[发明专利]真空渗碳用坯料及其制造方法

说明书

本发明为一种真空渗碳用坯料，其具有以质量％计含有C：0.13～0.28％、Si：0.01～1.20％、Mn：0.10～1.50％、P：0.030％以下、S：0.050％以下、Cr：0.30～2.20％、Mo：0.60％以下(包括0％)、Al：0.027～0.090％、N：0.0140～0.0300％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的化学成分组合，截面中的超过当量圆直径100nm的AlN析出物为1.5个/100μm²以下。

技术领域

本发明涉及一种真空渗碳用坯料及其制造方法。

背景技术

关于齿轮等需要确保高表面硬度的部件，通常，在使用SCM420等低碳合金钢的钢材并通过锻造加工等而被成形之后，实施基于渗碳淬火、回火的表面硬化处理。作为渗碳淬火的方法，一直以来广泛地使用气体渗碳。但是，近年来，由于处理时间的缩短化、处理批量的小型化的需求，真空渗碳的使用逐渐扩大。真空渗碳与气体渗碳相比能够使处理温度高温化，因此与气体渗碳相比能够缩短处理时间。关于实施现有的真空渗碳(减压渗碳)的技术，例如有日本特开2008-069436、日本特开2014-208867中记载的技术。

发明内容

真空渗碳的处理温度高温化的问题为，在处理件表面部产生的异常晶粒生长。当产生异常晶粒生长时，不仅弯曲疲劳强度、表面疲劳强度等作为结构体的强度降低，而且淬火时的应变(变形)量增大，导致生产率降低，因此需要对其进行抑制。

为了防止处理件表面部的异常晶粒生长，有一种方法是使AlN等析出物微细地分散，抑制晶粒的异常生长时的晶界的移动。但是，有报告称在真空渗碳时处理件表面部与内部相比容易产生脱氮(脱氮)，由此AlN的析出量减少，有时不能够抑制异常晶粒生长。

例如，在日本特开2008-069436中，提及了产生脱氮的情况。但是，并没有公开对于此的直接的应对方法，仅公开了通过在热锻造工序的冷却阶段以5℃/分钟以下的冷却速度在900～650℃的范围中进行冷却等而使碳氮化物析出的对策。此外，在日本特开2014-208867中，作为防止脱氮的方法，以在渗碳处理中供给氨等氮化性气体为前提，这不仅对处理设备的耐久性带来不良影响，而且导致制造成本的上升，因此难以在实践中采用。

本发明是鉴于上述背景而完成的，其目的在于提供一种能够抑制真空渗碳时的异常晶粒生长的真空渗碳用坯料及其制造方法。

本发明的一个方式为一种真空渗碳用坯料，其具有以质量％计含有C：0.13～0.28％、Si：0.01～1.20％、Mn：0.10～1.50％、P：0.030％以下、S：0.050％以下、Cr：0.30～2.20％、Mo：0.60％以下(包括0％)、Al：0.027～0.090％、N：0.0140～0.0300％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的化学成分组合，

截面中的超过当量圆直径100nm的AlN析出物为1.5个/100μm²以下。

本发明的另一方式为制造上述真空渗碳用坯料的方法，

在针对具有上述化学成分组合的钢材实施最终的热加工时，加热至1150℃以上且通过下式(1)计算的T1℃以上的温度地实施上述热加工，然后，以1℃/秒以上的冷却速度实施至900℃为止的冷却，

T1＝100000×Al×N+1090···(1)

其中，式(1)中的元素符号表示各元素的含有率(质量％)的值。

在上述真空渗碳用坯料的化学成分组合中，为了防止真空渗碳时由于脱氮引起的AlN不足，着眼于增加AlN析出物量，以即使AlN由于脱氮而减少也残留充分的量的微细的AlN的方式，使Al及N的添加量比现有技术增加。