JPS62177151A - 浸炭用鋼 - Google Patents

浸炭用鋼

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JPS62177151A
JPS62177151A JP1901186A JP1901186A JPS62177151A JP S62177151 A JPS62177151 A JP S62177151A JP 1901186 A JP1901186 A JP 1901186A JP 1901186 A JP1901186 A JP 1901186A JP S62177151 A JPS62177151 A JP S62177151A
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steel
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JP1901186A
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Kunio Namiki
並木 邦夫
Kenji Isogawa
礒川 憲二
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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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】
(産業上の利用分野) 本発明は、冷鍛性、被削性等に優れた鋼を素材とし、こ
れを浸炭処理して耐摩耗性、耐ピッチング性などを向上
させて用いるバルブリフター等々の部品用材料に関する
。 (従来の技術及び問題点) 高血圧の下で摺動、接触する部品、例えば内熱機関のバ
ルブリフターは、第1図に示すように、バルブ2の軸部
先端にスプリング3を介して取付けられ、高速回転して
いるカム4によってバルブ2を往復動するものであるが
、このバルブリフター1の冠面部は約100kgf/m
m2の面圧下でカム4と摺動、接触する厳しい条件下に
さらされる。 従来、この種の部品に供されている材料としては、汎用
の浸炭鋼SCM415等を素材とし、これにガス浸炭処
理を施して使用されていた。しかし、この浸炭鋼を素材
として製作された部品は、摩耗、スカッフ(かじり)、
ピッチングなどの発生が多く、部品に必要とする寿命が
十分に得られず。 部品交換の頻度が高いという問題があった。 この問題を解決するため、バルブリフターの場合、その
冠面部に硬質材を溶射或いは貼付する方法も検討されて
いるが、技術的に問題があるし。 またロス1〜的にメリットがないという欠点がある。 (発明の目的) 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、素材として加
工性が良好で、かつ、製品として必要とされる耐If耗
性、耐ピッチング性、或いは耐焼付性などの優れた耐摩
耗、耐ピッチング部品用材料を安価に提供することを目
的とするものである。 (発明の構成) 上記目的を達成するため、本発明者らは、部品素材の表
面に硬質材溶射或いは貼付する方法を採用せず、従来の
浸炭鋼の場合と同様、浸炭処理のみで表面部の硬さを顕
著に向上し得る鋼素材の開発を研究したところ、特定組
成の鋼を浸炭処理することによりHv850程度以上の
硬質炭化物を析出させると、主に耐ピッチング性を顕著
に向上させることが可能であることを見い出した。また
、当該部品の加工は切削加工から冷間鍛造による加工が
主体になりつつある状況に鑑み°、冷鍛性更には被削性
の改善を図り得る鋼索材の研究を重ね、ここに本発明を
なしたものである。 すなわち、本発明に係る耐摩耗、耐ピッチング部品用材
料は、C: 0.10〜0.30%、Si二0.50%
以下、Mn:1.50%以下、Cr: 2゜0〜8.0
%、Mo: 0.30”0.80%を含む組成を基本と
し、必要に応じて、特にS、o等々を更に低減し、或い
はpbを適正量添加してなる鋼を素材とし、これに浸炭
処理を施して硬質炭化物を析出させたことを特徴とする
ものである。 以下に本発明を実施例に基づいて詳述する。 まず、本発明において素材として用いる鋼の成分限定理
由を説明する。 Cは当該部品の心部強度を確保し、更に浸炭時にCrと
硬質炭化物を析出させるために必要な元素であり、それ
らのためには0.10%以上含有させる必要がある。し
かし、0.30%を最大とする量で十分であり、特に冷
鍛性を阻害しないようにするには0.20%を上限とす
る。 SLは脱酸剤として必要な元素であるが、0.50%を
超えて多量に添加すると靭性が低下するので、上限を0
.50%とする。なお、冷鍛性を向上させたい場合には
0.15%以下に抑える。 Mnは、従来の浸炭鋼と同様に焼入れ、焼きなしを施し
て使用される当該部品では1.5%以下で添加すれば焼
入性は十分に得られるので1.5%を上限とするが、冷
鍛性を向上させたい場合には0.8%以下に抑える必要
がある。 Crは、浸炭時にセメンタイト及びM、CやM、C,型
の炭化物(但し、M:Cr又はFe)を形成させるのに
必要な元素であり、特に硬質炭化物のM、C3を十分析
出させるために最低2.0%を添加する必要がある。し
かし、多すぎると炭化物量が増大し、靭性が劣化するの
で、8.0%を上限とする。 Moについては、上記析出炭化物量が増加した場合、基
地のCrが炭化物の形成に消費されるために炭化物近傍
の焼入性が低下するので、これを補完するため、浸炭温
度域で炭化物を形成しないMoの添加が有効であること
から、0.30%以上を添加する必要がある。しかし、
0.8o%を超えて添加してもか\る効果が飽和するの
で、0゜80%を上限とする。 S及び○は冷鍛性を阻害する元素であり、特に○はAQ
20.などの酸化物系介在物を形成し、SはMnS介在
物を形成するので、冷鍛性を確保する必要があるときは
、O:O,0.0015%以下に規制し、Sは0.01
5%以下、好ましくは0.005%以下に規制する。 pbは被削性の向上に有効な元素であるので、被削性を
要求される場合に0.03%以上を添加する。しかし、
0.10%を超えると耐ピッチング性が劣化するので、
0.10%を上限とする。 上記組成の鋼を素材とし、これを浸炭処理することによ
り表面部に硬質炭化物(M、C,M、C,の1種又は2
種)を析出させて硬度を上昇する必要がある。そのため
には、浸炭処理条件として特にCポテンシャル、すなわ
ち浸炭時の雰囲気のC濃度を1.3%以上とする必要が
ある。従来の浸炭鋼に対する浸炭時のCポテンシャルは
通常0.8〜0.9%程度であるが、本発明では特にC
r添加量を多くして硬質炭化物の析出によって硬度の上
昇を図るためにCポテンシャルを高くし、1.3%以上
とするものである。これにより表面部の硬さは、鋼素材
の組成にもよるが、概ねHv850以上を確保すること
ができる。なお、他の浸炭処理の条件は特に制限されな
いが、浸炭温度は従来よりも若干高目の温度が望ましい
。 (実施例) 第1表に示す化学成分(wt%)の各種鋼を溶製し、こ
れを素材とした場合の被削性、冷鍛性を調べるために焼
入れ、焼なましにより硬さ調整した後、切削性試験及び
冷鍛試験を行った。硬さは第2表に示すとうりである。 なお、被削性は、工具5KH9を用いて穴深さ20w1
、切削油なし、切削速度50m/minの条件でドリル
加工を行い、切削し得た穴個数、すなわち切削長さくm
m)を工具寿命として評価した。また冷鍛性は、冷間鋳
造によってバルブリフターを製造したときの割れ発生の
有無により判定した。それらの結果を第2表に示す。 第2表より、本発明鋼(1)、(2)の被削性は比較鋼
に比べて若干劣るが1本発明鋼(3)は比較鋼とほぼ同
等の被削性を示しており、また本発明鋼(2)、(3)
は冷鍛割れが皆無であり、特に本発明鋼(3)は被削性
と冷鍛性を兼備していることがわかる。なお、本発明i
ll (1)は従来鋼と同程度の冷鍛性を示した。 [以下余白] 次に、上記各鋼材に対して第3表に示す浸炭条件にて浸
炭処理を施し、ローラーピッチング試験、耐焼付試験を
行うと共にエンジン組込テストを行った・ なお、ローラーピッチング試験は、第2図に示す形状、
寸法(mm)の試験片で第3表に示す表面硬さのものを
第3図に示す如く回転している大ローラ−5に接触させ
1面圧150 kgf / mm2(同図中、太矢印)
、回転数150 Orpm、すべりが−40%(すなわ
ち、大ローラーに対しての周速比)の試験条件にて小ロ
ーラー(試験片)6を回転させ、B s。 寿命(回)を調べた。その結果は第3表に示すとうりで
あり1本発明鋼はいずれも従来鋼よりも耐ピッチング性
が向上していることが明らかである。 なお、試験はピッチングが発生しない場合には、10″
″回で終了させた。 また、耐焼付試験はファビリ一式斤耗試験機を使用して
実施した。具体的には、第4図に示すように、第3表に
示す表面硬さを有するVブロックを試験片7として用い
、6.5φX 40 Q (mm)のピン(回転体)8
をカムと想定してチル鋳物(Hv600)で製造した後
、ピン8を回転駆動体9に取付けて300rpmで回転
させ、一対のVブロックを両側よりピン8を締め付ける
態様(図中、太矢印)で徐々に荷重を増加させ、焼付の
起る荷重を焼付荷重として耐焼付性を評価した。なお、
■ブロックは第5図に示す断面形状、寸法(mm)のも
のを用いた。この試験の結果は第3表に示すとうりであ
り、本発明鋼はいずれも比較鋼よりも約倍近くもの焼付
発生荷重を示し、耐焼付性の向上が顕著である。 更に、バルブリフターを製作して6気筒、4バルブエン
ジンに組込んでテストし、従来鋼を用いた場合の寿命を
1とした時の相対寿命を調べた結果、第3表に示すとう
り、本発明鋼の寿命は大幅に延長化されることがわかっ
た。
【以下余白】
(発明の効果) 以上詳述したように1本発明によれば、特定組成の鋼を
素材として用いて浸炭処理により表面部に硬質炭化物を
析出させるものであるので、特に耐摩耗性、耐ピッチン
グ性の優れた部品を堤供することができる。その際、鋼
素材の冷鍛性や被削性を向上させることも可能であり、
また従来法のように硬質材を被覆する必要もなく浸炭の
みで上記特性を確保できるので、安価に耐摩耗、耐ピッ
チング部品を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はバルブリフター及びその使用状況を示す説明図
、第2図はローラーピッチング試験の試験片の形状、寸
法を示す図、第3図はローラーピッチング試験を説明す
る図、第4図は耐焼付試験を説明する図で、第5図はそ
の試験に用いる試験片(Vブロック)の断面形状、寸法
を示す図である。 1・・・バルブリフター、2・・・バルブ、3・・・ス
プリング、  4・・・カム、5・大ローラ−、6・・
・小ローラー(試験片)、7・Vブロック(試験片)、 8 ・回転棒(ピン)、  9・・・回転lψ動体。 特許出願人   大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士  中  村   尚 第1図 第4図 第5図 7→ 第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量割合で(以下、同じ)、C:0.10〜0.3
    0%、Si:0.50%以下、Mn:1.50%以下、
    Cr:2.0〜8.0%、Mo:0.30〜0.80%
    、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼を素材とし
    、該素材の浸炭時に硬質炭化物を析出させてなることを
    特徴とする耐摩耗、耐ピッチング部品用材料。 2 前記鋼素材は、C:0.10〜0.20%、Si:
    0.15%以下、Mn:0.80%以下、Cr:2.0
    〜8.0%、Mo:0.30〜0.80%を含み、S:
    0.015%以下及びO:0.0015%以下に規制さ
    れ、残部がFe及び不可避的不純物からなる冷鍛性の優
    れた素材である特許請求の範囲第1項記載の耐摩耗、耐
    ピッチング部品用材料。 3 C:0.10〜0.20%、Si:0.15%以下
    、Mn:0.80%以下、Cr:2.0〜8.0%、M
    o:0.30〜0.80%、Pb:0.03〜0.10
    %、S:0.005%以下、O:0.0015%以下、
    残部がFe及び不可避的不純物からなる冷鍛性及び被削
    性の優れた鋼を素材とし、該素材の浸炭時に硬質炭化物
    を析出させてなることを特徴とする耐摩耗、耐ピッチン
    グ部品用材料。
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