する表面層の粒界酸化層深さがJIS SCM420に比して低減させ得ることを特徴とする耐ピッチング性に優れた肌焼鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000145586A JP3883782B2 (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 耐ピッチング性に優れた肌焼鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000145586A JP3883782B2 (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 耐ピッチング性に優れた肌焼鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001329337A JP2001329337A (ja) | 2001-11-27 |
JP3883782B2 true JP3883782B2 (ja) | 2007-02-21 |
Family
ID=18652073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000145586A Expired - Fee Related JP3883782B2 (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 耐ピッチング性に優れた肌焼鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3883782B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005061946B4 (de) * | 2004-12-27 | 2013-03-21 | Nippon Steel Corp. | Einsatzgehärteter Stahl mit hervorragender Zahnoberflächendauerfestigkeit, diesen verwendendes Zahnrad, und Verfahren zur Herstellung desselben |
JP5213393B2 (ja) * | 2007-09-12 | 2013-06-19 | 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 |
KR101464712B1 (ko) | 2010-04-19 | 2014-11-24 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 템퍼링 연화 저항성이 우수한 강 부품 |
CN104894506B (zh) * | 2015-06-24 | 2017-11-17 | 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 | 汽车变速箱齿轮热处理方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0672280B2 (ja) * | 1985-06-25 | 1994-09-14 | 日産自動車株式会社 | 高靭性浸炭用鋼 |
JPH11201168A (ja) * | 1998-01-12 | 1999-07-27 | Nippon Seiko Kk | 転がり軸受 |
-
2000
- 2000-05-17 JP JP2000145586A patent/JP3883782B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001329337A (ja) | 2001-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5129564B2 (ja) | 浸炭高周波焼入部品 | |
JP5530763B2 (ja) | 低サイクル曲げ疲労強度に優れた浸炭鋼部品 | |
JP4050829B2 (ja) | 転動疲労特性に優れた浸炭材 | |
JP5558887B2 (ja) | 低サイクル疲労強度に優れるTi、B添加鋼を用いた高強度部品の製造方法 | |
JP4229609B2 (ja) | 浸炭焼入歯車及びその製造方法 | |
JP2023002842A (ja) | 静捩り強度ならびに捩り疲労強度に優れた浸炭用鋼材による自動車用機械部品 | |
JP3792341B2 (ja) | 冷間鍛造性及び耐ピッチング性に優れた軟窒化用鋼 | |
JP5178104B2 (ja) | 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 | |
JP3381738B2 (ja) | 機械的強度に優れた機械構造部品の製造方法 | |
JP4488228B2 (ja) | 高周波焼入れ用鋼材 | |
JP3883782B2 (ja) | 耐ピッチング性に優れた肌焼鋼 | |
JP7013833B2 (ja) | 浸炭部品 | |
JPH0559488A (ja) | 機械加工性の優れた析出硬化型高強度軟窒化用鋼 | |
JP4536327B2 (ja) | 短時間での浸炭性に優れたNb含有肌焼鋼 | |
JP7524586B2 (ja) | 肌焼鋼、並びに、高強度部材及びその製造方法 | |
JP3927420B2 (ja) | 焼戻し軟化抵抗性に優れた肌焼鋼 | |
JPH0967644A (ja) | 歯切り性に優れた浸炭歯車用鋼 | |
JPH07188895A (ja) | 機械構造用部品の製造方法 | |
JP2630670B2 (ja) | 高疲労強度を有する浸炭歯車用鋼 | |
JP2004300550A (ja) | 高強度肌焼鋼 | |
JP2001140020A (ja) | 耐ピッティング性に優れた浸炭窒化処理部材の熱処理方法 | |
JP5077814B2 (ja) | シャフト及びその製造方法 | |
JP3996386B2 (ja) | ねじり疲労特性に優れた浸炭用鋼 | |
JP3907986B2 (ja) | 冷間加工性と結晶粒度特性に優れた肌焼き鋼の製造方法 | |
JP2019183211A (ja) | 浸炭部品 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040402 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050208 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050408 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060815 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20060914 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061012 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20061017 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061114 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061115 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091124 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131124 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |