JPH05279794A - 軟窒化用鋼 - Google Patents
軟窒化用鋼Info
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- JPH05279794A JPH05279794A JP7760492A JP7760492A JPH05279794A JP H05279794 A JPH05279794 A JP H05279794A JP 7760492 A JP7760492 A JP 7760492A JP 7760492 A JP7760492 A JP 7760492A JP H05279794 A JPH05279794 A JP H05279794A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 例えば自動車や建設機械等のエンジン部品で
あるクランクシャフトやコンロッドのような、一般的に
軟窒化処理を施して使用される部品に用いるのに適した
軟窒化用鋼を提供する。 【構成】 Ｃ：0.30〜0.60％、Si：0.10〜0.80％、Mn：
0.70〜1.50％、Cr：0.50％以下、 Al：0.005 〜0.100
％、Ｎ：0.0030〜0.0200％、Nb：0.005 〜0.050％、
Ｖ：0.100 ％以下、さらに必要に応じて、Ti: 0.050 ％
以下、Ｓ：0.100 ％以下、Ca：0.0100％以下、Pb：0.30
％以下、Bi：0.30％以下、Zr：0.20％以下、Cu: 1.00％
以下、Ni: 3.00％以下、Mo：1.00％以下およびＢ: 0.01
00％以下を含有する。
あるクランクシャフトやコンロッドのような、一般的に
軟窒化処理を施して使用される部品に用いるのに適した
軟窒化用鋼を提供する。 【構成】 Ｃ：0.30〜0.60％、Si：0.10〜0.80％、Mn：
0.70〜1.50％、Cr：0.50％以下、 Al：0.005 〜0.100
％、Ｎ：0.0030〜0.0200％、Nb：0.005 〜0.050％、
Ｖ：0.100 ％以下、さらに必要に応じて、Ti: 0.050 ％
以下、Ｓ：0.100 ％以下、Ca：0.0100％以下、Pb：0.30
％以下、Bi：0.30％以下、Zr：0.20％以下、Cu: 1.00％
以下、Ni: 3.00％以下、Mo：1.00％以下およびＢ: 0.01
00％以下を含有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車や建設機
械等のエンジン部品であるクランクシャフト、コンロッ
ド、その他一般に軟窒化処理を施して使用される部品に
用いるのに適した軟窒化用鋼に関する。
械等のエンジン部品であるクランクシャフト、コンロッ
ド、その他一般に軟窒化処理を施して使用される部品に
用いるのに適した軟窒化用鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】軟窒化処理は、Ａ1 変態点以下、一般に
570 ℃程度の温度で、例えばアンモニアガス雰囲気中で
被処理物を処理して、窒素とともに一部の炭素を鋼中に
浸入させ、窒化物や炭窒化物を生成させて表層部を硬化
させることによって、耐摩耗性や耐疲労性を向上させる
ことを目的とした表面硬化法の１種である。
570 ℃程度の温度で、例えばアンモニアガス雰囲気中で
被処理物を処理して、窒素とともに一部の炭素を鋼中に
浸入させ、窒化物や炭窒化物を生成させて表層部を硬化
させることによって、耐摩耗性や耐疲労性を向上させる
ことを目的とした表面硬化法の１種である。
【０００３】軟窒化処理は、浸炭−焼入法のように被処
理物に歪を生じることが少なく、また窒化法のように処
理に長時間を要することもないため、例えば自動車や建
設機械等のエンジン部品であるクランクシャフトやコン
ロッドといった機械部品等の量産に適した方法である。
しかし、従来はこれに適する鋼種としての軟窒化用鋼の
開発は充分には行われておらず、短時間の軟窒化処理で
所望の特性が得られるものではなかった。
理物に歪を生じることが少なく、また窒化法のように処
理に長時間を要することもないため、例えば自動車や建
設機械等のエンジン部品であるクランクシャフトやコン
ロッドといった機械部品等の量産に適した方法である。
しかし、従来はこれに適する鋼種としての軟窒化用鋼の
開発は充分には行われておらず、短時間の軟窒化処理で
所望の特性が得られるものではなかった。
【０００４】例えば、軟窒化用鋼としては、JIS SCM485
鋼(0.35C−0.75Mn−1.1Cr −0.2Mo)やSACM 645鋼(0.45C
−0.4Si −1.5Cr −0.2Mo)が多く使用されているが、SC
M485鋼は、軟窒化処理後の有効硬化深さ (微小ビッカー
ス硬さHv＝500 に対応する表面からの距離) は高々0.10
mm程度であり、表面硬さ (表面下25μm での微小ビッカ
ース硬さ) もHv650 以上にはならないため、耐摩耗性や
疲労強度の点で満足できるものではなかった。また、Al
およびCrを多量に添加してこのような欠点を改良して窒
化特性を向上させたSACM 645鋼は、軟窒化処理によって
表面硬さはHv800 〜1100と非常に高くなるが、有効硬化
層厚さは高々0.15mm程度と小さいため、表面部から芯部
への硬さ勾配が急激に成り過ぎる。そのため、高負荷の
下で運転される歯車やベアリング等の機械部品では、表
面硬化部と芯部との境界付近からの剥離現象が起こりや
すく、耐チッピング性あるいは耐スポーリング性が劣っ
ていた。
鋼(0.35C−0.75Mn−1.1Cr −0.2Mo)やSACM 645鋼(0.45C
−0.4Si −1.5Cr −0.2Mo)が多く使用されているが、SC
M485鋼は、軟窒化処理後の有効硬化深さ (微小ビッカー
ス硬さHv＝500 に対応する表面からの距離) は高々0.10
mm程度であり、表面硬さ (表面下25μm での微小ビッカ
ース硬さ) もHv650 以上にはならないため、耐摩耗性や
疲労強度の点で満足できるものではなかった。また、Al
およびCrを多量に添加してこのような欠点を改良して窒
化特性を向上させたSACM 645鋼は、軟窒化処理によって
表面硬さはHv800 〜1100と非常に高くなるが、有効硬化
層厚さは高々0.15mm程度と小さいため、表面部から芯部
への硬さ勾配が急激に成り過ぎる。そのため、高負荷の
下で運転される歯車やベアリング等の機械部品では、表
面硬化部と芯部との境界付近からの剥離現象が起こりや
すく、耐チッピング性あるいは耐スポーリング性が劣っ
ていた。
【０００５】そこで、本発明者らは、先に特開昭58−71
358 号公報、同58−71359 号公報さらには同58−130255
号公報により、Ｃ：0.15〜0.85％ (以下、本明細書にお
いては特にことわりがない限り「％」は「重量％」を意
味するものとする) 、Mn：0.60〜1.80％、Cr：0.70％超
1.50％以下を含有し、疲労強度および耐摩耗性に優れて
いるとともに耐チッピング性および耐スポーリング性に
も優れた軟窒化用鋼を提案した。
358 号公報、同58−71359 号公報さらには同58−130255
号公報により、Ｃ：0.15〜0.85％ (以下、本明細書にお
いては特にことわりがない限り「％」は「重量％」を意
味するものとする) 、Mn：0.60〜1.80％、Cr：0.70％超
1.50％以下を含有し、疲労強度および耐摩耗性に優れて
いるとともに耐チッピング性および耐スポーリング性に
も優れた軟窒化用鋼を提案した。
【０００６】また、特開昭59−31850 号公報には、Ｃ≦
0.5 ％、Al＋ 0.1・Cr≦0.2 ％を含有する低合金鋼に(7
40−16.3N)/T≧1.0 、ただしN:表面化合物層の窒素量
(％)、T:処理温度 (℃) の条件で軟窒化処理を施し、表
面硬度がHv:700以下の軟窒化処理後における矯正性に優
れた低合金軟窒化鋼を得る技術が、特開昭59−50158 号
公報には、Ｃ：0.50％以下、Si：0.50％以下、Mn：1.50
％以下、Cr：0.75〜2.50％を含有し、充分な表面硬さや
硬化深さを備えた軟窒化用低合金鋼が、特開昭64−4457
号公報には、Ｃ：0.4 〜0.7 ％、Si：1.0 ％以下、Mn：
0.6 〜2.0 ％、Cr：0.2 ％以上 (Ｃ量＋0.1)％以下、A
l：0.05％以下、残部実質的にFeからなり、軟窒化処理
後に高強度および高靱性が得られる低合金軟窒化鋼が、
さらに特開昭64−25949 号公報には、Ｃ：0.4 〜0.7
％、Si：1.0 ％以下、Mn：0.8〜2.0 ％、Cr：0.2 ％以
下、Al：0.05％以下、Ti＋Ｖ：0.02％以上かつ (Ｃ量/
6) ％以下を含有し、残部実質的にFeからなり、窒化処
理後に高強度および高靱性が得られる低合金軟窒化鋼
が、それぞれ提案されている。
0.5 ％、Al＋ 0.1・Cr≦0.2 ％を含有する低合金鋼に(7
40−16.3N)/T≧1.0 、ただしN:表面化合物層の窒素量
(％)、T:処理温度 (℃) の条件で軟窒化処理を施し、表
面硬度がHv:700以下の軟窒化処理後における矯正性に優
れた低合金軟窒化鋼を得る技術が、特開昭59−50158 号
公報には、Ｃ：0.50％以下、Si：0.50％以下、Mn：1.50
％以下、Cr：0.75〜2.50％を含有し、充分な表面硬さや
硬化深さを備えた軟窒化用低合金鋼が、特開昭64−4457
号公報には、Ｃ：0.4 〜0.7 ％、Si：1.0 ％以下、Mn：
0.6 〜2.0 ％、Cr：0.2 ％以上 (Ｃ量＋0.1)％以下、A
l：0.05％以下、残部実質的にFeからなり、軟窒化処理
後に高強度および高靱性が得られる低合金軟窒化鋼が、
さらに特開昭64−25949 号公報には、Ｃ：0.4 〜0.7
％、Si：1.0 ％以下、Mn：0.8〜2.0 ％、Cr：0.2 ％以
下、Al：0.05％以下、Ti＋Ｖ：0.02％以上かつ (Ｃ量/
6) ％以下を含有し、残部実質的にFeからなり、窒化処
理後に高強度および高靱性が得られる低合金軟窒化鋼
が、それぞれ提案されている。
【０００７】また、本発明者らは、特開平３−104816号
公報により、Ｃ：0.20〜0.50％、Si：0.20〜0.40％、M
n：0.50〜1.20％、Cr：1.50％以下、Mo：1.00％以下、A
l：1.00％以下、Nb：0.025 ％以下、Ｖ：0.05％以下を
含む鋼を、窒化処理前に特定の条件で焼なまし処理を行
うことにより、窒化層の表面硬さをHv：350 〜500 、窒
化層厚さ勾配を300 〜500Hv/mmにそれぞれ調整した軟窒
化鋼の製造方法を提案した。
公報により、Ｃ：0.20〜0.50％、Si：0.20〜0.40％、M
n：0.50〜1.20％、Cr：1.50％以下、Mo：1.00％以下、A
l：1.00％以下、Nb：0.025 ％以下、Ｖ：0.05％以下を
含む鋼を、窒化処理前に特定の条件で焼なまし処理を行
うことにより、窒化層の表面硬さをHv：350 〜500 、窒
化層厚さ勾配を300 〜500Hv/mmにそれぞれ調整した軟窒
化鋼の製造方法を提案した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、これら
の軟窒化処理には例えば高周波焼入れや浸炭処理といっ
た他の表面処理に比較して、熱処理後の被処理材に生じ
る歪が少ないという特徴がある。しかし、歪が完全に解
消されるものではなく多少は生じるため、例えば自動車
や建設機械等のエンジン部品であるクランクシャフトや
コンロッドといった高い寸法精度を要求される部品で
は、軟窒化処理後に曲げ加工等の寸法矯正を必要として
おり、この矯正時に割れを生じさせないために優れた曲
げ特性、例えば小野式回転曲げ疲労試験片を用いる曲げ
特性試験を行った場合にクラック発生までの試験片に生
じる曲がり量(mm)により表される曲げ特性が優れること
も要求される。
の軟窒化処理には例えば高周波焼入れや浸炭処理といっ
た他の表面処理に比較して、熱処理後の被処理材に生じ
る歪が少ないという特徴がある。しかし、歪が完全に解
消されるものではなく多少は生じるため、例えば自動車
や建設機械等のエンジン部品であるクランクシャフトや
コンロッドといった高い寸法精度を要求される部品で
は、軟窒化処理後に曲げ加工等の寸法矯正を必要として
おり、この矯正時に割れを生じさせないために優れた曲
げ特性、例えば小野式回転曲げ疲労試験片を用いる曲げ
特性試験を行った場合にクラック発生までの試験片に生
じる曲がり量(mm)により表される曲げ特性が優れること
も要求される。
【０００９】このような耐摩耗性、耐疲労性および曲げ
特性は、それぞれ相反する関係にあり、従来の技術で
は、全ての特性を所望のレベルに向上させることは困難
であった。
特性は、それぞれ相反する関係にあり、従来の技術で
は、全ての特性を所望のレベルに向上させることは困難
であった。
【００１０】ここに、本発明の目的は、例えば自動車や
建設機械等のエンジン部品であるクランクシャフトやコ
ンロッドのような、一般的に軟窒化処理を施して使用さ
れる部品に用いるのに適した軟窒化用鋼を提供すること
にある。
建設機械等のエンジン部品であるクランクシャフトやコ
ンロッドのような、一般的に軟窒化処理を施して使用さ
れる部品に用いるのに適した軟窒化用鋼を提供すること
にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため種々検討を重ね、以下に列記する内容の
極めて貴重な知見を得た。
を解決するため種々検討を重ね、以下に列記する内容の
極めて貴重な知見を得た。
【００１２】Cr、Mn、Ｖは、それぞれ窒化特性を向上
させて疲労強度を向上させる。しかし、その効果は小さ
く、逆に矯正特性 (曲げ特性) を著しく低下させる。
させて疲労強度を向上させる。しかし、その効果は小さ
く、逆に矯正特性 (曲げ特性) を著しく低下させる。
【００１３】Al、Ｎ、Nbは、それぞれ窒化特性を向上
させて疲労強度を向上させ、その疲労強度の向上効果
は、Cr、Mn、Ｖに比較して大きい。なお、Cr、Mn、Ｖと
同様に矯正特性を低下させる傾向があるが、その影響は
小さい。
させて疲労強度を向上させ、その疲労強度の向上効果
は、Cr、Mn、Ｖに比較して大きい。なお、Cr、Mn、Ｖと
同様に矯正特性を低下させる傾向があるが、その影響は
小さい。
【００１４】本発明者らは上記知見に基づいて鋭意検討
した結果、Ｃ、Si、Mn、Cr、Al、Ｎ、NbおよびＶ量を厳
密に制御することにより軟窒化後の疲労特性および矯正
特性(曲げ特性) が著しく改善されることを知見して、
本発明を完成した。
した結果、Ｃ、Si、Mn、Cr、Al、Ｎ、NbおよびＶ量を厳
密に制御することにより軟窒化後の疲労特性および矯正
特性(曲げ特性) が著しく改善されることを知見して、
本発明を完成した。
【００１５】ここに、本発明の要旨とするところは、
Ｃ：0.30〜0.60％、Si：0.10〜0.80％、Mn：0.70〜1.50
％、Cr：0.50％以下、Al：0.005 〜0.100 ％、Ｎ：0.00
30〜0.0200％、Nb：0.005 〜0.050 ％、Ｖ：0.100 ％以
下、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有す
ることを特徴とする軟窒化用鋼である。
Ｃ：0.30〜0.60％、Si：0.10〜0.80％、Mn：0.70〜1.50
％、Cr：0.50％以下、Al：0.005 〜0.100 ％、Ｎ：0.00
30〜0.0200％、Nb：0.005 〜0.050 ％、Ｖ：0.100 ％以
下、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有す
ることを特徴とする軟窒化用鋼である。
【００１６】上記の本発明では、結晶粒を微細化して窒
化特性を向上させるためにTi: 0.050 ％以下を、切削性
を向上させるためにＳ：0.100 ％以下、Ca：0.0100％以
下、Pb：0.30％以下、Bi：0.30％以下およびZr：0.20％
以下からなる群から選ばれた１種または２種以上を、静
的強度を向上させるためにCu: 1.00％以下を、靱性を向
上させるためにNi: 3.00％以下および／またはMo：1.00
％以下を、焼入れ性を向上させるためにＢ: 0.0100％以
下を、適宜添加することにより、例えば自動車や建設機
械等のエンジン部品であるクランクシャフトやコンロッ
ド用の軟窒化用鋼としての適性をより一層高めることが
できる。
化特性を向上させるためにTi: 0.050 ％以下を、切削性
を向上させるためにＳ：0.100 ％以下、Ca：0.0100％以
下、Pb：0.30％以下、Bi：0.30％以下およびZr：0.20％
以下からなる群から選ばれた１種または２種以上を、静
的強度を向上させるためにCu: 1.00％以下を、靱性を向
上させるためにNi: 3.00％以下および／またはMo：1.00
％以下を、焼入れ性を向上させるためにＢ: 0.0100％以
下を、適宜添加することにより、例えば自動車や建設機
械等のエンジン部品であるクランクシャフトやコンロッ
ド用の軟窒化用鋼としての適性をより一層高めることが
できる。
【００１７】
【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明は、鋼中の化学組成を厳密に制御することにより、
耐摩耗性を低下することなく、疲労特性および矯正特性
の両特性を向上させた軟窒化用鋼である。まず、本発明
における化学組成の限定理由を説明する。
発明は、鋼中の化学組成を厳密に制御することにより、
耐摩耗性を低下することなく、疲労特性および矯正特性
の両特性を向上させた軟窒化用鋼である。まず、本発明
における化学組成の限定理由を説明する。
【００１８】Ｃ:Ｃは、鋼に所定の静的強度を付与する
のに必要な元素であるが、その反面靱性が低下し、疲労
強度が低下する。特に軟窒化処理を施す鋼では、静的強
度と靱性とのバランスが必要である。最低減の静的強度
を得るために0.30％以上添加するが、0.60％を越えて添
加すると矯正特性が低下する。そこで、本発明では、Ｃ
含有量は、0.30％以上0.60％以下と限定する。
のに必要な元素であるが、その反面靱性が低下し、疲労
強度が低下する。特に軟窒化処理を施す鋼では、静的強
度と靱性とのバランスが必要である。最低減の静的強度
を得るために0.30％以上添加するが、0.60％を越えて添
加すると矯正特性が低下する。そこで、本発明では、Ｃ
含有量は、0.30％以上0.60％以下と限定する。
【００１９】Si:Siは、鋼の脱酸に必要な元素である。
また、疲労特性を向上させる働きがある。その効果を発
揮させるために0.10％以上添加する。一方、0.80％を越
えて添加すると矯正特性が低下する。そこで、本発明で
は、Mn含有量は、0.10％以上0.80％以下と限定する。
また、疲労特性を向上させる働きがある。その効果を発
揮させるために0.10％以上添加する。一方、0.80％を越
えて添加すると矯正特性が低下する。そこで、本発明で
は、Mn含有量は、0.10％以上0.80％以下と限定する。
【００２０】Mn:Mnは、Siと同様に鋼の脱酸に必要な元
素であり、また焼入性を付与することにも必要な元素で
ある。さらに、窒化特性を向上させて疲労特性を向上さ
せる働きもある。かかる効果を発揮させるために0.70％
以上添加する。一方、1.50％を越えて添加すると、矯正
特性 (曲げ特性) が低下する。そこで、本発明では、Mn
含有量は、0.70％以上1.50％以下と限定する。
素であり、また焼入性を付与することにも必要な元素で
ある。さらに、窒化特性を向上させて疲労特性を向上さ
せる働きもある。かかる効果を発揮させるために0.70％
以上添加する。一方、1.50％を越えて添加すると、矯正
特性 (曲げ特性) が低下する。そこで、本発明では、Mn
含有量は、0.70％以上1.50％以下と限定する。
【００２１】Cr:Crは、窒化特性を向上させ疲労強度を
向上させるのに効果がある。しかし、0.50％を越えて添
加すると、矯正特性が著しく低下する。そこで、本発明
では、Cr含有量は、0.50％以下と限定する。
向上させるのに効果がある。しかし、0.50％を越えて添
加すると、矯正特性が著しく低下する。そこで、本発明
では、Cr含有量は、0.50％以下と限定する。
【００２２】Al:Alは、Crと同様に、窒化特性を向上さ
せ疲労強度を向上させるのに有効な元素である。その効
果を発揮させるために0.005 ％以上添加する。一方、0.
100 ％を越えて添加すると矯正特性が低下する。そこ
で、本発明では、Al含有量は、0.005 ％以上0.100 ％以
下と限定する。
せ疲労強度を向上させるのに有効な元素である。その効
果を発揮させるために0.005 ％以上添加する。一方、0.
100 ％を越えて添加すると矯正特性が低下する。そこ
で、本発明では、Al含有量は、0.005 ％以上0.100 ％以
下と限定する。
【００２３】Ｎ:Ｎは、窒化物を生成し結晶粒を微細化
するのに有効な元素である。また、窒化処理を施す鋼に
おいては、窒化特性を向上させる効果がある。その効果
を充分発揮させるために0.0030％以上添加する。一方、
0.0200％を越えて添加してもその効果は飽和し、経済性
を損なう。そこで、本発明では、Ｎ含有量は、0.0030％
以上0.0200％以下と限定する。
するのに有効な元素である。また、窒化処理を施す鋼に
おいては、窒化特性を向上させる効果がある。その効果
を充分発揮させるために0.0030％以上添加する。一方、
0.0200％を越えて添加してもその効果は飽和し、経済性
を損なう。そこで、本発明では、Ｎ含有量は、0.0030％
以上0.0200％以下と限定する。
【００２４】Nb：Nbは、NbN を生成して窒化特性を向上
させる。その効果を充分発揮させるために0.005 ％以上
添加する。一方、0.050 ％を越えて添加すると矯正特性
が低下する。そこで、本発明では、Nb含有量は、0.005
％以上0.050 ％以下と限定する。
させる。その効果を充分発揮させるために0.005 ％以上
添加する。一方、0.050 ％を越えて添加すると矯正特性
が低下する。そこで、本発明では、Nb含有量は、0.005
％以上0.050 ％以下と限定する。
【００２５】Ｖ:Ｖは、Ｖ炭窒化物を生成して窒化特性
を向上させ、疲労強度を向上させる働きがある。しか
し、0.100 ％を越えて添加すると矯正特性が低下する。
そこで、本発明では、Ｖ含有量は、0.100 ％以下と限定
する。
を向上させ、疲労強度を向上させる働きがある。しか
し、0.100 ％を越えて添加すると矯正特性が低下する。
そこで、本発明では、Ｖ含有量は、0.100 ％以下と限定
する。
【００２６】上記以外の組成は、Feおよび不可避的不純
物である。不可避的不純物の例としては、Ｐ：0.005 〜
0.030 ％、Ｓ：0.005 〜0.060 ％を例示できる。
物である。不可避的不純物の例としては、Ｐ：0.005 〜
0.030 ％、Ｓ：0.005 〜0.060 ％を例示できる。
【００２７】本発明は、以上のような化学組成の軟窒化
用鋼であるが、さらに必要に応じて以下に説明する元素
を適正量添加することにより、例えば自動車や建設機械
等のエンジン部品であるクランクシャフトやコンロッド
用の軟窒化用鋼としての適性をより一層高めることがで
きる。
用鋼であるが、さらに必要に応じて以下に説明する元素
を適正量添加することにより、例えば自動車や建設機械
等のエンジン部品であるクランクシャフトやコンロッド
用の軟窒化用鋼としての適性をより一層高めることがで
きる。
【００２８】Ti:Tiは、結晶粒を微細化するとともに、
窒化特性を向上させる元素である。しかし、0.050 ％を
越えて添加すると矯正特性が低下する。そこで、本発明
において、Tiを添加する場合には、0.050 ％以下と限定
することが望ましい。
窒化特性を向上させる元素である。しかし、0.050 ％を
越えて添加すると矯正特性が低下する。そこで、本発明
において、Tiを添加する場合には、0.050 ％以下と限定
することが望ましい。
【００２９】Ｓ、Ca、Pb、Bi、Zr：Ｓ、Ca、Pb、Biおよ
びZrは、それぞれ切削性を向上させる元素である。しか
し、Ｓ：0.100 ％、Ca：0.0100％、Pb：0.30％、Bi：0.
30％、Zr：0.20％を越えて添加すると、疲労特性および
矯正特性が著しく低下する。そこで、本発明において
は、Ｓを添加する場合には0.100 ％以下と、Caを添加す
る場合には0.0100％以下と、Pbを添加する場合には0.30
％以下と、Biを添加する場合には0.30％以下と、Zrを添
加する場合には0.20％以下と、それぞれ限定することが
望ましい。
びZrは、それぞれ切削性を向上させる元素である。しか
し、Ｓ：0.100 ％、Ca：0.0100％、Pb：0.30％、Bi：0.
30％、Zr：0.20％を越えて添加すると、疲労特性および
矯正特性が著しく低下する。そこで、本発明において
は、Ｓを添加する場合には0.100 ％以下と、Caを添加す
る場合には0.0100％以下と、Pbを添加する場合には0.30
％以下と、Biを添加する場合には0.30％以下と、Zrを添
加する場合には0.20％以下と、それぞれ限定することが
望ましい。
【００３０】Cu:Cuは、鋼の静的強度を向上させる元素
である。しかし、1.00％を越えて添加すると熱間加工性
を低下させる。そこで、本発明において、Ｓを添加する
場合には1.00％以下と限定することが望ましい。
である。しかし、1.00％を越えて添加すると熱間加工性
を低下させる。そこで、本発明において、Ｓを添加する
場合には1.00％以下と限定することが望ましい。
【００３１】Ni、Mo：Ni、Moは、ともに靱性を向上させ
るに極めて有効な元素であり、特にMoは焼入れ性をも向
上させる元素である。しかし、Ni：3.00％、Mo：1.00％
を越えて添加すると効果が飽和し経済性を損なう。そこ
で、本発明において、Ni、Moを添加する場合には、Ni：
3.00％以下および／またはMo：1.00％以下と限定するこ
とが望ましい。
るに極めて有効な元素であり、特にMoは焼入れ性をも向
上させる元素である。しかし、Ni：3.00％、Mo：1.00％
を越えて添加すると効果が飽和し経済性を損なう。そこ
で、本発明において、Ni、Moを添加する場合には、Ni：
3.00％以下および／またはMo：1.00％以下と限定するこ
とが望ましい。
【００３２】Ｂ：Ｂは、焼入れ性を向上させるに極めて
有効な元素である。しかし、Ｂ：0.0100％を越えて添加
すると、結晶粒が粗大化し靱性が低下する。そこで、本
発明において、Ｂを添加する場合にはＢ：0.0100％以下
と限定することが望ましい。なお、上記の本発明にかか
る軟窒化用鋼の溶製は何ら限定を要するものではなく、
通常の手段によればよい。
有効な元素である。しかし、Ｂ：0.0100％を越えて添加
すると、結晶粒が粗大化し靱性が低下する。そこで、本
発明において、Ｂを添加する場合にはＢ：0.0100％以下
と限定することが望ましい。なお、上記の本発明にかか
る軟窒化用鋼の溶製は何ら限定を要するものではなく、
通常の手段によればよい。
【００３３】以上の本発明にかかる軟窒化用鋼は、表面
硬度：350 〜500 Hv、疲労強度：450MPa以上、曲げ特
性：５mm以上を満足することができ、耐摩耗性、耐疲労
性および曲げ特性を所望のレベルに向上させることがで
きる。さらに、本発明を実施例を参照しながら詳述する
が、これは本発明の例示であり、これにより本発明が限
定されるものではない。
硬度：350 〜500 Hv、疲労強度：450MPa以上、曲げ特
性：５mm以上を満足することができ、耐摩耗性、耐疲労
性および曲げ特性を所望のレベルに向上させることがで
きる。さらに、本発明を実施例を参照しながら詳述する
が、これは本発明の例示であり、これにより本発明が限
定されるものではない。
【００３４】
【実施例】表１に示す化学成分の鋼（No.1〜No.31)を50
kgの大気溶解炉にて溶製した後、直径30mmの棒材に鍛伸
し、供試材とした。これらの供試材に(880℃×1.5hr →
空冷) の条件で焼ならしを行った後、図１に示す断面形
状の小野式回転曲げ疲労試験片(JIS 2号、10mm径、R 50
mm) に加工した。
kgの大気溶解炉にて溶製した後、直径30mmの棒材に鍛伸
し、供試材とした。これらの供試材に(880℃×1.5hr →
空冷) の条件で焼ならしを行った後、図１に示す断面形
状の小野式回転曲げ疲労試験片(JIS 2号、10mm径、R 50
mm) に加工した。
【００３５】さらに、軟窒化処理(590℃×2.5hr →油
冷) を行った後、図２の曲げ特性試験方法概略図に示す
ようにして曲げ試験を行い、疲労特性および矯正特性
(曲げ特性) を調査した。表２に結果を示す。
冷) を行った後、図２の曲げ特性試験方法概略図に示す
ようにして曲げ試験を行い、疲労特性および矯正特性
(曲げ特性) を調査した。表２に結果を示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】表２から明らかなように、化学成分が本発
明の範囲を満足する鋼 (No.1〜No.15)は、疲労強度およ
び矯正特性ともに目標値を満足していることがわかる。
なお、鋼No.1〜鋼No.15 の表面硬度は 350〜500 Hv程度
であり、耐摩耗性にも優れていることがわかる。
明の範囲を満足する鋼 (No.1〜No.15)は、疲労強度およ
び矯正特性ともに目標値を満足していることがわかる。
なお、鋼No.1〜鋼No.15 の表面硬度は 350〜500 Hv程度
であり、耐摩耗性にも優れていることがわかる。
【００３９】試料No.16 は、Ｃ量が本発明の範囲の上限
を上回っているため、矯正特性が低下している。試料N
o.17 は、Si量が本発明の範囲の下限を下回っているた
め、疲労特性が低下している。
を上回っているため、矯正特性が低下している。試料N
o.17 は、Si量が本発明の範囲の下限を下回っているた
め、疲労特性が低下している。
【００４０】試料No.18 は、Si量が本発明の範囲の上限
を上回っているため、矯正特性が低下している。試料N
o.19 は、Mn量が本発明の範囲の下限を下回っているた
め、疲労特性が低下している。
を上回っているため、矯正特性が低下している。試料N
o.19 は、Mn量が本発明の範囲の下限を下回っているた
め、疲労特性が低下している。
【００４１】試料No.20 は、Mn量が本発明の範囲の上限
を上回っているため、矯正特性が低下している。試料N
o.21 は、Cr量が本発明の範囲の上限を上回っているた
め、矯正特性が低下している。
を上回っているため、矯正特性が低下している。試料N
o.21 は、Cr量が本発明の範囲の上限を上回っているた
め、矯正特性が低下している。
【００４２】試料No.22 は、Al量が本発明の範囲の下限
を下回っているため、疲労特性が低下している。試料N
o.23 は、Al量が本発明の範囲の上限を上回っているた
め、矯正特性が低下している。
を下回っているため、疲労特性が低下している。試料N
o.23 は、Al量が本発明の範囲の上限を上回っているた
め、矯正特性が低下している。
【００４３】試料No.24 は、Ｎ量が本発明の範囲の下限
を下回っているため、疲労特性が低下している。試料N
o.25 は、Nb量が本発明の範囲の下限を下回っているた
め、疲労特性が低下している。
を下回っているため、疲労特性が低下している。試料N
o.25 は、Nb量が本発明の範囲の下限を下回っているた
め、疲労特性が低下している。
【００４４】試料No.26 は、Nb量が本発明の範囲の上限
を上回っているため、矯正特性が低下している。試料N
o.27 は、Ｖ量が本発明の範囲の上限を上回っているた
め、矯正特性が低下している。
を上回っているため、矯正特性が低下している。試料N
o.27 は、Ｖ量が本発明の範囲の上限を上回っているた
め、矯正特性が低下している。
【００４５】試料No.28 は、JIS S45Cに相当する鋼種で
あるが、Mn量およびNb量がそれぞれ本発明の範囲の下限
を下回っているため、疲労特性が低下している。試料N
o.29 は、JIS SCR440に相当する鋼種であるが、Cr量が
本発明の範囲の上限を上回っているとともにNb量が本発
明の範囲の下限を下回っているため、矯正特性が低下し
ている。
あるが、Mn量およびNb量がそれぞれ本発明の範囲の下限
を下回っているため、疲労特性が低下している。試料N
o.29 は、JIS SCR440に相当する鋼種であるが、Cr量が
本発明の範囲の上限を上回っているとともにNb量が本発
明の範囲の下限を下回っているため、矯正特性が低下し
ている。
【００４６】試料No.30 は、JIS SCM440に相当する鋼種
であるが、Cr量が本発明の範囲の上限を上回っていると
ともにNb量が本発明の範囲の下限を下回っているため、
矯正特性が低下している。試料No.31 は、JIS SMnC443
に相当する鋼種であるが、Mn量およびCr量が本発明の範
囲の上限を上回っているとともにNb量が本発明の範囲の
下限を下回っているため、矯正特性が低下している。
であるが、Cr量が本発明の範囲の上限を上回っていると
ともにNb量が本発明の範囲の下限を下回っているため、
矯正特性が低下している。試料No.31 は、JIS SMnC443
に相当する鋼種であるが、Mn量およびCr量が本発明の範
囲の上限を上回っているとともにNb量が本発明の範囲の
下限を下回っているため、矯正特性が低下している。
【００４７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
例えば自動車や建設機械等のエンジン部品であるクラン
クシャフトやコンロッドのような、一般的に軟窒化処理
を施して使用される部品に用いるのに適した軟窒化用鋼
を提供することが可能となった。
例えば自動車や建設機械等のエンジン部品であるクラン
クシャフトやコンロッドのような、一般的に軟窒化処理
を施して使用される部品に用いるのに適した軟窒化用鋼
を提供することが可能となった。
【図１】小野式回転曲げ疲労試験片の図である。
【図２】矯正特性試験方法の概略図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：0.30〜0.60％、Si：0.10〜0.80％、Mn：0.70〜1.50
％、Cr：0.50％以下、 Al：0.005 〜0.100 ％、Ｎ：0.0030〜0.0200％、Nb：0.
005 〜0.050 ％、 Ｖ：0.100 ％以下、 残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有するこ
とを特徴とする軟窒化用鋼。 - 【請求項２】 重量％で、Ti: 0.050 ％以下を含有する
請求項１記載の軟窒化用鋼。 - 【請求項３】 重量％で、Ｓ：0.100 ％以下、Ca：0.01
00％以下、Pb：0.30％以下、Bi：0.30％以下およびZr：
0.20％以下からなる群から選ばれた１種または２種以上
を含有する請求項１または請求項２記載の軟窒化用鋼。 - 【請求項４】 重量％で、Cu: 1.00％以下を含有する請
求項１ないし請求項３のいずれかに記載の軟窒化用鋼。 - 【請求項５】 重量％で、Ni: 3.00％以下および／また
はMo：1.00％以下を含有する請求項１ないし請求項４の
いずれかに記載の軟窒化用鋼。 - 【請求項６】 重量％で、Ｂ: 0.0100％以下を含有する
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の軟窒化用
鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7760492A JPH05279794A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 軟窒化用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7760492A JPH05279794A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 軟窒化用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05279794A true JPH05279794A (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=13638540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7760492A Pending JPH05279794A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 軟窒化用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05279794A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1857563A1 (en) * | 2005-02-25 | 2007-11-21 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Non-tempered steel soft nitrided component |
| CN100371488C (zh) * | 2004-03-19 | 2008-02-27 | 本田技研工业株式会社 | 曲柄轴 |
| US7416616B2 (en) * | 2003-09-01 | 2008-08-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Non-heat treated steel for soft-nitriding |
| JP2010013729A (ja) * | 2008-06-06 | 2010-01-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 軟窒化用鋼、軟窒化用鋼材およびクランクシャフト |
| JP2010090457A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 軟窒化用非調質鋼 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP7760492A patent/JPH05279794A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7416616B2 (en) * | 2003-09-01 | 2008-08-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Non-heat treated steel for soft-nitriding |
| CN100371488C (zh) * | 2004-03-19 | 2008-02-27 | 本田技研工业株式会社 | 曲柄轴 |
| EP1857563A1 (en) * | 2005-02-25 | 2007-11-21 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Non-tempered steel soft nitrided component |
| EP1857563A4 (en) * | 2005-02-25 | 2010-08-04 | Honda Motor Co Ltd | NON-TEMPERED STEEL NITRIDE COMPONENT |
| JP2010013729A (ja) * | 2008-06-06 | 2010-01-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 軟窒化用鋼、軟窒化用鋼材およびクランクシャフト |
| JP4609585B2 (ja) * | 2008-06-06 | 2011-01-12 | 住友金属工業株式会社 | 軟窒化用鋼、軟窒化用鋼材およびクランクシャフト |
| JP2010090457A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 軟窒化用非調質鋼 |
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