JP3480290B2 - 高強度歯車の製造方法 - Google Patents
高強度歯車の製造方法Info
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- JP3480290B2 JP3480290B2 JP00210998A JP210998A JP3480290B2 JP 3480290 B2 JP3480290 B2 JP 3480290B2 JP 00210998 A JP00210998 A JP 00210998A JP 210998 A JP210998 A JP 210998A JP 3480290 B2 JP3480290 B2 JP 3480290B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高面圧下で使用さ
れる歯車及びその製造方法に関する。
れる歯車及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の歯車、特に自動車用駆動系歯車
は、高出力化や小型化に対応するため、高面圧下で使用
されるようになっており、歯車剥離（ピッティングな
ど）強度や耐摩耗性が要求されている。
は、高出力化や小型化に対応するため、高面圧下で使用
されるようになっており、歯車剥離（ピッティングな
ど）強度や耐摩耗性が要求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】対応策として、従来か
ら行なわれている浸炭時の炭素濃度を高め、セメンタイ
トを微細かつ多量に分散させる方法が考えられる。しか
し、内部までセメンタイトを析出させうる炭素濃度とす
るには、高温かつ長時間の浸炭処理が必要であり、不経
済であるという課題がある。
ら行なわれている浸炭時の炭素濃度を高め、セメンタイ
トを微細かつ多量に分散させる方法が考えられる。しか
し、内部までセメンタイトを析出させうる炭素濃度とす
るには、高温かつ長時間の浸炭処理が必要であり、不経
済であるという課題がある。
【０００４】効率的に浸炭を行なう方法としては、プラ
ズマ浸炭があるが、表層近傍のセメンタイトが炭素を取
り込み、内部への浸炭を阻害するという問題がある。ま
た、歯車素材を高炭素鋼とする方法が考えられるが、内
部硬度が上がり、靱性が著しく低下するという問題があ
る。
ズマ浸炭があるが、表層近傍のセメンタイトが炭素を取
り込み、内部への浸炭を阻害するという問題がある。ま
た、歯車素材を高炭素鋼とする方法が考えられるが、内
部硬度が上がり、靱性が著しく低下するという問題があ
る。
【０００５】高炭素鋼を軟質化させる方法として、鋼材
を焼鈍することで組織をフェライト＋黒鉛とする技術
が、特開平７−７０６４６号公報や特開平６−３２３３
９９号公報等にみられるが、これらは黒鉛による制振効
果や加工性向上を狙ったものであり、炭素濃度を積極的
に高めることで、より深くセメンタイトを析出させ、歯
面強度を高めようとするものではない。
を焼鈍することで組織をフェライト＋黒鉛とする技術
が、特開平７−７０６４６号公報や特開平６−３２３３
９９号公報等にみられるが、これらは黒鉛による制振効
果や加工性向上を狙ったものであり、炭素濃度を積極的
に高めることで、より深くセメンタイトを析出させ、歯
面強度を高めようとするものではない。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、冷間加工性に優れ、かつ耐ピッテ
ィング性及び耐摩耗性に優れた高強度歯車を提供するこ
とを目的とする。
してなされたもので、冷間加工性に優れ、かつ耐ピッテ
ィング性及び耐摩耗性に優れた高強度歯車を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、フェライト−パーライト−黒鉛組織とし
た鋼材を歯車形状とし、その後浸炭処理を行なうことに
より、歯面強度上硬度の必要とされる表層から０．３ｍ
ｍ程度までの炭素濃度を迅速に高め、焼入れ後の表層組
織をセメンタイト−マルテンサイト−黒鉛とする。な
お、鋼材のフェライト−パーライト−黒鉛組織は、溶製
調質を行ったのちに、焼ならし、その後焼き鈍し（黒鉛
化処理）を行なうことで形成されたものとする。
決するために、フェライト−パーライト−黒鉛組織とし
た鋼材を歯車形状とし、その後浸炭処理を行なうことに
より、歯面強度上硬度の必要とされる表層から０．３ｍ
ｍ程度までの炭素濃度を迅速に高め、焼入れ後の表層組
織をセメンタイト−マルテンサイト−黒鉛とする。な
お、鋼材のフェライト−パーライト−黒鉛組織は、溶製
調質を行ったのちに、焼ならし、その後焼き鈍し（黒鉛
化処理）を行なうことで形成されたものとする。
【０００８】以下、本発明の成分及び製造条件の限定理
由を説明する。Ｃ：０．４〜２．０重量％ 適量の黒鉛を分散させ、かつ表層の強度を得るには、
０．４％以上の添加が必要であるが、より高い強度を得
ようとするならば、１．０％以上の添加が望ましい。た
だし、２％を超えると靱性が極端に低下する。
由を説明する。Ｃ：０．４〜２．０重量％ 適量の黒鉛を分散させ、かつ表層の強度を得るには、
０．４％以上の添加が必要であるが、より高い強度を得
ようとするならば、１．０％以上の添加が望ましい。た
だし、２％を超えると靱性が極端に低下する。
【０００９】Ｓｉ：０．５〜１．０重量％
黒鉛化を促進する元素として、０．５％以上の添加が必
要であるが、１．０％を超えると加工性が低下する。
要であるが、１．０％を超えると加工性が低下する。
【００１０】浸炭条件
浸炭温度が“３１０Ｃ＋６００〔℃〕（但し、Ｃは浸炭
処理時の浸炭ガス濃度）”を超えると、黒鉛のオーステ
ナイト中への固溶が加速され、必要以上に内部硬度が上
がりすぎ、曲げ強度など靱性が低下する。本発明の歯車
は、浸炭処理のみでも十分な表面硬度が得られるもので
あるが、歯車表層の黒鉛による機械的性質の低下を避け
るには、浸炭後窒化処理を行なうのが望ましい。窒化
は、歯車の使用中の温度上昇による硬度低下を防ぐ働き
をするとともに、歯車表層の黒鉛のオーステナイト中へ
の溶け込みを促進する。
処理時の浸炭ガス濃度）”を超えると、黒鉛のオーステ
ナイト中への固溶が加速され、必要以上に内部硬度が上
がりすぎ、曲げ強度など靱性が低下する。本発明の歯車
は、浸炭処理のみでも十分な表面硬度が得られるもので
あるが、歯車表層の黒鉛による機械的性質の低下を避け
るには、浸炭後窒化処理を行なうのが望ましい。窒化
は、歯車の使用中の温度上昇による硬度低下を防ぐ働き
をするとともに、歯車表層の黒鉛のオーステナイト中へ
の溶け込みを促進する。
【００１１】さらに曲げ強度などの特性を一層向上させ
るには、浸炭処理後、高周波加熱により表層の黒鉛及び
セメンタイトを固溶させ、８００〜９００℃に保持、焼
入れればセメンタイトが微細に析出し、歯面強度のみで
なく、曲げ疲労強度を一層向上させることができる。例
えば、侵入するガス濃度が仮に０．９％Ｃとして、高温
では完全固溶して０．９％でも、その後温度を下げると
（例えば焼入温度への温度低下。高いままだと部品が歪
むので下げる）セメンタイトが析出する。本発明では、
このセメンタイトを積極的に出そうとするもので、母材
の濃度＋セメンタイト（Ｆｅ3 Ｃ）のＣ濃度が上乗せさ
れるので、最終的に母材のＣ濃度がガス濃度と同じでも
それより高い濃度となる。
るには、浸炭処理後、高周波加熱により表層の黒鉛及び
セメンタイトを固溶させ、８００〜９００℃に保持、焼
入れればセメンタイトが微細に析出し、歯面強度のみで
なく、曲げ疲労強度を一層向上させることができる。例
えば、侵入するガス濃度が仮に０．９％Ｃとして、高温
では完全固溶して０．９％でも、その後温度を下げると
（例えば焼入温度への温度低下。高いままだと部品が歪
むので下げる）セメンタイトが析出する。本発明では、
このセメンタイトを積極的に出そうとするもので、母材
の濃度＋セメンタイト（Ｆｅ3 Ｃ）のＣ濃度が上乗せさ
れるので、最終的に母材のＣ濃度がガス濃度と同じでも
それより高い濃度となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明による高強度歯車及
びその製造方法の実施の形態を、実施例及び比較例を参
照しながら説明する。
びその製造方法の実施の形態を、実施例及び比較例を参
照しながら説明する。
【００１３】（試験方法）素材はＪＩＳ ＳＣＭ４２０
をベースとして炭素及びＳｉ量を調整し、φ８５丸棒形
状に溶製、熱間鍛造後、機械加工により回転曲げ試験片
（平滑φ８）、ローラーピッティング試験片形状とし
た。
をベースとして炭素及びＳｉ量を調整し、φ８５丸棒形
状に溶製、熱間鍛造後、機械加工により回転曲げ試験片
（平滑φ８）、ローラーピッティング試験片形状とし
た。
【００１４】実施例１〜３
実施例１は黒鉛化処理として７００℃にて１５時間の焼
き鈍しを行なった後、Ｃポテンシャル１．２％雰囲気で
９５０℃にて３時間の浸炭後、８７０℃にて油焼入れを
行ない、１７０℃の焼戻しを行なった。実施例２につい
ては黒鉛化処理の時間を実施例１より短くして炭素濃度
を実施例１より少なくし、実施例３については、実施例
１と同等の処理後、高周波加熱を行い、８５０℃にて２
０分保持、その後焼入れを行なった。
き鈍しを行なった後、Ｃポテンシャル１．２％雰囲気で
９５０℃にて３時間の浸炭後、８７０℃にて油焼入れを
行ない、１７０℃の焼戻しを行なった。実施例２につい
ては黒鉛化処理の時間を実施例１より短くして炭素濃度
を実施例１より少なくし、実施例３については、実施例
１と同等の処理後、高周波加熱を行い、８５０℃にて２
０分保持、その後焼入れを行なった。
【００１５】比較例１〜３
比較例１は黒鉛化処理として７００℃にて５時間の焼き
鈍しを行なった後、Ｃポテンシャル１．２％雰囲気で９
５０℃にて５時間の浸炭後、拡散処理を３時間行った。
比較例２は黒鉛化処理として９３０℃にて０．５時間の
焼き鈍しを行なった後、Ｃポテンシャル１．２％雰囲気
で９５０℃にて３時間の浸炭後、Ｃポテンシャル０．９
％雰囲気で８７０℃にて０．５時間の焼入れを行った。
その後、１７０℃で２時間の焼き戻しを行い、空気中に
て徐冷を行った。比較例３は黒鉛化処理として９５０℃
にて３時間の焼き鈍しを行なった後、Ｃポテンシャル
１．２％雰囲気で９５０℃にて３時間の浸炭後、Ｃポテ
ンシャル０．９％雰囲気で８７０℃にて０．５時間の焼
入れを行った。
鈍しを行なった後、Ｃポテンシャル１．２％雰囲気で９
５０℃にて５時間の浸炭後、拡散処理を３時間行った。
比較例２は黒鉛化処理として９３０℃にて０．５時間の
焼き鈍しを行なった後、Ｃポテンシャル１．２％雰囲気
で９５０℃にて３時間の浸炭後、Ｃポテンシャル０．９
％雰囲気で８７０℃にて０．５時間の焼入れを行った。
その後、１７０℃で２時間の焼き戻しを行い、空気中に
て徐冷を行った。比較例３は黒鉛化処理として９５０℃
にて３時間の焼き鈍しを行なった後、Ｃポテンシャル
１．２％雰囲気で９５０℃にて３時間の浸炭後、Ｃポテ
ンシャル０．９％雰囲気で８７０℃にて０．５時間の焼
入れを行った。
【００１６】面疲労強度は、面圧４Ｇｐａ、滑り率６０
％のローラーピッティング試験によるＬ１０寿命をとっ
た。結果を、表１に示す。
％のローラーピッティング試験によるＬ１０寿命をとっ
た。結果を、表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１に示すように、本発明の範囲（実施例
１〜３）では、面疲労強度がいずれも１０7 以上となる
のに対して、比較例１はセメンタイトの析出量が少な
く、また析出深さが０．１ｍｍまでしかないため、寿命
が短い。また、比較例２はセメンタイトの析出は多いが
析出深さが浅いため、やはり短寿命である。比較例３で
は内部まで硬度が上がりすぎるため、特に曲げ疲労強度
が著しく低下する。実施例のうち、特に高周波加熱保持
にてセメンタイトの析出状態を調整したものは、曲げ疲
労強度も優れている。なお、本実施の形態において、セ
メンタイトの析出量の多い少ないの判断は、セメンタイ
トの面積率で判断している。
１〜３）では、面疲労強度がいずれも１０7 以上となる
のに対して、比較例１はセメンタイトの析出量が少な
く、また析出深さが０．１ｍｍまでしかないため、寿命
が短い。また、比較例２はセメンタイトの析出は多いが
析出深さが浅いため、やはり短寿命である。比較例３で
は内部まで硬度が上がりすぎるため、特に曲げ疲労強度
が著しく低下する。実施例のうち、特に高周波加熱保持
にてセメンタイトの析出状態を調整したものは、曲げ疲
労強度も優れている。なお、本実施の形態において、セ
メンタイトの析出量の多い少ないの判断は、セメンタイ
トの面積率で判断している。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、単に炭素濃度を高めるのでは
なく、セメンタイトをより深く入れて強度を増すことを
特徴としているため、冷間加工性に優れ、かつ耐ピッテ
ィング性及び耐摩耗性に優れた高強度歯車を提供するこ
とが可能となる。
なく、セメンタイトをより深く入れて強度を増すことを
特徴としているため、冷間加工性に優れ、かつ耐ピッテ
ィング性及び耐摩耗性に優れた高強度歯車を提供するこ
とが可能となる。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．４〜２．０、Ｓｉ：
０．５〜１．０を含む鋼に黒鉛化処理を行った後、Ａ１
変態点よりも高く、かつ、３１０Ｃ＋６００［℃］（た
だし、Ｃは浸炭処理時の浸炭ガス濃度）よりも低い温度
範囲での浸炭焼入れ、高周波加熱を行い、８００〜９０
０℃に保持、焼入れ、焼戻しにより、少なくとも表層か
ら０．２ｍｍまでの組織をセメンタイト−黒鉛−マルテ
ンサイトとすることを特徴とする高強度歯車の製造方
法。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃ：０．４〜２．０、Ｓｉ：
０．５〜１．０を含む鋼に黒鉛化処理を行った後、Ａ１
変態点よりも高く、かつ、３１０Ｃ＋６００［℃］（た
だし、Ｃは浸炭処理時の浸炭ガス濃度）よりも低い温度
範囲での浸炭焼入れ、窒化処理、高周波加熱を行い、８
００〜９００℃に保持、焼入れ、焼戻しにより、少なく
とも表層から０．２ｍｍまでの組織をセメンタイト−黒
鉛−マルテンサイトとすることを特徴とする高強度歯車
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00210998A JP3480290B2 (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | 高強度歯車の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00210998A JP3480290B2 (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | 高強度歯車の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11199937A JPH11199937A (ja) | 1999-07-27 |
| JP3480290B2 true JP3480290B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=11520192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00210998A Expired - Fee Related JP3480290B2 (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | 高強度歯車の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3480290B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4654190B2 (ja) * | 2004-09-15 | 2011-03-16 | ジーケイエヌ ドライブライン インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 耐摩耗性を改良されたジョイント部材及びそのジョイント部材を製造するための方法 |
-
1998
- 1998-01-08 JP JP00210998A patent/JP3480290B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11199937A (ja) | 1999-07-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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