[发明专利]软氮化用非调质钢以及软氮化部件

说明书

技术领域

本发明涉及软氮化用非调质钢以及软氮化部件。具体而言涉及例如汽车、建筑机械等的引擎部件的曲轴等实施软氮化处理后使用的部件(以下称为“软氮化部件”)、以及适合在轧制后不实施“淬火-回火”、“正火”、“退火”等热处理而作为该部件的原材料使用的软氮化用钢(以下称为“软氮化用非调质钢”)。更详细而言涉及具备600MPa以上的高弯曲疲劳强度及优异的弯曲矫正性的软氮化部件，以及适合用作需要弯曲矫正的软氮化部件的原材料的、在各种软氮化条件、特别是在软氮化后的冷却工序中即使实施水冷时也可使软氮化部件具备上述特性的软氮化用非调质钢。

上述的“弯曲矫正性”是指在软氮化处理之后的精加工工序中实施弯曲矫正处理时，达到大弯曲偏移量为止表面的软氮化层不产生裂纹的特性。

背景技术

以汽车、建筑机械等的曲轴为代表，要求高弯曲疲劳强度及耐磨耗性的部件多数情况如下地制造：通过热锻造及机械加工而成形为规定的部件粗形状之后，在非调质的状态下实施高频淬火处理、软氮化处理等表面硬化处理。

上述中软氮化处理的显著特征在于与高频淬火处理相比在表面硬化处理时产生的应变少。

因此，尤其是曲轴等部件大多实施软氮化处理，但即使是软氮化处理的情况也并不是完全没有应变。

所以，因软氮化处理而产生应变的软氮化部件通过在软氮化处理之后的精加工工序中进行弯曲矫正处理，从而进行去除应变。

但是，对表层过度硬化的软氮化部件实施弯曲矫正处理时，存在表面的软氮化层产生裂纹的情况。而且软氮化层产生裂纹时，软氮化部件在弯曲矫正处理之前原本具有的弯曲疲劳强度将大幅降低。特别是在软氮化后的冷却工序中实施水冷等冷却速度快的处理时，软氮化部件的表层硬度变高，因此弯曲矫正性的降低不可避免。所以，软氮化部件也需要优异的弯曲矫正性。

但另一方面，由于安全方面的问题或设备的制约，也存在软氮化后的冷却工序中仅能实施水冷处理的情况。

因此，不必说软氮化后的冷却工序中实施油冷处理的情况，即使是实施水冷处理的情况，也特别需要稳定具备高弯曲疲劳强度及优异的弯曲矫正性的软氮化部件、以及适合作为该软氮化部件的原材料的软氮化用非调质钢。

以往通过含有Mo等昂贵的合金元素，即使在非调质的状态下也可实现使软氮化部件兼具高弯曲疲劳强度及优异的弯曲矫正性。对此来自于产业界的如下需求不断增强：为了抑制原材料成本，尽可能不含有昂贵的合金元素，而仍希望使软氮化部件具备高弯曲疲劳强度及优异的弯曲矫正性。

所以，为了应对上述需求，专利文献1公开了“软氮化用非调质钢”，此外专利文献2公开了“软氮化非调质钢构件”。

具体而言，专利文献1公开的“软氮化用非调质钢”的特征在于，其以质量%计含有C：0.2～0.6%、Si：0.05～1.0%、Mn：0.25～1.0%、S：0.03～0.2%、Cr：0.2%以下、s-Al：0.045%以下、Ti：0.002～0.010%、N：0.005～0.025%以及O：0.001～0.005%，根据需要还含有Pb：0.01～0.40%、Ca：0.0005～0.0050%以及Bi：0.005～0.40%中的1种或2种以上，并且满足(0.12×Ti＜O＜2.5×Ti)及(0.04×N＜O＜0.7×N)的条件，余量由Fe及不可避免的杂质组成，热锻造后的组织为铁素体与珠光体的混合组织。

专利文献2公开的“软氮化非调质钢构件”的特征在于，其由表面具有软氮化处理层且除软氮化处理层之外的钢截面组织具有铁素体+珠光体组织的非调质钢形成，并且上述钢的组成以Fe为主成分，以质量%计含有C：0.30～0.50%、Si：0.05～0.30%、Mn：0.50～1.00%、S：0.03～0.20%、Cu：0.05～0.60%、Ni：0.02～1.00%、Cr：0.05～0.30%，根据需要还含有〈1〉Ti：0.0020～0.0120%、N：0.0050～0.0250%及O：0.0005～0.008%和〈2〉Ca：0.0005～0.0050%中的一者或两者，将Cu、Ni及Cr的各含有率分别记作WCu、WNi及WCr、将组成参数F1及F2分别记作F1＝185WCr+50WCu、F2＝8+4WNi+1.5WCu-44WCr时，满足(F1＞20)及(F2＞0)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-226939号公报

专利文献2：日本特开2007-197812号公报

发明内容