氮化板部件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种表现出与渗碳处理材料同等以上的疲劳强度的氮化板部件及其制造方法。所述氮化板部件的特征在于，其是具有规定的成分、组织的氮化板部件，从该部件的剪切端面沿剪切端面法线方向朝向氮化板部件内部的距离为0.05mm以上且0.10mm以下的范围内的氮平均含量以质量％计为0.4000％以上且1.2000％以下、为0.015mm以上且0.200mm以下的最低氮含量为0.0600％以上。将钢板卷打开后，对钢板表层交替赋予以塑性应变量计为0.03％以上且3.00％以下的拉伸和压缩变形，然后，实施剪切加工和冲压成型而不再对所述钢板进行重新卷取，从而制成板部件形状，之后在规定的条件下氮化。

Nitriding plate components and their manufacturing methods

The invention provides a nitride plate component exhibiting the same fatigue strength as that of carburized material and a manufacturing method thereof. The characteristic of the nitriding plate is that it is a nitriding plate component with a prescribed composition and tissue. The average content of nitrogen within the range of the shear face along the shear face direction toward the nitriding plate part is above 0.05mm and below 0.10mm, and the average content of the nitrogen is over 0.4000% and below 1.2000%. The minimum nitrogen content above 0.015mm and below 0.200mm is more than 0.0600%. After the plate is opened, the surface layer of the steel plate is alternately assigned to the tensile and compression deformation of more than 0.03% and less than 3% of the plastic strain. Then, the shear processing and stamping are carried out and the steel plate is no longer rerolled to make the shape of the plate parts, then nitriding under the specified conditions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化板部件及其制造方法
本专利技术涉及在进行合适的坯料的制造方法和成型之后通过实施气体软氮化处理而具有优异的耐久性的氮化板部件及其制造方法，例如涉及液力变矩器用板部件及其制造方法。
技术介绍
汽车、各机械部件中大量使用有实施了表面硬化处理的部件。表面硬化处理通常是为了改善耐磨耗性、疲劳强度而实施的。作为代表性的表面硬化处理方法，可列举出渗碳、氮化、高频淬火等。气体氮化、气体软氮化、盐浴软氮化等氮化处理与其他方法不同，其具有能够减小热处理应变的优点。因此，氮化是对汽车构件中的曲轴、传动齿轮等实施了精密加工的部件、或者通过冲压而成型的盘、板等在硬化处理后要求形状精度的部件而言适宜的表面硬化处理。氮化处理中，可列举出气体氮化、盐浴氮化等，其中，在同时含有氮和碳的浴或者气氛中进行处理的气体软氮化处理通过提高氮势而仅需短时间的处理即可，能够通过数小时获得表面硬化层深度增加的部件。该气体软氮化处理的特征在于，不仅能够形成表面硬化深度深的表面硬化层、获得作为部件而言优异的耐磨耗性，而且通过表面硬化的效果，使耐久性大幅提高。由此，气体软氮化处理是兼顾优异的尺寸精度、耐磨耗性以及经济性的技术，要求将提高耐磨耗性为目的的渗碳淬火处理替换为气体软氮化处理。但是，对于使用钢铁材料作为坯料的气体软氮化处理部件，为了形成耐磨耗性优异的表面化合物层，需要在A1点以下的温度区域内进行处理。其结果是，由于不会像渗碳处理、高频淬火处理那样发生马氏体相变，因此通常在部件表层产生的压缩的残余应力小，难以确保与渗碳处理材料同等以上的耐久性。构成液力变矩器的起到动力传递作用的板部件在与涡轮接合的板侧面设置有爪部，经由设置在活塞上的弹簧进行动力传递。此时，爪部在板面内方向被负载载荷，应力集中在板与爪部之间的角部附近，容易自该部位产生疲劳裂纹。部件耐久性通过减少动力传递时产生的应力而提高。作为其手段，可列举出使板与爪部之间的角部的形状平缓、增加厚度，但是从空间限制、动力传递效率的观点来看不优选。另一方面，专利文献1中公开了一种提高气体软氮化处理后的疲劳强度的技术。在专利文献1公开的技术中，通过控制钢板的位错密度、金相组织来提高疲劳特性。另外，对于起到动力传递的作用的液力变矩器用板部件，通常在制造工序中对作为坯料的钢板(母材)实施剪切加工后，经过冲压工序形成规定的部件形状。因此，最终产品中也会继承剪切加工时生成的断裂面的性状。不论是否为被气体软氮化的液力变矩器用板部件，其端面粗糙度均高，发生微观的应力集中，产生更高的应力。例如，为了提高剪切面的特性，专利文献2专利技术了一种板、盘式离合器用钢板。专利文献3中有涉及通过控制坯料的位错密度从而提高了剪切端面的耐久性的钢板坯料的专利技术，这些都是在剪切面容易产生疲劳裂纹的用途方面非常有效的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2015/190618号专利文献2：日本特开2001-73073号公报专利文献3：国际公开第2013/077298号
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，专利文献1公开的技术是使平面部的疲劳特性提高的技术，即使将其应用于氮化板部件也不能实现充分的疲劳强度。这是因为氮化板部件的疲劳强度是由剪切端面的耐久性决定的。并且，在专利文献1记载的具有含Ti、Nb的成分的钢板中，使铁素体分数为80％以上是导致氮化板部件的平面部的疲劳强度降低的原因。即，在含有Ti、Nb的铁素体钢中会产生屈服伸长率。该屈服伸长率是在氮化处理前阶段中使冲压部件的表面形成褶皱图案的原因。由于该褶皱图案会引起应力集中，因此会降低剪切端面以外的表面的疲劳强度。进而，在存在剪切端面的情况下，在剪切端面和冲压部件的表面棱线处会发生微观的应力集中，从而导致剪切端面的疲劳强度显著降低。另外，如后面所述，在本专利技术人的研究中发现，专利文献3所记载的技术不是能够适用于使实施了与渗碳处理材料同等以上的气体软氮化的液力变矩器部件表现出耐久性的技术。这是因为，实施了气体软氮化的液力变矩器部件不是从剪切端面产生裂纹，而是从剪切端面附近的内部产生裂纹。在专利文献3中，通过带冲孔的平面弯曲疲劳试验来评价剪切端面的疲劳强度。在该带冲孔的平面弯曲疲劳试验中，冲孔的剪切端面的边缘(即，钢板表面与剪切端面形成的棱线)会承受最高的应力。但是，氮化板部件的剪切端面的面内均匀地承受载荷，因此，疲劳裂纹的产生行为与带冲孔的平面弯曲疲劳试验不同。因此，专利文献3中记载的技术不能充分提高氮化板部件的疲劳强度。因此，本专利技术的目的是提供一种鉴于上述问题完成的、表现出与渗碳处理材料同等以上的疲劳强度的氮化板部件及其制造方法。用于解决问题的方案本专利技术人等利用各种要素对从剪切端面附近的部件内部产生疲劳裂纹的位置的特征进行了整理。结果发现：以实施了气体软氮化处理的液力变矩器用板部件为代表的氮化板部件(以下，将实施了气体软氮化处理的液力变矩器用板部件简称为“氮化板部件”或“板部件”)的疲劳强度与疲劳裂纹产生位置具有良好的相关性，进而，通过将部件内部的氮浓度控制在规定值，会表现出与渗碳处理材料同等以上的疲劳强度。进一步继续研究的结果发现，疲劳裂纹的产生位置可以通过部件的剪切加工应变历程来控制，通过将坯料的化学组成、制造条件限制在特定的范围内，会显示出疲劳强度提高。根据这些研究，成功使原本认为连控制都困难的、具有剪切端面的氮化板部件的疲劳强度达到与渗碳处理材料(以下，有时称为“渗碳板部件”)同等以上的水平，从而完成了本专利技术。其具体手段如下。(1)一种氮化板部件，所述氮化板部件具有剪切端面，距离所述剪切端面至少5mm以上的部分的板厚中心部的化学组成以质量％计为C：0.025％以上且0.113％以下、Si：0.10％以下、Mn：0.71％以上且1.49％以下P：0.020％以下、S：0.0200％以下、Ti：0.020％以上且0.091％以下、Cr：0.130％以上且0.340％以下、Al：0.10％以上且0.35％以下、N：0.0007％以上且0.0300％以下、Nb：0％以上且0.020％以下、Mo：0％以上且0.140％以下、V：0％以上且0.100％以下、B：0％以上且0.0030％以下、Cu：0％以上且0.13％以下、Ni：0％以上且不足0.08％、W：0％以上且0.07％以下、Co：0％以上且0.07％以下、Ca：0％以上且不足0.007％、Mg：0％以上且不足0.005％、REM：0％以上且不足0.005％、以及余量：Fe和杂质，沿剪切端面法线方向距所述剪切端面的距离为0.05mm以上且0.10mm以下的范围内的氮平均含量以质量％计为0.4000％以上且1.2000％以下，并且沿剪切端面法线方向距所述剪切端面的距离为0.015mm以上且0.200mm以下的最低氮含量为0.0600％以上，金相组织中的铁素体组织的面积率为70％以下。(2)根据(1)所述的氮化板部件，其板厚为1.0以上且8.0mm以下。(3)根据(1)所述的氮化板部件，其板厚为超过1.2mm且6.0mm以下。(4)一种氮化板部件的制造方法，其中，在热轧精轧出口侧温度为850℃以上且不足960℃的范围下，对化学组成以质量％计为C：0.025％以上且0.113％以下、Si：0.10％以下、Mn：0.71％以上且1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化板部件，所述氮化板部件具有剪切端面，距离所述剪切端面至少5mm以上的部分的板厚中心部的化学组成以质量％计为C：0.025％以上且0.113％以下、Si：0.10％以下、Mn：0.71％以上且1.49％以下、P：0.020％以下、S：0.0200％以下、Ti：0.020％以上且0.091％以下、Cr：0.130％以上且0.340％以下、Al：0.10％以上且0.35％以下、N：0.0007％以上且0.0300％以下、Nb：0％以上且0.020％以下、Mo：0％以上且0.140％以下、V：0％以上且0.100％以下、B：0％以上且0.0030％以下、Cu：0％以上且0.13％以下、Ni：0％以上且不足0.08％、W：0％以上且0.07％以下、Co：0％以上且0.07％以下、Ca：0％以上且不足0.007％、Mg：0％以上且不足0.005％、REM：0％以上且不足0.005％，以及余量：Fe和杂质，沿剪切端面法线方向距所述剪切端面的距离为0.05mm以上且0.10mm以下的范围内的氮平均含量以质量％计为0.4000％以上且1.2000％以下，并且沿剪切端面法线方向距所述剪切端面的距离为0.015mm以上且0.200mm以下的最低氮含量为0.0600％以上，金相组织中的铁素体组织的面积率为70％以下。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.04 JP 2015-2376021.一种氮化板部件，所述氮化板部件具有剪切端面，距离所述剪切端面至少5mm以上的部分的板厚中心部的化学组成以质量％计为C：0.025％以上且0.113％以下、Si：0.10％以下、Mn：0.71％以上且1.49％以下、P：0.020％以下、S：0.0200％以下、Ti：0.020％以上且0.091％以下、Cr：0.130％以上且0.340％以下、Al：0.10％以上且0.35％以下、N：0.0007％以上且0.0300％以下、Nb：0％以上且0.020％以下、Mo：0％以上且0.140％以下、V：0％以上且0.100％以下、B：0％以上且0.0030％以下、Cu：0％以上且0.13％以下、Ni：0％以上且不足0.08％、W：0％以上且0.07％以下、Co：0％以上且0.07％以下、Ca：0％以上且不足0.007％、Mg：0％以上且不足0.005％、REM：0％以上且不足0.005％，以及余量：Fe和杂质，沿剪切端面法线方向距所述剪切端面的距离为0.05mm以上且0.10mm以下的范围内的氮平均含量以质量％计为0.4000％以上且1.2000％以下，并且沿剪切端面法线方向距所述剪切端面的距离为0.015mm以上且0.200mm以下的最低氮含量为0.0600％以上，金相组织中的铁素体组织的面积率为70％以下。2.根据权利要求1所述的氮化板部件，其板厚为1.0以上且8.0mm以下。3.根据权利要求1所述的氮化板部件，其板...

【专利技术属性】
技术研发人员：樱田荣作，斋藤伸也，兵藤義则，三浦和也，若月美知子，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，优尼冲压株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP