[发明专利]钢材

说明书

提供一种冷锻时的极限加工率大、在制成渗碳钢部件时具有高疲劳强度和优异的耐氢脆化特性的钢材。本实施方式的钢材的化学组成以质量％计含有C：0.07～0.13％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.60～0.80％、S：0.005～0.050％、Cr：1.90～2.50％、B：0.0005～0.0100％、Ti：0.010％以上且小于0.050％、Al：0.010～0.100％、Ca：0.0002％～0.0030％、N：0.0080％以下、P：0.050％以下、以及O：0.0030％以下，余量为Fe和杂质，且所述化学组成满足说明书中记载的式(1)～式(5)。

技术领域

本发明涉及钢材，更详细而言，涉及作为渗碳钢部件的坯料的钢材。

背景技术

作为机械结构用部件的坯料的钢材通常含有Mn、Cr、Mo和Ni等。具有含上述元素的化学成分并经过铸造、锻造、轧制等工序而制造的钢材通过锻造、切削等机械加工而成型，进一步实施渗碳处理，从而成为具备表层部的渗碳层以及比渗碳层更内部的芯部的渗碳钢部件。在本说明书中，只要没有特别说明，渗碳处理还包括碳氮共渗处理。

在制造该渗碳钢部件的成本之中，与切削加工有关的成本非常大。切削加工中，切削工具较为昂贵。并且，由于大量生成切屑，因此从成品率的观点来看也是不利的。因此，尝试了将切削加工替换成锻造。锻造方法可以大致分为热锻、温锻、冷锻。温锻具有氧化皮的产生少、与热锻相比尺寸精度得到改善的特点。冷锻具有无氧化皮的产生、尺寸精度接近以往切削后状态的特点。因此，对利用热锻实施粗略的加工后利用冷锻实施精加工的方法、实施温锻后实施轻度的切削作为精加工的方法、或者实施冷锻后实施轻度的切削作为精加工的方法等进行了研究。然而，将热锻替换成温锻或冷锻的情况下，如果渗碳钢部件用钢材的变形阻力大，则对锻造机的模具施加的面压增加，模具寿命降低。在这一情况下，即使切削量减少，成本优势也不会太大。另外，在成型为复杂形状的情况下，有时在施加较大加工的部位会产生裂纹。因此，在通过温锻或冷锻制造渗碳钢部件的情况下，要求渗碳钢部件用钢材的极限加工率的提高。

国际公开第2012/108460号(专利文献1)和日本特开2012-207244号公报(专利文献2)提出了一种以提高冷锻性(极限加工率)为目的的、作为渗碳钢部件的坯料的钢材。

在专利文献1所记载的渗碳用钢中，化学成分以质量％计含有C：0.07％～0.13％、Si：0.0001％～0.50％、Mn：0.0001％～0.80％、S：0.0001％～0.100％、Cr：大于1.30％且为5.00％以下、B：0.0005％～0.0100％、Al：0.0001％～1.0％、Ti：0.010％～0.10％，限制为N：0.0080％以下、P：0.050％以下、O：0.0030％以下，余量为Fe和不可避免的杂质，化学成分中各元素的以质量％所示的含量满足式(1)～式(3)。其中，式(1)～式(3)为如下所述。0.10＜C+0.194×Si+0.065×Mn+0.012×Cr+0.078×Al＜0.235式(1)；7.5＜(0.7×Si+1)×(5.1×Mn+1)×(2.16×Cr+1)＜44式(2)；0.004＜Ti-N×(48/14)＜0.030式(3)。专利文献1中记载了：该渗碳用钢通过具有上述化学组成，从而能够提高冷锻时的极限加工率，进而在渗碳处理后得到与现有钢同等的硬化层和芯部硬度。

专利文献2所记载的表面硬化钢的特征在于：以质量％计含有C：0.05～0.20％、Si：0.01～0.1％、Mn：0.3～0.6％、P：0.03％以下(不含0％)、S：0.001～0.02％、Cr：1.2～2.0％、Al：0.01～0.1％、Ti：0.010～0.10％、N：0.010％以下(不含0％)、B：0.0005～0.005％，余量为铁和不可避免的杂质，当量圆直径小于20nm的Ti系析出物的密度为10～100个/μm²，且当量圆直径为20nm以上的Ti系析出物的密度为1.5～10个/μm²，维氏硬度为130HV以下。专利文献2中记载了：该表面硬化钢通过上述结构，从而冷锻性优异。

现有技术文献