JP2003301220A - Heat treatment method for metal ring - Google Patents
Heat treatment method for metal ringInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マルエージング鋼
製金属リングに時効処理と窒化処理とを施すための熱処
理方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment method for subjecting a metal ring made of maraging steel to an aging treatment and a nitriding treatment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車等の無段変速機では、１対のプー
リの間に張設されたベルトにより動力伝達が行われる。
このようなベルトとして、複数の金属リングを積層して
積層リングを形成し、該積層リングを所定形状のエレメ
ントに組み付けて保持した無段変速機用ベルトが用いら
れている。2. Description of the Related Art In a continuously variable transmission such as an automobile, power is transmitted by a belt stretched between a pair of pulleys.
As such a belt, a belt for a continuously variable transmission is used in which a plurality of metal rings are laminated to form a laminated ring, and the laminated ring is assembled and held in an element having a predetermined shape.
【０００３】前記積層リングは、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、前記積層リングは、前記過酷な曲げ変形に耐え
る強度を備えることが要求される。The laminated ring exhibits a linear state when traveling between the pulleys, and exhibits a curved state when traveling along the pulleys, which causes severe bending deformation due to repetition of the linear state and the curved state. To be
Therefore, the laminated ring is required to have the strength to withstand the severe bending deformation.
【０００４】前記要求を満たす材料として、マルエージ
ング鋼が知られている。前記マルエージング鋼は、１７
〜１９％のＮｉの他、Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ等を含む低炭素
鋼であり所定温度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る。この結果、前記マルエ
ージング鋼は、高強度、高靱性を兼ね備えることとな
り、前記積層リングに賞用される。尚、前記マルエージ
ング鋼において、Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉは、前記所定温度に
加熱することにより金属間化合物を形成して析出し、時
効硬度を発現させる元素である。Maraging steel is known as a material satisfying the above requirements. The maraging steel is 17
It is a low carbon steel containing -19% Ni as well as Mo, Al, Ti, etc., and age hardening occurs in the martensitic state when heated to a predetermined temperature. As a result, the maraging steel has both high strength and high toughness, and is suitable for the laminated ring. In addition, in the maraging steel, Mo, Al, and Ti are elements that form an intermetallic compound and precipitate by heating to the predetermined temperature to develop an aging hardness.
【０００５】前記積層リングは、例えば次のような方法
により製造される。まず、前記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金属リングを形成
し、該金属リングを所定長となるように圧延する。次
に、圧延された金属リングに対し、圧延組織を再結晶さ
せ、圧延により変形された金属結晶粒形状を復元するた
めに、第２の溶体化を行う。そして、前記溶体化後の金
属リングを所定の周長に補正し、時効処理と窒化処理と
の熱処理を施して硬度を向上させた後、少しずつ周長の
異なる複数の金属リングを相互に嵌合して積層すること
により前記積層リングを形成する。The laminated ring is manufactured, for example, by the following method. First, the ends of the thin sheets of the maraging steel are welded to each other to form a cylindrical drum, and the first portion for homogenizing the hardness partially hardened by the heat at the time of welding to the drum. Solution treatment of. Next, the solution-treated drum is cut into a predetermined width to form a metal ring, and the metal ring is rolled to a predetermined length. Next, the rolled metal ring is subjected to a second solution treatment in order to recrystallize the rolled structure and restore the metal crystal grain shape deformed by rolling. Then, the solution-treated metal ring is corrected to a predetermined circumferential length, and subjected to heat treatment such as aging treatment and nitriding treatment to improve hardness, and then a plurality of metal rings having slightly different circumferential lengths are fitted to each other. The laminated ring is formed by laminating together.
【０００６】ここで、前記窒化処理は、前記マルエージ
ング鋼をアンモニアを含む雰囲気中で所定温度に加熱す
ることにより、アンモニアが鉄を触媒として分解して発
生する原子状窒素を該マルエージング鋼の表面から内層
に拡散させることにより行われる。前記窒化処理によれ
ば、前記原子状窒素が前記マルエージング鋼の基体金属
である鉄との間で窒化物を形成し、このときに生じる格
子歪みにより該マルエージング鋼に表面硬度を付与する
ことができる。Here, in the nitriding treatment, by heating the maraging steel to a predetermined temperature in an atmosphere containing ammonia, ammonia is decomposed with iron as a catalyst to generate atomic nitrogen. It is performed by diffusing from the surface to the inner layer. According to the nitriding treatment, the atomic nitrogen forms a nitride with iron, which is the base metal of the maraging steel, and imparts surface hardness to the maraging steel due to lattice strain generated at this time. You can
【０００７】ところが、前記窒化処理時に該マルエージ
ング鋼にＡｌ，Ｔｉが固溶していると、前記原子状窒素
が該マルエージング鋼の表面近傍でＡｌ，Ｔｉと結合し
て捕捉されてしまい、内層まで拡散することができな
い。この結果、前記マルエージング鋼は十分な深さの窒
化層が得られ難く、十分な疲労強度を確保することがで
きなくなる。従って、前記マルエージング鋼では、前記
窒化処理に先立って前記時効処理を行うことにより、固
溶状態のＡｌ，ＴｉからＮｉ3ＡｌＴｉを形成させて、
ＡｌとＴｉとを固定しておく必要がある。However, when Al and Ti are in solid solution in the maraging steel at the time of the nitriding treatment, the atomic nitrogen is combined with Al and Ti in the vicinity of the surface of the maraging steel and captured. It cannot diffuse to the inner layer. As a result, it is difficult to obtain a nitrided layer having a sufficient depth in the maraging steel, and sufficient fatigue strength cannot be ensured. Therefore, in the maraging steel, Ni 3 AlTi is formed from solid solution Al and Ti by performing the aging treatment prior to the nitriding treatment,
It is necessary to fix Al and Ti.
【０００８】一方、前記時効処理では、前記Ｎｉ3Ａｌ
Ｔｉと共にＦｅＭｏが形成されることにより前記マルエ
ージング鋼に時効硬度を付与することができる。前記Ｎ
ｉ3ＡｌＴｉ、ＦｅＭｏは共に金属間化合物であるが、
前記Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉが酸化されてしまうと前記金属間
化合物が形成されず、時効硬度を付与することができな
くなる。従って、前記時効処理は、前記Ｍｏ，Ａｌ，Ｔ
ｉが酸化されない雰囲気下、例えば真空状態下に行う必
要がある。On the other hand, in the aging treatment, the Ni 3 Al
By forming FeMo together with Ti, aging hardness can be imparted to the maraging steel. The N
i 3 AlTi and FeMo are both intermetallic compounds,
When Mo, Al, and Ti are oxidized, the intermetallic compound is not formed, and aging hardness cannot be imparted. Therefore, the aging treatment is performed using the Mo, Al, T
It is necessary to carry out under an atmosphere in which i is not oxidized, for example, under vacuum.
【０００９】そこで、従来、前記マルエージング鋼の熱
処理は、最初に前記時効処理を行い、その後に前記窒化
処理を行うようにされている。また、前述のように前記
時効処理と前記窒化処理とでは必要とされる雰囲気が異
なるため、それぞれ独立の炉を用いて処理されている。Therefore, conventionally, in the heat treatment of the maraging steel, the aging treatment is first performed, and then the nitriding treatment is performed. Further, as described above, since the required atmosphere is different between the aging treatment and the nitriding treatment, they are treated using independent furnaces.
【００１０】しかし、前記時効処理と前記窒化処理とを
独立した炉で行うと、それぞれの炉で炉内の雰囲気と温
度とが均一になるまでの時間と、処理後に冷却するため
の時間とを要し、熱処理に時間がかかるという問題があ
る。However, when the aging treatment and the nitriding treatment are performed in independent furnaces, the time until the atmosphere and the temperature in the furnace become uniform in each furnace and the time for cooling after the treatment are set. That is, there is a problem that the heat treatment takes time.
【００１１】前記問題を解決するために、本出願人は、
周長補正後の金属リングを窒素等の不活性気体雰囲気下
に所定の時効処理温度に所定時間保持することにより亜
時効処理した後、前記亜時効処理が施された金属リング
を冷却することなく、少なくともアンモニアガスを含む
雰囲気下で所定の窒化処理温度に所定時間保持すること
により窒化処理する技術を既に提案している（特許文献
１参照）。In order to solve the above problems, the present applicant has
After sub-aging by holding the metal ring after perimeter correction at a predetermined aging temperature for a predetermined time under an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, without cooling the metal ring subjected to the sub-aging treatment. A technique has already been proposed for performing a nitriding treatment by maintaining a predetermined nitriding treatment temperature for a predetermined time in an atmosphere containing at least ammonia gas (see Patent Document 1).
【００１２】前記技術によれば、前記亜時効処理が施さ
れた金属リングを冷却することなく窒化処理するので、
時効処理後の冷却時間と、窒化処理のための炉内雰囲気
と温度とが均一になるまでの時間とを省くことができ、
熱処理に要する時間を短縮することができる。また、前
記技術によれば、前記時効処理を時効硬度が最大値未満
になる範囲の亜時効にとどめ、該時効処理に続く窒化処
理の加熱を利用して前記時効硬度を最大値に達せしめる
ことにより過時効となることを避けることができる。従
って、前記窒化処理と合わせて高い硬度が得られ、優れ
た耐摩耗性及び耐疲労強度を備える金属リングを得るこ
とができる。尚、前記過時効とは、時効処理により一旦
最大値に達した時効硬度が、処理時間が適切な時間を超
えたために再び低減する現象をいう。According to the above technique, the metal ring subjected to the sub-aging treatment is nitrided without cooling,
It is possible to omit the cooling time after the aging treatment and the time until the atmosphere and temperature in the furnace for the nitriding treatment become uniform,
The time required for heat treatment can be shortened. Further, according to the technique, the aging treatment is limited to a sub-aging in a range where the aging hardness is less than the maximum value, and the aging hardness is reached to the maximum value by utilizing the heating of the nitriding treatment following the aging treatment. It is possible to avoid overaging. Therefore, it is possible to obtain a metal ring having a high hardness together with the nitriding treatment and having excellent wear resistance and fatigue resistance. The term "over-aging" refers to a phenomenon in which the aging hardness, which once reached the maximum value by the aging treatment, decreases again because the treatment time exceeds an appropriate time.
【００１３】しかしながら、前記金属リングを積層して
形成された積層リングを前記無段変速機用ベルトに用い
るには、該金属リングにさらに優れた硬度を付与するこ
とが望まれる。However, in order to use the laminated ring formed by laminating the metal rings in the belt for the continuously variable transmission, it is desired that the metal rings have further excellent hardness.
【００１４】[0014]
【特許文献１】特開２００１−４９３４７号公報[Patent Document 1] JP 2001-49347 A
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記事情に
鑑みてなされたものであり、金属リングに優れた硬度を
付与することができる熱処理方法を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a heat treatment method capable of imparting excellent hardness to a metal ring.
【００１６】[0016]
【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、本発明の金属リングの熱処理方法は、マルエージ
ング鋼の鋼板の端部同士を溶接して形成されたドラムを
溶体化後、所定幅に裁断して金属リングを形成し、該金
属リングを所定の長さに圧延して再溶体化し、周長補正
した後、時効処理と窒化処理とを施す金属リングの熱処
理方法において、該周長補正後の金属リングを非酸化雰
囲気下に所定の時効処理温度に所定時間保持することに
より亜時効処理する工程と、前記亜時効処理が施された
金属リングを非酸化雰囲気下に時効析出反応が停止する
温度まで冷却処理する工程と、前記冷却処理が施された
金属リングを少なくともアンモニアガスを含む雰囲気下
で所定の窒化処理温度に所定時間保持することにより窒
化処理する工程とを含むことを特徴とする。In order to achieve the above object, the method for heat treating a metal ring according to the present invention is a method in which a drum formed by welding the ends of a steel plate of maraging steel to each other is subjected to solution heat treatment and then a predetermined process is performed. In a heat treatment method for a metal ring, the metal ring is cut into a width to form a metal ring, the metal ring is rolled to a predetermined length to be re-solution, and the peripheral length is corrected, and then the metal ring is subjected to an aging treatment and a nitriding treatment. A step of sub-aging by holding the long-corrected metal ring in a non-oxidizing atmosphere at a predetermined aging temperature for a predetermined time, and aging precipitation reaction of the metal ring subjected to the sub-aging in a non-oxidizing atmosphere. And a step of performing a nitriding treatment by maintaining the cooling-treated metal ring at a predetermined nitriding temperature for a predetermined time in an atmosphere containing at least ammonia gas, Characterized in that it contains.
【００１７】本発明の方法では、前記金属リングに対し
非酸化雰囲気下で前記亜時効処理を施すことにより、Ｍ
ｏ，Ａｌ，Ｔｉの酸化を避けることができ、金属間化合
物であるＮｉ3ＡｌＴｉとＦｅＭｏとが形成されて析出
する時効析出反応が起きる。前記時効析出反応のうち、
ＦｅＭｏに関する反応は加熱により継続し、ＦｅＭｏは
さらにＦｅ2Ｍｏに変化する。そこで、前記亜時効処理
を施した金属リングを冷却することなく、該亜時効処理
に続いて窒化処理を施したときには、前記ＦｅＭｏのう
ちある一定量がＦｅ2Ｍｏとなることにより時効硬度が
最大値に達するものと考えられる。In the method of the present invention, M is obtained by subjecting the metal ring to the sub-aging treatment in a non-oxidizing atmosphere.
Oxidation of o, Al and Ti can be avoided, and an aging precipitation reaction occurs in which Ni 3 AlTi and FeMo which are intermetallic compounds are formed and precipitated. Among the aging precipitation reaction,
The reaction regarding FeMo continues by heating, and FeMo is further converted into Fe 2 Mo. Therefore, when the sub-aging treatment is followed by nitriding treatment without cooling the metal ring subjected to the sub-aging treatment, a certain amount of FeMo becomes Fe 2 Mo, so that the aging hardness becomes maximum. Expected to reach value.
【００１８】本発明の方法では、前記金属リングに対し
前記亜時効処理を施した後、該金属リングを非酸化雰囲
気下で前記時効析出反応が停止する温度まで冷却するこ
とにより、析出したＦｅＭｏがＦｅ2Ｍｏに変化するこ
とを実質的に阻止する。そして、前記のように冷却され
た金属リングに対して、少なくともアンモニアガスを含
む雰囲気下で前記窒化処理を施す。In the method of the present invention, after the metal ring is subjected to the sub-aging treatment, the metal ring is cooled to a temperature at which the aging precipitation reaction is stopped in a non-oxidizing atmosphere, so that the precipitated FeMo is removed. It substantially prevents conversion to Fe 2 Mo. Then, the metal ring cooled as described above is subjected to the nitriding treatment in an atmosphere containing at least ammonia gas.
【００１９】前記窒化処理によれば、Ａｌ，Ｔｉが既に
Ｎｉ3ＡｌＴｉとして析出して固定されているので、生
成した原子状窒素が前記金属リングの内層まで拡散する
ことができ、十分な深さの窒化物層を形成することがで
きる。また、前記窒化処理の加熱により、前記亜時効処
理後の冷却によりＦｅ2Ｍｏへ変化が停止されたＦｅＭ
ｏの一部から、母結晶のＦｅＭｏに対して微細なＦｅ2
ＭｏとＮｉ3Ｍｏとが前記母結晶の間隙に析出する。こ
こで析出するＦｅ2ＭｏとＮｉ3Ｍｏとの微結晶は、前記
金属リングの結晶粒界で前記母結晶のＦｅＭｏと共存す
ることにより、前記金属リングに優れた時効強度と切欠
靱性とを付与することができる。According to the nitriding treatment, since Al and Ti are already precipitated and fixed as Ni 3 AlTi, the generated atomic nitrogen can diffuse to the inner layer of the metal ring, and the sufficient depth can be obtained. A nitride layer can be formed. In addition, FeM whose conversion to Fe 2 Mo is stopped by the heating after the nitriding treatment and by the cooling after the sub-aging treatment.
From a part of o, fine Fe 2
Mo and Ni 3 Mo are deposited in the gap between the mother crystals. The fine crystals of Fe 2 Mo and Ni 3 Mo precipitated here coexist with FeMo of the mother crystal at the crystal grain boundaries of the metal ring to impart excellent aging strength and notch toughness to the metal ring. can do.
【００２０】この結果、本発明の熱処理方法によれば、
前記亜時効処理を施した金属リングを冷却することなく
該亜時効処理に続いて窒化処理を施したときに比較し
て、さらに優れた硬度を前記金属リングに付与すること
ができる。As a result, according to the heat treatment method of the present invention,
It is possible to impart more excellent hardness to the metal ring as compared with the case where the sub-aging treatment is followed by nitriding treatment without cooling the metal ring subjected to the sub-aging treatment.
【００２１】本発明の熱処理方法において、前記亜時効
処理は前記金属リングが酸化されないような非酸化雰囲
気下であれば、真空状態下で行ってもよく、水素等を含
む還元性ガス雰囲気下で行ってもよい。In the heat treatment method of the present invention, the sub-aging treatment may be performed in a vacuum state as long as it is in a non-oxidizing atmosphere in which the metal ring is not oxidized, and in a reducing gas atmosphere containing hydrogen or the like. You can go.
【００２２】前記真空状態下で行う場合には、前記金属
リングの酸化を避けるために、雰囲気の圧力が１０−２
Ｐａ以下で、前記金属リングを４００〜５００℃、好ま
しくは４２０〜４８０℃の範囲の時効処理温度に２〜３
時間の範囲の時間で保持することにより行うことが好ま
しい。時効処理温度が４００℃未満では時効硬度を発現
するＦｅＭｏが形成されないことがあり、５００℃を超
えるとＦｅＭｏがＦｅ 2Ｍｏに変化しやすくなる。ま
た、前記範囲の時効処理温度に保持する時間が２時間未
満では炉内温度が均一になりにくく、３時間を超えると
前記金属リングが過時効になりやすい。When performing under the above-mentioned vacuum condition, the above-mentioned metal
Atmospheric pressure of 10 to avoid ring oxidation-2
The metal ring is preferably 400 to 500 ° C. at a temperature of Pa or less.
More preferably, the aging temperature in the range of 420 to 480 ° C is 2 to 3
Preferably done by holding for a range of hours
Good Aging hardness develops when the aging temperature is less than 400 ° C
FeMo may not be formed and the temperature exceeds 500 ° C.
FeMo is FeMo 2It becomes easy to change to Mo. Well
In addition, the time for maintaining the aging temperature in the above range is less than 2 hours.
When it is full, it is difficult to make the temperature inside the furnace uniform, and if it exceeds 3 hours
The metal ring is likely to be overaged.
【００２３】一方、水素等を含む還元性ガス雰囲気下で
行う場合には、雰囲気中の酸素を除去し、Ｍｏ，Ａｌ，
Ｔｉの酸化を避けるために、全体の１〜３０容量％の水
素を含み、残部が窒素であり、−４０〜−７０℃の範囲
の雰囲気露点を備える還元雰囲気下で行うことが好まし
い。前記還元雰囲気は、水素が酸素と化合することによ
り酸素が除去されるが、水素の含有量が全体の１容量％
未満では、該雰囲気中の酸素を除去することが難しい。
また、水素は窒素に比較して高価であるので、水素の含
有量が全体の３０容量％を超えると、製造コストが増大
する。前記還元雰囲気は、雰囲気露点が−４０〜−７０
℃の範囲であって適用可能な範囲が広いので、工程管理
を容易に行うことができる。前記雰囲気露点が−４０℃
より高いと、Ｔｉが選択的に酸化される。また、窒素は
液体窒素を気化させた直後の温度が−７０℃であるの
で、前記雰囲気露点を−７０℃未満とすることは現実的
ではない。On the other hand, when performing in a reducing gas atmosphere containing hydrogen or the like, oxygen in the atmosphere is removed and Mo, Al,
In order to avoid oxidation of Ti, it is preferable to carry out in a reducing atmosphere containing hydrogen in an amount of 1 to 30% by volume, the balance being nitrogen, and having an atmospheric dew point in the range of -40 to -70 ° C. In the reducing atmosphere, oxygen is removed by combining hydrogen with oxygen, but the content of hydrogen is 1% by volume of the whole.
If it is less than the above, it is difficult to remove oxygen in the atmosphere.
Further, hydrogen is more expensive than nitrogen, so that if the hydrogen content exceeds 30% by volume of the whole, the manufacturing cost will increase. The reducing atmosphere has an atmosphere dew point of -40 to -70.
Since it is in the range of ° C and is applicable to a wide range, process control can be easily performed. The atmosphere dew point is −40 ° C.
At higher levels, Ti is selectively oxidized. Further, since the temperature of nitrogen immediately after vaporizing liquid nitrogen is −70 ° C., it is not realistic to set the atmosphere dew point below −70 ° C.
【００２４】また、前記還元雰囲気下の亜時効処理は、
さらに好ましくは、前記金属リングを４２０〜４８０℃
の範囲の時効処理温度に２〜３時間の範囲の時間で保持
することにより行う。時効処理温度が４２０℃未満では
時効硬度を発現するＦｅＭｏが形成されないことがあ
り、４８０℃を超えるとＦｅＭｏがＦｅ2Ｍｏに変化し
やすくなる。また、前記範囲の時効処理温度に保持する
時間が２時間未満では炉内温度が均一になりにくく、３
時間を超えると前記金属リングが過時効になりやすい。The sub-aging treatment under the reducing atmosphere is
More preferably, the metal ring is 420-480 ° C.
The aging treatment temperature is in the range of 2 to 3 hours. If the aging treatment temperature is lower than 420 ° C, FeMo expressing aging hardness may not be formed, and if it exceeds 480 ° C, FeMo easily changes to Fe 2 Mo. Further, if the time for keeping the aging treatment temperature within the above range is less than 2 hours, the temperature inside the furnace is difficult to be uniform, and 3
If the time is exceeded, the metal ring is likely to be overaged.
【００２５】前記真空状態下または還元雰囲気下の亜時
効処理によれば、前記金属リングは内部にヴィッカース
硬度（Ｈｖ0.3）５００〜６３０の時効硬度が確保され
る。従って、前記窒化処理は、時効の効果を顧慮するこ
となく、窒化のみが最適に行われる条件を設定すればよ
い。前記窒化が最適に行われる条件は、少なくともアン
モニアガスを含む特定の雰囲気下、次式（１）で示され
るラーソン・ミラーパラメータＰを用いることにより容
易に設定することができる。According to the sub-aging treatment under the vacuum state or under the reducing atmosphere, the metal ring has an aging hardness of Vickers hardness (Hv 0.3 ) of 500 to 630 inside. Therefore, in the nitriding treatment, it is sufficient to set the conditions under which only nitriding is optimally performed without considering the effect of aging. The conditions under which the nitriding is optimally performed can be easily set by using the Larson-Miller parameter P represented by the following equation (1) under a specific atmosphere containing at least ammonia gas.
【００２６】
Ｐ＝｛Ｔ（２０＋ｌｏｇｔ）×１０−3} ・・・（１）
（ただし、式中Ｔは絶対温度（Ｋ）、ｔは時間（ｈｒ）
である）P = {T (20 + logt) × 10 −3 } (1) (where T is absolute temperature (K) and t is time (hr))
Is)
【００２７】そこで、本発明では、前記窒化処理は、全
体の６０〜８０容量％のアンモニアを含み、残部が窒素
である雰囲気下、式（１）で示されるラーソン・ミラー
パラメータＰが１４．７〜１５．３の範囲となる時間と
温度とを設定して、前記金属リングを加熱することによ
り行うことを特徴とする。Therefore, in the present invention, the nitriding treatment contains 60% to 80% by volume of ammonia and the balance is nitrogen, and the Larson-Miller parameter P represented by the formula (1) is 14.7. It is characterized in that the metal ring is heated by setting the time and temperature in the range of ˜15.3.
【００２８】前記雰囲気下、ラーソン・ミラーパラメー
タＰが１５．３を超える条件で前記窒化処理を行うと、
前記金属リングにおいて十分に高い表面硬度を得ること
ができず、該金属リングの耐摩耗性が低下する。また、
ラーソン・ミラーパラメータＰが１４．７未満となる条
件では、前記金属リングの表面硬度が過剰となり、該金
属リングの最表層に化合物層が発生して脆化する。When the nitriding treatment is performed under the above-mentioned atmosphere under the condition that the Larson-Miller parameter P exceeds 15.3.
A sufficiently high surface hardness cannot be obtained in the metal ring, and the wear resistance of the metal ring decreases. Also,
Under the condition that the Larson-Miller parameter P is less than 14.7, the surface hardness of the metal ring becomes excessive, and a compound layer is generated in the outermost surface layer of the metal ring to cause embrittlement.
【００２９】[0029]
【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は本実施形態の亜時効処理における時効処理温度と金
属リング内部の時効硬度との関係を示すグラフ、図２は
本実施形態の窒化処理におけるラーソン・ミラーパラメ
ータと金属リングの表面硬さとの関係を示すグラフ、図
３は本実施形態の窒化処理に用いる含アンモニア雰囲気
のアンモニア濃度と金属リングの表面硬さとの関係を示
すグラフ、図４は前記アンモニア濃度と金属リングの表
面硬化層の厚さとの関係を示すグラフである。また、図
５は本実施形態の熱処理により得られた金属リング内部
の時効硬度と窒化後の圧縮残留応力との関係を示すグラ
フ、図６は本実施形態の熱処理により得られた金属リン
グの窒化処理後の引張強さと歪み量との関係を示すグラ
フ、図７は本実施形態の熱処理に要する時間と該熱処理
後の前記金属リングの内部硬度との関係を示すグラフで
ある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a graph showing the relationship between the aging temperature in the sub-aging treatment of the present embodiment and the aging hardness inside the metal ring, and FIG. 2 is a graph showing the Larson-Miller parameter and the surface hardness of the metal ring in the nitriding treatment of the present embodiment. Fig. 3 is a graph showing the relationship, Fig. 3 is a graph showing the relationship between the ammonia concentration in the ammonia-containing atmosphere used for the nitriding treatment of the present embodiment and the surface hardness of the metal ring, and Fig. 4 is the thickness of the surface hardening layer of the ammonia ring and the metal ring. It is a graph which shows the relationship with. 5 is a graph showing the relationship between the aging hardness inside the metal ring obtained by the heat treatment of this embodiment and the compressive residual stress after nitriding, and FIG. 6 is the nitriding of the metal ring obtained by the heat treatment of this embodiment. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the tensile strength and the amount of strain after the treatment, and FIG. 7 is a graph showing the relationship between the time required for the heat treatment of this embodiment and the internal hardness of the metal ring after the heat treatment.
【００３０】本実施形態の熱処理方法の対象となる金属
リングは、次のようにして製造される。まず、マルエー
ジング鋼の薄板をベンディングしてループ化した後、端
部同士を溶接して円筒状のドラムを形成する。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０．１０％以下、Ｐが０．０１％以下、
Ｓが０．０１％以下の組成を備える低炭素鋼であり、さ
らに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。The metal ring which is the target of the heat treatment method of this embodiment is manufactured as follows. First, after bending a thin plate of maraging steel into a loop, the ends are welded to each other to form a cylindrical drum. In the maraging steel, C is 0.03% or less and Si is 0.10.
% Or less, Mn is 0.10% or less, P is 0.01% or less,
S is a low carbon steel having a composition of 0.01% or less, further 18 to 19% Ni, 4.7 to 5.2% Mo,
It contains 0.05 to 0.15% Al, 0.50 to 0.70% Ti, and 8.5 to 9.5% Co.
【００３１】次に、前記円筒状のドラムを真空炉中８２
０〜８３０℃に２０〜６０分間保持して第１の溶体化処
理を施す。前記溶体化処理により、結晶を再配列し、前
記ドラムの溶接歪みを除去することができる。Next, the cylindrical drum is placed in a vacuum furnace 82.
The first solution heat treatment is performed by holding at 0 to 830 ° C. for 20 to 60 minutes. By the solution treatment, crystals can be rearranged and welding distortion of the drum can be removed.
【００３２】次に、前記円筒状のドラムを所定の幅に裁
断し、リング状体を形成する。前記リング状体は前記裁
断により端部にエッジが立っているので、バレル研磨に
より面取りした後、圧下率４０〜５０％で冷間圧延し、
金属リングを得る。Next, the cylindrical drum is cut into a predetermined width to form a ring-shaped body. Since the edge of the ring-shaped body is raised at the end by the cutting, it is chamfered by barrel polishing and then cold-rolled at a reduction rate of 40 to 50%.
Get a metal ring.
【００３３】前記金属リングは、次いで前記ドラムの溶
体化処理と同様の条件により第２の溶体化処理が施さ
れ、前記圧延により形成された圧延組織を再結晶させ、
変形された金属結晶粒形状が復元された後、所定の周長
に周長補正される。The metal ring is then subjected to a second solution treatment under the same conditions as the solution treatment of the drum to recrystallize the rolling structure formed by the rolling,
After the deformed metal crystal grain shape is restored, the perimeter is corrected to a predetermined perimeter.
【００３４】本実施形態の方法では、前記のようにして
周長補正された金属リングに対して、亜時効処理と窒化
処理とからなる熱処理を施す。In the method of the present embodiment, the metal ring whose circumference has been corrected as described above is subjected to a heat treatment including a sub-aging treatment and a nitriding treatment.
【００３５】前記熱処理は、前記金属リングに対して、
まず亜時効処理を施す。前記亜時効処理は、前記金属リ
ングを、例えば雰囲気の圧力が１０-2Ｐａ以下の真空状
態とされた真空炉中、所定の時効処理温度に所定時間保
持することにより行われる。前記時効処理温度と、該温
度に保持する時間とは、例えば次式（１）で示されるラ
ーソン・ミラーパラメータＰがＰ＝１４．０〜１５．３
となる範囲で設定することができる。尚、式中Ｔは絶対
温度（Ｋ）、ｔは時間（Ｈｒ）を示す。The heat treatment is applied to the metal ring.
First, subaging treatment is performed. The sub-aging treatment is performed by holding the metal ring at a predetermined aging treatment temperature for a predetermined time in a vacuum furnace in which the pressure of the atmosphere is a vacuum state of 10 -2 Pa or less. Regarding the aging treatment temperature and the time of maintaining the temperature, for example, the Larson-Miller parameter P represented by the following equation (1) is P = 14.0 to 15.3.
It can be set within the range. In the formula, T represents absolute temperature (K) and t represents time (Hr).
【００３６】 Ｐ＝｛Ｔ（２０＋ｌｏｇｔ）×１０−3｝ ・・・（１）P = {T (20 + logt) × 10 −3 } (1)
【００３７】ラーソン・ミラーパラメータＰが前記範囲
となるようにすることにより、時効処理温度は例えば４
００〜５００℃、好ましくは４２０〜４８０℃、該温度
に保持する時間は例えば２〜３時間に設定される。By setting the Larson-Miller parameter P in the above range, the aging temperature is, for example, 4
00 to 500 ° C., preferably 420 to 480 ° C., and the time for maintaining the temperature is set to, for example, 2 to 3 hours.
【００３８】前記真空状態下での亜時効処理によれば、
前記マルエージング鋼に含まれる時効発現元素であるＭ
ｏ，Ａｌ，Ｔｉから金属間化合物であるＦｅＭｏ、Ｎｉ
3ＡｌＴｉが形成され、前記金属リングの内部に時効硬
度が発現する（以下、金属リング内部に発現する時効硬
度を「時効内部硬度」と略記する）。次に、前記金属リ
ングを前記真空炉中で４２０〜５００℃の時効処理温度
に２時間保持したときの時効処理温度と時効内部硬度と
の関係を図１に示す。According to the sub-aging treatment under the vacuum condition,
M which is an aging manifestation element contained in the maraging steel
FeMo, Ni which is an intermetallic compound from o, Al, Ti
3 AlTi is formed, and aging hardness is developed inside the metal ring (hereinafter, the aging hardness developed inside the metal ring is abbreviated as “aging internal hardness”). Next, FIG. 1 shows the relationship between the aging treatment temperature and the aging internal hardness when the metal ring is kept at the aging treatment temperature of 420 to 500 ° C. for 2 hours in the vacuum furnace.
【００３９】図１から、前記条件では、４８０℃に２時
間保持したときに時効内部硬度が最大値となり、５００
℃に２時間保持すると時効内部硬度が前記最大値より低
くなる過時効となることが明らかである。従って、前記
金属リングを前記真空炉中に２時間保持する場合には、
時効処理温度を４２０〜４８０℃の範囲とすることによ
りに亜時効処理が施され、ヴィッカース硬度（Ｈ
ｖ0.3）５００〜６３０の時効内部硬度が発現すること
が明らかである。From FIG. 1, under the above conditions, the aging internal hardness reaches the maximum value when held at 480 ° C. for 2 hours, and is 500
It is apparent that holding at 2 ° C. for 2 hours results in over-aging in which the internal hardness of aging is lower than the maximum value. Therefore, when the metal ring is held in the vacuum furnace for 2 hours,
The sub-aging treatment is performed by setting the aging treatment temperature in the range of 420 to 480 ° C, and the Vickers hardness (H
v 0.3 ) It is clear that an aging internal hardness of 500 to 630 is developed.
【００４０】尚、図１では時効処理温度を５００℃とし
たときには過時効となっているが、時間設定等の条件を
変えることにより、時効処理温度を５００℃としても亜
時効処理を行うことができる。また、時効処理温度を４
２０°以下の温度、例えば４００℃としても、前記のよ
うに条件を変えることにより亜時効処理を行うことがで
きる。In FIG. 1, the overaging is performed when the aging treatment temperature is 500 ° C., but the subaging treatment can be performed even when the aging treatment temperature is 500 ° C. by changing the conditions such as the time setting. it can. Also, the aging temperature is 4
Even if the temperature is 20 ° C. or less, for example, 400 ° C., the sub-aging treatment can be performed by changing the conditions as described above.
【００４１】前記亜時効処理が施された前記金属リング
は、該亜時効処理後も前記時効処理温度以上の温度に保
持されていると、該亜時効処理で形成されたＦｅＭｏが
Ｆｅ 2Ｍｏに変化する時効析出反応が起きる。そこで、
次に前記金属リングを前記真空炉中で、前記時効析出反
応が停止する温度、例えば２００℃以下まで冷却する冷
却処理を施す。前記冷却処理により、前記ＦｅＭｏのＦ
ｅ2Ｍｏへの変化を阻止することができる。The metal ring subjected to the sub-aging treatment
Is kept at a temperature equal to or higher than the above-mentioned aging treatment temperature even after the sub-aging treatment.
If held, FeMo formed by the sub-aging treatment
Fe 2An aging precipitation reaction that changes to Mo occurs. Therefore,
Next, the metal ring is placed in the vacuum furnace and the aging precipitation reaction is performed.
The temperature at which the reaction stops, for example, cooling down to 200 ° C or lower
Perform a rejection process. By the cooling treatment, the FeMo F
e2The change to Mo can be prevented.
【００４２】また、前記亜時効処理は、前記金属リング
を、全体の１〜３０容量％の水素を含み、残部が窒素で
あり、−４０〜−７０℃の範囲の雰囲気露点を備える還
元雰囲気とした加熱炉中、所定の時効処理温度に所定時
間保持することにより行ってもよい。前記時効処理温度
と、該温度に保持する時間とは、前記真空状態下での亜
時効処理の場合と同様に、式（１）で示されるラーソン
・ミラーパラメータＰが１４．０〜１５．３となる範囲
で設定することができる。この結果、前記時効処理温度
は例えば４２０〜４８０℃、該温度に保持する時間は例
えば２〜３時間に設定される。この結果、前記還元雰囲
気下での亜時効処理により、前記真空状態下での亜時効
処理と同等の効果を得ることができる。In the sub-aging treatment, the metal ring is treated with a reducing atmosphere containing hydrogen in an amount of 1 to 30% by volume of the whole, the balance being nitrogen, and having an atmospheric dew point in the range of -40 to -70 ° C. It may be carried out by holding the aging treatment temperature for a predetermined time in the above heating furnace. As with the case of the sub-aging treatment under the vacuum state, the Larson-Miller parameter P represented by the formula (1) has a aging treatment temperature of 14.0 to 15.3. It can be set within the range. As a result, the aging treatment temperature is set to, for example, 420 to 480 ° C., and the time for maintaining the temperature is set to, for example, 2 to 3 hours. As a result, by the sub-aging treatment under the reducing atmosphere, it is possible to obtain the same effect as the sub-aging treatment under the vacuum state.
【００４３】前記還元雰囲気下で亜時効処理を行った場
合には、次に、前記金属リングを前記加熱炉から置換室
に移動させる。そして、前記置換室内で、液体窒素から
気化させた窒素ガスにより該還元雰囲気中の水素を除去
する一方、前記時効析出反応が停止する温度、例えば１
５０〜２００℃に冷却する冷却処理を施す。When the sub-aging treatment is performed in the reducing atmosphere, the metal ring is then moved from the heating furnace to the replacement chamber. Then, in the substitution chamber, hydrogen in the reducing atmosphere is removed by nitrogen gas vaporized from liquid nitrogen, while the temperature at which the aging precipitation reaction is stopped, for example, 1
A cooling process of cooling to 50 to 200 ° C. is performed.
【００４４】前記還元雰囲気下で亜時効処理を行うと、
前記金属リングの表面に水素が付着し、この水素により
遅れ破壊が生じることがある。そこで、前記冷却処理に
より、前記ＦｅＭｏのＦｅ2Ｍｏへの変化を阻止すると
同時に、前記金属リングのベーキングを行い、該金属リ
ング表面に付着した水素を完全に除去することが好まし
い。When sub-aging treatment is carried out in the reducing atmosphere,
Hydrogen may adhere to the surface of the metal ring, and this hydrogen may cause delayed fracture. Therefore, it is preferable to prevent the FeMo from changing into Fe 2 Mo by the cooling treatment, and at the same time, bake the metal ring to completely remove the hydrogen adhering to the surface of the metal ring.
【００４５】前記熱処理では、次に、前記冷却処理が施
された前記金属リングに対して、窒化処理を施す。前記
窒化処理は、前記金属リングを、少なくともアンモニア
ガスを含む雰囲気とされた加熱炉中で、所定の窒化処理
温度に所定時間保持することにより行われる。前記窒化
処理は、少なくともアンモニアガスを含む雰囲気とし
て、純アンモニア以外に窒素等の不活性ガスを含むアン
モニアガス雰囲気を用いるガス窒化処理でもよく、アン
モニアガスとＲＸガスとの混合ガス雰囲気を用いるガス
軟窒化処理でもよい。In the heat treatment, next, the cooling treatment is performed on the metal ring. The nitriding treatment is performed by holding the metal ring at a predetermined nitriding treatment temperature for a predetermined time in a heating furnace in an atmosphere containing at least ammonia gas. The nitriding treatment may be a gas nitriding treatment using an ammonia gas atmosphere containing an inert gas such as nitrogen in addition to pure ammonia as an atmosphere containing at least ammonia gas, or a gas softening atmosphere using a mixed gas atmosphere of ammonia gas and RX gas. Nitriding treatment may be used.
【００４６】前記金属リングは、前記亜時効処理によ
り、ヴィッカース硬度（Ｈｖ0.3）５００〜６３０の時
効内部硬度（例えば、真空状態下、４２０〜４８０℃の
時効処理温度に２時間保持した場合）が確保されてい
る。従って、前記窒化処理では時効の効果を顧慮するこ
となく窒化のみが最適に行われ、ヴィッカース硬度（Ｈ
ｖ 0.3）８００〜９５０の表面硬さが得られ、表面硬化
層の厚さが２５〜３０μｍとなるような条件を設定すれ
ばよい。The metal ring is formed by the sub-aging treatment.
, Vickers hardness (Hv0.3) From 500 to 630
Effective internal hardness (for example, at 420 to 480 ° C under vacuum)
(When held at the aging temperature for 2 hours)
It Therefore, the effect of aging should be considered in the nitriding treatment.
Only nitriding is optimally performed, and Vickers hardness (H
v 0.3) Surface hardness of 800-950 is obtained, surface hardening
Set the conditions such that the layer thickness is 25 to 30 μm.
Good.
【００４７】前記窒化のみが最適に行われる条件は、例
えば、全体の６０〜８０容量％のアンモニアを含み、残
部が窒素である含アンモニア雰囲気下では、式（１）で
示されるラーソン・ミラーパラメータＰが１４．７〜１
５．３となる範囲で設定することができる。この結果、
前記窒化のみが最適に行われる条件として、前記窒化処
理温度は、例えば４５０〜５００℃、該温度に保持する
時間は例えば３０〜１２０分に設定される。The conditions under which the nitriding is optimally performed include, for example, the Larson-Miller parameter represented by the formula (1) under an ammonia-containing atmosphere containing 60 to 80% by volume of ammonia and the balance of nitrogen. P is 14.7 to 1
It can be set within the range of 5.3. As a result,
As conditions under which only the nitriding is optimally performed, the nitriding treatment temperature is set to, for example, 450 to 500 ° C., and the time for holding the temperature is set to, for example, 30 to 120 minutes.
【００４８】前記窒化処理温度によれば、前記アンモニ
アガスがＦｅを触媒として分解して生成した原子状窒素
が前記金属リングの内層まで拡散し、十分な深さの窒化
物層が形成される。同時に、前記窒化処理温度で加熱す
ることにより、ＦｅＭｏの一部が、Ｆｅ2Ｍｏ（高温
相、Ｌａｖｅｓ相）へ移行し、微細なＦｅ2ＭｏとＮｉ3
Ｍｏ、ＦｅＭｏとが共存析出する。前記Ｆｅ2ＭｏとＮ
ｉ3Ｍｏとは、前記ＦｅＭｏと共存することにより、前
記窒化処理後の金属リングに優れた硬度を発現させ、靱
性の向上が期待できる。According to the nitriding treatment temperature, atomic nitrogen produced by the decomposition of the ammonia gas using Fe as a catalyst diffuses to the inner layer of the metal ring, and a nitride layer having a sufficient depth is formed. At the same time, by heating at the nitriding treatment temperature, a part of FeMo is transferred to Fe 2 Mo (high temperature phase, Laves phase), and fine Fe 2 Mo and Ni 3
Mo and FeMo co-precipitate. Fe 2 Mo and N
By coexisting with FeMo, i 3 Mo is expected to exhibit excellent hardness in the metal ring after the nitriding treatment and to improve toughness.
【００４９】次に、前記亜時効処理が施された４種類の
試料（試料１〜４）について、前記含アンモニア雰囲気
下、時効処理温度と時間とを変えて、窒化処理を行っ
た。結果を、表１、図２に示す。Next, the four types of samples (Samples 1 to 4) subjected to the sub-aging treatment were subjected to nitriding treatment under the ammonia-containing atmosphere while changing the aging treatment temperature and time. The results are shown in Table 1 and FIG.
【００５０】[0050]
【表１】 [Table 1]
【００５１】表１，図２から、ラーソン・ミラーパラメ
ータＰが１４．７〜１５．３となる範囲で、窒化処理温
度、時間を設定することにより、表面硬さがヴィッカー
ス硬度（Ｈｖ0.3）８００〜９５０の範囲となり、表面
硬化層の厚さが２５〜３０μｍの範囲となることが明ら
かである。From Table 1 and FIG. 2, the surface hardness is Vickers hardness (Hv 0.3 ) 800 by setting the nitriding temperature and time within the range where the Larson-Miller parameter P is 14.7 to 15.3. It is clear that the surface-hardened layer has a thickness of 25 to 30 μm.
【００５２】次に、前記亜時効処理が施された３種類の
試料（試料５〜７）について、前記時効処理温度を４５
０℃、時間を１２０分としたとき（ラーソン・ミラーパ
ラメータＰ＝１５．０）、前記含アンモニア雰囲気のア
ンモニア濃度を変えて、窒化処理を行った。結果を、表
２、図３，４に示す。Next, with respect to the three types of samples (Samples 5 to 7) subjected to the sub-aging treatment, the aging treatment temperature was set to 45.
When the temperature was 0 ° C. and the time was 120 minutes (Larsson-Miller parameter P = 15.0), the nitriding treatment was performed by changing the ammonia concentration in the ammonia-containing atmosphere. The results are shown in Table 2 and FIGS.
【００５３】[0053]
【表２】 [Table 2]
【００５４】表２、図３，４から、ラーソン・ミラーパ
ラメータＰが１５．０のときには、前記含アンモニア雰
囲気のアンモニア濃度を６０〜８０容量％の範囲とする
ことにより、表面硬さがヴィッカース硬度（Ｈｖ0.3）
８００〜９５０の範囲となり、表面硬化層の厚さが２５
〜３０μｍの範囲となることが明らかである。From Table 2 and FIGS. 3 and 4, when the Larson-Miller parameter P is 15.0, the surface hardness is Vickers hardness when the ammonia concentration in the ammonia-containing atmosphere is set in the range of 60 to 80% by volume. (Hv 0.3 )
It is in the range of 800 to 950, and the thickness of the surface hardened layer is 25.
It is clear that the range is up to 30 μm.
【００５５】次に、本実施形態の熱処理において、前記
金属リングを、雰囲気の圧力が１０ −2Ｐａ以下の真空
状態下で４２０〜５００℃の時効処理温度に２時間保持
して時効処理を施し、前記真空状態下に２００℃以下の
温度まで冷却した後、純アンモニア以外に窒素等の不活
性ガスを含むアンモニアガス雰囲気下で４５０℃の窒化
処理温度に１時間保持して窒化処理したときの、時効内
部硬度と、窒化後の圧縮残留応力との関係を図５に示
す。図中、各プロットに付した温度は時効処理温度を示
す。Next, in the heat treatment of this embodiment,
Atmospheric pressure of 10 −2Vacuum below Pa
Hold at aging temperature of 420-500 ℃ for 2 hours
Then, it is aged and treated under the vacuum condition below 200 ° C.
After cooling down to the temperature, in addition to pure ammonia, inactivate nitrogen etc.
Nitriding at 450 ℃ in ammonia gas atmosphere containing organic gas
Within the aging when nitriding treatment is performed by keeping the treatment temperature for 1 hour.
Fig. 5 shows the relationship between the hardness of the part and the compressive residual stress after nitriding.
You In the figure, the temperature attached to each plot shows the aging temperature.
You
【００５６】図５から、前記亜時効処理によりヴィッカ
ース硬度（Ｈｖ0.3）５００以上の時効内部硬度が得ら
れれば、前記亜時効処理後に行われる前記窒化処理によ
り−９８０ＭＰａより大きな圧縮残留応力が得られ、前
記金属リングに優れた表面硬度を付与することができる
ことが明らかである。From FIG. 5, if an aging internal hardness of Vickers hardness (Hv 0.3 ) of 500 or more is obtained by the sub-aging treatment, a compressive residual stress larger than -980 MPa is obtained by the nitriding treatment performed after the sub-aging treatment. It is clear that excellent surface hardness can be imparted to the metal ring.
【００５７】次に、本実施形態の熱処理において、前記
金属リングを、前記真空状態下で４５０℃の時効処理温
度に２時間保持して亜時効処理を施し、前記真空状態下
に２００℃以下の温度まで冷却した後、前記純アンモニ
ア以外に窒素等の不活性ガスを含むアンモニアガス雰囲
気下で４５０℃の窒化処理温度に１時間保持して窒化処
理した（実施例１）。また、前記金属リングを、亜時効
処理後、冷却することなく窒化処理した以外は、実施例
１と全く同一にして処理した（比較例）。実施例１で得
られた金属リングと、比較例で得られた金属リングとに
おける、前記窒化処理後の引張強さと歪み量との関係を
図６に示す。Next, in the heat treatment of this embodiment, the metal ring is subjected to a sub-aging treatment by holding it at an aging treatment temperature of 450 ° C. for 2 hours under the vacuum condition, and under the vacuum condition, the metal ring is heated to 200 ° C. or lower. After cooling to the temperature, the nitriding treatment was performed by maintaining the nitriding treatment temperature of 450 ° C. for 1 hour in an ammonia gas atmosphere containing an inert gas such as nitrogen in addition to the pure ammonia (Example 1). Further, the metal ring was treated in exactly the same manner as in Example 1 except that it was subjected to a nitriding treatment without cooling after the sub-aging treatment (comparative example). FIG. 6 shows the relationship between the tensile strength and the strain amount after the nitriding treatment in the metal ring obtained in Example 1 and the metal ring obtained in the comparative example.
【００５８】図６から、実施例１で得られた金属リング
は、引張強さが２０００ＭＰａ付近での歪み量が比較例
で得られた金属リングに対して約２０％大きくなってい
ることが明らかである。従って、実施例１で得られた金
属リングは、比較例で得られた金属リングよりも伸び率
が高く、耐疲労強度、切欠靱性に優れていることが明ら
かである。From FIG. 6, it is clear that the metal ring obtained in Example 1 has a strain amount at a tensile strength of about 2000 MPa which is about 20% larger than that of the metal ring obtained in Comparative Example. Is. Therefore, it is clear that the metal ring obtained in Example 1 has a higher elongation rate than the metal ring obtained in the Comparative Example, and is excellent in fatigue strength and notch toughness.
【００５９】次に、本実施形態の熱処理に要する時間
と、該熱処理後の前記金属リングの内部硬度との関係を
図７に示す。図７において、時効処理温度を４４０℃と
し、窒化処理温度を４５０℃とした以外は実施例１と全
く同一にして処理したときの値（実施例２）を実線で示
す。また、時効処理温度を４６０℃とし、窒化処理温度
を４６０℃とした以外は実施例１と全く同一にして処理
したときの値（実施例３）を破線で示す。尚、図７にお
いて熱処理時間とは、前記熱処理に要する時間を意味
し、具体的には前記時効処理温度に保持する時間と、前
記窒化処理温度に保持する時間との合計時間である。Next, FIG. 7 shows the relationship between the time required for the heat treatment of this embodiment and the internal hardness of the metal ring after the heat treatment. In FIG. 7, a solid line shows a value (Example 2) when the same treatment as in Example 1 was performed except that the aging treatment temperature was 440 ° C. and the nitriding treatment temperature was 450 ° C. Also, the values (Example 3) when treated exactly the same as Example 1 except that the aging treatment temperature was 460 ° C. and the nitriding treatment temperature was 460 ° C. are shown by broken lines. In FIG. 7, the heat treatment time means the time required for the heat treatment, and is specifically the total time of holding the aging treatment temperature and the nitriding treatment temperature.
【００６０】図７から、本実施形態の熱処理によれば、
実施例２のように亜時効処理により発現する内部硬度が
低い（亜時効の程度が大きい）ほど、窒化処理後の内部
硬度の上昇率が大きいことが明らかである。From FIG. 7, according to the heat treatment of this embodiment,
As in Example 2, it is clear that the lower the internal hardness developed by the sub-aging treatment (the greater the degree of sub-aging), the greater the increase rate of the internal hardness after the nitriding treatment.
【図１】本発明の熱処理方法に係る亜時効処理における
時効処理温度と、金属リングの内部の時効硬度との関係
を示すグラフ。FIG. 1 is a graph showing a relationship between an aging treatment temperature in a sub-aging treatment according to a heat treatment method of the present invention and an aging hardness inside a metal ring.
【図２】本発明の熱処理方法に係る窒化処理におけるラ
ーソン・ミラーパラメータ時効処理温度と、金属リング
の表面硬さとの関係を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the Larson-Miller parameter aging temperature and the surface hardness of the metal ring in the nitriding treatment according to the heat treatment method of the present invention.
【図３】本発明の熱処理方法に係る窒化処理に用いる含
アンモニア雰囲気のアンモニア濃度と金属リングの表面
硬さとの関係を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the ammonia concentration in the ammonia-containing atmosphere used for the nitriding treatment according to the heat treatment method of the present invention and the surface hardness of the metal ring.
【図４】本発明の熱処理方法に係る窒化処理に用いる含
アンモニア雰囲気のアンモニア濃度と金属リングの表面
硬化層の厚さとの関係を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ammonia concentration in an ammonia-containing atmosphere used for the nitriding treatment according to the heat treatment method of the present invention and the thickness of the surface-hardened layer of the metal ring.
【図５】本発明の熱処理方法により得られた金属リング
の時効内部硬度と窒化後の圧縮残留応力との関係を示す
グラフ。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the aging internal hardness and the compressive residual stress after nitriding of the metal ring obtained by the heat treatment method of the present invention.
【図６】本発明の熱処理方法により得られた金属リング
の窒化処理後の引張強さと歪み量との関係を示すグラ
フ。FIG. 6 is a graph showing the relationship between tensile strength and strain amount after nitriding treatment of a metal ring obtained by the heat treatment method of the present invention.
【図７】本発明の熱処理方法に要する時間と熱処理後の
金属リングの内部硬度との関係を示すグラフ。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the time required for the heat treatment method of the present invention and the internal hardness of the metal ring after the heat treatment.
符号なし。 Unsigned.
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｎ Ｆ１６Ｇ 1/20 Ｆ１６Ｇ 1/20 5/16 5/16 Ｂ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C22C 38/00 302 C22C 38/00 302N F16G 1/20 F16G 1/20 5/16 5/16 B
Claims (6)
して形成されたドラムを溶体化後、所定幅に裁断して金
属リングを形成し、該金属リングを所定の長さに圧延し
て再溶体化し、周長補正した後、時効処理と窒化処理と
を施す金属リングの熱処理方法において、 該周長補正後の金属リングを非酸化雰囲気下に所定の時
効処理温度に所定時間保持することにより亜時効処理す
る工程と、 前記亜時効処理が施された金属リングを非酸化雰囲気下
に時効析出反応が停止する温度まで冷却処理する工程
と、 前記冷却処理が施された金属リングを少なくともアンモ
ニアガスを含む雰囲気下で所定の窒化処理温度に所定時
間保持することにより窒化処理する工程とを含むことを
特徴とする金属リングの熱処理方法。1. A metal ring is formed by welding a drum formed by welding ends of a maraging steel plate to each other, and then cutting the drum into a predetermined width to form a metal ring, and rolling the metal ring to a predetermined length. In the heat treatment method of the metal ring, which is subjected to aging treatment and nitriding treatment after being re-solutionized by the solution and subjected to the peripheral length correction, the metal ring after the peripheral length correction is held at a predetermined aging temperature for a predetermined time in a non-oxidizing atmosphere. A step of subjecting the sub-aging treatment to a cooling treatment, a step of cooling the metal ring subjected to the sub-aging treatment to a temperature at which the aging precipitation reaction is stopped under a non-oxidizing atmosphere, and the metal ring subjected to the cooling treatment is at least A method of heat treating a metal ring, comprising a step of performing a nitriding treatment by maintaining a predetermined nitriding treatment temperature for a predetermined time in an atmosphere containing ammonia gas.
空状態下に行うことを特徴とする請求項１記載の金属リ
ングの熱処理方法。2. The heat treatment method for a metal ring according to claim 1, wherein the sub-aging treatment is performed in a vacuum state of 10 −2 Pa or less.
リングを４００〜５００℃の範囲の時効処理温度に２〜
３時間の範囲の時間で保持することを特徴とする請求項
１または請求項２記載の金属リングの熱処理方法。3. The sub-aging treatment under the vacuum condition is performed by subjecting the metal ring to an aging treatment temperature in the range of 400 to 500 ° C.
The heat treatment method for a metal ring according to claim 1 or 2, wherein the heat treatment is performed for a time in the range of 3 hours.
の水素を含み、残部が窒素であり、−４０〜−７０℃の
範囲の雰囲気露点を備える還元雰囲気下に行うことを特
徴とする請求項１記載の金属リングの熱処理方法。4. The sub-aging treatment is 1 to 30% by volume of the whole.
The heat treatment method for a metal ring according to claim 1, wherein the heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen of the above, the balance being nitrogen, and having an atmosphere dew point in the range of -40 to -70 ° C.
属リングを４２０〜４８０℃の範囲の時効処理温度に２
〜３時間の範囲の時間で保持することを特徴とする請求
項４記載の金属リングの熱処理方法。5. The sub-aging treatment in the reducing atmosphere is performed by subjecting the metal ring to an aging treatment temperature in the range of 420 to 480 ° C.
The method for heat treating a metal ring according to claim 4, wherein the heat treatment is performed for a time in the range of ˜3 hours.
のアンモニアを含み、残部が窒素である雰囲気下、次式
（１）で示されるラーソン・ミラーパラメータＰが１
４．７〜１５．３の範囲となる時間と温度とを設定し
て、前記金属リングを加熱することにより行うことを特
徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の金
属リングの熱処理方法。 Ｐ＝｛Ｔ（２０＋ｌｏｇｔ）×１０−3} ・・・（１） （ただし、式中Ｔは絶対温度（Ｋ）、ｔは時間（ｈｒ）
である）6. The nitriding treatment is 60-80% by volume of the whole.
Of ammonia and the balance is nitrogen, the Larson-Miller parameter P represented by the following equation (1) is 1
The metal ring according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal ring is heated by setting a time and a temperature within a range of 4.7 to 15.3. Heat treatment method. P = {T (20 + logt) × 10 −3 } (1) (where T is absolute temperature (K) and t is time (hr)
Is)
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