[发明专利]冷锻性和低渗碳变形特性优良的表面渗碳钢

说明书

本申请是申请日为2007年9月28日、中国申请号为200710153141.7且发明名称为“冷锻性和低渗碳变形特性优良的表面渗碳钢”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及冷锻性和低渗碳变形特性优良的表面渗碳钢。

背景技术

在用于齿轮和轴、CVJ零配件等机械结构件的钢中，通常使用添加了Cr和Mo的表面渗碳钢。通过冷锻—切削加工成预定的形状后，采用进行渗碳淬火的工序进行制作。冷锻因为产品的表皮、尺寸精度良好，而且与热锻相比制造成本较低，成品率也良好，所以将以前采用热锻制作的零配件转为采用冷锻来制造的倾向增强，采用冷锻—渗碳工序制作的渗碳零配件的对象近年来正在明显增加。在此，在从热锻到冷锻的转换之际，钢材冷变形阻力的降低和极限压缩率的提高成为重要的课题。这是因为：前者将确保锻造工具的寿命，后者将防止冷锻时钢材的开裂。

基于这样的目的，例如特开2001－329339号公报公开了一种冷锻用表面渗碳钢的发明，即通过将C量控制在0.1～0.4％的范围，并控制B系夹杂物的形状，从而提高了冷锻性。特开平11－335777号公报和特开2001－303172号公报公开了另一种冷锻用表面渗碳钢的发明，即在0.1～0.3％的C含量范围内，降低Si和Mn量，并通过添加B来确保淬透性，进而降低贝氏体分数，由此使冷锻性得以提高。

发明内容

但是，在迄今为止的发明中，尽管可以冷锻形状较小的齿轮和平齿轮等单纯形状的齿轮，但当冷锻大的零配件和螺旋齿轮等复杂形状的零配件时，将发生钢材的开裂，从锻造时的极限压缩率的角度考虑，这还是不够充分的。另外，虽然最近进一步要求降低汽车的噪音，但必须降低成为其主要原因的齿轮噪音，在迄今为止的发明中，渗碳变形的降低是不够充分的。本发明的课题在于：提供一种钢材，即在降低冷锻钢材时的变形阻力的同时，还要与以前的钢材相比大幅度地提高极限压缩率，由此在大的零配件和复杂形状的零配件的冷锻中，裂纹不发生的冷锻性能优良，而且渗碳时的变形也较小。

为提高表面渗碳钢的冷加工性，本发明者首先就降低变形阻力的方法进行了各种试验，从而获得了如下的见解：降低Si和Mn是很重要的。

其次还获得了如下的见解：为用变形阻力不上升的方法弥补因降低这些元素而引起的淬透性的降低，B和Cr的添加是有效的。

再次还获得了如下的见解：为提高极限压缩率，发现单凭降低变形阻力，有时未必能够实现，而提高铁素体分数是很重要的。

再者，发现通过提高铁素体分数，可以降低渗碳淬火的变形，从而使本发明得以完成。

即，本发明的要点如下：

(1)一种冷锻性和低渗碳变形特性优良的表面渗碳钢，其特征在于：以质量％计，含有：

C：0.07～0.3％

Si：0.01～0.15％

Mn：0.1～0.7％

P：0.03％以下

S：0.002～0.10％

A1：0.01～0.08％

Cr：0.7～1.5％

Ti：0.01～0.15％

B：0.0005～0.005％

N：0.008％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成；金属组织的65％以上为铁素体相，贝氏体相为15％以下。

(2)根据上述(1)所述的冷锻性和低渗碳变形特性优良的表面渗碳钢，其特征在于：以质量％计，进一步含有Mo：0.005～0.3％，Ni：0.1～4.5％之中的1种或2种。

根据本发明，可以提供一种渗碳钢，在冷锻复杂形状的零配件时，其变形阻力低、不会产生裂纹，而且渗碳淬火时产生的变形较小，从而可以大幅降低零配件的制造成本，且大幅度提高零配件的形状精度。

附图说明

图1表示轧制钢材的金属组织的铁素体分数和极限压缩率之间的关系。

图2表示精轧后冷却速度和铁素体分数之间的关系。

图3表示轧制钢材的硬度和极限压缩率之间的关系。

图4表示轧制钢材的硬度和变形阻力之间的关系。

图5表示室温变形阻力测量用试验片的形状。

图6表示极限压缩率测量用试验片的形状。

图7表示贝氏体分数和真圆度之间的关系。

图8表示铁素体分数和真圆度之间的关系。

具体实施方式