JP3314233B2 - Surface nitriding method of steel sheet molded product and steel sheet molded product - Google Patents

Surface nitriding method of steel sheet molded product and steel sheet molded product

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JP3314233B2
JP3314233B2 JP14154298A JP14154298A JP3314233B2 JP 3314233 B2 JP3314233 B2 JP 3314233B2 JP 14154298 A JP14154298 A JP 14154298A JP 14154298 A JP14154298 A JP 14154298A JP 3314233 B2 JP3314233 B2 JP 3314233B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願発明は、鋼板を成形して
得られた成形品の表面を窒化処理する方法、および窒化
処理された鋼板成形品に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for nitriding the surface of a molded product obtained by molding a steel sheet, and a molded steel sheet product subjected to a nitriding treatment.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、自動車のオートマチックトラン
スミッション(以下、「AT」という)の部品のうち、
各種のクラッチ類と繋合するフランジ部品は、複雑な形
状を容易に加工する必要があることから、薄鋼板にプレ
ス加工を施すなどして製造されている。ここで、昨今の
エンジンの高出力化あるいはATユニットのコンパクト
化の要請により、フランジ部品におけるクラッチ板と繋
合する部分への負荷が増加する傾向にあることから、フ
ランジ部品の耐磨耗性および強度(たとえば疲労強度な
ど)の向上が求められている。しかし、複雑形状をプレ
ス加工で製造するためには高い成形性が要求されること
から、高強度鋼板をプレス加工してフランジ部品を製造
することは困難である。そこで、プレス加工に適した成
形性を有する鋼板をフランジ部品に加工成形した後に、
軟窒化処理を施したり、あるいはメッキを施すなどして
フランジ部品の表面を硬化する手法が採られている。
2. Description of the Related Art Generally, automatic transmission (hereinafter, referred to as "AT") parts of an automobile are known.
Flange components to be connected to various clutches are manufactured by pressing a thin steel plate or the like because it is necessary to easily process a complicated shape. Here, due to the recent demand for higher output power of the engine or compact AT unit, the load on the portion of the flange component that is connected to the clutch plate tends to increase. Improvement in strength (for example, fatigue strength) is required. However, since high formability is required in order to manufacture a complicated shape by press working, it is difficult to press-work a high-strength steel sheet to manufacture a flange part. Therefore, after forming a steel plate with formability suitable for press working into a flange part,
A method of hardening the surface of the flange component by performing a soft nitriding treatment or plating is employed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、軟窒化
処理を施したり、メッキにより成形加工後のフランジ部
品の表面を硬化する方法では以下の問題がある。
However, there are the following problems in the method of nitrocarburizing or hardening the surface of the formed flange part by plating.

【0004】まず、フランジ部品の表面を軟窒化する方
法では、フランジ部品の板厚が必ずしも一様でないた
め、板厚が小さい部位においては窒素が芯部まで拡散
(全窒化)してしまうことがある。このため、窒化処理
によってフランジ部品の耐磨耗性は確保されるが、板厚
が小さい部位における疲労強度や衝撃強度(じん性)な
どが却って低下してしまう。とくに、JIS SPHD
などの一般鋼板では、TiやAlなどの窒素トラップ元
素が添加されていないことから、疲労強度などの低下が
生じやすい。
First, in the method of nitrocarburizing the surface of a flange component, since the thickness of the flange component is not always uniform, nitrogen may diffuse to the core (total nitriding) in a portion where the thickness is small. is there. For this reason, the abrasion resistance of the flange component is ensured by the nitriding treatment, but the fatigue strength and the impact strength (toughness) at the portion where the plate thickness is small are rather lowered. Especially, JIS SPHD
In general steel sheets such as these, since a nitrogen trap element such as Ti or Al is not added, a decrease in fatigue strength or the like is likely to occur.

【0005】一方、フランジ部品の表面にメッキを施す
方法では、フランジ部品の表面に硬質被膜または潤滑被
膜が形成されるだけなので、耐磨耗性は確保されるが、
強度面においてはメッキを施さない場合と実質的に同等
である。また、メッキを施す方法では、軟窒化処理する
方法よりもコスト的にも不利であるといった欠点もあ
る。
On the other hand, in the method of plating the surface of the flange component, a hard coating or a lubricating coating is only formed on the surface of the flange component, so that the wear resistance is secured.
The strength is substantially the same as when no plating is performed. Further, the plating method has a disadvantage that it is disadvantageous in cost as compared with the nitrocarburizing method.

【0006】このため、板厚の小さい、たとえば板厚が
4mm以下の部位を有する薄鋼板製のフランジ部品の耐
磨耗性および強度の双方を両立させたい場合には、板厚
の小さい部分、すなわち窒化したくない部分にマスキン
グを施すなどして窒化処理する方法が採用されている。
しかし、この方法では、マスキング工程が必要となるば
かりか、マスキング治具も必要となり、煩雑な作業が必
要とされ、生産性が極めて悪い。
For this reason, when it is desired to achieve both wear resistance and strength of a thin steel plate flange component having a small thickness, for example, a portion having a thickness of 4 mm or less, a small thickness portion, That is, a method of performing a nitriding treatment by applying masking to a portion not desired to be nitrided is adopted.
However, in this method, not only a masking step is required, but also a masking jig is required, a complicated operation is required, and productivity is extremely poor.

【0007】本願発明は、上記した事情のもとで考え出
されたものであって、コスト的に有利に、しかも生産性
よく、鋼板成形品の耐磨耗性および強度の双方を向上さ
せることができる技術を提供することをその課題とす
る。
The present invention was conceived in view of the above circumstances, and is intended to improve both the wear resistance and strength of a steel sheet molded product in a cost-effective manner and with good productivity. The task is to provide a technology that can do

【0008】[0008]

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention employs the following technical means.

【0009】すなわち、本願発明の第1の側面では、鋼
板成形品の窒化方法が提供される。この窒化方法は、鋼
板を成形して得られる全体の厚みが一様でない成形品の
表面を窒化処理する方法であって、一様断面を有する鋼
板に対する窒素の拡散層深さと鋼板の機械的強度との関
係を種々の板厚毎にそれぞれ調べ、各板厚について所定
の機械的強度が確保される最大の拡散層深さを、その板
厚における限界拡散層深さとしてそれぞれ求めるととも
に、板厚の変化と限界拡散層深さの変化との相関関係を
求め、この相関関係から、成形品における最小厚み部分
に対する限界拡散層深さを求めるとともに、成形品に対
して窒素を拡散させるべき深さを成形品の最小厚み部分
に対する限界拡散層深さ以下になるように成形品全体を
均一に窒化することを特徴としている。
That is, according to a first aspect of the present invention, there is provided a method for nitriding a steel sheet molded product. This nitriding method is a method of nitriding the surface of a molded product having a non-uniform overall thickness obtained by molding a steel sheet. The nitrogen diffusion layer depth and the mechanical strength of the steel sheet with respect to the steel sheet having a uniform cross-section The relationship between the maximum diffusion layer depth at which a predetermined mechanical strength is secured for each plate thickness is determined as the critical diffusion layer depth at that plate thickness, and the plate thickness is determined. The relationship between the change of the critical diffusion layer depth and the change of the critical diffusion layer depth is obtained. From this correlation, the critical diffusion layer depth for the minimum thickness portion of the molded product is obtained, and the depth at which nitrogen is to be diffused into the molded product. Is characterized in that the entire molded article is uniformly nitrided so as to be not more than the critical diffusion layer depth with respect to the minimum thickness portion of the molded article.

【0010】本願発明における限界拡散層深さは、各板
厚について所定の機械的強度が確保される最大の拡散層
深さとして定義されている。より具体的にいうと、限界
拡散層深さは、板厚の全体にわたって窒化(全窒化)が
起こった場合において機械的強度が却って低下すること
を避けるべく設定されたものであるから、全窒化が起こ
る拡散層深さ(板厚の1/2)より小さい。また、窒化
処理は、鋼板成形品の耐磨耗性や強度を高めるものであ
るから、限界拡散層深さは所定の強度(成形品の用途に
より変動するので一義的に定まらない)を確保するもの
でなければならない。すなわち、限界拡散層深さは、所
定の強度を確保できる範囲、かつ板厚の1/2未満の範
囲で許容される最大の拡散層深さということができる。
The critical diffusion layer depth in the present invention is defined as the maximum diffusion layer depth that ensures a predetermined mechanical strength for each plate thickness. More specifically, the critical diffusion layer depth is set to prevent the mechanical strength from being lowered when nitriding (total nitriding) occurs over the entire plate thickness. Is smaller than the depth of the diffusion layer (1/2 of the plate thickness) at which the occurrence of the diffusion occurs. In addition, since the nitriding treatment enhances the abrasion resistance and strength of a steel sheet molded product, the critical diffusion layer depth secures a predetermined strength (uniquely determined because it varies depending on the use of the molded product). Must be something. In other words, the critical diffusion layer depth can be said to be the maximum diffusion layer depth allowed in a range where a predetermined strength can be ensured and within a range of less than 1 / of the plate thickness.

【0011】ところで、上記窒化方法では、鋼板成形品
に対して窒化処理を行うべき拡散層深さが、鋼板成形品
における最小厚み部分の限界拡散層深さ以下に設定され
ている。したがって、上記窒化方法では、鋼板の厚みが
小さい部位において全窒化され、あるいは限界拡散層深
さ以上に窒化されて強度が低下してしまうことはない。
もちろん、その他の部分においても、その部位における
限界拡散層深さよりも小さい深さまでしか窒素が拡散さ
れていないから強度が高められており、全体として強度
の向上が図られている。すなわち、本願発明において
は、厚みが一様でない鋼板成形品については、窒化条件
が最も厳しくなる最小厚み部分における限界拡散層深さ
を基礎として全体を均一に窒化することに最大の特徴が
ある。最小厚み部分において、所定の強度が確保されて
いれば、それよりも板厚の大きい部分は当然に所定の強
度特性を有することになるからである。
In the above nitriding method, the depth of the diffusion layer to be subjected to the nitriding treatment on the steel sheet molded product is set to be equal to or less than the critical diffusion layer depth of the minimum thickness portion in the steel sheet molded product. Therefore, in the above-mentioned nitriding method, there is no possibility that the steel sheet is fully nitrided at a portion where the thickness is small, or the steel sheet is nitrided more than the depth of the critical diffusion layer, thereby lowering the strength.
Of course, in other parts, the nitrogen is diffused only to a depth smaller than the depth of the critical diffusion layer in that part, so that the strength is increased, and the strength is improved as a whole. That is, in the present invention, the most characteristic feature of the steel sheet molded article having a non-uniform thickness is to uniformly nitride the whole on the basis of the depth of the critical diffusion layer at the minimum thickness where the nitriding conditions are most severe. This is because, if a predetermined strength is secured in the minimum thickness portion, a portion having a larger plate thickness naturally has a predetermined strength characteristic.

【0012】また、上記窒化方法は、厚みの小さい部分
が全窒化してしまわないように、厚みの小さい部分にマ
スキングを施す必要がない。このため、厚みの小さい部
分の強度低下を回避すべく、マスキング治具を容易した
り、マスキング作業を行う必要がないことから、コスト
的に有利である。
Further, in the above-mentioned nitriding method, it is not necessary to mask the thin portion so that the thin portion is not completely nitrided. For this reason, there is no need to facilitate a masking jig or perform a masking operation in order to avoid a decrease in strength of a portion having a small thickness, which is advantageous in terms of cost.

【0013】加えて、上記窒化方法では、鋼板における
厚みの小さい部分も含めた鋼板全体に窒化処理がなされ
るため、鋼板全体に耐磨耗性が付与されているのはいう
までもない。
In addition, in the above-mentioned nitriding method, since the entire steel sheet including the small thickness part of the steel sheet is subjected to the nitriding treatment, it goes without saying that the entire steel sheet is provided with wear resistance.

【0014】ここで、窒化方法としては、塩浴窒化法、
ガス窒化法、イオン窒化法、あるいは軟窒化法などが挙
げれるが、耐磨耗性と疲労強度の両立を考慮して軟窒化
法が好適に採用される。
Here, the nitriding method includes a salt bath nitriding method,
A gas nitriding method, an ion nitriding method, a nitrocarburizing method, etc. may be mentioned, but the nitrocarburizing method is preferably adopted in consideration of both abrasion resistance and fatigue strength.

【0015】この軟窒化法は、たとえばアンモニアなど
の窒素化合物と、一酸化炭素などの炭素化合物とを含む
500〜600℃程度の雰囲気において、鋼板成形品を
数時間程度熱処理することによって成形品の表面から窒
素および炭素を拡散させる方法である。この方法では、
成形品の表面が炭窒化物が形成されて成形品に耐磨耗性
および疲労強度が向上する。
In this soft nitriding method, a steel sheet molded product is heat-treated for several hours in an atmosphere of about 500 to 600 ° C. containing a nitrogen compound such as ammonia and a carbon compound such as carbon monoxide, for example, for several hours. This is a method of diffusing nitrogen and carbon from the surface. in this way,
A carbonitride is formed on the surface of the molded product, so that the molded product has improved wear resistance and fatigue strength.

【0016】雰囲気ガスとしては、窒素化合物や炭素化
合物の他に不活性ガス(希ガスや窒素ガス)を含むもの
が好適に採用される。これは、窒素の拡散速度が比較的
に大きいことから、窒素が比較的に深い部位にまで拡散
してしまって強度が低下してしまうからである。
As the atmosphere gas, a gas containing an inert gas (a rare gas or a nitrogen gas) in addition to a nitrogen compound or a carbon compound is preferably employed. This is because the diffusion rate of nitrogen is relatively high, so that nitrogen diffuses to a relatively deep portion and the strength is reduced.

【0017】なお、本側面の成形品なる用語は、一様断
面を有しない平板加工品全般を指す。すなわち、成形品
には、鋼板にプレス加工などを施すなどして凹部や凸部
を有する所定の形状に屈曲形成されたもの(たとえばA
Tフランジ部品)ばかりでなく、適所に凹部や凸部が形
成されて一様断面でない鋼板状のものも含まれる。ま
た、鋼板としては、軟鋼板ばかりでなく、高張力鋼板や
窒化用鋼板などに好適に採用される。
Note that the term molded article on the present side refers to all flat-plated articles having no uniform cross section. That is, a molded product is formed by bending a steel sheet into a predetermined shape having a concave portion or a convex portion by pressing or the like (for example, A
Not only T-flange parts), but also steel plate-like parts with concave and convex portions formed in place and not having a uniform cross section are included. Further, as the steel sheet, not only a mild steel sheet but also a high strength steel sheet, a steel sheet for nitriding, and the like are suitably adopted.

【0018】本願発明の好ましい実施の形態において
は、強度として、静的強度(引張強度、曲げ強度あるい
は圧縮強度など)、衝撃強度および疲労強度のうちの少
なくとも1つを測定し、各板厚毎に測定した強度の1つ
が所定値以上に維持できる拡散層深さが限界拡散層深さ
とされる。
In a preferred embodiment of the present invention, at least one of static strength (such as tensile strength, bending strength or compressive strength), impact strength and fatigue strength is measured as the strength, and the strength is measured for each sheet thickness. The diffusion layer depth at which one of the measured intensities can be maintained at or above a predetermined value is defined as the critical diffusion layer depth.

【0019】すなわち、強度としては、強度低下して欲
しくない任意の強度を選択すればよく、この強度を基準
として限界拡散層深さが決定される。もちろん、基準と
なる強度は1つでもよく、2以上であってもよいが、本
願発明が好適に採用されるATユニットのフランジ部品
は繰り返し負荷が加えられるから、この場合には限界拡
散層深さを決定する強度としては疲労強度などが好適に
採用される。なお、ここでいう疲労強度は、疲労限度を
含む概念である。
That is, as the intensity, an arbitrary intensity that does not want the intensity to decrease may be selected, and the critical diffusion layer depth is determined based on this intensity. Of course, the reference strength may be one or two or more. However, since the flange component of the AT unit to which the present invention is suitably applied is repeatedly subjected to a load, in this case, the critical diffusion layer depth is increased. As the strength for determining the strength, fatigue strength or the like is suitably adopted. Here, the fatigue strength is a concept including a fatigue limit.

【0020】本願発明の好ましい実施の形態においては
さらに、成形品における最小厚みに対する限界拡散層深
さよりも0.05mm小さい深さが窒素を拡散させるべ
き深さとして設定される。
In a preferred embodiment of the present invention, a depth 0.05 mm smaller than the critical diffusion layer depth relative to the minimum thickness of the molded article is set as the depth at which nitrogen is to be diffused.

【0021】通常、窒素の拡散深さは、窒化対象物の各
所において厳密に一致するものではなく、若干のバラツ
キがある。このバラツキは、窒化対象物の組成や窒化雰
囲気の組成や温度などによっても変動するが、そのバラ
ツキ度合いが±0.05mm程度であることが本願発明
者らによって確認されている。
Normally, the diffusion depth of nitrogen does not exactly coincide with each other at various places on the object to be nitrided, and there is some variation. The variation varies depending on the composition of the object to be nitrided, the composition and temperature of the nitriding atmosphere, and the like, but it has been confirmed by the present inventors that the degree of the variation is about ± 0.05 mm.

【0022】したがって、窒素を拡散させるべき深さと
して、窒素の拡散深さのバラツキを考慮して限界拡散層
深さよりも0.05mm小さい深さに設定すれば、窒素
が限界拡散層深さを越えて拡散してしまうことはなく、
強度が低下してしまうこともない。
Therefore, if the depth at which nitrogen is to be diffused is set to be 0.05 mm smaller than the critical diffusion layer depth in consideration of the variation in the nitrogen diffusion depth, the nitrogen can reduce the critical diffusion layer depth. It will not spread beyond
There is no decrease in strength.

【0023】また、本願発明の第2の側面によれば、鋼
板成形品の他の窒化方法が提供される。この窒化方法
は、鋼板を成形して得られた全体の厚みが一様な鋼板成
形品の表面を窒化処理する方法であって、一様断面を有
する鋼板に対する窒素の拡散層深さと鋼板の機械的強度
との関係を種々の板厚毎にそれぞれ調べ、各板厚につい
て所定の機械的強度が確保される最大の拡散層深さを、
その板厚における限界拡散層深さとしてそれぞれ求める
とともに、板厚の変化と限界拡散層深さの変化との相関
関係を求め、この相関関係から、窒化対象となる成形品
の限界拡散層深さを求め、成形品に対して窒素を拡散さ
せるべき深さを成形品の厚みに応じた限界拡散層深さ以
下になるように成形品全体を均一に窒化処理することを
特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided another method of nitriding a steel sheet molded product. This nitriding method is a method of nitriding the surface of a steel sheet molded article having a uniform thickness obtained by shaping a steel sheet. The relationship with the mechanical strength is examined for each of various plate thicknesses, and the maximum diffusion layer depth at which a predetermined mechanical strength is secured for each plate thickness,
The depth of the critical diffusion layer at the plate thickness is determined, and the correlation between the change in the thickness of the plate and the change in the depth of the critical diffusion layer is determined. From this correlation, the depth of the critical diffusion layer of the molded article to be nitrided is determined. Is characterized in that the entire molded article is uniformly nitrided so that the depth at which nitrogen is to be diffused into the molded article is equal to or less than the critical diffusion layer depth corresponding to the thickness of the molded article.

【0024】本側面においては、板厚の変化と限界拡散
層深さの変化との相関関係を予め調べ、この相関関係か
ら成形品に形成すべき拡散層の深さを設定するといった
思想が、厚みが一様な鋼板成形品にも適用されている。
In the present aspect, the idea of previously examining the correlation between the change in the plate thickness and the change in the critical diffusion layer depth, and setting the depth of the diffusion layer to be formed in the molded article from this correlation, has been proposed. It is also applied to steel plate molded products with a uniform thickness.

【0025】本願発明の第3の側面によれば、窒化処理
された鋼板の成形品がさらに提供される。この鋼板の成
形品は、鋼板の成形品であって、上述した本願発明の第
1または第2の側面に記載されたいずれかの窒化方法に
よってその表面に窒化処理が施されたことを特徴として
いる。
According to a third aspect of the present invention, there is further provided a molded article of a steel sheet subjected to a nitriding treatment. The molded product of the steel plate is a molded product of a steel plate, and the surface thereof is subjected to nitriding by any one of the nitriding methods described in the first and second aspects of the present invention. I have.

【0026】このような成形品は、本願発明の第1また
は第2の側面において記載された窒化方法によってその
表面に窒化処理が施されていることから、成形品全体に
わたり、耐磨耗性および機械的が高められ、しかも窒化
のための操作が容易となるといった効果が得られる。
Since the surface of such a molded article is subjected to the nitriding treatment by the nitriding method described in the first or second aspect of the present invention, the abrasion resistance and the wear resistance of the entire molded article are improved. The effect is obtained that the mechanical properties are enhanced and the operation for nitriding becomes easy.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】まず、本発明の窒化方法によって
窒化処理された成形品について図1を参照して簡単に説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a molded article nitridated by the nitriding method of the present invention will be briefly described with reference to FIG.

【0028】図1には、成形品1としてのATフランジ
部品(クラッチ板と繋合するフランジ部品)の要部が示
されており、この成形品1にはその表面全体に窒化処理
が施されて均一に拡散層2が形成されている。すなわ
ち、厚みの大小を問わず成形品1の各所において窒素の
拡散層2の深さtが同一とされている。このように、上
記成形品1においては、窒化処理が施されて成形品1の
表面全体の硬度が高められて耐磨耗性が向上させられて
いる。
FIG. 1 shows a main part of an AT flange part (a flange part connected to a clutch plate) as a molded article 1. This molded article 1 is subjected to a nitriding treatment on the entire surface. Thus, the diffusion layer 2 is formed uniformly. That is, the depth t of the nitrogen diffusion layer 2 is the same at various points of the molded article 1 regardless of the thickness. As described above, in the molded article 1, the hardness of the entire surface of the molded article 1 is increased by performing the nitriding treatment, and the wear resistance is improved.

【0029】ところで、成形品1に対する窒素を拡散さ
せるべき深さ、すなわち拡散層深さtは、以下のように
して決定されている。すなわち、まず、一様断面を有す
る鋼板に対する窒素の拡散層深さと鋼板の機械的強度と
の関係を種々の板厚毎にそれぞれ調べ、各板厚について
所定の機械的強度が確保される最大の拡散層深さを、そ
の板厚における限界拡散層深さとしてそれぞれ求めると
ともに、板厚の変化と限界拡散層深さの変化との相関関
係を求める。そして、この相関関係から、成形品1にお
ける最小厚み部分10の厚みTに応じた限界拡散層深さ
を求めるとともに、成形品1に対して窒素を拡散させる
べき深さを成形品1の最小厚み部分10に対する限界拡
散層深さ以下に設定する。
The depth at which nitrogen is to be diffused into the molded article 1, that is, the depth t of the diffusion layer, is determined as follows. That is, first, the relationship between the diffusion layer depth of nitrogen and the mechanical strength of the steel sheet for a steel sheet having a uniform cross section is examined for each of various sheet thicknesses, and the maximum mechanical strength at which a predetermined mechanical strength is ensured for each sheet thickness is obtained. The depth of the diffusion layer is obtained as the critical diffusion layer depth at the plate thickness, and the correlation between the change in the plate thickness and the change in the critical diffusion layer depth is obtained. From this correlation, the critical diffusion layer depth corresponding to the thickness T of the minimum thickness portion 10 in the molded article 1 is obtained, and the depth at which nitrogen is to be diffused into the molded article 1 is determined by the minimum thickness of the molded article 1. The depth is set to be equal to or less than the critical diffusion layer depth for the portion 10.

【0030】強度としては、たとえば疲労強度(疲労限
度)などが好適に採用され、窒素を拡散させるべき深さ
tは、たとえば成形品1の最小厚み部分10の限界拡散
層深さよりも0.05mm小さい深さとされる。
As the strength, for example, fatigue strength (fatigue limit) or the like is suitably adopted. The depth t at which nitrogen is to be diffused is, for example, 0.05 mm larger than the critical diffusion layer depth of the minimum thickness portion 10 of the molded article 1. Small depth.

【0031】このような窒化方法では、強度面において
最も条件の厳しい成形品1における最小厚み部分10を
基準として拡散層深さtが設定されているので、最小厚
み部分10の強度が所定値以下となることがない。もち
ろん、最小厚み部分10以外の部位においても当然に強
度が所定値以下となることはない。したがって、上記窒
化方法によって窒化処理された成形品1は、強度面にお
いて、設定された所望の基準をクリアして強度の向上が
図られていることになる。
In such a nitriding method, since the diffusion layer depth t is set with reference to the minimum thickness portion 10 of the molded article 1 having the strictest conditions in terms of strength, the strength of the minimum thickness portion 10 is equal to or less than a predetermined value. And never. Needless to say, the strength does not naturally become lower than the predetermined value even in a portion other than the minimum thickness portion 10. Therefore, the molded article 1 that has been nitridated by the above-mentioned nitriding method is improved in strength by clearing a desired standard set in strength.

【0032】次に、本願発明の実施例を比較例とともに
説明するが、本願発明の技術的範囲は以下の実施例には
限定されないのはいうまでない。
Next, examples of the present invention will be described together with comparative examples, but it goes without saying that the technical scope of the present invention is not limited to the following examples.

【0033】実施例および比較例を行うのに先立ち、一
様断面を有する鋼板の板厚の変化と限界拡散層深さの変
化との関係を調べた。その結果を図2に示す。なお、鋼
板としてはATフランジ部品として一般的に使用されて
いるJIS SPHDを用い、窒化法としてはガス軟窒
化法を採用した。
Prior to carrying out the examples and comparative examples, the relationship between the change in the thickness of a steel sheet having a uniform cross section and the change in the depth of the critical diffusion layer was examined. The result is shown in FIG. Note that JIS SPHD, which is generally used as an AT flange part, was used as the steel sheet, and a gas soft nitriding method was used as the nitriding method.

【0034】(限界拡散層深さの測定)図3に示したよ
うな形状を有するとともに、水平部30の幅が20mm
である試験片3を、板厚の異なる7種類(0.6mm、
0.8mm、1.0mm 1.2mm 1.6mm
2.4mmおよび3.2mm)用意し、それぞれの板厚
の鋼板に対して軟窒化処理を行う前における疲労強度を
測定した。なお、疲労強度試験は、JIS Z 227
5(均一4点曲げ疲労試験)に準拠して行った。一方、
各板厚の鋼板(試験片3)に対して表1に示した条件で
軟窒化処理を施し、窒素の拡散深さが0.05mm単位
で異なる複数の鋼板(試験片3)を各板厚毎にそれぞれ
用意して、それぞれの鋼板(試験片3)について同様に
して疲労強度を測定した。その結果を表2に示すが、こ
の結果から、各板厚毎に所定の機械的強度(表2に基準
値として示した疲労強度)が確保される最大の拡散層深
さを、その板厚における限界拡散層深さとして定義し、
図2に示した。
(Measurement of Depth of Critical Diffusion Layer) In addition to having the shape shown in FIG.
Specimens 3 were prepared in seven different thicknesses (0.6 mm,
0.8mm, 1.0mm 1.2mm 1.6mm
(2.4 mm and 3.2 mm), and the fatigue strength of each steel plate before the nitrocarburizing treatment was measured. The fatigue strength test was performed according to JIS Z 227.
5 (uniform four-point bending fatigue test). on the other hand,
Each steel sheet (specimen 3) was subjected to a soft nitriding treatment under the conditions shown in Table 1, and a plurality of steel sheets (specimen 3) having different nitrogen diffusion depths in 0.05 mm units were obtained. Each steel plate (test piece 3) was prepared for each and the fatigue strength was measured in the same manner. The results are shown in Table 2. From this result, the maximum diffusion layer depth at which a predetermined mechanical strength (fatigue strength shown as a reference value in Table 2) is ensured for each sheet thickness is determined by the sheet thickness. Defined as the critical diffusion layer depth at
As shown in FIG.

【0035】(ガス軟窒化法)RX(ブタンと一酸化窒
素の混合ガス)、NH3 およびN2 を含む雰囲気におい
て各鋼板を軟窒化処理した。なお、雰囲気ガスの温度、
組成および処理時間は表1に示した。すなわち、窒化処
理の条件は、鋼板の板厚とは無関係に窒素を拡散させる
べき深さによって決定した。
(Gas Nitriding Method) Each steel sheet was subjected to nitrocarburizing treatment in an atmosphere containing RX (mixed gas of butane and nitric oxide), NH 3 and N 2 . The temperature of the atmosphere gas,
The composition and the processing time are shown in Table 1. That is, the conditions of the nitriding treatment were determined by the depth at which nitrogen was to be diffused irrespective of the thickness of the steel sheet.

【0036】実施例1 まず、厚みが3.2mmの鋼板をプレス成形することに
よってATフランジ部品(クラッチ板と繋合するフラン
ジ部品)を形成した。次に、ATフランジ部品に対し
て、RX、NH3 およびN2 の組成比が11:7:18
の雰囲気において、570℃で1.5時間熱処理し、厚
さ0.6mmの鋼板の限界拡散層深さである0.2mm
(図2参照)よりも0.05mm小さい深さ(0.15
mm)まで窒素を拡散させた。このようにして窒化処理
されたATフランジ部品に対して単品疲労試験および実
ユニット作動耐久試験を行った。その結果を表3に示
す。なお、疲労強度試験は、油圧サーボ式疲労試験機を
用いて実施した。また、実ユニット作動耐久試験は、実
際に部品をATユニットに組み込んだ状態で、湯温80
℃の台上において、686N・mのトルクを作用させて
クラッチ板とATフランジ部品を繋合させて行い、35
万回転後の磨耗量を測定した。
Example 1 First, an AT flange part (a flange part connected to a clutch plate) was formed by press-forming a steel sheet having a thickness of 3.2 mm. Next, the composition ratio of RX, NH 3 and N 2 was 11: 7: 18 with respect to the AT flange part.
Heat treatment at 570 ° C. for 1.5 hours in an atmosphere of 0.2 mm, which is the critical diffusion layer depth of a steel plate having a thickness of 0.6 mm.
(Refer to FIG. 2) 0.05 mm deeper (0.15
mm). A single-part fatigue test and an actual unit operation endurance test were performed on the AT flange parts thus nitrided. Table 3 shows the results. The fatigue strength test was performed using a hydraulic servo fatigue tester. In addition, the actual unit operation endurance test was carried out in a state where the parts were actually incorporated in the AT unit, and the
35 ° C., the clutch plate is connected to the AT flange part by applying a torque of 686 N · m,
The amount of wear after 10,000 rotations was measured.

【0037】実施例2 厚みが3.2mmの鋼板をプレス成形することによって
最小厚み部分の厚みが1.6mmとされたATフランジ
部品を、RX、NH3 およびN2 の組成比が9:7:1
6の雰囲気において、570℃で2時間熱処理し、厚さ
1.6mmの鋼板の限界拡散層深さである0.4mm
(図2参照)よりも0.05mm小さい深さ(0.35
mm)まで窒素を拡散させた。このようにして窒化処理
した鋼板に対して、実施例1と同様にして疲労試験およ
び実ユニット作動耐久試験を行った。その結果を表3に
示す。
EXAMPLE 2 An AT flange part having a minimum thickness of 1.6 mm was formed by press-forming a steel sheet having a thickness of 3.2 mm, and a composition ratio of RX, NH 3 and N 2 was 9: 7. : 1
In the atmosphere of No. 6, heat treatment was performed at 570 ° C. for 2 hours, and the critical diffusion layer depth of a 1.6 mm thick steel plate was 0.4 mm.
(See FIG. 2)
mm). A fatigue test and a real unit operation durability test were performed on the steel sheet thus nitrided in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the results.

【0038】実施例3 厚みが3.2mmの鋼板をプレス成形することによって
全体の厚みが一様とされたATフランジ部品を、RX、
NH3 およびN2 の組成比が10:10:15の雰囲気
において、570℃で2.5時間熱処理し、厚さ3.2
mmの鋼板の限界拡散層深さである0.45mmよりも
0.05mm小さい深さ(0.40mm)まで窒素を拡
散させた。このようにして窒化処理した鋼板に対して実
施例1と同様にして疲労試験および実ユニット作動耐久
試験を行った。その結果を表3に示す。
Example 3 An AT flange part whose entire thickness was made uniform by press-forming a steel plate having a thickness of 3.2 mm was manufactured by using RX,
Heat treatment was performed at 570 ° C. for 2.5 hours in an atmosphere in which the composition ratio of NH 3 and N 2 was 10:10:15 to obtain a thickness of 3.2.
Nitrogen was diffused to a depth (0.40 mm) smaller by 0.05 mm than 0.45 mm, which is the critical diffusion layer depth of a steel plate of 2 mm. A fatigue test and an actual unit operation durability test were performed on the steel sheet thus nitrided in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the results.

【0039】比較例1 実施例1で用いたのと同じATフランジ部品を、窒化処
理を行わずに実施例1と同様にして疲労強度試験および
び実ユニット作動耐久試験を行った。その結果を表3に
示す。
[0039] The same AT flange component as used in Comparative Example 1 Example 1 was carried out to fatigue strength tests and beauty actual unit actuating durability test in the same manner as in Example 1 without nitriding. Table 3 shows the results.

【0040】比較例2 実施例1で用いたのと同じATフランジ部品を、RXお
よびNH3 の組成比が1:1の雰囲気において、570
℃で3時間熱処理して全窒化させ、実施例1と同様にし
て疲労強度試験および実ユニット作動耐久試験を行っ
た。その結果を表3に示す。
COMPARATIVE EXAMPLE 2 The same AT flange part as used in Example 1 was subjected to 570 in an atmosphere in which the composition ratio of RX and NH 3 was 1: 1.
A heat treatment was performed at 3 ° C. for 3 hours for total nitriding, and a fatigue strength test and an actual unit operation durability test were performed in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the results.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】[0044]

【発明の効果】表3から明らかなように、本願発明の窒
化方法により提供される成形品(ATフランジ部品)
は、疲労強度(疲労限度)が基準値をクリアして強度が
高められており、耐磨耗性に優れている。このことは、
適所に凹部または凸部が形成されるなどして全体の厚み
が一様でない鋼板状の成形品、あるいはプレス加工を施
すなどして屈曲形状とされた成形品の窒化処理を行う場
合に、成形品における最小厚み部分の限界拡散層深さ以
下の深さを窒素を拡散させるべき深さ設定すれば、基準
値をクリアした強度および耐磨耗性に優れる成形品が得
られることを意味している。
As is clear from Table 3, the molded product (AT flange part) provided by the nitriding method of the present invention.
Has a higher fatigue strength (fatigue limit) than the reference value, and has a higher strength, and is excellent in abrasion resistance. This means
When nitriding of a steel plate-shaped molded product with a non-uniform overall thickness due to the formation of concave portions or convex portions in the right place, or a bent molded product by performing press working, etc. By setting the depth below the critical diffusion layer depth of the minimum thickness part in the product to the depth where nitrogen is to be diffused, it is possible to obtain a molded product that clears the standard value and has excellent wear resistance. I have.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の窒化方法によって窒化処理された成形
品の一例(ATフランジ部品)を表す要部断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing an example (AT flange part) of a molded article nitridated by a nitriding method of the present invention.

【図2】鋼板の板厚と限界拡散層深さの相関関係を表す
グラフである。
FIG. 2 is a graph showing a correlation between the thickness of a steel sheet and the depth of a critical diffusion layer.

【図3】試験片を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a test piece.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−225557(JP,A) 特開 平9−279295(JP,A) 特開 平7−179985(JP,A) 特開 平7−90541(JP,A) 特開 平5−65592(JP,A) 特開 平9−257041(JP,A) 特開 平11−335808(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 8/00 - 8/80 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-9-225557 (JP, A) JP-A-9-279295 (JP, A) JP-A-7-179985 (JP, A) JP-A-7-79 90541 (JP, A) JP-A-5-65592 (JP, A) JP-A-9-257041 (JP, A) JP-A-11-335808 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 8/00-8/80

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 鋼板を成形して得られた全体の厚みが一
様でない鋼板成形品の表面を窒化処理する方法であっ
て、 一様断面を有する鋼板に対する窒素の拡散層深さと鋼板
の機械的強度との関係を種々の板厚毎にそれぞれ調べ、
各板厚について所定の機械的強度が確保される最大の拡
散層深さを、その板厚における限界拡散層深さとしてそ
れぞれ求めるとともに、板厚の変化と限界拡散層深さの
変化との相関関係を求め、 この相関関係から、成形品における最小厚み部分に対す
る限界拡散層深さを求めるとともに、成形品に対して窒
素を拡散させるべき深さを成形品の最小厚み部分に対す
る限界拡散層深さ以下になるように成形品全体を均一に
窒化処理することを特徴とする、鋼板成形品の表面窒化
方法。
1. A method for nitriding a surface of a steel sheet molded article having a non-uniform overall thickness obtained by forming a steel sheet, comprising: a nitrogen diffusion layer depth for a steel sheet having a uniform cross section; The relationship with the mechanical strength is examined for each of various plate thicknesses,
The maximum diffusion layer depth at which the specified mechanical strength is secured for each plate thickness is determined as the critical diffusion layer depth at that plate thickness, and the correlation between the plate thickness change and the critical diffusion layer depth change is determined. From this correlation, the critical diffusion layer depth for the minimum thickness part of the molded article is determined, and the depth at which nitrogen is to be diffused into the molded article is determined by the critical diffusion layer depth for the minimum thickness part of the molded article. A method for nitriding a surface of a steel sheet molded product, wherein the entire product is uniformly nitrided as described below.
【請求項2】 機械的強度として、引張強度、曲げ強
度、圧縮強度、衝撃強度および疲労強度のうちの少なく
とも1つを測定し、各板厚毎に測定した機械的強度が所
定値以上に維持できる最大の拡散層深さを限界拡散層深
さとする、請求項1に記載の表面窒化方法。
2. The mechanical strength is measured for at least one of tensile strength, bending strength, compressive strength, impact strength and fatigue strength, and the mechanical strength measured for each sheet thickness is maintained at a predetermined value or more. The surface nitriding method according to claim 1, wherein the maximum possible diffusion layer depth is defined as a critical diffusion layer depth.
【請求項3】 成形品における最小厚み部分に対する限
界拡散層深さよりも0.05mm小さい深さを窒素を拡
散させるべき深さとして設定する、請求項1または2に
記載の表面窒化方法。
3. The surface nitriding method according to claim 1, wherein a depth 0.05 mm smaller than a critical diffusion layer depth relative to a minimum thickness portion of the molded product is set as a depth at which nitrogen is to be diffused.
【請求項4】 鋼板を成形して得られた全体の厚みが一
様な鋼板成形品の表面を窒化処理する方法であって、 一様断面を有する鋼板に対する窒素の拡散層深さと鋼板
の機械的強度との関係を種々の板厚毎にそれぞれ調べ、
各板厚について所定の機械的強度が確保される最大の拡
散層深さを、その板厚における限界拡散層深さとしてそ
れぞれ求めるとともに、板厚の変化と限界拡散層深さの
変化との相関関係を求め、 この相関関係から、窒化対象となる成形品の限界拡散層
深さを求めるとともに、成形品に対して窒素を拡散させ
るべき深さを成形品の厚みに応じた限界拡散層深さ以下
になるように成形品全体を均一に窒化処理することを特
徴とする、鋼板成形品の表面窒化方法。
4. A method for nitriding a surface of a steel sheet molded article having a uniform thickness obtained by forming a steel sheet, comprising: a nitrogen diffusion layer depth for a steel sheet having a uniform cross section; The relationship with the mechanical strength is examined for each of various plate thicknesses,
The maximum diffusion layer depth at which the specified mechanical strength is secured for each plate thickness is determined as the critical diffusion layer depth at that plate thickness, and the correlation between the plate thickness change and the critical diffusion layer depth change is determined. The critical diffusion layer depth of the molded article to be nitrided is determined from this correlation, and the depth at which nitrogen is to be diffused into the molded article is determined by the depth of the critical diffusion layer according to the thickness of the molded article. A method for nitriding a surface of a steel sheet molded product, wherein the entire product is uniformly nitrided as described below.
【請求項5】 鋼板の成形品であって、請求項1ないし
4のいずれかに記載された窒化方法によってその表面に
窒化処理が施されたことを特徴とする、鋼板成形品。
5. A molded product of a steel sheet, the surface of which is subjected to a nitriding treatment by the nitriding method according to any one of claims 1 to 4.
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