JPH06306573A - 高強度オーステナイト組織機械部品の製造方法 - Google Patents
高強度オーステナイト組織機械部品の製造方法Info
- Publication number
- JPH06306573A JPH06306573A JP9159693A JP9159693A JPH06306573A JP H06306573 A JPH06306573 A JP H06306573A JP 9159693 A JP9159693 A JP 9159693A JP 9159693 A JP9159693 A JP 9159693A JP H06306573 A JPH06306573 A JP H06306573A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- hardness
- high strength
- thermal expansion
- strength
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は自動車等の機械部品用の高強度で高
熱膨張率を有するオーステナイト組織機械部品の製造方
法を提供するものである。 【構成】 特定量のＣ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｎを含有す
る鋼を６００℃以下の温度で２０〜６０％の加工率で加
工を加え、更に該鋼材を４００〜６００℃の温度範囲で
窒化処理することを特徴とする高強度オーステナイト組
織機械部品の製造方法。
熱膨張率を有するオーステナイト組織機械部品の製造方
法を提供するものである。 【構成】 特定量のＣ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｎを含有す
る鋼を６００℃以下の温度で２０〜６０％の加工率で加
工を加え、更に該鋼材を４００〜６００℃の温度範囲で
窒化処理することを特徴とする高強度オーステナイト組
織機械部品の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車等の機械部品用の
高強度で高熱膨張率を有するオーステナイト組織鋼部品
の製造方法に関するものである。
高強度で高熱膨張率を有するオーステナイト組織鋼部品
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年地球規模の環境問題に端を発し、自
動車の燃費低減が強く求められており、そのため車両の
軽量化を目的に鉄より軽いＡｌの使用が増えてきつつあ
る（例えば特殊鋼４０巻７号２４項）。この動きは自動
車の外板あるいはエンジンブロック等にＡｌを使用する
といったことにとどまらず、足回り部品、駆動部品等の
機械部品にも使われ始めている。
動車の燃費低減が強く求められており、そのため車両の
軽量化を目的に鉄より軽いＡｌの使用が増えてきつつあ
る（例えば特殊鋼４０巻７号２４項）。この動きは自動
車の外板あるいはエンジンブロック等にＡｌを使用する
といったことにとどまらず、足回り部品、駆動部品等の
機械部品にも使われ始めている。
【０００３】エンジン部品の如く往復、回転運動する部
品（例えばコンロッド特殊鋼４０巻７号３５項）にＡｌ
またはＡｌ合金を使用する場合、それを支持する軸受け
は鋼部品であることが多く、Ａｌと鉄鋼材料では熱膨張
率が大きく異なるため、運転中の熱膨張率の差を見込ん
だ設計を考慮せざるを得ないといった困難さが生じてい
た。熱膨張率がＡｌに近い鋼としては、オーステナイト
系ステンレス鋼等が知られているが（例えばステンレス
鋼便覧１０４項）、これらのオーステナイト系の鋼では
強度が低く、機械部品としての使用には大きな制約があ
った。
品（例えばコンロッド特殊鋼４０巻７号３５項）にＡｌ
またはＡｌ合金を使用する場合、それを支持する軸受け
は鋼部品であることが多く、Ａｌと鉄鋼材料では熱膨張
率が大きく異なるため、運転中の熱膨張率の差を見込ん
だ設計を考慮せざるを得ないといった困難さが生じてい
た。熱膨張率がＡｌに近い鋼としては、オーステナイト
系ステンレス鋼等が知られているが（例えばステンレス
鋼便覧１０４項）、これらのオーステナイト系の鋼では
強度が低く、機械部品としての使用には大きな制約があ
った。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決し、Ａｌと同様に大きな熱膨張率を有し、且つ機
械部品として十分な強度を有する鋼部品の製造方法を提
供しようとするものである。
を解決し、Ａｌと同様に大きな熱膨張率を有し、且つ機
械部品として十分な強度を有する鋼部品の製造方法を提
供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】オーステナイト組織を有
する鋼が大きな熱膨張率を有することはよく知られてお
り、本発明者らはこの鋼材を適当な温度範囲で加工する
ことにより、比較的小さな変形抵抗で加工でき且つ大き
な熱膨張率が得られるオーステナイト組織を維持しつつ
十分な強度を出せ、更に窒化処理を加えると十分な表面
強度と内部硬さを兼ね備え、摺動部品として最適である
ことを見いだし発明を完成した。
する鋼が大きな熱膨張率を有することはよく知られてお
り、本発明者らはこの鋼材を適当な温度範囲で加工する
ことにより、比較的小さな変形抵抗で加工でき且つ大き
な熱膨張率が得られるオーステナイト組織を維持しつつ
十分な強度を出せ、更に窒化処理を加えると十分な表面
強度と内部硬さを兼ね備え、摺動部品として最適である
ことを見いだし発明を完成した。
【０００６】即ち、本発明は重量比で、Ｃ：０．０１〜
０．１５％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜
１０．０％、Ｎｉ：１０．０〜２５．０％、Ｃｒ：１
７．０〜２４．０％、Ｎ：０．２０％以下を含有し、残
りは実質的にＦｅである鋼を６００℃以下の温度で２０
〜６０％の加工率で加工を加え、更に該鋼材を４００〜
６００℃の温度範囲で窒化処理することを特徴とする高
強度オーステナイト組織機械部品の製造方法である。
０．１５％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜
１０．０％、Ｎｉ：１０．０〜２５．０％、Ｃｒ：１
７．０〜２４．０％、Ｎ：０．２０％以下を含有し、残
りは実質的にＦｅである鋼を６００℃以下の温度で２０
〜６０％の加工率で加工を加え、更に該鋼材を４００〜
６００℃の温度範囲で窒化処理することを特徴とする高
強度オーステナイト組織機械部品の製造方法である。
【０００７】以下に本発明について詳細に説明する。Ｃ
は固溶強化作用が大きく、オーステナイトを安定化させ
るため少なくとも０．０１％必要である。しかし過度に
含有すると加工性の劣化につながるので上限を０．１５
％にした。Ｓｉは脱酸元素であり、またその酸化膜を鋼
材表面に形成することにより耐摩耗性を向上させる。し
かしその含有量が０．１％未満であるとその効果は不十
分で、過度の添加はその効果を飽和させることになるの
で上限を２．０％とした。
は固溶強化作用が大きく、オーステナイトを安定化させ
るため少なくとも０．０１％必要である。しかし過度に
含有すると加工性の劣化につながるので上限を０．１５
％にした。Ｓｉは脱酸元素であり、またその酸化膜を鋼
材表面に形成することにより耐摩耗性を向上させる。し
かしその含有量が０．１％未満であるとその効果は不十
分で、過度の添加はその効果を飽和させることになるの
で上限を２．０％とした。
【０００８】Ｍｎはオーステナイトを安定化させ、強度
向上に有効な元素であり、少なくとも０．５％必要であ
る。しかし過度に含有すると著しく加工性を損なうこと
になるので、その上限を１０．０％とした。Ｎｉはオー
ステナイトを安定化させるとともに耐食性、冷間加工性
の点からも重要な元素である。更に加工誘起マルテンサ
イトの生成を抑制する。そのため少なくとも１０．０％
以上必要である。しかし過度の添加はコストの上昇を招
くのでその上限を２５．０％とした。
向上に有効な元素であり、少なくとも０．５％必要であ
る。しかし過度に含有すると著しく加工性を損なうこと
になるので、その上限を１０．０％とした。Ｎｉはオー
ステナイトを安定化させるとともに耐食性、冷間加工性
の点からも重要な元素である。更に加工誘起マルテンサ
イトの生成を抑制する。そのため少なくとも１０．０％
以上必要である。しかし過度の添加はコストの上昇を招
くのでその上限を２５．０％とした。
【０００９】Ｃｒは強度、耐食性向上に不可欠な元素で
あり、また多量のＭｎ，Ｎｉを含有する鋼のオーステナ
イトを著しく安定にし、炭化物の溶解度を高める。更に
窒化処理を行う場合にはＣｒの窒化物を形成することに
より表面硬度を向上させる。このため少なくとも１７．
０％以上必要である。しかしＣｒはフェライト形成元素
であるため過度の含有は熱膨張率の低下につながるので
その上限を２４．０％とした。ＮはＭｎ，Ｎｉとともに
オーステナイトの安定化効果が高い上に固溶強化、加工
効果作用が大きく、高強度、高硬度を得る上で有効な元
素である。しかし過度の含有は著しい硬度の上昇を招
き、脆くなるのでその上限を０．２０％とした。
あり、また多量のＭｎ，Ｎｉを含有する鋼のオーステナ
イトを著しく安定にし、炭化物の溶解度を高める。更に
窒化処理を行う場合にはＣｒの窒化物を形成することに
より表面硬度を向上させる。このため少なくとも１７．
０％以上必要である。しかしＣｒはフェライト形成元素
であるため過度の含有は熱膨張率の低下につながるので
その上限を２４．０％とした。ＮはＭｎ，Ｎｉとともに
オーステナイトの安定化効果が高い上に固溶強化、加工
効果作用が大きく、高強度、高硬度を得る上で有効な元
素である。しかし過度の含有は著しい硬度の上昇を招
き、脆くなるのでその上限を０．２０％とした。
【００１０】次に、本発明において、加工温度、加工率
を限定した理由について述べる。まず、加工温度を６０
０℃以下としたのは、６００℃超の温度で加工を行う
と、動的な回復、再結晶が生じ、機械部品として必要な
硬さであるＨｖ＝３００が得られないためである。また
加工率を２０％以上としたのは、２０％未満の加工率で
は結晶粒の伸張、転位の導入等が小さくほとんど加工硬
化しないため、機械部品として必要な硬さが得られない
ためである。また上限を６０％以下としたのは、これ超
の加工率では鋼は加工誘起マルテンサイト変態を生じ、
加工後の機械部品の熱膨張率が低下してしまうためであ
る。
を限定した理由について述べる。まず、加工温度を６０
０℃以下としたのは、６００℃超の温度で加工を行う
と、動的な回復、再結晶が生じ、機械部品として必要な
硬さであるＨｖ＝３００が得られないためである。また
加工率を２０％以上としたのは、２０％未満の加工率で
は結晶粒の伸張、転位の導入等が小さくほとんど加工硬
化しないため、機械部品として必要な硬さが得られない
ためである。また上限を６０％以下としたのは、これ超
の加工率では鋼は加工誘起マルテンサイト変態を生じ、
加工後の機械部品の熱膨張率が低下してしまうためであ
る。
【００１１】更にピストンピン等のような摺動部品では
大きな耐摩耗性が要求されるので、上記方法で加工を加
えた鋼材に４００〜６００℃の温度範囲で窒化処理を行
い、表面をＨｖ＝７００以上に硬化させる。窒化の温度
範囲の下限を４００℃としたのは、これ未満の温度では
鋼材表面に十分な窒化層が形成されず必要な表面硬さが
得られないためである。また窒化の温度範囲の上限を６
００℃としたのは、これ超の温度では鋼材自身が軟化し
てしまい、機械部品として必要な強度を失ってしまうた
めである。
大きな耐摩耗性が要求されるので、上記方法で加工を加
えた鋼材に４００〜６００℃の温度範囲で窒化処理を行
い、表面をＨｖ＝７００以上に硬化させる。窒化の温度
範囲の下限を４００℃としたのは、これ未満の温度では
鋼材表面に十分な窒化層が形成されず必要な表面硬さが
得られないためである。また窒化の温度範囲の上限を６
００℃としたのは、これ超の温度では鋼材自身が軟化し
てしまい、機械部品として必要な強度を失ってしまうた
めである。
【００１２】
【実施例】表２に示す化学成分の鋼を高周波炉にて溶製
し、１５０kgのインゴットに鋳造した。これから試験片
を切り出し、表１に示す条件で加工を行った。それらの
材料の中央部より硬度測定用サンプル、ＪＩＳ１号回転
曲げ試験片を採取し、硬さ（Ｈｖ）、疲労強度を求め
た。表面及び内部硬さ、疲労強度を表１に示す。
し、１５０kgのインゴットに鋳造した。これから試験片
を切り出し、表１に示す条件で加工を行った。それらの
材料の中央部より硬度測定用サンプル、ＪＩＳ１号回転
曲げ試験片を採取し、硬さ（Ｈｖ）、疲労強度を求め
た。表面及び内部硬さ、疲労強度を表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】表２に示すように、比較例において本発明
の成分、製造方法から外れた加工No．１〜５において、
例えばNo．２では内部硬さ、表面硬さは本発明法と同等
であるが、組織がマルテンサイトとなってしまうため、
高い熱膨張率が得られなくなってしまう。更にNo．４で
は加工温度が１０００℃と本発明法より高いため、必要
な内部硬さが得られていない。
の成分、製造方法から外れた加工No．１〜５において、
例えばNo．２では内部硬さ、表面硬さは本発明法と同等
であるが、組織がマルテンサイトとなってしまうため、
高い熱膨張率が得られなくなってしまう。更にNo．４で
は加工温度が１０００℃と本発明法より高いため、必要
な内部硬さが得られていない。
【００１６】これに比べ、加工No．６〜１１で加工を行
った本発明法では、例えば鋼No．１０の表面硬さＨｖ＝
８４２、内部硬さＨｖ＝３２５、疲労強度６２kgf/mm2
や、鋼No．１７の表面硬さＨｖ＝８６２、内部硬さＨｖ
＝４０７、疲労強度７５kgf/mm2 や、鋼No．１９の表面
硬さＨｖ＝７０１、内部硬さＨｖ＝３２８、疲労強度６
０kgf/mm2 のように表面硬さ、内部硬さ、疲労強度とも
に比較法を大きく上回っている。このように本発明法に
よると表面硬さＨｖ＝７０１〜８９５、内部硬さＨｖ＝
３０３〜４０７、疲労強度５９〜７５kgf/mm2 を得るこ
とができ、比較法より高い降伏比、疲労限度比を有する
ことがわかる。
った本発明法では、例えば鋼No．１０の表面硬さＨｖ＝
８４２、内部硬さＨｖ＝３２５、疲労強度６２kgf/mm2
や、鋼No．１７の表面硬さＨｖ＝８６２、内部硬さＨｖ
＝４０７、疲労強度７５kgf/mm2 や、鋼No．１９の表面
硬さＨｖ＝７０１、内部硬さＨｖ＝３２８、疲労強度６
０kgf/mm2 のように表面硬さ、内部硬さ、疲労強度とも
に比較法を大きく上回っている。このように本発明法に
よると表面硬さＨｖ＝７０１〜８９５、内部硬さＨｖ＝
３０３〜４０７、疲労強度５９〜７５kgf/mm2 を得るこ
とができ、比較法より高い降伏比、疲労限度比を有する
ことがわかる。
【００１７】
【発明の効果】本発明法を用いれば高強度を有するオー
ステナイト組織機械部品の製造が可能であり、機械構造
部品の軽量化が可能となり、産業上の効果は極めて顕著
なるものがある。
ステナイト組織機械部品の製造が可能であり、機械構造
部品の軽量化が可能となり、産業上の効果は極めて顕著
なるものがある。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量比で、 Ｃ ：０．０１〜０．１５％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．５〜１０．０％、 Ｎｉ：１０．０〜２５．０％、 Ｃｒ：１７．０〜２４．０％、 Ｎ ：０．２０％以下、 残りは実質的にＦｅである鋼を６００℃以下の温度で２
０〜６０％の加工率で加工を加え、更に該鋼材を４００
〜６００℃の温度範囲で窒化処理することを特徴とする
高強度オーステナイト組織機械部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9159693A JPH06306573A (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 高強度オーステナイト組織機械部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9159693A JPH06306573A (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 高強度オーステナイト組織機械部品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06306573A true JPH06306573A (ja) | 1994-11-01 |
Family
ID=14030943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9159693A Withdrawn JPH06306573A (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 高強度オーステナイト組織機械部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06306573A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008031522A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 被覆部材およびその製造方法 |
| CN117660849A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种控磷00Cr21Ni13Mn5N高氮奥氏体不锈钢及其生产方法 |
-
1993
- 1993-04-19 JP JP9159693A patent/JPH06306573A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008031522A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 被覆部材およびその製造方法 |
| CN117660849A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种控磷00Cr21Ni13Mn5N高氮奥氏体不锈钢及其生产方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000704 |