高頻淬火用鋼的制作方法
【專利說明】局頻泮火用鋼
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年1月5日、中國申請(qǐng)?zhí)枮?01080001191. 3且發(fā)明名稱 為"高頻淬火用鋼"的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及切削性優(yōu)良的高頻淬火用鋼，更詳細(xì)地說，涉及用于齒輪以及汽車用 CVT(Continuously Variable Transmission)或CVJ(Constant Velocity Joint)的部件等 的高頻淬火用鋼。
[0003] 本申請(qǐng)基于2009年1月16日的日本申請(qǐng)?zhí)卦?009-007757號(hào)而主張優(yōu)先權(quán)，在 此引用其中的內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0004] 以前，所使用的汽車用齒輪大多實(shí)施表面硬化處理，作為表面硬化法，采用滲碳、 氮化和高頻淬火。其中，"滲碳"是通過使基體為高韌性、使材料表層高碳化而達(dá)到硬化的目 的的，主要適用于以疲勞強(qiáng)度的提高為目的的齒輪、汽車用CVT或CVJ的部件等的材料。但 是，成為主流的滲碳處理是在氣體氣氛中的批處理，例如像在930°C左右進(jìn)行數(shù)小時(shí)以上的 加熱保持那樣，將耗費(fèi)大量的能源和成本。另外，在實(shí)際操作方面，除了為進(jìn)行滲碳材料的 處理等而常常伴隨環(huán)境的惡化等問題外，也存在在線化困難的問題。
[0005] 于是，為了解決這些問題，進(jìn)行了只通過高頻淬火處理而得到所希望的強(qiáng)度特性 的研宄。宄其原因，那是因?yàn)楦哳l淬火非常有利于表面硬化處理時(shí)間的縮短和耗能的降低， 進(jìn)而非常有利于環(huán)境的清潔化。
[0006] 作為涉及為解決上述課題的高頻淬火處理的發(fā)明，例如在專利文獻(xiàn)1中，提出了 有關(guān)高頻淬火用鋼的方案。它提供一種鋼材，其將Si限制在0.50%以下，將Al限制在 0. 10%以下，并且在高頻淬火前的金屬組織中，將馬氏體的面積分率控制在70%以上。根據(jù) 該方法，確實(shí)強(qiáng)度得以顯著提高，但加工性、特別是切削性變得非常差。作為迄今為止進(jìn)行 滲碳而制作部件時(shí)的鋼材，一般使用JIS SCr420和SCM420等的C量為0. 2%左右的所謂 表層硬化鋼，但使用C含量低的鋼材的最大的理由是確保切削性。這些鋼材被加工成部件 后，由于進(jìn)行滲碳淬火，所以表面硬度提高，可以得到部件的強(qiáng)度。但是，關(guān)于高頻淬火的部 件，為了得到適當(dāng)?shù)谋砻嬗捕?，必須把鋼材本身的C量提高到0. 4%以上。在此情況下，切削 前的鋼材的硬度變硬，從而切削性惡化。即使C量增加、鋼材變硬，也需要切削性良好的鋼 材。即可以說，在用高頻淬火制作迄今為止通過滲碳而制造的部件的技術(shù)領(lǐng)域，最大的課題 是鋼材的切削性。
[0007] 著眼于為提高切削性的過去的發(fā)明，專利文獻(xiàn)2提出了改善切削性的發(fā)明。這是 一種大量添加〇. 0050%以上的B、以及0. 007%以上的N的BN快削鋼。這項(xiàng)技術(shù)可以適用 于不需要強(qiáng)度、只是提高表面粗糙度等的切削性的JIS SUMll等的低C鋼（含有低濃度C 的鋼），但如果將這樣大量的B和N添加到作為本發(fā)明的主要著眼點(diǎn)的中高C鋼（含有中、 高濃度C的鋼）中，則熱脆性變得顯著，難以進(jìn)行鋼材的制造。進(jìn)而作為鋼材的特性，在韌 性和疲勞強(qiáng)度方面也顯著劣化。因此，是并不合適的鋼。
[0008] 于是，作為兼?zhèn)淝邢餍院推趶?qiáng)度的發(fā)明，有專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4。專利文獻(xiàn)3 是通過調(diào)整成分，將鐵素體組織和珠光體組織的合計(jì)組織分率設(shè)定為90 %以上，進(jìn)而將鐵 素體組織的最大厚度控制為30 μ m，由此兼?zhèn)淝邢餍院推趶?qiáng)度的發(fā)明。然而，鐵素體組織 和珠光體組織的合計(jì)組織分率為90%以上的鋼有許多，但僅憑這一點(diǎn)，切削性的提高并不 充分，需要通過合金元素進(jìn)行的進(jìn)一步改良。專利文獻(xiàn)4是使MnS的縱橫尺寸比減小到10 以下，進(jìn)而施加高頻加熱到鋼材中心部的條件，由此提高切削性和疲勞強(qiáng)度的發(fā)明。降低這 樣的MnS的縱橫尺寸比而提高切削性和疲勞強(qiáng)度的方法是以前為人所熟知的方法。但是， 該方法并不充分，需要通過合金元素進(jìn)行的進(jìn)一步改良。另外，如果對(duì)高頻淬火法也施加限 制，則存在的缺點(diǎn)是實(shí)用性的利用受到限制。
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2007-131871號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2007-107020號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2006-28598號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2007-16271號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于，提供一種改善了上述記載的以前發(fā)明的缺點(diǎn)，從而切削性優(yōu) 良的高頻淬火鋼。特別成為課題的是：將在齒輪、汽車用CVT或CVJ等中使用的部件的制造 工序由滲碳處理轉(zhuǎn)換為高頻淬火處理。
[0014] 本發(fā)明人為解決這樣的課題而進(jìn)行了詳細(xì)的研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與以前的鋼相比，大 幅度增加 Al量，且適當(dāng)?shù)乜刂艫l量和N量，由此可以維持強(qiáng)度，同時(shí)提高切削性，從而完成 了本發(fā)明。即，本發(fā)明的要點(diǎn)如下：
[0015] 本發(fā)明涉及一種高頻淬火用鋼，其以質(zhì)量％計(jì)，含有C :0.40 %~0.75 %，Si : 0.002%~3.0%，]?11:0.20~2.0%，5:0.002%~0.1%，六1 :大于0.10%但小于等于 3. 0%，P :0. 030%以下和N :0. 035%以下，剩余部分包括Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0016] 在本發(fā)明的高頻淬火用鋼，以質(zhì)量％計(jì)，也可以進(jìn)一步含有B :0. 0004 %~ 0. 005%。
[0017] 以質(zhì)量％計(jì)，也可以進(jìn)一步含有Ti :0.004%~0. 10%。
[0018] 以質(zhì)量％計(jì)，也可以進(jìn)一步含有選自Cr :0.05%~1.50%和Mo :005%~0.6%之 中的1種或2種元素。
[0019] 以質(zhì)量％計(jì)，也可以進(jìn)一步含有選自Nb :0. 005%~0. 2%和V :0. 01%~1. 0%之 中的1種或2種元素。
[0020] 以質(zhì)量％計(jì)，也可以進(jìn)一步含有選自Sb :0. 0005 %~0. 0150%，Sn :0. 005 %~ 2· 0%，Ζη :0· 0005%~0· 5%，Te :0· 0003%~0· 2%，Bi :0· 005%~0· 5%和 Pb :0· 005%~ 0.5%之中的1種或2種以上的元素。
[0021] 以質(zhì)量％計(jì)，也可以進(jìn)一步含有選自Mg :0.0002 %~(λ 003%，Ca :0.0003 %~ 0. 003%，Zr :0. 0003%~0. 005%和 REM :0. 0003%~0. 005%之中的 1 種或 2 種以上的元 素。
[0022] 以質(zhì)量％計(jì)，也可以進(jìn)一步含有選自Ni :0. 05%~2. 0%和Cu :0. 01%~2. 0%之 中的1種或2種元素。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的高頻淬火用鋼，由于C含量為0. 40%~0. 75%，且Al含量為大于 0. 10%但小于等于3. 0%，因而可以維持高頻淬火用鋼的強(qiáng)度，同時(shí)改善切削性。
[0024]因此，本發(fā)明可以提供一種鋼，其能夠?qū)⑻貏e在齒輪、汽車用CVT或CVJ等中使用 的部件的制造工序從滲碳處理轉(zhuǎn)換為高頻淬火處理。
【附圖說明】
[0025] 圖1是表示鋼材的Al量和工具壽命之間的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下，就本發(fā)明實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0027] 下面說明本發(fā)明限定鋼成分的理由。在此，成分含有單位的％是指質(zhì)量％。
[0028] C :0· 40%~0· 75%
[0029] C具有確保高頻淬火后的表面硬度的作用和確保鋼（芯部）所希望的強(qiáng)度的作用。 如果C的含量低于0. 40%，則不能得到上述作用產(chǎn)生的所希望的效果。另一方面，如果含 有C超過0. 75 %，則韌性惡化，產(chǎn)生軋制材料自生開裂等制造上的問題。因此，C含量規(guī)定 為0. 40 %~0. 75%，但為了更加穩(wěn)定地確保上述效果，優(yōu)選調(diào)整為0. 50 %~0. 65%。
[0030] Al :大于0· 10%但小于等于3. 0%
[0031] Al在本發(fā)明的鋼中是最重要的元素，所以在此進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0032] 制造許多鋼錠而制作了 Φ50的軋制坯材，其中鋼錠將成分調(diào)整為，含有C : 0· 50 % ~0· 60 %、Si :0· 002 % ~0· 80 %、Mn :0· 50 % ~0· 9 %、S :0· 005 % ~0· 1 %、Al : 0. 010%~3. 5%、N :0. 001 %~0. 035%和P :0. 030%以下，剩余部分包括Fe和不可避免雜 質(zhì)。這樣地進(jìn)行成分調(diào)整而將軋制坯材的硬度設(shè)定在大約200~220HV