JP7368697B2 - Steel for carburized gears, carburized gears, and method for manufacturing carburized gears - Google Patents

Steel for carburized gears, carburized gears, and method for manufacturing carburized gears Download PDF

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Description

本発明は、浸炭歯車用鋼、浸炭歯車及び浸炭歯車の製造方法に関する。 The present invention relates to steel for carburized gears, carburized gears, and methods of manufacturing carburized gears.

自動車や建設機械、産業機械等に用いられる歯車は、精密な寸法精度と強度とを両立するため、一般に機械加工後に浸炭焼入れを施して使用される。
近年、軽量化を狙って歯車の小型化が進んでおり、歯車への負荷が増加している。その結果、過負荷の影響で従来主要な破壊形態として、曲げ疲労破壊及びピッチングがある。
従来、歯車の技術開発に関し、例えば、特許文献1では、Si含有量を高くし、Mn及びCrの含有量を調整することで、ピッチングに対する強度に優れるガス浸炭鋼部品を得る技術が開示されている。
Gears used in automobiles, construction machinery, industrial machinery, etc. are generally carburized and quenched after machining in order to achieve both precise dimensional accuracy and strength.
In recent years, gears have become smaller with the aim of reducing weight, and the load on gears is increasing. As a result, conventionally major forms of failure due to overload include bending fatigue failure and pitting.
Conventionally, regarding the technological development of gears, for example, Patent Document 1 discloses a technique for obtaining gas carburized steel parts that have excellent strength against pitting by increasing the Si content and adjusting the Mn and Cr contents. There is.

特許第5099276号公報Patent No. 5099276

曲げ疲労破壊及びピッチングとは異なる形態での破壊として、組織変化に伴う白層形成による破壊が発生する場合がある。このような組織変化に伴う白層形成による破壊に対する強度に優れる歯車が求められる。 As a type of fracture different from bending fatigue fracture and pitting, fracture due to white layer formation due to structural change may occur. There is a need for a gear that has excellent strength against destruction due to the formation of a white layer that accompanies such structural changes.

本発明の目的は、ガス浸炭焼入れを行って浸炭歯車を製造する場合に、組織変化に伴う白層形成による破壊に対する強度に優れる浸炭歯車を製造することができる浸炭歯車用鋼及び浸炭歯車の製造方法、並びに組織変化に伴う白層形成による破壊に対する強度に優れる浸炭歯車を提供することである。 An object of the present invention is to manufacture a steel for carburized gears and a carburized gear that can manufacture carburized gears that have excellent strength against destruction due to the formation of a white layer due to structural changes when gas carburizing and quenching is performed to manufacture carburized gears. It is an object of the present invention to provide a carburized gear having excellent strength against destruction due to formation of a white layer due to structural changes.

本発明の課題を解決する手段は、以下の態様を含む。 Means for solving the problems of the present invention include the following aspects.

<1> 質量%で、
C:0.26~0.35%、
Si:0.40~1.00%、
Mn:0.20~0.60%、
Cr:1.00~3.00%、
Mo:0.01~0.50%、
S:0.001~0.050%、
N:0.004~0.030%、
Al:0.001~0.150%、
Ca:0.0001~0.0100%、
O:0.005%以下、
P:0.05%以下、並びに
残部:Fe及び不純物からなる浸炭歯車用鋼。
<2> 質量%で、
Ni:0.1~3.0%、
Cu:0.05~1.0%、
Co:0.05~3.0%、
W:0.05~1.0%、
V:0.01~0.3%、
Ti:0.005~0.3%、
Nb:0.005~0.3%、及び
B:0.0005~0.005%
からなる群より選ばれる1種又は2種以上の元素を含む<1>に記載の浸炭歯車用鋼。
<3> 質量%で、
Pb:0.09%以下、
Bi:0.0001~0.5%、
Mg:0.0005~0.01%、
Zr:0.0005~0.05%、
Te:0.0005~0.1%、及び
希土類元素:0.0005~0.005%
からなる群より選ばれる1種又は2種以上の元素を含む<1>又は<2>に記載の浸炭歯車用鋼。
<4> <1>~<3>のいずれか1つに記載の浸炭歯車用鋼を、歯車形状の部材に機械加工する工程と、
前記歯車形状の部材にガス浸炭処理を施す工程と、
を有する浸炭歯車の製造方法。
<5> 表面から3mmよりも深い位置において、質量%で、
C:0.26~0.35%、
Si:0.40~1.00%、
Mn:0.20~0.60%、
Cr:1.00~3.00%、
Mo:0.01~0.50%、
S:0.001~0.050%、
N:0.004~0.030%、
Al:0.001~0.150%、
Ca:0.0001~0.0100%、
O:0.005%以下、
P:0.05%以下、並びに
残部:Fe及び不純物からなる浸炭歯車。
<6> 前記表面から3mmよりも深い位置において、質量%で、
Ni:0.1~3.0%、
Cu:0.05~1.0%、
Co:0.05~3.0%、
W:0.05~1.0%、
V:0.01~0.3%、
Ti:0.005~0.3%、
Nb:0.005~0.3%、及び
B:0.0005~0.005%
からなる群より選ばれる1種又は2種以上の元素を含む<5>に記載の浸炭歯車。
<7> 前記表面から3mmよりも深い位置において、質量%で、
Pb:0.09%以下、
Bi:0.0001~0.5%、
Mg:0.0005~0.01%、
Zr:0.0005~0.05%、
Te:0.0005~0.1%、及び
希土類元素:0.0005~0.005%
からなる群より選ばれる1種又は2種以上の元素を含む<5>又は<6>に記載の浸炭歯車。
<1> In mass%,
C: 0.26-0.35%,
Si: 0.40-1.00%,
Mn: 0.20-0.60%,
Cr: 1.00-3.00%,
Mo: 0.01-0.50%,
S: 0.001-0.050%,
N: 0.004-0.030%,
Al: 0.001-0.150%,
Ca: 0.0001-0.0100%,
O: 0.005% or less,
Carburized gear steel consisting of P: 0.05% or less, and the balance: Fe and impurities.
<2> In mass%,
Ni: 0.1 to 3.0%,
Cu: 0.05-1.0%,
Co: 0.05-3.0%,
W: 0.05-1.0%,
V: 0.01-0.3%,
Ti: 0.005-0.3%,
Nb: 0.005-0.3%, and B: 0.0005-0.005%
The carburized gear steel according to <1>, which contains one or more elements selected from the group consisting of:
<3> In mass%,
Pb: 0.09% or less,
Bi: 0.0001-0.5%,
Mg: 0.0005-0.01%,
Zr: 0.0005 to 0.05%,
Te: 0.0005 to 0.1%, and rare earth elements: 0.0005 to 0.005%
The carburized gear steel according to <1> or <2>, which contains one or more elements selected from the group consisting of:
<4> Machining the carburized gear steel according to any one of <1> to <3> into a gear-shaped member;
a step of subjecting the gear-shaped member to gas carburizing treatment;
A method for manufacturing a carburized gear having the following.
<5> At a position deeper than 3 mm from the surface, in mass%,
C: 0.26-0.35%,
Si: 0.40-1.00%,
Mn: 0.20-0.60%,
Cr: 1.00-3.00%,
Mo: 0.01-0.50%,
S: 0.001-0.050%,
N: 0.004-0.030%,
Al: 0.001-0.150%,
Ca: 0.0001-0.0100%,
O: 0.005% or less,
Carburized gear consisting of P: 0.05% or less, and the balance: Fe and impurities.
<6> At a position deeper than 3 mm from the surface, in mass%,
Ni: 0.1 to 3.0%,
Cu: 0.05-1.0%,
Co: 0.05-3.0%,
W: 0.05-1.0%,
V: 0.01-0.3%,
Ti: 0.005-0.3%,
Nb: 0.005-0.3%, and B: 0.0005-0.005%
The carburized gear according to <5>, which contains one or more elements selected from the group consisting of:
<7> At a position deeper than 3 mm from the surface, in mass%,
Pb: 0.09% or less,
Bi: 0.0001-0.5%,
Mg: 0.0005-0.01%,
Zr: 0.0005 to 0.05%,
Te: 0.0005 to 0.1%, and rare earth elements: 0.0005 to 0.005%
The carburized gear according to <5> or <6>, containing one or more elements selected from the group consisting of:

本発明によれば、ガス浸炭焼入れを行って浸炭歯車を製造する場合に、組織変化に伴う白層形成による破壊に対する強度に優れる浸炭歯車を製造することができる浸炭歯車用鋼及び浸炭歯車の製造方法、並びに組織変化に伴う白層形成による破壊に対する強度に優れる浸炭歯車が提供される。 According to the present invention, when gas carburizing and quenching is performed to manufacture a carburized gear, a steel for carburized gears and a carburized gear can be manufactured which can manufacture a carburized gear that has excellent strength against destruction due to the formation of a white layer due to a change in structure. A method and a carburized gear with excellent strength against destruction due to the formation of a white layer due to structural changes are provided.

白色組織の一例を示す顕微鏡写真である。It is a micrograph showing an example of a white tissue.

以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
なお、本明細書中において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を表す。
また、化学組成の元素の含有量について、「%」は「質量%」を意味する。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment which is an example of this invention is described in detail.
In addition, in this specification, a numerical range expressed using "~" represents a range that includes the numerical values written before and after "~" as the lower limit value and upper limit value.
Furthermore, regarding the content of elements in the chemical composition, "%" means "mass%".

(浸炭歯車用鋼)
まず、本発明に至った経緯を説明する。
本発明者らは、ガス浸炭焼入れ後の歯車の組織変化に伴う白層形成による破壊に対する強度を向上させる方法について鋭意調査を行った。その結果、組織変化自体を抑制することが強度の向上に有効であることを知見した。そこでさらに本発明者らは組織変化を抑制する方法について、鋼材の化学成分の影響を調査した。その結果、鋼材成分を、C:0.26~0.35%、Si:0.40~1.00%、Mn:0.20~0.60%、Cr:1.00~3.00%、Mo:0.01~0.50%、S:0.001~0.050%、
N:0.004~0.030%、Al:0.001~0.150%、Ca:0.0001~0.0100%、O:0.005%以下、P:0.05%以下、残部:Fe及び不純物からなる範囲とすることで、組織変化の抑制が顕著にみられることを知見した。
(Steel for carburized gears)
First, the circumstances leading to the present invention will be explained.
The present inventors conducted extensive research on a method for improving the strength against fracture due to the formation of a white layer due to structural changes in gears after gas carburizing and quenching. As a result, it was found that suppressing the tissue change itself is effective in improving strength. Therefore, the present inventors further investigated the influence of the chemical components of steel materials regarding methods of suppressing structural changes. As a result, the steel components were determined as follows: C: 0.26-0.35%, Si: 0.40-1.00%, Mn: 0.20-0.60%, Cr: 1.00-3.00%. , Mo: 0.01 to 0.50%, S: 0.001 to 0.050%,
N: 0.004 to 0.030%, Al: 0.001 to 0.150%, Ca: 0.0001 to 0.0100%, O: 0.005% or less, P: 0.05% or less, balance : It was found that by using a range consisting of Fe and impurities, structural changes were significantly suppressed.

次に本実施形態に係る鋼の化学成分の限定理由について説明する。 Next, the reason for limiting the chemical composition of the steel according to this embodiment will be explained.

C:0.26~0.35%
C含有量は、歯車の非浸炭部の硬さに影響する。所要の硬さを確保するために、C含有量を0.26%以上とする。歯車の非浸炭部の硬さを確保する観点から、C含有量の好ましい下限は0.27%以上であり、さらに好ましくは0.28%以上である。
一方、C含有量が多過ぎると浸炭後の非浸炭部の硬さが高くなり過ぎて、衝撃に対する強度が低下するため、C含有量を0.35%以下とする。浸炭後の非浸炭部が過剰に硬くなることを抑制する観点から、C含有量の好ましい上限は0.34%以下であり、さらに好ましくは0.33%以下である。
C: 0.26-0.35%
The C content affects the hardness of the non-carburized part of the gear. In order to ensure the required hardness, the C content is set to 0.26% or more. From the viewpoint of ensuring the hardness of the non-carburized portion of the gear, the lower limit of the C content is preferably 0.27% or more, and more preferably 0.28% or more.
On the other hand, if the C content is too large, the hardness of the non-carburized portion after carburizing becomes too high, and the strength against impact decreases, so the C content is set to 0.35% or less. From the viewpoint of suppressing the non-carburized portion after carburizing from becoming excessively hard, the preferable upper limit of the C content is 0.34% or less, and more preferably 0.33% or less.

Si:0.40~1.00%
Siは、組織変化の抑制に有効な元素である。この効果を得るには、Si含有量を0.40以上にする必要がある。組織変化を抑制する観点から、Si含有量の好ましい下限は0.45%以上であり、さらに好ましくは0.50%以上である。
一方、Siを多量に含有するとガス浸炭後の硬さが低下することから、Si含有量を1.00%以下にする必要がある。浸炭後の硬さの低下を抑制する観点から、Si含有量の好ましい上限は0.90%以下であり、さらに好ましくは0.80%以下である。
Si: 0.40-1.00%
Si is an element effective in suppressing structural changes. To obtain this effect, the Si content needs to be 0.40 or more. From the viewpoint of suppressing structural changes, the lower limit of the Si content is preferably 0.45% or more, more preferably 0.50% or more.
On the other hand, if a large amount of Si is contained, the hardness after gas carburization is reduced, so the Si content needs to be 1.00% or less. From the viewpoint of suppressing a decrease in hardness after carburizing, the upper limit of the Si content is preferably 0.90% or less, and more preferably 0.80% or less.

Mn:0.20~0.60%
Mnは、組織変化の抑制に有効な元素である。この効果を得るには、Mn含有量を0.20~0.60%範囲内にする必要がある。組織変化を抑制する観点から、Mn含有量の好ましい下限は0.25%以上であり、さらに好ましくは0.30%以上である。同様に、Mn含有量の好ましい上限は0.55%以下であり、さらに好ましくは0.50%以下である。
Mn: 0.20-0.60%
Mn is an element effective in suppressing tissue changes. To obtain this effect, the Mn content must be within the range of 0.20 to 0.60%. From the viewpoint of suppressing structural changes, the lower limit of the Mn content is preferably 0.25% or more, and more preferably 0.30% or more. Similarly, the upper limit of the Mn content is preferably 0.55% or less, more preferably 0.50% or less.

Cr:1.00~3.00%
Crは、組織変化の抑制に有効な元素である。この効果を得るには、Cr含有量を1.00%以上にする必要がある。組織変化を抑制する観点から、Cr含有量の好ましい下限は1.05%以上であり、さらに好ましくは1.10%以上である。
一方、Crを多量に含有するとガス浸炭後の硬さが低下することから、Cr含有量は3.00%以下にする必要がある。浸炭後の硬さの低下を抑制する観点から、Cr含有量の好ましい上限は2.90%以下であり、さらに好ましくは2.80%以下である。
Cr:1.00~3.00%
Cr is an element effective in suppressing structural changes. To obtain this effect, the Cr content needs to be 1.00% or more. From the viewpoint of suppressing structural changes, the lower limit of the Cr content is preferably 1.05% or more, more preferably 1.10% or more.
On the other hand, if a large amount of Cr is contained, the hardness after gas carburization decreases, so the Cr content needs to be 3.00% or less. From the viewpoint of suppressing a decrease in hardness after carburizing, the upper limit of the Cr content is preferably 2.90% or less, more preferably 2.80% or less.

Mo:0.01~0.50%
Moは、組織変化の抑制に有効な元素である。この効果を得るには、Mo含有量を0.01~0.50%範囲内にする必要がある。組織変化を抑制する観点から、Mo含有量の好ましい下限は0.03%以上であり、さらに好ましくは0.05%以上である。同様に、Mo含有量の好ましい上限は0.45%以下であり、さらに好ましくは0.40%以下である。
Mo: 0.01~0.50%
Mo is an element effective in suppressing tissue changes. To obtain this effect, the Mo content must be within the range of 0.01 to 0.50%. From the viewpoint of suppressing structural changes, the lower limit of the Mo content is preferably 0.03% or more, more preferably 0.05% or more. Similarly, the upper limit of the Mo content is preferably 0.45% or less, more preferably 0.40% or less.

S:0.001~0.050%
Sは、鋼中でMnSを形成し、これにより鋼の被削性を向上させる。部品(歯車)への切削加工が可能なレベルの被削性を得るには一般的な機械構造用鋼と同等のS含有量が必要であり、S含有量を0.001~0.050%の範囲内にする必要がある。鋼の被削性を向上させる観点から、S含有量の好ましい下限は0.005%以上であり、さらに好ましくは0.010%以上である。
一方、S含有量を過剰に高くすると粗大なMnSを形成し、歯車の機械的性能を損なうことから、S含有量の好ましい上限は0.040%以下であり、さらに好ましくは0.030%以下である。
S: 0.001-0.050%
S forms MnS in the steel, thereby improving the machinability of the steel. To obtain machinability at a level that allows cutting into parts (gears), an S content equivalent to that of general mechanical structural steel is required, and the S content should be 0.001 to 0.050%. Must be within the range. From the viewpoint of improving the machinability of steel, the lower limit of the S content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.010% or more.
On the other hand, if the S content is excessively high, coarse MnS is formed and the mechanical performance of the gear is impaired. Therefore, the preferable upper limit of the S content is 0.040% or less, and more preferably 0.030% or less. It is.

N:0.004~0.030%
Nは、AlやCr、さらに任意成分であるTi、Vなどと化合物を形成することによる結晶粒微細化効果があるため、0.004%以上含有させる。
しかし、N含有量が0.030%を超えると化合物(窒化物)が粗大となり、結晶粒微細化効果が得られない。以上の理由によって、N含有量を0.004~0.030%の範囲内にする必要がある。
結晶粒微細化効果を得る観点から、N含有量の好ましい下限は0.005%以上であり、さらに好ましくは0.006%以上である。
一方、化合物の粗大化による脆化を抑制する観点から、N含有量の好ましい上限は0.028%以下であり、さらに好ましくは0.025%以下である。
N: 0.004-0.030%
N has a crystal grain refinement effect by forming a compound with Al, Cr, and optional components such as Ti and V, so it is contained in an amount of 0.004% or more.
However, if the N content exceeds 0.030%, the compound (nitride) becomes coarse and grain refinement effects cannot be obtained. For the above reasons, it is necessary to keep the N content within the range of 0.004 to 0.030%.
From the viewpoint of obtaining a crystal grain refinement effect, the lower limit of the N content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.006% or more.
On the other hand, from the viewpoint of suppressing embrittlement due to coarsening of the compound, the upper limit of the N content is preferably 0.028% or less, and more preferably 0.025% or less.

Al:0.001~0.150%
Alは、鋼の脱酸に有効な元素であり、またNと結合して窒化物を形成して結晶粒を微細化する元素である。Al含有量が0.001%未満ではこの効果が不十分である。一方、Al含有量が0.150%を超えると、窒化物が粗大になり脆化させる。そのため、Al含有量は、0.001~0.150%の範囲内にする。結晶粒微細化効果を得る観点から、Al含有量の好ましい下限は0.004以上%であり、さらに好ましくは0.007%以上である。
一方、窒化物の粗大化による脆化を抑制する観点から、Al含有量の好ましい上限は0.120%以下であり、さらに好ましくは0.100%以下である。
Al: 0.001-0.150%
Al is an element effective in deoxidizing steel, and is an element that combines with N to form nitrides and refine crystal grains. This effect is insufficient if the Al content is less than 0.001%. On the other hand, when the Al content exceeds 0.150%, the nitride becomes coarse and becomes brittle. Therefore, the Al content is set within the range of 0.001 to 0.150%. From the viewpoint of obtaining a crystal grain refinement effect, the lower limit of the Al content is preferably 0.004% or more, more preferably 0.007% or more.
On the other hand, from the viewpoint of suppressing embrittlement due to coarsening of nitrides, the preferable upper limit of the Al content is 0.120% or less, and more preferably 0.100% or less.

Ca:0.0001~0.0100%
Caは、鋼の脱酸に有効で、かつ組織変化の抑制に有効な元素である。この効果を得るには、Ca含有量を0.0001%以上にする必要がある。組織変化を抑制する観点から、Ca含有量の好ましい下限は0.0003%以上であり、さらに好ましくは0.0005%以上である。
一方、Caを多量に含有するとCaを含む粗大な酸化物が大量に現れ、疲労寿命低下の原因となることから、Ca含有量を0.0100%以下にする必要がある。疲労寿命の低下を抑制する観点から、Ca含有量の好ましい上限は0.0080%以下であり、さらに好ましくは0.0060%以下である。
Ca:0.0001~0.0100%
Ca is an element effective in deoxidizing steel and suppressing structural changes. To obtain this effect, the Ca content needs to be 0.0001% or more. From the viewpoint of suppressing structural changes, the lower limit of the Ca content is preferably 0.0003% or more, more preferably 0.0005% or more.
On the other hand, if a large amount of Ca is contained, a large amount of coarse oxides containing Ca will appear, causing a decrease in fatigue life, so the Ca content needs to be 0.0100% or less. From the viewpoint of suppressing a decrease in fatigue life, the upper limit of the Ca content is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less.

O:0.005%以下
Oは、鋼中で酸化物を形成し、介在物として作用して疲労強度を低下するため、O含有量は0.005%以下に制限されることが好ましい。O含有量の上限は0.003%以下としてもよく、0.002%以下としてもよい。O含有量は少ない方が好ましいので、O含有量の下限値は0%である。
O: 0.005% or less O forms oxides in steel and acts as inclusions to reduce fatigue strength, so the O content is preferably limited to 0.005% or less. The upper limit of the O content may be 0.003% or less, or 0.002% or less. Since it is preferable that the O content be small, the lower limit of the O content is 0%.

P:0.05%以下
Pは、焼入れ前の加熱時にオーステナイト粒界に偏析し、それにより疲労強度を低下させてしまう。従って、P含有量を0.05%以下に制限することが好ましい。P含有量の上限は0.04%以下としてもよく、0.03%以下としてもよい。P含有量は少ない方が好ましいので、P含有量の下限値は0%である。しかし、Pの除去を必要以上に行った場合、製造コストが増大する。従って、P含有量の実質的な下限は約0.004%以上となるのが通常である。
P: 0.05% or less P segregates at austenite grain boundaries during heating before quenching, thereby reducing fatigue strength. Therefore, it is preferable to limit the P content to 0.05% or less. The upper limit of the P content may be 0.04% or less, or 0.03% or less. Since it is preferable that the P content be small, the lower limit of the P content is 0%. However, if P is removed more than necessary, manufacturing costs will increase. Therefore, the practical lower limit of the P content is usually about 0.004% or more.

本実施形態に係る鋼は、焼入れ性又は結晶粒微細化効果を高めるために、さらに、Feの一部に代えて、Ni、Cu、Co、W、V、Ti、Nb及びBからなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素を含有しない場合の下限は0%である。 In order to enhance the hardenability or grain refinement effect, the steel according to the present embodiment further includes a group consisting of Ni, Cu, Co, W, V, Ti, Nb, and B in place of a part of Fe. It may contain one or more selected types. The lower limit when these elements are not contained is 0%.

Ni:0.1~3.0%
Niは、必要な焼入れ性を鋼に付与するために有効な元素である。Ni含有量が3.0%を超えると、焼入れ後に残留オーステナイトが多量になり、硬さが低下する。従って、Ni含有量を3.0%以下とする。焼入れ後の硬さの低下を抑制する観点から、Ni含有量の上限は、2.0%以下としてもよく、1.8%以下としてもよい。Niを含有させて焼入れ性を高める場合は、Ni含有量の下限は0.1%以上としてもよく、0.3%以上としてもよい。
Ni: 0.1-3.0%
Ni is an effective element for imparting necessary hardenability to steel. If the Ni content exceeds 3.0%, a large amount of retained austenite will remain after quenching, resulting in a decrease in hardness. Therefore, the Ni content is set to 3.0% or less. From the viewpoint of suppressing a decrease in hardness after quenching, the upper limit of the Ni content may be 2.0% or less, or 1.8% or less. When Ni is contained to improve hardenability, the lower limit of the Ni content may be 0.1% or more, or 0.3% or more.

Cu:0.05~1.0%
Cuは、鋼の焼入れ性の向上に有効な元素である。Cu含有量が1.0%を超えると、熱間延性が低下する。従って、Cu含有量を1.0%以下とする。Cuを含有させて上述の効果を得る場合には、Cu含有量の下限は0.05%以上としてもよく、0.1%以上としてもよい。
Cu: 0.05-1.0%
Cu is an element effective in improving the hardenability of steel. When the Cu content exceeds 1.0%, hot ductility decreases. Therefore, the Cu content is set to 1.0% or less. When the above effects are obtained by containing Cu, the lower limit of the Cu content may be 0.05% or more, or 0.1% or more.

Co:0.05~3.0%
Coは、鋼の焼入れ性の向上に有効な元素である。Co含有量が3.0%を超えると、その効果が飽和する。従って、Co含有量を3.0%以下とする。Coを含有させて上述の効果を得る場合、Co含有量の下限は0.05%以上としてもよく、0.1%以上としてもよい。
Co:0.05~3.0%
Co is an element effective in improving the hardenability of steel. When the Co content exceeds 3.0%, the effect is saturated. Therefore, the Co content is set to 3.0% or less. When the above effects are obtained by containing Co, the lower limit of the Co content may be 0.05% or more, or 0.1% or more.

W:0.05~1.0%
Wは、鋼の焼入れ性の向上に有効な元素である。W含有量が1.0%を超えると、その効果が飽和する。従って、W含有量を1.0%以下とする。Wを含有させて上述の効果を得る場合、W含有量の下限は0.05%以上としてもよく、0.1%以上としてもよい。
W: 0.05-1.0%
W is an element effective in improving the hardenability of steel. When the W content exceeds 1.0%, the effect is saturated. Therefore, the W content is set to 1.0% or less. When the above effects are obtained by containing W, the lower limit of the W content may be 0.05% or more, or 0.1% or more.

V:0.01~0.3%
Vは、鋼中でCやNと微細な化合物を形成し、結晶粒微細化効果をもたらす元素である。V含有量が0.3%を超えると化合物が粗大となり、結晶粒微細化効果が得られない。従って、V含有量を0.3%以下とする。Vを含有させて上述の効果を得る場合、V含有量の下限は0.01%以上としてもよく、0.15%以上としてもよい。
V: 0.01~0.3%
V is an element that forms a fine compound with C and N in steel and brings about a crystal grain refinement effect. When the V content exceeds 0.3%, the compound becomes coarse and grain refinement effects cannot be obtained. Therefore, the V content is set to 0.3% or less. When the above effects are obtained by containing V, the lower limit of the V content may be 0.01% or more, or 0.15% or more.

Ti:0.005~0.3%
Tiは、鋼中でCやNと微細な化合物を生成し、結晶粒の微細化効果をもたらす元素である。Ti含有量が0.3%を超えると、その効果は飽和する。従って、Tiの含有量を0.3%以下とする。Tiを含有させて上述の効果を得る場合、Ti含有量の下限は0.005%以上としてもよく、0.010%以上としてもよい。
一方、硬さの増加に伴う切削性の低下を抑制する観点から、Ti含有量の上限は0.25%以下としてもよく、0.2%以下としてもよい。
Ti: 0.005-0.3%
Ti is an element that forms fine compounds with C and N in steel and brings about the effect of refining crystal grains. When the Ti content exceeds 0.3%, the effect is saturated. Therefore, the Ti content is set to 0.3% or less. When the above effects are obtained by containing Ti, the lower limit of the Ti content may be 0.005% or more, or 0.010% or more.
On the other hand, from the viewpoint of suppressing a decrease in machinability due to an increase in hardness, the upper limit of the Ti content may be 0.25% or less, or 0.2% or less.

Nb:0.005~0.3%
Nbは、鋼中でCやNと微細な化合物を生成し、結晶粒の微細化効果をもたらす元素である。Nb含有量が0.3%を超えると、その効果は飽和する。従って、Nbの含有量を0.3%以下とする。Nbを含有させて上述の効果を得る場合、Nb含有量の下限は0.005%以上としてもよく、0.010%以上としてもよい。
一方、硬さの増加に伴う切削性の低下を抑制する観点から、Nb含有量の上限は0.25%以下としてもよく、0.2%以下としてもよい。
Nb: 0.005-0.3%
Nb is an element that forms fine compounds with C and N in steel and brings about the effect of refining crystal grains. When the Nb content exceeds 0.3%, the effect is saturated. Therefore, the Nb content is set to 0.3% or less. When the above effects are obtained by containing Nb, the lower limit of the Nb content may be 0.005% or more, or 0.010% or more.
On the other hand, from the viewpoint of suppressing a decrease in machinability due to an increase in hardness, the upper limit of the Nb content may be 0.25% or less, or 0.2% or less.

B:0.0005~0.0050%
Bは、Pの粒界偏析を抑制する働きを有する。また、Bは粒界強度及び粒内強度の向上効果、及び焼入れ性の向上効果も有し、これらの効果は鋼の疲労強度を向上させる。B含有量が0.005%を超えると、その効果は飽和する。従って、Bの含有量を0.005%以下にする。Bを含有させて上述の効果を得る場合、B含有量の下限は0.0005%以上としてもよく、0.0010%以上としてもよい。
一方、焼入れ性向上による割れ発生の抑制の観点から、B含有量の上限は0.0045%以下としてもよく、0.0040%以下としてもよい。
B: 0.0005-0.0050%
B has the function of suppressing grain boundary segregation of P. B also has the effect of improving grain boundary strength and intragranular strength, and the effect of improving hardenability, and these effects improve the fatigue strength of steel. When the B content exceeds 0.005%, the effect is saturated. Therefore, the content of B is set to 0.005% or less. When containing B to obtain the above-mentioned effects, the lower limit of the B content may be 0.0005% or more, or 0.0010% or more.
On the other hand, from the viewpoint of suppressing cracking by improving hardenability, the upper limit of the B content may be 0.0045% or less, or 0.0040% or less.

本実施形態による鋼の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Pb、Bi、Mg、Zr、Te及び希土類元素(REM)からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素を含有しない場合の下限は0%である。 The chemical composition of the steel according to the present embodiment further contains one or more selected from the group consisting of Pb, Bi, Mg, Zr, Te, and rare earth elements (REM) in place of a part of Fe. You can. The lower limit when these elements are not contained is 0%.

Pb:0.09%以下
Pbは環境に悪影響を与える元素であるので、含有しないことが望ましい。一方、Pbは、被削性向上元素であり、切削時に鋼材の破壊を促進して切り屑の分断を促進し、かつ工具接触面で溶融することで工具寿命を向上する効果を発揮する。被削性向上のためにPbを添加する場合は、環境への影響を考慮してPb含有量は0.09%以下とする。Pbを含有させて上述の効果を得る場合には、Pb含有量の下限は0.01%以上としてもよい。
Pb: 0.09% or less Pb is an element that has an adverse effect on the environment, so it is desirable not to contain it. On the other hand, Pb is an element that improves machinability, and has the effect of promoting fracture of the steel material during cutting, promoting breakup of chips, and improving tool life by melting at the tool contact surface. When adding Pb to improve machinability, the Pb content is set to 0.09% or less in consideration of the impact on the environment. When the above-mentioned effects are obtained by containing Pb, the lower limit of the Pb content may be set to 0.01% or more.

Bi:0.0001~0.5%
Biは、硫化物が微細分散することで被削性を向上させる元素である。Biを過剰に含有すると鋼の熱間加工性が劣化し、熱間圧延が困難となることから、Bi含有量は0.5%以下とする。Biを含有させて上述の効果を得る場合には、Bi含有量の下限は0.0001%以上としてもよく、0.001%以上としてもよい。一方、鋼の熱間加工性の劣化を抑制する観点から、Bi含有量の上限は0.4%以下としてもよく、0.3%以下としてもよい。
Bi: 0.0001~0.5%
Bi is an element that improves machinability by finely dispersing sulfides. If Bi is contained excessively, the hot workability of the steel deteriorates and hot rolling becomes difficult, so the Bi content is set to 0.5% or less. When the above effects are obtained by containing Bi, the lower limit of the Bi content may be 0.0001% or more, or may be 0.001% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing deterioration of hot workability of steel, the upper limit of the Bi content may be 0.4% or less, or may be 0.3% or less.

Mg:0.0005~0.01%
Mgは脱酸元素であり、鋼中に酸化物を生成する。さらに、Mgが形成するMg系酸化物は、MnSの晶出及び/又は析出の核になりやすい。また、Mgの硫化物は、Mn及びMgの複合硫化物となることにより、MnSを球状化させる。このように、MgはMnSの分散を制御し、被削性を改善するために有効な元素である。Mg含有量が0.01%を超えると、MgSが大量に生成され、鋼の被削性が低下するので、Mgを含有させて上述の効果を得る場合には、Mg含有量を0.01%以下とする必要がある。Mg含有量の上限は0.008%以下としてもよく、0.006%以下としてもよい。Mg含有量の下限は0.0005%以上としてもよく、0.001%以上としてもよい。
Mg: 0.0005-0.01%
Mg is a deoxidizing element and produces oxides in steel. Furthermore, Mg-based oxides formed by Mg tend to become nuclei for crystallization and/or precipitation of MnS. Furthermore, the Mg sulfide turns into a composite sulfide of Mn and Mg, thereby making MnS spheroidal. Thus, Mg is an effective element for controlling the dispersion of MnS and improving machinability. If the Mg content exceeds 0.01%, a large amount of MgS will be generated and the machinability of the steel will deteriorate. % or less. The upper limit of the Mg content may be 0.008% or less, or 0.006% or less. The lower limit of the Mg content may be 0.0005% or more, or may be 0.001% or more.

Zr:0.0005~0.05%
Zrは脱酸元素であり、酸化物を生成する。さらに、Zrが形成するZr系酸化物はMnSの晶出及び/又は析出の核になりやすい。このように、Zrは、MnSの分散を制御し、被削性を改善するために有効な元素ある。Zr量が0.05%を超えると、その効果が飽和するので、Zrを含有させて上述の効果を得る場合には、Zr含有量を0.05%以下とする。Zr含有量の下限は0.0005%以上としてもよく、0.001%以上としてもよい。
一方、歯車の機械的特性低下の抑制の観点から、Zr含有量の上限は0.04%以下としてもよく、0.03%以下としてもよい。
Zr: 0.0005-0.05%
Zr is a deoxidizing element and produces oxides. Furthermore, Zr-based oxides formed by Zr tend to become nuclei for crystallization and/or precipitation of MnS. Thus, Zr is an effective element for controlling the dispersion of MnS and improving machinability. When the amount of Zr exceeds 0.05%, the effect is saturated, so when containing Zr to obtain the above-mentioned effect, the Zr content is set to 0.05% or less. The lower limit of the Zr content may be 0.0005% or more, or may be 0.001% or more.
On the other hand, from the viewpoint of suppressing deterioration of the mechanical properties of the gear, the upper limit of the Zr content may be 0.04% or less, or 0.03% or less.

Te:0.0005~0.1%
Teは、MnSの球状化を促進するので、鋼の被削性を改善する。Te含有量が0.1%を超えるとその効果が飽和する。従って、Te含有量を0.1%以下とする。Te含有量の上限は0.08%以下としてもよく、0.06%以下としてもよい。Teを含有させて上述の効果を得る場合には、Te含有量の下限は0.0005%以上としてもよく、0.001%以上としてもよい。
Te: 0.0005~0.1%
Te improves the machinability of steel because it promotes spheroidization of MnS. When the Te content exceeds 0.1%, the effect is saturated. Therefore, the Te content is set to 0.1% or less. The upper limit of the Te content may be 0.08% or less, or may be 0.06% or less. When the above effects are obtained by containing Te, the lower limit of the Te content may be 0.0005% or more, or 0.001% or more.

希土類元素:0.0005~0.005%
希土類元素は、鋼中に硫化物を生成し、この硫化物がMnSの析出核となることで、MnSの生成を促進する元素であり、鋼の被削性を改善する。ただし、希土類元素の合計含有量が0.005%を超えると、硫化物が粗大になり、鋼の疲労強度を低下させる。従って、希土類元素の合計含有量を0.005%以下とする。希土類元素の合計含有量の上限は0.004%以下としてもよく、0.003%以下としてもよい。
希土類元素を含有させて上述の効果を得る場合には、希土類元素の合計含有量の下限は0.0005%以上としてもよく、0.001%以上としてもよい。
Rare earth elements: 0.0005-0.005%
Rare earth elements are elements that promote the production of MnS by producing sulfides in steel, and these sulfides become precipitation nuclei of MnS, thereby improving the machinability of steel. However, when the total content of rare earth elements exceeds 0.005%, sulfides become coarse and reduce the fatigue strength of the steel. Therefore, the total content of rare earth elements is set to 0.005% or less. The upper limit of the total content of rare earth elements may be 0.004% or less, or may be 0.003% or less.
When containing rare earth elements to obtain the above effects, the lower limit of the total content of rare earth elements may be 0.0005% or more, or 0.001% or more.

本明細書でいう希土類元素は、周期律表中の原子番号57のランタン(La)から原子番号71のルテチウム(Lu)までの15元素に、イットリウム(Y)及びスカンジウム(Sc)を加えた17元素の総称である。希土類元素の含有量は、これらの1種又は2種以上の元素の総含有量を意味する。 The rare earth elements referred to in this specification are the 15 elements in the periodic table from lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71, plus yttrium (Y) and scandium (Sc). It is a general term for elements. The content of rare earth elements means the total content of one or more of these elements.

本実施形態に係る鋼は、上述の合金成分を含有し、残部がFe及び不純物からなる。上述の合金成分以外の元素が、不純物として、原材料及び製造装置から鋼中に混入することは、その混入量が鋼の特性に影響を及ぼさない、具体的には、組織変化に伴う白層形成による破壊に対する強度の向上を妨げない水準である限り許容される。 The steel according to this embodiment contains the above-mentioned alloy components, and the remainder consists of Fe and impurities. When elements other than the alloy components mentioned above are mixed into steel as impurities from raw materials or manufacturing equipment, the amount of the mixed elements does not affect the properties of the steel. Specifically, it is due to the formation of a white layer due to structural changes. It is permissible as long as it is at a level that does not impede the improvement of strength against fracture caused by.

(浸炭歯車用鋼の製造方法)
本実施形態にかかる浸炭歯車用鋼の製造条件について説明する。
本実施形態にかかる浸炭歯車用鋼の製造方法は、上記化学組成を有する浸炭歯車用鋼を製造することができれば特に限定されないが、例えば、次のように製造することがよい。
まず、精錬工程において上記化学組成を有する溶鋼を得て、鋳造を行う。この際、成分調整や鋼中の清浄度向上のために、二次精錬を行ってもよい。その後、棒線圧延又は線材圧延を行って所望の形状を得る。これらの前に分塊圧延を行ってもよい。そして歯車形状への加工性を向上するため、焼準や焼鈍を行ってもよい。
圧延方法に関し、粗大粒のない均質な組織を得るため、圧延前の加熱温度は1150℃以上であることが好ましい。一方加熱炉の耐久性の観点から、加熱温度は1350℃以下であることが好ましい。また均質な組織を得るため、圧延による断面積の減少は20%以下、圧延時の800℃から300℃の間の平均冷却速度は、0.1℃/秒以上、3.0℃/秒以下に制御することが好ましい。圧延後の組織はフェライトとパーライトの混合組織、またはフェライトとベイナイトの混合組織であることが好ましく、圧延後の硬さはビッカース硬さで200以下であることが好ましい。
(Method for manufacturing carburized gear steel)
The manufacturing conditions of the carburized gear steel according to this embodiment will be explained.
The method for manufacturing the carburized gear steel according to the present embodiment is not particularly limited as long as the carburized gear steel having the above chemical composition can be manufactured, but it may be manufactured as follows, for example.
First, in a refining process, molten steel having the above chemical composition is obtained and cast. At this time, secondary refining may be performed to adjust the components and improve the cleanliness of the steel. Thereafter, rod rolling or wire rod rolling is performed to obtain a desired shape. Blooming rolling may be performed before these steps. Then, in order to improve workability into a gear shape, normalizing and annealing may be performed.
Regarding the rolling method, in order to obtain a homogeneous structure without coarse grains, the heating temperature before rolling is preferably 1150° C. or higher. On the other hand, from the viewpoint of durability of the heating furnace, the heating temperature is preferably 1350° C. or lower. In addition, in order to obtain a homogeneous structure, the reduction in cross-sectional area due to rolling is 20% or less, and the average cooling rate between 800°C and 300°C during rolling is 0.1°C/second or more and 3.0°C/second or less. It is preferable to control. The structure after rolling is preferably a mixed structure of ferrite and pearlite or a mixed structure of ferrite and bainite, and the hardness after rolling is preferably 200 or less in terms of Vickers hardness.

(浸炭歯車)
本実施形態に係る浸炭歯車用鋼は、ガス浸炭焼入れを行って浸炭歯車を製造するための素材として適しており、特にガス浸炭焼入れを行って歯車を製造することが好ましい。例えば、本実施形態に係る浸炭歯車用鋼を用いて切削等の機械加工により歯車形状とした後、ガス浸炭焼入れを行って浸炭歯車を製造する。これにより、組織変化に伴う白層形成による破壊に対する強度に優れる浸炭歯車を製造することができる。
なお、白層形成とは、例えば図1の点線内に示すように、組織観察において最大長さが5μmを超える白色組織が観察された場合に白層形成「あり」と判断する。
例えば、本実施形態に係る浸炭歯車用鋼を切削して歯車形状とした後、900~1000℃でカーボンポテンシャル0.7~1.2の雰囲気下で1~30時間保持し、50~140℃の油焼入れを行う条件でガス浸炭処理を行う。次いで、120~180℃で0.5~3時間保持する条件で焼戻しを施すことで、表面から3mmよりも深い位置(非浸炭部)においては、本実施形態に係る浸炭歯車用鋼と同じ化学成分を有し、組織変化に伴う白層形成による破壊に対する強度に優れる浸炭歯車を製造することができる。
なお、部品の必要深さにより変化するが、ガス浸炭により表面から深さ0.5~3mm程度の領域(浸炭部)におけるC含有量は、上記非浸炭部におけるC含有量よりも多くなり、強度を向上させることができる。かかる観点から、浸炭部におけるC含有量は、0.6~0.9%であることが好ましい。
(carburized gear)
The carburized gear steel according to the present embodiment is suitable as a material for producing carburized gears by gas carburizing and quenching, and it is particularly preferable to produce gears by gas carburizing and quenching. For example, the carburized gear steel according to this embodiment is used to form a gear shape by machining such as cutting, and then gas carburized and quenched to produce a carburized gear. Thereby, it is possible to manufacture a carburized gear that has excellent strength against destruction due to white layer formation due to structural changes.
Note that white layer formation is determined to be "present" when, for example, a white tissue with a maximum length exceeding 5 μm is observed during tissue observation, as shown within the dotted line in FIG. 1.
For example, after cutting the carburized gear steel according to this embodiment into a gear shape, it is held at 900 to 1000°C in an atmosphere with a carbon potential of 0.7 to 1.2 for 1 to 30 hours, and then heated to 50 to 140°C. Gas carburizing treatment is performed under the same conditions as oil quenching. Next, by tempering under conditions of holding at 120 to 180°C for 0.5 to 3 hours, the same chemical as that of the carburized gear steel according to this embodiment is applied at a position deeper than 3 mm from the surface (non-carburized part). It is possible to manufacture a carburized gear that has the following components and has excellent strength against destruction due to the formation of a white layer due to structural changes.
Although it varies depending on the required depth of the part, the C content in the region approximately 0.5 to 3 mm deep from the surface (carburized part) due to gas carburizing is higher than the C content in the non-carburized part, Strength can be improved. From this point of view, the C content in the carburized part is preferably 0.6 to 0.9%.

以下、本発明について、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。なお、これらの実施例は、本発明を制限するものではない。
表1に示す化学成分を有する種々の鋼塊を直径35mmに熱間鍛造した。鍛造前の加熱温度は1250℃とした。鍛造後、950℃で1時間保持し完全にオーステナイト化させた後に放冷する条件で焼準処理を施した。焼準後、機械加工により直径が26mm、幅28mmの円筒部を有する小ローラー試験片を作製した。
また、JIS G4052規格SCM420Hの直径140mmの圧延材を用いて、機械加工により直径130mm、幅18.4mmで外周にはR=150mmのクラウニングを有した大ローラー試験片を作製した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. Note that these Examples do not limit the present invention.
Various steel ingots having the chemical components shown in Table 1 were hot forged to a diameter of 35 mm. The heating temperature before forging was 1250°C. After forging, normalization treatment was performed under conditions of holding at 950° C. for 1 hour to completely austenite, and then allowing it to cool. After normalization, a small roller test piece having a cylindrical portion with a diameter of 26 mm and a width of 28 mm was produced by machining.
Further, using a rolled material of JIS G4052 standard SCM420H with a diameter of 140 mm, a large roller test piece with a diameter of 130 mm, a width of 18.4 mm, and a crowning of R = 150 mm on the outer periphery was produced by machining.

その後、小ローラーについて、光洋サーモシステム株式会社製のバッチ型変成炉式ガス浸炭炉(型式G-161618-AFHVC)を用いて、930℃でカーボンポテンシャル0.8の雰囲気下で150分保持し、130℃の油焼入れを行う条件でガス浸炭処理を行った後に、150℃で2時間保持する条件で焼戻しを施した。
大ローラーについて、保持時間を360分とする以外は小ローラーと同様のガス浸炭処理を行い、150℃で2時間保持する条件で焼戻しを施した。
焼戻し後、小ローラー、大ローラーともに評価部以外の部位を仕上げ加工し、熱処理歪による回転時の振れの影響を排除した。
各ローラーの表面から深さ50μmの領域(浸炭部)におけるC含有量を測定したところ、いずれも非浸炭部におけるC含有量よりも多く、浸炭部におけるC含有量は、0.65~0.90%であった。
Thereafter, the small roller was held at 930°C for 150 minutes in an atmosphere with a carbon potential of 0.8 using a batch-type converter gas carburizing furnace (model G-161618-AFHVC) manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd. After performing gas carburizing treatment under conditions of oil quenching at 130°C, tempering was performed under conditions of holding at 150°C for 2 hours.
The large roller was subjected to the same gas carburizing treatment as the small roller except that the holding time was 360 minutes, and tempering was performed under conditions of holding at 150° C. for 2 hours.
After tempering, the parts of both the small roller and large roller other than the evaluation part were finished to eliminate the influence of runout during rotation due to heat treatment distortion.
When the C content in a region 50 μm deep from the surface of each roller (carburized part) was measured, the C content in each roller was higher than that in the non-carburized part, and the C content in the carburized part was 0.65 to 0. It was 90%.

(評価)
-ピッチング-
組織変化に伴う白層形成による破壊の評価として、上述の制作した大ローラーと小ローラーを用いてローラーピッチング疲労試験を行った。この試験は、歯車の接触状態を模擬した試験である。
ローラーピッチング疲労試験は、小ローラーに面圧をヘルツ応力2000MPaとして大ローラーを押しつけて、接触部での両ローラーの周速方向を同一方向とし、滑り率を-40%(小ローラーよりも大ローラーの方が接触部の周速が40%大きい)として回転させて、小ローラーにおいて剥離が発生するまでの回転数を寿命とした。前記接触部に供給するギア油の油温は80℃とした。ギア油として、出光 ZEPRO ATF ECOを用いた。
ピッチング発生の検出は備え付けてある振動計によって行い、振動検出後に両ローラーの回転を停止させてピッチングの発生と回転数を確認し、表1に記載した。なお、回転数が2000万回に達しても剥離が発生しない場合は十分に強度を有しているものと評価できるので、2000万回で試験を停止し、表1では「耐久」と記載した。
(evaluation)
-pitching-
In order to evaluate the destruction caused by the formation of a white layer due to structural changes, a roller pitting fatigue test was conducted using the large roller and small roller produced above. This test simulates the contact state of gears.
In the roller pitting fatigue test, the large roller is pressed against the small roller with a Hertzian stress of 2000 MPa, the circumferential speed direction of both rollers at the contact part is the same direction, and the slip rate is -40% (the large roller is larger than the small roller). The circumferential speed of the contact portion was 40% higher), and the number of rotations until peeling occurred in the small roller was defined as the lifespan. The temperature of the gear oil supplied to the contact portion was 80°C. Idemitsu ZEPRO ATF ECO was used as gear oil.
The occurrence of pitching was detected using a vibration meter provided, and after the vibration was detected, the rotation of both rollers was stopped and the occurrence of pitching and the number of rotations were confirmed, and the results are listed in Table 1. If no peeling occurs even after the number of rotations reaches 20 million times, it can be evaluated that the material has sufficient strength, so the test was stopped at 20 million times, and "durability" was written in Table 1. .

-白層形成-
また、組織変化に伴う白層形成の有無を調査するため、上記ローラーピッチング疲労試験にて500万回に達したところで試験を停止し、円筒部の長さ方向中央(接触部の中央)で円形断面となるよう切断、研磨し、3%ナイタール腐食を行って組織変化を調査した。白層の有無は、光学顕微鏡を用いて倍率100倍で表面から表層0.5mmの範囲を全周について観察することで調査し、組織観察において最大長さが5μmを超える白色組織が観察された場合に白層形成「あり」と判断した。
-White layer formation-
In addition, in order to investigate the presence or absence of white layer formation due to structural changes, the test was stopped when the roller pitching fatigue test reached 5 million times, and a circular It was cut into cross sections, polished, and subjected to 3% nital corrosion to investigate structural changes. The presence or absence of a white layer was investigated by observing the entire circumference in a range of 0.5 mm from the surface at 100x magnification using an optical microscope, and a white tissue with a maximum length exceeding 5 μm was observed during tissue observation. In this case, it was determined that white layer formation was present.

Figure 0007368697000001
Figure 0007368697000001

表1中、各成分の含有量について「-」は、その元素を含まない(意図的に添加していない)ことを意味する。
表1に見られるように、発明例の試験No.1~19は、2000万回に達しても剥離が発生せず、かつ白層が見られず、組織変化に伴う白層形成による破壊に対する強度が良好であった。化学成分の範囲が本発明の範囲外である比較例の試験No.20~29では、良好な強度が得られなかった。
In Table 1, "-" for the content of each component means that the element is not included (not intentionally added).
As seen in Table 1, test No. of the invention example. Nos. 1 to 19 did not peel off even after 20 million cycles, and no white layer was observed, and had good strength against destruction due to the formation of a white layer due to structural changes. Comparative Example Test No. whose chemical composition range is outside the scope of the present invention. No. 20 to 29 did not provide good strength.

Claims (7)

質量%で、
C:0.26~0.35%、
Si:0.40~1.00%、
Mn:0.20~0.60%、
Cr:1.00~3.00%、
Mo:0.01~0.50%、
S:0.001~0.050%、
N:0.004~0.030%、
Al:0.001~0.150%、
Ca:0.0001~0.0100%、
O:0.005%以下、
P:0.05%以下、並びに
残部:Fe及び不純物からなる浸炭歯車用鋼。
In mass%,
C: 0.26-0.35%,
Si: 0.40-1.00%,
Mn: 0.20-0.60%,
Cr: 1.00-3.00%,
Mo: 0.01-0.50%,
S: 0.001-0.050%,
N: 0.004-0.030%,
Al: 0.001-0.150%,
Ca: 0.0001-0.0100%,
O: 0.005% or less,
Carburized gear steel consisting of P: 0.05% or less, and the balance: Fe and impurities.
質量%で、
Ni:0.1~1.8%、
Cu:0.05~0.13%、
Co:0.05~0.11%、
W:0.05~0.41%、
V:0.01~0.3%、
Ti:0.005~0.3%、
Nb:0.005~0.3%、及び
B:0.0005~0.005%
からなる群より選ばれる1種又は2種以上の元素を含む請求項1に記載の浸炭歯車用鋼。
In mass%,
Ni: 0.1 to 1.8 %,
Cu: 0.05-0.13 %,
Co: 0.05-0.11 %,
W: 0.05-0.41 %,
V: 0.01-0.3%,
Ti: 0.005-0.3%,
Nb: 0.005-0.3%, and B: 0.0005-0.005%
The carburized gear steel according to claim 1, containing one or more elements selected from the group consisting of:
質量%で、
Pb:0.09%以下、
Bi:0.0001~0.5%、
Mg:0.0005~0.01%、
Zr:0.0005~0.05%、
Te:0.0005~0.1%、及び
希土類元素:0.0005~0.005%
からなる群より選ばれる1種又は2種以上の元素を含む請求項1又は請求項2に記載の浸炭歯車用鋼。
In mass%,
Pb: 0.09% or less,
Bi: 0.0001-0.5%,
Mg: 0.0005-0.01%,
Zr: 0.0005 to 0.05%,
Te: 0.0005 to 0.1%, and rare earth elements: 0.0005 to 0.005%
The carburized gear steel according to claim 1 or 2, containing one or more elements selected from the group consisting of:
請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の浸炭歯車用鋼を、歯車形状の部材に機械加工する工程と、
前記歯車形状の部材にガス浸炭処理を施す工程と、
を有する浸炭歯車の製造方法。
A step of machining the carburized gear steel according to any one of claims 1 to 3 into a gear-shaped member;
a step of subjecting the gear-shaped member to gas carburizing treatment;
A method for manufacturing a carburized gear having the following.
表面から3mmよりも深い非浸炭部において、質量%で、
C:0.26~0.35%、
Si:0.40~1.00%、
Mn:0.20~0.60%、
Cr:1.00~3.00%、
Mo:0.01~0.50%、
S:0.001~0.050%、
N:0.004~0.030%、
Al:0.001~0.150%、
Ca:0.0001~0.0100%、
O:0.005%以下、
P:0.05%以下、並びに
残部:Fe及び不純物からなる浸炭歯車。
In the non-carburized part deeper than 3 mm from the surface, in mass%,
C: 0.26-0.35%,
Si: 0.40-1.00%,
Mn: 0.20-0.60%,
Cr: 1.00-3.00%,
Mo: 0.01-0.50%,
S: 0.001-0.050%,
N: 0.004-0.030%,
Al: 0.001-0.150%,
Ca: 0.0001-0.0100%,
O: 0.005% or less,
Carburized gear consisting of P: 0.05% or less, and the balance: Fe and impurities.
前記表面から3mmよりも深い非浸炭部において、質量%で、
Ni:0.1~1.8%、
Cu:0.05~0.13%、
Co:0.05~0.11%、
W:0.05~0.41%、
V:0.01~0.3%、
Ti:0.005~0.3%、
Nb:0.005~0.3%、及び
B:0.0005~0.005%
からなる群より選ばれる1種又は2種以上の元素を含む請求項5に記載の浸炭歯車。
In the non-carburized part deeper than 3 mm from the surface, in mass%,
Ni: 0.1 to 1.8 %,
Cu: 0.05-0.13 %,
Co: 0.05-0.11 %,
W: 0.05-0.41 %,
V: 0.01-0.3%,
Ti: 0.005-0.3%,
Nb: 0.005-0.3%, and B: 0.0005-0.005%
The carburized gear according to claim 5, containing one or more elements selected from the group consisting of:
前記表面から3mmよりも深い非浸炭部において、質量%で、
Pb:0.09%以下、
Bi:0.0001~0.5%、
Mg:0.0005~0.01%、
Zr:0.0005~0.05%、
Te:0.0005~0.1%、及び
希土類元素:0.0005~0.005%
からなる群より選ばれる1種又は2種以上の元素を含む請求項5又は請求項6に記載の浸炭歯車。
In the non-carburized part deeper than 3 mm from the surface, in mass%,
Pb: 0.09% or less,
Bi: 0.0001-0.5%,
Mg: 0.0005-0.01%,
Zr: 0.0005 to 0.05%,
Te: 0.0005 to 0.1%, and rare earth elements: 0.0005 to 0.005%
The carburized gear according to claim 5 or 6, containing one or more elements selected from the group consisting of:
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