JPS6365053A

JPS6365053A - 高温ガス浸炭用二相鋼

Info

Publication number: JPS6365053A
Application number: JP20915786A
Authority: JP
Inventors: Morifumi Nakamura; 中村　守文; Toyofumi Hasegawa; 長谷川　豊文
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-09-04
Filing date: 1986-09-04
Publication date: 1988-03-23
Also published as: JPH0567698B2

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］本発明は、機械装量類、例えば自動車、産業機械等にお
いて、主として歯車等のような駆動系伝達部品に用いら
れる材料に適した機械構造用合金鋼、特に浸炭用合金鋼
に関する。

［従来の技術］通常のガス浸炭法の欠点として、ｉ）浸炭異常層が発生
する、ｉｉ）浸炭に長時間を要する、という２点が挙げ
られる。これらの欠点を解決するため、真空浸炭法が登
場した。

真空浸炭は、例えば第２図に示すような高い浸炭温度で
実施されるため、極めて短時間での浸炭が可能である。

しかし、真空浸炭に使用される鋼が、従来から浸炭用鋼
として知られている第１表に示す組成の低合金肌焼鋼（
ＪＩＳ　　Ｇ　　４０５２）である場合には、真空浸炭
時に結晶粒が粗大化するので、真空浸炭処理後、結晶粒
微細化のための再熱処理を施すのが一般的である。

また、最近になって、真空浸炭処理後における上記結晶
粒微細化のための再熱処理が不要で、且つ冷間鍛造性に
優れて中間焼鈍処理の省略が可１＠な、低合金二相鋼が
報告されている。このような低合金二相鋼については、
鉄と鋼、第６６巻５１１７、第７０巻５１２８８、第７
１巻５７１１、第７ｉ＠５１３３３等に述べられている
。−例として、鉄と鋼、第７１巻５１３３３に記されて
いる低合金二相鋼の組成を、第２表に示す。

尚、第１表、第２表における各元素量は重量％で示され
ている。また、本明細書において用いられている％は、
重量％を示す。

［発明が解決しようとする問題点］一般の低合金肌焼鋼に真空浸炭処理を施した場合、その
処理が高温で行われるためオーステナイト結晶粒が粗大
化し、結晶粒微細化のための再熱処理が必要となって、
期待された程の処理時間の短縮が得られない。

また、上記再熱処理の不要な従来の低合金二相鋼は、２
％という多量のＳｔを添加しているため、通常のガス浸
炭処理では内部融化が顕著となる。これを防止するため
真空浸炭処理が必須となり、ガス浸炭処理は不可能であ
る。また、低合金二相鋼は、芯部がフェライトとマルテ
ンサイトの二相であるため、フェライトの強度が低かっ
たり、あるいは各相の面積率が適切でなかったりすると
、疲労強度が現在用いられている材料、例えばＪＩＳ　
　ＳＣｒ　　４２０のガス浸炭材より劣ることになる。

［問題点を解決するための手段］上記従来技術の難点を解消するため、本発明の高温ガス
浸炭用二相鋼は、０．０５％を越え０．１５％未満のＣ
，Ｍｏ及び／又は■が、１．０％を超え５．０％未満の
Ｍｏ及び１．０％を超え２．０未満のｖ、ｏ　、　０１
９ｇを越え０．０５％未満のＮｂ、及びｏ、ｏｏｓ％を
越え０．０１５％未満のＳを含み、且つＳｉ量が０．１
０％以下、Ｍｎ量が０．７０％以下、ＰｉがＯ、ＯＪ　
０％未満で、残部が実質的にＦｅであることを特徴とす
る。

Ｃ量が０．０５％以下になるとフェライト面積率が増し
て疲労強度が低下し、０．１５％以上になると二相領域
が狭められるとともに冷間加工性が劣化し、いずれも好
ましくない０Ｍｏ量及び重量が上記範囲外の場合は、Ｃ
量が上記のように０．０５％〜０．１５％で且つ目標浸
炭温度を１０００−１１００℃とするとき、二相組織に
ならない傾向を生じ、好ましくない、Ｎｂ量が上記範囲
以下であると浸炭層の組織が粗大化する傾向を生じ、上
記範囲以上であるとフェライト面積率が増し、いずれも
好ましくない、Ｓｉ量とＭｎｉが上記以上であると、ガ
ス浸炭処理時に粒界酸化物を生成する傾向を生じ、Ｐ量
が上記以上であると粒界脆化の傾向を生じ、いずれも好
ましくない、Ｓ量が０−００５％以下であると歯切り加
工性が大きく低下し、ｏ、ｏｉｓ％以上であると横目の
機械的性質が劣化し、いずれも好ましくない。

［作用］芯部を二相組織にするため、従来は多量のＳｉを加えて
おり、このため浸炭処理で内部酸化を生じていた０本発
明では、Ｓｉ量をできるだけ低くして、二相組織化する
ための元素として内部酸化の生じ難いＭｏ及び／又はＶ
を添加している。ガス浸炭処理時、内部酸化が生成し難
く、且つ芯部が二相組織となるような元素としてＭｏ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｗ　（Ｂｅ％Ａｓ％Ｓｂ％Ｐ等も同様な機梯
を有するが、公害面、品質面で問題がある）があるが、
コスト面を考慮するとＭｏ、Ｖが好ましい、さらにＭｏ
％Ｖはフェライト強化元素であり疲労強度の劣化が防止
できる。

また、ＳｉとＭｎについては、ガス浸炭処理を施しても
粒界酸化物を生成し難くするよう、添加量は脱酸に必要
な最小限にとどめている。

Ｃｒは焼入性を向上させるが同時に内部酸化を起こしや
すい元素であるため無添加として、内部酸化を防止して
いる。

Ｓは加工性を改善するため、微量加える。

芯部の結晶粒粗大化は二相組織により抑制される、しか
し浸炭層はマルテンサイト−相のため組織による粗大化
抑制効果は期待できない、そこでＮｂを添加し、ピン止
め効果により粗大化を抑制する。

本発明の高温ガス浸炭用二相鋼は、上記のような作用を
有するように組成が選択されているので、高温ガス浸炭
処理を行っても内部酸化が生じ難く、また疲労強度も優
れている。

［実施例］第３表に示す組成（各元素量は重量％とする）の低合金
鋼を溶製して試験片を切り出し、ガス浸炭処理した後、
回転曲げ疲労試験を行った。ガス浸炭処理の条件は、ｉ
）発明鋼ｌと比較鋼３については、１０００℃でガス浸
炭後、炉冷して９５０℃としてから油焼入し、さらに１
８０℃に昇温して空冷する、ｉｉ）比較鋼４については
、９２５℃でガス浸炭後、炉冷して８５０℃としてから
油焼入し、さらに１８０℃に昇温しで空冷する、の２種
類とした。

第１図は、第３表に示す発明鋼ｌ、比較鋼３．４を上記
のように浸炭処理して得られた材料の回転曲げ疲労試験
のＳ−Ｎ曲線である。第１図から明らかなように、本発
明の高温ガス浸炭用二相鋼は優れた疲労特性を有する。

第３図は、上記浸炭処理した発明５ｖ４１と比較鋼３の
金属組織を示す顕微鏡写真である０発明鋼ｌの金属組織
が比較鋼３に比較して優れていることが、この写真から
分る。

発明鋼２も、上記発明鋼１とほぼ同様の疲労特性と金属
組織を有している。

［発明の効果］本発明の高温ガス浸炭用二相鋼は、１０００℃〜１１０
０℃の高温でガス浸炭処理を行っても、結晶粒が粗大化
せず、また内部酸化も生じない。

さらに、フェライト量が安定している二相組織となり、
フェライト自身もＭｏや■で強化されているので、高い
疲労強度を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は浸炭処理した鋼材の回転曲げ疲労試験の結果を
示すＳ−Ｎ曲線、第２図は真空浸炭処理における熱処理
サイクル、第３図はガス浸炭処理した鋼材の顕微鏡組織
である。代理人　弁理士　福　森　久　夫第１図繰返し回数　Ｎ　＜Ｗ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）０．０５％を越え０．１５％未満のＣ、Ｍｏ及び
／又はＶが、１．０％を超え５．０％未満のＭｏ及び１
．０％を超え２．０未満のＶ、０．０１％を越え０．０
５％未満のＮｂ、及び０．００５％を越え０．０１５％
未満のＳを含み、且つＳｉ量が０．１０％以下、Ｍｎ量
が０．７０％以下、Ｐ量が０．０１０％未満で、残部が
実質的にＦｅであることを特徴とする高温ガス浸炭用二
相鋼。
（２）上記Ｍｏ及び／もしくはＶが、２．５％以上５．
０％未満のＭｏであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の高温ガス浸炭用二相鋼。
（３）上記Ｍｏ及び／もしくはＶが、１．５％以上２．
０％未満のＶであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の高温ガス浸炭用二相鋼。