JPS60159116A - 焼入性と強靭性の良好な鋼部品の製造方法 - Google Patents

焼入性と強靭性の良好な鋼部品の製造方法

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JPS60159116A
JPS60159116A JP1303184A JP1303184A JPS60159116A JP S60159116 A JPS60159116 A JP S60159116A JP 1303184 A JP1303184 A JP 1303184A JP 1303184 A JP1303184 A JP 1303184A JP S60159116 A JPS60159116 A JP S60159116A
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JP
Japan
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toughness
hardenability
coarsening
austenite
austenite crystal
Prior art date
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Pending
Application number
JP1303184A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Yasuda
茂 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS60159116A publication Critical patent/JPS60159116A/ja
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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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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (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】 (産業上の利用分野) 本考案は焼入性と強靭性の良好な鋼部品の製造方法、よ
り詳しくは低合金鋼を用いて、表面部のオーステナイト
結晶粒(側杖に、内部のそれを粗粒にすることにより、
焼入性と強靭性との改善を計った部品の製造方法に関す
る。
(従来技術) 鋼部品の焼入性は、通常、合金元素の種類や酷加量、マ
スの大きさ、オーステナイト結晶粒径等によって決定さ
れる。特にオーステナイト結晶粒径に関しては、それが
大きい程焼入性を向上させるものとなり、にれは焼入に
際して焼入温度を高めることやAi N、TiN等オー
ステナイト結晶粒成長抑制粒子量の低減によって可能で
あるが、一様に粗大化してしまう。(なお、加熱時間を
延長することによでも達成可能である。) 一方、鋼部品の性能は通常、最大応力発生部位である表
面部の強靭性に負うところが大きく、この意味で、部品
表面部は可及的にオーステナイト結晶粒径が小さくかつ
完全焼入組織が得られることが望まれる。
すなわち、オーステナイト結晶粒に関しては、焼入性の
面からは可及的に大きく、強靭性の面からは可及的に小
さいことが望ましい訳であるが、このオーステナイト結
晶粒径は、素材の製造履歴(製鋼条件、鍛圧条件等)の
影響を除けば、前記した焼入条件によって一義的に決ま
る。このため、オーステナイト結晶粒径の調整によって
、前記二つの性能面を同時に満足させることは実質不可
能で、従来は高価な合金元素の添加によって、あるいは
浸炭、窒化等の表面処理によって、それら性能を保証し
ていた。
(発明の目的) 本発明は上記従来技術の背景に鑑み、表面部のオーステ
ナイト結晶粒を細粒に、内部のそれを粗粒にすることに
より、焼入性と強靭性の双方を同時に改善し、もって使
用材料の低級化を計ることができる鋼部品の製造方法を
提供することを目的とする。
(発明の構成) そして、この目的は0.O1〜0.1ω12 丁10.
02〜0.fJ A4のうち少くとも一種を含みかつ窒
素を100ppH以下に抑えた低合金鋼を素材にし、始
め素材のオーステナイト結晶粒粗大化温度より低い温度
で浸窒処理を施し、后オーステナイト結晶粒粗大化温度
より高い温度に加熱して焼入処理を施すようにした鋼部
品の製造方法によって達成される。
本発明において、低合金鋼を素材の対象としたのは、O
r 、 Mo 、 Ni等を多量に含む中、高合金銅で
は、それ自体焼入性が良好でかつ高強靭性を具備してお
り、オーステナイト結晶粒径を調整してもあまり意味が
ない理由による。
また、本発明において、TiおよびAgLを添加元素と
して選択したのは、Ti、Allとも窒化物形成能力が
大きくて、浸窒処理により容易にTiN −あるいはA
INを形成し、これら窒化物が部品表面部のオーステナ
イト結晶粒成長の抑制作用を果す理由による。そして、
T1を特に0.01〜0.1 ωtXの範囲としたのは
、それが0.O1ωtX未満では生成するTiNの量が
不足し、0.1 ωtzを越えるといたずらにTiN量
を増やして部品性能を低下させるためであり7、一方、
 Aiを特に0.02〜0,5ωを駕の範囲としたのは
、0.02ωtz未満では生成するAuN量が不足し、
0.5ωt%を越えると、T1の場合と同様いたずらに
AuN量を増やして部品性能を低下させるためである。
さらに、鋼中の窒素を1100pp以下に抑えたのは、
これを越えると、前記添加元素Ti、A文との間に合金
溶製段階で多量の窒化物が形成されるようになり、これ
ら窒化物の分散によって部品の内部のオーステナイト結
晶粒の粗大化が困難になる理由による。
(実施例) 以下、本発明の実施例を添付図面も参照して説明する。
第1図は本発明の方法を実行する基本的な熱処理方法の
一例を示したものである。本実施例の特徴とするところ
は、浸窒処理を施す第1工程Iとオーステナイト結晶粒
の粗大化処理を施す第2王程11とを組合せた点にある
すなわち、0.01〜9.1 ωt Z Pi 、 0
.1〜0.3ωt%Allのうちの少くとも一種を含み
、かつ窒素含有量を100PPII以下に抑えた低合金
鋼素材から部品を形成し、これを、先ず浸窒雰囲気中の
所定温度Tl(オーステナイト結晶粒粗大化温度未満)
に所定時間tだけ保持すると(第1工程I)、部品表面
から窒素が侵入して表面部に多量のTiNあるいは^f
LNが形成される。その后、素材に特有のオーステナイ
ト結晶粒の粗大化温度以上である所定温度T2に所定時
下tだけ保持すると(第2工程II)、部品表面部は前
記TiNあるいはA!lNの存在によりオーステナイト
結晶粒の粗大化が抑制され、一方、部品内部は前記した
制約条件がないため、オーステナイト結晶粒が粗大化す
る。
第2工程■を終えた部品は、そのま〜急冷焼入処理され
るものとなり、この時、表面部は、その部分自体の冷却
速度が大きくかつ固溶窒素の存在により焼入性が良lf
になっているため、はC完全なる焼入組織(マルテンサ
イト)が得られるようになり、一方、内部はオーステナ
イト結晶粒の粗大化によって焼入性が良好になっている
ため、同様には釘完全なる焼入組織が得られるようにな
る。
なお、焼入性は部品の大きさによっても影響を受けるの
で、前記焼入性に見合った部品大きさが選択されること
はもちろんである。また、b記焼入処理後は、通常の焼
もどし処理が施される。
第2図は本発明の方法を実行する熱処理方法の他の例を
示したものである。本実施例の特徴とするところは、既
存の浸炭焼入あるいは浸炭窒化焼入を施す第1工程工′
と前記同様の、オーステナイト結晶粒の粗大化処理であ
る第2の工程■とを組合せた点にある。
すなわち、前記同様のTi、AM等を含む低合金鋼から
部品を形成し、これを浸炭あるいは浸炭浸窒雰囲気中の
所定の温度T3に所定時間t3保持すると(第1工程1
′)、浸炭雰囲気の場合には雰囲気中の窒素が分解して
、一方、浸炭浸窒雰囲気の場合には積極的に添加したN
 H3ガスが分解して1部品表面に侵入し、該部品表面
にはTiNあるいはAiNが形成される。その后、部品
を変態点A1以下に冷却し、続いて前記同様にオーステ
ナイト結晶粒の粗大化温度以上である所定温度T2に所
定時間t2だけで保持すると(第2王程■)、部品内部
のオーステナイト結晶粒が粗大化し、以降の焼入によっ
て、部品内外部ははぐ完全なる焼入組織が得られるよう
になる具体例として、合金組成が重量パーセント(ωt
Dで、0.3G−0,8Mn −0,25Si−0,2
Cr −0,24An −0,0023B −0,09
5N−Bai 、Feからなる素材を用いて、試験片を
形成し、これを第2図に示す熱処理線図にしたがって処
理した。
熱処理条件は、雰囲気:浸*(R1ガス+ブタン)、浸
炭温度T : 950 ’O1浸炭時間t:300分、
粗大化温度T : 850°C1粗大化時間t:45分
とした。
第3図は、上記処理后の部品における表面部のA文N濃
度分布を示したもので、これにより、 AiN量は表面
から内部に向けて急激に濃度を低下させているものの、
表面からは< 0.4■深さまで多量に存在することが
確認できた。
また、同じく部品表面のミクロ組織を顕微鏡によって確
認したとこる、第4図(写真)に示す結果が得られた。
すなわち、写真中、網状の黒線が前オーステナイト結晶
粒界を表わしており、オーステナイト結晶粒は、表面か
ら0.3+em深さイづ近までは非常に細かく、それよ
り内部側では非常に粗大化している様子が明らかである
このように1本発明の方法によれば、部品表面部のオー
ステナイト結晶粒を細粒に、部品内部のオーステナイト
結晶粒を粗粒に調整できることとなり、部品は全体とし
てその性能が十分に確保されるものとなる。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明はTi とA文のう
ちの少くとも一種を含みかつ含有窒素を低く抑えた低合
金鋼を素材にして、始め表面に浸窒処理を、続いてオー
ステナイト結晶粒の粗大化処理を施すようにした鋼部品
の製造方法を確立したもので、これにより1部品表面部
のオーステナイト結晶粒が微細に、部品内部のオーステ
ナイト結晶粒が粗大になって、部品は全体として焼入性
が改善されるようになり、結果的に、より低級の使用材
料の選択が可能になる効果が得られた。また部品表面部
は、組織的にち密でかつ高硬度に調質されるものとなり
より強靭性が向上するという効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は本発明の方法を実行する熱処理線図、
第3図は本発明の方法により得た鋼部品の表面部の^9
.N濃度分布図、第4図は処理済みの鋼部品の表面部ミ
クロ組織を示す顕微鏡写真である。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 萼 優 !!!!(ほか1名)%1図 In 22F!!J 矛3 図 ?41

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (+) 0.01〜0.1 (1) t % Ti 、
     0.02〜0.5% AIL(7) ウちの少くとも
    一種を含みかつ窒素を1100pp以下に抑えた低合金
    鋼を素材にし、始め浸窒処理を施し、后オーステナイト
    結晶粒粗大化温度に保持して焼入処理を施すことを特徴
    とする焼入性と強靭性の良好な鋼部品の製造方法。
JP1303184A 1984-01-27 1984-01-27 焼入性と強靭性の良好な鋼部品の製造方法 Pending JPS60159116A (ja)

Priority Applications (1)

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JP1303184A JPS60159116A (ja) 1984-01-27 1984-01-27 焼入性と強靭性の良好な鋼部品の製造方法

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JP1303184A Pending JPS60159116A (ja) 1984-01-27 1984-01-27 焼入性と強靭性の良好な鋼部品の製造方法

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5503687A (en) * 1993-10-05 1996-04-02 Berns; Hans Nitrogen enrichment of surface and near surface regions to produce a high-strength austenitic surface layer in stainless steels
CN102864343A (zh) * 2012-08-29 2013-01-09 河北工业大学 一种原位铝基复合材料孕育剂的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5503687A (en) * 1993-10-05 1996-04-02 Berns; Hans Nitrogen enrichment of surface and near surface regions to produce a high-strength austenitic surface layer in stainless steels
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