[发明专利]软氮化处理用钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合于汽车的变速器部件等要求疲劳强度、耐磨损性的机械结构用部件的软氮化处理用钢板，尤其是涉及软氮化处理前的成形性和软氮化处理后的强度稳定性优良的软氮化处理用钢板及其制造方法。

背景技术

对于汽车的变速器部件等长时间持续在应力负荷的状态下使用的机械结构用部件而言，要求疲劳强度、耐磨损性。因此，这些机械结构用部件通常通过将钢原材加工成所期望的部件形状后实施表面硬化热处理来制造。在实施表面硬化热处理时，钢表面发生硬化，并且在钢表层部导入有压缩残余应力，因此部件的疲劳强度和耐磨损性提高。

作为上述表面硬化热处理的代表例，可以列举渗碳处理和氮化处理。渗碳处理是将钢加热至A₃相变点以上的温度而使碳在钢的表层部扩散、渗透(渗碳)的处理，通常通过将处于高温状态的渗碳后的钢直接进行淬火来实现钢的表面硬化。该渗碳处理中，在A₃相变点以上的高温范围内使碳在钢表层部扩散、渗透，因此，碳扩散、渗透至距离钢表面较深的位置，结果得到大的硬化层深度。

但是，在采用渗碳处理作为表面硬化热处理的情况下，无法避免因淬火时的相变应变、热应变引起的部件形状精度的降低。另外，在渗碳后进行了淬火的状态下，钢的韧性显著降低。因此，在实施渗碳处理来制造部件的情况下，在淬火后必须实施以矫正部件形状、恢复韧性为目的的回火(例如加压回火处理)，制造工序数增多，因此，在制造成本方面变得极其不利。

另一方面，氮化处理是将钢加热至A₁相变点以下的温度而使氮在钢表层部扩散、渗透(氮化)的处理，可以在不像渗碳处理那样进行淬火的情况下实现钢的表面硬化。即，氮化处理的处理温度比较低，并且不伴有钢的相变，因此，如果实施氮化处理来制造部件，则能够使部件的形状精度保持良好。但是，在使用氨气的气体氮化的情况下，氮化所需要的时间显著长，为约25小时～约150小时，不适合于以大量生产为前提的汽车部件等。

作为有利地解决气体氮化中出现的上述问题的方法，近年来，越来越普及的是软氮化处理。软氮化处理是通过利用渗碳性气氛而使氮化反应迅速进行的氮化处理。利用这种软氮化处理，虽然所得到的钢表面硬度低于以往的氮化处理(气体氮化)，但能够大幅缩短氮化处理时间。

软氮化处理大致分为在盐浴中进行氮化的方法和在气体中进行氮化的方法。在盐浴中进行氮化的方法(盐浴软氮化处理)中，由于使用氰系浴，因此需要防止环境污染的对策。另一方面，在气体中进行氮化的方法(气体软氮化处理)中，由于使用以氨为主要成分的混合气体，因此，导致环境污染的排放物少。基于上述理由，软氮化处理中，尤其是在气体中进行氮化的气体软氮化处理的普及率不断提高。

另一方面，汽车的变速器部件之类的机械结构用部件以往通常通过对利用铸造、锻造得到的中间品实施机械加工而加工、接合为期望的形状来制造，但近年来，积极地使用钢板(薄钢板)作为原材料，对钢板(薄钢板)实施冲压加工等而成形为期望的形状来制造。由此，与以往相比，能够减少制造工序，能够大幅削减制造成本。基于上述背景，适合于汽车的变速器部件等机械结构用部件的原材料的、成形性优良的软氮化处理用钢板的期望增高，到目前为止已提出了各种技术。

例如，在专利文献1和专利文献2中，公开了一种成形性优良的氮化用钢板的制造方法，其中，将以重量比计含有C：0.01以上且低于0.08％、Si：0.005～1.00％、Mn：0.010～3.00％、P：0.001～0.150％、N：0.0002～0.0100％、Cr：超过0.15且5.00％以下、Al：超过0.060且2.00％以下并且还含有Ti：0.010％以上且低于4C[％]、V：0.010～1.00％中的一种或两种的组成的钢在热轧后在500℃以上进行卷取，或者，然后以50％以上的轧制率实施冷轧，进行再结晶退火；并且公开了具有上述组成的成形性优良的氮化用钢板。另外，根据该技术，将对成形性带来不良影响的C含量抑制为低于0.08％，并且含有Cr、Al等作为氮化促进元素，由此形成成形性和氮化性优良的氮化用钢板。