JPH0310047A - 浸炭焼入れ用快削鋼 - Google Patents
浸炭焼入れ用快削鋼Info
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- JPH0310047A JPH0310047A JP14585089A JP14585089A JPH0310047A JP H0310047 A JPH0310047 A JP H0310047A JP 14585089 A JP14585089 A JP 14585089A JP 14585089 A JP14585089 A JP 14585089A JP H0310047 A JPH0310047 A JP H0310047A
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Landscapes
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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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、歯車、シャフト、リテーナ、ロッド、ピン等
の表面の硬度と全体の靭性とが共に要求される部品の素
材として好適に利用される機械構造用鋼に関するもので
あり、とくに、浸炭焼入れを施し、従来研削加工で仕上
げていた表層の浸炭焼入れ部を切削にて仕上げる場合に
、優れた被削性を示す浸炭焼入れ用快削鋼に関す、るも
のである。 （従来の技術） 従来、歯車、シャフト、リテーナ、ロッド、ビン等の表
面の硬度と全体の靭性とが共に要求される部品は、肌焼
鋼と称される機械構造用合金鋼に浸炭焼入れを施して使
用されることが多い（例えば、ＪＩＳ Ｇ ４０５
１ ５２０ＣＫ、ＪＩＳＧ ４１０２ ５ＮＣ４１５
，８１５、ＪＩＳＧ ４１０３ ＳＮ０Ｍ２２０，
４１５゜４２０など）。 この場合、浸炭焼入れ部はビッカース硬さ（Ｈｖ）８０
０にも及ぶ高硬度であり、超硬工具やハイス工具で切削
加工を行うことは極めて困難であり、従来は、研削加工
で仕上げを行っていた。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、研削加工は切削加工に比べて加工効率が
著しく低く、生産性が劣るため生産コストが高くつくと
いう欠点がある。 一方、ＣＢＮ工具やセラミックス工具のごとく、高硬度
材を切削することが可能である新しい工具が開発されつ
つあり、高硬度の浸炭焼入れ部分の切削加工（旋削加工
）も可能になりつつある。 しかしながら、従来の快削鋼、例えば硫黄快削鋼や鉛快
削鋼では、超硬工具やハイス工具で切削する場合には優
れた被削性を示すものの、浸炭焼入れ部の切削加工にお
いては十分な被削性改善が認められず、新規な快削鋼の
出現が課題となっていた。 （発明の目的） 本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもの
で、ＣＢＮ工具やセラミックス工具などからなる新しい
工具を用いて、浸炭焼入れ部の切、削加工を良好に行う
ことが可能であり、浸炭焼入れ部の切削加工性に優れた
浸炭焼入れ用快削鋼を提供することを目的としている。
の表面の硬度と全体の靭性とが共に要求される部品の素
材として好適に利用される機械構造用鋼に関するもので
あり、とくに、浸炭焼入れを施し、従来研削加工で仕上
げていた表層の浸炭焼入れ部を切削にて仕上げる場合に
、優れた被削性を示す浸炭焼入れ用快削鋼に関す、るも
のである。 （従来の技術） 従来、歯車、シャフト、リテーナ、ロッド、ビン等の表
面の硬度と全体の靭性とが共に要求される部品は、肌焼
鋼と称される機械構造用合金鋼に浸炭焼入れを施して使
用されることが多い（例えば、ＪＩＳ Ｇ ４０５
１ ５２０ＣＫ、ＪＩＳＧ ４１０２ ５ＮＣ４１５
，８１５、ＪＩＳＧ ４１０３ ＳＮ０Ｍ２２０，
４１５゜４２０など）。 この場合、浸炭焼入れ部はビッカース硬さ（Ｈｖ）８０
０にも及ぶ高硬度であり、超硬工具やハイス工具で切削
加工を行うことは極めて困難であり、従来は、研削加工
で仕上げを行っていた。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、研削加工は切削加工に比べて加工効率が
著しく低く、生産性が劣るため生産コストが高くつくと
いう欠点がある。 一方、ＣＢＮ工具やセラミックス工具のごとく、高硬度
材を切削することが可能である新しい工具が開発されつ
つあり、高硬度の浸炭焼入れ部分の切削加工（旋削加工
）も可能になりつつある。 しかしながら、従来の快削鋼、例えば硫黄快削鋼や鉛快
削鋼では、超硬工具やハイス工具で切削する場合には優
れた被削性を示すものの、浸炭焼入れ部の切削加工にお
いては十分な被削性改善が認められず、新規な快削鋼の
出現が課題となっていた。 （発明の目的） 本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもの
で、ＣＢＮ工具やセラミックス工具などからなる新しい
工具を用いて、浸炭焼入れ部の切、削加工を良好に行う
ことが可能であり、浸炭焼入れ部の切削加工性に優れた
浸炭焼入れ用快削鋼を提供することを目的としている。
【発明の構成】
（課題を解決するための手段）
本発明に係る浸炭焼入れ用快削鋼は、重量％で、Ｃ：０
．１０〜０．３０％、およびＭｎ：３．０％以下、Ｃｒ
：６．０％以下、Ｎｉ：５．０％以下、 Ｍ ｏ ：
６ 、０％以下、Ａ立：２．０％以下のうちから選ばれ
る１種または２種以上を含み、さらにＢ：０．００４〜
０．０２０％、Ｎ：０．００５〜０．０５０％で且つＮ
／Ｂ：０．５〜４．０を含み、必要に応じてＮｂ：０．
５％以下、Ｖ：０．３％以下のうちから選ばれる１種ま
たは２種を含み、同じく必要に応じてＣａ：０．００８
％以下、Ｐｂ：０．１０％以下、Ｓ：０．１５％以下、
Ｂｉ：０．１０％以下、Ｔｅ：０．０５％以下のうちか
ら選ばれる１種または２種以上を含み、Ｏ：０．００１
５％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｐ：０．０１５％以
下、およびＴｉ、Ｚｒ、ＲＥＭなどの窒化物生成度の高
い元素の総量：０．０１％以下にそれぞれ規制し、残部
Ｆｅおよび不純物よりなり、浸炭焼入れ部の切削加工性
に優れているものとすることにより、上述した従来の課
題を解決するための手段としたことを特徴としている。 本発明者らは、浸炭焼入れ部の被削性に及ぼす各種元素
に関する基礎研究を進め、とくに浸炭焼入れ部のセラミ
ックス工具による切削において、ＢＮ介在物が極めて有
効であることを見い出した。 この場合、ＢＮを鋼中に添加する手法として、ＢＮ化合
物を溶鋼中に直接添加する手法と、ＢとＮとを溶鋼中に
別々に添加して凝固の過程あるいは熱処理などのその後
の過程で析出させる手法が考えられる。 しかしながら、前者のＢＮ化合物を溶鋼中に直接添加す
る手法では、ＢＮ化合物と溶鋼との比ｍ差などから極め
て困難である。 これに対して後者のＢとＮとを溶鋼中に別々に添加する
手法では、ＢＮ化合物はど比重差の問題は生じないが、
この場合、ＢとＮの含有量が重要であり、特にその比が
重要であること、およびＴｊ、Ｚｒ、ＲＥＭなどの窒化
物生成度の高い元素とＯ（酸素）の含有量を低くするこ
とが重要であることが種々の実験各研究より明らかとな
った。 そして、被削性向上の点からはＮ／Ｂ比が０．５〜４．
０の範囲にあることが望ましく、さらに、浸炭焼入れ材
の強度の点からは結晶粒を微細にするためにＮ／Ｂ比を
１．３〜４．０の範囲にすることが望ましいことが明ら
かとなった。さらにまた、高温で浸炭焼入れを行う場合
において結晶粒の粗大化を防止したいときには、Ｎｂ、
Ｖなどの炭化物生成元素を添加するのが有効であること
を見いだした。 また、浸炭焼入れ部をＣＢＮ工具やセラミックス工具で
切削加工する場合、浸炭部に粒界酸化層があると、工具
が微小チッピングを起し易いことが明らかになった。こ
の粒界酸化層を抑制するためには、Ｓｉを低減すること
が有効であるので１本発明者らはＳｉを低減することに
より浸炭焼入れ部の切削における工具摩耗が大幅に低減
し、工具寿命が延長することを見い出した。 さらに、浸炭焼入れを行う前に荒加工として切削する場
合には、従来の快削元素において被削性改善の効果が期
待されるので、浸炭焼入れ部の強度特性に悪影響を及ぼ
さない程度に、微量のＣａ、Ｐｂ、Ｓ、Ｂｆ 、Ｔｅな
どの従来からある被削性向上元素を添加することは有効
である。 本発明に係る浸炭焼入用快削鋼は、上述した本発明者ら
の基礎研究の結果開発されたもので、その化学成分組成
（重量％）の限定理由についてさらに詳細に説明する。 Ｃ：０．１０〜０．３０％ Ｃは本発明に係る浸炭焼入れ用快削鋼を素材とした機械
構造用部品の強度を確保するうえで必要な元素であり、
そのためには０，１０％以上含有させることが必要であ
る。しかし、多量に含有すると全体の靭性を低下させる
ので、その上限を０．３０％とする。 Ｍｎ：３．０％以下 Ｍｎは脱酸剤および脱硫剤として有効な元素であり、鋼
の焼入れ性を高めるほか、ＭｎＳ等の硫化物を形成する
ことによってＳによる熱間脆化を防止する効果があるの
で、添加する場合にはより望ましくは０．１％以上含有
させるのがよい、しかし、多量に含有すると被削性を劣
化させるため、添加するとしてもその上限を３．０％と
する。 Ｃｒ：６．０％以下 Ｃｒは鋼の焼入れ性および焼入れ焼もどし後の強度を向
上させるために効果的な元素であり５機械構造部品の要
求特性等に応じて適宜積極的に添加するのもよく、上述
した効果を得るためにはより望ましくは０．１９６以上
含有させるのがよい。 しかし、多量に含有すると焼入れ性および被削性が撰な
われるので、添加するとしてもその上限を６．０％とす
る。 Ｎｉ：５．０％以下 Ｎｉは鋼の焼入れ性および焼入れ焼もどし後の靭性を向
上させるのに有効な元素であり、機械構造部品の要求特
性等に応じて適宜積極的に添加するのもよく、上述した
効果を得るためにはより望ましくは０．３％以上含有さ
せるのがよい。 しかし、多量に含有すると被削性が損なわれるので、添
加するとしてもその上限を５．０％とする。 Ｍ ｏ ： ６ 、０％以下 Ｍｏは鋼の焼入れ性および焼入れ焼もどし後の強度およ
び靭性を向上させるのに有効な元素であり１機械構造部
品の要求特性等に応じて適宜積極的に添加するのもよく
、上述した効果を得るためにはより望ましくは０．０５
％以上含有させるのがよい、しかし、多量に含有すると
複炭化物が形成され、焼入れ性が低下すると同時に被削
性が低下するので、添加するとしてもその上限を６．０
％とする。 、Ａｉ ： ２．０％以下 Ａ立は脱酸元素として作用し、鋼中の酸゛素置を低下さ
せるのに有効であると同時に窒化性を改善するのに有効
な元素であるので、必要に応じて適宜積極的に添加する
のもよく、上述した効果を得るためにはより望ましくは
ｏ、ｏｏｓ％以上含有させるのがよい、しかし、多量に
含有すると靭性が損なわれるので、添加するとしてもそ
の上限を２．０％とする。 Ｂ：０．００４〜０．０２０％ Ｎ：０．００５〜０．０５０％で且つ Ｎ／Ｂ ： ０ 、５〜４．０ ＢとＮは鋼中においてＢＮ介在物を形成し、浸炭焼入れ
部の切削加工、とくにＣＢＮやセラミックス工具を用い
た切削加工の際の切削加工性を著しく良好なものとする
効果がある。そして、このような切削加工性を向上させ
るためには、Ｂを０．００４〜０．０２０％、Ｎをｏ、
ｏｏｓ〜０．０５０％で且つＮ／Ｂが０．５〜４．０の
範囲となるようにすることが望ましく、さらに浸炭焼入
れ材の強度の点から、結晶粒を微細にするためには、Ｎ
が若干条目となるように、Ｎ／Ｂが１．３〜４．０の範
囲となるようにすることが望ましい、また、鋼中に未固
溶のＢ（ｉｎｓｏＪＬ。 Ｂ）を残留させておくことにより、焼入れ性を向上させ
ることができるようになり、このような観点からは鋼中
の未固溶のＢ量が０．０００６〜０．０１００％程度と
なるように調整しておくことも必要に応じて望ましい、
しかし、鋼中におけるＢＮ量が多すぎると、鋼の熱間加
工性を害することとなるので、上述のＢ、ＮおよびＮ／
Ｂの範囲とする必要がある。 Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．３％以下ノウチカら選ば
れる１種または２種 Ｎｂ、Ｖは炭化物生成元素であり、とくに高温で浸炭焼
入れを行うことによって、例えば浸炭時間の短縮化など
をはかるようなときに、結晶粒の粗大化を防止したい場
合には、これら炭窒化物生成元素であるＮｂをより望ま
しくは０．０１％以上、■をより望ましくは０．０１％
以上でかつこれら゛の１種または２種を必要に応じて添
加するのもよい、しかし、多すぎると粗大炭化物が生成
しやすくなり、靭性を低下させることとなるので、添加
するとしてもＮｂは０．５％以下、■は０ 、３％以下
とするのが望ましい。 Ｃａ：０．００８％以下、Ｐｂ：０．１０％以下、Ｓ：
０．１５％以下、Ｂｉ：０．１０％以下、Ｔｅ：０．０
５％以下のうちから選ばれる１種または２種以上 浸炭焼入れを行う前に荒加工として切削加工を行う場合
には、従来の快削元素の添加により被削性の改善効果が
期待できるので、浸炭焼入れ部の強度特性に悪影響を及
ぼさない程度に添加することも必要に応じて望ましく、
このような荒加工の際の被削性改善のために、より望ま
しくはＣａを０．００１％以上、ｐｂｌｏ、ｏｔ％以上
、Ｓを０．０５％以上、Ｂｉを０，０１％以上。 Ｔｅを０．００５％以上でかつこれらの１種また２種以
上を必要に応じて添加するのもよい。 しかし、多すぎると介在物が多量に生成しやすくなり、
靭性を低下させたり、鋼の製造性を悪化させたりするこ
ととなるので、添加するとしてもＣａは０．００８％以
下、Ｐｂは０．１０％以下、Ｓは０．１５％以下、Ｂｉ
は０．１０％以下、Ｔｅは０．０５％以下とすることが
望ましい。 ０：０．００１５％以下 鋼中に含まれるＯ量が多すぎるとこれがＢと結合してＢ
２Ｏ３が形成され、鋼中にＢＮ介在物を生成させて浸炭
焼入れ部の切削加工性を向上させるという効果が十分に
得がたくなるので、鋼中の酸素含有量は０．００１５％
以下とする必要がある。 Ｓｉ：０．１０％以下 Ｓｉは脱酸剤として有効な元素であるが、浸炭焼入れ状
態での切削加工において工具寿命に有害な粒界酸化層の
生成を助長することがわかった。したがって、これを防
止するためには、Ｓｉを０．１０％以下にすることが必
要であり、より好ましくは０．０３％以下に制限するの
がよい。 Ｐ：０．０１５％以下 Ｐは鋼の延性を低下させるので微量であることが好まし
い、特に浸炭焼入れ時の加熱により。 オーステナイト粒界に偏析して粒界を脆化するので、こ
れを防止するために０．０１５％以下にすることが必要
である。 Ｔｉ、Ｚｒ、ＲＥＭなどの窒化物生成炭の高い元素の総
量：０．０１％以下 Ｔｉ、Ｚｒ、ＲＥ−Ｍ（希土類元素の１種または２種以
上）などの窒化物生成炭の高い元素が多量に含まれると
、Ｎと結合して窒化物を形成し、鋼中にＢＮ介在物を生
成させて浸炭焼入れ部の切削加工性を向上させるという
効果が十分得がたくなるので、これら窒化物生成炭の高
い元素の総量をｏ、ｏｉ％以下とする必要がある。 （実施例） 真空誘導溶解炉を用いて本発明鋼と比較鋼とを溶製し、
それぞれ鋼塊に鋳造した、第１表に各鋼塊の化学成分を
示す。 次に、上記第１表に示した化学成分の鋼塊に対し、熱間
で直径２５ｍｍφの丸棒に鍛造し、焼ならし処理を行っ
たのち一部についてはさらに浸炭焼入れ処理を行った。 次いで、焼ならし処理材に対しては、第２表に示す条件
でドリル穴あけ加工による切削試験を行った。 また、浸炭焼入れ材に対しては、第３表に示す条件で旋
削加工による切削試験を行った。 第 表 第 表 そして、ドリル穴あけ加工試験においては、工具寿命が
５０００ｍｍとなるような切削速度を用い、また、旋削
加工においては、切削速度１００ｍ／ｍｉｎにおける工
具寿命を用いて、それぞれ比較鋼５を１００としたとき
の比率で各供試鋼の被削性を評価した。これらの結果を
第４表に示す・ 第 ４ 表 第４表に示した結果より明らかなように、鋼中にＢＮを
適量含有させ且つＯ量を０．００１５％以下、Ｓｉ量を
０．１０％以下、Ｐ量を０．０１５％以下にすると共に
Ｔ ｉ ＋ Ｚ ｒ ＋ＲＥＭ合計量を０．０１％以下
とした本発明鋼Ａ１〜Ａ４．Ｂｌ 、Ｂ２．ＣＩ 、Ｃ
２ではいずれも、ＢＮを鋼中に含有させない比較鋼Ａ５
．Ａ６およびこれと同様にＢＮを鋼中に含有させない比
較鋼Ｂ３．Ｃ３に比べて、ハイス工具によるドリル穴あ
け加工性および超硬工具による旋削加工性の両方共がか
なり優れており、浸炭焼入れ前およびとくに浸炭焼入れ
後の切削加工性に優れていることが明らかである。 これに対して、鋼中にＢＮは含有されるものの、Ｔｉ＋
Ｚｒ＋ＲＥＭ合計量が多すぎかつまたＮ／Ｂ比が大きす
ぎる比較鋼Ａ７およびＯ量が多すぎる比較鋼Ａ８はドリ
ル穴あけ加工性および旋削加工性の両方共に劣っている
ことが確かめられた。また、Ｂは含有されるもののＳｉ
量が多すぎる比較鋼Ａ９は、浸炭焼入れ後の旋削加工性
が発明鋼にくらべて劣っていることが確かめられた。
．１０〜０．３０％、およびＭｎ：３．０％以下、Ｃｒ
：６．０％以下、Ｎｉ：５．０％以下、 Ｍ ｏ ：
６ 、０％以下、Ａ立：２．０％以下のうちから選ばれ
る１種または２種以上を含み、さらにＢ：０．００４〜
０．０２０％、Ｎ：０．００５〜０．０５０％で且つＮ
／Ｂ：０．５〜４．０を含み、必要に応じてＮｂ：０．
５％以下、Ｖ：０．３％以下のうちから選ばれる１種ま
たは２種を含み、同じく必要に応じてＣａ：０．００８
％以下、Ｐｂ：０．１０％以下、Ｓ：０．１５％以下、
Ｂｉ：０．１０％以下、Ｔｅ：０．０５％以下のうちか
ら選ばれる１種または２種以上を含み、Ｏ：０．００１
５％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｐ：０．０１５％以
下、およびＴｉ、Ｚｒ、ＲＥＭなどの窒化物生成度の高
い元素の総量：０．０１％以下にそれぞれ規制し、残部
Ｆｅおよび不純物よりなり、浸炭焼入れ部の切削加工性
に優れているものとすることにより、上述した従来の課
題を解決するための手段としたことを特徴としている。 本発明者らは、浸炭焼入れ部の被削性に及ぼす各種元素
に関する基礎研究を進め、とくに浸炭焼入れ部のセラミ
ックス工具による切削において、ＢＮ介在物が極めて有
効であることを見い出した。 この場合、ＢＮを鋼中に添加する手法として、ＢＮ化合
物を溶鋼中に直接添加する手法と、ＢとＮとを溶鋼中に
別々に添加して凝固の過程あるいは熱処理などのその後
の過程で析出させる手法が考えられる。 しかしながら、前者のＢＮ化合物を溶鋼中に直接添加す
る手法では、ＢＮ化合物と溶鋼との比ｍ差などから極め
て困難である。 これに対して後者のＢとＮとを溶鋼中に別々に添加する
手法では、ＢＮ化合物はど比重差の問題は生じないが、
この場合、ＢとＮの含有量が重要であり、特にその比が
重要であること、およびＴｊ、Ｚｒ、ＲＥＭなどの窒化
物生成度の高い元素とＯ（酸素）の含有量を低くするこ
とが重要であることが種々の実験各研究より明らかとな
った。 そして、被削性向上の点からはＮ／Ｂ比が０．５〜４．
０の範囲にあることが望ましく、さらに、浸炭焼入れ材
の強度の点からは結晶粒を微細にするためにＮ／Ｂ比を
１．３〜４．０の範囲にすることが望ましいことが明ら
かとなった。さらにまた、高温で浸炭焼入れを行う場合
において結晶粒の粗大化を防止したいときには、Ｎｂ、
Ｖなどの炭化物生成元素を添加するのが有効であること
を見いだした。 また、浸炭焼入れ部をＣＢＮ工具やセラミックス工具で
切削加工する場合、浸炭部に粒界酸化層があると、工具
が微小チッピングを起し易いことが明らかになった。こ
の粒界酸化層を抑制するためには、Ｓｉを低減すること
が有効であるので１本発明者らはＳｉを低減することに
より浸炭焼入れ部の切削における工具摩耗が大幅に低減
し、工具寿命が延長することを見い出した。 さらに、浸炭焼入れを行う前に荒加工として切削する場
合には、従来の快削元素において被削性改善の効果が期
待されるので、浸炭焼入れ部の強度特性に悪影響を及ぼ
さない程度に、微量のＣａ、Ｐｂ、Ｓ、Ｂｆ 、Ｔｅな
どの従来からある被削性向上元素を添加することは有効
である。 本発明に係る浸炭焼入用快削鋼は、上述した本発明者ら
の基礎研究の結果開発されたもので、その化学成分組成
（重量％）の限定理由についてさらに詳細に説明する。 Ｃ：０．１０〜０．３０％ Ｃは本発明に係る浸炭焼入れ用快削鋼を素材とした機械
構造用部品の強度を確保するうえで必要な元素であり、
そのためには０，１０％以上含有させることが必要であ
る。しかし、多量に含有すると全体の靭性を低下させる
ので、その上限を０．３０％とする。 Ｍｎ：３．０％以下 Ｍｎは脱酸剤および脱硫剤として有効な元素であり、鋼
の焼入れ性を高めるほか、ＭｎＳ等の硫化物を形成する
ことによってＳによる熱間脆化を防止する効果があるの
で、添加する場合にはより望ましくは０．１％以上含有
させるのがよい、しかし、多量に含有すると被削性を劣
化させるため、添加するとしてもその上限を３．０％と
する。 Ｃｒ：６．０％以下 Ｃｒは鋼の焼入れ性および焼入れ焼もどし後の強度を向
上させるために効果的な元素であり５機械構造部品の要
求特性等に応じて適宜積極的に添加するのもよく、上述
した効果を得るためにはより望ましくは０．１９６以上
含有させるのがよい。 しかし、多量に含有すると焼入れ性および被削性が撰な
われるので、添加するとしてもその上限を６．０％とす
る。 Ｎｉ：５．０％以下 Ｎｉは鋼の焼入れ性および焼入れ焼もどし後の靭性を向
上させるのに有効な元素であり、機械構造部品の要求特
性等に応じて適宜積極的に添加するのもよく、上述した
効果を得るためにはより望ましくは０．３％以上含有さ
せるのがよい。 しかし、多量に含有すると被削性が損なわれるので、添
加するとしてもその上限を５．０％とする。 Ｍ ｏ ： ６ 、０％以下 Ｍｏは鋼の焼入れ性および焼入れ焼もどし後の強度およ
び靭性を向上させるのに有効な元素であり１機械構造部
品の要求特性等に応じて適宜積極的に添加するのもよく
、上述した効果を得るためにはより望ましくは０．０５
％以上含有させるのがよい、しかし、多量に含有すると
複炭化物が形成され、焼入れ性が低下すると同時に被削
性が低下するので、添加するとしてもその上限を６．０
％とする。 、Ａｉ ： ２．０％以下 Ａ立は脱酸元素として作用し、鋼中の酸゛素置を低下さ
せるのに有効であると同時に窒化性を改善するのに有効
な元素であるので、必要に応じて適宜積極的に添加する
のもよく、上述した効果を得るためにはより望ましくは
ｏ、ｏｏｓ％以上含有させるのがよい、しかし、多量に
含有すると靭性が損なわれるので、添加するとしてもそ
の上限を２．０％とする。 Ｂ：０．００４〜０．０２０％ Ｎ：０．００５〜０．０５０％で且つ Ｎ／Ｂ ： ０ 、５〜４．０ ＢとＮは鋼中においてＢＮ介在物を形成し、浸炭焼入れ
部の切削加工、とくにＣＢＮやセラミックス工具を用い
た切削加工の際の切削加工性を著しく良好なものとする
効果がある。そして、このような切削加工性を向上させ
るためには、Ｂを０．００４〜０．０２０％、Ｎをｏ、
ｏｏｓ〜０．０５０％で且つＮ／Ｂが０．５〜４．０の
範囲となるようにすることが望ましく、さらに浸炭焼入
れ材の強度の点から、結晶粒を微細にするためには、Ｎ
が若干条目となるように、Ｎ／Ｂが１．３〜４．０の範
囲となるようにすることが望ましい、また、鋼中に未固
溶のＢ（ｉｎｓｏＪＬ。 Ｂ）を残留させておくことにより、焼入れ性を向上させ
ることができるようになり、このような観点からは鋼中
の未固溶のＢ量が０．０００６〜０．０１００％程度と
なるように調整しておくことも必要に応じて望ましい、
しかし、鋼中におけるＢＮ量が多すぎると、鋼の熱間加
工性を害することとなるので、上述のＢ、ＮおよびＮ／
Ｂの範囲とする必要がある。 Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．３％以下ノウチカら選ば
れる１種または２種 Ｎｂ、Ｖは炭化物生成元素であり、とくに高温で浸炭焼
入れを行うことによって、例えば浸炭時間の短縮化など
をはかるようなときに、結晶粒の粗大化を防止したい場
合には、これら炭窒化物生成元素であるＮｂをより望ま
しくは０．０１％以上、■をより望ましくは０．０１％
以上でかつこれら゛の１種または２種を必要に応じて添
加するのもよい、しかし、多すぎると粗大炭化物が生成
しやすくなり、靭性を低下させることとなるので、添加
するとしてもＮｂは０．５％以下、■は０ 、３％以下
とするのが望ましい。 Ｃａ：０．００８％以下、Ｐｂ：０．１０％以下、Ｓ：
０．１５％以下、Ｂｉ：０．１０％以下、Ｔｅ：０．０
５％以下のうちから選ばれる１種または２種以上 浸炭焼入れを行う前に荒加工として切削加工を行う場合
には、従来の快削元素の添加により被削性の改善効果が
期待できるので、浸炭焼入れ部の強度特性に悪影響を及
ぼさない程度に添加することも必要に応じて望ましく、
このような荒加工の際の被削性改善のために、より望ま
しくはＣａを０．００１％以上、ｐｂｌｏ、ｏｔ％以上
、Ｓを０．０５％以上、Ｂｉを０，０１％以上。 Ｔｅを０．００５％以上でかつこれらの１種また２種以
上を必要に応じて添加するのもよい。 しかし、多すぎると介在物が多量に生成しやすくなり、
靭性を低下させたり、鋼の製造性を悪化させたりするこ
ととなるので、添加するとしてもＣａは０．００８％以
下、Ｐｂは０．１０％以下、Ｓは０．１５％以下、Ｂｉ
は０．１０％以下、Ｔｅは０．０５％以下とすることが
望ましい。 ０：０．００１５％以下 鋼中に含まれるＯ量が多すぎるとこれがＢと結合してＢ
２Ｏ３が形成され、鋼中にＢＮ介在物を生成させて浸炭
焼入れ部の切削加工性を向上させるという効果が十分に
得がたくなるので、鋼中の酸素含有量は０．００１５％
以下とする必要がある。 Ｓｉ：０．１０％以下 Ｓｉは脱酸剤として有効な元素であるが、浸炭焼入れ状
態での切削加工において工具寿命に有害な粒界酸化層の
生成を助長することがわかった。したがって、これを防
止するためには、Ｓｉを０．１０％以下にすることが必
要であり、より好ましくは０．０３％以下に制限するの
がよい。 Ｐ：０．０１５％以下 Ｐは鋼の延性を低下させるので微量であることが好まし
い、特に浸炭焼入れ時の加熱により。 オーステナイト粒界に偏析して粒界を脆化するので、こ
れを防止するために０．０１５％以下にすることが必要
である。 Ｔｉ、Ｚｒ、ＲＥＭなどの窒化物生成炭の高い元素の総
量：０．０１％以下 Ｔｉ、Ｚｒ、ＲＥ−Ｍ（希土類元素の１種または２種以
上）などの窒化物生成炭の高い元素が多量に含まれると
、Ｎと結合して窒化物を形成し、鋼中にＢＮ介在物を生
成させて浸炭焼入れ部の切削加工性を向上させるという
効果が十分得がたくなるので、これら窒化物生成炭の高
い元素の総量をｏ、ｏｉ％以下とする必要がある。 （実施例） 真空誘導溶解炉を用いて本発明鋼と比較鋼とを溶製し、
それぞれ鋼塊に鋳造した、第１表に各鋼塊の化学成分を
示す。 次に、上記第１表に示した化学成分の鋼塊に対し、熱間
で直径２５ｍｍφの丸棒に鍛造し、焼ならし処理を行っ
たのち一部についてはさらに浸炭焼入れ処理を行った。 次いで、焼ならし処理材に対しては、第２表に示す条件
でドリル穴あけ加工による切削試験を行った。 また、浸炭焼入れ材に対しては、第３表に示す条件で旋
削加工による切削試験を行った。 第 表 第 表 そして、ドリル穴あけ加工試験においては、工具寿命が
５０００ｍｍとなるような切削速度を用い、また、旋削
加工においては、切削速度１００ｍ／ｍｉｎにおける工
具寿命を用いて、それぞれ比較鋼５を１００としたとき
の比率で各供試鋼の被削性を評価した。これらの結果を
第４表に示す・ 第 ４ 表 第４表に示した結果より明らかなように、鋼中にＢＮを
適量含有させ且つＯ量を０．００１５％以下、Ｓｉ量を
０．１０％以下、Ｐ量を０．０１５％以下にすると共に
Ｔ ｉ ＋ Ｚ ｒ ＋ＲＥＭ合計量を０．０１％以下
とした本発明鋼Ａ１〜Ａ４．Ｂｌ 、Ｂ２．ＣＩ 、Ｃ
２ではいずれも、ＢＮを鋼中に含有させない比較鋼Ａ５
．Ａ６およびこれと同様にＢＮを鋼中に含有させない比
較鋼Ｂ３．Ｃ３に比べて、ハイス工具によるドリル穴あ
け加工性および超硬工具による旋削加工性の両方共がか
なり優れており、浸炭焼入れ前およびとくに浸炭焼入れ
後の切削加工性に優れていることが明らかである。 これに対して、鋼中にＢＮは含有されるものの、Ｔｉ＋
Ｚｒ＋ＲＥＭ合計量が多すぎかつまたＮ／Ｂ比が大きす
ぎる比較鋼Ａ７およびＯ量が多すぎる比較鋼Ａ８はドリ
ル穴あけ加工性および旋削加工性の両方共に劣っている
ことが確かめられた。また、Ｂは含有されるもののＳｉ
量が多すぎる比較鋼Ａ９は、浸炭焼入れ後の旋削加工性
が発明鋼にくらべて劣っていることが確かめられた。
以上説明してきたように、本発明に係る浸炭焼入れ用快
削鋼は、重量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、および
Ｍｎ：３．０％以下、Ｃｒ：６．０％以下、 Ｎ ｉ
： ５ 、０％以下９ＭＯ：６．０％以下、ＡＪＩ：２
．０％以下のうちから選ばれる１種または２種以上を含
み、さらにＢ：０．００４〜０．０２０％、Ｎ：０．０
０５〜０．０５０％で且つＮ／Ｂ ： ０ 、５〜４．
０を含み、必要に応じてＮｂ：０．５％以下、ｖ二０．
３％以下のうちから選ばれる１種または２種を含み、同
じく必要に応じてＣａ：０．００８％以下、Ｐｂ：０．
１０％以下、Ｓ：０．１５％以下、Ｂｔ：０．１０％以
下、Ｔｅ：０．０５％以下のうちから選ばれる１種また
は２種以上を含み、Ｏ：０．０Ｏ１５％以下、Ｓｉ：０
．１０％以下、Ｐ：０．０１５％以下、およびＴｉ。 Ｚ ｒ 、ＲＥＭなどの窒化物生成度の高い元素の総量
：０．０１％以下にそれぞれ規制し、残部Ｆｅおよび不
純物よりなるものであるから、浸炭焼入れ処理後におい
て、ＣＢＮ工具やセラミックス工具からなる新しい工具
を用いて浸炭焼入れ部の切削加工を行う場合に、優れた
切削加工性を示し、従来の研削加工に比較して加工効率
を著しく向上させることが可能であり、表面の硬度と全
体の靭性とが要求される歯車、シャフト、リテーナ。 ロッド、ピン等の生産性を著しく向上させることができ
るようになるという優れた効果を奏する。
削鋼は、重量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、および
Ｍｎ：３．０％以下、Ｃｒ：６．０％以下、 Ｎ ｉ
： ５ 、０％以下９ＭＯ：６．０％以下、ＡＪＩ：２
．０％以下のうちから選ばれる１種または２種以上を含
み、さらにＢ：０．００４〜０．０２０％、Ｎ：０．０
０５〜０．０５０％で且つＮ／Ｂ ： ０ 、５〜４．
０を含み、必要に応じてＮｂ：０．５％以下、ｖ二０．
３％以下のうちから選ばれる１種または２種を含み、同
じく必要に応じてＣａ：０．００８％以下、Ｐｂ：０．
１０％以下、Ｓ：０．１５％以下、Ｂｔ：０．１０％以
下、Ｔｅ：０．０５％以下のうちから選ばれる１種また
は２種以上を含み、Ｏ：０．０Ｏ１５％以下、Ｓｉ：０
．１０％以下、Ｐ：０．０１５％以下、およびＴｉ。 Ｚ ｒ 、ＲＥＭなどの窒化物生成度の高い元素の総量
：０．０１％以下にそれぞれ規制し、残部Ｆｅおよび不
純物よりなるものであるから、浸炭焼入れ処理後におい
て、ＣＢＮ工具やセラミックス工具からなる新しい工具
を用いて浸炭焼入れ部の切削加工を行う場合に、優れた
切削加工性を示し、従来の研削加工に比較して加工効率
を著しく向上させることが可能であり、表面の硬度と全
体の靭性とが要求される歯車、シャフト、リテーナ。 ロッド、ピン等の生産性を著しく向上させることができ
るようになるという優れた効果を奏する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）重量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、およびＭ
ｎ：３．０％以下、Ｃｒ：８．０％以下、Ｎｉ：５．０
％以下、Ｍｏ：６．０％以下、Ａｌ：２．０％以下のう
ちから選ばれる１種または２種以上を含み、さらにＢ：
０．００４〜０．０２０％、Ｎ：０．００５〜０．０５
０％で且つＮ／Ｂ：０．５〜４．０を含み、Ｏ： ０．００１５％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｐ：０．
０１５％以下、およびＴｉ、Ｚｒ、ＲＥＭなどの窒化物
生成度の高い元素の総量：０．０１％以下にそれぞれ規
制し、残部Ｆｅおよび不純物よりなり、浸炭焼入れ部の
切削加工性に優れていることを特徴とする浸炭焼入れ用
快削鋼。 （２）重量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、およびＭ
ｎ：３．０％以下、Ｃｒ：８．０％以下、Ｎｉ：５．０
％以下、Ｍｏ：６．０％以下、Ａｌ：２．０％以下のう
ちから選ばれる１種または２種以上を含み、さらにＢ：
０．００４〜０．０２０％、Ｎ：０．００５〜０．０５
０％で且つＮ／Ｂ：０．５〜４．０を含み、さらにまた
Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．３％以下のうちから選ば
れる１種または２種を含み、Ｏ：０．００１５％以下、
Ｓｉ：０．１０％以下、Ｐ： ０．０１５％以下、およびＴｉ、Ｚｒ、ＲＥＭなどの窒
化物生成度の高い元素の総量：０．０１％以下にそれぞ
れ規制し、残部Ｆｅおよび不純物よりなり、浸炭焼入れ
部の切削加工性に優れていることを特徴とする浸炭焼入
れ用快削鋼。 （３）重量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、およびＭ
ｎ：３．０％以下、Ｃｒ：８．０％以下、Ｎｉ：５．０
％以下、Ｍｏ：６．０％以下、Ａｌ：２．０％以下のう
ちから選ばれる１種または２種以上を含み、さらにＢ：
０．００４〜０．０２０％、Ｎ：０．００５〜０．０５
０％で且つＮ／Ｂ：０．５〜４．０を含み、さらにまた
Ｃａ：０．００８％以下、Ｐｂ：０．１０％以下、Ｓ：
０．１５％以下、Ｂｉ：０．１０％以下、Ｔｅ：０．０
５％以下のうちから選ばれる１種または２種以上を含み
、Ｏ：０．００１５％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｐ
：０．０１５％以下、およびＴｉ、Ｚｒ、ＲＥＭなどの
窒化物生成度の高い元素の総量：０．０１％以下にそれ
ぞれ規制し、残部Ｆｅおよび不純物よりなり、浸炭焼入
れ部の切削加工性に優れていることを特徴とする浸炭焼
入れ用快削鋼。 （４）重量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、およびＭ
ｎ：３．０％以下、Ｃｒ：８．０％以下、Ｎｉ：５．０
％以下、Ｍｏ：６．０％以下、Ａｌ：２．０％以下のう
ちから選ばれる１種または２種以上を含み、さらにＢ：
０．００４〜０．０２０％、Ｎ：０．００５〜０．０５
０％で且つＮ／Ｂ：０．５〜４．０を含み、さらにまた
Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．３％以下のうちから選ば
れる１種または２種を含み、さらにまたＣａ：０．００
８％以下、Ｐｂ：０．１０％以下、Ｓ：０．１５％以下
、Ｂｉ：０．１０％以下、Ｔｅ：０．０５％以下のうち
から選ばれる１種または２種以上を含み、Ｏ：０．００
１５％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｐ：０．０１５％
以下、およびＴｉ、Ｚｒ、ＲＥＭなどの窒化物生成度の
高い元素の総量：０．０１％以下にそれぞれ規制し、残
部Ｆｅおよび不純物よりなり、浸炭焼入れ部の切削加工
性に優れていることを特徴とする浸炭焼入れ用快削鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14585089A JP2805845B2 (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 浸炭焼入れ用快削鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14585089A JP2805845B2 (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 浸炭焼入れ用快削鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0310047A true JPH0310047A (ja) | 1991-01-17 |
| JP2805845B2 JP2805845B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=15394539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14585089A Expired - Fee Related JP2805845B2 (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 浸炭焼入れ用快削鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2805845B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0673492A (ja) * | 1993-03-19 | 1994-03-15 | Aichi Steel Works Ltd | 高品質肌焼鋼 |
| US20100183473A1 (en) * | 2007-10-29 | 2010-07-22 | Shinya Teramoto | Martensite type hot forging use non heat-treated steel and hot forged non heat-treated steel part |
| RU2623530C1 (ru) * | 2015-12-31 | 2017-06-27 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Низкоуглеродистая автоматная сталь |
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|---|---|---|---|---|
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| DE102022108012A1 (de) | 2021-04-12 | 2022-10-13 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Verfahren zur Herstellung eines Wellgetriebebauteils, Wellgetriebebauteil und Wellgetriebe |
-
1989
- 1989-06-07 JP JP14585089A patent/JP2805845B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0673492A (ja) * | 1993-03-19 | 1994-03-15 | Aichi Steel Works Ltd | 高品質肌焼鋼 |
| JPH0826432B2 (ja) * | 1993-03-19 | 1996-03-13 | 愛知製鋼株式会社 | 高品質肌焼鋼 |
| US20100183473A1 (en) * | 2007-10-29 | 2010-07-22 | Shinya Teramoto | Martensite type hot forging use non heat-treated steel and hot forged non heat-treated steel part |
| US9376738B2 (en) * | 2007-10-29 | 2016-06-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Hot forging use non-heat-treated steel and hot forged non-heat-treated steel part |
| US9487848B2 (en) | 2007-10-29 | 2016-11-08 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Hot forging use non-heat-treated steel and hot forged non-heat-treated steel part |
| RU2623530C1 (ru) * | 2015-12-31 | 2017-06-27 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Низкоуглеродистая автоматная сталь |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2805845B2 (ja) | 1998-09-30 |
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