JP6788817B2 - 真空浸炭窒化部品の製造方法 - Google Patents
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Si+Cu+Ni−Cr−5C*>−3.5 …式(1)
Si+Cr−0.0032T<−1.72 …式(2)
前記式(1)のC*は単位を質量%とする表面炭素濃度を示す。
前記式(2)のTは単位を℃とする窒化温度を示す。
Cは鋼の強度を確保するための元素である。この効果を得るには、0.15%以上の含有が必要である。ただし、過度に含有させると、硬さが高くなりすぎ、製造性(特に、被削性)を著しく損なうため、上限を0.25%とする。好ましくは0.17〜0.23%である。
Siはその添加量の増加に伴い炭化物の生成を抑制する。ただし、図1に示されるようにAcmの値を低くする(Acm点の炭素濃度を低濃度化する)。すなわち、添加量が増えるに従って、Acm線を状態図の左側へシフトさせる。ただし、過剰な含有はCの場合と同様、製造性を著しく損なうため、0.50%以下の含有とする。好ましくは0.10〜0.30%である。
Mnは炭化物の生成に大きな影響を与えるものではないが、添加しすぎると硬さが高くなりすぎ製造性を著しく損なうため、2.50%以下の含有とする。一方、鋼の焼入れ性を高めるのに有効な元素であり、所定の内部硬さを得るために0.50%以上の添加が必要である。好ましくは1.00〜2.00%である。
CuはSiと同様、炭化物の生成を抑制する元素である。ただし、過剰な含有はCの場合と同様、製造性を著しく損なうため、1.00%以下の含有とする。好ましくは0.10〜0.30%である。
NiはSiと同様、炭化物の生成を抑制する元素である。ただし、過剰な含有はCの場合と同様、製造性を著しく損なうため、3.00%以下の含有とする。好ましくは0.05〜0.50%である。
Crはその添加量の増加に伴い炭化物の生成を促進する。ただし、図1に示されるようにAcmの値を低くする(Acm点の炭素濃度を低濃度化する)。すなわち、Siと同様、添加量が増えるに従って、Acm線を状態図の左側へシフトさせる。鋼の焼入れ性を高め、強度を向上させるために0.20%以上の添加が必要であるが、1.20%を超えて添加すると、式(1)及び(2)の成立が困難となるため、1.20%以下の含有とする。好ましくは0.30〜0.80%である。
Moは焼入れ性の確保、強度向上のために含有させる。ただし、0.50%を超えて添加すると、コストの増大をもたらし、製造性を著しく損なうため、0.50%以下の含有とする。好ましくは0.10〜0.30%である。
Alは浸炭時のオーステナイト結晶粒の粗大化を防止するのに有効な元素である。ただし、0.05%を超えるとオーステナイト結晶粒の粗大化を防止する効果が飽和するので、0.05%以下の含有とする。
式(1)のC*は単位を質量%とする表面炭素濃度を示す。ここで「表面炭素濃度」とは、鋼材における平面部分の表面から10μmの領域内の平均炭素濃度を意味する。式(1)は浸炭期における部品のエッジ部での炭化物析出可否を判定する式であり、表面炭素濃度C*が低い値であれば、(Si+Cu+Ni−Cr)で規定される各元素の添加量の合計が低い値であっても浸炭期に炭化物が析出しないことを意味する。換言すれば、表層炭素濃度C*が高い値であれば、(Si+Cu+Ni−Cr)で規定される各元素の添加量の合計を高くしなければ浸炭期に炭化物が析出してしまうことを意味する。部品に要求される強度を考慮に入れると、表層炭素濃度C*は0.50〜0.75%に設定するのが好ましく、より好ましくは0.60〜0.70%である。
式(2)のTは単位を℃とする窒化温度を示す。式(2)は窒化期における部品のエッジ部での炭化物析出可否を判定する式である。図1から、Acm線はSiとCrのみに依存し、両元素から同程度の影響を受けることが分かる。SiとCrの添加量が増えるほどAcmは低くなり、炭化物が析出しやすくなる。また、窒化期における炭化物の析出は、窒化温度にも依存し、窒化温度が低くなるほど炭化物が析出しやすくなる。窒化温度が高くなるほど炭化物は析出し難くなるが、この場合はNH3が分解しやすくなるので、窒化能力は下がることとなる。部品に要求される強度を考慮に入れると、窒化温度Tは800〜870℃に設定するのが好ましく、より好ましくは820〜850℃である。
まず、表1に示す合金組成(残部はFe及び不可避不純物)の鋼材を小型溶解炉(50kg)を用いて溶製し、インゴットに鋳造した。次に、1250℃×2時間の条件下でφ30×1000mmの棒鋼に鍛伸した後、950℃×2時間の条件下で空冷による焼ならし処理を行った。
11a 平面部
12a エッジ部
Claims (2)
- 質量%で、
C:0.15〜0.25%、
Si:0.10〜0.35%、
Mn:1.00〜2.00%、
Cu:0.10〜0.33%、
Ni:0〜0.50%、
Cr:0.20〜0.80%、
Mo:0.50%以下、
を含有し、残部がFe及び不可避不純物からなる鋼材を用いて、下記式(1)及び(2)を満たすように真空浸炭窒化処理を行うことを特徴とする真空浸炭窒化部品の製造方法。
Si+Cu+Ni−Cr−5C*>−3.5 …式(1)
Si+Cr−0.0032T<−1.72 …式(2)
前記式(1)のC*は単位を質量%とする表面炭素濃度を示す。
前記式(2)のTは単位を℃とする窒化温度を示す。 - さらに、質量%で、
Al:0.05%以下、
を含有することを特徴とする請求項1に記載の真空浸炭窒化部品の製造方法。
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JP2015203048A JP6788817B2 (ja) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | 真空浸炭窒化部品の製造方法 |
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