TWI267558B

TWI267558B - High-strength steel having high fatigue strength and method for manufacturing the same

Info

Publication number: TWI267558B
Application number: TW093101161A
Authority: TW
Inventors: Toru Hayashi; Akihiro Matsuzaki
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2006-12-01
Also published as: KR20050050137A; EP1961831A1; EP1584700A4; TW200418997A; KR100706005B1; US20060057419A1; EP1584700A1; WO2004065647A1

Description

1267558 玖、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於適合於使用條鋼的汽車零件，例如等速聯袖器、驅動轴、曲柄軸、連桿及轂等的抗疲勞強度優越之高強度鋼材及其製造方法。【先前技術】連桿及章支等的製品，可利用進行熱間锻造加工或報乳加工’隨後進行切削加工來製造。等速聯軸器、驅動轴、曲柄軸及轂等的製品，係在用以提高機械狀化退火後’進行熱間鍛造加I或料加工，隨後進^ 分或全體的高周波淬火，或氮化處理而可製造。關於如此 :用途的製品，在車體輕量化的目的上，要求高強度化及南抗疲勞哥命化。長久以來’為提升抗疲勞強度，減小介人物的最大徑及減少介入物的數量等為最有效的方法，已廣為所知。例如’專利文獻1提出有在適當調整A卜N、Ti、及 s等的各成份的基礎上，利用將硫化物的最大徑設為二:下，:清淨度設為。肩以上，以提升抗疲勞強度的方法。但疋，尤其是在高強度材料中，有應力則變得容易產生粒界破壞，而益強度的問題。㈣又仔目標的抗疲勞有在線狀或棒狀的乾製鋼材中，猎由將與軸心平行且從軸心離開直徑料物及硫化物抑制在加個 3 2 6\總檔\93\93101161 \93101161 (替換)-2 5 1267558 以下’以改善疲勞特性及輥軋疲勞特性的方法。但是，在該方法中，抗疲勞強度的最大值僅為77〇MPa程度，無法應對最近之抗彎曲疲勞強度的要求。專利文獻1:日本專利特開平1 1-302778號公報專利文獻2 ··日本專利特開平11 — 1749號公報【發明内容】本务明係鑑於上述之現狀而開發者，其目的在於提供藉由與成份調整同時適當控制組織，而一併具有強度為 lOOOMPa以上，抗轉動彎曲疲勞強度為55〇Mpa以上的優越的強度及抗疲勞強度的高強度鋼材，及其有利的製造方法0 另外，本發明目的在於，提供藉由適當地控制母材組織及表層部組織，而一併具有母材強度為1〇〇⑽^以上，高周波净火後或氮化處理的抗轉動彎曲疲勞強度為㈣⑽以以上之優越的強度及抗疲勞強度的高強度鋼材，及其有利之製造方法。 μ 本發明者等為達成上述目的而進行致力檢討的結果，發現了以下所述的真知灼見。又 (1)右將鋼材的結晶粒徑微細化，雖可同時提高強度及抗疲勞強度，但單單湘將結晶粒徑微細化，無法獲^ 發明之目標的抗疲勞強度。又f ⑵若進行成份調整’將鋼組織不僅生成微細粒鐵辛體，還生成微細粒碳素體，便可有效提升抗疲勞強度二另外，該微細分散碳素體具有增大均勾伸展的作用此可 32 6\總檔\93\931011 (31 \93101161 (替換)-2 1267558 提升材料的加工性。 (3)為使鋼組織成為具有微細鐵素體及微細碳素體的組織i除鋼的成份調整外，在55〇〜7〇〇它的溫度區域，施以、交形罝為1. 〇以上的加工的方法相當有效。二（4)若將鋼材的結晶粒徑微細化，雖可同時提高強度及抗疲勞強度，但在單單將結晶粒徑微細化的作業中，因其 ^的高周波泮火而使得結晶顆粒粗大化，因此無法獲得: 卷明之目標的抗疲勞強度。 J5)若進行錢㈣，將齡織不僅生成微細鐵素體，遇生成微細碳素體，則該微細分散碳素體及母材鐵素，，在高頻加熱時作為奥氏體化的核進行作用得二多 :的：引起奥氏體化’因此最終所獲得的馬氏體的舊奥〔月豆粒控也微細化。其社果 .% ^ _ 同周波冲火後也可極大地提

升強度及抗疲勞強度。 K ⑻在高周波淬火時，溫度較低者其改善效果大。抗=將鋼材的結晶粒徑微細化，雖可同時提高強度及 /脾έ士又’但’、後在表層部施以氮化處理的情況，在單晶粒徑微細化的作業中，因其後的氮化處理、、、口日日顆粒粗大化，因此盔法雈于度。 …、法彳又付本發明之目標的抗疲勞強 (8)若^行成份調整，將鋼組織不僅生成微細鐵素體，退生成微細碳f體，目1丨# Μ 禮阳分散碳素體在氮化處理時發揮阻叔的作用，以抑制鐵幸層彻素體粒徑也微細化。其結果，在氮化處理〕26\總檔\93\931 〇 1161 奶 101161 (替換)·2 7 1267558 後也可極大地提升強度及抗疲勞強度。【實施方式】亦即’本發明之主要組成如下述。 1 · 一種抗疲勞強度優越之高強度鋼，其特徵為：由含有 c : 0· 3〜〇· 8 質量％ ;

Si : 0·01〜〇·9質量％;及 Μη : 〇·〇ΐ〜2·〇質量％，暨餘量為Fe及不可避免的雜質所組成，其組織為粒徑7 # m以下的鐵素體及碳素體組織或粒徑7 // m以下的鐵素體、碳素體及珠光體組織。a 2 ·如第1項的抗疲勞強度優越之高強度鋼，其特徵為· 再成為含有Μο: 0·05〜0.6質量％的組成。 3·如第2項的抗疲勞強度優越之高強度鋼，其特徵為：再成為含有從如下的元素中選出的丨種或2種以上元素的組成， ” A1 : 0· 015〜0· 06 質量％ ;

Ti : 0· 005〜0· 030 質量％ ; N i : 1 · 0質量％以下；

Cr : 1· 〇質量％以下； V : 0· 1質量％以下；

Cu : 1· 0質量％以下；

Mb : 0· 05質量％以下；

Ca : 0· 008質量％以下；及 B ·· 0· 004質量％以下。 3 26\總檔鶴3101161 \93101161 (替換)-2 8 1267558 4·如第1、2或3項的抗疲勞強度優越之高強度鋼，其特徵為：碳素體的組織分率為4體積％以上。 5 ·如第2項的抗疲勞強度優越之高強度鋼，其特徵為：高周波淬火後的表層部再成為舊奥氏體粒徑為12 // m以下的馬氏體組織。 6.如第5項的抗疲勞強度優越之高強度鋼，其特徵為：再成為含有從如下的元素中選出的1種或2種以上元素的組成， ) A1 0· 015〜0. 06質量％ ; Ti 0. 005〜0. 030質量％ Ni 1· 0質量％以下； Cr 1. 0質量％以下； V ： 0· 1 質量％以下； Cu 1. 0質量％以下； Nb 0· 05質量％以下； Ca 0· 008質量％以下；及 B ·· 〇· 004質量％以下。 7 ·如第2項的抗疲勞強度優越之高強度鋼，其再藉由氮化處理而在鋼的表層部具備硬化層的高強度鋼，其特徵為：氮化處理後的表層部的鐵素體粒徑為丨〇 # ra以下。 8 ·如第7項的抗疲勞強度優越之高強度鋼，其特徵為·· 再成為含有從如下的元素中選出的1種或2種以上元素的組成， A1 : 0· 015〜0· 06 質量％ ; 326\總檔\93\93101161 \93101161 (替換)-2 I267558

Ti : 0· 005〜〇· 030 質量％ ;

Ni : 1· 〇質量％以下；

Cr : 1· 〇質量％以下； v : 0· 1質量％以下；

Cu : 1· 〇質量％以下； ·

Nb : 0· 〇5質量％以下；

Ca : 0· 〇〇8質量％以下；及 β : 〇· 004質量％以下。 9·如第7或8項的抗疲勞強度優越之高強度鋼，其特徵鲁為：母材組織中的碳素體的組織分率為4體積％以上。 1〇· —種抗疲勞強度優越之高強度鋼之製造方法，其特 · 徵為：、在550〜700°C的溫度區域，將由含有 C: 0·3 〜0.8 質量％; 81:0.〇1〜〇.9質量％;及 Μη : 〇· 〇1〜2· 〇質量％，暨餘量為Fe及不可避免的雜質所組成鋼胚’施以變形量為1 · 〇以上的加工。、鲁 11 ·如第1 0項的抗疲勞強度優越之高強度鋼之製造方法’其特徵為：該鋼胚再含有Mo : 〇· 05〜〇· 6質量％。 1 2·如第11項的抗疲勞強度優越之高強度鋼之製造方法，其特徵為：該鋼胚再成為含有從如下的元素中選出 1種或2種以上元素的組成，、 A1 : 0· 015〜0· 06 質量％ ;

Ti : 0· 005〜0· 030 質量％ ; 326\總檔\93\93101161 \93101161 (替換)-2 1267558

Nl : κ 0質量％以下； & : ι· 〇質量％以下； V · 0 · 1質量％以下；

Cu : 1· 0質量％以下；

Nb : 〇· 05質量％以下；

Ca U〇8質量％以下；及 B : 0· 004質量％以下。、I3·如第11項的抗疲勞強度優越之高強度鋼之製造方綠/、、寺试為·在5 5 0〜7 0 0 C的溫度區域，將鋼胚施以鲁變形量為/·〇以上的加工，其後再施以高周波淬火處理。 14·如第13項的抗疲勞強度優越之高強度鋼之製造方 · 法，其特徵為··該鋼胚再成為含有從如下的元素中選出的· 1種或2種以上元素的組成， A1 : 〇· 015〜〇· 〇6 質量％ ;

Ti : 〇· 005〜〇· 030 質量％ ; N1 : 1 · 〇質量％以下；

Cr : 1· 〇質量%以下； · V : 〇· 1質量％以下；

Cu : 1· 〇質量％以下；

Nb : 〇· 〇5質量％以下；

Ca : 0· 〇〇8質量％以下；及 B : 0· 〇〇4質量％以下。 15 ·如第11項的抗疲勞強度優越之高強度鋼之製造方法’其特徵為··在5 5 0〜7 0 0 °C的溫度區域，將鋼胚施以 11 3 26\總檔\93\93101161 \931 〇 1161 (替換)-2 1267558 又形里為l. 〇以上的加工，其後再於表層部施以氮化處、1 6.如第1 5項的抗疲勞強度優越之高強度鋼之製造方法，其特徵為：該鋼胚再成為含有從如下的元素中選出的 1種或2種以上元素的組成， A1 : 〇· 015〜〇· 06 質量％ ;

Ti : 〇· 005〜〇· 030 質量％ ;

Ni : I 〇質量％以下；

Cr : 1 · 〇質量％以下； V : 0· 1質量％以下；

Cu : 1· 0質量％以下；

Nb : 0· 〇5質量％以下；

Ca: 〇·〇〇8質量％以下；及 β : 〇· 004質量％以下。以下，具體說明本發明。首先，說明在本發明中將鋼材的成份組成限定於上述範圍内的理由。 C: 0·3〜〇·8質量％、C為提升母材的強度，同時為確保必要量的碳素體用的 ::要兀素。在此C含有量未滿〇 . 3質量％，則無法獲得上述效果，另-方面，^超過Q8 f量％，則將招致^ 削性、抗疲勞強度、锻造性的降低，因此C含有量於 0 · 3〜0 · 8質量％的範圍。、

Si : 0· 01 〜〇· 9 質量％

Sl不僅具有作為脫氧劑的作用，並且對提升強度也相 326V總檔\93\93101161 \93101161 (替換 >2 1267558 田有效’但疋若其含有量未滿0· 01質量％，則添加效果缺

乏，另一方面，甚扣、证π A 右％過0· 9質量％，則將招致被削性及鍛 J生的P牛低’因此Si含有量限定於0· 01〜0· 9質量％的範圍。

Mn U1〜2· 〇質量％ Μθη:僅可提升強度’而且對抗疲勞強度也相當有效，仏7C右其^有$未滿〇· 〇 1質量％，則其添加效果缺乏，另 …方面’右超過2.G質量％，則將招致被削性及鍛造性的 4化’:此Μη含有量限定於〇〇1〜2 〇質量％的範圍。以上說明了基本成份，但本發明其他還可適當含有如下所述的元素。

Mo : 〇· 〇5〜〇· 6 質量％

Mo為在抑制鐵素體顆粒的生長上有效的元素，因此其至少需要含有〇. 05質量％ ’但是若添加超過0.6質量％，則將招致被削性的劣化，因此M〇含有量限定於〇〇5〜〇 6 質量％的範圍。 A1 : 0· 01 5〜〇· 〇6 質量％ A1具有作為鋼的脫氧劑的作用。但是若其含有量未滿〇.0一 15質量％，則添加效果缺乏，另-方面，若超過0.06 負置％，則將招致被削性及抗疲勞強度的降低，因此^含有量限定於0.015〜〇.06質量％的範圍。

Ti · 0·005 〜〇·〇3〇質量％ Τ1為藉由Τ1Ν的阻擔效果，而用以將結晶粒微細化的有效兀素，為獲得該效果，至少有必要添加〇〇〇5質量 326\總檔\93\93101161 \93101161 (替換)-2 13 1267558 但若添加超過〇 · 〇 3 0質量％，則將招致抗疲勞強度的降低，因此Ti含有量限定於0.005〜0·030質量％的範圍。 N i : 1 · 〇質量％以下

Ni為提升強度及防止添加Cu時的裂敛的有效元素，但若添加超過1 · 〇質量％，則容易引起淬火裂紋，因此Ni含有量限定於1· 〇質量％以下。

Cr : 1· 〇質量％以下

Cr為提升強度的有效元素，但若添加超過丨· 〇質量％，則使碳化物穩定化，促進殘留碳化物的生成，使得粒界強度降低’另外也招致抗疲勞強度的降低，因此限定於1.〇質量％以下。 V : 〇· 1質量％以下 V為利用成為碳化物析出，以發揮藉由阻擋的組織微細化效果的有效元素，但若添加超過0· 1質量％，則將使其效果飽和，因此限定於0.1質量％以下。

Cu · 1 · 〇質量％以下

Cu為利用固熔強化及析出強化，以提升強度的有效元素，另外對提升淬火性也有效，但若含有量超過1. 0質量 /0則在同溫加工時容易產生裂紋，且製造變得困難，因此限定於1.0質量％以下。

Nb· 0.05質量％以下

Nb為利用析出以阻擋碳素體粒的有效元素，但若添加超過〇· 〇5貝，則將使其效果飽和，因此限定於0. 05 質量％以下。 326V總檔\93\93101161\93101161(替換)·2 14 1267558

Ca· 〇.〇〇8質量％以下 ^為將介人物球狀化以改善疲勞特性的有效元辛，作右添加超過u〇8質量％，則將使介人物粗大化，相反有使疲勞特性劣化的傾向，因此限定於0 00δ質量%以下。 β : 0· 004質量％以下 Β為不僅可藉由粒界強化以改善疲勞特性，同時可提升強度的有效元素，但若添加超過0 004質量％，則將使豆效果飽和，因此限定於0 004質量％以下。 ’、以上，现明了較佳的成份組成，但本發明中，僅將成份組成岐於上述範圍並不充分，按如下所述方式調整鋼組織也相當重要。組織為粒徑7"以下的鐵素體及碳素體組織或粒徑7 V m以下的鐵素體、碳素體及珠光體組織。 /一若組織不為粒徑7# m以下的鐵素體及碳素體組織或粒從7 // m以下的鐵素體、碳素體及珠光體組織，則無法獲得本發明之目標強度2 1〇⑽MPa。藉此，將鐵素體粒徑^ 定於7 μ m以下。最好為5 # m以下。若母材組織、亦即高周波淬火前的組織（相當於高周波坪火後的表層部淬火組織以外的部分），不為粒徑7 “出以下的鐵素體及碳素體組織或粒徑為7//ΙΏ以下的鐵素體、碳素體及珠光體組織，則無法獲得本發明之目標強度的 1 〇 0 0MPa以上的母材強度。另外，若碳素體粒徑不為7 #⑴ 以下，在其後應用高周波淬火的情況，高周波淬火應用部的舊奥氏體粒徑不會成為丨2 # m以下，則不提升抗疲勞強 326\總檔\93\93101161 \93101161 (替換)·2 15 1267558 度藉此，將母材的鐵素體粒徑限定於7 // m以下。最好為5 // m以下。 /右母材組織、亦即氮化處理前的組織（相當於氮化處理後勺表層#氮化層以外的部分），不為粒徑7 #爪以下的鐵素體及碳素體組織或粒徑為7//m以下的鐵素體、碳素體、朱光妝、、且、、哉’則無法獲得本發明之目標強度的⑽⑽h 、上的母材強度。另外’若碳素體粒徑不4 7 # m以下，在”後施以氮化處理的情況，氮化層的鐵素體粒徑不會成為1 0 // m以下〇蕤此，脸瓜』二丄人w 士癱

此，將母材的鐵素體粒徑限定於7 W 以下。最好為5 // m以下。右鐵素版粒從成為2 # m以下時，有珠光體組織消失，而成為鐵素體及碳素體組織的情況，但此情況. 阻礙本發明。曰另外，析出之碳素體的量（組織分率），以體積分率（體積％)最好為彻上。碳素體除可提升抗疲㈣度外，利用多量、微細析出以增大均勾伸展而有提升材料的加工性的效果。在此，析出之碳素體的大小尺寸較佳為約】㈣· 以下。取佳為0.5…下。又’析出之珠光體的量最好為20體積%以下。該珠光體如前述，即使完全不析出亦盔妨。碳素體、珠光體以外的殘部組織為鐵素體。該鐵素體罝從確保加工性的觀點出發最好為4〇體積％以上。_ 又’如上述的鐵素體及碳素體組織或鐵素體、碳素體 · 光體組織，在鋼材的製造步驟中，在溫間锻造步驟在550〜70(TC的溫度區域，施以變形量為1()以上的曰加 326\ 總檔 \93\93101 ] 61 \93101161 (替換)-2 16 1267558 工’即可較適當獲得。高周波淬火後的表層部為舊奥氏體粒徑為12/zm以下的=氏體組織，若不是舊奥氏體粒徑為12#m以下，則在本土明热法獲得目標的8〇〇MPa以上的高抗彎曲疲勞強度。因此，高周波淬火後的組織的舊奥氏體粒徑係限定為以下。最好為5/zm以下。〆2 ’上34南周波泮火後的組織，係在將母材組織設為粒從為7“以下的鐵素體及碳素體組織、或粒徑為以 ::鐵素體、碳素體及珠光體組織的基礎上，利用後述的备'件進行高周波淬火，即可獲得。 ^處理後的表層部的鐵素體粒徑為1〇㈣以下， =理後的表層部、亦即氮化層的鐵素體粒徑不為 ^則在本發明無法獲得目標強度的咖以上 ==勞強度。因此，氮化處理後的表層部射 -粒徑係限定於1Mm以下。最好為以下火素為錢域料㈣，録料材組織設為粒以下的鐵素體及碳素體組織、或' 以m以下的鐵素體、碳素體及珠光體組 —二為後述的條件進行氮化處理，即可獲得。、"、土礎上’利用再者，說明本發明之鋼的製造條件。首先’將調整為指定成份組成的鋼行溫間鍛造。將溫間锻造後的鋼材作从牛軋2後，進後的鋼材進行切削等的精加工而制:、。於溫間鍛造要對溫間鍛造後的鋼材施以冷拉二=品。或是，根據必拉步称後，施以高周波淬火 326\總槍\93\93101161\931〇1161(替換)·2 17 1267558 而^成製品。或是，根據必要對溫間锻造後的鋼材施以切削等的步驟後，施以氮化處理而製成製品。在上述之溫間锻造步驟中，為將鐵素體粒徑設為7/ζπι 以下，藉由在550〜70吖的溫度區域，施以變形量為】〇以上的加工相當有效。在此，在加工溫度未滿55代時，組織在加工組織的狀態下’不微細化。另一方面，若加工 7。曰rc :結晶粒徑變得超過，仍不微細化。 :’加工置在變形量未滿i · 〇時’變得加工不充分，且小角粒界佔有大半，因此不僅法提高抗疲勞特性。 …、法“強度’而且’還無化在t料材組織設定後，進行高職淬火，使表層部硬 :的：周波淬火條件可採用加熱溫度：綱粒徑變得粗大。另夕卜:二:=崎，則奥氏體急速且充分的巧上弁ΐ.3恤，則無法獲得淬火深度變淺r ’若超過_Ηζ’則而…、法提升彳几彎曲疲勞強度。仆在ΐί母材組織設定後，進行氮化處理，使表声心# 。。的温度範圍，以該氮化處理時，氮原料、虱化％梡中。在〇虱原枓可為軋體也可為液體。右氦化溫度未滿5〇〇t，則氮不易進充分的氮化。另一方面，若超過65〇t=易無法期待的顆粒生長，鐵素體顆粒將粗大化。另外Γ制母封另外，若氮化時間未 32 6\m^\93 \93101161\93101]61 (^y2 18 Ϊ267558 滿丄小時，則氮不易充分進人鋼中，使得氮化效果減小，另一方面，若超過1〇〇小時，即使施以氮化處理，其效果仍飽和。 (貫施例1 ) 將表1所示成份組成的鋼作棒形軋製後，以表2所评 2行溫間锻造，得到6〇x6Gxl 2Qmm的製品。從該製品^ 伸试驗片、抗轉動彎曲疲勞試驗片及被削性試驗片。 ^ 2 -併記載針對製品的鐵素體結晶粒徑、碳素體量及珠 :量暨拉伸強度、抗轉動彎曲疲勞強度及被削性所調查、、、。果。又，溫間鍛造時的變形量係藉由有限要素解析將锻造面的摩擦係數編.3而算出 ==繼驗的工具壽命與⑽ ’、r ♦ 2 價為〇，在較％材劣的情況，評價為X。可根據本發明’將組織設為粒徑為7 =、，且4的％明例’均不僅可獲得強度心_ 強度，而且還可獲得抗轉動彎炎艮良抗疲勞強度。力弓曲疲分強度細〇MPa的優相對於此，在鍛造時的轡飛旦鐵素體顆粒不微細化，其抗轉曲::6的比較例中’ 另-方面，在敏造溫度高的成為加工組織’ 粒不微細化’因此其抗轉”曲疲中’鐵素體顆另外，在Mo量過剩的N 速度低。 .13的比較例中，被削性降低。 326\總檔\93\93101161 \93101161 (替換)·2 19 1267558 又，在c量不足的如.14的方面，在C量過剩的N〇. 15 ，則強度不足，另一 (實施例2) 、k較例中’招致被削性降低。將表3所不成份組成的鋼作件進行溫間鍛造，得至4 6〇x60xl20後’以表4所示條用拉伸試驗片、抗轉㈣曲疲：：母材。從該母材採接著，於抗轉動f曲疲勞 =^被削性試驗片。頻率：職的條件進行高周:片泮母材的鐵素體結晶粒徑、碳素體s ^4二併记载針對及被削性簪高用、古、* ^ & 里珠光體量、拉伸強度及被川—阿周波'/τΛ後的淬徑及高周波淬火後的試驗μ μ '的㈢六氏脰結晶粒杳的社要7 片的抗轉動彎曲疲勞強度所調 :溫間锻造時的變形量係藉由有限要素解析上的情況，評價為〇，在較sc材劣的情況，言平價為二從表4明顯可知’根據本發明’將母材組織設為粒徑為以下的鐵素體及石炭素體組織、或粒徑為^以下的鐵素體、碳素體及珠光體組織的發明例，均不僅可庐得母材強度為lOOOMPa以上的優良強度，而且，高周波^火後的表層部組織成為舊奥氏體粒徑為12//m以下的微细馬氏體組織，還可獲得抗轉動彎曲疲勞強度為8〇〇Μρ&的優良抗疲勞強度。相對於此，若母材的鐵素體粒徑超過7 # m，則母材強度不足，同時，高周波淬火後的舊奥氏體粒徑也粗大化， 326\總檔\93\93101161\93101161(替換)-2 20 1267558 抗轉動彎曲疲勞強度也不充分。己/、疋，在锻造溫度低的N〇 7 加工組織，另一方面，在鍛造溫古匕較例中，組織成為鐵素體顆粒不微細化。另外，即N〇』的比較例中， :進行高周波淬火’則所獲得的馬氏：：!=的鐵素體組 f成為12//m以下。氏脰的售奥氏體粒徑不在m添加M〇的No. 12的比較例中微細化，但高，母材鐵素體顆粒雖方而+ 4 Μ氏體粒經變得相士 β 方面，在Mo量過剩的Ν〇. 13的 =文付粗大。另一又，在c量不足的如.14的比較；:中：削性降低。 —方面，在C量過剩的如.15的比 /^法淬火，另低。乂中，招致被削性降 (實施例3) 將表5所示成份組成的鋼作棒形件進行溫間鍛造，得到6〇衣，以表β所示條用拉伸試驗片、抗轉動* : 的母材。從該母材採接者，於抗轉動彎曲則性尤驗片。化處理。表6-併記載表6所示條件進行氮俨旦α , ^ 十母材的鐵素體結晶粒徑、石山丰 :里、珠光體量、拉伸強度及被削性^ :的!素體粒徑及抗轉動弯曲疲勞強度所調查=的果表層面的摩擦係數嫩3:=;:要工具壽命與通常的％材相同或其以上V::旋則貝為〇，在較SC材劣的情況，評價為乂。以， 326\總檔\93\93101161 \93101161 (替換)-2 1267558 7 :月’員可知’根據本發明，將母材組織設為粒徑為強 ”版及珠光肢組織的發明例，均不僅可獲得母表層；组：：:以上的優良強度’而且’氮化處理後的二^也成為碳素體粒徑為1〇//m以下的微細組 :強r。iT轉動彎曲疲勞強度副心的優良抗疲旁強度。另外，被削性也優良。理彳鐵素體粒徑超過7"m，則氮化處分。”丑/、也粗大化，抗轉動彎曲疲勞強度也不充尤其是，在鍛造溫度低的No.“ :工組織，另—方面，在锻造溫度高…及 P 、寸如此粗大的鐵素體組織域的鐵素體粒徑仍不會成為…raa_；聽處理，威區另外’在無添加Mo的Νο Π 66 + 丄顆粒雖微細化，氣化…例中，母材鐵素體抗_曲疲勞強度不夠充分。X，在c=粗大，其的比較例中，氮化處理後的鐵素體=的N0.1 強度及抗_曲疲勞強度不夠充分。=大’其母材過剩的No·4的比較例中，招致被削性降低。在面未：二夏化處理的No. 9的比較例中，則盔 -在“以氮曲疲勞強度。去獲付充分的抗轉動彎 (產業上的可利用性） 326V總檔\93\93101161\93101161 (替換 >2 22 1267558 根據本發明，可穩定獲得一併具有母材強度為lOOOMPa 以上，抗轉動彎曲疲勞強度為55OMPa以上、或抗轉動彎曲疲勞強度為800MPa以上的優越的強度及抗疲勞強度的南強度鋼材。 326\總檔\93\93101161 \93101161 (替換)-2 23 1267558 備考較佳鋼比較鋼成份組成（質量％) c3 1 1 1 1 1 1 1 0. 004 1 1 1 1 CO 0. 002 1 0. 002 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ;> 1 1 1 1 1 1 0. 020 1 1 1 1 1 • 1-H 0. 015 LO t—H CD CD LO T—H CD CD 1 LO 1 '< CD ◦· LO i—H o ci 1 LO i—H CD <〇 LO i ......1 ◦ 〇· LO r—-H CD 〇 1 0. 015 1 1 〇> CO CD 1 1 1 1 〇 CNI CD 1 1 1 1 g 0. 020 1 1 1 1 1 1 1 1 ◦ oa CD C3) 1 1 • rH 1 1 寸 r—H CZ5 1 LO CNI CD 1 C3) oa CD 1 CD CO CD 1 1 1 c3 1 LO r-H CD 1 1 LO <>0 ◦· 1 1 o oo CD 1 CO r—H czi 1 1 r—H 0.031 CO CO CD CD 0.032 1 0.032 1 0.031 0.030 0.033 0.032 0.031 T—H oo o CD CO 0.0018 0.0020 0.0018 0.0018 0.0020 0. 0021 0.0018 0.0020 0.0018 0. 0017 0. 0021 0.0018 Oh 0. 009 oa H CD CD· ym—i y—i ◦ cz? 05 o CD CZ>· ① O CD CD ◦ CD CD CD r—1 CD CZD C7D 〇 ◦ CD* r-H r—* ◦ cz! ① O ◦ C5 0.011 0.012 s. LO CO ① CO 〇· LO CO CD 1 LO CO CZ> LO 〇〇 CD· CO CO ◦· LO CO CZ? 1 LO 卜 C3| CO CO CD LO CO ◦· 寸 LO CD LO LO CD LO 卜 CD ◦ CO r—H 寸 LO CD ◦ CO CD CO LO CD 寸 LO ai CO LO CD 寸 LO CD 寸 LO CD CO LO ◦· GO CD CD CD ① CO CZ5 〇 CNI LO CO d LO CO CZ) CNI oo CD LO CO CD* CD CD CD CD cz> LO CD CD m CO Q LO CO ◦’ ◦ 03 CO CD r—H 寸 CD ① CO CD ① CO CZ5 ◦ CD· 〇> 寸 CZ5 1—H 寸 CD t—H 寸 CD o 寸 CD ◦ 寸 CD LO r-H CD| OO oo CD 鋼記號 -< PQ 〇 o Η-H 1 3p·义戴獅)l9ilelsle6\es_3e 1267558

備考發明例比較例發明例比較例被削性 i — 〇〇 O 〇〇 O 〇 O 〇〇〇〇 XI O XI 抗轉動彎曲疲勞強度 (MPa) 〇 LO LO r-H LO LO 寸 LO LO o CD LO τ'11 H LO LO OD CO CO T—H CO 寸 LO CO ς〇 LO LO LO 寸 LO LO i—H CD LO CD 卜 LO 寸 t—H 寸 r_H 卜 LO 製品強度 TS (MPa) 1039 1036 1062 1043 1011 CO CO CQ 〇> 卜 CD OO 1049 1044 1044 1054 1029 r-H oo 卜 1132 珠光體量 (體積％) 卜 T· _H ◦ ◦· <zi CJD CD CD CD CO oi 寸 1 LO CO 寸 ◦ 〇> CD CD CD CD Q· CD CD 寸 σί| c? CD 碳素體量 (體積％) CO 寸 OO LO CD LO LO LO 卜 LO 卜 II CJD CD OO ld* OO LO OO LO LO LO 卜 LO CD* CD oi 鐵素體結晶粒徑 (//m) 〇〇〇〇 οά CD CNJ CD οά CD oj CD 卜· r—Η € H CZ> 1 \ CNI r i CNI 寸 CD CNI OO OO 寸 CNJ LO CNI CNI 變形量 CD CNI CO r—t 寸 1 \ oo r-H CO r—H CD ◦· 卜 r—Η CO T—H 寸 CO H CD r—H 卜严H v < r—H oi ⑦ T" 'i 鋼造溫度 (°C) ◦ CO CD ◦ oo CO CD CO CO CZ5 CO CO CD CO CO 〇) CO CO ο CD LO o oa 卜 ◦ oo CD ◦ CO CD CD CO CO ◦ CO CO CD CO CO CD CO CD CD OO CO 鋼記號 DQ ◦ tXH 〇 1—1 ^Jl H-JI ^6 r—H CNI CO 寸 LO CO 卜 oo CD CZ) 1 i CNJ CO 寸 LO ςΐ ^ ^ I-(^iD)I9IIGIS\I9IIGIS\£6\ssi\9ze 1267558

v〇 (N 備考發明例 5：比較例成份組成（質量％) 03 1 1 1 1 0. 004 1 0. 002 1 1 1 1 0. 002 PQ 1 0. 002 1 0. 002 1 1 0. 002 0. 002 1 0. 002 0. 002 1 > 1 1 1 0. 02 1 1 1 1 1 1 1 1 • rH 0. 02 0. 02 1 0. 02 1 0. 02 1 oa CZ5 o 1 1 0. 02 0. 02 1 1 1 1 0. 35 (>a CD 1 1 1 1 1 1 1 1 1 CD CD 1 1 1 1 1 CNI ◦ CD 1 1 • r-H 1 1 1 1 1 1 CO CD 1 1 1 1 CNI CD D Ο 1 1 1 1 1 CNI CD CO ◦ 1 1 1 1 CNI ◦ r—Η 0. 025 0. 025 I 0. 025 1 1 0. 025 0. 050 0. 025 0. 025 LO CXI CD 0. 025 CO 0020 0020 0020 0020 0020 0020 0020 0020 0020 0020 0020 0020 <〇 CZ5 ◦ O CD ◦ ◦ CD ◦ ◦ CD Oh 010 010 010 010 010 010 010 010 0. 010 010 010 010 ◦ <3> ◦ CD CD CD cz> ◦ CD o O CD 5 ll S 完 ◦ 〇 CD CD ◦ CD CD CD CZ) CD CD c Q CD CZ5 CO S S S s S s s s s 〇> CO CD CD cr> CD C3 1—1 CD ◦ CD 〇> CZ5 ◦ • 1—1 00 LO 卜 LO 卜 5 LO LO LO LO in LO LO LO LO CD 〇 o CD CD 〇 CZ) cz> ◦ CD CD ◦ ◦ LO CO CZ> 卜 CZ5 oo 寸 CD OO 寸 o OO 寸 cz> OO 寸 CD OO 寸 CD oo 寸 C3 s CZ5 OO 寸 ◦ S CD LO CD 〇> 鋼記號 -< CO 〇 tx-i 〇 Η—1 (N-(戴獅)191101 e6\ 191101 e6\e6\®si\9s 1267558 寸<

1 備考 ί 發明例比較例發明例比較例| I 1 被削性〇〇 O 〇 O 〇〇〇〇 O 〇〇 X 〇 X 1 抗轉動彎曲疲勞強度 (MPa) CO 〇〇卜 r—H 〇〇 CO 〇〇 CO oa oo OO CD OO 〇) CO CO CO CD CO LOf (N1 CO oo LO CO oo CJ5 m oo 卜 r· < CD CO CD OO LO CD CO oo CO oo 母材強度 TS (MPa) 1025 1001 1020 1 1019 1101 _ si il 1106 1 1140 I 1 1016 I 1 1013 I 1096 SI 1 1150 I 1 舊奥氏體結晶粒徑 (//m) 寸 CO 卜 oi r—H LO r-H CO CO 15.9 CD 卜· r*H CD CO CNJ r—H LO csi cz? LO r—H Μ CD CO 珠光體量 (體積％) LO CD CD 〇> CZ5 1 cn> LO CO 卜· CD r· < CO T-H CD CD CD CO CO 碳素體量 (體積°/〇) CO 寸· CN1 CD r—ί CD CJD 03 CO CJ5 cd o cxi 1 ◦ ◦ CO 卜 CD 卜 cd C5 cd ① cd 卜 CNI LO oo τ—1 鐵素體結晶粒徑 (//m) LO CN1 CD CD CN1 卜 r· i 寸 οα 16.0 € H 与 Q oi oa CO CN1 ① r1 H CD oi 00 01 CK) cd 卜 τ H LO r—H 變形量 CNJ LO T—H oa t 1 H CO r· < CO i—H SI LO τ.....H LO r—H 卜 r—H CD r-H oa τ—H CNI r-H CO r~i oa τ ai CO i—H 1 鋼造溫度 (°C) CD CD LO CD CZ5 CO CO CD r1 i CD § CO § CD §1 目1 ◦ £ ◦ § 导 CO CD LO ς〇 o LQ CD (N1 CO ◦ oo CO 1 鋼記號 CQ o ω 〇 X h| Ml hJI r—H CN1 CO 寸 in CO 卜 oo CD r-H r—H r—H <N1 y—i CO τ—H r—H LO r—H lz 9·Ii#)l9lslelsle6\e6\__ 1267558 備考比較鋼I 較佳鋼| 比較鋼| 較佳鋼| 比較鋼| 交佳鋼| 成份組成（質量％) c3 1 1 0. 002 1 1 1 1 1 |〇. 015| 0. 002 1 PQ 1 0. 017 1 0.0021 1 0. 0015 1 |〇. 0018| 1 0. 0019j 1 > 1 寸 C3 CD 1 1 1 1 1 1 1 1 1 • r-H ^7on 1 0. 018 1 1 ^7017 CD τ Ή ◦ CD 0. 017 1 1 0. 019 1 1 LO CNI ◦· 1 1 1 1 CD CO ◦ 1 1 1 •一 1 o OC1 CD 1 1 1 LO 1—H o 1 1 CZ5 CO ◦· 1 1 1 1 1 CD CNI CZ3 1 1 ◦ oa cz? 1 CD τ—H ◦· 1 1 1 0. 015 1 1 1 1 1 1 1 1 1 t i < 1 0. 023 0. 025 0. 026 1 0. 022 0. 025 1 1 |〇. 025| 0. 040 oo CO oa CD t 1 cz? CJi r-H CD |^0020 l 1 H CNI CD r—H CNI CD cz> CJ5 CD CD CNI ◦ c=? oa 〇> oo oa CD CD o C3 cz^ 〇> ◦ CZ5 CD cz> CZ5 (X CNI 1 1 CD 0. 008^ 05 CD 1 < t—H CD oo CD ① CZD ◦ T—H Q ① CD 0. 008 oo CZ) 卜 CD CD CD CI5 cz> CD 〇 CD CZ5 CD oa 寸 CO 寸 03 寸 CNI 寸 CTD CO oa 寸 CNI 寸 1 I m r i s CD 〇> CD CD CD cr> CZ> CD CD CD s oa OD 寸 CO 寸 CO S 寸 CO s CO CO CO CD r—H CO CD CD CD CD C3 ◦ r-H ◦· CD CD CD CO LO CO LO CO oo CD S CD LO Q· CO CD ◦’ CD CO oo CO OO CD LO oa CD CD CD CD ◦ ◦ CD ◦ o LO CNI CD C<l CO CD CO CD CNI CD r-H LO cz> r—i LO 〇 τ—1 LO O’ CO LO CD 寸 LO ◦· 寸 LO 〇» s CD 鋼記號 PQ 〇 ω 〇 X t—4 | sz Aw·z-藏勢9ISIe6\l9lsI£6\e6\_if\9z:e 1267558

% 樂比較例發明例比較例發明例比較例發明例比較例發明例被削性〇〇 O XI 〇 O Ο 〇〇〇〇〇〇〇〇母材 TS (MPa) 1 1033 1098 1151 1072 1 1025 1023 1037 1039 1026 1028 1035 1041 1021 抗轉動彎曲疲勞強度 (MPa) SI ▼—H 53 oa CO oo SI LO οα oo §1 SI SI ，l CO CO oo LO CD OO oo 呀 oo 51 卜 § 寸 oo 氮化後鐵素體粒徑 (//m) 〇> 卜· V·丨丨― CO od oo (ΝΪ ：r-H od CNI oi 1 25.5 24.0 1 CD oi CO od C<1 od LO OO oo od CO oi 氮化條件溶化氫氰酸鹽540°Cx24h 之 jj 腸環境中550°Cx40h 珠光體量 (體積%) CD CD CD CD CNI CD cz> c=> c6 1 <NI 卜’ CD r—H ◦ cz? CD CD CD CD CD CZ5 CD CD· cz> cz> CD CZ5 碳素體量 (體積%) 寸 CO Ln 寸· 〇> CD 1'1 '< LO CO τ 11 Λ oo 卜· 1 LO CD CD CO CO 卜· oo 卜· OO 卜· CO 卜· OO 卜· oo 卜· CNI 卜· 鐵素體結晶粒徑 (//m) r-H od 〇〇 i H CNI CNi ◦ cvd Τ '< € Η 25.0 20.0 CO od CNI oi cz> cvd 〇) od τ—Η οα od <〇 od 變形量 <LD r-H 卜 r-H oo r—H r-H LO y i LO τ—^ LO τ—H :1 oo τ—H CD oi CO r—H oo r-H CD r—Η 卜 r-H CO r—H 鑄造溫度 CC) 运 CO CD CO CO 另 CO o CO CO o CO CO SI L〇| 阔 CO 另 CO CO 另 CD CD CO CO ο CO CD CD CO ① 另 CO 鋼記號 PQ 〇 Ql W 〇 W ·—'1 r < CNJ CO LO CO 卜 oo CD o r-H r—H r~-H CNI 1—( CO r-H 寸 r—H LO r-H 6N·* '·5SI9II0目I9II0IS\e6\_me

Claims

126755 8 「ϋ、。 ::售广….,r 丨‘ ；95. 6. ι^；λ ,； 1 — * I 冬丨寻口、申請專利範圍： _______„·—彳切疋丨 1 · 一種具有高抗疲勞強度之高強度鋼，其特徵為具備：含有 C: 0·3 〜0.8 質量％; S i : 0 · 〇 1〜〇 · 9質量％ ;及 Μη 0·01 2·0貝i%，且餘量為Fe及不可避免的雜質之組成，其組織為粒徑7 # m以下的鐵素體體積q/。以下及球狀碳素體4體積％以上之組織’或粒徑7/zm&下的鐵素體40體積％以下、球狀碳素體4體積％以上及珠光體2〇體積％以下之組織。 2. 如申請專利範圍第卜員之具有高抗疲勞強度之高強度鋼’其中，再成為含有M〇 : 〇〇5〜〇·6質量%的組成。 3. 如申晴專利範圍第2項之具有高抗疲勞強度之高強度鋼’其中，再成為含有從如下的元素中選出的"重或^ 種以上元素的組成： Α1 : 0· 01 5〜0· 06 質量％ ; Ti · 0·005 〜0·030 質量％; Ni:1.0質量％以下； Cr ·· 1· 0質量％以下； V : 0· 1質量％以下； Cu ·· 1· 0質量％以下； Nb : 0· 05質量％以下； Ca : 0. 008質量％以下；及 B: 0.004質量％以下。 326\總檔\93\93101161 \93101161 (替換)-2 30 l267558 4.如申請專利範圍第2項之具有高抗疲勞強度之高強度鋼，发φ 古 /、〒 N周波洋火後的表層部成為舊奥氏體粒禋為 2 “ m以下的馬氏體組織。 5·如申請專利範圍第4項之具有高抗疲勞強度之高強度鋼，其中，^ /、冉成為含有從如下的元素中選出的1種或2 種以上元素的組成： Μ · 0· 015〜〇· 〇6 質量％ ; Ti· 〇·005 〜〇·〇30 質量％; Ni : I 〇質量％以下； Cr : 1· 〇質量％以下； V : 〇· 1質量％以下； Cu : 1· 〇質量％以下； Nb : 〇. 〇5質量％以下； Ca· 〇·〇〇8質量％以下；及 Β : 〇· 004質量％以下。 6·如申請專利範圍第2項之具有高抗疲勞強度之高強度鋼，其中，在具有高抗疲勞強度之高強度鋼的表層部再具備依氮化處理而成的硬化層，該氮化處理後的表層部的鐵素體粒控為1 〇 # m以下。 7·如申請專利範圍第6項之具有高抗疲勞強度之高強度鋼’其中，再成為含有從如下的元素中選出的1種或2 種以上元素的組成： A1 : 0· 015〜〇· 〇β 質量％ ; Ti : 0· 005〜〇· 〇3〇質量％ ; 326\總檔\93\93101161 \931 〇 1161 (替換)_2 1267558 N i : 1 · 〇質量％以下； Cr : 1. 〇質量％以下； V : 〇· 1質量％以下； Cu : 1. 〇質量％以下； Nb ·· 0· 05質量％以下； Ca : 0· 008質量％以下；及 B : 0· 004質量％以下。 8·如申請專利範圍第6或7

« ^ ^ -η- ^ 、之具有尚抗疲勞強度之高強度鋼’其中，母材組織中的七 ,飞T的球狀碳素體的組織分率為 4體積％以上。種具有局抗疲勞強度之高強度鋼之製造方法，係用於：述步驟者：進行切削等精加工而製成製品；或，視需要知以冷抽步驟後，以加熱溫度為議〜⑽代1率為〇.3〜40_ζ之條件施以高周波淬火而製成製品；或，視需要施以切削等步驟後，於咖〜㈣。c之溫度範圍施w 〜100小時之氮化處理而製成製品；其特徵為：在550〜700°c的溫度區域，將含有 C:(K3 〜〇·8 質量％; Si : 0· 01〜〇· 9質量％ ;及 Μη : 0· 01 〜2· 0 質量〇/0，且餘量為Fe及不可避免的雜質之組成的鋼胚，施以變形: 量為1 · 0以上的加工。 ~ 10·如申請專利範圍第9項之具有高抗疲勞強度之高強度鋼之製造方法’其中，該鋼胚再含有Mo : 〇· 05〜〇· 6質 326\總檔\93\93101161 \93101161 (替換)一2 32 1267558 量％。 11 ·如申请專利範圍第1 〇項之具有高抗疲勞強度么高強度鋼之製造方法，其中，該鋼胚再成為含有從如下的元素中選出的1種或2種以上元素的組成： Αΐ: 0·〇15 〜〇·〇6 質量％; Ti : 0· 005〜〇· 〇3〇質量％ ; Ni : 1·〇質量％以下； Cr : 1 · 〇質量％以下； V : 0 · 1質量％以下； Cu ·· 1 · 〇質量％以下； Nb ·· 〇 · 〇 5質量％以下·， Ca ·· 〇· 質量％以下；及 B: 0.004質量％以下。 12. 如申請專利範圍第1〇項之具有高抗疲勞強度之高強度鋼之製造方法，其中，在550〜70(TC的溫度區域，將鋼胚施以變形量為U以上的力…其後再施以高周波淬火處理。 13. 如申請專利範圍第12項之具有高抗疲勞強度之高強度鋼之製造方法，其中，該鋼胚進—步成為含有從如下的元素中選㈣i種或2種以上元素的組成： A1 : 0· 015〜0· 06 質量％ ; Ti : 0· 005〜0· 030 質量〇/〇 ; Ni : 1· 0質量％以下； Cr : 1· 0質量％以下； 326\總檔，\93\93101161 \93101161 (替換)·2 33 1267558 V : Ο · 1質量％以下； Cu : 1· 〇質量％以下； Nb : 〇· 〇5質量％以下； Ca : 〇· 〇〇8質量％以下；及 · B : 0· 〇〇4質量％以下。 14·如申請專利範圍第1 〇項之具有高抗疲勞強度之高強度鋼之製造方法，其中，在550〜700°C的溫度區域，將鋼胚施以變形量為1·〇以上的加工，其後再於表層部施以氮化處理。鲁 15.如申請專利範圍第14項之具有高抗疲勞強度之高強度鋼之製造方法，其中’該鋼胚進一步成為含有從如下‘ 的元素中選出的1種或2種以上元素的組成： Α1:0·015 〜0.06 質量％; Ti : 0·005 〜0.030 質量％; N i ·· 1 · 0質量％以下； Cr : 1· 0質量％以下； V ·· 0· 1質量％以下； _ Cu : 1· 0質量％以下； Nb : 0· 05質量％以下； Ca : 0· 008質量％以下；及 B : 0· 004質量％以下。 3 26V總檔Λ93\93101161 \93101161 (替換)-2 34