JP4109148B2 - Method for nitriding metal ring made of maraging steel - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機用ベルト等に用いられるマルエージング鋼製金属リングの窒化処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の無段変速機（ＣＶＴ）の動力伝達のために、マルエージング鋼製の複数の金属リングを積層して積層リングを形成し、該積層リングを所定形状のエレメントに組み付けて保持したＣＶＴ用ベルトが知られている。
【０００３】
前記マルエージング鋼は、１７〜１９％のＮｉの他、Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ等を含む低炭素鋼であり所定温度に加熱することによりマルテンサイト状態において時効硬化を生じる。また、前記マルエージング鋼は、前記時効硬化に加え、アンモニアを含む雰囲気中で所定温度に加熱する窒化処理を行うことにより、表面硬度を向上させることができる。この結果、前記マルエージング鋼は、高強度、高靱性、高硬度を兼ね備えることとなり、前記積層リングに賞用される。
【０００４】
前記時効処理と窒化処理との熱処理を施した金属リングは、前記熱処理により金属組織内に時効析出相が生じる。ところが、このような金属リングの表面に人の汗、脂肪等が付着すると、該時効析出相が母材との間に局部電池を形成して孔食を生じたりして、腐食されやすくなる。
【０００５】
前記孔食は、１８−８ステンレス鋼等の表面に形成された不動態における孔食と同様のメカニズムによって発生すると考えられる。一般に、１８−８ステンレス鋼等のステンレス鋼では、表面に酸化物層を形成して不動態化することにより耐食性を付与することが行われている。前記１８−８ステンレス鋼等では、表面の酸化被膜が剥離しても、その部分が再不動態化するが、該再不動態化した部分が蓋となって球冠形状を呈し、該蓋の下に孔食が生じる。前記孔食の内部では塩素イオン（Ｃｌ−）濃度が高くなって腐食されやすくなる。
【０００６】
前記熱処理後の金属リングは、大気中に放置すると、常温でも表面に酸化被膜が生じて不動態化する。前記酸化被膜は、γＦｅ2Ｏ3／Ｆｅ3Ｏ4／ＦｅＯと言われている。しかし、前記酸化被膜の厚さは数十オングストロームであって非常に薄いので、耐食性には殆ど寄与しない。そこで、前記熱処理後の金属リングでは防錆処理が不可欠であり、通常は、表面に防錆油を塗布した状態で保管される。
【０００７】
ところで、前記積層リングは、保管されている前記金属リングの中から、少しずつ周長の異なる複数の金属リングを選択して相互に嵌合することにより形成されるが、前記嵌合作業を容易にするために前記金属リングを脱脂する必要がある。この結果、前記金属リングは、前記積層リングを形成した後、再び腐食されやすい状態になるという問題がある。
【０００８】
前記問題を解決するために、防錆油を塗布することなく、前記金属リングに防錆処理を施し、前記積層リングを形成した後にも優れた耐食性を付与することが望まれる。
【０００９】
ステンレス鋼の表面に酸化物層を形成する方法として、例えば、ステンレス鋼にガス軟窒化処理を施すことにより該ステンレス鋼の表面に窒化層を形成した後、該窒化層の表面に硝酸塩ベースの塩浴を使用して酸化層を形成する方法が知られている（特許文献１参照）。
【００１０】
前記方法によれば、前記ステンレス鋼の表面から５〜３５μｍの深さでＦｅ3Ｏ4からなる酸化物層を形成することができるとされている。しかしながら、前記熱処理後の前記金属リングに前記方法を適用すると、前記酸化物層が該金属リングの内部の深いところにまで形成されるため、マルエージング鋼に含まれるＭｏ等の時効元素が酸化され、時効硬度が低下するという不都合がある。
【００１１】
また、ステンレス鋼の表面に酸化物層を形成する方法として、ステンレス鋼を窒化ガス雰囲気下で熱処理して該ステンレス鋼表面にε鉄窒化層を形成した後、非酸化雰囲気下で冷却し、３５０〜５５０℃の範囲の温度で空気中に曝露する方法も知られている（特許文献２参照）。
【００１２】
前記方法によれば、前記ステンレス鋼の表面から０．２〜１μｍの深さで酸化物層を形成することができ、該酸化物層は表面ではＦｅ3Ｏ4に近い成分を有し、深さを増すにつれてＦｅＯの含有量が増加するとされている。また、前記酸化物層は前記ε鉄窒化層と共存しているとされている。
【００１３】
しかしながら、前記金属リングでは、前記積層リングをＣＶＴに用いたときに表面に張力が付与されるため、金属リングの表面に前記ε鉄窒化層が存在すると、応力集中等の原因になるという不都合がある。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−１８４０５８号公報
【特許文献２】
特開昭５８−１２６９７７号公報
【非特許文献１】
”火力発電所酸素処理方法の研究”、〔online〕、平成１５年３月１０日、九州電力株式会社、〔平成１５年３月２５日検索〕、インターネット＜URL:http://www.kyuden.co.jp/company/kigyo/gijutsu1/research/steam-power/index.html＞
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、マルエージング鋼製金属リングに、防錆油を用いることなく、耐食性を付与することができる窒化処理方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、無段変速機用ベルトに用いられるマルエージング鋼製金属リングを少なくともアンモニアを含む雰囲気下、４５０〜５００℃の範囲の温度に所定時間保持して窒化処理を行う窒化処理方法において、該窒化処理後、無酸素雰囲気下に２００℃まで冷却を行う第１の冷却工程と、酸素含有雰囲気下、１００〜２００℃の範囲の温度で冷却して、該金属リングの表層に、Ｍｏ酸化物を含む酸化物層を０．１〜１μｍの範囲の厚さに形成する第２の冷却工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の窒化処理方法では、まず、マルエージング鋼製金属リングを少なくともアンモニアを含む雰囲気下、所定温度に所定時間保持して窒化処理を行う。前記窒化処理は、時効処理が施された前記金属リングを、４５０〜５００℃の範囲の温度に、例えば、３０〜９０分間の範囲の時間で保持することにより行う。
【００１８】
前記窒化処理が施された前記金属リングは、次に、無酸素雰囲気下に２００℃まで冷却される。前記冷却は、酸素含有雰囲気下に行うと、２００℃を超える温度で前記金属リングの表層に酸化物層が形成されて、マルエージング鋼に含まれる時効元素であるＭｏ、Ｔｉ、Ａｌ等が酸化されて十分な硬度が得られないことがある。
【００１９】
前記金属リングは、次に、酸素含有雰囲気下、１００〜２００℃の範囲、好ましくは１３０〜１９０℃の範囲の温度で冷却することにより、表層に酸化物層が形成される。前記酸化物層は、Ｆｅ2Ｏ3を主成分とし、αＦｅ2Ｏ3／（γＦｅ2Ｏ3）／Ｆｅ3Ｏ4／Ｆｅの状態で存在するものと考えられる。
【００２０】
尚、Ｆｅ2Ｏ3は通常赤錆の主成分とされるが、近年、火力発電のボイラ等の配管にＦｅ2Ｏ3被膜を生成させることにより耐食性を付与できることが知られている（例えば非特許文献１参照）。
【００２１】
前記酸素含有雰囲気下での冷却は、前記温度が１００℃未満では前記酸化物層を十分な厚さに形成できないことがある。また、前記温度が２００℃を超えると前記金属リングの表層に酸化物層が形成されることにより、マルエージング鋼に含まれる時効元素であるＭｏ、Ｔｉ、Ａｌ等が酸化されて十分な硬度が得られないことがある。
前記酸化物層は、Ｍｏ酸化物を含んでいる。しかし、前記酸化物層は、前述のように０．１〜１μｍの厚さの薄膜であるので、前記金属リングのより深い部分のＭｏは酸化されておらず、前記金属リングの硬度が低下することはない。
また、Ｍｏ酸化物は一般にステンレス鋼の不動態層に対する塩素イオンの吸着を阻害することが知られており、前記酸化物層においても塩素イオンの吸着を阻害して、耐食性の向上に寄与することが期待される。
前記酸化物層の厚さは、０．１μｍ未満では前記金属リングに耐食性を付与する効果を得ることができない。また、前記酸化物層の厚さが１μｍを超えると、該酸化物層が前記金属リングの内部の深いところにまで形成されるため、マルエージング鋼に含まれるＭｏ等の時効元素が酸化され、時効硬度が低下する。
【００２２】
本発明の窒化処理方法によれば、前記マルエージング鋼製金属リングの表層に前記酸化物層が形成されるので、防錆油を用いることなく、該金属リングに耐食性を付与することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１はＣＶＴ用ベルトに用いる金属リングの製造工程を模式的に示す工程説明図、図２は本実施形態の窒化処理方法を示す工程説明図、図３は本実施形態で得られた金属リングの孔食電位を示すグラフである。
【００２６】
前記金属リングを製造する際には、まず、図１示のようにマルエージング鋼の薄板１をベンディングしてループ化したのち、端部同士を溶接して円筒状のドラム２を形成する。このとき、前記マルエージング鋼は溶接の熱により時効硬化を示すので、ドラム２の溶接部分２ａの両側に硬度の高い部分が出現する。
【００２７】
そこで、次に、ドラム２を真空炉３に収容して７７０〜８３０℃の温度に６０〜１８０分間保持することにより第１の溶体化処理を行い、硬度ムラを除去する。前記第１の溶体化処理が終了したならば、ドラム２を真空炉３から搬出し、所定幅に裁断して金属リングＷを形成する。
【００２８】
前記のようにして形成された金属リングＷは、次に圧下率４０〜５０％で圧延される。金属リングＷは、前記圧延により圧延組織が形成されている。そこで、圧延された金属リングＷを、加熱炉４に収容して第２の溶体化を行うことにより、前記圧延組織を消滅させると共に、均一な金属結晶粒を形成させる。
【００２９】
溶体化された金属リングＷは、次に周長補正した後、加熱炉５に収容し、例えば４４０〜４８０℃の範囲の温度に６０〜１２０分間保持して時効処理を行う。そして、前記時効処理が終了したならば、金属リングＷを加熱炉５内で冷却し、窒化装置である加熱炉６に移送して、窒化処理を行う。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態の窒化処理では、まず、前記時効処理が施された金属リングＷを窒素雰囲気とされた加熱炉６に搬入し、加熱炉６内を室温から４５０〜５００℃の範囲の温度まで、例えば６０分間で昇温する。
【００３１】
加熱炉６内の雰囲気温度が前記温度に達したならば、次に、加熱炉６内にアンモニアを含む窒化ガスを導入する。この結果、加熱炉６内の雰囲気は、窒素と前記窒化ガスとが混合されたアンモニアを含む雰囲気となる。そして、前記アンモニアを含む雰囲気下、前記温度に３０〜９０分間保持することにより、金属リングＷの表面に窒化層を形成させる窒化処理を行う。尚、前記アンモニアを含む窒化ガスは、加熱炉６内を室温から４５０〜５００℃の範囲の温度まで昇温する段階から導入するようにしてもよい。
【００３２】
次に、金属リングＷの表面に窒化層が形成されたならば、加熱炉６内の雰囲気を窒素雰囲気に置換し、前記窒化処理温度から２００℃まで、例えば６０分間で冷却する第１の冷却工程を行う。次に、２００℃まで冷却されたならば、加熱炉６内の雰囲気を酸素含有雰囲気として空気に置換し、１００〜２００℃の範囲の温度に、例えば５〜６０分間保持して徐冷する第２の冷却工程を行う。この結果、金属リングＷの表面に０．１〜１μｍの酸化物層が形成される。
【００３３】
そして、第２の冷却工程後、最終的に室温まで放冷することにより窒化処理を完了し、加熱炉６から表面に窒化層が形成された金属リングＷを搬出する。
【００３４】
次に、本実施形態で得られた金属リングＷの表層の原子組成を、Ｘ線光電子分光分析器にて分析した結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
表１から、金属リングＷの表層には、金属と結合した酸素またはＦｅ酸化物が存在しており、前記酸化物層が形成されていることが明らかである。また、本実施形態で得られた金属リングＷは、薄い青灰色を呈しており、Ｆｅ2Ｏ3を主成分とし、αＦｅ2Ｏ3／（γＦｅ2Ｏ3）／Ｆｅ3Ｏ4／Ｆｅの状態の酸化物層を備えているものと考えられる。これに対して、前記窒化処理で、前記酸素含有雰囲気下での冷却を行わなかった金属リングＷはマルエージング鋼本来の銀光沢を備えており、外観上、明らかな差異が認められる。
【００３７】
また、前記酸化物層は、光学顕微鏡でも確認できないことから、０．１〜１μｍの厚さを備える薄膜であることが明らかである。尚、前記酸化物層の厚さは、前記酸素含有雰囲気下での冷却条件、例えば、１００〜２００℃の範囲の温度に保持する時間を変えることにより制御することができる。
【００３８】
次に、本実施形態の窒化処理において、前記酸素含有雰囲気下での冷却条件を変えて、３種の金属リングＷ（実施例１〜３）を製造し、前記酸素含有雰囲気下での冷却を行わなかった金属リングＷ（比較例）と、孔食電位を比較した。実施例１の金属リングＷは前記酸素含有雰囲気下での冷却を１９０℃に１０分間保持し、実施例２の金属リングＷは１５０℃に１０分間保持し、実施例３の金属リングＷは１４０℃に１０分間保持して行った。結果を図３に示す。
【００３９】
図３から、実施例１〜３の金属リングＷは、いずれも比較例の金属リングＷに対して孔食電位が高く、優れた耐食性を備えていることが明らかである。
【００４０】
尚、本実施形態で得られた金属リングＷは、表１に示すように、前記酸化物層にＭｏ酸化物を含んでいる。しかし、前記酸化物層は、前述のように０．１〜１μｍの厚さの薄膜であるので、金属リングＷのより深い部分のＭｏは酸化されておらず、金属リングＷの硬度が低下することはない。
【００４１】
また、Ｍｏ酸化物は一般にステンレス鋼の不動態層に対する塩素イオンの吸着を阻害することが知られており、本実施形態で得られる前記酸化物層においても塩素イオンの吸着を阻害して、耐食性の向上に寄与することが期待される。
【００４２】
また、本実施形態では、酸素含有雰囲気として空気を用いているが、酸素を含む雰囲気であれば空気以外の雰囲気であってもよい。ただし、空気を用いることにより、前記酸化物層を簡便に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＶＴ用ベルトに用いる金属リングの製造工程を模式的に示す工程説明図。
【図２】本発明に係る窒化処理方法を示す工程説明図。
【図３】本発明に係る窒化処理方法で得られた金属リングの孔食電位を示すグラフ。
【符号の説明】
１…マルエージング鋼の薄板、 ６…窒化処理、 Ｗ…金属リング。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nitriding treatment method for a maraging steel metal ring used for a continuously variable transmission belt or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to transmit power to a continuously variable transmission (CVT) such as an automobile, a plurality of maraging steel metal rings are laminated to form a laminated ring, and the laminated ring is assembled and held in an element of a predetermined shape. A CVT belt is known.
[0003]
The maraging steel is a low carbon steel containing Mo, Al, Ti, etc. in addition to 17-19% Ni, and is age-hardened in the martensite state by heating to a predetermined temperature. In addition to the age hardening, the maraging steel can be improved in surface hardness by performing nitriding treatment by heating to a predetermined temperature in an atmosphere containing ammonia. As a result, the maraging steel has high strength, high toughness, and high hardness, and is used for the laminated ring.
[0004]
In the metal ring subjected to the heat treatment of the aging treatment and the nitriding treatment, an aging precipitation phase is generated in the metal structure by the heat treatment. However, when human sweat, fat, or the like adheres to the surface of such a metal ring, the aging precipitation phase forms a local battery with the base material, causing pitting corrosion and being easily corroded.
[0005]
The pitting corrosion is considered to occur by the same mechanism as the pitting corrosion in the passive state formed on the surface of 18-8 stainless steel or the like. In general, stainless steel such as 18-8 stainless steel is imparted with corrosion resistance by forming an oxide layer on the surface and passivating it. In the case of the 18-8 stainless steel or the like, even if the oxide film on the surface is peeled off, the portion is repassivated. Pitting corrosion occurs. Inside the pitting corrosion, the chlorine ion (Cl − ) concentration becomes high, and corrosion is likely to occur.
[0006]
When the metal ring after the heat treatment is left in the atmosphere, an oxide film is formed on the surface even at room temperature and passivated. The oxide film is said to be γFe 2 O 3 / Fe 3 O 4 / FeO. However, since the thickness of the oxide film is several tens of angstroms and is very thin, it hardly contributes to corrosion resistance. Therefore, rust prevention treatment is indispensable for the metal ring after the heat treatment, and it is usually stored in a state where rust prevention oil is applied to the surface.
[0007]
By the way, the laminated ring is formed by selecting a plurality of metal rings having different circumferential lengths from the stored metal rings and fitting them together, but the fitting operation is easy. Therefore, it is necessary to degrease the metal ring. As a result, there is a problem that the metal ring is easily corroded again after the laminated ring is formed.
[0008]
In order to solve the above problem, it is desired to give excellent corrosion resistance even after the metal ring is subjected to a rust prevention treatment and the laminated ring is formed without applying a rust preventive oil.
[0009]
As a method for forming an oxide layer on the surface of stainless steel, for example, after forming a nitride layer on the surface of the stainless steel by subjecting the stainless steel to gas soft nitriding, a nitrate-based salt is formed on the surface of the nitrided layer. A method of forming an oxide layer using a bath is known (see Patent Document 1).
[0010]
According to the method, it is to be able to form an oxide layer composed of Fe 3 O 4 with a depth of 5~35μm from the surface of the stainless steel. However, when the method is applied to the metal ring after the heat treatment, the oxide layer is formed deep inside the metal ring, so that an aging element such as Mo contained in the maraging steel is oxidized. There is a disadvantage that the aging hardness is lowered.
[0011]
Further, as a method of forming an oxide layer on the surface of stainless steel, the stainless steel is heat-treated in a nitriding gas atmosphere to form an ε-iron nitride layer on the stainless steel surface, and then cooled in a non-oxidizing atmosphere. A method of exposing to air at a temperature in the range of ˜550 ° C. is also known (see Patent Document 2).
[0012]
According to the method, an oxide layer can be formed at a depth of 0.2 to 1 μm from the surface of the stainless steel, and the oxide layer has a component close to Fe 3 O 4 on the surface. It is said that the content of FeO increases as the thickness increases. The oxide layer is said to coexist with the ε-iron nitride layer.
[0013]
However, in the metal ring, since tension is applied to the surface when the laminated ring is used for CVT, the presence of the ε-iron nitride layer on the surface of the metal ring has the disadvantage of causing stress concentration and the like. is there.
[0014]
[Patent Document 1]
JP-A-9-184058 [Patent Document 2]
JP 58-126977 A [Non-Patent Document 1]
“Research on Oxygen Treatment Methods for Thermal Power Plants”, [online], March 10, 2003, Kyushu Electric Power Co., Inc. [searched on March 25, 2003], Internet <URL: http: //www.kyuden .co.jp / company / kigyo / gijutsu1 / research / steam-power / index.html>
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a nitriding treatment method capable of solving such inconvenience and imparting corrosion resistance to a maraging steel metal ring without using a rust preventive oil.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention provides a nitriding method in which a maraging steel metal ring used in a continuously variable transmission belt is held at a temperature in the range of 450 to 500 ° C. for a predetermined time in an atmosphere containing at least ammonia. In the nitriding method for performing the treatment, after the nitriding treatment, a first cooling step for cooling to 200 ° C. in an oxygen-free atmosphere, and cooling at a temperature in the range of 100 to 200 ° C. in an oxygen-containing atmosphere, And a second cooling step of forming, on the surface layer of the metal ring, an oxide layer containing Mo oxide to a thickness in the range of 0.1 to 1 μm .
[0017]
In the nitriding method of the present invention, first, the maraging steel metal ring is held at a predetermined temperature for a predetermined time in an atmosphere containing at least ammonia for nitriding. The nitriding treatment is performed by holding the aging-treated metal ring at a temperature in the range of 450 to 500 ° C. , for example, for a time in the range of 30 to 90 minutes.
[0018]
The nitridated metal ring is then cooled to 200 ° C. in an oxygen-free atmosphere. When the cooling is performed in an oxygen-containing atmosphere, an oxide layer is formed on the surface of the metal ring at a temperature exceeding 200 ° C., and aging elements contained in maraging steel, such as Mo, Ti, and Al, are oxidized. As a result, sufficient hardness may not be obtained.
[0019]
Next, the metal ring is cooled at a temperature in the range of 100 to 200 ° C., preferably in the range of 130 to 190 ° C., in an oxygen-containing atmosphere, whereby an oxide layer is formed on the surface layer. It is considered that the oxide layer is composed mainly of Fe 2 O 3 and exists in a state of αFe 2 O 3 / (γFe 2 O 3 ) / Fe 3 O 4 / Fe.
[0020]
Although Fe 2 O 3 is usually the main component of red rust, it has recently been known that corrosion resistance can be imparted by forming a Fe 2 O 3 coating on piping such as a boiler for thermal power generation (for example, non-patent) Reference 1).
[0021]
In the cooling under the oxygen-containing atmosphere, if the temperature is less than 100 ° C., the oxide layer may not be formed to a sufficient thickness. Further, when the temperature exceeds 200 ° C., an oxide layer is formed on the surface layer of the metal ring, so that Mo, Ti, Al, etc., which are aging elements contained in maraging steel, are oxidized and have sufficient hardness. It may not be obtained.
The oxide layer contains Mo oxide. However, since the oxide layer is a thin film having a thickness of 0.1 to 1 μm as described above, Mo in the deeper portion of the metal ring is not oxidized, and the hardness of the metal ring is reduced. There is nothing.
Mo oxide is generally known to inhibit the adsorption of chlorine ions to the passive layer of stainless steel, and the oxide layer also inhibits the adsorption of chlorine ions and contributes to the improvement of corrosion resistance. There is expected.
If the thickness of the oxide layer is less than 0.1 μm, the effect of imparting corrosion resistance to the metal ring cannot be obtained. Moreover, when the thickness of the oxide layer exceeds 1 μm, the oxide layer is formed deep inside the metal ring, so that an aging element such as Mo contained in the maraging steel is oxidized, Aging hardness decreases.
[0022]
According to the nitriding method of the present invention, since the oxide layer is formed on the surface layer of the maraging steel metal ring, corrosion resistance can be imparted to the metal ring without using antirust oil.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a process explanatory view schematically showing a manufacturing process of a metal ring used for a CVT belt, FIG. 2 is a process explanatory view showing a nitriding method of the present embodiment, and FIG. 3 is a metal ring obtained in the present embodiment. It is a graph which shows the pitting corrosion potential.
[0026]
When manufacturing the metal ring, first, as shown in FIG. 1, the maraging steel thin plate 1 is bent to form a loop, and then the end portions are welded to form a cylindrical drum 2. At this time, since the maraging steel exhibits age hardening by the heat of welding, high hardness portions appear on both sides of the welded portion 2 a of the drum 2.
[0027]
Therefore, next, the drum 2 is accommodated in the vacuum furnace 3 and held at a temperature of 770 to 830 ° C. for 60 to 180 minutes to perform a first solution treatment, thereby removing hardness unevenness. When the first solution treatment is completed, the drum 2 is unloaded from the vacuum furnace 3 and cut into a predetermined width to form a metal ring W.
[0028]
The metal ring W formed as described above is then rolled at a rolling reduction of 40 to 50%. The metal ring W has a rolled structure formed by the rolling. Therefore, the rolled metal ring W is accommodated in the heating furnace 4 and subjected to the second solution treatment, thereby eliminating the rolled structure and forming uniform metal crystal grains.
[0029]
The metal ring W that has been solution-treated is next subjected to circumference correction, and then accommodated in the
[0030]
As shown in FIG. 2, in the nitriding treatment of the present embodiment, first, the metal ring W subjected to the aging treatment is carried into a
[0031]
When the atmospheric temperature in the
[0032]
Next, if a nitride layer is formed on the surface of the metal ring W, the atmosphere in the
[0033]
Then, after the second cooling process, the nitriding process is completed by finally cooling to room temperature, and the metal ring W having the nitride layer formed on the surface is carried out of the
[0034]
Next, Table 1 shows the results of analyzing the atomic composition of the surface layer of the metal ring W obtained in the present embodiment using an X-ray photoelectron spectrometer.
[0035]
[Table 1]
From Table 1, it is clear that the surface layer of the metal ring W contains oxygen or Fe oxide bonded to the metal, and the oxide layer is formed. Further, the metal ring W obtained in the present embodiment has a light blue-gray color, is composed mainly of Fe 2 O 3 , and is composed of αFe 2 O 3 / (γFe 2 O 3 ) / Fe 3 O 4 / Fe. It is considered that the oxide layer is in a state. On the other hand, the metal ring W that has not been cooled in the oxygen-containing atmosphere in the nitriding treatment has a silver luster inherent in maraging steel, and a clear difference in appearance is recognized.
[0037]
Moreover, since the said oxide layer cannot be confirmed with an optical microscope, it is clear that it is a thin film provided with a thickness of 0.1-1 micrometer. In addition, the thickness of the oxide layer can be controlled by changing the cooling condition under the oxygen-containing atmosphere, for example, the time for maintaining the temperature in the range of 100 to 200 ° C.
[0038]
Next, in the nitriding treatment of the present embodiment, the cooling conditions under the oxygen-containing atmosphere are changed to produce three types of metal rings W (Examples 1 to 3), and cooling under the oxygen-containing atmosphere is performed. The pitting potential was compared with the metal ring W (comparative example) which was not performed. The metal ring W of Example 1 holds the cooling in the oxygen-containing atmosphere at 190 ° C. for 10 minutes, the metal ring W of Example 2 is held at 150 ° C. for 10 minutes, and the metal ring W of Example 3 has 140 This was carried out by holding at 10 ° C. for 10 minutes. The results are shown in FIG.
[0039]
From FIG. 3, it is clear that the metal rings W of Examples 1 to 3 each have a higher pitting potential than the metal ring W of the comparative example and have excellent corrosion resistance.
[0040]
In addition, as shown in Table 1, the metal ring W obtained in this embodiment includes Mo oxide in the oxide layer. However, since the oxide layer is a thin film having a thickness of 0.1 to 1 μm as described above, Mo in the deeper part of the metal ring W is not oxidized, and the hardness of the metal ring W decreases. There is nothing.
[0041]
In addition, it is known that Mo oxides generally inhibit the adsorption of chlorine ions to the passive layer of stainless steel, and the oxide layer obtained in this embodiment also inhibits the adsorption of chlorine ions and is resistant to corrosion. It is expected to contribute to the improvement.
[0042]
In the present embodiment, air is used as the oxygen-containing atmosphere, but an atmosphere other than air may be used as long as the atmosphere includes oxygen. However, the oxide layer can be easily formed by using air.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process explanatory view schematically showing a manufacturing process of a metal ring used for a CVT belt.
FIG. 2 is a process explanatory view showing a nitriding method according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the pitting potential of a metal ring obtained by the nitriding method according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Thin plate of maraging steel, 6 ... Nitriding treatment, W ... Metal ring.
Claims (1)
該窒化処理後、無酸素雰囲気下に２００℃まで冷却を行う第１の冷却工程と、酸素含有雰囲気下、１００〜２００℃の範囲の温度で冷却して、該金属リングの表層に、Ｍｏ酸化物を含む酸化物層を０．１〜１μｍの範囲の厚さに形成する第２の冷却工程とを備えることを特徴とするマルエージング鋼製金属リングの窒化処理方法。 In a nitriding method in which a maraging steel metal ring used for a continuously variable transmission belt is kept at a temperature in a range of 450 to 500 ° C. for a predetermined time in an atmosphere containing at least ammonia, and nitriding is performed.
After nitride treatment, a first cooling step for cooling to 200 ° C. in an oxygen-free atmosphere, an oxygen-containing atmosphere, and cooled at a temperature in the range of 100 to 200 ° C., the surface layer of the metal ring, Mo oxide And a second cooling step of forming an oxide layer containing an object to a thickness in the range of 0.1 to 1 μm . A method for nitriding a metal ring made of maraging steel.
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