(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸炭用鋼の製造方法であって、少なくとも以下の工程Ａ〜工程Ｃを備えることを特徴とする浸炭用鋼の製造方法。
工程Ａ：Ａｌの含有量が０．０１質量％〜０．１００質量％、Ｎの含有量が０．００５質量％〜０．０２０質量％である機械構造用鋼材である鋼材の焼なましを行う。
工程Ｃ：工程Ａで焼なました当該鋼材を、後述する工程Ｂで高周波熱処理する前に冷間鍛造する。
工程Ｂ：工程Ａで焼なました後、工程Ｃで冷間鍛造した当該鋼材を、浸炭処理前に、高周波誘導加熱法により１１００℃以上の温度に加熱し、その後冷却する。
【請求項２】
前記工程Ｂにおける加熱保持時間が、６０秒以下である請求項１に記載の浸炭用鋼の製造方法。
【請求項３】
前記工程Ｂの後に、工程Ｄとして前記鋼材を８５０℃以上１０００℃以下の温度に加熱し、その後冷却する請求項１又は請求項２に記載の浸炭用鋼の製造方法。
【請求項４】
前記工程Ｄにおいて、８００℃から６００℃までの間の冷却速度が１０℃／秒以下である請求項３に記載の浸炭用鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願に係る発明は、浸炭処理時における異常粒生成を極力抑制することを可能とする浸炭用鋼の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
浸炭用鋼は、従来より高疲労特性が求められる自動車部品や産業機械部品等に適用されている。浸炭用鋼の加工方法は、熱間鍛造や冷間鍛造があるが、昨今ではコストの面から冷間鍛造のニーズが高い。この冷間鍛造を行う場合、まず、加工性の向上を図るため、浸炭用鋼材の軟質化焼なましが行われる。この軟質化焼なましは、主に、球状化焼なましが採用される。軟質化焼なました鋼材は、冷間鍛造により成形した後、浸炭焼入れによって表面硬化処理が施される。
【０００３】
この場合、冷間鍛造による歪エネルギーは、Ａｃ１点以下の温度での浸炭加熱中において、再結晶の駆動力として働き、鋼材中のフェライトなどの組織は微細となる。そして、オーステナイト変態直後の結晶粒も微細となり、オーステナイト粒の成長の駆動力が増大して、浸炭焼入後に異常粒が生成する。特に、近年では、処理時間を短くすることができることから、浸炭焼入として浸炭温度が高い真空浸炭が採用されることが多い。しかし、浸炭時における加熱温度が高いと、オーステナイト粒が異常に成長して粗大化する問題が顕著となる。当該異常粒の成長は、歪みの発生原因、靱性の低下や疲労強度の低下といった弊害を招く。
【０００４】
そこで、従来では、冷間鍛造を行った部材をそのまま浸炭処理すると異常粒が成長することがあるため、冷間鍛造後に焼ならし処理を行い、浸炭処理後における結晶粒の粗大化を抑止していた。
【０００５】
また、異常粒の成長を組成の面から改善する技術として、例えば、特許文献１に開示の浸炭部品用の機械構造用鋼がある。当該特許文献１には、質量％でＣ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．１０〜０．５０％、Ｐ：０．３０％以下、Ｓ：０．３０％以下、Ｃｒ：１．８０〜３．００％、Ａｌ：０．００５〜０．０５０％、Ｎｂ：０．０２〜０．１０％、Ｎ：０．０３００％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、冷間加工前の組織がフェライト・パーライト組織であり、そのフェライト粒径の平均値が１５μｍ以上である浸炭部品用の機械構造用鋼が開示されている。特許文献１では、ＡｌＮ、ＮｂＣあるいはＮｂ（ＣＮ）からなる化合物のピン止め効果により、異常粒の成長を抑止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−４０３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、脱酸の目的で鋼中に添加されるＡｌは、鋼中のＮと結合して、ピン止め効果を有する極めて微細なＡｌＮを析出するために異常粒の成長を抑制することが知られているが、冷間鍛造前に行われる球状化焼鈍によって、ＡｌＮは凝集して粗大化するため十分なピン止め効果を生じることができず、浸炭時に異常粒の発生を許してしまう。上述した冷間鍛造後の焼ならし処理は、通常、８５０℃〜９５０℃程度の温度域で行われるため、鋼中において粗大化したＡｌＮは固溶しない。よって、冷間鍛造後の焼ならしによって、ＡｌＮは粗大化、凝集したままであり、十分なピン止め効果が得られているとはいえない。
【０００８】
一方、特許文献１に示すように、ＮｂやＴｉ、Ｖ等を添加し、高温で安定な析出物をピン止め元素として利用することが多く研究開発されているが、これらＮｂやＴｉ、Ｖ等の元素は高価であるため、添加量の低減が要望されている。
【０００９】
以上のことから、市場からは、冷間鍛造性を十分に確保しつつ、浸炭時の異常粒成長を極力抑制することができる浸炭用鋼の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本件発明者等は、鋭意研究の結果、鋼材成分や冷間鍛造前の金属組織を調整するのではなく、焼なました後又は冷間鍛造後の鋼材に対して浸炭処理前に組織調整を行うことで、浸炭処理時における異常粒の生成を抑制することを可能とする浸炭用鋼の製造方法を提供することを可能とした。
【００１１】
すなわち、本件発明に係る浸炭用鋼の製造方法は、少なくとも以下の工程Ａ〜工程Ｃを備えることを特徴とする。
工程Ａ：Ａｌの含有量が０．０１質量％〜０．１００質量％、Ｎの含有量が０．００５質量％〜０．０２０質量％である機械構造用鋼材である鋼材の焼なましを行う。
工程Ｃ：工程Ａで焼なました当該鋼材を、後述する工程Ｂで高周波熱処理する前に冷間鍛造する。
工程Ｂ：工程Ａで焼なました後、工程Ｃで冷間鍛造した当該鋼材を、浸炭処理前に、高周波誘導加熱法により１１００℃以上の温度に加熱し、その後冷却する。
【００１２】
本件発明に係る浸炭用鋼の製造方法は、前記工程Ｂにおける加熱保持時間が、６０秒以下であることが好ましい。
【００１３】
本件発明に係る浸炭用鋼の製造方法は、前記工程Ｂの後に、工程Ｄとして前記鋼材を８５０℃以上１０００℃以下の温度に加熱し、その後冷却することが好ましい。
【００１４】
本件発明に係る浸炭用鋼の製造方法は、前記工程Ｄにおいて、８００℃から６００℃までの間の冷却速度が１０℃／秒以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本件発明に係る浸炭用鋼の製造方法は、冷間鍛造における加工性を考慮して冷間鍛造前に鋼材の焼なましを行う。その後、当該鋼材を高周波誘導加熱法で１１００℃以上１３００℃以下の温度に加熱することにより、焼なましによって鋼材中に凝集して粗大化したＡｌＮを固溶して鋼材中に均一に分散させることができる。よって、その後の浸炭処理において鋼材中に分散したＡｌＮがピン止め効果を発揮して、高温の浸炭処理であっても異常粒の成長を極力抑制することができる。従って、本件発明によれば、Ｎｂ等の高価なピン止め元素を用いることなく、冷間鍛造における加工性を確保しつつ、その後の熱処理によって、浸炭時における異常粒の成長を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本件発明における工程Ａ〜工程Ｄを含む浸炭用鋼の製造工程を示す図である。
【図２】実施例の熱処理工程を示す図である。
【図３】比較例１の熱処理工程を示す図である。
【図４】比較例２の熱処理工程を示す図である。
【図５】比較例３の熱処理工程を示す図である。
【図６】実施例及び各比較例の擬似浸炭焼入前の金属組織写真（５００倍）及びビッカース硬さを示す図である。
【図７】実施例及び各比較例の１０２０℃で擬似浸炭焼入後の旧オーステナイト結晶粒（１００倍）である。
【図８】擬似浸炭焼入時の異常粒が発生する温度と実施例及び各比較例の関係について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本件発明に係る浸炭用鋼の製造方法の形態について詳述する。本件発明に係る浸炭用鋼の製造方法は、Ａｌの含有量が０．０１質量％〜０．１００質量％、Ｎの含有量が０．００５質量％〜０．０２０質量％である機械構造用鋼材である鋼材の焼なましを行う工程Ａと、工程Ａで焼なました当該鋼材を、後述する工程Ｂで高周波熱処理する前に冷間鍛造する工程Ｃと、工程Ａで焼なました後、工程Ｃで冷間鍛造した当該鋼材を、浸炭処理前に、高周波誘導加熱法により１１００℃以上の温度に加熱し、その後冷却する工程Ｂを少なくとも備えることを特徴とする。そこで、以下に詳述する実施の形態では、本件発明に係る工程Ａ、工程Ｃ、及び工程Ｂを含む浸炭用鋼の製造方法について述べる。
【００１８】
本件発明に係る浸炭用鋼の製造方法に用いる鋼材としては、浸炭焼入用途の機械構造用鋼材であればよい。当該鋼材の成分組成は、少なくともアルミニウム（Ａｌ）の含有量が０．０１質量％〜０．１００質量％、窒素（Ｎ）の含有量が０．００５質量％〜０．０２０質量％であることが好ましく、その他の成分組成については、浸炭焼入用との機械構造用鋼材として、通常含まれる合金成分組成を備えるものであればよい。アルミニウムは、脱酸元素であるとともに、ＡｌＮを析出することによりオーステナイト粒の成長を抑制するピン止め効果がある。しかし、０．０１質量％未満では、ピン止め効果が不十分で、０．１００質量％を超えると効果が飽和するばかりでなく、Ａｌ２Ｏ３の硬質介在物が多量に生成し、加工性を悪化させるため、上述したようにアルミニウムの含有量は、０．０１質量％〜０．１００質量％とすることが好ましい。窒素は、アルミニウムと結合してＡｌＮを析出することにより、上述したピン止め効果がある。しかし、窒素の含有量は、アルミニウムの含有量とのバランスに依存するが、ピン止め効果を十分に発揮するためには、０．００５質量％以上であることが好ましい。しかし、０．０２０質量％を超えると冷間鍛造性が低下するため、上述したように窒素の含有量は、０．００５質量％〜０．０２０質量％とすることが好ましい。
【００１９】
上述したアルミニウム及び窒素以外の成分組成が、例えば、炭素（Ｃ）０．１０質量％〜０．３０質量％、ケイ素（Ｓｉ）０．１５質量％〜０．３５質量％、マンガン（Ｍｎ）０．１０質量％〜０．９０質量％、リン（Ｐ）０．０３０質量％以下、硫黄（Ｓ）０．０３０質量％以下、クロム（Ｃｒ）１．２質量％以下、モリブデン（Ｍｏ）０．２５質量％以下であり、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避的不純物とすることができる。当該化学組成を備えた鋼材としては、例えば、機械構造用炭素鋼鋼材や、焼入性を保証した構造用鋼鋼材（Ｈ鋼）、機械構造用合金鋼鋼材などを用いることができる。
【００２０】
次に、本実施の形態に係る浸炭用鋼の製造方法について、図１の熱処理工程の概念図を参照して述べる。本実施の形態に係る浸炭用鋼の製造方法は、工程Ａとしての焼なまし処理工程と、工程Ｃとしての冷間鍛造工程と、工程Ｂとしての高周波熱処理工程と、工程Ｄとしての焼ならし工程を順次行う。以下に、それぞれの処理工程について詳述する。
【００２１】
（１）工程Ａ
本件発明における工程Ａは、鋼材の焼なましを行う工程である。鋼材の焼なまし処理は、後段の冷間鍛造工程における加工性を向上させるために行う。焼なまし処理は、球状化焼なましを採用することが好ましい。本件発明において、焼なまし処理は、７００℃〜８００℃で１時間〜２４時間保持した後、６００℃（Ｓ曲線のノーズ付近）まで１℃／時間〜２０℃／時間の冷却速度で炉冷し、その後、空冷することが好ましい。当該焼なまし処理の処理条件は、用いる鋼材の種類や、冷間鍛造の加工程度に応じて、適宜変更することができる。なお、本件発明において、後段の冷間鍛造工程前における鋼材の熱処理として、焼なまし処理のみを挙げているが、本件発明は、これに限定されるものではなく、当該焼なまし処理に先立ち鋼材の組織を調整する均質化処理や、焼ならし処理を行っても良い。これら均質化処理や焼ならし処理については、従前の方法を採用することができる。
【００２２】
（２）工程Ｃ
本実施の形態における工程Ｃは、上述した工程Ａで焼なました鋼材を、後述する工程Ｂで高周波熱処理する前に行う冷間鍛造工程である。当該冷間鍛造工程では、上述したように前段における工程Ａにおいて鋼材が軟質化焼なまし処理されているため、冷間加工性は良好となる。
【００２３】
（３）工程Ｂ
本件発明における工程Ｂは、工程Ａにおいて焼なました鋼材を、浸炭処理する前に高周波誘導加熱法により加熱し、その後冷却する高周波熱処理工程である。なお、当該工程Ｂの後に行う工程Ｄを高周波誘導加熱法により加熱する焼ならしを行う場合には、当該工程Ｂは第１段目の高周波熱処理工程となり、工程Ｄは第２段目の高周波熱処理工程に相当する。
【００２４】
当該工程Ｂにおける高周波熱処理工程では、工程Ａにおいて焼なまし処理され、工程Ｃにおいて冷間鍛造処理された鋼材を浸炭処理前に、高周波誘導加熱法により１１００℃以上１３００℃以下の温度に加熱し、その後冷却する。本件発明における当該工程Ｂにおける加熱温度は１１００℃以上とする。１１００℃未満では、焼なまし処理によって鋼材中に凝集して粗大化したＡｌＮを固溶して鋼材中に均一に分散させることが困難となるからである。鋼材中のＡｌＮを殆ど全て固溶させる観点から当該工程Ｂにおける加熱温度は１２００℃以上とすることが好ましい。当該工程Ｂにおける加熱温度の上限値は、特に限定されるものではないが、変形や著しい脱炭、表面あれの観点から１３００℃以下とすることが望ましい。また、当該工程Ｂにおける昇温速度は、工程時間の短縮化の観点から１０℃／秒以上とすることが好ましい。
【００２５】
更に、当該工程Ｂにおける加熱保持時間は６０秒以下であることが好ましい。工程Ｂにおける熱処理の加熱保持時間を６０秒以下とすることにより、著しい脱炭や表面あれを防止することが可能となるからである。
【００２６】
本件発明では、冷間鍛造における加工性を考慮して冷間鍛造前に鋼材の焼なましを行い、冷間鍛造を行った後、上述した工程Ｂを行うことで、焼なましによって鋼材中に凝集して粗大化したＡｌＮを固溶して鋼材中に均一に分散させることができる。また、当該工程Ｂにおける熱処理によって、冷間鍛造による歪を解消することができる。よって、その後の浸炭処理において鋼材中に分散したＡｌＮがピン止め効果を発揮して、高温の浸炭処理であっても異常粒の成長を極力抑制することができる。ゆえに、本件発明では、従来採用されていたＮｂ等の高価なピン止め元素を用いることなく、冷間鍛造における加工性を確保しつつ、その後の熱処理によって、浸炭時における異常粒の成長を抑制することができる。
【００２７】
（４）工程Ｄ
当該工程Ｂにおける高周波熱処理後の冷却によって得られた鋼材の組織に、マルテンサイトや下部ベイナイト組織が一部に存在している場合には、当該工程Ｂの後に、工程Ｄとして鋼材の焼ならしを行うことがより好ましい。浸炭処理前における鋼材中に、マルテンサイトや下部ベイナイトが一部存在している場合には、浸炭時におけるオーステナイト変態直後にマルテンサイトや下部ベイナイト部分が微細化し、粒成長の駆動力が増加することで異常粒が生成される場合があるからである。また、当該浸炭処理前における鋼材中にマルテンサイトや下部ベイナイトが大部分を占める場合には、再オーステナイト化した際に旧オーステナイト粒と同じ方位の結晶粒が優先的に生成し、結晶粒が微細化しないオーステナイトメモリー現象が生じるからである。
【００２８】
本件発明における当該工程Ｄでは、工程Ｂによって得られた鋼材の組織中に、マルテンサイト及び／又は下部ベイナイト組織が５％以上存在する場合には、８５０℃以上１０００℃以下の温度に加熱した後、冷却する焼ならしを行うことが好ましい。当該温度において、当該鋼材の焼ならしを行うことにより、鋼材中に残存していたマルテンサイト又は下部ベイナイト組織をフェライト−パーライト化して、組織の標準化することができる。よって、工程Ｄを更に行うことによって、鋼材の組織がより均一化されているため、均一に分散したＡｌＮのピン止め効果に加えて、浸炭処理時において異常粒の成長をより一層、効果的に抑止することが可能となる。当該工程Ｂの後に行われる焼ならし処理は、高周波誘導加熱法により行っても良い。この場合、上述したように、工程Ｂは、第１段目の高周波熱処理工程に相当し、当該工程Ｄは第２段目の高周波熱処理工程に相当する。
【００２９】
また、本件発明において、当該工程Ｄにおける昇温速度は、工程時間の短縮化の観点から１０℃／秒以上とすることが好ましい。そして、当該工程Ｄにおける加熱保持時間は、同様に、工程時間の短縮化の観点から６０秒以内とすることがより好ましい。
【００３０】
さらに、当該工程Ｄにおける加熱後の冷却速度は、少なくとも、８００℃から６００℃までの間の冷却速度が１０℃／秒以下であることが好ましい。当該温度域における冷却速度を１０℃／秒以下とすることで、組織中にベイナイトが生成される不都合を抑制し、フェライト−パーライトとすることができ、組織の標準化を行うことができるからである。また、当該工程Ｄにおける冷却速度は、鋼材の材質によって変更することが好ましく、例えば、ＳＣＭ４２０等の合金鋼を用いる場合には、少なくとも、８００℃から６００℃までの間の冷却速度が０．５℃／秒以下とすることが好ましい。
【００３１】
以上、述べてきたように、本件発明に係る浸炭用鋼の製造方法によれば、冷間鍛造における加工性を考慮して行う焼なまし処理によって鋼材中に凝集して粗大化したＡｌＮを鋼材中に均一に分散させることができる。よって、当該鋼材を、真空浸炭のような高温の浸炭処理を行った場合であっても、当該鋼材中に均一に分散したＡｌＮのピン止め効果によって、異常粒の成長を極力抑制することができる。特に、本件発明は、Ｎｂ等の高価なピン止め元素を用いることなく、熱処理のみによって、冷間鍛造における加工性を確保しつつ、浸炭時における異常粒の成長を抑制することができる。
【００３２】
次に、本発明に係る浸炭用鋼の製造方法の実施例及び比較例について述べる。
【実施例】
【００３３】
実施例の浸炭用鋼の製造方法では、鋼材（供試材）としてＳＣＭ４２０からなる直径１６ｍｍの丸棒を用いた。当該鋼材の化学成分を以下の表１に示す。なお、表１に示す鋼材の化学成分の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
【００３４】
【表１】
0006752624.tif 000002
【００３５】
本実施例では、均質化処理工程、焼ならし処理工程、球状化焼なまし処理工程、高周波熱処理工程、焼ならし処理工程を順次行って浸炭用鋼を製造した。なお、高周波熱処理工程の有無による浸炭処理時における異常粒成長挙動を示すため、本実施例及び後述する各比較例において本件発明における工程Ｃに相当する冷間鍛造は省略している。以下に、図２を参照しながら、本実施例の製造工程について述べる。
【００３６】
まず初めに、均質化処理工程において、上述した供試材としての鋼材を炉内において１２５０℃で５時間加熱した後、当該炉内において室温まで冷却した。
【００３７】
次に、焼ならし処理工程において、均質化処理した後の鋼材の焼ならし処理を行った。本実施例では、炉内において９００℃で１時間加熱した後、当該炉内において室温まで冷却した。
【００３８】
そして、球状化焼なまし処理工程において、焼ならし処理した後の鋼材の球状化焼なまし処理を行った。当該球状化焼なまし処理工程は、本件発明における工程Ａに相当する。本実施例では、炉内において７５０℃で１０時間保持した後、６００℃まで冷却速度１０℃／時間で冷却した後、炉内において室温まで冷却した。
【００３９】
次に、高周波熱処理工程において、球状化焼なまし処理工程を経た鋼材の高周波熱処理を行った。当該高周波熱処理工程は、本件発明における工程Ｂに相当する。この高周波熱処理工程では、周波数１０ｋＨｚの高周波誘導加熱により、当該鋼材を１０秒で１２５０℃まで加熱し、当該温度を１０秒間保持した後、室温まで空冷した。その後の第２回目の高周波熱処理による焼ならし工程では、周波数１０ｋＨｚの高周波誘導加熱により、当該鋼材を１０秒で９５０℃まで加熱し、当該温度を１０秒間保持した後、９５０℃から６００℃までの間０．１℃／秒の冷却速度で冷却し、その後室温まで空冷する焼ならしを行った。以上の均質化処理工程、焼ならし処理工程、球状化焼なまし処理工程、高周波熱処理工程、焼ならし処理工程を順次実施することにより、本実施例の浸炭用鋼を得た。
【比較例】
【００４０】
比較例１〜比較例３は、上述した実施例と同様の鋼材を用いて浸炭用鋼を作製した。比較例１は、図３に示すように、上述した実施例と同様に、均質化処理工程を行った後、焼ならし処理工程を行った。当該比較例１における均質化処理の条件及び焼ならし処理の条件は、実施例と同様とした。これにより、比較例１の浸炭用鋼を得た。
【００４１】
比較例２は、図４に示すように、上述した実施例と同様に、均質化処理工程、焼ならし処理工程及び球状化焼なまし処理工程を行った。当該比較例２における均質化処理の条件、焼ならし処理の条件、球状化焼なまし処理の条件は、実施例と同様とした。これにより、比較例２の浸炭用鋼を得た。
【００４２】
比較例３は、図５に示すように、上述した実施例と同様に、均質化処理工程、焼ならし処理工程及び球状化焼なまし処理工程を行った後、更に、再度、焼ならし処理工程を行った。当該比較例３における均質化処理の条件、焼ならし処理の条件、球状化焼なまし処理の条件は、実施例と同様とした。球状化焼なまし処理の後に行われる焼ならし処理工程では、炉内において９００℃で１時間加熱した後、当該炉内において室温まで冷却した。これにより、比較例３の浸炭用鋼を得た。
【００４３】
［評価］
上述した実施例及び各比較例の浸炭用鋼について、光学顕微鏡を用いた組織観察及びビッカース硬さ測定を行った。当該組織観察及びビッカース硬さ測定は、いずれも各鋼材の円形断面の表面から約４ｍｍ（半径の１／２）の位置で行った。また、実施例及び各比較例の浸炭用鋼について、図５に示すように、浸炭処理の熱サイクルを模擬した擬似浸炭焼入れを行い、異常粒成長の挙動を確認した。擬似浸炭焼入れは、真空雰囲気中にて３００℃／時間の加熱速度で９００℃〜１０６０℃に昇温した後、３時間保持し、その後、水冷した。擬似浸炭焼入後の実施例及び各比較例について、光学顕微鏡を用いた旧オーステナイト結晶粒観察を行った。旧オーステナイト結晶粒観察の測定位置は、擬似浸炭焼入前の鋼材の組織観察と同様とした。以下、それぞれの評価結果について述べる。
【００４４】
擬似浸炭焼入前の組織観察及びビッカース硬さ：  本実施例及び各比較例の擬似浸炭焼入前の金属組織写真及びビッカース硬さを図６に示す。実施例（均質化処理・焼ならし処理・球状化焼なまし処理・高周波熱処理・焼ならし処理）と、比較例１（均質化処理・焼ならし処理）、比較例３（均質化処理・焼ならし処理・球状化焼なまし処理・再度の焼ならし処理）は、いずれもフェライトとパーライトからなる金属組織であった。これに対し、比較例２（均質化処理・焼ならし処理・球状化焼なまし処理）は、球状炭化物が分散した金属組織であり、ビッカース硬さも４つの中で最も低い値（１２８ＨＶ５）を示した。
【００４５】
擬似浸炭焼入後の旧オーステナイト結晶粒観察：  本実施例及び各比較例について１０２０℃で擬似浸炭焼入れ後の旧オーステナイト粒界を現出させた金属組織写真を図７に示す。９８０℃及び１０２０℃で擬似浸炭焼入れを行った実施例（均質化処理・焼ならし処理・球状化焼なまし処理・高周波熱処理・焼ならし処理）と、比較例１（均質化処理・焼ならし処理）では、旧オーステナイト粒の結晶粒の分布が均一である状態が確認でき、他の視野においても異常粒の形成は認められなかった。一方、９８０℃及び１０２０℃で擬似浸炭焼入れを行った比較例２（均質化処理・焼ならし処理・球状化焼なまし処理）及び比較例３（均質化処理・焼ならし処理・球状化焼なまし処理・再度の焼ならし処理）では、広い範囲において、最大結晶粒度が１．５（公称粒径約２４０μｍ）程度の非常に粗大な結晶粒が観察され、異常粒が生成していることが確認された。
【００４６】
図８には、擬似浸炭焼入時の異常粒が発生する温度と実施例及び各比較例の関係について示す。図８中において丸は異常粒が認められたなかったもの、白三角は異常粒が存在しているが、異常粒の占有面積率が２０％未満であるもの、バツは異常粒の占有面積率が２０％以上であるを示している。ここでは、異常粒は、組織中において最大頻度を占める粒度番号の結晶粒から３以上異なる粗大結晶粒、又は、結晶粒度番号で５未満の粗大結晶粒をいうものとする。
【００４７】
球状化焼なまし処理後、焼ならし処理を行った比較例３では、球状化焼なまし処理まで行った比較例２と同様に、浸炭時の温度を９４０℃以上とすると異常粒が発生していた。よって、球状化焼なまし処理により凝集して粗大化したＡｌＮは、その後の焼ならし処理では、均一に分散させることができず、ＡｌＮによるピン止め効果は不十分であったと推察することができる。
【００４８】
これに対して、球状化焼なまし処理後、高周波熱処理及び焼ならし処理を行った実施例では、上述したように浸炭時の温度を９８０℃や１０２０℃に高温化させても異常粒の発生は認められなかった。これは、球状化焼なまし処理後に高周波熱処理によって鋼材を１２５０℃まで加熱することで、組織中におけるＡｌＮが固溶し、その後の焼ならし処理と、擬似浸炭中の加熱によって、均一、かつ、微細に鋼材中に分散し、ＡｌＮのピン止め効果が十分に発揮されたものと考えられる。実施例では、浸炭時の温度を１０６０℃に高温化させた際に異常粒の発生が認められている。しかし、通常、真空浸炭のような高温浸炭は、９８０℃〜１０５０℃の範囲で行われており、９８０℃及び１０２０℃の浸炭温度で異常粒の発生が認められていない本実施例は、高温浸炭を行う場合において特に有効であるといえる。
【００４９】
均質化処理及び焼ならし処理を行った比較例１では、実施例と同様に浸炭時の温度を９８０℃や１０２０℃に高温化させても異常粒の発生は認められなかったが、冷間鍛造性を考慮すると、球状化焼なまし処理による軟質化が必要である。以上のことから、球状化焼なまし処理を行った後に、高周波熱処理を行う本件発明は、冷間鍛造と、浸炭焼入を行う鋼材の製造方法として有益であることがいえる。特に、冷間鍛造を行った後、高温で高周波熱処理を行うことにより、冷間鍛造で生じる歪が解消され、この点においても異常粒の成長抑制することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本件発明に係る浸炭用鋼の製造方法は、冷間鍛造により加工が施される浸炭用鋼において特に有用である。
【図１】
0006752624.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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