[發(fā)明專利]鋼制部件的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280065772.2
• 申請(qǐng)日: 2012-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN104024444B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 堀本雅之;今高秀樹;中岡慎臣;二宮彬仁;岡田善成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新日鐵住金株式會(huì)社;本田技研工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C21D9/32
• 分類號(hào): C21D9/32;C21D1/06;C21D1/58;C21D9/28;C22C38/00;C22C38/22;C22C38/26;C23C8/22;C23C8/32;C23C8/80;F16H55/06;F16H55/36
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼制部件的制造方法，具體而言，本發(fā)明涉及切削加工工序中的切削性或凈形成型(net?shape?forming)時(shí)的冷鍛性優(yōu)異、并且滲碳淬火或碳氮共滲淬火后的高周及低周的彎曲疲勞強(qiáng)度以及耐點(diǎn)狀腐蝕強(qiáng)度優(yōu)異的鋼制的傳動(dòng)部件的制造方法。

背景技術(shù)

對(duì)于汽車和產(chǎn)業(yè)機(jī)械的鋼制部件，尤其是用作傳動(dòng)部件的鋼制的齒輪、滑輪、軸等通常實(shí)施高頻淬火、滲碳淬火、碳氮共滲淬火等“表面硬化處理”。

上述之中，“高頻淬火”為急速加熱到Ac3點(diǎn)以上的高溫的奧氏體區(qū)域后、冷卻進(jìn)行淬火的處理。高頻淬火具有硬化層深度的調(diào)整比較容易的優(yōu)點(diǎn)。為了得到必要的表面硬度、硬化層深度和芯部硬度，通常被處理材例如使用JIS?G?4051(2009)中規(guī)定的S45C、JIS?G4053(2008)中規(guī)定的SCr440等中碳鋼。

但是，中碳鋼由于原材料硬度比低碳鋼高，切削加工工序中的切削性變差，并且凈形成型時(shí)的冷鍛性也變差。并且，在高頻淬火的情況下，還存在必須對(duì)于每一部件制作高頻加熱線圈的問題。

因此，作為上述鋼制部件的表面硬化處理，利用滲碳淬火或碳氮共滲淬火的情況增多。

作為表面硬化處理，利用滲碳淬火或碳氮共滲淬火的情況下，上述鋼制部件例如通過以下所示的方法制造。

<1>準(zhǔn)備由機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼形成的軋制棒鋼或線材。作為上述機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，使用與高頻淬火中使用的鋼相比C含量低的鋼、例如JIS?G4053(2008)中規(guī)定的SCr420、SCM420和SNCM420等。

<2>對(duì)所準(zhǔn)備軋制棒鋼或線材進(jìn)行熱鍛，粗成型為中間產(chǎn)品。

<3>對(duì)于上述<2>的經(jīng)過粗成型的中間產(chǎn)品根據(jù)需要實(shí)施正火處理后、實(shí)施切削加工。

<3’>對(duì)于上述<2>的經(jīng)過粗成型的中間產(chǎn)品根據(jù)需要實(shí)施正火處理后、有時(shí)通過冷鍛實(shí)施凈形成型。

<4>對(duì)于實(shí)施了切削加工或凈形成型的中間產(chǎn)品進(jìn)行作為表面硬化處理的滲碳淬火或碳氮共滲淬火，根據(jù)需要進(jìn)而在200℃以下的溫度下實(shí)施回火，得到前述鋼制部件。

<5>上述<4>的表面硬化處理后或回火后，有時(shí)進(jìn)而實(shí)施噴丸硬化和/或表面磨削而得到鋼制部件。

近年，例如為了提高汽車和產(chǎn)業(yè)機(jī)械的耗油量或者為了實(shí)現(xiàn)引擎的高輸出功率化，鋼制部件的輕量化和小型化得到進(jìn)展。但是，由于輕量化和小型化而對(duì)鋼制部件施加的負(fù)荷有增大的傾向。因此，對(duì)于鋼制部件要求高周區(qū)域的彎曲疲勞強(qiáng)度提高、以及低周區(qū)域的彎曲疲勞強(qiáng)度和耐點(diǎn)狀腐蝕強(qiáng)度提高。

具體而言，例如汽車用齒輪的情況下，對(duì)于齒根，從抑制穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)等的齒根折損的觀點(diǎn)考慮，要求負(fù)荷重復(fù)數(shù)1.0×10⁷次程度的高周區(qū)域的更大彎曲疲勞強(qiáng)度，另外，從抑制運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)所輸入的大負(fù)荷下的齒根折損的觀點(diǎn)考慮，也要求負(fù)荷重復(fù)數(shù)1.0×10⁵次程度的低周區(qū)域的更大彎曲疲勞強(qiáng)度。進(jìn)而，對(duì)于齒面，從抑制齒輪嚙合時(shí)的噪聲以及抑制以剝離部作為起點(diǎn)的齒的折損的觀點(diǎn)考慮，要求更大的耐點(diǎn)狀腐蝕強(qiáng)度。

以下，將上述高周區(qū)域下的彎曲疲勞強(qiáng)度稱為“高周彎曲疲勞強(qiáng)度”，將低周區(qū)域下的彎曲疲勞強(qiáng)度稱為“低周彎曲疲勞強(qiáng)度”。

為了響應(yīng)這種要求，提出了使用與上述JIS?G?4053(2008)中規(guī)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼相比合金元素含量多的鋼，通過滲碳淬火或碳氮共滲淬火來實(shí)施表面硬化處理的技術(shù)以及在表面硬化處理后進(jìn)而實(shí)施噴丸硬化的技術(shù)。

專利文獻(xiàn)1中公開了一種“齒輪”，其通過含有Si：0.1％以下、Ni：0.4～0.6％、Mo：0.6～1.0％和Nb：0.02～0.5％等元素，剩余部分為Fe，滲碳異常層為6μm以下，并且具有No.9以上的晶體粒度的原材料構(gòu)成。

專利文獻(xiàn)2中公開了“一種熱處理鋼部件的制造方法”，其對(duì)C：0.10～0.40％、Si：0.06％以上且不足0.15％、Mn：0.30～1.00％、Cr：0.90～1.20％、Mo：超過0.30％且為0.50％以下，剩余部分由Fe組成的鋼進(jìn)行滲碳淬火或碳氮共滲淬火，接著實(shí)施噴丸硬化。

專利文獻(xiàn)3中公開了“一種進(jìn)行滲碳處理來使用的齒輪用鋼”，其含有Cr：0.40～1.50％、Si：0.10％以下等元素，根據(jù)需要進(jìn)而含有Ni：2.50％以下、Mo：0.40％以下、Nb：0.005～0.025％中的一種以上，剩余部分實(shí)質(zhì)上由Fe組成。