高頻淬火用鋼、高頻淬火用粗型材、其制造方法及高頻淬火鋼部件技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種高頻淬火用鋼，其以質(zhì)量％計(jì)，含有C：超過0.75％且在1.20％以下，Si：0.002～3.00％，Mn：0.20～2.00％，S：0.002～0.100％，Al：超過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和不可避免的雜質(zhì)；鋼中的Al及N的以質(zhì)量％計(jì)的含量滿足Al-(27/14)×N＞0.050％。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及高頻淬火用鋼、高頻淬火用粗型材、其制造方法及高頻淬火鋼部件。本申請(qǐng)基于2010年3月30日在日本申請(qǐng)的特愿2010-078232號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
技術(shù)介紹
使用于汽車、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、發(fā)電用風(fēng)車、其它的產(chǎn)業(yè)機(jī)械等的動(dòng)力傳遞部件(例如齒輪、軸承、CVT滑輪、軸等)從提高部件的疲勞特性、提高耐磨性等目的考慮幾乎都在實(shí)施表面硬化處理后使用。在為人所知的多種表面硬化處理中，滲碳處理在表面硬度、硬化層的深度、生產(chǎn)率等方面比其它表面硬化處理更為優(yōu)良，因此，適用部件非常多。例如，在齒輪、軸承部件的制造工序中，通常使用Jis的SCM420、SCR420、SNCM220等中碳合金鋼，以通過熱鍛、冷鍛、切削或這些工序的組合以獲得規(guī)定的形狀的方式實(shí)施機(jī)械加工，之后，進(jìn)行滲碳處理及滲碳氮化處理。齒輪的疲勞破壞大致可分為彎曲疲勞(齒根疲勞)、齒面疲勞(俯仰等)。為謀求齒輪部件的高強(qiáng)度化，需要同時(shí)使這兩種疲勞強(qiáng)度都提高。通過滲碳處理制造的齒輪的硬化層的硬度極高，因此，其特征為具有彎曲疲勞強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度都優(yōu)良的性能。但是，滲碳處理為在氣體氣氛中的批量處理，例如需要在930°C附近加熱保持?jǐn)?shù)小時(shí)以上，因此，花費(fèi)巨大的設(shè)備費(fèi)及處理能量和成本。另外，滲碳處理的CO2的排放量多，從而在環(huán)境方面也存在問題。另外，由于為批量處理，因此，存在由于在滲碳處理時(shí)的部件的裝載位置的差別、從而產(chǎn)生因熱處理變形導(dǎo)致的部件精度偏差的余地較大，以致部件精度的管理困難的缺點(diǎn)。為了克服與該熱處理變形有關(guān)的缺點(diǎn)，從材料方面、操作方面付出了很大的努力，獲得了一定的改善效果。但是，還沒有發(fā)現(xiàn)根本性的解決方法，還不能說達(dá)到了足夠的水平。為解決這些問題，進(jìn)行了關(guān)于以代替滲碳處理為目的的高頻淬火(電磁感應(yīng)淬火)處理的使用的研究。高頻淬火處理與滲碳處理相比，處理時(shí)間大幅度地縮短及能夠降低處理所需要的能量，因此，在生產(chǎn)率及低成本化方面是有利的。另外，CO2的排放也少，而且也沒有淬火油向環(huán)境的排放，因而在環(huán)境方面也是有利的。另外，高頻淬火處理與滲碳處理不同，受熱處理的影響的部位限于表面附近，因此，熱處理變形本質(zhì)上較小。另外，處理時(shí)間縮短，因此，還具有連續(xù)處理化容易，熱處理變形導(dǎo)致的部件精度的偏差的管理容易這樣的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，雖然有上述的優(yōu)點(diǎn)，但是，作為代替滲碳處理的高頻淬火處理未普及的最大的理由，是因?yàn)榧骖櫜考凝X面疲勞強(qiáng)度(俯仰強(qiáng)度等)的確保和部件成型時(shí)的加工性(切削性、冷鍛性)極其困難。不僅齒輪，CVT滑輪、軸承類也需要確保齒面疲勞及轉(zhuǎn)動(dòng)疲勞這樣的面疲勞。這種部件在部件的使用中有報(bào)告指出由于部件的接觸面的表面溫度上升到300°C左右，因此，在300°C下的硬度(或300°C回火后的硬度，以下稱為300°C回火硬度)與面疲勞強(qiáng)度強(qiáng)烈相關(guān)。關(guān)于由滲碳淬火處理及高頻淬火處理獲得的馬氏體組織的300°C回火硬度，表層的碳含量越多回火硬度越高。雖然300°C回火硬度也受到合金元素添加的影響，但是，碳含量的影響較大。另外，關(guān)于合金元素的添加導(dǎo)致的300°C回火硬度的改善效果，為碳含量越多其效果越大。因此，在欲獲得與滲碳處理部件同等的面疲勞強(qiáng)度的情況下，需要與滲碳處理的部件的表層部同等程度的碳含量(O. 80%附近)。但是，部件的碳含量的增加導(dǎo)致鋼基材硬度的上升，因此，部件的加工性(切削性、冷鍛性)顯著降低，不適于工業(yè)生產(chǎn)。即，兼顧鋼基材的高碳化和加工性的確保這兩者是不可或缺的。例如,在專利文獻(xiàn)I 6中記載著通過對(duì)中碳鋼(C : O. 65% )實(shí)施高頻淬火而制造部件的技術(shù)。但是，由于碳含量比滲碳處理的部件的表層部大幅度減少，因此，盡管加工性沒有怎么劣化，但與滲碳部件相比，齒面疲勞強(qiáng)度降低。因此，用該技術(shù)不能代替滲碳。例如，專利文獻(xiàn)7 13中記載著通過對(duì)比較高碳的鋼(C : O. 75% )實(shí)施高頻淬火而獲得改善了齒面疲勞強(qiáng)度的部件的技術(shù)。但是，依然是碳含量比滲碳處理的部件的表層部少，因此，不能實(shí)現(xiàn)與滲碳部件匹敵的齒面疲勞強(qiáng)度。另外，在這些鋼中隨著碳含量的增加，力口工性顯著地降低，但是，與此相對(duì)的改善技術(shù)并不充分，因此，結(jié)果是齒面疲勞強(qiáng)度、加工性 均不充分，不能代替滲碳。例如，在專利文獻(xiàn)14 17中記載著謀求對(duì)比較高碳的鋼(C : O. 75% )通過規(guī)定適當(dāng)?shù)能堉茥l件、鍛造條件、冷卻條件來改善加工性等的技術(shù)。但是，與上述同樣，依然是碳含量比滲碳處理部件少，因此，不能達(dá)到與滲碳部件匹敵的齒面疲勞強(qiáng)度，不能代替滲碳。例如，在專利文獻(xiàn)18 23所記載的技術(shù)中，對(duì)含有與滲碳處理后的部件的表層部匹敵的高碳成分的鋼根據(jù)需要實(shí)施熱處理，之后實(shí)施高頻淬火。由此，在馬氏體組織中形成具有分散有合金碳化物的組織的硬化層，由此，可獲得具有高的齒面疲勞強(qiáng)度的部件。但是，在這些技術(shù)中，為了使合金碳化物分散，Cr及V、Ti、Nb等合金添加量多。因此，盡管齒面疲勞強(qiáng)度可獲得滲碳部件以上的性能，但是，碳含量的增加和合金添加量的增加相結(jié)合而使加工性顯著地降低。因此，除了適用于一部分特殊的部件以外，從成本和生產(chǎn)率等觀點(diǎn)考慮，向大量生產(chǎn)品的適用和實(shí)用化困難，因此，不能稱為代替滲碳的實(shí)用的技術(shù)。例如，專利文獻(xiàn)24 26中記載著對(duì)含有與滲碳處理后的部件的表層部匹敵的高碳成分的鋼根據(jù)需要實(shí)施熱處理，之后實(shí)施高頻淬火，由此可獲得改善了齒面疲勞強(qiáng)度的部件的技術(shù)。但是，對(duì)于加工性的改善技術(shù)并不充分，因此，仍然不能代替滲碳。例如，在專利文獻(xiàn)27中記載著使用高碳鋼(C :0. 80 I. 50%)，使一定量以上的石墨析出，從而謀求改善切削性的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)27中也示出了向高頻淬火鋼部件的適用例，但是，在這種分散有大量石墨的鋼基材中，石墨與基質(zhì)難以固溶，而且在石墨存在的情況下，存在生成空隙之類的問題。因此，在該方法中，損害了作為要求可靠性的動(dòng)力傳遞部件的諸特性。在進(jìn)行石墨的溶入及空隙的消除時(shí)必須在高溫、長(zhǎng)時(shí)間的特殊條件下執(zhí)行高頻淬火條件。因此，產(chǎn)生不可進(jìn)行硬化層深度的控制或阻害生產(chǎn)率的問題。在此情況下，不能全部享受上述高頻淬火的有利特征。因此，在使大量石墨分散的技術(shù)適用于動(dòng)力傳遞部件的高頻淬火處理的情況下，不能說是實(shí)用的技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開昭62-112727號(hào)專利文獻(xiàn)2 :日本專利第3239432號(hào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開平9-291337號(hào)專利文獻(xiàn)4 :日本特開2000-319725號(hào)專利文獻(xiàn)5 :日本特開平11-269601號(hào)專利文獻(xiàn)6 :日本特開2000-144307號(hào) 專利文獻(xiàn)7 :日本特開平7-118791號(hào)專利文獻(xiàn)8 :日本特開平11-1749號(hào)專利文獻(xiàn)9 日本專利第3208960號(hào)專利文獻(xiàn)10 日本專利第3503289號(hào)專利文獻(xiàn)11 :日本專利第3428282號(hào)專利文獻(xiàn)12 :日本專利第3562192號(hào)專利文獻(xiàn)13 日本專利第3823413號(hào)專利文獻(xiàn)14 日本專利第3458604號(hào)專利文獻(xiàn)15 日本專利第3550886號(hào)專利文獻(xiàn)16 :日本專利第3644217號(hào)專利文獻(xiàn)17 日本專利第3606024號(hào)專利文獻(xiàn)18 :日本專利第3607583號(hào)專利文獻(xiàn)19 日本特開2002-53930號(hào)專利文獻(xiàn)20 :日本特開2005-163173號(hào)專利文獻(xiàn)21 :日本本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：久保田學(xué)，間曾利治，宮西慶，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：新日本制鐵株式會(huì)社，
類型：
國(guó)別省市：