JP2001011572A

JP2001011572A - 接触疲労寿命強度に優れた歯車

Info

Publication number: JP2001011572A
Application number: JP18195899A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Toda; 正弘戸田; Hideo Kanisawa; 秀雄蟹澤; Seiji Ito; 誠司伊藤; Shigeru Yasuda; 茂安田; Akihiko Shinohara; 明彦篠原; Masaaki Kondo; 正顕近藤
Original assignee: Nippon Steel Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2001-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車部品の小型軽量化，高出力化にともな
い、歯車の負荷面圧が高くなった場合の、ピッチング疲
労寿命の向上。【解決手段】ＭｎＳの延伸制御を行った鋼材、或いは
ＭｎＳ量を低減した鋼材を用いて浸炭処理後にショット
ピーニング等の表面硬化処理により、不完全焼入れ層が
１５μｍ以下、表面において圧縮残留応力２５kgf/mm²
以上、Ｘ線回折半価幅をその鋼材焼鈍後の半価幅で無次
元化した値β’で1.65以上、β’と表面粗さＲmax （単
位μｍ）との関係がβ’≦2.32＋0.856 ×ｌn （Ｒmax
）、残留オーステナイトが１０％以下であることを特
徴とする接触疲労寿命強度に優れた歯車。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車および工作
機械などに用いられる歯車に係わり、特に自動車トラン
スミッション等の駆動伝達系に使用される鋼製の高強度
歯車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車では車両重量の軽量化のための部
品サイズの小型化、エンジンの高出力化等が要望され、
駆動系に用いられる歯車は使用時の負荷が大きくなると
ともに、歯元での曲げ疲労向上、及び歯車接触時に歯面
に生じるピッチング疲労寿命向上が要望されている。

【０００３】歯元曲げ疲労に対しては、歯車にショット
ピーニング処理などにより付与される圧縮残留応力が疲
労寿命に対して著しく効果有ることが”日本機械学会論
文集Ｃ編，５５巻５２０号３０３４頁（１９８９）”に
報告されている。しかし、ピッチング寿命はその発生メ
カニズムも不明であることから各種の対策が提案されて
いる。特開平１−２６４７２７号公報に開示されるよう
に熱処理後にショットピーニングを行い歯車に圧縮残留
応力を付与する方法が提案されている。しかし、特開平
３−１０７４１８号公報はショットピーニングにより歯
面のピッチング疲労はかえって低下するとの記載もあ
る。また、ショットピーニングは歯車表面を荒らすた
め、使用時の騒音問題も有している。

【０００４】ピッチング疲労特性に優れた鋼材とし
て、”特殊鋼４４巻３号３９〜４８頁（１９９５年）”
に各種鋼材が報告されている。いずれも浸炭時に生成さ
れる粒界酸化層や不完全焼入れ層の深さ、硬さ制御を目
的として合金元素の成分調整が行われている。しかし、
粒界酸化層、及び不完全焼入れ層はそもそも初期欠陥が
あり、軟質化した層であり成分調整を行っても特性が出
しにくい部分であり、また合金成分の添加はコストアッ
プを招くことになる。

【０００５】この様に、高負荷荷重下におる歯車のピッ
チング疲労特性に関して、その疲労強度を向上させる工
業的に有益な技術は、未だ見出されていないのが実状で
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、自動車のト
ランスミッション等の駆動伝達系に使用される歯車にお
いて、歯車におけるピッチング疲労強度を向上せんとす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題に対して研究を重ねた結果以下の新知見を見出した。
歯車はその大きさや形状が多種多様であることから、標
準的なピッチング性評価試験であるローラーピッチング
試験を行い、試験過程において不完全焼入れ層（軟化
部）で摩耗が発生することにより、ピッチング寿命が大
幅に向上することを見出した。摩耗の発生原因は、ショ
ットブラストやショットピーニングにより不完全焼入れ
層のベイナイト組織に強加工が施されて組織が脆化する
ためである。摩耗によりピッチング寿命が向上するの
は、不完全焼入れ層及びその中の粒界酸化部で発生する
初期亀裂が摩耗により除去されピッチング発生が抑制さ
れるため、また、摩耗することで接触面積が増加し実質
面圧が低下するためであった。そこで、浸炭後にショッ
トピーニング等の加工を付与し不完全焼入れ層が摩耗さ
れる条件について種々検討を行った。

【０００８】しかし、摩耗量が多くなると歯車としての
形状が損なわれること。また、摩耗量を多くするため不
完全焼入れ層を深くすると、粒界酸化も深くなり歯元曲
げ疲労が低下する。従って、極端に摩耗させることも障
害となる。本発明者らは、不完全焼入れ層を研削により
除去した歯車で、ＭｎＳ介在物が起点となってピッチン
グが発生することも見出した。熱間圧延時に延伸したＭ
ｎＳは歯面の歯幅方向に延伸した形態で存在する。図１
は、歯車におけるＭｎＳの延伸方向と接触荷重の移動方
向を示しているが、歯車では歯面上を荷重が接触しなが
ら移動し、その方向は歯幅とは直角方向に交差してい
る。そのため、延伸したＭｎＳはそれと直角方向に引張
荷重を受けることになる。接触荷重が歯面を移動する
際、ＭｎＳは地鉄の界面密着性が低いこと、また硬質な
ＭｎＳは変形せず地鉄が変形するなどしてＭｎＳと地鉄
の間に空孔ができピッチングに至っている。そして、Ｍ
ｎＳの延伸を抑制することでＭｎＳが引張応力を受けに
くくなり、ピッチング寿命が向上することが分かった。

【０００９】歯車は一般的に熱間鍛造で粗成形した後に
切削より歯車形状に加工され、切削時の鋼材被削性を確
保するためＳ（硫黄）が添加されている。しかし冷間鍛
造で成形される場合はその成形精度から切削は省略さ
れ、冷間鍛造中の割れ発生を抑制するため冷間鍛造割れ
の起点となるＭｎＳはむしろ少ない方がよい。そこで鋼
中のＳ量を低減してＭｎＳ量の少ない鋼材を用い、浸炭
後の不完全焼入れ層を研削により除去した試験片でピッ
チング寿命を検討したが、やはりが寿命向上することが
分かった。

【００１０】これらの知見を基に、歯元曲げ疲労寿命等
への影響が少ない程度に摩耗層となる不完全焼入れ層を
設けてピッチング発生を抑制するとともに、使用中に摩
耗層が無くなってもＭｎＳが延伸抑制された母層、ない
しＭｎＳ量が少ない母層が現れることによりピッチング
寿命の向上が可能なことが分かった。こうした知見を基
に、以下のような達成手段を明らかにし、本発明に至っ
た。

【００１１】すなわち本発明は、下記（１）〜（４）を
提供する。（１）重量％において、Ｃ：０．１〜０．３％、Ｓi ：
０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：
０．３〜１．５％、Ｓ：０．０１〜０．０６％、Ｃａ：
０．００１〜０．０１％、Ｏ：０．００３％以下、但
し、Ｃａ／Ｏ：０．５〜３．５を含有し、残部Ｆｅお
よび不可避不純物からなり、浸炭焼入れおよび焼戻し後
に、表面に加工ひずみを付与する表面硬化処理により、
不完全焼入れ層が８μｍ以上、表面での圧縮残留応力２
５kgf/mm²以上、Ｘ線回折半価幅をその鋼材焼鈍後の半
価幅で無次元化した値β’で１．６５以上、β’と表面
粗さＲmax （単位μｍ）との関係がβ’≦２．２３＋
０．８５６ｌn （Ｒmax ）、残留オーステナイトが１０
％以下であることを特徴とする接触疲労寿命強度に優れ
た歯車。（２）重量％において、Ｃ：０．１〜０．３％、Ｓi ：
０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｓ：
０．０１％未満、Ｃｒ：０．３〜１．５％を含有し、
残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、浸炭焼入れおよ
び焼戻し後に、表面に加工ひずみを付与する表面硬化処
理により、不完全焼入れ層が１５μｍ以下、表面での圧
縮残留応力２５kgf/mm²以上、Ｘ線回折半価幅をその鋼
材焼鈍後の半価幅で無次元化した値β’で１．６５以
上、β’と表面粗さＲmax （単位μｍ）との関係がβ’
≦２．２３＋０．８５６ｌn （Ｒmax ）、残留オーステ
ナイトが１０％以下であることを特徴とする接触疲労寿
命強度に優れた歯車。（３）鋼材組成として、Ｍｏ：０．１〜１．０％、Ｎ
ｉ：１．０％以下の中から１種以上を更に含有すること
を特徴とする（１）または（２）記載の接触疲労寿命強
度に優れた歯車。（４）前記表面硬化処理をショットブラストまたはショ
ットピーニングによって行なうことを特徴とする（１）
から（３）までのいずれか１項記載の接触疲労寿命強度
に優れた歯車。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
Ｃは部品として必要な強度、特に芯部の強度を確保する
ために添加する元素であるが、０．１％未満ではこの様
な効果を十分に得ることができず、０．３％を越えると
靭性が低下するために０．１％〜０．３％とする。

【００１３】Ｓｉは溶製時に脱酸材として用いており
０．０１％以上必要である。しかし、浸炭時に粒界酸化
層を生成する元素であり多量添加は歯元曲げ疲労低下な
ど浸炭用鋼の特性が著しく劣化するため０．５％以下と
した。Ｍｎは溶製時に脱酸材及び脱硫材として用いられ
る他、強度，靭性，焼入性を確保するために必要な元素
であり０．３％以上必要である。しかし、１．５％を越
えると熱間圧延後の冷却過程でベイナイトやマルテンサ
イトの硬質な組織になり、歯切り等の切削加工に適さな
くなる。

【００１４】Ｃｒは焼入性、機械的性能を確保するため
に必要な元素であり０．３％以上必要である。しかし、
この元素も１．５％を越えると熱間圧延後の冷却過程で
ベイナイトやマルテンサイトの硬質な組織になり、歯切
り等の切削加工に適さなくなる。歯車使用時に不完全焼
入れ層が摩耗することでピッチング寿命を向上させるこ
とができるが、摩耗層が深すぎると歯車精度が低下して
騒音，振動問題となる可能性がある。また、不完全焼入
れ層が深すぎると粒界酸化層も深くなり歯元曲げ疲労を
低減させることから不完全焼入れ層を１５μｍ以下とし
た。

【００１５】不完全焼入れ層が摩耗するようにショット
ッブラストやショットピーニングで加工ひずみを加えそ
の層を脆化させる必要がある。不完全焼入れ層に圧縮残
留応力がないと、歯車接触時発生する引張応力により摩
耗する前に不完全焼入れ層で亀裂が発生，進展してピッ
チングに至る。そのため、圧縮残留応力が２５kgf/mm ²
以上必要である。不完全焼入れ層を脆化させるため加工
ひずみを付与する必要がある。その尺度として、歯面に
損傷を与えない事を考慮してＸ線回折半価幅を用いるこ
ととし、測定器，標準試料による差異が生じない様に、
用いる鋼材の焼鈍後半価幅で無次元化した値β’を用い
た。β’が１．６５以上でないと不完全焼入れ層が脆化
せず摩耗が生じない。ショットピーニングが厳しくなる
と表面粗さＲmax 、もβ’も大きくなるが、加工ひずみ
が入りすぎると摩耗進展より粒界酸化部で発生する亀裂
進展が早くピッチング寿命が向上しない。従ってβ’に
上限があり、Ｒmax とβ’の関係でβ’≦２．２３＋
０．８５６ｌｎ（Ｒmax ）であることが必要である。さ
らに、残留オーステナイトが多いと塑性変形をして摩耗
発が生じないため、１０％以下とした。

【００１６】不完全焼入れ層が摩耗により無くなっても
ピッチング発生を抑制する必要がある。そのために、発
明（１）では摩耗後にピッチングの起点となるＭｎＳの
延伸が抑制された母層が現れるようし、発明（２）では
ピッチングの起点となるＭｎＳが少ない母層が現れるに
する。（１）のＭｎＳ延伸を抑制するためには、Ｃａ添
加によりＭｎＳ形態制御を行う必要がある。

【００１７】歯車部品は熱間鍛造で粗成形された後に歯
形部はホブ切り等の歯切り加工が行われ、その後浸炭処
理が行われる。Ｓはその歯切り等切削加工における被削
性に有効であり、０．０１％以上含有させる必要があ
る。しかし、０．０６％を越えると鍛造時の加工限界を
著しく低下させるために上限を０．０６％とする。Ｃａ
はＭｎＳの延伸抑制のために必要な元素であり、０．０
０１％以上必要である。しかし、０．０１％を越えて含
有させても、その効果は飽和して経済性を損なうため上
限を０．０１％とする。

【００１８】Ｏは鋼中の介在物量を増大し、回転曲げ疲
労等の疲労強度特性を劣化させるので０．００３％以下
とする。ＭｎＳの延伸抑制としては、変形能を低下させ
ピッチングの起点となるような硬質介在物の生成を抑制
することが必要である。これに対してＣａ添加によりＭ
ｎＳを（Ｍｎ，Ｃａ）Ｓ及び（Ｍｎ，Ｃａ）Ｓ＋カルシ
ウム・アルミネートにすることが有効である。ＭｎＳを
（Ｍｎ，Ｃａ）Ｓ及び（Ｍｎ，Ｃａ）Ｓ＋カルシウム・
アルミネートにするにはＣａ／Ｏ（カルシウム／酸素）
を所定の比に保ち、反応系を制御することが必要であ
る。

【００１９】Ｃａ／Ｏが０．５未満では硬質なＣａＯ・
６Ａｌ２Ｏ３等が生成しピッチングの起点となり、また
Ｃａ／Ｏが３．５を越えるとやはり硬質なＣａＳが生成
し、ピッチング疲労寿命を低下する。よってＣａ／Ｏを
０．５〜３．５とする。（２）のＭｎＳを低減するため
に、Ｓは０．０１％未満とした。歯車は、熱間鍛造で粗
成形された後歯切り加工されることが多いが、Ｓを０．
０１％未満にすると被削性が低減して歯切り加工の生産
性が低下する。しかし、熱間鍛造に変わり冷間鍛造成形
される歯車では、鍛造精度が向上するため歯切り加工が
省略でき、Ｓにより被削性を確保する必要はない。むし
ろ、冷間鍛造では加工中ＭｎＳを起点として割れが発生
するため、Ｓは少ない方が割れ発生を抑制することがで
きる。

【００２０】焼入れ性を確保するためにＣｒだけでは不
十分であり、Ｍｏ及びＮｉなどの元素を必要に応じて含
有させる。従来鋼と同等あるいはそれ以上の焼入れ性を
与えるために、Ｍｏは０．１％以上含有させる。しかし
１．０％を越えて含有させても、その効果は飽和して経
済性を損なうため１．０％以下とする。また、Ｎｉは
１．０％を越えて含有させても、その効果は飽和して経
済性を損なうため１．０％以下とする。

【００２１】

【実施例】表１、表３に示す化学成分の鋼を溶製したの
ち造塊し、次に分塊圧延、棒鋼圧延して直径７０ｍｍ
（圧延比５０）を製造し、さらに直径３２ｍｍの丸棒へ
圧延した。続いて各圧延材を９２５℃で焼きならし処理
した。その後、直径３２ｍｍの丸棒から試験片の直径が
２６ｍｍ、幅２８ｍｍの円筒部を有する小ローラー試験
片を作成した。また直径７０ｍｍの丸棒を直径１３０ｍ
ｍ、幅２５ｍｍへ鍛造した後、９２５℃で焼きならし処
理し、直径１３０ｍｍ、幅１８ｍｍの大ローラーを作成
した。

【００２２】小ローラー試験片と大ローラーを浸炭ガス
雰囲気中で９３０℃×５時間加熱→１３０℃油焼入れ→
１８０℃×１時間焼戻しの条件で浸炭焼入れ・焼戻しの
浸炭処理を行った。その後ショットピーニングを施した
小ローラー試験片、及び大ローラーも作成した。ショッ
トピーニング条件は、直径０．３〜０．８ｍｍの鋼球を
用い、アークハイト０．１〜１．５ｍｍＡの条件で行っ
た。

【００２３】各小ローラー試験片の表面残留応力，半価
幅，残留オーステナイトを測定した。Ｘ線半価幅は測定
機械，標準試料により誤差がでやすいために各試験片の
焼鈍材での値で無次元化している。その焼鈍条件は、各
試料とも８５０℃×１時間保持後１０℃／時間で６００
℃まで徐冷した。ピッチング寿命評価として、小ローラ
ー試験片と大ローラーを組み合わせてローラーピッチン
グ疲労試験を行った。試験条件は、試験片の回転数１０
００ｒｐｍ，すべり率４０％、潤滑剤にはオートマチッ
ク用オイルを用い、油温約８０℃で行った。ローラーピ
ッチング試験での設定面圧は３００kgf/mm²で行い、小
ローラーに発生するピッチングの面積率が３％以上にな
った時点を疲労寿命としてそれまでの回転数で評価し
た。

【００２４】歯元曲げ疲労として一歯曲げ疲労試験を行
った。一歯曲げ疲労試験は、前述の直径１３０ｍｍ，幅
２５ｍｍ素材を９２５℃で焼きならし処理した後、切削
によりモジュール４，歯数２７，ピッチ円直径１０８ｍ
ｍ，歯幅９ｍｍの試験用平歯車を作成した。油圧サーボ
式引張試験機を用い、試験歯車の歯一枚に他方の歯車か
ら負荷されるように試験歯車を組み見合わせて歯元に曲
げ荷重を負荷する疲労試験を行った。

【００２５】発明（１）による実施例として、表１に示
される鋼材Ａ〜Ｊを用いローラピッチング試験、一歯曲
げ疲労試験を行った。表１には浸炭後の断面組織から不
完全焼入れ層深さの測定結果、及び延伸されたＭｎＳの
長径方向の長さを示す。本発明例の方がＭｎＳ長さが短
くＭｎＳの延伸が抑制されていることが分かる。

【００２６】表２にローラーピッチング試験結果、一歯
曲げ疲労試験結果、圧縮残留応力、無次元化半価幅、残
留オーステナイト, 表面粗さ示す。No. ５，No. ６，N
o. ７，No. ９は浸炭後ショットピーニングを行ってお
り、No. １，No. ２，No. ３，No. ４，No. ８，No. １
０，No. １１，No. １２は、浸炭後研削により所定の不
完全焼入れ層深さにした後にショットピーニングを行っ
た。No. １３は浸炭後にショットピーニングし、その後
研削して不完全焼入れ層を所定の深さにした場合である
が、研削後の表面粗さが小さくなりすぎないように研削
条件の調整も行っている。

【００２７】本発明例はいずれの場合もローラーピッチ
ング試験において１０⁷回後もピッチングは発生しなか
った、そこで表２中には”＞10000 ”と記述した。一歯
曲げ疲労試験は、１０⁷回荷重を付与しても破損しない
強度を疲労強度として評価しているが、本発明例では９
７kgf/mm²以上であった。比較例であるNo. １４，No.
１５，No. １６，No. １７は用いた鋼種がＭｎＳ延伸抑
制を行っていないため不完全焼入れ層の摩耗が終了する
と直ぐにピッチングが発生してしまい５×１０⁶回以前
にピッチング発生している。

【００２８】No. １８，No. １９，No. ２０は、不完全
焼入れ層が深くそれに比例して粒界酸化層も深いため一
歯曲げ疲労強度が７０kgf/mm²以下と本発明例に比べ低
くなっている。No. ２１はショットピーニングで与える
加工ひずみが小さいため、ローラーピチング寿命が低
い。

【００２９】No. ２２は、ショットピーニング後の研削
代が大きく残留オーステナイトの高い層が現れローラー
ピッチング試験時には、摩耗より塑性変形が生じピッチ
ング寿命が低くなっている。発明（２）による実施例と
して、表３に示される鋼材Ｋ〜Ｓを用いローラピッチン
グ試験、一歯曲げ疲労試験を行った。

【００３０】表３に浸炭後の断面組織から不完全焼入れ
層深さ測定した結果を示す。また、冷間鍛造性評価は前
述の直径３２ｍｍの丸棒材を焼鈍し、直径１４ｍｍ×高
さ２１ｍｍの試験片を作成し、圧縮試験により加工限界
を評価した。圧縮条件は、同心円状溝付き工具を用いて
試験片上下方向から負荷し、加工速度は２５０ｍｍ／ｓ
一定で行った。加工性は、割れが生じるまでの圧縮率を
限界圧縮率として測定した。比較例である鋼種Ｑ，Ｒ，
Ｓは硫黄分が０．０１５％以上あり、限界圧縮率が７０
％にも満たないのに対し、本発明例ではいずれも７０％
以上の高い限界圧縮率となっており、比較例より高い加
工性を有している。

【００３１】表４に圧縮残留応力、無次元化半価幅、残
留オーステナイト, 表面粗さ、及びローラーピッチング
試験結果と一歯曲げ疲労試験結果を示す。鋼種Ｋ，Ｍ，
Ｎ，Ｐは浸炭処理ままでの不完全焼入れ深さが１５μｍ
以上ある。そこでこれらの鋼種を用いる場合、浸炭処理
後研削により所定の不完全焼入れ深さにした後ショット
ピーニングを行っている。No. ２３〜No. ３５の本発明
例では、いずれも１０⁷回でピッチングが発生しなかっ
た。特にNo. ３０，No. ３３では不完全焼入れ層が４μ
ｍ以下と摩耗層が少ないものの、その下の地鉄内ＭｎＳ
が少ないためピッチングが発生しなかった。

【００３２】No. ３５は、浸炭処理→ショットピーニン
グ後研削を施した場合の本発明例であるが、これも１０
⁷回でピッチングが発生しなかった。一歯曲げ疲労試験
結果は強度は１０⁷回の負荷を繰り返し与えても破損し
ない強度をもって評価しているが、本発明例ではいずれ
も９８kgf/mm²以上の疲労強度であった。

【００３３】次に比較例であるが、No. ３６，No. ３
７，No. ３８はそれぞれ鋼種Ｑ，Ｒ，Ｓを用いた場合で
あり、不完全焼入れ層の摩耗が終了すると直ぐにピッチ
ングが発生し、ピッチング寿命は低くなっている。No.
３９，No. ４０は不完全焼入れ層が１５μｍより深いた
め、粒界酸化層も深く一歯曲げ疲労強度は６０kgf/mm²
より低くなっている。

【００３４】No. ４１はショットピーニングが弱く、圧
縮残留応力及び与えた加工ひずみが少なくβ’が小さ
い。そのため、ピッチング寿命が低くなっている。No.
４２はショットピーニッグ後研削した場合であるが、研
削代が大きく内部の残留オーステナイトの高い面が現れ
ている。そのため、塑性変形が大きくて摩耗し難くピッ
チング寿命は１０⁷回に達しなかった。

【００３５】No. ４３もショットピーニッグ後研削した
場合であるが、研削時の表面粗さを小さくしたためβ’
が上限値を超えている。表面の凸部が無いため摩耗の起
点が無く、摩耗より粒界酸化部での亀裂進展が早くピッ
チング寿命は１０⁷回に達しなかった。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】

【表４】

【００４０】

【発明の効果】本発明では、浸炭処理を行った後にショ
ットピーニング等により浸炭層に加工ひずみを施すこと
で使用時に歯車表面が摩耗してピッチング寿命が向上す
るとともに、摩耗終了後もピッチング発生起点となるＭ
ｎＳ形態制御を行った母層ないしＭｎＳ量が少ない母層
が現れることでピッチング寿命を飛躍的に向上すること
ができる。このことは歯車の受ける負荷荷重を増大でき
る、或いは歯車自体の小型軽量化が可能となり、歯車を
多く用いる自動車、建築用機械の小型軽量化を実現し、
燃費改善など多大の効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、歯車におけるＭｎＳの延伸方向と接触
荷重の移動方向を示す斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者蟹澤秀雄北海道室蘭市仲町12番地新日本製鐵株式会社室蘭製鐵所内 (72)発明者伊藤誠司北海道室蘭市仲町12番地新日本製鐵株式会社室蘭製鐵所内 (72)発明者安田茂愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者篠原明彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者近藤正顕愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3J030 BC03 BC06 CA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％において、Ｃ：０．１〜０．３％Ｓi ：０．０１〜０．５％Ｍｎ：０．３〜１．５％Ｃｒ：０．３〜１．５％Ｓ：０．０１〜０．０６％Ｃａ：０．００１〜０．０１％Ｏ：０．００３％以下但し、Ｃａ／Ｏ：０．５〜３．５を含有し、残部Ｆｅお
よび不可避不純物からなり、浸炭焼入れおよび焼戻し後
に、表面に加工ひずみを付与する表面硬化処理により、
不完全焼入れ層が１５μｍ以下、表面での圧縮残留応力
２５kgf/mm²以上、Ｘ線回折半価幅をその鋼材焼鈍後の
半価幅で無次元化した値β’で１．６５以上、β’と表
面粗さＲmax （単位μｍ）との関係がβ’≦２．２３＋
０．８５６ｌn （Ｒmax ）、残留オーステナイトが１０
％以下であることを特徴とする接触疲労寿命強度に優れ
た歯車。
【請求項２】重量％において、Ｃ：０．１〜０．３％Ｓi ：０．０１〜０．５％Ｍｎ：０．３〜１．５％Ｓ：０．０１％未満Ｃｒ：０．３〜１．５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、浸炭
焼入れおよび焼戻し後に、表面に加工ひずみを付与する
表面硬化処理により、不完全焼入れ層が１５μｍ以下、
表面での圧縮残留応力２５kgf/mm²以上、Ｘ線回折半価
幅をその鋼材焼鈍後の半価幅で無次元化した値β’で
１．６５以上、β’と表面粗さＲmax （単位μｍ）との
関係がβ’≦２．２３＋０．８５６ｌn （Ｒmax ）、残
留オーステナイトが１０％以下であることを特徴とする
接触疲労寿命強度に優れた歯車。
【請求項３】鋼材組成として、Ｍｏ：０．１〜１．０％Ｎｉ：１．０％以下の中から１種以上を更に含有することを特徴とする請求
項１または２記載の接触疲労寿命強度に優れた歯車。
【請求項４】前記表面硬化処理をショットブラストま
たはショットピーニングによって行なうことを特徴とす
る請求項１から３までのいずれか１項記載の接触疲労寿
命強度に優れた歯車。