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JPS61217553A - 熱処理歪の小さい肌焼ボロン鋼 - Google Patents

熱処理歪の小さい肌焼ボロン鋼

Info

Publication number
JPS61217553A
JPS61217553A JP6935486A JP6935486A JPS61217553A JP S61217553 A JPS61217553 A JP S61217553A JP 6935486 A JP6935486 A JP 6935486A JP 6935486 A JP6935486 A JP 6935486A JP S61217553 A JPS61217553 A JP S61217553A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
content
less
steel
heat treatment
boron steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6935486A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS622023B2 (ja
Inventor
Susumu Kanbara
神原 進
Masashi Takahashi
高橋 政司
Fukukazu Nakazato
中里 福和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP6935486A priority Critical patent/JPS61217553A/ja
Publication of JPS61217553A publication Critical patent/JPS61217553A/ja
Publication of JPS622023B2 publication Critical patent/JPS622023B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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〕
に規定されているような種々の肌焼鋼が知られておシ、
特にその中でも、30M系やSN0M系のものが緒特性
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
安価なりを添加することによって焼入性を確保させた脱
燐ボロン鋼が、経済的代替伽として一部実用化をみるに
至っている。
このような脱燐ボロン鋼は、必須元素としてT’iが0
.01〜0.05 %含有されているのが特徴でろシ、
これは鋼中Nt”TiNとして固定することによシ、B
がBNを形成して焼入性向上効果を消失せ−ステナイト
粒の粗粒化が生じ、焼入歪が大きくの焼入歪が小さく、
かつ経済的な機械構造用肌焼鋼を見出すべく、特に価格
の安い脱燐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
行なった結果、以下(a)〜(d)に示す知見を得るに
至ったのである。すなわち、 (a)  一般に、BはNと結合してBH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よシも強いT1を添加して鋼中のNf:T
iN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
て存在しておシ、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っていない。従って、オーステナ
イト粗粒化抑制という見地からすれば、TiNはあまシ
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)、当然粗粒化しゃすくなシ、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チを越えていることが望ましい)。
(1))  そこで、T1含有量をN含有量より化学当
量的に多くすれば、過剰T1はCと結合し、TiCを生
成することとなシ、このTiCはTiNと異なってそれ
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)シかも、この場合、過剰Ti量が0.02%以上
存在しなければ、はとんど効果がないこと。
(d)  脱燐ボロン鋼中に、NbおよびVの1種以上
を添加することによって、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って浸炭時間を短
縮できること。
したがって、この発明は上記知見にもとづいてなされた
ものであって、脱燐ボロン鋼を、重量%で(以下チは重
量%を示す)、 C:0.10〜0.27チ未満、 Si:0.35%以下、 Mn: 0.30〜0.90%、 Cr: 0.90〜1.80 %、 B : 0.0005〜0.0050%、sot、fi
Jl : 0.08 %以下、T1 二  〇、 03
 % 超〜 0. 1  %  。
を含有し、さらに必要に応じて、 Nb:0.06%超〜0.10%、 V:O,02〜O120%、 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、T1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って、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、この発明の脱燐ボロン鋼において、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
作用があシ、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チ以上含有され
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o
、10〜0゜27チ未満と限定した。
(b)  5i Si成分には、焼入性向上を無効にするBの酸化を抑え
る作用がち9、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0.3
5%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035%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シ、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チ以上含有せしめると冷間
加工性や被剛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030〜
0.90%と限定した。
(d)  Cr Cr成分は、焼入性、強度、靭性、耐岸耗性等の向上に
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0.9
01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剛性が低
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〜l、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O,OO
O5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
0. OO50%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0.000
5〜0゜0050%と限定した。
(f)  sot、fiJl 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 T1成分はNとの結合力がBより大きく、したがって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T1窒化物が多量に生成して被剛性および
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。
(1)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.
021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チと限定した。
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、AAN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O,OO6%以下にするためには製鋼
上非常なコストアップを余儀なくされる。従って、好ま
しくはN含有量は0006%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ってBの焼入性向上効果に悪影響
を及は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、T1含有量とN含有蓋との間に、0.02<T
i−3,42N なる不等式を規定した理由は、T1含有量をN含有量よ
り化学当量的に多くして、すなわち、0 <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Tl量が0.
02%以上存在しなければ、は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T1は、望ましくは0.022%以対比
しながら説明する。
まず、第1表に示す通シ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(寸法二外径55mx×内径351jl
X厚さlomxX偏心量8ruL×開口部6 mx )
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JI
SA7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℃×4 hr−+ 860℃X 30
 WIIll−+ 5 Q℃のOQ、カーボンポテンシ
ャル−08%)した時の開口部の変位量をあわせて第1
表に示した。
また第2図は、第1表に示した鋼について、粗粒化温度
が950℃未満のものを×、950℃以上のものをQ、
さらに1010℃以上のものを0として、それぞれのT
i−重量に相当する位置に示ある、 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10
10℃以上となっておシ、また、それにともなって、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っていて、
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、この発明の脱燐ボロン鋼は、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
能となシ、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T1およ
び重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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