(57)【要約】【課題】浸炭時の結晶粒の粗大化を確実かつ効果的に抑制可能な肌焼鋼の製造方法について提案する。【解決手段】Ｃ：0.10〜0.35質量％、Si：0.01〜1.20質量％、Mn：0.30〜1.50質量％、Ｐ：0.1質量％以下、Ｓ：0.5質量％以下、Cr：0.40〜2.00質量％、Nb：0.010〜0.090質量％、Al：0.010〜0.080質量％およびＮ：0.0070質量％以下を含み、残部はFe及び不可避的不純物の成分組成を有する鋼素材に、以下に示す加熱温度および保持時間にて加熱して行う第１段の熱間加工を施し、さらに以下に示す加熱温度および保持時間にて加熱して行う第２段の熱間加工を施す。＜第１段熱間加工＞  加熱温度：Ｘ℃以上、保持時間：１時間以上    但し、Ｘ＝1950＋144.5Ln(Ｙ)      ここで、Ｙ：Ｎ添加量(質量％)＜第２段熱間加工＞  加熱温度：1000℃以下、保持時間：５時間以下【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：0.10〜0.35質量％、
Si：0.01〜1.20質量％、
Mn：0.30〜1.50質量％、
Ｐ：0.1質量％以下、
Ｓ：0.5質量％以下、
Cr：0.40〜2.00質量％、
Nb：0.010〜0.090質量％、
Al：0.010〜0.080質量％および
Ｎ：0.0070質量％以下
を含み、残部はFe及び不可避的不純物の成分組成を有する鋼素材に、以下に示す加熱温度および保持時間にて加熱して行う第１段の熱間加工を施し、さらに以下に示す加熱温度および保持時間にて加熱して行う第２段の熱間加工を施す、肌焼鋼の製造方法。
＜第１段熱間加工＞
加熱温度：Ｘ℃以上、保持時間：１時間以上
但し、Ｘ＝1950＋144.5Ln(Ｙ)
ここで、Ｙ：Ｎ添加量(質量％)
＜第２段熱間加工＞
加熱温度：1000℃以下、保持時間：５時間以下
【請求項２】
前記成分組成はさらに、
Mo：1質量％以下、
Cu：1質量％以下、
Ni：1質量％以下および
Ｂ：0.01質量％以下
のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する請求項１に記載の肌焼鋼の製造方法。
【請求項３】
前記成分組成はさらに、
Ti：0.1質量％以下、
Ｖ：0.1質量％以下、
Hf：0.1質量％以下、
Ta：0.1質量％以下および
Se：0.3質量％以下
のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する請求項１または２に記載の肌焼鋼の製造方法。
【請求項４】
前記成分組成はさらに、
Sn：0.1質量％以下および
Sb：0.1質量％以下、
のうちから選ばれる１種または２種を含有する請求項１から３のいずれかに記載の肌焼鋼の製造方法。
【請求項５】
前記成分組成はさらに、
Pb：0.3質量％以下および
Bi：0.3質量％以下
のうちから選ばれる１種または２種を含有する請求項１から４のいずれかに記載の肌焼鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建産機や自動車分野で用いられる機械構造用材料に供する、浸炭処理を行った場合でも結晶粒が粗大化せず、微細な結晶粒を有する肌焼鋼の製造方法に関するものである。本発明で得られる肌焼鋼が用いられる部品として、建産機分野では、例えば、走行減速機のギア（プラネタリーギアおよびサンギア等の歯車）、大型減速機のギア、油圧ポンプのバルブプレート、ボールねじのナット、サイクロン減速機の曲線板およびピン、並びに、直動軸受けのブロック等が挙げられ、同様に、自動車分野では、各種軸受、エンジンのピストンピン、カムシャフトおよびタイミングギア、変速機の歯車類（ミッシングギア、リングギア、サンギアおよびプラネリタギア等）、並びに、駆動系のデフベベルギア、トリポート、インナおよびボール等が挙げられる。また、建産機や自動車分野以外では、電気機器分野の風力発電機用の軸受や減速ギア等である。
【背景技術】
【０００２】
鋼の疲労特性を向上させる熱処理として、浸炭焼入れ焼戻しがよく知られている。ここで、浸炭処理は高温長時間の熱処理であるため、結晶粒が成長粗大化する場合がある。結晶粒の粗大化は疲労特性を低下させるため、これを回避するための技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、Nb添加鋼を熱間圧延で製造するに際し、分塊圧延の加熱時間を極力短くし、Nb系介在物の量を低減する手法が提案されている。また、特許文献２では、Nb添加鋼を熱間圧延で製造するに際し、第１段目の圧延での加熱を1160℃以上の温度とし、第２段目の圧延での加熱を1000℃以下とし、微細なNb析出物の個数を増大させる手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第5503170号
【特許文献２】特許第5796406号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、部品の製造コストを低減するため、切削加工を冷間鍛造加工に置き換える試みが進められている。その結果、浸炭前の鋼材には冷間加工歪の導入が著しくなり、これに起因する浸炭時の結晶粒粗大化が以前にも増して発生しやすい傾向にある。また、浸炭熱処理コストの低減を目的として、処理時間を短くするために、処理温度の高温化が選択される場合も多く、これも浸炭時の結晶粒粗大化が発生しやすくなっている要因の一つになっている。このような事情を考慮すると、従来の技術では、浸炭時の結晶粒粗大化を確実に抑制することが難しい場合が多くあり、この結晶粒の粗大化抑制が課題であった。
【０００６】
本発明は、上記の実情に鑑み開発されたものであり、浸炭時の結晶粒の粗大化を確実かつ効果的に抑制可能な肌焼鋼の製造方法について提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋼の製造方法と、浸炭時の結晶粒粗大化現象との関係を鋭意研究した結果、Nb添加鋼に施す２段の熱間加工において、第１段の熱間加工の加熱温度を従来よりも高温化および長時間化することにより、浸炭時の結晶粒粗大化が著しく抑制されることを見出した。本発明は上記の知見に立脚するものである。
すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
【０００８】
１．Ｃ：0.10〜0.35質量％、
Si：0.01〜1.20質量％、
Mn：0.30〜1.50質量％、
Ｐ：0.1質量％以下、
Ｓ：0.5質量％以下、
Cr：0.40〜2.00質量％、
Nb：0.010〜0.090質量％、
Al：0.010〜0.080質量％および
Ｎ：0.0070質量％以下
を含み、残部はFe及び不可避的不純物の成分組成を有する鋼素材に、以下に示す加熱温度および保持時間にて加熱して行う第１段の熱間加工を施し、さらに以下に示す加熱温度および保持時間にて加熱して行う第２段の熱間加工を施す、肌焼鋼の製造方法。
＜第１段熱間加工＞
加熱温度：Ｘ℃以上、保持時間：１時間以上
但し、Ｘ＝1950＋144.5Ln(Ｙ)
ここで、Ｙ：Ｎ添加量(質量％)
＜第２段熱間加工＞
加熱温度：1000℃以下、保持時間：５時間以下
【０００９】
２．前記成分組成はさらに、
Mo：1質量％以下、
Cu：1質量％以下、
Ni：1質量％以下および
Ｂ：0.01質量％以下
のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する前記１に記載の肌焼鋼の製造方法。
【００１０】
３．前記成分組成はさらに、
Ti：0.1質量％以下、
Ｖ：0.1質量％以下、
Hf：0.1質量％以下、
Ta：0.1質量％以下および
Se：0.3質量％以下
のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する前記１または２に記載の肌焼鋼の製造方法。
【００１１】
４．前記成分組成はさらに、
Sn：0.1質量％以下および
Sb：0.1質量％以下、
のうちから選ばれる１種または２種を含有する前記１から３のいずれかに記載の肌焼鋼の製造方法。
【００１２】
５．前記成分組成はさらに、
Pb：0.3質量％以下および
Bi：0.3質量％以下
のうちから選ばれる１種または２種を含有する前記１から４のいずれかに記載の肌焼鋼の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、浸炭処理のための加熱による結晶粒の粗大化を効果的に抑制可能な肌焼鋼を得ることができ、工業上非常に有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の肌焼鋼を具体的に説明する。
まず、本発明において、鋼の成分組成を上記の範囲に限定した理由について、成分毎に順に説明する。
Ｃ：0.10〜0.35質量％
Ｃは、浸炭熱処理後の焼入れにより鋼材の芯部の硬度を高めるために、0.10質量％以上の含有を必要とする。一方、含有量が0.35質量％を超えると、焼入れ後の芯部の靭性が低下するため、Ｃ量は0.10〜0.35質量％の範囲に限定した。好ましくは、0.13〜0.27質量％の範囲である。より好ましくは、0.15〜0.25質量％の範囲である。
【００１５】
Si：0.01〜1.20質量％
Siは、脱酸剤として必要であり、少なくとも0.01質量％の添加が必要である。しかしながら、Siは浸炭表層で優先的に酸化し、粒界酸化を促進する元素である。また、過度に含有させると、固溶強化により変形抵抗を高めて鍛造性を劣化させるため、上限を1.20質量％とする。好ましくは、0.02〜0.35質量％である。さらに好ましくは、0.03〜0.15質量％である。なお、冷間鍛造用途の場合に最も好ましい範囲は、0.03〜0.09％である。
【００１６】
Mn：0.30〜1.50質量％
Mnは、焼入性の向上に有効な元素で有り、少なくとも0.30質量％の添加を必要とする。しかし、Mnの過剰な添加は、固溶強化による変形抵抗の上昇を招くため、上限を1.50質量％とした。好ましくは、0.40〜1.0質量％であり、より好ましくは0.40〜0.90質量％である。
【００１７】
Ｐ：0.1質量％以下
Ｐは、結晶粒界に偏析し、靭性を低下させるため、その混入は低いほど望ましいが、0.1質量％までは許容される。好ましくは、0.02質量％以下である。また、下限については特に限定せずとも問題はないが、無駄な低Ｐ化は精錬時間の増長や精錬コストを上昇させてしまうため、コストの観点からは0.003％以上とするとよい。
【００１８】
Ｓ：0.5質量％以下
Ｓは、硫化物系介在物として存在し、被削性の向上に有効な元素であるが、過剰な添加は冷間鍛造性の低下を招くため、上限を0.5質量％とする。また、下限については特に限定しないが、過度の低Ｓ化は精錬コストを上昇させてしまうため、0.003％以上とするとよい。好ましくは0.004〜0.300質量％であり、さらに好ましくは0.005〜0.090質量％である。
【００１９】
Cr：0.40〜2.00質量％
Crは、焼入性と焼戻し軟化抵抗の向上に寄与し、さらには炭化物の球状化促進にも有用な元素であるが、含有量が0.40質量％に満たないと、その添加効果に乏しい。一方、2.00質量％を超えると、過剰浸炭や残留オーステナイトの生成を促進し、疲労強度に悪影響を与える。よって、Cr量は0.40〜2.00質量％の範囲に限定する。好ましくは、0.7〜1.9質量％の範囲である。より好ましくは、0.8〜1.8質量％である。
【００２０】
Nb：0.010〜0.090質量％
Nbは、鋼中でNbCを形成し、浸炭熱処理時のオーステナイト粒径の粗粒化をピン止め効果により抑制する。Nbによるこの効果を得るためには、少なくとも0.010質量％でNbを添加する。一方、0.090質量％を超えて添加すると、粗大なNbCの析出による粗粒化抑制能の低下や、疲労強度の劣化を招くおそれがあるため、Nb含有量は0.090質量％以下とする。好ましくは、0.005〜0.060質量％である。さらに好ましくは、0.010〜0.050質量％である。
【００２１】
Al：0.010〜0.080質量％
Alは、脱酸に有効な元素であるが、含有量が0.010質量％に満たないと、その添加効果に乏しい。また、過剰な添加は介在物の増加を招き、疲労破壊の起点を増やし、低疲労強度の原因となることから、上限を0.080質量％とした。好ましくは、0.015〜0.080質量％であり、さらに好ましくは0.015〜0.060質量％である。ちなみに、後述する選択添加成分であるＢは、固溶Ｂによる焼入れ性向上が疲労強度向上に有効であるから、この固溶Ｂを確保することを所期する場合は、0.035〜0.070質量％の範囲が好適である。
【００２２】
Ｎ：0.0070質量％以下
Ｎは、Alと結合し窒化物(AlN)を形成する。かようなAlNはNbCの析出核となる結果、析出物を粗大化させてしまう。また、AlNとNbCとが接合した複合析出物は熱力学的安定性が上昇するため、高温で溶解しにくくなる。その結果、第一段の熱間加工の加熱時に、上記した粗大な複合析出物が残存することになる。この粗大な複合析出物は、その高い熱力学的安定性ゆえに浸炭時でも残存し、微細な析出物の総量を減ずる作用を通じて結晶粒の粗大化を招いてしまう。かように、Ｎ量の増大はAlN単体の熱力学的安定性を増大させることになる。このため、添加Ｎ量の増大に従い、第一段の熱間加工の加熱温度を上昇させる必要があるが、一方で、過度の圧延加熱温度の上昇は結晶粒成長を促進させてしまう。このようにして成長粗大化した結晶粒は、浸炭時のオーステナイト粒径を粗大化させてしまう。以上の現象を回避できるＮ量の上限は、0.0070質量％である。
【００２３】
一方、下限については特に限定しないが、過度の低Ｎ化は精錬コストを上昇させてしまうため、0.0010％以上とするとよい。好ましくは0.0015〜0.0065質量％であり、さらに好ましくは0.0020〜0.0055質量％である。また、鋼中固溶Ｎ量を低減し、冷間鍛造時の動的歪み時効による冷間鍛造荷重の上昇を抑え、鍛造荷重低減も志向する場合は、0.0020〜0.0050質量％の範囲が好適である。
【００２４】
以上の基本成分の残部は、Fe及び不可避的不純物である。ここで、上記した基本成分に加えて、本発明では、必要に応じて、更に、以下に示す各成分を適宜添加することが可能である。
Mo：１質量％以下、
Cu：１質量％以下、
Ni：１質量％以下および
Ｂ：0.01質量％以下
のうちから選ばれる１種または２種以上
【００２５】
Mo：１質量％以下
Moは、焼入性と焼戻し軟化抵抗性の向上に寄与し、さらには浸炭異常層を低減する効果も示し、有用な元素であるため添加してもよい。しかし、含有量が１質量％を超えると、焼入れが過剰となり、圧延後の取り扱い時に疵が発生または割れが発生する懸念がある。そのため、Moの添加量は１質量％以下の範囲に制限することが好ましい。なお、Moによる上記の焼入性、焼戻し軟化抵抗性の向上および浸炭異常層の低減の各効果を発現させるためには、Moは0.01質量％以上で添加することが好ましい。さらに、好ましくは0.03〜0.50質量％の範囲である。より好ましくは0.05〜0.30質量％である。
【００２６】
Cu：１質量％以下
Cuは、焼入性の向上に寄与する元素であり、また、Seととともに添加することにより、鋼中でSeと結合し、結晶粒の粗大化防止効果を示す有用な元素である。これらの効果を得るためには、Cuは0.01質量％以上で含有されることが好ましい。一方、Cu含有量が１質量％を超えると、圧延材の表面肌が荒れてしまい、疵として残存する懸念がある。そこで、Cu量は１質量％以下の範囲に限定することが好ましい。より好ましくは0.015〜0.500質量％の範囲である。更に好ましくは0.03〜0.30質量％である。
【００２７】
Ni：１質量％以下
Niは、焼入性の向上に寄与するとともに、靱性の向上に有用な元素である。これらの効果を得るためには、Niは0.01質量％以上で含有されることが好ましい。一方、１質量％を超えて含有されても、上記の効果が飽和する。よって、Ni含有量は１質量％以下の範囲に限定することが好ましい。より好ましくは0.015〜0.500質量％の範囲である。更に好ましくは0.03〜0.30質量％である。
【００２８】
Ｂ：0.01質量％以下
Ｂは、粒界に偏析し、拡散型変態を抑制することで、焼入性の向上に有効であり、加えて粒界を強化し、疲労亀裂の発生および進展を抑制し疲労強度を向上させる効果もある。Ｂによるこの効果を得るためには、0.0003質量％以上でＢを含有させることが好ましい。一方、0.01％を超えると、靱性が低下するため、Ｂ量は0.01質量％以下の範囲に限定することが好ましい。より好ましくは、0.0005〜0.0050質量％の範囲である。更に好ましくは0.0007〜0.0020質量％である。
【００２９】
さらに、必要に応じて、以下に示す各成分を適宜添加することが可能である。
Ti：0.1質量％以下、
Ｖ：0.1質量％以下、
Hf：0.1質量％以下、
Ta：0.1質量％以下および
Se：0.3質量％以下
のうちから選ばれる１種または２種以上
【００３０】
Ti：0.1質量％以下
Tiの添加は、鋳造後の表面割れを抑制する効果がある。しかし、0.1質量％を超えて添加しても、その効果は飽和するのみであるためTi含有量は0.1質量％以下とすることが好ましい。また、TiはＮとの結合力が極めて強く、少量であっても窒化物を形成する。このTi窒化物は凝固段階から粗大に生成し、圧延後も残存するため、接触疲労強度を著しく低下する場合がある。ピッチングや表面剥離等の接触疲労破壊が優先的に生じる部材または使用環境における負荷応力が非常に高い歯車部品の場合は、むしろ添加せず不純物としてもなるべく混入を避けることが望ましく、このような場合は0.003質量％以下とすることが好ましい。
【００３１】
Ｖ：0.1質量％以下
Ｖは、鋼中でVCを形成し、浸炭熱処理時のオーステナイト粒径の粗粒化をピン止め効果により抑制する。Ｖによるこの効果を得るためには、少なくとも0.003質量％以上でＶを含有させることが好ましい。一方、0.1質量％を超えて添加しても合金コストが高価となるばかりであり、結晶粒の粗大化防止効果は飽和する。よって、Ｖ含有量は0.1質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.005〜0.080質量％である。さらに好ましくは、0.01〜0.06質量％である。
【００３２】
Hf：0.1質量％以下
Hfは、鋼中で炭化物を形成し、浸炭熱処理時のオーステナイト粒径の粗粒化をピン止め効果により抑制する。この効果を得るためには、少なくとも0.003質量％でHfを添加することが好ましい。一方、0.1質量％を超えて添加すると、鋳造凝固時に粗大な析出物を生成し、粗粒化抑制能の低下や疲労強度の劣化を招くおそれがあるため、Hfの含有量は0.1質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.005〜0.060質量％である。さらに好ましくは、0.01〜0.05質量％である。
【００３３】
Ta：0.1質量％以下
Taは、鋼中で炭化物を形成し、浸炭熱処理時のオーステナイト粒径の粗粒化をピン止め効果により抑制する。この効果を得るためには、少なくとも0.003質量％でTaを添加することが好ましい。一方、0.1質量％を超えて添加すると、鋳造凝固時に割れを生じやすくなり、圧延および鍛造後でも疵が残存してしまう懸念があるため、Taの含有量は0.1質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.005〜0.060質量％である。さらに好ましくは、0.01〜0.05質量％である。
【００３４】
Se：0.3質量％以下
Seは、MnやCuと結合し、鋼中に析出物として分散する。Se析出物は浸炭熱処理温度域で析出物成長がほとんど起こらず安定に存在しており、オーステナイト粒径のピン止め効果が高い。このため、Se添加は結晶粒の粗大化防止に有効であるが、この効果を得るためには、少なくとも0.001質量％以上でSeを添加することが好ましい。一方、0.3質量％を超えて添加しても、結晶粒の粗大化防止効果は飽和する。このため、Se含有量は0.3質量％とすることが好ましい。より好ましくは、0.005〜0.100質量％である。さらに好ましくは、0.008〜0.090質量％である。
【００３５】
同様に、必要に応じて、以下に示す各成分を適宜添加することが可能である。
Sn：0.1質量％以下および
Sb：0.1質量％以下
のうちから選ばれる１種または２種を含有
【００３６】
Sb：0.1質量％以下
Sbは、鋼材表面の脱炭を抑制し、表面硬度の低下を防止するために有効な元素である。この効果を発現させるためには、Sbは0.0003質量％以上含有させることが好ましい。一方、過剰な添加は鍛造性を劣化させることから、Sbの含有量は0.1質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.001〜0.050質量％であり、更に好ましくは、0.0015〜0.0350質量％である。
【００３７】
Sn：0.1質量％以下
Snは、鋼材表面の耐食性を向上させるために有効な元素である。耐食性向上の観点からは、Snは0.003質量％以上含有させることが好ましい。一方、過剰な添加は鍛造性を劣化させることから、Snの含有量は0.1質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.0010〜0.0500質量％であり、更に好ましくは、0.0015〜0.0350質量％である。
【００３８】
同様に、必要に応じて、以下に示す各成分を適宜添加することが可能である。
Pb：0.3質量％以下および
Bi：0.3質量％以下
のうちから選ばれる１種または２種を含有
Pb、Biは、切削時の切屑を微細化する効果があり、切屑処理性を向上させる場合、これらの元素添加が有効である。この効果を得るために、PbおよびBiはそれぞれ0.01質量％以上の添加が好ましい。しかしながら、これらの元素を過度に添加しても切屑処理性の向上効果は飽和する。従って、合金コスト上昇を抑えるため、PbおよびBi量の上限値をそれぞれ0.3質量％とする。より好ましいPb量およびBi量は0.01〜0.2質量％、更には0.01〜0.1質量％である。
【００３９】
以上説明した選択元素を添加する場合、基本成分並びに添加元素以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。
【００４０】
次に、本発明における熱間圧延に関する規定について説明する。本発明の製造方法は、上述した成分組成の鋼を用いて熱間加工を２段階で施して肌焼鋼を作製するものであり、各段の熱間加工における加熱温度および保持時間を下記のように限定することが肝要である。ここで、２段階の熱間加工とは、第１段の熱間加工が上述した成分組成の鋼からなる鋳片を角鋼や丸鋼等の鋼片にする工程であり、第１段の熱間加工が該鋼片を棒鋼や線材に加工する工程である。
【００４１】
＜第１段熱間加工＞
加熱温度：Ｘ℃以上、保持時間：１時間以上
但し、Ｘ＝1950＋144.5Ln(Ｙ)  …（１）
ここで、Ｙ：Ｎ添加量(質量％)
上記の式（１）は、第１段の圧延加熱温度である。上述したように、Ｎは、Alと結合し窒化物(AlN)を形成する。かようなAlNはNbCの析出核となる結果、析出物を粗大化させてしまう。このAlを第１段の熱間加工の加熱において十分に溶解させることが重要である。上述したとおり、AlNの熱力学的安定性はＮ量の影響を受けることから、AlNを溶解させるために必要な加熱温度は、Ｎ添加量に関する上式（１）に従って定められる。すなわち、上式（１）は、含有Ｎ量が増大するほどAlN溶解に必要な加熱温度を高くすることを意味する。
【００４２】
また、加熱保持時間は、Al、Ｎの拡散に必要な時間を考慮して、１時間以上とする必要がある。好ましくは３時間以上であり、最適は10時間以上である。
【００４３】
なお、第１段熱間加工における加熱温度の上限は、加熱炉耐久性の点から1390℃であることが好ましい。同様に、保持時間の上限は、過度な製造費用増大を抑止する理由から        30時間であることが好ましい。
【００４４】
また、第１段熱間加工の終了後は、600℃以下まで冷却してから、次の第２段熱間加工を施すことが好ましい。なぜなら、第１段熱間加工後に、一度フェライト、パーライト、ベイナイト、またはマルテンサイト組織にすることで微細なNbCを析出させ、その後、次の第２段熱間加工を施すことが、第２段熱間加工におけるNbCの粗大化抑制に有利に寄与するからである。
【００４５】
＜第２段熱間加工＞
加熱温度：1000℃以下、保持時間：５時間以下
第２段の熱間加工の加熱工程では、NbCの析出および成長が生じる。従って、NbCの成長を抑制するには、ここでの加熱温度を過度に上昇させない必要がある。そのため、加熱温度を1000℃以下に、保持時間を５時間以下に限定する。
【００４６】
なお、第２段熱間加工における加熱温度の下限は、熱間圧延時の変形抵抗低減のため、800℃であることが好ましい。同様に、保持時間の下限は、鋼材中心部まで十分に温度上昇させるために0.5時間であることが好ましい。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例に従って、本発明の構成および作用効果をより具体的に説明する。しかし、本発明は下記の実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲内にて適宜変更することも可能であり、これらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４８】
表１に示す成分組成の鋼を溶製し、第１段の熱間加工として、鋼片圧延を施し600℃まで空冷した。その後、第２段の熱間加工として、直径30mmの丸棒に圧延した(棒鋼圧延)。表２に、鋼片圧延の加熱温度および棒鋼圧延の加熱温度および保持時間を示す。
得られた棒鋼を長さ24mmに切断後、表３に示す歯車形状へと冷間鍛造した。その後、種々温度に加熱し３時間保持する浸炭熱処理を施し、浸炭後の旧オーステナイト粒径を評価した。粒径の評価は、JIS_Ｇ0551に準拠し、粒度番号にて行った。本試験において、粒度番号６以上であれば十分な細粒といえる。種々浸炭温度における試験結果を表２に併記した。
【００４９】
表２に示すとおり、本発明に従う発明例は、浸炭加熱温度が比較的高い場合においても、結晶粒の粗大化を効果的に抑制でき、微細な結晶粒が得られることが分かる。
【００５０】
【表１】
2020139185.tif 000002
【００５１】
【表２】
2020139185.tif 000003
2020139185.tif 000004
【００５２】
【表３】
2020139185.tif 000005