钢制部件的制造方法技术

通过对下述钢材依次实施(1)保持于温度850～1000℃的渗碳气氛或碳氮共渗气氛、实施渗碳或碳氮共渗的处理，和(2)对于该实施了渗碳或碳氮共渗的钢材，使用温度40～80℃、并且40℃下的运动粘度为20～25mm2/s的淬火油进行淬火的处理，可以制造具有优异的高周弯曲疲劳强度、低周弯曲疲劳强度和耐点状腐蚀强度，并且渗碳淬火或碳氮共渗淬火时的热处理形变的偏差得到抑制的钢制部件，所述钢材按质量％计含有C：0.15～0.25％、Si：0.01～0.10％、Mn：0.50～0.80％、S：0.003～0.030％、Cr：0.80～1.20％、Mo：0.30～0.45％、Al：0.015～0.050％、N：0.010～0.025％，进而根据需要含有Nb≤0.08％，剩余部分由Fe和杂质组成，1.3≤Cr/Mn≤2.4，杂质中的P和O为P≤0.010％、O≤0.0020％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】通过对下述钢材依次实施(1)保持于温度850～1000℃的渗碳气氛或碳氮共渗气氛、实施渗碳或碳氮共渗的处理，和(2)对于该实施了渗碳或碳氮共渗的钢材，使用温度40～80℃、并且40℃下的运动粘度为20～25mm2/s的淬火油进行淬火的处理，可以制造具有优异的高周弯曲疲劳强度、低周弯曲疲劳强度和耐点状腐蚀强度，并且渗碳淬火或碳氮共渗淬火时的热处理形变的偏差得到抑制的钢制部件，所述钢材按质量％计含有C：0.15～0.25％、Si：0.01～0.10％、Mn：0.50～0.80％、S：0.003～0.030％、Cr：0.80～1.20％、Mo：0.30～0.45％、Al：0.015～0.050％、N：0.010～0.025％，进而根据需要含有Nb≤0.08％，剩余部分由Fe和杂质组成，1.3≤Cr/Mn≤2.4，杂质中的P和O为P≤0.010％、O≤0.0020％。【专利说明】
本专利技术涉及，具体而言，本专利技术涉及切削加工工序中的切削性或净形成型(net shape forming)时的冷锻性优异、并且渗碳淬火或碳氮共渗淬火后的高周及低周的弯曲疲劳强度以及耐点状腐蚀强度优异的钢制的传动部件的制造方法。
技术介绍
对于汽车和产业机械的钢制部件，尤其是用作传动部件的钢制的齿轮、滑轮、轴等通常实施高频淬火、渗碳淬火、碳氮共渗淬火等“表面硬化处理”。上述之中，“高频淬火”为急速加热到Ac3点以上的高温的奥氏体区域后、冷却进行淬火的处理。高频淬火具有硬化层深度的调整比较容易的优点。为了得到必要的表面硬度、硬化层深度和芯部硬度，通常被处理材例如使用JIS G 4051(2009)中规定的S45C、JIS64053(2008)中规定的SCr440等中碳钢。但是，中碳钢由于原材料硬度比低碳钢高，切削加工工序中的切削性变差，并且净形成型时的冷锻性也变差。并且，在高频淬火的情况下，还存在必须对于每一部件制作高频加热线圈的问题。因此，作为上述钢制部件的表面硬化处理，利用渗碳淬火或碳氮共渗淬火的情况>曰夕O作为表面硬化处理，利用渗碳淬火或碳氮共渗淬火的情况下，上述钢制部件例如通过以下所示的方法制造。〈1>准备由机械结构用钢形成的轧制棒钢或线材。作为上述机械结构用钢，使用与高频淬火中使用的钢相比C含量低的钢、例如JIS 64053(2008)中规定的SCr420、SCM420和 SNCM420 等。<2>对所准备轧制棒钢或线材进行热锻，粗成型为中间产品。<3>对于上述〈2>的经过粗成型的中间产品根据需要实施正火处理后、实施切削加工。〈3’>对于上述〈2>的经过粗成型的中间产品根据需要实施正火处理后、有时通过冷锻实施净形成型。〈4>对于实施了切削加工或净形成型的中间产品进行作为表面硬化处理的渗碳淬火或碳氮共渗淬火，根据需要进而在200°C以下的温度下实施回火，得到前述钢制部件。 <5>上述〈4>的表面硬化处理后或回火后,有时进而实施喷丸硬化和/或表面磨削而得到钢制部件。近年，例如为了提高汽车和产业机械的耗油量或者为了实现引擎的高输出功率化，钢制部件的轻量化和小型化得到进展。但是，由于轻量化和小型化而对钢制部件施加的负荷有增大的倾向。因此，对于钢制部件要求高周区域的弯曲疲劳强度提高、以及低周区域的弯曲疲劳强度和耐点状腐蚀强度提高。具体而言，例如汽车用齿轮的情况下，对于齿根，从抑制稳定运转时等的齿根折损的观点考虑，要求负荷重复数1.0 X IO7次程度的高周区域的更大弯曲疲劳强度，另外，从抑制运转开始时所输入的大负荷下的齿根折损的观点考虑，也要求负荷重复数1.0X IO5次程度的低周区域的更大弯曲疲劳强度。进而，对于齿面，从抑制齿轮啮合时的噪声以及抑制以剥离部作为起点的齿的折损的观点考虑，要求更大的耐点状腐蚀强度。以下，将上述高周区域下的弯曲疲劳强度称为“高周弯曲疲劳强度”，将低周区域下的弯曲疲劳强度称为“低周弯曲疲劳强度”。为了响应这种要求，提出了使用与上述JIS G 4053(2008)中规定的机械结构用钢相比合金元素含量多的钢，通过渗碳淬火或碳氮共渗淬火来实施表面硬化处理的技术以及在表面硬化处理后进而实施喷丸硬化的技术。专利文献I中公开了一种“齿轮”，其通过含有S1:0.1%以下、N1:0.4~0.6%、Mo:0.6~1.0%和Nb:0.02~0.5%等元素，剩余部分为Fe，渗碳异常层为6 μ m以下，并且具有N0.9以上的晶体粒度的原材料构成。专利文献2中公开了 “一种热处理钢部件的制造方法”，其对C:0.10~0.40%、S1:0.06% 以上且不足 0.15%, Mn:0.30 ~1.00%, Cr:0.90 ~1.20%, Mo:超过 0.30%且为0.50%以下，剩余部分由Fe组成的钢进行渗碳淬火或碳氮共渗淬火，接着实施喷丸硬化。专利文献3中公开了 “一种进行渗碳处理来使用的齿轮用钢”，其含有Cr:0.40~1.50%, S1:0.10%以下等元素，根据需要进而含有N1:2.50%以下、Mo:0.40%以下、Nb:0.005~0.025%中的一种以上，剩余部分实质上由Fe组成。专利文献4中公开了“一种齿面强度优异的齿轮用钢”以及“一种齿面强度优异的齿轮的制造方法”，该齿面强度优异的齿轮用钢含有S1:1.0%以下、Cr:1.50~5.0 %等元素，剩余部分由Fe和杂质组成，该齿面强度优异的齿轮的制造方法使用该齿轮用钢进行渗碳淬火回火或碳氮共渗淬火回火的表面硬化处理，或者根据需要在该表面硬化处理后，进而进行喷丸硬化。专利文献5中公开了一种“渗碳齿轮用钢”，其含有S1:0.35 ~ 3.0%, Cr:0.3~5.0 %、V:0.05~0.5%等元素，根据需要进而含有N1:3.0%以下、Mo:1.0%以下、Nb:0.1%以下中的一种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平6-306572号公报专利文献2:日本特开昭64-31927号公报专利文献3:日本特开昭60-21359号公报专利文献4:日本特开平7-242994号公报专利文献5:日本特开平7-126803号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题通常，钢由于随着合金元素含量的增加而硬度升高，切削性降低，净形成型时的冷锻性也降低。这对于专利文献I~5中提出的含有许多合金元素的钢而言也是同样的。因此，使用专利文献I~5中提出的钢的情况下，为了避免钢制部件制造的切削加工工序中的切削性降低或者为了避免净形成型时的冷锻性降低，需要在切削加工或净形成型之前追加软化热处理的工序。因此，除了工序增加而导致生产率降低之外，部件制造成本也升闻。进而，鉴于近年的合金元素价格急剧上涨，尤其是减少Ni和Mo的含量从而降低原材料成本的要求增大。专利文献I中提出的技术需要含有N1:0.4~0.6 %、Mo:0.6~1.0 %和Nb:0.02~0.5%作为必须的元素。因此不能充分响应上述降低原材料成本的要求。专利文献2中提出的技术在适当条件下实施喷丸硬化。因此，如其表3所示，可以达成高周弯曲疲劳强度的提高。但是，没有照顾到低周弯曲疲劳强度。因此，对于钢制部件的轻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢制部件的制造方法，其特征在于，其对于下述钢材依次实施以下的步骤1和步骤2的处理，所述钢材按质量％计含有C：0.15～0.25％、Si：0.01～0.10％、Mn：0.50～0.80％、S：0.003～0.030％、Cr：0.80～1.20％、Mo：0.30～0.45％、Al：0.015～0.050％和N：0.010～0.025％，并且下述(1)式所示的fn为1.3～2.4，剩余部分由Fe和杂质组成，杂质中的P和O分别为P：0.010％以下和O：0.0020％以下，步骤1：保持于温度850～1000℃的渗碳气氛或碳氮共渗气氛、实施渗碳或碳氮共渗的处理，步骤2：对于该实施了渗碳或碳氮共渗的钢材，使用温度40～80℃、并且40℃下的运动粘度为20～25mm2/s的淬火油进行淬火的处理，fn＝Cr/Mn (1)其中，(1)式中的Cr和Mn表示该元素的按质量％计的含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀本雅之，今高秀树，中冈慎臣，二宫彬仁，冈田善成，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP