JPH06116679A - 冷間加工性と浸炭焼入性に優れた鋼及び浸炭焼入方法 - Google Patents

冷間加工性と浸炭焼入性に優れた鋼及び浸炭焼入方法

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JPH06116679A
JPH06116679A JP29384592A JP29384592A JPH06116679A JP H06116679 A JPH06116679 A JP H06116679A JP 29384592 A JP29384592 A JP 29384592A JP 29384592 A JP29384592 A JP 29384592A JP H06116679 A JPH06116679 A JP H06116679A
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JP
Japan
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steel
carburizing
less
carburization
quenching
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Application number
JP29384592A
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English (en)
Inventor
Yasuyuki Saito
康行 斉藤
Iwami Shinagawa
岩美 品川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷間加工性と浸炭焼入性に優れた鋼と浸炭焼
入れする際のフェライト結晶粒の異常成長を抑制し、靭
性の低下を防止する。 【構成】 C:0.15〜0.40%、Si:1.00
%以下、Mn:0.40%以下、sol.Al:0.0
2%以下、N:0.006%以下、B:0.005〜
0.050%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純
物からなり、かつフェライト相とグラファイト相を主体
とする組織を有している鋼、および該鋼を冷間加工した
のち、850〜920℃で浸炭焼入れする。 【効果】 自動車部品等複雑な形状への冷間加工が容易
で、靭性の低下を防止して浸炭焼入れすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車部品等複雑な
形状に冷間加工されたのち、表面に耐摩耗性を付与する
ための浸炭焼入れされる冷間加工性と浸炭焼入性に優れ
た鋼およびその浸炭焼入方法に関する。
【0002】
【従来の技術】小物容器、自動車部品等複雑な形状に冷
間加工されたのち、表面に耐摩耗性を付与するための浸
炭焼入れされるに適した一般的な鋼としては、C:0.
03〜0.06%、Si:0.10〜0.20%、M
n:0.15〜0.35%、P:0.030%以下、
S:0.030%以下、sol.Al:0.005%以
下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼
が用いられている。また、浸炭加熱焼入は、冷間加工し
たのち、800〜850℃で浸炭焼入れされている。
【0003】また、C:0.15〜0.95%、Si:
1.00%以下、Mn:0.20%以下、sol.A
l:0.02〜0.03%、N:0.006%以下、
P:0.010%以下、S:0.010%以下を含有
し、かつ、P(%)×S(%)≦10×10-6を満足
し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつフ
ェライト相とグラファイト相を主体とする組織を有して
いる鋼、および前記成分組成の鋼を熱間加工したのち、
加工度5%以上の冷間加工を施し、次いで500〜75
0℃の温度で2時間以上焼鈍する鋼の製造法(特開昭6
0−52551号公報)、C:0.08〜0.95%、
Si:1.20%以下、Mn:0.50%以下、so
l.Al:0.20%以下、N:0.0130%以下を
含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を
熱間加工したのち、圧下率20〜70%で冷間圧延して
から500〜750℃の温度で2時間以上の焼鈍を施
し、フェライト相とグラファイト相を主体とする組織と
なし、さらに圧下率50〜90%で冷間圧延してのち、
600〜850℃の温度で焼鈍する冷延鋼板の製造方法
(特開昭63−317629号公報)、あるいはC:
0.40〜0.80%、Si:0.20〜2.00%、
Mn:0.20〜1.50%、Al:0.001〜0.
50%、P:0.018%以下、S:0.010%以
下、N:0.0050%以下を含有し、残部Feおよび
不可避的不純物からなり、フェライト相とグラファイト
相を主体とした組織を有し、TS≦60kgf/mm2
の軟質な材質を有している鋼板(特開昭64−2594
6号公報)等が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記一般的な鋼は、浸
炭層の炭素濃度を0.70〜0.90%とし、十分な浸
炭深さを得るためには、浸炭加熱温度は800℃以上が
必要であるが、非浸炭部分の炭素濃度が0.03〜0.
06%であり、850〜920℃に加熱されると、フェ
ライト粒が粗大化し、靭性が著しく劣化すると共に、浸
炭加熱前に冷間加工が施されていると、800〜850
℃に加熱された場合でもフェライト粒の再結晶により、
異常粒が成長して靭性が劣化する。また、特開昭60−
52551号公報に開示の鋼は、sol.Alが0.0
2〜0.03%と高いため、AlN析出物により浸炭焼
入加熱時にオーステナイト粒の成長が抑制されて粗大化
せず、十分な浸炭深さが得られないという欠点がある。
さらに特開昭63−317629号公報に開示の方法
は、深絞り性に優れた冷延鋼板の製造方法に関する技術
であり、浸炭焼入れ性については触れられていない。さ
らにまた、特開昭64−25946号公報に開示の鋼板
は、Cが0.40〜0.80%と高いため、軟化焼鈍を
施しても強度が低下せず、優れた冷間加工性が得られな
いという欠点を有している。
【0005】この発明の目的は、所定の成分組成を有
し、フェライト相とグラファイト相を主体とする組織の
冷間加工性と浸炭焼入性に優れた鋼、およびその鋼を冷
間加工したのち、浸炭焼入れする際のフェライト結晶粒
の異常成長を抑制し、靭性の低下を防止できる浸炭焼入
方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を重ねた。その結果、所定成
分組成を有し、フェライト相とグラファイト相を主体と
した組織を有する鋼が冷間加工性と浸炭焼入性に優れて
いること、また、この鋼は、冷間加工したのち、850
〜920℃の温度範囲で浸炭加熱焼入することによっ
て、グラファイト化したCが固溶し、浸炭部分ばかりで
なく、非浸炭部分もオーステナイト化する。このため、
非浸炭部分は、従来一般に使用されている鋼のようにフ
ェライト結晶粒が再結晶によって異常成長することがな
く、靭性の低下を防止できることを究明し、この発明に
到達した。
【0007】すなわちこの発明は、C:0.15〜0.
40%、Si:1.00%以下、Mn:0.40%以
下、sol.Al:0.02%以下、N:0.006%
以下、B:0.005〜0.050%を含有し、残部が
Feおよび不可避的不純物からなり、かつフェライト相
とグラファイト相を主体とする組織を有していることを
特徴とする冷間加工性と浸炭焼入性に優れた鋼である。
【0008】また、C:0.15〜0.40%、Si:
1.00%以下、Mn:0.40%以下、sol.A
l:0.02%以下、N:0.006%以下、B:0.
005〜0.050%を含有し、残部がFeおよび不可
避的不純物からなり、かつフェライト相とグラファイト
相を主体とする組織を有している鋼を、冷間加工したの
ち、850〜920℃で浸炭焼入れすることを特徴とす
る冷間加工性と浸炭焼入性に優れた鋼の浸炭焼入方法で
ある。
【0009】
【作用】この発明の鋼は、C含有量が0.15〜0.4
0%と高いが、鋼の組織はフェライト相とグラファイト
相が主体であるから、Cがグラファイト化し、強度への
影響は少なく、C含有量が0.03〜0.06%の従来
一般に使用されている鋼と強度がほぼ同等であり、優れ
た冷間加工性を有している。
【0010】この発明のC:0.15〜0.40%、S
i:1.00%以下、Mn:0.40%以下、sol.
Al:0.02%以下、N:0.006%以下、B:
0.005〜0.050%を含有し、残部がFeおよび
不可避的不純物からなり、かつフェライト相とグラファ
イト相を主体とする組織を有している鋼は、冷間加工し
たのち、850〜920℃で浸炭焼入れすることによっ
て、グラファイト化したCが固溶し、浸炭部分は勿論、
非浸炭部分もオーステナイト化する。このため、非浸炭
部分は、従来から一般に使用されている鋼のようにフェ
ライト粒が再結晶により異常粒成長することがなく、靭
性に優れた微細なベーナイト組織となる。
【0011】浸炭深さを得るには、従来から一般に使用
されている鋼では非浸炭部分の粗粒化を防止するため、
浸炭焼入温度を850℃以下に制限しなければならない
ので、sol.Alを0.005%以下に制限し、浸炭
層のオーステナイト粒をある程度まで粗大化している
が、この発明方法の場合は、非浸炭部分の粗粒化の心配
がないため、浸炭焼入温度を850〜920℃まで上昇
させることができ、十分な浸炭深さを得ることができ
る。
【0012】この発明において、鋼の化学成分組成を上
記のとおり限定した理由を説明する。Cはグラファイト
相を形成して鋼の延性および加工性を向上させるために
所定量以上含有させる必要のある元素であるが、その含
有量が0.15%未満ではグラファイトの形成が可能で
あるが、そのために多大の時間を必要とするばかりでな
く、非浸炭部分の異常粒成長抑制効果が少なくなる。ま
た、0.40%を超えると、グラファイトの形成はより
容易となるが、浸炭焼入時に非浸炭部分(芯部)の硬度
が高くなりすぎて靭性が低下する。このためC含有量を
0.15〜0.40%とした。Siは鋼を清浄化してグ
ラファイトを形成させ易くする効果があり、必要に応じ
て添加されるが、1.00%を超えると鋼が脆化し易く
なるので、1.00%以下とした。Mnはクラファイト
相の形成を阻害する元素であるので少ないほど良い結果
が得られる。特にその含有量が0.40%を超えると、
鋼成分としてのCがセメンタイトとして安定となり、グ
ラファイトを形成し難くなるので、0.40%以下とし
た。
【0013】sol.Alは多い方がグラファイトの形
成が容易となるが、0.02%を超えると浸炭焼入加熱
時にオーステナイト粒成長が抑制され、浸炭が阻害され
るので、0.02%以下とした。Nは鋼中に不可避的に
含有される不純物元素であるが、その含有量が0.00
6%を超えると鋼中にAlNの析出物が増加し、浸炭焼
入加熱時にオーステナイト粒成長が抑制され、浸炭が阻
害されるので、0.006%以下とした。Bはグラファ
イトの分散に影響を及ぼす元素で、グラファイトの析出
を微細化して鋼板形成後の熱処理でのグラファイト消出
を容易にし、高硬度、高耐摩耗性の確保を確実にさせる
作用を有するが、0.0005%未満では前記作用の所
望の効果が得られず、また、0.0050%を超えると
熱処理時にBを含有する炭化物が生成し、鋼の靭性を低
下させるので、0.0005〜0.0050%とした。
【0014】浸炭焼入温度を850〜920℃としたの
は、浸炭するためにはオーステナイト結晶粒がある程度
粗くなければならないが、オーステナイト結晶粒が粗大
すぎると靭性が低下する。図1は浸炭焼入温度とオース
テナイト結晶粒度とsol.Al含有量との関係を示す
もので、オーステナイト結晶粒の粗さに対し、浸炭焼入
温度とsol.Al含有量が影響を及ぼす。図1に示す
とおり、sol.Al含有量が0.020%以下の場合
は、浸炭焼入温度が850℃未満ではオーステナイト結
晶粒度が9以上の細粒となり、浸炭できない。また、9
20℃を超えるとオーステナイト結晶粒度が6以下と粗
大化し、靭性が低下するので、浸炭焼入温度を850〜
920℃とした。
【0015】
【実施例】
実施例1 表1に示すとおり、本発明鋼の化学成分、ミクロ組織を
満足させるA〜D鋼、および本発明鋼の化学成分、ミク
ロ組織を満足させない比較鋼E〜J鋼について、引張特
性および硬度Hv、シャルピー試験における延性脆性遷
移温度(vTrs)を測定した。その結果を表2に示
す。なお、表1中のミクロ組織の欄のGはグラファイト
相を、Cはフェライト相を示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】表1および表2に示すとおり、比較鋼E
は、グラファイトを生成させていないので、強度が高
く、加工性が悪い。比較鋼Fは、C含有量が低くグラフ
ァイト化し難いので、強度が高く、加工性が悪い。比較
鋼Gは、C含有量が高く、B含有量が少ないので、焼入
れ焼戻し後の靭性が悪い。比較鋼Hは、Si含有量が高
く、グラファイト化し難く、強度が高い。さらに比較鋼
Jは、従来一般に使用されている浸炭用鋼で、焼入れ焼
戻し後の強度が低い。これに対し発明鋼A〜Dは、いず
れも加工性が従来一般に使用されている浸炭用鋼の比較
鋼Jとほぼ同等であり、焼入れ焼戻し後の靭性が良好で
ある。
【0019】実施例2 実施例1で使用した発明鋼A、Bおよび比較鋼I、Jの
それぞれについて、冷間加工し、あるいはすることな
く、表3に示す浸炭焼入温度で浸炭焼入したのち、非浸
炭部分のオーステナイト結晶粒度をJIS G0551
に規定のオーステナイト結晶粒度試験方法により測定す
ると共に、浸炭深さを測定した。その結果を表3に示
す。
【0020】
【表3】
【0021】表3に示すとおり、発明鋼はいずれも浸炭
深さ、非浸炭部分のミクロ 組織共に良好で、自動車部
品等として使用時、浸炭部分が摩耗しても、非浸炭部分
の靭性が高く、折損しない。これに対し、比較鋼Iは、
オーステナイト結晶粒度が細かく、浸炭深さが30μm
と不足している。比較鋼Jは、浸炭焼入前に冷間加工し
なければ問題ないが、冷間加工後に浸炭焼入すると、非
浸炭部分のフェライト結晶粒が異常粒成長するので、自
動車部品等として使用時、浸炭層が摩耗すれば、折損す
る。
【0022】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明の鋼は、従
来一般に使用されている鋼と同等の優れた冷間加工を有
し、しかも、冷間加工後の浸炭焼入において、靭性を劣
化させることなく、十分な深さの浸炭層を得ることがで
き、自動車部品等として十分に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】浸炭焼入温度とオーステナイト結晶粒度とso
l.Al含有量との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 8/22 7516−4K

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.15〜0.40%、Si:1.
    00%以下、Mn:0.40%以下、sol.Al:
    0.02%以下、N:0.006%以下、B:0.00
    5〜0.050%を含有し、残部がFeおよび不可避的
    不純物からなり、かつフェライト相とグラファイト相を
    主体とする組織を有していることを特徴とする冷間加工
    性と浸炭焼入性に優れた鋼。
  2. 【請求項2】 C:0.15〜0.40%、Si:1.
    00%以下、Mn:0.40%以下、sol.Al:
    0.02%以下、N:0.006%以下、B:0.00
    5〜0.050%を含有し、残部がFeおよび不可避的
    不純物からなり、かつフェライト相とグラファイト相を
    主体とする組織を有している鋼を、冷間加工したのち、
    850〜920℃で浸炭焼入れすることを特徴とする冷
    間加工性と浸炭焼入性に優れた鋼の浸炭焼入方法。
JP29384592A 1992-10-06 1992-10-06 冷間加工性と浸炭焼入性に優れた鋼及び浸炭焼入方法 Pending JPH06116679A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170138508A (ko) 2015-05-26 2017-12-15 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 강판 및 그의 제조 방법
KR20170138510A (ko) 2015-05-26 2017-12-15 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 강판 및 그 제조 방법
US10837077B2 (en) 2015-05-26 2020-11-17 Nippon Steel Corporation Steel sheet and method for production thereof

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170138508A (ko) 2015-05-26 2017-12-15 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 강판 및 그의 제조 방법
KR20170138510A (ko) 2015-05-26 2017-12-15 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 강판 및 그 제조 방법
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