JP2002194492A - 高硬度部品 - Google Patents
高硬度部品Info
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- JP2002194492A JP2002194492A JP2000389840A JP2000389840A JP2002194492A JP 2002194492 A JP2002194492 A JP 2002194492A JP 2000389840 A JP2000389840 A JP 2000389840A JP 2000389840 A JP2000389840 A JP 2000389840A JP 2002194492 A JP2002194492 A JP 2002194492A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性、面疲労特性に優れた肌焼鋼を提供
する。 【解決手段】 合金元素の含有量が、質量％で、Ｃ：
０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜１．５０％、
Ｍｎ：０．５０〜１．５０％、Ｐ：≦０．０２０％、
Ｓ：０．００３〜０．０２０％、Ｃｒ：０．５０〜３．
００％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、耐摩
耗性と図２に示すスラスト寿命試験に優れた面疲労特性
の良好な研磨部品に適用される浸炭窒化用鋼。
する。 【解決手段】 合金元素の含有量が、質量％で、Ｃ：
０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜１．５０％、
Ｍｎ：０．５０〜１．５０％、Ｐ：≦０．０２０％、
Ｓ：０．００３〜０．０２０％、Ｃｒ：０．５０〜３．
００％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、耐摩
耗性と図２に示すスラスト寿命試験に優れた面疲労特性
の良好な研磨部品に適用される浸炭窒化用鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性、面疲労
特性に優れた高硬度の研磨部品を得る浸炭窒化用鋼に関
するものである。
特性に優れた高硬度の研磨部品を得る浸炭窒化用鋼に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】これまで自動車のクランクシャフト、コ
ンロッド、ピストンピンなどのエンジン部品や減速機部
品には、ＪＩＳ ＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４２０に代表さ
れる肌焼鋼が用いられていた。ところが近年、クランク
シャフトなどにかかる荷重が大きくなってきているた
め、耐摩耗性、面疲労特性への要求はますます高まりつ
つある。特に使用中に高温環境となる場合には、焼戻し
により表面の硬度が減少するため、高温での耐摩耗性、
面疲労特性が必要となってきているが、その要求は達成
されていないのが現状である。
ンロッド、ピストンピンなどのエンジン部品や減速機部
品には、ＪＩＳ ＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４２０に代表さ
れる肌焼鋼が用いられていた。ところが近年、クランク
シャフトなどにかかる荷重が大きくなってきているた
め、耐摩耗性、面疲労特性への要求はますます高まりつ
つある。特に使用中に高温環境となる場合には、焼戻し
により表面の硬度が減少するため、高温での耐摩耗性、
面疲労特性が必要となってきているが、その要求は達成
されていないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な事情を背景としてなされたもので、本発明の目的とす
るところは、耐摩耗性、面疲労特性に優れた肌焼鋼を提
供することである。
な事情を背景としてなされたもので、本発明の目的とす
るところは、耐摩耗性、面疲労特性に優れた肌焼鋼を提
供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】耐摩耗性、面疲労特性を
向上させるには焼戻し軟化抵抗を向上させることが効果
的である。そのために焼戻し軟化抵抗を向上させるとい
われているＳｉをＪＩＳ ＳＣＭ４２０よりも増量添加
することにより、ＪＩＳ鋼と同一の浸炭窒化条件で処理
した場合に、焼戻し軟化抵抗をＪＩＳ鋼よりも向上させ
ることが可能となった。Ｓｉを増量添加した際には、表
面異常層が増加するといった問題点が生じるが、表面を
研磨することによりその問題点は解決される。こうして
Ｓｉ添加により耐摩耗性、面疲労特性が大きく改善され
ることを見出し、本願の発明を得た。
向上させるには焼戻し軟化抵抗を向上させることが効果
的である。そのために焼戻し軟化抵抗を向上させるとい
われているＳｉをＪＩＳ ＳＣＭ４２０よりも増量添加
することにより、ＪＩＳ鋼と同一の浸炭窒化条件で処理
した場合に、焼戻し軟化抵抗をＪＩＳ鋼よりも向上させ
ることが可能となった。Ｓｉを増量添加した際には、表
面異常層が増加するといった問題点が生じるが、表面を
研磨することによりその問題点は解決される。こうして
Ｓｉ添加により耐摩耗性、面疲労特性が大きく改善され
ることを見出し、本願の発明を得た。
【０００５】すなわち、上記の課題を解決するための本
発明の手段は、請求項１の発明では、合金元素の含有量
が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．
５０〜１．５０％、Ｍｎ：０．５０〜１．５０％、Ｐ：
≦０．０２０％、Ｓ：０．００３〜０．０２０％、Ｃ
ｒ：０．５０〜３．００％、残部がＦｅおよび不可避不
純物からなり、耐摩耗性、面疲労特性に優れた研磨部品
に適用される浸炭窒化用鋼である。
発明の手段は、請求項１の発明では、合金元素の含有量
が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．
５０〜１．５０％、Ｍｎ：０．５０〜１．５０％、Ｐ：
≦０．０２０％、Ｓ：０．００３〜０．０２０％、Ｃ
ｒ：０．５０〜３．００％、残部がＦｅおよび不可避不
純物からなり、耐摩耗性、面疲労特性に優れた研磨部品
に適用される浸炭窒化用鋼である。
【０００６】請求項２の発明では、請求項１の手段の合
金元素に加えて、質量％で、Ｎｉ：０．０３〜３．５０
％、Ｍｏ：０．０１〜１．５０％の中から選択した１種
または２種以上を含有する、耐摩耗性、面疲労特性に優
れた研磨部品に適用される浸炭窒化用鋼である。
金元素に加えて、質量％で、Ｎｉ：０．０３〜３．５０
％、Ｍｏ：０．０１〜１．５０％の中から選択した１種
または２種以上を含有する、耐摩耗性、面疲労特性に優
れた研磨部品に適用される浸炭窒化用鋼である。
【０００７】請求項３の発明では、請求項１または２の
手段の合金元素に加えて、質量％でＶ：０．０５〜０．
５０％、Ｔｉ：０．０２〜０．２０％、Ｎｂ：０．００
５〜０．２００％の中から選択した１種または２種以上
を含有する、耐摩耗性、面疲労特性に優れた研磨部品に
適用される浸炭窒化用鋼である。
手段の合金元素に加えて、質量％でＶ：０．０５〜０．
５０％、Ｔｉ：０．０２〜０．２０％、Ｎｂ：０．００
５〜０．２００％の中から選択した１種または２種以上
を含有する、耐摩耗性、面疲労特性に優れた研磨部品に
適用される浸炭窒化用鋼である。
【０００８】請求項４の発明では、浸炭窒化処理後、３
００℃で焼戻しをした際のビッカース硬さが５３０ＨＶ
以上である請求項１〜３のいずれか１項の手段におけ
る、耐摩耗性、面疲労特性に優れた研磨部品に適用され
る浸炭窒化用鋼を提供するものである。
００℃で焼戻しをした際のビッカース硬さが５３０ＨＶ
以上である請求項１〜３のいずれか１項の手段におけ
る、耐摩耗性、面疲労特性に優れた研磨部品に適用され
る浸炭窒化用鋼を提供するものである。
【０００９】以下に本発明における合金元素の限定理由
を説明する。なお、％は質量％で示す。
を説明する。なお、％は質量％で示す。
【００１０】Ｃ：０．１０〜０．３０％ Ｃは鋼の強度を確保する上で必須の元素であり、その含
有量が浸炭焼入れ後の深部硬さを決定する。そこで本発
明では、Ｃ含有量の下限を０．１０％とし、芯部の硬さ
を確保している。しかし、その含有量が多すぎると靭性
の劣化や被削性を低下させるなどの弊害をもたらすので
上限を０．３０％とする。
有量が浸炭焼入れ後の深部硬さを決定する。そこで本発
明では、Ｃ含有量の下限を０．１０％とし、芯部の硬さ
を確保している。しかし、その含有量が多すぎると靭性
の劣化や被削性を低下させるなどの弊害をもたらすので
上限を０．３０％とする。
【００１１】Ｓｉ：０．５０〜１．５０％ Ｓｉは本発明において重要な役割を持つ元素であって、
マトリックス中に固溶し、パーライト変態を抑制するこ
とにより焼戻し軟化特性を向上させる。その含有量が
０．５０％未満の場合はその効果が十分には得られず、
多すぎると靭性や被削性を低下させるので上限を１．５
０％とする。
マトリックス中に固溶し、パーライト変態を抑制するこ
とにより焼戻し軟化特性を向上させる。その含有量が
０．５０％未満の場合はその効果が十分には得られず、
多すぎると靭性や被削性を低下させるので上限を１．５
０％とする。
【００１２】Ｍｎ：０．５０〜１．５０％ Ｍｎは鋼の熱間加工性を高め、焼入性を確保する。その
含有量が０．５０％未満の場合はその効果が十分には得
られず、多すぎると被削性や冷鍛性を劣化させるので上
限を１．５０％とする。
含有量が０．５０％未満の場合はその効果が十分には得
られず、多すぎると被削性や冷鍛性を劣化させるので上
限を１．５０％とする。
【００１３】Ｐ：≦０．０３０％ Ｐはオーステナイト粒界に偏析して靭性を低下させるの
でその含有量の上限を０．０３０％とする。
でその含有量の上限を０．０３０％とする。
【００１４】Ｓ：０．００３〜０．０３０％ ＳはＭｎＳ、ＴｉＳとなり、被削性を改善する。その含
有量が０．００３％未満の場合はその効果が十分には得
られず、多すぎると熱間加工性や靭性を低下させるので
上限を０．０３０％とする。
有量が０．００３％未満の場合はその効果が十分には得
られず、多すぎると熱間加工性や靭性を低下させるので
上限を０．０３０％とする。
【００１５】Ｃｒ：０．５０〜３．００％ Ｃｒは焼入性の向上に寄与する。その含有量が０．５０
％未満の場合はその効果が十分には得られず、多すぎる
と被削性を劣化させるので上限を３．００％とする。
％未満の場合はその効果が十分には得られず、多すぎる
と被削性を劣化させるので上限を３．００％とする。
【００１６】Ｎｉ：０．０３〜３．５０％ Ｎｉは焼入性を向上させて結晶粒内の強度を増加させ
る。その含有量が０．０３％未満の場合はその効果が十
分には得られず、多すぎるとPの粒界偏析を助長するの
で上限を３．００％とする。
る。その含有量が０．０３％未満の場合はその効果が十
分には得られず、多すぎるとPの粒界偏析を助長するの
で上限を３．００％とする。
【００１７】Ｍｏ：０．０１〜１．５０％ Ｍｏは焼入性の向上に寄与する。その含有量が０．０１
％未満の場合はその効果が十分には得られず、多すぎる
と加工性を劣化させるので上限を１．５０％とする。
％未満の場合はその効果が十分には得られず、多すぎる
と加工性を劣化させるので上限を１．５０％とする。
【００１８】Ｖ：０．０５〜０．５０％ Ｖは結晶粒微細化に寄与して靭性を向上させる。その含
有量が０．０５％未満の場合はその効果が十分には得ら
れず、多すぎると機械的性質を劣化させるので上限を
０．５０％とする。
有量が０．０５％未満の場合はその効果が十分には得ら
れず、多すぎると機械的性質を劣化させるので上限を
０．５０％とする。
【００１９】Ｔｉ：０．０２〜０．２０％ Ｔｉは鋼マトリックスを分散強化し、靭性を向上させる
元素である。その含有量が０．０２％未満の場合はその
効果が十分には得られず、多すぎると被削性を劣化させ
るので上限を０．２０％とする。
元素である。その含有量が０．０２％未満の場合はその
効果が十分には得られず、多すぎると被削性を劣化させ
るので上限を０．２０％とする。
【００２０】Ｎｂ：０．００５〜０．２００％ Ｎｂは結晶粒粗大化を抑制し、靭性を向上させる元素で
ある。その含有量が０．００５％未満の場合はその効果
が十分には得られず、多すぎるとフェライト地を炭窒化
物生成により析出硬化するため、変形抵抗を増加させる
ので上限を０．２００％とする。
ある。その含有量が０．００５％未満の場合はその効果
が十分には得られず、多すぎるとフェライト地を炭窒化
物生成により析出硬化するため、変形抵抗を増加させる
ので上限を０．２００％とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の鋼について
表１および表２、図１および図２並びに実施例を通じて
示す。表１において、発明鋼１は請求項１の実施の形
態、発明鋼２〜１０は請求項２の実施の形態、発明鋼１
１は請求項３の実施の形態の鋼を示す。
表１および表２、図１および図２並びに実施例を通じて
示す。表１において、発明鋼１は請求項１の実施の形
態、発明鋼２〜１０は請求項２の実施の形態、発明鋼１
１は請求項３の実施の形態の鋼を示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【実施例】表１に示す化学組成の鋼を１００ｋｇ真空溶
解炉にて溶製した後、１２５０℃で熱間鍛造して直径６
５ｍｍの素材を製造した。次いで、前記各素材に対して
焼ならしを施した後、外径６０ｍｍ、内径２０ｍｍ、板
厚１０ｍｍのスラスト寿命試験片を作製した。そして、
各スラスト寿命試験片に９３０℃で６時間浸炭処理を施
し、８３０℃に冷却保持する過程でＮＨ3をを流すこと
により窒化を行った。そして６０℃の油槽に焼入れし、
その後１８０℃で９０分間焼戻し処理を施した。これを
研磨加工により表面を鏡面状態とし、試験片とした。こ
れらの試験片に対して、高温環境でスラスト型転動疲労
寿命試験を行った。試験条件は次の通りである。
解炉にて溶製した後、１２５０℃で熱間鍛造して直径６
５ｍｍの素材を製造した。次いで、前記各素材に対して
焼ならしを施した後、外径６０ｍｍ、内径２０ｍｍ、板
厚１０ｍｍのスラスト寿命試験片を作製した。そして、
各スラスト寿命試験片に９３０℃で６時間浸炭処理を施
し、８３０℃に冷却保持する過程でＮＨ3をを流すこと
により窒化を行った。そして６０℃の油槽に焼入れし、
その後１８０℃で９０分間焼戻し処理を施した。これを
研磨加工により表面を鏡面状態とし、試験片とした。こ
れらの試験片に対して、高温環境でスラスト型転動疲労
寿命試験を行った。試験条件は次の通りである。
【００２４】試験温度：１５０℃ 面圧 ：５４０ｋｇ／ｍｍ2 回転数 ：１８００ｃ.ｐ.ｍ． 潤滑油 ：＃６０ スピンドル油
【００２５】各条件についてそれぞれ１０個のスラスト
試験片を対象として試験を行った後、ワイブルプロット
を行い、５０％破損確率寿命（Ｂ50寿命）を求め、比較
鋼１の寿命を１とし、これに対する寿命比で転動疲労寿
命を評価した。また、試験とは別に試験片の試験面の硬
度および３００℃の高温条件下における硬度を測定し
た。これらの結果を表２ならびに図１および図２に示
す。図１によると、Ｓｉの含有量を多くするにつれて３
００℃での硬さが上がっており、０．５％以上の添加で
５３０ＨＶを超えている。なお、Ｓｉの含有量を１．５
％以上にしてもその効果は飽和している。また、図２に
よると、Ｓｉの含有量を多くするにつれてＢ 50寿命の比
は向上しており、含有量を１．５％以上にするとその効
果は飽和している。
試験片を対象として試験を行った後、ワイブルプロット
を行い、５０％破損確率寿命（Ｂ50寿命）を求め、比較
鋼１の寿命を１とし、これに対する寿命比で転動疲労寿
命を評価した。また、試験とは別に試験片の試験面の硬
度および３００℃の高温条件下における硬度を測定し
た。これらの結果を表２ならびに図１および図２に示
す。図１によると、Ｓｉの含有量を多くするにつれて３
００℃での硬さが上がっており、０．５％以上の添加で
５３０ＨＶを超えている。なお、Ｓｉの含有量を１．５
％以上にしてもその効果は飽和している。また、図２に
よると、Ｓｉの含有量を多くするにつれてＢ 50寿命の比
は向上しており、含有量を１．５％以上にするとその効
果は飽和している。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明鋼は、Ｓｉ
を多量に添加して焼戻し軟化抵抗を増加させたことによ
り、高温で硬く、さらに面疲労特性に優れた特性を有す
る浸炭窒化用鋼とすることができ、自動車のクランクシ
ャフト、コンロッド、ピストンピンなどのエンジン部品
や減速機部品として、従来にない優れた効果を奏するも
のである。
を多量に添加して焼戻し軟化抵抗を増加させたことによ
り、高温で硬く、さらに面疲労特性に優れた特性を有す
る浸炭窒化用鋼とすることができ、自動車のクランクシ
ャフト、コンロッド、ピストンピンなどのエンジン部品
や減速機部品として、従来にない優れた効果を奏するも
のである。
【図１】Ｓｉ量と３００℃での硬さとの関係を示すグラ
フである。
フである。
【図２】Ｓｉ量と浸炭窒化材のスラスト寿命の関係を示
すグラフである。
すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 合金元素の含有量が、質量％で、Ｃ：
０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜１．５０％、
Ｍｎ：０．５０〜１．５０％、Ｐ：≦０．０２０％、
Ｓ：０．００３〜０．０２０％、Ｃｒ：０．５０〜３．
００％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、耐摩
耗性、面疲労特性に優れた研磨部品に適用される浸炭窒
化用鋼。 - 【請求項２】 請求項１記載の合金元素に加えて、質量
％で、Ｎｉ：０．０３〜３．５０％、Ｍｏ：０．０１〜
１．５０％の中からから選択した１種または２種以上を
含有する、耐摩耗性、面疲労特性に優れた研磨部品に適
用される浸炭窒化用鋼。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の合金元素に加え
て、質量％で、Ｖ：０．０５〜０．５０％、Ｔｉ：０．
０２〜０．２０％、Ｎｂ：０．００５〜０．２００％の
中から選択した１種または２種以上を含有する、耐摩耗
性、面疲労特性に優れた研磨部品に適用される浸炭窒化
用鋼。 - 【請求項４】 浸炭窒化処理後、３００℃で焼戻しをし
た際のビッカース硬さが５３０ＨＶ以上である請求項１
〜３のいずれか１項に記載の耐摩耗性、面疲労特性に優
れた研磨部品に適用される浸炭窒化用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000389840A JP2002194492A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 高硬度部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000389840A JP2002194492A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 高硬度部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002194492A true JP2002194492A (ja) | 2002-07-10 |
Family
ID=18856306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000389840A Pending JP2002194492A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 高硬度部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002194492A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005068453A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-17 | Nissan Motor Co Ltd | 耐高面圧部品及びその製造方法 |
| CN102482756A (zh) * | 2009-09-11 | 2012-05-30 | 住友金属工业株式会社 | 碳氮共渗构件的制造方法 |
| WO2017094446A1 (ja) * | 2015-12-03 | 2017-06-08 | 株式会社神戸製鋼所 | 破断分離型コネクティングロッド用鋼、破断分離型コネクティングロッド、およびこれらの製造方法 |
| CN107574366A (zh) * | 2017-09-03 | 2018-01-12 | 安徽天裕汽车零部件制造有限公司 | 一种汽车液压支架及其生产方法 |
-
2000
- 2000-12-22 JP JP2000389840A patent/JP2002194492A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005068453A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-17 | Nissan Motor Co Ltd | 耐高面圧部品及びその製造方法 |
| CN102482756A (zh) * | 2009-09-11 | 2012-05-30 | 住友金属工业株式会社 | 碳氮共渗构件的制造方法 |
| US9062364B2 (en) | 2009-09-11 | 2015-06-23 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method for producing carbonitrided member |
| WO2017094446A1 (ja) * | 2015-12-03 | 2017-06-08 | 株式会社神戸製鋼所 | 破断分離型コネクティングロッド用鋼、破断分離型コネクティングロッド、およびこれらの製造方法 |
| CN107574366A (zh) * | 2017-09-03 | 2018-01-12 | 安徽天裕汽车零部件制造有限公司 | 一种汽车液压支架及其生产方法 |
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