本發明專利技術提供一種高頻淬火用鋼，其以質量％計，含有C：超過0.75％且在1.20％以下，Si：0.002～3.00％，Mn：0.20～2.00％，S：0.002～0.100％，Al：超過0.050％且在3.00％以下；限制P：0.050％以下，N：0.0200％以下，O：0.0030％以下，剩余部分包括Fe和不可避免的雜質；鋼中的Al及N的以質量％計的含量滿足Al-(27/14)×N＞0.050％。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及高頻淬火用鋼、高頻淬火用粗型材、其制造方法及高頻淬火鋼部件。本申請基于2010年3月30日在日本申請的特愿2010-078232號主張優先權，在此引用其內容。
技術介紹
使用于汽車、工程機械、農業機械、發電用風車、其它的產業機械等的動力傳遞部件(例如齒輪、軸承、CVT滑輪、軸等)從提高部件的疲勞特性、提高耐磨性等目的考慮幾乎都在實施表面硬化處理后使用。在為人所知的多種表面硬化處理中，滲碳處理在表面硬度、硬化層的深度、生產率等方面比其它表面硬化處理更為優良，因此，適用部件非常多。例如，在齒輪、軸承部件的制造工序中，通常使用Jis的SCM420、SCR420、SNCM220等中碳合金鋼，以通過熱鍛、冷鍛、切削或這些工序的組合以獲得規定的形狀的方式實施機械加工，之后，進行滲碳處理及滲碳氮化處理。齒輪的疲勞破壞大致可分為彎曲疲勞(齒根疲勞)、齒面疲勞(俯仰等)。為謀求齒輪部件的高強度化，需要同時使這兩種疲勞強度都提高。通過滲碳處理制造的齒輪的硬化層的硬度極高，因此，其特征為具有彎曲疲勞強度、疲勞強度都優良的性能。但是，滲碳處理為在氣體氣氛中的批量處理，例如需要在930°C附近加熱保持數小時以上，因此，花費巨大的設備費及處理能量和成本。另外，滲碳處理的CO2的排放量多，從而在環境方面也存在問題。另外，由于為批量處理，因此，存在由于在滲碳處理時的部件的裝載位置的差別、從而產生因熱處理變形導致的部件精度偏差的余地較大，以致部件精度的管理困難的缺點。為了克服與該熱處理變形有關的缺點，從材料方面、操作方面付出了很大的努力，獲得了一定的改善效果。但是，還沒有發現根本性的解決方法，還不能說達到了足夠的水平。為解決這些問題，進行了關于以代替滲碳處理為目的的高頻淬火(電磁感應淬火)處理的使用的研究。高頻淬火處理與滲碳處理相比，處理時間大幅度地縮短及能夠降低處理所需要的能量，因此，在生產率及低成本化方面是有利的。另外，CO2的排放也少，而且也沒有淬火油向環境的排放，因而在環境方面也是有利的。另外，高頻淬火處理與滲碳處理不同，受熱處理的影響的部位限于表面附近，因此，熱處理變形本質上較小。另外，處理時間縮短，因此，還具有連續處理化容易，熱處理變形導致的部件精度的偏差的管理容易這樣的優點。另一方面，雖然有上述的優點，但是，作為代替滲碳處理的高頻淬火處理未普及的最大的理由，是因為兼顧部件的齒面疲勞強度(俯仰強度等)的確保和部件成型時的加工性(切削性、冷鍛性)極其困難。不僅齒輪，CVT滑輪、軸承類也需要確保齒面疲勞及轉動疲勞這樣的面疲勞。這種部件在部件的使用中有報告指出由于部件的接觸面的表面溫度上升到300°C左右，因此，在300°C下的硬度(或300°C回火后的硬度，以下稱為300°C回火硬度)與面疲勞強度強烈相關。關于由滲碳淬火處理及高頻淬火處理獲得的馬氏體組織的300°C回火硬度，表層的碳含量越多回火硬度越高。雖然300°C回火硬度也受到合金元素添加的影響，但是，碳含量的影響較大。另外，關于合金元素的添加導致的300°C回火硬度的改善效果，為碳含量越多其效果越大。因此，在欲獲得與滲碳處理部件同等的面疲勞強度的情況下，需要與滲碳處理的部件的表層部同等程度的碳含量(O. 80%附近)。但是，部件的碳含量的增加導致鋼基材硬度的上升，因此，部件的加工性(切削性、冷鍛性)顯著降低，不適于工業生產。即，兼顧鋼基材的高碳化和加工性的確保這兩者是不可或缺的。例如,在專利文獻I 6中記載著通過對中碳鋼(C : O. 65% )實施高頻淬火而制造部件的技術。但是，由于碳含量比滲碳處理的部件的表層部大幅度減少，因此，盡管加工性沒有怎么劣化，但與滲碳部件相比，齒面疲勞強度降低。因此，用該技術不能代替滲碳。例如，專利文獻7 13中記載著通過對比較高碳的鋼(C : O. 75% )實施高頻淬火而獲得改善了齒面疲勞強度的部件的技術。但是，依然是碳含量比滲碳處理的部件的表層部少，因此，不能實現與滲碳部件匹敵的齒面疲勞強度。另外，在這些鋼中隨著碳含量的增加，力口工性顯著地降低，但是，與此相對的改善技術并不充分，因此，結果是齒面疲勞強度、加工性 均不充分，不能代替滲碳。例如，在專利文獻14 17中記載著謀求對比較高碳的鋼(C : O. 75% )通過規定適當的軋制條件、鍛造條件、冷卻條件來改善加工性等的技術。但是，與上述同樣，依然是碳含量比滲碳處理部件少，因此，不能達到與滲碳部件匹敵的齒面疲勞強度，不能代替滲碳。例如，在專利文獻18 23所記載的技術中，對含有與滲碳處理后的部件的表層部匹敵的高碳成分的鋼根據需要實施熱處理，之后實施高頻淬火。由此，在馬氏體組織中形成具有分散有合金碳化物的組織的硬化層，由此，可獲得具有高的齒面疲勞強度的部件。但是，在這些技術中，為了使合金碳化物分散，Cr及V、Ti、Nb等合金添加量多。因此，盡管齒面疲勞強度可獲得滲碳部件以上的性能，但是，碳含量的增加和合金添加量的增加相結合而使加工性顯著地降低。因此，除了適用于一部分特殊的部件以外，從成本和生產率等觀點考慮，向大量生產品的適用和實用化困難，因此，不能稱為代替滲碳的實用的技術。例如，專利文獻24 26中記載著對含有與滲碳處理后的部件的表層部匹敵的高碳成分的鋼根據需要實施熱處理，之后實施高頻淬火，由此可獲得改善了齒面疲勞強度的部件的技術。但是，對于加工性的改善技術并不充分，因此，仍然不能代替滲碳。例如，在專利文獻27中記載著使用高碳鋼(C :0. 80 I. 50%)，使一定量以上的石墨析出，從而謀求改善切削性的技術。在專利文獻27中也示出了向高頻淬火鋼部件的適用例，但是，在這種分散有大量石墨的鋼基材中，石墨與基質難以固溶，而且在石墨存在的情況下，存在生成空隙之類的問題。因此，在該方法中，損害了作為要求可靠性的動力傳遞部件的諸特性。在進行石墨的溶入及空隙的消除時必須在高溫、長時間的特殊條件下執行高頻淬火條件。因此，產生不可進行硬化層深度的控制或阻害生產率的問題。在此情況下，不能全部享受上述高頻淬火的有利特征。因此，在使大量石墨分散的技術適用于動力傳遞部件的高頻淬火處理的情況下，不能說是實用的技術。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開昭62-112727號專利文獻2 :日本專利第3239432號專利文獻3 :日本特開平9-291337號專利文獻4 :日本特開2000-319725號專利文獻5 :日本特開平11-269601號專利文獻6 :日本特開2000-144307號 專利文獻7 :日本特開平7-118791號專利文獻8 :日本特開平11-1749號專利文獻9 日本專利第3208960號專利文獻10 日本專利第3503289號專利文獻11 :日本專利第3428282號專利文獻12 :日本專利第3562192號專利文獻13 日本專利第3823413號專利文獻14 日本專利第3458604號專利文獻15 日本專利第3550886號專利文獻16 :日本專利第3644217號專利文獻17 日本專利第3606024號專利文獻18 :日本專利第3607583號專利文獻19 日本特開2002-53930號專利文獻20 :日本特開2005-163173號專利文獻21 :日本本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：久保田學，間曾利治，宮西慶，
申請(專利權)人：新日本制鐵株式會社，
類型：
國別省市：
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