JPH05271868A - 高強度の被削性に優れた高周波焼入歯車用鋼 - Google Patents
高強度の被削性に優れた高周波焼入歯車用鋼Info
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- JPH05271868A JPH05271868A JP9884992A JP9884992A JPH05271868A JP H05271868 A JPH05271868 A JP H05271868A JP 9884992 A JP9884992 A JP 9884992A JP 9884992 A JP9884992 A JP 9884992A JP H05271868 A JPH05271868 A JP H05271868A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度の、被削性に優れた高周波焼入歯車用
鋼を提供することを目的とする。 【構成】 歯車用鋼の組成を重量基準でＣ：０．５０〜
０．６５％，Ｓｉ：≦０．５０％，Ｍｎ：≦２．０％，
Ｐ：≦０．０２０％，Ｓ：０．０１０〜０．０４０％，
Ｍｏ：０．０５〜０．５０％，Ｔｉ＋Ｚｒ＋ＲＥＭ：≦
０．０１％，Ｂ＋Ｎ及び／又はＴｅをＢ：０．００４０
〜０．０２０％，Ｎ：０．００５０〜０．０２０％，Ｔ
ｅ：０．００３〜０．０３０％で含有し、残部実質的に
Ｆｅから成る組成とする。
鋼を提供することを目的とする。 【構成】 歯車用鋼の組成を重量基準でＣ：０．５０〜
０．６５％，Ｓｉ：≦０．５０％，Ｍｎ：≦２．０％，
Ｐ：≦０．０２０％，Ｓ：０．０１０〜０．０４０％，
Ｍｏ：０．０５〜０．５０％，Ｔｉ＋Ｚｒ＋ＲＥＭ：≦
０．０１％，Ｂ＋Ｎ及び／又はＴｅをＢ：０．００４０
〜０．０２０％，Ｎ：０．００５０〜０．０２０％，Ｔ
ｅ：０．００３〜０．０３０％で含有し、残部実質的に
Ｆｅから成る組成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は高強度の、被削性に優
れた高周波焼入歯車用鋼に関する。
れた高周波焼入歯車用鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、歯車は切削等の機械加工後に浸炭
焼入処理して使用するが、近年かかる浸炭焼入れに代え
て高周波焼入れによる表面硬化処理が注目されている。
焼入処理して使用するが、近年かかる浸炭焼入れに代え
て高周波焼入れによる表面硬化処理が注目されている。
【０００３】高周波焼入れの場合、インライン、つまり
歯車の主製造ライン上の工程において処理が可能であ
り、また省エネルギー，作業環境の向上が図れるなど優
れた点があるが、反面において従来の高周波焼入れの場
合、浸炭焼入れの場合と異なって歯車の形状に沿って焼
きが入らず、歯車の歯先から歯元にかけての全体焼入れ
となってしまい、このために高い表面圧縮残留応力が得
られ難く、また心部が全てマルテンサイトとなってしま
って、歯元疲労強度や靭性が低くなってしまう問題があ
った。
歯車の主製造ライン上の工程において処理が可能であ
り、また省エネルギー，作業環境の向上が図れるなど優
れた点があるが、反面において従来の高周波焼入れの場
合、浸炭焼入れの場合と異なって歯車の形状に沿って焼
きが入らず、歯車の歯先から歯元にかけての全体焼入れ
となってしまい、このために高い表面圧縮残留応力が得
られ難く、また心部が全てマルテンサイトとなってしま
って、歯元疲労強度や靭性が低くなってしまう問題があ
った。
【０００４】しかるに近年高周波焼入れの技術が進歩
し、歯車の形状に沿った焼入れによる表面硬化層を得る
ことが可能となり、歯車の焼入手段として注目が高まっ
ているのである。
し、歯車の形状に沿った焼入れによる表面硬化層を得る
ことが可能となり、歯車の焼入手段として注目が高まっ
ているのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの高周
波焼入れの場合、浸炭焼入れの場合と異なって焼入効果
を得るために必要なＣを素材中に予め含有させておかな
ければならず、歯車加工の際の機械加工性が悪くなる問
題がある。
波焼入れの場合、浸炭焼入れの場合と異なって焼入効果
を得るために必要なＣを素材中に予め含有させておかな
ければならず、歯車加工の際の機械加工性が悪くなる問
題がある。
【０００６】従来、歯車用鋼として炭素鋼が一般に用い
られているが、これを圧延まま、又は鍛造後熱処理省略
して歯車加工した場合、靭性または被削性が著しく劣り
加工が困難であるといった問題を生ずるのである。
られているが、これを圧延まま、又は鍛造後熱処理省略
して歯車加工した場合、靭性または被削性が著しく劣り
加工が困難であるといった問題を生ずるのである。
【０００７】尤も材料成分としてＰｂやＢｉ等の被削性
向上元素を含有させ、或いはＭｎＳを生成させることに
よって被削性を高めるといったことも可能である。
向上元素を含有させ、或いはＭｎＳを生成させることに
よって被削性を高めるといったことも可能である。
【０００８】しかしながらＰｂやＢｉを材料中に添加含
有させた場合、これらは低融点の金属であるために歯車
使用時に温度が上がったとき、これらが亀裂発生・成長
の起点となってしまい、面圧疲労やピッチング特性に悪
影響を与えてしまう。
有させた場合、これらは低融点の金属であるために歯車
使用時に温度が上がったとき、これらが亀裂発生・成長
の起点となってしまい、面圧疲労やピッチング特性に悪
影響を与えてしまう。
【０００９】一方、ＭｎＳの場合には歯車の歯筋方向
（軸心方向）に展伸する傾向があり、靭性を著しく低下
させてしまう問題がある。
（軸心方向）に展伸する傾向があり、靭性を著しく低下
させてしまう問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような事情
を背景とし、高強度の、被削性に優れた高周波焼入歯車
用鋼を提供すべくなされたもので、その要旨は、材料組
成を重量基準で、Ｃ：０．５０〜０．６５％，Ｓｉ：≦
０．５０％，Ｍｎ：≦２．０％，Ｐ：≦０．０２０％，
Ｓ：０．０１０〜０．０４０％，Ｍｏ：０．０５〜０．
５０％，Ｔｉ＋Ｚｒ＋ＲＥＭ：≦０．０１％，Ｂ＋Ｎ及
び／又はＴｅをＢ：０．００４０〜０．０２０％，Ｎ：
０．００５０〜０．０２０％，Ｔｅ：０．００３〜０．
０３０％で含有し、残部実質的にＦｅから成る組成とす
ることにある。
を背景とし、高強度の、被削性に優れた高周波焼入歯車
用鋼を提供すべくなされたもので、その要旨は、材料組
成を重量基準で、Ｃ：０．５０〜０．６５％，Ｓｉ：≦
０．５０％，Ｍｎ：≦２．０％，Ｐ：≦０．０２０％，
Ｓ：０．０１０〜０．０４０％，Ｍｏ：０．０５〜０．
５０％，Ｔｉ＋Ｚｒ＋ＲＥＭ：≦０．０１％，Ｂ＋Ｎ及
び／又はＴｅをＢ：０．００４０〜０．０２０％，Ｎ：
０．００５０〜０．０２０％，Ｔｅ：０．００３〜０．
０３０％で含有し、残部実質的にＦｅから成る組成とす
ることにある。
【００１１】以上のように本発明は静的強度，歯元疲労
強度，面圧疲労強度を確保するためにＣ量を０．５０％
以上とするとともに、靭性確保のためにＭｏを添加し、
またＢ，Ｎ，Ｔｅを所定量含有させ且つＴｉ，Ｚｒ，Ｒ
ＥＭを一定以下に抑えることによって被削性を確保する
ことを骨子とするものである。
強度，面圧疲労強度を確保するためにＣ量を０．５０％
以上とするとともに、靭性確保のためにＭｏを添加し、
またＢ，Ｎ，Ｔｅを所定量含有させ且つＴｉ，Ｚｒ，Ｒ
ＥＭを一定以下に抑えることによって被削性を確保する
ことを骨子とするものである。
【００１２】ここでＢ，ＮはＢＮとなってその潤滑効果
により材料の被削性を高める。このＢＮは微細粒子とな
って材料組織中に均等に分散し、機械特性を劣化させな
い。
により材料の被削性を高める。このＢＮは微細粒子とな
って材料組織中に均等に分散し、機械特性を劣化させな
い。
【００１３】またＴｅは歯筋方向に展伸した状態となり
がちなＭｎＳを球状化する作用があり、ＭｎＳによる悪
影響を抑制する働きがある。
がちなＭｎＳを球状化する作用があり、ＭｎＳによる悪
影響を抑制する働きがある。
【００１４】一方Ｔｉ，Ｚｒ，ＲＥＭ（希土類元素）を
一定以下に抑えるのは、これらは何れもＮと結合し易い
成分であり、それら成分とＮとの結合によってＢＮの生
成が抑えられるのを防止し、また疲労強度に悪影響を与
えるＴｉＮ等の生成を防止するためである。
一定以下に抑えるのは、これらは何れもＮと結合し易い
成分であり、それら成分とＮとの結合によってＢＮの生
成が抑えられるのを防止し、また疲労強度に悪影響を与
えるＴｉＮ等の生成を防止するためである。
【００１５】本発明の歯車用鋼の場合、高Ｃ含量にも拘
らず被削性が良好で歯車加工を行い易く、また高周波焼
入後において高い静的強度，疲労強度を有する。
らず被削性が良好で歯車加工を行い易く、また高周波焼
入後において高い静的強度，疲労強度を有する。
【００１６】本発明においては、前記各成分に加えＣ
ｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｎｂの１種又は２種以上をＣｒ：≦１．
００％，Ｎｉ：≦３．０％，Ｖ：≦０．５０％，Ｎｂ：
≦０．５０％の量で含有させることが望ましい。
ｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｎｂの１種又は２種以上をＣｒ：≦１．
００％，Ｎｉ：≦３．０％，Ｖ：≦０．５０％，Ｎｂ：
≦０．５０％の量で含有させることが望ましい。
【００１７】次に本発明における各成分の限定理由を詳
述する。 Ｃ：０．５０〜０．６５重量％ Ｃは静的強度，歯元曲げ疲労強度，面圧疲労強度を確保
する上で０．５０％以上必要である。但し０．６５％を
超えると被削性及び靭性の劣化が著しい。そこで本発明
ではＣを０．５０〜０．６５％とする。
述する。 Ｃ：０．５０〜０．６５重量％ Ｃは静的強度，歯元曲げ疲労強度，面圧疲労強度を確保
する上で０．５０％以上必要である。但し０．６５％を
超えると被削性及び靭性の劣化が著しい。そこで本発明
ではＣを０．５０〜０．６５％とする。
【００１８】Ｓｉ：≦０．５０重量％ Ｓｉはその含有量が０．５０％を超えると靭性が劣化す
るので、ここでは０．５０％以下とする。
るので、ここでは０．５０％以下とする。
【００１９】Ｍｎ：≦２．０重量％ Ｍｎは２．０％を超えると靭性，被削性及び熱間加工性
が劣化するので２．０％以下とする。
が劣化するので２．０％以下とする。
【００２０】Ｐ：≦０．０２０重量％ Ｐは靭性劣化防止のために０．０２０％以下とする。
【００２１】Ｓ：０．０１０〜０．０４０重量％ ＳはＭｎＳの生成による快削化のために０．０１０％以
上必要であるが０．０４０％を超えると機械的性質が劣
化するので上限値を０．０４０％とする。
上必要であるが０．０４０％を超えると機械的性質が劣
化するので上限値を０．０４０％とする。
【００２２】Ｍｏ：０．０５〜０．５０重量％ Ｍｏは強度（焼入性），靭性を確保する上で０．０５％
以上必要である。但し０．５％を超えて含有させても効
果が飽和してしまう。
以上必要である。但し０．５％を超えて含有させても効
果が飽和してしまう。
【００２３】Ｂ：０．００４０〜０．０２０重量％ Ｎ：０．００５０〜０．０２０重量％ Ｂ，ＮはＢＮ形成による快削効果を得るためにそれぞれ
０．００４０％，０．００５０％以上必要である。但し
それぞれ０．０２０％を超えると機械的性質が劣化した
り熱間加工性が劣化するので上限値を０．０２０％とす
る。
０．００４０％，０．００５０％以上必要である。但し
それぞれ０．０２０％を超えると機械的性質が劣化した
り熱間加工性が劣化するので上限値を０．０２０％とす
る。
【００２４】Ｔｅ：０．００３〜０．０３０重量％ Ｔｅは上述のようにＭｎＳを球状化してＭｎＳが歯筋方
向に展伸するのを防止する働きがある。この効果を得る
ために０．００３％以上含有させることが必要である。
しかしながら０．０３０％を超えると熱間加工性が劣化
するので上限値を０．０３０％とする。
向に展伸するのを防止する働きがある。この効果を得る
ために０．００３％以上含有させることが必要である。
しかしながら０．０３０％を超えると熱間加工性が劣化
するので上限値を０．０３０％とする。
【００２５】Ｔｉ＋Ｚｒ＋ＲＥＭ：≦０．０１重量％ Ｔｉ，Ｚｒ，ＲＥＭはＮと結合してＢＮ形成を阻害する
ので合計量で０．０１％以下とする必要がある。また面
圧疲労強度を低下させるＴｉＮの生成を防止する意味に
おいても含有量を上記値以下に抑える必要がある。
ので合計量で０．０１％以下とする必要がある。また面
圧疲労強度を低下させるＴｉＮの生成を防止する意味に
おいても含有量を上記値以下に抑える必要がある。
【００２６】Ｃｒ：≦１．００重量％ Ｃｒは焼入性を向上させるために積極的に含有させるこ
とが望ましいが１．００％を超えると靭性，冷間鍛造性
が劣化するので上限値を１．００％とする。
とが望ましいが１．００％を超えると靭性，冷間鍛造性
が劣化するので上限値を１．００％とする。
【００２７】Ｎｉ：≦３．０重量％ Ｎｉは強度（焼入性），靭性を確保する上で積極的に含
有させることが望ましいが３．０％を超えると効果が飽
和してしまうので上限値を３．０％とする。
有させることが望ましいが３．０％を超えると効果が飽
和してしまうので上限値を３．０％とする。
【００２８】Ｖ，Ｎｂ：≦０．５０重量％ Ｖ，Ｎｂは析出硬化による強度向上の働きがあり、この
意味において材料中に積極的に含有させることが望まし
い。好ましい量は０．０１％以上である。但し０．５％
を超えると熱間加工性が劣化するので上限値を０．５％
とする。
意味において材料中に積極的に含有させることが望まし
い。好ましい量は０．０１％以上である。但し０．５％
を超えると熱間加工性が劣化するので上限値を０．５％
とする。
【００２９】
【実施例】次に本発明の実施例を詳しく説明する。表１
に示す各種組成の鋼材を用い、歯車加工及び高周波焼入
れ（比較鋼Ｌの場合には浸炭焼入れ）を行って歯車を製
造し、各種特性の測定及び静的強度試験，疲労強さ試
験，衝撃試験を行った。結果が表２，表３に示してあ
る。
に示す各種組成の鋼材を用い、歯車加工及び高周波焼入
れ（比較鋼Ｌの場合には浸炭焼入れ）を行って歯車を製
造し、各種特性の測定及び静的強度試験，疲労強さ試
験，衝撃試験を行った。結果が表２，表３に示してあ
る。
【００３０】尚歯車の形態，焼入条件は下記とし、また
歯車の静的強度試験，曲げ疲労試験，衝撃試験は下記の
各条件にて行った。
歯車の静的強度試験，曲げ疲労試験，衝撃試験は下記の
各条件にて行った。
【００３１】歯車の形態 形状：平歯車 外径：７５ｍｍ モジュール：２．５ 圧力角：２０° 歯数：３０ 高周波焼入条件 二重周波焼入れ：１０kHz×１０ｓ→１００kHz×０．５
ｓ 歯車の静的曲げ強さ特性，曲げ疲労強さ試験 （イ）静的曲げ強さ：固定歯車と回転歯車の一組を噛合
せ状態に装着し、静的負荷をかけて破断時の応力を求め
た。 （ロ）曲げ疲労試験：歯車を動力循環式歯車試験機にか
けて５０００rpmで動力伝達を行い、繰返し数１０7回に
達する疲れ限度を求めた。 歯車衝撃試験 計装化歯車衝撃試験機に固定歯車と回転歯車の一組を装
着し、ハンマーにて衝撃荷重を与えて破断時の荷重値を
読み取った。 ホブ被削性試験 工具材種 Ｍ３４（ＴｉＮコーティング） 工具形状 モジュール：２．５ 圧力角：２０° 条数：３ 切削条件 歯数：３０ 歯幅：２００ ねじれ角：０ 切削油剤使用 寿命判定 フランク摩耗が０．３ｍｍに達した場合を寿
命と判定。
ｓ 歯車の静的曲げ強さ特性，曲げ疲労強さ試験 （イ）静的曲げ強さ：固定歯車と回転歯車の一組を噛合
せ状態に装着し、静的負荷をかけて破断時の応力を求め
た。 （ロ）曲げ疲労試験：歯車を動力循環式歯車試験機にか
けて５０００rpmで動力伝達を行い、繰返し数１０7回に
達する疲れ限度を求めた。 歯車衝撃試験 計装化歯車衝撃試験機に固定歯車と回転歯車の一組を装
着し、ハンマーにて衝撃荷重を与えて破断時の荷重値を
読み取った。 ホブ被削性試験 工具材種 Ｍ３４（ＴｉＮコーティング） 工具形状 モジュール：２．５ 圧力角：２０° 条数：３ 切削条件 歯数：３０ 歯幅：２００ ねじれ角：０ 切削油剤使用 寿命判定 フランク摩耗が０．３ｍｍに達した場合を寿
命と判定。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
【表３】
【００３５】表２，表３の結果において、本発明鋼の場
合何れもＣ含量が０．５０％以上と多いにも拘らず被削
性が良好であること、表面硬さ，心部硬さについては比
較鋼のＬ鋼に比べて低く、従って静的曲げ強さについて
はＬ鋼の方が高くなっているが、本発明鋼の場合には歯
形方向（歯筋と直角方向）の圧縮残留応力が高く、曲げ
疲労強さが高くなっていること、心部硬さがＬ鋼に比べ
て低くなっていることから衝撃特性が何れも良好である
こと等が分る。
合何れもＣ含量が０．５０％以上と多いにも拘らず被削
性が良好であること、表面硬さ，心部硬さについては比
較鋼のＬ鋼に比べて低く、従って静的曲げ強さについて
はＬ鋼の方が高くなっているが、本発明鋼の場合には歯
形方向（歯筋と直角方向）の圧縮残留応力が高く、曲げ
疲労強さが高くなっていること、心部硬さがＬ鋼に比べ
て低くなっていることから衝撃特性が何れも良好である
こと等が分る。
【００３６】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において、当業者の知識に基づき種々変更を加えた態
様で実施可能である。
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において、当業者の知識に基づき種々変更を加えた態
様で実施可能である。
Claims (2)
- 【請求項１】重量基準で Ｃ ：０．５０〜０．６５％ Ｓｉ：≦０．５０％ Ｍｎ：≦２．０％ Ｐ ：≦０．０２０％ Ｓ ：０．０１０〜０．０４０％ Ｍｏ：０．０５〜０．５０％ Ｔｉ＋Ｚｒ＋ＲＥＭ：≦０．０１％ Ｂ＋Ｎ及び／又はＴｅを Ｂ ：０．００４０〜０．０２０％ Ｎ ：０．００５０〜０．０２０％ Ｔｅ：０．００３〜０．０３０％ で含有し、残部実質的にＦｅから成ることを特徴とする
高強度の被削性に優れた高周波焼入歯車用鋼。 - 【請求項２】 請求項１の前記各成分に加えてＣｒ，Ｎ
ｉ，Ｖ，Ｎｂの１種又は２種以上を重量基準で Ｃｒ：≦１．００％ Ｎｉ：≦３．０％ Ｖ ：≦０．５０％ Ｎｂ：≦０．５０％ の量で含有することを特徴とする高強度の被削性に優れ
た高周波焼入歯車用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09884992A JP3239432B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 高強度の被削性に優れた高周波焼入歯車用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09884992A JP3239432B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 高強度の被削性に優れた高周波焼入歯車用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05271868A true JPH05271868A (ja) | 1993-10-19 |
| JP3239432B2 JP3239432B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=14230689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09884992A Expired - Fee Related JP3239432B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 高強度の被削性に優れた高周波焼入歯車用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3239432B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1053809A (ja) * | 1996-06-06 | 1998-02-24 | Dowa Mining Co Ltd | 浸炭焼入焼戻方法及び装置 |
| JP2009074149A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Jtekt Corp | ステアリングラックおよびこれを備えるステアリング装置ならびにステアリングラックの製造方法 |
| US9039962B2 (en) | 2010-03-30 | 2015-05-26 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Steel for induction hardening, roughly shaped material for induction hardening, producing method thereof, and induction hardening steel part |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP09884992A patent/JP3239432B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1053809A (ja) * | 1996-06-06 | 1998-02-24 | Dowa Mining Co Ltd | 浸炭焼入焼戻方法及び装置 |
| JP2009074149A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Jtekt Corp | ステアリングラックおよびこれを備えるステアリング装置ならびにステアリングラックの製造方法 |
| US9039962B2 (en) | 2010-03-30 | 2015-05-26 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Steel for induction hardening, roughly shaped material for induction hardening, producing method thereof, and induction hardening steel part |
| US9890446B2 (en) | 2010-03-30 | 2018-02-13 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Steel for induction hardening roughly shaped material for induction hardening |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3239432B2 (ja) | 2001-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |