JPH02243737A - 耐ピッチング性に優れた耐熱肌焼鋼 - Google Patents

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、耐ピッチング性に優れた耐熱肌焼鋼に関し、
更に詳しくいえば耐ピッチング性、焼戻し軟化抵抗及び
靭性に優れた耐熱肌焼鋼に関する。本発明は、等速ジヨ
イント、ベアリング及び歯車等に利用される。

〔従来の技術〕

従来、自動車、動力伝達部材等に用いられる肌焼鋼とし
ては、一般に、５ＣＲ４２０等のクロム！ｍ（以下、Ｃ
ｒ鋼という）及びＳＣＭ４２０等のクロムモリブデン鋼
（以下、Ｃｒ−Ｍｏ鋼という）が使用されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、自動車等の高出力化、高速度化に伴い従来のＣ
ｒ鋼、Ｃｒ−Ｍｏ鋼では、高面圧接触により接触面に剥
離が生じ易く、かつ接触による摩擦熱により硬さが低下
し、更に靭性についても満足しつるものではなく、耐ピ
ッチング性、焼戻し軟化抵抗、靭性の優れた肌焼鋼の開
発が要望されていた。

本発明は、上記観点に鑑みて、耐ピッチング性、焼戻し
軟化抵抗及び靭性に優れた耐熱肌焼鋼を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、本発明者が鋭意検討した結果、硫化物系介在
物、酸化物系介在物の存在が剥離の起点となり耐ピッチ
ング性を阻害すること、かつ適量のＳｉ、Ｎｉ、Ｍｏの
含有が素地の強度を改善し耐ピッチング性を向上させる
ことを見出し、更にＳｌ、Ｎｉ、ＭＯの含有により焼戻
し軟化抵抗を改善するとともに靭性をも向上させること
を知見し、完成したものである。

即ち、本第１発明は、重量比にして、Ｃ０，１５〜０．
３５％、Ｓ　ｉ　　０．５〜２．０％、Ｍｎ　　０．３
〜１．０％Ｓ　　０．００５〜０．０１５％、Ｎｉ　　
１．０〜３．５％、・Ｏｒｏ、３〜１．０％、Ｍｏ　　
０．０５〜０．８％、Ｐ　０．０１５％以下、Ｏ０．０
０１５％以下、Ｎ０１０１０〜０．０２０％及びＡ　Ａ
　　０．０２０〜０．０５０％を含有し、残部Ｆｅ並び
に不純物元素からなるものであり、第２発明は、第１発
明のＳを０．００５％辺下、０を０，００１０％以下と
し第１発明の耐ピッチング性、冷間加工性を更に向上さ
せるものであり、第３発明は、第１発明のＳを０．０１
５〜０．０３０％とし第１発明の被削性を向上させたも
のであり、第４発明は、第３発明にＶを０．０５〜０．
３０％含有させて靭性、焼戻し軟化抵抗を向上させたも
のである。

次に、本発明における成分限定理由を説明する。

Ｃは、焼入れ、焼戻し処理により芯部硬さを確保するた
めに必要な元素であり、その効果を確保するため下限を
０．１５％とした。しかしその含有量が多くなると被削
性、冷間加工性が低下し、かつ靭性も低下するので、上
限を０．３５％とした。

Ｓｉは、浸炭層の靭性の向上、耐ピッチング性の向上、
更に焼戻し軟化抵抗の向上に寄与する元素であり、その
効果を確保するため下限を０．５％とした。しかしその
含有量が多くなると、被削性、冷間鍛造性が低下し、か
つ浸炭処理後の芯部にフェライトが残存し強度が低下す
るので、上限を２，０％とした。

Ｍｎは、焼入性及び脱酸効果を確保するために必要な元
素であり、その効果を確保するためその下限を０．３％
とした。しかしその含有量が多くなると被削性が劣化し
、かつ浸炭異常層が増加するので、上限を１．０％とし
た。

Ｓは、ＭｎＳを生成し、被削性を改善する元素である。

しかし、反面、Ｓは疲労強度、冷間加工性を低下させる
元素でもある。本発明では、耐ピッチング性を改善する
ことを目的とするものであるため、Ｓの多量の含有は避
ける必要があり、被削性とのバランスでその含有量を決
めた。第１発明においては最小必要限の被削性を確保す
るため下限を０．００５％とした。しかし、その含有量
が多くなると耐ピッチング性が損なわれるため、上限を
０．０１５％とした。また、第２発明において被削性の
若干の低下はあるが、優れた耐ピッチング性を得るため
Ｓの含有量を０．００５％以下に規制した。また、第３
、第４発明は耐ピッチング性の若干の低下はあるが優れ
た被削性を得るため、Ｓの下限を０．０１５％とし、か
つ疲労強度、冷間鍛造性の低下を考慮して上限を０．０
３０％とした。

Ｎｉは、浸炭層の靭性の確保、残留オーステナイトを安
定化し、昇熱による組織変化を抑制し焼戻し軟化抵抗の
確保、耐ピッチング性の改善及び焼入性の向上のために
必要な元素であり、これらの効果を確保するため下限を
１．０％とした。しかしその含有量が多くなると、冷間
鍛造が困難きなり、また残留オーステナイトが多くなり
過ぎ硬度不足、所定の浸炭品質が得られないため、上限
を３．５％とした。

Ｃｒは、炭化物の形成による強度の向上と焼入性を確保
するために必要な元素であり、その効果を確保するため
下限を０．３％とした。しかしその含有量が多くなると
被削性が劣化し、また浸炭異常層が増加するので、上限
を１．０％とした。

Ｍｏは、焼戻し軟化抵抗、高温下での耐ピッチング性を
確保するために必要な元素であり、その効果を確保する
ため下限を０．０５％とした。しかしその含有量が多く
なると、上記効果が飽和するとともに高価な鋼となるた
め、上限を０．８％とした。

Ａ１は、脱酸効果及び浸炭時の結晶粒度の粗大化を抑制
する元素であり、その効果を確保するため、下限を０．
０２０％とした。しかしその含有量が多くなると、酸化
物系介在物が増加し、耐ピッチング性が劣化し、また冷
間鍛造性をも低下させるため上限を０．０５０％とした
。

Ｐは、粒界に凝集したりミクロ組織偏析により強度を低
下させる元素であり、その含有量を低下させる必要があ
るので、上限を０．０１５％とした。

０は酸化物系介在物を生成させ、耐ピッチング性を低下
させるとともに冷間鍛造性をも劣化させる元素であり、
その含有量を極力低下させる必要があるので、上限を０
．００１５％とした。尚、更に耐ピッチング性を向上さ
せるためには上限を０．００１０％以下にすることが好
ましい。

ＮはＡＩＮを生成し、浸炭時の結晶粒度の粗大化を抑制
する元素であり、その効果を確保するため下限を０．０
１０％とした。しかし、その含有量が多くなると効果が
飽和するので上限を０．０２０％とした。

■は、結晶粒の微細化による靭性の向上、疲労強度及び
焼戻し軟化抵抗の向上に寄与する元素であり、その効果
を確保するために下限を０．０５％とした。しかしその
含有量が多くなると上記効果が飽和するので、上限を０
．３０％とした。

〔実施例〕

以下に本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比較して、実
施例により明らかにする。第１表は、これらの供試鋼の
化学成分を示したものである。

尚、第１表において、Ａ−Ｊ鋼は本発明鋼であり、Ａ−
Ｃ鋼は第１発明鋼、Ｄ−Ｐ鋼は第２発明鋼、Ｇ、Ｈ鋼は
第３発明鋼、■、Ｊ鋼は第４発明鋼、Ｋ−Ｐ鋼は比較鋼
、Ｑ、Ｒ鋼は従来鋼で、各々５ＣＲ４２０、ＳＣＭ４２
０である。

第２表は、第１表の供試鋼について、耐ピッチング性、
焼戻し軟化抵抗及び靭性についてその試験結果を示した
ものである。耐ピッチング性については、ラジアル型耐
久寿命試験（最大接触応力６００ｋｇｆ／ｍｍ２）によ
り、初期寿命１０％の累積破損率及び同５０％の累積破
損率における回数（各々ＢｌＯ％ＢＳＯという）により
評価した。

焼戻し軟化抵抗については、硬さの低下量（浸炭後の浸
炭層の硬さ−２５０℃焼戻し後の浸炭層の硬さ）で評価
した。靭性については、ＪＩＳＢ号の改良５Ｒノツチシ
ヤルピ一試験片を浸炭した後、衝撃試験を行い評価した
。

第２表から明らかなように、比較鋼に、Ｌ鋼は靭性につ
いては優れているが、耐ピッチング性及び焼戻し軟化抵
抗については劣るものであり、また、比較鋼Ｍは耐ピッ
チング性、焼戻し軟化抵抗及び靭性のいずれも劣るもの
であり、また比較鋼Ｎ、Ｏは靭性については良好である
が、耐ピッチング性、焼戻し軟化抵抗について劣るもの
であり、比較鋼Ｐは耐ピッチング性、焼戻し軟化抵抗に
ついては良好であるが靭性については劣るものである。

更に、従来鋼Ｑ、Ｒ鋼は耐ピッチング性、焼戻し軟化抵
抗及び靭性のいずれも劣るものである。

これらに対して、本発明鋼であるＡ−Ｊ鋼は耐ピッチン
グ性がＢ　１０で０．９８〜６．３０ｘｌＯ１Ｂ５ｏで
１．６０〜１０．３Ｘ１０８と優れた耐ピッチング性を
有し、また焼戻し軟化抵抗については硬さの低下量（Ｈ
Ｖ）が８７〜４２と少なく優れた耐熱性を示し、更に靭
性については２．５５〜３．５１Ｋｇｆｍ／ｃｍ２と高
い衝撃値を示し靭性についても優れており、本発明鋼が
何れの供試鋼とも耐ピッチング性、焼戻し軟化抵抗及び
靭性についても優れていることが明らかである。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明は、従来鋼の欠点を解消するため従
来の肌焼鋼に適量のＮｉを含有させるとともにＣｒＸＭ
ｏ量を最適な範囲とし、かつ硫化物系介在物や酸化物系
介在物を生成するＳ、０の含有量を大幅に規制し、従来
鋼の浸炭性を損なうことなく耐ピッチング性、焼戻し軟
化抵抗を改善し、更に靭性についても優れたものであり
、自動車等の高応力化、高速度化に対応し得る肌焼鋼で
あり、産業上寄与するところが大である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比にして、Ｃ０．１５〜０．３５％、Ｓｉ０
   ．５〜２．０％、Ｍｎ０．３〜１．０％、Ｓ０．００５
   〜０．０１５％、Ｎｉ１．０〜３．５％、Ｃｒ０．３〜
   １．０％、Ｍｏ０．０５〜０．８％、Ｐ０．０１５％以
   下、Ｏ０．００１５％以下、Ｎ０．０１０〜０．０２０
   ％及びＡｌ０．０２０〜０．０５０％を含有し、残部Ｆ
   ｅ並びに不純物元素からなることを特徴とする耐ピッチ
   ング性に優れた耐熱肌焼鋼。
2. （２）重量比にして、Ｃ０．１５〜０．３５％、Ｓｉ０
   ．５〜２．０％、Ｍｎ０．３〜１．０％、Ｓ０．００５
   ％以下、Ｎｉ１．０〜３．５％、Ｃｒ０．３〜１．０％
   、Ｍｏ０．０５〜０．８％、Ｐ０．０１５％以下、Ｏ０
   ．００１０％以下、Ｎ０．０１０〜０．０２０％及びＡ
   ｌ０．０２０〜０．０５０％を含有し、残部Ｆｅ並びに
   不純物元素からなることを特徴とする耐ピッチング性に
   優れた耐熱肌焼鋼。
3. （３）重量比にして、Ｃ０．１５〜０．３５％、Ｓｉ０
   ．５〜２．０％、Ｍｎ０．３〜１．０％、Ｓ０．０１５
   〜０．０３０％、Ｎｉ１．０〜３．５％、Ｃｒ０．３〜
   １．０％、Ｍｏ０．０５〜０．８％、Ｐ０．０１５％以
   下、Ｏ０．００１５％以下、Ｎ０．０１０〜０．０２０
   ％及びＡｌ０．０２０〜０．０５０％を含有し、残部Ｆ
   ｅ並びに不純物元素からなることを特徴とする耐ピッチ
   ング性に優れた耐熱肌焼鋼。
4. （４）重量比にして、Ｃ０．１５〜０．３５％、Ｓｉ０
   ．５〜２．０％、Ｍｎ０．３〜１．０％、Ｓ０．０１５
   〜０．０３０％以下、Ｎｉ１．０〜３．５％、Ｃｒ０．
   ３〜１．０％、Ｍｏ０．０５〜０．８％、Ｐ０．０１５
   ％以下、Ｏ０．００１５％以下、Ｎ０．０１０〜０．０
   ２０％及びＡｌ０．０２０〜０．０５０％を含有し、更
   にＶを０．０５〜０．３０％含有し、残部Ｆｅ並びに不
   純物元素からなることを特徴とする耐ピッチング性に優
   れた耐熱肌焼鋼。