JPH08120438A - 機械構造用部品の製造方法 - Google Patents
機械構造用部品の製造方法Info
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- JPH08120438A JPH08120438A JP25378794A JP25378794A JPH08120438A JP H08120438 A JPH08120438 A JP H08120438A JP 25378794 A JP25378794 A JP 25378794A JP 25378794 A JP25378794 A JP 25378794A JP H08120438 A JPH08120438 A JP H08120438A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐ピッチング性と耐疲労特性に優れた機械構
造用部品の製造方法を提供する。 【構成】 重量％でＭｎ：0.2 〜２％，Ｃｒ：0.2 〜５
％，Ｖ：0.1 〜１％を夫々含有する機械構造用鋼を、所
定形状に成形加工後、表面から150 μｍ内部までの炭素
量［Ｃｓ］と窒素量［Ｎｓ］が下式(1) 及び(2) ： 5 ［Ｍｎ］＋2 ［Ｃｒ］＋［Ｖ］−1.2 ［Ｃｓ］−4 ［Ｎｓ］≧4.0 …(1) 3 ［Ｍｎ］＋6 ［Ｃｒ］−［Ｖ］＋12［Ｃｓ］＋10［Ｎｓ］≦35.0 …(2) 但し、0.6 ％≦［Ｃｓ］ ［Ｎｓ］≦1.0 ％（0 ％を含む）であり、 ［ ］は鋼中に存在する各元素の重量％を示す。を満足
する様に浸炭処理または浸炭窒化処理を施すことによっ
て、表面から150μｍ内部までに粒径５μｍ以下の炭化
物または炭窒化物を面積率で１％以上析出させる方法で
ある。
造用部品の製造方法を提供する。 【構成】 重量％でＭｎ：0.2 〜２％，Ｃｒ：0.2 〜５
％，Ｖ：0.1 〜１％を夫々含有する機械構造用鋼を、所
定形状に成形加工後、表面から150 μｍ内部までの炭素
量［Ｃｓ］と窒素量［Ｎｓ］が下式(1) 及び(2) ： 5 ［Ｍｎ］＋2 ［Ｃｒ］＋［Ｖ］−1.2 ［Ｃｓ］−4 ［Ｎｓ］≧4.0 …(1) 3 ［Ｍｎ］＋6 ［Ｃｒ］−［Ｖ］＋12［Ｃｓ］＋10［Ｎｓ］≦35.0 …(2) 但し、0.6 ％≦［Ｃｓ］ ［Ｎｓ］≦1.0 ％（0 ％を含む）であり、 ［ ］は鋼中に存在する各元素の重量％を示す。を満足
する様に浸炭処理または浸炭窒化処理を施すことによっ
て、表面から150μｍ内部までに粒径５μｍ以下の炭化
物または炭窒化物を面積率で１％以上析出させる方法で
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、歯車、摺動部品、軸
類、軸受等の様に高面圧で使用され、かつ曲げ疲労強度
の必要な機械構造用部品を製造する方法に関するもので
ある。
類、軸受等の様に高面圧で使用され、かつ曲げ疲労強度
の必要な機械構造用部品を製造する方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】機械構造用部品は、例えば自動車，建設
機械及び産業機械等における動力伝達部品として広く使
用されており、高速回転によって高い曲げ応力と接触応
力が付加されるので、優れた耐疲労性や耐摩耗性が要求
される。この様な機械構造用部品に用いられる鋼として
は、これまでＪＩＳ Ｇ4104，Ｇ4105及びＧ4103等に夫
々規定されているＣｒ肌焼鋼，Ｃｒ−Ｍｏ肌焼鋼及びＮ
ｉ−Ｃｒ−Ｍｏ肌焼鋼等が用いられており、これらの鋼
を成形加工した後、浸炭処理もしくは浸炭窒化処理等の
表面処理を施したものが機械構造用部品として製造され
てきた。
機械及び産業機械等における動力伝達部品として広く使
用されており、高速回転によって高い曲げ応力と接触応
力が付加されるので、優れた耐疲労性や耐摩耗性が要求
される。この様な機械構造用部品に用いられる鋼として
は、これまでＪＩＳ Ｇ4104，Ｇ4105及びＧ4103等に夫
々規定されているＣｒ肌焼鋼，Ｃｒ−Ｍｏ肌焼鋼及びＮ
ｉ−Ｃｒ−Ｍｏ肌焼鋼等が用いられており、これらの鋼
を成形加工した後、浸炭処理もしくは浸炭窒化処理等の
表面処理を施したものが機械構造用部品として製造され
てきた。
【０００３】しかしながら、近年、自動車の高出力化や
部品の小型軽量化の動きに対応して、トランスミッショ
ン用歯車の負荷応力はますます増大する傾向にあり、上
述した様な従来の機械構造用鋼及び表面硬化処理法では
こうした厳しい高面圧化の傾向に対応しきれず、接触面
の剥離減少、すなわち耐ピッチング性が不足するという
問題が生じている。
部品の小型軽量化の動きに対応して、トランスミッショ
ン用歯車の負荷応力はますます増大する傾向にあり、上
述した様な従来の機械構造用鋼及び表面硬化処理法では
こうした厳しい高面圧化の傾向に対応しきれず、接触面
の剥離減少、すなわち耐ピッチング性が不足するという
問題が生じている。
【０００４】耐ピッチング性を向上させるには、Ｖ系ま
たはＣｒ系の、炭化物または炭窒化物を微細に析出分散
させることが有効であるが、これらの炭化物または炭窒
化物が多量に析出すると、マトリックスの焼入性が損な
われる等の問題がある。
たはＣｒ系の、炭化物または炭窒化物を微細に析出分散
させることが有効であるが、これらの炭化物または炭窒
化物が多量に析出すると、マトリックスの焼入性が損な
われる等の問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な事情
に着目してなされたものであって、その目的は、機械構
造用鋼の成分組成、及び浸炭処理条件または浸炭窒化処
理条件を規定することにより、マトリックスの焼入性を
向上させ、耐ピッチング性及び曲げ疲労強度に優れた機
械構造用部品を製造することができる様な方法を提供す
ることにある。
に着目してなされたものであって、その目的は、機械構
造用鋼の成分組成、及び浸炭処理条件または浸炭窒化処
理条件を規定することにより、マトリックスの焼入性を
向上させ、耐ピッチング性及び曲げ疲労強度に優れた機
械構造用部品を製造することができる様な方法を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明の機械構造用部品の製造方法は、重量％でＭｎ：0.
2 〜２％，Ｃｒ：0.2 〜５％，Ｖ：0.1 〜１％を夫々含
有する機械構造用鋼を、所定形状に成形加工後、表面か
ら150 μｍ内部までの炭素量［Ｃｓ］と窒素量［Ｎｓ］
が下式(1) 及び(2) ： 5 ［Ｍｎ］＋2 ［Ｃｒ］＋［Ｖ］−1.2 ［Ｃｓ］−4 ［Ｎｓ］≧4.0 …(1) 3 ［Ｍｎ］＋6 ［Ｃｒ］−［Ｖ］＋12［Ｃｓ］＋10［Ｎｓ］≦35.0 …(2) 但し、0.6 ％≦［Ｃｓ］ ［Ｎｓ］≦1.0 ％（0 ％を含む）であり、 ［ ］は鋼中に存在する各元素の重量％を示す。を満足
する様に浸炭処理または浸炭窒化処理を施すことによっ
て、表面から150μｍ内部までに粒径５μｍ以下の炭化
物または炭窒化物を面積率で１％以上析出させることに
要旨を有するものである。
発明の機械構造用部品の製造方法は、重量％でＭｎ：0.
2 〜２％，Ｃｒ：0.2 〜５％，Ｖ：0.1 〜１％を夫々含
有する機械構造用鋼を、所定形状に成形加工後、表面か
ら150 μｍ内部までの炭素量［Ｃｓ］と窒素量［Ｎｓ］
が下式(1) 及び(2) ： 5 ［Ｍｎ］＋2 ［Ｃｒ］＋［Ｖ］−1.2 ［Ｃｓ］−4 ［Ｎｓ］≧4.0 …(1) 3 ［Ｍｎ］＋6 ［Ｃｒ］−［Ｖ］＋12［Ｃｓ］＋10［Ｎｓ］≦35.0 …(2) 但し、0.6 ％≦［Ｃｓ］ ［Ｎｓ］≦1.0 ％（0 ％を含む）であり、 ［ ］は鋼中に存在する各元素の重量％を示す。を満足
する様に浸炭処理または浸炭窒化処理を施すことによっ
て、表面から150μｍ内部までに粒径５μｍ以下の炭化
物または炭窒化物を面積率で１％以上析出させることに
要旨を有するものである。
【０００７】好適な実施態様では、上記機械構造用鋼ま
たはその表面処理条件が以下の〜のいずれかを満足
するものである。 更にＣ：0.10〜0.4 ％，Ｓｉ：0.01〜1.0 ％，Ａｌ：
0.015 〜0.1 ％またはＮ：0.005 〜0.03％を少なくとも
１種含有し、不可避不純物でＰ：0.03％以下（0 ％を含
む），Ｏ：0.002 ％以下（0 ％を含む）に抑制したも
の； 更にＮｉ：0.2 〜３％またはＭｏ：0.07〜１％を少な
くとも１種含有し、且つ［Ｃｓ］と［Ｎｓ］が下式(3)
及び(4) ： 5 ［Ｍｎ］＋2 ［Ｃｒ］＋4 ［Ｍｏ］＋［Ｎｉ］＋［Ｖ］−1.2 ［Ｃｓ］ −4 ［Ｎｓ］≧4.0 …(3) 3 ［Ｍｎ］＋6 ［Ｃｒ］＋2 ［Ｍｏ］＋2 ［Ｎｉ］−［Ｖ］＋12［Ｃｓ］ ＋10［Ｎｓ］≦35.0…(4) 但し、0.6 ％≦［Ｃｓ］ ［Ｎｓ］≦1.0 ％（0 ％を含む）であり、 ［ ］は鋼中に存在する各元素の重量％を示す。を満足
するもの； 更にＮｂ：0.005 〜0.5 ％，Ｔｉ：0.005 〜0.05％ま
たはＷ：0.01〜１％を少なくとも１種含有するもの； 更にＣａ：0.0005〜0.005 ％，Ｚｒ：0.01〜0.05％，
Ｓ：0.12％以下またはＰｂ：0.09％以下を少なくとも１
種含有するもの。
たはその表面処理条件が以下の〜のいずれかを満足
するものである。 更にＣ：0.10〜0.4 ％，Ｓｉ：0.01〜1.0 ％，Ａｌ：
0.015 〜0.1 ％またはＮ：0.005 〜0.03％を少なくとも
１種含有し、不可避不純物でＰ：0.03％以下（0 ％を含
む），Ｏ：0.002 ％以下（0 ％を含む）に抑制したも
の； 更にＮｉ：0.2 〜３％またはＭｏ：0.07〜１％を少な
くとも１種含有し、且つ［Ｃｓ］と［Ｎｓ］が下式(3)
及び(4) ： 5 ［Ｍｎ］＋2 ［Ｃｒ］＋4 ［Ｍｏ］＋［Ｎｉ］＋［Ｖ］−1.2 ［Ｃｓ］ −4 ［Ｎｓ］≧4.0 …(3) 3 ［Ｍｎ］＋6 ［Ｃｒ］＋2 ［Ｍｏ］＋2 ［Ｎｉ］−［Ｖ］＋12［Ｃｓ］ ＋10［Ｎｓ］≦35.0…(4) 但し、0.6 ％≦［Ｃｓ］ ［Ｎｓ］≦1.0 ％（0 ％を含む）であり、 ［ ］は鋼中に存在する各元素の重量％を示す。を満足
するもの； 更にＮｂ：0.005 〜0.5 ％，Ｔｉ：0.005 〜0.05％ま
たはＷ：0.01〜１％を少なくとも１種含有するもの； 更にＣａ：0.0005〜0.005 ％，Ｚｒ：0.01〜0.05％，
Ｓ：0.12％以下またはＰｂ：0.09％以下を少なくとも１
種含有するもの。
【０００８】
【作用】上述した様に、機械構造用部品の耐ピッチング
性を向上させるにはＶ系またはＣｒ系の、炭化物または
炭窒化物を微細に析出分散させることが有効であるが、
これらの炭化物または炭窒化物の析出により、マトリッ
クスの焼入性が低下するという問題がある。そこで、こ
れを防ぐために本発明では、機械構造用鋼の成分組成
と、浸炭処理または浸炭窒化処理時の表面から150 μｍ
内部までの炭素量（以後、［Ｃｓ］と略記する）または
窒素量（以後、［Ｎｓ］と略記する）に応じて合金元素
量を調整することにより、表面から150 μｍ内部までに
粒径５μｍ以下の微細な炭化物または炭窒化物の生成を
促したものである。
性を向上させるにはＶ系またはＣｒ系の、炭化物または
炭窒化物を微細に析出分散させることが有効であるが、
これらの炭化物または炭窒化物の析出により、マトリッ
クスの焼入性が低下するという問題がある。そこで、こ
れを防ぐために本発明では、機械構造用鋼の成分組成
と、浸炭処理または浸炭窒化処理時の表面から150 μｍ
内部までの炭素量（以後、［Ｃｓ］と略記する）または
窒素量（以後、［Ｎｓ］と略記する）に応じて合金元素
量を調整することにより、表面から150 μｍ内部までに
粒径５μｍ以下の微細な炭化物または炭窒化物の生成を
促したものである。
【０００９】以下、本発明に用いられる機械構造用鋼の
成分組成、浸炭処理または浸炭窒化処理時の［Ｃｓ］ま
たは［Ｎｓ］、及びこれら［Ｃｓ］または［Ｎｓ］に応
じた合金元素量等を定めた理由を順次説明する。
成分組成、浸炭処理または浸炭窒化処理時の［Ｃｓ］ま
たは［Ｎｓ］、及びこれら［Ｃｓ］または［Ｎｓ］に応
じた合金元素量等を定めた理由を順次説明する。
【００１０】まず、本発明に用いられる機械構造用鋼の
成分組成を定めた理由を説明する。本発明に用いられる
鋼は、少なくともＭｎ：0.2 〜２％，Ｃｒ：0.2 〜５
％，Ｖ：0.1 〜１％を含有するものである。Ｍｎ：0.2
〜２％（以下、特に断らない限り、重量％を意味する） Ｍｎは残留オーステナイトの生成を促進すると共に、鋼
の脱酸にも寄与する元素である。0.2 ％未満では脱酸が
不十分となり、鋼の内部品質が劣化すると共に、浸炭層
部の焼入性が確保できず、不完全焼入層ができるので疲
労強度の低下をまねく。一方、２％を超えて添加すると
鋼の硬さが増加し、鍛造性や被削性が劣化する。
成分組成を定めた理由を説明する。本発明に用いられる
鋼は、少なくともＭｎ：0.2 〜２％，Ｃｒ：0.2 〜５
％，Ｖ：0.1 〜１％を含有するものである。Ｍｎ：0.2
〜２％（以下、特に断らない限り、重量％を意味する） Ｍｎは残留オーステナイトの生成を促進すると共に、鋼
の脱酸にも寄与する元素である。0.2 ％未満では脱酸が
不十分となり、鋼の内部品質が劣化すると共に、浸炭層
部の焼入性が確保できず、不完全焼入層ができるので疲
労強度の低下をまねく。一方、２％を超えて添加すると
鋼の硬さが増加し、鍛造性や被削性が劣化する。
【００１１】Ｃｒ：0.2 〜５％ Ｃｒは浸炭焼入時または浸炭窒化焼入時の焼入性を向上
させるのに有効な元素であり、不完全焼入組織の生成を
抑制すると共に、Ｃｒ系の炭化物または炭窒化物を析出
し、耐ピッチング性を向上させる。この作用を有効に発
揮させるには、0.2 ％以上の添加が必要である。しかし
ながら５％を超えて添加すると、素材の加工性が悪くな
るため上限を５％にした。
させるのに有効な元素であり、不完全焼入組織の生成を
抑制すると共に、Ｃｒ系の炭化物または炭窒化物を析出
し、耐ピッチング性を向上させる。この作用を有効に発
揮させるには、0.2 ％以上の添加が必要である。しかし
ながら５％を超えて添加すると、素材の加工性が悪くな
るため上限を５％にした。
【００１２】Ｖ：0.1 〜１％ Ｖは鋼中のＣやＮと結合して粒径が５μｍ以下の微細な
炭化物または炭窒化物を表面硬化処理層に析出し、表面
硬度の向上及び焼戻し軟化抵抗性を高めると共に、耐ピ
ッチング性の向上に有用な元素であり、この作用を有効
に発揮させるには、0.1 ％以上の添加が必要であるが、
１％を超えるとフェライトが多量に生成し、芯部硬さが
低下し、静的強度や疲労強度も低下する。
炭化物または炭窒化物を表面硬化処理層に析出し、表面
硬度の向上及び焼戻し軟化抵抗性を高めると共に、耐ピ
ッチング性の向上に有用な元素であり、この作用を有効
に発揮させるには、0.1 ％以上の添加が必要であるが、
１％を超えるとフェライトが多量に生成し、芯部硬さが
低下し、静的強度や疲労強度も低下する。
【００１３】本発明に用いられる機械構造用鋼は、上記
元素を必須成分とするものであり、それ以外の成分につ
いては、Ｃ，Ｓｉ，ＡｌまたはＮを少なくとも１種；
ＮｉまたはＭｏを少なくとも１種；Ｎｂ，Ｔｉまた
はＷを少なくとも１種；あるいはＣａ，Ｚｒ，Ｓまた
はＰｂを少なくとも１種；を含有することが好ましい。
これらの元素の限定理由は下記の通りである。
元素を必須成分とするものであり、それ以外の成分につ
いては、Ｃ，Ｓｉ，ＡｌまたはＮを少なくとも１種；
ＮｉまたはＭｏを少なくとも１種；Ｎｂ，Ｔｉまた
はＷを少なくとも１種；あるいはＣａ，Ｚｒ，Ｓまた
はＰｂを少なくとも１種；を含有することが好ましい。
これらの元素の限定理由は下記の通りである。
【００１４】Ｃ，Ｓｉ，ＡｌまたはＮを少なくとも１
種 Ｃ：0.1 〜0.4 ％ Ｃは所望の芯部硬さを付与するのに必須の元素である。
0.1 ％未満では芯部硬さが不足し、0.4 ％を超えると冷
間加工性や被削性が低下すると共に芯部の靭性劣化を招
く。
種 Ｃ：0.1 〜0.4 ％ Ｃは所望の芯部硬さを付与するのに必須の元素である。
0.1 ％未満では芯部硬さが不足し、0.4 ％を超えると冷
間加工性や被削性が低下すると共に芯部の靭性劣化を招
く。
【００１５】Ｓｉ：0.01〜1.0 ％ Ｓｉは粒界析出物の生成を抑制し、粒界析出物による疲
労強度の低下を防ぐのに有効な元素であり、また焼戻し
軟化抵抗を高めるのでピッチング寿命を向上させる作用
がある。この様な作用を有効に発揮させるには0.01％以
上の添加が必要であるが、1.0 ％を超えて過剰に添加す
ると、浸炭あるいは浸窒が妨げられたり、冷間加工性や
被削性が低下する。
労強度の低下を防ぐのに有効な元素であり、また焼戻し
軟化抵抗を高めるのでピッチング寿命を向上させる作用
がある。この様な作用を有効に発揮させるには0.01％以
上の添加が必要であるが、1.0 ％を超えて過剰に添加す
ると、浸炭あるいは浸窒が妨げられたり、冷間加工性や
被削性が低下する。
【００１６】Ａｌ：0.015 〜0.1 ％ Ａｌは脱酸と結晶粒の微細化（浸炭時にＡｌＮが生成
し、焼入れ後の結晶粒が微細になる）に有効な元素であ
り、0.015 ％未満ではこのような効果は得られない。し
かしながら0.1 ％を超えて過剰に添加してもその効果が
飽和する。
し、焼入れ後の結晶粒が微細になる）に有効な元素であ
り、0.015 ％未満ではこのような効果は得られない。し
かしながら0.1 ％を超えて過剰に添加してもその効果が
飽和する。
【００１７】Ｎ：0.005 〜0.03％ ＮはＡｌと結合してＡｌＮを生成し、オーステナイト結
晶粒を微細化させる元素であり、その結果ピッチング寿
命が向上する。0.005 ％未満ではこのような効果は得ら
れない。しかしながら0.03％辺りで上記効果が飽和す
る。
晶粒を微細化させる元素であり、その結果ピッチング寿
命が向上する。0.005 ％未満ではこのような効果は得ら
れない。しかしながら0.03％辺りで上記効果が飽和す
る。
【００１８】Ｎｉ：0.2 〜３％またはＭｏ：0.07〜１
％を少なくとも１種 Ｎｉは浸炭層の靭性を向上させると共に、浸炭層及び芯
部の焼入性の確保に有効な元素であり、この作用を有効
に発揮させるには、0.2 ％以上の添加が必要である。し
かしながら、３％を超えて過剰に添加すると、残留オー
ステナイト量が多量に生成し過ぎる。
％を少なくとも１種 Ｎｉは浸炭層の靭性を向上させると共に、浸炭層及び芯
部の焼入性の確保に有効な元素であり、この作用を有効
に発揮させるには、0.2 ％以上の添加が必要である。し
かしながら、３％を超えて過剰に添加すると、残留オー
ステナイト量が多量に生成し過ぎる。
【００１９】Ｍｏは、浸炭層の焼入性を大幅に向上させ
て不完全焼入層の生成を抑制すると共に、ＭＣ型のＶ系
炭化物におけるＶの一部と置換して炭化物の析出量を高
め、浸炭表層部の高硬度を高度に保つのに有用な元素で
ある。このような効果を得るには、0.07％以上の添加が
必要であるが、１％を超えて過剰に添加すると、冷間加
工性や被削性が劣化する。
て不完全焼入層の生成を抑制すると共に、ＭＣ型のＶ系
炭化物におけるＶの一部と置換して炭化物の析出量を高
め、浸炭表層部の高硬度を高度に保つのに有用な元素で
ある。このような効果を得るには、0.07％以上の添加が
必要であるが、１％を超えて過剰に添加すると、冷間加
工性や被削性が劣化する。
【００２０】Ｎｂ：0.005 〜0.5 ％，Ｔｉ：0.005 〜
0.05％またはＷ：0.01〜１％を少なくとも１種 ＮｂとＴｉは鋼中のＣやＮと結合して炭窒化物を生成
し、結晶粒度を微細化して靭性を増大させるのに有用な
元素である。この作用を有効に発揮させるには、Ｎｂ及
びＴｉを上記範囲内にする必要がある。
0.05％またはＷ：0.01〜１％を少なくとも１種 ＮｂとＴｉは鋼中のＣやＮと結合して炭窒化物を生成
し、結晶粒度を微細化して靭性を増大させるのに有用な
元素である。この作用を有効に発揮させるには、Ｎｂ及
びＴｉを上記範囲内にする必要がある。
【００２１】また、Ｗは炭化物を生成し、表面硬さや芯
部硬さを高めるのに有効な元素である。この作用を有効
に発揮させるには、0.01％以上の添加が必要である。し
かしながら、１％を超えると鋼の硬さが大きくなり、鍛
造性や被削性に悪影響を及ぼす。
部硬さを高めるのに有効な元素である。この作用を有効
に発揮させるには、0.01％以上の添加が必要である。し
かしながら、１％を超えると鋼の硬さが大きくなり、鍛
造性や被削性に悪影響を及ぼす。
【００２２】Ｃａ：0.0005〜0.005 ％，Ｚｒ：0.01〜
0.05％，Ｓ：0.12％以下またはＰｂ：0.09％以下を少な
くとも１種 これらの元素はいずれも切削性を向上させるのに有効な
元素である。ＣａはＭｎＳと複合介在物を生成して粒状
化するため鋼の靭性を劣化させずに被削性を向上させる
ことができる。この作用を有効に発揮させるには、0.00
05％以上の添加が必要であるが、0.005 ％辺りでその効
果が飽和に達する。
0.05％，Ｓ：0.12％以下またはＰｂ：0.09％以下を少な
くとも１種 これらの元素はいずれも切削性を向上させるのに有効な
元素である。ＣａはＭｎＳと複合介在物を生成して粒状
化するため鋼の靭性を劣化させずに被削性を向上させる
ことができる。この作用を有効に発揮させるには、0.00
05％以上の添加が必要であるが、0.005 ％辺りでその効
果が飽和に達する。
【００２３】Ｚｒも熱間圧延時にＭｎＳの変形を抑制し
てＭｎＳの粒状化に寄与することができるので、鋼の靭
性を劣化させずに被削性の向上を図ることができる。こ
の作用を有効に発揮させるには0.01％以上の添加が必要
であるが、0.05％を超えるとＺｒＯ2 等の非金属介在物
が多量に生成し、却って耐ピッチング性が劣化する。
てＭｎＳの粒状化に寄与することができるので、鋼の靭
性を劣化させずに被削性の向上を図ることができる。こ
の作用を有効に発揮させるには0.01％以上の添加が必要
であるが、0.05％を超えるとＺｒＯ2 等の非金属介在物
が多量に生成し、却って耐ピッチング性が劣化する。
【００２４】Ｓは鋼中で硫化物系介在物（ＭｎＳ）を生
成し、被削性に有効な元素であるが、0.12％を超えると
靱性が低下するので上限を0.12％にした。Ｐｂも被削性
を向上させるのに有効な元素であるが、過剰に添加する
とピッチング性が低下するので、上限を0.09％に限定し
た。
成し、被削性に有効な元素であるが、0.12％を超えると
靱性が低下するので上限を0.12％にした。Ｐｂも被削性
を向上させるのに有効な元素であるが、過剰に添加する
とピッチング性が低下するので、上限を0.09％に限定し
た。
【００２５】上記のいずれの場合においても、不可避不
純物のうちＰ：0.03％以下（0 ％を含む），Ｏ：0.002
％以下（0 ％を含む）に抑制することが好ましい。 Ｐ：0.03％以下 Ｐは、その含有量が0.03% を超えると粒界強度を低下さ
せ、疲労強度の低下を招くのでその上限を0.03% とす
る。
純物のうちＰ：0.03％以下（0 ％を含む），Ｏ：0.002
％以下（0 ％を含む）に抑制することが好ましい。 Ｐ：0.03％以下 Ｐは、その含有量が0.03% を超えると粒界強度を低下さ
せ、疲労強度の低下を招くのでその上限を0.03% とす
る。
【００２６】Ｏ：0.002 ％以下 Ｏは、ＡｌやＳｉ等と結合してＡｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 等
の酸化物系介在物となり、鋼の耐疲労強度を悪化させる
ので、その上限を0.002 ％以下とした。
の酸化物系介在物となり、鋼の耐疲労強度を悪化させる
ので、その上限を0.002 ％以下とした。
【００２７】上記機械構造用鋼を所望形状に成形加工し
た後は、［Ｃｓ］と［Ｎｓ］が上式(1) 及び(2) を、ま
たは上記機械構造用鋼が更にＮｉまたはＭｏを少なくと
も１種含有する場合には上記(3) 及び(4) を満足する様
に浸炭処理あるいは浸炭窒化処理を施す。
た後は、［Ｃｓ］と［Ｎｓ］が上式(1) 及び(2) を、ま
たは上記機械構造用鋼が更にＮｉまたはＭｏを少なくと
も１種含有する場合には上記(3) 及び(4) を満足する様
に浸炭処理あるいは浸炭窒化処理を施す。
【００２８】ここで、［Ｃｓ］自体の下限を上記の様に
規定した理由は、浸炭層の強度を確保するためであり、
その作用を有効に発揮させるには［Ｃｓ］が0.6 ％以上
であることが必要である。その上限は特に限定されない
が、Ｍ3 Ｃ型の炭化物または炭窒化物の粒径が５μｍを
超えて成長するのを防ぐためにも、［Ｃｓ］が１．５％
以下であることが特に好ましい。
規定した理由は、浸炭層の強度を確保するためであり、
その作用を有効に発揮させるには［Ｃｓ］が0.6 ％以上
であることが必要である。その上限は特に限定されない
が、Ｍ3 Ｃ型の炭化物または炭窒化物の粒径が５μｍを
超えて成長するのを防ぐためにも、［Ｃｓ］が１．５％
以下であることが特に好ましい。
【００２９】また、［Ｎｓ］自体の上限を規定した理由
は、窒化層の異常生成を抑制するためであり、そのため
には［Ｎｓ］が1.0 ％以下であることが必要である。ま
た、その下限は特に限定されず、［Ｎｓ］が０％であっ
ても良いが、炭窒化物を生成させるという観点からすれ
ば、その下限は0.05％以上であることが特に好ましい。
は、窒化層の異常生成を抑制するためであり、そのため
には［Ｎｓ］が1.0 ％以下であることが必要である。ま
た、その下限は特に限定されず、［Ｎｓ］が０％であっ
ても良いが、炭窒化物を生成させるという観点からすれ
ば、その下限は0.05％以上であることが特に好ましい。
【００３０】［Ｃｓ］及び［Ｎｓ］の範囲を上記の様に
規定したうえで、さらに［Ｃｓ］と［Ｎｓ］の量に応じ
て合金元素量をＤ値［上式(1) で規定される値（Ｄ1
値）または式(3) で規定される値（Ｄ2 値）を総称した
もの］、及びＡ値［上式(2) で規定される値（Ａ1 値）
または式(4) で規定される値（Ａ2 値）を総称したも
の］で示す様に規定した理由は下記の通りである。
規定したうえで、さらに［Ｃｓ］と［Ｎｓ］の量に応じ
て合金元素量をＤ値［上式(1) で規定される値（Ｄ1
値）または式(3) で規定される値（Ｄ2 値）を総称した
もの］、及びＡ値［上式(2) で規定される値（Ａ1 値）
または式(4) で規定される値（Ａ2 値）を総称したも
の］で示す様に規定した理由は下記の通りである。
【００３１】（ａ）Ｄ値の設定理由について：炭化物ま
たは炭窒化物が析出するとマトリックス中の合金元素の
濃度が減少し、該マトリックスの焼入性が低下する。本
発明者等は、上式(1) または(3) で規定されるＤ値を
４．０以上に定めることによって、マトリックスの焼入
性を確保でき、不完全焼入組織が生成しないことを見出
した。これによって不完全焼入組織を生成させずに炭化
物または炭窒化物を析出させることができ、優れた耐ピ
ッチング性及び曲げ疲労強度を達成することができる。
たは炭窒化物が析出するとマトリックス中の合金元素の
濃度が減少し、該マトリックスの焼入性が低下する。本
発明者等は、上式(1) または(3) で規定されるＤ値を
４．０以上に定めることによって、マトリックスの焼入
性を確保でき、不完全焼入組織が生成しないことを見出
した。これによって不完全焼入組織を生成させずに炭化
物または炭窒化物を析出させることができ、優れた耐ピ
ッチング性及び曲げ疲労強度を達成することができる。
【００３２】ちなみに、図４は、後記する実施例で用い
られる全ての部品について、Ｄ値と不完全焼入組織の有
無の関係を表したグラフである。同図から明らかな様
に、本発明で規定される範囲のＤ値を満足する部品は、
いずれも不完全焼入組織が生成せず、良好な組織が見ら
れた。これに対して、Ｄ値が本発明で規定される範囲外
である部品では、いずれも不完全焼入組織が生成し、そ
の結果、後記する実施例で実証される様に曲げ疲労強度
及び耐ピッチング性が著しく低下した。
られる全ての部品について、Ｄ値と不完全焼入組織の有
無の関係を表したグラフである。同図から明らかな様
に、本発明で規定される範囲のＤ値を満足する部品は、
いずれも不完全焼入組織が生成せず、良好な組織が見ら
れた。これに対して、Ｄ値が本発明で規定される範囲外
である部品では、いずれも不完全焼入組織が生成し、そ
の結果、後記する実施例で実証される様に曲げ疲労強度
及び耐ピッチング性が著しく低下した。
【００３３】（ｂ）Ａ値の設定理由について：Ａ値は、
鋼の成分組成の変動による残留オーステナイト量の変化
に関係する式であり、残留オーステナイト量を適正値に
するためには上式(2) または(4) を満足することが必要
である。残留オーステナイト量は適量（60% 以下）であ
れば耐ピッチング性を向上させるのに有効であるが、焼
入性を高めるために合金元素を多量に添加すると残留オ
ーステナイト量が過剰になり、部品使用時に軟質の残留
オーステナイトが変形する。上式(2) または(4) を満足
するものは、適正量のオーステナイトと、微細な炭化物
または炭窒化物を析出するので、厳しい高面圧下でも使
用可能な機械構造用部品が得られる。
鋼の成分組成の変動による残留オーステナイト量の変化
に関係する式であり、残留オーステナイト量を適正値に
するためには上式(2) または(4) を満足することが必要
である。残留オーステナイト量は適量（60% 以下）であ
れば耐ピッチング性を向上させるのに有効であるが、焼
入性を高めるために合金元素を多量に添加すると残留オ
ーステナイト量が過剰になり、部品使用時に軟質の残留
オーステナイトが変形する。上式(2) または(4) を満足
するものは、適正量のオーステナイトと、微細な炭化物
または炭窒化物を析出するので、厳しい高面圧下でも使
用可能な機械構造用部品が得られる。
【００３４】ちなみに図５は、後記する実施例で用いら
れる全ての部品について、Ａ値と残留オーステナイトの
量の関係を表したグラフである。同図から明らかな様
に、本発明で規定される範囲のＡ値を満足する部品は、
いずれも残留オーステナイト量が６０％以下であり、使
用時に変形等の問題を生じない。これに対して、Ａ値が
本発明で規定される範囲外である部品は、いずれも残留
オーステナイト量が６０％を超えるので、使用時に変形
等の問題を生じる。
れる全ての部品について、Ａ値と残留オーステナイトの
量の関係を表したグラフである。同図から明らかな様
に、本発明で規定される範囲のＡ値を満足する部品は、
いずれも残留オーステナイト量が６０％以下であり、使
用時に変形等の問題を生じない。これに対して、Ａ値が
本発明で規定される範囲外である部品は、いずれも残留
オーステナイト量が６０％を超えるので、使用時に変形
等の問題を生じる。
【００３５】本発明に用いられる浸炭法、浸炭窒化法と
しては特に限定されず、通常のガス浸炭／ガス浸炭窒化
法、プラズマ浸炭／プラズマ浸炭窒化法等を、上述した
浸炭／浸炭窒化条件を満たす様に適宜変更して実施すれ
ばよい。
しては特に限定されず、通常のガス浸炭／ガス浸炭窒化
法、プラズマ浸炭／プラズマ浸炭窒化法等を、上述した
浸炭／浸炭窒化条件を満たす様に適宜変更して実施すれ
ばよい。
【００３６】上記浸炭処理及び／または浸炭窒化処理の
後は、油焼入れ等によって浸炭部及び／または浸炭窒化
部を焼入硬化することによって、炭化物及び／または炭
窒化物が微細均一に分布した浸炭硬化層及び／または浸
炭窒化層が得られる。この焼入処理により、これらの層
が硬質化し、その表層部は耐ピッチング性及び耐摩耗性
に優れたものとなる。焼入れ法としては鋼のＡ1 変態点
以上から焼入れるか、あるいはＡ1 点変態以下に冷却後
再度Ａ1 点以上に加熱してから焼入れをすることが好ま
しい。
後は、油焼入れ等によって浸炭部及び／または浸炭窒化
部を焼入硬化することによって、炭化物及び／または炭
窒化物が微細均一に分布した浸炭硬化層及び／または浸
炭窒化層が得られる。この焼入処理により、これらの層
が硬質化し、その表層部は耐ピッチング性及び耐摩耗性
に優れたものとなる。焼入れ法としては鋼のＡ1 変態点
以上から焼入れるか、あるいはＡ1 点変態以下に冷却後
再度Ａ1 点以上に加熱してから焼入れをすることが好ま
しい。
【００３７】この様な処理を施すことによって、表面か
ら150 μｍ内部までに最大粒径が５μｍ以下の炭化物ま
たは炭窒化物を面積率で１％以上析出することができ
る。その結果、耐ピッチング性及び耐摩耗性に優れた機
械構造用部品が提供される。最大粒径が５μｍ以下の炭
化物または炭窒化物が面積率で１％未満しか析出しない
場合には、残留オーステナイト量を適正量生成させても
耐ピッチング性が低下する等の問題を生じる。
ら150 μｍ内部までに最大粒径が５μｍ以下の炭化物ま
たは炭窒化物を面積率で１％以上析出することができ
る。その結果、耐ピッチング性及び耐摩耗性に優れた機
械構造用部品が提供される。最大粒径が５μｍ以下の炭
化物または炭窒化物が面積率で１％未満しか析出しない
場合には、残留オーステナイト量を適正量生成させても
耐ピッチング性が低下する等の問題を生じる。
【００３８】以下実施例を用いて本発明を更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に逸脱しない範囲で適宜設計変
更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるも
のである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に逸脱しない範囲で適宜設計変
更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるも
のである。
【００３９】
実施例 表１に、本発明に用いられる範囲内の鋼（基本的に、必
須元素であるＭｎ，Ｃｒ，Ｖと、更にＣ，Ｓｉ，Ｓ，Ａ
ｌ，Ｎを含む鋼である、Ｎo.１〜22）及びその範囲外の
鋼（Ｎo.23〜30）の成分組成を示す。なお、Ｎo.１〜
４、６〜８、１０、１２〜１４、１８〜２０及びＮo.２
２は、焼入性や浸炭性を良くするためにＭｏを積極的に
添加したものであり、Ｎo.１１は、同様の作用を得るこ
とを目的としてＮｉを積極的に添加したものであり、Ｎ
o.２２は、上記作用をより有効に発揮させるためにＭｏ
及びＮｉを積極的に添加したものであり、他の鋼種につ
いてはＭｏ及び／またはＮｉが不可避的に混入したもの
である。
須元素であるＭｎ，Ｃｒ，Ｖと、更にＣ，Ｓｉ，Ｓ，Ａ
ｌ，Ｎを含む鋼である、Ｎo.１〜22）及びその範囲外の
鋼（Ｎo.23〜30）の成分組成を示す。なお、Ｎo.１〜
４、６〜８、１０、１２〜１４、１８〜２０及びＮo.２
２は、焼入性や浸炭性を良くするためにＭｏを積極的に
添加したものであり、Ｎo.１１は、同様の作用を得るこ
とを目的としてＮｉを積極的に添加したものであり、Ｎ
o.２２は、上記作用をより有効に発揮させるためにＭｏ
及びＮｉを積極的に添加したものであり、他の鋼種につ
いてはＭｏ及び／またはＮｉが不可避的に混入したもの
である。
【００４０】
【表１】
【００４１】これらの鋼を小型炉にて溶製し、熱間鍛造
後焼ならし処理して直径８mm×１００mmの丸棒試験片と
回転曲げ疲労試験片、および直径７０mm×２４mmの円筒
試験片に機械加工した。得られた各種試験片について、
それぞれ図１に示す浸炭処理、並びに図２及び図３に示
す浸炭窒化処理を施した。なお、浸炭処理時あるいは浸
炭窒化処理時におけるＣポテンシャル（Ｃｐ）は、浸炭
ガス組成／または浸炭窒化ガス組成を変えることによっ
て調整し、浸炭窒化処理時におけるＮポテンシャル（Ｎ
ｐ）は、アンモニア流量を変えることによって調整し
た。
後焼ならし処理して直径８mm×１００mmの丸棒試験片と
回転曲げ疲労試験片、および直径７０mm×２４mmの円筒
試験片に機械加工した。得られた各種試験片について、
それぞれ図１に示す浸炭処理、並びに図２及び図３に示
す浸炭窒化処理を施した。なお、浸炭処理時あるいは浸
炭窒化処理時におけるＣポテンシャル（Ｃｐ）は、浸炭
ガス組成／または浸炭窒化ガス組成を変えることによっ
て調整し、浸炭窒化処理時におけるＮポテンシャル（Ｎ
ｐ）は、アンモニア流量を変えることによって調整し
た。
【００４２】得られた試験処理物について、［Ｃｓ］及
び／または［Ｎｓ］の測定、不完全焼入組織の有無の観
察、残留オーステナイト量の測定、炭化物及び／または
炭窒化物の面積率及び最大粒径の測定を以下の様にして
行った。
び／または［Ｎｓ］の測定、不完全焼入組織の有無の観
察、残留オーステナイト量の測定、炭化物及び／または
炭窒化物の面積率及び最大粒径の測定を以下の様にして
行った。
【００４３】［Ｃｓ］及び／または［Ｎｓ］の測定：
浸炭層または浸炭窒化層の表層100 μm を旋削でサンプ
リングして分析した。 不完全焼入組織の有無の観察、残留オーステナイト
量、並びに炭化物及び／または炭窒化物の面積率及び最
大粒径の測定：浸炭層または浸炭窒化層の表面部（最表
面から150 μm 内部の範囲）を、走査型電子顕微鏡と画
像解析装置を用いて倍率7000倍で、炭化物または炭窒化
物の面積率と最大粒径を測定すると共に、不完全焼入組
織の有無の観察、並びに残量オーステナイト量の測定を
行った。
浸炭層または浸炭窒化層の表層100 μm を旋削でサンプ
リングして分析した。 不完全焼入組織の有無の観察、残留オーステナイト
量、並びに炭化物及び／または炭窒化物の面積率及び最
大粒径の測定：浸炭層または浸炭窒化層の表面部（最表
面から150 μm 内部の範囲）を、走査型電子顕微鏡と画
像解析装置を用いて倍率7000倍で、炭化物または炭窒化
物の面積率と最大粒径を測定すると共に、不完全焼入組
織の有無の観察、並びに残量オーステナイト量の測定を
行った。
【００４４】表２に、図１に示す浸炭条件で処理した場
合の測定結果を、表３に、図２に示す浸炭窒化条件で処
理した場合の測定結果を、表４に、図３に示す浸炭窒化
条件で処理した場合の測定結果をそれぞれ示す。
合の測定結果を、表３に、図２に示す浸炭窒化条件で処
理した場合の測定結果を、表４に、図３に示す浸炭窒化
条件で処理した場合の測定結果をそれぞれ示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】
【表４】
【００４８】更に、上記試験処理物の一部について、回
転曲げ疲労強度及び／またはピッチング疲労寿命を以下
の様にして測定した。 回転曲げ疲労強度の測定：回転曲げ疲労試験は切り欠
き付き疲労試験片（形状係数：2.0 ）を用いて、回転数
が3600rpm の条件で107 回での曲げ疲労強度を求めた。 ピッチング疲労寿命の測定：ピッチング寿命試験は、
回転数1364rpm ，すべり率40％，面圧5067MPa の試験条
件で、50％の破損確率でピッチングが発生するまでの繰
り返し回数で評価した。
転曲げ疲労強度及び／またはピッチング疲労寿命を以下
の様にして測定した。 回転曲げ疲労強度の測定：回転曲げ疲労試験は切り欠
き付き疲労試験片（形状係数：2.0 ）を用いて、回転数
が3600rpm の条件で107 回での曲げ疲労強度を求めた。 ピッチング疲労寿命の測定：ピッチング寿命試験は、
回転数1364rpm ，すべり率40％，面圧5067MPa の試験条
件で、50％の破損確率でピッチングが発生するまでの繰
り返し回数で評価した。
【００４９】表５に、図１に示す浸炭条件で処理した試
験処理物を用いた場合の測定結果を、表６に、本実施例
に用いられる一部の鋼（Ｎo.1,3,5,6,21〜25,29 および
30）を図２に示す浸炭窒化条件で処理した試験処理物を
用いた場合の測定結果を、表７に、本実施例に用いられ
る一部の鋼（Ｎo.1,3,5,6,21〜25,29 および30）を図３
に示す浸炭窒化条件で処理した試験処理物を用いた場合
の測定結果を示す。
験処理物を用いた場合の測定結果を、表６に、本実施例
に用いられる一部の鋼（Ｎo.1,3,5,6,21〜25,29 および
30）を図２に示す浸炭窒化条件で処理した試験処理物を
用いた場合の測定結果を、表７に、本実施例に用いられ
る一部の鋼（Ｎo.1,3,5,6,21〜25,29 および30）を図３
に示す浸炭窒化条件で処理した試験処理物を用いた場合
の測定結果を示す。
【００５０】
【表５】
【００５１】
【表６】
【００５２】
【表７】
【００５３】表２及び表５から次の様に考察できる。Ｎ
o.１〜２０は、本発明の規定要件（成分組成及び浸炭条
件）を全て充足する実施例であり、浸炭層には、５μｍ
以下の微細な炭化物が１％以上分散し、不完全焼入組織
も生成していない。更に適当量の残留オーステナイトが
生成しており、曲げ疲労強度及び耐ピッチング性も共に
優れている。
o.１〜２０は、本発明の規定要件（成分組成及び浸炭条
件）を全て充足する実施例であり、浸炭層には、５μｍ
以下の微細な炭化物が１％以上分散し、不完全焼入組織
も生成していない。更に適当量の残留オーステナイトが
生成しており、曲げ疲労強度及び耐ピッチング性も共に
優れている。
【００５４】Ｎo.２１：Ｄ値が小さいため、マトリック
スの焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。その
ため曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も短い。 Ｎo.２２：Ａ値が大きいため、残留オーステナイト量が
多く、部品使用時の変形が大きくなる。 Ｎo.２３，２４：Ｖが無添加なため、微細な炭化物が析
出せず、ピッチング寿命が短い。
スの焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。その
ため曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も短い。 Ｎo.２２：Ａ値が大きいため、残留オーステナイト量が
多く、部品使用時の変形が大きくなる。 Ｎo.２３，２４：Ｖが無添加なため、微細な炭化物が析
出せず、ピッチング寿命が短い。
【００５５】Ｎo.２５：Ｖが無添加なため、粗大な炭化
物が析出し、曲げ疲労強度が低く、且つピッチング寿命
も短い。 Ｎo.２６：Ｓｉの添加量が多いため浸炭性が悪く、［Ｃ
ｓ］が少ない。そのため曲げ疲労強度が低く、またピッ
チング試験では塑性変形を生じて評価不能であった。 Ｎo.２７：Ｍｎの添加量が多いため残留オーステナイト
量が多く、部品使用時の変形が大きくなる。
物が析出し、曲げ疲労強度が低く、且つピッチング寿命
も短い。 Ｎo.２６：Ｓｉの添加量が多いため浸炭性が悪く、［Ｃ
ｓ］が少ない。そのため曲げ疲労強度が低く、またピッ
チング試験では塑性変形を生じて評価不能であった。 Ｎo.２７：Ｍｎの添加量が多いため残留オーステナイト
量が多く、部品使用時の変形が大きくなる。
【００５６】Ｎo.２８：Ｃｒの添加量が多いため浸炭性
が悪くなり、［Ｃｓ］が少ない。そのため曲げ疲労強度
が低く、またピッチング試験では塑性変形を生じて評価
不能であった。 Ｎo.２９：Ｃｒが無添加なため浸炭層の焼入性が低下し
て不完全焼入れ組織が生成した。そのため曲げ疲労強度
が低く、且つピッチング寿命も短い。 Ｎo.３０：Ｖの添加量が多い比較例であり、Ｖの添加に
よる曲げ疲労強度およびピッチング寿命に対する向上作
用が飽和していることを示す。
が悪くなり、［Ｃｓ］が少ない。そのため曲げ疲労強度
が低く、またピッチング試験では塑性変形を生じて評価
不能であった。 Ｎo.２９：Ｃｒが無添加なため浸炭層の焼入性が低下し
て不完全焼入れ組織が生成した。そのため曲げ疲労強度
が低く、且つピッチング寿命も短い。 Ｎo.３０：Ｖの添加量が多い比較例であり、Ｖの添加に
よる曲げ疲労強度およびピッチング寿命に対する向上作
用が飽和していることを示す。
【００５７】次に、表３及び表６から次の様に考察でき
る。Ｎo.１〜４、６〜１３、１５〜２０は、本発明の規
定要件（成分組成及び浸炭窒化条件）を全て充足する実
施例であり、浸炭窒化層には、５μｍ以下の微細な炭窒
化物が１％以上分散し、不完全焼入組織も生成していな
い。更に適当量の残留オーステナイトも生成している。
このうち、曲げ疲労試験及びピッチング寿命試験を実施
したＮo.１，３及び６はいずれも優れた値を示してい
る。
る。Ｎo.１〜４、６〜１３、１５〜２０は、本発明の規
定要件（成分組成及び浸炭窒化条件）を全て充足する実
施例であり、浸炭窒化層には、５μｍ以下の微細な炭窒
化物が１％以上分散し、不完全焼入組織も生成していな
い。更に適当量の残留オーステナイトも生成している。
このうち、曲げ疲労試験及びピッチング寿命試験を実施
したＮo.１，３及び６はいずれも優れた値を示してい
る。
【００５８】Ｎo.５，１４：Ｄ値が小さいため、マトリ
ックスの焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。
そのため、曲げ疲労試験及びピッチング寿命試験を実施
したＮo.５は、曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も
短い。
ックスの焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。
そのため、曲げ疲労試験及びピッチング寿命試験を実施
したＮo.５は、曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も
短い。
【００５９】Ｎo.２１：Ｄ値が小さいため、マトリック
スの焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。その
ため、曲げ疲労強度が低く且つピッチング寿命も短い。 Ｎo.２２：Ａ値が大きいため、残留オーステナイト量が
多く、部品使用時の変形が大きくなる。 Ｎo.２３，２４：Ｖが含まれていないため、微細な炭化
物が析出していない。更に、Ｄ値が小さいため、マトリ
ックスの焼入性が不足して、不完全焼入組織が生成し
た。そのため、曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も
短い。
スの焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。その
ため、曲げ疲労強度が低く且つピッチング寿命も短い。 Ｎo.２２：Ａ値が大きいため、残留オーステナイト量が
多く、部品使用時の変形が大きくなる。 Ｎo.２３，２４：Ｖが含まれていないため、微細な炭化
物が析出していない。更に、Ｄ値が小さいため、マトリ
ックスの焼入性が不足して、不完全焼入組織が生成し
た。そのため、曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も
短い。
【００６０】Ｎo.２５：Ｖが無添加なため、粗大な炭化
物が析出し、曲げ疲労強度が低く且つピッチング寿命も
短い。 Ｎo.２６：Ｓｉの添加量が多いため浸炭性および浸窒性
が悪く、［Ｃｓ］および［Ｎｓ］が少ない。 Ｎo.２７：Ｍｎの添加量が多いため残留オーステナイト
量が多く、部品使用時の変形が大きくなる。
物が析出し、曲げ疲労強度が低く且つピッチング寿命も
短い。 Ｎo.２６：Ｓｉの添加量が多いため浸炭性および浸窒性
が悪く、［Ｃｓ］および［Ｎｓ］が少ない。 Ｎo.２７：Ｍｎの添加量が多いため残留オーステナイト
量が多く、部品使用時の変形が大きくなる。
【００６１】Ｎo.２８：Ｃｒの添加量が多いため浸炭性
および浸窒性が悪く、［Ｃｓ］および［Ｎｓ］が少な
い。 Ｎo.２９：Ｃｒが無添加なため浸炭窒化層の焼入性が低
下して不完全焼入れ組織が生成した。そのため曲げ疲労
強度が低く且つピッチング寿命も短い。 Ｎo.３０：Ｖの添加量が多い比較例であり、Ｖの添加に
よる曲げ疲労強度およびピッチング寿命に対する向上効
果が飽和していることを示す。
および浸窒性が悪く、［Ｃｓ］および［Ｎｓ］が少な
い。 Ｎo.２９：Ｃｒが無添加なため浸炭窒化層の焼入性が低
下して不完全焼入れ組織が生成した。そのため曲げ疲労
強度が低く且つピッチング寿命も短い。 Ｎo.３０：Ｖの添加量が多い比較例であり、Ｖの添加に
よる曲げ疲労強度およびピッチング寿命に対する向上効
果が飽和していることを示す。
【００６２】最後に、表４及び表７から次の様に考察で
きる。Ｎo.１〜４、６〜１３、１５〜２０は、本発明の
規定要件（成分組成及び浸炭窒化条件）を全て充足する
実施例であり、浸炭窒化層には、５μｍ以下の微細な浸
炭窒化物が１％以上分散し、不完全焼入組織も生成して
いない。更に適当量の残留オーステナイトが生成してい
る。このうち、曲げ疲労試験及びピッチング寿命試験を
実施したＮo.１，３及び６はいずれも優れた値を示して
いる。
きる。Ｎo.１〜４、６〜１３、１５〜２０は、本発明の
規定要件（成分組成及び浸炭窒化条件）を全て充足する
実施例であり、浸炭窒化層には、５μｍ以下の微細な浸
炭窒化物が１％以上分散し、不完全焼入組織も生成して
いない。更に適当量の残留オーステナイトが生成してい
る。このうち、曲げ疲労試験及びピッチング寿命試験を
実施したＮo.１，３及び６はいずれも優れた値を示して
いる。
【００６３】Ｎo.５：Ｄ値が小さいため、マトリックス
の焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。そのた
め、曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も短い。 Ｎo.１０，１４：Ｄ値が小さいため、マトリックスの焼
入性が不足して不完全焼入組織が生成した。
の焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。そのた
め、曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も短い。 Ｎo.１０，１４：Ｄ値が小さいため、マトリックスの焼
入性が不足して不完全焼入組織が生成した。
【００６４】Ｎo.２１：Ｄ値が小さいため、マトリック
スの焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。その
ため、曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も短い。 Ｎo.２２：Ａ値が大きいため、残留オーステナイト量が
多く、部品使用時の変形が大きくなる。 Ｎo.２３，２４：Ｖが無添加なため、微細な炭窒化物の
析出量が少ない。更にＤ値も小さいため、マトリックス
の焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。そのた
め、曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も短い。
スの焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。その
ため、曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も短い。 Ｎo.２２：Ａ値が大きいため、残留オーステナイト量が
多く、部品使用時の変形が大きくなる。 Ｎo.２３，２４：Ｖが無添加なため、微細な炭窒化物の
析出量が少ない。更にＤ値も小さいため、マトリックス
の焼入性が不足して不完全焼入組織が生成した。そのた
め、曲げ疲労強度が低く、ピッチング寿命も短い。
【００６５】Ｎo.２５：Ｖが無添加なため、微細な炭窒
化物の生成が少なく、１％以下である。そのため、ピッ
チング寿命も短い。 Ｎo.２６：Ｓｉの添加量が多いため浸炭性および浸窒性
が悪く、［Ｃｓ］および［Ｎｓ］が少ない。 Ｎo.２７：Ｍｎの添加量が多いため残留オーステナイト
量が多く、部品使用時の変形が大きくなる。
化物の生成が少なく、１％以下である。そのため、ピッ
チング寿命も短い。 Ｎo.２６：Ｓｉの添加量が多いため浸炭性および浸窒性
が悪く、［Ｃｓ］および［Ｎｓ］が少ない。 Ｎo.２７：Ｍｎの添加量が多いため残留オーステナイト
量が多く、部品使用時の変形が大きくなる。
【００６６】Ｎo.２８：Ｃｒの添加量が多いため浸炭性
および浸窒性が悪く、［Ｃｓ］および［Ｎｓ］が少な
い。 Ｎo.２９：Ｃｒが無添加なため浸炭層の焼入性が低下し
て不完全焼入れ組織が生成した。そのため曲げ疲労強度
が低く、且つピッチング寿命も短い。 Ｎo.３０：Ｖの添加量が多い比較例であり、Ｖの添加に
よる曲げ疲労強度およびピッチング寿命への効果が飽和
していることを示す。
および浸窒性が悪く、［Ｃｓ］および［Ｎｓ］が少な
い。 Ｎo.２９：Ｃｒが無添加なため浸炭層の焼入性が低下し
て不完全焼入れ組織が生成した。そのため曲げ疲労強度
が低く、且つピッチング寿命も短い。 Ｎo.３０：Ｖの添加量が多い比較例であり、Ｖの添加に
よる曲げ疲労強度およびピッチング寿命への効果が飽和
していることを示す。
【００６７】
【発明の効果】本発明の製造方法は以上の様に構成され
ており、用いる鋼の成分組成、並びに浸炭条件または浸
炭窒化条件を特定することによって、耐ピッチング性及
び曲げ疲労強度を大幅に向上させることが可能になる。
従って、例えば歯車、摺動部品、軸類、軸受等の様に、
高面圧下で使用される機械構造用部品としての耐久性を
著しく改善することができる。
ており、用いる鋼の成分組成、並びに浸炭条件または浸
炭窒化条件を特定することによって、耐ピッチング性及
び曲げ疲労強度を大幅に向上させることが可能になる。
従って、例えば歯車、摺動部品、軸類、軸受等の様に、
高面圧下で使用される機械構造用部品としての耐久性を
著しく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で採用した浸炭・焼入れ条件を示すグラ
フである。
フである。
【図２】実施例で採用した他の浸炭窒化・焼入れ条件を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図３】実施例で採用した更に他の浸炭窒化・焼入れ条
件を示すグラフである。
件を示すグラフである。
【図４】Ｄ値を変化させた場合における不完全焼入組織
の生成の有無を調べた結果を示すグラフである。
の生成の有無を調べた結果を示すグラフである。
【図５】Ａ値を変化させた場合における残留オーステナ
イト量の生成量を調べた結果を示すグラフである。
イト量の生成量を調べた結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安部 聡 兵庫県神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会 社神戸製鋼所神戸製鉄所内
Claims (5)
- 【請求項１】 重量％でＭｎ：0.2 〜２％，Ｃｒ：0.2
〜５％，Ｖ：0.1 〜１％を夫々含有する機械構造用鋼
を、所定形状に成形加工後、表面から150 μｍ内部まで
の炭素量［Ｃｓ］と窒素量［Ｎｓ］が下式(1) 及び(2)
： 5 ［Ｍｎ］＋2 ［Ｃｒ］＋［Ｖ］−1.2 ［Ｃｓ］−4 ［Ｎｓ］≧4.0 …(1) 3 ［Ｍｎ］＋6 ［Ｃｒ］−［Ｖ］＋12［Ｃｓ］＋10［Ｎｓ］≦35.0 …(2) 但し、0.6 ％≦［Ｃｓ］ ［Ｎｓ］≦1.0 ％（0 ％を含む）であり、 ［ ］は鋼中に存在する各元素の重量％を示す。を満足
する様に浸炭処理または浸炭窒化処理を施すことによっ
て、表面から150μｍ内部までに粒径５μｍ以下の炭化
物または炭窒化物を面積率で１％以上析出させることを
特徴とする機械構造用部品の製造方法。 - 【請求項２】 前記機械構造用鋼が、更にＣ：0.10〜0.
4 ％，Ｓｉ：0.01〜1.0 ％，Ａｌ：0.015 〜0.1 ％また
はＮ：0.005 〜0.03％を少なくとも１種含有し、不可避
不純物でＰ：0.03％以下（0 ％を含む），Ｏ：0.002 ％
以下（0 ％を含む）に抑制したものである請求項１に記
載の製造方法。 - 【請求項３】 前記機械構造用鋼が、更にＮｉ：0.2 〜
３％またはＭｏ：0.07〜１％を少なくとも１種含有し、
且つ［Ｃｓ］と［Ｎｓ］が下式(3) 及び(4)： 5 ［Ｍｎ］＋2 ［Ｃｒ］＋4 ［Ｍｏ］＋［Ｎｉ］＋［Ｖ］−1.2 ［Ｃｓ］ −4 ［Ｎｓ］≧4.0 …(3) 3 ［Ｍｎ］＋6 ［Ｃｒ］＋2 ［Ｍｏ］＋2 ［Ｎｉ］−［Ｖ］＋12［Ｃｓ］ ＋10［Ｎｓ］≦35.0…(4) 但し、0.6 ％≦［Ｃｓ］ ［Ｎｓ］≦1.0 ％（0 ％を含む）であり、 ［ ］は鋼中に存在する各元素の重量％を示す。を満足
するものである請求項１または２に記載の製造方法。 - 【請求項４】 前記機械構造用鋼が、更にＮｂ：0.005
〜0.5 ％，Ｔｉ：0.005 〜0.05％またはＷ：0.01〜１％
を少なくとも１種含有するものである請求項１〜３のい
ずれかに記載の製造方法。 - 【請求項５】 前記機械構造用鋼が、更にＣａ：0.0005
〜0.005 ％，Ｚｒ：0.01〜0.05％，Ｓ：0.12％以下また
はＰｂ：0.09％以下を少なくとも１種含有するものであ
る請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25378794A JPH08120438A (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 機械構造用部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25378794A JPH08120438A (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 機械構造用部品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08120438A true JPH08120438A (ja) | 1996-05-14 |
Family
ID=17256149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25378794A Withdrawn JPH08120438A (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 機械構造用部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08120438A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11222627A (ja) * | 1998-01-30 | 1999-08-17 | Komatsu Ltd | 転動部材とその製造方法 |
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| US6413328B2 (en) | 1996-12-17 | 2002-07-02 | Komatsu Ltd | High surface pressure resistant steel parts and methods of producing same |
| EP1420078A2 (en) | 2002-11-12 | 2004-05-19 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Brearing steel excellent in corrosion resistance |
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| JP2007154281A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Nsk Ltd | 転がり支持装置 |
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| EP1156127A3 (en) * | 2000-05-17 | 2009-05-20 | Nissan Motor Company, Limited | Steel for high bearing pressure-resistant member, having high machinability, and high bearing pressure-resistant member using same steel |
| JP2011063886A (ja) * | 2010-11-05 | 2011-03-31 | Nippon Steel Corp | 低サイクル疲労特性に優れた浸炭焼入れ鋼材及び浸炭焼入れ部品 |
| JP2013028860A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Sanyo Special Steel Co Ltd | ねじり疲労特性に優れた浸炭用鋼からなる鋼材 |
| EP2386669A4 (en) * | 2008-12-12 | 2016-08-03 | Jtekt Corp | BEARING COMPONENT, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND ROLL AND ROLL BEARING COMPRISING THE CONSTITUENT ELEMENT |
-
1994
- 1994-10-19 JP JP25378794A patent/JPH08120438A/ja not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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