JPH108199A - 浸炭硬化性に優れた肌焼鋼 - Google Patents
浸炭硬化性に優れた肌焼鋼Info
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- JPH108199A JPH108199A JP18798596A JP18798596A JPH108199A JP H108199 A JPH108199 A JP H108199A JP 18798596 A JP18798596 A JP 18798596A JP 18798596 A JP18798596 A JP 18798596A JP H108199 A JPH108199 A JP H108199A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】特殊な浸炭処理を施すことなく、表面硬さが高
く浸炭硬化性に優れた肌焼鋼を提供する。 【解決手段】合金元素の含有量が、質量％で、Ｃ：０．
１０〜０．２５％，Ｓｉ：≦０．３０％，Ｍｎ：０．２
０〜２．０％，Ｃｒ：０．２０〜２．０％であり、さら
に、Ａｌ：０．０２５〜０．２％、または、Ｖ：０．０
５〜０．３％のうちの一種または二種を含有し、残部Ｆ
ｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする。さら
に、必要に応じて質量％で、Ｂ：０．０００５〜０．０
０５０％，Ｎ：≦０．０３０％，Ｔｉ：≦０．１０％
（ただし、ＴｉとＮの含有量の比率が３．４２≦Ｔｉ／
Ｎ≦８．０）を含有することもできる。さらに、必要に
応じて質量％で、Ｎｉ：≦２．０％，Ｍｏ：≦０．５％
のうち一種または二種を含有することもできる。
く浸炭硬化性に優れた肌焼鋼を提供する。 【解決手段】合金元素の含有量が、質量％で、Ｃ：０．
１０〜０．２５％，Ｓｉ：≦０．３０％，Ｍｎ：０．２
０〜２．０％，Ｃｒ：０．２０〜２．０％であり、さら
に、Ａｌ：０．０２５〜０．２％、または、Ｖ：０．０
５〜０．３％のうちの一種または二種を含有し、残部Ｆ
ｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする。さら
に、必要に応じて質量％で、Ｂ：０．０００５〜０．０
０５０％，Ｎ：≦０．０３０％，Ｔｉ：≦０．１０％
（ただし、ＴｉとＮの含有量の比率が３．４２≦Ｔｉ／
Ｎ≦８．０）を含有することもできる。さらに、必要に
応じて質量％で、Ｎｉ：≦２．０％，Ｍｏ：≦０．５％
のうち一種または二種を含有することもできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は浸炭処理を施して使用さ
れる肌焼鋼に関わり、さらに詳しくは、浸炭処理した際
の表面硬さが高いことを特徴とする肌焼鋼に関わる。
れる肌焼鋼に関わり、さらに詳しくは、浸炭処理した際
の表面硬さが高いことを特徴とする肌焼鋼に関わる。
【０００２】
【従来の技術】歯車やシャフト等の動力伝達部品を始め
として、部品の疲れ特性や耐摩耗性等を向上させる目的
で浸炭処理が幅広く用いられている。部品の強度特性の
観点からは浸炭処理後の表面硬さが高く、浸炭硬化深さ
が深いことが有利であることが知られており、部品に要
求される強度レベルに応じて浸炭処理条件が選択されて
いる。
として、部品の疲れ特性や耐摩耗性等を向上させる目的
で浸炭処理が幅広く用いられている。部品の強度特性の
観点からは浸炭処理後の表面硬さが高く、浸炭硬化深さ
が深いことが有利であることが知られており、部品に要
求される強度レベルに応じて浸炭処理条件が選択されて
いる。
【０００３】従来、歯車などの浸炭処理部品素材にはＣ
ｒ鋼やＣｒ−Ｍｏ鋼、またはＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼などが
用いられているが、実用炉で浸炭処理すると浸炭ガス中
に含有される酸素が鋼中のＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒと結合して
酸化物を生成し焼入性に関与するＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒ量が
減じ、浸炭層の焼入性を劣化させるために不完全焼入れ
層が発生し表層部の硬さの低下を生じるために、強度や
耐摩耗性が低下するなどの問題が生じていた。これら解
決のために、Ｓｉ，Ｍｎ含有量を低下させて粒界酸化膚
の生成を抑制する、あるいはＭｏやＮｉ等を富加して焼
入性を向上させるなどの対策を講じた材料が提案されて
いる。しかし、これら材料面の対策は特性は改善される
ものの、素材製造コストを上昇させると言う問題があっ
た。さらに、多量のＭｏやＮｉを添加すると冷間加工性
や被削性の低下が生じ、部品製造の点でも問題があっ
た。
ｒ鋼やＣｒ−Ｍｏ鋼、またはＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼などが
用いられているが、実用炉で浸炭処理すると浸炭ガス中
に含有される酸素が鋼中のＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒと結合して
酸化物を生成し焼入性に関与するＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒ量が
減じ、浸炭層の焼入性を劣化させるために不完全焼入れ
層が発生し表層部の硬さの低下を生じるために、強度や
耐摩耗性が低下するなどの問題が生じていた。これら解
決のために、Ｓｉ，Ｍｎ含有量を低下させて粒界酸化膚
の生成を抑制する、あるいはＭｏやＮｉ等を富加して焼
入性を向上させるなどの対策を講じた材料が提案されて
いる。しかし、これら材料面の対策は特性は改善される
ものの、素材製造コストを上昇させると言う問題があっ
た。さらに、多量のＭｏやＮｉを添加すると冷間加工性
や被削性の低下が生じ、部品製造の点でも問題があっ
た。
【０００４】浸炭後の硬化特性に関しては、浸炭硬化深
さが深いほど疲れ特性や耐摩耗性などの強度特性が向上
することが知られているために、浸炭処理時間を長くす
ることによって、内部まで炭素濃度を高める手法が用い
られている。この場合には、処理時間を延長する必要が
ありエネルギー面や生産性の面で問題がある。
さが深いほど疲れ特性や耐摩耗性などの強度特性が向上
することが知られているために、浸炭処理時間を長くす
ることによって、内部まで炭素濃度を高める手法が用い
られている。この場合には、処理時間を延長する必要が
ありエネルギー面や生産性の面で問題がある。
【０００５】一方、表面近傍の硬さは浸炭処理後の炭素
含有量によって決定され、炭素量の増加にともなって表
面硬さは増加するが、０．８％以上の炭素を含有させて
も、余剰の炭素によって炭化物を析出するために硬さは
増加するものの、炭化物がネット状に析出するなどのた
めに結晶粒界が脆化し強度は向上しない。このため、余
剰炭素で形成される炭化物を微細に分布させて表面硬さ
と強度特性の両方を上昇させる手法などが提案されてい
るが、炭化物を微細に分断するためにオーステナイト変
態点近傍の温度域で繰り返し処理することが必要とされ
る等、生産性やエネルギーの面で問題がある。一般には
表層部に含有される炭素濃度を０．８％程度になるよう
処理され、得られる表面硬さは実質上では７００〜７４
０ＨＶ程度の値である。
含有量によって決定され、炭素量の増加にともなって表
面硬さは増加するが、０．８％以上の炭素を含有させて
も、余剰の炭素によって炭化物を析出するために硬さは
増加するものの、炭化物がネット状に析出するなどのた
めに結晶粒界が脆化し強度は向上しない。このため、余
剰炭素で形成される炭化物を微細に分布させて表面硬さ
と強度特性の両方を上昇させる手法などが提案されてい
るが、炭化物を微細に分断するためにオーステナイト変
態点近傍の温度域で繰り返し処理することが必要とされ
る等、生産性やエネルギーの面で問題がある。一般には
表層部に含有される炭素濃度を０．８％程度になるよう
処理され、得られる表面硬さは実質上では７００〜７４
０ＨＶ程度の値である。
【０００６】このように、浸炭処理された部品の強度特
性を改善するためには、表面硬さを増加する手法が極め
て困難であるために、硬化深さを増加させる手法が一般
的であり、処理時間の延長や素材費用の上昇を避けるこ
とができなかった。しかし、近年では部品の小型化が進
行し、さらに強度の高い浸炭部品が要求されており、処
理時間の延長や素材費を上昇させることなく、表面硬さ
を増加させる、または、硬化深さを増加させることによ
って、高強度な浸炭品が製造できる鋼材の開発が望まれ
ている。
性を改善するためには、表面硬さを増加する手法が極め
て困難であるために、硬化深さを増加させる手法が一般
的であり、処理時間の延長や素材費用の上昇を避けるこ
とができなかった。しかし、近年では部品の小型化が進
行し、さらに強度の高い浸炭部品が要求されており、処
理時間の延長や素材費を上昇させることなく、表面硬さ
を増加させる、または、硬化深さを増加させることによ
って、高強度な浸炭品が製造できる鋼材の開発が望まれ
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の目的
は、浸炭処理時間の延長や特殊な浸炭処理を施すことな
く、表面硬さが高く強度特性に優れる鋼材を提供するこ
とにあり、さらには、浸炭処理後の有効硬化深さが深く
強度特性に優れる浸炭用の鋼材を提供することにある。
は、浸炭処理時間の延長や特殊な浸炭処理を施すことな
く、表面硬さが高く強度特性に優れる鋼材を提供するこ
とにあり、さらには、浸炭処理後の有効硬化深さが深く
強度特性に優れる浸炭用の鋼材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題の解決
のために、浸炭処理後の表面硬さ増加させるための元素
としてＡｌまたはＶを添加し、一般に行われている浸炭
処理に使用される雰囲気中に存在する窒素と結合させ、
表層部にＡｌＮまたはＶＮを析出させることによって表
面硬さが増加することを見出した。さらに、硬化深さを
増加するにはＮｉ，Ｃｒ，ＭｏおよびＢを添加すること
が有効であることを見出した。
のために、浸炭処理後の表面硬さ増加させるための元素
としてＡｌまたはＶを添加し、一般に行われている浸炭
処理に使用される雰囲気中に存在する窒素と結合させ、
表層部にＡｌＮまたはＶＮを析出させることによって表
面硬さが増加することを見出した。さらに、硬化深さを
増加するにはＮｉ，Ｃｒ，ＭｏおよびＢを添加すること
が有効であることを見出した。
【０００９】ここに、本発明は、合金元素の含有量が、
質量％で、Ｃ：０．１０〜０．２５％，Ｓｉ：≦０．３
０％，Ｍｎ：０．２０〜２．０％，Ｃｒ：０．２０〜
２．０％であり、さらに、Ａｌ：０．０２５〜０．２
％、または、Ｖ：０．０５〜０．３％のうちの一種また
は二種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる
ことを特徴とする（請求項１）。さらに、質量％で、
Ｂ：０．０００５〜０．００５０％，Ｎ：≦０．０３０
％，Ｔｉ：≦０．１０％（ただし、ＴｉとＮの含有量の
比率が３．４２≦Ｔｉ／Ｎ≦８．０）を含有することも
できる（請求項２）。さらに、質量％で、Ｎｉ：≦２．
０％，Ｍｏ：≦０．５％のうち一種または二種を含有す
ることもできる（請求項３）。さらに、質量％で、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．３％，Ｚｒ：０．０１〜０．２％，
Ｔａ：０．０１〜０．５％，Ｈｆ：０．０１〜０．５％
のうち一種または二種以上を含有することもできる（請
求項４）。さらに、質量％で、Ｓ：≦０．０６％，Ｔ
ｅ：≦０．２％，Ｐｂ；≦０．２％，Ｂｉ：≦０．２
％，Ｃａ：≦０．０１％のうち一種または二種以上を含
有することもできる（請求項５）。
質量％で、Ｃ：０．１０〜０．２５％，Ｓｉ：≦０．３
０％，Ｍｎ：０．２０〜２．０％，Ｃｒ：０．２０〜
２．０％であり、さらに、Ａｌ：０．０２５〜０．２
％、または、Ｖ：０．０５〜０．３％のうちの一種また
は二種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる
ことを特徴とする（請求項１）。さらに、質量％で、
Ｂ：０．０００５〜０．００５０％，Ｎ：≦０．０３０
％，Ｔｉ：≦０．１０％（ただし、ＴｉとＮの含有量の
比率が３．４２≦Ｔｉ／Ｎ≦８．０）を含有することも
できる（請求項２）。さらに、質量％で、Ｎｉ：≦２．
０％，Ｍｏ：≦０．５％のうち一種または二種を含有す
ることもできる（請求項３）。さらに、質量％で、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．３％，Ｚｒ：０．０１〜０．２％，
Ｔａ：０．０１〜０．５％，Ｈｆ：０．０１〜０．５％
のうち一種または二種以上を含有することもできる（請
求項４）。さらに、質量％で、Ｓ：≦０．０６％，Ｔ
ｅ：≦０．２％，Ｐｂ；≦０．２％，Ｂｉ：≦０．２
％，Ｃａ：≦０．０１％のうち一種または二種以上を含
有することもできる（請求項５）。
【００１０】
【作用】以下に各合金元素の限定理由について説明す
る。 Ｃ：０．１０〜０．２５％ Ｃは鋼材の心部の強度を確保する元素であり０．１０％
未満の含有量ではその効果は得られず、少なくとも０．
１０％が必要とされる。しかし、その含有量が多過ぎる
と冷間加工性や被削性を劣化させるために、Ｃ含有量の
上限を０．２５％に限定した。
る。 Ｃ：０．１０〜０．２５％ Ｃは鋼材の心部の強度を確保する元素であり０．１０％
未満の含有量ではその効果は得られず、少なくとも０．
１０％が必要とされる。しかし、その含有量が多過ぎる
と冷間加工性や被削性を劣化させるために、Ｃ含有量の
上限を０．２５％に限定した。
【００１１】Ｓｉ：≦０．３０％ Ｓｉは鋼中の酸素を低減させる脱酸剤として添加される
が、浸炭処理時に有害粒界酸化層を生成し表面硬さを低
下させるので、極力低減することが望ましいが、経済性
を考慮してＳｉ含有量の上限を０．３０％以下に限定し
た。
が、浸炭処理時に有害粒界酸化層を生成し表面硬さを低
下させるので、極力低減することが望ましいが、経済性
を考慮してＳｉ含有量の上限を０．３０％以下に限定し
た。
【００１２】Ｍｎ：０．２０〜２．０％ Ｍｎは鋼材の焼入性および心部の強度を向上せしめるた
めに添加されるが、含有量が０．２０％未満では焼入性
の改善効果が期待されず、また、２．０％を越えて多量
に含有させると冷間加工性および被削性が低下するた
め、Ｍｎ含有量を０．２０〜２．０％に限定した。
めに添加されるが、含有量が０．２０％未満では焼入性
の改善効果が期待されず、また、２．０％を越えて多量
に含有させると冷間加工性および被削性が低下するた
め、Ｍｎ含有量を０．２０〜２．０％に限定した。
【００１３】Ｃｒ：０．２０〜２．０％ ＣｒもＭｎと同様に焼入れ性の改善、および心部の強度
を向上せしめるために添加されるが、含有量が０．２０
％未満では焼入性の改善効果が期待されず、また、２．
０％を越えて含有させると熱間加工後の硬さが増加し冷
間加工性および切削性の低下が生じるために、Ｃｒ含有
量を０．２０〜２．０％に限定した。
を向上せしめるために添加されるが、含有量が０．２０
％未満では焼入性の改善効果が期待されず、また、２．
０％を越えて含有させると熱間加工後の硬さが増加し冷
間加工性および切削性の低下が生じるために、Ｃｒ含有
量を０．２０〜２．０％に限定した。
【００１４】Ａｌ：０．０２５〜０．２％ Ａｌは本発明において重要な役割を果たす元素であり、
浸炭処理時の雰囲気中に存在する窒素と結合することに
よって硬質なＡｌＮを析出し、浸炭処理後の表面硬さを
増加させる効果を有するが、この効果を得るために少な
くとも０．０２５％以上を含有させる。しかし、Ａｌ含
有量が多過ぎると熱間加工性を劣化させるとともに、被
削性を低下させるためにＡｌ含有量の上限を０．２％に
限定した。なお、好ましい範囲は０．０４〜０．８０％
である。
浸炭処理時の雰囲気中に存在する窒素と結合することに
よって硬質なＡｌＮを析出し、浸炭処理後の表面硬さを
増加させる効果を有するが、この効果を得るために少な
くとも０．０２５％以上を含有させる。しかし、Ａｌ含
有量が多過ぎると熱間加工性を劣化させるとともに、被
削性を低下させるためにＡｌ含有量の上限を０．２％に
限定した。なお、好ましい範囲は０．０４〜０．８０％
である。
【００１５】Ｖ：０．０５〜０．３％ ＶもＡｌと同様に本発明において重要な役割を果たす元
素であり、浸炭処理後の表面硬さを増加させるために少
なくとも０．０５％以上を含有させる。しかし、Ｖ含有
量が多過ぎると熱間加工後の硬さが増加し、冷間加工性
や被削性の低下を生じるために、Ｖ含有量の上限を０．
３％に限定した。
素であり、浸炭処理後の表面硬さを増加させるために少
なくとも０．０５％以上を含有させる。しかし、Ｖ含有
量が多過ぎると熱間加工後の硬さが増加し、冷間加工性
や被削性の低下を生じるために、Ｖ含有量の上限を０．
３％に限定した。
【００１６】Ｂ：０．０００５〜０．００５０％ Ｂは焼入性を改善せしめる元素であり、浸炭処理後の硬
化深さを増加させるために添加するが、０．０００５％
未満の含有量ではその効果は少なく、しかし、０．００
５０％を越えて含有させてもその効果は飽和するととも
に、熱間加工時に割れを生じやすくなるなど熱間加工性
を劣化するために、Ｂ含有量を０．０００５〜０．００
５０％に限定した。
化深さを増加させるために添加するが、０．０００５％
未満の含有量ではその効果は少なく、しかし、０．００
５０％を越えて含有させてもその効果は飽和するととも
に、熱間加工時に割れを生じやすくなるなど熱間加工性
を劣化するために、Ｂ含有量を０．０００５〜０．００
５０％に限定した。
【００１７】Ｎ：≦０．０３０％ Ｎは鋼材溶製上で不可避の不純物であり極力低下させる
ことが望ましいが、経済性を考慮して、Ｎ含有量の上限
を０．０３０％に限定した。
ことが望ましいが、経済性を考慮して、Ｎ含有量の上限
を０．０３０％に限定した。
【００１８】Ｔｉ：≦０．１０％、および、３．４２≦
Ｔｉ／Ｎ≦８．０ Ｔｉは鋼中のＮと結合しＴｉＮを生成することによっ
て、ＮがＢと結合することを防止し、Ｂの焼入性向上の
効果を維持させるために添加する。この際、Ｎ量に応じ
て添加量が決定され、鋼中Ｎを完全に固定するためには
Ｔｉ／Ｎを３．４２以上とする必要がある。また、鋼中
のＮ量が０．０１％以上であり、かつ、Ｔｉ／Ｎが８．
０を越す場合、またはＴｉ量が０．１０％を越えて含有
されると、大型のＴｉＮを生成しやすくなるために冷間
加工性や鋼材の疲れ強度を低下することがあるため、、
Ｔｉ含有量の上限を０．１０％以下に限定するととも
に、Ｔｉ／Ｎを３．４２〜８．０の範囲に限定した。
Ｔｉ／Ｎ≦８．０ Ｔｉは鋼中のＮと結合しＴｉＮを生成することによっ
て、ＮがＢと結合することを防止し、Ｂの焼入性向上の
効果を維持させるために添加する。この際、Ｎ量に応じ
て添加量が決定され、鋼中Ｎを完全に固定するためには
Ｔｉ／Ｎを３．４２以上とする必要がある。また、鋼中
のＮ量が０．０１％以上であり、かつ、Ｔｉ／Ｎが８．
０を越す場合、またはＴｉ量が０．１０％を越えて含有
されると、大型のＴｉＮを生成しやすくなるために冷間
加工性や鋼材の疲れ強度を低下することがあるため、、
Ｔｉ含有量の上限を０．１０％以下に限定するととも
に、Ｔｉ／Ｎを３．４２〜８．０の範囲に限定した。
【００１９】Ｎｉ：≦２．０％，Ｍｏ：≦０．５％ Ｎｉ，Ｍｏは鋼の焼入性を改善する効果を有し、かつ、
浸炭処理時の硬化深さを増加させる効果を有するので、
必要に応じてＮｉ：≦２．０％，Ｍｏ：≦０．５％を含
有させることができる。しかし、過剰にに添加されると
被削性の低下を生じ、また、材料コストの上昇を招く。
浸炭処理時の硬化深さを増加させる効果を有するので、
必要に応じてＮｉ：≦２．０％，Ｍｏ：≦０．５％を含
有させることができる。しかし、過剰にに添加されると
被削性の低下を生じ、また、材料コストの上昇を招く。
【００２０】Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，ＨｆはＮｂと同様にＮ
またはＣと結合して鋼中で微細な析出物を生成しオース
テナイト結晶粒の粗大化を防止する効果があるので、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．３％，Ｚｒ：０．０１〜０．２％，
Ｔａ：０．０１〜０．５％，Ｈｆ：０．０１〜０．５％
の範囲で１種または２種以上を含有することができる。
しかし、各元素ともに添加しすぎると冷間加工性を劣化
させる。
またはＣと結合して鋼中で微細な析出物を生成しオース
テナイト結晶粒の粗大化を防止する効果があるので、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．３％，Ｚｒ：０．０１〜０．２％，
Ｔａ：０．０１〜０．５％，Ｈｆ：０．０１〜０．５％
の範囲で１種または２種以上を含有することができる。
しかし、各元素ともに添加しすぎると冷間加工性を劣化
させる。
【００２１】Ｓ，Ｔｅ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｃａは鋼材の被削
性を改善することかを有するため、それぞれ、Ｓ：≦
０．０６％，Ｔｅ：≦０．２％，Ｐｂ：≦０．２％，Ｂ
ｉ：≦０．２％，Ｃａ：≦０．０１％の範囲とすること
によって効果が現れる。なお、各元素ともに添加しすぎ
ると冷間加工性を劣化させる。
性を改善することかを有するため、それぞれ、Ｓ：≦
０．０６％，Ｔｅ：≦０．２％，Ｐｂ：≦０．２％，Ｂ
ｉ：≦０．２％，Ｃａ：≦０．０１％の範囲とすること
によって効果が現れる。なお、各元素ともに添加しすぎ
ると冷間加工性を劣化させる。
【００２２】
【実施例】本発明による鋼材と比較鋼の化学成分を表１
に示す。これらの鋼材は全て常法にて溶製され、その後
にビレット段階を経て直径３０ｍｍの丸棒に熱間圧延さ
れたものである。
に示す。これらの鋼材は全て常法にて溶製され、その後
にビレット段階を経て直径３０ｍｍの丸棒に熱間圧延さ
れたものである。
【００２３】浸炭処理後の硬化特性を評価するために、
熱間圧延鋼材を９２０℃で１時間保持後に大気放冷の焼
ならし処理を行った後に、機械加工によって直径２５ｍ
ｍ、長さ１５０ｍｍの浸炭試験片を製作した。この試験
片をガス浸炭炉によって浸炭処理し、試験片中央部の横
断面の硬さ分布をＪＩＳ Ｇ ０５５７に規定される浸
炭硬化深さ測定方法によって測定し、０．０５ｍｍ深さ
の硬さを表面硬さ、５５０ＨＶの得られる表面からの距
離を有効硬化深さと定義して、浸炭硬化性を評価した。
なお、浸炭は常法の浸炭処理であり、処理条件は、９１
０℃で５時間（浸炭：３時間、拡散：２時間）の処理を
行い、続いて、８５０℃まで冷却した後に１４０℃の油
槽に焼入れ処理した。さらに、大気炉で１６０℃で２時
間保持の焼もどし処理を施した。また、浸炭処理中のガ
スも常法で使用されるガス組成であり、ＲＸガス、プロ
パンガスを主成分とし、キャリアガスとして窒素ガスを
使用した。硬さの測定結果を表２に示す。
熱間圧延鋼材を９２０℃で１時間保持後に大気放冷の焼
ならし処理を行った後に、機械加工によって直径２５ｍ
ｍ、長さ１５０ｍｍの浸炭試験片を製作した。この試験
片をガス浸炭炉によって浸炭処理し、試験片中央部の横
断面の硬さ分布をＪＩＳ Ｇ ０５５７に規定される浸
炭硬化深さ測定方法によって測定し、０．０５ｍｍ深さ
の硬さを表面硬さ、５５０ＨＶの得られる表面からの距
離を有効硬化深さと定義して、浸炭硬化性を評価した。
なお、浸炭は常法の浸炭処理であり、処理条件は、９１
０℃で５時間（浸炭：３時間、拡散：２時間）の処理を
行い、続いて、８５０℃まで冷却した後に１４０℃の油
槽に焼入れ処理した。さらに、大気炉で１６０℃で２時
間保持の焼もどし処理を施した。また、浸炭処理中のガ
スも常法で使用されるガス組成であり、ＲＸガス、プロ
パンガスを主成分とし、キャリアガスとして窒素ガスを
使用した。硬さの測定結果を表２に示す。
【００２４】浸炭処理後の強度を評価する目的で、焼な
らし処理した鋼材からＪＩＳ Ｚ２２７４に準拠して、
試験部直径８ｍｍ、切欠き係数２．２の切欠き回転曲げ
疲労試験片を作製した。この試験片を上記と同一条件で
浸炭処理した後に疲労試験を行い、１０７回における強
度を疲れ限度として疲れ特性を評価した。また、浸炭硬
化特性も併せて評価した。この評価結果を表３に示す。
らし処理した鋼材からＪＩＳ Ｚ２２７４に準拠して、
試験部直径８ｍｍ、切欠き係数２．２の切欠き回転曲げ
疲労試験片を作製した。この試験片を上記と同一条件で
浸炭処理した後に疲労試験を行い、１０７回における強
度を疲れ限度として疲れ特性を評価した。また、浸炭硬
化特性も併せて評価した。この評価結果を表３に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】表２に示されるように、発明鋼では通常の
脱酸剤として添加されるＡｌに対して多量のＡｌを含有
させることによって、表面硬さが大幅に増加しているこ
とが分かる。さらに、ＶもＡｌと同様の効果を示してお
り、発明鋼のようにＡｌ，Ｖ量を高めることによって、
浸炭処理後の表面硬さが増加することが分かる。
脱酸剤として添加されるＡｌに対して多量のＡｌを含有
させることによって、表面硬さが大幅に増加しているこ
とが分かる。さらに、ＶもＡｌと同様の効果を示してお
り、発明鋼のようにＡｌ，Ｖ量を高めることによって、
浸炭処理後の表面硬さが増加することが分かる。
【００２９】さらに、発明鋼では、Ｂ，Ｍｏ，Ｎｉ等を
添加することによって、有効硬化深さが増加しており、
硬化深さの増加にはＢ，Ｍｏ，Ｎｉの添加が有効である
ことが分かる。
添加することによって、有効硬化深さが増加しており、
硬化深さの増加にはＢ，Ｍｏ，Ｎｉの添加が有効である
ことが分かる。
【００３０】比較鋼Ｎｏ．１１，１２，１３はＪＩＳ
ＳＣｒ４２０鋼，ＳＣＭ４２０鋼，ＳＮＣＭ４２０鋼で
ある。Ｎｉ，Ｍｏ添加によって硬化深さは増加する傾向
にあるが、表面硬さに顕著な差異は認められず、表面硬
さは増加していないことが分かる。比較鋼Ｎｏ．１４は
Ｃ量が所定量以下の含有量の場合であり、表面硬さ、心
部硬さ、硬化深さともに低い値を示している。また、比
較鋼Ｎｏ．１５，１６はＭｎ，Ｃｒが所定量以下の場合
であり、表面硬さ、硬化深さともに低い値を示してい
る。比較鋼Ｎｏ．１７，１８は所定量以上のＭｎ，Ｃｒ
を添加した場合であるが、表面硬さの増加は認められな
い。
ＳＣｒ４２０鋼，ＳＣＭ４２０鋼，ＳＮＣＭ４２０鋼で
ある。Ｎｉ，Ｍｏ添加によって硬化深さは増加する傾向
にあるが、表面硬さに顕著な差異は認められず、表面硬
さは増加していないことが分かる。比較鋼Ｎｏ．１４は
Ｃ量が所定量以下の含有量の場合であり、表面硬さ、心
部硬さ、硬化深さともに低い値を示している。また、比
較鋼Ｎｏ．１５，１６はＭｎ，Ｃｒが所定量以下の場合
であり、表面硬さ、硬化深さともに低い値を示してい
る。比較鋼Ｎｏ．１７，１８は所定量以上のＭｎ，Ｃｒ
を添加した場合であるが、表面硬さの増加は認められな
い。
【００３１】表３に疲労試験の結果を示したが、発明鋼
の疲れ限度は比較鋼に比べていずれも高い値を示してい
ることが分かる。発明鋼Ｎｏ．２と比較鋼Ｎｏ，１１は
主成分はほぼ同一であり、Ａｌ量を変えた場合である
が、発明鋼の表面硬さは比較鋼に比べて７０ＨＶ程度高
く、疲れ限度も８０ＭＰａ程度増加しており、本発明に
よる効果が顕著な改善効果が確認される。
の疲れ限度は比較鋼に比べていずれも高い値を示してい
ることが分かる。発明鋼Ｎｏ．２と比較鋼Ｎｏ，１１は
主成分はほぼ同一であり、Ａｌ量を変えた場合である
が、発明鋼の表面硬さは比較鋼に比べて７０ＨＶ程度高
く、疲れ限度も８０ＭＰａ程度増加しており、本発明に
よる効果が顕著な改善効果が確認される。
【００３２】また、Ｂ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ量を増加する
ことによっても、疲れ限度は上昇しており、本発明の優
位性が確認されている。また、Ｔｅ，Ｐｂ等の被削性改
善元素を添加しても、所定範囲内であれば疲れ限度の低
下は発生しないことが確認された。
ことによっても、疲れ限度は上昇しており、本発明の優
位性が確認されている。また、Ｔｅ，Ｐｂ等の被削性改
善元素を添加しても、所定範囲内であれば疲れ限度の低
下は発生しないことが確認された。
【００３３】
【発明の効果】以上の実施例により本発明は、合金組成
の適正化によって浸炭処理後の表面硬さを増加すること
が可能とされ、浸炭処理時間の延長や特殊な浸炭処理を
施すことなく高強度な浸炭処理部品を得ることが可能と
され、これによる生産性向上、省エネルギー化と産業上
の効果は極めて顕著なものである。
の適正化によって浸炭処理後の表面硬さを増加すること
が可能とされ、浸炭処理時間の延長や特殊な浸炭処理を
施すことなく高強度な浸炭処理部品を得ることが可能と
され、これによる生産性向上、省エネルギー化と産業上
の効果は極めて顕著なものである。
Claims (5)
- 【請求項１】 合金元素の含有量が、質量％で、Ｃ：
０．１０〜０．２５％，Ｓｉ：≦０．３０％，Ｍｎ：
０．２０〜２．０％，Ｃｒ：０．２０〜２．０％であ
り、さらに、Ａｌ：０．０２５〜０．２％、または、
Ｖ：０．０５〜０．３％のうちの一種または二種を含有
し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴と
する浸炭硬化性に優れた肌焼鋼。 - 【請求項２】 請求項１に記載の合金組成に加えて、
質量％で、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％，Ｎ：≦
０．０３０％，Ｔｉ：≦０．１０％（ただし、ＴｉとＮ
の含有量の比率が３．４２≦Ｔｉ／Ｎ≦８．０）を含有
することを特徴とする浸炭硬化性に優れた肌焼鋼。 - 【請求項３】 請求項１、または請求項２に記載の合
金組成に加えて、質量％で、Ｎｉ：≦２．０％，Ｍｏ：
≦０．５％のうち一種または二種を含有することを特徴
とする浸炭硬化性に優れた肌焼鋼。 - 【請求項４】 請求項１、または請求項２、または請
求項３に記載の合金組成に加えて、質量％で、Ｎｂ：
０．０１〜０．３％，Ｚｒ：０．０１〜０．２％，Ｔ
ａ：０．０１〜０．５％，Ｈｆ：０．０１〜０．５％の
うち一種または二種以上を含有することを特徴とする浸
炭硬化性に優れた肌焼鋼。 - 【請求項５】 請求項１、または請求項２、または請
求項３、または請求項４に記載の合金組成に加えて、質
量％で、Ｓ：≦０．０６％，Ｔｅ：≦０．２％，Ｐｂ；
≦０．２％，Ｂｉ：≦０．２％，Ｃａ：≦０．０１％の
うち一種または二種以上を含有することを特徴とする浸
炭硬化性に優れた肌焼鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18798596A JPH108199A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 浸炭硬化性に優れた肌焼鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18798596A JPH108199A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 浸炭硬化性に優れた肌焼鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH108199A true JPH108199A (ja) | 1998-01-13 |
Family
ID=16215605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18798596A Pending JPH108199A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 浸炭硬化性に優れた肌焼鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH108199A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11335776A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-12-07 | Kawasaki Steel Corp | 冷間鍛造性および浸炭時の耐粗粒化特性に優れた浸炭用鋼 |
| WO2002044435A1 (fr) * | 2000-12-01 | 2002-06-06 | Aichi Steel Corporation | Acier destiné à une carburation et appareillage carburé |
| JP2020002447A (ja) * | 2018-06-29 | 2020-01-09 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 浸炭部材 |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP18798596A patent/JPH108199A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11335776A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-12-07 | Kawasaki Steel Corp | 冷間鍛造性および浸炭時の耐粗粒化特性に優れた浸炭用鋼 |
| WO2002044435A1 (fr) * | 2000-12-01 | 2002-06-06 | Aichi Steel Corporation | Acier destiné à une carburation et appareillage carburé |
| JPWO2002044435A1 (ja) * | 2000-12-01 | 2004-04-02 | 愛知製鋼株式会社 | 浸炭用鋼及び浸炭歯車 |
| JP2020002447A (ja) * | 2018-06-29 | 2020-01-09 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 浸炭部材 |
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