JP2000343104A

JP2000343104A - 無端状金属ベルトの製造方法

Info

Publication number: JP2000343104A
Application number: JP11150586A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Imai; 仁司今井; Katsuyuki Nakajima; 克幸中島
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2000-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】適正な厚さの窒化層を備える無端状金属ベルト
を容易に得られる製造方法を提供する。【解決手段】マルエージング鋼の鋼板２の端部同士を溶
接してリング状に形成した後、所定の長さに圧延して、
無段変速機の動力伝達ベルトに用いられる無端状金属ベ
ルト４を製造する。無端状金属ベルト４を、ＣＮＯ^-３
８〜４６％、ＣＮ ^-１〜２％を含み、４８０〜５３０℃
の範囲、より好ましくは５２０〜５３０℃の範囲の温度
に加熱された溶融塩６中に、１０〜２５分間浸漬して塩
浴窒化処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無段変速機の動力
伝達ベルトに用いられる無端状金属ベルトの製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｖ溝間隔を変換できる１対のプーリと、
両プーリ間に張設された動力伝達ベルトからなる無段変
速機が知られている。前記無段変速機では、前記動力伝
達ベルトとして複数の無端状金属ベルトを重ね合わせた
状態で保持したものが用いられている。

【０００３】前記無端状金属ベルトは、前記プーリ間を
走行するときには直線状態を呈する一方、前記プーリに
沿って走行するときには湾曲状態を呈し、前記直線状態
と湾曲状態との繰り返しによる過酷な曲げ変形が加えら
れる。そこで、前記無端状金属ベルトは、前記過酷な曲
げ変形に耐える強度を備える必要があるので、従来、マ
ルエージング鋼を用い、該マルエージング鋼板の端部同
士を溶接してリング状に形成した後、所定の長さに圧延
することにより形成されている。

【０００４】前記マルエージング鋼は、１７〜１９％の
Ｎｉの他、Ｃｏ，Ｍｏ，Ｔｉを含む低炭素鋼であり、溶
体化後、適温に加熱することによりマルテンサイト状態
において時効硬化を生じ、高強度、高靱性を兼ね備える
超強力鋼である。前記マルエージング鋼は、前記高強
度、高靱性により、前記の様な過酷な条件で使用される
無段変速機の動力伝達ベルト用無端状金属ベルトに賞用
されている。

【０００５】しかし、前記動力伝達ベルト用無端状金属
ベルトに用いる場合には、さらに、耐摩耗性、耐疲労強
度を備えることが望まれるので、前記マルエージング鋼
に表面硬化処理を施すことが行われている。

【０００６】前記表面硬化処理として、例えば、前記リ
ング状に形成したマルエージング鋼を所定の長さに圧延
した無端状金属ベルトにガス窒化またはガス軟窒化を施
すことが行われている。ところが、前記ガス窒化または
ガス軟窒化では鋼の表面を活性化する力が弱いため、処
理に先立って、前記無端状金属ベルトを８００〜８３０
℃に加熱する溶体化処理が不可欠とされる。また、前記
無端状金属ベルトを前記温度範囲に加熱すると、該加熱
により生じる熱処理歪みを解消する周長補正や、後続の
窒化処理における温度分布を安定化させるための時効処
理が必要になる。

【０００７】従って、前記ガス窒化またはガス軟窒化
は、圧延後の処理が煩雑になるとの問題がある。また、
前記ガス窒化またはガス軟窒化自体、処理に長時間を要
するとの問題もある。

【０００８】そこで、前記ガス窒化またはガス軟窒化に
変えて、塩浴窒化処理を行うことが考えられる。前記塩
浴処理は、シアン化カリウム（ＫＣＮ）またはシアン化
ナトリウム（ＮａＣＮ）を主剤とし、これらが空気と反
応して生じるシアン酸カリウム（ＫＣＮＯ）またはシア
ン酸ナトリウム（ＮａＣＮＯ）を含む溶融塩中に、前記
無端状金属ベルトを浸漬するものであり、前記溶融塩の
商品名を取ってタフトライド法と呼ばれる。

【０００９】前記溶融塩は、通常、ＫＣＮまたはＮａＣ
Ｎ、ＫＣＮＯまたはＮａＣＮＯの他に、炭酸カリウム
（Ｋ₂ＣＯ₃）または炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）
を含み、ＣＮＯ^-３１〜３５％、ＣＮ^-１〜２％であ
り、５７０〜５８０℃に加熱されている。前記溶融塩に
よる塩浴窒化では、ＫＣＮＯまたはＮａＣＮＯの分解に
より前記無端状金属ベルトの表面を活性化する一方、該
分解により発生する窒素により前記無端状金属ベルトの
表面窒化するものであって、前記ガス窒化またはガス軟
窒化に比較して極く短時間で窒化処理を終了することが
できる。また、前記塩浴窒化は、前記圧延後、直ちに行
うことができ、前記ガス窒化またはガス軟窒化の場合の
溶体化、周長補正、時効処理が不要になる。

【００１０】ところが、前記塩浴窒化では、窒化が短時
間で進行するために、前記無端状金属ベルトの表面に形
成される窒化層の厚さの単位時間当りの変化が大きく、
適正な厚さの窒化層を得ることが難しいとの問題があ
る。前記窒化層は、その厚さが過小であると所期の耐摩
耗性、耐疲労強度が得られず、過大であると該窒化層の
内側の時効硬化層が減少し、所定の強度が得られない。

【００１１】前記問題を解決するために、本出願人は、
前記ＣＮＯ^-３１〜３５％、ＣＮ^-１〜２％を含む溶融
塩を５２０〜５３０℃に加熱した塩浴中に、前記無端状
金属ベルト１０〜２５分間浸漬する技術を提案している
（特開平１０−１２１１３０号公報参照）。前記公報記
載の技術によれば、前記塩浴の温度を従来の５７０〜５
８０℃より低くすることにより、前記無端状金属ベルト
の表面に形成される窒化層の厚さの単位時間当りの変化
を緩やかにすることができ、形成される窒化層の厚さを
容易に制御することができる。

【００１２】しかしながら、前記ＣＮＯ^-３１〜３５
％、ＣＮ^-１〜２％を含む組成の溶融塩を前記５２０〜
５３０℃に加熱して塩浴窒化処理を行うと、炭酸塩が析
出するとの不都合がある。前記炭酸塩が析出すると、前
記塩浴の組成が容易に劣化するばかりか、析出した炭酸
塩のために塩浴槽が浅くなって前記無端状金属ベルトを
該塩浴に十分に浸漬できなくなったり、塩浴中の温度分
布が不均一になって窒化層の厚さや時効硬度が不均一に
なる。また、析出した炭酸塩が蓄熱するために、塩浴槽
の寿命が短くなる。

【００１３】また、前記塩浴窒化処理を行うと、前記塩
浴に浸漬した前記無端状金属ベルトに白色の化合物が析
出するとの不都合もある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、適正な厚さの窒化層を備える無端状金属
ベルトを容易に製造することができる製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の無端状金属ベルト製造方法は、マルエー
ジング鋼の鋼板の端部同士を溶接してリング状に形成し
た後、所定の長さに圧延して、無段変速機の動力伝達ベ
ルトに用いられる無端状金属ベルトを製造する方法にお
いて、該無端状金属ベルトを、ＣＮＯ^-３８〜４６％、
ＣＮ^-１〜２％を含み、４８０〜５３０℃の範囲の温度
に加熱された溶融塩中に、１０〜２５分間浸漬して塩浴
窒化処理を行うことを特徴とする。

【００１６】本発明の製造方法によれば、前記溶融塩の
組成をＣＮＯ^-３８〜４６％、ＣＮ ^-１〜２％を含むも
のとすることにより、該溶融塩の温度を従来の５７０〜
５８０℃より低い４８０〜５３０℃の範囲としても、炭
酸塩が析出することがない。従って、前記無端状金属ベ
ルトの表面に対する窒化を容易に制御して適正な厚さの
窒化層を得ることができると共に、該無端状金属ベルト
の表面に白色の化合物が析出することを防止して、優れ
た品質の無端状金属ベルトを得ることができる。

【００１７】本発明の製造方法において、ＣＮＯ^-が３
８％未満であるときには、４８０〜５３０℃の範囲の温
度で、炭酸塩が析出することがある。また、ＣＮＯ^-が
４６％を超えると、前記無端状金属ベルトの表面粗度が
増大し、該無端状金属ベルトの表面に形成される窒化層
の厚さが低減される傾向がある。

【００１８】本発明の製造方法において、ＣＮ^-は緩衝
剤として作用し、前記範囲から外れるときには、ＣＮＯ
^-を適正な範囲に維持することができない。

【００１９】前記塩浴の温度は、４８０℃未満であると
きには炭酸塩が析出することがある。また、前記塩浴の
温度が５３０℃を超えると、前記無端状金属ベルトの表
面に形成される窒化層の厚さの単位時間当りの変化が大
きくなり、適正な厚さの窒化層を得ることが難しくな
る。

【００２０】前記無端状金属ベルトを前記塩浴に浸漬す
る時間は、１０分未満では所定の時効硬度が得られず、
２５分を超えると該無端状金属ベルトの表面に形成され
る窒化層の厚さが過大になる。

【００２１】また、本発明の無端状金属ベルト製造方法
において、前記塩浴窒化処理は、５２０〜５３０℃の範
囲の温度に加熱された前記溶融塩により行うことによ
り、炭酸塩の析出を確実に防止することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
１は本実施形態の無端状金属ベルトの製造工程を示す斜
視図、図２は溶融塩のＣＮＯ^-と該溶融塩から炭酸塩が
析出する温度との関係を示すグラフ、図３は窒化層が形
成された無端状金属ベルトの構造を示す断面図、図４は
溶融塩のＣＮＯ^-と無端状金属ベルトの表面に形成され
る全窒化層厚さとの関係を示すヒストグラム、図５は溶
融塩のＣＮＯ^-と無端状金属ベルトの表面粗度との関係
を示すヒストグラム、図６は窒化層が形成された無端状
金属ベルトの圧縮残留応力の比較を示すヒストグラムで
ある。

【００２３】本実施形態に用いるマルエージング鋼は、
Ｃが０．０３％以下、Ｓｉが０．１０％以下、Ｍｎが
０．１０％以下、Ｐが０．０１％以下、Ｓが０．０１％
以下の低炭素鋼であり、１８〜１９％のＮｉ、４．７〜
５．２％のＭｏ、０．０５〜０．１５％のＡｌ、０．５
０〜０．７０％のＴｉ、８．５〜９．５％のＣｏを含む
１８％のＮｉ鋼である。

【００２４】本実施形態の製造方法では、まず図１
（ａ）示のように、前記組成を有するマルエージング鋼
の薄板１をベンディングしてループ化したのち、端部を
溶接して円筒状体２を形成する。次に、これを真空炉
中、８２０〜８３０℃に２０〜６０分間保持して溶体化
処理する。前記溶体化処理により、結晶を再配列し、溶
接歪を除去することができる。

【００２５】次に、図１（ｂ）示のように、円筒状体２
を所定の幅に切断し、リング状体３を形成する。リング
状体３は前記切断により、その端部にエッジが立ってい
るので、バレル研磨により面取りしたのち、圧下率４０
〜５０％で冷間圧延し、無端状金属ベルト４を形成す
る。

【００２６】次に、図１（ｃ）示のように、前記無端状
金属ベルト４を塩浴槽５に収容された溶融塩６中に浸漬
して、塩浴窒化処理を行う。前記塩浴窒化処理は、複数
の棚７を備える浸漬治具８を用い、棚７に無端状金属ベ
ルト４を水平に収容し、浸漬治具８ごと溶融塩６中に浸
漬する。

【００２７】溶融塩６は、ＫＣＮまたはＮａＣＮ等のシ
アン化物、ＫＣＮＯまたはＮａＣＮＯ等のシアン酸塩、
Ｋ₂ＣＯ₃またはＮａ₂ＣＯ₃等の炭酸塩からなるが、
ＣＮＯ^-と溶融塩６の温度との関係が適切でないと、前
記炭酸塩が析出する。前記溶融塩６のＣＮＯ^-と、前記
溶融塩６から前記炭酸塩が析出する温度との関係を図２
に示す。

【００２８】図２から、従来のようにＣＮＯ^-が３１〜
３５％の範囲にあるときには、前記炭酸塩の析出を避け
るために、溶融塩６の温度を５７０〜５８０℃とするこ
とが適切であることがわかる。これに対して、ＣＮＯ^-
が３８％以上の範囲にあれば、溶融塩６の温度を４８０
〜５３０℃としても、前記炭酸塩の析出を回避できるこ
とが明らかである。

【００２９】前記溶融塩６の温度は、前記炭酸塩の析出
を回避するために、さらに５２０〜５３０℃とすること
が好ましい。溶融塩６の温度を５２０〜５３０℃とする
と、図２に示すように炭酸塩の析出に対するバックマー
ジンＡが大きくなり、前記炭酸塩の析出を確実に回避す
ることができる。

【００３０】溶融塩６による塩浴窒化処理によれば、図
３示のように、両方の表面に窒化層９が形成され、窒化
層９，９の内部に時効硬化層１０を備える無端状金属ベ
ルト４が得られる。無端状金属ベルト４は、時効硬化層
１０によりマルエージング鋼本来の高強度及び高靱性が
得られる。また、窒化層９，９により、表面が硬化せし
められ、前記高強度及び高靱性に加えて、さらに耐摩耗
性及び耐疲労強度性を得ることができる。

【００３１】ところで、前記塩浴窒化処理では、溶融塩
６により無端状金属ベルト４の表面が活性化されながら
窒化が進行するので、溶融塩６のＣＮＯ^-の値によって
は、無端状金属ベルト４の表面粗度が増大し、形成され
た窒化層９が低減する。ＣＮＯ^-を変量し、５２５℃に
加熱した前記溶融塩６に無端状金属ベルト４を２０分浸
漬したときのＣＮＯ^-と無端状金属ベルト４の表面粗度
との関係を図４に示す。また、ＣＮＯ^-と全窒化層厚さ
（両面の窒化層９，９の合計の厚さ）との関係を図５に
示す。

【００３２】図４からＣＮＯ^-が４６％になると表面粗
度が増大し、図５からＣＮＯ^-が４６％になると窒化層
９の厚さが低減する傾向があることが明らかである。こ
のことから、溶融塩６のＣＮＯ^-は、３８〜４６％とす
ることが適切であることが明らかである。

【００３３】そこで、本実施形態の溶融塩６は、ＫＣＮ
またはＮａＣＮを３〜４％、Ｋ₂ＣＯ₃またはＮａ₂Ｃ
Ｏ₃を６〜７％含み、残分がＫＣＮＯまたはＮａＣＮＯ
という組成であり、ＣＮＯ^-が３８〜４６％、ＣＮ^-が
１〜２％になるように調製され、４８０〜５３０℃に加
熱されている。

【００３４】本実施形態の塩浴窒化処理は、前記無端状
金属ベルトをＣＮＯ^-が３８〜４６％、ＣＮ^-が１〜２
％であり４８０〜５３０℃に加熱されている前記溶融塩
６に、１０〜２５分間浸漬することにより、図５示のよ
うに、両方の表面に適正な厚さの窒化層９が形成された
無端状金属ベルト４を得ることができる。

【００３５】ここで、無端状金属ベルト４を前記溶融塩
６に浸漬する時間が１０分間未満であるときには、時効
硬化層１０の時効硬化が不十分になる。また、無端状金
属ベルト４を前記溶融塩６に浸漬する時間が２５分間を
超えると、窒化層９の厚さが過大になり、相対的に時効
硬化層１０が薄くなるために、強度及び靱性が低減す
る。

【００３６】次に、本実施形態の実施例及び比較例を示
す。

【００３７】

【実施例１】本実施例では、ＣＮＯ^-が４２％、ＣＮ^-
が１．５％で、５２５℃に加熱された溶融塩６に無端状
金属ベルト４を２０分間浸漬して、塩浴窒化処理を行っ
た。本実施例で得られた無端状金属ベルト４は、窒化層
９の厚さや時効硬度が均一であり、白色の化合物の析出
は認められなかった。

【００３８】本実施例で得られた無端状金属ベルト４
は、窒化層９の厚さが１７．５μｍ、マイクロビッカー
ス硬度による表面硬度が９４５、圧縮残留応力が−１０
７ｋｇｆ／ｍｍ²であった。結果を表１に示す。また、
圧縮残留応力については図６にも示す。

【００３９】本実施例の操作は、３０回繰り返したが溶
融塩６からの炭酸塩の析出は全く認められず、塩浴槽４
も破損することがなかった。

【００４０】

【比較例１】本比較例では、ＣＮＯ^-が３３％、ＣＮ^-
が１．５％で、５２５℃に加熱された溶融塩６に無端状
金属ベルト４を２０分間浸漬して、塩浴窒化処理を行っ
た。

【００４１】本比較例で得られた無端状金属ベルト４
は、窒化層９の厚さが１７．５μｍ、マイクロビッカー
ス硬度による表面硬度が９３５、圧縮残留応力が−８７
ｋｇｆ／ｍｍ²であった。結果を表１に示す。また、圧
縮残留応力については図６にも示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１から、本実施例の製造方法によれば、
従来の製造方法と同等以上の表面硬度が得られることが
明らかである。

【００４４】また、表１及び図６から、本実施例の製造
方法によれば、従来の製造方法以上の圧縮残留応力（−
は圧縮を示す）が得られ、耐疲労強度が改善されている
ことが明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無端状金属ベルトの製造工程を示す斜
視図。

【図２】溶融塩のＣＮＯ^-と該溶融塩から炭酸塩が析出
する温度との関係を示すグラフ。

【図３】窒化層が形成された無端状金属ベルトの構造を
示す断面図。

【図４】溶融塩のＣＮＯ^-と無端状金属ベルトの表面粗
度との関係を示すヒストグラム。

【図５】溶融塩のＣＮＯ^-と無端状金属ベルトの表面に
形成される全窒化層厚さとの関係を示すヒストグラム。

【図６】窒化層が形成された無端状金属ベルトの圧縮残
留応力の比較を示すヒストグラム。

【符号の説明】

１…鋼板、４…無端状金属ベルト、６…溶融塩。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マルエージング鋼の鋼板の端部同士を溶接
してリング状に形成した後、所定の長さに圧延して、無
段変速機の動力伝達ベルトに用いられる無端状金属ベル
トを製造する方法において、該無端状金属ベルトを、ＣＮＯ^-３８〜４６％、ＣＮ^-
１〜２％を含み、４８０〜５３０℃の範囲の温度に加熱
された溶融塩中に、１０〜２５分間浸漬して塩浴窒化処
理を行うことを特徴とする無端状金属ベルトの製造方
法。
【請求項２】前記塩浴窒化処理は、５２０〜５３０℃の
範囲の温度に加熱された前記溶融塩により行うことを特
徴とする請求項１記載の無端状金属ベルトの製造方法。