[发明专利]高频淬火用钢和高频淬火钢部件以及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在采用高频的高温加热下也可抑制奥氏体晶粒的粗大化的高频淬火用钢和钢部件以及它们的制造方法。

背景技术

主动轴、等速万向节外轮、等速万向节内轮等的构成汽车的动力传递系统的轴部件，通常将中碳钢通过切削、滚压成形、锻造等成形加工为规定的部件形状，并实施高频淬火、回火从而制造。

所谓高频淬火，是在与高频电源连接的加热线圈之中放置被加热部件，流通高频电流以产生交变磁通，使部件中产生涡流损耗和磁滞损耗从而使其发热，进行淬火的方法。通常，以将表面硬化为目的来进行。

采用高频的加热，在原理上，部件的带台阶部和沟槽部与其他部位相比容易升温不足，突起部与其他部位相比容易过热。因此，在部件整体上温度未变得均匀。

因此，为了进行高频淬火，需要以不使进行高频淬火处理的部位的整体变得升温不足的方式来进行加热。

但是，如果以不使进行高频淬火处理的部位的整体变得升温不足的方式来进行加热，则突起部变为最大1100～1200℃左右的过热状态。因此，奥氏体晶粒发生粗大化，由此部件产生变形。在此，所谓粗大化，具体地讲，是指晶粒度变得低于6号。

作为其对策，现状是对每一部件使用专用的加热线圈，严密地调整与部件的距离，或者实施用于减轻温度差的预热从而极力抑制突起部变为过热状态。但是，这些对策未必是万全之策。

在专利文献1中，曾公开了一种防止粗大晶粒的高频淬火钢，其特征在于，除了规定量的C、Si等以外，以质量％计还含有：Ti：0.05～0.20％、N：低于0.01％，并使Ti碳化物和Ti碳氮化物微细分散于钢中。

在专利文献2中，曾公开了一种高频淬火用部件，其除了规定量的C、Si等以外，以质量％计还含有Mo：0.05～2.0％，并规定坯料的加工条件，由此使Mo析出物微细化，将晶粒微细化。

但是，即使采用在专利文献1和专利文献2中公开了的钢和加工条件，在如将具有突起部的部件进行高频淬火时那样局部地变为超过1100℃的过热状态的情况下，也不能防止在该部位的奥氏体晶粒的粗大化的发生。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平11-71630号公报

专利文献2：日本特开2007-204796号公报

发明内容

本发明提供用于解决上述的问题的、可以防止由高频淬火引起的奥氏体晶粒的粗大化并降低高频淬火钢部件的变形的高频淬火用钢和高频淬火用钢部件、以及它们的制造方法。

本发明者们为了实现上述的目的，对于高频淬火时的奥氏体晶粒的粗大化的支配因素进行专心调查，弄清了以下几点。

(1)为了在高频淬火时防止奥氏体晶粒的粗大化，需要通过限制钢中的N的含量使其较低，来抑制TiN的生成，进而使以TiC、TiCS作为主体的Ti系析出物在高频淬火时微细析出，并且使以NbC作为主体的Nb的碳氮化物在高频淬火时微细析出。因此，作为钢成分，需要同时添加适量的Ti、Nb。

(2)作为使上述的Ti系析出物和Nb的碳氮化物在高频淬火时微细析出的方法，有利用Ti系析出物和NbC的析出物的钉扎效果的方法。为了稳定地发挥该效果，需要在热轧后的基体中，使Ti系析出物和NbC的析出物微细析出。因此，在热轧时的冷却过程中，需要在从奥氏体开始的扩散转变时，相界面析出Ti系析出物和NbC的析出物。

如果在热轧态的组织中生成贝氏体，则Ti系析出物和NbC的析出物的相界面析出变得困难，因此需要形成为极力不含有贝氏体的组织。

(3)为了在热轧后的线材或棒钢中预先微细析出Ti系析出物和NbC的析出物，只要将热轧时的加热温度和热轧后的冷却条件最佳化即可。

即，通过将热轧时的加热温度设为高温，使Ti系析出物和NbC的析出物暂且固溶于基体中。然后，在热轧后，通过在Ti系析出物和NbC的析出物的析出温度区域缓冷，可以使这些碳氮化物大量、微细地分散。

Ti系析出物是硬质、并且有棱角的，因此粗大的Ti系析出物成为疲劳破坏的起点。因此，以往立志于极力地限制Ti含量。

但是，通过如上述那样地使Ti系析出物微细化，变得可以有效地利用Ti。

(4)如果热轧后的钢材的铁素体晶粒过度地微细，则高频淬火时容易产生粗大晶粒。因此，使轧制加工温度适当也是重要的。

(5)对热轧后的钢材实施冷加工，其后，不进行正火而实施短时间的高频淬火，由此不仅可以防止奥氏体晶粒的粗大晶粒，还可谋求晶粒细化，疲劳特性能够提高到以往以上。