JPH04173918A - 浸炭肌焼鋼の製造方法 - Google Patents
浸炭肌焼鋼の製造方法Info
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- JPH04173918A JPH04173918A JP30147190A JP30147190A JPH04173918A JP H04173918 A JPH04173918 A JP H04173918A JP 30147190 A JP30147190 A JP 30147190A JP 30147190 A JP30147190 A JP 30147190A JP H04173918 A JPH04173918 A JP H04173918A
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
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。
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
この発明は、自動車、土木建設機械、産業機械等に使用
される歯車、シャフト等の機械部品用浸炭肌焼鋼の製造
方法に係り、ショットまたは被処理物を所定の温度に加
熱してショットピーニングを施すことによって、浸炭層
表面の硬さ上昇を生じさせることなく圧縮残留応力を付
加し、疲労強度の向上、耐遅れ破壊特性の向上をはかる
浸炭肌焼鋼の製造方法に関する。
される歯車、シャフト等の機械部品用浸炭肌焼鋼の製造
方法に係り、ショットまたは被処理物を所定の温度に加
熱してショットピーニングを施すことによって、浸炭層
表面の硬さ上昇を生じさせることなく圧縮残留応力を付
加し、疲労強度の向上、耐遅れ破壊特性の向上をはかる
浸炭肌焼鋼の製造方法に関する。
従来の技術
従来、自動車部品の歯車やシャフトとして一般に使用さ
れる浸炭肌焼鋼は、母相のC量を低く抑え(0,15〜
0.30v+t%)、表層部に浸炭処理を施して母材の
靭性と表層部の耐摩耗性を向上させることにより、疲労
強度を多少なりとも向上させようとするものであった。
れる浸炭肌焼鋼は、母相のC量を低く抑え(0,15〜
0.30v+t%)、表層部に浸炭処理を施して母材の
靭性と表層部の耐摩耗性を向上させることにより、疲労
強度を多少なりとも向上させようとするものであった。
かかる浸炭肌焼鋼は一般に疲労強度(靭性、耐摩耗性等
)は高くない。特に、昨今のエンジンの高出力化の要請
に応えることができる程度には疲労強度が高くない。
)は高くない。特に、昨今のエンジンの高出力化の要請
に応えることができる程度には疲労強度が高くない。
そこで、この疲労強度をより高める方法の一つとして、
ショットピーニング法がある。
ショットピーニング法がある。
ショットピーニングは冷間加工の一種で、常温で鋼等の
粒子(ショット)をエアーノズルまたはインペラーによ
って金属材料の表面に衝突させ、表層部に圧縮残留応力
を付加させる方法である。
粒子(ショット)をエアーノズルまたはインペラーによ
って金属材料の表面に衝突させ、表層部に圧縮残留応力
を付加させる方法である。
圧縮残留応力は、浸炭層に残留した未変態オーステナイ
ト (通称「残留オーステナイト」)が粒子の衝突によ
ってマルテンサイト(誘起マルテンサイト)化し、体積
が膨張するため生じる現象である。このショットピーニ
ングは、特に歯車の高強度化に極めて有効な手段である
。
ト (通称「残留オーステナイト」)が粒子の衝突によ
ってマルテンサイト(誘起マルテンサイト)化し、体積
が膨張するため生じる現象である。このショットピーニ
ングは、特に歯車の高強度化に極めて有効な手段である
。
発明が解決しようとする課題
しかし、従来の常温でのショットピーニング法では、歯
車等の高強度化には有効であるが、表層部が加工硬化し
く硬度が上昇し過ぎる)、耐遅れ破壊特性の低下をきた
すことがある。
車等の高強度化には有効であるが、表層部が加工硬化し
く硬度が上昇し過ぎる)、耐遅れ破壊特性の低下をきた
すことがある。
この発明はこのような現状よりみて、安定した耐遅れ破
壊特性を有する浸炭肌焼鋼を提供することを目的とし、
浸炭焼入後ショットまたは被処理物を所定の温度に加熱
してショットピーニングを実施することによって、圧縮
残留応力を一定かつ均一に維持したまま浸炭層表面の硬
さ上昇を抑えることができると同時に、浸炭焼入後の焼
戻し処理を省略することができる浸炭肌焼鋼の製造方法
を提案しようとするものである。
壊特性を有する浸炭肌焼鋼を提供することを目的とし、
浸炭焼入後ショットまたは被処理物を所定の温度に加熱
してショットピーニングを実施することによって、圧縮
残留応力を一定かつ均一に維持したまま浸炭層表面の硬
さ上昇を抑えることができると同時に、浸炭焼入後の焼
戻し処理を省略することができる浸炭肌焼鋼の製造方法
を提案しようとするものである。
課題を解決するための手段
この発明者は、ショットピーニング法の前記問題を解決
するため種々検討した結果、次に記載する知見を得た。
するため種々検討した結果、次に記載する知見を得た。
■ ショットを所定の温度に加熱した状態、もしくは被
処理物を所定の温度に加熱した状態でショットピーニン
グを施すことにより、圧縮残留応力を従来レベルに維持
したまま浸炭層表面(表面から0.1mm以内)の硬さ
上昇を防止(ショットピー。
処理物を所定の温度に加熱した状態でショットピーニン
グを施すことにより、圧縮残留応力を従来レベルに維持
したまま浸炭層表面(表面から0.1mm以内)の硬さ
上昇を防止(ショットピー。
ニング無しと同レベルに維持)することができる。
■ ショットを所定の温度に加熱した状態、もしくは被
処理物を所定の温度に加熱した状態でショットピーニン
グを施すことにより、耐遅れ破壊特性の低下を防止でき
る。
処理物を所定の温度に加熱した状態でショットピーニン
グを施すことにより、耐遅れ破壊特性の低下を防止でき
る。
■ 被処理物を所定の温度に加熱した状態でショットピ
ーニングを施すことにより、ショットピーニングと浸炭
焼入後の焼戻しを兼ねることができ、焼戻し工程の省略
が可能となる。
ーニングを施すことにより、ショットピーニングと浸炭
焼入後の焼戻しを兼ねることができ、焼戻し工程の省略
が可能となる。
この発明は以上の知見に基づいてなされたものであり、
その要旨は、浸炭焼入後、ショットを300〜500℃
に加熱した状態でショットピーニングを施す方法であり
、また、浸炭焼入後、被処理物を100〜300℃の温
度に加熱した状態でショットピーニングを施し、かつ焼
戻し処理を省略する方法である。
その要旨は、浸炭焼入後、ショットを300〜500℃
に加熱した状態でショットピーニングを施す方法であり
、また、浸炭焼入後、被処理物を100〜300℃の温
度に加熱した状態でショットピーニングを施し、かつ焼
戻し処理を省略する方法である。
作 用
この発明において、ショットピーニングの温度条件とし
て、ショットの加熱温度を300〜500℃に、被覆処
理物の加熱温度を 100〜300℃にそれぞれ限定し
たのは、次に記載する理由による。
て、ショットの加熱温度を300〜500℃に、被覆処
理物の加熱温度を 100〜300℃にそれぞれ限定し
たのは、次に記載する理由による。
ショットピーニングは前記した通り、通常は常温にて金
属材料の表面にショットを衝突させることによって、圧
縮残留応力を発生させて疲労特性を向上させる目的で使
用される。しかし、常温ショットピーニングの場合は、
疲労特性は向上できるも、場合によっては加工硬化によ
って表層部の硬さが上昇し過ぎ、耐遅れ破壊特性が低下
する。
属材料の表面にショットを衝突させることによって、圧
縮残留応力を発生させて疲労特性を向上させる目的で使
用される。しかし、常温ショットピーニングの場合は、
疲労特性は向上できるも、場合によっては加工硬化によ
って表層部の硬さが上昇し過ぎ、耐遅れ破壊特性が低下
する。
しかし、ショットを 300〜500℃の温度に加熱し
てショットピーニングを実施すると、浸炭層表面の硬さ
上昇を防止でき、耐遅れ破壊特性の低下を防止できるの
である。
てショットピーニングを実施すると、浸炭層表面の硬さ
上昇を防止でき、耐遅れ破壊特性の低下を防止できるの
である。
ここで、硬さ上昇防止効果を十分に得るためには、ショ
ットの加熱温度を少なくとも 3oo℃以上にする必要
があり、他方500℃を超えると浸炭層の硬さが焼戻し
作用によって低下し耐摩耗性を劣化させる。したがって
、ショットの加熱温度を300〜500℃と限定したの
である。
ットの加熱温度を少なくとも 3oo℃以上にする必要
があり、他方500℃を超えると浸炭層の硬さが焼戻し
作用によって低下し耐摩耗性を劣化させる。したがって
、ショットの加熱温度を300〜500℃と限定したの
である。
ちなみに、第1図は通常(常温)ショットピーニング後
の硬さ分布曲線を例示したもので、ショットピーニング
により表層部の硬さがビッカース硬さで20〜100程
度上昇することがわかる。
の硬さ分布曲線を例示したもので、ショットピーニング
により表層部の硬さがビッカース硬さで20〜100程
度上昇することがわかる。
これに対し、第2図はショット温度300〜500℃で
ショットピーニングを実施した場合の表層部の硬さ分布
曲線を例示したもので、ショットピーニングによる硬さ
上昇は認められない。
ショットピーニングを実施した場合の表層部の硬さ分布
曲線を例示したもので、ショットピーニングによる硬さ
上昇は認められない。
また、ショットは常温のままで、被処理物の方を100
〜300℃加熱してショットピーニングを施すことによ
り、ショットピーニングと浸炭焼入後の焼戻しを兼ねる
ことができ、焼戻しの省略が可能となる。
〜300℃加熱してショットピーニングを施すことによ
り、ショットピーニングと浸炭焼入後の焼戻しを兼ねる
ことができ、焼戻しの省略が可能となる。
ここで、硬さ上昇防止効果を十分に得るためには、被処
理物の加熱温度を最低100℃以上とする必要があり、
他方、被処理物の温度が300℃を超えると浸炭層の硬
さが焼戻し作用によって逆に低下し耐摩耗性を劣化させ
る。
理物の加熱温度を最低100℃以上とする必要があり、
他方、被処理物の温度が300℃を超えると浸炭層の硬
さが焼戻し作用によって逆に低下し耐摩耗性を劣化させ
る。
また、疲労強度については、ショットピーニングの温度
の影響はほとんどないが、遅れ破壊については被処理物
の温度は大きな影響を与える。すなわち、被処理物の温
度が常温〜100℃未満の場合はショットピーニング後
の硬度上昇により耐遅れ破壊特性が低下するため、所望
の耐遅れ破壊特性を得るためには少なくとも被処理物の
温度を100℃以上にする必要がある。
の影響はほとんどないが、遅れ破壊については被処理物
の温度は大きな影響を与える。すなわち、被処理物の温
度が常温〜100℃未満の場合はショットピーニング後
の硬度上昇により耐遅れ破壊特性が低下するため、所望
の耐遅れ破壊特性を得るためには少なくとも被処理物の
温度を100℃以上にする必要がある。
この発明は、ショットを 300〜500℃の温度に加
熱した状態、または被処理物を 100〜300℃の温
度に加熱した状態でショットピーニングを行うことによ
って、浸炭層表層部の硬さ上昇を防止でき、耐遅れ破壊
特性を低下させることなく疲労強度を向上させることが
可能である。また、焼戻し工程を省略できるので、工程
域による省エネルギーがはかることができる。
熱した状態、または被処理物を 100〜300℃の温
度に加熱した状態でショットピーニングを行うことによ
って、浸炭層表層部の硬さ上昇を防止でき、耐遅れ破壊
特性を低下させることなく疲労強度を向上させることが
可能である。また、焼戻し工程を省略できるので、工程
域による省エネルギーがはかることができる。
実 施 例
実施例1
浸炭肌焼鋼として一般に使用されている5Cr420、
SCM420を供試材として用い、180mm中ビレッ
トを30mmφに鍛伸後、925℃に1時間加熱後空冷
して焼準し、第3図に示す小野式回転曲げ疲労試験片(
1+ : 25mm、 t+ : 6mmφ、 tz°
15mm≠)と、第4図に示す耐遅れ破壊試験片(t+
: 4mm≠、七z : 6mm≠)を作成した。
SCM420を供試材として用い、180mm中ビレッ
トを30mmφに鍛伸後、925℃に1時間加熱後空冷
して焼準し、第3図に示す小野式回転曲げ疲労試験片(
1+ : 25mm、 t+ : 6mmφ、 tz°
15mm≠)と、第4図に示す耐遅れ破壊試験片(t+
: 4mm≠、七z : 6mm≠)を作成した。
これらの試験片について、第5図に示す浸炭条件にて浸
炭処理(有効硬化層深さ0.7mm)を施し、さらにシ
ョット温度200〜600℃でショットピーニング(ア
ークハイト 1.OA常温)を実施し、小野式回転曲げ
疲労試験、耐遅れ破壊試験および浸炭層表面のビッカー
ス硬さ試験を実施した結果を、それぞれ第1表、第2表
および第3表に示す。
炭処理(有効硬化層深さ0.7mm)を施し、さらにシ
ョット温度200〜600℃でショットピーニング(ア
ークハイト 1.OA常温)を実施し、小野式回転曲げ
疲労試験、耐遅れ破壊試験および浸炭層表面のビッカー
ス硬さ試験を実施した結果を、それぞれ第1表、第2表
および第3表に示す。
なお、耐遅れ破壊試験は下記条件で行った。
第1表より、疲労強度については、ショットを加熱して
ショットピーニングを施すことによって向上することが
わかる。しかしながら、遅れ破壊については、第2表の
結果より、ショット加熱温度を 200℃および250
’Cでショットピーニング処理したものは、破断時間が
著しく低下しているのに対し、本発明の温度範囲でショ
ットピーニング処理を施したものは、遅れ破壊特性が大
幅に向上することがわかる。
ショットピーニングを施すことによって向上することが
わかる。しかしながら、遅れ破壊については、第2表の
結果より、ショット加熱温度を 200℃および250
’Cでショットピーニング処理したものは、破断時間が
著しく低下しているのに対し、本発明の温度範囲でショ
ットピーニング処理を施したものは、遅れ破壊特性が大
幅に向上することがわかる。
さらに、第3表の結果より、遅れ破壊特性が著しく低下
したショットピーニング材(ショット温度200℃、2
50℃)は、硬さが著しく上昇しているのに対し、ショ
ット温度300’Cでは硬さも若干低下し、遅れ破壊特
性も特に問題はない。しかながら、ショット温度が50
0℃を超えると炭化物の析出によりビッカース硬度は大
きく低下するため、目標の硬さを確保するためには、シ
ョットの温度を300〜500℃とする必要がある。
したショットピーニング材(ショット温度200℃、2
50℃)は、硬さが著しく上昇しているのに対し、ショ
ット温度300’Cでは硬さも若干低下し、遅れ破壊特
性も特に問題はない。しかながら、ショット温度が50
0℃を超えると炭化物の析出によりビッカース硬度は大
きく低下するため、目標の硬さを確保するためには、シ
ョットの温度を300〜500℃とする必要がある。
以下余白
実施例2
実施例1と同様、浸炭肌焼鋼として一般に使用されてい
る5Cr420、SCM420を供試材として用い、1
80mm rpルビレット30mmφに鍛伸後、925
℃に1時間加熱後空冷して焼準し、第3図に示すlJX
野弐回転曲げ疲労試験片(1+ : 25mm、 t+
6mmφ、 Lt : 15mm$ )と、第4図に示
す耐遅れ破壊試験片(j+ : 4mmφ、jz :
6mmg+ )を作成した。
る5Cr420、SCM420を供試材として用い、1
80mm rpルビレット30mmφに鍛伸後、925
℃に1時間加熱後空冷して焼準し、第3図に示すlJX
野弐回転曲げ疲労試験片(1+ : 25mm、 t+
6mmφ、 Lt : 15mm$ )と、第4図に示
す耐遅れ破壊試験片(j+ : 4mmφ、jz :
6mmg+ )を作成した。
これらの試験片について、第5図に示す浸炭条件にて浸
炭処理(有効硬化層深さ0.7mm)を施し、さらに試
験片を50〜400℃の温度に加熱してショットピーニ
ング(アークハイト 1.OA常温)を実施し、小野式
回転曲げ疲労試験、耐遅れ破壊試験および浸炭層表面の
ビッカース硬さ試験を実施した結果を、浸炭焼入れ−焼
き戻し一常温ショットビーニング工程からなる従来法と
比較して第4表、第5表および第6表に示す。
炭処理(有効硬化層深さ0.7mm)を施し、さらに試
験片を50〜400℃の温度に加熱してショットピーニ
ング(アークハイト 1.OA常温)を実施し、小野式
回転曲げ疲労試験、耐遅れ破壊試験および浸炭層表面の
ビッカース硬さ試験を実施した結果を、浸炭焼入れ−焼
き戻し一常温ショットビーニング工程からなる従来法と
比較して第4表、第5表および第6表に示す。
なお、耐遅れ破壊試験は実施例1と同じ条件で実施した
。
。
第4表より明らかなごとく、浸炭後、焼戻し工程を省略
し、ショットピーニングを実施しても、従来法(浸炭焼
入−焼戻し一常温シヨツトピーニング)と同程度の疲労
特性が得られている。
し、ショットピーニングを実施しても、従来法(浸炭焼
入−焼戻し一常温シヨツトピーニング)と同程度の疲労
特性が得られている。
しかし、第5表の遅れ破壊試験結果をみると、従来の常
温および比較例の50℃ショットピーニングは、破断時
間が著しく低下している。
温および比較例の50℃ショットピーニングは、破断時
間が著しく低下している。
一方、第6表に示すショットピーニングの表層のビッカ
ース硬さ測定結果をみると、遅れ破壊特性が著しく低下
した常温および50℃のショットピーニングにおいては
、硬さが著しく上昇している。
ース硬さ測定結果をみると、遅れ破壊特性が著しく低下
した常温および50℃のショットピーニングにおいては
、硬さが著しく上昇している。
また、被処理材の温度がさらに高くなり 350℃、4
00℃になると、ビッカース硬度は大きく低下し、耐摩
耗性に問題がある。
00℃になると、ビッカース硬度は大きく低下し、耐摩
耗性に問題がある。
これに対し、本発明の温度範囲(100〜300℃)の
場合は、ビッカース硬度は若干低下するものの、耐摩耗
性に影響を与えるほどではない。
場合は、ビッカース硬度は若干低下するものの、耐摩耗
性に影響を与えるほどではない。
すなわち、浸炭後焼戻し工程を省略しても、従来法と同
程度の疲労特性、耐遅れ破壊特性および硬度が得られる
ことがわかる。
程度の疲労特性、耐遅れ破壊特性および硬度が得られる
ことがわかる。
発明の詳細
な説明したごとく、この発明の請求項1.2記載の方法
によれば、ショットピーニング後ノ圧縮残留応力を従来
レベルに維持したまま浸炭層表面の硬さ上昇と耐遅れ破
壊特性の低下を防止でき、高品質の肌焼鋼を製造するこ
とができる。
によれば、ショットピーニング後ノ圧縮残留応力を従来
レベルに維持したまま浸炭層表面の硬さ上昇と耐遅れ破
壊特性の低下を防止でき、高品質の肌焼鋼を製造するこ
とができる。
また、請求項2記載の方法によれば、ショットピーニン
グと浸炭焼入れ後の焼戻しを兼ねることができるので、
疲労特性の優れた高品質の肌焼鋼を安価に製造すること
ができるという優れた効果を奏するものである。
グと浸炭焼入れ後の焼戻しを兼ねることができるので、
疲労特性の優れた高品質の肌焼鋼を安価に製造すること
ができるという優れた効果を奏するものである。
第1図は従来の常温のショットによるショットピーニン
グ後の硬さ分布曲線を示す図、第2図はこの発明の温度
300〜500℃のショットをによるショットピーニン
グ後の硬さ分布曲線を示す図、第3図はこの発明の実施
例における回転曲げ疲労試験片を示す図、第4図は同じ
く耐遅れ破壊試験片を示す図、第5図は同上実施例にお
ける浸炭処理ヒートパターンを示す図である。 第1図 表面からの距離(IIB) 第2図 表面からの距離(III)
グ後の硬さ分布曲線を示す図、第2図はこの発明の温度
300〜500℃のショットをによるショットピーニン
グ後の硬さ分布曲線を示す図、第3図はこの発明の実施
例における回転曲げ疲労試験片を示す図、第4図は同じ
く耐遅れ破壊試験片を示す図、第5図は同上実施例にお
ける浸炭処理ヒートパターンを示す図である。 第1図 表面からの距離(IIB) 第2図 表面からの距離(III)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 浸炭肌焼鋼の製造方法において、浸炭焼入後、ショット
を300〜500℃の温度に加熱した状態でショットピ
ーニングを施すことを特徴とする浸炭肌焼鋼の製造方法
。 浸炭肌焼鋼の製造方法において、浸炭焼入後、被処理物
を100〜300℃の温度に加熱した状態でショットピ
ーニングを施し、かつ焼戻し処理を省略することを特徴
とする浸炭肌焼鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30147190A JPH04173918A (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 浸炭肌焼鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30147190A JPH04173918A (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 浸炭肌焼鋼の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04173918A true JPH04173918A (ja) | 1992-06-22 |
Family
ID=17897297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30147190A Pending JPH04173918A (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 浸炭肌焼鋼の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04173918A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002348608A (ja) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Sintokogio Ltd | 鉄鋼材の表面処理方法 |
EP3461582A1 (en) * | 2017-09-28 | 2019-04-03 | United Technologies Corporation | Systems and methods for treating an engine flange |
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1990
- 1990-11-06 JP JP30147190A patent/JPH04173918A/ja active Pending
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