JPH1151155A - 歯面強度に優れた歯車およびその製造方法 - Google Patents
歯面強度に優れた歯車およびその製造方法Info
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- JPH1151155A JPH1151155A JP20599997A JP20599997A JPH1151155A JP H1151155 A JPH1151155 A JP H1151155A JP 20599997 A JP20599997 A JP 20599997A JP 20599997 A JP20599997 A JP 20599997A JP H1151155 A JPH1151155 A JP H1151155A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 歯面における耐ピッティング性，耐摩耗性が
さらに向上した歯面強度に優れた歯車を提供する。 【解決手段】 機械構造用はだ焼鋼を素材とし、最表面
のＣ量が０．５重量％以上０．９重量％以下であり且つ
最表面のＮ量が０．３重量％以上０．８重量％以下であ
ってＮの侵入深さが有効硬化深さの少なくとも８０％の
深さにまで達している表面硬化組織を有する歯面強度に
優れた歯車。
さらに向上した歯面強度に優れた歯車を提供する。 【解決手段】 機械構造用はだ焼鋼を素材とし、最表面
のＣ量が０．５重量％以上０．９重量％以下であり且つ
最表面のＮ量が０．３重量％以上０．８重量％以下であ
ってＮの侵入深さが有効硬化深さの少なくとも８０％の
深さにまで達している表面硬化組織を有する歯面強度に
優れた歯車。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車，産業機
械，農業機械等々の各種機械構造物において用いられる
機械要素のうち歯車として利用される歯面強度に優れた
歯車およびその製造方法に関するものである。
械，農業機械等々の各種機械構造物において用いられる
機械要素のうち歯車として利用される歯面強度に優れた
歯車およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の歯車においては、歯面での耐ピ
ッティング性，耐摩耗性（あるいは、耐スコーリング
性）に優れていることが要求されるが、このような歯面
での耐ピッティング性，耐摩耗性（あるいは、耐スコー
リング性）を向上させる場合には、浸炭焼入れや浸炭窒
化焼入れなどの表面硬化処理を施すことによって、表面
硬さを上昇させたり、硬化深さを増大させたりする方法
が広く採用されている。
ッティング性，耐摩耗性（あるいは、耐スコーリング
性）に優れていることが要求されるが、このような歯面
での耐ピッティング性，耐摩耗性（あるいは、耐スコー
リング性）を向上させる場合には、浸炭焼入れや浸炭窒
化焼入れなどの表面硬化処理を施すことによって、表面
硬さを上昇させたり、硬化深さを増大させたりする方法
が広く採用されている。
【０００３】そして、このような表面硬化処理を施した
場合に、表面からの深さとＣ量およびＮ量との関係は、
例えば、図２に示すように、最表面のＣ量（０．７〜
０．９重量％）は深さ方向に次第に減少するものとなっ
ており、また、最表面のＮ量（０．１〜０．３重量％）
は深さ方向に急激に減少するものとなっていた。
場合に、表面からの深さとＣ量およびＮ量との関係は、
例えば、図２に示すように、最表面のＣ量（０．７〜
０．９重量％）は深さ方向に次第に減少するものとなっ
ており、また、最表面のＮ量（０．１〜０．３重量％）
は深さ方向に急激に減少するものとなっていた。
【０００４】そこで、近年では、歯車に対する面圧負荷
がさらに増大する傾向にあり、その対策として、焼入れ
性の良くない異常組織を低減するために、含クロム鋼を
浸炭処理し、浸炭処理後に温度を若干降下させて引続き
窒化処理に移行するようにしたり、窒化処理前に再加熱
処理するようにした特開昭６２−３３７５５号公報（特
公平７−１３２９３号公報）および特開昭６２−３３７
５７号公報（特公平７−１３２９４号公報）に記載され
た方法や、浸炭窒化処理により生成させた残留オーステ
ナイトを加工硬化させて負荷能力を向上させるようにし
た特開昭４９−１０１２４号公報（特公昭５４−１７６
９９号公報）に記載された方法などが考えられた。
がさらに増大する傾向にあり、その対策として、焼入れ
性の良くない異常組織を低減するために、含クロム鋼を
浸炭処理し、浸炭処理後に温度を若干降下させて引続き
窒化処理に移行するようにしたり、窒化処理前に再加熱
処理するようにした特開昭６２−３３７５５号公報（特
公平７−１３２９３号公報）および特開昭６２−３３７
５７号公報（特公平７−１３２９４号公報）に記載され
た方法や、浸炭窒化処理により生成させた残留オーステ
ナイトを加工硬化させて負荷能力を向上させるようにし
た特開昭４９−１０１２４号公報（特公昭５４−１７６
９９号公報）に記載された方法などが考えられた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、面圧負
荷はさらに高まる傾向となっており、接触表面において
従来以上の発熱（例えば、３００℃以上の発熱）を伴う
場合もみられるようになっており、このような場合に
は、従来のごとき異常組織の低減や残留オーステナイト
の加工硬化による活用だけでは、耐ピッティング性，耐
摩耗性（あるいは、耐スコーリング性）の向上に対して
は十分でないという問題点があり、このような問題点を
解決することが課題としてあった。
荷はさらに高まる傾向となっており、接触表面において
従来以上の発熱（例えば、３００℃以上の発熱）を伴う
場合もみられるようになっており、このような場合に
は、従来のごとき異常組織の低減や残留オーステナイト
の加工硬化による活用だけでは、耐ピッティング性，耐
摩耗性（あるいは、耐スコーリング性）の向上に対して
は十分でないという問題点があり、このような問題点を
解決することが課題としてあった。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題に着目
してなされたものであって、歯面における耐ピッティン
グ性，耐摩耗性（あるいは、耐スコーリング性）がさら
に向上した歯面強度に優れた歯車を提供することを目的
としている。
してなされたものであって、歯面における耐ピッティン
グ性，耐摩耗性（あるいは、耐スコーリング性）がさら
に向上した歯面強度に優れた歯車を提供することを目的
としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、面圧負荷が
さらに高まり、接触表面において従来以上の発熱（例え
ば、３００℃以上の発熱）を伴う場合もみられるように
なってきていることにかんがみ、このような場合におい
ても耐ピッティング性，耐摩耗性（あるいは、耐スコー
リング性）をより一層十分なものとするためには、３０
０℃前後においても軟化のしにくい表面硬化層を形成さ
せることが有効であることを見い出し、窒素をさらに活
用した浸炭窒化に着目し、この際、焼き戻し軟化抵抗の
向上に有効な窒素の深さ方向の最適分布を求めると共
に、このような最適分布が得られる熱処理方法を開発し
て本発明に至ったものである。
さらに高まり、接触表面において従来以上の発熱（例え
ば、３００℃以上の発熱）を伴う場合もみられるように
なってきていることにかんがみ、このような場合におい
ても耐ピッティング性，耐摩耗性（あるいは、耐スコー
リング性）をより一層十分なものとするためには、３０
０℃前後においても軟化のしにくい表面硬化層を形成さ
せることが有効であることを見い出し、窒素をさらに活
用した浸炭窒化に着目し、この際、焼き戻し軟化抵抗の
向上に有効な窒素の深さ方向の最適分布を求めると共
に、このような最適分布が得られる熱処理方法を開発し
て本発明に至ったものである。
【０００８】すなわち、本発明に係わる歯面強度に優れ
た歯車は、請求項１に記載しているように、機械構造用
はだ焼鋼を素材とし、最表面のＣ量が０．５重量％以上
０．９重量％以下であり且つ最表面のＮ量が０．３重量
％以上０．８重量％以下であってＮの侵入深さが有効硬
化深さ（Ｈｖ５５０が得られる深さ）近辺にまで達して
いる表面硬化組織を有するものとしたことを特徴として
いる。
た歯車は、請求項１に記載しているように、機械構造用
はだ焼鋼を素材とし、最表面のＣ量が０．５重量％以上
０．９重量％以下であり且つ最表面のＮ量が０．３重量
％以上０．８重量％以下であってＮの侵入深さが有効硬
化深さ（Ｈｖ５５０が得られる深さ）近辺にまで達して
いる表面硬化組織を有するものとしたことを特徴として
いる。
【０００９】そして、本発明に係わる歯面強度に優れた
歯車の実施態様においては、請求項２に記載しているよ
うに、Ｎの侵入深さが有効硬化深さの少なくとも８０％
の深さにまで達しているものとしたことを特徴としてい
る。
歯車の実施態様においては、請求項２に記載しているよ
うに、Ｎの侵入深さが有効硬化深さの少なくとも８０％
の深さにまで達しているものとしたことを特徴としてい
る。
【００１０】同じく、本発明に係わる歯面強度に優れた
歯車の実施態様においては、請求項３に記載しているよ
うに、表面硬化組織は、ＣのみでなくＮをも固溶した緻
密なマルテンサイト組織からなっているものとしたこと
を特徴としている。
歯車の実施態様においては、請求項３に記載しているよ
うに、表面硬化組織は、ＣのみでなくＮをも固溶した緻
密なマルテンサイト組織からなっているものとしたこと
を特徴としている。
【００１１】本発明に係わる歯面強度に優れた歯車の製
造方法は、請求項４に記載しているように、機械構造用
はだ焼鋼からなる歯車素材に対し浸炭処理と同時に浸窒
処理を行ったのち冷却し、さらにオーステナイト化温度
にまで再加熱して再び浸窒処理を行ったのち焼入れする
ようにしたことを特徴としている。
造方法は、請求項４に記載しているように、機械構造用
はだ焼鋼からなる歯車素材に対し浸炭処理と同時に浸窒
処理を行ったのち冷却し、さらにオーステナイト化温度
にまで再加熱して再び浸窒処理を行ったのち焼入れする
ようにしたことを特徴としている。
【００１２】そして、本発明に係わる歯面強度に優れた
歯車の製造方法の実施態様においては、請求項５に記載
しているように、歯車素材に対し８００℃以上９５０℃
以下の温度で浸炭処理と同時に浸窒処理を行ったのち冷
却するようにしたことを特徴としている。
歯車の製造方法の実施態様においては、請求項５に記載
しているように、歯車素材に対し８００℃以上９５０℃
以下の温度で浸炭処理と同時に浸窒処理を行ったのち冷
却するようにしたことを特徴としている。
【００１３】同じく、本発明に係わる歯面強度に優れた
歯車の製造方法の実施態様においては、請求項６に記載
しているように、８００℃以上９３０℃以下のオーステ
ナイト化温度にまで再加熱して再び浸窒処理を行ったの
ち焼入れするようにしたことを特徴としている。
歯車の製造方法の実施態様においては、請求項６に記載
しているように、８００℃以上９３０℃以下のオーステ
ナイト化温度にまで再加熱して再び浸窒処理を行ったの
ち焼入れするようにしたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の作用】本発明に係わる歯面強度に優れた歯車に
おいて、その素材としては、Ｓ０９ＣＫ，Ｓ１５ＣＫ，
Ｓ２０ＣＫ等の機械構造用炭素はだ焼鋼や、ＳＮＣ４１
５，ＳＮＣ８１５等のニッケル・クロム系，ＳＮＣＭ２
２０，ＳＮＣＭ４１５，ＳＮＣＭ４２０，ＳＮＣＭ６１
６，ＳＮＣＭ８１５等のニッケル・クロム・モリブデン
系，ＳＣｒ４１５，ＳＣｒ４２０等のクロム系，ＳＣＭ
４１５，ＳＣＭ４１８，ＳＣＭ４２０，ＳＣＭ４２１，
ＳＣＭ８２２等のクロム・モリブデン系，ＳＭｎ４２
０，ＳＭｎＣ４２０等のマンガンおよびマンガン・クロ
ム系などの機械構造用合金はだ焼鋼が使用される。
おいて、その素材としては、Ｓ０９ＣＫ，Ｓ１５ＣＫ，
Ｓ２０ＣＫ等の機械構造用炭素はだ焼鋼や、ＳＮＣ４１
５，ＳＮＣ８１５等のニッケル・クロム系，ＳＮＣＭ２
２０，ＳＮＣＭ４１５，ＳＮＣＭ４２０，ＳＮＣＭ６１
６，ＳＮＣＭ８１５等のニッケル・クロム・モリブデン
系，ＳＣｒ４１５，ＳＣｒ４２０等のクロム系，ＳＣＭ
４１５，ＳＣＭ４１８，ＳＣＭ４２０，ＳＣＭ４２１，
ＳＣＭ８２２等のクロム・モリブデン系，ＳＭｎ４２
０，ＳＭｎＣ４２０等のマンガンおよびマンガン・クロ
ム系などの機械構造用合金はだ焼鋼が使用される。
【００１５】この場合、クロムを含有する機械構造用は
だ焼鋼においては、Ｃｒ含有量が０．３〜３．０重量％
であるものを用いることがより望ましく、Ｃｒはこの種
のはだ焼鋼において焼入れ性の向上に寄与する作用を有
していることから、このような作用を得るために０．３
重量％以上とすることが望ましいが、多すぎると靭性を
低下させることとなるので３．０重量％以下とすること
が望ましい。
だ焼鋼においては、Ｃｒ含有量が０．３〜３．０重量％
であるものを用いることがより望ましく、Ｃｒはこの種
のはだ焼鋼において焼入れ性の向上に寄与する作用を有
していることから、このような作用を得るために０．３
重量％以上とすることが望ましいが、多すぎると靭性を
低下させることとなるので３．０重量％以下とすること
が望ましい。
【００１６】また、バナジウムを含有する機械構造用は
だ焼鋼においては、Ｖ含有量が０．１〜０．５重量％で
あるものを用いることがより望ましく、Ｖはこの種のは
だ焼鋼において靭性を向上させる作用を有していること
から、このような作用を得るために０．１重量％以上と
することが望ましいが、多すぎても効果の向上はみられ
ずかえって靭性を低下させることとなるので０．５重量
％以下とすることが望ましい。
だ焼鋼においては、Ｖ含有量が０．１〜０．５重量％で
あるものを用いることがより望ましく、Ｖはこの種のは
だ焼鋼において靭性を向上させる作用を有していること
から、このような作用を得るために０．１重量％以上と
することが望ましいが、多すぎても効果の向上はみられ
ずかえって靭性を低下させることとなるので０．５重量
％以下とすることが望ましい。
【００１７】そして、このほか、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，
Ｓ，Ｎｉ，Ｍｏ等についてもこの種のはだ焼鋼に適する
範囲とすることが望ましいことはいうまでもない。
Ｓ，Ｎｉ，Ｍｏ等についてもこの種のはだ焼鋼に適する
範囲とすることが望ましいことはいうまでもない。
【００１８】また、その他、結晶粒微細化作用があるＡ
ｌ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｎ等を含有させたり、被削性向
上作用があるＰｂ，Ｓ，Ｃａ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂｉ等を含
有させたりしたものであってもよい。
ｌ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｎ等を含有させたり、被削性向
上作用があるＰｂ，Ｓ，Ｃａ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂｉ等を含
有させたりしたものであってもよい。
【００１９】そして、このような機械構造用はだ焼鋼を
用いて、塑性加工や切削加工などを行うことによって歯
車素材に加工したあと、この歯車素材に対し浸炭処理と
同時に浸窒処理を行ったのち冷却し、さらにオーステナ
イト化温度にまで再加熱して再び浸窒処理を行ったのち
焼入れすることによって、本発明に係わる歯面強度に優
れた歯車を製造する。
用いて、塑性加工や切削加工などを行うことによって歯
車素材に加工したあと、この歯車素材に対し浸炭処理と
同時に浸窒処理を行ったのち冷却し、さらにオーステナ
イト化温度にまで再加熱して再び浸窒処理を行ったのち
焼入れすることによって、本発明に係わる歯面強度に優
れた歯車を製造する。
【００２０】さらに説明すれば、歯車素材に対し浸炭処
理と同時に浸窒処理を行ったのち冷却するに際しては、
例えば、８００℃以上９５０℃以下の温度で浸炭処理と
同時に浸炭処理を行ったのち冷却する。
理と同時に浸窒処理を行ったのち冷却するに際しては、
例えば、８００℃以上９５０℃以下の温度で浸炭処理と
同時に浸炭処理を行ったのち冷却する。
【００２１】また、冷却後オーステナイト化温度にまで
再加熱して再び浸窒処理を行ったのち焼入れするに際し
ては、冷却後８００℃以上９３０℃以下のオーステナイ
ト化温度にまで再加熱して再び浸窒処理を行ったのち焼
入れする。
再加熱して再び浸窒処理を行ったのち焼入れするに際し
ては、冷却後８００℃以上９３０℃以下のオーステナイ
ト化温度にまで再加熱して再び浸窒処理を行ったのち焼
入れする。
【００２２】このようにして、例えば図１に示すよう
に、最表面のＣ量が０．５重量％以上０．９重量％以下
であり且つ最表面のＮ量が０．３重量％以上０．８重量
％以下であってＮの侵入深さが有効硬化深さ近辺にまで
達している表面硬化組織を有する歯面強度に優れた歯車
を得る。
に、最表面のＣ量が０．５重量％以上０．９重量％以下
であり且つ最表面のＮ量が０．３重量％以上０．８重量
％以下であってＮの侵入深さが有効硬化深さ近辺にまで
達している表面硬化組織を有する歯面強度に優れた歯車
を得る。
【００２３】この場合、より好ましくは、Ｎの侵入深さ
が有効硬化深さの少なくとも８０％の深さにまで達して
いるものとする。
が有効硬化深さの少なくとも８０％の深さにまで達して
いるものとする。
【００２４】また、表面硬化組織は、ＣのみでなくＮを
も固溶した緻密なマルテンサイト組織からなっているも
のとすることがより望ましい。
も固溶した緻密なマルテンサイト組織からなっているも
のとすることがより望ましい。
【００２５】本発明による歯車では、表層部におけるＮ
量をＣ量並みとすると共に、Ｎがより深くまで、より好
ましくはＨｖ５５０が得られる有効硬化深さの８０％以
上の深さまで侵入しているものとなっているため、接触
面圧が高くかつ滑り率が大きく変動するような負荷の場
合においても、優れた耐ピッティング性および耐摩耗性
（あるいは、耐スコーリング性）を有するものとなる。
量をＣ量並みとすると共に、Ｎがより深くまで、より好
ましくはＨｖ５５０が得られる有効硬化深さの８０％以
上の深さまで侵入しているものとなっているため、接触
面圧が高くかつ滑り率が大きく変動するような負荷の場
合においても、優れた耐ピッティング性および耐摩耗性
（あるいは、耐スコーリング性）を有するものとなる。
【００２６】また、製造に際して再加熱焼入れを行って
いるため、Ｎ量が多いにもかかわらず残留オーステナイ
ト（γＲ）量が比較的少なく、硬さの低下が小さいこと
も特徴のひとつである。
いるため、Ｎ量が多いにもかかわらず残留オーステナイ
ト（γＲ）量が比較的少なく、硬さの低下が小さいこと
も特徴のひとつである。
【００２７】さらに、表面硬化組織は、ＣのみでなくＮ
をも固溶させたマルテンサイト組織であって、組織が緻
密であるため、クラックの進展抵抗が大であり、高寿命
化に有利なものとなっている。
をも固溶させたマルテンサイト組織であって、組織が緻
密であるため、クラックの進展抵抗が大であり、高寿命
化に有利なものとなっている。
【００２８】
【発明の効果】本発明による歯面強度に優れた歯車は、
請求項１に記載しているように、機械構造用はだ焼鋼を
素材とし、最表面のＣ量が０．５重量％以上０．９重量
％以下であり且つ最表面のＮ量が０．３重量％以上０．
８重量％以下であってＮの侵入深さが有効硬化深さ近辺
にまで達している表面硬化組織を有するものであるか
ら、表層部のＮ量がＣ量並みとなっていてＮがより深く
まで侵入しているものとなっているため、接触面圧が高
くかつ滑り率が大きく変動するような負荷においても優
れた耐ピッティング性および耐摩耗性を有し、歯面強度
に優れた歯車を提供することが可能であるという著大な
る効果がもたらされる。
請求項１に記載しているように、機械構造用はだ焼鋼を
素材とし、最表面のＣ量が０．５重量％以上０．９重量
％以下であり且つ最表面のＮ量が０．３重量％以上０．
８重量％以下であってＮの侵入深さが有効硬化深さ近辺
にまで達している表面硬化組織を有するものであるか
ら、表層部のＮ量がＣ量並みとなっていてＮがより深く
まで侵入しているものとなっているため、接触面圧が高
くかつ滑り率が大きく変動するような負荷においても優
れた耐ピッティング性および耐摩耗性を有し、歯面強度
に優れた歯車を提供することが可能であるという著大な
る効果がもたらされる。
【００２９】そして、請求項２に記載しているように、
Ｎの侵入深さが有効硬化深さの少なくとも８０％の深さ
にまで達しているものとすることによって、耐ピッティ
ング性および耐摩耗性がより一層安定して優れた歯面強
度に優れた歯車を提供することが可能であるという著大
なる効果がもたらされる。
Ｎの侵入深さが有効硬化深さの少なくとも８０％の深さ
にまで達しているものとすることによって、耐ピッティ
ング性および耐摩耗性がより一層安定して優れた歯面強
度に優れた歯車を提供することが可能であるという著大
なる効果がもたらされる。
【００３０】そしてまた、請求項３に記載しているよう
に、表面硬化組織は、ＣのみでなくＮをも固溶した緻密
なマルテンサイト組織からなっているものとすることに
よって、クラックの進展抵抗が大きく、高寿命化に有利
である歯面強度に優れた歯車を提供することが可能であ
るという著大なる効果がもたらされる。
に、表面硬化組織は、ＣのみでなくＮをも固溶した緻密
なマルテンサイト組織からなっているものとすることに
よって、クラックの進展抵抗が大きく、高寿命化に有利
である歯面強度に優れた歯車を提供することが可能であ
るという著大なる効果がもたらされる。
【００３１】本発明による歯面強度に優れた歯車の製造
方法では、請求項４に記載しているように、機械構造用
はだ焼鋼からなる歯車素材に対し浸炭処理と同時に浸窒
処理を行ったのち冷却し、さらにオーステナイト化温度
にまで再加熱して再び浸窒処理を行ったのち焼入れする
ようにしたから、表層部のＮ量がＣ量並みとなっていて
Ｎがより深くまで侵入しているものとすることができる
ため、接触面圧が高くかつ滑り率が大きく変動するよう
な負荷においても優れた耐ピッティング性および耐摩耗
性を有し、歯面強度に優れたものにできると共に、再加
熱焼入れを行っているため、Ｎ量が多いにもかかわらず
残留オーステナイト量が少なく、硬さ低下が小さい長寿
命の歯車を製造することが可能であるという著大なる効
果がもたらされる。
方法では、請求項４に記載しているように、機械構造用
はだ焼鋼からなる歯車素材に対し浸炭処理と同時に浸窒
処理を行ったのち冷却し、さらにオーステナイト化温度
にまで再加熱して再び浸窒処理を行ったのち焼入れする
ようにしたから、表層部のＮ量がＣ量並みとなっていて
Ｎがより深くまで侵入しているものとすることができる
ため、接触面圧が高くかつ滑り率が大きく変動するよう
な負荷においても優れた耐ピッティング性および耐摩耗
性を有し、歯面強度に優れたものにできると共に、再加
熱焼入れを行っているため、Ｎ量が多いにもかかわらず
残留オーステナイト量が少なく、硬さ低下が小さい長寿
命の歯車を製造することが可能であるという著大なる効
果がもたらされる。
【００３２】そして、請求項５に記載しているように、
歯車素材に対し８００℃以上９５０℃以下の温度で浸炭
処理と同時に浸窒処理を行ったのち冷却するようになす
ことによって、浸炭窒化によりＣと同時にＮをより深く
まで侵入させることが可能であり、そして、請求項６に
記載しているように、８００℃以上９３０℃以下のオー
ステナイト化温度にまで再加熱して再び浸窒処理を行っ
たのち焼入れするようになすことによって、表層部のＮ
濃度を炭素濃度並みに確保することが可能であると共
に、再加熱焼入れを行うためＮ量が多いにもかかわらず
残留オーステナイト量を比較的少なくすることが可能と
なって硬さ低下の小さい歯面強度に優れた歯車を製造す
ることが可能であるという著大なる効果がもたらされ
る。
歯車素材に対し８００℃以上９５０℃以下の温度で浸炭
処理と同時に浸窒処理を行ったのち冷却するようになす
ことによって、浸炭窒化によりＣと同時にＮをより深く
まで侵入させることが可能であり、そして、請求項６に
記載しているように、８００℃以上９３０℃以下のオー
ステナイト化温度にまで再加熱して再び浸窒処理を行っ
たのち焼入れするようになすことによって、表層部のＮ
濃度を炭素濃度並みに確保することが可能であると共
に、再加熱焼入れを行うためＮ量が多いにもかかわらず
残留オーステナイト量を比較的少なくすることが可能と
なって硬さ低下の小さい歯面強度に優れた歯車を製造す
ることが可能であるという著大なる効果がもたらされ
る。
【００３３】
（実施例１）表１に示す鋼を素材とし、９２０℃で６０
分間保持後冷却する焼ならしを行い、さらに、図４
（ａ）に示すような中央太径部の直径が２６ｍｍ，中央
太径部の長さが２８ｍｍ，両側細径部の直径がともに２
２ｍｍ，全長が１３０ｍｍのローラーピッティング試験
用試験片Ｓ１を機械加工により製作すると共に、図５に
示すような直径が７０ｍｍ，厚さが１０ｍｍのピンオン
ディスク摩耗試験用円盤試験片Ｓ２を機械加工により製
作した。
分間保持後冷却する焼ならしを行い、さらに、図４
（ａ）に示すような中央太径部の直径が２６ｍｍ，中央
太径部の長さが２８ｍｍ，両側細径部の直径がともに２
２ｍｍ，全長が１３０ｍｍのローラーピッティング試験
用試験片Ｓ１を機械加工により製作すると共に、図５に
示すような直径が７０ｍｍ，厚さが１０ｍｍのピンオン
ディスク摩耗試験用円盤試験片Ｓ２を機械加工により製
作した。
【００３４】次いで、図３に示す温度−時間説明図にお
いて、温度Ｔ１＝９００℃，時間ｔ１＝２４０分，雰囲
気ガスＮ１，Ｎ２＝６体積％ＮＨ３ガス，雰囲気カーボ
ンポテンシャルＣ．Ｐ．＝１．１の条件、および、温度
Ｔ２＝８４０℃，時間ｔ２＝１００分，雰囲気ガス
Ｎ１，Ｎ２＝８体積％ＮＨ３ガス，雰囲気カーボンポテ
ンシャルＣ．Ｐ．＝０．９５の条件による浸炭処理と浸
窒処理とを同時に行ったのち、空冷（Ａ．Ｃ．）した。
いて、温度Ｔ１＝９００℃，時間ｔ１＝２４０分，雰囲
気ガスＮ１，Ｎ２＝６体積％ＮＨ３ガス，雰囲気カーボ
ンポテンシャルＣ．Ｐ．＝１．１の条件、および、温度
Ｔ２＝８４０℃，時間ｔ２＝１００分，雰囲気ガス
Ｎ１，Ｎ２＝８体積％ＮＨ３ガス，雰囲気カーボンポテ
ンシャルＣ．Ｐ．＝０．９５の条件による浸炭処理と浸
窒処理とを同時に行ったのち、空冷（Ａ．Ｃ．）した。
【００３５】続いて、各試験片Ｓ１，Ｓ２を温度Ｔ３＝
８５０℃にまで再加熱してオーステナイト化し、時間ｔ
３＝１５０分，雰囲気ガスＮ３＝８体積％ＮＨ３ガスに
よる浸窒処理を再度行ったのち、温度１８０℃のソルト
浴中に浸漬する焼入れ（Ｓ．Ｑ．）を行った。
８５０℃にまで再加熱してオーステナイト化し、時間ｔ
３＝１５０分，雰囲気ガスＮ３＝８体積％ＮＨ３ガスに
よる浸窒処理を再度行ったのち、温度１８０℃のソルト
浴中に浸漬する焼入れ（Ｓ．Ｑ．）を行った。
【００３６】そして、各試験片Ｓ１，Ｓ２の最表面のＣ
量，最表面のＮ量，Ｎの侵入深さ、有効硬化深さ，有効
硬化深さに対するＮの侵入深さを調べたところ、同じく
表１に示す結果であった。
量，最表面のＮ量，Ｎの侵入深さ、有効硬化深さ，有効
硬化深さに対するＮの侵入深さを調べたところ、同じく
表１に示す結果であった。
【００３７】さらに、図４（ａ）に示したローラーピッ
ティング試験用試験片Ｓ１を用いて、図４（ｂ）に示す
ような直径が１３０ｍｍ，厚さが１８ｍｍのローラー
（ＳＣｒ４２０鋼の浸炭焼入れ品）Ｒを相手材とし、接
触圧力：３．７ＧＰａ，すべり率：−４０％、潤滑油温
度：８０℃の条件によるローラーピッティング試験を行
って、ピッティング寿命を調べたところ、同じく表１に
示す結果であった。
ティング試験用試験片Ｓ１を用いて、図４（ｂ）に示す
ような直径が１３０ｍｍ，厚さが１８ｍｍのローラー
（ＳＣｒ４２０鋼の浸炭焼入れ品）Ｒを相手材とし、接
触圧力：３．７ＧＰａ，すべり率：−４０％、潤滑油温
度：８０℃の条件によるローラーピッティング試験を行
って、ピッティング寿命を調べたところ、同じく表１に
示す結果であった。
【００３８】さらにまた、図５に示した円盤試験片Ｓ２
を用いて、同じく図５に示すような本体部の直径が８ｍ
ｍ，本体部先端の半径が１００ｍｍＲ，鍔部の直径が１
２ｍｍのピン（ＳＫ３の熱処理品）Ｐを相手材として、
接触圧力：１５０ＭＰａ，摺動速度：０．２８ｍ／ｓの
条件によるピンオンディスク摩耗試験を行って摩耗深さ
を調べたところ、同じく表１に示す結果であった。
を用いて、同じく図５に示すような本体部の直径が８ｍ
ｍ，本体部先端の半径が１００ｍｍＲ，鍔部の直径が１
２ｍｍのピン（ＳＫ３の熱処理品）Ｐを相手材として、
接触圧力：１５０ＭＰａ，摺動速度：０．２８ｍ／ｓの
条件によるピンオンディスク摩耗試験を行って摩耗深さ
を調べたところ、同じく表１に示す結果であった。
【００３９】なお、表１の比較例１は浸炭処理のみを行
った場合を示し、比較例２は従来の浸炭窒化焼入れを行
った場合を示し、比較例３は過剰な浸窒処理を行った場
合を示しており、これらの場合についても同様の評価試
験を行った。
った場合を示し、比較例２は従来の浸炭窒化焼入れを行
った場合を示し、比較例３は過剰な浸窒処理を行った場
合を示しており、これらの場合についても同様の評価試
験を行った。
【００４０】
【表１】
【００４１】表１に示すように、発明例１〜４ではいず
れもピッティング寿命が長く、摩耗深さは小さいものと
なっていた。
れもピッティング寿命が長く、摩耗深さは小さいものと
なっていた。
【００４２】これに対して、比較例１〜３ではピッティ
ング寿命が短く、摩耗深さは大きいものとなっていた。
ング寿命が短く、摩耗深さは大きいものとなっていた。
【００４３】（実施例２）表２に示す鋼を素材とし、９
２０℃で６０分間保持後冷却する焼ならしを行い、さら
に、図４（ａ）に示すような中央太径部の直径が２６ｍ
ｍ，中央太径部の長さが２８ｍｍ，両側細径部の直径が
ともに２２ｍｍ，全長が１３０ｍｍのローラーピッティ
ング試験用試験片Ｓ１を機械加工により製作すると共
に、図５に示すような直径が７０ｍｍ，厚さが１０ｍｍ
のピンオンディスク摩耗試験用円盤試験片Ｓ２を機械加
工により製作した。
２０℃で６０分間保持後冷却する焼ならしを行い、さら
に、図４（ａ）に示すような中央太径部の直径が２６ｍ
ｍ，中央太径部の長さが２８ｍｍ，両側細径部の直径が
ともに２２ｍｍ，全長が１３０ｍｍのローラーピッティ
ング試験用試験片Ｓ１を機械加工により製作すると共
に、図５に示すような直径が７０ｍｍ，厚さが１０ｍｍ
のピンオンディスク摩耗試験用円盤試験片Ｓ２を機械加
工により製作した。
【００４４】次いで、図３に示す温度−時間説明図にお
いて、温度Ｔ１，時間ｔ１，雰囲気ガスＮ１，Ｎ２がそ
れぞれ表２に示す条件でかつ雰囲気カーボンポテンシャ
ルＣ．Ｐ．が１．１の条件、および、温度Ｔ２，時間ｔ
２，雰囲気ガスＮ１，Ｎ２がそれぞれ表２に示す条件で
かつ雰囲気カーボンポテンシャルＣ．Ｐ．が０．９５の
条件による浸炭処理と浸窒処理とを同時に行ったのち、
空冷（Ａ．Ｃ．）した。
いて、温度Ｔ１，時間ｔ１，雰囲気ガスＮ１，Ｎ２がそ
れぞれ表２に示す条件でかつ雰囲気カーボンポテンシャ
ルＣ．Ｐ．が１．１の条件、および、温度Ｔ２，時間ｔ
２，雰囲気ガスＮ１，Ｎ２がそれぞれ表２に示す条件で
かつ雰囲気カーボンポテンシャルＣ．Ｐ．が０．９５の
条件による浸炭処理と浸窒処理とを同時に行ったのち、
空冷（Ａ．Ｃ．）した。
【００４５】続いて、各試験片Ｓ１，Ｓ２を再加熱して
オーステナイト化し、温度Ｔ３，時間ｔ３，雰囲気ガス
Ｎ３がそれぞれ表２に示す条件による浸窒処理を再度行
ったのち、温度１８０℃のソルト浴中に浸漬する焼入れ
（Ｓ．Ｑ．）を行った。
オーステナイト化し、温度Ｔ３，時間ｔ３，雰囲気ガス
Ｎ３がそれぞれ表２に示す条件による浸窒処理を再度行
ったのち、温度１８０℃のソルト浴中に浸漬する焼入れ
（Ｓ．Ｑ．）を行った。
【００４６】そして、各試験片Ｓ１，Ｓ２の最表面のＣ
量，最表面のＮ量，Ｎの侵入深さ、有効硬化深さ，有効
硬化深さに対するＮの侵入深さを調べたところ、表３に
示す結果であった。
量，最表面のＮ量，Ｎの侵入深さ、有効硬化深さ，有効
硬化深さに対するＮの侵入深さを調べたところ、表３に
示す結果であった。
【００４７】さらに、図４（ａ）に示したローラーピッ
ティング試験用試験片Ｓ１を用いて、図４（ｂ）に示す
ような直径が１３０ｍｍ，厚さが１８ｍｍのローラー
（ＳＣｒ４２０鋼の浸炭焼入れ品）Ｒを相手材とし、接
触圧力：３．７ＧＰａ，すべり率：−４０％、潤滑油温
度：８０℃の条件によるローラーピッティング試験を行
って、ピッティング寿命を調べたところ、同じく表３に
示す結果であった。
ティング試験用試験片Ｓ１を用いて、図４（ｂ）に示す
ような直径が１３０ｍｍ，厚さが１８ｍｍのローラー
（ＳＣｒ４２０鋼の浸炭焼入れ品）Ｒを相手材とし、接
触圧力：３．７ＧＰａ，すべり率：−４０％、潤滑油温
度：８０℃の条件によるローラーピッティング試験を行
って、ピッティング寿命を調べたところ、同じく表３に
示す結果であった。
【００４８】さらにまた、図５に示した円盤試験片Ｓ２
を用いて、同じく図５に示すような本体部の直径が８ｍ
ｍ，本体部先端の半径が１００ｍｍＲ，鍔部の直径が１
２ｍｍのピン（ＳＫ３の熱処理品）Ｐを相手材として、
接触圧力：１５０ＭＰａ，摺動速度：０．２８ｍ／ｓの
条件によるピンオンディスク摩耗試験を行って摩耗深さ
を調べたところ、同じく表３に示す結果であった。
を用いて、同じく図５に示すような本体部の直径が８ｍ
ｍ，本体部先端の半径が１００ｍｍＲ，鍔部の直径が１
２ｍｍのピン（ＳＫ３の熱処理品）Ｐを相手材として、
接触圧力：１５０ＭＰａ，摺動速度：０．２８ｍ／ｓの
条件によるピンオンディスク摩耗試験を行って摩耗深さ
を調べたところ、同じく表３に示す結果であった。
【００４９】なお、表１の比較例１１は浸炭・浸窒温度
を低くかつ再浸窒温度を高くして行った場合を示し、比
較例１２，１３は浸炭・浸窒温度を高くかつ再浸窒温度
を低くして行った場合を示しており、これらの場合につ
いても同様の評価試験を行ったところ、同じく表３に示
す結果であった。
を低くかつ再浸窒温度を高くして行った場合を示し、比
較例１２，１３は浸炭・浸窒温度を高くかつ再浸窒温度
を低くして行った場合を示しており、これらの場合につ
いても同様の評価試験を行ったところ、同じく表３に示
す結果であった。
【００５０】
【表２】
【００５１】
【表３】
【００５２】表２，表３に示すように、発明例１１〜１
３ではいずれもピッティング寿命が長く、摩耗深さは小
さいものとなっていた。
３ではいずれもピッティング寿命が長く、摩耗深さは小
さいものとなっていた。
【００５３】これに対して、比較例１１〜１３ではピッ
ティング寿命が短く、摩耗深さは大きいものとなってい
た。
ティング寿命が短く、摩耗深さは大きいものとなってい
た。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による表面硬化組織を有する歯車にお
ける表面からの深さとＣ量およびＮ量との関係を概略的
に示すグラフである。
ける表面からの深さとＣ量およびＮ量との関係を概略的
に示すグラフである。
【図２】 従来例による表面硬化組織を有する歯車にお
ける表面からの深さとＣ量およびＮ量との関係を概略的
に示すグラフである。
ける表面からの深さとＣ量およびＮ量との関係を概略的
に示すグラフである。
【図３】 浸炭・浸窒処理および再浸窒処理条件を示す
温度−時間説明図である。
温度−時間説明図である。
【図４】 ローラーピッティング試験片の平面説明（図
４（ａ））およびローラーピッティング試験要領を示す
斜面説明図（図４（ｂ））である。
４（ａ））およびローラーピッティング試験要領を示す
斜面説明図（図４（ｂ））である。
【図５】 ピンオンディスク型摩耗試験要領を示す正面
説明図である。
説明図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 機械構造用はだ焼鋼を素材とし、最表面
のＣ量が０．５重量％以上０．９重量％以下であり且つ
最表面のＮ量が０．３重量％以上０．８重量％以下であ
ってＮの侵入深さが有効硬化深さ近辺にまで達している
表面硬化組織を有することを特徴とする歯面強度に優れ
た歯車。 - 【請求項２】 Ｎの侵入深さが有効硬化深さの少なくと
も８０％の深さにまで達していることを特徴とする請求
項１に記載の歯面強度に優れた歯車。 - 【請求項３】 表面硬化組織は、ＣのみでなくＮをも固
溶した緻密なマルテンサイト組織からなっていることを
特徴とする請求項１または２に記載の歯面強度に優れた
歯車。 - 【請求項４】 機械構造用はだ焼鋼からなる歯車素材に
対し浸炭処理と同時に浸窒処理を行ったのち冷却し、さ
らにオーステナイト化温度にまで再加熱して再び浸窒処
理を行ったのち焼入れすることを特徴とする請求項１な
いし３のいずれかに記載の歯面強度に優れた歯車の製造
方法。 - 【請求項５】 歯車素材に対し８００℃以上９５０℃以
下の温度で浸炭処理と同時に浸窒処理を行ったのち冷却
することを特徴とする請求項４に記載の歯面強度に優れ
た歯車の製造方法。 - 【請求項６】 ８００℃以上９３０℃以下のオーステナ
イト化温度にまで再加熱して再び浸窒処理を行ったのち
焼入れすることを特徴とする請求項４または５に記載の
歯面強度に優れた歯車の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20599997A JP3705462B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 歯面強度に優れた歯車の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20599997A JP3705462B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 歯面強度に優れた歯車の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005162815A Division JP4193145B2 (ja) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | 歯面強度に優れた歯車の製造方法および歯面強度に優れた歯車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1151155A true JPH1151155A (ja) | 1999-02-23 |
| JP3705462B2 JP3705462B2 (ja) | 2005-10-12 |
Family
ID=16516241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20599997A Expired - Fee Related JP3705462B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 歯面強度に優れた歯車の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3705462B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102482756A (zh) * | 2009-09-11 | 2012-05-30 | 住友金属工业株式会社 | 碳氮共渗构件的制造方法 |
| JP2017075359A (ja) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | 大同特殊鋼株式会社 | 真空浸炭窒化部品の製造方法 |
-
1997
- 1997-07-31 JP JP20599997A patent/JP3705462B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102482756A (zh) * | 2009-09-11 | 2012-05-30 | 住友金属工业株式会社 | 碳氮共渗构件的制造方法 |
| US9062364B2 (en) | 2009-09-11 | 2015-06-23 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method for producing carbonitrided member |
| JP2017075359A (ja) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | 大同特殊鋼株式会社 | 真空浸炭窒化部品の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3705462B2 (ja) | 2005-10-12 |
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