JPS5931847A - 迅速浸炭用鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、迅速浸炭用鋼に関し、とくに従来鋼に比べ
て短時間で容易に浸炭処理が行えるよう圧することにつ
いての開発、研究成果を提案しようとするものである。

従来一般に浸炭処理は、表面強化法の一つとして、たと
えば歯止または軸受けなどに広く用（１られている熱処
理法である。

とくに浸炭焼入・焼戻しは、鋼材の表面層のみに浸炭し
、焼入・焼戻しを施して表面層硬さをＨＲｃ　６ｏ程度
にし、そして内部は軟質のままに維持して表面層１（、
圧縮残留応力を付与し、これにより材料全体の強度およ
び靭性を確保することにあわせて、表面層の圧縮応力に
より、疲労特性をも改善するのに寄与させ得て有利であ
る。

しかし従来嘴での浸炭処理は一般に、約９８Ｑ℃で約１
０時間以上もの長時間な要して、その処理費が嵩むを例
とした。

この発明は、同−没炭硝度を得るのに必要な浸炭時間の
短縮を、通常鋼と同等な靭性下に実現しようとするもの
である。

発明者らは、浸炭時間を短縮し、かつ靭性を従来鋼と同
等とする鋼を得るために、ｌλ炭待時間よび靭性への各
種元素の影響について基本的に研究を重ね、この発明に
到達した。

この発明は、Ｃ：　０．２５〜Ｑ、８Ｑ　９吋％（以下
％で示す）　、　ｓｉ：　１．５〜２．０％、　Ｍｎ　
：　０．２０〜２．０％およびＡ／、　：　０．０１５
〜０．０５０％を含有し、またさらにはＣｒ　：　１．
５％以下およびまたはＭｏ　：　０−１％以下を含み、
残余は実質的にＦｅの組成になるものとすることにより
、上記課題の解決を図ったものであり、加えてとくに靭
性向上および焼入ひずみ減少を目指す必要に際しては上
記Ｓｉ　Ｔ　Ｍｎ　＊ＣｒおよびＭｏによる焼入性Ｄ８
が、Ｃ含有量に応じて下記各式を満足し、残部Ｆｅの組
成において上記課題をさらに有利に解決し得ることを究
明したものである。

ここに、 ＤＦ、。＝　（１＋０．６４（％８ｉ））ｘ（１＋４−
１１◆ｃ％Ｍｎ　：］　）　Ｘ（１＋２．８１３．（％
ｃｒｙ）Ｘ（１＋８．１４−［：％Ｍｏ　）　）　　−
１８）Ｄ、Ｂ＝　（１＋０．６４・［：％５ｉＢ））Ｘ
（１＋４．１１−（％ＭｎＢ’：］）Ｘ（１＋　ｚ、ａ
ａ　−（％ＣｒＢ）　）　ｘ　（１＋８．１４−（％Ｍ
ｏＢ））　　・”（４）ここに添字Ｂは代替対象鋼につ
いての数値を表わし、代替対象鋼というのはこの発明で
性能改善を図ろうとするベースとなった種別に層する肌
焼き鋼を意味する。

である。

上記のように成分範囲をｔＳ定した鋼材は、優れた浸炭
性を有し、ベース鋼つまり代替対象鋼に比べ＋１ぼ８分
の２以下の時間で十分な浸炭焼入深さを得ることができ
、しかも靭性にも優れることが確認されている。

以下この発明の技術的内容について詳細に説明する。

まず組成成分範囲を上記のように規定した理由を述べる
。

Ｃ：　０．２５〜０Ｉ８０％ Ｃは従来の肌焼鋼では一般に０・２０％以下であるが、
浸炭時間を短縮するためには、これを増加する必要が認
められ、その下限を０．２５％とした。

一方Ｃ量が増加すると焼入性の増大により焼入ひずみが
増加すること、また、内部の靭性が低下−することから
０．８０％を上限にした。

Ｓｉ　　：　　１．５〜２．０　％ Ｓ１は従来浸炭を抑制するといわれて来たが、１０００
℃前後の高温浸炭においてはその抑制作用はさほどのこ
とがたく、加えてＳｌは、焼入後に若干の残留オーステ
ナイトを生成することから、耐疲労性とくに転がり疲れ
寿命を向上させ、このような耐疲労性の向上効果は１・
５％以上で有効に発揮される。一方Ｓ１を過度に増加す
ると残留オーステナイト量が増えすぎて経時的な形状寸
法変化が大きくなるので、上限を２・０％とした。

Ｍｎ　：　０−２０〜２−０％ Ｍｎは後述のＣｒ　＊　Ｍｏによる寄与の下ではより効
果的な、しかしその助成のない場合でも焼入性の調整に
役立つ成分で最小限０・２０％を必要とする一方、２．
０％をこえて増加すると切削性が劣化するほか、通常２
．０％以下で焼入性も十分であるので、上限を２．０％
にした。

Ａｔ：　０・０１５〜０．０５０％ ｄは酸素類低減およびＡ７Ｎ形成によるオーステナイト
結晶粒微細化に有効であって、その効果を発揮させろた
めには０．０１５％が必要である。しかし過度に添加す
るとＢ糸アルミナの形成、熱間加工性の低下をもたらす
ので、上限を０．０５０％とした。

Ｃｒ　：　１．５％以下、　Ｍｏ　：　０．８０％以下
ＣｒはＭＯとともに上記Ｍｎによる焼入性の増強調整に
役立ちこれを用いるときでも通常の浸炭用鋼材では１．
５％で目的は達成できるので、上限を１．５％とした。

なおＯｒを添加するほど焼入性を必要としない用途もあ
るので、上限のみを規定し１・・た。

Ｍｏもまた浸炭性および焼入性に有効な点でＣｒと同効
元素であるが、その添加目的の下では０．８０％で十分
であり、材料コストに！＃響を挾ぼさない限度として上
限を０・８０％とした。

Ｍｏについてもその添加による焼入性上昇を心安としな
い用途もあるので上限のみを規定した。

次に焼入性ＤＦ、について１．１・ＤＥＢ以下の範囲に
限定したのは、Ｃ＃　８１　＋　Ｍｎ　＊　Ｃｒおよび
ＭＯに応じて焼入性が増加し、鋼材６部の靭性の低下お
よ−１゜び焼入歪の増大をきたすおそれもあり、これら
成分の含有量を検討したところに従い、この発明でベー
スとした種別に属する肌焼鋼つまり代替対象鋼における
要請に応じて次式 ％式％］ ） の条件を充たす成分調整でとくに６部の焼入性確保を過
度な焼入性増強の防止の下に実現でき、安ポした浸炭用
鋼が得られることの知見に由来し、また焼入性ＤＦ、の
値がＯ−６ＤＥＢに満たないと、焼入性が保証されず、
また１、１ＤＥＢをこえると過度焼入れになるので、第
８発明においてこの値を（０，６〜１．１）ＤＦ、Ｂの
範囲とした。

以下実施例を挙げてこの発明の内容をより具体的に説明
する。

表１は転炉で溶製し、日真空脱ガス処理を施したのちに
、鋳込んだ鋳片から８０関纂φ棒鋼に圧延したものを供
試材として実験を行った材料の化学成分と止揚各式で計
算したＤ８値浸炭深さｔ５゜および衝撃値ｖＥｏを各材
料毎の相当ＪＩＳ規格記号区分にあわせ示す。

ここに浸炭深さはメタノールおよびプロパン変成ガスを
用い、浸炭性の指標として、表面炭素濃度が０．８５％
になる浸炭条件での６時間浸炭処理を行った後０．５０
％Ｃ濃度を示す表面からの深さく浸炭深さ１５ｏ）を用
いて比較した。

また衝撃試験は、浸炭後１７０°Ｃで２時間焼戻しをし
た後、材料の中心部分について機械加工により採取作成
した２Ｔ１ｍＶノツチ試験片を用いた０゛Ｃでの成績で
ある。

表１に示す如くこの発明に従い浸炭性は大きく改善され
たことが明らかである。

この発明に従い各区分ＤＥ／Ｄ８Ｂとも、各供試材の浸
炭性は向上し、焼入性Ｄ８値の増大にともない各代替対
象鋼に比し、衝撃値はほぼ同等のままか、むしろその改
善にあわせ浸炭性の向上が可能となっていることがわか
る。

以上述べたようにこの発明によれば浸炭性を有利に向上
させることができる。

この材料設計の思想は、単に０，２０％Ｃ鋼を基本とし
たＳ　２０　Ｃ、８ＣＲ４Ｚ　ＯＨ、８ＣＭ　４　Ｚ　
Ｏ’Ｈオヨヒ８Ｍｐ　４　Ｚ　ＯＨのみの代替えに限定
されるものではなく、炭素量のより低い鋼材の代替えに
も。

Ｍｎ　、　ＣｒおよびＭｏ含有量を調整することにより
、適用可能なのはいうまでもない。

特許出願人　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　　Ｃ：　Ｏ，Ｌ５〜０．８０重景％、重鎗１　：　
   １．５〜ｓｇ、ｏ重景％、重量ｎ　：　０−２〜Ｚ−０
   重景％重量びＭ：０・０１５〜０・０５０重量％を含有
   し、残部実質的にＦｅの組成になることを特徴とする迅
   速浸炭用鋼。 ＆　　Ｃ：　０．２５〜０．８０重量％＃　Ｓｉ　：　
   １−１ｓ〜２．０重量％、　）ｙｌｎ　：　０．２〜２
   ．０重量％、　Ａｔ：０．０１５〜０．０５０重量％を
   、１．５重１％以下のＣｒおよびまたは０．８０重量％
   以下のＭＯとともに含有し、残部実質的にＦｅの組成に
   なることを特徴とする迅速浸炭用鋼。 ＆　　Ｃ：　０．２５〜０．８０重貸％、　Ｓｉ　：　
   １．５〜２．１ｔＪｉ１％、　Ｍｎ　：　０．２〜Ｂ−
   ０重量％、　Ａｔ二０−０１５〜０．０５０重量％＊　
   Ｃｒ　：　ｉ、ｒｔ重量％以下およびＭＯ：　０．８０
   　Ｍｆｔｋ％以下を、下記式であられされる焼入性ＤＢ
   、の値が、（０，６〜１・１）・ＤＥＢの範囲となる粂
   杆で、含有し残部実質的にＦｅの組成になることを特徴
   とする迅速浸炭用鋼。 記 ｘ（ｘ＋＋、ｘｉ−Ｃ％ＩＡ１））Ｘ（１＋２．８１３
   −〔％Ｃｒ〕）Ｘ（１千Ｂ、１４・〔％励〕） ＤＥＢ　＝　（１＋０．ｆＳ４−（％８１Ｂ’））　Ｘ
   　（１＋４．１１−Ｃ％ＭｎＢ　）　）Ｘ（１＋２．８
   ８−（％ＣｒＢ））Ｘ（１＋８．１４・（％ｙＩＱＢ’
   ））ここに添字Ｂを付した元素記号は、代替対象鋼につ
   いての各成分鷺を現、わす。