热锻用轧制棒钢或线材制造技术

提供可以以高的水平兼具部件的弯曲-面疲劳强度和切削性的热锻用轧制棒钢或线材。通过本发明专利技术提供的热锻用轧制棒钢或线材，其按质量%计含有C：0.1～0.25%、Si：0.01～0.10%、Mn：0.4～1.0%、S：0.003～0.05%、Cr：1.60～2.00%、Mo：0.10%以下(包括0%)、Al：0.025～0.05%、N：0.010～0.025%，(1)式所示的fn1满足1.82≤fn1≤2.10，杂质中的P、Ti和O分别为P：0.025%以下、Ti：0.003%以下、O(氧)：0.002%以下，横断面中使每1个视野的面积为62500μm2来随机观察测定15个视野时的铁素体平均粒径的最大值/最小值为2.0以下。fn1=Cr＋2×Mo??(1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术为成为齿轮、滑轮等部件的原材料的热锻用轧制棒钢或线材。更具体而言，涉及渗碳或碳氮共渗之前的切削性优异、且渗碳或碳氮共渗之后的部件的弯曲疲劳强度和面疲劳强度优异的通过热锻而粗成型的热锻用轧制棒钢或线材。
技术介绍
以往，汽车、工业机械的齿轮、滑轮等钢制的部件如下制造:以JIS标准的SCr420、SCM420.SNCM420等机械结构用合金钢的热轧棒钢或线材作为原材料，通过热锻或冷锻进行粗成型后，根据需要进行正火后，实施切削加工，然后实施渗碳淬火或碳氮共渗淬火，然后进行200°C以下的回火，进而根据需要实施喷丸硬化处理，由此制造上述齿轮、滑轮等钢制的部件，并确保接触疲劳强度、弯曲疲劳强度、耐磨耗性等各部件所要求的特性。 但是，近年，为了应对汽车的油耗升高、引擎的高输出功率化而加深部件的轻量、小型化，随之存在对部件施加的负荷增加的倾向。另一方面，从降低成本的观点考虑，欲省略渗碳淬火后的喷丸硬化等附加的表面处理的要求也大。另外，切削加工成本在部件的加工费用中所占的比例大，因此提高切削性的要求也大。为了提高部件的疲劳强度，通常大多添加大量的合金元素，但是若如此则切削性大多降低。因此，期待以高的水平兼具部件的弯曲-接触疲劳强度和切削性。需要说明的是，上述“接触疲劳”包括“面疲劳”、“线疲劳”和“点疲劳”，但是实际上几乎不会形成“线”接触、“点”接触，因此接触疲劳强度使用“面疲劳强度”。需要说明的是，“点状腐蚀”为面疲劳的破坏形态之一，齿轮的齿面、滑轮等的面疲劳的损伤形态主要为点状腐蚀。因此，提高点状腐蚀强度对应于提高上述面疲劳强度，因此以下对作为“面疲劳”的“点状腐蚀”进行说明，将“点状腐蚀强度”称为“面疲劳强度”。日本特开昭60-21359号公报、日本特开平7_242994号公报和日本特开平7-126803号公报提出了齿轮用钢的改善方案。具体而言，日本特开昭60-21359号公报中公开了一种齿轮用钢，其规定了 Si:0.1%以下、P:0.01%以下等，提供强度高、坚韧且可靠性高的齿轮。另外，日本特开平7-242994号公报中公开了齿面强度优异的齿轮用钢、齿轮以及齿轮的制造方法，该齿轮用钢规定了 Cr:1.50 5.0%、进而根据需要7.5% > 2.2 X Si (%) +2.5 XMn (%) + Cr (%) + 5.7 XMo (%)、或 S1:0.40 1.0% 等。另外，日本特开平 7-126803号公报中公开了一种渗碳齿轮用钢，其规定了 Si:0.35 3.0%以下、V:0.05 0.5%等，其适于得到除了弯曲疲劳强度优异之外、耐磨耗性和面疲劳强度也优异的齿轮。
技术实现思路
但是，对于日本特开昭60-21359号公报而言，未考虑到面疲劳强度，因此面疲劳强度不充分。对于日本特开平7-242994号公报而言，未考虑到弯曲疲劳强度，因此弯曲疲劳强度不充分。另外，切削性也不充分。对于日本特开平7-126803号公报而言，未充分考虑到弯曲疲劳强度，因此弯曲疲劳强度不充分。另外，V的添加使热锻后的硬度大幅增加，因此切削性也不充分。如日本特开昭60-21359号公报、日本特开平7_242994号公报和日本特开平7-126803号公报所述，一直以来已知通过调整Si和Cr含量等而渗碳或碳氮共渗后的弯曲和面疲劳强度优异的钢材。但是，不能以高的水平兼具通常相反的弯曲-面疲劳强度和切削性。本专利技术的目的在于，提供可以以高的水平兼具切削性和渗碳淬火或碳氮共渗淬火后的部件的弯曲-面疲劳强度的、通过热锻而粗成型的热锻用轧制棒钢或线材。用于解决问题的方案和专利技术的效果通过本专利技术提供的热锻用轧制棒钢或线材，其具有下述组成:按质量％计含有C:0.1 0.25%、Si:0.01 0.10%、Mn:0.4 1.0%、S:0.003 0.05%、Cr:1.60 2.00%、Mo:0.10% 以下(包括 0%)、A1:0.025 0.05%,N:0.010 0.025%,并且 Cr 和 Mo 的含量按下述(I)式所示的fnl的值计满足1.82 ( fnl ( 2.10,剩余部分由Fe和杂质组成,杂质中的P、Ti和O分别为P:0.025%以下、Ti:0.003%以下、0(氧):0.002%以下，所述热锻用轧制棒钢或线材由铁素体-珠光体组织、铁素体-珠光体-贝氏体组织或铁素体-贝氏体组织构成，横断面中使每I个视野的面积为62500 μ m2来随机观察测定15个视野时的铁素体平均粒径的最大值/最小值为2.0以下。 fnl=Cr + 2 XMo (I)其中，(I)式中的元素符号表示该元素的按质量％计的含量。通过本专利技术提供的热锻用轧制棒钢或线材，能够以高的水平兼具切削性和渗碳淬火或碳氮共渗淬火后的部件的弯曲-面疲劳强度。通过本专利技术提供的热锻用轧制棒钢或线材，可以按质量％计含有Nb:0.08%以下来替代Fe的一部分。通过本专利技术提供的热锻用轧制棒钢或线材，可以按质量％计含有Cu:0.4%以下和Ni:0.8%以下中的一种以上来替代Fe的一部分。附图说明图1为表示实施例中制作的滚轴点蚀小滚轴试验片的尺寸形状的侧视图。图2为表示实施例中制作的带切口小野式旋转弯曲疲劳试验片的尺寸形状的侧视图。图3为表示实施例中的渗碳淬火条件的图。图4为表示实施例中的滚轴点蚀试验中使用的大滚轴的尺寸形状的主视图。具体实施例方式如上所述，已知通过调整Si和Cr含量等能得到渗碳或碳氮共渗后的弯曲-面疲劳强度优异的钢材。但是，不能以高的水平兼具通常相反的弯曲-面疲劳强度和切削性。因此，为了开发可以以高的水平兼具弯曲-面疲劳强度和切削性的热锻用轧制棒钢或线材而进行了调查、研究，其结果得到下述发现。(a)为了提高弯曲疲劳强度，降低Si含量是有效的，但是仅如此是不充分的，还需要提高Cr、Mo的含量。(b)为了提高面疲劳强度，需要提高Cr、Mo的含量。(c)若提高Mo含量，则即使在热锻后或进而进行正火后，除了铁素体组织、珠光体组织的生成得到促进之外，贝氏体组织的生成也得到促进，而变硬，因此切削性降低。另外，即使不添加Mo时，若Cr含量过多，则也同样地促进贝氏体组织的生成，从而切削性降低。(d)可以以高的水平兼具弯曲疲劳强度、面疲劳强度和切削性全部性能的成分范围窄，除了需要限定S1、Cr和Mo的各含量之外，还需要限定“Cr% + 2 XMo%”的范围。(e)热锻用轧制棒钢或线材中的晶体粒径不均匀时，存在弯曲疲劳强度和面疲劳强度都降低的倾向。晶体粒径的不均匀性可以以铁素体粒径评价。本专利技术的热锻用轧制棒钢或线材是基于上述发现而完成的。以下对本专利技术进行详细说明。需要说明的是，化学成分的含量的“％”指的是“质量％”。⑷化学组成C:0.1 0.25%C为对于确保经过渗碳淬火或碳氮共渗淬火的部件的芯部强度而言必须的元素。其含量不足0.1%时是不充分的。另一方面，若C的含量超过0.25%，则渗碳淬火或碳氮共渗淬火时的部件的变形量的增加变得显著。因此，C的含量为0.1 0.25%。优选C的含量为0.18%以上，另外，优选为0.23%以下。Si:0.01 0.10%Si为具有提高淬火性的作用的元素。另一方面，Si在渗碳处理或碳氮共渗处理时引起晶界氧化层的增加。特别是若其含量本文档来自技高网...

【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：大藤善弘，今高秀树，堀本雅之，志贺聪，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：
国别省市：