TWI352126B - Steel for mechanical components, method for produc - Google Patents

Description

1352126. (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於鋼冶金學之領域，及特而 如小齒輪之機械組件用鋼。 【先前技術】 前案 齒輪製造用鋼必須具有高度之抗接觸疲勞 時候，由這些鋼所生成的組件加以滲碳或碳氮 而意圖對這些鋼提供充份的表面硬度和機械強 持高度型芯強度，這特別是由於其中之碳含 0.1至0.3 %。經滲碳層的碳含量可至多約1 %。 各種不同的文獻述及意圖進行滲碳之齒輪 它們包括US-A-5 518 685，其中之Si和Μη含 相當低的限度內（分別由0.45至1 %及由0.40 ，因此可避免滲碳操作期間的晶間氧化。Jp-A 及之齒輪製造用鋼係使用電漿或在減壓下進行 噴九，因此Si和Μη的含量較前述之鋼更高。 在小齒輪上的表面壓力具有高度阻抗性’因此 壽命。 言之地爲例

性。大部份 共滲處理， 度，同時維 量級次僅爲 製造用鋼。 量被維持在 至 0.7 0 % ) -4-21757 描 滲碳，然後 它們對作用 增長了使用 械組件用鋼 1.5%； 1.0% ；Nis 0.6% 03% ； Nb< W Ο - A · 0 3 0 1 2 1 5 6揭示了例如小齒輪之機 其組 成爲： 0.1 2 % < C< 0.30% ; 0.8 % < Sis Μ η < 1 . 6 % ；0.4% < Cr < 1.6%； Mo < 0.30% ；A1 s 0.06%； C u < 0.30%； S < 0.10%； Pi 〇 · (2) (2)

1352126. 0.050%。特別是由於此種鋼在矽和錳含量 體而言具有將組件之操作塑性變形降至最 或碳氮共滲較佳地需進行在非氧化情況下 ，所以相當高含量之矽和錳並不造成晶間 通常，滲碳或碳氮共滲進行於由850 溫度》然而，目前的趨向是嘗試由95 0至 高溫度下進行此步驟（高溫滲碳或碳氮共 溫度的增加或可在相同滲碳深度時降低加 可在相同的加工時間長度時增加滲碳深度 得以選擇是否爲增加裝置的生產力或爲增 率。 然而，已述及的對習用鋼應用高溫滲 作存在有諸多的問題。第一，高溫可能導 子控制，此即損害組件的機械性質。第二 滲之後爲淬火，其間組件會變形。這些均 再切削加工，或在嚴重情況下被退貨。當 件剛完成高溫滲碳或碳氮共滲操作而非一 問題將更爲強化。 【發明內容】 本發明 本發明的標的即爲提供一種鋼，其可 是小齒輪之機械組件進行高溫滲碳或碳氮 述之問題同時維持必需的機械性質，及其 的極度平衡，整 低的優點。滲碳 ，例如在減壓下 化的問題。 至9 3 0 °C級次的 l〇5〇t級次的更 滲）。這種加工 工時間長度，或 。製造業者因此 加所得產物的效 碳或碳氮共滲操 致提高的粗劣粒 ，滲碳或碳氮共 可能需要組件之 淬火是進行在組 般溫度時，這些 在治金家對特別 共滲時可克服上 亦可與在正常溫 (3) 1352126 度進行之滲碳和碳氮共滲操作相容^ 至此’本發明的標的爲一種機械組件用鋼，其特徵在 於其組成，以重量百分率計，爲： -0.1 9 % < C < 0.25%； -1 . 1 % < Μ η < 1.5%； -0.8 % < S i < 1.2%； -0.0 1 % < S s 0.09%；

-微量級 5 P s 0.0 2 5 % ; -微量級 s Nis 0.25%; -1%S Cr< 1.4% ； -0.1 0 % < Μ o ^ 0.25%； -微量級 < CuS 0.30%; -0.0 1 0 % < A U 0.045%； -0.0!0%< Nbs 0.045% ； -0.0 1 3 0%< N< 0.03 00% ； -選擇性使用之微量級s Bis 0.10%及/或微量級s pb s 0.12%及/或微量級s Tes 0.015%及/或微量級s Ses 0.030%及/或微量級 s Cas 0.0050%; 餘量爲來自製造操作之鐵和雜質，該化學組成係經調 整以使五次頂端淬火試驗（Jominy test)的平均値j3m、 Jllm、Jl5m和】25m符合下述· α = I Jiim-J3mXl4/22_J25mx8/22 I s 2.5HRC ;及 /5 = J3m-Ji5n^ 9HRC。 較佳者爲，該組成經調整使 -8 - (4)1352126. β = i 3m - h 8HRC° 較佳者爲，該組成爲： -Ο . 1 9 % < C < 0.25%； -1 . 2 % < Μ η < 1.5%； -Ο . 8 5 % < S i < 1.2%； -0.0!%< S< 0.09% ；

-微量級 S PS 0.025% ; -0.0 8%< Ni< 0.25% ； -1 . 1 % < C r < 1.4%； -0 · 1 0 % s Μ o 玄 0 · 2 5 % ; -0.0 6 % < Cu< 0.3 0% ； -0.0 10% < Als 0.045% ； -0.0 15%< Nb< 0.045 % ； -0.0 1 3 0%< N< 0.03 00% ； -選擇性使用之微量級< 〇.〇7°/。及/或微量

級s Pb < S e < 造操作 s 0.12%及/或微量級s Tes 0.010%及/或微量級 0.020%及/或微量級s Cas 0.045 %，餘量爲來自製 之鐵和雜質。 最佳者爲，該組成爲： -0.20%< Cs 0.25% ； -1 . 2 1 % < Μ η < 1.45% ； -0.8 5 % < S i < 1.10%； -0.0!%< S< 0.08% ； -微量級 s PS 0.020% ; (5)1352126. -0.0 8%s Ni< 0.2 0% ； -1 . 1 0 % s C r < 1.40%； -0.1 1 % s Μ o < 0.2 5 % ； -0.08%s Cu< 0.30%； -0.0 1 0 % < A \<, 0.03 5%； -0.02 5%s Nb< 0.040% ； -0.0 1 3 0%s Ns 0.0220%；

•選擇性使用之微量級s Bis 0.〇7%及/或微量級< pb έ 0.12%及/或微量級s Tes 0.010%及/或微量級客Se$ 0.020%及/或微量級s Cai 0〇45%，餘量爲來自製造操作 之鐵和雜質。

本發明的標的亦爲一種由經滲碳或碳氮共滲之鋼製造 機械組件的方法，其特徵在於依此目的係使用上述種類的 鋼’其中對該鋼進行切削加工操作，滲碳操作或碳氮共滲 操作’接著進行淬火操作。 該滲碳或碳氮共滲較佳係在由950至1050 °C的溫度下 進行。 本發明的標的亦爲一種鋼的機械組件，例如齒輪組件 ’其特徵在於其使用上述方法製造。 如同將理解者爲，本發明是基於精確調整主要合金元 素的含量範圍，同時存有明確定義含量的鋁、鈮和氮。 所需的效果實質爲二種類型。 第一 ’主要合金元素含量的選擇爲意圖達到沒有顯著 標記著轉折點的頂端淬火（Jominy )曲線。這種情況使淬 -10- (6) 1352126 火操作期間可達到最小的變形。在此方面，在已提及高溫 進行之滲碳或碳氮共滲特別需要。

値得注意者爲所製得鋼之頂端淬火曲線係利用習知標 準化測試而得，其可鑑定鋼的可淬火性。該曲線係爲測量 圓柱形試樣在淬火後的硬度，其中之淬火係由試樣沿著其 中一條生產線長度以水柱噴灑其中一端。硬度的測量是在 噴霧端的數個距離X (以mm計），且相對應値指定爲Jx 。Jxm.爲五個試樣在距離X測量硬度期間所得到的平均値 如同在讀者可參見進一步細節之文獻ΕΡ-Α-0 890 653 所揭示者，該案申請人示範一種鋼組成可得到沒有轉折點 的頂端淬火曲線，該組成可有利地在滲碳或碳氮共滲隨後 的淬火操作期間大幅降低變形。這種沒有轉折點的頂端淬 火曲線是在J 1 1 m、J 3 m、J 2 5 m和J 1 5 m數値符合下列關係時 產生： -a = | Jiim-J3m x 14/22-J25m x 8/22 | s 2.5 HRC ； -/5 = J3m - Ji5mS 9 HRC 或較佳爲 s 8 HRC。 因此本發明之鋼組成係經調整以使此關係亦在此案例 中產生。 此組成亦經過調整，特別是因爲合倂有存在既定含量 之鋁、鈮和氮，致使即令在高溫進行滲碳或碳氮共滲，仍 可控制顆粒的大小。 最後，該種鋼組成當然必須對該組件的使用提供所需 之機械性質。受到檢測的準則更特別地包括滲碳深度（習 -11 - (7) 1352126 用地定義爲所度量硬度爲550HV時的深度）、經滲碳組 件的表面和型芯之間的硬度偏差，其必須儘可能地低使淬 火期間的變形降至最低、及型芯硬度，其必須很高使組件 在加工期間可有效反應爲應力，因此在耐久性和疲勞性上 可具有局強度。

本發明將可由閱讀下列參考用之附圖敘述而得到更佳 的理解，該附圖顯示四種參考例鋼和三種本發明鋼的頂端 淬火曲線。 本發明鋼主要的意圖爲可用於高度應力的機械組件， 例如齒輪元件，且其意圖可同時在由約8 5 0至93 0 °C之一 般溫度及由95 0至1 05 0°C級次的高溫中進行滲碳或碳氮共 滲（較佳在低壓或在非氧化氣.圍中以避免大多數的可氧化 元素氧化）。這些組件必須具有高度耐疲勞性、高強度、 及必須在熱處理期間，例如滲碳或碳氮共滲操作隨之的淬 火操作，僅能有稍微的變形。它具有下列各組成（所有百 分率爲重量百分率）。 其中之碳含量爲介於0.19和0.25 %之間。這些含量對 齒輪製造用鋼而言爲常態。此外，此範圍可允許其他元素 含量的調整，而得到所需的頂端淬火曲線形狀。最小含量 0.19%可藉由淬火後所達到的型芯硬度來調整。當超過 0.25%時，則將會有硬度過高而無法保留鋼所需的可切削 加工性之風險。較佳的範圍爲由0.20至0.25%。 其中之錳含量爲介於1.1和1.5%之間。最小量數値的 調整係利用生成所需的頂端淬火曲線組合其他元素的含量 -12- (8) 1352126 。當超過1 .5%時，則有外觀偏析以及淬火操作期間彎曲 的風險。此外，如此高的含量將會在製造期間導致鋼杓耐 熱塗佈的過度腐蝕。並沒有必要進一步限定此含量範圍， 因爲要生成鋼廠中所需的精確等級是極度地困難。較佳的 範圍爲由K2至1.5%，較佳由1.21至1.45%。

其中之矽含量爲介於0.8和1.2%之間。在此範圍中， 所需頂端淬火曲線的形狀可組合其他元素的含量而生成。 最小數値〇 . 8%的調整是利用滲碳或碳氮共滲之後所得到 之所需型芯硬度、及藉由限定表面和型芯之間的硬度偏差 。當超過1.2%時，將有顯現過度偏析的風險，雖然矽本 身僅稍微地偏析但傾向於加速其他元素的偏析。其中亦有 在滲碳或碳氮共滲期間增加氧化作用的風險。較佳的範圍 爲由0.85至1.20%，更佳由0.85至1.10%。 其中之硫含量爲介於〇.〇1和0.0 9 %之間，最小量數値 可依據得到正確之可切削加工性來調整。當超過〇.〇9%時 ，具有熱可鍛造性過度實質降低的風險。較佳的範圍爲由 0.0 1 至 0.0 8 %。 磷含量爲介於微量級和0.025%之間。通常，強度的 標準傾向於需有此級次的最大磷含量。此外，超過此數値 ，具有與鈮內作用的風險，其將使鋼在方坯或鋼坯形式的 熱模塑及/或連續鑄造期間造成鋼脆裂。較佳之磷含量大 多爲 0.0 2 0 %。 其中之鎳含量爲介於微量級和0.2 5 %之間。當意圖導 入較高含量之此元素時會無必要地增加金屬成本。在應用 -13- (9) 1352126. 時’自然地來自熔融鑄造原料的鎳含量即已足夠，並無必 要添加。較佳範圍爲由0.08至0.20%。 其中之鉻含量爲介於1.00和1.40%之間。在此範圍內 ’可得到其他元素的含量連同所需形狀的頂端淬火曲線^ 此外，在最小含量1 .〇〇%可得到高型芯硬度。當超過 1.40%時，則會增加不必要的生產成本。較佳的範圍爲由 1 . 1 0 至 1 _ 4 0 %。

其中之鉬含量爲介於0.10和（K25 %之間。在此範圍內 ’可得到其他元素的含量連同所需形狀的頂端淬火曲線及 型芯硬度。較佳的範圍爲由0.11至0.25%。 其中之銅含量爲介於微量級和0.30%之間。對於鎳， 再次地在本例中可一般性地以單純和簡單方式維持來自熔 融原料後的含量。當超過0 · 3 0 %時，該組件的延展性和型 芯強度將受到損害。較佳範圍爲由〇.〇6至0.30%，較佳爲 由0.08至0.30% ’因此可使淬火後的頂端淬火曲線形狀 和硬度最佳化。 其中之鋁、鈮和氮含量必須控制在精確的限度內。它 們是在相互作用時控制金屬粒精細度的元素。爲了使經滲 碳或碳氮共滲層產生高強度、在淬火期間產生高度疲勞強 度和降低變形分散性’這種精細度有其必要性。此外，其 對得到所需的頂端淬火曲線亦有其重要性。在本發明內文 中’顆粒大小的控制最爲重要，因爲本發明的鋼需能耐受 高溫下所進行之滲碳或碳氮共滲操作而不會產生顆粒大小 的過度增加。 -14- (10) 1352126. 這種粒子控制之施行係實質地藉由氮化鋁及/或鈮和 碳氮化物的沈澱作用。爲了得到此種控制，顯然需要存有 這二種元素，以及氮含量實質地高於在一般條件下進行生 產操作時所得到者。

鋁含量必須介於0.010和0.045 %之間。除了上述的粒 子控制功能之外，此示素亦可控制鋼的去氧化作用及其純 度，亦稱爲氧化物夾雜物。當低於0.010%時，上述之效 果無法符合所需。在超過0.045%時，在本案中主要所需 的稱之爲氧化物夾雜物的純度則有不足的風險。較佳的範 圍爲由0.010至0.035 %。 鈮含量必須介於 0.010和 0.045%之間。當低於 0.0 10%時，粒子的控制並不足夠，特別是當鋁在最低含量 時。在超過0.045 %時，則在鋼連續鑄造期間會有裂縫出 現的風險，尤其是發生如上文述及之與磷相互作用時。較 佳的範圍爲由0.015至0.045%，更佳爲由0.015至0.040% 〇 連同上文所提及之鋁和鈮含量’氮含量必須介於 0.0 1 30和0.0300%之間（1 30至3 OOppm )，因此可得到所 需要的粒子大小和頂端淬火曲線形狀的調整。較佳的範圍 爲由 0.0130 至 0.0220%。 如果必要時’一或多種習知元素可加至鋼內用以改良 可切削加工性：特別是鉛、碲、硒、鈣 '鉍。最大含量爲 Bi 爲 0.10%、較佳爲 0.07%，Pb 爲 0.12%，Te 爲 0.015% 、較佳爲 0.0 1 〇 % ’ s e 爲 0 _ 0 3 0 %、較佳爲 0.0 2 0 %，及 C a -15- (11) 1352126 爲 0.0050%、較佳爲 0.0045%。 其他元素則爲通常存於鋼中、來自製造操作之雜質， 因此並不需刻意加入。特別需確定者爲鈦含量並不該超過 0.005%。由於本發明的鋼非常富含氮，因此超過此含量時 ，當然會有由顯微照像術中看到形成粗氮化鈦及/或碳氮 化物的風險，因而降低疲勞強度且損害切削加工性。此外 ，鈦將會捕抓氮而無法再用於控制粒子。

本發明將藉由實施例說明。所附圖1說明示於表1組 成之四種鋼的頂端淬火曲線。A、B、C和D鋼爲參考例鋼 。E、F和G鋼則爲本發明者。 【實施方式】 具體實例敘述 鋼 C% Μη% Si% S% P% Ni% Cr% Mo% Cu% Al% Ti% Nb% N% A ί參考例) 0.236 0.888 0.224 0.015 0.011 0.011 1.194 0.014 0.010 0.021 traces traces 0.0124 Β (赛稱 0.195 1.188 0.069 0.023 0.012 0.208 1.228 0.096 0.162 0.021 traces 0.030 0.0179 C 1參芍例) 0.192 1.205 0.645 0.029 0.014 0.080 0.995 0.099 0.110 0.025 traces 0.011 0.0110 D (參考例> 0.245 1.215 0.840 0.035 0.012 0.085 0.980 0.103 0.098 0.035 traces 0.012 0.0090 Ε (本發明) 0.230 1.287 0.920 0.018 0.017 0.201 1.269 0.200 0.211 0.032 traces 0.025 0.0174 F (本 SW) 0.201 1.453 1.191 0.041 0.014 0.139 1.381 0.246 0.122 0.031 0.002 0.038 0.0243 G (本發明） 0.241 1.254 0.852 0.015 0.010 0.169 1.121 0.111 0.109 0.012 traces 0.016 0.0141 表1-各試樣組成 於試樣A中，於上文中所定義之〇:大小等於8.7，及 -16- (12) 1352126 於上文中所定義之；3大小等於19.1。因此它們爲遠大於本 發明所要求的最大値。由之可見頂端淬火曲線具有非常顯 著的轉折點。 於試樣B中，ct等於2.38及石等於11.1。因此雖然 此種鋼含有的鈮和氮含量是在所述範圍以內，Θ仍不符合 本發明的要求，且頂端淬火曲線亦有一個顯著的轉折點。 此結果的根本理由爲其中的矽含量並不足夠。

於試樣C中，α等於3.38及yS等於10.7。α和泠均 未在所述範圍以內，且頂端淬火曲線亦有一個顯著的轉折 點。Cr和Mo恰好低於所需的最小値，而且特別是氮含量 並不足夠。 . 於試樣D中，α等於2.845及；δ等於9.5，它們再次 地在所述範圍之外。由於Cr和氮的含量不足使頂端淬火 曲線具有一個顯著的轉折點》 然而對於本發明之試樣Ε，α等於0.41及/3等於2.7 鲁·。其滿足所需條件’同時由之可見其頂端淬火曲線幾乎成 一直線且未有轉折點。 依相同方式，本發明試樣F之α等於0.23及/9等於 3.7。本例同樣地爲頂端淬火曲線幾乎成一直線且未有轉 折點。 依相同方式，本發明試樣G 等於0.83及/3等於 0.6。該頂端淬火曲線幾乎成一直線且未有顯著的轉折點 在表1中的A、Β和Ε鋼亦在一般溫度條件和在高溫 -17- (13) 1352126, 下觀測滲碳期間的行爲。 —般溫度（930 °C )之滲碳操作係使用圓柱形試樣， 以相似條件進行在低壓下以探討在經滲碳表面上的0.75% 碳含量。在這些滲碳操作之後即爲淬火操作，其係進行於 氣態介質（於本例中係於氮中，但亦曾使用例如具有1 0% 氫的氮/氫混合物），於兩種不同的壓力條件：5巴和20

巴。因此所預期得到者爲表面硬度由700至8 00HV，及經 滲碳深度（亦即在硬度55 0HV時之深度）爲0.50mm。結 果示於表2 (於5巴下測試）和表3 (於20巴下測試）^ 鋼 表面硬度HV 滲碳深度（mm) 滲碳區以外之型芯硬度HV A (參考例） 760 0.35 263 B (參考例） 760 0.50 408 E (本發明） 780 0.48 426 表2 :於5巴氣態介質中淬火的滲碳期間行爲 -18- (14) 1352126. Γ---- 鋼 表面硬度HV 滲碳深度（mm) 滲碳區以外之型芯硬度HV A (參考例） 780 0.45 318 ___- B (參考例） 720 0.55 423 .—— C (參考例） 738 0.53 408 E ί本發明） 750 0.55 524 表3 :於20巴氣態介質中淬火的滲碳期間行爲

這些測試說明參考例A鋼並不能輕易地達到所需的滲 碳深度。這是由於其缺乏可淬火性。 參考例B和C鋼及本發明E鋼則可在一般溫度條件 下的滲碳得到所需的滲碳深度。 當淬火之介質在5巴時，表面硬度和型芯硬度間之偏 差AHV極爲相當，參考例Β鋼和本發明Ε鋼（AHV分 , 別等於352和354)，其等遠低於參考例Α鋼（ΔΗν = 497)。然而，當淬火之介質在20巴時，AHV對參考例 B和C鋼相較於本發明E鋼爲實質地不利（△ HV分別等 於2 9 7、3 3 0和226 )。此結果爲由這些硬度偏差所產生的 殘餘應力可由於本發明鋼的使用而降至最低，其中之硬度 偏差即是在經滲碳組件在嚴苛條件下淬火時造成變形的因 -19- (15) 1352126 .

最後’最高級位的型芯硬度是由本發明E鋼所生成。 因此’於操作期間需高級位應力之齒輪組件以及欲尋求高 級位機械性質者（尤其是在經滲碳層下及型芯之高級位硬 度），它們具有之應力比爲確使操作期間得到高級位耐疲 勞性的組件所具有者更大，在既定滲碳條件下之本發明鋼 則在操作期間最適合高級位耐疲勞性。

滲碳測試亦以高溫（980 °C )如本發明前文已述及者 進行於參考例A和D鋼及本發明E鋼的圓柱形試樣。在 此例中，經滲碳表面再次地具有0.75%的碳含量。在這二 個例子中，所欲得到由 700至800HV的表面硬度及在 5 5 0HV硬度時爲〇.5〇mm之滲碳深度。滲碳之後於氣態介 質（氮）中淬火，對A和D鋼而言係進行於20巴的壓力 ，對 E鋼則僅爲1·5巴。結果示於表4。亦包括依據 A S Τ Μ標準的粒子大小評估。

-20- (16) 1352126 _ 鋼 表面硬 度HV 滲碳深度 (mm) 滲碳區以外之 型芯硬度HV 於已滲碳層中之 ASTM粒子大小 於已滲碳層外之 ASTM粒子大小 A (參考例） 740 0.50 312 7/9 8/9 D (參考例） 735 0.59 461 7/8 8/9 E 体發明） 740 0.70 500 8/9 9/10 表4:於20巴（A和C鋼）和1.5巴（A鋼）氣態介質中

* 淬火的滲碳期間行爲 在930 °C的一般溫度下滲碳操作時，兩種鋼均可達到 所欲的表面硬度。 雖然參考例A係在其他條件相同但以習用於增加滲碳 深度的更嚴苛條件下完成淬火，本發明仍得到實質地大於 參考例A的滲碳深度。 本發明之表面和型芯間硬度偏差△ HV實質地低於參 .考例A和D ( △ HV分別等於E爲240、A爲42 8和D爲 2 74 )。於上文中述及有關於在一般溫度下滲碳後在隨即 之淬火期間變形優勢，在本例中更爲強化。 雖然淬火介質係使用更低的壓力，本發明之型芯硬度 更高於參考例。對於上文中述及在一般溫度下淬火操作期 間之耐疲勞性改良結果再次見於本例。 -21 - (17) 1352126

最後，無論在經滲碳區和經滲碳區以外’本發明鋼之 ASTM粒子大小更細於參考例A和D鋼。源由於此，較未 有在高溫下的滲碳期間使粒子大小增加的風險。這是一個 相當重要的優點，因爲在經滲碳組件上粒子大小增加時對 鋸齒底部的疲勞強度和經滲碳組件上的強度具有極不利的 效果。因此本發明之鋼完全適用於在高溫下製造經滲碳或 碳氮共滲之齒輪組件（或需要相容性質的任何其他組件） ，其可帶來所有的經濟優點而不必以任何方式犧牲組件效 倉巨。 其他的滲碳測試亦以低壓進行於參考例A鋼和本發明 E鋼。 對於低壓滲碳操作，其係於93 0°C下進行於A鋼接著 在20巴以氣體淬火，其需72分鐘之滲碳以達到所欲HV = 550之滲碳深度0.50mm。使用本發明E鋼時，則於930 °C下進行低壓滲碳接著在1 . 5巴以氣體淬火（相同於a鋼 之氣體），3 0分鐘之滲碳即足以得到Η V = 5 5 0之相同滲 碳深度0 · 5 0 m m。 對於進行於參考例A鋼之在980 °C高溫下低壓滲碳， ，需30分鐘之滲碳及在20巴之氣體淬火以得到所欲HV = 5 5 0之滲碳深度0.50mm。對於本發明E鋼，當壓力僅爲 1.5巴之氣體淬火時，則在980 °C及低壓下之20分鐘滲碳 時間即足以得到HV= 550之相同滲碳深度〇.5mm。當然， A和E鋼所使用的淬火氣體爲相同。 此結果表示’本發明E鋼在一般滲碳溫度（9 3 〇) -22- (18) 1352126 和高溫（980艺）下均可使滲碳時間降低，因此可降低滲 碳成本（滲碳氣體、滲碳時間…之數量），並使製造經滲 碳組件的生產力增加。 本發明之鋼由於受控制之淬火能力，可使淬火氣體之 壓力降低而得到相同的滲碳深度，其可使經滲碳組件的變 形進一步降低或消除，及可使在氣體淬火爐室內的氣體淬 火組件所使用之技術達到節約和簡化°

【圖式簡單說明】 圖1顯示表1組成之三四種鋼的頂端淬火曲線。A、B 、（：和D鋼爲參考例圖。E、F和G鋼則爲本發明者。

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Claims (1)

1352126 附件3A :第094108852號申請專利範圍修正本 民國100年8月26 十、申請專利範圍 1· 一種機械組件用鋼，其特徵在於其組成，以: 分率計，爲： -0.1 9 % < C ^ 0.25% ； -1 . 1 % < Μ η ^ 1.5% ；

日修正 量百 -0.8%^ S i ^ 1.2%； -0.0 1%< 0.09% ； -微量級s P幺〇. 〇 2 5 % ; -微量級 s NiS 0.25%; -1%< CrS 1.4% ； -0.1 0 % < Μ ο ^ 0.2 5 % ； -微量級 s C u S 0.3 0 % ; -0.010%^ A1 ^ 0.0 4 5 % ； -0.010%^ N b < 0.0 4 5 % ； -0.0130%^ N < 0.0 3 0 0 % ； Ti< 0.005 % ； 5 Pb Se < 經調 -選擇性使用之微量級s B i S 0 · 1 0 %及/或微量級 < 0.12°/。及/或微量級$ Te< 〇.015%及/或微量級客 0.030%及/或微量級<〇&€ 0.0050%; 餘量爲來自製造操作之鐵和雜質，該化學組成係 整以使五次頂端淬火試驗（Jominy test)的平均値, Jllm、Jl5m 和·Γ25ιη 符合下述： 1352126 α = I Jiim-J3m X 14/22-J25m x 8/22 I S 2.5 HRC ;及 冷=J3m - Jl5mS 9 HRC。 2·如申請專利範圍第1項之機械組件用鋼，其中其組 成係經調整以符合下述： 冷=J3m — Jl5m 幺 8 HRC。 3. 如申請專利範圍第1項之機械組件用鋼，其組成爲 -〇.19%< C< 0.25% ； -1.2 % < Μ η < 1 . 5 % ； -0.8 5 % < S i ^ 1.2%； -0.0 1%^ S< 0.09% ； -微量級s P幺0.0 2 5 % ; -0.08%^ Ni^ 0.25% ； -1 . 1 % < C r ^ 1.4 % ； -0.1 0 % < Μ o < 0.2 5 % ； -0.06%^ Cu< 0.3 0% ； -0.01 〇%< Al^ 0.045% ； -0.015%^ N b < 0.0 4 5 % ； -0.01 3 0%< 0.0 3 00% ； -選擇性使用之微量級s Bi<〇.〇7%及/或微量級$ μ S 0.12%及/或微量級s TeS 0·〇1〇%及/或微量級 连 A5K S S β 2 0.020% 及 / 或微量級 s CaS 0.045%; 餘量爲來自製造操作之鐵和雜質。 4. 如申請專利範圍第2項之機械組件用鋼，其組成爲 -2- 1352126 -0.19%< C< 0.25% ； -1 . 2 % < Μ n < 1. 5 % ； -0.8 5 % < S i < 1.2 % ； -0.0 1%< S< 0.09% ； -微量級 < 0.025%; -0.08%< Ni< 0.25% ；

-1 . 1 % < C r < 1.4 % ； -0.1 0%< Mo< 0.25% ； -0.06%< Cu< 0.30% ； -0.0!0%< A1 < 0.0 4 5 % ； -0.0 1 5% < Nb< 0.04 5% ； -0.0 1 30% < N< 0.03 00% ；

級s Pb < Se < 組成爲 -選擇性使用之微量級s Bi< 0.07%及/或微量 < 0.12%及/或微量級s Te< 0.010%及/或微量級 0 · 0 2 0 % 及 / 或微量級 s C a S 0.0 4 5 % ; 餘量爲來自製造操作之鐵和雜質。 5 .如申請專利範圍第3項之機械組件用鋼，其 -0.2 0%< C< 0.25% ； -1 ,2 1%< Mn< 1.45%； -0.8 5 % < S i < 1 . 1 0 % ； -0.0 1 % < S < 0.0 8 % ； -微量級< P《〇 . 〇 2 0 % ; 1352126 -0.08%< Ni< 0.2 0% ； -1 . 1 0 % < C r < 1.4 0 % ； -0 . 1 1 % < Μ o < 0.2 5 % ； -0.08%< Cu< 0.3 0% ； -0.0 1 0 % < A1 < 0.0 3 5 % ； -0.025%< Nb< 0.040% ； -0.0 1 3 0 % < N < 0.0 2 2 0 % ； 級s Pb < S e < 組成爲 -選擇性使用之微量級s Bi<0.07%及/或微量 < 0.12%及/或微量級s Te< 0.010%及/或微量級 0.020% 及 / 或微量級 s Ca< 0.045%; 餘量爲來自製造操作之鐵和雜質。 6.如申請專利範圍第4項之機械組件用鋼，其 -0.2 0 % < C < 0.25%； -1.2 1 % < Μ η < 1.4 5 % ； -0.85%< Si< 1.10% ； -0.01%^ S < 0.08%； -微量級 s 0.020% ; -0.08% < Ni< 0.20% ； -1 . 1 % < C r < 1.40%； -0.11%^ Μ o < 0.2 5 % ； -0.08%^ Cu< 0.30% ； -0.010%< Al< 0.0 35 % ； -0.025 %< Nb< 0.0 40% ； -4- 1352126 . -0.0 130%< N< 0.0220% ； •選擇性使用之微量級s BiS〇.〇7%及/或微量級< pb € 0.12°/。及/或微量級2 Teg 〇·〇1〇%及/或微量級$ 0.020%及/或微量級 < Ca< 0.045%; 餘量爲來自製造操作之鐵和雜質。

7. —種由經滲碳或碳氮共滲之鋼製造機械組件的方法 ，其特徵在於使用申請專利範圍第1至6項中任一項之鋼 ，其中對該鋼進行切削加工操作，滲碳操作或碳氮共滲操 作，接著進行淬火操作。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中滲碳或碳氮共 滲係在950至1050 °C的溫度下進行。 9. —種鋼機械組件，其特徵在於其係使用申請專利範 圍第7項之方法製造。 10. —種鋼機械組件，其特徵在於其係使用申請專利 範圍第8項之方法製造。 11.如申請專利範圍第9項之機械組件’其爲齒輪組 件。 1 2 .如申請專利範圍第1 〇項之機械組件’其爲齒輪組 件。 -5- 1352126 附件4A:第094108852號專利申請案 中文圖式替換頁民國1〇〇年8月26日修正 囫

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