JPS5950158A - 軟窒化用低合金鋼 - Google Patents
軟窒化用低合金鋼Info
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- JPS5950158A JPS5950158A JP15919982A JP15919982A JPS5950158A JP S5950158 A JPS5950158 A JP S5950158A JP 15919982 A JP15919982 A JP 15919982A JP 15919982 A JP15919982 A JP 15919982A JP S5950158 A JPS5950158 A JP S5950158A
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- Japan
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- soft
- steel
- nitriding
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は軟窒化処理を施すことにより、高い表面硬さと
ともに深い硬化深さが得られることを特徴とした軟窒化
用低合金鋼に関するものである。
ともに深い硬化深さが得られることを特徴とした軟窒化
用低合金鋼に関するものである。
化学的表面硬化法としては、浸炭法と窒化法が代表的に
ものである。浸炭法は、高温のγ域において、Cを侵入
、拡散させるため、深い硬化深さが得られるが、浸炭後
は焼入されるために、熱処理歪が問題となり、精度の要
求される機械部品に対してd:、種々問題がありまた、
耐焼付性や耐かじり性にも難点があった。
ものである。浸炭法は、高温のγ域において、Cを侵入
、拡散させるため、深い硬化深さが得られるが、浸炭後
は焼入されるために、熱処理歪が問題となり、精度の要
求される機械部品に対してd:、種々問題がありまた、
耐焼付性や耐かじり性にも難点があった。
窒化法は、500〜550℃前後の温度域において、N
を侵入、拡散させて、高い表面硬さを有する硬化層を得
て、耐摩耗性、耐焼付性、疲労強度の向上を得る処理で
あるが、一般に窒化専用の鋼にしか適用できず、壕だ、
処理時間が50〜i 00 hrと著し7く長く、処理
後も表面の脆い白層を除去する必要があり部品製造上に
も問題があった。
を侵入、拡散させて、高い表面硬さを有する硬化層を得
て、耐摩耗性、耐焼付性、疲労強度の向上を得る処理で
あるが、一般に窒化専用の鋼にしか適用できず、壕だ、
処理時間が50〜i 00 hrと著し7く長く、処理
後も表面の脆い白層を除去する必要があり部品製造上に
も問題があった。
これに対して、軟窒化処理は、一般に500〜に00℃
の温度域で、NとCを同時に侵入・拡散させて、表面硬
化をはかる処理であり、窒化に比べて、か々り短時間処
理ですみ、はぼ全ての鋼種に適用できl〜かも歪の少な
い処理として、機械部品や金型などに急速に普及しつつ
ある。
の温度域で、NとCを同時に侵入・拡散させて、表面硬
化をはかる処理であり、窒化に比べて、か々り短時間処
理ですみ、はぼ全ての鋼種に適用できl〜かも歪の少な
い処理として、機械部品や金型などに急速に普及しつつ
ある。
しかし、従来、軟窒化して用いられることの多い構造用
炭素鋼や低合金鋼では、十分な表面硬さや硬化深さが得
にくく、まだ、窒化鋼のSACM64.5などに適用し
た場合は、高い表面硬さは得らゴ′lるものの、深い硬
化深さが得にくいなどの難点があった0 また、最近では、省エネルギー化の動きの中で浸炭の代
りに軟窒化処理への転換がはかられつつあり、この場合
、軟窒化前の前熱処理としては、加工性やコスト省エネ
ルギーなどの理由により、従来の焼入焼もどしから焼な
らしなどが用いられることが多くなっており、これらの
用途に;rM Lだ鋼が求められていた。
炭素鋼や低合金鋼では、十分な表面硬さや硬化深さが得
にくく、まだ、窒化鋼のSACM64.5などに適用し
た場合は、高い表面硬さは得らゴ′lるものの、深い硬
化深さが得にくいなどの難点があった0 また、最近では、省エネルギー化の動きの中で浸炭の代
りに軟窒化処理への転換がはかられつつあり、この場合
、軟窒化前の前熱処理としては、加工性やコスト省エネ
ルギーなどの理由により、従来の焼入焼もどしから焼な
らしなどが用いられることが多くなっており、これらの
用途に;rM Lだ鋼が求められていた。
本発明者は、以上のよう役問題点を種々横側して、軟窒
化性に及ぼす合金元素の影響について、詳細に調査を行
なった結果、従来鋼に比べ、格段にすぐれた軟窒化特性
を示す合金を発明した。
化性に及ぼす合金元素の影響について、詳細に調査を行
なった結果、従来鋼に比べ、格段にすぐれた軟窒化特性
を示す合金を発明した。
すなわち、本発明鋼は、
(t) C=0.50%以下、5i=0.50%以下
、 Mn = 1.50 %以下Cr =0.75〜2
.50 % 、 5olAd=0.03〜0.10%。
、 Mn = 1.50 %以下Cr =0.75〜2
.50 % 、 5olAd=0.03〜0.10%。
V=0.02〜0.30%、を含み、圧延あるいは鍛造
のま捷ないし、焼ならし、焼なまし状態で、軟窒化する
ことにより、高い表面硬さと、深い硬化深さのイ(Iら
れる軟窒化用低合金鋼。
のま捷ないし、焼ならし、焼なまし状態で、軟窒化する
ことにより、高い表面硬さと、深い硬化深さのイ(Iら
れる軟窒化用低合金鋼。
(2) C=0.50%以下、5i=0.50%以下
、 Mn = 1.50 %以J’ 、 Cr=0.7
5〜2.50%、 5olAl=0.0 :3〜0.1
0%。
、 Mn = 1.50 %以J’ 、 Cr=0.7
5〜2.50%、 5olAl=0.0 :3〜0.1
0%。
V=0.02〜0.30%および、Ni = 2.00
%以下、Mo=050%以下の1種以上を含み残部F
eおよび不可避の不純物よりなる、圧延あるいは鍛造の
ままないし焼ならし、;rt)るいは焼なまし状態で、
軟窒化処理することにより、高い表面硬さと深い硬化深
さが得られる軟窒化用低合金鋼。
%以下、Mo=050%以下の1種以上を含み残部F
eおよび不可避の不純物よりなる、圧延あるいは鍛造の
ままないし焼ならし、;rt)るいは焼なまし状態で、
軟窒化処理することにより、高い表面硬さと深い硬化深
さが得られる軟窒化用低合金鋼。
(3) C=0.50%以下、 Si =0.50
%以下、 IVln = 1..50%以下、Cr=0
.75〜2.50% 、5olAA=0.03〜0.1
(1% 。
%以下、 IVln = 1..50%以下、Cr=0
.75〜2.50% 、5olAA=0.03〜0.1
(1% 。
v =0.02〜o 3o taミオ o:、S +
Te + Pb 、 5e)1種以上をそれぞれ0.3
0 %以下含み、残部Feおよび不可避の不純物よりな
る、圧延あるいは鍛造の′!!、才ないし焼な’) 1
.、 、あるいは焼なまし状態で、軟窒化処理すること
により、高い表面硬さと深い硬化深さが青ら7する軟窒
化用低合金鋼。
Te + Pb 、 5e)1種以上をそれぞれ0.3
0 %以下含み、残部Feおよび不可避の不純物よりな
る、圧延あるいは鍛造の′!!、才ないし焼な’) 1
.、 、あるいは焼なまし状態で、軟窒化処理すること
により、高い表面硬さと深い硬化深さが青ら7する軟窒
化用低合金鋼。
(4) C=0.50%以下、 Si = 0.50
%J以下、 Mn = 1.50 %以下、 Cr−
0,75〜2.50 % 、 5olAA=o、o :
3〜0.10 % 。
%J以下、 Mn = 1.50 %以下、 Cr−
0,75〜2.50 % 、 5olAA=o、o :
3〜0.10 % 。
V=0.02〜0.30 %およびNt=2.00%以
下、Mo=0.50係以下の1質又は2種とS 、 T
e 、 Se 、 Pbの1種以上をそれぞれ0.30
%以下含み、残部Feおよび不可避の不純物よりなる、
圧延あるいは鍛造のままないし焼ならし、あるいは焼な
まし状態で、軟窒化処理することにより、高い表面硬さ
と深い硬化深さが得られる軟窒化用低合金鋼である。
下、Mo=0.50係以下の1質又は2種とS 、 T
e 、 Se 、 Pbの1種以上をそれぞれ0.30
%以下含み、残部Feおよび不可避の不純物よりなる、
圧延あるいは鍛造のままないし焼ならし、あるいは焼な
まし状態で、軟窒化処理することにより、高い表面硬さ
と深い硬化深さが得られる軟窒化用低合金鋼である。
即ち、本発明者らはSiが軟窒化性を著しく害すること
、一方■が著しい効果があることを見出し、前者を低く
おさえると共産、後者を適量添カuし、更にMn r
Cr + Al1等を適切に配合規制して本発明を完成
したものである。
、一方■が著しい効果があることを見出し、前者を低く
おさえると共産、後者を適量添カuし、更にMn r
Cr + Al1等を適切に配合規制して本発明を完成
したものである。
次に本発明鋼の成分限定理由を実施例と共に詳細に説明
する。表1に本発明鋼および比較鋼の化学成分および、
焼ならし後、570℃X4hrのガス軟窒化処理を施し
た場合の、軟窒化特性を示す。
する。表1に本発明鋼および比較鋼の化学成分および、
焼ならし後、570℃X4hrのガス軟窒化処理を施し
た場合の、軟窒化特性を示す。
S】:軟窒化性に及ぼす合金元素の影響について述べた
報告はこれまでにいくつがみられるが、本発明鋼の特徴
とするSlや■の効果については、明らかではなかった
。
報告はこれまでにいくつがみられるが、本発明鋼の特徴
とするSlや■の効果については、明らかではなかった
。
本発明者は、Siおよび■が軟窒化性に対して著しい影
響を有することを発見した。第1図および第2図(第1
図、第2図ともガス軟化条件は570℃x4hr)にそ
れぞれ、Slおよび■の軟窒化性に及ぼす影響を示す。
響を有することを発見した。第1図および第2図(第1
図、第2図ともガス軟化条件は570℃x4hr)にそ
れぞれ、Slおよび■の軟窒化性に及ぼす影響を示す。
すなわち、第1図にみるとおり、Siは、0.28C−
1,2Mn−1,5Cr−0,075Alの成分系にお
い−Cも、才だ本発明鋼Bをベースとした成分系におい
ても、軟窒化性、特に硬化深さを著しく減少させる効果
を示す。すなわち、軟窒化性に対しての1、SIは低い
程好ましいことが判った。
1,2Mn−1,5Cr−0,075Alの成分系にお
い−Cも、才だ本発明鋼Bをベースとした成分系におい
ても、軟窒化性、特に硬化深さを著しく減少させる効果
を示す。すなわち、軟窒化性に対しての1、SIは低い
程好ましいことが判った。
一般に、Slは脱酸剤として用いられ、まだ、芯部強度
41するいは、焼もどし軟化抵抗を上げるだめにイ」効
であり、多用されているが、本発明鋼では、これらを総
合的に勘案して、050チ以下に規ル11シ、た。
41するいは、焼もどし軟化抵抗を上げるだめにイ」効
であり、多用されているが、本発明鋼では、これらを総
合的に勘案して、050チ以下に規ル11シ、た。
70次に、■は第2し]かしつわ作るように、軟窒化性
に対しては、特に有効であり、軟窒化層の表面硬さを上
昇させ、硬化深さを著しく増大させる。これは、■が、
用延、鍛造、焼ならしあるいd焼な−まし状態の時、そ
のほぼ全量或いは一部がフェライト中に固溶し、軟窒化
処理によって侵入してさた。CやNと結合り。
に対しては、特に有効であり、軟窒化層の表面硬さを上
昇させ、硬化深さを著しく増大させる。これは、■が、
用延、鍛造、焼ならしあるいd焼な−まし状態の時、そ
のほぼ全量或いは一部がフェライト中に固溶し、軟窒化
処理によって侵入してさた。CやNと結合り。
て、微細な炭窒化物を析出するためと考えられる。この
軟窒化層におU)る■の微細な炭窒化物の析出硬化と、
前述のSiの効果との相乗効果によって高い表面硬さと
、深い硬化深さ〃:得られるのが、本発明鋼の最大の1
1キ徴である。
軟窒化層におU)る■の微細な炭窒化物の析出硬化と、
前述のSiの効果との相乗効果によって高い表面硬さと
、深い硬化深さ〃:得られるのが、本発明鋼の最大の1
1キ徴である。
第2図に見るとおり、■のこの効果は、002係未満で
は不十分であり、0.30%以上では飽和してし甘い、
コスト的にも不利になる。
は不十分であり、0.30%以上では飽和してし甘い、
コスト的にも不利になる。
そこで、オ8発明り:、・4では、■の下限を0.02
係とし、上限を0.30%とする。
係とし、上限を0.30%とする。
:Cは、芯部強度を補作する」−で最も重要な元素であ
る。多すぎる場合には、靭性−や加二[性を阻害する。
る。多すぎる場合には、靭性−や加二[性を阻害する。
0.50 %以下であれば、強度。
靭性、加工性の点から、一応満足すべき水準となる。そ
こで、Cの上限を0.50%とする。
こで、Cの上限を0.50%とする。
Mn: Mn If’J1、Siと同様に、脱酸剤とし
て用いられ、芯部の強度を確保する上でも有効な元素で
ある。軟窒化性に対しては、表面硬さを向上させるが、
多ずぎると硬化深さを低下させる。
て用いられ、芯部の強度を確保する上でも有効な元素で
ある。軟窒化性に対しては、表面硬さを向上させるが、
多ずぎると硬化深さを低下させる。
壕だ、加工性に対しては、少ないほうが望ましい。
芯部強度、加工性および軟窒化性との兼ね合いから、M
nの上限は1.5%とする。
nの上限は1.5%とする。
Cr: Cr i二、芯部強度を向上させるほかに、軟
窒化性に対しては、大きな効果を有しており、多い程、
軟窒化層の表面硬さを上昇させる。
窒化性に対しては、大きな効果を有しており、多い程、
軟窒化層の表面硬さを上昇させる。
硬化深さはCr量が多くなりすぎた場合、表面に強固な
軟窒化層を形成するだめに、逆に硬化深さは減少する。
軟窒化層を形成するだめに、逆に硬化深さは減少する。
本発明においては、Cr、0.75%以下では、必要と
する表面硬さが得られないために、下限を0.75%と
する。
する表面硬さが得られないために、下限を0.75%と
する。
一方、250係以上では、硬化深さが浅くなるために、
上限を2.50ヂとする。
上限を2.50ヂとする。
AA!: Alは強力な脱酸剤とし7て用いられるが、
軟窒化性に対しても、Cr同様、太き々影響力を持って
いる。
軟窒化性に対しても、Cr同様、太き々影響力を持って
いる。
すなわち、Crと同様に、多い程、軟窒化後の表面硬さ
は上昇し、硬化深さもある程度の量までは、増大させる
。しかし、多くなりすぎた場合、硬化深さは減少し、熱
間加工性や清浄度などが悪化する。まだ、少なすぎる場
合には、表面の硬化が十分でない。そこで、上限を0.
10%とし、下限を0.030%とする。
は上昇し、硬化深さもある程度の量までは、増大させる
。しかし、多くなりすぎた場合、硬化深さは減少し、熱
間加工性や清浄度などが悪化する。まだ、少なすぎる場
合には、表面の硬化が十分でない。そこで、上限を0.
10%とし、下限を0.030%とする。
本発明の第2又は第4の発明鋼にて用いるNiは芯部の
強度および靭性が必要な場合に添加するが、29%を越
ずと添加量の割には、強度靭性の改善効果が小さいため
に、−り限を200係とする。
強度および靭性が必要な場合に添加するが、29%を越
ずと添加量の割には、強度靭性の改善効果が小さいため
に、−り限を200係とする。
本発明の第2又は第3の発明鋼において用いるMoは、
Niと同様に芯部の強度および靭性を向上させるが、0
.5%を越えると価格の割に効果が小さくなり、更に加
工性が阻害されることなどによシ、上限を0.50%と
する。
Niと同様に芯部の強度および靭性を向上させるが、0
.5%を越えると価格の割に効果が小さくなり、更に加
工性が阻害されることなどによシ、上限を0.50%と
する。
本発明の第3又は第4の発明鋼において用いるS 、
Se 、 1”e 、 Pbはいずれも鋼の被削性を改
善する為の元素であり、0.30%も添加すれば十分で
あり、多すぎる場合には、財力特性や熱間加工性などを
阻害する。そこで、いずれも、上限を0.30%とする
。
Se 、 1”e 、 Pbはいずれも鋼の被削性を改
善する為の元素であり、0.30%も添加すれば十分で
あり、多すぎる場合には、財力特性や熱間加工性などを
阻害する。そこで、いずれも、上限を0.30%とする
。
次に本発明鋼と比較鋼を最も代表的な条件である570
℃X4hrのガス軟窒化処理を施した場合の、軟窒化層
の硬さ分布を第3図に示す。
℃X4hrのガス軟窒化処理を施した場合の、軟窒化層
の硬さ分布を第3図に示す。
本発明鋼は、従来鋼に比べて、高い表面硬さとともに深
い硬化深さが得られることがわかる。
い硬化深さが得られることがわかる。
また表2にドリル穿孔性の試験結果を示す。本発明鋼は
、概ね良好な穿孔性を示すが、快削元素を添加した、第
2発明鋼および第4発明鋼は、更に良好な穿孔性を示し
ている。
、概ね良好な穿孔性を示すが、快削元素を添加した、第
2発明鋼および第4発明鋼は、更に良好な穿孔性を示し
ている。
表3にシャルピー衝撃試験の結果を示す。Ni。
MOを添加した、第2発明鋼は、靭性の改善がみられる
。
。
表2 ドリル穿孔性試験結果
〈試験条件〉
・ドリル :5KH9,8φ、JIS標準ドリル・穿孔
東件:推カフM乾式自由落下式穿孔JI83号試験片(
2mrUノツチ) n = 5ケの平均値
東件:推カフM乾式自由落下式穿孔JI83号試験片(
2mrUノツチ) n = 5ケの平均値
第1図は軟墾化性に及ぼすSl量の影響を示す図、第2
図は軟宇化性に及ぼす7世の影響を示す図、第3図は供
試料の軟窒化J、、d 4ヴjさ分布図である。 第1図 51量(%) 第2図 V−を弘)
図は軟宇化性に及ぼす7世の影響を示す図、第3図は供
試料の軟窒化J、、d 4ヴjさ分布図である。 第1図 51量(%) 第2図 V−を弘)
Claims (4)
- (1) C=0.50%以下、 St =0.50%
以下、 Mn =1.50 %以下、 Cr = 0.
75〜2.50%、 5olAl=O,O:3〜0.1
0 % 、 V=0.02〜0.30% を含み、残部
Feおよび不可避の不純物よシなる、圧延あるいは鍛造
のままないし焼ならし、あるいは焼なまし状態で、軟窒
化処理することにより、高い表面硬さと深い硬化深さが
得られる軟窒化用低合金鋼。 - (2) C=0.50%以下、 Si =0.50
%以下、 Mn = 1.50%以下、 Cr=0.7
5〜2.50%、 5olA/=0.03〜0.10
% 。 V=0.02〜0.30 %および、Ni = 2.0
0%以下+ Mo =0.50%以下の1種以上を含み
残部Feおよび不可避の不純物よりなる、圧延あるいは
鍛造のままないし焼ならし、あるいは焼なまし状態で、
軟窒化処理することにより、高い表面硬さと深い硬化深
さが得られる軟窒化用低合金鋼。 - (3) C=0.50%以下、5i=0.50%以
下、Mn=1.50%以下、 Cr=0.75〜2.5
0 % 、 5olAl=0.03〜0.10%。 V=0.02〜0.30 %および、S 、 Te 、
Pb 、 Seの1種以上をそれぞれ0.30%以下
含み、残部Feおよび不可避の不純物よりなる、圧延あ
るいは鍛造の!!、まないし焼ならし、あるいは焼な寸
し状態で、軟窒化処理することにより、高い表面硬さと
深い硬化深さが得られる軟窒化用低合金鋼。 - (4) C=0.50%以下+ S s =0.50
%以下、 Mn = 1.50 %以下、Cr=0.
75〜2.50%、 5olAA! =0.03〜0.
10%。 V=0.02〜0.30 ’%およびNi = 2.
O0%以下、Mo =0.50 ’チ以下の1
種又は2種とS 、 Te 、 Se 、 Pbの1種
以上をそれぞれ0.30 %以下台み、残部Feおよび
不可避の不純物よりなる、圧延あるいは鍛造のままない
し焼ならし、あるいは焼なまし状態で、軟窒化処理する
ことにより、高い表面硬さと深い硬化深さが得られる軟
窒化用低合金鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15919982A JPS5950158A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 軟窒化用低合金鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15919982A JPS5950158A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 軟窒化用低合金鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5950158A true JPS5950158A (ja) | 1984-03-23 |
Family
ID=15688485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15919982A Pending JPS5950158A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 軟窒化用低合金鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5950158A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS619555A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-17 | Komatsu Ltd | 迅速軟窒化用鋼 |
JPS63167004A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-11 | Musashi Seimitsu Ind Co Ltd | 軟窒化カムシヤフト |
JPS644457A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-09 | Daido Steel Co Ltd | Low alloy tufftrided steel |
JPH01177338A (ja) * | 1987-12-30 | 1989-07-13 | Aichi Steel Works Ltd | 窒化用非調質鋼 |
-
1982
- 1982-09-13 JP JP15919982A patent/JPS5950158A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS619555A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-17 | Komatsu Ltd | 迅速軟窒化用鋼 |
JPS63167004A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-11 | Musashi Seimitsu Ind Co Ltd | 軟窒化カムシヤフト |
JPS644457A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-09 | Daido Steel Co Ltd | Low alloy tufftrided steel |
JPH01177338A (ja) * | 1987-12-30 | 1989-07-13 | Aichi Steel Works Ltd | 窒化用非調質鋼 |
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