[发明专利]高硬度且韧性优异的钢

说明书

本发明提供一种高硬度且韧性优异的钢，其以质量％计，含有C：0.55～1.10％、Si：0.10～2.00％、Mn：0.10～2.00％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：1.10～2.50％、及Al：0.010～0.10％，余量由Fe及不可避免的杂质构成，所述钢的淬火后的组织为马氏体组织和球状化碳化物的两相组织，长径比为1.5以下的球状化渗碳体占全部渗碳体的90％以上，旧奥氏体晶界上的球状化渗碳体个数所占的比例为全部渗碳体数的20％以下。

技术领域

本发明涉及汽车、各种工业机械等的部件所使用的机械结构用钢中的高硬度且韧性优异的钢。

背景技术

汽车、各种工业机械等部件所使用的钢、特别是需要耐磨损性、优异的疲劳特性等的部件所使用的钢通常通过淬火进行高硬度化来使用。另外，通过淬火而以马氏体组织作为主体的钢材的硬度取决于C含量，可以通过提高C含量来使钢材的硬度增加。但是，作为钢材高硬度化的反面，会使韧性降低，因此，在施加了冲击的情况下会在钢材中产生裂纹。因此，所述钢材要求硬度与韧性的平衡。

作为应对这些问题的现有技术，提出了以钢成分中含有Si、Nb、Cr、Mo、V为特征、通过特定的轧制方法、处理，从而在使用中形成以V为核的Cr、Mo、V的复合析出物的、兼具优异的耐磨损性和韧性的钢(例如，参照日本特开平10-102185号公报(专利文献1))。

另外，在淬火后的回火过程中，钢成分中含有Mn、Ni、Cr等合金成分时，Mn、Ni、Cr等的碳化物在旧奥氏体晶界析出，成为晶界破裂的原因。因此，针对该晶界破裂的原因，提出了如下耐冲击性耐磨损性优异的高碳钢，对于所述高碳钢而言，由于在C为0.50～1.00％的高碳钢的成分中添加Mo时，Mo的碳化物以位于旧奥氏体(原奥氏体)粒内的位错为核而析出，因此，析出物在旧奥氏体粒内微细地分散析出，不会成为晶界破裂的原因(例如，参照日本特公平05-37202号公报(专利文献2))。

另外，提出了以下的高强度、高韧性且耐磨损性良好的高强度高韧性耐磨损用钢，对于该高强度高韧性耐磨损用钢而言，通过低P、低S化带来的晶界偏析的减少、低Mn化带来的晶界强化、Mo的增加和Nb的添加带来的细粒化，实现了韧性的提高，进而，由于Nb、Cr、Mo的复合添加显著提高了钢的回火软化阻力，因此实现了采用高回火温度所带来的韧性提高(例如，参照日本特开平05-078781号公报(专利文献3))。

此外，还提出了如下的高硬度高韧性钢，其中，钢材的芯部为铁素体和球状化碳化物的两相组织且是过共析钢，而且通过使碳化物适当地分散，铁素体起到韧性的作用，通过仅对表面进行高频淬火等使其硬化，从而获得目标硬度(例如，参照日本特开2005-139534号公报(专利文献4)参照)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-102185号公报

专利文献2：日本特公平05-37202号公报

专利文献3：日本特开平05-078781号公报

专利文献4：日本特开2005-139534号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述的现有技术文献中，为了形成专利文献1的Cr、Mo、V的复合析出物，需要在回火温度200～550℃下进行，因此有可能无法获得给定的硬度。另外，向专利文献3的合金钢中添加Mo所带来的韧性提高是在500℃的高温回火条件下进行的，在为了确保硬度而进行低温回火的情况下，其效果并不明确。此外，在利用专利文献4的过共析钢时，进行油淬等通常的淬火，在形成马氏体组织至芯部的条件下获得韧性，这是现有技术无法实现的。

因此，本发明要解决的课题在于提供一种在为了保持高硬度而淬火后实施低温回火的条件下、兼具高硬度和高韧性的钢材。