專利名稱：：在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及滲碳氮化高頻淬火鋼部件，更具體地講，涉及適用于機械結構用部件、特別是汽車等的動力傳遞部件用的具有高的面壓疲勞強度的齒輪、無級變速器、等速聯(lián)軸節(jié)、輪轂等的鋼部件。
背景技術：
：機械結構用部件，例如自動變速器的齒輪、無級變速器的槽輪、等速聯(lián)軸節(jié)、輪轂等的動力傳遞部件，要求其面壓疲勞強度(滾動接觸疲勞強度；rollingcontactfatiguestrength)。以往，一般地對于上述的部件，原材料使用JISSCr420、SCM420等的C為0,2。/。左右的滲碳鋼，實施滲碳淬火處理，使部件的表面成為C為0.8。/。左右的馬氏體組織，提高面壓疲勞強度來使用。近年來，隨著使用條件的嚴酷，要求提高面壓疲勞強度，代替以往的滲碳淬火，軟化抗力更優(yōu)異的滲碳氮化受到人們關注。例如特開平7-190173號公才艮提出下迷方案，即，通過氮化或滲碳氮化處理，使氮含量為0.2%以上0.8%以下，接著通過利用鹽浸漬的淬火處理來進行高強度化，進而與該處理接續(xù)，通過實施噴丸處理來進一步提高強度。另外，特開2006-292139號/>才艮提出了下述方案，即，與滲碳氮化處理以及退火處理接續(xù)，實施高頻淬火處理，從而具有殘余奧氏體量為15體積%以上的表層部，由此提高齒輪軸的剝離壽命。然而，近年來隨著使用條件進一步嚴酷，在使用條件下，工作面更加高溫化為高于300。C、低于400。C，要求進一步提高面壓疲勞強度。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的課題是，提供與以往相比面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件，特別是齒輪、無級變速器、等速聯(lián)軸節(jié)、輪轂等的鋼部件。如上所述，已知通過利用滲碳氮化淬火處理提高軟化抗力，能夠提高面壓疲勞強度，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，為了提高在近年的工作面更加高溫化(高于300。C、低于400。C)的情況下的面壓疲勞強度，至少需要以下的(a)~(e)事項，從而完成了本發(fā)明。(a)在滲碳氮化處理后實施高頻淬火處理。(b)通過滲碳氮化處理，在表面的N濃度為0.10.8質量。/。的同時，N濃度與C濃度之和為l.O~2.0%質量。(c)在高頻淬火后的組織中，殘余奧氏體量被限制為不到15體積％。(d)表面的不完全淬硬層的深度被限制為不到5nm。(e)表面的X射線衍射半值寬為6.0度以上。(另外，本發(fā)明中所說的表面意指最表面)O即，本發(fā)明的要旨如下。(1)一種在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件，其特征在于，是由化學成分以質量o/。計含有C:0.005~0.8%、Si:2.0%以下、Mn:0.2~3.0o/o、P:0.03%以下、S:0.005~0.10%、Ni:3.0%以下(包括0%)、Cr:5.0%以下(包括0%)、Mo:2.0%以下(包括0%)、W:1.0%以下(包括0%)、B:0.0050%以下(包括0%)、O:0.0050%以下、N:0.003~0.03%,還含有A1:0.005~0.2%、Ti:0.005~0.2%之中的一種或者兩種、以及V:0.3%以下(包括0%)、Nb:0.3%以下(包括0%)之中的一種或者兩種，其余部分實質上由鐵和不可避免的雜質構成的鋼制成的、在滲碳氮化處理后實施了高頻淬火處理的鋼部件，表面的N濃度為0.1~0.8質量％、且N濃度與C濃度之和為1.02.0質量。/。，表面的殘余奧氏體量不到15體積％，從表面起的不完全淬硬層的深度不到5nm，而且表面的X射線衍射半值寬為6.0度以上。(2)根據(jù)上述(1)所述的在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件，其特征在于，鋼的化學成分以質量。/。計還含有選自Ca:0.0005~0.01%、Mg:0.0005~0.01%、Zr:0.0005~0.05%、Te:0.0005~0.1%中的一種或者兩種以上。(3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件，其特征在于，鋼部件是齒輪、無級變速器、等速聯(lián)軸節(jié)或者輪轂中的任一種。(4)一種在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件的制造方法，其特征在于，使用化學成分以質量。/。計含有C:0.005~0.8%、Si:2.0%以下、Mn:0.2~3.0o/o、P:0.03%以下、S:0,005~0.10%、Ni:3.0%以下(包括0%)、Cr:5.0%以下(包括0%)、Mo:2.0%以下(包括0%)、W:1.0%以下(包括0%)、B:0.0050%以下(包括0%)、O:0.0050%以下、N:0.003~0.03%，還含有A1:0.005~0.2%、Ti:0.005~0.2。/。之中的一種或者兩種、以及V:0.3%以下(包括0%)、Nb:0.3%以下(包括0%)之中的一種或者兩種，其余部分實質上由鐵和不可避免的雜質構成的鋼，成形出部件，實施滲碳氮化處理之后，進行油淬火或者鹽淬火，接著進行高頻加熱，利用溫度不到40。C的水或者聚合物淬火劑實施淬火，使該部件的最表面的N濃度為0.10.8質量。/。、且N濃度與C濃度之和為1.0~2.0質量％,使表面的殘余奧氏體量不到15體積％，使從表面起的不完全淬硬層的深度不到5nm，而且使表面的X射線衍射半值寬為6.0度以上。(5)根據(jù)(4)所述的在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件的制造方法，其特征在于，鋼的化學成分以質量。/。計還含有選自Ca:0.0005~0.01%、Mg:0.0005~0.01%、Zr:0.0005~0.05%、Te:0.0005~0.1%中的一種或者兩種以上。(6)根據(jù)(4)或(5)所述的在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件的制造方法，其特征在于，鋼部件是齒輪、無級變速器、等速聯(lián)軸節(jié)或者輪轂中的任一種。圖l是不完全淬硬層深度與疲勞試驗壽命的關系的圖。具體實施例方式為了利用滲碳氮化淬火處理謀求面壓疲勞強度進一步提高，與滲碳氮化處理接續(xù)，也進行高頻淬火處理是有效的。其理由基于下述(a)~(c)。(a)當只為以往的滲碳氮化淬火時，表面的奧氏體晶粒度限于8號左右，而通過與滲碳氮化接續(xù)，實施加熱溫度為800。C卯0。C的高頻淬火，可得到奧氏體晶粒度為IO號以上的細粒。(b)以往的滲碳氮化淬火為部件整體的淬火，因此淬火時的冷卻介質，從抑制淬火變形的觀點出發(fā)，不得不使用冷卻能力比較小的油、鹽。與之相對，高頻淬火為只對部件表層部的加熱，未淬火到芯部，由于該原因，對抑制淬火變形有利，因此可進行冷卻能力大的水冷，可減輕在表面不可避免地生成的不完全淬硬層。另外，先于高頻淬火而實施的滲碳氮化后的冷卻方法，從抑制變形的觀點出發(fā)，優(yōu)選水淬火以外的方法，例如油淬火、鹽淬火。(c)同樣地，高頻淬火由于冷卻能力大，能夠更加抑制表面的殘余奧氏體量，因此能夠增加在滲碳氮化下的C含量和N含量，能夠增加軟化抗力。另外，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，以往認為有效的噴丸處理，對在比以往更加高溫化(高于300。C且低于400。C)的情況下的面壓疲勞強度的提高反倒有害。以往，作為噴丸處理的效果之一，認為是通過利用加工硬化來提高硬度，從而疲勞強度提高?？墒且汛_認，在進行了噴丸處理的場合，當在高溫(高于300。C且低于400。C)的環(huán)境下使用時，相比于不實施噴丸處理的情況，面壓疲勞強度降低。本發(fā)明者考慮其原因如下。通過噴丸處理，石更度因下述的>5更化而增加由加工變形引起的加工硬^化；由壓縮殘余應力的增加引起的硬化；以及由加工誘發(fā)馬氏體相變引起的硬化?？墒?，推測其中的由加工變形引起的加工硬化以及由壓縮殘余應7力的增加引起的硬度的增加部分無助于在高溫(高于300。C且低于400。C)下的面壓疲勞強度的提高。其理由是因為，高于300。C且低于40(TC是由于比較輕微的位錯移動而導致大半的加工硬化以及壓縮殘余應力被釋放的溫度區(qū)域。因此，本發(fā)明者們認為，為了提高高溫化(高于300。C且低于400。C)下的面壓疲勞強度，排除了加工硬化以及壓縮殘余應力的影響的組織自身，即馬氏體組織自身的硬度提高是重要的。由于馬氏體組織的硬度與位錯密度對應，位錯密度的大小與X射線衍射半值寬對應，因此通過測定X射線衍射半值寬，能夠測定馬氏體組織自身的硬度，但據(jù)本發(fā)明者的調查已確認，通過應用噴丸處理，X射線衍射半值寬減少。雖然該機理不確定，但推測雖然通過噴丸，產(chǎn)生加工誘發(fā)馬氏體相變，但通過進一步淬火生成的馬氏體組織的一部分進行了再結晶。由于以上的理由，認為由噴丸處理引起的硬度提高，在高溫(高于300。C且低于400。C)下無助于面壓疲勞強度提高，甚至使面壓疲勞強度降低。因此認為硬度作為面壓疲勞強度提高的指針是不充分的，優(yōu)選的指針是表面的X射線衍射半值寬。此外，本發(fā)明者們已確認，表面性狀，特別是表面的不完全淬硬層的程度大大影響到在高于300。C且低于400。C的使用環(huán)境下的面壓疲勞強度。以往，表面性狀對疲勞強度的影響，例如如r熱處理」(VOL.30,No.5PAGE.240-246，1990年)所示，根據(jù)晶界氧化深度來整理，但根據(jù)本發(fā)明者調查的結果，關鍵的是不完全淬硬層的程度，通過測定表面的X射線衍射半值寬，也能夠估計不完全淬硬層的程度。因此也認為，從表面性狀的視角出發(fā)，優(yōu)選將表面的X射線半值寬作為面壓疲勞強度提高的指針使用。而且發(fā)現(xiàn)，該不完全淬硬層的深度不到5pm也是關鍵的。根據(jù)上述的情況進行刻苦研究的結果，完成了本發(fā)明。首先，關于對本發(fā)明的鋼部件來說較重要的制造工序和組織的規(guī)定理由進行說明。〔在滲>碳氮化處理后實施了高頻淬火處理的鋼部件〕8如前所述，通過在滲碳氮化處理后實施高頻淬火處理，能夠進一步提高面壓疲勞強度。由于通過高頻淬火，使部件表面硬化，因此在高頻淬火之前實施的滲碳氮化處理后的冷卻，從抑制變形的觀點出發(fā)，優(yōu)選冷卻速度較小的油淬火或者鹽淬火。當為水等的冷卻能力高的淬火時，淬火時的熱處理變形大，因此不優(yōu)選，相反地，當為冷卻速度小的爐冷時，在冷卻中Cr、Mo等作為碳化物而析出，造成損耗，因此不優(yōu)選。雖然滲碳氮化處理時的總滲碳深度根據(jù)部件的大小而不同，但是優(yōu)選對于小的部件而言以0.3111111以上為目標，對于大的部件而言以0.8mm以上為目標。關于高頻淬火時的加熱方法，不需要采用特別特殊的方法，采用一般的方法即足夠。例如關于頻率，如果是小物部件，則400kHz左右為目標，如果是大物部件，則5kHz左右為目標，關于加熱溫度，800。C900。C為目標。淬火所使用的冷卻介質，需要在嚴格管理的狀態(tài)下使用水、聚合物淬火劑等在水系中冷卻能力大的冷卻介質，以避免使用溫度超過40。C。由此在能夠將表面的殘余奧氏體量限制為不到15體積％的同時，能夠將不完全淬硬層的深度限制為不到5jim。優(yōu)選高頻淬火后，按照一般的滲碳淬火品、滲碳氮化淬火品來實施150。C左右的低溫回火，確保部件的韌性。另外，對于實際的鋼部件，可根據(jù)以下所述來判別是在滲碳氮化處理后實施了高頻淬火處理的鋼部件從鋼部件制取顯微樣品，經(jīng)硝酸乙醇溶液腐蝕后，用光學顯微鏡觀察到的組織分布；從表面向心部的硬度分布；以及，由EPMA測定的從表面向心部的C分布和N分布?！苍诒砻娴腘濃度為O.l~0.8質量％的同時，N濃度與C濃度之和以質量。/。計為1.0~2.0質量％〕部件的面壓疲勞強度，由表面或者極淺的表面正下方?jīng)Q定，因此表面的N濃度和C濃度是重要的，從賦予軟化抗力的觀點考慮，將N濃度定為0.1~0.8質量％。原因是當N濃度不到0.1質量。/。時，軟化抗力的賦予是不充分的，當超過0.8質量％時，由于Ms點降低，不能夠將表面的殘余奧氏體量限制為不到15體積％。該N濃度的優(yōu)選的范圍為0.50.8。/。。另外，一般的通過滲碳氮化處理得到的表面的N濃度，由于以賦予淬硬性為目的，因此通常為0.1質量％左右，最高為0.4%左右，其目的與本發(fā)明不同。另夕卜，將表面的N濃度與C濃度之和定為1.02.0質量0/。。N濃度與C濃度之和不到1.0質量％時，部件的硬度不足，優(yōu)選超過1.4%，但當超過2.0質量％時，由于Ms點降低，表面的殘余奧氏體量限制為不到15體積％變得極困難，因此在本發(fā)明中，規(guī)定為1.0~2.0質量％。優(yōu)選的范圍為1.4~2.0質量％。〔表面的殘余奧氏體量不到15體積％〕表面的殘余奧氏體，根據(jù)使用條件下的面壓而被加工誘發(fā)，進行馬氏體相變，或變化成為低碳馬氏體和碳化物，由此造成部件的形狀變化。表面的殘余奧氏體量為15體積％以上時，由于該形狀變化，造成面壓疲勞強度的劣化，因此需要限制為不到15體積％。優(yōu)選為不到10體積％。為了奧氏體量限制為不到15體積％，應用使N濃度為0.8質量。/。以下、并且使N濃度與C濃度的和為2.0質量Y。以下的滲碳氮化處理至少是必要的。但是，在部件小，或使用后述的使用溫度不超過4(TC的水或者聚合物淬火劑的淬火冷卻介質的噴射量相對于部件而言較大，淬火時的冷卻速度大的情況下，可引起奧氏體量超過15體積％，因此在該情況下，必須進行下述的調整將淬火冷卻介質的使用溫度在不超過40。C的范圍提高少許、減少噴射量、或者在高頻淬火后實施冷處理等等。需要通過進行預測試，來確立將奧氏體量限制為不到15體積％的條件?！矎谋砻嫫鸬牟煌耆阌矊拥纳疃炔坏?nm〕對鋼材實施了滲碳淬火處理、滲碳氮化淬火處理的情況下，滲碳時從表面侵入的氧與鋼材中的合金元素(Si、Mn、Cr等)結合，導致合金元素損耗，起因于此，表層下10jim左右以上的區(qū)域變得淬火不足，該淬火不足的區(qū)域被廣泛稱為不完全淬硬層。在實施滲碳氮化處理和高頻淬火處理二者的同時，關于上述的淬火所用的冷卻介質，在嚴格管理水、聚合物淬火劑等在水系中冷卻能力大的冷卻介質使得其使用溫度不超過40°C的狀態(tài)下進行淬火，通過淬火時的冷卻速度的增加，從表面起的不完全淬硬層的深度可限制為不到5nm不到。據(jù)本發(fā)明者們的調查發(fā)現(xiàn)，如圖1所示，不完全淬硬層的深度以5nm為界，當不到5jim時，面壓疲勞強度大幅度提高。詳細觀察疲勞強度試驗后的部件，當不完全淬硬層的深度為5nm以上時，與表面接觸的晶粒的每個晶粒的約半周以上被不完全淬硬層包圍，因此在使用時容易產(chǎn)生該晶粒的剝離。另外，即使晶界氧化深度超過5nm，在面壓疲勞強度上也沒有問題。〔表面的X射線衍射半值寬為6.0度以上〕X射線衍射半值寬不到6.0度時，得不到充分的面壓疲勞強度，通過使之為6.0度以上，可得到比以往優(yōu)異的面壓疲勞強度，因此定為6.0度以上。X射線衍射半值寬為6.0度相當于在沒有利用噴丸處理的加工硬化和壓縮殘余應力的賦予的情況下的常溫石更度55HRC左右，作為用于得到面壓疲勞強度的下限。優(yōu)選為6.2度以上。為了實現(xiàn)該半值寬值，需要至少與表面的N濃度與C濃度的和為1.02.0質量％的滲碳氮化處理接續(xù)，進行冷卻介質使用了使用溫度不超過40。C的水或者聚合物淬火劑的高頻淬火處理。但是，在部件大、或淬火冷卻介質的噴射量相對于部件而言較小的場合，由于淬火時的冷卻速度不足，會引起X射線半值寬不到6.0度，因此在該場合，優(yōu)選進行降低冷卻介質的使用溫度、或者增多噴射量等等的調整。需要通過進行預測試，來確立達到6.0度以上、優(yōu)選達到6.2度以上的條件。另外，該淬火冷卻介質的條件，需為同時實現(xiàn)上述的表面的殘余奧氏體量不到15體積。/。的條件。在此，所謂X射線衍射半值寬，意指使用微小部X射線殘余應力測定裝置(Cr管球)，用60秒鐘測定a-Fe的(211)面所得到的峰的半值寬。另外，在對部件要求的彎曲疲勞強度高等的需要噴丸處理的場合，必須限于弧高為0.3mmA左右的輕微的噴丸處理，確保6.0度以上的X射線衍射半值寬。另外，本發(fā)明的滲碳氮化高頻淬火部件，在高頻淬火處理后，即使進一步進行冷處理、回火處理、WPC處理、滾磨處理、齒磨處理、絎磨加工ii等的追加處理，只要表面的殘余奧氏體量和x射線衍射半值寬在發(fā)明的范圍內(nèi)，就毫不妨礙效果。接著，對本發(fā)明的鋼的化學成分的規(guī)定理由進行說明。另外，在此，所述的％意指質量％。C:0.005~0.8%C是對得到鋼的強度較重要的元素，但可通過添加Mn、Cr等的淬硬性提高元素來代替，因此只要是0.005。/。以上即可。因此，本發(fā)明將C含量的下限定為0.005%?？墒牵浜砍^0.8%時，顯著損害部件制作時的切割性、鍛造性，因此將上限定為不到0.8%。最優(yōu)選的添加量為0.1~0.6%。Si:2.0%以下Si也可以不添加，可以為不可避免的雜質水平。若添加的話，則使淬硬層的軟化抗力提高，由此具有面壓疲勞強度提高的效果。為了得到該效果，優(yōu)選為0.2%以上。可是，當超過2.0。/。時，鍛造時的脫碳變得顯著，因此將2.0%作為上限。最優(yōu)選的添加量為0.2~2.0%。Mn:0.2~3.0%Mn是對提高淬硬性有效的元素，另外，也是對提高軟化抗力有效的元素。為了得到其效果，需要添加0.2%以上?？墒?，當超過3.0%時，在制造鋼材時過于硬，棒鋼切割性等存在問題，因此將3.0。/。作為上限。最優(yōu)選的添加量為0.2~2.0%。P:0.03%以下P作為不可避免的雜質而含有，由于偏析于晶界使韌性降低，因此必須極力減少，需要限制在0.03%以下。S:0.005~0.10%S從可削性的觀點考慮需為0.005。/o以上。因此，本發(fā)明將S含量的下限定為0,005%。然而，超過0.10%時，損害鍛造性，因此將0.10%作為上限。最優(yōu)選的添加量為O.Ol~0，03%。Ni:3.0%以下(包括0%)Ni也可以不添加。若添加的話，則具有進一步提高韌性的效果。為了得到該效果，優(yōu)選為0.2%以上?？墒牵敵^3.0%時，切削性惡化，因此將3.0%作為上限。最優(yōu)選的添加量為0.2~2.0%。Cr:5.0%以下(包括0%)Cr也可以不添加。若添加的話，則使淬硬層的軟化抗力提高，由此具有面壓疲勞強度提高的效果。為了得到該效果，優(yōu)選為0.2%以上。但是，當超過5.0°/。時，切削性惡化，因此將5.0%作為上限。最優(yōu)選的添加量為0.2~2.0%。Mo:2.0%以下(包4舌0%)Mo也可以不添加。若添加的話，則使淬硬層的軟化抗力提高，由此具有面壓疲勞強度提高的效果，而且還具有將淬硬層強韌化從而提高彎曲疲勞強度的效果。為了得到該效果，優(yōu)選為0.01%以上。但是，添加量超過2.0%時其效果飽和，損害經(jīng)濟性，因此將2.0。/。作為上限。最優(yōu)選的上限為0.7%。W:1.0%以下(包4舌0%)W也可以不添加。若添加的話，則使淬硬層的軟化抗力提高，由此具有面壓疲勞強度提高的效果。為了得到其效果，優(yōu)選為0.1%以上。但是，當超過1.0%時，切削性惡化，因此將1.0%作為上限。最優(yōu)選的添加量為0.1~0.4%。B:0.0050%以下(包括0%)B也可以不添加。若添加的話，則有助于淬硬性的提高。為了得到其效果，優(yōu)選為0.0006%以上。但是，當超過0.0050%時其效果飽和，因此將0.0050%作為上限。最優(yōu)選的添加量為0.0006~0.0040%。O:0.0050%以下、o作為氧化鋁、二氧化鈦等的氧化物系夾雜物而存在于鋼中，當o多時，該氧化物大型化，以其為起點，導致動力傳遞部件的破損，因此必須限制在0.0050。/。以下。越少越好，因此優(yōu)選為0.0020。/。以下，進而，在以高壽命為目標的場合，優(yōu)選為0.0015%以下。N:0.003~0.030/013N形成各種氮化物，對高頻淬火處理時的奧氏體組織的細化有效地作用，因此需要為0.003%以上。可是，當超過0.03%時，顯著損害鍛造性，因此將0.03。/。作為上限。最優(yōu)選的添加量為0.003~0.02%。Al:0.005~0.2%、Ti:0.005~0.2%之中的一種或者兩種Al、Ti通過以氮化物形式析出分散于鋼中，來對高頻淬火處理時的奧氏體組織的細化有效地作用，因此A1、Ti之中的一種或者兩種，分別為0.005%以上是必要的?？墒?，當分別超過0.2%時，析出物粗大化，使鋼脆化，因此上限分別定為0.2%。最優(yōu)選的是添加0.005~0.05%的入1。V:0.3%以下(包括0%)、Nb:0.3%以下(包括0%)之中的一種或者兩種V、Nb也可以不添加，但通過添加，V、Nb以氮化物形式析出介軟于鋼中，由此對高頻淬火處理時的奧氏體組織的細化有效。為了發(fā)揮它們的效果，V、Nb之中的一種或者兩種，各自添加0.01。/。以上是必要的?？墒?，當添加量分別超過0.3%時，其效果飽和，損害經(jīng)濟性，因此各自的上限規(guī)定為0.3%。最優(yōu)選的是添加O.l~0.2。/。的V。選自Ca:0.0005~0.010/0、Mg:0.0005~0.010/0、Zr:0.0005~0.05%、Te:0.00050.1'。/。中的一種或者兩種以上進而，對部件也要求提高彎曲疲勞強度的情況下，可添加選自下述的含量的Ca、Mg、Zr、Te中的一種或者兩種以上，這些成分，是對于齒輪的彎曲疲勞破壞、軸部件的花鍵底的疲勞破壞，抑制MnS的延伸，使彎曲疲勞強度更加提高的元素。即，為了賦予抑制MnS延伸的效果，含有選自Ca:0.0005~0.01%、Mg:0.0005~0.01%、Zr:0.0005~0.05%以及Te:0.0005~0.1%中的至少一種以上?？墒牵髟爻^上述量而含有時，其效果飽和，并損害經(jīng)濟性，因此作為上限。另外，除了上述^L定的化學成分以外，也可在不損害本發(fā)明的效果的范圍含有Sn、Zn、Rem、Pb、Sb等。實施例14以下通過實施例具體說明本發(fā)明。對具有表l所示的化學組成的各鋼材實施鍛造和退火后，通過機械加工，制作了輥振動(rollerpitching)疲勞試件用的具有直徑26mm、寬度28mm的圓筒部的小輥試件2個和直徑130mm、寬度18mm的大輥試件1個。然后，對該小輥試件和該大輥試件實施了表2所示的以下處理。對于No.l~No.l7，實施了滲碳氮化處理(950。Cx5小時的RX氣體滲碳—850。Cx4小時的利用氨和RX氣體的滲碳氮化—油淬火)以及與之接續(xù)地實施了高頻淬火(頻率100kHz、加熱溫度85(TC)。高頻淬火時的冷卻介質，如表2的高頻淬火時的冷卻方法所示，使用了淡水或者聚乙烯吡咯烷酮系聚合物淬火劑。然后，在180。C下進行90分鐘的回火處理，用于疲勞試驗。對于No.l8,進行了滲碳氮化處理(950。Cx5小時的RX氣體滲^P友—850°Cx4小時的利用氨和RX氣體的滲碳氮化—油淬火)后，在180。C下進行卯分鐘的回火處理，用于疲勞試驗。對于No.19，實施了滲碳處理(950。Cx5小時的RX氣體滲碳—油淬火)以及與之接續(xù)地實施了高頻淬火(頻率100kHz、加熱溫度850。C)。高頻淬火時的冷卻介質，如表2的高頻淬火時的冷卻方法所示，使用了淡水。然后，在18(TC下進行卯分鐘的回火處理，用于疲勞試l^。對于No.20，實施了滲碳氮化處理(950。Cx5小時的RX氣體滲碳—850°Cx4小時的利用氨和RX氣體的滲碳氮化—油淬火)以及與之接續(xù)地實施了高頻淬火(頻率100kHz、加熱溫度850。C)。高頻淬火時的冷卻介質，如表2的高頻淬火時的冷卻方法所示，使用了淡水或者聚乙烯吡咯烷酮系聚合物淬火劑。然后，在180。C下進行卯分鐘的回火處理，并與之接續(xù)，進行弧高為1.0mmA(使用①0.8mm鋼球)的噴丸處理，用于疲勞試-驗。使用上述制作的1個大輥試件和1個小輥試件進行輥振動疲勞試驗。在輥振動疲勞試驗中，使表面壓力為赫茲應力4000MPa，將大輥試件按壓于小輥試件上，使在接觸部的兩輥試件的圓周速度方向為同一方向，使滑移率為-40%(大輥試件在接觸部的圓周速度比小輥試件大40。/。)而進行旋轉，將直到在小輥試件上發(fā)生振動(縱擺；pitching)的小輥試件的轉速作為壽命。向上述接觸部供給的齒輪油的油溫為卯。C，流量為每分鐘2升，以使得利用試驗時的摩擦熱使小輥試件的表面溫度為350。C。振動發(fā)生的檢測是利用試驗機上具有的振動計來進行的，在檢測到振動后使兩輥試件的旋轉停止，確認振動的發(fā)生和轉速。輥試件的材質調查，使用未進行上述的輥振動疲勞試驗的剩余的小輥試件，按以下的要領來進行。關于表面的N濃度以及C濃度，是將試件的周面沿垂直方向切斷，在切斷面鏡面研磨后，利用EPMA進行最表面的分析。殘余奧氏體量和X射線衍射半值寬，是利用X射線法對周面直接進行測定。不完全淬硬層的距表面的深度，是將試件的周面沿垂直方向切斷，在切斷面鏡面研磨后進行腐蝕，辨別不完全淬硬組織來測定。奧氏體晶粒度號，是將試件的周面垂直地切斷，在切斷面鏡面研磨后，依據(jù)JISG0551對與切斷面的周面極接近的部分進行測定。其結果示于表2。如表2所示表明，本發(fā)明例的No.lNo.l4的輥試件，壽命為1000萬次以上，具有優(yōu)異的振動疲勞強度(面壓疲勞強度)。與此相對，高頻淬火時的自來水的溫度脫離了所推薦的小于40。C的溫度的比較例的No.15,疲勞試驗壽命短，為8,152，000次。認為這是因為，由于水溫高，因此淬火時的冷卻速度降低，起因于此，表面的殘余奧氏體不能限制為不到15體積％，表面的X射線衍射半值寬未達到6.0度。表面的N濃度脫離了本發(fā)明中規(guī)定的成分范圍的比較例的No.16,疲勞試驗壽命短，為8，068，000次。認為原因是，由于N濃度高，導致Ms點降低，起因于此，表面的殘余奧氏體不能限制為不到15體積％。表面的N濃度與C濃度之和脫離了本發(fā)明中規(guī)定的成分范圍的比較例的No.17，疲勞試驗壽命短，為5，663，000次。認為原因是，由于N濃度與C濃度之和高，導致Ms點降低，起因于此，表面的殘余奧氏體不能限制為不到15體積％，并且，表面的X射線衍射半值寬未達到6.0度。在滲碳氮化后未進行高頻淬火的比較例的No.18，疲勞試驗壽命極短，為612，000次。認為原因是，由于未進行高頻淬火，因此淬火時的冷卻速度小，起因于此，不完全淬硬層的深度為5fim以上。16未進行氮化的No.19,疲勞試驗壽命極短，為773，000次。認為由于未進行氮化，因此回火軟化抗力不足，這是低壽命的原因。進行了噴丸的No.20，疲勞試驗壽命低，為7，655，000次。認為原因是通過噴丸處理，X射線衍射半值寬變低。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明能夠提供具有高的面壓疲勞強度的滲碳氮化高頻淬火鋼部件，特別是能夠提供可應用于汽車等的動力傳遞部件用途的具有高的面壓疲勞強度的齒輪、無級變速器、等速聯(lián)軸節(jié)、輪轂等的部件，由此大大有助于汽車的高輸出功率化以及低成本化等。本發(fā)明中表示數(shù)值范圍的"以上，，和"以下"均包括本數(shù)。權利要求1、一種在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件，其特征在于，是由化學成分以質量％計含有C0.005～0.8％、Si2.0％以下、Mn0.2～3.0％、P0.03％以下、S0.005～0.10％、Ni3.0％以下(包括0％)、Cr5.0％以下(包括0％)、Mo2.0％以下(包括0％)、W1.0％以下(包括0％)、B0.0050％以下(包括0％)、O0.0050％以下、N0.003～0.03％，還含有Al0.005～0.2％、Ti0.005～0.2％之中的一種或者兩種、以及V0.3％以下(包括0％)、Nb0.3％以下(包括0％)之中的一種或者兩種，其余部分實質上由鐵和不可避免的雜質構成的鋼制成的、在滲碳氮化處理后實施了高頻淬火處理的鋼部件，表面的N濃度為0.1～0.8質量％、且N濃度與C濃度之和為1.0～2.0質量％，表面的殘余奧氏體量不到15體積％，從表面起的不完全淬硬層的深度不到5μm，而且表面的X射線衍射半值寬為6.0度以上。2、根據(jù)權利要求l所述的在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件，其特征在于，鋼的化學成分以質量。/。計還含有選自Ca:0.0005~0.01%、Mg:0.0005~0.01%、Zr:0.0005~0.05%、Te:0.0005~0.1。/。中的一種或者兩種以上。3、根據(jù)權利要求1或2所述的在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件，其特征在于，鋼部件是齒輪、無級變速器、等速聯(lián)軸節(jié)或者輪轂中的任一種。4、一種在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件的制造方法，其特征在于，使用化學成分以質量。/。計含有C:0.005~0.8%、Si:2.0%以下、Mn:0.2~3.0o/o、P:0.03%以下、S:0.005~0.10%、Ni:3.0%以下(包括0%)、Cr:5.0%以下(包括0%)、Mo:2.0%以下(包括0%)、W:1.0%以下(包括0%)、B:0.0050%以下(包括0%)、O:0.0050%以下、N:0.003~0.03%,還含有A1:0.005~0.2%、Ti:0.005~0.2%之中的一種或者兩種、以及V:0.3%以下(包括0%)、Nb:0.3%以下(包括0%)之中的一種或者兩種，其余部分實質上由鐵和不可避免的雜質構成的鋼，成形出部件，實施滲碳氮化處理之后，進行油淬火或者鹽淬火，接著進行高頻加熱，利用溫度不到40。C的水或者聚合物淬火劑實施淬火，使該部件的最表面的N濃度為O.l~0.8質量％、且N濃度與C濃度之和為1.0-2.0質量％，使表面的殘余奧氏體量不到15體積％，使從表面起的不完全淬硬層的深度不到5nm,而且使表面的X射線衍射半值寬為6.0度以上。5、根據(jù)權利要求4所述的在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件的制造方法，其特征在于，鋼的化學成分以質量％計還含有選自Ca:0.0005~0.01%、Mg:0.0005~0.01%、Zr:0.0005~0.05%、Te:0.0005~0.1%中的一種或者兩種以上。6、根據(jù)權利要求4或5所述的在高溫下的面壓疲勞強度優(yōu)異的滲碳氮化高頻淬火鋼部件的制造方法，其特征在于，鋼部件是齒輪、無級變速器、等速聯(lián)軸節(jié)或者輪轂中的任一種。全文摘要本發(fā)明提供面壓疲勞強度比以往更優(yōu)異的齒輪、無級變速器、等速聯(lián)軸節(jié)、輪轂等的鋼部件及其制造方法，本發(fā)明的鋼部件其特征在于，是由包含特定的化學成分組成的鋼制成的、在滲碳氮化處理后實施了高頻淬火處理的鋼部件，表面的N濃度為0.1～0.8質量％、且N濃度與C濃度之和為1.0～2.0質量％，表面的殘余奧氏體量不到15體積％，從表面起的不完全淬硬層的深度不到5μm，而且表面的X射線衍射半值寬為6.0度以上。文檔編號C22C38/00GK101652494SQ200880010978公開日2010年2月17日申請日期2008年10月22日優(yōu)先權日2007年10月24日發(fā)明者小澤修司,水野淳,越智達朗申請人:新日本制鐵株式會社