WO2006118242A1

WO2006118242A1 - 鋼部材およびその熱処理方法

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Publication number: WO2006118242A1
Application number: PCT/JP2006/308962
Authority: WO
Inventors: Takao Taniguchi; Hisao Shirai; Koji Ohbayashi; Kazuaki Okada; Hideo Kanisawa; Shuji Kozawa
Original assignee: Aisin Aw Co., Ltd.
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2006-11-09
Also published as: US8430974B2; EP1876256A1; WO2006118243A1; EP1876256B1; JP5129564B2; KR20070108569A; KR100961584B1; EP1876256A4; US20090301608A1; CN101184860A; JPWO2006118242A1; JPWO2006118243A1; CN101184860B

Abstract

　鋼部材を減圧下の浸炭ガス中において浸炭処理する真空浸炭工程ａ１と、真空浸炭工程ａ１を終えた鋼部材を、冷却ガス中において冷却するに当たり、冷却ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で冷却する減圧冷却工程ａ２と、冷却された鋼部材の所望部分を高周波加熱した後に水焼入れする高周波焼き入れ工程ａ３とを含む。減圧冷却工程は、冷却ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で、冷却ガスを撹拌しながら行うことが好ましい。減圧冷却工程は、少なくとも、鋼部材の冷却による組織変態が始まる前からすべての組織変態が完了するまで行うことが好ましい。減圧冷却工程における冷却ガスの減圧状態は、０．１ｂａｒ～０．６５ｂａｒの範囲とすることが好ましい。

Description

鋼部材およびその熱処理方法

技術分野

[0001] 本発明は、高強度特性が要求される歯車等の鋼部材を熱処理する方法に関する。

背景技術

[0002] 例えば、歯車等の鋼部材は、靱性を維持しつつ表面硬度を高めるための処理として浸炭焼入れ処理が施されることが多い。浸炭焼入れ処理は、鋼部材をオーステナイト化温度以上に加熱した状態で表面の炭素濃度を増大させる浸炭処理を行った後に、焼入れ処理を行って芯部の靱性を確保すると共に、表面硬度を高める処理である。

[0003] 従来の浸炭焼入れ処理としては、出側に油焼入れ槽を備えた大型の熱処理炉を用いて、長時間浸炭処理した直後に油焼入れする方法がとられていた。焼入れ時の冷却剤を油とする理由は、水の場合よりも比較的緩やかな冷却が行えることによる歪みの抑制を目的としたものである。しかしながら、油焼入れを行っても、上記従来の方法で浸炭焼入れ処理を行った鋼部材は、歪みの発生の問題を解消することが困難であり、高い寸法精度が必要な部材については、浸炭焼入れ後に切削、研肖 I』、研磨等の工程が必要となっていた。

[0004] また、従来の浸炭焼入れ処理は、上記のごとく大型の熱処理炉を用いた長時間の浸炭処理を必須とするために、処理時間が長ぐ消費エネルギーも多い。そのため、浸炭焼入れ処理に必要な処理時間の短縮および消費エネルギーの低減、さらには、浸炭焼入れ設備そのものの小型化が望まれていた。

[0005] このような背景のもと、浸炭処理後の焼入れ処理として、部品全体に焼入れ処理を行うのではなく局部的に焼入れを行う高周波焼入れ方法 (特許文献 1参照)を適用することが考えられる。し力しながら、単純に高周波焼入れ処理を適用しただけでは、歪み発生を十分に抑制することができな、。

[0006] 特許文献 1 :特開平 11 131133号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0007] 本発明は、力かる従来の問題点に鑑みてなされたもので、従来よりも歪み発生を抑制することができ、かつ処理時間の短縮を図ることができる鋼部材の熱処理方法を提供しょうとするものである。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明の第 1の側面は、鋼部材を減圧下の浸炭ガス中において浸炭処理する真空浸炭工程と、

該真空浸炭工程を終えた上記鋼部材を、冷却ガス中にお、て冷却するに当たり、該冷却ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で冷却する減圧冷却工程と、

冷却された上記鋼部材の所望部分を高周波加熱した後に水焼入れする高周波焼き入れ工程とを含むことを特徴とする鋼部材の熱処理方法にある。

[0009] 本発明の鋼部材の熱処理方法は、浸炭処理工程として上記真空浸炭処理を採用すると共に、焼入れ処理工程として上記高周波焼入れ工程を採用し、かつ、両工程の間に上記減圧冷却工程を積極的に取り入れた方法である。これによつて、従来と同等以上の浸炭焼入れ処理を施すことができると共に、歪み発生を大幅に抑制することができ、さらに従来よりも処理時間を短くすることも可能となる。

[0010] 即ち、浸炭処理工程としては、鋼部材を減圧下の浸炭ガス中において浸炭処理する真空浸炭工程を行う。この真空浸炭では、高温の浸炭炉の内部を減圧状態に維持しながら比較的少量の浸炭ガスによって浸炭処理を行うことができるので、従来よりも効率よく浸炭処理を行うことができる。

[0011] また、焼入れ処理工程としては、鋼部材の所望部分を高周波加熱した後に水焼入れする高周波焼き入れ工程を行う。この高周波焼き入れ工程では、鋼部材全体を加熱するのではなぐ高周波加熱の特性を活力して所望部分、つまり、焼入れにより強度向上させたい部分のみを急速に加熱し、その部分を焼入れする。これにより、従来のように鋼部材全体を焼入れ処理する場合よりも、焼入れ処理時の歪みの発生を大幅に抑制することができ、高周波焼き入れ工程前の形状を焼入れ後もほぼ維持することが可能となる。

[0012] また、この高周波焼入れ工程では、急冷の冷却剤として水を採用して水焼入れを行う。これにより、従来の油焼入れの場合に比べて冷却能を向上させることができ、焼入れによる強度向上効果を高めることが可能となる。また、この焼入れ能の向上が得られるので、上記真空浸炭工程における浸炭深さ等の浸炭処理の度合!/、を低下させたとしても、これを上記焼入れ能の向上によって補うことが可能となる。それ故、この高周波焼き入れ工程と上記真空浸炭工程とを組み合わせることによって、上記真空浸炭工程における浸炭処理時間を短縮してより効率ィ匕することも可能となる。

[0013] 一方、たとえ歪み抑制効果の高い上記高周波焼入れ工程を採用しても、その工程の前の鋼部材そのものが歪んでいる場合には、高精度の鋼部材を得ることは困難となる。このような問題を解決するのが真空浸炭工程と高周波焼き入れ工程の間に行う上記減圧冷却工程である。

即ち、上記減圧冷却工程では、真空浸炭工程を終えた高温状態の上記鋼部材を、冷却ガス中におヽて冷却するに当たり、該冷却ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で冷却する。これにより、冷却ガスを大気圧状態で冷却する場合に比べて、鋼部材の歪みの発生を抑制することができる。

[0014] すなわち、冷却時に冷却ガスを撹拌する場合には、冷却ガスを減圧状態とすることによって、大気圧状態の場合に比べ、循環する冷却ガスの風上と風下での冷却速度の差を低減させることができる。つまり、通常大気圧で徐冷する場合、大気圧中の冷却ガスに被冷却部材に接触させただけで熱交換が進み被冷却部材の冷却が開始する。この場合、積極的なガス攪拌または熱によるガス対流により風上と風下が生じ、冷却速度差が生じる。冷却速度差により被冷却部材の温度差が生じ、熱処理歪を発生する。これに対し、冷却ガスを減圧状態とすることによって、風上'風下のいずれであつても、そもそも熱交換速度が遅ぐ冷却速度差が生じ難い。それ故、冷却ガスを減圧状態とする減圧徐冷を採用した場合には、比較的均一に冷却が進む為、熱処理歪の発生が少ない。また、撹拌を全くしない場合であっても、減圧状態の場合には、大気圧の場合よりも、温度の異なる冷却ガスの滞留による冷却速度の差を低減させることがでさる。

[0015] このような冷却ガスの減圧による効果を利用することにより、上記減圧冷却工程を施した鋼部材は、歪み発生を抑制することができ、高精度の寸法精度を維持したまま上記高周波焼き入れ工程に進めることができる。そして、これにより、上述した高周波焼き入れ工程によるメリットを活力して、焼入れ後の鋼部材も歪みの少な、高精度のものとすることができる。

したがって、本発明の熱処理方法を用いれば、歪みの発生を従来よりも大幅に抑制し、効率的に浸炭焼入れの効果を得ることができる。

[0016] 本発明の第 2の側面は、鋼部材をオーステナイトィ匕温度以上に昇温する熱処理を行った後に上記鋼部材を冷却する方法にぉ、て、

上記鋼部材の冷却開始力所定の期間は、雰囲気ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で冷却する減圧冷却を行うことを特徴とする鋼部材の熱処理後の冷却方法にある。

[0017] 本発明の冷却方法では、上記のごとぐ鋼部材の冷却開始力所定の期間において、雰囲気ガスを大気圧よりも減圧した状態で冷却する減圧冷却を行う。これにより、雰囲気ガスを大気圧状態で冷却する場合に比べて、鋼部材の歪みの発生を抑制することがでさる。

すなわち、減圧状態で雰囲気ガスを撹拌する場合には、大気圧状態で雰囲気ガスを撹拌する場合に比べ、循環する雰囲気ガスの風上と風下での冷却効果の差を低減させることができる。つまり、通常大気圧で徐冷する場合、大気圧中の冷却ガスに被冷却部材に接触させただけで熱交換が進み被冷却部材の冷却が開始する。この場合、積極的なガス攪拌または熱によるガス対流により風上と風下が生じ、冷却速度差が生じる。冷却速度差により被冷却部材の温度差が生じ、熱処理歪を発生する。これに対し、冷却ガスを減圧状態とすることによって、風上 ·風下のいずれであっても、そもそも熱交換速度が遅ぐ冷却速度差が生じ難い。それ故、冷却ガスを減圧状態とする減圧徐冷を採用した場合には、比較的均一に冷却が進む為、熱処理歪の発生が少ない。また、撹拌を全くしない場合であっても、減圧状態の場合には、大気圧の場合よりも、温度の異なる雰囲気ガスの滞留による冷却効果の差を低減させることができる。

したがって、本発明の冷却方法を用いれば、歪みの発生を従来よりも抑制することができ、寸法精度の厳しい鋼部材の品質をさらに向上させることができる。そして、この冷却方法は、上述した浸炭処理を前提とした熱処理に限らず、浸炭処理を行わなヽ種々の熱処理の場合における冷却工程を実施する場合に適用することがでさる。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]実施例 1における、（a)本発明方法のヒートパターンを示す説明図、（b)比較方法のヒートパターンを示す説明図。

[図 2]実施例 1における、（a)本発明方法を実施する熱処理設備、（b)比較方法を実施する浸炭焼入れ設備を示す説明図。

[図 3]実施例 1にける、（a)鋼部材の平面図、（b)鋼部材の断面図（(a)の A— A線矢視断面図)。

[図 4]実施例 1における、浸炭焼入れ後の硬度分布を示す説明図。

[図 5]実施例 1における、歪み発生状況を示す説明図。

[図 6]実施例 1における、残留応力発生状況を示す説明図。

[図 7]実施例 2における、試験 1の鋼部材の冷却パターンを示す説明図。

[図 8]実施例 2における、試験 2の鋼部材の冷却パターンを示す説明図。

[図 9]実施例 2における、試験 3の鋼部材の冷却パターンを示す説明図。

[図 10]実施例 2における、試験 4の鋼部材の冷却パターンを示す説明図。

[図 11]実施例 2における、歪み発生状況を示す説明図。

[図 12]実施例 3における、（a)鋼部材の平面図、（b)鋼部材の断面図（（a)の A— A線矢視断面図)。

[図 13]実施例 3における、歪み発生状況を示す説明図。

[図 14]実施例 4における、浸炭焼入れ後の硬度分布を示す説明図。

[図 15]実施例 5における、減圧徐冷パターンの具体例を示す説明図。

発明を実施するための最良の形態

[0019] 本発明における上記真空浸炭工程は、上記のごとぐ鋼部材を減圧下の浸炭ガス中において浸炭処理する工程である。この場合の減圧状態は、 0. 001-0. lbarの範囲とすることが好ましい。浸炭時の減圧が 0. OOlbar未満の場合には真空度維持のために高価な設備が必要となるという問題が生じる。一方、 0. lbarを超える場合には浸炭中にススが発生し、浸炭濃度ムラが生じるという問題が生じるおそれがあるまた、上記浸炭ガスとしては、例えば、アセチレン、プロパン、ブタン、メタン、ェチレン、エタン等を適用することができる。

また、上記高周波焼き入れ工程としては、公知の方法を適用できる。

[0020] また、上記減圧冷却工程は、真空浸炭工程を終えた高温状態の鋼部材に対して行うが、必ずしも冷却完了まで続ける必要はない。少なくとも歪み発生にほとんど影響力い低温域に入ってカゝらは、上記減圧冷却工程ではなぐ減圧状態を解除した大気圧での冷却、あるいは積極的に大気圧以上に増圧した状態での冷却を行ってもよい。

また、上記減圧冷却工程中においても、減圧条件を途中で緩めたり、撹拌条件を変更したりすることも可能である。むしろ、歪み発生のおそれが減少する低温域においては、冷却効率を向上できる条件に変更することが工業的には好ましい。

[0021] 上記減圧冷却工程の終了時期は、鋼部材の温度または冷却時間によって管理することが可能である。その最適な条件は、鋼部材の種類、一度に処理する量、冷却ガスの種類、冷却ガスの撹拌装置の能力等に応じて変化するので、実験によって管理値を求め、それに従うことが好ましい。

上記減圧冷却工程の終了時期を温度によって定める場合には、例えば、 500°C以下の所定の温度になった時期とすることができる。少なくとも 500°Cまで歪み発生抑制可能な条件で徐冷すれば、上記の作用効果を十分に発揮することができる。

[0022] また、上記減圧冷却工程は、減圧状態の冷却ガスを撹拌しなくても、大気圧状態の場合と比較すると歪み抑制効果が高くなるが、より好ましくは、適度な撹拌を行って、冷却ガスの滞留を防止するのがよ、。

すなわち、上記減圧冷却工程は、上記冷却ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で、該冷却ガスを撹拌しながら行うことが好ましい。これにより、よりいつそう歪み抑制効果を高めることができる。

[0023] また、上記減圧冷却工程は、少なくとも、上記鋼部材の冷却による組織変態が始まる前力もすベての組織変態が完了するまで行うことが好ましい。即ち、鋼部材をォ一ステナイト状態カゝら常温まで冷却する場合には、必ず組織変態を伴うが、その組織変態中に歪みが生じやすい。特に、組織変態中の冷却条件が部位によってばらつけば、歪みが出やすくなる。そのため、上記減圧冷却工程の期間中に鋼部材の組織変態を完了させることが好ましい。

[0024] また、上記減圧冷却工程における上記冷却ガスの減圧状態は、 0. lbar〜0. 65b arの範囲とすることが好ましい。上記減圧状態を 0. lbar未満にするには減圧装置が非常に高価となりすぎるという問題がある。一方、 0. 65barを超える場合には、冷却ガスの減圧による上記作用効果が少なくなるという問題がある。

そのため、上記減圧冷却工程における上記冷却ガスの減圧状態は、 0. lbar〜0. 3barの範囲とすることがより好ましい。特に 0. 3bar以下とすることによって、上記の減圧による効果を高めることができる。

[0025] また、上記減圧冷却工程では、上記鋼部材の温度が A1変態点以下となった後に上記冷却ガスの撹拌速度を高める条件で冷却を行うことができる。すなわち、上記減圧冷却工程は、減圧状態で行うので、大気圧以上の状態で行う場合よりも冷却効率が低下する。そのため、上記鋼部材の温度が歪み発生に影響しない A1変態点以下の温度領域に入ってからは、冷却ガスの撹拌速度を高めることにより冷却効率を少しでも向上させることができる。最も容易な方法としては、減圧冷却工程の初期においては撹拌速度を 0または最低限の速度に落としておき、その後、上記鋼部材の温度力 SA1変態点以下となった後に撹拌速度を高める方法がある。これにより、上記鋼部材の温度が A1変態点以下となった後に冷却能力が向上し、全体の冷却時間を短縮させることができる。また、撹拌速度を高める方法としては、一気に高める方法でもよいが、徐々に高める方法の方がより好ましい。

[0026] また、上記減圧冷却工程では、上記鋼部材の温度が A1変態点以下となった後に上記冷却ガスの圧力を高める条件で冷却を行うこともできる。この場合には、上記鋼部材の温度が歪み発生に影響しな、A1変態点以下の温度領域に入ってから、冷却ガスの圧力増大によって冷却速度を高めることができ、全体の冷却時間を短縮することができる。もちろん、上記の撹拌速度を高める方法と合わせて冷却ガスの圧力を高める方法をとることちでさる。また、この減圧冷却工程中の圧力増大は、あくまでも大気圧よりも低い範囲で行う。また、圧力増大は、一気に行ってもよいが、徐々に行う方がより好ましい。なお、上述したように、減圧冷却工程を完了させた後に、大気圧あるいはそれ以上に増圧することは妨げられない。

[0027] また、上記減圧冷却工程では、上記冷却ガスとして、上記真空浸炭工程における上記浸炭ガスと異なる様々な冷却ガスを用いることができる。特に、上記冷却ガスは窒素ガス (Nガス)であることが好ましい。この場合には、鋼部材の酸化を抑制しつつ

2

冷去 Pすることができる。

もちろん、上記冷却ガスとしては、鋼部材に求められる品質に応じて、公知の様々なガスを選択することができる。

[0028] また、上記鋼部材は、上記真空浸炭工程及び上記減圧冷却工程後にバナジウム炭窒化物の析出強化もしくはべイナイト組織の変態強化により、機械的強度もしくは硬度を得る非調質鋼であることが好ましい。上記のようないわゆる非調質鋼力本発明の熱処理方法の適用による効果を有効に発揮させることができる。

[0029] また、上記鋼部材は、上記真空浸炭工程および上記減圧冷却工程後にお、て、浸炭の及ばない部材内部の硬度力ビッカース硬度 Hvの値において 50〜150上昇する非調質鋼であることが好ましい。即ち、上記真空浸炭工程および上記減圧冷却ェ程を行う前における上記鋼部材のビッカース硬度と、これらの工程を行った後の上記鋼部材のビッカース硬度との差力 50〜150Ηνとなる非調質鋼を用いることが好ましい。これにより、従来の浸炭用の鋼を従来の方法で浸炭焼入れした場合と同等以上の強度特性を容易に得ることができる。

[0030] 上記非調質鋼としては、具体的には次のような化学成分を有する鋼を適用できる。

すなわち、上記鋼部材の化学成分が、質量％において、 C : 0. 1〜0. 6%、 Si: 0. 1〜0. 6%、 Mn: 0. 5〜3. 0%、 Cr: 0. 1〜2. 0%、 Mo : 0〜0. 3%、 V: 0〜0. 3 %、 S : 0〜0. 05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなる非調質鋼（以下、基本鋼という）を用いることができる。

[0031] C含有量は、上記のごとく 0. 1〜0. 6%とすることが好ましい。 C含有量が 0. 1%未満の場合には十分な炭窒化物が生成しないという問題があり、一方、 0. 6%を超える場合には、硬度が高くなり、切削加工性が低下するという問題がある。

[0032] また、 Si含有量は、 0. 1〜0. 6%とすることが好ましい。 Siは焼入層の焼戻軟化抵抗を向上させることにより、歯車のピッチング寿命を向上させる硬化がある。 Si含有量が 0. 1%未満の場合にはその硬化があまり得られない。一方、浸炭性を劣化させることを防止するためには Si添加量を抑制することが好ましく、その観点から Si含有量を 0. 6%以下とすることが好ましい。

[0033] また、 Mn含有量は、 0. 5〜3. 0%とすることが好ましい。 Mnは焼入性を向上させるのに有効な元素である。その効果は Mn含有量を 0. 5%以上とすることで得ることができる。一方、 Mn含有量が 3. 0%を超える場合には芯部組織にマルテンサイト組織が生じて歪みが大きくなるおそれがある。

[0034] また、 Cr含有量は、 0. 1〜2. 0%とすることが好ましい。 Cr含有量を 0. 1%以上とすることによって焼入層の焼戻軟ィ匕抵抗を向上させることができる。一方、 Cr含有量が 2. 0%を超える場合には、 Cr系炭化物の生成による靱性劣化が生じるおそれがある。

[0035] また、 Mo含有量は、 0〜0. 3%とすることが好ましい。 Moは添カ卩しなくてもよい。添加すれば焼入層を強靱ィ匕して曲げ疲労強度を向上する硬化がある。その硬化を得るには、 0. 01%以上とすることが好ましい。一方、 Mo含有量が 0. 3%を超えて添カロしてもその効果が飽和するため、上限は 0. 3%とすることが好ましい。

[0036] また、上記 V含有量は 0〜0. 3%とすることが好ましい。 Vは添カ卩しなくてもよいが、添加すれば端窒化物の析出効果もしくはべイナイト組織の変態強化効果が得られ鋼を強化する。この効果を発揮するには 0. 01%の添加が必要である。一方、 V含有量が 0. 3%を超えてもその効果が飽和して経済性を損ねるおそれがある。

[0037] また、上記 S含有量は 0〜0. 05%とすること力好ましい。 Sは含有させなくてもよい力被削性を向上させる場合には 0. 005%以上含有させることが好ましい。しかし、 0. 05%を超えると鍛造性を阻害するため、 0. 05%以下とすることが好ましい。

[0038] さらに好ましい非調質鋼としては、上記鋼部材の化学成分が、質量％において、 C

: 0. 22〜0. 26%、 Si: 0. 15〜0. 35%、 Mn: l. 40〜： L 60%、 Cr: 0. 40〜0. 6 0%、 Mo : 0〜0. 3%、 V: 0〜0. 3%、 S : 0〜0. 05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなる非調質鋼がある。

[0039] また、上記鋼部材の化学成分力質量％において、 C:0.11〜0. 15%、 Si:0.1 5〜0.35%, Mn:2.10〜2.30%、 Cr:0.90〜： L 10%、Mo:0〜0.3%、V:0 〜0.3%、S:0〜0.05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなる非調質鋼も好適に適用できる。

[0040] さらに、上記鋼部材の化学成分力質量％において、 C:0.2〜0.3%、 Si:0.2〜 0.6%、 Mn:l.4〜2.0%、 Cr:0.2〜0.6%、 Mo:0〜0.4%、 V:0.05〜0.25 %、 S:0〜0.05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなる非調質鋼を用いることちでさる。

[0041] また、上記鋼部材の化学成分力質量％において、 C:0.2〜0.3%、 Si:0.4〜0 .6%、 Mn:l.4〜2.0%、 Cr:0.4〜0.6%、 Mo:0〜0.1%、 V:0.05〜0.25 %、 S:0〜0.05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなる非調質鋼を用、ることも好まし、。

[0042] また、上記鋼部材の化学成分力質量％において、 C:0.2〜0.3%、 Si:0.4〜0 .6%、Mn:l.4〜2.0%、Cr:0.4〜0.6%、Mo:0.3〜0.4%、 V:0.05〜0.2 5%、 S:0〜0.05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなる非調質鋼を用、ることも好まし、。

[0043] これらの非調質鋼は、上述した基本鋼の化学成分をさらに限定したものであり、各元素の添カ卩による効果がより明確に発揮されるようにしたものである。

即ち、 C含有量は、 0.22~0.26%, 0.11〜0.15%,又は 0.2〜0.3%の範囲にさらに限定することが好ましい。これらの範囲に限定することによって、芯部の強度の確保と靱性及び切削性の低下の抑制効果をより一層確実に得ることができる。

[0044] また、 Siは、 0.15〜0.35%、または 0.2〜0.6%、さらには 0.4〜0.6%の範囲に限定することがより好ましい。これらの範囲に限定することによって、焼入層の焼戻軟ィ匕抵抗の向上効果の確保と浸炭性低下の抑制効果をより一層確実に得ることができる。

[0045] また、 Μηは、 1.40〜： L 60%、 2.10〜2.30%、又は 1.4〜2.0%の範囲にさらに限定することが好ましい。これらの範囲に限定することによって、焼入性及び焼戻軟ィ匕抵抗の向上の確保とマルテンサイト組織生成の抑制効果をより一層確実に得ることができる。

[0046] また、 Crは、 0. 40〜0. 60%、 0. 90〜： L 00%、又は 0. 2〜〜0. 6%、さらには 0 . 4〜0. 6%の範囲に限定することが好ましい。これらの範囲に限定することによって、焼入性及び焼戻軟ィ匕抵抗の向上の確保と Cr系炭化物の生成による靱性劣化の抑制効果をより一層確実に得ることができる。

[0047] また、 Mo含有量は、 0〜0. 3%、さらに 0〜0. 1%、または 0. 3〜0. 4%に限定することが好ましい。この範囲に限定することによって、経済性の低下をより一層抑制することがでさる。

[0048] また、 V含有量は、 0. 01-0. 3%、さらに 0. 05-0. 25%に限定することが好ましい。この範囲に限定することによって、組織の微細化効果をより一層確実に得ることができる。

[0049] なお、上述した非調質鋼に代えて、例えば機械構造用鋼として使用される S15C、 S20C、 S35C、 S45C、 SCM415、 SCM420、 SCM440、 SCr415、 SCr420、 S Cr440、 SNCM220等の JIS規格鋼を適用することができることは言うまでもない。

[0050] また、上記鋼部材が自動車の駆動系部品である場合には、特に上記熱処理方法が有効である。自動車の駆動系部品としては、例えば自動変速機における歯車、リング状部材、その他の部品があるが、これらは部分的な高強度特性と高い寸法精度の両方が求められる部品である。そのため、上述した優れた熱処理方法を適用することによって、製造工程の合理化、低コストィ匕を図ることができると共に、製品の高品質ィ匕を図ることができる。

[0051] 次に、鋼部材の発明として、上記本発明の鋼部材の熱処理方法による熱処理を施してなり、最表面の残留応力が 200〜 1500MPaの圧縮残留応力となって、ることを特徴とする鋼部材がある。本発明の鋼部材は、上記の優れた熱処理方法を用いて作製することにより、強度特性および寸法精度に優れたものとなる。そして、特に、高周波加熱した後に水焼入れしているので、通常の浸炭焼入れの場合よりも上記範囲の高い圧縮残留応力を得ることができる。そして、この 200〜1500MPaという高い圧縮残留応力により、曲げ疲労強度等が従来よりも優れたものとなる。 [0052] また、本発明の第 2の側面である冷却方法における好ま、態様は、上述した第 1 の側面における減圧冷却工程の場合と同様である。

実施例

[0053] (実施例 1)

本発明の実施例に係る鋼部材の熱処理方法につき、図 1〜図 6を用いて説明する本例では、自動変速機の部品として用いられるリング状の鋼部材 8 (リングギア）について、本発明の熱処理方法 (本発明方法)および比較のための従来の浸炭焼入れ方法 (比較方法)を実施して、歪み発生状況等を評価した。本例において処理する鋼部材 8は、図 3に示すごとぐ筒状の本体部 80の内周面に歯面 81を備えたものであり、歯面の硬度が高ぐまた真円度が非常に重要な部品である。

[0054] まず、図 1に示すごとぐ本発明方法におけるヒートパターン Aと、比較方法におけるヒートパターン Bとを比較する。同図は、横軸に時間を、縦軸に温度を取り、浸炭焼入れ処理中における鋼部材の温度をヒートパターン A、 Bとして示したものである。

[0055] 本発明方法は、同図のヒートパターン Aより知られるように、浸炭温度である 950°C まで加熱した後、その温度で 49分間保持して真空浸炭工程 alを行い、その後、 40 分かけて 150°C以下の温度まで減圧冷却する減圧冷却工程 a2を行い、その後、再度焼入れ温度である 950°Cまで高周波加熱により急速加熱した後水焼入れする高周波焼き入れ工程 a3を行うというものである。

[0056] 一方、比較方法は、同図のヒートパターン Bより知られるように、浸炭温度である 950 °Cまで加熱した後、その温度で 220分間保持して通常の浸炭工程 blを行い、その後焼入れ温度である 850°Cに保持した後、油焼入れする焼入れ工程 b2を行うと、うものである。また、比較方法では、油焼入れ時に付着した冷却剤（油）を洗い落とす後洗工程 b3と残留応力除去も目的とした焼き戻し工程 b4を行うが、その際にも若干の昇温を行う。なお、後述する歪み評価、強度評価、および残留応力評価においては、この焼き戻し工程 b4を行った後の状態で行った。

[0057] 次に、本発明方法を実施するための熱処理設備 5と、比較方法を実施するための浸炭焼入れ設備 9について、簡単に説明する。図 2 (a)に示すごとぐ本発明方法を実施するための熱処理設備 5は、浸炭焼入れ処理前に鋼部材を洗浄するための前洗槽 51と、加熱室 521、真空浸炭室 522、および減圧冷却室 523を備えた真空浸炭徐冷装置 52と、高周波焼き入れ機 53と、欠陥を検査するための磁気探傷装置 54とを備えたものである。

[0058] 図 2 (b)に示すごとぐ比較方法を実施するための浸炭焼入れ設備 9は、浸炭焼入れ処理前に鋼部材を洗浄するための前洗槽 91と、加熱'浸炭 ·拡散を行うための浸炭炉 921および焼入れ油槽 922とを備えた長大な浸炭炉 92と、浸炭焼入れ処理後に鋼部材を洗浄するための後洗槽 93と、焼き戻し処理を行うための焼き戻し炉 94とを備えたものである。

[0059] 次に、上記各設備を用いて、それぞれ上記鋼部材 8の浸炭焼入れ処理を行、、強度特性、歪み発生状況、および残留応力発生状況についての比較を行った。

本発明方法では、図 1のヒートパターン Aにも示すごとぐ鋼部材を減圧下の浸炭ガス中において浸炭処理する真空浸炭工程 alと、該真空浸炭工程を終えた上記鋼部材を、冷却ガス中において冷却するに当たり、該冷却ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で冷却する減圧冷却工程 a2と、冷却された上記鋼部材の所望部分を高周波加熱した後に水焼入れする高周波焼き入れ工程 a3とを行った。

[0060] 上記真空浸炭工程 alは、浸炭および拡散処理として 950°C X 49分の処理行った 1S その際の浸炭室の真空度は 0. 001bar、浸炭ガスの種類はアセチレンという条件とした。上記減圧冷却工程 a2は、冷却ガスは窒素 (N )、減圧状態は 0. 2bar、冷

2

却ガスの撹拌は有り、減圧冷却工程の期間は浸炭処理直後のオーステナイト化温度以上の温度から 150°C以下の温度となるまで、冷却速度は 10°CZ分という条件とした。高周波焼き入れ工程 a3は、高周波加熱によって鋼部材 8の内周部である歯面 8 1を、 950°Cに加熱し、その後水を吹き付けて水焼入れするという条件で行った。

[0061] 比較方法では、図 1のヒートパターン B力も知られるように、浸炭温度である 950°C まで加熱した後、その温度で 220分間保持して通常の浸炭工程 blを行い、その後焼入れ温度である 850°Cに保持した後、油焼入れする焼入れ工程 b2を行うと、うものである。なお、比較例では、焼入れ工程 b2後に後洗工程を実施し、更に、後洗工程 b3後に焼き戻し工程 b4を実施した。 [0062] また、上記比較方法では、浸炭に適した SCM420 (JIS)を素材として用いた。上記本発明方法では、上記の浸炭に適した SCM420 CFIS)に代えて、化学成分が、質量⁰ /₀【こおヽて、 C : 0. 22〜0. 26%, Si: 0. 15〜0. 35%, Mn: l. 40~1. 60 %、 Cr: 0. 40〜0. 60%、 Mo : 0〜0. 3%、 V: 0〜0. 3%、 S : 0〜0. 05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなる非調質鋼、より具体的には、質量％において、 C : 0. 23%、Si: 0. 22%, Mn: l. 45%、Cr: 0. 46%、 Mo : 0. 17%、V: 0. 09 %、 S : 0. 016%、残部が Fe及び不可避的不純物よりなる非調質鋼 (試料 El)を素材として用いた。

[0063] 浸炭焼入れ処理を終えた鋼部材に対して、歯車の歯底 815 (図 3)部分の表面からの距離に対するビッカース硬さ (Hv)を測定し、これを強度評価とした。測定結果を図 4に示す。同図は横軸に表面からの距離 (mm)を、縦軸にビッカース硬さ（Hv)をとつたものである。そして、本発明方法により処理した鋼部材の結果を符号 El、比較方法により処理した鋼部材の結果を符号 C1として示した。

[0064] 同図から知られるように、本発明方法 (E1)の場合は、内部に行くにつれて比較方法 (C1)の場合よりも若干硬度が低くなるが、最表面ではむしろ比較方法よりも高い硬度が得られた。これらの結果から、本発明方法を適用することにより、従来と同等以上の優れた熱処理を施すことができることがわかる。

また、本発明方法 (E1)の場合には、従来と同様の浸炭処理に適した材料を用いた場合には、浸炭時間を大幅に短くした分だけ浸炭深さが浅くなることによる強度低下が考えられる。しかし、本例のように、適用材料の変更と、水焼入れの採用によって、これらの強度的な問題を解消することができた。また、内部強度の従来品並までの向上は、素材の成分改良によって解決できる可能性がある。

[0065] 次に、浸炭焼入れ処理を終えた鋼部材の寸法を測定することにより歪み発生量を比較した。

寸法の測定は、 ¾ 0」と¾ 0だ円」の 2種類を行った。「BBD」は、図 3に示すごとぐ歯面 81の谷部分に接触するように所定の直径の鋼球 88を配置し、対向する硬球 88同士の内径寸法を測定して得られた寸法である。そして、この測定を軸方向 3 箇所（同図（b)の a位置、 b位置及び c位置）において、全周に対して行い、その測定値の平均値 (Ave)、最大値 (Max)、最小値 (Min)を求めた。

次に、軸方向の各測定位置における上記 ¾ 0」の最大値と最小値の差を「BBD だ円 m)」として求めた。そして、上記と同様に、その測定値の平均値 (Ave)、最大値（Max)、最小値（Min)を求めた。

[0066] 図 5には、上記の ¾ 0」と¾ 0だ円」の測定結果を示す。同図左側の欄には、本発明方法の結果として、真空浸炭前、真空浸炭 +減圧冷却後、高周波焼き入れ後の 3つのタイミングにおける結果を示した。また、同図右側の欄には、比較方法の結果として、浸炭焼入れ前、浸炭焼入れ後 2つのタイミングにおける結果を示した。また、各欄に示した表記は、左から図 3 (b)における a位置、 b位置、 c位置の 3箇所についてそれぞれ最大値、最小値平均値をプロットして最大値と最小値を太線で縦に結んだものである。また、 3箇所の位置の平均値は細線により結んだ。

同図より知られるごとぐ本発明方法を採用すれば、焼入れ後においても歪み発生が抑制されることがわかる。また、その歪み発生の抑制効果は真空浸炭後の減圧徐冷によってすでに得られて、ることもわ力る。

これに対し、比較例は、浸炭焼入れ処理によって大きな歪みが発生していることがゎカゝる。

[0067] 次に、浸炭焼入れ処理を終えた鋼部材の残留応力を測定し、比較した。測定結果を図 6に示す。同図は、横軸に歯底 815の表面力もの距離をとり、縦軸に残留応力を、引張を +、圧縮を一としてとった。

本発明方法 (E1)の場合には、少なくとも最表面力圧縮残留応力状態となっており、一方、比較方法 (C1)の場合には、最表面が引張残留応力となっていることがわかる。最表面の残留応力が引張応力である場合には、様々な問題が生じるおそれがあるので、例えば熱処理あるいは表面改質処理を行って引張残留応力を緩和することが必要となる。したがって、本発明の方法は、そのような残留応力を改善するための処理を特に設ける必要がなヽと、う効果も得られることがわかる。

[0068] (実施例 2)

本例では、上記実施例 1における減圧冷却工程について、さらに複数種類の方法（試験 1〜3)を実施し、歪みの発生状況を把握した。 [0069] 試験 1 :

試験 1では、図 7に示すごとぐ上記鋼部材をオーステナイトィ匕温度以上の 950°Cに昇温する浸炭処理を行った後に、鋼部材を 150°C以下まで冷却する。

図 1は、横軸に時間、縦軸に温度を取り、鋼部材の温度履歴を示したものである（後述する図 8〜図 10も同様である）。上記熱処理は、同図 A点〜 B点の期間が熱処理の期間であり、 B点以降が冷却の期間である。そして、試験 1では、鋼部材の冷却開始から冷却完了まで、冷却ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で冷却する減圧冷却を行った。

減圧冷却の条件は、冷却ガスとして Nを用い、 0. 3bar—定の減圧状態とし、冷却

2

ガスの撹拌を行う条件とした。撹拌速度は、冷却に用いた装置における撹拌ファンを定格回転数の 550rpm—定で運転して得られる条件とした。

[0070] 試験 2 :

試験 2では、図 8に示すごとぐ鋼部材の冷却開始力冷却完了まで、冷却ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で冷却する減圧冷却を行ったが、詳細条件を試験 1と変えた。すなわち、減圧冷却の条件として、冷却ガスとして Nを用い、 0. 3bar—定

2

の減圧状態とした点は試験 1と同様であるが、撹拌速度の条件を、最初は撹拌ファンの回転数を 250rpm—定に落として運転し、その後、 15分後（図 8の C点）に 550rp m—定に変更するという条件とした。その他は試験 1と同様である。

[0071] 試験 3 :

試験 3では、図 9に示すごとぐ鋼部材の冷却開始力冷却完了まで、冷却ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で冷却する減圧冷却を行ったが、詳細条件を試験 1と変えた。すなわち、減圧冷却の条件として、冷却ガスとして Nを用い、その減圧状態

2

を 0. 65bar—定とした。その上で、最初は冷却ガスの撹拌を行わず、その後、 15分後（図 9の C点）に 550rpm—定に変更するという条件とした。その他は試験 1と同様である。

[0072] 試験 4 (比較試験）：

試験 4では、図 10に示すごとぐ鋼部材の冷却開始力も冷却完了まで、冷却ガスを大気圧のままの状態で冷却した。すなわち、冷却条件は、冷却ガスの圧力は 1. Oba r (大気圧)一定とし、撹拌条件は、撹拌ファンの回転数を定格より落とした 250rpm 一定とした。冷却前の熱処理条件は試験 1と同様である。

[0073] 上記の試験 1〜3と試験 4の冷却方法によって複数の鋼部材 8であるリングギアを処理し、その寸法を測定することにより歪み発生量を比較した。

本例で処理したリングギア 8は、図 3に示すごとぐ実施例 1と同様に、リング状の本体部 80の内周面に歯面 81を備えたものであり、その真円度が非常に重要である。そこで、軸方向 3箇所（同図（b)の a位置、 b位置及び c位置）において、全周の BBD寸法を測定し、それぞれ最大値と最小値の差を「BBDだ円 m)」として求めた。上記 BBD寸法は、図 3に示すごとぐ歯面 81の谷部分に接触するように所定の直径の鋼球 88を配置し、対向する硬球 88同士の内径寸法を測定して得られた寸法である。そして、この BBDだ円の測定を処理したすべての鋼部材について行い、得られた BBD だ円の平均値 (Ave)、最大値 (Max)、最小値 (Min)を求め、図 11中に数値及びグラフを示した。なお、処理した鋼部材の数 (n)は、それぞれ、 10個〜 25個である。

[0074] 図 11より知られるごとく、試験 1〜3の場合には、いずれの場合も BBDだ円の値が試験 4 (比較試験)よりも小さぐ歪み抑制効果が非常に高いことがわかる。

[0075] (実施例 3)

本例は、図 12に示すごとぐ実施例 1と同様の歪み評価を、リング状本体部 70の外周側に歯面 71を有するリング状の鋼部材 7 (デフリングギア）に対して行った。この鋼部材 7も、自動車の自動変速機に用いられる部品である。

本例で行う本発明方法および比較方法は、いずれも実施例 1と同じ方法とし、素材の材質も実施例 1と同じとした。

[0076] 歪みの評価は、鋼部材 7の軸方向 3箇所（a位置、 b位置、 c位置）における「OBD」を測定して評価した。「OBD」は、各軸方向位置において、歯面 71の谷部分に接触するように所定の直径の鋼球を配置し、対向する硬球同士の外径寸法を測定して得られた寸法である。そして、この測定を周方向 4箇所において行い、その平均値を評価値として用いた。得られた OBDの平均値 (Ave)、最大値 (Max)、最小値 (Min)を求め、図 12中に数値及びグラフを示した。なお、処理した鋼部材の数 (n)は、それぞれ、 10個〜 25個である。また、本発明方法においては、真空浸炭前、真空浸炭 +減圧冷却後、高周波焼入れ後の 3つのタイミングにおいて評価した。比較方法においては、浸炭焼入れ前、浸炭焼入れ後の 2つのタイミングにおいて評価した。

[0077] 図 12から知られるように、本発明方法を採用すれば、焼入れ後においても歪み発生が抑制されることがわかる。

これに対し、比較方法の場合には、浸炭焼入れ処理によって大きな歪みが発生していることがわ力る。

[0078] (実施例 4)

本例では、実施例 1における素材 (試料 E1)に代えて、化学成分が異なる複数の素材 (試料 E2〜E4)を用いた歯車 (図 3)に対して本発明方法を実施した。

試料 E2は、ィ匕学成分力質量⁰ /₀において、 C:0.11〜0.15%、Si:0. 15〜0.3 5%, Mn:2. 10〜2.30%、Cr:0.90〜： L.10%、Mo:0〜0.3%、V:0〜0.3% 、 S:0〜0.05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなる非調質鋼、より具体的【こ ίま、質量⁰ /₀【こおヽて、 C:0.13%, Si:0.24%, Mn:2.20%, Cr:l.00% 、 Mo:0. 18%、 V:0.07%、 S:0.018%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなる非調質鋼である。

[0079] 試料 E3は、化学組成が質量⁰ /₀において、 C:0.2〜0.3%、 Si:0.4〜0.6%、 M n:l.4〜2.0%、Cr:0.4〜0.6%、 Mo:0〜0. 1%、V:0.05〜0.25%、S:0〜 0.5%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物となるよう開発された開発鋼、より具体的には、質量⁰ /₀において、 C:24%、 Si:0.5%、 Mn:l.8%、 Cr:0.5%、 Mo:0 .03%、V:0. 12%、S:0.016%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなる開発鋼である。

[0080] 試料 E4は、化学成分が質量％において、 C:0.2〜0.3%、 Si:0.4〜0.6%、 M n:l.4〜2.0%、Cr:0.4〜0.6%、 Mo:0.3〜0.4%、V:0.05〜0.25%、 S: 0〜0.5%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物となるよう開発された開発鋼、より具体的には、質量％において、 C:0.24%、 Si:0.5%、 Mn:l.4%、 Cr:0.5% 、Mo:0.37%、V:0. 12%、S:0.016%を含有し、残部力及び不可避的不純物よりなる開発鋼である。

そして、実施例 1と同様に、浸炭焼入れ処理を終えて得られた歯車 (鋼部材)の歯底 815部分の表面からの距離に対するビッカース硬さ（Hv)を測定した。

[0081] その測定結果図 14に示す。同図は横軸に表面力もの距離 (mm)を、縦軸にピツカース硬さ（Hv)をとつたものである。そして、試料 E2よりなる歯車の結果を符号 E2、試料 E3よりなる歯車の結果を符号 E3として示した。また、参考のために、実施例 1における本発明例 E1と比較例 C1も合わせて記載した。

[0082] 同図から知られるように、本発明方法を適用することによって、材質を上記の試料 E

2、 E3、 E4に変更しても、従来と同等以上の優れた熱処理を施すことができることがゎカゝる。

[0083] (実施例 5)

本例では、図 15に示すごとぐ実施例 1において示した減圧徐冷工程 a2として採用可能な減圧徐冷パターンについての例を説明する。

図 15は、横軸に時間をとり、第 1縦軸に冷却ファンの回転数 (a)を、第 2縦軸に被処理材の温度 (b)を、第 3縦軸に冷却ガスの圧力（c)をとつたものである。

[0084] 同図より知られるごとぐ本例では、最初の第 1冷却ステップ P31の間は、冷却ファンの回転数を低めに設定すると共に、冷却ガス圧を大気圧よりも十分に低い減圧状態として減圧徐冷を行った。

[0085] 次に、第 2冷却ステップ P32の間は、冷却ファンの回転数を定格よりは十分低いものの上記第 1冷却ステップ P31の場合よりも若干高くし、さらに、冷却ガス圧も大気圧よりも低いものの上記第 1冷却ステップ P31の場合よりも若干高い状態に設定し、第 1 冷却ステップ P31よりは若干冷却能力が高い減圧徐冷を行った。本例では、この第 2 冷却ステップ P32の間において、被処理材の温度がいわゆる A1変態点を迎えるようにした。

[0086] 次に、第 3冷却ステップ P33の間は、冷却ファンの回転数および冷却ガス圧を十分に高めた急冷条件とした。

[0087] 以上のように、最初の被処理材が最も高温状態にある第 1冷却ステップ P31では、冷却ガスの圧力および循環速度 (冷却ファンの回転数)を低くする減圧徐冷を行うことによって、冷却歪みの発生を確実に抑えることができる。次に、ある程度被処理材の冷却が進んだ第 2冷却ステップ P32では、冷却歪みの発生の可能性が低下して!/ヽるので、若干冷却能力を高めるものの、鋼の A1変態点を超える際の組織変態に伴う歪み発生を抑制すベぐ減圧徐冷条件は維持する。これにより、 A1変態点を超える際の歪み発生を極力抑えることができる。その後、第 3冷却ステップ P33では、冷却ガスの圧力および循環速度を高めることによって冷却能力を最大とすることができる

Claims

請求の範囲

[1] 鋼部材を減圧下の浸炭ガス中において浸炭処理する真空浸炭工程と、

冷却された上記鋼部材の所望部分を高周波加熱した後に水焼入れする高周波焼き入れ工程とを含むことを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

[2] 請求項 1におヽて、上記減圧冷却工程は、上記冷却ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で、該冷却ガスを撹拌しながら行うことを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

[3] 請求項 1又は 2において、上記減圧冷却工程は、少なくとも、上記鋼部材の冷却による組織変態が始まる前力すべての組織変態が完了するまで行うことを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

[4] 請求項 1〜3のいずれか 1項において、上記減圧冷却工程における上記冷却ガスの減圧状態は、 0. lbar〜0. 65barの範囲とすることを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

[5] 請求項 4において、上記減圧冷却工程における上記冷却ガスの減圧状態は、 0. 1 bar〜0. 3barの範囲とすることを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

[6] 請求項 1〜5の！、ずれか 1項にお、て、上記減圧冷却工程では、上記鋼部材の温度力A1変態点以下となった後に上記冷却ガスの撹拌速度を高める条件で冷却を行うことを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

[7] 請求項 1〜6の！、ずれか 1項にお、て、上記減圧冷却工程では、上記鋼部材の温度が A1変態点以下となった後に上記冷却ガスの圧力を高める条件で冷却を行うことを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

[8] 請求項 1〜7の！、ずれか 1項にお、て、上記鋼部材は、上記真空浸炭工程及び上記減圧冷却工程後にバナジウム炭窒化物の析出強化もしくはべイナイト組織の変態強化により、機械的強度もしくは硬度を得る非調質鋼であることを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

[9] 請求項 1〜8のいずれか 1項において、上記鋼部材は、上記真空浸炭工程および上記減圧冷却工程後において、浸炭の及ばない部材内部の硬度が、ビッカース硬度 Hvの値において 50〜 150上昇する非調質鋼であることを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

請求項 1〜8のいずれか 1項において、上記鋼部材の化学成分が、質量％において、 C:0.1〜0.6%、 Si:0.1〜0.6%、 Mn:0.5〜3.0%、 Cr:0.1〜2.0%、 Mo:0〜0.3%、V:0〜0.3%、S:0〜0.05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなることを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

請求項 10において、上記鋼部材の化学成分力質量％において、 C:0.22〜0. 26%、 Si:0.15〜0.35%、 Mn:l.40〜： L 60%、 Cr:0.40〜0.60%、 Mo:0 〜0.3%、V:0〜0.3%、S:0〜0.05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなることを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

請求項 10において、上記鋼部材の化学成分力質量％において、 C:0.11〜0. 15%、Si:0.15〜0.35%, Mn:2. 10〜2.30%、Cr:0.90〜： L.10%、Mo:0 〜0.3%、V:0〜0.3%、S:0〜0.05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなることを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

請求項 10において、上記鋼部材の化学成分力質量％において、 C:0.2〜0.3 %、 Si:0.2〜0.6%、 Mn:l.4〜2.0%、 Cr:0.2〜0.6%、 Mo:0〜0.4%、 V： 0.05〜0.25%、S:0〜0.05%を含有し、残部力 SFe及び不可避的不純物よりなることを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

請求項 13において、上記鋼部材の化学成分力質量％において、 C:0.2〜0.3 %、 Si:0.4〜0.6%、 Mn:l.4〜2.0%、 Cr:0.4〜0.6%、 Mo:0〜0. 1%、 V： 0.05〜0.25%、S:0〜0.05%を含有し、残部力 SFe及び不可避的不純物よりなることを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

請求項 13において、上記鋼部材の化学成分力質量％において、 C:0.2〜0.3 %、 Si:0.4〜0.6%、 Mn:l.4〜2.0%、 Cr:0.4〜0.6%、 Mo:0.3〜0.4%、 V:0.05〜0.25%、S:0〜0.05%を含有し、残部が Fe及び不可避的不純物よりなることを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

請求項 1〜15のいずれか 1項において、上記鋼部材は、自動車の駆動系部品であることを特徴とする鋼部材の熱処理方法。

[17] 請求項 1〜16のいずれか 1項に記載の鋼部材の熱処理方法による熱処理を施してなり、最表面の残留応力が 200〜 1500MPaの圧縮残留応力となって、ることを特徴とする鋼部材。

[18] 鋼部材をオーステナイト化温度以上に昇温する熱処理を行った後に上記鋼部材を冷却する方法において、

上記鋼部材の冷却開始力所定の期間は、雰囲気ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で冷却する減圧冷却を行うことを特徴とする鋼部材の熱処理後の冷却方法。

[19] 請求項 18において、上記減圧冷却は、上記雰囲気ガスを大気圧よりも低く減圧した状態で、該雰囲気ガスを撹拌しながら行うことを特徴とする鋼部材の冷却方法。

[20] 請求項 18又は 19において、上記減圧冷却は、少なくとも、鋼部材の組織変態がすベて完了するまで行うことを特徴とする鋼部材の冷却方法。

[21] 請求項 18〜20のいずれ力 1項において、上記減圧冷却における上記雰囲気ガスの減圧状態は、 0. lbar〜0. 65barの範囲とすることを特徴とする鋼部材の冷却方法。

[22] 請求項 21において、上記減圧冷却における上記雰囲気ガスの減圧状態は、 0. lb ar〜0. 3barの範囲とすることを特徴とする鋼部材の冷却方法。

[23] 請求項 18〜22のいずれか 1項において、上記減圧冷却中には、上記鋼部材の温度力A1変態点以下となった後に上記雰囲気ガスの撹拌速度を高めた条件で冷却を行うことを特徴とする鋼部材の冷却方法。

[24] 請求項 18〜23のいずれか 1項において、上記減圧冷却中には、上記鋼部材の温度力A1変態点以下となった後に上記雰囲気ガスの圧力を高めた条件で冷却を行うことを特徴とする鋼部材の冷却方法。