JPH108189A - 曲げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼ならびにその 鋼材を用いた曲げ特性に優れる高周波焼入れ部品 - Google Patents
曲げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼ならびにその 鋼材を用いた曲げ特性に優れる高周波焼入れ部品Info
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- JPH108189A JPH108189A JP18798696A JP18798696A JPH108189A JP H108189 A JPH108189 A JP H108189A JP 18798696 A JP18798696 A JP 18798696A JP 18798696 A JP18798696 A JP 18798696A JP H108189 A JPH108189 A JP H108189A
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- induction hardening
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】静的または動的に過大な荷重が作用しても脆性
的に破損することのない、曲げ特性に優れる高周波焼入
れ鋼。 【解決手段】質量％で、Ｃ：０．３０〜０．６０，Ｓ
ｉ：≦０．５０，Ｍｎ：０．２０〜２．０，Ｂ：０．０
００５〜０．００５０、Ｎ：≦０．０２０，Ｔｉ≦０．
１、かつ、Ｔｉ，Ｎの含有量の比率が３．４２≦Ｔｉ／
Ｎ≦８．０であり、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
る、曲げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼。
的に破損することのない、曲げ特性に優れる高周波焼入
れ鋼。 【解決手段】質量％で、Ｃ：０．３０〜０．６０，Ｓ
ｉ：≦０．５０，Ｍｎ：０．２０〜２．０，Ｂ：０．０
００５〜０．００５０、Ｎ：≦０．０２０，Ｔｉ≦０．
１、かつ、Ｔｉ，Ｎの含有量の比率が３．４２≦Ｔｉ／
Ｎ≦８．０であり、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
る、曲げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、操舵部品（ステアリン
グラック）、動力伝達用シャフト類、自動車足周り部品
など高周波焼入れを行って実体に供される鋼材および部
品に関し、静的または動的に過大な荷重が作用しても脆
性的に破損することのない、曲げ特性に優れる高周波焼
入れ鋼ならびにその鋼材を用いた高周波焼入れ部品に関
する。
グラック）、動力伝達用シャフト類、自動車足周り部品
など高周波焼入れを行って実体に供される鋼材および部
品に関し、静的または動的に過大な荷重が作用しても脆
性的に破損することのない、曲げ特性に優れる高周波焼
入れ鋼ならびにその鋼材を用いた高周波焼入れ部品に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高周波焼入れ用の鋼材には炭素含
有量が０．４％〜０．５％程度の炭素鋼やＣｒ−Ｍｏ鋼
またはＶ添加した鋼材が用いられてきた。例えば、自動
車用のステアリングラックには、Ｓ４５ＣまたはＳ４８
Ｃが適用されており、機械加工などによって部品を製造
した後に、高周波焼入れ焼もどし処理を施すことによっ
て必要とする強度を得ている。ステアリングラックは操
舵機構に不可欠な部品であり、この部品が破損した場合
にはハンドル操作が不能となり、最悪の場合には人身事
故を引き起こす可能性があるために重要保安部品に指定
されており、高い信頼性と強度特性が要求されている。
また、ステアリングラックに要求される最も重要な特性
は、静的または動的に過大な負荷が作用した場合にも脆
性的に破損しないことであり、過大負荷が作用しても曲
がり変形を生ずることによって、部品が完全に破断分離
しないことが要求されている。
有量が０．４％〜０．５％程度の炭素鋼やＣｒ−Ｍｏ鋼
またはＶ添加した鋼材が用いられてきた。例えば、自動
車用のステアリングラックには、Ｓ４５ＣまたはＳ４８
Ｃが適用されており、機械加工などによって部品を製造
した後に、高周波焼入れ焼もどし処理を施すことによっ
て必要とする強度を得ている。ステアリングラックは操
舵機構に不可欠な部品であり、この部品が破損した場合
にはハンドル操作が不能となり、最悪の場合には人身事
故を引き起こす可能性があるために重要保安部品に指定
されており、高い信頼性と強度特性が要求されている。
また、ステアリングラックに要求される最も重要な特性
は、静的または動的に過大な負荷が作用した場合にも脆
性的に破損しないことであり、過大負荷が作用しても曲
がり変形を生ずることによって、部品が完全に破断分離
しないことが要求されている。
【０００３】現在のステアリングラックの製造は、圧延
鋼材→焼入れ焼もどし処理→機械加工→高周波焼入れ焼
もどし処理→仕上げ加工の工程が適用されている。上記
のような脆性的な破壊を極力回避するために、圧延鋼材
を直接加工・高周波焼入れ処理せず、焼入れ焼もどし処
理を行うことによって素材の靱性を向上させ、その後、
その部品加工と高周波焼入れ処理を施すことによって脆
性的な破壊を防止している。
鋼材→焼入れ焼もどし処理→機械加工→高周波焼入れ焼
もどし処理→仕上げ加工の工程が適用されている。上記
のような脆性的な破壊を極力回避するために、圧延鋼材
を直接加工・高周波焼入れ処理せず、焼入れ焼もどし処
理を行うことによって素材の靱性を向上させ、その後、
その部品加工と高周波焼入れ処理を施すことによって脆
性的な破壊を防止している。
【０００４】しかしながら、近年の高出力エンジンの搭
載などにより、ステアリングラックにも更なる強度向上
が要求されており、これを達成する鋼材の開発が望まれ
ている。また加えて、現状の製造工程では焼入れ焼もど
し処理が適用されているために、生産性の低下を生じる
とともに製造コストの上昇を招くため、焼入れ焼もどし
処理を省略しても脆性的な破壊の防止できる鋼材の開発
が要求されている。また、高周波焼入れ処理において
も、後段の焼もどし処理が省略できれば製造コストの低
減が可能とされ、これらに対応可能な材料の開発が望ま
れている。
載などにより、ステアリングラックにも更なる強度向上
が要求されており、これを達成する鋼材の開発が望まれ
ている。また加えて、現状の製造工程では焼入れ焼もど
し処理が適用されているために、生産性の低下を生じる
とともに製造コストの上昇を招くため、焼入れ焼もどし
処理を省略しても脆性的な破壊の防止できる鋼材の開発
が要求されている。また、高周波焼入れ処理において
も、後段の焼もどし処理が省略できれば製造コストの低
減が可能とされ、これらに対応可能な材料の開発が望ま
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はステアリング
ラックなど高周波焼入れ処理を施される部品において、
部品に過大な負荷が作用しても脆性的な破断を生じるこ
となく、曲げ変形することによって破断を防止すること
が可能な高周波焼入れ用鋼ならびに高周波焼入れ部品を
提供することにあり、さらには、従来から実施されてい
る焼入れ焼もどし処理、または、高周波焼入れ処理後の
焼もどし処理を省略しても同等の強度特性を得ることが
できる高周波焼入れ用鋼と高周波焼入れ部品の製造方法
を提供することによって、製造コストの低減を図ること
を目的としている。
ラックなど高周波焼入れ処理を施される部品において、
部品に過大な負荷が作用しても脆性的な破断を生じるこ
となく、曲げ変形することによって破断を防止すること
が可能な高周波焼入れ用鋼ならびに高周波焼入れ部品を
提供することにあり、さらには、従来から実施されてい
る焼入れ焼もどし処理、または、高周波焼入れ処理後の
焼もどし処理を省略しても同等の強度特性を得ることが
できる高周波焼入れ用鋼と高周波焼入れ部品の製造方法
を提供することによって、製造コストの低減を図ること
を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
のために、過大負荷が作用しても脆性破壊を発生せず、
曲げ変形することによって破壊を防止するためにはＢを
含有させることが有効であることを見出した。また、Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏなどを含有させることによってさ
らにこの効果が改善されることを見出した。さらに、高
周波焼入れ焼もどし処理により得られる有効硬化深さｔ
と部品半径または厚さｒとの関係において、ｔ／ｒが
０．３以上、かつ、表面硬さが６００ＨＶとすることに
よって、従来の焼入れ焼もどし処理して使用された部品
と同等以上の強度が得られることを見出した。
のために、過大負荷が作用しても脆性破壊を発生せず、
曲げ変形することによって破壊を防止するためにはＢを
含有させることが有効であることを見出した。また、Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏなどを含有させることによってさ
らにこの効果が改善されることを見出した。さらに、高
周波焼入れ焼もどし処理により得られる有効硬化深さｔ
と部品半径または厚さｒとの関係において、ｔ／ｒが
０．３以上、かつ、表面硬さが６００ＨＶとすることに
よって、従来の焼入れ焼もどし処理して使用された部品
と同等以上の強度が得られることを見出した。
【０００７】本発明による曲げ特性に優れる高周波焼入
れ用鋼は、合金元素の含有率が質量％で、Ｃ：０．３０
〜０．６０％，Ｓｉ：≦０．５０％，Ｍｎ：０．２０〜
２．０％，Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｎ：≦
０．０２０％，Ｔｉ≦０．１％、かつ、Ｔｉ，Ｎの含有
量の比率が３．４２≦Ｔｉ／Ｎ≦８．０であり、残部Ｆ
ｅおよび不可避不純物からなる（請求項１）。さらに、
必要に応じて質量％で、Ｎｉ：≦１．５０％，Ｍｏ：≦
０．５０％，Ｖ：≦０．５０％，Ｃｒ：≦２．０％のう
ちの１種または２種以上を含有することができる（請求
項２）。さらに必要に応じて、質量％で、Ｎｂ：≦０．
２０％，Ｚｒ：≦０．１０％，Ｔａ：≦０．２０％，Ａ
ｌ：≦０．１０％のうちの１種または２種以上を含有す
ることができる（請求項３）。さらに必要に応じて、質
量％で、Ｓ：≦０．２０％，Ｐｂ：≦０．２０％，Ｂ
ｉ：≦０．２０％，Ｔｅ：≦０．１０％，Ｃａ：≦０．
０５％のうちの１種または２種以上を含有することがで
きる（請求項４）。
れ用鋼は、合金元素の含有率が質量％で、Ｃ：０．３０
〜０．６０％，Ｓｉ：≦０．５０％，Ｍｎ：０．２０〜
２．０％，Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｎ：≦
０．０２０％，Ｔｉ≦０．１％、かつ、Ｔｉ，Ｎの含有
量の比率が３．４２≦Ｔｉ／Ｎ≦８．０であり、残部Ｆ
ｅおよび不可避不純物からなる（請求項１）。さらに、
必要に応じて質量％で、Ｎｉ：≦１．５０％，Ｍｏ：≦
０．５０％，Ｖ：≦０．５０％，Ｃｒ：≦２．０％のう
ちの１種または２種以上を含有することができる（請求
項２）。さらに必要に応じて、質量％で、Ｎｂ：≦０．
２０％，Ｚｒ：≦０．１０％，Ｔａ：≦０．２０％，Ａ
ｌ：≦０．１０％のうちの１種または２種以上を含有す
ることができる（請求項３）。さらに必要に応じて、質
量％で、Ｓ：≦０．２０％，Ｐｂ：≦０．２０％，Ｂ
ｉ：≦０．２０％，Ｔｅ：≦０．１０％，Ｃａ：≦０．
０５％のうちの１種または２種以上を含有することがで
きる（請求項４）。
【０００８】本発明による曲げ特性に優れる高周波焼入
れ部品は、合金元素の含有率が質量％で、Ｃ：０．３０
〜０．６０％，Ｓｉ：≦０．５０％，Ｍｎ：０．２０〜
２．０％，Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｎ：≦
０．０２０％，Ｔｉ≦０．１％、かつ、Ｔｉ，Ｎの含有
量の比率が３．４２≦Ｔｉ／Ｎ≦８．０であり、残部Ｆ
ｅおよび不可避不純物からなり、ＪＩＳ Ｇ ０５５９
に規定される高周波焼入れ焼もどし処理により得られる
有効硬化深さｔと部品直径または厚さｒとの間にｔ／ｒ
≧０．３が成立し、かつ表面硬さが６００ＨＶ以上であ
ることを特徴とする（請求項５）。さらに、必要に応じ
て質量％で、Ｎｉ：≦１．５０％，Ｍｏ：≦０．５０
％，Ｖ：≦０．５０％，Ｃｒ：≦２．０％のうちの１種
または２種以上を含有することができる（請求項６）。
さらに必要に応じて、質量％で、Ｎｂ：≦０．２０％，
Ｚｒ：≦０．１０％，Ｔａ：≦０．２０％，Ａｌ：≦
０．１０％のうちの１種または２種以上を含有すること
ができる（請求項７）。さらに必要に応じて、質量％
で、Ｓ：≦０．２０％，Ｐｂ：≦０．２０％，Ｂｉ：≦
０．２０％，Ｔｅ：≦０．１０％，Ｃａ：≦０．０５％
のうちの１種または２種以上を含有することができる
（請求項８）。
れ部品は、合金元素の含有率が質量％で、Ｃ：０．３０
〜０．６０％，Ｓｉ：≦０．５０％，Ｍｎ：０．２０〜
２．０％，Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｎ：≦
０．０２０％，Ｔｉ≦０．１％、かつ、Ｔｉ，Ｎの含有
量の比率が３．４２≦Ｔｉ／Ｎ≦８．０であり、残部Ｆ
ｅおよび不可避不純物からなり、ＪＩＳ Ｇ ０５５９
に規定される高周波焼入れ焼もどし処理により得られる
有効硬化深さｔと部品直径または厚さｒとの間にｔ／ｒ
≧０．３が成立し、かつ表面硬さが６００ＨＶ以上であ
ることを特徴とする（請求項５）。さらに、必要に応じ
て質量％で、Ｎｉ：≦１．５０％，Ｍｏ：≦０．５０
％，Ｖ：≦０．５０％，Ｃｒ：≦２．０％のうちの１種
または２種以上を含有することができる（請求項６）。
さらに必要に応じて、質量％で、Ｎｂ：≦０．２０％，
Ｚｒ：≦０．１０％，Ｔａ：≦０．２０％，Ａｌ：≦
０．１０％のうちの１種または２種以上を含有すること
ができる（請求項７）。さらに必要に応じて、質量％
で、Ｓ：≦０．２０％，Ｐｂ：≦０．２０％，Ｂｉ：≦
０．２０％，Ｔｅ：≦０．１０％，Ｃａ：≦０．０５％
のうちの１種または２種以上を含有することができる
（請求項８）。
【０００９】
【作用】以下、に各合金元素の限定理由について説明す
る。 Ｃ：０．３０〜０．６０％ Ｃは鋼材および部品の強度を得るために必須の元素であ
り、高周波焼入れ処理を行い表面硬さ６００ＨＶ以上を
得るためには少なくとも０．３０％を含有させることが
必要である。しかし、０．６０％を越えて含有させても
表面硬さは飽和するとともに、高周波焼入れ時の割れ発
生が顕著となるために、Ｃ含有量の上限を０．６０％に
規定した。
る。 Ｃ：０．３０〜０．６０％ Ｃは鋼材および部品の強度を得るために必須の元素であ
り、高周波焼入れ処理を行い表面硬さ６００ＨＶ以上を
得るためには少なくとも０．３０％を含有させることが
必要である。しかし、０．６０％を越えて含有させても
表面硬さは飽和するとともに、高周波焼入れ時の割れ発
生が顕著となるために、Ｃ含有量の上限を０．６０％に
規定した。
【００１０】Ｓｉ：≦０．５０％ Ｓｉは脱酸剤として添加されるが、０．５％を越えて含
有させると熱間加工性と被削性が低下するので、Ｓｉ含
有量の上限を０．５０％に規定した。
有させると熱間加工性と被削性が低下するので、Ｓｉ含
有量の上限を０．５０％に規定した。
【００１１】Ｍｎ：０．２０〜２．０％ ＭｎもＳｉ同様に脱酸剤として添加されるが、焼入性を
大幅に向上させる元素であり、高周波焼入れ処理におい
て所定の硬化層を得るために少なくとも０．２０％を含
有させる必要がある。また、Ｍｎ量の増加にともなって
曲げ特性が改善するために好ましくは０．５％以上を含
有させるが、２．０％を越えて含有させると焼き割れの
発生が顕著となるために、Ｍｎ含有量の上限を２．０％
に規定した。
大幅に向上させる元素であり、高周波焼入れ処理におい
て所定の硬化層を得るために少なくとも０．２０％を含
有させる必要がある。また、Ｍｎ量の増加にともなって
曲げ特性が改善するために好ましくは０．５％以上を含
有させるが、２．０％を越えて含有させると焼き割れの
発生が顕著となるために、Ｍｎ含有量の上限を２．０％
に規定した。
【００１２】Ｂ：０．０００５〜０．００５０％ Ｂは本発明において極めて重要な元素であり、焼入性の
改善効果に加えて、高周波焼入れ処理後の曲げ特性を大
幅に改善する効果を有するため添加する。この効果を得
るためには少なくともＢ含有量を０．０００５％以上と
することが必要であり、また、０．００５０％を越えて
含有させると熱間加工時の割れ発生が顕著となるため
に、Ｂ含有量の上限を０．００５０％に規定した。
改善効果に加えて、高周波焼入れ処理後の曲げ特性を大
幅に改善する効果を有するため添加する。この効果を得
るためには少なくともＢ含有量を０．０００５％以上と
することが必要であり、また、０．００５０％を越えて
含有させると熱間加工時の割れ発生が顕著となるため
に、Ｂ含有量の上限を０．００５０％に規定した。
【００１３】Ｎ：≦０．０２０％ Ｎは鋼中のＢと結合してＢＮを生成するが、ＢＮが生成
されると焼入性、および曲げ特性が低下するため、Ｎ含
有量の上限を０．０２０％に規定した。
されると焼入性、および曲げ特性が低下するため、Ｎ含
有量の上限を０．０２０％に規定した。
【００１４】Ｔｉ：≦０．１０％ Ｔｉは鋼中のＮと結しＴｉＮを生成することによって、
ＮがＢと結合することを抑制し、Ｂの焼入性、および曲
げ特性への効果を維持させるために添加する。この際、
Ｔｉの添加量はＮ量に応じて添加量が決定され、Ｎ量に
対して少なくとも３．４２倍のＴｉを含有させる必要が
ある。しかし、０．１％を越えて含有させてもその効果
は飽和するとともに、大型のＴｉＮを生成し、疲れ強度
の低下を招くことがあるために、Ｔｉ含有量の上限を
０．１０％に規定した。
ＮがＢと結合することを抑制し、Ｂの焼入性、および曲
げ特性への効果を維持させるために添加する。この際、
Ｔｉの添加量はＮ量に応じて添加量が決定され、Ｎ量に
対して少なくとも３．４２倍のＴｉを含有させる必要が
ある。しかし、０．１％を越えて含有させてもその効果
は飽和するとともに、大型のＴｉＮを生成し、疲れ強度
の低下を招くことがあるために、Ｔｉ含有量の上限を
０．１０％に規定した。
【００１５】Ｔｉ，Ｎ量の比率 上述のように、鋼中のＮをＴｉと結合させるためには、
少なくともＴｉ／Ｎを３．４２以上とする必要がある。
これは、Ｔｉ，Ｎが１対１で結合すると仮定した場合、
Ｔｉ，Ｎの重量比率から決定される値である。また、Ｎ
量が０．０１５％以上の時、ＴｉとＮの比率を高くする
と大型のＴｉＮを生成し疲れ特性を劣化させる。また、
Ｔｉ／Ｎ＞８．０になるとその傾向が顕著に認められる
ため、Ｔｉ／Ｎの比率を３．４２≦Ｔｉ／Ｎ≦８．０に
規定した。
少なくともＴｉ／Ｎを３．４２以上とする必要がある。
これは、Ｔｉ，Ｎが１対１で結合すると仮定した場合、
Ｔｉ，Ｎの重量比率から決定される値である。また、Ｎ
量が０．０１５％以上の時、ＴｉとＮの比率を高くする
と大型のＴｉＮを生成し疲れ特性を劣化させる。また、
Ｔｉ／Ｎ＞８．０になるとその傾向が顕著に認められる
ため、Ｔｉ／Ｎの比率を３．４２≦Ｔｉ／Ｎ≦８．０に
規定した。
【００１６】ｔ／ｒ≧０．３ 高周波焼入れ処理後に得られる有効硬化深さをｔ、部品
半径または厚さをｒとした時、ｔ／ｒが大きいほど曲げ
特性が向上することが確認された。しかしながら、ｔ／
ｒが０．３より小さい場合には、顕著な曲げ特性の改善
効果が得られないために、ｔ／ｒを０．３以上に規定し
た。
半径または厚さをｒとした時、ｔ／ｒが大きいほど曲げ
特性が向上することが確認された。しかしながら、ｔ／
ｒが０．３より小さい場合には、顕著な曲げ特性の改善
効果が得られないために、ｔ／ｒを０．３以上に規定し
た。
【００１７】高周波焼入れ焼もどし処理後の表面硬さ 曲げ特性を向上させるためには、組織を均一なマルテン
サイト組織とすることが重要であることが見出され、
０．３〜０．６％のＣを含有する鋼において、高周波焼
入れ時に均一な綱マルテンサイト組織とするためには、
表面硬さを６００ＨＶ以上とすることが必要とされる。
また、表面硬さが低下すると、曲げ特性の劣化に加え
て、耐摩耗性や疲れ特性を低下させるために、高周波焼
入れ後の表面硬さを６００ＨＶ以上に規定した。
サイト組織とすることが重要であることが見出され、
０．３〜０．６％のＣを含有する鋼において、高周波焼
入れ時に均一な綱マルテンサイト組織とするためには、
表面硬さを６００ＨＶ以上とすることが必要とされる。
また、表面硬さが低下すると、曲げ特性の劣化に加え
て、耐摩耗性や疲れ特性を低下させるために、高周波焼
入れ後の表面硬さを６００ＨＶ以上に規定した。
【００１８】Ｎｉ，Ｍｏ，Ｖ，Ｃｒの各元素は、高周波
焼入れ処理後の曲げ特性を向上させる効果を有するとと
もに、疲れ特性、耐摩耗性を向上させる効果を有するの
で必要に応じて添加することができる。しかし、大量に
含有させてもその効果は飽和し、また、被削性の劣化を
生じるため、それぞれ、Ｎｉ：≦１．５０％，Ｍｏ：≦
０．５０％，Ｖ：≦０．５０％，Ｃｒ：≦２．０％の範
囲で添加することができる。
焼入れ処理後の曲げ特性を向上させる効果を有するとと
もに、疲れ特性、耐摩耗性を向上させる効果を有するの
で必要に応じて添加することができる。しかし、大量に
含有させてもその効果は飽和し、また、被削性の劣化を
生じるため、それぞれ、Ｎｉ：≦１．５０％，Ｍｏ：≦
０．５０％，Ｖ：≦０．５０％，Ｃｒ：≦２．０％の範
囲で添加することができる。
【００１９】Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ａｌの各元素は、オー
ステナイト結晶粒の成長を抑制し結晶粒を微細に維持す
る効果を有し、曲げ特性の改善に寄与するので必要に応
じて添加することができる。ただし、大量に添加させる
と、大型の晶出物を生成し疲れ特性や加工性を低下させ
るため、それぞれの含有量の上限をＮｂ：≦０．２０
％，Ｚｒ：≦０．１０％，Ｔａ：≦０．２０％，Ａｌ：
≦０．１０％に規定した。
ステナイト結晶粒の成長を抑制し結晶粒を微細に維持す
る効果を有し、曲げ特性の改善に寄与するので必要に応
じて添加することができる。ただし、大量に添加させる
と、大型の晶出物を生成し疲れ特性や加工性を低下させ
るため、それぞれの含有量の上限をＮｂ：≦０．２０
％，Ｚｒ：≦０．１０％，Ｔａ：≦０．２０％，Ａｌ：
≦０．１０％に規定した。
【００２０】Ｓ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｔｅ，Ｃａの各元素は被
削性を改善するために添加する。しかし、大量に含有さ
せると曲げ特性を劣化させるため、それぞれＳ：≦０．
２０％，Ｐｂ：≦０．２０％，Ｂｉ：≦０．２０％，Ｔ
ｅ：≦０．１０％，Ｃａ：≦０．０５％に規定した。
削性を改善するために添加する。しかし、大量に含有さ
せると曲げ特性を劣化させるため、それぞれＳ：≦０．
２０％，Ｐｂ：≦０．２０％，Ｂｉ：≦０．２０％，Ｔ
ｅ：≦０．１０％，Ｃａ：≦０．０５％に規定した。
【００２１】
【実施例】本発明による鋼材と比較鋼の化学成分を表１
に示す。これらの鋼材は、いずれも常法によって溶製さ
れたものであり、溶解・鋳造後にビレットに熱間圧延さ
れ、その後に直径３０ｍｍの棒鋼に圧延されたものであ
る。
に示す。これらの鋼材は、いずれも常法によって溶製さ
れたものであり、溶解・鋳造後にビレットに熱間圧延さ
れ、その後に直径３０ｍｍの棒鋼に圧延されたものであ
る。
【００２２】
【表１】
【００２３】高周波焼入性の評価は、圧延材から直径１
５ｍｍ長さ２００ｍｍの高周波焼入性試験用の円柱状試
験片を機械加工によって作製し、この後に、周波数１０
ｋＨｚ、出力５５ｋＷ、時間：１．５秒、冷却：水冷の
高周波焼入れを行い、１５０℃で２時間の焼もどし処理
を施した。さらに、試験片中央部の横断面においてＪＩ
Ｓ Ｇ ０５５９に準拠して有効硬化層深さを測定し部
品半径との比率を求めるとともに表面硬さを測定した。
この測定結果を表２に示す。
５ｍｍ長さ２００ｍｍの高周波焼入性試験用の円柱状試
験片を機械加工によって作製し、この後に、周波数１０
ｋＨｚ、出力５５ｋＷ、時間：１．５秒、冷却：水冷の
高周波焼入れを行い、１５０℃で２時間の焼もどし処理
を施した。さらに、試験片中央部の横断面においてＪＩ
Ｓ Ｇ ０５５９に準拠して有効硬化層深さを測定し部
品半径との比率を求めるとともに表面硬さを測定した。
この測定結果を表２に示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】曲げ特性の評価には、上記の高周波焼入れ
試験に用いた試験片と同一の試験片を用い、同一条件の
高周波焼入れ焼もどし処理を行った。この試験片におい
て、支点間隔１５０ｍｍの３点曲げ試験を行い、支点中
央の荷重負荷点において破断までの最大変形量を測定し
た。なお、負荷速度は、０．０１ｍｍ／分の静的負荷と
５０ｍｍ／秒（３０００ｍｍ／分）の衝撃的な負荷の２
水準を行った。なお、最大変形量はダイヤルゲージによ
り測定したものである。この測定結果を表３に示す。
試験に用いた試験片と同一の試験片を用い、同一条件の
高周波焼入れ焼もどし処理を行った。この試験片におい
て、支点間隔１５０ｍｍの３点曲げ試験を行い、支点中
央の荷重負荷点において破断までの最大変形量を測定し
た。なお、負荷速度は、０．０１ｍｍ／分の静的負荷と
５０ｍｍ／秒（３０００ｍｍ／分）の衝撃的な負荷の２
水準を行った。なお、最大変形量はダイヤルゲージによ
り測定したものである。この測定結果を表３に示す。
【００２６】
【表３】
【００２７】実体のステアリングラックを用いて高周波
焼入性および曲げ特性を評価した。ステアリングラック
の製造工程は、発明鋼では圧延材→切断→機械加工→高
周波焼入れ焼もどし、または、高周波焼入れ処理後の焼
もどしを省略したものである。比較品は上記と同一工程
で製造したものに加えて、従来と同一の工程を適用し圧
延後に焼入れ焼もどし処理を施した素材を用いて部品製
造を行った。それぞれ、高周波焼入れ処理後の硬さ特性
と曲げ特性を評価した。なお、ステアリングラックの製
造においては、圧延後の焼入れ焼もどし条件は、焼入れ
温度：８７０℃、保持：３０分、冷却：水冷、焼もどし
温度：５５０℃、保持：２時間、冷却：放冷である。ま
た、高周波焼入れ条件は、周波数：２０ｋＨｚ，出力：
１１．５ｋＷ，移動速度：１０ｍｍ／秒、冷却：水冷の
移動焼入れを行った。高周波焼入れ後の焼もどし処理
は、温度：１６０℃、保持：２時、冷却：放冷である。
焼入性および曲げ特性を評価した。ステアリングラック
の製造工程は、発明鋼では圧延材→切断→機械加工→高
周波焼入れ焼もどし、または、高周波焼入れ処理後の焼
もどしを省略したものである。比較品は上記と同一工程
で製造したものに加えて、従来と同一の工程を適用し圧
延後に焼入れ焼もどし処理を施した素材を用いて部品製
造を行った。それぞれ、高周波焼入れ処理後の硬さ特性
と曲げ特性を評価した。なお、ステアリングラックの製
造においては、圧延後の焼入れ焼もどし条件は、焼入れ
温度：８７０℃、保持：３０分、冷却：水冷、焼もどし
温度：５５０℃、保持：２時間、冷却：放冷である。ま
た、高周波焼入れ条件は、周波数：２０ｋＨｚ，出力：
１１．５ｋＷ，移動速度：１０ｍｍ／秒、冷却：水冷の
移動焼入れを行った。高周波焼入れ後の焼もどし処理
は、温度：１６０℃、保持：２時、冷却：放冷である。
【００２８】ステアリングラックによる高周波焼入性の
評価は、ＪＩＳ Ｇ ０５５９に準拠した硬さ測定によ
り端部から２００ｍｍ位置おける断面硬さを測定し、表
面硬さと有効硬化深さと部品半径（厚さ）ｒとの比率を
求めた。また曲げ特性評価には、支点間隔３００ｍｍの
３点曲げ試験を行い、負荷速度０．０１ｍｍ／分、５０
ｍｍ／秒による曲げ試験を行い、負荷点の最大曲げ量を
測定した。表４に実体品による試験の結果を示した。
評価は、ＪＩＳ Ｇ ０５５９に準拠した硬さ測定によ
り端部から２００ｍｍ位置おける断面硬さを測定し、表
面硬さと有効硬化深さと部品半径（厚さ）ｒとの比率を
求めた。また曲げ特性評価には、支点間隔３００ｍｍの
３点曲げ試験を行い、負荷速度０．０１ｍｍ／分、５０
ｍｍ／秒による曲げ試験を行い、負荷点の最大曲げ量を
測定した。表４に実体品による試験の結果を示した。
【００２９】
【表４】
【００３０】表２に示されるように、高周波焼入れ後焼
もどし後の表面硬さはＣ含有量と良く対応している。比
較鋼Ｎｏ．１５はＣ含有量が０．２５％と低いために、
６００ＨＶの表面硬さを得ることがでず、所定の硬さを
えるためにはこれ以上のＣを含有させる必要があること
が分かる。発明鋼Ｎｏ．１はＣ量が０．３１％と下限値
に近いが、６００ＨＶ以上の硬さを得ることが可能とさ
れており、安定して６００ＨＶ以上の硬さを得るために
は０．３０％以上のＣ量とすることが必要である。ま
た、有効硬化深さと試験片半径との比率ｔ／ｒを比較す
ると、発明鋼は全て０．３以上が得られるのに対して、
同一条件の処理を行っても、比較鋼ではいずれも有効硬
化深さは浅く、所定のｔ／ｒが得られない。比較鋼Ｎ
ｏ．１７はＢ添加を行ったが、Ｔｉ／Ｎが０．４と低い
ために十分な焼入性が得られず、有効硬化深さが浅くな
った例である。このように、発明鋼のように所定のＢを
含有し、Ｔｉ，Ｎの比率を規定することによって有効硬
化深さを向上することが可能である。
もどし後の表面硬さはＣ含有量と良く対応している。比
較鋼Ｎｏ．１５はＣ含有量が０．２５％と低いために、
６００ＨＶの表面硬さを得ることがでず、所定の硬さを
えるためにはこれ以上のＣを含有させる必要があること
が分かる。発明鋼Ｎｏ．１はＣ量が０．３１％と下限値
に近いが、６００ＨＶ以上の硬さを得ることが可能とさ
れており、安定して６００ＨＶ以上の硬さを得るために
は０．３０％以上のＣ量とすることが必要である。ま
た、有効硬化深さと試験片半径との比率ｔ／ｒを比較す
ると、発明鋼は全て０．３以上が得られるのに対して、
同一条件の処理を行っても、比較鋼ではいずれも有効硬
化深さは浅く、所定のｔ／ｒが得られない。比較鋼Ｎ
ｏ．１７はＢ添加を行ったが、Ｔｉ／Ｎが０．４と低い
ために十分な焼入性が得られず、有効硬化深さが浅くな
った例である。このように、発明鋼のように所定のＢを
含有し、Ｔｉ，Ｎの比率を規定することによって有効硬
化深さを向上することが可能である。
【００３１】表３には高周波焼入れ焼もどし処理した試
験片の曲げ特性を示したが、負荷速度が遅い場合、速い
場合の両者とも発明鋼の変形量の方が大きく、曲げ特性
に優れていることが確認された。また、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍ
ｏ等の元素を添加することによってさらに曲げ特性は改
善される傾向にある。また、表２に記載したように、開
発鋼に比べて比較鋼の有効硬化深さは浅くｔ／ｒが小さ
いために、曲げ特性が低くなっている。
験片の曲げ特性を示したが、負荷速度が遅い場合、速い
場合の両者とも発明鋼の変形量の方が大きく、曲げ特性
に優れていることが確認された。また、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍ
ｏ等の元素を添加することによってさらに曲げ特性は改
善される傾向にある。また、表２に記載したように、開
発鋼に比べて比較鋼の有効硬化深さは浅くｔ／ｒが小さ
いために、曲げ特性が低くなっている。
【００３２】表４に実体ステアリングラックによる高周
波焼入れ特性と曲げ特性の調査結果を示した。比較鋼Ｎ
ｏ．１１、または１２のように同一材料において製造条
件で比較すると、従来のように圧延材を焼入れ焼もどし
処理することによって、曲げ特性は向上することが分か
る。また、高周波焼入れ後の焼もどし処理を施した方が
曲げ特性は向上している。発明鋼はいずれも圧延後に焼
入れ焼もどし処理することなく部品製造したが、従来工
程品に比べて格段に優れた曲げ特性を示すことが確認さ
れた。また、比較鋼ではｔ／ｒが０．３を満たしておら
ず、曲げ特性が低下しているが、ｔ／ｒが大きいほど曲
げ特性が向上する傾向が認められる。
波焼入れ特性と曲げ特性の調査結果を示した。比較鋼Ｎ
ｏ．１１、または１２のように同一材料において製造条
件で比較すると、従来のように圧延材を焼入れ焼もどし
処理することによって、曲げ特性は向上することが分か
る。また、高周波焼入れ後の焼もどし処理を施した方が
曲げ特性は向上している。発明鋼はいずれも圧延後に焼
入れ焼もどし処理することなく部品製造したが、従来工
程品に比べて格段に優れた曲げ特性を示すことが確認さ
れた。また、比較鋼ではｔ／ｒが０．３を満たしておら
ず、曲げ特性が低下しているが、ｔ／ｒが大きいほど曲
げ特性が向上する傾向が認められる。
【００３３】
【発明の効果】以上の実施例により本発明は、高周波焼
入れ処理部品としての強度を改善することが可能とされ
るとともに、焼入れ焼もどし処理の省略、高周波焼入れ
後の焼もどし処理の省略が可能とされるなど、熱処理省
略による生産性の向上、省エネルギー化など産業上の効
果は極めて顕著なものである。
入れ処理部品としての強度を改善することが可能とされ
るとともに、焼入れ焼もどし処理の省略、高周波焼入れ
後の焼もどし処理の省略が可能とされるなど、熱処理省
略による生産性の向上、省エネルギー化など産業上の効
果は極めて顕著なものである。
Claims (8)
- 【請求項１】 合金元素の含有率が質量％で、Ｃ：
０．３０〜０．６０％，Ｓｉ：≦０．５０％，Ｍｎ：
０．２０〜２．０％，Ｂ：０．０００５〜０．００５０
％、Ｎ：≦０．０２０％，Ｔｉ≦０．１％、かつ、Ｔ
ｉ，Ｎの含有量の比率が３．４２≦Ｔｉ／Ｎ≦８．０で
あり、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴
とする、曲げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼。 - 【請求項２】 さらに、質量％で、Ｎｉ：≦１．５０
％，Ｍｏ：≦０．５０％，Ｖ：≦０．５０％，Ｃｒ：≦
２．０％のうちの１種または２種以上を含有することを
特徴とする、請求項１に記載の曲げ特性に優れる高周波
焼入れ用鋼。 - 【請求項３】 さらに、質量％で、Ｎｂ：≦０．２０
％，Ｚｒ：≦０．１０％，Ｔａ：≦０．２０％，Ａｌ：
≦０．１０％のうちの１種または２種以上を含有するこ
とを特徴とする、請求項１、または請求項２に記載の曲
げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼。 - 【請求項４】 さらに、質量％で、Ｓ：≦０．２０
％，Ｐｂ：≦０．２０％，Ｂｉ：≦０．２０％，Ｔｅ：
≦０．１０％，Ｃａ：≦０．０５％のうちの１種または
２種以上を含有することを特徴とする、請求項１、また
は請求項２、または請求項３に記載の曲げ特性に優れる
高周波焼入れ用鋼。 - 【請求項５】 合金元素の含有率が質量％で、Ｃ：
０．３０〜０．６０％，Ｓｉ：≦０．５０％，Ｍｎ：
０．２０〜２．０％，Ｂ：０．０００５〜０．００５０
％、Ｎ：≦０．０２０％，Ｔｉ≦０．１％、かつ、Ｔ
ｉ，Ｎの含有量の比率が３．４２≦Ｔｉ／Ｎ≦８．０で
あり、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、ＪＩＳ
Ｇ ０５５９に規定される高周波焼入れ焼もどし処理後
の有効硬化深さｔと部品直径または厚さｒとの間にｔ／
ｒ≧０．３が成立し、かつ表面硬さが６００Ｈｖ以上で
あることを特徴とする、曲げ特性に優れる高周波焼入れ
部品。 - 【請求項６】 さらに、質量％で、Ｎｉ：≦１．５０
％，Ｍｏ：≦０．５０％，Ｖ：≦０．５０％，Ｃｒ：≦
２．０％のうちの１種または２種以上を含有することを
特徴とする、請求項５に記載の曲げ特性に優れる曲げ特
性に優れる高周波焼入れ部品。 - 【請求項７】 さらに、質量％で、Ｎｂ：≦０．２０
％，Ｚｒ：≦０．１０％，Ｔａ：≦０．２０％，Ａｌ：
≦０．１０％のうちの１種または２種以上を含有するこ
とを特徴とする、請求項５、または請求項６に記載の曲
げ特性に優れる高周波焼入れ部品。 - 【請求項８】 さらに、質量％で、Ｓ：≦０．２０
％，Ｐｂ：≦０．２０％，Ｂｉ：≦０．２０％，Ｔｅ：
≦０．１０％，Ｃａ：≦０．０５％のうちの１種または
２種以上を含有することを特徴とする、請求項５、また
は請求項６、または請求項７に記載の曲げ特性に優れる
高周波焼入れ部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18798696A JPH108189A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 曲げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼ならびにその 鋼材を用いた曲げ特性に優れる高周波焼入れ部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18798696A JPH108189A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 曲げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼ならびにその 鋼材を用いた曲げ特性に優れる高周波焼入れ部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH108189A true JPH108189A (ja) | 1998-01-13 |
Family
ID=16215623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18798696A Pending JPH108189A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 曲げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼ならびにその 鋼材を用いた曲げ特性に優れる高周波焼入れ部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH108189A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003166036A (ja) * | 2001-11-28 | 2003-06-13 | Koyo Seiko Co Ltd | ステアリングラック用鋼及びその製造方法 |
| FR2850399A1 (fr) * | 2003-01-23 | 2004-07-30 | Koyo Seiko Co | Acier pour utilisation dans un arbre de pignon de haute resistance et procede de fabrication de celui-ci |
| WO2004106574A1 (ja) * | 2003-05-27 | 2004-12-09 | Koyo Seiko Co., Ltd. | ステアリングラック用棒鋼、その製造方法、およびそれを用いたステアリングラック |
| JP2007107029A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Honda Motor Co Ltd | 鋼材及びその製造方法 |
| CN100419107C (zh) * | 2003-05-27 | 2008-09-17 | 株式会社捷太格特 | 转向齿条用棒钢、其制造方法、以及使用其的转向齿条 |
| JP2008247339A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Toyota Motor Corp | タイロッドおよびその製造方法 |
| DE102006000119B4 (de) | 2005-03-17 | 2018-04-26 | Denso Corporation | Glühkerzenspeisungssteuerung zur Vermeidung einer Überhitzung |
| CN109252096A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-22 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 经济型重载卡车转向器齿条用43MnCrMoB钢及其生产方法 |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP18798696A patent/JPH108189A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003166036A (ja) * | 2001-11-28 | 2003-06-13 | Koyo Seiko Co Ltd | ステアリングラック用鋼及びその製造方法 |
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| US7740722B2 (en) | 2003-01-23 | 2010-06-22 | Jtekt Corporation | Steel for use in high strength pinion shaft and manufacturing method thereof |
| WO2004106574A1 (ja) * | 2003-05-27 | 2004-12-09 | Koyo Seiko Co., Ltd. | ステアリングラック用棒鋼、その製造方法、およびそれを用いたステアリングラック |
| EP1640467A1 (en) * | 2003-05-27 | 2006-03-29 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Steel bar for steering rack, method for producing the same, and steering rack using the same |
| EP1640467A4 (en) * | 2003-05-27 | 2006-10-25 | Jtekt Corp | STEEL ROD FOR RACK, MANUFACTURING METHOD AND RACK WITH IT |
| CN100419107C (zh) * | 2003-05-27 | 2008-09-17 | 株式会社捷太格特 | 转向齿条用棒钢、其制造方法、以及使用其的转向齿条 |
| US7662245B2 (en) | 2003-05-27 | 2010-02-16 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Steering rack comprising steel bar with rack teeth |
| DE102006000119B4 (de) | 2005-03-17 | 2018-04-26 | Denso Corporation | Glühkerzenspeisungssteuerung zur Vermeidung einer Überhitzung |
| JP2007107029A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Honda Motor Co Ltd | 鋼材及びその製造方法 |
| JP2008247339A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Toyota Motor Corp | タイロッドおよびその製造方法 |
| CN109252096A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-22 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 经济型重载卡车转向器齿条用43MnCrMoB钢及其生产方法 |
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