非调质型软氮化部件的制作方法_2

文档序号:9308103阅读:来源:国知局
人等为了解决前述的问题而进行各种研究。其结果,弄清了下述的1)~7) 的事项。
[0034] 1)从经过软氮化处理的钢材的表层采取薄板试验片进行拉伸试验,结果去除了化 合物层的试验片与未去除化合物层的试验片相比,拉伸试验的伸长率大幅提高。
[0035] 2)观察上述拉伸试验后的薄板试验片的断面的结果,对于未去除化合物层的试验 片的断面,化合物层发生脆性破坏、成为裂纹的起点,与之相对,去除了化合物层的试验片 的情况下成为延性断面。
[0036] 3)若去除经过软氮化处理的钢材的表层的化合物层,则弯曲矫正时的破坏形态从 W化合物层为起点的脆性破坏变化为延性破坏。因此,能够改善软氮化部件的弯曲矫正性。
[0037] 4)另一方面,关于弯曲疲劳强度,在化合物层去除前后几乎没有变化。非调质型软 氮化部件的情况下,若距部件表面0. 05mm位置的硬度WHV硬度计为400W上、并且距部件 表面1.0mm位置的硬度(W下,有时称为"内部硬度")WHV硬度计为200W上,则可W稳 定地得到750MPaW上的高的弯曲疲劳强度。
[0038] 5)非调质型部件与调质型部件相比,母材的耐久比(疲劳强度/拉伸强度)低。 因此,非调质型部件即便具有与调质型部件同等的内部硬度,母材的疲劳强度也低于调质 型部件。尤其是,非调质型软氮化部件的内部硬度WHV硬度计不足200的很低的情况下, 即便WHV硬度计具有400W上的高表层硬度,也存在在疲劳试验时引起W内部为起点的破 坏,难W得到750MPaW上的高疲劳强度的情况。
[0039] 6)即便使软氮化处理后的表层硬度为WHV硬度计为400W上,若去除软氮化部件 的表层的化合物层,则也可W得到实用上足够的弯曲矫正性。 W40] 7)其中,要求高的弯曲矫正性的曲轴的情况下,软氮化部件的表层硬度WHV硬度 计超过480时,例如有时即便去除化合物层也不能得到足够的弯曲矫正性。
[0041] 本发明是基于上述的见解而完成的,其主旨在于下述示出的非调质型软氮化部 件。
[0042] (1) 一种非调质型软氮化部件,其为在巧料钢材的表层具有化合物层的非调质型 软氮化部件,巧料钢材的化学组成W质量%计为C:0. 25~0. 40%、Si:0. 10~0. 35%、Mn: 超过 2. 0%且在 2. 8%W下、N:0. 0030 ~0. 0250%、Cu:0 ~1. 0%、M〇 :0 ~0. 3%、Ni:0 ~ 0. 5%、Ti:0 ~0. 020%、余量:FeW及杂质,杂质中的P、S、A1W及Cr为P:〇. 〇8%W下、S: 0. 10%W下、A1 :0. 05%W下W及Cr:小于0. 20%,距表面0. 05mm位置的HV硬度为400~ 480,距表面1.0mm位置的HV硬度为200W上,并且应力集中部的化合物层深度为5ymW 下。
[0043] (2)根据上述(1)记载的非调质型软氮化部件,其中,巧料钢材W质量%计含有选 自Cu:0. 05 ~1. 0%W及Mo:0. 05 ~0. 3% 中的 1 种W上。 W44] 做根据上述(1)或似记载的非调质型软氮化部件,其中,巧料钢材W质量%计 含有选自Ni:0. 05~0. 5%W及Ti:0. 005~0. 020%中的1种W上。 W45]"杂质"是指在工业上制造钢铁材料时,从作为原料的矿石、废料或从制造环境等 中混入的物质。
[0046] 进而,"应力集中部"是指在进行基于弯曲的疲劳破坏W及弯曲矫正时产生龟裂的 部位。若列举出其的具体的例子,则"非调质型软氮化部件"为图1中示出的形状的曲轴的 情况下,"应力集中部"是指"销圆角部"或"轴颈圆角部"。
[0047] 发巧的效果
[0048] 对于本发明的非调质型软氮化部件,软氮化处理后的弯曲矫正性优异、而且在弯 曲疲劳试验中具有750MPaW上的高的弯曲疲劳强度,因此可W用作汽车、工业机械W及建 筑机械等的部件、例如曲轴,可W实现运些部件的轻量小型化。
【附图说明】
[0049] 图1是例示作为非调质型软氮化部件的曲轴的一部分,说明成为其的"应力集中 部"的"销圆角部"W及"轴颈圆角部"的图。
[0050] 图2为示出实施例中使用的带槽小野式旋转弯曲疲劳试验片的形状的图。图中的 尺寸的单位为"mm"。
[0051] 图3为示出实施例中使用的4点弯曲试验片的形状的图。图中的尺寸的单位为 "mm"。
【具体实施方式】
[0052]W下,对于本发明的各要件进行详细地说明。需要说明的是,各元素的含量的"%" 意味着"质量%"。
[0053] (A)对于巧料钢材的化学组成:
[0054] C:0. 25~0.40%
[0055]C具有提高内部硬度W及表层硬度、提高弯曲疲劳强度的作用。为了得到期望的弯 曲疲劳强度,需要含有0. 25%w上的c。然而,C的含量过多时,表层硬度变得太大,应力集 中部的化合物层深度即便为5ymW下也不能得到足够的弯曲矫正性。因此,将C的含量设 为0.25~0.40%。需要说明的是,C的含量优选设为0.28%W上,此外,优选设为0.38% W下。 阳化6] Si:0. 10 ~0. 35%
[0057]Si为作为烙炼时的脱氧用的必要的元素,为了得到所述效果,需要设为至少 0. 10%的含量。然而,Si的含量过多时,应力集中部的化合物层深度即便为5ymW下也会 导致弯曲矫正性的过度的降低。因此,将Si的含量设为0.10~0.35%。需要说明的是, Si的含量优选设为0. 15%W上,此外,优选设为0. 30%W下。
[0058] Mn:超过2. 0%且在2. 8% W下
[0059]Mn为与Si同样地具有脱氧作用的元素。对于Mn,提高内部硬度,进而,在软氮化 时增加表层的固溶氮量而提高表层硬度,从而也具有提高弯曲疲劳强度的作用。为了发挥 运样的效果,需要含有超过2.0%的量的Mn。另一方面,Mn的含量超过2. 8%时,表层硬度 过度提高,应力集中部的化合物层深度即便为5ymW下,弯曲矫正性也过度地降低。因此, Mn的含量设为超过2. 0%且在2. 8%W下。需要说明的是,Mn的含量优选设为2. 2%W上, 此外,优选设为2.7 %W下。
[0060] N :0. 0030~0. 0250%
[0061] N为提高弯曲疲劳强度W及弯曲矫正性的元素。为了得到运样的效果,需要含有 0.0030%W上的量的N。另一方面,即便含有超过0.0250%的N,其效果也会饱和。因此,N 的含量设为0. 0030~0. 0250%。需要说明的是,N的含量优选设为0. 0080%W上,此外, 优选设为0.0220%W下。
[0062] 对于本发明的非调质型软氮化部件的巧料钢材之一,包含上述的C~N的元素、和 余量化W及杂质,杂质中的P、S、A1W及Cr为P:〇.〇8%W下、S:0.10%W下、A1 :0.05% W下W及Cr:小于0. 20%。
[0063] P:0. 08%W下 W64] P为钢中所含有的杂质,使弯曲疲劳强度降低。尤其是,其含量超过0.08%时,弯 曲疲劳强度的降低变得显著。因此,将P的含量设为〇.〇8%W下。需要说明的是,P的含量 优选设为0. 04%W下。 阳0 化]S:0. 10%W下
[0066]S为钢中所含有的杂质。此外,若积极地含有S,则具有提高切削性的效果。然而, S的含量超过0. 10%时,带来弯曲疲劳强度和弯曲矫正性的显著降低。因此,将S的含量设 为0.10%W下。S的含量优选设为0.08%w下。需要说明的是,得到切削性的提高效果的 情况下,S的含量优选设为0. 04%W上。
[0067] A1:0. 05%W下 W側 A1为钢中所含有的杂质。A1的含量变多时,带来弯曲矫正性的降低。尤其是,其 的含量超过0.05%时,应力集中部的化合物层深度即便为5ymW下,弯曲矫正性的降低也 变得显著。因此,将A1的含量设为0.05%W下。需要说明的是,A1的含量优选设为0.03% W下。
[0069]化:小于0.20%
[0070] 化为钢中所含有的杂质。含有化时,表层硬度过度变高,使弯曲矫正性降低,因此 期望使化的含量尽量低。因此,将化的含量设为小于0. 20%。化的含量优选设为0. 10% W下。
[0071] 本发明的非调质型软氮化部件的另一巧料钢材,含有选自化、Mo、NiW及Ti中的 1种W上的元素代替一部分化。
[0072]W下,对于作为任意元素的上述化、Mo、Ni化及Ti的作用效果、化及含量的限定理 由进行说明。
[007引Cu化及Mo可提高弯曲疲劳强度的目的而含有。W下,对于该情况进行详细地 说明。
[0074]Cu:0
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