[发明专利]氮化钢构件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过在气体气氛中的氮化处理而将表面氮化的氮化钢构件及其制造方法。更具体涉及用于汽车等的齿轮、点蚀耐性和弯曲疲劳强度得以提升的高强度·氮化钢构件。

背景技术

例如对于汽车用的变速器中使用的齿轮要求高的点蚀耐性和弯曲疲劳强度。为了响应所述要求，以往作为使齿轮等钢构件强化的方法广泛实施了渗碳处理。另外，提出了关于旨在进一步提升点蚀耐性、利用渗碳氮化处理进行高强度化的技术方案(专利文献1)。另一方面，论及行星齿轮，由于咬合次数多，齿形精度(变形)对于齿轮噪音的影响大。特别是内啮合齿轮由于壁薄径大而存在易变形的问题。因此，还提出了关于钢构件的形变少、形变波动也小的气体软氮化处理的技术方案(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-70925号公报

专利文献2：日本特开平11-72159号公报

发明内容

发明要解决的问题

通过气体软氮化处理而得以高强度化的钢构件的形变量、形变波动虽小，但若与通过渗碳或渗碳氮化而得以高强度化的钢构件进行比较，则点蚀耐性、弯曲疲劳强度等疲劳强度差。

另外，专利文献1中记载的通过渗碳氮化得到的高强度渗碳氮化构件虽然点蚀耐性为渗碳材料以上，却存在弯曲疲劳强度低的问题。另外，由于在钢的奥氏体相变温度域下进行了热处理，因而存在形变量增大的问题。此外，对于渗碳或渗碳氮化处理，淬火工序是必须的，因而存在批次内或批次间的形变波动大的问题。

另外，专利文献2等中记载的实施了气体软氮化处理的氮化构件由于减薄了化合物层，因而与以往的采用气体软氮化处理得到的化合物层相比虽然实现了点蚀耐性(最表面的化合物层剥离的问题)的提升，却逊于渗碳处理。

本发明的目的在于提供具有高的点蚀耐性和弯曲疲劳强度、并且与渗碳或渗碳氮化处理相比形变低的高强度·低形变氮化钢构件及其制造方法。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现：通过使规定组成的钢构件在该钢构件的表面生成具有规定结构的氮化铁化合物层，从而得到了低形变且具有优异的点蚀耐性和弯曲疲劳强度的高强度·低形变氮化钢构件，从而完成本发明。

本发明为一种氮化钢构件，其特征在于，其是在钢构件的表面形成有氮化铁化合物层的氮化钢构件，所述钢构件以质量％计为，C：0.05～0.14％、Si：0.10～0.30％、Mn：0.4～1.4％、Cr：0.9～1.9％、Mo：0～0.50％、V：0～0.40％、Al：0.01～0.14％、S：0.005～0.030％，下述式1所示的Hs值为1.19以上，下述式2所示的Hc值为3.76以下，余量由Fe和杂质组成，杂质中的P、N和O分别为P：0.030％以下、N：0.008％以下和O：0.0030％以下；关于利用X射线衍射对于该氮化钢构件的表面进行测定得到的Fe₄N的(111)晶面的X射线衍射峰强度IFe₄N(111)和Fe₃N的(111)晶面的X射线衍射峰强度IFe₃N(111)，IFe₄N(111)/{IFe₄N(111)+IFe₃N(111)}所示的强度比为0.5以上；前述氮化铁化合物层的维氏硬度为900以下，前述氮化铁化合物层正下方的母材的维氏硬度为700以上，且前述氮化铁化合物层的维氏硬度与前述母材的维氏硬度之差为150以下；前述氮化铁化合物层的厚度为2～17μm。

Hs值＝(-342.1×C+23.5×Mn+125.0×Cr+14.4×Mo+208.3×V+346.4×Al)/100···式1

其中，式1中的C、Mn、Cr、Mo、V、Al是各个元素的质量％的值。

Hc值＝(156.1×C+54.7×Mn+158.4×Cr+146.5×Mo+33.8×V+418.6×Al)/100···式2

其中，式2中的C、Mn、Cr、Mo、V、Al是各个元素的质量％的值。

本发明的氮化钢构件优选是变速器中使用的齿轮。