JP2021071166A - 歯車およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】面圧疲労強度が大きい歯車を提供する。【解決手段】本発明は、母材からなる歯部と歯部の少なくとも歯面上に形成された硬質層とを有する歯車である。硬質層は母材と異なる材質である高速度工具鋼からなる。母材のビッカース硬さは４００ＨＶ以下でも、硬質層のビッカース硬さは８００ＨＶ以上となり、それらの硬さ比は２．５以上となる。硬質層は、例えば、母材上に高速度工具鋼粉をレーザメタルデポジション（ＬＭＤ）して形成した肉盛部から形成される。肉盛部は、５３０〜６００℃の高温焼戻が複数回なされることにより二次硬化して、非常に大きなビッカース硬さを示す。こうして得られた肉盛部を機械加工して所望の寸法や表面粗さに仕上げれば、面圧疲労強度が大きい歯部（特に歯面）を備えた歯車が得られる。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は歯車等に関する。

動力伝達や減速比の調整等を行う際に歯車が用いられる。その歯部（特に歯面）は、高荷重を繰り返し受けるため、高い耐ピッチングや耐疲労性等が要求される。この傾向は、歯車が軽量化または小型化されたり、歯車が高温環境下や過酷な潤滑環境下で高速運転される場合に顕著である。

このような歯車には、通常、所望形状に加工または成形された肌焼鋼等に、浸炭焼入れ、焼き戻し等の熱処理が施される。これに関連する記載が、例えば、下記の特許文献１、２にある。ちなみに、特許文献３〜６は、歯車と直接関係ないが、高速度工具鋼に関連する記載がある。特許文献７には、レーザビームを用いた肉盛に関連する記載がある。

特開２００１−１４００２０ ＷＯ２０１１／０３０８２７ 特開２０１６−２１１０２２ 特開２０１９−５６１６０ 特開２００８−２６１０４０ 特開２０１２−６７３２５ 特開２０１７−２１４９０９

特許文献１〜７のいずれにも、歯車の歯面に、高速度工具鋼からなる硬質層をもうける旨の記載は一切ない。

本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、従来の歯車とは異なる新たな歯車等を提供することを目的とする。

本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し結果、噛み合う歯車間で摺接する歯面に、高速度工具鋼からなる硬質層を形成することを着想した。そして実際に、その硬質層が歯車の面圧疲労強度の向上に寄与することを確認した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。

《歯車》
（１）本発明の歯車は、母材からなる歯部と該歯部の少なくとも歯面上に形成された硬質層とを有する歯車であって、該硬質層は、該母材と異なる材質である高速度工具鋼からなる。

（２）本発明の歯車は、少なくとも歯面に高速度工具鋼からなる硬質層が形成されており、高い面圧疲労強度等を発揮し得る。このような本発明の歯車によれば、その小型化を図ったり、過酷な環境下における使用等が可能となる。

また本発明の歯車は、硬質層を除いて、高速度工具鋼以外の母材からなる。このため本発明の歯車によれば、母材に応じた製造コスト（材料費、加工費等）、靱性や耐衝撃性等の機械的特性が確保され得る。

《歯車の製造方法》
本発明は歯車の製造方法としても把握できる。本発明は、例えば、母材からなる歯部の少なくとも歯面上に、該母材と異なる材質である高速度工具鋼からなる肉盛部を形成する肉盛工程を備える歯車の製造方法でもよい。

《その他》
特に断らない限り本明細書でいう「ｘ〜ｙ」は下限値ｘおよび上限値ｙを含む。本明細書に記載した種々の数値または数値範囲に含まれる任意の数値を新たな下限値または上限値として「ａ〜ｂ」のような範囲を新設し得る。また、特に断らない限り、本明細書でいう「ｘ〜ｙｍｍ」はｘｍｍ〜ｙｍｍを意味する。他の単位系（ＭＰａ等）についても同様である。

硬質層を歯部に形成した平歯車を例示した斜視図と部分拡大図である。 レーザメタルデポジション（ＬＭＤ）による硬質層の形成過程を示した模式図である。 組織観察用試料の造形方法を示す説明図と、実際に造形した試料の平面写真と、試料１の肉盛部の断面を示す光学顕微鏡写真である。 面圧疲労試験用試料の造形方法を示す説明図である。 各試料の金属組織を示すＳＥＭ像である。 各試料に係るビッカース硬さと面圧疲労強度の関係を示す散布図である。

本発明の構成要素に、本明細書中から任意に選択した一つまたは二つ以上の構成要素を付加し得る。本明細書で説明する内容は、歯車のみならず、その製造方法にも適宜該当する。方法的な構成要素であっても、物に関する構成要素ともなり得る。

《歯車》
歯車はその種類を問わない。歯車には、例えば、平行軸歯車（平歯車、内歯車、はすば歯車、ラック等）、交差軸歯車（かさ歯車等）、食違軸歯車（ウォームギヤ等）などがある。転位の有無、歯形（インボリュート歯形、サイクロイド歯形、トロコイド歯形等なども問わない。

歯車は、所定数の歯部（ウォームギアのような連続した歯部を含む。）を有する。歯部は、歯先、歯底、それらの間にある歯面を有する。本発明に係る硬質層は、噛み合う歯車間で摺接する歯面（少なくともその一部）に形成されていれば足る。つまり硬質層は、必ずしも、歯車の外周全面に形成されていなくてもよい。例えば、摺接しない領域（歯先、歯底、側端面等）には形成されていなくてもよい。但し、摺接しない領域にも硬質層が形成されていと、その分、歯車は表面強化される。外周全面に硬質層が形成された平歯車の一例を図１Ａに模式的に示した。

歯部（硬質層を除く）を構成する母材は、硬質層と異なる材質であれば、その種類を問わない。母材は、例えば、成形性、加工性または熱処理性等に適した鋼材（炭素鋼、合金鋼等）からなるとよい。母材は、溶製材でも焼結材でもよい。また本明細書でいう歯車には、シャフト等の付属体が一体化されたものも含まれる。この場合、部位により材質が異なってもよい。つまり、歯部以外は、本明細書でいう母材とさらに異なる材質でもよい。

《硬質層》
（１）材質
硬質層は高速度工具鋼からなる。高速度工具鋼は種々あり、歯車の所望特性に応じて選択されるとよい。高速度工具鋼は、炭素（Ｃ）および多くの合金元素（Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、ＶまたはＣｏ等）を含む鉄合金である。高速度工具鋼は、通常、ＷとＭｏの少なくとも一方を多く含む。ＷとＭｏは置換性があるため、ＭｏとＷの含有量はＷ当量（Ｗeq.＝Ｗ＋２Ｍｏ）で評価され得る。

いずれにしても高速度工具鋼は、主に、Ｃと合金元素（Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ等）が結合した硬質な（複）炭化物により強化される。Ｃｏは炭化物をほとんど形成しないが、焼戻硬さや高温硬さの向上に寄与する。Ｃｏの含有は任意であるが、Ｃｏが過多になると、靱性の低下によりチッピング性が低下し得る。

各元素は、例えば、次のような範囲内で任意に含まれて、高速度工具鋼を構成するとよい。なお、本明細書では、特に断らない限り、高速度工具鋼全体に対する質量割合（単に「％」という。）で示す。Ｃは、例えば、０．８５〜４％、１〜３．５％、１．５〜３％さらには２〜２．８％含まれ得る。高速度工具鋼は、一般的な炭素鋼よりも、合金元素量に見合った多くのＣを含むとよい。

Ｃｒは、例えば、３〜１０％、３．５〜９％さらには４〜５％含まれ得る。Ｖは、例えば、１〜８％、２〜７％さらには３〜６％含まれ得る。Ｗおよび／またはＭｏは、Ｗ当量で、例えば、６〜２６％、１０〜２３％さらには１５〜２１％含まれ得る。Ｗでいえば、例えば、０．０１〜２０％さらには５〜１５％含まれてもよい。Ｍｏでいえば、例えば、０．０１〜１０％さらには３〜９％含まれてもよい。Ｃｏは任意であるが、例えば、１〜１２％、４〜１１％さらには６〜９％含まれてもよい。

具体的な化学成分の一例として、高速度工具鋼は、その全体を１００％として、Ｃ：２〜４％さらには２．１〜２．５％、Ｃｒ：３〜５％さらには３．５〜４．５％、Ｗ当量（Ｗ＋２Ｍｏ）：１８〜２３％さらには１９〜２２％、Ｖ：５．５〜７．５％さらには６〜７％、Ｃｏ：９〜１１％さらには９．５〜１０．５％、残部：Ｆｅおよび不純物であってもよい。このとき、Ｍｏ：５．５〜８．５％さらには６〜８％、Ｗ：５〜８％さらには６〜７％としてもよい。

別例として、高速度工具鋼は、その全体を１００％として、Ｃ：２〜４％さらには２．１〜２．５％、Ｃｒ：３〜５％さらには３．５〜４．５％、Ｗ当量（Ｗ＋２Ｍｏ）：１８〜２３％さらには１９〜２２％、Ｖ：５．５〜７．５％さらには６〜７％、Ｃｏ：９〜１１％さらには９．５〜１０．５％、残部：Ｆｅおよび不純物であってもよい。このとき、Ｍｏ：５．５〜８．５％さらには６〜８％、Ｗ：５〜８％さらには６〜７％としてもよい。

他例として、高速度工具鋼は、その全体を１００％として、Ｃ：１〜２％さらには１．１〜１．５％、Ｃｒ：３．５〜８．５％さらには４〜８％、Ｗ当量（Ｗ＋２Ｍｏ）：５〜１８％さらには６〜１７％、Ｖ：２．５〜４％さらには３〜３．５％、Ｃｏ：０〜２．５％さらには１〜２％、残部：Ｆｅおよび不純物であってもよい。このとき、Ｍｏ：１〜７％さらには２〜６％、Ｗ：０．０１〜８％さらには５〜７％としてもよい。

（２）硬さ
硬質層は、例えば、ビッカース硬さが８００Ｈｖ以上、９００Ｈｖ以上さらには１０００Ｈｖ以上であるとよい。一方、硬質層が形成される母材は、例えば、ビッカース硬さが４００Ｈｖ以下、３５０Ｈｖ以下、３００Ｈｖ以下さらには２５０Ｈｖ以下でもよい。このような硬質層と母材の組み合わせにより、歯面における耐疲労性や耐ピッチング性等と共に、歯部の靱性や耐衝撃性等が確保される。

母材のビッカース硬さに対する硬質層のビッカース硬さの比率でいうなら、その硬さ比は２．５以上、３以上、３．５以上、４以上さらには４．５以上であってもよい。

なお、本明細書でいう硬さは次のようにして定める。硬質層の硬さは、少なくとも一つの歯部の断面について、硬質層の最端部を除く略均等な歯面に沿った３点について測定した各ビッカース硬さ（試験荷重：０．３ｋｇｆ）の算術平均値とする。なお、複数箇所について同様な測定をしたときは、さらに、それらの算術平均値を採用する（以下同様）。

母材の硬さは、少なくとも一つの歯部の断面について、熱影響部（HAZ: Heat-Affected Zone）を除く領域（HAZの内側にある領域）で、歯面に沿った略均等な３点について測定した各ビッカース硬さ（試験荷重：０．３ｋｇｆ）の算術平均値とする。

（３）形態
硬質層は、歯面に沿って形成されていればよい。硬質層の厚さは、例えば、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上さらには１．５ｍｍ以上でもよい。その上限値は問わないが、例えば、３ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下さらには２ｍｍ以下でもよい。その厚さが過小では高負荷時に母材から破壊して歯車の強度向上を図れず、その厚さが過大では原料や製造のコスト増となる。

硬質層の厚さは、少なくとも一つの歯部の断面を光学顕微鏡で観察して得られた画像を解析して求まる。具体的にいうと、硬質層が形成されている母材表面に沿って算出した硬質層の厚さ（図１Ｃ参照）の積分値を、その母材表面の長さで除して求まる。この算出は画像解析ソフト（Ａ像君／旭化成エンジニアリング株式会社）により行える。なお、硬質層の形成が不十分な端部等は除いて算出するとよい。また、複数箇所について同様な測定をしたときは、さらに、それらの算術平均値を採用する（以下同様）。

《製造方法》
（１）肉盛
歯車は、例えば、母材を所望形状に成形または加工された歯部の少なくとも歯面上に、その母材とは異なる材質である高速度工具鋼を肉盛して製造される（肉盛工程）。このときできた肉盛部（肉盛層）が硬質層になる。通常、その肉盛部に熱処理や研削等の加工が施されて硬質層とされる。

肉盛工程は、例えば、高速度工具鋼となる原料粉末を溶融させ、歯面上で凝固させてなされる。肉盛工程は、レーザメタルデポジション（ＬＭＤ）や溶射等によりなされる。特にＬＭＤは制御性に優れ、例えば、肉盛部の厚さを管理し易い。

原料粉末は、所望組成に調製された１種類の粉末でもよいし、全体として所望組成になる２種以上の粉末（混合粉末には限らない。）でもよい。ＬＭＤによれば、複数の粉末でも、所望の混合比（所望組成）で溶解させ得る。

ＬＭＤに用いるレーザの種類は、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザ、半導体レーザ、ＣＯ_２レーザ等のいずれでもよい。また、原料粉末を搬送するキャリアガス、原料粉末（溶融滴を含む）の酸化等を抑止するシールドガスには、不活性ガス（Ｈｅ、Ａｒ等の他、Ｎ_２を含む。）が用いられるとよい。なお、ＬＭＤが真空雰囲気や不活性ガス雰囲気等でなされるとき、シールドガスの供給はなくてもよい。

（２）熱処理
高速度工具鋼からなる肉盛部は、熱処理により、所望の特性（硬さ等）を発現する。上述したように、溶融した高速度工具鋼が歯面上で急冷凝固してできた肉盛部は、通常、マルテンサイト（一部は残留オーステナイト）組織を既に有すると考えられる。このため、改めて焼き入れを行わなくてもよいが、再焼き入れがなされてもよい。再焼き入れは、例えば、少なくとも肉盛部を１１００〜１２５０℃さらには１１５０〜１２００℃に加熱するとよい。

肉盛部は、５３０〜６００℃さらには５４０〜５８０℃に加熱する焼戻工程が施されるとよい。これにより残留オーステナイトの解消（マルテンサイトへの変態）、炭化物の析出、マルテンサイトの安定化等が図られる。高温焼戻により、通常、肉盛部は形成時（焼戻前）よりも硬化する（二次硬化）。焼戻は、少なくとも２回なされるとよく、３回以上なされてもよい。特に肉盛部がＣｏを多く含む場合、焼戻を３回以上行うとよい。

歯部（特に歯面）に比較的薄く形成されている硬質層の熱処理は、高周波誘導加熱等により、表面部だけ加熱してなされてもよい。この場合、効率的な熱処理が可能になると共に、母材側の組織変化が抑制され得る。

（３）加工
肉盛部は、例えば、機械加工が施されるとよい（加工工程）。加工は、所望する加工量、寸法精度、表面粗さ等に応じて、切削、研削、研磨等が選択される。加工は、焼戻前になされても焼戻後になされてもよい。焼戻後の肉盛部は硬質であるため、研削または研磨されるとよい。このような加工により、肉盛部は所望の形態（厚さ、寸法（幾何公差を含む。）、表面粗さ等）を有する硬質層とされる。

《用途》
歯車は、その用途を問わない。少なくとも歯面が硬質層で強化された歯車は、耐疲労性または耐ピッチング等に優れる。また高速度工具鋼からなる硬質層は、焼戻し軟化抵抗も大きい。このため本発明の歯車は、高温（例えば２００〜４００℃さらには２５０〜３５０℃）な環境下、流体潤滑のみならず混合潤滑や境界潤滑を生じ得る過酷な潤滑環境下等での使用に適する。なお、歯車の小型化や低粘度な潤滑油の使用等により、歯面の使用環境は一層過酷となる。

母材上に高速度工具鋼からなる肉盛部または硬質層を形成した試料を製作した。各試料を用いた組織観察と面圧疲労試験を行った。これらの具体例に基づいて、本発明をさらに詳しく説明する。

《試料の製造》
（１）素材（原料）
母材として、ＳＳ４００（ＪＩＳ）とＳＣＭ４２０（ＪＩＳ）とからなるバルク材を用意した。

肉盛に用いる原料粉末として、３種の高速度工具鋼粉（山陽特殊製鋼株式会社製ＳＰＭ６０、ＳＰＭＲ８およびＳＰＭ２３）を用意した。それらの化学成分は表１に示した通りである（鋼種１〜３）。なお、表１中、鋼種３（ＳＰＭＲ８）の化学成分は分析値であり、それ以外の化学成分はメーカのカタログ値である。原料粉末は、篩い分けにより４５〜１５０μｍに分級したものを用いた。

比較材として、４種の高速度工具鋼（溶製材）からなるバルク材（山陽特殊製鋼株式会社製ＳＰＭ６０、ＳＰＭＲ８およびＳＰＭ２３と、日立金属株式会社製ＨＡＰ７２）を用意した。これらの化学成分も表１に示した通りである（鋼種１〜４）。いずれのバルク材も焼入れ焼戻し済み鋼材であった。

一般的な歯車材料である市販の浸炭焼入れ焼戻し済みクロム鋼材（ＳＣｒ４２０／溶製バルク材）も比較材として用意した。ちなみに、ＳＣｒ４２０（ＪＩＳ）の化学成分は、Ｃ：０．１８〜０．２３％、Ｃｒ：０．９〜１．２％、Ｍｎ：０．６〜０．９％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、残部：Ｆｅおよび不純物である。本実施例でいう化学成分は、特に断らない限り、すべて鋼全体に対する質量割合（％）である。

（２）組織観察用試料
先ず、組織観察用の試料をレーザメタルデポジション（ＬＭＤ）により造形した。ＬＭＤによる造形の様子を図１Ｂに模式的に示した。母材にはＳＳ４００を用いた。原料粉末には３種の各高速度工具鋼粉（鋼種１〜３／単種粉末）を用いた。

組織観察用試料の造形は表２に示したＬＭＤ条件１により行い、母材上にビード（肉盛部）を繰り返し造形した。表２中にある「走査間隔」は、図１Ｃに示すように、母材表面上に造形する各ビードの間隔を意味し、「走査回数」はその表面上に走査間隔毎に造形したビード数を意味する（図１Ｃの上段左側に示した説明図を参照）。

各肉盛部に対して、二次硬化を目的とした焼戻しを行った（焼戻工程）。焼戻しは、肉盛部が形成された母材を加熱炉に入れて行った。このとき、炉内温度：５５０℃、処理時間：９０分、焼戻回数：２回、炉内雰囲気：窒素雰囲気とした。

こうして、母材（厚さ８ｍｍの板材）の表面上に、肉盛部（長さ２０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）が形成された組織観察用の各試料が得られた（図１Ｃの上段右側に示した写真を参照）。鋼種１〜３に対応して、各試料をそれぞれ試料１〜３という。一例として、試料１の肉盛部を光学顕微鏡で観察した断面写真を図１Ｃの下段に示した。

（３）面圧疲労試験用試料
次に、面圧疲労試験用の試験片を上述したＬＭＤ装置を用いて製作した。母材にはＳＣＭ４２０を用いた。原料粉末には高速度工具鋼粉（鋼種１／単種粉末）を用いた。

面圧疲労試験用試料の造形は表２に示したＬＭＤ条件２により行い、厚さ約２．５ｍｍの肉盛部を母材（φ２０ｍｍの円筒形）の表面上に造形した。具体的にいうと、一定速度で回転すると共に長手方向へ移動する母材の表面へＬＭＤを行った。こうして図１Ｄに示すように、母材表面には、硬質層がスパイラル状（展開図では斜め直線状）に肉盛造形される。本実施例では、その母材を長手方向に往復動させることにより、その表面に８層の硬質層を造形した。表２にある「積層回数」は、その厚さ（高さ）方向に繰り返した造形回数（層数）を意味する。また同表にある「積層間隔」は、硬質層を１層造形する毎に、母材（回転軸）位置を厚さ方向へ移動（下降）させるオフセットを意味する。

肉盛部に対して、二次硬化を目的とした焼戻しを行った（焼戻工程）。焼戻しは、肉盛部が形成された母材を加熱炉に入れて行った。このとき、炉内温度：５５０℃、処理時間：９０分、焼戻回数：２回、炉内雰囲気：窒素雰囲気とした。

焼戻した肉盛部を機械加工により厚さ２ｍｍの均一的な層状（つまり硬質層）とした。こうして得られた試験片を面圧疲労試験に供した。なお、混同を生じない限り、このような試験片も単に試料１という。

（４）組織観察用の比較試料
組織観察用の比較試料には、焼入れ焼戻し済み高速度工具鋼バルク材（鋼種１〜３）をそのまま用いた（試料Ｃ１〜Ｃ３に相当）。

（５）面圧疲労試験用の比較試料
面圧疲労試験用の比較試験片には、焼入れ焼戻し済み高速度工具鋼バルク材（鋼種３と鋼種４）および浸炭焼入れ焼戻し済みクロム鋼バルク材を、所定形状に機械加工した各試験片を用いた。なお、混同を生じない限り、このような試験片も試料Ｃ３、Ｃ４およびＣ０という。

《組織観察と硬さ測定》
組織観察用の各試料を用いて、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるミクロ組織観察と、ビッカース硬さの測定を行った。各試料の組織写真（ＳＥＭ像）を図２にまとめて示した。試験荷重を０．３ｋｇｆとして測定した各試料のビッカース硬さを表３に示した。なお、試料１〜３と試料Ｃ０は、母材のビッカース硬さも併せて示した。試料Ｃ０の硬質層は浸炭層を意味する。

《面圧疲労試験》
ローラピッチング試験により、各試料の面圧疲労強度を評価した。ローラピッチング試験は、歯車の歯面に生じるすべりを模擬した転動疲労試験であり、周速の異なる一対のローラ試験片を用いて行われる。

この際、試料１（ＳＰＭ６０）は、硬さが近い鋼種４（ＨＡＰ７２）からなるバルク材を相手材とし、すべり率：−２５％、油温：１２０℃として試験した。試料Ｃ３（ＳＰＲＭ８）、試料Ｃ４（ＨＡＰ７２）および試料Ｃ０（ＳＣｒ４２０）は、相手材も同材質（同鋼種のバルク材）とし、すべり率：−４０％、油温：１２０℃として試験した。

いずれの試験も、摺動面にピッチングが発生するか、または１×１０^７回経過するまで行った。こうして得られたヘルツ（Hertz）の最大接触応力を面圧疲労強度とした。各試料の面圧疲労強度を表３に併せて示した。

《評価》
（１）肉盛部
図１Ｃから明らかなように、ＬＭＤにより、母材に一体化した肉盛部が造形されたことがわかる。なお、図１Ｃからわかるように、ＬＭＤに起因して、肉盛部には縞状のビード痕が認められた。

（２）金属組織と硬さ
図２から明らかなように、化学成分は同じでも、肉盛部（硬質層）はバルク材よりも金属組織が微細であり、粗大な炭化物が少なかった。このような金属組織の相違は、表３に示す硬さに反映されているといえる。すなわち、試料１〜３は、化学成分が同じ試料Ｃ１〜Ｃ３に対して、硬さが約１０％程度大きかった。

表３に示した硬さ比からも明らかなように、試料１〜３は、母材に対する硬質層の硬さ比が３．５倍以上となった。これらの硬さ比は、浸炭焼入れされたクロム鋼（一般的な歯車材）よりも十分に大きかった。

（３）面圧疲労試験と硬さ
表３から明らかなように、試料１の面圧疲労強度は非常に大きくなった。この点は、類似する化学成分を有する試料Ｃ４（バルク材／ＨＡＰ７２）と比較しても明らかである。

表３に基づいて、各試料のビッカース硬さ（硬質層）と面圧疲労強度の関係を図３に示した。図３から明らかなように、両者はほぼ線形関係にあった。また、試料１は試料Ｃ０に対して面圧疲労強度が約２．３倍にもなった。

このように、歯車の一部（歯部、特に歯面）に高速度工具鋼からなる硬質層を形成するだけで、歯車の面圧疲労強度を大幅に高められることがわかった。

Claims (10)

1. 母材からなる歯部と該歯部の少なくとも歯面上に形成された硬質層とを有する歯車であって、
   該硬質層は、該母材と異なる材質である高速度工具鋼からなる歯車。
2. 前記母材のビッカース硬さは４００ＨＶ以下であり、
   前記硬質層のビッカース硬さは８００ＨＶ以上である請求項１に記載の歯車。
3. 前記母材のビッカース硬さに対する前記硬質層のビッカース硬さの比率である硬さ比は２．５以上である請求項１または２に記載の歯車。
4. 前記硬質層は、厚さ０．１ｍｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の歯車。
5. 前記高速度工具鋼は、その全体を１００質量％（以下、単に「％」という。）として、
   Ｃ：０．８５〜４％、Ｃｒ：３〜１０％、Ｖ：１〜８％、Ｗ当量（Ｗ＋２Ｍｏ）：６〜２６％を少なくとも含む鋼材である請求項１〜４のいずれかに記載の歯車。
6. 前記高速度工具鋼は、その全体を１００％として、下記の化学成分からなる請求項１〜５のいずれかに記載の歯車。
   Ｃ：２〜４％、Ｃｒ：３〜５％、Ｗ当量（Ｗ＋２Ｍｏ）：１８〜２３％、
   Ｖ：５．５〜７．５％、Ｃｏ：９〜１１％、残部：Ｆｅおよび不純物
7. 母材からなる歯部の少なくとも歯面上に、該母材と異なる材質である高速度工具鋼からなる肉盛部を形成する肉盛工程を備える歯車の製造方法。
8. 前記肉盛工程は、レーザメタルデポジション法によりなされる請求項７に記載の歯車の製造方法。
9. さらに、前記肉盛部を５３０〜６００℃に加熱する焼戻工程を備える請求項７または８に記載の歯車の製造方法。
10. さらに、前記焼戻工程後の肉盛部を機械加工する加工工程を備える請求項７〜９のいずれかに記載の歯車の製造方法。

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