JPH0726151B2 - 肌焼鋼の製造方法 - Google Patents
肌焼鋼の製造方法Info
- Publication number
- JPH0726151B2 JPH0726151B2 JP1259940A JP25994089A JPH0726151B2 JP H0726151 B2 JPH0726151 B2 JP H0726151B2 JP 1259940 A JP1259940 A JP 1259940A JP 25994089 A JP25994089 A JP 25994089A JP H0726151 B2 JPH0726151 B2 JP H0726151B2
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- Japan
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- steel
- less
- heat treatment
- hardening steel
- coarsening
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- Continuous Casting (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 自動車、産業機械などに使用されている歯車類は、鍛
造、切削加工等の成形、焼ならし等の熱処理をした後、
歯先に強度、耐摩耗性を与えるため浸炭熱処理を行なっ
て製造している。浸炭熱処理は、加熱時の組織粗大化に
伴う焼割れ、焼歪の増大、疲労強度の低下等の不都合を
避けるため通常925℃以下の温度で行なわれるが、925℃
以下での浸炭は非常に長い時間が必要で、これに要する
コストは莫大である。そのため、コスト低減のため、高
温、短時間で浸炭熱処理をしても組織が粗大化しない浸
炭用鋼（肌焼鋼）が求められている。
造、切削加工等の成形、焼ならし等の熱処理をした後、
歯先に強度、耐摩耗性を与えるため浸炭熱処理を行なっ
て製造している。浸炭熱処理は、加熱時の組織粗大化に
伴う焼割れ、焼歪の増大、疲労強度の低下等の不都合を
避けるため通常925℃以下の温度で行なわれるが、925℃
以下での浸炭は非常に長い時間が必要で、これに要する
コストは莫大である。そのため、コスト低減のため、高
温、短時間で浸炭熱処理をしても組織が粗大化しない浸
炭用鋼（肌焼鋼）が求められている。
本発明は960℃以上の高い温度域で浸炭熱処理をして
も、混粒あるいは異常粗大粒が生じない、疲労特性に優
れた肌焼鋼の製造方法に関するものである。
も、混粒あるいは異常粗大粒が生じない、疲労特性に優
れた肌焼鋼の製造方法に関するものである。
従来の技術 浸炭熱処理の時間を短縮するには、鋼中への炭素の拡散
速度を大きくすることが有効であり、そのためには熱処
理温度を上げることが必要である。しかしながら、一方
では浸炭熱処理温度の上昇は組織の粗大化をもたらし、
前述の様に焼割れ、焼歪を増大させ、疲労強度を低下さ
せる結果となる。
速度を大きくすることが有効であり、そのためには熱処
理温度を上げることが必要である。しかしながら、一方
では浸炭熱処理温度の上昇は組織の粗大化をもたらし、
前述の様に焼割れ、焼歪を増大させ、疲労強度を低下さ
せる結果となる。
組織粗大化の対策として、従来Al、Ｖ、Nb、Ti等の結晶
粒微細化元素を添加し、圧延、熱処理の条件を組合せる
ことが提案されている（特開昭61−166922号、特開昭61
−133366号） しかし、これらの技術では結晶粒の粗大化は十分防止さ
れないことから、Al、Ｎ、Tiを添加し、特定の製造工程
で製造することを特徴とする、1000℃以上の高温でも組
織が粗大化しない肌焼鋼の製造方法（特開昭63−16281
2）が提案されている。
粒微細化元素を添加し、圧延、熱処理の条件を組合せる
ことが提案されている（特開昭61−166922号、特開昭61
−133366号） しかし、これらの技術では結晶粒の粗大化は十分防止さ
れないことから、Al、Ｎ、Tiを添加し、特定の製造工程
で製造することを特徴とする、1000℃以上の高温でも組
織が粗大化しない肌焼鋼の製造方法（特開昭63−16281
2）が提案されている。
発明が解決しようとする課題 特開昭63−162812において、高温でも結晶粒の粗大化し
ない肌焼鋼が開示され、結晶粒粗大化にともなう種々の
不都合は回避されるようになったが、最近は高疲労強度
化の要求が一層強くなっており、高疲労強度を有する肌
焼鋼が求められている。
ない肌焼鋼が開示され、結晶粒粗大化にともなう種々の
不都合は回避されるようになったが、最近は高疲労強度
化の要求が一層強くなっており、高疲労強度を有する肌
焼鋼が求められている。
課題を解決するための手段 本発明者らは、特に疲労強度を向上させるべく、粗大な
析出物が発生せず、かつ高温浸炭熱処理時に結晶粒に異
常成長が起らない肌焼鋼の研究を重ねた。その結果、以
下の方法で肌焼鋼を製造することにより、960℃以上の
浸炭熱処理を行なっても、組織が微細で高疲労強度を有
するような肌焼鋼を製造できることが明らかとなったの
である。すなわち、本発明は、 重量％で、Al:0.005〜0.050％、N:0.0090％以上0.0200
％未満、Ti:0.003％〜0.020％未満、かつTi:0.010％以
上0.020％未満の範囲ではTi/N:1.0未満を含有する機械
構造用炭素鋼・合金鋼において、通常の方法で溶製した
後、連続鋳造により鋳造する際、凝固点から1000℃の温
度範囲を20℃/min.以上の冷却速度となるような条件で
冷却し、その後分塊圧延を行なうことなく、直ちに棒
鋼、線材に圧延することを特徴とする浸炭熱処理時に結
晶粒の粗大化の生じない疲労特性に優れた肌焼鋼の製造
方法である。
析出物が発生せず、かつ高温浸炭熱処理時に結晶粒に異
常成長が起らない肌焼鋼の研究を重ねた。その結果、以
下の方法で肌焼鋼を製造することにより、960℃以上の
浸炭熱処理を行なっても、組織が微細で高疲労強度を有
するような肌焼鋼を製造できることが明らかとなったの
である。すなわち、本発明は、 重量％で、Al:0.005〜0.050％、N:0.0090％以上0.0200
％未満、Ti:0.003％〜0.020％未満、かつTi:0.010％以
上0.020％未満の範囲ではTi/N:1.0未満を含有する機械
構造用炭素鋼・合金鋼において、通常の方法で溶製した
後、連続鋳造により鋳造する際、凝固点から1000℃の温
度範囲を20℃/min.以上の冷却速度となるような条件で
冷却し、その後分塊圧延を行なうことなく、直ちに棒
鋼、線材に圧延することを特徴とする浸炭熱処理時に結
晶粒の粗大化の生じない疲労特性に優れた肌焼鋼の製造
方法である。
本発明は、特定の製造条件下で必要最小限のAl、Tiを添
加することにより、Al、Tiの炭窒化物を微細分散させる
ことに特徴が有る。
加することにより、Al、Tiの炭窒化物を微細分散させる
ことに特徴が有る。
本発明の方法によれば、微細に分散したAl、Tiの炭窒化
物は組織の粗大化を効果的に防止し、また、疲労破壊の
起点となる大きなAl、Tiの酸化物あるいは炭窒化物の生
成を抑制することにより、疲労強度を一層向上せしめる
ことができる。
物は組織の粗大化を効果的に防止し、また、疲労破壊の
起点となる大きなAl、Tiの酸化物あるいは炭窒化物の生
成を抑制することにより、疲労強度を一層向上せしめる
ことができる。
作用 本発明の請求範囲の限定理由を次に示す。
Alは主にＮと結合してAlNとなり、浸炭熱処理時の結晶
粒の粗大化を防止する。また、Alは脱酸剤として必要で
ある。0.005％未満のAlでは960℃以上の浸炭熱処理時の
組織粗大化を十分に防止し得ない。また、0.050％を越
えると疲労強度が低下するので、Alは0.005〜0.050％と
する。
粒の粗大化を防止する。また、Alは脱酸剤として必要で
ある。0.005％未満のAlでは960℃以上の浸炭熱処理時の
組織粗大化を十分に防止し得ない。また、0.050％を越
えると疲労強度が低下するので、Alは0.005〜0.050％と
する。
Ｎは結晶粒の粗大化を防止するAlN、TiNを形成するため
に不可欠である。十分な量のAlN、TiNを形成するために
Ｎは0.0090％以上が必要であるが、0.0200％以上を添加
しても効果は飽和するので、Ｎ量は0.0090以上0.0200％
未満とする。
に不可欠である。十分な量のAlN、TiNを形成するために
Ｎは0.0090％以上が必要であるが、0.0200％以上を添加
しても効果は飽和するので、Ｎ量は0.0090以上0.0200％
未満とする。
TiはTiNあるいはTiCとして結晶粒の粗大化を防止する。
結晶粒の粗大化温度はTi量が多いほど高くなる傾向にあ
り、非常に高い浸炭熱処理温度で使用する場合、Tiは多
量であることが望ましいが、半面多量のTiは疲労破壊の
起点となる粗大なTi晶析出物を形成し、疲労強度の低
減、粒界割れ等の原因となることもあるので、Tiの上限
は0.020％未満とする。しかし、0.003％未満のTiでは効
果が無い。
結晶粒の粗大化温度はTi量が多いほど高くなる傾向にあ
り、非常に高い浸炭熱処理温度で使用する場合、Tiは多
量であることが望ましいが、半面多量のTiは疲労破壊の
起点となる粗大なTi晶析出物を形成し、疲労強度の低
減、粒界割れ等の原因となることもあるので、Tiの上限
は0.020％未満とする。しかし、0.003％未満のTiでは効
果が無い。
Ti/Nは粗大なTiNの発生に関わる。疲労特性を低下させ
る粗大なTiNを発生させないためにはTi/Nは1.0未満であ
ることが必要である。しかし、Ti:0.01％未満、N:0.01
％未満においてはTi/Nが1.0以上であっても粗大なTiNは
発生しないので、Ti:0.01％未満、N:0.01％未満におい
てはTi/Nは限定しない。
る粗大なTiNを発生させないためにはTi/Nは1.0未満であ
ることが必要である。しかし、Ti:0.01％未満、N:0.01
％未満においてはTi/Nが1.0以上であっても粗大なTiNは
発生しないので、Ti:0.01％未満、N:0.01％未満におい
てはTi/Nは限定しない。
連続鋳造により鋳造する際の冷却速度はTi、Alの析出物
の大きさを決定する重要な条件である。凝固点から1000
℃の温度範囲における冷却速度を20℃/min以上とするこ
とにより、析出物が微細化し浸炭熱処理時の結晶粒の粗
大化を効果的に防止するとともに、疲労特性に悪影響を
及ぼす数μｍ以上の粗大な析出物の発生を防止する。
の大きさを決定する重要な条件である。凝固点から1000
℃の温度範囲における冷却速度を20℃/min以上とするこ
とにより、析出物が微細化し浸炭熱処理時の結晶粒の粗
大化を効果的に防止するとともに、疲労特性に悪影響を
及ぼす数μｍ以上の粗大な析出物の発生を防止する。
さらに、鋳造時に析出したこれらの析出物を浸炭熱処理
を行なうまで微細に保ち、十分な結晶粒粗大化防止効果
を得るため、鋳造後は分塊圧延を行なわずに直ちに棒
鋼、線材に圧延しなければならない。
を行なうまで微細に保ち、十分な結晶粒粗大化防止効果
を得るため、鋳造後は分塊圧延を行なわずに直ちに棒
鋼、線材に圧延しなければならない。
本発明が適用できる鋼は、日本工業規格（JIS）におい
て、JIS G4051、G4052、G4103、G4104、G4105、およびG
4106に記載されている機械構造用炭素鋼・合金鋼に前記
したAl、Ｎ、およびTiの限定成分量を含有するものであ
り、被削性を向上させる必要がある場合、被削性向上元
素であるＳ、Pb、Bi、Ca等を添加しても本発明の効能に
何等の影響も無い。
て、JIS G4051、G4052、G4103、G4104、G4105、およびG
4106に記載されている機械構造用炭素鋼・合金鋼に前記
したAl、Ｎ、およびTiの限定成分量を含有するものであ
り、被削性を向上させる必要がある場合、被削性向上元
素であるＳ、Pb、Bi、Ca等を添加しても本発明の効能に
何等の影響も無い。
実施例 以下に、鋳造する際の冷却速度、分塊圧延省略の効果、
及びAl、Ti、Ｎ量の効果について示す。
及びAl、Ti、Ｎ量の効果について示す。
第１表に示す成分の鋼を転炉にて溶製した後、それぞれ
162×162mm、350×560mmの断面大きさを有する鋳片を連
続鋳造機にて鋳造した。162×162mm、350×560mm断面の
鋳片の凝固後1000℃までの平均冷却速度はそれぞれ45℃
/min、９℃/minであった。
162×162mm、350×560mmの断面大きさを有する鋳片を連
続鋳造機にて鋳造した。162×162mm、350×560mm断面の
鋳片の凝固後1000℃までの平均冷却速度はそれぞれ45℃
/min、９℃/minであった。
162×162mm鋳片の一部は1270℃の温度で120×120mmに分
塊圧延をし、350×560mm断面の鋳片は同じく1270℃の温
度で162×162mmに分塊圧延をした。これら、４種の鋼板
を1100℃に加熱して直径30mmの棒鋼に圧延し、焼鈍、伸
線加工して直径20mm棒鋼に成形し、焼準後小野式回転曲
げ疲労試験片に切削した。これらの疲労試験片を1000℃
で浸炭を行い、180℃で焼戻しを行なった。以上の工程
は第１図に表わした。
塊圧延をし、350×560mm断面の鋳片は同じく1270℃の温
度で162×162mmに分塊圧延をした。これら、４種の鋼板
を1100℃に加熱して直径30mmの棒鋼に圧延し、焼鈍、伸
線加工して直径20mm棒鋼に成形し、焼準後小野式回転曲
げ疲労試験片に切削した。これらの疲労試験片を1000℃
で浸炭を行い、180℃で焼戻しを行なった。以上の工程
は第１図に表わした。
これらの試験片の結晶粒度と粗大粒の有無、および回転
曲げ疲労試験を行なった結果を第２表に示した。本発明
の鋼は結晶粒度が大きく（結晶粒が微細）、かつ粗大粒
が発生していないことが分かる。また、本発明の鋼は良
好は疲労強度を示している。
曲げ疲労試験を行なった結果を第２表に示した。本発明
の鋼は結晶粒度が大きく（結晶粒が微細）、かつ粗大粒
が発生していないことが分かる。また、本発明の鋼は良
好は疲労強度を示している。
発明の効果 以上述べたように、特定の範囲に成分を調整した鋼を前
述の条件下で棒鋼とすることにより、高い温度範囲で浸
炭熱処理を行なっても結晶粒が粗大化せず、疲労特性に
優れた肌焼鋼を製造することができる。
述の条件下で棒鋼とすることにより、高い温度範囲で浸
炭熱処理を行なっても結晶粒が粗大化せず、疲労特性に
優れた肌焼鋼を製造することができる。
第１図は実施例における試験片の製造工程を示す図であ
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項１】重量％で、Al:0.005〜0.050％、N:0.0090
％以上0.0200％未満、Ti:0.003％以上0.020％未満を含
有し、かつTi:0.010％以上0.020％未満の範囲ではTi/N
が1.0未満である機械構造用炭素鋼・合金鋼を通常の方
法で溶製した後、連続鋳造により鋳造する際、凝固点か
ら1000℃の温度範囲を20℃/min以上の冷却速度となるよ
うな条件で冷却し、その後分塊圧延を行なうことなく、
直ちに棒鋼、線材に圧延することを特徴とする肌焼鋼の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1259940A JPH0726151B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 肌焼鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1259940A JPH0726151B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 肌焼鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03122218A JPH03122218A (ja) | 1991-05-24 |
| JPH0726151B2 true JPH0726151B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=17341040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1259940A Expired - Lifetime JPH0726151B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 肌焼鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726151B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11335776A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-12-07 | Kawasaki Steel Corp | 冷間鍛造性および浸炭時の耐粗粒化特性に優れた浸炭用鋼 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58164720A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-29 | Daido Steel Co Ltd | 浸炭用鋼の製造方法 |
| JPS6033311A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-20 | Kawasaki Steel Corp | 大入熱溶接特性に優れた鋼材の製造方法 |
| JPS63162812A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-06 | Nippon Steel Corp | 肌焼鋼の製造方法 |
-
1989
- 1989-10-06 JP JP1259940A patent/JPH0726151B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03122218A (ja) | 1991-05-24 |
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