JPH0416538B2 - - Google Patents
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- JPH0416538B2 JPH0416538B2 JP57046359A JP4635982A JPH0416538B2 JP H0416538 B2 JPH0416538 B2 JP H0416538B2 JP 57046359 A JP57046359 A JP 57046359A JP 4635982 A JP4635982 A JP 4635982A JP H0416538 B2 JPH0416538 B2 JP H0416538B2
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
本発明は、とくに高温において浸炭処理を行つ
たときでも結晶粒度を安定して細かなものとする
ことができる浸炭用鋼に関するものである。 自動車をはじめとする輸送用機械、産業用機
械、農業用機械等における動力伝達機構部分に
は、各種の歯車、軸受、プロペラシヤフト、カム
シヤフト等の部品が使用されている。これらの部
品は、一般に機械構造用鋼を素材にして成形加工
され、得られた成形品に対してさらにガス浸炭や
浸炭窒化処理などの表面硬化処理を施して製品と
されていた。 この場合、従来の表面硬化処理はいずれも約
950℃未満の温度で行われており、所要の浸炭あ
るいは浸炭窒化深さを得るためには長時間の処理
を必要とし、部品の生産性向上を阻害する大きな
要因の一つとなつていた。 そこで、このような状況を背景として、950℃
以上の高温で浸炭処理を行つて処理時間の短縮化
をはかる真空浸炭処理が開発された。しかしなが
ら、従来の構造用はだ焼鋼をそのまま素材として
成形加工したのち上記高温の真空浸炭処理を行う
と、オーステナイト結晶粒が粗大化して大きな熱
処理歪が発生したり、部品強度が低下したりする
という問題が生ずる。そのため、真空浸炭処理後
いつたん変態点以下の温度まで急冷し、再度オー
ステナイト温度域まで加熱して焼入れするという
いわゆる細粒化処理を行う方法を採用することが
あるが、再加熱焼入れを行うために処理時間が増
加し、従来のガス浸炭処理に比べてあまり処理時
間が短縮せず、浸炭処理性能の優れた真空浸炭処
理普及の大きな阻害要因となつていた。 本発明は、上記したような従来の問題点に着目
してなされたもので、とくに950℃以上の高温に
おいて浸炭処理を施したときでもオーステナイト
結晶粒が粗大化せず、結晶粒度を安定して細かな
ものとすることができる浸炭用鋼を提供すること
を目的としている。 本発明に係わる浸炭用鋼は、重量％で、Ｃ：
0.1〜0.4％、Si：0.05〜1.5％、Mn：0.05〜2.0％、
SolAl：0.015〜0.07％、Ti：0.007〜0.07％、Ｎ：
0.013〜0.03％を含み、Ｂ：0.0005％未満に規制
し、必要に応じて、Ni：4.5％以下、Cr：２％以
下、Mo：0.6％以下のうち１種または２種以上を
含有し、残部実質的にFeよりなることを特徴と
しており、この浸炭用鋼を素材として成形加工し
た部品を950℃以上の高温浸炭処理を施した際に
オーステナイト結晶粒の粗大化が発生することな
くオーステナイトの平均結晶粒度が7.5番以上の
細粒が得られるようにしたことを特徴としてい
る。 次に、本発明に係わる浸炭用鋼の成分範囲（重
量％）の限定理由について説明する。 Ｃ：0.1〜0.4％ Ｃは構造部品として必要な強度ならびに浸炭処
理後の表面硬さを得るために含有させる元素であ
るが、含有量が0.1％よりも少ないと上記した必
要な強度ならびに表面硬さを得ることができず、
0.4％を超えると靭性ならびに冷鍛性が劣化する
ので、0.1〜0.4％の範囲とする。 Si：0.05〜1.5％ Siは脱酸元素として有効であるが、0.05％より
も少ないと上記の脱酸効果が得られず、1.5％を
超えると靭性ならびに冷鍛性を劣化させるので、
0.05〜1.5％の範囲とする。 Mn：0.05〜2.0％ Mnは脱酸および脱硫元素として有効である
が、0.05％よりも少ないと上記の脱酸および脱硫
効果が得られず、また浸炭処理後の表面硬さも十
分なものが得られない。一方、2.0％を超えると
加工性ならびに被削性が劣化する。したがつて、
Mn含有量は0.05〜2.0％とする。 Al：0.015〜0.07％ Alは高温での浸炭処理時にオーステナイト結
晶粒の粗大化を防止するのに有効な元素であつ
て、そのためには0.015％以上含有させることが
必要である。しかし、含有量が0.07％を超えると
結晶粒粗大化の防止効果がかえつて低下するた
め、SolAl含有量は0.015〜0.07％の範囲とする。 Ti：0.007〜0.07％ Tiは高温での浸炭処理時にオーステナイト結
晶粒の粗大化を防止するのに有効な元素であつ
て、そのためには0.007％以上含有させることが
必要である。しかし、含有量が0.07％を超えると
結晶粒粗大化の防止効果がかえつて低下するた
め、0.007〜0.07％の範囲とする。 Ｎ：0.013〜0.03％ Ｎは高温での浸炭処理時にオーステナイト結晶
粒の粗大化を防止するのに有効な元素であつて、
そのためには0.013％以上含有させることが必要
である。しかし、含有量が0.03％を超えるとＮの
ブローホールによつて鋼塊または鋳片の健全性が
損われるので、Ｎの含有量は0.013〜0.03％の範
囲とする。 Ｂ：0.0005％未満 Ｂ含有量が0.0005％以上となると、高温での浸
炭処理時にオーステナイト結晶粒の粗大化を生じ
やすくなるので、その上限を0.0005％未満に規制
する。 Ni：4.5％以下、Cr：２％以下、Mo：0.6％以下
のうちの１種または２種以上 Ni、Cr、Moは鋼の焼入性をより一層向上させ
るのに有効な元素であるが、Ni含有量が4.5％を
超え、Cr含有量が２％を超え、Mo含有量が0.6％
を超えると鋼の靭性が劣化するので、鋼の焼入性
をより一層向上させる場合には、Ni：4.5％以下、
Cr：２％以下、Mo：0.6％以下の範囲内でこれら
の１種または２種以上を含有させるのが良い。 このように成分調整した本発明に係わる浸炭用
鋼を素材として、歯車、ボールジヨイント、ドラ
イブシヤフト、カムシヤフト、ステアリング部
品、ベアリング、ベアリングレース等の構造部分
を成形加工し、その後950℃以上の真空浸炭処理
を施すことによつて、オーステナイト結晶粒度が
平均7.5番以上の細粒で疲労強度等に優れ、寸法
精度の良好な構造部品を短かい処理時間で得るこ
とができる。 次に実施例について説明する。 第１表に示す化学成分の鋼を溶製したのち造塊
し、添付図に示すように、直径30mmの丸棒に圧延
したのち一部は直径25mmの丸棒に切削加工し、そ
の後真空浸炭処理を行つた。また、上記丸棒の残
りについては925℃×1hr加熱後空冷の条件で焼き
ならしを施したのち冷間鍛造し、次いで真空浸炭
処理を行つた。そして、各々について浸炭層の旧
オーステナイト結晶粒度を測定すると共に、耐疲
労強度および寸法精度を測定した。また、第２表
にはこのときの真空浸炭処理条件を示す。 これらのうち、旧オーステナイト結晶粒度の測
定は、JIS G0551に規定する“鋼のオーステナイ
ト結晶粒度試験方法”に準じて行つた。また、耐
疲労強度の測定は、小野式回転曲げ疲労試験を実
施することにより行つた。さらに、寸法精度の測
定は、外径90mm、内径45mm、厚さ30mmの環状試験
片を用いて上記真空浸炭処理を施した後の前記厚
さの寸法変化量（μｍ）を調べることにより行つ
た。これらの結果を同じく第１表に示す。
たときでも結晶粒度を安定して細かなものとする
ことができる浸炭用鋼に関するものである。 自動車をはじめとする輸送用機械、産業用機
械、農業用機械等における動力伝達機構部分に
は、各種の歯車、軸受、プロペラシヤフト、カム
シヤフト等の部品が使用されている。これらの部
品は、一般に機械構造用鋼を素材にして成形加工
され、得られた成形品に対してさらにガス浸炭や
浸炭窒化処理などの表面硬化処理を施して製品と
されていた。 この場合、従来の表面硬化処理はいずれも約
950℃未満の温度で行われており、所要の浸炭あ
るいは浸炭窒化深さを得るためには長時間の処理
を必要とし、部品の生産性向上を阻害する大きな
要因の一つとなつていた。 そこで、このような状況を背景として、950℃
以上の高温で浸炭処理を行つて処理時間の短縮化
をはかる真空浸炭処理が開発された。しかしなが
ら、従来の構造用はだ焼鋼をそのまま素材として
成形加工したのち上記高温の真空浸炭処理を行う
と、オーステナイト結晶粒が粗大化して大きな熱
処理歪が発生したり、部品強度が低下したりする
という問題が生ずる。そのため、真空浸炭処理後
いつたん変態点以下の温度まで急冷し、再度オー
ステナイト温度域まで加熱して焼入れするという
いわゆる細粒化処理を行う方法を採用することが
あるが、再加熱焼入れを行うために処理時間が増
加し、従来のガス浸炭処理に比べてあまり処理時
間が短縮せず、浸炭処理性能の優れた真空浸炭処
理普及の大きな阻害要因となつていた。 本発明は、上記したような従来の問題点に着目
してなされたもので、とくに950℃以上の高温に
おいて浸炭処理を施したときでもオーステナイト
結晶粒が粗大化せず、結晶粒度を安定して細かな
ものとすることができる浸炭用鋼を提供すること
を目的としている。 本発明に係わる浸炭用鋼は、重量％で、Ｃ：
0.1〜0.4％、Si：0.05〜1.5％、Mn：0.05〜2.0％、
SolAl：0.015〜0.07％、Ti：0.007〜0.07％、Ｎ：
0.013〜0.03％を含み、Ｂ：0.0005％未満に規制
し、必要に応じて、Ni：4.5％以下、Cr：２％以
下、Mo：0.6％以下のうち１種または２種以上を
含有し、残部実質的にFeよりなることを特徴と
しており、この浸炭用鋼を素材として成形加工し
た部品を950℃以上の高温浸炭処理を施した際に
オーステナイト結晶粒の粗大化が発生することな
くオーステナイトの平均結晶粒度が7.5番以上の
細粒が得られるようにしたことを特徴としてい
る。 次に、本発明に係わる浸炭用鋼の成分範囲（重
量％）の限定理由について説明する。 Ｃ：0.1〜0.4％ Ｃは構造部品として必要な強度ならびに浸炭処
理後の表面硬さを得るために含有させる元素であ
るが、含有量が0.1％よりも少ないと上記した必
要な強度ならびに表面硬さを得ることができず、
0.4％を超えると靭性ならびに冷鍛性が劣化する
ので、0.1〜0.4％の範囲とする。 Si：0.05〜1.5％ Siは脱酸元素として有効であるが、0.05％より
も少ないと上記の脱酸効果が得られず、1.5％を
超えると靭性ならびに冷鍛性を劣化させるので、
0.05〜1.5％の範囲とする。 Mn：0.05〜2.0％ Mnは脱酸および脱硫元素として有効である
が、0.05％よりも少ないと上記の脱酸および脱硫
効果が得られず、また浸炭処理後の表面硬さも十
分なものが得られない。一方、2.0％を超えると
加工性ならびに被削性が劣化する。したがつて、
Mn含有量は0.05〜2.0％とする。 Al：0.015〜0.07％ Alは高温での浸炭処理時にオーステナイト結
晶粒の粗大化を防止するのに有効な元素であつ
て、そのためには0.015％以上含有させることが
必要である。しかし、含有量が0.07％を超えると
結晶粒粗大化の防止効果がかえつて低下するた
め、SolAl含有量は0.015〜0.07％の範囲とする。 Ti：0.007〜0.07％ Tiは高温での浸炭処理時にオーステナイト結
晶粒の粗大化を防止するのに有効な元素であつ
て、そのためには0.007％以上含有させることが
必要である。しかし、含有量が0.07％を超えると
結晶粒粗大化の防止効果がかえつて低下するた
め、0.007〜0.07％の範囲とする。 Ｎ：0.013〜0.03％ Ｎは高温での浸炭処理時にオーステナイト結晶
粒の粗大化を防止するのに有効な元素であつて、
そのためには0.013％以上含有させることが必要
である。しかし、含有量が0.03％を超えるとＮの
ブローホールによつて鋼塊または鋳片の健全性が
損われるので、Ｎの含有量は0.013〜0.03％の範
囲とする。 Ｂ：0.0005％未満 Ｂ含有量が0.0005％以上となると、高温での浸
炭処理時にオーステナイト結晶粒の粗大化を生じ
やすくなるので、その上限を0.0005％未満に規制
する。 Ni：4.5％以下、Cr：２％以下、Mo：0.6％以下
のうちの１種または２種以上 Ni、Cr、Moは鋼の焼入性をより一層向上させ
るのに有効な元素であるが、Ni含有量が4.5％を
超え、Cr含有量が２％を超え、Mo含有量が0.6％
を超えると鋼の靭性が劣化するので、鋼の焼入性
をより一層向上させる場合には、Ni：4.5％以下、
Cr：２％以下、Mo：0.6％以下の範囲内でこれら
の１種または２種以上を含有させるのが良い。 このように成分調整した本発明に係わる浸炭用
鋼を素材として、歯車、ボールジヨイント、ドラ
イブシヤフト、カムシヤフト、ステアリング部
品、ベアリング、ベアリングレース等の構造部分
を成形加工し、その後950℃以上の真空浸炭処理
を施すことによつて、オーステナイト結晶粒度が
平均7.5番以上の細粒で疲労強度等に優れ、寸法
精度の良好な構造部品を短かい処理時間で得るこ
とができる。 次に実施例について説明する。 第１表に示す化学成分の鋼を溶製したのち造塊
し、添付図に示すように、直径30mmの丸棒に圧延
したのち一部は直径25mmの丸棒に切削加工し、そ
の後真空浸炭処理を行つた。また、上記丸棒の残
りについては925℃×1hr加熱後空冷の条件で焼き
ならしを施したのち冷間鍛造し、次いで真空浸炭
処理を行つた。そして、各々について浸炭層の旧
オーステナイト結晶粒度を測定すると共に、耐疲
労強度および寸法精度を測定した。また、第２表
にはこのときの真空浸炭処理条件を示す。 これらのうち、旧オーステナイト結晶粒度の測
定は、JIS G0551に規定する“鋼のオーステナイ
ト結晶粒度試験方法”に準じて行つた。また、耐
疲労強度の測定は、小野式回転曲げ疲労試験を実
施することにより行つた。さらに、寸法精度の測
定は、外径90mm、内径45mm、厚さ30mmの環状試験
片を用いて上記真空浸炭処理を施した後の前記厚
さの寸法変化量（μｍ）を調べることにより行つ
た。これらの結果を同じく第１表に示す。
【表】
【表】
【表】
第１表に示すように、Al、Ti、ＮおよびＢ含
有量が本発明の範囲外にある比較鋼ではいずれも
旧オーステナイト平均結晶粒度が7.5番よりも小
さく、真空浸炭時にオーステナイト結晶粒の粗大
化を生じたことが明らかであつて、耐疲労強度が
低いと共に寸法変化量は大きいものとなつてい
た。 これに対して、Al、Ti、ＮおよびＢ含有量が
この発明の範囲内にある本発明鋼ではいずれも旧
オーステナイト平均結晶粒度が7.5番以上で微細
化していることが明らかであり、耐疲労強度が向
上したものになつていると共に寸法変化量が小さ
いものとなつており、歯車等の構造部品の疲労強
度ならびに寸法精度をよりすぐれたものとするこ
とが可能であることが認められた。 以上説明してきたように、本発明に係わる浸炭
用鋼では、この浸炭用鋼を素材として歯車やカム
シヤフト等の構造部品を成形加工し、その後950
℃以上の高温で浸炭処理を行つたときでも、この
真空浸炭処理時にオーステナイト結晶粒が粗大化
するのを防止することができ、耐疲労強度に優
れ、寸法精度が高い構造部品を短時間の浸炭処理
によつて製造することができるという非常に優れ
た効果を有する。
有量が本発明の範囲外にある比較鋼ではいずれも
旧オーステナイト平均結晶粒度が7.5番よりも小
さく、真空浸炭時にオーステナイト結晶粒の粗大
化を生じたことが明らかであつて、耐疲労強度が
低いと共に寸法変化量は大きいものとなつてい
た。 これに対して、Al、Ti、ＮおよびＢ含有量が
この発明の範囲内にある本発明鋼ではいずれも旧
オーステナイト平均結晶粒度が7.5番以上で微細
化していることが明らかであり、耐疲労強度が向
上したものになつていると共に寸法変化量が小さ
いものとなつており、歯車等の構造部品の疲労強
度ならびに寸法精度をよりすぐれたものとするこ
とが可能であることが認められた。 以上説明してきたように、本発明に係わる浸炭
用鋼では、この浸炭用鋼を素材として歯車やカム
シヤフト等の構造部品を成形加工し、その後950
℃以上の高温で浸炭処理を行つたときでも、この
真空浸炭処理時にオーステナイト結晶粒が粗大化
するのを防止することができ、耐疲労強度に優
れ、寸法精度が高い構造部品を短時間の浸炭処理
によつて製造することができるという非常に優れ
た効果を有する。
図面は本発明の実施例において採用した工程の
説明図である。
説明図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、Ｃ：0.1〜0.4％、Si：0.05〜1.5％、
Mn：0.05〜2.0％、Al：0.015〜0.07％、Ti：
0.007〜0.07％、Ｎ：0.013〜0.03％を含み、Ｂ：
0.0005％未満に規制し、残部実質的にFeよりなる
ことを特徴とする浸炭用鋼。 ２ 重量％で、Ｃ：0.1〜0.4％、Si：0.05〜1.5％、
Mn：0.05〜2.0％、Al：0.015〜0.07％、Ti：
0.007〜0.07％、Ｎ：0.013〜0.03％、およびNi：
4.5％以下、Cr：２％以下、Mo：0.6％以下のう
ちの１種または２種以上を含み、Ｂ：0.0005％未
満に規制し、残部実質的にFeよりなることを特
徴とする浸炭用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57046359A JPS58164758A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 浸炭用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57046359A JPS58164758A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 浸炭用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58164758A JPS58164758A (ja) | 1983-09-29 |
| JPH0416538B2 true JPH0416538B2 (ja) | 1992-03-24 |
Family
ID=12744952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57046359A Granted JPS58164758A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 浸炭用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58164758A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61253347A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-11 | Kobe Steel Ltd | 冷間加工性に優れた低炭素鋼 |
| EP0682123A1 (en) * | 1994-04-25 | 1995-11-15 | Samsung Heavy Industry Co., Ltd | Method of manufacturing carburized steel products |
| JP5487778B2 (ja) * | 2009-07-29 | 2014-05-07 | 愛知製鋼株式会社 | Ｍｏ無添加で強度の優れた浸炭用鋼及びこれを用いた浸炭部品 |
| CN113005366B (zh) * | 2021-02-25 | 2022-01-04 | 天津荣程联合钢铁集团有限公司 | 一种保淬透性齿轮钢及其制备方法 |
| CN113373382B (zh) * | 2021-05-26 | 2022-03-25 | 东风商用车有限公司 | 一种含Nb冷成型用Cr-Ni渗碳钢及零件的冷成型方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5798657A (en) * | 1980-12-06 | 1982-06-18 | Nisshin Steel Co Ltd | Carburizing steel with superior workability and carburizability |
| JPS57134543A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-19 | Nisshin Steel Co Ltd | Low alloy carburizing steel with high toughness |
-
1982
- 1982-03-25 JP JP57046359A patent/JPS58164758A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5798657A (en) * | 1980-12-06 | 1982-06-18 | Nisshin Steel Co Ltd | Carburizing steel with superior workability and carburizability |
| JPS57134543A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-19 | Nisshin Steel Co Ltd | Low alloy carburizing steel with high toughness |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58164758A (ja) | 1983-09-29 |
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