JP2001150074A - 無端状金属ベルトの製造方法 - Google Patents

無端状金属ベルトの製造方法

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JP2001150074A
JP2001150074A JP34160299A JP34160299A JP2001150074A JP 2001150074 A JP2001150074 A JP 2001150074A JP 34160299 A JP34160299 A JP 34160299A JP 34160299 A JP34160299 A JP 34160299A JP 2001150074 A JP2001150074 A JP 2001150074A
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JP
Japan
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ring
treatment
temperature
nitriding
larson
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JP34160299A
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Hitoshi Imai
仁司 今井
Hitoshi Karasawa
均 唐沢
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】無端状金属ベルトに適した特性を得ることがで
きる時効処理及び窒化処理のための処理条件を容易に設
定することができる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
接して形成された円筒状のドラム2を所定幅に裁断して
リング4を形成し、リング4を時効及び窒化処理する。
時効及び窒化処理は、65〜80%のアンモニアを含む
窒素雰囲気下、次式で示されるラーソン・ミラーパラメ
ータPが14.7〜15.1となる範囲で時間及び温度
を設定してリング4を加熱する。 P={T(20+logt)×10-3} (ただし、式中Tは絶対温度(K)、tは時間(hr)
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、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方法により製造されている。ま
ず、超極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
前記溶接時の熱により部分的に硬くなった硬度を均質化
するために第1の溶体化を行う。次に、前記溶体化後の
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。次に、圧延されたリングに対し、圧延組織を
再結晶させ、圧延により変形された金属組織の形状を復
元するために、第2の溶体化を行う。そして、前記溶体
化後のリングを所定の周長に補正し、時効処理及び窒化
処理を施して硬度を増大させた後、少しずつ周長の異な
る複数のリングを相互に嵌合して積層し、無端状金属ベ
ルトを形成する。
【0003】前記時効処理は、前記周長補正後のリング
を所定温度に所定時間保持して、時効硬化を起こさせる
ものである。また、前記窒化処理は、前記時効処理に続
いて、前記リングの表面に窒化層を形成せしめることに
より、硬度を増大させるものである。前記窒化処理に
は、シアン化カリウム(KCN)またはシアン化ナトリ
ウム(NaCN)を主剤としシアン酸カリウム(KCN
O)またはシアン酸ナトリウム(NaCNO)を含む溶
融塩中に前記リングを浸漬する塩浴窒化法と、含窒素雰
囲気中で前記リングを所定温度に所定時間保持して加熱
するガス窒化法とがある。
【0004】前記塩浴窒化法として、例えば、本出願人
の出願になる特開平10−121130号公報には、前
記リングを520〜530℃の前記溶融塩中に10〜2
5分間浸漬して加熱する方法が開示されている。前記塩
浴窒化法は、反応が激しく処理条件を制御することが難
しいが、前記公報記載の方法によれば、前記条件で処理
することにより、適正な厚さの窒化層を得ることができ
る。しかし、前記塩浴窒化法はシアン化合物を使用する
ので、実施に当たっては煩雑な廃水処理等の対策が必要
とされる。
【0005】また、前記ガス窒化法としては、例えば特
開昭61−147814号公報に、前記リングを450
〜550℃の温度で1〜20時間加熱して時効処理する
ときに、前記時効処理の完了前に前記時間の0.015
〜0.25の範囲で、アンモニアガスとNXガス(CO
2,CO,H2,N2を含む)またはRXガス(CO2,C
O,H2,CH4,N2を含む)との混合雰囲気下にガス
窒化処理を行う方法が開示されている。前記公報記載の
ガス窒化方法では、含窒素ガスとして具体的には25%
または50%のアンモニアガスを含む前記NXガスを用
いている。
【0006】しかしながら、前記ガス窒化処理では、ガ
ス雰囲気の組成、温度、時間の3つの要素により処理条
件が定められるので、例えばガス雰囲気を変えたとき等
に新たに前記無端状金属ベルトに適した特性を得るため
の処理条件を見出すことが難し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、無端状金属ベルトに適した特性を得るこ
とができる時効処理及び窒化処理のための処理条件を容
易に設定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。
【0008】
【課題を解決するための手段】金属のクリープ破断試験
で得られる短時間側のデータから、より長時間側のデー
タを推定するために用いられる時間・温度パラメータと
して、ラーソン・ミラー(Larson−Mille
r)パラメータが知られている。ラーソン・ミラーパラ
メータP0は、次式(1)で示され、式中Tは絶対温度
(K)、tは時間(hr)、Cは材料による定数であり
一般にC=20が使用される。
【0009】 P0={T(C+logt)×10-3} ・・・・(1) また、特公平6−6737号公報には、マルエージング
鋼の時効処理に適した温度及び時間を設定するために、
式(1)においてC=20としたラーソン・ミラーパラ
メータPを用いることが記載されている。
【0010】本発明者らは、前記ラーソン・ミラーパラ
メータと、無端状金属ベルトの材料となる前記リングの
窒化条件との関係について種々検討した結果、特定のガ
ス雰囲気下、ラーソン・ミラーパラメータが特定の範囲
となるように温度と時間とを設定して時効処理及び窒化
処理を行うことにより、表面硬さ、硬化層の厚さ等にお
いて無端状金属ベルトに適した特性が得られることを見
出し、本発明を完成した。
【0011】そこで、本発明の無端状金属ベルトの製造
方法は、かかる目的を達成するために、マルエージング
鋼の薄板の端部同士を溶接して形成された円筒状のドラ
ムを所定幅に裁断してリングを形成し、該リングを時効
及び窒化処理する工程を備える無端状金属ベルトの製造
方法において、前記時効及び窒化処理工程は、65〜8
0%のアンモニアを含む窒素雰囲気下、次式(2)で示
されるラーソン・ミラーパラメータPが14.7〜1
5.1となる範囲で時間及び温度を設定して前記リング
を加熱することを特徴とする。
【0012】 P={T(20+logt)×10-3} ・・・・(2) (ただし、式中Tは絶対温度(K)、tは時間(hr)
である) 本発明の製造方法によれば、前記雰囲気下、前記ラーソ
ン・ミラーパラメータPが14.7〜15.1となる範
囲で、窒化処理を行うことにより、表面硬さ、硬化層の
厚さ等において無端状金属ベルトに適した特性が得られ
る。従って、前記窒化処理条件の温度及び時間は、前記
ラーソン・ミラーパラメータPが前記範囲となるように
設定すればよく、無端状金属ベルトに適した特性を得る
ための処理条件を容易に設定することができる。
【0013】前記雰囲気のアンモニアの含有量が65%
未満または80%を超えると、表面硬さ、硬化層の厚さ
等が無端状金属ベルトに適したレベルに満たないことが
ある。また、前記ラーソン・ミラーパラメータPが1
4.7未満では表面硬さ、硬化層の厚さ等が無端状金属
ベルトに適したレベルを超えることがあり、前記ラーソ
ン・ミラーパラメータPが15.1を超えると表面硬
さ、硬化層の厚さ等が無端状金属ベルトに適したレベル
に満たないことがある。
【0014】
【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各工程を模式的に示す工程
図であり、図2はリングの表面硬さとラーソン・ミラー
パラメータとの関係を示すグラフであり、図3はリング
の硬化層の厚さとラーソン・ミラーパラメータとの関係
を示すグラフである。また、図4はリングの表面硬さと
窒化処理に用いるガス雰囲気中のアンモニア濃度との関
係を示すグラフであり、図5はリングの硬化層の厚さと
窒化処理に用いるガス雰囲気中のアンモニア濃度との関
係を示すグラフである。
【0015】本実施形態の製造方法では、まず、図1示
のように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すので、ドラム2の溶接部分2
aの両側に硬度の高い部分が出現し、これにより溶接歪
が発生する。
【0016】そこで、次に、ドラム2を真空炉3に収容
して820〜830℃の温度に20〜60分間保持する
ことにより第1の溶体化処理を行い、硬度を均一化して
溶接歪を除去する。前記第1の溶体化処理が終了したな
らば、ドラム2を真空炉3から搬出し、所定幅に裁断し
てリング4を形成する。
【0017】前記のようにして形成されたリング4は、
次に圧下率40〜50%で圧延される。そして、圧延さ
れたリング4を加熱炉5に収容して、第2の溶体化を行
う。前記第2の溶体化は、1〜10%、例えば4%の水
素を含む窒素からなる還元雰囲気下で、リング4を76
0〜850℃の温度、例えば820℃に30分間保持す
ることにより行い、前記圧延により変形した金属組織の
形状を前記圧延前の形状に復元する。
【0018】前記第2の溶体化処理が終了したならば、
リング4を加熱炉5から搬出し、周長補正を行う。前記
周長補正は、例えば、図示しない駆動ローラ及び従動ロ
ーラにリング4を掛け渡して張力を与え、前記駆動ロー
ラによりリング4を回転駆動しながらリング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、リング4
が所定の周長となるまで延引する。
【0019】次に、前記周長補正が施されたリング4を
図示しない熱処理装置に収容して、時効処理及び窒化処
理を行う。リング4は、無端状金属ベルトとして使用す
るために、時効処理及び窒化処理後の表面硬さが900
〜950(HMV300 )の範囲で表面に化合物層が現れ
ず、硬化層の厚さが25〜30μmの範囲にあることが
望ましい。
【0020】そこで本実施形態では前記時効処理及び窒
化処理を、前記熱処理装置内で65〜80%のアンモニ
アを含む窒素雰囲気下、次式(2)で示されるラーソン
・ミラーパラメータPが14.7〜15.1となる範囲
で時間及び温度を設定して、前記リングを加熱すること
により行う。尚、本実施形態では、前記窒化処理のため
の加熱により、同時に時効処理が行われる。
【0021】 P={T(20+logt)×10-3} ・・・・(2) (ただし、式中Tは絶対温度(K)、tは時間(hr)
である) このとき、時間及び温度は、前記ラーソン・ミラーパラ
メータPが14.7〜15.1となる範囲で適宜設定で
きるので、リング4の表面硬さ及び硬化層の厚さが前記
範囲となる処理条件を容易に設定することができる。
【0022】次に、窒素雰囲気中のアンモニアを65〜
80%の範囲内で変量すると共に、時間及び温度を変え
て、リング4の試料1〜3の時効処理及び窒化処理を行
ったときの各試料の表面硬さ及び硬化層の厚さとラーソ
ン・ミラーパラメータPとの関係を表1に示す。また、
表1の結果を図2、図3に示す。
【0023】
【表1】
【0024】表1及び図2,3から、ラーソン・ミラー
パラメータPが14.7〜15.1の範囲となるように
時間及び温度を設定することにより、無端状金属ベルト
として使用に適した表面硬さ及び硬化層の厚さを備える
リング4が得られることが明らかである。
【0025】次に、前記ラーソン・ミラーパラメータP
が14.7〜15.1となる範囲で時間及び温度を設定
すると共に、窒素雰囲気中のアンモニアを変量して、リ
ング4の試料4〜6の時効処理及び窒化処理を行ったと
きの各試料の表面硬さ及び硬化層の厚さと窒素雰囲気中
のアンモニア濃度との関係を表2に示す。このとき、前
記時効処理及び窒化処理は、480℃で55分間行っ
た。ラーソン・ミラーパラメータはP=15.03であ
る。また、表2の結果を図4、図5に示す。
【0026】
【表2】
【0027】表2及び図4,5から、前記ラーソン・ミ
ラーパラメータPが14.7〜15.1となる範囲で時
間及び温度を設定したときに、窒素雰囲気中のアンモニ
ア濃度を65〜80%の範囲とすることにより、無端状
金属ベルトとして使用に適した表面硬さ及び硬化層の厚
さを備えるリング4が得られることが明らかである。
【0028】従って、65〜80%のアンモニアを含む
窒素雰囲気下、ラーソン・ミラーパラメータPが14.
7〜15.1となる範囲で時間及び温度を設定して、前
記リングを加熱することにより無端状金属ベルトとして
使用に適した表面硬さ及び硬化層の厚さを備えるリング
4が得られることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法の各工程を模式的に示す工程
図。
【図2】リングの表面硬さとラーソン・ミラーパラメー
タとの関係を示すグラフ。
【図3】リングの硬化層の厚さとラーソン・ミラーパラ
メータとの関係を示すグラフ。
【図4】リングの表面硬さと窒化処理に用いるガス雰囲
気中のアンモニア濃度との関係を示すグラフ。
【図5】リングの硬化層の厚さと窒化処理に用いるガス
雰囲気中のアンモニア濃度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
1…マルエージング鋼の薄板、 2…ドラム、 4…リ
ング。
───────────────────────────────────────────────────── 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) F16B 5/08 F16B 5/08 A F16G 1/20 F16G 1/20 F16H 9/00 F16H 9/00 Z Fターム(参考) 3J001 AA03 DA00 3J050 AA03 CE01 4K028 AA02 AB06 AC08 4K042 AA25 DA06 DC02 DC03 DC04

Claims (1)

    【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
    して形成された円筒状のドラムを所定幅に裁断してリン
    グを形成し、該リングを時効及び窒化処理する工程を備
    える無端状金属ベルトの製造方法において、 前記時効及び窒化処理工程は、65〜80%のアンモニ
    アを含む窒素雰囲気下、次式で示されるラーソン・ミラ
    ーパラメータPが14.7〜15.1となる範囲で時間
    及び温度を設定して前記リングを加熱することを特徴と
    する無端状金属ベルトの製造方法。 P={T(20+logt)×10-3} (ただし、式中Tは絶対温度(K)、tは時間(hr)
    である)
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003328109A (ja) * 2002-05-14 2003-11-19 Nissan Motor Co Ltd マルエージング鋼の窒化処理方法およびその方法によって窒化処理されたベルト式無段変速機用のベルト
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