JPS63210258A - 高炭素浸炭焼入れ用鋼部材 - Google Patents

高炭素浸炭焼入れ用鋼部材

Info

Publication number
JPS63210258A
JPS63210258A JP62043548A JP4354887A JPS63210258A JP S63210258 A JPS63210258 A JP S63210258A JP 62043548 A JP62043548 A JP 62043548A JP 4354887 A JP4354887 A JP 4354887A JP S63210258 A JPS63210258 A JP S63210258A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hardness
high carbon
carburizing
quenching
hardenability
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62043548A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihisa Miwa
能久 三輪
Shinya Shibata
柴田 伸也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP62043548A priority Critical patent/JPS63210258A/ja
Publication of JPS63210258A publication Critical patent/JPS63210258A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高炭素浸炭焼入れ用鋼部材に関し、特に表層
部の硬さをHv>800とすることが可能で、歯車等の
機械構造部品を製作するのに適した鋼部材に関するもの
である。
〔従来技術〕
従来、自動車用変速機の歯車等の機械構造部品は、クロ
ムm(SCr)、クロムモリブデン鋼(SCM)或いは
ニッケルクロムモリブデン鋼(SNCM)などの焼入れ
用合金鋼を用いて製作されて来た。
最近では機械構造部品に対して小型軽量化・高速化・高
負荷の要請が高まり、曲げ疲労強度・耐摩耗性・耐ピツ
チング性・耐焼付き性などの性能向上が研究されつつあ
る。
ところで、従来より合金鋼の硬さ・疲労強度・耐摩耗性
等の向上のため、浸炭焼入れ処理が広く実用化されてい
る。
この浸炭焼入れ処理は表層部がCポテンシャル0.8〜
0.9%となるように浸炭することにより、焼入れ性向
上を図り、焼入れ処理でマルテンサイトと残留オーステ
ナイトの基地Mi織とし、表層部にHV=800程度の
高硬度層を形成する方法である。
これに対して、より一層の高硬度層を形成するため、1
.0%以上のCポテンシャルとなるように浸炭焼入れ処
理する高炭素浸炭焼入れ処理技術も従来より知られてい
る。この高炭素浸炭焼入れ処理は焼入れ性向上に加えて
セメンタイトなどの炭化物の析出を図り、より一層の高
硬度層を形成しようとするものであるが、理論通りの成
果が得られないので工業的には余り活用されていない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
発明者等は、変速機用歯車の表面層にビ・7カース硬さ
Hv > 800の高硬度層を形成すべく、高炭素浸炭
焼入れ処理に着目し、5Cr420やSCM420製鋼
部材を1.7%のCポテンシャルとなるように高炭素浸
炭焼入れ処理したところ、表層部に炭化物の析出は確認
されたが十分な硬さの高硬度層を形成することは出来な
かった。これは表層部の基地がマルテンサイトではな(
トルースタイトやヘイナイトであることが原因である。
即ち、焼入れ性向上のための添加元素であるCrやMo
が析出炭化物中に固溶し、その結果基地の焼入れ性が低
下したためであると考えられる。
そこで、焼入れ性向上元素であり且つ炭化物に固溶され
にくいNiを含んでいるSNCM420製の鋼部材を上
記同様1.7%のCポテンシャルとなるように高炭素浸
炭焼入れ処理したところ、表層部の基地組織は改善され
たけれども、炭化物の析出が少なく、十分な硬さの高硬
度層を形成することは出来なかった。
これは、SNCM420の合金鋼中には炭化物生成阻害
作用をもつNiの含有量が過剰であり且つ炭化物生成作
用をもつCrの含有量が過少であることが原因であると
考えられる。
〔問題点を解決するための手段〕
以上のような実験と検討の結果、発明者等は主としてC
r量とNi量の組合せに着目し、HV >800の高硬
度層を形成し得る下記のような高炭素浸炭焼入れ用鋼部
材を発明した。
本発明に係る高炭素浸炭焼入れ用鋼部材は、表面炭素濃
度が1.0%以上となるように高炭素浸炭焼入れが施さ
れる合金鋼であって、少なくとも、重量比で0.05〜
0.25%のCと、0.5%以下のSiと、0.6〜1
.8%のCrと、0.5〜1.5%のMnと、0.4〜
1.6%のNiとを含んでいるものである。
但し、必要に応じて0.1〜0.5%のMoを含んでい
でもよい。
〔作用〕
本発明に係る高炭素浸炭焼入れ用鋼部材の作用について
説明する。
C元素について説明すると、マルテンサイトの硬さは主
に固溶C量に左右されるので、C量が0.05%未満の
場合には基地Mi織の硬さが不十分となり、また0、2
5%より多い場合には過大な硬さとなって靭性が低下す
る。加えて、高炭素浸炭処理においては、浸炭深さが深
くなるので、通常の浸炭焼入れ用合金鋼のCiL (0
,15〜0.30%)よりも若干低目に設定することが
望ましい。
よって、Ciは0.05〜0.25%に限定した。
次に、Cr元素について説明すると、Crは焼入れ性向
上作用を有し且つセメンタイトに固溶して高硬度の炭化
物を析出する。Cr量が0.6%未満の場合には炭化物
の生成が不十分となり、また1、8%より多くなると焼
入れ性が過大となって表層部具外の芯部の硬さが高くな
りすぎ靭性低下の原因となる。よって、CrNは0.6
〜1.8%に限定した。
次にNi元素について説明すると、Niは焼入れ性向上
作用を有し且つ芯部への浸炭を促進するので炭化物生成
阻害作用を有する。特に炭化物が析出した表層部におい
ては焼入れ性向上に有効な固溶Cr量が減少する関係上
、炭化物に固溶しにくいNiは基地の焼入れ性向上のた
め重要な役割を果たすことになる。Ni量が0.4%未
満の場合には焼入れ性が不十分となりまた1、6%より
多くなると炭化物生成阻害作用が顕著になり硬さの低下
を招く。よって、Ni量は0.4〜1.6%に限定した
次にSt元素について説明すると、Stは基地の強度に
影響するものであるが、浸炭阻害作用を有する。よって
、5iliは一般的な浸炭焼入れ用合金鋼と同様に0.
5%以下に限定した。
次にMn元素について説明すると、Mnは焼入れ性向上
元素としてCrの焼入れ性向上作用を補う。Mn量が0
.5%未満の場合には焼入れ性向上作用が不十分でまた
1、5%より多くなると焼入れ性が過大となって芯部の
硬さが高くなりすぎ靭性の低下を招く。
よって、Mn量は0.5〜1.5%に限定した。
次に、Mo元素について説明すると、MOは必要に応じ
て添加すればよいが、MOはCrと同様に焼入れ性向上
作用を有し且つ炭化物生成作用を有する。特にMOはC
rと複合して炭化物を生成し炭化物の硬さを高くする。
M a ilが0.1%未満の場合にはその作用が不十
分となりまた0、5%より多くなるとその作用が過剰と
なる。よって、MO量は0.1〜0.5%にすることが
望ましい。
〔発明の効果〕
本発明に係る高炭素浸炭焼入れ用鋼部材によれば、以上
説明したように、適量のCrを添加することにより焼入
れ性向上を図ると同時に硬い炭化物の析出を可能としな
がらも、過剰とならない量のNiを添加することにより
焼入れ性を高めてCr炭化物の生成で焼入れ性が低下す
るのを防止することが出来る。
このように、CrとNiとで焼入れ性を確保する一方、
高炭素浸炭焼入れにより表層部のc4を増加させつつF
eとCrの炭化物を析出させることが可能となり、焼入
れ後には基地を硬く安定したマルテンサイト組織にする
ことが出来、その表層部の硬さをCr炭化物によりHv
 > 800に高め且つ芯部の靭性を確保することが出
来る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図や表を参照しつつ説明する。
下記第1表に示すように、C,、S i、Mn、Cr、
Ni、Moなどの合金元素の含有量の異なる16種の合
金鋼素材を用い、第1図の工程にて自動車用変速機のフ
ァイナルギヤを製作し、表層部と歯元のビッカース硬さ
を測定した結果、第1表のような結果が得られた。
先ず、第1図の製作工程について概説する。
各合金鋼の素材を所定のサイズに切断し、鍛造し、焼準
又は焼鈍してからギヤの形状に機械加工し、高炭素浸炭
焼入れ処理(但し、これに代えて高炭素浸炭焼入れ処理
と再加熱焼入れ処理を採用してもよい)を施し、次に通
常の温度に焼戻し処理し、そのギヤの表面にショットピ
ーニングを施した。
ここで、上記高炭素浸炭焼入れ処理について説明すると
、機械加工されたギヤを浸炭処理炉に投入し、浸炭濃度
(Cポテンシャル(C,P、)  )が第1表のように
1.4%以上となるような雰囲気中でAI変態点(約7
30℃)以上の850℃に3時間保持して高炭素浸炭処
理を施した。但し、浸炭濃度は1〜3%程度であれば高
炭素浸炭処理が可能であり、処理時間はワークのサイズ
や形状に応じて変動し約1〜20時間の範囲になる。上
記高炭素浸炭処理後、ギヤを油冷(但し、ソルト冷却で
もよい)により冷却した。
尚、上記のように高炭素浸炭焼入れ後、仮想線で図示の
ように析出炭化物の球状化のため多少低目の温度(約8
00〜900°C)で再熱焼入れを行ってもよい。この
再熱焼入れ処理もCポテンシャル1〜3%となる雰囲気
中で行うことが望ましい。
ここで、上記のように製造した16種のギヤについて、
第1表に基いて検討を加えてみる。
比較例(No、1〜No、6)のものにおいては、No
、 1のように合金鋼の材料中のC量が不足するとマル
テンサイト基°地中の固溶Cが不足して硬さが低下し、
またNo、2のようにC量が過大になると歯元の硬さつ
まり芯部の硬さが過大となり芯部の靭性が低下する。ま
た、No、3のようにCr量が不足する(No、3) 
と炭化物生成量が不足して表層部の硬さが不十分となり
、またNo、4のようにCr量が過剰になると焼入れ性
が過大となって芯部の硬さが過大となる。そして、No
、5のようにNi量が不足すると焼入れ性が不十分とな
って表層部の硬さが不十分となり、またNo、6のよう
にNi量が過剰となると炭化物生成阻害作用が顕著とな
り表層部の硬さが低下する。
従来材のうちNo、 15のクロムモリブテン合金鋼(
SCM420)では、Cr量は適当であるがNiが含ま
れていないので、Crを含んだ炭化物の生成で低下した
焼入れ性をNiで補うことができず、表層部の硬さが低
くなる。また従来材のうちNo、16のニッケルクロム
モリブテン合金鋼(SNCM420)では、Cr1lが
不足し且つ炭化物化。
成阻害作用を持つNi量が過剰であるため、Cr炭化物
の生成が不十分となり表層部の硬さが低くなる。
本案例のように重量比で0.05〜0.25%のCと、
0.5%以下のSiと、0.5〜1.5%のMnと、0
゜6〜1.8%のCrと、0.4〜1.6%のNiを含
んでいる合金鋼では、表層部のビッカース硬さがHv>
800となり且つ芯部(歯元)のビッカース硬さが25
0〜450の望ましい範囲に入っている。
上記本案例の高炭素浸炭焼入れ用鋼部材で製作すると、
上記高炭素浸炭焼入れ処理により、ギヤの表層部に浸炭
してC量が増加しマルテンサイト基地の硬さが向上する
ばかりでなく、高濃度のCにより高硬度のFe、l!:
Crとの複合炭化物が析出して表層部の硬さがHv>8
00となる。
このCr炭化物の生成により焼入れ性向上に有効なCr
量が減少するが、焼入れ性向上元素である適量のNiが
含まれているため十分な焼入れ性が得られ、表層部の硬
さが著しく改善される。
尚、浸炭温度については、少なくともA、変態点以上で
あることが必要で、温度が低いと浸炭速度が小さいため
800℃以上が好ましい。逆に温度が高いとA cm点
の0%が大きくCポテンシャルを大きくする必要があり
、またコスト及び炉の能力」二も1050°C以下が好
ましい。
浸炭時間については、必要な炭化物生成層及び浸炭深さ
が得られる時間であること。但し、長すぎると浸炭深さ
の過大とともにコスト面でも問題となり20時間以下が
好ましい。
Cポテンシャルについては、少なくともAc1)点の0
%以上つまり1.0%以上は必要である。(温度が高く
なれば、c、p、も高くする必要がある)但し、3%以
上にすることはコスト・炉の操作上好ましくない。
以上説明したように、上記実施例の鋼部材によれば、適
量のCrとNiとで焼入れ性を確保し、高炭素浸炭焼入
れにより表層部のC量を増加させなからFeとCrの複
合炭化物を析出させることが可能となる。焼入れ処理後
には、硬く安定したマルテンサイト組織の基地とするこ
とが出来、芯部の靭性を確保しながら表層部の硬さをH
v > 800に高めることができる。
第3図・第4図・第5図は夫々本案例(No、 14)
・従来材(No、15) ・従来材(No、1.6)で
製造したギヤの表層部の金属組織の400倍拡大写真で
あり、第3図の本案例では黒色のマルテンサイト基地組
織中に白色の炭化物が析出しており、第4図の従来材で
は黒色のトルースタイト基地組織中に白色の炭化物が析
出し、第5図の従来材では白色の炭化物の析出量が少な
い。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例に係るもので、第1図はファイナ
ルギヤの製造工程説明図、第2図は高炭素浸炭焼入れ及
び再燃焼入れの処理条件を示す線図、第3図は本案例の
金属組織の断面400倍拡大写真、第4図・第5図は夫
々従来材SCM420− SNCM420の金属組織の
断面400倍拡大写真である。 特 許 出 願 人  マツダ株式会社第1図 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面炭素濃度が1.0%以上となるように高炭素
    浸炭焼入れが施される合金鋼であって、少なくとも、重
    量比で0.05〜0.25%のCと、0.5%以下のS
    iと、0.6〜1.8%のCrと、0.5〜1.5%の
    Mnと、0.4〜1.6%のNiとを含んでいることを
    特徴とする高炭素浸炭焼入れ用鋼部材。
JP62043548A 1987-02-25 1987-02-25 高炭素浸炭焼入れ用鋼部材 Pending JPS63210258A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62043548A JPS63210258A (ja) 1987-02-25 1987-02-25 高炭素浸炭焼入れ用鋼部材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62043548A JPS63210258A (ja) 1987-02-25 1987-02-25 高炭素浸炭焼入れ用鋼部材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63210258A true JPS63210258A (ja) 1988-08-31

Family

ID=12666808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62043548A Pending JPS63210258A (ja) 1987-02-25 1987-02-25 高炭素浸炭焼入れ用鋼部材

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63210258A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6447838A (en) * 1987-08-13 1989-02-22 Nippon Steel Corp Curburizing steel

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5935630A (ja) * 1982-08-24 1984-02-27 Komatsu Ltd 歯車の熱処理方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5935630A (ja) * 1982-08-24 1984-02-27 Komatsu Ltd 歯車の熱処理方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6447838A (en) * 1987-08-13 1989-02-22 Nippon Steel Corp Curburizing steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2092089B1 (en) Austempered ductile iron, method for producing this and component comprising this iron
US4930909A (en) Rolling bearing
JP4390526B2 (ja) 転動部材およびその製造方法
JP3308377B2 (ja) 歯面強度の優れた歯車およびその製造方法
CN101346481B (zh) 具有优良耐延迟断裂性能的高强钢螺栓及其制造方法
JPH0426752A (ja) 転がり軸受
US5041167A (en) Method of making steel member
JP4047499B2 (ja) 耐ピッチング性に優れた浸炭窒化部品
CA2667291A1 (en) Forging steel
CN102859023A (zh) 高频淬火用钢、高频淬火用粗型材、其制造方法及高频淬火钢部件
Dossett et al. Heat Treating of Irons and Steels
JP3033349B2 (ja) 耐ピッチング性に優れた浸炭鋼部品
EP3591081B1 (de) Verfahren zur herstellung eines einsatzgehärteten stahlbauteils
US20080095657A1 (en) Optimization Of Steel Metallurgy To Improve Broach Tool Life
JP4912385B2 (ja) 転動部材の製造方法
JPH07188895A (ja) 機械構造用部品の製造方法
JPS63210258A (ja) 高炭素浸炭焼入れ用鋼部材
JPH0488148A (ja) 迅速浸炭可能な高強度歯車用鋼及び高強度歯車
JPH0617225A (ja) 転動疲労性に優れた浸炭軸受部品
JPH05239602A (ja) 高面圧部品
JP4821582B2 (ja) 真空浸炭歯車用鋼
KR20010056345A (ko) 오스템퍼드 구상흑연주철 및 그 제조방법
JPH0227408B2 (ja)
JP2724456B2 (ja) 鋼部材の浸炭窒化方法
JP3375221B2 (ja) 浸炭歯車用鋼