JPS5858258A - 表面硬化熱処理用中炭素合金鋼 - Google Patents

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】 本発明は表面硬化熱処理用中炭素合金鋼に関するもので
ある。

浸炭硬化歯車は、面圧強さと曲げ疲対強さが高いため自
動車や建設機械などのパワーラインに広く使われている
。しかし、歯車の浸炭処理に蝶、長時間を要し長縁のエ
ネルギーを消費するため熱処理コストが局側なものとな
る。また焼入変形が大きいため１音、振動等の問題が生
じ、焼入後の研削仕上げを峻する場合も少なくない。

本発明者は、これらの同一点を解決する熱処理法として
「鋼の表向硬化熱処理法Ｊを提案した。これは、、浸炭
浸室とオーステンパー処理を組合わせることにより、浸
炭処理と較べ、著しく短い熱処理時曲にて、浸戻材と同
等以上の強度を有しかつ熱処理変形が少ない歯車を得る
方法である。

本発明の目的とするところは浸炭浸窒、オーステンパー
処理によ！ｌｌ償れた性能を表わし得る特定の成分組成
の表面硬化熱処理用中炭素合金鋼を提供することにある
。

以下、本発明を図面を参照して説明する。

以下に浸炭浸輩グラスオーステンパー処理のプロセスの
原理を説明し、続いて、この処理に通用される鋼の組成
が限定ざれる理由を述べる。

浸炭浸窒ブラスオーステンバー処理は、次のような一連
のプロセスによってなされる。

まず、短時間の浸炭浸室を行い、表面層に炭素と窒素を
加える。そして２３００〜３００’ＣのＭ浴に焼入れオ
ー不テンパー処理を行う、オーステンパ一時ｉＪ＋は、
素地部の下部ベイナイト変態が終了し、かつ表面層が下
部ベイナイト変態を開始しない時間を選ぶ。次にオース
テンパー終ｒ後、空冷また扛水冷することにより、表面
層がマルテンサイト変態を起こし、高い表面硬さと表面
の比権桟留応力が得られ、ｉた、素地部はＨｕ６００以
上の硬さの下部ベイナイト組ｖ２が得られる。

この処理の％徴は、高負荷用両車に必萼とされる耐ピツ
チング性を表面の高いマルテンサイト硬さで与え、耐ス
ポーリング性を素地硬さを１１６００以上とすることで
与え１曲げ疲労強さを表面の圧動残留応力で付与すると
いうものである。また、この処理は、素地部がオーステ
ンパー処理で六面層がマルクエンチ処理でめるため熱処
理変形は焼入れと較べ少さなものとなる。

以上の熱処理プロセスに適用される＆ＩＡは、次のよう
なものでなけれはならない。

まず％熱浴に触入れた冷却中にパーライトや上部ベイナ
イトを生じない、光分な焼入性が必要でるる。

また、この処理の特徴は、素地部と表面の浸炭浸室層の
ベイナイト変態開始ラインのずれを利用したものである
ため両省に充分なずれが必要でらろ。その北味では、素
地炭素量は低いほど有利となるが、また一方、高い素地
硬さを得るためには、炭紫駿灯高いほど有利となり、特
定の範囲に限定されることになる。

以上の様な条件を考慮すると−の組成は限定されたもの
となり、次に各成分の限定理由を詳記する。

Ｃについて１電池部の下部ベイナイト硬さは炭素量が高
いほどまたオーステンパ一温度が低いほど高くなる。炭
素量が低くなるとそのための硬さの低下と共に、Ｊ／ｊ
ｄが高くなるためオーステンパ一温度を低くすることが
できなくなる。

この２つの理由のため充分な素地硬さが得られなくなる
。したがって、Ｂυ６００以上が得られる限界でおる０
、４５１以上の炭素量が必要となる。

また、炭素量が０．６０チ以上では素地部と浸炭浸窒層
のベイナイト変態開始ラインのずれが少なくなり、本発
明のねらいとする組織が得られない。

よって炭素量は、０．４５〜０．６０−に限定される。

５ｉｉｉ、多量に含１れると、熱浴への焼入れによる冷
却中および、オーステンパー処理中に、浸炭浸窒層の窒
素と結びついて窒化物Ｃ５’ｓＮｉ　）を生成し、浸炭
浸室層のベイナイト変態開始時間を早める効果を持つた
め、好ましくなく　０．５０１以下に限定する必要がろ
る。

Ｍｎは、ベイナイトの強度を高め、また焼入性を高める
のに有効な元素であるが、　　１．３０１以上では、切
１ｇ性が急激に低下し、またＳｉと同じく熱浴への焼入
れ中およびオーステンパー処理中に、浸炭浸窒層の窒メ
（と結ひついて窒化物（ｙψを生成し、ベイナイト変態
開始時間を早める効果が生じるため、１．３０係以下に
限定する必要がある。一方、０．４０チ以下では、脱酸
の効果が充分でなく、ま・７’ｃＳの有害性が生じるた
め下限を０．４０％とする必要がある。よってＡｆｎは
、０．４０〜１．３０％に＠足される。

Ｎ番は、鋼の強度、靭性と焼入性を高めるのに有効な元
素であるが、４．００１以上では、焼入性向上の効果は
ほば飽和し、かつ素地部のベイナイト変態を完了させる
のに要するオーステンパ一時間が長時間のものとなるの
で好ましくない。

よって、　４．ＯＯ％ＪＪ下に限定される。

Ｃｒは、焼入性を高めるのに有効な元素であるが、　０
．５５％以上では熱浴への焼入時およびオーステンパー
中に浸炭ａ　室、ｍにおいて窒素と結びついて、窒化物
（Ｃｒ、Ｎ）を生成する作用が特に強く、浸炭浸窒層の
焼入性を害し、また、ベイナイト変態開始時間を早める
効果があるので好ましくない。よって、０．５５％以下
に限定される。

また、ＣｒＩ／′ｉ、本発明の−のような炭素Ｍ　Ｏ，
４５〜０．６０チの範囲において、Ｍｏとならんで焼入
性向上効果が特に大きいため０．３５％以上加えること
が必幾である。よってＣｒは０７３５〜０．５５優に限
定される。

Ｍｏは、本）ろ明の幽の炭素鰍において、焼入性を向上
させる効果が大きいが、　０．７０％以上では素地部の
ベイナイト変態を終了させるのに要するオーステンパ一
時間が長時間のもととなるので好ましくない。よって０
．７０％以下に限定される。

以上のことから、−の組成はＣＯ，４５〜０．６０１゜
Ｓｉｏ、ｓｏ％以下０Ｍ４０．４０〜１．３０チ、Ｎｉ
４．ＯＯ俤以下、　Ｃｒ　Ｏ，３５〜０．５５％　、　
Ｎｏ　０．１０’４以下残部Ｆ−および不純物からなる
ものとなる。

以上の組成の範囲中で、質蓋に応じた焼入性に組成を調
整することにより、浸炭浸窒プラスオーステンパー処理
のねらいとする組織が得られる。

実施例 建設機械用遊星式トランスミッション米軍への一実施例
を示す。実施例に用いた鋼の組Ｆｙ、はＣＯ，５５チ、
　Ｓｉ　Ｏ，２５％　、　Ａｈ　０．７０％　、　Ｎｉ
　ｌ　、８２チ。

間鍛造後！！！械加工し、モジュール４．５．歯数３２
゜両幅３５なるグラネタリーギヤを作成し、第１図に示
す熱サイクルにて浸炭浸窒プラスオーステンパー処理を
行なった。第２図にピッチ円における断面硬さ分布を示
し、第３図にピッチ円における断面組織を示した。

本発明は以上詳述したように、Ｃ０，４５〜０．６０％
。

Ｓｉ　０．５０９ｂ以下、　ｉｎ　０．４０〜１．３０
　Ｔｏ　、　Ｎｉ　４．ＯＯ４以下、　Ｃｒ０．３５〜
０．５５％、ＭｏＯ，１０ｆ４以下残部Ｆ−および不純
物からなる綱で表ＴｋＪＭがマルテンサイト組織で素地
部が下部ベイナイト組織でなることを特徴とする表面硬
化熱処理用中炭素合金鋼である。

したがって、この表面硬化熱処理用中炭素合金鋼は耐ピ
ツチング性を表面層の高いマルテンサイト高さで与え、
耐スポーリング性を素地硬さで与え、曲げ疲労強さを表
面の圧縮残留応力で付与することができる。このために
高負荷用両車等の材料に供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

ｇｔ￥１（ロ）は本６発明に係る表面硬化熱処理用中炭
素合金鋼を得るための熱サイクルの貌ＢＡ図、第２図は
本発明に係る表面硬化熱処理用中炭素合金鋼の硬さ分布
図、編３図は同１１ｉ面組織の顕微鏡写真による断面図
である。 出願人　株式会社小松製作所 代理人　弁理士米　原　正　箪 弁理士が二　本　　忠 第１図 ８ｊＯ°Ｃ ＠３図 男（！＝＃コ丁郭へイアイト ｆＥＩ　色Ｈｐ　ｔｚマルテンＶイト　および少量。残
留オーステナイト （Ｘ　／６０）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ：　０．４５〜０．６０優、　Ｓｉ　：　ｏ、ｓｏ−
   以下。 Ｊ／ｎ　：　０−４０〜ｌ−３０％　＠　７Ｖｓ　：　
   ４−００−　以下。 ｃｒ　：　０．３５〜０．５５　ｓ　、　＆０：　０．
   ７０　嚢　以下残部Ｆ−および不純物からなる鋼で表面
   層がマルテンサイト組織で素地部が下部ベイナイト組織
   よりなることを％像とする表面硬化熱処理用中炭素合金
   鋼。