JP7548951B2 - Hardened steel material and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、焼入れ鋼材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to hardened steel material and its manufacturing method.
従来、被加熱品を誘導加熱により300℃/秒以上の昇温速度にて1000℃~1200℃の温度に急速短時間で予加熱した後、徐冷し、続いて該被加熱品を誘導加熱により1000℃/秒以上の昇温速度にて900℃~1050℃で、かつ予加熱温度よりも低い温度に急速短時間で本加熱した後、急冷する高周波焼入方法が知られている(特許文献1を参照)。 A conventional high-frequency hardening method is known in which the workpiece is preheated by induction heating to a temperature of 1000°C to 1200°C at a heating rate of 300°C/sec or more in a short time, then slowly cooled, and then the workpiece is heated by induction heating to a temperature of 900°C to 1050°C at a heating rate of 1000°C/sec or more in a short time, which is lower than the preheating temperature, and then rapidly cooled (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の高周波焼入方法は、材料の均一オーステナイト化を容易にして、切削性等を犠牲にすることなく良好に輪郭焼入を行うことを目的としているが、鋼材の長寿命化を図ることを目的とするものではない。
本発明は上記課題に基づいてなされたものであり、鋼材として十分な耐久性を有し、かつ、鋼材の長寿命化を図ることができる焼入れ鋼材及びその製造方法を提供することを目的とする。
However, the induction hardening method described in
The present invention has been made in light of the above-mentioned problems, and has an object to provide a hardened steel material that has sufficient durability as a steel material and can extend the service life of the steel material, and a manufacturing method thereof.
本発明に係る焼入れ鋼材は、高炭素過共析鋼からなる素材部と、マルテンサイトと炭化物との混相組織を有し、表面の硬さが700HV0.3以上であり、前記炭化物の平均粒子径が0.01μm以上0.50μm以下であり、かつ、残留オーステナイト量が5vol.%以上30vol.%以下である表層部と、を有することを特徴とする。 The hardened steel material according to the present invention is characterized by having a base part made of high carbon hypereutectoid steel, and a surface layer part having a mixed phase structure of martensite and carbides, a surface hardness of 700 HV0.3 or more, an average particle size of the carbides of 0.01 μm or more and 0.50 μm or less, and an amount of retained austenite of 5 vol. % or more and 30 vol. % or less.
本発明に係る焼入れ鋼材の製造方法は、高炭素過共析鋼からなる被加熱品を誘導加熱により1000℃以上1300℃以下の第1温度まで昇温して予加熱した後、Ms点を超えかつA1点未満である第2温度まで急冷し、更に、前記第2温度を保持し、続いて、誘導加熱により750℃以上950℃以下の第3温度まで昇温して本加熱した後、急冷することを特徴とする。 The manufacturing method of the hardened steel material according to the present invention is characterized in that a heated product made of high carbon hypereutectoid steel is preheated by induction heating to a first temperature of 1000°C or more and 1300°C or less, then quenched to a second temperature that is higher than the Ms point and lower than the A1 point, and then the second temperature is maintained, and then the product is fully heated by induction heating to a third temperature of 750°C or more and 950°C or less, and then quenched.
本発明は、鋼材として十分な耐久性を有し、かつ、鋼材の長寿命化を図ることができる焼入れ鋼材及びその製造方法が提供される。 The present invention provides a hardened steel material that has sufficient durability as a steel material and can extend the life of the steel material, as well as a manufacturing method thereof.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態を説明するための概念図であり、(a)は焼入れ鋼材、(b)は(a)の製造方法に係るヒートパターンを示す概念図である。なお、図1(a)に示す点線は切断線である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A and 1B are conceptual diagrams for explaining an embodiment of the present invention, in which (a) is a hardened steel material, and (b) is a conceptual diagram showing a heat pattern according to the manufacturing method of (a). Note that the dotted line shown in Fig. 1A is a cutting line.
本実施形態に係る焼入れ鋼材1は、高炭素過共析鋼からなる素材部と、マルテンサイトと炭化物との混相組織を有し、表面の硬さが700HV0.3以上であり、前記炭化物の平均粒子径が0.01μm以上0.50μm以下であり、かつ、残留オーステナイト量が5vol.%以上30vol.%以下である表層部と、を有する。
The hardened
本実施形態に係る焼入れ鋼材1は、素材部11が高炭素過共析鋼からなる。高炭素過共析鋼は、Cを0.85~1.20質量%、Siを0.10~2.00質量%、Mnを0.10~2.00質量%含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる。
高炭素過共析鋼は、JIS規格高炭素クロム軸受鋼を用いることが好ましい。高炭素クロム軸受鋼は、規格鋼であるため入手が容易で、かつ軌道輪の素材として好適である。また、軌道輪の体積が大きく、高い焼入性が要求される場合、高炭素クロム軸受鋼の中でもSUJ2やSUJ3が採用されることが好ましい。
このように、本実施形態に係る焼入れ鋼材1は、素材部11が高炭素過共析鋼からなる。従って、鋼材として十分な耐久性を有している。
In the hardened
It is preferable to use JIS-standard high carbon chromium bearing steel as the high carbon hypereutectoid steel. Since high carbon chromium bearing steel is standard steel, it is easy to obtain and is suitable as a material for the raceway. In addition, when the raceway volume is large and high hardenability is required, it is preferable to use SUJ2 or SUJ3 among the high carbon chromium bearing steels.
As described above, in the hardened
また、本実施形態に係る焼入れ鋼材1は、表層部12にマルテンサイトと炭化物との混相組織を有し、表面の硬さが700HV0.3以上である。なお、ここでいう表面とは、詳しくは、最表面12aから深さ方向に0.1mmの位置のことをいう。
以上から、本実施形態に係る焼入れ鋼材1は、鋼材として十分な耐久性を有している。
前記表面の硬さは、好ましくは、800HV0.3以上である。
The hardened
From the above, the hardened
The surface hardness is preferably 800 HV0.3 or more.
また、本実施形態に係る焼入れ鋼材1は、表層部12の混相組織における炭化物の平均粒子径が0.01μm以上0.50μm以下である。
この炭化物の平均粒子径の測定は、後述する図4に示すようなSEM像中の炭化物のそれぞれについて水平方向のferet径と垂直方向のferet径を測定し、各炭化物の両feret径の平均値を合算して、測定炭化物数で除することで求められる。
焼入れ鋼材1に発生する転位が炭化物を切断して運動する最大粒子径(臨界粒子径)は、Fe3Cの場合、約15nmであるため、上記のように、混相組織における炭化物の平均粒子径を0.01μm以上とすることで、材料強化への寄与が大きくなる可能性がある。
また、平均粒子径を0.50μm以下とすることで、応力集中源になる炭化物が微細分散されるため、当該炭化物を起点とした応力集中が軽減される。よって、焼入れ鋼材の長寿命化を図ることができる。
前記平均粒子径は、好ましくは、0.01μm以上0.20μm以下である。
Moreover, in the hardened
The average particle size of the carbides is determined by measuring the horizontal and vertical feret diameters of each carbide in an SEM image as shown in FIG. 4 described later, adding up the average values of the two feret diameters of each carbide, and dividing the sum by the number of carbides measured.
The maximum particle size (critical particle size) at which dislocations generated in the hardened
Furthermore, by making the average particle size 0.50 μm or less, the carbides that are the source of stress concentration are finely dispersed, so that the stress concentration originating from the carbides is reduced, thereby making it possible to extend the life of the hardened steel material.
The average particle size is preferably 0.01 μm or more and 0.20 μm or less.
更に、本実施形態に係る焼入れ鋼材1は、表層部12に残留オーステナイト量も5vol.%以上30vol.%以下有している。従って、面疲労強度の向上も期待できる。
本実施形態に係る焼入れ鋼材1の表層部12の厚さ(鋼材1の最表面12aから素材部11と同じ硬さになるまでの深さ)は、例えば、1.5mmである。
Furthermore, the hardened
The thickness of the surface layer 12 of the hardened
本発明に係る焼入れ鋼材の製造方法2は、高炭素過共析鋼からなる被加熱品を誘導加熱により1000℃以上1300℃以下の第1温度まで昇温して予加熱した後、Ms点を超えかつA1点未満である第2温度まで急冷し、更に、前記第2温度を保持し、続いて、誘導加熱により750℃以上950℃以下の第3温度まで昇温して本加熱した後、急冷する。
In the
本実施形態に係る焼入れ鋼材の製造方法2は、素材として高炭素過共析鋼からなる被加熱品を用いる。高炭素過共析鋼は、Cを0.85~1.20質量%、Siを0.10~2.00質量%、Mnを0.10~2.00質量%含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる。
高炭素過共析鋼は、JIS規格高炭素クロム軸受鋼を用いることが好ましい。高炭素クロム軸受鋼は、規格鋼であるため入手が容易で、かつ軌道輪の素材として好適である。また、軌道輪の体積が大きく、高い焼入性が要求される場合、高炭素クロム軸受鋼の中でもSUJ2やSUJ3が採用されることが好ましい。
The
It is preferable to use JIS-standard high carbon chromium bearing steel as the high carbon hypereutectoid steel. Since high carbon chromium bearing steel is standard steel, it is easy to obtain and is suitable as a material for the raceway. In addition, when the raceway volume is large and high hardenability is required, it is preferable to use SUJ2 or SUJ3 among the high carbon chromium bearing steels.
次に、高炭素過共析鋼からなる被加熱品を誘導加熱により1000℃以上1300℃以下の第1温度(T1)まで昇温して予加熱する。
高炭素過共析鋼からなる被加熱品を用い、予加熱により到達する第1温度(T1)を1000℃以上とすることで、高炭素過共析鋼中の炭化物の分解やフェライトの消失を促進させ、オーステナイト内にCを多量に固溶させる。また、予加熱により到達する第1温度(T1)を1300℃以下とすることで、当該予加熱における被加熱品の溶解等の不具合発生を抑制する。
前記第1温度(T1)は、好ましくは、1000℃以上1200℃以下である。
Next, the workpiece made of high carbon hypereutectoid steel is preheated by increasing the temperature to a first temperature (T 1 ) of 1000° C. or more and 1300° C. or less by induction heating.
Using a heated article made of high carbon hypereutectoid steel, the decomposition of carbides in the high carbon hypereutectoid steel and the disappearance of ferrite are promoted by preheating to a first temperature (T 1 ) of 1000° C. or higher, and a large amount of C is dissolved in the austenite. In addition, by setting the first temperature (T 1 ) to be reached by preheating to 1300° C. or lower, the occurrence of defects such as melting of the heated article during preheating is suppressed.
The first temperature (T 1 ) is preferably 1000° C. or higher and 1200° C. or lower.
予加熱では、前記第1温度(T1)を保持することが好ましい。
前記第1温度(T1)を保持することで、高炭素過共析鋼中の炭化物の分解やフェライトの消失が更に促進され、オーステナイト内にCが多量に固溶しやすくなる。
前記第1温度(T1)を保持する場合の保持時間は、生産性を考慮して、1秒以上10秒以下であることが好ましい。
前記予加熱における第1温度(T1)まで昇温する昇温速度は、特に限定されないが、生産性を考慮して、20℃/秒以上1500℃/秒以下であることが好ましい。
In the preheating, it is preferable to maintain the first temperature (T 1 ).
By maintaining the first temperature (T 1 ), the decomposition of carbides and the disappearance of ferrite in the high carbon hypereutectoid steel are further promoted, and a large amount of C is easily dissolved in the austenite.
The holding time for holding the first temperature (T 1 ) is preferably 1 second or more and 10 seconds or less, taking productivity into consideration.
The rate of temperature rise to the first temperature (T 1 ) in the preheating is not particularly limited, but is preferably 20° C./sec or more and 1500° C./sec or less in consideration of productivity.
次に、第1温度(T1)からMs点を超えかつA1点未満である第2温度(T2)まで急冷する。
第2温度(T2)まで急冷することにより、高炭素過共析鋼中のオーステナイト粒界に粗大な初析炭化物が析出するのを抑制する。
ここで、Ms点はオーステナイトがマルテンサイトに変態する温度であり、オーステナイトがMs点以下の温度に冷却されるとマルテンサイトが生成される。
オーステナイトがマルテンサイトに変態するMs点は、鋼材中の炭素濃度に応じて変化する。つまり、鋼材中の炭素濃度が高いほど、Ms点が低くなる傾向にある。Ms点は、次の式(1)を用いることで求めることができる(非特許文献1参照)。
Next, the material is rapidly cooled from the first temperature (T 1 ) to a second temperature (T 2 ) that is higher than the Ms point and lower than the A1 point.
By rapidly cooling to the second temperature (T 2 ), the precipitation of coarse pro-eutectoid carbides at the austenite grain boundaries in the high carbon hypereutectoid steel is suppressed.
Here, the Ms point is the temperature at which austenite transforms into martensite, and when austenite is cooled to a temperature below the Ms point, martensite is generated.
The Ms point at which austenite transforms into martensite varies depending on the carbon concentration in the steel. In other words, the higher the carbon concentration in the steel, the lower the Ms point tends to be. The Ms point can be calculated using the following formula (1) (see Non-Patent Document 1).
Ms(K)=667-195C-44.9Mn-19.6Ni-21.4Cr-20.7Mo・・・式(1) Ms(K)=667-195C-44.9Mn-19.6Ni-21.4Cr-20.7Mo...Formula (1)
A1点はオーステナイト変態点(727℃)である。なお、この温度(727℃)は一例である。A1点の温度は鋼材の組成等に応じて変動する場合がある。 Point A1 is the austenite transformation point (727°C). Note that this temperature (727°C) is just an example. The temperature of point A1 may vary depending on the composition of the steel, etc.
また、急冷により到達する第2温度(T2)を、Ms点を超える温度とすることで、予加熱によりCが多量に固溶されたオーステナイトがマルテンサイトに変態されるのを抑制する。更に、急冷により到達する第2温度(T2)を、A1点未満の温度とすることで、予加熱によりCが多量に固溶されたオーステナイトをフェライトと炭化物に変態させる。
前記第2温度(T2)は、好ましくは、500℃以上700℃以下である。
In addition, by setting the second temperature ( T2 ) reached by quenching to a temperature above the Ms point, the austenite in which a large amount of C has been dissolved by preheating is prevented from transforming into martensite. Furthermore, by setting the second temperature ( T2 ) reached by quenching to a temperature below the A1 point, the austenite in which a large amount of C has been dissolved by preheating is transformed into ferrite and carbides.
The second temperature (T 2 ) is preferably 500°C or higher and 700°C or lower.
前記第2温度(T2)まで急冷する降温速度は、10℃/秒以上100℃/秒以下であることが好ましい。このような降温速度とすることで、高炭素過共析鋼中のオーステナイト粒界に粗大な初析炭化物が析出するのを抑制しやすくなる。 The temperature drop rate for quenching to the second temperature (T 2 ) is preferably 10° C./sec to 100° C./sec. By using such a temperature drop rate, it becomes easier to suppress the precipitation of coarse pro-eutectoid carbides at the austenite grain boundaries in the high carbon hypereutectoid steel.
次に、更に、前記第2温度(T2)を保持する。
前記第2温度(T2)を保持することで、予加熱によりCが多量に固溶されたオーステナイトがマルテンサイトに変態されるのを抑制しつつ、当該オーステナイトをフェライトと炭化物に変態させる。
前記第2温度(T2)を保持する保持時間は、生産性を考慮して、20秒以上300秒以下であることが好ましい。
Next, the second temperature (T 2 ) is further maintained.
By maintaining the second temperature (T 2 ), the austenite in which a large amount of C has been dissolved by preheating is prevented from being transformed into martensite, and the austenite is transformed into ferrite and carbides.
The holding time for holding the second temperature (T 2 ) is preferably 20 seconds or more and 300 seconds or less, taking productivity into consideration.
次に、続いて、第2温度(T2)から誘導加熱により750℃以上950℃以下の第3温度(T3)まで昇温して本加熱する。
昇温により到達する第3温度(T3)を750℃以上とすることで、第2温度(T2)の保持により変態させたフェライト及び一部炭化物をオーステナイトに変態させつつ、第2温度(T2)の保持により変態させた炭化物を一部だけ溶かして微細分散させる。また、昇温により到達する第3温度(T3)を950℃以下とすることで、第2温度(T2)の保持により変態させた炭化物が溶けすぎるのを抑制する。
Next, the temperature is increased from the second temperature (T 2 ) to a third temperature (T 3 ) of 750° C. or more and 950° C. or less by induction heating, and main heating is performed.
By setting the third temperature ( T3 ) reached by heating to 750°C or higher, the ferrite and some of the carbides transformed by maintaining the second temperature ( T2 ) are transformed into austenite, while only some of the carbides transformed by maintaining the second temperature ( T2 ) are melted and finely dispersed. In addition, by setting the third temperature ( T3 ) reached by heating to 950°C or lower, excessive melting of the carbides transformed by maintaining the second temperature ( T2 ) is suppressed.
第2温度(T2)から第3温度(T3)まで昇温する昇温速度は、特に限定されないが、生産性を考慮して、50℃/秒以上500℃/秒以下であることが好ましい。
また、本加熱では、前記第3温度(T3)を保持してもよい。
前記第3温度(T3)を保持することで、更に、第2温度(T2)の保持により変態させたフェライト及び一部炭化物をオーステナイトに変態させつつ、第2温度(T2)の保持により変態させた炭化物を一部だけ溶かして微細分散させやすくなる。
この第3温度(T1)を保持する保持時間は、生産性を考慮して、1秒以上60秒以下であることが好ましい。
The rate of temperature rise from the second temperature (T 2 ) to the third temperature (T 3 ) is not particularly limited, but is preferably 50° C./sec or more and 500° C./sec or less in consideration of productivity.
In addition, in the main heating, the third temperature (T 3 ) may be maintained.
By maintaining the third temperature ( T3 ), the ferrite and some of the carbides transformed by maintaining the second temperature ( T2 ) are further transformed into austenite, while the carbides transformed by maintaining the second temperature ( T2 ) are partially melted and easily finely dispersed.
The holding time for holding the third temperature (T 1 ) is preferably 1 second or more and 60 seconds or less, taking productivity into consideration.
最後に、第3温度(T3)から急冷する。
このように本加熱した後、急冷することで、本加熱でフェライト及び一部炭化物から変態させたオーステナイトをマルテンサイトに変態させて硬さを得る。
この急冷する降温速度は、10℃/秒以上1000℃/秒以下とすることが好ましい。このような降温速度とすることで、本加熱でフェライト及び一部炭化物から変態させたオーステナイトをマルテンサイトに変態させやすくなる。
Finally, it is rapidly cooled from the third temperature (T 3 ).
By performing this main heating and then rapid cooling, the austenite transformed from ferrite and some carbides during the main heating is transformed into martensite, thereby obtaining hardness.
The temperature drop rate for this quenching is preferably 10° C./sec to 1000° C./sec. By using such a temperature drop rate, the austenite transformed from ferrite and some carbides during main heating can be easily transformed into martensite.
以上の本実施形態に係る焼入れ鋼材の製造方法で製造された焼入れ鋼材(加熱品)は、上述した素材部11と表層部12を有している。
従って、当該焼入れ鋼材(加熱品)は、上述したように、鋼材として十分な耐久性を有し、かつ、鋼材の長寿命化を図ることができ、また、面疲労強度の向上も期待できる。
The hardened steel material (heated product) manufactured by the manufacturing method of the hardened steel material according to the present embodiment described above has the above-mentioned base portion 11 and surface layer portion 12.
Therefore, as described above, the hardened steel material (heated product) has sufficient durability as a steel material, and can be expected to have a long service life as well as improved surface fatigue strength.
図2は、実施例で使用する試験片の概念図である。
表1に示す化学成分を有し、図2に示すような円柱形状を有するJIS規格SUJ3(直径a:26mm、長さb:40mm)を試験片(被加熱品)とした。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a test piece used in the examples.
The test pieces (heated items) were JIS standard SUJ3 having the chemical components shown in Table 1 and a cylindrical shape as shown in FIG. 2 (diameter a: 26 mm, length b: 40 mm).
次に、この試験片に対して、周囲を誘導加熱コイルで囲み、当該誘導加熱コイルに200kHzの高周波電流を出力して誘導磁界を発生させた誘導加熱により、高周波焼入れを行った。
試験片に対する高周波焼入れは、図1に示すヒートパターンで行った。
詳しくは、試験片に対して、大気雰囲気中、当該誘導加熱により1150℃(第1温度T1)まで、昇温速度380℃/秒で昇温し、1150℃(第1温度T1)を1秒間保持した後、圧縮エアーを供給して、610℃(第2温度T2)まで、降温速度36℃/秒で急冷した。続いて、圧縮エアーの供給を停止して放冷にて610℃(第2温度T2)を30秒間保持した。続いて、大気雰囲気中で、当該誘導加熱により850℃(第3温度T3)まで、昇温速度120℃/秒で昇温し、850℃(第3温度T3)に達した直後、降温速度160℃/秒で室温(25℃)まで急冷することで、加熱品(焼入れ鋼材)を得た。
Next, the test piece was subjected to high-frequency hardening by induction heating in which an induction heating coil was placed around the test piece and a high-frequency current of 200 kHz was output to the induction heating coil to generate an induction magnetic field.
The test pieces were induction hardened according to the heat pattern shown in FIG.
Specifically, the test piece was heated to 1150°C (first temperature T1 ) at a heating rate of 380°C/sec in an air atmosphere by induction heating, and after holding at 1150°C (first temperature T1 ) for 1 second, compressed air was supplied and quenched to 610°C (second temperature T2 ) at a heating rate of 36°C/sec. Then, the supply of compressed air was stopped and the test piece was allowed to cool and held at 610°C (second temperature T2 ) for 30 seconds. Then, in an air atmosphere, the test piece was heated to 850°C (third temperature T3 ) at a heating rate of 120°C/sec by induction heating, and immediately after reaching 850°C (third temperature T3 ), it was quenched to room temperature (25°C) at a heating rate of 160°C/sec to obtain a heated product (hardened steel material).
図3は、実施例で得られた加熱品の断面硬さ測定結果であり、(a)は測定方向を、(b)は測定した断面の加熱品表面から深さ方向における硬さ分布図をそれぞれ示す。
すなわち、実施例で得られた加熱品を図3(a)の点線部分で切断し、その断面の最表面から深さ方向のビッカース硬さを、JIS Z 2244に準拠して、試験力1.96Nで測定した。
図3(b)より、表面から約1.5mmまでの深さ方向(表層部)には、ビッカース硬さが800HV0.3以上の硬化層を有していることが確認できる。
FIG. 3 shows the cross-sectional hardness measurement results of the heated product obtained in the examples, where (a) shows the measurement direction and (b) shows the hardness distribution map in the depth direction from the surface of the heated product in the measured cross section.
That is, the heated product obtained in the example was cut along the dotted line in FIG. 3(a), and the Vickers hardness in the depth direction from the outermost surface of the cross section was measured in accordance with JIS Z 2244 with a test force of 1.96 N.
It can be seen from FIG. 3(b) that a hardened layer having a Vickers hardness of 800 HV0.3 or more is present in a depth direction (surface layer portion) of about 1.5 mm from the surface.
図4は、実施例で得られた加熱品の断面組織観察結果であり、(a)は測定位置を、(b)は加熱品の表層部の断面SEM像(倍率は5000倍)をそれぞれ示す。
すなわち、実施例で得られた加熱品を図4(a)の点線部分で切断し、加熱品の表層部の切断面を含む金属組織観察用サンプルを採取する。次に、切断面が観察面となるように、サンプルを樹脂に埋めて鏡面研磨する。研磨後、観察面をナイタール液でエッチングする。エッチングされた観察面の表層部における任意の点を、走査電子顕微鏡(SEM、Scanning Electron Microscope(観察倍率5000倍、走査電子線の加速電圧20kV)にて観察し、断面SEMの二次電子像を得る。
図4より、断面(表層部)には、マルテンサイト(例えば、矢印Aの領域)と微細分散させた炭化物(楕円又は棒状に白く見える部分:粒径として0.50μm以下、例えば、矢印Bの白い点)とが混相する混相組織を有していることが確認できる。
FIG. 4 shows the results of cross-sectional structure observation of the heated product obtained in the example, where (a) shows the measurement position and (b) shows a cross-sectional SEM image (magnification: 5000 times) of the surface layer of the heated product.
That is, the heated product obtained in the example is cut along the dotted line in FIG. 4(a), and a sample for metal structure observation including the cut surface of the surface layer of the heated product is taken. Next, the sample is embedded in resin and mirror-polished so that the cut surface becomes the observation surface. After polishing, the observation surface is etched with a nital solution. An arbitrary point on the surface layer of the etched observation surface is observed with a scanning electron microscope (SEM, Scanning Electron Microscope (observation magnification 5000 times, scanning electron beam acceleration voltage 20 kV) to obtain a cross-sectional SEM secondary electron image.
From FIG. 4, it can be seen that the cross section (surface layer portion) has a mixed-phase structure in which martensite (e.g., the region indicated by the arrow A) and finely dispersed carbides (white parts that appear as ovals or rods: particle size of 0.50 μm or less, e.g., the white dots indicated by the arrow B) are mixed together.
表2は、実施例で得られた加熱品の残留オーステナイト量を測定する測定条件である。また、図5は、実施例で得られた加熱品の残留オーステナイト量を測定する位置を示す概念図である。 Table 2 shows the measurement conditions for measuring the amount of retained austenite in the heated product obtained in the example. Figure 5 is a conceptual diagram showing the position for measuring the amount of retained austenite in the heated product obtained in the example.
実施例で得られた加熱品の表層部における残留オーステナイト量を測定した結果、23vol.%であった。そのため、実施例で得られた加熱品の表層部には、残留オーステナイトも存在するため、面疲労強度の向上が期待できる。 The amount of retained austenite in the surface layer of the heated product obtained in the example was measured and found to be 23 vol. %. Therefore, since retained austenite is also present in the surface layer of the heated product obtained in the example, it is expected that the surface fatigue strength will be improved.
1 焼入れ鋼材
2 ヒートパターン
11 素材部
12 表層部
a 直径
b 長さ
1
Claims (2)
A method for producing a hardened steel material, comprising the steps of: preheating a heated item made of a material specified by JIS standard SUJ3 by induction heating to a first temperature of 1000°C or more and 1300°C or less, quenching it to a second temperature that is higher than the Ms point and lower than the A1 point, maintaining the second temperature, and subsequently heating it to a third temperature of 750°C or more and 950°C or less by induction heating , followed by quenching, thereby producing a hardened steel material having a material part made of the material and a surface layer part having a mixed phase structure of martensite and carbides, a surface hardness of 700HV0.3 or more, an average particle size of the carbides being 0.01μm or more and 0.50μm or less, and an amount of retained austenite being 5vol.% or more and 30vol.% or less .
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