JPH0853711A - 表面硬化処理方法 - Google Patents
表面硬化処理方法Info
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- JPH0853711A JPH0853711A JP18964694A JP18964694A JPH0853711A JP H0853711 A JPH0853711 A JP H0853711A JP 18964694 A JP18964694 A JP 18964694A JP 18964694 A JP18964694 A JP 18964694A JP H0853711 A JPH0853711 A JP H0853711A
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- treatment
- weight
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- shot
- steel
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来浸炭・窒化処理が困難であるとされてい
たＳｉやＣｒを多く含有する鋼材に、表面硬化処理を行
う方法を提供する。 【構成】 少なくともＳｉ：０．５重量％以上、または
Ｃｒ：１．６重量％以上を含有する鋼を所望形状に加工
した後、ショット粒径：０．１ｍｍ以上、投射速度：２
０ｍ／秒以上、アークハイト：０．０５ｍｍＡを満足す
るようにショットピーニング処理を施し、その後浸炭・
窒化処理する。また上記ショットピーニング処理に代え
て、５重量％以上の濃度の酸を用いる酸洗い処理を施
し、その後浸炭・窒化処理してもよい。
たＳｉやＣｒを多く含有する鋼材に、表面硬化処理を行
う方法を提供する。 【構成】 少なくともＳｉ：０．５重量％以上、または
Ｃｒ：１．６重量％以上を含有する鋼を所望形状に加工
した後、ショット粒径：０．１ｍｍ以上、投射速度：２
０ｍ／秒以上、アークハイト：０．０５ｍｍＡを満足す
るようにショットピーニング処理を施し、その後浸炭・
窒化処理する。また上記ショットピーニング処理に代え
て、５重量％以上の濃度の酸を用いる酸洗い処理を施
し、その後浸炭・窒化処理してもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車、建設機械およ
び産業機械に用いられている歯車やシャフト、軸受、ば
ねのように耐磨耗性、耐疲労性が要求される部品や、冷
間・熱間用金型のように耐磨耗性、耐焼付性が要求され
る工具等に施す表面硬化処理方法に関するものである。
び産業機械に用いられている歯車やシャフト、軸受、ば
ねのように耐磨耗性、耐疲労性が要求される部品や、冷
間・熱間用金型のように耐磨耗性、耐焼付性が要求され
る工具等に施す表面硬化処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】歯車やシャフト等の駆動系部品ならびに
軸受やばね等の部材は、いずれも高負荷が作用する過酷
な環境下で使用されるため、優れた耐磨耗性や耐疲労性
が要求される。そこで上記のような部材は、成形加工や
機械加工した後に、浸炭処理，窒化処理または浸炭窒化
処理（以下、総称して浸炭・窒化処理という）を施すこ
とによって部材表面を硬化させて、耐磨耗性の向上が図
られている。
軸受やばね等の部材は、いずれも高負荷が作用する過酷
な環境下で使用されるため、優れた耐磨耗性や耐疲労性
が要求される。そこで上記のような部材は、成形加工や
機械加工した後に、浸炭処理，窒化処理または浸炭窒化
処理（以下、総称して浸炭・窒化処理という）を施すこ
とによって部材表面を硬化させて、耐磨耗性の向上が図
られている。
【０００３】Ｓｉ及びＣｒは、鋼材の浸炭層や浸炭窒化
層の焼入性を向上させる元素であると共に、鋼材に焼戻
し軟化抵抗性を付与する元素であり、より高い疲労強度
を有する部材を得る上では、増量して添加することが望
まれる。例えば、内燃機関に使われている弁ばねの場
合、最近の高疲労強度化の動きに対し、高Ｓｉ含有鋼に
窒化処理を施して疲労強度の改善を図った技術が提案さ
れている。
層の焼入性を向上させる元素であると共に、鋼材に焼戻
し軟化抵抗性を付与する元素であり、より高い疲労強度
を有する部材を得る上では、増量して添加することが望
まれる。例えば、内燃機関に使われている弁ばねの場
合、最近の高疲労強度化の動きに対し、高Ｓｉ含有鋼に
窒化処理を施して疲労強度の改善を図った技術が提案さ
れている。
【０００４】しかしながら、Ｓｉは多過ぎると、浸炭・
窒化処理に悪影響を及ぼすものであり、例えば特開平４
−１６０１３５号公報に開示されている浸炭用鋼では、
Ｓｉ含有量が０．５％未満に限定されている。これは、
Ｃｒでも同様であり、例えば冷間鍛造や熱間鍛造時に使
われる金型用材料（ＪＩＳ Ｇ ４４０４）やステンレ
ス鋼（ＪＩＳ Ｇ ４３０３）等の様に、Ｃｒの含有量
が高い鋼材に浸炭・窒化処理を施しても満足できる表面
品質が得られないという問題があった。
窒化処理に悪影響を及ぼすものであり、例えば特開平４
−１６０１３５号公報に開示されている浸炭用鋼では、
Ｓｉ含有量が０．５％未満に限定されている。これは、
Ｃｒでも同様であり、例えば冷間鍛造や熱間鍛造時に使
われる金型用材料（ＪＩＳ Ｇ ４４０４）やステンレ
ス鋼（ＪＩＳ Ｇ ４３０３）等の様に、Ｃｒの含有量
が高い鋼材に浸炭・窒化処理を施しても満足できる表面
品質が得られないという問題があった。
【０００５】そこで特開昭６２−９３３４８号公報に
は、Ｓｉを０．５〜１．５％，Ｃｒを２〜５％含有させ
た鋼材であっても、カーボンポテンシャルが１．３％以
上の条件下で浸炭処理をすることによって、表面硬化処
理をする方法が開示されている。しかしながら、カーボ
ンポテンシャルを１．３％以上として、浸炭処理を施す
ことは、実験や試作段階では可能であっても、量産性の
点で問題を有している。即ち、通常の浸炭処理がカーボ
ンポテンシャルは１．３％未満の条件で行われているの
は、カーボンポテンシャルが高過ぎると、浸炭炉内の表
面に煤（グラファイト）が付着するスーティングという
問題を起こすからであり、通常の浸炭炉では生産性に支
障をきたす。
は、Ｓｉを０．５〜１．５％，Ｃｒを２〜５％含有させ
た鋼材であっても、カーボンポテンシャルが１．３％以
上の条件下で浸炭処理をすることによって、表面硬化処
理をする方法が開示されている。しかしながら、カーボ
ンポテンシャルを１．３％以上として、浸炭処理を施す
ことは、実験や試作段階では可能であっても、量産性の
点で問題を有している。即ち、通常の浸炭処理がカーボ
ンポテンシャルは１．３％未満の条件で行われているの
は、カーボンポテンシャルが高過ぎると、浸炭炉内の表
面に煤（グラファイト）が付着するスーティングという
問題を起こすからであり、通常の浸炭炉では生産性に支
障をきたす。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
事情に着目してなされたものであり、従来浸炭・窒化処
理が困難であるとされていたＳｉやＣｒを多く含有する
鋼材に、表面硬化処理を行う方法の提供を目的とするも
のである。
事情に着目してなされたものであり、従来浸炭・窒化処
理が困難であるとされていたＳｉやＣｒを多く含有する
鋼材に、表面硬化処理を行う方法の提供を目的とするも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明方法とは、少なくともＳｉ：０．５重量％以上、ま
たはＣｒ：１．６重量％以上を含有する鋼を所望形状に
加工した後、ショット粒径：０．１ｍｍ以上、投射速
度：２０ｍ／秒以上、アークハイト：０．０５ｍｍＡを
満足するようにショットピーニング処理を施し、その後
浸炭・窒化処理することに要旨を有するものである。ま
た上記ショットピーニング処理に代えて、５重量％以上
の濃度の酸を用いる酸洗い処理を施し、その後浸炭・窒
化処理してもよい。
発明方法とは、少なくともＳｉ：０．５重量％以上、ま
たはＣｒ：１．６重量％以上を含有する鋼を所望形状に
加工した後、ショット粒径：０．１ｍｍ以上、投射速
度：２０ｍ／秒以上、アークハイト：０．０５ｍｍＡを
満足するようにショットピーニング処理を施し、その後
浸炭・窒化処理することに要旨を有するものである。ま
た上記ショットピーニング処理に代えて、５重量％以上
の濃度の酸を用いる酸洗い処理を施し、その後浸炭・窒
化処理してもよい。
【０００８】尚、部材表面に適度な表面粗さを得る上
で、ショットピーニング処理時のショット粒径を１ｍｍ
以下、投射速度を６０ｍ／秒以下、アークハイトを０．
３０ｍｍＡ以下とすることが好ましく、また上記酸洗い
処理を施すにあたっては、酸の濃度を５０％以下、処理
温度を８０℃以下とすることが推奨される。
で、ショットピーニング処理時のショット粒径を１ｍｍ
以下、投射速度を６０ｍ／秒以下、アークハイトを０．
３０ｍｍＡ以下とすることが好ましく、また上記酸洗い
処理を施すにあたっては、酸の濃度を５０％以下、処理
温度を８０℃以下とすることが推奨される。
【０００９】
【作用】本発明者らは、ＳｉやＣｒを多く含有する鋼材
に、浸炭・窒化処理を施すことが困難な理由について調
べた。その結果、ＳｉやＣｒを多く含有する部材では浸
炭・窒化処理の加熱時に、部材表面にＳｉやＣｒを含有
する酸化皮膜が形成され、この酸化皮膜が熱的に安定
で、しかも緻密に形成されていることからＣやＮが鋼材
に侵入することを抑制しているとの知見を得た。
に、浸炭・窒化処理を施すことが困難な理由について調
べた。その結果、ＳｉやＣｒを多く含有する部材では浸
炭・窒化処理の加熱時に、部材表面にＳｉやＣｒを含有
する酸化皮膜が形成され、この酸化皮膜が熱的に安定
で、しかも緻密に形成されていることからＣやＮが鋼材
に侵入することを抑制しているとの知見を得た。
【００１０】そこで更に研究を重ねた結果、浸炭・窒化
処理を行うにあたって、予めショットピーニング処理ま
たは酸洗い処理を施せば、意外にもＳｉやＣｒを含有す
る酸化皮膜による悪影響を抑制できることを突きとめ
た。尚、本発明方法が優れた効果を発揮する理由は充分
解明された訳ではないが、ショットピーニング処理や酸
洗い処理を施すことによって、鋼材の表面を粗面化で
き、ＳｉやＣｒを含有する酸化皮膜が緻密に形成される
ことを抑制できるものと考えられる。
処理を行うにあたって、予めショットピーニング処理ま
たは酸洗い処理を施せば、意外にもＳｉやＣｒを含有す
る酸化皮膜による悪影響を抑制できることを突きとめ
た。尚、本発明方法が優れた効果を発揮する理由は充分
解明された訳ではないが、ショットピーニング処理や酸
洗い処理を施すことによって、鋼材の表面を粗面化で
き、ＳｉやＣｒを含有する酸化皮膜が緻密に形成される
ことを抑制できるものと考えられる。
【００１１】但し、ショットピーニングや酸洗いするこ
とにより鋼部材の表面粗さは劣化する傾向にあり、処理
条件によってはかえって疲労強度の低下を招く。そこで
本発明者では、表面粗さをできるかぎり劣化させること
なく、上記酸化皮膜の形成を抑制できるショットピーニ
ング処理と酸洗い処理の条件を開示する。
とにより鋼部材の表面粗さは劣化する傾向にあり、処理
条件によってはかえって疲労強度の低下を招く。そこで
本発明者では、表面粗さをできるかぎり劣化させること
なく、上記酸化皮膜の形成を抑制できるショットピーニ
ング処理と酸洗い処理の条件を開示する。
【００１２】まず、本発明におけるＳｉ及びＣｒ量の限
定理由を以下に述べる。 ・Ｓｉ：０．５重量％以上 Ｓｉは溶製時の脱酸のために添加され、浸炭層や浸炭窒
化層の焼入性を向上させると共に、鋼の焼戻し軟化抵抗
性も高めて疲労強度向上に有効な元素である。但し、Ｓ
ｉが０．５重量％以上では、浸炭性が著しく損なわれる
ので、通常は０．５重量％を上限として設定されてい
る。本発明では、むしろＳｉを含有する酸化皮膜が顕著
に形成される０．５重量％以上を範囲として設定し、上
記ショットピーニング処理や酸洗い処理によりＳｉを含
有する酸化皮膜が緻密に形成されることを抑制するもの
である。但し、Ｓｉ含有量が３重量％を超えると、切削
性や熱間加工性が著しく劣化するので上限は３重量％と
することが望ましい。より好ましい上限は２重量％であ
る。
定理由を以下に述べる。 ・Ｓｉ：０．５重量％以上 Ｓｉは溶製時の脱酸のために添加され、浸炭層や浸炭窒
化層の焼入性を向上させると共に、鋼の焼戻し軟化抵抗
性も高めて疲労強度向上に有効な元素である。但し、Ｓ
ｉが０．５重量％以上では、浸炭性が著しく損なわれる
ので、通常は０．５重量％を上限として設定されてい
る。本発明では、むしろＳｉを含有する酸化皮膜が顕著
に形成される０．５重量％以上を範囲として設定し、上
記ショットピーニング処理や酸洗い処理によりＳｉを含
有する酸化皮膜が緻密に形成されることを抑制するもの
である。但し、Ｓｉ含有量が３重量％を超えると、切削
性や熱間加工性が著しく劣化するので上限は３重量％と
することが望ましい。より好ましい上限は２重量％であ
る。
【００１３】・Ｃｒ：１．６重量％以上 Ｃｒは鋼の焼入性を向上させる元素であり、浸炭層や窒
化層、浸炭窒化層において炭化物、窒化物もしくは炭窒
化物を生成して表面硬さを増大させると共に、焼戻し軟
化抵抗性も高めて疲労強度向上に有効な元素である。但
し、多過ぎると酸化皮膜が形成され易くなり、特に１．
６重量％以上では浸炭・窒化処理時にＣｒの酸化皮膜が
形成され始める。そこで本発明では、緻密な酸化皮膜に
よりＣやＮの侵入が阻害され易くなる１．６重量％を下
限として設定し、上記ショットピーニング処理や酸洗い
処理によりＣｒを含有する酸化皮膜が緻密に形成される
ことを抑制するものである。但し、Ｃｒ含有量が３２重
量％を超えるとＣｒの添加効果が飽和すると共に、浸炭
性を著しく損なうことになるので、上限は３２重量％と
するのが好ましく、より好ましい上限は１５重量％であ
る。
化層、浸炭窒化層において炭化物、窒化物もしくは炭窒
化物を生成して表面硬さを増大させると共に、焼戻し軟
化抵抗性も高めて疲労強度向上に有効な元素である。但
し、多過ぎると酸化皮膜が形成され易くなり、特に１．
６重量％以上では浸炭・窒化処理時にＣｒの酸化皮膜が
形成され始める。そこで本発明では、緻密な酸化皮膜に
よりＣやＮの侵入が阻害され易くなる１．６重量％を下
限として設定し、上記ショットピーニング処理や酸洗い
処理によりＣｒを含有する酸化皮膜が緻密に形成される
ことを抑制するものである。但し、Ｃｒ含有量が３２重
量％を超えるとＣｒの添加効果が飽和すると共に、浸炭
性を著しく損なうことになるので、上限は３２重量％と
するのが好ましく、より好ましい上限は１５重量％であ
る。
【００１４】次に、本発明に係るショットピーニング条
件の限定理由について述べる。ショットピーニング処理
により酸化皮膜による悪影響を抑制して浸炭・窒化処理
を行うには、ショット粒径と投射速度、およびショット
ピーニングの加工度を示すアークハイトを適正な範囲に
限定することが必要である。
件の限定理由について述べる。ショットピーニング処理
により酸化皮膜による悪影響を抑制して浸炭・窒化処理
を行うには、ショット粒径と投射速度、およびショット
ピーニングの加工度を示すアークハイトを適正な範囲に
限定することが必要である。
【００１５】・ショット粒径：０．１ｍｍ以上 ショット粒径が０．１ｍｍ未満の場合、ショット粒の質
量が小さいためショットピーニング時に発生するショッ
ト粒の運動エネルギーが小さく、ＳｉやＣｒを含有する
酸化皮膜の形成を抑える効果が得られない。このため下
限は０．１ｍｍとする必要がある。尚、ショット粒径は
０．１５ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以
上がより望ましい。但し、ショット粒径が１ｍｍを超え
ると運動エネルギーが大きくなり、表面粗さが大幅に劣
化するため１ｍｍを上限とするのが好ましく、０．８ｍ
ｍ以下であればより望ましい。
量が小さいためショットピーニング時に発生するショッ
ト粒の運動エネルギーが小さく、ＳｉやＣｒを含有する
酸化皮膜の形成を抑える効果が得られない。このため下
限は０．１ｍｍとする必要がある。尚、ショット粒径は
０．１５ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以
上がより望ましい。但し、ショット粒径が１ｍｍを超え
ると運動エネルギーが大きくなり、表面粗さが大幅に劣
化するため１ｍｍを上限とするのが好ましく、０．８ｍ
ｍ以下であればより望ましい。
【００１６】・投射速度：２０ｍ／秒以上 投射速度が２０ｍ／秒未満の場合、ショットピーニング
時に発生するショット粒の運動エネルギーが小さく、Ｓ
ｉやＣｒを含有する酸化皮膜の形成を抑える効果が得ら
れない。従って、投射速度の下限は２０ｍ／秒に設定し
た。６０ｍ／秒を超えると運動エネルギーが大きくな
り、表面粗さが大幅に劣化するため６０ｍ／秒を上限と
するのが好ましく、５０ｍ／秒以下であればより望まし
い。
時に発生するショット粒の運動エネルギーが小さく、Ｓ
ｉやＣｒを含有する酸化皮膜の形成を抑える効果が得ら
れない。従って、投射速度の下限は２０ｍ／秒に設定し
た。６０ｍ／秒を超えると運動エネルギーが大きくな
り、表面粗さが大幅に劣化するため６０ｍ／秒を上限と
するのが好ましく、５０ｍ／秒以下であればより望まし
い。
【００１７】・アークハイト：０．０５ｍｍＡ以上 アークハイトが０．０５ｍｍＡ未満の場合には、Ｓｉや
Ｃｒを含有する酸化皮膜の形成を抑える効果がショット
ピーニングにより得られないので、アークハイトの下限
は０．０５ｍｍＡとする。尚、アークハイトは０．１０
ｍｍＡ以上が好ましい。但し、０．３ｍｍＡを超えると
表面粗さが大幅に劣化するので、アークハイトは０．３
ｍｍＡ以下とするのが望ましく、０．２５ｍｍＡ以下が
より望ましい。
Ｃｒを含有する酸化皮膜の形成を抑える効果がショット
ピーニングにより得られないので、アークハイトの下限
は０．０５ｍｍＡとする。尚、アークハイトは０．１０
ｍｍＡ以上が好ましい。但し、０．３ｍｍＡを超えると
表面粗さが大幅に劣化するので、アークハイトは０．３
ｍｍＡ以下とするのが望ましく、０．２５ｍｍＡ以下が
より望ましい。
【００１８】ショットピーニングの加工度を支配する因
子としては、本発明で限定した条件以外に、ショット粒
の硬さと投射時間がある。そこで本発明者らが、ショッ
ト粒の硬さ（Ｈ）、投射時間（ｔ）、ショット粒径
（Ｄ）および投射速度（Ｖ）のアークハイト（ＡＨ）に
及ぼす影響について調べた結果、アークハイトは下記の
（１）式により表されることを見出した。尚、ショット
粒の硬さは、４７〜６２ＨＲＣ，投射時間は２００秒以
下、ショット粒径は０．８〜１．０ｍｍ、投射速度は３
０〜１００ｍ／ｓの範囲で調べた。 ＡＨ＝０．００４９Ｈｌｏｇ（ｔ0.5 Ｄ3 Ｖ2 ）−０．６２２ …（１） 従って、ショット粒の硬さと投射時間は、上記（１）式
においてアークハイトが０．０５〜０．３ｍｍＡの範囲
に入るように選択することが望ましい。
子としては、本発明で限定した条件以外に、ショット粒
の硬さと投射時間がある。そこで本発明者らが、ショッ
ト粒の硬さ（Ｈ）、投射時間（ｔ）、ショット粒径
（Ｄ）および投射速度（Ｖ）のアークハイト（ＡＨ）に
及ぼす影響について調べた結果、アークハイトは下記の
（１）式により表されることを見出した。尚、ショット
粒の硬さは、４７〜６２ＨＲＣ，投射時間は２００秒以
下、ショット粒径は０．８〜１．０ｍｍ、投射速度は３
０〜１００ｍ／ｓの範囲で調べた。 ＡＨ＝０．００４９Ｈｌｏｇ（ｔ0.5 Ｄ3 Ｖ2 ）−０．６２２ …（１） 従って、ショット粒の硬さと投射時間は、上記（１）式
においてアークハイトが０．０５〜０．３ｍｍＡの範囲
に入るように選択することが望ましい。
【００１９】次に本発明に係る酸洗い条件の限定理由を
説明する。酸洗いを採用する場合、酸の濃度と処理温度
を限定することが必要である。 ・酸濃度：５％以上 酸濃度が５％未満の場合、ショットピーニングによるＳ
ｉやＣｒを含有する酸化皮膜の形成を抑える効果が得ら
れないので、酸の濃度は５％以上であることが必要であ
り、１０％以上が好ましい。但し、５０％を超えると酸
洗いによって地鉄の腐食が進み表面粗さが大幅に劣化す
るので５０％を上限とすることが好ましく、３０％以上
がより望ましい。
説明する。酸洗いを採用する場合、酸の濃度と処理温度
を限定することが必要である。 ・酸濃度：５％以上 酸濃度が５％未満の場合、ショットピーニングによるＳ
ｉやＣｒを含有する酸化皮膜の形成を抑える効果が得ら
れないので、酸の濃度は５％以上であることが必要であ
り、１０％以上が好ましい。但し、５０％を超えると酸
洗いによって地鉄の腐食が進み表面粗さが大幅に劣化す
るので５０％を上限とすることが好ましく、３０％以上
がより望ましい。
【００２０】尚、本発明は酸洗い処理時の処理温度を限
定するものではないが、処理温度が８０℃を超えると酸
洗いによって地鉄の腐食が進み表面粗さが大幅に劣化す
るので、処理温度は８０℃以下とすることが望ましい。
定するものではないが、処理温度が８０℃を超えると酸
洗いによって地鉄の腐食が進み表面粗さが大幅に劣化す
るので、処理温度は８０℃以下とすることが望ましい。
【００２１】また本発明は、酸洗い処理に用いる酸の種
類を限定するものではないが、塩酸、硝酸、フッ酸等が
好適な酸として例示できる。酸洗い時間は、酸の種類や
濃度、処理温度等に応じて適宜設定すればよいが、３０
秒〜１０分が標準的な時間である。
類を限定するものではないが、塩酸、硝酸、フッ酸等が
好適な酸として例示できる。酸洗い時間は、酸の種類や
濃度、処理温度等に応じて適宜設定すればよいが、３０
秒〜１０分が標準的な時間である。
【００２２】
【実施例】以下、本発明に係る表面硬化処理方法を実施
例に基づいて説明する。実施例１ 表１に示す化学成分の鋼を小型真空炉にて溶製し、直径
３０ｍｍの丸棒に熱間鍛造した。
例に基づいて説明する。実施例１ 表１に示す化学成分の鋼を小型真空炉にて溶製し、直径
３０ｍｍの丸棒に熱間鍛造した。
【００２３】
【表１】
【００２４】その後、鋼Ｎｏ．１〜４は焼ならし処理し
た。鋼Ｎｏ．５は球状化焼なまし処理後、焼入れ・焼戻
し処理した。鋼Ｎｏ．６はパテンティング処理後、焼入
れ・焼戻し処理した。鋼Ｎｏ．７，８は焼なまし処理
後、焼入れ・焼戻し処理した。これらの丸棒を直径２５
ｍｍ、長さ１００ｍｍに機械加工して試験片とした。機
械加工後の表面粗さは０．８Ｓであった。
た。鋼Ｎｏ．５は球状化焼なまし処理後、焼入れ・焼戻
し処理した。鋼Ｎｏ．６はパテンティング処理後、焼入
れ・焼戻し処理した。鋼Ｎｏ．７，８は焼なまし処理
後、焼入れ・焼戻し処理した。これらの丸棒を直径２５
ｍｍ、長さ１００ｍｍに機械加工して試験片とした。機
械加工後の表面粗さは０．８Ｓであった。
【００２５】Ｎｏ．１〜８の各鋼試験片は夫々、機械加
工まま材、ショットピーニング材及び酸洗い材の３種が
用意された。尚、ショットピーニング処理は、ショット
粒硬さ：ＨＲＣ４７、投射時間：３００秒、ショット粒
径：０．６ｍｍ、投射速度：３０ｍ／秒の条件で行っ
た。また酸洗い処理は、各試験片を１５重量％、５０℃
の塩酸中に５分間浸漬することにより行われた。
工まま材、ショットピーニング材及び酸洗い材の３種が
用意された。尚、ショットピーニング処理は、ショット
粒硬さ：ＨＲＣ４７、投射時間：３００秒、ショット粒
径：０．６ｍｍ、投射速度：３０ｍ／秒の条件で行っ
た。また酸洗い処理は、各試験片を１５重量％、５０℃
の塩酸中に５分間浸漬することにより行われた。
【００２６】上記３種の試験片に対して下記〜の熱
処理条件により浸炭焼入れ・焼戻し処理、窒化処理また
は浸炭窒化焼入れ・焼戻し処理を施した。 〈熱処理：浸炭焼入れ・焼戻し処理〉 ・浸炭焼入れ条件 ９３０℃×３ｈｒ／油冷（６０℃）， Ｃ．Ｐ．：０．
９％ 但し、鋼Ｎｏ．５だけは ９００℃×３ｈｒ／油冷（６０℃）， Ｃ．Ｐ．：１．
２％ ・焼戻し条件 １８０℃×２ｈｒ／空冷
処理条件により浸炭焼入れ・焼戻し処理、窒化処理また
は浸炭窒化焼入れ・焼戻し処理を施した。 〈熱処理：浸炭焼入れ・焼戻し処理〉 ・浸炭焼入れ条件 ９３０℃×３ｈｒ／油冷（６０℃）， Ｃ．Ｐ．：０．
９％ 但し、鋼Ｎｏ．５だけは ９００℃×３ｈｒ／油冷（６０℃）， Ｃ．Ｐ．：１．
２％ ・焼戻し条件 １８０℃×２ｈｒ／空冷
【００２７】〈熱処理：窒化処理〉 ・窒化処理条件 ５２０℃×３ｈｒ／空冷，ＮＨ3 ガス 〈熱処理：浸炭窒化焼入れ・焼戻し処理〉 ・浸炭窒化焼入れ条件 ９００℃×３ｈｒ→８７０℃×１ｈｒ／油冷 Ｃ．Ｐ．：１．０％，ＲＸガス＋ＮＨ3 ガス（５体積
％） ・焼戻し条件 １８０℃×２ｈｒ／空冷 上記浸炭・窒化処理後、試験片側面部の表面から０．０
５ｍｍ深さまでの切粉を採取し、化学分析法にて表面Ｃ
量、表面Ｎ量を測定した。また丸棒の長手中央部の横断
面において、表面から０．０５ｍｍの位置のビッカース
硬さ（表面硬さ）を測定した。結果は表２に示す。
％） ・焼戻し条件 １８０℃×２ｈｒ／空冷 上記浸炭・窒化処理後、試験片側面部の表面から０．０
５ｍｍ深さまでの切粉を採取し、化学分析法にて表面Ｃ
量、表面Ｎ量を測定した。また丸棒の長手中央部の横断
面において、表面から０．０５ｍｍの位置のビッカース
硬さ（表面硬さ）を測定した。結果は表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】表２より、Ｓｉ量が０．５重量％未満かつ
Ｃｒ量が１．６重量％未満の鋼Ｎo.１、２は機械加工ま
ま材、ショットピーニング材、酸洗い材すべてについ
て、いずれの表面硬化熱処理材も表面Ｃ量または表面Ｎ
量が多く、高い表面硬さが得られている。
Ｃｒ量が１．６重量％未満の鋼Ｎo.１、２は機械加工ま
ま材、ショットピーニング材、酸洗い材すべてについ
て、いずれの表面硬化熱処理材も表面Ｃ量または表面Ｎ
量が多く、高い表面硬さが得られている。
【００３０】これに対してＳｉ量が０．５重量％以上か
Ｃｒ量が１．６重量％以上の鋼Ｎo.３〜８は機械加工ま
ま材では表面Ｃ量または表面Ｎ量が低く、高い表面硬さ
が得られていない。しかし、表面硬化熱処理前に本発明
の条件内にてショットピーニング処理または酸洗い処理
したものは、表面Ｃ量または表面Ｎ量が高く、高い表面
硬さが得られている。
Ｃｒ量が１．６重量％以上の鋼Ｎo.３〜８は機械加工ま
ま材では表面Ｃ量または表面Ｎ量が低く、高い表面硬さ
が得られていない。しかし、表面硬化熱処理前に本発明
の条件内にてショットピーニング処理または酸洗い処理
したものは、表面Ｃ量または表面Ｎ量が高く、高い表面
硬さが得られている。
【００３１】実施例２ 表１に記載した鋼Ｎｏ．１〜４を直径８０ｍｍの丸棒に
熱間鍛造して、焼ならし処理を施し、さらに直径７０ｍ
ｍ×厚さ１０ｍｍの円筒試験片に機械加工した。鋼Ｎ
ｏ．１，２については機械加工後、実施例１に記載した
熱処理と熱処理の条件で浸炭または浸炭窒化処理を
施し、試験片とした。鋼Ｎｏ．３，４については、機械
加工ままの試験片の他、ショットピーニング処理と酸洗
い処理を実施例１と同様の夫々の条件で施した試験片を
用意した。上記試験片を用いて、回転率１３６４ｒｐ
ｍ，すべり率４０％，面圧５０６７ＭＰａの試験条件に
てローラーピッチング試験を行い、ピッチングが発生す
るまでの寿命を測定した。各試験片のピッチング寿命の
中央値を表３に示す。
熱間鍛造して、焼ならし処理を施し、さらに直径７０ｍ
ｍ×厚さ１０ｍｍの円筒試験片に機械加工した。鋼Ｎ
ｏ．１，２については機械加工後、実施例１に記載した
熱処理と熱処理の条件で浸炭または浸炭窒化処理を
施し、試験片とした。鋼Ｎｏ．３，４については、機械
加工ままの試験片の他、ショットピーニング処理と酸洗
い処理を実施例１と同様の夫々の条件で施した試験片を
用意した。上記試験片を用いて、回転率１３６４ｒｐ
ｍ，すべり率４０％，面圧５０６７ＭＰａの試験条件に
てローラーピッチング試験を行い、ピッチングが発生す
るまでの寿命を測定した。各試験片のピッチング寿命の
中央値を表３に示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】表３の結果によれば、Ｓｉ量が０．５％以
上でＣｒ量が１．６％以上の鋼Ｎo.３，４は、機械加工
後に浸炭または浸炭窒化処理を施すと鋼Ｎｏ．１，２に
比べかえってピッチング寿命が短くなる。しかしなが
ら、鋼Ｎｏ．３，４にショットピーニング処理または酸
洗い処理を施して浸炭または浸炭窒化処理を施すとピッ
チング寿命が大幅に改善されることが分かる。
上でＣｒ量が１．６％以上の鋼Ｎo.３，４は、機械加工
後に浸炭または浸炭窒化処理を施すと鋼Ｎｏ．１，２に
比べかえってピッチング寿命が短くなる。しかしなが
ら、鋼Ｎｏ．３，４にショットピーニング処理または酸
洗い処理を施して浸炭または浸炭窒化処理を施すとピッ
チング寿命が大幅に改善されることが分かる。
【００３４】実施例３ 実施例１と同様の加工工程で製造した鋼Ｎｏ．３とＮ
ｏ．４の直径２５ｍｍ、長さ１０ｍｍの丸棒を表４に示
した各種条件にてショットピーニング処理し、実施例１
と同様にして浸炭焼入れ・焼戻し処理（熱処理条件）
を施し、表面Ｃ量、表面Ｎ量、ビッカース硬さ（表面硬
さ）及び表面粗さを測定した。結果は表４に併記する。
ｏ．４の直径２５ｍｍ、長さ１０ｍｍの丸棒を表４に示
した各種条件にてショットピーニング処理し、実施例１
と同様にして浸炭焼入れ・焼戻し処理（熱処理条件）
を施し、表面Ｃ量、表面Ｎ量、ビッカース硬さ（表面硬
さ）及び表面粗さを測定した。結果は表４に併記する。
【００３５】
【表４】
【００３６】本発明の条件内でショットピーニング処理
したものはいずれも表面粗さが良好で、表面Ｃ量または
表面Ｎ量が高く、高い表面硬さが得られている。これに
対し、ショット粒径が０．１ｍｍ未満のものとアークハ
イトが０．０５ｍｍＡ未満のものの表面Ｃ量は機械加工
まま材と同様低く、表面硬さも低い。さらにアークハイ
トが０．３ｍｍＡを超えるかショット粒径が１ｍｍを超
えるものは、表面粗さが大幅に劣化している。
したものはいずれも表面粗さが良好で、表面Ｃ量または
表面Ｎ量が高く、高い表面硬さが得られている。これに
対し、ショット粒径が０．１ｍｍ未満のものとアークハ
イトが０．０５ｍｍＡ未満のものの表面Ｃ量は機械加工
まま材と同様低く、表面硬さも低い。さらにアークハイ
トが０．３ｍｍＡを超えるかショット粒径が１ｍｍを超
えるものは、表面粗さが大幅に劣化している。
【００３７】実施例４ 実施例１と同様の加工工程で製造した鋼Ｎｏ．４の直径
２５ｍｍ、長さ１０ｍｍの丸棒を表５に示した各種条件
にて酸洗い処理し、実施例１と同様にして浸炭焼入れ・
焼戻し処理（熱処理条件）を施し、表面Ｃ量、表面Ｎ
量、ビッカース硬さ（表面硬さ）及び表面粗さを測定し
た。結果は表５に併記する。
２５ｍｍ、長さ１０ｍｍの丸棒を表５に示した各種条件
にて酸洗い処理し、実施例１と同様にして浸炭焼入れ・
焼戻し処理（熱処理条件）を施し、表面Ｃ量、表面Ｎ
量、ビッカース硬さ（表面硬さ）及び表面粗さを測定し
た。結果は表５に併記する。
【００３８】
【表５】
【００３９】本発明の条件内で酸洗い処理したものはい
ずれも表面粗さが良好で、表面Ｃ量または表面Ｎ量が高
く、高い表面硬さが得られている。これに対し、酸濃度
が５％未満のものは表面Ｃ量は機械加工まま材と同様低
く、表面硬さも低い。さらに酸濃度が５０％を超えるか
処理温度が８０℃を超えるものは、表面粗さが大幅に劣
化している。
ずれも表面粗さが良好で、表面Ｃ量または表面Ｎ量が高
く、高い表面硬さが得られている。これに対し、酸濃度
が５％未満のものは表面Ｃ量は機械加工まま材と同様低
く、表面硬さも低い。さらに酸濃度が５０％を超えるか
処理温度が８０℃を超えるものは、表面粗さが大幅に劣
化している。
【００４０】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、従来浸炭・窒化処理を施しても充分な効果が得られ
ないとされていたＳｉやＣｒを多く含有する鋼材に、浸
炭・窒化処理が効果的にできることとなり、ＳｉやＣｒ
を多く含有する鋼材であっても高い表面硬度に処理で
き、耐磨耗性、耐疲労性、耐焼付性の優れた機械部品ま
たは工具が製造できることとなった。
で、従来浸炭・窒化処理を施しても充分な効果が得られ
ないとされていたＳｉやＣｒを多く含有する鋼材に、浸
炭・窒化処理が効果的にできることとなり、ＳｉやＣｒ
を多く含有する鋼材であっても高い表面硬度に処理で
き、耐磨耗性、耐疲労性、耐焼付性の優れた機械部品ま
たは工具が製造できることとなった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 8/32
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくともＳｉ：０．５重量％以上、又
はＣｒ：１．６重量％以上を含有する鋼材を所望形状に
加工した後、 ショット粒径：０．１ｍｍ以上、 投射速度：２０ｍ／秒以上 を満足するようにショットピーニング処理を施し、 その後浸炭、窒化または浸炭窒化処理することを特徴と
する鋼材の表面硬化処理方法。 - 【請求項２】 Ｓｉの上限を３重量％、Ｃｒの上限を３
２重量％にしてなる請求項１記載の表面硬化処理方法。 - 【請求項３】 上記ショットピーニング処理を施すにあ
たり、 ショット粒径を１ｍｍ以下、 投射速度を６０ｍ／秒以下、 アークハイトを０．３０ｍｍＡ以下 としてなる請求項１または２記載の表面硬化処理方法。 - 【請求項４】 少なくとも Ｓｉ：０．５重量％以上、
又はＣｒ：１．６重量％以上を含有する鋼材を所望形状
に加工した後、５％以上の濃度の酸を用いて酸洗い処理
を施し、その後浸炭、窒化または浸炭窒化処理すること
を特徴とする鋼材の表面硬化処理方法。 - 【請求項５】 Ｓｉの上限を３重量％、Ｃｒの上限を３
２重量％にしてなる請求項４記載の表面硬化処理方法。 - 【請求項６】 上記酸洗い処理を施すにあたり、酸の濃
度を５０％以下、処理温度を８０℃以下としてなる請求
項４または５記載の表面硬化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18964694A JPH0853711A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 表面硬化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18964694A JPH0853711A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 表面硬化処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0853711A true JPH0853711A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16244801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18964694A Withdrawn JPH0853711A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 表面硬化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0853711A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1013779A2 (en) * | 1998-12-24 | 2000-06-28 | Mazda Motor Corporation | Method of treating and smoothing sliding surface |
| US6790294B1 (en) * | 1999-02-19 | 2004-09-14 | Suncall Corporation | Spring with excellent fatigue endurance property and surface treatment method for producing the spring |
| JP2008223122A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Fuji Wpc:Kk | 熱間金型用合金鋼の強化方法及び該方法による熱疲労き裂の発生を抑止して成る熱間金型用合金鋼 |
| JP2014519557A (ja) * | 2011-06-17 | 2014-08-14 | ウィノア | 金属部品の表面処理 |
| JP2015010258A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 愛知製鋼株式会社 | 高Ｓｉ浸炭用鋼の浸炭方法 |
| JP2015113509A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 鉄系金属部品の製造方法 |
| CN105177256A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种Cr4Mo4V钢轴承强力喷丸和升温注渗复合表面强化方法 |
-
1994
- 1994-08-11 JP JP18964694A patent/JPH0853711A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1013779A2 (en) * | 1998-12-24 | 2000-06-28 | Mazda Motor Corporation | Method of treating and smoothing sliding surface |
| EP1013779A3 (en) * | 1998-12-24 | 2002-07-31 | Mazda Motor Corporation | Method of treating and smoothing sliding surface |
| US6790294B1 (en) * | 1999-02-19 | 2004-09-14 | Suncall Corporation | Spring with excellent fatigue endurance property and surface treatment method for producing the spring |
| JP2008223122A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Fuji Wpc:Kk | 熱間金型用合金鋼の強化方法及び該方法による熱疲労き裂の発生を抑止して成る熱間金型用合金鋼 |
| JP2014519557A (ja) * | 2011-06-17 | 2014-08-14 | ウィノア | 金属部品の表面処理 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011106 |