CN106051046A - 金属环及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种带式无级变速器的传动带的金属环。具备形成于金属环的主面的第1氮化层、以及形成于金属环的端面的第2氮化层。第2氮化层的厚度比第1氮化层的厚度小，端面的表面硬度比主面的表面硬度大。这样，尽管端部的第2氮化层薄，但端面的表面硬度高，因此能够抑制以端部为起点的疲劳破坏，并且能够抑制端面的耐磨损性的降低。

Description

金属环及其制造方法

技术领域

本发明涉及金属环及其制造方法，特别是涉及带式无级变速器的传动带的金属环及其制造方法。

背景技术

利用钢制的传动带连接输入侧带轮与输出侧带轮的钢带式无级变速器(CVT：Continuously Variable Transmission)被用于汽车等。该钢带式CVT中的传动带具有在由层叠为嵌套状的多张薄板金属环构成的金属环层叠体无间隙地排列安装有多个单元组件(element)的构造。借助金属环层叠体的张力将单元组件按压于输入侧带轮以及输出侧带轮，将动力从输入侧带轮朝输出侧带轮传递。

为了确保单元组件与输入侧带轮以及输出侧带轮之间的摩擦力，在构成金属环层叠体的各金属环施加有高张力。因此，金属环使用沉淀硬化型的超高强度钢即马氏体时效钢。另外，在金属环还以高张力状态反复施加有弯曲应力。因此，出于提高疲劳强度的目的，实施对金属环的表面赋予压缩残留应力的氮化处理。

在此，在通常的氮化处理中，在金属环的主面(内外周面)以及端面形成均匀的氮化层。或者使形成于端面的氮化层(端部的氮化层)比形成于主面的氮化层(主面部的氮化层)厚。如果端部的氮化层的厚度变大，则相比端部的氮化层靠内部的非氮化部的拉伸残留应力变大，存在容易引起以端部为起点的疲劳破坏的可能性。

为了解决这样的可能性，在国际公开第2011/135624中公开了如下的金属环：在氮化处理前，在端面上形成氮化阻碍膜，由此来减小端部的氮化层的厚度。由于减小了端部的氮化层的厚度，因此能够抑制以端部为起点的疲劳破坏。

关于在带式无级变速器的传动带中使用的金属环及其制造方法，发明人发现了以下的课题。由于金属环的一方的端面与单元组件接触，因此要求耐磨损性。在国际公开第2011/135624所公开的金属环中，由于减小了端部的氮化层的厚度，因此端面的表面硬度降低，结果，存在端面的耐磨损性降低的可能性。

发明内容

本发明的一个方式抑制以端部为起点的疲劳破坏，并且抑制端面的耐磨损性的降低。

本发明的一个方式所涉及的金属环为带式无级变速器的传动带的金属环，具备：形成于上述金属环的主面的第1氮化层、以及形成于上述金属环的端面的第2氮化层，上述第2氮化层的厚度比上述第1氮化层的厚度小，上述金属环的上述端面的表面硬度比上述金属环的上述主面的表面硬度大。

在本发明的一个方式所涉及的金属环中，由于第2氮化层的厚度比第1氮化层的厚度小，因此能够抑制以端部为起点的疲劳破坏。另外，端面的表面硬度比主面的表面硬度大。即，尽管端部的第2氮化层薄，但端面的表面硬度高。因此，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏，并且能够抑制端面的耐磨损性的降低。

上述金属环可以含有马氏体时效钢，该马氏体时效钢含有在时效处理时不析出的亲氮性金属。另外，作为上述亲氮性金属可以含有Cr。能够简单且廉价地制造金属环。

上述金属环的主面可以包括上述金属环的外周面以及上述金属环的内周面。

上述第2氮化层和上述第1氮化层之间具有表面弯曲的4个倒角部，上述第2氮化层的厚度在上述倒角部随着接近上述第1氮化层而变大。根据该结构，能够抑制表面硬度的急剧变化，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏。

上述倒角部的表面的曲率半径比上述第1氮化层的厚度大。根据该结构，能够抑制表面硬度的急剧变化，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏。

本发明的一个方式所涉及的金属环的制造方法，是带式无级变速器的传动带的金属环的制造方法，具备：在上述金属环的坯料的主面形成亲氮性金属浓化了的浓化层；除去上述浓化层，在上述主面中使上述亲氮性金属贫乏的贫乏层露出；在形成上述浓化层后，在上述金属环的端面中使主体层露出；以及对在上述主面露出有上述贫乏层、且在上述端面露出有上述主体层的上述金属环进行氮化。另外，关于“除去上述浓化层，在上述主面中使上述亲氮性金属贫乏的贫乏层露出”的工序、和“在形成上述浓化层后，在上述金属环的端面中使主体层露出”的工序，其顺序并无限定。

在本发明的一个方式所涉及的金属环的制造方法中，在氮化处理前，端面上的亲氮性金属的浓度比主面上的亲氮性金属的浓度高。通过氮化处理，由于在端面上亲氮性金属的浓度高，因此更多的氮原子被捕获，能够得到虽然薄却硬的第2氮化层。因而，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏，并且能够抑制端面的耐磨损性的降低。

可以形成为：还具备：在进行氮化之前，对在上述主面露出有上述贫乏层、且在上述端面露出有上述主体层的上述金属环进行时效处理，上述金属环含有马氏体时效钢，该马氏体时效钢含有在时效处理时不析出的亲氮性金属。另外，作为上述亲氮性金属可以含有Cr。能够简单且廉价地制造金属环。

上述主面可以包括金属环的上述外周面以及上述金属环的内周面。

根据本发明的一个方式，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏，并且能够抑制端面的耐磨损性的降低。

以下将参照附图对本发明的典型实施方式的特征、优点以及技术和工业意义进行说明，其中，相同的标号表示相同的部分。

附图说明

图1为第1实施方式所涉及的金属环的剖视图。

图2为应用第1实施方式所涉及的金属环的带式无级变速器的剖视图。

图3为应用第1实施方式所涉及的金属环的带式无级变速器的侧视图。

图4为示出第1实施方式所涉及的金属环的制造方法的流程图。

图5为示出第1实施方式所涉及的金属环的制造方法的立体图。

图6为示意性示出在气氛炉内将管状坯料退火的情形的立体图。

图7为示出在形成有亲氮性金属即Cr的浓化层的样本中利用辉光放电发光分析装置进行的Cr的深度方向分析的结果的曲线图。

图8为示出在时效处理后的样本中利用辉光放电发光分析装置进行的氮的深度方向分析的结果的曲线图。

图9为示出端面的表面硬度相对于端面的氮化层厚度的变化的曲线图。

图10为示出端面的氮化层厚度相对于氮化量的变化的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的具体的实施方式进行详细说明。其中，本发明并不限定于以下的实施方式。另外，为了明确说明，以下的记载以及附图适当地简化。

(第1实施方式)

首先，参照图1～图3对第1实施方式所涉及的金属环进行说明。图1为第1实施方式所涉及的金属环的剖视图。图2为应用第1实施方式所涉及的金属环的带式无级变速器的剖视图。图3为应用第1实施方式所涉及的金属环的带式无级变速器的侧视图。

＜金属环的结构＞

首先，对本实施方式所涉及的金属环11进行说明。本实施方式所涉及的金属环11为由金属薄板构成的带状部件。如图1上侧所示，金属环11在其截面中的表面即外周面11a、内周面11b以及双方的端面11c具有氮化层12。换言之，主体(bulk)层即非氮化部11d的外缘整体由氮化层12包围。此外，金属环11以宽度方向中央部相比宽度方向两端部朝外周面11a侧略微突出的方式平缓地弯曲。

如图1下侧的局部放大图所示，氮化层12由形成于金属环11的外周面11a以及内周面11b的第1氮化层12a、12b、形成于金属环11的两端面11c的第2氮化层12c构成。

在此，在本实施方式所涉及的金属环11中，第2氮化层12c的厚度Pc比第1氮化层12a、12b的厚度Pa、Pb小。这样，端部的第2氮化层12c薄，因此能够抑制比第2氮化层12c靠内部的非氮化部11d的拉伸残留应力的增大，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏。氮化层的厚度Pa～Pc例如可以通过硝酸蚀刻后的显微组织观察来测定。

进而，在本实施方式所涉及的金属环11中，形成有第2氮化层12c的端面11c的表面硬度比形成有第1氮化层12a、12b的主面(外周面11a以及内周面11b)的表面硬度大。这样，由于端面11c的表面硬度大，因此能够抑制端面11c的耐磨损性的降低。表面硬度例如能够通过显微威式硬度试验来测定。此外，尽管第2氮化层12c的厚度Pc比第1氮化层12a、12b的厚度Pa、Pb小，端面11c的表面硬度却比外周面11a以及内周面11b的表面硬度大的理由将在后面叙述。

这样，在本实施方式所涉及的金属环11中，第2氮化层12c的厚度Pc比第1氮化层12a、12b的厚度Pa、Pb小，并且端面11c的表面硬度比外周面11a以及内周面11b的表面硬度大。即，尽管端部的第2氮化层12c薄，但端面11c的表面硬度大，因此能够抑制以端部为起点的疲劳破坏，并且能够抑制端面11c的耐磨损性的降低。

另外，氮化层12在第2氮化层12c与第1氮化层12a、12b之间具有表面弯曲的4个倒角部，第2氮化层12c的厚度Pc在倒角部随着接近第1氮化层12a、12b而变大。根据该结构，能够抑制表面硬度的急剧变化，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏。另外，金属环11的各倒角部的表面的曲率半径比氮化层的厚度Pa～Pc大。根据该结构，能够抑制表面硬度的急剧变化，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏。

金属环11例如由马氏体时效钢构成。马氏体时效钢为碳浓度在0.03质量％以下，且添加有Ni(镍)、Co(钴)、Mo(钼)、Ti(钛)、Al(铝)等的沉淀硬化型的超高强度钢，可通过时效处理得到高强度以及韧性。马氏体时效钢的组分并无特殊限定，作为一例，含有18质量％左右的Ni、10质量％左右的Co、5质量％左右的Mo、合计1质量％左右的Ti以及Al。

构成本实施方式所涉及的金属环11的马氏体时效钢优选还含有在时效处理时不析出的亲氮性金属。亲氮性金属是指与氮之间的化学亲和力比与Fe(铁)之间的化学亲和力大的金属元素。作为亲氮性金属，可举出Ti、Al、Cr(铬)等。其中，Ti、Al在时效处理时析出，Cr在时效处理时不析出。因而，本实施方式所涉及的金属环11优选由含有Cr的马氏体时效钢构成。Cr浓度优选为0.5～1.5质量％。

在时效处理时不析出的亲氮性金属在后工序即氮化处理时作为氮原子的陷阱点(trap site)发挥功能。在本实施方式所涉及的金属环11中，端面11c的表层中的这样的亲氮性金属的浓度比主面即外周面11a、内周面11b的表层中的亲氮性金属的浓度高。即，在端面11c的表层亲氮性金属的浓度高，因此大量的氮原子被捕获，得到薄且硬的第2氮化层12c。同时，在外周面11a、内周面11b的表层，亲氮性金属的浓度低，因此氮原子容易侵入内部，得到比第2氮化层12c厚且硬度更小的第1氮化层12a、12b。

结果，在本实施方式所涉及的金属环11中，能够使第2氮化层12c的厚度Pc比第1氮化层12a、12b的厚度Pa、Pb小，且能够使端面11c的表面硬度比外周面11a以及内周面11b的表面硬度大。即，尽管端部的第2氮化层12c薄，但能够增大端面11c的表面硬度，因此能够抑制以端部为起点的疲劳破坏，并且能够抑制端面11c的耐磨损性的降低。

＜应用了金属环的带式无级变速器的结构＞

接下来，参照图2以及图3，对应用了本实施方式所涉及的金属环11的带式无级变速器1进行说明。如图2以及图3所示，通过将周长略有不同的多张(例如10张左右)的金属环11层叠为嵌套状，构成左右一对金属环层叠体10L、10R。如图3所示，通过在这一对金属环层叠体10L、10R无间隙地排列安装多个(例如400个左右)单元组件15，构成传动带2。在此，单元组件15的板厚方向与金属环层叠体10L、10R的周方向一致。

如图2中放大图所示，单元组件15由躯体部15d、头部15f以及将躯体部15d和头部15f在宽度方向中央部连结的颈部15g构成。躯体部15d具有与输入侧带轮4、输出侧带轮5接合的端面部15a、15b以及锁止边缘部15c。在头部15f形成有相互在层叠方向形成凹凸而接合的凹凸接合部15e。进而，在颈部15g的两侧，在躯体部15d以及头部15f之间插入一对金属环层叠体10L、10R。

如图3所示，由金属环层叠体10L、10R以及多个单元组件15构成的传动带2被卷挂于输入侧带轮4以及输出侧带轮5。在传动带2的2个弯曲区间，借助金属环层叠体10L、10R的张力，单元组件15被按压于输入侧带轮4以及输出侧带轮5。因此，能够从输入侧带轮4朝输出侧带轮5传递动力。

在此，如图3所示，带式无级变速器1具备：连结于输入轴3的输入侧带轮4、连结于输出轴6的输出侧带轮5、以及卷挂于输入侧带轮4与输出侧带轮5之间的动力传递用的传动带2。在该带式无级变速器1中，从未图示的车辆的发动机经由离合器、变矩器向输入轴3输入动力。另一方面，从输出轴6经由未图示的减速齿轮机构、差动齿轮装置向左右的驱动轮输出动力。

如图2所示，输出侧带轮5具有：固定于输出轴6的固定侧滑轮部件5a、以及由输出轴6支承为能够沿轴向移位的活动侧滑轮部件5b。在固定侧滑轮部件5a与活动侧滑轮部件5b之间形成有大致V字形的槽，能够变更槽宽度W。在输出侧带轮5附设有压缩螺旋弹簧7以及液压致动器8。压缩螺旋弹簧7朝使输出侧带轮5的槽宽度W缩小的降档(down shift)方向对活动侧滑轮部件5b施力。液压致动器8对活动侧滑轮部件5b的背面侧作用液压，使活动侧滑轮部件5b沿轴向移位。根据这样的结构，能够使传动带2相对于输出侧带轮5的卷绕半径r在最小半径rmin至最大半径rmax的范围内变化。

此外，除了不具有压缩螺旋弹簧7这样的施力部件以外，输入侧带轮4具有与输出侧带轮5大致相同的结构。详情情况虽未图示，但输入侧带轮4具有：固定于输入轴3的固定侧滑轮部件、以及在与该固定侧滑轮部件之间形成大致V字形的槽且由输入轴3支承为能够沿轴向移位的活动侧滑轮部件。进而，输入侧带轮4具有能够将活动侧滑轮部件朝升档(up shift)方向施力的液压致动器。

＜金属环的制造方法＞

接下来，参照图4、图5对第1实施方式所涉及的金属环的制造方法进行说明。图4为示出第1实施方式所涉及的金属环的制造方法的流程图。图5为示出第1实施方式所涉及的金属环的制造方法的立体图。

首先，如图4所示，在金属环的坯料即管状坯料的主面(外周面以及内周面)形成亲氮性金属的浓度比主体层高的浓化层(步骤ST1)。具体地说，在减压气氛或氮气、氩气等惰性气体气氛等的非氧化气氛中，以820～900℃左右的温度进行60分钟左右的退火，由此形成亲氮性金属的浓化层。后面即将叙述，浓化层会被除去，因此优选形成为2μm左右以下。

在此，亲氮性金属也是亲氧性金属。因此，通过在非氧化气氛中退火，管状坯料的内部的亲氮性金属朝吸附有氧的表面扩散。因此，能够在管状坯料的主面(外周面以及内周面)形成亲氮性金属的浓化层。同时，伴随着浓化层的形成，在浓化层的内侧形成有亲氮性金属的浓度比主体层低的贫乏层。

当在氧化气氛中退火的情况下，氧并不留在管状坯料的表面而向内部高速扩散，因此并不在表面附近形成亲氮性金属的浓化层。另一方面，即便在非氧化气氛中，当气氛中氧过少的情况下，也无法形成亲氮性金属的浓化层。因而，优选为在把握形成所希望的浓化层的氧分压、露点的基础上，管理退火的气氛。作为一例，优选在氮气中加入有1～3体积％左右的氧气、且露点为－10～0℃左右的气氛中退火。

如图5的上侧所示，管状坯料能够通过将片状坯料的端面彼此焊接而容易地制造。步骤ST1中的退火兼有使焊接部均质化的效果。当然，管状坯料并不限定于这样的焊接管，也可以是无缝管。

另外，图6为示意性示出在气氛炉内对管状坯料进行退火的情形的立体图。如图6所示，优选将管状坯料以立起的状态大致等间隔地排列于托盘上，并在气氛炉内进行退火。

图7为示出在形成了亲氮性金属即Cr的浓化层的样本中，利用辉光放电发光分析装置进行的Cr的深度方向分析的结果的曲线图。样本为作为亲氮性金属添加了1质量％的Cr的马氏体时效钢。在氮气中加入有2体积％的氧气、且露点为－5℃的气氛中，以880℃进行60分钟的退火。通过在露点－40℃的氮气中混合露点+10℃的氮气，将露点调整至－5℃。如图7所示，形成有1～2μm的深度(厚度)的浓化层。进而，在浓化层的内侧形成有10μm左右的深度(厚度)的贫乏层。

接下来，如图4所示，从管状坯料切出金属环11，形成端面11c(步骤ST2)。由此，在端面11c处主体层露出。图5的下侧示出该情形。在此，在金属环11的主面即外周面11a、内周面11b的表面附近通过步骤ST1形成有浓化层。另一方面，在通过步骤ST1之后的步骤ST2得到的端面11c，主体层露出，在端面11c的表面附近未形成浓化层及浓化层内部的贫乏层。此外，在步骤ST2中，可以并不通过切断而在端面使主体层露出。例如，可以在由带状的片状坯料形成的金属环11的表面(外周面11a、内周面11b、端面11c)形成浓化层后(步骤ST1)，对端面11c进行研磨等，从而在端面11c使主体层露出。

接下来，如图4所示，除去在金属环11的主面即外周面11a、内周面11b形成的亲氮性金属的浓化层，使亲氮性金属的贫乏层露出(步骤ST3)。结果，主体层露出的端面11c的表层附近的亲氮性金属的浓度比主面即外周面11a、内周面11b的表层附近的亲氮性金属的浓度高。

具体地说，能够通过滚磨除去浓化层。通过滚磨还能够除去步骤ST2的切断所形成的飞边。另外，通过滚磨还形成四角的倒角部。此外，除去浓化层的方法并不限于滚磨，可以是磨石研磨或磨刷研磨等。另外，除去浓化层的方法并不限定于研磨等机械式的除去方法，可以是蚀刻等化学除去方法。另外，步骤ST3与步骤ST2的顺序可以更换。

在图7所示的例子中，通过滚磨将浓化层从表面起削去约2μm。由此能够使贫乏层露出。

最后，如图4所示，在对金属环11进行时效处理后，进行氮化处理(步骤ST4)。结果，在金属环11的外周面11a以及内周面11b形成第1氮化层12a、12b，在两端面11c形成第2氮化层12c。

如上所述，通过步骤ST3，端面11c的表层的亲氮性金属的浓度比主面即外周面11a、内周面11b的表层的亲氮性金属的浓度高。因此，在步骤ST4的氮化处理中，在端面11c的表层附近，更多的氮原子被亲氮性金属捕获，能够得到薄且硬的第2氮化层12c。同时，在外周面11a、内周面11b的表层附近，氮原子容易侵入内部，能够得到比第2氮化层12c厚且硬度小的第1氮化层12a、12b。

结果，在本实施方式所涉及的金属环11中，能够使第2氮化层12c的厚度Pc比第1氮化层12a、12b的厚度Pa、Pb小，并使端面11c的表面硬度比外周面11a以及内周面11b的表面硬度大。

时效处理例如优选在氮气气氛或还原性气氛中以450～500℃左右的温度进行90～180分钟左右。氮化处理例如优选在5～15体积％的氨气、1～3体积％的氢气、其余为氮气的气氛中，以400～450℃左右的温度进行40～120分钟左右。此外，气氛中的氢气是通过氨气的热分解产生的。

另外，在步骤ST3后、步骤ST4之前，优选进行以下的处理。在步骤ST3后，为了将金属环11减薄至规定的厚度并延长至规定的周长，优选进行压延。随后，为了除去变形，优选在氮气气氛或还原性气氛中，以800～900℃左右的温度进行5～30分钟左右的退火。进而，优选在对退火后的金属环11施加张力而高精度地调整至规定的周长后，进行步骤ST4的时效处理。

针对进行了这样的一系列的优选处理的氮化处理后的样本的外周面11a，利用辉光放电发光分析装置进行氮的深度方向分析。图8为示出在时效处理后的样本的外周面11a中，利用辉光放电发光分析装置进行氮的深度方向分析的结果的曲线图。图8中的实施样本为作为上述的亲氮性金属添加了1质量％的Cr的马氏体时效钢。另一方面，图8中的比较样本为不含Cr的马氏体时效钢。其他条件相同。

此外，以焊接部的均质化为目的，对于比较样本，也进行与用于形成上述的Cr的浓化层的退火相同条件的退火。由于比较样本不含Cr，因此当然在比较样本中未形成Cr的浓化层。

如图8所示，在实施样本中，与比较样本相比，表面附近的氮浓度低。进而，在实施样本中，与比较样本相比，氮原子侵入至内部，氮化层变厚。伴随于此，实施样本的外周面11a的表面硬度低于比较样本的外周面11a的表面硬度。

[表1]

在表1中，针对比较样本、实施样本，汇总示出外周面11a的表面硬度以及氮化层厚度、端面11c的表面硬度以及氮化层厚度。表面硬度通过显微威式硬度试验测定。氮化深度通过硝酸蚀刻后的显微组织观察测定。

在比较样本中，端面11c的第2氮化层12c的厚度比外周面11a的第1氮化层12a的厚度大。因此，端面11c的表面硬度比外周面11a的表面硬度大。

与此相对，在实施样本中，端面11c的第2氮化层12c的厚度比外周面11a的第1氮化层12a的厚度小。尽管如此，端面11c的表面硬度却比外周面11a的表面硬度大，维持与比较样本同等的硬度。

另外，在实施样本中，与比较样本相比，外周面11a的第1氮化层12a的厚度变厚，另一方面，实施样本的外周面11a的表面硬度低于比较样本的外周面11a的表面硬度。然而，根据这样的结构，外周面11a对于在制造工序中不可避免的微细伤痕、夹入物变得不敏感，反而是优选的。

如上所述，在实施样本中，端面11c的表层的Cr浓度比外周面11a的表层的Cr浓度高。因此，在氮化处理中，在端面11c的表层附近，更多的氮原子被Cr原子捕获，能够得到薄且硬的第2氮化层12c。同时，在外周面11a的表层附近，Cr原子贫乏，因此氮原子容易侵入内部，能够得到比第2氮化层12c厚且硬度小的第1氮化层12a。结果，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏，并且能够抑制端面11c的耐磨损性的降低。在实施样本中，与比较样本相比，疲劳耐久寿命提高至1.6倍。

＜相对于比较例的优越性＞

接下来，参照图9、图10对本发明的本实施方式相对于国际公开第2011/135624所示的比较例的优越性进行说明。图9为示出端面的表面硬度相对于端面的氮化层厚度的变化的曲线图。图10为示出端面的氮化层厚度相对于氮化量的变化的曲线图。如图9所示，氮化层厚度与表面硬度大致成比例关系。如图10所示，形成为随着氮化量增加而氮化层厚度逐渐趋于饱和的曲线。

对于比较例所涉及的金属环，在氮化处理前在端面上形成氮化阻碍膜，由此使形成于端面的氮化层的厚度小于形成于主面的氮化层的厚度。即，通过减少从端面侵入的氮原子的数目来减小氮化层的厚度。

与此相对，本发明的本实施方式所涉及的金属环含有捕获氮原子的Cr等亲氮性金属。即，在本发明的本实施方式中，利用亲氮性金属捕获氮原子，抑制氮原子朝内部的侵入，由此来减小氮化层的厚度。

因此，如图9中虚线所示，在以相同的氮化层厚度进行比较的情况下，与比较例相比，本发明的本实施方式含有更多的氮原子，能够增大表面硬度。即，在本发明的本实施方式中，尽管端部的第2氮化层薄，却能够提高端面的表面硬度。

另外，如图10所示，在以相同的氮化量(反应的氮的量)比较的情况下，与本发明的本实施方式相比，比较例的氮化层厚度大。因此，在以相同的氮化层厚度比较的情况下，与比较例相比，本发明的本实施方式中的氮化层厚度相对于氮化量的变化的斜率小。即，与比较例相比，本发明的本实施方式能够稳定地得到所希望的氮化层厚度以及表面硬度。

＜其他实施方式＞

如上所述，作为亲氮性金属，优选添加不会因时效处理而析出的Cr等。然而，也可以使用马氏体时效钢原本含有的Al、Ti作为上述的亲氮性金属。在这种情况下，通过不进行时效处理、或在时效处理中对Al、Ti进行亚时效处理，利用未析出的Al、Ti作为氮化处理时的氮的陷阱点。另一方面，在不进行时效处理的情况或进行亚时效处理的情况下，硬度降低。为了弥补硬度降低，优选预先增加Mo、Co的添加量。不过，由于Mo、Co的价格昂贵，因此出于这样的观点，优选添加Cr并进行充分的时效处理。

此外，本发明并不限于上述实施方式，可以在不脱离主旨的范围适当变更。

Claims (10)

1.一种金属环，是带式无级变速器的传动带的金属环，其特征在于，具备：

形成于所述金属环的主面的第1氮化层；以及

形成于所述金属环的端面的第2氮化层，

其中，所述第2氮化层的厚度比所述第1氮化层的厚度小，所述金属环的所述端面的表面硬度比所述金属环的所述主面的表面硬度大。

2.根据权利要求1所述的金属环，其中，

所述金属环含有马氏体时效钢，该马氏体时效钢含有在时效处理时不析出的亲氮性金属。

3.根据权利要求2所述的金属环，其中，

作为所述亲氮性金属含有Cr。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的金属环，其中，

所述金属环的主面包括所述金属环的外周面以及所述金属环的内周面。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的金属环，其中，

所述第2氮化层和所述第1氮化层之间具有表面弯曲的4个倒角部，所述第2氮化层的厚度在所述倒角部随着接近所述第1氮化层而变大。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的金属环，其中，

所述倒角部的表面的曲率半径比所述第1氮化层的厚度大。

7.一种金属环的制造方法，是带式无级变速器的传动带的金属环的制造方法，其特征在于，具备：

在所述金属环的坯料的主面形成亲氮性金属浓化了的浓化层；

除去所述浓化层，在所述主面中使所述亲氮性金属贫乏的贫乏层露出；

在形成所述浓化层后，在所述金属环的端面中使主体层露出；以及对在所述主面露出有所述贫乏层、且在所述端面露出有所述主体层的所述金属环进行氮化。

8.根据权利要求7所述的金属环的制造方法，其中，还具备：

在进行氮化之前，对在所述主面露出有所述贫乏层、且在所述端面露出有所述主体层的所述金属环进行时效处理，其中，

所述金属环含有马氏体时效钢，该马氏体时效钢含有在所述时效处理时不析出的所述亲氮性金属。

9.根据权利要求7或8所述的金属环的制造方法，其中，作为所述亲氮性金属含有Cr。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的金属环的制造方法，其中，所述主面包括所述金属环的外周面以及所述金属环的内周面。