[发明专利]表面渗碳用钢钢材

说明书

技术领域

本发明涉及表面渗碳用钢钢材。详细而言，本发明涉及成分成本低并且弯曲疲劳强度以及耐磨耗性优异、适宜作为汽车用带式无级变速器用皮带轮轴(以下，称为“CVT皮带轮轴”)等渗碳部件的原材料使用的表面渗碳用钢钢材。

背景技术

从提高弯曲疲劳强度以及提高耐磨耗性的观点出发，汽车部件、其中的变速器所使用的CVT皮带轮轴等部件通常是进行渗碳淬火等表面硬化处理之后实施回火而制造的。

需要说明的是，上述的“渗碳淬火”通常是指如下的处理：使用低碳的“表面渗碳用钢”作为原料钢(坯料钢)，在Ac₃点以上的高温的奥氏体域使C侵入/扩散之后进行淬火。

近年来，汽车要求轻量化/高扭矩化。因此，上述CVT皮带轮轴等渗碳部件必须有比以往更高的弯曲疲劳强度和更高的耐磨耗性。需要说明的是，本说明书中，以下有时以“CVT皮带轮轴”来代表“渗碳部件”进行说明。

若在表面渗碳用钢中大量添加Ni、Cr以及Mo等合金元素，则可以确保CVT皮带轮轴有高的弯曲疲劳强度和高的耐磨耗性，但由于合金元素增量而导致成分成本上升。

然而，Ni和Mo均为增大渗碳层的深度以及芯部(坯料)的硬度的重要元素，且为提高回火软化阻力的元素。而且，Ni和Mo均为非氧化性的元素，因此还具有在气体渗碳的过程中不使于表面生成的晶界氧化层的深度增大而会使渗碳层的淬透性提升的效果。

因此，作为CVT皮带轮轴的原材料的“表面渗碳用钢”大多使用JIS G4052(2008)中规定的SCM420H等的“铬钼钢”。然而，尤其鉴于近年来Mo的价格高涨的状况，对于能够极力抑制Mo的添加量来使成分成本降低，且使CVT皮带轮轴具备高的弯曲疲劳强度和高的耐磨耗性的表面渗碳用钢钢材的需求极大。

因此，为了回应前述需求，例如专利文献1以及专利文献2中分别提出了“渗碳以及渗碳氮化处理用高铬钢”以及“高疲劳强度表面渗碳用物品的制造方法”。

具体而言，专利文献1中公开了一种“渗碳以及渗碳氮化处理用铬钢”，其特征在于如下地得到，将以质量百分比计C：0.10～0.30％、Si：0.15％以下、Mn：0.90～1.40％、P：0.015％以下、Cr：1.25～1.70％、Al：0.010～0.050％、Nb：0.001～0.050％、O：0.0015％以下和N：0.0100～0.0200％、根据需要进一步选自(a)Ni：0.15％以下以及Mo：0.10％以下、(b)Ti：0.005～0.015％、以及(c)S：0.005～0.035％、Pb：0.01～0.09％、Bi：0.04～0.20％、Te：0.002～0.050％、Zr：0.01～0.20％以及Ca：0.0001～0.0100％所示元素中的1种以上、以及余量由Fe和不可避免的杂质元素组成的钢加热至1200℃以上，以最终温度800℃以上终止热轧等热成形之后，以30℃/分钟以上的平均冷却速度冷却至600℃以下。

此外，专利文献2中公开了一种“高疲劳强度表面渗碳用物品的制造方法”，其特征在于，将以质量比计限制为Si：0.10％以下、P：0.010％以下以及O：0.005％以下，C：0.10～0.30％、Mn：0.50～2.0％、S：0.01～0.20％、Cr：0.50～1.50％、Al：0.02～0.10％以及N：0.010～0.025％，根据需要进一步选自(a)Nb：0.020～0.120％以及Ti：0.005～0.10％、以及(b)Ni：4.0％以下、Mo：1.0％以下、V：1.0％以下以及Cu：3.0％以下所示元素中的1种以上，和余量由Fe和不可避免的杂质组成的钢材加工为所需的制品形状，以表层0.02mm处的残留奥氏体量以面积分数计为20～60％的范围的条件进行渗碳处理之后，对应力集中部赋予以最表面处的实质最大应力计70～120kgf/mm²(686～1176MPa)的范围的反复弯曲应力10³次以下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-152284号公报

专利文献2：日本特开平2-259012号公报

发明内容

发明要解决的问题