JP2014055337A - Nitrided member and hydraulic rotary machine using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、母材である鋼の表面に窒化層が形成された窒化部材に関する。 The present invention relates to a nitride member in which a nitride layer is formed on the surface of steel as a base material.
従来より、油圧ショベル等の建設機械は、油圧によって駆動するピストンやロータ等の油圧部品を備えている。このような油圧部品は、母材として鋼が用いられており、各部品の表面同士が互いに摺動することから高負荷がかかった状態となっている。そのため、各部品の表面が摩耗するので、これを防止するために各部品の表面に対して、例えば窒化処理や軟窒化処理を施すことにより、窒化層を形成して耐摩耗性を向上させている。 Conventionally, construction machines such as hydraulic excavators have been provided with hydraulic components such as pistons and rotors that are driven by hydraulic pressure. Such hydraulic parts are made of steel as a base material, and the surfaces of the parts slide on each other, so that a high load is applied. For this reason, the surface of each component wears out. To prevent this, the surface of each component is subjected to, for example, nitriding treatment or soft nitriding treatment to form a nitrided layer to improve wear resistance. Yes.
具体的には、母材である鋼の表面に窒化処理が施されると、通常、窒化層として最表面にε−Fe3N層、このε−Fe3N層と母材との間にγ’−Fe4N層が形成される。ここで、窒化層の窒化組織のうち最表面に形成される層は、できる限り窒素濃度及び硬度が高く、ヤング率が低いことが望まれる。しかし、最表面に形成されたε−Fe3N層は比較的高硬度であるが、ポーラス層が生成し易く、また結晶粒が粗い等の問題点が挙げられ、窒化層の窒化組織の適正化が求められている。 Specifically, when nitriding is performed on the surface of the steel, which is a base material, usually, an ε-Fe3N layer is formed on the outermost surface as a nitrided layer, and γ'-Fe4N between the ε-Fe3N layer and the base material. A layer is formed. Here, the layer formed on the outermost surface of the nitride structure of the nitride layer is desired to have as high a nitrogen concentration and hardness as possible and a low Young's modulus. However, although the ε-Fe3N layer formed on the outermost surface has a relatively high hardness, there are problems such as easy formation of a porous layer and coarse crystal grains. It has been demanded.
そこで、窒化層の窒化組織の適正化を図る従来技術の1つとして、母材を窒化処理した後に、母材の最表面に形成されたε−Fe3N層を研削し、最表面に現れた残りのγ’−Fe4N層上にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)層を形成するDLCコーティングを施すことにより、潤滑性に優れたDLC層の存在によって下地である母材同士の接触を防止する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, as one of the prior arts for optimizing the nitride structure of the nitride layer, after nitriding the base material, the ε-Fe3N layer formed on the outermost surface of the base material is ground, and the remaining appearing on the outermost surface A method of preventing contact between base materials as bases by applying a DLC coating that forms a DLC (diamond-like carbon) layer on the γ'-Fe4N layer is proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
また、他の従来技術の1つとして、窒化工程の前に母材の表面の酸化膜をフッ化膜に置き換える表面活性化処理を行った後、母材の表面に窒化処理を施すニューガス窒化処理(NV窒化処理)方法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。このニューガス窒化処理(NV窒化処理)方法を用いることにより、窒化処理を行う際の窒化温度を下げて母材の表面に窒化層として微細なγ’−Fe4N層だけを生成させることが従来より行われている。 Also, as another prior art, new gas nitriding is performed in which a surface activation treatment is performed to replace the oxide film on the surface of the base material with a fluoride film before the nitriding step, and then the surface of the base material is subjected to nitriding treatment. A treatment (NV nitriding treatment) method has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1). By using this new gas nitriding treatment (NV nitriding treatment) method, it is conventionally possible to lower the nitriding temperature at the time of nitriding treatment and generate only a fine γ′-Fe 4 N layer as a nitride layer on the surface of the base material. Has been done.
特許文献1に開示された従来技術のDLCコーティングを施す方法では、上述したように母材に窒化処理を行うと、窒化層の最表面に形成されたε−Fe3N層の研削工程、及びDLCコーティング工程等の余分な工程が必要となるので、コストが上昇することが問題になっている。また、仮に油圧部品の母材に窒化処理を行った後、ε−Fe3N層の研削工程及びDLCコーティング工程が実施されても、DLCコーティングによりγ’−Fe4N層上に形成されたDLC被膜は、基材との密着性が低いので、油圧部品の使用時に表面のDLC被膜がγ’−Fe4N被膜と共に母材から容易に剥がれることが懸念されている。 In the prior art DLC coating method disclosed in Patent Document 1, when the base material is nitrided as described above, the ε-Fe 3 N layer formed on the outermost surface of the nitride layer is ground, and the DLC coating is performed. Since an extra process such as a process is required, the problem is that the cost increases. In addition, even if the grinding process and the DLC coating process of the ε-Fe3N layer are performed after nitriding the base material of the hydraulic component, the DLC film formed on the γ′-Fe4N layer by the DLC coating is Since the adhesion to the base material is low, there is a concern that the DLC film on the surface easily peels off from the base material together with the γ′-Fe 4 N film when the hydraulic component is used.
非特許文献1に開示された従来技術のニューガス窒化処理(NV窒化処理)方法では、高価な前洗浄設備が必要な上、母材の表面にγ’−Fe4N層だけを生成させるためには、窒化処理の処理温度を下げる必要があるので、窒化処理にかかる時間が長くなることが問題になっている。また、このような通常の処理温度よりも低温で生成されたγ’−Fe4N層は窒素濃度が低くなる傾向があるので、これに伴って表面の硬度も低くなる虞がある。 In the conventional new gas nitriding (NV nitriding) method disclosed in Non-Patent Document 1, an expensive pre-cleaning facility is required, and only the γ′-Fe 4 N layer is generated on the surface of the base material. Since it is necessary to lower the nitriding treatment temperature, there is a problem that the time required for the nitriding treatment becomes long. Further, since the γ'-Fe4N layer produced at a temperature lower than the normal processing temperature tends to have a low nitrogen concentration, the surface hardness may be lowered accordingly.
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、余分な工程や設備を設けなくても密着性の高い窒化層を迅速に形成することができ、耐摩耗性に優れた窒化部材を提供することにある。 The present invention has been made based on the actual situation of the prior art, and the purpose thereof is to quickly form a nitride layer with high adhesion without providing an extra step or equipment, and to improve wear resistance. The object is to provide an excellent nitriding member.
上記の目的を達成するために、本発明の窒化部材は、母材である鋼に対して窒化処理を施し、前記母材の表面に窒化層が形成された窒化部材において、前記窒化層は、最表面に形成されたγ’−Fe4N層と、このγ’−Fe4N層と前記母材との間に形成され、窒素濃度、硬度、及びヤング率がγ’−Fe4N層と前記母材との間の範囲にあるε−Fe3N層とから成ることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the nitriding member of the present invention is a nitriding member obtained by nitriding steel as a base material, and a nitride layer is formed on the surface of the base material. A γ'-Fe4N layer formed on the outermost surface and formed between the γ'-Fe4N layer and the base material, and having a nitrogen concentration, hardness, and Young's modulus between the γ'-Fe4N layer and the base material It is characterized by comprising an ε-Fe 3 N layer in the range between.
このように構成した本発明は、母材である鋼に対して窒化処理を施して形成された窒化層がγ’−Fe4N層とε−Fe3N層とから成っており、このε−Fe3N層よりも窒素濃度及び硬度が高く、ヤング率が低いγ’−Fe4N層が最表面に現れるので、耐摩耗性を十分に向上させることができる。特に、本発明は、γ’−Fe4N層だけを生成させる必要がなく、処理温度を下げて窒化処理を行わなくても良いので、母材に窒化層を迅速に形成することができ、しかも窒化層のγ’−Fe4N層の窒素濃度及び硬度を高く維持することができる。 In the present invention configured as described above, a nitrided layer formed by nitriding a steel as a base material is composed of a γ′-Fe4N layer and an ε-Fe3N layer. Since a γ′-Fe 4 N layer having a high nitrogen concentration and hardness and a low Young's modulus appears on the outermost surface, the wear resistance can be sufficiently improved. In particular, according to the present invention, it is not necessary to generate only the γ'-Fe4N layer, and it is not necessary to perform the nitriding process by lowering the processing temperature. Therefore, the nitride layer can be rapidly formed on the base material, and the nitriding process can be performed. The nitrogen concentration and hardness of the γ′-Fe 4 N layer of the layer can be kept high.
さらに、γ’−Fe4N層と母材との間に形成されるε−Fe3N層は、窒素濃度、硬度、及びヤング率がγ’−Fe4N層と母材との間の範囲にあるので、γ’−Fe4N層が母材上に直接形成されるよりも、ε−Fe3N層が中間層として介在することで窒化層と母材との密着性を高めることができる。 Furthermore, since the ε-Fe3N layer formed between the γ'-Fe4N layer and the base material has a nitrogen concentration, hardness, and Young's modulus in the range between the γ'-Fe4N layer and the base material, Rather than forming the '-Fe4N layer directly on the base material, the adhesion between the nitride layer and the base material can be improved by interposing the ε-Fe3N layer as an intermediate layer.
このように、窒化層としてγ’−Fe4N層の他にε−Fe3N層を有効に活用することにより、窒化層組織の適正化を図るために他の処理に費やす余分な工程や設備を設けなくて済むので、窒化部材の製造を効率良く行うことができ、製造コストを抑えることができる。 In this way, by effectively utilizing the ε-Fe3N layer in addition to the γ'-Fe4N layer as the nitride layer, there is no need to provide an extra process or facility for other processing in order to optimize the nitride layer structure. Therefore, the nitrided member can be manufactured efficiently, and the manufacturing cost can be reduced.
また、本発明に係る窒化部材は、前記発明において、前記母材は、成分組成として、C:0.25〜0.60重量%、Mn:7.0〜12.0重量%、残部がFe及び不可避不純物元素を含有することを特徴としている。 Further, in the nitriding member according to the present invention, in the above invention, the base material has a component composition of C: 0.25 to 0.60% by weight, Mn: 7.0 to 12.0% by weight, and the balance is Fe. And an unavoidable impurity element.
このように構成した本発明は、母材に含まれるMnの含有量を7.0〜12.0重量%に調整して窒化処理を施すことにより、窒化部材における耐摩耗性と窒素濃度との関係、窒化層のε−Fe3N層とγ’−Fe4N層の機械的物性及び結晶学的性質を考慮した上で、表面側からγ’−Fe4N層、ε−Fe3N層の順に所望の層を容易に形成することができる。 In the present invention configured as described above, by adjusting the content of Mn contained in the base material to 7.0 to 12.0% by weight and performing nitriding treatment, the wear resistance and the nitrogen concentration in the nitrided member are reduced. In consideration of the mechanical properties and crystallographic properties of the ε-Fe3N and γ'-Fe4N layers of the nitrided layer, the desired layers are easily formed in the order of γ'-Fe4N layer and ε-Fe3N layer from the surface side. Can be formed.
また、本発明に係る窒化部材は、前記発明において、前記母材は、成分組成として、S:0.03重量%以下を含有することを特徴としている。このように構成すると、通常、母材へのMnの添加量が増大するにつれて靭性が低下することになるが、母材の成分に含まれるSの含有量を0.03重量%以下に制限することにより、仮にMnの添加量が増えても靭性の低下を抑制することができる。 The nitride member according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the base material contains S: 0.03% by weight or less as a component composition. If comprised in this way, toughness will fall normally as the addition amount of Mn to a base material increases, However, The content of S contained in the component of a base material is restrict | limited to 0.03 weight% or less. Thereby, even if the addition amount of Mn increases, the fall of toughness can be suppressed.
また、本発明に係る窒化部材は、前記発明において、前記窒化層の前記γ’−Fe4N層と前記ε−Fe3N層との構成配分として、前記ε−Fe3N層の割合を20%〜30%としたことを特徴としている。 Further, in the nitriding member according to the present invention, in the above-described invention, the composition distribution of the γ′-Fe 4 N layer and the ε-Fe 3 N layer of the nitride layer is 20% to 30% as a proportion of the ε-Fe 3 N layer. It is characterized by that.
このように構成した本発明は、ε−Fe3N層はγ’−Fe4N層と比較してポーラス層が生成され易いので、窒化層のうちε−Fe3N層の割合が高い程、硬度が低くなり、窒化層のうちε−Fe3N層の割合が低い程、窒化層と母材との密着性が低くなる。そのため、本発明は、窒化層のγ’−Fe4N層とε−Fe3N層との構成配分として、ε−Fe3N層の割合が20%〜30%の範囲に収まるように調整することにより、ポーラス層が過剰に生成されることを抑制して窒化層全体での硬度を高く維持しつつ、窒化層と母材との密着性も十分に確保することができる。 In the present invention configured as described above, since the ε-Fe3N layer is more easily produced as a porous layer than the γ′-Fe4N layer, the higher the proportion of the ε-Fe3N layer in the nitrided layer, the lower the hardness, The lower the proportion of the ε-Fe 3 N layer in the nitride layer, the lower the adhesion between the nitride layer and the base material. Therefore, the present invention provides a porous layer by adjusting the composition distribution of the γ′-Fe 4 N layer and the ε-Fe 3 N layer of the nitride layer so that the ratio of the ε-Fe 3 N layer is within the range of 20% to 30%. It is possible to sufficiently secure the adhesion between the nitride layer and the base material while suppressing the generation of excessively to maintain the hardness of the entire nitride layer high.
また、本発明に係る窒化部材は、前記発明において、斜板と、この斜板を揺動可能に支持するクレードルとを備えた液圧回転機に適用され、前記母材は前記クレードルから成り、前記クレードルの表面のうち前記斜板と摺動する面に前記窒化層が形成されたことを特徴としている。 Further, the nitriding member according to the present invention is applied to a hydraulic rotary machine including a swash plate and a cradle that supports the swash plate so as to be swingable in the invention, and the base material is composed of the cradle, The nitride layer is formed on a surface of the cradle that slides on the swash plate.
このように構成した本発明は、斜板がその傾きを変化させることにより、液圧回転機の容量を変化させることができるが、斜板はクレードルに揺動可能に支持されているので、液圧回転機の容量を変える度に斜板がクレードルに摺動することになり、斜板とクレードルの摺動面に高負荷がかかった状態となる。このような状態であっても、クレードルの表面のうち斜板と摺動する面には窒化層が形成されているので、この窒化層が緩衝剤として機能することにより、斜板及びクレードルが互いに及ぼす力の影響を緩和することができる。これにより、斜板及びクレードルの寿命を向上させることができる。 In the present invention configured as described above, the capacity of the hydraulic rotating machine can be changed by changing the inclination of the swash plate, but the swash plate is supported by the cradle so as to be swingable. Each time the capacity of the rotary press is changed, the swash plate slides on the cradle, and a high load is applied to the sliding surface of the swash plate and the cradle. Even in such a state, a nitride layer is formed on the surface of the cradle that slides on the swash plate, so that the swash plate and the cradle are mutually connected by the function of the nitride layer as a buffer. The influence of the force exerted can be reduced. Thereby, the lifetime of a swash plate and a cradle can be improved.
また、本発明に係る窒化部材は、前記発明において、回転軸と、この回転軸の回転に伴って回転するシリンダブロックと、このシリンダブロックのシリンダに収容されるピストンとを備えた液圧回転機に適用され、前記母材は前記ピストンから成り、前記ピストンの表面のうち前記シリンダと摺動する面に前記窒化層が形成されたことを特徴としている。 The nitriding member according to the present invention is a hydraulic rotating machine comprising: a rotating shaft; a cylinder block rotating with the rotation of the rotating shaft; and a piston accommodated in a cylinder of the cylinder block. The base material is composed of the piston, and the nitride layer is formed on a surface of the piston that slides with the cylinder.
このように構成した本発明は、シリンダブロックが回転軸と共に回転することにより、ピストンがシリンダ内で回転軸に沿って往復移動を繰返すので、ピストンがシリンダに摺動し、ピストンとシリンダの摺動面に高負荷がかかった状態となる。このような状態であっても、ピストンの表面のうちシリンダと摺動する面には窒化層が形成されているので、この窒化層が緩衝剤として機能することにより、ピストン及びシリンダが互いに及ぼす力の影響を緩和することができる。これにより、ピストン及びシリンダの寿命を向上させることができる。特に、本発明はピストンの表面に窒化層を形成するようにしたので、シリンダブロックのシリンダの内側に窒化処理を施して窒化層を形成するよりも、窒化処理の作業を容易に進めることができる。 In the present invention configured as described above, since the piston repeats reciprocating movement along the rotation axis in the cylinder when the cylinder block rotates together with the rotation axis, the piston slides on the cylinder, and the piston and the cylinder slide. A high load is applied to the surface. Even in such a state, a nitrided layer is formed on the surface of the piston that slides with the cylinder. Can alleviate the effects. Thereby, the lifetime of a piston and a cylinder can be improved. In particular, according to the present invention, since the nitride layer is formed on the surface of the piston, the nitriding process can be performed more easily than the case where the nitrided layer is formed inside the cylinder of the cylinder block. .
本発明の窒化部材によれば、その窒化層がγ’−Fe4N層及びε−Fe3N層の2層を含み、窒素濃度、硬度、及びヤング率がγ’−Fe4N層と母材との間の範囲にあるε−Fe3N層を、γ’−Fe4N層と母材との間に形成して有効に活用しているので、余分な工程や設備を設けなくても密着性の高い窒化層を迅速に形成することができる。そして、ε−Fe3N層よりも窒素濃度及び硬度が高く、ヤング率が低いγ’−Fe4N層が窒化層の最表面に現れるので、耐摩耗性を向上させることができる。これにより、従来よりも優れた実用性を達成することができる。 According to the nitride member of the present invention, the nitride layer includes two layers of γ′-Fe 4 N layer and ε-Fe 3 N layer, and the nitrogen concentration, hardness, and Young's modulus are between the γ′-Fe 4 N layer and the base material. Since the ε-Fe3N layer in the range is formed between the γ'-Fe4N layer and the base material and effectively used, a nitride layer with high adhesion can be quickly formed without providing extra steps or equipment. Can be formed. Since the γ'-Fe4N layer having a higher nitrogen concentration and hardness than the ε-Fe3N layer and having a lower Young's modulus appears on the outermost surface of the nitride layer, the wear resistance can be improved. Thereby, the practicality superior to the past can be achieved.
以下、本発明に係る窒化部材を実施するための形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, the form for implementing the nitriding member concerning the present invention is explained based on figures.
本発明に係る窒化部材の一実施形態は、例えば建設機械に備えられる油圧ポンプ及び油圧モータ等の液圧回転機に適用される。本実施形態では、この液圧回転機は、例えば図1に示すように可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプ(以下、便宜的に斜板式ポンプ1と呼ぶ)から成っている。 One embodiment of the nitriding member according to the present invention is applied to a hydraulic rotary machine such as a hydraulic pump and a hydraulic motor provided in a construction machine, for example. In this embodiment, this hydraulic rotating machine is composed of, for example, a variable displacement swash plate type axial piston pump (hereinafter referred to as a swash plate type pump 1 for convenience) as shown in FIG.
この斜板式ポンプ1は、例えば外殻を形成するケーシング2と、このケーシング2の中央部において軸線周りに回転可能に設けられた回転軸3と、この回転軸3の回転に伴って回転するシリンダブロック4と、このシリンダブロック4のシリンダ5に収容されるピストン6と、このピストン6の端部に摺動可能に保持され、シリンダブロック4と共に回転するシュー7と、このシュー7が摺接する斜板8と、この斜板8を揺動可能に支持するクレードル9とを備えている。
The swash plate pump 1 includes, for example, a
ケーシング2は、回転軸3及びシリンダブロック4等の各部材を覆う筒状のケーシング本体2Aと、このケーシング本体2Aの両端側を閉塞するフロントケーシング2B及びリヤケーシング2Cとから成っている。さらに、リヤケーシング2Cは、シリンダブロック4内に作動油を供給あるいは排出する一対の給排通路15A,15Bを有している。これらの給排通路15A,15Bは、作動油の吸込側及び吐出側に設けられた配管等(図示せず)に接続されている。そして、リヤケーシング2Cとシリンダブロック4との間には、作動油の出入りを規制する弁板16が介装されている。
The
また、斜板式ポンプ1は、シュー7とピストン6のフロントケーシング2B側の端部との間に位置して回転軸3に挿通され、シュー7を挿通して斜板8の摺動面に押圧する挿通穴を有する環状平板のリテーナ17と、このリテーナ17とシリンダブロック4との間に位置して回転軸3に挿嵌され、外周面によってリテーナ17を斜板8に向けて押圧するリテーナガイド(図示せず)とを備えている。
The swash plate pump 1 is positioned between the
回転軸3は、フロントケーシング2Bとリヤケーシング2Cとの間に軸受20A,20B等を介して回転可能に支持されている。また、回転軸3は、フロントケーシング2Bから軸線方向に突出する突出端3Aが形成されており、この突出端3A側が、例えばエンジン等の原動機(図示せず)によって回転駆動されるようになっている。
The rotary shaft 3 is rotatably supported between the front casing 2B and the rear casing 2C via
シリンダブロック4は、回転軸3の外周側にスプライン結合されると共に、両端面のうちフロントケーシング2B側の一端が斜板8に対向して配置され、両端面のうちリヤケーシング2C側の他端は弁板16に摺接するようになっている。これにより、シリンダブロック4は、回転軸3の軸線方向に対して位置が固定され、回転軸3の軸線周りに回転可能になっている。
The
そして、斜板式ポンプ1は、エンジン等の原動機が駆動することで回転軸3がシリンダブロック4と共に一体に回転することにより、リテーナガイド及びリテーナ17によってシュー7が斜板8側へ押し付けられた状態で斜板8上を回転軸3の軸線周りに摺動しながら、ピストン6がシリンダ5内で回転軸3の軸線方向に沿って往復移動を繰返し、吸込側の給排通路15Bから弁板16を介してシリンダブロック4内へ流入した作動油を高圧の圧油として吐出側の給排通路15Aへ吐出するようにしている。また、斜板式ポンプ1は、斜板8がクレードル9に摺動しながらその傾転角を変化させることにより、作動油の吐出量を増減するようにしている。
The swash plate pump 1 is in a state in which the
従って、このように構成される斜板式ポンプ1は、少なくともピストン6とシリンダ5、斜板8とクレードル9、リテーナ17とリテーナガイド、及びリテーナ17とシュー7との間でその表面同士が互いに摺動することから、これらの各摺動面に対して高負荷がかかった状態となっている。
Therefore, the swash plate type pump 1 configured as described above has at least the surfaces of the
そこで、本実施形態は、斜板式ポンプ1が建設機械に組み込まれる前に予めクレードル9、ピストン6、リテーナ17とリテーナガイドのうちいずれか一方、及びリテーナ17とシュー7のうちいずれか一方の母材の鋼に対して窒化処理を施すことにより、クレードル9の表面のうち斜板8と摺動する面、ピストン6の表面のうちシリンダ5と摺動する面、リテーナ17とリテーナガイドのうちいずれか一方の摺動面、リテーナ17とシュー7のうちいずれか一方の摺動面に窒化層を形成させるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, before the swash plate pump 1 is incorporated into the construction machine, any one of the
以下、上述したように本実施形態に係る母材の成分組成、この母材の表面に形成される窒化層の構成、及び窒化処理を図2〜6に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, as described above, the composition of the base material according to the present embodiment, the configuration of the nitride layer formed on the surface of the base material, and the nitriding treatment will be described in detail with reference to FIGS.
本実施形態に係る母材は、成分組成として、例えばC:0.25〜0.60重量%、Mn:7.0〜12.0重量%、S:0.03重量%以下、Si:0.05〜1.0重量%、残部がFe及び不可避不純物元素を含有している。 The base material according to the present embodiment has, for example, C: 0.25 to 0.60% by weight, Mn: 7.0 to 12.0% by weight, S: 0.03% by weight or less, Si: 0 as the component composition. 0.05 to 1.0% by weight, and the balance contains Fe and inevitable impurity elements.
また、上述した窒化処理は、母材が炉内に配置された後、炉内の温度範囲、炉内の残留NH3濃度、及び処理時間が定められた窒化条件の下、実施される。本実施形態では、窒化条件として、例えば炉内の温度範囲は400℃より大きく600℃未満、炉内の残留NH3濃度は40%より大きく80%未満に設定されており、処理時間は目標有効硬化深さに応じて適宜に設定される。 In addition, after the base material is placed in the furnace, the above-described nitriding process is performed under nitriding conditions in which the temperature range in the furnace, the residual NH 3 concentration in the furnace, and the processing time are determined. In this embodiment, as the nitriding conditions, for example, the temperature range in the furnace is set to be higher than 400 ° C. and lower than 600 ° C., the residual NH 3 concentration in the furnace is set to be higher than 40% and lower than 80%, and the processing time is set to the target effective. It is set appropriately according to the curing depth.
そして、このように設定された窒化条件の下で作製された本実施形態に係る窒化層は、最表面に形成されたγ’−Fe4N層と、このγ’−Fe4N層と母材との間に形成され、窒素濃度、硬度、及びヤング率(図5参照)がγ’−Fe4N層と母材との間の範囲にあるε−Fe3N層とから成っている。 The nitrided layer according to the present embodiment manufactured under the nitriding conditions set in this manner includes a γ′-Fe4N layer formed on the outermost surface, and between the γ′-Fe4N layer and the base material. And an ε-Fe3N layer having a nitrogen concentration, hardness, and Young's modulus (see FIG. 5) in the range between the γ′-Fe4N layer and the base material.
すなわち、図2(a)に示すように従来技術の窒化部材は、表面側からε−Fe3N層(窒化層)、γ’−Fe4N層(窒化層)、母材(拡散層)の順に窒化条件に応じた体積比率で各層が形成されているのに対して、図2(b)に示すように本実施形態に係る窒化部材は、表面側からγ’−Fe4N層(窒化層)、ε−Fe3N層(窒化層)、母材(拡散層)の順に窒化条件に応じた体積比率で各層が形成されている。 That is, as shown in FIG. 2 (a), the nitriding member of the prior art has nitriding conditions in the order of ε-Fe3N layer (nitriding layer), γ'-Fe4N layer (nitriding layer), and base material (diffusion layer) from the surface side. Each layer is formed in a volume ratio according to the above, whereas as shown in FIG. 2B, the nitride member according to this embodiment has a γ′-Fe 4 N layer (nitride layer), ε− from the surface side. Each layer is formed in the order of the Fe3N layer (nitriding layer) and the base material (diffusion layer) in a volume ratio corresponding to the nitriding conditions.
また、本実施形態では、窒化層のγ’−Fe4N層とε−Fe3N層との構成配分として、例えばε−Fe3N層の割合を20%〜30%としており、γ’−Fe4N層の量がε−Fe3N層の量よりも大きくなっている。 Further, in this embodiment, as a configuration distribution of the γ′-Fe 4 N layer and the ε-Fe 3 N layer of the nitride layer, for example, the ratio of the ε-Fe 3 N layer is 20% to 30%, and the amount of the γ′-Fe 4 N layer is It is larger than the amount of the ε-Fe 3 N layer.
次に、上述したように本実施形態に係る母材の成分組成であるC、Si、Mn、Sの含有量の範囲を規定した理由、窒化条件を設定した理由、及び窒化層の構成配分を設定した理由を説明する。 Next, as described above, the reason for defining the content range of C, Si, Mn, and S, which are the component compositions of the base material according to the present embodiment, the reason for setting the nitriding conditions, and the composition distribution of the nitride layer Explain why it was set.
[C:0.25〜0.60重量%]
Cは強度を確保するために必要な元素であり、この観点からCの含有量を0.25重量%以上としている。一方、Cの含有量が0.60重量%を超えると靭性が低下するので、Cの含有量を0.60重量%以下としている。
[C: 0.25 to 0.60% by weight]
C is an element necessary for ensuring the strength, and from this viewpoint, the C content is set to 0.25% by weight or more. On the other hand, if the C content exceeds 0.60% by weight, the toughness decreases, so the C content is set to 0.60% by weight or less.
[Si:0.05〜1.0重量%]
Siは脱酸に必要な元素であると共に、強度を確保するために必要な元素であり、Siの含有量が0.05重量%未満では所望の効果を得ることができないので、Siの含有量を0.05重量%以上としている。一方、Siの含有量が1.0重量%を超えると、靭性が低下するので、Siの含有量を0.05〜1.0重量%以下としている。
[Si: 0.05 to 1.0% by weight]
Si is an element necessary for deoxidation and is an element necessary for ensuring strength. Since the desired effect cannot be obtained if the Si content is less than 0.05% by weight, the Si content Is 0.05% by weight or more. On the other hand, if the Si content exceeds 1.0% by weight, the toughness decreases, so the Si content is set to 0.05 to 1.0% by weight or less.
[Mn:7.0〜12.0重量%]
Mnは強度を確保するために必要な元素であり、Mnの含有量を7.0重量%以上とすることにより、本実施形態に係る窒化層においてγ’−Fe4N層を最表面に形成し、ε−Fe3N層をγ’−Fe4N層と母材との間に形成することができる。
[Mn: 7.0 to 12.0% by weight]
Mn is an element necessary for ensuring strength. By setting the content of Mn to 7.0% by weight or more, a γ′-Fe 4 N layer is formed on the outermost surface in the nitride layer according to the present embodiment, An ε-Fe 3 N layer can be formed between the γ′-Fe 4 N layer and the base material.
具体的には、図3に示すように本実施形態に係る窒化条件の下では、Fe−Mn−Nの3元状態図において母材(母相)とγ’−Fe4N層の境界線と、母材(母相)とε−Fe3N層の境界線とがMn濃度が7.0%になる地点で交差しており、Mn濃度が7.0%未満ではγ’−Fe4N層はε−Fe3N層よりも低窒素濃度側にあるが、Mn濃度が7.0%以上ではγ’−Fe4N層はε−Fe3N層よりも高窒素濃度側にある。 Specifically, as shown in FIG. 3, under the nitriding conditions according to the present embodiment, in the Fe—Mn—N ternary phase diagram, the boundary line between the base material (parent phase) and the γ′-Fe 4 N layer, The base material (matrix) and the boundary line of the ε-Fe3N layer intersect at a point where the Mn concentration is 7.0%. When the Mn concentration is less than 7.0%, the γ'-Fe4N layer is ε-Fe3N. Although it is on the lower nitrogen concentration side than the layer, the γ′-Fe 4 N layer is on the higher nitrogen concentration side than the ε-Fe 3 N layer when the Mn concentration is 7.0% or more.
そのため、Mnの含有量が7.0重量%未満では窒素濃度が高い最表面にε−Fe3N層が形成され、本実施形態に係る窒化層を得ることができないが、Mnの含有量が7.0重量%以上であれば、本実施形態に係る窒化層を得ることができるので、Mnの含有量を7.0重量%以上としている。一方、Mnを多量に添加すると、靭性が低下するので、Mnの含有量を12.0%以下としている。 Therefore, if the Mn content is less than 7.0% by weight, an ε-Fe 3 N layer is formed on the outermost surface having a high nitrogen concentration, and the nitride layer according to this embodiment cannot be obtained. However, the Mn content is 7. If the content is 0% by weight or more, the nitride layer according to the present embodiment can be obtained. Therefore, the Mn content is 7.0% by weight or more. On the other hand, when a large amount of Mn is added, the toughness decreases, so the Mn content is set to 12.0% or less.
[S:0.03重量%以下]
Mnの含有量を7.0重量%以上としていることに伴い、Sの含有量を極力低下させることが必要となるので、Sの含有量を0.03重量%以下としている。
[S: 0.03% by weight or less]
Along with the Mn content being 7.0% by weight or more, it is necessary to reduce the S content as much as possible, so the S content is 0.03% by weight or less.
[炉内の温度範囲:400℃より大きく600℃未満]
炉内の温度が400℃以下であれば、窒素の拡散速度は急激に低下する。例えば、図4に示すように炉内の温度が400℃のときの窒化条件の下では、Fe−Mn−Nの3元状態図においてγ’−Fe4N層及びε−Fe3N層は高窒素濃度側にあり、Mnを添加しても母材に対する窒化層の生成促進効果が極めて小さくなっている。一方、炉内の温度が600℃以上であれば、母材のα→γ変態が起こり、窒化層の生成が抑制される。従って、本実施形態に係る窒化条件の下では、炉内の温度範囲を400℃より大きく600℃未満としている。
[Temperature range in the furnace: greater than 400 ° C and less than 600 ° C]
If the temperature in the furnace is 400 ° C. or lower, the diffusion rate of nitrogen decreases rapidly. For example, as shown in FIG. 4, under the nitriding conditions when the temperature in the furnace is 400 ° C., the γ′-Fe 4 N layer and the ε-Fe 3 N layer are on the high nitrogen concentration side in the Fe—Mn—N ternary phase diagram. Even if Mn is added, the effect of promoting the formation of a nitride layer on the base material is extremely small. On the other hand, if the temperature in the furnace is 600 ° C. or higher, α to γ transformation of the base material occurs, and the formation of a nitride layer is suppressed. Therefore, under the nitriding conditions according to the present embodiment, the temperature range in the furnace is set to be greater than 400 ° C. and less than 600 ° C.
[炉内の残留NH3濃度:40%より大きく80%未満]
炉内の残留NH3濃度が40%以下であれば、状態図上、窒化層が形成されず、炉内の残留NH3濃度が80%以上であれば、ポーラス層が生成され易くなるので、炉内の残留NH3濃度を40%より大きく80%未満としている。
[Residual NH 3 concentration in the furnace: greater than 40% and less than 80%]
If the residual NH 3 concentration in the furnace is 40% or less, a nitride layer is not formed on the phase diagram, and if the residual NH 3 concentration in the furnace is 80% or more, a porous layer is easily generated. The residual NH 3 concentration in the furnace is greater than 40% and less than 80%.
[窒化層の構成配分:ε−Fe3N層の割合を20%〜30%]
本実施形態に係る窒化層のうちε−Fe3N層は、γ’−Fe4N層に比べてポーラス層が生成され易いので、ポーラス層の生成を抑制するためにε−Fe3N層の割合を30%以下にする必要がある。また、本実施形態に係る窒化層のうちε−Fe3N層は、γ’−Fe4N層と母材との間に形成されるので、後述するように窒化層と母材との間の密着性を良くするためにε−Fe3N層の割合を20%以上にする必要がある。従って、窒化層の構成配分として、ε−Fe3N層の割合を20%〜30%としている。
[Compositional distribution of nitride layer: Ratio of ε-Fe3N layer is 20% to 30%]
Among the nitrided layers according to this embodiment, the ε-Fe3N layer is more easily formed with a porous layer than the γ′-Fe4N layer. It is necessary to. In addition, since the ε-Fe3N layer of the nitride layer according to the present embodiment is formed between the γ′-Fe4N layer and the base material, the adhesion between the nitride layer and the base material is improved as will be described later. In order to improve the ratio, the ratio of the ε-Fe3N layer needs to be 20% or more. Accordingly, the proportion of the ε-Fe 3 N layer is set to 20% to 30% as the constituent distribution of the nitride layer.
ここで、一般的に硬度と耐摩耗性の間には線形関係があり、硬度が高くなるに従って耐摩耗性が良くなる傾向があるので、高負荷がかかった状態で使用される建設機械の斜板式ポンプ1に形成される窒化層の最表面は、できる限り硬度が高い層が最表面に現れるのが望ましい。また、一般的にヤング率が低い程、表面が受ける衝撃を吸収し易く、耐摩耗性が良くなる傾向があるので、建設機械の斜板式ポンプ1に形成される窒化層の最表面は、できる限りヤング率が低い層が現れるのが望ましい。 Here, there is generally a linear relationship between hardness and wear resistance, and there is a tendency for wear resistance to improve as the hardness increases. Therefore, the inclination of construction machinery used under heavy loads is high. As for the outermost surface of the nitride layer formed in the plate pump 1, it is desirable that a layer having the highest possible hardness appears on the outermost surface. In general, the lower the Young's modulus, the easier it is to absorb the impact received by the surface and the better the wear resistance. Therefore, the outermost surface of the nitride layer formed on the swash plate pump 1 of a construction machine can be formed. It is desirable that a layer having a low Young's modulus appears.
本実施形態の窒化層において最表面に形成されたγ’−Fe4N層は、結晶粒がε−Fe3N層の結晶粒に比べて細かく、ポーラス層の生成が抑制されるので、図5右図に示すように最表面のγ’−Fe4N層の硬度は、図5左図に示す従来技術の窒化部材の窒化層において最表面に形成されたε−Fe3N層の硬度よりも高くなっている。 The γ'-Fe4N layer formed on the outermost surface of the nitride layer of the present embodiment has finer crystal grains than those of the ε-Fe3N layer, and the generation of a porous layer is suppressed. As shown, the hardness of the outermost γ'-Fe4N layer is higher than the hardness of the ε-Fe3N layer formed on the outermost surface in the nitride layer of the conventional nitride member shown in the left diagram of FIG.
さらに、図5右図に示すように本実施形態の窒化層において最表面に形成されたγ’−Fe4N層は、図5左図に示す従来技術の窒化部材の窒化層において最表面に形成されたε−Fe3N層のヤング率よりも低くなっている。従って、本実施形態に係る窒化部材は、従来技術の窒化部材よりも耐摩耗性に優れ、高負荷がかかった状態での使用に適していることが分かる。 Further, as shown in the right side of FIG. 5, the γ′-Fe 4 N layer formed on the outermost surface of the nitride layer of the present embodiment is formed on the outermost surface of the nitride layer of the conventional nitride member shown in the left side of FIG. It is lower than the Young's modulus of the ε-Fe 3 N layer. Therefore, it can be seen that the nitriding member according to the present embodiment is more wear resistant than the nitriding member of the prior art and is suitable for use in a state where a high load is applied.
また、図6に示すように本実施形態に係る窒化部材のS(応力振幅)−N(繰返し回数)曲線は、従来技術に係る窒化部材のS−N曲線よりも高応力振幅側にあり、疲労限度も増大している。従って、本実施形態に係る窒化部材は、従来技術の窒化部材よりも耐疲労性にも優れ、高負荷がかかった状態での使用に適していることが分かる。 Moreover, as shown in FIG. 6, the S (stress amplitude) -N (number of repetitions) curve of the nitrided member according to the present embodiment is on the higher stress amplitude side than the SN curve of the nitrided member according to the prior art, The fatigue limit is also increasing. Therefore, it can be seen that the nitrided member according to the present embodiment is more excellent in fatigue resistance than the nitrided member of the prior art and is suitable for use under a high load condition.
このように構成した本実施形態によれば、建設機械の斜板式ポンプ1におけるピストン6、クレードル9、リテーナ17とリテーナガイドのうちいずれか一方、及びリテーナ17とシュー7のうちいずれか一方の母材である鋼に対して上述のように設定された窒化条件の下、窒化処理を施すことにより、クレードル9の表面のうち斜板8と摺動する面、ピストン6の表面のうちシリンダ5と摺動する面、リテーナ17とリテーナガイドのうちいずれか一方の摺動面、リテーナ17とシュー7のうちいずれか一方の摺動面に、γ’−Fe4N層及びε−Fe3N層から成る窒化層を形成させることができる。
According to the present embodiment configured as described above, any one of the
そして、この窒化層の最表面にはγ’−Fe4N層が形成され、このγ’−Fe4N層と母材との間にε−Fe3N層が形成される。最表面に形成されたγ’−Fe4N層は、その下部に形成されたε−Fe3N層よりも窒素濃度及び硬度が高く、ヤング率が低いので、斜板8とクレードル9、シリンダ5とピストン6、リテーナ17とリテーナガイド、及びリテーナ17とシュー7がそれぞれ相互に摺動しても表面が受ける影響を緩和することができる。これにより、耐摩耗性を十分に向上させることができる。
A γ'-Fe4N layer is formed on the outermost surface of the nitride layer, and an ε-Fe3N layer is formed between the γ'-Fe4N layer and the base material. The γ'-Fe4N layer formed on the outermost surface has a higher nitrogen concentration and hardness than the ε-Fe3N layer formed therebelow and a lower Young's modulus. Therefore, the swash plate 8 and the
また、本実施形態は、窒化層としてγ’−Fe4N層だけを生成させるものではなく、炉内の温度範囲を400℃より大きく600℃未満に維持してγ’−Fe4N層とε−Fe3N層の2層を生成させるものであるので、クレードル9の表面のうち斜板8と摺動する面、ピストン6の表面のうちシリンダ5と摺動する面、リテーナ17とリテーナガイドのうちいずれか一方の摺動面、及びリテーナ17とシュー7のうちいずれか一方の摺動面に窒化層を迅速に形成させることができ、しかも図5右図に示すように窒化層のγ’−Fe4N層の窒素濃度及び硬度を高く維持することができる。
Further, the present embodiment does not generate only the γ′-Fe 4 N layer as the nitride layer, but maintains the temperature range in the furnace at a temperature higher than 400 ° C. and lower than 600 ° C., and the γ′-Fe 4 N layer and the ε-Fe 3 N layer. Therefore, one of the surface of the
さらに、γ’−Fe4N層と母材との間に形成されるε−Fe3N層は、窒素濃度、硬度、及びヤング率がγ’−Fe4N層と母材との間の範囲にあるので、γ’−Fe4N層が母材上に直接形成されるよりも、ε−Fe3N層が中間層として介在することで窒化層と母材との密着性を高めることができる。これにより、斜板8とクレードル9、シリンダ5とピストン6、リテーナ17とリテーナガイド、及びリテーナ17とシュー7がそれぞれ相互に摺動しても窒化層の被膜が母材から剥離するのを抑制することができる。
Furthermore, since the ε-Fe3N layer formed between the γ'-Fe4N layer and the base material has a nitrogen concentration, hardness, and Young's modulus in the range between the γ'-Fe4N layer and the base material, Rather than forming the '-Fe4N layer directly on the base material, the adhesion between the nitride layer and the base material can be improved by interposing the ε-Fe3N layer as an intermediate layer. Thereby, even if the swash plate 8 and the
このように、窒化層としてγ’−Fe4N層の他にε−Fe3N層を有効に活用することにより、本実施形態は高負荷がかかった状態での使用に適しているので、例えばDLC(ダイヤモンドライクカーボン)層を形成するためのε−Fe3N層の研削工程やDLCコーティング工程等の余分な工程や母材の前洗浄のための設備を設けなくて済む。そのため、本実施形態に係る窒化部材の製造を効率良く行うことができ、製造コストを抑えることができる。従って、優れた実用性を達成することができる。 As described above, by effectively using the ε-Fe3N layer in addition to the γ′-Fe4N layer as the nitride layer, this embodiment is suitable for use under a high load condition. For example, DLC (diamond It is not necessary to provide an extra process such as a grinding process of the ε-Fe 3 N layer and a DLC coating process for forming a (like carbon) layer, and equipment for pre-cleaning the base material. Therefore, the nitride member according to this embodiment can be efficiently manufactured, and the manufacturing cost can be suppressed. Accordingly, excellent practicality can be achieved.
また、本実施形態は、炉内の温度範囲が400℃より大きく600℃未満の窒化条件下のFe−Mn−Nの3元状態図においてMn濃度と各層との状態に着目し、Mnの含有量を7.0重量%以上にすることにより、ピストン6、クレードル9、リテーナ17とリテーナガイドのうちいずれか一方、及びリテーナ17とシュー7のうちいずれか一方の母材に対して表面側からγ’−Fe4N層、ε−Fe3N層の順に窒化層を上手く形成させることができる。さらに、これらの母材の成分としてMnの含有量を12.0重量%以下に調整することにより、Mnの多量添加によって靭性が低下するのを抑制することができる。これにより、耐摩耗性及び耐疲労性に優れた窒化部材を容易に得ることができる。
In addition, the present embodiment focuses on the Mn concentration and the state of each layer in the ternary phase diagram of Fe—Mn—N under nitriding conditions in which the temperature range in the furnace is greater than 400 ° C. and less than 600 ° C. By setting the amount to 7.0% by weight or more, any one of the
また、本実施形態は、上述したようにピストン6、クレードル9、リテーナ17とリテーナガイドのうちいずれか一方、及びリテーナ17とシュー7のうちいずれか一方の母材の成分としてMnの含有量を7.0〜12.0重量%としており、このようにMnの含有量が増大しても母材の成分に含まれるSの含有量を0.03重量%以下に制限することにより、靭性が低下するのを効果的に抑制することができる。これにより、斜板8、クレードル9、シリンダ5、ピストン6、リテーナ17、リテーナガイド、及びシュー7の高寿命化を図ることができ、これらの部品の交換作業の頻度を減少させることができる。
In the present embodiment, as described above, the content of Mn as a component of the base material of any one of the
また、本実施形態は、クレードル9の表面のうち斜板8と摺動する面、ピストン6の表面のうちシリンダ5と摺動する面、リテーナ17とリテーナガイドのうちいずれか一方の摺動面、及びリテーナ17とシュー7のうちいずれか一方の摺動面に形成される窒化層のε−Fe3N層の割合を30%以下に制限することにより、ε−Fe3N層をγ’−Fe4N層と母材との間に形成させてもポーラス層が過剰に生成されることを抑制することができ、窒化層全体での硬度を高く維持することができる。
In the present embodiment, the surface of the
さらに、本実施形態は、クレードル9の表面のうち斜板8と摺動する面、ピストン6の表面のうちシリンダ5と摺動する面、リテーナ17とリテーナガイドのうちいずれか一方の摺動面、及びリテーナ17とシュー7のうちいずれか一方の摺動面に形成される窒化層のε−Fe3N層の割合を20%以上にすることにより、γ’−Fe4N層の割合を増やしてもε−Fe3N層の形成量をある程度確保しているので、ε−Fe3N層がγ’−Fe4N層と母材との間で十分な密着力を発揮することができる。
Further, in the present embodiment, the surface of the
このように、クレードル9の表面のうち斜板8と摺動する面、ピストン6の表面のうちシリンダ5と摺動する面、リテーナ17とリテーナガイドのうちいずれか一方の摺動面、及びリテーナ17とシュー7のうちいずれか一方の摺動面に形成される窒化層のγ’−Fe4N層とε−Fe3N層の構成配分を適切に設定することにより、窒化層の硬度と密着性の両面からバランスの取れた部材を実現することができる。従って、斜板8とクレードル9、シリンダ5とピストン6、リテーナ17とリテーナガイド、及びリテーナ17とシュー7がそれぞれ相互に摺動しても窒化層が安定しているので、これらの部品の高い信頼性を得ることができる。
Thus, the surface of the
また、本実施形態は、斜板8とクレードル9、シリンダ5とピストン6、リテーナ17とリテーナガイド、及びリテーナ17とシュー7がそれぞれ相互に摺動するが、互いに摺動する部品のいずれか一方だけを窒化処理して窒化層を形成するようにしているので、窒化層の摩耗を促進させず、窒化層が緩衝剤としての機能を長期に渡って果たすことができる。特に、本実施形態は、シリンダ5とピストン6のうち窒化層を形成させる表面としてピストン6を選択することにより、ピストン6の外側表面が窒化処理の対象となるので、窒化処理の作業を容易に進めることができ、優れた作業効率を実現することができる。
In this embodiment, the swash plate 8 and the
なお、上述した本実施形態は、建設機械の液圧回転機に適用され、クレードル9、ピストン6、リテーナ17とリテーナガイドのうちいずれか一方、及びリテーナ17とシュー7のうちいずれか一方の母材に対して、炉内の温度範囲を400℃より大きく600℃未満、炉内の残留NH3濃度を40%より大きく80%未満に設定した窒化条件の下で窒化処理して形成された場合について説明したが、この場合に限らず、母材として鋼が用いられていれば、例えば建設機械以外の部品に対して、適宜設定した窒化条件の下で窒化処理して形成されていても良い。
The above-described embodiment is applied to a hydraulic rotating machine of a construction machine. The mother of either one of the
また、本実施形態は、液圧回転機が可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプから成る場合について説明したが、この場合に限らず、液圧回転機は例えば可変容量型斜板式アキシャルピストンモータ、あるいは可変容量型斜軸式アキシャルピストンポンプ・モータから成っていても良いし、液圧回転機は可変容量型に限定されるものではなく、固定容量型であっても良い。 In the present embodiment, the case where the hydraulic rotating machine is composed of a variable displacement swash plate type axial piston pump has been described. However, the present invention is not limited to this, and the hydraulic rotating machine is, for example, a variable displacement swash plate type axial piston motor or A variable displacement oblique axis type axial piston pump / motor may be used, and the hydraulic rotating machine is not limited to the variable displacement type, but may be a fixed displacement type.
また、本実施形態では、母材の成分組成として、C:0.25〜0.60重量%、Mn:7.0〜12.0重量%、S:0.03重量%以下、Si:0.05〜1.0重量%、残部がFe及び不可避不純物元素を含有した場合について説明したが、この場合に限らず、例えばこれらのC、Mn、S、Si以外の元素が母材に添加されていても良いし、Mnの含有量が7%以上であれば、C、S、Siの含有量の範囲が限定されていなくても良い。 Moreover, in this embodiment, as a component composition of a base material, C: 0.25-0.60 weight%, Mn: 7.0-12.0 weight%, S: 0.03 weight% or less, Si: 0 0.05 to 1.0% by weight and the balance containing Fe and inevitable impurity elements have been described. However, the present invention is not limited to this case. For example, elements other than C, Mn, S, and Si are added to the base material. If the content of Mn is 7% or more, the range of the content of C, S, and Si may not be limited.
1 斜板式ポンプ(液圧回転機)
3 回転軸
4 シリンダブロック
5 シリンダ
6 ピストン
7 シュー
8 斜板
9 クレードル
17 リテーナ
1 Swash plate pump (hydraulic rotating machine)
3 Rotating
Claims (6)
前記窒化層は、
最表面に形成されたγ’−Fe4N層と、
このγ’−Fe4N層と前記母材との間に形成され、窒素濃度、硬度、及びヤング率がγ’−Fe4N層と前記母材との間の範囲にあるε−Fe3N層とから成ることを特徴とする窒化部材。 In a nitriding member in which a nitriding treatment is performed on steel as a base material, and a nitride layer is formed on the surface of the base material,
The nitride layer is
A γ'-Fe4N layer formed on the outermost surface;
It is formed between this γ'-Fe4N layer and the base material, and consists of an ε-Fe3N layer having a nitrogen concentration, hardness, and Young's modulus in the range between the γ'-Fe4N layer and the base material. A nitride member characterized by the above.
前記母材は、成分組成として、C:0.25〜0.60重量%、Mn:7.0〜12.0重量%、残部がFe及び不可避不純物元素を含有することを特徴とする窒化部材。 The nitride member according to claim 1,
The base material has a component composition of C: 0.25 to 0.60% by weight, Mn: 7.0 to 12.0% by weight, and the balance contains Fe and inevitable impurity elements. .
前記母材は、成分組成として、S:0.03重量%以下を含有することを特徴とする窒化部材。 The nitride member according to claim 2,
The base material contains S: 0.03% by weight or less as a component composition.
前記窒化層の前記γ’−Fe4N層と前記ε−Fe3N層との構成配分として、前記ε−Fe3N層の割合を20%〜30%としたことを特徴とする窒化部材。 The nitriding member according to any one of claims 1 to 3,
A nitriding member characterized in that a ratio of the ε-Fe3N layer is 20% to 30% as a constituent distribution of the γ'-Fe4N layer and the ε-Fe3N layer of the nitride layer.
斜板と、この斜板を揺動可能に支持するクレードルとを備えた液圧回転機に適用され、
前記母材は前記クレードルから成り、前記クレードルの表面のうち前記斜板と摺動する面に前記窒化層が形成されたことを特徴とする窒化部材。 In the nitriding member according to any one of claims 1 to 4,
It is applied to a hydraulic rotating machine that includes a swash plate and a cradle that supports the swash plate in a swingable manner,
The nitriding member, wherein the base material is made of the cradle, and the nitriding layer is formed on a surface of the cradle that slides on the swash plate.
回転軸と、この回転軸の回転に伴って回転するシリンダブロックと、このシリンダブロックのシリンダに収容されるピストンとを備えた液圧回転機に適用され、
前記母材は前記ピストンから成り、前記ピストンの表面のうち前記シリンダと摺動する面に前記窒化層が形成されたことを特徴とする窒化部材。 In the nitriding member according to any one of claims 1 to 4,
It is applied to a hydraulic rotating machine comprising a rotating shaft, a cylinder block that rotates as the rotating shaft rotates, and a piston that is housed in a cylinder of the cylinder block.
The base material is made of the piston, and the nitrided layer is formed on a surface of the piston that slides on the cylinder.
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