JPH0717945B2 - 浸炭用鋼の製造方法 - Google Patents
浸炭用鋼の製造方法Info
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- JPH0717945B2 JPH0717945B2 JP60103576A JP10357685A JPH0717945B2 JP H0717945 B2 JPH0717945 B2 JP H0717945B2 JP 60103576 A JP60103576 A JP 60103576A JP 10357685 A JP10357685 A JP 10357685A JP H0717945 B2 JPH0717945 B2 JP H0717945B2
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Description
発明の目的
本発明は浸炭用鋼の製造方法の改良に関し、いわゆる異
常斑点の発生を防止しつつ浸炭処理を行なって肌焼鋼製
品を得ることができる浸炭用鋼を与える製造方法を提供
する。
常斑点の発生を防止しつつ浸炭処理を行なって肌焼鋼製
品を得ることができる浸炭用鋼を与える製造方法を提供
する。
浸炭による表面処理を施した機械構造用部品の製造にお
いて、浸炭時に組織が粗大化し、局部的巨大晶が生成す
ることがある。この巨大晶が集中的に発生した部分は肉
眼でもそれと認めることができるので、「異常斑点」と
よばれ、好ましくない現象とされている。それは、局部
的巨大晶が存在する部分は焼入性が高くなりすぎ、焼入
れ歪みが大きくなるからであって、歪みを矯正しようと
すると材料が折損することさえある。 従来、浸炭処理は920〜930℃の温度で行なっていたが、
最近では、処理時間を短縮するためと、十分な浸炭深さ
を得るために、950〜970℃という高温を採用することが
多くなってきた。異常斑点の発生は、この高温浸炭を行
なうときに、いっそう大きな問題である。 この問題に対して、これまでとられて来た対策は、
（１）組織微細化元素（Nb,Tiなど）を含む合金組成と
すること、（２）圧延条件をコントロールすること、お
よび（３）これらの組み合わせ、であるが、その効果は
なお満足すべきものとはいえない。とくに、線材に加工
して浸炭処理を行なう場合には、通常の工程は1200℃ま
たはそれ以上の比較的高温で圧延し、場合によっては76
0℃近辺での球状化焼鈍をへて線引きを行ない、浸炭処
理を施すという順序に従うので、冷間加工である線引き
により生じた加工歪みが浸炭時の結晶粒粗大化の駆動力
となって、異常斑点が発生しやすい傾向がある。
いて、浸炭時に組織が粗大化し、局部的巨大晶が生成す
ることがある。この巨大晶が集中的に発生した部分は肉
眼でもそれと認めることができるので、「異常斑点」と
よばれ、好ましくない現象とされている。それは、局部
的巨大晶が存在する部分は焼入性が高くなりすぎ、焼入
れ歪みが大きくなるからであって、歪みを矯正しようと
すると材料が折損することさえある。 従来、浸炭処理は920〜930℃の温度で行なっていたが、
最近では、処理時間を短縮するためと、十分な浸炭深さ
を得るために、950〜970℃という高温を採用することが
多くなってきた。異常斑点の発生は、この高温浸炭を行
なうときに、いっそう大きな問題である。 この問題に対して、これまでとられて来た対策は、
（１）組織微細化元素（Nb,Tiなど）を含む合金組成と
すること、（２）圧延条件をコントロールすること、お
よび（３）これらの組み合わせ、であるが、その効果は
なお満足すべきものとはいえない。とくに、線材に加工
して浸炭処理を行なう場合には、通常の工程は1200℃ま
たはそれ以上の比較的高温で圧延し、場合によっては76
0℃近辺での球状化焼鈍をへて線引きを行ない、浸炭処
理を施すという順序に従うので、冷間加工である線引き
により生じた加工歪みが浸炭時の結晶粒粗大化の駆動力
となって、異常斑点が発生しやすい傾向がある。
本発明は上記した問題のひとつの解決策を提案するもの
であって、その目的は、高温浸炭を行なっても常に整細
粒組織をもった肌焼鋼製品が得られるような浸炭用鋼を
提供することにある。 発明の構成
であって、その目的は、高温浸炭を行なっても常に整細
粒組織をもった肌焼鋼製品が得られるような浸炭用鋼を
提供することにある。 発明の構成
本発明の浸炭用鋼の製造方法は、次に掲げる構造用鋼で
あって、sol.Al:0.025〜0.050％およびN:0.017〜0.025
％を含有し、残部が実質的にFeからなる鋼を、加熱温度
が1000℃未満であって仕上温度が750℃以上900℃未満で
ある温度条件下に熱間加工し、ついで冷間加工すること
を特徴とする。 この製造方法を適用できる鋼は広い範囲にわたるが、代
表的なものは、下記の合金元素を含有する構造用鋼であ
る。 （SCおよびSMN） C:0.07〜0.61％、Si:0.15〜0.35％およびMn:0.30〜1.80
％ （SCM） C:0.13〜0.48％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.30〜1.00％、
Cr:0.8〜1.5％およびMo:0.08〜0.45％ （SNC） C:0.10〜0.40％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.35〜0.80％、
Ni:0.9〜4.5％およびCr:0.20〜1.00％ （SNCM） C:0.12〜0.50％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.30〜1.2％、N
i:0.40〜4.50％、Cr:0.40〜3.50％およびMo:0.15〜0.7
％ 下記の合金元素を含有するクロム鋼もまた、本発明の対
象となる。 （SCR） C:0.13〜0.48％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.60〜0.85％お
よびCr:0.7〜1.2％ 上記のほか、本発明の対象となる浸炭用鋼には、所望で
あれば、Ti:0.02〜0.20％および（または）Nb:0.01〜0.
10％を加えてさらに組織微細化効果を期待することがで
きる。 また、必要に応じて、S:0.02〜0.30％、Se:0.02〜0.30
％およびTe:0.003〜0.10％の１種または２種以上を添加
して、被削性の向上をはかることもできる。 冷間加工、とくに線引きを行なう場合、それに先立っ
て、Ac1点以下の温度における熱処理（低温焼鈍）を行
なうと、さらに好結果が得られる。
あって、sol.Al:0.025〜0.050％およびN:0.017〜0.025
％を含有し、残部が実質的にFeからなる鋼を、加熱温度
が1000℃未満であって仕上温度が750℃以上900℃未満で
ある温度条件下に熱間加工し、ついで冷間加工すること
を特徴とする。 この製造方法を適用できる鋼は広い範囲にわたるが、代
表的なものは、下記の合金元素を含有する構造用鋼であ
る。 （SCおよびSMN） C:0.07〜0.61％、Si:0.15〜0.35％およびMn:0.30〜1.80
％ （SCM） C:0.13〜0.48％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.30〜1.00％、
Cr:0.8〜1.5％およびMo:0.08〜0.45％ （SNC） C:0.10〜0.40％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.35〜0.80％、
Ni:0.9〜4.5％およびCr:0.20〜1.00％ （SNCM） C:0.12〜0.50％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.30〜1.2％、N
i:0.40〜4.50％、Cr:0.40〜3.50％およびMo:0.15〜0.7
％ 下記の合金元素を含有するクロム鋼もまた、本発明の対
象となる。 （SCR） C:0.13〜0.48％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.60〜0.85％お
よびCr:0.7〜1.2％ 上記のほか、本発明の対象となる浸炭用鋼には、所望で
あれば、Ti:0.02〜0.20％および（または）Nb:0.01〜0.
10％を加えてさらに組織微細化効果を期待することがで
きる。 また、必要に応じて、S:0.02〜0.30％、Se:0.02〜0.30
％およびTe:0.003〜0.10％の１種または２種以上を添加
して、被削性の向上をはかることもできる。 冷間加工、とくに線引きを行なう場合、それに先立っ
て、Ac1点以下の温度における熱処理（低温焼鈍）を行
なうと、さらに好結果が得られる。
本発明は、異常斑点の発生にAlNが関係しているとの、
発明者がはじめて得た知見にもとづいている。すなわ
ち、従来の浸炭用鋼の製造において代表的であった、熱
間圧延を1200℃程度の高温に加熱して行なう条件下で
は、AlNはほとんどマトリクス中に固溶しており、それ
が圧延後の温度の低下に伴って析出すると、少数の先に
析出したAlN粒子が核となって大きな粒子に成長し、こ
れがオーステナイト結晶粒の局部的な巨大化をひきおこ
すことがわかったのである。 そこで、本発明ではAlNの固溶→析出→粒成長の現象を
起させないことを意図して、AlNが析出し、微細粒子と
して分散しているまま加工し、オーステナイト結晶粒の
局部的巨大化の原因をとり除いたわけである。（AlNの
核が多数存在し、新たに析出してくる量が少なければ、
その核は大きくならないことが、容易に理解されるであ
ろう。） この意図を実現するには、鋼中のAlNが200ppm以上必要
であることがわかった。sol.Al:0.025％、N:0.017％の
下限は、このAlNを形成するために必要な量である。Al
は多量にあると清浄度を害し、またＮはブローホールの
発生を招くから、それぞれ、Alは0.050％、Ｎは0.025％
の上限を設けた。この範囲内で、当量よりいく分かＮが
リッチな方が好成績を示す。 熱間加工の条件についていえば、前記した1000℃未満の
加熱温度と750℃以上900℃未満の仕上温度とは、このAl
Nの挙動を利用するために選択したものである。
発明者がはじめて得た知見にもとづいている。すなわ
ち、従来の浸炭用鋼の製造において代表的であった、熱
間圧延を1200℃程度の高温に加熱して行なう条件下で
は、AlNはほとんどマトリクス中に固溶しており、それ
が圧延後の温度の低下に伴って析出すると、少数の先に
析出したAlN粒子が核となって大きな粒子に成長し、こ
れがオーステナイト結晶粒の局部的な巨大化をひきおこ
すことがわかったのである。 そこで、本発明ではAlNの固溶→析出→粒成長の現象を
起させないことを意図して、AlNが析出し、微細粒子と
して分散しているまま加工し、オーステナイト結晶粒の
局部的巨大化の原因をとり除いたわけである。（AlNの
核が多数存在し、新たに析出してくる量が少なければ、
その核は大きくならないことが、容易に理解されるであ
ろう。） この意図を実現するには、鋼中のAlNが200ppm以上必要
であることがわかった。sol.Al:0.025％、N:0.017％の
下限は、このAlNを形成するために必要な量である。Al
は多量にあると清浄度を害し、またＮはブローホールの
発生を招くから、それぞれ、Alは0.050％、Ｎは0.025％
の上限を設けた。この範囲内で、当量よりいく分かＮが
リッチな方が好成績を示す。 熱間加工の条件についていえば、前記した1000℃未満の
加熱温度と750℃以上900℃未満の仕上温度とは、このAl
Nの挙動を利用するために選択したものである。
【実施例１】 下記の組成のSCM420鋼の圧延材を加熱して昇温させ、 C :0.21 ％ Cu:0.12％ Si:0.28 ％ Ni:0.07％ Mn:0.80 ％ Cr:1.16％ P :0.013％ Mo:0.16％ S :0.021％ その過程で種々の温度に30分間保ったものを水冷した。
各材料についてAlNの析出量をしらべ、第１図に示す結
果を得た。 これから、AlNは800〜1000℃でいったん析出するが、11
00℃以上ではほぼ固溶すること、従って、AlNの固溶を
避けるためには1050℃以下、とくに1000℃未満の、比較
的低い加熱温度から熱間圧延をすべきことがわかった。 同じ鋼を、第２図に例を示すパターンに従って、高温
（1150℃以上）または低温（1050℃以下）の加熱温度領
域に10時間保持し、より低い仕上温度相当温度に30分間
おいて水冷するという熱処理をした。各試料について異
常斑点の発生の状況をしらべた結果は、第２図のとおり
であった。 第２図のデータから、加熱温度が高い場合は仕上温度が
850℃以下で異常斑点が発生し、加熱温度が低い場合は
仕上温度が750℃より低くなければ異常斑点の発生が避
けられることがわかる。
各材料についてAlNの析出量をしらべ、第１図に示す結
果を得た。 これから、AlNは800〜1000℃でいったん析出するが、11
00℃以上ではほぼ固溶すること、従って、AlNの固溶を
避けるためには1050℃以下、とくに1000℃未満の、比較
的低い加熱温度から熱間圧延をすべきことがわかった。 同じ鋼を、第２図に例を示すパターンに従って、高温
（1150℃以上）または低温（1050℃以下）の加熱温度領
域に10時間保持し、より低い仕上温度相当温度に30分間
おいて水冷するという熱処理をした。各試料について異
常斑点の発生の状況をしらべた結果は、第２図のとおり
であった。 第２図のデータから、加熱温度が高い場合は仕上温度が
850℃以下で異常斑点が発生し、加熱温度が低い場合は
仕上温度が750℃より低くなければ異常斑点の発生が避
けられることがわかる。
【実施例２】 下記の組成のSCR420鋼を、 C :0.20％ Ni:0.05％ Si:0.20 Cr:1.09 Mn:0.78 Mo:0.02 P :0.015 sol.Al:0.029 S :0.009 N :0.019 Cu:0.10 O :0.0013 つぎの条件で線材圧延した。 加熱温度が高い比較例のものに、異常斑点が認められ
た。 上記のNo.2およびNo.3の圧延材を、線引き（WD1）−低
温焼鈍（650℃）−線引き（WD2）の工程に従って加工し
た。 WD1の圧下率20％以内であって、WDの圧下率30％以内の
組み合わせにおいては、異常斑点の発生は観察されなか
った。 こうして得た線材をベアリングのコロに加工し、970℃
×６時間の高温ガス浸炭法により浸炭して、肌焼鋼製品
とした。異常斑点の全くないコロが得られた。 発明の効果 本発明に従って製造した浸炭用鋼は、その製造工程にお
いてはもちろんのこと、後続の浸炭工程においても、と
くに高温の浸炭を行なっても、オーステナイト結晶粒の
局部的な巨大化がひきおこす異常斑点の発生がない。従
って、焼入れ歪が異常に大きくなることもなく、欠陥の
ない肌焼鋼製品が得られる。 本発明は、種々の機械部品、たとえば自動車用の歯車、
ハンドルラック、ベアリングのコロなどの製造に適用し
たとき、とくに有意義である。
た。 上記のNo.2およびNo.3の圧延材を、線引き（WD1）−低
温焼鈍（650℃）−線引き（WD2）の工程に従って加工し
た。 WD1の圧下率20％以内であって、WDの圧下率30％以内の
組み合わせにおいては、異常斑点の発生は観察されなか
った。 こうして得た線材をベアリングのコロに加工し、970℃
×６時間の高温ガス浸炭法により浸炭して、肌焼鋼製品
とした。異常斑点の全くないコロが得られた。 発明の効果 本発明に従って製造した浸炭用鋼は、その製造工程にお
いてはもちろんのこと、後続の浸炭工程においても、と
くに高温の浸炭を行なっても、オーステナイト結晶粒の
局部的な巨大化がひきおこす異常斑点の発生がない。従
って、焼入れ歪が異常に大きくなることもなく、欠陥の
ない肌焼鋼製品が得られる。 本発明は、種々の機械部品、たとえば自動車用の歯車、
ハンドルラック、ベアリングのコロなどの製造に適用し
たとき、とくに有意義である。
第１図は、SCM鋼中におけるAlNの温度変化に対する析出
−固溶の挙動を示すグラフである。 第２図は、同じ鋼を、熱間圧延の条件に合わせて、種々
の加熱温度および仕上げ温度に相当するパターンで熱処
理したときの、異常斑点の発生の状況をあらわすグラフ
である。
−固溶の挙動を示すグラフである。 第２図は、同じ鋼を、熱間圧延の条件に合わせて、種々
の加熱温度および仕上げ温度に相当するパターンで熱処
理したときの、異常斑点の発生の状況をあらわすグラフ
である。
Claims (10)
- 【請求項１】C:0.07〜0.61％、Si:0.15〜0.35％およびM
n:0.30〜1.80％に加えてsol.Al:0.025〜0.050％および
N:0.017〜0.025％を含有し、残部が実質的にFeからなる
鋼を、加熱温度が1000℃未満であって仕上温度が750℃
以上900℃未満である温度条件下に加工することによっ
て鋼中のAlNの固溶および析出を抑制しつつ熱間加工
し、ついで冷間加工することを特徴とする浸炭用鋼の製
造方法。 - 【請求項２】Ac1点以下の温度における熱処理を包含す
る特許請求の範囲第１項の製造方法。 - 【請求項３】C:0.13〜0.48％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.
30〜1.00％、Cr:0.8〜1.5％およびMo:0.08〜0.45％に加
えてsol.Al:0.025〜0.050％およびN:0.017〜0.025％を
含有し、残部が実質的にFeからなる鋼を、加熱温度が10
00℃未満であって仕上温度が750℃以上900℃未満である
温度条件下に加工することによって鋼中のAlNの固溶お
よび析出を抑制しつつ熱間加工し、ついで冷間加工する
ことを特徴とする浸炭用鋼の製造方法。 - 【請求項４】Ac1点以下の温度における熱処理を包含す
る特許請求の範囲第３項の製造方法。 - 【請求項５】C:0.10〜0.40％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.
35〜0.80％、Ni:0.9〜4.5％およびCr:0.20〜1.00％に加
えてsol.Al:0.025〜0.050％およびN:0.017〜0.025％を
含有し、残部が実質的にFeからなる鋼を、加熱温度が10
00℃未満であって仕上温度が750℃以上900℃未満である
温度条件下に加工することによって鋼中のAlNの固溶お
よび析出を抑制しつつ熱間加工し、ついで冷間加工する
ことを特徴とする浸炭用鋼の製造方法。 - 【請求項６】Ac1点以下の温度における熱処理を包含す
る特許請求の範囲第５項の製造方法。 - 【請求項７】C:0.12〜0.50％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.
30〜1.2％、Ni:0.40〜4.50％、Cr:0.40〜3.50％およびM
o:0.15〜0.7％に加えてsol.Al:0.025〜0.050％およびN:
0.017〜0.025％を含有し、残部が実質的にFeからなる鋼
を、加熱温度が1000℃未満であって仕上温度が750℃以
上900℃未満である温度条件下に加工することによって
鋼中のAlNの固溶および析出を抑制しつつ熱間加工し、
ついで冷間加工することを特徴とする浸炭用鋼の製造方
法。 - 【請求項８】Ac1点以下の温度における熱処理を包含す
る特許請求の範囲第７項の製造方法。 - 【請求項９】C:0.13〜0.48％、Si:0.15〜0.35％、Mn:0.
60〜0.85％およびCr:0.7〜1.2％に加えてsol.Al:0.025
〜0.050％およびN:0.017〜0.025％を含有し、残部が実
質的にFeからなる鋼を、加熱温度が1000℃未満であって
仕上温度が750℃以上900℃未満である温度条件下に加工
することによって鋼中のAlNの固溶および析出を抑制し
つつ熱間加工し、ついで冷間加工することを特徴とする
浸炭用鋼の製造方法。 - 【請求項１０】Ac1点以下の温度における熱処理を包含
する特許請求の範囲第９項の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60103576A JPH0717945B2 (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | 浸炭用鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60103576A JPH0717945B2 (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | 浸炭用鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61261429A JPS61261429A (ja) | 1986-11-19 |
| JPH0717945B2 true JPH0717945B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=14357611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60103576A Expired - Lifetime JPH0717945B2 (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | 浸炭用鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0717945B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0699747B2 (ja) * | 1989-02-27 | 1994-12-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間鍛造性にすぐれる肌焼鋼の製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS541647A (en) * | 1977-06-06 | 1979-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical fiber connector |
| JPS6016107B2 (ja) * | 1978-08-23 | 1985-04-23 | 株式会社日立製作所 | 自己保護型半導体制御整流装置 |
| JPS6041687B2 (ja) * | 1979-11-16 | 1985-09-18 | 大同特殊鋼株式会社 | 肌焼鋼の製造方法 |
| JPS5816024A (ja) * | 1981-07-21 | 1983-01-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高温浸炭用はだ焼鋼の製造方法 |
| JPS5852424A (ja) * | 1981-09-22 | 1983-03-28 | Nippon Steel Corp | 高温浸炭用鋼の製造方法 |
-
1985
- 1985-05-15 JP JP60103576A patent/JPH0717945B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61261429A (ja) | 1986-11-19 |
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