本发明专利技术的表面硬化用机械结构用钢的特征在于：以质量％计含有C：0.3～0.6％、Si：0.02～2.0％、Mn：2.12％～3.0％、W：0.0025～0.5％、Al：0.001～0.5％、N：0.003～0.02％、S：0.0001～0.025％、P：0.0001～0.03％、及O：0.0001～0.0050％，Mn／S为70以上且30000以下，余量实质上为铁及不可避免的杂质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面硬化用机械结构用钢、特别是涉及用于齿轮、无级变速机、等速联轴器、轮毂等汽车等的动力传递部件的具有高的表面疲劳强度的机械结构钢部件。
技术介绍
对于机械结构钢部件、例如自动 变速机的齿轮、或无级变速机的滑轮、等速联轴器、轮毂等动力传递部件，要求高的表面疲劳强度。以往，对于上述部件，一般采用JIS的SCr420、或SCM420等C为0. 2%左右的表面硬化钢作为原材料，在将该原材料加工成部件后，通过渗碳淬火在部件表面上形成C为0. 8%左右的马氏体组织的硬化层，提高表面疲劳强度来进行使用。可是，渗碳淬火伴随着在950°C左右的高温下的奥氏体相变，成为5 10小时、根据情况甚至达到10小时以上的长时间处理，因此由晶粒粗大化导致的热处理变形(淬火变形)增大是不可避免的。因此，在钢部件要求高精度的情况下，在渗碳淬火后，必须对钢部件实施磨削或珩磨等精加工。而且，近年来，降低汽车发动机等的噪音的要求高涨，因此与渗碳淬火相比热变形小的表面硬化法即高频淬火、及软氮化处理受到注目。高频淬火是通过短时间的加热只使钢材表层部的必要的部分发生奥氏体化来进行淬火的方法，因而能够得到淬火变形小、精度高的表面硬化部件。可是，若想只通过高频淬火来得到与渗碳淬火材同等的硬度，则需要添加0. 8%以上的C。如果钢中的C量达到0. 8%以上，则对于表面疲劳强度的提高而言不需要的内部硬度也上升，使切削性显著劣化，因此不能过度增加钢中的C量。只通过高频淬火来提高表面疲劳强度是有限度的。软氮化处理是在相变点以下的500 600°C的温度区，主要通过使氮和碳同时向钢材表面扩散、浸透而形成硬化层来提高耐磨损性、耐烧结性、耐疲劳性等的表面硬化法。通过扩散的氮在钢材表面生成氮化物。通常，在钢材的最表面主要形成含有Fe3N、Fe4N等铁氮化物的化合物层，在其内部形成N扩散的氮化层。软氮化处理能够在低温下进行，而且与渗碳处理相比处理时间可以是2 4小时左右的短时间，因此多用于要求低变形的钢部件的制造。可是，只采用软氮化处理，硬化层深度较浅，因此不能适用于施加高的表面压力的传动齿轮等。最近，作为弥补高频淬火和软氮化处理的缺陷、得到更优良的机械性质、特别是更优良的表面疲劳强度的方法，尝试了在软氮化处理后实施高频淬火(参照专利文献I 7)。例如，在专利文献I中公开了组合高频淬火和气体软氮化处理，弥补各自的缺陷，得到优良的机械性质、特别是通过提高软化阻力而带来的高的表面疲劳强度的方法。可是，在专利文献I的方法中，尽管表面硬度高，但因氮化层中的N浓度低而使得高温硬度低，在工作中达到高温的齿轮等的表面，不能得到良好的软化阻力，结果不能得到高的表面疲劳强度。在专利文献2中也公开了通过组合高频淬火和软氮化处理来制造机械强度优良的机械结构用部件的方法。在专利文献2的方法中，为了使氮化物固溶，需要用900°C以上且120CTC以下的闻温进行闻频加热。可是，因促进氮化物分解、扩散的与 N的亲和性高的元素的添加量不足而不得不进行高温加热。因此，钢材表面的氧化层的生成变得显著，使得机械性质大大劣化。此外，在专利文献2的方法中，没有考虑用于形成厚的化合物层的方法，所以在高的表面压力下，不能得到良好的表面疲劳强度。在专利文献3中公开了机械强度优良的机械结构部件的制造方法，其特征在于对于以重量％计含有 c :0. 35 0. 65%, Si :0. 03 I. 50%, Mn :0. 3 I. 0%, Cr :0. I 3.0%、余量为Fe及杂质的钢，在使氮化层深度成为150 以上的条件下进行了软氮化处理后，在使氮化层奥氏体化的条件下进行高频淬火。可是，在专利文献3的制造方法中，没有考虑为提高表面疲劳强度而形成所要求厚度的氮化层。在专利文献4中公开了机械部件的热处理方法，其特征在于通过对加工成部件形状的铁系材料进行软氮化处理使氮向表面层扩散浸透，形成化合物层，然后在对化合物层消失而新生成的表层的扩散层进行脱氮、在最表面形成多孔质层的条件下进行高频淬火。可是，在专利文献4的热处理方法中，没有考虑为了提高表面疲劳强度而形成所要求的厚度的氮化层。在专利文献5中公开了一种滚柱支承轴，其是凸轮推杆装置所用的滚柱支承轴，由铁系合金制成，该铁系合金含有合计为I. 0 20. 0重量％的Cr、Mo、V及W，以及合计为0. 5 I. 2重量％的C和N，余量为不可避免的杂质和Fe ;在对表面进行了氮化处理后，对除两端部以外的外周面部分实施了高频淬火。可是，在专利文献5的滚柱支承轴中，没有考虑为提高表面疲劳强度而形成所要求的厚度的氮化层。在专利文献6中还公开了通过组合高频淬火和氮化处理得到优良的机械性质的方法。可是，专利文献6的方法中的氮化处理在600°C以上的高温下进行，因而化合物层的层厚较薄、而且其中的N浓度也低，因此在高频淬火时分解并扩散的N量也少。结果是，在专利文献6的氮化处理中，即能使形成化合物层，也难以较厚地形成N浓度高的氮化层，因此即使与高频淬火组合，也不能形成软化阻力高、表面疲劳强度良好的氮化层。在专利文献7中公开了强度、延性、韧性、耐磨损性优良的机械结构用钢，其特征在于以质量％计含有C :超过0. 30%且在0. 50%以下、Si :1. 0%以下、Mn :1. 5%以下、Mo 0. 3%以上且0. 5%以下、Ti :0. 1%以下、B :0. 0005%以上且0. 01 %以下，余量为铁及不可避免的杂质，表面具有厚度为50 以下、且维氏硬度为750以上的硬化层，该硬化层以外的组织的原奥氏体粒径为10 y m以下、且马氏体分率为90%以上、维氏硬度为450以上且低于 750。可是，专利文献7的机械结构用钢没有形成所要求的厚度的氮化层，也没有提高表面疲劳强度，因此即使能够在无级变速机的金属带中应用，也难以在自动变速机的齿轮、及无级变速机的滑轮、等速联轴器、轮毂等施加高表面压力的动力传递部件中应用。总之，至今还未提出能够在施加高 表面压力的动力传递部件中应用的表面硬化用结构用钢。专利文献I :日本特开平06-172961号公报专利文献2 :日本特开平07-090363号公报专利文献3 日本特开平07-090364号公报专利文献4 :日本特开平10-259421号公报专利文献5 日本特开2004-183589号公报专利文献6 :日本特开2007-077411号公报专利文献7 :日本特开2007-177317号公报
技术实现思路
本专利技术鉴于上述实情，其课题是提供一种机械结构用钢部件和该钢部件所用的表面硬化用机械结构用钢，该机械结构用钢部件通过组合高频淬火和软氮化处理，对只通过高频淬火或软氮化处理的情况下表面硬度及内部硬度低的缺陷进行互相弥补，从而(I)具有以往的软氮化高频淬火钢部件无法得到的高表面硬度、内部硬度及回火软化阻力，进而，(II)在工作面形成有良好的润滑膜，表面疲劳强度优良。对于提高钢部件的表面疲劳强度，有效的方法是(I)提高表面硬度、(II)增大硬化层深度、及(III)为了在进行高温化(300°C左右)的工作面维持高温强度而提高软化阻力。再有，对于防止工作面相互间的烧结及粘着，形成良好的润滑膜是有效的。根据上述情况，本专利技术者们对通过组合软氮化处理和高频热处本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种表面硬化用机械结构用钢，其特征在于，以质量％计含有：C：0.3～0.6％、Si：0.02～2.0％、Mn：2.12％～3.0％、W：0.0025～0.5％、Al：0.001～0.5％、N：0.003～0.02％、S：0.0001～0.025％、P：0.0001～0.03％、及O：0.0001～0.005％，Mn／S为70以上且30000以下，余量实质上为铁及不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：水野淳，桥村雅之，斋藤肇，小泽修司，宫西庆，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：
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