JPH0881743A - 浸炭用鋼 - Google Patents
浸炭用鋼Info
- Publication number
- JPH0881743A JPH0881743A JP25261194A JP25261194A JPH0881743A JP H0881743 A JPH0881743 A JP H0881743A JP 25261194 A JP25261194 A JP 25261194A JP 25261194 A JP25261194 A JP 25261194A JP H0881743 A JPH0881743 A JP H0881743A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ばらつきが少なく、高い面疲労強度を有する浸
炭鋼を提供する。 【構成】合金元素の含有率が質量％で、Ｃ：０．１〜
０．３％、Ｓｉ：０．３〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以
下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｖ：
０．０５〜０．５％、Ｏ：０．００１５％以下であり、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とす
る浸炭用鋼。さらに、上記の合金元素に加えて、質量％
で、Ｃｒ：５．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下、Ｍｏ：
１．０％以下、Ｎｂ：０．１％以下のうち、１種または
２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からな
ることを特徴とする浸炭用鋼。
炭鋼を提供する。 【構成】合金元素の含有率が質量％で、Ｃ：０．１〜
０．３％、Ｓｉ：０．３〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以
下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｖ：
０．０５〜０．５％、Ｏ：０．００１５％以下であり、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とす
る浸炭用鋼。さらに、上記の合金元素に加えて、質量％
で、Ｃｒ：５．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下、Ｍｏ：
１．０％以下、Ｎｂ：０．１％以下のうち、１種または
２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からな
ることを特徴とする浸炭用鋼。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性と面疲労強度
に優れた浸炭部品を得る浸炭または浸炭窒化用の鋼に関
する。
に優れた浸炭部品を得る浸炭または浸炭窒化用の鋼に関
する。
【０００２】
【従来の技術】これまで機械構造部品である歯車やシャ
フトなどの歯車用鋼として、ＪＩＳＳＣｒ４２０、ＳＣ
Ｍ４２０に代表される肌焼鋼が用いられてきた。しかし
ながら、歯車の高強度化の要求がますます高まり、歯元
の曲げ疲労強度を向上させた浸炭歯車用鋼が種々提案さ
れている。ところが、これらの鋼の適用に際し、曲げ疲
労強度は確かに向上するものの、新たな問題点として、
摩耗や面疲労による歯車の破損が顕著になってきた。ま
た同様に、浸炭軸受鋼においても、その転動疲労強度を
向上させるために、従来より鋼中の酸素含有量の低減
や、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏなど種々の合金元素の効果
も報告されている。しかし、これら合金元素の添加や増
量によって確かに疲労強度は向上するものの、極端に低
い強度を示すものがあり、このばらつきのために、平均
寿命はあまり延長されていないのが現状である。
フトなどの歯車用鋼として、ＪＩＳＳＣｒ４２０、ＳＣ
Ｍ４２０に代表される肌焼鋼が用いられてきた。しかし
ながら、歯車の高強度化の要求がますます高まり、歯元
の曲げ疲労強度を向上させた浸炭歯車用鋼が種々提案さ
れている。ところが、これらの鋼の適用に際し、曲げ疲
労強度は確かに向上するものの、新たな問題点として、
摩耗や面疲労による歯車の破損が顕著になってきた。ま
た同様に、浸炭軸受鋼においても、その転動疲労強度を
向上させるために、従来より鋼中の酸素含有量の低減
や、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏなど種々の合金元素の効果
も報告されている。しかし、これら合金元素の添加や増
量によって確かに疲労強度は向上するものの、極端に低
い強度を示すものがあり、このばらつきのために、平均
寿命はあまり延長されていないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な事情を背景としてなされたもので、本発明の目的とす
るところは、面疲労強度に優れ、かつ、寿命ばらつきが
極めて少ない浸炭鋼を提供することにある。
な事情を背景としてなされたもので、本発明の目的とす
るところは、面疲労強度に優れ、かつ、寿命ばらつきが
極めて少ない浸炭鋼を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】面疲労向上のためには、
従来よりＳｉやＣｒの添加が有望視され検討されてい
る。しかしＳｉ，Ｃｒの添加増量により、確かに面疲労
強度は向上するが、ばらつきとして、極端に強度の劣る
結果も同時に発生している。本発明は種々の合金元素の
組合せについて検討した結果、面疲労強度の向上におい
て、特に短寿命で破断する現象を抑制して寿命のばらつ
きを低減するには、ＳｉとＶの複合添加が有効であるこ
とを見いだした。また、破損試験片の詳細観察の結果、
短時間破損試料のき裂発生はＭｎＳを起点としているこ
とも併せて見いだしたのである。
従来よりＳｉやＣｒの添加が有望視され検討されてい
る。しかしＳｉ，Ｃｒの添加増量により、確かに面疲労
強度は向上するが、ばらつきとして、極端に強度の劣る
結果も同時に発生している。本発明は種々の合金元素の
組合せについて検討した結果、面疲労強度の向上におい
て、特に短寿命で破断する現象を抑制して寿命のばらつ
きを低減するには、ＳｉとＶの複合添加が有効であるこ
とを見いだした。また、破損試験片の詳細観察の結果、
短時間破損試料のき裂発生はＭｎＳを起点としているこ
とも併せて見いだしたのである。
【０００５】すなわち、本発明の浸炭鋼は、合金元素の
含有率が質量％で、Ｃ ：０．１〜０．３％、Ｓｉ：
０．３ 〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ ：０．
０２％以下、Ｓ ：０．００５％以下、Ｖ ：０．０５
〜０．５％、Ｏ ：０．００１５％以下であり、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。ま
た上記の合金元素に加えて、質量％で、Ｃｒ：５．０％
以下、Ｎｉ：３．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｎ
ｂ：０．１％以下のうち、１種または２種以上を含むこ
とができる。
含有率が質量％で、Ｃ ：０．１〜０．３％、Ｓｉ：
０．３ 〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ ：０．
０２％以下、Ｓ ：０．００５％以下、Ｖ ：０．０５
〜０．５％、Ｏ ：０．００１５％以下であり、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。ま
た上記の合金元素に加えて、質量％で、Ｃｒ：５．０％
以下、Ｎｉ：３．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｎ
ｂ：０．１％以下のうち、１種または２種以上を含むこ
とができる。
【０００６】以下に各合金元素の限定理由について説明
する。 Ｃ：０．１〜０．３％ Ｃは鋼の強度を確保するために必須の元素であり、その
含有量が浸炭焼入焼もどし後の心部硬さを決定する。そ
こで、本発明ではＣ量の下限を０．１％とし、心部の硬
さを確保している。しかし、その含有量が多すぎると靭
性の劣化や被削性を低下させるなどの弊害をもたらすの
で、Ｃ含有量の上限を０．３％とした。
する。 Ｃ：０．１〜０．３％ Ｃは鋼の強度を確保するために必須の元素であり、その
含有量が浸炭焼入焼もどし後の心部硬さを決定する。そ
こで、本発明ではＣ量の下限を０．１％とし、心部の硬
さを確保している。しかし、その含有量が多すぎると靭
性の劣化や被削性を低下させるなどの弊害をもたらすの
で、Ｃ含有量の上限を０．３％とした。
【０００７】Ｓｉ：０．３〜３．０％ Ｓｉは本発明において重要な役割をもつ元素であって、
鋼に焼もどし軟化抵抗性を与えるために添加するが、Ｖ
と共存させることによって一層その効果を高めることが
できる。その効果を発揮させるためには，０．３％以上
の含有量が必要である。しかし、過剰に添加してもその
効果は飽和するばかりでなく、鋼の変態点を高め浸炭温
度を高温とする必要が生じるほか、鍛造性および被削性
を損なうので、その上限を３．０％とする。鋼の焼もど
し抵抗性、浸炭性、鍛造性、被削性を考慮すると、０．
３〜２．０％が好ましい範囲である。
鋼に焼もどし軟化抵抗性を与えるために添加するが、Ｖ
と共存させることによって一層その効果を高めることが
できる。その効果を発揮させるためには，０．３％以上
の含有量が必要である。しかし、過剰に添加してもその
効果は飽和するばかりでなく、鋼の変態点を高め浸炭温
度を高温とする必要が生じるほか、鍛造性および被削性
を損なうので、その上限を３．０％とする。鋼の焼もど
し抵抗性、浸炭性、鍛造性、被削性を考慮すると、０．
３〜２．０％が好ましい範囲である。
【０００８】Ｍｎ：１．５％以下 Ｍｎは鋼の熱間加工性を高め、焼入性を確保するために
添加される。しかし、過剰に添加すると素材の軟化焼な
ましを困難とし、また被削性や冷鍛性を劣化させるの
で、その上限を１．５％とする。
添加される。しかし、過剰に添加すると素材の軟化焼な
ましを困難とし、また被削性や冷鍛性を劣化させるの
で、その上限を１．５％とする。
【０００９】Ｐ：０．０２％以下 Ｐはオーステナイト粒界に偏析して靭性を低下させるた
め、含有量の上限を０．０２％とする。
め、含有量の上限を０．０２％とする。
【００１０】Ｓ：０．００５％以下 Ｓは熱間加工性を害し、また鋼中でＭｎＳなる非金属介
在物を形成して、転動時のき裂発生の原因となることに
加え、横方向の靭性を損なうので、その上限を０．００
５％と極力低減する。
在物を形成して、転動時のき裂発生の原因となることに
加え、横方向の靭性を損なうので、その上限を０．００
５％と極力低減する。
【００１１】Ｖ：０．０５〜０．５％ ＶはＳｉとともに本発明において重要な役割を持つ元素
で、鋼の結晶粒を微細化する効果を有するが、特にＳｉ
との共存下において相乗的に焼もどし軟化抵抗性を高め
る効果を持つ。また、鋼中で炭窒化物を形成してＳｉの
偏析を抑制し、疲労寿命のばらつき、特に、転動疲労に
よって短寿命で破壊する現象を防止するのに有効であ
り、また介在物を起点として発生したき裂の進展を抑制
する効果が顕著である。これらの効果を発揮させるに
は、前記Ｓｉの含有範囲で、Ｖ含有量を０．０５％以上
とする必要がある。しかし、過剰に添加すると鋼の変態
点を高め、高温浸炭の処理が必要とされること、また過
剰の添加はいたずらにコストを高めるため、その上限を
０．５％とする。なお、Ｖの好ましい範囲は０．０５〜
０．３％である。
で、鋼の結晶粒を微細化する効果を有するが、特にＳｉ
との共存下において相乗的に焼もどし軟化抵抗性を高め
る効果を持つ。また、鋼中で炭窒化物を形成してＳｉの
偏析を抑制し、疲労寿命のばらつき、特に、転動疲労に
よって短寿命で破壊する現象を防止するのに有効であ
り、また介在物を起点として発生したき裂の進展を抑制
する効果が顕著である。これらの効果を発揮させるに
は、前記Ｓｉの含有範囲で、Ｖ含有量を０．０５％以上
とする必要がある。しかし、過剰に添加すると鋼の変態
点を高め、高温浸炭の処理が必要とされること、また過
剰の添加はいたずらにコストを高めるため、その上限を
０．５％とする。なお、Ｖの好ましい範囲は０．０５〜
０．３％である。
【００１２】Ｃｒ：５．０％以下 Ｎｉ：３．０％以下 Ｍｏ：１．０％以下 Ｎｂ：０．１％以下 Ｃｒ、Ｎｉ、ＭｏおよびＮｂは、鋼の焼入性の向上、結
晶粒の微細化および靭性の向上に有効な元素なので、そ
れぞれ、５．０％以下、３．０％以下、１．０％以下、
０．１％以下の範囲で単独または複合添加しても良い。
晶粒の微細化および靭性の向上に有効な元素なので、そ
れぞれ、５．０％以下、３．０％以下、１．０％以下、
０．１％以下の範囲で単独または複合添加しても良い。
【００１３】Ｏ：０．００１５％以下 Ｏは硬質であるアルミナを生成し、疲労破壊の起点とな
るので、極力低減する。
るので、極力低減する。
【００１４】
【実施例】表１に示す化学組成を有する熱間圧延鋼材か
ら、試験部直径１２ｍｍのラジアル型転動疲労試験片を
削りだし、図１に示す条件で浸炭焼入れ焼もどし処理を
施した。この後に機械加工によって表面の研磨を行い、
転動疲労試験に供した。
ら、試験部直径１２ｍｍのラジアル型転動疲労試験片を
削りだし、図１に示す条件で浸炭焼入れ焼もどし処理を
施した。この後に機械加工によって表面の研磨を行い、
転動疲労試験に供した。
【００１５】
【表１】
【００１６】転動疲労寿命試験はラジアル型転動疲労試
験機により、ＳＵＪ２製ボールを用いて、面圧５８８０
ＭＰａで実施した。試験結果を表２に示す。ここで、転
動疲労試験は２４個の試験片の繰り返し試験を行い、ワ
イブル累積破損確率が１０％となる寿命をＬ１０とし、
５０％となる寿命をＬ５０とした。
験機により、ＳＵＪ２製ボールを用いて、面圧５８８０
ＭＰａで実施した。試験結果を表２に示す。ここで、転
動疲労試験は２４個の試験片の繰り返し試験を行い、ワ
イブル累積破損確率が１０％となる寿命をＬ１０とし、
５０％となる寿命をＬ５０とした。
【００１７】
【表２】
【００１８】表２の結果から、ＳｉとＶの複合添加と低
Ｓ化により、実施例Ｎｏ．１〜１０は比較鋼のＳＣｒ４
２０Ｈに対し、著しい転動寿命の延長が認められる。累
積破損確率５０％（Ｌ５０）における寿命延長に加え、
破損確率１０％（Ｌ１０）においても延長しており、ば
らつきが少ないことが特徴である。一方、比較鋼のＮ
ｏ．１２、１３、１４においてはＬ５０寿命は向上する
ものの、Ｌ１０寿命は向上せず、むしろＮｏ．１２では
低下しており、寿命のばらつきが改善されないことを示
している。
Ｓ化により、実施例Ｎｏ．１〜１０は比較鋼のＳＣｒ４
２０Ｈに対し、著しい転動寿命の延長が認められる。累
積破損確率５０％（Ｌ５０）における寿命延長に加え、
破損確率１０％（Ｌ１０）においても延長しており、ば
らつきが少ないことが特徴である。一方、比較鋼のＮ
ｏ．１２、１３、１４においてはＬ５０寿命は向上する
ものの、Ｌ１０寿命は向上せず、むしろＮｏ．１２では
低下しており、寿命のばらつきが改善されないことを示
している。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、固有の合金組成の選択
によって、ばらつきが少なく、高い面疲労強度を有する
浸炭鋼を提供できる。
によって、ばらつきが少なく、高い面疲労強度を有する
浸炭鋼を提供できる。
【図１】供試材の浸炭焼入れ焼もどし処理における、温
度、保持時間および冷却条件を示す図である。
度、保持時間および冷却条件を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 合金元素の含有率が質量％で、 Ｃ ：０．１〜０．３％、 Ｓｉ：０．３ 〜３．０％、 Ｍｎ：１．５％以下、 Ｐ ：０．０２％以下、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｖ ：０．０５〜０．５％ Ｏ ：０．００１５％以下であり、 残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とす
る浸炭用鋼。 - 【請求項２】 請求項１記載の合金元素に加えて、質
量％で、 Ｃｒ：５．０％以下、 Ｎｉ：３．０％以下、 Ｍｏ：１．０％以下、 Ｎｂ：０．１％以下のうち、１種または２種以上を含む
ことを特徴とする浸炭用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25261194A JPH0881743A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 浸炭用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25261194A JPH0881743A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 浸炭用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0881743A true JPH0881743A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=17239784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25261194A Pending JPH0881743A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 浸炭用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0881743A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010066189A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 이계안 | 고탄소 침탄강 |
| CN102212760A (zh) * | 2011-06-10 | 2011-10-12 | 钢铁研究总院 | 一种高韧性超高强度钢 |
-
1994
- 1994-09-12 JP JP25261194A patent/JPH0881743A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010066189A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 이계안 | 고탄소 침탄강 |
| CN102212760A (zh) * | 2011-06-10 | 2011-10-12 | 钢铁研究总院 | 一种高韧性超高强度钢 |
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