[发明专利]马氏体时效钢和金属带用马氏体时效钢

说明书

本申请是申请号：200780053748.6，申请日：2007.07.11，发明名称：“马氏体时效钢和金属带用马氏体时效钢”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有优异的皮疲劳强度的马氏体时效钢，和汽车用无极变速机所使用的金属带用马氏体时效钢。

背景技术

马氏体时效钢一般具有2000MPa左右的非常高的抗拉强度，因此被用于要求有高强度的部件，例如火箭发动机用部件、离心分离机部件、飞机部件、汽车发动机的无极变速机用部件、金属模具等各种用途。在其代表性的组成中，可列举18％Ni-8％Co-5％Mo-0.4％Ti-0.1％Al-bal.Fe。

而且，马氏体时效钢是作为强化元素适量含有Co、Mo、Ti，能够通过进行时效处理，使Ni₃Mo、Ni₃Ti、Fe₂Mo等金属间化合物析出而得到高强度的钢。另外，特别是在汽车发动机的无极变速机用部件所使用的钢带中，高循环区域下的疲劳强度是特别重要的要求特性，因此需要使存在于具有高强度的马氏体时效钢的内部的TiN等的非金属夹杂物尽可能地微细化。另外，还会对表面实施氮化处理而形成氮化层，使疲劳强度提高而使用。

在汽车发动机的无极变速机用金属带中，提出有一种以解决以非金属夹杂物为起点的疲劳强度降低为目的改良合金。(例如，参照专利文献1、2、3)。

专利文献1：特表2004-514056号公报

专利文献2：特开2001-240943号公报

专利文献3：特开2002-167652号公报

上述的特表2004-514056号公报所公开的合金，将形成非金属夹杂物的Ti降低至0.1％以下。因此，在使构成疲劳破坏起点的TiN的微细化的点上有利，但是，因为是仅仅抑制形成非金属夹杂物的元素的添加的合金，所以存在难以进行氮化处理的问题。

另外，特开2001-240943号公报所公开的合金也使Ti降低，因此在使构成疲劳破坏起点的TiN的微细化的点上有利。但是，因为将作为强化元素之一的Co抑制得很低，所以难以确保高的抗拉强度。另外，为了确保抗拉强度而添加Si、Mn，但因此会存在韧性降低的可能性。

另外，特开2002-167652号公报所公开的合金也使Ti降低，因此在使构成疲劳破坏起点的TiN的微细化的点上有利。但是，因为积极添加C而实现高强度化，所以Cr、Mo等的碳化物析出，其成为疲劳破坏的起点，疲劳强度降低，另外由于积极添加的C，导致有无极变速机部件所需要的焊接性降低的可能性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种马氏体时效钢和使用该马氏体时效钢构成的金属带用马氏体时效钢，其为能够降低构成高循环区域中的疲劳破坏的起点TiN的组成，并且容易进行氮化处理而提高表面硬度，并且使表面氮化层的压缩残余应力增加而使弯曲疲劳强度提高，此外还使用于确保高的强度、延展性的旧奥氏体晶粒微细化。

本发明者发现，为了降低对疲劳强度提高有害的夹杂物TiN，通过将Ti、N都抑制得很低，使Co、Mo增加，另外根据需要，除了Co、Mo以外还使Al增加，再将Co/3+Mo+4Al的值限定在适当范围，由此能够弥补因Ti降低造成的强度降低。另外发现，为了提高抗拉强度、延展性、疲劳强度，有效的是晶粒微细化，而这能够通过B的微量添加来解决。

另外，本发明者还发现，为了解决因Ti降低带来的氮化处理的困难，能够通过Cr的适量添加或适量添加Cr和Al，由此使氮化带来的表面压缩残余应力的绝对值增加，另外将C抑制在杂质水平以确保焊接性，从而完成本发明。

即，本发明是一种马氏体时效钢，以质量％计，C：0.01％以下；Si：0.1％以下；Mn：0.1％以下；P：0.01％以下；S：0.005％以下；Ni：17.0～22.0％；Cr：0.1～4.0％；Mo：3.0～7.0％；Co：大于7.0％但在20.0％以下；Ti：0.1％以下；Al：2.5％以下；N：0.03％以下；O：0.005％以下；B：0.01％以下但不含0％；Co/3+Mo+4Al：8.0～15.0％，余量是Fe和不可避免的杂质。

在本发明中，为了达成上述的目的，优选的组成有如下两个。该第一优选组成是在上述基本组成的范围内积极添加Al。