JP2701171B2 - 表面硬化熱処理を施された歯車 - Google Patents
表面硬化熱処理を施された歯車Info
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- JP2701171B2 JP2701171B2 JP1195279A JP19527989A JP2701171B2 JP 2701171 B2 JP2701171 B2 JP 2701171B2 JP 1195279 A JP1195279 A JP 1195279A JP 19527989 A JP19527989 A JP 19527989A JP 2701171 B2 JP2701171 B2 JP 2701171B2
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- Japan
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- quenching
- heat treatment
- gear
- root
- hardening
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- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋼製の表面硬化熱処理を施された歯車に関す
る。
る。
歯車の表面硬化処理は、主に歯車表面の硬さを上げる
ことによって歯車に要求される強度を改善することを目
的としている。歯車に要求される強度に及ぼす硬さ特性
の影響は表１に示すごとくである。
ことによって歯車に要求される強度を改善することを目
的としている。歯車に要求される強度に及ぼす硬さ特性
の影響は表１に示すごとくである。
従来、歯車の表面硬化熱処理としては、下記の方法が
ある。
ある。
（１）固形またはガスによる浸炭焼入焼戻法によれば、
硬化パターンは第12図のごとくなり、表面硬度はHRC60
〜64となる。硬化深さも適切な値を得られる。
硬化パターンは第12図のごとくなり、表面硬度はHRC60
〜64となる。硬化深さも適切な値を得られる。
（２）高周波焼入焼戻法によれば、一歯谷焼きの場合、
硬化パターンは第13図のごとくなり、表面硬度はHRC55
〜60となり、硬化深さも充分である。
硬化パターンは第13図のごとくなり、表面硬度はHRC55
〜60となり、硬化深さも充分である。
（３）窒化法によれば、硬化パターンは第14図のごとく
なり、表面硬度はHRC換算で55〜60相当となるが硬化層
はうすい。
なり、表面硬度はHRC換算で55〜60相当となるが硬化層
はうすい。
上記従来の方法では以下のような問題がある。
（１）浸炭焼入焼戻法では熱処理時間が長く、また、ガ
ス浸炭の場合、処理時間が長いと硬化層に異常層が現れ
ることがある。
ス浸炭の場合、処理時間が長いと硬化層に異常層が現れ
ることがある。
（２）高周波焼入法では歯車精度が劣り、焼割れの危険
性が高く、歯面強度も劣る。
性が高く、歯面強度も劣る。
（３）窒化法では硬化層が薄く、処理時間が長く、疲労
強度も劣る。
強度も劣る。
本発明は上記問題を解決すべくなされたもので、歯車
精度も良く、適切な硬化深さが得られて強度的に優れ、
処理時間が短く生産性の良い、表面硬化熱処理を施され
た歯車を提供することを目的としている。
精度も良く、適切な硬化深さが得られて強度的に優れ、
処理時間が短く生産性の良い、表面硬化熱処理を施され
た歯車を提供することを目的としている。
上記目的達成のため、本発明に係る、歯車の歯元の硬
化深さをモジュールの0.05倍〜0.30倍とすることを特徴
とする。具体的には、本発明者は研究の結果以下に述べ
る方法を見出し本発明に到達したものである。
化深さをモジュールの0.05倍〜0.30倍とすることを特徴
とする。具体的には、本発明者は研究の結果以下に述べ
る方法を見出し本発明に到達したものである。
すなわち、焼入性を調整した鋼材の炭素量（Ｃ量）を
第１図に示すごとく、必要な表面硬さHRC60以上を得る
ために0.43％以上とし、多すぎると粗大セメンタイトθ
の存在の可能性が増し、疲労強度の低下をまねくため1.
3％以下としている。この量は好ましくは0.6％以上,1.1
％以下である。
第１図に示すごとく、必要な表面硬さHRC60以上を得る
ために0.43％以上とし、多すぎると粗大セメンタイトθ
の存在の可能性が増し、疲労強度の低下をまねくため1.
3％以下としている。この量は好ましくは0.6％以上,1.1
％以下である。
焼入温度は第２図のFe−Ｃ状態図に示すように、焼入
可能なオーステナイトγ組織を得るために730℃以上と
し、焼割れ防止と、熱処理歪の低減のため900℃以下と
している。この場合、セメンタイトθは可であるが、フ
ェライトαは不可のため温度範囲は第２図のハッチング
の範囲である。なお、760℃以上,860℃以下で図のクロ
スハッチングで示す範囲がより一層望ましい。
可能なオーステナイトγ組織を得るために730℃以上と
し、焼割れ防止と、熱処理歪の低減のため900℃以下と
している。この場合、セメンタイトθは可であるが、フ
ェライトαは不可のため温度範囲は第２図のハッチング
の範囲である。なお、760℃以上,860℃以下で図のクロ
スハッチングで示す範囲がより一層望ましい。
冷却方法は第３図に示すように、表面と内部で冷却速
度に差をつけて硬さの差を得るために、焼入の急冷度を
0.5in-1以上としている。
度に差をつけて硬さの差を得るために、焼入の急冷度を
0.5in-1以上としている。
冷却媒体は焼割れ発生防止と焼入歪の低減のために、
Ms点近傍の250℃前後の冷却速度が遅い媒体が好まし
く、各種の冷却媒体の冷却速度特性を調査して選定して
いる。調査水準を表２に示す。
Ms点近傍の250℃前後の冷却速度が遅い媒体が好まし
く、各種の冷却媒体の冷却速度特性を調査して選定して
いる。調査水準を表２に示す。
第４図の各種冷却媒体の冷却速度特性に示すごとく、
水溶性焼入液，ポリエチレングリコール，焼入油，ソル
トはMs点近傍での冷却速度が遅く望ましい特性を示して
おり、ポリエチレングリコール，焼入油，ソルトは特に
望ましい。
水溶性焼入液，ポリエチレングリコール，焼入油，ソル
トはMs点近傍での冷却速度が遅く望ましい特性を示して
おり、ポリエチレングリコール，焼入油，ソルトは特に
望ましい。
第７図に示す 歯元硬化深さ／モジュール と歯元疲
労強度の関係から 歯元硬化深さ／モジュール の値は
0.05以上,0.40以下とし、更に、歯車は衝撃的な歯元疲
労強度も要求され、その場合には歯元硬化深さは浅い程
良いといわれていることから、望ましくは0.05以上,0.3
0以下とする。尚、炭素量0.40％以上の鋼材では合金元
素を低減してもモジュール４未満の歯車では上記の適正
硬化深さを得ることが出来ないので、本発明の対象とす
る歯車はモジュール４以上が望ましい。
労強度の関係から 歯元硬化深さ／モジュール の値は
0.05以上,0.40以下とし、更に、歯車は衝撃的な歯元疲
労強度も要求され、その場合には歯元硬化深さは浅い程
良いといわれていることから、望ましくは0.05以上,0.3
0以下とする。尚、炭素量0.40％以上の鋼材では合金元
素を低減してもモジュール４未満の歯車では上記の適正
硬化深さを得ることが出来ないので、本発明の対象とす
る歯車はモジュール４以上が望ましい。
高い表面硬さを得るための高炭素鋼の急冷度が、0.5i
n-1以上の条件であるため、表面と内部との硬度差が大
きくなり（第３図参照）、高炭素鋼のため表面の硬度が
上昇して耐摩耗性を増加させても、内部の硬度上昇が抑
制されるため歯元疲労強度も共に増大する。
n-1以上の条件であるため、表面と内部との硬度差が大
きくなり（第３図参照）、高炭素鋼のため表面の硬度が
上昇して耐摩耗性を増加させても、内部の硬度上昇が抑
制されるため歯元疲労強度も共に増大する。
高い表面硬さを得るために高炭素鋼としたため、焼入
時における焼割れと焼入歪が発生し易いが、特に、Ms点
近傍での冷却速度を下げる性質を有する冷却媒体を選定
しているので焼割れと焼入歪の発生が防止される。
時における焼割れと焼入歪が発生し易いが、特に、Ms点
近傍での冷却速度を下げる性質を有する冷却媒体を選定
しているので焼割れと焼入歪の発生が防止される。
歯元の硬化深さをモジュールの0.05倍〜0.30倍とした
ので、歯元の硬化深さは最も高い歯元疲労強度が得られ
る深さまで極力薄くなる。（第７図参照） 〔実施例〕 以下に本発明の実施例について説明する。焼入は加圧
噴射式の焼入装置により行う。第５図は中実外歯車用
の、第６図は中空外歯車用の焼入専用ジャケットを示
し、２重の筒形を形成するジャケット１の外筒２には冷
却媒体を注入する注入口３が溶着されており、内筒４に
はノズル５が設けられている。中空外歯車用ジャケット
には中央に、先端部にノズルを有する冷却パイプ６が設
けられている。
ので、歯元の硬化深さは最も高い歯元疲労強度が得られ
る深さまで極力薄くなる。（第７図参照） 〔実施例〕 以下に本発明の実施例について説明する。焼入は加圧
噴射式の焼入装置により行う。第５図は中実外歯車用
の、第６図は中空外歯車用の焼入専用ジャケットを示
し、２重の筒形を形成するジャケット１の外筒２には冷
却媒体を注入する注入口３が溶着されており、内筒４に
はノズル５が設けられている。中空外歯車用ジャケット
には中央に、先端部にノズルを有する冷却パイプ６が設
けられている。
焼入方法を説明すると、ジャケットの中に加熱した歯
車10または11を設置し、注入口３より冷却媒体を加圧注
入し、1kgf/cm2以上の圧力でノズルから歯車に噴射す
る。歯部に噴射する場合は歯底を狙って噴射することが
望ましい。第８図は熱処理を実施した歯車である。表３
に鋼材の化学成分を示す。
車10または11を設置し、注入口３より冷却媒体を加圧注
入し、1kgf/cm2以上の圧力でノズルから歯車に噴射す
る。歯部に噴射する場合は歯底を狙って噴射することが
望ましい。第８図は熱処理を実施した歯車である。表３
に鋼材の化学成分を示す。
表３の鋼材を熱処理した結果の品質比較を表４に示
す。
す。
表４で解るとおり、本発明の熱処理結果は、歯車の精
度も良く、硬さも充分あり、歯元の硬化深 さも適正である。歯の硬化パターンも第９図に示すごと
く良好である。
度も良く、硬さも充分あり、歯元の硬化深 さも適正である。歯の硬化パターンも第９図に示すごと
く良好である。
第10図に歯元の曲げ疲労試験結果を示し、第11図に歯
面疲労強度試験結果を示すが、いずれも本発明による熱
処理を施した歯車は優れた成績を示している。
面疲労強度試験結果を示すが、いずれも本発明による熱
処理を施した歯車は優れた成績を示している。
以上詳述したごとく、本発明による熱処理は、歯元硬
化深さを0.05×Ｍ（モジュール）〜0.4×Ｍを得るため
に、歯車に合わせて、鋼材の化学成分から決まる焼入性
と、冷却媒体の種類とその温度によって決まる焼入の急
冷度の組み合わせを適切に選定する必要がある。前記の
説明では、急冷度を固定して焼入性を選定するごとく述
べているが、鋼材の製造と管理は繁雑である。この場合
には、冷却媒体の種類およびその温度を変え、冷却度を
選択してもよい。すなわち、一つの焼入設備で行う場合
には、冷却媒体の取り替えがむずかしいので温度のみを
変更する。二つ以上の焼入設備で行う場合には、温度の
みを変更するか、または、温度と冷却媒体を変更して歯
車に合わせ、焼入性に合わせた急冷度を選定すること出
来る。
化深さを0.05×Ｍ（モジュール）〜0.4×Ｍを得るため
に、歯車に合わせて、鋼材の化学成分から決まる焼入性
と、冷却媒体の種類とその温度によって決まる焼入の急
冷度の組み合わせを適切に選定する必要がある。前記の
説明では、急冷度を固定して焼入性を選定するごとく述
べているが、鋼材の製造と管理は繁雑である。この場合
には、冷却媒体の種類およびその温度を変え、冷却度を
選択してもよい。すなわち、一つの焼入設備で行う場合
には、冷却媒体の取り替えがむずかしいので温度のみを
変更する。二つ以上の焼入設備で行う場合には、温度の
みを変更するか、または、温度と冷却媒体を変更して歯
車に合わせ、焼入性に合わせた急冷度を選定すること出
来る。
以上詳述したように、本発明によれば次の効果を得る
ことができる。
ことができる。
（１）高い表面硬さを得るために鋼材の炭素量を高く規
定し、加熱温度の範囲を定め、適切な冷却条件で、予め
選定した冷却媒体で熱処理を行うことにより、これらの
相乗効果として焼入歪と焼割れがなく、また硬化深さも
適切で歯面の摩耗強度、歯元疲労強度ともに優れた歯車
が得られる。
定し、加熱温度の範囲を定め、適切な冷却条件で、予め
選定した冷却媒体で熱処理を行うことにより、これらの
相乗効果として焼入歪と焼割れがなく、また硬化深さも
適切で歯面の摩耗強度、歯元疲労強度ともに優れた歯車
が得られる。
（２）歯元の硬化深さをモジュールの0.05倍〜0.30倍と
したため、歯元の硬化深さが極力薄くなり、歯元疲労強
度が大幅に増大した歯車が得られる。
したため、歯元の硬化深さが極力薄くなり、歯元疲労強
度が大幅に増大した歯車が得られる。
第１図：鋼の炭素量と最高焼入硬さとの関係を示す図 第２図:Fe−Ｃ準安定系状態図 第３図：焼入焼戻後の硬さに及ぼす焼入の急冷度の影響
を示す図 第４図：各種冷媒体の冷却速度特性の図表 第５図：中実外歯車用焼入専用ジャケットの全体図 第６図：中空外歯車用焼入専用ジャケットの全体図 第７図：歯元の硬化深さ／モジュールと歯元疲労強度と
の関係を示す図表 第８図：供試歯車の全体図 第９図：本発明の熱処理による歯の硬化パターンを示す
図 第10図：歯元曲げ疲労試験結果を示す図表 第11図：歯面疲労強度試験結果を示す図表 第12図,13図,14図：従来の熱処理による歯の硬化パター
ンを示す図である。 １……ジャケット ２……外筒 ３……注入口 ４……内筒 ５……ノズル ６……冷却パイプ 10,11……歯車
を示す図 第４図：各種冷媒体の冷却速度特性の図表 第５図：中実外歯車用焼入専用ジャケットの全体図 第６図：中空外歯車用焼入専用ジャケットの全体図 第７図：歯元の硬化深さ／モジュールと歯元疲労強度と
の関係を示す図表 第８図：供試歯車の全体図 第９図：本発明の熱処理による歯の硬化パターンを示す
図 第10図：歯元曲げ疲労試験結果を示す図表 第11図：歯面疲労強度試験結果を示す図表 第12図,13図,14図：従来の熱処理による歯の硬化パター
ンを示す図である。 １……ジャケット ２……外筒 ３……注入口 ４……内筒 ５……ノズル ６……冷却パイプ 10,11……歯車
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大村 信幸 大阪府枚方市上野３―１―１ 株式会社 小松製作所生産技術研究室内 (72)発明者 前田 猛弌 大阪府枚方市上野３―１―１ 株式会社 小松製作所生産技術研究室内 (72)発明者 脇田 浩一 大阪府枚方市上野３―１―１ 株式会社 小松製作所生産技術研究室内 (72)発明者 浜坂 直治 大阪府枚方市上野３―１―１ 株式会社 小松製作所生産技術研究室内 (56)参考文献 特開 昭60−243223（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−211019（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】表面硬化熱処理を施された歯車において、
炭素量が0.43％〜1.30％の比較的高炭素量の鋼を素材と
し、加熱温度を730℃〜900℃に全体加熱した後、急冷度
0.5in-1以上の条件で、特に、Ms点での冷却速度を下げ
る性質を有する冷却液を用いて焼入れを行うことによ
り、歯元の硬化深さをモジュールの0.05倍〜0.30倍とし
たことを特徴とする表面硬化熱処理を施された歯車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1195279A JP2701171B2 (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 表面硬化熱処理を施された歯車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1195279A JP2701171B2 (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 表面硬化熱処理を施された歯車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361327A JPH0361327A (ja) | 1991-03-18 |
| JP2701171B2 true JP2701171B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=16338519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1195279A Expired - Lifetime JP2701171B2 (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 表面硬化熱処理を施された歯車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2701171B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4390576B2 (ja) * | 2003-03-04 | 2009-12-24 | 株式会社小松製作所 | 転動部材 |
| JP4912385B2 (ja) * | 2003-03-04 | 2012-04-11 | 株式会社小松製作所 | 転動部材の製造方法 |
| JP4390526B2 (ja) * | 2003-03-11 | 2009-12-24 | 株式会社小松製作所 | 転動部材およびその製造方法 |
| KR100842710B1 (ko) * | 2007-03-13 | 2008-07-01 | 학교법인 선목학원 | 열변형 방지 기능을 갖는 오일냉각 금형 및 이를 이용한기계 부품의 제조 방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60211019A (ja) * | 1984-04-03 | 1985-10-23 | Nippon Steel Corp | 歯車の高周波焼入法 |
| JPS60243223A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-12-03 | Hitachi Ltd | 歯車の製造方法 |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP1195279A patent/JP2701171B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0361327A (ja) | 1991-03-18 |
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Legal Events
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