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公開番号2024108521
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-13
出願番号2023012936
出願日2023-01-31
発明の名称鋼部品
出願人日本製鉄株式会社
代理人アセンド弁理士法人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240805BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】優れた面疲労強度が得られ、摩擦係数が十分に抑制された鋼部品を提供する。
【解決手段】本実施形態の鋼部品は、浸炭硬化層と、浸炭硬化層よりも内部の芯部と、を備え、芯部は、化学組成が、質量%で、C:0.10～0.30%、Si:0.15～1.00%、Mn:0.30～1.00%、P:0.030%以下、S:0.025%以下、Cr:0.90～2.00%、Al:0.005～0.100%、N:0.0250%以下、O:0.0050%以下、を含有し、残部はFe及び不純物からなり、浸炭硬化層の表面のC濃度が質量%で0.60～1.00%であり、浸炭硬化層の表面から10nm深さまでの領域での平均Si濃度が質量%で1.20%以上であり、Si濃度が質量%で1.20%以上となる範囲が、浸炭硬化層の表面から100nm以下である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
鋼部品であって、
浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部と、
を備え、
前記芯部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．３０％、
Ｓｉ：０．１５～１．００％、
Ｍｎ：０．３０～１．００％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０２５％以下、
Ｃｒ：０．９０～２．００％、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、
Ｎ：０．０２５０％以下、及び、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記浸炭硬化層の表層のＣ濃度が質量％で０．６０～１．００％であり、
前記浸炭硬化層の表面から前記浸炭硬化層の深さ方向にグロー放電発光分光分析を実施して得られた深さ方向元素濃度プロファイルにおいて、前記浸炭硬化層の表面から１０ｎｍ深さまでの領域での平均Ｓｉ濃度が質量％で１．２０％以上であり、
前記深さ方向元素濃度プロファイルにおいて、Ｓｉ濃度が質量％で１．２０％以上となる範囲が、前記浸炭硬化層の表面から１００ｎｍ以下である、
鋼部品。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
鋼部品であって、
浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部と、
を備え、
前記芯部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．３０％、
Ｓｉ：０．１５～１．００％、
Ｍｎ：０．３０～１．００％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０２５％以下、
Ｃｒ：０．９０～２．００％、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、
Ｎ：０．０２５０％以下、及び、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、
さらに、第１群～第４群からなる群から選択される１種以上を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記浸炭硬化層の表層のＣ濃度が質量％で０．６０～１．００％であり、
前記浸炭硬化層の表面から前記浸炭硬化層の深さ方向にグロー放電発光分光分析を実施して得られた深さ方向元素濃度プロファイルにおいて、前記浸炭硬化層の表面から１０ｎｍ深さまでの領域での平均Ｓｉ濃度が質量％で１．２０％以上であり、
前記深さ方向元素濃度プロファイルにおいて、Ｓｉ濃度が質量％で１．２０％以上となる範囲が、前記浸炭硬化層の表面から１００ｎｍ以下である、
鋼部品。
［第１群］
Ｍｏ：０．６０％以下、
Ｂ：０．００５０％以下、
Ｃｕ：０．４０％以下、及び、
Ｎｉ：０．３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、及び、
Ｖ：０．１５０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第３群］
Ｓｎ：０．１０％以下
［第４群］
Ｃａ：０．００５０％以下、及び、
Ｍｇ：０．００５０％以下、からなる群から選択される１種以上
【請求項３】
請求項２に記載の鋼部品であって、
前記化学組成は、前記第１群を含有する、
鋼部品。
【請求項４】
請求項２に記載の鋼部品であって、
前記化学組成は、前記第２群を含有する、
鋼部品。
【請求項５】
請求項２に記載の鋼部品であって、
前記化学組成は、前記第３群を含有する、
鋼部品。
【請求項６】
請求項２に記載の鋼部品であって、
前記化学組成は、前記第４群を含有する、
鋼部品。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼部品に関し、さらに詳しくは、浸炭処理が施されて浸炭硬化層を備える鋼部品に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車等の動力伝達機構（パワーユニット及びパワーユニットの周辺）には、歯車に代表される鋼部品が利用されている。このような用途の鋼部品では、高い面疲労強度が求められる。
【０００３】
部品の面疲労強度を高める方法として、浸炭処理が知られている。浸炭処理では、鋼部品の表層に浸炭硬化層が形成される。この浸炭硬化層により、鋼部品の面疲労強度が高まる。
【０００４】
ところで、動力伝達機構の摩擦損失を低減させるため、鋼部品には、摺動面となる浸炭硬化層の表面での摩擦係数の低減も求められている。特開２０１３－０８３３２２号公報（特許文献１）及び特開２０２１－１６７３９５号公報（特許文献２）では、摩擦係数を低減可能な鋼部品を提案する。
【０００５】
特許文献１に提案された鋼部品である歯車では、歯車の摺動面にプラトー構造表面を形成することにより、摩擦係数を低減している。特許文献２では、浸炭処理された鋼部品である歯車に、特定の化学組成を有するトライボ膜を形成することにより、摩擦係数を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１３－０８３３２２号公報
特開２０２１－１６７３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では鋼部品の表面形状を調整し、特許文献２ではトライボ膜の化学組成を調整して、摩擦係数を低減している。しかしながら、他の手段によって摩擦係数を低減してもよい。
【０００８】
本発明の目的は、優れた面疲労強度が得られ、摩擦係数が十分に抑制された鋼部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による鋼部品は、
浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部と、
を備え、
前記芯部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．３０％、
Ｓｉ：０．１５～１．００％、
Ｍｎ：０．３０～１．００％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０２５％以下、
Ｃｒ：０．９０～２．００％、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、
Ｎ：０．０２５０％以下、及び、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記浸炭硬化層の表層のＣ濃度が質量％で０．６０～１．００％であり、
前記浸炭硬化層の表面から前記浸炭硬化層の深さ方向にグロー放電発光分光分析を実施して得られた深さ方向元素濃度プロファイルにおいて、前記浸炭硬化層の表面から１０ｎｍ深さまでの領域での平均Ｓｉ濃度が質量％で１．２０％以上であり、
前記深さ方向元素濃度プロファイルにおいて、Ｓｉ濃度が質量％で１．２０％以上となる範囲が、前記浸炭硬化層の表面から１００ｎｍ以下である。
【００１０】
本発明による鋼部品は、
浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部と、
を備え、
前記芯部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．３０％、
Ｓｉ：０．１５～１．００％、
Ｍｎ：０．３０～１．００％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０２５％以下、
Ｃｒ：０．９０～２．００％、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、
Ｎ：０．０２５０％以下、及び、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、
さらに、第１群～第４群からなる群から選択される１種以上を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記浸炭硬化層の表層のＣ濃度が質量％で０．６０～１．００％であり、
前記浸炭硬化層の表面から前記浸炭硬化層の深さ方向にグロー放電発光分光分析を実施して得られた深さ方向元素濃度プロファイルにおいて、前記浸炭硬化層の表面から１０ｎｍ深さまでの領域での平均Ｓｉ濃度が質量％で１．２０％以上であり、
前記深さ方向元素濃度プロファイルにおいて、Ｓｉ濃度が質量％で１．２０％以上となる範囲が、前記浸炭硬化層の表面から１００ｎｍ以下である。
［第１群］
Ｍｏ：０．６０％以下、
Ｂ：０．００５０％以下、
Ｃｕ：０．４０％以下、及び、
Ｎｉ：０．３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、及び、
Ｖ：０．１５０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第３群］
Ｓｎ：０．１０％以下
［第４群］
Ｃａ：０．００５０％以下、及び、
Ｍｇ：０．００５０％以下、からなる群から選択される１種以上
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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