JP5422845B2 - Chain transmission - Google Patents
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Description
本発明は、自動車のタイミングチェーン伝動装置或いは産業機械のチェーン伝動装置等に用いられる低騒音で高寿命なチェーン伝動装置に関する。 The present invention relates to a low-noise and long-life chain transmission device used for a timing chain transmission device of an automobile or a chain transmission device of an industrial machine.
通常、チェーン伝動装置は、駆動力の授受の役目をするスプロケットの歯部とローラーチェーンのローラー部或いはサイレントチェーンの内股状のリングプレート部とが噛み合って動力を伝達する構造になっている。
この駆動力伝達のために相噛み合う部分は、噛み合う時に不可避的に発生する機械振動に起因する振動音が発生する。
使用中にチェーン材料が摩耗したり延伸したりすることによって寿命の低下を招くことになる。
これに対して、例えば、特許文献１によると、ローラーチェーンのローラー部の構造の工夫によって振動騒音を低減する技術が提案されている。
特許文献２によると、サイレントチェーンのチェーン内側噛み合い面の噛み合い時間を最適に調整する形状にして振動騒音と衝撃騒音を低減し、かつ、摩耗を低減させて耐久性を向上させる技術が開示されている。
特許文献３によると、チェーンの駆動力伝達のための相噛み合う部分を樹脂にすることによって機械振動音を低減する技術が開示されている。Normally, the chain transmission device has a structure in which the sprocket tooth portion that plays a role of transmitting and receiving the driving force and the roller portion of the roller chain or the inner crotch-shaped ring plate portion of the silent chain are engaged to transmit power.
In the portions that mesh with each other for transmitting the driving force, vibration noise is generated due to mechanical vibration that is inevitably generated when meshing.
When the chain material is worn or stretched during use, the service life is reduced.
On the other hand, according to Patent Document 1, for example, a technique for reducing vibration noise by devising the structure of the roller portion of the roller chain is proposed.
According to
According to Patent Document 3, there is disclosed a technique for reducing mechanical vibration noise by using resin as a meshing portion for transmitting a driving force of a chain.
しかしながら、チェーンの噛み合い部分の形状を最適にする技術は多くの特許によって提案されているが、駆動力伝達のためにチェーンのリングプレート或いはローラーとスプロケットの歯の構造や形状の工夫のみでは、接触による機械的振動の低減には限界があるので、抜本的な対策が求められている。
この部分を樹脂にする方法も提案されているが、製造コストや機械的性質の点で工業的な製品とはなり難い。
即ち、チェーン伝動装置用材料として、材料自体に振動吸収能があり、かつ、使用中の延伸を抑制できる機械的特性及び価格の面からの要請を満足する材料が今までに想到され得なかった。However, many patents have proposed a technique for optimizing the shape of the meshing part of the chain. However, contact with the structure and shape of the ring ring plate of the chain or the roller and sprocket teeth only for the purpose of transmitting the driving force. Since there is a limit to the reduction of mechanical vibration due to, drastic measures are required.
Although a method of using this part as a resin has been proposed, it is difficult to be an industrial product in terms of manufacturing cost and mechanical properties.
That is, as a material for a chain transmission device, no material has been conceived so far that has a material capable of absorbing vibration and can satisfy the demands in terms of mechanical properties and price that can suppress stretching during use. .
従来、耐食性や食品衛生の観点から、この分野ではチェーン伝動装置用材料にはＪＩＳ ＳＵＳ ３０４（オーステナイト系ステンレス鋼）が用いられている。
ＪＩＳ ＳＵＳ３０４は、準安定オーステナイト相（以下、「準安定γ−相」という。）の金属組織を示し、応力負荷によって加工誘起α’−マルテンサイト相（以下、「α’−Ｍｓ相」という。）を生成して延伸する特徴を持つ材料である。Conventionally, from the viewpoint of corrosion resistance and food hygiene, JIS SUS 304 (austenitic stainless steel) is used as a material for a chain transmission device in this field.
JIS SUS304 indicates a metal structure of a metastable austenite phase (hereinafter referred to as “metastable γ-phase”), and is referred to as a work-induced α′-martensite phase (hereinafter referred to as “α′-Ms phase”) due to stress loading. ) Is produced and stretched.
一方、金属系の制振性材料としては、鋳鉄、Ｍｎ−Ｃｕ合金、Ｍｇ−Ｚｒ合金、Ｍｇ−Ｎｉ合金、Ａｌ−Ｚｎ合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金等が知られている。
これらをチェーン用材料の観点から見れば、鋳鉄やＭｇ系合金は強度が低いという欠点がある。
Ｍｎ−Ｃｕ系合金は所望の強度が得られないという欠点がある。
Ｆｅ−Ａｌ−Ｃｒ合金は歪によって振動減衰能が低下するという欠点がある。
これらの材料は、振動減衰能は比較的優れているが、高価な元素を多く含んでいるため合金材料の価格上昇となり上記のようなチェーン伝動装置用途には不適である。On the other hand, as the metal-based damping material, cast iron, Mn—Cu alloy, Mg—Zr alloy, Mg—Ni alloy, Al—Zn alloy, Fe—Al—Cr alloy, Ni—Ti alloy, Cu—Al— Ni alloys and the like are known.
From the viewpoint of chain materials, cast iron and Mg-based alloys have the disadvantage of low strength.
A Mn—Cu alloy has a drawback that a desired strength cannot be obtained.
The Fe—Al—Cr alloy has a drawback that the vibration damping ability is reduced by strain.
Although these materials have a relatively excellent vibration damping capability, they contain a large amount of expensive elements, which increases the price of the alloy material and is not suitable for the chain transmission device as described above.
上記の問題を解決するために、例えば、特許文献４によれば、機械的強度が高く、振動減衰能を有する材料として、高強度高減衰能Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｎ合金及びその製造方法が開示されている。
この特許には、Ｃｒ重量パーセント９〜１５重量％、Ｍｎ重量パーセント１８〜２６重量％、残部鉄からなり、イプシロン・マルテンサイト相が４０体積％以上である高強度高減衰能Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｎ合金及びその製造方法が開示されている。
上記Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｎ合金は、組成的にステンレス鋼をベースとしたものである。
従って、その機械的性質はステンレス鋼とほぼ同等であり、かつ、制振性に優れているので制振性の観点からは上記の問題点を解決する発明である。In order to solve the above problem, for example, according to Patent Document 4, a high-strength and high-damping capacity Fe—Cr—Mn alloy and a method for manufacturing the same are disclosed as materials having high mechanical strength and vibration damping capacity. ing.
This patent includes a high-strength, high-damping capacity Fe-Cr-Mn consisting of 9 to 15% by weight of Cr, 18 to 26% by weight of Mn and the balance iron, and having an epsilon martensite phase of 40% by volume or more. Alloys and methods for their production are disclosed.
The Fe—Cr—Mn alloy is compositionally based on stainless steel.
Therefore, the mechanical properties are almost the same as stainless steel and the vibration damping property is excellent, so that the invention solves the above problems from the viewpoint of the vibration damping property.
しかしながら、特許文献４によって開示された技術によれば、イプシロン・マルテンサイト相が４０体積％以上である高強度高減衰能Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｎ合金が、このような金属組織ではチェーン材料としての延性を発揮し得ない。
特許文献３によって開示された技術では、マンガン重量パーセント１８〜２６重量％と開示されているが、この材料を溶製する場合、マンガン成分が蒸発し易いため添加するマンガン合金の歩留まりが悪く、かつ、マンガンは鋼の溶製時に用いられる耐火物の溶損を著しく増大させるという難点があるので、溶製コストが高くなるために上記の工業的用途が極めて制限されるという問題点がある。
マンガン重量パーセントが１８〜２６重量％と高いので熱間又は冷間加工コストが高くなるという問題点がある。However, according to the technique disclosed in Patent Document 4, a high-strength, high-damping capacity Fe—Cr—Mn alloy having an epsilon-martensite phase of 40% by volume or more has ductility as a chain material in such a metal structure. Can not demonstrate.
In the technique disclosed in Patent Document 3, manganese weight percent is disclosed as 18 to 26% by weight. However, when this material is melted, the yield of the manganese alloy to be added is poor because the manganese component easily evaporates, and Manganese has a problem that the melting loss of the refractory used during the melting of steel is remarkably increased. Therefore, there is a problem that the industrial application is extremely limited because the melting cost is increased.
Since manganese weight percentage is as high as 18 to 26% by weight, there is a problem that the hot or cold working cost becomes high.
一方、本発明者らは、特許文献５に示すように、振動減衰能のある材料として、炭素重量パーセント０．０５重量％以下、マンガン重量パーセント１３〜１８重量％、クロム重量パーセント９〜１５重量％、ニッケル重量パーセント０．０１〜６．０重量％、アルミニウム重量パーセント０．０１〜０．０５重量％、窒素重量パーセント０．０１重量％以下、残部鉄からなる材料を冷間加工によって、マトリックスであるオーステナイト相（以下、「γ−相」という。）中にイプシロン・マルテンサイト相（以下、「ε−Ｍｓ相」という。）を１０体積％以上生成させることを特徴とする高強度高減衰能Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｎｉ合金を提案している。
しかしながら、特許文献５においては、冷間加工による方法によって高強度高減衰能合金を推奨しているが、これは振動減衰能が安定して得られないばかりか、母材の延性を著しく低下させるので、上記記載の用途には使用できない。On the other hand, as shown in Patent Document 5, the present inventors, as a material having vibration damping ability, have a carbon weight percentage of 0.05% by weight or less, a manganese weight percentage of 13-18% by weight, and a chromium weight percentage of 9-15% by weight. %, Nickel weight percentage 0.01-6.0 weight%, aluminum weight percentage 0.01-0.05 weight%, nitrogen weight percentage 0.01% by weight or less, and the balance iron is cold worked to form a matrix. A high-strength, high-attenuation characterized by generating 10 vol% or more of an epsilon martensite phase (hereinafter referred to as “ε-Ms phase”) in the austenite phase (hereinafter referred to as “γ-phase”) A high performance Fe-Mn-Cr-Ni alloy is proposed.
However, in Patent Document 5, a high-strength and high-damping ability alloy is recommended by a method by cold working, but this not only provides stable vibration damping ability but also significantly reduces the ductility of the base material. Therefore, it cannot be used for the applications described above.
特許文献５においては、ニッケル重量パーセント０．０１〜６．０重量％添加することによって、マンガン重量パーセント１３〜１８重量％とマンガン量を少なくすることができることが開示されている。
この技術は、ニッケル添加によってマンガン成分を低くすることで製造コストを低減するための対策技術ではあるが、高価なニッケルを添加して冷間加工性を向上しようとするものであり、原料コストに立てば、むしろ、コストが嵩むこととなる技術であり、総合的製造コストの原理原則に立ち返って検討し直すことが必要である。Patent Document 5 discloses that the manganese amount can be reduced to 13 to 18% by weight of manganese by adding 0.01 to 6.0% by weight of nickel.
Although this technology is a countermeasure technology for reducing the manufacturing cost by lowering the manganese component by adding nickel, it is intended to improve the cold workability by adding expensive nickel, which increases the raw material cost. In other words, it is a technology that increases the cost, and it is necessary to return to the principle of the total manufacturing cost and review it again.
本発明者らは、上記の課題を解決するために検討した結果、制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼として、熱処理或いは冷間加工によってε−Ｍｓ相が生成し易い度合いを示す積層欠陥エネルギーＳＦＥ（ｍＪ／ｍ２）（数式５、非特許文献１参照）（以下、「ＳＦＥ」という。）に着目し、マンガンの効果をシリコンの微量添加によって一部置換えることによってマンガン量の低減ができることを見出し、その効果を実証する知見を得て特許文献６として出願している。As a result of investigations to solve the above problems, the inventors of the present invention have demonstrated that the steel is excellent in vibration damping properties and is difficult to stretch, and exhibits a degree that an ε-Ms phase is easily generated by heat treatment or cold working. Focusing on the defect energy SFE (mJ / m 2 ) (see Equation 5, Non-Patent Document 1) (hereinafter referred to as “SFE”), the effect of manganese is partially replaced by the addition of a small amount of silicon. It has been found that it can be reduced, obtained knowledge to prove its effect, and filed as
本発明は、自動車のタイミングチェーン伝動装置或いは産業機械のチェーン伝動装置等に用いられるチェーン伝動装置を提案するものであり、駆動力の授受の役目をするスプロケットの歯部とチェーンの内股状のリングプレート或いはチェーンローラーとが噛み合う部分、或いは、使用中に延伸する部分に、制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼を使用することによって、低騒音で高寿命のチェーン伝動装置を提供することを目的とする。
［発明が解決しようとする課題：その１］
従来の技術においては、チェーン伝動装置の構成要素たるチェーン、及び／又は、スプロケットとして、制振性を具備しない鋼が使用されていたので、発生する騒音が顕著に高かった。
本発明が解決しようとする課題は、構成要素たるチェーン、及び／又は、スプロケットとして、制振性に優れた鋼を使用することにより、発生する騒音を顕著に低減することができるチェーン伝動装置を提供することである。
［発明が解決しようとする課題：その２］
従来の技術においては、チェーン伝動装置の構成要素たるチェーン、及び／又は、スプロケットとして、制振性を具備しない鋼が使用されていたので、使用可能な寿命が短かった。
本発明が解決しようとする課題は、構成要素たるチェーン、及び／又は、スプロケットとして、制振性に優れた鋼を使用することにより、使用可能な寿命を顕著に延長できるチェーン伝動装置を提供することである。
［発明が解決しようとする課題：その３］
従来の技術においては、チェーン伝動装置の構成要素たるチェーン、及び／又は、スプロケットとして、低延伸性を具備しない鋼が使用されていたので、使用中にチェーンが延伸するので使用可能な寿命が短かった。
本発明が解決しようとする課題は、構成要素たるチェーン、及び／又は、スプロケットとして、低延伸性の鋼を使用することにより、使用可能な寿命を顕著に延長できるチェーン伝動装置を提供することである。The present invention proposes a chain transmission device for use in a timing chain transmission device of an automobile or a chain transmission device of an industrial machine, etc., and a sprocket tooth portion that plays a role of driving force and an inner crotch-shaped ring of the chain To provide a low-noise and long-life chain transmission device by using steel that is excellent in vibration control and difficult to stretch at the part that meshes with the plate or chain roller, or the part that extends during use. With the goal.
[Problem to be solved by the invention: Part 1]
In the prior art, steel that does not have vibration damping is used as a chain and / or sprocket as a component of the chain transmission, so that the generated noise is remarkably high.
The problem to be solved by the present invention is to provide a chain transmission device that can significantly reduce noise generated by using steel having excellent vibration damping properties as a component chain and / or sprocket. Is to provide.
[Problems to be solved by the invention: Part 2]
In the prior art, steel that does not have vibration damping is used as a chain and / or sprocket as a component of the chain transmission device, so that the usable life is short.
The problem to be solved by the present invention is to provide a chain transmission that can significantly extend the usable life by using steel having excellent vibration damping properties as a component chain and / or sprocket. That is.
[Problems to be solved by the invention: Part 3]
In the prior art, steel that does not have low stretchability has been used as a chain and / or sprocket as a component of the chain transmission device, so the usable life is short because the chain is stretched during use. It was.
The problem to be solved by the present invention is to provide a chain transmission that can significantly extend the usable life by using low-stretch steel as a component chain and / or sprocket. is there.
本発明のチェーン伝動装置は、「特許請求の範囲」の［請求項１］〜［請求項７］に記載した事項により特定される。The chain transmission of the present invention is specified by the matters described in [Claim 1] to [Claim 7] of "Claims".
［特許の請求範囲］
［請求項１］
チエーン、及び／又は、スプロケットが、
炭素、シリコン、マンガン、クロム、アルミニウム、及び、鉄を含んでなる鋼によって構成されているものであって、
炭素の重量パーセント［％Ｃ］が０．００１〜０．１０［％］、
シリコンの重量パーセント［％Ｓｉ］が０．５〜３．０［％］、
マンガンの重量パーセント［％Ｍｎ］が５．０〜１８．０［％］、
クロムの重量パーセント［％Ｃｒ］が０．０１〜２０．０［％］、
アルミニウムの重量パーセント［％Ａｌ］が０．０１〜０．１０［％］
残部が、鉄及び不可避的不純物からなる鋼で、かつ、
数式１によって計算される積層欠陥エネルギー（ＳＦＥ）（ｍＪ／ｍ２）が、数式２を満足する鋼、
を含んで構成されることを特徴とするチエーン伝動装置。
［数式１］
ＳＦＥ（ｍＪ／ｍ２）＝２５．７＋２×［％Ｎｉ］＋４１０×［％Ｃ］−０．９×［％Ｃｒ］−７７×［％Ｎ］−１３×［％Ｓｉ］−１．２×［％Ｍｎ］ （１）
［数式２］
―２０（ｍＪ／ｍ２）≦ ＳＦＥ ≦ ２０（ｍＪ／ｍ２） （２）
１式において、［％Ｎｉ］は、ニッケルの重量パーセントであり、［％Ｎ］１は、窒素の重量パーセントである。
［請求項２］
チエーン、及び／又は、スプロケットが、
Ｘ線回折法によって測定されたイプシロン・マルテンサイト相の体積パーセント［％ε―Ｍｓ相］が、数式３を満足する鋼、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項１に記載したチエーン伝動装置。
［数式３］
１０［体積％］ ≦ ［％ε―Ｍｓ相］ ≦ ５０［体積％］ （３）
［請求項３］
チエーン、及び／又は、スプロケットが、
片持ち梁法によって測定した制振性を表す損失係数（η）が、数式４を満足する鋼、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載したチエーン伝動装置。
［数式４］
０．００５ ≦ η ≦ ０．１０ （４）
［請求項４］
チエーン、及び／又は、スプロケットが、
第１工程として、９５０〜１２００℃で、１〜５時間、加熱する工程、
第２工程として、加工仕上がり温度７５０〜９５０℃で、熱間加工する工程、
第３工程として、７００〜９５０℃で、１〜６０分間、熱処理する工程、
第４工程として、５００℃から２０℃までの温度領域を、１０〜５０（℃／秒）の冷却速度で急速冷却する工程、
第５工程として、必要に応じて、冷間加工率１〜２０％の冷間加工を施す工程を含んで構成される製造方法により製造された鋼、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載したチエーン伝動装置。
［請求項５］
チエーン、及び／又は、スプロケットが、
炭素、シリコン、マンガン、クロム、アルミニウム、及び、鉄に加えて、モリブデンを含んでなり、
モリブデンの重量パーセント［％Ｍｏ］が、０．０１〜３．０［％］である鋼、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項１乃至４の何れかに記載したチエーン伝動装置。
［請求項６］
発生する騒音を低減する機能を発揮することを特徴とする、請求項１乃至５の何れかに記載したチエーン伝動装置。
［請求項７］
使用可能な寿命を延長する機能を発揮することを特徴とする、請求項１乃至６の何れかに記載したチエーン伝動装置。[Patent claims]
[Claim 1]
Chain and / or sprocket
It is composed of carbon, silicon, manganese, chromium, aluminum, and steel containing iron,
The carbon weight percent [% C] is 0.001 to 0.10 [%],
The weight percentage [% Si] of silicon is 0.5 to 3.0 [%],
Manganese weight percent [% Mn] is 5.0-18.0 [%],
The weight percentage of chromium [% Cr] is 0.01-20.0 [%],
Aluminum weight percent [% Al] is 0.01 to 0.10 [%]
The balance is steel consisting of iron and inevitable impurities, and
Steel whose stacking fault energy (SFE) (mJ / m 2 ) calculated by Equation 1 satisfies
A chain transmission characterized by comprising.
[Formula 1]
SFE (mJ / m 2 ) = 25.7 + 2 × [% Ni] + 410 × [% C] −0.9 × [% Cr] −77 × [% N] −13 × [% Si] −1.2 × [% Mn] (1)
[Formula 2]
−20 (mJ / m 2 ) ≦ SFE ≦ 20 (mJ / m 2 ) (2)
In Formula 1, [% Ni] is the weight percent of nickel and [% N] 1 is the weight percent of nitrogen.
[Claim 2]
Chain and / or sprocket
A steel whose volume percentage [% ε-Ms phase] of the epsilon-martensite phase measured by X-ray diffraction satisfies the expression 3.
The chain transmission device according to claim 1, comprising:
[Formula 3]
10 [volume%] ≦ [% ε-Ms phase] ≦ 50 [volume%] (3)
[Claim 3]
Chain and / or sprocket
A steel whose loss coefficient (η) representing vibration damping measured by the cantilever method satisfies Equation 4.
The chain transmission device according to claim 1, wherein the chain transmission device is configured to include:
[Formula 4]
0.005 ≦ η ≦ 0.10 (4)
[Claim 4]
Chain and / or sprocket
As a first step, a step of heating at 950 to 1200 ° C. for 1 to 5 hours,
As a second step, a step of hot working at a finishing temperature of 750 to 950 ° C.,
As a third step, a step of heat treatment at 700 to 950 ° C. for 1 to 60 minutes,
As a fourth step, a step of rapidly cooling a temperature range from 500 ° C. to 20 ° C. at a cooling rate of 10 to 50 (° C./second),
As a fifth step, if necessary, a steel manufactured by a manufacturing method including a step of performing a cold working with a cold working rate of 1 to 20%,
The chain transmission device according to claim 1 , comprising:
[Claim 5]
Chain and / or sprocket
In addition to carbon, silicon, manganese, chromium, aluminum and iron, it contains molybdenum,
Steel whose weight percentage [% Mo] of molybdenum is 0.01 to 3.0 [%],
The chain transmission device according to claim 1 , comprising:
[Claim 6]
The chain transmission device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the chain transmission device exhibits a function of reducing generated noise.
[Claim 7]
The chain transmission device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the chain transmission device exhibits a function of extending a usable life.
［発明の効果：その１］
本発明のチェーン伝動装置は、構成要素たるチェーン、及び／又は、スプロケットとして、制振性に優れた鋼を使用することにより、発生する騒音を顕著に低減することができる。
［発明の効果：その２］
本発明のチェーン伝動装置は、構成要素たるチェーン、及び／又は、スプロケットとして、制振性に優れた鋼を使用することにより、使用可能な寿命を顕著に延長できる。
［発明の効果：その３］
本発明のチェーン伝動装置は、構成要素たるチェーン、及び／又は、スプロケットとして、低延伸性の鋼を使用することにより、使用可能な寿命を顕著に延長できる。[Effect of the invention: part 1]
The chain transmission device of the present invention can remarkably reduce generated noise by using steel having excellent vibration damping properties as a component chain and / or sprocket.
[Effect of the invention: Part 2]
In the chain transmission device of the present invention, the useable steel can be significantly extended by using steel having excellent vibration damping properties as a component chain and / or sprocket.
[Effect of the invention: Part 3]
In the chain transmission device of the present invention, the usable life can be remarkably extended by using low-stretch steel as a component chain and / or sprocket.
［用語「チェーン伝動装置」の意味］
本発明において、用語「チェーン伝動装置」は、駆動力の伝達の機能を発揮するスプロケットとチェーンを含んで構成される狭義のチェーン伝動装置を包含する。
本発明において、用語「チェーン伝動装置」は、狭義のチェーン伝動装置のみならず、ローラーチェーン、サイレントチェーンを含んで構成される広義の伝動装置をも包含する。
通常、チェーン伝動装置は、駆動力の授受の役目をするギヤ状スプロケットの歯部とローラーチェーンのローラー部やサイレントチェーンの内股状のリングプレート部とが噛み合って動力を伝達する構造になっている。
この駆動力伝達のために相噛み合う部分は、噛み合う時に不可避的に発生する機械振動に起因する振動音が発生する。[The meaning of the term “chain transmission”]
In the present invention, the term “chain transmission device” includes a narrow chain transmission device including a sprocket and a chain that exhibit a function of transmitting a driving force.
In the present invention, the term “chain transmission device” includes not only a narrow chain transmission device but also a broad transmission device including a roller chain and a silent chain.
Usually, a chain transmission device has a structure in which the gear sprocket teeth that transmit and receive driving force mesh with the roller portion of the roller chain and the inner crotch-shaped ring plate portion of the silent chain to transmit power. .
In the portions that mesh with each other for transmitting the driving force, vibration noise is generated due to mechanical vibration that is inevitably generated when meshing.
［用語「チェーン」の意味］
本発明において、用語「チェーン」は、特限定されるものではなく、チェーン一般を包含し、少なくとも、狭義のチェーンのみならず、ローラーチェーン、サイレントチェーンをも包含する。
通常、チェーン伝動装置は、駆動力の授受の役目をするギヤ状スプロケットの歯部とローラーチェーンのローラー部やサイレントチェーンの内股状のリングプレート部とが噛み合って動力を伝達する構造になっている。
この駆動力伝達のために相噛み合う部分は、噛み合う時に不可避的に発生する機械振動に起因する振動音が発生する。[The meaning of the term "chain"]
In the present invention, the term “chain” is not particularly limited and includes general chains, and includes at least not only a narrow chain but also a roller chain and a silent chain.
Usually, a chain transmission device has a structure in which the gear sprocket teeth that transmit and receive driving force mesh with the roller portion of the roller chain and the inner crotch-shaped ring plate portion of the silent chain to transmit power. .
In the portions that mesh with each other for transmitting the driving force, vibration noise is generated due to mechanical vibration that is inevitably generated when meshing.
以下に、本発明に係わるチェーン伝動装置について具体的に説明する。
図１は、本発明に係わるチェーン伝動装置の駆動力伝達のために相噛み合う部分の一例の拡大図である。
本発明の請求項１及び請求項２記載事項において、チェーン伝動装置の駆動力伝達のための相噛み合う部分、或いは、使用中に延伸する部分に制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼を使用することを主張している。
これは、駆動力伝達のためにスプロケットとチェーンプレートやチェーンローラーが相噛み合う時に不可避的に発生する機械振動及びそれに起因して発生する騒音をこの原因となる相噛み合う部分に使用されている制振性に優れた鋼の作用によって軽減させ、同時に機械振動によって生じる摩耗を軽減して長寿命化を計るためである。
本発明に係る制振性に優れた鋼は、応力負荷によってε―Ｍｓ相が生成し易い鋼組成及び製造方法となっている。従って、上記のε―Ｍｓ相（稠密六方格子）は、ＪＩＳ ＳＵＳ３０４の場合に応力負荷によって生成するα’―Ｍｓ相（体心立方格子）と結晶構造が異なり応力によって母相のγ―相と類似の結晶構造なので、応力によって延伸し難い結晶構造となっている。 Below, the chain transmission concerning this invention is demonstrated concretely.
FIG. 1 is an enlarged view of an example of a portion that meshes with each other for transmitting a driving force of a chain transmission according to the present invention.
In the first and second aspects of the present invention, steel that is excellent in vibration damping properties and difficult to stretch in a meshing portion for transmitting a driving force of a chain transmission device or a portion that stretches during use. Insist on using.
This is because the vibration that is inevitably generated when the sprocket and chain plate or chain roller mesh with each other to transmit the driving force, and the vibration that is generated due to this, is used in the phase meshing part that causes this. This is because it is reduced by the action of steel having excellent properties, and at the same time, wear caused by mechanical vibration is reduced, thereby extending the life.
The steel excellent in vibration damping properties according to the present invention has a steel composition and a manufacturing method in which an ε-Ms phase is easily generated by a stress load. Therefore, the ε-Ms phase (dense hexagonal lattice) differs from the α′-Ms phase (body-centered cubic lattice) generated by stress loading in the case of JIS SUS304, and the crystal structure is different from the γ-phase of the parent phase depending on the stress. Since it has a similar crystal structure, it has a crystal structure that is difficult to stretch due to stress.
本発明の請求項１記載事項において、チェーン伝動装置の駆動力伝達のための相噛み合う部分、或いは、使用中に延伸する部分に使用する制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼の化学組成の内、シリコン重量パーセント０．５〜３．０重量％、マンガン重量パーセント５．０〜１８．０重量％としている。
これは、良好な制振性発現能を持ちながら、微量のシリコンを添加することによってマンガン量を低く抑えることができることを示してしいる。
即ち、請求項４記載事項において、熱処理或いは冷間加工によってε―Ｍｓ相が生成し易い度合いを示す積層欠陥エネルギーＳＦＥ（ｍＪ／ｍ ２ ）（数式３） の関係式において、マンガンの項は−１．２×［％Ｍｎ］であり、シリコンの項は−１３×［％Ｓｉ］であることから、シリコンはマンガンの約十倍のＳＦＥの低減効果があることを示している。
即ち、ＳＦＥを２０ｍＪ／ｍ ２ 以下に保持した上で、微量の０．５〜３．０重量％のシリコン添加によってマンガン重量パーセントを５．０〜１８．０重量％と少なく抑えられている。 1. The chemical composition of steel according to claim 1 of the present invention, which is excellent in vibration damping and used in a portion that meshes with each other for transmitting a driving force of a chain transmission device or that is stretched during use and is difficult to stretch. Of these, the silicon weight percentage is 0.5 to 3.0 weight% and the manganese weight percentage is 5.0 to 18.0 weight%.
This indicates that the amount of manganese can be suppressed to a low level by adding a small amount of silicon while having good damping performance.
That is, in the matter described in claim 4, in the relational expression of stacking fault energy SFE (mJ / m 2 ) (Equation 3) indicating the degree to which an ε-Ms phase is easily generated by heat treatment or cold working , the term of manganese is − Since 1.2 × [% Mn] and the silicon term is −13 × [% Si], silicon has an effect of reducing SFE about 10 times that of manganese.
That is, with the SFE being kept at 20 mJ / m 2 or less, the manganese weight percent is reduced to 5.0 to 18.0% by weight by adding a small amount of silicon of 0.5 to 3.0% by weight.
本発明の請求項２記載事項において、チェーン伝動装置の駆動力伝達のための相噛み合う部分、或いは、使用中に延伸する部分に使用する、制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼のＸ線回折法によって測定されたε―Ｍｓ相の体積％が１０〜５０体積％であることを開示している。
これは、本発明の基本的な制振発現の必要条件である金属組織、ε―Ｍｓ相の定量的表現であり、１０体積％未満では制振性が不十分となるためであり、５０体積％を超えるとε―Ｍｓ相が相互に絡みあって逆に上記の制振性を低下させるためである。
好ましくは、ε―Ｍｓ相体積％が２０〜４０体積％である。 In the matter described in
This is a quantitative expression of the metal structure and the ε-Ms phase, which is a necessary condition for the basic vibration suppression expression of the present invention. This is because, if the ratio exceeds 50%, the ε-Ms phases are entangled with each other and the vibration damping property is reduced.
Preferably, the ε-Ms phase volume% is 20 to 40 volume%.
本発明の請求項１及び請求項２記載事項において、チェーン伝動装置の駆動力伝達のための相噛み合う部分、或いは、使用中に延伸する部分に使用する制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼の化学組成の内、クロム重量パーセント０．０１〜２０．０重量％としている。
これは、本発明の基本となるγ―相生成に関するものである。
図２に、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｎ−Ｎｉ鋼の状態図を示した。
図２から明らかなように、クロム重量パーセントが２０．０重量％を超える領域ではオーステナイト相（γ―相）とフェライト相（α―相）の２相が生成するので、クロム重量パーセントを２０．０重量％以下、好ましくは、１５．０重量％以下とする。
クロム組成比の下限については、積層欠陥エネルギーＳＦＥ（ｍＪ／ｍ ２ ）（数式１）を２０ｍＪ／ｍ ２ 以下とする条件を満たす範囲を設定することによって、クロムとマンガンの相乗効果によって効果的にγ―相を生成させる領域を広くとることができる。
ここで、特許文献４との比較で、ニッケルのγ―相生成の役割をマンガン及びクロムが効果的に果しているので、制振性発現の観点からは高価なニッケルは必ずしも必要なくなっている。即ち、本発明に於いては制振性発現以外の必要がない限りニッケルの意図的な添加の必要はない。 In the first and second aspects of the present invention, the vibration transmission used for the meshing part for transmitting the driving force of the chain transmission device or the part extending during use is excellent and difficult to extend. Of the chemical composition of the steel, the chromium weight percentage is 0.01 to 20.0% by weight.
This relates to the γ-phase generation that is the basis of the present invention.
FIG. 2 shows a phase diagram of the Fe—Cr—Mn—Ni steel.
As is apparent from FIG. 2, since two phases of austenite phase (γ-phase) and ferrite phase (α-phase) are formed in the region where the chromium weight percent exceeds 20.0 wt%, the chromium weight percent is set to 20. 0 wt% or less, preferably 15.0 wt% or less.
Regarding the lower limit of the chromium composition ratio, by setting the range satisfying the condition that the stacking fault energy SFE (mJ / m 2 ) (Equation 1) is 20 mJ / m 2 or less, the synergistic effect of chromium and manganese is effectively achieved. It is possible to take a wide area for generating the γ-phase.
Here, compared with Patent Document 4, manganese and chromium effectively play a role of nickel γ-phase generation, and therefore, expensive nickel is not always necessary from the viewpoint of damping characteristics. That is, in the present invention, there is no need to intentionally add nickel unless there is a need other than the expression of vibration damping.
本発明の請求項１及び請求項２記載事項において、チェーン伝動装置の駆動力伝達のための相噛み合う部分、或いは、使用中に延伸する部分に使用する制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼の化学組成の内、炭素重量パーセントを０．１０重量％以下とするのは、振動減衰能を発現するγ―相とε―Ｍｓ相間の相互作用に悪影響を及ぼす固溶元素、特に、炭素重量パーセントの上限を定めることによって振動減衰能の向上及び安定を計るためであり、炭素重量パーセントが０．１０重量％を越えると振動減衰能を示す損失係数（η）が低下しかつ不安定になるためである。
炭素と同様の影響を及ぼす窒素は、溶解製造時に大気中より０．０２０〜０．１００重量％程度不可避的に混入して振動減衰能を低下させるものであるが、アルミニウム重量パーセントを０．０１〜０．１０重量％とすることによって鋼中の窒素をＡｌＮの大きい介在物の形にすることによって制振性を阻害する作用をなくするためである。
即ち、アルミニウム重量パーセントが０．０１重量％未満であると上記の鋼中窒素と結合するに必要なアルミニウム重量パーセントが不足する場合がり、０．１０重量％を越えると過剰のアルミニウムによって鋼材の表面や内部にＡｌ ２ Ｏ ３ 系の欠陥が発生しやすくなる危険があるためである。 In the first and second aspects of the present invention, the vibration transmission used for the meshing part for transmitting the driving force of the chain transmission device or the part extending during use is excellent and difficult to extend. In the chemical composition of steel, the carbon weight percentage is 0.10% by weight or less because the solid solution element that adversely affects the interaction between the γ-phase and the ε-Ms phase exhibiting vibration damping ability, especially carbon. This is to improve and stabilize the vibration damping capacity by setting the upper limit of weight percent. When the carbon weight percentage exceeds 0.10% by weight, the loss coefficient (η) indicating the vibration damping capacity is lowered and unstable. It is to become.
Nitrogen, which has the same effect as carbon, is inevitably mixed by 0.020 to 0.100% by weight from the atmosphere at the time of melting and manufacturing, and reduces the vibration damping capacity. This is to eliminate the effect of inhibiting the vibration damping properties by making the nitrogen in the steel into the form of large inclusions of AlN by setting it to 0.10% by weight.
That is, if the aluminum weight percentage is less than 0.01% by weight, the aluminum weight percentage necessary for bonding with nitrogen in the steel may be insufficient. If the aluminum weight percentage exceeds 0.10% by weight, the surface of the steel material is excessive due to excess aluminum. This is because there is a risk that Al 2 O 3 -based defects are likely to occur inside .
本発明の請求項３記載事項において、チェーン伝動装置の駆動力伝達のための相噛み合う部分、或いは、使用中に延伸する部分に使用する制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼の片持ち梁方式によって測定された制振性鋼の損失係数（η）が０．００５〜 ０．１０であることを開示しているが、これは制振性に優れた鋼としての基本的な条件である。
ここで、本発明になる鋼の振動減衰能は振動歪依存性が大きいので、損失係数（η）測定方法は、振動歪みを約１０ −４ 以上にする必要があるため、これを可能にする方法として片持ち梁方式を選択した。
測定値においては、損失係数（η）が０．００５未満であると制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼としての振動減衰機能が不十分となるためであり、０．１０ を超えるための製造条件では鋼材の機械的性質が上記記載の用途に適さなくなるためである。 In the third aspect of the present invention, a steel cantilever that is excellent in vibration damping and that is difficult to stretch is used for a meshing portion for transmitting a driving force of a chain transmission device or a portion that stretches during use. Although it is disclosed that the loss factor (η) of the damping steel measured by the beam method is 0.005 to 0.10, this is a basic condition as a steel having excellent damping ability. is there.
Here, since the vibration damping ability of the steel according to the present invention is highly dependent on vibration strain, the loss factor (η) measurement method needs to make vibration strain about 10 −4 or more, which is possible. The cantilever method was selected as the method.
In the measured value, if the loss factor (η) is less than 0.005, the vibration damping function as a steel that is excellent in vibration damping properties and difficult to stretch is insufficient, and exceeds 0.10. This is because the mechanical properties of the steel material are not suitable for the above-described applications under the production conditions described above.
本発明の請求項５記載事項において、チェーン伝動装置の駆動力伝達のための相噛み合う部分、或いは、使用中に延伸する部分に制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼にモリブデンを０．０１〜３．０重量％含有させて、７００〜９５０℃に加熱熱処理後に急速冷却することを主張している。
これは、該鋼はオーステナイト組織なので、チェーン用材料としての強度或いは耐摩耗性が不足する場合があるので、この対応方法として、上記の重量％のモリブデンを含有させ、急速冷却することによってモリブデンの焼き入れ効果を利用することによって、所望の制振性、強度及び耐摩耗性を同時に得るためである。
補足的に説明すると、強度及び耐摩耗性を改善する方法として、炭素重量パーセント或いは窒素重量パーセントを上げる方法があるが、上記両元素は制振性を著しく阻害するので採用できない。
モリブデンは、ε―Ｍｓ相の生成を阻害せずに、かつ、制振性付与のために実施する焼き入れによって強度を増加させるというものであり、上記の目的に極めて好適な元素である。 According to the fifth aspect of the present invention, molybdenum is added to a steel that is excellent in vibration damping properties and difficult to stretch in a meshing portion for driving force transmission of the chain transmission device or a portion that stretches during use. It is claimed that it is contained in an amount of 01 to 3.0% by weight and rapidly cooled to 700 to 950 ° C. after heat treatment.
This is because the steel is an austenitic structure, so the strength or wear resistance of the material for the chain may be insufficient. This is because the desired vibration damping property, strength and wear resistance can be obtained at the same time by utilizing the quenching effect.
As a supplementary explanation, as a method for improving strength and wear resistance, there is a method of increasing the carbon weight percent or the nitrogen weight percent, but these two elements cannot be adopted because they significantly impair the vibration damping properties.
Molybdenum does not inhibit the formation of the ε-Ms phase and increases the strength by quenching for imparting vibration damping properties, and is an extremely suitable element for the above purpose.
本発明の請求項４記載事項において、請求項１で規定される化学組成を有する制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼の製造方法に関して、１〜５時間、９５０〜１２００℃に加熱する第１工程、仕上げ温度７５０〜９５０℃にて熱間加工する第２工程、７００〜９５０℃で１〜６０分間熱処理する第３工程、５００℃から２０℃までの温度領域を１０〜３０℃／ｓｅｃで急速冷却する第４工程及び、更に必要に応じて常温で１〜３０％の範囲で冷間加工を施す第５工程を含んで構成される制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼の製造方法を開示している。
ここで、重要な工程は、第３工程、第４工程及び第５工程である。
第３工程において、熱処理温度を７００〜９５０℃としたのは、７００℃未満の温度では冷間加工歪除去及びオーステナイト化が不十分であるために制振性発現が不十分となるためであり、９５０℃を超えるとオーステナイト結晶粒が粗大化して機械的性質が不良となるためである。
第４工程においては、γ―相からε―Ｍｓ相へ効果的に熱誘起ε―Ｍｓ相を生成させるため、及び、モリブデンの焼き入れ効果による強度向上を同時に達成させるために、 ５００℃から常温までの冷却速度が重要であり、これを １０〜５０℃／ｓｅｃとした。
１０℃／ｓｅｃ未満の冷却速度では熱誘起ε―Ｍｓ相の生成が不十分となる為である。
モリブデンを添加した鋼の場合は、急速冷却によるモリブデンの焼き入れ効果を発揮させて、所望の硬度、耐摩耗性の得ることができる。
第５工程において、この鋼を更に１〜２０％の冷間加工を施すことによってε―Ｍｓ相の体積パーセントを増大させること又は冷間加工によって鋼の強度を上げる製造方法を開示している。
これは、用途によって必要な制振性や機械的性質或いは硬さを得るために必要に応じて選択することができる。
ここで、冷間加工率を１〜２０％としたのは、２０％を超えると生成するε―Ｍｓ相の体積パーセントが５０体積％を超えるために逆に有効なε―Ｍｓ相の振動が阻害されるので制振性が低下するためである。 In the matter described in claim 4 of the present invention, with respect to a method for producing a steel having the chemical composition defined in claim 1 and excellent in vibration damping properties and difficult to stretch, it is heated to 950 to 1200 ° C. for 1 to 5 hours. The first step, the second step of hot working at a finishing temperature of 750 to 950 ° C., the third step of heat treating at 700 to 950 ° C. for 1 to 60 minutes, the temperature range from 500 ° C. to 20 ° C. at 10 to 30 ° C. / Steel that has excellent vibration damping properties and is difficult to stretch, including the fourth step for rapid cooling in sec and the fifth step for performing cold working in the range of 1 to 30% at room temperature if necessary. The manufacturing method is disclosed.
Here, the important steps are the third step, the fourth step, and the fifth step.
The reason why the heat treatment temperature is set to 700 to 950 ° C. in the third step is that, at a temperature lower than 700 ° C., the cold work strain removal and austenitization are insufficient, so that the vibration damping expression is insufficient. If the temperature exceeds 950 ° C., the austenite crystal grains become coarse and the mechanical properties become poor.
In the fourth step, in order to effectively generate a thermally induced ε-Ms phase from the γ-phase to the ε-Ms phase, and simultaneously achieve strength improvement by the quenching effect of molybdenum, The cooling rate is important, and this is set to 10 to 50 ° C./sec.
This is because a heat-induced ε-Ms phase is not sufficiently generated at a cooling rate of less than 10 ° C./sec.
In the case of steel to which molybdenum is added, desired hardness and wear resistance can be obtained by exhibiting the quenching effect of molybdenum by rapid cooling.
In the fifth step, a manufacturing method is disclosed in which the steel is further subjected to cold work of 1 to 20% to increase the volume percentage of the ε-Ms phase or to increase the strength of the steel by cold work.
This can be selected according to need in order to obtain vibration damping properties, mechanical properties, or hardness necessary for the application.
Here, the cold working rate is set to 1 to 20% because the volume percentage of the ε-Ms phase generated when it exceeds 20% exceeds 50% by volume. This is because the vibration damping performance is lowered because of the inhibition.
以下、本発明を実験例によって説明する。 Hereinafter, the present invention will be described by experimental examples.
［実験例１］
実験例１は、本発明の請求項１に関するものであり、本発明に係わる制振性に優れた鋼の騒音低減能の評価のための実験である。
図３は、チェーンの駆動力伝達のために、例えば、スプロケットとチェーンプレートが相噛み合う時に不可避的に発生する機械振動に起因して発生する騒音を模擬的に発生させる方法を示す。
即ち、実験例１では、本発明例として表２記載の本発明例１の材料及び比較例として市販炭素鋼を用いて、１０ｍｍ角×４００ｍｍ長さの形状として、糸で吊るしてハンマーで軽く叩くことによって発生する振動を先端に貼付けた加速度センサで計測した。
表１にその結果を示す。
各々、上段は自由減衰時間軸波形、下段は振動の共振周波数解析結果である。
表１において、自由減衰時間が短いことが、発生する機械振動を吸収して低騒音にする機能が優れていることを示している。
上記の方法によって発生する振動音の周波数解析によると、いずれの供試鋼とも２００〜２０００Ｈｚの比較的高い共振周波数の重畳したものである。
本発明に係る制振性に優れた鋼は上記の共振周波数の帯域において良好な振動吸収能を発揮することが明らかになった。また、チェーンの騒音も同様の周波数帯域なので、本実験例によって本発明の有効性が確認できた。[Experimental Example 1]
Experimental Example 1 relates to claim 1 of the present invention, and is an experiment for evaluating the noise reduction ability of steel having excellent vibration damping properties according to the present invention.
FIG. 3 shows a method for simulating noise generated due to mechanical vibration inevitably generated when the sprocket and the chain plate mesh with each other, for example, to transmit the driving force of the chain.
That is, in Experimental Example 1, using the material of Invention Example 1 listed in Table 2 as an example of the present invention and commercially available carbon steel as a comparative example, the shape of 10 mm square × 400 mm length was hung with a thread and tapped with a hammer. The vibration generated was measured with an acceleration sensor attached to the tip.
Table 1 shows the results.
In each of the graphs, the upper graph shows the free-damping time axis waveform, and the lower graph shows the resonance frequency analysis result of the vibration.
In Table 1, the fact that the free damping time is short indicates that the function of absorbing the generated mechanical vibration and reducing the noise is excellent.
According to the frequency analysis of the vibration sound generated by the above method, all the test steels are superimposed with a relatively high resonance frequency of 200 to 2000 Hz.
It has been clarified that the steel having excellent vibration damping properties according to the present invention exhibits a good vibration absorbing ability in the above-described resonance frequency band. Further, since the chain noise is also in the same frequency band, the effectiveness of the present invention was confirmed by this experimental example.
［実験例２］
実験例２は、本発明の請求項１、２、３、及び５に関するものであり、本発明に係る制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼の化学組成の特定に関する実験である。
実験例２として、表２に示す組成の鋼を溶製した。
ここで、表２に記載されていない元素について説明すると、窒素は、溶製時に不可避的に侵入するもので０．００８〜０．１００％の範囲とした。
リン（Ｐ）及び硫黄（Ｓ）はいずれも０．０１％以下であった。
ニッケル（Ｎｉ）は、意図的には添加しなかった。
溶製した鋼を１０００℃で２時間加熱し、仕上げ温度８５０℃で熱間加工して１１ｍｍ厚の熱延板とした。
これを、真空中にて８００℃、１時間の熱処理を行い常温の油中に急速冷却した。
このとき、５００℃から常温までの冷却速度は２０℃／秒であった。
これを、さらに制振性を付与するために１０％の冷間圧延加工を施した。
この材料の積層欠陥エネルギーＳＦＥ（ｍＪ／ｍ ２ ）を数式３によって計算した。
鋼中のε―Ｍｓ相の体積％をＸ線回折法によって求め、更に片持ち梁方式によって損失係数（η）を測定した。この測定方法は一端をクランプで固定し振動部のサイズは１０ｍｍ角×３００ｍｍ長であり固定部を３Ｇ（３×９８０ｍｍ／ｓｅｃ ２ ）の加速度で衝撃を与え自由減衰時間及び振動周波数を測定して損失係数（η）を求めた。
このときの振動歪は１０ −４ レベルであった。耐摩耗性の指標として上記の急速冷却後の該鋼の硬さ（Ｈｖ）を測定した。
表２に、総合評価として優良（◎ ）、良好（○ ）及び不可（×）の記号を付した。 [Experiment 2]
Experimental example 2 relates to
As Experimental Example 2, steel having the composition shown in Table 2 was melted.
Here, the elements not described in Table 2 will be described. Nitrogen inevitably invades during melting and is in the range of 0.008 to 0.100%.
Both phosphorus (P) and sulfur (S) were 0.01% or less.
Nickel (Ni) was not intentionally added.
The melted steel was heated at 1000 ° C. for 2 hours and hot worked at a finishing temperature of 850 ° C. to obtain a hot-rolled sheet having a thickness of 11 mm.
This was heat-treated in a vacuum at 800 ° C. for 1 hour and rapidly cooled in oil at room temperature.
At this time, the cooling rate from 500 ° C. to room temperature was 20 ° C./second.
This was further subjected to a cold rolling process of 10% in order to impart vibration damping properties.
The stacking fault energy SFE (mJ / m 2 ) of this material was calculated by Equation 3.
The volume% of the ε-Ms phase in the steel was determined by the X-ray diffraction method, and the loss factor (η) was measured by the cantilever method. In this measurement method, one end is fixed with a clamp, the size of the vibration part is 10 mm square × 300 mm long, the fixed part is subjected to an impact with an acceleration of 3 G (3 × 980 mm / sec 2 ), and the free damping time and vibration frequency are measured. The loss factor (η) was determined.
The vibration strain at this time was 10 −4 level. As an index of wear resistance, the hardness (Hv) of the steel after the rapid cooling was measured.
In Table 2, symbols of excellent (◎), good (◯), and unacceptable (x) are given as comprehensive evaluations.
以下、表２について詳述する。
本発明例１〜１５は、シリコン重量パーセントを本発明の推奨範囲内である０．５〜１．０重量％を添加した例である。
ここで、本発明例１〜３は、ＳＦＥ値は、１０ｍＪ／ｍ２以下でありε−Ｍｓ相体積％は、本発明範囲内であるので損失係数（η）及び低温靭性は極めて良好である。
特に、本発明例３においては、シリコンを０．８重量％添加しているので、クロムが ７．０重量％でもＳＦＥの条件を満たせば、極めて良好な損失係数（η）を示すことが確認できた。
次に、本発明例４〜１２は、ＳＦＥ値が１０〜２０ｍＪ／ｍ２以下でありε−Ｍｓ相体積％は本発明の請求範囲内であるので、損失係数（η）は良好である。
特に、クロムについては、ＳＦＥの条件を満足する範囲である、７．０重量％（本発明例５、７及び９）、或いは、５．０重量％（本発明例１２）においても良好な制振性発現が確認された。
本発明例１３〜１５及び比較例１は、本発明例１をベースにした化学組成に、鋼の強度及び耐摩耗性を改善することを目的にしてモリブデンを重量パーセントで０．１、２．０、３．０及び３・５重量％添加したものである。
これによると、モリブデンの添加によって、制振性は阻害されない。また、制振性付与のために行う急冷によって焼き入れ効果によって、硬さ（Ｈｖ）が向上している。しかし、比較例１のように、モリブデンを３．５重量％添加すると過多となり加工性が悪化する。
比較例２及び３については、ＳＦＥ、ε−Ｍｓ相体積％及び損失係数（η）の指標からの判断では、良好（○）であるが、マンガン重量％が２２．０及び１９．０重量％と高いために材料が硬く冷間加工性が不良のために量産に当たっては製造コストが高くなるので総合評価は不可（×）となるものであり、これは実験例３の項において詳述する。
比較例４は、シリコン無添加のために制振性が不良である。
比較例５は、シリコン量が過大のため、材料が硬く加工コストが高くなるので実生産ができない。
比較例６は、マンガン量が不足しているため制振性が不良である。
比較例７は、クロム量が過大のため、母相がγ−相とα−相の２相域となっているために、ε−Ｍｓ相の生成量が少ないので損失係数（η）が不十分である。
比較例８は、アルミニウムが不足しているため、固溶窒素のＡｌＮとしての固定が不十分なため、制振性が不十分である。
比較例９は、炭素量が過多であるので、制振性が不良である。Hereinafter, Table 2 will be described in detail.
Examples 1 to 15 of the present invention are examples in which 0.5 to 1.0% by weight of silicon, which is within the recommended range of the present invention, is added.
Here, Examples 1-3 of the present invention have an SFE value of 10 mJ / m 2 or less and an ε-Ms phase volume% within the range of the present invention, so that the loss coefficient (η) and low temperature toughness are extremely good. .
In particular, in Example 3 of the present invention, since 0.8% by weight of silicon was added, it was confirmed that even if 7.0% by weight of chromium, the SFE condition is satisfied, an extremely good loss factor (η) is exhibited. did it.
Next, since the inventive examples 4 to 12 have an SFE value of 10 to 20 mJ / m 2 or less and an ε-Ms phase volume% within the scope of the present invention, the loss factor (η) is good.
In particular, with regard to chromium, good control is achieved even at 7.0% by weight (Invention Examples 5, 7 and 9) or 5.0% by weight (Invention Example 12), which is a range that satisfies the SFE conditions. Tremor expression was confirmed.
Examples 13 to 15 of the present invention and Comparative Example 1 are based on the chemical composition based on Example 1 of the present invention, with molybdenum in a weight percentage of 0.1, 2.% for the purpose of improving the strength and wear resistance of the steel. 0, 3.0 and 3.5% by weight are added.
According to this, damping properties are not inhibited by the addition of molybdenum. Further, the hardness (Hv) is improved by the quenching effect due to the rapid cooling for imparting vibration damping. However, as in Comparative Example 1, when 3.5% by weight of molybdenum is added, the amount becomes excessive and workability deteriorates.
For Comparative Examples 2 and 3, the judgment based on the indicators of SFE, ε-Ms phase volume% and loss factor (η) is good (◯), but manganese weight percent is 22.0 and 19.0 weight percent. Therefore, since the material is hard and the cold workability is poor, the production cost becomes high for mass production, so that comprehensive evaluation becomes impossible (x), which will be described in detail in the section of Experimental Example 3.
In Comparative Example 4, the vibration damping performance is poor because no silicon is added.
In Comparative Example 5, since the amount of silicon is excessive, the material is hard and the processing cost is high, so actual production cannot be performed.
In Comparative Example 6, since the amount of manganese is insufficient, the vibration damping performance is poor.
In Comparative Example 7, since the amount of chromium is excessive and the parent phase is a two-phase region of γ-phase and α-phase, the amount of ε-Ms phase generated is small, so the loss factor (η) is low. It is enough.
In Comparative Example 8, since aluminum is insufficient, the solid solution nitrogen is not sufficiently fixed as AlN, so that the vibration damping property is insufficient.
Since the comparative example 9 has an excessive amount of carbon, the vibration damping performance is poor.
［実験例３］
実験例３は、本発明の請求項１に関して、本発明に係る制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼のマンガン量を冷間加工性の観点から評価したものである。
表３は、実験例２の表２記載の本発明例１（Ｍｎ：１７％）、本発明例８（Ｍｎ：８％）、比較例２（Ｍｎ：２２％）及びＳＵＳ３０４（Ｍｎ：１％）のマンガン（Ｍｎ）含有量の異なる鋼について、試験圧延機（ワークロール径８５ｍｍφの４段圧延機）によって、２．０ｍｍから約０．０３ｍｍ厚までの冷間圧延における中間熱処理回数と熱処理が必要となるまでの冷間圧延率を測定したものである。
本発明例１又は８は、２．０ｍｍから約０．０３ｍｍまでに中間熱処理回数は３回であり、次の中間熱処理までの平均冷間圧延率は６３〜７０％である。
これに対して、比較例２（Ｍｎ：２２％）は、９回の中間熱処理が必要となり、次の中間熱処理までの平均冷間圧延率は、３５％である。
これは、冷間加工のコストが実生産における圧延コストが過大となるために実用化が阻害されていることが明白に示されている。
実施例１及び８は、ＳＵＳ３０４と同等の冷間加工性であることが確認され、実生産可能との総合評価である。 [Experiment 3]
Experimental example 3 relates to claim 1 of the present invention, and evaluates the manganese content of steel having excellent vibration damping properties and difficult to stretch according to the present invention from the viewpoint of cold workability.
Table 3 shows Invention Example 1 (Mn: 17%), Invention Example 8 (Mn: 8%), Comparative Example 2 (Mn: 22%) and SUS304 (Mn: 1%) described in Table 2 of Experimental Example 2. ) Of steels with different manganese (Mn) contents, the number of intermediate heat treatments and heat treatments in cold rolling from 2.0 mm to about 0.03 mm thickness were performed by a test rolling mill (4-high rolling mill with a work roll diameter of 85 mmφ). It is a measure of the cold rolling rate until it is required.
In Invention Example 1 or 8, the number of intermediate heat treatments is 3 times from 2.0 mm to about 0.03 mm, and the average cold rolling ratio until the next intermediate heat treatment is 63 to 70%.
On the other hand, Comparative Example 2 (Mn: 22%) requires nine intermediate heat treatments, and the average cold rolling ratio until the next intermediate heat treatment is 35%.
This clearly shows that the practical use is hindered because the cost of cold working is excessive in rolling costs in actual production.
In Examples 1 and 8, it was confirmed that the cold workability was equivalent to that of SUS304, and it was a comprehensive evaluation that actual production was possible.
［実験例４］
実験例４は、本発明の請求項４及び請求項５に関するものである。
即ち、制振性を発現するε―Ｍｓ相を効果的に生成させ、かつ、良好な強度と耐摩耗性を持つ鋼を得るための製造条件に関するもので、本発明の主要な要件を実証するものである。
表２に記載した本発明例１４（Ｍｏ：２．０％）の材料を用いた。
これを１０００℃で２時間加熱し、仕上げ温度８５０℃で熱間加工して１０ｍｍ厚の熱延鋼板とした。
これを、真空中で８００℃×１時間の熱処理を行った。
これらを表３の処理条件で冷却或いは冷間加工を行った。
表４に、これらの機械的性質、損失係数（η）及び 硬さ（Ｈｖ）の測定結果を示す。
総合評価は、良好（○）及び不可（×）で表示した。 [Experimental Example 4]
Experimental Example 4 relates to claims 4 and 5 of the present invention.
That is, it relates to production conditions for effectively producing a ε-Ms phase exhibiting vibration damping properties and obtaining steel having good strength and wear resistance, and demonstrates the main requirements of the present invention. Is.
The material of Inventive Example 14 (Mo: 2.0%) described in Table 2 was used.
This was heated at 1000 ° C. for 2 hours and hot worked at a finishing temperature of 850 ° C. to obtain a hot rolled steel sheet having a thickness of 10 mm.
This was heat-treated in vacuum at 800 ° C. for 1 hour.
These were cooled or cold worked under the processing conditions shown in Table 3.
Table 4 shows the measurement results of these mechanical properties, loss factor (η) and hardness (Hv).
Comprehensive evaluation was displayed by favorable ((circle)) and improper (x).
表４について詳細に説明する。
試験Ｎｏ．１−１〜１−５は、８００℃で熱処理後に油中に急速冷却した場合である。
試験Ｎｏ．２−１〜２−５は、８００℃で熱処理後に空冷した場合である。
油中に急冷した場合は、急冷によってε−Ｍｓ相が生成しているので、軽加工で優れた制振性とモリブデン効果によって硬さが上昇して所望の強度と耐摩耗性を得ることができる。
一方、空冷した場合は、冷間加工度を上げてゆくことによって制振性は付与されるが逆に延性が低下することになり、制振性、延性及び強度・耐摩耗性を全て満足させる製造条件を見出し難い。Table 4 will be described in detail.
Test No. 1-1 to 1-5 are cases of rapid cooling in oil after heat treatment at 800 ° C.
Test No. 2-1 to 2-5 are cases where air cooling is performed after heat treatment at 800 ° C.
In the case of quenching in oil, the ε-Ms phase is generated by quenching, so that the hardness increases due to excellent vibration damping and molybdenum effect in light processing, and the desired strength and wear resistance can be obtained. it can.
On the other hand, in the case of air cooling, vibration damping is provided by increasing the cold work degree, but on the contrary, the ductility is lowered, satisfying all of the vibration damping, ductility, strength and wear resistance. It is difficult to find manufacturing conditions.
本発明は、自動車のタイミングチェーン伝動装置や産業機械のチェーン伝動装置等に用いられる低騒音高寿命チェーン伝動装置を提案するものであり、チェーンの駆動力の授受の役目をするギヤ状スプロケットの歯部分とチェーンローラーやチェーンの内股状のリングプレートとが噛み合う部分、或いは、使用中に延伸する部分に制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼を使用することによって、低騒音で高寿命のチェーン伝動装置を提供するので、産業上の貢献が大きい。
本発明により、制振性に優れ、かつ、延伸しにくい鋼を製造するためには必須な元素であるマンガンの組成比を顕著に低減することが実現できることから、製造コストを顕著に低減することを可能としているので産業上の利用価値が高い。The present invention proposes a low-noise and long-life chain transmission for use in automobile timing chain transmissions, industrial machinery chain transmissions, etc., and gear sprocket teeth that serve to transfer and receive chain driving force. Low noise and long life by using steel that is excellent in vibration damping and difficult to stretch in the part where the part and the chain roller or the inner crotch ring plate of the chain mesh, or the part that stretches during use. As a chain transmission device is provided, the industrial contribution is significant.
According to the present invention, it is possible to realize a significant reduction in the composition ratio of manganese, which is an essential element for producing a steel that has excellent vibration damping properties and is difficult to stretch, thereby significantly reducing the production cost. Therefore, the industrial utility value is high.
Claims (7)
炭素、シリコン、マンガン、クロム、アルミニウム、及び、鉄を含んでなる鋼によって構成されているものであって、
炭素の重量パーセント［％Ｃ］が、０．００１〜０．１０［％］、
シリコンの重量パーセント［％Ｓｉ］が、０．５〜３．０［％］、
マンガンの重量パーセント［％Ｍｎ］が、５．０〜１８．０［％］、
クロムの重量パーセント［％Ｃｒ］が、０．０１〜２０．０［％］、
アルミニウムの重量パーセント［％Ａｌ］が、０．０１〜０．１０［％］
残部が、鉄及び不可避的不純物からなる鋼で、かつ、
数式１によって計算される積層欠陥エネルギー（ＳＦＥ）（ｍＪ／ｍ２）が、数式２を満足する鋼、
を含んで構成されることを特徴とするチエーン伝動装置。
［数式１］
ＳＦＥ（ｍＪ／ｍ２）＝２５．７＋２×［％Ｎｉ］＋４１０×［％Ｃ］−０．９×［％Ｃｒ］−７７×［％Ｎ］−１３×［％Ｓｉ］−１．２×［％Ｍｎ］ （１）
［数式２］
―２０（ｍＪ／ｍ２）≦ ＳＦＥ ≦ ２０（ｍＪ／ｍ２） （２）
１式において、［％Ｎｉ］は、ニッケルの重量パーセントであり、［％Ｎ］は、窒素の重量パーセントである。Chain and / or sprocket
It is composed of carbon, silicon, manganese, chromium, aluminum, and steel containing iron,
The carbon weight percent [% C] is 0.001 to 0.10 [%],
The weight percentage [% Si] of silicon is 0.5 to 3.0 [%],
Manganese weight percent [% Mn] is 5.0-18.0 [%],
The weight percentage of chromium [% Cr] is 0.01-20.0 [%],
The weight percentage of aluminum [% Al] is 0.01 to 0.10 [%].
The balance is steel consisting of iron and inevitable impurities, and
Steel whose stacking fault energy (SFE) (mJ / m 2 ) calculated by Equation 1 satisfies Equation 2;
A chain transmission characterized by comprising.
[Formula 1]
SFE (mJ / m 2 ) = 25.7 + 2 × [% Ni] + 410 × [% C] −0.9 × [% Cr] −77 × [% N] −13 × [% Si] −1.2 × [% Mn] (1)
[Formula 2]
−20 (mJ / m 2 ) ≦ SFE ≦ 20 (mJ / m 2 ) (2)
In Formula 1, [% Ni] is the weight percent of nickel and [% N] is the weight percent of nitrogen.
Ｘ線回折法によって測定されたイプシロン・マルテンサイト相の体積パーセント［％ε―Ｍｓ相］が、数式３を満足する鋼、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項１に記載したチエーン伝動装置。
［数式３］
１０［体積％］ ≦ ［％ε―Ｍｓ相］ ≦ ５０［体積％］ （３）Chain and / or sprocket
A steel whose volume percentage [% ε-Ms phase] of the epsilon-martensite phase measured by X-ray diffraction satisfies the expression 3.
The chain transmission device according to claim 1, comprising:
[Formula 3]
10 [volume%] ≦ [% ε-Ms phase] ≦ 50 [volume%] (3)
片持ち梁法によって測定した制振性を表す損失係数（η）が、数式４を満足する鋼、を含んで構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載したチエーン伝動装置。
［数式４］
０．００５ ≦ η ≦ ０．１０ （４）Chain and / or sprocket
The chain transmission device according to claim 1 or 2 , characterized in that the loss coefficient (η) representing vibration damping measured by the cantilever method includes steel that satisfies Equation (4).
[Formula 4]
0.005 ≦ η ≦ 0.10 (4)
第１工程として、９５０〜１２００℃で、１〜５時間、加熱する工程、
第２工程として、加工仕上がり温度７５０〜９５０℃で、熱間加工する工程、
第３工程として、７００〜９５０℃で、１〜６０分間、熱処理する工程、
第４工程として、５００℃から２０℃までの温度領域を、１０〜５０（℃／秒）の冷却速度で急速冷却する工程、
第５工程として、必要に応じて、冷間加工率１〜２０％の冷間加工を施す工程を含んで構成される製造方法により製造された鋼、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載したチエーン伝動装置。Chain and / or sprocket
As a first step, a step of heating at 950 to 1200 ° C. for 1 to 5 hours,
As a second step, a step of hot working at a finishing temperature of 750 to 950 ° C.,
As a third step, a step of heat treatment at 700 to 950 ° C. for 1 to 60 minutes,
As a fourth step, a step of rapidly cooling a temperature range from 500 ° C. to 20 ° C. at a cooling rate of 10 to 50 (° C./second),
As a fifth step, if necessary, a steel manufactured by a manufacturing method including a step of performing a cold working with a cold working rate of 1 to 20%,
The chain transmission device according to claim 1 , comprising:
炭素、シリコン、マンガン、クロム、アルミニウム、及び、鉄に加えて、モリブデンを含んで成り、
モリブデンの重量パーセント［％Ｍｏ］が、０．０１〜３．０［％］である鋼を含んで構成されることを特徴とする、請求項１乃至４の何れかに記載したチエーン伝動装置。Chain and / or sprocket
In addition to carbon, silicon, manganese, chromium, aluminum, and iron, comprising molybdenum,
The chain transmission device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the chain transmission device includes steel whose weight percentage [% Mo] of molybdenum is 0.01 to 3.0 [%].
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