本发明专利技术提供一种在低温下具有低变形阻力和高极限压缩率、从而冷锻性优良的、而且渗碳变形较小的表面渗碳钢；其是冷锻性和低渗碳变形特性优良的表面渗碳钢，其特征在于，含有：以质量％计，Ｃ：０．０７～０．３％、Ｓｉ：０．０１～０．１５％、Ｍｎ：０．１～０．７％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．００２～０．１０％、Ａｌ：０．０１～０．０８％、Ｃｒ：０．７～１．５％、Ｔｉ：０．０１～０．１５％、Ｂ：０．０００５～０．００５％、Ｎ：０．００８％以下，余量由Ｆｅ和不可避免的杂质构成；金属组织的６５％以上是铁素体相，贝氏体相为１５％以下。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冷锻性和低渗碳变形特性优良的表面渗碳钢。技术背景在用于齿轮和轴、CVJ零配件等机械结构件的钢中，通常使用添加 了Cr和Mo的表面渗碳钢。通过冷锻一切削加工成预定的形状后，采用 进行渗碳淬火的工序进行制作。冷锻因为产品的表皮、尺寸精度良好， 而且与热锻相比制造成本较低，成品率也良好，所以将以前采用热锻 制作的零配件转为采用冷锻来制造的倾向增强，采用冷锻一渗碳工序 制作的渗碳零配件的对象近年来正在明显增加。在此，在从热锻到冷 锻的转换之际，钢材冷变形阻力的降低和极限压縮率的提高成为重要 的课题。这是因为前者将确保锻造工具的寿命，后者将防止冷锻时 钢材的开裂。基于这样的目的，例如特开2001 — 329339号公报公幵了一种冷锻 用表面渗碳钢的专利技术，即通过将C量控制在0.1 0.4。/。的范围，并控 制B系夹杂物的形状，从而提高了冷锻性。特开平11一335777号公 报和特开2001 — 303H2号公报公开了另一种冷锻用表面渗碳钢的发 明，即在0.1 0.3。/。的C含量范围内，降低Si和Mn量，并通过添加 B来确保淬透性，进而降低贝氏体分数，由此使冷锻性得以提高。
技术实现思路
但是，在迄今为止的专利技术中，尽管可以冷锻形状较小的齿轮和平 齿轮等单纯形状的齿轮，但当冷锻大的零配件和螺旋齿轮等复杂形状 的零配件时，将发生钢材的开裂，从锻造时的极限压缩率的角度考虑， 这还是不够充分的。另外，虽然最近进一步要求降低汽车的噪音，但必须降低成为其主要原因的齿轮噪音，在迄今为止的专利技术中，渗碳变 形的降低是不够充分的。本专利技术的课题在于提供一种钢材，即在降 低冷锻钢材时的变形阻力的同时，还要与以前的钢材相比大幅度地提 高极限压縮率，由此在大的零配件和复杂形状的零配件的冷锻中，裂 纹不发生的冷锻性能优良，而且渗碳时的变形也较小。为提高表面渗碳钢的冷加工性，本专利技术者首先就降低变形阻力的 方法进行了各种试验，从而获得了如下的见解降低Si和Mn是很重 要的。其次还获得了如下的见解为用变形阻力不上升的方法弥补因降低这些元素而引起的淬透性的降低，B和Cr的添加是有效的。再次还获得了如下的见解为提高极限压縮率，发现单凭降低变 形阻力，有时未必能够实现，而提高铁素体分数是很重要的。再者，发现通过提高铁素体分数，可以降低渗碳淬火的变形，从 而使本专利技术得以完成。艮口，本专利技术的要点如下 (1) 一种冷锻性和低渗碳变形特性优良的表面渗碳钢，其特征在 于以质量％计，含有C: 0.07 0.3% Si: 0.01 0.15% Mn: 0.1 0.7% P: 0.03%以下 S: 0.002 0,10% Al: 0.01 0實/0 Cr: 0.7 1.5% Ti: 0.01 0.15% B: 0扁5 0德％N: 0.008%以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成；金属组织的 65%以上为铁素体相，贝氏体相为15%以下。(2)根据上述(1)所述的冷锻性和低渗碳变形特性优良的表面 渗碳钢，其特征在于以质量％计，进一步含有Mo: 0.005 0.3%， Ni: 0.1 4.5%之中的1种或2种。根据本专利技术，可以提供一种渗碳钢，在冷锻复杂形状的零配件时， 其变形阻力低、不会产生裂纹，而且渗碳淬火时产生的变形较小，从 而可以大幅降低零配件的制造成本，且大幅度提高零配件的形状精度。附图说明图1表示轧制钢材的金属组织的铁素体分数和极限压縮率之间的 关系。图2表示精轧后冷却速度和铁素体分数之间的关系。 图3表示轧制钢材的硬度和极限压縮率之间的关系。 图4表示轧制钢材的硬度和变形阻力之间的关系。 图5表示室温变形阻力测量用试验片的形状。 图6表示极限压縮率测量用试验片的形状。 图7表示贝氏体分数和真圆度之间的关系。 图8表示铁素体分数和真圆度之间的关系。具体实施方式本专利技术就是基于上述的见解而完成的，关于为得到冷锻性和低渗 碳变形特性优良的表面渗碳钢的成分组成，特别是为降低变形阻力， 较少地添加Si: 0.01 0.15%， Mn: 0.1 0.7%，迸而为抑制变形阻力 的上升同时提高淬透性，较多地添加Cr: 0.7 1.5%，为提高淬透性 和增加铁素体分数等，必须添加B: 0.0005 0.005%;此外，关于金 属组织，为同时实现极限压縮率的提高和渗碳淬火变形的降低，通过 限制继热轧后进行冷却的速度，就可以使铁素体相为65%以上，贝 氏体相为15%以下。以下就本专利技术进行详细的说明。C: 0.07 0.3%C在提供钢所需要的强度方面是有效的元素，但不足0.07%时，不 能确保所需要的拉伸强度，超过0.3%时变硬，从而冷锻性劣化，所以C 设定为0.07 0.3%。优选为0.07 0.25%。Si: 0.01 0.15%Si是对钢的脱氧有效的元素，同时也是提供钢所需要的强度、淬透 性，提高退火软化阻力有效的元素，但不足0.01%时，其效果是不够充 分的。另一方面，超过0.15%日寸，导致硬度增加，从而使冷锻性劣化。 因此，Si设定为0.01 0.15。/。。Mn: 0.1 0,7%Mn是对钢的脱氧有效的元素，同时也是提供钢所需要的强度、淬 透性有效的元素，但不足0.1%时，其效果不够充分，当超过0.7%时， 则其效果不但达到饱和，而且导致硬度的上升，以致冷锻性发生劣化。 因此，他设定为0.1 0.7%。优选的Mn的范围是0.1 0.6。/c)。P: 0.03%以下P少量时是提高钢的变形阻力的元素，应该尽可能地降低其含量。 超过0.03%的含量导致硬度的上升，以致冷锻性发生劣化。因此，P限 制在0.03%以下。S: 0扁 0.腦S在钢中形成MnS，其是以由此产生的切削性的提高为目的而添加 的，但不足0.002%时，其效果是不够充分的。另一方面，添加量超过 0.10%时，就会提高冷锻时的裂纹敏感性，从而使极限压縮率得以降低。 因此，S设定为0.002 0.10。/。的范围。Al: 0.01 0.08%Al是作为脱氧剂而添加的。不足0.01%时，其效果是不够充分的。 另一方面，当超过0.08%时，则铝氧化物系的夹杂物增加，成为疲劳破 坏起点的机率增加，从而使冷锻性发生劣化。因此，Al设定为0.01 0.08%的范围。Cr: 0.7 1.5%Cr对冷轧时的变形阻力的提高的影响力较小，而且是可以有效地 赋予钢以淬透性的有用的元素。不足0.7%时，赋予零配件的淬透性不 够充分，另一方面，添加量超过1.5%时，则渗碳性能劣化。因此，Cr 的范围设定为0.7 1.5%。优选的添加范围是0.9 1.5%。B: 0細5 0.005%B是以如下的3个方面为目标而添加的。①在棒材和线材轧制时， 通过在轧制后的冷却过程生成硼铁炭化物，增加铁素体的生长速度， 从而增加铁素体分数。②固溶B在渗碳淬火时，赋予钢以淬透性。而且 几乎不会提高变形阻力。③固溶B通过提高渗碳材料的晶界强化，提高 作为渗碳零配件的疲劳强度和冲击强度。在添加量不足0.0005%时，上 述的效果是不充分的，当超过0.005%时，其效果达到饱和。因此，B 的添加范围设定为B: 0.0005 0.005%。Ti: 0.01 0.15%Ti在钢中和N结合而生成TiN，以固定固溶N，由此防止BN的析出。 这样，可以确本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种冷锻性和低渗碳变形特性优良的表面渗碳钢，其特征在于：以质量％计，含有： Ｃ：０．０７～０．３％ Ｓｉ：０．０１～０．１５％ Ｍｎ：０．１～０．７％ Ｐ：０．０３％以下 Ｓ：０．００２～０．１０％ Ａｌ：０．０１～０．０８％ Ｃｒ：０．７～１．５％ Ｔｉ：０．０１～０．１５％ Ｂ：０．０００５～０．００５％ Ｎ：０．００８％以下，余量由Ｆｅ和不可避免的杂质构成；金属组织的６５％以上为铁素体相，贝氏体相为１５％以下。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤肇，越智达朗，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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