JPS622023B2 - - Google Patents

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JPS622023B2
JPS622023B2 JP6935486A JP6935486A JPS622023B2 JP S622023 B2 JPS622023 B2 JP S622023B2 JP 6935486 A JP6935486 A JP 6935486A JP 6935486 A JP6935486 A JP 6935486A JP S622023 B2 JPS622023 B2 JP S622023B2
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JP
Japan
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steel
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JP6935486A
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JPS61217553A (ja
Inventor
Susumu Kanbara
Masashi Takahashi
Fukukazu Nakazato
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、浸炭時にオーステナイト粒が粗大
化しない、焼入歪の小さい肌焼ボロン鋼に関する
ものである。 〔従来の技術〕 従来、表面硬化用材として、JIS・G4052に規
定されているような種々の肌焼鋼が知られてお
り、特にその中でも、SCM系やSNCM系のもの
が諸特性に優れていることから、広範に使用され
てきた。しかしながら、これらの肌焼鋼は、高価
なNiやMoを含有しており、その価格が高くなる
ことから、これらに代えて安価なBを添加するこ
とによつて焼入性を確保させた肌焼ボロン鋼が、
経済的代替鋼として一部実用化をみるに至つてい
る。 このような肌焼ボロン鋼は、必須元素として
Tiが0.01〜0.05%含有されているのが特徴であ
り、これは鋼中NをTiNとして固定することによ
り、BがBNを形成して焼入性向上効果を消失せ
しめるのを防止するためであつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、従来の肌焼ボロン鋼には、浸炭時にオ
ーステナイト粒の粗粒化が生じ、焼入歪が大きく
なるという問題点が指摘されていた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者等は、上述のような観点から、浸炭時
の焼入歪が小さく、かつ経済的な機械構造用肌焼
鋼を見出すべく、特に価格の安い肌焼ボロン鋼に
着目して、その浸炭時のオーステナイト粒の粗大
化を防止して焼入歪を抑えるべく研究を行なつた
結果、以下(a)〜(d)に示す知見を得るに至つたので
ある。すなわち、 (a) 一般に、BはNと結合してBNになると焼入
性向上効果が消失するため、従来よりB添加鋼
にはNとの結合力がBよりも強いTiを添加し
て鋼中のNをTiNとして固定することにより、
焼入性の確保を果してきたが、TiNは極めて固
溶しにくい化合物であるため、圧延後ないしは
鍛造後にはすでに大型の析出物として存在して
おり、オーステナイト粒粗大化阻止に有効な微
細分散の形態にはなつていない。従つて、オー
ステナイト粗粒化抑制という見地からすれば、
TiNはあまり寄与しないから、Ti含有量とN含
有量を化学当量的にバランスさせれば(すなわ
ち、Ti=3.42Nとすれば)、当然粗粒化しやす
くなり、その結果、焼入歪が大きくなること
(但し、TiNは高温でも固溶しにくいため、圧
延あるいは鍛造前の高温加熱時にも残存して圧
延後あるいは鍛造後の結晶粒の極端な粗大化を
防止する効果があり、その後の浸炭時のオース
テナイト粒粗大化に対して間接的な抑制効果を
有するが、このためにはN含有量が0.006%を
越えていることが望ましい)。 (b) そこで、Ti含有量をN含有量より化学当量
的に多くすれば、過剰TiはCと結合し、TiCを
生成することとなり、このTiCはTiNと異なつ
てそれほど固溶しにくい化合物ではないため、
圧延後、あるいは鍛造後の段階では生成してお
らず、浸炭中、あるいは浸炭前の熱処理、たと
えば焼ならし中等に生成する。そして、その形
態は、微細分散型であるため、浸炭加熱時のオ
ーステナイト粗粒化抑制に対しては極めて有効
であること。 (c) しかも、この場合、過剰Ti量が0.02%以上存
在しなければ、ほとんど効果がないこと。 (d) 肌焼ボロン鋼中に、NbおよびVの1種以上
を添加することによつて、オーステナイト粗粒
化温度がさらに上昇され、高温浸炭が可能とな
つて浸炭時間を短縮できること。 したがつて、この発明は上記知見にもとづいて
なされたものであつて、肌焼ボロン鋼を、重量%
で(以下%は重量%を示す)、 C:0.10〜0.27%未満、 Si:0.35%以下、 Mn:0.30〜0.90%、 Cr:0.90〜1.80%、 B:0.0005〜0.0050%、 sol.Al:0.08%以下、 Ti:0.03%超〜0.1%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Nb:0.06%超〜0.10%、 V:0.02〜0.20%、 の1種以上を含有し、 Feおよび不可避不純物:残り、 からなる組成で構成するとともに、Ti含有量と
N含有量との間に(Ti、Nの含有量は重量%表
示とする)、 0.02<Ti―3.42N なる不等式が成り立つ如くすることによつて、熱
処理歪を極力抑えたことに特徴を有するものであ
る。 ついで、この発明の肌焼ボロン鋼において、そ
の成分組成を上記のように限定した理由を説明す
る。 (a) C C成分には、機械構造用肌焼鋼としての強度
を確保する作用があり、その含有量が0.10%未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
0.27%以上含有されると冷間加工性が劣化する
とともに浸炭後の芯部の靭性が急激に劣化する
ようになることから、その含有量を0.10〜0.27
%未満と限定した。 (b) Si Si成分には、焼入性向上を無効にするBの酸
化を抑える作用があり、鋼の脱酸剤として添加
されることにより前記作用も伴われるものであ
るが、その含有量が0.35%を越えると、浸炭性
を悪くするとともに、浸炭異常層を拡大して疲
労強度・耐ピツチング性を低下させるので、そ
の含有量を0.35%以下と限定した。 (c) Mn Mn成分は、Bの酸化を抑えるのに有効な脱
酸剤であるとともに、焼入性向上作用を有して
おり、かつ、MnSを形成してSによる熱間脆
性を防止するものであるが、その含有量が0.30
%未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方、0.90%以上含有せしめると冷間加工性や
被削性が急激に劣化するようになるとともに、
浸炭異常層が深くなることから、その含有量を
0.30〜0.90%と限定した。 (d) Cr Cr成分は、焼入性、強度、靭性、耐摩耗性
等の向上に有効な元素であるとともに、浸炭性
を改善し、浸炭異常層の抑制にも有効な成分で
あるが、その含有量が0.90%未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方、1.80%を越え
て含有すると冷間加工性や被削性が低下すると
ともに、浸炭時に表面部が過剰浸炭されるよう
になることから、その含有量を0.90〜1.80%と
限定した。 (e) B B成分には、極く微量で焼入性を著しく向上
させ、かつ低廉な元素であるが、その含有量が
酸可溶量で0.0005%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方0.0050%を越えて含有せ
しめると逆に焼入性が低下するようになること
から、その含有量を0.0005〜0.0050%と限定し
た。 (f) sol.Al sol.Al成分は、Bの酸化を抑えるのに有効な
脱酸剤であるが、その含有量が0.08%を越える
とアルミナ系介在物が急激に増加して、被削性
を劣化させるようになることから、その含有量
を0.08%以下と限定した。 (g) Ti Ti成分はNとの結合力がBより大きく、し
たがつてBがNと結合して焼入性向上効果を消
失せしめるのを防止する作用があるが、その含
有量が0.03%以下では前記作用に所望の効果が
得られず、一方0.1%を越えて含有するとTi窒
化物が多量に生成して被削性および靭性を劣化
させるようになることから、その含有量を0.1
%以下と限定した。 (h) Nb Nb成分には、炭窒化物を生成してオーステ
ナイト粗粒化温度をさらに上昇する作用がある
が、その含有量が0.06%以下では前記作用に所
望の効果が得られず、一方0.10%を越えて含有
させてもその効果の向上が望めず、コストも上
昇するのでその含有量を0.06%超〜0.10%と限
定した。 (i) V V成分には、炭窒化物を生成してオーステナ
イト粗粒化温度をさらに上昇する作用がある
が、その含有量が0.02%未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方0.20%を越えて含有
せしめてもその効果の向上が望めないとともに
コストも上昇することから、その含有量を0.02
〜0.20%と限定した。 なお、Nについては、既に述べたように、その
含有量が0.006%以下になると、圧延あるいは鍛
造後の結晶粒が極端に粗大化するのを防止して後
工程の浸炭時のオーステナイト粒の微細化に寄与
すると言うTiNの間接的効果が目立たなくなると
ともに、AlNによるオーステナイト粒粗大化防止
効果も低下する傾向がでてくる。また、N含有量
を0.006%以下にするためには製鋼上非常なコス
トアツプを余儀なくされる。従つて、好ましくは
N含有量は0.006%を越える量に調整するのが良
い。一方、N含有量が0.020%を越えるとBとの
結合がはなはだしくなつてBの焼入性向上効果に
悪影響を及ぼす懸念が増すことから、出来ればN
含有量を0.020%以下に調整するのが好ましい。 さらに、Ti含有量とN含有量との間に、 0.02<Ti―3.42N なる不等式を規定した理由は、Ti含有量をN含
有量より化学当量的に多くして、すなわち、 O<Ti―3.42N として、過剰のTiによりTiCを形成せしめ、これ
の微細分散により浸炭加熱時のオーステナイト時
の粗粒化抑制を図るためである。この場合に、過
剰Ti量が0.02%以上存在しなければ、ほとんどそ
の効果が見出せないことから、 0.02<Ti―3.42N と規定した。 なお、前記過剰Tiは、望ましくは0.022%以上
の割合で存在させるのが良い。 〔実施例〕 ついで、この発明の鋼を実施例により比較例と
対比しながら説明する。 まず、第1表に示す通りの化学成分組成の本発
明鋼1〜15と、比較鋼1〜13を常法にて溶製し、
第1図に示す通りの形状(寸法:外径55mm×内径
35mm×厚さ10mm×偏心量8mm×開口部6mm)のC
リングを製造した。そして、本発明鋼および比較
鋼の焼ならし後のオーステナイト粗粒化温度(粒
度がJISNo.7以上になる温度)と、第1図に示し
たCリングを浸炭焼入(930℃×4hr→860℃×
30min→60℃の0Q、カーボ
【表】
〔発明の効果〕
第2図から明らかなように、本発明鋼の領域で
ある、 0.02<Ti―3.42N 領域では、すべて粗粒化温度は950℃以上で、Nb
あるいはVを含有する本発明鋼9〜12はさらに高
い1010℃以上となつており、また、それにともな
つて、第1表から明らかなように、Cリング開口
部の変位量は比較鋼に比べて本発明鋼の方が著し
く小さくなつていて、本発明鋼の熱処理歪の小さ
いことを証明している。 上述のように、この発明の肌焼ボロン鋼は、安
価で、かつ熱処理歪の発生がきわめて小さいの
で、高温浸炭が可能となり、浸炭時間を著しく短
縮できるなど、工業上有用な効果をもたらすので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図aおよびbは熱処理歪を測定するための
Cリングを示す正面図および側面図、第2図は
TiおよびN量に関して鋼の粗粒化温度域を示し
たグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.10〜0.27%未満、 Si:0.35%以下、 Mn:0.30〜0.90%、 Cr:0.90〜1.80%、 B:0.0005〜0.0050%、 sol.Al:0.08%以下、 Ti:0.03%超〜0.1%、 を含有し、 Feおよび不可避不純物:残り、 (以上重量%)からなる組成を有し、かつ、Ti含
    有量(重量%)と不可避不純物としてのN含有量
    (重量%)との間に、 0.02<Ti―3.42N なる不等式が成り立つことを特徴とする熱処理歪
    の小さい肌焼ボロン鋼。 2 C:0.10〜0.27%未満、 Si:0.35%以下、 Mn:0.30〜0.90%、 Cr:0.90〜1.80%、 B:0.0005〜0.0050%、 sol.Al:0.08%以下、 Ti:0.03%超〜0.1%、 を含有し、さらに、 Nb:0.06%超〜0.10%、 V:0.02〜0.20%、 のうちの1種以上を含有し、 Feおよび不可避不純物:残り、 (以上重量%)からなる組成を有し、かつ、Ti含
    有量(重量%)と不可避不純物としてのN含有量
    (重量%)との間に、 0.02<Ti―3.42N なる不等式が成り立つことを特徴とする熱処理歪
    の小さい肌焼ボロン鋼。
JP6935486A 1986-03-27 1986-03-27 熱処理歪の小さい肌焼ボロン鋼 Granted JPS61217553A (ja)

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