JPH073391A - 熱処理歪の少ない表面硬化高強度部品 - Google Patents
熱処理歪の少ない表面硬化高強度部品Info
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- JPH073391A JPH073391A JP5146299A JP14629993A JPH073391A JP H073391 A JPH073391 A JP H073391A JP 5146299 A JP5146299 A JP 5146299A JP 14629993 A JP14629993 A JP 14629993A JP H073391 A JPH073391 A JP H073391A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱処理歪を低減することによって高精度化が
図れ、しかも高強度であるという両特性を高いレベルで
達成することのできる表面硬化高強度部品を提供する。 【構成】 Ｃ：０．０３〜０．３％，Ｓｉ：０．０３〜
０．３５％，Ｍｎ：０．３〜３％，Ｐ：０．０３％以
下，Ｓ：０．０３５％以下，Ｍｏ：０．１〜１％，Ｖ：
０．１超〜０．５％，Ａｌ：０．０１５〜０．０６％，
Ｎ：０．００２〜０．０５％を夫々含み、残部がＦｅお
よび不可避不純物からなる肌焼網を用いて成形された部
品であり、表層面がマルテンサイトと残留オーステナイ
トが主体となる混合組織であると共に、芯部がフェライ
トとマルテンサイトが主体となる混合組織であり、且つ
芯部のフェライト体積率が４０％以上であると共に、該
フェライト中には０．１μｍ以下の大きさのＶ化合物が
析出しており、該析出Ｖ化合物量と添加Ｖ量の比（析出
Ｖ化合物量／添加Ｖ量）が０．５以上である。
図れ、しかも高強度であるという両特性を高いレベルで
達成することのできる表面硬化高強度部品を提供する。 【構成】 Ｃ：０．０３〜０．３％，Ｓｉ：０．０３〜
０．３５％，Ｍｎ：０．３〜３％，Ｐ：０．０３％以
下，Ｓ：０．０３５％以下，Ｍｏ：０．１〜１％，Ｖ：
０．１超〜０．５％，Ａｌ：０．０１５〜０．０６％，
Ｎ：０．００２〜０．０５％を夫々含み、残部がＦｅお
よび不可避不純物からなる肌焼網を用いて成形された部
品であり、表層面がマルテンサイトと残留オーステナイ
トが主体となる混合組織であると共に、芯部がフェライ
トとマルテンサイトが主体となる混合組織であり、且つ
芯部のフェライト体積率が４０％以上であると共に、該
フェライト中には０．１μｍ以下の大きさのＶ化合物が
析出しており、該析出Ｖ化合物量と添加Ｖ量の比（析出
Ｖ化合物量／添加Ｖ量）が０．５以上である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種機械構造用部品で
あって特に表面硬度の必要な部品、例えば自動車の各部
に用いられる歯車等の部品に関し、殊に熱処理歪が小さ
く、しかも高強度な部品に関するものである。以下の説
明においては自動車用歯車への適用例を代表的に取り上
げて述べるが、本発明部品は自動車用歯車或は自動車用
部品に制限されるものではなく、熱処理による歪が少な
く且つ高強度が要求される全ての機械構造用部品に適用
できるものである。
あって特に表面硬度の必要な部品、例えば自動車の各部
に用いられる歯車等の部品に関し、殊に熱処理歪が小さ
く、しかも高強度な部品に関するものである。以下の説
明においては自動車用歯車への適用例を代表的に取り上
げて述べるが、本発明部品は自動車用歯車或は自動車用
部品に制限されるものではなく、熱処理による歪が少な
く且つ高強度が要求される全ての機械構造用部品に適用
できるものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の普及が世界的に進展する中で、
地球規模から見た環境問題への影響が取り上げられる様
になり、ＣＯ2 ガス排出量の低減を目的として自動車エ
ンジンの燃費向上や高出力化が緊急の課題となってい
る。これらの課題に対しては、自動車部品の高強度化お
よび軽量化を押し進めていくことが必要と考えられてお
り、高強度化を達成する手段の一つとして、従来から浸
炭焼入れ処理が施されている。
地球規模から見た環境問題への影響が取り上げられる様
になり、ＣＯ2 ガス排出量の低減を目的として自動車エ
ンジンの燃費向上や高出力化が緊急の課題となってい
る。これらの課題に対しては、自動車部品の高強度化お
よび軽量化を押し進めていくことが必要と考えられてお
り、高強度化を達成する手段の一つとして、従来から浸
炭焼入れ処理が施されている。
【０００３】一方自動車利用者からは、かねてより自動
車運転時のギアノイズを低減することについての強い希
望が出されており、自動車の高性能化が進む中で上記要
請は一層強いものになりつつある。こうしたことから近
年では、高強度化に加え、静粛性向上の観点から浸炭焼
入れ後の熱処理歪の少ない高強度部品の実現が要望され
ている。
車運転時のギアノイズを低減することについての強い希
望が出されており、自動車の高性能化が進む中で上記要
請は一層強いものになりつつある。こうしたことから近
年では、高強度化に加え、静粛性向上の観点から浸炭焼
入れ後の熱処理歪の少ない高強度部品の実現が要望され
ている。
【０００４】熱処理歪の低減を目的とした技術として
は、浸炭冷却後、再加熱焼入れ処理を施す二段熱処理法
（例えば特開昭58-113316 号）、浸炭拡散後に２００℃
程度の硝酸塩または亜硝酸塩中で冷却・保持し、更に空
冷するマルクエンチ法、化学成分を調整すると共に、最
適な浸炭処理を施すことによって熱処理歪を低減する方
法（例えば特開平2-298250号）等が提案されている。ま
たＣやＭｎの含有量を調整して臨界冷却速度を規定する
ことによって、低歪を達成する低歪浸炭用鋼（例えば特
開昭60-50795号）も提案されている。しかしながら、こ
れまでに提案された技術は、強度の確保と熱処理歪の低
減という両特性を満足させるという観点からすれば、依
然として不十分であるのが実情である。
は、浸炭冷却後、再加熱焼入れ処理を施す二段熱処理法
（例えば特開昭58-113316 号）、浸炭拡散後に２００℃
程度の硝酸塩または亜硝酸塩中で冷却・保持し、更に空
冷するマルクエンチ法、化学成分を調整すると共に、最
適な浸炭処理を施すことによって熱処理歪を低減する方
法（例えば特開平2-298250号）等が提案されている。ま
たＣやＭｎの含有量を調整して臨界冷却速度を規定する
ことによって、低歪を達成する低歪浸炭用鋼（例えば特
開昭60-50795号）も提案されている。しかしながら、こ
れまでに提案された技術は、強度の確保と熱処理歪の低
減という両特性を満足させるという観点からすれば、依
然として不十分であるのが実情である。
【０００５】本発明はこうした技術的課題を解決する為
になされたものであって、その目的は、熱処理歪を低減
することによって高精度化が図れ、しかも高強度である
という両特性を高いレベルで達成することのできる表面
硬化高強度部品を提供することにある。
になされたものであって、その目的は、熱処理歪を低減
することによって高精度化が図れ、しかも高強度である
という両特性を高いレベルで達成することのできる表面
硬化高強度部品を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、Ｃ：０．０３〜０．３％，Ｓｉ：０．０３〜
０．３５％，Ｍｎ：０．３〜３％，Ｐ：０．０３％以
下，Ｓ：０．０３５％以下，Ｍｏ：０．１〜１％，Ｖ：
０．１超〜０．５％，Ａｌ：０．０１５〜０．０６％，
Ｎ：０．００２〜０．０５％を夫々含み、残部がＦｅお
よび不可避不純物からなる肌焼網を用いて成形された部
品であり、表層面がマルテンサイトと残留オーステナイ
トが主体となる混合組織であると共に、芯部がフェライ
トとマルテンサイトが主体となる混合組織であり、且つ
芯部のフェライト体積率が４０％以上であると共に、該
フェライト中には０．１μｍ以下の大きさのＶ化合物が
析出しており、該析出Ｖ化合物量と添加Ｖ量の比（析出
Ｖ化合物量／添加Ｖ量）が０．５以上である点に要旨を
有する表面硬化高強度部品である。
発明とは、Ｃ：０．０３〜０．３％，Ｓｉ：０．０３〜
０．３５％，Ｍｎ：０．３〜３％，Ｐ：０．０３％以
下，Ｓ：０．０３５％以下，Ｍｏ：０．１〜１％，Ｖ：
０．１超〜０．５％，Ａｌ：０．０１５〜０．０６％，
Ｎ：０．００２〜０．０５％を夫々含み、残部がＦｅお
よび不可避不純物からなる肌焼網を用いて成形された部
品であり、表層面がマルテンサイトと残留オーステナイ
トが主体となる混合組織であると共に、芯部がフェライ
トとマルテンサイトが主体となる混合組織であり、且つ
芯部のフェライト体積率が４０％以上であると共に、該
フェライト中には０．１μｍ以下の大きさのＶ化合物が
析出しており、該析出Ｖ化合物量と添加Ｖ量の比（析出
Ｖ化合物量／添加Ｖ量）が０．５以上である点に要旨を
有する表面硬化高強度部品である。
【０００７】
【作用】本発明者らは、高精度且つ高強度という両特性
を満足させるという観点から、様々検討した。その結
果、用いる肌焼鋼の化学成分を特定すると共に、成品化
した後の部品の金属組織を適切に調整することによっ
て、上記目的が見事に達成されることを見出し、本発明
を完成した。まず発明における化学成分限定理由は下記
の通りである。
を満足させるという観点から、様々検討した。その結
果、用いる肌焼鋼の化学成分を特定すると共に、成品化
した後の部品の金属組織を適切に調整することによっ
て、上記目的が見事に達成されることを見出し、本発明
を完成した。まず発明における化学成分限定理由は下記
の通りである。
【０００８】Ｃ：０．０３〜０．３％ Ｃは部品の芯部の強度を保証する上で有用な元素であ
り、その為には０．０３％以上の添加を必要とする。し
かしながら過剰に添加されると靭性が劣化する他、被削
性および冷間鍛造性が低下して加工性が悪くなり、しか
も二相温度域が狭くなって安定した芯部硬さが確保し難
くなるので、０．３％以下とすべきである。
り、その為には０．０３％以上の添加を必要とする。し
かしながら過剰に添加されると靭性が劣化する他、被削
性および冷間鍛造性が低下して加工性が悪くなり、しか
も二相温度域が狭くなって安定した芯部硬さが確保し難
くなるので、０．３％以下とすべきである。
【０００９】Ｓｉ：０．０３〜０．３５％ Ｓｉは溶製時の脱酸剤として有用な元素であり、その為
には０．０３％以上添加する必要がある。一方過剰添加
は粒界酸化を助長し、曲げ疲労強度の低下を招くことに
加え、冷間鍛造性が低下するので、上限を０．３５％と
定めた。
には０．０３％以上添加する必要がある。一方過剰添加
は粒界酸化を助長し、曲げ疲労強度の低下を招くことに
加え、冷間鍛造性が低下するので、上限を０．３５％と
定めた。
【００１０】Ｍｎ：０．３〜３％ Ｍｎは脱酸剤として、また強度および焼入性を確保する
為に重要な元素であり、０．３％以上の添加が必要であ
るが、３％を越えると冷間加工性の低下、および粒界へ
の偏析が多くなり、粒界強度を低下させ、その結果とし
て曲げ疲労強度を低下させるため上限を３％と定めた。
為に重要な元素であり、０．３％以上の添加が必要であ
るが、３％を越えると冷間加工性の低下、および粒界へ
の偏析が多くなり、粒界強度を低下させ、その結果とし
て曲げ疲労強度を低下させるため上限を３％と定めた。
【００１１】Ｐ：０．０３％以下 Ｐは粒界に偏析することにより靭性を低下させるため、
その上限を０．０３％と定めた。 Ｓ：０．０３５％以下 Ｓは被削性改善元素であり、その添加量に見合った被削
性向上作用を発揮するが、過剰添加は冷間鍛造性に悪影
響を及ぼすので、０．０３５％以下と定めた。
その上限を０．０３％と定めた。 Ｓ：０．０３５％以下 Ｓは被削性改善元素であり、その添加量に見合った被削
性向上作用を発揮するが、過剰添加は冷間鍛造性に悪影
響を及ぼすので、０．０３５％以下と定めた。
【００１２】Ｍｏ：０．１〜１％ Ｍｏは粒界酸化層の抑制、焼入性の確保、残留オーステ
ナイト生成等に有用な元素であり、これらの作用を発揮
させるには、０．１％以上の添加が必要であるが、１％
を超えるあたりから上記の効果が飽和してくるので、上
限を１％と定めた。
ナイト生成等に有用な元素であり、これらの作用を発揮
させるには、０．１％以上の添加が必要であるが、１％
を超えるあたりから上記の効果が飽和してくるので、上
限を１％と定めた。
【００１３】Ｖ：０．１超〜０．５％ Ｖは本発明における重要な元素の一つであり、フェライ
ト中にＶ化合物が析出することによって、焼入れ後の強
度を上昇させる。このような効果を発揮させるために
は、０．１％を超えての添加が必要であるが、過剰添加
はＶ化合物の粗大化を生じ、上記の効果が飽和に達する
ため、上限を０．５％と定めた。
ト中にＶ化合物が析出することによって、焼入れ後の強
度を上昇させる。このような効果を発揮させるために
は、０．１％を超えての添加が必要であるが、過剰添加
はＶ化合物の粗大化を生じ、上記の効果が飽和に達する
ため、上限を０．５％と定めた。
【００１４】Ａｌ：０．０１５〜０．０６％ Ａｌは脱酸剤として鋼に含まれる元素であり、また鋼中
のＮと結合してＡｌＮを生成し、結晶粒の粗大化を防止
する。この効果を発揮させるには、０．０１５％以上添
加する必要があるが、０．０６％を超えるあたりから上
記の効果が飽和してくるので、上限を０．０６％と定め
た。
のＮと結合してＡｌＮを生成し、結晶粒の粗大化を防止
する。この効果を発揮させるには、０．０１５％以上添
加する必要があるが、０．０６％を超えるあたりから上
記の効果が飽和してくるので、上限を０．０６％と定め
た。
【００１５】Ｎ：０．００２〜０．０５％ Ｎは鋼中においてＡｌ，Ｖ，（および後述するＴｉ，Ｎ
ｂ）等とを結合して窒化物を生成し、結晶粒の粗大化を
抑制する効果を発揮する。この効果を発揮させる為に
は、０．００２％以上の添加が必要であるが、この効果
はやがて飽和に達するため０．０５％を上限と定めた。
ｂ）等とを結合して窒化物を生成し、結晶粒の粗大化を
抑制する効果を発揮する。この効果を発揮させる為に
は、０．００２％以上の添加が必要であるが、この効果
はやがて飽和に達するため０．０５％を上限と定めた。
【００１６】本発明で用いる肌焼網は上記元素を基本成
分とし、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるものであ
るが、必要によって所定量のＣｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，
Ｎｂ等を添加しても良い。但し、上記任意添加元素のう
ち、Ｃｕについては後述する理由によって少なくともＮ
ｉと同時添加する必要がある。これらの元素を添加する
ときの添加範囲限定理由は下記の通りである。
分とし、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるものであ
るが、必要によって所定量のＣｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，
Ｎｂ等を添加しても良い。但し、上記任意添加元素のう
ち、Ｃｕについては後述する理由によって少なくともＮ
ｉと同時添加する必要がある。これらの元素を添加する
ときの添加範囲限定理由は下記の通りである。
【００１７】Ｃｒ：０．０３〜１．５％ Ｃｒは焼入性向上に有用な元素であり、この効果を発揮
するに０．０３％以上の添加が必要であるが、１．５％
を超えると浸炭層の粒界酸化が大きくなるので、１．５
％を上限と定めた。 Ｎｉ：０．０２〜２％ Ｎｉは浸炭処理後の組織を微細にし、安定した芯部硬さ
を確保するために有用な元素であり、この効果を発揮さ
せるのに０．０２％以上の添加が必要であるが、２％を
超えると、この効果が飽和するため、２％を上限と定め
た。
するに０．０３％以上の添加が必要であるが、１．５％
を超えると浸炭層の粒界酸化が大きくなるので、１．５
％を上限と定めた。 Ｎｉ：０．０２〜２％ Ｎｉは浸炭処理後の組織を微細にし、安定した芯部硬さ
を確保するために有用な元素であり、この効果を発揮さ
せるのに０．０２％以上の添加が必要であるが、２％を
超えると、この効果が飽和するため、２％を上限と定め
た。
【００１８】Ｃｕ：０．０２〜２％ Ｃｕは粒界酸化を防止に有用な元素であり、この効果を
発揮するのに０．０２％以上の添加が必要であるが、２
％を超えるとこの効果が飽和するため、２．０％を上限
と定めた。但し、Ｃｕ単独添加では熱間加工性が劣化す
るため、Ｃｕを添加する場合は、熱間加工性を改善する
効果を有するＮｉを上記範囲で同時に添加する必要があ
る。
発揮するのに０．０２％以上の添加が必要であるが、２
％を超えるとこの効果が飽和するため、２．０％を上限
と定めた。但し、Ｃｕ単独添加では熱間加工性が劣化す
るため、Ｃｕを添加する場合は、熱間加工性を改善する
効果を有するＮｉを上記範囲で同時に添加する必要があ
る。
【００１９】Ｔｉ：０．００５〜０．１％ ＴｉはＮと結合して窒化物を生成し、結晶粒微細化に有
用な元素であり、この効果を発揮するのに、０．００５
％以上の添加が必要であるが、この効果はやがて飽和に
達するため０．１％を上限と定めた。 Ｎｂ：０．００５〜０．１％ Ｎｂは鋼中のＮと結合して窒化物を生成し、結晶粒の粗
大化を抑制する。この効果を発揮させるためには、０．
００５％以上の添加を必要とするが、過剰添加は冷間加
工性の低下を生じるので、０．１％を上限と定めた。
用な元素であり、この効果を発揮するのに、０．００５
％以上の添加が必要であるが、この効果はやがて飽和に
達するため０．１％を上限と定めた。 Ｎｂ：０．００５〜０．１％ Ｎｂは鋼中のＮと結合して窒化物を生成し、結晶粒の粗
大化を抑制する。この効果を発揮させるためには、０．
００５％以上の添加を必要とするが、過剰添加は冷間加
工性の低下を生じるので、０．１％を上限と定めた。
【００２０】本発明の目的は、肌焼鋼の化学成分組成を
特定しただけで達成されるものではなく、上述した様な
他の要件をも満足する必要がある。次に、芯部のフェラ
イト体積率、フェライト中の析出Ｖ化合物の粒径および
割合を特定した理由を説明する。 芯部フェライト体積率：４０％以上 フェライト体積率と熱処理歪の間には相関々係が認めら
れ、熱処理歪を少なくするためには芯部フェライトの体
積率を４０％以上とする必要がある。 フェライト中に析出したＶ化合物の大きさ：０．１μｍ
以下 フェライト硬さの上昇に有効に作用するＶ化合物は０．
１μｍ以下の大きさのものであり、０．１μｍよりも大
きくなるとＶ化合物の析出がフェライト硬さ上昇に寄与
しなくなる。 析出Ｖ化合物量／添加Ｖ量：０．５以上 析出Ｖ化合物量／添加Ｖ量の値が０．５以上になると、
フェライト硬さの上昇が認められるため、析出Ｖ化合物
量／添加Ｖ量の値を０．５以上とした。尚本発明におけ
る析出Ｖ化合物量とは、ＩＣＰ−抽出残差分析法によ
り、０．２μｍのメッシュを数層重ね合わせたメッシュ
に残存した析出Ｖ化合物の量を測定した値である。
特定しただけで達成されるものではなく、上述した様な
他の要件をも満足する必要がある。次に、芯部のフェラ
イト体積率、フェライト中の析出Ｖ化合物の粒径および
割合を特定した理由を説明する。 芯部フェライト体積率：４０％以上 フェライト体積率と熱処理歪の間には相関々係が認めら
れ、熱処理歪を少なくするためには芯部フェライトの体
積率を４０％以上とする必要がある。 フェライト中に析出したＶ化合物の大きさ：０．１μｍ
以下 フェライト硬さの上昇に有効に作用するＶ化合物は０．
１μｍ以下の大きさのものであり、０．１μｍよりも大
きくなるとＶ化合物の析出がフェライト硬さ上昇に寄与
しなくなる。 析出Ｖ化合物量／添加Ｖ量：０．５以上 析出Ｖ化合物量／添加Ｖ量の値が０．５以上になると、
フェライト硬さの上昇が認められるため、析出Ｖ化合物
量／添加Ｖ量の値を０．５以上とした。尚本発明におけ
る析出Ｖ化合物量とは、ＩＣＰ−抽出残差分析法によ
り、０．２μｍのメッシュを数層重ね合わせたメッシュ
に残存した析出Ｖ化合物の量を測定した値である。
【００２１】尚本発明の高強度部品においては、「表面
層がマルテンサイトと残留オーステナイトが主体となる
混合組織であると共に、芯部がフェライトとマルテンサ
イトが主体となる混合組織である」ことも要件としてい
るが、これは表面層は疲労強度向上を目的として硬い組
織が得られるマルテンサイトと残留オーステナイト主体
の組織、芯部は熱処理歪低減を達成する為に必要なフェ
ライト，マルテンサイトが主体の組織である。またこの
様な各混合組織とする為には、浸炭、浸炭窒化などの表
面硬化処理後冷却し、次いで使用鋼の組成におけるＣ含
有率が０．４％であるときのＡC3変態点以上８５０℃以
下の温度に加熱して保持後焼入れを行う様な処理を施せ
ばよい。
層がマルテンサイトと残留オーステナイトが主体となる
混合組織であると共に、芯部がフェライトとマルテンサ
イトが主体となる混合組織である」ことも要件としてい
るが、これは表面層は疲労強度向上を目的として硬い組
織が得られるマルテンサイトと残留オーステナイト主体
の組織、芯部は熱処理歪低減を達成する為に必要なフェ
ライト，マルテンサイトが主体の組織である。またこの
様な各混合組織とする為には、浸炭、浸炭窒化などの表
面硬化処理後冷却し、次いで使用鋼の組成におけるＣ含
有率が０．４％であるときのＡC3変態点以上８５０℃以
下の温度に加熱して保持後焼入れを行う様な処理を施せ
ばよい。
【００２２】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２３】
【実施例】表１に示す化学組成を有する鋼材（鋼No. １
〜２６）を用い、機械加工によりモジュール：２．０，
圧力角：２０°，歯数：２８枚（相手歯車歯数：３１
枚），歯幅：１５mmの歯車を製作し、９００℃にて３時
間浸炭した後炉冷し、次いで６５０〜８５０℃の温度に
て３０分間浸炭窒化処理した後、油中に焼入れし、１８
０℃で２時間の焼戻し処理を施した。
〜２６）を用い、機械加工によりモジュール：２．０，
圧力角：２０°，歯数：２８枚（相手歯車歯数：３１
枚），歯幅：１５mmの歯車を製作し、９００℃にて３時
間浸炭した後炉冷し、次いで６５０〜８５０℃の温度に
て３０分間浸炭窒化処理した後、油中に焼入れし、１８
０℃で２時間の焼戻し処理を施した。
【００２４】
【表１】
【００２５】焼戻し処理後、画像解析処理により芯部フ
ェライトの体積率を測定すると共に、ＩＰＣ−抽出残差
分析法により析出Ｖ化合物量を測定した。また上記焼戻
し処理後、ＨＲＣ５０のショット粒で、投射速度：８０
ｍ／ｓにてショットピーニング処理を施し、歯車疲労試
験を行った。更に、端面振れの挙動を調査するために、
図２に示す軸型試験片を機械加工にて作製し、上記の浸
炭処理、焼戻し処理を施した。その後、図２に示す位置
における軸の曲がり（端面振れ）を測定した。芯部フェ
ライト体積率、析出Ｖ化合物の大きさ、比（析出Ｖ化合
物量／添加Ｖ量）、歯車疲労強度、端面振れ等を表２
に、また歯車疲労試験結果を図１に示す。
ェライトの体積率を測定すると共に、ＩＰＣ−抽出残差
分析法により析出Ｖ化合物量を測定した。また上記焼戻
し処理後、ＨＲＣ５０のショット粒で、投射速度：８０
ｍ／ｓにてショットピーニング処理を施し、歯車疲労試
験を行った。更に、端面振れの挙動を調査するために、
図２に示す軸型試験片を機械加工にて作製し、上記の浸
炭処理、焼戻し処理を施した。その後、図２に示す位置
における軸の曲がり（端面振れ）を測定した。芯部フェ
ライト体積率、析出Ｖ化合物の大きさ、比（析出Ｖ化合
物量／添加Ｖ量）、歯車疲労強度、端面振れ等を表２
に、また歯車疲労試験結果を図１に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】表２から明らかな様に、本発明の高強度部
品は、フェライト体積率を４０％以上に安定して確保で
き、その結果として端面振れ即ち熱処理歪を少なくする
ことができる。また（析出Ｖ化合物量／添加Ｖ量）を
０．５以上を満足することによって、フェライト硬さが
高く維持され、しかも歯車疲労強度も優れており、熱処
理歪の少ない表面硬化高強度部品としての優れた特徴を
遺憾無く発揮している。これに対し、本発明で規定する
要件のいずれかを欠く比較例のものは、少なくともいず
れかの特性において劣っている。
品は、フェライト体積率を４０％以上に安定して確保で
き、その結果として端面振れ即ち熱処理歪を少なくする
ことができる。また（析出Ｖ化合物量／添加Ｖ量）を
０．５以上を満足することによって、フェライト硬さが
高く維持され、しかも歯車疲労強度も優れており、熱処
理歪の少ない表面硬化高強度部品としての優れた特徴を
遺憾無く発揮している。これに対し、本発明で規定する
要件のいずれかを欠く比較例のものは、少なくともいず
れかの特性において劣っている。
【００２８】即ち鋼No. １９では、Ｃ量が本発明で規定
する下限よりも少ないので芯部硬さが低くなり、歯車疲
労強度が低下している。また鋼No. ２０では、Ｖ無添加
であるため析出硬化が認められず、歯車疲労強度が低く
なっている。鋼No. ２１では、化学成分を満たしている
が、Ｖ化合物の析出量が少ないため、歯車疲労強度が低
下している。鋼No. ２２，２３は、Ｃ量が本発明で規定
する上限よりも多くなっているので、芯部フェライト体
積率が少なくなっており、端面振れが大きくなってい
る。鋼No. ２４は浸炭焼入れ後、焼戻し処理を施したこ
とにより芯部がマルテンサイト単相組織となり、Ｖ化合
物の析出が認められていないことに加え、端面振れが大
きく発生している。鋼No. ２５はＭｏ過剰添加に起因し
てＶ化合物が粗大となっている。鋼No. ２６はＶ量が本
発明で規定する上限よりも多く、Ｖ化合物が粗大にな
り、歯車疲労強度が低下している。
する下限よりも少ないので芯部硬さが低くなり、歯車疲
労強度が低下している。また鋼No. ２０では、Ｖ無添加
であるため析出硬化が認められず、歯車疲労強度が低く
なっている。鋼No. ２１では、化学成分を満たしている
が、Ｖ化合物の析出量が少ないため、歯車疲労強度が低
下している。鋼No. ２２，２３は、Ｃ量が本発明で規定
する上限よりも多くなっているので、芯部フェライト体
積率が少なくなっており、端面振れが大きくなってい
る。鋼No. ２４は浸炭焼入れ後、焼戻し処理を施したこ
とにより芯部がマルテンサイト単相組織となり、Ｖ化合
物の析出が認められていないことに加え、端面振れが大
きく発生している。鋼No. ２５はＭｏ過剰添加に起因し
てＶ化合物が粗大となっている。鋼No. ２６はＶ量が本
発明で規定する上限よりも多く、Ｖ化合物が粗大にな
り、歯車疲労強度が低下している。
【００２９】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、熱
処理後の歪が少なく、且つ疲労強度にも優れた表面硬化
高強度部品が実現できた。そして、この様な部品を用い
ることによって、自動車のギヤノイズの低減や部品の小
型軽量化が達成できる。
処理後の歪が少なく、且つ疲労強度にも優れた表面硬化
高強度部品が実現できた。そして、この様な部品を用い
ることによって、自動車のギヤノイズの低減や部品の小
型軽量化が達成できる。
【図１】歯車疲労試験結果を示すグラフである。
【図２】端面振れ測定用試験片の形状および端面振れ測
定位置を示す概略説明図である。
定位置を示す概略説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 守文 兵庫県神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会 社神戸製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 平原 幹士 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 有見 幸夫 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｃ：０．０３〜０．３％（重量％の意
味、以下同じ），Ｓｉ：０．０３〜０．３５％，Ｍｎ：
０．３〜３％，Ｐ：０．０３％以下，Ｓ：０．０３５％
以下，Ｍｏ：０．１〜１％，Ｖ：０．１超〜０．５％，
Ａｌ：０．０１５〜０．０６％，Ｎ：０．００２〜０．
０５％を夫々含み、残部がＦｅおよび不可避不純物から
なる肌焼網を用いて成形された部品であり、表層面がマ
ルテンサイトと残留オーステナイトが主体となる混合組
織であると共に、芯部がフェライトとマルテンサイトが
主体となる混合組織であり、且つ芯部のフェライト体積
率が４０％以上であると共に、該フェライト中には０．
１μｍ以下の大きさのＶ化合物が析出しており、該析出
Ｖ化合物量と添加Ｖ量の比（析出Ｖ化合物量／添加Ｖ
量）が０．５以上であることを特徴とする熱処理歪の少
ない表面硬化高強度部品。 - 【請求項２】 更にＣｒ：０．０３〜１．５％を含有さ
せた肌焼網を用いたものである請求項１に記載の表面硬
化高強度部品。 - 【請求項３】 更にＮｉ：０．０２〜２％を含有させた
肌焼網を用いたものである請求項１または２に記載の表
面硬化高強度部品。 - 【請求項４】 更にＣｕ：０．０２〜２％を含有させた
肌焼網を用いたものである請求項３に記載の表面硬化高
強度部品。 - 【請求項５】 更にＴｉ：０．００５〜０．１％を含有
させた肌焼網を用いたものである請求項１〜４のいずれ
かに記載の表面硬化高強度部品。 - 【請求項６】 更にＮｂ：０．００５〜０．１％を含有
させた肌焼網を用いたものである請求項１〜５のいずれ
かに記載の表面硬化高強度部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5146299A JPH073391A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 熱処理歪の少ない表面硬化高強度部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5146299A JPH073391A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 熱処理歪の少ない表面硬化高強度部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH073391A true JPH073391A (ja) | 1995-01-06 |
Family
ID=15404542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5146299A Withdrawn JPH073391A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 熱処理歪の少ない表面硬化高強度部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073391A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09111405A (ja) * | 1995-10-11 | 1997-04-28 | Toa Steel Co Ltd | 低歪み型浸炭焼入れ歯車用鋼材 |
| JPH09111403A (ja) * | 1995-10-11 | 1997-04-28 | Toa Steel Co Ltd | 低歪み型浸炭焼入れ歯車用鋼材 |
| JPH09111404A (ja) * | 1995-10-11 | 1997-04-28 | Toa Steel Co Ltd | 低歪み型浸炭焼入れ歯車用鋼材 |
| JP2006009150A (ja) * | 2004-05-28 | 2006-01-12 | Jfe Steel Kk | 浸炭用鋼およびその製造方法 |
| WO2012125063A1 (ru) * | 2011-03-11 | 2012-09-20 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Компания Технология Машиностроения И Объёмно-Поверхностная Закалка" (Зао "Нпк Техмаш И Опз") | Конструкционная сталь для объёмно-поверхностной закалки |
| CN104745796A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-07-01 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种提高高强度厚钢板低温韧性的生产方法 |
| JP2020143320A (ja) * | 2019-03-05 | 2020-09-10 | 大同特殊鋼株式会社 | 浸炭浸窒処理用鋼材 |
-
1993
- 1993-06-17 JP JP5146299A patent/JPH073391A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09111405A (ja) * | 1995-10-11 | 1997-04-28 | Toa Steel Co Ltd | 低歪み型浸炭焼入れ歯車用鋼材 |
| JPH09111403A (ja) * | 1995-10-11 | 1997-04-28 | Toa Steel Co Ltd | 低歪み型浸炭焼入れ歯車用鋼材 |
| JPH09111404A (ja) * | 1995-10-11 | 1997-04-28 | Toa Steel Co Ltd | 低歪み型浸炭焼入れ歯車用鋼材 |
| JP2006009150A (ja) * | 2004-05-28 | 2006-01-12 | Jfe Steel Kk | 浸炭用鋼およびその製造方法 |
| WO2012125063A1 (ru) * | 2011-03-11 | 2012-09-20 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Компания Технология Машиностроения И Объёмно-Поверхностная Закалка" (Зао "Нпк Техмаш И Опз") | Конструкционная сталь для объёмно-поверхностной закалки |
| CN104745796A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-07-01 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种提高高强度厚钢板低温韧性的生产方法 |
| JP2020143320A (ja) * | 2019-03-05 | 2020-09-10 | 大同特殊鋼株式会社 | 浸炭浸窒処理用鋼材 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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