JP2741222B2 - 窒化処理した鋼部材の製造方法 - Google Patents
窒化処理した鋼部材の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は窒化処理した鋼部材の製造方法に関し、特に
鋼部材に窒化処理とショットピーニング処理を施し疲労
寿命に優れる鋼部材を製造する方法に関する。
鋼部材に窒化処理とショットピーニング処理を施し疲労
寿命に優れる鋼部材を製造する方法に関する。
従来、鋼部材を用いて疲労強度に優れる歯車などの鋼
部材を製造する技術として、鋼部材に浸炭処理を施す技
術と、鋼部材に窒化処理や軟窒化処理を施す技術が広く
実用化されている。
部材を製造する技術として、鋼部材に浸炭処理を施す技
術と、鋼部材に窒化処理や軟窒化処理を施す技術が広く
実用化されている。
上記窒化処理や軟窒化処理を施すと、鋼部材の表層に
窒化鉄（Fe2N、Fe3N、Fe4N）からなる高硬度の窒化物被
膜が形成され、同時に鋼部材の内部にも窒化物（拡散硬
化層）が形成され、疲労寿命が著しく向上する。
窒化鉄（Fe2N、Fe3N、Fe4N）からなる高硬度の窒化物被
膜が形成され、同時に鋼部材の内部にも窒化物（拡散硬
化層）が形成され、疲労寿命が著しく向上する。
上記表層の窒化物被膜の内側の拡散硬化層を極力深く
形成することが重要であるとの観点から、窒化処理に際
し鋼組織を最適化し、金属組織をフェライト＋パーライ
ト組織にすることも提案されている。（特公昭61−3118
4号公報参照）。
形成することが重要であるとの観点から、窒化処理に際
し鋼組織を最適化し、金属組織をフェライト＋パーライ
ト組織にすることも提案されている。（特公昭61−3118
4号公報参照）。
一方、鋼部材の疲労寿命を高める技術として、ショッ
トピーニング処理により鋼部材の表層部及び内部に圧縮
残留応力を付与し且つ加工硬化によりマルテンサイト組
織とする技術も広く実用化されている。
トピーニング処理により鋼部材の表層部及び内部に圧縮
残留応力を付与し且つ加工硬化によりマルテンサイト組
織とする技術も広く実用化されている。
歯車などの鋼部材では、上記浸炭処理後の鋼部材にシ
ョットピーニング処理を施すことにより疲労寿命を更に
改善する技術も実用化されているけれども、窒化処理や
軟窒化処理を施した鋼部材にショットピーニング処理を
施すと、高硬度で脆い窒化物に多数のクラックが発生し
て窒化処理や軟窒化処理の効果が失なわれてしまうの
で、窒化処理や軟窒化処理とショットピーニング処理を
併用する技術は実用化されていない。
ョットピーニング処理を施すことにより疲労寿命を更に
改善する技術も実用化されているけれども、窒化処理や
軟窒化処理を施した鋼部材にショットピーニング処理を
施すと、高硬度で脆い窒化物に多数のクラックが発生し
て窒化処理や軟窒化処理の効果が失なわれてしまうの
で、窒化処理や軟窒化処理とショットピーニング処理を
併用する技術は実用化されていない。
但し、エンジンのバルブスプリングなどに関しては、
鋼部材を窒化処理後、電解研磨処理などによって表層の
窒化物被膜を除去してからショットピーニング処理を施
す技術も実用化されているが、このようにすると窒化物
被膜を除去してしまうので窒化処理の効果が大幅に減殺
されてしまう。
鋼部材を窒化処理後、電解研磨処理などによって表層の
窒化物被膜を除去してからショットピーニング処理を施
す技術も実用化されているが、このようにすると窒化物
被膜を除去してしまうので窒化処理の効果が大幅に減殺
されてしまう。
上記窒化処理や軟窒化処理を施した鋼部材にショット
ピーニング処理を施した場合に、窒化物に多数のクラッ
クが発生する原因について考察してみると、次の３点が
考えられる。
ピーニング処理を施した場合に、窒化物に多数のクラッ
クが発生する原因について考察してみると、次の３点が
考えられる。
（１）窒化鉄（Fe2N、Fe3N、Fe4N）からなる窒化物被膜
が本質的に高硬度で脆いこと、 （２）鋼部材の窒化物被膜下の基材の靱性が十分でな
く、ショットピーニングの打撃力によって降伏状態とな
り、窒化物被膜を基材の内部より支持する支持作用が失
われること、 （３）窒化処理や軟窒化処理した鋼部材に対するショッ
トピーニング処理条件が適正でないこと、 などの原因が考えられる。
が本質的に高硬度で脆いこと、 （２）鋼部材の窒化物被膜下の基材の靱性が十分でな
く、ショットピーニングの打撃力によって降伏状態とな
り、窒化物被膜を基材の内部より支持する支持作用が失
われること、 （３）窒化処理や軟窒化処理した鋼部材に対するショッ
トピーニング処理条件が適正でないこと、 などの原因が考えられる。
上記公報に記載のように、フェライト＋パーライト組
織の鋼部材に窒化処理を施し、且つショットピーニング
を施す場合には、フェライト＋パーライト組織は余り硬
度が高くないことから、上記（２）の原因により窒化物
被膜へのクラックの発生は避けられず、実用に適さな
い。
織の鋼部材に窒化処理を施し、且つショットピーニング
を施す場合には、フェライト＋パーライト組織は余り硬
度が高くないことから、上記（２）の原因により窒化物
被膜へのクラックの発生は避けられず、実用に適さな
い。
本発明の目的は、上記（２）と（３）の原因を除去
し、窒化処理や軟窒化処理を施した鋼部材にショットピ
ーニングを施す技術を確立して疲労寿命を大幅に改善し
た鋼部材の製造方法を提供することである。
し、窒化処理や軟窒化処理を施した鋼部材にショットピ
ーニングを施す技術を確立して疲労寿命を大幅に改善し
た鋼部材の製造方法を提供することである。
請求項１に係る窒化処理した鋼部材の製造方法は、鋼
部材を、熱間鍛造後冷却するか或いはオーステナイト化
温度以上に加熱した後冷却して、ベイナイトを主体とす
る金属組織とし、次にこの鋼部材に窒化処理又は軟窒化
処理を施し、次にこの鋼部材に、ショット径／窒化化合
物膜厚＝15〜60、ショットのロックウェル硬さ＝45〜6
0、ショット速度＝50〜120m/secの条件にてショットピ
ーニング処理を施すものである。請求項２に係る鋼部材
の製造方法は、請求項１の方法において、上記鋼部材の
鋼材料として、重量％にてＣが0.15〜0.35、Siが0.50以
下、Mnが0.50〜1.20、Crが0.80〜1.20、Ｖが0.05〜0.2
0、Moが0.05〜0.50を含んだ鋼材料を用いることを特徴
とするものである。
部材を、熱間鍛造後冷却するか或いはオーステナイト化
温度以上に加熱した後冷却して、ベイナイトを主体とす
る金属組織とし、次にこの鋼部材に窒化処理又は軟窒化
処理を施し、次にこの鋼部材に、ショット径／窒化化合
物膜厚＝15〜60、ショットのロックウェル硬さ＝45〜6
0、ショット速度＝50〜120m/secの条件にてショットピ
ーニング処理を施すものである。請求項２に係る鋼部材
の製造方法は、請求項１の方法において、上記鋼部材の
鋼材料として、重量％にてＣが0.15〜0.35、Siが0.50以
下、Mnが0.50〜1.20、Crが0.80〜1.20、Ｖが0.05〜0.2
0、Moが0.05〜0.50を含んだ鋼材料を用いることを特徴
とするものである。
請求項１に係る窒化処理した鋼部材の製造方法におい
ては、先ず、鋼部材を熱間鍛造後冷却するか或いはオー
ステナイト化温度以上に加熱した後冷却して、ベイナイ
トを主体とする金属組織とする。ベイナイトの金属組織
は、マルテンサイトよりは低硬度であるものの非常に硬
度が高く、フェライト＋パーライト組織よりも硬く靱性
も高いので、ショットピーニング処理を施したときにも
鋼部材の内部が降伏状態とならずに表層の窒化物被膜を
内部より支持する支持作用を維持することになる。上記
ベイナイト組織は窒化化合物を生成し易いので、ベイナ
イト組織とすることは有利であるが、ベイナイト組織の
面積率は50％以上であることが望ましい。残りはフェラ
イト、パーライト、ソルバイト（焼戻しマルテンサイ
ト）である。
ては、先ず、鋼部材を熱間鍛造後冷却するか或いはオー
ステナイト化温度以上に加熱した後冷却して、ベイナイ
トを主体とする金属組織とする。ベイナイトの金属組織
は、マルテンサイトよりは低硬度であるものの非常に硬
度が高く、フェライト＋パーライト組織よりも硬く靱性
も高いので、ショットピーニング処理を施したときにも
鋼部材の内部が降伏状態とならずに表層の窒化物被膜を
内部より支持する支持作用を維持することになる。上記
ベイナイト組織は窒化化合物を生成し易いので、ベイナ
イト組織とすることは有利であるが、ベイナイト組織の
面積率は50％以上であることが望ましい。残りはフェラ
イト、パーライト、ソルバイト（焼戻しマルテンサイ
ト）である。
次に、上記鋼部材に窒化処理又は軟窒化処理を施す
と、鋼部材の表層には約10μｍ程度乃至数10μｍの膜厚
の窒化鉄（Fe2N、Fe3N、Fe4N）の窒化化合物の被膜が形
成されるとともに、内部にも窒素原子が拡散して窒化鉄
が形成される。
と、鋼部材の表層には約10μｍ程度乃至数10μｍの膜厚
の窒化鉄（Fe2N、Fe3N、Fe4N）の窒化化合物の被膜が形
成されるとともに、内部にも窒素原子が拡散して窒化鉄
が形成される。
次に、上記鋼部材にショットピーニング処理を施すの
であるが、そのショットピーニングが、ショット径／窒
化化合物膜厚（D/t）＝15〜60、ショットのロックウェ
ル硬さ（HRC）＝45〜60、ショット速度（Ｖ）＝50〜120
m/secのショットピーニング条件で施される。
であるが、そのショットピーニングが、ショット径／窒
化化合物膜厚（D/t）＝15〜60、ショットのロックウェ
ル硬さ（HRC）＝45〜60、ショット速度（Ｖ）＝50〜120
m/secのショットピーニング条件で施される。
ここで、D/t＜15では、窒化化合物の被膜下の金属組
織にショットピーニングの作用がおよばず、残留応力の
形成が不十分となり、ショットピーニングによる疲労寿
命の改善を図り得ない。一方、D/t＞60では、ショット
の打撃力が過大となって窒化化合物の被膜下の金属組織
が降伏状態となり、上記被膜にクラックが発生する。
織にショットピーニングの作用がおよばず、残留応力の
形成が不十分となり、ショットピーニングによる疲労寿
命の改善を図り得ない。一方、D/t＞60では、ショット
の打撃力が過大となって窒化化合物の被膜下の金属組織
が降伏状態となり、上記被膜にクラックが発生する。
HRC＜45では、ショットピーニングの加工力に乏しい
ため、被膜下の金属組織中の残留圧縮応力の形成が不十
分となる。また、HRC＞60では、ショットが硬すぎて被
膜にクラックが発生する。Ｖ＜50m/secでは、ショット
の運動エネルギが十分でなく、加工力が不足し、またＶ
＞120m/secでは、ショットの運動エネルギが過大となる
ため被膜にクラックが発生する。
ため、被膜下の金属組織中の残留圧縮応力の形成が不十
分となる。また、HRC＞60では、ショットが硬すぎて被
膜にクラックが発生する。Ｖ＜50m/secでは、ショット
の運動エネルギが十分でなく、加工力が不足し、またＶ
＞120m/secでは、ショットの運動エネルギが過大となる
ため被膜にクラックが発生する。
上記のようにして窒化処理した鋼部材を製造すると、
鋼部材の金属組織は硬く靱性に優れ、その表層には窒化
化合物の被膜が形成されるとともに内部金属組織中にも
拡散により拡散窒化物層が形成されて硬度並びに疲労寿
命が改善され、且つショットピーニング処理によって、
窒化化合物被膜にクラックを発生させることなく、窒化
化合物被膜下の金属組織に適正に残留圧縮応力が形成さ
れ、この残留圧縮応力の作用により疲労寿命が改善され
る。請求項２に係る鋼部材の製造方法においては、基本
的に請求項１と同様の作用を奏するが、上記鋼部材の鋼
材料として、重量％にてＣが0.15〜0.35、Siが0.50以
下、Mnが0.50〜1.20、Crが0.80〜1.20、Ｖが0.05〜0.2
0、Moが0.05〜0.50を含んだ鋼部材を用い、この鋼部材
は焼入れ性向上元素であるMoとMnとCrとを適量含んでい
るため、熱間鍛造後連続的な調整冷却するか或いはオー
ステナイト化温度以上に加熱した後連続的な調整冷却し
て、ベイナイトを主体とする金属組織にすることができ
る。
鋼部材の金属組織は硬く靱性に優れ、その表層には窒化
化合物の被膜が形成されるとともに内部金属組織中にも
拡散により拡散窒化物層が形成されて硬度並びに疲労寿
命が改善され、且つショットピーニング処理によって、
窒化化合物被膜にクラックを発生させることなく、窒化
化合物被膜下の金属組織に適正に残留圧縮応力が形成さ
れ、この残留圧縮応力の作用により疲労寿命が改善され
る。請求項２に係る鋼部材の製造方法においては、基本
的に請求項１と同様の作用を奏するが、上記鋼部材の鋼
材料として、重量％にてＣが0.15〜0.35、Siが0.50以
下、Mnが0.50〜1.20、Crが0.80〜1.20、Ｖが0.05〜0.2
0、Moが0.05〜0.50を含んだ鋼部材を用い、この鋼部材
は焼入れ性向上元素であるMoとMnとCrとを適量含んでい
るため、熱間鍛造後連続的な調整冷却するか或いはオー
ステナイト化温度以上に加熱した後連続的な調整冷却し
て、ベイナイトを主体とする金属組織にすることができ
る。
請求項１に係る窒化処理した鋼部材の製造方法によれ
ば、上記〔作用〕の項で説明したように、鋼部材の金属
組織をベイナイトを主体とする組織にし、窒化処理又は
軟窒化処理を施し、前記所定の条件でショットピーニン
グ処理を施す、というプロセスによって、窒化化合物の
被膜を破壊することなく、窒化処理又は軟窒化処理した
鋼部材にショットピーニング処理を施すことが可能とな
る。これにより、窒化処理又は軟窒化処理した鋼部材で
あって疲労寿命が飛躍的に向上した鋼部材を製造するこ
とが可能となる。請求項２に係る鋼部材の製造方法によ
れば、基本的に請求項１と同様の効果を奏するが、上記
鋼部材の鋼材料として、重量％にてＣが0.15〜0.35、Si
が0.50以下、Mnが0.50〜1.20、Crが0.80〜1.20、Ｖが0.
05〜0.20、Moが0.05〜0.50を含んだ鋼材料を用い、この
鋼材料は焼入れ性向上元素であるMoとMnとCrとを適量含
んでいるため、熱間鍛造後連続的な調整冷却するか或い
はオーステナイト化温度以上に加熱した後連続的な調整
冷却して、ベイナイトを主体とする金属組織にすること
ができる。
ば、上記〔作用〕の項で説明したように、鋼部材の金属
組織をベイナイトを主体とする組織にし、窒化処理又は
軟窒化処理を施し、前記所定の条件でショットピーニン
グ処理を施す、というプロセスによって、窒化化合物の
被膜を破壊することなく、窒化処理又は軟窒化処理した
鋼部材にショットピーニング処理を施すことが可能とな
る。これにより、窒化処理又は軟窒化処理した鋼部材で
あって疲労寿命が飛躍的に向上した鋼部材を製造するこ
とが可能となる。請求項２に係る鋼部材の製造方法によ
れば、基本的に請求項１と同様の効果を奏するが、上記
鋼部材の鋼材料として、重量％にてＣが0.15〜0.35、Si
が0.50以下、Mnが0.50〜1.20、Crが0.80〜1.20、Ｖが0.
05〜0.20、Moが0.05〜0.50を含んだ鋼材料を用い、この
鋼材料は焼入れ性向上元素であるMoとMnとCrとを適量含
んでいるため、熱間鍛造後連続的な調整冷却するか或い
はオーステナイト化温度以上に加熱した後連続的な調整
冷却して、ベイナイトを主体とする金属組織にすること
ができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
本実施例に係る窒化処理した鋼部材の製造方法につい
て、第１図に基いて説明しておく。
て、第１図に基いて説明しておく。
本願の製造方法を適用するのに適した鋼材料として
は、重量％にてＣが0.15〜0.35、Siが0.50以下、Mnが0.
50〜1.20、Crが0.80〜1.20、Ｖが0.05〜0.20、Moが0.05
〜0.50を含んだ鋼であることが望ましい。
は、重量％にてＣが0.15〜0.35、Siが0.50以下、Mnが0.
50〜1.20、Crが0.80〜1.20、Ｖが0.05〜0.20、Moが0.05
〜0.50を含んだ鋼であることが望ましい。
先ず、鋼材を熱間鍛造に供するのに適した形状に切断
し、次にその鋼材を熱間鍛造して所定の形状の鋼部材と
する。但し、この熱間鍛造するときの温度はオーステナ
イト化温度（約730℃）よりも高い。
し、次にその鋼材を熱間鍛造して所定の形状の鋼部材と
する。但し、この熱間鍛造するときの温度はオーステナ
イト化温度（約730℃）よりも高い。
次に、上記熱間鍛造されオーステナイト化温度よりも
高温の鋼部材を0.4〜4.0℃/secの冷却速度で調整冷却に
より鋼部材の金属組織をベイナイトを主体とする組織に
する。或いは、熱間鍛造後冷却してから再びオーステナ
イト化温度以上に加熱後調整冷却により鋼部材の金属組
織をベイナイトを主体とする組織にする。上記ベイナイ
トを主体とする組織にするのに従来周知の恒温冷却によ
り行なってもよいが、上記のような鋼材料を用いる場合
には、焼入れ性向上元素であるMoとMnとCrとを適当に添
加してあるので上記のように連続的な調整冷却によって
ベイナイト組織とすることが出来る。上記ベイナイトを
主体とする金属組織は、フェライト＋パーライト組織で
あってもよいが、面積率で50％以上のベイナイトを含む
ことが望ましい。
高温の鋼部材を0.4〜4.0℃/secの冷却速度で調整冷却に
より鋼部材の金属組織をベイナイトを主体とする組織に
する。或いは、熱間鍛造後冷却してから再びオーステナ
イト化温度以上に加熱後調整冷却により鋼部材の金属組
織をベイナイトを主体とする組織にする。上記ベイナイ
トを主体とする組織にするのに従来周知の恒温冷却によ
り行なってもよいが、上記のような鋼材料を用いる場合
には、焼入れ性向上元素であるMoとMnとCrとを適当に添
加してあるので上記のように連続的な調整冷却によって
ベイナイト組織とすることが出来る。上記ベイナイトを
主体とする金属組織は、フェライト＋パーライト組織で
あってもよいが、面積率で50％以上のベイナイトを含む
ことが望ましい。
次に、上記ベイナイトを主体とする金属組織の鋼部材
を機械加工し、或いは必要に応じて焼戻し処理を施して
から機械加工して機械部品の形状にする。この場合、フ
ェライト＋ベイナイト＋ソルバイト（焼戻しマルテンサ
イト）の金属組織となるが、面積率で50％以上のベイナ
イトを含むことが望ましい。
を機械加工し、或いは必要に応じて焼戻し処理を施して
から機械加工して機械部品の形状にする。この場合、フ
ェライト＋ベイナイト＋ソルバイト（焼戻しマルテンサ
イト）の金属組織となるが、面積率で50％以上のベイナ
イトを含むことが望ましい。
次に、上記鋼部材に窒化処理又は軟窒化処理を施し、
鋼部材の表層に約10μｍ程度の窒化鉄（Fe2N、Fe3N、Fe
4N）の被膜を形成するとともに内部には拡散窒化層を形
成する。上記窒化処理や軟窒化処理の技術は公知のもの
なので詳しい説明は省略する。
鋼部材の表層に約10μｍ程度の窒化鉄（Fe2N、Fe3N、Fe
4N）の被膜を形成するとともに内部には拡散窒化層を形
成する。上記窒化処理や軟窒化処理の技術は公知のもの
なので詳しい説明は省略する。
次に、上記鋼部材に、ショット径（Ｄ）／窒化鉄被膜
厚（ｔ）＝15〜60、ショットのロックウェル硬さ（H
RC）＝45〜60、ショット速度（Ｖ）＝50〜120m/secの条
件にてショットピーニング処理を施す。但し、ショット
径（Ｄ）と膜厚（ｔ）は何れも同じ単位（例えばμｍ）
での値を用いる。
厚（ｔ）＝15〜60、ショットのロックウェル硬さ（H
RC）＝45〜60、ショット速度（Ｖ）＝50〜120m/secの条
件にてショットピーニング処理を施す。但し、ショット
径（Ｄ）と膜厚（ｔ）は何れも同じ単位（例えばμｍ）
での値を用いる。
上記の製造方法により得られる鋼部材は、ベイナイト
組織の利点（高硬度で靱性が高いこと）に加えて、窒化
処理による利点（高硬度の窒化鉄被膜及び拡散窒化層を
有し、疲労寿命に優れること）と、ショットピーニング
処理による利点（内部の金属組織に残留圧縮応力が形成
されて疲労寿命に優れること）と兼備したものとなる。
組織の利点（高硬度で靱性が高いこと）に加えて、窒化
処理による利点（高硬度の窒化鉄被膜及び拡散窒化層を
有し、疲労寿命に優れること）と、ショットピーニング
処理による利点（内部の金属組織に残留圧縮応力が形成
されて疲労寿命に優れること）と兼備したものとなる。
次に、ショットピーニング処理の処理条件と疲労寿命
の向上との相関関係を調べる為に実際に行なった実験例
Ｉと実験例IIについて説明する。
の向上との相関関係を調べる為に実際に行なった実験例
Ｉと実験例IIについて説明する。
〈実験例Ｉ〉 使用した鋼材の組成を次の第１表に示す。
（１）試験片の作成 上記組成の鋼材を熱間鍛造後900℃に加熱し、次に1.0
℃/secの冷却速度で冷却しオーステンパー処理して、フ
ェライト＋ベイナイト組織（ベイナイトの面積率70％）
の試験片を製作した。
℃/secの冷却速度で冷却しオーステンパー処理して、フ
ェライト＋ベイナイト組織（ベイナイトの面積率70％）
の試験片を製作した。
次に上記試験片を機械加工して直径＝10mm、切欠Ｒ＝
1.0mmの疲労試験片を作成した。
1.0mmの疲労試験片を作成した。
（２）窒化処理 次に、上記試験片に、570℃×3Hr、NH3/RX＝50/50の
条件にてガス軟窒化処理を施した。この窒化処理により
表面に形成された窒化鉄被膜の膜厚は10μｍであった。
尚、上記RXは吸熱型変性ガスである。
条件にてガス軟窒化処理を施した。この窒化処理により
表面に形成された窒化鉄被膜の膜厚は10μｍであった。
尚、上記RXは吸熱型変性ガスである。
（３）ショットピーニング処理 上記疲労試験片に種々の径のスチールショットを用い
てショットピーニング処理を施してから疲労試験片を疲
労試験に供した。
てショットピーニング処理を施してから疲労試験片を疲
労試験に供した。
ショットピーニングの条件は、ショットのロックウェ
ル硬さ（HRC）＝48、ショット速度（Ｖ）＝80m/sec、疲
労試験応力＝45Kgf/mm2であった。
ル硬さ（HRC）＝48、ショット速度（Ｖ）＝80m/sec、疲
労試験応力＝45Kgf/mm2であった。
（４）疲労試験結果 疲労試験結果をショット径（Ｄ）、窒化鉄被膜の膜厚
（ｔ）とし、D/tのパラメータを横軸に、また疲労寿命
比を縦軸にして整理すると第１図のような結果が得られ
た。ここで、疲労寿命比＝1.0は窒化処理したままでシ
ョットピーニング処理を施さない試験片の場合である。
（ｔ）とし、D/tのパラメータを横軸に、また疲労寿命
比を縦軸にして整理すると第１図のような結果が得られ
た。ここで、疲労寿命比＝1.0は窒化処理したままでシ
ョットピーニング処理を施さない試験片の場合である。
第１図から判るように、D/t＝15〜60の範囲のときに
疲労寿命が４倍以上向上した。
疲労寿命が４倍以上向上した。
D/t＜15では、ショット径（Ｄ）が小さく或いは被膜
の膜厚（ｔ）が大きいために、ショットによるヘルツの
接触応力が表層部に発生し、窒化鉄被膜下にショットピ
ーニングの影響が及ばず、残留圧縮応力の形成が不十分
となることから、疲労寿命の向上が不十分となる。
の膜厚（ｔ）が大きいために、ショットによるヘルツの
接触応力が表層部に発生し、窒化鉄被膜下にショットピ
ーニングの影響が及ばず、残留圧縮応力の形成が不十分
となることから、疲労寿命の向上が不十分となる。
D/t＞60では、ショットの打撃力が過大で且つヘルツ
の接触応力が内部に及び、内部の鋼材料が降伏状態とな
って表層の窒化鉄被膜を内側から支持する支持作用が不
十分となり、窒化鉄被膜にクラックが発生しやすくなる
ことから、疲労寿命の向上が不十分となる。
の接触応力が内部に及び、内部の鋼材料が降伏状態とな
って表層の窒化鉄被膜を内側から支持する支持作用が不
十分となり、窒化鉄被膜にクラックが発生しやすくなる
ことから、疲労寿命の向上が不十分となる。
〈実験例II〉 上記実験例Ｉと同様に製作した試験片にショット径
（Ｄ）0.4mm、つまりD/t＝40で且つショットの硬さとシ
ョット速度を変えてショットピーニング処理を施し、疲
労試験（疲労試験応力＝45Kgf/mm2）に供した。
（Ｄ）0.4mm、つまりD/t＝40で且つショットの硬さとシ
ョット速度を変えてショットピーニング処理を施し、疲
労試験（疲労試験応力＝45Kgf/mm2）に供した。
その結果、次の第２表のような結果となり、それを図
示すると第３図のようになった。
示すると第３図のようになった。
第２表及び第３図から判るように、ショットのロック
ウェル硬さ（HRC）＝45〜60、ショット速度（Ｖ）＝50
〜120m/secの範囲のときに疲労寿命が４倍以上に向上す
る。
ウェル硬さ（HRC）＝45〜60、ショット速度（Ｖ）＝50
〜120m/secの範囲のときに疲労寿命が４倍以上に向上す
る。
HRC＜45では、ショットの加工力が小さく、残留圧縮
応力の形成が不十分となることから、疲労寿命の向上が
十分でない。
応力の形成が不十分となることから、疲労寿命の向上が
十分でない。
HRC＞60では、ショットの硬さが過大で、窒化鉄被膜
にクラックが発生することから、疲労寿命の向上が十分
でない。
にクラックが発生することから、疲労寿命の向上が十分
でない。
また、ショット速度（Ｖ）＜50m/secでは、ショット
の運動エネルギが不十分で、加工力が不足するため疲労
寿命の向上が十分でない。ショット速度（Ｖ）＞120m/s
ecでは、ショットの加工力が過大となるため疲労寿命の
向上が十分でない。
の運動エネルギが不十分で、加工力が不足するため疲労
寿命の向上が十分でない。ショット速度（Ｖ）＞120m/s
ecでは、ショットの加工力が過大となるため疲労寿命の
向上が十分でない。
上記実験例Ｉと実験例IIの結果を総合すると、結局最
も望ましいショットピーニング処理の条件は次のように
なる。
も望ましいショットピーニング処理の条件は次のように
なる。
（ｉ）ショット径（Ｄ）／窒化鉄被膜の膜厚（ｔ）＝15
〜60、 （ii）ショットのロックウェル硬さ（HRC）＝45〜60、 （iii）ショット速度（Ｖ）＝50〜120m/sec 上記のように、鋼部材をベイナイトを主体とする金属
組織とし、その鋼部材に窒化処理や軟窒化処理を施し、
その後上記の条件でショットピーニング処理を施すと、
前述の如くベイナイトの特性と窒化処理により得られる
特性とショットピーニング処理により得られる特性とを
兼備した鋼部材を製造することが出来る。
〜60、 （ii）ショットのロックウェル硬さ（HRC）＝45〜60、 （iii）ショット速度（Ｖ）＝50〜120m/sec 上記のように、鋼部材をベイナイトを主体とする金属
組織とし、その鋼部材に窒化処理や軟窒化処理を施し、
その後上記の条件でショットピーニング処理を施すと、
前述の如くベイナイトの特性と窒化処理により得られる
特性とショットピーニング処理により得られる特性とを
兼備した鋼部材を製造することが出来る。
図面は本発明の実施例に係るもので、第１図は本実施例
に係る窒化処理した鋼部材の製造方法の製造工程図、第
２図は実験例Ｉで得られたショット径／窒化鉄被膜の膜
厚と疲労寿命比の関係を示す線図、第３図は実験例IIで
得られたショットのロックウェル硬さとショット速度の
疲労寿命比の関係を示す図である。
に係る窒化処理した鋼部材の製造方法の製造工程図、第
２図は実験例Ｉで得られたショット径／窒化鉄被膜の膜
厚と疲労寿命比の関係を示す線図、第３図は実験例IIで
得られたショットのロックウェル硬さとショット速度の
疲労寿命比の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１Ｚ 38/24 38/24
Claims (2)
- 【請求項１】鋼部材を、熱間鍛造後冷却するか或いはオ
ーステナイト化温度以上に加熱した後冷却して、ベイナ
イトを主体とする金属組織とし、 次にこの鋼部材に窒化処理又は軟窒化処理を施し、 次にこの鋼部材に、ショット径／窒化化合物膜厚＝15〜
60、ショットのロックウェル硬さ＝45〜60、ショット速
度＝50〜120m/secの条件にてショットピーニング処理を
施すことを特徴とする窒化処理した鋼部材の製造方法。 - 【請求項２】上記鋼部材の鋼材料として、重量％にてＣ
が0.15〜0.35、Siが0.50以下、Mnが0.50〜1.20、Crが0.
80〜1.20、Ｖが0.05〜0.20、Moが0.05〜0.50を含んだ鋼
材料を用いることを特徴とする請求項１に記載の鋼部材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30444788A JP2741222B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 窒化処理した鋼部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30444788A JP2741222B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 窒化処理した鋼部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02149616A JPH02149616A (ja) | 1990-06-08 |
| JP2741222B2 true JP2741222B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=17933121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30444788A Expired - Fee Related JP2741222B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 窒化処理した鋼部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2741222B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005256870A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Toyota Motor Corp | 無端金属ベルトの製造方法 |
| JP2006291310A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Daido Steel Co Ltd | クランクシャフト及びその製造方法 |
| JP4752635B2 (ja) * | 2006-06-15 | 2011-08-17 | 住友金属工業株式会社 | 軟窒化部品の製造方法 |
| JP5025666B2 (ja) * | 2009-01-09 | 2012-09-12 | 住友金属工業株式会社 | 窒化処理鋼材 |
| JP5601990B2 (ja) * | 2010-11-24 | 2014-10-08 | 株式会社ヴァレオジャパン | 斜板式圧縮機及び斜板式圧縮機の斜板の表面処理方法 |
| WO2012115135A1 (ja) * | 2011-02-23 | 2012-08-30 | Ｄｏｗａサーモテック株式会社 | 窒化鋼部材およびその製造方法 |
| JP7365773B2 (ja) * | 2019-02-13 | 2023-10-20 | 株式会社日立製作所 | 軟磁性材料及びその製造方法並びに軟磁性材料を用いた電動機 |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP30444788A patent/JP2741222B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02149616A (ja) | 1990-06-08 |
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