真空渗碳用坯材和其制造方法技术

本发明专利技术提供一种真空渗碳用坯材，其具有如下化学成分组成：以质量％计，含有C：0.13～0.28％、Si：0.01～1.20％、Mn：0.10～1.50％、P：0.030％以下、S：0.050％以下、Cr：0.30～2.20％、Al：0.027～0.090％、N：0.0060以上且小于0.0140％、作为任选元素的Mo：0.60％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，同时满足下述式(1)。所述真空渗碳用坯材的截面中的等效圆直径100nm以上的AlN析出物为1.5个/100μm2以下。Al

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】真空渗碳用坯材和其制造方法


[0001]本专利技术涉及真空渗碳用坯材(日文原文：粗形材)和其制造方法。

技术介绍

[0002]齿轮等需要确保高表面硬度的构件在使用SCM420等低碳合金钢的钢材通过锻造加工等进行成型后，一般而言实施利用渗碳淬火回火的表面硬化处理。作为渗碳淬火的方法，一直以来广泛活用气体渗碳。然而，近年来根据处理时间的缩短化、处理批次的小型化的需求，广泛活用真空渗碳(减压渗碳)。真空渗碳能够将处理温度与气体渗碳相比更高温化，因此与气体渗碳相比能够缩短处理时间。关于以往的实施真空渗碳的技术，例如存在专利文献1和2所述的技术。现有技术文献专利文献
[0003]专利文献1：日本特开2008
‑
069436号公报专利文献2：日本特开2014
‑
208867号公报

技术实现思路

专利技术要解决的课题
[0004]作为真空渗碳的处理温度高温化的课题，存在在处理品表面部发生的异常晶粒生长。如果异常晶粒生长发生，则不仅弯曲疲劳强度、表面疲劳强度等作为结构物的强度降低，而且淬火时的应变(变形)量变大，还导致生产率降低，因此需要对其进行抑制。
[0005]为了防止处理表面部的异常晶粒生长，存在使AlN等析出物微细分散，抑制晶粒的异常生长时的晶界的移动的方法。然而，报告了真空渗碳时处理表面部与内部相比容易脱氮(脱氮)，由此AlN的析出量减少，存在无法抑制异常晶粒生长的情况。
[0006]另一方面，作为抑制脱氮而充分维持AlN的析出量的对策，尚不能说充分确立。例如，专利文献1中，提及了脱氮发生，但未发现针对其对策方法的公开。此外，专利文献2中，作为防止脱氮的方法，提出了以在渗碳处理中供给氨等氮化性气体为前提的对策，但该对策不仅对处理设备的耐久性造成负面影响，而且导致制造成本的上升，因此难以实际采用。
[0007]本专利技术鉴于所述背景而进行，想要提供一种能够抑制真空渗碳时的处理表面部等异常晶粒生长的真空渗碳用坯材和其制造方法。用于解决问题的手段
[0008]本专利技术的一个方式在于一种真空渗碳用坯材，其具有如下化学成分组成：以质量％计，含有C：0.13～0.28％、Si：0.01～1.20％、Mn：0.10～1.50％、P：0.030％以下、S：0.050％以下、Cr：0.30～2.20％、Al：0.027～0.090％、N：0.0060以上且小于0.0140％、作为任选元素的Mo：0.60％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，并且满足下述式(1)，Al
×
N≤0.00090
···
(1)其中，式(1)中的元素符号表示各元素的含有率(质量％)的值，
截面中的等效圆直径100nm以上的AlN析出物为1.5个/100μm2以下。
[0009]本专利技术的其他方式在于一种真空渗碳用坯材的制造方法，其是制造上述真空渗碳用坯材的方法，对具有上述化学成分组成的钢材进行最终的热加工时，加热至1100℃以上的温度进行上述热加工，其后以1℃/秒以上的冷却速度进行至900℃为止的冷却。专利技术效果
[0010]上述真空渗碳用坯材的化学成分组成中，首先将氮(N)的含有率抑制为与以往相比更低的水平，进行脱氮对策。即，钢中含有的氮量越多越促进脱氮，因此通过预先减少钢中含有的氮量来抑制脱氮。
[0011]此外，仅通过单纯减少氮含有率，减少了对抑制异常晶粒生长有效的AlN的析出量，因此一边确保最低限度的氮含有率，一边进行与以往相比进一步提高Al添加量的对策。另一方面，针对Al添加量，如果过度增加，则容易生成粗大的AlN，因此通过具有式(1)的关系，根据N添加量来限制Al添加量。
[0012]此外，本专利技术人等在各种各样的条件下进行实验的结果是，得到了以下的见解。即，如果在AlN析出处理前存在粗大的AlN，则粗大的AlN容易持续优先生长
·
粗大化，新的微细AlN难以析出，其结果是发现晶粒容易粗大化。因此，进一步研究的结果发现，对制造方法进行深入研究，在坯材制造时使AlN充分固溶的同时，截面中的等效圆直径100nm以上的粗大的AlN析出物设为1.5个/100μm2以下的情况下，在后述的适当的处理条件下，能够可靠地抑制真空渗碳时的处理表面部的异常晶粒生长，明确化了用于此的制造条件。
[0013]即，上述制造方法中，进行最终的热加工时，将钢材加热至1100℃以上的温度进行热加工，其后以1℃/秒以上的冷却速度进行至900℃为止的冷却。由此，在热加工时预先使AlN充分固溶，其后以1℃/秒以上这样的高冷却速度进行至900℃为止的冷却，由此抑制粗大的AlN生成。其结果是，能够实现上述真空渗碳用坯材的截面中的等效圆直径100nm以上的粗大的AlN析出物为1.5个/100μm2以下这一要件。
[0014]如以上那样，可以得到能够可靠地抑制真空渗碳时的处理表面部中的异常晶粒生长的真空渗碳用坯材。
附图说明
[0015]图1是实施例4中的用于AlN观察的SEM图像。图2是比较例18中的用于AlN观察的SEM图像。
具体实施方式
[0016]首先，说明上述真空渗碳用坯材的化学成分组成的限定理由。
[0017]C：0.13～0.28％、C(碳)是为了提高淬火处理后的硬度、得到用于确保强度的内部硬度而必要的元素。为了得到该效果，C含有0.13％以上。另一方面，C的过量添加导致机械加工前的硬度过度上升而加工性降低，因此为了防止这一点，C含有率的上限设为0.28％。
[0018]Si：0.01～1.20％、Si(硅)作为制钢时的脱氧剂是不可或缺的元素，同时是回火时抑制碳化物的生
成、提高回火软化阻力的元素。特别地，为了得到作为脱氧剂的效果，Si含有0.01％以上。另一方面，Si的过量添加导致机械加工前的硬度过度上升而加工性降低，因此为了防止该情况，Si含有率的上限设为1.20％。
[0019]Mn：0.10～1.50％、Mn(锰)是作为制钢时的脱氧剂而发挥作用的元素，同时是对淬火性提高有效的元素。为了得到该效果，Mn含有0.10％以上。另一方面，Mn的过量添加导致机械加工前的硬度过度上升而加工性降低，因此为了防止这一点，Mn含有率的上限设为1.50％。
[0020]P：0.030％以下、P(磷)是作为杂质而包含的元素。其是容易在奥氏体晶界处偏析的元素，是如果偏析则成为弯曲疲劳强度降低的原因的元素。因此，P的允许含有率的上限设为0.030％。
[0021]S：0.050％以下、S(硫)是作为杂质而包含的元素。此外，S作为提高被切削性的元素而广泛已知，但如果大量含有，则硫化物系的非金属夹杂物增加，其成为疲劳强度的降低的原因。因此，S的允许含有率的上限设为0.050％。
[0022]Cr：0.30～2.20％、Cr(铬)是提高淬火性的元素。为了得到该效果，Cr含有0.30％以上。另一方面，Cr的过量添加导致机械加工前的硬度过度上升而加工性降低，因此为了防本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种真空渗碳用坯材，其具有如下化学成分组成：以质量％计，含有C：0.13～0.28％、Si：0.01～1.20％、Mn：0.10～1.50％、P：0.030％以下、S：0.050％以下、Cr：0.30～2.20％、Al：0.027～0.090％、N：0.0060以上且小于0.0140％、以及作为任选元素的Mo：0.60％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，并且满足下述式(1)，Al
×
N≤0.00090

【专利技术属性】
技术研发人员：木村涌纪，牧野孔明，福田康弘，水野浩行，
申请(专利权)人：爱知制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：