JP2004027305A - 転動部品用肌焼き部材 - Google Patents
転動部品用肌焼き部材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004027305A JP2004027305A JP2002186668A JP2002186668A JP2004027305A JP 2004027305 A JP2004027305 A JP 2004027305A JP 2002186668 A JP2002186668 A JP 2002186668A JP 2002186668 A JP2002186668 A JP 2002186668A JP 2004027305 A JP2004027305 A JP 2004027305A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carburizing
- case
- rolling
- case hardening
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Gears, Cams (AREA)
- Friction Gearing (AREA)
Abstract
【課題】浸炭中に部品表面に網状粗大炭化物の生成を助長することなく、部品の転動疲労強度のバラツキを低減することのでき、または、浸炭を阻害する皮膜の形成を防止でき、表面炭素濃度を目標値に設定することができる転動部品用肌焼き部材を提供する。
【解決手段】質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％またはＳｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満とすることを特徴とする転動部品用肌焼き部材。
【選択図】 図１
【解決手段】質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％またはＳｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満とすることを特徴とする転動部品用肌焼き部材。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転動部品用肌焼き部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯車などに用いられる鋼の表面層を硬化させるために、浸炭剤中で加熱処理が行われている。浸炭法には、固体浸炭、液体浸炭、ガス浸炭などがあり、なかでも大量生産が安定して行えることから、ガス浸炭法が主に採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
歯車、軸受け等の転動部品に用いる、質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％、Ｍｏ：０．１５〜２．０％およびＮｂ：０．０３〜０．１５％を含有し、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％もしくはＳｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる肌焼き鋼を、浸炭もしくは浸炭窒化焼入れ処理する方法がある。この方法では、以下のような現象を生じ、狙いとする浸炭表面品質を得るのが困難であるという問題があった。
【０００４】
Ｃｒ＋Ｍｏが２．５％以上の場合は、ＲＸガス浸炭すると、部品表面に網状粗大炭化物を生成しやすい。また、迅速化、残留水素低減を狙いとして真空浸炭（含むプラズマ浸炭）をすると、浸炭雰囲気の炭素濃度が理論上無限大になることにより、この傾向は一層強くなる。そして、浸炭後に拡散処理を施しても、一度発生したこの網状粗大炭化物を再固溶することが困難となる。その結果、転動疲労強度および曲げ疲労強度が著しく低下し、バラツキが拡大する。この現象は、Ｎｂが０．０３％以上含まれている場合に顕著である。
【０００５】
また、Ｓｉ＋Ｎｉが１．５％以上の場合には、ＲＸガス浸炭により浸炭処理を行った場合においては、浸炭前もしくは浸炭昇温時に部品表面に生成した酸化皮膜が浸炭を阻害する。この皮膜は浸炭雰囲気（還元性）で還元崩壊されながら、浸炭が進むと推測されるが、還元されにくいため、部品表面の炭素濃度が雰囲気濃度に達するのに遅れを生じやすい。その結果、狙いの有効硬化層深さを得るべく計算される必要最小限の浸炭時間で浸炭処理をした場合、表面炭素濃度が狙い値より大幅に下回り、転動疲労強度が著しく低下する。この現象はＮｂが０．０３％以上含まれている場合に顕著である。
【０００６】
本発明は、上記肌焼鋼における上記課題に着目してなされたものであって、浸炭中に部品表面に網状粗大炭化物の生成を助長することなく、部品の転動疲労強度のバラツキを低減することのでき、または、浸炭を阻害する皮膜の形成を防止でき、表面炭素濃度を目標値に設定することができる転動部品用肌焼き部材、及びそれらの動力伝達部品、トロイダルＣＶＴ部品への用途を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のように、質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満とすることを特徴とする転動部品用肌焼き部材を考案した。
【０００８】
また、上記目的を達成するため、請求項４に記載のように、質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％を含有し、かつ、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満とすることを特徴とする転動部品用肌焼き部材を考案した。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、Ｎｂ：０．０３％未満とすることにより、浸炭中に部品表面に網状粗大炭化物の生成を助長することなく、部品の転動疲労強度のバラツキを低減することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明によれば、Ｎｂ：０．０３％未満とすることにより、浸炭を阻害する皮膜の形成を防止でき、表面炭素濃度を目標値に設定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における各種の数値限定の理由について説明する。特に断りがない限り、鋼の各成分の含有量は全て質量％である。
【００１２】
Ｃ：０．１５〜０．４０％
Ｃは、基地に固溶して強度を高くすると共に、焼入性を高めるので、これらのために含有させる元素である。これらの作用効果を得るためには０．１５％以上、好ましくは０．１６％以上含有させる必要がある。一方、Ｃ：０．４０％、好ましくは０．３４％を超えると硬くなりすぎて被削性が低下するので、その含有量は０．１５〜０．４０％にする。好ましい含有量は０．１６〜０．３４％である。
【００１３】
Ｓｉ：０〜１．５０％
Ｓｉは、鋼溶製時の脱酸剤であり、焼入れ性を向上させると共に、準高温から高温下での基地の疲労強度を維持するために必要であり、また、焼き戻し軟化抵抗を高めるので、これらのために含有させる元素である。通常、Ｓｉは１．５％以下（０を含まない）である。これらの作用効果を得るためには０．５０％より多く、好ましくは０．５２％以上含有させる必要がある。一方、Ｓｉ：１．５０％、好ましくは１．２４％を超えると硬くなり過ぎて加工性を低下させるので、その含有量を０．５０超〜１．５０％にする。好ましい含有量は０．５２〜１．２４％である。
【００１４】
Ｍｎ：０．２０〜１．５０％
ＭｎはＳｉと同様に鋼溶製時の脱酸剤であり、また焼入れ性を向上させるので、これらのため含有する元素である。これらの作用効果を得るためには０．２０％以上好ましくは、０．３１％以上含有させる必要がある。一方、Ｍｎ：１．５０％、好ましくは１．３１％を超えると硬くなり過ぎて加工性が低下すると共に、焼きなまし処理による変態終了時間が長くなり、経済的でないので、その含有量を０．２０〜１．５０％にする。好ましい含有量は０．３１〜１．３１％である。
【００１５】
Ｎｉ：０〜４．５０％
Ｎｉは、基地の疲労強度、靭性および焼入れ性を向上させるので、これらのために含有させる元素である。通常、Ｎｉは４．５％以下（０を含まない）である。４．５０％、好ましくは３．５５％を超えると硬くなりすぎて加工性を低下させると共に、コストを高くするので、その含有量を４．５０％以下とする。好ましい含有量は３．５５％以下である。
【００１６】
Ｃｒ：０．８５〜３．０％
Ｃｒは靭性、焼入れ性および焼き戻し軟化抵抗を向上させる元素である。この作用を得るためには０．８５％以上、好ましくは１．０％以上含有させる必要があるが、３．０％，好ましくは２．５９％より多くなると水素脆性型剥離寿命が低下するので、その含有量を０．８〜３．０％とする。好ましい含有量は１．０〜２．５９％である。
【００１７】
Ｍｏ：０．１５〜２．０％
ＭｏはＣｒ，Ｍｏと共に焼入れ性を向上させる元素である。この作用を得るためには、０．１５％、好ましくは０．２０％以上含有させる必要があるが、２．０％、好ましくは１．２５％を超えると切削性が低下するので、その含有量を０．１５〜２．０％とする。好ましい含有量は０．２０〜１．２５％である。
【００１８】
Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％
発明者らが転動疲労強度を向上させるための研究開発を重ねてきた結果、Ｍ２３Ｃ６型の炭化物をマルテンサイト基地中に微細に分散することが非常に有効であることが判明した。必要なＭ２３Ｃ６型炭化物を析出させるためには、Ｃｒ＋Ｍｏを２．５％以上にするのが好ましい。２．５％より少ないと、上記Ｍ２３Ｃ６型炭化物が必要なだけ析出しないからである。また、４．０％を超えるとＭ２３Ｃ６型炭化物が安定して析出しなくなるので、４．０％以下にするのが好ましい。
【００１９】
Ｎｉ＋Ｓｉ：１．５〜５．０％
ＳｉおよびＮｉはいずれもマルテンサイト基地中に固溶し、疲労強度を高める元素であり、準高温から高温下で基地の疲労強度を確保するためには、Ｓｉ＋Ｎｉの含有量を１．５０〜５．０％にするのが好ましい。１．５％未満ではこの効果は少ないからである。また５．０％より多く含有させると、硬くなり過ぎて加工性が低下すると共に、コストを高めるからである。
【００２０】
次に、本発明における転動部品用肌焼き部材または鋼を実現する実施の形態を、第１の態様に基づいて説明する。
【００２１】
本発明の第１の態様である転動部品用肌焼き部材は、質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満、好ましくは０．０１％未満とすることを特徴とする。
【００２２】
また、前記肌焼部材において、さらに、質量％で（以下同じ）、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％およびＣｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たすことが好ましい。
【００２３】
前記肌焼部材において、さらに、質量％で（以下同じ）、Ｖ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％のうち１種または２種以上を含有し、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たすことが好ましい。ここで、Ｖ，ＴｉおよびＡｌは水素トラップサイトになる炭化物または炭窒化物を析出するので、このために含有させる元素である。これらの含有量がＶにおいて０．０５％、Ｔｉにおいて０．０３％、Ａｌにおいて０．０１％以上含有すると、水素トラップサイトになる析出物の必要量を確保できるため、水素に起因した転動疲労剥離を生じにくくする。また、Ｖにおいて０．４０％、Ｔｉにおいて０．２０％、Ａｌにおいて０．１０％を超えると粗大な析出物の生成を招き、加工性を低下させるので、その含有量を上記のとおりにする。さらに、Ｂは、水素による粒界割れを防止するので、そのために含有させる元素である。この作用効果を得るには０．０００５％以上含有させる必要があるが、０．００３０％を超えると焼入れ性が不安定になるので、その含有量を０．０００５〜０．００３０％にする。
【００２４】
また、前記肌焼部材の不純物のＳ含有量が０．０１％以下（０を含まない）であることが好ましい。さらに、前記肌焼部材の不純物のＰ含有量が０．０１％以下（０を含まない）であることが好ましい。ここで、ＰおよびＳは、不純物元素として粒界に偏析しやすく脆化を招きやすい元素である。これらの元素が偏析した粒界には侵入してきた水素が溜まりやすく、比較的短寿命な脆性型の転動疲労剥離を起こしやすくなる。ＰおよびＳの含有量を低減することで、粒界での水素トラップ量を低減し、脆化型転動疲労剥離を発生しにくくするので、０．０１％以下にするのが好ましい。
【００２５】
Ｎｂは、鋼中で微細炭化物を生成し、浸炭温度で長時間保持されることによる結晶粒の成長を抑制するために添加する元素である。Ｎｂ：０．０３％以上含有すると上記Ｃｒ＋Ｍｏ組成範囲においては、浸炭中に部品表面に粒界に沿った網状粗大炭化物の生成を助長する。さらに、一度生成した網状粗大炭化物は浸炭処理後の拡散処理においても再固溶させることは困難となるため、焼入れ後においても部品表面に残存してしまい、部品の転動疲労強度およびそのバラツキを増大させる。そのため、本発明によれば、Ｎｂ：０．０３％未満とすることにより、浸炭中に部品表面に網状粗大炭化物の生成を助長することなく、部品の転動疲労強度のバラツキを低減することができる。
【００２６】
さらに、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％の条件を満たす場合には、次の効果も達成される。Ｎｂは、鋼中で微細炭化物を生成し、浸炭温度で長時間保持されることによる結晶粒の成長を抑制するために添加する元素である。Ｎｂ：０．０３％以上含有すると、上記Ｓｉ＋Ｎｉの組成範囲においては、浸炭前もしくは浸炭昇温時に部品表面に浸炭を阻害する皮膜を形成しやすい。この皮膜は浸炭雰囲気（還元性）で還元崩壊されながら、浸炭が進むと推測されるが、還元されにくいため、部品表面の炭素濃度が雰囲気濃度に達するのに遅れを生じやすい。その結果、狙いの有効硬化層深さを得るべく計算される浸炭時間で浸炭処理をした場合、表面炭素濃度が狙い値より大幅に下回り、転動疲労強度が著しく低下する。そのため、本発明によれば、Ｎｂ：０．０３％未満とすることにより、浸炭を阻害する皮膜の形成を防止でき、表面炭素濃度を目標値に設定することができる。
【００２７】
次に、本発明における転動部品用肌焼き部材を実現する実施の形態を、第２の態様に基づいて説明する。
【００２８】
本発明の第２の態様である転動部品用肌焼き部材は、質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％を含有し、かつ、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満、好ましくは０．０１％未満とすることを特徴とする。
【００２９】
また、前記肌焼部材において、さらに、質量％で（以下同じ）、Ｖ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％のうち１種または２種以上を含有することが好ましい。
【００３０】
前記肌焼部材において、さらに、質量％で（以下同じ）、Ｖ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％のうち１種または２種以上を含有し、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たすことが好ましい。ここで、Ｖ，ＴｉおよびＡｌは水素トラップサイトになる炭化物または炭窒化物を析出するので、このために含有させる元素である。これらの含有量がＶにおいて０．０５％、Ｔｉにおいて０．０３％、Ａｌにおいて０．０１％以上含有すると、水素トラップサイトになる析出物の必要量を確保できるため、水素に起因した転動疲労剥離を生じにくくする。また、Ｖにおいて０．４０％、Ｔｉにおいて０．２０％、Ａｌにおいて０．１０％を超えると粗大な析出物の生成を招き、加工性を低下させるので、その含有量を上記のとおりにする。さらに、Ｂは、水素による粒界割れを防止するので、そのために含有させる元素である。この作用効果を得るには０．０００５％以上含有させる必要があるが、０．００３０％を超えると焼入れ性が不安定になるので、その含有量を０．０００５〜０．００３０％にする。
【００３１】
また、前記肌焼部材の不純物のＳ含有量が０．０１％以下（０を含まない）であることが好ましい。さらに、前記肌焼部材の不純物のＰ含有量が０．０１％以下（０を含まない）であることが好ましい。ここで、ＰおよびＳは、不純物元素として粒界に偏析しやすく脆化を招きやすい元素である。これらの元素が偏析した粒界には侵入してきた水素が溜まりやすく、比較的短寿命な脆性型の転動疲労剥離を起こしやすくなる。ＰおよびＳの含有量を低減することで、粒界での水素トラップ量を低減し、脆化型転動疲労剥離を発生しにくくするので、０．０１％以下にするのが好ましい。
【００３２】
Ｎｂは、鋼中で微細炭化物を生成し、浸炭温度で長時間保持されることによる結晶粒の成長を抑制するために添加する元素である。Ｎｂ：０．０３％以上含有すると、上記Ｓｉ＋Ｎｉの組成範囲においては、浸炭前もしくは浸炭昇温時に部品表面に浸炭を阻害する皮膜を形成しやすい。この皮膜は浸炭雰囲気（還元性）で還元崩壊されながら、浸炭が進むと推測されるが、還元されにくいため、部品表面の炭素濃度が雰囲気濃度に達するのに遅れを生じやすい。その結果、狙いの有効硬化層深さを得るべく計算される浸炭時間で浸炭処理をした場合、表面炭素濃度が狙い値より大幅に下回り、転動疲労強度が著しく低下する。そのため、本発明によれば、Ｎｂ：０．０３％未満とすることにより、浸炭を阻害する皮膜の形成を防止でき、表面炭素濃度を目標値に設定することができる。
【００３３】
さらに、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たす場合には、次の効果も達成される。Ｎｂは、鋼中で微細炭化物を生成し、浸炭温度で長時間保持されることによる結晶粒の成長を抑制するために添加する元素である。Ｎｂ：０．０３％以上含有すると上記Ｃｒ＋Ｍｏ組成範囲においては、浸炭中に部品表面に粒界に沿った網状粗大炭化物の生成を助長する。さらに、一度生成した網状粗大炭化物は浸炭処理後の拡散処理においても再固溶させることは困難となるため、焼入れ後においても部品表面に残存してしまい、部品の転動疲労強度およびそのバラツキを増大させる。そのため、本発明によれば、浸炭中に部品表面に網状粗大炭化物の生成を助長することなく、部品の転動疲労強度のバラツキを低減することができる。
【００３４】
前記第１及び２の態様の転動部品用肌焼き部材を浸炭または浸炭窒素化焼き入れ処理した後、前記転動部品用肌焼き部材の用途が動力伝達部品であることが好ましい。ここで、動力伝達部品とは、原動機からの動力を作業装置、走行装置に伝達する部品であれば特に制限されることはなく、具体的にはクラッチ、変速機、減速機などを例示できる。
【００３５】
また、かかる肌焼き部材を浸炭または浸炭窒素化焼き入れ処理した後、前記転動部品用肌焼き部材の用途がトロイダルＣＶＴ部品であることが好ましい。
【００３６】
Ｎｂは浸炭熱処理の高温下で結晶成長を抑制し、粗大結晶粒の発生を防止するために添加する材料である。そのため、Ｎｂを除くと粗大結晶粒が発生しやすくなるという不利益がある。これに対し、本発明では、焼き入れを二回以上実施することにより、これらの不利益を解消することができる。なお、焼入れの回数は経済的な点からも２回が好ましい。また浸炭の方法としては、ガス浸炭を行った後、真空炉を用いて熱処理することが、鋼中水素量を低減しこれに起因した転動疲労剥離防止の観点から望ましい。その後、焼き戻しを行う。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明の実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（実験内容）
１．材料組成
下記表１に示す１７種類の組成について下記実験評価を実施した。
２．試験片形状
φ６０×５の円板
各組成について、熱処理品質確認用試験片１枚、転動疲労試験用試験片５枚、計６枚を用意した。
３．熱処理条件
ＲＸガス浸炭により、図１に示すパターンでカーボンポテンシャルＣＰ＝０．９±０．１％の雰囲気で、浸炭焼入れした後、焼き戻しを行った。
４．熱処理品質確認方法
（１）表面炭素濃度の測定
発光分光分析法により、熱処理品質確認用試験片表面１０箇所の炭素濃度を測定し、その最大値、最少値およびその加重平均を求めた。その結果を、下記表２に示す。
（２）表面網状粗大炭化物の観察
熱処理品質確認用試験片を切断し、切断面を旧γ粒腐食液で腐食後、光学顕微鏡１００倍で観察した。実施例▲１▼の結果を図２に、比較例▲１▼−１の結果を図３に示す。
５．転動疲労試験
表３に示すスラスト転動疲労試験により、各組成転動疲労試験用試験片５枚について転動疲労試験を実施し、その結果より、剥離までの寿命としてワイブルの破壊確率１０％であるＬ１０寿命、およびワイブル係数を求めた。求めた結果を、表２に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
【表３】
【００４２】
実験結果（表１、２参照）
（１）Ｃｒ＋Ｍｏ：２．６６％を含み、Ｎｂ：０．０３、０．０５％を含む比較例▲１▼−１、▲１▼−２では、表面炭素濃度の最大値は、浸炭時の雰囲気カーボンポテンシャルを上回っている。これは網状粗大炭化物の析出によるものである。この傾向はＮｂ添加量の多い▲１▼−２の方がより顕著である。これに対し、Ｎｂを添加しない実施例▲１▼では上記の現象は認められない。その結果、スラスト転動疲労試験結果からわかるとおり、実施例▲１▼は比較例▲１▼−１、▲１▼−２に対し、ワイブル係数が高く寿命バラツキが低減されており、Ｌ１０寿命も高くなっている。
【００４３】
（２）Ｓｉ＋Ｎｉ：１．６５％を含み、Ｎｂ：０．０３、０．０６％を含む比較例▲２▼−１、▲２▼−２では、実施例▲２▼に対し、表面炭素濃度の最少値が、浸炭時の雰囲気カーボンポテンシャルを下回っている。この傾向はＮｂ添加量の多い▲２▼−２の方がより顕著である。これに対し、Ｎｂを添加しない実施例▲２▼では上記の現象は認められない。
【００４４】
その結果、スラスト転動疲労試験結果からわかるとおり、実施例▲２▼は比較例
▲２▼−１、▲１▼−２に対し、Ｌ１０寿命が高くなっている。
【００４５】
（３）Ｃｒ＋Ｍｏ：２．８１％、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．６１％、およびＮｂ：０．４、０．５％を含む比較例▲３▼−１、▲３▼−２では、表面炭素濃度の最大値は、浸炭時の雰囲気カーボンポテンシャルを上回っているばかりでなく、最少値も雰囲気カーボンポテンシャルを大幅に下回っており、（１）、（２）で示した２つの浸炭異常現象が同時に生じている。これに対し、Ｎｂを添加しなかった実施例▲３▼では、上記の浸炭異常現象は認められなかった。その結果、スラスト転動疲労試験結果からわかるとおり、Ｌ１０寿命、寿命ばらつき共に大幅に改善されている。
【００４６】
（４）実施例▲６▼−１、▲６▼−２、▲６▼−３、▲６▼−４、▲６▼−５、▲６▼−６、▲６▼−７は本件特許の前提となるＣｒ＋Ｍｏ，Ｎｉ＋Ｓｉ組成範囲の鋼組成に対し、Ｖ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂの１種もしくは２種以上を追加添加した７種の鋼組成について、Ｎｂを添加しない場合の、浸炭品質およびスラスト転動疲労試験評価を実施したものである。この系においても、（３）同様、浸炭異常現象は認められず、転動疲労寿命評価結果も良好な結果が得られている。
【００４７】
（５）実施例▲７▼は、さらに転動疲労寿命を改善する狙いで、Ｐ＜０．０１％、Ｓ＜０．０１％とし、Ｎｂを添加しない場合の、浸炭品質およびスラスト転動疲労試験評価を実施したものである。（４）同様、浸炭異常現象は認められず、転動疲労寿命評価結果も良好な結果が得られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、浸炭焼入れ焼き戻し条件を示す図面である。
【図２】は、本実施例による表面網状粗大炭化物の観察例を示す断面図である。
【図３】は、比較例による表面網状粗大炭化物の観察例を示す断面図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、転動部品用肌焼き部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯車などに用いられる鋼の表面層を硬化させるために、浸炭剤中で加熱処理が行われている。浸炭法には、固体浸炭、液体浸炭、ガス浸炭などがあり、なかでも大量生産が安定して行えることから、ガス浸炭法が主に採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
歯車、軸受け等の転動部品に用いる、質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％、Ｍｏ：０．１５〜２．０％およびＮｂ：０．０３〜０．１５％を含有し、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％もしくはＳｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる肌焼き鋼を、浸炭もしくは浸炭窒化焼入れ処理する方法がある。この方法では、以下のような現象を生じ、狙いとする浸炭表面品質を得るのが困難であるという問題があった。
【０００４】
Ｃｒ＋Ｍｏが２．５％以上の場合は、ＲＸガス浸炭すると、部品表面に網状粗大炭化物を生成しやすい。また、迅速化、残留水素低減を狙いとして真空浸炭（含むプラズマ浸炭）をすると、浸炭雰囲気の炭素濃度が理論上無限大になることにより、この傾向は一層強くなる。そして、浸炭後に拡散処理を施しても、一度発生したこの網状粗大炭化物を再固溶することが困難となる。その結果、転動疲労強度および曲げ疲労強度が著しく低下し、バラツキが拡大する。この現象は、Ｎｂが０．０３％以上含まれている場合に顕著である。
【０００５】
また、Ｓｉ＋Ｎｉが１．５％以上の場合には、ＲＸガス浸炭により浸炭処理を行った場合においては、浸炭前もしくは浸炭昇温時に部品表面に生成した酸化皮膜が浸炭を阻害する。この皮膜は浸炭雰囲気（還元性）で還元崩壊されながら、浸炭が進むと推測されるが、還元されにくいため、部品表面の炭素濃度が雰囲気濃度に達するのに遅れを生じやすい。その結果、狙いの有効硬化層深さを得るべく計算される必要最小限の浸炭時間で浸炭処理をした場合、表面炭素濃度が狙い値より大幅に下回り、転動疲労強度が著しく低下する。この現象はＮｂが０．０３％以上含まれている場合に顕著である。
【０００６】
本発明は、上記肌焼鋼における上記課題に着目してなされたものであって、浸炭中に部品表面に網状粗大炭化物の生成を助長することなく、部品の転動疲労強度のバラツキを低減することのでき、または、浸炭を阻害する皮膜の形成を防止でき、表面炭素濃度を目標値に設定することができる転動部品用肌焼き部材、及びそれらの動力伝達部品、トロイダルＣＶＴ部品への用途を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のように、質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満とすることを特徴とする転動部品用肌焼き部材を考案した。
【０００８】
また、上記目的を達成するため、請求項４に記載のように、質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％を含有し、かつ、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満とすることを特徴とする転動部品用肌焼き部材を考案した。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、Ｎｂ：０．０３％未満とすることにより、浸炭中に部品表面に網状粗大炭化物の生成を助長することなく、部品の転動疲労強度のバラツキを低減することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明によれば、Ｎｂ：０．０３％未満とすることにより、浸炭を阻害する皮膜の形成を防止でき、表面炭素濃度を目標値に設定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における各種の数値限定の理由について説明する。特に断りがない限り、鋼の各成分の含有量は全て質量％である。
【００１２】
Ｃ：０．１５〜０．４０％
Ｃは、基地に固溶して強度を高くすると共に、焼入性を高めるので、これらのために含有させる元素である。これらの作用効果を得るためには０．１５％以上、好ましくは０．１６％以上含有させる必要がある。一方、Ｃ：０．４０％、好ましくは０．３４％を超えると硬くなりすぎて被削性が低下するので、その含有量は０．１５〜０．４０％にする。好ましい含有量は０．１６〜０．３４％である。
【００１３】
Ｓｉ：０〜１．５０％
Ｓｉは、鋼溶製時の脱酸剤であり、焼入れ性を向上させると共に、準高温から高温下での基地の疲労強度を維持するために必要であり、また、焼き戻し軟化抵抗を高めるので、これらのために含有させる元素である。通常、Ｓｉは１．５％以下（０を含まない）である。これらの作用効果を得るためには０．５０％より多く、好ましくは０．５２％以上含有させる必要がある。一方、Ｓｉ：１．５０％、好ましくは１．２４％を超えると硬くなり過ぎて加工性を低下させるので、その含有量を０．５０超〜１．５０％にする。好ましい含有量は０．５２〜１．２４％である。
【００１４】
Ｍｎ：０．２０〜１．５０％
ＭｎはＳｉと同様に鋼溶製時の脱酸剤であり、また焼入れ性を向上させるので、これらのため含有する元素である。これらの作用効果を得るためには０．２０％以上好ましくは、０．３１％以上含有させる必要がある。一方、Ｍｎ：１．５０％、好ましくは１．３１％を超えると硬くなり過ぎて加工性が低下すると共に、焼きなまし処理による変態終了時間が長くなり、経済的でないので、その含有量を０．２０〜１．５０％にする。好ましい含有量は０．３１〜１．３１％である。
【００１５】
Ｎｉ：０〜４．５０％
Ｎｉは、基地の疲労強度、靭性および焼入れ性を向上させるので、これらのために含有させる元素である。通常、Ｎｉは４．５％以下（０を含まない）である。４．５０％、好ましくは３．５５％を超えると硬くなりすぎて加工性を低下させると共に、コストを高くするので、その含有量を４．５０％以下とする。好ましい含有量は３．５５％以下である。
【００１６】
Ｃｒ：０．８５〜３．０％
Ｃｒは靭性、焼入れ性および焼き戻し軟化抵抗を向上させる元素である。この作用を得るためには０．８５％以上、好ましくは１．０％以上含有させる必要があるが、３．０％，好ましくは２．５９％より多くなると水素脆性型剥離寿命が低下するので、その含有量を０．８〜３．０％とする。好ましい含有量は１．０〜２．５９％である。
【００１７】
Ｍｏ：０．１５〜２．０％
ＭｏはＣｒ，Ｍｏと共に焼入れ性を向上させる元素である。この作用を得るためには、０．１５％、好ましくは０．２０％以上含有させる必要があるが、２．０％、好ましくは１．２５％を超えると切削性が低下するので、その含有量を０．１５〜２．０％とする。好ましい含有量は０．２０〜１．２５％である。
【００１８】
Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％
発明者らが転動疲労強度を向上させるための研究開発を重ねてきた結果、Ｍ２３Ｃ６型の炭化物をマルテンサイト基地中に微細に分散することが非常に有効であることが判明した。必要なＭ２３Ｃ６型炭化物を析出させるためには、Ｃｒ＋Ｍｏを２．５％以上にするのが好ましい。２．５％より少ないと、上記Ｍ２３Ｃ６型炭化物が必要なだけ析出しないからである。また、４．０％を超えるとＭ２３Ｃ６型炭化物が安定して析出しなくなるので、４．０％以下にするのが好ましい。
【００１９】
Ｎｉ＋Ｓｉ：１．５〜５．０％
ＳｉおよびＮｉはいずれもマルテンサイト基地中に固溶し、疲労強度を高める元素であり、準高温から高温下で基地の疲労強度を確保するためには、Ｓｉ＋Ｎｉの含有量を１．５０〜５．０％にするのが好ましい。１．５％未満ではこの効果は少ないからである。また５．０％より多く含有させると、硬くなり過ぎて加工性が低下すると共に、コストを高めるからである。
【００２０】
次に、本発明における転動部品用肌焼き部材または鋼を実現する実施の形態を、第１の態様に基づいて説明する。
【００２１】
本発明の第１の態様である転動部品用肌焼き部材は、質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満、好ましくは０．０１％未満とすることを特徴とする。
【００２２】
また、前記肌焼部材において、さらに、質量％で（以下同じ）、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％およびＣｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たすことが好ましい。
【００２３】
前記肌焼部材において、さらに、質量％で（以下同じ）、Ｖ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％のうち１種または２種以上を含有し、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たすことが好ましい。ここで、Ｖ，ＴｉおよびＡｌは水素トラップサイトになる炭化物または炭窒化物を析出するので、このために含有させる元素である。これらの含有量がＶにおいて０．０５％、Ｔｉにおいて０．０３％、Ａｌにおいて０．０１％以上含有すると、水素トラップサイトになる析出物の必要量を確保できるため、水素に起因した転動疲労剥離を生じにくくする。また、Ｖにおいて０．４０％、Ｔｉにおいて０．２０％、Ａｌにおいて０．１０％を超えると粗大な析出物の生成を招き、加工性を低下させるので、その含有量を上記のとおりにする。さらに、Ｂは、水素による粒界割れを防止するので、そのために含有させる元素である。この作用効果を得るには０．０００５％以上含有させる必要があるが、０．００３０％を超えると焼入れ性が不安定になるので、その含有量を０．０００５〜０．００３０％にする。
【００２４】
また、前記肌焼部材の不純物のＳ含有量が０．０１％以下（０を含まない）であることが好ましい。さらに、前記肌焼部材の不純物のＰ含有量が０．０１％以下（０を含まない）であることが好ましい。ここで、ＰおよびＳは、不純物元素として粒界に偏析しやすく脆化を招きやすい元素である。これらの元素が偏析した粒界には侵入してきた水素が溜まりやすく、比較的短寿命な脆性型の転動疲労剥離を起こしやすくなる。ＰおよびＳの含有量を低減することで、粒界での水素トラップ量を低減し、脆化型転動疲労剥離を発生しにくくするので、０．０１％以下にするのが好ましい。
【００２５】
Ｎｂは、鋼中で微細炭化物を生成し、浸炭温度で長時間保持されることによる結晶粒の成長を抑制するために添加する元素である。Ｎｂ：０．０３％以上含有すると上記Ｃｒ＋Ｍｏ組成範囲においては、浸炭中に部品表面に粒界に沿った網状粗大炭化物の生成を助長する。さらに、一度生成した網状粗大炭化物は浸炭処理後の拡散処理においても再固溶させることは困難となるため、焼入れ後においても部品表面に残存してしまい、部品の転動疲労強度およびそのバラツキを増大させる。そのため、本発明によれば、Ｎｂ：０．０３％未満とすることにより、浸炭中に部品表面に網状粗大炭化物の生成を助長することなく、部品の転動疲労強度のバラツキを低減することができる。
【００２６】
さらに、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％の条件を満たす場合には、次の効果も達成される。Ｎｂは、鋼中で微細炭化物を生成し、浸炭温度で長時間保持されることによる結晶粒の成長を抑制するために添加する元素である。Ｎｂ：０．０３％以上含有すると、上記Ｓｉ＋Ｎｉの組成範囲においては、浸炭前もしくは浸炭昇温時に部品表面に浸炭を阻害する皮膜を形成しやすい。この皮膜は浸炭雰囲気（還元性）で還元崩壊されながら、浸炭が進むと推測されるが、還元されにくいため、部品表面の炭素濃度が雰囲気濃度に達するのに遅れを生じやすい。その結果、狙いの有効硬化層深さを得るべく計算される浸炭時間で浸炭処理をした場合、表面炭素濃度が狙い値より大幅に下回り、転動疲労強度が著しく低下する。そのため、本発明によれば、Ｎｂ：０．０３％未満とすることにより、浸炭を阻害する皮膜の形成を防止でき、表面炭素濃度を目標値に設定することができる。
【００２７】
次に、本発明における転動部品用肌焼き部材を実現する実施の形態を、第２の態様に基づいて説明する。
【００２８】
本発明の第２の態様である転動部品用肌焼き部材は、質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％を含有し、かつ、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満、好ましくは０．０１％未満とすることを特徴とする。
【００２９】
また、前記肌焼部材において、さらに、質量％で（以下同じ）、Ｖ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％のうち１種または２種以上を含有することが好ましい。
【００３０】
前記肌焼部材において、さらに、質量％で（以下同じ）、Ｖ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％のうち１種または２種以上を含有し、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たすことが好ましい。ここで、Ｖ，ＴｉおよびＡｌは水素トラップサイトになる炭化物または炭窒化物を析出するので、このために含有させる元素である。これらの含有量がＶにおいて０．０５％、Ｔｉにおいて０．０３％、Ａｌにおいて０．０１％以上含有すると、水素トラップサイトになる析出物の必要量を確保できるため、水素に起因した転動疲労剥離を生じにくくする。また、Ｖにおいて０．４０％、Ｔｉにおいて０．２０％、Ａｌにおいて０．１０％を超えると粗大な析出物の生成を招き、加工性を低下させるので、その含有量を上記のとおりにする。さらに、Ｂは、水素による粒界割れを防止するので、そのために含有させる元素である。この作用効果を得るには０．０００５％以上含有させる必要があるが、０．００３０％を超えると焼入れ性が不安定になるので、その含有量を０．０００５〜０．００３０％にする。
【００３１】
また、前記肌焼部材の不純物のＳ含有量が０．０１％以下（０を含まない）であることが好ましい。さらに、前記肌焼部材の不純物のＰ含有量が０．０１％以下（０を含まない）であることが好ましい。ここで、ＰおよびＳは、不純物元素として粒界に偏析しやすく脆化を招きやすい元素である。これらの元素が偏析した粒界には侵入してきた水素が溜まりやすく、比較的短寿命な脆性型の転動疲労剥離を起こしやすくなる。ＰおよびＳの含有量を低減することで、粒界での水素トラップ量を低減し、脆化型転動疲労剥離を発生しにくくするので、０．０１％以下にするのが好ましい。
【００３２】
Ｎｂは、鋼中で微細炭化物を生成し、浸炭温度で長時間保持されることによる結晶粒の成長を抑制するために添加する元素である。Ｎｂ：０．０３％以上含有すると、上記Ｓｉ＋Ｎｉの組成範囲においては、浸炭前もしくは浸炭昇温時に部品表面に浸炭を阻害する皮膜を形成しやすい。この皮膜は浸炭雰囲気（還元性）で還元崩壊されながら、浸炭が進むと推測されるが、還元されにくいため、部品表面の炭素濃度が雰囲気濃度に達するのに遅れを生じやすい。その結果、狙いの有効硬化層深さを得るべく計算される浸炭時間で浸炭処理をした場合、表面炭素濃度が狙い値より大幅に下回り、転動疲労強度が著しく低下する。そのため、本発明によれば、Ｎｂ：０．０３％未満とすることにより、浸炭を阻害する皮膜の形成を防止でき、表面炭素濃度を目標値に設定することができる。
【００３３】
さらに、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たす場合には、次の効果も達成される。Ｎｂは、鋼中で微細炭化物を生成し、浸炭温度で長時間保持されることによる結晶粒の成長を抑制するために添加する元素である。Ｎｂ：０．０３％以上含有すると上記Ｃｒ＋Ｍｏ組成範囲においては、浸炭中に部品表面に粒界に沿った網状粗大炭化物の生成を助長する。さらに、一度生成した網状粗大炭化物は浸炭処理後の拡散処理においても再固溶させることは困難となるため、焼入れ後においても部品表面に残存してしまい、部品の転動疲労強度およびそのバラツキを増大させる。そのため、本発明によれば、浸炭中に部品表面に網状粗大炭化物の生成を助長することなく、部品の転動疲労強度のバラツキを低減することができる。
【００３４】
前記第１及び２の態様の転動部品用肌焼き部材を浸炭または浸炭窒素化焼き入れ処理した後、前記転動部品用肌焼き部材の用途が動力伝達部品であることが好ましい。ここで、動力伝達部品とは、原動機からの動力を作業装置、走行装置に伝達する部品であれば特に制限されることはなく、具体的にはクラッチ、変速機、減速機などを例示できる。
【００３５】
また、かかる肌焼き部材を浸炭または浸炭窒素化焼き入れ処理した後、前記転動部品用肌焼き部材の用途がトロイダルＣＶＴ部品であることが好ましい。
【００３６】
Ｎｂは浸炭熱処理の高温下で結晶成長を抑制し、粗大結晶粒の発生を防止するために添加する材料である。そのため、Ｎｂを除くと粗大結晶粒が発生しやすくなるという不利益がある。これに対し、本発明では、焼き入れを二回以上実施することにより、これらの不利益を解消することができる。なお、焼入れの回数は経済的な点からも２回が好ましい。また浸炭の方法としては、ガス浸炭を行った後、真空炉を用いて熱処理することが、鋼中水素量を低減しこれに起因した転動疲労剥離防止の観点から望ましい。その後、焼き戻しを行う。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明の実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（実験内容）
１．材料組成
下記表１に示す１７種類の組成について下記実験評価を実施した。
２．試験片形状
φ６０×５の円板
各組成について、熱処理品質確認用試験片１枚、転動疲労試験用試験片５枚、計６枚を用意した。
３．熱処理条件
ＲＸガス浸炭により、図１に示すパターンでカーボンポテンシャルＣＰ＝０．９±０．１％の雰囲気で、浸炭焼入れした後、焼き戻しを行った。
４．熱処理品質確認方法
（１）表面炭素濃度の測定
発光分光分析法により、熱処理品質確認用試験片表面１０箇所の炭素濃度を測定し、その最大値、最少値およびその加重平均を求めた。その結果を、下記表２に示す。
（２）表面網状粗大炭化物の観察
熱処理品質確認用試験片を切断し、切断面を旧γ粒腐食液で腐食後、光学顕微鏡１００倍で観察した。実施例▲１▼の結果を図２に、比較例▲１▼−１の結果を図３に示す。
５．転動疲労試験
表３に示すスラスト転動疲労試験により、各組成転動疲労試験用試験片５枚について転動疲労試験を実施し、その結果より、剥離までの寿命としてワイブルの破壊確率１０％であるＬ１０寿命、およびワイブル係数を求めた。求めた結果を、表２に示す。
【００３９】
【表１】
【表２】
【表３】
実験結果（表１、２参照）
（１）Ｃｒ＋Ｍｏ：２．６６％を含み、Ｎｂ：０．０３、０．０５％を含む比較例▲１▼−１、▲１▼−２では、表面炭素濃度の最大値は、浸炭時の雰囲気カーボンポテンシャルを上回っている。これは網状粗大炭化物の析出によるものである。この傾向はＮｂ添加量の多い▲１▼−２の方がより顕著である。これに対し、Ｎｂを添加しない実施例▲１▼では上記の現象は認められない。その結果、スラスト転動疲労試験結果からわかるとおり、実施例▲１▼は比較例▲１▼−１、▲１▼−２に対し、ワイブル係数が高く寿命バラツキが低減されており、Ｌ１０寿命も高くなっている。
【００４３】
（２）Ｓｉ＋Ｎｉ：１．６５％を含み、Ｎｂ：０．０３、０．０６％を含む比較例▲２▼−１、▲２▼−２では、実施例▲２▼に対し、表面炭素濃度の最少値が、浸炭時の雰囲気カーボンポテンシャルを下回っている。この傾向はＮｂ添加量の多い▲２▼−２の方がより顕著である。これに対し、Ｎｂを添加しない実施例▲２▼では上記の現象は認められない。
【００４４】
その結果、スラスト転動疲労試験結果からわかるとおり、実施例▲２▼は比較例
▲２▼−１、▲１▼−２に対し、Ｌ１０寿命が高くなっている。
【００４５】
（３）Ｃｒ＋Ｍｏ：２．８１％、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．６１％、およびＮｂ：０．４、０．５％を含む比較例▲３▼−１、▲３▼−２では、表面炭素濃度の最大値は、浸炭時の雰囲気カーボンポテンシャルを上回っているばかりでなく、最少値も雰囲気カーボンポテンシャルを大幅に下回っており、（１）、（２）で示した２つの浸炭異常現象が同時に生じている。これに対し、Ｎｂを添加しなかった実施例▲３▼では、上記の浸炭異常現象は認められなかった。その結果、スラスト転動疲労試験結果からわかるとおり、Ｌ１０寿命、寿命ばらつき共に大幅に改善されている。
【００４６】
（４）実施例▲６▼−１、▲６▼−２、▲６▼−３、▲６▼−４、▲６▼−５、▲６▼−６、▲６▼−７は本件特許の前提となるＣｒ＋Ｍｏ，Ｎｉ＋Ｓｉ組成範囲の鋼組成に対し、Ｖ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂの１種もしくは２種以上を追加添加した７種の鋼組成について、Ｎｂを添加しない場合の、浸炭品質およびスラスト転動疲労試験評価を実施したものである。この系においても、（３）同様、浸炭異常現象は認められず、転動疲労寿命評価結果も良好な結果が得られている。
【００４７】
（５）実施例▲７▼は、さらに転動疲労寿命を改善する狙いで、Ｐ＜０．０１％、Ｓ＜０．０１％とし、Ｎｂを添加しない場合の、浸炭品質およびスラスト転動疲労試験評価を実施したものである。（４）同様、浸炭異常現象は認められず、転動疲労寿命評価結果も良好な結果が得られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、浸炭焼入れ焼き戻し条件を示す図面である。
【図２】は、本実施例による表面網状粗大炭化物の観察例を示す断面図である。
【図３】は、比較例による表面網状粗大炭化物の観察例を示す断面図である。
Claims (10)
- 質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満とすることを特徴とする転動部品用肌焼き部材。
- さらに、質量％で（以下同じ）、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％およびＣｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の肌焼き部材。
- さらに、質量％で（以下同じ）、Ｖ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％のうち１種または２種以上を含有し、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の肌焼き部材。
- 質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０〜１．５０％、Ｎｉ：０〜４．５０％、Ｃｒ：０．８５〜３．０％およびＭｏ：０．１５〜２．０％を含有し、かつ、Ｓｉ＋Ｎｉ：１．５０〜５．０％の条件を満たし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼であって、Ｎｂ：０．０３％未満とすることを特徴とする転動部品用肌焼き部材。
- さらに、質量％で（以下同じ）、Ｖ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％のうち１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項４記載の肌焼き部材。
- さらに、質量％で（以下同じ）、Ｖ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ：０．０３〜０．２０％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％およびＢ：０．０００５〜０．００３０％のうち１種または２種以上を含有し、かつ、Ｃｒ＋Ｍｏ：２．５〜４．０％の条件を満たすことを特徴とする請求項４記載の肌焼き部材。
- 前記肌焼鋼の不純物のＳ含有量が０．０１％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の肌焼き部材。
- 前記肌焼鋼の不純物のＰ含有量が０．０１％以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の肌焼き部材。
- 前記転動部品が動力伝達部品である請求項１〜８のいずれか１項に記載の肌焼き部材。
- 前記転動部品がトロイダルＣＶＴ部品である請求項１〜８のいずれか１項に記載の肌焼き部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002186668A JP2004027305A (ja) | 2002-06-26 | 2002-06-26 | 転動部品用肌焼き部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002186668A JP2004027305A (ja) | 2002-06-26 | 2002-06-26 | 転動部品用肌焼き部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004027305A true JP2004027305A (ja) | 2004-01-29 |
Family
ID=31181957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002186668A Withdrawn JP2004027305A (ja) | 2002-06-26 | 2002-06-26 | 転動部品用肌焼き部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004027305A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008285725A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Ntn Corp | 転動部材、転がり軸受および転動部材の製造方法 |
| WO2008143031A1 (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Ntn Corporation | 転動部材、転がり軸受および転動部材の製造方法 |
| JP2008303440A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Ntn Corp | 工作機械用転動部材および工作機械用転がり軸受 |
| JP2008308721A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Ntn Corp | 自動車電装・補機用転動部材および自動車電装・補機用転がり軸受 |
| CN106222578A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-14 | 宁国市华丰耐磨材料有限公司 | 一种奥铁体球墨铸铁钢锻 |
| CN107119238A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-01 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板及其生产方法 |
-
2002
- 2002-06-26 JP JP2002186668A patent/JP2004027305A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008285725A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Ntn Corp | 転動部材、転がり軸受および転動部材の製造方法 |
| WO2008143031A1 (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Ntn Corporation | 転動部材、転がり軸受および転動部材の製造方法 |
| US8535457B2 (en) | 2007-05-17 | 2013-09-17 | Ntn Corporation | Rolling member, rolling bearing and process for manufacturing rolling member |
| JP2008303440A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Ntn Corp | 工作機械用転動部材および工作機械用転がり軸受 |
| JP2008308721A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Ntn Corp | 自動車電装・補機用転動部材および自動車電装・補機用転がり軸受 |
| CN106222578A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-14 | 宁国市华丰耐磨材料有限公司 | 一种奥铁体球墨铸铁钢锻 |
| CN107119238A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-01 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板及其生产方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5862802B2 (ja) | 浸炭用鋼 | |
| JP4688727B2 (ja) | 浸炭部品およびその製造方法 | |
| JPWO2006118243A1 (ja) | 浸炭高周波焼入部品 | |
| JP5558887B2 (ja) | 低サイクル疲労強度に優れるＴｉ、Ｂ添加鋼を用いた高強度部品の製造方法 | |
| JP2006213951A (ja) | 冷間加工性に優れ、浸炭時の結晶粒の粗大化を防止し、耐衝撃特性、耐衝撃疲労特性に優れた浸炭部品用鋼 | |
| JP6950821B2 (ja) | 機械部品とその製造方法 | |
| CN112292471B (zh) | 机械部件 | |
| JP5213393B2 (ja) | 面圧疲労強度と衝撃強度及び曲げ疲労強度に優れたはだ焼鋼 | |
| JP2009127095A (ja) | 動力伝達部品用肌焼鋼 | |
| JP5076535B2 (ja) | 浸炭部品およびその製造方法 | |
| JP5397308B2 (ja) | 肌焼用熱間加工鋼材 | |
| JP6399213B2 (ja) | 肌焼鋼部品 | |
| US20060137766A1 (en) | Case-hardening steel superior in tooth surface fatigue strength, gear using the same, and method of production of the same | |
| JP2006161141A (ja) | 浸炭部品及びその製造方法 | |
| JP2004027305A (ja) | 転動部品用肌焼き部材 | |
| US11952668B2 (en) | Carburized part and method for manufacturing same | |
| JP2015147962A (ja) | スリーブ・ドッグギヤ | |
| JP2004285384A (ja) | 高強度浸炭部品 | |
| JP3730182B2 (ja) | トロイダルｃｖｔ部品用浸炭用鋼 | |
| JP2010222697A (ja) | 靭性に優れた機械構造用鋼 | |
| JP2019218583A (ja) | 機械部品の製造方法 | |
| JPH0967644A (ja) | 歯切り性に優れた浸炭歯車用鋼 | |
| JPH08260039A (ja) | 浸炭肌焼鋼の製造方法 | |
| JP3883782B2 (ja) | 耐ピッチング性に優れた肌焼鋼 | |
| JP2008045178A (ja) | 浸炭用鋼および浸炭部材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050906 |