JPH0445244A - 疲労強度の優れた迅速窒化用鋼 - Google Patents
疲労強度の優れた迅速窒化用鋼Info
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- JPH0445244A JPH0445244A JP15141690A JP15141690A JPH0445244A JP H0445244 A JPH0445244 A JP H0445244A JP 15141690 A JP15141690 A JP 15141690A JP 15141690 A JP15141690 A JP 15141690A JP H0445244 A JPH0445244 A JP H0445244A
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は機械構造部品に用いられる窒化用鋼に関し、詳
しくは窒化処理後の靭性に優れ、かつ短時間の窒化処理
で所望の硬さが得られ、かつ疲労強度の優れた迅速窒化
用鋼に関する。
しくは窒化処理後の靭性に優れ、かつ短時間の窒化処理
で所望の硬さが得られ、かつ疲労強度の優れた迅速窒化
用鋼に関する。
[従来の技術]
機械構造部品の熱処理歪みの小さい表面硬化法の一種に
窒化処理がある。これはA1変態点以下の温度でNH2
ガス中で被処理物を処理し、窒素を鋼中に拡散させ、表
層部を硬化させるものである。
窒化処理がある。これはA1変態点以下の温度でNH2
ガス中で被処理物を処理し、窒素を鋼中に拡散させ、表
層部を硬化させるものである。
[発明が解決しようとする課題]
この方法は浸炭処理のごとく処理温度が高くなくまた焼
入れをする必要がないので、被処理物に熱処理歪み生じ
させることが少ない。しかし窒化処理は30〜50時閏
と長い処理時間を要するため、生産性が極めて悪い。
入れをする必要がないので、被処理物に熱処理歪み生じ
させることが少ない。しかし窒化処理は30〜50時閏
と長い処理時間を要するため、生産性が極めて悪い。
例えば、従来窒化用鋼としてSCM435(0゜35C
−0,75Mn−1,0Cr−0,2Mo)やSACM
645(0,45C0,4Si−1,5Cr−0,2M
o −1、、OA l)が多く使用されているが、SC
M435の場合、疲労強度を確保するには長時間処理を
施す必要があり、また、SACM654の場合表面硬さ
がHvlOooと高いため長時間処理しても疲労強度が
劣る。
−0,75Mn−1,0Cr−0,2Mo)やSACM
645(0,45C0,4Si−1,5Cr−0,2M
o −1、、OA l)が多く使用されているが、SC
M435の場合、疲労強度を確保するには長時間処理を
施す必要があり、また、SACM654の場合表面硬さ
がHvlOooと高いため長時間処理しても疲労強度が
劣る。
[課題を解決するための手段]
本発明者等は曲げ強度、靭性、疲労強度と窒化処理後の
表面硬さおよび有効硬化深さ(微少マイクロビッカース
硬さHv=400に対応する距離)と合金元素の関係に
ついて鋭意研究を重ねた。その結果Cr、Vの複合効果
を利用し、表面硬さをHv550〜700、有効硬化深
さを0.30wh−以上とすることにより、迅速窒化と
疲労強度が著しく改善されるという新たな知見を得た。
表面硬さおよび有効硬化深さ(微少マイクロビッカース
硬さHv=400に対応する距離)と合金元素の関係に
ついて鋭意研究を重ねた。その結果Cr、Vの複合効果
を利用し、表面硬さをHv550〜700、有効硬化深
さを0.30wh−以上とすることにより、迅速窒化と
疲労強度が著しく改善されるという新たな知見を得た。
また、曲げ強度、靭性については窒化処理の際に鋼の曲
げ強度、靭性が落ちる原因について検討を重ねた。
げ強度、靭性が落ちる原因について検討を重ねた。
そして、A1を脱酸剤または結晶粒微細化を目的とする
範囲に抑え、低CとMoの添加により靭性と曲げ荷重に
対する亀裂発生の低下を軽減することのできることを知
見した。
範囲に抑え、低CとMoの添加により靭性と曲げ荷重に
対する亀裂発生の低下を軽減することのできることを知
見した。
本発明は前記知見に基づいて完成されたものであって、
本発明の第1発明の疲労強度の優れた迅速窒化用鋼は重
量比でC;0.10〜0.39%、Si;0.05〜0
.50%、Mn:0.3〜1..5%、Cr:0.5〜
2.0%、Mo;0.10〜0.50%、V;0.02
〜0.30%、Al;0.030%以下、0;20pp
m以下を含有し、残部Feおよび不純物元素からなるこ
とを要旨とする。
本発明の第1発明の疲労強度の優れた迅速窒化用鋼は重
量比でC;0.10〜0.39%、Si;0.05〜0
.50%、Mn:0.3〜1..5%、Cr:0.5〜
2.0%、Mo;0.10〜0.50%、V;0.02
〜0.30%、Al;0.030%以下、0;20pp
m以下を含有し、残部Feおよび不純物元素からなるこ
とを要旨とする。
また、第2発明は第1発明にさらにTi;0.02〜0
.30%およびNb;0.02〜0.30%のうち1種
または2種を含有し、第3発明は第1発明にさらにS;
0.10%以下およびPb;0.10%以下のうち1種
または2種を含有し、第4発明は第1発明にさらにTi
;0.02〜0.30%およびNb;O、o 2〜0.
30%のうち1種または2種と、S、0.10%以下お
よびPb、0.10%以下のうち1種または2種を含有
し、残部Feおよび不純物からなることを要旨とする。
.30%およびNb;0.02〜0.30%のうち1種
または2種を含有し、第3発明は第1発明にさらにS;
0.10%以下およびPb;0.10%以下のうち1種
または2種を含有し、第4発明は第1発明にさらにTi
;0.02〜0.30%およびNb;O、o 2〜0.
30%のうち1種または2種と、S、0.10%以下お
よびPb、0.10%以下のうち1種または2種を含有
し、残部Feおよび不純物からなることを要旨とする。
次に、本発明の迅速窒化用鋼の成分限定理由について説
明する。
明する。
C;0.10〜039%
Cは鋼の基本的な靭性と強度を確保するため必要な元素
であり、この効果を確保するなめには少なくとも0.1
0%以上含有されることが必要である。しかし、0.3
9%を越えて含有されると有効硬化深さが低下し、被剛
性および靭性が劣化するので、上限を0.39%とした
。
であり、この効果を確保するなめには少なくとも0.1
0%以上含有されることが必要である。しかし、0.3
9%を越えて含有されると有効硬化深さが低下し、被剛
性および靭性が劣化するので、上限を0.39%とした
。
S +;0.05〜0.50%
Siは通常脱酸剤として添加されるが、固溶強化により
窒化処理後の芯部硬さを高める。前記効果を得るために
は0.05%以上の含有が必要である。しかし、0.5
0%を越えて含有されると、窒化性を悪くシシかも加工
性が劣化するので上限を0.50%とした。
窒化処理後の芯部硬さを高める。前記効果を得るために
は0.05%以上の含有が必要である。しかし、0.5
0%を越えて含有されると、窒化性を悪くシシかも加工
性が劣化するので上限を0.50%とした。
Mn;0.3〜1.5%
Mnは鋼の基本的な強度を確保するために必要な元素で
あり、前記効果を得るためには少なくとも03%以上の
含有が必要である。しかし、15%を越えて含有される
と加工性が悪くなり、靭性も劣化するので、上限を1.
5%とした。
あり、前記効果を得るためには少なくとも03%以上の
含有が必要である。しかし、15%を越えて含有される
と加工性が悪くなり、靭性も劣化するので、上限を1.
5%とした。
Cr;0.5〜2.0%
C「は窒化による侵入Nと結合し表面硬さを高め、硬化
深さを増すとともに耐ピツチング性と疲労強度を付与す
る元素である。疲労強度と耐ピツチング性と併せて要求
される表面硬度Hv550と有効硬化深さ0.30m−
を確保するため、0.5%以上含有されることが必要で
ある。しかし、多量の含有は有効硬化深さを得るのに長
時間の処理を要する上に疲労強度を下げるので、上限を
2゜0%とした。
深さを増すとともに耐ピツチング性と疲労強度を付与す
る元素である。疲労強度と耐ピツチング性と併せて要求
される表面硬度Hv550と有効硬化深さ0.30m−
を確保するため、0.5%以上含有されることが必要で
ある。しかし、多量の含有は有効硬化深さを得るのに長
時間の処理を要する上に疲労強度を下げるので、上限を
2゜0%とした。
Mo;0.10〜0.50%
Moは窒化処理による靭性の低下を抑制するために必要
な元素で、この効果を得るためには0゜10%以上の含
有が必要である。しかし、0.50%を越えて含有され
ると、炭化物の析出がま著になり、靭性が向上せず、加
工性も劣化するので、上限を0.50%とした。
な元素で、この効果を得るためには0゜10%以上の含
有が必要である。しかし、0.50%を越えて含有され
ると、炭化物の析出がま著になり、靭性が向上せず、加
工性も劣化するので、上限を0.50%とした。
Al;0.030%以下
A1は鋼の窒化性を向上するのに必要な元素であるが、
A I20 sクラスター形成のために地きずの原因と
なり、また転勤疲労の基点となり剥離しやすい。また、
表層にA1窒化物を形成するため、表層が脆くなり、曲
げ荷重に対し亀裂発生応力を低下させるため、疲労強度
および靭性を低下させる。従って上限を0.030%と
した。
A I20 sクラスター形成のために地きずの原因と
なり、また転勤疲労の基点となり剥離しやすい。また、
表層にA1窒化物を形成するため、表層が脆くなり、曲
げ荷重に対し亀裂発生応力を低下させるため、疲労強度
および靭性を低下させる。従って上限を0.030%と
した。
V、0.02〜0.30%
■はNおよびCと結合して炭窒化物を形成し、表面硬さ
および有効硬化深さを向上させる。有効硬化深さを向上
させるためには0.02%以上含有することが必要であ
る。しかし、0.30%以上含有すると、炭窒化物の析
出が項著になり靭性が低下するので、上限を0.30%
とした。
および有効硬化深さを向上させる。有効硬化深さを向上
させるためには0.02%以上含有することが必要であ
る。しかし、0.30%以上含有すると、炭窒化物の析
出が項著になり靭性が低下するので、上限を0.30%
とした。
0;0.0020%以下
OはA1と結合しA I203クラスターを形成するた
め、地きずの原因となり、また転勤疲労の起点となり剥
離しやすいなめ、疲労強度を低下させる原因になる。従
って、上限を0.0020%以下とした。
め、地きずの原因となり、また転勤疲労の起点となり剥
離しやすいなめ、疲労強度を低下させる原因になる。従
って、上限を0.0020%以下とした。
Ti;0.02〜0.30%、Nb、0.02〜0.3
0% TiおよびNbはNおよびCと結合して炭窒化物を形成
し、表面硬さおよび有効硬化深さを向上させる。有効硬
化深さを向上させるためには、0゜02%以上含有する
ことが必要である。しかし、0.30%を越えて含有す
ると、炭窒化物の析出が顕著になり、靭性が低下するの
で、上限を0゜30%とした。
0% TiおよびNbはNおよびCと結合して炭窒化物を形成
し、表面硬さおよび有効硬化深さを向上させる。有効硬
化深さを向上させるためには、0゜02%以上含有する
ことが必要である。しかし、0.30%を越えて含有す
ると、炭窒化物の析出が顕著になり、靭性が低下するの
で、上限を0゜30%とした。
S;0.10%以下、Pb、0.10以下%Sおよびp
bは鋼の被剛性を向上させるのに必要な元素である。し
かし、0.10%を越えて含有されると被剛性は向上さ
せるが耐ピツチング性および靭性を劣化させるので上限
を0.10%とした。
bは鋼の被剛性を向上させるのに必要な元素である。し
かし、0.10%を越えて含有されると被剛性は向上さ
せるが耐ピツチング性および靭性を劣化させるので上限
を0.10%とした。
[実施例コ
つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べて実施例
でもって明らかにする。
でもって明らかにする。
第1表はこれら供試鋼の化学成分を示すものである。
第1表において、A〜E鋼は第1発明鋼、F〜H鋼は第
2発明鋼、1〜に鋼は第3発明鋼。L〜o釧は第4発明
鋼である。P鋼はC「含有量の高い比較鋼、Q鋼はMo
を含有しない比較鋼、P鋼はCr含有量が低い比較鋼、
S鋼はV含有量の低い比較鋼である。T鋼はSCM43
5に相当する従来鋼、同じくU鋼はSACM645に相
当する従来鋼である。
2発明鋼、1〜に鋼は第3発明鋼。L〜o釧は第4発明
鋼である。P鋼はC「含有量の高い比較鋼、Q鋼はMo
を含有しない比較鋼、P鋼はCr含有量が低い比較鋼、
S鋼はV含有量の低い比較鋼である。T鋼はSCM43
5に相当する従来鋼、同じくU鋼はSACM645に相
当する従来鋼である。
(以 下 余 白 )
これら供試材を焼入れ焼もどしして芯部硬さHv300
に調質した後、各試験片に加工f&A〜S鋼は520〜
550℃で15時間のガス窒化処理を施し、T、U鋼は
520〜550℃で30時間のガス窒化処理を施した。
に調質した後、各試験片に加工f&A〜S鋼は520〜
550℃で15時間のガス窒化処理を施し、T、U鋼は
520〜550℃で30時間のガス窒化処理を施した。
窒化処理後の供試鋼について、表面硬さ(Hv)、有効
硬化深さ(*−)、芯部硬さ(Hv)を測定すると共に
、30kgシャルピー衝撃試験を行った。測定した結果
は第2表に示した。また、小野式回転曲げ平滑試験の結
果より得られた耐久限度と、表面硬さおよび有効硬化深
さを第1図に示した。
硬化深さ(*−)、芯部硬さ(Hv)を測定すると共に
、30kgシャルピー衝撃試験を行った。測定した結果
は第2表に示した。また、小野式回転曲げ平滑試験の結
果より得られた耐久限度と、表面硬さおよび有効硬化深
さを第1図に示した。
(以下余白)
第
表
第2表と第1図から明らかなように、比較鋼Pは表面硬
さが高く、有効深さも浅いため、疲労強度が低い、比較
鋼Qは表面硬さを満足し、有効硬化深さも満足するが、
衝撃値が極めて低い、比較鋼Rは表面硬さが低く、有効
硬化深さも浅いなめ、疲労強度が低い。比較鋼Sは有効
硬化深さが浅いため、疲労強度が低い、従来鋼について
は、80M435相当のT鋼は表面硬さが低くかつ有効
硬化深さも浅い、またSACM645相当のU鋼につい
ては、表面硬さは異常に高いため疲労強度が著しく低く
、衝撃値も満足するものではない。
さが高く、有効深さも浅いため、疲労強度が低い、比較
鋼Qは表面硬さを満足し、有効硬化深さも満足するが、
衝撃値が極めて低い、比較鋼Rは表面硬さが低く、有効
硬化深さも浅いなめ、疲労強度が低い。比較鋼Sは有効
硬化深さが浅いため、疲労強度が低い、従来鋼について
は、80M435相当のT鋼は表面硬さが低くかつ有効
硬化深さも浅い、またSACM645相当のU鋼につい
ては、表面硬さは異常に高いため疲労強度が著しく低く
、衝撃値も満足するものではない。
これに比較して本発明鋼は表面硬さが570〜680の
表面硬さを示し、有効硬化深さも0.30〜0.36m
−の有効硬化深さを示し、疲労強度についても、従来材
のSCM435以上の疲労強度を示すことが明らかにな
った。
表面硬さを示し、有効硬化深さも0.30〜0.36m
−の有効硬化深さを示し、疲労強度についても、従来材
のSCM435以上の疲労強度を示すことが明らかにな
った。
[発明の効果]
本発明の疲労強度の優れた迅速窒化用鋼は以上説明した
ように、窒化処理後の表面硬さをHv550−700お
よび有効硬化深さを03011IIm以上にすることに
より疲労強度を改善し、Cr=V、Ti、Nbの最適化
により迅速窒化性を付与し、窒化による靭性の低下を低
CとA1を抑糾し、Moの添加により軽減したものであ
り、窒化処理後の強度特に内部強度と靭性の高い窒化用
鋼を得ることができるという優れた効果を奏し疲労強度
と迅速窒化性に優れた機械構造用部品を得るために極め
て有用である。
ように、窒化処理後の表面硬さをHv550−700お
よび有効硬化深さを03011IIm以上にすることに
より疲労強度を改善し、Cr=V、Ti、Nbの最適化
により迅速窒化性を付与し、窒化による靭性の低下を低
CとA1を抑糾し、Moの添加により軽減したものであ
り、窒化処理後の強度特に内部強度と靭性の高い窒化用
鋼を得ることができるという優れた効果を奏し疲労強度
と迅速窒化性に優れた機械構造用部品を得るために極め
て有用である。
第1図は本発明鋼、比較鋼および従来鋼のCr含有量と
表面硬さ、有効硬化深さおよび耐久限度どの関係を示す
図である。
表面硬さ、有効硬化深さおよび耐久限度どの関係を示す
図である。
Claims (4)
- (1)重量比でC;0.10〜0.39%、Si;0.
05〜0.50%、Mn;0.3〜1.5%、Cr;0
.5〜2.0%、Mo;0.10〜0.50%、V;0
.02〜0.30%、Al;0.030%以下、O;2
0ppm以下を含有し、残部Feおよび不純物元素から
なることを特徴とする疲労強度の優れた迅速窒化用鋼。 - (2)重量比でC;0.10〜0.39%、Si;0.
05〜0.50%、Mn;0.3〜1.5%、Cr;0
.5〜2.0%、Mo;0.10〜0.50%、V;0
.02〜0.30%、Al;0.030%以下、O;2
0ppm以下を含有し、さらにTi;0.02〜0.3
0%およびNb;0.02〜0.30%のうち1種また
は2種を含有し、残部Feおよび不純物元素からなるこ
とを特徴とする疲労強度の優れた迅速窒化用鋼。 - (3)重量比でC;0.10〜0.39%、Si;0.
05〜0.50%、Mn;0.3〜1.5%、Cr;0
.5〜2.0%、Mo;0.10〜0.50%、V;0
.02〜0.30%、Al;0.030%以下、O;2
0ppm以下を含有し、さらにS;0.10%以下およ
びPb;0.10%以下のうち1種または2種を含有し
、残部Feおよび不純物元素からなることを特徴とする
疲労強度の優れた迅速窒化用鋼。 - (4)重量比でC;0.10〜0.39%、Si;0.
05〜0.50%、Mn;0.3〜1.5%、Cr;0
.5〜2.0%、Mo;0.10〜0.50%、V;0
.02〜0.30%、Al;0.030%以下、O;2
0ppm以下を含有し、さらにTi;0.02〜0.3
0%およびNb;0.02〜0.30%のうち1種また
は2種を含有し、さらにS;0.10%以下およびPb
;0.10%以下のうち1種または2種を含有し、残部
Feおよび不純物元素からなることを特徴とする疲労強
度の優れた迅速窒化用鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15141690A JPH0445244A (ja) | 1990-06-09 | 1990-06-09 | 疲労強度の優れた迅速窒化用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15141690A JPH0445244A (ja) | 1990-06-09 | 1990-06-09 | 疲労強度の優れた迅速窒化用鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0445244A true JPH0445244A (ja) | 1992-02-14 |
Family
ID=15518138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15141690A Pending JPH0445244A (ja) | 1990-06-09 | 1990-06-09 | 疲労強度の優れた迅速窒化用鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0445244A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2783840A1 (fr) * | 1998-09-30 | 2000-03-31 | Aubert & Duval Sa | Acier permettant des cinetiques de nitruration elevees, procede pour son obtention et pieces formees avec cet acier |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6075547A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-27 | Aichi Steel Works Ltd | 浸炭用鋼 |
JPS6254064A (ja) * | 1985-09-02 | 1987-03-09 | Aichi Steel Works Ltd | 高品質肌焼鋼の製造法 |
JPS62270752A (ja) * | 1986-05-19 | 1987-11-25 | Daido Steel Co Ltd | 窒化処理性に優れた快削鋼 |
JPH01247561A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-03 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高強度高靭性肌焼鋼 |
-
1990
- 1990-06-09 JP JP15141690A patent/JPH0445244A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6075547A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-27 | Aichi Steel Works Ltd | 浸炭用鋼 |
JPS6254064A (ja) * | 1985-09-02 | 1987-03-09 | Aichi Steel Works Ltd | 高品質肌焼鋼の製造法 |
JPS62270752A (ja) * | 1986-05-19 | 1987-11-25 | Daido Steel Co Ltd | 窒化処理性に優れた快削鋼 |
JPH01247561A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-03 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高強度高靭性肌焼鋼 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2783840A1 (fr) * | 1998-09-30 | 2000-03-31 | Aubert & Duval Sa | Acier permettant des cinetiques de nitruration elevees, procede pour son obtention et pieces formees avec cet acier |
WO2000018975A1 (fr) * | 1998-09-30 | 2000-04-06 | Aubert & Duval | Acier de nitruration, procede pour son obtention et pieces formees avec cet acier |
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A02 | Decision of refusal |
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