JPH10158743A - Surface hardening treatment and gear - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure surface hardness in spite of the raising of temp. during operation and to improve wear resistance and pitting resistance by specifying total nitrogen content on the surface part of a work at the time of applying carbonitriding treatment on steel surface and using shot particles whose diameters and the hardness are specified at the time of applying a shot-peening treatment. SOLUTION: The total nitrogen content on a surface part of the work (10-50μm below the work surface) is made to >=0.3% at the time of applying the carbonitriding treatment to a gear, etc. After applying the carbonitriding treatment, quenching and the shot-peening treatment are applied successively. At this time, the shot particles having <=0.8mm diameter and >=650 Vickers hardness, are used. By these treatments, the gear is strengthened by transforming retained austenite into martensite, and also, finely dispersed precipitation of nitrides is promoted and softening resistance to the raising of temp. due to strain aging is improved. Further, it is desirable to limit the heap-up quantity of tooth top by the shot-peening to <=5μm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、動力伝達部品、特
に歯車やその他の転動部品に適用される表面硬化処理に
係わり、さらに詳しくは、部品表面への浸炭量や窒化量
を過度に増加させたり、強いショットピーニング処理を
施したりすることなく、使用中の温度上昇による部品の
軟化抵抗を高め、表面硬さを確保し、耐摩耗性を向上さ
せると共に、耐ピッチング性を向上させることのできる
表面硬化処理方法と、このような特性を備えた歯車に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface hardening treatment applied to power transmission parts, particularly gears and other rolling parts, and more particularly, to excessively increasing the amount of carburizing and nitriding on the surface of the parts. It does not increase the softening resistance of parts due to temperature rise during use, secures surface hardness, improves wear resistance, and improves pitting resistance without performing or subjecting to strong shot peening treatment. The present invention relates to a surface hardening method that can be performed and a gear having such characteristics.

【０００２】[0002]

【従来の技術】例えば、歯車を始めとする転動部品にお
いては、その内部の強靭性を損なうことなく表面硬さを
増し、耐摩耗性を向上させることを目的に、はだ焼鋼と
称せられる炭素鋼（ＪＩＳ Ｇ ４０５１に規定される
Ｓ１５ＣＫ，Ｓ２０ＣＫなど）や、クロム鋼（ＪＩＳ
Ｇ ４１０４に規定されるＳＣｒ４１５，ＳＣｒ４２０
など），クロムモリブデン鋼（ＪＩＳ Ｇ ４１０５に
規定されるＳＣＭ４２０，ＳＣＭ４２１など），ニッケ
ルクロムモリブデン鋼（ＪＩＳ Ｇ ４１０３に規定さ
れるＳＮＣＭ２２０，ＳＮＣＭ４２０など）などを素材
として、これに浸炭焼入や浸炭窒化焼入を施したり、こ
のような浸炭焼入や浸炭窒化焼入ののち、必要に応じて
さらにショットピーニング処理を施したりしている。2. Description of the Related Art For example, rolling parts such as gears are referred to as hardened steels for the purpose of increasing the surface hardness without impairing the internal toughness and improving the wear resistance. Carbon steel (such as S15CK and S20CK defined in JIS G 4051) and chrome steel (JIS
SCr415 and SCr420 specified in G 4104
Chrome molybdenum steel (SCM420, SCM421, etc. specified in JIS G 4105), nickel chromium molybdenum steel (SNCM220, SNCM420, etc. specified in JIS G 4103), etc. After quenching or such carburizing quenching or carbonitriding quenching, shot peening treatment is further performed as necessary.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な転動部品においては、近年、機械装置の高出力化に伴
って高面圧化が進むと共に、高寿命化の要請が高まりつ
つあり、従来以上の強度，耐摩耗性が求められている。However, in the rolling parts as described above, in recent years, the surface pressure has been increased with the increase in the output of the mechanical device, and the demand for a longer life has been increasing. More strength and wear resistance than before are required.

【０００４】このような転動部品の強度を向上させるに
は、例えば、素材鋼中のＣｒなどの合金成分を増量する
ことや、浸炭および浸炭窒化処理において、素材鋼表面
への浸炭量および窒化量を増加するなどの方法が考えら
れる。[0004] In order to improve the strength of such rolling parts, for example, the amount of alloying components such as Cr in the material steel is increased, and the amount of carburization on the surface of the material steel and the amount of nitriding are increased in carburizing and carbonitriding. Methods such as increasing the amount are conceivable.

【０００５】しかしながら、合金成分の増量による方法
では、材料コストの増加が避けられないばかりか、合金
成分の増加によって被削性が劣化し、素材鋼の機械加工
が困難になるという問題が生ずる。[0005] However, the method of increasing the amount of the alloy component not only inevitably increases the material cost, but also causes a problem that the machinability is deteriorated due to the increase of the alloy component and that the machining of the raw steel becomes difficult.

【０００６】また、浸炭および浸炭窒化処理による浸炭
量および窒化量の増加は、高強度がえられる方向にはあ
るものの、セメンタイト析出や異常組織の出現傾向が高
くなり、浸炭量や窒化量をいたずらに増量することは必
ずしも得策とは言えない。[0006] In addition, the carburizing amount and the nitriding amount due to the carburizing and carbonitriding treatments are increased in the direction of obtaining high strength, but the tendency of the appearance of cementite precipitation and abnormal structure is increased, and the carburizing amount and the nitriding amount are undesirably increased. It is not always a good idea to increase the amount.

【０００７】ショットピーニング処理を施すことによ
り、表面硬さが向上すると共に、表層部に圧縮残留応力
が付与され、種々の疲労強度が向上することが知られて
いるが、このような効果を増加させるためには、ショッ
ト粒の硬さやショット粒の投射速度などを増す必要があ
り、とくに歯車のような転動部品においては、歯面での
肉の盛り上がり現象を生じ、ノイズなど歯車の基本性能
に悪影響を及ぼすおそれがある。It is known that the shot peening treatment improves surface hardness, imparts compressive residual stress to the surface layer, and improves various fatigue strengths. In order to achieve this, it is necessary to increase the hardness of the shot grains and the projection speed of the shot grains, especially for rolling parts such as gears, which cause the flesh swelling phenomenon on the tooth surface and the basic performance of gears such as noise. May be adversely affected.

【０００８】また、浸炭焼入、あるいは浸炭窒化焼入後
のショットピーニング処理は、残留オーステナイトを応
力誘起マルテンサイトに変態させることによって表面硬
さを向上させるには有効であるものの、高い面圧と滑り
を伴う近年の転動部品においては、運転中に歯面の表面
温度が２００℃以上、とくに負荷の厳しい運転条件の下
では４００℃近くにまで昇温することもあり、これによ
って表面硬さが低下（軟化）するばかりでなく、ショッ
トピーニング処理によって得られた残留応力の多くが、
使用を開始したのち、かなり初期の段階で解放されてし
まう傾向にあり、高寿命化がさほど期待できないという
問題点があり、これら問題点を解消することが歯車を始
めとする転動部品の強度，耐摩耗性を改善し、耐用寿命
を向上させるための課題となっていた。Further, shot peening treatment after carburizing and quenching and nitrocarburizing is effective for improving surface hardness by transforming retained austenite into stress-induced martensite. In recent rolling parts with slippage, during operation, the surface temperature of the tooth surface may rise to 200 ° C. or more, and especially to 400 ° C. under a severe load operating condition. Not only decreases (softening), but also many of the residual stresses obtained by shot peening
After starting to use, they tend to be released at a very early stage, and there is a problem that life expectancy cannot be expected much, and solving these problems is the strength of rolling parts such as gears. Therefore, there has been a problem to improve wear resistance and service life.

【０００９】[0009]

【発明の目的】本発明は、歯車などの転動部品に施され
る従来の表面硬化処理方法における上記課題に着目して
なされたものであって、表面への浸炭量や窒化量を過度
に増加させたり、強いショットピーニングを施したりす
ることなく、運転中の温度上昇にも係わらず表面硬さを
確保することができ、耐摩耗性および耐ピッチング性を
向上させることのできる表面硬化処理方法と、耐摩耗
性，耐ピッチング性に優れ、使用中の温度上昇に対する
軟化抵抗が高く、耐用寿命に優れた歯車を提供すること
を目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the conventional surface hardening treatment method applied to rolling parts such as gears, and excessively carburizing or nitriding the surface. A surface hardening method capable of securing the surface hardness without increasing the temperature or performing strong shot peening irrespective of the temperature rise during operation and improving the wear resistance and the pitting resistance. Another object of the present invention is to provide a gear having excellent wear resistance and pitting resistance, high softening resistance against temperature rise during use, and excellent service life.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る表面硬化処理方法は、ワークの表面下１０μｍから５
０μｍの部位における総窒素量が０．３％以上となる浸
炭窒化処理を施したのち焼入し、さらに、径が０．８ｍ
ｍ以下、硬さがビッカース硬度で６５０以上のショット
粒を用いたショットピーニング処理を施す構成としたこ
とを特徴としており、本発明に係わる表面硬化処理方法
の実施態様として請求項２に係わる処理方法は、ワーク
が歯車である構成としたことを特徴としており、表面硬
化処理方法におけるこのような構成を前述した従来の課
題を解決するための手段としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for hardening a surface, the method comprising:
After performing a carbonitriding treatment so that the total nitrogen content at a portion of 0 μm becomes 0.3% or more, quenching is performed, and further, a diameter of 0.8 m
m, wherein shot peening using shot grains having a hardness of 650 or more in Vickers hardness is performed, and the method according to claim 2 is an embodiment of the surface hardening method according to the present invention. Is characterized in that the workpiece is a gear, and such a configuration in the surface hardening method is a means for solving the above-described conventional problem.

【００１１】本発明の請求項３に係わる歯車は、表面下
１０μｍから５０μｍの部位における総窒素量が０．３
％以上である浸炭窒化焼入組織を有し、歯先の盛り上が
り量が５μｍ以下となるショットピーニングが施されて
いる構成とし、本発明に係わる歯車の実施態様として請
求項４に係わる歯車は、３００℃での焼戻し硬さがビッ
カース硬度で６７０以上である構成としたことを特徴と
しており、歯車におけるこのような構成を前述した従来
の課題を解決するための手段としている。The gear according to claim 3 of the present invention has a total nitrogen content of 0.3 μm at a portion 10 μm to 50 μm below the surface.
% Of carbonitrided and quenched structure that is not less than 5%, and shot peening is performed so that the amount of protrusion of the tooth tip is 5 μm or less. The gear according to claim 4 as an embodiment of the gear according to the present invention, It is characterized in that the tempering hardness at 300 ° C. is 670 or more in Vickers hardness, and such a configuration of the gear is a means for solving the above-mentioned conventional problems.

【００１２】[0012]

【発明の実施の形態】本発明に係わる表面硬化処理方法
において、ワーク素材として使用する鋼としては、いわ
ゆるはだ焼鋼、例えば、前述した炭素鋼（ＪＩＳ Ｇ
４０５１）やクロム鋼（ＪＩＳ Ｇ ４１０４），クロ
ムモリブデン鋼（ＪＩＳ Ｇ ４１０５），ニッケルク
ロムモリブデン鋼（ＪＩＳ Ｇ ４１０３）のうちの炭
素含有量の低いもの、すなわちＳ０９ＣＫ，Ｓ１５Ｃ
Ｋ，Ｓ２０ＣＫ，ＳＣｒ４１５，ＳＣｒ４２０，ＳＣＭ
４１５，ＳＣＭ４１８，ＳＣＭ４２０，ＳＣＭ４２１，
ＳＣＭ８２２，ＳＮＣＭ２２０，ＳＮＣＭ４１５，ＳＮ
ＣＭ４２０，ＳＮＣＭ６１６，ＳＮＣＭ８１５として規
定される鋼材などを使用することができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the surface hardening method according to the present invention, the steel used as a workpiece material is a so-called hardened steel, for example, the above-mentioned carbon steel (JIS G).
4051), chrome steel (JIS G 4104), chromium molybdenum steel (JIS G 4105), and nickel chromium molybdenum steel (JIS G 4103) having a low carbon content, that is, S09CK, S15C.
K, S20CK, SCr415, SCr420, SCM
415, SCM418, SCM420, SCM421,
SCM822, SNCM220, SNCM415, SN
Steel materials specified as CM420, SNCM616, and SNCM815 can be used.

【００１３】本発明に係わる表面硬化処理方法において
行われる浸炭窒化処理方法についてはとくに制約はな
く、常法に基づいて、例えばＲＸガスなどの浸炭性ガス
を用いたガス浸炭法、およびアンモニアガスを用いたガ
ス窒化方法を適用することができ、ワーク表面部の総窒
素量が０．３％以上となるように設定された条件のもと
に浸炭窒化処理が行われる。The carbonitriding method performed in the surface hardening method according to the present invention is not particularly limited. For example, a gas carburizing method using a carburizing gas such as an RX gas, The gas nitriding method used can be applied, and the carbonitriding treatment is performed under the conditions set so that the total nitrogen content on the surface of the work is 0.3% or more.

【００１４】また、焼入処理についてもとくに制約はな
く、例えばソルト焼入、油焼入などが適用され、焼入の
後、残留応力の除去を目的に、２００℃近辺での焼戻し
が行われる。There is no particular limitation on the quenching process, and for example, salt quenching, oil quenching, etc. are applied. After quenching, tempering is performed at around 200 ° C. for the purpose of removing residual stress. .

【００１５】さらに、ショットピーニング処理について
も、０．８ｍｍ以下の径と６５０以上のビッカース硬度
を備えた、例えば鋳鋼ショットを使用することによっ
て、通常のショットピーニングマシンにより処理するこ
とができる。Further, the shot peening treatment can be performed by a usual shot peening machine by using, for example, a cast steel shot having a diameter of 0.8 mm or less and a Vickers hardness of 650 or more.

【００１６】[0016]

【発明の作用】本発明の請求項１に係わる表面硬化処理
方法では、浸炭窒化焼入を施した状態において、ワーク
は窒素を過飽和に固溶したマルテンサイト状態となって
おり、過飽和に固溶した不安定な窒素は、運転時の高い
面圧と滑りに基づく昇温過程において、素材鋼中のＣｒ
あるいはＦｅとの間に窒化物を形成し、極めて微細に分
散析出することによって析出硬化を起こす。本発明に係
わる表面硬化処理方法においては、浸炭窒化焼入のの
ち、ショットピーニング処理を施すようにしているの
で、残留オーステナイトのマルテンサイト化による強化
のみならず、ワークの表層部に微視的な歪みが与えられ
ことによって、窒化物の微細分散析出が促進され、歪時
効によって耐摩耗性および耐ピッチング性が大幅に向上
することになる。In the surface hardening method according to the first aspect of the present invention, the workpiece is in a martensite state in which nitrogen is dissolved in a supersaturated state in a state where carbonitriding and quenching is performed, and the workpiece is in a supersaturated solid solution state. Unstable nitrogen that has been generated during the heating process based on high contact pressure and slip during operation,
Alternatively, precipitation hardening is caused by forming a nitride with Fe and dispersing and depositing extremely finely. In the surface hardening treatment method according to the present invention, after the carbonitriding and quenching, the shot peening treatment is performed, so that not only the strengthening of the retained austenite by martensite formation but also the surface layer portion of the work is microscopically. By providing the strain, fine dispersion precipitation of nitride is promoted, and the wear resistance and pitting resistance are greatly improved by strain aging.

【００１７】このとき、浸炭窒化処理に際して、ワーク
表面部（ワークの表面下１０μｍから５０μｍ）におけ
る総窒素量を０．３％以上とすることが必要であるが、
これは総窒素量が０．３％に満たない場合には、上記の
ような微細な窒化物の分散析出が生じないため、運転時
の昇温による軟化抵抗を高めることができなくなると共
に、耐摩耗性や耐ピッチング性を向上させることができ
なくなることによる。At this time, in the carbonitriding treatment, it is necessary to make the total nitrogen amount at the surface of the work (10 μm to 50 μm below the work surface) 0.3% or more.
This is because when the total nitrogen content is less than 0.3%, the dispersion precipitation of fine nitrides as described above does not occur, so that it is not possible to increase the softening resistance due to the temperature rise during operation, This is due to the inability to improve wear and pitting resistance.

【００１８】また、ショットピーニング処理に際して
は、径が０．８ｍｍ以下、硬さがビッカース硬度で６５
０以上のショット粒を使用することが必要であるが、こ
れは、ショット粒の径が０．８ｍｍを超えた場合には、
転動部品の表面、例えば歯車の歯先部分に大きな肉の盛
り上がりが生じてノイズの原因となること、また、この
ようなノイズを防止するためには肉の盛り上がりを除去
する必要が生じ、場合によっては０．２ｍｍも研削除去
することが必要となって歯面強度の低下を招くことによ
る。さらに、ショット粒の硬さがビッカース硬度で６５
０未満の場合には、ワークの表面硬さの方がむしろ高く
なって、ワーク表面硬さの効率的な向上が望めなくなる
ことによる。In the shot peening treatment, the diameter is 0.8 mm or less and the hardness is 65 Vickers hardness.
It is necessary to use 0 or more shot grains, but this is because when the diameter of the shot grains exceeds 0.8 mm,
When the surface of the rolling parts, for example, the tooth tip portion of the gear has a large bulge, which causes noise, and it is necessary to remove the bulge to prevent such noise. In some cases, it is necessary to grind and remove as much as 0.2 mm, resulting in a decrease in tooth surface strength. Furthermore, the hardness of shot particles is 65 in Vickers hardness.
If it is less than 0, the surface hardness of the work is rather high, and it is not possible to expect an efficient improvement in the work surface hardness.

【００１９】本発明に係わる表面硬化処理方法の実施態
様として請求項２に係わる処理方法においては、ワーク
が歯車、すなわち、当該表面硬化処理方法を歯車の製造
に適用するようにしているので、歯車の耐摩耗性，耐ピ
ッチング性が向上し、使用中の温度上昇に対する軟化抵
抗が高いものとなる。According to a second aspect of the present invention, the workpiece is a gear, that is, the surface hardening method is applied to the manufacture of a gear. The abrasion resistance and the pitting resistance are improved, and the softening resistance against the temperature rise during use becomes high.

【００２０】本発明の請求項３に係わる歯車は、表面下
１０μｍから５０μｍの部位における総窒素量が０．３
％以上である浸炭窒化焼入組織を有すると共に、ショッ
トピーニングが施されているので、残留オーステナイト
のマルテンサイト化により強化されると共に、窒化物の
微細分散析出が促進され、歪時効によって耐摩耗性，耐
ピッチング性，温度上昇に対する軟化抵抗が大幅に向上
する。The gear according to the third aspect of the present invention has a total nitrogen content of 0.3 to 50 μm below the surface.
% Of carbonitrided and quenched structure, and shot peening, strengthens by martensitic formation of retained austenite, promotes fine dispersion precipitation of nitrides, and provides wear resistance due to strain aging. The pitting resistance and the softening resistance against temperature rise are greatly improved.

【００２１】このとき、ショットピーニングによる歯先
の盛り上がり量を５μｍ以下に限定したのは、盛り上が
り量が５μｍを超えるとノイズの原因となることによ
る。また、表面下１０μｍから５０μｍの部位における
総窒素量を０．３％以上としたのは、総窒素量が０．３
％未満の場合には、微細な窒化物の分散析出が生じなく
なり、上記のような比較的軽度のショットピーニングで
は、耐摩耗性，耐ピッチング性，軟化抵抗を十分に向上
させることができなくなることによる。At this time, the reason why the protruding amount of the tooth tip due to the shot peening is limited to 5 μm or less is that if the protruding amount exceeds 5 μm, it causes noise. Further, the reason that the total nitrogen amount at a portion of 10 μm to 50 μm below the surface is set to 0.3% or more is that the total nitrogen amount is 0.3% or more.
%, The dispersion precipitation of fine nitrides does not occur, and the relatively light shot peening as described above cannot sufficiently improve wear resistance, pitting resistance, and softening resistance. by.

【００２２】本発明に係わる歯車の実施態様として請求
項４に係わる歯車は、３００℃での焼戻し硬さがビッカ
ース硬度で６７０以上となっているので、運転時の昇温
によって軟化することがなく、耐用寿命が確実に向上す
ることになる。The gear according to the fourth aspect of the present invention has a temper hardness at 300 ° C. of 670 or more in Vickers hardness, so that the gear does not soften due to a rise in temperature during operation. The service life is surely improved.

【００２３】[0023]

【発明の効果】本発明の請求項１に係わる表面硬化処理
方法においては、ワークの表面下１０μｍから５０μｍ
の部位における総窒素量が０．３％以上となるような浸
炭窒化処理を施したのち焼入し、さらに、径が０．８ｍ
ｍ以下、硬さがビッカース硬度で６５０以上のショット
粒を用いたショットピーニング処理を施すようにしてい
るので、残留オーステナイトのマルテンサイト化による
強化のみならず、ワークの表層部に微視的な歪みが与え
られことによって、過飽和窒素と鋼中のＣｒあるいはＦ
ｅとの間の窒化物の微細分散析出を促進することがで
き、運転時の昇温による軟化抵抗を高めることができる
と共に、耐摩耗性および耐ピッチング性を大幅に向上さ
せることができるという極めて優れた効果がもたらされ
る。According to the surface hardening method according to the first aspect of the present invention, the surface hardening treatment is carried out in a range of 10 μm to 50 μm below the surface of the work.
Is quenched after carbonitriding so that the total nitrogen content in the part is 0.3% or more.
m or less, and shot peening using a shot grain having a Vickers hardness of 650 or more is performed, so that not only strengthening by turning retained austenite into martensite, but also microscopic distortion on the surface layer of the work Is given by supersaturated nitrogen and Cr or F in steel.
e) can promote fine dispersion precipitation of nitrides, and can increase softening resistance due to temperature rise during operation, and can significantly improve wear resistance and pitting resistance. Excellent effect is brought.

【００２４】本発明に係わる表面硬化処理方法の実施態
様として請求項２に係わる処理方法においては、当該表
面硬化処理方法をとくに歯車の製造に適用するようにし
ているので、耐摩耗性，耐ピッチング性、温度上昇に対
する軟化抵抗に優れ、耐用寿命に優れた歯車を得ること
ができる。As an embodiment of the surface hardening treatment method according to the present invention, in the treatment method according to the second aspect, the surface hardening treatment method is applied particularly to the manufacture of gears, so that wear resistance and pitting resistance are improved. It is possible to obtain a gear excellent in durability and softening resistance against temperature rise and excellent in service life.

【００２５】本発明の請求項３に係わる歯車は、表層部
の総窒素量が０．３％以上である浸炭窒化焼入組織を有
し、刃先の盛り上がり量が５μｍ以下となるショットピ
ーニングが施されているので、耐摩耗性，耐ピッチング
性，温度上昇に対する軟化抵抗を向上させることがで
き、運転時のノイズを軽減させることができるという極
めて優れた効果がもたらされる。The gear according to the third aspect of the present invention has a carbonitrided and quenched structure in which the total nitrogen content in the surface layer is 0.3% or more, and is subjected to shot peening so that the swelling of the cutting edge is 5 μm or less. Therefore, it is possible to improve the wear resistance, the pitting resistance, the softening resistance against the temperature rise, and to provide an extremely excellent effect that noise during operation can be reduced.

【００２６】本発明に係わる歯車の実施態様として請求
項４に係わる歯車は、３００℃での焼戻し硬さがビッカ
ース硬度で６７０以上となっているので、運転時の温度
上昇によっても軟化することがなく、耐用寿命を確実に
向上させることができるという効果がもたらされる。The gear according to the fourth aspect of the present invention has a temper hardness at 300 ° C. of 670 or more in Vickers hardness, so that the gear can be softened even when the temperature rises during operation. Therefore, the service life can be reliably improved.

【００２７】[0027]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on embodiments.

【００２８】まず、ＪＩＳ Ｇ ４０５２に規定される
ＳＣｒ４２０Ｈ鋼を使用して、オートマチックトランス
ミッション用ギヤと、図１（ａ）に示すような、全長１
３０ｍｍ，中央部長さ２８ｍｍ，中央部径２６ｍｍ，両
端部径２２ｍｍのローラーピッチング試験片をそれぞれ
作成した。First, using an SCr420H steel specified in JIS G 4052, a gear for an automatic transmission and a total length of 1 as shown in FIG.
Roller pitching test pieces having a length of 30 mm, a length of a central portion of 28 mm, a diameter of a central portion of 26 mm, and both ends of a diameter of 22 mm were prepared.

【００２９】次に、上記したギヤとローラーピッチング
試験片に、図２に示すような条件の浸炭窒化処理を施
し、８４０℃の浸炭窒化温度から、１８０℃に保持した
ソルト浴槽中に焼入れたのち、１７０℃×２時間の焼戻
しを施した。なお、このとき、浸炭窒化時間、浸炭窒化
におけるＲＸガス（キャリヤガス）中のアンモニア濃
度、およびカーボンポテンシャルを図中に示す範囲内で
増減することによって、各ワークへの浸炭窒化量を調整
するようにした。Next, the gear and the roller pitting test piece were subjected to carbonitriding under the conditions shown in FIG. 2 and quenched from a carbonitriding temperature of 840 ° C. into a salt bath kept at 180 ° C. Tempering at 170 ° C. × 2 hours. At this time, by increasing or decreasing the carbonitriding time, the ammonia concentration in the RX gas (carrier gas) in carbonitriding, and the carbon potential within the range shown in the figure, the amount of carbonitriding on each work is adjusted. I made it.

【００３０】次いで、上記の浸炭窒化処理を終えたギヤ
およびローラーピッチング試験片に、０．６ないし０．
９ｍｍ径を有する５９０Ｈｖ，７００Ｈｖの鋳鋼ボール
および８００Ｈｖのラウンドカットワイヤからなるショ
ット粒を用いて、エアーノズル式ショットピーニングマ
シンにより、カバレージ３００％以上のショットピーニ
ング処理を施した。Next, the gears and the roller pitching test pieces that have been subjected to the above carbonitriding treatment are subjected to 0.6 to 0.
Shot peening with a coverage of 300% or more was performed by an air nozzle type shot peening machine using shot grains composed of cast steel balls of 590 Hv and 700 Hv having a diameter of 9 mm and round cut wires of 800 Hv.

【００３１】そして、運転時の面圧と滑りによる昇温を
想定した３００℃×３時間の焼戻し処理を施したのち、
ギヤについては歯先の盛り上がり量を測定すると共に、
歯先の表面硬さを測定した。この結果を各試験片の表面
部（表面下１０〜５０μｍ）における炭素量，窒素量、
およびアークハイトと共に表１に示す。なお、表１中に
は、表面窒化量が少なかったり、ショットピーニング処
理を省略したり、ショットピーニング条件を変えたりし
た比較例をも併せて示す。After tempering at 300 ° C. for 3 hours assuming a rise in temperature due to surface pressure and slippage during operation,
For gears, measure the amount of swelling of the tooth tips,
The tooth surface hardness was measured. The results were obtained by measuring the amount of carbon and nitrogen at the surface (10 to 50 μm below the surface) of each test piece.
And Table 1 together with the arc height. Table 1 also shows comparative examples in which the amount of surface nitriding was small, shot peening treatment was omitted, or shot peening conditions were changed.

【００３２】[0032]

【表１】 [Table 1]

【００３３】さらに、ローラーピッチング試験片を用い
て、図１（ｂ）に示す要領のローラーピッチング試験を
行い、ピッチング発生寿命と、最大摩耗深さを調査し
た。この結果を比較例と共に、表２に示す。Further, using a roller pitting test piece, a roller pitting test as shown in FIG. 1 (b) was conducted to investigate the pitting occurrence life and the maximum wear depth. The results are shown in Table 2 together with Comparative Examples.

【００３４】なお、ローラーピッチング試験は、図１
（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示した形状のローラ
ーピッチング試験片Ｓの中央部分に、径１３０ｍｍ，厚
さ１８ｍｍの相手材Ｒを押付けて回転させ、試験片Ｓの
表面にピッチングが発生するまでの回転数をもって耐ピ
ッチング性を評価するものであって、この実施例におい
ては、接触面圧３７６０ＭＰａ，滑り率４０％の試験条
件を採用し、潤滑油として８０℃に保持したオートマチ
ックトランスミッション用オイルを毎分２．６Ｌ使用
し、装置に設けた振動センサーによってピッチングの発
生を検知して自動停止させ、このときまでの回転数のカ
ウント値を求め、繰返し数を５としてワイブル分布図か
ら累積破損率が５０％となる値を求めて、ピッチング発
生寿命とした。Note that the roller pitching test was performed as shown in FIG.
As shown in FIG. 1B, a mating material R having a diameter of 130 mm and a thickness of 18 mm is pressed against the central portion of the roller pitching test piece S having the shape shown in FIG. The pitting resistance is evaluated based on the number of rotations until pitting occurs. In this embodiment, test conditions of a contact surface pressure of 3760 MPa and a slip ratio of 40% were employed, and the lubricating oil was maintained at 80 ° C. Using 2.6L of oil for automatic transmission per minute, the occurrence of pitching is detected by a vibration sensor provided in the device, and automatic stoppage is performed. From the figure, a value at which the cumulative damage rate becomes 50% was obtained and defined as the pitching occurrence life.

【００３５】また、最大摩耗深さについては、回転数が
１．０×１０⁵ となった時点における摩耗量を触針式粗
さ計によって測定し、繰返し数を５として平均値を求め
た。Regarding the maximum wear depth, the amount of wear at the time when the number of revolutions reached 1.0 × 10 ⁵ was measured by a stylus roughness meter, and the average value was obtained with the number of repetitions being 5.

【表２】 [Table 2]

【００３６】これらの結果、ワーク表面部の総窒素量が
０．３％以上となる浸炭窒化処理を行ったのち焼入を施
し、さらに、径０．８ｍｍ以下、ビッカース硬度が６５
０以上のショット粒によってショットピーニング処理を
施した発明例１ないし５においては、歯先をさほど盛り
上がらせることなくビッカース硬度６８０以上の表面硬
さが得られると共に、優れた耐摩耗性および耐ピッチン
グ性を示すことが確認された。As a result, a carbonitriding treatment was performed so that the total nitrogen content on the surface of the work becomes 0.3% or more, followed by quenching, and a diameter of 0.8 mm or less and a Vickers hardness of 65%.
In Invention Examples 1 to 5 in which shot peening treatment was performed with 0 or more shot grains, a surface hardness of Vickers hardness of 680 or more was obtained without raising the tooth tip so much, and excellent wear resistance and pitting resistance were obtained. Was confirmed.

【００３７】これに対し、ショットピーニングを行わな
かった比較例１ないし５、７，９，１１，１３，１５お
よび１７においては、全般に歯先硬さが低く、このうち
ローラーピッチング試験を実施した比較例２および４に
おいては、総窒素量が０．３％以上となる浸炭窒化処理
が施してあるにも拘らず、耐摩耗性および耐ピッチング
性に劣ることが判明し、ショットピーニング処理の必要
性が確認された。On the other hand, in Comparative Examples 1 to 5, 7, 9, 11, 13, 15 and 17 in which shot peening was not performed, the tip hardness was generally low, and a roller pitting test was conducted. In Comparative Examples 2 and 4, although the carbonitriding treatment in which the total nitrogen content was 0.3% or more was performed, it was found that the wear resistance and the pitting resistance were poor, and the shot peening treatment was required. Was confirmed.

【００３８】また、浸炭窒化処理における窒化量が不足
な比較例６，８および１２においては、ショットピーニ
ングを施してもさほど歯先硬さが増加せず、耐摩耗性お
よび耐ピッチング性に劣ることが確認された。Further, in Comparative Examples 6, 8 and 12 in which the amount of nitriding in the carbonitriding treatment was insufficient, the tooth tip hardness did not increase so much even when shot peening was performed, and the wear resistance and pitting resistance were poor. Was confirmed.

【００３９】さらに、粒径の大きなショット粒を用いて
ショットピーニング処理を行った、比較例１０，１４お
よび１６においては、浸炭量および窒化量が多い関係
上、比較的良好な耐摩耗性および耐ピッチング性を示し
たが、ショットピーニングによる肉の盛り上がり量が大
きくなることが確認された。Furthermore, in Comparative Examples 10, 14 and 16, in which shot peening was performed using shot grains having a large grain size, relatively good wear resistance and wear resistance were obtained due to the large amounts of carburization and nitriding. Although pitching property was exhibited, it was confirmed that the amount of meat swelling due to shot peening increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】（ａ）本発明に係わる表面硬化処理方法の実施
例において採用したローラピッチング試験片の形状を示
す正面図である。 （ｂ）本発明に係わる表面硬化処理方法の実施例におい
て採用したローラピッチング試験要領を示す斜視図であ
る。FIG. 1 (a) is a front view showing a shape of a roller pitching test piece employed in an embodiment of a surface hardening treatment method according to the present invention. (B) It is a perspective view which shows the roller pitching test procedure adopted in the Example of the surface hardening method concerning this invention.

【図２】本発明に係わる表面硬化処理方法の実施例にお
いて採用した浸炭窒化処理条件を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing carbonitriding conditions adopted in an example of the surface hardening method according to the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村 上 陽 一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoichi Murakami Nissan Motor Co., Ltd. 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ワークの表面下１０μｍから５０μｍの
部位における総窒素量が０．３％以上となる浸炭窒化処
理を施したのち焼入し、 さらに、径が０．８ｍｍ以下、硬さがビッカース硬度で
６５０以上のショット粒を用いたショットピーニング処
理を施すことを特徴とする表面硬化処理方法。1. A carbonitriding treatment in which the total nitrogen content at a portion of 10 μm to 50 μm below the surface of a work is 0.3% or more, followed by quenching, and a diameter of 0.8 mm or less and a hardness of Vickers A surface hardening method comprising performing a shot peening process using shot grains having a hardness of 650 or more. 【請求項２】 ワークが歯車であることを特徴とする請
求項１記載の表面硬化処理方法。2. The method according to claim 1, wherein the workpiece is a gear. 【請求項３】 表面下１０μｍから５０μｍの部位にお
ける総窒素量が０．３％以上である浸炭窒化焼入組織を
有し、歯先の盛り上がり量が５μｍ以下となるショット
ピーニングが施されていることを特徴とする歯車。3. A carbonitrided and quenched structure having a total nitrogen content of 0.3% or more at a portion of 10 μm to 50 μm below the surface and subjected to shot peening such that the amount of protrusion of the tooth tip is 5 μm or less. A gear characterized in that: 【請求項４】 ３００℃での焼戻し硬さがビッカース硬
度で６７０以上であることを特徴とする請求項３記載の
歯車。4. The gear according to claim 3, wherein the tempering hardness at 300 ° C. is 670 or more in Vickers hardness.