JP2017066498A - 鋼の熱処理方法および鋼部材 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本発明の熱処理方法を実施する対象となる鋼材について説明する。本熱処理方法の対象とするのは、低焼入性鋼である。低焼入性鋼は、JIS SCR420やSCM420に代表される肌焼鋼とは異なり、低い焼入性しか有していない。
本発明の一実施形態にかかる熱処理方法においては、上記のような低焼入性鋼に対して、浸炭と窒化とからなる浸炭窒化と、それに続く焼入れとを行う。低焼入性鋼の高い加工性を利用して所望の形状を有する部材に加工した鋼材に対して、これらの処理を行えばよい。
本発明の第一の実施形態にかかる鋼部材は、所望の部材の形状に加工した低焼入性鋼に対して、上記実施形態にかかる熱処理方法を適用することで、得ることができる。
[試験片の作製]
純度99%以上の純鉄を、外径80mm、内径50mm、厚さ1mmのリング状に加工し、試験片とした。この試験片に対して、図1に示すように、(1)昇温加熱、(2)浸炭、(3)窒化、(4)焼入れの順に、熱処理を行った。各処理工程について温度や処理時間等の条件は、下の表2にまとめているが、(1)昇温加熱は、850〜980℃、30〜200分の範囲で行った。(2)浸炭は、アセチレンガスを用いて、850〜980℃、7〜31分の範囲で行った。(3)の窒化は、アンモニアガスを用いて、850℃で30分間行った。なお、一部の比較例にかかる試料片に対しては、窒化を省略している。(4)焼入れにおいては、油への浸漬または10barの窒素ガスの導入を10分間行った。
熱処理を経た各試験片に対して、平均粒径、表面窒素濃度、表面炭素濃度、表面硬さ、歪みの評価を行った。なお、全ての測定は、全熱処理工程を経た試験片に対して行っているが、平均粒径、表面窒素濃度、表面炭素濃度、歪みに関しては、(4)の焼入れを経る前後で、変化しない。
各リング状試験片を径方向に沿って切断して、その断面の最表面から100μmの部位を、光学顕微鏡で観察し、JIS G0551に従って、オーステナイト結晶粒径を評価した。
各リング状試験片の平面部に対して、電子線マイクロアナライザ(EPMA)による測定を行い、窒素濃度および炭素濃度を評価した。
各リング状試験片の内径側端縁と外径側端縁の中間の部位の表面に対して、ビッカース硬度計を用いて、表面硬さを計測した。測定時の荷重は100gとした。測定は室温で行った。なお、以下に示す試験結果において、表面硬さがある範囲に分布しているのは、焼入れ性が不十分な場合に、硬質なマルテンサイト組織と軟質なフェライト組織またはパーライト組織、フェライト+パーライト組織が混在するからであると考えられる。
各リング状試験片の内径側端縁と外径側端縁の中間の部位の表面に対して、真円度円筒形状測定器(ミツトヨ製 RA−2200)を用いて、平面度を計測した。測定は室温で行った。
実施例1〜3および比較例1〜5にかかる熱処理条件と評価結果を下の表2に示す。
Claims (6)
- 炭素含有量を[C]質量%(ただし[C]≦0.6)として、ジョミニー式一端焼入れ試験において、焼入れ端から9mmにおける硬さが、(51.3[C]+12.4)HRC以下である低焼入性鋼に対して、浸炭と、窒化ガスとの接触による窒化とを行って、オーステナイト結晶粒径を200μm以上、表面窒素濃度を0.04質量%以上としたうえで、焼入れを行うことを特徴とする鋼の熱処理方法。
- 前記浸炭の前および前記浸炭中の少なくとも一方の時期に、980℃以上の温度まで前記低焼入性鋼を加熱することを特徴とする請求項1に記載の鋼の熱処理方法。
- 前記焼入れは、ガス冷却によって行うことを特徴とする請求項1または2に記載の鋼の熱処理方法。
- 前記低焼入性鋼は、JIS規格において規定されるSS材、SPCC、SPCE、S10C〜S58Cから選択されるいずれか1種よりなることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の鋼の熱処理方法。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の熱処理方法によって熱処理を施されていることを特徴とする鋼部材。
- オーステナイト結晶粒径が200μm以上、表面窒素濃度が0.04質量%以上、表面硬さが700HV以上であることを特徴とする鋼部材。
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