本发明专利技术提供能够提高对Si含量高的钢部件的气体渗碳性，且抑制生产率的降低的渗碳钢部件的制造方法。本制造方法具备：预备气体渗碳工序和主气体渗碳工序。预备气体渗碳工序中，对钢部件以满足式(A)的渗碳温度Tp℃实施10分钟～低于20小时的气体渗碳处理，该钢部件具有以质量％计含有C、Si、Mn、Cr，且满足式(1)的化学组成。主气体渗碳工序中，以满足式(B)的渗碳温度Tr℃和渗碳时间tr分钟实施气体渗碳处理。6.5<3.5[Si％]+[Mn％]+3[Cr％]≤18(1)800≤Tp<163×ln(CP+0.6)‑41×ln(3.5[Si％]+[Mn％]+3[Cr％])+950(A)4<13340/(Tr+273.15)‑ln(tr)<7(B)其中，式中的CP中代入预备气体渗碳工序中的渗碳时的碳势。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及钢部件的制造方法和钢部件，更详细而言，涉及实施渗碳处理而制造的渗碳钢部件的制造方法和渗碳钢部件。
技术介绍
以齿轮、轴承为代表的钢部件在恶劣的环境下使用，会通过扭矩的传递等承受较大的负荷。因此，对于这种钢部件要求有高表面疲劳强度。通常，钢部件如下进行制造。首先，将原材料成型为目标形状而制造中间产物。对中间产物实施表面硬化处理而制成钢部件。实施了表面硬化处理的钢部件具有高表面疲劳强度。作为提高表面疲劳强度的方法，日本特开2013-204645号公报(专利文献1)中有：通过酸洗处理在钢部件的表面形成凹凸。然而，该方法与通常的钢部件的制造方法相比较，由于追加了酸洗处理，从而导致工序数量增加。工序数量的增加会使制造成本提高。作为提高表面疲劳强度的其它方法，具有提高钢部件中的Si含量的方法。Si能够提高钢部件的淬透性，进而在马氏体中提高抗回火软化。因此，Si可提高钢部件的芯部的强度，从而提高表面疲劳强度。作为提高表面疲劳强度的另一其它方法，具有以表面硬化处理的形式实施渗碳处理的方法。渗碳处理是在钢部件的表面形成渗碳层，从而提高钢部件的表面疲劳强度。日本特开2008-280610号公报(专利文献2)公开了：提高Si含量的钢部件的制造方法。专利文献2中：对含有0.5～3.0％Si的钢实施真空渗碳处理。然而，在真空渗碳处理中，难以进行连续处理。此外，真空渗碳处理中容易产
生焦油化(tarring)。此外，难以控制钢部件的特性。因此，对于真空渗碳处理来说，难以批量生产钢部件，生产率较低。作为与真空渗碳处理不同的其它渗碳处理，有气体渗碳处理。气体渗碳处理不具有上述真空渗碳处理的缺点。因此，气体渗碳处理适于钢部件的批量生产。然而，钢中的Si会降低气体渗碳处理中的渗碳性。例如，准备具有相当于JIS G4052规定的SCr420的化学组成的表面硬化钢(以下，称为通常表面硬化钢)、和与SCr420相比较Si含量高的表面硬化钢(以下，称为高含Si钢)。在相同条件下对通常表面硬化钢和高含Si钢实施气体渗碳处理。在该情况下，高含Si钢的有效硬化层深度与通常表面硬化钢相比变浅。「鉄と鋼」第58年(1972)第7号(昭和47年6月1日、The Iron and SteelInstitute of Japan发行)、第926页(非专利文献1)中报告有：若Si含量增大，则气体渗碳深度降低。因此，期望开发如下制造方法：即使对高含Si钢实施气体渗碳处理，也能够得到足够的有效硬化层深度。日本特开平2-156063号公报(专利文献3)和国际公开第12/077705号(专利文献4)中公开了提高钢部件的疲劳强度的气体渗碳方法。专利文献3中，以高于A1相变点的渗碳温度对钢材实施预备渗碳以使表面碳浓度成为1.0％以上。接着，将钢材缓冷至略高于A1相变点，进行均热。接着，再次加热至低于预备渗碳时的渗碳温度的温度，进行淬火。然而，作为专利文献3的对象的钢材为JIS标准规定的SCr钢、SCM钢、SNCM钢、表面硬化钢。这些钢的Si含量较低。因此，对Si含量高的钢实施专利文献3的气体渗碳处理的情况下，有时无法获得足够的表面疲劳强度。专利文献4中，关于包括高含Si钢的气体渗碳处理的制造方法，公开了如下内容。在对高含Si钢实施通常的气体渗碳处理的情况下，渗碳初始在表面形成有氧化覆膜。氧化覆膜会降低气体渗碳性。因此，专利文献4中实施
了如下的气体渗碳处理。首先，在生成氧化覆膜的气氛下，对钢材实施1次渗碳。接着，通过喷丸处理、化学研磨等将在钢材上形成的氧化覆膜去除。接着，对去除了氧化覆膜的钢材实施2次渗碳。然而，专利文献4的方法与通常的渗碳处理相比较，追加了去除氧化覆膜的工序。工序数量的增加会降低生产率，且会提高制造成本。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-204645号公报专利文献2：日本特开2008-280610号公报专利文献3：日本特开平2-156063号公报专利文献4：国际公开第12/077705号非专利文献非专利文献1：「鉄と鋼」第58年(1972)第7号(昭和47年6月1日，TheIron and Steel Institute of Japan发行)，第926页
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供能够提高对Si含量高的钢部件的气体渗碳性，且抑制生产率的降低的渗碳钢部件的制造方法。本实施方式的渗碳钢部件的制造方法具备：预备气体渗碳工序和主气体渗碳工序。预备气体渗碳工序是对钢部件以满足式(A)的渗碳温度Tp℃实施10分钟～低于20小时的气体渗碳处理，该钢部件具有下述化学组成：以质量％计含有C：0.1～0.4％、Si：0.7～4.0％、Mn：0.2～3.0％、Cr：0.5～5.0％、Al：0.005～0.15％、S：0.3％以下、N：0.003～0.03％、O：0.0050％以下、P：0.025％以下、Nb：0～0.3％、Ti：0～0.3％、V：0～0.3％、Ni：0～3.0％、Cu：0～3.0％、Co：0～3.0％、Mo：0～1.0％、W：0～1.0％、B：0～0.005％、Ca：0～0.01％、
Mg：0～0.01％、Zr：0～0.05％、Te：0～0.1％、和稀土元素：0～0.005％、余量由Fe和杂质构成，且满足式(1)。主气体渗碳工序是紧接预备气体渗碳工序而实施的。主气体渗碳工序中，以满足式(B)的渗碳温度Tr℃和渗碳时间tr分钟实施气体渗碳处理。6.5<3.5[Si％]+[Mn％]+3[Cr％]≤18(1)800≤Tp<163×ln(CP+0.6)-41×ln(3.5×[Si％]+[Mn％]+3×[Cr％])+950(A)4<13340/(Tr+273.15)-ln(tr)<7(B)其中，式中的[Si％]、[Mn％]和[Cr％]中代入钢部件中的Si含量、Mn含量和Cr含量(质量％)。ln()为自然对数。CP中代入预备渗碳工序中的渗碳时的碳势。本实施方式的制造方法能够提高对Si含量高的钢部件的气体渗碳性，且抑制生产率的降低。附图说明图1为本实施方式的渗碳钢部件的表层的截面照片。具体实施方式本专利技术人等针对即使提高钢部件中的Si含量也能够抑制气体渗碳性的降低的方法进行了调查和研究。如上所述，若钢部件中的Si含量提高，则抗回火软化提高，但是气体渗碳时在钢部件的表面形成氧化覆膜，从而气体渗碳性降低。可认为：对于氧化覆膜的形成而言，容易形成氧化物的合金元素与对合金元素和氧的扩散系数产生影响的渗碳温度、和对氧分压产生影响的碳势存在相关性。对钢部件实施通常的渗碳处理，结果：在钢部件的表面形成有氧化覆膜，
该钢部件以质量％计含有C：0.1～0.4％、Si：0.7～4.0％、Mn：0.2～3.0％、Cr：0.5～5.0％、Al：0.005～0.15％、S：0.3％以下、N：0.003～0.03％、O：0.0050％以下、P：0.025％以下、Nb：0～0.3％、Ti：0～0.3％、V：0～0.3％、Ni：0～3.0％、Cu：0～3.0％、Co：0～3.0％、Mo：0～1.0％、W：0～1.0％、B：0～0.005％、Ca：0～0.01％、Mg：0～0.01％、Zr：0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种渗碳钢部件的制造方法，其具备：预备气体渗碳工序：对钢部件以满足式(A)的渗碳温度Tp℃实施10分钟～低于20小时的气体渗碳处理，该钢部件具有下述化学组成：以质量％计含有C：0.1～0.4％、Si：0.7～4.0％、Mn：0.2～3.0％、Cr：0.5～5.0％、Al：0.005～0.15％、S：0.3％以下、N：0.003～0.03％、O：0.0050％以下、P：0.025％以下、Nb：0～0.3％、Ti：0～0.3％、V：0～0.3％、Ni：0～3.0％、Cu：0～3.0％、Co：0～3.0％、Mo：0～1.0％、W：0～1.0％、B：0～0.005％、Ca：0～0.01％、Mg：0～0.01％、Zr：0～0.05％、Te：0～0.1％、和稀土元素：0～0.005％，余量由Fe和杂质构成，且满足式(1)；和主气体渗碳工序：紧接预备气体渗碳工序，以满足式(B)的渗碳温度Tr℃和渗碳时间tr分钟实施气体渗碳处理，6.5<3.5[Si％]+[Mn％]+3[Cr％]≤18 (1)800≤Tp<163×ln(CP+0.6)‑41×ln(3.5×[Si％]+[Mn％]+3×[Cr％])+950 (A)4<13340/(Tr+273.15)‑ln(tr)<7 (B)其中，式中的[Si％]、[Mn％]和[Cr％]中分别代入所述钢部件中的以质量％计的Si含量、Mn含量和Cr含量，ln()为自然对数，CP中代入预备气体渗碳工序中的渗碳时的碳势。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.27 JP 2013-2733091.一种渗碳钢部件的制造方法，其具备：预备气体渗碳工序：对钢部件以满足式(A)的渗碳温度Tp℃实施10分钟～低于20小时的气体渗碳处理，该钢部件具有下述化学组成：以质量％计含有C：0.1～0.4％、Si：0.7～4.0％、Mn：0.2～3.0％、Cr：0.5～5.0％、Al：0.005～0.15％、S：0.3％以下、N：0.003～0.03％、O：0.0050％以下、P：0.025％以下、Nb：0～0.3％、Ti：0～0.3％、V：0～0.3％、Ni：0～3.0％、Cu：0～3.0％、Co：0～3.0％、Mo：0～1.0％、W：0～1.0％、B：0～0.005％、Ca：0～0.01％、Mg：0～0.01％、Zr：0～0.05％、Te：0～0.1％、和稀土元素：0～0.005％，余量由Fe和杂质构成，且满足式(1)；和主气体渗碳工序：紧接预备气体渗碳工序，以满足式(B)的渗碳温度Tr℃和渗碳时间tr分钟实施气体渗碳处理，6.5<3.5[Si％]+[Mn％]+3[Cr％]≤18 (1)800≤Tp<163×ln(CP+0.6)-41×ln(3.5×[Si％]+[Mn％]+3×[Cr％])+950 (A)4<13340/(Tr+273.15)-ln(tr)<7 (B)其中，式中的[Si％]、[Mn％]和[Cr％]中分别代入所述钢部件中的以质量％计的Si含量、Mn含量和Cr含量，ln()为自然对数，CP中代入预备气体渗碳工序中的渗碳时的碳势。2.一种渗碳钢部件，其具备：母材：其具有下述化学组成：以质量％计含有C：0.1～0.4％、Si：0.7～4.0％、Mn：0.2～3.0％、Cr：0.5～5.0％、Al：0.005～0.15％、S：0.3％以下、N：0.003～0.03％、O：0.0050％以下、P：0.025％以下...
【专利技术属性】
技术研发人员：小山达也，久保田学，
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
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