JP2003183808A - 機械構造部品 - Google Patents
機械構造部品Info
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- JP2003183808A JP2003183808A JP2001386556A JP2001386556A JP2003183808A JP 2003183808 A JP2003183808 A JP 2003183808A JP 2001386556 A JP2001386556 A JP 2001386556A JP 2001386556 A JP2001386556 A JP 2001386556A JP 2003183808 A JP2003183808 A JP 2003183808A
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- mechanical structural
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】耐面圧及び曲げ疲労強度に優れた安価な機械構
造部品を提供する。 【解決手段】ガス浸炭による微細炭化物分散浸炭層２を
０．２ｍｍ以上形成するとともに、窒素浸入により残留
オーステナイトを２５〜４５％含有させることにより強
度を強化し、さらに微細炭化物分散浸炭層２上の表層１
を微細ショットピーニングにより強化して、表面粗さを
Ｒｙ３μｍ以下に抑えた状態で、表面圧縮残留応力が１
０００Ｎ／ｍｍ2以上、表面硬さが９００ＨＶ以上の強
度を確保する。
造部品を提供する。 【解決手段】ガス浸炭による微細炭化物分散浸炭層２を
０．２ｍｍ以上形成するとともに、窒素浸入により残留
オーステナイトを２５〜４５％含有させることにより強
度を強化し、さらに微細炭化物分散浸炭層２上の表層１
を微細ショットピーニングにより強化して、表面粗さを
Ｒｙ３μｍ以下に抑えた状態で、表面圧縮残留応力が１
０００Ｎ／ｍｍ2以上、表面硬さが９００ＨＶ以上の強
度を確保する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばトランスミ
ッションの歯車やエンジン駆動系等のカムシャフトな
ど、耐面圧及び曲げ疲労強度の向上が要求される機械構
造部品に関する。
ッションの歯車やエンジン駆動系等のカムシャフトな
ど、耐面圧及び曲げ疲労強度の向上が要求される機械構
造部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、歯車やカムシャフトなどの機械構
造部品には、ＳＣＭ４２０Ｈなどの低合金鋼を浸炭焼入
れしたものが使用されている。
造部品には、ＳＣＭ４２０Ｈなどの低合金鋼を浸炭焼入
れしたものが使用されている。
【０００３】最近では、トランスミッションやエンジン
において軽量・小型化の要求がますます高くなってきて
おり、歯車やカムシャフトなどの機械構造部品について
も小型化が要求されてきている。歯車のような機械構造
部品を小型化するには、耐面圧及び曲げ疲労強度をより
一層高める必要があるが、ＳＣＭ４２０Ｈ鋼などの通常
の浸炭焼入れではそれに対応することは難しい。
において軽量・小型化の要求がますます高くなってきて
おり、歯車やカムシャフトなどの機械構造部品について
も小型化が要求されてきている。歯車のような機械構造
部品を小型化するには、耐面圧及び曲げ疲労強度をより
一層高める必要があるが、ＳＣＭ４２０Ｈ鋼などの通常
の浸炭焼入れではそれに対応することは難しい。
【０００４】このような点を解消するため、例えば歯車
の高強度化手法として、特開２０００−１８３６９号公
報に、歯面の要求強度特性と歯元の要求強度特性の双方
を両立させた炭化物分散強化歯車とその製造方法が開示
されている。
の高強度化手法として、特開２０００−１８３６９号公
報に、歯面の要求強度特性と歯元の要求強度特性の双方
を両立させた炭化物分散強化歯車とその製造方法が開示
されている。
【０００５】また、歯車の強度を向上する方法として、
エアノズル方式を用いたショットピーニングが数多く報
告されている。これらのショットピーニングにおいて
は、硬さが７００〜８００ＨＶで、粒径がφ０．３ｍｍ
以上のショット粒を用いて、０．１ｍｍ以上の深い圧縮
残留応力分布を付加するという方法が採られている。
エアノズル方式を用いたショットピーニングが数多く報
告されている。これらのショットピーニングにおいて
は、硬さが７００〜８００ＨＶで、粒径がφ０．３ｍｍ
以上のショット粒を用いて、０．１ｍｍ以上の深い圧縮
残留応力分布を付加するという方法が採られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開２００
０−１８３６９号公報に記載の高強度化手法によれば、
次のような問題がある。
０−１８３６９号公報に記載の高強度化手法によれば、
次のような問題がある。
【０００７】（１）分散炭化物による歯元アール部の曲
げ疲労強度低下を抑えるために、歯元炭化物分散量を低
減し（体積率で歯面５〜１０％、歯元３％ｍａｘの削
減）、歯元と歯面との強度バランスをとることにより歯
車強度を高めている。
げ疲労強度低下を抑えるために、歯元炭化物分散量を低
減し（体積率で歯面５〜１０％、歯元３％ｍａｘの削
減）、歯元と歯面との強度バランスをとることにより歯
車強度を高めている。
【０００８】しかしながら、そのような性状を微細炭化
物分散浸炭で得るには、浸炭防止剤塗布などの処理によ
り、歯元部へのＣの浸入を抑制する何らかの処置を浸炭
時に行っておく必要があるため、炭化物析出と表面軟化
層消失のための再加熱浸窒処理を別工程で行わざるを得
なくなる。従って、特開２０００−１８３６９号公報に
記載の高強度化手法では、熱処理工程が２工程となるた
め、処理コストのアップが課題となる。
物分散浸炭で得るには、浸炭防止剤塗布などの処理によ
り、歯元部へのＣの浸入を抑制する何らかの処置を浸炭
時に行っておく必要があるため、炭化物析出と表面軟化
層消失のための再加熱浸窒処理を別工程で行わざるを得
なくなる。従って、特開２０００−１８３６９号公報に
記載の高強度化手法では、熱処理工程が２工程となるた
め、処理コストのアップが課題となる。
【０００９】（２）ガス浸炭浸窒処理で微細炭化物分散
を行っているが、このような処理では、図１１に示すよ
うに表層に粒界酸化（潜在亀裂）が生じ、炭化物形成主
要元素であるＣｒが酸化物に殆ど吸収されるため、表層
の粒界酸化形成層には炭化物の分散が得られない。その
ため、表層においては微細炭化物による分散強化を望む
ことができず、このような点及び粒界酸化（潜在亀裂）
の存在によって十分な強度強化を図ることができない。
従って、浸炭状態のまま使用される歯車においては歯元
曲げ強度及び歯面ピッチング強度の向上は望めない。
を行っているが、このような処理では、図１１に示すよ
うに表層に粒界酸化（潜在亀裂）が生じ、炭化物形成主
要元素であるＣｒが酸化物に殆ど吸収されるため、表層
の粒界酸化形成層には炭化物の分散が得られない。その
ため、表層においては微細炭化物による分散強化を望む
ことができず、このような点及び粒界酸化（潜在亀裂）
の存在によって十分な強度強化を図ることができない。
従って、浸炭状態のまま使用される歯車においては歯元
曲げ強度及び歯面ピッチング強度の向上は望めない。
【００１０】また、特開２０００−１８３６９号公報で
は、前記した（１）、（２）の問題点を解消するための
強度強化法として、ショットピーニングによる削食除去
と圧縮残留応力の付加による改善が提案されている。し
かし、この改善処理では、ショット強度面（アークハイ
ト値：０．３〜０．８ｍｍ）からみて、表面粗さ及び表
面圧縮残留応力の向上は考慮されておらず、従って、表
面起点型疲労破壊である歯元アール部の切欠き曲げ疲労
強度並びに歯面ピッチング強度の大幅な向上は困難であ
る。
は、前記した（１）、（２）の問題点を解消するための
強度強化法として、ショットピーニングによる削食除去
と圧縮残留応力の付加による改善が提案されている。し
かし、この改善処理では、ショット強度面（アークハイ
ト値：０．３〜０．８ｍｍ）からみて、表面粗さ及び表
面圧縮残留応力の向上は考慮されておらず、従って、表
面起点型疲労破壊である歯元アール部の切欠き曲げ疲労
強度並びに歯面ピッチング強度の大幅な向上は困難であ
る。
【００１１】一方、従来の浸炭歯車の高強度化に用いら
れているショットピーニング技術によれば、図１２に示
すように、０．１ｍｍ以上の深い圧縮残留応力分布を得
る方法であるので、歯元強度の向上には大きな効果を得
ることは可能である。
れているショットピーニング技術によれば、図１２に示
すように、０．１ｍｍ以上の深い圧縮残留応力分布を得
る方法であるので、歯元強度の向上には大きな効果を得
ることは可能である。
【００１２】しかし、表面粗さの増大及び表層塑性変形
による表層圧縮残留応力の低下により、表面を起点とす
る歯面ピッチング強度の向上効果が損なわれるという問
題がある。その対策として、表面粗さ・表面圧縮残留応
力回復のために更に微粒子ピーニングを付加し、表面の
凹凸を均すというような二段ピーニングが行われている
が、このような対策ではコストアップが課題となる。
による表層圧縮残留応力の低下により、表面を起点とす
る歯面ピッチング強度の向上効果が損なわれるという問
題がある。その対策として、表面粗さ・表面圧縮残留応
力回復のために更に微粒子ピーニングを付加し、表面の
凹凸を均すというような二段ピーニングが行われている
が、このような対策ではコストアップが課題となる。
【００１３】本発明は以上のような問題点を解決するた
めになされたもので、耐面圧及び曲げ疲労強度がともに
優れた安価な機械構造部品の提供を目的とする。
めになされたもので、耐面圧及び曲げ疲労強度がともに
優れた安価な機械構造部品の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の機械構造部品
は、ガス浸炭による微細炭化物分散浸炭層が０．１５ｍ
ｍ以上形成され、かつ窒素浸入により残留オーステナイ
トが２５〜４５％含有されているとともに、前記微細炭
化物分散浸炭層（図１参照）の上層部分（表層）を対象
としたマイクロショットピーニングにより、表面粗さを
Ｒｙ３μｍ以下に保持した状態で、表面圧縮残留応力が
１０００Ｎ／ｍｍ2以上、表面硬さが９００ＨＶ以上の
強度が確保されていることによって特徴づけられる。
は、ガス浸炭による微細炭化物分散浸炭層が０．１５ｍ
ｍ以上形成され、かつ窒素浸入により残留オーステナイ
トが２５〜４５％含有されているとともに、前記微細炭
化物分散浸炭層（図１参照）の上層部分（表層）を対象
としたマイクロショットピーニングにより、表面粗さを
Ｒｙ３μｍ以下に保持した状態で、表面圧縮残留応力が
１０００Ｎ／ｍｍ2以上、表面硬さが９００ＨＶ以上の
強度が確保されていることによって特徴づけられる。
【００１５】本発明の機械構造部品において、Ｃｒの含
有量が０．８５〜１．２５％、Ｍｏの含有量が０．５％
以下の鋼が素材として用いられていることが好ましい。
有量が０．８５〜１．２５％、Ｍｏの含有量が０．５％
以下の鋼が素材として用いられていることが好ましい。
【００１６】次に、本発明を詳細に説明する。
【００１７】まず、例えばＣｒ含有量：０．８５〜１．
２５％、Ｍｏ含有量：０．５％以下の鋼を素材として、
ガス浸炭浸窒熱処理による微細炭化物分散を行うと、図
１１に示すように微細炭化物分散浸炭層が形成される
が、その上層に粒界酸化（潜在亀裂）と炭化物が殆ど存
在しない未強化の表層（〜１５μｍ程度）が存在する。
２５％、Ｍｏ含有量：０．５％以下の鋼を素材として、
ガス浸炭浸窒熱処理による微細炭化物分散を行うと、図
１１に示すように微細炭化物分散浸炭層が形成される
が、その上層に粒界酸化（潜在亀裂）と炭化物が殆ど存
在しない未強化の表層（〜１５μｍ程度）が存在する。
【００１８】本発明は、そのような欠陥のある表層を改
質することにより、表面硬さ及び表面圧縮残留応力を高
めようとするものであり、具体的には、粒径φ０．１ｍ
ｍ以下のショット粒を用いたマイクロショットピーニン
グを行うことにより表層を強化している（図１参照）。
その表層強化について以下に具体的に説明する。
質することにより、表面硬さ及び表面圧縮残留応力を高
めようとするものであり、具体的には、粒径φ０．１ｍ
ｍ以下のショット粒を用いたマイクロショットピーニン
グを行うことにより表層を強化している（図１参照）。
その表層強化について以下に具体的に説明する。
【００１９】図２に示すように、粒径φ０．３ｍｍ以上
のショット粒を用いた通常のショットピーニング（従来
の一般的な処理）では、深い領域の圧縮残留応力を高く
することができるが、表面付近の圧縮残留応力を高める
ことはできない。これに対し粒径φ０．１ｍｍ以下のシ
ョット粒を用いたマイクロショットピーニングの場合、
深い領域（３０μｍ以上）でのピーニング効果は得られ
ないものの、表面付近での圧縮残留応力を高めることが
可能である。従って、φ０．１ｍｍ以下のマイクロショ
ットピーニングを採用することにより、表層に圧縮残留
応力を付加することができる。また、φ０．１ｍｍ以下
のマイクロショットピーニングによる表面削食作用によ
り、表層の粒界酸化深さを低減することができ（例えば
１５μｍ→９μｍ）、粒界酸化による疲労強度の低下を
なくすことができる。
のショット粒を用いた通常のショットピーニング（従来
の一般的な処理）では、深い領域の圧縮残留応力を高く
することができるが、表面付近の圧縮残留応力を高める
ことはできない。これに対し粒径φ０．１ｍｍ以下のシ
ョット粒を用いたマイクロショットピーニングの場合、
深い領域（３０μｍ以上）でのピーニング効果は得られ
ないものの、表面付近での圧縮残留応力を高めることが
可能である。従って、φ０．１ｍｍ以下のマイクロショ
ットピーニングを採用することにより、表層に圧縮残留
応力を付加することができる。また、φ０．１ｍｍ以下
のマイクロショットピーニングによる表面削食作用によ
り、表層の粒界酸化深さを低減することができ（例えば
１５μｍ→９μｍ）、粒界酸化による疲労強度の低下を
なくすことができる。
【００２０】さらに、ガス浸炭浸窒熱処理による微細炭
化物分散にφ０．１ｍｍ以下のマイクロショットピーニ
ングを付加することにより、表面粗さを悪くすることな
く表面硬さを向上させることができる。
化物分散にφ０．１ｍｍ以下のマイクロショットピーニ
ングを付加することにより、表面粗さを悪くすることな
く表面硬さを向上させることができる。
【００２１】以上のように、本発明によれば、ガス浸炭
浸窒熱処理による微細炭化物分散による強化つまり微細
炭化物分散浸炭層（０．１５ｍｍ以上）の形成と残留オ
ーステナイトの２５〜４５％含有による強度強化に加え
て、表層部分の強度をφ０．１ｍｍ以下のマイクロショ
ットピーニングにて強化しているので、耐面圧及び曲げ
疲労強度を著しく高めることができる。
浸窒熱処理による微細炭化物分散による強化つまり微細
炭化物分散浸炭層（０．１５ｍｍ以上）の形成と残留オ
ーステナイトの２５〜４５％含有による強度強化に加え
て、表層部分の強度をφ０．１ｍｍ以下のマイクロショ
ットピーニングにて強化しているので、耐面圧及び曲げ
疲労強度を著しく高めることができる。
【００２２】これにより、例えば歯車において、歯元切
欠き曲げ疲労強度及び歯面の耐ピッチング強度を従来に
比して著しく向上させることができ、伝達トルク当たり
の処理コストの大幅な低減が可能になるという効果を達
成できる。
欠き曲げ疲労強度及び歯面の耐ピッチング強度を従来に
比して著しく向上させることができ、伝達トルク当たり
の処理コストの大幅な低減が可能になるという効果を達
成できる。
【００２３】しかも、複雑な工程のガス浸炭浸窒熱処理
や二段ピーニング処理などを行う必要がないので、耐面
圧及び曲げ疲労強度に優れた機械構造部品を安価で提供
することができる。
や二段ピーニング処理などを行う必要がないので、耐面
圧及び曲げ疲労強度に優れた機械構造部品を安価で提供
することができる。
【００２４】なお、本発明の機械構造部品において、常
温電解浸硫処理によって表層表面に３〜５μｍの浸硫層
を積層しておいてもよい。このように表層表面に浸硫層
を形成しておけば、摺動により表面凹部に浸硫層が残存
するため、表層表面の平滑性を高めることができ、ま
た、残存浸硫層により摩擦力が更に低下するため、耐面
圧を更に向上させることが可能になる。
温電解浸硫処理によって表層表面に３〜５μｍの浸硫層
を積層しておいてもよい。このように表層表面に浸硫層
を形成しておけば、摺動により表面凹部に浸硫層が残存
するため、表層表面の平滑性を高めることができ、ま
た、残存浸硫層により摩擦力が更に低下するため、耐面
圧を更に向上させることが可能になる。
【００２５】
【実施例】まず、本発明の機械構造部品の製造方法を説
明する。
明する。
【００２６】適用材質（鋼）の成分範囲は、炭化物形成
元素であるＣｒ含有量を炭化物形成に必要な０．８５％
以上とし、焼きならし時のベイナイト生成による切削性
悪化を回避するため、Ｃｒ含有量の上限を１．２５％、
靭性向上元素であるＭｏ含有量の上限を０．５％とす
る。
元素であるＣｒ含有量を炭化物形成に必要な０．８５％
以上とし、焼きならし時のベイナイト生成による切削性
悪化を回避するため、Ｃｒ含有量の上限を１．２５％、
靭性向上元素であるＭｏ含有量の上限を０．５％とす
る。
【００２７】以上の成分の素材（Ｍｏ含有量が０．１５
〜０．３０％）に、以下のガス浸炭浸窒熱処理及びマイ
クロショットピーニングを行うことによって高強度の機
械構造部品を得る。
〜０．３０％）に、以下のガス浸炭浸窒熱処理及びマイ
クロショットピーニングを行うことによって高強度の機
械構造部品を得る。
【００２８】＜ガス浸炭浸窒熱処理＞図６に示すパター
ンでガス浸炭浸窒熱処理を行う。その処理を具体的に説
明すると、まず、素材（例えばＳＣＭ４２０Ｈ）を変態
点Ａｒ1 以上の温度：９３０℃に加熱し、その温度に
４．５時間保持して浸炭処理（カーボンポテンシャルＣ
ｐ：０．９０〜１．３５％）を行う。次いで、変態点Ａ
ｒ1 以下の温度：６５０℃に冷却した後に再加熱を行
い、８５０℃の温度での焼入均熱処理（０．５時間、カ
ーボンポテンシャルＣｐ：０．９０％）により微細炭化
物分散を施すとともに、この焼入均熱処理において１．
８％ＮＨ3の添加（０．５時間）を行って窒素を浸入さ
せる（浸窒処理）。そして、油冷却（９０℃）を行った
後、再加熱を行って焼き戻し（２００℃、２時間）を行
う。
ンでガス浸炭浸窒熱処理を行う。その処理を具体的に説
明すると、まず、素材（例えばＳＣＭ４２０Ｈ）を変態
点Ａｒ1 以上の温度：９３０℃に加熱し、その温度に
４．５時間保持して浸炭処理（カーボンポテンシャルＣ
ｐ：０．９０〜１．３５％）を行う。次いで、変態点Ａ
ｒ1 以下の温度：６５０℃に冷却した後に再加熱を行
い、８５０℃の温度での焼入均熱処理（０．５時間、カ
ーボンポテンシャルＣｐ：０．９０％）により微細炭化
物分散を施すとともに、この焼入均熱処理において１．
８％ＮＨ3の添加（０．５時間）を行って窒素を浸入さ
せる（浸窒処理）。そして、油冷却（９０℃）を行った
後、再加熱を行って焼き戻し（２００℃、２時間）を行
う。
【００２９】以上のようなガス浸炭浸窒熱処理により、
図１の模式図に示すように、ガス浸炭による微細炭化物
分散浸炭層２を０．１５ｍｍ以上形成することができ、
さらに窒素浸入により残留オーステナイトを２５〜４５
％含有させることができる。
図１の模式図に示すように、ガス浸炭による微細炭化物
分散浸炭層２を０．１５ｍｍ以上形成することができ、
さらに窒素浸入により残留オーステナイトを２５〜４５
％含有させることができる。
【００３０】＜マイクロショットピーニング＞以上の浸
炭浸窒熱処理を行った後、粒径φ０．１ｍｍ以下のショ
ット粒を用いたマイクロショットピーニングを行って、
微細炭化物分散浸炭層２上の表層１の強度を強化する。
炭浸窒熱処理を行った後、粒径φ０．１ｍｍ以下のショ
ット粒を用いたマイクロショットピーニングを行って、
微細炭化物分散浸炭層２上の表層１の強度を強化する。
【００３１】このようなマイクロショットピーニングを
行うと、その表面削食作用（５〜６μｍ）により、微細
炭化物分散浸炭層２上の表層１の粒界酸化深さを最大で
９μｍにすることができ、粒界酸化による疲労強度の低
下をなくすことができる。また、表面付近（〜１５μ
ｍ）の残留応力を１０００Ｎ／ｍｍ2以上とすることが
できる（図３及び図４）。
行うと、その表面削食作用（５〜６μｍ）により、微細
炭化物分散浸炭層２上の表層１の粒界酸化深さを最大で
９μｍにすることができ、粒界酸化による疲労強度の低
下をなくすことができる。また、表面付近（〜１５μ
ｍ）の残留応力を１０００Ｎ／ｍｍ2以上とすることが
できる（図３及び図４）。
【００３２】さらに、粒径φ０．１ｍｍ以下のショット
粒を用いることにより、表面粗さをＲｙ３μｍ以下に抑
えた状態で、表面硬さを９００ＨＶ以上とすることがで
きる（図５）。その理由を具体的に説明すると、図１３
に示すように、φ５５μｍのショット粒Ｐを用いたマイ
クロショットピーニングを行った場合、ショット粒Ｐに
よる圧痕Ｄは約２５μｍとなる。その場合の圧痕Ｄの深
さは幾何学的に約３μｍとなり、従って表面粗さをＲｙ
３μｍ以下に抑えることが可能になる。
粒を用いることにより、表面粗さをＲｙ３μｍ以下に抑
えた状態で、表面硬さを９００ＨＶ以上とすることがで
きる（図５）。その理由を具体的に説明すると、図１３
に示すように、φ５５μｍのショット粒Ｐを用いたマイ
クロショットピーニングを行った場合、ショット粒Ｐに
よる圧痕Ｄは約２５μｍとなる。その場合の圧痕Ｄの深
さは幾何学的に約３μｍとなり、従って表面粗さをＲｙ
３μｍ以下に抑えることが可能になる。
【００３３】次に、本発明の具体的な実施例を比較例と
ともに説明する。
ともに説明する。
【００３４】＜実施例１−１＞ＳＣＭ４２０Ｈ（Ｃｒ含
有量：０．８５〜１．２５％、Ｍｏ含有量：０．１５〜
０．３０％）を素材として、前記したガス浸炭浸窒熱処
理（熱処理条件：図６）による微細炭化物分散を行った
後、粒径φ０．１ｍｍ以下のショット粒を用いたマイク
ロショットピーニングを行ってテストピースを作製し
た。
有量：０．８５〜１．２５％、Ｍｏ含有量：０．１５〜
０．３０％）を素材として、前記したガス浸炭浸窒熱処
理（熱処理条件：図６）による微細炭化物分散を行った
後、粒径φ０．１ｍｍ以下のショット粒を用いたマイク
ロショットピーニングを行ってテストピースを作製し
た。
【００３５】＜比較例１−１＞ＳＣＭ４２０Ｈを素材と
して、前記したガス浸炭浸窒熱処理（熱処理条件：図
６）による微細炭化物分散のみを行ってテストピースを
作製した。
して、前記したガス浸炭浸窒熱処理（熱処理条件：図
６）による微細炭化物分散のみを行ってテストピースを
作製した。
【００３６】＜比較例１−２＞ＳＣＭ４２０Ｈを素材と
して、図７に示すパターンのガス浸炭浸窒熱処理（微細
炭化物分散なし）を行ってテストピースを作製した。
して、図７に示すパターンのガス浸炭浸窒熱処理（微細
炭化物分散なし）を行ってテストピースを作製した。
【００３７】以上の実施例１−１で作製したテストピー
スと、比較例１−１、１−２で作製したテストピースに
ついて、歯元アール相当の切欠き（形状係数α＝２．
４）をつけた試験片による１０7回回転曲げ疲労試験を
行った。その試験結果を図８に示す。
スと、比較例１−１、１−２で作製したテストピースに
ついて、歯元アール相当の切欠き（形状係数α＝２．
４）をつけた試験片による１０7回回転曲げ疲労試験を
行った。その試験結果を図８に示す。
【００３８】図８の試験結果から明らかなように、実施
例１−１は、比較例１−２（浸炭浸窒）に対して１．６
倍の曲げ疲労強度が得られることがわかる。また、比較
例１−１と比較例１−２との比較から、ガス浸炭浸窒熱
処理による微細炭化物分散を行うと、ガス浸炭浸窒材よ
りも曲げ疲労強度が低下することがわかる。これは分散
炭化物の切欠きによる影響であると考えられる。
例１−１は、比較例１−２（浸炭浸窒）に対して１．６
倍の曲げ疲労強度が得られることがわかる。また、比較
例１−１と比較例１−２との比較から、ガス浸炭浸窒熱
処理による微細炭化物分散を行うと、ガス浸炭浸窒材よ
りも曲げ疲労強度が低下することがわかる。これは分散
炭化物の切欠きによる影響であると考えられる。
【００３９】さらに、実施例１−１で作製したテストピ
ースと、比較例１−１、１−２で作製したテストピース
について、耐ピッチング性をローラピッチング試験にて
評価した。その評価結果を図９に示す。評価試験は、６
０℃のエンジン潤滑油（ＳＡＥ＃２０）を１．６Ｌ／ｍ
ｉｎ滴下した状態で、すべり率−３３％付加して回転数
１３５０ｒｐｍにて行った。
ースと、比較例１−１、１−２で作製したテストピース
について、耐ピッチング性をローラピッチング試験にて
評価した。その評価結果を図９に示す。評価試験は、６
０℃のエンジン潤滑油（ＳＡＥ＃２０）を１．６Ｌ／ｍ
ｉｎ滴下した状態で、すべり率−３３％付加して回転数
１３５０ｒｐｍにて行った。
【００４０】図９の評価結果から明らかなように、実施
例１−１は、比較例１−２（浸炭浸窒）に対して１．４
倍の耐ピッチング強度が得られることがわかる。また、
比較例１−１と比較例１−２との比較から、ガス浸炭浸
窒熱処理による微細炭化物分散を行っても、耐ピッチン
グ強度は向上しないことがわかる。
例１−１は、比較例１−２（浸炭浸窒）に対して１．４
倍の耐ピッチング強度が得られることがわかる。また、
比較例１−１と比較例１−２との比較から、ガス浸炭浸
窒熱処理による微細炭化物分散を行っても、耐ピッチン
グ強度は向上しないことがわかる。
【００４１】＜実施例２−１＞実施例１−１と同じ処理
を行って舶用トランスミッション動力伝達用のはすば歯
車（モジュール２．５）を作製した。
を行って舶用トランスミッション動力伝達用のはすば歯
車（モジュール２．５）を作製した。
【００４２】＜比較例２−１＞比較例１−２と同じ処理
を行って舶用トランスミッション動力伝達用のはすば歯
車（モジュール２．５）を作製した。
を行って舶用トランスミッション動力伝達用のはすば歯
車（モジュール２．５）を作製した。
【００４３】以上の実施例２−１で作製したはすば歯車
と、比較例２−１で作製したはすば歯車について、許容
伝達トルクを動力循環式歯車試験機にて評価した。その
評価結果を図１０に示す。評価試験は、エンジン潤滑油
（ＳＡＥ＃３０）を用いて８０℃で回転数２６００ｒｐ
ｍにて行った。
と、比較例２−１で作製したはすば歯車について、許容
伝達トルクを動力循環式歯車試験機にて評価した。その
評価結果を図１０に示す。評価試験は、エンジン潤滑油
（ＳＡＥ＃３０）を用いて８０℃で回転数２６００ｒｐ
ｍにて行った。
【００４４】図１０の評価結果から明らかなように、実
施例２−１は、比較例２−１（浸炭浸窒）に対して１．
５倍の伝達トルクを有していることがわかる。
施例２−１は、比較例２−１（浸炭浸窒）に対して１．
５倍の伝達トルクを有していることがわかる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガス浸炭浸窒熱処理による微細炭化物分散による強度強
化に加えて、表層部分の強度をマイクロショットピーニ
ングにて強化しているので、耐面圧及び曲げ疲労強度が
ともに優れた安価な機械構造部品を提供することができ
る。
ガス浸炭浸窒熱処理による微細炭化物分散による強度強
化に加えて、表層部分の強度をマイクロショットピーニ
ングにて強化しているので、耐面圧及び曲げ疲労強度が
ともに優れた安価な機械構造部品を提供することができ
る。
【００４６】従って、本発明を歯車に適用することで、
歯元切欠き曲げ疲労強度及び歯面の耐ピッチング強度を
従来に比して著しく向上させることができ、伝達トルク
当たりの処理コストの大幅な低減が可能になるととも
に、トランスミッションの軽量コンパクト化・低コスト
化を達成することができる。
歯元切欠き曲げ疲労強度及び歯面の耐ピッチング強度を
従来に比して著しく向上させることができ、伝達トルク
当たりの処理コストの大幅な低減が可能になるととも
に、トランスミッションの軽量コンパクト化・低コスト
化を達成することができる。
【図１】本発明の機械構造部品の要部組織を模式的に示
す図である。
す図である。
【図２】ショットピーニングにおいてショット粒径と圧
縮残留応力分布との関係を示すグラフである。
縮残留応力分布との関係を示すグラフである。
【図３】マイクロショットピーニングを採用した場合の
粒界酸化深さと疲労強度の関係を示すグラフである。
粒界酸化深さと疲労強度の関係を示すグラフである。
【図４】マイクロショットピーニングを付加した場合の
表面残留応力の変化を示すグラフである。
表面残留応力の変化を示すグラフである。
【図５】マイクロショットピーニングを付加した場合の
表面硬さの変化を示すグラフである。
表面硬さの変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例で設定するガス浸炭浸窒熱処理
の処理条件を示す図である。
の処理条件を示す図である。
【図７】本発明の比較例で設定するガス浸炭浸窒熱処理
の処理条件を示す図である。
の処理条件を示す図である。
【図８】本発明の実施例及び比較例の曲げ疲労試験の試
験結果を示すグラフである。
験結果を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例及び比較例の耐ピッチング性の
評価結果を示すグラフである。
評価結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例及び比較例の許容伝達トルク
の評価結果を示すグラフである。
の評価結果を示すグラフである。
【図１１】鋼材にガス浸炭浸窒熱処理による微細炭化物
分散を施した場合の要部組織を模式的に示す図である。
分散を施した場合の要部組織を模式的に示す図である。
【図１２】一般的なショットピーニングによる圧縮残留
応力分布を示すグラフである。
応力分布を示すグラフである。
【図１３】φ５５μｍのショット粒を用いたマイクロシ
ョットピーニングを行った際の圧痕の大きさを模式的に
示す図である。
ョットピーニングを行った際の圧痕の大きさを模式的に
示す図である。
１ 表層
２ 微細炭化物分散浸炭層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中村 正弘
大阪市北区茶屋町１番32号 ヤンマーディ
ーゼル株式会社内
Ｆターム(参考） 4K028 AA03 AB01 AC08
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼製の機械構造部品であって、ガス浸炭
による微細炭化物分散浸炭層が０．１５ｍｍ以上形成さ
れ、かつ窒素浸入により残留オーステナイトが２５〜４
５％含有されているとともに、前記微細炭化物分散浸炭
層の上層部分を対象としたマイクロショットピーニング
により、表面粗さをＲｙ３μｍ以下に保持した状態で、
表面圧縮残留応力が１０００Ｎ／ｍｍ2以上、表面硬さ
が９００ＨＶ以上の強度が確保されていることを特徴と
する機械構造部品。 - 【請求項２】 Ｃｒの含有量が０．８５〜１．２５％、
Ｍｏの含有量が０．５％以下の鋼が素材として用いられ
ていることを特徴とする請求項１記載の機械構造部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001386556A JP2003183808A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 機械構造部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001386556A JP2003183808A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 機械構造部品 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005069230A Division JP2005264331A (ja) | 2005-03-11 | 2005-03-11 | 機械構造部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003183808A true JP2003183808A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=27595682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001386556A Pending JP2003183808A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 機械構造部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003183808A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006346761A (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Sintokogio Ltd | ショットピーニング処理方法およびショットピーニング処理の検出法 |
| JP2008163414A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Komatsu Ltd | 転動部材及びその製造方法 |
| JP2013011355A (ja) * | 2012-08-24 | 2013-01-17 | Yanmar Co Ltd | 舶用減速逆転機 |
| JP2019039046A (ja) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | 株式会社ジェイテクト | 転がり摺動部材及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材を備えた転がり軸受 |
-
2001
- 2001-12-19 JP JP2001386556A patent/JP2003183808A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006346761A (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Sintokogio Ltd | ショットピーニング処理方法およびショットピーニング処理の検出法 |
| JP4662205B2 (ja) * | 2005-06-13 | 2011-03-30 | 新東工業株式会社 | ショットピーニング処理方法 |
| JP2008163414A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Komatsu Ltd | 転動部材及びその製造方法 |
| JP2013011355A (ja) * | 2012-08-24 | 2013-01-17 | Yanmar Co Ltd | 舶用減速逆転機 |
| JP2019039046A (ja) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | 株式会社ジェイテクト | 転がり摺動部材及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材を備えた転がり軸受 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050111 |
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| A521 | Written amendment |
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| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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|
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