JPS6365020A - 急速加熱焼入用表面硬化処理鋼の製造方法 - Google Patents
急速加熱焼入用表面硬化処理鋼の製造方法Info
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- JPS6365020A JPS6365020A JP20908786A JP20908786A JPS6365020A JP S6365020 A JPS6365020 A JP S6365020A JP 20908786 A JP20908786 A JP 20908786A JP 20908786 A JP20908786 A JP 20908786A JP S6365020 A JPS6365020 A JP S6365020A
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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。
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）
本発明は急速加熱焼入れによる表面硬化処理に供する鋼
材料の製造方法に関する。
材料の製造方法に関する。
（従来の技術及び解決しようとする問題点）一般にステ
アリングラック、ピニオン、等速ジヨイント、ナックル
アーム、ナックルスピンドル等々の機械部品は、部品に
焼入れ処理を施して表面に所定の深さの硬化層を形成し
たうえで使用されている。
アリングラック、ピニオン、等速ジヨイント、ナックル
アーム、ナックルスピンドル等々の機械部品は、部品に
焼入れ処理を施して表面に所定の深さの硬化層を形成し
たうえで使用されている。
このための表面焼入れ法としては、通常、例えば、高周
波焼入れ、レーザー焼入れ、火炎焼入れ、プラズマ焼入
れなどの急速加熱焼入れ法が採用されており、この急速
加熱焼入れによって硬化層が十分得られるように焼入れ
性が良好で且つ芯部強度も確保できる鋼材料の開発が行
われている。
波焼入れ、レーザー焼入れ、火炎焼入れ、プラズマ焼入
れなどの急速加熱焼入れ法が採用されており、この急速
加熱焼入れによって硬化層が十分得られるように焼入れ
性が良好で且つ芯部強度も確保できる鋼材料の開発が行
われている。
しかし、従来のこの種の表面硬化処理鋼は、フェライト
＋パーライト組織であるため、急速加熱焼入れを行って
も硬化層にフェライト又はパーライトが残留してしまい
、表面硬さや硬化層深さが著しく低下し、疲労強度が低
下するという問題が −あった、これを防止するため
、従来は急速加熱焼入れの前に調質処理を施して焼もど
しソルバイト組織にするなどの方法が試みられていたが
、調質処理を必要とするのでコスト高になると共に芯部
強度や硬化層深さの点でも満足し得るものとは云えなか
った。また、従来鋼で残留フェライトを解消するために
は焼入れで高温保持すればよいが、急速加熱の場合、高
温保持により表面が溶融するという問題がある。
＋パーライト組織であるため、急速加熱焼入れを行って
も硬化層にフェライト又はパーライトが残留してしまい
、表面硬さや硬化層深さが著しく低下し、疲労強度が低
下するという問題が −あった、これを防止するため
、従来は急速加熱焼入れの前に調質処理を施して焼もど
しソルバイト組織にするなどの方法が試みられていたが
、調質処理を必要とするのでコスト高になると共に芯部
強度や硬化層深さの点でも満足し得るものとは云えなか
った。また、従来鋼で残留フェライトを解消するために
は焼入れで高温保持すればよいが、急速加熱の場合、高
温保持により表面が溶融するという問題がある。
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、急速加熱焼入
れによって所望の表面硬さ及び硬化層深さが十分に得ら
れると共に芯部強度も向上し得る表面硬化処理鋼を経済
的に製造する方法を提供することを目的とするものであ
る。
れによって所望の表面硬さ及び硬化層深さが十分に得ら
れると共に芯部強度も向上し得る表面硬化処理鋼を経済
的に製造する方法を提供することを目的とするものであ
る。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するため、本発明者は、従来のように調
質処理を必要とせず、熱間圧延材のままで優れた急速加
熱焼入性を有する表面硬化処理鋼を製造できる方法を見
い出すべく鋭意研究を重ねた結果、特定組成の鋼を熱間
加工後、冷却条件をコントロールしてベイナイト主体の
組織にすることにより、可能であることを知見し、本発
明をなしたものである。
質処理を必要とせず、熱間圧延材のままで優れた急速加
熱焼入性を有する表面硬化処理鋼を製造できる方法を見
い出すべく鋭意研究を重ねた結果、特定組成の鋼を熱間
加工後、冷却条件をコントロールしてベイナイト主体の
組織にすることにより、可能であることを知見し、本発
明をなしたものである。
すなわち、本発明に係る急速加熱焼入用表面硬化処理鋼
の製造方法は、Ｃ：０．３０〜０．７０％、Ｓｉ：０．
０３−４．０％及びＭｎ：０．２０〜２．０％を含み、
必要に応じて、Ｎｉ≦３．５％、Ｃｒ５３％、Ｍｏ≦０
．７％、Ｎｂ≦０．５％、Ｂ量０．００５％、５ｏＱＡ
ｎ≦０．１％及びＴｉ≦０．２％のうちの１種又は２種
以上を含み、残余が実質的にＦｅからなる鋼につき、所
定の寸法に熱間加工後、冷却するに際し、ベイナイトの
占める体積率が７５％以上である組織が得られる条件で
冷却又は冷却後等温保持することを特徴とするものであ
る。
の製造方法は、Ｃ：０．３０〜０．７０％、Ｓｉ：０．
０３−４．０％及びＭｎ：０．２０〜２．０％を含み、
必要に応じて、Ｎｉ≦３．５％、Ｃｒ５３％、Ｍｏ≦０
．７％、Ｎｂ≦０．５％、Ｂ量０．００５％、５ｏＱＡ
ｎ≦０．１％及びＴｉ≦０．２％のうちの１種又は２種
以上を含み、残余が実質的にＦｅからなる鋼につき、所
定の寸法に熱間加工後、冷却するに際し、ベイナイトの
占める体積率が７５％以上である組織が得られる条件で
冷却又は冷却後等温保持する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細に説明する。
まず１本発明法で対象とする鋼材料の成分限定理由を示
す。
す。
Ｃは強度を確保するために０．３０％以上必要であるが
、多すぎると靭性の劣化を来たすので、上限を０．７０
％とする。
、多すぎると靭性の劣化を来たすので、上限を０．７０
％とする。
Ｓｉは鋼の脱酸のために必要であると共に強度の向上を
図るためにも０．０３％以上添加する。
図るためにも０．０３％以上添加する。
しかし多すぎると被剛性の劣化を招くので、上限を１．
０％とする。
０％とする。
ＭｎはＳｉと同様、脱酸のために必要な元素であり、更
にベイナイト組織を得るのに最低限必要な元素である。
にベイナイト組織を得るのに最低限必要な元素である。
そのためには０．２０％以上を添加する必要があるが、
多すぎると被削性の劣化を招くことになるので、上限を
２．０％とする。
多すぎると被削性の劣化を招くことになるので、上限を
２．０％とする。
本発明法での対象鋼材料は上記元素を必須成分とするが
、芯部強度の向上等のために以下に示す元素を必要に応
じて１種又は２種以上添加することができる。
、芯部強度の向上等のために以下に示す元素を必要に応
じて１種又は２種以上添加することができる。
Ｎｉ、Ｃｒはそれぞれ芯部強度の向上のために添加でき
るが、多すぎると被削性の劣化を招き、またマルテンサ
イト組織が多量となって所定量のベイナイト組織が得に
くくなるので、添加するときはＮｉ≦３．５％、Ｃｒ５
３％の範囲とする。
るが、多すぎると被削性の劣化を招き、またマルテンサ
イト組織が多量となって所定量のベイナイト組織が得に
くくなるので、添加するときはＮｉ≦３．５％、Ｃｒ５
３％の範囲とする。
ＭＯ，Ｎｂ、Ｂはそれぞれ芯部強度を向上すると共にベ
イナイト組織を得やすくする効果がある。
イナイト組織を得やすくする効果がある。
しかし、多量に添加すると靭性の劣化を来たすので、添
加するときはＭｏ≦０．７％、Ｎｂ≦０．５％。
加するときはＭｏ≦０．７％、Ｎｂ≦０．５％。
Ｂ量０．００５％の範囲とする。
ｓｏＱ Ａ Ｑ 、 Ｔｉはそれぞれ結晶粒を微細化さ
せ、靭性を向上することができる元素であると共に、特
に上記Ｂを添加した場合、これらの元素が優先的に鋼中
のＮと結合することにより窒化ボロンの生成を防止、焼
入性に寄与する有効Ｂ量を増加する効果がある。そのた
めに添加する場合には５ｏＱＡΩ≦０．１％、Ｔｉ≦０
．２％の範囲とする。
せ、靭性を向上することができる元素であると共に、特
に上記Ｂを添加した場合、これらの元素が優先的に鋼中
のＮと結合することにより窒化ボロンの生成を防止、焼
入性に寄与する有効Ｂ量を増加する効果がある。そのた
めに添加する場合には５ｏＱＡΩ≦０．１％、Ｔｉ≦０
．２％の範囲とする。
本発明では、このような化学成分を有する鋼を対象とし
、熱間鍛造、熱間圧延などの熱間加工後。
、熱間鍛造、熱間圧延などの熱間加工後。
冷却条件をコントロールしてベイナイトが体積率で７５
％以上を占める組織を得る。これは、前述の如く硬化層
にフェライトやパーライトが残留すると表面硬さ及び硬
化層深さが著しく劣化するので、熱間加工後の冷却によ
って予めベイナイトが７５％以上を占めるベイナイト主
体の組成を得、急速加熱焼入れで残留フェライトや残留
パーライトが生じないようにするためである。一方、急
冷してマルテンサイト組織にすれば硬さを著しく上げら
れるが、逆に被剛性が劣化するので、好ましくない。
％以上を占める組織を得る。これは、前述の如く硬化層
にフェライトやパーライトが残留すると表面硬さ及び硬
化層深さが著しく劣化するので、熱間加工後の冷却によ
って予めベイナイトが７５％以上を占めるベイナイト主
体の組成を得、急速加熱焼入れで残留フェライトや残留
パーライトが生じないようにするためである。一方、急
冷してマルテンサイト組織にすれば硬さを著しく上げら
れるが、逆に被剛性が劣化するので、好ましくない。
ベイナイトが上記体積率を占める組織を得るには、例え
ば、鋼材料の化学成分や寸法にもよるが、熱間加工後直
ちに比較的速い速度で冷却したり、或いはソルトバス等
に急冷して等温保持するなどの冷却方法で冷却すれば、
ベイナイト１００％の組織、ベイナイト７５％以上でフ
ェライトやフェライトとパーライトを含むベイナイト主
体の組織を得ることができる。 − このようなベイナイト主体の組織を有する熱間加工材は
、急速加熱焼入れによって形成される表面硬化層の表面
硬さが十分確保できると共に、ＨＶ４５０が得られる硬
化層深さが２ 、５ ａｍ以下、好ましくは２．２〜２
、５ ｍ＋ａの如く改善され、しかも芯部強度も十分
確保され、従来のフェライト＋パーライト組織や焼もど
しソルバイト組織のものよりも顕著な効果が発揮される
。なお、上記硬化層深さは部品寸法によって異なること
は云うまでもないが、あまり探すざると焼入れ歪が大き
くなり、残留応力が出なくなって強度が得られなくなる
ので、好ましくない。
ば、鋼材料の化学成分や寸法にもよるが、熱間加工後直
ちに比較的速い速度で冷却したり、或いはソルトバス等
に急冷して等温保持するなどの冷却方法で冷却すれば、
ベイナイト１００％の組織、ベイナイト７５％以上でフ
ェライトやフェライトとパーライトを含むベイナイト主
体の組織を得ることができる。 − このようなベイナイト主体の組織を有する熱間加工材は
、急速加熱焼入れによって形成される表面硬化層の表面
硬さが十分確保できると共に、ＨＶ４５０が得られる硬
化層深さが２ 、５ ａｍ以下、好ましくは２．２〜２
、５ ｍ＋ａの如く改善され、しかも芯部強度も十分
確保され、従来のフェライト＋パーライト組織や焼もど
しソルバイト組織のものよりも顕著な効果が発揮される
。なお、上記硬化層深さは部品寸法によって異なること
は云うまでもないが、あまり探すざると焼入れ歪が大き
くなり、残留応力が出なくなって強度が得られなくなる
ので、好ましくない。
（実施例）
次に本発明の実施例を示す。
太産五よ
第１表に示す化学成分（ｖｔ％）を有する５０ｍｍφの
供試材を約１２００’Ｃで熱間鍛造して３０ｍｍφにし
、鍛造後、８５０℃から第２表に示す冷却方法によって
冷却条件をコントロールして同表に示す組織を得た。な
お、供試材＆３は鍛造後５０℃／ｗｉｎで冷却してフェ
ライト＋パーライト組織を得る方法と、鍛造機同表に示
す条件で調質してソルバイト組織を得る方法にそれぞれ
供した。
供試材を約１２００’Ｃで熱間鍛造して３０ｍｍφにし
、鍛造後、８５０℃から第２表に示す冷却方法によって
冷却条件をコントロールして同表に示す組織を得た。な
お、供試材＆３は鍛造後５０℃／ｗｉｎで冷却してフェ
ライト＋パーライト組織を得る方法と、鍛造機同表に示
す条件で調質してソルバイト組織を得る方法にそれぞれ
供した。
次いで、各供試材を高周波焼入れした後、１５０℃ｘｌ
ｈｒの焼もどしを施し、表面硬さとＨｖ４５０の硬さが
得られる硬化層深さを調べた。その結果は、第２表に示
すように、本発明例では表面硬さが高く硬化層深さも良
好であるのに対し、比較例では表面硬さが低く十分な硬
化層深さが得られていない。
ｈｒの焼もどしを施し、表面硬さとＨｖ４５０の硬さが
得られる硬化層深さを調べた。その結果は、第２表に示
すように、本発明例では表面硬さが高く硬化層深さも良
好であるのに対し、比較例では表面硬さが低く十分な硬
化層深さが得られていない。
第１表
実施例２
第３表に示す化学成分［ｗｔ％）を有する供試材につい
て１１５０〜１２００’ｃで熱間圧延して３５論醜φと
し、８５０℃から第４表に示す冷却方法によって冷却し
、同表に示す組織を得た０次いで実施例１と同様に高周
波焼入れ、焼もどしく１５０”Ｃｘ１ｈｒ）を行って表
面硬さと硬化層深さを調べた。その結果は、第４表に示
すように、本発明例は比較例に比べて高い表面硬さと十
分な硬化層深さが得られている。
て１１５０〜１２００’ｃで熱間圧延して３５論醜φと
し、８５０℃から第４表に示す冷却方法によって冷却し
、同表に示す組織を得た０次いで実施例１と同様に高周
波焼入れ、焼もどしく１５０”Ｃｘ１ｈｒ）を行って表
面硬さと硬化層深さを調べた。その結果は、第４表に示
すように、本発明例は比較例に比べて高い表面硬さと十
分な硬化層深さが得られている。
第５表に示す化学成分（ｗｔ％）を有する３２ｍｍφの
供試材を約１２００℃で熱間鍛造して２５ｍｍφにし、
鍛造後、８５０℃から第６表に示す冷却方法によって冷
却して同表に示す組織を得た。
供試材を約１２００℃で熱間鍛造して２５ｍｍφにし、
鍛造後、８５０℃から第６表に示す冷却方法によって冷
却して同表に示す組織を得た。
次いで、各供試材を高周波焼入れした後、１５０℃Ｘ１
ｈｒの焼もどしを施し１表面硬さと硬化層深さを調べた
。その結果を第６表に併記する。なお、高周波焼入れは
コイル移動速度を速くして硬化層を浅くコントロールし
た。
ｈｒの焼もどしを施し１表面硬さと硬化層深さを調べた
。その結果を第６表に併記する。なお、高周波焼入れは
コイル移動速度を速くして硬化層を浅くコントロールし
た。
第６表かられかるように、７５％以上のベイナイトを有
する組織の本発明例は、比較例よりも表面硬さが高く、
しかも硬化層深さも十分得られている。一方、比較例は
硬化層深さを浅くする高周波焼入れ条件により残留フェ
ライトが生じ、表面硬さが低い。
する組織の本発明例は、比較例よりも表面硬さが高く、
しかも硬化層深さも十分得られている。一方、比較例は
硬化層深さを浅くする高周波焼入れ条件により残留フェ
ライトが生じ、表面硬さが低い。
（９！明の効果）
以上詳述したように、本発明によれば、特定化学成分の
鋼材料を熱間加工後、冷却条件をコントロールしてソル
バイト主体の組織を得るので、急速加熱焼入れ性に優れ
、表面硬さが高く硬化層深さが十分得られる表面硬化処
理が可能となる。更に従来のように急速加熱焼入れ前に
調質処理を施す必要がないので経済的であり、また急速
加熱焼入れ条件が特に制限されないので作業性もよい。
鋼材料を熱間加工後、冷却条件をコントロールしてソル
バイト主体の組織を得るので、急速加熱焼入れ性に優れ
、表面硬さが高く硬化層深さが十分得られる表面硬化処
理が可能となる。更に従来のように急速加熱焼入れ前に
調質処理を施す必要がないので経済的であり、また急速
加熱焼入れ条件が特に制限されないので作業性もよい。
Claims (2)
- （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．３０〜０．７
０％、Ｓｉ：０．０３〜１．０％及びＭｎ：０．２０〜
２．０％を含み、必要に応じて、Ｎｉ≦３．５％、Ｃｒ
≦３％、Ｍｏ≦０．７％、Ｎｂ≦０．５％、Ｂ≦０．０
０５％、ｓｏｌＡｌ≦０．１％及びＴｉ≦０．２％のう
ちの１種又は２種以上を含み、残余が実質的にＦｅから
なる鋼につき、所定の寸法に熱間加工後、冷却するに際
し、ベイナイトの占める体積率が７５％以上である組織
が得られる条件で冷却又は冷却後等温保持することを特
徴とする急速加熱焼入用表面硬化処理鋼の製造方法。 - （２）前記鋼は、急速加熱焼入れにより得られる硬化層
深さ（Ｈｖ４５０が得られる深さ）が２．５ｍｍ以下の
硬化層を有する特許請求の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20908786A JPS6365020A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 急速加熱焼入用表面硬化処理鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20908786A JPS6365020A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 急速加熱焼入用表面硬化処理鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6365020A true JPS6365020A (ja) | 1988-03-23 |
Family
ID=16567058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20908786A Pending JPS6365020A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 急速加熱焼入用表面硬化処理鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6365020A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0290030A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-03-29 | Nissan Motor Co Ltd | トルク検出装置 |
| JPH02129341A (ja) * | 1988-11-09 | 1990-05-17 | Kawasaki Steel Corp | 冷間鍛造性及び高周波焼入性に優れた機械構造用炭素鋼 |
| JPH02197546A (ja) * | 1989-01-26 | 1990-08-06 | Kobe Steel Ltd | 加工性の優れた表面焼入用鋼 |
| JPH05105965A (ja) * | 1991-10-16 | 1993-04-27 | Nippon Steel Corp | 延性に優れた高強度ビードワイヤの製造方法 |
| JPH05117764A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Nippon Steel Corp | 高強度ビードワイヤの製造方法 |
| JPH05117762A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Nippon Steel Corp | ベイナイト線材の製造法 |
| EP0899351A1 (en) * | 1997-08-22 | 1999-03-03 | Snap-on Technologies, Inc. | Medium/high carbon low alloy steel for warm/cold forming |
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-
1986
- 1986-09-04 JP JP20908786A patent/JPS6365020A/ja active Pending
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