JPH07238343A - 快削性浸炭用鋼及びその切削加工前熱処理法 - Google Patents
快削性浸炭用鋼及びその切削加工前熱処理法Info
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- JPH07238343A JPH07238343A JP2851394A JP2851394A JPH07238343A JP H07238343 A JPH07238343 A JP H07238343A JP 2851394 A JP2851394 A JP 2851394A JP 2851394 A JP2851394 A JP 2851394A JP H07238343 A JPH07238343 A JP H07238343A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｂ，Ｎ，Ｓ等の含有
量が規定される他、（Ｂ［％］＋０．５×Ｓ［％］）≦
０．０１の要件を満たし、あるいはＢＮの体積率が０．
０３％以上で且つ圧延方向と平行な断面３．４ｍｍ2 中
に９０μｍ以上の大きさのＢＮ析出物を含まない、浸炭
焼入れ前の被削性および浸炭焼入れ後の疲労強度に優れ
た快削性浸炭用鋼と、その様な浸炭用鋼を得ることので
きる熱処理法を開示する。 【効果】 鋼材の成分組成を規定すると共に、ＢＮの析
出形態を特定することによって浸炭焼入前の被削性を高
めると共に、浸炭焼入後の疲労強度を高め得ることがで
き、また本発明の熱処理法によれば、その様な浸炭焼入
用の快削性鋼材を効率よく製造できる。
量が規定される他、（Ｂ［％］＋０．５×Ｓ［％］）≦
０．０１の要件を満たし、あるいはＢＮの体積率が０．
０３％以上で且つ圧延方向と平行な断面３．４ｍｍ2 中
に９０μｍ以上の大きさのＢＮ析出物を含まない、浸炭
焼入れ前の被削性および浸炭焼入れ後の疲労強度に優れ
た快削性浸炭用鋼と、その様な浸炭用鋼を得ることので
きる熱処理法を開示する。 【効果】 鋼材の成分組成を規定すると共に、ＢＮの析
出形態を特定することによって浸炭焼入前の被削性を高
めると共に、浸炭焼入後の疲労強度を高め得ることがで
き、また本発明の熱処理法によれば、その様な浸炭焼入
用の快削性鋼材を効率よく製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、浸炭焼入れ前において
は優れた被削性を示し、また浸炭焼入れにより優れた表
面強度と靭性および疲労強度を発揮する快削性浸炭用
鋼、並びにその様な快削性浸炭用鋼を得るための熱処理
法に関するものであり、この快削性浸炭用鋼は、歯車や
シャフト、ピン等に用いられる浸炭焼入れ用鋼材として
極めて有用である。
は優れた被削性を示し、また浸炭焼入れにより優れた表
面強度と靭性および疲労強度を発揮する快削性浸炭用
鋼、並びにその様な快削性浸炭用鋼を得るための熱処理
法に関するものであり、この快削性浸炭用鋼は、歯車や
シャフト、ピン等に用いられる浸炭焼入れ用鋼材として
極めて有用である。
【０００２】
【従来の技術】各種機械構造用鋼の被削性を改善するた
めの手段として一般的に実施されているのは、Ｓ，Ｐ
ｂ，Ｃａ等の被削性向上元素の添加である。しかし、Ｓ
は鋼材の靭性や疲労強度を低下させるという欠点があ
り、またＰｂは、Ｓに比べて機械的性質に及ぼす悪影響
は少ないが、耐ピッチング疲労強度や、高強度鋼の曲げ
疲労強度を低下させることが指摘されている。更にＣａ
は、工具の種類によっては被削性向上効果が有効に発揮
されないことがあるばかりでなく、酸化物サイズを粗大
化させて疲労強度を低下させることが知られている。従
って、これら被削性向上元素を添加する方法は、高強度
を必要とする部品の被削性向上には余り有効でないか、
あるいは適用できない。
めの手段として一般的に実施されているのは、Ｓ，Ｐ
ｂ，Ｃａ等の被削性向上元素の添加である。しかし、Ｓ
は鋼材の靭性や疲労強度を低下させるという欠点があ
り、またＰｂは、Ｓに比べて機械的性質に及ぼす悪影響
は少ないが、耐ピッチング疲労強度や、高強度鋼の曲げ
疲労強度を低下させることが指摘されている。更にＣａ
は、工具の種類によっては被削性向上効果が有効に発揮
されないことがあるばかりでなく、酸化物サイズを粗大
化させて疲労強度を低下させることが知られている。従
って、これら被削性向上元素を添加する方法は、高強度
を必要とする部品の被削性向上には余り有効でないか、
あるいは適用できない。
【０００３】このほか、Ｂの窒化物を利用して被削性を
向上しようとする試みが報告されている（たとえば特開
平１−１９７６４号、特開平３−１００４７号）。しか
し、この方法では、浸炭焼入前に切削加工する場合、焼
きならしままであれば添加したＢが全てＢＮとして固定
されずに遊離のＢとして残存し、焼入性が上がって硬質
化し、その結果ＢＮを含有しない鋼よりも被削性が悪く
なるという問題が生じてくる。従って、浸炭焼入用鋼の
浸炭焼入前の被削性を、浸炭焼入後の疲労強度を低下さ
せずに向上させるには、上記ＢＮ含有快削鋼の欠点であ
る過剰な焼入性をコントロールし、被削性のより改善さ
れた浸炭用鋼、およびその様な浸炭用鋼を得ることので
きる熱処理法を開発する必要がある。しかも、ＢＮは、
ＭｎＳを核として析出することにより粗大析出物とな
り、疲労強度を低下させるという難点もあるので高強度
鋼には適用できず、こうした観点からの改善も必要とな
る。
向上しようとする試みが報告されている（たとえば特開
平１−１９７６４号、特開平３−１００４７号）。しか
し、この方法では、浸炭焼入前に切削加工する場合、焼
きならしままであれば添加したＢが全てＢＮとして固定
されずに遊離のＢとして残存し、焼入性が上がって硬質
化し、その結果ＢＮを含有しない鋼よりも被削性が悪く
なるという問題が生じてくる。従って、浸炭焼入用鋼の
浸炭焼入前の被削性を、浸炭焼入後の疲労強度を低下さ
せずに向上させるには、上記ＢＮ含有快削鋼の欠点であ
る過剰な焼入性をコントロールし、被削性のより改善さ
れた浸炭用鋼、およびその様な浸炭用鋼を得ることので
きる熱処理法を開発する必要がある。しかも、ＢＮは、
ＭｎＳを核として析出することにより粗大析出物とな
り、疲労強度を低下させるという難点もあるので高強度
鋼には適用できず、こうした観点からの改善も必要とな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な問
題点に着目してなされたものであって、その目的は、浸
炭焼入前の被削性が良好であると共に浸炭焼入後の被削
性および疲労強度等に優れた浸炭焼入用鋼、並びにその
様な浸炭焼入用鋼を得ることのできる熱処理法を提供し
ようとするものである。
題点に着目してなされたものであって、その目的は、浸
炭焼入前の被削性が良好であると共に浸炭焼入後の被削
性および疲労強度等に優れた浸炭焼入用鋼、並びにその
様な浸炭焼入用鋼を得ることのできる熱処理法を提供し
ようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る快削性浸炭用鋼の構成は、 Ｃ ：０．１〜０．３％ Ｓｉ：０．２５％以下（０％を含む） Ｍｎ：０．５５〜２．０％ Ａｌ：０．０２〜０．１％ Ｂ：０．００２〜０．００６％ Ｎ：（１．３×Ｂ［％］＋０．００８）％以上 Ｓ：０．０１６％以下（０％を含む） であり、且つ Ｃｒ：６％以下 Ｎｉ：６％以下 Ｍｏ：２％以下 よりなる群から選択される少なくとも１種を含有すると
共に、 （Ｂ［％］＋０．５×Ｓ［％］）≦０．０１ の要件を満足するか、あるいはＢＮの体積率が０．０３
％以上で且つ圧延方向と平行な断面３．４ｍｍ2 中に９
０μｍ2 以上の大きさのＢＮ析出物を含まない、という
要件を満たし、あるいはこれらの要件に加えて、更に他
の成分として、 Ｎｂ：０．５％以下および／またはＶ：０．３％以下 を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるもの
であるところに要旨が存在する。
のできた本発明に係る快削性浸炭用鋼の構成は、 Ｃ ：０．１〜０．３％ Ｓｉ：０．２５％以下（０％を含む） Ｍｎ：０．５５〜２．０％ Ａｌ：０．０２〜０．１％ Ｂ：０．００２〜０．００６％ Ｎ：（１．３×Ｂ［％］＋０．００８）％以上 Ｓ：０．０１６％以下（０％を含む） であり、且つ Ｃｒ：６％以下 Ｎｉ：６％以下 Ｍｏ：２％以下 よりなる群から選択される少なくとも１種を含有すると
共に、 （Ｂ［％］＋０．５×Ｓ［％］）≦０．０１ の要件を満足するか、あるいはＢＮの体積率が０．０３
％以上で且つ圧延方向と平行な断面３．４ｍｍ2 中に９
０μｍ2 以上の大きさのＢＮ析出物を含まない、という
要件を満たし、あるいはこれらの要件に加えて、更に他
の成分として、 Ｎｂ：０．５％以下および／またはＶ：０．３％以下 を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるもの
であるところに要旨が存在する。
【０００６】また本発明に係る熱処理法の構成は、上記
成分組成の要件を満足する鋼材を圧延または鍛造した
後、Ａ3 点〜１０００℃の温度でオーステナイト化し、
次いで６００℃〜Ａ1 点にまで空冷もしくは徐冷して同
温度で１０分以上保持し、その後空冷もしくは徐冷する
ことにより、浸炭焼入れ前の被削性を高めるところに要
旨を有するものである。
成分組成の要件を満足する鋼材を圧延または鍛造した
後、Ａ3 点〜１０００℃の温度でオーステナイト化し、
次いで６００℃〜Ａ1 点にまで空冷もしくは徐冷して同
温度で１０分以上保持し、その後空冷もしくは徐冷する
ことにより、浸炭焼入れ前の被削性を高めるところに要
旨を有するものである。
【０００７】
【作用】浸炭焼入用鋼の被削性向上には、被削材の硬度
低下と、工具界面との潤滑性を向上させる化合物の含有
が有効である。そして前述のＢＮは、工具との界面に潤
滑性を与えることで被削性を向上させる作用を発揮する
ことが知られている。しかし、前述の如く切削加工前に
行なわれる熱処理の後の冷却時に、化合物として固定さ
れない遊離のＢが存在すると、焼入性が上昇して硬度上
昇を招き、被削性をかえって低下させる。故に、できる
だけ多くのＢを、被削性向上に有効なＢＮの形で析出さ
せ、遊離のＢ量を減少させることが被削性向上につなが
る。従って本発明においては、十分な量のＮを添加する
ことが重要であり、Ｂと結合する化学量論的に必要な量
より一定量以上のＮを含有させる必要がある。またＭｎ
量も被削性に大きな影響を及ぼし、優れた被削性を確保
するにはＭｎ量を所定量以上含有させなければならない
ことが確認された。
低下と、工具界面との潤滑性を向上させる化合物の含有
が有効である。そして前述のＢＮは、工具との界面に潤
滑性を与えることで被削性を向上させる作用を発揮する
ことが知られている。しかし、前述の如く切削加工前に
行なわれる熱処理の後の冷却時に、化合物として固定さ
れない遊離のＢが存在すると、焼入性が上昇して硬度上
昇を招き、被削性をかえって低下させる。故に、できる
だけ多くのＢを、被削性向上に有効なＢＮの形で析出さ
せ、遊離のＢ量を減少させることが被削性向上につなが
る。従って本発明においては、十分な量のＮを添加する
ことが重要であり、Ｂと結合する化学量論的に必要な量
より一定量以上のＮを含有させる必要がある。またＭｎ
量も被削性に大きな影響を及ぼし、優れた被削性を確保
するにはＭｎ量を所定量以上含有させなければならない
ことが確認された。
【０００８】また、ＢＮが大型析出物として析出すると
疲労強度は低下する。ＢＮはＭｎＳを核として析出する
ので、大型ＢＮ析出物を減少させるには、ＭｎＳ系介在
物、即ちＳの減少が有効であり、またＢ量を減少させる
ことも有効となる。こうした観点から、大型ＢＮ析出物
の増加による疲労強度の低下を防止するための要件を模
索したところ、 （Ｂ［％］＋０．５×Ｓ［％］）≦０．０１ の要件を満たす様にＢとＳの含有量を調整することが有
効であること、また、ＢＮの体積率が０．０３％以上で
且つ圧延方向の平行な断面３．４ｍｍ2 中に９０μｍ2
以上の大きさのＢＮ析出物を含まないものは、十分な被
削性向上効果を有しながら優れた疲労強度を示すことが
確認された。以下、これらの成分を含めて本発明におけ
る各元素の限定理由を詳細に説明する。
疲労強度は低下する。ＢＮはＭｎＳを核として析出する
ので、大型ＢＮ析出物を減少させるには、ＭｎＳ系介在
物、即ちＳの減少が有効であり、またＢ量を減少させる
ことも有効となる。こうした観点から、大型ＢＮ析出物
の増加による疲労強度の低下を防止するための要件を模
索したところ、 （Ｂ［％］＋０．５×Ｓ［％］）≦０．０１ の要件を満たす様にＢとＳの含有量を調整することが有
効であること、また、ＢＮの体積率が０．０３％以上で
且つ圧延方向の平行な断面３．４ｍｍ2 中に９０μｍ2
以上の大きさのＢＮ析出物を含まないものは、十分な被
削性向上効果を有しながら優れた疲労強度を示すことが
確認された。以下、これらの成分を含めて本発明におけ
る各元素の限定理由を詳細に説明する。
【０００９】Ｃは、浸炭鋼の芯部の強度を増加させるの
に不可欠の元素であり、０．１％未満では強度が不足す
る。しかし０．３％を超えると靭性の劣化を招くと共
に、疲労強度に有用な圧縮残留応力が生じにくくなるた
め、含有量を０．１〜０．３％と定めた。Ｓｉは、鋼材
の脱酸を目的として添加されるが、多過ぎると浸炭異常
層の生成による疲労強度低下や全体の靭性低下を招くの
で、０．２５％を上限とした。Ｓｉのより好ましい上限
値は０．１５％である。
に不可欠の元素であり、０．１％未満では強度が不足す
る。しかし０．３％を超えると靭性の劣化を招くと共
に、疲労強度に有用な圧縮残留応力が生じにくくなるた
め、含有量を０．１〜０．３％と定めた。Ｓｉは、鋼材
の脱酸を目的として添加されるが、多過ぎると浸炭異常
層の生成による疲労強度低下や全体の靭性低下を招くの
で、０．２５％を上限とした。Ｓｉのより好ましい上限
値は０．１５％である。
【００１０】Ｍｎは、鋼材の脱酸と熱間加工性の改善及
び焼入性と被削性の向上を目的として添加されるもの
で、少なくとも０．５５％以上含有させなければならな
いが、多過ぎると靭性が低下すると共に焼入性過剰によ
って被削性低下を招くので２．０％を上限とする。Ｍｎ
のより好ましい含有量は０．７０〜１．０％の範囲であ
る。Ａｌは、脱酸元素として鋼中の酸素量を低下させ、
またオーステナイト結晶粒調整のために必須の元素であ
り、その効果を有効に発揮させるには０．０２％以上含
有させなければならない。しかし、Ａｌ量が多くなりす
ぎると、靭性が損なわれるので、０．１％を上限とす
る。
び焼入性と被削性の向上を目的として添加されるもの
で、少なくとも０．５５％以上含有させなければならな
いが、多過ぎると靭性が低下すると共に焼入性過剰によ
って被削性低下を招くので２．０％を上限とする。Ｍｎ
のより好ましい含有量は０．７０〜１．０％の範囲であ
る。Ａｌは、脱酸元素として鋼中の酸素量を低下させ、
またオーステナイト結晶粒調整のために必須の元素であ
り、その効果を有効に発揮させるには０．０２％以上含
有させなければならない。しかし、Ａｌ量が多くなりす
ぎると、靭性が損なわれるので、０．１％を上限とす
る。
【００１１】Ｂは、鋼中においてＢＮ析出物を形成し、
工具界面との潤滑性を高めることによって被削性を向上
させる効果があり、その効果は、０．００２％以上の添
加で有効に発揮される。しかし、Ｂ量が多過ぎると遊離
のＢが残り易くなり、焼入性が過剰となって被削時の硬
度が上昇し、かえって被削性が劣化するばかりでなく、
疲労強度も低下するので、上限を０．００６％とした。
Ｂのより好ましい含有量は０．００３〜０．００４％の
範囲である。
工具界面との潤滑性を高めることによって被削性を向上
させる効果があり、その効果は、０．００２％以上の添
加で有効に発揮される。しかし、Ｂ量が多過ぎると遊離
のＢが残り易くなり、焼入性が過剰となって被削時の硬
度が上昇し、かえって被削性が劣化するばかりでなく、
疲労強度も低下するので、上限を０．００６％とした。
Ｂのより好ましい含有量は０．００３〜０．００４％の
範囲である。
【００１２】Ｎは、Ｂと結合してＢＮ析出物を形成し、
被削性を高める作用があり、遊離のＢを残さず且つＡｌ
Ｎを形成して十分な結晶粒微細化効果を発揮させるに
は、（Ｎ≧１．３×Ｂ［％］＋０．００８）（％）を満
たす様に含有させなければならない。しかしてＮ量がこ
れ未満であると、遊離のＢが残って焼入性が過剰とな
り、被削材の硬度が上昇しすぎて被削性をかえって悪化
させる。
被削性を高める作用があり、遊離のＢを残さず且つＡｌ
Ｎを形成して十分な結晶粒微細化効果を発揮させるに
は、（Ｎ≧１．３×Ｂ［％］＋０．００８）（％）を満
たす様に含有させなければならない。しかしてＮ量がこ
れ未満であると、遊離のＢが残って焼入性が過剰とな
り、被削材の硬度が上昇しすぎて被削性をかえって悪化
させる。
【００１３】Ｓは、ＭｎＳを形成して被削性を向上させ
るのに有効な元素であるが、Ｂを添加した場合の効果は
比較的少ない。しかし、多過ぎると疲労強度を低下させ
るので、０．０１６％を上限とする。尚、Ｓ量を極端に
低減した場合ＢＮ析出物の核となるＭｎＳの数も少なく
なって被削性向上効果は少なくなるが、実用上問題とな
るレベルではないので、下限は設けない。
るのに有効な元素であるが、Ｂを添加した場合の効果は
比較的少ない。しかし、多過ぎると疲労強度を低下させ
るので、０．０１６％を上限とする。尚、Ｓ量を極端に
低減した場合ＢＮ析出物の核となるＭｎＳの数も少なく
なって被削性向上効果は少なくなるが、実用上問題とな
るレベルではないので、下限は設けない。
【００１４】本発明で使用される鋼材は、上記した元素
に加えて、鋼の焼入性と焼入焼戻し後の強度や靭性を向
上させるため、Ｎｉ，Ｃｒ及びＭｏよりなる群から選ば
れる少なくとも１種の元素を含有させる。しかし、これ
らの元素を過多に添加しても添加量に見合った効果の増
大は認められず、鋼材コストを高めるだけであるので、
添加量の上限は、経済上の理由からＮｉ：６．０％，Ｃ
ｒ：６．０％およびＭｏ：２．０％と定めた。
に加えて、鋼の焼入性と焼入焼戻し後の強度や靭性を向
上させるため、Ｎｉ，Ｃｒ及びＭｏよりなる群から選ば
れる少なくとも１種の元素を含有させる。しかし、これ
らの元素を過多に添加しても添加量に見合った効果の増
大は認められず、鋼材コストを高めるだけであるので、
添加量の上限は、経済上の理由からＮｉ：６．０％，Ｃ
ｒ：６．０％およびＭｏ：２．０％と定めた。
【００１５】また本発明に係る浸炭用鋼においては、更
にＢＮの体積率が０．０３％以上で且つ圧延方向と平行
な断面３．４ｍｍ2 中に９０μｍ2 以上の大きさのＢＮ
析出物を含まない、という要件が付加される。これは、
粗大なＢＮ析出物による疲労強度の低下を抑えつつ、優
れた被削性を確保する為の要件として定めたものであっ
て、ＢＮ析出物による被削性向上効果を有効に発揮させ
るには、ＢＮの体積率が０．０３％以上でなければなら
ず、また、圧延方向と平行な断面３．４ｍｍ2を基準に
して該断面内に９０μｍ2 以上のＢＮ析出物が存在する
と、粗大なＢＮ析出物による疲労強度の低下が顕著に表
われてくるからである。
にＢＮの体積率が０．０３％以上で且つ圧延方向と平行
な断面３．４ｍｍ2 中に９０μｍ2 以上の大きさのＢＮ
析出物を含まない、という要件が付加される。これは、
粗大なＢＮ析出物による疲労強度の低下を抑えつつ、優
れた被削性を確保する為の要件として定めたものであっ
て、ＢＮ析出物による被削性向上効果を有効に発揮させ
るには、ＢＮの体積率が０．０３％以上でなければなら
ず、また、圧延方向と平行な断面３．４ｍｍ2を基準に
して該断面内に９０μｍ2 以上のＢＮ析出物が存在する
と、粗大なＢＮ析出物による疲労強度の低下が顕著に表
われてくるからである。
【００１６】本発明鋼材における必須元素は以上の通り
であるが、これらに加えてＮｂおよび／またはＶを適量
含有させると、結晶粒調整効果を得ることができるので
好ましい。しかし、これらの元素による結晶粒調整効果
もある程度の添加量で飽和し、過度に添加することはコ
ストアップを招くだけであるので、添加量の上限は、Ｎ
ｂは０．５％，Ｖは０．３％と夫々定めた。
であるが、これらに加えてＮｂおよび／またはＶを適量
含有させると、結晶粒調整効果を得ることができるので
好ましい。しかし、これらの元素による結晶粒調整効果
もある程度の添加量で飽和し、過度に添加することはコ
ストアップを招くだけであるので、添加量の上限は、Ｎ
ｂは０．５％，Ｖは０．３％と夫々定めた。
【００１７】上記の要件を満足する本発明の浸炭用鋼
は、浸炭焼入前の状態で優れた被削性を示すと共に、浸
炭焼入後においては優れた疲労強度を発揮するので、被
削性の優れた浸炭焼入用鋼として極めて有用なものであ
る。
は、浸炭焼入前の状態で優れた被削性を示すと共に、浸
炭焼入後においては優れた疲労強度を発揮するので、被
削性の優れた浸炭焼入用鋼として極めて有用なものであ
る。
【００１８】また本発明に係る他の構成では、前記成分
組成の要件を満たす鋼材を使用し、該成分系の鋼材にお
いて、被削性を向上させるＢＮの析出量を最大にすると
共に遊離のＢ量を最少限に抑え、焼入性の過度の上昇を
抑えることによって被削性を高め、且つ粗大なＢＮ析出
量の生成を抑制して疲労強度の低下を防止するための、
浸炭焼入前に行なわれる熱処理法にも特徴を有してい
る。
組成の要件を満たす鋼材を使用し、該成分系の鋼材にお
いて、被削性を向上させるＢＮの析出量を最大にすると
共に遊離のＢ量を最少限に抑え、焼入性の過度の上昇を
抑えることによって被削性を高め、且つ粗大なＢＮ析出
量の生成を抑制して疲労強度の低下を防止するための、
浸炭焼入前に行なわれる熱処理法にも特徴を有してい
る。
【００１９】即ち本発明においては、上記鋼材を圧延あ
るいは鍛造した後、直接あるいは一旦冷却した後に熱処
理し、さらに切削加工してから浸炭焼入に付されるが、
浸炭焼入後の疲労強度を本発明で意図するレベルにまで
高めるには、遊離のＢを残存させることなく、できるだ
け多くの微細なＢＮを析出せしめ、硬度上昇を抑える必
要がある。そのためには、熱処理をＡ3 点〜１０００℃
の温度範囲で行なうことによってオーステナイト化し、
次いで６００℃〜Ａ1 点にまで空冷もしくは徐冷してか
ら同温度で１０分以上保持し、その後空冷もしくは徐冷
することが必要となる。
るいは鍛造した後、直接あるいは一旦冷却した後に熱処
理し、さらに切削加工してから浸炭焼入に付されるが、
浸炭焼入後の疲労強度を本発明で意図するレベルにまで
高めるには、遊離のＢを残存させることなく、できるだ
け多くの微細なＢＮを析出せしめ、硬度上昇を抑える必
要がある。そのためには、熱処理をＡ3 点〜１０００℃
の温度範囲で行なうことによってオーステナイト化し、
次いで６００℃〜Ａ1 点にまで空冷もしくは徐冷してか
ら同温度で１０分以上保持し、その後空冷もしくは徐冷
することが必要となる。
【００２０】熱処理温度がＡ3 点未満では、オーステナ
イト化が不十分となって不均一な組織となるだけでな
く、粗大なＢＮが残存して疲労強度が低下する。一方、
１０００℃を超える高温になると部分的にＢＮの再固溶
化が起こり、ＢＮとしての析出が不十分となって満足な
被削性が得られなくなる。尚この時のオーステナイト化
時間は、鋼材の温度および金属組織が均一になるのに必
要な時間であれば十分であるので特に限定されないが、
一般的には１０分以上、好ましくは３０分以上である。
またオーステナイト化後は、ＢＮの析出を完全なものと
すると共に初析フェライトの析出を促すことによって熱
処理後の硬度を過度に高めない様にする必要があり、オ
ーステナイト化後の温度が６００℃未満ではＢＮの析出
が遅くなるため効率が低下するばかりでなく、アシキュ
ラーなフェライトが生成して硬度低下が不十分になる恐
れがでてくる。一方Ａ1 点を超える温度で保持すると、
初析フェライトの生成が起こらなくなり、熱処理後の硬
度が上がり過ぎて被削性に問題が生じてくる。そして、
この時の保持時間が１０分未満では、ＢＮおよび初析フ
ェライトの析出が不十分となって、やはり熱処理後の被
削性が悪くなる傾向が表われてくる。
イト化が不十分となって不均一な組織となるだけでな
く、粗大なＢＮが残存して疲労強度が低下する。一方、
１０００℃を超える高温になると部分的にＢＮの再固溶
化が起こり、ＢＮとしての析出が不十分となって満足な
被削性が得られなくなる。尚この時のオーステナイト化
時間は、鋼材の温度および金属組織が均一になるのに必
要な時間であれば十分であるので特に限定されないが、
一般的には１０分以上、好ましくは３０分以上である。
またオーステナイト化後は、ＢＮの析出を完全なものと
すると共に初析フェライトの析出を促すことによって熱
処理後の硬度を過度に高めない様にする必要があり、オ
ーステナイト化後の温度が６００℃未満ではＢＮの析出
が遅くなるため効率が低下するばかりでなく、アシキュ
ラーなフェライトが生成して硬度低下が不十分になる恐
れがでてくる。一方Ａ1 点を超える温度で保持すると、
初析フェライトの生成が起こらなくなり、熱処理後の硬
度が上がり過ぎて被削性に問題が生じてくる。そして、
この時の保持時間が１０分未満では、ＢＮおよび初析フ
ェライトの析出が不十分となって、やはり熱処理後の被
削性が悪くなる傾向が表われてくる。
【００２１】本発明は以上の様に構成されるが、要は鋼
材の成分組成を特定すると共に、特に遊離のＢを残存さ
せることなく微細なＢＮ析出物を多量に生成せしめるこ
とによって、疲労強度を低下させることなく被削性を著
しく高めることができ、また本発明の熱処理法によれ
ば、その様なＢＮ析出形態を有する浸炭焼入用の快削性
鋼材を効率よく製造し得ることになった。
材の成分組成を特定すると共に、特に遊離のＢを残存さ
せることなく微細なＢＮ析出物を多量に生成せしめるこ
とによって、疲労強度を低下させることなく被削性を著
しく高めることができ、また本発明の熱処理法によれ
ば、その様なＢＮ析出形態を有する浸炭焼入用の快削性
鋼材を効率よく製造し得ることになった。
【００２２】
【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明はもと
より下記実施例によって制限を受けるものではなく、前
後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施
することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に含まれる。
より下記実施例によって制限を受けるものではなく、前
後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施
することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に含まれる。
【００２３】実施例１ 表１に示した鋼を供試材として使用し、成分の影響を調
査した。熱処理条件としては図１の（Ａ）の条件を採用
し、熱処理後に硬さと被削性を調べた。硬さはＪＩＳ
Ｚ２２４４に準じて測定し、被削性は歯車ホブ切りの模
擬試験で最大逃げ面摩耗量を測定した。工具寿命は、予
め定めた摩耗量になるまでの切削した溝の数で定めた。
疲労強度は、９２５℃で２．５時間、炭素ポテンシャル
０．８％でガス浸炭焼入れした後、小野式回転曲げ疲労
試験によって評価すると共に、ＢＮの体積率と圧延方向
と平行な断面３．４ｍｍ2 中に存在する最大ＢＮ析出物
の大きさを調べた。尚、ＢＮの体積率と大きさは、ＥＰ
ＭＡで６００倍の倍率でＢおよびＮのＸ線マッピングを
行ない、両者が重なった部分を画像解析装置によって測
定し、ランダムに視野を選び、トータルで少なくとも
３．４ｍｍ2 の面積を測定した。
査した。熱処理条件としては図１の（Ａ）の条件を採用
し、熱処理後に硬さと被削性を調べた。硬さはＪＩＳ
Ｚ２２４４に準じて測定し、被削性は歯車ホブ切りの模
擬試験で最大逃げ面摩耗量を測定した。工具寿命は、予
め定めた摩耗量になるまでの切削した溝の数で定めた。
疲労強度は、９２５℃で２．５時間、炭素ポテンシャル
０．８％でガス浸炭焼入れした後、小野式回転曲げ疲労
試験によって評価すると共に、ＢＮの体積率と圧延方向
と平行な断面３．４ｍｍ2 中に存在する最大ＢＮ析出物
の大きさを調べた。尚、ＢＮの体積率と大きさは、ＥＰ
ＭＡで６００倍の倍率でＢおよびＮのＸ線マッピングを
行ない、両者が重なった部分を画像解析装置によって測
定し、ランダムに視野を選び、トータルで少なくとも
３．４ｍｍ2 の面積を測定した。
【００２４】結果は表２に示す通りであり、本発明の規
定要件を満たす実施例は、熱処理後の硬さが低く被削性
が良好であると共に、疲労強度も良好であることが分か
る。それに反して、比較例は成分の何れかが規定要件を
外れるものであり、被削性と疲労強度のいずれかが劣悪
である。例えばＮo.９は、Ｍｎ量が不足するため十分な
被削性が得られていない。Ｎo.１１は、Ｂ量が過剰で遊
離のＢが生成するため硬さが上昇し、被削性を満足でき
ないばかりでなく、疲労強度も低い。Ｎo.１２は、Ｎ量
不足のため遊離Ｂが生成し、硬さが上昇して被削性が悪
化している。Ｎo.１３はＳ量が過剰であるため疲労強度
が低く、またＢＮの体積率が低いため十分な被削性が得
られていない。Ｎo.１４は、成分の各々の条件は満足し
ているが、Ｂ［％］＋０．５Ｓ［％］の条件を満足して
いないため、疲労強度が低い。また、Ｎo.１１〜１４は
いずれも９０μｍ2 以上の大きさのＢＮ析出物を含んで
おり、疲労強度の低下を示唆している。
定要件を満たす実施例は、熱処理後の硬さが低く被削性
が良好であると共に、疲労強度も良好であることが分か
る。それに反して、比較例は成分の何れかが規定要件を
外れるものであり、被削性と疲労強度のいずれかが劣悪
である。例えばＮo.９は、Ｍｎ量が不足するため十分な
被削性が得られていない。Ｎo.１１は、Ｂ量が過剰で遊
離のＢが生成するため硬さが上昇し、被削性を満足でき
ないばかりでなく、疲労強度も低い。Ｎo.１２は、Ｎ量
不足のため遊離Ｂが生成し、硬さが上昇して被削性が悪
化している。Ｎo.１３はＳ量が過剰であるため疲労強度
が低く、またＢＮの体積率が低いため十分な被削性が得
られていない。Ｎo.１４は、成分の各々の条件は満足し
ているが、Ｂ［％］＋０．５Ｓ［％］の条件を満足して
いないため、疲労強度が低い。また、Ｎo.１１〜１４は
いずれも９０μｍ2 以上の大きさのＢＮ析出物を含んで
おり、疲労強度の低下を示唆している。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】実施例２ 熱処理条件を検討するために、表１の鋼種Ｎo.５とＮo.
７を使用し、図１（Ａ）〜（Ｃ）および図２（Ｄ）〜
（Ｇ）に示す条件で熱処理を行なった他は、上記実施例
１と同様にして実験を行なった。熱処理後の硬さ、被削
性試験結果、疲労試験結果およびＢＮの体積率と圧延方
向と平行な断面３．４ｍｍ2 中に存在する最大ＢＮ析出
物の大きさは表３に示す通りであり、比較例は、同一鋼
種を用いた本発明例に比べるといずれも硬さが高く工具
寿命が短くなっているのが分かる。更に、（Ｄ）の条件
で熱処理したものはＢＮが粗大になり、疲労強度も低下
している。
７を使用し、図１（Ａ）〜（Ｃ）および図２（Ｄ）〜
（Ｇ）に示す条件で熱処理を行なった他は、上記実施例
１と同様にして実験を行なった。熱処理後の硬さ、被削
性試験結果、疲労試験結果およびＢＮの体積率と圧延方
向と平行な断面３．４ｍｍ2 中に存在する最大ＢＮ析出
物の大きさは表３に示す通りであり、比較例は、同一鋼
種を用いた本発明例に比べるといずれも硬さが高く工具
寿命が短くなっているのが分かる。更に、（Ｄ）の条件
で熱処理したものはＢＮが粗大になり、疲労強度も低下
している。
【００２８】
【表３】
【００２９】更に表４は、表１に示した鋼種Ｎo.７とＮ
o.８を使用し、熱処理条件を（Ａ），（Ｃ），（Ｄ）と
した以外は、前記と同様に実験した結果を示したもので
あり、この表からも明らかである様に、ＢＮ析出物の体
積率が規定要件を外れるものでは十分な工具寿命が得ら
れず、またＢＮ析出物の最大サイズが規定要件を超える
ものでは、疲労強度の低下が著しい。
o.８を使用し、熱処理条件を（Ａ），（Ｃ），（Ｄ）と
した以外は、前記と同様に実験した結果を示したもので
あり、この表からも明らかである様に、ＢＮ析出物の体
積率が規定要件を外れるものでは十分な工具寿命が得ら
れず、またＢＮ析出物の最大サイズが規定要件を超える
ものでは、疲労強度の低下が著しい。
【００３０】
【表４】
【００３１】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、鋼
材の成分組成を規定すると共に、ＢＮの析出形態を特定
することによって浸炭焼入前の被削性を高めると共に、
浸炭焼入後の疲労強度を高め得ることができ、また本発
明の熱処理法によれば、その様な浸炭焼入用の快削性鋼
材を効率よく製造し得ることになった。
材の成分組成を規定すると共に、ＢＮの析出形態を特定
することによって浸炭焼入前の被削性を高めると共に、
浸炭焼入後の疲労強度を高め得ることができ、また本発
明の熱処理法によれば、その様な浸炭焼入用の快削性鋼
材を効率よく製造し得ることになった。
【図１】実施例で採用した熱処理のヒートパターンを示
す図である。
す図である。
【図２】比較例で採用した熱処理のヒートパターンを示
す図である。
す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】Ｃ ：０．１〜０．３％（特記しない限り
重量％を意味する、以下同じ） Ｓｉ：０．２５％以下（０％を含む） Ｍｎ：０．５５〜２．０％ Ａｌ：０．０２〜０．１％ Ｂ：０．００２〜０．００６％ Ｎ：（１．３×Ｂ［％］＋０．００８）％以上 Ｓ：０．０１６％以下（０％を含む） であり、且つ Ｃｒ：６％以下 Ｎｉ：６％以下 Ｍｏ：２％以下 よりなる群から選択される少なくとも１種を含有すると
共に、 （Ｂ［％］＋０．５×Ｓ［％］）≦０．０１ の要件を満たし、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる
ことを特徴とする、浸炭焼入れ前の被削性および浸炭焼
入れ後の疲労強度に優れた快削性浸炭用鋼。 - 【請求項２】Ｃ ：０．１〜０．３％ Ｓｉ：０．２５％以下（０％を含む） Ｍｎ：０．５５〜２．０％ Ａｌ：０．０２〜０．１％ Ｂ：０．００２〜０．００６％ Ｎ：（１．３×Ｂ［％］＋０．００８）％以上 Ｓ：０．０１６％以下（０％を含む） の要件を満たすと共に、 Ｃｒ：６％以下 Ｎｉ：６％以下 Ｍｏ：２％以下 よりなる群から選択される少なくとも１種を含有し、且
つ、ＢＮの体積率が０．０３％以上で且つ圧延方向と平
行な断面３．４ｍｍ2 中に９０μｍ2 以上の大きさのＢ
Ｎ析出物を含まず、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
ることを特徴とする、浸炭焼入れ前の被削性および浸炭
焼入れ後の疲労強度に優れた快削性浸炭用鋼。 - 【請求項３】 鋼材が、更に他の成分として、 Ｎｂ：０．５％以下および／またはＶ：０．３％以下 を含有するものである請求項１または２に記載の快削性
浸炭用鋼。 - 【請求項４】 請求項１〜３の何れかに記載された鋼材
を、圧延または鍛造した後、Ａ3 点〜１０００℃の温度
でオーステナイト化し、次いで６００℃〜Ａ 1 点にまで
空冷もしくは徐冷して同温度で１０分以上保持し、その
後空冷もしくは徐冷することにより、浸炭焼入れ前の被
削性を高めることを特徴とする快削性浸炭用鋼の切削加
工前熱処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2851394A JPH07238343A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 快削性浸炭用鋼及びその切削加工前熱処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2851394A JPH07238343A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 快削性浸炭用鋼及びその切削加工前熱処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07238343A true JPH07238343A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=12250773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2851394A Withdrawn JPH07238343A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 快削性浸炭用鋼及びその切削加工前熱処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07238343A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002003992A (ja) * | 2000-06-26 | 2002-01-09 | Nkk Bars & Shapes Co Ltd | 快削高靭性肌焼鋼 |
| WO2011040587A1 (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 機械構造用鋼とその製造方法、及び、肌焼鋼部品とその製造方法 |
| JP2011080099A (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-21 | Kobe Steel Ltd | 肌焼鋼部品およびその製造方法 |
| JP2011080100A (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-21 | Kobe Steel Ltd | 機械構造用鋼およびその製造方法 |
| JP2013159839A (ja) * | 2012-02-08 | 2013-08-19 | Jfe Bars & Shapes Corp | 工具寿命に優れた硬度が３００ｈｖ１０以上の高硬度ｂｎ系快削鋼 |
| CN103266219A (zh) * | 2013-05-07 | 2013-08-28 | 舞阳钢铁有限责任公司 | 一种含Ni-Cr合金钢锭的加热控制工艺 |
| KR101654687B1 (ko) * | 2015-12-14 | 2016-09-06 | 주식회사 세아베스틸 | 보론 효과를 가지며 가공성이 우수한 bn 쾌삭금형강 |
| JP2016188422A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 株式会社神戸製鋼所 | 浸炭部品 |
-
1994
- 1994-02-25 JP JP2851394A patent/JPH07238343A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002003992A (ja) * | 2000-06-26 | 2002-01-09 | Nkk Bars & Shapes Co Ltd | 快削高靭性肌焼鋼 |
| WO2011040587A1 (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 機械構造用鋼とその製造方法、及び、肌焼鋼部品とその製造方法 |
| JP2011080099A (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-21 | Kobe Steel Ltd | 肌焼鋼部品およびその製造方法 |
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| CN102686759A (zh) * | 2009-10-02 | 2012-09-19 | 株式会社神户制钢所 | 机械结构用钢及其制造方法和表面硬化钢部件及其制造方法 |
| KR101369113B1 (ko) * | 2009-10-02 | 2014-03-04 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 기계 구조용 강과 그 제조 방법 및 기소강 부품과 그 제조 방법 |
| US9200357B2 (en) | 2009-10-02 | 2015-12-01 | Kobe Steel, Ltd. | Steel for machine structural use, manufacturing method for same, case hardened steel component, and manufacturing method for same |
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| KR101654687B1 (ko) * | 2015-12-14 | 2016-09-06 | 주식회사 세아베스틸 | 보론 효과를 가지며 가공성이 우수한 bn 쾌삭금형강 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010508 |