JPH0250944A - 疲労強度の優れた通常焼入焼戻型肌焼鋼 - Google Patents
疲労強度の優れた通常焼入焼戻型肌焼鋼Info
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- JPH0250944A JPH0250944A JP20118888A JP20118888A JPH0250944A JP H0250944 A JPH0250944 A JP H0250944A JP 20118888 A JP20118888 A JP 20118888A JP 20118888 A JP20118888 A JP 20118888A JP H0250944 A JPH0250944 A JP H0250944A
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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。
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Description
この発明は、土木建設機械、産業機械に使用される歯車
、シャフト等の機械部品用肌焼鋼に係り、鋼の化学成分
を制御することによって、通常の焼入れて浸炭焼入れと
同等、あるいはそれ以上の疲労強度を有する肌焼鋼に関
する。
、シャフト等の機械部品用肌焼鋼に係り、鋼の化学成分
を制御することによって、通常の焼入れて浸炭焼入れと
同等、あるいはそれ以上の疲労強度を有する肌焼鋼に関
する。
通常、肌焼鋼は機械加工後浸炭焼入れ、焼戻しを行ない
、自動車部品の歯車やシャフト等に使用される。 浸炭焼入れは、Ｃレベル０．１５〜０．２５％の５Ｃｒ
４２０．５ＣＮ４２０等の鋼を用い、芯部硬ざを低く抑
え、表層部のみをＣレベル０．６〜１．Ｏ％程度に浸炭
させて表面硬さを高くし、歯元疲労強度を向上させる目
的で実施される。 しかし、この浸炭焼入れは通常焼入れ（約１時間）に比
し、長時間（５〜８時間）を要し、製造コストの面で問
題となっている。 なお、従来の肌焼鋼は、通常焼入焼戻処理では歯元疲労
強度が低下するという問題があるため、浸炭処理が必須
となっている。 ［発明が解決しようとする課題］ この発明は、前に述べたような実状よりみて、肌焼鋼の
化学成分を制御することによって、浸炭焼入れを不要と
し、通常焼入れで浸炭焼入れ材とほぼ同等おるいはそれ
以上の疲労強度を有する肌焼鋼を提案しようとするもの
である。 ［課題を解決するための手段］ 本発明者は、浸炭処理した歯車やシャフトの破壊事例を
詳細に検討した結果、疲労破壊の発生か浸炭処理工程中
に生じる浸炭異常＠（粒界酸化及び不完全焼入層からな
る）の生成と密接な関係があること、又粒界酸化及び不
完全焼入層は浸炭焼入れの場合だけでなく、通常の焼入
れでも生じること、そしてその粒界酸化及び不完全焼入
れ層は、■鋼中のＳＬ２Ｍｎ、 Ｃｒの含有量を低く抑
えること及び、■鋼中にＮｂを添加することによってそ
の発生を防止できることを見出した。 又、熱処理の短時間化を目的に、通常焼入れにおいて種
々調査した結果、通常炉人材の歯元疲労強度は、静的強
度と密接な関係にあること、そしてその静的強度は、■
鋼中のＣを中炭素鋼及び高炭素鋼並に添加することによ
り実現できることを見出した。 即ち、この発明は上記■■■を同時に実施することによ
って、浸炭処理を不要とし、通常焼入れて従来の浸炭処
理材と同等あるいはそれ以上の疲労強度を有する肌焼鋼
を見出したもので、その要旨は、重量％てＣ０．３０〜
１．２０ 、 ＳＬ ０．０５以下。 Ｉｎｎ ０．３５ＪＪ、下、 Ｃｒ ０．１０以下、
Ｍｏ ０．３５以上、Ｎｂ０．０１０−０．１００．さ
らに必要に応じて、Ｎｉ ３．５０以下、 Ｃｕ １
．００以下、 八ｇ０．０１０〜０．１００． ＶＯ０
０１〜０．３０ 、 Ｔｊ ０．０１０〜０．１００．
Ｂ ０．０００３〜０．００５０の１種又は２種以上
を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特
徴とするものでおる。 ［作 用Ｉ Ｓｉ、 ｆｌｎ、 Ｃｒの低減は表層部の旧オーステナ
イト粒界の酸化防止に有効であり、Ｎｂ添加は焼入性の
向上を通じて表層部の不完全焼入層の防止に有効である
。 しかしながら、Ｓ５ Ｉｎｎ、 Ｃｒの３元素のう
ち、１種又は２種の含有量のみを低く制御するだけでは
異常層は抑制できず、又この３元素の含有量を低く抑え
ても工業的な浸炭焼入や通常焼入れでは、粒界酸化に伴
う不完全焼入層を防止できない。 したがって、工業的な浸炭焼入れ、通常焼入れで粒界酸
化あるいは不完全焼入層を防止するには、上記３元素に
加えてＮｂ添加を同時に実施する必要がある。 又、通常焼入れにおいて、疲労強度を確保するには中炭
素鋼レベル以上のＣを添加することが不可欠である。 ここで、この発明鋼の成分限定理由について説明する。 Ｃは鋼に所定の静的強度を付与するために必要な元素で
あり、この静的強度は疲労強度と密接な関係にある。そ
して、最低限の静的強度ＩＯち疲労強度を得るには、Ｃ
０，３０ｗｔ％以上が必要である。 他方、１．２０ｗｔ％を超えると旧オーステナイト粒界
に炭化物が析出し、疲労強度を低下させるため、Ｃ含有
量の上限は１．２０ｗｔ％とする必要がおる。 ＳＬは鋼の脱酸に必要な元素でおり、又鋼に所定の静的
強度を付与するのに必要な元素である。しかじ、ＳＬは
酸素との結合力が強いため、焼入加熱時炉内の酸素と結
合し、表層部の粒界に酸化物を生成させ、粒界の脆化を
生じ、疲労強度を低下させる。特に、含有量が０．０５
ｗｔ％を越えるとＳｉの酸化物の生成が著しくなるため
、所望の歯元疲労強度を得るためには、前記のＣ及び後
述のｔａｎ、Ｃｒ。 比、 Ｎｂの限定に加えてＳＬを０．０５ｗｔ％以下に
制限する必要がある。 ｉｎは鋼の脱酸に必要な元素でおり、又鋼に焼入性を付
与するのに有効な元素であるが、酸素との結合力が強い
ため、ＳＬ同様粒界にＩ’Ｉｎ酸化物が生成し、粒界を
脆化させ、疲労強度を低下させる。特に、その含有量が
０．３５％を超えると、ｌ’Ｉｎ酸化物の生成が著しく
なり歯元疲労強度を低下させるため、０．３５ｗｔ％以
下に限定する必要がある。 Ｃｒは鋼に焼入性を付与するのに必要な元素であるが、
前記のＳＬｌＭｎと同様、酸素との結合力が強いため、
粒界にＣｒ酸化物が生成し、粒界を脆化させ、疲労強度
を低下させる。特に０．１０ｗｔ％を超えると、Ｃｒ酸
化物の生成が著しくなるので、０．１０ｗｔ％以下に制
限する必要がある。 Ｍｏは鋼に所定の焼入性を付与し、静的強度を向上させ
るとともに、靭性を向上させるのに有効な元素であるが
、０．３５ｗｔ％未満では従来鋼と同等おるいはそれ以
上の焼入性の付与と、歯元疲労強度の向上が期待できな
いため、０．３５ｗｔ％以上の添加が必要である。 Ｎｂは粒界酸化に伴って生じる不完全焼入層の防止に極
めて有効な元素であるが、表層部の異常層の防止効果を
十分に発揮させるためには少なくとも０．０１０ｗｔ％
以上の添加か必要である。しかし、その添加量が０．１
００ｗｔ％を超えると、機械加工時の切削性を損うとと
もに、鋼の結晶粒を粗大化させ靭性を劣化させるので、
上限を０．１００ｗｔ％とした。 この発明は上記Ｃ、Ｓ５ Ｍｎ、 Ｃｒ、 Ｍｏ、 Ｎ
ｂを主要な成分とするものでおるが、さらに必要に応じ
てＮｉ、 ＣＬＬ、 ／Ｖ、 Ｖ、 Ｔｊ、 Ｂを下記
に示す成分限定範囲内で添加することができる。 Ｎ、は鋼に所定の焼入性を付与し、静的強度即ち歯元疲
労強度と鋼の靭性を向上させるのに有効な元素であるか
、３．５０ｗｔ％を超えて添加しても焼入性と靭性の向
上効果は飽和し経済性を損う結果となるため、その添加
量としては３．５０ｗｔ％以下が好ましい。 又、ＣＩＬも鋼に所定の焼入性を付与し、疲労強度を向
上させるのに有効な元素でおるが、１．００ｗｔ％を超
えると鋼の熱間加工性が劣化し、さらに静的強度をも劣
化させるので、添加量としてはｉ、ｏｏｗｔ％以下とす
る必要がある。 ■は鋼中で炭窒化物を析出させ、鋼の高温強度を増加さ
せるのに有効な元素であり、昇温時の静的強度向上効果
を発揮させるためには０．０１ ｗｔ％以上の添加が必
要でおるが、０．３０ｗｔ％を超えると熱間加工性が劣
化するので、添加量としてはｏ、 ｏｉ〜０．３０ｗｔ
％が好ましい。 八ｇは鋼の結晶粒を微細化し、靭性の向上に有効な元素
であるが、その効果を発揮させるためには０．０１０ｗ
ｔ％以上の添加が必要であり、他方０．１００ｗｔ％を
超えて添加すると鋼の清浄度か低下し、切削性を損うの
みならず、過剰なＡ＆の添加はかえって鋼の結晶粒を粗
大化させ靭性を劣化させるため、添加量としてはｏ、ｏ
ｉｏ〜０．１００ｗｔ％が好ましい。 ＴｉはＡ／と同様、鋼の結晶粒を微細化し、靭性の向上
に有効な元素であるが、０．０１０ｗｔ％未満ではその
効果を十分に発揮し得ず、他方０．１００ｗｔ％を超え
て添加すると鋼の清浄度が低下し、切削性を損うととも
に過剰な王、添加はかえって鋼の結晶粒を粗大化させ靭
性を劣化させるため、添加量としではｏ、 ｏｉｏ〜０
．１００ｗｔ％が好ましい。 Ｂは鋼の焼入性を向上させ、静的強度即ち疲労強度を高
めるのに有効な元素であるが、０．０００３ｗｔ％未満
ではその効果を十分に発揮し得ず、他方０．００５０
ｗｔ％を超えるとかえって鋼の結晶粒を粗大化させ靭性
を劣化させるため、添加量としては０、０００３〜０．
００５０ｗｔ％が好ましい。
、自動車部品の歯車やシャフト等に使用される。 浸炭焼入れは、Ｃレベル０．１５〜０．２５％の５Ｃｒ
４２０．５ＣＮ４２０等の鋼を用い、芯部硬ざを低く抑
え、表層部のみをＣレベル０．６〜１．Ｏ％程度に浸炭
させて表面硬さを高くし、歯元疲労強度を向上させる目
的で実施される。 しかし、この浸炭焼入れは通常焼入れ（約１時間）に比
し、長時間（５〜８時間）を要し、製造コストの面で問
題となっている。 なお、従来の肌焼鋼は、通常焼入焼戻処理では歯元疲労
強度が低下するという問題があるため、浸炭処理が必須
となっている。 ［発明が解決しようとする課題］ この発明は、前に述べたような実状よりみて、肌焼鋼の
化学成分を制御することによって、浸炭焼入れを不要と
し、通常焼入れで浸炭焼入れ材とほぼ同等おるいはそれ
以上の疲労強度を有する肌焼鋼を提案しようとするもの
である。 ［課題を解決するための手段］ 本発明者は、浸炭処理した歯車やシャフトの破壊事例を
詳細に検討した結果、疲労破壊の発生か浸炭処理工程中
に生じる浸炭異常＠（粒界酸化及び不完全焼入層からな
る）の生成と密接な関係があること、又粒界酸化及び不
完全焼入層は浸炭焼入れの場合だけでなく、通常の焼入
れでも生じること、そしてその粒界酸化及び不完全焼入
れ層は、■鋼中のＳＬ２Ｍｎ、 Ｃｒの含有量を低く抑
えること及び、■鋼中にＮｂを添加することによってそ
の発生を防止できることを見出した。 又、熱処理の短時間化を目的に、通常焼入れにおいて種
々調査した結果、通常炉人材の歯元疲労強度は、静的強
度と密接な関係にあること、そしてその静的強度は、■
鋼中のＣを中炭素鋼及び高炭素鋼並に添加することによ
り実現できることを見出した。 即ち、この発明は上記■■■を同時に実施することによ
って、浸炭処理を不要とし、通常焼入れて従来の浸炭処
理材と同等あるいはそれ以上の疲労強度を有する肌焼鋼
を見出したもので、その要旨は、重量％てＣ０．３０〜
１．２０ 、 ＳＬ ０．０５以下。 Ｉｎｎ ０．３５ＪＪ、下、 Ｃｒ ０．１０以下、
Ｍｏ ０．３５以上、Ｎｂ０．０１０−０．１００．さ
らに必要に応じて、Ｎｉ ３．５０以下、 Ｃｕ １
．００以下、 八ｇ０．０１０〜０．１００． ＶＯ０
０１〜０．３０ 、 Ｔｊ ０．０１０〜０．１００．
Ｂ ０．０００３〜０．００５０の１種又は２種以上
を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特
徴とするものでおる。 ［作 用Ｉ Ｓｉ、 ｆｌｎ、 Ｃｒの低減は表層部の旧オーステナ
イト粒界の酸化防止に有効であり、Ｎｂ添加は焼入性の
向上を通じて表層部の不完全焼入層の防止に有効である
。 しかしながら、Ｓ５ Ｉｎｎ、 Ｃｒの３元素のう
ち、１種又は２種の含有量のみを低く制御するだけでは
異常層は抑制できず、又この３元素の含有量を低く抑え
ても工業的な浸炭焼入や通常焼入れでは、粒界酸化に伴
う不完全焼入層を防止できない。 したがって、工業的な浸炭焼入れ、通常焼入れで粒界酸
化あるいは不完全焼入層を防止するには、上記３元素に
加えてＮｂ添加を同時に実施する必要がある。 又、通常焼入れにおいて、疲労強度を確保するには中炭
素鋼レベル以上のＣを添加することが不可欠である。 ここで、この発明鋼の成分限定理由について説明する。 Ｃは鋼に所定の静的強度を付与するために必要な元素で
あり、この静的強度は疲労強度と密接な関係にある。そ
して、最低限の静的強度ＩＯち疲労強度を得るには、Ｃ
０，３０ｗｔ％以上が必要である。 他方、１．２０ｗｔ％を超えると旧オーステナイト粒界
に炭化物が析出し、疲労強度を低下させるため、Ｃ含有
量の上限は１．２０ｗｔ％とする必要がおる。 ＳＬは鋼の脱酸に必要な元素でおり、又鋼に所定の静的
強度を付与するのに必要な元素である。しかじ、ＳＬは
酸素との結合力が強いため、焼入加熱時炉内の酸素と結
合し、表層部の粒界に酸化物を生成させ、粒界の脆化を
生じ、疲労強度を低下させる。特に、含有量が０．０５
ｗｔ％を越えるとＳｉの酸化物の生成が著しくなるため
、所望の歯元疲労強度を得るためには、前記のＣ及び後
述のｔａｎ、Ｃｒ。 比、 Ｎｂの限定に加えてＳＬを０．０５ｗｔ％以下に
制限する必要がある。 ｉｎは鋼の脱酸に必要な元素でおり、又鋼に焼入性を付
与するのに有効な元素であるが、酸素との結合力が強い
ため、ＳＬ同様粒界にＩ’Ｉｎ酸化物が生成し、粒界を
脆化させ、疲労強度を低下させる。特に、その含有量が
０．３５％を超えると、ｌ’Ｉｎ酸化物の生成が著しく
なり歯元疲労強度を低下させるため、０．３５ｗｔ％以
下に限定する必要がある。 Ｃｒは鋼に焼入性を付与するのに必要な元素であるが、
前記のＳＬｌＭｎと同様、酸素との結合力が強いため、
粒界にＣｒ酸化物が生成し、粒界を脆化させ、疲労強度
を低下させる。特に０．１０ｗｔ％を超えると、Ｃｒ酸
化物の生成が著しくなるので、０．１０ｗｔ％以下に制
限する必要がある。 Ｍｏは鋼に所定の焼入性を付与し、静的強度を向上させ
るとともに、靭性を向上させるのに有効な元素であるが
、０．３５ｗｔ％未満では従来鋼と同等おるいはそれ以
上の焼入性の付与と、歯元疲労強度の向上が期待できな
いため、０．３５ｗｔ％以上の添加が必要である。 Ｎｂは粒界酸化に伴って生じる不完全焼入層の防止に極
めて有効な元素であるが、表層部の異常層の防止効果を
十分に発揮させるためには少なくとも０．０１０ｗｔ％
以上の添加か必要である。しかし、その添加量が０．１
００ｗｔ％を超えると、機械加工時の切削性を損うとと
もに、鋼の結晶粒を粗大化させ靭性を劣化させるので、
上限を０．１００ｗｔ％とした。 この発明は上記Ｃ、Ｓ５ Ｍｎ、 Ｃｒ、 Ｍｏ、 Ｎ
ｂを主要な成分とするものでおるが、さらに必要に応じ
てＮｉ、 ＣＬＬ、 ／Ｖ、 Ｖ、 Ｔｊ、 Ｂを下記
に示す成分限定範囲内で添加することができる。 Ｎ、は鋼に所定の焼入性を付与し、静的強度即ち歯元疲
労強度と鋼の靭性を向上させるのに有効な元素であるか
、３．５０ｗｔ％を超えて添加しても焼入性と靭性の向
上効果は飽和し経済性を損う結果となるため、その添加
量としては３．５０ｗｔ％以下が好ましい。 又、ＣＩＬも鋼に所定の焼入性を付与し、疲労強度を向
上させるのに有効な元素でおるが、１．００ｗｔ％を超
えると鋼の熱間加工性が劣化し、さらに静的強度をも劣
化させるので、添加量としてはｉ、ｏｏｗｔ％以下とす
る必要がある。 ■は鋼中で炭窒化物を析出させ、鋼の高温強度を増加さ
せるのに有効な元素であり、昇温時の静的強度向上効果
を発揮させるためには０．０１ ｗｔ％以上の添加が必
要でおるが、０．３０ｗｔ％を超えると熱間加工性が劣
化するので、添加量としてはｏ、 ｏｉ〜０．３０ｗｔ
％が好ましい。 八ｇは鋼の結晶粒を微細化し、靭性の向上に有効な元素
であるが、その効果を発揮させるためには０．０１０ｗ
ｔ％以上の添加が必要であり、他方０．１００ｗｔ％を
超えて添加すると鋼の清浄度か低下し、切削性を損うの
みならず、過剰なＡ＆の添加はかえって鋼の結晶粒を粗
大化させ靭性を劣化させるため、添加量としてはｏ、ｏ
ｉｏ〜０．１００ｗｔ％が好ましい。 ＴｉはＡ／と同様、鋼の結晶粒を微細化し、靭性の向上
に有効な元素であるが、０．０１０ｗｔ％未満ではその
効果を十分に発揮し得ず、他方０．１００ｗｔ％を超え
て添加すると鋼の清浄度が低下し、切削性を損うととも
に過剰な王、添加はかえって鋼の結晶粒を粗大化させ靭
性を劣化させるため、添加量としではｏ、 ｏｉｏ〜０
．１００ｗｔ％が好ましい。 Ｂは鋼の焼入性を向上させ、静的強度即ち疲労強度を高
めるのに有効な元素であるが、０．０００３ｗｔ％未満
ではその効果を十分に発揮し得ず、他方０．００５０
ｗｔ％を超えるとかえって鋼の結晶粒を粗大化させ靭性
を劣化させるため、添加量としては０、０００３〜０．
００５０ｗｔ％が好ましい。
第１表に示す化学成分を有する鋼を１５０Ｋｇ真空溶解
炉にて溶製した後、鋼塊を１２５０’Ｃに１時間加熱し
、１００．φ及び３０ｓφに鍛伸し、下記に示す■歯車
疲労試験、■静的曲げ試験、■シャルビ衝撃試験を行な
った結果を、比較鋼及び現用鋼と比較して第２表に示す
。 ■ 歯元疲労強度 １００＃φの鍛伸材を９２５°Ｃに５時間加熱後、空冷
して焼準し、第１図に示す歯車試験片（形状：平歯車、
モジュール： ２．０．歯数：３３．Ｐ、Ｄ：６６．９
−１−７０ｍｍ、 １２ ＝６２ｍｍ、 Ｉ１３＝４
５ｍｍ、 Ｌ−３０ｍｍ、 ’ｌ ５ ＝２０ｍｍ、
９− ｓ ＝ ６ｍｍ）に加工後、９２５°Ｃに１時
間加熱後油焼入れを行ない、ざらに１７０℃で１時間焼
戻し処理を行ない、しかる後ショットピーニング処理（
０，６ｍｍφ、 ４７ｍ／Ｓ、 １５分）を施し、動力
循環式歯車疲労試験機にて歯元疲労強度を調べた。この
歯元疲労強度は１０７回において破壊を生じなかった強
度（疲労限界）にて評価した。合せて、焼入れ、焼戻し
後のオーステナイト結晶粒度を調査した。 ■ 静的曲げ試験 ３０調φ鍛伸材を９２５°Ｃに１時間加熱後、空冷にて
焼準じ、第２図に示す静的曲げ試験片（り１−５５ｍｍ
、 ′１２ ＝１０ｍｍ、 １３ ＝ ８ｍｍ）に加
工後、９２５℃に１時間加熱し、しかる後油焼入れを行
ない、さらに１７０’Ｃで１時間焼戻し処理を行なった
後、ショットピーニング処理（０，６ｍφ、 ４７ｍ／
Ｓ、 １５分）を施し、１０−２ ／ｓの歪速度で静的
曲げ強度を調べた。この静的曲げ強度は亀裂発生荷重に
て評価した。 ■ シャルピー衡撃試験 ３０、φ鍛伸材を９２５°Ｃに１時間加熱後、空冷して
焼準じ、２５＃φに切削した後、９２５°ＣＸ １時間
でで水焼入れを施し、さらに１７０’Ｃで１時間焼戻し
処理を行ない、しかる後ＪＩＳ３号（２＃ｕノツチ）シ
ャルピー試験片に加工し、常温にて衝撃特性を調査した
。 第２表より明らかなごとく、■歯車疲労試験では本発明
鋼及び、従来鋼の中のＣ、ＳＬ、ｌ’Ｉｎ、 Ｃｒ。 Ｍｏ、ｔｕｂの規定を満足した鋼（Ｎｏ、２７．２８．
２９．３２゜３３）は、現用１ｊｌｉｌ （ＪＩＳ規定
ＳＣｒ ４２０．５ＣＨ４２０）の浸炭炉人材（Ｎｏ
、３４’ 、 ３５’）とほぼ同等ないし若干良好な歯
元疲労強度を示した。 ざらに、本発明鋼は本発明の成分規定を外れた鋼に比べ
約３倍の疲労強度の向上が認められる。 又、歯元疲労強度に大きな影響をおよぼす表面異常層は
（粒界酸化層、焼入不完全層）の深さについても、本発
明鋼及び、比較鋼の中の３５１’Ｉｎ。 Ｃｒ、Ｎｂの規定を満足する鋼（Ｎｏ、１７．１８．２
２．２７゜２８、２９．３２．３３）は、規定を外れた
その他の比較鋼に比べ表面異常層は全く認められない。 これは、通常焼入れ処理で歯元疲労強度を従来の浸炭朋
焼鋼並み、あるいはそれ以上の強度を得るには、Ｃ２５
ｉ、 Ｉｎｎ、 Ｃｒ、 Ｍｏ、 Ｎｂ量を本発明の規
定する範囲内に抑える必要があることを示している。 なお、Ｎｂ、 Ａ／、 Ｔｉ、 Ｂ量が本発明の規定か
ら外れたＩ （Ｎｏ、２７．２８．３１．３２．３３）
はオーステナイト粒が粗大化し、靭性が低下することが
わかる。 ■静的曲げ試験では、ｃｌが本発明の成分規定量から外
れた比較鋼（Ｎｏ、１７．１８） 、同じくＭ。量が外
れたＮｏ、２２、同じ＜ＣＩＬ量が外れたＮｏ、２９と
、現用鋼（ＪＩＳ規定 ＳＣｒ ４２０． ＳＣＭ４２
０）の通常焼入材（Ｎｏ、３４．３５＞は、いずれも本
発明鋼の１７３程度と静的曲げ強度が低い。 ■シャルピー衝撃試験では、Ａｇ量が本発明の成会規定
量から外れた比較鋼（Ｎｏ、２７．２８＞ 、同じくＮ
ｂ量が外れたＮｏ、３１、同じくＢ量が外れたＮｏ、３
２、同じ＜Ｔｉ量が外れたＮｏ、３３は、いずれも結晶
粒が粗大化し、衝撃値が低いことがわかる。 以下余白
炉にて溶製した後、鋼塊を１２５０’Ｃに１時間加熱し
、１００．φ及び３０ｓφに鍛伸し、下記に示す■歯車
疲労試験、■静的曲げ試験、■シャルビ衝撃試験を行な
った結果を、比較鋼及び現用鋼と比較して第２表に示す
。 ■ 歯元疲労強度 １００＃φの鍛伸材を９２５°Ｃに５時間加熱後、空冷
して焼準し、第１図に示す歯車試験片（形状：平歯車、
モジュール： ２．０．歯数：３３．Ｐ、Ｄ：６６．９
−１−７０ｍｍ、 １２ ＝６２ｍｍ、 Ｉ１３＝４
５ｍｍ、 Ｌ−３０ｍｍ、 ’ｌ ５ ＝２０ｍｍ、
９− ｓ ＝ ６ｍｍ）に加工後、９２５°Ｃに１時
間加熱後油焼入れを行ない、ざらに１７０℃で１時間焼
戻し処理を行ない、しかる後ショットピーニング処理（
０，６ｍｍφ、 ４７ｍ／Ｓ、 １５分）を施し、動力
循環式歯車疲労試験機にて歯元疲労強度を調べた。この
歯元疲労強度は１０７回において破壊を生じなかった強
度（疲労限界）にて評価した。合せて、焼入れ、焼戻し
後のオーステナイト結晶粒度を調査した。 ■ 静的曲げ試験 ３０調φ鍛伸材を９２５°Ｃに１時間加熱後、空冷にて
焼準じ、第２図に示す静的曲げ試験片（り１−５５ｍｍ
、 ′１２ ＝１０ｍｍ、 １３ ＝ ８ｍｍ）に加
工後、９２５℃に１時間加熱し、しかる後油焼入れを行
ない、さらに１７０’Ｃで１時間焼戻し処理を行なった
後、ショットピーニング処理（０，６ｍφ、 ４７ｍ／
Ｓ、 １５分）を施し、１０−２ ／ｓの歪速度で静的
曲げ強度を調べた。この静的曲げ強度は亀裂発生荷重に
て評価した。 ■ シャルピー衡撃試験 ３０、φ鍛伸材を９２５°Ｃに１時間加熱後、空冷して
焼準じ、２５＃φに切削した後、９２５°ＣＸ １時間
でで水焼入れを施し、さらに１７０’Ｃで１時間焼戻し
処理を行ない、しかる後ＪＩＳ３号（２＃ｕノツチ）シ
ャルピー試験片に加工し、常温にて衝撃特性を調査した
。 第２表より明らかなごとく、■歯車疲労試験では本発明
鋼及び、従来鋼の中のＣ、ＳＬ、ｌ’Ｉｎ、 Ｃｒ。 Ｍｏ、ｔｕｂの規定を満足した鋼（Ｎｏ、２７．２８．
２９．３２゜３３）は、現用１ｊｌｉｌ （ＪＩＳ規定
ＳＣｒ ４２０．５ＣＨ４２０）の浸炭炉人材（Ｎｏ
、３４’ 、 ３５’）とほぼ同等ないし若干良好な歯
元疲労強度を示した。 ざらに、本発明鋼は本発明の成分規定を外れた鋼に比べ
約３倍の疲労強度の向上が認められる。 又、歯元疲労強度に大きな影響をおよぼす表面異常層は
（粒界酸化層、焼入不完全層）の深さについても、本発
明鋼及び、比較鋼の中の３５１’Ｉｎ。 Ｃｒ、Ｎｂの規定を満足する鋼（Ｎｏ、１７．１８．２
２．２７゜２８、２９．３２．３３）は、規定を外れた
その他の比較鋼に比べ表面異常層は全く認められない。 これは、通常焼入れ処理で歯元疲労強度を従来の浸炭朋
焼鋼並み、あるいはそれ以上の強度を得るには、Ｃ２５
ｉ、 Ｉｎｎ、 Ｃｒ、 Ｍｏ、 Ｎｂ量を本発明の規
定する範囲内に抑える必要があることを示している。 なお、Ｎｂ、 Ａ／、 Ｔｉ、 Ｂ量が本発明の規定か
ら外れたＩ （Ｎｏ、２７．２８．３１．３２．３３）
はオーステナイト粒が粗大化し、靭性が低下することが
わかる。 ■静的曲げ試験では、ｃｌが本発明の成分規定量から外
れた比較鋼（Ｎｏ、１７．１８） 、同じくＭ。量が外
れたＮｏ、２２、同じ＜ＣＩＬ量が外れたＮｏ、２９と
、現用鋼（ＪＩＳ規定 ＳＣｒ ４２０． ＳＣＭ４２
０）の通常焼入材（Ｎｏ、３４．３５＞は、いずれも本
発明鋼の１７３程度と静的曲げ強度が低い。 ■シャルピー衝撃試験では、Ａｇ量が本発明の成会規定
量から外れた比較鋼（Ｎｏ、２７．２８＞ 、同じくＮ
ｂ量が外れたＮｏ、３１、同じくＢ量が外れたＮｏ、３
２、同じ＜Ｔｉ量が外れたＮｏ、３３は、いずれも結晶
粒が粗大化し、衝撃値が低いことがわかる。 以下余白
以上説明したごとく、この発明鋼は３５ Ｉ″Ｉｎ、Ｃ
ｒの３元素を同時に低く抑え、かつ陽を添加することに
よって表面異常層（粒界酸化層、不完全焼入層）の発生
を完全に防止し、かつＣを中炭素鋼及び高炭素鋼薄に添
加し静的強度を増加することによって、浸炭処理を施さ
なくても通常焼入れ処理で従来朋焼１１ｉ１１（ＪＩＳ
規定 ＳＣｒ ４２０．５ＣＨ４２０等）と同等おるい
はそれ以上の歯元疲労強度を有し、各種機械部品用肌焼
鋼のコストの低減に大なる効果を奏するものである。
ｒの３元素を同時に低く抑え、かつ陽を添加することに
よって表面異常層（粒界酸化層、不完全焼入層）の発生
を完全に防止し、かつＣを中炭素鋼及び高炭素鋼薄に添
加し静的強度を増加することによって、浸炭処理を施さ
なくても通常焼入れ処理で従来朋焼１１ｉ１１（ＪＩＳ
規定 ＳＣｒ ４２０．５ＣＨ４２０等）と同等おるい
はそれ以上の歯元疲労強度を有し、各種機械部品用肌焼
鋼のコストの低減に大なる効果を奏するものである。
第１図はこの発明の実施例における歯車疲労試験片を示
す模式図、第２図は同じく静的曲げ試験片を示す模式図
である。
す模式図、第２図は同じく静的曲げ試験片を示す模式図
である。
Claims (1)
- 重量％でＣ０．３０〜１．２０、Ｓｉ０．０５以下、Ｍ
ｎ０．３５以下、Ｃｒ０．１０以下、Ｍｏ０．３５以上
、Ｎｂ０．０１０〜０．１００、さらに必要に応じて、
Ｎｉ３．５０以下、Ｃｕ１．００以下、Ａｌ０．０１０
〜０．１００、Ｖ０．０１〜０．３０、Ｔｉ０．０１０
〜０．１００、Ｂ０．０００３〜０．００５０の１種又
は２種以上を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からな
ることを特徴とする疲労強度の優れた通常焼入焼戻型肌
焼鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20118888A JPH0250944A (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 疲労強度の優れた通常焼入焼戻型肌焼鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20118888A JPH0250944A (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 疲労強度の優れた通常焼入焼戻型肌焼鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0250944A true JPH0250944A (ja) | 1990-02-20 |
Family
ID=16436809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20118888A Pending JPH0250944A (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 疲労強度の優れた通常焼入焼戻型肌焼鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0250944A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7507303B2 (en) * | 2004-09-08 | 2009-03-24 | Arvinmeritor Technology, Llc | Carbonitrided low manganese carbon steel alloy driveline component |
-
1988
- 1988-08-11 JP JP20118888A patent/JPH0250944A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7507303B2 (en) * | 2004-09-08 | 2009-03-24 | Arvinmeritor Technology, Llc | Carbonitrided low manganese carbon steel alloy driveline component |
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