JPH06212396A - 歯車の浸炭処理法 - Google Patents
歯車の浸炭処理法Info
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- JPH06212396A JPH06212396A JP5005116A JP511693A JPH06212396A JP H06212396 A JPH06212396 A JP H06212396A JP 5005116 A JP5005116 A JP 5005116A JP 511693 A JP511693 A JP 511693A JP H06212396 A JPH06212396 A JP H06212396A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 生産性を阻害することなしに、耐ピッティン
グ性及び歯元疲労強度を併せて改善する。 【構成】 所定の形状に仕上げた歯車に浸炭処理を施す
に当たり、プラズマ浸炭法を用い、歯面には炭化物を析
出させる一方、歯元Ｒ部及び歯底部は（マルテンサイト
＋残留オーステナイト）組織とする。
グ性及び歯元疲労強度を併せて改善する。 【構成】 所定の形状に仕上げた歯車に浸炭処理を施す
に当たり、プラズマ浸炭法を用い、歯面には炭化物を析
出させる一方、歯元Ｒ部及び歯底部は（マルテンサイト
＋残留オーステナイト）組織とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、歯車の浸炭処理法に
関し、とくに耐ピッティング性や歯元疲労強度などの歯
車特性の有利な向上を、生産能率の向上に併せて実現し
ようとするものである。
関し、とくに耐ピッティング性や歯元疲労強度などの歯
車特性の有利な向上を、生産能率の向上に併せて実現し
ようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車や建設機械用の歯車としては、高
強度のみならず、とくに耐ピッティング性が必要とされ
るため、従来から浸炭処理を施して歯面硬度を向上させ
た浸炭歯車が用いられている。しかしながら、歯車全体
に一様に浸炭処理を施した場合には、歯面の硬度は上昇
するものの、歯元部ではかえって疲労強度が低下し、耐
衝撃性が劣化する。そこで、歯元部の疲労強度を低下さ
せることなしに、歯面の耐ピッティング性を向上させる
方法として、例えば特開昭63−297866号公報では、歯元
Ｒ部や歯底部に防炭処理たとえば防炭材の塗布を行った
上で、表面Ｃポテンシャルを高めに設定した条件で浸炭
処理を行う方法が提案されている。
強度のみならず、とくに耐ピッティング性が必要とされ
るため、従来から浸炭処理を施して歯面硬度を向上させ
た浸炭歯車が用いられている。しかしながら、歯車全体
に一様に浸炭処理を施した場合には、歯面の硬度は上昇
するものの、歯元部ではかえって疲労強度が低下し、耐
衝撃性が劣化する。そこで、歯元部の疲労強度を低下さ
せることなしに、歯面の耐ピッティング性を向上させる
方法として、例えば特開昭63−297866号公報では、歯元
Ｒ部や歯底部に防炭処理たとえば防炭材の塗布を行った
上で、表面Ｃポテンシャルを高めに設定した条件で浸炭
処理を行う方法が提案されている。
【０００３】ここに防炭処理法としては、めっき法、防
炭材ハケ塗り法及び防炭シール貼付法などを利用した方
法がある。また、防炭材を薄めて、歯底部のＣ量をコン
トロールする方法などもある。
炭材ハケ塗り法及び防炭シール貼付法などを利用した方
法がある。また、防炭材を薄めて、歯底部のＣ量をコン
トロールする方法などもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記よ
うな防炭処理法は、防炭材の塗布及び浸炭後の除去に長
時間を要するだけでなく、特に塗布作業には熟練を必要
とするところに問題を残していた。また、上記の各方法
を採用してもなお、歯元疲労強度が依然として低いとこ
ろにも問題があった。この発明は、上記の問題を有利に
解決するもので、生産性を阻害することなしに、耐ピッ
ティング性はいうまでもなく、歯元疲労強度を効果的に
向上させ得る、歯車の新規な浸炭処理法を提案すること
を目的とする。
うな防炭処理法は、防炭材の塗布及び浸炭後の除去に長
時間を要するだけでなく、特に塗布作業には熟練を必要
とするところに問題を残していた。また、上記の各方法
を採用してもなお、歯元疲労強度が依然として低いとこ
ろにも問題があった。この発明は、上記の問題を有利に
解決するもので、生産性を阻害することなしに、耐ピッ
ティング性はいうまでもなく、歯元疲労強度を効果的に
向上させ得る、歯車の新規な浸炭処理法を提案すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】さて発明者らは、上記の
目的を達成すべく、数多くの実験と検討を重ねたが、そ
の過程で、浸炭法としてプラズマ浸炭法の利用を試みた
ところ、所期した目的の達成に関し、望外の成果が得ら
れたのである。また、プラズマ浸炭法による浸炭処理の
際、歯元Ｒ部及び歯底部のみに近接する防炭治具を利用
すれば、一層優れた効果が得られることも併せて見出し
た。この発明は、上記の知見に立脚するものである。
目的を達成すべく、数多くの実験と検討を重ねたが、そ
の過程で、浸炭法としてプラズマ浸炭法の利用を試みた
ところ、所期した目的の達成に関し、望外の成果が得ら
れたのである。また、プラズマ浸炭法による浸炭処理の
際、歯元Ｒ部及び歯底部のみに近接する防炭治具を利用
すれば、一層優れた効果が得られることも併せて見出し
た。この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【０００６】すなわちこの発明は、所定の形状に仕上げ
た歯車に浸炭処理を施すに当たり、プラズマ浸炭法を用
い、歯面には炭化物を析出させる一方、歯元Ｒ部及び歯
底部は（マルテンサイト＋残留オーステナイト）組織と
することを特徴とする歯車の浸炭処理法である。
た歯車に浸炭処理を施すに当たり、プラズマ浸炭法を用
い、歯面には炭化物を析出させる一方、歯元Ｒ部及び歯
底部は（マルテンサイト＋残留オーステナイト）組織と
することを特徴とする歯車の浸炭処理法である。
【０００７】この発明では、歯元Ｒ部及び歯底部のみを
遮蔽する防炭治具の存在下にプラズマ浸炭処理を施すこ
とがとりわけ有利である。また、効果の一層の向上を図
るためには、歯車素材中に、Ni及びMoを複合含有させる
ことがより好ましい。
遮蔽する防炭治具の存在下にプラズマ浸炭処理を施すこ
とがとりわけ有利である。また、効果の一層の向上を図
るためには、歯車素材中に、Ni及びMoを複合含有させる
ことがより好ましい。
【０００８】
【作用】この発明によれば、多大の時間を要していた防
炭材の塗布及び除去作業が不要となるので、生産性が格
段に向上するだけでなく、プラズマ浸炭法を利用した場
合には、歯面部にグロー放電が集中するため炭化物が析
出するのは歯面だけで、歯元Ｒ部及び歯底部は（マルテ
ンサイト＋残留オーステナイト）組織となるので、歯面
の耐ピッティング性は言うまでもなく、歯元部の疲労強
度が格段に向上する。
炭材の塗布及び除去作業が不要となるので、生産性が格
段に向上するだけでなく、プラズマ浸炭法を利用した場
合には、歯面部にグロー放電が集中するため炭化物が析
出するのは歯面だけで、歯元Ｒ部及び歯底部は（マルテ
ンサイト＋残留オーステナイト）組織となるので、歯面
の耐ピッティング性は言うまでもなく、歯元部の疲労強
度が格段に向上する。
【０００９】この発明では、プラズマ浸炭処理によっ
て、歯面の表面Ｃ量を増大して、耐ピッティング性の向
上を図るわけであるが、このとき表面硬度はＨRC≧61、
また有効硬化層深さ≧１mmとすることが好ましい。ここ
に、上記の表面硬度及び有効硬化層深さを得るには、以
下の条件でプラズマ処理を行えば良い。たとえば、浸炭
温度：960 ℃、表面Ｃ量：1.5 wt％、浸炭時間：2.5
ｈ、焼入れ温度：870 ℃、焼入れ油温：80℃、そして焼
戻し処理：170 ℃×２ｈ後、空冷である。なお、プラズ
マ浸炭処理に要する時間は２〜４時間程度であるので、
従来のガス浸炭法に較べると、所要時間が大幅に短縮さ
れる。
て、歯面の表面Ｃ量を増大して、耐ピッティング性の向
上を図るわけであるが、このとき表面硬度はＨRC≧61、
また有効硬化層深さ≧１mmとすることが好ましい。ここ
に、上記の表面硬度及び有効硬化層深さを得るには、以
下の条件でプラズマ処理を行えば良い。たとえば、浸炭
温度：960 ℃、表面Ｃ量：1.5 wt％、浸炭時間：2.5
ｈ、焼入れ温度：870 ℃、焼入れ油温：80℃、そして焼
戻し処理：170 ℃×２ｈ後、空冷である。なお、プラズ
マ浸炭処理に要する時間は２〜４時間程度であるので、
従来のガス浸炭法に較べると、所要時間が大幅に短縮さ
れる。
【００１０】またこの発明に従うプラズマ浸炭処理の実
施に際して、歯元Ｒ部及び歯底部のみに近接する防炭治
具を利用すれば、歯元Ｒ部及び歯底部の浸炭をほぼ完全
に防止することができるので、歯元部疲労強度の一層の
向上を図ることができる。ここにかような防炭治具とし
ては、図２（ｂ）に示すようなものが、とりわけ有利に
適合する。
施に際して、歯元Ｒ部及び歯底部のみに近接する防炭治
具を利用すれば、歯元Ｒ部及び歯底部の浸炭をほぼ完全
に防止することができるので、歯元部疲労強度の一層の
向上を図ることができる。ここにかような防炭治具とし
ては、図２（ｂ）に示すようなものが、とりわけ有利に
適合する。
【００１１】さらにこの発明では、歯車素材中に、Ni及
びMoを併せて含有させることが有利である。というの
は、Ni及びMoを複合含有させた場合には、焼入れ性が向
上し、表面及び内部の硬さが向上すると共に、靭性も向
上するので、耐ピッティング性及び歯元疲労強度ともに
一層の向上が望み得るからである。ここに上記の効果を
得るためには好適なNi, Mo量はそれぞれ、Ni：0.5 〜2.
5wt％（以下単に％で示す）、Mo：0.1 〜1.0 ％程度で
ある。
びMoを併せて含有させることが有利である。というの
は、Ni及びMoを複合含有させた場合には、焼入れ性が向
上し、表面及び内部の硬さが向上すると共に、靭性も向
上するので、耐ピッティング性及び歯元疲労強度ともに
一層の向上が望み得るからである。ここに上記の効果を
得るためには好適なNi, Mo量はそれぞれ、Ni：0.5 〜2.
5wt％（以下単に％で示す）、Mo：0.1 〜1.0 ％程度で
ある。
【００１２】なお、この発明における歯車用鋼素材とし
ては、上述したとおり、Ni, Mo複合添加鋼がとりわけ有
利に適合するけれども、これだけに限られるものではな
く、以下に示すような機械構造用鋼であればいずれもが
適合する。 ・Cr鋼：SCr 415, SCr 420など。 ・Cr−Mo鋼：SCM 415, SCM 420, SCM 421 など。 ・Ni−Cr鋼：SNC 415, SNC 815など。 ・Ni−Cr−Mo鋼：SNCM 220, SNCM 415, SNCM 420など。
ては、上述したとおり、Ni, Mo複合添加鋼がとりわけ有
利に適合するけれども、これだけに限られるものではな
く、以下に示すような機械構造用鋼であればいずれもが
適合する。 ・Cr鋼：SCr 415, SCr 420など。 ・Cr−Mo鋼：SCM 415, SCM 420, SCM 421 など。 ・Ni−Cr鋼：SNC 415, SNC 815など。 ・Ni−Cr−Mo鋼：SNCM 220, SNCM 415, SNCM 420など。
【００１３】
【実施例】表１に成分組成を示す供試鋼（鋼：SCM42
0、鋼：Ni−Mo添加鋼）をそれぞれ、表２に示す歯車
諸元（平歯）に従って機械加工した後、図１（ａ）〜
（ｄ）に示す条件で浸炭処理を施した。このとき一部に
ついては、図２（ａ），（ｂ）に示すような防炭処理を
施した。なお図１に示した浸炭処理は、同図ａのガス浸
炭処理については、浸炭後の表面Ｃ量が 1.5％となる条
件で行った。また同図ｂ〜ｄのプラズマ浸炭について
は、歯車を陰極とし、周囲に陽極板を配置して行った。
防炭治具を使用した場合には、これも陰極（補助陰極）
とした。また雰囲気は、３Torrの（H2＋CH4)雰囲気と
し、このうち CH4分圧は 0.8Torrとした。表３に浸炭処
理条件を示す。また表４には、得られた製品の表面硬
度、炭化物面積率、有効硬化層深さ及び残留オーステナ
イト量について調べた結果を示す。
0、鋼：Ni−Mo添加鋼）をそれぞれ、表２に示す歯車
諸元（平歯）に従って機械加工した後、図１（ａ）〜
（ｄ）に示す条件で浸炭処理を施した。このとき一部に
ついては、図２（ａ），（ｂ）に示すような防炭処理を
施した。なお図１に示した浸炭処理は、同図ａのガス浸
炭処理については、浸炭後の表面Ｃ量が 1.5％となる条
件で行った。また同図ｂ〜ｄのプラズマ浸炭について
は、歯車を陰極とし、周囲に陽極板を配置して行った。
防炭治具を使用した場合には、これも陰極（補助陰極）
とした。また雰囲気は、３Torrの（H2＋CH4)雰囲気と
し、このうち CH4分圧は 0.8Torrとした。表３に浸炭処
理条件を示す。また表４には、得られた製品の表面硬
度、炭化物面積率、有効硬化層深さ及び残留オーステナ
イト量について調べた結果を示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】表４より明らかなように、従来のガス浸炭
法（No.1, 2)でも、歯面部については充分な表面硬さが
得られるが、歯元Ｒ部にも炭化物が析出する。この点、
この発明に従うプラズマ浸炭法（No.3〜7)では、炭化物
の析出は歯面部のみであり、歯元Ｒ部はマルテンサイト
＋残留オーステナイト組織となる。この理由は、グロー
放電が歯面部に集中するからである。この傾向は、防炭
治具を用いた場合（No.7）に一層著しい。というのは、
かかる治具の存在により、歯底部ではグローの発生がほ
ぼ完全に防止されるからである。
法（No.1, 2)でも、歯面部については充分な表面硬さが
得られるが、歯元Ｒ部にも炭化物が析出する。この点、
この発明に従うプラズマ浸炭法（No.3〜7)では、炭化物
の析出は歯面部のみであり、歯元Ｒ部はマルテンサイト
＋残留オーステナイト組織となる。この理由は、グロー
放電が歯面部に集中するからである。この傾向は、防炭
治具を用いた場合（No.7）に一層著しい。というのは、
かかる治具の存在により、歯底部ではグローの発生がほ
ぼ完全に防止されるからである。
【００１９】次に表５に、得られた製品のピッティング
寿命と切損寿命について調べた結果を示す。
寿命と切損寿命について調べた結果を示す。
【表５】
【００２０】同表より明らかなように、この発明に従い
プラズマ浸炭処理を施した歯車（No.3〜7)はいずれも、
従来材に較べてピッティング寿命及び切損寿命とも著し
く改善され、寿命の大幅な延長が達成されている。特に
鋼のNi−Mo鋼は、マトリックスの靭性が元々高いこと
から、寿命のより一層の向上を図ることができた。
プラズマ浸炭処理を施した歯車（No.3〜7)はいずれも、
従来材に較べてピッティング寿命及び切損寿命とも著し
く改善され、寿命の大幅な延長が達成されている。特に
鋼のNi−Mo鋼は、マトリックスの靭性が元々高いこと
から、寿命のより一層の向上を図ることができた。
【００２１】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、短時間で歯
面部のみに深い有効硬化層を形成することができ、従っ
て生産性の向上に併せて、耐ピッティング性及び歯元疲
労強度の向上を実現することができる。
面部のみに深い有効硬化層を形成することができ、従っ
て生産性の向上に併せて、耐ピッティング性及び歯元疲
労強度の向上を実現することができる。
【図１】浸炭処理条件を示す模式図である。
【図２】防炭処理要領を示す模式図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 所定の形状に仕上げた歯車に浸炭処理を
施すに当たり、プラズマ浸炭法を用い、歯面には炭化物
を析出させる一方、歯元Ｒ部及び歯底部は（マルテンサ
イト＋残留オーステナイト）組織とすることを特徴とす
る歯車の浸炭処理法。 - 【請求項２】 請求項１において、歯元Ｒ部及び歯底部
のみを遮蔽する防炭治具の存在下にプラズマ浸炭処理を
施すことを特徴とする歯車の浸炭処理法。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、歯車素材が、
Ni及びMoを複合含有するものである歯車の浸炭処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00511693A JP3182957B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 歯車の浸炭処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00511693A JP3182957B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 歯車の浸炭処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06212396A true JPH06212396A (ja) | 1994-08-02 |
| JP3182957B2 JP3182957B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=11602364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00511693A Expired - Fee Related JP3182957B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 歯車の浸炭処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182957B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5605580A (en) * | 1994-03-29 | 1997-02-25 | Mazda Motor Corporation | Carburization process |
| WO2017169674A1 (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | Ntn株式会社 | トリポード型等速自在継手およびトリポード部材の熱処理方法 |
-
1993
- 1993-01-14 JP JP00511693A patent/JP3182957B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5605580A (en) * | 1994-03-29 | 1997-02-25 | Mazda Motor Corporation | Carburization process |
| WO2017169674A1 (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | Ntn株式会社 | トリポード型等速自在継手およびトリポード部材の熱処理方法 |
| CN109154328A (zh) * | 2016-03-30 | 2019-01-04 | Ntn株式会社 | 三球销型等速万向联轴器以及三球销构件的热处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3182957B2 (ja) | 2001-07-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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