JP5644483B2 - 表面硬化用熱間加工鋼材 - Google Patents
表面硬化用熱間加工鋼材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5644483B2 JP5644483B2 JP2010289235A JP2010289235A JP5644483B2 JP 5644483 B2 JP5644483 B2 JP 5644483B2 JP 2010289235 A JP2010289235 A JP 2010289235A JP 2010289235 A JP2010289235 A JP 2010289235A JP 5644483 B2 JP5644483 B2 JP 5644483B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- content
- hot
- steel
- diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
鋼中のNbのうちでNb(C、N)として析出しているNbの割合が、85%以上、
直径100nm以上の粗大なNb(C、N)の個数密度が、5個/100μm2以下、
フェライト結晶粒度の標準偏差が0.15以下、
鋼材中の水素含有量が、0.4ppm以下、
であれば、冷間鍛造が施される表面硬化用熱間加工鋼材の浸炭または浸炭窒化時の耐結晶粒粗大化特性および冷間鍛造性を向上できることを見出した。
C:0.10〜0.30%、
Si:0.50%以下、
Mn:0.15〜1.5%、
P:0.04%以下、
S:0.005〜0.07%、
Cr:0.7〜3.0%、
Al:0.01〜0.05%、
N:0.0035〜0.010%、
Ti:0.005〜0.045%、
Nb:0.02〜0.045%、
B:0.0005〜0.0050%および
H:0.00004%以下、
を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有し、
鋼中のNbのうちでNb(C、N)として析出しているNbの割合が、85%以上、
直径100nm以上のNb(C、N)の個数密度が、5個/100μm2以下で、かつ
フェライト結晶粒度の標準偏差が0.15以下、
であることを特徴とする、表面硬化用熱間加工鋼材。
Mo:0.50%以下および
V:0.20%以下
のうちの1種以上を含有することを特徴とする、上記(1)に記載の表面硬化用熱間加工鋼材。
C:0.10〜0.30%
Cは、シャフト、ギヤ等の表面硬化部品の生地の強度を確保するのに必要な元素であり、その含有量が0.10%未満では添加効果に乏しい。一方、その含有量が0.30%を超えると、前記表面硬化部品の生地の靱性が低下する。したがって、Cの含有量を0.10〜0.30%とした。Cの含有量は0.12%以上とすることが望ましく、また0.25%以下とすることが望ましい。
Siは、脱酸作用を有する元素であるが、含有量が過剰になると加工性の低下をきたすほか、表面硬化部品の表面部に粒界酸化層を生成させて疲労強度の低下を招く。そのため、上限を設け、Siの含有量は0.50%以下とした。望ましいSiの含有量は0.35%以下である。なお、脱酸作用を安定して確保するためにはSiの含有量は0.01%以上とすることが望ましい。
Mnは、焼入れ性を向上させる作用を有する。この効果を得るには、0.15%以上のMn含有量が必要である。しかしながら、Mnの含有量が1.5%を超えると、被削性および機械加工性(切削性)が低下する。したがって、Mnの含有量を0.15〜1.5%とした。Mnの含有量は0.30%以上とすることが望ましく、また1.2%以下とすることが望ましい。
Pは、靱性を低下させる不純物であり、その含有量が多いと靱性の低下が著しいため、Pの含有量は0.04%以下とした。Pの含有量は0.03%以下とすることが望ましい。
Sは、被削性を向上させる作用を有する。この効果を得るには、0.005%以上のS含有量が必要である。しかしながら、Sの含有量が0.07%を超えると、冷間鍛造性および熱間加工性が低下するとともに、シャフト、ギヤ等の表面硬化部品における表面硬化層の靱性も低下する。したがって、Sの含有量を0.005〜0.07%とした。Sの含有量は0.01%以上とすることが望ましく、また0.05%以下とすることが望ましい。
Crは、シャフト、ギヤ等の表面硬化部品の生地の焼入れ性を向上させる効果を有する。上記の効果を得るためには、0.7%以上のCrを含有させる必要がある。しかしながら、Crの含有量が3.0%を超えると、素材の被削性が劣化する。したがって、Crの含有量を0.7〜3.0%とした。Crの含有量は0.9%以上とすることが望ましく、また2.5%以下とすることが望ましい。
Alは、脱酸作用を有する元素であり、脱酸剤として鋼に0.01%以上の量を含有させる。しかしながら、Alの含有量が0.05%を超えると、疲労破壊の起点となる巨大なアルミナ介在物を生成し、疲労強度を低下させる場合がある。したがって、Alの含有量を0.01〜0.05%とした。Alの含有量は0.02%以上とすることが望ましく、また0.04%以下とすることが望ましい。
Nは、Cとともに、NbとTiと結合して炭窒化物を形成し、オーステナイト領域での結晶粒粗大化を抑制する作用がある。この効果を得るために、Nの含有量を0.0035%以上とする。しかしながら、Nを過剰に含有すると冷間鍛造性の低下をきたすだけではなく、Bと結合してBNを形成し、BNを形成したBは焼入れ性向上に寄与しないため、Bの焼入れ性向上効果が十分には得られなくなってしまう。そのため、Nの含有量を0.0035〜0.010%とした。Nの含有量は0.0050%以上とすることが望ましく、また0.0090%以下とすることが望ましい。
Tiは、Nと結合してTiNを形成し、Bの焼入れ性を確保する作用を有する。Tiはさらに、CおよびNとともに炭窒化物を形成し、その粒界ピン止め作用によってオーステナイト粒の粗大化を抑制する作用を有する。しかしながら、Tiの含有量が0.005%未満では、オーステナイト粒の粗大化抑制効果が乏しく、0.10%を超えると、冷間鍛造性の低下を招く。そのため、Tiの含有量を0.005〜0.10%とした。Tiの含有量は0.015%以上とすることが望ましく、また0.070%以下とすることが望ましい。
Nbは、CおよびNとともに炭窒化物を形成し、その粒界ピン止め作用によってオーステナイト粒の粗大化を抑制する作用を有する。しかしながら、Nbの含有量が0.02%未満では、耐粗粒化効果が乏しく、0.07%を超えると、冷間鍛造性の低下を招く。そのため、Nbの含有量を0.02〜0.07%とした。Nbの含有量は0.025%以上とすることが望ましく、また0.060%以下とすることが望ましい。
Bは、焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。Bの含有量が0.0005%未満では、焼入れ性向上の効果が十分ではなく、一方、0.0050%を超えると、その効果が飽和する。そこで、Bの含有量は、0.0005〜0.0050%とした。Bの含有量は0.0010%以上とすることが望ましく、また0.0030%以下とすることが望ましい。
鋼材中のH(水素)の含有量が0.00004%を超えた場合、分塊圧延後に表皮下および内部に微細な割れが発生することが多くなり、この割れは棒鋼圧延等熱間での圧延後にもキズとして残存し、冷間鍛造時にそのキズが開くことにより、割れが発生する。したがって、良好な冷間鍛造特性を得るためには、Hの含有量はなるべく低いことが好ましいので、上限を設け、0.00004%以下とした。好ましいHの含有量は、0.00003%以下である。
Moは、焼入れ性およびシャフト、ギヤ等の表面硬化部品における生地の硬さを向上させる作用を有する。これらの効果を得るためにMoを含有してもよい。しかし、Moの含有量が過剰になると、冷間加工性が低下する。したがって、含有させる場合のMoの量に上限を設け、0.50%以下とした。含有させる場合の望ましいMoの量は0.40%以下である。
Vは、少量の含有によって、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗を高める作用がある。これらの効果を得るためにVを含有してもよい。しかし、Vの含有量が0.20%を超えると、冷間鍛造性の低下を招く。したがって、含有させる場合のVの量を0.20%以下とした。含有させる場合のVの量は0.15%以下であることが望ましい。
鋼中のNbのうちでNb(C、N)として析出しているNbの割合が85%未満では、浸炭または浸炭窒化時のオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制する効果が不十分である。上記のNbの割合は、90%以上であることが好ましく、高ければ高いほどより好ましい。
直径100nm以上のNb(C、N)が5個/100μm2を超えて存在すると、浸炭または浸炭窒化時に析出物のオストワルド成長が促進され、結晶粒粗大化抑制に効果的な微細析出物が消失してしまい、粗大化防止特性が劣化する。上記の直径100nm以上のNb(C、N)の個数密度は、4個/100μm2以下であることが好ましく、また全く存在しないことが最も好ましい。
フェライト結晶粒度の標準偏差が0.15以下であれば、オーステナイトへ変態するときのフェライト結晶粒のばらつきが少ないので、均一にオーステナイトへ変態し、粗大なオーステナイト結晶粒を生じにくい。また、フェライト結晶粒度の標準偏差が0.15以下であれば、冷間鍛造時に均一に変形するので、冷間鍛造時の割れを抑制できる。フェライト結晶粒度の標準偏差は、0.12以下であることが好ましく、0が最も好ましい。
前記(A)項で述べた化学組成を有する鋼を溶製して、連続鋳造法あるいは鋼塊法によって鋳片あるいはインゴットを得、これらに、例えば、次の〈1〉〜〈5〉の工程を施すことによって、上記(B)〜(D)項で述べた「鋼中のNbのうちでNb(C、N)として析出しているNbの割合」、「直径100nm以上のNb(C、N)の個数密度」および「フェライト結晶粒度の標準偏差」の本発明に係る表面硬化用熱間加工鋼材を製造することができる。
直径30mmの丸棒のR/2部(「R」は丸棒の半径を表す。)から、5gのH分析用試料を採取した。H分析用試料は、採取後、Hの含有量を測定するまでの間、ドライアイスまたは液体窒素により冷却した。
直径30mmの丸棒の中心部から、直径14mmで高さが21mmの円柱状試験片を削り出し、下記[1]〜[6]の手順で、抽出残渣法によって、目開き0.2μmメッシュのフィルターで捕集された残渣中のNb量を測定することによって、鋼中のNbのうちでNb(C、N)として析出しているNbの割合を求めた。
直径30mmの丸棒について、横断面から、一般的な方法で抽出レプリカ試料を作製し、透過型電子顕微鏡を用いて、倍率30000倍、1視野あたりの面積6μm2で、ランダムに20視野観察した。
直径30mmの丸棒を横断した後、切断面を鏡面研磨して、ナイタールで腐食を行った。その後、光学顕微鏡で400倍の倍率で、R/2部をランダムに16箇所観察して、「相」を同定するとともにフェライト・パーライト組織の面積分率を測定し、さらに、フェライト結晶粒度を測定した。
直径30mmの丸棒の中心部から、直径14mmで高さが21mmの円柱状試験片を削り出し、これを高さ方向で75%冷間圧縮した。次いで、冷間鍛造後の浸炭または浸炭窒化を模擬するために、上記の高さ方向に75%の圧縮加工を施した試験片を、大気雰囲気で880〜1020℃の各温度に加熱して3時間保持し、その後、水冷した。
直径30mmの丸棒を横断した後、切断面を鏡面研磨し、R/2部を、試験力を9.807Nとして8点測定し、算術平均してビッカース硬さ(以下、「HV硬さ」という。)を求めた。
直径30mmの丸棒の中心部から、直径14mmで高さが21mmの円柱状試験片を削り出し、深さ0.8mm、先端R0.15mmのVノッチを、円柱状試験片の側面に縦方向に形成して、据え込み試験を行い、割れが発生する限界の変形量(%)で、冷間鍛造性のうちの変形能を評価した。
Claims (2)
- 質量%で、
C:0.10〜0.30%、
Si:0.50%以下、
Mn:0.15〜1.5%、
P:0.04%以下、
S:0.005〜0.07%、
Cr:0.7〜3.0%、
Al:0.01〜0.05%、
N:0.0035〜0.010%、
Ti:0.005〜0.045%、
Nb:0.02〜0.045%、
B:0.0005〜0.0050%および
H:0.00004%以下、
を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有し、
鋼中のNbのうちでNb(C、N)として析出しているNbの割合が、85%以上、
直径100nm以上のNb(C、N)の個数密度が、5個/100μm2以下で、かつ
フェライト結晶粒度の標準偏差が0.15以下、
であることを特徴とする、表面硬化用熱間加工鋼材。 - Feの一部に代えて、質量%で、
Mo:0.50%以下および
V:0.20%以下
のうちの1種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の表面硬化用熱間加工鋼材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010289235A JP5644483B2 (ja) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | 表面硬化用熱間加工鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010289235A JP5644483B2 (ja) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | 表面硬化用熱間加工鋼材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012136730A JP2012136730A (ja) | 2012-07-19 |
JP5644483B2 true JP5644483B2 (ja) | 2014-12-24 |
Family
ID=46674379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010289235A Active JP5644483B2 (ja) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | 表面硬化用熱間加工鋼材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5644483B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2759002T3 (es) | 2014-11-18 | 2020-05-07 | Nippon Steel Corp | Barra de acero laminada o alambrón laminado para componente forjado en frío |
TWI589706B (zh) * | 2014-11-18 | 2017-07-01 | 新日鐵住金股份有限公司 | 冷鍛造部品用之呈棒鋼或線材之形狀的輥軋鋼材 |
US10538831B2 (en) | 2015-03-30 | 2020-01-21 | Nippon Steel Corporation | Age-hardening steel for cold forging use |
JP6452536B2 (ja) * | 2015-04-21 | 2019-01-16 | ジヤトコ株式会社 | 疲労剥離特性に優れた冷間鍛造プーリ用肌焼鋼及びそれを用いたプーリの製造方法 |
JP2020139185A (ja) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | Jfeスチール株式会社 | 肌焼鋼の製造方法 |
WO2022158569A1 (ja) * | 2021-01-22 | 2022-07-28 | 愛知製鋼株式会社 | 浸炭用丸棒鋼材 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3804041B2 (ja) * | 2000-03-28 | 2006-08-02 | 新日本製鐵株式会社 | 高温浸炭特性に優れた高温浸炭用鋼ならびに高温浸炭用熱間鍛造部材 |
JP4502929B2 (ja) * | 2005-10-20 | 2010-07-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 転動疲労特性および結晶粒粗大化防止特性に優れた肌焼用鋼 |
JP4956146B2 (ja) * | 2005-11-15 | 2012-06-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 鍛造性と結晶粒粗大化防止特性に優れた肌焼鋼およびその製造方法並びに浸炭部品 |
JP5649886B2 (ja) * | 2010-03-26 | 2015-01-07 | Jfeスチール株式会社 | 肌焼鋼およびその製造方法 |
JP5432105B2 (ja) * | 2010-09-28 | 2014-03-05 | 株式会社神戸製鋼所 | 肌焼鋼およびその製造方法 |
-
2010
- 2010-12-27 JP JP2010289235A patent/JP5644483B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012136730A (ja) | 2012-07-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101482473B1 (ko) | 침탄용 강, 침탄강 부품 및 그 제조 방법 | |
JP5397247B2 (ja) | 熱間圧延棒鋼または線材 | |
JP5332646B2 (ja) | 冷間鍛造性に優れた浸炭用鋼の製造方法 | |
JP5927868B2 (ja) | 冷間鍛造性に優れた浸炭用鋼およびその製造方法 | |
JP5533712B2 (ja) | 表面硬化用熱間加工鋼材 | |
EP3112491A1 (en) | Rolled material for high strength spring, and wire for high strength spring | |
WO2014171472A1 (ja) | 肌焼用鋼材と肌焼鋼部品 | |
JP5644483B2 (ja) | 表面硬化用熱間加工鋼材 | |
EP3222742A1 (en) | Rolled steel bar or rolled wire material for cold-forged component | |
WO1999005333A1 (fr) | Acier cemente particulierement capable d'empecher la recristallisation secondaire des particules pendant la cementation, procede de fabrication, et matiere brute formee pour pieces cementees | |
JP6628014B1 (ja) | 浸炭処理が行われる部品用の鋼材 | |
JP5558887B2 (ja) | 低サイクル疲労強度に優れるTi、B添加鋼を用いた高強度部品の製造方法 | |
JP5332517B2 (ja) | 浸炭用鋼の製造方法 | |
WO2019198539A1 (ja) | 機械部品とその製造方法 | |
JP5397308B2 (ja) | 肌焼用熱間加工鋼材 | |
JP2008057017A (ja) | 鋼製の浸炭部品又は浸炭窒化部品 | |
JP2003147485A (ja) | 加工性に優れた高靭性高炭素鋼板およびその製造方法 | |
JP6399213B2 (ja) | 肌焼鋼部品 | |
JP6766362B2 (ja) | 浸炭時の粗大粒防止特性と疲労特性と被削性に優れた肌焼鋼およびその製造方法 | |
JP5799917B2 (ja) | 熱間圧延棒鋼または線材 | |
JPH11131176A (ja) | 高周波焼入部品およびその製造方法 | |
JP5440720B2 (ja) | 浸炭または浸炭窒化用の鋼 | |
JP5869919B2 (ja) | 冷間加工性に優れた肌焼用条鋼 | |
JP5768734B2 (ja) | 冷鍛窒化用圧延鋼材 | |
JPH11131135A (ja) | 高周波焼入部品およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120903 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121011 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20121011 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140114 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140312 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141007 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141020 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5644483 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |