JP2008525639A5

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Publication number: JP2008525639A5
Application number: JP2007548273A
Authority: JP
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2025-12-13

Description

本発明は、一般に、ニアネットシェイプ（ＮＮＳ）鍛造と、高強度、高靱性（ＨＳＨＴ）鉄合金類、及び合金類の鍛造物の表面特性を高めるための熱化学処理の利用との組み合わせに関する。更に詳細には、本発明は、動力伝達システム内のギア及び他の部品に対するＮＮＳ鍛造、合金の選択、及び熱化学処理の利用法に関する。

例えば、ギアを製造する従来の方法では、多くの連続処理工程を必要とする。一般的に、鍛造されたビレット原料を、粗く、過大な最終形状にホブ切りし、そして例えば、浸炭によって熱化学処理し、その後、ゆっくり冷却する。次の工程は、再オーステナイト化し、急冷処理し、極低温処理によって冷却し、焼き戻し（時効）し、研磨仕上げし、腐食検査し、ショットピーニングし、ホーニングし、そして最終検査する。このような方法により、製造処理時間が延長され、そしてコストが増大する。

上述の背景技術における課題及び制限は、本発明によって克服される。本発明を用いて、例えば、ギアを製造するニアネットシェイプ鍛造法により、ギアをホブ切りする必要性を取り除き、そして機械特性を増大するが、機械特性は、改良された高強度及び高靱性のＨＳＨＴ鉄合金類を用いることによって、更に改善される。合金類は、製造時間及びコストを更に低減する方法により処理する熱化学表面処理によって高められ得る表面特性を有し、そして処理された製品の表面粗さを、化学機械的手段によって等方的に超仕上げ処理して、耐腐食性及び耐摩耗性を含む表面特性を更に高めることが可能である。

本発明の実施の形態は、合金のビレットを最終のギア形状にニアネットシェイプ鍛造するものの、その後に、熱処理及び熱化学的表面加工処理した後に、最終的な機械加工及び超仕上げ処理を施す微小な原料の余地を備えた方法である。

本発明の他の実施の形態は、ニアネットシェイプ鍛造される高強度、高靱性合金を熱処理及び熱化学的に処理して、例えば、所定の表面工学と多数の合金処理工程を相乗的に組み合わせて、加工処理時間、コスト及び出荷について十分に減ずると共に、作業性能の所望の増大を維持する方法である。

本発明の他の実施の形態は、熱処理及び熱化学的に処理して、所定の表面工学と多数の合金熱処理工程を相乗的に組み合わせる高強度、高靱性合金を含むニアネットシェイプ鍛造により、更に、その後の化学機械的な処理工程に影響を及ぼして、表面粗さを減じ、更に、これにより得られる表面特性を高めると同時に、バルク及び表面の性能の所望の増大を維持する方法である。

従って、本発明により、ニアネットシェイプ（ＮＮＳ）鍛造と、この種の高強度、高靱性（ＨＳＨＴ）鉄合金類、及び合金類の鍛造の表面特性を高めるための熱化学処理の利用との組み合わせを教示することが見出され得る。

ギアを製造する方法は、例えば、多くの連続処理工程を必要とする。一般に、鍛造されるビレット原料を、粗く、過大な最終形状にホブ切りし、そして例えば、浸炭によって熱化学的に処理し、その後、ゆっくり冷却する。次に、必須の工程あるいは任意選択的な工程として、再びオーステナイト化し、急冷処理し、極低温処理によって冷却し、焼き戻し（時効）し、研削仕上げし、腐食検査し、ショットピーニングし、ホーニングし、そして最終検査する。かかる方法により、製造処理時間が延長され、そしてコストが増大する。

例えば、ギアを製造するニアネットシェイプ鍛造法により、ギアをホブで切削する必要がない。ニアネット鍛造法では、材料流を、ギアの形状に流すことによって機械特性に有益である。この方法により、歯の曲げ疲労を含む機械特性の改善を促進する微細構造の配列が得られる。

従って、ニアネットシェイプ（ＮＮＳ）鍛造、熱化学処理、合金類の鍛造品の表面特性を高めるための、振動性の、化学機械的処理法（化学的に促進される振動性のつや出し）、例えば超仕上げ処理、そして表面の被覆を含むために、高強度、高靱性（ＨＳＨＴ）鉄合金類の構成及びその加工処理法の選択に関する組み合わせでは、構成要素又はシステムの特性を改善するための新規な取り組みを含むことが、本発明の好ましい実施の形態に関する上述の詳細な説明から認識されるであろう。例えば、かかる組み合わせにより、動力伝達システム内のギア及び他の部品が許容可能である曲げ疲労及び表面疲労設計を高める。

従って、本発明による主たる利点として、以下のものが挙げられる：すなわち、ホブでの切削を省くと同時に、軸疲労及び曲げ疲労強さを含めた強度を増大させるニアネットシェイプ鍛造法を特定し、従来のギア合金に対して改善された高強度及び高靱性を有する新規な鉄合金類を使用し表面特性を高めるために、従来及び／又は新規の手段によってかかる合金を熱化学処理し、表面特性及び性能を更に高めるために、熱化学処理されたままの製品の表面粗さを低減し、そしてこれらの要素を表面特性及び性能が高められ、そして製造時間及びコストを減ずるような手法で組み合わせる。

Claims

鉄基合金を、本質的に最終形状の構成要素にニアネットシェイプ鍛造するステップと、
硬化された表面領域を形成するために、高電流密度イオン注入によって前記構成要素を表面処理するステップと、
振動性の、化学機械的な超仕上げ法によって前記構成要素の表面粗さを減ずるステップと、
を備える構成要素の製造方法。
前記構成要素は、動力伝達部品であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記動力伝達部品は、ギアであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記表面処理は、窒化、浸炭窒化、浸炭、ボロナイジング及びクロマイジングの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記構成要素を熱処理するステップと、
前記構成要素を急冷処理するステップと、
前記構成要素を冷却するステップと、
前記構成要素を焼き戻しするステップと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記表面領域に亘って、固体潤滑膜を形成するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記固体潤滑膜は、非晶質の水素化炭素を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記固体潤滑膜は、遷移金属を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
前記固体潤滑膜を形成する前に、前記表面領域に亘って、中間膜を形成するステップ
を備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記中間膜は、金属を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記固体潤滑膜は、前記中間膜に含まれる前記金属を含む非晶質水素化炭素からなることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記鉄基合金は、少なくとも５重量％のコバルト、少なくとも１．５重量％のニッケル、１．０重量％以下の炭素、及び１５重量％以下のモリブデン、クロム、タングステン又はバナジウム及びこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
鉄基合金を、本質的に仕上げ処理された構成要素の形状にニアネットシェイプ鍛造するステップと、
前記鉄基合金の表面領域を、高電流密度イオン注入法で硬化された表面領域に変換するステップと、
前記硬化された表面領域に亘って、被膜を形成するステップと、
前記被膜の形成の前及び／又は後に行われる振動性の、化学機械的な超仕上げ処理法で表面粗さを減ずるステップと、
を備える構成要素の製造方法。
前記鉄基合金は、少なくとも５重量％のコバルト及び少なくとも１．５重量％のニッケルを含む組成物を有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
前記鉄基合金は、１．０重量％以下の炭素、及び１５重量％以下のモリブデン、クロム、タングステン、又はバナジウム及びこれらの組み合わせを含む組成物を有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
前記被膜は、非晶質の水素化炭素膜を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
前記被膜と前記硬化された表面領域との間に中間膜を形成する工程
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
前記中間膜は、遷移金属を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。