本发明专利技术提供一种高频淬火用钢，其以质量％计，含有C：超过0.75％且在1.20％以下，Si：0.002～3.00％，Mn：0.20～2.00％，S：0.002～0.100％，Al：超过0.050％且在3.00％以下；限制P：0.050％以下，N：0.0200％以下，O：0.0030％以下，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；钢中的Al及N的以质量％计的含量满足Al-(27/14)×N＞0.050％。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高频淬火用钢、高频淬火用粗型材、其制造方法及高频淬火钢部件。本申请基于2010年3月30日在日本申请的特愿2010-078232号主张优先权，在此引用其内容。
技术介绍
使用于汽车、工程机械、农业机械、发电用风车、其它的产业机械等的动力传递部件(例如齿轮、轴承、CVT滑轮、轴等)从提高部件的疲劳特性、提高耐磨性等目的考虑几乎都在实施表面硬化处理后使用。在为人所知的多种表面硬化处理中，渗碳处理在表面硬度、硬化层的深度、生产率等方面比其它表面硬化处理更为优良，因此，适用部件非常多。例如，在齿轮、轴承部件的制造工序中，通常使用Jis的SCM420、SCR420、SNCM220等中碳合金钢，以通过热锻、冷锻、切削或这些工序的组合以获得规定的形状的方式实施机械加工，之后，进行渗碳处理及渗碳氮化处理。齿轮的疲劳破坏大致可分为弯曲疲劳(齿根疲劳)、齿面疲劳(俯仰等)。为谋求齿轮部件的高强度化，需要同时使这两种疲劳强度都提高。通过渗碳处理制造的齿轮的硬化层的硬度极高，因此，其特征为具有弯曲疲劳强度、疲劳强度都优良的性能。但是，渗碳处理为在气体气氛中的批量处理，例如需要在930°C附近加热保持数小时以上，因此，花费巨大的设备費及处理能量和成本。另外，渗碳处理的CO2的排放量多，从而在环境方面也存在问题。另外，由于为批量处理，因此，存在由于在渗碳处理时的部件的装载位置的差别、从而产生因热处理变形导致的部件精度偏差的余地较大，以致部件精度的管理困难的缺点。为了克服与该热处理变形有关的缺点，从材料方面、操作方面付出了很大的努力，获得了一定的改善效果。但是，还没有发现根本性的解决方法，还不能说达到了足够的水平。为解决这些问题，进行了关于以代替渗碳处理为目的的高频淬火(电磁感应淬火)处理的使用的研究。高频淬火处理与渗碳处理相比，处理时间大幅度地缩短及能够降低处理所需要的能量，因此，在生产率及低成本化方面是有利的。另外，CO2的排放也少，而且也没有淬火油向环境的排放，因而在环境方面也是有利的。另外，高频淬火处理与渗碳处理不同，受热处理的影响的部位限于表面附近，因此，热处理变形本质上较小。另外，处理时间缩短，因此，还具有连续处理化容易，热处理变形导致的部件精度的偏差的管理容易这样的优点。另一方面，虽然有上述的优点，但是，作为代替渗碳处理的高频淬火处理未普及的最大的理由，是因为兼顾部件的齿面疲劳强度(俯仰强度等)的确保和部件成型时的加工性(切削性、冷锻性)极其困难。不仅齿轮，CVT滑轮、轴承类也需要确保齿面疲劳及转动疲劳这样的面疲劳。这种部件在部件的使用中有报告指出由于部件的接触面的表面温度上升到300°C左右，因此，在300°C下的硬度(或300°C回火后的硬度，以下称为300°C回火硬度)与面疲劳强度强烈相关。关于由渗碳淬火处理及高频淬火处理获得的马氏体组织的300°C回火硬度，表层的碳含量越多回火硬度越高。虽然300°C回火硬度也受到合金元素添加的影响，但是，碳含量的影响较大。另外，关于合金元素的添加导致的300°C回火硬度的改善效果，为碳含量越多其效果越大。因此，在欲获得与渗碳处理部件同等的面疲劳强度的情况下，需要与渗碳处理的部件的表层部同等程度的碳含量(O. 80%附近)。但是，部件的碳含量的增加导致钢基材硬度的上升，因此，部件的加工性(切削性、冷锻性)显著降低，不适于工业生产。即，兼顾钢基材的高碳化和加工性的确保这两者是不可或缺的。例如,在专利文献I 6中记载着通过对中碳钢(C : O. 65% )实施高频淬火而制造部件的技术。但是，由于碳含量比渗碳处理的部件的表层部大幅度减少，因此，尽管加工性没有怎么劣化，但与渗碳部件相比，齿面疲劳强度降低。因此，用该技术不能代替渗碳。例如，专利文献7 13中记载着通过对比较高碳的钢(C : O. 75% )实施高频淬火而获得改善了齿面疲劳强度的部件的技术。但是，依然是碳含量比渗碳处理的部件的表层部少，因此，不能实现与渗碳部件匹敌的齿面疲劳强度。另外，在这些钢中随着碳含量的增加，力口工性显著地降低，但是，与此相对的改善技术并不充分，因此，结果是齿面疲劳强度、加工性 均不充分，不能代替渗碳。例如，在专利文献14 17中记载着谋求对比较高碳的钢(C : O. 75% )通过规定适当的轧制条件、锻造条件、冷却条件来改善加工性等的技术。但是，与上述同样，依然是碳含量比渗碳处理部件少，因此，不能达到与渗碳部件匹敌的齿面疲劳强度，不能代替渗碳。例如，在专利文献18 23所记载的技术中，对含有与渗碳处理后的部件的表层部匹敌的高碳成分的钢根据需要实施热处理，之后实施高频淬火。由此，在马氏体组织中形成具有分散有合金碳化物的组织的硬化层，由此，可获得具有高的齿面疲劳强度的部件。但是，在这些技术中，为了使合金碳化物分散，Cr及V、Ti、Nb等合金添加量多。因此，尽管齿面疲劳强度可获得渗碳部件以上的性能，但是，碳含量的增加和合金添加量的增加相结合而使加工性显著地降低。因此，除了适用于一部分特殊的部件以外，从成本和生产率等观点考虑，向大量生产品的适用和实用化困难，因此，不能称为代替渗碳的实用的技术。例如，专利文献24 26中记载着对含有与渗碳处理后的部件的表层部匹敌的高碳成分的钢根据需要实施热处理，之后实施高频淬火，由此可获得改善了齿面疲劳强度的部件的技术。但是，对于加工性的改善技术并不充分，因此，仍然不能代替渗碳。例如，在专利文献27中记载着使用高碳钢(C :0. 80 I. 50%)，使一定量以上的石墨析出，从而谋求改善切削性的技术。在专利文献27中也示出了向高频淬火钢部件的适用例，但是，在这种分散有大量石墨的钢基材中，石墨与基质难以固溶，而且在石墨存在的情况下，存在生成空隙之类的问题。因此，在该方法中，损害了作为要求可靠性的动力传递部件的诸特性。在进行石墨的溶入及空隙的消除时必须在高温、长时间的特殊条件下执行高频淬火条件。因此，产生不可进行硬化层深度的控制或阻害生产率的问题。在此情况下，不能全部享受上述高频淬火的有利特征。因此，在使大量石墨分散的技术适用于动力传递部件的高频淬火处理的情况下，不能说是实用的技术。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开昭62-112727号专利文献2 :日本专利第3239432号专利文献3 :日本特开平9-291337号专利文献4 :日本特开2000-319725号专利文献5 :日本特开平11-269601号专利文献6 :日本特开2000-144307号 专利文献7 :日本特开平7-118791号专利文献8 :日本特开平11-1749号专利文献9 日本专利第3208960号专利文献10 日本专利第3503289号专利文献11 :日本专利第3428282号专利文献12 :日本专利第3562192号专利文献13 日本专利第3823413号专利文献14 日本专利第3458604号专利文献15 日本专利第3550886号专利文献16 :日本专利第3644217号专利文献17 日本专利第3606024号专利文献18 :日本专利第3607583号专利文献19 日本特开2002-53930号专利文献20 :日本特开2005-163173号专利文献21 :日本本文档来自技高网...
【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：久保田学，间曾利治，宫西庆，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：
国别省市：
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