TWI464281B - Nitriding and nitriding parts - Google Patents

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TWI464281B
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Tetsushi Chida
Toshimi Tarui
Daisuke Hirakami
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Description

氮化用鋼及氮化處理零件 發明領域
本發明係有關於一種確保加工性及強度且可藉由氣體氮化、電漿氮化、氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等氮化處理獲得硬質氮化層之氮化用鋼,以及對該氮化用鋼施行氮化處理並於表層具有硬質氮化層之氮化處理零件。
發明背景
於汽車或各種產業機械中,以改善疲勞強度為目的,多數會使用業已施行表面硬化處理之零件。代表性之表面硬化處理方法可列舉如:滲碳、氮化、高頻淬火等。與其他方法不同,氣體氮化、電漿氮化、氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等氮化處理係藉由變態點以下之低溫來處理,因此具有可減小熱處理應變之優點。
於氮化處理中,在氨環境氣體下進行的氣體氮化可獲得高表面硬度,然而,氮之擴散緩慢,一般而言,必須要有20小時以上之處理時間。
又,氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等,在與氮同時地含有碳之浴中或環境氣體下進行處理的軟氮化處理可增加氮之擴散速度,其結果,若藉由軟氮化處理,則可於數小時獲得100μm以上之有效硬化層深度,故,軟氮化處理係適合於改善疲勞強度之方法。
然而,為了獲得疲勞強度高之零件,必須更進一步地加深有效硬化層。對於此種問題,目前揭示有適當地添加氮化物形成合金以增加有效硬化層硬度及深度之鋼(例如專利文獻1、專利文獻2、專利文獻6、專利文獻9)。
又,揭示有藉由控制鋼組織而不僅是鋼成分以提升加工性、氮化特性之技術(例如專利文獻3至專利文獻5、專利文獻7、專利文獻8)。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本專利公開公報特開昭58-71357號公報
專利文獻2 特開平4-83849號公報
專利文獻3 特開平7-157842號公報
專利文獻4 特開2007-146232號公報
專利文獻5 特開2006-249504號公報
專利文獻6 特開平05-025538號公報
專利文獻7 特開2006-022350號公報
專利文獻8 特開8-176732號公報
專利文獻9 特開平7-286256號公報
然而,相較於為現在主流之疲勞強度改善技術的對鋼材施行滲碳處理者,於專利文獻1至專利文獻4中所揭示對鋼施行氮化處理者係有效硬化層深度不足。又,含有許多碳的鋼種於氮化前零件之硬度會提高,因此,高碳鋼係具有切削加工性降低且鍛造或切削加工時之成本提高之問題。
於專利文獻5中所揭示之鋼會提升加工性(拉削加工性),另一方面會導致表層硬度之降低。
於專利文獻6中所揭示之鋼係藉由氮化處理提升耐磨損性與疲勞強度,然而,由於藉由提升鋼內部之強度來提升疲勞強度,因此具有切削加工性差之問題。
於專利文獻7至專利文獻9中所揭示之鋼係藉由規定成分組成與鋼組織而確保業已施行氮化處理時之有效硬化層深度,然而,該有效硬化層深度不足。
本發明係用以解決前述問題而完成,目的在提供一種可降低氮化前之強度而改善切削加工性並削減製造成本,另一方面可加深有效硬化層以提升疲勞強度之氮化用鋼,以及對該氮化用鋼施行氮化處理而增加表層之氮化層硬度與深度之氮化處理零件。
發明人係檢討可藉由氣體氮化、電漿氮化、氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等氮化處理獲得比習知技術更深的有效硬化層之組成與組織,更檢討自氮化用鋼製造氮化處理零件時之切削加工性及最終零件之硬度等。
其結果發現,Cr及Al係於氮化處理時產生析出物,並有助於提升表層硬度,特別是Al之添加可提升表層硬度,另一方面,若過量地含有Cr及Al,則有效硬化層深度會開始降低,且為了加大有效硬化層深度,必須將Cr及Al之含量控制成適當之關係等。
本發明係根據該等見識而完成,其要旨如下。
(1) 一種氮化用鋼,依質量含有:C:0.05%至0.30%;Si:0.003%至0.50%;Mn:0.4%至3.0%;Cr:0.2%至0.9%;Al:0.19%至0.70%;V:0.05%至1.0%;及Mo:0.05%至0.50%;Al及Cr之含量滿足0.5%≦1.9Al+Cr≦1.8%,且剩餘部分係由Fe及不可避免之雜質所構成。
(2) 如前述(1)之氮化用鋼,更依質量含有Ti:0.01%至0.3%及Nb:0.01%至0.3%之一者或兩者。
(3) 如前述(1)或(2)之氮化用鋼,更依質量含有B:0.0005%至0.005%。
(4) 如前述(1)或(2)之氮化用鋼,其中變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率係50%以上。
(5) 如前述(3)之氮化用鋼,其中變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率係50%以上。
(6) 一種氮化處理零件,依質量含有:C:0.05%至0.30%;Si:0.003%至0.50%;Mn:0.4%至3.0%;Cr:0.2%至0.9%;Al:0.19%至0.70%;V:0.05%至1.0%;及Mo:0.05%至0.50%;Al及Cr之含量滿足0.5%≦1.9Al+Cr≦1.8%,且剩餘部分係由Fe及不可避免之雜質所構成,並於表層具有氮化層,且表層硬度係700HV以上。
(7) 如前述(6)之氮化處理零件,更依質量含有Ti:0.01%至0.3%及Nb:0.01%至0.3%之一者或兩者。
(8) 如前述(6)或(7)之氮化處理零件,更依質量含有B:0.0005%至0.005%。
(9) 如前述(6)或(7)之氮化處理零件,其中變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率係50%以上。
(10) 如前述(8)之氮化處理零件,其中變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率係50%以上。
(11) 如前述(6)、(7)、(10)中任一項之氮化處理零件,其中前述氮化層之有效硬化層深度係300μm至450μm。
(12) 如前述(8)之氮化處理零件,其中前述氮化層之有效硬化層深度係300μm至450μm。
(13) 如前述(9)之氮化處理零件,其中前述氮化層之有效硬化層深度係300μm至450μm。
若藉由本發明,則可提供一種能藉由施行氮化處理獲得深的有效硬化層之氮化用鋼。
又,若藉由本發明,則可獲得一種硬化處理前之切削加工無需眾多程序且伴隨著硬化處理之熱處理應變小的氮化處理零件。
又,本發明之氮化處理零件之氮化層係具有充分之硬度,且由於有效氮化層深,因此可提高氮化處理零件之疲勞強度。
圖式簡單說明
第1圖係顯示1.9Al+Cr與有效氮化層深度之關係圖。
第2圖係顯示1.9Al+Cr與表層(氮化層)硬度之關係圖。
第3圖係顯示為本發明一實施形態之齒輪零件的一個齒牙之1/2截面圖。
用以實施發明之形態
於本發明中,所謂氮化用鋼係指使用作為氮化處理零件之素材的鋼。
本發明之氮化用鋼係將鋼片進行熱軋加工來製造。本發明之氮化處理零件可將本發明之氮化用鋼進行熱軋加工後進行氮化處理,或將具有與本發明之氮化用鋼相同範圍內之成分的鋼片進行熱軋加工後進行氮化處理而獲得。
將本發明之氮化用鋼進行冷軋加工,並依需要進行切削加工等而作成最終製品形狀,或將鋼片直接熱軋加工成最終製品形狀,或者熱軋加工成接近最終製品之形狀,並進行切削加工而作成最終製品形狀,然後,藉由進行氮化處理,構成氮化處理零件。
於本發明中,所謂「氮化處理」係指於鋼鐵材料之表面層使氮擴散並將表面層硬化之處理,且亦包括「軟氮化處理」。
「軟氮化處理」係於鋼鐵材料之表面層使氮與碳擴散並將表面層硬化之處理。
代表性之氮化處理可列舉如:氣體氮化、電漿氮化、氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等,其中,氣體軟氮化、鹽浴軟氮化係軟氮化處理。
又,製品為氮化處理零件者可藉由表層硬化者及表層之氮濃度上升者來確認。特別是軟氮化處理零件係硬化之表層為100μm以上且具有深的有效硬化層。
首先,說明於本發明中限定鋼材之化學成分之理由。關於化學成分之限定,本發明之氮化用鋼與氮化處理零件中之任一者皆適用。
C係提高可淬性且對於提升強度是有效之元素,更是在氮化處理中析出合金碳化物且亦有助於氮化層之析出強化之元素。若C小於0.05%,則無法獲得必要之強度,若大於0.30%,則強度會變得過高而損害加工性。故,C含量係將下限作成0.05%,將上限作成0.30%。不過,若由切削加工性之觀點來看,則C含量之上限宜為0.25%,更宜為0.20%。再者,為了藉由冷軋加工輕易地鍛造零件,宜將C含量之上限作成0.1%。
Mn係提高可淬性且對於確保強度是有用之元素。若Mn小於0.4%,則無法確保充分之強度,若大於3.0%,則強度會過度地上升而加工性降低。故,Mn含量係將下限作成0.4%,將上限作成3.0%。另,由於有效硬化層深度會因含有過量之Mn而減少,因此,Mn含量之上限宜作成2.5%以下,更為理想的Mn含量之上限係2.0%。
Cr係與氮化處理時滲入的N及鋼中的C形成碳氮化物,並藉由其析出強化而使表面之氮化層硬度明顯地上升之極為有效之元素。然而,若過量地含有Cr,則有效硬化層深度會變淺。若Cr含量小於0.2%,則無法獲得充分之有效硬化層,另一方面,若Cr含量大於0.9%,則析出強化之效果飽和,且有效硬化層深度減少。故,Cr含量係將下限作成0.2%,將上限作成0.9%,又,Cr含量宜將下限作成0.3%,將上限作成0.8%。
Al係與氮化時滲入的N形成氮化物,並提高氮化層之硬度,且對於獲得更深的有效硬化層深度是有效的,特別是對於提升表層硬度是有效之元素。然而,若過量地添加Al,則有效硬化層深度會變淺。若Al含量小於0.19%,則無法獲得充分之表層硬度,且即使含有大於0.70%,添加之效果亦飽和,且有效硬化層深度減少。故,Al含量係將下限作成0.19%,將上限作成0.7%,又,Al含量之上限宜作成0.50%,更宜作成0.30%。
發明人係根據以下見識進一步地進行檢討,即:Al及Cr對於氮化層之硬化是有效的,同時在另一方面,若過量地添加,則會減少有效硬化層深度。
發明人係將業已改變Al含量及Cr含量之鋼材作為素材而製造冷軋鍛造零件,並施行氮化處理,且測定表層硬度及有效硬化層深度。
氮化處理係於體積分率為NH3 :N2 :CO2 =50:45:5之混合氣之環境氣體中,將溫度作成570℃,將保持時間作成10小時來進行。
表層硬度係藉由於鋼截面中的表面至50μm內部之位置的HV0.3(2.9N),依據JIS Z 2244來測定。又,有效硬化層深度係以JIS G 0557為參考,作成表層至HV構成550之位置的距離。
檢討之結果發現,必須控制Al含量與Cr含量之關係。具體而言,可得知氮化層之有效硬化層深度係與Al及Cr之原子濃度之合計具有相關性。
由於Cr之原子量為52,Al之原子量為27,因此,若依質量%,則可藉由1.9Al+Cr,整理與氮化層之有效硬化層深度及表層硬度之關係。另,於「1.9Al+Cr」之式中,Al及Cr係作成鋼材中的Al含量(質量%)及Cr含量(質量%)。
第1圖係顯示1.9Al+Cr與有效硬化層深度之關係,又,第2圖係顯示1.9Al+Cr與表層硬度之關係。在此,表層硬度係鋼截面中的表面至50μm位置之硬度。
如第1圖所示,若1.9Al+Cr小於0.5%、大於1.8%,則無法獲得充分之有效硬化層深度。
一般認為有效硬化層深度因1.9Al+Cr小於0.5%而減少者係由於無法充分地獲得利用Cr之碳氮化物及Al之氮化物的析出強化之故。故,如第2圖所示,若1.9Al+Cr小於0.5%,則表層硬度亦會降低。
另一方面,一般認為當1.9Al+Cr大於1.8%時有效硬化層會變淺者係由於在氮化處理中會阻礙鋼中的氮擴散之故。
故,1.9Al+Cr之範圍係將下限作成0.5%,將上限作成1.8%。
V係提高可淬性並生成碳氮化物且有助於鋼強度之元素。特別是於本發明中,與Mo相同,與Cr或Al形成複合碳氮化物,且對於氮化層之硬化是極為有效的。若V含量構成0.05%以上,則表層硬度及有效硬化層深度會顯著地提升,另一方面,若V含量大於1.0%,則使表層硬度及有效硬化層深度增加之效果飽和。故,V含量係將下限作成0.05%,將上限作成1.0%,又,V含量之上限宜作成0.75%,更宜作成0.50%。
Mo係提高可淬性,主要是生成碳化物並有助於鋼強度之元素。特別是於本發明中,與Cr或Al形成複合碳氮化物,且對於氮化層之硬化是極為有效的。若將Mo含量作成0.05%以上,則表層硬度及有效硬化層深度會顯著地提升,另一方面,若Mo含量大於0.50%,則使表層硬度及有效硬化層深度增加之效果會與製造成本不符。故,Mo含量係將下限作成0.05%,將上限作成0.50%,又,Mo含量宜將上限作成0.25%。
Si係作為脫氧劑有用之元素,另一方面在氮化處理中,無助於提升表層硬度,且會使有效硬化層深度變淺,故,宜將Si含量限制在0.50%以下。再者,為了獲得深的有效硬化層,Si含量之上限宜作成0.1%,另一方面,為了明顯地減低Si含量時會導致製造成本之上升,因此,Si含量之下限係作成0.003%。
Ti及Nb係與氮化時滲入的N及鋼中的C形成碳氮化物之元素,且宜添加一者或兩者。為了提高氮化層之硬度並增加有效硬化層深度,宜分別含有0.01%以上之Ti、Nb,另一方面,即使分別含有大於0.3%之Ti、Nb,提高氮化層之硬度並增加有效硬化層深度之效果亦飽合,因此,Ti、Nb之上限宜作成0.3%。
B係提升可淬性之元素,為了提高強度,宜含有0.0005%以上,另一方面,若B含量大於0.005%,則可淬性提升之效果飽和,因此,B含量之上限宜作成0.005%。
於本發明中,為了使氮化處理零件之強度全體地上升,氮化用鋼之鋼組織宜為變韌體、麻田散體之一者或兩者。
變韌體、麻田散體係氮化處理時之析出強化所必須的合金元素之固溶量多,因此,藉由將氮化處理前之素材之鋼組織作成含有許多變韌體及麻田散體,而可藉由氮化處理時之析出強化,有效地提高氮化處理後之鋼材之氮化層硬度。
為了充分地獲得析出強化之效果,宜將氮化用鋼之變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率作成50%以上。為了更有效地進行析出強化,更宜將變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率作成70%以上。
又,氮化處理零件之鋼組織亦與氮化用鋼相同,為了提高氮化層之硬度,宜將變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率作成50%以上。為了更有效地進行析出強化,更宜將變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率作成70%以上。
在此,變韌體、麻田散體以外之組織宜作成肥粒體、波來體。
鋼組織之變韌體評價可於鏡面研磨後,藉由硝酸乙醇腐蝕液進行蝕刻,並藉由光學顯微鏡觀察來評價。觀察係於冷軋鍛造前或熱軋鍛造後進行,若為棒鋼,則觀察部位可作成直徑之1/4之位置,舉例言之,若為齒輪時,則可為第3圖之符號2之位置。
鋼組織之面積率可藉由光學顯微鏡,分別以500倍來觀察5視野並拍攝照片,且藉由目視,決定變韌體部分,並利用影像解析,求取變韌體部分於照片全體所佔之面積率。麻田散體之面積率亦相同。
另,亦可不對本發明之氮化用鋼進行熱軋加工而藉由冷軋加工或切削加工等作成最終製品形狀後,進行氮化處理而作成氮化處理零件。此時,於氮化用鋼之階段,變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率宜為50%以上。
又,即使在對氮化用鋼進行熱軋鍛造等熱軋加工,更依需要進行切削加工等而作成最終製品形狀時,於氮化用鋼之階段,變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率亦宜為50%以上。
此係由於藉由最終之熱軋加工,可輕易地將變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率作成50%以上之故。
在將本發明中所規定的氮化用鋼進行熱軋加工或冷軋加工後,更依需要進行切削加工等並施行氮化處理而獲得之氮化處理零件同樣具有本發明之效果。
又,亦可對具有與前述氮化用鋼相同成分組成之鋼片進行熱軋鍛造等熱軋加工,更依需要進行切削加工等而作成最終製品形狀,然後,進行氮化處理而作成氮化處理零件。此時,於鋼片之階段,變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率無須為50%以上。另,鋼片可直接為鑄造狀態,亦可於鑄造後施行熱軋鍛造或熱軋壓延等熱軋加工。
本發明之氮化處理零件係藉由進行氣體氮化、電漿氮化、氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等氮化處理,而具備有效硬化層深度構成300μm以上且表層硬度為700HV以上之優異特性。
又,本發明之氮化處理零件之有效硬化層深度宜作成450μm以下。此係由於即使將有效硬化層深度作成大於450μm,亦只是延長氮化處理時間,氮化處理零件之疲勞強度之提升會飽和之故。
又,本發明之氮化處理零件之表層硬度之上限並無特殊之限制,然而,宜作成1000HV。此係由於即使將表層硬度作成大於1000HV,氮化處理零件之疲勞強度之提升亦飽和之故。
另,表層硬度係維氏硬度,並依據JIS Z 2244來測定。
若藉由軟氮化處理,則只要是一般大小的零件,即可藉由10小時以內之處理時間,獲得有效硬化層深度為300μm以上、表層硬度為700HV以上之優異特性。
又,即使是以往在氮化處理中需要數星期處理時間之大型零件,藉由使用軟氮化處理,亦可於一星期左右獲得有效硬化層深度為300μm以上、表層硬度為700HV以上之優異特性。
其次,說明本發明之氮化用鋼及氮化處理零件之製造方法。
氮化用鋼主要係藉由熱軋壓延來製造,又,氮化處理零件主要係藉由熱軋鍛造來製造。又,在將變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率作成50%以上時,會控制熱軋壓延或熱軋鍛造之加熱溫度及冷卻速度。
若熱軋壓延或熱軋鍛造前之加熱溫度小於1000℃,則變形阻力會變大,且可能會提高成本。又,若所添加的合金元素無法充分地溶體化,則可淬性會降低,且亦擔心變韌體分率之降低,故,宜將壓延前或鍛造前之加熱溫度作成1000℃以上。
另一方面,若加熱溫度大於1300℃,則沃斯田體粒間會粗大化,因此,加熱溫度宜為1300℃以下。
再者,為了防止變韌體及麻田散體之分率降低,並抑制肥粒體‧波來體組織之生成,於熱軋壓延或熱軋鍛造後,宜控制直到500℃以下之冷卻速度。
若直到500℃以下之冷卻速度之下限小於0.1℃/s,則變韌體、麻田散體之面積率會降低,且可能會構成肥粒體‧波來體組織。
又,為了提高麻田散體之面積率,直到500℃以下之冷卻速度之上限宜為較快速者。不過,若由加工性之觀點來看,則於抑制麻田散體之生成時,宜將冷卻速度之上限作成10℃/s以下。
故,於熱軋壓延或熱軋鍛造後,直到冷卻至500℃以下之冷卻速度宜作成0.1℃至10℃之範圍。
又,可使用藉由熱軋壓延所製造的本發明之氮化用鋼,並冷軋加工(例如冷軋鍛造、切削加工)成預定形狀之零件而製造氮化處理零件。
藉由對使用本發明之氮化用鋼,例如像是齒輪之零件進行氮化處理,而可抑制熱處理應變,並獲得具備有效硬化層深度為300μm以上、表層硬度為700HV以上之優異特性的表面硬化層之氮化處理零件。
具備此種優異特性的表面硬化層之氮化處理零件係疲勞強度亦優異。
氮化處理可列舉如:氣體氮化、電漿氮化、氣體軟氮化、鹽浴軟氮化。
為了獲得表層硬度為700HV以上、有效硬化層深度為300μm以上之氮化層,在進行氣體氮化時,舉例言之,於540℃之氨環境氣體下保持20小時以上。
特別是氮化處理使用例如利用570℃之N2 +NH3 +CO2 混合氣的一般氣體軟氮化處理時,可藉由10小時左右之處理時間獲得前述氮化層。
即,將本發明之氮化用鋼作為素材之零件,或將具有與本發明之氮化用鋼相同範圍內之成分的鋼片進行熱軋加工之零件可藉由在工業上實用的時間施行軟氮化處理,藉此,相較於對習知氮化用鋼材施行相同時間之軟氮化處理者,可獲得充分之表層硬度與更深的有效硬化層。
實施例
其次,藉由實施例,進一步地說明本發明,然而,於實施例中的條件係用以確認本發明之可實施性及效果所採用的一條件例,本發明並不限於該一條件例。只要未脫離本發明之要旨而達成本發明之目的,則本發明可採用各種條件。
首先,熔製具有表1所示之化學成分之鋼。於表1中,附加底線之數值係表示為本發明之範圍外。
將該等鋼的一部分進行熱軋壓延而獲得直徑10mm之圓棒。又,一部分的鋼係將直徑25mm之鋼片加熱至1200℃至1250℃,並進行熱軋鍛造後,以1℃/s至10℃/s之冷速冷卻,並製造厚度10mm、直徑35mm具有齒輪形狀之熱軋鍛造品。
藉由熱軋壓延所製造的圓棒及熱軋鍛造品之硬度係依據JIS Z 2244來測定。測定處係切斷、研磨成該試驗片之L截面露出,並於直徑之1/4之位置,測定HV0.3(2.9N)。
又,熱軋鍛造後硬度係針對第3圖之符號2之位置測定HV0.3。
藉由熱軋壓延所製造的圓棒及熱軋鍛造品之變韌體與麻田散體之面積率係於鏡面研磨後,藉由硝酸乙醇腐蝕液進行蝕刻,並藉由光學顯微鏡,以500倍來觀察相當於測定前述硬度之位置的領域之5視野並拍攝照片,且藉由目視,決定變韌體部分與麻田散體部,並將該等部分進行影像解析而求取面積率。
再者,將熱軋壓延後之圓棒作為素材,並製造直徑14mm、厚度10mm之冷軋鍛造零件,且實施氣體軟氮化處理。
熱軋鍛造品係進行用以將齒輪形狀之表面作成乾淨俐落之切削,並實施氣體氮化處理。氣體軟氮化處理之條件係將環境氣體作成體積分率為NH3 :N2 :CO2 =50:45:5之混合氣,且將溫度作成570℃,並將保持時間作成10小時。
軟氮化處理後,測定表層硬度。表層硬度係藉由於表面至50μm內部之位置的HV0.3(2.9N),依據JIS Z 2244來測定。
又,有效硬化層深度係依據JIS G 0557,並測定表層至HV構成550之位置的距離。
表2係顯示結果。在此,表2之熱軋加工後硬度係熱軋壓延後之硬度及熱軋鍛造後之硬度的平均值。又,表層硬度及有效硬化層深度係於軟氮化處理後所測定之結果。
表2中,No.1至No.15之範例皆可確認表層硬度為700HV以上、有效硬化層深度為300μm以上。
相對於此,為比較例之No.16、No.18係分別由於C含量、Mn含量小於本發明之下限,因此,熱軋加工後之硬度小於200HV,且無法獲得充分之強度。
No.17、No.19係分別由於C含量、Mn含量大於本發明之上限,因此,熱軋加工後之硬度大於500HV,且加工性會有問題。
No.20、No.22係由於Cr含量,No.21、No.25係由於Al含量為本發明之範圍外,因此,有效硬化層淺,並小於300μm。
No.26係由於1.9Al+Cr大於1.8,因此,有效硬化層會變淺。
No.23係由於V與Mo之含量小於本發明之下限,No.24係由於Si含量大於本發明之上限,因此,有效硬化層深度會分別變淺。
另,前述情況只不過是例示本發明之實施形態,本發明可於申請專利範圍之揭示範圍內附加各種變更。
產業之可利用性
若藉由本發明,則可提供一種能藉由氮化處理獲得深的有效硬化層之氮化用鋼,在工業上可發揮顯著之效果。
又,若藉由本發明,則於製造具有硬度充足且有效氮化層深的氮化層之氮化處理零件時,可減低氮化處理前之切削加工程序數及減低硬化處理時之熱處理應變,且可減 低具有高疲勞強度之氮化處理零件之製造成本。本發明在工業上之利用價值高。
1‧‧‧於齒輪零件中的一個齒牙
2‧‧‧熱軋鍛造後之硬度測定位置
第1圖係顯示1.9Al+Cr與有效氮化層深度之關係圖。
第2圖係顯示1.9Al+Cr與表層(氮化層)硬度之關係圖。
第3圖係顯示為本發明一實施形態之齒輪零件的一個齒牙之1/2截面圖。

Claims (6)

  1. 一種氮化用鋼,其特徵在於以質量%計含有:C:0.05%至0.30%;Si:0.003%至0.50%;Mn:0.4%至3.0%;Cr:0.2%至0.9%;Al:0.19%至0.70%;V:0.05%至1.0%;及Mo:0.05%至0.50%;Al及Cr之含量滿足0.5%≦1.9Al+Cr≦1.8%,剩餘部分係由Fe及不可避免之雜質所構成,且前述C、Si、Mn、Cr、Al、V、Mo、Fe及不可避免之雜質的質量%合計為100%。
  2. 一種氮化用鋼,其特徵在於以質量%計含有:C:0.05%至0.30%;Si:0.003%至0.50%;Mn:0.4%至3.0%;Cr:0.2%至0.9%;Al:0.19%至0.70%;V:0.05%至1.0%;及Mo:0.05%至0.50%;且進一步含有:Ti:0.01%至0.3%;Nb:0.01%至0.3%;及 B:0.0005%至0.005%之一者或兩者以上,Al及Cr之含量滿足0.5%≦1.9Al+Cr≦1.8%,剩餘部分係由Fe及不可避免之雜質所構成,且前述C、Si、Mn、Cr、Al、V及Mo;Ti、Nb及B之一者或兩者以上;以及Fe及不可避免之雜質的質量%合計為100%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之氮化用鋼,其中變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率係50%以上。
  4. 一種氮化處理零件,其特徵在於:其係由氮化用鋼所構成,該氮化用鋼以質量%計含有:C:0.05%至0.30%;Si:0.003%至0.50%;Mn:0.4%至3.0%;Cr:0.2%至0.9%;Al:0.19%至0.70%;V:0.05%至1.0%;及Mo:0.05%至0.50%;Al及Cr之含量滿足0.5%≦1.9Al+Cr≦1.8%,剩餘部分係由Fe及不可避免之雜質所構成,且前述C、Si、Mn、Cr、Al、V、Mo、Fe及不可避免之雜質的質量%合計為100%,該氮化處理零件於表層具有氮化層,表層硬度係700HV以上,且前述氮化層之有效硬化層深度係300μm至450μm。
  5. 一種氮化處理零件,其特徵在於:其係由氮化用鋼所構成,該氮化用鋼以質量%計含有:C:0.05%至0.30%;Si:0.003%至0.50%;Mn:0.4%至3.0%;Cr:0.2%至0.9%;Al:0.19%至0.70%;V:0.05%至1.0%;及Mo:0.05%至0.50%;且進一步含有:Ti:0.01%至0.3%;Nb:0.01%至0.3%;及B:0.0005%至0.005%之一者或兩者以上,Al及Cr之含量滿足0.5%≦1.9Al+Cr≦1.8%,剩餘部分係由Fe及不可避免之雜質所構成,且前述C、Si、Mn、Cr、Al、V及Mo;Ti、Nb及B之一者或兩者以上;以及Fe及不可避免之雜質的質量%合計為100%,該氮化處理零件於表層具有氮化層,表層硬度係700HV以上,且前述氮化層之有效硬化層深度係300μm至450μm。
  6. 如申請專利範圍第4或5項之氮化處理零件,其中變韌體、麻田散體之一者或兩者之合計面積率係50%以上。
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