JP6627539B2 - 浸炭焼入部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、浸炭焼入部品の製造方法に関する。

従来、浸炭処理および焼入れ処理が行われることにより形成される浸炭焼入部品が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、鋼部材を加熱した状態で鋼部材に浸炭処理を行い、浸炭処理された鋼部材をプレスクエンチ装置により荷重を加えた状態で油冷する、表面処理歯車（浸炭焼入部品）の製造方法が開示されている。この表面処理歯車の製造方法に用いられる鋼部材は、鋳造または鍛造が行われた後に、素材調質および機械加工（歯切りなど）が行われている。なお、上記特許文献１には、結晶粒粗大化による脆性の悪化を抑制するために、結晶粒微細化に効果のあるＴｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）またはＡｌ（アルミニウム）を鋼部材に添加することが記載されている。

ここで、上記表面処理歯車に用いられるような鋳造または鍛造が行われる鋼部材とは異なり、プレス加工に用いられるプレス用鋼板には、鋼板の加工性が低下するのを回避するために、上記したような結晶粒微細化のための合金元素はほとんど添加されていないのが一般的である。このため、上記特許文献１に記載された表面処理歯車の製造方法を、プレス用鋼板を用いた浸炭焼入部品の製造方法に適用した場合には、浸炭処理における加熱によって、プレス用鋼材の結晶粒が粗大化してしまい、その結果、形成される浸炭焼入部品が脆化してしまうという不都合がある。

そこで、プレス用鋼板から形成された浸炭焼入部品において、結晶粒微細化のための合金元素を添加せずに、結晶粒の粗大化を抑制することが可能な浸炭焼入部品の製造方法として、加工部品を加熱した状態で加工部品に浸炭処理を行い、浸炭処理された加工部品を急冷して一度焼入れを行った後、急冷した加工部品を所定の温度（たとえば、８００℃程度）まで再加熱した後に急冷し、２度目の焼入れを行うことが考えられる。この製造方法では、１度目の焼入れ後に所定の温度まで再加熱することによって、浸炭焼入部品における結晶粒の粗大化が抑制される。

特開２０００−２０４４６４号公報

しかしながら、上記従来の提案された浸炭焼入部品の製造方法では、浸炭焼入部品の結晶粒粗大化に起因する脆化を抑制可能であるものの、１度目の焼入れによる急冷時に加工部品においてオーステナイト組織がマルテンサイト組織に変態することによって、加工部品に残留応力が生じるとともに、この残留応力が１度目の焼入れ後の再加熱によって開放されることに起因して加工部品に変形が生じる。そして、加工部品に変形が生じた状態で２度目の焼入れを行ったとしても加工部品の変形は残るため、浸炭焼入部品の寸法精度が低下するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、プレス用鋼板を用いる場合にも、浸炭焼入部品の脆化を抑制しつつ、浸炭焼入部品における寸法精度の低下を抑制することが可能な浸炭焼入部品の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における浸炭焼入部品の製造方法は、プレス用鋼板から所定の形状にプレス加工されたプレス加工部品をオーステナイト温度域に加熱した状態で、プレス加工部品に浸炭処理を行い、浸炭処理されたプレス加工部品をマルテンサイト変態する冷却速度（いわゆる臨界冷却速度）より遅い冷却速度で徐冷し、徐冷したプレス加工部品を、高密度エネルギーによりオーステナイト温度域に再加熱し、再加熱したプレス加工部品に対して、プレス金型により荷重を加えた状態でマルテンサイト変態する冷却速度以上の冷却速度にて急冷することによって浸炭焼入部品を形成する。なお、「プレス加工」は、加工時に厚みの変化がほとんど生じないプレス加工を意味する。つまり、「プレス加工」には、加工時に厚みを変化させて成形する、いわゆる鍛造によるプレス加工は含まれない。

この発明の一の局面による浸炭焼入部品の製造方法では、上記のように、プレス加工部品をオーステナイト温度域に加熱した状態で、プレス加工部品に浸炭処理を行い、浸炭処理されたプレス加工部品を徐冷し、徐冷したプレス加工部品を、高密度エネルギーによりオーステナイト温度域に再加熱する。これにより、浸炭処理時における加熱によりプレス加工部品の結晶粒が粗大化したとしても、徐冷したプレス加工部品をオーステナイト温度域に再加熱することによって、プレス加工部品の結晶粒を微細化することができる。この結果、プレス用鋼板に結晶粒の粗大化抑制のための合金元素を添加させなくても、浸炭焼入部品の結晶粒の粗大化を抑制することができるので、浸炭焼入部品の結晶粒粗大化に起因する脆化を抑制することができる。

また、浸炭処理されたプレス加工部品を徐冷することによって、徐冷したプレス加工部品にマルテンサイト組織が生成されるのを抑制することができるので、徐冷したプレス加工部品に残留応力が生じるのを抑制することができる。これにより、徐冷したプレス加工部品をオーステナイト温度域に再加熱した際に、再加熱したプレス加工部品に残留応力の開放に起因する変形がほとんど生じない。さらに、再加熱したプレス加工部品に対して、プレス金型により荷重を加えた状態で急冷することによって、たとえプレス加工部品に急冷するまでの工程において若干の変形が生じたとしても、プレス加工部品の矯正を適切に行ってプレス加工部品の平面度の低下などを抑制することができる。したがって、焼入れ処理により硬さの大きい浸炭焼入部品を形成しつつ、浸炭焼入部品における寸法精度の低下を抑制することができる。また、再加熱によってもプレス加工部品の変形がほとんど生じないので、プレス金型により荷重を加えたとしても、変形に起因してプレス加工部品の一部に荷重が集中するのを抑制することができる。これにより、浸炭焼入部品に割れが生じるのを抑制することができる。

さらに、徐冷したプレス加工部品を、高密度エネルギーによりオーステナイト温度域に再加熱する。これにより、徐冷したプレス加工部品をオーステナイト温度域に迅速に再加熱することができるので、徐冷したプレス加工部品をオーステナイト温度域に徐々に再加熱する場合と異なり、浸炭処理によりプレス加工部品に浸透したＣ（炭素）が、プレス加工部品の外部に放出されたり、プレス加工部品のより内部に拡散するのを抑制することができる。この結果、浸炭焼入部品において、Ｃが浸透された層のＣ濃度が低下するのを抑制することができるので、Ｃ濃度の低下に起因するＣが浸透された層の硬さの低下を抑制して、浸炭焼入部品の硬さの低下を抑制することができる。

本発明によれば、上記のように、プレス用鋼板を用いる場合にも、浸炭焼入部品の脆化を抑制しつつ、浸炭焼入部品における寸法精度の低下を抑制することが可能な浸炭焼入部品の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態による浸炭焼入部品の上面図である。 本発明の一実施形態による浸炭焼入部品の断面図である。 本発明の一実施形態による浸炭焼入部品の表面からの深さに対する硬さを示したグラフである。 本発明の一実施形態による浸炭焼入部品の製造工程を示した模式図である。 本発明の一実施形態による浸炭焼入部品の製造工程におけるヒートパターンの一例を示したグラフである。 本発明の一実施形態による浸炭焼入部品の製造工程における真空浸炭処理を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。

[浸炭焼入部品の構造]
まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態による浸炭焼入部品１００の構造について説明する。

本発明の一実施形態による浸炭焼入部品１００は、たとえば、図１に示すように、図示しないトルクコンバータのロックアップ機構に用いられるロックアップダンパであり、平板状に形成されている。この浸炭焼入部品（ロックアップダンパ）１００は、ねじり変形することによりトルクの変動を吸収する機能を有しており、その結果、大きい硬さ（強度）が要求される。

浸炭焼入部品１００には、図示しない他の部材が配置または挿入される複数の孔部１００ａが形成されている。また、浸炭焼入部品１００は、約０．８ｍｍ以上約６ｍｍ以下の厚みｔ（図２参照）を有している。

浸炭焼入部品１００は、板状の帯鋼１０１（図４参照）からプレス打ち抜き加工されたプレス加工部品１０２（図４参照）に対して、真空浸炭処理、高周波焼き入れ処理および焼き戻し処理が行われることによって形成されている。なお、浸炭焼入部品１００の具体的な製造方法に関しては後述する。また、帯鋼１０１は、特許請求の範囲の「プレス用鋼板」の一例である。

帯鋼１０１は、Ｃ濃度が約０．０５質量％以上約０．４０質量％以下の鋼材（Ｆｅ基合金）から構成されている。なお、帯鋼１０１のＣ濃度は、約０．０７質量％以上約０．２０質量％以下であるのが好ましい。また、Ｃ（炭素）以外に、Ｓｉ（ケイ素）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）およびＮ（窒素）を帯鋼１０１に添加してもよい。この際、焼入れ性を向上させるためのＳｉおよびＭｎに関しては、添加量を減少させてもよい。たとえば、帯鋼１０１におけるＳｉ濃度を約０．２質量％以下（より好ましくは、約０．１質量％以下）に小さくしてもよいし、Ｍｎ濃度を約１．２質量％以下（より好ましくは、約０．１質量％以下）に小さくしてもよい。

また、結晶粒の粗大化抑制のためのＶ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）およびＡｌ（アルミニウム）は、プレス加工性の低下を抑制するため、帯鋼１０１には添加されていない。なお、不可避に含有される不可避不純物として、帯鋼１０１にＶ、ＮｂおよびＡｌのいずれかが含有されていてもよい。

浸炭焼入部品１００は、図２に示すように、浸炭焼入部品１００の表面１（上面部１ａ、下面部１ｂ、側面部１ｃ、角部１ｄおよび１ｅ）およびその近傍に形成された浸炭層１１と、浸炭層１１よりも内側に形成された焼入硬化層１２とを含んでいる。なお、浸炭層１１は、特許請求の範囲の「表層」の一例であり、上面部１ａ、下面部１ｂおよび側面部１ｃは、共に特許請求の範囲の「平面部」の一例である。

浸炭層１１は、真空浸炭処理、高周波焼き入れ処理および焼き戻し処理において処理された領域である。なお、真空浸炭処理により、浸炭層１１のＣ濃度は、帯鋼１０１のＣ濃度（焼入硬化層１２のＣ濃度）よりも高くされている。さらに、高周波焼き入れ処理により、浸炭層１１には、マルテンサイト組織が多く形成されている。この結果、図３に示すように、浸炭層１１の硬さ（強度）は、真空浸炭処理および高周波焼き入れ処理により、帯鋼１０１の硬さおよび焼入硬化層１２の硬さよりも大きくされている。なお、浸炭層１１のビッカース硬さは、約７００Ｈｖ以上であるのが好ましい。また、浸炭層１１は、浸炭焼入部品１００の表面１から約０．５ｍｍ以上約１．５ｍｍ以下の深さＤまで形成されているのが好ましい。

また、浸炭層１１のうち、低濃度部１１ａのＣ濃度は、約０．６０質量％以下である。なお、低濃度部１１ａは、少なくとも平坦面状に延びるＺ１側の上面部１ａ、Ｚ２側の下面部１ｂ、および、側面部１ｃに形成されている。一方、浸炭層１１のうち、浸炭焼入部品１００のＺ１側の角部１ｄ周辺における高濃度部１１ｂのＣ濃度は、約０．７０質量％以下である。同様に、浸炭層１１のうち、浸炭焼入部品１のＺ２側の角部１ｅ周辺における高濃度部１１ｃのＣ濃度は、約０．７０質量％以下である。つまり、浸炭層１１のうち、角部１ｄにおける高濃度部１１ｂおよび角部１ｅにおける高濃度部１１ｃのＣ濃度は、それ以外の低濃度部１１ａのＣ濃度よりも高くされている。

なお、角部１ｄは、浸炭焼入部品１００の上面部１ａと側面部１ｃとの境界の角部である。具体的には、角部１ｄは、図１に示す孔部１００ａの内側面（側面部１ｃに対応）と上面部１ａとの境界の角部、および、外周面部１００ｂ（側面部１ｃに対応）と上面部１ａとの境界の角部である。また、角部１ｅは、浸炭焼入部品１００の下面部１ｂと側面部１ｃとの境界の角部である。具体的には、角部１ｅは、浸炭焼入部品１００の孔部１００ａの内側面と下面部１ｂとの境界の角部、および、外周面部１００ｂと下面部１ｂとの境界の角部である。

焼入硬化層１２は、高周波焼き入れ処理および焼き戻し処理において処理された領域である。また、焼入硬化層１２のＣ濃度は、帯鋼１０１のＣ濃度と略等しい。つまり、焼入硬化層１２は、真空浸炭処理によりＣ（炭素）がほとんど浸透拡散していない層である。なお、高周波焼き入れ処理により、焼入硬化層１２には、マルテンサイト組織およびパーライト組織などが形成されている。また、焼入硬化層１２の硬さ（強度）は、高周波焼き入れ処理により、帯鋼１０１の硬さよりも大きくされている。なお、焼入硬化層１２のビッカース硬さは、４００Ｈｖ以上５００Ｈｖ以下であるのが好ましい。

[浸炭焼入部品の製造方法]
次に、図１〜図６を参照して、本発明の一実施形態による浸炭焼入部品１００の製造方法について説明する。

＜準備およびプレス打抜加工＞
図４に示すように、まず、所定の組成を有するとともに、約０．８ｍｍ以上約６ｍｍ以下の厚みの帯鋼１０１を準備する。そして、プレス打ち抜き器２１を用いて、帯鋼１０１から浸炭焼入部品１００の形状（図１参照）に打ち抜く。これにより、板状に形成された複数のプレス加工部品１０２が形成される。

＜真空浸炭処理＞
（加熱）
そして、複数のプレス加工部品１０２を１ロットとして、１ロット毎に真空浸炭処理を行う。つまり、真空浸炭処理ではバッチ処理を行う。この真空浸炭処理では、まず、真空浸炭炉２２内に１ロット分（複数）のプレス加工部品１０２を配置する。そして、真空浸炭炉２２内を酸素濃度が低い真空条件下（たとえば、約１０ｈＰａ以下）にした状態で、プレス加工部品１０２の温度が浸炭温度になるように加熱する。この際、浸炭温度は、真空浸炭処理後の浸炭層１１の高濃度部１１ｂおよび１１ｃにおいて最も高いＣ濃度（少なくとも約０．７質量％以下のＣ濃度）に対応するＡ３変態点（オーステナイト−フェライト変態点）以上の温度である。つまり、浸炭温度は、浸炭層１１の全体がオーステナイト組織になるようなオーステナイト温度域の温度である。なお、浸炭温度は、浸炭が十分に進行する温度（浸炭温度の下限条件）で、かつ、結晶粒の粗大化がある程度抑制される温度（浸炭温度の上限条件）であるように、適切に設定される。

そして、プレス加工部品１０２を浸炭温度にした状態で、所定の浸炭時間維持することによって、１ロット分のプレス加工部品１０２に対して一度に真空浸炭処理を行う。

ここで、図６に示すように、プレス加工部品１０２のうち、上面部１ａ、下面部１ｂおよび側面部１ｃには、それぞれ、一方向側からしかＣ（炭素）が浸透しない。一方、角部１ｄには、上面部１ａ側と側面部１ｃ側の両方からＣが浸透するとともに、角部１ｅには、下面部１ｂ側と側面部１ｃ側の両方からＣが浸透する。この結果、浸炭層１１のうち、角部１ｄおよび１ｅの周辺には、それぞれ、低濃度部１１ａよりもＣ濃度が高い高濃度部１１ｂおよび１１ｃが形成される。

このため、本実施形態の真空浸炭処理では、上面部１ａ、下面部１ｂおよび側面部１ｃの低濃度部１１ａにおけるＣ濃度が、帯鋼１０１のＣ濃度よりも高く、かつ、約０．６質量％以下のＣ濃度になるように、真空浸炭処理を行う。これにより、角部１ｄの高濃度部１１ｂおよび角部１ｅの高濃度部１１ｃにおけるＣ濃度が、帯鋼１０１のＣ濃度および低濃度部１１ａのＣ濃度よりも高く、かつ、約０．７０質量％以下にされる。

図５に示すヒートパターンの一例では、真空浸炭処理において、まず、約１５分をかけて、１ロット分のプレス加工部品１０２を室温（約２５℃）から約９５０℃（浸炭温度）まで昇温させる。そして、真空浸炭炉２２において浸炭温度を維持した状態で、１ロットのプレス加工部品１０２に約３０分間Ｃ（炭素）を浸透拡散させる。

（徐冷）
その後、真空条件下の真空浸炭炉２２内において、加熱された１ロット分のプレス加工部品１０３を一度に徐冷する。この際、マルテンサイト組織が生成される際の最低の臨界冷却速度未満の冷却速度（マルテンサイト変態する冷却速度より遅い冷却速度）で、プレス加工部品１０３を徐冷する。これにより、プレス加工部品１０３の全体が、主にパーライト組織になる。なお、図５に示すヒートパターンの一例では、約６０分をかけて、加熱されたプレス加工部品１０３を約９５０℃（浸炭温度）から室温（約２５℃）まで冷却する。つまり、図５に示す一例における徐冷時の冷却速度は、約０．３℃／ｓであり十分に小さい。

ここで、真空浸炭処理では、プレス加工部品１０２を浸炭温度にした状態で所定の浸炭時間維持することによって、プレス加工部品１０２において結晶粒がある程度粗大化してしまう。一方、加熱されたプレス加工部品１０３を徐冷することによって、徐冷したプレス加工部品１０４の寸法は、真空浸炭処理前のプレス加工部品１０２の寸法とほとんど変わらないとともに、プレス加工部品１０４に残留応力はほとんど生じていない。

＜高周波焼き入れ処理＞
（高周波誘導加熱）
そして、真空浸炭処理後のプレス加工部品１０４に対して、高周波焼き入れ処理を行う。まず、高密度エネルギー加熱によりプレス加工部品１０４を再加熱する。具体的には、コイル２３により発生させた所定の高周波（たとえば、約１００ｋＨｚの周波数）をプレス加工部品１０４に集中的に加えることによって、プレス加工部品１０４を誘導加熱する。この際、プレス加工部品１０４の温度が上記したＡ３変態点以上のオーステナイト温度域の温度（再加熱温度）になるようにプレス加工部品１０４の全体を加熱する。

この結果、プレス加工部品１０４の全体が、主にオーステナイト組織となる。また、この再加熱により、プレス加工部品１０４において粗大化した結晶粒が微細化される。また、徐冷したプレス加工部品１０４に元々残留応力がほとんど生じていないので、プレス加工部品１０４において残留応力に起因する変形はほとんど生じない。

図５に示すヒートパターンの一例では、約３０秒をかけて、プレス加工部品１０４を室温（約２５℃）から約９００℃（再加熱温度）まで昇温させる。この際、再加熱時の昇温速度は、約３０℃／ｓであり、十分に大きい。これにより、浸炭層１１のＣ（炭素）が内側の焼入硬化層１２に拡散したり、プレス加工部品１０４の外部に逃げる（脱炭する）のを抑制することが可能である。このような高速の昇温は、高密度エネルギー加熱による集中的な加熱により可能となる。

（急冷（プレスクエンチ））
その後、再加熱したプレス加工部品１０５を、プレスクエンチ装置２４を用いて荷重を加えた状態で急冷する。具体的には、プレスクエンチ装置２４は、プレス加工部品１０５を上下から挟み込む上部金型２４ａおよび下部金型２４ｂと、上部金型２４ａおよび下部金型２４ｂの内部に形成され、冷却水が流通する冷却水路２４ｃとを有している。このプレスクエンチ装置２４では、上部金型２４ａの下面および下部金型２４ｂの上面により板状のプレス加工部品１０５の平面部１０５ａに荷重を加えた状態で、冷却水路２４ｃを介して供給された冷却水がプレス加工部品１０５に直接的に接触する。これにより、荷重が加えられた状態でプレス加工部品１０５が急冷される。この際、急冷時の冷却速度は、マルテンサイト組織が生成される際の最低の冷却速度である臨界冷却速度（マルテンサイト変態する冷却速度）以上であり、十分に大きい。この結果、浸炭層１１において、オーステナイト組織の一部がマルテンサイト組織に変態されることによって、浸炭層１１における硬さ（強度）が大きくなる。なお、上部金型２４ａおよび下部金型２４ｂは、共に特許請求の範囲の「プレス金型」の一例である。

図５に示すヒートパターンの一例では、プレス加工部品１０５が高周波により再加熱された後、プレスクエンチ装置２４において、約１０秒をかけて、プレス加工部品１０５を約９００℃から約４０℃まで水冷により急冷する。この際の冷却速度は、臨界冷却速度以上である。

ここで、プレス加工部品１０５が急冷されることによるマルテンサイト変態に起因して、主に浸炭層１１において体積膨張が生じる。しかしながら、プレス加工部品１０５は、上部金型２４ａおよび下部金型２４ｂに荷重が加えられた状態で挟み込まれているので、急冷後のプレス加工部品１０６の寸法は、高周波焼き入れ処理前のプレス加工部品１０４、および、真空浸炭処理前のプレス加工部品１０２の寸法とほとんど変わらない。また、ほとんど変形していない再加熱後のプレス加工部品１０５の寸法は、真空浸炭処理前のプレス加工部品１０２の寸法とほとんど変わらないので、プレス加工部品１０５の変形がプレスクエンチ装置２４により適切に矯正される。

また、マルテンサイト変態に起因して、主に浸炭層１１において残留応力が生じるものの、急冷後のプレス加工部品１０６の寸法にほとんど影響はない。

＜焼き戻し処理＞
最後に、急冷したプレス加工部品１０６を焼き戻す。まず、高密度エネルギー加熱によりプレス加工部品１０６を加熱する。具体的には、高周波焼き入れ処理と同様に、コイル２５による高密度エネルギーをプレス加工部品１０６に集中的に加えることによって、プレス加工部品１０６を加熱する。この際、高周波焼き入れ処理とは異なり、プレス加工部品１０６の温度がオーステナイト温度域未満で、かつ、Ａ１変態点（オーステナイト−パーライト変態点、約７２３℃）未満の焼戻温度になるようにプレス加工部品１０６を加熱するとともに、焼戻温度で所定の焼戻時間、プレス加工部品１０６を維持する。

これにより、プレス加工部品１０６において、脆いマルテンサイト組織が焼き戻されることによってある程度柔軟になる。ここで、焼戻温度は、約１２０℃以上約２００℃以下の低温であるのが好ましい。つまり、一般的なプレステンパ処理（加重を加えた状態で焼き戻す処理）における焼戻温度（たとえば、３５０℃程度）よりも低温で焼き戻しを行うのが好ましい。これにより、焼き戻し時に残留応力が開放されること、および、表面硬さが低下することを抑制することができるので、焼き戻しに起因してプレス加工部品１０６が変形するのを抑制することが可能である。なお、図５に示すヒートパターンの一例では、約１８０℃の焼戻温度で、約９０分間、プレス加工部品１０６を維持して焼き戻す。

ここで、上記した高周波焼き入れ処理および焼き戻し処理は、１個ずつ処理を行う１個流しで連続的に行われる。これにより、図１および図２に示す浸炭焼入部品１００が形成される。

（本実施形態の効果）
本実施形態の製造方法では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態の製造方法では、上記のように、プレス加工部品１０２をオーステナイト温度域に加熱した状態で、プレス加工部品１０２に浸炭処理を行い、浸炭処理されたプレス加工部品１０３を徐冷し、高密度エネルギーにより、徐冷したプレス加工部品１０４をオーステナイト温度域に再加熱する。これにより、浸炭処理時における加熱によりプレス加工部品１０２の結晶粒が粗大化したとしても、徐冷したプレス加工部品１０４をオーステナイト温度域に再加熱することによって、プレス加工部品１０４の結晶粒を微細化することができる。この結果、帯鋼１０１に結晶粒の粗大化抑制のための合金元素を添加させなくても、浸炭焼入部品１００の結晶粒の粗大化を抑制することができるので、浸炭焼入部品１００の結晶粒粗大化に起因する脆化を抑制することができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、浸炭処理されたプレス加工部品１０３を徐冷することによって、徐冷したプレス加工部品１０４にマルテンサイト組織が生成されるのを抑制することができるので、徐冷したプレス加工部品１０４に残留応力が生じるのを抑制することができる。これにより、徐冷したプレス加工部品１０４をオーステナイト温度域に再加熱した際に、プレス加工部品１０５に残留応力の開放に起因する変形がほとんど生じない。さらに、再加熱したプレス加工部品１０５に対して、上部金型２４ａおよび下部金型２４ｂにより荷重を加えた状態で急冷することによって、たとえプレス加工部品１０５に急冷するまでの工程において若干の変形が生じたとしても、プレス加工部品１０５の矯正を適切に行ってプレス加工部品１０５の平面度の低下などを抑制することができる。したがって、焼入れ処理により硬さの大きい浸炭焼入部品１００を形成しつつ、浸炭焼入部品１００における寸法精度の低下を抑制することができる。また、再加熱によってもプレス加工部品１０５の変形がほとんど生じないので、上部金型２４ａおよび下部金型２４ｂにより荷重を加えたとしても、変形に起因してプレス加工部品１０５の一部に荷重が集中するのを抑制することができる。これにより、浸炭焼入部品１００に割れが生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、徐冷したプレス加工部品１０４を、高密度エネルギーによりオーステナイト温度域に再加熱する。これにより、徐冷したプレス加工部品１０４をオーステナイト温度域に迅速に再加熱することができるので、徐冷したプレス加工部品１０４をオーステナイト温度域に徐々に再加熱する場合と異なり、浸炭処理によりプレス加工部品１０４に浸透したＣ（炭素）が、プレス加工部品１０４の外部に放出されたり、プレス加工部品１０４のより内部に拡散するのを抑制することができる。この結果、浸炭焼入部品１００において、Ｃが浸透された浸炭層１１のＣ濃度が低下するのを抑制することができるので、Ｃ濃度の低下に起因する浸炭層１１の硬さの低下を抑制して、浸炭焼入部品１００の硬さの低下を抑制することができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、再加熱した板状のプレス加工部品１０５の平面部１０５ａに対して、上部金型２４ａの下面および下部金型２４ｂの上面により荷重を加えた状態で急冷する。これにより、板状のプレス加工部品１０５の形状を確実に矯正することができ、板状のプレス加工部品１０５の平面度を向上させることができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、真空条件下でプレス加工部品１０２に浸炭処理を行い、真空条件下で浸炭処理されたプレス加工部品１０３を徐冷する。これにより、浸炭処理による炭素が酸素と反応して脱炭するのを抑制することができるとともに、プレス加工部品１０２（１０３）に酸化物が生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、帯鋼１０１にＶ、ＮｂおよびＡｌを添加しない。これにより、帯鋼１０１のプレス加工性が低下するのを抑制することができるので、プレス打ち抜き時に帯鋼１０１からプレス加工部品１０２を正確かつ容易に打抜くことができる。この結果、プレス加工部品１０２に寸法ばらつきが生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、プレス加工部品１０３の上面部１ａ、下面部１ｂ、側面部１ｃ、角部１ｄおよび１ｅにおける浸炭層１１のＣ（炭素）濃度が、帯鋼１０１のＣ濃度より高く、かつ、約０．７０質量％以下になるように、プレス加工部品１０２に浸炭処理を行う。これにより、浸炭層１１の全体において、Ｃ濃度が鋼材の共析点におけるＣ濃度（約０．７７質量％）より高い濃度になるのを確実に抑制することができる。この結果、徐冷時などにセメンタイト（Ｆｅ₃Ｃ）が結晶粒界に生成されるのを確実に抑制することができるので、浸炭焼入部品１００が脆化するのを抑制することができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、プレス加工部品１０３の上面部１ａ、下面部１ｂおよび側面部１ｃにおける浸炭層１１のＣ濃度が、帯鋼１０１のＣ濃度より高く、かつ、約０．６０質量％以下になるように、プレス加工部品１０２に浸炭処理を行う。これにより、Ｃ（炭素）が浸透しやすい角部１ｄおよび１ｅにおいて、Ｃ濃度が約０．７質量％を超えて大きくなるのを確実に抑制することができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、高密度エネルギーとしての高周波により、徐冷したプレス加工部品１０４をオーステナイト温度域に誘導加熱する。これにより、プレス加工部品１０４をオーステナイト温度域に迅速に昇温させることができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、帯鋼１０１のＣ濃度を約０．０５質量％以上にすることによって、帯鋼１０１の硬さを確保することができる。また、帯鋼１０１のＣ濃度を約０．４０質量％以下にすることによって、帯鋼１０１の硬さが必要以上に大きくなるのを抑制することができるので、帯鋼１０１のプレス加工性が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、プレス加工部品１０２を、約６ｍｍ以下の厚みを有する帯鋼１０１から所定の形状にプレス加工する。これにより、約６ｍｍより大きな厚みを有する帯鋼をプレス加工する場合と比べて、プレス加工が困難になるのを抑制することができるとともに、プレス加工部品１０２の寸法精度が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、再加熱したプレス加工部品１０５に対して、上部金型２４ａおよび下部金型２４ｂにより荷重を加えた状態で水冷により急冷する。これにより、油冷と比べて、確実に冷却速度を大きくしてプレス加工部品１０５を急冷することができるので、浸炭層１１にマルテンサイト組織を確実に形成することができる。この結果、浸炭層１１における硬さ（強度）を確実に大きくすることができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、プレス加工部品１０４の再加熱温度が、プレス加工部品１０２に浸炭処理された際の浸炭温度以下の温度になるように、徐冷したプレス加工部品１０４を、高密度エネルギーによりオーステナイト温度域に再加熱する。これにより、徐冷したプレス加工部品１０４をオーステナイト温度域に再加熱する際に、浸炭処理において粗大化した結晶粒をより微細化することができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、真空浸炭炉２２内において、真空浸炭により複数（１ロット分）のプレス加工部品１０２毎に浸炭処理を行い、真空浸炭炉２２内において、浸炭処理された複数のプレス加工部品１０３毎に徐冷する。このように、複数のプレス加工部品１０２（１０３）ずつまとめて浸炭および徐冷を行うことによりタクトタイムが増加するのを抑制しつつ、１個流しの場合と比べて真空浸炭炉２２の構造を簡素化することができる。

また、本実施形態の製造方法では、上記のように、急冷したプレス加工部品１０６を、オーステナイト温度域未満で、かつ、Ａ１変態点未満に加熱することによって焼き戻す。これにより、再加熱および急冷（焼入れ）により生成された脆いマルテンサイト組織をある程度柔軟にすることができるので、浸炭焼入部品１００の脆化を抑制して靱性を向上させることができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、特許請求の範囲の「浸炭焼入部品」の一例として、ロックアップダンパを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、特許請求の範囲の「浸炭焼入部品」は、プレス用鋼板から、プレス加工、浸炭処理および焼入処理を経て形成される部品であれば、ロックアップダンパに限られない。

また、上記実施形態では、プレス加工部品１０４に対して、高密度エネルギー加熱として高周波加熱を行った例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、高密度エネルギー加熱として、高周波加熱の代わりに、レーザ照射または電子ビーム照射を行うことにより、プレス加工部品を加熱してもよい。

また、上記実施形態では、高周波焼き入れ処理において、プレス加工部品１０４の全体を加熱した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、少なくとも浸炭層（表層）において、高周波焼き入れ処理が行われていればよい。この際、高密度エネルギー加熱を行うことにより、加熱炉を用いる場合と異なり、浸炭層のみを集中的に加熱してオーステナイト温度域に昇温させることが可能である。

また、上記実施形態では、図５に一例としてのヒートパターンを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、浸炭処理におけるプレス加工部品の加熱および維持、加熱後のプレス加工部品の徐冷、徐冷後のプレス加工部品の高密度エネルギーによる再加熱、および、再加熱後の急冷がこの順で行われるのであれば、図５に示したヒートパターンに限られない。たとえば、浸炭温度および再加熱温度は、オーステナイト温度域であればよい。また、焼戻温度は、オーステナイト温度域未満、かつ、Ａ１変態点未満であればよい。

さらに、浸炭処理におけるプレス加工部品の加熱時間、浸炭時間および徐冷時間と、高周波焼き入れ処理におけるプレス加工部品の再加熱時間および急冷時間とを、図５に示したヒートパターンと比べて、長くしてもよいし、短くしてもよい。なお、高周波焼き入れ処理におけるプレス加工部品の冷却速度は、少なくとも臨界冷却速度以上の冷却速度に設定する必要がある。また、焼戻時間を、図５に示したヒートパターンと比べて、長くしてもよいし、短くしてもよい。

また、上記実施形態では、高周波焼き入れ処理において、上部金型２４ａおよび下部金型２４ｂの内部に形成された冷却水路２４ｃを介して供給された冷却水がプレス加工部品１０５に直接的に接触することによって、プレス加工部品１０５を急冷する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却水をプレス加工部品に直接的に接触させなくてもよい。この場合、冷却水路を流通する冷却水によりプレス金型を冷却することができるので、間接的にプレス加工部品を急冷することが可能である。

また、上記実施形態では、高周波焼き入れ処理において、プレス加工部品１０５を水冷により急冷した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、高周波焼き入れ処理において、プレス加工部品の冷却速度が臨界冷却速度以上であれば油冷により急冷してもよい。なお、油冷の場合には、プレス加工部品の冷却速度が水冷よりも小さくなるとともに、プレス加工部品を洗浄する洗浄工程が急冷後に必要となるため、油冷よりも水冷によりプレス加工部品を急冷する方が好ましい。

また、上記実施形態の焼き戻し処理後の浸炭焼入部品に対して、ショットピーニング処理などの表面処理を行ってもよい。これにより、浸炭焼入部品の硬さ（強度）をさらに大きくすることが可能である。

また、上記実施形態では、複数（１ロット）のプレス加工部品１０２（１０３）毎に浸炭処理を行う（バッチ処理を行う）例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、浸炭処理においても他の処理（高周波焼き入れ処理および焼き戻し処理）と同様に、１個ずつ処理を行う１個流しによりプレス加工部品に浸炭処理を行ってもよい。

１ａ 上面部（平面部）
１ｂ 下面部（平面部）
１ｃ 側面部（平面部）
１ｄ、１ｅ 角部
１１ 浸炭層（表層）
１２ 焼入硬化層
２４ａ 上部金型（プレス金型）
２４ｂ 下部金型（プレス金型）
１００ 浸炭焼入部品
１０１ 帯鋼（プレス用鋼板）
１０２ プレス加工部品
１０３ （浸炭処理された）プレス加工部品
１０４ （徐冷した）プレス加工部品
１０５ （再加熱した）プレス加工部品
１０５ａ 平面部
１０６ （急冷した）プレス加工部品

Claims (9)

1. プレス用鋼板から所定の形状にプレス加工されたプレス加工部品をオーステナイト温度域に加熱した状態で、前記プレス加工部品に浸炭処理を行い、
   浸炭処理された前記プレス加工部品をマルテンサイト変態する冷却速度より遅い冷却速度で徐冷し、
   徐冷した前記プレス加工部品を、高密度エネルギーによりオーステナイト温度域に再加熱し、再加熱した前記プレス加工部品に対して、プレス金型により荷重を加えた状態でマルテンサイト変態する冷却速度以上の冷却速度にて急冷することによって浸炭焼入部品を形成する、浸炭焼入部品の製造方法。
2. 前記プレス加工部品は、板状に形成されており、
   再加熱した板状の前記プレス加工部品の平面部に対して、前記プレス金型により荷重を加えた状態で急冷する、請求項１に記載の浸炭焼入部品の製造方法。
3. 真空条件下で前記プレス加工部品に浸炭処理を行い、
   真空条件下で浸炭処理された前記プレス加工部品を徐冷する、請求項１または２に記載の浸炭焼入部品の製造方法。
4. 前記プレス用鋼板は、Ｖ、ＮｂおよびＡｌが添加されていない鋼板である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の浸炭焼入部品の製造方法。
5. 前記プレス加工部品の平面部および角部における表層のＣ（炭素）濃度が、前記プレス用鋼板のＣ濃度より高く、かつ、０．７０質量％以下になるように、前記プレス加工部品に浸炭処理を行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載の浸炭焼入部品の製造方法。
6. 前記プレス加工部品の前記平面部における表層のＣ濃度が、前記プレス用鋼板のＣ濃度より高く、かつ、０．６０質量％以下になるように、前記プレス加工部品に浸炭処理を行う、請求項５に記載の浸炭焼入部品の製造方法。
7. 前記高密度エネルギーとしての高周波により、徐冷した前記プレス加工部品をオーステナイト温度域に誘導加熱する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の浸炭焼入部品の製造方法。
8. 前記プレス用鋼板のＣ濃度は、０．０５質量％以上０．４０質量％以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の浸炭焼入部品の製造方法。
9. 前記プレス加工部品は、６ｍｍ以下の厚みを有する前記プレス用鋼板から所定の形状にプレス加工されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の浸炭焼入部品の製造方法。

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