JP5213393B2 - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5213393B2 JP5213393B2 JP2007237317A JP2007237317A JP5213393B2 JP 5213393 B2 JP5213393 B2 JP 5213393B2 JP 2007237317 A JP2007237317 A JP 2007237317A JP 2007237317 A JP2007237317 A JP 2007237317A JP 5213393 B2 JP5213393 B2 JP 5213393B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strength
- fatigue strength
- less
- carburizing
- steel
- 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.)
- Active
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 title claims description 21
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 claims description 40
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 31
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/20—Carburising
- C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/004—Dispersions; Precipitations
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
本発明は、低コストのガス浸炭焼入れ・焼戻しを施すことにより、動力を伝達する歯車の主要必要特性である、面圧疲労強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度を向上させたはだ焼鋼に関する。
自動車の動力伝達用の歯車は、主として歯面の面圧疲労強度と歯元の衝撃強度及び曲げ疲労強度が要求される。このため、自動車の動力伝達用の歯車には、ＪＩＳ鋼のＳＣｒ４２０やＳＣＭ４２０などのはだ焼鋼に浸炭焼入れ・焼戻しを行い使用される場合が多い。しかし、近年地球温暖化防止気運が高まり、自動車の二酸化炭素排出量削減のための燃費向上ニーズが高まっている。そのため、歯車の小型軽量化ニーズが高まっており、上記ＪＩＳ鋼では十分な強度が得られなくなってきている。
従来、歯車用のはだ焼鋼において、面圧疲労強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度を同時に向上させようとした場合は、一般的なＪＩＳ ＳＣｒ４２０やＳＣＭ４２０に対し、Ｓｉ量を低減し、浸炭異常層深さを抑制し、Ｃｒ、Ｍｏなどの合金元素を増量添加し、焼戻し軟化抵抗特性を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この技術はＳｉを低減したことにより、焼戻し軟化抵抗特性はそれほど高くなく、面圧強度は十分とは言えない。
一方、従来のＪＩＳはだ焼鋼に対し、Ｓｉを増量し、焼戻し軟化抵抗特性を向上させ、かつ浸炭異常層深さを低減し、衝撃強度や曲げ疲労強度を低下させることなく、面圧強度を向上させた歯車用はだ焼鋼が提案されている（特許文献２）。しかし、この技術はＳｉ量が浸炭異常層深さに影響を及ぼすことは述べられているが、その他の元素が浸炭異常層深さや形態にどの様な影響を及ぼすかは述べられておらず、その他の元素の影響は不明である。
本願の発明が解決しようとする課題は、浸炭歯車の面圧疲労強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度の全ての特性を向上させ、低コストのガス浸炭で浸炭部品の強度を向上させるはだ焼鋼を提供することである。
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、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．４０〜１．５０％、Ｍｎ：０．１０〜１．５％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１．５〜３．０％、Ｔｉ：０．０２〜０．２０％、Ａｌ：０．０２〜０．０５％、Ｂ：０．００１０〜０．００５０％、Ｎ：０．０１％以下を含有し、Ｔｉ＞３．４Ｎ、７Ｓｉ＋３Ｃｒ＋Ｍｎ≧７．０を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが１０μｍ以下であることを特徴とする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である。
請求項２の発明では、請求項１の組成に加え、さらに質量％で、Ｎｉ：３．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下の１種または２種を含有し、Ｔｉ＞３．４Ｎ、７Ｓｉ＋３Ｃｒ＋Ｍｎ≧７．０を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが１０μｍ以下であることを特徴とする面圧強度と衝撃強度、及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼である。
請求項３の発明では、請求項１の組成に加え、さらにＮｂ：０．０２〜０．２０％、Ｖ：０．０２〜０．２０％の１種または２種を含有し、Ｔｉ＞３．４Ｎ、７Ｓｉ＋３Ｃｒ＋Ｍｎ≧７．０を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが１０μｍ以下であることを特徴とする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である。
請求項４の発明では、請求項２の組成に加え、さらにＮｂ：０．０２〜０．２０％、Ｖ：０．０２〜０．２０％の１種または２種を含有し、Ｔｉ＞３．４Ｎ、７Ｓｉ＋３Ｃｒ＋Ｍｎ≧
７．０を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが１０μｍ以下であることを特徴とする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である。
７．０を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが１０μｍ以下であることを特徴とする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である。
上記の手段における鋼成分の限定理由を以下に説明する。なお、以下において、％は質量％を示す。
Ｃ：０．１０〜０．３５％、望ましくは０．１０〜０．２５％
Ｃは、強度を付与するために必要な元素であるが、０．１０％未満であると、浸炭焼入後の芯部強度が確保できず低く、０．３５％超えると靱性が低下するとともに素材の硬度が上昇して加工性が劣化する。そこで、Ｃは０．１０〜０．３５％とし、望ましくは０．１０〜０．２５％とする。
Ｃは、強度を付与するために必要な元素であるが、０．１０％未満であると、浸炭焼入後の芯部強度が確保できず低く、０．３５％超えると靱性が低下するとともに素材の硬度が上昇して加工性が劣化する。そこで、Ｃは０．１０〜０．３５％とし、望ましくは０．１０〜０．２５％とする。
Ｓｉ：０．４０〜１．５０％、望ましくは０．５〜１．０％
Ｓｉは、本発明において重要な元素であり、鋼の脱酸に有効な元素であるとともに、鋼に必要な強度及び焼入性を付与し、焼戻し軟化抵抗特性を向上し、一定量以上の添加で浸炭異常層深さを小さくするために有効な元素であるが、０．４０％未満では、焼戻し軟化抵抗特性が低く、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが大きくなる。一方、１．５０％を超えると素材硬度が上昇し、加工性が劣化する。そこで、Ｓｉは０．４０〜１．５０％とし、望ましくは０．５０〜１．０％とする。
Ｓｉは、本発明において重要な元素であり、鋼の脱酸に有効な元素であるとともに、鋼に必要な強度及び焼入性を付与し、焼戻し軟化抵抗特性を向上し、一定量以上の添加で浸炭異常層深さを小さくするために有効な元素であるが、０．４０％未満では、焼戻し軟化抵抗特性が低く、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが大きくなる。一方、１．５０％を超えると素材硬度が上昇し、加工性が劣化する。そこで、Ｓｉは０．４０〜１．５０％とし、望ましくは０．５０〜１．０％とする。
Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、望ましくは０．１０〜１．０％
Ｍｎは、鋼の焼入性を向上させる元素であるが、０．１０％未満では脱酸が不十分であり、１．５０％を超えると、加工性を低下する。そこで、Ｍｎは０．１０〜１．５０％、望ましくは０．１０〜１．０％とする。
Ｍｎは、鋼の焼入性を向上させる元素であるが、０．１０％未満では脱酸が不十分であり、１．５０％を超えると、加工性を低下する。そこで、Ｍｎは０．１０〜１．５０％、望ましくは０．１０〜１．０％とする。
Ｐ：０．０３０％以下
Ｐは、粒界に偏析して靱性及び疲労強度を低下させ、その結果、衝撃強度及び曲げ疲労強度を低下させる元素である。そこで、Ｐは０．０３０％以下とする。
Ｐは、粒界に偏析して靱性及び疲労強度を低下させ、その結果、衝撃強度及び曲げ疲労強度を低下させる元素である。そこで、Ｐは０．０３０％以下とする。
Ｓ：０．０３０％以下
Ｓは、鋼中にＭｎＳとして存在し素材の被削性を向上させる元素であるが、０．０３０％を超えると、粒界偏析により粒界脆化を招き、冷間加工性及び靱性を劣化する。そこで、Ｓは以下とする。
Ｓは、鋼中にＭｎＳとして存在し素材の被削性を向上させる元素であるが、０．０３０％を超えると、粒界偏析により粒界脆化を招き、冷間加工性及び靱性を劣化する。そこで、Ｓは以下とする。
Ｃｒ：１．５〜３．０％
Ｃｒは、鋼の焼入性及び靱性の向上に必要な元素である。少な過ぎると焼戻し軟化抵抗特性が低くなるので、下限値を１．５％とする。しかし、多すぎると加工性を低下させ、かつ浸炭性を低下するので、Ｃｒは、３．０％以下とする。
Ｃｒは、鋼の焼入性及び靱性の向上に必要な元素である。少な過ぎると焼戻し軟化抵抗特性が低くなるので、下限値を１．５％とする。しかし、多すぎると加工性を低下させ、かつ浸炭性を低下するので、Ｃｒは、３．０％以下とする。
Ｎｉ：３．０％以下
Ｎｉは、鋼の焼入性及び靱性の向上に有効な元素である。３．０％を超えると素材の硬度が上昇しすぎて加工性を低下させ、かつ、鋼材コストを上昇する。そこでＮｉは３．０％以下とする。
Ｎｉは、鋼の焼入性及び靱性の向上に有効な元素である。３．０％を超えると素材の硬度が上昇しすぎて加工性を低下させ、かつ、鋼材コストを上昇する。そこでＮｉは３．０％以下とする。
Ｍｏ：１．０％以下
Ｍｏは、鋼の焼入性及び靱性の向上に必要な元素である。しかし、多すぎると加工性を低下し、かつ鋼材コストが上昇する。そこでＭｏは１．０％以下とする。
Ｍｏは、鋼の焼入性及び靱性の向上に必要な元素である。しかし、多すぎると加工性を低下し、かつ鋼材コストが上昇する。そこでＭｏは１．０％以下とする。
Ａｌ：０．０２〜０．０５％
Ａｌは、鋼の脱酸作用を有すると同時に、窒素と結合してＡｌＮを生成し、結晶粒の粗大化を抑制する効果を有するが、多すぎると脱酸効果が不十分であり、多くなり過ぎると酸化物が増加して疲労強度を低下し、さらに加工性を低下する。そこで、Ａｌは０．０２〜０．０５％とする。
Ａｌは、鋼の脱酸作用を有すると同時に、窒素と結合してＡｌＮを生成し、結晶粒の粗大化を抑制する効果を有するが、多すぎると脱酸効果が不十分であり、多くなり過ぎると酸化物が増加して疲労強度を低下し、さらに加工性を低下する。そこで、Ａｌは０．０２〜０．０５％とする。
Ｔｉ：０．０２〜０．２０％
Ｔｉは、ＴｉＣとして鋼中に微細に析出し、鋼を分散強化し、疲労き裂の生成、伝播を抑制する元素であるが、０．０２％以下ではその効果は小さく、０．２０％を超えると加工性を低下する。そこで、Ｔｉは０．０２〜０．２０％とする。
Ｔｉは、ＴｉＣとして鋼中に微細に析出し、鋼を分散強化し、疲労き裂の生成、伝播を抑制する元素であるが、０．０２％以下ではその効果は小さく、０．２０％を超えると加工性を低下する。そこで、Ｔｉは０．０２〜０．２０％とする。
Ｂ：０．００１０〜０．００５０％
Ｂは、極微量の添加によって鋼の焼入れ性を著しく向上させる元素であり、かつ粒界に偏析し粒界破壊を抑制することにより浸炭焼入れ・焼戻し後の疲労強度や衝撃強度を向上させるが、０．００１０％未満ではその効果が十分でなく、０．００５％を超えると逆に強度を低下させる。そこで、Ｂは０．００１０〜０．００５０％とする。
Ｂは、極微量の添加によって鋼の焼入れ性を著しく向上させる元素であり、かつ粒界に偏析し粒界破壊を抑制することにより浸炭焼入れ・焼戻し後の疲労強度や衝撃強度を向上させるが、０．００１０％未満ではその効果が十分でなく、０．００５％を超えると逆に強度を低下させる。そこで、Ｂは０．００１０〜０．００５０％とする。
Ｎb：０．０２〜０．２０％、望ましくは０．０３〜０．１０％
Ｎｂは、結晶粒の粗大化を防止する効果を有するが、０．０２％未満ではその効果は小さく、０．２０％を超えるとその効果は飽和する傾向があり、かつ浸炭性を阻害する。そこで、Ｎｂは０．０２〜０．２０％、望ましくは０．０３〜０．１０％とする。
Ｎｂは、結晶粒の粗大化を防止する効果を有するが、０．０２％未満ではその効果は小さく、０．２０％を超えるとその効果は飽和する傾向があり、かつ浸炭性を阻害する。そこで、Ｎｂは０．０２〜０．２０％、望ましくは０．０３〜０．１０％とする。
Ｖ：０．０２〜０．２０％、望ましくは０．０５〜０．１０％
Ｖは、結晶粒の粗大化を防止する効果を有するが、０．０２％未満ではその効果は小さく、０．２０％を超えるとその効果は飽和する傾向があり、かつ加工性を低下する。そこで、Ｖは０．０２〜０．２０％、望ましくは０．０５〜０．１０％とする。
Ｖは、結晶粒の粗大化を防止する効果を有するが、０．０２％未満ではその効果は小さく、０．２０％を超えるとその効果は飽和する傾向があり、かつ加工性を低下する。そこで、Ｖは０．０２〜０．２０％、望ましくは０．０５〜０．１０％とする。
Ｎ：０．０１％（１００ｐｐｍ）以下
Ｂは、鋼中に固溶することによって上記効果を発揮するが、Ｂ添加時にｆｒｅｅ−Ｎが存在すると、ＢＮを生成してしまい上記効果を発揮できなくなるため、Ｂ添加前にＴｉを添加し、鋼中のｆｒｅｅ−ＮをＴｉＮの形で固定する必要がある。Ｎが多すぎるとＴｉＮ量が多くなり、疲労強度、衝撃強度、加工性を低下するので、Ｎは０．０１０％以下とする。また、全てのｆｒｅｅ−ＮをＴｉＮの形で固定するためには３．４Ｎ＜Ｔｉを満たさなければならない。
Ｂは、鋼中に固溶することによって上記効果を発揮するが、Ｂ添加時にｆｒｅｅ−Ｎが存在すると、ＢＮを生成してしまい上記効果を発揮できなくなるため、Ｂ添加前にＴｉを添加し、鋼中のｆｒｅｅ−ＮをＴｉＮの形で固定する必要がある。Ｎが多すぎるとＴｉＮ量が多くなり、疲労強度、衝撃強度、加工性を低下するので、Ｎは０．０１０％以下とする。また、全てのｆｒｅｅ−ＮをＴｉＮの形で固定するためには３．４Ｎ＜Ｔｉを満たさなければならない。
本発明は、上記の手段とすることにより、浸炭部品の焼戻し軟化抵抗特性を向上しつつ、浸炭異常層が浅くなり、面圧強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度の全ての特性を向上させ、さらにガス浸炭法により密な異常層を生成することで製品である歯車の歯面の接触面のなじみ性を向上させ面圧強度をさらに向上させるはだ焼鋼を提供することができた。
前述の特許文献２に示されているように、Ｓｉを増量していくと浸炭異常層深さはある値で最も深くなり、それ以上の添加で逆に浅くなることが示されている。しかし、発明者らは、鋭意研究したところ、Ｓｉ以外のＣｒ、Ｍｎにも同様の効果があり、７Ｓｉ＋３Ｃｒ＋Ｍｎ≧７．０を満たせば、浸炭異常層の深さが浅くなることを見出し、本発明を開発した。
そこで、本発明の実施の形態を以下に説明する。表１に示す比較例及び本発明の実施例の化学成分の鋼を１００ｋｇ真空溶解炉で溶製し、インゴットに鋳造して鋼片とし、この鋼片を１２５０℃に加熱して５時間保持して溶体化処理した後、棒鋼に鍛伸した。シャルピー衝撃試験片は角４０（４０ｍｍ×４０ｍｍ角棒）に、回転曲げ疲労試験片はφ２０（径２０ｍｍ丸棒）に、ローラーピッチング試験片はφ３２（径３２ｍｍ丸棒）にそれぞれ鍛伸した。
ついで、この棒鋼を９００℃に加熱し、１時間保持後空冷して焼きならしを行った後、図１に示す形状の２ｍｍ１０ＲＣノッチを有するシャルピー衝撃試験片と、図２に示す形状の２ｍｍＶノッチを有する回転曲げ疲労試験片と図３に示す形状のローラーピッチング試験片を作製し、それぞれ図４に示す浸炭焼入・焼戻し条件によりガス浸炭による浸炭焼入・焼戻しを行った。
この場合、ガス浸炭処理は、機械加工後の鋼部材を８００〜１０００℃に加熱し、加熱炉中でＣＯ又はＣＨ4を含有する浸炭ガス雰囲気中に１〜５時間保持し、鋼部材の表面から１ｍｍ程度の深さまで炭素を拡散浸透させた。浸炭が終了した鋼部材は水中、または油中で焼入れし、さらに１５０〜２００℃に焼戻した。
次いで、シャルピー衝撃試験、回転曲げ疲労試験、ローラーピッチング試験を実施し、その結果の比較例及び本発明の実施例の浸炭異常層深さ、衝撃値、回転曲げ疲労強度並びにローラーピッチング寿命を表２に示す。回転曲げ疲労強度は１０7サイクル強度で評価をおこなった。また、表２の衝撃値、回転曲げ疲労強度並びにローラーピッチング寿命は比較例１の強度を１．０とした際の強度比で示す。
表２に見られるように、本発明の実施例の各鋼は、成分のＳｉ量、Ｃｒ量およびＭｎ量を７Ｓｉ＋３Ｃｒ＋Ｍｎ≧７．０を満足する範囲のものとしたことで、浸炭異常層の深さが１０μｍ以下と浅くなり、密な異常層を生成することができ、衝撃強度および曲げ疲労強度を向上させ、ローラーピッチング寿命も大幅に向上できた。
Claims (4)
- 質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．４０〜１．５０％、Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１．５〜３．０％、Ｔｉ：０．０２〜０．２０％、Ａｌ：０．０２〜０．０５％、Ｂ：０．００１０〜０．００５０％、Ｎ：０．０１％以下を含有し、Ｔｉ＞３．４Ｎ、７Ｓｉ＋３Ｃｒ＋Ｍｎ≧７．０を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが１０μｍ以下であることを特徴とする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。
- 請求項１の組成に加え、さらに質量％で、Ｎｉ：３．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下の１種または２種を含有し、Ｔｉ＞３．４Ｎ、７Ｓｉ＋３Ｃｒ＋Ｍｎ≧７．０を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが１０μｍ以下であることを特徴とする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。
- 請求項１の組成に加え、さらにＮｂ：０．０２〜０．２０％、Ｖ：０．０２〜０．２０％の１種または２種を含有し、Ｔｉ＞３．４Ｎ、７Ｓｉ＋３Ｃｒ＋Ｍｎ≧７．０を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが１０μｍ以下であることを特徴とする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。
- 請求項２の組成に加え、さらにＮｂ：０．０２〜０．２０％、Ｖ：０．０２〜０．２０％の１種または２種を含有し、Ｔｉ＞３．４Ｎ、７Ｓｉ＋３Ｃｒ＋Ｍｎ≧７．０を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、ガス浸炭時の浸炭異常層深さが１０μｍ以下であることを特徴とする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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007237317A JP5213393B2 (ja) | 2007-09-12 | 2007-09-12 | 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 |
| PCT/JP2008/066244 WO2009034970A1 (ja) | 2007-09-12 | 2008-09-09 | 面圧疲労強度、衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007237317A JP5213393B2 (ja) | 2007-09-12 | 2007-09-12 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009068064A JP2009068064A (ja) | 2009-04-02 |
| JP5213393B2 true JP5213393B2 (ja) | 2013-06-19 |
Family
ID=40451977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007237317A Active JP5213393B2 (ja) | 2007-09-12 | 2007-09-12 | 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 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5213393B2 (ja) |
| WO (1) | WO2009034970A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120318408A1 (en) * | 2010-04-19 | 2012-12-20 | Shuji Kozawa | Steel part excellent in temper softening resistance |
| JP5135562B2 (ja) * | 2011-02-10 | 2013-02-06 | 新日鐵住金株式会社 | 浸炭用鋼、浸炭鋼部品、及び、その製造方法 |
| WO2012108460A1 (ja) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | 新日本製鐵株式会社 | 浸炭用鋼、浸炭鋼部品、及び、その製造方法 |
| JP5777090B2 (ja) * | 2011-04-21 | 2015-09-09 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 面圧疲労強度に優れた機械構造用鋼鋼材 |
| JP6029950B2 (ja) * | 2012-11-22 | 2016-11-24 | Ｊｆｅ条鋼株式会社 | 熱間鍛造後、焼ならし省略可能で、高温浸炭性に優れた肌焼鋼および部品の製造方法 |
| CN104928582A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-09-23 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 一种41Cr4齿轮钢及其生产方法 |
| CN109161821A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-08 | 北京金物科技发展有限公司 | 一种渗碳轴承钢及其制备方法 |
| CN114855090B (zh) * | 2022-05-26 | 2023-06-02 | 江苏永钢集团有限公司 | 一种高强韧性风电齿轮钢及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3883782B2 (ja) * | 2000-05-17 | 2007-02-21 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 耐ピッチング性に優れた肌焼鋼 |
| JP2006169637A (ja) * | 2001-05-14 | 2006-06-29 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高強度浸炭部品の製造方法 |
| JP2004300550A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高強度肌焼鋼 |
| JP2005163148A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高強度歯車用肌焼鋼 |
| JP4798963B2 (ja) * | 2004-05-13 | 2011-10-19 | Ｊｆｅ条鋼株式会社 | 高強度歯車およびその製造方法 |
| JP4688691B2 (ja) * | 2006-02-17 | 2011-05-25 | 株式会社神戸製鋼所 | 低サイクル疲労強度に優れた肌焼鋼 |
-
2007
- 2007-09-12 JP JP2007237317A patent/JP5213393B2/ja active Active
-
2008
- 2008-09-09 WO PCT/JP2008/066244 patent/WO2009034970A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009034970A1 (ja) | 2009-03-19 |
| JP2009068064A (ja) | 2009-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5530763B2 (ja) | 低サイクル曲げ疲労強度に優れた浸炭鋼部品 | |
| JP5777090B2 (ja) | 面圧疲労強度に優れた機械構造用鋼鋼材 | |
| JP5018586B2 (ja) | 高強度浸炭高周波焼入れ部品 | |
| JP5213393B2 (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 | |
| JP5635316B2 (ja) | 疲労強度に優れた歯車およびその製造方法 | |
| JP5862802B2 (ja) | 浸炭用鋼 | |
| JPWO2006118243A1 (ja) | 浸炭高周波焼入部品 | |
| JP2006213951A (ja) | 冷間加工性に優れ、浸炭時の結晶粒の粗大化を防止し、耐衝撃特性、耐衝撃疲労特性に優れた浸炭部品用鋼 | |
| JP7152832B2 (ja) | 機械部品 | |
| 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 | |
| JP5505263B2 (ja) | 低サイクル疲労特性に優れた浸炭焼入れ鋼材及び浸炭焼入れ部品 | |
| 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 | |
| JP4688691B2 (ja) | 低サイクル疲労強度に優れた肌焼鋼 | |
| JP2009127095A (ja) | 動力伝達部品用肌焼鋼 | |
| JP5541048B2 (ja) | 耐ピッチング性に優れた浸炭窒化鋼部品 | |
| JP2010070827A (ja) | 鋼製の浸炭窒化部品 | |
| JP5272330B2 (ja) | ガス浸炭用鋼、ガス浸炭部品及びガス浸炭部品の製造方法 | |
| JP3915710B2 (ja) | 耐低サイクル衝撃疲労特性に優れた浸炭差動歯車 | |
| JP4847681B2 (ja) | Ｔｉ含有肌焼き鋼 | |
| JP5177517B2 (ja) | 低サイクルねじり疲労強度に優れたシャフト用はだ焼鋼 | |
| JP4828321B2 (ja) | 低サイクル疲労特性に優れた高周波焼入れ鋼材及び高周波焼入れ部品 | |
| JP5701047B2 (ja) | 耐ピッチング強度、耐曲げ疲労強度、耐ねじり疲労強度に優れた鋼 | |
| JP2012140675A (ja) | 冷間加工性に優れる肌焼鋼および高疲労強度浸炭材 | |
| JP2012001765A (ja) | ステアリングラックバー用棒鋼およびその製造方法 | |
| JP2020041186A (ja) | ガス浸炭用肌焼鋼及びガス浸炭部品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100605 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121031 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121227 |
|
| 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: 20130226 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130226 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5213393 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160308 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |