JPH01306545A - 疲労強度にすぐれる歯車用浸炭用鋼 - Google Patents

疲労強度にすぐれる歯車用浸炭用鋼

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JPH01306545A
JPH01306545A JP13459388A JP13459388A JPH01306545A JP H01306545 A JPH01306545 A JP H01306545A JP 13459388 A JP13459388 A JP 13459388A JP 13459388 A JP13459388 A JP 13459388A JP H01306545 A JPH01306545 A JP H01306545A
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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】 童深上p泗且分−訃 本発明は、疲労強度にす(れる歯車用浸炭用鋼に関し、
詳しくは、自動車や産業機械等において、動力伝達系の
主要部品の一つとして、厳しい応力下に用いるに適する
疲労強度にすぐれる歯車を製造するための浸炭用鋼に関
する。
従来の技術 自動車や産業機械等における動力伝達系には、歯車が広
く用いられている。これら歯車は、その作動時、高速回
転下に高い応力が加えられる。従って、従来、歯車の製
造においては、耐疲労性や耐摩耗性を向上させるために
、肌焼鋼を用いて成形し、最終工程にて浸炭処理を施し
て、表面硬さと圧縮残留応力を高くしている。しかし、
最近、例えば、自動車部品においては、エンジン性能の
向上と部品の小型化及び軽量化に伴って、従来よりも一
層疲労強度にすぐれる歯車が要求されるに至っており、
従来の肌焼鋼を用いる歯車では、かかる要求に応えるこ
とができない。
発明が解ンしようとする課題 そこで、本発明者らは、上記要求に応えるべく、歯車の
疲労破壊の機構を広範囲にわたって研究した結果、疲労
破壊は、いずれの場合も、表面を起点として生じており
、また、表層部に深さlO〜20、+rmであって、硬
さの著しく低い不完全焼入れ層の生成が認められ、この
不完全焼入れ層が疲労強度に大きい影響を与えているこ
とを見出した。
この不完全焼入れ層は、酸化異常層とも呼ばれており、
歯車の浸炭時に雰囲気ガスによって表層部が粒界に沿っ
て酸化され、SiやMn、Cr等の酸化物が形成され、
焼入性に有効な固溶MnやCrO量が減少しており、そ
の結果として、焼入性が低くなっている。従って、その
硬さは、内部に比べてHVにて200〜300程度も低
い。
また、このように、表層部に不完全焼入れ層が存在する
ときは、表層部における残留応力が圧縮残留応力よりは
、引張残留応力となる。
゛そこで、本発明者らは、歯車の疲労強度を高めるには
、上記のような浸炭焼入れ後の不完全焼入れ層の生成を
防止して、表面硬さと圧縮残留応力を高めろことが必要
であり、更に、疲労強度を一層高めるには、浸炭表層部
にオーステナイトを適正な量にて残留させることが有効
であることを見出した。
本発明は、以上のような知見に基づいて完成されたもの
であって、浸炭焼入れ後に、前記したような不完全焼入
れ層の生成を防止し得るように、最適の合金設計を行な
うと共に、Mo、■、W及びCuの添加量をそれらの間
で適正に調整して、オーステナイトの適正量を残留させ
ることによって、圧縮残留応力を高めることができ、か
くして、疲労強度の高い歯車用浸炭用鋼を得て、本発明
に至ったものである。
従って、本発明は、浸炭処理によって、疲労強度にすぐ
れる歯車を与える歯車用浸炭用鋼を提供することを目的
とする。
■月謔を角pンするための 本発明による疲労強度にすぐれる歯車用浸炭用鋼は、重
量%にて (a)C  0.10〜0.40%、 Si0.15%以下、 Mn   0.30〜2.00%、 Cr   0.40〜2.00%、 Mo   0.30〜2.00%、 P   0.030%以下、 S   0.030%以下、 Cu0.10%以下、及び 0  0.0020%以下を含有し、更に、(b)Ca
  0.010%以下、 Te0.10%以下、 Zr0.10%以下、及び REM  0.10%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有し
、 残部鉄及び不可避的不純物よりなると共に、5≦−34
(Cuχ)+16(Moχ)≦25(式中、元素%は当
該元素の鋼中の重量%による添加量を示す。) を満足し、 且つ、硫化物系介在物の長さをβ、幅をWとするとき、
アスペクト比として規定される7!/Wが5以下である
ことを特徴とする。
以下に本発明について詳細に説明する。
Cは、強度を向上させるために少なくとも0.10%の
添加を必要とする。しかし、0.40%を越えて過多に
添加するときは、切削性等の加工性を損なう。
Siは、粒界酸化物を生成しやすい元素であって、かか
る酸化物の生成は、粒界強度を低下させるので、添加量
は0.15%以下とする。
Mnも、粒界酸化物を生成しやすい元素であるが、焼入
性の向上による強度上昇、更には脱酸のために必要であ
る。本発明においては、上記脱酸のために少なくとも0
.30%を添加するが、過多に添加するときは切削性を
劣化させるので、添加量は2.0%以下とする。
Crも、Mnと同様に、粒界酸化物の生成傾向の強い元
素であるが、同時に、焼入性を向上させる元素でもある
。そこで、本発明においては、有効な焼入性向上の効果
を得るために、少なくとも0.40%を添加することと
するが、2.0%を越えて添加するときは、炭化物を生
成し、更に、粒界酸化物を生成して、焼入性を向上させ
る効果が飽和する。
Moは、粒界酸化物を生成し難く、浸炭表層部の焼入れ
性を確保し得る元素であり、更に、浸炭時の平衡炭素濃
度を上昇させる結果、焼入れ後に適当量の残留オーステ
ナイトを生成させることによって、高い疲労強度を得る
ことができるので、本発明において最も重要な合金元素
の一つである。
本発明においては、表層部の焼入性を改善し、焼入れ後
に適正量の残留オーステナイトを生成させるために、0
.30%以上を添加することが必要であるが、しかし、
2.0%を越える過多量を添加しても、上記効果が飽和
すると共に、炭化物が著しく生成し、却って疲労強度を
低下させることとなる。
Pは、その含有量が0.030%を越えるときは粒界強
度を低下させ、疲労強度の低下を招くので、本発明にお
いては、0.030%以下とする。
Sも、その含有量が0.030%を越えるときは横目の
強度を低下させるので、06030%以下とする。
Cuは、MOとは反対に、浸炭時の平衡濃度を下げて、
焼入れ後に高い疲労強度を得るための適正量のオーステ
ナイトを残留させる前記MOの効果を低減させる。従っ
て、本発明においては、添加量の上限を0.10%とす
る。
Oは、酸化物系介在物を生成して、疲労強度を低減させ
るので、製鋼上、可能な限りに少なくすることが望まし
く、本発明においては、0.0020%以下とする。
本発明においては、上記した合金元素のうち、Cu及び
MOについては、下記(1)式を満足させる必要がある
5≦−34(Cuχ)+16(Moχ)≦25    
fl)即ち、Cu及びMoの添加量に上記関係を満足さ
せることによって、焼入れ後に高い疲労強度を得るに必
要な適正な残留オーステナイト量をflli保すること
がで入る。本発明においては、上記適正な残留オーステ
ナイト量は、面積率にて10〜40%であり、特に好ま
しくは20〜40%の範囲である。上記代価が5よりも
小さいときは、適正な残留オーステナイト量を得ること
ができず、疲労強度を改善するにあたって、切欠き感受
性を弱めることができない。他方、上記代価が25を越
えるときは、高い圧縮残留応力を得ることができないの
みならず、高い表面硬さをも得ることができない。
Caは、S又はMnSと結合することによって、圧延、
鍛造によって変形し龍いCaS、Ca−Mn5を生成し
て、横目の強度低下を防止する効果を有する。かかる効
果を有効に得るためには、好ましくは、0.’0003
%以上が添加される。しかし、過多量の添加は、Caの
巨大な介在物を生成するおそれがあるので、添加量は0
.010%以下とする。
Teも、Caと同様に、Te−Mn5の生成による硫化
物の形態側?11を通じて、横目の強度低下を防止する
効果を有し、好ましくは0.005%以にが添加される
。しかし、0.10%を越えて添加しても、かかる効果
が飽和する。
Zrも、Caと同様に、Z r−Mn Sを生成し、硫
化物を形態制御して、横目の強度低下を防止する効果を
有し、好ましくは0.005%以上が添加される。しか
し、0.10%を越えて添加しても、かかる効果が飽和
する。
REMも同様に、硫化物の形態制御によって、横目の強
度低下を防止する効果を有し、好ましくは0.005%
以上が添加される。しかし、0.10%を越えて添加し
ても、かかる効果が飽和する。
本発明による鋼は、上記硫化物形態制御元素によって、
硫化物系介在物のアスペクト比、即ち、長さをβ、幅を
Wとするとき、ff/Wを5以下とすることが必要であ
る。歯車の疲労強度は、横目強度であるので、鋼中に紐
状に長く延びる硫化物系介在物が存在するときは、疲労
強度の劣化を招くからである。
本発明による鋼は、上記した合金元素に加えて、V  
 0.03〜0.20%、及び W   0.03〜1.0% よりなる群から選ばれる少な(とも1種の元素を含有す
ることができる。
■及びWは、MOと同様に、浸炭時の平衡炭素濃度を上
界させて、焼入れ後に、高い疲労強度を得ることを可能
とするオーステナイトの適正量を残留させる効果を有す
る。かかる効果を有効に得るためには、■及びWのいず
れの元素についても、少なくとも0.03%を添加する
ことが必要である。
■は、これを過多に添加するときは、結晶粒を小さくさ
せ、残留オーステナイトの生成を阻害するので、添加量
は0,20%以下とする。また、Wは、1.0%を越え
て添加しても、上記効果が飽和する。
本発明において、鋼が上記のように、■及びWよりなる
群から選ばれる少な(とも1種の元素を含有するときは
、これら元素は、前述したCu及びMoと共に、下記(
2)式を満足させる必要がある。
5≦−34(CJ:) + 16(Moχ)+5(v+
−3h)≦25   (2)(式中、元素%は当該元素
の鋼中の重量%による添加量を示す。) 即ち、Cu、Mo、V及びWの添加量に−J二記関係を
満足させることによって、浸炭焼入れ後に表層部に高い
疲労強度を得るに必要な適正量の残留オーステナイトを
確保することができる。ここに、前述したように、適正
な残留オーステナイトは、面積率にて10〜40%であ
り、特に好ましくは20〜40%の範囲である。上記代
価が5よりも小さいときは、適正な残留オーステナイト
を得ることができず、疲労強度を改善するにあたって、
切欠き感受性を弱めることができない。他方、上記代価
が25を越えるときは、高い圧縮残留応力を得ることが
できないのみならず、高い表面硬さをも得ることができ
ない。
本発明による鋼は、常法に従って、これを例えば鍛造し
、焼きならし処理し、浸炭焼入れ焼戻しすることによっ
て、疲労強度にすぐれる歯車を与える。
光浬Rυ防栗 以上のように、本発明によれば、特に、高MO量化と低
Si化を図ると共に、硫化物形態制御1元素を加え、更
に、P及びolを規制する合金設計によって、浸炭後に
、最表層部の不完全焼入れ層の発生を防止して、表面硬
さと表面圧縮残留応力を高め、更に、オーステナイトの
適正量を残留させることによって、疲労亀裂発生時の切
欠き感受性を弱めて、表面圧縮残留応力を一層高めるこ
とができ、かくして、疲労強度が格段に改善された歯車
用浸炭用銅を得ることができる。
尖施聞 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。
第1表に発明鋼1〜4及び比較鋼1〜4の化学成分を示
す。これら供試鋼を鍛造した後、焼きならし処理し、試
験片に加工し、次いで、925°Cで3時間、カーボン
ポテンシャル0.80%の条件下にて浸炭処理し、次い
で850℃に炉冷し、30分間保持し、油冷して焼入れ
した後、180℃にて2時間加熱し、空冷して、焼戻し
処理した。
このように浸炭焼入れ焼戻し処理した試験片の浸炭特性
を第2表に示し、回転曲げ疲労試験結果拒シ  I□ 
     1 □   二   ::j 及び歯車疲労試験結果を第3表に示す。回転曲げ疲労試
験は、平行部8龍の平滑試験片を用いて、回転数360
0rpmにて行なった。また、歯車疲労試験は、歯数3
8枚、モジュール1.5の歯111について、動力循環
式歯車疲労試験機を用いて、回転数3000rprnに
て行なった。
第  3  表 本発明鋼によれば、浸炭焼入れ後に、8表層部に不完全
焼入れ層の発生がないか、又はあっても極めて僅かであ
り、かくして、高い表面硬さと表面圧縮残留応力とを有
し、且つ、表層部に適正用の残留オーステナイトが存在
して、疲労強度にすくれる歯車を得ることができる。
特許出願人  株式会社神戸製鋼所 代理人 弁理上  牧 野 逸 部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%にて (a)C 0.10〜0.40%、 Si 0.15%以下、 Mn 0.30〜2.00%、 Cr 0.40〜2.00%、 Mo 0.30〜2.00%、 P 0.030%以下、 S 0.030%以下、 Cu 0.10%以下、及び O 0.0020%以下を含有し、更に、 (b)Ca 0.010%以下、 Te 0.10%以下、 Zr 0.10%以下、及び REM 0.10%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有し
    、 残部鉄及び不可避的不純物よりなると共に、5≦−34
    (Cu%)+16(Mo%)≦25(式中、元素%は当
    該元素の鋼中の重量%による添加量を示す。) を満足し、 且つ、硫化物系介在物の長さを、、幅をWとするとき、
    アスペクト比として規定されるl/Wが5以下であるこ
    とを特徴とする疲労強度にすぐれる歯車用浸炭用鋼。
  2. (2)重量%にて (a)C 0.10〜0.40%、 Si 0.15%以下、 Mn 0.30〜2.00%、 Cr 0.40〜2.00%、 Mo 0.30〜2.00%、 P 0.030%以下、 S 0.030%以下、 Cu 0.10%以下、及び O 0.0020%以下を含有し、更に、 (b)Ca 0.010%以下、 Te 0.10%以下、 Zr 0.10%以下、及び REM 0.10%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、 (c)V 0.03〜0.20%、及び W 0.03〜1.0% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とを含有
    し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなると共に、5≦−34
    (Cu%)+16(Mo%)+5(V+3W)≦25(
    式中、元素%は当該元素の鋼中の重量%による添加量を
    示す。) を満足し、 且つ、硫化物系介在物の長さをl、幅をWとするとき、
    アスペクト比として規定されるl/Wが5以下であるこ
    とを特徴とする疲労強度にすぐれる歯車用浸炭用鋼。
JP63134593A 1988-05-31 1988-05-31 疲労強度にすぐれる歯車用浸炭用鋼 Expired - Lifetime JPH0757902B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5595610A (en) * 1991-06-07 1997-01-21 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Method of manufacturing case-hardened parts with little distortion in heat treatment and superior strength in bending fatigue
KR20010054261A (ko) * 1999-12-04 2001-07-02 이계안 트랜스미션 기어용 합금
CN104561806A (zh) * 2015-02-10 2015-04-29 苏州科胜仓储物流设备有限公司 一种用于货架承重的钢板及其加工工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5595610A (en) * 1991-06-07 1997-01-21 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Method of manufacturing case-hardened parts with little distortion in heat treatment and superior strength in bending fatigue
KR20010054261A (ko) * 1999-12-04 2001-07-02 이계안 트랜스미션 기어용 합금
CN104561806A (zh) * 2015-02-10 2015-04-29 苏州科胜仓储物流设备有限公司 一种用于货架承重的钢板及其加工工艺

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