JP3033349B2 - 耐ピッチング性に優れた浸炭鋼部品 - Google Patents
耐ピッチング性に優れた浸炭鋼部品Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐ピッチング性に優れ
た浸炭鋼部品に関し、詳細には浸炭若しくは浸炭窒化処
理および焼入れ・焼戻し処理を施し、表層部に平均粒径
が５μｍ以下で組成がＭ7 Ｃ3 の炭窒化物が３０％以上
となる粒状炭化物を析出させ、殊に表面硬さがＨＶ８０
０以上で且つ焼戻し軟化抵抗性を高めた浸炭鋼部品に関
するものである。
た浸炭鋼部品に関し、詳細には浸炭若しくは浸炭窒化処
理および焼入れ・焼戻し処理を施し、表層部に平均粒径
が５μｍ以下で組成がＭ7 Ｃ3 の炭窒化物が３０％以上
となる粒状炭化物を析出させ、殊に表面硬さがＨＶ８０
０以上で且つ焼戻し軟化抵抗性を高めた浸炭鋼部品に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車，建設機械および産業機械等にお
ける歯車，シャフト，軸受等の様に、高い繰り返し応力
や面圧のかかる機械構造用部品には、高い耐疲労性や耐
摩耗性が要求される。この様な機械構造用部品には、浸
炭若しくは浸炭窒化等の表面強化法の適用がその寿命を
延ばすのに有効であるとされ、広く適用されている。ま
た機械構造用部品の素材としては、ＪＩＳ Ｇ４１０４
やＧ４１０５に規定されるクロム鋼やクロムモリブデン
鋼等の浸炭用鋼が用いられている。
ける歯車，シャフト，軸受等の様に、高い繰り返し応力
や面圧のかかる機械構造用部品には、高い耐疲労性や耐
摩耗性が要求される。この様な機械構造用部品には、浸
炭若しくは浸炭窒化等の表面強化法の適用がその寿命を
延ばすのに有効であるとされ、広く適用されている。ま
た機械構造用部品の素材としては、ＪＩＳ Ｇ４１０４
やＧ４１０５に規定されるクロム鋼やクロムモリブデン
鋼等の浸炭用鋼が用いられている。
【０００３】しかしながら近年になって、部品の小型軽
量化，エンジンの高出力化等に対応して機械構造用部品
にもより高強度化が要求される様になってきた。こうし
た状況のもとで、機械構造用部品である歯車やシャフト
等に対して、特に曲げ疲労強度や耐ピッチング性を更に
向上させることが必要になっている。
量化，エンジンの高出力化等に対応して機械構造用部品
にもより高強度化が要求される様になってきた。こうし
た状況のもとで、機械構造用部品である歯車やシャフト
等に対して、特に曲げ疲労強度や耐ピッチング性を更に
向上させることが必要になっている。
【０００４】ところで浸炭鋼部品の曲げ疲労強度を向上
させるには、表層部の圧縮残留応力を増大させることが
有効であるとして、例えば特開平１−３０６５２１号の
様な技術も提案されている。この技術は浸炭鋼部品の化
学成分を調整して、浸炭後の表層部の不完全焼入層の発
生を抑え、その後強力なショットピーニングを施すこと
によって曲げ疲労強度を大幅に向上させるものである。
させるには、表層部の圧縮残留応力を増大させることが
有効であるとして、例えば特開平１−３０６５２１号の
様な技術も提案されている。この技術は浸炭鋼部品の化
学成分を調整して、浸炭後の表層部の不完全焼入層の発
生を抑え、その後強力なショットピーニングを施すこと
によって曲げ疲労強度を大幅に向上させるものである。
【０００５】一方耐ピッチング性を向上させる手段とし
て、高炭素浸炭が知られている。高炭素浸炭は、浸炭材
表層部の炭素量を従来の０．８〜１重量％よりも高い１
〜３重量％程度とし、浸炭材表層部のマルテンサイト中
に炭化物を生成，分散させる表面硬化処理法である。し
かしながら従来のクロム鋼やクロムモリブデン鋼を用い
て高炭素浸炭した場合、浸炭層で炭化物は球状化せずに
網目状に析出し、焼き割れが発生しやすくなったり、か
えって耐ピッチング性が低下するという欠点がある。
て、高炭素浸炭が知られている。高炭素浸炭は、浸炭材
表層部の炭素量を従来の０．８〜１重量％よりも高い１
〜３重量％程度とし、浸炭材表層部のマルテンサイト中
に炭化物を生成，分散させる表面硬化処理法である。し
かしながら従来のクロム鋼やクロムモリブデン鋼を用い
て高炭素浸炭した場合、浸炭層で炭化物は球状化せずに
網目状に析出し、焼き割れが発生しやすくなったり、か
えって耐ピッチング性が低下するという欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
のもとになされたものであって、その目的は、耐ピッチ
ング性に優れ、機械構造用部品として最適な浸炭鋼部品
を提供することにある。
のもとになされたものであって、その目的は、耐ピッチ
ング性に優れ、機械構造用部品として最適な浸炭鋼部品
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、Ｃ：０．０５〜０．３重量％，Ｓｉ：０．０
５〜２重量％，Ｍｎ：０．３〜２重量％，Ｃｒ：２〜８
重量％，Ｓ：０．０３重量％以下，Ａｌ：０．０１５〜
０．０６重量％，Ｎ：０．００５〜０．０２重量％を各
々含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、該不
可避不純物中Ｐを０．０２重量％以下，Ｏを０．００２
重量％以下に夫々制御してなる鋼を素材とし、該素材に
よって作製された部品に、浸炭若しくは浸炭窒化処理及
び焼入れ・焼戻し処理を施し、表層部に平均粒径が５μ
ｍ以下の炭化物または炭窒化物を析出させたものであ
り、これら炭化物または炭窒化物の面積率が２〜６０％
で、且つ該炭化物または炭窒化物中の３０％以上がＭ7
Ｃ3 （但し、Ｍは含有金属元素）の組成を有するもので
ある点に要旨を有するものである。また本発明の浸炭鋼
部品は、上記の元素を基本成分とするものであるが、必
要に応じてＮｂ，Ｖ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ等を含有させても
よい。更に、耐ピッチング性をより高める手段として、
部品を浸炭または浸炭窒化処理を施した後Ａｒ1 点以下
に冷却し、更にＡｒ1 点以上の温度で浸炭または浸炭窒
化雰囲気中に再加熱し、その後焼入れ、焼戻し処理を施
すことが挙げられる。
発明とは、Ｃ：０．０５〜０．３重量％，Ｓｉ：０．０
５〜２重量％，Ｍｎ：０．３〜２重量％，Ｃｒ：２〜８
重量％，Ｓ：０．０３重量％以下，Ａｌ：０．０１５〜
０．０６重量％，Ｎ：０．００５〜０．０２重量％を各
々含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、該不
可避不純物中Ｐを０．０２重量％以下，Ｏを０．００２
重量％以下に夫々制御してなる鋼を素材とし、該素材に
よって作製された部品に、浸炭若しくは浸炭窒化処理及
び焼入れ・焼戻し処理を施し、表層部に平均粒径が５μ
ｍ以下の炭化物または炭窒化物を析出させたものであ
り、これら炭化物または炭窒化物の面積率が２〜６０％
で、且つ該炭化物または炭窒化物中の３０％以上がＭ7
Ｃ3 （但し、Ｍは含有金属元素）の組成を有するもので
ある点に要旨を有するものである。また本発明の浸炭鋼
部品は、上記の元素を基本成分とするものであるが、必
要に応じてＮｂ，Ｖ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ等を含有させても
よい。更に、耐ピッチング性をより高める手段として、
部品を浸炭または浸炭窒化処理を施した後Ａｒ1 点以下
に冷却し、更にＡｒ1 点以上の温度で浸炭または浸炭窒
化雰囲気中に再加熱し、その後焼入れ、焼戻し処理を施
すことが挙げられる。
【０００８】
【作用】本発明は上述の如く構成されるが、要するに、
耐ピッチングに影響を及ぼす表面硬度を向上させるため
に、各種合金元素量を調整するとともに、浸炭または浸
炭窒化処理を施すことによって、表層部に微細な所定量
の球状炭化物を析出させれば、表層部の硬さをＨＶ８０
０以上に達成でき、極めて優れた耐ピッチング性が得ら
れることを見出し、本発明を完成した。まず本発明の浸
炭鋼部品における化学成分限定理由は、下記の通りであ
る。
耐ピッチングに影響を及ぼす表面硬度を向上させるため
に、各種合金元素量を調整するとともに、浸炭または浸
炭窒化処理を施すことによって、表層部に微細な所定量
の球状炭化物を析出させれば、表層部の硬さをＨＶ８０
０以上に達成でき、極めて優れた耐ピッチング性が得ら
れることを見出し、本発明を完成した。まず本発明の浸
炭鋼部品における化学成分限定理由は、下記の通りであ
る。
【０００９】Ｃ：０．０５〜０．３重量％ Ｃは芯部硬さを確保するため、０．０５重量％以上含有
させる必要がある。しかしながらＣの含有量が０．３重
量％を超えると、硬さが過大となって靭性が低下し、ま
た被削性も低下する。
させる必要がある。しかしながらＣの含有量が０．３重
量％を超えると、硬さが過大となって靭性が低下し、ま
た被削性も低下する。
【００１０】Ｓｉ：０．０５〜２重量％ Ｓｉは溶鋼の脱酸に有効な元素であり、その為には０．
０５重量％以上含有させる必要がある。しかし２重量％
を超えて含有させても、浸炭性が阻害され、表面炭素濃
度が低下し、炭化物の生成が阻害される。また粒界酸化
層が深くなって曲げ疲労強度も低下する。よってＳｉ含
有量は、０．０５〜２重量％とする。
０５重量％以上含有させる必要がある。しかし２重量％
を超えて含有させても、浸炭性が阻害され、表面炭素濃
度が低下し、炭化物の生成が阻害される。また粒界酸化
層が深くなって曲げ疲労強度も低下する。よってＳｉ含
有量は、０．０５〜２重量％とする。
【００１１】Ｍｎ：０．３〜２重量％ Ｍｎは溶鋼の脱酸元素であり、また焼入性を向上させる
元素である。このような効果を得るには、０．３重量％
以上添加させる必要がある。しかしＭｎの含有量が２重
量％を超えると、焼入性が過大となって芯部硬さが高く
なり過ぎて靭性を低下させ、また被削性を低下させる。
このためＭｎ含有量は、０．３〜２重量％にする。
元素である。このような効果を得るには、０．３重量％
以上添加させる必要がある。しかしＭｎの含有量が２重
量％を超えると、焼入性が過大となって芯部硬さが高く
なり過ぎて靭性を低下させ、また被削性を低下させる。
このためＭｎ含有量は、０．３〜２重量％にする。
【００１２】Ｃｒ：２〜８重量％ Ｃｒは芯部硬さを向上させるとともに、高炭素浸炭した
時の炭化物を形成し、高い表面硬さを確保するのに有効
な元素である。Ｃｒ含有量が２重量％以上では、炭化物
の球状化が促進されるが、２重量％未満ではこれらの効
果が不十分である。一方８重量％を超えて含有されても
その効果は飽和する。このため、Ｃｒ含有量は２〜８重
量％にする。
時の炭化物を形成し、高い表面硬さを確保するのに有効
な元素である。Ｃｒ含有量が２重量％以上では、炭化物
の球状化が促進されるが、２重量％未満ではこれらの効
果が不十分である。一方８重量％を超えて含有されても
その効果は飽和する。このため、Ｃｒ含有量は２〜８重
量％にする。
【００１３】Ｓ：０．０３重量％以下 Ｓは殆どが鋼中において硫化物系介在物として含有され
ており、被削性向上に有効な元素である。しかしＳ含有
量が０．０３重量％を超えると、ＭｎＳが起点となって
ピッチングを発生させ、且つ靭性を劣化させる。このた
めＳ含有量は０．０３重量％以下とする。
ており、被削性向上に有効な元素である。しかしＳ含有
量が０．０３重量％を超えると、ＭｎＳが起点となって
ピッチングを発生させ、且つ靭性を劣化させる。このた
めＳ含有量は０．０３重量％以下とする。
【００１４】Ａｌ：０．０１５〜０．０６重量％ Ａｌは脱酸と結晶粒度の微細化に有効な元素である。Ａ
ｌ含有量が０．０１５重量％未満ではこのような効果が
少なく、０．０６重量％を超えると結晶粒度の微細化効
果は飽和する。このためＡｌ含有量は０．０１５〜０．
０６重量％とする。
ｌ含有量が０．０１５重量％未満ではこのような効果が
少なく、０．０６重量％を超えると結晶粒度の微細化効
果は飽和する。このためＡｌ含有量は０．０１５〜０．
０６重量％とする。
【００１５】Ｎ：０．００５〜０．０２重量％ ＮはＡｌやＶ等と結合して窒化物を生成し、結晶粒度を
微細化して鋼の強靭性を図るのに有効な元素である。Ｎ
含有量が０．００５重量％未満ではこのような効果は少
なく、また０．０２重量％を超えて含有させてもその効
果は飽和する。よってＮ含有量は０．００５〜０．０２
重量％とする。
微細化して鋼の強靭性を図るのに有効な元素である。Ｎ
含有量が０．００５重量％未満ではこのような効果は少
なく、また０．０２重量％を超えて含有させてもその効
果は飽和する。よってＮ含有量は０．００５〜０．０２
重量％とする。
【００１６】本発明の浸炭鋼部品は、以上の元素を基本
成分とし、残部鉄および不可避不純物からなるものであ
るが、該不可避不純物のうちＰおよびＯは下記の範囲に
抑えるべきである。
成分とし、残部鉄および不可避不純物からなるものであ
るが、該不可避不純物のうちＰおよびＯは下記の範囲に
抑えるべきである。
【００１７】Ｐ：０．０２重量％以下 Ｐは靭性を低下させる元素であり、含有量は極力低減さ
せる必要がある。このためＰ含有量は０．０２重量％以
下に抑制する。
せる必要がある。このためＰ含有量は０．０２重量％以
下に抑制する。
【００１８】Ｏ：０．００２重量％以下 ＯはＡｌやＳｉと結合して鋼中で酸化物系介在物（Al2O
3,SiO2）を生成する有害な元素である。Ｏ含有量が高く
なると、上記硬質の酸化物系介在物が多く生成され、疲
労破壊の起点となったり被削性に悪影響を及ぼす。この
ためＯ含有量は、０．００２重量％以下とする。
3,SiO2）を生成する有害な元素である。Ｏ含有量が高く
なると、上記硬質の酸化物系介在物が多く生成され、疲
労破壊の起点となったり被削性に悪影響を及ぼす。この
ためＯ含有量は、０．００２重量％以下とする。
【００１９】本発明の浸炭鋼部品には、必要に応じてＮ
ｂ，Ｖ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ等の元素を含有させてもよいの
は上述したとおりであるが、これらの元素を含有させる
ときの量は下記の通りである。
ｂ，Ｖ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ等の元素を含有させてもよいの
は上述したとおりであるが、これらの元素を含有させる
ときの量は下記の通りである。
【００２０】Ｎｂ：０．０１〜０．５重量％，Ｖ：０．
０５〜２重量％ ＮｂおよびＶは共に鋼中のＣやＮと結合して炭窒化物を
生成し、結晶粒を微細化させて靭性を増大せるのに有効
な元素である。またＮｂとＶはＭｏと同様に複合炭化物
を生成し表面硬さを高める。Ｎｂ含有量が０．０１重量
％未満，Ｖ含有量が０．０５重量％未満ではこのような
効果は少なく、Ｎｂ含有量が０．５重量％，Ｎ含有量が
２重量％を夫々超えて添加されても、これらの効果は飽
和する。このためＮｂ含有量は０．０１〜０．５重量
％、Ｖ含有量は０．０５〜２重量％とする。
０５〜２重量％ ＮｂおよびＶは共に鋼中のＣやＮと結合して炭窒化物を
生成し、結晶粒を微細化させて靭性を増大せるのに有効
な元素である。またＮｂとＶはＭｏと同様に複合炭化物
を生成し表面硬さを高める。Ｎｂ含有量が０．０１重量
％未満，Ｖ含有量が０．０５重量％未満ではこのような
効果は少なく、Ｎｂ含有量が０．５重量％，Ｎ含有量が
２重量％を夫々超えて添加されても、これらの効果は飽
和する。このためＮｂ含有量は０．０１〜０．５重量
％、Ｖ含有量は０．０５〜２重量％とする。
【００２１】Ｎｉ：０．５〜４重量％ Ｎｉは浸炭層の靭性増大と、浸炭層および芯部の焼入性
確保に有効な元素である。Ｎｉ含有量が０．５重量％未
満ではこれらの効果が少なく、４重量％を越えて添加し
ても効果が飽和する。このためＮｉ含有量は０．５〜４
重量％とする。
確保に有効な元素である。Ｎｉ含有量が０．５重量％未
満ではこれらの効果が少なく、４重量％を越えて添加し
ても効果が飽和する。このためＮｉ含有量は０．５〜４
重量％とする。
【００２２】Ｍｏ：０．０５〜１重量％ Ｍｏは浸炭層の焼入性を大幅に増大させ、不完全焼入層
の生成を抑制するのに有効な元素である。また炭化物形
成元素であり、Ｃｒとの複合炭化物を形成し、炭化物の
硬さを増大させ、浸炭材の表面硬さをより高める。この
ためにはＭｏは０．０５重量％以上添加する必要があ
る。しかし１重量％を超えて添加しても、これらの効果
は飽和する。このためＭｏ含有量は０．０５〜１重量％
にする。
の生成を抑制するのに有効な元素である。また炭化物形
成元素であり、Ｃｒとの複合炭化物を形成し、炭化物の
硬さを増大させ、浸炭材の表面硬さをより高める。この
ためにはＭｏは０．０５重量％以上添加する必要があ
る。しかし１重量％を超えて添加しても、これらの効果
は飽和する。このためＭｏ含有量は０．０５〜１重量％
にする。
【００２３】Ｗ：０．３〜１重量％ Ｗは浸炭層でＷＣの硬質化合物を生成し、表面硬さを増
大させるのに有効な元素であり、０．３重量％未満では
このような効果が少なく、１重量％を超えて添加されて
その効果は飽和する。このためＷ含有量は０．３〜１重
量％とする。
大させるのに有効な元素であり、０．３重量％未満では
このような効果が少なく、１重量％を超えて添加されて
その効果は飽和する。このためＷ含有量は０．３〜１重
量％とする。
【００２４】次に、本発明の浸炭鋼部品の組織限定理由
について説明する。まず本発明の浸炭鋼部品の表層部に
析出する炭化物または炭窒化物の平均粒径は５μｍ以下
とする必要がある。即ち、炭化物または炭窒化物の平均
粒径が５μｍを越えると、曲げ疲労の起点となり疲労強
度を低下させる。また炭化物または炭窒化物の面積率が
２％未満では、高い表面硬さが得られず、軟化抵抗性が
低くなり、６０％を超えると焼割れやスポーリングが発
生し易くなる。更に炭化物中または炭窒化物中の組成Ｍ
7 Ｃ3 が３０％未満では、粒状化せず応力集中源となり
曲げ疲労強度を低下させる。
について説明する。まず本発明の浸炭鋼部品の表層部に
析出する炭化物または炭窒化物の平均粒径は５μｍ以下
とする必要がある。即ち、炭化物または炭窒化物の平均
粒径が５μｍを越えると、曲げ疲労の起点となり疲労強
度を低下させる。また炭化物または炭窒化物の面積率が
２％未満では、高い表面硬さが得られず、軟化抵抗性が
低くなり、６０％を超えると焼割れやスポーリングが発
生し易くなる。更に炭化物中または炭窒化物中の組成Ｍ
7 Ｃ3 が３０％未満では、粒状化せず応力集中源となり
曲げ疲労強度を低下させる。
【００２５】本発明の浸炭鋼部品において、表面硬さを
高めて耐ピッチング性を向上させる手段として、部品を
浸炭または浸炭窒化処理を施した後Ａｒ1 点以下に冷却
し、更にＡｒ1 点以上の温度で浸炭または浸炭窒化雰囲
気中に再加熱し、その後焼入れ、焼戻し処理を施す様な
構成を採用することは有効である。また表層部の残留オ
ーステナイト（残留γ）量を３０面積％以下とすること
も、表面硬さを高めて曲げ疲労強度を高めて耐ピッチン
グ性を向上させるという観点から有効である。尚浸炭ま
たは浸炭窒化処理を施す際の雰囲気については、特に限
定するものではないが、安定して炭化物を生成させる為
に、平衡炭素濃度を１重量％以上とするのが望ましい。
高めて耐ピッチング性を向上させる手段として、部品を
浸炭または浸炭窒化処理を施した後Ａｒ1 点以下に冷却
し、更にＡｒ1 点以上の温度で浸炭または浸炭窒化雰囲
気中に再加熱し、その後焼入れ、焼戻し処理を施す様な
構成を採用することは有効である。また表層部の残留オ
ーステナイト（残留γ）量を３０面積％以下とすること
も、表面硬さを高めて曲げ疲労強度を高めて耐ピッチン
グ性を向上させるという観点から有効である。尚浸炭ま
たは浸炭窒化処理を施す際の雰囲気については、特に限
定するものではないが、安定して炭化物を生成させる為
に、平衡炭素濃度を１重量％以上とするのが望ましい。
【００２６】以下本発明例を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２７】
実施例１ 表１に示す化学組成の本発明鋼Ｎｏ. １〜１４および比
較鋼Ｎｏ．１５〜２３を小型炉で溶製し、熱間鍛造・焼
きならし後、直径３０mmの棒鋼から直径25mm×長さ100
mmに機械加工し、高炭素浸炭焼入後焼もどし処理して試
験片を得た。当該試験片について表層部の炭素濃度、硬
さおよび表面から０．０５mmの炭化物生成状況を調査し
た。
較鋼Ｎｏ．１５〜２３を小型炉で溶製し、熱間鍛造・焼
きならし後、直径３０mmの棒鋼から直径25mm×長さ100
mmに機械加工し、高炭素浸炭焼入後焼もどし処理して試
験片を得た。当該試験片について表層部の炭素濃度、硬
さおよび表面から０．０５mmの炭化物生成状況を調査し
た。
【００２８】ピッチング試験は、直径８０mmの棒鋼より
円筒試験片（直径７０mm×長さ２４mm）に機械加工し、
上記と同様な浸炭処理を施し、回転数１３６４rpm 、す
べり率−４０％、面圧４１６５MPa の試験条件により各
条件３個の試験片でピッチングが３個発生するまでの繰
り返しの中央値でもって評価した。これらの結果を表２
に一括して示す。
円筒試験片（直径７０mm×長さ２４mm）に機械加工し、
上記と同様な浸炭処理を施し、回転数１３６４rpm 、す
べり率−４０％、面圧４１６５MPa の試験条件により各
条件３個の試験片でピッチングが３個発生するまでの繰
り返しの中央値でもって評価した。これらの結果を表２
に一括して示す。
【００２９】尚高炭素浸炭焼入処理は、機械加工した試
験片を平衡炭素濃度が１重量％以上である浸炭雰囲気中
において、８７０℃で５時間保持して油焼入し、さらに
同様な浸炭雰囲気となるようガス組成を調整して８５０
℃で１時間保持して油焼入れ後、１８０℃で２時間保持
して焼もどし処理することにより行った。
験片を平衡炭素濃度が１重量％以上である浸炭雰囲気中
において、８７０℃で５時間保持して油焼入し、さらに
同様な浸炭雰囲気となるようガス組成を調整して８５０
℃で１時間保持して油焼入れ後、１８０℃で２時間保持
して焼もどし処理することにより行った。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】これらの結果から、次の様に考察できる。
Ｎｏ．１〜１４は本発明の実施例であり、いずれも表面
炭素濃度が１重量％以上であり、表面硬さはHV８００以
上と高く、炭化物平均粒径も５μｍ以下の粒状炭化物面
積率が８〜３９％であり、更にＭ7 Ｃ3 型の炭化物が３
３％以上占有して、耐ピッチング性も著しく優れてい
る。
Ｎｏ．１〜１４は本発明の実施例であり、いずれも表面
炭素濃度が１重量％以上であり、表面硬さはHV８００以
上と高く、炭化物平均粒径も５μｍ以下の粒状炭化物面
積率が８〜３９％であり、更にＭ7 Ｃ3 型の炭化物が３
３％以上占有して、耐ピッチング性も著しく優れてい
る。
【００３３】これに対し、Ｎｏ．１５〜２３は本発明で
規定する要件のいずれかを満足していない場合の比較例
である。Ｎｏ．１５はＭｎ含有量が高くＣｒ含有量が低
い場合、Ｎｏ．１６はＣｒ含有量が低い場合、Ｎｏ．１
７はＣ含有量が高くＣｒ含有量が低い場合、Ｎｏ．１８
はＳｉ含有量が高い場合の夫々の比較例で、いずれも表
面炭素濃度が低く炭化物の析出量も少なく、耐ピッチン
グ性は本発明鋼の２分の１以下である。Ｎｏ．１９はＮ
ｉ含有量、Ｎｏ．２０はＭｏ含有量、Ｎｏ．２１はＷ含
有量が夫々高い場合であり、耐ピッチング性の向上効果
は、本発明鋼Ｎｏ．６，Ｎｏ．８，Ｎｏ．１４と比べほ
とんど差は認められない。またＮｏ．２２はＳ含有量、
Ｎｏ．２３はＯ含有量が夫々高い場合であり、耐ピッチ
ング性は鋼Ｎｏ．１に比べ劣っている。
規定する要件のいずれかを満足していない場合の比較例
である。Ｎｏ．１５はＭｎ含有量が高くＣｒ含有量が低
い場合、Ｎｏ．１６はＣｒ含有量が低い場合、Ｎｏ．１
７はＣ含有量が高くＣｒ含有量が低い場合、Ｎｏ．１８
はＳｉ含有量が高い場合の夫々の比較例で、いずれも表
面炭素濃度が低く炭化物の析出量も少なく、耐ピッチン
グ性は本発明鋼の２分の１以下である。Ｎｏ．１９はＮ
ｉ含有量、Ｎｏ．２０はＭｏ含有量、Ｎｏ．２１はＷ含
有量が夫々高い場合であり、耐ピッチング性の向上効果
は、本発明鋼Ｎｏ．６，Ｎｏ．８，Ｎｏ．１４と比べほ
とんど差は認められない。またＮｏ．２２はＳ含有量、
Ｎｏ．２３はＯ含有量が夫々高い場合であり、耐ピッチ
ング性は鋼Ｎｏ．１に比べ劣っている。
【００３４】比較例 表１に示した本発明鋼Ｎｏ．２，８，１４および比較鋼
Ｎｏ．１６，２０の５種の鋼を用い、平衡炭素濃度が
０．８％の浸炭雰囲気中において、９２５℃で３時間保
持して油焼入れし、１８０℃で２時間保持して焼もどし
処理した以外は実施例１と同様にして試験片を得た。当
該試験片について表層部の炭素濃度、硬さおよび表面か
ら０．０５mmの炭化物生成状況と残留γ量を調べ、ピッ
チング試験を行った。その結果を表３に示すが、これら
は平衡炭素濃度が１重量％以上の高炭素雰囲気下で浸炭
処理を行なわない場合であり、いずれも表面炭素濃度が
１重量％未満で、表面硬さが低く、粒状炭化物の生成が
少ないので耐ピッチング性は劣っていることがわかる。
Ｎｏ．１６，２０の５種の鋼を用い、平衡炭素濃度が
０．８％の浸炭雰囲気中において、９２５℃で３時間保
持して油焼入れし、１８０℃で２時間保持して焼もどし
処理した以外は実施例１と同様にして試験片を得た。当
該試験片について表層部の炭素濃度、硬さおよび表面か
ら０．０５mmの炭化物生成状況と残留γ量を調べ、ピッ
チング試験を行った。その結果を表３に示すが、これら
は平衡炭素濃度が１重量％以上の高炭素雰囲気下で浸炭
処理を行なわない場合であり、いずれも表面炭素濃度が
１重量％未満で、表面硬さが低く、粒状炭化物の生成が
少ないので耐ピッチング性は劣っていることがわかる。
【００３５】
【表３】
【００３６】実施例２ 表１に示した本発明鋼Ｎｏ．２，８，１４および比較鋼
Ｎｏ．１５，２０の５種の鋼を用いて試験片を加工し、
平衡炭素濃度が１重量％以上である浸炭雰囲気中におい
て、９２５℃で５時間保持して油焼入れし、更に８５０
℃の（ＲＸガス＋ＮＨ3 ）雰囲気中で１時間保持して油
焼入れ後、１８０℃で２時間保持して焼もどし処理し
た。尚試験片の加工は実施例１と同様にして行った。当
該試験片について、表層部の炭素濃度、表面硬さ、表面
から０．０５mmの炭窒化物生成状況および残留γ量を調
べると共に、ピッチング試験を行った。その結果を表４
に示す。
Ｎｏ．１５，２０の５種の鋼を用いて試験片を加工し、
平衡炭素濃度が１重量％以上である浸炭雰囲気中におい
て、９２５℃で５時間保持して油焼入れし、更に８５０
℃の（ＲＸガス＋ＮＨ3 ）雰囲気中で１時間保持して油
焼入れ後、１８０℃で２時間保持して焼もどし処理し
た。尚試験片の加工は実施例１と同様にして行った。当
該試験片について、表層部の炭素濃度、表面硬さ、表面
から０．０５mmの炭窒化物生成状況および残留γ量を調
べると共に、ピッチング試験を行った。その結果を表４
に示す。
【００３７】
【表４】
【００３８】上記の鋼は浸炭窒化処理した場合であり、
本発明鋼はいずれも表面炭素濃度は２重量％以上あり、
表面硬さもＨＶ８００以上と高く、炭窒化物の平均粒径
が５μｍ以下の粒状炭窒化物面積率が３４〜４３％であ
り、更にＭ7 Ｃ3 型の炭化物が３０％以上占有し、且つ
残留γ量は２０〜２７％生成し、耐ピッチング性も著し
く優れている。一方比較鋼Ｎｏ．１５は表面炭素濃度、
表面硬さとも低く、炭化物は網目状で平均粒径も大き
く、残留γ量は６０％を越えて、耐ピッチング性が劣っ
ている。またＮｏ．２０は本発明鋼と耐ピッチング性の
差は認められない。
本発明鋼はいずれも表面炭素濃度は２重量％以上あり、
表面硬さもＨＶ８００以上と高く、炭窒化物の平均粒径
が５μｍ以下の粒状炭窒化物面積率が３４〜４３％であ
り、更にＭ7 Ｃ3 型の炭化物が３０％以上占有し、且つ
残留γ量は２０〜２７％生成し、耐ピッチング性も著し
く優れている。一方比較鋼Ｎｏ．１５は表面炭素濃度、
表面硬さとも低く、炭化物は網目状で平均粒径も大き
く、残留γ量は６０％を越えて、耐ピッチング性が劣っ
ている。またＮｏ．２０は本発明鋼と耐ピッチング性の
差は認められない。
【００３９】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
浸炭または浸炭窒化処理により表層部に微細な炭化物ま
たは炭窒化物を析出させることによって、耐ピッチング
性を大幅に向上し得る浸炭鋼部品が得られた。
浸炭または浸炭窒化処理により表層部に微細な炭化物ま
たは炭窒化物を析出させることによって、耐ピッチング
性を大幅に向上し得る浸炭鋼部品が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−104065（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−17225（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−17224（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−17189（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−234554（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 8/22,8/32 C22C 38/00
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｃ：０．０５〜０．３重量％，Ｓｉ：
０．０５〜２重量％，Ｍｎ：０．３〜２重量％，Ｃｒ：
２〜８重量％，Ｓ：０．０３重量％以下，Ａｌ：０．０
１５〜０．０６重量％，Ｎ：０．００５〜０．０２重量
％を各々含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
り、該不可避不純物中Ｐを０．０２重量％以下，Ｏを
０．００２重量％以下に夫々制御してなる鋼を素材と
し、該素材によって作製された部品に、浸炭若しくは浸
炭窒化処理および焼入れ・焼戻し処理を施し、表層部に
平均粒径が５μｍ以下の炭化物または炭窒化物を析出さ
せたものであり、これら炭化物または炭窒化物の面積率
が２〜６０％で、且つ該炭化物または炭窒化物中の３０
％以上がＭ7 Ｃ3 （但し、Ｍは含有金属元素）の組成を
有するものであることを特徴とする耐ピッチング性に優
れた浸炭鋼部品。 - 【請求項２】 請求項１に記載の浸炭鋼部品において、
更にＮｂ：０．０１〜０．５重量％およびＶ：０．０５
〜２重量％から選ばれる１種以上を含有する鋼を素材と
するものである浸炭鋼部品。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の浸炭鋼部品に
おいて、更にＮｉ：０．５〜４重量％を含有する鋼を素
材とするものである浸炭鋼部品。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の浸炭鋼
部品において、更にＭｏ：０．０５〜１重量％を含有す
る鋼を素材とするものである浸炭鋼部品。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の浸炭鋼
部品において、更にＷ：０．３〜１重量％を含有する鋼
を素材するものである浸炭鋼部品。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の浸炭鋼
部品において、部品を浸炭または浸炭窒化処理を施した
後Ａｒ1 点以下に冷却し、更にＡｒ1 点以上の温度で浸
炭または浸炭窒化雰囲気中に再加熱し、その後焼入れ、
焼戻し処理を施したものである浸炭鋼部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183868A JP3033349B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 耐ピッチング性に優れた浸炭鋼部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183868A JP3033349B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 耐ピッチング性に優れた浸炭鋼部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0625823A JPH0625823A (ja) | 1994-02-01 |
| JP3033349B2 true JP3033349B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=16143235
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4183868A Expired - Lifetime JP3033349B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 耐ピッチング性に優れた浸炭鋼部品 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3033349B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005068675A1 (ja) * | 2004-01-20 | 2005-07-28 | Nsk Ltd. | 転がり軸受 |
| US7967921B2 (en) | 2006-04-20 | 2011-06-28 | Daido Steel Co., Ltd. | Carburized component and manufacturing method thereof |
| WO2011114836A1 (ja) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | 新日本製鐵株式会社 | 表層硬化処理用鋼及び表層硬化鋼部品とその製造方法 |
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| JP3894635B2 (ja) | 1997-08-11 | 2007-03-22 | 株式会社小松製作所 | 浸炭部材とその製造方法並びに浸炭処理システム |
| JP4056709B2 (ja) * | 2001-03-08 | 2008-03-05 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 浸炭用鋼 |
| JP2002286115A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Nissan Motor Co Ltd | 高強度歯車及びその製造方法 |
| US7169238B2 (en) * | 2003-12-22 | 2007-01-30 | Caterpillar Inc | Carbide method and article for hard finishing resulting in improved wear resistance |
| JP5453839B2 (ja) * | 2009-02-25 | 2014-03-26 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受 |
| JP5337068B2 (ja) * | 2010-02-03 | 2013-11-06 | 住友重機械工業株式会社 | 偏心揺動型の減速機 |
| JP5696575B2 (ja) * | 2011-04-22 | 2015-04-08 | 株式会社ジェイテクト | 転がり摺動部材およびその製造方法ならびに転がり軸受 |
| JP5762843B2 (ja) * | 2011-06-22 | 2015-08-12 | 株式会社リケン | 圧力リング及びその製造方法 |
| JP2013164168A (ja) * | 2013-05-24 | 2013-08-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 偏心揺動型の減速機及びその偏心体軸の製造方法 |
| JP6448405B2 (ja) * | 2015-02-19 | 2019-01-09 | 株式会社不二越 | 水素脆性型の面疲労強度に優れた浸炭窒化軸受部品 |
| JP6953871B2 (ja) * | 2017-07-31 | 2021-10-27 | 大同特殊鋼株式会社 | 浸炭部品および浸炭窒化部品 |
| JP7510045B2 (ja) * | 2020-03-27 | 2024-07-03 | 日本製鉄株式会社 | 浸炭用鋼、浸炭鋼部品および浸炭鋼部品の製造方法 |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP4183868A patent/JP3033349B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2005207453A (ja) * | 2004-01-20 | 2005-08-04 | Nsk Ltd | 転がり軸受及びこれを用いたベルト式無段変速機 |
| CN100532613C (zh) * | 2004-01-20 | 2009-08-26 | 日本精工株式会社 | 滚动轴承 |
| US8083868B2 (en) | 2004-01-20 | 2011-12-27 | Nsk Ltd | Rolling bearing |
| US7967921B2 (en) | 2006-04-20 | 2011-06-28 | Daido Steel Co., Ltd. | Carburized component and manufacturing method thereof |
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| US8475605B2 (en) | 2010-03-19 | 2013-07-02 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Surface layer-hardened steel part and method of manufacturing the same |
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