JP2000129347A

JP2000129347A - 高強度部品の製造方法

Info

Publication number: JP2000129347A
Application number: JP29715698A
Authority: JP
Inventors: Yoshitake Matsushima; 義武松島; Hiroshi Kuramoto; 廣志藏本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】耐ピッチング性および耐曲げ疲労性に優れた
高強度部品を効率良く製造する方法を提供する。【解決手段】Ｃ：０．０５〜０．５％（質量％、以下
同じ），Ｓｉ：３％以下（０％を含まない），Ｍｎ：
２．５％以下（０％を含まない），Ｃｒ：２．５〜１５
％を含有する鋼を用い、熱処理プロセスとして、浸炭、
浸炭窒化または浸炭浸窒をした後、直ちに、若しくは一
旦Ａ₁ 変態点以下に冷却してから再度Ａ₁ 変態点以上１
１００℃以下の温度に加熱して脱炭処理を行うことによ
り、表面から０．１ｍｍ以内の断面における炭化物の平
均粒径を５μｍ以下とする高強度部品の製造方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐ピッチング性お
よび耐曲げ疲労性に優れた高強度部品の製造方法に関す
る。本発明の製造方法によって得られる高強度部品は、
自動車や建設機械、その他の各種産業機械に使用される
歯車やシャフト類等に好適に利用される。

【０００２】

【従来の技術】自動車や建設機械、その他の各種産業機
械に使用される機械部品のうち特に耐疲労性や耐摩耗性
が要求される機械部品は通常、所望の形状に加工した機
械構造用肌焼鋼を表面硬化処理して製造される。上記表
面硬化処理方法としては浸炭、高周波加熱、皮膜処理等
が挙げられるが、良好な被削性や母材の高靱性が要求さ
れる部品では、従来より低炭素肌焼鋼を用い、表面炭素
濃度を約１％以下に抑制するガス浸炭が採用されてい
た。しかし、機械類の更なる高性能化に伴い使用条件は
益々過酷になっており、特にピッチングによる面疲労強
度を一層高める為には上記ガス浸炭を使用したとしても
不充分であり、ガス浸炭に代わって高濃度浸炭が注目を
浴びている。

【０００３】ところが、鋼材を高濃度浸炭すると、その
表面には粗大なネット状炭化物が生成され易いことが知
られている。この粗大炭化物は、曲げ応力が負荷される
歯車の歯元等の折損起点となる他、歯面のピッチング発
生起点にもなり得る為、その生成は極力抑えるべきであ
る。そこで、表層部に存在する上記粗大炭化物を除去す
る為に研削が行われているが、うまく研削しないと、耐
曲げ疲労性及び耐ピッチング性に有効な浸炭層や窒化層
まで研削されてしまうという不都合が生じる。これは、
上述した粗大な炭化物が表面にネット状に生成すると、
これが障害となって炭素の拡散が抑制される為、高炭素
濃度域（即ち、高硬度域）が極く表層部に限られたもの
になることに起因する。更に、この様な粗大炭化物を有
する鋼材をショットピーニングすると、歯車の折損起点
には、比較的粗大な非金属介在物が表層内部に生成して
しまい、曲げ疲労強度が著しく低下するという問題もあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、その目的は、耐ピッチン
グ性および耐曲げ疲労性に優れた高強度部品を効率良く
製造することのできる方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る高強度部品の製造方法は、Ｃ：
０．０５〜０．５％（質量％、以下同じ），Ｓｉ：３％
以下（０％を含まない），Ｍｎ：２．５％以下（０
％を含まない），Ｃｒ：２．５〜１５％を含有する鋼を
用い、熱処理プロセスとして、浸炭、浸炭窒化または浸
炭浸窒をした後、直ちに、若しくは一旦Ａ₁ 変態点以下
に冷却してから再度Ａ₁ 変態点以上１１００℃以下の温
度に加熱して脱炭処理を行うことにより、表面から０．
１ｍｍ以内の断面における炭化物の平均粒径を５μｍ以
下とするところに要旨を有するものである。

【０００６】本発明において、上記熱処理プロセスを少
なくとも１回行うこと；更にショットピーニング処理す
ることは好ましい態様である。

【０００７】更に鋼中に、Ａｌ：０．００５〜０．１
％、およびＮ：０．００３〜０．０３％を含有したり、
Ｍｏ：２％以下，Ｖ：２％以下、およびＷ：２％以下
（いずれも０％を含まない）よりなる群から選択される
少なくとも１種を含有したり、Ｃｕ：２％以下及び／
又はＮｉ：２％以下（いずれも０％を含まない）を含有
したり、Ｎｂ：１％以下，Ｔｉ：１％以下，及びＢ：
０．１％以下（いずれも０％を含まない）したり、或い
は、鋼中のＳ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｔｅ，Ｓｂおよび
Ｓｅよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を
合計で０．１％以下に抑制したりすることも本発明の好
ましい態様である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明者らは、高濃度浸炭処理に
伴って生成する粗大炭化物を除去する方法について鋭意
検討してきた。その結果、浸炭、浸炭窒化または浸炭浸
窒処理（以下、表面硬化処理と呼ぶ場合がある）した鋼
を、直ちに、若しくは一旦Ａ₁ 変態点以下に冷却してか
らＡ₁ 変態点以上（好ましくは８５０℃以上）１１００
℃以下の温度に、好ましくは５分間以上保持し、脱炭処
理するという方法を採用すれば、表面から０．１ｍｍ以
内に析出していた粗大な炭化物を、面積率２〜６０％で
平均粒径５μｍ以下に微細化することができ、強度の著
しく高められた高強度部品が得られることを見出し、本
発明を完成したのである。

【０００９】尚、Ｃ，Ｃｒ等の化学成分が本発明と概ね
一致する鋼を用い、浸炭処理等することにより、実質的
にＭ₇ Ｃ₃ 型微細析出物を得る方法は既に特許第２５９
６０５１号に開示されている。同公報に記載の方法によ
れば、「Ｃｒ量を３．０〜１０．０％とした鋼を用い、
析出する炭化物が実質上Ｍ₇ Ｃ₃ 型であって、平均アス
ペクト比が２以下となる様なＣ濃度に浸炭すると、とく
に優れた特性の部品が得られる」こと、及び「比較的多
量のＣｒを含んだ鋼を使用し、イオン浸炭法で浸炭する
ことによりＣｒ炭化物を積極的に析出させて表面硬度を
高くし、耐摩耗性および耐ピッチング性を向上させる」
旨記載されているが、現実問題として、所望のＭ₇ Ｃ₃
型炭化物以外に、粗大なＭ₃ Ｃ型炭化物が析出すること
は避けられない。例えば同公報の図１には、９００℃に
おけるＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系等温図が示されており、「析出
するＣｒ系炭化物を好ましい形態のＭ₇ Ｃ₃ 型とするた
めには、Ｃｒ量を３〜１０％の範囲から選ぶ。３％に足
りない量ではＭ₇ Ｃ₃ 型の炭化物を析出させることがで
きず、一方１０％を超える量ではＭ₂₃Ｃ₆ 型炭化物が析
出し易くなるためである」と説明しているが、同図を参
照すれば、例えばＣｒ量を同公報に記載の範囲内である
３％に制御したとしても、Ｍ₇ Ｃ₃ 型炭化物は全く析出
されずＭ₃ Ｃ型炭化物のみ析出すること；実際問題とし
てＣｒ量５％以下の鋼を用いた場合は、表面から内部に
かけての炭素濃度勾配により表面の高濃度域ではＭ₃ Ｃ
型炭化物が多量に析出してしまい、実質的にＭ₇ Ｃ₃ 型
炭化物を析出させることは非常に困難であることは図１
より明瞭に読取れる。また、図１は９００℃におけるＦ
ｅ−Ｃｒ−Ｃ系等温図であるが、更に高温領域になると
Ｍ₇ Ｃ₃ 型炭化物の生成領域は一層狭くなることが予想
され、高温領域下では、所望のＭ₇ Ｃ₃ 型微細炭化物は
益々得られ難くなると思料される。

【００１０】本発明では、上記公報における実施困難性
に鑑み、実操業レベルにおいても所望の微細炭化物を容
易に得る方法を提供しようというものであり、本発明で
は、表面硬化処理によりたとえ粗大なＭ₃ Ｃ型炭化物が
析出したとしても、その後の適切な脱炭処理によって該
炭化物を微細化し得ることを見出したところに技術的意
義を有するものである。

【００１１】以下、本発明を特徴付ける脱炭処理を中心
に、本発明法について説明する。まず、本発明に用いら
れる鋼中の化学成分について説明する。

【００１２】Ｃ：０．０５〜０．５％Ｃは表面硬化処理した部品に所定の芯部硬さを付与する
と共に、有効硬化深さを確保するのに有効な元素であ
る。この様な作用を有効に発揮させるには０．０５％以
上添加する必要がある。好ましくは０．１０％以上であ
る。但し、多過ぎると靱性、被削性、冷間加工性が低下
するので、その上限を０．５％にする必要がある。好ま
しくは０．３５％以下である。

【００１３】Ｓｉ：３％以下（０％を含まない）Ｓｉは炭化物の粒界析出を抑制すると共に、炭化物を球
状化させるのに有効な元素である。また、表面硬化層の
基地を硬くする作用もあり、この様な作用を有効に発揮
させる為には、０．１０％以上添加することが推奨され
る。但し、３％を超えると合金鋼の浸炭性、浸窒性を阻
害すると共に、部品の靱性、機械加工性が著しく損なわ
れてしまう。好ましくは２％以下である。

【００１４】Ｍｎ：２．５％以下（０％を含まない）Ｍｎは溶製時の脱酸、焼入性の向上およびＭｎＳの形成
による切削加工性の向上を目的として添加される元素で
あり、この様な作用を有効に発揮させる為には０．３０
％以上添加することが推奨される。但し、２．５％を超
えると鍛造性が低下するので、その上限を２．５％とし
た。好ましくは２．０％以下である。

【００１５】Ｃｒ：２．５〜１５％Ｃｒは炭化物形成元素として、所定の炭化物量を確保す
る為に加えられる他、炭化物の球状化促進作用も有す
る。但し、２．５％未満では、炭化物の形態は炭素濃度
にかかわらず全てＭ₃ Ｃ型となってしまい、その大きさ
は２０μｍにも達するので避けるべきである。従って、
本発明ではＣｒ量を２．５％以上添加することが必要で
ある。好ましくは３．０％以上である。但し、１５％を
超えると、比較的粗大なＭ₂₃Ｃ₆ 型炭化物が生成してし
まい、部品の疲労強度が低下してしまう。好ましくは１
２．０％以下である。

【００１６】本発明法は、基本的に上記成分を含有し、
残部：鉄および不可避的不純物からなるが、その他、一
層優れた作用を具備させることを目的として、下記元素
を積極的に添加することが推奨される。

【００１７】Ａｌ：０．００５〜０．１％Ａｌは脱酸と結晶粒の微細化に有効な元素であり、熱処
理時にＡｌＮが生成し、焼入れ後の結晶粒を微細化する
作用を有する。この様な作用を有効に発揮させる為に
は、０．００５％以上添加することが推奨される。但
し、０．１％を超えて過剰に添加すると、結晶粒が凝集
し、結晶粒の成長を招く。

【００１８】Ｎ：０．００３〜０．０３％ＮはＡｌと結合してＡｌＮを生成し、オーステナイト結
晶粒を微細化させる元素であり、その結果ピッチング寿
命が向上する。０．００３％未満ではこの様な効果は得
られない。しかしながら０．０３％を超えて添加しても
上記効果は飽和してしまうので、その上限を０．０３％
以下にすることが推奨される。

【００１９】Ｍｏ：２％以下，Ｖ：２％以下およびＷ：
２％以下（いずれも０％を含まない）よりなる群から選
択される少なくとも１種これらの元素はいずれも炭化物を形成、微細化し、含有
量の増加に伴なって浸炭量を増加させる他、これらの複
合炭化物は硬質である為、浸炭層の硬さを高める作用を
有する。しかし、いずれの元素も２％を超えて添加する
と部品の靱性、機械加工性が低下してしまう。

【００２０】Ｃｕ：２％以下及び／又はＮｉ：２％以下
（いずれも０％を含まない）Ｃｕ及びＮｉは、浸炭層の基地中に固溶することにより
浸炭層の耐食性向上に寄与する元素であり、Ｎｉは更に
靱性向上作用も有する。しかし、Ｃｕ量が２％を超える
と部品の熱間加工性が低下してしまい、またＮｉ量が２
％を超えると部品の残留オーステナイトが多量に存在し
てしまう。

【００２１】Ｎｂ：１％以下、Ｔｉ：１％以下および
Ｂ：０．１％以下（いずれも０％を含まない）よりなる
群から選択される少なくとも１種Ｎｂ，Ｔｉ，Ｂは、いずれも炭化物を形成して加熱時の
オーステナイト結晶粒を微細化する元素である。更にＮ
ｂは、焼戻し等によって生じ易いＭ₇ （Ｃ，Ｎ）₃ また
はＭ₇ Ｃ₃ から、Ｍ₂₃（Ｃ，Ｎ）₆ またはＭ₂₃Ｃ₆ への
炭化物変態を防止する作用も有する。しかし、Ｎｂ量が
１％を超えて添加しても上記作用は飽和してしまう。ま
た、Ｔｉ量及びＢ量が夫々１％，０．１％を超えると炭
化物の過剰生々による靱性低下や疲労強度低下を招く。

【００２２】Ｓ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｔｅ，Ｓｂおよび
Ｓｅよりなる群から選択される少なくとも１種の元素が
合計で０．１％以下に抑制Ｓ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｔｅ，Ｓｂ，Ｓｅは、いずれも
切削性の向上に有効な元素である。また、Ｚｒ，Ｔｅ，
Ｓｅは靱性の向上にも寄与する。しかし、Ｓ量が０．１
％を超えると靱性が低下すると共に、ＭｎＳが破壊の起
点となってピッチング寿命が低下する。また、Ｐｂは過
剰に添加すると、摩擦熱によってＰｂが溶融し、表面破
壊の起点となってピッチング寿命が低下する。更にＴ
ｅ，Ｓｂ，Ｓｅについては、過剰に添加してもその効果
が飽和するのみならず、大型の非金属介在物を生成して
表面破壊の起点となり、ピッチング寿命が低下してしま
う。また、ＣａはＡｌ₂ Ｏ₃ の周囲にＣａＯとして生成
し、ピッチング強度を劣化させずに被削性を向上させる
作用を有するが、その作用は０．１％で飽和してしま
う。Ｚｒも熱間圧延時にＭｎＳの変形を抑制し、ＭｎＳ
の粒状化に寄与することによって、ピッチング強度を劣
化させずに被削性向上作用を発揮するが、多量に添加す
るとＺｒＯ₂ 等の非金属介在物が多量に生成して耐ピッ
チング性が低下するので、その上限を０．１％とした。

【００２３】次に、上記組成からなる鋼を部品に加工し
た後、表面硬化処理する。ここで、表面炭素濃度はＣｒ
含有量（２．５〜１５％）に応じて適宜設定する必要が
あり、具体的には、各温度におけるＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系等
温図に基づき、設定される。但し、前記特許第２５９６
０５１号の方法の様に、この表面硬化処理によってのみ
炭化物を制御しようというものではなく、たとえ、この
段階で粗大なＭ₃ Ｃ型炭化物が析出したとしても、後記
する脱炭処理により該粗大炭化物を除去し得るので、厳
密な制御は不要である。

【００２４】通常、Ｃｒ量が増加するとＭ₇ Ｃ₃ 型炭化
物の生成は促進され、Ｃｒ量が２．５〜１５％の場合、
表面炭素濃度を０．７％以上、４．５％以下（より好ま
しくは０．８％以上、４．０％以下）に制御することに
より、炭化物中に占めるＭ₇Ｃ₃ 型炭化物を面積率で３
０％以上生成させることができる。このＭ₇ Ｃ₃ 型炭化
物は２μｍ以上に成長することは殆どなく、自らを球状
化させる作用を備えている。また、浸炭浸窒または浸炭
窒化する場合は、表面窒素濃度は残留オーステナイトの
過剰生成を防止する為、１．５％以下（より好ましくは
１．２％以下）に制御することが推奨される。

【００２５】上記処理を行った後、直ちに、若しくは一
旦Ａ₁ 変態点以下に冷却してからＡ ₁ 変態点以上１１０
０℃以下の温度に保持して（好ましくは５分間以上）脱
炭処理する。この様に本発明では、浸炭処理、浸炭窒
化または浸炭浸窒した後、直ちに脱炭処理しても良い
し；或いは、浸炭処理、浸炭窒化または浸炭浸窒した
後、一旦Ａ₁ 変態点以下に冷却し、再度Ａ₁ 変態点以上
１１００℃以下の温度に保持して脱炭処理しても良く、
いずれの方法を採用しても本発明の範囲内に包含され
る。後者の方法を採用すれば、前者の方法に比べ、より
微細な炭化物を多量に析出させることができるという利
点が得られる点で有用である。

【００２６】本発明では、この脱炭処理を採用したとこ
ろに最重要ポイントが存在する。ここで、脱炭処理は、
上記の浸炭、浸炭窒化または浸炭浸窒における炭素ポテ
ンシャル以下の雰囲気で５分間以上（好ましくは２０分
間以上）脱炭処理することが推奨され、これにより、表
面から０．１ｍｍ以内に、面積率２〜６０％存在する全
炭化物のうち７０％未満を占めるＭ₃ Ｃ型の粗大な炭化
物を微細化することができ、全炭化物の平均粒径を５μ
ｍ以下にすることができる。

【００２７】尚、脱炭処理温度については留意すべきで
ある。脱炭処理温度が高すぎると、炭化物がオーステナ
イト中に溶け込み、鋼材表層部の残留オーステナイト量
が増え、硬度の低下を招くからであり、残留オーステナ
イト量が４０％以下となる様、脱炭処理温度の上限を制
御する必要がある。また、脱炭処理温度が低過ぎると、
脱炭処理時間が長くなる等の弊害もある。そこで、本発
明では脱炭処理温度を、Ａ₁ 変態点以上（好ましくは８
５０℃以上）１１００℃以下に特定した次第である。

【００２８】本発明は上記脱炭処理を施したところに最
重要ポイントが存在するのであり、従って脱炭処理した
後の工程は特に限定されず、通常の処理を適宜選択して
採用することができる。具体的には、ソルト焼入れ、油
焼入れ等が挙げられるが、歪が問題となる場合には、ソ
ルト焼入れすることが好ましい。また、焼き割れが生じ
る場合には、焼入れ後、低温で焼戻しすることが推奨さ
れる。

【００２９】本発明では、熱処理プロセスとして、上記
「浸炭、浸炭窒化または浸炭浸窒」→「脱炭」といった
一連の工程を少なくとも１回行うことが推奨される。こ
の熱処理プロセスを繰返し行うことにより、更に表層深
くまで炭素や窒素を拡散することができるので極めて有
効である。

【００３０】更に、一連の熱処理後、ショットピーニン
グ処理すれば、同一炭素濃度・同一窒素濃度であっても
硬度や残留応力を増大させることができるという利点が
得られる。その際、アークハイト：０．４ｍｍＡ以上で
ショットピーニングすることが推奨される。但し、表面
粗さが重要な部品については、更にアークハイトを下げ
ることが好ましい。

【００３１】この様にして得られる高強度部品は、表面
から０．１ｍｍ以内の断面に存在する炭化物が、平均粒
径：５μｍ以下および面積率：２〜６０％を満足する
（好ましくは、残留オーステナイト量が４０％以下）と
共に、該炭化物中に占めるＭ₇Ｃ₃ の面積率：３０％以
上をも満足するものであり、強度が著しく高められた高
強度部品を得ることができる。ここで、炭化物の平均ア
スペクト比は２以下に制御されていることが好ましい。
上記炭化物等がネット状の場合は、その端に応力が集中
して疲労亀裂の起点となり易いからである。

【００３２】また、硬さ８００ＨＶ以上の領域が表面か
ら少なくとも０．０５ｍｍ以上存在する高強度部品は、
高硬度域が一層深くなり、耐ピッチング性および耐曲げ
疲労性に一層優れる為、本発明の好ましい態様である。

【００３３】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述
べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものでは
なく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施する
ことは本発明の技術的範囲に包含される。

【００３４】

【実施例】表１に示す種々の供試鋼を鍛造し、溶体化・
焼ならし処理した後、試験片に加工してから、図１およ
び表２に示す熱処理条件（Ｉ〜Ｖ）に基づき、浸炭、浸
炭浸窒および脱炭処理を施した。尚、各熱処理中におい
て、炉内に各鋼をφ２５×１００ｍｍに加工した丸棒を
挿入し、取出した後、表層の切粉を化学分析することに
より表面炭素濃度（Ｃｓ）および表面窒素濃度（Ｎｓ）
を測定した。表２中、Ｃ_p1は、熱処理工程における浸
炭期の炭素ポテンシャルを、Ｃ_p2及びＮ_p1は、熱処理工
程における浸炭浸窒期の炭素ポテンシャル及び窒素ポ
テンシャルを、Ｃ_p3、Ｔ₁ ℃及びＶ₁ ｍｉｎは、熱処理
工程における脱炭期の炭素ポテンシャル、脱炭温度及
び脱炭時間を夫々意味する。また、Ｃ_p4は、熱処理工程
における浸炭期の炭素ポテンシャルを、Ｃ_p5及びＮ_p2
は、熱処理工程における浸炭浸窒期の炭素ポテンシャ
ル及び窒素ポテンシャルを、Ｃ_p6、Ｔ₂ ℃及びＶ₂ ｍｉ
ｎは、熱処理工程における脱炭期の炭素ポテンシャ
ル、脱炭温度及び脱炭時間を夫々意味する。

【００３５】この様にして得られた各試験片の断面硬さ
分布を測定し、ＨＶ８００以上の硬質層深さ（Ｄ₈₀₀ ）
を求めた。更に、表面から０．１ｍｍ以内の断面に存在
する炭化物を走査型電子顕微鏡により写真撮影し、該炭
化物を画像解析することにより、その面積率、平均粒
径、平均アスペクト比を測定した。また、表面から０．
０５ｍｍの残留オーステナイト量はＸ線解折の並傾法に
より測定した。

【００３６】更に、各試験片の強度特性を調べる為、耐
ピッチング性および耐曲げ疲労性の項目につき、以下の
要領で評価した。

【００３７】［耐ピッチング試験］図２に示す形状のロ
ーラーピッチング疲労試験片を作製し、ローラーピッチ
ング疲労試験機を用いて下記条件下で試験した場合、そ
の半数が破壊に至るまでの寿命（Ｂ₅₀寿命）を測定する
ことにより評価した。・面圧：５０００ＭＰａ・すべり：−４０％・回転数：１５００ｒｐｍ

【００３８】［耐曲げ疲労性］図３（ａ）に示す形状か
らなる小野式回転曲げ疲労試験片を用い、アークハイ
ト：０．８２ｍｍＡでショットピーニングした後、小野
式回転曲げ疲労試験機で、１千万回での疲労限（σｗ
ｂ）を測定することにより評価した。尚、図３（ｂ）
は、切欠部の拡大図（×１０）を示す。得られた結果を
表３及び５に記載する。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】

【表５】

【００４４】表１中、Ａ〜Ｍは鋼中の化学成分が本発明
で特定する要件若しくは好ましい要件を満足する鋼であ
り、Ｎは、Ｃｒ量が本発明で規定する下限値を下回る鋼
である。また、表２において、熱処理Ｎo.Ｉは「浸炭→
脱炭→油冷」処理を、Ｎo.IIは「浸炭浸窒→脱炭→油
冷」処理を、Ｎo.III は「浸炭浸窒→脱炭→油冷→浸炭
浸窒→脱炭→油冷→焼戻し→空冷」処理を、Ｎo.IVは
「浸炭→脱炭→油冷」処理を（以上、いずれも本発明
例）、Ｎo.Ｖは「浸炭」処理のみした比較例である。こ
こで、Ｎo.IVは浸炭後直ちに脱炭処理を行った例であ
り、Ｎo.Ｉの如く「浸炭後、一旦７００℃に冷却してか
ら再度Ｔ₁ ℃まで加熱し、脱炭処理した」例とは相違す
る。その意味では、Ｎo.IVは図１に示す熱処理のパタ
ーン（浸炭等の後一旦冷却する工程を必須的に包含す
る）を厳密に反映するものではない。表３〜表５の結果
より以下の様に考察することができる。

【００４５】まず、本発明で特定する要件若しくは好ま
しい要件を満足するＮo.１〜１３、Ｎo.１５〜２０、Ｎ
o.２２〜２８、Ｎo.４３〜４８は、いずれも所望のＭ₇
Ｃ₃型微細炭化物が多数且つ深く生成されており、耐ピ
ッチング性および耐曲げ疲労性のいずれも良好である。

【００４６】これに対して本発明で特定する要件若しく
は好ましい要件を満足しないものは夫々下記の不具合を
有している。

【００４７】Ｎo.１４：炭化物の平均粒径が５μｍを超
えており、Ｄ₈₀₀ も０．０４ｍｍと浅く、耐ピッチング
性および耐曲げ疲労性の双方が著しく低下している。

【００４８】Ｎo.２１：炭化物の平均粒径が５μｍを大
きく超えており、アスペクト比も２を上回った。また、
Ｄ₈₀₀ も０．０４ｍｍと浅く、耐ピッチング性および耐
曲げ疲労性の双方が著しく低下している。

【００４９】Ｎo.２９：炭化物の平均粒径が５μｍを超
えており、アスペクト比も２を上回ると共に、耐ピッチ
ング性および耐曲げ疲労性の双方が著しく低下してい
る。

【００５０】Ｎo.３０〜４２：炭化物の平均粒径が５μ
ｍを大きく超えており、アスペクト比も２を上回る例が
ある他、Ｄ₈₀₀ が０．０４ｍｍと浅い例も見られると共
に、いずれも耐ピッチング性および耐曲げ疲労性の双方
が著しく低下している。

【００５１】Ｎo.４９：炭化物の平均粒径が５μｍを超
えており、Ｄ₈₀₀ も０．０４ｍｍと浅く、耐ピッチング
性および耐曲げ疲労性の双方が著しく低下している。

【００５２】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、所
望のＭ₇ Ｃ₃ 型微細炭化物が多数且つ深く生成している
ので、特に表面起点の疲労破壊に対する抵抗力が向上
し、耐ピッチング性および耐曲げ疲労耗性に優れた高強
度部品を効率よく製造することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における表面硬化熱処理パターンを示す
模式図である。

【図２】ローラーピッチング試験片の形状を示す概略図
である。

【図３】小野式回転曲げ疲労試験片の形状を示す概略図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１Ｎ３０２３０２Ｚ 38/18 38/18 38/60 38/60

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：０．０５〜０．５％（質量％、以下
同じ），Ｓｉ：３％以下（０％を含まない），Ｍ
ｎ：２．５％以下（０％を含まない），Ｃｒ：２．５〜
１５％を含有する鋼を用いて部品に加工し、熱処理プロセスとして、浸炭、浸炭窒化または浸炭浸窒
をした後、直ちに、若しくは一旦Ａ₁ 変態点以下に冷却してから再
度Ａ₁ 変態点以上１１００℃以下の温度に加熱して脱炭
処理を行うことにより、表面から０．１ｍｍ以内の断面
における炭化物の平均粒径を５μｍ以下とすることを特
徴とする高強度部品の製造方法。
【請求項２】上記熱処理プロセスを少なくとも１回行
うものである請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】更に、Ａｌ：０．００５〜０．１％、およびＮ：０．００３〜０．０３％を含有する鋼を用いるものである請求項１または２に記
載の製造方法。
【請求項４】更にＭｏ：２％以下，Ｖ：２％以下、お
よびＷ：２％以下（いずれも０％を含まない）よりなる
群から選択される少なくとも１種を含有する鋼を用いる
ものである請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】更に、Ｃｕ：２％以下及び／又はＮｉ：２％以下（いずれも０
％を含まない）を含有する鋼を用いるものである請求項
１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】更に、Ｎｂ：１％以下，Ｔｉ：１％以下，及びＢ：０．１％以
下（いずれも０％を含まない）よりなる群から選択され
る少なくとも１種を含有する鋼を用いるものである請求
項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】更に、Ｓ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｔｅ，ＳｂおよびＳｅよりなる
群から選択される少なくとも１種の元素が合計で０．１
％以下に抑制された鋼を用いるものである請求項１〜６
のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の製造方
法により得られた高強度部品に、更にショットピーニン
グ処理することを特徴とする高強度部品の製造方法。