JP2000310329A

JP2000310329A - 表面硬化処理したコンロッド

Info

Publication number: JP2000310329A
Application number: JP11122158A
Authority: JP
Inventors: Toshikatsu Koike; 俊勝小池; Yutaka Yamagata; 裕山縣
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2000-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】大端部や小端部の表面強度をより向上させる
ことができると共に、連結棒部の靱性を確保できるコン
ロッドを提供する。【解決手段】クランク軸が連結される大端部１１ｂ
と、ピストンが連結される小端部１１ａと、これら大端
部１１ｂ及び小端部１１ａの間を連結する連結棒部１１
ｃとを有するコンロッド１において、前記大端部１１ｂ
と小端部１１ａは複数回浸炭し、前記連結棒部１１ｃは
前記大端部１１ｂと小端部１１ａの浸炭回数よりも少な
い回数浸炭を行うか、又は、浸炭をしないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、表面硬化処理し
たコンロッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から内燃機関や圧縮機等のコンロッ
ドの小端部及び大端部の枢軸が相対的に回動する孔部内
面には、圧縮荷重が作用しつつ枢軸側の部材が摺動し、
小端部及び大端部の端部弓状部には引張り荷重や曲げモ
ーメントが、小端部及び大端部を連結する連結棒部には
引張り及び圧縮荷重さらに前記孔部と枢軸部の間の回動
摩擦が特に大きい場合には曲げモーメントが作用するこ
とから、小端部及び大端部については表面を硬くした方
が耐磨耗性や強度を向上しさらに耐疲労強度を向上させ
ることができる。連結棒部については、耐磨耗性を必要
としないので、小端部及び大端部ほどには表面を硬くす
る必要が無く、衝撃的な引張りあるいは圧縮荷重に耐え
るように、小端部及び大端部の表面より積極的に表面硬
さを低下させることが行われる。

【０００３】そして、大端部や小端部の表面を硬くする
技術として浸炭処理という方法がある。これは、低炭素
鋼を浸炭剤中で加熱し、鋼表面から炭素（Ｃ）を浸透さ
せ、その表面付近のＣ濃度を高める方法である。浸炭さ
れた品物を高温度のオーステナイト状態から急冷する
と、鋼表面はマルテンサイト化されて硬化するが、内部
は低炭素なので硬化せずに、粘り強さを保持する。浸炭
剤としては、個体、液体、ガスのいずれも利用される。

【０００４】さらに、表面硬化処理として浸炭窒化処理
もある。この場合低炭素鋼を浸炭窒化材中で加熱し、鋼
表面に炭素（Ｃ）に加え、窒素（Ｎ）を浸透させるもの
であり、鋼表面を高硬度化すると共に内部に粘り強さを
保持させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らはそのような従来の浸炭方法あるいは浸炭窒化方法
よりも更に表面強度等をより向上させることはできない
か、鋭意検討した結果、この発明を創作するに至ったも
のである。

【０００６】そこで、この発明は、大端部や小端部の表
面強度をより向上させることができると共に、連結棒部
の靱性を確保できるコンロッドを提供することを課題と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、クランク軸が連結され
る大端部と、ピストンが連結される小端部と、これら大
端部及び小端部の間を連結する連結棒部とを有するコン
ロッドにおいて、前記大端部と小端部は複数回表面硬化
処理を実施し、前記連結棒部は前記大端部と小端部の表
面硬化処理回数よりも少ない回数表面硬化処理を行う
か、又は、表面硬化処理をしないようにした表面硬化処
理したコンロッドとしたことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。

【０００９】［発明の実施の形態１］図１乃至図２５に
は、この発明の実施の形態１を示す。

【００１０】まず構成を説明すると、この実施の形態１
のコンロッド１は、化学成分としてＣを０．１から０．
５重量％、Ｓiを０．１から０．５重量％、Ｃrを０．３
から４．０重量％含有する鉄を基材とし、表面硬化処理
（浸炭あるいは浸炭窒化）が施されている。図１及び図
２１乃至図２５には、本発明のコンロッド１として採用
可能な基材の化学成分の規格を示し、この規格は、熱間
圧延，熱間鍛造など、熱間加工によって作られたもの
で、通常更に鍛造，切削などの加工と熱処理を施し、主
として機械構造用に使用される一端焼入れ性を保証した
構造用鋼鋼材について規定したものである。本発明の実
施の形態１においては、この図１及び図２１乃至図２５
中、ＳＣＭ４２０Ｈが基材として使用されている。

【００１１】このコンロッド１は、図１９に示すよう
に、図示省略のピストン側に接続される小端部１１ａ
と、図示省略のクランクシャフト側に接続される大端部
１１ｂとを有し、これらが連結棒部１１ｃを介して連結
されている。

【００１２】そして、その小端部１１ａ及び大端部１１
ｂは、ピストンピンを介してピストンやクランクシャフ
トと連結されるため、表面の硬度が要求されることか
ら、２回浸炭されているのに対して、連結棒部１１ｃ
は、表面の硬度はそれ程要求されないため、１回浸炭さ
れている。

【００１３】そして、このコンロッド１の小端部１１ａ
及び大端部１１ｂは、表面硬化処理（浸炭あるいは浸炭
窒化）により、表面から少なくとも１００μｍの範囲の
組織がマルテンサイト２を含んで構成され、このマルテ
ンサイト２の結晶粒径が粒度が、鋼のオーステナイト結
晶粒度試験方法（ＪＩＳＧ０５５１）に規定する粒
度測定対象表面の顕微鏡による粒度測定方法、及びこの
顕微鏡測定に基づく平均粒度番号算出方法及び粒度算出
方法と同一の方法で測定算出する場合７から１０とされ
ている。図２には、鋼のオーステナイト結晶粒度試験方
法（ＪＩＳＧ０５５１）により、鋼を焼きなまし・焼
きならし・焼き入れ・浸炭その他の目的で変態点以上又
は固溶化熱処理の温度に加熱したとき、その温度及び保
持時間によって定まるオーステナイト結晶粒の大きさ
を、所定の粒度を規定の方法によって測定して得られる
粒度番号と、断面積１ｍｍ²あたりの結晶粒の数及び結
晶粒の平均断面積の相関が示されており、マルテンサイ
ト２組織における粒度番号（上記した鋼のオーステナイ
ト結晶粒度試験方法（ＪＩＳＧ０５５１）に規定す
るものと同一の方法で測定算出したもの）についても、
図２を適用して断面積１ｍｍ²あたりの結晶粒の数ある
いは結晶粒の平均断面積を概略求めることができる。

【００１４】また、その小端部１１ａ及び大端部１１ｂ
の表面には、表面硬化処理により、ＦeあるいはＣrの少
なくとも一方の炭化物３が析出され、この組織中の炭化
物３の平均粒径が０．５から１０μｍ、組織中の炭化物
３の面積率が１パーセントから２０パーセント、表面か
ら少なくとも０．５ｍｍの範囲の硬さがＨＶ７００以上
で、しかも、表面粗さがＲa２μｍ以上に構成されてい
る。

【００１５】一方、連結棒部１１ｃは、表面層の組織が
マルテンサイト２で構成され、組織中の炭化物３の平均
粒径が表面層で０．５μｍ未満とされている。また、組
織中の炭化物３の面積率が連結棒部１１ｃの表面層で１
％未満とされ、又、表面粗さがＲａ２μｍ未満とされて
いる。

【００１６】次に、このコンロッド１の製造工程につい
て説明すると、図２０に示すように、まず、鍛造前の素
材を鍛造し（１）、バリ取り（２）を行い、次に、小端
部１１ａの小端孔１１ｄ、大端部１１ｂの大端孔１１ｅ
加工、小端部１１ａ、大端部１１ｂ各端面加工（３）を
行う。

【００１７】その後、連結棒部１１ｃを銅メッキ等によ
りマスキング（４）し、１回目浸炭（５）を行った後、
マスキング除去処理（６）を行い、２回目浸炭（７）を
行う。

【００１８】次いで、歪み取り（８）を行い、小端孔１
１ｄ、大端孔１１ｅ研磨（９）を行い、コンロッド１の
製造を完了する。

【００１９】一方、他の製造工程としては、例えば、上
記小端孔１１ｄ、大端孔１１ｅ加工、小端部１１ａ、大
端部１１ｂ各端面加工（３）の後に１回目浸炭（１０）
を行い、次に、マスキング（１１）を行う。その後、２
回目浸炭（１２）を行った後、歪み取り（１３）を行
い、小端孔１１ｄ、大端孔１１ｅ研磨（１４）を行うこ
ともできる。

【００２０】ここで、浸炭について説明する。

【００２１】コンロッド１の基材として上記のように、
ＳＣＭ４２０Ｈの材料を使用し、まず、１回目の浸炭を
行う。すなわち、ガスで浸炭する場合、浸炭炉は水平な
左右方向を長手方向とする場合、前後方向の側面、天井
面、底面は閉じられた壁面とされ、少なくとも前後の側
面と天井面に電熱あるいはガスバーナーによる加熱手段
が配置され、左右方向の両端にそれぞれ開閉扉を配置し
たものとなる。開閉扉の一方が、防炭処理された金属性
のパレットにコンロッド１が載置されたものの搬入口と
され、他方が搬出口とされる。浸炭炉にはさらに炭素雰
囲気を作り出すためＣＯガスやメタン等の炭化水素ガス
からなる浸炭ガスを導くガス導入口と、コンロッド１表
面に浸透せずＣＯ２ガスや水蒸気となったもの（加熱の
ための燃焼の結果できるガスを含む）排気ガスの排出口
が設けられている。浸炭は前記浸炭ガスを炉内に導くと
ともに、壁面の加熱手段で所定温度に加熱し、あるいは
前記浸炭ガスの供給を止めるとともに加熱を停止して
（炉冷）行う。加熱はコンロッド１表面の加熱色を検知
して温度計測するか、炉内に挿入する温度センサにより
温度計測し加熱量を制御しつつ行う。炭素雰囲気濃度は
０２ガス濃度を検知して所定の算出プログラムを使用し
て算出する。炭素雰囲気濃度を一定にするため、０２ガ
ス濃度を検知しつつ前記浸炭ガスの供給量をフィードバ
ック制御する。この実施の形態では、図４に示すよう
に、炭素雰囲気濃度が、ＣＰ（カーボンポテンシャル）
＝１．６０中において、９５０℃で、３時間加熱して浸
炭を行った後、Ａｌ線の温度（７２７℃）より下の温度
まで炉冷（ＦＣ）するか、前記パレットを炉の中から出
し、常温の所定容積以上の油あるいは水を収容する油槽
あるいは水槽中に前記パレットごと加熱されたコンロッ
ド１を浸漬する焼き入れ（ＭＱ）を行う。すなわち、Ｃ
Ｐは、図３に示す鋼の状態図において、炭素濃度（Ｃ
％）がＳ点（０．８％Ｃ）からＥ点（２．１％Ｃ）の範
囲となるように、ここでは１．６０に設定される一方、
Ａｌ線よりも上の温度域、ここでは９５０℃に設定され
ている。このように過剰浸炭した鋼の表面は、結晶粒界
に遊離セメンタイトがあらわれた超共析組織を呈する。

【００２２】この１回目の浸炭によって形成される金属
組織は、表面が図５に示すようにマルテンサイト２の結
晶粒の平均粒径が概略２０μｍ程度となり、更に、これ
を拡大すると図６に示すように、大きなマルテンサイト
２の結晶粒の間に、網目状の炭化物３が析出している。
また、中心部は図７に示すようにマルテンサイト２の結
晶粒の平均粒径が概略２５μｍ程度となる。

【００２３】次いで、その１回目の浸炭が終了したもの
に２回目の浸炭を施す。これは、炭素雰囲気濃度が、Ｃ
Ｐ＝１．２０中において、９００℃で、２時間加熱し、
その後、８５０℃で２０分間加熱する。すなわち、ＣＰ
は、図４に示す鋼の状態図において、炭素濃度（Ｃ％）
がＳ点（０．８％Ｃ）からＥ点（２．１％Ｃ）の範囲と
なるように、ここでは１．２０に設定される一方、Ａｃ
ｍ線よりも下でＡｌ線よりも上の温度域、ここでは９０
０℃に設定されている。

【００２４】この処理で、過剰浸炭層の炭素を内部へ拡
散させると共に、表面のＣ％を０．８％以上に保つ。
０．８％未満だと表面に炭化物３は析出しない。

【００２５】そして、油焼入れあるいは水焼き入れの何
れかの焼入れ（ＭＱ）を行い、１６０℃で１時間３０分
加熱して焼き戻しを行う。

【００２６】その２回目の浸炭によって形成される金属
組織は、表面が図８に示すようにマルテンサイト２の結
晶粒の平均粒径が概略５μｍ程度となり、更に、これを
拡大すると図９に示すように、マルテンサイト２の結晶
粒の粒径が１回目より小さくなると共に、炭化物３は網
目状から微細粒に変化する。

【００２７】また、中心部は、図１０に示すようにマル
テンサイト２の結晶粒の平均粒径が概略１４μｍ程度と
なる。

【００２８】なお、第１回目の浸炭後の冷却を炉冷でな
く焼き入れで行う場合、表面の金属組織はオーステナイ
ト結晶粒が全てマルテンサイト２にはならず、残留オー
ステナイトが混じる場合があるが、マルテンサイト２及
び残留オーステナイトの結晶粒の平均径は概略２０μｍ
程度となり、さらに第１回目の浸炭後の冷却方法のいか
んに拘らず第２回目の浸炭後の焼き入れを経て残留オー
ステナイトの結晶粒が残ることもある。この場合でもマ
ルテンサイト２及び残留オーステナイトの結晶粒の平均
径は概略５μｍ程度となり、これらマルテンサイト２及
び残留オーステナイトの結晶粒の粒度は、鋼のオーステ
ナイト結晶粒度試験方法（ＪＩＳＧ０５５１）に規定
する方法と同一の方法で測定算出する粒度で７から１０
とすることができる。すなわち、複数回の浸炭工程と、
後処理を経て熱処理が終了した状態において、表面から
少なくとも１００μｍの範囲の組織を、残留オーステナ
イトの結晶粒が混入するとしてもマルテンサイトを含ん
で構成することができる。

【００２９】このように複数回浸炭を行うことにより、
コンロッド１の小端部１１ａ及び大端部１１ｂの表面
は、上記のようにマルテンサイト２で構成されると共
に、炭化物３（Ｆe₃ＣあるいはＣr₃Ｃ）が析出すること
となる。そして、コンロッド１の小端部１１ａ及び大端
部１１ｂの表面から深い所まで浸炭が行われると共に、
炭化物３が粒子が分散することにより、強度が向上する
こととなる。

【００３０】さらに、図１１に示すように、表面から
０．１ｍｍの表層においては、直径４４．０６μｍの円
形の３ヶ所の視野範囲（視野１，視野２,視野３）につ
いて、画像解析すると、金属組織中の炭化物３の粒子の
分散状態は、図１２に示すようになる。すなわち、視野
１乃至３の平均値は、粒子の総面積（μｍ²）が９０．
９３μｍ²、面積率（％）が５．９７％、粒子の個数が
６９．６７、粒径最大値（μｍ）が３．５６μｍ、粒径
最小値（μｍ）が０．３５μｍ、粒径平均値（μｍ）が
１．１μｍとなる。この微細炭化物３がマルテンサイト
２の結晶粒の成長を阻害し、表面付近のマルテンサイト
２の結晶粒径を細かく（平均粒径１〜１０μｍ）でき、
表面応力が高くなり、曲げ強度を向上させることができ
る。通常の平均粒径は１０〜２０μｍ程度である。

【００３１】すなわち、図１３には、ＳＣＭ４２０Ｈの
基材を上記のように浸炭したものにおいて、深さと硬さ
（Ｈｖ）との関係を示す。これによれば、Ｈｖ５５０と
なる有効硬化深さは１．４５ｍｍ（Ｅ１．４５）であ
り、表面硬さはＨｖ８９０、中心硬さはＨｖ４４１であ
る。

【００３２】なお、表面から０．５ｍｍの範囲の硬さを
Ｈｖ７００以上を維持しつつ、表面硬さをＨｖ８９０よ
り下げるあるいは高めることにより有効硬化深さを１〜
２ｍｍの範囲で変化させても良い。

【００３３】また、マルテンサイト結晶粒径と１０⁷回
疲労強度との関係を、図１４に示すと、結晶粒径が１０
μｍ以下になると、疲労強度が急激に大きくなることが
分かる。してみれば、上記のように小端部１１ａ及び大
端部１１ｂを複数回浸炭により、平均粒径を１〜１０μ
ｍ程度にできるため、疲労強度も大きくすることができ
る。

【００３４】さらに、図１５には、上記のようにして浸
炭された平滑材を室温において小野式回転曲げ試験を行
った場合におけるデータを示し、図１６には、その応力
振幅（ＭＰａ）と破壊繰返し数（Ｎ）との関係を示す。
これによれば、測定部１，２，３，４，５，８，９，１
１において、破壊繰返し数（Ｎ）が１．００Ｅ＋０７
（１０⁷）となる。そして、測定部８，９，１１では、
応力振幅（ＭＰａ）が１０００を超える。

【００３５】これに対し、図１７には、従来のように１
回浸炭された平滑材を室温において小野式回転曲げ試験
を行った場合におけるデータを示し、図１８には、その
応力振幅（ＭＰａ）と破壊繰返し数（Ｎ）との関係を示
す。これによれば、測定部１，２，３において、破壊繰
返し数（Ｎ）が１．００Ｅ＋０７（１０⁷）となる。そ
して、これら測定部１，２，３では、応力振幅（ＭＰ
ａ）が８００より小さい。

【００３６】従って、この発明の実施の形態１のよう
に、小端部１１ａ及び大端部１１ｂは複数回浸炭を行う
ことにより、繰返し応力に対する強度が向上することが
分かる。コンロッド１の小端部１１ａ及び大端部１１ｂ
の枢軸が相対的に回動する小端孔１１ｄ及び大端孔１１
ｅ内面には、圧縮荷重が作用しつつ枢軸側の部材が摺動
し、小端部１１ａ及び大端部１１ｂの端部弓状部には引
張り荷重や曲げモーメントが、小端部１１ａ及び大端部
１１ｂを連結する連結棒部１１ｃには引張り及び圧縮荷
重さらには曲げモーメントが作用することから、小端部
１１ａ及び大端部１１ｂについては表面を硬くした方が
耐磨耗性や強度を向上しさらに耐疲労強度を向上させる
ことができる。そのため、ここでは小端部１１ａ及び大
端部１１ｂを２回浸炭してそれを可能としている。ま
た、連結棒部１１ｃについては、耐磨耗性を必要としな
いので、小端部１１ａ及び大端部１１ｂほどには表面を
硬くする必要が無く、衝撃的な引張りあるいは圧縮荷重
に耐えるように、小端部１１ａ及び大端部１１ｂの表面
より積極的に表面硬さを低下させることが行われる。そ
のため、ここでは連結棒部１１ｃを１回浸炭してそれを
可能としている。なお、小端孔１１ｄ、大端孔１１ｅさ
らに小端部１１ａ、大端部１１ｂの各端面（小端孔１１
ｄ、大端孔１１ｅの端部フランジ面）の耐磨耗性が特に
要求され、小端部１１ａ、大端部１１ｂの端部弓状部の
強度が必要とされない場合には、小端孔１１ｄ、大端孔
１１ｅ及び小端部１１ａ、大端部１１ｂの各端面を２回
浸炭し、連結棒部１１ｃ及び２回浸炭部を除く小端部１
１ａ、大端部１１ｂをマスキングを利用して１回浸炭あ
るいは浸炭なしとしても良い。

【００３７】［発明の実施の形態２］図２６には、この
発明の実施の形態２を示す。

【００３８】この実施の形態２は、実施の形態１と比較
すると、浸炭方法が相違する。すなわち、実施の形態１
と同様のコンロッド１の小端部１１ａ及び大端部１１ｂ
の基材について、１回目の浸炭を行う。これは、炭素雰
囲気濃度が、ＣＰ（カーボンポテンシャル）＝１．４０
中において、９５０℃で、３時間加熱して浸炭を行った
後、Ａｌ線の温度（７２７℃）より下の温度まで炉冷
（ＦＣ）するか焼入れ（ＭＱ）する。

【００３９】次いで、その１回目の浸炭が終了したもの
に２回目の浸炭を施す。これは、炭素雰囲気濃度が、Ｃ
Ｐ＝１．２０中において、９００℃で、２時間加熱した
後、８５０℃で２０分間加熱する。

【００４０】その後、油あるいは水による焼入れ（Ｍ
Ｑ）を行う。

【００４１】このようにしても実施の形態１と略同様の
効果が得られる。

【００４２】［発明の実施の形態３］図２７には、この
発明の実施の形態３を示す。

【００４３】この実施の形態３は、浸炭を３回行ってい
る。すなわち、実施の形態１と同様のコンロッド１の小
端部１１ａ及び大端部１１ｂの基材について、１回目の
浸炭を行う。これは、炭素雰囲気濃度が、ＣＰ（カーボ
ンポテンシャル）＝１．６０中において、９５０℃で、
３時間加熱して浸炭を行った後、Ａｌ線の温度（７２７
℃）より下の温度まで炉冷（ＦＣ）するか焼入れ（Ｍ
Ｑ）する。

【００４４】次いで、その１回目の浸炭が終了したもの
に２回目の浸炭を施す。これは、炭素雰囲気濃度が、Ｃ
Ｐ＝１．２０中において、９００℃で、２時間加熱して
浸炭を行った後、Ａｌ線の温度（７２７℃）より下の温
度まで炉を冷却する。

【００４５】更に、その２回目の浸炭が終了したものに
３回目の浸炭を施す。これは、炭素雰囲気濃度が、ＣＰ
＝１．２０中において、８２０℃で、１時間加熱して浸
炭を行う。

【００４６】その後、油あるいは水による焼入れ（Ｍ
Ｑ）を行う。

【００４７】このようにしても実施の形態１と略同様の
効果が得られる。

【００４８】［発明の実施の形態４］図２８には、この
発明の実施の形態４を示す。

【００４９】この発明の実施の形態４は、実施の形態１
と同様のコンロッド１の小端部１１ａ及び大端部１１ｂ
の基材について、１回目の浸炭を行う。これは、炭素雰
囲気濃度が、ＣＰ（カーボンポテンシャル）＝１．０５
中において、８５０℃で、２時間加熱して浸炭を行った
後、Ａｌ線の温度（７２７℃）より下の温度まで炉冷
（ＦＣ）するか焼入れ（ＭＱ）する。

【００５０】次いで、その１回目の浸炭が終了したもの
に２回目の浸炭を施す。これは、炭素雰囲気濃度が、Ｃ
Ｐ＝１．００中において、８００℃で、３０分加熱して
浸炭を行う。

【００５１】その後、油あるいは水による焼き入れ（Ｍ
Ｑ）を行う。

【００５２】［発明の実施の形態５］図２９には、この
発明の実施の形態５を示す。

【００５３】この実施の形態５は、実施の形態１と同様
のコンロッド１の小端部１１ａ及び大端部１１ｂの基材
について、１回目の浸炭を行う。これは、炭素雰囲気濃
度が、ＣＰ（カーボンポテンシャル）＝１．２０中にお
いて、９００℃で、１時間加熱して浸炭を行った後、Ａ
ｌ線の温度（７２７℃）より下の温度まで炉冷（ＦＣ）
するか焼入れ（ＭＱ）する。

【００５４】次いで、その１回目の浸炭が終了したもの
に２回目の浸炭を施す。これは、炭素雰囲気濃度が、Ｃ
Ｐ＝１．００中において、８００℃で、３０分加熱して
浸炭を行う。

【００５５】その後、油あるいは水による焼き入れ（Ｍ
Ｑ）を行う。

【００５６】ここで、上記実施の形態１乃至５に記載の
方法により製造されたコンロッド１におけるマルテンサ
イト結晶粒径は、図２９に示すような分布となり、１０
μｍより小さいことが分かる。してみれば、上記のよう
に複数回浸炭により、平均粒径が５μｍ程度となるた
め、図１４から明らかなように、疲労強度も急激に大き
くなるものである。ちなみに、１回浸炭の場合には、図
３０に示すように、結晶粒径が１４μｍ程度であるた
め、疲労強度は上記と比較すると大幅に低下しているこ
とが分かる。

【００５７】［発明の実施の形態６］図３１及び図３２
には、この発明の実施の形態６を示す。

【００５８】上記実施の形態１が一体型のコンロッド１
であったのに対し、この実施の形態６は分割型のコンロ
ッド１である。

【００５９】このコンロッド１は、図示省略のピストン
側に接続される小端部１１ａと、図示省略のクランクシ
ャフト側に接続される大端部１１ｂとを有し、これらが
連結棒部１１ｃを介して連結されている。その大端部１
１ｂは、分割され、キャップ１１ｆがボルト１１ｇにて
取り付けられることにより、大端孔１１ｅが形成される
ように構成されている。

【００６０】そして、その小端部１１ａ及び大端部１１
ｂは、ピストンやクランクシャフトと連結されるため、
表面の硬度が要求されることから、２回浸炭されている
のに対して、連結棒部１１ｃは、表面の硬度はそれ程要
求されないため、１回浸炭されている。

【００６１】次に、このコンロッド１の製造工程につい
て説明すると、図３２に示すように、まず、鍛造前の素
材を鍛造し（１）、バリ取り（２）を行い、次に、小端
孔１１ｄ、大端孔１１ｅ加工、小端部１１ａ・大端部１
１ｂ各端面加工（３）を行う。

【００６２】その後、連結棒部１１ｃを銅メッキ等によ
りマスキング（４）し、１回目浸炭（５）を行った後、
マスキング除去処理（６）を行い、２回目浸炭（７）を
行う。

【００６３】次いで、歪み取り（８）を行い、大端部１
１ｂを分割し（９）、大端部１１ｂのボルト１１ｇによ
る結合（１０）を行う。そして、小端孔１１ｄ、大端孔
１１ｅ研磨（１１）を行い、コンロッド１の製造を完了
する。

【００６４】一方、他の製造工程としては、例えば、上
記小端孔１１ｄ、大端孔１１e加工、小端部１１ａ、大
端部１１ｂ各端面加工（３）の後に１回目浸炭（１２）
を行い、次に、マスキング（１３）を行う。その後、２
回目浸炭（１４）を行った後、歪み取り（１５）を行
い、大端部１１ｂを分割し（１６）、大端部１１ｂのボ
ルト１１ｇによる結合（１７）を行う。そして、小端孔
１１ｄ、大端孔１１ｅ研磨（１８）を行い、コンロッド
１の製造を完了する。

【００６５】なおさらに、図４、図２６〜図２９に示す
複数浸炭の熱処理のそれぞれに、さらにコンロッドを略
１６０℃の温度に加熱し、１時間３０分程度略１６０℃
の温度に保持した後空冷する焼き戻しを実施するように
しても良い。これにより表面硬化組織を維持しつつ歪み
取りを図ることができる。

【００６６】またさらに、浸炭窒化の場合には、ＣＯガ
スやメタン等の炭化水素ガスに例えばアンモニアガスを
加えた浸炭窒化ガスを加熱炉中に導入して炭素・窒素雰
囲気を作り出す。この場合、窒素雰囲気濃度を所定値に
するように制御しつつ、その他の加熱温度、加熱保持時
間及び、炭素雰囲気濃度、加熱及び冷却回数、冷却方法
等は、図４、あるいは図２６〜図２９と同様にしても良
い。このように浸炭窒化を複数回実施しても良いし、あ
るいは複数回の熱処理の内、いずれかを浸炭、他を浸炭
窒化となるように実施しても良い。コンロッドの複数浸
炭窒化工程中あるいは、浸炭及び浸炭窒化の組み合わせ
複数処理工程中、マスキングをしなくても良いのは複数
浸炭の場合と同様である。複数浸炭、複数浸炭窒化、浸
炭及び浸炭窒化の組み合わせ複数処理により、コンロッ
ドの表面硬度を高めるのみでなく表面組織を緻密なマル
テンサイト結晶粒だけからなる、あるいは緻密な残留オ
ーステナイトが混じるとしても緻密なマルテンサイト結
晶粒からなるものとしており、耐摩耗性の向上、疲労強
度の向上を図ることができる。

【００６７】またさらに、図１３乃至図１７のデータは
基材としてＳＣＭ４２０Ｈを使用した場合のものである
が、図１及び図２１乃至図２５に記載の全ての構造用鋼
鋼材を基材として、複数浸炭、複数浸炭窒化、浸炭及び
浸炭窒化の組み合わせ複数処理をすることにより、同様
にコンロッドの耐摩耗性の向上、疲労強度の向上を図る
ことができる。

【００６８】また、上記実施の形態では、コンロッド１
の小端部１１ａと大端部１１ｂを２回、連結棒部１１ｃ
を１回浸炭を行っているが、小端部１１ａと大端部１１
ｂは３回以上でも良く、又、連結棒部１１ｃは浸炭しな
くても良い。すなわち、小端部と大端部が複数回、連結
棒部がそれよりも少ない回数か、零回であれば良い。

【００６９】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項に記載
された発明によれば、コンロッドの大端部や小端部の表
面強度をより向上させることができると共に、連結棒部
の靱性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る鋼材種類の記号
と化学成分を示す表図である。

【図２】同実施の形態１に係るマルテンサイト結晶粒度
番号を示す表図である。

【図３】同実施の形態１に係る鋼の状態図である。

【図４】同実施の形態１に係る浸炭方法の説明図であ
る。

【図５】同実施の形態１に係る１回浸炭した場合のコン
ロッドの表面の金属組織を示す拡大図である。

【図６】同実施の形態１に係る図５に示す金属組織表面
を更に拡大した図である。

【図７】同実施の形態１に係る１回浸炭した場合のコン
ロッドの中央部の金属組織を示す拡大図である。

【図８】同実施の形態１に係る２回浸炭した場合のコン
ロッドの表面の金属組織を示す拡大図である。

【図９】同実施の形態１に係る図８に示す金属組織表面
を更に拡大した図である。

【図１０】同実施の形態１に係る２回浸炭した場合のコ
ンロッドの中央部の金属組織を示す拡大図である。

【図１１】同実施の形態１に係るコンロッドの表面を示
す図である。

【図１２】同実施の形態１に係る２回浸炭品金属組織中
の炭化物粒子の分散状態を示す表図である。

【図１３】同実施の形態１に係る高度曲線図である。

【図１４】同実施の形態１に係るマルテンサイト結晶粒
径と１０⁷回疲労強度との関係を示すグラフ図である。

【図１５】同実施の形態１に係るコンロッドの各部にお
ける寿命等を示す表図である。

【図１６】同実施の形態１に係る破壊繰り返し数と応力
振幅との関係を示すグラフ図である。

【図１７】従来のコンロッドの各部における寿命等を示
す表図である。

【図１８】従来のコンロッドの各部における破壊繰り返
し数と応力振幅との関係を示すグラフ図である。

【図１９】同実施の形態１に係る一体型のコンロッドを
示す図で、（ａ）はコンロッドの正面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＢー
Ｂ線に沿う断面図である。

【図２０】同実施の形態１に係るコンロッドの製造工程
の図である。

【図２１】同実施の形態１に係る他の鋼材種類の記号と
化学成分を示す表図である。

【図２２】同実施の形態１に係る他の鋼材種類の記号と
化学成分を示す表図である。

【図２３】同実施の形態１に係る他の鋼材種類の記号と
化学成分を示す表図である。

【図２４】同実施の形態１に係る他の鋼材種類の記号と
化学成分を示す表図である。

【図２５】同実施の形態１に係る他の鋼材種類の記号と
化学成分を示す表図である。

【図２６】この発明の実施の形態２に係る浸炭方法の説
明図である。

【図２７】この発明の実施の形態３に係る浸炭方法の説
明図である。

【図２８】この発明の実施の形態４に係る浸炭方法の説
明図である。

【図２９】この発明の実施の形態５に係る浸炭方法の説
明図である。

【図３０】上記各実施の形態１乃至５のマルテンサイト
結晶粒径を示すグラフ図である。

【図３１】この発明の実施の形態６に係る分割型のコン
ロッドを示す図で、（ａ）はコンロッドの一部を断面し
た正面図、（ｂ）はコンロッドの大端部の分割部分で断
面した図である。

【図３２】同実施の形態６に係る図３１に示すコンロッ
ドの製造工程の図である。

【符号の説明】

１コンロッド 11a 小端部 11b 大端部 11c 連結棒部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランク軸が連結される大端部と、ピス
トンが連結される小端部と、これら大端部及び小端部の
間を連結する連結棒部とを有するコンロッドにおいて、前記大端部と小端部は複数回表面硬化処理を実施し、前
記連結棒部は前記大端部と小端部の表面硬化処理回数よ
りも少ない回数表面硬化処理を行うか、又は、表面硬化
処理をしないことを特徴とする表面硬化処理したコンロ
ッド。