[發(fā)明專利]滲碳部件及其制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710098234.4
• 申請(qǐng)日: 2007-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN101058864A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 服部篤;狩野隆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大同特殊鋼株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C22C38/18
• 分類號(hào): C22C38/18;B32B15/01;C23C8/22;C22C38/24;C22C38/26;C21D7/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及滲碳部件及其制造方法。

背景技術(shù)

作為自行車等的動(dòng)力傳輸部件的齒輪，存在由彎曲應(yīng)力作用的齒根上產(chǎn)生齒根損壞和因打滑而在節(jié)距點(diǎn)附近產(chǎn)生損壞(點(diǎn)蝕現(xiàn)象)等問題。其中，為了滿足耐受性的特點(diǎn)，廣泛采用在部件表面施加滲碳處理而改善表面疲勞強(qiáng)度的方法，此外，試圖通過組合各種材料和熱處理而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的改善。此外，近年來，開發(fā)了用于抑制因齒根損壞而被視為有害的滲碳時(shí)的顆粒間氧化層和滲碳異常層的材料，此外，通過珠擊處理而實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化。

另一方面，對(duì)于點(diǎn)蝕現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)主要是由于如果在齒輪的齒輪面反復(fù)發(fā)生打滑，則由于其摩擦熱，齒輪面的正下部分會(huì)升溫至200℃～300℃左右的溫度區(qū)域，會(huì)產(chǎn)生淬火組織(馬氏體)的軟化。因此，在200～300℃左右的溫度區(qū)域中防止材料軟化對(duì)于改善點(diǎn)蝕損壞是有效的，作為該溫度區(qū)域抗軟化性優(yōu)異的合金元素，開發(fā)了添加Si、Mo、V等的材料。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

然而，如果為了改善馬氏體自身的抗軟化性而添加Si、Mo、V，則材料會(huì)高合金化，在制造性(加工性)上會(huì)產(chǎn)生問題，且材料成本也較高。此外，還有通過材料的高碳化，而在馬氏體中分散碳化物以改善抗軟化性的方法，在該情況下，由于該高碳化，導(dǎo)致發(fā)生了制造性(加工性)變差和產(chǎn)生粗大結(jié)晶碳化物以及韌性降低等問題。

本發(fā)明的課題是提供一種在低合金、低碳的材料中改善抗軟化性，以及表面疲勞強(qiáng)度(尤其是耐點(diǎn)蝕性)良好的滲碳部件及其制造方法。

用于解決課題的方法·發(fā)明效果

為了解決上述課題，本發(fā)明滲碳部件的特征在于通過含有C：0.10質(zhì)量％～0.40質(zhì)量％、Si：0.05質(zhì)量％～0.8質(zhì)量％，Mn：0.3質(zhì)量％～1.2質(zhì)量％、Cr：2.0質(zhì)量％～6.0質(zhì)量％，殘留部分包括Fe和不可避免雜質(zhì)的鋼構(gòu)成母材，在該母材的表層部分中，表面的顆粒間氧化層深度在1μm以下，形成從表面至深度25μm位置的平均C濃度(以下稱為“表面C濃度”)SC為1.5質(zhì)量％～4.0質(zhì)量％的滲碳層，調(diào)整形成上述母材的鋼的Cr含量WCr，使之滿足

1.76SC-1.06＜WCr＜1.76SC+0.94…(1)，

且滲碳層在其深度方向截面組織中，由表面至深度25μm位置的碳化物面積率為15％～60％，相對(duì)于碳化物總面積的尺寸為0.5μm～10μm以下的微細(xì)碳化物的面積比率為80％以上，并且，該微細(xì)碳化物的70體積％以上為M₃C型碳化物。

此外，本發(fā)明滲碳部件制造方法，其特征在于，為制造本發(fā)明的滲碳部件，在對(duì)上述由鋼構(gòu)成的母材，在Acm點(diǎn)(對(duì)奧氏體相的過共析側(cè)碳化物固溶溫度)以上的溫度下，通過真空滲碳進(jìn)行一次滲碳處理后，在A1點(diǎn)(奧氏體相→珠光體共析轉(zhuǎn)變點(diǎn))以下急速冷卻，然后在A1點(diǎn)～Acm點(diǎn)的溫度下通過真空滲碳進(jìn)行二次滲碳處理。

在本發(fā)明中，基本思想是通過提高滲碳層的C濃度，在母材基底中析出較多的微細(xì)碳化物，從而提高部件的表盤疲勞強(qiáng)度，特別是耐點(diǎn)蝕性。在通常的滲碳處理中，通常是以共析C組成(C：0.8質(zhì)量％)的鋼材表面為目標(biāo)進(jìn)行共析滲碳處理，在本發(fā)明中，通過以過共析C組成(C：0.8質(zhì)量％)為滲碳層的目標(biāo)C組成，從而增大碳化物生成量。因此，在鋼中添加適量(2.0質(zhì)量％～6.0質(zhì)量％)作為碳化物形成元素的Cr是不可缺少的。此外，通過添加Cr能提高淬火性，此外，部件在由于摩擦熱等而導(dǎo)致升溫時(shí)，也難以引起滲碳層淬火組織的軟化(馬氏體的分解是主要原因)。

然而，在如上所述添加Cr的鋼組成中，僅單純提高滲碳層的C濃度，無法良好地獲得可以提高部件表面疲勞強(qiáng)度的碳化物組織。即，這是由于在含有Cr的鋼中，Cr類碳化物容易在奧氏體顆粒邊界析出，因此如果直至過共析層均提高形成滲碳層的奧氏體的碳固溶量，則粗大的網(wǎng)眼狀Cr類碳化物會(huì)沿顆粒邊界成長，表面疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度反而會(huì)降低。此外，Cr在高濃度滲碳層中容易分配至碳化物中，從而與碳化物析出同時(shí)，基底的Cr量降低，因此淬火性降低，尤其是在基底與碳化物的邊界處容易產(chǎn)生不完全淬火相。因此，為了確保基底的淬火性，根據(jù)作為目的的滲碳后的表面C濃度和碳化物量，謀求Cr量的適當(dāng)化也是重要的。

本發(fā)明者們對(duì)如何能實(shí)現(xiàn)即使采用過共析C濃度，也能盡可能抑制如上述網(wǎng)狀碳化物的生成，深入地研究了為了使其主要產(chǎn)生能夠提高表面疲勞強(qiáng)度的微細(xì)碳化物而該如何去做。并有了下述的研究結(jié)果，從而完成本發(fā)明。