JPS60162727A - 加工熱処理法 - Google Patents
加工熱処理法Info
- Publication number
- JPS60162727A JPS60162727A JP1839284A JP1839284A JPS60162727A JP S60162727 A JPS60162727 A JP S60162727A JP 1839284 A JP1839284 A JP 1839284A JP 1839284 A JP1839284 A JP 1839284A JP S60162727 A JPS60162727 A JP S60162727A
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- JP
- Japan
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- parts
- low
- carbon
- shot peening
- fatigue strength
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
- C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/78—Combined heat-treatments not provided for above
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
吐業上の利用分野
本発明は、動力伝達軸、歯車等の動力伝達用構成部品な
ど、機械部品や構造部材の疲労強度を著しく高めること
のできる加工熱処理法に関するものである。
ど、機械部品や構造部材の疲労強度を著しく高めること
のできる加工熱処理法に関するものである。
従来技術
従来、機械部品や構造部材の繰返し荷重に対する疲労強
度向上のため、表面層に圧縮残留応力を生せしめると同
時に表面層を硬化する方法としては、 （ａ） 浸炭、窒化、タフトライド処理、高周波焼入れ
等の各種熱処理、 （ｂ） 表面圧延、ショットピーニング等の表面冷間加
工、 （Ｃ） オースフォーミング等の加工熱処理、が採用さ
れている。
度向上のため、表面層に圧縮残留応力を生せしめると同
時に表面層を硬化する方法としては、 （ａ） 浸炭、窒化、タフトライド処理、高周波焼入れ
等の各種熱処理、 （ｂ） 表面圧延、ショットピーニング等の表面冷間加
工、 （Ｃ） オースフォーミング等の加工熱処理、が採用さ
れている。
しかしながら、オースフォーミングに代表される上記（
Ｃ）の加工熱処理法、強加工を施すため圧延等を行なう
ので、動力伝達軸のような複雑な形状のものには加工し
難いという欠点があると共に、Ｃｒ等の含有量の多い高
合金鋼を使用するため高価であるという難点がある。
Ｃ）の加工熱処理法、強加工を施すため圧延等を行なう
ので、動力伝達軸のような複雑な形状のものには加工し
難いという欠点があると共に、Ｃｒ等の含有量の多い高
合金鋼を使用するため高価であるという難点がある。
一方、前記（！Ｉ）及び（ｂ）の表面硬化法は、加工の
点で社問題はないが、回転曲げ疲労強度（１０″回）が
５０〜ｑｏＫｑ／−程度であり、（Ｃ）の加工熱処理法
による場合の１００〜ｌｌ０Ｋｇ、／−に比べて低いと
いう問題がある。
点で社問題はないが、回転曲げ疲労強度（１０″回）が
５０〜ｑｏＫｑ／−程度であり、（Ｃ）の加工熱処理法
による場合の１００〜ｌｌ０Ｋｇ、／−に比べて低いと
いう問題がある。
発明の目的
従って、本発明の目的は、前記した従来法の欠点を改善
し、複雑な形状の部品にも容易に加工できると共に、動
力伝達軸、歯車等の動力伝達用栴成部品など、機械部品
や構造部材の疲労強度を著しく高めることのできる加工
熱処理法を提供することにある。
し、複雑な形状の部品にも容易に加工できると共に、動
力伝達軸、歯車等の動力伝達用栴成部品など、機械部品
や構造部材の疲労強度を著しく高めることのできる加工
熱処理法を提供することにある。
発明の構成
本発明に係る加工熱処理法は、前記目的を達成するため
、浸炭処理を施して表面炭素濃度を０．７〜０．９俤と
した低炭素低合金鋼を、８００〜８５０℃のオーステナ
イト域に再加熱後、３００〜５５０℃の熱浴に急冷し、
一定時間保持後、との温Ｊｆ範囲からショットピーニン
グを施゛すことＫよって室温近傍まで冷却しながら加工
を施すことを特徴とするものである。
、浸炭処理を施して表面炭素濃度を０．７〜０．９俤と
した低炭素低合金鋼を、８００〜８５０℃のオーステナ
イト域に再加熱後、３００〜５５０℃の熱浴に急冷し、
一定時間保持後、との温Ｊｆ範囲からショットピーニン
グを施゛すことＫよって室温近傍まで冷却しながら加工
を施すことを特徴とするものである。
発明の作用及び態様
本発明に係る加工熱処理法は、前記した（ｅ）の加工熱
処理の範噛に属するものであるが、その代嚢例であるオ
ースフォーミングが、中炭素及力餐高炭素合金鋼をオー
ステナイト化温度に加熱し、８＠線ｏオーｘテナイト湾
（４００〜７００ Ｃ）まで急冷し、この温度で圧延尋
による塑性変形を与えて常温まで急冷するのに対し、低
炭素低合金鋼に浸炭焼入れ・焼戻しを施した鋼を素材と
して用いること、及びこれを８０θ〜８５０ ｔ？：の
オーステナイト化温度に再加熱し、 ３００〜５５０℃
の熱浴に急冷し、一定時間保持後シヨツトピーニングを
開始し、表面層の加工及びショットによる１１０〜ｂ まで）の冷却を行ない、室温近傍まで冷却しながら加工
を施すことを特徴とするものである。
処理の範噛に属するものであるが、その代嚢例であるオ
ースフォーミングが、中炭素及力餐高炭素合金鋼をオー
ステナイト化温度に加熱し、８＠線ｏオーｘテナイト湾
（４００〜７００ Ｃ）まで急冷し、この温度で圧延尋
による塑性変形を与えて常温まで急冷するのに対し、低
炭素低合金鋼に浸炭焼入れ・焼戻しを施した鋼を素材と
して用いること、及びこれを８０θ〜８５０ ｔ？：の
オーステナイト化温度に再加熱し、 ３００〜５５０℃
の熱浴に急冷し、一定時間保持後シヨツトピーニングを
開始し、表面層の加工及びショットによる１１０〜ｂ まで）の冷却を行ない、室温近傍まで冷却しながら加工
を施すことを特徴とするものである。
本発明に係る加工熱処理法を適用する素材としては、低
炭素低合金鋼（例えば、８０Ｍ４１５など）に通常の浸
炭焼入れ処理を行なった後、１５０〜２００℃の低温焼
戻し処理を施し、表面炭素濃度を０．７〜０．９ ％と
した鋼を用いる。このような素材を用いることにより、
高合金鋼を使用せずとも、表面層の炭素ｓ度が高いこと
により、表面層のＳ曲線の変態開始面＆Ｉが長時間側に
移行することを利用し、適冷オーステナイト状態にある
表面層の加工熱処理を可能とすることができる。
炭素低合金鋼（例えば、８０Ｍ４１５など）に通常の浸
炭焼入れ処理を行なった後、１５０〜２００℃の低温焼
戻し処理を施し、表面炭素濃度を０．７〜０．９ ％と
した鋼を用いる。このような素材を用いることにより、
高合金鋼を使用せずとも、表面層の炭素ｓ度が高いこと
により、表面層のＳ曲線の変態開始面＆Ｉが長時間側に
移行することを利用し、適冷オーステナイト状態にある
表面層の加工熱処理を可能とすることができる。
上記素材は、本発明に従って８００〜８５０℃のオース
テナイト域に再加熱後、３００〜５５０℃の熱浴に急冷
し、一定時間保持後、上記状態において表面にショット
ピーニングを施す。塑性変形を与える方法としてショッ
トピーニングヲ用いる理由は、動力伝達軸のような複雑
な形状の部品に容易に加工を施せると共に、表面層の塑
性変形後の冷却速度を空冷以上（１１０〜” Ｏ”１ｉ
ｎ）とし、表面層の焼入性を確保するためである。
テナイト域に再加熱後、３００〜５５０℃の熱浴に急冷
し、一定時間保持後、上記状態において表面にショット
ピーニングを施す。塑性変形を与える方法としてショッ
トピーニングヲ用いる理由は、動力伝達軸のような複雑
な形状の部品に容易に加工を施せると共に、表面層の塑
性変形後の冷却速度を空冷以上（１１０〜” Ｏ”１ｉ
ｎ）とし、表面層の焼入性を確保するためである。
また、ショットピーニングは冷却を兼ねた加工であるた
め、適冷オーステナイトへの加工、変！用途中及び変態
後のマルテンサイトへの加工が行なえ、複合的加工熱処
理を施すことができ、それによって顕著な疲労強度の向
上が１れる。
め、適冷オーステナイトへの加工、変！用途中及び変態
後のマルテンサイトへの加工が行なえ、複合的加工熱処
理を施すことができ、それによって顕著な疲労強度の向
上が１れる。
、このショットピーニングは、前記したように３００〜
５５０℃の温度から開始する。この開始温度を３００〜
５５０℃とした理由は、疲労強度に大きな影響をもたら
す表面近傍の軸方向圧縮残留応力分布が、この温度範囲
からの処理の場合−９０〜−＋ｏｏＫｆ／−と非常に高
いレベルにあるのに対し、３００℃未満からの処理の場
合、この位置での圧縮残留応力レベルは−３０〜−４０
Ｋｆ／−と上記温度範囲からの処理に比べて半減し、通
常の浸炭処理材に比べ【疲労強度の顕著な向上か望めな
いためである。
５５０℃の温度から開始する。この開始温度を３００〜
５５０℃とした理由は、疲労強度に大きな影響をもたら
す表面近傍の軸方向圧縮残留応力分布が、この温度範囲
からの処理の場合−９０〜−＋ｏｏＫｆ／−と非常に高
いレベルにあるのに対し、３００℃未満からの処理の場
合、この位置での圧縮残留応力レベルは−３０〜−４０
Ｋｆ／−と上記温度範囲からの処理に比べて半減し、通
常の浸炭処理材に比べ【疲労強度の顕著な向上か望めな
いためである。
上記ショットピーニングの条件としては、遠心式の装置
を用い、ショット径０．６〜０．８ｗｍ５投射速度３５
〜５０ ｍ／ ｓ、投射時間５〜４０ｍ１ｎに設定する
ことが好ましい。ショットピーニングの条件が不適当な
場合には、疲労強度の著しい向上が望めなかったり、逆
に疲労強度の低下がおこるため、その最適条件で行なう
必要がある。ショット径は、小さすぎると軸方向の圧縮
残留応力の影響が浅すぎて疲労強度の増加が少なく、逆
に大きすぎても疲労強度の増加が少ないため、０．６〜
０．８ ｗａｘの径のショットを用いることが好ましい
。投射時間の影響は、５分間のｉ対時間までは時間が長
い方が疲労強度は向上するが、より長時間の処理を施し
てもそれ以上は向上しない。従って、ショットによる冷
却と考えあわせて、５〜４０分の範囲が好ましい。また
、投射速度は、小さすぎるとその効果が現われず、また
大きすぎても表面粗さが増したり、表面に微小亀裂を発
生させるため、３５〜５ Ｑ ｍ ／ ｓの範囲が好ま
しい。
を用い、ショット径０．６〜０．８ｗｍ５投射速度３５
〜５０ ｍ／ ｓ、投射時間５〜４０ｍ１ｎに設定する
ことが好ましい。ショットピーニングの条件が不適当な
場合には、疲労強度の著しい向上が望めなかったり、逆
に疲労強度の低下がおこるため、その最適条件で行なう
必要がある。ショット径は、小さすぎると軸方向の圧縮
残留応力の影響が浅すぎて疲労強度の増加が少なく、逆
に大きすぎても疲労強度の増加が少ないため、０．６〜
０．８ ｗａｘの径のショットを用いることが好ましい
。投射時間の影響は、５分間のｉ対時間までは時間が長
い方が疲労強度は向上するが、より長時間の処理を施し
てもそれ以上は向上しない。従って、ショットによる冷
却と考えあわせて、５〜４０分の範囲が好ましい。また
、投射速度は、小さすぎるとその効果が現われず、また
大きすぎても表面粗さが増したり、表面に微小亀裂を発
生させるため、３５〜５ Ｑ ｍ ／ ｓの範囲が好ま
しい。
実施例
以下、実施例及び比較例を示して本発明について具体的
に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるもので
ないことはもとよりである。
に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるもので
ないことはもとよりである。
比較例１゜
低炭素低合金鋼８ＣＭ４１５に、常法に従って浸炭焼入
・焼戻し処理を施した。すなわち、９３０℃で６時間（
０，１３％Ｃ０２含有浸炭性ガスで３．５時間、その後
０．２ ＊ ＣＯ２含有浸炭性ガスで２．５時間）浸炭
を行なった後さらに８５０℃で０．５時間（０，５ｅｘ
ＣＯ２含有浸炭性ガス）行ない、油焼入れをした後、
１５０〜２００℃に焼戻した。このようにして通常浸炭
材Ｃ１を得た。
・焼戻し処理を施した。すなわち、９３０℃で６時間（
０，１３％Ｃ０２含有浸炭性ガスで３．５時間、その後
０．２ ＊ ＣＯ２含有浸炭性ガスで２．５時間）浸炭
を行なった後さらに８５０℃で０．５時間（０，５ｅｘ
ＣＯ２含有浸炭性ガス）行ない、油焼入れをした後、
１５０〜２００℃に焼戻した。このようにして通常浸炭
材Ｃ１を得た。
実施例１及び２
上記比較例１のように浸炭焼入・焼戻し処理を施した通
常浸炭材をさらに本発明に従って８００〜８５０℃に再
加熱し、３００℃（実施例１）または５５０℃（実施例
２）の熱浴に急冷し、所定時間保持後、この温度からそ
れぞれショット径０・ｇ閣、投射速度４６ ｍ ／ ｓ
、投射時間１０分の条件でショットピーニングを行ない
、本発明材Ｐ１（実施例１）及びＰｇ （実施例２）を
得た。
常浸炭材をさらに本発明に従って８００〜８５０℃に再
加熱し、３００℃（実施例１）または５５０℃（実施例
２）の熱浴に急冷し、所定時間保持後、この温度からそ
れぞれショット径０・ｇ閣、投射速度４６ ｍ ／ ｓ
、投射時間１０分の条件でショットピーニングを行ない
、本発明材Ｐ１（実施例１）及びＰｇ （実施例２）を
得た。
比較例２
ショットピーニングの開始温度を２００℃とする以外は
前記実施例１と同様にして処理、加工し、加工熱処理材
Ｃ２を得た。
前記実施例１と同様にして処理、加工し、加工熱処理材
Ｃ２を得た。
上記本発明材Ｐ１． ｐ２及び通常浸炭材Ｃ１から得た
ＪＩＳ ２号試片を用い、小野式回転曲げ疲労試験を行
なった結果を第１図に示す。第１図から、本発明の方法
により処理した場合には、疲労強度が著しく向上するこ
とがわかる。
ＪＩＳ ２号試片を用い、小野式回転曲げ疲労試験を行
なった結果を第１図に示す。第１図から、本発明の方法
により処理した場合には、疲労強度が著しく向上するこ
とがわかる。
また、上記処理材Ｐｉ 、 Ｐｇ 、 Ｃ１、Ｃ２の軸
方向圧縮残留応力分布を第２図に示す。第２図において
、本発明による処理材Ｐ１及びＰｇと比較処理材Ｃ２と
を比較すれば明らかなように、２００ ’Ｃからショッ
トピーニングを施した場合には、３００〜５５０℃から
の処理の場合と比べて圧縮残留応力レベルが低減するこ
とがわかる。但し、いずれの場合も通常浸炭材Ｃｚより
も高い。
方向圧縮残留応力分布を第２図に示す。第２図において
、本発明による処理材Ｐ１及びＰｇと比較処理材Ｃ２と
を比較すれば明らかなように、２００ ’Ｃからショッ
トピーニングを施した場合には、３００〜５５０℃から
の処理の場合と比べて圧縮残留応力レベルが低減するこ
とがわかる。但し、いずれの場合も通常浸炭材Ｃｚより
も高い。
発明の効果
以上のように、本発明の加工熱処理法によれば、浸炭焼
入れ・焼戻しを施した低炭素低合金鋼を用いると共に、
これを８００〜８５０℃のオーステナイト域に再加熱し
、３００〜５５０ ℃の熱浴に急冷し、この温度範囲か
ら７・ヨツトピーニングを施すから、尚合金鋼を使用せ
ずとも、表面層の炭素濃度が高いことにより、表面層の
８曲線の変態開始曲線が長時間側に移行することを利用
し、適冷オーステナイト状態にある表面層に複合的加工
熱処理を施すことができ、それにより【顕著な疲労強度
の向上が図れる。また、塑性変形を与える方法としてシ
ョットピーニングを用いるから、従来のオー′ス７オー
ミングのように、複雑な形状のものに加工し難いという
ような問題もない。
入れ・焼戻しを施した低炭素低合金鋼を用いると共に、
これを８００〜８５０℃のオーステナイト域に再加熱し
、３００〜５５０ ℃の熱浴に急冷し、この温度範囲か
ら７・ヨツトピーニングを施すから、尚合金鋼を使用せ
ずとも、表面層の炭素濃度が高いことにより、表面層の
８曲線の変態開始曲線が長時間側に移行することを利用
し、適冷オーステナイト状態にある表面層に複合的加工
熱処理を施すことができ、それにより【顕著な疲労強度
の向上が図れる。また、塑性変形を与える方法としてシ
ョットピーニングを用いるから、従来のオー′ス７オー
ミングのように、複雑な形状のものに加工し難いという
ような問題もない。
第１図は各種処理材の回転曲げ疲労試験結果を示すグラ
フ、第２図は各種処理材の軸方向圧縮残留応力分布を示
すグラフである。 出願人 株式会社 小松製作所 代理人 弁理士 米 原 正 章 弁理士浜本 忠
フ、第２図は各種処理材の軸方向圧縮残留応力分布を示
すグラフである。 出願人 株式会社 小松製作所 代理人 弁理士 米 原 正 章 弁理士浜本 忠
Claims (1)
- 浸炭処理を施して表面炭素濃度を０．７〜０．９チとし
た低炭素低合金鋼を、８００〜８５０℃のオーステナイ
ト域に再加熱後、３００〜５５０℃の熱浴に急冷し、一
定時間保持後、この温度範囲からショットピーニングを
施すことによって室温近傍まで冷却しながら加工を施す
ことを特徴とする加工熱処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1839284A JPS60162727A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 加工熱処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1839284A JPS60162727A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 加工熱処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60162727A true JPS60162727A (ja) | 1985-08-24 |
Family
ID=11970433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1839284A Pending JPS60162727A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 加工熱処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60162727A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62185826A (ja) * | 1986-02-08 | 1987-08-14 | Toyota Motor Corp | 高強度歯車の製造方法 |
| EP0947589A1 (de) * | 1998-03-31 | 1999-10-06 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks aus Metall |
| JP2006281343A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Jfe Steel Kk | 厚鋼板の温間ショットピーニング方法 |
-
1984
- 1984-02-06 JP JP1839284A patent/JPS60162727A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62185826A (ja) * | 1986-02-08 | 1987-08-14 | Toyota Motor Corp | 高強度歯車の製造方法 |
| EP0947589A1 (de) * | 1998-03-31 | 1999-10-06 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks aus Metall |
| JP2006281343A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Jfe Steel Kk | 厚鋼板の温間ショットピーニング方法 |
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