JP2003183808A - Mechanical structural part - Google Patents

Mechanical structural part

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JP2003183808A
JP2003183808A JP2001386556A JP2001386556A JP2003183808A JP 2003183808 A JP2003183808 A JP 2003183808A JP 2001386556 A JP2001386556 A JP 2001386556A JP 2001386556 A JP2001386556 A JP 2001386556A JP 2003183808 A JP2003183808 A JP 2003183808A
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JP
Japan
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strength
mechanical structural
dispersed
layer
shot peening
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Pending
Application number
JP2001386556A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Yasusaka
雄二 安坂
Takushi Tsuji
拓志 辻
Masahiro Nakamura
正弘 中村
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Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Co Ltd
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Publication date
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    • Y02P10/20Recycling

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cheap mechanical structural part excellent in face pressure resistance and bending fatigue strength. <P>SOLUTION: A microcarbide-dispersed carburized layer 2 with a thickness of 0.2 mm is formed by gas carburization and is strengthened by incorporating 25-45% remaining austenite structure therein formed by nitrogen penetration. A surface layer 1 on the microcarbide-dispersed carburized layer 2 is strengthened by microshot peening to ensure a remaining surface compression stress of 1,000 N/mm<SP>2</SP>or higher and a surface hardness of 900 HV or higher while suppressing the surface roughness to Ry3 μm or lower. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばトランスミ
ッションの歯車やエンジン駆動系等のカムシャフトな
ど、耐面圧及び曲げ疲労強度の向上が要求される機械構
造部品に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanical structural component such as a gear of a transmission or a camshaft of an engine drive system, which is required to have improved surface pressure resistance and bending fatigue strength.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、歯車やカムシャフトなどの機械構
造部品には、SCM420Hなどの低合金鋼を浸炭焼入
れしたものが使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a carburized and hardened low alloy steel such as SCM420H has been used for mechanical structural parts such as gears and camshafts.

【0003】最近では、トランスミッションやエンジン
において軽量・小型化の要求がますます高くなってきて
おり、歯車やカムシャフトなどの機械構造部品について
も小型化が要求されてきている。歯車のような機械構造
部品を小型化するには、耐面圧及び曲げ疲労強度をより
一層高める必要があるが、SCM420H鋼などの通常
の浸炭焼入れではそれに対応することは難しい。
Recently, there has been an increasing demand for weight reduction and size reduction in transmissions and engines, and size reduction in mechanical structural parts such as gears and camshafts has also been required. In order to reduce the size of mechanical structural parts such as gears, it is necessary to further increase the surface pressure resistance and bending fatigue strength, but it is difficult to cope with this with ordinary carburizing and quenching such as SCM420H steel.

【0004】このような点を解消するため、例えば歯車
の高強度化手法として、特開2000−18369号公
報に、歯面の要求強度特性と歯元の要求強度特性の双方
を両立させた炭化物分散強化歯車とその製造方法が開示
されている。
In order to eliminate such a point, for example, as a method for increasing the strength of gears, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-18369 discloses a carbide that satisfies both the required strength characteristics of the tooth surface and the required strength characteristics of the tooth root. Dispersion strengthened gears and methods of making the same are disclosed.

【0005】また、歯車の強度を向上する方法として、
エアノズル方式を用いたショットピーニングが数多く報
告されている。これらのショットピーニングにおいて
は、硬さが700〜800HVで、粒径がφ0.3mm
以上のショット粒を用いて、0.1mm以上の深い圧縮
残留応力分布を付加するという方法が採られている。
As a method for improving the strength of gears,
Many shot peening methods using the air nozzle method have been reported. In these shot peening, the hardness is 700 to 800 HV and the particle size is φ0.3 mm.
A method of adding a deep compressive residual stress distribution of 0.1 mm or more by using the above shot grains is adopted.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開200
0−18369号公報に記載の高強度化手法によれば、
次のような問題がある。
By the way, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
According to the strengthening method described in 0-18369,
There are the following problems.

【0007】(1)分散炭化物による歯元アール部の曲
げ疲労強度低下を抑えるために、歯元炭化物分散量を低
減し(体積率で歯面5〜10%、歯元3%maxの削
減)、歯元と歯面との強度バランスをとることにより歯
車強度を高めている。
(1) In order to suppress the decrease in bending fatigue strength of the root rounded portion due to the dispersed carbide, the dispersed amount of the carbide at the root is reduced (the tooth surface is reduced by 5 to 10% by volume and the root is reduced by 3% max). , The gear strength is increased by balancing the strength between the tooth root and the tooth surface.

【0008】しかしながら、そのような性状を微細炭化
物分散浸炭で得るには、浸炭防止剤塗布などの処理によ
り、歯元部へのCの浸入を抑制する何らかの処置を浸炭
時に行っておく必要があるため、炭化物析出と表面軟化
層消失のための再加熱浸窒処理を別工程で行わざるを得
なくなる。従って、特開2000−18369号公報に
記載の高強度化手法では、熱処理工程が2工程となるた
め、処理コストのアップが課題となる。
However, in order to obtain such properties by carburization of fine carbide, it is necessary to carry out some kind of treatment during carburization to suppress the infiltration of C into the tooth root by a treatment such as application of a carburizing inhibitor. For this reason, the reheating nitrification treatment for the precipitation of carbide and the disappearance of the surface softening layer has to be performed in separate steps. Therefore, in the high strength method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-18369, the heat treatment step involves two steps, which raises a problem of increasing the processing cost.

【0009】(2)ガス浸炭浸窒処理で微細炭化物分散
を行っているが、このような処理では、図11に示すよ
うに表層に粒界酸化(潜在亀裂)が生じ、炭化物形成主
要元素であるCrが酸化物に殆ど吸収されるため、表層
の粒界酸化形成層には炭化物の分散が得られない。その
ため、表層においては微細炭化物による分散強化を望む
ことができず、このような点及び粒界酸化(潜在亀裂)
の存在によって十分な強度強化を図ることができない。
従って、浸炭状態のまま使用される歯車においては歯元
曲げ強度及び歯面ピッチング強度の向上は望めない。
(2) Fine carbide dispersion is carried out by gas carburizing and nitrifying treatment. In such treatment, grain boundary oxidation (latent crack) occurs in the surface layer as shown in FIG. Since a certain amount of Cr is absorbed by the oxide, it is not possible to obtain carbide dispersion in the surface grain boundary oxidation forming layer. Therefore, dispersion strengthening by fine carbide cannot be expected in the surface layer, and such points and grain boundary oxidation (latent crack)
Due to the presence of, the strength cannot be sufficiently strengthened.
Therefore, in the gear used in the carburized state, improvement of the root bending strength and the tooth surface pitching strength cannot be expected.

【0010】また、特開2000−18369号公報で
は、前記した(1)、(2)の問題点を解消するための
強度強化法として、ショットピーニングによる削食除去
と圧縮残留応力の付加による改善が提案されている。し
かし、この改善処理では、ショット強度面(アークハイ
ト値:0.3〜0.8mm)からみて、表面粗さ及び表
面圧縮残留応力の向上は考慮されておらず、従って、表
面起点型疲労破壊である歯元アール部の切欠き曲げ疲労
強度並びに歯面ピッチング強度の大幅な向上は困難であ
る。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-18369, as a strength strengthening method for solving the above-mentioned problems (1) and (2), improvement by removing erosion by shot peening and adding compressive residual stress. Is proposed. However, this improvement treatment does not consider improvement in surface roughness and surface compressive residual stress in view of the shot strength surface (arc height value: 0.3 to 0.8 mm). It is difficult to significantly improve the notch bending fatigue strength and the tooth surface pitching strength of the root rounded portion.

【0011】一方、従来の浸炭歯車の高強度化に用いら
れているショットピーニング技術によれば、図12に示
すように、0.1mm以上の深い圧縮残留応力分布を得
る方法であるので、歯元強度の向上には大きな効果を得
ることは可能である。
On the other hand, according to the shot peening technique used for increasing the strength of the conventional carburized gear, as shown in FIG. 12, it is a method of obtaining a deep compressive residual stress distribution of 0.1 mm or more. It is possible to obtain a great effect in improving the original strength.

【0012】しかし、表面粗さの増大及び表層塑性変形
による表層圧縮残留応力の低下により、表面を起点とす
る歯面ピッチング強度の向上効果が損なわれるという問
題がある。その対策として、表面粗さ・表面圧縮残留応
力回復のために更に微粒子ピーニングを付加し、表面の
凹凸を均すというような二段ピーニングが行われている
が、このような対策ではコストアップが課題となる。
However, there is a problem that the effect of improving the tooth surface pitching strength starting from the surface is impaired due to an increase in surface roughness and a decrease in surface layer compressive residual stress due to surface layer plastic deformation. As a countermeasure, two-stage peening is performed, such as adding fine particle peening to recover the surface roughness and surface compressive residual stress, and smoothing the unevenness of the surface. It becomes an issue.

【0013】本発明は以上のような問題点を解決するた
めになされたもので、耐面圧及び曲げ疲労強度がともに
優れた安価な機械構造部品の提供を目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an inexpensive mechanical structural component having both excellent surface pressure resistance and bending fatigue strength.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の機械構造部品
は、ガス浸炭による微細炭化物分散浸炭層が0.15m
m以上形成され、かつ窒素浸入により残留オーステナイ
トが25〜45%含有されているとともに、前記微細炭
化物分散浸炭層(図1参照)の上層部分(表層)を対象
としたマイクロショットピーニングにより、表面粗さを
Ry3μm以下に保持した状態で、表面圧縮残留応力が
1000N/mm2以上、表面硬さが900HV以上の
強度が確保されていることによって特徴づけられる。
The mechanical structural component of the present invention has a carburized layer of fine carbide dispersed by gas carburization of 0.15 m.
m or more, and contains 25 to 45% of residual austenite by nitrogen infiltration, and the surface roughness is obtained by micro shot peening for the upper layer part (surface layer) of the fine carbide dispersed carburized layer (see FIG. 1). The surface compression residual stress is 1000 N / mm 2 or more, and the surface hardness is 900 HV or more.

【0015】本発明の機械構造部品において、Crの含
有量が0.85〜1.25%、Moの含有量が0.5%
以下の鋼が素材として用いられていることが好ましい。
In the mechanical structural component of the present invention, the Cr content is 0.85 to 1.25% and the Mo content is 0.5%.
The following steels are preferably used as raw materials.

【0016】次に、本発明を詳細に説明する。Next, the present invention will be described in detail.

【0017】まず、例えばCr含有量:0.85〜1.
25%、Mo含有量:0.5%以下の鋼を素材として、
ガス浸炭浸窒熱処理による微細炭化物分散を行うと、図
11に示すように微細炭化物分散浸炭層が形成される
が、その上層に粒界酸化(潜在亀裂)と炭化物が殆ど存
在しない未強化の表層(〜15μm程度)が存在する。
First, for example, the Cr content: 0.85-1.
25%, Mo content: 0.5% or less of steel as a material,
When fine carbide dispersion is performed by gas carburizing and nitriding heat treatment, a fine carbide-dispersed carburized layer is formed as shown in FIG. 11, but grain boundary oxidation (latent crack) and an unreinforced surface layer in which almost no carbide exists in the upper layer. (About 15 μm) is present.

【0018】本発明は、そのような欠陥のある表層を改
質することにより、表面硬さ及び表面圧縮残留応力を高
めようとするものであり、具体的には、粒径φ0.1m
m以下のショット粒を用いたマイクロショットピーニン
グを行うことにより表層を強化している(図1参照)。
その表層強化について以下に具体的に説明する。
The present invention intends to increase the surface hardness and the surface compressive residual stress by modifying such a defective surface layer. Specifically, the particle diameter is 0.1 m.
The surface layer is strengthened by performing micro shot peening using shot grains of m or less (see FIG. 1).
The surface layer reinforcement will be specifically described below.

【0019】図2に示すように、粒径φ0.3mm以上
のショット粒を用いた通常のショットピーニング(従来
の一般的な処理)では、深い領域の圧縮残留応力を高く
することができるが、表面付近の圧縮残留応力を高める
ことはできない。これに対し粒径φ0.1mm以下のシ
ョット粒を用いたマイクロショットピーニングの場合、
深い領域(30μm以上)でのピーニング効果は得られ
ないものの、表面付近での圧縮残留応力を高めることが
可能である。従って、φ0.1mm以下のマイクロショ
ットピーニングを採用することにより、表層に圧縮残留
応力を付加することができる。また、φ0.1mm以下
のマイクロショットピーニングによる表面削食作用によ
り、表層の粒界酸化深さを低減することができ(例えば
15μm→9μm)、粒界酸化による疲労強度の低下を
なくすことができる。
As shown in FIG. 2, ordinary shot peening (conventional general treatment) using shot grains having a grain diameter of 0.3 mm or more can increase the compressive residual stress in the deep region. The compressive residual stress near the surface cannot be increased. On the other hand, in the case of micro shot peening using shot particles having a particle diameter of 0.1 mm or less,
Although the peening effect cannot be obtained in the deep region (30 μm or more), it is possible to increase the compressive residual stress near the surface. Therefore, the compressive residual stress can be applied to the surface layer by adopting the micro shot peening of φ0.1 mm or less. Further, the surface erosion effect by micro shot peening of φ0.1 mm or less can reduce the grain boundary oxidation depth of the surface layer (for example, 15 μm → 9 μm), and can eliminate the decrease in fatigue strength due to grain boundary oxidation. .

【0020】さらに、ガス浸炭浸窒熱処理による微細炭
化物分散にφ0.1mm以下のマイクロショットピーニ
ングを付加することにより、表面粗さを悪くすることな
く表面硬さを向上させることができる。
Furthermore, by adding micro shot peening of φ0.1 mm or less to the fine carbide dispersion by the gas carburizing and nitrogenizing heat treatment, the surface hardness can be improved without deteriorating the surface roughness.

【0021】以上のように、本発明によれば、ガス浸炭
浸窒熱処理による微細炭化物分散による強化つまり微細
炭化物分散浸炭層(0.15mm以上)の形成と残留オ
ーステナイトの25〜45%含有による強度強化に加え
て、表層部分の強度をφ0.1mm以下のマイクロショ
ットピーニングにて強化しているので、耐面圧及び曲げ
疲労強度を著しく高めることができる。
As described above, according to the present invention, strengthening by fine carbide dispersion by gas carburizing and carbonitriding heat treatment, that is, formation of fine carbide-dispersed carburized layer (0.15 mm or more) and strength by containing 25 to 45% of retained austenite. In addition to the strengthening, the strength of the surface layer portion is strengthened by micro shot peening with a diameter of 0.1 mm or less, so that the surface pressure resistance and bending fatigue strength can be significantly increased.

【0022】これにより、例えば歯車において、歯元切
欠き曲げ疲労強度及び歯面の耐ピッチング強度を従来に
比して著しく向上させることができ、伝達トルク当たり
の処理コストの大幅な低減が可能になるという効果を達
成できる。
Thus, for example, in a gear, the root notch bending fatigue strength and the tooth surface anti-pitting strength can be remarkably improved as compared with the conventional one, and the processing cost per transmission torque can be greatly reduced. The effect of becoming can be achieved.

【0023】しかも、複雑な工程のガス浸炭浸窒熱処理
や二段ピーニング処理などを行う必要がないので、耐面
圧及び曲げ疲労強度に優れた機械構造部品を安価で提供
することができる。
Moreover, since it is not necessary to perform the gas carburizing and nitriding heat treatment and the two-step peening treatment in complicated steps, it is possible to provide a mechanical structural component excellent in surface pressure resistance and bending fatigue strength at low cost.

【0024】なお、本発明の機械構造部品において、常
温電解浸硫処理によって表層表面に3〜5μmの浸硫層
を積層しておいてもよい。このように表層表面に浸硫層
を形成しておけば、摺動により表面凹部に浸硫層が残存
するため、表層表面の平滑性を高めることができ、ま
た、残存浸硫層により摩擦力が更に低下するため、耐面
圧を更に向上させることが可能になる。
In the mechanical structural component of the present invention, a vulcanized layer of 3 to 5 μm may be laminated on the surface of the surface layer by room temperature electrolytic vulcanization treatment. If the vulcanized layer is formed on the surface of the surface in this way, the vulcanized layer remains in the surface recesses due to sliding, so that the smoothness of the surface of the surface can be improved. Is further reduced, so that the surface pressure resistance can be further improved.

【0025】[0025]

【実施例】まず、本発明の機械構造部品の製造方法を説
明する。
First, a method for manufacturing a mechanical structural component of the present invention will be described.

【0026】適用材質(鋼)の成分範囲は、炭化物形成
元素であるCr含有量を炭化物形成に必要な0.85%
以上とし、焼きならし時のベイナイト生成による切削性
悪化を回避するため、Cr含有量の上限を1.25%、
靭性向上元素であるMo含有量の上限を0.5%とす
る。
The composition range of the applicable material (steel) is such that the content of Cr, which is a carbide forming element, is 0.85% necessary for forming carbide.
In order to avoid deterioration of machinability due to bainite formation during normalizing, the upper limit of Cr content is 1.25%,
The upper limit of the Mo content, which is a toughness improving element, is 0.5%.

【0027】以上の成分の素材(Mo含有量が0.15
〜0.30%)に、以下のガス浸炭浸窒熱処理及びマイ
クロショットピーニングを行うことによって高強度の機
械構造部品を得る。
Materials of the above components (Mo content of 0.15
.About.0.30%) is subjected to the following gas carburizing and carbonitriding heat treatment and micro shot peening to obtain high strength mechanical structural parts.

【0028】<ガス浸炭浸窒熱処理>図6に示すパター
ンでガス浸炭浸窒熱処理を行う。その処理を具体的に説
明すると、まず、素材(例えばSCM420H)を変態
点Ar1 以上の温度:930℃に加熱し、その温度に
4.5時間保持して浸炭処理(カーボンポテンシャルC
p:0.90〜1.35%)を行う。次いで、変態点A
r1 以下の温度:650℃に冷却した後に再加熱を行
い、850℃の温度での焼入均熱処理(0.5時間、カ
ーボンポテンシャルCp:0.90%)により微細炭化
物分散を施すとともに、この焼入均熱処理において1.
8%NH3の添加(0.5時間)を行って窒素を浸入さ
せる(浸窒処理)。そして、油冷却(90℃)を行った
後、再加熱を行って焼き戻し(200℃、2時間)を行
う。
<Gas Carburizing and Nitrogenizing Heat Treatment> The gas carburizing and nitrogenizing heat treatment is performed in the pattern shown in FIG. The process will be described in detail. First, a material (for example, SCM420H) is heated to a temperature above the transformation point Ar1 of 930 ° C. and kept at that temperature for 4.5 hours for carburizing (carbon potential C
p: 0.90 to 1.35%). Next, transformation point A
r1 or lower temperature: Reheated after cooling to 650 ° C., and fine carbide dispersion is performed by quenching and soaking at a temperature of 850 ° C. (0.5 hours, carbon potential Cp: 0.90%). In quenching and uniform heat treatment 1.
Nitrogen is infiltrated by adding 8% NH 3 (0.5 hour) (nitriding treatment). Then, after oil cooling (90 ° C.), reheating is performed and tempering (200 ° C., 2 hours) is performed.

【0029】以上のようなガス浸炭浸窒熱処理により、
図1の模式図に示すように、ガス浸炭による微細炭化物
分散浸炭層2を0.15mm以上形成することができ、
さらに窒素浸入により残留オーステナイトを25〜45
%含有させることができる。
By the above gas carburizing and nitrogenizing heat treatment,
As shown in the schematic diagram of FIG. 1, a fine carbide-dispersed carburized layer 2 formed by gas carburizing can be formed to have a thickness of 0.15 mm or more,
Further, the residual austenite is reduced to 25 to 45 by nitrogen infiltration.
% Can be included.

【0030】<マイクロショットピーニング>以上の浸
炭浸窒熱処理を行った後、粒径φ0.1mm以下のショ
ット粒を用いたマイクロショットピーニングを行って、
微細炭化物分散浸炭層2上の表層1の強度を強化する。
<Micro shot peening> After the above carburizing and nitriding heat treatment, micro shot peening using shot grains with a grain size of 0.1 mm or less is performed.
The strength of the surface layer 1 on the fine carbide-dispersed carburized layer 2 is strengthened.

【0031】このようなマイクロショットピーニングを
行うと、その表面削食作用(5〜6μm)により、微細
炭化物分散浸炭層2上の表層1の粒界酸化深さを最大で
9μmにすることができ、粒界酸化による疲労強度の低
下をなくすことができる。また、表面付近(〜15μ
m)の残留応力を1000N/mm2以上とすることが
できる(図3及び図4)。
When such micro shot peening is carried out, the surface layer 1 on the fine carbide dispersed carburized layer 2 can have a maximum grain boundary oxidation depth of 9 μm due to its surface erosion action (5 to 6 μm). It is possible to eliminate the decrease in fatigue strength due to grain boundary oxidation. In addition, near the surface (~ 15μ
The residual stress of m) can be 1000 N / mm 2 or more (FIGS. 3 and 4).

【0032】さらに、粒径φ0.1mm以下のショット
粒を用いることにより、表面粗さをRy3μm以下に抑
えた状態で、表面硬さを900HV以上とすることがで
きる(図5)。その理由を具体的に説明すると、図13
に示すように、φ55μmのショット粒Pを用いたマイ
クロショットピーニングを行った場合、ショット粒Pに
よる圧痕Dは約25μmとなる。その場合の圧痕Dの深
さは幾何学的に約3μmとなり、従って表面粗さをRy
3μm以下に抑えることが可能になる。
Furthermore, by using shot particles having a particle diameter of 0.1 mm or less, the surface hardness can be set to 900 HV or more with the surface roughness suppressed to Ry 3 μm or less (FIG. 5). The reason will be specifically described with reference to FIG.
As shown in, when micro shot peening is performed using the shot particles P of φ55 μm, the indentation D by the shot particles P is about 25 μm. In that case, the depth of the indentation D is geometrically about 3 μm, and therefore the surface roughness is Ry.
It can be suppressed to 3 μm or less.

【0033】次に、本発明の具体的な実施例を比較例と
ともに説明する。
Next, specific examples of the present invention will be described together with comparative examples.

【0034】<実施例1−1>SCM420H(Cr含
有量:0.85〜1.25%、Mo含有量:0.15〜
0.30%)を素材として、前記したガス浸炭浸窒熱処
理(熱処理条件:図6)による微細炭化物分散を行った
後、粒径φ0.1mm以下のショット粒を用いたマイク
ロショットピーニングを行ってテストピースを作製し
た。
<Example 1-1> SCM420H (Cr content: 0.85-1.25%, Mo content: 0.15-
(0.30%) as a raw material, fine carbide dispersion was performed by the above-mentioned gas carburizing and carbonitriding heat treatment (heat treatment condition: FIG. 6), and then micro shot peening was performed using shot grains with a grain diameter of 0.1 mm or less. A test piece was produced.

【0035】<比較例1−1>SCM420Hを素材と
して、前記したガス浸炭浸窒熱処理(熱処理条件:図
6)による微細炭化物分散のみを行ってテストピースを
作製した。
<Comparative Example 1-1> Using SCM420H as a material, only a fine carbide was dispersed by the above-mentioned gas carburizing and carbonitriding heat treatment (heat treatment condition: FIG. 6) to prepare a test piece.

【0036】<比較例1−2>SCM420Hを素材と
して、図7に示すパターンのガス浸炭浸窒熱処理(微細
炭化物分散なし)を行ってテストピースを作製した。
<Comparative Example 1-2> Using SCM420H as a raw material, a gas carburizing and nitriding heat treatment (without fine carbide dispersion) having a pattern shown in FIG. 7 was performed to prepare a test piece.

【0037】以上の実施例1−1で作製したテストピー
スと、比較例1−1、1−2で作製したテストピースに
ついて、歯元アール相当の切欠き(形状係数α=2.
4)をつけた試験片による107回回転曲げ疲労試験を
行った。その試験結果を図8に示す。
With respect to the test pieces prepared in Example 1-1 and the test pieces prepared in Comparative Examples 1-1 and 1-2, a notch (shape factor α = 2.
The test piece with 4) was subjected to a 10 7 times rotational bending fatigue test. The test results are shown in FIG.

【0038】図8の試験結果から明らかなように、実施
例1−1は、比較例1−2(浸炭浸窒)に対して1.6
倍の曲げ疲労強度が得られることがわかる。また、比較
例1−1と比較例1−2との比較から、ガス浸炭浸窒熱
処理による微細炭化物分散を行うと、ガス浸炭浸窒材よ
りも曲げ疲労強度が低下することがわかる。これは分散
炭化物の切欠きによる影響であると考えられる。
As is clear from the test results of FIG. 8, Example 1-1 is 1.6 times as compared with Comparative Example 1-2 (carburizing and nitrifying).
It can be seen that double bending fatigue strength is obtained. Further, from the comparison between Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2, it can be seen that the bending fatigue strength is lower than that of the gas carburized and nitrided material when fine carbide dispersion is performed by the gas carburized and nitrogenized heat treatment. This is considered to be due to the notch of the dispersed carbide.

【0039】さらに、実施例1−1で作製したテストピ
ースと、比較例1−1、1−2で作製したテストピース
について、耐ピッチング性をローラピッチング試験にて
評価した。その評価結果を図9に示す。評価試験は、6
0℃のエンジン潤滑油(SAE#20)を1.6L/m
in滴下した状態で、すべり率−33%付加して回転数
1350rpmにて行った。
Further, the test pieces prepared in Example 1-1 and the test pieces prepared in Comparative Examples 1-1 and 1-2 were evaluated for pitching resistance by a roller pitching test. The evaluation result is shown in FIG. Evaluation test is 6
1.6 L / m of 0 ° C engine lubricating oil (SAE # 20)
With the in-dripping state, the slip rate was added at -33%, and the rotation speed was 1350 rpm.

【0040】図9の評価結果から明らかなように、実施
例1−1は、比較例1−2(浸炭浸窒)に対して1.4
倍の耐ピッチング強度が得られることがわかる。また、
比較例1−1と比較例1−2との比較から、ガス浸炭浸
窒熱処理による微細炭化物分散を行っても、耐ピッチン
グ強度は向上しないことがわかる。
As is clear from the evaluation results of FIG. 9, Example 1-1 is 1.4 compared with Comparative Example 1-2 (carburizing and nitrifying).
It can be seen that double the anti-pitting strength is obtained. Also,
From the comparison between Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2, it can be seen that the pitting resistance is not improved even if fine carbide dispersion is performed by the gas carburizing and carbonitriding heat treatment.

【0041】<実施例2−1>実施例1−1と同じ処理
を行って舶用トランスミッション動力伝達用のはすば歯
車(モジュール2.5)を作製した。
<Example 2-1> A helical gear (module 2.5) for power transmission of a marine transmission was manufactured by performing the same process as in Example 1-1.

【0042】<比較例2−1>比較例1−2と同じ処理
を行って舶用トランスミッション動力伝達用のはすば歯
車(モジュール2.5)を作製した。
<Comparative Example 2-1> A helical gear (module 2.5) for power transmission of a marine transmission was manufactured by performing the same treatment as that of Comparative Example 1-2.

【0043】以上の実施例2−1で作製したはすば歯車
と、比較例2−1で作製したはすば歯車について、許容
伝達トルクを動力循環式歯車試験機にて評価した。その
評価結果を図10に示す。評価試験は、エンジン潤滑油
(SAE#30)を用いて80℃で回転数2600rp
mにて行った。
The allowable transmission torques of the helical gears produced in the above Example 2-1 and the helical gears produced in Comparative Example 2-1 were evaluated with a power circulation type gear testing machine. The evaluation result is shown in FIG. The evaluation test uses engine lubricating oil (SAE # 30) at 80 ° C. and a rotation speed of 2600 rp.
m.

【0044】図10の評価結果から明らかなように、実
施例2−1は、比較例2−1(浸炭浸窒)に対して1.
5倍の伝達トルクを有していることがわかる。
As is clear from the evaluation results of FIG. 10, Example 2-1 was compared with Comparative Example 2-1 (carburizing and nitrifying).
It can be seen that it has a transmission torque of 5 times.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガス浸炭浸窒熱処理による微細炭化物分散による強度強
化に加えて、表層部分の強度をマイクロショットピーニ
ングにて強化しているので、耐面圧及び曲げ疲労強度が
ともに優れた安価な機械構造部品を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention,
In addition to strengthening the strength of fine carbide dispersion by gas carburizing and nitriding heat treatment, the strength of the surface layer is strengthened by micro shot peening, providing inexpensive mechanical structural parts with excellent surface pressure resistance and bending fatigue strength. can do.

【0046】従って、本発明を歯車に適用することで、
歯元切欠き曲げ疲労強度及び歯面の耐ピッチング強度を
従来に比して著しく向上させることができ、伝達トルク
当たりの処理コストの大幅な低減が可能になるととも
に、トランスミッションの軽量コンパクト化・低コスト
化を達成することができる。
Therefore, by applying the present invention to a gear,
Notch root bending fatigue strength and tooth surface anti-pitting strength can be significantly improved compared to the past, and the processing cost per transmission torque can be significantly reduced, and the transmission can be made lightweight and compact. Cost reduction can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の機械構造部品の要部組織を模式的に示
す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a structure of a main part of a mechanical structural component of the present invention.

【図2】ショットピーニングにおいてショット粒径と圧
縮残留応力分布との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between shot grain size and compressive residual stress distribution in shot peening.

【図3】マイクロショットピーニングを採用した場合の
粒界酸化深さと疲労強度の関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the grain boundary oxidation depth and fatigue strength when micro shot peening is adopted.

【図4】マイクロショットピーニングを付加した場合の
表面残留応力の変化を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing changes in surface residual stress when micro shot peening is added.

【図5】マイクロショットピーニングを付加した場合の
表面硬さの変化を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing changes in surface hardness when micro shot peening is added.

【図6】本発明の実施例で設定するガス浸炭浸窒熱処理
の処理条件を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing processing conditions for gas carburizing and nitrogenizing heat treatment set in an example of the present invention.

【図7】本発明の比較例で設定するガス浸炭浸窒熱処理
の処理条件を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing processing conditions for gas carburizing and nitrogenizing heat treatment set in a comparative example of the present invention.

【図8】本発明の実施例及び比較例の曲げ疲労試験の試
験結果を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing test results of bending fatigue tests of Examples and Comparative Examples of the present invention.

【図9】本発明の実施例及び比較例の耐ピッチング性の
評価結果を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the evaluation results of pitting resistance of Examples and Comparative Examples of the present invention.

【図10】本発明の実施例及び比較例の許容伝達トルク
の評価結果を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the evaluation results of the allowable transmission torque of the example of the present invention and the comparative example.

【図11】鋼材にガス浸炭浸窒熱処理による微細炭化物
分散を施した場合の要部組織を模式的に示す図である。
FIG. 11 is a view schematically showing a structure of a main part when a fine carbide dispersion is applied to a steel material by a gas carbonitriding heat treatment.

【図12】一般的なショットピーニングによる圧縮残留
応力分布を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a compressive residual stress distribution by general shot peening.

【図13】φ55μmのショット粒を用いたマイクロシ
ョットピーニングを行った際の圧痕の大きさを模式的に
示す図である。
FIG. 13 is a diagram schematically showing the size of an indentation when performing micro shot peening using shot particles of φ55 μm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 表層 2 微細炭化物分散浸炭層 1 surface 2 Fine carbide dispersion carburized layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 正弘 大阪市北区茶屋町1番32号 ヤンマーディ ーゼル株式会社内 Fターム(参考) 4K028 AA03 AB01 AC08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masahiro Nakamura             1-32 Chayamachi, Kita-ku, Osaka Yanmadi             Inside the company F-term (reference) 4K028 AA03 AB01 AC08

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鋼製の機械構造部品であって、ガス浸炭
による微細炭化物分散浸炭層が0.15mm以上形成さ
れ、かつ窒素浸入により残留オーステナイトが25〜4
5%含有されているとともに、前記微細炭化物分散浸炭
層の上層部分を対象としたマイクロショットピーニング
により、表面粗さをRy3μm以下に保持した状態で、
表面圧縮残留応力が1000N/mm2以上、表面硬さ
が900HV以上の強度が確保されていることを特徴と
する機械構造部品。
1. A mechanical structural part made of steel, wherein a fine carbide-dispersed carburized layer formed by gas carburizing is formed to a thickness of 0.15 mm or more, and residual austenite is 25 to 4 due to nitrogen infiltration.
While containing 5%, by micro shot peening for the upper layer portion of the fine carbide-dispersed carburized layer, the surface roughness is kept at Ry 3 μm or less,
A mechanical structural component having a surface compressive residual stress of 1000 N / mm 2 or more and a surface hardness of 900 HV or more.
【請求項2】 Crの含有量が0.85〜1.25%、
Moの含有量が0.5%以下の鋼が素材として用いられ
ていることを特徴とする請求項1記載の機械構造部品。
2. A Cr content of 0.85 to 1.25%,
The mechanical structural component according to claim 1, wherein a steel having a Mo content of 0.5% or less is used as a raw material.
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