JP2023037429A - 鋼部品及び鋼部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦係数を低減可能な鋼部品を提供する。【解決手段】本実施形態の鋼部品（１）は、円板状又は円柱状の主体部（１０）を備え、主体部（１０）は、表層に形成されている浸炭硬化層と、浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備える。浸炭硬化層は、特定集合組織領域を含む。特定集合組織領域では、主体部（１０）の軸方向に垂直な断面のうち、浸炭硬化層の表面から深さ１０μｍ、幅５０μｍの最表層矩形域での主体部（１０）の軸方向（Ｌ）の結晶方位解析により得られる｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％以上である。【選択図】図１

Description

本開示は、鋼部品及び鋼部品の製造方法に関し、さらに詳しくは、表層に浸炭硬化層を含む鋼部品及び鋼部品の製造方法に関する。

シャフトに代表される部品は、例えば、自動車のトランスミッションの部品として利用される。これらの部品の多くは、鋼からなる。以降の説明において、鋼からなる部品を「鋼部品」という。

上述の用途に用いられる鋼部品には、高い疲労強度が求められる。これらの鋼部品の疲労強度を高める手段として、浸炭処理が知られている。浸炭処理には、ガス浸炭処理と、真空浸炭処理とが含まれる。本明細書において、ガス浸炭処理は、ガス浸炭処理だけでなく、ガス浸炭窒化処理も含む。真空浸炭処理は、真空浸炭処理だけでなく、真空浸炭窒化処理も含む。

浸炭処理された鋼部品の表層には、浸炭硬化層が形成されている。浸炭硬化層により、鋼部品の表層の硬さが高まる。そのため、鋼部品の疲労強度が高まる。

浸炭処理により疲労強度を高めた鋼部品（以下、浸炭鋼部品ともいう）は、例えば、特開２０１９－０２６８９９号公報（特許文献１）、及び、特開２０１９－０３１７４５号公報（特許文献２）に提案されている。

特許文献１に開示された浸炭鋼部品は、ＳＣＲ４２０に基づく化学組成を有する。さらに、この浸炭鋼部品の化学組成では、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＣｒ含有量が、所定の関係となるように調整されている。さらに、表層の浸炭硬化層の炭化物面積率が５～４０％に調整されている。これにより、浸炭鋼部品の浸炭層の残留オーステナイト量が抑制され、疲労強度が高まる、と特許文献１には記載されている。

特許文献２に開示された浸炭鋼部品は、所定の化学組成を有する。そして、浸炭鋼部品の表層の旧オーステナイトの結晶粒度番号、表面Ｃ濃度、及び、有効硬化層深さが、所定の範囲に調整されている。これにより、高い面疲労強度が得られる、と特許文献２には記載されている。

特開２０１９－０２６８９９号公報 特開２０１９－０３１７４５号公報

ところで、最近、自動車の燃費のさらなる向上が求められている。トランスミッションでのエネルギー損失を抑制できれば、燃費のさらなる向上が実現できる。トランスミッションでのエネルギー損失のうちの一つに、動力伝達の摩擦損失がある。この摩擦損失を低減できれば、エネルギー損失を低減できる。

動力伝達の摩擦損失を低減するためには、動力伝達に関与する鋼部品の摩擦係数（静止摩擦係数及び動摩擦係数）を低減することが有効である。ここで、静止摩擦係数とは、鋼部品が回転等の動作を開始するときに、その動作を妨げるように作用する摩擦力に比例する係数である。動摩擦係数とは、鋼部品が回転中に、その動作を妨げるように作用する摩擦力に比例する係数である。摩擦係数（静止摩擦係数及び動摩擦係数）を抑えることができれば、静止摩擦力及び動摩擦力が抑えられる。その結果、動力伝達の摩擦損失を低減できる。

本開示の目的は、摩擦係数を低減可能な鋼部品及び鋼部品の製造方法を提供することである。

本開示による鋼部品は、次の構成を有する。

鋼部品であって、
円板状又は円柱状の主体部を備え、
前記主体部は、
表層に形成されている浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、
前記浸炭硬化層は、
前記主体部の軸方向に垂直な断面のうち、前記浸炭硬化層の表面を含み、前記浸炭硬化層の表面から深さ１０μｍ、幅５０μｍの最表層矩形域での前記主体部の軸方向の結晶方位解析により得られる｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％以上である特定集合組織領域を含む、
鋼部品。

本開示による鋼部品の製造方法は、次の工程を含む。

上述の鋼部品の製造方法であって、
表層に形成されている浸炭硬化層と、前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準拠した前記浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５～２．００μｍであり、前記浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率が１０．０～４０．０％である、中間品を準備する中間品準備工程と、
前記中間品の前記浸炭硬化層の表面に、前記中間品よりも硬い圧下工具を荷重２００～９００Ｎで押し当てながら、前記圧下工具を前記浸炭硬化層の表面上で摺動させて、前記浸炭硬化層の最表層領域を塑性変形させ、前記特定集合組織領域を形成する、最表層結晶方位調整工程とを備える、
鋼部品の製造方法。

本開示による鋼部品では、摩擦係数の低減が可能である。本開示による鋼部品の製造方法は、上述の鋼部品を製造できる。

図１は、本実施形態の鋼部品の斜視図である。 図２は本実施形態の鋼部品の一例であるシャフトの斜視図である。 図３は、図１に示す最表層矩形域での方位マッピングの一例を示す図である。 図４Ａは、鋼部品の最表層矩形域での｛２０３｝結晶方位の面積率と、静止摩擦係数との関係を示す図である。 図４Ｂは、鋼部品の最表層矩形域での｛２０３｝結晶方位の面積率と、動摩擦係数との関係を示す図である。 図５は、表層塑性加工を実施するための装置（表層塑性加工装置）の模式図である。 図６は、ブロックオンリング試験の模式図である。 図７は、ブロックオンリング試験での２回目以降の回転試験で得られた摩擦係数のグラフの一例を示す図である。

本発明者らは、鋼部品の摩擦係数（静止摩擦係数及び動摩擦係数）を低減できる手段を検討した。初めに、本発明者らは、浸炭処理を実施して鋼部品の表層に浸炭硬化層を形成し、鋼部品の表面硬さを高めれば、摩擦係数が抑制されると考えた。

しかしながら、鋼部品の表面硬さを高めただけでは、摩擦係数を十分に低減することができなかった。そこで、本発明者らは、摩擦係数を低減するために、他の手段を検討した。

表層に浸炭硬化層を含む鋼部品において、浸炭硬化層の表面が他の鋼部品と接触して動作する場合を想定する。このような鋼部品はたとえば、シャフト等である。

本発明者らは、鋼部品の浸炭硬化層の最表層での結晶方位の配向性が、摩擦係数に影響を与えるのではないかと考えた。そこで、本発明者らは、浸炭硬化層の最表層での結晶方位の配向性と、摩擦係数との関係について調査及び検討した。

本発明者らは、複数種類の鋼部品を製造して、各鋼部品の軸方向に垂直な断面での浸炭硬化層の最表層において、軸方向の結晶方位解析を実施して方位マッピングを作成した。さらに、これらの鋼部品の摩擦係数を求め、方位マッピングと摩擦係数との関係を調査した。その結果、本発明者らは、浸炭硬化層の最表層において、｛２０３｝結晶方位の面積率が高いほど、摩擦係数が抑制されることを見出した。そして、さらなる検討の結果、浸炭硬化層の最表層において、｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％以上であれば、摩擦係数（静止摩擦係数及び動摩擦係数）を十分に抑制できることを初めて見出した。

本実施形態の鋼部品は、上述の技術思想に基づいて完成したものであり、次の構成を有する。

［１］
鋼部品であって、
円板状又は円柱状の主体部を備え、
前記主体部は、
表層に形成されている浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、
前記浸炭硬化層は、
前記主体部の軸方向に垂直な断面のうち、前記浸炭硬化層の表面を含み、前記浸炭硬化層の表面から深さ１０μｍ、幅５０μｍの最表層矩形域での前記主体部の軸方向の結晶方位解析により得られる｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％以上である特定集合組織領域を含む、
鋼部品。

［２］
［１］に記載の鋼部品であって、
前記鋼部品はシャフトである、
鋼部品。

［３］
［１］又は［２］に記載の鋼部品であって、
前記｛２０３｝結晶方位の前記面積率が１０．０％以上である、
鋼部品。

［４］
［３］に記載の鋼部品であって、
前記｛２０３｝結晶方位の前記面積率が１２．５％以上である、
鋼部品。

［５］
［１］～［４］のいずれか１項に記載の鋼部品の製造方法であって、
表層に形成されている浸炭硬化層と、前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準拠した前記浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５～２．００μｍであり、前記浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率が１０．０～４０．０％である、中間品を準備する中間品準備工程と、
前記中間品の前記浸炭硬化層の表面に、前記中間品よりも硬い圧下工具を荷重２００～９００Ｎで押し当てながら、前記圧下工具を前記浸炭硬化層の表面上で摺動させて、前記浸炭硬化層の最表層領域を塑性変形させ、前記特定集合組織領域を形成する、最表層結晶方位調整工程とを備える、
鋼部品の製造方法。

［６］
［５］に記載の鋼部品の製造方法であって、
前記中間品準備工程は、
鋼材を加工する加工工程と、
加工された前記鋼材に対して浸炭処理及び焼戻しを実施して、前記鋼材の表層に前記浸炭硬化層を形成し、前記浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率を１０．０～４０．０％とする熱処理工程とを含む、
鋼部品の製造方法。

［７］
［６］に記載の鋼部品の製造方法であって、
前記中間品準備工程はさらに、
前記熱処理工程後の前記鋼材の前記浸炭硬化層の表面粗さを調整して、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準拠した前記浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５～２．００μｍである前記中間品を製造する表面粗さ調整工程を含む、
鋼部品の製造方法。

以下、本実施形態による鋼部品について詳述する。

［鋼部品の構成］
図１は、本実施形態の鋼部品の模式図である。図１を参照して、鋼部品１は、円板状又は円柱状の主体部１０を備える。図１中のＬ方向は、主体部１０の軸方向を意味する。主体部１０の軸Ｌは、回転軸になり得る。

上述のとおり、主体部１０は円板状又は円柱状である。主体部１０を備える鋼部品１は例えば、図２に例示された、シャフトである。

主体部１０は、浸炭硬化層と芯部とを備える。つまり、鋼部品１のうち、少なくとも主体部１０では、浸炭処理が施されている。

浸炭硬化層は、主体部１０の表層に形成されている。芯部は、主体部１０のうち、浸炭硬化層よりも内部の部分である。

浸炭硬化層と芯部とはミクロ組織が異なる。具体的には、浸炭硬化層のミクロ組織は主としてマルテンサイトからなる。一方、芯部はマルテンサイトを実質的に含まない。したがって、周知のミクロ組織観察を行うことにより、浸炭硬化層の有無を判断できることは、当業者に周知である。

上述のとおり、本明細書において、浸炭処理は、浸炭処理と、浸炭窒化処理とを含む。したがって、本明細書において、「浸炭硬化層」は、浸炭窒化硬化層も含む概念である。なお、浸炭処理は、ガス浸炭処理及び真空浸炭処理を含む。つまり、ガス浸炭処理は、ガス浸炭処理だけでなく、ガス浸炭窒化処理も含む。真空浸炭処理は、真空浸炭処理だけでなく、真空浸炭窒化処理も含む。

［鋼部品の化学組成］
鋼部品１は、鋼からなる。鋼部品１を構成する鋼の化学組成は特に限定されない。鋼部品１を構成する鋼の化学組成は例えば、９０．０％以上のＦｅを含有する。鋼部品１を構成する鋼の化学組成は例えば、９０．０％以上のＦｅと、０．０５～０．２８％のＣと、０．１０～２．００％のＳｉと、０．３０～２．００％のＭｎとを含有する。

さらに好ましくは、本実施形態の鋼部品１を構成する鋼の化学組成は、Ｃ：０．０５～０．２８％、Ｓｉ：０．１０～２．００％、Ｍｎ：０．３０～２．００％、Ｐ：０．０３０％未満、Ｓ：０．０３０％未満、Ｎｉ：０～３．５０％、Ｃｒ：０～２．５０％、Ｍｏ：０～０．６０％、Ｃｕ：０～０．５０％、Ａｌ：０．００１～０．１００％、Ｎ：０．０２５０％以下、Ｏ：０．００５０％以下、Ｖ：０～０．２００％、Ｎｂ：０～０．１００％、Ｔｉ：０～０．２００％、Ｂ：０～０．００５０％、及び、Ｃａ：０～０．００５０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる。Ｓｉ含有量の好ましい上限は１．９０％であり、さらに好ましくは１．８５％である。Ｃｒ含有量の好ましい上限は２．３０％であり、さらに好ましくは２．１０％である。

本実施形態の鋼部品１を構成する鋼の化学組成は例えば、ＪＩＳ Ｇ４０５３：２０１６に規定のＳＭｎ４２０、ＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４２０、ＳＮＣ４１５及びＳＮＣＭ４２０のいずれかを満たしてもよい。また、例えば、ＪＩＳ Ｇ４０５３：２０１６に規定のＳＭｎＣ４２０、ＳＣｒ４１５、ＳＣＭ４１５、ＳＣＭ４１８、ＳＣＭ４２１、ＳＣＭ４２５、ＳＣＭ８２２、ＳＮＣ８１５、ＳＮＣＭ２２０、ＳＮＣＭ４１５、ＳＮＣＭ６１６及びＳＮＣＭ８１５のいずれかを満たしてもよい。本実施形態の鋼部品１を構成する鋼の化学組成は上述のとおり、公知のものでよい。

［鋼部品の化学組成の測定方法］
本実施形態の鋼部品１の化学組成は、周知の成分分析法で測定できる。具体的には、ドリル等の切削工具を用いて、鋼部品１の芯部から切粉を採取する。採取された切粉を酸に溶解させて溶液を得る。溶液に対して、ＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を実施して、化学組成の元素分析を実施する。Ｃ含有量及びＳ含有量については、周知の高周波燃焼法（燃焼－赤外線吸収法）により求める。Ｎ含有量については、周知の不活性ガス溶融－熱伝導度法により求める。

［特定集合組織領域について］
本実施形態の鋼部品１の主体部１０の浸炭硬化層は、最表層に特定集合組織領域を含む。特定集合組織領域は、次のとおり定義される。

図１を再び参照して、鋼部品１の主体部１０の表面（周面）Ｓ１を含む表層に浸炭硬化層が形成されているとする。このとき、主体部１０の軸方向Ｌに垂直な断面ＣＳのうち、表面Ｓ１を含み、かつ、表面Ｓ１から深さＤが１０μｍであり、幅Ｗが５０μｍの矩形状の任意の領域を、「最表層矩形域」２０と定義する。最表層矩形域２０は、鋼部品１の主体部１０の浸炭硬化層に含まれる。

最表層矩形域２０において、軸方向Ｌの結晶方位解析を実施して、最表層矩形域２０での方位マッピングを得る。図３は、最表層矩形域２０での方位マッピングの一例を示す図である。図３を参照して、最表層矩形域２０中の黒色の領域は、｛２０３｝結晶方位の領域である。

得られた方位マッピングにおいて、｛２０３｝結晶方位の面積率を求める。最表層矩形域２０での｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％以上であれば、その最表層矩形域２０を「特定集合組織領域」と定義する。

図４Ａは、鋼部品１の主体部１０の浸炭硬化層の最表層矩形域での｛２０３｝結晶方位の面積率と、静止摩擦係数との関係を示す図である。図４Ｂは、鋼部品１の主体部１０の浸炭硬化層の最表層矩形域での｛２０３｝結晶方位の面積率と、動摩擦係数との関係を示す図である。図４Ａ及び図４Ｂは、後述のブロックオンリング試験により得られた摩擦係数（静止摩擦係数及び動摩擦係数）を用いて作成した。

図４Ａ及び図４Ｂを参照して、鋼部品１の主体部１０の軸方向Ｌに垂直な断面ＣＳの最表層矩形域２０での軸方向Ｌの結晶方位解析により得られた｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％となるまでの間は、｛２０３｝結晶方位面積の面積率が増加しても、摩擦係数（静止摩擦係数、動摩擦係数）にそれほど変化が見られない。一方、｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％以上となった場合、｛２０３｝結晶方位の面積率が増加するに伴い、摩擦係数（静止摩擦係数、動摩擦係数）が顕著に低下する。つまり、図４Ａ及び図４Ｂのグラフは、｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％近傍で、変曲点を有する。

したがって、鋼部品１の主体部１０の軸方向Ｌに垂直な断面ＣＳのうち、浸炭硬化層の表面から深さ１０μｍ、幅５０μｍの最表層矩形域２０での軸方向Ｌの結晶方位解析により得られる｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％以上である特定集合組織領域では、摩擦係数を十分に抑制することができる。つまり、鋼部品１の主体部１０の浸炭硬化層が特定集合組織領域を含む場合、鋼部品１の主体部１０の摩擦係数は十分に抑制される。

特定集合組織領域での｛２０３｝結晶方位の面積率の好ましい下限は１０．０％であり、さらに好ましくは１２．５％であり、さらに好ましくは１５．０％であり、さらに好ましくは２０．０％であり、さらに好ましくは２５．０％である。特定集合組織領域の｛２０３｝結晶方位の面積率の上限は特に限定されない。特定集合組織領域の｛２０３｝結晶方位の面積率の上限は例えば、８０．０％であり、さらに好ましくは７０．０％であり、さらに好ましくは６５．０％であり、さらに好ましくは６０．０％であり、さらに好ましくは５０．０％であり、さらに好ましくは４０．０％であり、さらに好ましくは３５．０％である。

［最表層矩形域２０の｛２０３｝結晶方位の面積率の測定方法］
鋼部品１の主体部１０の軸方向Ｌに垂直な断面ＣＳでの最表層矩形域２０の｛２０３｝結晶方位の面積率は、電子線後方散乱回折（ＥＢＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて、次の方法により求める。

図１に示すとおり、鋼部品１の主体部１０の軸方向Ｌに垂直な断面ＣＳを有し、最表層矩形域２０を含む試験片を採取する。試験片のサイズは、最表層矩形域２０を含んでいれば、特に限定されない。

最表層矩形域２０を含む断面ＣＳを、観察面と定義する。観察面に対して鏡面研磨を実施する。鏡面研磨された観察面のうち、任意の最表層矩形域２０（浸炭硬化層の表面Ｓ１を含み、幅Ｗが５０μｍ、深さＤが１０μｍの矩形領域）を選択する。選択された最表層矩形域２０に対して、ＥＢＳＤ測定を実施する。ＥＢＳＤ測定では、加速電圧を１５ｋＶとし、照射間隔を０．０４μｍとする。ＥＢＳＤ測定により、最表層矩形域２０内の各測定点の位置に関する情報（以下、位置情報という）と、測定点での結晶方位に関する情報（以下、方位情報という）とが得られる。得られた位置情報及び方位情報に基づいて、方位マッピングを作成する。作成された方位マッピングにおいて、｛２０３｝結晶方位の領域を特定する。このとき、許容方位差を１０°とする。また、信頼性指数（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ Ｉｎｄｅｘ：ＣＩ値）が０．１よりも大きいデータを採用する。

方位マッピングでは、図３に示すとおり、特定の結晶方位を区別することが可能である。そこで、得られた方位マッピングを用いて、｛２０３｝結晶方位の面積率を求める。具体的には、最表層矩形域２０の面積に対する｛２０３｝結晶方位の領域の面積の比率を、｛２０３｝結晶方位の面積率（％）と定義する。以上の方法により、最表層矩形域２０の｛２０３｝結晶方位を示す領域の面積率を測定できる。方位マッピングは例えば、周知の解析ソフトウェア（ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｖｅｒ．７．３．１：株式会社ＴＳＬソリューションズ製）を用いてコンピュータに実行させることが可能である。

以上の構成を有する鋼部品１では、摩擦係数（静止摩擦係数及び動摩擦係数）が低い。そのため、鋼部品１が使用されるエンジンやパワートレイン等の動力源での摩擦損失を低減でき、燃費の向上に寄与することができる。

なお、本実施形態の鋼部品１の主体部１０では、表層全体に浸炭硬化層を含んでいてもよいし、表層の一部に浸炭硬化層を含んでいてもよい。つまり、鋼部品１は、少なくとも一部の表層に浸炭硬化層を含む。

また、本実施形態の鋼部品１の主体部１０の浸炭硬化層は、浸炭硬化層の全体に特定集合組織領域を含んでいてもよいし、浸炭硬化層の一部に特定集合組織領域を含んでもよい。つまり、鋼部品１の浸炭硬化層は、少なくとも一部に特定集合組織領域を含む。

［鋼部品１の製造方法］
本実施形態による鋼部品１の製造方法の一例を説明する。以降に説明する鋼部品１の製造方法は、本実施形態による鋼部品１を製造するための一例である。したがって、上述の構成を有する鋼部品１は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態による鋼部品１の製造方法の好ましい一例である。

本実施形態の鋼部品の製造方法の一例は、次の工程を含む。
（１）中間品準備工程
（２）最表層結晶方位調整工程
以下、各工程について説明する。

［（１）中間品準備工程］
中間品準備工程では、表層に形成されている浸炭硬化層と、浸炭硬化層よりも内部の芯部とを含む主体部を備える中間品を準備する。主体部は、円板状又は円柱状である。中間品は、最終製品に近い形状を有する。中間品は第三者から提供されたものでもよい。また、中間品を製造して準備してもよい。

準備する中間品はさらに、次の構成を有する。
（Ａ）ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準拠した浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５～２．００μｍである。
（Ｂ）浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率が１０．０～４０．０％である。

［（Ａ）浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａについて］
中間品の主体部の浸炭硬化層の表面粗さは、後述の最表層結晶方位調整工程での鋼部品１の最表層矩形域２０の｛２０３｝結晶方位の面積率に影響する。中間品の主体部の浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ未満であれば、中間品が構成（Ｂ）を有していても、最表層結晶方位調整工程後の鋼部品１の最表層矩形域２０の｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％未満となる。したがって、中間品の主体部の浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以上である。

一方、中間品の主体部の浸炭硬化層の表面粗さが過剰に粗くなれば、最表層結晶方位調整工程後の鋼部品１の表面に割れが発生する場合がある。したがって、中間品の浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａを２．００μｍ以下とする。

［（Ｂ）浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率について］
中間品の主体部の浸炭硬化層中の残留オーステナイトの体積率は、鋼部品１の最表層矩形域２０の｛２０３｝結晶方位の面積率に影響する。残留オーステナイトの体積率が１０．０％未満、又は、４０．０％を超えれば、最表層結晶方位調整工程を実施しても、鋼部品１の最表層矩形域２０の｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％未満となる。したがって、構成（Ａ）を有する中間品の主体部の浸炭硬化層中の残留オーステナイトの体積率を１０．０～４０．０％とする。この場合、最表層結晶方位調整工程を実施することにより、鋼部品１の最表層矩形域２０の｛２０３｝結晶方位の面積率を７．０％以上とすることができる。

以上の構成を有する中間品は、例えば、次の製造工程で製造される。
（１１）加工工程
（１２）熱処理工程
（１３）表面粗さ調整工程
以下、各工程について説明する。

［（１１）加工工程］
加工工程では、鋼部品の素材となる鋼材を加工して、鋼材を、最終製品（鋼部品）の形状に近い形状とする。

鋼材の加工方法は周知の方法でよい。たとえば、鋼材を熱間加工して、鋼材を所定形状にしてもよい。熱間加工方法はたとえば、熱間鍛造、熱間圧延等である。鋼材を冷間加工して、鋼材を所定形状にしてもよい。冷間加工方法はたとえば、冷間鍛造、冷間引抜等である。鋼材を切削加工して、鋼材を所定形状にしてもよい。鋼材を熱間加工又は冷間加工した後、さらに切削加工を実施して、鋼材を所定形状にしてもよい。

［（１２）熱処理工程］
熱処理工程では、加工された鋼材に対して熱処理を実施して、中間品の表層に浸炭硬化層を形成する。具体的には、加工された鋼材に対して、浸炭処理及び焼戻しを実施する。本製造工程例での浸炭処理は、浸炭工程と、焼入れ工程とを含む。つまり、熱処理工程は、次の工程を含む。
（１２１）浸炭工程
（１２２）焼入れ工程
（１２３）焼戻し工程
熱処理工程を実施することにより、中間品の主体部の浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率を１０～４０％に調整する。以下、各工程について説明する。

［（１２１）浸炭工程］
浸炭工程では、ガス浸炭処理、ガス浸炭窒化処理、真空浸炭処理、真空浸炭窒化処理のいずれかを実施する。浸炭工程により、中間品の主体部の表層のＣ濃度を、芯部のＣ濃度よりも高める。以降の説明では、ガス浸炭処理とガス浸炭窒化処理を合わせて、「ガス浸炭処理」と称する。また、真空浸炭処理と真空浸炭窒化処理とを合わせて、「真空浸炭処理」と称する。

［ガス浸炭処理］
ガス浸炭処理の浸炭工程は、時系列順に、加熱工程、ガス浸炭工程、拡散工程を含む。

加熱工程では、熱処理炉内に装入された鋼材を浸炭温度まで加熱する。加熱工程での浸炭温度は例えば、８３０～１１００℃である。

ガス浸炭工程は、加熱工程後に実施される。ガス浸炭工程では、所定のカーボンポテンシャルＣｐ１及び浸炭温度で、鋼材を所定時間（保持時間）保持する。浸炭工程におけるカーボンポテンシャルＣｐ１は、たとえば０．５～１．２％であり、浸炭温度での保持時間は例えば、６０～２４０分である。

拡散工程は、ガス浸炭工程後に実施される。拡散工程では、所定のカーボンポテンシャルＣｐ２及び浸炭温度で、鋼材を所定時間（保持時間）保持する。拡散工程では、浸炭工程で鋼材に侵入したＣを鋼材内で拡散させる。拡散工程でのカーボンポテンシャルＣｐ２は例えば、０．５～１．２％である。拡散工程での浸炭温度での保持時間は例えば、３０～９０分である。拡散工程でのカーボンポテンシャルＣｐ２は、浸炭工程でのカーボンポテンシャルＣｐ１よりも低くしてもよいし、カーボンポテンシャルＣｐ１と同じであってもよい。

なお、ガス浸炭工程及び拡散工程は１回ずつ実施されてもよいし、交互に複数回実施されてもよい。

［真空浸炭処理］
真空浸炭処理の浸炭工程は、時系列順に加熱工程、真空浸炭工程、拡散工程を含む。

加熱工程では、熱処理炉内に装入された鋼材を浸炭温度まで加熱する。加熱工程での浸炭温度は例えば、８３０～１１００℃である。加熱工程ではさらに、炉内を真空又は減圧する。例えば、炉内を１ｋＰａ以下まで減圧する。

真空浸炭工程は、加熱工程後に実施される。真空浸炭工程では、真空又は減圧下において、炉内に炭化水素系のガスを導入し、上記浸炭温度で鋼材を所定時間（保持時間）保持する。真空浸炭工程における導入ガスは炭化水素系ガスであれば特に限定されない。炭化水素系ガスは例えば、アセチレン、プロパン等である。浸炭温度での保持時間は特に限定されない。浸炭温度での保持時間は、例えば、５～１２０分である。真空又は減圧下で浸炭を実施することにより、ガス浸炭の場合と比較して、鋼材の表層に侵入するＣ濃度を高めることができる。

拡散工程は、真空浸炭工程後に実施される。拡散工程では、炉内に炭化水素系のガスを導入しない状態で、浸炭温度で所定時間（保持時間）保持する。拡散工程における炉内の圧力は、真空浸炭工程と同じでもよい。また、拡散工程における炉内の圧力は、真空浸炭工程における残留ガスを取り除くため、真空浸炭工程よりも減圧してもよい（例えば、１００Ｐａ以下）。拡散工程での浸炭温度での保持時間は特に限定されないが、例えば、５～１５０分である。

なお、真空浸炭工程及び拡散工程は１回ずつ実施されてもよいし、交互に複数回実施されてもよい。

［（１２２）焼入れ工程］
焼入れ工程は、浸炭工程後に実施される。焼入れ工程では、浸炭工程後の鋼材に対して、周知の焼入れを実施する。具体的には、焼入れ工程では、浸炭工程後の鋼材をＡ_ｒ３点以上の焼入れ温度で保持する。その後、鋼材を急冷して焼入れする。

焼入れ温度での保持時間は特に限定されないが、たとえば、３０～６０分である。焼入れ温度は、浸炭温度よりも低い方が好ましい。焼入れ処理における冷却方法は、油冷又は水冷である。具体的には、冷却媒体である油又は水を収納した冷却浴に、焼入れ温度に保持された鋼材を浸漬して急冷する。冷却媒体である油又は水の温度は、たとえば、室温～２００℃である。また、必要に応じて、サブゼロ処理を実施してもよい。

［（１２３）焼戻し工程］
焼戻し工程は、焼入れ工程後に実施される。焼戻し工程では、焼入れ工程後の鋼材に対して、周知の焼戻しを実施する。焼戻し温度は例えば、１００～２００℃である。焼戻し温度での保持時間は例えば、９０～１５０分である。

上述のとおり、熱処理工程において、中間品の浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率を１０．０～４０．０％に調整する。残留オーステナイトの体積率は、ガス浸炭工程のカーボンポテンシャルＣｐ１、Ｃｐ２、ガス浸炭工程及び真空浸炭工程における浸炭温度、浸炭温度での保持時間、拡散工程における浸炭温度での保持時間、焼入れ工程での冷却媒体（水又は油）の温度、を適宜調整することにより、１０．０～４０．０％に調整できる。

［（１３）表面粗さ調整工程］
表面粗さ調整工程では、熱処理工程後の鋼材に対して、研削加工を実施したり、ショットピーニングを実施したりして、中間品の主体部の浸炭硬化層の表面粗さを所定の粗さに調整する。具体的には、表面粗さ調整工程では、最表層結晶方位調整工程前の中間品の主体部の浸炭硬化層の表面での算術平均粗さＲａを０．０５～２．００μｍの範囲に調整する。算術平均粗さＲａの好ましい下限は０．１０μｍであり、さらに好ましくは０．１５μｍであり、さらに好ましくは０．２０μｍであり、さらに好ましくは０．２５μｍである。算術平均粗さＲａの好ましい上限は、１．５０μｍである。なお、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準拠して測定される。

切削加工は周知の方法を採用すればよい。また、ショットピーニングも周知の方法を採用すればよい。特に限定されないが、ショットピーニングはたとえば、直径が０．７ｍｍ以下のショット粒を用い、アークハイトが０．４ｍｍ以上の条件で行ってもよい。

本製造工程例では、表面粗さ調整工程により、結晶方位調整工程前の中間品の浸炭硬化層の表面粗さを敢えて粗くする。これにより、最表層結晶方位調整工程において、｛２０３｝結晶方位の面積率を高めることができる。

なお、熱処理工程後の中間品の主体部の浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５～２．００μｍであれば、表面粗さ調整工程は省略されてもよい。

以上の工程により、浸炭硬化層と芯部とを備え、浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５～２．００μｍであり、浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率が１０．０～４０．０％である主体部を備える中間品を準備する。

［中間品の浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率、及び、中間品の表面の算術平均粗さＲａの測定方法］
中間品の残留オーステナイトの体積率、及び、中間品の表面の算術平均粗さＲａは、次の方法で測定できる。

［残留オーステナイトの体積率］
中間品の浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率を、Ｘ線回折法により求める。具体的には、中間品から、浸炭硬化層を含むサンプルを採取する。サンプルの浸炭硬化層の表面に対してＸ線回折を実施して、ｂｃｃ構造の（２２１）面と、ｆｃｃ構造の（２２０）面の回折ピークの積分強度比を得る。得られた回折強度比に基づいて、残留オーステナイトの体積率（％）を求める。光源にはＣｒ管球を使用する。

［表面の算術平均粗さＲａ］
中間品の浸炭硬化層表面の算術平均粗さＲａを、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に規定された測定方法に準拠して測定する。具体的には、中間品の浸炭硬化層の表面において、任意の１０箇所を測定箇所とする。測定箇所において、軸方向Ｌに延びる評価長さで、算術平均粗さＲａを測定する。評価長さは、基準長さ（カットオフ波長）の５倍とする。算術平均粗さＲａの測定は、触針式の粗さ計を用いて行い、測定速度は、０．２ｍｍ／ｓｅｃとする。求めた１０個の算術平均粗さＲａのうち、最大の算術平均粗さＲａ、２番目に大きい算術平均粗さＲａ、最小の算術平均粗さＲａ、及び、２番目に小さい算術平均粗さＲａを除いた、６個の算術平均粗さＲａの算術平均値を、算術平均粗さＲａ（μｍ）と定義する。

［（２）最表層結晶方位調整工程］
最表層結晶方位調整工程では、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準拠した浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５～２．００μｍであり、浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率が１０．０～４０．０％である主体部を備える中間品の浸炭硬化層の最表層領域において、軸方向Ｌの結晶方位解析により得られる｛２０３｝結晶方位の面積率を高める。

具体的には、中間品の主体部の浸炭硬化層の表面に、中間品よりも硬い圧下工具を荷重２００～９００Ｎで押し当てる。さらに、荷重２００～９００Ｎでの圧下工具の押し当てながら、圧下工具を浸炭硬化層の表面上で摺動させて、浸炭硬化層の最表層領域を塑性変形させる。以上の工程により、浸炭硬化層の最表層に特定集合組織領域を形成する。以下、この点について説明する。

図５は、表層塑性加工を実施するための装置（表層塑性加工装置）の模式図である。図５を参照して、表層塑性加工装置３０は、支持治具３１と、圧下工具３２とを備える。圧下工具３２は半球状の形状を有する。圧下工具３２の凸部が中間品１００の主体部の浸炭硬化層の表面Ｓ１００に接触するように、圧下工具３２を配置する。支持治具３１は、下端に圧下工具３２を固定して、圧下工具３２を支持する。圧下工具３２は、中間品よりも硬い材質からなる。圧下工具３２は例えば、超硬工具であり、例えば、ダイヤモンドチップである。

表層塑性加工装置３０を用いた表層塑性加工は次のとおり実施される。初めに、表層塑性加工装置３０の圧下工具３２を、中間品１００の浸炭硬化層の表面Ｓ１００に荷重Ｆ１で押し当てる。圧下工具３２を荷重Ｆ１で押し当てながら、圧下工具３２を、浸炭硬化層の表面Ｓ１００上で摺動させて、浸炭硬化層の最表層領域を塑性変形させる。図５では、圧下工具３２を押し当てたまま、中間品１００の主体部を、中間品１００の主体部の中心軸Ｌ１周りに回転させる。このとき、中間品１００の主体部を中心軸Ｌ１周りに回転させながら、軸方向Ｌに移動させる。これにより、圧下工具３２は、荷重Ｆ１で浸炭硬化層の表面Ｓ１００に押し当てられながら、浸炭硬化層の表面Ｓ１００上を軸方向Ｌに摺動する。これにより、中間品１００の最表層領域が塑性変形する。このとき、最表層領域において、塑性変形に起因した結晶方位回転が発生する。

表層塑性加工装置３０を用いた表層塑性加工では、次の条件を満たす加工を実施する。
（Ｃ）表層塑性加工において、圧下工具３２を２００～９００Ｎの荷重Ｆ１で中間品１００の主体部の浸炭硬化層の表面に押し当てる。

荷重Ｆ１が２００Ｎ未満であれば、構成（Ａ）及び構成（Ｂ）を有する中間品を用いても、最終製品である鋼部品１の最表層矩形域２０の｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％未満となる。一方、荷重Ｆ１が高すぎれば、鋼部品１の表面に割れが発生してしまう。したがって、荷重Ｆ１を２００～９００Ｎとする。

上記（Ａ）及び（Ｂ）の構成を有する中間品に対して（Ｃ）の条件で表層塑性加工を実施すれば、鋼部品１の浸炭硬化層の最表層矩形域２０での軸方向Ｌにおいて、｛２０３｝結晶方位の集積度が高まる。その結果、最表層矩形域２０での｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％以上となる。

以上の製造方法により、本実施形態の鋼部品１は製造される。上記の製造方法は本実施形態の鋼部品１の製造方法の一例である。したがって、鋼部品１が上述の構成を有すれば、本実施形態の鋼部品１は、他の製造方法により製造されてもよい。

以下、実施例により本実施形態の鋼部品１の一態様の効果をさらに具体的に説明する。以下の実施例での条件は、本実施形態の鋼部品１の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態の鋼部品１はこの一条件例に限定されない。

表１に示す化学組成を有する鋼材（丸棒）を準備した。

表１の各試験番号の鋼材（丸棒）に対して、表２に示す浸炭処理（熱処理）を実施した。

表２中の「浸炭種類」欄の「ガス」は、熱処理工程として、以下の条件のガス浸炭処理を実施したことを意味する。「真空」は、熱処理工程として、以下の条件の真空浸炭処理を実施したことを意味する。

［ガス浸炭処理］
ガス浸炭処理を次の条件で実施した。鋼材を熱処理炉に装入し、９３０℃で６０分均熱した。その後、ガス浸炭工程を実施した。具体的には、９３０℃の浸炭温度で１００分保持した。このとき、カーボンポテンシャルＣｐ１及びＣｐ２を０．６～１．２で調整した。ガス浸炭工程後、拡散工程を実施した。拡散工程では、ガス浸炭工程と同じ浸炭温度で６０分保持した。カーボンポテンシャルＣｐ１及びＣｐ２を上記の範囲で調整して、中間品の浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率を調整した。

拡散工程後、焼入れ工程を実施した。焼入れ工程は、ガス浸炭処理と同じ炉内で、拡散工程に引き続き実施した。焼入れ工程では、鋼材を８６０℃で３０分保持した。その後、鋼材を６０℃の油を用いて油冷した。

焼入れ工程後の鋼材に対して、焼戻し工程を実施した。焼戻し工程では、丸棒を１８０℃で１２０分保持した。その後、鋼材を常温の水を用いて水冷した。

［真空浸炭処理］
真空浸炭処理を次の条件で実施した。鋼材を熱処理炉に装入し、９３０℃で６０分均熱した。その後、炉内を１ｋＰａまで減圧した。減圧後、真空浸炭工程を実施した。具体的には、炉内にアセチレンガスを導入しながら、９３０℃の浸炭温度で２０～１２０分保持した。真空浸炭工程後、拡散工程を実施した。拡散工程では、アセチレンガスの導入を停止した状態で、減圧下において９３０℃で６０～１５０分保持した。以上の工程において、真空浸炭工程の保持時間、及び、拡散工程の保持時間を調整して、中間品の浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率を調整した。

拡散工程後、焼入れ工程を実施した。焼入れ工程は、真空浸炭処理と同じ炉内で、拡散工程に引き続き実施した。焼入れ工程では、鋼材を８６０℃で３０分保持した。その後、鋼材を６０℃の油を用いて油冷した。

焼入れ工程後の鋼材に対して、焼戻し工程を実施した。焼戻し工程では、丸棒を１８０℃で１２０分保持した。その後、鋼材を大気中で放冷した。

浸炭処理後の鋼材に対して、表面粗さ調整工程を実施した。具体的には、鋼材の表面に対して、研削加工を実施して、表面粗さを調整した。

以上の工程により、各試験番号の中間品を製造した。

［表面粗さ調整工程後の各試験番号の中間品の残留オーステナイトの体積率及び表面の算術平均粗さＲａの測定試験］
表面粗さ調整工程後の各試験番号の中間品の残留オーステナイトの体積率及び表面の算術平均粗さＲａを次の方法で求めた。

［残留オーステナイトの体積率］
中間品の浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率を、Ｘ線回折法により求めた。具体的には、各試験番号の中間品から、浸炭硬化層を含むサンプルを採取した。サンプルの浸炭硬化層の表面に対してＸ線回折を実施して、ｂｃｃ構造の（２２１）面と、ｆｃｃ構造の（２２０）面の回折ピークの積分強度比を得た。得られた回折強度比に基づいて、残留オーステナイトの体積率（％）を求めた。なお、Ｘ線回折には、株式会社リガク製の商品名：ＲＩＮＴ－２５００ＨＬ／ＰＣを使用した。また、光源にはＣｒ管球を使用した。得られた残留オーステナイトの体積率を表２の「残留γ（体積％）」欄に示す。

［表面の算術平均粗さＲａ］
各試験番号の中間品の浸炭硬化層表面の算術平均粗さＲａを、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に規定された測定方法に準拠して測定した。具体的には、中間品の浸炭硬化層の表面において、任意の１０箇所を測定箇所とした。測定箇所において、軸方向Ｌに延びる評価長さで、算術平均粗さＲａを測定した。評価長さは、基準長さ（カットオフ波長）の５倍とした。算術平均粗さＲａの測定は、触針式の粗さ計を用いて行い、測定速度は、０．２ｍｍ／ｓｅｃとした。求めた１０個の算術平均粗さＲａのうち、最大の算術平均粗さＲａ、２番目に大きい算術平均粗さＲａ、最小の算術平均粗さＲａ、及び、２番目に小さい算術平均粗さＲａを除いた、６個の算術平均粗さＲａの算術平均値を、算術平均粗さＲａと定義した。

接触式の粗さ計として、株式会社ミツトヨ製の表面粗さ測定機（商品名：サーフテストＳＪ－３０１）を用いた。得られた算術平均粗さＲａ（μｍ）を表２の「Ｒａ（μｍ）」欄に示す。

表面粗さ調整工程後の中間品に対して、最表層結晶方位調整工程を実施した。具体的には、図５に示す表層塑性加工装置３０を用いて、各試験番号の中間品に対して、表層塑性加工を実施した。圧下工具３２として、ダイヤモンドチップを用いた。表層塑性加工時の荷重Ｆ１は、表２の「Ｆ１（Ｎ）」欄に記載のとおりであった。

以上の製造工程により、円柱状の主体部を有する各試験番号の鋼部品（丸棒）を製造した。

［評価試験］
各試験番号の鋼部品に対して、次の評価試験を実施した。

［最表層領域での｛２０３｝結晶方位の面積率測定試験］
各試験番号の鋼部品（丸棒）の主体部の軸方向に垂直な断面を有し、後述の最表層矩形域を含む試験片を採取した。試験片のうち、最表層矩形域を含む断面（鋼部品の軸方向に垂直な断面）を、観察面と定義した。

観察面に対して鏡面研磨を実施した。鏡面研磨された観察面のうち、任意の最表層矩形域（鋼部品の表面を含み、幅が５０μｍ、深さが１０μｍの矩形領域）を選択した。選択された最表層矩形に対して、ＥＢＳＤ測定を実施した。ＥＢＳＤ測定では、加速電圧を１５ｋＶとし、照射間隔を０．０４μｍとした。ＥＢＳＤ測定により得られた位置情報及び方位情報に基づいて、鋼部品の軸方向の方位マッピングを作成した。作成された方位マッピングにおいて、｛２０３｝結晶方位の領域を特定した。このとき、許容方位差を１０°とした。また、信頼性指数ＣＩ値が０．１よりも大きいデータを採用した。

得られた方位マッピングを用いて、｛２０３｝方位の面積率を求めた。具体的には、最表層領域の面積に対する｛２０３｝方位の領域の面積の比率を、｛２０３｝方位の面積率（％）と定義した。得られた｛２０３｝結晶方位の面積率を、表２の「｛２０３｝面積率（％）」欄に示す。

［最大静止摩擦係数測定試験］
各試験番号の鋼部品に対して、ブロックオンリング試験を実施して、最大静止摩擦係数を求めた。

図６は、ブロックオンリング試験の模式図である。図６を参照して、ブロックオンリング試験機２００は、潤滑油２０２を貯めた浴槽２０１と、リング試験片２０３とを備えた。潤滑油２０２として、１００℃における動粘度が５．４ｍｍ^２／ｓの市販のエンジンオイルを使用した。

各試験番号の鋼部品の主体部からリング試験片２０３を作成した。リング試験片２０３の外径Ｄは、鋼部品の外径と同じ３４．９９ｍｍであった。リング試験片２０３の幅Ｗは８．７４ｍｍであった。リング試験片２０３の周面は、各試験番号の鋼部品の主体部の浸炭硬化層の表面に相当した。

ブロック試験片３００の材質は、ＳＡＥＯ１とした。ブロック試験片３００の表面のうち、リング試験片２０３の周面と接触する表面（接触面という）は長さ６．３５ｍｍ×幅０．０６ｍｍであった。

図６に示すとおり、リング試験片２０３の下部を浴槽２０１中の潤滑油２０２内に漬けた。そして、リング試験片２０３の上方にブロック試験片３００を配置した。このとき、ブロック試験片３００の接触面が、リング試験片２０３の周面に対向するように、ブロック試験片３００を配置した。

以上の準備をした後、次の工程１～４を１０回繰り返した。
工程１：
ブロック試験片３００の上方から下方に向かって１００Ｎの荷重Ｐで、ブロック試験片
３００をリング試験片２０３の周面に押し付けた。
工程２：
潤滑油２０２を、ブロック試験片３００の接触面と、リング試験片２０３の周面との間から排出させるため、工程１の状態で３０秒保持した。
工程３：
すべり速度０．１ｍ／秒（５５ｒｐｍ）で、リング試験片２０３の回転を開始し、その後、３０秒回転させた。
工程４：
３０秒回転させた後、荷重Ｐを除荷した。その後、リング試験片２０３の回転を停止した。

工程１～工程４の実施中において、ブロック試験片３００に加わる力Ｆを、ロードセルで測定した。そして、次の式により摩擦係数μ（－）を求めた。
Ｆ＝μＰ
得られた摩擦係数μと試験時間との関係とを求めた。図７は、２回目以降の回転試験の摩擦係数のグラフの一例を示す図である。図７のグラフの横軸は時間、縦軸は摩擦係数である。図７を参照して、リング回転時の摩擦係数のピーク（図中の丸領域内）を、静止摩擦係数と定義した。２回目～１０回目の試験で得られた静止摩擦係数の算術平均値を、各試験番号の静止摩擦係数（－）と定義した。

なお、１回目の試験では、潤滑油がリング試験片２０３に十分に馴染んでいないため、１回目の試験で得られた静止摩擦係数は、２回目～１０回目の試験で得られた静止摩擦係数よりも顕著に大きかった。そのため、１回目の試験で得られた静止摩擦係数は対象から除外した。

［動摩擦係数測定試験］
各試験番号の鋼部品に対して、静止摩擦係数測定試験と同様のブロックオンリング試験を実施して、動摩擦係数を求めた。

図６に示すブロックオンリング試験において、潤滑油２０２の動粘度、リング試験片２０３の外径Ｄ、及びリング試験片２０３の幅Ｗ、ブロック試験片３００の材質、ブロック試験片３００の表面のうち、リング試験片２０３の周面と接触する接触面のサイズは、いずれも、静止摩擦係数測定試験と同じであった。

図６に示すとおり、リング試験片２０３の下部を浴槽２０１中の潤滑油２０２内に漬けた。そして、リング試験片２０３の上方にブロック試験片３００を配置した。このとき、ブロック試験片３００の接触面が、リング試験片２０３の周面に対向するように、ブロック試験片３００を配置した。

以上の準備をした後、次の工程１～３を行った。
工程１：
すべり速度１．０ｍ／秒（５５０ｒｐｍ）で、リング試験片２０３の回転を開始した。
工程２：
ブロック試験片３００の上方から下方に向かって３００Ｎの荷重Ｐで、ブロック試験片
３００をリング試験片２０３の周面に押し付けた。
工程３：
３００秒回転させた後、荷重Ｐを除荷した。その後、リング試験片２０３の回転を停止した。

工程１～工程３の実施中において、ブロック試験片３００に加わる力Ｆを、ロードセルで測定した。そして、次の式により摩擦係数μ（－）を求めた。
Ｆ＝μＰ
３００秒間の回転中に得られた摩擦係数μのピークを除いた算術平均値を、各試験番号の動摩擦係数（－）と定義した。

［試験結果］
試験番号１～２０は、最表層結晶方位調整工程前の中間品の浸炭硬化層の算術平均粗さＲａ、及び、浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率が適切であった。さらに、最表層結晶方位調整工程での荷重Ｆ１が適切であった。そのため、製造された鋼部品の軸方向に垂直な断面のうち、表面（周面）から深さが１０μｍ、幅５０μｍの最表層矩形域での軸方向の結晶方位解析により得られる｛２０３｝結晶方位の面積率は、７．０％以上であった。その結果、静止摩擦係数が０．１８５未満と低く、動摩擦係数も０．０８５未満と低かった。

一方、試験番号２１及び２２では、最表層結晶方位調整工程前の中間品の浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率が低すぎた。そのため、鋼部品の最表層矩形域での｛２０３｝結晶方位の面積率は、７．０％未満であった。そのため、静止摩擦係数が０．１８５以上と高く、動摩擦係数も０．０８５以上と高かった。

試験番号２３及び２４では、最表層結晶方位調整工程前の中間品の浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率が高すぎた。そのため、鋼部品の最表層矩形域での｛２０３｝結晶方位の面積率は、７．０％未満であった。そのため、静止摩擦係数が０．１８５以上と高く、動摩擦係数も０．０８５以上と高かった。

試験番号２５及び２６では、最表層結晶方位調整工程前の中間品の浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが低すぎた。そのため、鋼部品の最表層矩形域での｛２０３｝結晶方位の面積率は、７．０％未満であった。そのため、静止摩擦係数が０．１８５以上と高く、動摩擦係数も０．０８５以上と高かった。

試験番号２７及び２８では、最表層結晶方位調整工程での荷重Ｆ１が低すぎた。そのため、鋼部品の最表層矩形域での｛２０３｝結晶方位の面積率は、７．０％未満であった。そのため、静止摩擦係数が０．１８５以上と高く、動摩擦係数も０．０８５以上と高かった。

以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

Claims (7)

1. 鋼部品であって、
   円板状又は円柱状の主体部を備え、
   前記主体部は、
   表層に形成されている浸炭硬化層と、
   前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、
   前記浸炭硬化層は、
   前記主体部の軸方向に垂直な断面のうち、前記浸炭硬化層の表面を含み、前記浸炭硬化層の表面から深さ１０μｍ、幅５０μｍの最表層矩形域での前記主体部の軸方向の結晶方位解析により得られる｛２０３｝結晶方位の面積率が７．０％以上である特定集合組織領域を含む、
   鋼部品。
2. 請求項１に記載の鋼部品であって、
   前記鋼部品はシャフトである、
   鋼部品。
3. 請求項１又は請求項２に記載の鋼部品であって、
   前記｛２０３｝結晶方位の前記面積率が１０．０％以上である、
   鋼部品。
4. 請求項３に記載の鋼部品であって、
   前記｛２０３｝結晶方位の前記面積率が１２．５％以上である、
   鋼部品。
5. 請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の鋼部品の製造方法であって、
   表層に形成されている浸炭硬化層と、前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準拠した前記浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５～２．００μｍであり、前記浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率が１０．０～４０．０％である、中間品を準備する中間品準備工程と、
   前記中間品の前記浸炭硬化層の表面に、前記中間品よりも硬い圧下工具を荷重２００～９００Ｎで押し当てながら、前記圧下工具を前記浸炭硬化層の表面上で摺動させて、前記浸炭硬化層の最表層領域を塑性変形させ、前記特定集合組織領域を形成する、最表層結晶方位調整工程とを備える、
   鋼部品の製造方法。
6. 請求項５に記載の鋼部品の製造方法であって、
   前記中間品準備工程は、
   鋼材を加工する加工工程と、
   加工された前記鋼材に対して浸炭処理及び焼戻しを実施して、前記鋼材の表層に前記浸炭硬化層を形成し、前記浸炭硬化層の残留オーステナイトの体積率を１０．０～４０．０％とする熱処理工程とを含む、
   鋼部品の製造方法。
7. 請求項６に記載の鋼部品の製造方法であって、
   前記中間品準備工程はさらに、
   前記熱処理工程後の前記鋼材の前記浸炭硬化層の表面粗さを調整して、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準拠した前記浸炭硬化層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５～２．００μｍである前記中間品を製造する表面粗さ調整工程を含む、
   鋼部品の製造方法。

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