JP3282654B2 - 浸炭窒化焼入方法および転動部品 - Google Patents
浸炭窒化焼入方法および転動部品Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力伝達部品、特
に歯車やその他の転動部品に適用される表面硬化熱処理
に係わり、合金成分や表面の炭素や窒素を過度に増加さ
せることなく、表面硬さを確保し、耐摩耗性を向上させ
ることのできる浸炭窒化焼入方法と、このような特性を
備えた転動部品に関するものである。
に歯車やその他の転動部品に適用される表面硬化熱処理
に係わり、合金成分や表面の炭素や窒素を過度に増加さ
せることなく、表面硬さを確保し、耐摩耗性を向上させ
ることのできる浸炭窒化焼入方法と、このような特性を
備えた転動部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、歯車などの転動部品において
は、その内部の強靭性を損なうことなく表面硬さを増
し、耐摩耗性を向上させることを目的に、はだ焼鋼と称
せられる炭素鋼(JIS G 4051に規定されるS
15CK,S20CKなど)や、クロム鋼(JIS G
4104に規定されるSCr415,SCr420な
ど),クロムモリブデン鋼(JIS G 4105に規
定されるSCM420,SCM421など),ニッケル
クロムモリブデン鋼(JIS G 4103に規定され
るSNCM220,SNCM420など)などを素材と
して、これに浸炭焼入や浸炭窒化焼入を施すようにして
いる。
は、その内部の強靭性を損なうことなく表面硬さを増
し、耐摩耗性を向上させることを目的に、はだ焼鋼と称
せられる炭素鋼(JIS G 4051に規定されるS
15CK,S20CKなど)や、クロム鋼(JIS G
4104に規定されるSCr415,SCr420な
ど),クロムモリブデン鋼(JIS G 4105に規
定されるSCM420,SCM421など),ニッケル
クロムモリブデン鋼(JIS G 4103に規定され
るSNCM220,SNCM420など)などを素材と
して、これに浸炭焼入や浸炭窒化焼入を施すようにして
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な転動部品においては、近年、機械装置の高出力化に伴
って高面圧化が進むと共に、高寿命化の要請が高まりつ
つあり、従来以上の強度,耐摩耗性が求められている。
な転動部品においては、近年、機械装置の高出力化に伴
って高面圧化が進むと共に、高寿命化の要請が高まりつ
つあり、従来以上の強度,耐摩耗性が求められている。
【0004】このような転動部品の強度を向上させるに
は、例えば、素材鋼中のCrなどの合金成分を増量する
ことや、浸炭および浸炭窒化処理において、素材鋼表面
への浸炭量および窒化量を増加するなどの方法が考えら
れる。
は、例えば、素材鋼中のCrなどの合金成分を増量する
ことや、浸炭および浸炭窒化処理において、素材鋼表面
への浸炭量および窒化量を増加するなどの方法が考えら
れる。
【0005】しかしながら、合金成分の増量による方法
では、材料コストの増加が避けられないばかりか、合金
成分の増加によって被削性が劣化し、素材鋼の機械加工
が困難になるという問題が生ずる。
では、材料コストの増加が避けられないばかりか、合金
成分の増加によって被削性が劣化し、素材鋼の機械加工
が困難になるという問題が生ずる。
【0006】また、通常の浸炭処理によって表面C量を
増加するにしても、0.95%程度が限度であって、こ
れ以上では通常セメンタイトが網状に析出することによ
って逆に強度が低下することが判っており、いずれにし
ても充分な強度を得ることはできない。
増加するにしても、0.95%程度が限度であって、こ
れ以上では通常セメンタイトが網状に析出することによ
って逆に強度が低下することが判っており、いずれにし
ても充分な強度を得ることはできない。
【0007】さらに、窒化量の増加については、素材鋼
がS15CK,S20CKなどの炭素鋼の場合には、表
面N量を高くすること自体が困難である。
がS15CK,S20CKなどの炭素鋼の場合には、表
面N量を高くすること自体が困難である。
【0008】素材鋼が、SCr415,SCr420,
SCM420,SNCM220などのようなCr含有鋼
の場合には、0.40%以上のN量を確保することが可
能であるが、従来の焼入方法では、N量が増加すると表
面のMs点(マルテンサイト変態開始温度)が低下する
こと、さらにクロム窒化物(CrN)の析出によるマト
リックスのCr低下によって焼入性が劣化し、硬さ低下
を招くことから耐摩耗性が劣化する。このような硬さ低
下を回避するためには、焼入時の冷却速度を上げること
が容易に考えられるが、冷却速度の増加によって同時に
CrNの析出量も低下することになる。このCrNは、
それ自体硬く、耐摩耗性向上に寄与しているため、単に
冷却速度を上げるだけでは、必ずしも最良の対策とはな
り得ないという問題点があり、これらの問題点を解決す
ることがCr含有鋼を用いた転動部品において、浸炭窒
化焼入により強度および耐摩耗性を向上させるための課
題となっていた。
SCM420,SNCM220などのようなCr含有鋼
の場合には、0.40%以上のN量を確保することが可
能であるが、従来の焼入方法では、N量が増加すると表
面のMs点(マルテンサイト変態開始温度)が低下する
こと、さらにクロム窒化物(CrN)の析出によるマト
リックスのCr低下によって焼入性が劣化し、硬さ低下
を招くことから耐摩耗性が劣化する。このような硬さ低
下を回避するためには、焼入時の冷却速度を上げること
が容易に考えられるが、冷却速度の増加によって同時に
CrNの析出量も低下することになる。このCrNは、
それ自体硬く、耐摩耗性向上に寄与しているため、単に
冷却速度を上げるだけでは、必ずしも最良の対策とはな
り得ないという問題点があり、これらの問題点を解決す
ることがCr含有鋼を用いた転動部品において、浸炭窒
化焼入により強度および耐摩耗性を向上させるための課
題となっていた。
【0009】
【発明の目的】本発明は、Cr含有鋼を用いた歯車など
の転動部品の浸炭窒化焼入における上記課題に着目して
なされたものであって、合金成分や、表面への浸炭量や
窒化量を過度に増加させることなく、表面硬さを確保
し、耐摩耗性を向上させることのできる浸炭窒化焼入方
法と、合金成分や、浸炭量,窒化量がさほど多くないに
も拘らず表面硬さが高く、耐摩耗性に優れた転動部品を
提供することを目的としている。
の転動部品の浸炭窒化焼入における上記課題に着目して
なされたものであって、合金成分や、表面への浸炭量や
窒化量を過度に増加させることなく、表面硬さを確保
し、耐摩耗性を向上させることのできる浸炭窒化焼入方
法と、合金成分や、浸炭量,窒化量がさほど多くないに
も拘らず表面硬さが高く、耐摩耗性に優れた転動部品を
提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係わ
る浸炭窒化焼入方法は、Crを含有するはだ焼鋼からな
るワークに浸炭窒化焼入処理を施すに際して、ワーク表
面下10μmから50μmの部位における総窒素量が
0.3%以上となる浸炭窒化処理を施したのち、ワーク
表面下200μmまでの部位における800℃から60
0℃までの冷却速度が毎秒110℃以上、500℃から
400℃までの冷却速度がマルテンサイト変態する臨界
冷却速度以上かつ毎秒100℃以下となる焼入処理を施
す構成とし、本発明に係わる浸炭窒化焼入方法の実施態
様として請求項2に係わる浸炭窒化焼入方法は、ワーク
が転動部品である構成としたことを特徴としており、こ
のような浸炭窒化焼入方法の構成を前述した従来の課題
を解決するための手段としている。
る浸炭窒化焼入方法は、Crを含有するはだ焼鋼からな
るワークに浸炭窒化焼入処理を施すに際して、ワーク表
面下10μmから50μmの部位における総窒素量が
0.3%以上となる浸炭窒化処理を施したのち、ワーク
表面下200μmまでの部位における800℃から60
0℃までの冷却速度が毎秒110℃以上、500℃から
400℃までの冷却速度がマルテンサイト変態する臨界
冷却速度以上かつ毎秒100℃以下となる焼入処理を施
す構成とし、本発明に係わる浸炭窒化焼入方法の実施態
様として請求項2に係わる浸炭窒化焼入方法は、ワーク
が転動部品である構成としたことを特徴としており、こ
のような浸炭窒化焼入方法の構成を前述した従来の課題
を解決するための手段としている。
【0011】また、本発明の請求項3に係わる転動部品
は、表面下10μmから50μmの部位における総窒素
量が0.3%以上である浸炭窒化焼入組織を有し、表面
下200μmまでの部位におけるクロム窒化物のサイズ
が0.06μm以下である構成とし、このような浸炭窒
化焼入方法の構成を前述した従来の課題を解決するため
の手段としたことを特徴としている。
は、表面下10μmから50μmの部位における総窒素
量が0.3%以上である浸炭窒化焼入組織を有し、表面
下200μmまでの部位におけるクロム窒化物のサイズ
が0.06μm以下である構成とし、このような浸炭窒
化焼入方法の構成を前述した従来の課題を解決するため
の手段としたことを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明に係わる浸炭窒化焼入方法
においては、析出したCrNの硬さを利用して耐摩耗性
を向上させる観点からCrを含有するはだ焼鋼をワーク
素材として使用するようにしているが、このようなCr
含有鋼としては、例えば、前述したクロム鋼(JIS
G 4104)やクロムモリブデン鋼(JIS G 4
105),ニッケルクロムモリブデン鋼(JIS G
4103)のうちの炭素含有量の低いもの、すなわちS
Cr415,SCr420,SCM415,SCM41
8,SCM420,SCM421,SCM822,SN
CM220,SNCM415,SNCM420,SNC
M616,SNCM815として規定される鋼材などを
使用することができる。
においては、析出したCrNの硬さを利用して耐摩耗性
を向上させる観点からCrを含有するはだ焼鋼をワーク
素材として使用するようにしているが、このようなCr
含有鋼としては、例えば、前述したクロム鋼(JIS
G 4104)やクロムモリブデン鋼(JIS G 4
105),ニッケルクロムモリブデン鋼(JIS G
4103)のうちの炭素含有量の低いもの、すなわちS
Cr415,SCr420,SCM415,SCM41
8,SCM420,SCM421,SCM822,SN
CM220,SNCM415,SNCM420,SNC
M616,SNCM815として規定される鋼材などを
使用することができる。
【0013】本発明に係わる浸炭窒化焼入方法において
行われる浸炭窒化処理方法については、とくに制約はな
く、常法に基づいて、例えばRXガスなどの浸炭性ガス
を用いたガス浸炭法、およびアンモニアガスを用いたガ
ス窒化方法を適用することができる。
行われる浸炭窒化処理方法については、とくに制約はな
く、常法に基づいて、例えばRXガスなどの浸炭性ガス
を用いたガス浸炭法、およびアンモニアガスを用いたガ
ス窒化方法を適用することができる。
【0014】また、焼入処理方法についてもとくに制約
はなく、例えばソルト焼入、油焼入などが適用され、焼
入時のソルト温度および油温度の調整、さらには、ソル
ト浴槽および油槽の撹拌速度を調整することによってワ
ークの冷却速度を制御することができる。なお、焼入の
後、残留応力除去を目的に、200℃近辺での焼戻しが
行われる。
はなく、例えばソルト焼入、油焼入などが適用され、焼
入時のソルト温度および油温度の調整、さらには、ソル
ト浴槽および油槽の撹拌速度を調整することによってワ
ークの冷却速度を制御することができる。なお、焼入の
後、残留応力除去を目的に、200℃近辺での焼戻しが
行われる。
【0015】
【発明の作用】ワークは、浸炭窒化処理温度(通常80
0〜900℃)においては、オーステナイト状態であ
り、この状態において窒素は、最大2.8重量%程度ま
で固溶するが、マルテンサイト状態ではほとんど固溶し
ない。したがって、浸炭窒化処理したワークを冷却する
過程において、窒素は、その一部がマルテンサイトに過
飽和に固溶するものの、大部分はクロム窒化物(Cr
N)として析出することになる。
0〜900℃)においては、オーステナイト状態であ
り、この状態において窒素は、最大2.8重量%程度ま
で固溶するが、マルテンサイト状態ではほとんど固溶し
ない。したがって、浸炭窒化処理したワークを冷却する
過程において、窒素は、その一部がマルテンサイトに過
飽和に固溶するものの、大部分はクロム窒化物(Cr
N)として析出することになる。
【0016】このCrNは、800℃以下の温度で析出
し始めるが、温度の高い段階で析出したものは、窒素お
よびクロム、特に窒素の拡散速度が早いために粗大化し
易い傾向にある。しかし、500℃以下の温度において
は、窒素の拡散速度が比較的遅くなることから、小さな
サイズのCrNが数多く分散して析出する傾向が顕著に
なる。
し始めるが、温度の高い段階で析出したものは、窒素お
よびクロム、特に窒素の拡散速度が早いために粗大化し
易い傾向にある。しかし、500℃以下の温度において
は、窒素の拡散速度が比較的遅くなることから、小さな
サイズのCrNが数多く分散して析出する傾向が顕著に
なる。
【0017】本発明の請求項1に係わる浸炭窒化焼入方
法においては、800℃から600℃までの温度範囲を
比較的早い冷却速度で冷却するようにしているので、粗
大なCrNの大量析出が避けられることから、マトリッ
クス中のCr低下がなくなり、焼入性を損なうことがな
く、500℃から400℃までの温度範囲を比較的遅い
冷却速度で冷却しても充分にマルテンサイトに変態する
と共に、比較的遅い速度で冷却されるあいだに小さなサ
イズのCrNが多数分散して析出するので、このCrN
の総量が少なくても充分な耐摩耗性が確保されることに
なる。
法においては、800℃から600℃までの温度範囲を
比較的早い冷却速度で冷却するようにしているので、粗
大なCrNの大量析出が避けられることから、マトリッ
クス中のCr低下がなくなり、焼入性を損なうことがな
く、500℃から400℃までの温度範囲を比較的遅い
冷却速度で冷却しても充分にマルテンサイトに変態する
と共に、比較的遅い速度で冷却されるあいだに小さなサ
イズのCrNが多数分散して析出するので、このCrN
の総量が少なくても充分な耐摩耗性が確保されることに
なる。
【0018】このとき、ワーク表面部(表面下10μm
から50μm)における総窒素量が0.3%に満たない
場合には、マトリックスの硬さが確保できなくなると共
に、後述する微細CrNの充分な析出量を得ることがで
きず耐摩耗性を得ることができなくなる。
から50μm)における総窒素量が0.3%に満たない
場合には、マトリックスの硬さが確保できなくなると共
に、後述する微細CrNの充分な析出量を得ることがで
きず耐摩耗性を得ることができなくなる。
【0019】また、800℃から600℃までの温度範
囲におけるワーク表層部の冷却速度が毎秒110℃未満
の場合には、粗大なCrNの析出を充分に防止すること
ができず、マトリックスのCr量が低下して、焼入性の
劣化を来すことになる。
囲におけるワーク表層部の冷却速度が毎秒110℃未満
の場合には、粗大なCrNの析出を充分に防止すること
ができず、マトリックスのCr量が低下して、焼入性の
劣化を来すことになる。
【0020】さらに、500℃から400℃までの温度
範囲におけるワークの冷却速度がマルテンサイト変態の
臨界冷却速度に満たない場合には、マトリックス組織を
マルテンサイトとすることができなくなると共に、この
温度範囲における冷却速度が毎秒100℃を超えた場合
には、窒素の拡散速度との関係から、微細CrNの充分
な析出量を確保することができず、目標とする耐摩耗性
を得ることができなくなる。
範囲におけるワークの冷却速度がマルテンサイト変態の
臨界冷却速度に満たない場合には、マトリックス組織を
マルテンサイトとすることができなくなると共に、この
温度範囲における冷却速度が毎秒100℃を超えた場合
には、窒素の拡散速度との関係から、微細CrNの充分
な析出量を確保することができず、目標とする耐摩耗性
を得ることができなくなる。
【0021】本発明に係わる浸炭窒化焼入方法の実施態
様として請求項2に係わる浸炭窒化焼入方法において
は、ワークが転動部品、すなわち当該浸炭窒化焼入方法
を歯車などの転動部品の製造に適用しているので、転動
部品の表面硬さが向上し、耐摩耗性の優れたものとな
る。
様として請求項2に係わる浸炭窒化焼入方法において
は、ワークが転動部品、すなわち当該浸炭窒化焼入方法
を歯車などの転動部品の製造に適用しているので、転動
部品の表面硬さが向上し、耐摩耗性の優れたものとな
る。
【0022】本発明の請求項3に係わる転動部品におい
ては、表面下10μmから50μmの部位における総窒
素量が0.3%以上である浸炭窒化焼入組織を有し、表
面下200μmまでの部位におけるクロム窒化物のサイ
ズが0.06μm以下となっている。すなわちクロム窒
化物が微細に分散析出しているのでクロム窒化物の総量
が少なく、マトリックス中Crの低下が防止されて焼入
性が確保されると共に、微細に分散したクロム窒化物が
耐摩耗性向上に寄与することから、転動部品としての表
面硬さおよび耐摩耗性が確保されることになる。
ては、表面下10μmから50μmの部位における総窒
素量が0.3%以上である浸炭窒化焼入組織を有し、表
面下200μmまでの部位におけるクロム窒化物のサイ
ズが0.06μm以下となっている。すなわちクロム窒
化物が微細に分散析出しているのでクロム窒化物の総量
が少なく、マトリックス中Crの低下が防止されて焼入
性が確保されると共に、微細に分散したクロム窒化物が
耐摩耗性向上に寄与することから、転動部品としての表
面硬さおよび耐摩耗性が確保されることになる。
【0023】このとき、ワーク表面部における総窒素量
が0.3%に満たない場合には、マトリックスの硬さが
確保できなくなると共に、微細CrNの充分な析出量を
得ることができず耐摩耗性を得ることができなくなる。
また、クロム窒化物のサイズが0.06μmが超えた場
合には、もはや微細CrNとは言えず、マトリックス中
のCr量が低下して焼入性が損われ、十分な硬さおよび
耐摩耗性が得られなくなる。
が0.3%に満たない場合には、マトリックスの硬さが
確保できなくなると共に、微細CrNの充分な析出量を
得ることができず耐摩耗性を得ることができなくなる。
また、クロム窒化物のサイズが0.06μmが超えた場
合には、もはや微細CrNとは言えず、マトリックス中
のCr量が低下して焼入性が損われ、十分な硬さおよび
耐摩耗性が得られなくなる。
【0024】
【発明の効果】本発明に係わる浸炭窒化焼入方法におい
ては、ワーク表面下10μmから50μmの部位におけ
る総窒素量が0.3%以上となるような浸炭窒化処理を
施したのち、ワーク表面下200μmまでの部位におけ
る800℃から600℃までの冷却速度が毎秒110℃
以上、500℃から400℃までの冷却速度がマルテン
サイト変態する臨界冷却速度以上かつ毎秒100℃以下
となるような焼入処理を施すようにしているので、高温
域における粗大なCrNの析出によるマトリックス中C
rの低下を有効に防止して焼入性を確保することがで
き、その後の比較的遅い冷却速度においてもマルテンサ
イト組織を得ることができると共に、析出のための時間
を充分に確保することができ、微細なCrNが充分に析
出されることから、耐摩耗性を高めることができるとい
う極めて優れた効果がもたらされる。
ては、ワーク表面下10μmから50μmの部位におけ
る総窒素量が0.3%以上となるような浸炭窒化処理を
施したのち、ワーク表面下200μmまでの部位におけ
る800℃から600℃までの冷却速度が毎秒110℃
以上、500℃から400℃までの冷却速度がマルテン
サイト変態する臨界冷却速度以上かつ毎秒100℃以下
となるような焼入処理を施すようにしているので、高温
域における粗大なCrNの析出によるマトリックス中C
rの低下を有効に防止して焼入性を確保することがで
き、その後の比較的遅い冷却速度においてもマルテンサ
イト組織を得ることができると共に、析出のための時間
を充分に確保することができ、微細なCrNが充分に析
出されることから、耐摩耗性を高めることができるとい
う極めて優れた効果がもたらされる。
【0025】本発明に係わる浸炭窒化焼入方法の実施態
様として請求項2に係わる浸炭窒化焼入方法において
は、当該浸炭窒化焼入方法を歯車などの転動部品の製造
に適用するようにしているので、表面硬さおよび耐摩耗
性に優れた転動部品を得ることができる。
様として請求項2に係わる浸炭窒化焼入方法において
は、当該浸炭窒化焼入方法を歯車などの転動部品の製造
に適用するようにしているので、表面硬さおよび耐摩耗
性に優れた転動部品を得ることができる。
【0026】本発明の請求項3に係わる転動部品は、そ
の表面部の総窒素量が0.3%以上である浸炭窒化焼入
組織を有し、表面下200μmまでの部位におけるクロ
ム窒化物のサイズが0.06μm以下であるから、合金
成分量や表面への浸炭量,窒化量が少ないにも拘らず、
転動部品としての十分な表面硬さおよび耐摩耗性を確保
することができるという極めて優れた効果がもたらされ
る。
の表面部の総窒素量が0.3%以上である浸炭窒化焼入
組織を有し、表面下200μmまでの部位におけるクロ
ム窒化物のサイズが0.06μm以下であるから、合金
成分量や表面への浸炭量,窒化量が少ないにも拘らず、
転動部品としての十分な表面硬さおよび耐摩耗性を確保
することができるという極めて優れた効果がもたらされ
る。
【0027】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
【0028】まず、JIS G 4052に規定される
SCr420H鋼を使用して、25mm径の丸棒試験片
と、70mm径×10mm厚さの摩擦摩耗試験片をそれ
ぞれ9個ずつ作成した。
SCr420H鋼を使用して、25mm径の丸棒試験片
と、70mm径×10mm厚さの摩擦摩耗試験片をそれ
ぞれ9個ずつ作成した。
【0029】次に、それぞれの試験片に、図1に示すよ
うな条件の浸炭窒化処理を施し、浸炭窒化時間、浸炭窒
化におけるRXガス(キャリヤガス)中のアンモニア濃
度、およびカーボンポテンシャルを増減することによっ
て、浸炭窒化量の異なる浸炭窒化処理を施した。
うな条件の浸炭窒化処理を施し、浸炭窒化時間、浸炭窒
化におけるRXガス(キャリヤガス)中のアンモニア濃
度、およびカーボンポテンシャルを増減することによっ
て、浸炭窒化量の異なる浸炭窒化処理を施した。
【0030】次いで、このような条件のもとに浸炭窒化
処理を終えた各試験片を840℃の浸炭窒化温度から、
160℃に保持したソルト浴槽、あるいは75℃に保持
した油槽中に急冷すると共に、必要に応じて撹拌するこ
とにより、それぞれの冷却速度の焼入処理を行ったの
ち、170℃×2時間の焼戻しを施した。
処理を終えた各試験片を840℃の浸炭窒化温度から、
160℃に保持したソルト浴槽、あるいは75℃に保持
した油槽中に急冷すると共に、必要に応じて撹拌するこ
とにより、それぞれの冷却速度の焼入処理を行ったの
ち、170℃×2時間の焼戻しを施した。
【0031】そして、25mm径の丸棒試験片を用い
て、各試験片の表面硬さを測定すると共に、透過型電子
顕微鏡(1万倍)によって各試験片の表層部組織を観察
し、クロム窒化物のサイズおよびその分散状態を調査し
た。
て、各試験片の表面硬さを測定すると共に、透過型電子
顕微鏡(1万倍)によって各試験片の表層部組織を観察
し、クロム窒化物のサイズおよびその分散状態を調査し
た。
【0032】この結果を各試験片の表面部(表面下10
〜50μm)における炭素量,窒素量、および各温度域
におけるワーク表層部の冷却速度と共に表1に示す。
〜50μm)における炭素量,窒素量、および各温度域
におけるワーク表層部の冷却速度と共に表1に示す。
【0033】
【表1】
【0034】さらに、70mm径×10mm厚さの摩擦
摩耗試験片を用いて、図2に示す要領のピンオンディス
ク型摩擦摩耗試験を行い各試験片の耐摩耗性を比較調査
した。この結果を図3に示す。
摩耗試験片を用いて、図2に示す要領のピンオンディス
ク型摩擦摩耗試験を行い各試験片の耐摩耗性を比較調査
した。この結果を図3に示す。
【0035】なお、上記ピンオンディスク型摩擦摩耗試
験は、回転する円盤試験片Sに、ピン型相手材Pを押付
け、所定時間経過後(所定摺動距離)の最大摩耗深さを
もって耐摩耗性を評価するものであって、この実施例に
おいては、ピン型相手材Pとして、JIS G 440
1(炭素工具鋼材)に規定されるSK3鋼からなる径8
mm、先端部曲率半径100mmのものを使用すると共
に、ピンPの接触圧力150MPa、摺動速度0.28
m/sec、摺動距離24000m(約24時間)の試
験条件を採用し、潤滑油としてオートマチックトランス
ミッション用オイルを使用した。また、最大摩耗深さの
測定には触針式粗さ計を用いた。
験は、回転する円盤試験片Sに、ピン型相手材Pを押付
け、所定時間経過後(所定摺動距離)の最大摩耗深さを
もって耐摩耗性を評価するものであって、この実施例に
おいては、ピン型相手材Pとして、JIS G 440
1(炭素工具鋼材)に規定されるSK3鋼からなる径8
mm、先端部曲率半径100mmのものを使用すると共
に、ピンPの接触圧力150MPa、摺動速度0.28
m/sec、摺動距離24000m(約24時間)の試
験条件を採用し、潤滑油としてオートマチックトランス
ミッション用オイルを使用した。また、最大摩耗深さの
測定には触針式粗さ計を用いた。
【0036】これらの結果、ワーク表面部の総窒素量が
0.3%以上となる浸炭窒化処理を行ったのち、160
℃のソルト焼入を行うことによって、ワーク表層部にお
ける800℃から600℃までの冷却速度が毎秒110
℃以上となり、500℃から400℃までの冷却速度が
100℃以下となる焼入を行った発明例AないしDにお
いては、HRC61前後の表面硬さが得られると共に、
微細なCrNが多数分散して析出しており、摩擦摩耗試
験における最大摩耗深さも4μm以下であって、良好な
耐摩耗性を示すことが確認された。
0.3%以上となる浸炭窒化処理を行ったのち、160
℃のソルト焼入を行うことによって、ワーク表層部にお
ける800℃から600℃までの冷却速度が毎秒110
℃以上となり、500℃から400℃までの冷却速度が
100℃以下となる焼入を行った発明例AないしDにお
いては、HRC61前後の表面硬さが得られると共に、
微細なCrNが多数分散して析出しており、摩擦摩耗試
験における最大摩耗深さも4μm以下であって、良好な
耐摩耗性を示すことが確認された。
【0037】これに対し、800℃から600℃までの
高温域における冷却速度が遅く、逆に500℃から40
0℃までの冷却速度が比較的早い比較例EおよびF、さ
らに窒化量の少ない比較例GおよびHにおいては、浸炭
量が比較的多いこともあって、上記発明例AないしDと
ほとんど変わらない表面硬さが得られたものの、少数の
粗大なCrNが生成され、耐摩耗性が劣化することが明
らかとなった。さらに、ほとんど窒化が行われていない
比較例Iにおいては、浸炭量が多い関係上、比較的高い
表面硬さが得られたものの、CrNの生成が認められ
ず、耐摩耗性が極めて低くなることが確認された。
高温域における冷却速度が遅く、逆に500℃から40
0℃までの冷却速度が比較的早い比較例EおよびF、さ
らに窒化量の少ない比較例GおよびHにおいては、浸炭
量が比較的多いこともあって、上記発明例AないしDと
ほとんど変わらない表面硬さが得られたものの、少数の
粗大なCrNが生成され、耐摩耗性が劣化することが明
らかとなった。さらに、ほとんど窒化が行われていない
比較例Iにおいては、浸炭量が多い関係上、比較的高い
表面硬さが得られたものの、CrNの生成が認められ
ず、耐摩耗性が極めて低くなることが確認された。
【図1】本発明に係わる浸炭窒化焼入方法の実施例にお
いて採用した浸炭窒化処理条件を示すグラフである。
いて採用した浸炭窒化処理条件を示すグラフである。
【図2】本発明に係わる浸炭窒化焼入方法の実施例にお
いて耐摩耗性の評価方法として採用したピンオンディス
ク型摩擦摩耗試験要領を示す概略説明図である。
いて耐摩耗性の評価方法として採用したピンオンディス
ク型摩擦摩耗試験要領を示す概略説明図である。
【図3】本発明に係わる浸炭窒化焼入方法の実施例にお
ける摩擦摩耗試験結果を示すグラフである。
ける摩擦摩耗試験結果を示すグラフである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−60619(JP,A) 特開 平7−138733(JP,A) 特開 平6−17189(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 1/06 C21D 9/32
Claims (3)
- 【請求項1】 Crを含有するはだ焼鋼からなるワーク
に浸炭窒化焼入処理を施すに際して、 ワーク表面下10μmから50μmの部位における総窒
素量が0.3%以上となる浸炭窒化処理を施したのち、 ワーク表面下200μmまでの部位における800℃か
ら600℃までの冷却速度が毎秒110℃以上、500
℃から400℃までの冷却速度がマルテンサイト変態す
る臨界冷却速度を超えかつ毎秒100℃以下となる焼入
処理を施すことを特徴とする浸炭窒化焼入方法。 - 【請求項2】 ワークが転動部品であることを特徴とす
る請求項1記載の浸炭窒化焼入方法。 - 【請求項3】 表面下10μmから50μmの部位にお
ける総窒素量が0.3%以上である浸炭窒化焼入組織を
有し、表面下200μmまでの部位におけるクロム窒化
物のサイズが0.06μm以下であることを特徴とする
転動部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31523496A JP3282654B2 (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 浸炭窒化焼入方法および転動部品 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31523496A JP3282654B2 (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 浸炭窒化焼入方法および転動部品 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10158727A JPH10158727A (ja) | 1998-06-16 |
JP3282654B2 true JP3282654B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=18063005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31523496A Expired - Lifetime JP3282654B2 (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 浸炭窒化焼入方法および転動部品 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3282654B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4881577B2 (ja) * | 2005-05-18 | 2012-02-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 真空浸炭処理部品およびその製法 |
KR100899578B1 (ko) * | 2007-10-01 | 2009-05-27 | 한국생산기술연구원 | 고온 진공 질화법에 의한 경화처리 방법 |
CN114427074B (zh) * | 2022-01-28 | 2024-01-19 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种高碳铬轴承零件的热处理工艺 |
-
1996
- 1996-11-26 JP JP31523496A patent/JP3282654B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10158727A (ja) | 1998-06-16 |
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