JPH01201423A

JPH01201423A - 肌焼鋼強靭部品の製造方法

Info

Publication number: JPH01201423A
Application number: JP2592588A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Tanaka; 利秋田中; Munehisa Matsui; 宗久松井; Atsushi Danno; 団野　敦; Masatoshi Sawamura; 政敏澤村
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1989-08-14
Anticipated expiration: 2013-02-04
Also published as: JP2709596B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明は、肌焼鋼強靭部品を高精度かつ経済的に製造す
る方法に関するもので、更に詳しくは、浸炭処理を行っ
た後、熱間温度または温間温度の温度領域で塑性加工を
施し、その後再加熱し、焼入れ・焼戻し処理を行なうこ
とにより強靭な肌焼鋼部品を製造する方法に関するもの
である。

〔従来の技術およびその問題点〕

従来より、高い靭性および表面硬度を要求される歯車や
軸受部品等の部品は、肌焼鋼を用いて所定の形状に切削
加工や塑性加工などで成形した後に、最終工程で浸炭焼
入れ・焼戻し処理を行うことにより製造している。

しかしながら、この浸炭熱処理は、一般に９３０°Ｃ〜
９５０°Ｃの温度で数時間の加熱を要するため、浸炭層
のオーステナイト結晶粒を粒度番号８程度以上に微細に
することは困難である。更に、塑性加工後に浸炭処理を
行う場合には、加工歪の影響をうけてオーステナイト結
晶粒の成長が生じ易いため、塑性加工後に９００°Ｃ前
後で２時間程度加熱する焼準処理を行う必要がある。こ
のように、従来の浸炭部品の製造方法においては、浸炭
層のオーステナイト結晶粒が比較的大きいために、浸炭
層が靭性に乏しいという難点があり、また塑性加工を行
った場合には、その後の焼準処理を要するために製造工
程が複雑となり、経済的および省エネルギー的にも問題
があった。

本出願人は、かかる従来技術の問題点に鑑み、先に、こ
れら問題を解決した［肌焼鋼部品の製造方法」　（特願
昭６１−１８３９３９号）を開発した。この方法は、熱
間または温間の温度領域で塑性加工し、短時間で再加熱
処理した後、浸炭処理を行ことにより肌焼鋼部品を製造
する方法である。これにより、塑性加工後の加熱処理が
短時間で実施できるため、経済的および工業的に有利と
なり、また、浸炭層のオーステナイト結晶粒を粒度番号
９〜ｌＯと微細にすることができた。しかしながら該方
法では、上記結晶粒の粒度がまだ充分ではなく、肌焼鋼
部品の著しい強靭化を実現することができなかった。

また、本出願人は、「高炭素鋼強靭部品の製造方法」　
（特訓昭和６２−１２４９４４号）を開発した。この方
法は、素材として高炭素鋼を用い、熱間および温間の両
温度領域で塑性加工した後、短時間で再加熱処理するこ
とにより高炭素鋼強靭部品を製造する方法である。これ
により、得られる製品のオーステナイト結晶粒を粒度番
号１２〜１４と微細にし、部品の強靭化を図ることがで
きた。しかしながら該方法では、対象としている材料は
高炭素鋼（過共析ｆｊｌ）であり、ベアリングのような
大きな衝撃荷重のかからない部品には適しているが、歯
車などのような耐衝撃性の要求される部品には、適用し
難いなどの問題があった。

このように、前述の従来技術による方法およびショット
ピーニングなどの強靭化のための従来法では素材の強靭
化に限界があり、さらに強靭な浸炭部品を製造する方法
の提供が望まれていた。また、浸炭部品、特に浸炭層の
強靭化を図る経済的な製造プロセスの提供が望まれてい
た。

そこで、本発明者等は、上述の如き従来技術の問題点を
解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験を重ねた結果
、本発明を成すに至ったものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、肌焼鋼の素材を塑性加工により能率よ
く精密に成形するとともに、高硬度でかつ極めて微細な
旧オーステナイト結晶粒の浸炭焼入れ層を有し、靭性に
著しく優れた高耐摩性鋼部品を得る方法を提供するにあ
る。

（発明の説明〕本発明の肌焼鋼強靭部品の製造方法は、鋼素材に塑性加
工を施して肌焼鋼強靭部品を製造する方法において、浸
炭用鋼素材に浸炭処理を施し該素材の表面層を高炭素の
基地組織とする浸炭処理工程と、該浸炭処理した素材を
加熱して少なくとも浸炭層を含む領域をオーステナイト
化するオーステナイト化工程と、該オーステナイト化し
た素材の前記領域を含む部分の熱間温度および温間温度
の温度域において素材を塑性加工し所望の部品形状とす
る塑性加工工程と、該塑性加工された素材の前記領域が
パーライトまたはフェライトに変態する温度以下に冷却
する冷却工程と、該冷却された素材を前記基地組織のオ
ーステナイト化温度の直上まで急速に再加熱し、該基地
組織をオーステナイト化した後、直ちに焼入れ・焼戻し
を行う加熱処理工程とからなることを特徴とするもので
ある。

上記構成よりなる本発明の作用および効果は、次のよう
である。すなわち、本発明の肌焼鋼強靭部品の製造方法
においては、先ず、浸炭処理工程において肌焼鋼素材の
表面層が浸炭処理により高炭素の基地組織となり、次い
で、オーステナイト化工程において該浸炭層を含む領域
がオーステナイト化される。引き続いて、塑性加工工程
において熱間温度および温間温度の温度域において素材
を塑性加工することにより、塑性歪みが蓄積された基地
組織を有する所望の部品形状に精密成形される。次いで
、冷却工程において、この基地組織中の塑性歪みを有す
るオーステナイトが微細なパーライトまたはフェライト
に変態する。次いで、加熱処理工程において、先ず急速
に再加熱して該基地組織をオーステナイト化することに
より、微細で均一なオーステナイト等軸晶に変態し、更
にそれが成長する前に直ちに焼入れすることにより、微
細な旧オーステナイト粒の焼入れ組織となる。

更に、焼戻しを行うことにより、マルテンサイトの靭性
を向上することができる。

以上のようにすることにより、本発明により、延性の大
きな低炭素鋼の浸炭用素材を安定に無理なく塑性加工し
て精密な部品に成形できる。

また、本方法により、極めて微細なＩＥＩオーステナイ
ト結晶粒の浸炭焼入れ層を有する高靭性部品を得ること
ができる。

さらに、オーステナイト化工程から加熱処理工程まで、
時間的に連続して実施することができるので、これらの
処理を分けて実施する従来法に比べて熱エネルギーの節
約を図ることができる。

〔その他の発明の説明〕

肌焼鋼強靭部品の製造方法に関するその他の発明につい
て以下に述べる。

素材は、浸炭、焼入れが充分になされ得る金属材料であ
り、低合金の浸炭用鋼が用いられる。例えば、機械構造
用炭素、ｌ１ＪＳＩＯＣ−３２２Ｃ、クロム鋼５Ｃｒ４
１５．４２０、クロム・モリブデン鋼ＳＣＭ４１５．４
１８．４２０、ニッケル・クロムｆｉｓＮｃ８１５、二
・ンケル・クロム・モリブデンｔｇＩＩｓＮｃＭ２２０
．４１５．４２０．８１５、マンガンｆｉｓＭｎ４２０
、マンガン・クロム鋼ＳＭｎＣ４２０等、およびこれら
の相当鋼が用いられる。また、結晶微粒化のために微量
のＡｔＮやＮｂ、Ｔｉ、■などが添加された上記浸炭用
鋼も用いられる。

次に、肌焼鋼強靭部品の製造方法を、それぞれの工程に
ついて一つの典型として温度−時間軸で模式的に展開し
たものを、第１図に示す。図中、（イ）は浸炭処理工程
、（ロ）はオーステナイト化工程、（ハ）は塑性加工工
程、（ニ）は冷却工程、（ホ）は加熱処理工程をそれぞ
れ示す（以下、同じ）。

次に、浸炭処理は、通常の浸炭温度で行うことができ、
例えば９００°Ｃ〜９５０°Ｃで行う。浸炭後は、焼入
れ処理または空冷処理を行う。あるいは、第２図に示す
ように、浸炭処理後、室温まで空冷することなくオース
テナイト工程〔図中、（ロ）の３〜４〕につなげてもよ
い。

次に、オーステナイト化工程において、加熱温度は、通
常の炉中加熱では８３０°Ｃ〜９５０°Ｃ程度が適当で
ある。すなわち、加熱温度が８３０°Ｃ未満の場合には
素材の浸炭層を含む領域をオーステナイト化することが
できず、また、９５０°Ｃを越える場合には該温度で長
時間加熱するとオーステナイト結晶粒の粗大化を生じる
虞があるため、ともに好ましくない。また、高周波誘導
加熱や通電加熱などにより短時間で加熱する場合は、炉
中加熱の場合よりも加熱温度を高くする必要があり、９
５０°Ｃ−１２００°Ｃ程度が適当である。オーステナ
イト化時間は、炉加熱では１０〜２０分が、短時間加熱
では数秒以内であることが好ましい。

次に、塑性加工工程は、塑性加工は転進加工または鍛造
加工により行われ、最終的な部品の形状に精密に成形さ
れる。また、この塑性加工工程において、素材は少なく
とも二段階の加工過程を経て塑性加工される。すなわち
、先ず、オーステナイト化した素材の浸炭層を含む領域
の基地組織がオーステナイトである熱間温度域において
素材に塑性加工を施す（第一加工工程）〔第１図中、Ｆ
ｈの時間範囲で示す領域２以下同じ〕。この第一加工工
程では、浸炭層を含めて素材は低変形抵抗かつ高変形能
を示す。従って、低い加工圧力でかつ割れの危険性のな
い状態で任意に粗加工をすることができる。次いで、該
組織が準安定オーステナイトとフェライトとパーライト
または準安定オーステナイトとパーライトとなる温間温
度域において該素材に塑性加工を施し、最終的に所望の
部品形状に精密成形する（第二加工工程）〔第１図中、
Ｆｗの時間範囲で示す領域２以下同じ〕。この第二加工
工程は、温間域加工ではあるが、前記第一加工工程にお
いて最終成形形状に至るために必要な加工度のうちかな
りの部分の変形が完了しているので、この第二加工段階
における加工度は少なく、従って、金型損傷や材料割れ
等の危険性が小さく、容易に精密成形をすることができ
る。

また、温間温度域で仕上げ加工ができるので、切削、研
削加工等の後加工での材料の無駄を少なくすることがで
き、加工時間も短縮できるなど、極めて経済的かつ実用
的に実施することができる。

この場合、第一加工工程と第二加工工程を時間間隔をお
いて実施しても（第１図）、これら加工工程を連続して
実施しても（第２図）、それぞれほぼ一定の温度に保持
した状態で実施しても（第３図）よい、すなわち、この
塑性加工工程では、第一加工工程において、浸炭層を含
む領域の基地組織がオーステナイトの状態で行い、引き
続いて、第二加工工程において、準安定オーステナイト
とフェライトとパーライトまたは準安定オーステナイト
とパーライトとの混合の基地組織で行う。なお、第二加
工工程における加工温度の下限は、５００°Ｃもしくは
それ以上とすることが好ましい。

これにより、変形抵抗の増加と変形能の低下をできるだ
け少なくすることができる。また、第二加工工程におけ
る加工度は、少なくとも２０％以上、さらに望ましくは
３０％以上であるとよい、これにより、結晶の微細化お
よび強靭化を効果的にすることができる。この場合、該
加工度が大きいほど、結晶の微細化および強靭化を図る
ことができる。

また、この塑性加工工程において、前記オーステナイト
化した素材から準安定オーステナイトが実質的に消滅す
る温度以下の温度域において該素材に塑性加工を施すこ
とにより、次の工程である冷却工程を省略することがで
きる。

次に、加熱処理工程において、再加熱温度は、浸炭層を
含む領域の基地組織の炭素濃度によって決定されるオー
ステナイト化温度の直上であり、その上限はオーステナ
イト化温度（ＡＩ）＋１５０°Ｃ１好ましくはオーステ
ナイト化温度＋１００°Ｃ程度である。また、この再加
熱の時間（第１図〜第３図中、Ｈｌで示す）は、オース
テナイト変態が終了後数分以内とすることが好ましい。

再加熱温度および再加熱時間を前記範囲内とすることに
より、オーステナイト等軸晶の成長（粗大化）が防止さ
れ、極めて微細かつ均一なオーステナイト等輪島の組織
となる。

また、この加熱処理工程において、焼入れ・焼き戻しは
、冷媒を使用して焼入れを行い、適宜の条件で焼戻しを
行う。

なお、前記浸炭処理工程〜加熱処理工程の各工程のうち
、浸炭処理工程（イ）とオーステナイト化工程（ロ）の
間、および、加熱処理工程（ホ）の焼入れ処理と焼戻し
処理の間には、それぞれ任意の休止時間を設けてもよい
。しかし、オーステナイト化工程（ロ）と加熱処理工程
（ホ）の焼入れ処理までは引き続いて実施するのが好ま
しく、この間の各工程・処理の間には前記した以外の工
程や処理操作を介在させない方がよい。

また、浸炭処理工程に先立ち、予め素材に予成形を施し
ても、以下の工程には支障がないので、必要に応じて前
加工を実施することができる。

〔実施例〕

以下、本発明および他の発明の詳細な説明する。

裏」Ｊ口順医素材として、ＪＩＳ　　５Ｃｒ４２０　（クロム鋼、０
．２２％Ｃ，０，２３％Ｓｉ、０．７３％Ｍｎ、０．０
２３％Ｐ、０．０１４％Ｓ、０．１５％Ｃｕ、０．０７
％Ｎｉ、１．００％Ｃｒ、０．０２７％ＡＩ、０．０１
４％Ｎ）を用いて、リング製品の転進加工を実施した。

素材は、外径４４ｍｍ、内径２４ｍｍ、幅２０ｍｍのリ
ングである。

このリング素材を、９３０℃×６時間の浸炭処理後に室
温までに冷却し、次いで８５０℃の電気炉中で２０分間
加熱処理して浸炭層を含む領域の基地組織をオーステナ
イト化した。この場合の素材表面の炭素濃度は０．９〜
１．０％であり、浸炭層の有効硬化深さは１．２　ｎｕ
ｎであった。従って、浸炭層の基地組織のオーステナイ
ト化温度は状態図より少なくとも約８００°Ｃ以上、内
部のオーステナイト化温度は８３０〜８４０°Ｃと推定
される。

この様にしてオーステナイト化した素材を、マンドレル
と円筒形ローラの間で転進加工し、外径７２．５ｍｍ、
内径６２．５ｉｕｎ、幅２０．２　ｍｍのリング製品に
成形した。この際、加工開始温度は８００〜８２０℃、
加工完了温度は５３０〜６１０　’Ｃであり、この間に
連続して転進加工を行った。なお、ローラ押込み速度は
素材１回転当たり０．１ｍｍ、加工所要時間は約７ｓｅ
ｃであった。

転進加工完了後、成形品を５００　’Ｃまで冷却した後
、８００℃の電気炉中に押入で再加熱し、素材外周部の
浸炭層の基地組織がオーステナイトに変態後１〜３分炉
中に保持してから油冷した。次いで、１６０℃で２時間
保持した後、水冷することにより焼戻し処理を施して製
品を得た（リング製品ＡＩ）。

得られたリング製品ＡＩの寸法暗度は、直径誤差±０．
１　ｔｔｍ　（真円度誤差を含む）であった。また、表
面仕上がりは平滑で割れ等の欠陥は全く発生しておらず
、そのままで研削仕上げが十分可能であった。また、リ
ング製品Ａ１の硬さ分布を第４図に「Ａ１」として示す
。同図より明らかのように、表面から約０．７　ｍｍの
範囲では通常熱処理品と同等の硬さが得られたことが分
る。

またリング製品Ａ１の浸炭硬化層を含む領域の旧オース
テナイト結晶粒は、粒度番号で１２〜１２．５であり、
極めて微細なものが得られた。この旧オーステナイト粒
は、等輪島的で極めて均一であった。

一方、比較のために再加熱開始温度のみを加工終了温度
である６１０″Ｃとし、他の条件は同じにした場合（比
較例Ｃ１）には、浸炭硬化層の旧オーステナイト結晶粒
度番号は９〜１１で、再加熱開始温度が５００°Ｃのと
きの上記Ａ１の場合より粒度は低かった。

この結果より明らかの如く、比較例Ｃ１の場合は、加工
によりひずみをうけた準安定オーステナイトが多数存在
し、そのまま再加熱したためにこの準安定オーステナイ
ト粒が成長して微細なオーステナイトが得られなかった
ものと思われる。これに対して、本実施例のＡ１の再加
熱開始温度５００°Ｃの場合には、ひずみをうけた準安
定オーステナイトが冷却により微細なパーライト組織に
変態させてから再加熱したために、Ａ３点直上において
微細なオーステナイト等軸結晶粒を得ることができたも
のと思われる。

次に、転進完了温度が５００°Ｃとなるように転進時間
を長くしたところ、転進後の冷却を行わないですぐに再
加熱を行っても、上記の再加熱開始温度５００°Ｃの場
合と同様な結果が得られた。

比較のために、上記リング製品と同寸法のリングを上記
素材と同材質の丸棒から切削加工し、これに同条件で浸
炭焼入れ・焼戻し処理を施して比較用リング製品を得た
（リング製品Ｃ２）。この比較用リング製品の旧オース
テナイト結晶粒の大きさは、粒度番号８で、上記の本実
施例の場合に比べて著しく粗粒であった。なお、この通
常熱処理品の硬さ分布は、第４図に「Ｃ２」として示す
如く本実施例品とほぼ同一であった。この結果より明ら
かなように、比較例Ｃ２の通常熱処理に比べて、本実施
例のものは極めて微細な旧オーステナイト粒が得られる
ことが分る。

次いで、上記本実施例Ａｌと比較例Ｃ２のリング製品の
圧壊試験を行った。該試験は、第５図で示すように一部
を切り欠いたリング製品１を、材料試験機によって上下
の圧盤２および３の間で３０ｍｍ／ｍｉＨの速度で圧縮
し、Ｔ部で破壊を生じるまでのリングのたわみ量Δｌと
その時の荷重（圧壊荷重）を測定した。その結果を、第
６図に示す。同図よりあきらかのように、本実施例のＡ
１の圧壊荷重とたわみ量は、通常熱処理品Ｃ２に比べて
著しく大きく、大幅に強靭化されていることが分る。ま
た、比較のため再加熱温度を７６０°Ｃとし、それ以外
は上述の本実施例（Ａ１）と同様にし、比較用のリング
製品Ｃ３を得た。このＣ３を上記と同様に圧壊試験を行
ったところ、圧壊を生じず、大きなたわみ量まで変形し
たが、浸炭層を含む領域が充分に硬化されているために
、荷重は本実施例のＡ１の場合に比べて著しく低く、強
靭化されていなかった。

■１χ隻貫第１実施例と同様の成分の素材を使用し、外径８７臘、
内径３２ｍｍ、幅２０鵬の円盤状ブランクに削り出した
後、９５０°ＣＸ４時間の浸炭熱処理を行った。有効浸
炭深さは０．９　ｎｕｎであった。その後、ブランクの
外周部（外周より約１０間の範囲）を高周波誘導加熱に
より３０ｓｅｃ間で１１５０°Ｃまで昇温したのち、外
周部にインボリュート歯形を転進加工で連続的に成形し
た。

成形後の歯車諸元は、モジュール３．２５、歯数２５枚
、ねじれ角１４°、圧力角２５°、基準ピッチ円直径８
３．７ｍｍ、外径８９．５　ｍｍ、全歯丈６．７鵬、歯
幅２４鵬で精度はＪＩＳＳ級を満たしていた。また、成
形された歯車に割れ等の欠陥は全く生じていなかった。

このとき、転進加工開始温度（表面）は１０００°Ｃで
、転進完了表面温度は６００°Ｃであった。

この場合、転進後に測定した浸炭層深さは、歯車状転進
ローラで駆動させる側（ｄ側とする）の歯面の歯元部で
０．４ｎｎ、その反対側（ｆ側とする）では０．１　ｍ
ｍ以下と非常に薄くなった。

転進後、表面温度で５００°Ｃ以下まで冷却した後、２
０ｓｅｃ間で８００”Ｃ〜９５０°Ｃに高周波誘導加熱
法で再加熱し、直ちに油冷して製品Ａ２を得た。その時
の浸炭層を含む歯部のオーステナイト結晶粒度を、第７
図中のＡ２に示す。

また、比較のために、同一素材で同一諸元のホブ切り歯
車を通常の浸炭焼入れして比較用製品Ｃ４を得た。この
Ｃ４の浸炭層のオーステナイト結晶粒度を、第７図に併
せて示す。図中、「Ｃ４」が本比較例を示す。

以上より明らかのごとく、本実施例の場合、オーステナ
イト結晶粒は再加熱温度の上昇とともに成長するが、再
加熱温度が８００°Ｃ〜９５０°Ｃであれば、充分微細
なものが得られていることが分る。

第ｍ凱第１実施例と同様の成分の素材を使用し、外径８７ｍｍ
、内径４４ＩＩＩＩ１１、歯幅１４ｍｍの円盤状ブラン
クに削り出した後、９５０°ＣＸ５時間、９３０°ＣＸ
１２時間、及び９３０°ＣＸ２４時間の浸炭処理を施し
た。このとき、有効浸炭深さは１．５　ｍｍと１．８鴫
及び２．１謳であった。

その後、第２実施例と同様にして、ブランクの外周部に
インボリュート歯形を転進加工で連続的に成形した。成
形した歯車の諸元はモジエール２゜７５、歯数２８枚、
ねじれ角２５６、圧力角２２゜５°、基準ピッチ円直径
８４．９６ｍｍ、外径９０ｍｍ、歯幅１７ｍｍ、全歯丈
６．６７ｍｍで精度はＪＩＳ５級を満たしていた。また
、割れ等の欠陥は全く生じていなかった。

このときの転進開始温度（表面）は９２０″Ｃ１転進完
了時表面温度は６００°Ｃであり、転進時間は約６ｓｅ
ｃであった。転進後、表面温度で５００°Ｃ以下まで冷
却した後、３０ｓｅｃ程度で歯の部分を８００〜９５０
°Ｃに高周波誘導加熱法で再加熱した。この時の歯部の
浸炭層を含む領域のオーステナイト結晶粒の大きさは、
第２実施例の場合（第７図中ｒＡ２」）と同様であった
。しかし、転進後の歯元の浸炭硬化深さは、第８図０）
）及び第９図に示す如くとなり、ブランクの有効浸炭深
さを２．１　ｍｍにしてもｒ側の歯元では極めて薄くな
った。即ち、一方面回転のみで転進成形する通常の方法
ではｆ側歯元の浸炭硬化層深さを通常用いられている０
、　６〜０．７ｍ＋ｎとするためにはブランクの浸炭深
さを極めて大きくしておく必要があり、実用的に困難で
ある。そこで、第８図（ａ）に示す状態まで歯を成形し
た後に転進用ローラダイスの回転方向を逆転して引き続
いて成形を行うことにより第８図ｒｃ）及び第１０図に
示す如くｄ側、ｆ側の歯元の浸炭硬化層深さをほぼ均等
にすることができた。

このように、ローラダイスを正逆転する転進成形を行え
ば通常の浸炭硬化層深さ０．５〜０．７　ｍｍを持つ歯
車を得ることができ、さらに転進後に歯部温度を５００
°Ｃ以下に冷却後、引き続いて８６０°Ｃまで高周波誘
導加熱法で歯部を再加熱することにより浸炭硬化層を含
む領域のオーステナイト結晶粒の粒度番号１１〜１３．
５（平均１１．５）のものが得られた。

第↓実施班第３実施例と同様の成分と形状の素材を準備し、第３実
施例の場合と同線のローラダイスを用いて、浸炭処理前
に第８図（ａ）に示す高さの歯を熱間転進法又はホブ切
り法で成形した。

この予加工品に対して９５０°ＣＸ５時間の浸炭処理に
より存効深さ１．５　ｍｍの浸炭層を形成させた。

その後、第３実施例と同様にブランク外周部を９５０°
Ｃまで３０ｓｅｃ間で高周波誘導加熱した後、転進加工
を施して、第３実施例の場合と同様の諸元の歯車に成形
した。このときの転進開始温度は表面で８５０°Ｃ１転
進完了時表面温度は５５０　’Ｃであり、転進時間は約
５ｓｅｃであった。成形品の歯車は精度はＪＩＳ５級で
割れ等の欠陥は全く生じなかった。

転進後５００°Ｃまで歯部を冷却した後、８６０°Ｃま
で２０ｓｅｃで高周波誘導加熱法で再加熱して油焼入れ
をした。その結果、いずれの予加工の場合とも、旧オー
ステナイト結晶粒度番号１１．５の浸炭硬化深さ０．７
〜ｌ＋ｍｎを有する歯車が得られた。

また、第３実施例及び第４実施例のはすば歯車について
、歯元曲げ疲労強度（耐久限）と歯元のオースティナト
結晶粒径の関係を静かみ合い式歯車曲げ疲労試験法によ
って調べた実験結果の一例を第１１図に示す。

第３実施例の゛途中逆転転進法パ及び第４実施例の“予
加工後転進成形′°で両歯面の歯元の浸炭深さ０．７　
ｒｒｍを確保するとともに微細オーステナイト粒組織の
硬化層をもつ本実施例の歯車は、通常の浸炭焼入れ歯車
に比べて歯元曲げ疲労強度は大幅に向上していることが
分る。

【図面の簡単な説明】第１図ないし第３図は本発明の工程を示す説明図、第４
図ないし第６図は第１実施例を示し、第４図は得られた
製品の内部硬さ分布を示す線図、第５図は圧壊試験方法
を示す部分断面図、第６図は圧壊試験結果を示す線図、
第７図は第２実施例における歯車外周部の再加熱温度と
オーステナイト結晶粒度番号の関係を示す線図、第８図
は第３実施例における塑性加工状態を模式的に示す部分
断面図、第９図および第１０図は第３実施例における浸
炭深さと転進後の浸炭深さの関係を示す線図、第１１図
は第３実施例および第４実施例における歯元曲げ疲労強
度と歯元のオーステナイト結晶粒径の関係を示す線図で
ある。（イ）・・・浸炭処理工程（ロ）・・・オーステナイト化工程（ハ）・・・塑性加工工程（ニ）・・・冷却工程（ホ）・・・加熱処理工程ＡＩ、Ａ２　　・・・　実施例Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・比較例温１゜表面力ゝらり理こ　（ｍｍ）第４図Ｊ第５図１’ＨＥ＠　　釉　’！　　　Ｗ　　（Ｋｇｆ）−１叩
熱５１刊席　　　（’Ｃ）第７図（ａ）一一一へ　　　　　　　　　　　（ｂ）（Ｃ）７１ランクの５畳局櫂二　（ｍｍ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋼素材に塑性加工を施して肌焼鋼強靭部品を製造
する方法において、浸炭用鋼素材に浸炭処理を施し該素材の表面層を高炭素
の基地組織とする浸炭処理工程と、該浸炭処理した素材
を加熱して少なくとも浸炭層を含む領域をオーステナイ
ト化するオーステナイト化工程と、該オーステナイト化した素材の前記領域を含む部分の熱
間温度および温間温度の温度域において素材を塑性加工
し所望の部品形状とする塑性加工工程と、該塑性加工された素材の前記領域がパーライトまたはフ
ェライトに変態する温度以下に冷却する冷却工程と、該冷却された素材を前記基地組織のオーステナイト化温
度の直上まで急速に再加熱し、該基地組織をオーステナ
イト化した後、直ちに焼入れ・焼戻しを行う加熱処理工
程とからなることを特徴とする靭性に優れた肌焼鋼強靭
部品の製造方法。
（２）塑性加工工程が、前記オーステナイト化した素材
の浸炭層を含む領域の基地組織がオーステナイトである
熱間温度域において素材に塑性加工を施す第一加工工程
と、次いで該組織が準安定オーステナイトとフェライト
とパーライトまたは準安定オーステナイトとパーライト
となる温間温度域において該素材に塑性加工を施す第二
加工工程とからなることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載の肌焼鋼強靭部品の製造方法。
（３）塑性加工工程が、前記オーステナイト化した素材
から準安定オーステナイトが実質的に消滅する温度以下
の温度域において該素材に塑性加工を施すことを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の肌焼鋼強靭部品の
製造方法。
（４）浸炭処理工程に先立ち、予め素材に予成形を施す
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の肌焼
鋼強靭部品の製造方法。
（５）塑性加工が、転進加工または鍛造加工であること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の肌焼鋼強
靭部品の製造方法。