氮化用钢及氮化处理部件制造技术

本发明专利技术为氮化用钢，其特征在于，使氮化前的强度降低而改善切削性，并且为了提高疲劳强度而将氮化层的有效硬化层加深，以质量％计，含有C：0.05～0.30％、Si：0.003～0.50％、Mn：0.4～3.0％、Cr：0.2～0.9％、Al：0.19～0.70％、V：0.05～1.0％和Mo：0.05～0.50％，Al和Cr的含量满足：0.5％≤1.9Al+Cr≤1.8％，剩余部分包含Fe和不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及确保可加工性和强度、且通过气体氮化、等离子体氮化、气体软氮化、盐浴软氮化等氮化处理而得到硬质的氮化层的氮化用钢、以及对该氮化用钢实施了氮化处理的在表层具有硬质的氮化层的氮化处理部件。
技术介绍
在汽车和各种产业机械中，以改善疲劳强度为目的，大量使用实施了表面硬化处理的部件。作为代表性的表面硬化处理方法，可以列举渗碳、氮化、高频淬火等。气体氮化、等离子体氮化、气体软氮化、盐浴软氮化等氮化处理由于与其他方法不同地在变态点以下的低温下进行处理，因此具有能够减小热处理应变这样的优点。在氮化处理中的在氨气氛中进行的气体氮化虽然可以得到高表面硬度，但氮的扩散缓慢，通常需要20小时以上的处理时间。另外，气体软氮化、盐浴软氮化等在含有氮、并含有碳的浴或气氛中进行处理的软氮化处理能够提高氮的扩散速度。其结果是，根据软氮化处理，以数小时能够得到lOOym以上的有效硬化层深度。所以，软氮化处理是适用于改善疲劳强度的方法。但是，为了得到高疲劳强度的部件，有必要将有效硬化层进一步加深。对于这样的问题，为了使有效硬化层硬度和深度增加，提出了适当添加了氮化物形成合金的钢(例如，专利文献1、2、6、9)。另外，还提出了以下的技术不单控制钢的成分还控制钢组织，从而使可加工性、氮化特性提高(例如，专利文献3 5、7、8)。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开昭58-71357号公报专利文献2 :日本特开平4-83849号公报专利文献3 :日本特开平7-157842号公报专利文献4 :日本特开2007-146232号公报专利文献5 :日本特开2006-249504号公报专利文献6 :日本特开平05-025538号公报专利文献7 :日本特开2006-022350号公报专利文献8 :日本特开8-176732号公报专利文献9 日本特开平7-286256号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，与对于钢材实施作为现在主流的疲劳强度改善技术的渗碳处理时相比较，在对专利文献I 4所记载的钢实施了氮化处理时，有效硬化层深度不足。另外，含有很多碳的钢种在氮化前，部件的硬度增高。因此，高碳钢有切削加工性降低、锻造或切削加工时的成本升高这样的问题。专利文献5所记载的钢虽然可加工性(拉削加工性)提高，但相反地，导致表层硬度降低。专利文献6所记载的钢虽然是通过氮化处理而使耐摩耗性和疲劳强度提高的钢，但由于通过使钢内部的强度提高而使疲劳强度提高，因此有切削加工性差的问题。专利文献7 9所记载的钢虽然通过规定成分组成和钢组织而确保实施了氮化处理时的有效硬化层深度，但其有效硬化 层深度不充分。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供使氮化前的强度降低而改善切削加工性从而削减制造成本、并且为了提高疲劳强度而能够将有效硬化层加深的氮化用钢、及对该氮化用钢实施氮化处理而使表层的氮化层的硬度和深度增加的氮化处理部件。用于解决问题的方法本专利技术的专利技术者们研究了可以通过气体氮化、等离子体氮化、气体软氮化、盐浴软氮化等氮化处理而得到比现有技术更深的有效硬化层的组成和组织，进而研究了由氮化用钢制造氮化处理部件时的切削加工性和最终部件的硬度等。其结果是，发现了以下事实Cr和Al在氮化处理时产生析出物，而有助于表层硬度的提高；特别是Al的添加使表层硬度提高；另一方面，如果过剩地含有Cr和Al，则有效硬化层深度开始下降；为了增大有效硬化层深度，有必要将Cr和Al的含量控制为合适的关系等。本专利技术是基于这些见解而完成的，其主旨如下。(I) 一种氮化用钢，其特征在于，以质量％计，含有C :0. 05 0. 30%、Si :0. 003 0. 50%、Mn :0. 4 3.0%、Cr :0. 2 0.9%、Al :0. 19 0. 70%、V :0. 05 1.0%和Mo :0. 05 0. 50%，Al和Cr的含量满足0. 5%^ I. 9A1+Cr ^ I. 8%,剩余部分包含Fe和不可避免的杂质。(2)上述⑴所述的氮化用钢，其特征在于，以质量％计，进一步含有Ti 0.01 0. 3%和Nb :0. 01 0. 3%中的一种或两种。(3)上述⑴或⑵所述的氮化用钢，其特征在于，以质量％计，进一步含有B :0. 0005 0. 005%。(4)上述(I)或⑵所述的氮化用钢，其特征在于，贝氏体、马氏体中的一种或两种的合计的面积率为50%以上。(5)上述(3)所述的氮化用钢，其特征在于，贝氏体、马氏体中的一种或两种的合计的面积率为50%以上。(6) 一种氮化处理部件，其特征在于，以质量％计，含有C :0. 05 0. 30%、Si :0. 003 0. 50%Mn :0. 4 3.0%、Cr :0. 2 0.9%、Al :0. 19 0. 70%、V :0. 05 1.0%和Mo :0. 05 0. 50%，Al和Cr的含量满足0. 5%^ I. 9A1+Cr ^ I. 8%,剩余部分包含Fe和不可避免的杂质，所述氮化处理部件在表面具有氮化层，表层硬度为700HV以上。(7)上述(6)所述的氮化处理部件，其特征在于，以质量％计，进一步含有Ti :0. 01 0. 3%和Nb :0. 01 0. 3%中的一种或两种。(8)上述(6)或(J)所述的氮化处理部件，其特征在于，以质量％计，进一步含有B :0. 0005 0. 005% o(9)上述(6)或(J)所述的氮化处理部件，其特征在于，贝氏体、马氏体中的一种或两种的合计的面积率为50%以上。(10)上述⑶所述的氮化处理部件，其特征在于，贝氏体、马氏体中的一种或两种的合计的面积率为50%以上。(11)上述(6)、(7)、(10)中的任一项所述的氮化处理部件，其特征在于，所述氮化层的有效硬化层深度为300 450 u m。(12)上述(8)所述的氮化处理部件，其特征在于，所述氮化层的有效硬化层深度为 300 450 u m。(13)上述(9)所述的氮化处理部件，其特征在于，所述氮化层的有效硬化层深度为 300 450 u m。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供可以通过实施氮化处理而得到深的有效硬化层的氮化用钢。另外，根据本专利技术，能够得到在硬化处理前的切削加工中不需要很多工序数、且伴随硬化处理而弓I起的热处理应变小的氮化处理部件。并且，本专利技术的氮化处理部件的氮化层由于具有充分的硬度，且有效氮化层深，因此能够提高氮化处理部件的疲劳强度。附图说明图I是表示I. 9A1+Cr和有效氮化层深度的关系的图。图2是表不I. 9A1+Cr和表层(氮化层)硬度的关系的图。图3是表示作为本专利技术的一个实施方式的齿轮部件的一个齿的1/2剖面的图。具体实施例方式在本专利技术中，氮化用钢是指作为氮化处理部件的原料所使用的钢。本专利技术的氮化用钢通过将钢片热加工而制造。本专利技术的氮化处理部件能够通过以下方法得到在将本专利技术的氮化用钢热加工后，进行氮化处理，或者在将与本专利技术的氮化用钢具有相同范围内的成分的钢片热加工后，进行氮化处理。将本专利技术的氮化用钢冷加工并根据需要进行切削加工等从而形成最终产品形状，或者将钢片直接热加工为最终产品形状，或者热加工为接近最终产品的形状、并进行切削加工从而形成最终产品形状，之后通过氮化处理，形成氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：千田彻志，樽井敏三，平上大辅，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：