JPH01234554A - 浸炭部品の製造方法 - Google Patents
浸炭部品の製造方法Info
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- JPH01234554A JPH01234554A JP6093488A JP6093488A JPH01234554A JP H01234554 A JPH01234554 A JP H01234554A JP 6093488 A JP6093488 A JP 6093488A JP 6093488 A JP6093488 A JP 6093488A JP H01234554 A JPH01234554 A JP H01234554A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
[産業上の利用分野]
本発明は、高い耐摩耗性をもつとともに耐ピツチング性
にすぐれた機構構造用の浸炭部品の製造方法に関する。 [従来の技術] 自動車や建設機械の部分を構成する機械構造用部品は、
耐摩耗性と疲れ強さとをかねそなえていることが望まれ
る。 これにこたえるには、所望の形状に加工した肌焼
鋼を表面硬化処理して使用している。 機械類の高性能化に伴って、使用条件が苛酷になってき
ており、機械構造用部品も、いままで以上に高強度化が
要求されるようになってぎた。 [発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、上記した要求にこたえ、ずぐれた耐摩
耗性に加えて、高い耐ピツチング性を有する機械構造用
の浸炭部品の製造方法を提供することにある。
にすぐれた機構構造用の浸炭部品の製造方法に関する。 [従来の技術] 自動車や建設機械の部分を構成する機械構造用部品は、
耐摩耗性と疲れ強さとをかねそなえていることが望まれ
る。 これにこたえるには、所望の形状に加工した肌焼
鋼を表面硬化処理して使用している。 機械類の高性能化に伴って、使用条件が苛酷になってき
ており、機械構造用部品も、いままで以上に高強度化が
要求されるようになってぎた。 [発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、上記した要求にこたえ、ずぐれた耐摩
耗性に加えて、高い耐ピツチング性を有する機械構造用
の浸炭部品の製造方法を提供することにある。
本発明の浸炭部品の製造方法は、C:0.1〜0.3%
、Si:1.5%以下、Mn:1.5%以下およびCr
:2.O〜14.0%を含有し、残部が実質的にFeか
らなる鋼を所望の部品形状に加工し、イオン浸炭法によ
り浸炭して表面炭素濃度が1.0〜4.0%であって表
面から0.1m以内の断面における炭化物面積率が10
%以上となるようにし、ついで熱処理することからなる
。 本発明で使用する鋼は、上記した基本組成に加えて、M
o:2.0%以下、W:2.0%以下およびV:2.0
%以下の1種または2種以上を添加したものでもよい。 これらの組成のうち、Crの含有量を3.0〜10.0
%とした鋼を用い、析出する炭化物(Fe 、Cr)X
CYが実質上M7C3型であって、平均アスペクト比
か2以下となるよ゛うなCI!度に浸炭すると、とくに
ずぐれた特性の部品が得られる。 このような炭化物を与えるC濃度は、Crの含有量との
関連において添付図面のグラフに斜線で示した領域(M
7C3+γ)の炭素量のことである。 たとえば、Cr
か約8%のときはC:1〜2%である。 イオン浸炭法にJ:る浸炭処理は、浸炭炉内を真空度1
0−2Torr程度に減圧して部品を加熱し、浸炭ガス
である炭化水素ガスを炉内に導入し、炉内圧力を数T
orrまで高め、部品を陰極として、別に設けた陽極と
の間に電圧を印加してグロー放電を生じさせることによ
って、行なう。 浸炭に先立って、後記する実施例に示
ずように、Arおよび町雰囲気下におけるグロー放電を
しばらく行ない、部品の表面の清浄化を行なうことが好
ましい。 浸炭後の焼入れ焼もどし処理は、在来の熱処
理と同様の条件で行なえばよい。 [作 用] これまで肌焼鋼の浸炭において、炭化物が析出するほど
浸炭するのは過剰浸炭で必るとして、その生成を避ける
ようにして来た。 とくにCr炭化物は多量になると網
目状に発達し、浸炭製品の特性の低下を招くからである
。 これに対し、本発明では、比較的多量のCrを含ん
だ鋼を使用し、イオン浸炭法で浸炭することによりCr
炭化物を微細で球に近い形状で積極的に析出させ、また
好ましくはM7C3型の炭化物として析出させて表面硬
度を高くし、耐摩耗性および耐ピツチング性を向上させ
る。 本発明で使用する鋼の合金成分のはたらきと、組成範囲
の限定理由を、以下に説明する。 C:0.1〜0.3% Cは部品の強度を得るために加える元素である。 0.
1%未満の含有量では、十分な合部強度が得られない。 一方、Ot3%を超えて含有すると、6部の靭性が低
下する。 また、焼ならし硬さが高くなって被削性が低下するため
、部品の成形に不利になる。 Si:1.5%以下 Slを多量に含有すると鍛造性が低下するとともに浸炭
性が阻害され、また脱炭が促進されるので、1.5%を
上限値とした。 Mn:1.5%以下 Mnは焼入れ性を向上させるために添加する。 他の元素とのバランスを考慮して適宜の吊を添加ずれば
よいが、1.5%を上回る含有量では、鍛造性が低下す
る。 Cr:2〜14%(3〜10%) Orは炭化物形成元素として、所定の炭化物量を確保す
るために加える。 浸炭時のC濃度は、Crの含有量の
増大とともに増す。 また、Orを含有させると炭化物の球状化が促進される
。 含有量が2%未満では、これらの効果が十分でなく
、一方、14%を上回ると浸炭層の炭素量が多くなりす
ぎ、炭化物が球状でなく網目状となって、部品の機械的
性質を低下させる。 析出するCr系炭化物を好ましい
形態のM7C3型とするためには、Cr量を3〜10%
の範囲から選ぶ。 これは、図のグラフかられかるよう
に、3%に足りない量ではM7C3型の炭化物を析出さ
せることができず、一方で10%を超える量だとM23
06型炭化物が析出しやずくなるためである。 Mo:2.0%以下、W:2.0%以下およびV:2.
0%以下の1種または2種以上これらの、所望により添
加する成分はいずれも炭化物形成元素で必って、含有量
の増加につれて浸炭量を増加させる。 ただし、これら
の元素は素材製造時にも炭化物を形成し、とくに粗大な
一次炭化物は靭性および疲れ強さを低下させる。 これ
を防止するため、上記のように限界を定めた。 本発明では、上記のような鋼を所望の部品形状に加工し
たものに、表面炭素濃度が1.0〜4゜0%であって、
表面から0.1mm以内の断面における炭化物面積率が
10%以上となるように浸炭処理をする。 表面炭素)
製度が1.0%未満であったり、炭化物面積率が10%
未満の場合、耐摩耗性、副ピッチング性が目標レベルに
達しない。 得られる耐摩耗性ずなわち硬度は、表面炭素濃度が4.
○%程度で飽和する。 これ以上の浸炭は効果がないば
かりか、かえって炭化物の粗大化による疲れ強さの低下
を招いて好ましくない。 浸炭処理の手段として、現在主流となっているガス浸炭
法は、高いカーボンポテンシャルで操業するとスーテイ
ングが生じて浸炭ムラが生じやずい。 炭化水素系カス
の変成などによって得た浸炭カスは、酸化性なので、浸
炭に伴って粒界酸化が深く起り、浸炭特性が劣ってくる
。 真空浸炭法によってもスーテイングは防ぎきれず、ステ
ンレス鋼特有の光輝か失なわれるばかりか、浸炭ムラが
生じやすく、とくに素材の形状が □複¥11な場合
は均一に浸炭することができない。 これに対し、減圧下にグロー放電を利用して行なうイオ
ン浸炭は、非酸化性のC1−44やC31」8をそのま
ま浸炭ガスとして使用するので、粒界酸化物が生成する
ことはない。 真空浸炭法の約1/100という低圧下
で操業するので、はとんどスーティングは生じない。
グロー放電がひきおこすプラズマ状態が処理される部品
の全面を覆うので、複雑な形状をした部品に対しても、
均一に浸炭することができる。 [実施例] 第1表に示すNo、 1〜9の組成の合金(残部Fe)
を溶製した。 A〜1」は本発明に従う合金であり、■
は比較例である。 各材料の試験片を炉に入れて、下記のいずれかの処理を
施した。 処理■ 炉内を10−2丁orrまで減圧し、920’Cに加熱
後、Ara3よび町を供給して炉内圧を2T orrに
調整した。 試験片を陰極とし、陽極との間に500V
の直流電圧を印加して、グロー放電を起させた。 前処
理として20分間、ArおよびHのイオンによる表面清
浄化を行なってからArおよび1」2を排気した。 続
いて炉内にC3H8を送り込んで、圧力2−I−orr
テ、3時間浸炭した。 処理■ 加熱温度を880’C,浸炭時間を5時間にしたほかは
、処理工と同様である。 処理■ 炉内を930°Cに加熱して20分間、月利を均熱した
。 常用の変成ガスからなる浸炭ガス(力−ホンボテン
シVル:約1.3%)を炉内に供給して、4時間にわた
り浸炭処理を行なった。 処理IV 加熱温度を870’C,浸炭時間を8時間にしたほかは
、処理■と同様でおる。 上記の処理T〜IVのいずれの場合も、浸炭の終了後、
炉内の浸炭ガスを排気し、830℃に30分間保持して
から油冷する焼入れ、および160°Cに2時間保持し
てから放冷する焼もどしを行なった。 こうして得た各試験片の表面炭素濃度、表面から0.1
#以内の断面にお(プる炭化物面積率、炭化物の平均ア
スペクト比および粒界酸化層の有無を調べるとともに、
表面硬度、耐摩耗性および耐ピツチング性を測定した。 結果を、第2表(処理■および処理■)および第3表(
処理■および処理IV )に示す。 耐摩耗性は、大越式摩耗試験機を用いて下記の条件で比
摩耗量を測定することにより決定した。 相手円板 SK6 トIRB90最終荷重
6.5Kg 摩耗路eJA、 200m 摩擦速度 2771/Sec 耐ピツチング性は、下記の条件で、ローラーピッチング
試験機により、半数破壊に至るまでの寿命(B50寿命
)として評価した。 面圧 375に!If/mm2 すべり −40% 回転数 150Orpm −12= 第 1 表
、Si:1.5%以下、Mn:1.5%以下およびCr
:2.O〜14.0%を含有し、残部が実質的にFeか
らなる鋼を所望の部品形状に加工し、イオン浸炭法によ
り浸炭して表面炭素濃度が1.0〜4.0%であって表
面から0.1m以内の断面における炭化物面積率が10
%以上となるようにし、ついで熱処理することからなる
。 本発明で使用する鋼は、上記した基本組成に加えて、M
o:2.0%以下、W:2.0%以下およびV:2.0
%以下の1種または2種以上を添加したものでもよい。 これらの組成のうち、Crの含有量を3.0〜10.0
%とした鋼を用い、析出する炭化物(Fe 、Cr)X
CYが実質上M7C3型であって、平均アスペクト比
か2以下となるよ゛うなCI!度に浸炭すると、とくに
ずぐれた特性の部品が得られる。 このような炭化物を与えるC濃度は、Crの含有量との
関連において添付図面のグラフに斜線で示した領域(M
7C3+γ)の炭素量のことである。 たとえば、Cr
か約8%のときはC:1〜2%である。 イオン浸炭法にJ:る浸炭処理は、浸炭炉内を真空度1
0−2Torr程度に減圧して部品を加熱し、浸炭ガス
である炭化水素ガスを炉内に導入し、炉内圧力を数T
orrまで高め、部品を陰極として、別に設けた陽極と
の間に電圧を印加してグロー放電を生じさせることによ
って、行なう。 浸炭に先立って、後記する実施例に示
ずように、Arおよび町雰囲気下におけるグロー放電を
しばらく行ない、部品の表面の清浄化を行なうことが好
ましい。 浸炭後の焼入れ焼もどし処理は、在来の熱処
理と同様の条件で行なえばよい。 [作 用] これまで肌焼鋼の浸炭において、炭化物が析出するほど
浸炭するのは過剰浸炭で必るとして、その生成を避ける
ようにして来た。 とくにCr炭化物は多量になると網
目状に発達し、浸炭製品の特性の低下を招くからである
。 これに対し、本発明では、比較的多量のCrを含ん
だ鋼を使用し、イオン浸炭法で浸炭することによりCr
炭化物を微細で球に近い形状で積極的に析出させ、また
好ましくはM7C3型の炭化物として析出させて表面硬
度を高くし、耐摩耗性および耐ピツチング性を向上させ
る。 本発明で使用する鋼の合金成分のはたらきと、組成範囲
の限定理由を、以下に説明する。 C:0.1〜0.3% Cは部品の強度を得るために加える元素である。 0.
1%未満の含有量では、十分な合部強度が得られない。 一方、Ot3%を超えて含有すると、6部の靭性が低
下する。 また、焼ならし硬さが高くなって被削性が低下するため
、部品の成形に不利になる。 Si:1.5%以下 Slを多量に含有すると鍛造性が低下するとともに浸炭
性が阻害され、また脱炭が促進されるので、1.5%を
上限値とした。 Mn:1.5%以下 Mnは焼入れ性を向上させるために添加する。 他の元素とのバランスを考慮して適宜の吊を添加ずれば
よいが、1.5%を上回る含有量では、鍛造性が低下す
る。 Cr:2〜14%(3〜10%) Orは炭化物形成元素として、所定の炭化物量を確保す
るために加える。 浸炭時のC濃度は、Crの含有量の
増大とともに増す。 また、Orを含有させると炭化物の球状化が促進される
。 含有量が2%未満では、これらの効果が十分でなく
、一方、14%を上回ると浸炭層の炭素量が多くなりす
ぎ、炭化物が球状でなく網目状となって、部品の機械的
性質を低下させる。 析出するCr系炭化物を好ましい
形態のM7C3型とするためには、Cr量を3〜10%
の範囲から選ぶ。 これは、図のグラフかられかるよう
に、3%に足りない量ではM7C3型の炭化物を析出さ
せることができず、一方で10%を超える量だとM23
06型炭化物が析出しやずくなるためである。 Mo:2.0%以下、W:2.0%以下およびV:2.
0%以下の1種または2種以上これらの、所望により添
加する成分はいずれも炭化物形成元素で必って、含有量
の増加につれて浸炭量を増加させる。 ただし、これら
の元素は素材製造時にも炭化物を形成し、とくに粗大な
一次炭化物は靭性および疲れ強さを低下させる。 これ
を防止するため、上記のように限界を定めた。 本発明では、上記のような鋼を所望の部品形状に加工し
たものに、表面炭素濃度が1.0〜4゜0%であって、
表面から0.1mm以内の断面における炭化物面積率が
10%以上となるように浸炭処理をする。 表面炭素)
製度が1.0%未満であったり、炭化物面積率が10%
未満の場合、耐摩耗性、副ピッチング性が目標レベルに
達しない。 得られる耐摩耗性ずなわち硬度は、表面炭素濃度が4.
○%程度で飽和する。 これ以上の浸炭は効果がないば
かりか、かえって炭化物の粗大化による疲れ強さの低下
を招いて好ましくない。 浸炭処理の手段として、現在主流となっているガス浸炭
法は、高いカーボンポテンシャルで操業するとスーテイ
ングが生じて浸炭ムラが生じやずい。 炭化水素系カス
の変成などによって得た浸炭カスは、酸化性なので、浸
炭に伴って粒界酸化が深く起り、浸炭特性が劣ってくる
。 真空浸炭法によってもスーテイングは防ぎきれず、ステ
ンレス鋼特有の光輝か失なわれるばかりか、浸炭ムラが
生じやすく、とくに素材の形状が □複¥11な場合
は均一に浸炭することができない。 これに対し、減圧下にグロー放電を利用して行なうイオ
ン浸炭は、非酸化性のC1−44やC31」8をそのま
ま浸炭ガスとして使用するので、粒界酸化物が生成する
ことはない。 真空浸炭法の約1/100という低圧下
で操業するので、はとんどスーティングは生じない。
グロー放電がひきおこすプラズマ状態が処理される部品
の全面を覆うので、複雑な形状をした部品に対しても、
均一に浸炭することができる。 [実施例] 第1表に示すNo、 1〜9の組成の合金(残部Fe)
を溶製した。 A〜1」は本発明に従う合金であり、■
は比較例である。 各材料の試験片を炉に入れて、下記のいずれかの処理を
施した。 処理■ 炉内を10−2丁orrまで減圧し、920’Cに加熱
後、Ara3よび町を供給して炉内圧を2T orrに
調整した。 試験片を陰極とし、陽極との間に500V
の直流電圧を印加して、グロー放電を起させた。 前処
理として20分間、ArおよびHのイオンによる表面清
浄化を行なってからArおよび1」2を排気した。 続
いて炉内にC3H8を送り込んで、圧力2−I−orr
テ、3時間浸炭した。 処理■ 加熱温度を880’C,浸炭時間を5時間にしたほかは
、処理工と同様である。 処理■ 炉内を930°Cに加熱して20分間、月利を均熱した
。 常用の変成ガスからなる浸炭ガス(力−ホンボテン
シVル:約1.3%)を炉内に供給して、4時間にわた
り浸炭処理を行なった。 処理IV 加熱温度を870’C,浸炭時間を8時間にしたほかは
、処理■と同様でおる。 上記の処理T〜IVのいずれの場合も、浸炭の終了後、
炉内の浸炭ガスを排気し、830℃に30分間保持して
から油冷する焼入れ、および160°Cに2時間保持し
てから放冷する焼もどしを行なった。 こうして得た各試験片の表面炭素濃度、表面から0.1
#以内の断面にお(プる炭化物面積率、炭化物の平均ア
スペクト比および粒界酸化層の有無を調べるとともに、
表面硬度、耐摩耗性および耐ピツチング性を測定した。 結果を、第2表(処理■および処理■)および第3表(
処理■および処理IV )に示す。 耐摩耗性は、大越式摩耗試験機を用いて下記の条件で比
摩耗量を測定することにより決定した。 相手円板 SK6 トIRB90最終荷重
6.5Kg 摩耗路eJA、 200m 摩擦速度 2771/Sec 耐ピツチング性は、下記の条件で、ローラーピッチング
試験機により、半数破壊に至るまでの寿命(B50寿命
)として評価した。 面圧 375に!If/mm2 すべり −40% 回転数 150Orpm −12= 第 1 表
本発明の浸炭部品の製造方法によれば、疲れ強さ、耐摩
耗性および耐ピツチング性ともにすぐれた機械構造用部
品が製造できる。 この部品を自動車そのほか各種の機
械の構成部分として使用ずれば、苛酷な条件にも耐える
信頼性の高い製品が得られる。 とくに、高血圧下に辷
りなから使用される部品を製作する場合、本発明は最適
である。
耗性および耐ピツチング性ともにすぐれた機械構造用部
品が製造できる。 この部品を自動車そのほか各種の機
械の構成部分として使用ずれば、苛酷な条件にも耐える
信頼性の高い製品が得られる。 とくに、高血圧下に辷
りなから使用される部品を製作する場合、本発明は最適
である。
図面は、900’CにおりるFe −(:r −c系の
等温図でおる。 特許出願人 人同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫
等温図でおる。 特許出願人 人同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫
Claims (3)
- (1)C:0.1〜0.3%、Si:1.5%以下、M
n:1.5%以下およびCr:2.0〜14.0%を含
有し、残部が実質的にFeからなる鋼を所望の部品形状
に加工し、イオン浸炭法により浸炭して表面炭素濃度が
1.0〜4.0%であつて表面から0.1mm以内の断
面における炭化物面積率が10%以上となるようにし、
ついで熱処理することからなる浸炭部品の製造方法。 - (2)前記の合金成分に加えて、Mo:2.0%以下、
W:2.0%以下およびV:2.0%以下の1種または
2種以上を含有する鋼を用いて実施する請求項1の浸炭
用部品の製造方法。 - (3)前記の組成においてCrの含有量を 3、0〜10.0%とした鋼を用い、析出する炭化物が
実質上M_7C_3型であって、その平均アスペクト比
が2以下となるようなC濃度に浸炭して実施する請求項
1または2のいずれかの浸炭用部品の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6093488A JP2596051B2 (ja) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | 浸炭部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6093488A JP2596051B2 (ja) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | 浸炭部品の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01234554A true JPH01234554A (ja) | 1989-09-19 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5122000A (en) * | 1990-04-27 | 1992-06-16 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Rolling bearing |
JP2010222697A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-10-07 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 靭性に優れた機械構造用鋼 |
JP2011179026A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 耐繰返し衝撃特性に優れた大形歯車用鋼 |
JP2016033250A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | Jfeスチール株式会社 | 転動疲労特性に優れた軸受用肌焼鋼およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-03-15 JP JP6093488A patent/JP2596051B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5122000A (en) * | 1990-04-27 | 1992-06-16 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Rolling bearing |
JP2010222697A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-10-07 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 靭性に優れた機械構造用鋼 |
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JP2596051B2 (ja) | 1997-04-02 |
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