钢材制造技术

提供一种钢材，其具有优异的切削性，即使在实施气体渗碳处理等后，也具有优异的弯曲疲劳强度和面疲劳强度，能够抑制热处理变形。本实施方式涉及的钢材的化学组成以质量％计含有C：0.20～0.25％、Si：0.40～0.70％、Mn：0.50～0.90％、Cr：1.00～2.00％、S：0.005～0.050％、N：0.0050～0.0200％、Al：0.001～0.100％、O：0.0050％以下、以及P：0.030％以下，余量为Fe和杂质，且满足说明书中的式(1)。进一步，横截面和纵截面的显微组织含有铁素体，余量为珠光体和/或贝氏体，铁素体的面积分数为50～70％，铁素体的面积分数的标准偏差为4.0％以下，铁素体平均粒径比为2.00以下。铁素体平均粒径比为2.00以下。铁素体平均粒径比为2.00以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢材


[0001]本申请涉及一种钢材，更详细而言，涉及一种适于实施气体渗碳处理而制造的机械结构用部件的坯料的钢材。
[0002]在本说明书中，气体渗碳处理也包括气体渗碳氮化处理。另外，在本说明书中，气体渗碳处理包括气体渗碳工序(包括气体渗碳氮化工序)和气体渗碳工序后的淬火工序。

技术介绍

[0003]机械结构用部件例如以汽车和建筑车辆等的齿轮和转轴等为代表。作为机械结构用部件，利用以JIS G 4053(2016)中规定的SCr420、SCM420、SNCM420为代表的机械结构用合金钢钢材。
[0004]这些钢材例如通过以下制造工序制成机械结构用部件。对钢材实施锻造(热锻或冷锻)和/或切削加工等，制造所期望的形状的中间品。对中间品实施热处理(淬火和回火、渗碳处理或渗碳氮化处理等)，调整中间品的硬度和显微组织。通过以上制造工序，制造出机械结构用部件。
[0005]如上所述，在机械结构用部件的制造工序中，有时对钢材实施切削加工。因此，对作为机械结构用部件的坯料的钢材要求高切削性。
[0006]近年来，出于改善汽车和建筑车辆等的油耗的目的，机械结构用部件的轻量化和小型化不断发展。因此，对机械结构用部件要求优异的弯曲疲劳强度和面疲劳强度。
[0007]作为提高机械结构用部件的弯曲疲劳强度和面疲劳强度的方法，已知有气体渗碳处理和气体渗碳氮化处理。在气体渗碳处理和气体渗碳氮化处理中，在机械结构用部件的表层形成有硬化层(渗碳层或渗碳氮化层)。通过该硬化层，机械结构用部件的弯曲疲劳强度和面疲劳强度提高。
[0008]然而，在实施气体渗碳处理(气体渗碳处理和气体渗碳氮化处理)的情况下，机械结构用部件容易变形。在本说明书中，将气体渗碳处理时的机械结构用部件的变形称为热处理变形。由于热处理变形，机械结构用部件的形状变形。机械结构用部件的形状的变形引起汽车和建筑车辆等运行时的噪音和振动。因此，要求在实施气体渗碳处理时能够抑制热处理变形的钢材。
[0009]在日本特开平9
‑
137266号公报(专利文献1)和日本特开平11
‑
50191号公报(专利文献2)中提出了有关抑制热处理变形的技术。
[0010]专利文献1公开的钢材以质量％计为C：0.03～0.40％、Mn：2.0％以下、Si：2.0％以下、Al：0.015～0.06％、N：0.005～0.03％、P：0～0.030％、余量：Fe和不可避免的杂质。在该钢材中，化学组成还经过调整，使得当对使用该钢材而成形的部件进行表面硬化处理后实施的淬火中的淬火开始温度设为T
A
时，T
A
为T1(＝788
‑
117
×
[C]+29
×
[Si]‑
14
×
[Mn])以上且T2(＝900
‑
387
×
[C]+63
×
[Si]‑
18
×
[Mn])以下，进一步Heq1(＝[C]+0.12
×
[Si]+0.13
×
[Mn])成为0.33以上。
[0011]在专利文献1中，通过上述构成，使渗碳处理后的机械结构用部件的芯部的组织的
先共析铁素体的面积分数为20～80％。其结果，钢材的热处理变形得到抑制。
[0012]但是，在专利文献1的机械结构用部件中，有时机械结构用部件的弯曲疲劳强度低。
[0013]专利文献2公开的渗碳轴状部件以质量％计，含有C：0.10～0.35％、Si：0.02～0.50％、Mn：0.30～1.80％、S：0.005～0.15％、Al：0.015～0.040％、Nb：0.005～0.040％、N：0.0060～0.0200％、P：0.025％以下、Ti：0.01％以下、O：0.0025％以下，还含有Cr：0.40～1.80％、Mo：0.02～1.0％、Ni：0.1～3.5％、V：0.03～0.5％中的1种或2种以上，余量为铁和不可避免的杂质。在该渗碳轴状部件中，分散有总计80个/100μm2以上的直径为0.1μm以下的Nb(CN)、AlN或Nb(CN)与AlN的复合析出物，奥氏体粒度为8号以上。
[0014]在专利文献2中，渗碳处理时的粗大晶粒得到抑制。其结果，钢材的热处理变形得到抑制。
[0015]在专利文献2的渗碳轴状部件中，可以认为在气体渗碳处理时，热处理变形得到一定程度的抑制。但是，为了抑制汽车和建筑车辆等运行时的噪音和振动，也可以有能够通过其他手段抑制热处理变形的钢材。
[0016]在国际公开第2014/038548号(专利文献3)、日本特开2013
‑
108144号公报(专利文献4)和日本特开2013
‑
151719号公报(专利文献5)中提出了通过与专利文献1和专利文献2不同的手段来抑制热处理变形的技术。
[0017]专利文献3公开的钢材以质量％计含有C：0.20～0.30％、Si：0.10～1.50％、Mn：0.10～1.20％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：1.30～2.50％、Cu：0.30％以下、Al：0.008～0.300％、O：0.0030％以下、N：0.0020～0.0300％，余量为Fe和不可避免的杂质。在该钢材中，马氏体相变开始温度(Ms点)为460℃以下。进一步，当将利用乔米尼式顶端淬火法测定的距钢材的淬火端的距离为1.5mm的位置处的硬度定义为J1.5，将距淬火端的距离为9mm的位置处的硬度定义为J9，将距淬火端的距离为11mm的位置处的硬度定义为J11时，(J9/J1.5)为0.70～0.85，(J11/J1.5)为0.67～0.78。
[0018]在专利文献3公开的钢材中，Ms点设定得较低，且硬度被调整为规定的范围。由此，钢材的热处理变形得到抑制。
[0019]专利文献4公开的钢材以质量％计含有C：0.10～0.25％、Si：0.01～0.10％、Mn：0.40～1.00％、S：0.003～0.050％、Cr：1.60～2.00％、Mo：0～0.10％、Al：0.025～0.050％、N：0.0100～0.0250％，余量为Fe和杂质，杂质中的P、Ti和O(氧)分别为P：0.025％以下、Ti：0.003％以下、O：0.0020％以下。该钢材中，进一步fn(＝Cr+2
×
Mo)为1.82～2.10。该钢材中，进一步在与钢材的长度方向垂直的截面上的17处测定位置的Ms点的最大值与最小值的差值为10以下。
[0020]专利文献5公开的钢材以质量％计含有C：0.1～0.3％、Si：0.01～0.6％、Mn：0.4～1.0％、S：0.003～0.05％、Cr：0.80～2.00％、Mo：0～0.50％、Al：0.01～0.05％、以及N：0.010～0.025％，余量为Fe和杂质，杂质中的P、Ti和O分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种钢材，其化学组成以质量％计含有C：0.20～0.25％、Si：0.40～0.70％、Mn：0.50～0.90％、Cr：1.00～2.00％、S：0.005～0.050％、N：0.0050～0.0200％、Al：0.001～0.100％、O：0.0050％以下、以及P：0.030％以下，余量为Fe和杂质，且满足式(1)，在作为所述钢材的与长度方向垂直的截面且为半径R的圆形的横截面上，将所述横截面的中心位置、以及作为在径向上距所述横截面的中心为R/2的位置的围绕所述横截面的中心以45
°
间距配置的8处所述R/2位置定义为9处横截面观察位置时，所述各横截面观察位置处的显微组织含有铁素体，余量为珠光体和/或贝氏体，所述9处横截面观察位置处的铁素体的面积分数的算术平均值为50～70％，且所述铁素体的面积分数的标准偏差为4.0％以下，所述9处横截面观察位置处的铁素体的平均粒径中，最大平均粒径相对于最小平均粒径之比为2.00以下，在作为所述钢材的与长度方向平行的截面的包含所述钢材的中心轴的纵截面上，将在所述中心轴上以R/2间距配置的3处中心轴位置、以及在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：志贺聪，根石丰，河原木雄介，江头诚，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：