JP2003034843A - 高強度肌焼鋼および高強度肌焼鋼部品 - Google Patents
高強度肌焼鋼および高強度肌焼鋼部品Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 Ｔｉを添加した肌焼鋼からなる鋼部品におい
て、浸炭後オーステナイト粒を超微細化して強度を向上
させる。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０３〜０．５０％、Ｍｎ：２．０％以下、Ｔ
ｉ：０．１％超〜０．２％、Ｎ：０．０１５％以下、Ａ
ｌ：０．００５〜０．０５％を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなり、旧オーステナイト結晶粒度が、
図１の発明鋼Ｎｏ．１０に示すように、ＪＩＳ Ｇ０５
５１で規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマ
ルテンサイト組織からなる高強度肌焼鋼を使用し、この
鋼からなる鋼部品を、浸炭後、再焼入れを行い、ＪＩＳ
Ｇ０５５１ Ｎｏ．１１以上まで微細化したマルテン
サイト組織とした高強度肌焼鋼部品。
て、浸炭後オーステナイト粒を超微細化して強度を向上
させる。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０３〜０．５０％、Ｍｎ：２．０％以下、Ｔ
ｉ：０．１％超〜０．２％、Ｎ：０．０１５％以下、Ａ
ｌ：０．００５〜０．０５％を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなり、旧オーステナイト結晶粒度が、
図１の発明鋼Ｎｏ．１０に示すように、ＪＩＳ Ｇ０５
５１で規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマ
ルテンサイト組織からなる高強度肌焼鋼を使用し、この
鋼からなる鋼部品を、浸炭後、再焼入れを行い、ＪＩＳ
Ｇ０５５１ Ｎｏ．１１以上まで微細化したマルテン
サイト組織とした高強度肌焼鋼部品。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械構造用鋼から
なる部品、例えば、ギヤ、ＣＶＪなどの高強度化が要求
される自動車用鋼部品に関する。
なる部品、例えば、ギヤ、ＣＶＪなどの高強度化が要求
される自動車用鋼部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】ギヤ、ＣＶＪなどの自動車用部品では、
小型軽量化に伴う高強度化が要求される。そこで、１）
ＳＮＣＭなどのＮｉ鋼のように合金元素を添加して高強
度化を図っている。しかし、このように合金元素を添加
して高強度化を図った場合、素材コストが高くなり、冷
間加工性が劣るために冷間鍛造ができず、さらに熱間鍛
造後そのままでは切削できないので焼鈍などの熱処理が
必要となるなどの問題がある。
小型軽量化に伴う高強度化が要求される。そこで、１）
ＳＮＣＭなどのＮｉ鋼のように合金元素を添加して高強
度化を図っている。しかし、このように合金元素を添加
して高強度化を図った場合、素材コストが高くなり、冷
間加工性が劣るために冷間鍛造ができず、さらに熱間鍛
造後そのままでは切削できないので焼鈍などの熱処理が
必要となるなどの問題がある。
【０００３】２）さらに浸炭後、再焼入れを行って結晶
粒の微細化を図って高強度化している。しかし、この場
合も、例えば、ＳＣＭなどの一般鋼を使用した場合で
は、結晶粒の微細化に限界があり十分な高強度化ができ
ない問題がある。
粒の微細化を図って高強度化している。しかし、この場
合も、例えば、ＳＣＭなどの一般鋼を使用した場合で
は、結晶粒の微細化に限界があり十分な高強度化ができ
ない問題がある。
【０００４】３）あるいは、加工処理により結晶粒の微
細化を図って高強度化している。しかしこの場合も、成
形と熱処理を組み合わせるため、成形の難しいものには
適用できないなど部品形状が限定されるなどの問題があ
る。
細化を図って高強度化している。しかしこの場合も、成
形と熱処理を組み合わせるため、成形の難しいものには
適用できないなど部品形状が限定されるなどの問題があ
る。
【０００５】また、特開平１０−８１９３８号公報に開
示の方法は、浸炭時のγ粒の粗大化を防ぐものであっ
た。
示の方法は、浸炭時のγ粒の粗大化を防ぐものであっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来の上記の問題点を解消することであ
り、浸炭後再焼入れにより、積極的に旧オーステナイト
粒を超微細化して強度を向上させることを目的とする。
する課題は、従来の上記の問題点を解消することであ
り、浸炭後再焼入れにより、積極的に旧オーステナイト
粒を超微細化して強度を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】課題を解決するための本
発明の手段は、請求項１の発明では、質量％で、Ｃ：
０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０３〜０．５０％、
Ｍｎ：２．０％以下、Ｔｉ：０．１％超〜０．２％、
Ｎ：０．０１５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．０５％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、旧オ
ーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定され
ているＮｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイト組
織からなることを特徴とする高強度肌焼鋼である。
発明の手段は、請求項１の発明では、質量％で、Ｃ：
０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０３〜０．５０％、
Ｍｎ：２．０％以下、Ｔｉ：０．１％超〜０．２％、
Ｎ：０．０１５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．０５％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、旧オ
ーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定され
ているＮｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイト組
織からなることを特徴とする高強度肌焼鋼である。
【０００８】請求項２の発明では、請求項１の手段の鋼
成分に、さらに、質量％で、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍ
ｏ：２．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下のうち１種又は
２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
り、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で
規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマルテン
サイト組織からなることをである。
成分に、さらに、質量％で、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍ
ｏ：２．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下のうち１種又は
２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
り、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で
規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマルテン
サイト組織からなることをである。
【０００９】請求項３の発明では、請求項１の手段の鋼
成分に、さらに、質量％で、Ｖ：０．０２〜０．１０
％、Ｎｂ：０．０２〜０．１０％の１種または２種を含
有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、旧オース
テナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定されてい
るＮｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイト組織か
らなることを特徴とする高強度肌焼鋼である。
成分に、さらに、質量％で、Ｖ：０．０２〜０．１０
％、Ｎｂ：０．０２〜０．１０％の１種または２種を含
有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、旧オース
テナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定されてい
るＮｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイト組織か
らなることを特徴とする高強度肌焼鋼である。
【００１０】請求項４の発明では、請求項１の手段の鋼
成分に、さらに、質量％で、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍ
ｏ：２．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下のうち１種又は
２種以上を含有し、かつ、さらにＶ：０．０２〜０．１
０％、Ｎｂ：０．０２〜０．１０％の１種または２種を
含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、旧オー
ステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定されて
いるＮｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイト組織
からなることを特徴とする高強度肌焼鋼である。
成分に、さらに、質量％で、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍ
ｏ：２．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下のうち１種又は
２種以上を含有し、かつ、さらにＶ：０．０２〜０．１
０％、Ｎｂ：０．０２〜０．１０％の１種または２種を
含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、旧オー
ステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定されて
いるＮｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイト組織
からなることを特徴とする高強度肌焼鋼である。
【００１１】請求項５の発明では、請求項１〜４のいず
れか１項の手段の鋼成分に、さらに、質量％で、Ｂ：
０．０００５〜０．００５％を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなり、旧オーステナイト結晶粒度がＪ
ＩＳ Ｇ０５５１で規定されているＮｏ．１１以上まで
微細化したマルテンサイト組織からなることを特徴とす
る高強度肌焼鋼である。
れか１項の手段の鋼成分に、さらに、質量％で、Ｂ：
０．０００５〜０．００５％を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなり、旧オーステナイト結晶粒度がＪ
ＩＳ Ｇ０５５１で規定されているＮｏ．１１以上まで
微細化したマルテンサイト組織からなることを特徴とす
る高強度肌焼鋼である。
【００１２】請求項６の発明では、質量％で、Ｃ：０．
１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０３〜０．５０％、Ｍ
ｎ：２．０％以下、Ｎ：０．０２０％以下、特に０．０
１５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．０５％を含有し、
さらにＴｉ：０．０５〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．
１０％、Ｎｂ：０．０２〜０．１％のうち１種ないし２
種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
り、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で
規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマルテン
サイト組織からなることを特徴とする高強度肌焼鋼であ
る。
１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０３〜０．５０％、Ｍ
ｎ：２．０％以下、Ｎ：０．０２０％以下、特に０．０
１５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．０５％を含有し、
さらにＴｉ：０．０５〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．
１０％、Ｎｂ：０．０２〜０．１％のうち１種ないし２
種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
り、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で
規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマルテン
サイト組織からなることを特徴とする高強度肌焼鋼であ
る。
【００１３】請求項７の発明では、請求項６の手段の鋼
成分に、さらに、質量％で、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍ
ｏ：２．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下のうち１種又は
２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
り、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で
規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマルテン
サイト組織からなることを特徴とする高強度肌焼鋼であ
る。
成分に、さらに、質量％で、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍ
ｏ：２．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下のうち１種又は
２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
り、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で
規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマルテン
サイト組織からなることを特徴とする高強度肌焼鋼であ
る。
【００１４】請求項８の発明では、請求項６または７の
手段の鋼成分に、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００５
〜０．００５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物
からなり、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５
５１で規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマ
ルテンサイト組織からなることを特徴とする高強度肌焼
鋼である。
手段の鋼成分に、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００５
〜０．００５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物
からなり、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５
５１で規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマ
ルテンサイト組織からなることを特徴とする高強度肌焼
鋼である。
【００１５】請求項９の発明では、請求項１〜８のいず
れか１項の手段の鋼成分に、被削性改善のため、さら
に、質量％で、Ｓ：０．０１〜０．２％、Ｐｂ：０．０
１〜０．３％、Ｂｉ：０．０１〜０．３％、Ｔｅ：０．
０１〜０．２％、Ｓｅ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：
０．０００３〜０．０１％、Ｍｇ：０．０００３〜０．
０１％、Ｓｎ：０．０１〜０．２％から選択した１種な
いし２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物か
らなり、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５
１で規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマル
テンサイト組織からなることを特徴とする高強度肌焼鋼
である。
れか１項の手段の鋼成分に、被削性改善のため、さら
に、質量％で、Ｓ：０．０１〜０．２％、Ｐｂ：０．０
１〜０．３％、Ｂｉ：０．０１〜０．３％、Ｔｅ：０．
０１〜０．２％、Ｓｅ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：
０．０００３〜０．０１％、Ｍｇ：０．０００３〜０．
０１％、Ｓｎ：０．０１〜０．２％から選択した１種な
いし２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物か
らなり、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５
１で規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマル
テンサイト組織からなることを特徴とする高強度肌焼鋼
である。
【００１６】請求項１０の発明では、請求項１〜９のい
ずれか１項の手段のマルテンサイト組織の高強度肌焼鋼
からなる鋼部品を、浸炭後、再焼入れを行い、ＪＩＳ
Ｇ０５５１ Ｎｏ．１１以上まで微細化したマルテンサ
イト組織からなるものとしたことを特徴とする高強度肌
焼鋼部品である。
ずれか１項の手段のマルテンサイト組織の高強度肌焼鋼
からなる鋼部品を、浸炭後、再焼入れを行い、ＪＩＳ
Ｇ０５５１ Ｎｏ．１１以上まで微細化したマルテンサ
イト組織からなるものとしたことを特徴とする高強度肌
焼鋼部品である。
【００１７】本発明の鋼に含有される鋼成分の限定理由
を述べる。なお、％は質量％を示す。
を述べる。なお、％は質量％を示す。
【００１８】Ｃ：Ｃは機械構造用部品として浸炭処理後
の芯部強度を確保するために必要な元素であり、０．１
０％未満ではその効果が十分に得られず、反対に０．３
５％を超えると芯部の靱性を低下させる。そのため含有
量を０．１０〜０．３５％とした。
の芯部強度を確保するために必要な元素であり、０．１
０％未満ではその効果が十分に得られず、反対に０．３
５％を超えると芯部の靱性を低下させる。そのため含有
量を０．１０〜０．３５％とした。
【００１９】Ｓｉ：Ｓｉは０．０３％未満では脱酸効果
が十分に得られず、０．５０％より過剰に含有させると
加工性を低下させると共に浸炭時の粒界酸化層の形成を
助長し、疲労特性についても低下させる。そのため含有
量を０．０３〜０．５０％とした。
が十分に得られず、０．５０％より過剰に含有させると
加工性を低下させると共に浸炭時の粒界酸化層の形成を
助長し、疲労特性についても低下させる。そのため含有
量を０．０３〜０．５０％とした。
【００２０】Ｍｎ：Ｍｎは焼入性を確保するのに必要な
元素であるが、２．０％を超えると加工性を低下させ
る。そのため、含有量を２．０％以下とした。
元素であるが、２．０％を超えると加工性を低下させ
る。そのため、含有量を２．０％以下とした。
【００２１】Ｔｉ：Ｔｉは鋼中のｆｒｅｅ−Ｎを固定
し、Ｂの焼入性への効果を向上させると共にＴｉ炭化
物、Ｔｉを含有する複合炭化物、Ｔｉ窒化物を微細に析
出させることによって、ＡｌＮに代って浸炭時のオース
テナイト結晶粒度の粗大化を抑制するために必要な元素
である。特に、鋼中に微細分散したナノオーダーのＴｉ
Ｃが結晶粒の成長を抑制する。Ｔｉが０．０５％未満で
はその効果は十分でなく、０．１％を超えることが望ま
しい。しかし、０．２％を超えると析出物の量が過剰と
なり加工性を低下させる。そのため、請求項１の手段で
は含有量を０．１％超〜０．２％とし、請求項６の手段
では含有量を０．０５〜０．２％とした。
し、Ｂの焼入性への効果を向上させると共にＴｉ炭化
物、Ｔｉを含有する複合炭化物、Ｔｉ窒化物を微細に析
出させることによって、ＡｌＮに代って浸炭時のオース
テナイト結晶粒度の粗大化を抑制するために必要な元素
である。特に、鋼中に微細分散したナノオーダーのＴｉ
Ｃが結晶粒の成長を抑制する。Ｔｉが０．０５％未満で
はその効果は十分でなく、０．１％を超えることが望ま
しい。しかし、０．２％を超えると析出物の量が過剰と
なり加工性を低下させる。そのため、請求項１の手段で
は含有量を０．１％超〜０．２％とし、請求項６の手段
では含有量を０．０５〜０．２％とした。
【００２２】Ｖ：Ｖは炭化物を形成し、Ｔｉ同様にオー
ステナイト結晶粒度の粗大化を抑制する効果がある。特
に、鋼中に微細分散したナノオーダーのＶＣが結晶粒の
成長を抑制する。Ｖが０．０２％未満ではその効果が得
られず、０．１０％を超えて含有させると析出物の量が
過剰となり加工性を低下させる。そのため、含有量を
０．０２〜０．１０％とした。
ステナイト結晶粒度の粗大化を抑制する効果がある。特
に、鋼中に微細分散したナノオーダーのＶＣが結晶粒の
成長を抑制する。Ｖが０．０２％未満ではその効果が得
られず、０．１０％を超えて含有させると析出物の量が
過剰となり加工性を低下させる。そのため、含有量を
０．０２〜０．１０％とした。
【００２３】Ｎｂ：Ｎｂは炭化物あるいは窒化物を形成
し、Ｔｉ同様にオーステナイト結晶粒度の粗大化を抑制
する効果がある。特に、鋼中に微細分散したナノオーダ
ーのＮｂＣが結晶粒の成長を抑制する。Ｎｂが０．０２
％未満ではその効果が得られず、０．１０％を超えて含
有させると析出物の量が過剰となり加工性を低下させ
る。そのため、含有量を０．０２〜０．１０％とした。
なお、請求項３の手段ではＶ、Ｎｂを１種または２種を
含有でき、請求項６の発明ではＴｉ、Ｖ、Ｎｂのうち１
種または２種以上を含有することができる。
し、Ｔｉ同様にオーステナイト結晶粒度の粗大化を抑制
する効果がある。特に、鋼中に微細分散したナノオーダ
ーのＮｂＣが結晶粒の成長を抑制する。Ｎｂが０．０２
％未満ではその効果が得られず、０．１０％を超えて含
有させると析出物の量が過剰となり加工性を低下させ
る。そのため、含有量を０．０２〜０．１０％とした。
なお、請求項３の手段ではＶ、Ｎｂを１種または２種を
含有でき、請求項６の発明ではＴｉ、Ｖ、Ｎｂのうち１
種または２種以上を含有することができる。
【００２４】Ｃｒ：Ｃｒは焼入性および浸炭性を向上さ
せる元素であるが、２．０％を超えて含有させると浸炭
層で粗大な炭化物を形成し、機械的性質、疲労特性を低
下させる。そのため、含有量を２．０％以下とした。
せる元素であるが、２．０％を超えて含有させると浸炭
層で粗大な炭化物を形成し、機械的性質、疲労特性を低
下させる。そのため、含有量を２．０％以下とした。
【００２５】Ｍｏ：Ｍｏは焼入性および靱性を向上させ
る元素であるが、２．０％を超えて含有させると圧延あ
るいは鍛造後にベイナイトやマルテンサイト組織となり
加工性を著しく低下させ、コストアップにつながる。そ
のため、含有量を２．０％以下とした。
る元素であるが、２．０％を超えて含有させると圧延あ
るいは鍛造後にベイナイトやマルテンサイト組織となり
加工性を著しく低下させ、コストアップにつながる。そ
のため、含有量を２．０％以下とした。
【００２６】Ｎｉ：Ｎｉは焼入性および靱性を向上させ
る元素であるが、３．０％を超えて含有させると圧延あ
るいは鍛造後にベイナイトやマルテンサイト組織となり
加工性を著しく低下させ、コストアップにつながる。そ
のため、含有量を３．０％以下とした。なお、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｎｉはそれらのうち１種または２種以上を含有する
ことができる。
る元素であるが、３．０％を超えて含有させると圧延あ
るいは鍛造後にベイナイトやマルテンサイト組織となり
加工性を著しく低下させ、コストアップにつながる。そ
のため、含有量を３．０％以下とした。なお、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｎｉはそれらのうち１種または２種以上を含有する
ことができる。
【００２７】Ｎ：Ｎは０．０１５％を超えて、殊に０．
０２０％を超えて含有するとＴｉＮが増加し、疲労特性
に悪影響を及ぼす。そのため、請求項６の発明では、含
有量を０．０２０％、特に請求項１の発明では、０．０
１５％以下とした。
０２０％を超えて含有するとＴｉＮが増加し、疲労特性
に悪影響を及ぼす。そのため、請求項６の発明では、含
有量を０．０２０％、特に請求項１の発明では、０．０
１５％以下とした。
【００２８】Ａｌ：Ａｌは脱酸剤として使用される元素
であり、０．００５％未満ではその効果が十分でなく、
０．０５％を超えるとアルミナ系酸化物が増加し疲労特
性、加工性を低下させる。そのため、含有量を０．００
５〜０．０５％とした。
であり、０．００５％未満ではその効果が十分でなく、
０．０５％を超えるとアルミナ系酸化物が増加し疲労特
性、加工性を低下させる。そのため、含有量を０．００
５〜０．０５％とした。
【００２９】Ｂ：Ｂは極く微量の添加によって鋼の焼入
性を著しく向上させる元素であり、任意に選択的に添加
できる元素である。しかし、０．０００５％未満ではそ
の効果は十分でなく、０．００５％を超えると逆に焼入
性を低下させる。そのため、含有量を０．０００５〜
０．００５％とした。
性を著しく向上させる元素であり、任意に選択的に添加
できる元素である。しかし、０．０００５％未満ではそ
の効果は十分でなく、０．００５％を超えると逆に焼入
性を低下させる。そのため、含有量を０．０００５〜
０．００５％とした。
【００３０】被削性の改善元素として、さらに、Ｓ：
０．０１〜０．２％、Ｐｂ：０．０１〜０．３％、Ｂ
ｉ：０．０１〜０．３％、Ｔｅ：０．０１〜０．２％、
Ｓｅ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：０．０００３〜０．
０１％、Ｍｇ：０．０００３〜０．０１％、Ｓｎ：０．
０１〜０．２％から選択した１種ないし２種以上を含有
することができる。これらの元素は、その下限値以下で
は十分な被削性改善の効果はなく、その上限値を超える
と逆に靱性を低下するので上限値以下とする。
０．０１〜０．２％、Ｐｂ：０．０１〜０．３％、Ｂ
ｉ：０．０１〜０．３％、Ｔｅ：０．０１〜０．２％、
Ｓｅ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：０．０００３〜０．
０１％、Ｍｇ：０．０００３〜０．０１％、Ｓｎ：０．
０１〜０．２％から選択した１種ないし２種以上を含有
することができる。これらの元素は、その下限値以下で
は十分な被削性改善の効果はなく、その上限値を超える
と逆に靱性を低下するので上限値以下とする。
【００３１】本発明の作用について述べると、本発明は
鋼の強度を向上させるために、旧オーステナイト粒がＪ
ＩＳ Ｇ０５５１で規定されているＮｏ．１１以上に極
めて微細化したマルテンサイト組織の鋼を使用する。こ
れによって鋼の破壊起点が粒界破壊から、粒内破壊へと
移行し、曲げ強度、衝撃特性が向上する。
鋼の強度を向上させるために、旧オーステナイト粒がＪ
ＩＳ Ｇ０５５１で規定されているＮｏ．１１以上に極
めて微細化したマルテンサイト組織の鋼を使用する。こ
れによって鋼の破壊起点が粒界破壊から、粒内破壊へと
移行し、曲げ強度、衝撃特性が向上する。
【００３２】本発明の上記の鋼からなる鋼部品は、さら
に浸炭後、再焼入れを行うことが特に重要であり、通常
の浸炭焼入れのままでは、超微細化しない。すなわち、
浸炭焼入れし、前組織をマルテンサイト（またはベイナ
イト）にした状態で焼入れすると超微細化する。
に浸炭後、再焼入れを行うことが特に重要であり、通常
の浸炭焼入れのままでは、超微細化しない。すなわち、
浸炭焼入れし、前組織をマルテンサイト（またはベイナ
イト）にした状態で焼入れすると超微細化する。
【００３３】ここでは、マルテンサイト（またはベイナ
イト）は再焼入れの加熱時にオーステナイトに一旦なる
が、このオーステナイト生成サイトが多いため、いたる
ところからオーステナイト粒ができる。このオーステナ
イト粒を微細分散したＴｉＣがピンニングし、結晶粒の
成長を止める。その状態から焼き入れされるため、超微
細化したマルテンサイト組織ができる。
イト）は再焼入れの加熱時にオーステナイトに一旦なる
が、このオーステナイト生成サイトが多いため、いたる
ところからオーステナイト粒ができる。このオーステナ
イト粒を微細分散したＴｉＣがピンニングし、結晶粒の
成長を止める。その状態から焼き入れされるため、超微
細化したマルテンサイト組織ができる。
【００３４】すなわち、Ｔｉを添加した鋼（出願人の開
発した鋼で、特開平１０−８１９３８号に開示の鋼）を
旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定
されているＮｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイ
ト組織からなる鋼とし、この鋼からなる鋼部品に、特
に、浸炭後、再焼入れすることにより、結晶粒が超微細
化することを利用している。一般鋼（ＳＣＭなど）も再
焼入れすることにより微細化するが、粒度Ｎｏ．１１未
満程度が限界であり、また、混粒が発生し易い。
発した鋼で、特開平１０−８１９３８号に開示の鋼）を
旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定
されているＮｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイ
ト組織からなる鋼とし、この鋼からなる鋼部品に、特
に、浸炭後、再焼入れすることにより、結晶粒が超微細
化することを利用している。一般鋼（ＳＣＭなど）も再
焼入れすることにより微細化するが、粒度Ｎｏ．１１未
満程度が限界であり、また、混粒が発生し易い。
【００３５】Ｔｉを添加した鋼の場合、特開平１０−８
１９３８号に開示の発明では、上記のＳＣＭなどと同様
に、結晶粒の粗大化は阻止されて高強度となっている
が、粒度はＮｏ．１１未満程度である。これに対し、本
発明では、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５
５１で規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマ
ルテンサイト組織からなる鋼とし、このＴｉ添加の鋼か
らなる鋼部品を、浸炭後、再焼入れすることにより、ナ
ノオーダーのＴｉＣが微細に分散し、結晶粒の成長を止
める（ピンニング効果）。これにより一般鋼では達成で
きなかった領域の結晶粒度Ｎｏ．１１を超えて超微細化
することが可能となり、この結晶粒の超微細化により、
さらに高強度化が図れるものである。
１９３８号に開示の発明では、上記のＳＣＭなどと同様
に、結晶粒の粗大化は阻止されて高強度となっている
が、粒度はＮｏ．１１未満程度である。これに対し、本
発明では、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５
５１で規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマ
ルテンサイト組織からなる鋼とし、このＴｉ添加の鋼か
らなる鋼部品を、浸炭後、再焼入れすることにより、ナ
ノオーダーのＴｉＣが微細に分散し、結晶粒の成長を止
める（ピンニング効果）。これにより一般鋼では達成で
きなかった領域の結晶粒度Ｎｏ．１１を超えて超微細化
することが可能となり、この結晶粒の超微細化により、
さらに高強度化が図れるものである。
【００３６】これにより、Ｎｉなどの高価な元素を用い
なくとも、機械的性質（曲げ強度、靱性など）を大幅に
向上させることができる。また加工熱処理ではないの
で、全ての部品に適用できる。
なくとも、機械的性質（曲げ強度、靱性など）を大幅に
向上させることができる。また加工熱処理ではないの
で、全ての部品に適用できる。
【００３７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１〜９の実施の形
態の鋼は、表１および表２の発明鋼のＮｏ．９〜Ｎｏ．
３３に示す鋼組成で、旧オーステナイト粒がＪＩＳ Ｇ
０５５１で規定されているＮｏ．１１以上に極めて微細
化したマルテンサイト組織の鋼からなり、ナノオーダー
のＴｉＣを微細分散したＴｉ添加の鋼である。請求項１
０の実施の形態の鋼部品は、上記のＴｉ添加の鋼からな
る鋼部品を、浸炭後、再焼入れして結晶粒をＪＩＳ Ｇ
０５５１ Ｎｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイ
ト組織からなるものとしたものである。
態の鋼は、表１および表２の発明鋼のＮｏ．９〜Ｎｏ．
３３に示す鋼組成で、旧オーステナイト粒がＪＩＳ Ｇ
０５５１で規定されているＮｏ．１１以上に極めて微細
化したマルテンサイト組織の鋼からなり、ナノオーダー
のＴｉＣを微細分散したＴｉ添加の鋼である。請求項１
０の実施の形態の鋼部品は、上記のＴｉ添加の鋼からな
る鋼部品を、浸炭後、再焼入れして結晶粒をＪＩＳ Ｇ
０５５１ Ｎｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイ
ト組織からなるものとしたものである。
【００３８】
【実施例】表１および表２に示す比較鋼および発明鋼の
供試材を１００ｋｇ真空溶解炉にて溶製してなる鋼片を
１２５０℃に加熱してφ２０ｍｍの棒鋼に鍛伸した。こ
の場合、微細なＴｉ、Ｎｂ、Ｖ炭化物を析出させるため
には鋼片を１２５０〜１４００℃で圧延する。さらに棒
線に圧延するときは、Ａｃ3〜１０５０℃で圧延する。
次いで、９５０℃で仕上げ鍛伸して、さらにφ１４ｍｍ
×２１ｍｍＨの円柱試験片に加工した後、９３０℃で６
時間保持して浸炭焼入れした後、８５０℃で０．５時間
保持して再焼入れし、１８０℃に１．５時間保持して焼
戻しする。
供試材を１００ｋｇ真空溶解炉にて溶製してなる鋼片を
１２５０℃に加熱してφ２０ｍｍの棒鋼に鍛伸した。こ
の場合、微細なＴｉ、Ｎｂ、Ｖ炭化物を析出させるため
には鋼片を１２５０〜１４００℃で圧延する。さらに棒
線に圧延するときは、Ａｃ3〜１０５０℃で圧延する。
次いで、９５０℃で仕上げ鍛伸して、さらにφ１４ｍｍ
×２１ｍｍＨの円柱試験片に加工した後、９３０℃で６
時間保持して浸炭焼入れした後、８５０℃で０．５時間
保持して再焼入れし、１８０℃に１．５時間保持して焼
戻しする。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】上記で得られた試験片の結晶粒をＪＩＳ
ＧＯ５５１の規定により測定し、その結果を表３および
表４に示す。本発明鋼のＮｏ．９〜３３は、比較鋼のＮ
ｏ．１〜８に比し粒度Ｎｏ．は高く、いずれもＮｏ．１
１以上で、結晶粒が超微粒であることがわかる。
ＧＯ５５１の規定により測定し、その結果を表３および
表４に示す。本発明鋼のＮｏ．９〜３３は、比較鋼のＮ
ｏ．１〜８に比し粒度Ｎｏ．は高く、いずれもＮｏ．１
１以上で、結晶粒が超微粒であることがわかる。
【００４２】本発明に係る発明鋼Ｎｏ．１０からなる鋼
部品と比較例に係る比較鋼Ｎｏ．３および比較鋼Ｎｏ．
８からなる鋼部品の浸炭後の再焼入れした結晶粒径の４
００倍で示す顕微鏡写真を図１に示す。発明鋼Ｎｏ．１
０の結晶粒径が、比較鋼Ｎｏ．３および比較鋼Ｎｏ．８
の結晶粒径に比して極めて微細であることがわかる。
部品と比較例に係る比較鋼Ｎｏ．３および比較鋼Ｎｏ．
８からなる鋼部品の浸炭後の再焼入れした結晶粒径の４
００倍で示す顕微鏡写真を図１に示す。発明鋼Ｎｏ．１
０の結晶粒径が、比較鋼Ｎｏ．３および比較鋼Ｎｏ．８
の結晶粒径に比して極めて微細であることがわかる。
【００４３】さらに、亀裂発生荷重と破断荷重を評価す
るために、静的３点曲げ試験を行い、その結果を比較鋼
Ｎｏ．１に対する比で表３に示す。静的３点曲げ試験
は、浸炭後、再焼入れした角１０ｍｍ×長さ７０ｍｍの
試験片に、２ｍｍＶノッチを設け、スパン間距離５０ｍ
ｍで行った。本発明鋼の供試材のＮｏ．９〜３３は、比
較鋼の供試材のＮｏ．１〜８に比し初期亀裂発生荷重お
よび亀裂発生荷重で優れており、特にＮｏ．１に比し２
倍以上の初期亀裂発生荷重で優れていることが分かる。
さらに発明鋼Ｎｏ．１０と比較鋼Ｎｏ．３の静曲げ試験
の破壊起点部と伝播部のＳＥＭ写真を図２に示す。同図
において、比較鋼Ｎｏ．３では起点部も伝播部も粒界破
壊であるが、発明鋼Ｎｏ．１０では破壊起点が粒界破壊
から、粒内破壊へ移行していることがわかる。
るために、静的３点曲げ試験を行い、その結果を比較鋼
Ｎｏ．１に対する比で表３に示す。静的３点曲げ試験
は、浸炭後、再焼入れした角１０ｍｍ×長さ７０ｍｍの
試験片に、２ｍｍＶノッチを設け、スパン間距離５０ｍ
ｍで行った。本発明鋼の供試材のＮｏ．９〜３３は、比
較鋼の供試材のＮｏ．１〜８に比し初期亀裂発生荷重お
よび亀裂発生荷重で優れており、特にＮｏ．１に比し２
倍以上の初期亀裂発生荷重で優れていることが分かる。
さらに発明鋼Ｎｏ．１０と比較鋼Ｎｏ．３の静曲げ試験
の破壊起点部と伝播部のＳＥＭ写真を図２に示す。同図
において、比較鋼Ｎｏ．３では起点部も伝播部も粒界破
壊であるが、発明鋼Ｎｏ．１０では破壊起点が粒界破壊
から、粒内破壊へ移行していることがわかる。
【００４４】
【表３】
【００４５】また、さらに衝撃値を評価するために、浸
炭後、再焼入れした角１０ｍｍ×長さ５５ｍｍの試験片
に、１０ＲＣ ２ｍｍノッチを設けて、シャルピー衝撃
試験を行い、その結果を比較鋼Ｎｏ．１に対する比で表
４に示す。本発明鋼の供試材のＮｏ．９〜３３は、比較
鋼の供試材のＮｏ．１〜８に比し格段に衝撃値で優れて
おり、特にＮｏ．１に比し２倍以上の衝撃値で優れてい
ることが分かる。
炭後、再焼入れした角１０ｍｍ×長さ５５ｍｍの試験片
に、１０ＲＣ ２ｍｍノッチを設けて、シャルピー衝撃
試験を行い、その結果を比較鋼Ｎｏ．１に対する比で表
４に示す。本発明鋼の供試材のＮｏ．９〜３３は、比較
鋼の供試材のＮｏ．１〜８に比し格段に衝撃値で優れて
おり、特にＮｏ．１に比し２倍以上の衝撃値で優れてい
ることが分かる。
【００４６】
【表４】
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、Ｔｉを
添加した鋼を、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ
０５５１で規定されているＮｏ．１１以上まで微細化し
たマルテンサイト組織からなる高強度肌焼鋼とし、さら
にこの鋼から鋼部品とし、浸炭後、再焼入れをすること
で、結晶粒度をＪＩＳ Ｇ０５５１ Ｎｏ．１１以上ま
で微細化したマルテンサイト組織からなるものが得ら
れ、自動車用部品として従来にない高強度の肌焼鋼部品
が得られる。
添加した鋼を、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ
０５５１で規定されているＮｏ．１１以上まで微細化し
たマルテンサイト組織からなる高強度肌焼鋼とし、さら
にこの鋼から鋼部品とし、浸炭後、再焼入れをすること
で、結晶粒度をＪＩＳ Ｇ０５５１ Ｎｏ．１１以上ま
で微細化したマルテンサイト組織からなるものが得ら
れ、自動車用部品として従来にない高強度の肌焼鋼部品
が得られる。
【図１】本発明鋼Ｎｏ．１０からなる鋼部品と比較例に
係る比較鋼Ｎｏ．３および比較鋼Ｎｏ．８からなる鋼部
品の浸炭後の再焼入れした結晶粒径の顕微鏡写真を示
す。
係る比較鋼Ｎｏ．３および比較鋼Ｎｏ．８からなる鋼部
品の浸炭後の再焼入れした結晶粒径の顕微鏡写真を示
す。
【図２】発明鋼Ｎｏ．１０と比較鋼Ｎｏ．３の静曲げ試
験の破壊起点部と伝播部のＳＥＭ写真を示す。
験の破壊起点部と伝播部のＳＥＭ写真を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ１６Ｈ 55/06 Ｆ１６Ｈ 55/06
Claims (10)
- 【請求項１】 質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０３〜０．５０％、Ｍｎ：２．０％以下、Ｔ
ｉ：０．１％超〜０．２％、Ｎ：０．０１５％以下、Ａ
ｌ：０．００５〜０．０５％を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなり、旧オーステナイト結晶粒度がＪ
ＩＳ Ｇ０５５１で規定されているＮｏ．１１以上まで
微細化したマルテンサイト組織からなることを特徴とす
る高強度肌焼鋼。 - 【請求項２】 請求項１記載の鋼成分に、さらに、質量
％で、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍｏ：２．０％以下、Ｎ
ｉ：３．０％以下のうち１種又は２種以上を含有し、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、旧オーステナイト
結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定されているＮｏ．
１１以上まで微細化したマルテンサイト組織からなるこ
とを特徴とする高強度肌焼鋼。 - 【請求項３】 請求項１記載の鋼成分に、さらに、質量
％で、Ｖ：０．０２〜０．１０％、Ｎｂ：０．０２〜
０．１０％の１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなり、旧オーステナイト結晶粒度がＪ
ＩＳ Ｇ０５５１で規定されているＮｏ．１１以上まで
微細化したマルテンサイト組織からなることを特徴とす
る高強度肌焼鋼。 - 【請求項４】 請求項１記載の鋼成分に、さらに、質量
％で、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍｏ：２．０％以下、Ｎ
ｉ：３．０％以下のうち１種又は２種以上を含有し、か
つ、さらにＶ：０．０２〜０．１０％、Ｎｂ：０．０２
〜０．１０％の１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよ
び不可避不純物からなり、旧オーステナイト結晶粒度が
ＪＩＳ Ｇ０５５１で規定されているＮｏ．１１以上ま
で微細化したマルテンサイト組織からなることを特徴と
する高強度肌焼鋼。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼
成分に、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００５〜０．０
０５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
り、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で
規定されているＮｏ．１１以上まで微細化したマルテン
サイト組織からなることを特徴とする高強度肌焼鋼。 - 【請求項６】 質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０３〜０．５０％、Ｍｎ：２．０％以下、
Ｎ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．００５〜０．０５％
を含有し、さらにＴｉ：０．０５〜０．２％、Ｖ：０．
０２〜０．１０％、Ｎｂ：０．０２〜０．１％のうち１
種ないし２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純
物からなり、旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０
５５１で規定されているＮｏ．１１以上まで微細化した
マルテンサイト組織からなることを特徴とする高強度肌
焼鋼。 - 【請求項７】 請求項６記載の鋼成分に、さらに、質量
％で、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍｏ：２．０％以下、Ｎ
ｉ：３．０％以下のうち１種又は２種以上を含有し、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、旧オーステナイト
結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定されているＮｏ．
１１以上まで微細化したマルテンサイト組織からなるこ
とを特徴とする高強度肌焼鋼。 - 【請求項８】 請求項６または７に記載の鋼成分に、さ
らに、質量％で、Ｂ：０．０００５〜０．００５％を含
有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、旧オース
テナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定されてい
るＮｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイト組織か
らなることを特徴とする高強度肌焼鋼。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋼
成分に、被削性改善のため、さらに、質量％で、Ｓ：
０．０１〜０．２％、Ｐｂ：０．０１〜０．３％、Ｂ
ｉ：０．０１〜０．３％、Ｔｅ：０．０１〜０．２％、
Ｓｅ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：０．０００３〜０．
０１％、Ｍｇ：０．０００３〜０．０１％、Ｓｎ：０．
０１〜０．２％から選択した１種ないし２種以上を含有
し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、旧オーステ
ナイト結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１で規定されている
Ｎｏ．１１以上まで微細化したマルテンサイト組織から
なることを特徴とする高強度肌焼鋼。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１項に記載の
マルテンサイト組織の高強度肌焼鋼からなる鋼部品を、
浸炭後、再焼入れを行い、ＪＩＳ Ｇ０５５１ Ｎｏ．
１１以上まで微細化したマルテンサイト組織からなるも
のとしたことを特徴とする高強度肌焼鋼部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001352951A JP2003034843A (ja) | 2001-05-14 | 2001-11-19 | 高強度肌焼鋼および高強度肌焼鋼部品 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-143672 | 2001-05-14 | ||
| JP2001143672 | 2001-05-14 | ||
| JP2001352951A JP2003034843A (ja) | 2001-05-14 | 2001-11-19 | 高強度肌焼鋼および高強度肌焼鋼部品 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006000281A Division JP2006169637A (ja) | 2001-05-14 | 2006-01-04 | 高強度浸炭部品の製造方法 |
| JP2006000280A Division JP2006152445A (ja) | 2001-05-14 | 2006-01-04 | 高強度肌焼鋼および高強度浸炭部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003034843A true JP2003034843A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=26615063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001352951A Pending JP2003034843A (ja) | 2001-05-14 | 2001-11-19 | 高強度肌焼鋼および高強度肌焼鋼部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003034843A (ja) |
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-
2001
- 2001-11-19 JP JP2001352951A patent/JP2003034843A/ja active Pending
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| CN104884660B (zh) * | 2012-12-28 | 2017-03-15 | 新日铁住金株式会社 | 渗碳用钢 |
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