JP2016023353A - Slide structure and production method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄系材料から成る一対の摺動部材の母材に対して、窒化処理を施すことにより形成された摺動構造及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a sliding structure formed by nitriding a base material of a pair of sliding members made of an iron-based material and a method for manufacturing the same.
一般的に、油圧ポンプや油圧モータに代表される斜板式液圧回転機等の油圧駆動機器は、多くの摺動部材から構成されており、その摺動面は高い摺動面圧による潤滑油膜切れ、及び制御油圧の変動による摺接状態の不安定化等の影響により、摺動面同士の焼付きや局部的な異常摩耗等の発生リスクを有していることから、これらの摺動部材の素材となる母材として、主に鉄鋼材等の鉄系材料が使用されている。 In general, hydraulic drive devices such as swash plate type hydraulic rotating machines represented by hydraulic pumps and hydraulic motors are composed of many sliding members, and the sliding surface is a lubricating oil film due to high sliding surface pressure. These sliding members have the risk of occurrence of seizure of sliding surfaces and local abnormal wear due to the effects of cutting and instability of the sliding contact state due to fluctuations in control hydraulic pressure. As a base material to be used as a base material, iron-based materials such as steel are mainly used.
従って、斜板式液圧回転機等の油圧駆動機器の代表的な構成部品であるシリンダブロックのシリンダとピストンは鉄系材料で形成されているが、特にシリンダブロックのシリンダは摺動相手であるピストンとの摺動によって摩耗や焼付き現象が発生し易いので、これらの摩耗や焼付き現象の発生を抑えるために、シリンダとピストンの摺動面には様々な表面改質や表面加工が行われている。 Therefore, cylinders and pistons of cylinder blocks, which are typical components of hydraulic drive devices such as swash plate type hydraulic rotating machines, are made of iron-based material. Since sliding and sliding are likely to cause wear and seizure phenomena, various surface modifications and surface treatments have been performed on the sliding surfaces of the cylinder and piston in order to suppress these wear and seizure phenomena. ing.
以下、油圧駆動機器の従来技術の一例として可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプを挙げ、シリンダブロックのシリンダ内におけるピストンの運動を図５及び図６に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a variable displacement swash plate type axial piston pump will be cited as an example of the prior art of the hydraulic drive device, and the movement of the piston in the cylinder of the cylinder block will be described in detail with reference to FIGS.
可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプは、例えば、図５に示すように、中心軸Ａの周りに回転するシリンダブロック３１と、このシリンダブロック３１のシリンダ３２に収容されるピストン３３と、シリンダ３２の両端のうちピストン３３の出入口側と反対側の一端、すなわち奥側の一端に設けられ、シリンダ３２内への作動油の流通経路となるシリンダポート３１Ａと、シリンダブロック３１の両端部のうちシリンダポート３１Ａが形成される側の端部に摺接する弁板３４と、この弁板３４に設けられ、シリンダポート３１Ａに連通する給排ポート３４Ａと、ピストン３３の端部に摺動可能に保持されたシュー３５とを備えている。 As shown in FIG. 5, for example, the variable displacement swash plate type axial piston pump includes a cylinder block 31 that rotates around a central axis A, a piston 33 that is accommodated in a cylinder 32 of the cylinder block 31, A cylinder port 31A provided at one end opposite to the inlet / outlet side of the piston 33, that is, one end on the back side, serving as a hydraulic oil flow path into the cylinder 32, and a cylinder port among both ends of the cylinder block 31 A valve plate 34 slidably in contact with the end portion on which 31A is formed, a supply / discharge port 34A provided on the valve plate 34 and communicating with the cylinder port 31A, and an end portion of the piston 33 are slidably held. And a shoe 35.
そして、可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプが動作すると、シリンダブロック３１は弁板３４に摺動しながら中心軸Ａの周りに回転し、ピストン３３がシリンダ３２内で中心軸Ａ方向に沿って往復摺動変位を繰返すことにより、給排ポート３４Ａ及びシリンダポート３１Ａを経由して作動油の吸入及び吐出が行われる。その際、シリンダ３２内には、ピストン３３が上死点から下死点までストロークして作動油の吸入を行うことによる負圧、及び下死点から上死点までストロークして作動油を押し退けることによる正圧が繰返し作用する。 When the variable displacement swash plate type axial piston pump operates, the cylinder block 31 rotates around the central axis A while sliding on the valve plate 34, and the piston 33 reciprocates along the central axis A in the cylinder 32. By repeating the sliding displacement, the hydraulic oil is sucked and discharged through the supply / discharge port 34A and the cylinder port 31A. At that time, in the cylinder 32, the piston 33 strokes from the top dead center to the bottom dead center and sucks the hydraulic oil, and the stroke from the bottom dead center to the top dead center is pushed away. The positive pressure due to this acts repeatedly.
また、図６に示すように、シリンダブロック３１が回転すると、ピストン３３がシリンダブロック３１の中心軸Ａの周りに回転するので、ピストン３３にはシリンダブロック３１の中心軸Ａから遠心方向側（半径方向外側）へ向かう遠心力Ｆが作用する。これにより、ピストン３３はシリンダ３２内で偏荷重を受けてシリンダブロック３１の中心軸Ａに対して傾くので、ピストン３３はシリンダ３２内側の円筒面で片当りしながら摺動する。そのため、この接触部位Ｂにおいて非常に高い摺動面圧が作用することになるので、シリンダ３２の摺動面は摩耗や焼付き現象が発生し易くなっている。 Further, as shown in FIG. 6, when the cylinder block 31 rotates, the piston 33 rotates around the central axis A of the cylinder block 31, so that the piston 33 moves from the central axis A of the cylinder block 31 to the centrifugal direction side (radius Centrifugal force F toward the outer side of the direction acts. As a result, the piston 33 receives an offset load in the cylinder 32 and tilts with respect to the central axis A of the cylinder block 31, so that the piston 33 slides while hitting the cylinder surface inside the cylinder 32. For this reason, a very high sliding surface pressure acts on the contact portion B, so that the sliding surface of the cylinder 32 is likely to be worn or seized.
従って、このような現象は、可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプ等の油圧駆動機器において、シリンダブロック３１及びシリンダ３２以外のシュー３５や斜板（図示せず）等の摺動部材にも生じるものであり、これらの摺動部材を使用する前に、耐摩耗性及び耐焼付き性等の摺動特性を向上させる必要がある。そこで、例えば、互いに摺動する一対の摺動部材の各母材に対して窒化処理を行った後、これらの母材のうち一方の表面を研磨又は研削等の加工を行うことにより、摺動面として仕上げる処理を施した摺動構造が従来より提案されている。 Therefore, such a phenomenon also occurs in sliding members such as a shoe 35 and a swash plate (not shown) other than the cylinder block 31 and the cylinder 32 in a hydraulic drive device such as a variable displacement swash plate type axial piston pump. Therefore, before using these sliding members, it is necessary to improve sliding properties such as wear resistance and seizure resistance. Therefore, for example, after performing nitriding treatment on each base material of a pair of sliding members that slide relative to each other, the surface of one of these base materials is subjected to processing such as polishing or grinding, thereby sliding Conventionally, a sliding structure that has been processed to finish as a surface has been proposed.
図７は従来技術の摺動構造における一対の摺動部材４１，４２の表面に形成された各層を示す図である。 FIG. 7 is a view showing each layer formed on the surface of the pair of sliding members 41 and 42 in the sliding structure of the prior art.
図７に示すように、一対の摺動部材４１，４２の素材となる各母材４１Ａ，４２Ａに対して窒化処理を行うことにより、最表面に窒素と鉄との化合物から成る化合物層４１Ｂ，４２Ｂ、及びこの化合物層４１Ｂ，４２Ｂよりも内側に、母材４１Ａ，４２Ａに窒素が拡散して固溶した拡散層４１ａ，４２ａが形成される。そして、一方の母材４１Ａの表面を研磨又は研削等の加工を実施して化合物層４１Ｂを除去することにより、化合物層４１Ｂの内側の拡散層４１ａが表面に露出する。従って、最終的に、一方の摺動部材４１の最表面には拡散層４１ａが摺動面として形成され、他方の摺動部材４２の最表面には化合物層４２Ｂが摺動面として形成される。 As shown in FIG. 7, by performing nitriding treatment on the base materials 41A and 42A that are the materials of the pair of sliding members 41 and 42, the compound layer 41B made of a compound of nitrogen and iron is formed on the outermost surface. 42B and diffusion layers 41a and 42a in which nitrogen is diffused and dissolved in the base materials 41A and 42A are formed inside the compound layers 41B and 42B. Then, the surface of one base material 41A is subjected to processing such as polishing or grinding to remove the compound layer 41B, thereby exposing the diffusion layer 41a inside the compound layer 41B to the surface. Therefore, finally, the diffusion layer 41a is formed as the sliding surface on the outermost surface of one sliding member 41, and the compound layer 42B is formed as the sliding surface on the outermost surface of the other sliding member 42. .
このようにして製造された摺動部材４１，４２が互いに摺動すると、摺動過程の初期の段階では摺動部材４１，４２の摺動面圧の分布の相違から、摺動部材４１の拡散層４１ａと摺動部材４２の化合物層４２Ｂとの間に作用する摩擦力が大きくなるが、化合物層４２Ｂよりも拡散層４１ａの方が軟らかいので、時間が経過するにつれて拡散層４１ａが摩耗することにより、摺動部材４１，４２の摺動面圧の分布が徐々に均一化されて摺動部材４１，４２の摺動状態が改善される。これにより、拡散層４１ａと化合物層４２Ｂとの摩擦係数が減少することにより、摺動部材４１，４２の摺動面に対して優れた馴染み性を確保できるので、摺動部材４１，４２の摺動特性を向上させることができる。 When the sliding members 41 and 42 manufactured in this manner slide relative to each other, the diffusion of the sliding member 41 is caused by the difference in the distribution of the sliding surface pressure of the sliding members 41 and 42 in the initial stage of the sliding process. The frictional force acting between the layer 41a and the compound layer 42B of the sliding member 42 is increased, but the diffusion layer 41a is softer than the compound layer 42B, so that the diffusion layer 41a wears over time. Accordingly, the distribution of the sliding surface pressure of the sliding members 41 and 42 is gradually made uniform, and the sliding state of the sliding members 41 and 42 is improved. As a result, since the friction coefficient between the diffusion layer 41a and the compound layer 42B is reduced, excellent conformability to the sliding surfaces of the sliding members 41 and 42 can be secured. Dynamic characteristics can be improved.
この種の従来技術の摺動構造が適用された具体例の１つとして、ピストンの先端側に取付けられたシューの相手部材である斜板の母材に対して、焼き入れ焼き戻し処理を施した後、熱処理された母材の一側面を平滑面として研削加工することにより、シューに対する摺動面を形成した斜板を備えた斜板式液圧回転機が知られている（例えば、特許文献１参照）。 As a specific example to which this type of conventional sliding structure is applied, quenching and tempering treatment is applied to a base material of a swash plate which is a counterpart member of a shoe attached to the tip side of a piston. After that, a swash plate type hydraulic rotating machine including a swash plate having a sliding surface with respect to a shoe by grinding one side surface of the heat-treated base material as a smooth surface is known (for example, Patent Documents). 1).
上述した特許文献１に開示された斜板式液圧回転機の斜板を含む従来技術の摺動構造は、図７に示すように、摺動部材４１の拡散層４１ａを研磨又は研削等の加工を行うことで摺動部材４２の化合物層４２Ｂとのクリアランスを適正に設定することができるが、摺動部材４１，４２が長期間に渡って使用されると、馴染み層として機能する摺動部材４１の拡散層４１ａの摩耗が進行し、摺動部材４１の拡散層４１ａと摺動部材４２の化合物層４２Ｂとのクリアランスが増大する。 As shown in FIG. 7, the conventional sliding structure including the swash plate of the swash plate type hydraulic rotating machine disclosed in Patent Document 1 described above is a process such as polishing or grinding the diffusion layer 41a of the sliding member 41. The clearance between the sliding member 42 and the compound layer 42B can be appropriately set by performing the above, but when the sliding members 41 and 42 are used for a long period of time, the sliding member that functions as a familiar layer The wear of the diffusion layer 41a of 41 progresses, and the clearance between the diffusion layer 41a of the sliding member 41 and the compound layer 42B of the sliding member 42 increases.
そのため、例えば、摺動部材４１，４２が図５に示すシリンダブロック３１のシリンダ３２とピストン３３に用いられれば、シリンダブロック３１のシリンダ３２の摺動面とピストン３３の摺動面との間からシリンダ３２内の作動油が外部へ漏れることにより、可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプの動作効率が低下したり、あるいは上述の特許文献１のように、摺動部材４１，４２が図５に示すシュー３５と斜板（図示せず）に用いられれば、斜板に対してシュー３５の姿勢が不安定となり、シュー３５と斜板の摺動面圧が高くなって騒音等が発生する可能性がある。 Therefore, for example, if the sliding members 41, 42 are used for the cylinder 32 and the piston 33 of the cylinder block 31 shown in FIG. 5, from between the sliding surface of the cylinder 32 and the sliding surface of the piston 33 of the cylinder block 31. When the hydraulic oil in the cylinder 32 leaks to the outside, the operating efficiency of the variable displacement swash plate type axial piston pump is reduced, or the sliding members 41 and 42 are shown in FIG. If it is used for the shoe 35 and the swash plate (not shown), the posture of the shoe 35 becomes unstable with respect to the swash plate, and the sliding surface pressure between the shoe 35 and the swash plate may increase and noise may be generated. There is.
このように、従来技術の摺動構造は、摺動部材４１，４２の摺動面に対して馴染み性を確保した代わりに、耐摩耗性が低下することにより、摺動部材４１，４２の使用状態が悪化することが問題になっている。 As described above, the sliding structure according to the prior art uses the sliding members 41 and 42 by reducing wear resistance instead of ensuring the familiarity with respect to the sliding surfaces of the sliding members 41 and 42. The problem is that the condition gets worse.
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、摺動部材の摺動面に対して馴染み性を確保しつつ、耐摩耗性を向上させることができる摺動構造及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made based on the actual situation of the prior art as described above. The purpose of the present invention is to provide a sliding structure capable of improving wear resistance while ensuring familiarity with the sliding surface of the sliding member. And a manufacturing method thereof.
上記の目的を達成するために、本発明の摺動構造は、鉄系材料から成る一対の摺動部材の母材に対して窒化処理を施すことにより、窒素が拡散して形成された拡散層、及び前記拡散層よりも表面側に形成された化合物層を設けた摺動構造において、前記一対の摺動部材の母材は、０．３５重量％以上の炭素を含有し、前記一対の摺動部材のうち一方の前記化合物層は、前記窒化処理における窒化ポテンシャルの範囲を０．３以上１．０未満に設定して形成されたγ’−Ｆｅ４Ｎ層を含み、前記一対の摺動部材のうち他方の前記化合物層は、前記窒化処理における窒化ポテンシャルの範囲を１．０以上４．０未満に設定して形成され、それぞれ異なる構造を有する複数の窒化層から成り、前記複数の窒化層は、前記一対の摺動部材のうち他方の前記拡散層側に形成されたγ’−Ｆｅ４Ｎ層と、最表面に形成された多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層と、これらのγ’−Ｆｅ４Ｎ層とε−Ｆｅ２〜３Ｎ層と間に形成され、前記第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層よりも緻密な構造を有する第２のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層とを含むことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the sliding structure of the present invention is a diffusion layer formed by diffusing nitrogen by nitriding a base material of a pair of sliding members made of an iron-based material. And a sliding structure provided with a compound layer formed on the surface side of the diffusion layer, the base material of the pair of sliding members contains 0.35% by weight or more of carbon, and the pair of sliding members One of the compound layers of the moving member includes a γ′-Fe 4 N layer formed by setting a range of nitriding potential in the nitriding treatment to be 0.3 or more and less than 1.0, and the pair of sliding members The other compound layer of the members is formed by setting a range of nitriding potential in the nitriding treatment to 1.0 or more and less than 4.0, and includes a plurality of nitride layers each having a different structure. The layer is the other of the pair of sliding members. A serial diffusion layer formed on the side γ'-Fe 4 N layer, a first ε-Fe 2~3 N layer having a porous structure formed on the outermost surface, these γ'-Fe 4 N layer and it is formed between the ε-Fe 2~3 N layer, to include a second ε-Fe 2~3 N layer having a dense structure than the first epsilon-Fe 2 to 3 N layer It is a feature.
このように構成した本発明では、０．３５重量％以上の炭素を含有する一対の摺動部材の母材に対して、窒化ポテンシャルの範囲が０．３以上１．０未満、及び窒化ポテンシャルの範囲が１．０以上４．０未満の条件下で窒化処理をそれぞれ施すことにより、一方の摺動部材の表面に緻密な構造を有するγ’−Ｆｅ４Ｎ層から成る強靭性層を形成すると共に、他方の摺動部材の表面に多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層から成る馴染み層、及び緻密な構造を有する第２のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層から成る強靭性層を形成することができる。 In the present invention configured as above, the range of the nitriding potential is 0.3 or more and less than 1.0 with respect to the base material of the pair of sliding members containing 0.35% by weight or more of carbon, By performing nitriding treatment under a condition where the range is 1.0 or more and less than 4.0, a tough layer composed of a γ′-Fe 4 N layer having a dense structure is formed on the surface of one sliding member. And a conforming layer composed of a first ε-Fe 2-3 N layer having a porous structure on the surface of the other sliding member, and a second ε-Fe 2-3 N layer having a dense structure. A tough layer can be formed.
そのため、一対の摺動部材が摺動すると、多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層が摩耗することにより、一対の摺動部材の摺動面に作用する摺動面圧が均一化されるので、摺動部材の摺動状態を改善することができる。そして、多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層の摩耗が進行し、緻密な構造を有する第２のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層が表面に現れることにより、窒素の含有率が異なる緻密な構造を有する各層同士が摺動し、摺動部材の摺動面の硬度を高めることができるので、摺動部材の摩耗量を減少させることができる。これにより、摺動部材が長期に渡って使用されても、各摺動部材の摺動面のクリアランスを維持できるので、摺動部材の使用状態を良好に保つことができる。このように、摺動部材の摺動面に対して馴染み性を確保しつつ、耐摩耗性を向上させることができる。 Therefore, when the pair of sliding members slide, the first ε-Fe 2-3 N layer having a porous structure is worn, so that the sliding surface pressure acting on the sliding surfaces of the pair of sliding members Is made uniform, the sliding state of the sliding member can be improved. Then, the wear of the first ε-Fe 2-3 N layer having a porous structure proceeds, and the second ε-Fe 2-3 N layer having a dense structure appears on the surface, thereby containing nitrogen. Since each layer having a dense structure with different rates slides and the hardness of the sliding surface of the sliding member can be increased, the amount of wear of the sliding member can be reduced. Thereby, even if a sliding member is used for a long period of time, since the clearance of the sliding surface of each sliding member can be maintained, the use condition of a sliding member can be kept favorable. Thus, wear resistance can be improved while ensuring familiarity with the sliding surface of the sliding member.
また、本発明に係る摺動構造は、前記発明において、回転軸の周りに回転するシリンダブロックと、前記シリンダブロックのシリンダに収容されるピストンとを備えた液圧回転機に適用されることを特徴としている。 Further, the sliding structure according to the present invention is applied to a hydraulic rotating machine including a cylinder block rotating around a rotation axis and a piston accommodated in a cylinder of the cylinder block in the invention. It is a feature.
このように構成した本発明は、シリンダブロックが回転軸と共に回転することにより、ピストンがシリンダブロックのシリンダ内で回転軸に沿って往復移動を繰返すので、ピストンがシリンダに摺動し、ピストンとシリンダの摺動面に高負荷がかかった状態となる。このような状態であっても、ピストン及びシリンダが互いに摺動する部分には、緻密な構造を有する強靭性層が形成されているので、これらの強靭性層が緩衝材として機能することにより、ピストンがシリンダ内で偏荷重を受けてシリンダ内側の円筒面で片当りしながら摺動しても、ピストン及びシリンダに作用する力の影響を低減することができる。これにより、ピストン及びシリンダの摺動面を適切に保護することができる。 In the present invention configured as described above, when the cylinder block rotates together with the rotating shaft, the piston repeats reciprocating movement along the rotating shaft within the cylinder of the cylinder block. A high load is applied to the sliding surface. Even in such a state, since the toughness layer having a dense structure is formed in the portion where the piston and the cylinder slide with respect to each other, these toughness layers function as a cushioning material. Even if the piston receives an unbalanced load in the cylinder and slides on the cylindrical surface on the inner side of the cylinder, the influence of the force acting on the piston and the cylinder can be reduced. Thereby, the sliding surface of a piston and a cylinder can be protected appropriately.
また、本発明の摺動構造の製造方法は、鉄系材料から成る一対の摺動部材の母材に対して窒化処理が施された摺動構造を製造する摺動構造の製造方法において、０．３５重量％以上の炭素を含有する前記一対の摺動部材の母材のうち一方に対して、窒化ポテンシャルの範囲を０．３以上１．０未満に設定して前記窒化処理を行い、表面側からγ’−Ｆｅ４Ｎ層から成る化合物層及び窒素が拡散した拡散層を形成する低窒化処理工程と、０．３５重量％以上の炭素を含有する前記一対の摺動部材の母材のうち他方に対して、窒化ポテンシャルの範囲を１．０以上４．０未満に設定して前記窒化処理を行い、表面側から多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層、前記第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層よりも緻密な構造を有する第２のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層、及びγ’−Ｆｅ４Ｎ層から成る化合物層並びに窒素が拡散した拡散層を形成する高窒化処理工程とを備えたことを特徴としている。 The sliding structure manufacturing method of the present invention is a sliding structure manufacturing method for manufacturing a sliding structure in which a base material of a pair of sliding members made of an iron-based material is nitrided. The nitriding treatment is performed by setting the range of the nitriding potential to 0.3 to less than 1.0 with respect to one of the base materials of the pair of sliding members containing 35% by weight or more of carbon. A low nitriding treatment step of forming a compound layer composed of a γ′-Fe 4 N layer and a diffusion layer in which nitrogen is diffused from the side, and a base material of the pair of sliding members containing 0.35 wt% or more of carbon Of these, the nitriding treatment is performed by setting the range of nitriding potential to 1.0 or more and less than 4.0, and the first ε-Fe 2-3 N layer having a porous structure from the surface side, the second epsilon-Fe. 2 to have a dense structure than the first epsilon-Fe 2 to 3 N layer And a high nitriding treatment step for forming a diffusion layer in which nitrogen is diffused and a compound layer composed of a 3 N layer and a γ′-Fe 4 N layer.
このように構成した本発明では、低窒化処理工程及び高窒化処理工程を実施することにより、一方の摺動部材の表面に緻密な構造を有するγ’−Ｆｅ４Ｎ層から成る強靭性層を形成すると共に、他方の摺動部材の表面に多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層から成る馴染み層、及び緻密な構造を有する第２のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層から成る強靭性層を形成することができる。 In the present invention configured as described above, a toughness layer composed of a γ′-Fe 4 N layer having a dense structure is formed on the surface of one sliding member by performing a low nitriding treatment step and a high nitriding treatment step. A conforming layer formed of a first ε-Fe 2-3 N layer having a porous structure on the surface of the other sliding member, and a second ε-Fe 2-3 N layer having a dense structure A tough layer consisting of can be formed.
そのため、一対の摺動部材が摺動すると、多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層が摩耗することにより、一対の摺動部材の摺動面に作用する摺動面圧が均一化されるので、摺動部材の摺動状態を改善することができる。そして、多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層の摩耗が進行し、緻密な構造を有する第２のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層が表面に現れることにより、窒素の含有率が異なる緻密な構造を有する各層同士が摺動し、摺動部材の摺動面の硬度を高めることができるので、摺動部材の摩耗量を減少させることができる。これにより、摺動部材が長期に渡って使用されても、各摺動部材の摺動面のクリアランスを維持できるので、摺動部材の使用状態を良好に保つことができる。このように、摺動部材の摺動面に対して馴染み性を確保しつつ、耐摩耗性を向上させることができる。 Therefore, when the pair of sliding members slide, the first ε-Fe 2-3 N layer having a porous structure is worn, so that the sliding surface pressure acting on the sliding surfaces of the pair of sliding members Is made uniform, the sliding state of the sliding member can be improved. Then, the wear of the first ε-Fe 2-3 N layer having a porous structure proceeds, and the second ε-Fe 2-3 N layer having a dense structure appears on the surface, thereby containing nitrogen. Since each layer having a dense structure with different rates slides and the hardness of the sliding surface of the sliding member can be increased, the amount of wear of the sliding member can be reduced. Thereby, even if a sliding member is used for a long period of time, since the clearance of the sliding surface of each sliding member can be maintained, the use condition of a sliding member can be kept favorable. Thus, wear resistance can be improved while ensuring familiarity with the sliding surface of the sliding member.
さらに、上述したように、多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層は、摺動部材の摺動過程の初期の段階において摩耗して摺動面から取り除かれるので、表面研磨又は研削等の加工を実施する必要がなく、当該第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層を除去する工程を省くことができる。しかも、摺動部材の摺動面は、摺動後にγ’−Ｆｅ４Ｎ層と緻密な構造を有する第２のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層とから成り、各層のひずみ量を特定し易いので、各摺動部材の摺動面のクリアランスの管理を容易に行うことができる。 Furthermore, as described above, the first ε-Fe 2-3 N layer having a porous structure is worn away and removed from the sliding surface in the initial stage of the sliding process of the sliding member. Alternatively, there is no need to perform processing such as grinding, and the step of removing the first ε-Fe 2-3 N layer can be omitted. In addition, the sliding surface of the sliding member is composed of the γ′-Fe 4 N layer and the second ε-Fe 2-3 N layer having a dense structure after sliding, and the amount of strain of each layer can be easily specified. Therefore, the clearance of the sliding surface of each sliding member can be easily managed.
本発明の摺動構造及びその製造方法によれば、摺動部材の摺動面に対して馴染み性を確保しつつ、耐摩耗性を向上させることができる。 According to the sliding structure and the manufacturing method thereof of the present invention, it is possible to improve wear resistance while ensuring familiarity with the sliding surface of the sliding member.
以下、本発明に係る摺動構造及びその製造方法を実施するための形態を図に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out a sliding structure and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明に係る摺動構造の一実施形態は、例えば、図１に示すように、油圧ショベル等の建設機械に備えられる油圧ポンプ及び油圧モータ等の液圧回転機１に適用される。この液圧回転機１は、例えば、可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプ（以下、便宜的に斜板式ポンプと称する）から成っている。 One embodiment of the sliding structure according to the present invention is applied to a hydraulic rotary machine 1 such as a hydraulic pump and a hydraulic motor provided in a construction machine such as a hydraulic excavator as shown in FIG. The hydraulic rotating machine 1 includes, for example, a variable capacity swash plate type axial piston pump (hereinafter referred to as a swash plate type pump for convenience).
この斜板式ポンプ１は、例えば、外殻を形成するケーシング２と、このケーシング２の中央部において軸線周りに回転可能に設けられた回転軸３と、この回転軸３の回転に伴って回転するシリンダブロック４と、このシリンダブロック４のシリンダ５に収容されるピストン６と、このピストン６の端部に摺動可能に保持され、シリンダブロック４と共に回転するシュー７と、このシュー７が摺接する斜板８と、この斜板８を揺動可能に支持するクレードル９とを備えている。 The swash plate pump 1 is, for example, a casing 2 that forms an outer shell, a rotary shaft 3 that is provided to be rotatable about an axis at the center of the casing 2, and rotates as the rotary shaft 3 rotates. The cylinder block 4, the piston 6 accommodated in the cylinder 5 of the cylinder block 4, the shoe 7 that is slidably held at the end of the piston 6, and rotates with the cylinder block 4, and the shoe 7 are in sliding contact with each other. A swash plate 8 and a cradle 9 that supports the swash plate 8 in a swingable manner are provided.
ケーシング２は、回転軸３及びシリンダブロック４等の各部材を覆う筒状のケーシング本体２Ａと、このケーシング本体２Ａの両端側を閉塞するフロントケーシング２Ｂ及びリヤケーシング２Ｃとから成っている。さらに、リヤケーシング２Ｃは、シリンダブロック４内に作動油を供給あるいは排出する一対の給排通路１５Ａ，１５Ｂを有している。これらの給排通路１５Ａ，１５Ｂは、作動油の吸込側及び吐出側に設けられた配管等（図示せず）に接続されている。そして、リヤケーシング２Ｃとシリンダブロック４との間には、作動油の出入りを規制する弁板１０が介装されている。 The casing 2 includes a cylindrical casing body 2A that covers each member such as the rotating shaft 3 and the cylinder block 4, and a front casing 2B and a rear casing 2C that close both ends of the casing body 2A. Further, the rear casing 2 </ b> C has a pair of supply / discharge passages 15 </ b> A and 15 </ b> B through which hydraulic oil is supplied to or discharged from the cylinder block 4. These supply / discharge passages 15A and 15B are connected to piping (not shown) provided on the suction side and discharge side of hydraulic oil. Between the rear casing 2 </ b> C and the cylinder block 4, a valve plate 10 that restricts the entry and exit of hydraulic oil is interposed.
また、斜板式ポンプ１は、シュー７とピストン６のフロントケーシング２Ｂ側の端部との間に位置して回転軸３に挿通され、シュー７を挿通して斜板８の摺動面に押圧する挿通穴を有する環状平板のリテーナ１１と、このリテーナ１１とシリンダブロック４との間に位置して回転軸３に挿嵌され、外周面によってリテーナ１１を斜板８に向けて押圧するリテーナガイド（図示せず）とを備えている。なお、上述したシリンダブロック４、ピストン５、シュー７、斜板８、クレードル９、弁板１０、リテーナ１１、及びリテーナガイドは、例えば、鉄鋼材等の鉄系材料で形成されている。 The swash plate pump 1 is positioned between the shoe 7 and the end of the piston 6 on the front casing 2B side and is inserted through the rotary shaft 3 and is inserted through the shoe 7 and pressed against the sliding surface of the swash plate 8. An annular flat plate retainer 11 having an insertion hole to be inserted, and a retainer guide which is positioned between the retainer 11 and the cylinder block 4 and is inserted into the rotary shaft 3 and presses the retainer 11 toward the swash plate 8 by the outer peripheral surface. (Not shown). The cylinder block 4, piston 5, shoe 7, swash plate 8, cradle 9, valve plate 10, retainer 11, and retainer guide described above are made of, for example, an iron-based material such as a steel material.
回転軸３は、フロントケーシング２Ｂとリヤケーシング２Ｃとの間に軸受１６Ａ，１６Ｂ等を介して回転可能に支持されている。また、回転軸３は、フロントケーシング２Ｂから軸線方向に突出する突出端３Ａが形成されており、この突出端３Ａ側が、例えばエンジン等の原動機（図示せず）によって回転駆動されるようになっている。 The rotating shaft 3 is rotatably supported between the front casing 2B and the rear casing 2C via bearings 16A, 16B and the like. Further, the rotating shaft 3 is formed with a protruding end 3A protruding in the axial direction from the front casing 2B, and the protruding end 3A side is rotationally driven by a prime mover (not shown) such as an engine, for example. Yes.
シリンダブロック４は、回転軸３の外周側にスプライン結合されると共に、両端面のうちフロントケーシング２Ｂ側の一端が斜板８に対向して配置され、両端面のうちリヤケーシング２Ｃ側の他端は弁板１０に摺接するようになっている。これにより、シリンダブロック４は、回転軸３の軸線方向に対して位置が固定され、回転軸３の軸線周りに回転可能になっている。 The cylinder block 4 is splined to the outer peripheral side of the rotary shaft 3, and one end on the front casing 2B side of both end faces is arranged to face the swash plate 8, and the other end on the rear casing 2C side of both end faces. Is in sliding contact with the valve plate 10. Thereby, the position of the cylinder block 4 is fixed with respect to the axial direction of the rotary shaft 3, and the cylinder block 4 can rotate around the axis of the rotary shaft 3.
そして、斜板式ポンプ１は、エンジン等の原動機が駆動することで回転軸３がシリンダブロック４と共に一体に回転することにより、リテーナガイド及びリテーナ１１によってシュー７が斜板８側へ押し付けられた状態で斜板８上を回転軸３の軸線周りに摺動しながら、ピストン６がシリンダ５内で回転軸３の軸線方向に沿って往復移動を繰返し、吸込側の給排通路１５Ｂから弁板１０を介してシリンダブロック４内へ流入した作動油を高圧の圧油として吐出側の給排通路１５Ａへ吐出するようにしている。 The swash plate pump 1 is in a state in which the shoe 7 is pressed to the swash plate 8 side by the retainer guide and the retainer 11 as the rotating shaft 3 rotates together with the cylinder block 4 by driving a prime mover such as an engine. The piston 6 repeatedly reciprocates along the axial direction of the rotary shaft 3 in the cylinder 5 while sliding on the swash plate 8 around the axis of the rotary shaft 3, and the valve plate 10 is supplied from the intake / exhaust passage 15B on the suction side. The hydraulic oil that has flowed into the cylinder block 4 via the cylinder is discharged as high-pressure oil into the supply / discharge passage 15A on the discharge side.
一方、ピストン６がシリンダ５内で往復移動する間、ピストン６には回転軸から遠心方向側（半径方向外側）へ向かう遠心力が作用することにより、ピストン６がシリンダ５内側の円筒面に方当りしながら摺動するので、シリンダ５とピストン６の摺動面に対して高負荷がかかった状態となっている。 On the other hand, while the piston 6 reciprocates in the cylinder 5, a centrifugal force acting on the piston 6 from the rotating shaft toward the centrifugal direction side (radially outer side) acts on the piston 6 toward the cylindrical surface inside the cylinder 5. Since it slides while hitting, a high load is applied to the sliding surfaces of the cylinder 5 and the piston 6.
そこで、本実施形態に係る摺動構造は、斜板式ポンプ１が建設機械に組み込まれる前に、一対の摺動部材としてのシリンダ５及びピストン６の母材５Ａ，６Ａ（図２参照）に対して窒化処理を施すことにより、窒素が拡散して形成された拡散層５ａ，６ａ（図２参照）、及びこれらの拡散層５ａ，６ａよりも表面側に形成された化合物層５Ｂ，６Ｂを設けている。 Therefore, the sliding structure according to the present embodiment is based on the cylinders 5 and 6A (see FIG. 2) of the cylinder 5 and the piston 6 as a pair of sliding members before the swash plate type pump 1 is incorporated in the construction machine. By performing nitriding treatment, diffusion layers 5a and 6a (see FIG. 2) formed by diffusing nitrogen and compound layers 5B and 6B formed on the surface side of these diffusion layers 5a and 6a are provided. ing.
以下、本実施形態に係る摺動構造におけるシリンダ５及びピストン６の母材５Ａ，６Ａの成分組成、これらの各母材５Ａ，６Ａに対して施す窒化処理、及び窒化処理後のシリンダ５及びピストン６の各構成について、図２を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the component composition of the base materials 5A and 6A of the cylinder 5 and the piston 6 in the sliding structure according to the present embodiment, the nitriding treatment applied to each of the base materials 5A and 6A, and the cylinder 5 and the piston after the nitriding treatment 6 will be described in detail with reference to FIG.
本実施形態に係る摺動構造において、窒化処理が施されるシリンダ５及びピストン６の母材は、０．３５重量（ｗｔ）％以上の炭素（Ｃ）を含有し、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物元素を含有している。また、上述した窒化処理は、シリンダ５及びピストン６の母材が異なる炉内にそれぞれ配置された後、各炉内の温度範囲、炉内の窒化ポテンシャルＫｎ、及び処理時間が定められた窒化条件の下、実施される。なお、処理時間は目標有効硬化深さに応じて適宜に設定される。 In the sliding structure according to the present embodiment, the base material of the cylinder 5 and the piston 6 subjected to nitriding treatment contains 0.35 wt (wt)% or more of carbon (C), and the balance is iron (Fe). And inevitable impurity elements. In the nitriding process described above, after the base materials of the cylinder 5 and the piston 6 are arranged in different furnaces, the temperature range in each furnace, the nitriding potential Kn in the furnace, and the nitriding conditions in which the processing time is determined Will be implemented. The processing time is appropriately set according to the target effective curing depth.
そして、このように設定された窒化条件の下で製造された摺動構造におけるシリンダ５及びピストン６のうち一方、例えば、図２に示すように、シリンダ５の化合物層５Ｂは、窒化処理における窒化ポテンシャルＫｎの範囲を０．３以上１．０未満に設定して形成されたγ’−Ｆｅ４Ｎ層５ｂから構成されている。 One of the cylinder 5 and the piston 6 in the sliding structure manufactured under the nitriding conditions set in this way, for example, as shown in FIG. 2, the compound layer 5B of the cylinder 5 is nitrided in the nitriding treatment. It is composed of a γ′-Fe 4 N layer 5b formed by setting the range of the potential Kn to 0.3 or more and less than 1.0.
シリンダ５及びピストン６のうち他方、すなわち、ピストン６の化合物層６Ｂは、窒化処理における窒化ポテンシャルＫｎの範囲を１．０以上４．０未満に設定して形成され、それぞれ異なる構造を有する複数の窒化層６ｂ１〜６ｂ３（本実施例では３層）から成っている。これらの窒化層６ｂ１〜６ｂ３は、ピストン６の拡散層６ａ側に形成されたγ’−Ｆｅ４Ｎ層６ｂ１と、最表面に形成された多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２と、これらのγ’−Ｆｅ４Ｎ層６ｂ１とε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２と間に形成され、このε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２よりも緻密な構造を有する第２のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ３とから構成されている。 The other of the cylinder 5 and the piston 6, that is, the compound layer 6 </ b> B of the piston 6 is formed by setting the range of the nitriding potential Kn in the nitriding treatment to 1.0 or more and less than 4.0, and has a plurality of different structures. Nitride layers 6b1 to 6b3 (three layers in this embodiment) are formed. These nitride layers 6b1 to 6b3 are composed of a γ′-Fe 4 N layer 6b1 formed on the diffusion layer 6a side of the piston 6 and a first ε-Fe 2-3 having a porous structure formed on the outermost surface. A second layer formed between the N layer 6b2 and the γ'-Fe 4 N layer 6b1 and the ε-Fe 2-3 N layer 6b2 and having a denser structure than the ε-Fe 2-3 N layer 6b2. Ε-Fe 2-3 N layer 6b3.
従って、本実施形態に係るシリンダ５には、表面側からγ’−Ｆｅ４Ｎ層５ｂ、拡散層５ａの順に処理時間に応じた厚さで各層が形成されており、ピストン６には、表面側から多孔質構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２、緻密な構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ３、γ’−Ｆｅ４Ｎ層６ｂ１、拡散層６ａの順に処理時間に応じた厚さで各層が形成されている。これにより、シリンダ５のγ’−Ｆｅ４Ｎ層５ｂが強靭性層として機能し、ピストン６のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２が馴染み層として機能する。 Therefore, the cylinder 5 according to the present embodiment is formed with each layer in a thickness corresponding to the processing time in the order of the γ′-Fe 4 N layer 5b and the diffusion layer 5a from the surface side. epsilon-Fe 2 to 3 N layer having a porous structure from the side 6b2, ε-Fe 2~3 having a dense structure N layer 6b3, γ'-Fe 4 N layer 6 b 1, depending on the processing time in the order of the diffusion layer 6a Each layer is formed with a different thickness. Thereby, the γ′-Fe 4 N layer 5b of the cylinder 5 functions as a toughness layer, and the ε-Fe 2-3 N layer 6b2 of the piston 6 functions as a familiar layer.
次に、このように構成される本実施形態に係る摺動構造の製造方法について、従来技術の摺動構造の製造方法と比較しながら詳細に説明する。 Next, the manufacturing method of the sliding structure according to this embodiment configured as described above will be described in detail in comparison with the manufacturing method of the sliding structure of the prior art.
図８は本実施形態に係る摺動構造の比較例として挙げた従来技術の摺動構造の製造方法を示す図である。図３は本実施形態に係る摺動構造の製造方法を示す図である。 FIG. 8 is a view showing a conventional manufacturing method of a sliding structure cited as a comparative example of the sliding structure according to the present embodiment. FIG. 3 is a view showing a manufacturing method of the sliding structure according to this embodiment.
図８に示すように、従来技術の摺動構造の製造方法は、一対の摺動部材の母材に対して鍛造及び機械加工を行った後（（ステップ（以下、Ｓと記す）８０１ａ，Ｓ８０１ｂ）、窒化処理を施す前に各摺動部材の母材を洗浄及び酸化する等の工程を経て（Ｓ８０２ａ，Ｓ８０２ｂ）、各摺動部材の母材を炉内に設置して窒化処理の工程をそれぞれ実施する（Ｓ８０３ａ，Ｓ８０３ｂ）。 As shown in FIG. 8, the manufacturing method of the sliding structure according to the prior art performs forging and machining on the base material of the pair of sliding members ((step (hereinafter referred to as S) 801a, S801b). ), Through a process of cleaning and oxidizing the base material of each sliding member before performing the nitriding process (S802a, S802b), the base material of each sliding member is installed in the furnace, and the nitriding process step is performed. Each is implemented (S803a, S803b).
このＳ８０３ａ，Ｓ８０３ｂにおける窒化処理の工程では、炉内の窒素の雰囲気が管理されることなく、通常、炉の容積に対して、その２倍程度の流量のアンモニアガスが流され、必要に応じて数ｖｏｌ％のＲＸガス等の窒素を含むガスが炉内に添加される。そして、炉内において、各摺動部材の母材は所定の温度条件下で窒化された後に冷却され、窒化処理が終了する。 In the nitriding process in S803a and S803b, the atmosphere of nitrogen in the furnace is not controlled, and ammonia gas having a flow rate about twice that of the furnace volume is usually flowed. A gas containing nitrogen such as RX vol of several vol% is added into the furnace. Then, in the furnace, the base material of each sliding member is cooled after being nitrided under a predetermined temperature condition, and the nitriding process is completed.
その後、図８の左図に示すように、一対の摺動部材のうち一方、すなわち最表面に強靭性層を形成する摺動部材に対して表面研磨を行うことにより、当該摺動部材の表面の粗い層を削り落とす（Ｓ８０４ａ）。一方、図８の右図に示すように、一対の摺動部材のうち他方、すなわち最表面に馴染み層を形成する摺動部材に対して表面研磨を行った後（Ｓ８０４ｂ）、さらにこの摺動部材に対して比較的低温で浸硫処理を施すことにより、当該摺動部材の表面に軟質な硫化鉄層を形成し（Ｓ８０５ｂ）、従来技術の摺動構造が製造される。 Thereafter, as shown in the left diagram of FIG. 8, surface polishing is performed on one of the pair of sliding members, that is, on the sliding member that forms the toughness layer on the outermost surface. The coarse layer is scraped off (S804a). On the other hand, as shown in the right diagram of FIG. 8, after the surface of the pair of sliding members, that is, the sliding member that forms the conformal layer on the outermost surface, is subjected to surface polishing (S804b), this sliding is further performed. By subjecting the member to a sulfurating treatment at a relatively low temperature, a soft iron sulfide layer is formed on the surface of the sliding member (S805b), and the sliding structure of the prior art is manufactured.
これに対し、本実施形態に係る摺動構造の製造方法は、図３に示すように、上述の従来技術の摺動構造の製造方法と同じように、シリンダ５及びピストン６の母材に対して鍛造及び機械加工を行った後（Ｓ３０１ａ，Ｓ３０１ｂ）、窒化処理を施す前に各シリンダ５及びピストン６の母材を洗浄及び酸化する等の工程を経て（Ｓ３０２ａ，Ｓ３０２ｂ）、各シリンダ５及びピストン６を炉内に設置して窒化処理の工程をそれぞれ実施する（Ｓ３０３ａ，Ｓ３０３ｂ）。 On the other hand, as shown in FIG. 3, the manufacturing method of the sliding structure according to this embodiment is applied to the base material of the cylinder 5 and the piston 6 in the same manner as the manufacturing method of the sliding structure of the above-described prior art. After forging and machining (S301a, S301b), before performing the nitriding treatment, the cylinder 5 and the piston 6 are subjected to a process such as cleaning and oxidation (S302a, S302b), The piston 6 is installed in the furnace and the nitriding process is performed (S303a, S303b).
このＳ３０３ａ、Ｓ３０３ｂにおける窒化処理の工程では、炉内の温度を所定の温度に設定し、窒素を含む所定のガスが炉内に投入される。このとき、シリンダ５及びピストン６の所望の窒化組織に応じて、炉内の窒化ポテンシャルＫｎの範囲を制御する。本実施形態では、図３の左図に示すように、シリンダ５及びピストン６のうち一方、すなわち最表面に強靭性層を形成するシリンダ５側の炉内の窒化ポテンシャルＫｎを０．３以上１．０未満に設定し、表面側から緻密な構造を有するγ’−Ｆｅ４Ｎ層５ｂ及び拡散層５ａを形成する（低窒化処理工程）。 In the nitriding process in S303a and S303b, the temperature in the furnace is set to a predetermined temperature, and a predetermined gas containing nitrogen is introduced into the furnace. At this time, the range of the nitriding potential Kn in the furnace is controlled according to the desired nitriding structure of the cylinder 5 and the piston 6. In the present embodiment, as shown in the left diagram of FIG. 3, the nitriding potential Kn in the furnace on the cylinder 5 side in which the toughness layer is formed on one of the cylinder 5 and the piston 6, that is, the outermost surface is 0.3 or more and 1 It was set to less than 2.0, to form the γ'-Fe 4 N layer 5b and the diffusion layer 5a having a dense structure from the surface side (low nitriding process).
一方、図３の右図に示すように、シリンダ５及びピストン６のうち他方、すなわち最表面に馴染み層を形成するピストン６側の炉内の窒化ポテンシャルＫｎの範囲を１．０以上４．０未満に設定し、表面側から多孔質構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２、このε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２よりも緻密な構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ３、及びγ’−Ｆｅ４Ｎ層６ｂ１並びに拡散層６ａを形成する（高窒化処理工程）。そして、炉内において、各シリンダ５及びピストン６の母材５Ａ，６Ａは所定の時間窒化された後に冷却され、窒化処理が終了する。 On the other hand, as shown in the right diagram of FIG. 3, the range of the nitriding potential Kn in the furnace on the piston 6 side that forms the conforming layer on the other surface, that is, the outermost surface of the cylinder 5 and the piston 6, is 1.0 or more and 4.0. Ε-Fe 2-3 N layer 6b2 having a porous structure from the surface side, ε-Fe 2-3 N layer 6b3 having a denser structure than this ε-Fe 2-3 N layer 6b2, Then, the γ′-Fe 4 N layer 6b1 and the diffusion layer 6a are formed (high nitriding treatment step). Then, in the furnace, the base materials 5A and 6A of each cylinder 5 and piston 6 are cooled after being nitrided for a predetermined time, and the nitriding process is completed.
図４はこのようにして製造された従来技術の摺動構造の摩耗量と、本実施形態に係る摺動構造の摩耗量とを比較した図を示している。 FIG. 4 shows a diagram comparing the wear amount of the sliding structure of the prior art manufactured as described above and the wear amount of the sliding structure according to this embodiment.
図４に示すように、本実施形態に係る摺動構造の摩耗量は、従来技術の摺動構造の摩耗量に比べて低くなっているので、本実施形態に係るシリンダ５及びピストン６は、従来技術の摺動構造において窒化処理後に一対の摺動部材のうち一方に対して表面研磨、及び他方に対して表面研磨と浸硫処理を行ったものと同等以上の耐摩耗性が得られていることが把握される。 As shown in FIG. 4, the amount of wear of the sliding structure according to this embodiment is lower than the amount of wear of the sliding structure of the prior art, so the cylinder 5 and piston 6 according to this embodiment are In the sliding structure of the prior art, wear resistance equal to or higher than that obtained by performing surface polishing on one of the pair of sliding members after nitriding and surface polishing and sulfurating treatment on the other is obtained. Is grasped.
次に、上述したように本実施形態に係るシリンダ５及びピストン６の母材５Ａ，６Ａの成分組成である炭素（Ｃ）の含有量の範囲を規定した理由、窒化条件における炉の環境、及び窒化ポテンシャルＫｎの範囲を設定した理由について詳細に説明する。 Next, as described above, the reason for defining the range of the content of carbon (C) that is the component composition of the base materials 5A and 6A of the cylinder 5 and the piston 6 according to this embodiment, the environment of the furnace under nitriding conditions, and The reason why the range of the nitriding potential Kn is set will be described in detail.
［Ｃ：０．３５重量％以上］
炭素は母材５Ａ，６Ａの拡散層５ａ，６ａ及び芯部の硬度を確保するために必要な元素であり、この観点から母材５Ａ，６Ａの炭素の含有量を０．３５重量％以上に設定するのが望ましい。母材５Ａ，６Ａの炭素の含有量が０．３５重量％未満では、芯部の硬度を十分に確保できない場合がある。なお、母材５Ａ，６Ａの材質については、特に限定されていない。
[C: 0.35% by weight or more]
Carbon is an element necessary for ensuring the hardness of the diffusion layers 5a and 6a and the core of the base materials 5A and 6A. From this viewpoint, the carbon content of the base materials 5A and 6A is set to 0.35% by weight or more. It is desirable to set. If the content of carbon in the base materials 5A and 6A is less than 0.35% by weight, the hardness of the core portion may not be sufficiently secured. Note that the materials of the base materials 5A and 6A are not particularly limited.
［窒化条件における炉の環境］
本実施形態では、炉の様式として、例えば、バッチ型、ピット型、及び連続型のいずれかを用いているが、この場合に限らず、他の様式を用いても良い。一方、窒化ポテンシャルＫｎを制御するために、炉内には、投入するガスの流量を精密に計測することが可能な流量計、ガスの成分（アンモニア及び水素等）の分圧を計測することが可能なアンモニアセンサと水素センサを装備することが必要となる。
[Furnace environment under nitriding conditions]
In the present embodiment, for example, any one of a batch type, a pit type, and a continuous type is used as the furnace type. However, the present invention is not limited to this, and other types may be used. On the other hand, in order to control the nitriding potential Kn, the furnace can measure the partial pressure of gas components (ammonia, hydrogen, etc.) that can accurately measure the flow rate of the gas to be introduced. It will be necessary to equip possible ammonia sensors and hydrogen sensors.
［０．３≦Ｋｎ＜１．０］
窒化ポテンシャルＫｎの範囲が０．３以上１．０未満である設定条件は、シリンダ５の表面に、強靭性層としてのγ’−Ｆｅ４Ｎ層５ｂから成る化合物層５Ｂを形成するのに必要である。仮に、窒化ポテンシャルＫｎの範囲を０．３未満に設定すると、シリンダ５の表面に化合物層５Ｂが形成されず、窒化ポテンシャルＫｎの範囲を１．０以上に設定すると、シリンダ５の表面に粗い層が形成されるので、シリンダ５の強靭性が損なわれる。
[0.3 ≦ Kn <1.0]
The setting condition that the range of the nitriding potential Kn is 0.3 or more and less than 1.0 is necessary for forming the compound layer 5B composed of the γ′-Fe 4 N layer 5b as the tough layer on the surface of the cylinder 5. It is. If the range of the nitriding potential Kn is set to less than 0.3, the compound layer 5B is not formed on the surface of the cylinder 5, and if the range of the nitriding potential Kn is set to 1.0 or more, a rough layer is formed on the surface of the cylinder 5. As a result, the toughness of the cylinder 5 is impaired.
［１．０≦Ｋｎ＜４．０］
窒化ポテンシャルＫｎの範囲が１．０以上４．０未満である設定条件は、ピストン６の表面に、馴染み層としての多孔質構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２から成る化合物層６Ｂを形成するのに必要である。仮に、窒化ポテンシャルＫｎの範囲を１．０未満に設定すると、ピストン６の表面に化合物層６Ｂが形成されず、窒化ポテンシャルＫｎの範囲を４．０以上に設定すると、ピストン６の表面にポーラス層が形成され易くなり、ピストン６の化合物層６Ｂにおけるポーラス面積率が急激に上昇するので、形成された化合物層６Ｂがピストン６の表面から脱落し易くなる。
[1.0 ≦ Kn <4.0]
The setting condition that the range of the nitriding potential Kn is 1.0 or more and less than 4.0 is that the compound layer 6B composed of the ε-Fe 2-3 N layer 6b2 having a porous structure as a conforming layer is formed on the surface of the piston 6. Is necessary to form. If the range of the nitriding potential Kn is set to less than 1.0, the compound layer 6B is not formed on the surface of the piston 6. If the range of the nitriding potential Kn is set to 4.0 or more, a porous layer is formed on the surface of the piston 6. Since the porous area ratio in the compound layer 6 </ b> B of the piston 6 increases rapidly, the formed compound layer 6 </ b> B is easily detached from the surface of the piston 6.
このように構成した本実施形態に係る摺動構造及びその製造方法によれば、シリンダブロック４のシリンダ５の母材５Ａに対して、窒化ポテンシャルＫｎの範囲を０．３以上１．０未満に設定すると共に、シリンダ５の摺動相手であるピストン６の母材６Ａに対して、窒化ポテンシャルＫｎの範囲を１．０以上４．０未満に設定して窒化処理をそれぞれ施すことにより、シリンダ５の表面に緻密な構造を有するγ’−Ｆｅ４Ｎ層５ｂから成る強靭性層を形成すると共に、ピストン６の表面に多孔質構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２から成る馴染み層、及び緻密な構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ３から成る強靭性層を形成することができる。 According to the sliding structure and the manufacturing method thereof according to the present embodiment configured as described above, the range of the nitriding potential Kn is 0.3 or more and less than 1.0 with respect to the base material 5A of the cylinder 5 of the cylinder block 4. The cylinder 5 is subjected to nitriding treatment by setting the range of the nitriding potential Kn to 1.0 or more and less than 4.0 with respect to the base material 6A of the piston 6 that is a sliding partner of the cylinder 5. A tough layer composed of a γ′-Fe 4 N layer 5b having a dense structure on the surface thereof, and a conforming layer comprising an ε-Fe 2-3 N layer 6b2 having a porous structure on the surface of the piston 6, and it can form a tough layer made of ε-Fe 2~3 N layer 6b3 having a dense structure.
そのため、斜板式ポンプ１のシリンダブロック４が回転し、シリンダ５とピストン６が互いに摺動すると、摺動過程の初期の段階において、ピストン６の最表面に形成されたε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２が摩耗することにより、シリンダ５とピストン６の摺動面に作用する摺動面圧が均一化されるので、シリンダ５とピストン６の摺動状態を改善することができる。 Therefore, when the cylinder block 4 of the swash plate pump 1 rotates and the cylinder 5 and the piston 6 slide relative to each other, ε-Fe 2-3 N formed on the outermost surface of the piston 6 in the initial stage of the sliding process. As the layer 6b2 wears, the sliding surface pressure acting on the sliding surfaces of the cylinder 5 and the piston 6 is made uniform, so that the sliding state of the cylinder 5 and the piston 6 can be improved.
そして、ピストン６の最表面のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２の摩耗が進行し、比較的安定したε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ３が表面に現れることにより、窒素の含有率が異なる緻密な構造を有する各層５ｂ，６ｂ３同士が摺動する組み合わせとなり、シリンダ５及びピストン６の摺動面における異質材質の摺動構造として、優れた硬度を得ることができるので、シリンダ５及びピストン６の摩耗量を十分に減少させることができる。 Then, wear of the outermost surface ε-Fe 2-3 N layer 6b2 of the piston 6 proceeds, and a relatively stable ε-Fe 2-3 N layer 6b3 appears on the surface. Since the layers 5b and 6b3 having different structures are slid to each other, and excellent hardness can be obtained as a sliding structure of different materials on the sliding surfaces of the cylinder 5 and the piston 6, The amount of wear can be sufficiently reduced.
これにより、斜板式ポンプ１が長期に渡って使用されても、シリンダ５及びピストン６の摺動面のクリアランスを維持できるので、シリンダ５及びピストン６の使用状態を良好に保つことができる。このように、シリンダ５及びピストン６の摺動面に対して馴染み性を確保しつつ、耐摩耗性を向上させることができる。 Thereby, even if the swash plate type pump 1 is used for a long period of time, the clearance of the sliding surfaces of the cylinder 5 and the piston 6 can be maintained, so that the use state of the cylinder 5 and the piston 6 can be kept good. Thus, wear resistance can be improved while ensuring familiarity with the sliding surfaces of the cylinder 5 and the piston 6.
また、本実施形態に係る摺動構造では、シリンダブロック４が回転し、ピストン６がシリンダ５内で往復移動する間、遠心力によって回転軸３の軸線方向から傾いたピストン６がシリンダ５内側の円筒面に方当りしながら摺動しても、シリンダ５及びピストン６が互いに摺動する部分に形成されたγ’−Ｆｅ４Ｎ層５ｂ及びε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ３が緩衝材として機能するので、シリンダ５及びピストン６に作用する力の影響を低減することができる。これにより、シリンダ５及びピストン６の摺動面を適切に保護できるので、シリンダ５及びピストン６の摩耗や焼付き現象の発生を抑制することができ、シリンダ５及びピストン６の長寿命化を図ることができる。 Further, in the sliding structure according to the present embodiment, while the cylinder block 4 rotates and the piston 6 reciprocates in the cylinder 5, the piston 6 inclined from the axial direction of the rotating shaft 3 by the centrifugal force is located inside the cylinder 5. Even when sliding while hitting the cylindrical surface, the γ′-Fe 4 N layer 5b and the ε-Fe 2-3 N layer 6b3 formed in the portion where the cylinder 5 and the piston 6 slide with each other serve as cushioning materials. Since it functions, the influence of the force acting on the cylinder 5 and the piston 6 can be reduced. As a result, the sliding surfaces of the cylinder 5 and the piston 6 can be appropriately protected, so that the wear of the cylinder 5 and the piston 6 and the occurrence of seizure can be suppressed, and the life of the cylinder 5 and the piston 6 can be extended. be able to.
さらに、本実施形態に係る摺動構造の製造方法では、ピストン６の最表面に形成される多孔質構造のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２は、摺動相手のシリンダ５のγ’−Ｆｅ４Ｎ層５ｂよりも硬度が低いので、シリンダ５及びピストン６の摺動過程の初期の段階で摩耗して摺動面から取り除かれる。これにより、窒化処理後にε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２を除去する工程を省くことができるので、図８に示す従来技術の摺動構造の製造方法よりも少ない工程で済み、摺動構造の製造効率を高めることができる。 Furthermore, in the manufacturing method of the sliding structure according to this embodiment, the ε-Fe 2-3 N layer 6b2 having a porous structure formed on the outermost surface of the piston 6 is used for the γ′-Fe of the cylinder 5 as the sliding partner. Since the hardness is lower than that of the 4 N layer 5b, the cylinder 5 and the piston 6 are worn away at the initial stage of the sliding process and removed from the sliding surface. This eliminates the step of removing the ε-Fe 2-3 N layer 6b2 after nitriding, and therefore requires fewer steps than the conventional manufacturing method of the sliding structure shown in FIG. Manufacturing efficiency can be increased.
特に、本実施形態に係る摺動構造の製造方法は、窒化処理における窒化ポテンシャルＫｎを管理するだけで母材５Ａ，６Ａの材質に高価な材料を用いたり、あるいは図８に示す従来技術の摺動構造の製造方法のように浸硫処理を施したりしなくても、シリンダ５及びピストン６の表面に所望の化合物層５Ｂ，６Ｂを形成できるので、摺動特性に優れたシリンダ５及びピストン６を安価かつ効率的に作製することができる。 In particular, in the manufacturing method of the sliding structure according to the present embodiment, an expensive material is used for the base materials 5A and 6A only by managing the nitriding potential Kn in the nitriding treatment, or the sliding structure of the prior art shown in FIG. Since the desired compound layers 5B and 6B can be formed on the surfaces of the cylinder 5 and the piston 6 without performing the sulfuration treatment as in the manufacturing method of the dynamic structure, the cylinder 5 and the piston 6 having excellent sliding characteristics. Can be produced inexpensively and efficiently.
しかも、シリンダ５及びピストン６の摺動面が、摺動後にγ’−Ｆｅ４Ｎ層５ｂと緻密な構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ３とから成り、各層５ｂ，６ｂ３のひずみ量を特定し易く各層５ｂ，６ｂ３が安定しているので、シリンダ５及びピストン６の摺動面のクリアランスの管理を容易に行うことができ、高い寸法精度を得ることができる。従って、図８に示す従来技術の摺動構造の製造方法のように、シリンダ５及びピストン６に対して表面研磨を行う必要がなく、シリンダ５及びピストン６に対して施す処理時間を短縮できるので、摺動構造の迅速な製造を実現することができる。 In addition, the sliding surfaces of the cylinder 5 and the piston 6 are composed of a γ′-Fe 4 N layer 5b and a ε-Fe 2-3 N layer 6b3 having a dense structure after sliding, and the strain amount of each layer 5b, 6b3. Since the layers 5b and 6b3 are stable, the clearance of the sliding surfaces of the cylinder 5 and the piston 6 can be easily managed, and high dimensional accuracy can be obtained. Therefore, unlike the prior art sliding structure manufacturing method shown in FIG. 8, there is no need to polish the surface of the cylinder 5 and the piston 6 and the processing time applied to the cylinder 5 and the piston 6 can be shortened. The rapid manufacturing of the sliding structure can be realized.
また、本実施形態に係る摺動構造の製造方法は、シリンダ５及びピストン６のうち、ピストン６側の炉内の窒化ポテンシャルＫｎの範囲を１．０以上４．０未満に設定することにより、ピストン６の表面に馴染み層として機能するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２を形成している。そのため、シリンダ５とピストン６の摺動に伴ってε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２が摩耗してピストン６の表面から取り除かれた後に、経年劣化等でシリンダ５とピストン６の摺動性能が低下した場合に、斜板式ポンプ１からピストン６を単体で容易に交換できるので、斜板式ポンプ１のメンテナンス作業に要する作業者の労力を軽減することができる。 Moreover, the manufacturing method of the sliding structure which concerns on this embodiment sets the range of the nitriding potential Kn in the furnace of the piston 6 side among the cylinder 5 and the piston 6 to 1.0 or more and less than 4.0. An ε-Fe 2-3 N layer 6 b 2 that functions as a familiar layer is formed on the surface of the piston 6. Therefore, after the ε-Fe 2-3 N layer 6b2 is worn and removed from the surface of the piston 6 with the sliding of the cylinder 5 and the piston 6, the sliding performance of the cylinder 5 and the piston 6 is deteriorated due to deterioration over time. When lowered, the piston 6 can be easily replaced by a single unit from the swash plate pump 1, so that the labor of the operator required for the maintenance work of the swash plate pump 1 can be reduced.
なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。 In addition, this embodiment mentioned above was described in detail in order to demonstrate this invention easily, and is not necessarily limited to what is provided with all the demonstrated structures. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.
また、本実施形態では、液圧回転機が斜板式ポンプ１から成る場合について説明したが、この場合に限らず、液圧回転機は、例えば、可変容量型斜板式アキシャルピストンモータ、又は可変容量型斜軸式アキシャルピストンポンプ・モータから成っていてもよい。さらに、液圧回転機は、上述した可変容量型に限定されるものではなく、固定容量型であってもよい。 Further, in the present embodiment, the case where the hydraulic rotating machine is composed of the swash plate type pump 1 has been described. However, the present invention is not limited to this case, and the hydraulic rotating machine may be, for example, a variable displacement swash plate type axial piston motor or a variable displacement pump. It may consist of a type oblique axis type axial piston pump motor. Further, the hydraulic rotating machine is not limited to the variable capacity type described above, but may be a fixed capacity type.
また、本実施形態では、一対の摺動部材として、シリンダ５及びピストン６の母材に対して窒化処理を施した場合について説明したが、この場合に限らず、シリンダ５とピストン６の代わりに、シリンダブロック４と弁板１０、シュー７と斜板８、斜板８とクレードル９、リテーナ１１とリテーナガイド、及びシュー７とリテーナ１１の母材に対して窒化処理を施すことにより、これらの摺動部材の表面にシリンダ５及びピストン６と同様の拡散層及び化合物層を設けてもよい。 In the present embodiment, the case where the base material of the cylinder 5 and the piston 6 is subjected to nitriding as the pair of sliding members has been described. However, the present invention is not limited to this, and instead of the cylinder 5 and the piston 6. The cylinder block 4 and the valve plate 10, the shoe 7 and the swash plate 8, the swash plate 8 and the cradle 9, the retainer 11 and the retainer guide, and the base material of the shoe 7 and the retainer 11 are subjected to nitriding treatment. A diffusion layer and a compound layer similar to those of the cylinder 5 and the piston 6 may be provided on the surface of the sliding member.
さらに、本実施形態では、シリンダ５及びピストン６のうちシリンダ５側の炉内の窒化ポテンシャルＫｎを０．３以上１．０未満に設定し、シリンダ５の表面側から緻密な構造を有するγ’−Ｆｅ４Ｎ層５ｂ及び拡散層５ａを形成すると共に、ピストン６側の炉内の窒化ポテンシャルＫｎの範囲を１．０以上４．０未満に設定し、ピストン６の表面側から多孔質構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２、このε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ２よりも緻密な構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層６ｂ３、及びγ’−Ｆｅ４Ｎ層６ｂ１並びに拡散層６ａを形成した場合について説明したが、この場合に限るものではない。 Further, in this embodiment, the nitriding potential Kn in the furnace on the cylinder 5 side of the cylinder 5 and the piston 6 is set to 0.3 or more and less than 1.0, and γ ′ having a dense structure from the surface side of the cylinder 5. The Fe 4 N layer 5b and the diffusion layer 5a are formed, the range of the nitriding potential Kn in the furnace on the piston 6 side is set to 1.0 or more and less than 4.0, and the porous structure is formed from the surface side of the piston 6 The ε-Fe 2-3 N layer 6b2, the ε-Fe 2-3 N layer 6b3 having a denser structure than the ε-Fe 2-3 N layer 6b2, and the γ'-Fe 4 N layer 6b1 and the diffusion layer Although the case where 6a was formed was demonstrated, it is not restricted to this case.
すなわち、シリンダ５及びピストン６のうちピストン６側の炉内の窒化ポテンシャルＫｎを０．３以上１．０未満に設定し、ピストン６の表面側から緻密な構造を有するγ’−Ｆｅ４Ｎ層及び拡散層を形成すると共に、シリンダ５側の炉内の窒化ポテンシャルＫｎの範囲を１．０以上４．０未満に設定し、シリンダ５の表面側から多孔質構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層、このε−Ｆｅ２〜３Ｎ層よりも緻密な構造を有するε−Ｆｅ２〜３Ｎ層、及びγ’−Ｆｅ４Ｎ層並びに拡散層を形成してもよい。 That is, the nitriding potential Kn in the furnace on the piston 6 side of the cylinder 5 and the piston 6 is set to 0.3 or more and less than 1.0, and the γ′-Fe 4 N layer having a dense structure from the surface side of the piston 6. And the diffusion layer is formed, the range of the nitriding potential Kn in the furnace on the cylinder 5 side is set to 1.0 or more and less than 4.0, and ε-Fe 2 to 3 having a porous structure from the surface side of the cylinder 5 An N layer, an ε-Fe 2-3 N layer having a denser structure than the ε-Fe 2-3 N layer, a γ′-Fe 4 N layer, and a diffusion layer may be formed.
１ 斜板式ポンプ（液圧回転機）
３ 回転軸
４ シリンダブロック
５ シリンダ
５Ａ 母材
５ａ 拡散層
５Ｂ 化合物層
５ｂ γ’−Ｆｅ４Ｎ層（緻密構造）
６ ピストン
６Ａ 母材
６ａ 拡散層
６Ｂ 化合物層
６ｂ１ γ’−Ｆｅ４Ｎ層（緻密構造）
６ｂ２ 第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層（多孔質構造）
６ｂ３ 第２のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層（緻密構造）
７ シュー
８ 斜板
９ クレードル
１０ 弁板
１１ リテーナ
1 Swash plate pump (hydraulic rotating machine)
3 Rotating shaft 4 Cylinder block 5 Cylinder 5A Base material 5a Diffusion layer 5B Compound layer 5b γ'-Fe 4 N layer (Dense structure)
6 Piston 6A Base material 6a Diffusion layer 6B Compound layer 6b1 γ'-Fe 4 N layer (Dense structure)
6b2 First ε-Fe 2-3 N layer (porous structure)
6b3 second ε-Fe 2-3 N layer (dense structure)
7 Shoe 8 Swash plate 9 Cradle 10 Valve plate 11 Retainer
Claims (3)
前記一対の摺動部材の母材は、０．３５重量％以上の炭素を含有し、
前記一対の摺動部材のうち一方の前記化合物層は、
前記窒化処理における窒化ポテンシャルの範囲を０．３以上１．０未満に設定して形成されたγ’−Ｆｅ４Ｎ層を含み、
前記一対の摺動部材のうち他方の前記化合物層は、
前記窒化処理における窒化ポテンシャルの範囲を１．０以上４．０未満に設定して形成され、それぞれ異なる構造を有する複数の窒化層から成り、
前記複数の窒化層は、
前記一対の摺動部材のうち他方の前記拡散層側に形成されたγ’−Ｆｅ４Ｎ層と、
最表面に形成された多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層と、
これらのγ’−Ｆｅ４Ｎ層とε−Ｆｅ２〜３Ｎ層と間に形成され、前記第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層よりも緻密な構造を有する第２のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層とを含むことを特徴とする摺動構造。 By nitriding a base material of a pair of sliding members made of an iron-based material, a diffusion layer formed by diffusing nitrogen and a compound layer formed on the surface side of the diffusion layer are provided. In the sliding structure
The base material of the pair of sliding members contains 0.35% by weight or more of carbon,
One of the compound layers of the pair of sliding members is
A γ′-Fe 4 N layer formed by setting a range of nitriding potential in the nitriding treatment to 0.3 or more and less than 1.0,
The other compound layer of the pair of sliding members is
Formed by setting a range of nitriding potential in the nitriding treatment to 1.0 or more and less than 4.0, and comprising a plurality of nitride layers each having a different structure;
The plurality of nitride layers are:
Γ′-Fe 4 N layer formed on the other diffusion layer side of the pair of sliding members,
A first ε-Fe 2-3 N layer having a porous structure formed on the outermost surface;
These γ'-Fe 4 N layer and is formed between the ε-Fe 2~3 N layer, the second epsilon-Fe 2 having a dense structure than the first epsilon-Fe 2 to 3 N layer -3 Sliding structure characterized by including N layer.
回転軸の周りに回転するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックのシリンダに収容されるピストンとを備えた液圧回転機に適用されることを特徴とする摺動構造。 In the sliding structure according to claim 1,
A cylinder block that rotates about a rotation axis;
A sliding structure characterized by being applied to a hydraulic rotating machine including a piston housed in a cylinder of the cylinder block.
０．３５重量％以上の炭素を含有する前記一対の摺動部材の母材のうち一方に対して、窒化ポテンシャルの範囲を０．３以上１．０未満に設定して前記窒化処理を行い、表面側からγ’−Ｆｅ４Ｎ層から成る化合物層及び窒素が拡散した拡散層を形成する低窒化処理工程と、
０．３５重量％以上の炭素を含有する前記一対の摺動部材の母材のうち他方に対して、窒化ポテンシャルの範囲を１．０以上４．０未満に設定して前記窒化処理を行い、表面側から多孔質構造を有する第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層、前記第１のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層よりも緻密な構造を有する第２のε−Ｆｅ２〜３Ｎ層、及びγ’−Ｆｅ４Ｎ層から成る化合物層並びに窒素が拡散した拡散層を形成する高窒化処理工程とを備えたことを特徴とする摺動構造の製造方法。 In a manufacturing method of a sliding structure for manufacturing a sliding structure in which nitriding treatment is performed on a base material of a pair of sliding members made of an iron-based material,
One of the base materials of the pair of sliding members containing 0.35% by weight or more of carbon is subjected to the nitriding treatment by setting a range of nitriding potential to 0.3 or more and less than 1.0. A low nitriding treatment step for forming a compound layer composed of a γ′-Fe 4 N layer and a diffusion layer in which nitrogen is diffused from the surface side;
The nitriding treatment is performed by setting the range of the nitriding potential to 1.0 or more and less than 4.0 for the other of the base materials of the pair of sliding members containing 0.35% by weight or more of carbon, first ε-Fe 2~3 N layer from the surface side having a porous structure, the second ε-Fe 2~3 N layer having a dense structure than the first epsilon-Fe 2 to 3 N layer And a high nitriding treatment step of forming a compound layer comprising a γ′-Fe 4 N layer and a diffusion layer in which nitrogen is diffused.
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