JPS6263653A - 高強度肌焼鋼 - Google Patents
高強度肌焼鋼Info
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- JPS6263653A JPS6263653A JP20505185A JP20505185A JPS6263653A JP S6263653 A JPS6263653 A JP S6263653A JP 20505185 A JP20505185 A JP 20505185A JP 20505185 A JP20505185 A JP 20505185A JP S6263653 A JPS6263653 A JP S6263653A
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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。
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）
本発明は歯車、シャフト等に用いられる疲労強度に優れ
た高強度肌焼鋼に関するものである。
た高強度肌焼鋼に関するものである。
（従来技術）
一般に歯車用、シャフト用等に用いられる肌焼鋼は、浸
炭または窒化処理により疲労強度、耐摩耗性を向上させ
ている。しかしながら、最近の自動車に見られるエンジ
ン出力の増大により、従来使用されているＳＣＭ ４２
０や、ＳＮＣＭ ４２０では疲労強度が不足し、使用中
に部品が折損するという問題が発生している。
炭または窒化処理により疲労強度、耐摩耗性を向上させ
ている。しかしながら、最近の自動車に見られるエンジ
ン出力の増大により、従来使用されているＳＣＭ ４２
０や、ＳＮＣＭ ４２０では疲労強度が不足し、使用中
に部品が折損するという問題が発生している。
また、部品の大型化などの問題があり、より高強度の肌
焼鋼が要求されている。このため、一部には合金元素を
添加し素材自身の強度を向上させることにより、疲労強
度の向上を図る試みがなされいた。
焼鋼が要求されている。このため、一部には合金元素を
添加し素材自身の強度を向上させることにより、疲労強
度の向上を図る試みがなされいた。
（解決しようとする問題点）
しかし、前記の合金元素を添加する方法においては高出
力化に対して十分に満足し得る疲労強度を得るものでは
なく、かつコスト的にも高い鋼となり、安価に優れた疲
労強度を有する高強度肌焼鋼の開発が望まれていた。
力化に対して十分に満足し得る疲労強度を得るものでは
なく、かつコスト的にも高い鋼となり、安価に優れた疲
労強度を有する高強度肌焼鋼の開発が望まれていた。
（問題点を解決するための手段）
本発明はかかる従来鋼の欠点に鑑みてなしたものであり
、本発明者は疲労強度を低下させる要因について調査し
た。
、本発明者は疲労強度を低下させる要因について調査し
た。
すなわち、浸炭部品の疲労強度に対し素材強度の影響も
大きいが、浸炭処理による熱処理品質も部品の疲労強度
−に大きな影響を与えることが知られている。すなわち
、浸炭処理における浸炭雰囲気中には酸素ガスを含んで
おり、浸炭時高温雰囲気中の酸素が浸炭部品表面全域を
十数ミクロン以上にわたり酸化することが現状の一般的
な浸炭法では避けられない。
大きいが、浸炭処理による熱処理品質も部品の疲労強度
−に大きな影響を与えることが知られている。すなわち
、浸炭処理における浸炭雰囲気中には酸素ガスを含んで
おり、浸炭時高温雰囲気中の酸素が浸炭部品表面全域を
十数ミクロン以上にわたり酸化することが現状の一般的
な浸炭法では避けられない。
このようにして、生成された酸化物は、その大部分が部
品最表面の結晶粒界に存在する。これらの酸化物は鋼中
に含有されるＳｔ、 Ｍｎ、 Ｃｒと浸炭雰囲気中酸素
とが高温中で反応し、上記合金元素の酸化物を生成する
ものである。
品最表面の結晶粒界に存在する。これらの酸化物は鋼中
に含有されるＳｔ、 Ｍｎ、 Ｃｒと浸炭雰囲気中酸素
とが高温中で反応し、上記合金元素の酸化物を生成する
ものである。
これら酸化物が浸炭表面に生成することにより浸炭層表
面硬さの弊杏も生じるが、重要なことはこの酸化物が切
欠きとして作用し疲労強度の低下をきたすことである。
面硬さの弊杏も生じるが、重要なことはこの酸化物が切
欠きとして作用し疲労強度の低下をきたすことである。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から浸炭雰囲
気を従来のままとし、て、浸炭異常層を低減させる高強
度肌焼鋼を得べく研究を行った結果、Ｓｉの含有量を０
．１５％以下に下げるとともにＭｒ、、 Ｃｒの含有量
を０．３０〜０，６０％と調整することによりＲＸガス
をキャリアーガスとしブタンガスをエンリッチとした通
常のガス浸炭法によりオーステナイト領域で浸炭した時
、従来鋼に比べ浸炭異常層が著しく減少することを見出
した。さらにＮｉ、 Ｍ０． Ｎｂ等の適正量添加、溶
解・精錬時にＰ等の不純物、するとに成功したものであ
る。
気を従来のままとし、て、浸炭異常層を低減させる高強
度肌焼鋼を得べく研究を行った結果、Ｓｉの含有量を０
．１５％以下に下げるとともにＭｒ、、 Ｃｒの含有量
を０．３０〜０，６０％と調整することによりＲＸガス
をキャリアーガスとしブタンガスをエンリッチとした通
常のガス浸炭法によりオーステナイト領域で浸炭した時
、従来鋼に比べ浸炭異常層が著しく減少することを見出
した。さらにＮｉ、 Ｍ０． Ｎｂ等の適正量添加、溶
解・精錬時にＰ等の不純物、するとに成功したものであ
る。
以下に本発明鋼について詳述する。
第１発明鋼は、重量比にしてＣ０．１５〜０．３０％、
Ｓｉ ０．１５％以下、Ｍｎ ０．３０〜０．６０％、
Ｐ ０．０１５％以下、Ｓ ０．０２０％以下、Ｎｉ
０．５０〜２．５０％、Ｃｒ０．３０−０．６０％、Ｍ
ｏ ０．３５〜０．６０％、Ａ１０．０２０〜０．０５
０％、Ｏ０．００１５％以下、Ｎ ０．０１００〜０．
０２００％を含有し、残部Ｆｅならびに不純物元素から
なるもので、第２発明鋼は第１発明鋼にＮｂ ０．０３
〜０６１０％を含有させ、第１発明鋼の疲労強度を向上
させたものである。
Ｓｉ ０．１５％以下、Ｍｎ ０．３０〜０．６０％、
Ｐ ０．０１５％以下、Ｓ ０．０２０％以下、Ｎｉ
０．５０〜２．５０％、Ｃｒ０．３０−０．６０％、Ｍ
ｏ ０．３５〜０．６０％、Ａ１０．０２０〜０．０５
０％、Ｏ０．００１５％以下、Ｎ ０．０１００〜０．
０２００％を含有し、残部Ｆｅならびに不純物元素から
なるもので、第２発明鋼は第１発明鋼にＮｂ ０．０３
〜０６１０％を含有させ、第１発明鋼の疲労強度を向上
させたものである。
つぎに、本発明鋼の成分限定理由について述べる。
Ｃは浸炭焼入により芯部硬さを確保するのに必要な元素
である。歯車、シャフト等の要求される）疲労強度を確
保するための硬さＨＲＣ３０〜４５を得るためには、少
なくとも０．１５％以上添加する必要がある。しかし、
多量に添加しすぎると切削性や浸炭後の耐衝撃性が低下
するため上限を０．３０％と限定した。
である。歯車、シャフト等の要求される）疲労強度を確
保するための硬さＨＲＣ３０〜４５を得るためには、少
なくとも０．１５％以上添加する必要がある。しかし、
多量に添加しすぎると切削性や浸炭後の耐衝撃性が低下
するため上限を０．３０％と限定した。
Ｓｉは溶鋼の脱酸用として効果がある。これはＳｉの溶
鋼中酸素との親和力の強さを利用したものであるが、含
有量が０．１５％を越えると浸炭時、雰囲気中の酸素と
も反応し、浸炭異常層が生成しやすくなるため上限を０
．１５％と限定した。
鋼中酸素との親和力の強さを利用したものであるが、含
有量が０．１５％を越えると浸炭時、雰囲気中の酸素と
も反応し、浸炭異常層が生成しやすくなるため上限を０
．１５％と限定した。
Ｍｎは溶鋼の乳酸、脱硫用として有効であり、Ｓｉと同
様に浸炭雰囲気中の酸素とも親和力がある。
様に浸炭雰囲気中の酸素とも親和力がある。
Ｍｎは焼入性の向上にも効果のある元素であるが、含有
量が０．３０％以下では必要な焼入性を得ることが困難
であり、０．６０％を越えると浸炭時異常層が発生しや
すくなることから、その含有量を０．３０〜０．６０％
と限定した。
量が０．３０％以下では必要な焼入性を得ることが困難
であり、０．６０％を越えると浸炭時異常層が発生しや
すくなることから、その含有量を０．３０〜０．６０％
と限定した。
Ｃｒは焼入性および焼入、焼もどし後の強度を向上させ
るために効果的で浸炭部品に対しては、浸炭層の硬さお
よび有効浸炭深さ向上に有効な元素トあるが、含有量が
０．３０％以下では必要な焼入性を得ることが困難であ
り、下限を０．３０％とした。
るために効果的で浸炭部品に対しては、浸炭層の硬さお
よび有効浸炭深さ向上に有効な元素トあるが、含有量が
０．３０％以下では必要な焼入性を得ることが困難であ
り、下限を０．３０％とした。
しかし、Ｓｉｚ Ｍｎと同様に酸素との親和力が強く、
浸炭時異常層が発生しやすくなることから浸炭部品とし
ての強度確保および異常層低減の観点から上限を０．６
０％とした。
浸炭時異常層が発生しやすくなることから浸炭部品とし
ての強度確保および異常層低減の観点から上限を０．６
０％とした。
Ｎｉは焼入性および焼入、焼もどし後の靭性を向上させ
るため効果的な元素である。本発明においては要求され
る焼入性、強度に応じて適当量添加する。ただし、期待
される高強度を発揮させるＮｋの含有量として０．５０
％を下限とした。
るため効果的な元素である。本発明においては要求され
る焼入性、強度に応じて適当量添加する。ただし、期待
される高強度を発揮させるＮｋの含有量として０．５０
％を下限とした。
Ｎｉの含有量が多くなると、浸炭時浸炭層の残留オース
テナイトが過剰となって表面硬さを低下させたり、Ｎｉ
は高価な元素であるから経済性の観点から上限を２．５
０％と限定した。
テナイトが過剰となって表面硬さを低下させたり、Ｎｉ
は高価な元素であるから経済性の観点から上限を２．５
０％と限定した。
Ｍｏは焼入性および焼入、焼もどし後の強靭性を向上さ
せるために効果的で、浸炭部品に対しては浸炭層の硬さ
、有効浸炭深さを向上させる。本発明においては要求さ
れる焼入性、強度、浸炭性に応じて適当量添加する。た
だし、期待される高強声を発揮させるＭｏの含有量とし
て０．３５％を下限とした。
せるために効果的で、浸炭部品に対しては浸炭層の硬さ
、有効浸炭深さを向上させる。本発明においては要求さ
れる焼入性、強度、浸炭性に応じて適当量添加する。た
だし、期待される高強声を発揮させるＭｏの含有量とし
て０．３５％を下限とした。
Ｍｏの含有量が多くなると、浸炭層に炭化物が形成され
たり、残留オーステナイトが増加したり弊害も出るので
上限を０．６０％と限定した。
たり、残留オーステナイトが増加したり弊害も出るので
上限を０．６０％と限定した。
月ば熔解時に脱酸剤として、また溶鋼中Ｎと結合しｌｌ
：ｌを生成し、浸炭時の結晶粒粗大化を防止し結晶粒を
調整する効果がある。
：ｌを生成し、浸炭時の結晶粒粗大化を防止し結晶粒を
調整する効果がある。
Ａｌ含有量が０．０２０％以下ではその効果が得られず
、０．０５０％を越えるとアルミナ系介在物が多量に生
成し、鋼の）ｎ浄性が損なわれたり、切削性が劣化する
ことから、その含有量を０．０２０へ・０．０５０％と
限定した。
、０．０５０％を越えるとアルミナ系介在物が多量に生
成し、鋼の）ｎ浄性が損なわれたり、切削性が劣化する
ことから、その含有量を０．０２０へ・０．０５０％と
限定した。
ＮはＡｌと結合してＡｌＮを生成し、浸炭時結晶粒粗大
化を防止する効果がある。含有されるＡ１をすべてＡｌ
Ｎにしようとした時、Ｎは０．０１００％以上必要とな
り、その下限を０．ｏｉｏｏ％とした。しかし、０．０
２００％を越えてＮを含有させても効果の同士が少ない
ので上限を０．０２００％とした。
化を防止する効果がある。含有されるＡ１をすべてＡｌ
Ｎにしようとした時、Ｎは０．０１００％以上必要とな
り、その下限を０．ｏｉｏｏ％とした。しかし、０．０
２００％を越えてＮを含有させても効果の同士が少ない
ので上限を０．０２００％とした。
０はＡＸユ０３、ＳｉＯユなどの酸化物を生成し、これ
ら酸化物が切欠きとして作用し、疲労強度を低下させる
。またＯは、歯車等の耐ピツチング性を劣化させたり、
切削性等の加工性に有害な酸化物系介在物を形成する元
素であり、その含有を抑制す界に偏析することにより鋼
を脆化させる元素であるため、その影響をなくすため上
限を０．０１５％と限定した。
ら酸化物が切欠きとして作用し、疲労強度を低下させる
。またＯは、歯車等の耐ピツチング性を劣化させたり、
切削性等の加工性に有害な酸化物系介在物を形成する元
素であり、その含有を抑制す界に偏析することにより鋼
を脆化させる元素であるため、その影響をなくすため上
限を０．０１５％と限定した。
Ｓは主として硫化物の形で存在し、切削性に有Ｍな元素
であるが多量に存在すると、鋼に異方性を生じさせたり
、清浄性を損なうことになり、その上限を０．０２０％
と限定した。
であるが多量に存在すると、鋼に異方性を生じさせたり
、清浄性を損なうことになり、その上限を０．０２０％
と限定した。
Ｎｂは炭窒化物を生成し、ＡｌＮと同様に浸炭時結晶粒
の微細化に効果のある元素であり、この効果を得るには
０．０３％以上の含有が必要であり下限を０．０３％と
した。しかし、０．１０％を越えて含有させると鋼中Ｃ
と結合し焼入性を損うため、上限を０．１０％とした。
の微細化に効果のある元素であり、この効果を得るには
０．０３％以上の含有が必要であり下限を０．０３％と
した。しかし、０．１０％を越えて含有させると鋼中Ｃ
と結合し焼入性を損うため、上限を０．１０％とした。
（実施例）
つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べて実施例
でもって明らかにする。
でもって明らかにする。
第１表はこれらの供試鋼の化学成分を示すものである。
以下余白
第１表においてＡ−Ｆ鋼は本発明鋼で、Ｇ−Ｊ鋼は比較
鋼、Ｋ、Ｌ鋼は従来鋼である。
鋼、Ｋ、Ｌ鋼は従来鋼である。
第２表は第１表の供試鋼を素材として、炭素ポテンシャ
ル０．９０％、浸炭温度９３０℃Ｘ３Ｈｒという浸炭処
理条件で浸炭を施し、ついで８５０℃で２０分保持し、
油焼入し、しかる後、１６０°Ｃで９０分焼石どし処理
を行い、異常層深さ、回転曲げ疲労耐久限、有効浸炭深
さ、芯部硬さ、オーステナイト結晶粒度を示したもので
ある。
ル０．９０％、浸炭温度９３０℃Ｘ３Ｈｒという浸炭処
理条件で浸炭を施し、ついで８５０℃で２０分保持し、
油焼入し、しかる後、１６０°Ｃで９０分焼石どし処理
を行い、異常層深さ、回転曲げ疲労耐久限、有効浸炭深
さ、芯部硬さ、オーステナイト結晶粒度を示したもので
ある。
回転曲げ疲労耐久限については、小野式回転曲げ疲労試
験機を使用して測定した。有効浸炭深さについては硬さ
ｌｌｖ ５５０までの表面からの距離を示−ヲ測定した
ものである。なお、圧延温度については、従来鋼である
に、Ｌ鋼は１０５０’ｃ、本発明鋼であるＡ −Ｆ 鋼
、比較鋼であるＧ −Ｊ ６１は１２００℃で圧延を行
った。
験機を使用して測定した。有効浸炭深さについては硬さ
ｌｌｖ ５５０までの表面からの距離を示−ヲ測定した
ものである。なお、圧延温度については、従来鋼である
に、Ｌ鋼は１０５０’ｃ、本発明鋼であるＡ −Ｆ 鋼
、比較鋼であるＧ −Ｊ ６１は１２００℃で圧延を行
った。
第２表より明らかなように、異常層深さについては従来
鋼であるに、Ｌ鋼、比較鋼であるＧ−Ｊ鋼が１５〜１８
μｍと深いものであるのに対して、本発明鋼であるＡ−
Ｆ鋼はいずれも４〜６μ票と従来鋼に比べて１／３〜１
／４に減少しており、本発明鋼はＳｉ含有量を抑制する
とともにＭｎ、 Ｃｒ含有量を調整することによって異
常層の生成を大幅に低減させたものである。
鋼であるに、Ｌ鋼、比較鋼であるＧ−Ｊ鋼が１５〜１８
μｍと深いものであるのに対して、本発明鋼であるＡ−
Ｆ鋼はいずれも４〜６μ票と従来鋼に比べて１／３〜１
／４に減少しており、本発明鋼はＳｉ含有量を抑制する
とともにＭｎ、 Ｃｒ含有量を調整することによって異
常層の生成を大幅に低減させたものである。
また、回転曲げ疲労耐久床については、本発明鋼である
Ａ−Ｆ鋼は前記のように異常層が少ないまた、結晶粒度
については従来鋼であるに、 Ｌ鋼が９７０℃Ｘ４１）
ｒという高温で浸炭したことによって粗大化したのに対
して、本発明鋼であるＡ〜Ｆ鋼は９７０℃という高温で
浸炭を施しても結晶粒の粗大化はわずかであり、本発明
鋼は高温浸炭性についても優れているものである。
Ａ−Ｆ鋼は前記のように異常層が少ないまた、結晶粒度
については従来鋼であるに、 Ｌ鋼が９７０℃Ｘ４１）
ｒという高温で浸炭したことによって粗大化したのに対
して、本発明鋼であるＡ〜Ｆ鋼は９７０℃という高温で
浸炭を施しても結晶粒の粗大化はわずかであり、本発明
鋼は高温浸炭性についても優れているものである。
（本発明の効果）
上述のように、本発明は浸炭異常層の発生を抑制するた
め、ＳｉＯユなどの酸化物を生成するＳｉ含有量を減少
させ、かつＭｎ、 Ｃｒ含有量を調整することによって
疲労強度、粒度調整に優れたものであり、本発明鋼は歯
車、シャフト等に通しな高強度肌焼鋼であり高い実用性
を有するものである。
め、ＳｉＯユなどの酸化物を生成するＳｉ含有量を減少
させ、かつＭｎ、 Ｃｒ含有量を調整することによって
疲労強度、粒度調整に優れたものであり、本発明鋼は歯
車、シャフト等に通しな高強度肌焼鋼であり高い実用性
を有するものである。
Claims (2)
- （１）重量比にしてＣ ０．１５〜０．３０％、Ｓｉ
０．１５％以下、Ｍｎ ０．３０〜０．６０％、Ｐ ０
．０１５％以下、Ｓ ０．０２０％以下、Ｎｉ ０．５
０〜２．５０％、Ｃｒ ０．３０〜０．６０％、Ｍｏ
０．３５〜０．６０％、Ａｌ ０．０２０〜０．０５０
％、Ｏ ０．００１５％以下、Ｎ ０．０１００〜０．
０２００％を含有し、残部Ｆｅならびに不純物元素から
なることを特徴とする高強度肌焼鋼。 - （２）重量比にしてＣ ０．１５〜０．３０％、Ｓｉ
０．１５％以下、Ｍｎ ０．３０〜０．６０％、Ｐ ０
．０１５％以下、Ｓ ０．０２０％以下、Ｎｉ ０．５
０〜２．５０％、Ｃｒ ０．３０〜０．６０％、Ｍｏ
０．３５〜０．６０％、Ａｌ ０．０２０〜０．０５０
％、Ｏ ０．００１５％以下、Ｎ ０．０１００〜０．
０２００％を含有し、さらにＮｂ ０．０３〜０．１０
％を含有させ、残部Ｆｅならびに不純物元素からなるこ
とを特徴とする高強度肌焼鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20505185A JPH0672293B2 (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 高強度肌焼鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20505185A JPH0672293B2 (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 高強度肌焼鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6263653A true JPS6263653A (ja) | 1987-03-20 |
| JPH0672293B2 JPH0672293B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=16500632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20505185A Expired - Lifetime JPH0672293B2 (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 高強度肌焼鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672293B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS6439351A (en) * | 1987-08-04 | 1989-02-09 | Sumitomo Metal Ind | High strength and high toughness case hardening steel for ball cage |
| JPH02125842A (ja) * | 1988-07-27 | 1990-05-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 疲労特性の優れた浸炭肌焼鋼 |
| JPH0483848A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-17 | Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd | 高疲労強度を有する浸炭歯車用鋼 |
| US5518685A (en) * | 1994-02-03 | 1996-05-21 | Mitsubishi Steel Mfg. Co., Ltd. | Steel for carburized gear |
| JP2009030089A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Nippon Steel Corp | 粒径粗大化防止特性に優れた浸炭部品用鋼と浸炭部品の製造方法 |
| JP2012197519A (ja) * | 2012-05-31 | 2012-10-18 | Nippon Steel Corp | 粒径粗大化防止特性に優れた浸炭部品用鋼 |
| WO2015137068A1 (ja) * | 2014-03-10 | 2015-09-17 | Ntn株式会社 | インホイールモータ駆動装置 |
| WO2015137073A1 (ja) * | 2014-03-10 | 2015-09-17 | Ntn株式会社 | インホイールモータ駆動装置 |
| WO2016017351A1 (ja) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | Ntn株式会社 | サイクロイド減速機およびこれを備えたインホイールモータ駆動装置 |
-
1985
- 1985-09-17 JP JP20505185A patent/JPH0672293B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0672293B2 (ja) | 1994-09-14 |
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