JPH0762492A - 窒化処理用鋼 - Google Patents
窒化処理用鋼Info
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- JPH0762492A JPH0762492A JP22832893A JP22832893A JPH0762492A JP H0762492 A JPH0762492 A JP H0762492A JP 22832893 A JP22832893 A JP 22832893A JP 22832893 A JP22832893 A JP 22832893A JP H0762492 A JPH0762492 A JP H0762492A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】窒化処理によって有効硬化層深さの深い窒化層
が得られる窒化処理用鋼を提供する。 【構成】窒化処理用鋼の組成を、重量基準でＣ：０．１
０〜０．４０％，Ｓｉ：０．７０％以下，Ｍｎ：０．２
０〜１．５０％，Ｃｒ：０．５０〜２．５０％，Ｖ：
０．０５〜０．６０％，残部実質的にＦｅから成り且つ
窒化処理前において実質上Ｖをマトリックス中に固溶さ
せて成る組成とする。
が得られる窒化処理用鋼を提供する。 【構成】窒化処理用鋼の組成を、重量基準でＣ：０．１
０〜０．４０％，Ｓｉ：０．７０％以下，Ｍｎ：０．２
０〜１．５０％，Ｃｒ：０．５０〜２．５０％，Ｖ：
０．０５〜０．６０％，残部実質的にＦｅから成り且つ
窒化処理前において実質上Ｖをマトリックス中に固溶さ
せて成る組成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は歯車，転動部品等の機
械構造部品用の材料として好適な窒化処理用鋼に関す
る。
械構造部品用の材料として好適な窒化処理用鋼に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】面圧疲労強度の要求される機械構造部
品、例えば歯車や転動部品等の場合、通常浸炭焼入れ又
は高周波焼入れにより表面硬化処理した上で使用する。
ところで浸炭焼入れ又は高周波焼入れは処理材を高温度
に加熱してオーステナイト化させた上で表面部にＣを侵
入・拡散させて高炭素化させ、冷却による焼入れ更に焼
戻し処理するもので、その際に組織の変態を伴う。この
ため浸炭焼入れ処理によって比較的大きな寸法変化，歪
の発生を伴う問題がある。
品、例えば歯車や転動部品等の場合、通常浸炭焼入れ又
は高周波焼入れにより表面硬化処理した上で使用する。
ところで浸炭焼入れ又は高周波焼入れは処理材を高温度
に加熱してオーステナイト化させた上で表面部にＣを侵
入・拡散させて高炭素化させ、冷却による焼入れ更に焼
戻し処理するもので、その際に組織の変態を伴う。この
ため浸炭焼入れ処理によって比較的大きな寸法変化，歪
の発生を伴う問題がある。
【０００３】他方、表面硬化処理として窒化処理も行わ
れている。この窒化処理の場合材料の変態点以下の低温
度で窒化処理することが可能であって、処理に際して変
態を伴わず、従って寸法安定性が良く、歪の発生も少な
い利点がある。
れている。この窒化処理の場合材料の変態点以下の低温
度で窒化処理することが可能であって、処理に際して変
態を伴わず、従って寸法安定性が良く、歪の発生も少な
い利点がある。
【０００４】従来、窒化用鋼としてはＳＡＣＭ６４５
（Ａｌ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼）が知られている。この材料はＮ
との親和力の強いＡｌ，Ｃｒ，Ｍｏを材料中に含有させ
たもので、窒化処理によってＡｌＮ等が表面に析出し、
表面硬化する。
（Ａｌ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼）が知られている。この材料はＮ
との親和力の強いＡｌ，Ｃｒ，Ｍｏを材料中に含有させ
たもので、窒化処理によってＡｌＮ等が表面に析出し、
表面硬化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の窒
化処理用鋼においては、ＡｌＮ等の析出による有効硬化
層の深さが浅く、従ってこれを歯車等の部品に適用した
場合に十分な面圧疲労強度が得られ難い問題があった。
化処理用鋼においては、ＡｌＮ等の析出による有効硬化
層の深さが浅く、従ってこれを歯車等の部品に適用した
場合に十分な面圧疲労強度が得られ難い問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願の発明はこのような
課題を解決するためになされたものであり、その要旨は
窒化処理用鋼の組成を、重量基準でＣ：０．１０〜０．
４０％，Ｓｉ：０．７０％以下，Ｍｎ：０．２０〜１．
５０％，Ｃｒ：０．５０〜２．５０％，Ｖ：０．０５〜
０．６０％，残部実質的にＦｅから成り且つ窒化処理前
において実質上Ｖがマトリックス中に固溶せしめられて
いる組成となしたことにある。
課題を解決するためになされたものであり、その要旨は
窒化処理用鋼の組成を、重量基準でＣ：０．１０〜０．
４０％，Ｓｉ：０．７０％以下，Ｍｎ：０．２０〜１．
５０％，Ｃｒ：０．５０〜２．５０％，Ｖ：０．０５〜
０．６０％，残部実質的にＦｅから成り且つ窒化処理前
において実質上Ｖがマトリックス中に固溶せしめられて
いる組成となしたことにある。
【０００７】
【作用及び発明の効果】本発明の窒化処理用鋼はＭｎ，
Ｃｒ等の成分と併せてＶを所定量含有させたものである
が、窒化処理前においてＶをマトリックス中に実質上固
溶状態としたことを特徴とする。ここでＶはＮとの親和
力が強く、単体で存在するＶは窒化処理によってＶＮを
生成し、材料硬さを硬くする働きがある。
Ｃｒ等の成分と併せてＶを所定量含有させたものである
が、窒化処理前においてＶをマトリックス中に実質上固
溶状態としたことを特徴とする。ここでＶはＮとの親和
力が強く、単体で存在するＶは窒化処理によってＶＮを
生成し、材料硬さを硬くする働きがある。
【０００８】ところで歯車等の部品の製造過程では、一
般に熱間鍛造及び引き続く冷却処理が行われるが、その
際に材料中にＶが含有されているとこのＶが材料中のＣ
と結合し、ＶＣとなって析出する。
般に熱間鍛造及び引き続く冷却処理が行われるが、その
際に材料中にＶが含有されているとこのＶが材料中のＣ
と結合し、ＶＣとなって析出する。
【０００９】析出したＶＣは材料硬さを硬くする働きが
あるが、一方で材料中のＶがＶＣとなって析出してしま
うと、窒化処理の際にＶＮの生成が阻害され、十分な表
面硬さを得ることができない。
あるが、一方で材料中のＶがＶＣとなって析出してしま
うと、窒化処理の際にＶＮの生成が阻害され、十分な表
面硬さを得ることができない。
【００１０】本発明においてはこれを抑制すべく窒化処
理前においてＶを実質上マトリックス中に固溶状態とし
たもので、このようにすることにより窒化処理によって
ＶＮを有効に生成させることができ、表面硬さを硬くす
ることができる。
理前においてＶを実質上マトリックス中に固溶状態とし
たもので、このようにすることにより窒化処理によって
ＶＮを有効に生成させることができ、表面硬さを硬くす
ることができる。
【００１１】しかもＶは有効硬化層深さを深くする働き
があり、従って本発明鋼を歯車等の部品に適用した場合
において、疲労寿命を効果的に向上させることができ
る。
があり、従って本発明鋼を歯車等の部品に適用した場合
において、疲労寿命を効果的に向上させることができ
る。
【００１２】尚、窒化処理前においてＶを実質上固溶状
態とするには材料を９００℃以下の加熱温度（例えば７
００〜９００℃）に所定時間（例えば３０分以上）保持
する処理を行えば良い。この処理は例えば熱間鍛造後の
冷却過程で行っても良いしまた一旦常温まで冷却した後
再び加熱することによって行っても良い。
態とするには材料を９００℃以下の加熱温度（例えば７
００〜９００℃）に所定時間（例えば３０分以上）保持
する処理を行えば良い。この処理は例えば熱間鍛造後の
冷却過程で行っても良いしまた一旦常温まで冷却した後
再び加熱することによって行っても良い。
【００１３】本発明においては、前記成分に加えてＡ
ｌ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｂの１種又は２種以上
を、それぞれＡｌ：０．０１〜１．００％，Ｍｏ：３．
００％以下，Ｔｉ：１．５０％以下，Ｎｂ：０．０２〜
１．５０％，Ｔａ：０．０２〜１．５０％，Ｂ：０．０
５％以下の範囲で含有させるのが望ましい（請求項
２）。これにより表面硬さを更に高くし或いは基地をよ
り強化することができる。
ｌ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｂの１種又は２種以上
を、それぞれＡｌ：０．０１〜１．００％，Ｍｏ：３．
００％以下，Ｔｉ：１．５０％以下，Ｎｂ：０．０２〜
１．５０％，Ｔａ：０．０２〜１．５０％，Ｂ：０．０
５％以下の範囲で含有させるのが望ましい（請求項
２）。これにより表面硬さを更に高くし或いは基地をよ
り強化することができる。
【００１４】本発明においては、更にＳ，Ｐｂ，Ｔｅ，
Ｓｅ，Ｃａ，Ｂｉ，Ｓｂの１種又は２種以上を、それぞ
れＳ：０．０１〜０．４０％，Ｐｂ：０．４０％以下，
Ｔｅ：０．４０％以下，Ｓｅ：０．３０％以下，Ｃａ：
０．３０％以下，Ｂｉ：０．５０％以下，Ｓｂ：０．３
０％以下の範囲で含有させるのが望ましい（請求項
３）。これにより材料の被削性を高めることができる。
Ｓｅ，Ｃａ，Ｂｉ，Ｓｂの１種又は２種以上を、それぞ
れＳ：０．０１〜０．４０％，Ｐｂ：０．４０％以下，
Ｔｅ：０．４０％以下，Ｓｅ：０．３０％以下，Ｃａ：
０．３０％以下，Ｂｉ：０．５０％以下，Ｓｂ：０．３
０％以下の範囲で含有させるのが望ましい（請求項
３）。これにより材料の被削性を高めることができる。
【００１５】次に本発明におけるの各成分の限定理由を
詳述する。 Ｃ：０．１０〜０．４０％ Ｃは必要な心部硬さを得るのに０．１０％以上必要であ
る。但し０．４０％より多くなると窒化処理の際に窒化
物の生成が阻害され、硬化層深さが浅くなる。また靱性
及び被削性が劣化する。従って本発明では上限を０．４
０％とする。
詳述する。 Ｃ：０．１０〜０．４０％ Ｃは必要な心部硬さを得るのに０．１０％以上必要であ
る。但し０．４０％より多くなると窒化処理の際に窒化
物の生成が阻害され、硬化層深さが浅くなる。また靱性
及び被削性が劣化する。従って本発明では上限を０．４
０％とする。
【００１６】Ｓｉ：０．７０％以下 Ｓｉは０．７０％より多くなると靱性が劣化するため上
限を０．７０％とする。
限を０．７０％とする。
【００１７】Ｍｎ：０．２０〜１．５０％ Ｍｎは脱酸作用のために、また基本的な強度を確保する
ために０．２０％以上必要である。但し１．５０％より
多くなると靱性が劣化するため１．５０％以下とする。
ために０．２０％以上必要である。但し１．５０％より
多くなると靱性が劣化するため１．５０％以下とする。
【００１８】Ｃｒ：０．５０〜２．５０％ ＣｒはＮの拡散を促進する元素であり、窒化特性（窒化
深さ）の向上のために０．５０％以上必要である。但し
その効果は２．５０％で飽和するため上限を２．５０％
とする。
深さ）の向上のために０．５０％以上必要である。但し
その効果は２．５０％で飽和するため上限を２．５０％
とする。
【００１９】Ｖ：０．０５〜０．６０％ ＶはＮとの親和力の強い元素で表面硬化及び硬化層深さ
を深くするのに有効な元素である。この目的のために本
発明ではＶを０．０５％以上含有させる。但しその効果
は０．６０％で飽和するため上限を０．６０％とする。
を深くするのに有効な元素である。この目的のために本
発明ではＶを０．０５％以上含有させる。但しその効果
は０．６０％で飽和するため上限を０．６０％とする。
【００２０】Ａｌ：０．０１〜１．００％ ＡｌはＶと同様にＮとの親和力の強い元素であり、しか
もＶに比べてより硬い表面硬化層を形成する（但しＶＮ
に比べると硬化層深さは浅い）。従ってＶと併用してＡ
ｌを添加するのが望ましい。そのための必要量は０．０
１％以上である。但しＡｌが多くなるとＶＮの生成が阻
害され、硬化層深さが浅くなるため上限を１．００％と
する必要がある。
もＶに比べてより硬い表面硬化層を形成する（但しＶＮ
に比べると硬化層深さは浅い）。従ってＶと併用してＡ
ｌを添加するのが望ましい。そのための必要量は０．０
１％以上である。但しＡｌが多くなるとＶＮの生成が阻
害され、硬化層深さが浅くなるため上限を１．００％と
する必要がある。
【００２１】Ｔｉ：１．５０％以下 Ｎｂ：０．０２〜１．５０％ Ｔａ：０．０２〜１．５０％ これらの元素は窒化処理によって表面硬さを高めるのに
有効な元素であり、そのための必要量はＮｂ，Ｔａ共に
０．０２％以上である。但しその効果は１．５０％で飽
和するため上限をそれぞれ１．５０％とする。
有効な元素であり、そのための必要量はＮｂ，Ｔａ共に
０．０２％以上である。但しその効果は１．５０％で飽
和するため上限をそれぞれ１．５０％とする。
【００２２】Ｍｏ：３．００％以下 Ｂ：０．０５％以下 これら元素は基地の強化に有効な元素であるが、それぞ
れ３．００％，０．０５％を超えると硬化層深さを減少
させる。従ってその上限値はそれぞれ３．００％，０．
０５％とする。
れ３．００％，０．０５％を超えると硬化層深さを減少
させる。従ってその上限値はそれぞれ３．００％，０．
０５％とする。
【００２３】Ｓ：０．０１〜０．４０％ Ｐｂ：０．４０％以下 Ｔｅ：０．４０％以下 Ｓｅ：０．３０％以下 Ｃａ：０．３０％以下 Ｂｉ：０．５０％以下 Ｓｂ：０．３０％以下 これら元素は被削性の向上に有効である。但し必要以上
に含有させると熱間加工性や靱性を劣化させるため上記
範囲内とする。
に含有させると熱間加工性や靱性を劣化させるため上記
範囲内とする。
【００２４】
【実施例】次に本発明の特徴を更に明確にすべく、以下
にその実施例を詳述する。表１に示す組成の各種鋼材を
溶製した後熱間圧延加工して常温に冷却し、その後表２
に示す各温度でＶＣの析出制御のための（Ｖの固溶化の
ための）熱処理を施してこれよりローラーピッチング試
験片を作製し、しかる後表面窒化処理を行ってローラー
ピッチング試験を行った。尚窒化処理は以下の条件で行
った。
にその実施例を詳述する。表１に示す組成の各種鋼材を
溶製した後熱間圧延加工して常温に冷却し、その後表２
に示す各温度でＶＣの析出制御のための（Ｖの固溶化の
ための）熱処理を施してこれよりローラーピッチング試
験片を作製し、しかる後表面窒化処理を行ってローラー
ピッチング試験を行った。尚窒化処理は以下の条件で行
った。
【００２５】＜窒化処理条件＞ 処理温度及び時間：５７０℃×４．５時間 雰囲気：ＮＨ3：Ｎ2：ＣＯ2＝５．５：２．０：２．５
【００２６】またローラーピッチング試験は、図１に示
しているように試験片１に対して円盤２を押し付けて所
定の滑り率で回転させ（試験片１の周速を円盤２のそれ
よりも遅くする）、累積破損確立１０％における繰返回
数を求めた。結果が表２に併せて示してある。尚ローラ
ーピッチング試験の具体的試験条件は以下の通りであ
る。
しているように試験片１に対して円盤２を押し付けて所
定の滑り率で回転させ（試験片１の周速を円盤２のそれ
よりも遅くする）、累積破損確立１０％における繰返回
数を求めた。結果が表２に併せて示してある。尚ローラ
ーピッチング試験の具体的試験条件は以下の通りであ
る。
【００２７】＜ローラーピッチング試験条件＞ 面圧：２５０ｋｇｆ／ｍｍ2 滑り率：−４０％
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】表２の結果から本発明鋼の場合、比較鋼，
従来鋼に比べて窒化処理後の窒化深さが深く、ローラー
ピッチング試験における疲労寿命も向上していることが
分る。
従来鋼に比べて窒化処理後の窒化深さが深く、ローラー
ピッチング試験における疲労寿命も向上していることが
分る。
【００３１】次に鋼種Ａにおいて、ＶＣの析出制御のた
めの熱処理温度を変えて窒化深さの測定及びローラーピ
ッチング試験を行ったところ、表３及び図２，図３に示
す結果を得た。
めの熱処理温度を変えて窒化深さの測定及びローラーピ
ッチング試験を行ったところ、表３及び図２，図３に示
す結果を得た。
【００３２】
【表３】
【００３３】この結果から、ＶＣの析出制御熱処理を行
うことによって、即ち窒化処理の前にＶを実質上固溶状
態としておくことによって窒化深さが深くなり、またロ
ーラーピッチング試験の寿命が延びること、更に析出制
御のための熱処理温度は９００℃以下の温度が適当であ
ることが分る。
うことによって、即ち窒化処理の前にＶを実質上固溶状
態としておくことによって窒化深さが深くなり、またロ
ーラーピッチング試験の寿命が延びること、更に析出制
御のための熱処理温度は９００℃以下の温度が適当であ
ることが分る。
【００３４】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明は例えば上例のようなガス
窒化による窒化処理の他、タフトライド，イオン窒化等
の手法にて窒化処理することも可能であるなど、その主
旨を逸脱しない範囲において、当業者の知識に基づき種
々変更を加えた態様で実施可能である。
くまで一例示であり、本発明は例えば上例のようなガス
窒化による窒化処理の他、タフトライド，イオン窒化等
の手法にて窒化処理することも可能であるなど、その主
旨を逸脱しない範囲において、当業者の知識に基づき種
々変更を加えた態様で実施可能である。
【図１】本発明の実施例の効果を確認するためのローラ
ーピッチング試験方法の説明図である。
ーピッチング試験方法の説明図である。
【図２】本発明の実施例である窒化処理用鋼を窒化処理
した場合に得られる窒化深さを表す図である。
した場合に得られる窒化深さを表す図である。
【図３】ローラーピッチング試験の結果を表す図であ
る。
る。
１ ローラーピッチング試験片 ２ 円盤
Claims (3)
- 【請求項１】重量基準で Ｃ：０．１０〜０．４０％ Ｓｉ：０．７０％以下 Ｍｎ：０．２０〜１．５０％ Ｃｒ：０．５０〜２．
５０％ Ｖ：０．０５〜０．６０％ 残部実質的にＦｅから成り且つ窒化処理前において実質
上Ｖがマトリックス中に固溶せしめられていることを特
徴とする窒化処理用鋼。 - 【請求項２】 請求項１の窒化処理用鋼において、更に
Ａｌ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｂの１種又は２種以上
をそれぞれ Ａｌ：０．０１〜１．００％ Ｍｏ：３．００％以下 Ｔｉ：１．５０％以下 Ｎｂ：０．０２〜１．
５０％ Ｔａ：０．０２〜１．５０％ Ｂ：０．０５％以下 の範囲で含有させて成る窒化処理用鋼。 - 【請求項３】 請求項１又は２の窒化処理用鋼におい
て、更にＳ，Ｐｂ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｃａ，Ｂｉ，Ｓｂの１
種又は２種以上をそれぞれ Ｓ：０．０１〜０．４０％ Ｐｂ：０．４０％以下 Ｔｅ：０．４０％以下 Ｓｅ：０．３０％以下 Ｃａ：０．３０％以下 Ｂｉ：０．５０％以下 Ｓｂ：０．３０％以下 の範囲で含有させて成る窒化処理用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22832893A JPH0762492A (ja) | 1993-08-21 | 1993-08-21 | 窒化処理用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22832893A JPH0762492A (ja) | 1993-08-21 | 1993-08-21 | 窒化処理用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0762492A true JPH0762492A (ja) | 1995-03-07 |
Family
ID=16874737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22832893A Pending JPH0762492A (ja) | 1993-08-21 | 1993-08-21 | 窒化処理用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0762492A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102803542A (zh) * | 2009-06-17 | 2012-11-28 | 新日本制铁株式会社 | 氮化用钢及氮化处理部件 |
| CN106048426A (zh) * | 2015-04-14 | 2016-10-26 | 现代自动车株式会社 | 用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物及其制造方法 |
| US10272960B2 (en) | 2015-11-05 | 2019-04-30 | Caterpillar Inc. | Nitrided track pin for track chain assembly of machine |
-
1993
- 1993-08-21 JP JP22832893A patent/JPH0762492A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102803542A (zh) * | 2009-06-17 | 2012-11-28 | 新日本制铁株式会社 | 氮化用钢及氮化处理部件 |
| KR101401130B1 (ko) * | 2009-06-17 | 2014-05-29 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 질화용 강 및 질화 처리 부품 |
| CN106048426A (zh) * | 2015-04-14 | 2016-10-26 | 现代自动车株式会社 | 用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物及其制造方法 |
| CN106048426B (zh) * | 2015-04-14 | 2020-03-27 | 现代自动车株式会社 | 用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物及其制造方法 |
| US10272960B2 (en) | 2015-11-05 | 2019-04-30 | Caterpillar Inc. | Nitrided track pin for track chain assembly of machine |
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