JPH0617540B2 - 窒化鋼製品 - Google Patents
窒化鋼製品Info
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- JPH0617540B2 JPH0617540B2 JP59500984A JP50098484A JPH0617540B2 JP H0617540 B2 JPH0617540 B2 JP H0617540B2 JP 59500984 A JP59500984 A JP 59500984A JP 50098484 A JP50098484 A JP 50098484A JP H0617540 B2 JPH0617540 B2 JP H0617540B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、合金鋼一般および特に窒化鋼およびそれか
ら製造される製品に関する。
ら製造される製品に関する。
窒素表面硬化法、より一般的には窒化といわれるもの
は、表面硬さ、耐摩耗性、ある種の耐食性を向上させ、
また窒化した部品の疲労強度向上に効果のある表層応力
を増加させる。そのため、窒化処理した合金鋼製品は歯
車、継手、軸およびその他の耐摩耗性と高応力負荷を要
求される用途にしばしば用いられる。
は、表面硬さ、耐摩耗性、ある種の耐食性を向上させ、
また窒化した部品の疲労強度向上に効果のある表層応力
を増加させる。そのため、窒化処理した合金鋼製品は歯
車、継手、軸およびその他の耐摩耗性と高応力負荷を要
求される用途にしばしば用いられる。
窒化に適した合金鋼の一つの群は下記の成分をもつ。す
なわち、 炭 素 0.21-0.26wt% マンガン 0.50-0.70wt% アルミニウム 1.10-1.40wt% ニッケル 3.25-3.75wt% クロム 1.00-1.30wt% モリブデン 0.20-0.30wt% シリコン 0.20-0.40wt% 鉄および許容し得る微量元素 残 部 である。
なわち、 炭 素 0.21-0.26wt% マンガン 0.50-0.70wt% アルミニウム 1.10-1.40wt% ニッケル 3.25-3.75wt% クロム 1.00-1.30wt% モリブデン 0.20-0.30wt% シリコン 0.20-0.40wt% 鉄および許容し得る微量元素 残 部 である。
熱処理後に窒化処理されている、より経済的な調質型合
金鋼の群は、AISI/SAE4100系合金鋼である。特に、AISI
/SAE4140H合金鋼は、表面硬さと芯部硬さが共に高いこ
とが要求される多様な歯車の製造に有用であることが認
められている。
金鋼の群は、AISI/SAE4100系合金鋼である。特に、AISI
/SAE4140H合金鋼は、表面硬さと芯部硬さが共に高いこ
とが要求される多様な歯車の製造に有用であることが認
められている。
AISI/SAE4140H合金鋼の規格成分は、下記のとおりであ
る。すなわち、 炭 素 0.37-0.44wt% マンガン 0.65-1.10wt% シリコン 0.15-0.35wt% クロム 0.75-1.20wt% モリブデン 0.15-0.25wt% 鉄および許容し得る微量元素 残 部 上記成分の部品は、まず鋼片から鍛造又は圧延され、次
に焼入れ、焼もどしを施し、その後機械加工してから窒
化されるのが典型的な製造法である。AISI/SAE4140H合
金鋼はある一定の窒化用途に有用であったが、欠点もあ
る。たとえば、この鋼は高価な合金元素であるモリブデ
ンを含有する。更に、AISI/SAE4140Hの成分をもつ製品
は、焼割れし易いため、一般的には油焼入れが必要なこ
とが認められている。その上、AISI/SAE4140Hの窒化層
硬さは一般的に約HRC５５以下が限度である。
る。すなわち、 炭 素 0.37-0.44wt% マンガン 0.65-1.10wt% シリコン 0.15-0.35wt% クロム 0.75-1.20wt% モリブデン 0.15-0.25wt% 鉄および許容し得る微量元素 残 部 上記成分の部品は、まず鋼片から鍛造又は圧延され、次
に焼入れ、焼もどしを施し、その後機械加工してから窒
化されるのが典型的な製造法である。AISI/SAE4140H合
金鋼はある一定の窒化用途に有用であったが、欠点もあ
る。たとえば、この鋼は高価な合金元素であるモリブデ
ンを含有する。更に、AISI/SAE4140Hの成分をもつ製品
は、焼割れし易いため、一般的には油焼入れが必要なこ
とが認められている。その上、AISI/SAE4140Hの窒化層
硬さは一般的に約HRC５５以下が限度である。
本発明は上記の問題を克服することを意図している。特
に、本発明による合金鋼は、経済的で、多様な焼入れを
媒体に適応し、焼もどし後も高い芯部硬さを維持し、優
れた窒化特性を持つ成分を提供する。本鋼の原料コスト
は、モリブデンを使わないことにより低減している。本
発明の成分をもつ合金鋼で製造した製品は、極めて広範
な寸法範囲について、水焼入れも油焼入れも可能であ
る。更に、焼もどし後に、当該製品は、焼もどし温度に
よってHRC２５から３２の範囲に制御される有用な芯部
硬さを維持している。また、同等の硬化層深さに対する
窒化時間は、この新しい合金成分の製品では、AISI/SAE
4140Hの成分を持つ製品にくらべて４０％も短縮でき
る。
に、本発明による合金鋼は、経済的で、多様な焼入れを
媒体に適応し、焼もどし後も高い芯部硬さを維持し、優
れた窒化特性を持つ成分を提供する。本鋼の原料コスト
は、モリブデンを使わないことにより低減している。本
発明の成分をもつ合金鋼で製造した製品は、極めて広範
な寸法範囲について、水焼入れも油焼入れも可能であ
る。更に、焼もどし後に、当該製品は、焼もどし温度に
よってHRC２５から３２の範囲に制御される有用な芯部
硬さを維持している。また、同等の硬化層深さに対する
窒化時間は、この新しい合金成分の製品では、AISI/SAE
4140Hの成分を持つ製品にくらべて４０％も短縮でき
る。
本発明の窒化鋼製品は、重量％で、 炭素 0.24〜0.34、 マンガン 0.90〜1.30、 クロム 0.90〜1.20、 アルミニウム 0.07〜0.20、 バナジウム 0.05〜0.10、および 鉄と、モリブデン、鋼、およびニッケルを含む微量元素
とから成る残部 から実質的に成る組成を有する無心焼入れ・窒化鋼で作
られ、窒化された製品であって、ミクロ組織が実質的に
均一なマルテンサイトであり、表面硬さがＨＲ１５Ｎ８
９以上であり、且つ芯部硬さがＨＲＣ２５以上である。
とから成る残部 から実質的に成る組成を有する無心焼入れ・窒化鋼で作
られ、窒化された製品であって、ミクロ組織が実質的に
均一なマルテンサイトであり、表面硬さがＨＲ１５Ｎ８
９以上であり、且つ芯部硬さがＨＲＣ２５以上である。
本発明による合金鋼成分の特徴は、焼入性、焼もどし軟
化抵抗および優れた窒化応答性を合わせもつことであ
る。これらの特性は少量のアルミニウムおよびバナジウ
ムを注意深く制御して使うことによって達成される。更
に、特徴あるこれら諸特性は高価なニッケルあるいはモ
リブデンの添加なしに達成されるから、廉価な材料を提
供する。
化抵抗および優れた窒化応答性を合わせもつことであ
る。これらの特性は少量のアルミニウムおよびバナジウ
ムを注意深く制御して使うことによって達成される。更
に、特徴あるこれら諸特性は高価なニッケルあるいはモ
リブデンの添加なしに達成されるから、廉価な材料を提
供する。
第１図は本発明による窒化鋼の優れた焼入性を示すグラ
フ、第２図は当該鋼の優れた窒化応答性と焼もどし軟化
抵抗を示すグラフ、第３図は本発明による合金鋼と典型
的な窒化鋼において、窒化応答性を比較したグラフであ
る。
フ、第２図は当該鋼の優れた窒化応答性と焼もどし軟化
抵抗を示すグラフ、第３図は本発明による合金鋼と典型
的な窒化鋼において、窒化応答性を比較したグラフであ
る。
炭素は最高硬さと硬化層深さに寄与する。本発明におい
て炭素含有量は、焼もどし後の芯部硬さを十分に維持す
るために０．２０wt%以上とし、耐焼割れ性と十分な窒
化応答性を確保するために約０．４０wt%を越えないも
のとする。炭素含有量が約０．３４wt%を越えると、形
状の複雑な製品では水焼入れの際に割れや歪みを生ずる
ことが認められており、その場合にはあまり急激でない
焼入れ媒体として油等が必要である。したがって、広い
範囲としては炭素０．２０−０．４０wt%が考えられる
が、更に望ましい範囲は炭素０．２４−０．３４wt%で
ある。上記のより望ましいすなわちより適した範囲で製
造した合金鋼製品は、適宜に水または油で焼入れできる
という利点がある。
て炭素含有量は、焼もどし後の芯部硬さを十分に維持す
るために０．２０wt%以上とし、耐焼割れ性と十分な窒
化応答性を確保するために約０．４０wt%を越えないも
のとする。炭素含有量が約０．３４wt%を越えると、形
状の複雑な製品では水焼入れの際に割れや歪みを生ずる
ことが認められており、その場合にはあまり急激でない
焼入れ媒体として油等が必要である。したがって、広い
範囲としては炭素０．２０−０．４０wt%が考えられる
が、更に望ましい範囲は炭素０．２４−０．３４wt%で
ある。上記のより望ましいすなわちより適した範囲で製
造した合金鋼製品は、適宜に水または油で焼入れできる
という利点がある。
マンガンは焼入性を高める働きがあるため、すべての調
質型合金中に存在する。ここに開示した合金鋼のマンガ
ン含有量は、十分な芯部硬さを確保するために０．５０
wt%以上とし、割れ防止のために約１．６０wt%を越えな
いものとする。許容範囲は広く０．５０−１．６０wt%
であるが、更に、熱処理に対する応答を均一に保つため
に、マンガン含有量は１．００−１．３０wt%の狭い範
囲とすることが望ましい。
質型合金中に存在する。ここに開示した合金鋼のマンガ
ン含有量は、十分な芯部硬さを確保するために０．５０
wt%以上とし、割れ防止のために約１．６０wt%を越えな
いものとする。許容範囲は広く０．５０−１．６０wt%
であるが、更に、熱処理に対する応答を均一に保つため
に、マンガン含有量は１．００−１．３０wt%の狭い範
囲とすることが望ましい。
クロムは本合金鋼の焼入性に寄与するとともに優れた窒
化物形成元素として窒化特性を向上させる。これらの効
果を最もよく実現するために、クロムの最小必要量は
０．４０wt%であり、０．９０wt%以上存在することが望
ましい。脆化を防止するために、クロムは最高１．５０
wt%を越えてはならず、約１．２０％以下とするのが望
ましい。
化物形成元素として窒化特性を向上させる。これらの効
果を最もよく実現するために、クロムの最小必要量は
０．４０wt%であり、０．９０wt%以上存在することが望
ましい。脆化を防止するために、クロムは最高１．５０
wt%を越えてはならず、約１．２０％以下とするのが望
ましい。
アルミニウムは本発明に本質的に必要な成分であって、
焼入性に寄与するとともに優れた窒化物形成元素であ
る。実施例で述べるように、アルミニウムは０．０７wt
％以上存在する必要があり、０．１０％以上であること
が望ましい。アルミニウムが約０．０７％未満の場合
は、焼入性、窒化応答性のいずれにもほとんど改善効果
が認められないばかりでなく、それに見合う利点もな
い。また、アルミニウムの量が０．３０％を越えた場合
は、窒化性に対しては好都合であるが、表層の脆化傾向
も強まることが見出された。したがって、アルミニウム
量の上限は０．３０wt％を越えないことが必要であり、
０．２０％を越えないことが望ましい。本合金鋼は上記
範囲のアルミニウムを含有し、多様な焼入れ方法が可能
であり、しかも焼入れ性も向上している。
焼入性に寄与するとともに優れた窒化物形成元素であ
る。実施例で述べるように、アルミニウムは０．０７wt
％以上存在する必要があり、０．１０％以上であること
が望ましい。アルミニウムが約０．０７％未満の場合
は、焼入性、窒化応答性のいずれにもほとんど改善効果
が認められないばかりでなく、それに見合う利点もな
い。また、アルミニウムの量が０．３０％を越えた場合
は、窒化性に対しては好都合であるが、表層の脆化傾向
も強まることが見出された。したがって、アルミニウム
量の上限は０．３０wt％を越えないことが必要であり、
０．２０％を越えないことが望ましい。本合金鋼は上記
範囲のアルミニウムを含有し、多様な焼入れ方法が可能
であり、しかも焼入れ性も向上している。
バナジウムも本合金鋼に本質的に必要な成分であって、
表面硬さと芯部硬さを共に矛盾なく、測定可能な程向上
させるためには０．０３wt%以上存在しなくてはならな
い。バナジウムの量が０．２０wt%を越えると本鋼の窒
化応答性や焼入性はほとんど向上しなくなる。これらの
理由により、バナジウム量の下限は０．０３wt%、上限
は０．２０％である。更に、０．０５wt%から０．１０w
t%に限定すればこの成分を最も経済的に使うことができ
て望ましい。規定した範囲で、アルミニウム量とバナジ
ウム量の組合せを適当にすれば、著しく窒化応答性が向
上して窒化時間が短縮し、表層硬さおよび硬化層深さが
増加する。また、アルミニウム量とバナジウム量を規定
範囲内で適当に組合せれば、焼入れ性および焼もどし軟
化抵抗が向上する。
表面硬さと芯部硬さを共に矛盾なく、測定可能な程向上
させるためには０．０３wt%以上存在しなくてはならな
い。バナジウムの量が０．２０wt%を越えると本鋼の窒
化応答性や焼入性はほとんど向上しなくなる。これらの
理由により、バナジウム量の下限は０．０３wt%、上限
は０．２０％である。更に、０．０５wt%から０．１０w
t%に限定すればこの成分を最も経済的に使うことができ
て望ましい。規定した範囲で、アルミニウム量とバナジ
ウム量の組合せを適当にすれば、著しく窒化応答性が向
上して窒化時間が短縮し、表層硬さおよび硬化層深さが
増加する。また、アルミニウム量とバナジウム量を規定
範囲内で適当に組合せれば、焼入れ性および焼もどし軟
化抵抗が向上する。
本合金鋼の残余成分は実質的に鉄であり、その他に少量
の不可避的な成分が存在しても良い。たとえば、シリコ
ンは、実用上規格量が認められているが、これは溶鋼の
脱酸に用いられるためである。この目的で、シリコンは
０．１０wt%以上存在してよい。硫黄は少量で被削性に
有効であり、許容値は０．１０wt%以下であるが、０．
０４wt%以下として延性の低下を避けるのが望ましい。
同様に、被削性の向上のために、必要により、鉛を約
０．１５wt%まで添加してもよい。燐は０．０５wt%を越
えると脆化を起こし得るから、上限は０．０３５wt%を
越えないことが望ましい。その他の一般に随伴不純物と
認められる元素は実用上認められる許容量以内で存在し
てよい。
の不可避的な成分が存在しても良い。たとえば、シリコ
ンは、実用上規格量が認められているが、これは溶鋼の
脱酸に用いられるためである。この目的で、シリコンは
０．１０wt%以上存在してよい。硫黄は少量で被削性に
有効であり、許容値は０．１０wt%以下であるが、０．
０４wt%以下として延性の低下を避けるのが望ましい。
同様に、被削性の向上のために、必要により、鉛を約
０．１５wt%まで添加してもよい。燐は０．０５wt%を越
えると脆化を起こし得るから、上限は０．０３５wt%を
越えないことが望ましい。その他の一般に随伴不純物と
認められる元素は実用上認められる許容量以内で存在し
てよい。
上記成分を有する、軸，継手，歯車等の製品は、鍛造又
は圧延で成形し、次に約８７０℃（1600゜F）で約１ｈ
加熱保持してから水又は油中に焼き入れ、その後機械加
工で最終寸法に仕上げる、というのが望ましい製造方法
である。従来は、窒化鋼には油焼入れが必要であた。本
発明鋼では焼入れ方法に関する制限が緩和しているが、
これは、アルミニウムが窒化性と焼入性に寄与し、特
に、これに伴って炭素量の最適範囲が低下した結果であ
る。焼入れ媒体の選択の自由度が増したことは本発明の
大きな利点の一つである。
は圧延で成形し、次に約８７０℃（1600゜F）で約１ｈ
加熱保持してから水又は油中に焼き入れ、その後機械加
工で最終寸法に仕上げる、というのが望ましい製造方法
である。従来は、窒化鋼には油焼入れが必要であた。本
発明鋼では焼入れ方法に関する制限が緩和しているが、
これは、アルミニウムが窒化性と焼入性に寄与し、特
に、これに伴って炭素量の最適範囲が低下した結果であ
る。焼入れ媒体の選択の自由度が増したことは本発明の
大きな利点の一つである。
〔実施例１〕 アルミニウムの顕著な影響、特にアルミニウムとバナジ
ウムを組合せたことによる利点は、後掲の第１表および
第１図に硬さの増加として現れている。試料はすべて同
一溶解チャージから作製しており、炭素，マンガン，ク
ロム，およびシリコンの各含有量の実測値は実際上同一
であって、いずれも上述した要求範囲内である。アルミ
ニウム量とバナジウム量は、４回の注型時に添加するこ
とにより変化させた。各注型材を３２mm（１．２５in）
角に圧延し、これからジョミニー試験片と窒化試験片を
作製した。試料１と３のアルミニウム量は低く、試料２
と４のアルミニウム量は最適範囲の上限に近い。バナジ
ウム量は最適範囲の下限を代表するものとして、試料３
と４に添加した。ASTM（A255）「一端焼入れ法による鋼
の焼入れ性試験」に従って試料を加熱、焼入れした後、
焼入れ端から１／16 in（１．５９mm）の間隔で硬さ測
定を行なった。
ウムを組合せたことによる利点は、後掲の第１表および
第１図に硬さの増加として現れている。試料はすべて同
一溶解チャージから作製しており、炭素，マンガン，ク
ロム，およびシリコンの各含有量の実測値は実際上同一
であって、いずれも上述した要求範囲内である。アルミ
ニウム量とバナジウム量は、４回の注型時に添加するこ
とにより変化させた。各注型材を３２mm（１．２５in）
角に圧延し、これからジョミニー試験片と窒化試験片を
作製した。試料１と３のアルミニウム量は低く、試料２
と４のアルミニウム量は最適範囲の上限に近い。バナジ
ウム量は最適範囲の下限を代表するものとして、試料３
と４に添加した。ASTM（A255）「一端焼入れ法による鋼
の焼入れ性試験」に従って試料を加熱、焼入れした後、
焼入れ端から１／16 in（１．５９mm）の間隔で硬さ測
定を行なった。
第１表のデータをグラフで表わしたものが第１図であ
る。ここで、アルミニウムを０．１８wt%含有する試料
２と４は、アルミニウムをそれぞれ０．０５６wt，０．
０７２wt%含有する試料１と３にくらべて焼入性が向上
している。アルミニウムは０．１８wt%未満の量でも焼
入性に幾分寄与することが認められるが、０．０７wt%
未満ではその傾向がない。アルミニウムは酸素や窒素と
容易に結合するから、鋼中の自由酸素、自由窒素の量に
影響する溶解法によって、焼入性に有効なアルミニウム
量は左右されるであろう。これらの理由から、アルミニ
ウム量に応じた焼入性を得るための現実的な下限は０．
０７wt%であると考えられる。
る。ここで、アルミニウムを０．１８wt%含有する試料
２と４は、アルミニウムをそれぞれ０．０５６wt，０．
０７２wt%含有する試料１と３にくらべて焼入性が向上
している。アルミニウムは０．１８wt%未満の量でも焼
入性に幾分寄与することが認められるが、０．０７wt%
未満ではその傾向がない。アルミニウムは酸素や窒素と
容易に結合するから、鋼中の自由酸素、自由窒素の量に
影響する溶解法によって、焼入性に有効なアルミニウム
量は左右されるであろう。これらの理由から、アルミニ
ウム量に応じた焼入性を得るための現実的な下限は０．
０７wt%であると考えられる。
〔実施例２〕 ４回の注型に対応する窒化用試料を加熱・油焼入れした
後、焼もどしを行なった。本発明の窒化鋼は芯部硬さを
低下させずに比較的高温で焼もどすことができる。第１
表の各成分を有する４種類の試料を５９３℃（１１００
゜F）に加熱し、その温度で３ｈ保持した。焼もどし
後、試料から作製した試験片にアンモニア雰囲気中で５
２６℃（９８０゜F）×２８ｈの窒化処理を施した。前
記第１表の試料１−４の各各に対応する４回の注型の試
験片について、窒化処理後の硬さの測定結果を次の第２
表に掲げ、第２図にグラフで示す。硬さ測定は窒化した
試験片の断面に沿ってTukon微小硬さ計により行ない、
ヌープ硬さを相当するロックウェルＣスケール硬さに換
算した。
後、焼もどしを行なった。本発明の窒化鋼は芯部硬さを
低下させずに比較的高温で焼もどすことができる。第１
表の各成分を有する４種類の試料を５９３℃（１１００
゜F）に加熱し、その温度で３ｈ保持した。焼もどし
後、試料から作製した試験片にアンモニア雰囲気中で５
２６℃（９８０゜F）×２８ｈの窒化処理を施した。前
記第１表の試料１−４の各各に対応する４回の注型の試
験片について、窒化処理後の硬さの測定結果を次の第２
表に掲げ、第２図にグラフで示す。硬さ測定は窒化した
試験片の断面に沿ってTukon微小硬さ計により行ない、
ヌープ硬さを相当するロックウェルＣスケール硬さに換
算した。
この実施例は表層硬さと芯部硬さに対するアルミニウム
の寄与を示すとともに、特にアルミニウムとバナジウム
の組合せにより予期せぬ好結果が生まれたことを示す。
アルミニウムを０．１８wt%含有し、バナジウムを含有
しない試験片２は、アルミニウム量が低く（０．０５６
wt%）、バナジウムを含有しない試験片１に対して表層
硬さは非常に高く（HRCで３〜７度）、芯部硬さは同等
である。約０．０５wt%のバナジウムを含有する試験片
３と４は、これらと基本成分が本質的に等しく、アルミ
ニウム添加の有無も対応する試験片１と２にくらべて硬
さが高い。最高硬さを示したのは、アルミニウムを０．
１８wt％、バナジウムを０．０４８wt%含有する試験片
４であった。最低硬さを示したのは、バナジウムを含有
せず、アルミニウム含有量の最も低い（０．０５６wt
%）試験片１であった。試験片１−４に対応する成分を
有する別の試験片に５３８℃（１０００゜F），６４９
℃（１２００゜F）および７０４℃（１３００゜F）の焼
もどしを行なった。その結果は上記の５９３℃（１１０
０゜F）で焼もどしを行なった場合と同様であった。い
ずれの場合も、アルミニウムを0.18wt%含有しバナジウ
ムを約０．０５wt%含有する試験片４は、アルミニウム
又はバナジウムの含有量の低い試験片１−３に対して、
表層硬さが高く、又芯部硬さは同等又はそれ以上であっ
た。
の寄与を示すとともに、特にアルミニウムとバナジウム
の組合せにより予期せぬ好結果が生まれたことを示す。
アルミニウムを０．１８wt%含有し、バナジウムを含有
しない試験片２は、アルミニウム量が低く（０．０５６
wt%）、バナジウムを含有しない試験片１に対して表層
硬さは非常に高く（HRCで３〜７度）、芯部硬さは同等
である。約０．０５wt%のバナジウムを含有する試験片
３と４は、これらと基本成分が本質的に等しく、アルミ
ニウム添加の有無も対応する試験片１と２にくらべて硬
さが高い。最高硬さを示したのは、アルミニウムを０．
１８wt％、バナジウムを０．０４８wt%含有する試験片
４であった。最低硬さを示したのは、バナジウムを含有
せず、アルミニウム含有量の最も低い（０．０５６wt
%）試験片１であった。試験片１−４に対応する成分を
有する別の試験片に５３８℃（１０００゜F），６４９
℃（１２００゜F）および７０４℃（１３００゜F）の焼
もどしを行なった。その結果は上記の５９３℃（１１０
０゜F）で焼もどしを行なった場合と同様であった。い
ずれの場合も、アルミニウムを0.18wt%含有しバナジウ
ムを約０．０５wt%含有する試験片４は、アルミニウム
又はバナジウムの含有量の低い試験片１−３に対して、
表層硬さが高く、又芯部硬さは同等又はそれ以上であっ
た。
〔実施例３〕 窒化応答性を測定するために、別途３種類の試験片を準
備した。窒化応答性は、あらかじめ設定した窒化層深さ
に到達するために要した、生アンモニア含有雰囲気中で
の高温保持時間で測定した。３種類の試験片の成分実測
値と各特性値を次の第３表に示す。
備した。窒化応答性は、あらかじめ設定した窒化層深さ
に到達するために要した、生アンモニア含有雰囲気中で
の高温保持時間で測定した。３種類の試験片の成分実測
値と各特性値を次の第３表に示す。
第一の試験片はAISI/ASE4140 鋼で作製した。この鋼種
は出願人がこれまで業務に用いてきているものであり、
一般的に焼入れ、焼もどし、窒化を施す製品用に適した
合金窒化鋼として認められているものである。第二の試
験片は第３表中で試験片５と示したもので、アルミニウ
ムとバナジウムを本発明の最適範囲で含有する。第三の
試験片すなわち試験片６は試験片５と同等であるが、た
だアルミニウム含有量は本発明において広い範囲で規定
したときの最高値付近まで増量添加した点が異なる。上
記３種類の試験片を２組準備した。この２組について第
２表の試験片について既述したと同様の加熱，焼入れ，
焼もどしを施した。焼もどし後、試験片の１組に、解離
アンモニアをキャリア・ガスとする生アンモニアガス雰
囲気中で、温度５２６℃（９８０゜F）、２１ｈ保持の
窒化を施した。別の１組には、同様の条件で４８ｈの窒
化を施した。これらの保持時間は、指標としたAISI/SAE
4140試験片の最小窒化層深さとして、各々０．２０mm，
０，３０mmを確保するために選んだ。窒化処理後、３種
類，２組の試験片を窒化炉から出し、各試験片断面を鏡
面研磨し、Tukon微小硬さ計で測定し、窒化層深さを決
定した。成分実測値と硬さ値を次の第３表に掲げ、各々
の窒化層を深さを窒化時間の関数として第３図のグラフ
に示す。
は出願人がこれまで業務に用いてきているものであり、
一般的に焼入れ、焼もどし、窒化を施す製品用に適した
合金窒化鋼として認められているものである。第二の試
験片は第３表中で試験片５と示したもので、アルミニウ
ムとバナジウムを本発明の最適範囲で含有する。第三の
試験片すなわち試験片６は試験片５と同等であるが、た
だアルミニウム含有量は本発明において広い範囲で規定
したときの最高値付近まで増量添加した点が異なる。上
記３種類の試験片を２組準備した。この２組について第
２表の試験片について既述したと同様の加熱，焼入れ，
焼もどしを施した。焼もどし後、試験片の１組に、解離
アンモニアをキャリア・ガスとする生アンモニアガス雰
囲気中で、温度５２６℃（９８０゜F）、２１ｈ保持の
窒化を施した。別の１組には、同様の条件で４８ｈの窒
化を施した。これらの保持時間は、指標としたAISI/SAE
4140試験片の最小窒化層深さとして、各々０．２０mm，
０，３０mmを確保するために選んだ。窒化処理後、３種
類，２組の試験片を窒化炉から出し、各試験片断面を鏡
面研磨し、Tukon微小硬さ計で測定し、窒化層深さを決
定した。成分実測値と硬さ値を次の第３表に掲げ、各々
の窒化層を深さを窒化時間の関数として第３図のグラフ
に示す。
第３図に示したグラフから、従来鋼AISI/SAE4140は２１
ｈの窒化処理で窒化層深さは０．２７mmであるが、同じ
深さが本発明の成分では約１５hrで実現していることが
わかる。同様に、最適範囲のアルミニウムを含有する本
発明鋼では、窒化層深さ０．３８mmに達する時間は２５
hrに過ぎないが、従来鋼では４８hrを要している。この
ように、本発明の成分を有する製品は、窒化時間を大巾
に短縮できることがわかる。窒化層深さ０．３mmに対し
て窒化時間を４０％程度短縮でき、これにより大巾なコ
スト削減効果がある。
ｈの窒化処理で窒化層深さは０．２７mmであるが、同じ
深さが本発明の成分では約１５hrで実現していることが
わかる。同様に、最適範囲のアルミニウムを含有する本
発明鋼では、窒化層深さ０．３８mmに達する時間は２５
hrに過ぎないが、従来鋼では４８hrを要している。この
ように、本発明の成分を有する製品は、窒化時間を大巾
に短縮できることがわかる。窒化層深さ０．３mmに対し
て窒化時間を４０％程度短縮でき、これにより大巾なコ
スト削減効果がある。
本発明は、窒化応答性を最も要求される歯車，軸，ブッ
シング等のような油又は水焼入れと窒化を施す製品の製
造上特に有用である。更に、本発明の合金鋼成分は高価
な合金添加が不要なため経済的に製造される。また更
に、本発明の合金鋼は、焼入れ、焼もどし後最終寸法に
機械加工してから窒化処理するような窒化製品への利用
が特に要望されるものである。そのような場合に利用さ
れたとき、本発明鋼の特徴は、焼もどし後に維持される
芯部硬さが高く、同時に、優れた窒化応答性により製造
コストも低減することである。
シング等のような油又は水焼入れと窒化を施す製品の製
造上特に有用である。更に、本発明の合金鋼成分は高価
な合金添加が不要なため経済的に製造される。また更
に、本発明の合金鋼は、焼入れ、焼もどし後最終寸法に
機械加工してから窒化処理するような窒化製品への利用
が特に要望されるものである。そのような場合に利用さ
れたとき、本発明鋼の特徴は、焼もどし後に維持される
芯部硬さが高く、同時に、優れた窒化応答性により製造
コストも低減することである。
本発明に関するこの他の観点，目的，利点については図
面，発明の開示および添付した請求の範囲に記載したと
おりである。
面，発明の開示および添付した請求の範囲に記載したと
おりである。
Claims (2)
- 【請求項１】重量％で、 炭素 0.24〜0.34、 マンガン 0.90〜1.30、 クロム 0.90〜1.20、 アルミニウム 0.07〜0.20、 パナジウム 0.05〜0.10、および 鉄と、モリブデン、鋼、およびニッケルを含む微量元素
とから成る残部 から実質的に成る組成を有する無心焼入れ・窒化鋼で作
られ、窒化された製品であって、ミクロ組織が実質的に
均一なマルテンサイトであり、表面硬さがＨＲ１５Ｎ８
９以上であり、且つ芯部硬さがＨＲＣ２５以上である窒
化鋼製品。 - 【請求項２】８７０℃（１６００゜F）で１時間加熱
し、焼入れし、５９３℃（１１００゜F）で１時間焼戻
しし、５２６℃（９８０゜F）で１５時間窒化する処理
を施された際に、前記ミクロ組織、前記表面硬さおよび
前記芯部硬さを呈する窒化応答性を有する請求の範囲第
１項に記載の窒化鋼製品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US67500184A | 1984-02-13 | 1984-02-13 | |
| PCT/US1984/000205 WO1985003527A1 (en) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | Nitriding grade alloy steel and article made therefrom |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61501213A JPS61501213A (ja) | 1986-06-19 |
| JPH0617540B2 true JPH0617540B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=26770082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59500984A Expired - Lifetime JPH0617540B2 (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 窒化鋼製品 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0172165B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0617540B2 (ja) |
| AU (1) | AU2571584A (ja) |
| BR (1) | BR8407278A (ja) |
| CA (1) | CA1243507A (ja) |
| DE (1) | DE3482597D1 (ja) |
| WO (1) | WO1985003527A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5085733A (en) * | 1989-08-24 | 1992-02-04 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Rolling steel bearing |
| BRPI0721566A2 (pt) * | 2007-04-13 | 2013-01-22 | Sidenor Investigacion Y Desarollo S A | aÇo enrijecido e temperado e mÉtodo para a produÇço de partes deste aÇo |
| US10272960B2 (en) | 2015-11-05 | 2019-04-30 | Caterpillar Inc. | Nitrided track pin for track chain assembly of machine |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5532777A (en) * | 1978-08-30 | 1980-03-07 | Hideo Hattori | Electrolysis of salt water |
| JP5532777B2 (ja) | 2009-09-10 | 2014-06-25 | 富士ゼロックス株式会社 | 媒体排出装置および画像形成装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1184509B (de) * | 1960-01-21 | 1964-12-31 | Hoesch Ag | Die Verwendung von Stahlblechen oder -baendern zur Herstellung von insbesondere schraubennahtgeschweissten Rohren |
| US3348981A (en) * | 1964-02-21 | 1967-10-24 | Yawata Iron & Steel Co | High tension low temperature tough steel |
| FR1421856A (fr) * | 1965-01-21 | 1965-12-17 | Yawata Iron & Steel Co | Acier trempable |
| US3600161A (en) * | 1965-07-09 | 1971-08-17 | Nippon Steel Corp | Low-alloyed high strength steel having resistance to the sulfide corrosion cracking |
| US3666452A (en) * | 1969-07-16 | 1972-05-30 | Jones & Laughlin Steel Corp | High-strength low-alloy steels |
| US4226645A (en) * | 1979-01-08 | 1980-10-07 | Republic Steel Corp. | Steel well casing and method of production |
| JPS55145155A (en) * | 1979-04-25 | 1980-11-12 | Daido Steel Co Ltd | Suction valve |
| JPS55161065A (en) * | 1979-05-22 | 1980-12-15 | Daido Steel Co Ltd | Manufacture of mission synchro mechanism parts having least strain |
| AT371149B (de) * | 1981-10-28 | 1983-06-10 | Ver Edelstahlwerke Ag | Verguetungsstahl und verwendung desselben |
-
1984
- 1984-02-13 EP EP84900944A patent/EP0172165B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-02-13 BR BR8407278A patent/BR8407278A/pt not_active IP Right Cessation
- 1984-02-13 AU AU25715/84A patent/AU2571584A/en not_active Abandoned
- 1984-02-13 JP JP59500984A patent/JPH0617540B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1984-02-13 WO PCT/US1984/000205 patent/WO1985003527A1/en not_active Ceased
- 1984-02-13 DE DE8484900944T patent/DE3482597D1/de not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-01-29 CA CA000473063A patent/CA1243507A/en not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5532777A (en) * | 1978-08-30 | 1980-03-07 | Hideo Hattori | Electrolysis of salt water |
| JP5532777B2 (ja) | 2009-09-10 | 2014-06-25 | 富士ゼロックス株式会社 | 媒体排出装置および画像形成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3482597D1 (de) | 1990-08-02 |
| AU2571584A (en) | 1985-08-27 |
| EP0172165A1 (en) | 1986-02-26 |
| BR8407278A (pt) | 1986-01-21 |
| WO1985003527A1 (en) | 1985-08-15 |
| JPS61501213A (ja) | 1986-06-19 |
| EP0172165B1 (en) | 1990-06-27 |
| EP0172165A4 (en) | 1988-07-21 |
| CA1243507A (en) | 1988-10-25 |
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