JPS58113316A - 熱処理ひずみの少ない肌焼鋼の製造法 - Google Patents

熱処理ひずみの少ない肌焼鋼の製造法

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JPS58113316A
JPS58113316A JP21147081A JP21147081A JPS58113316A JP S58113316 A JPS58113316 A JP S58113316A JP 21147081 A JP21147081 A JP 21147081A JP 21147081 A JP21147081 A JP 21147081A JP S58113316 A JPS58113316 A JP S58113316A
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JP
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steel
case hardening
austenite
heat treatment
carburized
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Susumu Kanbara
神原 進
Yasuo Otani
大谷 泰夫
Fukukazu Nakazato
中里 福和
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/78Combined heat-treatments not provided for above

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 1− この発明は、変態ひずみや熱ひずみ、すなわち熱処理ひ
ずみのきわめて少ない肌焼鋼の製造法に関するものであ
る。
一般に、肌焼鋼としては、J工S規格に5Cr415、
5Cr420.80M415.および80M420など
として規定されているC含有量が0.13〜0.25%
の鋼が多用されており、通常、これらの鋼を900〜9
50℃で浸炭処理した後、850℃近傍から焼入れする
ことによって製造されている。
しかし、上記従来肌焼鋼の製造においては、浸炭処理後
の芯部焼入れ処理が、浸炭表面部だけでなく芯部も完全
にオーステナイト相からの焼入れとなるため、焼入れ後
の組織はマルテンサイト組織となシ、この結果肌焼鋼に
残留する変態ひずみは著しく大きなものとなる。このた
め、変態ひずみを少なくする目的で、焼入れ処理後の芯
部組織をマルテンサイト組織としないようにすることも
考えられるが、この場合には、特に芯部のC含有量が上
記のように0.13〜0.25%と低いために、芯部硬
さが急激に低下し、かつ疲労強度が低下するるようにな
ることから、機械構造用として実用に供することができ
ないものとなる。
また、上記従来肌焼鋼の製造に際しては、上記のように
高温からの焼入れを行なうために熱ひずみの発生も大き
なものとなる。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、熱処理
ひずみの少ない肌焼鋼を得べく研究を行なった結果、オ
ーステナイト領域で浸炭処理を行なった後の鋼を、浸′
炭処理後の冷却過程、またはA1点以下まで冷却後再加
熱して、調芯部がオーステナイト+フェライト相で構成
され、かつ鋼浸炭表面部がオーステナイト相で構成され
た組織に調整し、この状態から焼入れすると、鋼の主要
部分を占める芯部のオーステナイト+フェライト組織の
うちの一部であるオーステナイトがマルテンサイトまた
はベーナイトに変態するだけですむので、変態ひずみの
発生が、従来のオーステナイト相全体がマルテンサイト
に変態する場合に比して著しく小さくなり、かつ前記組
織状態からの焼入れは、比較的低温焼入れとなるため熱
ひずみの発生も相対ガに小さく、さらに前記芯部におけ
る低温焼入れに伴う硬さ低下は、C含有量を高めること
によって、これを阻止することができるという知見を得
たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、C: 0.35〜0.50係、 Si: 0.25
係以下I Mn : 0.3〜1.3%、 cr: 0
.6〜1.5%。
130/、M : 0.02〜0.06%、N : 0
.006〜0.015チを含有し、さらにり・要に応じ
てV : 0.05〜0.5%を含有し、残りがFeと
不可避不純物からなる組成(以上重量%)を有する鋼を
、前記鋼のオーステナイト領域で浸炭処理した後、浸炭
処理後の冷却過程で、あるいはA1点以下(通常室温)
まで冷却後再加熱して、前記浸炭処理後の鋼の芯部がオ
ーステナイト+フェライト相で構成され、かつ同浸炭表
面部がオーステナイト相で構成された組織に調整し、こ
の状態から焼入れすることによって、所定の芯部硬さを
有し、かつ熱処理ひずみの少ない肌焼鋼を製造すること
に特徴を有するものである。
なお、この発明における調芯部がオーステナイト+フェ
ライト相からなり、一方鋼浸炭表面部がオーステナイト
相からなる組織は、浸炭表面部の平衡変態温度であるA
s3点またはAcm点(浸炭表面部が亜共析または共析
の場合にはAs3点、過共析の場合にはAcm点)以上
にして、芯部の平衡変態温度であるAe、魚身下の温度
範囲内の所定温度に20分以上保持することによって形
成することができる。
つぎに、この発明の肌焼鋼の製造法において、鋼の成分
組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
(a)  C C成分は、調芯部硬さを確保するために、通常の肌焼鋼
のC含有量:0.13〜0.25%に比して高い0.3
5〜0.50%を含有するが、その含有量が0.35%
未満では、通常の肌焼鋼の芯部組織がマルテンサイトか
らなるのに対しで、この発明の肌焼鋼の芯部組織はフェ
ライト士マルテンサイト(ベイナイト)となることから
、所定の硬さを確保することができず、機械構造用鋼に
要求される強度を得ることが困難となり、一方0.50
%を越えて含有させると、切削性、冷間加工性、および
靭性が急激に低下するようになることから、その含有量
を0.35〜0.50%と定めた。
(b)  5i Slは溶製時の脱酸用として必須のものであるが、0.
25%を越えて含有すると、浸炭性が劣化するようにな
るばかシでなく、浸炭処理中の表面粒界酸化が助長され
るようになることから、その上限値を0.25%と定め
た。
(c)  Mn Mnは、溶製時の脱酸脱硫剤として不可欠であるばかり
でなく、焼入性確保のためにも必要な成分であるが、そ
の含有量が0.304未満では、前記のMn成分のもつ
作用が充分に発揮されず、一方1.3%を越えて含有さ
せると、冷間加工性および切削性が急激に劣化するよう
になることから、その含有量を0.30〜1.3係と定
めた。
(d)   Cr Cr成分には、浸炭表面部の耐摩耗性を高めると共に、
芯部の強度および靭性を向上させる作用があるが、その
含有量が0.6%未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方1.5%を越えて含有させると、浸炭表面部
が過剰浸炭されて耐ピツチング性が劣化するようになる
ことから、その含有量を0.6〜1.5チと定めた。
(e)  θo4.q Mは溶製時に脱酸剤として働き、かつNと結合して7J
Nを生成し、もって浸炭時の結晶粒粗大化を抑制する作
用があるが、その含有量がsot、 uで0.02%未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方同じ< 
eot、A1で0.0696・を越えて含有させると、
結晶粒に粗大化傾向が表われるようになると共に、AA
、O5が多量に生成するようになって、切削性が劣化す
ることから、その含有量を0.02〜0.06%と定め
た。
(f)  N NにはMと結合してfiJ、Nを形成し、浸炭時の結晶
粒粗大化を抑制する作用があるが、その含有量が0.0
06%未満では所望の結晶粒粗大化抑制効果を確保する
ことができず、一方0.015%を越えて含有すると、
冷間加工性が急激に劣化するようになることから、その
含有量をO,OO6〜0.015%と定めた。
(ロ)) ■ ■には、浸炭処理後、芯部をオーステナイト+フェライ
ト組織とし、浸炭表面部をオーステナイト組織とするた
めの所定温度に所定時間保持する工程で、芯部中に微細
に分散した■炭窒化物として析出し、芯部の硬さを向上
させる作用があるので、特に芯部に高硬度が要求される
場合に必要に応じて含有されるが、その含有量が0.0
5%未満では所望の硬さ向上効果が得られず、一方0.
5%を越えて含有量せても、よシ一層の硬さ向上効果は
現われず、飽和状態となることから、経済性も考慮して
、その含有量を0.05〜O1′5%と定めた。
なお、この発明にかかる鋼にCa、P、およびSの1種
以上を含有させると特性が何らそこなわれることなく快
削性が一段と向上するようになる。
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。
実施例 通常の溶解法および鋳造法により、それぞれ第1表に示
される成分組成をもった鋼を製造し、これらの鋼より第
1図(a)に正面図で、同(′b)に側面図で示される
形状をもった外径:55.lφ×内径:35ilIφX
厚さ:lo龍×切欠き開口部幅:6 IIIのCリング
試片を切出し、ついでこれら試片をガス浸炭炉中に装入
し、炉温;93o℃、カーボンポテンシャル:0.75
%、処理時間:6時間の条件で浸炭処理を施し、浸炭処
理後の冷却過程で、あるいは一旦A1点以下に冷却後再
加熱して、同じく第1表に示される温度iよび時間の条
件にて組織調整し、直ちに60℃の油中に焼入れること
によって、本発明肌焼鋼1〜13.比較肌焼鋼l〜4.
および従来肌焼鋼1.2をそ゛れぞれ製造した。
なお、比較肌焼鋼1,2は、本発明肌焼鋼4と同一の成
分組成をもつが、組織調整時の温度が著しく高い条件で
製造されたものであり、また比較肌焼鋼3は、同じく本
発明肌焼鋼4と同一の成分組成をもつが、組織調整時の
保持時間が短かい条件で製造されたものであり、したが
っていずれの比較肌焼鋼もこの発明に定める組織をもた
ない状態で焼入れ処理が施されたものである。さらに、
比較肌焼鋼4は、C含有量がこの発明の範囲から外れて
低い組成をもつものである。
まだ、従来肌焼鋼1,2は、それぞれJ工S・5Cr4
20 および同SCM 420に相当する組成をもつも
のである。
つぎに、この結果得られた各種肌焼鋼試片にmける切欠
き開口部の変位量を測定し、第1表に合せて示した。ま
た第1表には前記試片の肉厚部芯部のビッカース硬さも
示した。
第1表に・示される結果から明らかなように、製造条件
がこの発明の範囲から外れた比較肌焼鋼l〜4および従
来肌焼鋼1,2は、変位量および硬さのうちいずれかの
特性が劣るのに対して、本発明肌焼鋼1−13は、いず
れも変位量が小さく、熱処理ひずみの少ないものである
ばかりでなく、320以上のビッカース硬さを示し、機
械構造用として充分に実用に供せられるものであること
がわかる。
また、第2図には、本発明肌焼鋼4について、焼入れ温
度となる組織調整時の温度を種々変化させた場合の変位
量と硬さの変化を示した。力お、第2図における浸炭表
面部の硬さは表面より0.1龍深さ位置のものである。
第2図に示されるように、焼入れ温度となる組織調整時
の温度を、浸炭表面部の・Ae3点と芯部のA03点の
範囲内の温度とした場合に、浸炭表面部がオーステナイ
ト相で、芯部がオーステナイト+フェライト相で構成さ
れた組織と゛なることから、相対的に熱ひずみが少ない
状態で、機械構造用として十分実用に供せられる硬さを
確保できることが明らかである。
上述のように、この発明によれば、熱処理ひずみがきわ
めて小さく、かつ機械構造用として十分実用に供される
浸炭表面部硬さおよび芯部硬さをもった肌焼鋼を製造す
ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図はCリング試片を示し、同(a)は正面図、同(
b)は側面図、第2図は焼入れ温度と、Cリング試片の
開口部変位量および同硬さとの関係を示した図である。 出願人  住友金属工業株式会社 代理人  富  1) 和  夫 手続補正書輸発) 昭和57年10月27 日 特許庁長官  若 杉 和 夫  殿 2発明の名称 熱処理ひずみの少ない肌焼鋼の製造法 3、補正をする者 代表者  熊 谷 典 文 4、代 理 人 7 補正の内容  別紙の通り 補正の内容 (1)  明細書、第9頁、第12行に「075%」と
あるを、 rO,75%」と訂正する。 (21明細書、第12頁、第9〜10行にr O,1i
+m Jとあるを、 r 0.05 m* Jと訂正する。 (3)  明細書、第11頁の第1表を、別紙に示す通
りに訂正する。 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. C: 0.35〜0.50 %、 Si: 0.25%
    以下、 Mn:0.3〜1.3%、  Cr: Q、6
    〜1.5%+eot、AL:0.02〜0.06%、N
    :0.006〜0.015%を含有し、さらに必要に応
    じてV : 0.05〜0.5チを含有し、残りがFe
    と不可避不純物からなる組成(以上重量%)を有する鋼
    を、前記鋼のオーステナイト領域で浸炭処理した後、鋼
    浸炭表面部組織をオーステナイト相に、かつ調芯部組織
    をオーステナイト+フェライト相に組織調整し、この状
    態から焼入れすることを特徴とする熱処理ひずみの少な
    い肌焼鋼の製造法。
JP21147081A 1981-12-25 1981-12-25 熱処理ひずみの少ない肌焼鋼の製造法 Granted JPS58113316A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61170543A (ja) * 1985-01-23 1986-08-01 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐摩耗性窒化用鋼
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US9422613B2 (en) 2012-01-26 2016-08-23 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Case hardened steel having reduced thermal treatment distortion

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