钢、渗碳钢部件及渗碳钢部件的制造方法技术

本发明专利技术的一个方案的钢具有规定范围内的化学成分，淬透性指标Ceq超过7.5且低于44.0，金属组织包含85～100面积％的铁素体，在钢的与轧制方向平行的断面中所观察到的当量圆直径为1μm以上且低于2μm的硫化物间的平均距离低于30.0μm，在上述钢的与上述轧制方向平行的上述断面中所观察到的当量圆直径为1μm以上且低于2μm的上述硫化物的存在密度为300个/mm2以上。

Manufacturing methods for steel, carburized steel parts and carburized steel components

A scheme of the present invention has a specified range of chemical components. The hardenability index is more than 7.5 and less than 44, and the metal tissue contains 85~100 area of ferrite. The average diameter of the equivalent circular diameter of the steel and the sulphide below 2 mu m is below 30. m in the section parallel to the rolling direction. The average distance between the sulphides below 2 mu m is less than 30.. 0 mu m, in the above section of the above rolling direction parallel to the above section of the above section of the above section of a diameter of more than 1 mu m and less than 2 mu m of the above sulphide of the existence of 300 /mm2 above the density of the above.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢、渗碳钢部件及渗碳钢部件的制造方法
本专利技术涉及钢、渗碳钢部件及渗碳钢部件的制造方法。本申请基于2015年11月27日在日本申请的特愿2015-232117号而主张优先权，并将其内容援引于此。
技术介绍
在机械结构用部件所使用的钢中，一般组合添加了Mn、Cr、Mo及Ni等。通过对具有这样的化学成分且经由铸造、锻造及轧制等工序而制造的渗碳用钢实施锻造及切削等机械加工，然后实施渗碳等热处理，从而可得到具备表层部的硬化层即渗碳层和没有受到渗碳处理影响的母材即钢部的渗碳钢部件。在制造该渗碳钢部件的成本当中，与切削加工有关的成本非常大。不仅切削的工具昂贵，而且由于大量生成切屑，因此切削加工从成品率的观点出发也是不利的。因此，正在尝试将切削加工替换成锻造。锻造大致分为热锻、温锻(中温锻造)及冷锻。温锻具有氧化皮的产生少、能够以高于热锻的尺寸精度进行部件的制造这样的特征。此外，冷锻具有没有氧化皮的产生、尺寸精度更高且为接近切削加工的水准这样的特征。因此，研究了：以热锻进行粗略的加工后，以冷锻进行精加工的部件制造方法；进行温锻后，进行轻度的切削作为精加工的部件制造方法；或仅以冷锻进行成型的部件制造方法等。但是，在将切削加工替换成温锻或冷锻时，如果渗碳用钢的变形阻力大，则模具所受到的表面压力便会增加，模具寿命降低。这种情况下，起因于模具的成本会增大，因此相对于切削的成本优势变小。或者，在将钢成型为复杂的形状的情况下，会产生在施加大的加工的部位会产生开裂等的问题。因此，为了渗碳用钢的软质化及极限压缩率的提高，研究了各种技术。例如在专利文献1及专利文献2中记载了一种渗碳用钢，其通过降低C、Si及Mn含量来谋求渗碳用钢的软质化，由此使冷锻性提高。专利文献3中记载了一种冷锻性和防止晶体粗大化特性优异的渗碳用钢，其通过降低C含量来控制微细的Ti系析出物的密度，抑制原材料的硬度上升。上述文献都是通过降低C含量来提高冷锻性。此外，本说明书中，冷锻性通过冷锻时的变形阻力及极限压缩率来进行评价。冷锻具有尺寸精度接近切削这样的特征，但根据被冷锻的部件，很多都包含切削工序。即，被冷锻的钢不仅要求冷锻性，而且还要求切削性提高。专利文献1及专利文献3中，没有言及冷锻后的切削性，切削性提高效果不明确。专利文献2是通过大量地含有Al含量而使Al固溶于钢中，Al2O3成为工具的保护被膜从而工具寿命提高。但是，该技术并不是提高切屑处理性的技术。因而，在对专利文献2中记载的钢进行切削的情况下，由于切屑变长，切屑有可能会卷缠到加工品或工具上而加工装置停止。为了抑制工具磨损量及提高切屑处理性，需要增大S含量。但是，如果提高S含量，则会大量地生成粗大的硫化物，冷锻性降低。即，如果为了提高切削性而增量S含量，则会抵消由渗碳用钢的软质化所带来的极限压缩率的改善效果。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5135562号公报专利文献2：日本专利第5135563号公报专利文献3：日本专利第5458048号公报非专利文献非专利文献1：“FundamentalsofSolidification”、W.KurzandD.J.Fisher著、TransTechPublicationsLtd.，(瑞士)、1998年、p.256
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如上所述，切削加工在高强度机械结构用部件的制造成本中所占的成本较大。为了降低切削加工的成本，期望使作为高强度机械结构用部件的材料的钢的切削加工性及冷锻性这两者提高。通过钢的切削加工性的提高，切削加工工序被高效化。通过钢的冷锻性的提高，能够将切削加工工序的一部分替换成能够以比较低的成本实施的冷锻。但是，根据以往技术，为了提高切削加工性，需要在钢中添加作为易切削剂起作用的硫化物，该硫化物由于提高钢的变形阻力、并且使钢的极限压缩率降低，从而会损害钢的冷锻性。在使钢的化学成分中C、Si及Mn等合金元素的量降低的情况下，虽然能够维持钢的切削性且使钢的冷锻性提高，但由于钢的淬透性降低，因此无法确保机械结构用部件所需的强度。本专利技术鉴于上述的实际情况，其课题是提供在渗碳处理或渗碳氮化处理(也称为碳氮共渗，carbonitriding)之前的阶段、与现有钢相比变形阻力小且极限压缩率大因此冷锻性优异、在不损害变形阻力的情况下使切削性提高、进而通过渗碳处理或渗碳氮化处理而能够赋予高强度的钢和使用该钢而获得的高强度渗碳钢部件及渗碳钢部件的制造方法。用于解决课题的手段本专利技术的主旨如下所述。(1)根据本专利技术的一个方案的钢，其化学成分以单位为质量％计含有：C：0.07～0.13％、Si：0.0001～0.50％、Mn：0.0001～0.80％、S：0.0050～0.0800％、Cr：超过1.30％且为5.00％以下、B：0.0005～0.0100％、Ti：0.020％以上且低于0.100％、Al：0.010～0.100％、Bi：超过0.0001％且为0.0100％以下、N：0.0080％以下、P：0.050％以下、O：0.0030％以下、Nb：0～0.100％、V：0～0.20％、Mo：0～0.500％、Ni：0～1.000％、Cu：0～0.500％、Ca：0～0.0030％、Mg：0～0.0030％、Te：0～0.0030％、Zr：0～0.0050％、稀土金属：0～0.0050％和Sb：0～0.0500％，剩余部分包含Fe及杂质，其中，将所述化学成分中的各元素的以单位为质量％表示的含量代入式1而得到的淬透性指标Ceq超过7.5且低于44.0，金属组织包含85～100面积％的铁素体，在钢的与轧制方向平行的断面中所观察到的当量圆直径为1μm以上且低于2μm的硫化物间的平均距离低于30.0μm，在所述钢的与所述轧制方向平行的所述断面中所观察到的当量圆直径为1μm以上且低于2μm的所述硫化物的存在密度为300个/mm2以上。Ceq＝(0.7×Si+1)×(5.1×Mn+1)×(2.16×Cr+1)×(3×Mo+1)×(0.3633×Ni+1)(式1)(2)根据上述(1)中所述的钢，所述化学成分也可以以单位为质量％计含有：Nb：0.002～0.100％、V：0.002～0.20％、Mo：0.005～0.500％、Ni：0.005～1.000％、Cu：0.005～0.500％、Ca：0.0002～0.0030％、Mg：0.0002～0.0030％、Te：0.0002～0.0030％、Zr：0.0002～0.0050％、稀土金属：0.0002～0.0050％和Sb：0.0020～0.0500％中的至少1种或2种以上的元素。(3)根据本专利技术的另一个方案的渗碳钢部件，其具备钢部和位于所述钢部的外表面的作为维氏硬度为HV550以上的区域的渗碳层，所述渗碳层的厚度超过0.40mm且低于2.00mm，所述渗碳钢部件的距离表面为50μm深度的位置处的平均维氏硬度为HV650～HV1000，所述渗碳钢部件的距离所述表面为2.0mm深度的位置处的平均维氏硬度为HV250～HV500，所述钢部的化学成分以单位为质量％计含有：C：0.07～0.13％、Si：0.0001～0.50％、Mn：0.0001～0.80％、S：0.0050～0.0800％、Cr：超过1.30％且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢，其特征在于，化学成分以单位为质量％计含有：C：0.07～0.13％、Si：0.0001～0.50％、Mn：0.0001～0.80％、S：0.0050～0.0800％、Cr：超过1.30％且为5.00％以下、B：0.0005～0.0100％、Ti：0.020％以上且低于0.100％、Al：0.010～0.100％、Bi：超过0.0001％且为0.0100％以下、N：0.0080％以下、P：0.050％以下、O：0.0030％以下、Nb：0～0.100％、V：0～0.20％、Mo：0～0.500％、Ni：0～1.000％、Cu：0～0.500％、Ca：0～0.0030％、Mg：0～0.0030％、Te：0～0.0030％、Zr：0～0.0050％、稀土金属：0～0.0050％、和Sb：0～0.0500％，剩余部分包含Fe及杂质，其中，将所述化学成分中的各元素的以单位为质量％表示的含量代入式1而得到的淬透性指标Ceq超过7.5且低于44.0，金属组织包含85～100面积％的铁素体，在钢的与轧制方向平行的断面中所观察到的当量圆直径为1μm以上且低于2μm的硫化物间的平均距离低于30.0μm，在所述钢的与所述轧制方向平行的所述断面中所观察到的当量圆直径为1μm以上且低于2μm的所述硫化物的存在密度为300个/mm2以上，Ceq＝(0.7×Si+1)×(5.1×Mn+1)×(2.16×Cr+1)×(3×Mo+1)×(0.3633×Ni+1)   (式1)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.27 JP 2015-2321171.一种钢，其特征在于，化学成分以单位为质量％计含有：C：0.07～0.13％、Si：0.0001～0.50％、Mn：0.0001～0.80％、S：0.0050～0.0800％、Cr：超过1.30％且为5.00％以下、B：0.0005～0.0100％、Ti：0.020％以上且低于0.100％、Al：0.010～0.100％、Bi：超过0.0001％且为0.0100％以下、N：0.0080％以下、P：0.050％以下、O：0.0030％以下、Nb：0～0.100％、V：0～0.20％、Mo：0～0.500％、Ni：0～1.000％、Cu：0～0.500％、Ca：0～0.0030％、Mg：0～0.0030％、Te：0～0.0030％、Zr：0～0.0050％、稀土金属：0～0.0050％、和Sb：0～0.0500％，剩余部分包含Fe及杂质，其中，将所述化学成分中的各元素的以单位为质量％表示的含量代入式1而得到的淬透性指标Ceq超过7.5且低于44.0，金属组织包含85～100面积％的铁素体，在钢的与轧制方向平行的断面中所观察到的当量圆直径为1μm以上且低于2μm的硫化物间的平均距离低于30.0μm，在所述钢的与所述轧制方向平行的所述断面中所观察到的当量圆直径为1μm以上且低于2μm的所述硫化物的存在密度为300个/mm2以上，Ceq＝(0.7×Si+1)×(5.1×Mn+1)×(2.16×Cr+1)×(3×Mo+1)×(0.3633×Ni+1)(式1)。2.根据权利要求1所述的钢，其特征在于，所述化学成分以单位为质量％计含有：Nb：0.002～0.100％、V：0.002～0.20％、Mo：0.005～0.500％、Ni：0.005～1.000％、Cu：0.005～0.500％、Ca：0.0002～0.0030％、Mg：0.0002～0.0030％、Te：0.0002～0.0030％、Zr：0.0002～0.0050％、稀土金属：0.0002～0.0050％、和Sb：0.0020～0.0500％中的至少1种或2种以上的元素。3.一种渗碳钢部件，其特征在于，其是具备钢部和位于所述钢部的外表面的作为维氏硬度为HV550以上的区域的渗碳层的渗碳钢部件，所述渗碳层的厚度超过0.40mm且低于2.00mm，所述渗碳钢部件的距离表面为50μm深度的位置处的平均维氏硬度为HV650～HV1000，所述渗碳钢部件的距离所述表面为2.0mm深度的位置处的...

【专利技术属性】
技术研发人员：志贺聪，久保田学，长谷川一，水上英夫，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP