JPH0349978B2 - - Google Patents

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JPH0349978B2
JPH0349978B2 JP58128787A JP12878783A JPH0349978B2 JP H0349978 B2 JPH0349978 B2 JP H0349978B2 JP 58128787 A JP58128787 A JP 58128787A JP 12878783 A JP12878783 A JP 12878783A JP H0349978 B2 JPH0349978 B2 JP H0349978B2
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less
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Kenji Isogawa
Kunio Namiki
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、歯車用鋼の改良に関する。
【従来の技術】
歯車を使用した機械類、たとえば日常生活に最
もなじみ深い自動車における歯車に対する高品質
化、高信頼性化の要求は、年々強まつている。 自動車の重要な部品であるミツシヨンギヤに例
をとれば、つぎのようなニーズがあり、対策が考
えられている。 Γ騒音の減少…歯車のモジユールを小さくする Γエンジンの小型化に伴う歯車の小型化…歯幅を
小さくする Γ信頼性の増大…靭性の高い歯車をつくる これらの対策を可能にするためには、歯車の設
計と並んで、その材質面からの改良が必要であ
る。 一般に歯車は、肌焼鋼を機械加工したものを浸
炭処理して、表面の耐摩耗性を高めるが、内部は
靭性を保つような配慮の下に製造されている。 本発明者らは、強靭な歯車の条件を求めて、ま
ず従来の実用歯車の摩耗や破損の状態および実験
室で行なう歯車試験、衝撃試験においてみられる
損傷の状態を詳細に検討して、つぎのことを知つ
た。すなわち、高サイクル経過後の疲れ破壊およ
び衝撃破壊の両者とも、表面浸炭層で粒界破壊が
生じ、さらに擬へき開破壊をへて、芯部は延性破
壊しているという事実である。さらにミクロ組織
観察を進めたところ、浸炭層の表層部には粒界酸
化が起つていることが認められ、粒界酸化部をを
詳細に観察すると、不完全焼入れ組織(トルース
タイト)が生じていることがわかつた。これは、
粒界酸化により焼入性向上元素であるMnやCr
が、MnxOy、CrxOyの形成に伴つて粒界に優先
的に拡散移行し、粒界近傍の焼入性を低下させる
からと理解される。 こうした知見にもとづいて、本発明者らは、歯
車の強靭化にとつて、浸炭組織内の粒界酸化の防
止を中心とする粒界の強化が有効であり、加えて
粒内の強化もはかるのがよい、との結論に達し
た。 そこで、各種合金元素の影響をしらべたとこ
ろ、つぎのことがわかつた。 ΓSiは粒界酸化を助長するので、その量をできる
だけ減らすべきである。 ΓPがオーステナイト粒界に偏析して粒界を弱め
るので、これも低減した方がよい。 Γ結晶粒を微細化すればクラツク伝播に対する抵
抗となるため、浸炭層の強靭性が増すこと。特
定量のAlおよびNの存在がこれを実現し、Nb
の添加が、結晶粒微細化にすこぶる効果的であ
る。 ΓMoはPの粒界偏析を抑制し粒界強度を高める
上に、不完全焼入れ組織を出現しにくくするは
たらきがあり、Niは焼入れ性を高めて粒内の
強度を増加させること。
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記のような知見にもとづ
き、モジユールも歯幅も小さくするという前記の
対策を実現し、かつ通常の使用条件では問題にな
らないが非常事態ではあり得る苛酷な応力や衝撃
にも耐え、破損を免れ得る歯車を与える材料を提
供することにある。
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の歯車用鋼は、基
本的には、C:0.10〜0.30%、Mn:0.55%超過
2.0%以下、S:0.030%以下、Cr:0.40〜1.50%、
Al:0.010〜0.060%およびN:0.005〜0.025%を
含有し、Si:0.06%未満、P:0.010%以下、O:
0.003%以下であり、残部が実質上Feからなる組
成を有する。 本発明の歯車用鋼のひとつの好ましい態様は、
上記の基本的組成に加えて、Ni:0.40〜2.50%お
よび(または)Mo:1.0%以下を添加した組成を
有する。 本発明のいまひひとつの好ましい態様は、前記
の基本的組成に加えて、Nb:0.005〜0.025%を添
加した組成を有する。 さらに好ましい態様は、前記の基本的組成に加
えて、Ni:0.40〜2.50%および(または)Mo:
1.0%以下と、Nb:0.005〜0.025%とをあわせ添
加した組成を有する。
【作用】
上記基本的組の合金成分の作用とその限定理由
は、つぎのとおりである。 C:0.10〜0.30% 肌焼鋼において通常採用されている含有量であ
つて、歯車の芯部の強度を確保するため0.10%以
上を必要とする。一方で、芯部強度を高くしすぎ
ると、歯車強度にとつて有用な圧縮残留応力が生
じにくくなる上に靭性も低下するので、0.30%ま
でとする。 Mn:0.55%超過2.0%以下 焼入性の向上のため、0.55%を過する量を添加
する。その量は、他の元素とくにC、Cr、Niな
どとのバランスで決定する。2.0%を超えると、
不純物元素の粒界への偏析を助長する。 S:0.030%以下 被削性を高めるので、多少は存在することが好
ましい。しかし、介在物量を増加させて靭性を低
下させるから、上記限度に止める。 Cr:0.40〜1.50% 焼入性を確保するため、0.40%以上添加する。
ただし、Crは酸化物を形成しやすい元素であつ
て粒界酸化を招くので、それをなるべく少なくす
る観点から、1.50%を上限とする。 Al:0.010〜0.060% N:0.005〜0.025% これらは、化合物AlNを形成して結晶粒を微
細化するはたらきがあり、前記整微細の組織を得
るために重要である。一方でも下限値より少ない
と、効果が不足する。多量に加えても効果が飽和
するし、上限界を超える添加は地キズを生じるの
で避けるべきであり、Nは溶製上の困難が生じ
る。 Si:0.06%未満 前述のようにSiは浸炭層の表層部における粒界
酸化を助長するので、極力微量にしなければなら
ないが、0.06%未満であれば問題はない。 P:0.010%以下 これも前述のように、Pはオーステナイト化加
熱時に粒界に偏析して粒界を脆化するから、でき
るだけ低減する。試験の結果、0.010%以下の少
量であれば、その悪影響は実質上問題にならない
ことがわかつた。従来の浸炭処理して用いる鋼に
おいて、Pの不純物としての許容限界は通常
0.030%であつて、実際の材料は約0.020〜0.030%
のPを含有していた。本発明の歯車用の鋼の製造
に当つては、入念な脱リン精錬を行なう必要があ
る。 O:0.0030%以下 Oの存在は、若干のAlとの共存にもとづくAl
(+)O(−)の生成に問題がある。Al(+)O
(−)は表層部の疲労破壊の原因となるからであ
る。O量は0.0030%以下に低減しなければなら
ず、できれば0.0020%以下にしたい。Siの含有量
に制約があるため、脱酸剤による脱酸は限界があ
り、真空脱ガスなどの精錬技術により低酸素を実
現することになろう。 本発明の歯車用鋼の好ましい態様において添加
する合金成分のはたらきと限定理由は、つぎのと
おりである。 Ni:0.40〜2.50% 酸化物を形成せずに焼入性を向上させる元素で
あつて、浸炭層の靭性をも高める。この効果は、
0.40%以上の添加により確実になるが、多量に添
加するとPの偏析を助長するので、2.50%を上限
とした。 Mo:1.0%以下 焼入性を向上させるだけでなく、結晶粒微細化
にも効果がある。Pの粒界偏析を抑制して粒界強
度を高めるはたらきもあり、また浸炭層の強度、
靭性の向上にも役立つ。1.0%を超えて添加して
も、これらの効果はそれ以上増大しない。 Nb:0.005〜0.025% Nbは結晶粒の微細化に対してきわめて有効で
あつて、この効果は0.005%という少量の添加で
も得られるが、0.025%を超える添加で飽和して
しまう。 本発明の歯車用鋼から歯車を製作する機械加工
は、既知の技術に従つて行なえばよい。 浸炭処理もまた、通常の方法の中から、適当な
条件をえらんで実施すればよい。処理が適切であ
ば、浸炭層のオーステナイト結晶粒度がJIS粒度
番号で7以上の整細粒を得ることは容易である。
Nbを添加した好ましい組成の歯車用鋼において
は、JIS粒度番号8以上の整微細粒からなる組織
が得られる。粗粒は出現しないから、粒界酸化の
防止および粒内を強化する効果とあいまつて、強
靭な歯車をつくることができる。
【実施例】
第1表に示す合金成分(重量%、残りはFeお
よび不純物)の鋼を溶製した。A〜Jが本発明の
歯車用鋼であり、*印を付したK〜Mが比較鋼ま
たは従来鋼である。 各供試材を圧延し、焼ならしして、試験片に加
工し、つぎの条件の浸炭焼入れを施した。 910℃における真空浸炭 →830℃×30分間保持→油冷、ついで、 170℃×2時間の焼もどし→空冷 浸炭層について、粒界酸化の状況と、それに伴
う不完全焼入れ組織の有無をしらべ、かつオース
テナイト結晶粒度を測定した。その結果を第2表
に示す。 次に、各供試材を用いて歯車を製作し、その性
能を次の試験法により試験した。 (1) 歯車試験 外径75mm、モジユール2.5、歯数32の歯車を
製作し、動力循環式歯車試験機にかけて
5000rpmで動力伝達を行ない、繰返し数10回ま
でくりかえし応力を加え、歯元応力と繰返し数
との関係をS−N曲線にあらわした。 その結果から、疲れ限界と破損応力(106
繰返し時)とをよみ取つた。 (2) 回転曲げ疲れ強さ 平行部が直径8mmの平滑試験片を用意し、小
野式回転曲げ疲れ試験機にかけた。 (3) 衝撃試験 歯車の歯1枚を想定した形状の試験片とし
て、全長が80mmで幅が25mm、厚さ20mmの板を機
械加工し、長さ28mm、厚さ7mmの歯をつくり、
残りを基部としたものと用意した。歯元の両側
はR=1.25mmに仕上げてある。 基部を固定して歯部に力を加えるアイゾツト
衝撃試験を行ない、吸収エネルギーを求めた。 上記1〜3の試験データを、第2表にあわせて
示す。*印を付した比較例のK*はSiが過大であ
り、L*はSiのほかにPが過大であつて、[N]
が不足している。これらの供試材は粒界酸素が顕
著に認められ、粒度も粗であつた。また、M*は
[O]が過大であるため、Al(+)O(−)が多量
に存在する例であつて、やはり性能が劣る。これ
ら比較鋼に対する本発明の歯車用鋼の優位は、第
2表から明らかである。
【表】
【表】
【発明の効果】
本発明により、強度が高く、強靭で信頼性の高
い歯車を与える歯車用鋼が提供される。 この歯車用鋼は、はじめに挙げた自動車のミツ
シヨンギヤのような歯車を製造する材料として最
適であるが、そのほかこれに類似のニーズをもつ
た歯車の材料としても広く使用できるとはいうま
でもない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.10〜0.30%、Mn:0.55%超過2.0%以
    下、S:0.030%以下、Cr:0.40〜1.50%、Al:
    0.010〜0.060%およびN:0.005〜0.025%を含有
    し、Si:0.06%未満、P:0.010%以下、O:
    0.003%以下であり、残部が実質上Feからなる、
    浸炭処理して用いる歯車用鋼。 2 C:0.10〜0.30%、Mn:0.55%超過2.0%以
    下、S:0.030%以下、Cr:0.40〜1.50%、Al:
    0.010〜0.060%、N:0.005〜0.025%、ならびに
    Ni:0.40〜2.50%を含有し、Si:0.06%未満、
    P:0.010%以下、O:0.003%以下であり、残部
    が実質上Feからなる、浸炭処理して用いる歯車
    用鋼。 3 C:0.10〜0.30%、Mn:0.55%超過2.0%以
    下、S:0.030%以下、Cr:0.40〜1.50%、Al:
    0.010〜0.060%、N:0.005〜0.025%、ならびに
    Mo:1.0%以下を含有し、Si:0.10%以下、P:
    0.010%以下、O:0.003%以下であり、残部が実
    質上Feからなる、浸炭処理して用いる歯車用鋼。 4 C:0.10〜0.30%、Mn:0.55%超過2.0%以
    下、S:0.030%以下、Cr:0.40〜1.50%、Al:
    0.010〜0.060%、N:0.005〜0.025%、ならびに
    Ni:0.40〜2.50%およびMo:1.0%以下を含有
    し、Si:0.06%未満、P:0.010%以下、O:
    0.003%以下であり、残部が実質上Feからなる、
    浸炭処理して用いる歯車用鋼。 5 C:0.10〜0.30%、Mn:0.55%超過2.0%以
    下、S:0.030%以下、Cr:0.40〜1.50%、Al:
    0.010〜0.060%、N:0.005〜0.025%、ならびに
    Nb:0.005〜0.025%を含有し、Si:0.06%未満、
    P:0.010%以下、O:0.003%以下であり、残部
    が実質上Feからなる、浸炭処理して用いる歯車
    用鋼。 6 C:0.10〜0.30%、Mn:0.55%超過2.0%以
    下、S:0.030%以下、Cr:0.40〜1.50%、Al:
    0.010〜0.060%、N:0.005〜0.025%、ならびに
    Ni:0.40〜2.50%とNb:0.005〜0.025%とを含有
    し、Si:0.06%未満、P:0.010%以下、O:
    0.003%以下であり、残部が実質上Feからなる、
    浸炭処理して用いる歯車用鋼。 7 C:0.10〜0.30%、Mn:0.55%超過2.0%以
    下、S:0.030%以下、Cr:0.40〜1.50%、Al:
    0.010〜0.060%、N:0.005〜0.025%、ならびに
    Mo:1.0%以下とNb:0.005〜0.025%とを含有
    し、Si:0.06%未満、P:0.010%以下、O:
    0.003%以下であり、残部が実質上Feからなる、
    浸炭処理して用いる歯車用鋼。 8 C:0.10〜0.30%、Mn:2.0%以下、S:
    0.030%以下、Cr:0.40〜1.50%、Al:0.010〜
    0.060%、N:0.005〜0.025%、ならびにNi:0.40
    〜2.50%およびMo:1.0%以下とNb:0.005〜
    0.025%とを含有し、Si:0.10%以下、P:0.010
    %以下、O:0.003%以下であり、残部が実質上
    Feからなる、浸炭処理して用いる歯車用鋼。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61210154A (ja) * 1985-03-13 1986-09-18 Kobe Steel Ltd 低歪浸炭用鋼
JPS62196360A (ja) * 1986-02-20 1987-08-29 Sumitomo Metal Ind Ltd 浸炭用肌焼鋼およびその機械構造用部品
JPS63121638A (ja) * 1986-11-11 1988-05-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 肌焼鋼
JPH07109005B2 (ja) * 1987-07-28 1995-11-22 マツダ株式会社 熱処理鋼部品の製造方法
JPH0637687B2 (ja) * 1987-08-04 1994-05-18 住友金属工業株式会社 ボ−ルケ−ジ用高強度高靭性肌焼鋼
JP2615126B2 (ja) * 1988-03-28 1997-05-28 大同特殊鋼株式会社 歯車用鋼
JP2940826B2 (ja) * 1988-07-27 1999-08-25 住友金属工業株式会社 疲労特性の優れた浸炭肌焼鋼
GB2225022B (en) * 1988-11-04 1993-04-14 Nippon Seiko Kk Rolling-part steel and rolling part employing same
JP2870831B2 (ja) * 1989-07-31 1999-03-17 日本精工株式会社 転がり軸受
US5085733A (en) * 1989-08-24 1992-02-04 Nippon Seiko Kabushiki Kaisha Rolling steel bearing
JP2630670B2 (ja) * 1990-07-27 1997-07-16 三菱製鋼 株式会社 高疲労強度を有する浸炭歯車用鋼
JP2839481B2 (ja) * 1996-12-09 1998-12-16 マツダ株式会社 熱処理鋼部品及びその製造方法
KR20030090974A (ko) * 2002-05-24 2003-12-01 현대자동차주식회사 변속기 기어용 고강도 크롬-몰리브덴 합금강
JP4902265B2 (ja) * 2006-05-23 2012-03-21 株式会社吉野工業所 櫛型吐出具を備えたエアゾール容器
JP5632659B2 (ja) * 2010-06-17 2014-11-26 株式会社神戸製鋼所 熱処理歪みの少ない肌焼鋼
KR20130108403A (ko) 2010-11-29 2013-10-02 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 열간 단조용 압연 봉강 또는 선재
KR20130116305A (ko) 2011-01-25 2013-10-23 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 침탄 또는 침탄 질화용 강
JP5824063B2 (ja) 2011-11-01 2015-11-25 新日鐵住金株式会社 鋼製部品の製造方法
EP3279361B1 (en) 2015-03-31 2020-04-29 Nippon Steel Corporation Hot rolled bar or hot rolled wire rod, component, and manufacturing method of hot rolled bar or hot rolled wire rod

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5723741A (en) * 1980-07-17 1982-02-08 Daikin Ind Ltd Air conditioner
JPS5974262A (ja) * 1982-10-19 1984-04-26 Daido Steel Co Ltd 歯車用鋼

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5723741A (en) * 1980-07-17 1982-02-08 Daikin Ind Ltd Air conditioner
JPS5974262A (ja) * 1982-10-19 1984-04-26 Daido Steel Co Ltd 歯車用鋼

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