[发明专利]表面硬化钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在汽车等的运输机器、建筑机械和其他的工业机械等之中，进行表面硬化处理而被使用的成为机械零件的原材的表面硬化钢及其制造方法，特别是涉及对于齿轮(带轴齿轮等)、轴类、轴承、CVT用滑轮用的，进行表面硬化处理时显示出优异的冲击特性，并且显示出优异的冷锻性的表面硬化钢及其制造方法。

背景技术

在作为汽车、建筑机械、其他的各种工业机械用所使用的机械零件之中，特别是对于要求高强度的零件，历来会进行渗碳、渗碳氮化、氮化等的表面硬化热处理(表面硬化处理)。在这些用途中，通常使用的是SCr、SCM、SNCM等由JIS规格所规定的表面硬化钢，通过切削、锻造等机械加工而成形为期望的零件形状后，实施上述这样的表面硬化热处理，其后经过研磨等精整工序而制造成零件。

近年来，对于上述这样的机械零件，期望制造成本价的降低，订货周期的缩短、制造时的CO₂排放量消减等，零件成形方法正在从以往的切削和热锻向冷锻变更，从而要求有良好的冷锻性。另外，在JIS规格所规定的表面硬化钢中，由于冷锻后的表面硬化热处理而发生晶粒粗大化，因此抑制晶粒的粗大化也重要。为了改善晶粒粗大化的问题，一直以来所采用的技术是，通过添加Al、Nb、Ti等元素，使AlN、Nb(CN)、TiC这样的析出物微细地分散，利用该微细析出物使结晶晶界的移动停止(例如专利文献1～8)。

专利文献1～8公开的要旨均是，将具有规定的粒径和组成的、含有Nb和/或Ti的析出物(碳化物、碳氮化物等)的个数控制在规定范围，由此能够防止晶粒的粗大化，虽然能够在一定程度上取得晶粒粗大化防止效果，但是冷锻性不充分。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-217761号公报

专利文献2：日本特开2006-307271号公报

专利文献3：日本特开2006-307270号公报

专利文献4：日本特开2007-321211号公报

专利文献5：日本特开2004-183064号公报

专利文献6：日本特开平11-335777号公报

专利文献7：日本特开2006-161142号公报

专利文献8：日本特开2007-162128号公报

发明内容

本发明鉴于上述这样的情况而形成，其目的在于，提供如下的表面硬化钢以及一种用于制造该表面硬化钢的有用的方法，该表面硬化刚在确保与以往同程度的晶粒粗大化防止特性的基础上，还具有良好的冷锻性，并且上述机械零件通常所要求的表面硬化处理后的冲击特性也优异。

达成上述课题的本发明的表面硬化钢，满足C：0.05～0.3％(质量％的意思。以下，涉及化学组成均同。)、Si：0.01～0.6％、Mn：0.20～1.0％、S：0.001～0.025％、Cr：1～2.5％、Al：0.01～0.10％、Ti：0.01～0.10％、Nb：0.01～0.10％、B：0.0005～0.005％、N：0.002～0.02％，余量是铁和不可避免的杂质，含有Ti和/或Nb的析出物之中20μm²以上的析出物的个数密度为1.0个/mm²以下，含有Ti和/或Nb的析出物之中，超过5μm²、低于20μm²并含有Mn和S的析出物的个数密度为超过0.7个/mm²、且在3.0个/mm²以下，铁素体分率超过77面积％。

本发明的表面硬化钢，根据需要，还优选含有(a)Mo：2％以下(不含0％)和(b)Cu：0.1％以下(不含0％)和/或Ni：0.3％以下(不含0％)，根据所含有的元素的种类，表面硬化钢的特性进一步得到改善。

本发明也包括制造上述表面硬化钢的方法，本发明的制造方法，其特征在于，使1500℃至800℃的冷却速度为2.5℃/分以上而铸造上述任意一种化学组成的钢，以加热温度1100～1200℃进行开坯轧制，以970～1150℃的轧制温度进行第一次热轧后，冷却至Ac₃点～950℃，再以轧制温度Ac₃点～950℃进行第二次热轧。