JPS62274056A - 迅速浸炭用鋼 - Google Patents
迅速浸炭用鋼Info
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- JPS62274056A JPS62274056A JP11694786A JP11694786A JPS62274056A JP S62274056 A JPS62274056 A JP S62274056A JP 11694786 A JP11694786 A JP 11694786A JP 11694786 A JP11694786 A JP 11694786A JP S62274056 A JPS62274056 A JP S62274056A
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- carburizing
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Links
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Landscapes
- 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】
３、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明は迅速浸炭用鋼に係り、特に浸炭処理時間を短縮
できる浸炭性にすぐれた浸炭用鋼に関する。
できる浸炭性にすぐれた浸炭用鋼に関する。
浸炭処理は軸、歯車、軸受なと動力伝達用部品の耐摩耗
性、＃４疲労性の向上を目的として行われる。本処理は
近年、浸炭性ガス雰囲気炉で行われるガス浸炭法が主流
であるが、９００〜９３０℃程度の高温で長時間保持を
要する各種熱処理法の中でも最もコストのかかる処理で
ある。
性、＃４疲労性の向上を目的として行われる。本処理は
近年、浸炭性ガス雰囲気炉で行われるガス浸炭法が主流
であるが、９００〜９３０℃程度の高温で長時間保持を
要する各種熱処理法の中でも最もコストのかかる処理で
ある。
省エネルギー、低コスト化および生産性向上の観点から
、この浸炭処理の能率向上について浸炭炉および操業方
法の面と鋼材の面から種々検討されている。浸炭炉およ
び操業方法の改良は高温化や、より浸炭性の強い浸炭性
ガスの導入など設備の改造を必要とする場合が多くコス
トアップを招く。従って現状設備を使用し、鋼材の側か
ら浸炭処理時間の短縮化の可能な鋼の開発が強く望まれ
ている。
、この浸炭処理の能率向上について浸炭炉および操業方
法の面と鋼材の面から種々検討されている。浸炭炉およ
び操業方法の改良は高温化や、より浸炭性の強い浸炭性
ガスの導入など設備の改造を必要とする場合が多くコス
トアップを招く。従って現状設備を使用し、鋼材の側か
ら浸炭処理時間の短縮化の可能な鋼の開発が強く望まれ
ている。
この要望に対して鋼材メーカは各種の浸炭性を向上させ
た鋼を開発している。例えば、従来よりＣ含有レベルを
増加させることにより必要な浸炭時間を短縮できること
は公知の事実である。また、特公昭５７−２３７４１で
はＣ，Ｓｉ、Ｃｒを定められた範囲に規定することによ
り浸炭性を向上させた鋼を提案している。しかしこれは
Ｃ，Ｓｉ。
た鋼を開発している。例えば、従来よりＣ含有レベルを
増加させることにより必要な浸炭時間を短縮できること
は公知の事実である。また、特公昭５７−２３７４１で
はＣ，Ｓｉ、Ｃｒを定められた範囲に規定することによ
り浸炭性を向上させた鋼を提案している。しかしこれは
Ｃ，Ｓｉ。
Ｃｒについてのみ言及したものであるが、実用的に使用
されている鋼では、これらの成分の他にＭｎ 、 Ｍｏ
、 Ｎｉなどの主要元素が用いられており、焼入性の
ＷＲ整や機械的性質の点も考慮した場合使用範囲に大き
な制約をうける。
されている鋼では、これらの成分の他にＭｎ 、 Ｍｏ
、 Ｎｉなどの主要元素が用いられており、焼入性の
ＷＲ整や機械的性質の点も考慮した場合使用範囲に大き
な制約をうける。
またＭｎＳＭｏおよびＮｉなどの合金元素は浸炭性に著
しく大きな影響をおよぼすことから、従来法の如（Ｃ，
Ｓｉ、Ｃｒのみの調整により浸炭処理時間の短縮化を図
ることは十分な効果を得ることができず、化学成分設計
を経済的に行う上で好ましくない。また、焼入性や機械
的性質の調整を十分に実施できないという問題点がある
。
しく大きな影響をおよぼすことから、従来法の如（Ｃ，
Ｓｉ、Ｃｒのみの調整により浸炭処理時間の短縮化を図
ることは十分な効果を得ることができず、化学成分設計
を経済的に行う上で好ましくない。また、焼入性や機械
的性質の調整を十分に実施できないという問題点がある
。
更に近年歯車等の部品の粗形加工には冷間鍛造が用いら
れ高い変形能と低変形抵抗が要求されることが多くなる
傾向があり、従来の開発鋼では対処できない場合が多（
なり、新鋼種の開発が強く望まれている。
れ高い変形能と低変形抵抗が要求されることが多くなる
傾向があり、従来の開発鋼では対処できない場合が多（
なり、新鋼種の開発が強く望まれている。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、Ｃ，
Ｓｉ、Ｃｒ以外の含有主要成分にも対応し高冷間鍛造性
を有する迅速浸炭用鋼を提供するにある。
Ｓｉ、Ｃｒ以外の含有主要成分にも対応し高冷間鍛造性
を有する迅速浸炭用鋼を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明者ら
は広範な研究を行い、極低５ｉｔＲにおいて冷間鍛造性
および浸炭性を飛躍的に向上し、かっＣ，Ｍｎ、Ｎｉ
、Ｃｒ、Ｍｏ等の主要元素の浸炭性におよぼす効果を定
量的に把握し、かつ統一的に表現できるパラメーターを
見い出したことによね、高冷間鍛造性を有する迅速浸炭
用鋼を得ることが可能となった。
は広範な研究を行い、極低５ｉｔＲにおいて冷間鍛造性
および浸炭性を飛躍的に向上し、かっＣ，Ｍｎ、Ｎｉ
、Ｃｒ、Ｍｏ等の主要元素の浸炭性におよぼす効果を定
量的に把握し、かつ統一的に表現できるパラメーターを
見い出したことによね、高冷間鍛造性を有する迅速浸炭
用鋼を得ることが可能となった。
本発明の要旨とするところは次の如くである。
すなわち、重量比にて
Ｃ：０．１５〜０．３０％、Ｓｉ：０．１０％以下Ｍｎ
： ０．３０〜２．０％、Ａｊ ： ０．０１０〜０．
０５０％を含有し、更に２．０％以下のＮ１．１５％以
下のＣｒ、０．８０％以下のＭｏのうちから選ばれた１
種または２種以上を含み残部がＦｅおよび不可避的不純
物より成り、かつ Ｃｅｑ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｃｒ％／５＋Ｍｏ％／４＋
Ｎｉ％／４゜で示される炭素当量Ｃｅｑが ０４０％≦Ｃｅｑ≦０．７０％ を満足することを特徴とする迅速浸炭用鋼である。
： ０．３０〜２．０％、Ａｊ ： ０．０１０〜０．
０５０％を含有し、更に２．０％以下のＮ１．１５％以
下のＣｒ、０．８０％以下のＭｏのうちから選ばれた１
種または２種以上を含み残部がＦｅおよび不可避的不純
物より成り、かつ Ｃｅｑ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｃｒ％／５＋Ｍｏ％／４＋
Ｎｉ％／４゜で示される炭素当量Ｃｅｑが ０４０％≦Ｃｅｑ≦０．７０％ を満足することを特徴とする迅速浸炭用鋼である。
本発明における成分限定理由を説明する。
Ｃ：
Ｃは焼入性および強度を維持する上で基本的な元素であ
り、浸炭性を増進する上でも有用であり積極的に添加す
る。しかし０．３０％を越えて添加すると非浸炭層であ
る内部の硬度が高くなり、靭性が劣化するとともに切削
性も低下し好ましくない。更に焼入時の歪が著大となり
部品精度の低下を招くので０．３０％を上限とした。
り、浸炭性を増進する上でも有用であり積極的に添加す
る。しかし０．３０％を越えて添加すると非浸炭層であ
る内部の硬度が高くなり、靭性が劣化するとともに切削
性も低下し好ましくない。更に焼入時の歪が著大となり
部品精度の低下を招くので０．３０％を上限とした。
一方、０１５％を下まわると鋼全体の焼入性が低下し、
十分な硬さを確保するのが困難となるとともに浸炭性が
低下し浸炭時間が増大することから所期の目的が達せら
れないので下限を０．１５％とした。
十分な硬さを確保するのが困難となるとともに浸炭性が
低下し浸炭時間が増大することから所期の目的が達せら
れないので下限を０．１５％とした。
５ｌ＝
Ｓｉは鋼の脱酸を促進し強度を上昇させるのに有効な元
素であるが、浸炭時のＣの拡散を著しく阻害し、焼入性
も低下させる。また、Ｓｉの固溶は冷間鍛造時の変形抵
抗を増大させるとともに変形能を低下させる。更に浸炭
表層部の粒界酸化を促１し疲労寿命を低下させる。これ
らの理由からＳｉの添加は極力抑えることが必要であり
、本発明ではＳｉが０．１０％以下になると冷間鍛造性
および浸炭性が著しく向上することを見い出したのでＳ
ｉの上限を０．１０％とした。
素であるが、浸炭時のＣの拡散を著しく阻害し、焼入性
も低下させる。また、Ｓｉの固溶は冷間鍛造時の変形抵
抗を増大させるとともに変形能を低下させる。更に浸炭
表層部の粒界酸化を促１し疲労寿命を低下させる。これ
らの理由からＳｉの添加は極力抑えることが必要であり
、本発明ではＳｉが０．１０％以下になると冷間鍛造性
および浸炭性が著しく向上することを見い出したのでＳ
ｉの上限を０．１０％とした。
Ｍｎ：
Ｍｎは焼入性を向上し強度ならびに靭性を高め、更に浸
炭性を向上させる効果があるのでｍ極的に添加する。そ
の効果は０．３０％以上で顕著になり、２．０％でほぼ
飽和する。更に２．０％を越す添加は切削性を阻害する
ことから上限を２．０％とし、下限を０．３０％とした
。
炭性を向上させる効果があるのでｍ極的に添加する。そ
の効果は０．３０％以上で顕著になり、２．０％でほぼ
飽和する。更に２．０％を越す添加は切削性を阻害する
ことから上限を２．０％とし、下限を０．３０％とした
。
ＡＩ ：
Ａｊは周知の通り製鋼過程において脱酸剤として働き、
このほかに窒化物を形成して組織を細粒化する。このた
めに本発明法においてはＡＩ９！添加する。この効果は
０．０１０％以上で顕著となることから下限を０．０１
０％とした。しかし、あまり多くなると、介在物が増加
するので上限を０．０５０％とした。
このほかに窒化物を形成して組織を細粒化する。このた
めに本発明法においてはＡＩ９！添加する。この効果は
０．０１０％以上で顕著となることから下限を０．０１
０％とした。しかし、あまり多くなると、介在物が増加
するので上限を０．０５０％とした。
Ｎｉ ：
Ｎｉは焼入性を向上させるとともに地鉄を強化し靭性を
増加するのに有効な元素であるが、浸炭性にはあまり影
響を与えないことから他の合金元素のごとく焼入性と機
械的性質のみを変化させる場合に使用する。しかし、Ｎ
ｉは高価であり、添加の効果は２％程度で飽和するので
上限を２０％とした。
増加するのに有効な元素であるが、浸炭性にはあまり影
響を与えないことから他の合金元素のごとく焼入性と機
械的性質のみを変化させる場合に使用する。しかし、Ｎ
ｉは高価であり、添加の効果は２％程度で飽和するので
上限を２０％とした。
Ｃｒ ：
Ｃｒは鋼の焼入性、耐摩耗性を向上させるとともに浸炭
性を増大させるのに有効であるので、浸炭用鋼には好ん
で使用される元素である。Ｃｒは添加量に見合った効果
を示すため特に下限を必要としないが、１．５％を越え
るとＣｒ炭化物の生成により浸炭性が逆に低下するとと
もに靭性が劣化し好ましくないので上限を１５％とした
。
性を増大させるのに有効であるので、浸炭用鋼には好ん
で使用される元素である。Ｃｒは添加量に見合った効果
を示すため特に下限を必要としないが、１．５％を越え
るとＣｒ炭化物の生成により浸炭性が逆に低下するとと
もに靭性が劣化し好ましくないので上限を１５％とした
。
Ｍｏ＝
Ｍｏは鋼の焼入性、浸炭性の向上に有効であるが、高価
であり、その効果は０８％で飽和することから上限を０
．８％とした。
であり、その効果は０８％で飽和することから上限を０
．８％とした。
次に本発明では、上記の如く合金元素の添加量を限定す
るとともに、更に Ｃｅｑ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｃｒ％／５＋Ｍｏ％／４
＋ Ｎ ｔ％／４０で算定される炭素当量Ｃｅｑを限定
したが、その限定理由を実施例をもって説明する。Ｓｉ
：０．１０％以下およびＳｉ：０．１０％を越え０．４
０％以下の２つの場合について上記の炭素当量Ｃｅｑを
種々変更した鋼について９３０℃Ｘ４ｈｒのガス浸炭、
（カーボンポテシャル０．８％）を行い、炭素当量Ｃｅ
ｑと有効硬化層深さとの関係を第１図に示した。なお、
有効硬化層深さはＪＩＳＧＯ５５７に準拠して測定した
。
るとともに、更に Ｃｅｑ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｃｒ％／５＋Ｍｏ％／４
＋ Ｎ ｔ％／４０で算定される炭素当量Ｃｅｑを限定
したが、その限定理由を実施例をもって説明する。Ｓｉ
：０．１０％以下およびＳｉ：０．１０％を越え０．４
０％以下の２つの場合について上記の炭素当量Ｃｅｑを
種々変更した鋼について９３０℃Ｘ４ｈｒのガス浸炭、
（カーボンポテシャル０．８％）を行い、炭素当量Ｃｅ
ｑと有効硬化層深さとの関係を第１図に示した。なお、
有効硬化層深さはＪＩＳＧＯ５５７に準拠して測定した
。
第１図に示す如く有効硬化層深さは炭素当量の増大に伴
い増加する。従って浸炭条件−窓下では、同一炭素当量
であるならば浸炭性は一義的に決る。
い増加する。従って浸炭条件−窓下では、同一炭素当量
であるならば浸炭性は一義的に決る。
ところが第１図に示す如（Ｓｉを０１０％以下含むグル
ープでは、Ｓｉが０．１０％を越え０．４０％以下を含
むグループと比べて浸炭性は著しく増加しており、低Ｓ
ｉ材の方が浸炭の迅速化ができる。
ープでは、Ｓｉが０．１０％を越え０．４０％以下を含
むグループと比べて浸炭性は著しく増加しており、低Ｓ
ｉ材の方が浸炭の迅速化ができる。
この場合、炭素当量が０．７０％を越えると焼入性が高
くなりすぎ、焼割れの原因になることと、芯部の強度も
高くなり浸炭鋼の特徴が失われてしまうことから炭素当
量の上限を０．７０％とした。
くなりすぎ、焼割れの原因になることと、芯部の強度も
高くなり浸炭鋼の特徴が失われてしまうことから炭素当
量の上限を０．７０％とした。
また炭素当量が０４０％未満では焼入性が不十分となり
芯部の硬さが十分に上昇せず歯車等の伝達用鋼として実
用面で適さず、また浸炭性も不十分であるので炭素当量
の下限を０．４０％とした。
芯部の硬さが十分に上昇せず歯車等の伝達用鋼として実
用面で適さず、また浸炭性も不十分であるので炭素当量
の下限を０．４０％とした。
第１表に化学成分を示した供試鋼をそれぞれ常法にて溶
製し、１５０＋ｍ角ビレツトに分塊圧延した後、３０Ｉ
ＩＩＩｌφの棒鋼に常法にて熱間圧延した。
製し、１５０＋ｍ角ビレツトに分塊圧延した後、３０Ｉ
ＩＩＩｌφの棒鋼に常法にて熱間圧延した。
その後２５ＩＩＩＩｌφに冷間引抜きしガス浸炭（９３
０℃Ｘ４ｈｒ−＊８ＳＯ℃Ｘ３０ｍ１ｎカーボンポテン
シャル０８５％）を行い、次いで７０℃油冷−１８０℃
Ｘ１ｈｒ焼戻しを行った。これらの供試鋼の断面硬さ分
布をＪＩＳＧＯ５５７に準拠して測定し、有効硬化層深
さを求め、結果を第２表に示した。
０℃Ｘ４ｈｒ−＊８ＳＯ℃Ｘ３０ｍ１ｎカーボンポテン
シャル０８５％）を行い、次いで７０℃油冷−１８０℃
Ｘ１ｈｒ焼戻しを行った。これらの供試鋼の断面硬さ分
布をＪＩＳＧＯ５５７に準拠して測定し、有効硬化層深
さを求め、結果を第２表に示した。
第 １ 表
第 ２ 表
第２表において、本発明の成分限定条件を満足し、かつ
炭素当量が限定範囲内にある本発明鋼Ｎｏ、 １〜１０
およびＮｏ、１６〜１８の有効硬化層深さは、同一炭素
当量を有し、かつ化学成分が限定条件を満足しない比較
鋼と比較すると、その有効硬化層深さはいずれも本発明
鋼の方が大きく浸炭が著しく迅速化されている。例えば
、Ｎｏ、３とＮｏ、１３、Ｎ００５とＮｏ、１４、Ｎｏ
、１０とＮｏ、１５の比較のとおりである。また、比較
１ｊｌＮｏ、１１およびＮｏ、１２は化学成分が本発明
の条件を満足しており、Ｎｏ、１２は有効硬化層深さは
従来鋼より大きく迅速化は進行しているが、炭素当量が
本発明の条件外にあるため芯部の強度が不足し、あるい
は割れの発生が認められ安定的に使用するには適さない
。
炭素当量が限定範囲内にある本発明鋼Ｎｏ、 １〜１０
およびＮｏ、１６〜１８の有効硬化層深さは、同一炭素
当量を有し、かつ化学成分が限定条件を満足しない比較
鋼と比較すると、その有効硬化層深さはいずれも本発明
鋼の方が大きく浸炭が著しく迅速化されている。例えば
、Ｎｏ、３とＮｏ、１３、Ｎ００５とＮｏ、１４、Ｎｏ
、１０とＮｏ、１５の比較のとおりである。また、比較
１ｊｌＮｏ、１１およびＮｏ、１２は化学成分が本発明
の条件を満足しており、Ｎｏ、１２は有効硬化層深さは
従来鋼より大きく迅速化は進行しているが、炭素当量が
本発明の条件外にあるため芯部の強度が不足し、あるい
は割れの発生が認められ安定的に使用するには適さない
。
上記の如く、本発明の化学成分と炭素当量の条件を満足
する鋼は浸炭性がすぐれているので浸炭処理を有利に短
縮できる。
する鋼は浸炭性がすぐれているので浸炭処理を有利に短
縮できる。
本発明は、上記実施例からも明らかな如く、化学成分お
よび炭素当量を限定し浸炭性および冷間鍛造性を向上す
ることにより、浸炭時間を従来より著しく短縮し、熱処
理コストを大幅に短縮する効果をあげることができた。
よび炭素当量を限定し浸炭性および冷間鍛造性を向上す
ることにより、浸炭時間を従来より著しく短縮し、熱処
理コストを大幅に短縮する効果をあげることができた。
第１図はＳｉ：０．１０％以下およびＳｉ：０．１０％
を越え０４゛０％以下を含有する鋼の炭素当量と有効硬
化層深さとの関係を示す線図である。
を越え０４゛０％以下を含有する鋼の炭素当量と有効硬
化層深さとの関係を示す線図である。
Claims (1)
- （１）重量比にて Ｃ：０．１５〜０．３０％、Ｓｉ：０．１０％以下Ｍｎ
：０．３０〜２．０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０５０
％を含有し、更に２．０％以下のＮｉ、１．５％以下の
Ｃｒ、０．８０％以下のＭｏのうちから選ばれた１種ま
たは２種以上を含み残部がＦｅおよび不可避的不純物よ
り成り、かつ Ｃｅｑ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｃｒ％／５＋Ｍｏ％／４＋
Ｎｉ％／４０で示される炭素当量Ｃｅｑが ０．４０％≦Ｃｅｑ≦０．７０％ を満足することを特徴とする迅速浸炭用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11694786A JPS62274056A (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | 迅速浸炭用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11694786A JPS62274056A (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | 迅速浸炭用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62274056A true JPS62274056A (ja) | 1987-11-28 |
Family
ID=14699668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11694786A Pending JPS62274056A (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | 迅速浸炭用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62274056A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63137145A (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-09 | Nippon Steel Corp | 浸炭用鋼 |
| JPS6447838A (en) * | 1987-08-13 | 1989-02-22 | Nippon Steel Corp | Curburizing steel |
| CN110551878A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-10 | 东北大学 | 一种超高强度超高韧性低密度双相层状钢板及其制备方法 |
-
1986
- 1986-05-21 JP JP11694786A patent/JPS62274056A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63137145A (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-09 | Nippon Steel Corp | 浸炭用鋼 |
| JPH049858B2 (ja) * | 1986-11-29 | 1992-02-21 | ||
| JPS6447838A (en) * | 1987-08-13 | 1989-02-22 | Nippon Steel Corp | Curburizing steel |
| CN110551878A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-10 | 东北大学 | 一种超高强度超高韧性低密度双相层状钢板及其制备方法 |
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