JPS58151471A - 自動車部品の浸炭処理法 - Google Patents

自動車部品の浸炭処理法

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JPS58151471A
JPS58151471A JP3213782A JP3213782A JPS58151471A JP S58151471 A JPS58151471 A JP S58151471A JP 3213782 A JP3213782 A JP 3213782A JP 3213782 A JP3213782 A JP 3213782A JP S58151471 A JPS58151471 A JP S58151471A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carburizing
section
gear
rolling
fine pitch
Prior art date
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Pending
Application number
JP3213782A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuo Shimazaki
島崎 信夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/80After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、同一軸上にファインピッチギヤ部と高面圧を
受ける転動部とを有する自動車部品の浸炭処理法に関す
るものである0 こ0数年来、乗用車の小屋軽量FF化が顕著でアリ、一
方トランスミック冒ンギャ類も騒音対策の上から従来以
上にモジエールを小°さくして歯数を増し、カミ合い率
を大巾に増大したファインピッチギヤが多く使用される
ようになつた0同一軸上にかかるファインピッチギヤ部
と転勤部とを有する自動車部品は、従来炭素含量α15
〜α20チの低C合金肌焼鋼を使用し、大量生産の場合
は連続カス浸炭炉中で3〜4時間浸炭拡散処理した後、
所要の焼入温度に所要時間保持し、次いで焼入れし、そ
の後転勤部を高周波焼入れして材料処理するのが一般的
であったO 例えば自動変速装置用(A/T用)のサンギヤは、通常
炭素量が0.20qb程度の合金肌焼−を素材として使
用し9、連続カス浸炭炉中9301〜950℃にて3〜
4時間浸炭拡散処理を行い、次いで約850℃の焼入温
度に約30分間保持した後、熱油中に焼入れされる。転
動部はかかる浸炭焼入処理後、焼戻しおよび高周波焼入
れ処理し、次いで研屋加工仕上けされる。この場合、高
周波焼入れによる焼入深さく有効深さHv515)の増
加率は、炭素濃度勾配から推定すると約20〜30%で
ある。
一方、この柚のギヤと同一軸上にある転動部はワンウェ
イクラッチの入るインナーレース面を有するが、腋レー
ス面に作用するヘルツ応力は500〜S 5014/−
と極度に高い。従って該レース面は高い表面硬さと10
0前後の深目の焼入深さが要求される。それ故、肝心の
ギヤ部の品質は出来ばえ次第となり、当然のことながら
ギヤ部は過剰浸炭になり易い。極端な場合は一元迄全浸
炭焼入硬化されるので、焼入れ時の焼割れ、焼戻の愚化
、更には作動時の片当たり中異吻の介入等による歯先部
分の欠損の危険性が増し、一時にしてギヤトレインの機
能を失うこともある〇 しかして、ファインピッチギヤ部と高面圧を受ける転勤
部とを同一軸上に有する自動車部品の材料処理について
、該部品の各部分に要求される性能を同時に付与する改
良された材料処理法が必要となった。
本発明の目的は、同一軸上にファインピッチギヤ部と転
勤部とを有する自動車部品の省エネJkdf−浸炭II
&理法を提供することにある。
一般に浸炭用−は、素材の炭素量を増大させると同一条
件にて浸炭処理しても浸炭性が大巾に促進され且つ焼入
性も増大することは知られている。本発明者はかかる浸
炭用鋼の特性に注目して鋭意研究した結果、上記自動車
部品の素材として、従来肌焼鋼として使用されている鋼
よりも炭素量を増大させた浸炭用鋼を採択し、そしてか
かる特定の素材と特定条件の浸炭処理とを組合せること
により、自動車部品のギヤ部および転動部の夫々に、適
当な硬化層が付与されることを見出し、本発明を完成す
るに至った。
本発明の方法は、炭素量α27%乃至α34%、特に約
α30%の浸炭用鋼から成るファインピッチギヤ部と高
面圧を受ける転勤部とを同一軸上に有する自動車部品を
、浸炭性雰吐気中、豹830@乃至約9.OO℃、%に
約850乃至約870℃の温度に40分乃至120分間
、特に870 ’Cに40分乃至60分間保持すること
により浸炭拡散処理し、次いで該浸炭温度から焼入れし
た後、該転勤部を高周波焼入れすることを待機とする・ 自動車部品の素材となる浸炭用鋼としては、炭素量がQ
、27乃至[L34qbの4@−にある限り、適量の(
’rおよび     −着 干の快削性元素等を含む合金鋼が特に好ましい◇浸炭拡
散処理は、公知の固体、液体又は気体浸炭剤を用いて慣
用の浸度炉中で実権し得るが、キャリヤーガス(RXガ
ス)と添加プロパンとからなる浸炭剤を用いるのが特に
好ましい〇浸炭拡散46111後の焼入れは、自動車部
品全体を浸炭温度から11接焼入液、例えば油、水、に
浸漬することにより行われるが、特に約150℃乃至2
00℃の高温油に浸漬すると、歪に対して轡に効果があ
る。
高jlII波焼入れは通常、転勤部に必喪焼入深さく有
効−さHマ513)を与えるように行う・この処理は慣
用の高周波発振装置を用いて、例えと転勤部を9o口℃
乃至950 ℃に加熱した俊、適切な冷媒を用い、噴射
冷却して焼入れを有い得る0なお、高周波焼入処理後、
必要に応じて転動部を180℃乃至200’Cに1時間
乃至2時間電気炉にて保持して焼戻す。
本発明の方法においては、累材鋼の炭素1を増大せしめ
ているため、#素材のジョミニカーブのパターンとジョ
ミニー値との管理を厳密に行うこと(本発明においては
通常J 1/2 ”=50〜35に管理される)、そし
て浸炭拡散処理時の炉雰囲気、例えばカーボンポテンシ
ャル、ヲ適正に制御することが重要である〇 次に本発明を、添付図面に従ってより詳細に説明する。
第1図は、本発明の方法により処理され得る、同一軸上
にファインピッチギヤ部と転動部とを有するA/T用サ
ンギヤ上部の概略縦断面図である0図中、1はファイン
ピッチギヤ部、そして2は転動部である。該ファインピ
ッチギヤのモジー−ル←)は11〜t2そして圧方角は
20”である。
第2A−0図は、第1図に示すA/T用サンギヤのファ
インピッチギヤ部を各種の浸炭焼入処理して得られた歯
直角断面硬化パターンを示す・従来の素材である8Cr
20鋼(C:a2a%。
Cr:to71.残部reおよび不純物)を使用した場
合の硬化パターン(第2Bおよび第2C図)は、材料ロ
ットおよび熱処理条件によって変動し、場合によっては
歯丈方向の焼入深さく有効深さ:Hマ513)が異常に
増大し、全歯丈に対して64〜9996にも達するため
、過剰浸炭による残留オーステナイトの多量発生、焼割
れ、歯先欠損に対する危険性が非常に大きい状態となっ
ている・一方第2A図は、過去における数多くの実験結
果から検討した、A/T用ギヤに望ましい硬化パターン
の例を示すものであるρなお、第2A−c図における歯
倍率は約6倍であるO 更にA/T用ギヤ等のファインピッチギヤに望ましい硬
化パターンを検討するため、下記表に示す寸法等を有す
る徴準−車を281製作し、シミエレークヨン実験を行
った0 表 即ち、該標準平歯を一方は従来法に従って、銅素材とし
て8 (’r 20 (J 1/2”= 25 )  
を使用し、これを浸炭炉中950℃にて150分間保持
した後、870℃まで冷却し、30〜40分間その温度
に保持し、次いで150℃のホットオイル(熱油)に浸
漬して浸炭焼入処理した。第5A図は、その熱処理工程
、このようにして得られたギヤAの歯直角断面硬化パタ
ーン、および該歯断面の位[)’、QおよびRに直角方
向のかたさ勾°配を示す。他方の標準平歯は、本発明に
従って、素材鋼としてS Cr 50 (J 1/2“
=as)(C:a、5o嘩、Cr : top s、 
Mn: Q、71慢、残部Feおよび不純物)を使用し
、仁れを浸炭炉中870℃にて50分間保持した後、直
接130°のホットオイルに浸漬して浸炭焼入処理した
0第5B図は、熱処理工程、このようにして得られた本
発明によるギヤBの歯直角断面硬化パターン、および該
歯断面の位置P’、Q’およびR′に直角方向のかたさ
勾配を承す0 第3人および第5B図における硬化パタ
ーンおよびかたさ勾配をみてもわかるように、素材鋼の
炭素量を平均Q、1qII増加させるだけで低温短時間
軽浸炭が可能となり、浸炭時間が従来法の175〜17
4で済むだけでなく、理想に近い輪郭焼入硬化パターン
が得られる。
第4図および第5図は、それぞれ上記の浸炭焼入処理を
施したギヤ人およびギヤBの静的曲げ強度、および疲労
強度、即ちP−N@@、を示すグラフである。第4図に
おいてPlは見掛直■域における曲げ荷重を、そしてP
2は破断時の曲げ荷重を示す0また第4および第5図中
、人はギヤA、そしてBはギヤBを示す。なお、第5図
で示す疲労強度試験には油圧Iくルセーターを使用した
〇 第4図および第5図に示された試験結果から、本発明の
方法により得られるギヤBは、従来法によるギヤAと比
べで静的曲げ強度は10%以上も増大し、疲労頻度も1
03乃至10”回の領域において十分高い。ギヤ人およ
びBについて更に熱処理歪を測定したところ、両者とも
ほぼ同等であった。
第6図は、8Cr30鋼材から成るUノッチテスの高周
波焼入実験結果を承丁グラフである。
即ち、第7図中、曲線CはノツチテストピースCを室温
から900℃に2.4秒間高周波力ロ熱した後、冷媒を
噴射冷却して焼入れし、そして曲線りは該テストヒース
Dを室温−から95D℃に3.1秒間高周波加熱した後
、冷媒を噴射冷却して焼入れし、その後両者のテストピ
ースを、電気炉を使用して200’Cにて2時”間焼戻
した場合における、ノツチ底Xの断面でのかたさ勾配を
示す・曲lICは目標焼入深さ1mの場合、そして−1
1Dは目標焼入探さ3mの場合の高周波焼入れ条件を示
す。仁れらの実験結果から、焼入条件を調整することに
より、有効硬化層Hv513の目標焼入深さが得られる
ことがわかる〇本発明の方法は、同−外径上にファイン
ピッチギヤ部と転動部とを有する自動車部品のみでなく
、同−内径上又は同一軸上の外径と内径にξれらの部分
を有する自動車部品にも適用し得ゐ・例えば、ギヤ部と
ニードルベアリングの入る転勤部とを有する、例えばF
F)ランスミック冒ンのアウトプットシャフトギヤ;単
品ギヤ、例えば外径にファインピッチギヤ部そして内径
にニードルローラベアリングの入る転勤部を有する部品
、等にも適用し得る■後者の部品への適用に際しては、
内径面を高周波焼入れするが、仁の場合へりカルギヤ部
の精度変化及び歯底残留応力の変化に注意しつつ高周波
焼入条件を調整する必要がある。
本発明の方法によれば、歯部断面が理想的な浸炭焼入硬
化パターンを有するファインピッチギヤが得られるので
、自動車部品のギヤ部の静的臼は強度および疲労強度が
従来のギヤと比べて大巾に増大する。また該部品の転動
部もまた、高周波焼入れ処理により所望の目標焼入深さ
に調整し得る0史に、本発明の方法によれば熱処理コス
トが低減され、浸炭炉の設備費、スペース等に関しても
大巾な節減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、A/’1’用サンギキサンギヤり上方部分の
縦断面図、 第2A−e図は、ギヤ部歯直角断面の各撞浸炭焼入硬化
パターンを示す図、 第3Aおよび3B図は、夫々ギヤAおよびギヤBについ
ての歯直角断面浸炭焼入硬化パターン図およびかたさ勾
配を示すグラフ、 第4図は、ギヤAおよびギヤBの静的臼は強度を表わす
グラフ、 第5図は、ギヤAおよびギヤBの疲労強度を表わすグラ
フ、 第6図は、Uノツチテストピースの正面および清面断面
図、 第7図は、高周波焼入れ処理後のUノツチテストピース
のノリチ底断面におけるかたさ勾配を表わすグラフであ
る。 (ほか1名) 才1図 ?2,4 Iff    228図   t2cmHv
 : 400−450    My : 455   
   My : 490牙3A図 ζ1石D)もの距離(mm) 第3B図 氏[li]からの距離(mm) 才4図 才5図 破vfrよ1゛のm)lL[(N) it6  図 牙7vtJ 艮面の)もの距離(mm)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  炭素量(127乃至α34チの浸炭用鋼から
    成るファインピッチギヤ部と転動部とを同一軸上に有す
    る自動車部品を約850@乃至約900℃の浸炭温度に
    40乃至120分保持して浸炭拡散せしめ、次いで骸浸
    炭温度から焼入れした後、該転勤部を高周波焼入れ処理
    することを特徴とする、上記自動車部品の浸炭処理法。
JP3213782A 1982-03-01 1982-03-01 自動車部品の浸炭処理法 Pending JPS58151471A (ja)

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JP3213782A JPS58151471A (ja) 1982-03-01 1982-03-01 自動車部品の浸炭処理法

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106198217A (zh) * 2016-06-29 2016-12-07 内蒙古第机械集团有限公司 一种齿轮应力寿命曲线测试流程的设计方法
CN112695269A (zh) * 2020-11-30 2021-04-23 山西平阳重工机械有限责任公司 一种18Cr2Ni4WA工件的热处理工艺

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