JP3319684B2 - 浸炭かさ歯車用鋼材、高靱性浸炭かさ歯車及びその製造方法 - Google Patents
浸炭かさ歯車用鋼材、高靱性浸炭かさ歯車及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、浸炭かさ歯車用鋼
材、高靱性浸炭かさ歯車及びその製造方法に係り、更に
詳細には、浸炭処理されたかさ歯車を製造するのに使用
される鋼材、これを用いて製造される耐衝撃特性に優れ
たかさ歯車及びその製造方法に関し、本かさ歯車は、自
動車の差動装置用ギア等に好適に用いられる。
材、高靱性浸炭かさ歯車及びその製造方法に係り、更に
詳細には、浸炭処理されたかさ歯車を製造するのに使用
される鋼材、これを用いて製造される耐衝撃特性に優れ
たかさ歯車及びその製造方法に関し、本かさ歯車は、自
動車の差動装置用ギア等に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車等の輸送機械の燃費低減や
高出力化のニーズの増大に伴い、歯車等の機械部品に対
する軽量化又は高強度化のニーズが一段と高まってい
る。このような背景から、自動車の差動装置用ギア等に
用いられるかさ歯車においては高い耐衝撃性が求められ
ており、その向上手法としては、従来用いられている肌
焼鋼、例えばＪＩＳ ＳＣＭ４２０Ｈに対しＮｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ等の合金成分を添加することにより、浸炭層又
は内部の靱性を高めた材料を用いる方法が知られてい
る。
高出力化のニーズの増大に伴い、歯車等の機械部品に対
する軽量化又は高強度化のニーズが一段と高まってい
る。このような背景から、自動車の差動装置用ギア等に
用いられるかさ歯車においては高い耐衝撃性が求められ
ており、その向上手法としては、従来用いられている肌
焼鋼、例えばＪＩＳ ＳＣＭ４２０Ｈに対しＮｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ等の合金成分を添加することにより、浸炭層又
は内部の靱性を高めた材料を用いる方法が知られてい
る。
【０００３】更に近年では、素材を鍛造により歯車形状
に成形した後、浸炭熱処理する従来の製造法に対し、素
材を浸炭熱処理後の熱間鍛造により歯車形状に成形し、
靱性の低い浸炭層を、破損の起点となる歯車の歯元近傍
において他の部位より薄くして、かさ歯車の衝撃強度を
大幅に向上させる「浸炭鍛造法」により製造されたかさ
歯車も知られている。
に成形した後、浸炭熱処理する従来の製造法に対し、素
材を浸炭熱処理後の熱間鍛造により歯車形状に成形し、
靱性の低い浸炭層を、破損の起点となる歯車の歯元近傍
において他の部位より薄くして、かさ歯車の衝撃強度を
大幅に向上させる「浸炭鍛造法」により製造されたかさ
歯車も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなかさ歯車にあっては、靱性向上のために高価な合
金元素を多量に添加した材料を使用することが必要とな
り、材料コストが高く、また、被削性の低下により加工
コストも上昇するという課題がある。一方、浸炭鍛造法
により製造されたかさ歯車においても、浸炭前に素材へ
の穴あけや面取り等を行う必要があり、従来の肌焼鋼
（ＪＩＳ ＳＣＭ４２０Ｈ等）では冷間鍛造加工前の素
材への球状化熱処理、又は素材の切削加工が必要とな
り、コスト高となるという課題があった。本発明は、こ
のような従来技術の課題に着目してなされたもので、従
来使用されている肌焼鋼に比べて、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｉ等
の合金成分が少なく、材料及び製造コストが低減し、且
つ衝撃強度に優れた浸炭かさ歯車用鋼材、高靱性浸炭か
さ歯車及びその製造方法を提供することを目的とするも
のである。
ようなかさ歯車にあっては、靱性向上のために高価な合
金元素を多量に添加した材料を使用することが必要とな
り、材料コストが高く、また、被削性の低下により加工
コストも上昇するという課題がある。一方、浸炭鍛造法
により製造されたかさ歯車においても、浸炭前に素材へ
の穴あけや面取り等を行う必要があり、従来の肌焼鋼
（ＪＩＳ ＳＣＭ４２０Ｈ等）では冷間鍛造加工前の素
材への球状化熱処理、又は素材の切削加工が必要とな
り、コスト高となるという課題があった。本発明は、こ
のような従来技術の課題に着目してなされたもので、従
来使用されている肌焼鋼に比べて、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｉ等
の合金成分が少なく、材料及び製造コストが低減し、且
つ衝撃強度に優れた浸炭かさ歯車用鋼材、高靱性浸炭か
さ歯車及びその製造方法を提供することを目的とするも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、Ｂ（ボロン）を添
加した鋼材を用い、冷間鍛造を加えた後、浸炭熱処理後
に熱間鍛造を行うことにより、上記目的が達成できるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明
の浸炭かさ歯車用鋼材は、０．１５〜０．２５重量％の
Ｃと、０．３０〜０．９０重量％のＭｎと、０．１０重
量％以下のＳｉと、０．００１〜０．００３重量％のＢ
と、０．３〜１．２重量％のＣｒ及び／又は０．２〜
０．９重量％Ｍｏと、残部としてのＦｅ及び不可避的不
純物とから成り、次式 Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ≦１．７重量％ で表される関係を満足する浸炭かさ歯車用の鋼材であっ
て、この鋼材から成る素材に冷間鍛造を施して予備成形
体を形成し、得られた予備成形体に浸炭処理を行い、次
いで、熱間鍛造を施すことにより歯形成形を行う、高靭
性浸炭かさ歯車の製造に供されることを特徴とする。
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、Ｂ（ボロン）を添
加した鋼材を用い、冷間鍛造を加えた後、浸炭熱処理後
に熱間鍛造を行うことにより、上記目的が達成できるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明
の浸炭かさ歯車用鋼材は、０．１５〜０．２５重量％の
Ｃと、０．３０〜０．９０重量％のＭｎと、０．１０重
量％以下のＳｉと、０．００１〜０．００３重量％のＢ
と、０．３〜１．２重量％のＣｒ及び／又は０．２〜
０．９重量％Ｍｏと、残部としてのＦｅ及び不可避的不
純物とから成り、次式 Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ≦１．７重量％ で表される関係を満足する浸炭かさ歯車用の鋼材であっ
て、この鋼材から成る素材に冷間鍛造を施して予備成形
体を形成し、得られた予備成形体に浸炭処理を行い、次
いで、熱間鍛造を施すことにより歯形成形を行う、高靭
性浸炭かさ歯車の製造に供されることを特徴とする。
【０００６】また、本発明の高靱性浸炭かさ歯車は、上
述の鋼材を含有する浸炭かさ歯車であって、衝撃入力ト
ルク比が１．５以上であることを特徴とする。更に、本
発明の高靱性浸炭かさ歯車の製造方法は、高靱性浸炭か
さ歯車を製造するに当たり、上述の鋼材から成る素材に
冷間鍛造を施して予備成形体を形成し、得られた予備成
形体に浸炭処理を行い、次いで、熱間鍛造を施すことに
より歯形成形を行う、ことを特徴とする。
述の鋼材を含有する浸炭かさ歯車であって、衝撃入力ト
ルク比が１．５以上であることを特徴とする。更に、本
発明の高靱性浸炭かさ歯車の製造方法は、高靱性浸炭か
さ歯車を製造するに当たり、上述の鋼材から成る素材に
冷間鍛造を施して予備成形体を形成し、得られた予備成
形体に浸炭処理を行い、次いで、熱間鍛造を施すことに
より歯形成形を行う、ことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明のかさ歯車用鋼材では、Ｃ（カーボ
ン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｓｉ（珪素）、Ｂ、Ｃｒ（ク
ロム）、Ｍｏ（モリブデン）を特定組成に調整し、且つ
Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ≦１．７重量％となるものとしたた
め、従来のかさ歯車に使用されている肌焼鋼の球状化熱
処理品並の硬さが、鋼材の圧延のままの状態で得られ
る。従って、鋼材への球状化熱処理を省略できる。ま
た、本発明のかさ歯車及びその製造方法において、従来
の肌焼鋼に比しＮｉ（ニッケル）、Ｍｏ、Ｓｉ等の合金
成分を低減して、冷間鍛造性を向上させたことによる鋼
材の焼入性の低下は、Ｂの添加により補完することがで
き、浸炭層下部の硬さを所望の硬さにすることが可能で
ある。
ン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｓｉ（珪素）、Ｂ、Ｃｒ（ク
ロム）、Ｍｏ（モリブデン）を特定組成に調整し、且つ
Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ≦１．７重量％となるものとしたた
め、従来のかさ歯車に使用されている肌焼鋼の球状化熱
処理品並の硬さが、鋼材の圧延のままの状態で得られ
る。従って、鋼材への球状化熱処理を省略できる。ま
た、本発明のかさ歯車及びその製造方法において、従来
の肌焼鋼に比しＮｉ（ニッケル）、Ｍｏ、Ｓｉ等の合金
成分を低減して、冷間鍛造性を向上させたことによる鋼
材の焼入性の低下は、Ｂの添加により補完することがで
き、浸炭層下部の硬さを所望の硬さにすることが可能で
ある。
【０００８】更に、Ｂの添加により懸念される、浸炭時
の結晶粒の粗大化に伴う衝撃強度の低下は、熱間鍛造後
の均熱処理などの各種調質処理によって微細に再結晶さ
せることができるため問題は生じない。また、かさ歯車
の衝撃強度についても、上記鋼材に冷間鍛造加工を施し
て得られる予備成形体を、浸炭熱処理した後に熱間鍛造
してかさ歯車に成形するため、靱性の低い浸炭層が破損
の起点となる歯元近傍で他の表面部位より薄くなるこ
と、及び鋼材中に不純物として含有されているＰ（リ
ン）の結晶粒界への偏析が、Ｂにより抑制されることに
よる材料の靱性向上により、大幅に向上させることがで
きる。
の結晶粒の粗大化に伴う衝撃強度の低下は、熱間鍛造後
の均熱処理などの各種調質処理によって微細に再結晶さ
せることができるため問題は生じない。また、かさ歯車
の衝撃強度についても、上記鋼材に冷間鍛造加工を施し
て得られる予備成形体を、浸炭熱処理した後に熱間鍛造
してかさ歯車に成形するため、靱性の低い浸炭層が破損
の起点となる歯元近傍で他の表面部位より薄くなるこ
と、及び鋼材中に不純物として含有されているＰ（リ
ン）の結晶粒界への偏析が、Ｂにより抑制されることに
よる材料の靱性向上により、大幅に向上させることがで
きる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のかさ歯車用鋼材は、上述の如く、０．１５〜
０．２５重量％のＣと、０．３０〜０．９０重量％のＭ
ｎと、０．１０重量％以下のＳｉと、０．００１〜０．
００３重量％のＢと、０．３〜１．２重量％のＣｒ及び
／又は０．２〜０．９重量％Ｍｏとを含有し、残部がＦ
ｅ及び不可避的不純物から構成され、後述するかさ歯車
の製造方法に供される。ここで、Ｃを上記範囲に限定し
た理由は、かさ歯車の内部硬さ確保のために０．１５重
量％以上が必要であるが、０．２５重量％を超えて過剰
に含有させると靭性及び冷間鍛造性の低下を招くからで
ある。
本発明のかさ歯車用鋼材は、上述の如く、０．１５〜
０．２５重量％のＣと、０．３０〜０．９０重量％のＭ
ｎと、０．１０重量％以下のＳｉと、０．００１〜０．
００３重量％のＢと、０．３〜１．２重量％のＣｒ及び
／又は０．２〜０．９重量％Ｍｏとを含有し、残部がＦ
ｅ及び不可避的不純物から構成され、後述するかさ歯車
の製造方法に供される。ここで、Ｃを上記範囲に限定し
た理由は、かさ歯車の内部硬さ確保のために０．１５重
量％以上が必要であるが、０．２５重量％を超えて過剰
に含有させると靭性及び冷間鍛造性の低下を招くからで
ある。
【００１０】次に、Ｂは、０．００１〜０．００３重量
％の範囲としたが、この理由は、Ｂは０．００１重量％
以上の添加で顕著な焼入れ性向上効果を示すが、０．０
０３重量％を超えて過剰に添加すると、化合物を生じ靱
性を低下させるからである。また、Ｓｉは、０．１０重
量％以下の範囲としたが、この理由は、Ｓｉは脱酸性元
素として有効であるが、冷間鍛造性を低下させる元素で
あるため、高い冷間鍛造性が要求される場合には、その
含有量を０．１０重量％以下にすることが望ましいから
である。更に、Ｍｎを０．３０〜０．９０重量％、Ｃｒ
を０．３〜１．２重量％、Ｍｏを０．２〜０．９重量％
としたのは、これらの元素は歯車の内部硬さを確保する
ための焼入性向上に有効な元素であるが、その効果が十
分に発揮され、且つ過剰添加による冷間鍛造性及び靱性
の低下が生じない範囲としたものである。
％の範囲としたが、この理由は、Ｂは０．００１重量％
以上の添加で顕著な焼入れ性向上効果を示すが、０．０
０３重量％を超えて過剰に添加すると、化合物を生じ靱
性を低下させるからである。また、Ｓｉは、０．１０重
量％以下の範囲としたが、この理由は、Ｓｉは脱酸性元
素として有効であるが、冷間鍛造性を低下させる元素で
あるため、高い冷間鍛造性が要求される場合には、その
含有量を０．１０重量％以下にすることが望ましいから
である。更に、Ｍｎを０．３０〜０．９０重量％、Ｃｒ
を０．３〜１．２重量％、Ｍｏを０．２〜０．９重量％
としたのは、これらの元素は歯車の内部硬さを確保する
ための焼入性向上に有効な元素であるが、その効果が十
分に発揮され、且つ過剰添加による冷間鍛造性及び靱性
の低下が生じない範囲としたものである。
【００１１】また、本発明のかさ歯車用鋼材は、上述の
如く、次式 Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ≦１．７重量％ の関係を満足するものである。この関係は、次の理由か
ら導かれるものである。即ち、焼入性の向上に有効なこ
れら元素の添加量は、適用されるかさ歯車の内部硬さの
確保のために求められる焼入性、及び各合金元素の材料
コストによって定められるが、Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ＝１．
７重量％を超えると、素材硬さの上昇により冷間鍛造性
の確保が難しくなり、更に焼入性がかさ歯車に対して高
くなりすぎるからである。更に、以上に説明した本発明
のかさ歯車用鋼材の硬度は、ブリネル硬度で１７０ＨＢ
以下であるのが好ましい。１７０ＨＢを超えると、鋼材
を冷間鍛造して、かさ歯車の予備成形体（通常は筒状）
を得ることができなくなるので好ましくない。
如く、次式 Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ≦１．７重量％ の関係を満足するものである。この関係は、次の理由か
ら導かれるものである。即ち、焼入性の向上に有効なこ
れら元素の添加量は、適用されるかさ歯車の内部硬さの
確保のために求められる焼入性、及び各合金元素の材料
コストによって定められるが、Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ＝１．
７重量％を超えると、素材硬さの上昇により冷間鍛造性
の確保が難しくなり、更に焼入性がかさ歯車に対して高
くなりすぎるからである。更に、以上に説明した本発明
のかさ歯車用鋼材の硬度は、ブリネル硬度で１７０ＨＢ
以下であるのが好ましい。１７０ＨＢを超えると、鋼材
を冷間鍛造して、かさ歯車の予備成形体（通常は筒状）
を得ることができなくなるので好ましくない。
【００１２】次に、本発明のかさ歯車及びかさ歯車の製
造方法について説明する。本発明のかさ歯車は、上述の
かさ歯車用鋼材を用いて以下のようにして製造すること
ができる。即ち、まず、上述の鋼材に熱間圧延を施した
後、得られた圧延材からほぼ円柱状の素材を切り出し、
次いで、この素材に冷間鍛造を施してほぼ円筒状の予備
成形体を形成する。このように、本発明に係る鋼材の圧
延材では、そのまま冷間鍛造を行って予備成形体を得る
ことができるという利点がある。これに対して、通常の
鋼材（ＪＩＳ ＳＣＭ４２０ＨやＪＩＳ ＳＮＣＭ４２
０Ｈ等）による圧延材では、硬さが高すぎて冷間鍛造を
行うことができず、冷間鍛造以前に球状化熱処理を行う
必要がある。
造方法について説明する。本発明のかさ歯車は、上述の
かさ歯車用鋼材を用いて以下のようにして製造すること
ができる。即ち、まず、上述の鋼材に熱間圧延を施した
後、得られた圧延材からほぼ円柱状の素材を切り出し、
次いで、この素材に冷間鍛造を施してほぼ円筒状の予備
成形体を形成する。このように、本発明に係る鋼材の圧
延材では、そのまま冷間鍛造を行って予備成形体を得る
ことができるという利点がある。これに対して、通常の
鋼材（ＪＩＳ ＳＣＭ４２０ＨやＪＩＳ ＳＮＣＭ４２
０Ｈ等）による圧延材では、硬さが高すぎて冷間鍛造を
行うことができず、冷間鍛造以前に球状化熱処理を行う
必要がある。
【００１３】次に、上記予備成形体に浸炭処理を施し、
更に約１０００±１０℃で熱間鍛造を施して歯形成形を
行い、ほぼ最終品形状のかさ歯車を得る。この後は、得
られたかさ歯車に、所要に応じて、バリ抜き、約８２０
±１０℃／３０秒での均熱処理、油中での焼入れ（約８
０±２０℃）、約１７０±２０℃での焼戻し、ブラスト
処理及び磁気探傷を施し、最終品のかさ歯車を得ること
ができる。また、以上のようにして得られた本発明のか
さ歯車は、靱性及び衝撃特性に優れており、例えば、
１．５以上の衝撃入力トルク比を有する。
更に約１０００±１０℃で熱間鍛造を施して歯形成形を
行い、ほぼ最終品形状のかさ歯車を得る。この後は、得
られたかさ歯車に、所要に応じて、バリ抜き、約８２０
±１０℃／３０秒での均熱処理、油中での焼入れ（約８
０±２０℃）、約１７０±２０℃での焼戻し、ブラスト
処理及び磁気探傷を施し、最終品のかさ歯車を得ること
ができる。また、以上のようにして得られた本発明のか
さ歯車は、靱性及び衝撃特性に優れており、例えば、
１．５以上の衝撃入力トルク比を有する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を、図面を参照して実施例及び
比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実
施例に限定されるものではない。 ［鋼材の製造及び性能評価］表１に示す成分組成を有す
る各鋼材Ａ〜Ｅを、熱間圧延後に切断して図１の素材１
の形状とした。次いで、各鋼材Ａ〜Ｅから成る素材１
に、一般的な球状化熱処理条件にて球状化し（ロ）、同
素材の硬さ（ＨＢ：ブリネル）を測定した。また、これ
と同時に各鋼材Ａ〜Ｅの球状化熱処理前の圧延材（イ）
の硬さも測定し、これらの結果を図２に示す。
比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実
施例に限定されるものではない。 ［鋼材の製造及び性能評価］表１に示す成分組成を有す
る各鋼材Ａ〜Ｅを、熱間圧延後に切断して図１の素材１
の形状とした。次いで、各鋼材Ａ〜Ｅから成る素材１
に、一般的な球状化熱処理条件にて球状化し（ロ）、同
素材の硬さ（ＨＢ：ブリネル）を測定した。また、これ
と同時に各鋼材Ａ〜Ｅの球状化熱処理前の圧延材（イ）
の硬さも測定し、これらの結果を図２に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】一般的な冷間鍛造可能硬さレベルから判断
すると、鋼材Ｃ（ＪＩＳ ＳＣＭ４２０Ｈ相当）、鋼材
Ｄ（ＪＩＳ ＳＮＣＭ４２０Ｈ相当）及び鋼材Ｄ（Ｍｎ
＋Ｃｒ＋Ｍｏが１．７重量％を超えるもの）において
は、球状化熱処理無しの圧延材自体（イ）では硬さが高
すぎ、予備成形体（図１の素材２形状）への冷間鍛造は
不可能であった。これに対して、本発明の範囲に属する
鋼材Ａ及び鋼材Ｂは、球状化熱処理を行わなくても鋼材
Ｃ〜Ｅの球状化熱処理品並の硬さとなっており（図２参
照）、このままの状態で素材２形状への冷間鍛造が可能
であった。
すると、鋼材Ｃ（ＪＩＳ ＳＣＭ４２０Ｈ相当）、鋼材
Ｄ（ＪＩＳ ＳＮＣＭ４２０Ｈ相当）及び鋼材Ｄ（Ｍｎ
＋Ｃｒ＋Ｍｏが１．７重量％を超えるもの）において
は、球状化熱処理無しの圧延材自体（イ）では硬さが高
すぎ、予備成形体（図１の素材２形状）への冷間鍛造は
不可能であった。これに対して、本発明の範囲に属する
鋼材Ａ及び鋼材Ｂは、球状化熱処理を行わなくても鋼材
Ｃ〜Ｅの球状化熱処理品並の硬さとなっており（図２参
照）、このままの状態で素材２形状への冷間鍛造が可能
であった。
【００１７】（実施例１）上述の鋼材Ａを用い、図１に
示した製造工程に従ってかさ歯車を製造した。即ち、熱
間圧延後の材料切断により素材１形状とし（１工程）、
次いで、冷間鍛造により素材２形状とした（２工程）。
得られた素材２形状の冷間鍛造品に、浸炭処理を施し
（３工程）、次いで、熱間鍛造により歯車成形を行い
（４工程）、更にバリ抜き（５工程）、均熱処理（８２
０℃／３０秒（６工程））、焼入れ（８０℃／ｏｉｌ
（７工程））、焼戻し（１７０℃／１時間（８工
程））、ショットブラスト（９工程）、及び磁気探傷
（１０工程）を順次行い、実施例１のかさ歯車を得た。
次に、得られたかさ歯車に繰り返し衝撃試験を行い、得
られた結果を図４に示した。本衝撃試験は図３に示すよ
うに、歯車のひとつに繰り返し衝撃荷重を入力し、入力
１００回にてかさ歯車が破損する際の、歯車への衝撃入
力トルクを求めるものである。
示した製造工程に従ってかさ歯車を製造した。即ち、熱
間圧延後の材料切断により素材１形状とし（１工程）、
次いで、冷間鍛造により素材２形状とした（２工程）。
得られた素材２形状の冷間鍛造品に、浸炭処理を施し
（３工程）、次いで、熱間鍛造により歯車成形を行い
（４工程）、更にバリ抜き（５工程）、均熱処理（８２
０℃／３０秒（６工程））、焼入れ（８０℃／ｏｉｌ
（７工程））、焼戻し（１７０℃／１時間（８工
程））、ショットブラスト（９工程）、及び磁気探傷
（１０工程）を順次行い、実施例１のかさ歯車を得た。
次に、得られたかさ歯車に繰り返し衝撃試験を行い、得
られた結果を図４に示した。本衝撃試験は図３に示すよ
うに、歯車のひとつに繰り返し衝撃荷重を入力し、入力
１００回にてかさ歯車が破損する際の、歯車への衝撃入
力トルクを求めるものである。
【００１８】（実施例２）歯車用鋼材として鋼材Ｂを用
いた以外は、実施例１と同様の操作を行い実施例２のか
さ歯車を得、同様に繰り返し衝撃試験を行い、衝撃入力
トルク比を求めた。得られた結果を図４に示す。
いた以外は、実施例１と同様の操作を行い実施例２のか
さ歯車を得、同様に繰り返し衝撃試験を行い、衝撃入力
トルク比を求めた。得られた結果を図４に示す。
【００１９】（比較例１及び２）それぞれ鋼材Ｃ及びＤ
を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、比較例
１及び２のかさ歯車を得、同様に繰り返し衝撃試験を行
って衝撃入力トルク比を求め、得られた結果を図４に示
した。 （比較例３〜７）それぞれ鋼材Ａ〜Ｅを用い、従来工法
である熱間鍛造による歯車成形後の浸炭処理を行った以
外は、実施例１と同様の操作を繰り返して各例のかさ歯
車を得、同様に繰り返し衝撃試験を行い、衝撃入力トル
ク比を求めた。得られた結果を図４に示す。なお、比較
例７については、素材が硬く、冷間鍛造時に割れを生じ
たため、その後の歯車製造工程は実施しなかった。
を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、比較例
１及び２のかさ歯車を得、同様に繰り返し衝撃試験を行
って衝撃入力トルク比を求め、得られた結果を図４に示
した。 （比較例３〜７）それぞれ鋼材Ａ〜Ｅを用い、従来工法
である熱間鍛造による歯車成形後の浸炭処理を行った以
外は、実施例１と同様の操作を繰り返して各例のかさ歯
車を得、同様に繰り返し衝撃試験を行い、衝撃入力トル
ク比を求めた。得られた結果を図４に示す。なお、比較
例７については、素材が硬く、冷間鍛造時に割れを生じ
たため、その後の歯車製造工程は実施しなかった。
【００２０】図４に示した結果から、Ｂの添加による高
価な合金元素の削減と冷間鍛造前の球状化熱処理を省略
した鋼材Ａ及びＢを用い、浸炭熱処理後の熱間鍛造法に
より製造されたかさ歯車（実施例１及び２）が、最も優
れた衝撃強度と安価な製造コストを併有していることが
分かる。
価な合金元素の削減と冷間鍛造前の球状化熱処理を省略
した鋼材Ａ及びＢを用い、浸炭熱処理後の熱間鍛造法に
より製造されたかさ歯車（実施例１及び２）が、最も優
れた衝撃強度と安価な製造コストを併有していることが
分かる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、Ｂ（ボロン）を添加した鋼材を用い、冷間鍛造を加
えた後、浸炭熱処理後に熱間鍛造を行うこととしため、
従来使用されている肌焼鋼に比べて、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｉ
等の合金成分が少なく、材料及び製造コストが低減し、
且つ衝撃強度に優れた浸炭かさ歯車用鋼材、高靱性浸炭
かさ歯車及びその製造方法を提供することができる。即
ち、本発明によれば、浸炭かさ歯車の製造に際し、鋼材
の化学成分を特定したボロン添加肌焼鋼を用い、浸炭熱
処理後の熱間鍛造により歯形成形を行う構成としたた
め、ボロン添加による高価な合金元素の削減及び結晶粒
界の靱性向上、更には浸炭鍛造における浸炭前素材の冷
間鍛造性の確保を実現することができるので、安価な材
料及び製造コストで、衝撃強度に優れたかさ歯車を提供
することができる。
ば、Ｂ（ボロン）を添加した鋼材を用い、冷間鍛造を加
えた後、浸炭熱処理後に熱間鍛造を行うこととしため、
従来使用されている肌焼鋼に比べて、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｉ
等の合金成分が少なく、材料及び製造コストが低減し、
且つ衝撃強度に優れた浸炭かさ歯車用鋼材、高靱性浸炭
かさ歯車及びその製造方法を提供することができる。即
ち、本発明によれば、浸炭かさ歯車の製造に際し、鋼材
の化学成分を特定したボロン添加肌焼鋼を用い、浸炭熱
処理後の熱間鍛造により歯形成形を行う構成としたた
め、ボロン添加による高価な合金元素の削減及び結晶粒
界の靱性向上、更には浸炭鍛造における浸炭前素材の冷
間鍛造性の確保を実現することができるので、安価な材
料及び製造コストで、衝撃強度に優れたかさ歯車を提供
することができる。
【図１】本発明のかさ歯車の製造方法の一実施例を示す
製造工程図である。
製造工程図である。
【図２】各種鋼材の熱間圧延材及びこれに球状化熱処理
を加えた素材の硬さ測定結果を示すグラフである。
を加えた素材の硬さ測定結果を示すグラフである。
【図３】繰り返し衝撃試験の構成を示す側面図である。
【図４】繰り返し衝撃試験の結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−179990（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−67644（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−70646（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−21757（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−62492（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 C22C 38/00 301 C22C 38/22 F16H 55/17
Claims (5)
- 【請求項１】 ０．１５〜０．２５重量％のＣと、０．
３０〜０．９０重量％のＭｎと、０．１０重量％以下の
Ｓｉと、０．００１〜０．００３重量％のＢと、０．３
〜１．２重量％のＣｒ及び／又は０．２〜０．９重量％
Ｍｏと、残部としてのＦｅ及び不可避的不純物とから成
り、次式 Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ≦１．７重量％ で表される関係を満足する浸炭かさ歯車用の鋼材であっ
て、 この鋼材から成る素材に冷間鍛造を施して予備成形体を
形成し、 得られた予備成形体に浸炭処理を行い、次いで、熱間鍛
造を施すことにより歯形成形を行う、高靭性浸炭かさ歯
車の製造に供されることを特徴とする浸炭かさ歯車用鋼
材。 - 【請求項２】 硬度が、１７０ＨＢ以下であることを特
徴とする請求項１記載の浸炭かさ歯車用鋼材。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の鋼材を含有する浸
炭かさ歯車であって、衝撃入力トルク比が１．５以上で
あることを特徴とする高靭性浸炭かさ歯車。 - 【請求項４】 高靭性浸炭かさ歯車を製造するに当た
り、請求項１又は２記載の鋼材から成る素材に冷間鍛造
を施して予備成形体を形成し、 得られた予備成形体に浸炭処理を行い、次いで、熱間鍛
造を施すことにより歯形成形を行う、ことを特徴とする
高靭性浸炭かさ歯車の製造方法。 - 【請求項５】 上記歯形成形後に、均熱処理、焼入れ及
び焼き戻しを行うことを特徴とする請求項４記載の高靭
性浸炭かさ歯車の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02742096A JP3319684B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 浸炭かさ歯車用鋼材、高靱性浸炭かさ歯車及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02742096A JP3319684B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 浸炭かさ歯車用鋼材、高靱性浸炭かさ歯車及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09201644A JPH09201644A (ja) | 1997-08-05 |
| JP3319684B2 true JP3319684B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=12220614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02742096A Expired - Fee Related JP3319684B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 浸炭かさ歯車用鋼材、高靱性浸炭かさ歯車及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3319684B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3932102B2 (ja) * | 2001-07-17 | 2007-06-20 | 大同特殊鋼株式会社 | 肌焼鋼及びこれを用いた浸炭部品 |
| WO2016190396A1 (ja) | 2015-05-26 | 2016-12-01 | 新日鐵住金株式会社 | 鋼板及びその製造方法 |
| KR102029565B1 (ko) | 2015-05-26 | 2019-10-07 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 강판 및 그의 제조 방법 |
| TWI605133B (zh) | 2015-05-26 | 2017-11-11 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Steel plate and its manufacturing method |
-
1996
- 1996-01-23 JP JP02742096A patent/JP3319684B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09201644A (ja) | 1997-08-05 |
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|---|---|---|---|
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