JP3436459B2 - 鋼の熱処理方法 - Google Patents
鋼の熱処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼の熱処理方法に関す
るものであり、特に鋼の結晶粒度を微細化させて強度を
向上するための熱処理方法に関する。
るものであり、特に鋼の結晶粒度を微細化させて強度を
向上するための熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の鋼の熱処理について説明する。従
来の鋼の熱処理方法として、炭素鋼や中低合金鋼を熱
延、冷延したもの、あるいは熱鍛材に切削を行って造形
したものに、炭素及び窒素を浸入させる浸炭浸窒焼入
れ、高周波焼入れ、或は焼入れ、焼き戻し等の熱処理の
いずれかにより鋼をオーステナイト域まで昇温させて鋼
表面或は全体の硬度を高めることで、鋼の強度を向上さ
せていた。
来の鋼の熱処理方法として、炭素鋼や中低合金鋼を熱
延、冷延したもの、あるいは熱鍛材に切削を行って造形
したものに、炭素及び窒素を浸入させる浸炭浸窒焼入
れ、高周波焼入れ、或は焼入れ、焼き戻し等の熱処理の
いずれかにより鋼をオーステナイト域まで昇温させて鋼
表面或は全体の硬度を高めることで、鋼の強度を向上さ
せていた。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】しかし、上記に示す
それぞれの熱処理方法によると、鋼の旧オーステナイト
粒度はＪＩＳ規格による鋼の結晶粒度（Ｇｃ）で８番程
度である。したがって、変速機の歯車に用いる場合等
の、疲労強度、ピッチング強度、及び衝撃強度に高強度
を要するような使用状況においては、従来からの熱処理
方法により得られる鋼は必ずしも十分な強度であるとは
言えない。
それぞれの熱処理方法によると、鋼の旧オーステナイト
粒度はＪＩＳ規格による鋼の結晶粒度（Ｇｃ）で８番程
度である。したがって、変速機の歯車に用いる場合等
の、疲労強度、ピッチング強度、及び衝撃強度に高強度
を要するような使用状況においては、従来からの熱処理
方法により得られる鋼は必ずしも十分な強度であるとは
言えない。
【０００４】そこで本発明は、鋼の結晶粒度を上記に示
す従来の熱処理によって得られる結晶粒度よりも微細化
し、十分な強度を得ることができるような鋼の熱処理方
法を提供することを技術的課題とする。
す従来の熱処理によって得られる結晶粒度よりも微細化
し、十分な強度を得ることができるような鋼の熱処理方
法を提供することを技術的課題とする。
【０００５】上記の課題を解決するための第１の技術的
手段は、鋼の熱処理方法であって、炭化系ガスを含む雰
囲気中で鋼を所定温度に昇温させて浸炭を行い、次い
で、アンモニアを含む雰囲気中で鋼を前記所定温度より
も低い温度で浸窒を行い、次いで焼入れを行う浸炭浸窒
焼入れ工程と、該浸炭浸窒焼入れ工程の後、前記鋼をオ
ーステナイト域まで昇温させた後、焼入れを行う第２焼
入れ工程と、を行うことを特徴とする鋼の熱処理方法で
ある。さらに、上記の課題を解決するための第２の技術
的手段は、前記鋼は、歯車用の鋼であることを特徴とす
る請求項１記載の鋼の熱処理方法である。
手段は、鋼の熱処理方法であって、炭化系ガスを含む雰
囲気中で鋼を所定温度に昇温させて浸炭を行い、次い
で、アンモニアを含む雰囲気中で鋼を前記所定温度より
も低い温度で浸窒を行い、次いで焼入れを行う浸炭浸窒
焼入れ工程と、該浸炭浸窒焼入れ工程の後、前記鋼をオ
ーステナイト域まで昇温させた後、焼入れを行う第２焼
入れ工程と、を行うことを特徴とする鋼の熱処理方法で
ある。さらに、上記の課題を解決するための第２の技術
的手段は、前記鋼は、歯車用の鋼であることを特徴とす
る請求項１記載の鋼の熱処理方法である。
【０００６】請求項１によると、浸炭浸窒焼入れ工程に
よりオーステナイト域で鋼の表面に炭素と窒素を侵入さ
せることで、焼入れを行ったときに生じるマルテンサイ
ト中の転移密度や炭窒化物の量が浸炭のみに比べて多く
なるため、次の工程での再加熱の際、オーステナイト化
温度にてオーステナイト結晶粒が生成するための核が数
多くできる。そのため、結果的に鋼表面の炭素と窒素が
侵入した深さまで結晶粒度を、最大Ｇｃ１５番まで微細
化することができ、この結晶粒度の微細化により鋼の疲
労強度、ピッチング強度及び衝撃強度を向上することが
可能になる。
よりオーステナイト域で鋼の表面に炭素と窒素を侵入さ
せることで、焼入れを行ったときに生じるマルテンサイ
ト中の転移密度や炭窒化物の量が浸炭のみに比べて多く
なるため、次の工程での再加熱の際、オーステナイト化
温度にてオーステナイト結晶粒が生成するための核が数
多くできる。そのため、結果的に鋼表面の炭素と窒素が
侵入した深さまで結晶粒度を、最大Ｇｃ１５番まで微細
化することができ、この結晶粒度の微細化により鋼の疲
労強度、ピッチング強度及び衝撃強度を向上することが
可能になる。
【０００７】本発明において、鋼の焼き割れを防止する
ためには、浸炭浸窒焼入れ工程から第２焼入れ工程まで
の時間は、数時間以内が好ましい。
ためには、浸炭浸窒焼入れ工程から第２焼入れ工程まで
の時間は、数時間以内が好ましい。
【０００８】
【実施の形態】本発明の実施の形態について図面を用い
て説明する。
て説明する。
【０００９】図１は本実施の形態における鋼の熱処理方
法を示すヒートパターンである。図１について説明す
る。本実施の形態の熱処理は大別するとＴ１〜Ｔ４の４
つの処理に分けることができる。処理Ｔ１では炭素を含
む雰囲気中で鋼を９００〜９５０℃に昇温させて浸炭を
行い、鋼の表面に炭素を拡散させる。鋼中の炭素濃度は
始め０．２パーセントであり、このＴ１中で鋼の表面の
炭素の濃度が０．７〜１．０パーセントになるように浸
炭を行っている。このＴ１の熱処理は数時間行う。次に
処理Ｔ２で１パーセント未満のアンモニアが含まれる雰
囲気中で鋼を８２０〜８７０℃に降温させて浸窒を行
う。Ｔ２の処理を２０〜６０分行う。そして油中に焼入
れてから処理Ｔ３を行う。Ｔ３は第２焼入れ工程であ
り、通常、炭化系ガス等の還元性ガスである保護雰囲気
中で８２０〜８７０℃に昇温、均熱化させて鋼を焼入れ
する。Ｔ３の処理は２０〜６０分行う。Ｔ３の処理が終
わると、次にＴ４の処理を行う。Ｔ４の処理は主に鋼の
焼き割れを防止するために行われる焼き戻し工程であ
り、１２０〜２００℃で数時間行う。
法を示すヒートパターンである。図１について説明す
る。本実施の形態の熱処理は大別するとＴ１〜Ｔ４の４
つの処理に分けることができる。処理Ｔ１では炭素を含
む雰囲気中で鋼を９００〜９５０℃に昇温させて浸炭を
行い、鋼の表面に炭素を拡散させる。鋼中の炭素濃度は
始め０．２パーセントであり、このＴ１中で鋼の表面の
炭素の濃度が０．７〜１．０パーセントになるように浸
炭を行っている。このＴ１の熱処理は数時間行う。次に
処理Ｔ２で１パーセント未満のアンモニアが含まれる雰
囲気中で鋼を８２０〜８７０℃に降温させて浸窒を行
う。Ｔ２の処理を２０〜６０分行う。そして油中に焼入
れてから処理Ｔ３を行う。Ｔ３は第２焼入れ工程であ
り、通常、炭化系ガス等の還元性ガスである保護雰囲気
中で８２０〜８７０℃に昇温、均熱化させて鋼を焼入れ
する。Ｔ３の処理は２０〜６０分行う。Ｔ３の処理が終
わると、次にＴ４の処理を行う。Ｔ４の処理は主に鋼の
焼き割れを防止するために行われる焼き戻し工程であ
り、１２０〜２００℃で数時間行う。
【００１０】Ｔ１及びＴ２の浸炭浸窒焼入れ工程により
炭素及び窒素を含有する鋼がオーステナイトからマルテ
ンサイトに変態することで、鋼の表面の転位密度が高く
なり、また、炭窒化物の量も増加する。浸炭浸窒焼入れ
工程後の鋼の粒度はＪＩＳ規格による結晶粒度（Ｇｃ）
の８番程度である。
炭素及び窒素を含有する鋼がオーステナイトからマルテ
ンサイトに変態することで、鋼の表面の転位密度が高く
なり、また、炭窒化物の量も増加する。浸炭浸窒焼入れ
工程後の鋼の粒度はＪＩＳ規格による結晶粒度（Ｇｃ）
の８番程度である。
【００１１】浸炭浸窒焼入れ工程のあとでＴ３及びＴ４
の第２焼入れ工程及び焼き戻し工程を行うことにより、
表面の転位密度が高く、炭窒化物の量が多い鋼の結晶粒
度が更に微細化され、ＪＩＳ規格による結晶粒度（Ｇ
ｃ）は１５番程度にまで微細化することができる。
の第２焼入れ工程及び焼き戻し工程を行うことにより、
表面の転位密度が高く、炭窒化物の量が多い鋼の結晶粒
度が更に微細化され、ＪＩＳ規格による結晶粒度（Ｇ
ｃ）は１５番程度にまで微細化することができる。
【００１２】次に、本実施の形態の熱処理方法により作
製される鋼と従来品との疲労強度、ピッチング強度、衝
撃強度について試験した結果を表１に示す。
製される鋼と従来品との疲労強度、ピッチング強度、衝
撃強度について試験した結果を表１に示す。
【００１３】表１において、従来品はＳＣＭ４２０を浸
炭浸窒処理した鋼である。
炭浸窒処理した鋼である。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１に示される各強度の試験方法について
説明する。疲労強度に関して、φ２０ｍｍの丸棒に熱間
鍛造して所定の形状に加工した試験片に図１の熱処理を
施して、回転曲げ疲労試験片を作製する。疲労試験は試
験片に回転曲げにより繰り返し応力を加えたときの、１
０7 サイクルまで疲労試験片が破壊しない最大応力を測
定したものである。
説明する。疲労強度に関して、φ２０ｍｍの丸棒に熱間
鍛造して所定の形状に加工した試験片に図１の熱処理を
施して、回転曲げ疲労試験片を作製する。疲労試験は試
験片に回転曲げにより繰り返し応力を加えたときの、１
０7 サイクルまで疲労試験片が破壊しない最大応力を測
定したものである。
【００１６】ピッチング強度に関して、回転曲げ疲労試
験と同じ材料で同様の工程にてピッチング試験片を作製
し、ピッチング試験を行った。尚、試験に使用する相手
ローラーはＳＣＭ４２０を肌焼き深さ０．７ｍｍ程度と
なるように浸炭焼き入れしたものを用いるものとする。
試験条件は面圧３００ｋｇ・ｆ／ｍｍ2 、すべり率−４
０パーセント、ＡＴフルード中（約８０℃）であり、ピ
ッチングが発生するまでのローラー回転数にて評価し
た。
験と同じ材料で同様の工程にてピッチング試験片を作製
し、ピッチング試験を行った。尚、試験に使用する相手
ローラーはＳＣＭ４２０を肌焼き深さ０．７ｍｍ程度と
なるように浸炭焼き入れしたものを用いるものとする。
試験条件は面圧３００ｋｇ・ｆ／ｍｍ2 、すべり率−４
０パーセント、ＡＴフルード中（約８０℃）であり、ピ
ッチングが発生するまでのローラー回転数にて評価し
た。
【００１７】次に、衝撃強度について説明する。衝撃強
度試験片は長さ５５ｍｍ、一辺が１０ｍｍの角棒を図１
のヒートパターンに示す熱処理を施して、その中心にＲ
５ｍｍのノッチをつけて作製する。衝撃強度は、試験片
の中心にハンマーをたたきつけたときにハンマーが吸収
されるエネルギーを試験片の断面積で除した値、即ち衝
撃値で評価した。
度試験片は長さ５５ｍｍ、一辺が１０ｍｍの角棒を図１
のヒートパターンに示す熱処理を施して、その中心にＲ
５ｍｍのノッチをつけて作製する。衝撃強度は、試験片
の中心にハンマーをたたきつけたときにハンマーが吸収
されるエネルギーを試験片の断面積で除した値、即ち衝
撃値で評価した。
【００１８】上記に示す本実施の形態の熱処理によっ
て、鋼表面から数百μｍの旧オーステナイト結晶粒度が
粒度番号１５程度まで微細化する。そして、鋼表面の結
晶粒度の微細化により疲労強度、ピッチング強度、衝撃
強度等の鋼の機械的性質が、従来の浸炭浸窒処理等に比
べて更に向上する。
て、鋼表面から数百μｍの旧オーステナイト結晶粒度が
粒度番号１５程度まで微細化する。そして、鋼表面の結
晶粒度の微細化により疲労強度、ピッチング強度、衝撃
強度等の鋼の機械的性質が、従来の浸炭浸窒処理等に比
べて更に向上する。
【００１９】本発明の熱処理方法によると、鋼の疲労強
度、衝撃強度、ピッチング強度が向上するので、本発明
の熱処理が施された鋼は、使用頻度が多くピッチングが
生じ易い自動変速機用の歯車に用いるのに適する。
度、衝撃強度、ピッチング強度が向上するので、本発明
の熱処理が施された鋼は、使用頻度が多くピッチングが
生じ易い自動変速機用の歯車に用いるのに適する。
【００２０】請求項１によると、浸炭浸窒焼入れ工程の
あとに鋼をオーステナイト域まで昇温させる第２焼入れ
工程を行っただけの簡単な処理のみで鋼の結晶粒度を格
段に微細化することが可能になり、結晶粒度の微細化に
より鋼の疲労強度、ピッチング強度及び衝撃強度を向上
することが可能になる。
あとに鋼をオーステナイト域まで昇温させる第２焼入れ
工程を行っただけの簡単な処理のみで鋼の結晶粒度を格
段に微細化することが可能になり、結晶粒度の微細化に
より鋼の疲労強度、ピッチング強度及び衝撃強度を向上
することが可能になる。
【図１】本実施の形態における熱処理方法を示すヒート
パターンである。
パターンである。
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼の熱処理方法であって、炭化系ガスを含む雰囲気中で鋼を所定温度に昇温させて
浸炭を行い、次いで、アンモニアを含む雰囲気中で鋼を
前記所定温度よりも低い温度で浸窒を行い、次いで焼入
れを行う 浸炭浸窒焼入れ工程と、 該浸炭浸窒焼入れ工程の後、前記鋼をオーステナイト域
まで昇温させた後、焼入れを行う第２焼入れ工程と、 を行うことを特徴とする鋼の熱処理方法。 - 【請求項２】 前記鋼は、歯車用の鋼であることを特徴
とする請求項１記載の鋼の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16783296A JP3436459B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 鋼の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16783296A JP3436459B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 鋼の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1018020A JPH1018020A (ja) | 1998-01-20 |
| JP3436459B2 true JP3436459B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=15856922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16783296A Expired - Fee Related JP3436459B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 鋼の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3436459B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030023808A (ko) * | 2001-09-14 | 2003-03-20 | 박상현 | 냉매재생시스템용 모터의 막처리공정 |
| KR100766773B1 (ko) | 2006-09-30 | 2007-10-17 | 현대 파워텍 주식회사 | 자동변속기용 기어의 열처리 방법 |
| JP5018586B2 (ja) | 2007-04-09 | 2012-09-05 | 大同特殊鋼株式会社 | 高強度浸炭高周波焼入れ部品 |
| KR100854569B1 (ko) | 2008-01-21 | 2008-08-26 | ( 주 ) 삼성금속 | 고탄소 침탄 열처리 방법 |
| JP5305820B2 (ja) | 2008-10-08 | 2013-10-02 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 浸炭部品の製造方法及び鋼部品 |
| CN108118283A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-05 | 南京工程学院 | 一种可提高硬度梯度的表面强化热处理方法 |
| CN110714113A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-21 | 江苏聚源电气有限公司 | 一种结构钢二段加热调质工艺方法 |
-
1996
- 1996-06-27 JP JP16783296A patent/JP3436459B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1018020A (ja) | 1998-01-20 |
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