JPH0360899B2 - - Google Patents
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- JPH0360899B2 JPH0360899B2 JP59119471A JP11947184A JPH0360899B2 JP H0360899 B2 JPH0360899 B2 JP H0360899B2 JP 59119471 A JP59119471 A JP 59119471A JP 11947184 A JP11947184 A JP 11947184A JP H0360899 B2 JPH0360899 B2 JP H0360899B2
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- Japan
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- carburizing
- temperature
- phase
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Description
(産業上の利用分野)
本発明は、とくに950℃以上の高温において浸
炭処理を施したときでも微細な結晶粒をもつ組織
を安定して得ることができ、強度および靭性の著
しくすぐれた各種構造用部品(あるいは製品)を
提供することができる高温浸炭用鋼に関するもの
である。
(従来の技術)
例えば、自動車をはじめとする輸送用機械、そ
の他産業用機械、農業用機械等における動力伝達
機構(パワートレーン系)部分には、各種の歯
車、軸受、シヤフト等の構造用部品が使用されて
いる。これらの構造用部品は、一般に機械構造用
炭素鋼あるいは合金鋼を素材として成形加工さ
れ、得られた成形部品に対してさらにガス浸炭や
浸炭窒化処理などの表面硬化処理を施すことによ
り製品として完成されていた。
この場合、従来の表面硬化処理はいずれも950
℃未満の温度で行われおり、所要の浸炭あるいは
浸炭窒化深さを得るためには長時間の処理を必要
とし、上記の構造用部品の生産性を阻害する要因
の一つとなつていた。
そこで、このような状況を背景とし、短時間の
浸炭処理が可能である浸炭処理技術の一つとして
真空浸炭処理法が開発された。この真空浸炭処理
法においては、通常の場合950℃以上の高温で実
施されるのが一般的である。
しかしながら、従来の機械構造用鋼例えばJIS
規格SCR420,SCM420を素材として成形された
構造用部品に上記した高温の真空浸炭処理を施す
と、高温処理であるために結晶粒が粗大化して大
きな熱処理歪が発生したり、部品強度が著しく低
下したりするという問題点があつた。そのため、
上記部品を真空浸炭処理後いつたん変態点以下の
温度まで冷却し、再度オーステナイト化温度まで
加熱して焼入れするといういわゆる細粒化処理を
行う方法が一般に採用されている。しかし、この
場合には真空浸炭処理に冷却および再加熱処理が
追加されるために処理時間が増大し、従来のガス
浸炭処理に比べて当初期待されたほど処理時間の
短縮がなされず、浸炭処理性能に優れた真空浸炭
処理法の普及にとつて大きな阻害要因となつてい
た。
一方、このような問題を解決するために、高温
でオーステナイトとフエライトの二相組織を有す
る鋼の開発なども試みられているが、この場合心
部の結晶粒微細化は達成されるものの浸炭層の結
晶粒微細化はいまだ十分でないという問題が残つ
ていた。
(発明の目的)
本発明は、上記したような従来の問題点に着目
してなされたもので、所定の形状に成形加工した
部品に対し、とくに950℃以上の高温において浸
炭処理を施したときでも、従来のように浸炭層の
結晶粒が粗大化せず、部品の心部のみならず浸炭
層においても結晶粒の微細化が実現され、微細な
結晶粒をもつ組織を安定して得ることができる高
温浸炭鋼を提供することを目的としている。
(発明の構成)
本発明による特許請求の範囲第1項に記載され
た高温浸炭鋼は、重量%でC:0.03%以上0.2%
以下、Si:1.5%超過3.0%以下、Mn:0.2%以上
2.0%以下、Ti:0.03%以上0.3%以下を基本成分
とし、残部Feおよび不純物からなり、高温浸炭
処理中の心部がオーステナイト相とフエライト相
を含む二相組織であり、かつ高温浸炭処理後の浸
炭層および心部の結晶粒が結晶粒度番号で6番以
上の整細粒であることを特徴としている。
また、本発明による特許請求の範囲第2項に記
載された高温浸炭鋼は、重量%で、C:0.03%以
上0.2%以下、Si:1.5%超過3.0%以下、Mn:0.2
%以上2.0%以下、Ti:0.03%以上0.3%以下を基
本成分とし、さらに、Ni:2.0%以下、Cr:2.0%
以下、Mo:0.5%以下のうちの1種または2種以
上を含有し、残部Feおよび不純物からなり、高
温浸炭処理中の心部がオーステナイト相とフエラ
イト相を含む二相組織であり、かつ高温浸炭処理
後の浸炭層および心部の結晶粒が結晶粒度番号で
6番以上の整細粒であることを特徴としている。
さらに、本発明による特許請求の範囲第3項に
記載された高温浸炭鋼は、重量%で、C:0.03%
以上0.2%以下、Si:1.5%超過3.0%以下、Mn:
0.2%以上2.0%以下、Ti:0.03%以上0.3%以下を
基本成分とし、さらに、Al:0.1%以下、Nb+
Ta:0.5%以下、Zr:0.1%以下、N:0.3 0%以下
のうちの1種または2種以上を含有し、残部Fe
および不純物からなり、高温浸炭処理中の心部が
オーステナイト相とフエライト相を含む二相組織
であり、かつ高温浸炭処理後の浸炭層および心部
の結晶粒が結晶粒度番号で6番以上の整細粒であ
ることを特徴としている。
さらにまた、本発明による特許請求の範囲第4
項に記載された高温浸炭鋼は、重量%で、C:
0.03%以上0.2%以下、Si:1.5%超過3.0%以下、
Mn:0.2%以上2.0%以下、Ti:0.03%以上0.3%
以下を基本成分とし、さらに、Ni:2.0%以下、
Cr:2.0%以下、Mo:0.5%以下のうちの1種ま
たは2種以上と、Al:0.1%以下、Nb+Ta:0.5
%以下、Zr:0.1%以下、N:0.03%以下のうち
の1種または2種以上を含有し、残部Feおよび
不純物からなり、高温浸炭処理中の心部がオース
テナイト相とフエライト相を含む二相組織であ
り、かつ高温浸炭処理後の浸炭層および心部の結
晶粒が結晶粒度番号で6番以上の整粒であること
を特徴としている。
そして、さらに耐候性を向上させるために、
Cu:5%以下、被削性を向上させるために、
Pb:0.4%以下、S:0.4%以下、Te:0.1%以下、
Bi:0.4%以下、Se:0.4%以下、Ca:0.01%以下
のうちの1種または2種以上を含有させ、結晶粒
の粗大化を防止するためにB:0.0005%以下、疲
れ強さおよび冷鍜性を向上させるために[O]:
0.0030%以下および/またはS:0.02%以下に規
制し、さらに浸炭性阻害元素であるSn,Sb,As
等の含有量を規制することも好ましい。
次に、本発明による高温浸炭鋼の成分範囲(重
量%)の限定理由について説明する。
C:0.03%以上0.2以下
Cは構造用部品として必要な強度ならびに浸炭
処理後の表面硬さを得るために含有させると同時
に高温でオーステナイト+フエライトの二相組織
を得ることによつて結晶粒の整細粒化をはかるの
に含有させる元素であるが、含有量が0.03%より
も少ないと上記した必要な強度および高温での二
相組織を得ることができず、0.2%を超えると靭
性ならびに冷鍜性が劣化し、高温での二相組織の
確保が困難となるので、0.03%以上0.2%以下の
範囲とした。
Si:1.5%超過3.0%以下
Siは脱酸元素として有効であるほか、とくに本
発明の高温浸炭鋼において高温でオーステナイト
+フエライトの二相組織を確保して心部結晶粒の
粗大化を防止するのに有効な元素であつて、この
ような効果をより安定して得るためには1.5%超
過含有させることが必要であるが、3.0%を超え
ると靭性ならびに冷鍜性を劣化させるので、1.5
%超過3.0%以下の範囲とした。
Mn:0.2%以上2.0%以下
Mnは脱酸および脱硫元素として有効であると
共に強度を高めるのに有効な元素であるが、0.2
%よりも少ないと上記の脱酸・脱硫および強度向
上の効果が得られず、また浸炭処理後の表面硬さ
も十分なものが得られない。一方、2.0%を超え
ると加工性ならびに被削性が劣化するので、0.2
%以上2.0%以下の範囲とした。
Ti:0.03%以上0.3%以下
Tiは高温での浸炭処理中に侵入してきた炭素
と結合してチタンカーバイドを析出し、この析出
物がオーステナイトの成長を阻止すので、表面層
の結晶粒が粗大化せず、浸炭処理後に形成された
表面浸炭層の結晶粒の細粒化に有効な元素であつ
て、このためには0.03%以上含有させる必要があ
る。そして、結晶粒の細粒化に対してはTi含有
量が多い程良いが、多量に含有させると靭性が劣
化するので、上限を0.3%とした。
Ni:2.0%以下、Cr:2.0%以下、Mo:0.5%以下
のうちの1種または2種以上
Ni、Cr、Moは鋼の焼入性をより一層向上させ
て基地の強化をはかるのに有効な元素であるが、
Ni含有量が2.0%を超え、Cr含有量が2.0%を超
え、Mo含有量が0.5%を超えると鋼の靭性が劣化
するので、鋼の焼入性をより一層向上させて基地
の強化をはかる場合には、Ni:2.0%以下、Cr:
2.0%以下、Mo:0.5%以下の範囲内でこれらの
1種または2種以上を含有させる。
Al:0.1%以下、Nb+Ta(いずれか一方が0であ
る場合も含む):0.5%以下、Zr:0.1%以下、
N:0.03%以下のうちの1種または2種以上
Al,Nb,Ta,Zr,Nは高温での浸炭処理時
にオーステナイト結晶粒の粗大化を防止するのに
有効な元素であるので、このような効果を得る場
合にはこれらの1種または2種以上を添加する。
しかし、Al含有量が0.1%を超え、Nb+Ta含有
量が0.5%を超え、Zr含有量が0.1%を超えると結
晶粒粗大化の防止効果がかえつて低下し、靭性の
確保が困難となるので、添加する場合はそれぞれ
上記の範囲とした。また、N含有量が0.03%を超
えるとNのブローホールによつて鋼塊または鋳片
の健全性が損なわれるので、Nの含有量は、0.03
%以下の範囲とした。
そのほか、耐候性を向上させるために、Cu:
5%以下を適宜含有させることもでき、被削性を
向上させるために、Pb:0.4%以下、S:0.4%以
下、Te:0.1%以下、Bi:0.4%以下、Se:0.4%
以下、Ca:0.01%以下の範囲で適宜含有させるこ
ともできる。
さらに、B含有量が0.0005%を超えると、高温
での浸炭処理時にオーステナイト結晶粒の粗大化
を生ずるおそれがあるので、その上限を0.0005%
以下に規制するのがより望ましく、疲れ強さおよ
び冷鍜性を向上させるために、[O]:0.0030%以
下、S:0.02%以下に規制することも望ましく、
浸炭性阻害元素であるSn:0.05%以下、Sb:0.05
%以下、As:0.05%以下に規制することも望ま
しい。
このように成分調整した本発明による高温浸炭
用鋼を素材として、歯車、ボールジヨイント、ド
ライブシヤフト、カムシヤフト、ステアリング部
品、ベアリング、ベアリングレース等の各種構造
用部品の形状に成形加工し、その後例えば950℃
以上の高温浸炭処理を施すことによつて、短時間
の浸炭処理が可能であると共に、高温浸炭処理後
の浸炭層および心部の結晶粒が結晶粒度番号で6
番以上の整細粒であり、これによつて靭性ならび
に疲労強度等に優れ、寸法精度の良好な構造用部
品を短時間のうちに得ることができる。
すなわち、本発明に係わる高温浸炭用鋼では、
950℃を超える高温で浸炭処理を行つたときでも、
高温浸炭中の心部はオーステナイト相とフエライ
ト相を含む二相組織を保持するため、オーステナ
イトとフエライトが互いの結晶粒成長を阻止し合
う結果、結晶粒の粗大化が阻止される。一方、炭
素が侵入する表面層は、高温浸炭中にオーステイ
ト+フエライトの二相組織からオーステナイト単
相組織にかわつていく。通常の場合、オーステナ
イト単相を950℃以上の高温におくと、結晶粒が
粗大化してしまうが、本発明ではTiを0.03%以上
0.3%以下の範囲で含むため、侵入してきた炭素
がオーステナイトに固溶しているTiと結合し、
チタンカーバイドが析出する結果、この析出物が
オーステナイトの成長を阻止するので、表面層も
結晶粒が粗大化しない。
次に、本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。
第1表に示す化学成分の鋼を溶製したのち造塊
し、鍜造によつて直径32mmの丸棒を製作したのち
925℃×1hr加熱後空冷の条件で焼ならしを施し、
次いで直径25mmに切削加工を行つたのち真空浸炭
処理を行つた。そして、各々について浸炭層のオ
ーステナイト平均結晶粒度および心部のオーステ
ナイトとフエライトの平均結晶粒度を測定した。
なお、第2表に真空浸炭処理条件を示す。また、
結晶粒度の測定は、JIS G0551に規定する“鋼の
オーステナイト結晶粒度試験方法”に準じて行つ
た。この結果を同じく第1表に示す。
(Industrial Application Field) The present invention is capable of stably obtaining a structure with fine crystal grains even when carburized at a high temperature of 950°C or higher, and has various structures with outstanding strength and toughness. This relates to steel for high-temperature carburizing that can provide parts (or products) for use. (Prior art) For example, the power transmission mechanism (power train system) of transportation machinery such as automobiles, other industrial machinery, agricultural machinery, etc. includes structural parts such as various gears, bearings, and shafts. is used. These structural parts are generally formed from mechanical structural carbon steel or alloy steel, and the resulting molded parts are then subjected to surface hardening treatments such as gas carburizing and carbonitriding to complete the finished product. It had been. In this case, conventional surface hardening treatments are all 950
The process is carried out at a temperature of less than 0.degree. C., and requires a long treatment time to obtain the required depth of carburization or carbonitriding, which is one of the factors that inhibits the productivity of the above-mentioned structural parts. Therefore, against this background, a vacuum carburizing method was developed as one of the carburizing techniques that allows carburizing in a short time. This vacuum carburizing method is generally carried out at a high temperature of 950°C or higher. However, conventional mechanical structural steels such as JIS
When the above-mentioned high-temperature vacuum carburizing treatment is applied to structural parts formed from standard SCR420 and SCM420 materials, the crystal grains become coarse due to the high-temperature treatment, resulting in large heat treatment distortions and a significant decrease in the strength of the parts. There was a problem of doing something like that. Therefore,
Generally, a method is adopted in which the above-mentioned parts are subjected to vacuum carburizing treatment, then cooled to a temperature below the transformation point, and then heated again to the austenitizing temperature and quenched, which is a so-called grain refining treatment. However, in this case, the processing time increases because cooling and reheating treatments are added to the vacuum carburizing process, and the process time is not reduced as much as originally expected compared to the conventional gas carburizing process, and the carburizing process This has been a major impediment to the widespread use of the vacuum carburizing method, which has excellent performance. On the other hand, in order to solve these problems, attempts have been made to develop steel that has a dual-phase structure of austenite and ferrite at high temperatures, but in this case, although grain refinement in the core is achieved, the carburized layer The problem remained that grain refinement was still insufficient. (Purpose of the Invention) The present invention has been made by focusing on the above-mentioned conventional problems, and is particularly applicable when carburizing a part formed into a predetermined shape at a high temperature of 950°C or higher. However, unlike conventional methods, the crystal grains in the carburized layer do not become coarse, and the crystal grains are refined not only in the core of the part but also in the carburized layer, and a structure with fine crystal grains can be stably obtained. The aim is to provide high-temperature carburized steel that can be (Structure of the Invention) The high-temperature carburized steel described in claim 1 of the present invention has a carbon content of 0.03% or more and 0.2% by weight.
Below, Si: 1.5% over 3.0% or less, Mn: 0.2% or more
The basic component is 2.0% or less, Ti: 0.03% or more and 0.3% or less, the balance is Fe and impurities, and the core during high-temperature carburizing has a two-phase structure containing an austenite phase and a ferrite phase, and after high-temperature carburizing. The crystal grains in the carburized layer and the core are characterized by being fine grains with a grain size number of 6 or more. In addition, the high temperature carburized steel described in claim 2 of the present invention has C: 0.03% or more and 0.2% or less, Si: more than 1.5% and 3.0% or less, and Mn: 0.2% by weight.
% or more and 2.0% or less, Ti: 0.03% or more and 0.3% or less, Ni: 2.0% or less, Cr: 2.0%
Contains one or more of the following: Mo: 0.5% or less, the balance is Fe and impurities, the core during high temperature carburizing has a two-phase structure containing an austenite phase and a ferrite phase, and a high temperature It is characterized in that the crystal grains in the carburized layer and the core after carburizing are fine grains with a grain size number of 6 or higher. Furthermore, the high-temperature carburized steel described in claim 3 of the present invention has a carbon content of 0.03% by weight.
Over 0.2%, Si: over 1.5%, up to 3.0%, Mn:
The basic components are 0.2% or more and 2.0% or less, Ti: 0.03% or more and 0.3% or less, and Al: 0.1% or less, Nb+
Contains one or more of Ta: 0.5% or less, Zr: 0.1% or less, N: 0.30 % or less, and the balance is Fe.
and impurities, and the core during high-temperature carburizing has a two-phase structure containing an austenite phase and a ferrite phase, and the crystal grains in the carburized layer and core after high-temperature carburizing have a grain size number of 6 or more. It is characterized by fine grains. Furthermore, claim 4 according to the present invention
The high-temperature carburized steel described in Section 1 has a C:
0.03% or more and 0.2% or less, Si: over 1.5% and 3.0% or less,
Mn: 0.2% or more and 2.0% or less, Ti: 0.03% or more and 0.3%
The following are the basic ingredients, and furthermore, Ni: 2.0% or less,
One or more of the following: Cr: 2.0% or less, Mo: 0.5% or less, Al: 0.1% or less, Nb + Ta: 0.5
% or less, Zr: 0.1% or less, N: 0.03% or less, and the remainder consists of Fe and impurities. It is characterized by a phase structure, and the crystal grains in the carburized layer and the core after high-temperature carburizing treatment are regular grains with a grain size number of 6 or more. And to further improve weather resistance,
Cu: 5% or less, to improve machinability,
Pb: 0.4% or less, S: 0.4% or less, Te: 0.1% or less,
Contains one or more of Bi: 0.4% or less, Se: 0.4% or less, Ca: 0.01% or less, and B: 0.0005% or less to prevent coarsening of crystal grains. [O] to improve cooling properties:
It is regulated to 0.0030% or less and/or S: 0.02% or less, and further contains Sn, Sb, As, which are carburizing inhibiting elements.
It is also preferable to regulate the content of such substances. Next, the reason for limiting the component range (wt%) of the high temperature carburized steel according to the present invention will be explained. C: 0.03% or more and 0.2 or less C is added to obtain the strength required for structural parts and the surface hardness after carburizing, and at the same time, it strengthens the structure of crystal grains by obtaining a two-phase structure of austenite + ferrite at high temperatures. This element is included to improve grain size, but if the content is less than 0.03%, it will not be possible to obtain the above-mentioned required strength and two-phase structure at high temperatures, and if it exceeds 0.2%, the toughness and Since cold-melting properties deteriorate and it becomes difficult to secure a two-phase structure at high temperatures, the range is set to 0.03% or more and 0.2% or less. Si: More than 1.5% and less than 3.0% Si is effective as a deoxidizing element, and especially in the high-temperature carburized steel of the present invention, it ensures a two-phase structure of austenite + ferrite at high temperatures and prevents coarsening of core grains. It is an effective element in
% exceeding 3.0% or less. Mn: 0.2% or more and 2.0% or less Mn is an effective element for deoxidizing and desulfurizing as well as increasing strength.
%, the above-mentioned effects of deoxidation, desulfurization and strength improvement cannot be obtained, and sufficient surface hardness after carburization cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 2.0%, the workability and machinability deteriorate, so 0.2%
The range was set at % or more and 2.0% or less. Ti: 0.03% or more and 0.3% or less Ti combines with carbon that invades during high-temperature carburizing treatment to precipitate titanium carbide, and this precipitate inhibits the growth of austenite, resulting in coarse grains in the surface layer. It is an element that is effective in refining the crystal grains of the surface carburized layer formed after carburizing treatment, and for this purpose, it must be contained in an amount of 0.03% or more. The higher the Ti content, the better it is for crystal grain refinement, but since a large Ti content deteriorates toughness, the upper limit was set at 0.3%. One or more of the following: Ni: 2.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 0.5% or less Ni, Cr, and Mo are used to further improve the hardenability of steel and strengthen the matrix. Although it is an effective element,
If the Ni content exceeds 2.0%, the Cr content exceeds 2.0%, and the Mo content exceeds 0.5%, the toughness of the steel will deteriorate, so it is necessary to further improve the hardenability of the steel and strengthen the matrix. When measuring, Ni: 2.0% or less, Cr:
One or more of these are contained within the range of 2.0% or less and Mo: 0.5% or less. Al: 0.1% or less, Nb + Ta (including cases where either one is 0): 0.5% or less, Zr: 0.1% or less,
N: One or more of 0.03% or less Al, Nb, Ta, Zr, and N are effective elements for preventing coarsening of austenite crystal grains during carburizing treatment at high temperatures. If desired effects are to be obtained, one or more of these may be added.
However, if the Al content exceeds 0.1%, the Nb+Ta content exceeds 0.5%, and the Zr content exceeds 0.1%, the effect of preventing crystal grain coarsening will actually decrease, making it difficult to ensure toughness. , when added, each was within the above range. In addition, if the N content exceeds 0.03%, the integrity of the steel ingot or slab will be damaged due to N blowholes, so the N content should be set at 0.03%.
% or less. In addition, Cu:
5% or less can be contained as appropriate, and in order to improve machinability, Pb: 0.4% or less, S: 0.4% or less, Te: 0.1% or less, Bi: 0.4% or less, Se: 0.4%.
Hereinafter, Ca may be appropriately contained in a range of 0.01% or less. Furthermore, if the B content exceeds 0.0005%, there is a risk of coarsening of austenite crystal grains during carburizing treatment at high temperatures, so the upper limit is set at 0.0005%.
It is more desirable to regulate it to below, and in order to improve fatigue strength and cold weathering property, it is also desirable to regulate [O] to 0.0030% or less and S: 0.02% or less.
Carburizing inhibiting elements Sn: 0.05% or less, Sb: 0.05
It is also desirable to restrict As to 0.05% or less. The high-temperature carburizing steel according to the present invention, whose composition has been adjusted in this manner, is used as a raw material to be molded into the shapes of various structural parts such as gears, ball joints, drive shafts, camshafts, steering parts, bearings, and bearing races, and then, for example, 950℃
By performing the above high-temperature carburizing treatment, it is possible to carburize in a short time, and the crystal grains in the carburized layer and core after high-temperature carburizing have a grain size number of 6.
As a result, structural parts with excellent toughness, fatigue strength, etc., and good dimensional accuracy can be obtained in a short time. That is, in the high temperature carburizing steel according to the present invention,
Even when carburizing at high temperatures exceeding 950℃,
During high-temperature carburizing, the core maintains a two-phase structure containing an austenite phase and a ferrite phase, so austenite and ferrite inhibit each other's crystal grain growth, and as a result, coarsening of the crystal grains is inhibited. On the other hand, the surface layer into which carbon penetrates changes from a two-phase structure of austate + ferrite to a single-phase austenite structure during high-temperature carburizing. Normally, when single-phase austenite is exposed to high temperatures of 950°C or higher, the crystal grains become coarse, but in the present invention, Ti is added at 0.03% or more.
Since it is contained in a range of 0.3% or less, the invading carbon combines with Ti dissolved in austenite,
As a result of the precipitation of titanium carbide, this precipitate inhibits the growth of austenite, so that the surface layer also does not have coarse grains. Next, examples of the present invention will be described together with comparative examples. After melting steel with the chemical composition shown in Table 1, it is ingot-formed, and a round bar with a diameter of 32 mm is manufactured by forging.
After heating at 925°C for 1 hour, normalizing is performed under air cooling conditions.
Next, it was cut to a diameter of 25 mm, and then vacuum carburized. Then, the average austenite grain size of the carburized layer and the average grain size of austenite and ferrite in the core were measured for each.
Incidentally, Table 2 shows the vacuum carburizing treatment conditions. Also,
The grain size was measured according to the "Austenite grain size test method for steel" specified in JIS G0551. The results are also shown in Table 1.
【表】【table】
【表】
第1表に示すように、C、Si、Ti含有量が本
発明の範囲外にある比較鋼No.1〜6ではいずれも
浸炭層のオーステナイトおよび心部のオーステナ
イトとフエライトの平均結晶粒度が6番以上であ
る条件を同時に満足するものはなく、高温の真空
浸炭時に浸炭層または心部において結晶粒の粗大
化が生じたことが明らかである。これに対して、
本発明の範囲内にある本発明鋼No.7〜22ではいず
れも浸炭層のオーステナイトおよび心部のオース
テナイトとフエライトの平均結晶粒度が6番以上
の整細粒であり、No.7〜9で示すように結晶粒の
細粒化に対してはTi含有量が多い程良好なもの
となつていると共に、No.16〜22で示すように結晶
粒の粗大化防止にとつてAl、Nb、Ta、Zr、N
の適量添加が有効なものとなつていて、著しく微
細化していることが明らかであり、歯車等の構造
用部品の靭性、耐摩耗性ならびに疲労強度さらに
は寸法精度をすぐれたものとすることが可能であ
る。
次に、本発明鋼No.7と、Ni、Cr、Moの1種ま
たは2種以上を含有した同じく本発明鋼No.10〜
12,15の機械的性質を調べたところ、第3表に示
す結果であつた。[Table] As shown in Table 1, in comparison steel Nos. 1 to 6 whose C, Si, and Ti contents are outside the range of the present invention, the average crystals of austenite in the carburized layer and austenite and ferrite in the core are None of the samples simultaneously satisfied the condition that the grain size was No. 6 or more, and it is clear that coarsening of crystal grains occurred in the carburized layer or core during high-temperature vacuum carburizing. On the contrary,
Inventive steel Nos. 7 to 22 within the scope of the present invention, the austenite in the carburized layer and the austenite and ferrite in the core have an average crystal grain size of No. 6 or higher, and are fine grains. As shown, the higher the Ti content, the better the grain refinement, and as shown in Nos. 16 to 22, Al, Nb, Ta, Zr, N
It is clear that the addition of an appropriate amount of has become effective and has significantly reduced the size of the particles, making it possible to improve the toughness, wear resistance, fatigue strength, and dimensional accuracy of structural parts such as gears. It is possible. Next, the invention steel No. 7 and the invention steel No. 10 containing one or more of Ni, Cr, and Mo.
When the mechanical properties of Nos. 12 and 15 were investigated, the results were shown in Table 3.
【表】
第3表に示すように、Ni、Cr、Moの1種また
は2種以上を適量添加することによつて鋼の焼入
性をより一層向上させることが可能となり、機械
的性質をさらに高め得ることが明らかであつた。
次いで、第1表の供試材No.11および第4表に示
す被削性向上元素を添加した供試材No.23〜26に対
して第5表に示す条件で被削性試験を行つたとこ
ろ、第6表に示す結果となつた。[Table] As shown in Table 3, by adding appropriate amounts of one or more of Ni, Cr, and Mo, it is possible to further improve the hardenability of steel and improve mechanical properties. It was clear that it could be further increased. Next, machinability tests were conducted on sample material No. 11 in Table 1 and sample materials No. 23 to 26 to which the machinability improving elements shown in Table 4 were added under the conditions shown in Table 5. As a result, the results shown in Table 6 were obtained.
【表】【table】
【表】【table】
【表】
第6表に示すように、被削性向上元素を添加す
ることによつて明らかに被削性の著しい向上が得
られており、ドリル穴あけ個数の増加が確認され
た。
さらに、第1表の供試材No.11および第7表に示
す耐候性向上元素を添加した供試材No.27に対して
第8表に示す条件で耐候性試験を行つたところ、
第9表に示す結果となつた。[Table] As shown in Table 6, the addition of machinability-improving elements clearly resulted in a significant improvement in machinability, and an increase in the number of drilled holes was confirmed. Furthermore, weather resistance tests were conducted on sample material No. 11 in Table 1 and sample material No. 27 to which the weather resistance improving elements shown in Table 7 were added under the conditions shown in Table 8.
The results are shown in Table 9.
【表】【table】
【表】【table】
【表】
第9表に示すように、供試材No.27は供試材No.11
に比べてかなり耐候性の向上が認められた。
なお、このほか前記した硫化物形態制御元素を
適宜添加し、さらにはB,O,S,Sn,Sb,As
等の含有量を選択的に規制して実験したところ、
いずれも良好な結果を得ることができた。
(発明の効果)
以上説明してきたように、本発明による高温浸
炭用鋼では、とくに950℃以上の高温で浸炭処理
を行つたときでも、この高温浸炭処理中の心部は
オーステナイト相とフエライト相を含む二相組織
となつており、この後浸炭処理時にオーステナイ
ト結晶粒が粗大化するのを防止することができ、
高温浸炭処理後の浸炭層および心部の結晶粒が結
晶粒度番号で6番以上の整細粒となつているた
め、強度、靭性、耐摩耗性ならびに耐疲労性に優
れ、寸法精度が高い構造用部品、例えば、歯車、
ステアリング部品、シヤフト、ベアリングレース
等を短時間の浸炭処理によつて製造することがで
きるという非常に優れた効果を有する。[Table] As shown in Table 9, sample material No. 27 is sample material No. 11.
Significant improvement in weather resistance was observed compared to In addition, the above-mentioned sulfide form controlling elements are added as appropriate, and B, O, S, Sn, Sb, As
When we conducted an experiment by selectively regulating the content of
Good results were obtained in all cases. (Effects of the Invention) As explained above, in the high-temperature carburizing steel according to the present invention, even when carburizing is performed at a high temperature of 950°C or higher, the core part during this high-temperature carburizing process contains an austenite phase and a ferrite phase. It has a two-phase structure containing
After high-temperature carburizing, the carburized layer and core grains are fine grains with a grain size number of 6 or higher, resulting in a structure with excellent strength, toughness, wear resistance, and fatigue resistance, and high dimensional accuracy. parts, such as gears,
It has a very excellent effect in that steering parts, shafts, bearing races, etc. can be manufactured by carburizing in a short time.
Claims (1)
%超過3.0%以下、Mn:0.2%以上2.0%以下、
Ti:0.03%以上0.3%以下を基本成分とし、残部
Feおよび不純物からなり、高温浸炭処理中の心
部がオーステナイト相とフエライト相を含む二相
組織であり、かつ高温浸炭処理後の浸炭層および
心部の結晶粒が結晶粒度番号で6番以上の整細粒
であることを特徴とする高温浸炭鋼。 2 重量%で、C:0.03%以上0.2%以下、Si:
1.5%超過3.0%以下、Mn:0.2%以上2.0%以下、
Ti:0.03%以上0.3%以下を基本成分とし、さら
に、Ni:2.0%以下、Cr:2.0%以下、Mo:0.5%
以下のうちの1種または2種以上を含有し、残部
Feおよび不純物からなり、高温浸炭処理中の心
部がオーステナイト相とフエライト相を含む二相
組織であり、かつ高温浸炭処理後の浸炭層および
心部の結晶粒が結晶粒度番号で6番以上の整細粒
であることを特徴とする高温浸炭用鋼。 3 重量%で、C:0.03%以上0.2%以下、Si:
1.5%超過3.0%以下、Mn:0.2%以上2.0%以下、
Ti:0.03%以上0.3%以下を基本成分とし、さら
に、Al:0.1%以下、Nb+Ta:0.5%以下、Zr:
0.1%以下、N:0.03%以下のうちの1種または
2種以上を含有し、残部Feおよび不純物からな
り、高温浸炭処理中の心部がオーステナイト相と
フエライト相を含む二相組織であり、かつ高温浸
炭処理後の浸炭層および心部の結晶粒が結晶粒度
番号で6番以上の整細粒であることを特徴とする
高温浸炭用鋼。 4 重量%で、C:0.03%以上0.2%以下、Si:
1.5%超過3.0%以下、Mn:0.2%以上2.0%以下、
Ti:0.03%以上0.3%以下を基本成分とし、さら
に、Ni:2.0%以下、Cr:2.0%以下、Mo:0.5%
以下のうちの1種または2種以上と、Al:0.1%
以下、Nb+Ta:0.5%以下、Zr:0.1%以下、
N:0.03%以下のうちの1種または2種以上を含
有し、残部Feおよび不純物からなり、高温浸炭
処理中の心部がオーステナイト相とフエライト相
を含む二相組織であり、かつ高温浸炭処理後の浸
炭層および心部の結晶粒が結晶粒度番号で6番以
上の整細粒であることを特徴とする高温浸炭用
鋼。[Claims] 1. C: 0.03% or more and 0.2% or less, Si: 1.5% by weight
% exceeding 3.0% or less, Mn: 0.2% or more and 2.0% or less,
Ti: 0.03% to 0.3% as the basic component, the balance
It consists of Fe and impurities, and the core during high-temperature carburizing has a two-phase structure containing an austenite phase and a ferrite phase, and the carburized layer and core grains after high-temperature carburizing have a grain size number of 6 or higher. A high-temperature carburized steel characterized by fine-grained grains. 2 In weight%, C: 0.03% or more and 0.2% or less, Si:
More than 1.5% and less than 3.0%, Mn: 0.2% and more and less than 2.0%,
The basic components are Ti: 0.03% or more and 0.3% or less, Ni: 2.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 0.5%
Contains one or more of the following, with the remainder
It consists of Fe and impurities, and the core during high-temperature carburizing has a two-phase structure containing an austenite phase and a ferrite phase, and the carburized layer and core grains after high-temperature carburizing have a grain size number of 6 or higher. Steel for high-temperature carburizing, characterized by its fine-grained structure. 3 In weight%, C: 0.03% or more and 0.2% or less, Si:
More than 1.5% and less than 3.0%, Mn: 0.2% and more and less than 2.0%,
The basic components are Ti: 0.03% or more and 0.3% or less, Al: 0.1% or less, Nb + Ta: 0.5% or less, Zr:
0.1% or less, N: 0.03% or less, the remainder consists of Fe and impurities, and the core during high-temperature carburizing treatment has a two-phase structure containing an austenite phase and a ferrite phase, A steel for high-temperature carburizing, characterized in that the crystal grains in the carburized layer and core after high-temperature carburizing treatment are fine grains with a grain size number of 6 or more. 4 In weight%, C: 0.03% or more and 0.2% or less, Si:
More than 1.5% and less than 3.0%, Mn: 0.2% and more and less than 2.0%,
The basic components are Ti: 0.03% or more and 0.3% or less, Ni: 2.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 0.5%
One or more of the following and Al: 0.1%
Below, Nb + Ta: 0.5% or less, Zr: 0.1% or less,
Contains one or more of N: 0.03% or less, with the remainder consisting of Fe and impurities, and the core during high-temperature carburizing has a two-phase structure containing an austenite phase and a ferrite phase, and the high-temperature carburizing process A steel for high-temperature carburizing, characterized in that the crystal grains in the subsequent carburized layer and core are fine grains with a grain size number of 6 or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11947184A JPS60262942A (en) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | Carburizing steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11947184A JPS60262942A (en) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | Carburizing steel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262942A JPS60262942A (en) | 1985-12-26 |
| JPH0360899B2 true JPH0360899B2 (en) | 1991-09-18 |
Family
ID=14762135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11947184A Granted JPS60262942A (en) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | Carburizing steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS60262942A (en) |
Families Citing this family (3)
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| JPS5675551A (en) * | 1979-11-22 | 1981-06-22 | Sanyo Tokushu Seikou Kk | Grain stabilized carburizing steel |
| JPS5719324A (en) * | 1980-05-30 | 1982-02-01 | Nippon Steel Corp | Production of steel for machine structural use for forging having fine structure at high temperature |
-
1984
- 1984-06-11 JP JP11947184A patent/JPS60262942A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS60262942A (en) | 1985-12-26 |
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