JP3381738B2 - 機械的強度に優れた機械構造部品の製造方法 - Google Patents
機械的強度に優れた機械構造部品の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、面圧強度，曲げ疲労強
度，ねじり疲労強度等の機械的強度に優れた機械構造部
品を得るのに利用される機械構造部品の製造方法に関す
るものである。
度，ねじり疲労強度等の機械的強度に優れた機械構造部
品を得るのに利用される機械構造部品の製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、機械構造部品の面圧強度，曲げ疲
労強度，ねじり疲労強度等の機械的強度を向上させるた
めに、鋼に対して表面硬化処理を行うことがよく実施さ
れており、浸炭，窒化，高周波焼入れなどの表面硬化処
理がよく採用されている（なお、この種の鋼に対する表
面硬化処理に関しては、例えば、「第３版 鉄鋼便覧第
ＶＩ巻 二次加工・表面処理・熱処理・溶接」 昭和５
７年５月３１日発行社団法人 日本鉄鋼協会編 第５６
２頁〜第６００頁『１４．表面硬化』に詳細な説明がな
されている。）。
労強度，ねじり疲労強度等の機械的強度を向上させるた
めに、鋼に対して表面硬化処理を行うことがよく実施さ
れており、浸炭，窒化，高周波焼入れなどの表面硬化処
理がよく採用されている（なお、この種の鋼に対する表
面硬化処理に関しては、例えば、「第３版 鉄鋼便覧第
ＶＩ巻 二次加工・表面処理・熱処理・溶接」 昭和５
７年５月３１日発行社団法人 日本鉄鋼協会編 第５６
２頁〜第６００頁『１４．表面硬化』に詳細な説明がな
されている。）。
【０００３】このような表面硬化処理において、例え
ば、Ｃ含有量を０．１３〜０．２３％と低くしたはだ焼
鋼を用いて浸炭や浸炭窒化処理を施すことによって、耐
摩耗性や疲労強度を向上させた機械構造部品を得ること
が良く行われているが、このほか、窒化処理（例えば、
タフトライド処理，ガス軟窒化処理，イオン窒化処理）
や高周波焼入れなども良く行われている。
ば、Ｃ含有量を０．１３〜０．２３％と低くしたはだ焼
鋼を用いて浸炭や浸炭窒化処理を施すことによって、耐
摩耗性や疲労強度を向上させた機械構造部品を得ること
が良く行われているが、このほか、窒化処理（例えば、
タフトライド処理，ガス軟窒化処理，イオン窒化処理）
や高周波焼入れなども良く行われている。
【０００４】また、最近では、窒化処理後に高周波焼入
れする複合処理が施されるようになった。
れする複合処理が施されるようになった。
【０００５】この場合、窒化時に拡散する窒素はもとよ
り、鋼に含有する炭素とともに高周波焼入れに寄与す
る。そして、これによって得られるマルテンサイトは、
優れた焼もどし軟化抵抗性と亀裂発生抵抗性を示し、転
動寿命等の機械的性質を著しく向上させる。
り、鋼に含有する炭素とともに高周波焼入れに寄与す
る。そして、これによって得られるマルテンサイトは、
優れた焼もどし軟化抵抗性と亀裂発生抵抗性を示し、転
動寿命等の機械的性質を著しく向上させる。
【０００６】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】高周波焼入れのみの場
合は表面硬さが低く転動寿命が著しく短いと共に焼もど
し軟化抵抗も低いという問題点があって、窒素と炭素を
含有したオーステナイトを急冷して得られるマルテンサ
イトのもつ優れた焼もどし軟化抵抗性や亀裂発生抵抗性
を短時間処理によってより一層活かすことができるよう
にすることが課題であった。
合は表面硬さが低く転動寿命が著しく短いと共に焼もど
し軟化抵抗も低いという問題点があって、窒素と炭素を
含有したオーステナイトを急冷して得られるマルテンサ
イトのもつ優れた焼もどし軟化抵抗性や亀裂発生抵抗性
を短時間処理によってより一層活かすことができるよう
にすることが課題であった。
【０００８】
【発明の目的】本発明は、上述した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、窒素と炭素を含有したオー
ステナイトを急冷して得られるマルテンサイトのもつ優
れた焼もどし軟化抵抗性や亀裂発生抵抗性を短時間処理
によってより一層活かすことが可能であり、面圧強度
（耐ピッチング疲労特性），曲げ疲労強度，ねじり疲労
強度等の機械的強度により一層優れた機械構造部品を得
ることを目的としている。
みてなされたものであって、窒素と炭素を含有したオー
ステナイトを急冷して得られるマルテンサイトのもつ優
れた焼もどし軟化抵抗性や亀裂発生抵抗性を短時間処理
によってより一層活かすことが可能であり、面圧強度
（耐ピッチング疲労特性），曲げ疲労強度，ねじり疲労
強度等の機械的強度により一層優れた機械構造部品を得
ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる機械構造
部品の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．３５〜０．６５
％、Ｓｉ：０．０３〜１．５０％、Ｍｎ：０．３〜１．
０％、Ｃｒ：０．１〜３．０％を含み、場合によっては
さらに、Ａｌ：０．０１〜１．５％，Ｖ：０．０５〜
０．５％，Ｍｏ：０．０５〜０．５％のうちの１種また
は２種以上、同じく、Ｎｉ：０．５〜２．０％、同じ
く、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％，Ｎｂ：０．０１〜
０．１０％の１種または２種、同じく、Ｓ：０．０２〜
０．４０％，Ｐｂ：０．０１〜０．５０％，Ｃａ：０．
０００３〜０．０１０％，Ｔｅ：０．００５〜０．１０
％，Ｂｉ：０．０１〜０．５０％のうちの１種または２
種以上を含み、残部Ｆｅおよび不純物よりなる鋼に対
し、鋼のＡｃ１変態点以上でかつ９５０℃以下の温度で
窒化処理を行い、空冷ないしは冷媒にて冷却した後、窒
化層がオーステナイト化する条件で高周波焼入れを行
い、ピッチング寿命を１０７回超としたことを特徴とし
ている。
部品の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．３５〜０．６５
％、Ｓｉ：０．０３〜１．５０％、Ｍｎ：０．３〜１．
０％、Ｃｒ：０．１〜３．０％を含み、場合によっては
さらに、Ａｌ：０．０１〜１．５％，Ｖ：０．０５〜
０．５％，Ｍｏ：０．０５〜０．５％のうちの１種また
は２種以上、同じく、Ｎｉ：０．５〜２．０％、同じ
く、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％，Ｎｂ：０．０１〜
０．１０％の１種または２種、同じく、Ｓ：０．０２〜
０．４０％，Ｐｂ：０．０１〜０．５０％，Ｃａ：０．
０００３〜０．０１０％，Ｔｅ：０．００５〜０．１０
％，Ｂｉ：０．０１〜０．５０％のうちの１種または２
種以上を含み、残部Ｆｅおよび不純物よりなる鋼に対
し、鋼のＡｃ１変態点以上でかつ９５０℃以下の温度で
窒化処理を行い、空冷ないしは冷媒にて冷却した後、窒
化層がオーステナイト化する条件で高周波焼入れを行
い、ピッチング寿命を１０７回超としたことを特徴とし
ている。
【００１０】次に、本発明に係わる機械構造部品の製造
方法において適用される鋼の化学成分組成（重量％）の
限定理由について説明する。
方法において適用される鋼の化学成分組成（重量％）の
限定理由について説明する。
【００１１】Ｃは機械構造部品の強度を決定する基本的
な元素であるが、含有量が少なすぎると強度の確保が十
分にできなくなるので、０．３５％以上としている。し
かし、Ｃ含有量が多すぎると靭性の劣化を招くことがあ
るので０．６５％以下としている。
な元素であるが、含有量が少なすぎると強度の確保が十
分にできなくなるので、０．３５％以上としている。し
かし、Ｃ含有量が多すぎると靭性の劣化を招くことがあ
るので０．６５％以下としている。
【００１２】Ｓｉは鋼溶製時において脱酸剤として有用
であると共に、焼もどし軟化抵抗性を向上して、転動寿
命を向上させるのに有用な元素であり、このような作用
を得るために０．０３％以上としている。しかし、Ｓｉ
含有量が多すぎると加工性や靭性の劣化を招くこととな
るので１．５０％以下としている。
であると共に、焼もどし軟化抵抗性を向上して、転動寿
命を向上させるのに有用な元素であり、このような作用
を得るために０．０３％以上としている。しかし、Ｓｉ
含有量が多すぎると加工性や靭性の劣化を招くこととな
るので１．５０％以下としている。
【００１３】Ｍｎは鋼溶製時において脱酸剤および脱硫
剤として作用すると共に、高周波焼入れ性の向上に有用
な元素であり、このような作用を得るために０．３％以
上としている。しかし、Ｍｎ含有量が多すぎると靭性の
劣化を招くので１．０％以下としている。
剤として作用すると共に、高周波焼入れ性の向上に有用
な元素であり、このような作用を得るために０．３％以
上としている。しかし、Ｍｎ含有量が多すぎると靭性の
劣化を招くので１．０％以下としている。
【００１４】Ｃｒは窒化特性の向上、とくに、窒化深さ
の増大に有用であると共に、高周波焼入れ性の向上にも
有用な元素であり、このような作用を得るために０．１
％以上としている。しかし、Ｃｒ含有量を多くしても窒
化特性向上の効果が飽和するので３．０％以下としてい
る。
の増大に有用であると共に、高周波焼入れ性の向上にも
有用な元素であり、このような作用を得るために０．１
％以上としている。しかし、Ｃｒ含有量を多くしても窒
化特性向上の効果が飽和するので３．０％以下としてい
る。
【００１５】Ａｌ，Ｖ，Ｍｏはいずれも窒化特性の向上
に有用な元素であり、Ａｌは特に表面硬さの向上に有用
な元素であり、Ｖは特に窒化深さの向上に有用であると
共に心部硬さの向上にも有用な元素であり、Ｍｏは特に
窒化深さの向上および高周波焼入れ性の向上にも有用な
元素であることから、Ａｌについては０．０１％以上、
Ｖについては０．０５％以上、Ｍｏについては０．０５
％以上のうちの１種または２種以上を場合によっては含
有させることもできる。しかし、Ａｌ含有量が多すぎて
も窒化特性向上の効果が飽和することから１．５％以下
とし、Ｖ含有量が多すぎても窒化特性向上の効果が飽和
することから０．５以下とし、Ｍｏ含有量が多すぎても
焼入れ性向上の効果が飽和すると共に被削性を劣化させ
るので０．５％以下とするのが良い。
に有用な元素であり、Ａｌは特に表面硬さの向上に有用
な元素であり、Ｖは特に窒化深さの向上に有用であると
共に心部硬さの向上にも有用な元素であり、Ｍｏは特に
窒化深さの向上および高周波焼入れ性の向上にも有用な
元素であることから、Ａｌについては０．０１％以上、
Ｖについては０．０５％以上、Ｍｏについては０．０５
％以上のうちの１種または２種以上を場合によっては含
有させることもできる。しかし、Ａｌ含有量が多すぎて
も窒化特性向上の効果が飽和することから１．５％以下
とし、Ｖ含有量が多すぎても窒化特性向上の効果が飽和
することから０．５以下とし、Ｍｏ含有量が多すぎても
焼入れ性向上の効果が飽和すると共に被削性を劣化させ
るので０．５％以下とするのが良い。
【００１６】Ｎｉは高周波焼入れ性の向上ならびに靭性
の向上に寄与する元素であることから、場合によっては
０．５％以上を含有させることもできる。しかし、Ｎｉ
含有量が多すぎると焼入れ性の向上効果が飽和すると共
に被削性を劣化させることとなるので２．０％以下とす
るのが良い。
の向上に寄与する元素であることから、場合によっては
０．５％以上を含有させることもできる。しかし、Ｎｉ
含有量が多すぎると焼入れ性の向上効果が飽和すると共
に被削性を劣化させることとなるので２．０％以下とす
るのが良い。
【００１７】Ｔｉ，Ｎｂは結晶粒の微細化および窒化特
性の向上に有用な元素であるので、Ｔｉについては０．
００５％以上、Ｎｂについては０．０１％以上を場合に
よっては含有させることもできる。しかし、Ｔｉ，Ｎｂ
含有量が多すぎると靭性を低下させることとなるので、
Ｔｉについては０．０５％以下、Ｎｂについては０．１
０％以下とするのが良い。
性の向上に有用な元素であるので、Ｔｉについては０．
００５％以上、Ｎｂについては０．０１％以上を場合に
よっては含有させることもできる。しかし、Ｔｉ，Ｎｂ
含有量が多すぎると靭性を低下させることとなるので、
Ｔｉについては０．０５％以下、Ｎｂについては０．１
０％以下とするのが良い。
【００１８】Ｓ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｂｉはいずれも被
削性の向上に寄与する元素であるので、被削性に優れて
いることが要求される機械構造部品の場合にはこれらの
１種または２種以上を添加するのも良く、この場合に、
Ｓについては０．０２％以上，Ｐｂについては０．０１
％以上、Ｃａについては０．０００３％以上、Ｔｅにつ
いては０．００５％以上、Ｂｉについては０．０１％以
上を適宜添加することもできる。しかし、これらの含有
量が多すぎると強度（特に、ローラーピッチング強度）
を低下させると共に縦（圧延）方向の靭性を劣化させる
こととなるので、Ｓについては０．４０％以下、Ｐｂに
ついては０．５０％以下、Ｃａについては０．０１０％
以下、Ｔｅについては０．１０％以下、Ｂｉについては
０．５０％以下とするのが良い。
削性の向上に寄与する元素であるので、被削性に優れて
いることが要求される機械構造部品の場合にはこれらの
１種または２種以上を添加するのも良く、この場合に、
Ｓについては０．０２％以上，Ｐｂについては０．０１
％以上、Ｃａについては０．０００３％以上、Ｔｅにつ
いては０．００５％以上、Ｂｉについては０．０１％以
上を適宜添加することもできる。しかし、これらの含有
量が多すぎると強度（特に、ローラーピッチング強度）
を低下させると共に縦（圧延）方向の靭性を劣化させる
こととなるので、Ｓについては０．４０％以下、Ｐｂに
ついては０．５０％以下、Ｃａについては０．０１０％
以下、Ｔｅについては０．１０％以下、Ｂｉについては
０．５０％以下とするのが良い。
【００１９】本発明においては、上記組成の鋼に対し
て、鋼のＡｃ１変態点以上でかつ９５０℃以下の温度で
窒化処理を行い、空冷ないしは冷媒にて冷却した後、高
周波焼入れを行うようにしており、窒化＋高周波焼入れ
によって通常の炭素鋼を高周波焼入れして得られるマル
テンサイトと異なるマルテンサイトを得ることによっ
て、面圧疲労強度（耐ピッチング疲労特性）を向上さ
せ、ピッチング寿命を１０７回超とする。
て、鋼のＡｃ１変態点以上でかつ９５０℃以下の温度で
窒化処理を行い、空冷ないしは冷媒にて冷却した後、高
周波焼入れを行うようにしており、窒化＋高周波焼入れ
によって通常の炭素鋼を高周波焼入れして得られるマル
テンサイトと異なるマルテンサイトを得ることによっ
て、面圧疲労強度（耐ピッチング疲労特性）を向上さ
せ、ピッチング寿命を１０７回超とする。
【００２０】この場合、窒素と炭素を含有したオーステ
ナイトを冷媒により急冷して得られるマルテンサイト
は、炭素のみからなるオーステナイトを急冷して得られ
るマルテンサイトに比べて、焼もどし軟化抵抗性に優れ
ていると共に亀裂発生抵抗性にも優れているため、窒化
＋高周波焼入れの複合熱処理を施すことにより、面圧疲
労強度および曲げ疲労強度，ねじり疲労強度が著しく向
上した機械構造部品を得ることができる。
ナイトを冷媒により急冷して得られるマルテンサイト
は、炭素のみからなるオーステナイトを急冷して得られ
るマルテンサイトに比べて、焼もどし軟化抵抗性に優れ
ていると共に亀裂発生抵抗性にも優れているため、窒化
＋高周波焼入れの複合熱処理を施すことにより、面圧疲
労強度および曲げ疲労強度，ねじり疲労強度が著しく向
上した機械構造部品を得ることができる。
【００２１】窒化温度については、鋼のＡｃ１変態点以
上でかつ９５０℃以下であるとしている。これは、窒化
温度がＡｃ１変態点以上（例えば、５９０℃以上）で迅
速な窒化が可能となり、窒化時間の大幅な短縮が可能と
なるためであり、Ａｃ１変態点以下では、窒化処理時に
ＮがＣｒ，Ａｌ，Ｖ等との窒化物やＦｅＮ４（γ相），
ＦｅＮ２（ε相）の形で鋼中に存在し、母相中には最大
で０．１％程度しか固溶できないが、Ａｃ１変態点以上
では２．３５％程度まで固溶するので、窒化処理時間後
の高周波焼入れの際にＮ＋Ｃのマルテンサイトとして利
用するＮ量を多くすることができると共に窒化処理時間
を大幅に短縮することが可能となる。
上でかつ９５０℃以下であるとしている。これは、窒化
温度がＡｃ１変態点以上（例えば、５９０℃以上）で迅
速な窒化が可能となり、窒化時間の大幅な短縮が可能と
なるためであり、Ａｃ１変態点以下では、窒化処理時に
ＮがＣｒ，Ａｌ，Ｖ等との窒化物やＦｅＮ４（γ相），
ＦｅＮ２（ε相）の形で鋼中に存在し、母相中には最大
で０．１％程度しか固溶できないが、Ａｃ１変態点以上
では２．３５％程度まで固溶するので、窒化処理時間後
の高周波焼入れの際にＮ＋Ｃのマルテンサイトとして利
用するＮ量を多くすることができると共に窒化処理時間
を大幅に短縮することが可能となる。
【００２２】しかし、９５０℃を超えるとＮＨ３の分圧
を高めて浸炭が主流となるので、９５０℃以下としてい
る。
を高めて浸炭が主流となるので、９５０℃以下としてい
る。
【００２３】そして、このような軟窒化処理としては、
ガス窒化処理を用いることができ、そのほか、タフライ
ド処理やイオン窒化処理等の窒化処理を用いることがで
きる。
ガス窒化処理を用いることができ、そのほか、タフライ
ド処理やイオン窒化処理等の窒化処理を用いることがで
きる。
【００２４】そして、上記Ａｃ１変態点以上９５０℃以
下での窒化処理のあとに、高周波焼入れ処理を行うが、
高周波焼入れは短時間加熱であるため、窒素の拡散は高
周波焼入れ時にはほとんどおこらない。そのため、高周
波焼入れ前に適正な窒素の拡散層のパターンを得ておく
必要がある。また、窒化をＡｃ１変態点未満（例えば、
５９０℃未満）で実施した場合は拡散深さは非常に浅
く、長時間処理が必要である。ところが、Ａｃ１変態点
以上（例えば、５９０℃以上）の場合、短時間で窒素の
拡散が深いパターンを得ることが可能であるため、適正
な窒素の拡散層のパターンを制御しやすい。
下での窒化処理のあとに、高周波焼入れ処理を行うが、
高周波焼入れは短時間加熱であるため、窒素の拡散は高
周波焼入れ時にはほとんどおこらない。そのため、高周
波焼入れ前に適正な窒素の拡散層のパターンを得ておく
必要がある。また、窒化をＡｃ１変態点未満（例えば、
５９０℃未満）で実施した場合は拡散深さは非常に浅
く、長時間処理が必要である。ところが、Ａｃ１変態点
以上（例えば、５９０℃以上）の場合、短時間で窒素の
拡散が深いパターンを得ることが可能であるため、適正
な窒素の拡散層のパターンを制御しやすい。
【００２５】さらに、高周波焼入れによる表面の残留応
力が、面圧疲労強度および曲げ疲労強度，ねじり疲労強
度の向上にも寄与する。
力が、面圧疲労強度および曲げ疲労強度，ねじり疲労強
度の向上にも寄与する。
【００２６】又、高温処理であるほど窒素の拡散速度が
大きくなり、窒化時間が大幅に短縮できる利点がある。
大きくなり、窒化時間が大幅に短縮できる利点がある。
【００２７】
【発明の作用】本発明に係わる機械的強度に優れた機械
構造部品の製造方法では、重量％で、Ｃ：０．３５〜
０．６５％、Ｓｉ：０．０３〜１．５０％、Ｍｎ：０．
３〜１．０％、Ｃｒ：０．１〜３．０％を含み、場合に
よってはさらに、Ａｌ：０．０１〜１．５％，Ｖ：０．
０５〜０．５％，Ｍｏ：０．０５〜０．５％のうちの１
種または２種以上、同じく、Ｎｉ：０．５〜２．０％、
同じく、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％，Ｎｂ：０．０
１〜０．１０％の１種または２種、同じく、Ｓ：０．０
２〜０．４０％，Ｐｂ：０．０１〜０．５０％，Ｃａ：
０．０００３〜０．０１０％，Ｔｅ：０．００５〜０．
１０％，Ｂｉ：０．０１〜０．５０％のうちの１種また
は２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不純物よりなる鋼に
対し、鋼のＡｃ１変態点以上でかつ９５０℃以下の温度
で窒化処理を行い、空冷ないしは冷媒にて冷却した後、
窒化層がオーステナイト化する条件で高周波焼入れを行
い、ピッチング寿命を１０７回超としたので、表層部分
には窒素と炭素を含有したオーステナイトを急冷して得
られる窒素＋炭素マルテンサイトが形成されている機械
構造部品となり、焼もどし軟化抵抗性や亀裂発生抵抗性
がより一層良好なものとなって、面圧強度（耐ピッチン
グ疲労特性），曲げ疲労強度ならびにねじり疲労強度等
の機械的特性により一層優れた機械構造部品となる。
構造部品の製造方法では、重量％で、Ｃ：０．３５〜
０．６５％、Ｓｉ：０．０３〜１．５０％、Ｍｎ：０．
３〜１．０％、Ｃｒ：０．１〜３．０％を含み、場合に
よってはさらに、Ａｌ：０．０１〜１．５％，Ｖ：０．
０５〜０．５％，Ｍｏ：０．０５〜０．５％のうちの１
種または２種以上、同じく、Ｎｉ：０．５〜２．０％、
同じく、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％，Ｎｂ：０．０
１〜０．１０％の１種または２種、同じく、Ｓ：０．０
２〜０．４０％，Ｐｂ：０．０１〜０．５０％，Ｃａ：
０．０００３〜０．０１０％，Ｔｅ：０．００５〜０．
１０％，Ｂｉ：０．０１〜０．５０％のうちの１種また
は２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不純物よりなる鋼に
対し、鋼のＡｃ１変態点以上でかつ９５０℃以下の温度
で窒化処理を行い、空冷ないしは冷媒にて冷却した後、
窒化層がオーステナイト化する条件で高周波焼入れを行
い、ピッチング寿命を１０７回超としたので、表層部分
には窒素と炭素を含有したオーステナイトを急冷して得
られる窒素＋炭素マルテンサイトが形成されている機械
構造部品となり、焼もどし軟化抵抗性や亀裂発生抵抗性
がより一層良好なものとなって、面圧強度（耐ピッチン
グ疲労特性），曲げ疲労強度ならびにねじり疲労強度等
の機械的特性により一層優れた機械構造部品となる。
【００２８】
【実施例】表１および表２に示す化学成分の鋼を溶製し
たのち直径３２ｍｍに鍛造し、焼ならしを施したあと、
図１に示すように、Ｄ１＝２６ｍｍ，Ｄ２＝２２ｍｍ，
Ｌ１＝２８ｍｍ，Ｌ２＝５１ｍｍ，Ｌ３＝１３０ｍｍの
ローラーピッチング試験片１を作製すると共に、図２に
示すように、Ｄ５＝８ｍｍ，Ｄ６＝１５ｍｍ，Ｌ５＝５
０ｍｍ，Ｌ６＝８０ｍｍ，Ｌ７＝２１０ｍｍ，Ｒ＝３０
ｍｍの小野式回転曲げ試験片２を作製し、これを供試材
とした。
たのち直径３２ｍｍに鍛造し、焼ならしを施したあと、
図１に示すように、Ｄ１＝２６ｍｍ，Ｄ２＝２２ｍｍ，
Ｌ１＝２８ｍｍ，Ｌ２＝５１ｍｍ，Ｌ３＝１３０ｍｍの
ローラーピッチング試験片１を作製すると共に、図２に
示すように、Ｄ５＝８ｍｍ，Ｄ６＝１５ｍｍ，Ｌ５＝５
０ｍｍ，Ｌ６＝８０ｍｍ，Ｌ７＝２１０ｍｍ，Ｒ＝３０
ｍｍの小野式回転曲げ試験片２を作製し、これを供試材
とした。
【００２９】そして、比較例ｄ−４を除く各供試材に対
して表５さらにローラピッチング試験片１については表
３および表４の「ガス窒化温度」，「処理時間」に示す
条件ならびに発明例Ｄ，比較例ｄ−３の小野式回転曲げ
試験片２については図３に示すように４５０〜１０００
℃×２時間の条件によるガス窒化処理を行うことによっ
て、ローラーピッチング試験片１については表３および
表４の「窒化後の表面硬さ」，「窒化層深さ」の各欄に
示す値をもつ窒化層を得た。
して表５さらにローラピッチング試験片１については表
３および表４の「ガス窒化温度」，「処理時間」に示す
条件ならびに発明例Ｄ，比較例ｄ−３の小野式回転曲げ
試験片２については図３に示すように４５０〜１０００
℃×２時間の条件によるガス窒化処理を行うことによっ
て、ローラーピッチング試験片１については表３および
表４の「窒化後の表面硬さ」，「窒化層深さ」の各欄に
示す値をもつ窒化層を得た。
【００３０】続いて、窒化処理後の各供試材のうち、比
較例ｄ−３を除く各供試材に対して表６（ローラーピッ
チング試験片１と小野式回転曲げ試験片２とで高周波焼
入れ条件を異ならせている。）に示す条件により高周波
焼入れを行うことによって、ローラーピッチング試験片
１については表３および表４の「高周波焼入れ後の表面
硬さ」，「高周波焼入れ後の窒化深さ」，「高周波焼入
れ後の硬化層深さ」の各欄に示す値をもつ硬化層を得る
と共に、小野式回転曲げ試験片２については図３に示す
高周波焼入れ後の窒化深さをもつ硬化層を得た。
較例ｄ−３を除く各供試材に対して表６（ローラーピッ
チング試験片１と小野式回転曲げ試験片２とで高周波焼
入れ条件を異ならせている。）に示す条件により高周波
焼入れを行うことによって、ローラーピッチング試験片
１については表３および表４の「高周波焼入れ後の表面
硬さ」，「高周波焼入れ後の窒化深さ」，「高周波焼入
れ後の硬化層深さ」の各欄に示す値をもつ硬化層を得る
と共に、小野式回転曲げ試験片２については図３に示す
高周波焼入れ後の窒化深さをもつ硬化層を得た。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】
【表５】
【００３６】
【表６】
【００３７】次に、各ローラーピッチング試験片１に対
して、 小ローラー（試験片）：直径２６ｍｍ 大ローラー（相手材）：直径１３０ｍｍ 滑り率 ：４０％ 回転数 ：１５８０ｒｐｍ の条件でローラーピッチング試験を行ったところ、同じ
く、表３および表４の「ピッチング寿命」の欄に示す結
果が得られた。
して、 小ローラー（試験片）：直径２６ｍｍ 大ローラー（相手材）：直径１３０ｍｍ 滑り率 ：４０％ 回転数 ：１５８０ｒｐｍ の条件でローラーピッチング試験を行ったところ、同じ
く、表３および表４の「ピッチング寿命」の欄に示す結
果が得られた。
【００３８】この結果、本発明例Ａ〜Ｌではいずれもピ
ッチング寿命が１０７回を超えており、優れた面圧疲労
強度（耐ピッチング疲労強度）を有するものとなってい
た。
ッチング寿命が１０７回を超えており、優れた面圧疲労
強度（耐ピッチング疲労強度）を有するものとなってい
た。
【００３９】これに対して、窒化処理時間が低い比較例
ｄ−１の場合、窒化処理温度が高い比較例ｄ−２の場
合、窒化処理のみ行い高周波焼入れ処理を行わない比較
例ｄ−３の場合、窒化処理を行わず高周波焼入れ処理の
みを行う比較例ｄ−４の場合は、いずれもピッチング寿
命が短く、面圧疲労強度が低いものとなっていた。
ｄ−１の場合、窒化処理温度が高い比較例ｄ−２の場
合、窒化処理のみ行い高周波焼入れ処理を行わない比較
例ｄ−３の場合、窒化処理を行わず高周波焼入れ処理の
みを行う比較例ｄ−４の場合は、いずれもピッチング寿
命が短く、面圧疲労強度が低いものとなっていた。
【００４０】他方、本発明例Ｄおよび比較例ｄ−３，ｄ
−４の鋼種よりなる小野式回転曲げ試験片２に対して、
回転数：３５００ｒｐｍの条件で小野式回転曲げ疲労試
験を行ったところ、図４に示すＳ−Ｎ線図が得られた。
−４の鋼種よりなる小野式回転曲げ試験片２に対して、
回転数：３５００ｒｐｍの条件で小野式回転曲げ疲労試
験を行ったところ、図４に示すＳ−Ｎ線図が得られた。
【００４１】この結果、本発明例Ｄでは優れた曲げ疲労
強度を有するものとなっていたのに対して、比較例ｄ−
３，ｄ−４の場合は、曲げ疲労強度に劣るものとなって
いた。
強度を有するものとなっていたのに対して、比較例ｄ−
３，ｄ−４の場合は、曲げ疲労強度に劣るものとなって
いた。
【００４２】
【発明の効果】本発明に係わる機械構造部品の製造方法
では、特定成分の鋼に対し鋼のＡｃ１変態点以上でかつ
９５０℃以下の温度で窒化処理を行い、空冷ないしは冷
媒にて冷却した後、高周波焼入れを行い、ピッチング寿
命を１０７回超としたから、窒素と炭素を含有したオー
ステナイトを急冷して得られるマルテンサイトのもつ優
れた焼もどし軟化抵抗性や亀裂発生抵抗性をより一層活
用することが可能となり、面圧強度（耐ピッチング疲労
強度），曲げ疲労強度，ねじり疲労強度等の機械的特性
に優れた機械構造部品を提供することが可能であるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
では、特定成分の鋼に対し鋼のＡｃ１変態点以上でかつ
９５０℃以下の温度で窒化処理を行い、空冷ないしは冷
媒にて冷却した後、高周波焼入れを行い、ピッチング寿
命を１０７回超としたから、窒素と炭素を含有したオー
ステナイトを急冷して得られるマルテンサイトのもつ優
れた焼もどし軟化抵抗性や亀裂発生抵抗性をより一層活
用することが可能となり、面圧強度（耐ピッチング疲労
強度），曲げ疲労強度，ねじり疲労強度等の機械的特性
に優れた機械構造部品を提供することが可能であるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
【図１】ローラーピッチング試験片の形状を示す説明図
である。
である。
【図２】小野式回転曲げ試験片の形状を示す説明図であ
る。
る。
【図３】ガス窒化処理温度による高周波焼入れ後の窒化
深さへの影響を例示するグラフである。
深さへの影響を例示するグラフである。
【図４】発明例Ｄ鋼，比較例ｄ−３，ｄ−４鋼を用いた
小野式回転曲げ疲労試験片のＳ−Ｎ線図を例示するグラ
フである。
小野式回転曲げ疲労試験片のＳ−Ｎ線図を例示するグラ
フである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｃ２２Ｃ 38/60 Ｃ２２Ｃ 38/60
(56)参考文献 特開 平２−232353（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−50158（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−84416（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C21D 1/06,6/00
C23C 8/26
C22C 38/00 - 38/60
Claims (5)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．３５〜０．６５％、
Ｓｉ：０．０３〜１．５０％、Ｍｎ：０．３〜１．０
％、Ｃｒ：０．１〜３．０％、残部Ｆｅおよび不純物よ
りなる鋼に対し、鋼のＡｃ１変態点以上でかつ９５０℃
以下の温度で窒化処理を行い、空冷ないしは冷媒にて冷
却した後、高周波焼入れを行い、ピッチング寿命を１０
７回超としたことを特徴とする機械的強度に優れた機械
構造部品の製造方法。 - 【請求項２】 鋼中に、Ａｌ：０．０１〜１．５％，
Ｖ：０．０５〜０．５％，Ｍｏ：０．０５〜０．５％の
うちの１種または２種以上を含有する請求項１に記載の
機械的強度に優れた機械構造部品の製造方法。 - 【請求項３】 鋼中に、Ｎｉ：０．５〜２．０％を含有
する請求項１または２に記載の機械的強度に優れた機械
構造部品の製造方法。 - 【請求項４】 鋼中に、Ｔｉ：０．００５〜０．０５
％，Ｎｂ：０．０１〜０．１０％のうちの１種または２
種を含有する請求項１ないし３のいずれかに記載の機械
的強度に優れた機械構造部品の製造方法。 - 【請求項５】 鋼中に、Ｓ：０．０２〜０．４０％，Ｐ
ｂ：０．０１〜０．５０％，Ｃａ：０．０００３〜０．
０１０％，Ｔｅ：０．００５〜０．１０％，Ｂｉ：０．
０１〜０．５０％のうちの１種または２種以上を含有す
る請求項１ないし４のいずれかに記載の機械的強度に優
れた機械構造部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23369393A JP3381738B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 機械的強度に優れた機械構造部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23369393A JP3381738B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 機械的強度に優れた機械構造部品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0790363A JPH0790363A (ja) | 1995-04-04 |
| JP3381738B2 true JP3381738B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=16959071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23369393A Expired - Fee Related JP3381738B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 機械的強度に優れた機械構造部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3381738B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008105209A1 (ja) | 2007-02-27 | 2008-09-04 | Ntn Corporation | 等速自在継手用部品及びその製造方法 |
| EP2388351A4 (en) * | 2009-01-16 | 2015-11-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | STEEL FOR SURFACE CURING FOR USE OF MACHINE STRUCTURES, AND COMPONENT FOR USE OF MACHINE STRUCTURES |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4423754B2 (ja) * | 2000-06-22 | 2010-03-03 | 日本精工株式会社 | 転動軸の製造方法 |
| JP4428544B2 (ja) * | 2000-07-28 | 2010-03-10 | 三菱製鋼株式会社 | 魚介類採取具 |
| JP4746934B2 (ja) * | 2005-08-02 | 2011-08-10 | 本田技研工業株式会社 | 鍛造用金型及びその製造方法 |
| KR20100097652A (ko) | 2008-12-19 | 2010-09-03 | 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 | 표면 경화용 기계 구조용 강 및 기계 구조 강 부품 |
| JP5233846B2 (ja) * | 2009-06-02 | 2013-07-10 | 新日鐵住金株式会社 | 窒化処理および高周波焼入処理が施される用途に供される鋼材 |
| KR101355666B1 (ko) | 2010-10-27 | 2014-01-27 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 연질화 고주파 켄칭용 기계 구조용 강 및 기계 구조용 강 부품과 그 제조 방법 |
| JP6300647B2 (ja) * | 2014-06-03 | 2018-03-28 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 窒化特性に優れる窒化用鋼 |
| JP6772499B2 (ja) * | 2016-03-18 | 2020-10-21 | 日本製鉄株式会社 | 鋼部品及びその製造方法 |
| JP7031428B2 (ja) * | 2018-03-26 | 2022-03-08 | 日本製鉄株式会社 | 浸窒焼入れ処理用鋼、浸窒焼入れ部品及びその製造方法 |
| JP7168059B2 (ja) * | 2018-03-26 | 2022-11-09 | 日本製鉄株式会社 | 浸窒焼入れ処理用鋼、浸窒焼入れ部品及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP23369393A patent/JP3381738B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008105209A1 (ja) | 2007-02-27 | 2008-09-04 | Ntn Corporation | 等速自在継手用部品及びその製造方法 |
| US8273188B2 (en) | 2007-02-27 | 2012-09-25 | Ntn Corporation | Constant velocity universal joint component and manufacturing method thereof |
| EP2388351A4 (en) * | 2009-01-16 | 2015-11-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | STEEL FOR SURFACE CURING FOR USE OF MACHINE STRUCTURES, AND COMPONENT FOR USE OF MACHINE STRUCTURES |
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|---|---|
| JPH0790363A (ja) | 1995-04-04 |
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