JP2001121232A - 無端状金属ベルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造コストを低減できる無端状金属ベルトの製
造方法を提供する。 【解決手段】マルエージング鋼の薄板１の端部同士を溶
接して円筒状のドラム２を形成する。溶接後のドラム２
に対する第１の溶体化を行う。溶体化されたドラム２を
所定幅に裁断してリング４を形成し、該リング４を圧延
する。圧延されたリング４に対する第２の溶体化を行
う。前記溶接後のドラム２に対する第１の溶体化と、前
記圧延後のリング４に対する第２の溶体化とを、同一加
熱炉３を用いて同一条件で行う。第１の溶体化と第２の
溶体化とは、１〜１０％の水素を含み、雰囲気露点−７
〜０℃の窒素雰囲気下、前記マルエージング鋼の再結晶
温度以上、８５０℃以下の範囲の温度にて行う。圧延後
のリング４に対する第２の溶体化は、リング４の後で溶
接されたドラム２に対する第１の溶体化と同時に行う。
ドラム２に対する第１の溶体化はリング４に対する第２
の溶体化と同一の時間で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無段変速機等に用
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】従来、無段変速機等に用いられる無端状
金属ベルトは次のような製造方法により製造されてい
る。まず、超強力鋼であるマルエージング鋼の薄板の端
部同士を溶接して円筒状のドラムを形成し、該ドラムに
対して第１の溶体化処理を行う。次に、溶体化されたド
ラムを所定幅に裁断してリングを形成し、該リングを圧
延した後、圧延されたリングに対して第２の溶体化処理
を行う。そして、溶体化されたリングを所定の周長に補
正したのち時効及び窒化処理して硬度を向上させた後、
複数のリングを相互に積層して無端状金属ベルトを形成
する。

【０００３】前記製造方法において、前記溶接後のドラ
ムに対する第１の溶体化は、前記溶接時の熱により部分
的に大きくなった硬度を均質化するために行うものであ
り、該溶体化を行うことにより、前記ドラムを所定幅に
裁断する処理をしてリングを形成した後の圧延を容易に
行うことができる。前記溶体化は、一般に前記マルエー
ジング鋼の再結晶温度付近の温度にて加熱することによ
り行われるが、このとき前記マルエージング鋼は、時効
析出強化元素としてＴｉ，Ａｌ，Ｍｏ等を含んでおり、
これらの元素、特にＴｉが酸化されると、後続の時効処
理によって所定の硬度が得られないことがある。そこ
で、前記溶体化処理は、前記時効析出強化元素の酸化を
避けるために、真空炉内で行われる。

【０００４】一方、前記圧延されたリングは、前記圧延
により金属結晶が潰された圧延組織が形成されており、
そのままでは後続の窒化処理において窒素が浸透しにく
く、窒化が均一に行われないことがある。そこで、前記
圧延化後のリングに対して、変形された金属結晶の粒子
形状を復元し、窒化処理を容易にするために、第２の溶
体化を行う。

【０００５】前記第２の溶体化も、一般に前記マルエー
ジング鋼の再結晶温度付近の温度にて加熱することによ
り行われ、前記時効析出強化元素が酸化されないことが
望ましい。しかし、真空炉は高価であるので、前記第２
の溶体化は炉内を還元雰囲気とした加熱炉を用いて行わ
れる。前記還元雰囲気としては、例えば１〜１０％の水
素を含む窒素雰囲気が用いられる。前記窒素雰囲気中に
は、僅かながら酸素が含まれているが、前記水素を酸素
と反応させて水を生成させることにより、該酸素を除去
し、前記時効析出強化元素の酸化を防止することができ
る。前記従来の製造方法によれば、前記２つの溶体化の
うち第２の溶体化を加熱炉を用い還元雰囲気下で行うこ
とにより真空炉の数を低減して、製造コストの低減を図
ることができる。

【０００６】しかしながら、前記第１及び第２の溶体化
にそれぞれ別の炉を用いると、製造コストの増大が避け
られないとの不都合がある。

【０００７】

【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、製造コストを低減することができる無端
状金属ベルトの製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、本発明者らは溶接後のドラムと圧延後のリングと
の溶体化の条件について検討を重ねた結果、従来の圧延
後のリングに対する溶体化において、条件をさらに厳格
にすることにより、溶接後のドラムに対する溶体化にも
該条件を適用することが可能であることを見出し、本発
明を完成した。

【０００９】そこで本発明の製造方法は、マルエージン
グ鋼の薄板の端部同士を溶接して円筒状のドラムを形成
する工程と、溶接後のドラムに対する第１の溶体化を行
う工程と、溶体化されたドラムを所定幅に裁断してリン
グを形成し、該リングを圧延する工程と、圧延されたリ
ングに対する第２の溶体化を行う工程と、溶体化された
リングを所定の周長に補正したのち時効及び窒化処理す
る工程と、時効及び窒化処理された複数のリングを相互
に積層して無端状金属ベルトを形成する工程とを備える
無端状金属ベルトの製造方法において、前記溶接後のド
ラムに対する第１の溶体化と、前記圧延後のリングに対
する第２の溶体化とを、同一加熱炉を用いて同一条件で
行うことを特徴とする。

【００１０】本発明の製造方法は、まず、マルエージン
グ鋼の薄板の端部同士を溶接して円筒状のドラムを形成
し、該ドラムを加熱炉内に収容して第１の溶体化を施
す。次に、溶体化されたドラムを所定幅に裁断してリン
グを形成し、該リングを圧延する。圧延されたリング
は、前記第１の溶体化に用いたものと同一の加熱炉内に
収容し、前記第１の溶体化と同一条件で第２の溶体化を
行う。そして、溶体化されたリングを所定の周長に補正
したのち時効及び窒化処理し、時効及び窒化処理された
複数のリングを相互に積層して無端状金属ベルトを形成
する。

【００１１】本発明の製造方法によれば、前記溶接後の
ドラムに対する第１の溶体化と、前記圧延後のリングに
対する第２の溶体化とを、同一加熱炉を用いて同一条件
で行うことができ、両方の溶体化にそれぞれ別の炉を用
いる必要が無いので、製造コストを低減することができ
る。

【００１２】本発明の製造方法において、前記溶接後の
ドラムに対する第１の溶体化と、前記圧延後のリングに
対する第２の溶体化とは、１〜１０％の水素を含み、雰
囲気露点−７〜０℃の窒素雰囲気下、前記マルエージン
グ鋼の再結晶温度以上、８５０℃以下の範囲の温度にて
行う。

【００１３】前記窒素雰囲気は、微量の酸素を含んでい
るが、前記範囲の水素を含むことにより、該酸素を該水
素と化合せしめて水を生成させる。このとき、前記雰囲
気露点が前記範囲となっていることにより、前記水の大
部分は水蒸気となって系外に排出される。従って、前記
マルエージング鋼に含まれる時効析出強化元素であるＴ
ｉ，Ａｌ，Ｍｏ等、特にＴｉの酸化を抑制することがで
きる。

【００１４】本発明の製造方法において、水素の含有量
が雰囲気全体の１％未満であると、前記微量の酸素を水
蒸気として排出する効果が十分に得られない。また、水
素は窒素に比較して高価であるので、水素の含有量が雰
囲気全体の１０％を超えると、製造コストが増大する。

【００１５】また、雰囲気露点は−７℃未満ではＴｉが
選択的に酸化され、０℃を超えると前記マルエージング
鋼の主成分であるＦｅ自体が酸化され、時効析出元素の
１つであるＭｏも酸化される。

【００１６】また、溶体化の温度は前記マルエージング
鋼の再結晶温度未満では溶体化自体が難しく、８５０℃
を超えると再結晶された金属結晶の粒子が粗大化するた
め、無端状金属ベルトを形成した後の切欠靭性が低下す
る。

【００１７】前記ドラムは、前記溶接で接合された部分
の両側に、溶接時の熱による時効のために硬度が高くな
った部分が形成されているが、前記条件で第１の溶体化
を行うことにより前記硬度の高い部分が無くなり、ドラ
ム全体の硬度が均質化される。前記第１の溶体化が施さ
れたドラムは、次に、所定幅に裁断してリングに形成さ
れるが、前記ドラムは前記のように全体の硬度が均質化
されているので、前記裁断を容易にし、リングの圧延を
も容易に行うことができる。

【００１８】前記圧延後のリングに対する第２の溶体化
は、従来の製造方法における前記リングの溶体化に用い
られる還元雰囲気において前記雰囲気露点を限定したに
過ぎないので、従来と同様に何ら問題なく行うことがで
きる。この結果、前記リングは、前記圧延により変形さ
れた金属結晶の粒子形状が前記圧延前の状態に復元され
る。

【００１９】前記溶体化処理が施されたリングは、次に
所定の周長に補正された後、時効及び窒化処理される。
前記リングは、前記第１の溶体化においてＴｉ等の時効
析出強化元素の酸化が抑制されているので、前記時効処
理を均一に行うことができる。また、前記リングは、前
記第２の溶体化において金属結晶の粒子形状が圧延前の
状態に復元されているので、窒素が浸透しやすく、前記
窒化処理を容易に行うことができる。

【００２０】また、本発明の製造方法において、前記圧
延後のリングに対する第２の溶体化は、該リングの前工
程で溶接して形成されたドラムに対する第１の溶体化と
独立に行ってもよく、同時に行ってもよい。同時に行う
ときには、前記第２の溶体化は前記リングの金属結晶の
粒子形状を圧延前の状態に復元するために、前記第１の
溶体化より長時間を要するので、前記ドラムに対する第
１の溶体化は前記リングに対する第２の溶体化と同一の
時間で行う。

【００２１】

【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は本実施形態の製造方法の工程図、図２は図１示の工
程の要部を模式的に示す説明図、図３は溶接後のドラム
に対して本発明の製造方法に従う溶体化を施す前後の硬
度を示すグラフ、図４は溶接後のドラムと圧延後のリン
グとに対して本発明の製造方法に従う溶体化を施した後
の硬度を示すグラフである。

【００２２】本実施形態の製造方法は、まず、図１及び
図２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、端部同士を
溶接して円筒状のドラム２を形成する。このとき、前記
マルエージング鋼は溶接の熱により時効硬化を示し、ド
ラム２の溶接の中心２ａから両側に１ｍｍ前後の部分に
硬度の高い部分が出現する。

【００２３】そこで、次に、ドラム２を還元性雰囲気の
加熱炉３に収容して、前記マルエージング鋼の再結晶温
度以上、８５０℃以下の温度で、第１の溶体化処理を行
う。前記還元性雰囲気は、１〜１０％、例えば４％の水
素を含み、雰囲気露点−７〜０℃の窒素雰囲気である。

【００２４】前記第１の溶体化が終了したならば、ドラ
ム２を加熱炉３から搬出し、所定幅に裁断して、リング
４を形成する。ドラム２は、前記第１の溶体化処理の結
果、全体の硬度が均質化されているので、前記裁断を容
易に行うことができ、圧延も容易となる。リング４は、
次いで圧下率４０〜５０％で圧延される。

【００２５】前記圧延の結果、リング４には金属結晶が
潰された圧延組織が形成されていて、このままでは後続
の窒化処理において金属組織に窒素が浸透しにくい。そ
こで、次に、リング４を再び還元性雰囲気の加熱炉３に
収容して、前記第１の溶体化処理と同一条件下に第２の
溶体化処理を行う。

【００２６】前記第２の溶体化が終了したならば、リン
グ４を加熱炉３から搬出し、所定の周長に補正する。前
記周長の補正は、例えば前記リング４を図示しない駆動
ローラ及び従動ローラに掛け回し、回転駆動させなが
ら、前記リング４の走行方向と直交する方向に荷重を掛
けることにより行う。

【００２７】次に、図１示のように、前記周長が補正さ
れたリングに時効処理及び窒化処理を施す。前記時効処
理は、例えば前記リングを図示しない加熱炉内で４５０
〜５３０℃の範囲の温度に９０〜２４０分保持すること
により行う。また、前記窒化処理は、ガス窒化、ガス軟
窒化、塩浴窒化等の方法により行う。

【００２８】そして、前記時効・窒化処理により所定の
硬度とされた複数のリング４を相互に積層することによ
り、無段変速機の動力伝達ベルトとして好適な無端状金
属ベルト（図示せず）を形成する。

【００２９】前記ドラム２では、マルエージング鋼の薄
板１の端部同士を溶接するときに、該溶接の熱による時
効硬化のために、図３に示すように、溶接の中心２ａか
ら両側に１ｍｍ前後の部分に硬度の高い部分が出現す
る。そこで、本実施形態では、このようなドラム２を加
熱炉３内に収容し、前記条件で第１の溶体化を行うこと
により硬度の高い部分が無くなり、図３に示すように、
全体の硬度を均質化することができる。

【００３０】ここで、前記マルエージング鋼は、Ｃが
０．０３％以下、Ｓｉが０．１０％以下、Ｍｎが０．１
０％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、０．５０〜
０．７０％のＴｉ、８．５〜９．５％のＣｏを含む１８
％のＮｉ鋼である。前記マルエージング鋼の組成のう
ち、Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｏの３元素は時効析出強化元素であ
り、該元素が酸化されると、後続の時効処理において均
一な時効硬度が得られなくなる。

【００３１】加熱炉３において、前記窒素雰囲気は微量
の酸素を含むが、該酸素は前記水素と化合して水を生成
する。このとき、前記窒素雰囲気は、雰囲気露点が前記
範囲にあるので、前記水の大部分は水蒸気となって系外
に排出される。従って、前記マルエージング鋼の組成に
含まれる時効析出強化元素であるＴｉ，Ａｌ，Ｍｏの酸
化を抑制することができる。

【００３２】前記Ｔｉ，Ａｌ等はＰ型元素であるので、
金属組織中で外方に向かって拡散していく性質があり、
金属の表面で酸化されやすい。そこで、前記第１の溶体
化処理後のドラム２の表面をＸ線微小分析（ＥＰＭＡ）
により解析した。ＥＰＭＡによれば、Ｔｉ濃度の高い部
分は赤くなり、Ｔｉ濃度の低い部分は黄色くなる。

【００３３】この結果、本実施形態のドラム２では赤い
部分は不連続であり、Ｔｉの酸化は、従来の真空炉にお
ける溶体化処理を行ったドラムと同程度であることが確
認された。

【００３４】前記圧延後のリング４は、前記圧延の結
果、金属結晶が潰された圧延組織が形成されている。そ
こで、本実施形態では、このようなドラム２を加熱炉３
内に収容し、前記第１の溶体化と同一条件で第２の溶体
化を行うことにより、前記圧延組織の金属結晶の粒子形
状を圧延前の状態に復元する。

【００３５】前記第２の溶体化後のリング４は、図４に
示すように全体の硬度が均質化されており、金属結晶の
粒子形状が圧延前の状態に復元されていることが明らか
である。また、図４から、前記第２の溶体化後のリング
４の硬度は、前記第１の溶体化処理後のドラム２の硬度
と略同等となっており、両方の溶体化を同一条件で行う
ことにより同等の効果が得られることが明らかである。
尚、前記第１の溶体化処理後のドラム２の硬度は図３示
のものと同一データであるが、比較のために再掲したも
のである。

【００３６】本実施形態の製造方法において、リング４
に対する第２の溶体化は、該リング４の後で溶接された
ドラム２に対する第１の溶体化と独立に行ってもよく、
同時に行ってもよい。リング４に対する第２の溶体化
と、ドラム２に対する第１の溶体化とを同時に行う場
合、リング４は圧延組織を復元するために時間がかかる
ので、ドラム２に対する第１の溶体化はリング４に対す
る第２の溶体化と同一の時間で行う。また、加熱炉３に
図示しない隔壁を設けて炉内を２区画に分割し、それぞ
れの区画でリング４に対する第２の溶体化と、ドラム２
に対する第１の溶体化とを独立に行うようにしてもよ
い。

【００３７】本実施形態の製造方法によれば、前記第１
の溶体化において、時効析出強化元素の酸化が抑制され
ているので、前記周長補正されたリングの時効処理を均
一に行うことができる。また、前記第２の溶体化におい
て、前記圧延組織の金属結晶の粒子形状が圧延前の状態
に復元されているので、窒素が金属組織に浸透しやす
く、前記窒化処理を容易に行うことができる。

【００３８】本実施形態では、前記第１の溶体化と第２
の溶体化とを同一の加熱炉３を用いて同一条件で行うこ
とにより設備を共通化でき、製造コストを低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の工程図。

【図２】図１示の工程の要部を模式的に示す説明図。

【図３】溶接後のドラムに対して本発明の製造方法に従
う溶体化を施す前後の硬度を示すグラフ。

【図４】溶接後のドラムと圧延後のリングとに対して本
発明の製造方法に従う溶体化を施した後の硬度を示すグ
ラフ。

【符号の説明】

１…マルエージング鋼、 ２…ドラム、 ３…加熱炉、
４…リング。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接
   してリング状のドラムを形成する工程と、溶接後のドラ
   ムに対する第１の溶体化を行う工程と、溶体化されたド
   ラムを所定幅に裁断してリングを形成し、該リングを圧
   延する工程と、圧延されたリングに対する第２の溶体化
   を行う工程と、溶体化されたリングを所定の周長に補正
   したのち時効及び窒化処理する工程と、時効及び窒化処
   理された複数のリングを相互に積層して無端状金属ベル
   トを形成する工程とを備える無端状金属ベルトの製造方
   法において、 前記溶接後のドラムに対する第１の溶体化と、前記圧延
   後のリングに対する第２の溶体化とを、同一加熱炉を用
   いて同一条件で行うことを特徴とする無端状金属ベルト
   の製造方法。
2. 【請求項２】前記溶接後のドラムに対する第１の溶体化
   と、前記圧延後のリングに対する第２の溶体化とは、１
   〜１０％の水素を含み、雰囲気露点−７〜０℃の窒素雰
   囲気下、前記マルエージング鋼の再結晶温度以上、８５
   ０℃以下の範囲の温度にて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。
3. 【請求項３】前記圧延後のリングに対する第２の溶体化
   は、該リングの前工程で溶接して形成されたドラムに対
   する第１の溶体化と同時に行うと共に、該ドラムに対す
   る第１の溶体化は該リングに対する第２の溶体化と同一
   の時間で行うことを特徴とする請求項１または請求項２
   記載の無端状金属ベルトの製造方法。