JP4073860B2 - 高温浸炭後の耐粗粒化特性に優れた浸炭鋼の製造方法 - Google Patents
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Cは、機械構造用部品として浸炭処理後の芯部強度を確保するために必要な元素である。0.1%未満ではその効果が十分に得られず、反対に0.35%を超えると芯部の靭性を低下させる。そのため含有量を0.1〜0.35%とした。
Siは、転動疲労中の組織変化の遅延および焼入性に効果のある元素であるが、0.05%未満では脱酸効果が十分でなく、0.5%を超えると加工性を低下させる。そのため含有量を0.05〜0.5%とした。
Mnは、焼入性を向上させる元素であるが、0.2%未満では脱酸効果が十分でなく、2.0%を超えるとベイナイト組織が発生し加工性、粒度特性が低下する。そのため含有量を0.2〜2%とした。
Alは、脱酸のために必要な元素である。しかし、0.005%未満ではその効果が十分得られず、0.05%を超えてもその効果は飽和しアルミナ系酸化物の増加により疲労強度が低下する。そのため含有量を0.005〜0.05%とした。
Tiは、本発明において重要な元素である。鋼中に微細に分散した析出物が冷却時の変態においてフェライトの生成核となり、より多くのフェライトを生成させて結晶粒を微細化し、かつ、フェライトの生成によりベイナイト組織の発生を抑えて硬さを低下させる。さらに、浸炭時には微細に分散した析出物の働きによりオーステナイト結晶粒の粗大化を防止する。Tiの含有量が0.1%未満の場合には所望の効果が得られず、0.3%を超えると析出物が過剰となり、加工性や強度の低下を招く。そのためTiは0.1〜0.3%とした。なお、請求項として記載していないが、Tiは鋼中のfree−Nを固定してBの焼入性への効果を向上させるので、さらにBを添加して使用することができるが、その場合にはTiを0.025%以上含有していることが必要である。
Ni、Cr、Moの元素は、焼入性を向上させる元素であるが、多すぎるとベイナイト組織が発生し、加工性、粒度特性が低下する。逆に少なすぎればその効果が十分に期待できない。そこでNi:0.1〜1.0%、Cr:0.2〜2.0%以下、Mo:0.03〜0.35%とし、そのうち1種または2種以上を要求される用途に応じて選択して使用する。
Nは、0.015%を超えて含有するとTiNが増加し、被削性が低減される。そこで、このN含有量を0.015%以下とした。しかしながら、疲労強度、寿命の要求される場合においては、TiNが少ない方が好ましいので、特に、0.008%以下が望まれる。
表1に示す化学組成を有する100kg鋼塊を真空溶解炉にて溶製し、1260℃に加熱して表2に示す鍛造加熱温度でφ20mmの棒鋼材に鍛造した。さらに機械加工によりφ8mm×12mmの試験片を切り出し、加工フォーマスターによる熱間鍛造テストを実施した。
Claims (1)
- 質量%で、C:0.1〜0.35%、Si:0.05〜0.5%、Mn:0.2〜2.0%、Al:0.005〜0.05%、Ti:0.1〜0.3%を含有し、さらにCr:0.2〜2.0%、Ni:0.1〜1.0%、Mo:0.03〜0.35%から選択した1種または2種以上を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなる鋼を素材とし、熱間鍛造時に該素材の加熱温度を1200℃以上として熱間鍛造してTiCもしくはTiCNを鋼中に固溶させた後、800℃〜500℃の温度範囲を2℃/sec以下の冷却速度にて冷却することにより、熱間鍛造後にTiCもしくはTiCNを析出させ、該析出物のうち10〜100nmの粒子が30個/μm2以上であり、熱間鍛造後の組織はベイナイト組織が5%以下で残部がフェライト・パーライト組織からなり、1000℃以上で浸炭した時にオーステナイト結晶粒度が7番以上でかつ結晶粒度が3番以上異なる粗大粒が20%未満であることを特徴とする熱間鍛造後の焼きならしの不要な高温浸炭鋼の製造方法。
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