JP5336972B2 - Nitriding steel and nitride parts - Google Patents

Nitriding steel and nitride parts Download PDF

Info

Publication number
JP5336972B2
JP5336972B2 JP2009180286A JP2009180286A JP5336972B2 JP 5336972 B2 JP5336972 B2 JP 5336972B2 JP 2009180286 A JP2009180286 A JP 2009180286A JP 2009180286 A JP2009180286 A JP 2009180286A JP 5336972 B2 JP5336972 B2 JP 5336972B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitriding
steel
hardness
content
test
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
Application number
JP2009180286A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011032537A (en
Inventor
秀樹 今高
厚 小林
裕 山田
晋 前田
英季 森川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd, Nippon Steel Corp filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2009180286A priority Critical patent/JP5336972B2/en
Publication of JP2011032537A publication Critical patent/JP2011032537A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5336972B2 publication Critical patent/JP5336972B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steel for nitriding in which machining before nitriding is facilitated, and further, even if the content of Mo as an expensive element is limited, by mass, to &le;0.50%, which has high bending fatigue strength and pitching resistance after nitriding. <P>SOLUTION: The steel for nitriding has a composition comprising 0.05 to 0.09% C, 0.10 to 0.35% Si, 1.0 to 2.0% Mn, 0.005 to 0.050% S, 1.0 to 2.0% Cr, 0.10 to 0.50% Mo, 0.010 to 0.10% Al and 0.05 to 0.40% V, and in which the C content, the Mo and the V content satisfy the inequality of [äMo/(2&times;95.94)}+(V/50.9415)&ge;C/12], and the balance Fe with impurities, and, in the impurities, the contents of P, N, Ti and O satisfy &le;0.030%P, &le;0.008%N, &le;0.005% Ti and &le;0.0030% O, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、窒化用鋼および窒化を施された部品(以下、「窒化部品」という。)に関する。詳しくは、窒化前の切削加工が容易で、窒化後に高い曲げ疲労強度を有するとともに耐ピッチング性に優れ、自動車用リングギヤなど窒化部品の素材として用いるのに好適な窒化用鋼およびその窒化部品に関する。   The present invention relates to a nitriding steel and a nitrided component (hereinafter referred to as “nitrided component”). More specifically, the present invention relates to a nitriding steel that is easy to cut before nitriding, has high bending fatigue strength after nitriding, has excellent pitting resistance, and is suitable for use as a material for nitriding parts such as an automobile ring gear, and the nitriding part thereof.

自動車のトランスミッションなどに使用される部品には、曲げ疲労強度向上および耐ピッチング性向上の点から、通常、浸炭焼入、高周波焼入、窒化等の表面硬化処理が施される。   Parts used for automobile transmissions and the like are usually subjected to surface hardening treatment such as carburizing quenching, induction quenching and nitriding from the viewpoint of improving bending fatigue strength and pitching resistance.

上記のうちで、「浸炭焼入」は、一般的に低炭素鋼を使用し、Ac3点以上の高温のオーステナイト域でCを侵入・拡散させた後、焼入する処理である。高い表面硬さと深い硬化層深さが得られる長所があるが、変態を伴う処理であるため、熱処理変形が大きくなるという問題がある。したがって、高い部品精度が要求される場合には、浸炭焼入後に研削、ホーニングなどの仕上加工が必要となる。また、表層に生成する粒界酸化層、不完全焼入層などのいわゆる「浸炭異常層」が曲げ疲労などの破壊起点となり、疲労強度を低下させるといった問題もある。 Among the above, “carburizing and quenching” is a process in which low carbon steel is generally used, C is intruded and diffused in a high temperature austenite region of Ac 3 point or higher, and then quenched. Although there is an advantage that a high surface hardness and a deep hardened layer depth can be obtained, there is a problem that the heat treatment deformation becomes large because the treatment involves transformation. Therefore, when high part accuracy is required, finishing such as grinding and honing after carburizing and quenching is required. In addition, a so-called “carburized abnormal layer” such as a grain boundary oxide layer or an incompletely hardened layer formed on the surface layer becomes a fracture starting point such as bending fatigue, and there is a problem that the fatigue strength is lowered.

「高周波焼入」は、Ac3点以上の高温のオーステナイト域に急速加熱、冷却して焼入する処理である。硬化層深さの調整が比較的容易である長所があるが、浸炭のようにCを侵入・拡散させる表面硬化処理ではないため、必要な表面硬さ、硬化層深さおよび芯部硬さを得るために、浸炭用鋼に比べC量が高い中炭素鋼を使用するのが一般的である。しかしながら、中炭素鋼は素材硬さが低炭素鋼に比べ高いため、被削性が低下する問題があった。また、部品ごとに高周波加熱コイルを作製する必要があるという問題もある。 “Induction hardening” is a process of quenching by rapid heating and cooling in a high temperature austenite region of Ac 3 or higher. Although there is an advantage that the adjustment of the hardened layer depth is relatively easy, it is not a surface hardening treatment that penetrates and diffuses C like carburizing, so the required surface hardness, hardened layer depth and core hardness are reduced. In order to obtain it, it is common to use medium carbon steel having a higher C content than carburizing steel. However, since the medium carbon steel has a higher material hardness than the low carbon steel, there is a problem that machinability is lowered. There is also a problem that a high-frequency heating coil needs to be produced for each component.

「窒化」は、Ac1点以下の450〜550℃前後の温度で、Nを侵入・拡散させて高い表面硬さと適度な硬化層深さを得る処理である。浸炭焼入や高周波焼入に比べ処理温度が低いため、熱処理変形が小さい長所がある。 “Nitriding” is a process for obtaining a high surface hardness and an appropriate hardened layer depth by invading and diffusing N at a temperature of 450 to 550 ° C. below the Ac 1 point. Since the treatment temperature is lower than that of carburizing and induction hardening, there is an advantage in that heat treatment deformation is small.

「窒化」のなかでも「軟窒化」は、Ac1点以下の500〜600℃前後の温度で、NおよびCを侵入・拡散させて高い表面硬さを得る処理であり、熱処理変形が小さいだけでなく、Nのみを侵入・拡散させる場合に比べて処理時間が数時間と短時間であることから、大量生産に適した処理である。しかしながら、従来の窒化用鋼は、次の〈1〉および〈2〉に示すような問題があった。 Among the “nitriding”, “soft nitriding” is a process for obtaining high surface hardness by invading and diffusing N and C at a temperature of about 500 to 600 ° C. below the Ac 1 point, with only small heat treatment deformation. In addition, since the processing time is as short as several hours compared with the case where only N enters and diffuses, the processing is suitable for mass production. However, the conventional nitriding steel has problems as shown in the following <1> and <2>.

〈1〉窒化前の被削性に劣ること。すなわち、窒化は高温のオーステナイト域からの焼入処理を行なわない処理であるため、マルテンサイト変態を伴う強化が活用できない。したがって、窒化部品に所望の強度を確保するためには窒化する前の硬さを高くする必要があって、多量の合金元素を含有させて硬さを高めた場合には、切削が困難となってしまう。   <1> Poor machinability before nitriding. That is, nitriding is a treatment that does not perform quenching treatment from a high-temperature austenite region, so that strengthening that involves martensitic transformation cannot be utilized. Therefore, it is necessary to increase the hardness before nitriding in order to ensure the desired strength of the nitrided part, and if the hardness is increased by containing a large amount of alloy elements, cutting becomes difficult. End up.

〈2〉窒化後の疲労強度が低いこと。例えば、代表的な窒化用鋼であるJIS G 4202(2005)に規定されているアルミニウムクロムモリブデン鋼(SACM645)はCr、Alなどが表面付近に窒化物を生成するため高い表面硬さを得ることができるものの、硬化層が浅いので、高い疲労強度を確保することができない。   <2> Low fatigue strength after nitriding. For example, aluminum chromium molybdenum steel (SACM645) specified in JIS G 4202 (2005), which is a typical nitriding steel, obtains high surface hardness because Cr, Al, etc. generate nitride near the surface. Although the hardened layer is shallow, high fatigue strength cannot be ensured.

これに対し、例えば、特許文献1〜4に時効硬化を利用した鋼が提案されている。   On the other hand, for example, Patent Documents 1 to 4 propose steels using age hardening.

すなわち、特許文献1に、質量比でC:0.05〜0.20%、Si:0.05〜0.50%、Mn:1.00〜2.50%、Cr:0.30〜1.50%、Mo:0.35〜1.00%、V:0.05〜0.50%、Al:0.005〜0.070%、N:0.005〜0.020%、O:0.0025%以下を含有し、必要に応じてさらに、(a)S:0.035〜0.12%、Pb:0.02〜0.30%、および(b)Ni:2.0%以下、B:0.0005〜0.0050%、の2グループの元素を1または2以上組み合わせて含有し、残部がFeおよび不純物元素からなることを特徴とする「析出硬化型窒化用鋼」が開示されている。   That is, in Patent Document 1, by mass ratio, C: 0.05 to 0.20%, Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 1.00 to 2.50%, Cr: 0.30 to 1 50%, Mo: 0.35 to 1.00%, V: 0.05 to 0.50%, Al: 0.005 to 0.070%, N: 0.005 to 0.020%, O: 0.0025% or less, and if necessary, (a) S: 0.035 to 0.12%, Pb: 0.02 to 0.30%, and (b) Ni: 2.0% Hereinafter, “precipitation hardening type nitriding steel” is characterized in that B: 0.0005% to 0.0050% of two groups of elements are contained in combination of one or more, and the balance is composed of Fe and impurity elements. It is disclosed.

特許文献2に、C:0.11〜0.60質量%、Si:0.03〜3.0質量%、Mn:0.01〜2.5質量%、Mo:0.3〜4.0質量%、V:0.05〜0.5質量%、Cr:0.1〜3.0質量%、必要に応じてさらに、(a)Al:0.001〜0.3質量%、N:0.005〜0.025質量%、(b)Nb:0.5質量%以下、Ti:0.5質量%以下、Zr:0.5質量%以下、(c)Cu:1.0質量%以下、Ni:1.0質量%以下、および(d)S:0.01〜0.20質量%、Ca:0.003〜0.010質量%、Pb:0.3質量%以下、Bi:0.3質量%以下、の4グループの元素を1または2以上組み合わせて含有し、残部がFeと不可避不純物から成り、各成分間では、〔4C+Mn+0.7Cr+0.6Mo−0.2V≧2.5〕、〔C≧Mo/16+V/5.7〕および〔V+0.15Mo≧0.4〕の式を満たす関係が成立しており、圧延、鍛造、または溶体化処理後に、温度800℃から温度300℃の間は0.05〜10℃/秒の平均冷却速度で冷却され、時効処理前においては、ベイナイト組織の面積率が50%以上で、かつ硬さは40HRC以下であり、時効処理によって、硬さが時効処理前の硬さより7HRC以上高くなることを特徴とする「時効硬化鋼」が開示されている。   In Patent Document 2, C: 0.11 to 0.60 mass%, Si: 0.03 to 3.0 mass%, Mn: 0.01 to 2.5 mass%, Mo: 0.3 to 4.0 % By mass, V: 0.05 to 0.5% by mass, Cr: 0.1 to 3.0% by mass, further if necessary, (a) Al: 0.001 to 0.3% by mass, N: 0.005 to 0.025 mass%, (b) Nb: 0.5 mass% or less, Ti: 0.5 mass% or less, Zr: 0.5 mass% or less, (c) Cu: 1.0 mass% Hereinafter, Ni: 1.0 mass% or less, and (d) S: 0.01-0.20 mass%, Ca: 0.003-0.010 mass%, Pb: 0.3 mass% or less, Bi: It contains 4 groups of elements of 0.3 mass% or less in combination of 1 or 2 and the balance is composed of Fe and inevitable impurities. Between each component, [4C + Mn + 0.7Cr + .6Mo−0.2V ≧ 2.5], [C ≧ Mo / 16 + V / 5.7] and [V + 0.15Mo ≧ 0.4] are satisfied, and rolling, forging, or solution After the aging treatment, cooling is performed at an average cooling rate of 0.05 to 10 ° C./sec between a temperature of 800 ° C. and a temperature of 300 ° C., and before the aging treatment, the area ratio of the bainite structure is 50% or more and the hardness Is 40HRC or less, and “aging hardened steel” is disclosed, characterized in that the hardness is higher by 7 HRC or more than the hardness before aging treatment by aging treatment.

特許文献3に、C:0.05〜0.15質量%、Si:0.50質量%以下、Mn:1.00質量%以下、Cr:1.00〜2.00質量%、Mo:0.90〜1.50質量%、Al:0.010〜0.100質量%、N:0.0070〜0.0200質量%、さらに、Ni:1.00質量%以下、V:0.10〜0.30質量%、Ti:0.10質量%以下、Nb:0.030質量%以下の1種または2種以上を含有し、必要に応じてさらに、S:0.005〜0.100質量%、Pb:0.03〜0.35質量%、Ca:0.0010〜0.0100質量%、Te:0.001〜0.100質量%、Zr:0.01〜0.20質量%の1種または2種以上を含有し、残部がFeと不可避的不純物から成る析出硬化型鋼であって、温度500〜600℃のガス窒化処理により芯部のビッカース硬さ(HV)がガス窒化処理前の硬さに比べて30以上高くなる性質を備えていることを特徴とする「窒化処理用鋼」が開示されている。   In Patent Document 3, C: 0.05 to 0.15 mass%, Si: 0.50 mass% or less, Mn: 1.00 mass% or less, Cr: 1.00 to 2.00 mass%, Mo: 0 .90 to 1.50 mass%, Al: 0.010 to 0.100 mass%, N: 0.0070 to 0.0200 mass%, Ni: 1.00 mass% or less, V: 0.10 It contains one or more of 0.30% by mass, Ti: 0.10% by mass or less, Nb: 0.030% by mass or less, and further, if necessary, S: 0.005 to 0.100% by mass. %, Pb: 0.03 to 0.35 mass%, Ca: 0.0010 to 0.0100 mass%, Te: 0.001 to 0.100 mass%, Zr: 0.01 to 0.20 mass% It is a precipitation hardening steel containing one or more kinds, the balance being Fe and inevitable impurities, and having a temperature of 50 Disclosed is a “nitriding steel” characterized by having a property that the Vickers hardness (HV) of the core is 30 or more higher than that before the gas nitriding treatment by gas nitriding treatment at ˜600 ° C. Has been.

特許文献4に、質量%で、C:0.04〜0.20%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.50〜1.50%、Mo:0.80〜1.50%、V:0.10〜0.30%、Cr:0〜0.50%、Nb:0〜0.05%、Al:0〜0.050%を含有し、必要に応じてさらに、(a)Ti:0.015〜0.100%、B:0.0005〜0.0030%、(b)S:0.005〜0.100%、Ca:0.001〜0.01%、Te:0.001〜0.100%、の2グループの元素を1または2以上組み合わせて含有し、残部はFeおよび不純物からなり、不純物中のNが0.0070%以下、O(酸素)が0.0030%以下であることを特徴とする「軟窒化用鋼」が開示されている。   In Patent Document 4, in mass%, C: 0.04 to 0.20%, Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 0.50 to 1.50%, Mo: 0.80 to 1.%. 50%, V: 0.10 to 0.30%, Cr: 0 to 0.50%, Nb: 0 to 0.05%, Al: 0 to 0.050%, if necessary, (A) Ti: 0.015-0.100%, B: 0.0005-0.0030%, (b) S: 0.005-0.100%, Ca: 0.001-0.01%, Te: 0.001 to 0.100% of two groups of elements are contained in combination of one or more, the balance is made of Fe and impurities, N in the impurities is 0.0070% or less, O (oxygen) is A “soft nitriding steel” characterized by being 0.0030% or less is disclosed.

特開平4−154936号公報JP-A-4-154936 特開2006−37177号公報JP 2006-37177 A 特開平11−124653号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-124653 特開2006−328457号公報JP 2006-328457 A

前述の特許文献1で提案された窒化用鋼は、その実施例に示されているように、窒化処理前の硬さがビッカース硬さ(HV硬さ)で276以上と高い。このため、被削性が良好であるとはいいがたい。   The steel for nitriding proposed in the above-mentioned Patent Document 1 has a high Vickers hardness (HV hardness) of 276 or more before nitriding as shown in the examples. For this reason, it is hard to say that machinability is good.

特許文献2で提案された時効硬化鋼の時効処理として窒化処理を適用した場合には、C含有量が高いため、窒化処理前の硬さが高く、被削性が良好であるとはいいがたい。   When nitriding is applied as the aging treatment of the age-hardened steel proposed in Patent Document 2, since the C content is high, the hardness before nitriding is high and the machinability is good. I want.

特許文献3および特許文献4で提案された鋼は、いずれも、Moの含有量が高いので、コストが嵩んでしまう。   Since the steels proposed in Patent Document 3 and Patent Document 4 both have a high Mo content, the cost increases.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、窒化前の切削加工が容易で、しかも、高価な元素であるMoの含有量を質量%で、0.50%以下に制限しても、窒化後に高い曲げ疲労強度を有するとともに耐ピッチング性に優れた窒化用鋼およびその窒化部品を提供すること目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned present situation, cutting before nitriding is easy, and even if the content of Mo, which is an expensive element, is limited to 0.5% by mass%, An object of the present invention is to provide a nitriding steel having high bending fatigue strength after nitriding and having excellent pitting resistance and a nitrided part thereof.

本発明者らは、前記した課題を解決するために、種々の検討を行った。その結果、下記(a)〜(e)の知見を得た。   The present inventors have made various studies in order to solve the above-described problems. As a result, the following findings (a) to (e) were obtained.

(a)窒化処理において時効硬化量を大きくするためには、ベイナイト組織が好ましい。   (A) In order to increase the age hardening amount in the nitriding treatment, a bainite structure is preferable.

(b)被削性を向上するには、時効硬化前すなわち窒化前の硬さを低く抑える必要があり、そのためにC含有量およびN含有量を極力低減する。   (B) In order to improve the machinability, it is necessary to keep the hardness before age hardening, that is, before nitriding, low. For this reason, the C content and the N content are reduced as much as possible.

(c)C含有量を低くしたことで低下する強度を、Mn含有量やCr含有量を多くすることで補う。   (C) The strength that is reduced by lowering the C content is compensated by increasing the Mn content and the Cr content.

(d)時効硬化量を大きくするために、MoとVを複合して含有させたうえで、C含有量とのバランスを適正化する。つまり、窒化処理により、MoおよびVの微細な析出物を析出させることによって、時効硬化量を大きくする。   (D) In order to increase the age-hardening amount, Mo and V are combined and contained, and then the balance with the C content is optimized. That is, the age hardening amount is increased by precipitating fine precipitates of Mo and V by nitriding.

(e)さらに、Ti含有量およびN含有量を制限することにより、曲げ疲労強度と耐ピッチング性に悪影響を及ぼす硬質介在物(TiN)の生成を抑制する。   (E) Further, by limiting the Ti content and the N content, the formation of hard inclusions (TiN) that adversely affect the bending fatigue strength and pitting resistance is suppressed.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記(1)に示す窒化用鋼および(2)に示す窒化部品にある。   The present invention has been completed on the basis of the above findings, and the gist thereof resides in the nitriding steel shown in (1) below and the nitrided part shown in (2).

(1)質量%で、C:0.05〜0.09%、Si:0.10〜0.35%、Mn:1.0〜2.0%、S:0.005〜0.050%、Cr:1.0〜2.0%、Mo:0.10〜0.50%、Al:0.010〜0.10%、V:0.05〜0.40%を含有するとともに、C、MoおよびVの含有量が、下記の(1)式を満たし、残部はFeおよび不純物からなり、不純物中のP、N、TiおよびOがそれぞれ、P:0.030%以下、N:0.008%以下、Ti:0.005%以下およびO:0.0030%以下であることを特徴とする窒化用鋼。
{Mo/(2×95.94)}+(V/50.9415)≧C/12・・・(1)
ただし、(1)式中の元素記号は、その元素の質量%での含有量を表す。
(1) By mass%, C: 0.05 to 0.09%, Si: 0.10 to 0.35%, Mn: 1.0 to 2.0%, S: 0.005 to 0.050% , Cr: 1.0 to 2.0%, Mo: 0.10 to 0.50%, Al: 0.010 to 0.10%, V: 0.05 to 0.40%, and C , Mo and V satisfy the following formula (1), the balance consists of Fe and impurities, and P, N, Ti and O in the impurities are each P: 0.030% or less, N: 0 0.008% or less, Ti: 0.005% or less, and O: 0.0030% or less.
{Mo / (2 × 95.94)} + (V / 50.9415) ≧ C / 12 (1)
However, the element symbol in the formula (1) represents the content in mass% of the element.

(2)上記(1)に記載の化学組成を有し、表面硬さがビッカース硬さで700〜900、芯部硬さがビッカース硬さで230以上、有効硬化層深さが0.20mm以上であることを特徴とする窒化部品。   (2) It has the chemical composition described in (1) above, the surface hardness is 700 to 900 in terms of Vickers hardness, the core hardness is 230 or more in terms of Vickers hardness, and the effective hardened layer depth is 0.20 mm or more. A nitrided part characterized by the above.

本発明において「窒化」とはNのみを侵入・拡散させる処理だけでなく、NおよびCを侵入・拡散させる処理、すなわち「軟窒化」をも含む。   In the present invention, “nitriding” includes not only the process of invading and diffusing only N but also the process of invading and diffusing N and C, that is, “soft nitriding”.

なお、残部としての「Feおよび不純物」における「不純物」とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石やスクラップあるいは環境などから混入するものを指す。   The “impurities” in the remaining “Fe and impurities” refers to those mixed from ore, scrap, or the environment as raw materials when industrially producing steel materials.

また、「表面硬さ」とは、JIS Z 2244(2003)に記載の「ビッカース硬さ試験−試験方法」に準拠して、試験片の表面から0.03mmの深さ位置における任意の10点でのビッカース硬さ(以下、「HV硬さ」という。)を、試験力を0.98Nとしてビッカース硬さ試験機で測定した値の算術平均値を指す。   Further, “surface hardness” refers to any 10 points at a depth of 0.03 mm from the surface of the test piece in accordance with “Vickers hardness test-test method” described in JIS Z 2244 (2003). The Vickers hardness (hereinafter referred to as “HV hardness”) is an arithmetic average value of values measured by a Vickers hardness tester with a test force of 0.98 N.

「有効硬化層深さ」とは、試験力を1.96Nとして試験片表面から所定の間隔で測定した時のHV硬さの分布図(つまり、HV硬さの推移曲線)を用いて求めた、HV硬さが420となる位置までの表面からの距離を指す。   The “effective hardened layer depth” was determined using a distribution diagram of HV hardness (that is, a transition curve of HV hardness) when the test force was 1.96 N and measured at a predetermined interval from the test piece surface. The distance from the surface to the position where the HV hardness is 420.

本発明の窒化用鋼は、窒化前の切削加工が容易であり、しかも、この窒化用鋼を素材とする窒化部品は、高価な元素であるMoの含有量が質量%で、0.50%以下と少ないにもかかわらず、高い曲げ疲労強度と優れた耐ピッチング性を具備している。このため、本発明の窒化用鋼は、高い曲げ疲労強度と長いピッチング寿命が要求される自動車用リングギヤなど窒化部品の素材として用いるのに好適である。   The nitriding steel of the present invention is easy to cut before nitriding, and the nitriding component made from this nitriding steel has a Mo content of 0.5% by mass, which is an expensive element. In spite of the following, it has high bending fatigue strength and excellent pitting resistance. Therefore, the nitriding steel of the present invention is suitable for use as a material for nitriding parts such as automobile ring gears that require high bending fatigue strength and a long pitching life.

実施例で用いた切欠付き小野式回転曲げ疲労試験片の棒鋼から切り出したままの粗形状を示す図である。It is a figure which shows the rough shape as cut out from the steel bar of the Ono-type rotary bending fatigue test piece with a notch used in the Example. 実施例で用いたローラーピッチング小ローラー試験片の棒鋼から切り出したままの粗形状を示す図である。It is a figure which shows the rough shape as cut out from the bar steel of the roller pitching small roller test piece used in the Example. 実施例で用いたローラーピッチング大ローラー試験片の棒鋼から切り出したままの粗形状を示す図である。この図3において、(a)は粗形状のローラーピッチング大ローラー試験片を中心線で半割りにした場合の正面図で、また(b)は中心線における断面図である。It is a figure which shows the rough shape as cut out from the steel bar of the roller pitching large roller test piece used in the Example. In FIG. 3, (a) is a front view when a coarse roller pitching large roller test piece is halved by a center line, and (b) is a cross-sectional view at the center line. 実施例において、鋼1〜12を素材とする図1および図2に示す試験片に施した軟窒化のヒートパターンを示す図である。In an Example, it is a figure which shows the heat pattern of the soft nitriding given to the test piece shown in FIG. 1 and FIG. 2 which uses steel 1-12 as a raw material. 実施例において、鋼13を素材とする図1および図2に示す試験片に施した浸炭焼入−焼戻しのヒートパターンを示す図である。In an Example, it is a figure which shows the heat pattern of the carburizing quenching-tempering given to the test piece shown in FIG.1 and FIG.2 which uses the steel 13 as a raw material. 実施例において、鋼13を素材とする図3に示す試験片に施した浸炭焼入−焼戻しのヒートパターンを示す図である。In an Example, it is a figure which shows the heat pattern of the carburizing quenching-tempering given to the test piece shown in FIG. 3 which uses the steel 13 as a raw material. 実施例で用いた切欠付き小野式回転曲げ疲労試験片の仕上形状を示す図である。It is a figure which shows the finishing shape of the Ono type | formula rotation bending fatigue test piece with a notch used in the Example. 実施例で用いたローラーピッチング小ローラー試験片の仕上形状を示す図である。It is a figure which shows the finishing shape of the roller pitching small roller test piece used in the Example. 実施例で用いたローラーピッチング大ローラー試験片の仕上形状を示す図である。この図9において、(a)はローラーピッチング大ローラー試験片を中心線で半割りにした場合の正面図で、また(b)は中心線における断面図である。It is a figure which shows the finishing shape of the roller pitching large roller test piece used in the Example. In FIG. 9, (a) is a front view when a roller pitching large roller test piece is halved by a center line, and (b) is a cross-sectional view at the center line.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「%」は「質量%」を意味する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail. In addition, “%” of the content of each element means “mass%”.

(A)鋼の化学組成
C:0.05〜0.09%
Cは、窒化部品の強度確保のために必須の元素であり、0.05%以上の含有量が必要である。しかしながら、Cの含有量が多くなって0.09%を超えると、窒化前の硬さが高くなって被削性の低下をきたす。このため、Cの含有量を0.05〜0.09%とした。なお、被削性がより重視されるときには、Cの含有量を0.05〜0.08%にすることが好ましい。
(A) Chemical composition of steel C: 0.05 to 0.09%
C is an essential element for securing the strength of the nitrided part, and a content of 0.05% or more is necessary. However, if the C content increases and exceeds 0.09%, the hardness before nitriding increases and the machinability deteriorates. Therefore, the C content is set to 0.05 to 0.09%. When the machinability is more important, the C content is preferably 0.05 to 0.08%.

Si:0.10〜0.35%
Siは、脱酸作用を有する。この効果を得るには、0.10%以上のSi含有量が必要である。しかしながら、Siの含有量が多くなって0.35%を超えると、窒化前の硬さが高くなって被削性が低下する。したがって、Siの含有量を0.10〜0.35%とした。なお、Siの含有量は0.10〜0.25%にすることが好ましい。
Si: 0.10 to 0.35%
Si has a deoxidizing action. In order to obtain this effect, a Si content of 0.10% or more is necessary. However, when the Si content increases and exceeds 0.35%, the hardness before nitriding increases and the machinability decreases. Therefore, the content of Si is set to 0.10 to 0.35%. The Si content is preferably 0.10 to 0.25%.

Mn:1.0〜2.0%
Mnは、窒化部品の曲げ疲労強度および耐ピッチング性を確保する作用、ならびに脱酸作用を有する。これらの効果を得るには、1.0%以上の含有量が必要である。しかしながら、Mnの含有量が多くなって2.0%を超えると、窒化前の硬さが高くなりすぎて被削性が低下する。このため、Mnの含有量を1.0〜2.0%とした。なお、被削性が重視される場合のMn含有量は1.0〜1.5%にすることが好ましい。
Mn: 1.0-2.0%
Mn has the effect of ensuring the bending fatigue strength and pitting resistance of nitrided parts, and the deoxidizing action. In order to obtain these effects, a content of 1.0% or more is necessary. However, if the Mn content increases and exceeds 2.0%, the hardness before nitriding becomes too high, and the machinability deteriorates. Therefore, the Mn content is set to 1.0 to 2.0%. In addition, it is preferable to make Mn content into 1.0 to 1.5% when machinability is regarded as important.

S:0.005〜0.050%
Sは、Mnと結合してMnSを形成し、被削性を向上させる作用がある。しかしながら、Sの含有量が0.005%未満では、前記の効果が得がたい。一方、Sの含有量が0.050%を超えると、粗大なMnSを形成して、熱間鍛造性および曲げ疲労強度が低下する。そのため、Sの含有量を0.005〜0.050%とした。なお、熱間鍛造性および曲げ疲労強度がより重視される場合には、Sの含有量を0.005〜0.030%とすることが好ましい。
S: 0.005 to 0.050%
S combines with Mn to form MnS and has the effect of improving machinability. However, if the S content is less than 0.005%, the above effect is difficult to obtain. On the other hand, if the S content exceeds 0.050%, coarse MnS is formed, and hot forgeability and bending fatigue strength are reduced. Therefore, the content of S is set to 0.005 to 0.050%. When the hot forgeability and bending fatigue strength are more important, the S content is preferably 0.005 to 0.030%.

Cr:1.0〜2.0%
Crは、窒化での表面硬さおよび芯部硬さを高め、硬化層を深くし、部品の曲げ疲労強度および耐ピッチング性を確保する作用を有する。しかしながら、Crの含有量が1.0%未満では前記の効果を得ることができない。一方、Crの含有量が多くなって2.0%を超えると、窒化前の硬さが高くなって被削性が低下する。したがって、Crの含有量を1.0〜2.0%とした。なお、被削性がより重視される場合のCr含有量は1.0〜1.5%とすることが好ましい。
Cr: 1.0-2.0%
Cr has the effects of increasing the surface hardness and core hardness in nitriding, deepening the hardened layer, and ensuring the bending fatigue strength and pitting resistance of the part. However, if the Cr content is less than 1.0%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, when the Cr content increases and exceeds 2.0%, the hardness before nitriding increases and the machinability decreases. Therefore, the Cr content is set to 1.0 to 2.0%. In addition, when the machinability is more important, the Cr content is preferably 1.0 to 1.5%.

Mo:0.10〜0.50%
Moは、窒化温度で鋼中のCと結合して炭化物を形成し、窒化後の芯部硬さを向上させる作用を有する。しかしながら、Moの含有量が0.10%未満では所望の芯部硬さを得ることができない。一方、Moを0.50%を超えて含有すると、窒化前の硬さが高くなって被削性が低下する。そのため、Moの含有量を0.10〜0.50%とした。なお、被削性が重視される場合は、Moの含有量を0.10〜0.40%とすることが好ましい。
Mo: 0.10 to 0.50%
Mo combines with C in the steel at the nitriding temperature to form carbides, and has the effect of improving the core hardness after nitriding. However, if the Mo content is less than 0.10%, the desired core hardness cannot be obtained. On the other hand, if the Mo content exceeds 0.50%, the hardness before nitriding increases and the machinability decreases. Therefore, the Mo content is set to 0.10 to 0.50%. When the machinability is important, the Mo content is preferably 0.10 to 0.40%.

Al:0.010〜0.10%
Alは、脱酸作用を有する。また、窒化時に表面から侵入・拡散するNと結合してAlNを形成し、表面硬さを向上させる作用を有する。これらの効果を得るには、Alを0.010%以上含有させる必要がある。しかしながら、Alの含有量が多くなって0.10%を超えると、硬質のAl23を形成して被削性が低下するばかりか、窒化での硬化層が浅くなって曲げ疲労強度や耐ピッチング性が低下する問題が生じる。そのため、Alの含有量を0.010〜0.10%とした。なお、Al含有量の好ましい下限は0.020%であり、好ましい上限は0.070%である。
Al: 0.010 to 0.10%
Al has a deoxidizing action. Moreover, it combines with N that penetrates and diffuses from the surface during nitriding to form AlN, and has the effect of improving the surface hardness. In order to obtain these effects, it is necessary to contain 0.010% or more of Al. However, if the Al content increases and exceeds 0.10%, not only does the hard Al 2 O 3 form and the machinability decreases, but the hardened layer in nitriding becomes shallow and bending fatigue strength and There arises a problem that the pitting resistance is lowered. Therefore, the content of Al is set to 0.010 to 0.10%. In addition, the minimum with preferable Al content is 0.020%, and a preferable upper limit is 0.070%.

V:0.05〜0.40%
Vは、Moと同じく、窒化温度で鋼中のCと結合して炭化物を形成し、窒化後の芯部硬さを向上させる作用を有する。また、窒化時に表面から侵入・拡散するNやCと結合して窒化物や炭窒化物を形成し、表面硬さを向上させる作用も有する。これらの効果を得るには0.05%以上のVを含有する必要がある。しかしながら、Vの含有量が多くなって0.40%を超えると、窒化前の硬さが高くなりすぎて被削性が低下するばかりか、熱間鍛造やその後の焼準でマトリックス中にVが固溶しなくなるため、前記の効果が飽和する。そのため、Vの含有量を0.05〜0.40%とした。なお、好ましいVの含有量は0.10〜0.40%である。
V: 0.05 to 0.40%
V, like Mo, combines with C in steel at the nitriding temperature to form carbides, and has the effect of improving the core hardness after nitriding. It also has the effect of improving the surface hardness by forming a nitride or carbonitride by combining with N or C that penetrates and diffuses from the surface during nitriding. In order to obtain these effects, it is necessary to contain 0.05% or more of V. However, if the content of V increases and exceeds 0.40%, the hardness before nitriding becomes too high and the machinability deteriorates, and V is contained in the matrix by hot forging and subsequent normalization. Will not be dissolved, and the above effect will be saturated. Therefore, the content of V is set to 0.05 to 0.40%. A preferable V content is 0.10 to 0.40%.

{Mo/(2×95.94)}+(V/50.9415)の値:(C/12)以上
窒化前には、Cは、主にセメンタイト中に存在する。この鋼中のCが窒化時に、MoおよびVと結びついて炭化物を形成して時効硬化に寄与する。すなわち、窒化温度において、Moは主にMo2C、Vは主にVCとなって析出し、時効硬化に寄与することになる。そして、C、MoおよびVの原子量はそれぞれ、12、95.94および50.9415であるため、
{Mo/(2×95.94)}+(V/50.9415)≧C/12・・・(1)
の式を満足した場合、Cに対してMoおよびVを過剰に含んでいることになるので、窒化温度において十分な時効硬化量が得られる。したがって、C、MoおよびVの含有量について、既に述べた範囲に制限したうえで、さらに、上記の(1)式を満たすこととした。
{Mo / (2 × 95.94)} + (V / 50.9415) value: (C / 12) or more Before nitriding, C is mainly present in cementite. When C in this steel is nitrided, it combines with Mo and V to form carbides and contributes to age hardening. That is, at the nitriding temperature, Mo precipitates mainly as Mo 2 C and V mainly as VC, which contributes to age hardening. And the atomic weights of C, Mo and V are 12, 95.94 and 50.9415, respectively,
{Mo / (2 × 95.94)} + (V / 50.9415) ≧ C / 12 (1)
When the above formula is satisfied, Mo and V are excessively contained with respect to C, so that a sufficient age hardening amount can be obtained at the nitriding temperature. Therefore, the contents of C, Mo and V are limited to the already described range, and further, the above expression (1) is satisfied.

本発明においては、不純物中のP、N、TiおよびOは、その含有量をそれぞれ、P:0.030%以下、N:0.008%以下、Ti:0.005%以下およびO:0.0030%以下に制限する必要がある。   In the present invention, the contents of P, N, Ti and O in the impurities are P: 0.030% or less, N: 0.008% or less, Ti: 0.005% or less, and O: 0, respectively. It is necessary to limit it to 0030% or less.

以下、このことについて説明する。   This will be described below.

P:0.030%以下
Pは、鋼に含有される不純物であり、結晶粒界に偏析して鋼を脆化させ、特に、その含有量が0.030%を超えると、脆化の程度が著しくなる場合がある。したがって、本発明においては、不純物中のPの含有量を0.030%以下とした。なお、不純物中のPの含有量は0.020%以下とすることが好ましい。
P: 0.030% or less P is an impurity contained in the steel and segregates at the grain boundaries to embrittle the steel. In particular, when the content exceeds 0.030%, the degree of embrittlement May become noticeable. Therefore, in the present invention, the content of P in the impurities is set to 0.030% or less. In addition, it is preferable that content of P in an impurity shall be 0.020% or less.

N:0.008%以下
鋼中のNは、CおよびVなどの元素と結合して炭窒化物を形成しやすく、窒化前にVCNなどの炭窒化物を形成すると硬さが高くなって、被削性が低下するため、本発明においてはNは好ましくない元素である。また、この炭窒化物は固溶温度が高いため、熱間鍛造やその後の焼準での加熱でVがマトリックスに固溶しにくくなり、鋼中のN含有量が高いと窒化温度における時効硬化による硬さ向上効果が十分に得られない。そのため、本発明においては、不純物中のNの含有量を0.008%以下とした。なお、不純物中のNの好ましい含有量は0.006%以下である。
N: 0.008% or less N in steel is easy to form carbonitride by combining with elements such as C and V, and when carbonitride such as VCN is formed before nitriding, the hardness becomes high, In the present invention, N is an undesirable element because machinability is reduced. In addition, since this carbonitride has a high solid solution temperature, it becomes difficult for V to be dissolved in the matrix by hot forging or heating in the subsequent normalization, and when the N content in the steel is high, age hardening at the nitriding temperature. The effect of improving the hardness due to is not sufficiently obtained. Therefore, in the present invention, the content of N in the impurities is set to 0.008% or less. In addition, the preferable content of N in the impurities is 0.006% or less.

Ti:0.005%以下
Tiは、Nとの親和性が高く、鋼中のNと結び付いて硬質の窒化物であるTiNを生成しやすい。Tiの含有量が0.005%を超える場合には、生成した粗大なTiNが曲げ疲労強度や耐ピッチング強度を低下させてしまう。したがって、本発明においては、不純物中のTiの含有量を0.005%以下とした。なお、不純物中のTiの好ましい含有量は0.003%以下である。
Ti: 0.005% or less Ti has a high affinity with N, and is easily combined with N in steel to produce TiN which is a hard nitride. When the Ti content exceeds 0.005%, the generated coarse TiN reduces bending fatigue strength and pitting resistance. Therefore, in the present invention, the content of Ti in the impurities is set to 0.005% or less. In addition, the preferable content of Ti in the impurities is 0.003% or less.

O:0.0030%以下
Oは、介在物起点の疲労破壊の原因となる酸化物系の介在物を形成して、疲労強度を低下させてしまう。特に、Oの含有量が0.0030%を超えると、疲労強度の低下が著しくなる。そのため、本発明においては、不純物中のOの含有量を0.0030%以下とした。なお、不純物中のOの好ましい含有量は0.0020%以下である。
O: 0.0030% or less O forms oxide-based inclusions that cause fatigue failure starting from inclusions, and lowers fatigue strength. In particular, when the O content exceeds 0.0030%, the fatigue strength is significantly reduced. Therefore, in the present invention, the content of O in the impurities is set to 0.0030% or less. In addition, the preferable content of O in the impurities is 0.0020% or less.

既に述べたように、「不純物」とは鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石やスクラップあるいは環境などから混入するものを指す。   As already mentioned, “impurities” refer to those mixed from ore, scrap, or the environment as raw materials when industrially producing steel materials.

(B)窒化部品の表面硬さ
窒化部品、すなわち、窒化を施された部品は、その表面硬さが低いと、曲げ疲労強度、耐ピッチング性および耐摩耗性が低下してしまうが、表面硬さがHV硬さで700以上であれば、窒化部品に所望の強度を具備させることができる。一方、表面硬さが高くなって、特に、HV硬さで900を超えると、窒化部品がギヤの場合には、相手ギヤに対する攻撃性が高くなってしまう。したがって、窒化部品は、表面硬さがHV硬さで700〜900であることとした。なお、表面硬さの好ましい下限はHV硬さで720であり、また、好ましい上限はHV硬さで800である。
(B) Surface hardness of nitrided parts A nitrided part, that is, a part subjected to nitridation, has low surface fatigue, bending fatigue strength, pitting resistance, and wear resistance. If the HV hardness is 700 or more, the nitrided part can be provided with a desired strength. On the other hand, when the surface hardness increases, especially when the HV hardness exceeds 900, when the nitrided part is a gear, the aggression against the mating gear increases. Therefore, the nitrided part has a surface hardness of 700 to 900 in terms of HV hardness. In addition, the preferable minimum of surface hardness is 720 in HV hardness, and a preferable upper limit is 800 in HV hardness.

(C)窒化部品の芯部硬さ
窒化部品の芯部硬さが低いと、負荷が加わった際に内部で塑性変形が生じ、内部で発生した亀裂によりピッチングが発生してしまう。窒化部品で内部の塑性変形を抑制するには、HV硬さで230以上の芯部硬さが必要である。そのため、本発明の窒化部品の芯部硬さはHV硬さで230以上とした。芯部硬さの好ましい下限はHV硬さで250である。
(C) Core part hardness of nitrided parts If the core part hardness of nitrided parts is low, plastic deformation occurs inside when a load is applied, and pitching occurs due to cracks generated inside. In order to suppress internal plastic deformation in the nitrided part, a core hardness of 230 or more in HV hardness is required. Therefore, the core hardness of the nitrided part of the present invention is 230 or more in terms of HV hardness. A preferable lower limit of the core hardness is HV hardness of 250.

なお、芯部硬さの上限は特に規定する必要はないが、本発明の窒化用鋼を焼入れを行なわずに窒化した場合に到達できる芯部硬さの上限はHV硬さで350程度である。   The upper limit of the core hardness is not particularly required, but the upper limit of the core hardness that can be reached when the nitriding steel of the present invention is nitrided without quenching is about 350 HV hardness. .

(D)窒化部品の有効硬化層深さ
窒化部品の有効硬化層深さが浅いと、内部起点の破壊を引き起こし、曲げ疲労強度および耐ピッチング性を低下させてしまう。内部起点の破壊を抑制するためには、有効硬化層深さを0.20mm以上とする必要がある。そのため、本発明の窒化部品の有効硬化層深さは、0.20mm以上とした。有効硬化層深さの好ましい下限は0.25mmである。
(D) Effective Hardened Layer Depth of Nitrided Parts If the effective hardened layer depth of the nitrided parts is shallow, it will cause destruction of the internal starting point and reduce bending fatigue strength and pitting resistance. In order to suppress destruction of the internal starting point, the effective hardened layer depth needs to be 0.20 mm or more. Therefore, the effective hardened layer depth of the nitrided part of the present invention is set to 0.20 mm or more. A preferred lower limit of the effective hardened layer depth is 0.25 mm.

なお、有効硬化層深さの上限は特に規定する必要はないが、有効硬化層深さを深くするには窒化処理時間を長くする必要があるためコストが嵩んでしまう。したがって、有効硬化層深さは0.50mm以下とするのが好ましく、0.45mm以下とするのがより好ましい。   The upper limit of the effective hardened layer depth does not need to be specified in particular, but in order to increase the effective hardened layer depth, it is necessary to lengthen the nitriding treatment time, resulting in an increase in cost. Therefore, the effective hardened layer depth is preferably 0.50 mm or less, and more preferably 0.45 mm or less.

(E)窒化部品の製造方法
本発明の窒化部品は、前記(A)項に記載の化学組成を有する鋼を用いて、例えば次のような条件で加工および熱処理し、窒化処理を行うことで製造することができる。
(E) Manufacturing method of nitrided part The nitrided part of the present invention is processed and heat-treated using steel having the chemical composition described in the above section (A) under the following conditions, for example, to perform nitriding treatment. Can be manufactured.

(E−1)熱間鍛造
前記(A)項に記載の化学組成を有する鋼の鋼片や棒鋼等を切断した後、1150〜1270℃に加熱して粗形状に熱間鍛造する。
(E-1) Hot forging After cutting a steel slab or steel bar having the chemical composition described in (A) above, the steel is heated to 1150 to 1270 ° C. and hot forged into a rough shape.

(E−2)焼準
熱間鍛造ままの鋼材の組織は結晶粒が大きく、曲げ疲労強度の低下を招く場合がある。そのため、850〜970℃の温度で焼準処理を行ない、より小さな結晶粒にすることが好ましい。
(E-2) Normalization The structure of a steel material as hot forged has large crystal grains and may cause a decrease in bending fatigue strength. Therefore, it is preferable to perform the normalizing process at a temperature of 850 to 970 ° C. to make smaller crystal grains.

焼準後の冷却で、放冷や炉冷などの徐冷を行なうと、冷却過程でVCNなどの炭窒化物が析出して硬さが高くなって、被削性が低下する場合がある。したがって、焼準後の冷却においては、風冷など適宜の手段を講じることによって、冷却過程におけるVCNなどの析出を抑止することが好ましい。   When cooling after normalization is performed, slow cooling such as standing cooling or furnace cooling, carbonitrides such as VCN are precipitated in the cooling process and the hardness increases, and the machinability may decrease. Accordingly, in cooling after normalization, it is preferable to suppress precipitation of VCN and the like in the cooling process by taking appropriate measures such as air cooling.

なお、冷却過程におけるVCNなどの析出を抑止して被削性を維持するためには、冷却速度の下限は0.5℃/sであることが好ましく、また、上限は5℃/sであることが好ましい。   In order to suppress the precipitation of VCN and the like in the cooling process and maintain the machinability, the lower limit of the cooling rate is preferably 0.5 ° C./s, and the upper limit is 5 ° C./s. It is preferable.

(E−3)切削加工
焼準後の粗形品を、旋盤などで切削加工した後、例えばリングギヤの場合には、ブローチ盤、ギヤシェイパーなどの加工機械によって加工する。
(E-3) Cutting After the normalized rough product is cut with a lathe or the like, for example, in the case of a ring gear, it is processed with a processing machine such as a broaching machine or a gear shaper.

(E−4)窒化処理
本発明の窒化部品を得るための窒化処理方法は、特に規定されるものではなく、ガス窒化処理、塩浴窒化処理、イオン窒化処理等を用いることができる。窒化処理の処理温度は500〜650℃が好ましい。軟窒化処理の場合には、例えばNH3に加えてRXガスを併用し、NH3とRXガスが1:1の雰囲気において処理を行えばよい。
(E-4) Nitriding treatment The nitriding treatment method for obtaining the nitrided part of the present invention is not particularly defined, and gas nitriding treatment, salt bath nitriding treatment, ion nitriding treatment, etc. can be used. The treatment temperature of the nitriding treatment is preferably 500 to 650 ° C. If the soft-nitriding, for example a combination of RX gas in addition to NH 3, NH 3 and RX gas 1: processing may be performed in one of an atmosphere.

処理時間は処理温度により異なるが、軟窒化処理を560℃で行う場合には9時間で、所望の表面硬さ、芯部硬さおよび有効硬化層深さを得ることができる。   Although the treatment time varies depending on the treatment temperature, the desired surface hardness, core hardness and effective hardened layer depth can be obtained in 9 hours when the soft nitriding treatment is performed at 560 ° C.

また、脆弱な化合物の形成を抑制したい場合には、NH3での窒化処理の前処理としてフッ素ガスを使用したり、窒化処理にNH3とH2との混合ガスを使用することが好ましい。 When it is desired to suppress the formation of brittle compounds, or using fluorine gas as a pretreatment for nitriding treatment with NH 3, it is preferable to use a mixed gas of NH 3 and H 2 to nitriding treatment.

以下、ガス軟窒化で処理した実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples treated with gas soft nitriding, but the present invention is not limited to these examples.

表1に示す化学組成を有する鋼1〜13を真空溶解炉または転炉によって溶解し、インゴットまたは鋳片を作製した。   Steels 1 to 13 having the chemical composition shown in Table 1 were melted in a vacuum melting furnace or converter to produce an ingot or slab.

具体的には、鋼1〜12については、180kg真空溶解炉によって溶製後、造塊してインゴットを作製した。   Specifically, about the steels 1-12, after melting with a 180 kg vacuum melting furnace, it ingot-formed and produced the ingot.

鋼13については、70トン転炉によって溶製後、連続鋳造して鋳片を作製した。   Steel 13 was melted by a 70-ton converter and then continuously cast to produce a slab.

なお、表1中の鋼1〜5は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例の鋼であり、一方、鋼6〜13は、化学組成が本発明で規定する条件から外れた比較例の鋼である。   Steels 1 to 5 in Table 1 are steels of the present invention examples whose chemical compositions are within the range specified by the present invention, while Steels 6 to 13 are from the conditions specified by the chemical composition of the present invention. It is steel of the comparative example which has come off.

上記の比較例の鋼のうちで鋼13は、JIS G 4052(2008)に規定されたSCM420Hに相当する鋼である。   Among the steels of the above comparative examples, steel 13 is steel corresponding to SCM420H defined in JIS G 4052 (2008).

Figure 0005336972
Figure 0005336972

上記の鋼1〜12のインゴットは、1250℃で5時間保持する溶体化処理を施して均質化した後、1200℃に加熱して熱間鍛造を行って、直径がそれぞれ、25mmおよび35mmで、長さがいずれも1000mmの棒鋼を作製した。   The ingots of the above steels 1 to 12 were subjected to a solution treatment that was held at 1250 ° C. for 5 hours and homogenized, and then heated to 1200 ° C. to perform hot forging, and the diameters were 25 mm and 35 mm, respectively. Steel bars each having a length of 1000 mm were produced.

また、上記の鋼13の鋳片は、1250℃で3時間加熱して分塊圧延して鋼片とした後、1200℃に加熱して熱間鍛造を行って、直径がそれぞれ、25mm、35mmおよび140mmで、長さがいずれも1000mmの棒鋼を作製した。   The steel 13 slab was heated at 1250 ° C. for 3 hours to be rolled into a steel slab, then heated to 1200 ° C. to perform hot forging, and the diameters were 25 mm and 35 mm, respectively. Steel bars having a length of 140 mm and a length of 1000 mm were prepared.

上記の各棒鋼のうち、鋼1〜12の直径25mmおよび直径35mmの棒鋼については、950℃で1時間保持してから風冷する「焼準」を施した。   Among the above steel bars, steels 1 to 12 having a diameter of 25 mm and a diameter of 35 mm were subjected to “normalization” in which they were kept at 950 ° C. for 1 hour and then air-cooled.

一方、鋼13の直径25mmおよび直径35mmの棒鋼については、900℃で1時間保持してから放冷する「焼準」を施した。また、鋼13の直径140mmの棒鋼については、900℃で4時間保持してから放冷する「焼準」を施した。なお、鋼13について、上記900℃での保持後に風冷ではなく放冷を実施したのは、鋼13では放冷しても炭化物が析出せず、逆に風冷を行なうとベイナイト組織が多くなり、硬さが高くなって却って被削性が低下するためである。   On the other hand, the steel bar having a diameter of 25 mm and a diameter of 35 mm was subjected to “normalization” in which the steel 13 was held at 900 ° C. for 1 hour and then allowed to cool. Further, the steel 13 having a diameter of 140 mm was subjected to “normalization” in which it was kept at 900 ° C. for 4 hours and then allowed to cool. The steel 13 was allowed to cool, not air cooled after being held at 900 ° C., because the steel 13 did not precipitate carbide even when allowed to cool, and conversely, when air cooled, there were many bainite structures. This is because the hardness increases and the machinability decreases.

上記のようにして焼準した鋼1〜13の各棒鋼から、各種の試験片を採取した。   Various test pieces were collected from each of the steel bars 1 to 13 normalized as described above.

具体的には、まず、直径25mmの棒鋼を、いわゆる「横断」、すなわち、軸方向(長さ方向)に対して直角に切断し、切断面が被検面になるように樹脂に埋め込んだ後、切断面が鏡面仕上げになるように研磨して、焼準後のビッカース硬さ試験片およびミクロ組織観察試料とした。   Specifically, first, a steel bar having a diameter of 25 mm is cut so-called “crossing”, that is, perpendicularly to the axial direction (length direction), and embedded in the resin so that the cut surface becomes the test surface. The sample was polished so that the cut surface had a mirror finish, and used as a Vickers hardness test piece and a microstructure observation sample after normalization.

また、直径35mmの棒鋼から、直径30mmで長さが300mmの旋削試験片を採取した。   Further, a turning test piece having a diameter of 30 mm and a length of 300 mm was collected from a steel bar having a diameter of 35 mm.

さらに、直径25mmの棒鋼の中心部から、軸方向に平行に図1に示す粗形状の切欠付き小野式回転曲げ疲労試験片を切り出し、同様に、直径35mmの棒鋼の中心部から、軸方向に平行に図2に示す粗形状のローラーピッチング小ローラー試験片を切り出した。   Further, from the central part of a steel bar having a diameter of 25 mm, a coarse notched Ono-type rotary bending fatigue test piece shown in FIG. 1 was cut out in parallel to the axial direction. Similarly, from the central part of the steel bar having a diameter of 35 mm in the axial direction. A coarse roller pitching small roller test piece shown in FIG. 2 was cut out in parallel.

また、鋼13の直径140mmの棒鋼の中心部から、軸方向に平行に図3に示す粗形状のローラーピッチング大ローラー試験片を切り出した。図3において、(a)は粗形状のローラーピッチング大ローラー試験片を中心線で半割りにした場合の正面図で、また(b)は中心線における断面図である。   Further, a coarse roller pitching large roller test piece shown in FIG. 3 was cut out in parallel with the axial direction from the center of a steel bar having a diameter of 140 mm. In FIG. 3, (a) is a front view when a rough roller pitching large roller test piece is halved by a center line, and (b) is a cross-sectional view at the center line.

なお、図1〜3中に示した上記の各切り出し試験片における寸法の単位は全て「mm」であり、図中の仕上記号「▽」、「▽▽」および「▽▽▽」は、JIS B 0601(1982)の解説表1の表面粗さを示す「三角記号」である。   1 to 3 are all “mm”, and the finishing symbols “▽”, “▽▽” and “▽▽▽” in the figures are JIS B 0601 (1982) is a “triangle symbol” indicating the surface roughness in Table 1.

また、「▽▽▽」に付した「G」はJIS B 0122(1978)に規定の「研削」を示す加工方法の略号であることを意味する。   Further, “G” added to “▽▽▽” means an abbreviation of a processing method indicating “grinding” defined in JIS B 0122 (1978).

上記のようにして作製した試験片のうち、鋼1〜12の粗形状の切欠付き小野式回転曲げ疲労試験片および粗形状のローラーピッチング小ローラー試験片に対して、図4に示すヒートパターンによる「ガス軟窒化」を施した。なお、「120℃油冷却」は油温120℃の油中に投入して冷却したことを示す。   Among the test pieces prepared as described above, the heat pattern shown in FIG. 4 is used for the Ono-type rotary bending fatigue test piece with a rough shape of steel 1 to 12 and the coarse roller pitching small roller test piece. “Gas soft nitriding” was performed. Note that “120 ° C. oil cooling” indicates that the oil was cooled in oil at an oil temperature of 120 ° C.

一方、鋼13の粗形状の切欠付き小野式回転曲げ疲労試験片および粗形状のローラーピッチング小ローラー試験片に対しては、図5に示すヒートパターンによる「浸炭焼入−焼戻し」を施した。なお、図5中の「Cp」はカーボンポテンシャルを表す。また、「120℃油焼入」は油温120℃の油中に投入して焼入したことを、さらに「AC」は空冷したことを表す。   On the other hand, the ono-type rotating bending fatigue test piece with a rough notch and a coarse roller pitching small roller test piece of steel 13 were subjected to “carburization quenching and tempering” by the heat pattern shown in FIG. Note that “Cp” in FIG. 5 represents a carbon potential. In addition, “120 ° C. oil quenching” indicates that it was put into an oil having an oil temperature of 120 ° C. and quenching, and “AC” represents air cooling.

さらに、鋼13の粗形状のローラーピッチング大ローラー試験片に対しては、図6に示すヒートパターンによる「浸炭焼入−焼戻し」を施した。なお、図6においても図5と同様に、「Cp」はカーボンポテンシャルを、また、「50℃油焼入」は油温50℃の油中に投入して焼入したことを、さらに「AC」は空冷したことを表す。   Furthermore, the carburizing quenching-tempering by the heat pattern shown in FIG. In FIG. 6, as in FIG. 5, “Cp” indicates carbon potential, and “50 ° C. oil quenching” indicates that quenching was performed by putting in oil with an oil temperature of 50 ° C. "Represents air cooling.

上記の「ガス軟窒化」または「浸炭焼入−焼戻し」した各試験片を仕上加工して、図7に示す切欠付き小野式回転曲げ疲労試験片、図8に示すローラーピッチング小ローラー試験片および図9に示すローラーピッチング大ローラー試験片を作製した。図9において、(a)はローラーピッチング大ローラー試験片を中心線で半割りにした場合の正面図で、また(b)は中心線における断面図である。   Each of the above-mentioned "gas soft nitriding" or "carburization quenching-tempering" test pieces is finished, and the Ono rotary bending fatigue test piece with a notch shown in FIG. 7, the roller pitching small roller test piece shown in FIG. The roller pitching large roller test piece shown in FIG. 9 was produced. In FIG. 9, (a) is a front view when a roller pitching large roller test piece is halved by a center line, and (b) is a cross-sectional view at the center line.

なお、図7〜9に示した前述の各試験片における寸法の単位は全て「mm」であり、上記各図における仕上記号「▽」および「▽▽▽」は先の図1〜3におけると同様、それぞれ、JIS B 0601(1982)の解説表1の表面粗さを示す「三角記号」である。   The units of the dimensions of the above-mentioned test pieces shown in FIGS. 7 to 9 are all “mm”, and the finish symbols “▽” and “▽▽▽” in the above figures are the same as those in FIGS. Similarly, each is a “triangular symbol” indicating the surface roughness in the explanatory table 1 of JIS B 0601 (1982).

また、「▽▽▽」に付した「G」はJIS B 0122(1978)に規定の「研削」を示す加工方法の略号であることを意味する。   Further, “G” added to “▽▽▽” means an abbreviation of a processing method indicating “grinding” defined in JIS B 0122 (1978).

さらに、「〜」は「波形記号」であり、生地であること、すなわち、前記の「ガス軟窒化」あるいは「浸炭焼入−焼戻し」した表面のままであることを意味する。   Furthermore, “˜” is a “waveform symbol”, which means that it is a dough, that is, it remains on the aforementioned “gas soft nitriding” or “carburizing and tempering” surface.

上記のようにして作製した各試験片を用いて、下記《1》〜《6》に示す試験を行った。   Tests shown in the following << 1 >> to << 6 >> were performed using the test pieces prepared as described above.

《1》焼準後のビッカース硬さ試験
焼準後のビッカース硬さ試験片の中心部1点とR/2部(「R」は棒鋼の半径を表す。)4点の計5点を、JIS Z 2244(2003)に記載の「ビッカース硬さ試験−試験方法」に準拠して、試験力を9.8Nとしてビッカース硬さ試験機で測定し、5点の平均値を焼準後の硬さとした。
<< 1 >> Vickers hardness test after normalization Five points in total, one point at the center of the Vickers hardness test piece after normalization and four R / 2 parts ("R" represents the radius of the steel bar), In accordance with “Vickers hardness test-test method” described in JIS Z 2244 (2003), the test force was measured with a Vickers hardness tester at 9.8 N, and the average value of 5 points was measured after Say it.

《2》焼準後のミクロ組織観察
焼準後のミクロ組織観察試料をナイタルで腐食し、倍率を400倍として光学顕微鏡でR/2部を観察した。その結果、ミクロ組織はベイナイト、フェライトとベイナイトからなる2相混合組織、フェライト、パーライトとベイナイトからなる3相混合組織のいずれかであった。
<< 2 >> Microstructure observation after normalization The microstructure observation sample after normalization was corroded with nital and the R / 2 part was observed with an optical microscope at a magnification of 400 times. As a result, the microstructure was either bainite, a two-phase mixed structure composed of ferrite and bainite, or a three-phase mixed structure composed of ferrite, pearlite, and bainite.

《3》旋削試験
旋削試験片を用いて、
・工具:超硬工具(材種:ST20E)、
・周速:200m/min、
・送り:0.4mm/rev、
・切込:1.5mm、
・潤滑剤:なし(ドライ)、
の条件で旋削試験を行った。なお、旋削加工時の切削抵抗を測定して、切削抵抗が1300N未満である場合に、被削性が良好であると評価した。さらに、旋削した際の切屑についても評価し、切屑が小さく分断されて被試験材に巻きつきなどの不具合が生じない場合を「切屑処理性が良好」とし、一方、切屑が長く被試験材に巻きつく不具合が生じた場合を「切屑処理性が不良」とした。
<3> Turning test Using a turning test piece,
・ Tool: Carbide tool (Material type: ST20E),
・ Peripheral speed: 200 m / min,
・ Feeding: 0.4mm / rev,
・ Incision: 1.5mm,
・ Lubricant: None (dry)
A turning test was conducted under the conditions of: In addition, the cutting resistance at the time of turning was measured, and when the cutting resistance was less than 1300 N, it was evaluated that the machinability was good. In addition, the chip when turning is also evaluated, and when the chip is divided into small pieces and there is no problem such as wrapping around the material under test, the chip is treated with good chip treatment. The case where the trouble of winding occurred was defined as “poor chip disposal”.

《4》「ガス軟窒化」後および「浸炭焼入−焼戻し」後の表面硬さ、芯部硬さおよび有効硬化層深さの測定
「ガス軟窒化」または「浸炭焼入−焼戻し」後に仕上加工した試験前のローラーピッチング小ローラー試験片を用いて、その直径26mmの部分を横断し、切断面が被検面になるように樹脂に埋め込んだ後、前記面が鏡面仕上げになるように研磨し、ビッカース硬さ試験機を使用して表面硬さ、芯部硬さおよび有効硬化層深さを調査した。
<< 4 >> Measurement of surface hardness, core hardness and effective hardened layer depth after "gas soft nitriding" and "carburizing quenching-tempering" Finish after "gas soft nitriding" or "carburizing quenching-tempering" Using a processed roller pitching small roller test piece before the test, cross the part with a diameter of 26 mm, bury it in the resin so that the cut surface becomes the test surface, and then polish so that the surface has a mirror finish The surface hardness, core hardness, and effective hardened layer depth were examined using a Vickers hardness tester.

具体的には、JIS Z 2244(2003)に記載の「ビッカース硬さ試験−試験方法」に準拠して、試験片の表面から0.03mmの深さ位置における任意の10点でのHV硬さを、試験力を0.98Nとしてビッカース硬さ試験機で測定し、その値を算術平均して「表面硬さ」とした。   Specifically, in accordance with “Vickers hardness test-test method” described in JIS Z 2244 (2003), HV hardness at any 10 points at a depth of 0.03 mm from the surface of the test piece. Was measured with a Vickers hardness tester with a test force of 0.98 N, and the value was arithmetically averaged to obtain “surface hardness”.

また、同じ埋め込み試料を用いて、上記の場合と同様に、鏡面仕上げした試験片の表面から2mmの深さ位置における任意の10点でのHV硬さを、試験力を1.96Nとしてビッカース硬さ試験機で測定し、その値を算術平均して「芯部硬さ」とした。   In addition, using the same embedded sample, as in the above case, the HV hardness at any 10 points at a depth of 2 mm from the surface of the mirror-finished test piece was set to a test force of 1.96 N and Vickers hardness. It was measured with a thickness tester, and the value was arithmetically averaged to obtain “core hardness”.

さらに、同じ埋め込み試料を用いて、上記の場合と同様に、鏡面仕上げした試験片の表面から中心に向かう方向について、ビッカース硬さ試験機で試験力を1.96Nとして、所定の間隔でHV硬さを測定し、HV硬さの分布図を作成した。そして、HV硬さで420となる位置までの表面からの距離を「有効硬化層深さ」とした。   Further, using the same embedded sample, in the same manner as in the above case, in the direction from the surface of the mirror-finished test piece to the center, the test force is set to 1.96 N with a Vickers hardness tester, and the HV hardness is set at a predetermined interval. The thickness was measured and a distribution chart of HV hardness was created. The distance from the surface to the position where the HV hardness is 420 was defined as the “effective hardened layer depth”.

《5》小野式回転曲げ疲労試験
仕上加工した小野式回転曲げ疲労試験片を用いて、下記の試験条件によって小野式回転曲げ疲労試験を実施し、繰返し数が107回において破断しない最大の強度で「回転曲げ疲労強度」を評価した。JIS G 4052(2008)に規定されたSCM420Hに相当する鋼13を用いて「浸炭焼入−焼戻し」した試験番号13の場合と同等以上の回転曲げ疲労強度を有する場合に、曲げ疲労強度が優れるとした。
"5" using the Ono-type rotary bending fatigue test finishing the Ono-type rotary bending fatigue test pieces were conducted rotary bending fatigue test Ono-type by the test under the following conditions, the maximum intensity repetition is not broken at 10 7 times The “rotary bending fatigue strength” was evaluated. Bending fatigue strength is excellent when it has a rotational bending fatigue strength equal to or higher than that of test No. 13 "carburized and tempered" using steel 13 corresponding to SCM420H defined in JIS G 4052 (2008). It was.

・温度:室温、
・雰囲気:大気中、
・回転数:3000rpm。
・ Temperature: Room temperature,
・ Atmosphere: In air
-Number of rotations: 3000 rpm.

《6》ローラーピッチング試験
仕上加工したローラーピッチング小ローラー試験片およびローラーピッチング大ローラー試験片を用いて、下記の試験条件でローラーピッチング試験を実施し、長径が1mm以上の大きさのピッチングが発生しない寿命を測定した。上記の試験を3回行なって、3回の平均寿命を「ピッチング寿命」とした。なお、評価した繰返し数は最大で107回とした。JIS G 4052(2008)に規定されたSCM420Hに相当する鋼13を用いて「浸炭焼入−焼戻し」した試験番号13の場合と同等以上のピッチング寿命を有する場合に、長いピッチング寿命を有するとした。
<6> Roller pitching test Using the finished roller pitching small roller test piece and roller pitching large roller test piece, a roller pitching test is carried out under the following test conditions, and no pitching with a major axis of 1 mm or more occurs. Lifespan was measured. The above test was performed 3 times, and the average life of 3 times was defined as “pitching life”. The maximum number of repetitions evaluated was 10 7 times. When the steel 13 corresponding to SCM420H defined in JIS G 4052 (2008) has a pitching life equal to or greater than that of the test number 13 "carburized and tempered", it has a long pitching life. .

・すべり率:40%、
・面圧:2000MPa、
・小ローラー試験片の回転数:1000rpm、
・潤滑:油温100℃のオートマチックトランスミッション用潤滑油を、2リットル/minの割合で、ローラーピッチング小ローラー試験片とローラーピッチング大ローラー試験片の接触部に噴出させて実施。
・ Slip rate: 40%
・ Surface pressure: 2000 MPa,
-Number of rotations of small roller test piece: 1000 rpm,
Lubrication: A lubricating oil for automatic transmission with an oil temperature of 100 ° C. was sprayed at a rate of 2 liters / min to the contact portion between the roller pitching small roller test piece and the roller pitching large roller test piece.

ただし、上記の「すべり率」は、「V1」をローラーピッチング小ローラー試験片表面の接線速度、「V2」をローラーピッチング大ローラー試験片表面の接線速度として、下記の式で計算される値を指す。
{(V2−V1)/V1}×100。
However, the above-mentioned “slip rate” is a value calculated by the following formula, where “V1” is the tangential speed of the roller pitching small roller test piece surface and “V2” is the tangential speed of the roller pitching large roller test piece surface. Point to.
{(V2-V1) / V1} × 100.

表2に「焼準」後に採取した試験片を用いて調査した各試験結果を、また、表3に「ガス軟窒化」または「浸炭焼入−焼戻し」後に仕上加工した試験片を用いて試験した各試験結果を、それぞれ、まとめて示す。   Table 2 shows the test results investigated using test specimens collected after “normalizing”, and Table 3 shows tests using test specimens that were finished after “gas soft nitriding” or “carburization quenching-tempering”. Each test result is shown together.

なお、表2の「ミクロ組織」欄における「B」、「F」および「P」はそれぞれ、ベイナイト、フェライトおよびパーライトを意味する。また、「切屑処理性」欄における「○」は、切屑が小さく分断されて被試験材に巻きつきなどの不具合が生じず、「切屑処理性が良好」であったことを示す。   “B”, “F”, and “P” in the “Microstructure” column of Table 2 mean bainite, ferrite, and pearlite, respectively. In addition, “◯” in the “Chip Disposability” column indicates that the chips were divided into small pieces and no defects such as wrapping around the material to be tested were generated, and “Chip Disposability was good”.

Figure 0005336972
Figure 0005336972

Figure 0005336972
Figure 0005336972

表2および表3から、素材として本発明で規定する条件を満たす鋼1〜5を用いた試験番号1〜5の場合、軟窒化前の被削性は良好であり、JIS G 4052(2008)に規定されたSCM420Hに相当する鋼13を用いて「浸炭焼入−焼戻し」した試験番号13の470MPaを超える回転曲げ疲労強度および試験番号13と同等以上のピッチング寿命を有しており、軟窒化後に高い曲げ疲労強度を有するとともに耐ピッチング性にも優れていることが明らかである。   From Table 2 and Table 3, in the case of test numbers 1 to 5 using steels 1 to 5 that satisfy the conditions specified in the present invention as materials, machinability before soft nitriding is good, and JIS G 4052 (2008) It has a rotating bending fatigue strength exceeding 470 MPa of test number 13 “carburized and tempered” using steel 13 corresponding to SCM420H specified in JIS No. 13 and a pitching life equal to or greater than test number 13, and soft nitriding It is clear that it has high bending fatigue strength later and is excellent in pitting resistance.

これに対して、本発明で規定する条件から外れた比較例の試験番号6〜12の場合、被削性の低下が生じたり、あるいは、回転曲げ疲労強度およびピッチング寿命が、上記鋼13を用いた試験番号13の場合に比べて劣っている。   On the other hand, in the case of test numbers 6 to 12 of comparative examples that deviate from the conditions specified in the present invention, the machinability is reduced, or the rotational bending fatigue strength and the pitching life are the same as those of the steel 13. It is inferior to the case of the test number 13 that was.

具体的には、試験番号6の場合、鋼6が式(1)を満足しないため、芯部硬さが低く、回転曲げ疲労強度およびピッチング寿命はそれぞれ、450MPaおよび9.35×105回であって、鋼13を用いた試験番号13の場合に比べて劣っている。 Specifically, in the case of test number 6, since steel 6 does not satisfy the formula (1), the core hardness is low, and the rotational bending fatigue strength and the pitching life are 450 MPa and 9.35 × 10 5 times, respectively. Therefore, it is inferior to the case of test number 13 using steel 13.

試験番号7の場合、鋼7のC含有量が本発明で規定する値より多く、焼準後のHV硬さが高い。このため、切削抵抗が1353Nであり、被削性に劣っている。   In the case of test number 7, the C content of steel 7 is greater than the value specified in the present invention, and the HV hardness after normalization is high. For this reason, cutting resistance is 1353N and is inferior to machinability.

試験番号8の場合、鋼8のMnの含有量が本発明で規定する値より少ないため、回転曲げ疲労強度およびピッチング寿命はそれぞれ、450MPaおよび1.25×106回であって、鋼13を用いた試験番号13の場合に比べて劣っている。 In the case of test number 8, since the Mn content of steel 8 is less than the value specified in the present invention, the rotational bending fatigue strength and the pitching life are 450 MPa and 1.25 × 10 6 times, respectively. It is inferior to the case of test number 13 used.

試験番号9の場合、鋼9のCrの含有量が本発明で規定する値より少ないため、回転曲げ疲労強度およびピッチング寿命はそれぞれ、440MPaおよび1.15×106回であって、鋼13を用いた試験番号13の場合に比べて劣っている。 In the case of test number 9, since the Cr content of steel 9 is less than the value specified in the present invention, the rotational bending fatigue strength and the pitching life are 440 MPa and 1.15 × 10 6 times, respectively. It is inferior to the case of test number 13 used.

試験番号10の場合、鋼10のTiおよびNの含有量が本発明で規定する値より多いため、ピッチング寿命が2.03×106回であって、鋼13を用いた試験番号13の場合に比べて劣っている。 In the case of test number 10, since the Ti and N contents of steel 10 are larger than the values specified in the present invention, the pitching life is 2.03 × 10 6 times, and in the case of test number 13 using steel 13 Is inferior to

試験番号11の場合、鋼11のMoおよびVの含有量が本発明で規定する値より少なく、かつ式(1)を満足しないため、回転曲げ疲労強度およびピッチング寿命はそれぞれ、420MPaおよび8.91×105回であって、鋼13を用いた試験番号13の場合に比べて劣っている。 In the case of test number 11, since the contents of Mo and V in steel 11 are less than the values specified in the present invention and do not satisfy formula (1), the rotational bending fatigue strength and the pitching life are 420 MPa and 8.91, respectively. × 10 5 times, which is inferior to the case of test number 13 using steel 13.

試験番号12の場合、鋼12のN含有量が本発明で規定する値より多く、焼準後のHV硬さが高い。このため、切削抵抗が1373Nであり、被削性に劣っている。   In the case of test number 12, the N content of steel 12 is greater than the value specified in the present invention, and the HV hardness after normalization is high. For this reason, cutting resistance is 1373N and is inferior to machinability.

本発明の窒化用鋼は、窒化前の切削加工が容易であり、しかも、この窒化用鋼を素材とする窒化部品は、高価な元素であるMoの含有量が質量%で、0.50%以下と少ないにもかかわらず、高い曲げ疲労強度と優れた耐ピッチング性を具備している。このため、本発明の窒化用鋼は、高い曲げ疲労強度と長いピッチング寿命が要求される自動車用リングギヤなど窒化部品の素材として用いるのに好適である。   The nitriding steel of the present invention is easy to cut before nitriding, and the nitriding component made from this nitriding steel has a Mo content of 0.5% by mass, which is an expensive element. In spite of the following, it has high bending fatigue strength and excellent pitting resistance. Therefore, the nitriding steel of the present invention is suitable for use as a material for nitriding parts such as automobile ring gears that require high bending fatigue strength and a long pitching life.

Claims (2)

質量%で、C:0.05〜0.09%、Si:0.10〜0.35%、Mn:1.0〜2.0%、S:0.005〜0.050%、Cr:1.0〜2.0%、Mo:0.10〜0.50%、Al:0.010〜0.10%、V:0.05〜0.40%を含有するとともに、C、MoおよびVの含有量が、下記の(1)式を満たし、残部はFeおよび不純物からなり、不純物中のP、N、TiおよびOがそれぞれ、P:0.030%以下、N:0.008%以下、Ti:0.005%以下およびO:0.0030%以下であることを特徴とする窒化用鋼。
{Mo/(2×95.94)}+(V/50.9415)≧C/12・・・(1)
ただし、(1)式中の元素記号は、その元素の質量%での含有量を表す。
In mass%, C: 0.05 to 0.09%, Si: 0.10 to 0.35%, Mn: 1.0 to 2.0%, S: 0.005 to 0.050%, Cr: 1.0 to 2.0%, Mo: 0.10 to 0.50%, Al: 0.010 to 0.10%, V: 0.05 to 0.40%, C, Mo and The content of V satisfies the following formula (1), the balance is composed of Fe and impurities, and P, N, Ti and O in the impurities are respectively P: 0.030% or less, N: 0.008% Hereinafter, Ti: 0.005% or less and O: 0.0030% or less.
{Mo / (2 × 95.94)} + (V / 50.9415) ≧ C / 12 (1)
However, the element symbol in the formula (1) represents the content in mass% of the element.
請求項1に記載の化学組成を有し、表面硬さがビッカース硬さで700〜900、芯部硬さがビッカース硬さで230以上、有効硬化層深さが0.20mm以上であることを特徴とする窒化部品。   It has the chemical composition according to claim 1, has a surface hardness of 700 to 900 in terms of Vickers hardness, a core hardness of 230 or more in terms of Vickers hardness, and an effective hardened layer depth of 0.20 mm or more. A featured nitrided part.
JP2009180286A 2009-08-03 2009-08-03 Nitriding steel and nitride parts Active JP5336972B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009180286A JP5336972B2 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Nitriding steel and nitride parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009180286A JP5336972B2 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Nitriding steel and nitride parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011032537A JP2011032537A (en) 2011-02-17
JP5336972B2 true JP5336972B2 (en) 2013-11-06

Family

ID=43761900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009180286A Active JP5336972B2 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Nitriding steel and nitride parts

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5336972B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5664371B2 (en) * 2011-03-17 2015-02-04 新日鐵住金株式会社 Method of manufacturing age-hardening steel and machine parts
JP5825152B2 (en) * 2012-03-07 2015-12-02 新日鐵住金株式会社 Cold forging and nitriding steel and cold forging and nitriding parts
JP5656908B2 (en) * 2012-04-18 2015-01-21 Dowaサーモテック株式会社 Nitride steel member and manufacturing method thereof
KR102009635B1 (en) 2015-03-24 2019-08-12 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Steel for nitrocarburizing and nitrocarburized component, and methods of producing same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04154936A (en) * 1990-10-16 1992-05-27 Aichi Steel Works Ltd Precipitation hardening nitriding steel
WO2006118243A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-09 Aisin Aw Co., Ltd. Carburized induction-hardened component
JP4688727B2 (en) * 2006-05-19 2011-05-25 株式会社神戸製鋼所 Carburized parts and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011032537A (en) 2011-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5597563B2 (en) Nitriding steel and nitride parts
US10202677B2 (en) Production method of carburized steel component and carburized steel component
WO2014192117A1 (en) Soft-nitrided induction-quenched steel component
WO2014017074A1 (en) Nitrocarburizable steel, nitrocarburized part, and methods for producing said nitrocarburizable steel and said nitrocarburized part
JP5886119B2 (en) Case-hardened steel
JP5682485B2 (en) Steel for cold forging and nitriding
JP5336972B2 (en) Nitriding steel and nitride parts
JP6225965B2 (en) Soft nitriding steel and parts, and methods for producing them
JP2011089189A (en) Alloy steel for machine structural use
JP2016056451A (en) Steel and component for soft nitriding and manufacturing method therefor
JP6488945B2 (en) Case-hardened steel for high-strength cold forging
JP2019104972A (en) Carburized component
JP6447064B2 (en) Steel parts
JP2016188422A (en) Carburized component
JP2021028414A (en) Steel for carburized gear, carburized gear, and manufacturing method of carburized gear
WO2018012636A1 (en) Steel material for cvt sheave, cvt sheave, and method for manufacturing cvt sheave
JP7323850B2 (en) Steel and carburized steel parts
JP7417059B2 (en) Induction hardened nitrided steel and induction hardened nitrided parts
JP7417093B2 (en) steel material
JP2018199838A (en) Carburized part
JP2024034952A (en) Steel material for nitriding induction hardening and steel component
JP2023056779A (en) Steel, and carburized steel part
JP2024034953A (en) Steel material and steel component
JP2020105603A (en) Steel material for carburized steel component
JP2019031744A (en) Carburized component

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110909

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121011

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20121011

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: 20130716

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130802

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5336972

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

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

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350