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公開番号2024137736
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-07
出願番号2024020581
出願日2024-02-14
発明の名称鋼及び軟窒化部品
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240927BHJP(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】冷間鍛造性に優れ、且つ、軟窒化後の疲労強度に優れた鋼及びこれから形成された軟窒化部品を提供する。
【解決手段】C:0.02質量%以上0.15質量%未満、Si:0.03質量%以上0.15質量%以下、Mn:0.10質量%以上0.95質量%以下、Cr:0.50質量%以上1.90質量%以下、P:0.1質量%以下、S:0.5質量%以下、Al:0.005質量%以上0.080質量%以下、N:0.0010質量%以上0.0120質量%以下、V:0.03質量%以上0.30質量%以下及びCu:0.2質量%以上1.5質量%以下を含み、残部がFe及び不純物からなる鋼。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｃ：０．０２質量％以上０．１５質量％未満、
Ｓｉ：０．０３質量％以上０．１５質量％以下、
Ｍｎ：０．１０質量％以上０．９５質量％以下、
Ｃｒ：０．５０質量％以上１．９０質量％以下、
Ｐ：０．１質量％以下、
Ｓ：０．５質量％以下、
Ａｌ：０．００５質量％以上０．０８０質量％以下、
Ｎ：０．００１０質量％以上０．０１２０質量％以下、
Ｖ：０．０３質量％以上０．３０質量％以下及び
Ｃｕ：０．２質量％以上１．５質量％以下を含み、
残部がＦｅ及び不純物からなる成分組成を有する鋼。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記成分組成が、更に、
Ｎｉ：１．５質量％以下、
Ｍｏ：１．０質量％以下、
Ｂ：０．０１質量％以下、
Ｔｉ：０．１質量％以下、
Ｎｂ：０．１質量％以下、
Ｓｎ：０．１質量％以下、
Ｓｂ：０．１質量％以下、
Ｓｅ：０．３質量％以下、
Ｃａ：０．１質量％以下、
Ｐｂ：０．３質量％以下及び
Ｂｉ：０．３質量％以下
からなる群より選択される１種以上を含む、請求項１記載の鋼。
【請求項３】
前記成分組成がＣｕ：０．４１質量％以上１．５質量％以下を含む、請求項１又は２に記載の鋼。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の鋼で形成されており、
表面から深さ０．２ｍｍの転位密度が１．５×１０
１４
（ｍ
－２
）以上である軟窒化部品。
【請求項５】
請求項３に記載の鋼で形成されており、
表面から深さ０．２ｍｍの転位密度が１．５×１０
１４
（ｍ
－２
）以上である軟窒化部品。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼及び軟窒化部品に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
冷間鍛造はニアネットシェイプ成形が可能なため、熱間鍛造と比較して鍛造後の切削量を低減でき歩留まり低下を抑制可能な利点がある。また、軟窒化は浸炭焼入れ等と比較して熱処理ひずみの発生を軽減しつつ鋼部品の疲労特性を向上させる熱処理であり、自動車用の歯車などの各種工業部品に適用されている。
【０００３】
特許文献１には、冷間加工性に優れた機械構造用鋼、および、その機械構造用鋼の製造方法、並びに、機械構造用鋼を用いた加工部品製造方法が開示されている。この機械構造用鋼は、Ｃ：０．００５～０．０６質量％、Ｓｉ：０．０１～０．１質量％、Ｍｎ：１．０超～３．０質量％、Ｐ：０．０５質量％以下、Ｓ：０．００５～０．０５質量％、Ｃｒ：０．３～３．０質量％、Ａｌ：０．００５～０．１質量％、Ｎ：０．００８～０．０２質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成る組成を有し、Ｎ固溶量は０．００８～０．０２質量％であり、組織中のセメンタイト相分率が２％以下で、残部がフェライト相であり、前記フェライト相の平均結晶粒径が１０～１００μｍであることを特徴とする。この機械構造用鋼は、Ｍｎを所定量含有することで、Ｍｎの脱硫作用によりＭｎがＳと結合して、鋼材の変形能が向上するとともに、固溶Ｎによる時効強化分の熱軟化が抑制されている。
【０００４】
特許文献２には、冷間鍛造性に優れた高強度軟窒化用鋼が開示されている。この軟窒化用鋼は、合金元素の含有率が質量％で、Ｃ：０．０１％以下（０％含む）、Ｓｉ：０．０１％～１．５％、Ｍｎ：０．１５％～２％、Ｃｕ：０．５％～２％を含有し、Ｎ：０．００５％未満に制限し、残部がＦｅおよび不可避的な不純物元素からなり、熱間圧延まままたは熱間鍛造ままの硬さがＨＶ１５０以下である。この高強度軟窒化用鋼では、フェライト中にＣｕを析出させることにより優れた析出硬化が得られ、軟窒化処理後において高い疲労強度が得られるとされている。また、この高強度軟窒化用鋼では、Ｃの添加量を０．０１質量％以下とすることで、冷間鍛造性を向上させている。
【０００５】
特許文献３には、軟窒化用鋼材の製造方法及びその鋼材を用いた軟窒化部品が開示されている。この軟窒化用鋼材の製造方法では、重量％で、Ｃ：０．１５～０．４５％、Ｓｉ：０．０５～０．５０％、Ｍｎ：０．２～２．５％、Ｃｕ：０．５～１．５％、Ｎｉ：０．２５～０．７５％で、且つ１．８≦Ｃｕ／Ｎｉ≦２．２、Ｃｒ：０．５～２．０％、Ｖ：０．０５～０．５％、Ａｌ：０．０１～０．３％、Ｍｏ：０～０．３％、Ｓ：０～０．１３％、Ｐｂ：０～０．３５％、Ｃａ：０～０．０１％、残部はＦｅ及び不可避不純物の化学組成からなる鋼を、熱間加工後に球状化焼鈍して硬度をＨｖ１８０以下となし、次いで冷間加工して硬度をＨｖ２５０以上としている。この軟窒化部品は、上記軟窒化用鋼材を素材とし、軟窒化後の表面硬度がＨｖ６００以上、且つ、有効硬化深さが０．１ｍｍ以上である。この軟窒化部品では、ＣｕとＮｉの複合添加により軟窒化処理に際し析出硬化するＣｕの作用の発現を顕著としている。
【０００６】
特許文献４には、軟窒化用鋼材の製造方法及びその鋼材を用いた軟窒化部品が開示されている。この軟窒化用鋼材の製造方法では、重量％で、Ｃ：０．１５～０．４５％、Ｓｉ：０．０５～０．５０％、Ｍｎ：０．２～２．５％、Ｃｕ：０．５～１．５％、Ｎｉ：０．２５～０．７５％で、且つ、１．８≦Ｃｕ／Ｎｉ≦２．２、Ｃｒ：０．５～２．０％、Ｖ：０．０５～０．５％、Ａｌ：０．００５～０．３％、Ｍｏ＋０．５Ｗ：０～０．３％、Ｔｉ：０～０．２％、Ｚｒ：０～０．２％、Ｎｂ：０～０．２％、Ｐｂ：０～０．３５％、Ｃａ：０～０．０１％、Ｓ：０．１３％以下、残部はＦｅ及び不可避不純物の化学組成からなる鋼を熱間加工後に球状化焼鈍して芯部硬度をＨｖ１８０以下とし、次いで冷間加工して芯部硬度をＨｖ２５０以上とするとともに、脱炭深さを鋼材の表面から０．１～０．４ｍｍにする。この軟窒化部品は、上記軟窒化用鋼材を素材とし、軟窒化後の表面硬度がＨｖ６００以上、且つ、有効硬化深さが０．２ｍｍ以上である。この軟窒化部品でも、ＣｕとＮｉの複合添加により軟窒化処理に際し析出硬化するＣｕの作用の発現を顕著としている。
【０００７】
非特許文献１には、Ｘ線回折ピークの半価幅から格子の不均一変形に起因した格子ひずみを求めて転位密度を見積もる手法（いわゆる、Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ－Ｈａｌｌ法）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１１－２３６４４９号公報
特開２００２－６９５７１号公報
特開平９－２５６０４５号公報
特開平１０－２２６８１８号公報
【非特許文献】
【０００９】
G. K. Williamson and W. H. Hall, “X-ray Line Broadening from Filed Aluminium and Wolfram,” Acta Metall., Vol. 1, 1953, pp. 22-31.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
冷間鍛造により部品を製造できれば、熱間鍛造による部品の製造よりも低コスト化を実現できる。また、冷間鍛造前の軟化焼鈍を省略したり、ネットシェイプ成形により冷間鍛造後の切削を省略したりすることができれば、更なる低コスト化を実現できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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