KR100883716B1 - Composition for Machine Structure, Method of Producing the Same and Material for Induction Hardening - Google Patents
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Abstract
적어도 일부분에 고주파 담금질에 의한 경화층을 갖는 기계구조용 부품에 있어서, 그 경화층을, 경도가 Hv 750 이상, 또한 구 오스테나이트 입자의 평균입경이 경화층의 전체 두께에 걸쳐 7㎛ 이하인 것으로 함으로써, 종래보다 피로강도를 더욱 향상시킨 기계구조용 부품을 제공한다.In the mechanical structural part which has a hardened layer by high frequency quenching in at least one part, by making the hardened layer into Hv 750 or more and the average particle diameter of old austenite particle being 7 micrometers or less over the whole thickness of a hardened layer, The present invention provides a mechanical structural component having further improved fatigue strength.
기계구조용, 고주파 담금질, 경화층, 피로강도, 오스테나이트 Mechanical structure, high frequency quenching, hardened layer, fatigue strength, austenite
Description
본 발명은 적어도 부분적으로 고주파 담금질에 의한 경화층을 구비하는 기계구조용 부품에 관한 것이다. 여기에서, 기계구조용 부품으로서는, 자동차용의 구동축(drive shaft), 입력축(input shaft), 출력축(output shaft), 크랭크샤프트(crankshaft), 내륜(內輪) 및 외륜(外輪), 허브(hub) 및 기어(gear) 등을 들 수 있다.The present invention relates to a machine structural part having a hardened layer at least partially by high frequency quenching. Here, the mechanical structural components include a drive shaft, an input shaft, an output shaft, a crankshaft, an inner ring, an outer ring, and a hub for automobiles. And gears.
종래, 예컨대 자동차용 구동축이나 등속죠인트 등의 기계구조용 부품은 열간압연 봉강(棒鋼)에, 열간단조, 나아가서는 절삭, 냉간단조 등을 실시하여 소정의 형상으로 가공한 후, 고주파 담금질-뜨임(tempering)을 행함으로써, 기계구조용 부품으로서의 중요한 특성인 비틀림 피로강도, 굽힘 피로강도, 전동(轉動) 피로강도 및 미끄럼 전동 피로강도 등의 피로강도를 확보하고 있는 것이 일반적이다.Conventionally, for example, mechanical structural parts such as driving shafts and constant velocity joints for automobiles are subjected to hot forging, further cutting, cold forging, etc., to be processed into a predetermined shape, and then subjected to high frequency quenching-tempering. It is common to secure fatigue strength such as torsional fatigue strength, bending fatigue strength, rolling fatigue strength and sliding rolling fatigue strength, which are important characteristics of mechanical structural parts.
한편 최근, 환경문제로부터 자동차용 부품에 대한 경량화에의 요구가 강하고, 이 관점에서 자동차용 부품에서의 피로강도의 더 나은 향상이 요구되고 있다.On the other hand, in recent years, there is a strong demand for weight reduction of automotive parts from environmental problems, and from this point of view, further improvement of fatigue strength in automotive parts has been demanded.
상술한 바와 같은 피로강도를 향상시키는 수단으로서는, 지금까지도 여러 가 지의 방법이 제안되고 있다.As a means of improving the fatigue strength as described above, various methods have been proposed until now.
예컨대, 비틀림 피로강도를 향상시키기 위해서는, 고주파 담금질에 의한 담금질 깊이를 증가시키는 것이 생각된다. 그러나, 담금질 깊이를 증가하여도 어느 깊이에서 피로강도는 포화한다.For example, in order to improve the torsion fatigue strength, it is conceivable to increase the quenching depth by high frequency quenching. However, fatigue strength is saturated at any depth even if the quenching depth is increased.
또한, 비틀림 피로강도의 향상에는, 입계강도의 향상도 유효하고, 이 관점에서, TiC를 분산시킴으로써, 구(舊) 오스테나이트 입경을 미세화하는 기술이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌1 참조).Moreover, the improvement of grain boundary strength is also effective for the improvement of a torsional fatigue strength, In this viewpoint, the technique of refine | purifying a spherical austenite grain size by dispersing TiC is proposed (for example, refer patent document 1).
상기 특허문헌1에 기재된 기술에서는, 고주파 담금질 가열시에 미세한 TiC를 다량으로 분산시킴으로써, 구 오스테나이트 입경의 미세화를 도모하는 것이기 때문에, 담금질 전에 TiC를 용체화(溶體化)하여 둘 필요가 있고, 열간압연공정에서 1100℃ 이상으로 가열하는 공정을 채용하고 있다. 그 때문에, 열연(熱延)시에 가열온도를 높게 할 필요가 있어, 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.In the technique described in
또한, 상기 특허문헌1에 개시된 기술에 의해서도, 최근의 피로강도에 대한 요구에는 충분히 응할 수 없다는 것에도 문제를 남기고 있었다.Moreover, the technique disclosed in the said
또한, 특허문헌2에는, 경화층 깊이 CD와 고주파 담금질 축물(軸物)부품의 반경 R과의 비(CD/R)를 0.3∼0.7로 제한하고 나서, 이 CD/R과 고주파 담금질 후의 표면으로부터 1mm까지의 오스테나이트 입경 γf, 고주파 담금질 대로의 (CD/R)=0.1까지의 평균 비커스(Vickers) 경도 Hf 및 고주파 담금질 후의 축중심부의 평균 비커스 경도 Hc로 규정되는 값 A를 C양에 따라 소정의 범위로 제어함으로써 비틀림 피로강도를 향상시킨 기계구조용 축물부품이 제안되어 있다.In addition,
그러나, 상기 CD/R를 제어하였다고 하더라도 피로특성의 향상에는 한계가 있어, 역시 최근의 비틀림 피로강도에 대한 요구에는 충분히 응할 수 없었다.However, even if the CD / R is controlled, there is a limit to the improvement of the fatigue characteristics, and it has not been sufficiently able to meet the recent demand for torsional fatigue strength.
특허문헌1: 일본특개 2000-154819호 공보(특허청구의 범위, 단락 [0008])Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2000-154819 (claims, paragraph [0008])
특허문헌2: 일본특개평 8-53714호 공보(특허청구의 범위)Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 8-53714 (Scope of Claim)
발명의 개시Disclosure of the Invention
발명이 해결하고자 하는 과제Problems to be Solved by the Invention
본 발명은 고주파 담금질 후에 종래보다 피로강도를 더 향상시킬 수 있는 기계구조용 부품 및 그 제조방법, 나아가서는 고주파 담금질용 소재를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a mechanical structural part and a method of manufacturing the same, and furthermore, a material for high frequency quenching, which can further improve fatigue strength after conventional high frequency quenching.
과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem
발명자 등은 고주파 담금질에 의해 강재의 피로강도를 효과적으로 향상시키기 위해 예의 검토를 행하였다. 특히, 피로강도의 대표예로서 비틀림 피로강도에 착안하여, 상세한 검토를 행하였던 바, 이하의 지견(知見)을 얻는 것에 이르렀다.The inventors made intensive studies to effectively improve the fatigue strength of the steel by high frequency quenching. In particular, attention has been paid to torsional fatigue strength as a representative example of the fatigue strength, and detailed examination has been conducted, and the following knowledge has been obtained.
(i)고주파 담금질에 의한 경화층의 입자내 강도, 즉 경도를 상승시킴으로써, 피로강도는 향상하지만, 경도를 비커스 경도 Hv 750 이상까지 상승시키면, 파괴가 입자내 파괴로부터 구 오스테나이트 입계(粒界)에서의 파괴로 이행하기 때문에, 그 이상 경도를 상승시켜도 피로강도는 향상하지 않는다.(i) The fatigue strength is improved by increasing the intragranular strength, that is, the hardness of the cured layer by high-frequency quenching, but when the hardness is increased to Vickers hardness Hv 750 or more, fracture is broken from intragranular fracture to old austenite grain In order to move to fracture in), the fatigue strength does not improve even if the hardness is further increased.
(ii)고주파 담금질에 의한 경화층의 구 오스테나이트 입경을 미세화시킴으로써, 구 오스테나이트 입계의 강도를 향상할 수 있고, 평균 구 오스테나이트 입경을 7㎛ 이하로 함으로써, 경도가 Hv 750 이상이라도, 경도의 상승에 따라 피로강도의 상승도 달성할 수 있다.(ii) By miniaturizing the old austenite grain size of the hardened layer by high-frequency quenching, the strength of the old austenite grain boundary can be improved, and the average old austenite grain size being 7 μm or less, even if the hardness is Hv 750 or more. The increase in fatigue strength can also be achieved.
(iii)경화층의 경도를 Hv 750 이상으로 하기 위해서는, 소재에서의 C, Si, P 중 1종 또는 2종 이상의 함유량을 상승시키는 것이 유효하고, 또한 고주파 담금질에 의한 경화층의 구 오스테나이트 입경을 미세화하기 위해서는, 소재에 Mo, B, Ti를 함유시킴과 아울러, 고주파 담금질 전(前) 조직을, 냉간가공에 의한 가공변형이 도입된 미세 베이나이트 또는 마르텐사이트로 하고, 또한 고주파 담금질시에, 급속가열로 하여 가열온도를 낮게 하고, 또한 800℃ 이상에서의 체류시간을 짧게 하는 것이 유효하다.(iii) In order to increase the hardness of the hardened layer to Hv 750 or higher, it is effective to increase the content of one or two or more of C, Si, and P in the raw material, and the former austenite particle diameter of the hardened layer by high frequency quenching. In order to refine the microstructure, Mo, B, Ti is contained in the material, and the high-frequency quenching pre-tissue is made into fine bainite or martensite into which the processing deformation by cold working is introduced. It is effective to use rapid heating to lower the heating temperature and to shorten the residence time at 800 ° C or higher.
(iv)또한, 다른 고강도화의 수단으로서, 고주파 담금질 후에 통상은 뜨임을 행하지만, 이것을 생략함으로써 입자내 강도를 상승시키는 것도 가능하다.(iv) Moreover, although another tempering is usually performed after high frequency quenching, it is also possible to increase the intraparticle strength by omitting this.
본 발명은 상기 지견에 입각하는 것이다.This invention is based on the said knowledge.
즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.That is, the summary structure of this invention is as follows.
1. 적어도 일부분에 고주파 담금질에 의한 경화층을 갖고, 그 경화층은 경도가 Hv 750 이상, 또한 구 오스테나이트 입자의 평균입경이 경화층의 전체 두께에 걸쳐 7㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 기계구조용 부품.1. At least a portion of the hardened layer by high-frequency quenching, the hardened layer has a hardness of at least Hv 750, and the average particle diameter of the old austenite particles is 7㎛ or less over the entire thickness of the hardened layer .
2. C: 0.3∼1.5질량%,2.C: 0.3-1.5 mass%,
Si: 0.05∼3.O질량%,Si: 0.05-3.O mass%,
Mn: 0.2∼2.O질량%,Mn: 0.2-2.20 mass%,
A1: 0.25질량% 이하,A1: 0.25 mass% or less,
Ti: 0.005∼0.1질량%,Ti: 0.005-0.1 mass%,
Mo: 0.05∼0.6질량%,Mo: 0.05-0.6 mass%,
B: 0.0003∼0.006질량%B: 0.0003-0.006 mass%
S: 0.1질량% 이하, 및S: 0.1 mass% or less, and
P: 0.10질량% 이하P: 0.10 mass% or less
를 함유하고, 또한 다음의 식(1)∼(3) 중 어느 쪽인가 적어도 하나의 식을 만족하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 성분조성을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 1에 기재한 기계구조용 부품.And any one of the following formulas (1) to (3) satisfies at least one formula, and the balance has a component composition of Fe and unavoidable impurities. .
아 래Below
C > 0.7질량% …(1)C> 0.7 mass%. (One)
Si > 1.1질량% …(2)Si> 1.1 mass%. (2)
P > 0.02질량% …(3)P> 0.02 mass%. (3)
3. 상기 성분조성 중 A1의 함유량이,3. The content of A1 in the above composition
Al: 0.005∼0.25질량%Al: 0.005-0.25 mass%
인 것을 특징으로 하는 상기 2에 기재한 기계구조용 부품.Machine part for machine structure as described in said 2 characterized by that.
4. 상기 성분조성으로서, 4. As said ingredient composition,
Cr: 2.5질량% 이하,Cr: 2.5 mass% or less,
Cu: 1.O질량% 이하,Cu: 1.O mass% or less,
Ni: 3.5질량% 이하,Ni: 3.5 mass% or less,
Co: 1.O질량% 이하,Co: 1.O mass% or less,
Nb: 0.1질량% 이하,Nb: 0.1 mass% or less,
V: 0.5질량% 이하,V: 0.5 mass% or less,
Ta: 0.5질량% 이하,Ta: 0.5 mass% or less,
Hf: 0.5질량% 이하, 및Hf: 0.5 mass% or less, and
Sb: 0.015질량% 이하Sb: 0.015 mass% or less
중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 2 또는 3에 기재한 기계구조용 부품.The machine structural part as described in said 2 or 3 which further contains 1 type (s) or 2 or more types selected from among.
5. 상기 성분조성으로서, 5. As the ingredient composition,
W: 1.0질량% 이하,W: 1.0 mass% or less,
Ca: 0.005질량% 이하,Ca: 0.005 mass% or less,
Mg: 0.005질량% 이하,Mg: 0.005 mass% or less,
Te: 0.1질량% 이하,Te: 0.1 mass% or less,
Se: 0.1질량% 이하,Se: 0.1 mass% or less,
Bi: 0.5질량% 이하,Bi: 0.5 mass% or less,
Pb: 0.5질량% 이하,Pb: 0.5 mass% or less,
Zr: 0.01질량% 이하, 및Zr: 0.01 mass% or less, and
REM: 0.1질량% 이하REM: 0.1 mass% or less
중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 2 내지 4 중 어느 하나에 기재한 기계구조용 부품.The machine structural part in any one of said 2-4 characterized by further containing 1 type (s) or 2 or more types selected from among.
6. C: 0.3∼1.5질량%,6.C: 0.3-1.5 mass%,
Si: 0.05∼3.O질량%,Si: 0.05-3.O mass%,
Mn: 0.2∼2.O질량%,Mn: 0.2-2.20 mass%,
A1: 0.25질량% 이하A1: 0.25 mass% or less
Ti: 0.005∼0.1질량%,Ti: 0.005-0.1 mass%,
Mo: 0.05∼0.6질량%,Mo: 0.05-0.6 mass%,
B: 0.0003∼0.006질량%B: 0.0003-0.006 mass%
S: 0.1질량% 이하, 및S: 0.1 mass% or less, and
P: 0.10질량% 이하P: 0.10 mass% or less
를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 성분조성으로 하고, 또한 상기 경화층은 뜨임처리가 실시되지 않는 것을 특징으로 하는 상기 1에 기재한 기계구조용 부품.Wherein the remainder is composed of a component composition of Fe and unavoidable impurities, and the cured layer is not tempered.
7. 상기 성분조성 중 Al의 함유량이,7. The content of Al in the composition of the composition,
Al: 0.005∼0.25질량%Al: 0.005-0.25 mass%
인 것을 특징으로 하는 상기 6에 기재한 기계구조용 부품.The mechanical structural part as described in said 6 characterized by the above-mentioned.
8. 상기 성분조성으로서,8. As the ingredient composition,
Cr: 2.5질량% 이하,Cr: 2.5 mass% or less,
Cu: 1.O질량% 이하,Cu: 1.O mass% or less,
Ni: 3.5질량% 이하,Ni: 3.5 mass% or less,
Co: 1.O질량% 이하,Co: 1.O mass% or less,
Nb: 0.1질량% 이하,Nb: 0.1 mass% or less,
V: 0.5질량% 이하,V: 0.5 mass% or less,
Ta: 0.5질량% 이하,Ta: 0.5 mass% or less,
Hf: 0.5질량% 이하, 및Hf: 0.5 mass% or less, and
Sb: 0.015질량% 이하Sb: 0.015 mass% or less
중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 6 또는 7에 기재한 기계구조용 부품.The machine structural part as described in said 6 or 7 which further contains 1 type (s) or 2 or more types selected from among.
9. 상기 성분조성으로서, 9. As the ingredient composition,
W: 1.0질량% 이하,W: 1.0 mass% or less,
Ca: 0.005질량% 이하,Ca: 0.005 mass% or less,
Mg: 0.005질량% 이하,Mg: 0.005 mass% or less,
Te: 0.1질량% 이하,Te: 0.1 mass% or less,
Se: 0.1질량% 이하,Se: 0.1 mass% or less,
Bi: 0.5질량% 이하,Bi: 0.5 mass% or less,
Pb: 0.5질량% 이하,Pb: 0.5 mass% or less,
Zr: 0.01질량% 이하, 및Zr: 0.01 mass% or less, and
REM: 0.1질량% 이하REM: 0.1 mass% or less
중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 6 내지 8 중 어느 하나에 기재한 기계구조용 부품.The machine structural part in any one of said 6-8 which further contains the 1 type (s) or 2 or more types selected from among.
10. 1㎛3당 500개 이상으로 분산된 Mo계 석출물을 갖고, 그 Mo계 석출물의 평균입경이 20nm 이하인 것을 특징으로 하는 상기 2 내지 9 중 어느 하나에 기재한 기계구조용 부품.10. The mechanical structural part according to any one of 2 to 9 above, wherein the Mo-based precipitates are dispersed at 500 or more per 1 μm 3 and the average particle diameter of the Mo-based precipitates is 20 nm or less.
11. C: 0.3∼1.5질량%,11.C: 0.3-1.5 mass%,
Si: 0.05∼3.O질량%,Si: 0.05-3.O mass%,
Mn: 0.2∼2.O질량%,Mn: 0.2-2.20 mass%,
Al: 0.25질량% 이하,Al: 0.25 mass% or less,
Ti: 0.005∼0.1질량%,Ti: 0.005-0.1 mass%,
Mo: 0.05∼0.6질량%,Mo: 0.05-0.6 mass%,
B: 0.0003∼0.006질량%B: 0.0003-0.006 mass%
S: 0.1질량% 이하, 및S: 0.1 mass% or less, and
P: 0.10질량% 이하P: 0.10 mass% or less
를 함유하고, 또한 다음의 식(1)∼(3) 중 어느 쪽인가 적어도 하나의 식을 만족하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 성분조성으로 되는 소재의 적어도 일부분에 고주파 담금질을 적어도 1회는 실시하여 기계구조용 부품을 제조함에 있어서,At least one of the following formulas (1) to (3), wherein the remainder satisfies at least one formula, and the balance is at least one time of high frequency quenching on at least a part of the material which is a component composition of Fe and unavoidable impurities. In the manufacture of mechanical structural components,
상기 소재의 고주파 담금질 전의 강조직에서의 베이나이트 조직 및 마르텐사이트 조직 중 어느 한 쪽 또는 양쪽의 합계를 10체적% 이상으로 조정하고,The sum of either or both of the bainite structure and martensite structure in the stressed yarn before the high frequency quenching of the material is adjusted to 10 volume% or more,
상기 고주파 담금질의 도달온도를 1000℃ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 기계구조용 부품의 제조방법.A method for producing a mechanical structural part, characterized in that the attainment temperature of the high frequency quenching is set to 1000 ° C or less.
아 래Below
C > 0.7질량% …(1)C> 0.7 mass%. (One)
Si > 1.1질량% …(2)Si> 1.1 mass%. (2)
P > 0.02질량% …(3)P> 0.02 mass%. (3)
12. 상기 성분조성 중 Al의 함유량을,12. The content of Al in the composition of the composition,
Al: 0.005∼0.25질량%Al: 0.005-0.25 mass%
으로 하는 것을 특징으로 하는 상기 11에 기재한 기계구조용 부품의 제조방법.The manufacturing method of the machine structural part of 11 characterized by the above-mentioned.
13. 상기 성분조성으로서,13. As the ingredient composition,
Cr: 2.5질량% 이하,Cr: 2.5 mass% or less,
Cu: 1.0질량% 이하,Cu: 1.0 mass% or less,
Ni: 3.5질량% 이하,Ni: 3.5 mass% or less,
Co: 1.O질량% 이하,Co: 1.O mass% or less,
Nb: 0.1질량% 이하,Nb: 0.1 mass% or less,
V: 0.5질량% 이하,V: 0.5 mass% or less,
Ta: 0.5질량% 이하,Ta: 0.5 mass% or less,
Hf: 0.5질량% 이하, 및Hf: 0.5 mass% or less, and
Sb: 0.015질량% 이하Sb: 0.015 mass% or less
중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 11 또는 12에 기재한 기계구조용 부품의 제조방법.The manufacturing method of the machine structural part of 11 or 12 characterized by further containing 1 type (s) or 2 or more types selected from among.
14. 상기 성분조성으로서, 14. As said ingredient composition,
W: 1.0질량% 이하,W: 1.0 mass% or less,
Ca: 0.005질량% 이하,Ca: 0.005 mass% or less,
Mg: 0.005질량% 이하,Mg: 0.005 mass% or less,
Te: 0.1질량% 이하,Te: 0.1 mass% or less,
Se: 0.1질량% 이하,Se: 0.1 mass% or less,
Bi: 0.5질량% 이하,Bi: 0.5 mass% or less,
Pb: 0.5질량% 이하,Pb: 0.5 mass% or less,
Zr: 0.01질량% 이하, 및Zr: 0.01 mass% or less, and
REM: 0.1질량% 이하REM: 0.1 mass% or less
중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 11 내지 13 중 어느 하나에 기재한 기계구조용 부품의 제조방법.The manufacturing method of the machine structural part in any one of said 11-13 characterized by further containing 1 type (s) or 2 or more types selected from among.
15. 적어도 일부 표면에, 고주파 담금질에 의한 평균 구 오스테나이트 입경이 7㎛ 이하인 경화층을 갖는 기계구조용 강재로 하기 위한 고주파 담금질용 소재로서,15. A material for high frequency quenching for making a structural steel material having a hardened layer having an average sphere austenite grain size of 7 μm or less due to high frequency quenching on at least part of the surface thereof,
C: 0.3∼1.5질량%,C: 0.3-1.5 mass%,
Si: 0.05∼3.O질량%,Si: 0.05-3.O mass%,
Mn: 0.2∼2.O질량%,Mn: 0.2-2.20 mass%,
Al: 0.25질량% 이하Al: 0.25 mass% or less
Ti: 0.005∼0.1질량%,Ti: 0.005-0.1 mass%,
Mo: 0.05∼0.6질량%,Mo: 0.05-0.6 mass%,
B: 0.0003∼0.006질량%B: 0.0003-0.006 mass%
S: 0.1질량% 이하, 및S: 0.1 mass% or less, and
P: 0.10질량% 이하P: 0.10 mass% or less
를 함유하고, 또한 다음의 식(1)∼(3) 중 어느 쪽인가 적어도 하나의 식을 만족하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 성분조성을 갖고, 더욱 베이나이트 조직 및 마르텐사이트 조직 중 어느 한 쪽 또는 양쪽의 합계가 10체적% 이상인 강조직을 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 담금질용 소재.And any one of the following formulas (1) to (3) satisfies at least one formula, and the balance has a component composition of Fe and unavoidable impurities, and further, any one of bainite structure and martensite structure. A material for high frequency quenching, characterized in that it has a stressed weave in which the sum of one or both sides is 10% by volume or more.
아 래Below
C > 0.7질량% …(1)C> 0.7 mass%. (One)
Si > 1.1질량% …(2)Si> 1.1 mass%. (2)
P > 0.02질량% …(3)P> 0.02 mass%. (3)
16. 상기 성분조성 중 Al의 함유량이,16. The content of Al in the composition of the composition,
A1: 0.005∼0.25질량%A1: 0.005-0.25 mass%
인 것을 특징으로 하는 상기 15에 기재한 고주파 담금질용 소재.The high frequency quenching material as described in said 15 characterized by the above-mentioned.
17. 상기 성분조성으로서, 17. As said ingredient composition,
Cr: 2.5질량% 이하,Cr: 2.5 mass% or less,
Cu: 1.O질량% 이하,Cu: 1.O mass% or less,
Ni: 3.5질량% 이하,Ni: 3.5 mass% or less,
Co: 1.O질량% 이하,Co: 1.O mass% or less,
Nb: 0.1질량% 이하,Nb: 0.1 mass% or less,
V: 0.5질량% 이하,V: 0.5 mass% or less,
Ta: 0.5질량% 이하,Ta: 0.5 mass% or less,
Hf: 0.5질량% 이하, 및Hf: 0.5 mass% or less, and
Sb: 0.015질량% 이하Sb: 0.015 mass% or less
중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 15 또는 16에 기재한 고주파 담금질용 소재.The high frequency quenching material as described in said 15 or 16 which further contains 1 type (s) or 2 or more types selected from among.
18. 상기 성분조성으로서,18. As said ingredient composition,
W: 1.O질량% 이하,W: 1.O mass% or less,
Ca: 0.005질량% 이하,Ca: 0.005 mass% or less,
Mg: 0.005질량% 이하,Mg: 0.005 mass% or less,
Te: 0.1질량% 이하,Te: 0.1 mass% or less,
Se: 0.1질량% 이하,Se: 0.1 mass% or less,
Bi: 0.5질량% 이하,Bi: 0.5 mass% or less,
Pb: 0.5질량% 이하,Pb: 0.5 mass% or less,
Zr: 0.01질량% 이하, 및Zr: 0.01 mass% or less, and
REM: 0.1질량% 이하REM: 0.1 mass% or less
중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 15 내지 17 중 어느 하나에 기재한 고주파 담금질용 소재.The high frequency quenching material according to any one of 15 to 17, further comprising one or two or more selected from among them.
19. 1㎛3 당 500개 이상으로 분산된 Mo계 석출물을 갖고, 그 Mo계 석출물의 평균입경이 20nm 이하인 것을 특징으로 하는 상기 15 내지 18 중 어느 하나에 기재한 고주파 담금질용 소재.19. The high frequency quenching material according to any one of 15 to 18 above, wherein the Mo-based precipitates are dispersed at 500 or more per 1 μm 3 and the average particle diameter of the Mo-based precipitates is 20 nm or less.
발명의 효과Effects of the Invention
본 발명에 따르면, 비틀림 피로특성 및 전동 피로특성을 전형(典型)으로 하는 피로특성이 뛰어난 기계구조용 부품을 안정하게 얻을 수 있고, 그 결과, 자동차용 부품의 경량화 등의 요구에 대하여 큰 효과를 발휘한다.According to the present invention, it is possible to stably obtain a mechanical structural component having excellent fatigue characteristics, which is typical of torsional fatigue characteristics and electric fatigue characteristics, and as a result, exhibits a great effect on the demand for weight reduction of automotive components and the like. do.
도 1은 Mo첨가강(鋼)과 Mo무첨가강에 대하여, 고주파 담금질시의 가열온도가 경화층의 구 오스테나이트 입경에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the effect of the heating temperature during high-frequency quenching on the former austenite grain size of the hardened layer for Mo-added steel and Mo-free steel.
도 2는 γ입자를 초미세화하는 데에 유효한 미세 석출물(Mo계 석출물)의 투과형 전자현미경사진이다.2 is a transmission electron micrograph of a fine precipitate (Mo-based precipitate) effective for ultrafine γ particles.
도 3은 Mo첨가강과 Mo무첨가강에 대하여, 평균 구 오스테나이트 입경과 비틀림 피로강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the relationship between the average spherical austenite grain size and the torsional fatigue strength for Mo-added steel and Mo-free steel.
도 4는 뜨임의 유무에 대하여, 평균 구 오스테나이트 입경과 비틀림 피로강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the relationship between the average sphere austenite particle diameter and the torsional fatigue strength with or without tempering.
도 5는 등속죠인트의 부분 단면도이다.5 is a partial cross-sectional view of a constant velocity joint.
도 6은 등속죠인트 내륜(內輪)에서의 담금질 조직층을 나타내는 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing a quenched tissue layer in a constant velocity joint inner ring.
발명을 실시하기Implement the invention 위한 최선의 형태 Best form for
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 기계구조용 부품은 자동차용의 구동축, 입력축, 출력축, 크랭크샤프트, 등속죠인트의 내륜 및 외륜, 허브, 그리고 기어 등, 부품마다 여러 가지의 형상 및 구조로 이루어지지만, 어느 쪽에 있어서도, 특히 피로강도가 요구되는 부분 또는 전부에 담금질을 실시한 경화층을 갖고, 이 경화층은 경도가 Hv 750 이상,또한 구 오스테나이트 입자의 평균입경이 경화층의 전체 두께에 걸쳐 7㎛ 이하인 것이 중요하다.The mechanical structural parts of the present invention are composed of various shapes and structures for each component, such as driving shafts, input shafts, output shafts, crankshafts, constant velocity joints, inner and outer rings, hubs, and gears for automobiles. It is important to have a hardened layer quenched in part or all of which strength is required, and this hardened layer is Hv 750 or more and it is important that the average particle diameter of old austenite particle is 7 micrometers or less over the whole thickness of a hardened layer.
이하에, 이 지견을 얻는 데에 이른 연구결과에 대하여 설명한다.Below, the result of the research which led to this knowledge is demonstrated.
[경화층의 구 오스테나이트 입경][Old Austenitic Particle Size of Hardened Layer]
고주파 담금질에 의한 경화층의 평균 구 오스테나이트 입경이 7㎛를 초과하면, 이후에 설명하는 바와 같이 경화층의 경도를 Hv 750 이상으로 상승시켜 입자내 강도를 향상시켰다고 하더라도, 피로파괴가 구 오스테나이트 입계를 기점으로 하여 발생해버린다. 따라서, 경화층의 구 오스테나이트 입경은 7㎛ 이하, 바람직하게는 6㎛ 이하, 더 바람직하게는 5㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이하일 필요가 있다. 이 이유는 입계강도는 입경을 미세화함에 따라 현저하게 강해지기 때문이다. 종래는 입자내의 강도를 상승시켜도, 입계강도는 상승하지 않고, 입계강도 율속(律速)으로 되어 그 이상의 고강도화는 바랄 수 없었다. 그러나, 입경을 미세화함으로써 입계강도는 비약적으로 상승하기 때문에, 새로운 고강도화를 바랄 수 있도록 되는 것이다.If the average spherical austenite grain size of the hardened layer by high frequency quenching exceeds 7 µm, even if the hardness of the hardened layer is increased to Hv 750 or more to improve the intragranular strength, as described later, fatigue fracture will occur. It occurs from the grain boundary. Therefore, the old austenite particle diameter of the hardened layer is 7 µm or less, preferably 6 µm or less, more preferably 5 µm or less, and more preferably 3 µm or less. This is because the grain boundary strength becomes remarkably strong as the grain size is made smaller. Conventionally, even if the intensity | strength in a particle | grain is raised, the grain boundary strength does not rise, but it becomes a grain boundary intensity rate, and further high strength could not be desired. However, by making the grain size finer, the grain boundary strength rises dramatically, so that a new high strength can be expected.
여기에서, 고주파 담금질부의 평균 구 오스테나이트 입경은 다음과 같이 하여 측정하였다.Here, the average old austenite particle diameter of the high frequency quenched portion was measured as follows.
고주파 담금질 후의 경화층의 최표층(最表層)은 면적율로 100%의 마르텐사이트 조직을 갖는다. 그리고, 경화층의 표면으로부터 내부로 감에 따라, 어떤 두께 까지는 100% 마르텐사이트 조직의 영역이 계속되지만, 그 이후는 급격하게 마르텐사이트 조직의 면적율이 감소한다. 본 발명에서는, 고주파 담금질부의 표면으로부터 마르텐사이트 조직의 면적율을 98%로 감소할 때까지의 영역을 경화층으로 하고 그 표면으로부터 평균의 깊이를 경화층 두께로 하였다.The outermost layer of the hardened layer after high frequency quenching has a martensite structure of 100% in area ratio. And as it goes from the surface of the hardened layer to the inside, the area of the 100% martensite structure continues up to a certain thickness, but thereafter, the area ratio of the martensite structure suddenly decreases. In this invention, the area | region until the area ratio of martensite structure is reduced to 98% from the surface of a high frequency quenching part was made into the hardened layer, and the average depth was made into the hardened layer thickness from the surface.
그리고, 경화층에 대하여, 표면으로부터 두께 전체의 1/5의 위치, 1/2의 위치 및 4/5위치에서의 평균의 구 오스테나이트 입경을 측정하고, 어느 쪽의 위치에 있어서도 평균의 구 오스테나이트 입경이 7㎛일 경우에, 구 오스테나이트 입자의 평균입경이 경화층의 전체 두께에 걸쳐 7㎛ 이하로 하였다.And about the hardened layer, the average old austenite particle diameter in the 1/5 position, 1/2 position, and 4/5 position of the whole thickness is measured from the surface, and the average old austenite in either position is measured. When the nit particle diameter was 7 µm, the average particle diameter of the old austenite particles was 7 µm or less over the entire thickness of the cured layer.
한편, 구 오스테나이트 입자의 평균입경은 경화층의 단면을, 물 500g에 피클린산 50g을 용해한 후, 도데실벤젠설폰산 나트륨 11g, 염화제일철 1g, 옥살산 1.5g을 첨가한 부식액으로 부식한 후, 광학현미경에 의해, 400배(1시야의 면적: 0.25mm×0.225mm)로부터 1000배(1시야의 면적: 0.10mm×0.09mm)의 배율로 각 위치마다 5시야 관찰하여, 화상해석장치에 의해 측정하였다.On the other hand, the average particle diameter of the old austenite particles was obtained by dissolving 50 g of piclinic acid in 500 g of water after curing the cross section of the hardened layer, followed by corrosion with a corrosion solution to which 11 g of dodecylbenzenesulfonate, 1 g of ferrous chloride, and 1.5 g of oxalic acid were added. By using an optical microscope, 5 fields were observed for each position at a magnification of 400 times (area of 1 field: 0.25mm × 0.225mm) to 1000 times (area of 1 field: 0.10mm × 0.09mm). Was measured.
덧붙여서, 전동피로와 같이 극표층(極表層) 부근의 조직만에 의존하는 것 같은 경우에는 경화층의 두께가 1mm 정도라도 그 나름의 효과는 얻을 수 있지만, 비틀림 피로강도의 경우에는 경화층의 두께를 2mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.더 바람직하게는 2.5mm이상, 더욱 바람직하게는 3mm이상이다.Incidentally, in the case of relying only on the structure near the pole surface layer, such as electric fatigue, even if the thickness of the cured layer is about 1 mm, its effect can be obtained, but in the case of torsion fatigue strength, the thickness of the cured layer Is preferably at least 2 mm. More preferably at least 2.5 mm, still more preferably at least 3 mm.
[경화층의 비커스 경도][Vickers Hardness of Cured Layer]
경화층의 비커스 경도 Hv가 750 미만인 경우에는 경화층의 입자내 강도가 약하기 때문에, 구 오스테나이트 입자를 미세화하였다고 하더라도, 그에 적당하는 피 로강도의 향상은 기대할 수 없다. 즉, 상기한 바와 같이 오스테나이트 입자를 미세화하여 입계강도를 상승시켜도, 입자내 강도를 상승시키지 않으면 입자내의 파괴율속단계로 되어 정적(靜的)강도 및 피로강도의 상승은 바랄 수 없다. 따라서, 본 발명에서는, 경화층의 비커스 경도(입자내의 강도에 대응) Hv는 750 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 경화층의 비커스 경도 Hv의 상한치는 특별히 규정하지 않지만, 900 초과에서는 첨가 원소량도 많아지기 때문에, 모재(母材)의 피삭성, 냉간단조성 및 내담금질 균열성이 저하하기 때문에, 900 이하인 것이 바람직하다.If the Vickers hardness Hv of the cured layer is less than 750, the intragranular strength of the cured layer is weak. Therefore, even if the old austenite particles are made fine, the improvement of the fatigue strength suitable for it cannot be expected. In other words, even if the austenite particles are made finer to increase grain boundary strength as described above, if the strength in the particles is not increased, the rate of breakage rate in the particles is increased and the increase in static strength and fatigue strength cannot be expected. Therefore, in the present invention, the Vickers hardness (corresponding to the strength in the particles) Hv of the cured layer needs to be 750 or more. On the other hand, the upper limit of the Vickers hardness Hv of the cured layer is not particularly defined, but since the amount of added elements also increases in excess of 900, the machinability, cold forging property, and quenching cracking property of the base material are lowered. It is preferable that it is the following.
여기에서, 비커스 경도는 경화층 두께의 표면에서 1/5의 위치에 98N(10kgf)에서 5점 타점(打点)한 평균으로 한다.Here, the Vickers hardness is an average of five RBIs at 98 N (10 kgf) at a
[성분조성][Composition]
다음에, 상술한 구 오스테나이트 입경 및 비커스 경도를 갖는 경화층의 입자내 강도를 따라 상승시키기 위하여 바람직한 성분조성에 대하여 설명한다.Next, the preferable component composition is demonstrated in order to raise along the intraparticle strength of the hardened layer which has the above-mentioned former austenite particle diameter and Vickers hardness.
C: 0.3∼1.5질량%C: 0.3-1.5 mass%
C는 고주파 담금질성에 가장 큰 영향을 주는 원소이며, 경화층의 입자내 강도를 상승시키고, 또한 고주파 담금질부를 더욱 두껍게 하여 피로강도의 향상에 기여한다. 그러나, 그 양이 0.3질량% 미만에서는 필요로 하는 비틀림 피로강도를 확보하기 위해서는 경화층을 비약적으로 두껍게 하지 않으면 안되고, 그 결과, 담금질 균열의 발생이 현저하게 되거나, 이후에 설명하는 베이나이트 조직을 얻는 것이 곤란하게 된다. 한편, 1.5질량%를 초과하면, 절삭성, 냉간단조성 및 내담금질 균열성의 확보에 대하여 불리하게 된다. 따라서, C양은 0.3∼1.5질량%인 것이 바람 직하다.C is the element which has the greatest influence on the high frequency hardenability, and increases the intra-particle strength of the hardened layer, and also thickens the high frequency hardened part to contribute to the improvement of the fatigue strength. However, if the amount is less than 0.3% by mass, in order to secure the required torsional fatigue strength, the hardened layer must be significantly thickened. As a result, hardening cracks are remarkable or the bainite structure described later is formed. It is difficult to obtain. On the other hand, when it exceeds 1.5 mass%, it becomes disadvantageous about ensuring cutting property, cold forging property, and hardenability cracking resistance. Therefore, it is preferable that the amount of C is 0.3-1.5 mass%.
Si: 0.05∼3.O질량%Si: 0.05-3.O mass%
Si는 경화층의 입자내 강도를 상승시키고, 피로강도의 향상에 기여한다. 또한, 이후에 설명하는 베이나이트 조직을 얻는 데에도 유용한 원소이며, 이 의미로부터는 0.05질량% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 3질량%를 초과하면, 페라이트를 고용(固溶) 경화하여 절삭성이나 냉간단조성을 확보하는 것이 어렵게 되므로, 3질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.Si raises the intraparticle strength of a hardened layer and contributes to the improvement of fatigue strength. Moreover, it is an element useful also in obtaining the bainite structure demonstrated later, From this meaning, it is preferable to contain 0.05 mass% or more. However, when it exceeds 3 mass%, it becomes difficult to solidify the ferrite to secure cutting property and cold forging, so it is preferable to set it to 3 mass% or less.
Mn: 0.2∼2.O질량%Mn: 0.2-2.20 mass%
Mn는 고주파 담금질성을 향상시켜, 경화층의 두께를 확보하는 데에 불가결한 원소이다. 그러나, 그 양이 0.2질량% 미만에서는 그 효과가 부족하다. 따라서, Mn양은 0.2질량% 이상, 나아가서는, 0.3질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 2.0질량%를 초과하면 담금질 후에 잔류 오스테나이트가 증가하고, 표층부의 경도가 저하를 초래하기 쉬워진다. 따라서, Mn은 2.0질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mn양이 너무 많으면, 피삭성이 불리하게 되는 경향이 있어, 1.2질량% 이하로 하는 것이 더 바람직하고, 1.0질량% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.Mn is an element which is indispensable for improving the high frequency hardenability and securing the thickness of the cured layer. However, when the amount is less than 0.2 mass%, the effect is lacking. Therefore, it is preferable to make Mn amount 0.2 mass% or more, and also 0.3 mass% or more. On the other hand, when it exceeds 2.0 mass%, residual austenite will increase after hardening, and the hardness of a surface layer part will fall easily. Therefore, it is preferable to make Mn into 2.0 mass% or less. On the other hand, when there is too much Mn amount, there exists a tendency for machinability to become disadvantageous, It is more preferable to set it as 1.2 mass% or less, and it is more preferable to set it as 1.0 mass% or less.
Al: 0.005∼0.25질량%Al: 0.005-0.25 mass%
Al은 강의 탈산(脫酸)에 유효한 원소이다. 또한, 고주파 담금질의 가열시에서의 오스테나이트의 입자성장을 억제하고, 고주파 담금질부를 세립화하는 데에도 유효한 원소이다. 한편, 0.25질량%를 초과하면 그 효과는 포화하고, 오히려 성분 비용의 상승을 초래한다. 따라서, Al양은 0.25질량% 이하로 하는 것이 바람직하 다. 한편, 상기 Al의 효과는 그 양이 0.001질량% 미만이면 발현되지 않기 때문에, 0.001질량% 이상으로 하는 것이 더 바람직하다. 0.005질량% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.Al is an effective element for deoxidation of steel. Moreover, it is an element effective also in suppressing grain growth of austenite at the time of heating of high frequency quenching, and refining a high frequency quenching part. On the other hand, when it exceeds 0.25 mass%, the effect will be saturated, but it will raise the component cost rather. Therefore, it is preferable to make Al amount into 0.25 mass% or less. On the other hand, since the effect of Al is not expressed when the quantity is less than 0.001 mass%, it is more preferable to set it as 0.001 mass% or more. It is more preferable to set it as 0.005 mass% or more.
Ti: 0.005∼0.1질량%Ti: 0.005-0.1 mass%
Ti는 강에 불가피적 불순물로서 혼입하는 N과 결합하는 것으로, 이후에 설명하는 B가 BN으로 되어 그 고주파 담금질성을 소실하는 것을 방지하는 효과를 갖는다. 그 때문에, 그 양을 0.005질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, 0.1질량%를 초과하면 TiN이 다량으로 형성되고, 이것이 피로파괴의 기점으로 되어 피로강도를 저하시키는 경향이 있어, Ti양은 0.005∼0.1질량%로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.01∼0.07질량%이다. 또한, 고용N을 확실하게 TiN으로서 석출시켜, B의 담금질성을 효과적으로 발휘시키기 위해서는 Ti와 N양을 Ti(질량%)/N(질량%)≥3.42가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.Ti binds to N mixed with steel as an unavoidable impurity, and B described later becomes BN, and has an effect of preventing the loss of high frequency hardenability. Therefore, it is preferable to contain the quantity 0.005 mass% or more. On the other hand, when it exceeds 0.1 mass%, TiN will be formed in a large quantity, and this will become a starting point of fatigue destruction, and it will tend to reduce fatigue strength, It is preferable to make Ti amount into 0.005 to 0.1 mass%. More preferably, it is 0.01-0.07 mass%. In addition, in order to reliably precipitate solid solution N as TiN and to effectively exhibit the hardenability of B, it is preferable to control the amount of Ti and N so that Ti (mass%) / N (mass%) ≧ 3.42.
Mo: 0.05∼0.6질량%Mo: 0.05-0.6 mass%
Mo는 열간가공 후의 베이나이트 조직의 생성을 촉진시킴으로써, 고주파 담금질의 가열시의 오스테나이트를 미세화하여 경화층을 미립화하는 작용을 갖는다. 또한, 고주파 담금질 가열시에서의 오스테나이트의 입자성장을 억제하여 경화층을 세립화하는 작용도 있다. 특히, 고주파 담금질의 가열온도를 800∼1000℃, 바람직하게는 800∼950℃로 하면, 오스테나이트의 입자성장을 현저하게 억제할 수 있다. 또한, 담금질 향상에 유효한 원소이기 때문에, 담금질성의 조정에도 사용된다. 더불어 탄화물의 생성을 억제하여 입계강도의 저하를 저지하는 작용도 갖는다.Mo has a function of facilitating formation of bainite structure after hot working, thereby miniaturizing austenite during heating of high frequency quenching, and atomizing the hardened layer. In addition, it has the effect of suppressing grain growth of austenite during high frequency quenching heating and making the cured layer fine. In particular, when the heating temperature of the high-frequency quenching is set to 800 to 1000 ° C, preferably 800 to 950 ° C, the growth of austenite particles can be significantly suppressed. Moreover, since it is an element effective for hardening improvement, it is used also for adjustment of hardenability. In addition, it has the effect of inhibiting the formation of carbides and preventing the decrease in grain boundary strength.
이와 같이, Mo는 본 발명의 효과를 얻기 위해서는 매우 유용한 원소이지만, 그 양이 0.05질량% 이상이면 경화층의 평균 구 오스테나이트 입경을 7㎛ 이하로 하는 것이 용이하게 되므로, 0.05질량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, Mo양이 0.6질량% 초과하면, 부품형상으로 형성하기 위한 열간가공시의 강재의 경도가 현저하게 상승하여, 가공성의 저하를 초래한다. 따라서, Mo양은 0.05∼0.6질량%가 바람직하다. 더 바람직하게는 0.1∼0.6질량%, 더욱 바람직하게는 0.3∼0.4질량%이다.Thus, Mo is a very useful element in order to obtain the effect of the present invention, but if the amount is 0.05% by mass or more, the average spherical austenite particle diameter of the cured layer can be easily 7 μm or less, so it is preferably 0.05% by mass or more. Do. On the other hand, when Mo amount exceeds 0.6 mass%, the hardness of the steel material at the time of hot working for forming into a part shape will rise markedly, and workability will fall. Therefore, the Mo amount is preferably 0.05 to 0.6 mass%. More preferably, it is 0.1-0.6 mass%, More preferably, it is 0.3-0.4 mass%.
한편, 발명자 등의 검토에 따르면, Mo에 의한 구 오스테나이트 입자의 미세화 효과의 가능성으로서, 고용 원자에 의한 이끌림 효과(솔루트 드러그 효과: Solute Drug Effect)나 핀닝(pinning)효과 등이 생각되고 있다. 양쪽 효과 혹은 그 밖의 효과가 각각 어느 정도 효력을 나타낼지 지는 현시점에서는 반드시 명확하지 않지만, 적어도 핀닝효과가 발현하는 경우가 있다는 것을 확인하고 있다. 상세한 것은 이후에 설명한다.On the other hand, according to a review by the inventors, as a possibility of the miniaturization effect of the old austenite particles by Mo, the attracting effect (Solute Drug Effect: Solute Drug Effect), pinning effect, etc. by solid solution atoms are considered. . It is not always clear at this point how much effect both or other effects will have, but it has been confirmed that at least a pinning effect may occur. Details will be described later.
B: 0.0003∼0.006질량%B: 0.0003-0.006 mass%
B는 고주파 담금질 전 조직을 이후에 설명하는 바와 같이, 베이나이트 조직 혹은 마르텐사이트 조직을 함유하는 것으로 하고, 나아가서는 경화층의 구 오스테나이트 입경을 미세화하는 데에 유용하다. 또한, 미량의 첨가에 의해 고주파 담금질성을 향상시켜, 경화층을 두껍게 함으로써, 피로강도를 향상시키는 효과도 있다. 또한, 입계에 우선적으로 편석(偏析)하여, 입계에 편석하는 P의 농도를 저감하고, 입계강도를 상승시켜 피로강도를 향상시키는 작용도 있다. 그러나, 그 양이 0.0003질량% 미만이면 그 효과가 부족하다. 한편, 0.006질량%를 초과하면 그 효과 는 포화하고, 오히려 성분 비용의 상승을 초래한다. 따라서, B양은 0.0003∼0.006질량%가 바람직하다. 더 바람직하게는 0.0005∼0.004질량%, 더욱 바람직하게는 0.0015∼0.003질량%이다.B contains a bainite structure or martensite structure as described below for the entire high frequency quenching structure, and is further useful for miniaturizing the former austenite grain size of the hardened layer. In addition, by adding a small amount, high-frequency hardenability is improved, and the cured layer is thickened, thereby improving the fatigue strength. It also has the effect of preferentially segregating at grain boundaries, reducing the concentration of P segregating at grain boundaries, increasing grain strength, and improving fatigue strength. However, if the amount is less than 0.0003 mass%, the effect is lacking. On the other hand, when it exceeds 0.006 mass%, the effect is saturated, but rather raises a component cost. Therefore, the amount of B is preferably 0.0003 to 0.006 mass%. More preferably, it is 0.0005-0.004 mass%, More preferably, it is 0.0015-0.003 mass%.
S: 0.1질량% 이하S: 0.1 mass% or less
S는 MnS를 형성하고, 강의 절삭성을 향상시키는 원소이지만, 0.1질량%를 초과하면 입계에 편석하여 입계강도를 저하시킨다. 따라서, S양은 0.1질량s% 이하로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.06질량% 이하이다.S is an element which forms MnS and improves the machinability of steel, but when it exceeds 0.1 mass%, it segregates at grain boundaries and lowers grain boundary strength. Therefore, it is preferable to make S amount into 0.1 mass% or less. More preferably, it is 0.06 mass% or less.
P: 0.10질량% 이하P: 0.10 mass% or less
P는 경화층의 입자내 강도를 상승시키고, 피로강도의 향상에 기여한다. 그러나, 0.10질량%를 초과하면, 입계에 편석하여 입계강도를 저하시킨다. 따라서, P양은 0.1질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.P raises the intraparticle strength of a hardened layer, and contributes to the improvement of fatigue strength. However, when it exceeds 0.10 mass%, it will segregate in a grain boundary and will reduce grain strength. Therefore, it is preferable to make P amount 0.1 mass% or less.
상기 원소 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 좋지만, 다만, 아래의 (1)∼(3)식 중 적어도 하나를 만족하도록 성분조성을 조정하는 것이 특히 바람직하다.The balance other than the above elements is good for Fe and unavoidable impurities. However, it is particularly preferable to adjust the component composition so as to satisfy at least one of the following formulas (1) to (3).
아 래Below
C > 0.7질량% …(1)C> 0.7 mass%. (One)
Si > 1.1질량% …(2)Si> 1.1 mass%. (2)
P > 0.02질량% …(3)P> 0.02 mass%. (3)
상기 식 (1)∼(3) 중 어느 것인가를 충족시킴으로써, 경화층의 비커스 경도 Hv를 750 이상으로 하여 입자내 강도를 상승시킬 수 있고, 평균 구 오스테나이트 입경을 7㎛ 이하로 미세화함에 따르는 피로강도 향상효과가 현저하게 발현되게 된다.By satisfying any one of the above formulas (1) to (3), the Vickers hardness Hv of the cured layer can be increased to 750 or more, thereby increasing the intraparticle strength, and the fatigue caused by miniaturizing the average sphere austenite grain size to 7 µm or less. The strength improving effect is remarkably expressed.
한편, 본 발명에 있어서는 고주파 담금질 후에 통상 행하여지는 뜨임처리를 생략할 수도 있다. 이 경우는 뜨임 연화가 생기지 않기 때문에 , 상기 식 (1), (2) 및 (3) 중 어느 것이라도 충족시키지 않더라도, 상기 성분조성 범위이면 Hv 750 이상을 만족할 수 있다. 따라서, 뜨임을 생략하는 경우에는 상기 (1), (2) 및 (3) 중 적어도 하나를 만족할 필요는 반드시 없다.In addition, in this invention, the tempering process normally performed after high frequency quenching can also be abbreviate | omitted. In this case, tempering softening does not occur. Therefore, even if none of the above formulas (1), (2) and (3) is satisfied, Hv 750 or more can be satisfied within the composition range. Therefore, when omission is omitted, it is not necessary to satisfy at least one of the above (1), (2) and (3).
이상의 성분조성에 더하여, 이하에 나타내는 원소 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유시키면, 새로운 피로강도의 향상에 효과적이다.In addition to the above component composition, it is effective to improve the new fatigue strength by containing one or two or more selected from the elements shown below.
Cr: 2.5질량% 이하Cr: 2.5 mass% or less
Cr는 담금질성의 향상에 유효하고, 경화 깊이를 확보하는 데에 유용한 원소이므로 첨가하여도 좋다. 그러나, 과도하게 함유되면 탄화물을 안정화시켜 잔류 탄화물의 생성을 조장하고, 입계강도를 저하시켜 피로강도를 열화시킨다. 따라서, Cr의 함유는 극력 저감하는 것이 바람직하지만, 2.5질량%까지는 허용할 수 있다. 바람직하게는 1.5질량% 이하다. 한편, 담금질성의 향상효과를 발현시키기 위해서는 0.03질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Cr is effective for improving hardenability and may be added since it is an element useful for securing a curing depth. However, when excessively contained, the carbides are stabilized to encourage the formation of residual carbides, and the grain boundary strengths are lowered to deteriorate the fatigue strength. Therefore, it is preferable to reduce Cr content as much as possible, but it can tolerate up to 2.5 mass%. Preferably it is 1.5 mass% or less. On the other hand, in order to express the improvement effect of hardenability, it is preferable to contain 0.03 mass% or more.
Cu: 1.O질량% 이하Cu: 1.O mass% or less
Cu는 담금질성의 향상에 유효하고, 또한 페라이트 중에 고용하고, 이 고용강화에 의해 피로강도를 향상시킨다. 또한, 탄화물의 생성을 억제함으로써, 탄화물에 의한 입계강도의 저하를 억제하여, 피로강도를 향상시킨다. 그러나, 함유량이 1.O질량%를 초과하면 열간가공시에 균열이 발생하기 때문에, 1.0질량% 이하의 첨가로 한다. 더 바람직하게는 0.5질량% 이하이다. 한편, 0.03질량% 미만의 첨가에서는 담금질성의 향상효과 및 입계강도의 저하억제효과가 작기 때문에, 0.03질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.1∼1.0질량%이다.Cu is effective for improving hardenability, and is dissolved in ferrite, thereby enhancing fatigue strength. In addition, by suppressing the formation of carbides, the reduction of grain boundary strength due to carbides is suppressed, and the fatigue strength is improved. However, if the content exceeds 1.0% by mass, cracking occurs during hot working. Therefore, the content is 1.0% by mass or less. More preferably, it is 0.5 mass% or less. On the other hand, when the addition is less than 0.03% by mass, the effect of improving the hardenability and the effect of suppressing the decrease in grain boundary strength is small. Preferably it is 0.1-1.0 mass%.
Ni: 3.5질량% 이하Ni: 3.5 mass% or less
Ni는 담금질성을 향상시키는 원소이므로, 담금질성을 조정하는 경우에 사용된다. 또한, 탄화물의 생성을 억제하고, 탄화물에 의한 입계강도의 저하를 억제하고, 피로강도를 향상시키는 원소이기도 한다. 그러나, Ni는 극히 고가의 원소이며, 3.5질량%를 초과하여 첨가하면 강재 비용이 상승하기 때문에, 3.5질량% 이하의 첨가로 한다. 한편, 0.05질량% 미만의 첨가에서는 담금질성의 향상효과 및 입계강도의 저하억제효과가 작으므로, 0.05질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.1∼1.O질량%이다.Since Ni is an element which improves hardenability, it is used when adjusting hardenability. It is also an element that suppresses the formation of carbides, suppresses the decrease in grain boundary strength due to carbides, and improves the fatigue strength. However, since Ni is an extremely expensive element and the steel material cost rises when it exceeds 3.5 mass%, it is set as 3.5 mass% or less. On the other hand, when the addition is less than 0.05% by mass, the effect of improving the hardenability and the effect of suppressing the decrease in grain boundary strength is small. Preferably it is 0.1-1.10 mass%.
Co: 1.O질량% 이하Co: 1.O mass% or less
Co는 탄화물의 생성을 억제하고, 탄화물에 의한 입계강도의 저하를 억제하고, 피로강도를 향상시키는 원소이다. 그러나, Co는 극히 고가의 원소이며, 1.O질량%를 초과하여 첨가하면 강재 비용이 상승하기 때문에, 1.O질량% 이하의 첨가로 한다. 한편, 0.01질량% 미만의 첨가에서는 입계강도의 저하억제효과가 작으므로, 0.01질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.02∼0.5질량%이다.Co is an element that suppresses the formation of carbides, suppresses the decrease in grain boundary strength due to carbides, and improves the fatigue strength. However, Co is an extremely expensive element, and if it is added in excess of 1.O mass%, the steel material cost rises, so the addition of 1.O mass% or less. On the other hand, when the addition is less than 0.01% by mass, since the effect of suppressing the decrease in grain boundary strength is small, it is preferable to add 0.01% by mass or more. Preferably it is 0.02-0.5 mass%.
Nb: 0.1질량% 이하Nb: 0.1 mass% or less
Nb는 담금질성의 향상효과가 있을 뿐만 아니라, 강 중에서 C, N과 결합하여 석출 강화 원소로서 작용한다. 또한, 뜨임 연화 저항성을 향상시키는 원소이기도 하고, 이들의 효과에 의해 피로강도를 향상시킨다. 그러나, 0.1질량%를 초과하여 함유시켜도 효과는 포화때문에, 0.1질량%를 상한으로 한다. 한편, 0.005질량% 미만의 첨가에서는 석출 강화 작용 및 뜨임 연화 저항성의 향상효과가 작기 때문에, 0.005질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.01∼0.05질량%이다.Nb not only has an effect of improving hardenability, but also combines with C and N in steel to act as a precipitation strengthening element. Moreover, it is an element which improves temper softening resistance, and a fatigue strength is improved by these effects. However, even if it contains exceeding 0.1 mass%, since an effect is saturated, 0.1 mass% shall be an upper limit. On the other hand, when the addition is less than 0.005% by mass, it is preferable to add 0.005% by mass or more because the effect of enhancing the precipitation strengthening effect and the temper softening resistance is small. Preferably it is 0.01-0.05 mass%.
V: 0.5질량% 이하V: 0.5 mass% or less
V는 강 중에서 C, N과 결합하여 석출 강화 원소로서 작용한다. 또한, 뜨임 연화 저항성을 향상시키는 원소이기도 하고, 이들의 효과에 의해 피로강도를 향상시킨다. 그러나, 0.5질량%를 초과하여 함유시켜도 그 효과는 포화하기 때문에, 0.5질량% 이하로 한다. 한편, 0.01질량% 미만의 첨가에서는 피로강도의 향상효과가 작기 때문에, 0.01질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.03∼0.3질량%이다.V combines with C and N in steel and acts as a precipitation strengthening element. Moreover, it is an element which improves temper softening resistance, and a fatigue strength is improved by these effects. However, since the effect is saturated even if it contains exceeding 0.5 mass%, you may be 0.5 mass% or less. On the other hand, since the effect of improving fatigue strength is small in addition of less than 0.01 mass%, it is preferable to add 0.01 mass% or more. Preferably it is 0.03-0.3 mass%.
Ta: 0.5질량% 이하Ta: 0.5 mass% or less
Ta는 미크로 조직 변화의 지연에 대하여 효과가 있고, 피로강도, 특히 전동피로의 열화를 방지하는 효과가 있기 때문에, 첨가하여도 좋다. 그러나, 그 함유량이 0.5질량%를 초과하여 함유량을 증가시켜도, 그 이상의 강도향상에 기여하지 않으므로, 0.5질량% 이하로 한다. 한편, 피로강도의 향상 작용을 발현시키기 위해서는 0.02질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다.Ta may be added because it is effective in delaying microstructure change and in preventing fatigue strength, in particular, deterioration of electric fatigue. However, even if the content increases more than 0.5 mass%, since it does not contribute to further strength improvement, it is made into 0.5 mass% or less. On the other hand, in order to express the improvement effect of fatigue strength, it is preferable to set it as 0.02 mass% or more.
Hf: 0.5질량% 이하Hf: 0.5 mass% or less
Hf는 미크로 조직 변화의 지연에 대하여 효과가 있고, 피로강도, 특히 전동 피로의 열화 방지하는 효과가 있기 때문에, 첨가하여도 좋다. 그러나, 그 함유량이 0.5질량%를 초과하여 함유량을 증가시켜도, 그 이상 강도향상에 기여하지 않으므로, 0.5질량% 이하로 한다. 한편, 피로강도의 향상 작용을 발현시키기 위해서는 0.02질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다.Hf may be added because it is effective against the delay of the microstructure change and has the effect of preventing the deterioration of fatigue strength, in particular, rolling fatigue. However, even if the content exceeds 0.5% by mass, the content is not increased further. Therefore, the content is made 0.5% by mass or less. On the other hand, in order to express the improvement effect of fatigue strength, it is preferable to set it as 0.02 mass% or more.
Sb: 0.015질량% 이하Sb: 0.015 mass% or less
Sb는 미크로 조직 변화의 지연에 대하여 효과가 있고, 피로강도, 특히 전동피로의 열화 방지하는 효과가 있기 때문에, 첨가하여도 좋다. 그러나, 그 함유량이 0.015질량%를 초과하여 함유량을 증가시키면 인성이 열화하므로, 0.015질량% 이하, 바람직하게는 0.010질량% 이하로 한다. 한편, 피로강도의 향상 작용을 발현시키기 위해서는 0.005질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다.Sb is effective against the delay of the microstructure change, and may be added because it is effective in preventing the fatigue strength, in particular, the deterioration of the electric fatigue. However, since the toughness deteriorates when its content exceeds 0.015 mass%, since its toughness deteriorates, it is 0.015 mass% or less, Preferably it is 0.010 mass% or less. On the other hand, in order to express the improvement effect of fatigue strength, it is preferable to set it as 0.005 mass% or more.
또한, 강의 피삭성을 향상시키기 위하여, 이하에 나타내는 원소를 함유시키는 것이 바람직하다.Moreover, in order to improve the machinability of steel, it is preferable to contain the element shown below.
W: 1.O질량% 이하W: 1.O mass% or less
W는 취화작용(脆化作用)에 의해 피삭성을 향상시키는 원소이다. 그러나, 1.O질량%를 초과하여 첨가하여도, 효과가 포화할 뿐만 아니라, 비용이 상승하여, 경제적으로 불리하게 되기 때문에, 1.0질량% 이하로 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, 피삭성의 개선을 위해서는, W는 0.005질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.W is an element which improves machinability by embrittlement. However, even if it adds in excess of 1.0 mass%, since an effect not only saturates but a cost rises and it becomes economically disadvantageous, it is preferable to make it contain 1.0 mass% or less. On the other hand, in order to improve machinability, it is preferable to contain W 0.005 mass% or more.
Ca: 0.005질량% 이하Ca: 0.005 mass% or less
Ca는 MnS와 함께 황화물을 형성하고, 이것이 칩 브레이커(chip breaker)로서 작용함으로써 피삭성을 개선하므로 필요에 따라 첨가할 수 있다. 그러나, 0.005질량%를 초과하여 함유시켜도, 효과가 포화할 뿐만 아니라, 성분 비용의 상승을 초래하므로, 0.005질량% 이하로 하였다. 한편, 0.0001질량% 미만에서는 함유되어 있어도 피삭성 개선 효과가 작으므로, 0.0001질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Ca forms a sulfide together with MnS, which acts as a chip breaker, thereby improving the machinability and can be added as necessary. However, even if it contains exceeding 0.005 mass%, since the effect is not only saturated but also raises a component cost, it was made into 0.005 mass% or less. On the other hand, even if it contains less than 0.0001 mass%, since the machinability improvement effect is small, it is preferable to contain 0.0001 mass% or more.
Mg: 0.005질량% 이하Mg: 0.005 mass% or less
Mg는 탈산원소일 뿐만 아니라, 응력집중원(源)으로 되어 피삭성을 개선하는 효과가 있어, 필요에 따라 첨가할 수 있다. 그러나, 과잉으로 첨가하면 효과가 포화할 뿐만 아니라, 성분 비용이 상승하기 때문에, 0.005질량% 이하로 하였다. 한편, 0.0001질량% 미만에서는 함유되어 있어도 피삭성 개선 효과가 작으므로, 0.0001질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Mg is not only a deoxidation element but also becomes a stress concentration source, and has an effect of improving machinability and can be added as necessary. However, when added excessively, not only the effect was saturated but also the component cost increased, so it was made into 0.005 mass% or less. On the other hand, even if it contains less than 0.0001 mass%, since the machinability improvement effect is small, it is preferable to contain 0.0001 mass% or more.
Te: 0.1질량% 이하Te: 0.1 mass% or less
Se: 0.1질량% 이하Se: 0.1 mass% or less
Se 및 Te는 각각, Mn과 결합하여 MnSe 및 MnTe를 형성하고, 이것이 칩 브레이커로서 작용함으로써 피삭성을 개선한다. 그러나, 함유량이 0.1질량%를 초과하면, 효과가 포화할 뿐만 아니라, 성분 비용의 상승을 초래하므로, 모두 0.1질량% 이하로 함유시키는 것으로 하였다. 또한, 피삭성의 개선을 위해서는, Se의 경우는 0.003질량% 이상 및 Te의 경우는 0.003질량% 이상으로 함유시키는 것이 바람직하다.Se and Te combine with Mn to form MnSe and MnTe, respectively, which improves machinability by acting as chip breakers. However, when the content exceeds 0.1% by mass, not only the effect is saturated but also an increase in the component cost. Therefore, the content is set to 0.1% by mass or less. Moreover, in order to improve machinability, it is preferable to contain in 0.003 mass% or more in the case of Se, and 0.003 mass% or more in case of Te.
Bi: 0.5질량% 이하Bi: 0.5 mass% or less
Bi는 절삭시의 용융, 윤활 및 취화(脆化)작용에 의해, 피삭성을 향상시키므 로, 이 목적으로 첨가할 수 있다. 그러나, 0.5질량%를 초과하여 첨가하여도 효과가 포화할 뿐만 아니라 성분 비용이 상승하기 때문에, 0.5질량% 이하로 하였다. 한편, 0.01질량% 미만에서는 함유되어 있어도 피삭성 개선 효과가 작으므로, 0.01질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Bi improves machinability by melting, lubrication and embrittlement at the time of cutting, and therefore Bi can be added for this purpose. However, even if it adds exceeding 0.5 mass%, since the effect is not only saturated but a component cost rises, it was made into 0.5 mass% or less. On the other hand, even if it contains less than 0.01 mass%, since the machinability improvement effect is small, it is preferable to contain 0.01 mass% or more.
Pb: 0.5질량% 이하Pb: 0.5 mass% or less
Pb는 절삭시의 용융, 윤활 및 취화작용에 의해, 피삭성을 향상시키므로, 이 목적으로 첨가할 수 있다. 그러나, 0.5질량%를 초과하여 첨가하여도 효과가 포화할 뿐만 아니라 성분 비용이 상승하기 때문에, 0.5질량% 이하로 하였다. 한편, 0.01질량% 미만에서는 함유되어 있어도 피삭성 개선 효과가 작으므로, 0.01질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Pb improves machinability by melting, lubrication and embrittlement at the time of cutting, and can therefore be added for this purpose. However, even if it adds exceeding 0.5 mass%, since the effect is not only saturated but a component cost rises, it was made into 0.5 mass% or less. On the other hand, even if it contains less than 0.01 mass%, since the machinability improvement effect is small, it is preferable to contain 0.01 mass% or more.
Zr: 0.01질량% 이하Zr: 0.01 mass% or less
Zr는 MnS와 함께 황화물을 형성하고, 이것이 칩 브레이커로서 작용함으로써 피삭성을 개선한다. 그러나, 0.01질량%를 초과하여 함유시켜도, 효과가 포화할 뿐만 아니라, 성분 비용의 상승을 초래하므로, 0.01질량% 이하로 하였다. 한편, 0.003질량% 미만에서는 함유되어 있어도 피삭성 개선 효과가 작으므로, 0.003질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Zr forms sulfides with MnS, which improves machinability by acting as chip breakers. However, even if it contains exceeding 0.01 mass%, since the effect is not only saturated but also raises a component cost, it was made into 0.01 mass% or less. On the other hand, even if it contains less than 0.003 mass%, since the machinability improvement effect is small, it is preferable to contain 0.003 mass% or more.
REM: 0.1질량% 이하REM: 0.1 mass% or less
REM는 MnS와 함께 황화물을 형성하고, 이것이 칩 브레이커로서 작용함으로써 피삭성을 개선한다. 그러나, REM을 0.1질량%를 초과하여 함유시켜도, 효과가 포화할 뿐만 아니라, 성분 비용의 상승을 초래하므로, 각각 상기 범위에서 함유시키는 것으로 하였다. 한편, 피삭성의 개선을 위해서는, REM은 0.0001질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.REM forms sulfides with MnS, which improves machinability by acting as chip breakers. However, even if it contains more than 0.1 mass% of REM, since not only the effect is saturated but also raises a component cost, it was made to contain in the said range, respectively. On the other hand, in order to improve machinability, it is preferable to contain REM 0.0001 mass% or more.
이상, 바람직한 성분조성 범위에 대하여 설명하였지만, 성분조성을 상기 범위로 한정하고, 또한, 고주파 담금질 전의 강조직을, 이하에 설명하는 조직으로 함으로써 상술한 7㎛ 이하의 구 오스테나이트 입자의 평균입경을 얻을 수 있다.As mentioned above, although the preferable component composition range was demonstrated, the average particle diameter of 7 micrometers or less old austenite particle mentioned above is obtained by restrict | limiting a component composition to the said range and making into the structure demonstrated below the high frequency quenching before high frequency quenching. Can be.
즉, 모재(母材)의 조직, 즉 담금질 전의 조직(고주파 담금질 후의 경화층 이외의 조직에 상당)이 베이나이트 조직 및/또는 마르텐사이트 조직을 갖고, 또한 베이나이트 조직 및 마르텐사이트 조직 중 어느 한 쪽 또는 양쪽의 합계가 10체적% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 이유는 베이나이트 조직 혹은 마르텐사이트 조직은 페라이트-퍼얼라이트 조직에 비교하여 탄화물이 미세하게 분산된 조직이기 때문에, 담금질 가열시에 오스테나이트의 핵생성 사이트(site)인, 페라이트/탄화물계면의 면적이 증가하고, 생성한 오스테나이트가 미세화하기 때문에, 담금질 경화층의 입경을 미세화하는데도 유효하게 기여하기 때문이다. 그리고, 담금질 경화층의 입경의 미세화에 의해, 입계강도가 상승하고, 피로강도가 향상한다.That is, the structure of the base material, that is, the structure before quenching (corresponding to a structure other than the hardened layer after high frequency quenching) has bainite structure and / or martensite structure, and any one of bainite structure and martensite structure It is preferable to make the sum total of one or both sides into 10 volume% or more. This is because the bainite or martensite structure is a finely dispersed carbide structure compared to the ferrite-perlite structure, so that the area of the ferrite / carbide interface, which is the nucleation site of austenite during quenching heating This is because the increased austenite is made finer, which contributes effectively to miniaturizing the particle size of the hardened hardened layer. As grain size of the hardened hardened layer is refined, the grain boundary strength rises and the fatigue strength improves.
여기에, 베이나이트 조직 및 마르텐사이트 조직 중 어느 한 쪽 또는 양쪽의 합계를 20체적% 이상으로 하는 것이 더 바람직하다.It is more preferable that the sum of either or both of the bainite structure and martensite structure is 20% by volume or more.
또한, 베이나이트 조직 및 마르텐사이트 조직 중 어느 한 쪽 또는 양쪽의 합계의 조직분율의 상한은 90체적% 정도로 하는 것이 바람직하다. 즉, 이들의 합계의 조직분율이 90체적%를 초과하면 담금질에 의한 경화층의 구 오스테나이트 입자의 미세화 효과가 포화할 뿐만 아니라, 피삭성이 급격하게 열화하기 때문이다.Moreover, it is preferable that the upper limit of the structure fraction of the sum total of either or both of bainite structure and martensite structure is about 90 volume%. That is, when the total tissue fraction exceeds 90% by volume, the micronizing effect of the former austenite particles of the hardened layer due to quenching is saturated, and the machinability deteriorates rapidly.
한편, 담금질 후의 경화층의 입경 미세화에 관하여는, 마르텐사이트 조직도 베이나이트 조직과 같은 정도의 효과를 갖지만, 공업적인 관점에서는 마르텐사이트 조직에 비교하여 베이나이트 조직 쪽이 더욱 합금원소의 첨가량이 적고, 또한 피삭성의 점에서도 유리하며, 또한 저(低)냉각속도로 생성시키는 것이 가능하기 때문에, 제조상 유리하다.On the other hand, in terms of the grain size of the hardened layer after quenching, the martensite structure has the same effect as that of the bainite structure, but from an industrial point of view, the amount of alloy element added is smaller in the bainite structure than in the martensite structure. It is also advantageous in terms of machinability, and is advantageous in manufacturing because it can be produced at a low cooling rate.
또한, 베이나이트와 마르텐사이트의 체적분율의 비(比)는 대략 베이나이트:마르텐사이트 = 100:0∼40:60이 바람직하다. 담금질 전의 조직은 고주파 담금질 후에 의한 경화층의 마르텐사이트의 구 오스테나이트 입경 미세화를 위해서는 마르텐사이트 조직이 바람직하다. 그러나, 마르텐사이트는 경질이기 때문에 모상(母相)에 다량으로 함유되면 피삭성이 저하한다. 따라서, 베이나이트와 마르텐사이트의 분율비는 베이나이트:마르텐사이트 = 100:0∼40:60이 바람직하다.In addition, the ratio of the volume fraction of bainite and martensite is preferably about bainite: martensite = 100: 0 to 40:60. The martensite structure is preferable for the microstructure of the former austenite grain size of the martensite of the hardened layer after the high frequency quenching. However, since martensite is hard, when a large amount is contained in a mother phase, machinability falls. Therefore, the fraction ratio of bainite and martensite is preferably bainite: martensite = 100: 0 to 40:60.
다음에, 본 발명의 기계구조용 부품의 제조방법에 대하여 설명한다.Next, the manufacturing method of the mechanical structural component of this invention is demonstrated.
본 발명의 기계구조용 부품은 상술한 성분조성을 갖는 강소재를 봉강압연이나 열간단조 등의 열간가공을 실시하여 부품형상으로 하고 부품의 적어도 일부에 가열온도: 800∼1000℃의 조건하에서 고주파 담금질을 실시함으로써 제조할 수 있다. 이 적어도 일부를 피로강도가 요구되는 부위로 한다.In the machine structural part of the present invention, the steel material having the above-described composition is subjected to hot working such as bar rolling or hot forging to form a part, and at least a part of the part is subjected to high frequency quenching under a heating temperature of 800 to 1000 ° C. It can manufacture by doing. At least part of this is to be a site where fatigue strength is required.
고주파 담금질부의 평균 구 오스테나이트 입경을 7㎛ 이하로 하기 위해서는 다음의 방법이 있다.In order to make the average old austenite particle diameter of a high frequency quenching part into 7 micrometers or less, there is the following method.
열간가공시의 800∼1000℃에서의 총가공율을 80% 이상으로 하고, 그 후 700∼500℃의 온도영역을 0.2 ℃/s 이상의 속도로 냉각한다. 이 조건에 의해, 담금 질 전의 조직을 균일 미세한 베이나이트 및/또는 마르텐사이트 조직(조직분율 10체적% 이상)으로 할 수 있다. 즉, 베이나이트, 마르텐사이트는 페라이트-퍼얼라이트 조직에 비교하여 탄화물이 미세하게 분산된 조직이기 때문에, 고주파 담금질 가열시에 오스테나이트의 핵생성 사이트인 페라이트/탄화물의 계면의 면적이 증가하여, 생성한 오스테나이트가 미세화하는 데에 유리하다. 이를 위해서는, 베이나이트 및 마르텐사이트의 한 쪽 또는 양쪽의 합계의 조직분율은 10체적% 이상이 필요하다. 그리고, 700∼500℃의 온도영역의 냉각속도가 0.2℃/s 미만에서는, 베이나이트 및 마르텐사이트의 한 쪽 또는 양쪽의 합계의 조직분율이 10체적% 이상으로 할 수 없다. 더 바람직하게는 냉각속도를 0.5℃/s 이상으로 한다. 한편, 베이나이트와 마르텐사이트의 체적분율의 비는 상술한 대로 대략 베이나이트:마르텐사이트 = 100: 0∼40:60이 바람직하다.The total processing rate at 800-1000 degreeC at the time of hot working is made into 80% or more, and the temperature range of 700-500 degreeC is cooled at the speed of 0.2 degree-C / s or more after that. According to this condition, the structure before quenching can be made into uniform fine bainite and / or martensite structure (
또한, 고주파 담금질 전에, 800℃미만의 온도영역에서 20% 이상의 가공(이하, 제2가공공정으로 한다)을 실시함으로써, 고주파 담금질 전의 베이나이트 및/또는 마르텐사이트 조직을 더욱 미세하게 할 수 있고, 고주파 담금질 후의 구 오스테나이트 입자의 새로운 미세화를 달성할 수 있기 때문에, 제2가공공정을 부가하는 것이 바람직하다. 800℃ 미만의 온도영역에서의 가공은 열간가공공정으로, 상기 냉각속도의 냉각 전(700∼800℃의 온도영역)에서 행하여도 좋고, 냉각 후에 별도 냉간가공을 실시하거나, 혹은 A1변태점 이하의 온도로 재가열하여 온간(溫間)가공을 실시하여도 좋다. 800℃ 미만에서의 가공은 30% 이상으로 하는 것이 바람직하다.Further, by performing 20% or more processing (hereinafter referred to as a second processing step) in a temperature range of less than 800 ° C. before the high frequency quenching, the bainite and / or martensite structure before the high frequency quenching can be made finer, Since new refinement | miniaturization of the old austenite particle after high frequency quenching can be achieved, it is preferable to add a 2nd processing process. Machining in the temperature range below 800 ° C is a hot working step and may be performed before the cooling rate (temperature range of 700 to 800 ° C) of the cooling rate, or separately cold working after cooling, or below the A 1 transformation point. You may reheat to temperature and perform warm processing. It is preferable to make processing below 800 degreeC into 30% or more.
한편, 가공법으로서는 예컨대, 냉간단조, 냉간인발, 전조(轉造)가공, 쇼트(shot) 등을 들 수 있다. 800℃ 미만에서 가공을 실시함으로써, 고주파 담금질 전의 베이나이트 혹은 마르텐사이트 조직이 미세화하고, 결과적으로서 고주파 담금질 후에 얻어지는 경화층에서의 구 오스테나이트 입자의 평균입경이 더 미세한 것으로 되는 결과, 피로강도가 더욱 향상한다.On the other hand, as a processing method, cold forging, cold drawing, rolling process, shot etc. are mentioned, for example. By processing below 800 ° C, the bainite or martensite structure before the high frequency quenching becomes fine, and as a result, the average particle diameter of the old austenite particles in the hardened layer obtained after the high frequency quenching becomes finer, resulting in further fatigue strength. Improve.
이상 설명한, 가공 및 냉각에 의한 담금질 전 조직의 조정에 맞춰, 또한 이하의 고주파 담금질 조건에 따라 처음으로 평균입경이 7㎛ 이하의 구 오스테나이트 입자가 얻어진다.In accordance with the adjustment of the whole quenching structure by processing and cooling described above, and according to the following high frequency quenching conditions, spherical austenite particles having an average particle diameter of 7 µm or less are obtained for the first time.
먼저, 가열온도가 800℃ 미만의 경우, 오스테나이트 조직의 생성이 불충분하게 되어, 경화층을 얻을 수 없다. 한편, 가열온도가 1000℃를 초과하는 경우와 600∼800℃의 승온속도가 300℃/s 미만의 경우에는 오스테나이트 입자의 성장이 촉진됨과 동시에 입자의 크기의 편차가 커져, 피로강도의 저하를 초래한다. 즉, 최종적으로 얻어지는 경화층의 구 오스테나이트 입경은 담금질 가열시에 오스테나이트 영역에서 어떻게 입자성장을 방지할지가 중요하게 된다. 전(前) 조직을 상술 한 바와 같이 미세한 베이나이트 혹은 마르텐사이트를 갖는 조직으로서 둠으로써, 오스테나이트로의 역(逆)변태의 핵생성 사이트는 다수이므로, 다수 생성한 오스테나이트 입자가 성장하지 않는 동안에 냉각을 시작하면, 담금질 조직의 평균 구 오스테나이트 입경을 미세화할 수 있다. 오스테나이트 입자의 성장은 고온이면 일수록, 또한 오스테나이트 영역에서의 보유 시간이 길면 긴 만큼 진행하므로, 입자성장을 방지하고, 최종적으로 평균입경이 7㎛ 이하의 구 오스테나이트 입자를 얻기 위해서는 가열시의 도달온도는 1000℃ 이하, 600∼800℃의 승온속도는 300℃/s 이상으로 한다.First, when heating temperature is less than 800 degreeC, formation of austenite structure becomes inadequate and a hardened layer cannot be obtained. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1000 ° C. and the heating rate of 600 to 800 ° C. is less than 300 ° C./s, the growth of austenite particles is accelerated and the variation in particle size is increased, resulting in a decrease in fatigue strength. Cause. That is, the final austenite grain size of the cured layer finally obtained becomes important to how the grain growth is prevented in the austenite region during quenching heating. By placing the pre-tissue as a structure having fine bainite or martensite as described above, the number of nucleation sites of reverse transformation to austenite is large, so that a large number of generated austenite particles do not grow. If cooling is initiated during this period, the average sphere austenite particle diameter of the quenched tissue can be refined. As the growth of the austenite particles proceeds as the temperature is higher and the retention time in the austenite region is longer, the growth of the austenite particles is prevented during the heating, and finally, in order to obtain the old austenite particles having an average particle diameter of 7 µm or less, The temperature reached is 1000 ° C or lower, and the temperature increase rate of 600 to 800 ° C is set to 300 ° C / s or higher.
한편, 가열시의 도달온도는 800∼950℃로 하는 것이 바람직하고, 600∼800℃의 승온속도는 700℃/s 이상인 것이 바람직하다.더 바람직하게는 1000℃/s 이상이다.On the other hand, the temperature attained during heating is preferably 800 to 950 ° C, and the temperature increase rate of 600 to 800 ° C is preferably 700 ° C / s or more. More preferably, it is 1000 ° C / s or more.
또한, 고주파가열시에 있어서 800℃ 이상의 체류시간이 길어지면, 오스테나이트 입자가 입자성장하고, 최종의 구 오스테나이트 입경이 7㎛ 초과까지 커지는 경향에 있어, 800℃ 이상의 체류시간은 5초 이하로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직한 가열시간은 3초 이하이다.In addition, when the residence time of 800 ° C. or more becomes longer during high-frequency heating, the austenite grains grow and the final austenite grain size tends to increase to more than 7 μm, and the residence time of 800 ° C. or more is 5 seconds or less. It is desirable to. More preferred heating time is 3 seconds or less.
한편, 상기 효과는 Mo를 본 발명 범위에서 함유시킨 강에 있어서, 더 현저하게 발현된다. 즉, 도 1에, Mo첨가강과 Mo무첨가강에 대하여, 고주파 담금질시의 가열온도와 경화층의 구 오스테나이트 입경과의 관계에 대하여 조사한 결과를 나타낸다.On the other hand, the effect is more remarkable in the steel containing Mo in the scope of the present invention. That is, FIG. 1 shows the results obtained by investigating the relationship between the heating temperature at the time of high frequency quenching and the former austenite grain size of the hardened layer of Mo-added steel and Mo-free steel.
여기에서, 도 1에 나타낸 결과는 아래와 같이 하여 얻어진 것이다. Here, the result shown in FIG. 1 is obtained as follows.
즉, 다음의 a강, b강, c강, d강 및 e강에 나타내는 성분조성의 강 소재를 150kg 진공용해 로에서 용제(溶製)하고, 150mm 각(角)으로 열간단조 후, 더미 빌렛트(dummy billet)를 제조하고, 850℃에서 80%의 열간가공을 행한 후, 700℃∼500℃의 온도범위를 0.7℃/s로 냉각하여, 봉강압연 재료를 제조하였다. 또한, 일부의 봉강에는 제2가공 공정으로서, 상기 냉각 후에 냉간으로 20%의 가공을 실시하였다.In other words, the steel material of the composition shown in the following steels a, b, c, d, and e is melted in a 150 kg vacuum melting furnace, and hot forged at 150 mm angle, and then dummy billet. After preparing a dummy billet and performing 80% hot working at 850 degreeC, the temperature range of 700 degreeC-500 degreeC was cooled to 0.7 degreeC / s, and the bar rolled material was produced. In addition, some of the steel bars were subjected to 20% cold working after the cooling as a second processing step.
(a강) C: 0.8질량%, Si: 0.1질량%, Mn: 0.78질량%, P: 0.011질량%, S: 0.019 질량%, Al: 0.024질량%, Ti: 0.017질량%, B: 0.0013질량%, N: 0.0043질량%, O: 0.0015질량%, 잔부 Fe 및 불가피 불순물. (a steel) C: 0.8 mass%, Si: 0.1 mass%, Mn: 0.78 mass%, P: 0.011 mass%, S: 0.019 mass%, Al: 0.024 mass%, Ti: 0.017 mass%, B: 0.0013 mass %, N: 0.0043 mass%, O: 0.0015 mass%, balance Fe and unavoidable impurities.
(b강) C: 0.53질량%, Si: 0.1질량%, Mn: 0.74질량%, P: 0.011질량%, S: 0.019질량%, Al: 0.024질량%, N: 0.0039질량%, Mo: 0.37질량%, Ti: 0.018질량%, B: 0.0013질량%, 잔부 Fe 및 불가피 불순물.(b steel) C: 0.53 mass%, Si: 0.1 mass%, Mn: 0.74 mass%, P: 0.011 mass%, S: 0.019 mass%, Al: 0.024 mass%, N: 0.0039 mass%, Mo: 0.37 mass %, Ti: 0.018 mass%, B: 0.0013 mass%, balance Fe and an unavoidable impurity.
(c강) C: 0.9질량%, Si: 0.1질량%, Mn: 0.78질량%, P: 0.011질량%, S: 0.019질량%, Al: 0.024질량%, Mo: 0.37질량%, Ti: 0.017질량%, B: 0.0013질량%, N: 0.0043질량%, 잔부 Fe 및 불가피 불순물.(c steel) C: 0.9 mass%, Si: 0.1 mass%, Mn: 0.78 mass%, P: 0.011 mass%, S: 0.019 mass%, Al: 0.024 mass%, Mo: 0.37 mass%, Ti: 0.017 mass %, B: 0.0013 mass%, N: 0.0043 mass%, balance Fe and unavoidable impurities.
(d강) C: 0.42질량%, Si:1.5질량%, Mn: 0.78질량%, P: 0.011질량%, S: 0.019질량%, Al: 0.024질량%, Mo: 0.37질량%, Ti: 0.017질량%, B: 0.0013질량%, N: 0.0043질량%, 잔부 Fe 및 불가피 불순물.(d steel) C: 0.42 mass%, Si: 1.5 mass%, Mn: 0.78 mass%, P: 0.011 mass%, S: 0.019 mass%, Al: 0.024 mass%, Mo: 0.37 mass%, Ti: 0.017 mass %, B: 0.0013 mass%, N: 0.0043 mass%, balance Fe and unavoidable impurities.
(e강) C: 0.42질량%, Si: 0.2질량%, Mn: 0.78질량%, P: 0.05질량%, S: 0.019질량%, Al: 0.024질량%, Mo: 0.37질량%, Ti: 0.017질량%,B: 0.0013질량%, N: 0.0043질량%, 잔부 Fe 및 불가피 불순물.(e steel) C: 0.42 mass%, Si: 0.2 mass%, Mn: 0.78 mass%, P: 0.05 mass%, S: 0.019 mass%, Al: 0.024 mass%, Mo: 0.37 mass%, Ti: 0.017 mass %, B: 0.0013 mass%, N: 0.0043 mass%, balance Fe and unavoidable impurities.
얻어진 봉강으로부터, 비틀림 피로시험편을 채취하고, 주파수: 10∼200kHz, 가열온도 870∼1050℃로 하여 고주파 담금질을 실시하고, 또한 가열로를 이용하여 170℃×30분의 조건으로 뜨임을 행하여 공시재(供試材)로 하였다. 고주파 담금질 조건은 승온속도를 300℃/s 이상, 800℃ 이상에서의 체류시간은 1초 이하로 되도록 조정하였다.A torsion fatigue test piece was taken from the obtained steel bar, and high frequency quenching was performed at a frequency of 10 to 200 kHz and a heating temperature of 870 to 1050 ° C, and further tempered under a condition of 170 ° C for 30 minutes using a heating furnace. (V) was set. In the high-frequency quenching conditions, the temperature increase rate was adjusted so that the residence time at 300 ° C / s or more and 800 ° C or more was 1 second or less.
이렇게 얻어진 공시재에 대하여, 비틀림 피로시험은 φ18mm의 단차진 비틀림 시험편에 의해 105회로 파단하는 응력을 구하였다. 또한, 고주파 담금질에 의한 경화층의 평균 구 오스테나이트 입경을 전술한 방법에 의해 측정하였다. 또한, 경화층의 표면에서 전체 두께의 1/5의 위치에서의 비커스 경도를 측정하였다. 비커스 경도은 98N(10kgf)에서 5점 타점(打点)하고, 그 평균값을 채용하였다.For the test specimen thus obtained, the torsion fatigue test determined the stress to break 10 5 times by a stepped torsional test piece having a diameter of 18 mm. In addition, the average sphere austenite particle diameter of the hardened layer by high frequency quenching was measured by the method mentioned above. In addition, the Vickers hardness at the position of 1/5 of the total thickness on the surface of the hardened layer was measured. The Vickers hardness scored five points at 98 N (10 kgf), and adopted the average value.
도 1에 나타낸 바와 같이, Mo첨가강 및 Mo무첨가강의 어느 쪽에 있어서도, 고주파 담금질시의 가열온도를 저하시킴으로써 경화층의 구 오스테나이트 입경을 작게 할 수 있지만, Mo첨가강에 있어서는 가열시의 도달온도를 1000℃ 이하, 바람직하게는 950℃ 이하로 함으로써, 특히 현저하게 경화층 입경의 미세화가 달성된다.As shown in Fig. 1, in either of Mo-added steel and Mo-free steel, the austenite grain size of the hardened layer can be reduced by lowering the heating temperature during high-frequency quenching, but in Mo-added steel, the temperature attained during heating By making 1000 degrees C or less, Preferably it is 950 degrees C or less, remarkably refinement | miniaturization of a hardened layer particle diameter is achieved.
이 현상이 생기는 이유는 명확히는 알수 없지만, 상기한 Mo 및 Ti를 포함하는 탄질화물(炭窒化物)과의 관계에서 아래와 같이 추정할 수 있다. 즉, Mo첨가강에서는, 전술한 Mo계 미세 탄질화물이 석출하여 강력한 핀닝력(pinning force)에 의해 오스테나이트 입자를 미세화하기 때문에, Mo무첨가강에 대하여 미세하게 된다고 생각된다. 그러나, 가령 단시간의 고주파 담금질이라도, 가열온도가 1000℃을 크게 초과하면 미세한 (Mo, Ti)2(C, N)은 용하여 버려, 핀닝의 효과가 작아져 버린다고 생각된다.The reason for this phenomenon is not clear, but it can be estimated as follows from the relationship with carbonitride containing Mo and Ti mentioned above. That is, in the Mo-added steel, it is considered that the Mo-based fine carbonitride is precipitated and refines the austenite particles by a strong pinning force, so that the Mo-added steel becomes finer. However, even if it is a short time high frequency quenching, when heating temperature greatly exceeds 1000 degreeC, fine (Mo, Ti) 2 (C, N) will melt | dissolve and it is thought that the effect of pinning will become small.
한편, 도 1로부터, Mo첨가강에 있어서, 제2가공공정(냉간가공)을 추가한 경우의 쪽이 구 오스테나이트 입경을 더 미세화할 수 있음을 알 수 있다.On the other hand, from FIG. 1, it can be seen that in the Mo-added steel, the former austenite grain size can be further refined when the second processing step (cold processing) is added.
또한, 발명자 등은 Mo를 함유시킨 강에 있어서, 고주파 담금질에 의한 경화 층의 평균 구 오스테나이트 입자를 더 미세화하여 피로강도를 향상할 수 있다는 것은, 미세한 Mo계 석출물이 고밀도로 분산되어 있어, 전술한 핀닝효과가 커지는 것이 아닐까 라고 추정하였다.In addition, the inventors have found that, in the steel containing Mo, it is possible to further refine the average sphere austenite particles of the hardened layer by high-frequency quenching to improve fatigue strength, so that fine Mo-based precipitates are dispersed at a high density. It was estimated that the pinning effect would increase.
그래서, 상기 a강을 용제하여 압연한 후, 850℃에서 80%, 750℃에서 25%의 단조를 행하여 공냉(공냉시 냉각속도 0.8℃/s)하였다. 그리고, 고주파 담금질 전의 소재로부터 투과전자현미경 관찰용의 시료를 채취하고, 미세 석출물의 상황에 대하여 관찰을 실시하였다. 투과전자현미경 관찰용의 시료는 소재 중앙부에서 평판시료를 채취하고, 과염소산-메탄올계의 전해액을 사용한 전해 연마에 의해 박막화(薄膜化)하여 준비하였다. 관찰 영역이 너무 얇으면 석출입자의 탈락 빈도가 높아지고, 너무 두꺼우면 석출입자 인식이 곤란해지기 때문에, 관찰 영역의 두께가 50∼100nm의 범위로 되도록 하였다. 한편, 시료두께는 전자 에너지 손실 스펙트럼으로부터 산출하였다.Therefore, after a steel was melted and rolled, forging was performed at 80% at 850 ° C and 25% at 750 ° C to perform air cooling (cooling rate at air cooling at 0.8 ° C / s). Then, a sample for observing the transmission electron microscope was taken from the material before high frequency quenching, and the situation of fine precipitates was observed. The sample for observation of the transmission electron microscope was prepared by taking a flat sample from the center of the material and thinning it by electropolishing using an electrochloric acid-methanol-based electrolyte solution. If the observation area is too thin, the dropping frequency of the precipitated particles becomes high, and if the thickness is too thick, it becomes difficult to recognize the precipitated particles, so that the thickness of the observation area is in the range of 50 to 100 nm. In addition, the sample thickness was computed from the electron energy loss spectrum.
도 2에 실제로 얻어진 투과전자현미경상의 일례를 나타낸다. 이 시야의 시료두께 약 0.1㎛를 고려하면, 직경 5∼10nm 정도의 미세한 석출물이 1㎛3당 약 3000개의 고밀도로 분산되고 있다는 것이 판면되었다.An example of the transmission electron microscope image actually obtained in FIG. 2 is shown. Considering the sample thickness of about 0.1 µm in this field of view, it has been found that fine precipitates having a diameter of about 5 to 10 nm are dispersed at about 3000 densities per 1 µm 3 .
고주파 담금질시, 오스테나이트는 베이나이트 혹은 마르텐사이트의 입계, 팩켓(packet) 경계, 탄화물 등으로 핵생성하여 입자 성장한다. 상기한 미세한 석출물은 오스테나이트 입계면이 석출물에 도달하여 그 방향쪽으로 갈 때에, 풍선(風船, 입계면)을 손가락(석출물)로 압입하였을 때처럼 입계면의 이동을 억제한다. 이러한 계면이동 억제를 핀닝(pinning)이라고 말한다. 핀닝은 전체 석출량이 일정하면 석출물이 작을수록 크고, 또한 석출물 직경이 일정하면 석출물의 양이 많을수록 강해진다. In high frequency quenching, austenite nucleates to grain boundaries of bainite or martensite, packet boundaries, carbides and the like to grow particles. The fine precipitate suppresses the movement of the grain boundary surface when the austenite grain boundary surface reaches the precipitate and moves toward the direction, as in the case where the balloon is pressed with a finger (precipitate). This inhibition of interfacial movement is called pinning. Pinning is stronger when the total amount of precipitation is constant, the larger the smaller the precipitate, and when the diameter of the precipitate is constant, the larger the amount of precipitate.
본 발명에서의 고주파가열시에는 도 2에 도시한 바와 같은 미세 석출물에 의해 핀닝이 생겨, 평균 구 오스테나이트 입경의 미세화가 더 촉진되어 있다고 추정된다. 또한, 도 2에 예시한 미세 석출물은 1000℃ 이하의 고주파 담금질 처리 후 재료에 있어서도 존재한다는 것이 확인되어 있고, 고온 단시간 열처리에 대하여 용해하기 어려운 것이 고주파 담금질시의 오스테나이트 입자성장 억제에 유효하게 작용하고 있다고 생각된다.In the high frequency heating in the present invention, pinning occurs due to the fine precipitate as shown in Fig. 2, and it is estimated that the miniaturization of the average sphere austenite particle diameter is further promoted. In addition, it is confirmed that the fine precipitate illustrated in FIG. 2 is also present in the material after the high-frequency quenching treatment of 1000 ° C. or less, and it is difficult to dissolve in high temperature and short time heat treatment effectively acts to suppress the austenite grain growth during high-frequency quenching. I think that.
다음에, 발명자들은 고주파가열 처리시의 구 오스테나이트 입자의 평균입경에 미치는 석출 분산상태의 영향을 보기 위하여, Mo의 석출 체적율을 변동시킨 모델 계산을 실시하였다. 즉, Mo의 다른 석출상(析出相)에의 고용이 미량이라 것을 가정하면, Mo계 미세 석출물의 석출 체적율: f와 평균입경: d가 결정되면, 균일분산 석출의 경우의 1㎛3당의 Mo계 미세 석출물수(석출밀도)가 검산된다. 구 오스테나이트 입자 평균직경이 미세 석출의 핀닝에 의해 지배되면, 그 크기는 석출밀도에 반비례한다. 그래서, 도 2에서의 석출물의 입경 및 그 밀도가 구 오스테나이트 입자 평균직경 2㎛를 달성하는 것을 고려하여, 핀닝효과를 발현시키는 입경 및 석출물 밀도를 검토하였다. 그 결과, 구 오스테나이트 입자 평균직경의 제어에 직접적으로 효과가 있는 1㎛3당의 석출물수는 석출물의 체적율에 따라 변동하지만, 예컨 대, 체적율이 0.2∼0.4% 정도인 경우에, 충분한 핀닝효과를 발현시켜, 구 오스테나이트 입자의 미세화를 실현할 수 있는 바람직한 범위는 아래와 같다는 것을 알았다.Next, the inventors performed a model calculation in which the precipitation volume ratio of Mo was varied in order to see the influence of the precipitation dispersion state on the average particle diameter of the old austenite particles during the high frequency heating treatment. That is, assuming that as employed by different precipitation phase (析出相) of a small amount of Mo, Mo system precipitate volume percentage of fine precipitates: f and the average grain size: when d is determined, 1㎛ 3 per Mo in the case of uniformly distributed precipitate The system fine precipitate number (precipitation density) is checked. If the average austenite grain diameter is governed by the pinning of fine precipitation, the size is inversely proportional to the precipitation density. Therefore, in consideration of the particle size of the precipitate in FIG. 2 and its density achieving 2 µm of the old austenite particles, the particle size and the precipitate density expressing the pinning effect were examined. As a result, the number of precipitates per 1 μm 3 , which is directly effective for controlling the average austenite grain size, fluctuates depending on the volume fraction of the precipitate, but, for example, sufficient pinning when the volume fraction is about 0.2 to 0.4%. It turned out that the preferable range which can express an effect and implement | achieve refinement | miniaturization of old austenite particle is as follows.
즉, 구 오스테나이트 입자의 더 나은 미세화를 달성하기 위해서는, 직경 20nm 이하의 미세 석출입자를 500개 이상 확보하는 것이 바람직하다. 또한, 직경 15nm 이하의 미세 석출입자를 1000개 이상 확보하는 것, 더 적합하게는 직경 12nm 이하의 석출입자를 2000개 이상 확보하는 것이 바람직하다.That is, in order to achieve better refinement of the old austenite particles, it is preferable to secure 500 or more fine precipitated particles having a diameter of 20 nm or less. In addition, it is preferable to secure 1000 or more fine precipitated particles having a diameter of 15 nm or less, and more preferably to secure 2000 or more precipitated particles having a diameter of 12 nm or less.
다음에, 이 석출물을 모재로부터 추출하고, 찌꺼기를 X선 회절법에 의해 동정(同定)하였던 바, 주로 hcp형태의 (Mo, Ti)2(C, N)이라고 추정되었다. 또한, 투과전자현미경에 부속한 EDX 분석의 결과로부터, Mo와 Ti의 원자비는 약 8:2이며, Mo가 주성분인 것도 밝혀졌다. 한편, 여기에서 말하는 석출물에는, 완전한 (Mo, Ti)2(C, N)의 화학량론(化學量論) 조성으로부터 제외된 것도 포함된다. 여하튼 Mo와 Ti를 포함한 복합탄질화이라고 생각된다.Next, this precipitate was extracted from the base material and the residue was identified by X-ray diffraction, whereby it was presumed to be mainly (Mo, Ti) 2 (C, N) in the form of hcp. In addition, the result of EDX analysis attached to the transmission electron microscope showed that the atomic ratio of Mo and Ti was about 8: 2, and Mo was a main component. On the other hand, the precipitate here includes the thing removed from the stoichiometric composition of complete (Mo, Ti) 2 (C, N). In any case, it is considered to be a composite carbonitride including Mo and Ti.
그런데, (Mo, Ti)2(C, N) 석출물은 Cu 등의 석출물과 달리, 비교적 단단하다는 것이 알려져 있어, 입계면 통과를 저지하는 능력이 높다고 생각된다. 또한, 성분구성비는 Mo가 Ti에 대하여 압도적으로 많은 것과 Mo가 확산하기 어려운 원소인 것을 감안하면, 이러한 (Mo, Ti)2(C, N)은 (Mo, Ti)2(C, N)의 석출온도인 600∼700℃ 정도의 온도범위에 단시간 유지하여도, 급속히 커진다고는 생각되지 않는다. 따라서, (Mo, Ti)2(C, N)의 석출량을 증가시켜 분포밀도를 높이기 위하여, 이후에 설명하는 베이나이트 및 마르텐사이트의 조직분율이 얻어지는 범위에서, 이 온도범위에서 단시간의 등온(等溫)유지함으로써, 이미 석출하고 있는 (Mo, Ti)2(C, N)의 조대화(粗大化)를 최소한으로 억제하면서, 새로운 (Mo, Ti)2(C, N)의 석출을 기대할 수 있다.By the way, it is known that (Mo, Ti) 2 (C, N) precipitates are relatively hard, unlike precipitates such as Cu, and are considered to have high ability to block passage of grain boundaries. In addition, considering that the component composition ratio is that Mo is predominantly large relative to Ti and that Mo is difficult to diffuse, such (Mo, Ti) 2 (C, N) is (Mo, Ti) 2 (C, N) Even if it keeps for a short time in the temperature range of about 600-700 degreeC which is precipitation temperature, it does not think that it becomes large rapidly. Therefore, in order to increase the amount of deposition of (Mo, Ti) 2 (C, N) and increase the distribution density, within a range where the structure fractions of bainite and martensite described later can be obtained,等溫) held by, already deposited, and that (Mo, Ti) 2 (C , N) of the expected precipitation of a new (Mo, Ti) 2 (C , N) , while suppressing to a minimum roughness (粗大化) Can be.
또한, 도 3에는 경화층의 구 오스테나이트 입경과 비틀림 피로특성과의 관계를 나타낸다. 같은 도면으로부터, Mo첨가강에서는 구 오스테나이트 입경이 7㎛ 이하의 영역에 있어서도 입경이 작아짐과 아울러, 피로특성이 향상함을 알 수 있다. 이에 대하여, Mo무첨가강에서는 입경이 7㎛ 이하로 되면, 그 이상 입경을 작게 하여도 피로강도가 향상하지 않음을 알 수 있다. 이는 Mo무첨가강에서는 Mo첨가강에 비교하여 경화층의 경도가 낮기 때문에, 구 오스테나이트 입경이 어느 정도 이상 미세화해버리면, 피로파괴가 입자내 파괴로 되어, 구 오스테나이트 입경에 영향을 주지 않기 때문이라고 생각된다.3 shows the relationship between the former austenite grain size and the torsional fatigue characteristics of the cured layer. From the same drawings, it can be seen that in the Mo-added steel, the particle size was reduced and the fatigue characteristics were improved even in the region of the old austenite particle diameter of 7 µm or less. On the other hand, in the Mo-free steel, when the particle diameter becomes 7 micrometers or less, it turns out that fatigue strength does not improve even if it is made smaller than that. This is because in the Mo-free steel, the hardness of the hardened layer is lower than that of the Mo-added steel. Therefore, when the old austenite grain size becomes finer to a certain extent, fatigue fracture becomes intragranular and does not affect the old austenite grain size. I think.
또한, Mo첨가강에서, 또한 C, Si, P 중 어느 쪽인가의 함유량을 높인 경우(c강, d강, e강)에는, 구 오스테나이트 입경이 7㎛ 이하의 영역에서, 비틀림 피로강도의 향상효과가 크다는 것을 알 수 있다. 이는 C, Si 혹은 P의 양을 증가시킴으로써, 경화층의 입자내 강도가 증가하고 있기 때문이라고 생각된다. 그래서, 경화층의 비커스 경도를 조사하였던 바, a강에서는 Hv700, b강에서는 Hv740, c강에서는 Hv902, d강에서는 Hv775, e강에서는 Hv760이며 경화층의 경도가 Hv750 이상으로 되 면, 구 오스테나이트 입자의 미세화에 의한 피로강도 향상효과가 매우 커지게 된다는 것을 뒷받침할 수 있었다.In addition, when the content of either of C, Si, or P is increased in the Mo-added steel (c steel, d steel, e steel), the torsion fatigue strength of the austenite grain size is 7 µm or less. It can be seen that the improvement effect is large. This is considered to be because the intraparticle strength of the hardened layer is increased by increasing the amount of C, Si or P. Therefore, the Vickers hardness of the cured layer was investigated. Hv700 in steel a, Hv740 in steel b, Hv902 in steel c, Hv775 in steel d, Hv760 in steel e and Hv760 in the hardened layer. It could be supported that the fatigue strength improvement effect by the miniaturization of nit particles becomes very large.
다음에, 발명자들은 이상의 경화층의 경도를 상승시킴으로써, 구 오스테나이트 입경의 미세화에 의한 피로강도 상승값을 크게 할 수 있다는 지견에 근거하여, C, Si, P 중 어느 쪽인가의 함유량을 높여서 입자내 강도를 상승시키지 않더라도, 고주파 담금질 후의 뜨임처리를 생략하는 것에 의해서도, 입자내 강도를 상승시킬 수 있기 때문에, 이 뜨임처리의 생략에 의해 피로강도가 상승하는 것이 아닐까 라고 발상하였다.Next, the inventors raised the content of either C, Si, or P based on the knowledge that by increasing the hardness of the above cured layer, the fatigue strength increase value due to the refinement of the old austenite grain size can be increased. Even if the strength is not increased, the particle strength can be increased by omitting the tempering treatment after high-frequency quenching. Therefore, it was conceived that the fatigue strength may be increased by omitting the tempering treatment.
그래서, 상기 a강 및 b강에 대하여, 상술한 비틀림 피로시험편의 제작공정에 있어서, 뜨임처리를 생략한 것에 대하여도, 마찬가지로 비틀림 피로강도의 조사를 행하였다. a강 및 b강의 뜨임을 생략한 경우의 비커스 경도는 각각 Hv740, Hv780이었다.Therefore, the torsion fatigue strength was similarly investigated for the a steel and the b steel as described above for the omission of the tempering treatment in the above-described torsional fatigue test piece production step. The Vickers hardness at the time of omitting tempering of steel a and steel b was Hv740 and Hv780, respectively.
도 4에, 뜨임 있는 경우와 뜨임 없는 경우를 비교하여, 경화층의 구 오스테나이트 입경과 비틀림 피로특성과의 관계를 나타낸다. 도 4로부터, 뜨임을 생략 하는 것에 의해서도 피로강도를 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.In FIG. 4, the relationship between the former austenite particle diameter and the torsional fatigue characteristic of the hardened layer is shown by comparing the case with tempering and the case without tempering. It can be seen from FIG. 4 that fatigue strength can be improved by omitting tempering.
이와 같이, 본 발명에서는 뜨임처리를 행하지 않는 방법도 적극적으로 채용할 수 있다. 일반적인 고강도강에서는, 뜨임처리를 행하지 않으면 부품에 균열이 발생할 경우가 있다. 이 때문에, 고주파 담금질 후의 뜨임처리는 통상 행하여지는 공정이다. 이 균열은 통상 입계파괴이며, 입계강도 부족에 기인하고 있다. 그런데, 본 발명에서는 구 오스테나이트 입자의 미세화에 의해 입계강도가 높기 때문 에, 뜨임처리를 생략하여도 균열이 발생하기 어렵다. 뜨임처리의 생략은 뜨임에 의한 연화 억제와 뜨임처리 비용의 저감에 효과가 있다.As described above, in the present invention, a method of not performing a tempering process can also be actively adopted. In general high strength steel, when tempering is not performed, a part may crack. For this reason, tempering after high frequency quenching is a process normally performed. This crack is usually grain boundary fracture and is due to lack of grain boundary strength. However, in the present invention, since the grain boundary strength is high due to the miniaturization of the old austenite particles, cracking is unlikely to occur even if the tempering treatment is omitted. Omission of tempering treatment is effective in suppressing softening by tempering and reducing tempering cost.
실시예1Example 1
표 1에 나타내는 강을 100kg 용제하고, 이것을 1200℃로 가열하여 표 2에 나타내는 열간가공 조건 및 냉간가공 조건에 의해, 비틀림 피로시험편으로 가공하였다. 가공후의 시료를, 먼저 1050℃에서 고주파 담금질하고, 계속하여 표 2에 나타내는 조건의 고주파 담금질을 행하였다. 한편, 시험 No.10은 1050℃에서의 고주파 담금질은 행하지 않았다. 또한, 시험 No.29 및 30 이외는 고주파 담금질 후에 160℃×1h.의 뜨임을 행하였다. 고주파 담금질부의 구 오스테나이트 입경 및 경도는 상술한 방법과 같이 하여 측정하였다. 비틀림 피로시험은 18mmφ의 단차진 비틀림 시험편에 의해 105회로 파단하는 응력을 구하였다. 또한, 고주파 담금질 전 조직을, 광학현미경을 이용하여 관찰하고, 조직의 동정을 행함과 아울러, 베이나이트 및 마르텐사이트의 단독 또는 합계의 조직분율(체적%)을 구하였다.100 kg of the steel shown in Table 1 was solvent-processed, it was heated at 1200 degreeC, and it processed into the torsion fatigue test piece by the hot working conditions and cold working conditions shown in Table 2. The sample after processing was quenched first at 1050 ° C., and then quenched under the conditions shown in Table 2. On the other hand, test No. 10 did not perform high frequency quenching at 1050 degreeC. In addition, except test No. 29 and 30, tempering of 160 degreeC x 1 h. Was performed after high frequency quenching. The old austenite particle diameter and hardness of the high frequency quenched portion were measured in the same manner as described above. In the torsion fatigue test, the stress of breaking 10 5 times by a stepped torsional test piece of 18 mmφ was determined. In addition, the entire high frequency quenched tissue was observed using an optical microscope to identify the tissues and to determine the tissue fraction (volume%) of bainite and martensite alone or in total.
이상의 측정결과를, 표 2에 병기하는 바와 같이, No.7 및 25는 C, Si 및 P의 모두가 낮은 비교예이며, 이들 비교예에 대하여 발명예는 비틀림 피로강도가 더욱 향상하고 있음을 알 수 있다. 또한, No.26, 27 및 28처럼, Mo, B 또는 Ti가 부족하는 경우에는 구 오스테나이트 입경이 조대화하여, 비틀림 피로강도가 저하한다. 또한, No.26, 27 및 28에서는, 특히 모재 조직이 페라이트-펄라이트로 되기 때문에 구 오스테나이트 입경이 조대화하여, 피로강도가 저하하였다. 또한, No.29 및 30 처럼, 고주파 담금질 후의 뜨임처리를 행하지 않으면, 각각 No.1 강 및 No.7 강과 비교하여, 더욱 피로강도가 향상되고 있다. 또한, No.31 강은 열간가공시의 800∼1000℃의 총가공율이 작기 때문에, 구 오스테나이트 입경이 커지고, 피로강도가 낮다.As shown in Table 2 together with the above measurement results, Nos. 7 and 25 are comparative examples in which all of C, Si, and P are low, and the inventive examples further show that the torsion fatigue strength is further improved. Can be. In addition, as in Nos. 26, 27, and 28, when Mo, B, or Ti is insufficient, the former austenite grain size becomes coarse, and the torsion fatigue strength is lowered. Further, in Nos. 26, 27, and 28, in particular, since the base metal structure became ferrite-pearlite, the former austenite grain size was coarsened, and the fatigue strength was lowered. In addition, as in Nos. 29 and 30, fatigue strength is further improved compared with No. 1 steel and No. 7 steel, unless tempering treatment after high frequency quenching is performed, respectively. In addition, since No.31 steel has a small total workability of 800 to 1000 ° C. during hot working, the old austenite grain size is large and the fatigue strength is low.
실시예2Example 2
본 발명의 기계구조용 부품으로서, 도 5에 나타내는, 구동축(10)으로부터 동력을 차륜의 허브(11)에 전달하기 위하여 개재시키는, 등속죠인트(12)를 제조하였다.As the mechanical structural part of this invention, the constant velocity joint 12 which interposes in order to transmit power to the hub 11 of a wheel from the
이 등속죠인트(12)는 외륜(13) 및 내륜(14)의 조합으로 이루어진다. 즉, 외륜(13)의 마우스부(13a)의 내면에 형성한 볼 궤도홈에 끼우는 볼(15)을 통하여, 마우스부(13a)의 내측에 내륜(14)을 요동가능하게 고정하고, 이 내륜(14)에 구동축(10)을 연결하는 한편, 외륜(13)의 스템부(13b)를 허브(11)에, 예컨대 스플라인 결합시킴으로써, 구동축(10)으로부터의 동력을 차륜의 허브(11)에 전달하는 것이다.This constant velocity joint 12 consists of a combination of the
표 3에 나타내는 성분조성으로 되는 강소재를, 전로에 의해 용제하여, 연속 주조에 의해 주조편으로 하였다. 주조편 크기는 300×400mm이었다. 이 주조편을, 브레이크다운 공정을 거쳐 150mm 각(角) 빌렛트로 압연한 뒤, 55mmφ의 봉강으로 압연하였다.The steel material which becomes the component composition shown in Table 3 was melted with the converter, and it was set as the casting piece by continuous casting. Casting piece size was 300 × 400 mm. The cast piece was rolled into a 150 mm square billet through a breakdown step, and then rolled into a steel bar having a diameter of 55 mm.
다음에, 이 봉강을 소정길이로 절단한 후, 열간단조에 의해 등속죠인트 내륜(외경: 45mm 및 내경: 20mm)을 형성하고, 그 후 절삭가공 또는 전조가공에 의해 끼움결합면에 스플라인 결합을 위한 홈을 형성하였다. 또한, 절삭가공 또는 냉간단조에 의해, 볼의 전동면(轉動面)을 형성하였다. 열간단조 후의 냉각은 표 4에 나타내는 조건으로 하였다. 여기에서, 열간단조, 냉간단조에서의 총가공율은 전동면의 축방향에 직교하는 단면의 단면감소율을 조정함으로써 행하였다.Next, after cutting the steel bar to a predetermined length, the inner ring of the constant velocity joint (outer diameter: 45 mm and inner diameter: 20 mm) is formed by hot forging, and thereafter, for spline coupling to the fitting surface by cutting or rolling. A groove was formed. Moreover, the rolling surface of the ball was formed by cutting or cold forging. Cooling after hot forging was made as the conditions shown in Table 4. Here, the total processing rate in hot forging and cold forging was performed by adjusting the cross-sectional reduction rate of the cross section orthogonal to the axial direction of the raceway.
도 6에 도시하는 바와 같이, 등속죠인트 외륜과의 사이에 개재하는 볼의 전동면(14a)에, 주파수: 15Hz의 고주파 담금질 장치를 이용하고, 1050℃에서 고주파 담금질 하고, 계속하여 표 4에 나타내는 조건의 고주파 담금질를 행하여 담금질 조직층(16)으로 한 후, 가열로를 이용하여 180℃×2h의 조건으로 뜨임을 행하여 담금질하였다. 한편, 일부의 등속죠인트에 대하여는 뜨임을 생략하였다. 이렇게 하여 얻어진 등속죠인트 내륜은 그 끼움결합면에 구동축를 끼워맞춤과 아울러, 등속죠인트 외륜의 마우스부에 볼(강구)을 통하여 장착하고, 한편 등속죠인트 외륜의 스템부에 허브를 끼워맞춤으로써, 등속죠인트 유닛으로 하였다 (도 5 참조). 한편, 볼, 외륜, 구동축 및 허브의 사양은 아래와 같다.As shown in FIG. 6, the high frequency quenching apparatus is quenched at 1050 degreeC using the high frequency quenching apparatus of frequency: 15Hz to the
아 래Below
볼: 고탄소 크롬 베어링 강 SUJ2의 담금질 뜨임강Ball: Quenched Tempered Steel of High Carbon Chrome Bearing Steel SUJ2
외륜: 기계구조용 탄소강의 고주파 담금질 뜨임강Outer ring: high frequency quenching tempered steel of mechanical steel
허브: 기계구조용 탄소강의 고주파 담금질 뜨임강Hub: high frequency quenching tempered steel of mechanical steel
구동축: 기계구조용 탄소강의 고주파 담금질 뜨임강Drive shaft: high frequency quenching tempered steel of mechanical steel
다음에, 이 등속죠인트를 사용하여, 구동축의 회전운동을 등속죠인트의 내륜그리고 외륜을 거쳐 허브에 전달하는 동력전달계에 있어서, 볼의 전동면의 전동피로강도에 관한 내구시험을 행하였다.Next, using this constant velocity joint, in a power transmission system which transmits the rotational motion of the drive shaft to the hub via the inner and outer rings of the constant velocity joint, an endurance test regarding the electric fatigue strength of the raceway of the ball was performed.
전동피로시험은 토크: 900N·m, 작동각(내륜의 축선과 구동축 축선이 이루는 각도): 20°및 회전수: 300rpm의 조건하에서 동력전달을 행하고, 등속죠인트 내륜의 전동면에 박리가 생길때 까지의 시간을 전동피로강도로서 평가하였다. 한편, 여기에서 구동축, 등속죠인트 외륜 등의 치수, 형상은 내구시험시에 등속죠인트 없는 고리(輪)가 최약부(最弱部)로 되도록 설정하였다.The electric fatigue test is carried out under the condition of torque: 900Nm, operating angle (angle between inner ring axis and drive shaft axis): 20 ° and rotation speed: 300rpm, and until peeling occurs on the raceway of the inner ring of constant velocity joint. The time of was evaluated as the electric fatigue strength. In addition, the dimension and shape of a drive shaft, a constant velocity joint outer ring, etc. were set here so that a ring without a constant velocity joint might become the weakest part at the endurance test.
또한, 마찬가지의 조건으로 제작한 등속죠인트 내륜에 대하여, 경화층의 구 오스테나이트 입자 평균직경 및 경도를, 전술한 방법과 마찬가지의 방법으로 구하였다.Moreover, about the inner ring of the constant velocity joint manufactured on the same conditions, the former austenite particle average diameter and hardness of the hardened layer were calculated | required by the method similar to the above-mentioned method.
표 4에는 이들의 결과도 병기한다.Table 4 also lists these results.
표 4로부터, No.7 및 25는 C, Si 및 P의 모두가 낮은 비교예이고, 이들 비교예에 대하여 발명예는 전동 피로수명이 향상하고 있다는 것을 알 수 있다. 또한, No.26, 27 및 28처럼, Mo, B 또는 Ti가 부족할 경우에는 구 오스테나이트 입경이 조대화하여 전동 피로수명이 저하한다. 또한, No.26, 27 및 28에서는, 특히 모재 조직이 페라이트-펄라이트로 되기 때문에, 구 오스테나이트 입경이 조대화하여, 피로강도가 저하하였다.From Table 4, No. 7 and 25 are the comparative examples in which all of C, Si, and P are low, and it turns out that a rolling fatigue life improves with respect to these comparative examples. Further, as in Nos. 26, 27, and 28, when Mo, B, or Ti is insufficient, the former austenite grain size becomes coarse, and the rolling fatigue life decreases. In addition, in Nos. 26, 27, and 28, in particular, since the base metal structure became ferrite-pearlite, the former austenite grain size was coarsened, and the fatigue strength decreased.
또한, No.29 및 30처럼, 고주파 담금질 후의 뜨임처리를 행하지 않으면, 각각 No.1 강 및 No.7 강과 비교하여, 더욱 전동 피로수명이 향상하고 있다. 또한, No.31 강은 열간가공시의 800∼1000℃의 총가공율이 작기 때문에, 구 오스테나이트 입경이 커지고, 전동 피로수명이 낮다.In addition, as in Nos. 29 and 30, when the tempering treatment after high-frequency quenching is not performed, the rolling fatigue life is further improved as compared with No. 1 steel and No. 7 steel, respectively. In addition, since No.31 steel has a small total workability of 800 to 1000 ° C at the time of hot working, the old austenite grain size is large and the rolling fatigue life is low.
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