JP4308368B2 - Method for producing endless metal belt - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機の動力伝達ベルトに用いられる無端状金属ベルトの製造方法に関し、さらに詳しくはガス軟窒化処理を用いる前記無端状金属ベルトの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｖ溝間隔を変換できる１対のプーリと、両プーリ間に張設された動力伝達ベルトからなる無段変速機が知られている。前記無段変速機では、前記動力伝達ベルトとして複数の無端状金属ベルトを重ね合わせた状態で保持したものが用いられている。
【０００３】
前記無端状金属ベルトは、前記プーリ間を走行するときには直線状態を呈する一方、前記プーリに沿って走行するときには湾曲状態を呈し、前記直線状態と湾曲状態との繰り返しによる過酷な曲げ変形が加えられる。そこで、前記無端状金属ベルトは、前記過酷な曲げ変形に耐える強度を備えることが必要とされる。
【０００４】
前記過酷な曲げ変形に耐える強度を備える材料としてマルエージング鋼が知られている。前記マルエージング鋼は、１７〜１９％のＮｉの他、Ｃｏ，Ｍｏ，Ｔｉを含む低炭素鋼であり、溶体化後、適温に加熱することによりマルテンサイト状態において時効硬化を生じ、高強度、高靱性を兼ね備える超強力鋼であるので、前記無端状金属ベルトに賞用される。
【０００５】
前記無端状金属ベルトは、前記マルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接してリング状に形成し、所定の長さに圧延した後、時効処理を施して時効硬度を発現させることにより形成されている。しかし、前記動力伝達ベルト用無端状金属ベルトに用いる場合には、さらに、耐摩耗性、耐疲労強度を備えることが望まれるので、前記マルエージング鋼に表面硬化処理を施すことが行われている。
【０００６】
前記時効処理後の表面硬化処理として、例えばガス軟窒化処理により、前記マルエージング鋼の表層部に窒化層を形成することが行われている。前記ガス軟窒化処理は、前記無端状金属ベルトを、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合雰囲気下に加熱することにより行われる。前記ＲＸガスは、メタン、エタン、プロパン等に空気を混合してＮｉ触媒を用いた吸熱型変成炉中で変成したガスであり、ＣＯ、Ｈ₂ 、Ｎ₂ を主成分とし、微量のＣＯ₂ 等を含む。
【０００７】
前記マルエージング鋼は、前記のように低炭素鋼でありしかも多量のＮｉを含むので、純粋のアンモニアのみによるガス窒化処理によっては窒化が不安定である。しかし、無端状金属ベルトは、前記ＲＸガスとアンモニアガスとの混合雰囲気下に加熱することにより、前記ＲＸガス中のＣＯの分解により生じるＣが前記マルエージング鋼の表層部に吸着し、浸透する浸炭を生じる。この結果、前記マルエージング鋼の組織中に前記Ｃを核としてセメンタイト（Ｆｅ₃ Ｃ）が形成され、アンモニアガスによる前記無端状金属ベルトの窒化を容易にすることができる。
【０００８】
従来、前記無端状金属ベルトのガス軟窒化処理は、露点０〜＋２℃の範囲のＲＸガスは一般にＣＯ２４％、Ｈ_２３１％、ＣＯ_２０．１８〜０．２５％、残部Ｎ_２からなり、そのＲＸガスとアンモニアガスとをＲＸガス／アンモニアガスの体積比０．６〜１．０の範囲、例えば０．７で混合した混合雰囲気中、５７０〜５８０℃の範囲の温度に１〜３時間保持することにより行われている。
【０００９】
次に、前記ガス軟窒化に関与する化学反応を示す。
【００１０】
【化１】

【００１１】
前記式（１）〜（３）は、いずれも平衡状態を示しており、ギブスの自由エネルギー（ΔＧ）の値がマイナスであれば右に、プラスであればに左に反応が進み易い。各反応のΔＧを図２に示す。
【００１２】
前記式（１）はブルドワ反応と呼ばれており、前記５７０〜５８０℃の範囲の温度では、ΔＧの値がプラスであるために、反応が左に進み易くＣを生成し、このＣが前記マルエージング鋼（無端状金属ベルト）の表層部に吸着する。前記式（２）はアンモニア反応と呼ばれており、前記５７０〜５８０℃の範囲の温度では、ΔＧの値がマイナスであるために、反応が右に進み易く、アンモニアが分解してＮを生成する。この結果、前記マルエージング鋼の組織中に前記Ｃを核として形成されるセメンタイト（Ｆｅ₃ Ｃ）が、前記Ｎを取り込んで、安定な窒化層が形成される。
【００１３】
また、式（３）は水性ガス反応と呼ばれており、反応が右に進むと、水を生成して前記窒化層の形成を阻害する。式（３）はＲＸガス中のＨ₂ が多いと、反応が右に進み易いので、ＲＸガスの組成に占めるＨ₂ の量に注意することが必要である。
【００１４】
かかる従来のガス軟窒化処理によれば、前記無端状金属ベルトの表面に前記窒化層を形成することにより前記無端状金属ベルトを硬化させ、耐摩耗性及び耐疲労強度を向上させることができる。
【００１５】
しかしながら、前記従来のガス軟窒化では、前記無端状金属ベルトの表面に過剰のＣが吸着して煤が付着するために、窒化層が均一に形成されず、所要の耐疲労強度が得られにくいとの不都合がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、優れた耐疲労強度を得ることができる無端状金属ベルトの製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記従来技術の問題を解決するために種々検討を行った。
【００１８】
まず、前記無端状金属ベルトのガス軟窒化処理において、前記無端状金属ベルトの表面に吸着するＣの量を低減するために、アンモニアガスに対するＲＸガスの体積比（ＲＸガス／アンモニアガス）を小さくすることが考えられる。ところが、この様にすると、相対的にガス軟窒化処理においてアンモニアガスの比率が高くなり、前記窒化層の形成に伴って前記無端状金属ベルトの表面に化合物層が形成されるとの問題がある。前記化合物層は、前記無端状金属ベルトに亀裂等の欠陥を発生させる虞がある。
【００１９】
そこで、次に、前記化合物層の形成を防止する技術について検討したところ、前記体積比（ＲＸガス／アンモニアガス）を小さくすると共に、前記ガス軟窒化処理の温度を従来の５７０〜５８０℃から４８０〜５２０℃と低くすればよいことが判明した。しかし、前記４８０〜５２０℃の範囲の温度では、アンモニアガスの窒化能力が低減する上、前記体積比（ＲＸガス／アンモニアガス）を小さくしてもなお前記無端状金属ベルトの表面のＣが過剰になって、窒化層が均一に形成されないとの問題がある。
【００２０】
前記無端状金属ベルトの表面のＣについて式（１）を勘案すると、図２から、前記４８０〜５２０℃の範囲の温度では、ΔＧの値がプラスであり、しかも絶対値が大であるため、左に進む反応が促進され、前記の様に前記体積比を小さくしても、前記Ｃが過剰に生成するものと考えられる。
【００２１】
本発明者らは、前記知見に基づいてさらに検討を重ねた結果、ＲＸガスの露点を高くしてＣＯ_２を増大させることにより、式（１）の反応が左に進んでＣを生成することを抑制し、前記無端状金属ベルトの表層部に吸着するＣを低減することができることを見出し、本発明に到達した。
【００２２】
即ち、本発明の無端状金属ベルトの製造方法は、マルエージング鋼の鋼板の端部同士を溶接してリング状に形成した後、所定の長さに圧延して得られた無端状金属ベルトにガス軟窒化処理を施して、無段変速機の動力伝達ベルトに用いられる無端状金属ベルトを製造する方法において、前記無端状金属ベルトを、アンモニアガスに対して露点＋４℃のＲＸガスを体積比０．０５〜０．５の範囲で混合した混合雰囲気中、４８０〜５２０℃の範囲の温度下、４５〜６０分間の範囲でガス軟窒化処理することを特徴とする。
【００２３】
本発明の製造方法によれば、前記条件でガス軟窒化処理を行うことにより、前記式（１）のブルドワ反応においてＣの過剰な生成が抑制されるので、式（２）のアンモニア反応による前記無端状金属ベルトを窒化する能力が高められる。この結果、前記無端状金属ベルトの表面に均一な窒化層を形成することができ、優れた耐疲労強度を得ることができる。
【００２４】
前記ＲＸガスは、露点の値によりＣＯ_２の含有量が異なり、露点が＋４℃未満では、前記式（１）においてＣの過剰な生成を十分に抑制することができない。一方、露点が＋４℃を超えると、前記式（３）の水性ガス反応が盛んになり、該反応により生成する水が配管内に結露するので、操業上好ましくない。また、Ｃ濃度を抑制させる為のＣＯ_２（酸化性ガス）の増加、露点（Ｈ_２Ｏ）の増加は、マルエージング鋼に含有されるＴｉ及びＭｏの最表面での酸化を発生させる為に、表面硬度低下、窒化層深さのバラツキが確認され、好ましくない。
【００２５】
前記アンモニアガスに対する前記ＲＸガスの体積比（ＲＸガス／アンモニアガス）が０．０５未満であるときには、前記無端状金属ベルトの表面に対する浸炭が不十分になり、窒化処理に長時間を要する。また、前記無端状金属ベルトの表面に化合物層が形成されやすくなる。
【００２６】
一方、前記アンモニアガスに対する前記ＲＸガスの体積比が０．５を超えると、前記無端状金属ベルトの表面及びガス軟窒化処理を行う装置内に煤が付着しやすくなる。また、前記ＲＸガスの体積比が０．５を超えると混合雰囲気中のＨ₂ の量が増加し、窒化能力が低減する。
【００２７】
前記ガス軟窒化処理の処理温度が４８０℃未満であるときには、前記アンモニアガスによる窒化能力が十分に得られない。また、前記処理温度が５２０℃を超えると、前記化合物層が形成される。
【００２８】
また、前記ガス軟窒化処理により形成される窒化層は、前記無端状金属ベルトの最表層部で最も硬度が大であり、前記無端状金属ベルトの内部に向かうほど硬度が小になる硬度勾配を形成する。前記無段階変速機の動力伝達ベルトに好適な耐摩耗性及び耐疲労強度を得るために、前記無端状金属ベルトは前記硬度勾配が高からず低からず、中程度となることが望まれる。
【００２９】
前記ガス軟窒化処理では、処理温度が４５分間未満では前記硬度勾配が低く緩やかになり、６０分間を超えると前記硬度勾配が高く急峻になって、いずれも前記無段階変速機の動力伝達ベルトに好適な耐摩耗性及び耐疲労強度が得られない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の製造方法により得られた無端状金属ベルトの耐疲労強度を示すグラフである。
【００３１】
本実施形態に用いるマルエージング鋼は、Ｃが０．０３％以下、Ｓｉが０．１０％以下、Ｍｎが０．１０％以下、Ｐが０．０１％以下、Ｓが０．０１％以下の低炭素鋼であり、１８〜１９％のＮｉ、４．７〜５．２％のＭｏ、０．０５〜０．１５％のＡｌ、０．５０〜０．７０％のＴｉ、８．５〜９．５％のＣｏを含む１８％のＮｉ鋼である。
【００３２】
本実施形態の製造方法では、まず、前記組成を有するマルエージング鋼の薄板をベンディングしてループ化したのち、端部を溶接して円筒状体を形成する。次に、これを真空炉中、８２０〜８３０℃に２０〜６０分間保持して溶体化処理する。前記溶体化処理により、結晶を再配列し、溶接歪を除去することができる。
【００３３】
次に、前記円筒状体を所定の幅に切断し、リング状体を形成する。前記リング状体は前記切断により、その端部にエッジが立っているので、バレル研磨により面取りしたのち、圧下率４０〜５０％で冷間圧延し、無端状金属ベルトを形成する。
【００３４】
次に、前記無端状金属ベルトを熱処理装置に収容して、時効処理及びガス軟窒化処理を行う。前記熱処理装置は、時効処理室とガス軟窒化処理室とが直線的に配置されて開閉自在の扉を介して連通される様になっていてもよく、時効処理室とガス軟窒化処理室とが全く分離して備えられていてもよい。また、時効処理とガス軟窒化処理とを１室で逐次行うようにしてもよい。
【００３５】
本実施形態では、まず４８０〜５２０℃の範囲の温度で、６０分間未満の時効処理行い、次いで４８０〜５２０℃の範囲の温度で、４５〜６０分間のガス軟窒化処理を行う。
【００３６】
本実施形態のガス軟窒化処理では、露点が＋４℃のＲＸガスを用いる。前記ＲＸガスの組成は、露点が＋４℃の場合にはＣＯ約２４％、Ｈ_２約３１％、ＣＯ_２０．３０〜０．３４％で、残部がＮ_２である。
【００３７】
本実施形態のガス軟窒化処理は、アンモニアガスに対する前記ＲＸガスの体積比（ＲＸガス／アンモニアガス）が０．０５〜０．５である雰囲気下に行う。
【００３８】
次に、露点がそれぞれ＋２℃、＋４℃の２種のＲＸガスを用い、アンモニアガスに対するＲＸガスの体積比（ＲＸガス／アンモニアガス）０．１４、処理温度５００℃、処理時間６０分の条件でガス軟窒化処理を行って、無端状金属ベルトを製造した。前記ＲＸガスの露点と無端状金属ベルトの物性との関係を表１に示す。表１において、無端状金属ベルト表面のＣ及びＮの濃度は、オージエ分析により表面から深さ１．３μｍの位置の部分について測定した。また、窒化層の厚さについては目視により測定した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
表１から、本実施形態のように露点＋４℃のＲＸガスを用いることにより、従来の露点＋２℃のＲＸガスを用いる場合に比較して、無端状金属ベルトの表面のＣ濃度が低くなり、Ｎ濃度が高くなることが明らかである。この結果、本実施形態で得られた無端状金属ベルトは、従来の露点＋２℃のＲＸガスを用いて得られたものに比較して、表面硬度及び圧縮残留応力が大であり、耐摩耗性及び耐疲労強度に優れていることが明らかである。
【００４１】
次に、表１の場合と同一条件でガス軟窒化処理して製造した無端状金属ベルトを可動プーリと固定プーリとの間に巻き回し、前記可動プーリに４０００Ｎの引張荷重を掛けて回転させた。このとき、前記ＲＸガスの露点と無端状金属ベルトが破損するまでの回転回数との関係を図１に示す。
【００４２】
図１から、本実施形態のように露点＋４℃のＲＸガスを用いる場合には無端状金属ベルトが破損するまでの回転回数を１０^７回以上とすることができ、従来の露点＋２℃のＲＸガスを用いる場合の１０^５回に比較して、格段に優れた耐疲労強度が得られることが明らかである。
【００４３】
次に、露点＋４℃のＲＸガスを用い、アンモニアガスに対する前記ＲＸガスの体積比（ＲＸガス／アンモニアガス）を変えて、処理温度５００℃、処理時間６０分の条件でガス軟窒化処理を行い、無端状金属ベルトを製造した。アンモニアガスに対する前記ＲＸガスの体積比（ＲＸガス／アンモニアガス）と無端状金属ベルトの物性との関係を表２に示す。表２において、窒化層の厚さについては目視により測定した。
【００４４】
【表２】

【００４５】
表２から、本実施形態のようにアンモニアガスに対する前記ＲＸガスの体積比（ＲＸガス／アンモニアガス）を０．０５〜０．５とする（例として０．２の場合を示す）ことにより、前記範囲を超える０．７の場合（従来例）よりも無端状金属ベルトの表面の硬度が大になることが明らかである。
【００４６】
また、表２から、本実施形態の０．０５〜０．５の範囲未満の０の場合（アンモニアガスのみを用いるガス窒化処理）によれば、本実施形態よりも無端状金属ベルトの表面の硬度は大になるものの、無端状金属ベルトの表面に化合物層が形成されるとともに、本実施形態の半分の厚さの窒化層の形成に本実施形態の２倍の時間を要することが明らかである。
【００４７】
次に、露点＋４℃のＲＸガスを用い、アンモニアガスに対する前記ＲＸガスの体積比（ＲＸガス／アンモニアガス）を０．１４として、処理温度及び処理時間を変えてガス軟窒化処理を行い、無端状金属ベルトを製造した。ガス軟窒化処理の時間及び温度と無端状金属ベルトに形成される硬度勾配の状態との関係を表３に示す。表３において、ＡＡは無段階変速機の動力伝達ベルトに最適な硬度勾配、ＢＢは適用可能な硬度勾配、ＣＣは勾配が低く不適当な硬度勾配、ＤＤは勾配が高く不適当な硬度勾配をそれぞれ示す。
【００４８】
【表３】

【００４９】
表３から、ガス軟窒化処理の処理温度を４８０〜５２０℃の範囲とし、加熱時間を４５〜６０分の範囲とすることにより、無段階変速機の動力伝達ベルトに最適な硬度勾配を得ることができることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＲＸガスの露点と無端状金属ベルトの耐疲労強度との関係を示すグラフ。
【図２】 ガス軟窒化処理に関する反応のギブスの自由エネルギーを示すグラフ。
【符号の説明】
符号なし。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an endless metal belt used for a power transmission belt of a continuously variable transmission, and more particularly to a method for manufacturing the endless metal belt using gas soft nitriding.
[0002]
[Prior art]
A continuously variable transmission is known that includes a pair of pulleys capable of changing the V-groove interval and a power transmission belt stretched between the pulleys. In the continuously variable transmission, as the power transmission belt, a plurality of endless metal belts held in an overlapped state are used.
[0003]
The endless metal belt exhibits a linear state when traveling between the pulleys, and exhibits a curved state when traveling along the pulley, and is subjected to severe bending deformation due to repetition of the linear state and the curved state. . Therefore, the endless metal belt is required to have strength to withstand the severe bending deformation.
[0004]
Maraging steel is known as a material having the strength to withstand the severe bending deformation. The maraging steel is a low carbon steel containing Co, Mo, Ti in addition to 17 to 19% Ni, and is age-hardened in a martensite state by heating to a suitable temperature after solutionizing, and has high strength. Since it is a super strong steel having high toughness, it is used for the endless metal belt.
[0005]
The endless metal belt is formed by welding end portions of the maraging steel thin plates to form a ring shape, rolling to a predetermined length, and then applying an aging treatment to develop an aging hardness. ing. However, when it is used for the endless metal belt for power transmission belts, it is desired to further provide wear resistance and fatigue resistance, so that the maraging steel is subjected to surface hardening treatment. .
[0006]
As the surface hardening treatment after the aging treatment, for example, a nitride layer is formed on the surface portion of the maraging steel by gas soft nitriding treatment. The gas soft nitriding treatment is performed by heating the endless metal belt in a mixed atmosphere of RX gas and ammonia gas. The RX gas is a gas obtained by mixing methane, ethane, propane or the like with air and converting it in an endothermic shift furnace using a Ni catalyst. The RX gas is mainly composed of CO, H ₂ and N ₂ and contains a small amount of CO _2. Etc.
[0007]
As described above, the maraging steel is a low carbon steel and contains a large amount of Ni. Therefore, nitriding is unstable by gas nitriding treatment using pure ammonia alone. However, when the endless metal belt is heated in a mixed atmosphere of the RX gas and ammonia gas, C generated by the decomposition of CO in the RX gas is adsorbed and permeated on the surface layer portion of the maraging steel. Causes carburization. As a result, cementite (Fe ₃ C) is formed with the C as a nucleus in the structure of the maraging steel, and nitriding of the endless metal belt with ammonia gas can be facilitated.
[0008]
Conventionally, the gas nitrocarburizing treatment of endless metal belts, RX gas is generally _CO24% in the range of dew point _{0~ + 2 ℃, H 2 31} %, CO 2 0.18~0.25%, the balance being _{N 2} In a mixed atmosphere in which the RX gas and ammonia gas are mixed at a RX gas / ammonia gas volume ratio of 0.6 to 1.0, for example, 0.7, the temperature is in the range of 570 to 580 ° C. This is done by holding for 3 hours.
[0009]
Next, chemical reactions involved in the gas soft nitriding will be shown.
[0010]
[Chemical 1]

[0011]
The above formulas (1) to (3) all indicate an equilibrium state, and the reaction tends to proceed to the right if the Gibbs free energy (ΔG) is negative, and to the left if the value is positive. The ΔG for each reaction is shown in FIG.
[0012]
The formula (1) is called a Bourdeis reaction, and at a temperature in the range of 570 to 580 ° C., since the value of ΔG is positive, the reaction easily proceeds to the left, and C is generated. Adsorbed on the surface layer of maraging steel (endless metal belt). The formula (2) is called an ammonia reaction. At a temperature in the range of 570 to 580 ° C., the value of ΔG is negative, so the reaction easily proceeds to the right, and ammonia decomposes to generate N. To do. As a result, cementite (Fe ₃ C) formed with C as a nucleus in the structure of the maraging steel takes in the N, and a stable nitrided layer is formed.
[0013]
Moreover, Formula (3) is called a water gas reaction, and when the reaction proceeds to the right, water is generated to inhibit the formation of the nitride layer. In the formula (3), when the amount of H ₂ in the RX gas is large, the reaction easily proceeds to the right. Therefore, it is necessary to pay attention to the amount of H _{2 in} the composition of the RX gas.
[0014]
According to such conventional gas soft nitriding treatment, the endless metal belt can be cured by forming the nitride layer on the surface of the endless metal belt, and the wear resistance and fatigue strength can be improved.
[0015]
However, in the conventional gas soft nitriding, excessive C is adsorbed on the surface of the endless metal belt and soot adheres to it, so that the nitrided layer is not formed uniformly and it is difficult to obtain the required fatigue strength. There is an inconvenience.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for producing an endless metal belt that can eliminate such inconvenience and obtain excellent fatigue strength.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have made various studies in order to solve the problems of the prior art.
[0018]
First, in gas soft nitriding treatment of the endless metal belt, in order to reduce the amount of C adsorbed on the surface of the endless metal belt, the volume ratio of RX gas to ammonia gas (RX gas / ammonia gas) is decreased. It is possible to do. However, in this case, there is a problem that the ratio of ammonia gas is relatively high in the gas soft nitriding treatment, and a compound layer is formed on the surface of the endless metal belt as the nitrided layer is formed. . The compound layer may cause defects such as cracks in the endless metal belt.
[0019]
Then, next, a technique for preventing the formation of the compound layer was examined. As a result, the volume ratio (RX gas / ammonia gas) was reduced, and the temperature of the gas soft nitriding treatment was changed from the conventional 570 to 580 ° C. to 480 ° C. It has been found that it may be as low as ˜520 ° C. However, at a temperature in the range of 480 to 520 ° C., the nitriding ability of ammonia gas is reduced, and even if the volume ratio (RX gas / ammonia gas) is decreased, the surface C of the endless metal belt is excessive. Thus, there is a problem that the nitride layer is not formed uniformly.
[0020]
Considering the formula (1) for C on the surface of the endless metal belt, from FIG. 2, at a temperature in the range of 480 to 520 ° C., the value of ΔG is positive and the absolute value is large. The reaction proceeding to the left is promoted, and it is considered that the C is excessively generated even when the volume ratio is reduced as described above.
[0021]
The present inventors have found that the result of further studies based on the finding, by increasing the CO ₂ by increasing the dew point of the RX gas, the reaction of equation (1) produces a C proceeds to the left It was found that C adsorbed on the surface layer portion of the endless metal belt can be reduced, and the present invention has been achieved.
[0022]
That is, the endless metal belt manufacturing method of the present invention is obtained by welding end portions of maraging steel plates to each other to form a ring shape, and then rolling the endless metal belt to a predetermined length. subjected to gas nitrocarburizing treatment, the volume in the method of manufacturing an endless metal belt used for power transmission belt of the continuously variable transmission, said endless metal belt, the RX gas dew point + 4 ° C. with respect to ammonia gas A gas soft nitriding treatment is performed in a mixed atmosphere mixed in a ratio of 0.05 to 0.5 at a temperature in the range of 480 to 520 ° C. for 45 to 60 minutes.
[0023]
According to the production method of the present invention, by performing the gas soft nitriding treatment under the above conditions, excessive generation of C is suppressed in the Bourdeis reaction of the above formula (1). The ability to nitride the endless metal belt is enhanced. As a result, a uniform nitride layer can be formed on the surface of the endless metal belt, and excellent fatigue resistance can be obtained.
[0024]
The RX gas have different content of CO ₂ by the value of the dew point is less than the dew point of + 4 ° C., the formula (1) can not be sufficiently suppressed excessive generation of C in. On the other hand, when the dew point is higher than + 4 ° C., the water gas reaction became popular in the formula (3), since the water produced by the reaction is condensed on the pipe, operation undesirable. In addition, the increase in CO ₂ (oxidizing gas) and the increase in dew point (H ₂ O) for suppressing the C concentration cause oxidation at the outermost surface of Ti and Mo contained in the maraging steel. It is not preferable because the surface hardness decreases and the nitride layer depth varies.
[0025]
When the volume ratio of the RX gas to the ammonia gas (RX gas / ammonia gas) is less than 0.05, carburization on the surface of the endless metal belt becomes insufficient, and the nitriding treatment takes a long time. In addition, a compound layer is easily formed on the surface of the endless metal belt.
[0026]
On the other hand, when the volume ratio of the RX gas to the ammonia gas exceeds 0.5, soot easily adheres to the surface of the endless metal belt and the apparatus for performing the gas soft nitriding treatment. Further, when the volume ratio of the RX gas exceeds 0.5, the amount of H _{2 in} the mixed atmosphere increases and the nitriding ability decreases.
[0027]
When the gas soft nitriding treatment temperature is less than 480 ° C., sufficient nitriding ability with the ammonia gas cannot be obtained. When the processing temperature exceeds 520 ° C., the compound layer is formed.
[0028]
Further, the nitride layer formed by the gas soft nitriding treatment has a hardness gradient that has the greatest hardness in the outermost layer portion of the endless metal belt, and the hardness decreases toward the inside of the endless metal belt. Form. In order to obtain wear resistance and fatigue strength suitable for the power transmission belt of the continuously variable transmission, the endless metal belt is desired to have a moderate hardness gradient, not high or low.
[0029]
In the gas soft nitriding treatment, the hardness gradient becomes low and gentle when the treatment temperature is less than 45 minutes, and when the treatment temperature exceeds 60 minutes, the hardness gradient becomes high and steep, both of which are applied to the power transmission belt of the continuously variable transmission. Suitable abrasion resistance and fatigue strength cannot be obtained.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a graph showing the fatigue resistance of an endless metal belt obtained by the manufacturing method of this embodiment.
[0031]
The maraging steel used in this embodiment has C of 0.03% or less, Si of 0.10% or less, Mn of 0.10% or less, P of 0.01% or less, and S of 0.01% or less. Low carbon steel, 18-19% Ni, 4.7-5.2% Mo, 0.05-0.15% Al, 0.50-0.70% Ti, 8.5- 18% Ni steel with 9.5% Co.
[0032]
In the manufacturing method of the present embodiment, first, a thin plate of maraging steel having the above composition is bent to form a loop, and then the end portion is welded to form a cylindrical body. Next, this is hold | maintained at 820-830 degreeC for 20 to 60 minutes in a vacuum furnace, and solution treatment is carried out. By the solution treatment, crystals can be rearranged and welding distortion can be removed.
[0033]
Next, the cylindrical body is cut into a predetermined width to form a ring-shaped body. Since the ring-shaped body has an edge at the end due to the cutting, the ring-shaped body is chamfered by barrel polishing and then cold-rolled at a rolling reduction of 40 to 50% to form an endless metal belt.
[0034]
Next, the endless metal belt is accommodated in a heat treatment apparatus and subjected to aging treatment and gas soft nitriding treatment. In the heat treatment apparatus, the aging treatment chamber and the gas soft nitriding treatment chamber may be arranged linearly and communicated via an openable / closable door. May be provided separately. Further, the aging treatment and gas soft nitriding treatment may be sequentially performed in one chamber.
[0035]
In this embodiment, first, an aging treatment is performed at a temperature in the range of 480 to 520 ° C. for less than 60 minutes, and then a gas soft nitriding treatment is performed at a temperature in the range of 480 to 520 ° C. for 45 to 60 minutes.
[0036]
Gas nitrocarburizing treatment of this embodiment, dew point used + 4 ° C. in RX gas. The composition of the RX gas, CO about 24% when dew point of + 4 ° C., _{H 2} to about _31%, by CO 2 from .30 to 0.34% the remainder being _{N 2.}
[0037]
The gas soft nitriding treatment of this embodiment is performed in an atmosphere in which the volume ratio of the RX gas to ammonia gas (RX gas / ammonia gas) is 0.05 to 0.5.
[0038]
Then, dew point respectively + 2 ° C., the two + 4 ° C. using an RX gas, a volume ratio of RX gas to ammonia gas (RX gas / ammonia gas) 0.14, treatment temperature 500 ° C., the treatment time of 60 minutes Gas soft nitriding was performed under the conditions to produce an endless metal belt. The relationship between the physical properties of the dew point and an endless metal belt of the RX gas shown in Table 1. In Table 1, the concentration of C and N on the surface of the endless metal belt was measured for a portion at a depth of 1.3 μm from the surface by Auger analysis. Further, the thickness of the nitride layer was measured visually.
[0039]
[Table 1]

[0040]
From Table 1, by using a dew point + 4 ° C. in RX gas as in this embodiment, as compared with the case of using a conventional dew point + 2 ° C. of RX gas, C concentration in the surface of the endless metal belt is low It is clear that the N concentration increases. As a result, endless metal belt obtained in the present embodiment, as compared to those obtained using a conventional dew point + 2 ° C. of RX gas, a surface hardness and compressive residual stress large, abrasion It is clear that it is excellent in property and fatigue strength.
[0041]
Next, an endless metal belt manufactured by gas soft nitriding under the same conditions as in Table 1 was wound between a movable pulley and a fixed pulley, and the movable pulley was rotated by applying a tensile load of 4000 N. . At this time, she is showing the relationship between the number of rotations of up to dew point and an endless metal belt of the RX gas is broken in FIG.
[0042]
From Figure 1, in the case of using the dew point + 4 ° C. in RX gas as in this embodiment the number of rotations of up to endless metal belt is damaged can be at least 10 ⁷ times, conventional dew point + 2 ° C. compared to 10 ⁵ times when using the RX gas, it is clear that much better fatigue strength.
[0043]
Next, using the dew point + 4 ° C. of RX gas, by changing the volume ratio of the RX gas to ammonia gas (RX gas / ammonia gas), the processing temperature of 500 ° C., a gas nitrocarburizing treatment under conditions of processing time 60 minutes The endless metal belt was manufactured. Table 2 shows the relationship between the volume ratio of RX gas to ammonia gas (RX gas / ammonia gas) and the physical properties of the endless metal belt. In Table 2, the thickness of the nitride layer was measured visually.
[0044]
[Table 2]

[0045]
From Table 2, by setting the volume ratio (RX gas / ammonia gas) of the RX gas to ammonia gas to 0.05 to 0.5 as in this embodiment (showing the case of 0.2 as an example), It is apparent that the hardness of the surface of the endless metal belt is larger than 0.7 (conventional example) exceeding the above range.
[0046]
Further, from Table 2, according to the case of 0 (less than the range of 0.05 to 0.5) of this embodiment (gas nitriding treatment using only ammonia gas), the surface of the endless metal belt is more than in this embodiment. Although the hardness is increased, it is clear that the compound layer is formed on the surface of the endless metal belt, and that it takes twice as long as this embodiment to form a nitride layer having a thickness half that of this embodiment. is there.
[0047]
Next, using the dew point + 4 ° C. of RX gas, a volume ratio of the RX gas to ammonia gas (RX gas / ammonia gas) 0.14, performs gas nitrocarburizing treatment by changing the treatment temperature and treatment time, An endless metal belt was produced. Table 3 shows the relationship between the time and temperature of the gas nitrocarburizing treatment and the hardness gradient formed on the endless metal belt. In Table 3, AA is the optimum hardness gradient for the power transmission belt of a continuously variable transmission, BB is the applicable hardness gradient, CC is a low gradient and an inappropriate hardness gradient, DD is a high gradient and an inappropriate hardness gradient. Each is shown.
[0048]
[Table 3]

[0049]
From Table 3, by obtaining a gas soft nitriding treatment temperature in the range of 480 to 520 ° C. and heating time in the range of 45 to 60 minutes, an optimum hardness gradient is obtained for the power transmission belt of the continuously variable transmission. Obviously you can.
[Brief description of the drawings]
Figure 1 is a graph showing a relationship between fatigue strength of the dew point and an endless metal belt of the RX gas.
FIG. 2 is a graph showing the Gibbs free energy of reaction related to gas soft nitriding.
[Explanation of symbols]
No sign.

Claims (1)

マルエージング鋼の鋼板の端部同士を溶接してリング状に形成した後、所定の長さに圧延して得られた無端状金属ベルトにガス軟窒化処理を施して、無段変速機の動力伝達ベルトに用いられる無端状金属ベルトを製造する方法において、前記無端状金属ベルトを、アンモニアガスに対して露点＋４℃のＲＸガスを体積比０．０５〜０．５の範囲で混合した混合雰囲気中、４８０〜５２０℃の範囲の温度下、４５〜６０分間の範囲でガス軟窒化処理することを特徴とする無端状金属ベルトの製造方法。The endless metal belt obtained by welding the ends of maraging steel plates to a ring shape and then rolling them to a predetermined length is subjected to gas soft nitriding treatment to power the continuously variable transmission. a method for producing an endless metal belt used in the transmission belt, said endless metal belt, and mixed to ammonia gas RX gas dew point + 4 ° C. in a range of volume 0.05 to 0.5 mixture A process for producing an endless metal belt, characterized in that gas soft nitriding is performed in an atmosphere at a temperature in the range of 480 to 520 ° C. for 45 to 60 minutes.

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