JP4835367B2 - Carburized parts or carbonitrided parts - Google Patents

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Description

本発明は、浸炭部品または浸炭窒化部品に関する。詳しくは、自動車用ギヤを始めとする耐曲げ疲労特性と耐ピッチング特性に優れた浸炭部品または浸炭窒化部品に関する。   The present invention relates to a carburized part or a carbonitrided part. Specifically, the present invention relates to a carburized part or a carbonitrided part excellent in bending fatigue resistance and pitting resistance, including automobile gears.

自動車のトランスミッションなどに使用されるギヤは、歯元の曲げ疲労強度向上および歯面のピッチング強度向上の観点から、一般に、浸炭焼入や浸炭窒化焼入などの表面硬化処理を行った後、焼戻しとショットピーニングを施して製造されている。   Gears used in automobile transmissions are generally tempered after surface hardening treatment such as carburizing quenching or carbonitriding quenching from the viewpoint of improving the bending fatigue strength of the tooth root and the pitching strength of the tooth surface. It is manufactured with shot peening.

なお、上記の「浸炭焼入」は、Ac3点以上の高温のオーステナイト域でCを侵入・拡散させた後、焼入する処理である。 The “carburizing and quenching” described above is a process of quenching after intruding and diffusing C in a high temperature austenite region of Ac 3 point or higher.

また、「浸炭窒化焼入」は、CとNを同時に侵入・拡散させた後に焼入する処理であり、浸炭焼入の場合と比べて、高い表面硬さと高い焼戻し軟化抵抗が得られる特長がある。   “Carbon nitriding and quenching” is a treatment in which C and N are simultaneously penetrated and diffused and then hardened. Compared with carburizing and quenching, it has a feature that high surface hardness and high temper softening resistance can be obtained. is there.

近年では、自動車に、軽量化・高トルク化が要求されている。このため、上記のギヤを始めとして、自動車に使用される部品には、従来にも増して高い曲げ疲労強度とピッチング強度が必要となっている。   In recent years, automobiles are required to be lightweight and high torque. For this reason, parts used for automobiles including the gears described above require higher bending fatigue strength and pitching strength than ever before.

こうした要求に対して、浸炭焼入または浸炭窒化焼入後の表面硬さが低い場合、曲げ疲労強度とピッチング強度が低くなる場合があった。   In response to these requirements, when the surface hardness after carburizing or carbonitriding is low, bending fatigue strength and pitching strength may be low.

なお、曲げ疲労強度は、浸炭焼入または浸炭窒化焼入後にショットピーニングを施して部品の表面に圧縮残留応力を付与することで向上させることが可能である。しかしながら、ショットピーニングを施すことにより表面粗さが大きくなった場合、ギヤの噛み合い時に局所的に面圧が上昇する箇所が発生することによって、ピッチング強度が低下する場合がある。   The bending fatigue strength can be improved by performing shot peening after carburizing or carbonitriding and applying compressive residual stress to the surface of the component. However, when the surface roughness is increased by performing shot peening, the pitching strength may be reduced due to occurrence of a portion where the surface pressure is locally increased when the gears are engaged.

さらに、浸炭焼入または浸炭窒化焼入後に、いわゆる「不完全焼入層」が存在する場合、強度の低いパーライト組織が表面部に多く存在するため、曲げ疲労強度とピッチング強度が低くなることがあった。   Furthermore, when a so-called “incompletely hardened layer” exists after carburizing or carbonitriding, bending fatigue strength and pitching strength may be low because many pearlite structures with low strength exist on the surface. there were.

このため、耐曲げ疲労特性と耐ピッチング特性に優れた浸炭部品または浸炭窒化部品を開発したいという要望が極めて大きくなっている。   For this reason, there is a great demand for developing carburized parts or carbonitrided parts having excellent bending fatigue resistance and pitting resistance.

そこで、前記した要望に応えるべく、例えば、特許文献1および特許文献2に、それぞれ、「浸炭あるいは浸炭窒化処理用鋼」および「鋼部材」が提案されている。   Accordingly, in order to meet the above-described demand, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 propose “steel for carburizing or carbonitriding” and “steel member”, respectively.

すなわち、特許文献1に、浸炭あるいは浸炭窒化処理後にショットピーニングする鋼であって、重量パーセントで、C=0.10〜0.30%、Si=0.40〜1.50%、Mn=0.30〜2.40%、Al=0.01〜0.050%、N=0.0050〜0.0250%、さらに必要に応じて、S=0.005〜0.035%、Pb=0.01〜0.09%、Bi=0.04〜0.20%、Te=0.002〜0.030%、Zr=0.01〜0.20%、Ca=0.0001〜0.0100%の1種又は2種以上を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物元素からなる「浸炭あるいは浸炭窒化処理用鋼」が開示されている。   That is, Patent Document 1 discloses a steel that is shot peened after carburizing or carbonitriding, and in terms of weight percent, C = 0.10 to 0.30%, Si = 0.40 to 1.50%, Mn = 0. .30 to 2.40%, Al = 0.01 to 0.050%, N = 0.0050 to 0.0250%, and if necessary, S = 0.005 to 0.035%, Pb = 0 0.01 to 0.09%, Bi = 0.04 to 0.20%, Te = 0.002 to 0.030%, Zr = 0.01 to 0.20%, Ca = 0.0001 to 0.0100 %, Or “the steel for carburizing or carbonitriding” consisting of Fe and unavoidable impurity elements.

また、特許文献2に、心部が、質量%で、C:0.10〜0.30%、Si:0.15〜1.0%、Mn:0.20〜1.0%、Cr:1.0〜2.0%、Mo:0.05〜0.6%を含み、且つ、A1:0.005〜0.05%、Nb:0.005〜0.05%、Ti:0.005〜0.1%よりなる群から選択される1種または2種以上の元素と、N:0.008〜0.05%を含み、さらに、浸炭焼入・焼戻し後におけるオーステナイト結晶粒度番号が8.5以上であり、表面から50μm以内の表層部における直径0.5μm以下の炭化物の面密度が6.0個/10μm2以上で、全炭化物数に占める直径0.5μm以下の炭化物数の割合が80%以上である、例えば高面圧で使用される歯車、摺動部品、軸類等の如く優れた耐ピッチング性と疲労強度を兼ね備えた機械構造用鋼部品や、耐摩耗性に優れた工具等として用いられる「鋼部材」が開示されている。 Moreover, in patent document 2, a core part is the mass%, C: 0.10-0.30%, Si: 0.15-1.0%, Mn: 0.20-1.0%, Cr: 1.0-2.0%, Mo: 0.05-0.6%, and A1: 0.005-0.05%, Nb: 0.005-0.05%, Ti: 0.00. 1 or 2 or more elements selected from the group consisting of 005 to 0.1%, and N: 0.008 to 0.05%, and the austenite grain size number after carburizing and tempering is The surface density of the carbide of 0.5 μm or less in the surface layer portion within 50 μm from the surface is 6.0 pieces / 10 μm 2 or more, and the number of carbides of 0.5 μm or less in the total number of carbides Excellent pitting resistance such as gears, sliding parts, shafts, etc. used at high surface pressure, with a ratio of 80% or more Steel components for machine structures that have both good workability and fatigue strength, and “steel members” used as tools having excellent wear resistance are disclosed.

特開2000−273574号公報JP 2000-273574 A 特開2002−212672号公報JP 2002-212672 A

前述の特許文献1で開示された技術は、鋼の化学成分を調整することによってショットピーニング処理による表面粗さを低減しながらも、圧縮残留応力と表面硬さを向上させようとする技術である。しかしながら、単に化学成分を調整しただけでは、近年における自動車の軽量化・高トルク化に対処可能な特性を部品に具備させること、なかでも、高いピッチング強度を具備させることが必ずしもできるものではなかった。   The technique disclosed in Patent Document 1 described above is a technique for improving compressive residual stress and surface hardness while reducing the surface roughness due to shot peening by adjusting the chemical composition of steel. . However, by simply adjusting the chemical composition, it has not always been possible to provide parts with characteristics that can cope with the recent reduction in weight and torque of automobiles, in particular, high pitching strength. .

特許文献2で開示された技術は、その実施例に示されているように、仕上げ研磨後のショットピーニングによる肌荒れを除去した状態で評価したピッチング寿命は良好である。しかしながら、実部品はショットピーニングままの肌荒れを生じた状態で使用されるものもあり、したがって、上記技術を以てしても、実部品におけるピッチング寿命が必ずしも向上するというものではなかった。   The technique disclosed in Patent Document 2 has a good pitching life as evaluated in a state in which rough skin due to shot peening after finish polishing is removed, as shown in the examples. However, some actual parts are used in a state in which the rough surface remains as shot peened. Therefore, even with the above technique, the pitching life of the actual parts is not necessarily improved.

そこで、本発明の目的は、自動車用ギヤを始めとする耐曲げ疲労特性と耐ピッチング特性に優れた浸炭部品または浸炭窒化部品を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a carburized part or a carbonitrided part excellent in bending fatigue resistance and pitching resistance, including automobile gears.

本発明者らは、前記した課題を解決するために、浸炭部品または浸炭窒化部品として必要な強度を具備させたうえで、耐曲げ疲労特性と耐ピッチング特性を高めるために、部品の表面性状について種々の検討を行い、その結果、下記(a)〜(c)の知見を得た。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have provided the necessary strength as a carburized part or a carbonitrided part, and then improved the surface fatigue property of the part in order to improve the bending fatigue resistance and pitting resistance. As a result of various studies, the following findings (a) to (c) were obtained.

(a)部品の表面硬さが高いほど降伏強度が高くなるため、曲げ疲労初期の微小き裂の発生およびピッチング初期の微小き裂の発生を抑制することができる。そして、浸炭部品または浸炭窒化部品に良好な耐曲げ疲労特性と耐ピッチング特性を具備させるためには、部品の表面硬さの最小値(以下、「HV(min)」ともいう。)をビッカース硬さで特定の値以上とすればよい。   (A) Since the yield strength increases as the surface hardness of the part increases, generation of microcracks at the beginning of bending fatigue and generation of microcracks at the beginning of pitching can be suppressed. In order to provide the carburized part or the carbonitrided part with good bending fatigue resistance and pitting resistance, the minimum value of the surface hardness of the part (hereinafter also referred to as “HV (min)”) is Vickers hardness. Now it should be more than a specific value.

なお、浸炭部品または浸炭窒化部品の上記ビッカース硬さでの「表面硬さの最小値」とは、部品を加工方向に直角に切断し、その面を被検面として鏡面研磨し、JIS Z 2244(2003)における「ビッカース硬さ試験−試験方法」に準拠して、表面から0.03mmの位置で任意に100点測定した場合の最小値を指す。ただし、「加工方向に直角」とは、例えば、加工が圧延の場合には圧延方向に直角であることを、また、加工が鍛造の場合には鍛錬軸に直角であることを指す。   The “minimum value of surface hardness” in the above-mentioned Vickers hardness of carburized parts or carbonitrided parts is defined by cutting the part at right angles to the machining direction, mirror-polishing the surface as the test surface, and JIS Z 2244 According to "Vickers hardness test-test method" in (2003), the minimum value when 100 points are arbitrarily measured at a position of 0.03 mm from the surface. However, the term “perpendicular to the working direction” means, for example, that the process is perpendicular to the rolling direction when the process is rolling, and that the process is perpendicular to the forging axis when the process is forging.

(b)部品の表面粗さが大きいほど局所的に大きな面圧が発生し、ピッチングが発生しやすくなる。そして、浸炭部品または浸炭窒化部品に良好な耐ピッチング特性を具備させるためには、部品の粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値(以下、「Rz(max)」ともいう。)を特定の値以下とすればよい。   (B) As the surface roughness of the part increases, a large surface pressure is generated locally, and pitching is likely to occur. In order to provide the carburized component or the carbonitrided component with good pitching resistance, the maximum height roughness Rz (hereinafter also referred to as “Rz (max)”) of the roughness curve of the component is used. What is necessary is just to be below a specific value.

なお、浸炭部品または浸炭窒化部品の上記「粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値」とは、JIS B 0601(2001)における「製品の幾何特性仕様(GPS)−表面性状:輪郭曲線方式−用語、定義及び表面性状パラメータ」に準拠して、触針式の表面粗さ計により、部品表面部の任意の100点を基準にして加工方向に平行に各3mmずつ測定して求めた最大高さ粗さRzの最大値を指す。ただし、「加工方向に平行」とは、例えば、加工が圧延の場合には圧延方向に平行であることを、また、加工が鍛造の場合には鍛錬軸に平行であることを指す。   The above-mentioned “maximum height of roughness curve Rz” of carburized parts or carbonitrided parts is “geometric characteristic specification (GPS) of product—surface property: contour curve” in JIS B 0601 (2001). In accordance with "Method-Terminology, Definition and Surface Property Parameters", the surface roughness was measured by 3 mm each in parallel with the processing direction with reference to any 100 points on the surface of the part using a stylus type surface roughness meter. It refers to the maximum value of the maximum height roughness Rz. However, “parallel to the processing direction” means, for example, that the processing is parallel to the rolling direction when the processing is rolling, and that the processing is parallel to the forging axis when the processing is forging.

(c)部品の不完全焼入層の深さが大きいほど曲げ疲労とピッチングが発生しやすくなる。そして、浸炭部品または浸炭窒化部品に良好な耐曲げ疲労特性と耐ピッチング特性を具備させるためには、部品の不完全焼入層の最大値(以下、「T(max)」ともいう。)を特定の値以下とすればよい。   (C) Bending fatigue and pitching are more likely to occur as the depth of the incompletely hardened layer of the part increases. In order to provide the carburized part or the carbonitrided part with good bending fatigue resistance and pitting resistance, the maximum value of the incompletely hardened layer of the part (hereinafter also referred to as “T (max)”) is used. What is necessary is just to be below a specific value.

なお、浸炭部品または浸炭窒化部品の「不完全焼入層」とは、部品を加工方向に直角に切断し、その面を被検面として鏡面研磨した後ナイタールで0.5〜2秒腐食し、光学顕微鏡によって、部品の最表面を含むように、倍率1000倍で観察した場合に、濃く腐食される部分を指す。また、上記浸炭部品または浸炭窒化部品の「不完全焼入層の最大値」とは、光学顕微鏡によって倍率1000倍で任意に100視野観察した各「不完全焼入層」における部品最表面からの最大距離のうちで最も大きい値を指す。   The “incompletely hardened layer” of carburized parts or carbonitrided parts is obtained by cutting the part at right angles to the machining direction, mirror-polishing the surface as the test surface, and then corroding with nital for 0.5 to 2 seconds. The part that is deeply corroded when observed at a magnification of 1000 times so as to include the outermost surface of the component by an optical microscope. In addition, the “maximum value of the incompletely hardened layer” of the carburized part or the carbonitrided part is defined as “from the top surface of the part in each of the“ incompletely hardened layer ”observed arbitrarily at 100 fields with an optical microscope at a magnification of 1000 times. The largest value among the maximum distances.

先に述べたように、「加工方向に直角」とは、例えば、加工が圧延の場合には圧延方向に直角であることを、また、加工が鍛造の場合には鍛錬軸に直角であることを指す。   As described above, “perpendicular to the processing direction” means, for example, that the processing is a rolling process at a right angle to the rolling direction, and that the processing is a forging process, that is at a right angle to the forging axis. Point to.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記(1)および(2)に示す浸炭部品または浸炭窒化部品にある。   The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof resides in the carburized parts or carbonitrided parts shown in the following (1) and (2).

(1)生地が、質量%で、C:0.10〜0.30%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.35〜1.2%、P:0.030%以下、S:0.005〜0.050%、Cr:1.21〜3.0%、Al:0.010〜0.050%、N:0.0050〜0.0250%を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学成分の鋼で、表面硬さの最小値がビッカース硬さで750以上、粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値が6μm以下、かつ不完全焼入層の最大値が15μm以下であることを特徴とする浸炭部品または浸炭窒化部品。
ここで、不完全焼入層とは、部品を加工方向に直角に切断し、その面を被検面として鏡面研磨した後ナイタールで0.5〜2秒腐食し、光学顕微鏡によって部品の最表面を含むように倍率1000倍で観察した場合に濃く腐食されている部分を指す。
(1) Dough is mass%, C: 0.10 to 0.30%, Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.35 to 1.2 %, P: 0.030% or less , S: 0.005 to 0.050%, Cr: 1.21 to 3.0%, Al: 0.010 to 0.050%, N: 0.0050 to 0.0250%, the balance being It is a steel of chemical composition consisting of Fe and impurities. The minimum value of the surface hardness is 750 or more in terms of Vickers hardness, the maximum value of the roughness curve, the maximum value of the roughness Rz is 6 μm or less, and the maximum incompletely hardened layer A carburized part or a carbonitrided part having a value of 15 μm or less.
Here, the incompletely hardened layer means that the part is cut at right angles to the machining direction, the surface is mirror-polished as a test surface, and then corroded with nital for 0.5 to 2 seconds. The portion that is deeply corroded when observed at a magnification of 1000 times so as to include.

(2)生地の鋼が、Feの一部に代えて、Mo:1.0%以下、V:0.250%以下およびNb:0.070%以下の1種または2種以上を含有する上記(1)に記載の浸炭部品または浸炭窒化部品。   (2) The above-mentioned steel containing one or more of Mo: 1.0% or less, V: 0.250% or less, and Nb: 0.070% or less, instead of part of Fe The carburized component or carbonitrided component according to (1).

既に述べたように、ビッカース硬さでの「表面硬さの最小値」とは、部品を加工方向に直角に切断し、その面を被検面として鏡面研磨し、JIS Z 2244(2003)における「ビッカース硬さ試験−試験方法」に準拠して、表面から0.03mmの位置で任意に100点測定した場合の最小値を指す。   As already mentioned, the “minimum value of surface hardness” in Vickers hardness means that a part is cut at right angles to the machining direction, and the surface is mirror-polished as the surface to be tested, according to JIS Z 2244 (2003). Based on "Vickers hardness test-test method", it refers to the minimum value when 100 points are arbitrarily measured at a position of 0.03 mm from the surface.

また、「粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値」とは、JIS B 0601(2001)における「製品の幾何特性仕様(GPS)−表面性状:輪郭曲線方式−用語、定義及び表面性状パラメータ」に準拠して、触針式の表面粗さ計により、部品表面部の任意の100点を基準にして加工方向に平行に各3mmずつ測定して求めた最大高さ粗さRzの最大値を指す。   “Maximum height of roughness curve Rz maximum value” means “product geometric property specification (GPS) -surface property: contour curve method—terminology, definition and surface property” in JIS B 0601 (2001). The maximum height roughness Rz obtained by measuring 3 mm each in parallel with the machining direction with a stylus type surface roughness meter based on an arbitrary 100 points on the part surface in accordance with the “parameter” Points to the value.

さらに、「不完全焼入層」とは、部品を加工方向に直角に切断し、その面を被検面として鏡面研磨した後ナイタールで0.5〜2秒腐食し、光学顕微鏡によって、部品の最表面を含むように、倍率1000倍で観察した場合に、濃く腐食される部分を指し、「不完全焼入層の最大値」とは、光学顕微鏡によって倍率1000倍で任意に100視野観察した各「不完全焼入層」における部品最表面からの最大距離のうちで最も大きい値を指す。   Furthermore, the “incompletely hardened layer” means that a part is cut at right angles to the machining direction, and the surface is mirror-polished as a test surface and then corroded with nital for 0.5 to 2 seconds. When observed at a magnification of 1000 times so as to include the outermost surface, it refers to a portion that is deeply corroded, and the “maximum value of an incompletely hardened layer” was arbitrarily observed at 100 magnifications at a magnification of 1000 times with an optical microscope. It indicates the largest value among the maximum distances from the outermost surface of the part in each “incompletely hardened layer”.

以下、上記 (1)および(2)の浸炭部品または浸炭窒化部品に係る発明を、それぞれ、「本発明(1)」および「本発明(2)」という。また、総称して「本発明」ということがある。   Hereinafter, the inventions related to the carburized parts or carbonitrided parts of (1) and (2) above are referred to as “present invention (1)” and “present invention (2)”, respectively. Also, it may be collectively referred to as “the present invention”.

本発明の浸炭部品または浸炭窒化部品は、良好な曲げ疲労強度とピッチング強度を有するので、自動車のトランスミッションに使用されるギヤなどの部品として用いることができる。   Since the carburized or carbonitrided parts of the present invention have good bending fatigue strength and pitching strength, they can be used as parts such as gears used in automobile transmissions.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、化学成分の含有量の「%」は「質量%」を意味する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail. In addition, “%” of the content of the chemical component means “mass%”.

(A)生地の鋼の化学組成:
C:0.10〜0.30%
Cは、浸炭部品または浸炭窒化部品の強度確保のために必須の元素であり、0.10%以上の含有量が必要である。しかしながら、Cの含有量が多くなると、硬さが大きくなって切削性の低下を招き、特に、その含有量が0.30%を超えると、硬さ上昇に伴う切削性の低下が著しくなる。したがって、Cの含有量を0.10〜0.30%とした。
(A) Chemical composition of the steel of the dough:
C: 0.10 to 0.30%
C is an essential element for ensuring the strength of the carburized part or the carbonitrided part, and a content of 0.10% or more is necessary. However, when the C content increases, the hardness increases and the machinability is lowered. In particular, when the content exceeds 0.30%, the machinability is significantly lowered as the hardness is increased. Therefore, the content of C is set to 0.10 to 0.30%.

なお、より一層良好な切削性が要求される場合には、Cの含有量を0.10〜0.25%とすることが好ましい。   In addition, when much better machinability is required, the C content is preferably 0.10 to 0.25%.

Si:0.05〜1.0%
Siは、焼入性を向上させる作用および脱酸作用を有する。Siには、焼戻し軟化抵抗を高めて、ピッチング強度を向上させる作用もある。これらの効果を得るには、0.05%以上の含有量が必要である。しかしながら、Siの含有量が多くなると、硬さが大きくなって切削性の低下を招き、特に、その含有量が1.0%を超えると、硬さ上昇に伴う切削性の低下が著しくなる。しかも、Siの含有量が多くなると、浸炭ガス中に含まれる微量のH2OまたはCO2によってSiが選択酸化され、Si酸化物が形成される。このSi酸化物の形成は、焼入性向上元素であるSiの表面部での欠乏を招くことになるので、不完全焼入層の深さが大きくなり、特に、Siの含有量が1.0%を超えると、不完全焼入層の深さ増大が顕著になる。したがって、Siの含有量を0.05〜1.0%とした。なお、より好ましいSiの含有量は0.05〜0.80%である。
Si: 0.05-1.0%
Si has an action of improving hardenability and a deoxidizing action. Si also has the effect of increasing the tempering softening resistance and improving the pitching strength. In order to obtain these effects, a content of 0.05% or more is necessary. However, when the Si content increases, the hardness increases and the machinability deteriorates. In particular, when the content exceeds 1.0%, the machinability decreases as the hardness increases. Moreover, when the Si content increases, Si is selectively oxidized by a small amount of H 2 O or CO 2 contained in the carburizing gas, and Si oxide is formed. The formation of this Si oxide leads to a deficiency in the surface portion of Si, which is a hardenability improving element, so that the depth of the incompletely hardened layer is increased. In particular, the Si content is 1. If it exceeds 0%, the depth of the incompletely hardened layer will increase significantly. Therefore, the Si content is set to 0.05 to 1.0%. A more preferable Si content is 0.05 to 0.80%.

Mn:0.35〜1.5%
Mnは、焼入性を向上させる作用および脱酸作用を有する。これらの効果を得るには、0.35%以上の含有量が必要である。しかしながら、Mnの含有量が多くなると、硬さが大きくなって切削性の低下を招き、特に、その含有量が1.5%を超えると、硬さ上昇に伴う切削性の低下が著しくなる。しかも、Mnの含有量が多くなると、Siの場合と同様に、不完全焼入層の深さが大きくなり、特に、Mnの含有量が1.5%を超えると、不完全焼入層の深さ増大が顕著になる。したがって、Mnの含有量を0.35〜1.5%とした。なお、Mnの含有量は0.4〜1.2%とすることがより好ましい。
Mn: 0.35 to 1.5%
Mn has an action of improving hardenability and a deoxidizing action. In order to obtain these effects, a content of 0.35% or more is necessary. However, when the Mn content increases, the hardness increases and the machinability is lowered. In particular, when the content exceeds 1.5%, the machinability is significantly lowered as the hardness is increased. Moreover, when the Mn content increases, the depth of the incompletely hardened layer increases as in the case of Si. In particular, when the Mn content exceeds 1.5%, The increase in depth becomes significant. Therefore, the content of Mn is set to 0.35 to 1.5%. The Mn content is more preferably 0.4 to 1.2%.

P:0.030%以下
Pは、鋼に含有される不純物で、フェライトを強化する作用を有するものの、結晶粒界に偏析して鋼を脆化させ、特に、その含有量が0.030%を超えると鋼の脆化が著しくなる。したがって、Pの含有量を0.030%以下とした。なお、鋼の脆化抑止のためには、Pの含有量を0.020%以下とすることが好ましい。
P: 0.030% or less P is an impurity contained in the steel and has the effect of strengthening ferrite, but segregates at the grain boundaries and embrittles the steel. In particular, its content is 0.030%. If it exceeds 1, the embrittlement of the steel becomes significant. Therefore, the content of P is set to 0.030% or less. In order to suppress the embrittlement of the steel, the P content is preferably 0.020% or less.

S:0.005〜0.050%
Sは、Mnと結合してMnSを形成し、切削性を向上させる作用がある。しかしながら、その含有量が0.005%未満では、前記の効果が得難い。一方、Sの含有量が0.050%を超えると、粗大なMnSを形成して、熱間鍛造性、冷間鍛造性、曲げ疲労強度およびピッチング強度が低下する。したがって、Sの含有量を0.005〜0.050%とした。
S: 0.005 to 0.050%
S combines with Mn to form MnS and has the effect of improving machinability. However, if the content is less than 0.005%, it is difficult to obtain the above effect. On the other hand, if the S content exceeds 0.050%, coarse MnS is formed, and hot forgeability, cold forgeability, bending fatigue strength, and pitching strength are reduced. Therefore, the content of S is set to 0.005 to 0.050%.

なお、より一層良好な熱間鍛造性、冷間鍛造性、曲げ疲労強度およびピッチング強度が要求される場合には、Sの含有量を0.005〜0.030%とすることが好ましい。   In addition, when much better hot forgeability, cold forgeability, bending fatigue strength, and pitching strength are required, the S content is preferably 0.005 to 0.030%.

Cr:0.70〜3.0%
Crは、焼入性を向上させる効果がある。この効果を得るには、0.70%以上の含有量が必要である。しかしながら、Crの含有量が多くなると、硬さが大きくなって切削性の低下を招き、特に、その含有量が3.0%を超えると、硬さ上昇に伴う切削性の低下が著しくなる。しかも、Crの含有量が多くなると、浸炭処理時または浸炭窒化処理時に表面にCr酸化物やCr窒化物を生成して、不完全焼入層の深さが大きくなり、特に、Crの含有量が3.0%を超えると、不完全焼入層の深さ増大が顕著になる。したがって、Crの含有量を0.70〜3.0%とした。
Cr: 0.70 to 3.0%
Cr has the effect of improving hardenability. In order to obtain this effect, a content of 0.70% or more is necessary. However, when the Cr content increases, the hardness increases and the machinability is lowered. In particular, when the content exceeds 3.0%, the machinability is significantly lowered as the hardness is increased. Moreover, when the Cr content is increased, Cr oxide or Cr nitride is generated on the surface during carburizing or carbonitriding, and the depth of the incompletely hardened layer is increased. If it exceeds 3.0%, the depth increase of the incompletely hardened layer becomes remarkable. Therefore, the content of Cr is set to 0.70 to 3.0%.

なお、なお、より一層良好な切削性が要求され、かつ、より一層不完全焼入層の深さを小さくする必要がある場合には、Crの含有量は0.70〜1.70%とすることが好ましい。   In addition, when much better machinability is required and it is necessary to further reduce the depth of the incompletely hardened layer, the Cr content is 0.70 to 1.70%. It is preferable to do.

Al:0.010〜0.050%
Alは、脱酸作用を有する。Alには、Nと結合してAlNを形成して結晶粒を微細化し、鋼を強化する作用もある。しかしながら、Alの含有量が0.010%未満では、前記の効果が得難い。一方、Alの含有量が過剰になると、硬質で粗大なAl23形成による切削性の低下をきたし、さらに、曲げ疲労強度とピッチング強度も低下する。特に、Alの含有量が0.050%を超えると、切削性、曲げ疲労強度およびピッチング強度の低下が著しくなる。したがって、Alの含有量を0.010〜0.050%とした。なお、好ましいAlの含有量は0.020〜0.040%である。
Al: 0.010 to 0.050%
Al has a deoxidizing action. Al combines with N to form AlN to refine crystal grains and strengthen steel. However, when the Al content is less than 0.010%, it is difficult to obtain the above effect. On the other hand, when the Al content is excessive, the machinability is lowered due to the formation of hard and coarse Al 2 O 3 , and the bending fatigue strength and the pitching strength are also lowered. In particular, when the Al content exceeds 0.050%, the machinability, bending fatigue strength, and pitching strength are significantly reduced. Therefore, the content of Al is set to 0.010 to 0.050%. In addition, preferable Al content is 0.020 to 0.040%.

N:0.0050〜0.0250%
Nは、窒化物を形成することにより結晶粒を微細化させ、曲げ疲労強度を向上させる作用を有する。この効果を得るには、Nの含有量を0.0050%以上とする必要がある。しかしながら、Nの含有量が過剰になると、粗大な窒化物を形成して靱性の低下をきたし、特に、その含有量が0.0250%を超えると靱性の低下が著しくなる。したがって、Nの含有量を0.0050〜0.0250%とした。なお、好ましいNの含有量は0.0100〜0.0250%である。
N: 0.0050 to 0.0250%
N has the effect of reducing the crystal grains by forming nitrides and improving the bending fatigue strength. In order to obtain this effect, the N content needs to be 0.0050% or more. However, if the N content is excessive, coarse nitrides are formed and the toughness is reduced. In particular, if the N content exceeds 0.0250%, the toughness is significantly reduced. Therefore, the N content is set to 0.0050 to 0.0250%. In addition, preferable N content is 0.0100 to 0.0250%.

上記の理由から、本発明(1)に係る浸炭部品または浸炭窒化部品の生地の鋼の化学組成を、上述した範囲のCからNまでの元素を含有し、残部はFeおよび不純物からなることと規定した。   For the above reasons, the chemical composition of the steel of the carburized part or carbonitrided part according to the present invention (1) contains the elements from C to N in the above-mentioned range, and the balance consists of Fe and impurities. Stipulated.

なお、本発明に係る浸炭部品または浸炭窒化部品の生地の鋼の化学組成は、さらに一層優れた曲げ疲労強度とピッチング強度を確保するために、上記本発明(1)におけるFeの一部に代えて、Mo:1.0%以下、V:0.250%以下およびNb:0.070%以下の1種または2種以上を含有させたものとすることができる。   It should be noted that the chemical composition of the steel of the carburized part or carbonitrided part according to the present invention is replaced with a part of Fe in the present invention (1) in order to ensure even better bending fatigue strength and pitching strength. In addition, one or two or more of Mo: 1.0% or less, V: 0.250% or less, and Nb: 0.070% or less may be contained.

すなわち、前記のMo、VおよびNbの少なくとも1種以上を、本発明(1)の生地の鋼におけるFeの一部に代えて、含有させてもよい。   That is, at least one or more of Mo, V, and Nb described above may be contained in place of a part of Fe in the dough steel of the present invention (1).

以下、上記の元素に関して説明する。   Hereinafter, the above elements will be described.

Mo:1.0%以下
Moは、焼入性向上元素であり、浸炭焼入または浸炭窒化焼入後の表面硬さ、硬化層深さおよび芯部硬さ(生地の硬さ)を向上させ、曲げ疲労強度およびピッチング強度を高める作用を有する。しかしながら、Moの含有量が多くなると、硬さが大きくなって切削性の低下を招き、特に、その含有量が1.0%を超えると、硬さ上昇に伴う切削性の低下が著しくなる。したがって、Moを含有させる場合の含有量を1.0%以下とした。
Mo: 1.0% or less Mo is an element that improves hardenability, and improves surface hardness, hardened layer depth, and core hardness (dough hardness) after carburizing or carbonitriding. , Has an effect of increasing bending fatigue strength and pitching strength. However, when the Mo content increases, the hardness increases and the machinability decreases, and particularly when the Mo content exceeds 1.0%, the machinability decreases as the hardness increases. Therefore, the content when Mo is contained is set to 1.0% or less.

なお、前記したMoの効果を確実に得るためには、その含有量を0.05%以上とすることが望ましい。したがって、曲げ疲労強度およびピッチング強度向上のためにより望ましいMoの含有量は0.05〜1.0%である。なお、より一層良好な切削性が要求される場合には、Moの含有量の上限を0.50%とすることが好ましい。   In addition, in order to acquire the above-mentioned effect of Mo reliably, it is desirable to make the content 0.05% or more. Therefore, the more desirable Mo content for improving the bending fatigue strength and the pitching strength is 0.05 to 1.0%. In addition, when much better machinability is required, the upper limit of the Mo content is preferably 0.50%.

V:0.250%以下
Vは、CおよびNと結合し、微細な炭化物、窒化物および炭窒化物として析出し、結晶粒を微細化させて曲げ疲労強度およびピッチング強度を向上させる作用を有する。さらに、前記したVの微細な炭化物、窒化物および炭窒化物には、硬化層深さを向上させる効果もある。しかしながら、Vの含有量が多くなると、析出する炭化物、窒化物および炭窒化物が粗大になって、却って曲げ疲労強度およびピッチング強度が低下し、特に、その含有量が0.250%を超えると、曲げ疲労強度およびピッチング強度の低下が著しくなる。したがって、Vを含有させる場合の含有量を0.250%以下とした。
V: 0.250% or less V binds to C and N, precipitates as fine carbides, nitrides, and carbonitrides, refines crystal grains, and improves bending fatigue strength and pitting strength. . Furthermore, the fine carbides, nitrides, and carbonitrides of V described above also have an effect of improving the hardened layer depth. However, when the V content increases, the precipitated carbides, nitrides and carbonitrides become coarse, and on the contrary, the bending fatigue strength and the pitting strength are lowered. In particular, when the content exceeds 0.250%. In addition, the bending fatigue strength and the pitching strength are significantly reduced. Therefore, the content when V is contained is set to 0.250% or less.

なお、前記したVの効果を確実に得るためには、その含有量を0.030%以上とすることが好ましい。したがって、曲げ疲労強度およびピッチング強度向上のためにより望ましいVの含有量は0.030〜0.250%である。なお、安定してVの微細な炭化物、炭窒化物を析出させるにはVの含有量は0.050%以上とすることがより一層好ましい。また、粗大な炭化物、炭窒化物の析出を抑制するには、Vの上限を0.150%とすることが一層好ましい。よって、より一層の曲げ疲労強度とピッチング強度が必要な場合は、Vの含有量は、0.050〜0.150%とすることがより一層望ましい。   In order to surely obtain the effect of V described above, the content is preferably set to 0.030% or more. Therefore, the more desirable V content for improving the bending fatigue strength and the pitching strength is 0.030 to 0.250%. In order to stably precipitate fine carbides and carbonitrides of V, the V content is more preferably 0.050% or more. Moreover, in order to suppress precipitation of coarse carbides and carbonitrides, it is more preferable to set the upper limit of V to 0.150%. Therefore, when more bending fatigue strength and pitching strength are required, the V content is more preferably 0.050 to 0.150%.

Nb:0.070%以下
Nbは、CおよびNと結合し、微細な炭化物、窒化物および炭窒化物として析出し、結晶粒を微細化させて曲げ疲労強度およびピッチング強度を向上させる作用を有する。しかしながら、Nbの含有量が多くなると、熱間圧延や熱間鍛造時に表面疵が発生しやすくなり、特に、その含有量が0.070%を超えると、熱間圧延や熱間鍛造での表面疵の発生が顕著になる。したがって、Nbを含有させる場合の含有量を0.070%以下とした。なお、前記したNbの効果を確実に得るためには、その含有量を0.010%以上とすることが好ましい。したがって、曲げ疲労強度およびピッチング強度向上のためにより望ましいNbの含有量は0.010〜0.070%である。
Nb: 0.070% or less Nb combines with C and N, precipitates as fine carbides, nitrides, and carbonitrides, refines crystal grains, and improves bending fatigue strength and pitching strength . However, when the Nb content increases, surface flaws are likely to occur during hot rolling or hot forging. In particular, when the content exceeds 0.070%, the surface during hot rolling or hot forging. The occurrence of wrinkles becomes significant. Therefore, the content when Nb is contained is set to 0.070% or less. In addition, in order to acquire the effect of above-mentioned Nb reliably, it is preferable that the content shall be 0.010% or more. Therefore, the more desirable Nb content for improving the bending fatigue strength and the pitching strength is 0.010 to 0.070%.

なお、上記のMo、VおよびNbは、そのうちのいずれか1種のみ、または2種以上の複合で含有することができる。   In addition, said Mo, V, and Nb can be contained only in one of them, or 2 or more types of composites.

上記の理由から、本発明(2)に係る浸炭部品または浸炭窒化部品の生地の鋼の化学組成を、本発明(1)の生地の鋼におけるFeの一部に代えて、Mo:1.0%以下、V:0.250%以下およびNb:0.070%以下の1種または2種以上を含有することと規定した。   For the above reasons, the chemical composition of the steel of the carburized part or carbonitrided part according to the present invention (2) is replaced with a part of Fe in the steel of the present invention (1), Mo: 1.0 % Or less, V: 0.250% or less, and Nb: 0.070% or less.

(B)部品の表面性状:
表面硬さの最小値(HV(min)):ビッカース硬さで750以上
浸炭部品または浸炭窒化部品の表面硬さが高いほど降伏強度が高くなるため、曲げ疲労初期の微小き裂の発生およびピッチング初期の微小き裂の発生を抑制することができる。そして、部品の表面硬さの最小値をビッカース硬さで750以上とすることによって、高い曲げ疲労強度と大きなピッチング強度を具備させることができる。
(B) Surface properties of parts:
Minimum surface hardness (HV (min)): 750 or more in terms of Vickers hardness The higher the surface hardness of carburized parts or carbonitrided parts, the higher the yield strength. Therefore, the occurrence and pitching of microcracks at the beginning of bending fatigue. The occurrence of initial microcracks can be suppressed. And by making the minimum value of the surface hardness of a component into 750 or more by a Vickers hardness, a high bending fatigue strength and a large pitching strength can be provided.

部品が「ギヤ」の場合を例に挙げれば、そのHV(min)がビッカース硬さで750以上であれば、応力が集中する歯元表面部の表面硬さが大きいので歯元曲げ疲労を抑止することができ、また、歯面表面部の表面硬さが高いので、ピッチング疲労を抑止することができる。   For example, if the part is a “gear”, if the HV (min) is 750 or more in terms of Vickers hardness, the surface hardness of the tooth root surface where stress is concentrated is large, so that tooth root bending fatigue is suppressed. In addition, since the surface hardness of the tooth surface portion is high, it is possible to suppress pitting fatigue.

なお、HV(min)のビッカース硬さでの上限は、表面硬さが高すぎる場合、シャフトなどの軸状部品を浸炭焼入後に矯正が必要な場合に矯正しにくい、または、浸炭後に表面の仕上研磨が必要な場合に研磨しにくいなどの問題があるため、HV1000程度であることが好ましい。   The upper limit of the HV (min) Vickers hardness is that if the surface hardness is too high, it is difficult to correct when shaft parts such as shafts need to be corrected after carburizing and quenching, or Since there is a problem that it is difficult to polish when finishing polishing is required, it is preferably about HV1000.

既に述べたとおり、ビッカース硬さでの「表面硬さの最小値」とは、部品を加工方向に直角に切断し、その面を被検面として鏡面研磨し、JIS Z 2244(2003)における「ビッカース硬さ試験−試験方法」に準拠して、表面から0.03mmの位置で任意に100点測定した場合の最小値を指す。また、「加工方向に直角」とは、例えば、加工が圧延の場合には圧延方向に直角であることを、また、加工が鍛造の場合には鍛錬軸に直角であることを指す。   As already stated, the "minimum surface hardness" in Vickers hardness is the part cut at right angles to the machining direction, and the surface is mirror-polished as the test surface, and JIS Z 2244 (2003) In accordance with “Vickers hardness test—test method”, it refers to the minimum value when 100 points are arbitrarily measured at a position of 0.03 mm from the surface. Further, the term “perpendicular to the working direction” means, for example, that the process is perpendicular to the rolling direction when the process is rolling, and that the process is perpendicular to the forging axis when the process is forging.

粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値(Rz(max)):6μm以下
浸炭部品または浸炭窒化部品の表面粗さを小さくすることで局所的に大きな面圧が発生することを防止でき、ピッチングが発生し難くなる。そして、部品の粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値を6μm以下とすることによって、安定して高いピッチング強度を具備させることができる。Rz(max)が4μm以下であれば、一層安定して高いピッチング強度を具備させることができる。
Maximum height of roughness curve Maximum value of roughness Rz (Rz (max)): 6 μm or less By reducing the surface roughness of carburized parts or carbonitrided parts, it is possible to prevent the occurrence of large surface pressure locally. Pitching is less likely to occur. And by setting the maximum value of the maximum height roughness Rz of the roughness curve of the component to 6 μm or less, a high pitching strength can be provided stably. If Rz (max) is 4 μm or less, a higher pitching strength can be provided more stably.

なお、Rz(max)が小さすぎる場合、運転条件によっては金属間接触の面積が大きくなり、焼付きが発生する場合があるため、Rz(max)の下限は、0.5μm程度とすることが好ましい。   If Rz (max) is too small, the area of metal-to-metal contact may increase depending on the operating conditions and seizure may occur. Therefore, the lower limit of Rz (max) should be about 0.5 μm. preferable.

既に述べたとおり、「粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値」とは、JIS B 0601(2001)における「製品の幾何特性仕様(GPS)−表面性状:輪郭曲線方式−用語、定義及び表面性状パラメータ」に準拠して、触針式の表面粗さ計により、部品表面部の任意の100点を基準にして加工方向に平行に各3mmずつ測定して求めた最大高さ粗さRzの最大値を指す。また、「加工方向に平行」とは、例えば、加工が圧延の場合には圧延方向に平行であることを、また、加工が鍛造の場合には鍛錬軸に平行であることを指す。   As already mentioned, “maximum value of roughness curve maximum height Rz” means “product geometric property specification (GPS) -surface property: contour curve method—term, definition in JIS B 0601 (2001). The maximum height roughness obtained by measuring each 3 mm parallel to the machining direction with reference to an arbitrary 100 points on the surface of the part with a stylus type surface roughness meter in accordance with It refers to the maximum value of Rz. “Parallel to the processing direction” means, for example, that the processing is parallel to the rolling direction when the processing is rolling, and that the processing is parallel to the forging axis when the processing is forging.

不完全焼入層の最大値(T(max)):15μm以下
不完全焼入層は、浸炭処理時または浸炭窒化処理時に、浸炭ガス中に含まれる微量のH2OまたはCO2によって、Si、MnおよびCrなどの酸化されやすい元素が選択酸化され、これらの焼入性向上元素が部品表面で欠乏することにより生成する。そして、この不完全焼入層の深さが大きくなり、特に、15μmを超えると、曲げ疲労とピッチングが発生しやすくなる。換言すれば、部品の不完全焼入層の最大値を15μm以下とすることによって、安定して、高い曲げ疲労強度と大きなピッチング強度を具備させることができる。
Maximum value of incompletely hardened layer (T (max)): 15 μm or less An incompletely hardened layer is formed by a small amount of H 2 O or CO 2 contained in the carburizing gas during carburizing or carbonitriding. Elements that are easily oxidized, such as Mn and Cr, are selectively oxidized, and these hardenability improving elements are generated by the lack of the component surface. And the depth of this incompletely hardened layer becomes large, especially when it exceeds 15 μm, bending fatigue and pitching tend to occur. In other words, by setting the maximum value of the incompletely hardened layer of the component to 15 μm or less, it is possible to stably provide a high bending fatigue strength and a large pitching strength.

なお、不完全焼入層については、存在しない方が良いため、T(max)の下限は0であることが好ましい。   In addition, since it is better that the incompletely hardened layer is not present, the lower limit of T (max) is preferably 0.

既に述べたとおり、「不完全焼入層」とは、部品を加工方向に直角に切断し、その面を被検面として鏡面研磨した後ナイタールで0.5〜2秒腐食し、光学顕微鏡によって、部品の最表面を含むように、倍率1000倍で観察した場合に、濃く腐食される部分を指す。また、上記浸炭部品または浸炭窒化部品の「不完全焼入層の最大値」とは、光学顕微鏡によって倍率1000倍で任意に100視野観察した各「不完全焼入層」における部品最表面からの最大距離のうちで最も大きい値を指す。   As already mentioned, the “incompletely hardened layer” means that a part is cut at right angles to the machining direction, and the surface is mirror-polished as a test surface and then corroded for 0.5 to 2 seconds. In this case, the portion corrodes deeply when observed at a magnification of 1000 times so as to include the outermost surface of the part. In addition, the “maximum value of the incompletely hardened layer” of the carburized part or the carbonitrided part is defined as “from the top surface of the part in each of the“ incompletely hardened layer ”observed arbitrarily at 100 fields with an optical microscope at a magnification of 1000 times. The largest value among the maximum distances.

上記の理由から、本発明に係る浸炭部品または浸炭窒化部品は、その表面性状が、表面硬さの最小値がビッカース硬さで750以上、粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値が6μm以下、かつ不完全焼入層の最大値が15μm以下であることと規定した。   For the above reasons, the carburized part or carbonitrided part according to the present invention has a surface property that the minimum value of the surface hardness is 750 or more in terms of Vickers hardness, and the maximum value of the roughness curve has a maximum value of the roughness Rz. It was specified that the maximum value of the incompletely hardened layer was 6 μm or less and 15 μm or less.

なお、生地の鋼が前記(A)項に記載の化学組成を有する浸炭部品または浸炭窒化部品に対して、その表面性状を、
・表面硬さの最小値をビッカース硬さで750以上、
・粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値を6μm以下、
・不完全焼入層の最大値を15μm以下、
とするためには、例えば、下記〈a〉〜〈c〉のような配慮を行って、浸炭焼入や浸炭窒化焼入し、次いで、ショットピーニング処理すればよい。
In addition, for the carburized parts or carbonitrided parts in which the steel of the fabric has the chemical composition described in the above (A), the surface properties are
・ The minimum value of surface hardness is 750 or more in Vickers hardness,
-Maximum height of roughness curve The maximum value of roughness Rz is 6 μm or less,
・ Maximum value of incompletely hardened layer is 15μm or less,
In order to achieve this, for example, the following <a> to <c> are taken into consideration, carburizing quenching or carbonitriding quenching, and then shot peening.

〈a〉化学成分が(A)項で規定した範囲にあり、中心偏析のできるだけ少ない均質化された素材を用いる。   <a> A homogenized material having a chemical component in the range defined in the item (A) and having as little central segregation as possible is used.

先ず、酸化物生成元素、なかでも、Si、MnおよびCrは、既に述べたとおり不完全焼入層を大きくする。このため、これらの元素の含有量は、焼入性を確保するとともに不完全焼入層が小さくなるように、先に(A)項で規定した範囲に厳密に制御する必要がある。   First, oxide-forming elements, especially Si, Mn, and Cr increase the incompletely hardened layer as already described. For this reason, it is necessary to strictly control the content of these elements within the range previously defined in the item (A) so as to ensure hardenability and reduce the incompletely hardened layer.

次に、鍛造により内歯歯車を成形する場合には、素材の中心偏析部が内歯の歯面表面に相当することがあり、中心偏析部のMn濃化が著しいと、浸炭焼入後の不完全焼入層が増大するといった問題が生じることがある。   Next, when forming an internal gear by forging, the center segregation part of the material may correspond to the tooth surface of the inner tooth, and if the central segregation part has a significant Mn concentration, Problems such as an incomplete hardened layer may occur.

したがって、素材には、中心偏析のできるだけ少ない均質化されたものを用いるのがよい。   Therefore, it is preferable to use a homogenized material with as little central segregation as possible.

なお、中心偏析の低減は、連続鋳造する場合には、電磁攪拌によって等軸晶帯を生成させ、Cなどの偏析しやすい成分を分散させる方法が一般的である。しかしながら、電磁攪拌による方法では中心偏析が十分に減少しない場合があり、また、インゴット鋳込では電磁攪拌が使用できない場合もある。   In order to reduce the center segregation, in the case of continuous casting, a method in which an equiaxed crystal zone is generated by electromagnetic stirring and a component that easily segregates, such as C, is dispersed. However, in the method using electromagnetic stirring, the center segregation may not be sufficiently reduced, and electromagnetic stirring may not be used in ingot casting.

したがって、中心偏析を減少させるためには、鋳片内またはインゴット内の成分を均質化するように、鋳造後に高温・長時間で溶体化処理をすることが好ましい。なお、生産性や歩留まり等の観点から、溶体化処理の温度は1250〜1350℃、時間は6〜30時間とすることが好ましい。   Therefore, in order to reduce the center segregation, it is preferable to perform a solution treatment at a high temperature for a long time after casting so that the components in the slab or ingot are homogenized. From the viewpoint of productivity, yield, etc., it is preferable that the temperature of the solution treatment is 1250 to 1350 ° C. and the time is 6 to 30 hours.

〈b〉浸炭焼入や浸炭窒化焼入における冷却が均一になるように、焼入液の攪拌を行う。   <B> The quenching solution is stirred so that the cooling in the carburizing quenching and the carbonitriding quenching becomes uniform.

焼入の際、焼入液(冷却媒体)を攪拌すると、攪拌しない場合に比べて焼入槽内の焼入液がより均一な温度分布になるため、部品が均一に冷却される。そのため、焼入不良による表面硬さの低下を抑制でき、安定して高い表面硬さが得られる。   When the quenching liquid (cooling medium) is stirred at the time of quenching, the quenching liquid in the quenching tank has a more uniform temperature distribution as compared with the case where stirring is not performed, so that the parts are uniformly cooled. Therefore, a decrease in surface hardness due to quenching failure can be suppressed, and high surface hardness can be obtained stably.

〈c〉表面粗さが小さくなるように、ショットピーニングの処理条件を調整する。   <C> The processing conditions for shot peening are adjusted so that the surface roughness is reduced.

浸炭焼入後にショットピーニングを施すことによって、部品の表面には圧縮残留応力が付与されるとともに加工硬化により表面硬さが向上し、高い耐曲げ疲労特性を有することができる。しかしながら、強力すぎるショットピーニングを施すと、表面粗さが大きくなり、局所的に大きな面圧が発生してピッチング強度が低下する場合がある。   By performing shot peening after carburizing and quenching, a compressive residual stress is imparted to the surface of the component, and the surface hardness is improved by work hardening, thereby having high bending fatigue resistance. However, when shot peening that is too strong is applied, the surface roughness increases, and a large surface pressure is generated locally, which may reduce the pitching strength.

したがって、圧縮残留応力を付与させつつ、表面粗さを小さく抑えることができる条件でショットピーニング処理するのがよい。その条件は、ショットの粒径と硬さが、それぞれ、0.1〜0.8mmとロックウェルC硬さ55〜65で、投射速度が80〜100m/秒、投射時間が30〜120秒であることが好ましい。   Therefore, it is preferable to perform the shot peening process under the condition that the surface roughness can be kept small while applying the compressive residual stress. The conditions are that the shot particle size and hardness are 0.1 to 0.8 mm and Rockwell C hardness 55 to 65, respectively, the projection speed is 80 to 100 m / second, and the projection time is 30 to 120 seconds. Preferably there is.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

表1に示す化学組成を有する鋼1〜3、5及び7を180kg真空溶解炉によって溶解し、インゴットを作製した。 Steels 1, 3, 5, and 7 having the chemical composition shown in Table 1 were melted by a 180 kg vacuum melting furnace to produce ingots.

表1中の鋼1〜3及び5は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼である。一方、鋼7はSiとMnの含有量が本発明で規定する条件から外れた比較例の鋼である。 Steels 1 to 3 and 5 in Table 1 are steels whose chemical compositions are within the range defined by the present invention. On the other hand, steel 7 is a comparative steel in which the contents of Si and Mn deviate from the conditions defined in the present invention.

Figure 0004835367
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各インゴットには、溶体化処理を施して均質化した後、熱間鍛造を行った。   Each ingot was subjected to a solution treatment and homogenized, followed by hot forging.

すなわち、鋼1のインゴットは、これを体積で1/3と2/3に分割し、体積で2/3としたものに対しては、1250℃で24時間保持後に炉冷する溶体化処理(以下、「溶体化処理A」という。)を施して均質化した後、熱間鍛造を行い、また、体積で1/3としたものに対しては、1200℃で5時間保持後に炉冷する溶体化処理(以下、「溶体化処理B」という。)を施して均質化した後、熱間鍛造を行った。   That is, the ingot of steel 1 is divided into 1/3 and 2/3 by volume, and for the solution with 2/3 by volume, solution treatment (furnace cooling after holding at 1250 ° C. for 24 hours ( (Hereinafter referred to as “solution treatment A”), and then homogenized, then hot forged, and for those whose volume is 1/3, hold at 1200 ° C. for 5 hours and cool in the furnace After performing solution treatment (hereinafter referred to as “solution treatment B”) and homogenizing, hot forging was performed.

鋼2、3、5及び7のインゴットは、鋳造ままのサイズで溶体化処理を行って均質化した後、熱間鍛造を行った。具体的には、鋼2、3及び5のインゴットに対しては、溶体化処理Aを施して均質化した後、熱間鍛造を行い、また、鋼7のインゴットに対しては、溶体化処理Bを施して均質化した後、熱間鍛造を行った。 The ingots of steels 2 , 3, 5 and 7 were subjected to hot forging after being homogenized by solution treatment at the size as cast. Specifically, with respect to the ingot steel 2, 3 and 5, after homogenization solution treated A, subjected to hot forging was or, for ingot steel 7, the solution After performing processing B and homogenizing, hot forging was performed.

なお、上記2種類の溶体化処理のうちで溶体化処理Aは溶体化処理Bに比べて高温で長時間処理するものであるため、インゴットの偏析が一層軽減される。このため、溶体化処理Aを施されたインゴットは溶体化処理Bを施されたインゴットに比べて、熱間加工素材としてより均質化されたものである。   Of the two types of solution treatments, the solution treatment A is a treatment at a higher temperature for a longer time than the solution treatment B, so that segregation of the ingot is further reduced. For this reason, the ingot that has undergone the solution treatment A is more homogenized as a hot work material than the ingot that has undergone the solution treatment B.

熱間鍛造では、直径が20mmで長さが1000mm、直径が30mm長さが1000mmおよび直径が140mmで長さが1000mmの3種類の丸棒を作製した。なお、熱間鍛造後は大気中で放冷した。   In hot forging, three types of round bars having a diameter of 20 mm and a length of 1000 mm, a diameter of 30 mm, a length of 1000 mm, a diameter of 140 mm, and a length of 1000 mm were produced. The hot forging was allowed to cool in the atmosphere.

次いで、上記の直径が20mmの各丸棒に、900℃で1時間保持して放冷する焼準を行なった後、その中心部から、鍛錬軸に平行に図1に示す切欠き付き小野式回転曲げ疲労試験片を切り出した。   Next, after carrying out the normalization which hold | maintains at 90 degreeC for 1 hour and cools to each said round bar with a diameter of 20 mm, from the center part, it is parallel to a forge axis | shaft and the notched Ono type | formula shown in FIG. A rotating bending fatigue test piece was cut out.

また、直径が30mmの各丸棒に、900℃で1時間保持して放冷する焼準を行なった後、その中心部から、鍛錬軸に平行に図2に示すローラーピッチング小ローラー試験片を切り出した。   Moreover, after performing the normalization which hold | maintains at 900 degreeC for 1 hour, and cools to each round bar with a diameter of 30 mm, the roller pitching small roller test piece shown in FIG. Cut out.

さらに、直径が140mmの各丸棒に、900℃で3時間保持して放冷する焼準を行なった後、その中心部から、鍛錬軸に平行に図3に示すローラーピッチング大ローラー試験片を切り出した。   Furthermore, after carrying out the normalization which hold | maintains at 900 degreeC for 3 hours and cools to each round bar with a diameter of 140 mm, the roller pitching large roller test piece shown in FIG. Cut out.

なお、図1〜3中に示した上記の切り出し試験片における寸法の単位は全て「mm」である。   In addition, the unit of the dimension in said cut-out test piece shown in FIGS. 1-3 is all "mm".

上記各図における仕上げ記号「▽」、「▽▽」および「▽▽▽」は、JIS B 0601(1982)の解説表1の表面粗さを示す「三角記号」である。   The finishing symbols “▽”, “▽▽” and “▽▽▽” in the above figures are “triangular symbols” indicating the surface roughness in the explanatory table 1 of JIS B 0601 (1982).

また、「▽▽▽」に付した「G」はJIS B 0122(1978)に規定の「研削」を示す加工方法の略号であることを意味する。同様に「E(ペーパー仕上)」は「紙ヤスリ」での「研磨」を示す加工方法の略号であることを意味する。   Further, “G” added to “▽▽▽” means an abbreviation of a processing method indicating “grinding” defined in JIS B 0122 (1978). Similarly, “E (paper finish)” means an abbreviation of a processing method indicating “polishing” with “paper file”.

上記の各試験片には、図4〜7に示す条件の「浸炭焼入−焼戻し」あるいは「浸炭窒化焼入−焼戻し」の処理を施した。   Each test piece was subjected to the treatment of “carburizing and quenching-tempering” or “carbonitriding and quenching-tempering” under the conditions shown in FIGS.

図4に示す「浸炭焼入−焼戻し」(以下、「浸炭A」という。)の場合および図5に示す「浸炭窒化焼入−焼戻し」(以下、「浸炭窒化A」という。)の場合には、できるだけ均一に「浸炭」や「浸炭窒化」が施されるように、試験片同士の間隔を50mm以上あけた状態で、それぞれの処理を実施した。なお、切欠き付き小野式回転曲げ疲労試験片とローラーピッチング小ローラー試験片は吊り下げ用の穴を加工してそれに針金を通し、吊下げた状態で処理した。また、ローラーピッチング大ローラー試験片は金網上の治具に平置きの状態で載置して処理した。さらに、「浸炭」あるいは「浸炭窒化」後の焼入は、均一に攪拌されている温度が100℃の焼入油の中に試験片を投入することによって、焼入が均一に行われるようにした。   In the case of “carburizing quenching-tempering” (hereinafter referred to as “carburizing A”) shown in FIG. 4 and in the case of “carbonitriding quenching-tempering” (hereinafter referred to as “carbonitriding A”) shown in FIG. Each of the treatments was performed with a space of 50 mm or more between the test pieces so that “carburization” and “carbonitriding” were performed as uniformly as possible. In addition, the Ono-type rotating bending fatigue test piece with a notch and the roller pitching small roller test piece were processed in a suspended state by machining a hole for suspension and passing a wire through it. The roller pitching large roller test piece was placed on a jig on a wire mesh in a flat state and processed. Further, the quenching after “carburizing” or “carbonitriding” is performed so that the quenching is uniformly performed by putting the test piece into the quenching oil whose temperature is uniformly stirred at 100 ° C. did.

一方、図6に示す「浸炭焼入−焼戻し」(以下、「浸炭B」という。)の場合および図7に示す「浸炭窒化焼入−焼戻し」(以下、「浸炭窒化B」という。)の場合には、試験片同士の間隔は50mm未満の狭い状態で、それぞれの処理を実施した。なお、前記した図4および図5の処理の場合と同様に、切欠き付き小野式回転曲げ疲労試験片とローラーピッチング小ローラー試験片は吊り下げ用の穴を加工してそれに針金を通し、吊下げた状態で処理した。また、ローラーピッチング大ローラー試験片は金網上の治具に平置きの状態で載置して処理した。ただし、「浸炭」あるいは「浸炭窒化」後の焼入は、攪拌していない状態の温度が100℃の焼入油の中に試験片を投入することにより行った。   On the other hand, in the case of “carburization quenching-tempering” (hereinafter referred to as “carburizing B”) shown in FIG. 6 and “carbonitriding quenching-tempering” (hereinafter referred to as “carbonitriding B”) shown in FIG. In some cases, the respective treatments were performed in a narrow state where the distance between the test pieces was less than 50 mm. As in the case of the processes shown in FIGS. 4 and 5, the notched Ono type rotating bending fatigue test piece and the roller pitching small roller test piece are machined with a wire for passing through a hole for suspension. Processed in a lowered state. The roller pitching large roller test piece was placed on a jig on a wire mesh in a flat state and processed. However, quenching after “carburizing” or “carbonitriding” was performed by putting a test piece into a quenching oil having a temperature of 100 ° C. without stirring.

上記の「浸炭焼入−焼戻し」あるいは「浸炭窒化焼入−焼戻し」の処理を施したローラーピッチング小ローラー試験片の外周部に均一に、表2に示す条件AまたはBのいずれかの条件でショットピーニングを行った後、表面性状としての表面硬さ、表面粗さおよび不完全焼入層を調査した。   Uniformly on the outer periphery of the roller pitching small roller test piece subjected to the above-mentioned “carburizing quenching-tempering” or “carbonitriding quenching-tempering” treatment, under either condition A or B shown in Table 2 After performing shot peening, surface hardness, surface roughness and incompletely hardened layer as surface properties were investigated.

同様に、上記の「浸炭焼入−焼戻し」あるいは「浸炭窒化焼入−焼戻し」の処理を施した切欠き付き小野式回転曲げ疲労試験片、ローラーピッチング小ローラー試験片およびローラーピッチング大ローラー試験片の外周部に均一に、表2に示す条件AまたはBのいずれかの条件でショットピーニングを行った後、仕上げ加工して、小野式回転曲げ疲労試験およびローラーピッチング試験を行った。ただし、図8〜10中に示した前述の各試験片の「〜」(「波形記号」)を表記した部位には仕上げ加工を施さず、ショットピーニングして仕上げた表面のままとした。   Similarly, the Ono-type rotating bending fatigue test piece with notch, the roller pitching small roller test piece, and the roller pitching large roller test piece subjected to the above-mentioned “carburizing quenching-tempering” or “carbonitriding quenching-tempering” treatment. After the shot peening was performed uniformly on the outer peripheral portion of the sheet under the condition A or B shown in Table 2, it was finished and subjected to an Ono rotary bending fatigue test and a roller pitching test. However, the portion where “˜” (“waveform symbol”) of each of the above-described test pieces shown in FIGS. 8 to 10 is not subjected to finishing, and the surface finished by shot peening is left as it is.

Figure 0004835367
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〈1〉表面性状の調査:
〈1−1〉表面硬さ調査:
ショットピーニングして仕上げたローラーピッチング小ローラーのφ26mmの中央部を横断した後、その面が被検面となるように樹脂埋めして鏡面研磨した後、JIS Z 2244(2003)における「ビッカース硬さ試験−試験方法」に準拠して、試験片の表面から0.03mmの位置における任意の100点でのビッカース硬さを、試験力を0.9807Nとして測定し、その最小値からビッカース硬さでの「表面硬さの最小値(HV(min))」を求めた。
<1> Investigation of surface properties:
<1-1> Surface hardness investigation:
Roller pitching finished by shot peening After traversing the central part of φ26mm of the small roller, it is filled with resin so that the surface becomes the surface to be tested, and then mirror-polished, then “Vickers hardness in JIS Z 2244 (2003)” In accordance with “Test-Test Method”, the Vickers hardness at an arbitrary 100 points at a position of 0.03 mm from the surface of the test piece is measured with a test force of 0.9807 N, and the Vickers hardness is measured from the minimum value. The “minimum value of surface hardness (HV (min))” was obtained.

また、上記100点におけるビッカース硬さを平均した「表面硬さの平均値」(以下、「HV(ave)」という。)も求めた。   Further, an “average value of surface hardness” (hereinafter referred to as “HV (ave)”) obtained by averaging the Vickers hardness at the 100 points was also obtained.

〈1−2〉表面粗さ調査:
ショットピーニング後の表面に付着したショットピーニング粒やゴミなどを除去するために、中性洗剤を溶かした水の中で超音波洗浄した後、水洗して温風乾燥したローラーピッチング小ローラーを用いて表面粗さ調査を行った。
<1-2> Surface roughness investigation:
In order to remove shot peening grains and dust adhering to the surface after shot peening, use a roller pitching small roller that is ultrasonically washed in water with neutral detergent, then washed with water and dried with warm air. Surface roughness survey was conducted.

すなわち、JIS B 0601(2001)における「製品の幾何特性仕様(GPS)−表面性状:輪郭曲線方式−用語、定義及び表面性状パラメータ」に準拠して、触針式の表面粗さ計により、ショットピーニング後に上記の超音波洗浄、水洗および温風乾燥を行ったローラーピッチング小ローラーのφ26mmの中央部表面の円周方向における任意の100点を基準にして、それぞれ軸方向に3mmずつ測定して各場合の最大高さ粗さRzを求め、その最大値から「粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値(Rz(max))」を求めた。   That is, in accordance with JIS B 0601 (2001) “Product Geometric Specification (GPS)-Surface Properties: Contour Curve Method-Terminology, Definitions and Surface Properties Parameters”, a stylus type surface roughness meter is used to perform shots. Each of the roller pitching small rollers that have been subjected to ultrasonic cleaning, water washing, and hot air drying after peening is measured by measuring 3 mm in the axial direction on the basis of any 100 points in the circumferential direction of the φ26 mm central surface. In this case, the maximum height roughness Rz was determined, and the “maximum value (Rz (max)) of the maximum height roughness Rz of the roughness curve” was determined from the maximum value.

また、上記100点を基準にして求めた最大高さ粗さRzを平均した「粗さ曲線の最大高さ粗さRzの平均値」(以下、「(Rz(ave)」という。)も求めた。   Further, an “average value of the maximum height roughness Rz of the roughness curve” (hereinafter referred to as “(Rz (ave)”)) obtained by averaging the maximum height roughness Rz obtained with reference to the 100 points is also obtained. It was.

〈1−3〉不完全焼入層の調査:
ショットピーニングして仕上げたローラーピッチング小ローラーのφ26mmの中央部を横断した後、その面が被検面となるように樹脂埋めして鏡面研磨した後、ナイタールで0.5〜2秒腐食し、光学顕微鏡によって、試験片の最表面を含むように、倍率1000倍で任意に100視野観察して、各場合における「不完全焼入層」の試験片の最表面からの最大距離を測定し、その最大値から「不完全焼入層の最大値(T(max))」を求めた。
<1-3> Investigation of incompletely hardened layer:
After traversing the central part of φ26mm of the roller pitching small roller finished by shot peening, it is filled with resin so that the surface becomes the surface to be examined, mirror-polished, then corroded with nital for 0.5 to 2 seconds, Using an optical microscope, arbitrarily observe 100 fields at a magnification of 1000 times so as to include the outermost surface of the test piece, and measure the maximum distance from the outermost surface of the test piece of the “incompletely hardened layer” in each case. From the maximum value, the “maximum value of incompletely hardened layer (T (max))” was determined.

また、上記100視野における「不完全焼入層」の試験片の最表面からの最大距離を平均した「不完全焼入層の最大距離の平均値」(以下、「(T(ave)」という。)も求めた。   Further, the “average value of the maximum distance of the incompletely hardened layer” obtained by averaging the maximum distances from the outermost surface of the test piece of the “incompletely hardened layer” in the 100 fields of view (hereinafter referred to as “(T (ave)”). .)

〈2〉小野式回転曲げ疲労試験:
小野式回転曲げ疲労試験は、ショットピーニング後に仕上げ加工した図8に示す切欠き付き小野式回転曲げ疲労試験片10本を用いて、室温、大気中、回転数3000rpmの条件で実施した。
<2> Ono type rotating bending fatigue test:
The Ono type rotating bending fatigue test was carried out at room temperature, in the atmosphere and at a rotational speed of 3000 rpm using 10 notched Ono type rotating bending fatigue test pieces with notches shown in FIG. 8 finished after shot peening.

評価は、繰返し数が107回で破断しない最大の強度を回転曲げ疲労強度とした。なお、この回転曲げ疲労強度の目標は850MPa以上とし、回転曲げ疲労強度が目標とする850MPa以上の場合に、回転曲げ疲労強度が優れるものとした。 In the evaluation, the maximum strength at which the number of repetitions was 10 7 times and no fracture occurred was defined as the rotational bending fatigue strength. The target of the rotational bending fatigue strength is 850 MPa or more, and the rotational bending fatigue strength is excellent when the rotational bending fatigue strength is 850 MPa or more.

〈3〉ローラーピッチング試験:
ローラーピッチング試験は、ショットピーニング後に仕上げ加工した図9および図10に示すローラーピッチング小ローラー試験片およびローラーピッチング大ローラー試験片を用いて、下記の試験条件で行い、繰返し数が107回において、長辺が1mm以上の大きさのピッチングが発生しない最大の強度をピッチング強度とした。なお、このピッチング強度の目標は3000MPa以上とし、ピッチング強度が目標とする3000MPa以上の場合に、耐ピッチング特性に優れるものとした。
<3> Roller pitching test:
Roller pitting tests, using a roller pitting small roller test pieces and the roller pitting large roller test piece shown in processed FIGS finish after shot peening performed at test conditions described below, the repetition rate is 10 7 times, The maximum strength at which no pitting with a long side of 1 mm or more occurred was defined as the pitching strength. The pitching strength target is 3000 MPa or more, and when the pitching strength is 3000 MPa or more, the pitching strength is excellent.

・すべり率:40%、
・回転数:1000rpm
・潤滑:油温90℃のマニュアルトランスミッション用潤滑油を2.0リットル/分の割合で、ローラーピッチング小ローラー試験片とローラーピッチング大ローラー試験片の接触部に噴出させて実施。
但し、上記の「すべり率」は、「V1」をローラーピッチング小ローラー試験片表面の接線速度、「V2」をローラーピッチング大ローラー試験片表面の接線速度として、{(V2−V1)/V1}×100で計算される値を指す。
・ Slip rate: 40%
・ Rotation speed: 1000rpm
Lubrication: Manual transmission lubricating oil with an oil temperature of 90 ° C. was sprayed at a rate of 2.0 liters / minute onto the contact portion between the roller pitching small roller test piece and the roller pitching large roller test piece.
However, the “slip ratio” is {(V2−V1) / V1} where “V1” is a tangential speed on the surface of the roller pitching small roller test piece and “V2” is a tangential speed on the surface of the roller pitching large roller test piece. The value calculated by x100.

なお、図8〜10中に示した前述の試験片における寸法の単位は全て「mm」である。   In addition, the unit of the dimension in the above-mentioned test piece shown in FIGS. 8-10 is "mm".

上記各図における仕上げ記号「▽」、「▽▽」および「▽▽▽」は先の図1〜3におけると同様、それぞれ、JIS B 0601(1982)の解説表1の表面粗さを示す「三角記号」である。   The finishing symbols “▽”, “▽▽”, and “▽▽▽” in the above figures are the same as those in FIGS. 1 to 3, respectively, and indicate the surface roughness in JIS B 0601 (1982). "Triangle sign".

また、「▽▽▽」に付した「G」はJIS B 0122(1978)に規定の「研削」を示す加工方法の略号であることを意味する。   Further, “G” added to “▽▽▽” means an abbreviation of a processing method indicating “grinding” defined in JIS B 0122 (1978).

さらに、「〜」は「波形記号」であり、生地であること、つまり、ショットピーニングして仕上げた表面のままであることを意味する。   Furthermore, “˜” is a “waveform symbol”, which means that it is a fabric, that is, it remains a surface finished by shot peening.

表3に、上記の各試験結果をまとめて示す。   Table 3 summarizes the above test results.

また、図11〜22に回転曲げ疲労強度とピッチング強度に及ぼすHV(min)、HV(ave)、Rz(max)、Rz(ave)、T(max)及びT(ave)の影響を示す。   11 to 22 show the influence of HV (min), HV (ave), Rz (max), Rz (ave), T (max), and T (ave) on the rotational bending fatigue strength and the pitching strength.

すなわち、図11と図12にそれぞれ、回転曲げ疲労強度に及ぼすHV(min)とHV(ave)の影響を示す。   That is, FIGS. 11 and 12 show the effects of HV (min) and HV (ave) on the rotational bending fatigue strength, respectively.

図13と図14にそれぞれ、ピッチング強度に及ぼすHV(min)とHV(ave)の影響を示す。   FIGS. 13 and 14 show the effects of HV (min) and HV (ave) on the pitching strength, respectively.

図15と図16にそれぞれ、回転曲げ疲労強度に及ぼすRz(max)とRz(ave)の影響を示す。   FIGS. 15 and 16 show the influences of Rz (max) and Rz (ave) on the rotational bending fatigue strength, respectively.

図17と図18にそれぞれ、ピッチング強度に及ぼすRz(max)とRz(ave)の影響を示す。   FIGS. 17 and 18 show the influences of Rz (max) and Rz (ave) on the pitching strength, respectively.

図19と図20にそれぞれ、回転曲げ疲労強度に及ぼすT(max)とT(ave)の影響を示す。   19 and 20 show the effects of T (max) and T (ave) on the rotational bending fatigue strength, respectively.

図21と図22にそれぞれ、ピッチング強度に及ぼすT(max)とT(ave)の影響を示す。   21 and 22 show the effects of T (max) and T (ave) on the pitching strength, respectively.

なお、上記の図11〜22においては、表3中に本発明例として示した試験番号1〜3及び並びに比較例として示した試験番号6〜12及び14をそれぞれ、「発明例(1〜3、5)」及び「比較例(6〜12、14)」と表記した。また、回転曲げ疲労強度850MPa及びピッチング強度3000MPaのラインに矢印を付けて「目標」と記載した。 11 to 22, the test numbers 1 to 3 and 5 shown as examples of the present invention in Table 3 and the test numbers 6 to 12 and 14 shown as comparative examples are respectively referred to as “invention examples (1 to 1). 3, 5 ) "and" Comparative Examples (6-12, 14 ) ". Moreover, an arrow was attached to the line of the rotational bending fatigue strength of 850 MPa and the pitching strength of 3000 MPa, and described as “target”.

Figure 0004835367
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図11及び図12から、回転曲げ疲労強度はHV(ave)よりもHV(min)とよい相関関係を有することが明らかである。   From FIG. 11 and FIG. 12, it is clear that the rotational bending fatigue strength has a better correlation with HV (min) than with HV (ave).

また、図13及び図14から、ピッチング強度もHV(ave)よりもHV(min)とよい相関関係を有することが明らかである。   Also, from FIG. 13 and FIG. 14, it is clear that the pitching intensity has a better correlation with HV (min) than with HV (ave).

図15及び図16から、回転曲げ疲労強度はRz(ave)よりもRz(max)とよい相関関係を有することが明らかである。   From FIG. 15 and FIG. 16, it is clear that the rotational bending fatigue strength has a better correlation with Rz (max) than with Rz (ave).

また、図17及び図18から、ピッチング強度もRz(ave)よりもRz(max)とよい相関関係を有することが明らかである。   Also, from FIG. 17 and FIG. 18, it is clear that the pitching intensity has a better correlation with Rz (max) than with Rz (ave).

図19及び図20から、回転曲げ疲労強度はT(ave)よりもT(max)とよい相関関係を有することが明らかである。   It is clear from FIGS. 19 and 20 that the rotational bending fatigue strength has a better correlation with T (max) than with T (ave).

また、図21及び図22から、ピッチング強度もT(ave)よりもT(max)とよい相関関係を有することが明らかである。   Also, from FIG. 21 and FIG. 22, it is clear that the pitching intensity has a better correlation with T (max) than with T (ave).

さらに、表3から、本発明で規定する条件を満たす試験番号1〜3及び5の場合、いずれも、その回転曲げ疲労強度およびピッチング強度は、それぞれ、850MPa以上および3000MPa以上であり、良好な回転曲げ疲労強度とピッチング強度を備えていることが明らかである。 Further, from Table 3, in the case of Test Nos. 1 to 3 and 5 that satisfy the conditions specified in the present invention, the rotational bending fatigue strength and the pitching strength are 850 MPa or more and 3000 MPa or more, respectively. It is clear that it has bending fatigue strength and pitching strength.

これに対して、本発明で規定する条件から外れた比較例の試験番号6〜8試験番号10〜12及び14の場合、ピッチング強度と回転曲げ疲労強度の双方が、また、比較例の試験番号9の場合、ピッチング強度が、本発明の目標に達していない。 On the other hand, in the case of the test numbers 6 to 8 and the test numbers 10 to 12 and 14 of the comparative examples that deviate from the conditions specified in the present invention, both the pitching strength and the rotational bending fatigue strength are also tested. In the case of No. 9, the pitching strength does not reach the target of the present invention.

すなわち、試験番号6は、HV(min)がビッカース硬さで710と低く、Rz(max)が7.48μmと大きく、さらに、T(max)も18μmと大きいため、回転曲げ疲労強度およびピッチング強度はそれぞれ、810MPaおよび2600MPaと低く、本発明の目標に達していない。   That is, in Test No. 6, HV (min) is as low as 710 in terms of Vickers hardness, Rz (max) is large as 7.48 μm, and T (max) is also large as 18 μm. Therefore, rotational bending fatigue strength and pitching strength are high. Are as low as 810 MPa and 2600 MPa, respectively, and have not reached the target of the present invention.

試験番号7は、HV(min)がビッカース硬さで725と本発明で規定する値よりも低いため、回転曲げ疲労強度およびピッチング強度はそれぞれ、835MPaおよび2800MPaと低く、本発明の目標に達していない。   In Test No. 7, HV (min) is Vickers hardness of 725, which is lower than the value specified in the present invention, so that the rotational bending fatigue strength and the pitching strength are as low as 835 MPa and 2800 MPa, respectively, and have reached the target of the present invention. Absent.

試験番号8は、HV(min)がビッカース硬さで645と本発明で規定する値よりも低く、さらに、Rz(max)およびT(max)がそれぞれ、6.86μmおよび16μmと本発明で規定する値よりも大きい。このため、回転曲げ疲労強度およびピッチング強度はそれぞれ、790MPaおよび2500MPaと低く、本発明の目標に達していない。   In test number 8, HV (min) is 645 in terms of Vickers hardness, which is lower than the value specified in the present invention, and Rz (max) and T (max) are specified in the present invention as 6.86 μm and 16 μm, respectively. Is greater than the value to be For this reason, the rotational bending fatigue strength and the pitching strength are as low as 790 MPa and 2500 MPa, respectively, and have not reached the target of the present invention.

試験番号9は、Rz(max)が8.90μmと本発明で規定する値よりも大きいため、ピッチング強度が2650MPaと低く、本発明の目標に達していない。   In Test No. 9, since Rz (max) is 8.90 μm, which is larger than the value specified in the present invention, the pitching strength is as low as 2650 MPa and does not reach the target of the present invention.

試験番号10は、HV(min)がビッカース硬さで707と本発明で規定する値よりも低く、さらに、Rz(max)およびT(max)がそれぞれ、8.35μmおよび22μmと本発明で規定する値よりも大きい。このため、回転曲げ疲労強度およびピッチング強度はそれぞれ、820MPaおよび2400MPaと低く、本発明の目標に達していない。   In test number 10, HV (min) is 707 in terms of Vickers hardness, which is lower than the value specified in the present invention, and Rz (max) and T (max) are specified in the present invention as 8.35 μm and 22 μm, respectively. Is greater than the value to be For this reason, the rotational bending fatigue strength and the pitching strength are as low as 820 MPa and 2400 MPa, respectively, and do not reach the target of the present invention.

試験番号11は、Rz(max)およびT(max)がそれぞれ、7.48μmおよび23μmと本発明で規定する値よりも大きいため、回転曲げ疲労強度およびピッチング強度はそれぞれ、800MPaおよび2450MPaと低く、本発明の目標に達していない。   In Test No. 11, Rz (max) and T (max) are larger than the values specified in the present invention, 7.48 μm and 23 μm, respectively. Therefore, the rotational bending fatigue strength and the pitching strength are as low as 800 MPa and 2450 MPa, respectively. The goal of the present invention has not been reached.

試験番号12は、HV(min)がビッカース硬さで745と本発明で規定する値よりも低く、さらに、Rz(max)が8.21μmと本発明で規定する値よりも大きいため、回転曲げ疲労強度およびピッチング強度はそれぞれ、840MPaおよび2600MPaと低く、本発明の目標に達していない。   Test No. 12 has an HV (min) of 745 in terms of Vickers hardness, which is lower than the value specified in the present invention, and Rz (max) is 8.21 μm, which is larger than the value specified in the present invention. Fatigue strength and pitching strength are as low as 840 MPa and 2600 MPa, respectively, and the target of the present invention is not reached.

試験番号14は、鋼7におけるSiとMnの含有量がそれぞれ、2.52%および3.20%と本発明で規定する値よりも高い。しかも、HV(min)がビッカース硬さで720と本発明で規定する値よりも低く、加えて、Rz(max)およびT(max)がそれぞれ、7.66μmおよび35μmと本発明で規定する値よりも大きい。このため、回転曲げ疲労強度およびピッチング強度はそれぞれ、750MPaおよび2300MPaと低く、本発明の目標に達していない。   In Test No. 14, the contents of Si and Mn in Steel 7 are 2.52% and 3.20%, respectively, which are higher than the values specified in the present invention. Moreover, HV (min) is Vickers hardness 720, which is lower than the value specified in the present invention, and in addition, Rz (max) and T (max) are 7.66 μm and 35 μm, respectively, which are specified in the present invention. Bigger than. For this reason, the rotational bending fatigue strength and the pitching strength are as low as 750 MPa and 2300 MPa, respectively, and do not reach the target of the present invention.

本発明の浸炭部品または浸炭窒化部品は、良好な曲げ疲労強度とピッチング強度を有するので、自動車のトランスミッションに使用されるギヤなどの部品として用いることができる。   Since the carburized or carbonitrided parts of the present invention have good bending fatigue strength and pitching strength, they can be used as parts such as gears used in automobile transmissions.

実施例で用いた切欠き付き小野式回転曲げ疲労試験片の丸棒から切り出したままの形状を示す図である。It is a figure which shows the shape as cut out from the round bar of the Ono type | formula rotation bending fatigue test piece with a notch used in the Example. 実施例で用いたローラーピッチング小ローラー試験片の丸棒から切り出したままの形状を示す図である。It is a figure which shows the shape as cut out from the round bar of the roller pitching small roller test piece used in the Example. 実施例で用いたローラーピッチング大ローラー試験片の丸棒から切り出したままの形状を示す図である。It is a figure which shows the shape as cut out from the round bar of the roller pitching large roller test piece used in the Example. 実施例における「浸炭焼入−焼戻し」の1つの条件を示す図である。It is a figure which shows one condition of "the carburizing quenching-tempering" in an Example. 実施例における「浸炭窒化焼入−焼戻し」の1つの条件を示す図である。It is a figure which shows one condition of "carbonitriding quenching-tempering" in an Example. 実施例における「浸炭焼入−焼戻し」の別の1つの条件を示す図である。It is a figure which shows another one condition of "the carburizing quenching-tempering" in an Example. 実施例における「浸炭窒化焼入−焼戻し」の別の1つの条件を示す図である。It is a figure which shows another one condition of "carbonitriding quenching-tempering" in an Example. 実施例の小野式回転曲げ疲労試験で用いた切欠き付き小野式回転曲げ疲労試験片の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the Ono type | formula rotation bending fatigue test piece with a notch used in the Ono type | formula rotation bending fatigue test of the Example. 実施例のローラーピッチング試験で用いたローラーピッチング小ローラー試験片の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the roller pitching small roller test piece used by the roller pitching test of the Example. 実施例のローラーピッチング試験で用いたローラーピッチング大ローラー試験片の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the roller pitching large roller test piece used by the roller pitching test of an Example. 実施例における回転曲げ疲労強度を表面硬さの最小値であるHV(min)で整理して示す図である。It is a figure which arranges and shows rotational bending fatigue strength in an example by HV (min) which is the minimum value of surface hardness. 実施例における回転曲げ疲労強度を表面硬さの平均値であるHV(ave)で整理して示す図である。It is a figure which arranges and shows rotational bending fatigue strength in an example by HV (ave) which is an average value of surface hardness. 実施例におけるピッチング強度を表面硬さの最小値であるHV(min)で整理して示す図である。It is a figure which arranges and shows pitching strength in an example by HV (min) which is the minimum value of surface hardness. 実施例におけるピッチング強度を表面硬さの平均値であるHV(ave)で整理して示す図である。It is a figure which arranges and shows pitching strength in an example by HV (ave) which is an average value of surface hardness. 実施例における回転曲げ疲労強度を粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値であるRz(max)で整理して示す図である。It is a figure which arranges and shows rotational bending fatigue strength in an example by Rz (max) which is the maximum value of maximum height roughness Rz of a roughness curve. 実施例における回転曲げ疲労強度を粗さ曲線の最大高さ粗さRzの平均値であるRz(ave)で整理して示す図である。It is a figure which rearranges and shows the rotation bending fatigue strength in an Example by Rz (ave) which is an average value of the maximum height roughness Rz of a roughness curve. 実施例におけるピッチング強度を粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値であるRz(max)で整理して示す図である。It is a figure which arranges and shows pitching intensity in an example by Rz (max) which is the maximum value of maximum height roughness Rz of a roughness curve. 実施例におけるピッチング強度を粗さ曲線の最大高さ粗さRzの平均値であるRz(ave)で整理して示す図である。It is a figure which arranges and shows pitching intensity in an example by Rz (ave) which is an average value of maximum height roughness Rz of a roughness curve. 実施例における回転曲げ疲労強度を不完全焼入層の最大値であるT(max)で整理して示す図である。It is a figure which arranges and shows the rotation bending fatigue strength in an example by T (max) which is the maximum value of an incomplete hardened layer. 実施例における回転曲げ疲労強度を不完全焼入層の最大距離の平均値であるT(ave)で整理して示す図である。It is a figure which rearranges and shows the rotation bending fatigue strength in an Example by T (ave) which is the average value of the maximum distance of an incomplete hardened layer. 実施例におけるピッチング強度を不完全焼入層の最大値であるT(max)で整理して示す図である。It is a figure which arranges and shows pitching strength in an example by T (max) which is the maximum value of an incomplete hardened layer. 実施例におけるピッチング強度を不完全焼入層の最大距離の平均値であるT(ave)で整理して示す図である。It is a figure which arranges and shows pitching strength in an example by T (ave) which is an average value of the maximum distance of an incomplete hardened layer.

Claims (2)

生地が、質量%で、C:0.10〜0.30%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.35〜1.2%、P:0.030%以下、S:0.005〜0.050%、Cr:1.21〜3.0%、Al:0.010〜0.050%、N:0.0050〜0.0250%を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学成分の鋼で、表面硬さの最小値がビッカース硬さで750以上、粗さ曲線の最大高さ粗さRzの最大値が6μm以下、かつ不完全焼入層の最大値が15μm以下であることを特徴とする浸炭部品または浸炭窒化部品。
ここで、不完全焼入層とは、部品を加工方向に直角に切断し、その面を被検面として鏡面研磨した後ナイタールで0.5〜2秒腐食し、光学顕微鏡によって部品の最表面を含むように倍率1000倍で観察した場合に濃く腐食されている部分を指す。
Dough is mass%, C: 0.10 to 0.30%, Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.35 to 1.2 %, P: 0.030% or less, S: 0.005 to 0.050%, Cr: 1.21 to 3.0%, Al: 0.010 to 0.050%, N: 0.0050 to 0.0250%, the balance being Fe and impurities The minimum value of surface hardness is 750 or more in terms of Vickers hardness, the maximum value of roughness height Rz is 6 μm or less, and the maximum value of incompletely hardened layer is 15 μm. A carburized part or a carbonitrided part characterized by:
Here, the incompletely hardened layer means that the part is cut at right angles to the machining direction, the surface is mirror-polished as a test surface, and then corroded with nital for 0.5 to 2 seconds. The portion that is deeply corroded when observed at a magnification of 1000 times so as to include.
生地の鋼が、Feの一部に代えて、Mo:1.0%以下、V:0.250%以下およびNb:0.070%以下の1種または2種以上を含有する請求項1に記載の浸炭部品または浸炭窒化部品。   The dough steel contains one or more of Mo: 1.0% or less, V: 0.250% or less, and Nb: 0.070% or less, instead of part of Fe. Carburized or carbonitrided parts as described.
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JP3524229B2 (en) * 1995-08-11 2004-05-10 株式会社神戸製鋼所 High toughness case hardened steel machine parts and their manufacturing method
JP2839481B2 (en) * 1996-12-09 1998-12-16 マツダ株式会社 Heat-treated steel part and method of manufacturing the same

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