JP2000265241A - 高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼 - Google Patents
高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼Info
- Publication number
- JP2000265241A JP2000265241A JP7107499A JP7107499A JP2000265241A JP 2000265241 A JP2000265241 A JP 2000265241A JP 7107499 A JP7107499 A JP 7107499A JP 7107499 A JP7107499 A JP 7107499A JP 2000265241 A JP2000265241 A JP 2000265241A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- treated steel
- frequency contour
- heat treated
- quenching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 非調質鋼を材料とし、熱間鍛造とそれに続く
機械加工により歯車を製造する場合、高周波輪郭焼入れ
という超短時間加熱の焼入れ法を採用しても均質な硬化
層組織が得られ、高いころがり接触疲労強度を有する歯
車製品を与えることを可能にする高周波輪郭焼入歯車用
非調質鋼を提供すること。 【解決手段】 重量で、Ｃ：０．４５〜０．８％，Ｓ
ｉ：１．０〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜１．５％，Ｃ
ｒ：０．０５〜１．０％，Ｖ：０．０５〜０．３％およ
び sol-Ａｌ：０．０１５〜０．０５％を含有し、残部
がＦｅおよび不純物からなる鋼であって、焼入性指数＝
１．２−１．４×Ｃ(％)−０．２８×Ｍｎ(％)−０．４
９×Ｃｒ(％)≦０．３の条件を満たし、かつ焼入れ後の
材料の３００℃における焼戻し硬さがＨＶ６００以上で
あるものを用いる。この鋼はさらに、つぎの任意添加元
素の一方または両方を含有してもよい。 （Ｉ）Ｂ：０．０００５〜０．００５％およびＴｉ：
０．００５〜０．０５％、ならびに（II）Ｓ：０．２％
以下および（または）Ｔｅ：０．１％以下。
機械加工により歯車を製造する場合、高周波輪郭焼入れ
という超短時間加熱の焼入れ法を採用しても均質な硬化
層組織が得られ、高いころがり接触疲労強度を有する歯
車製品を与えることを可能にする高周波輪郭焼入歯車用
非調質鋼を提供すること。 【解決手段】 重量で、Ｃ：０．４５〜０．８％，Ｓ
ｉ：１．０〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜１．５％，Ｃ
ｒ：０．０５〜１．０％，Ｖ：０．０５〜０．３％およ
び sol-Ａｌ：０．０１５〜０．０５％を含有し、残部
がＦｅおよび不純物からなる鋼であって、焼入性指数＝
１．２−１．４×Ｃ(％)−０．２８×Ｍｎ(％)−０．４
９×Ｃｒ(％)≦０．３の条件を満たし、かつ焼入れ後の
材料の３００℃における焼戻し硬さがＨＶ６００以上で
あるものを用いる。この鋼はさらに、つぎの任意添加元
素の一方または両方を含有してもよい。 （Ｉ）Ｂ：０．０００５〜０．００５％およびＴｉ：
０．００５〜０．０５％、ならびに（II）Ｓ：０．２％
以下および（または）Ｔｅ：０．１％以下。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波輪郭焼入歯
車用非調質鋼に関し、くわしくは、熱間鍛造により歯車
形状に成形され、必要に応じて機械加工を行なったのち
高周波焼き入れによる表面硬化処理を施して、非調質の
まま歯車製品とする鋼に関する。本発明で「歯車」の語
は、次に例示するような広い意味を有する。
車用非調質鋼に関し、くわしくは、熱間鍛造により歯車
形状に成形され、必要に応じて機械加工を行なったのち
高周波焼き入れによる表面硬化処理を施して、非調質の
まま歯車製品とする鋼に関する。本発明で「歯車」の語
は、次に例示するような広い意味を有する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば自動車エンジンの変速ギア、無
段変速機用の転動体その他の機械部品であって広義の歯
車形状を有するものを、熱間鍛造後の焼入れ・焼戻し処
理を省略して製造しようとする場合、中炭素鋼に微量の
Ｖを添加した合金組成の非調質鋼が好んで使用されてい
る。このような非調質鋼の鍛造品の中でも高い接触疲労
強度が要求される部品には、熱間鍛造および機械加工の
後、高周波焼入れを行なって表面を硬化させることが一
般的である。
段変速機用の転動体その他の機械部品であって広義の歯
車形状を有するものを、熱間鍛造後の焼入れ・焼戻し処
理を省略して製造しようとする場合、中炭素鋼に微量の
Ｖを添加した合金組成の非調質鋼が好んで使用されてい
る。このような非調質鋼の鍛造品の中でも高い接触疲労
強度が要求される部品には、熱間鍛造および機械加工の
後、高周波焼入れを行なって表面を硬化させることが一
般的である。
【０００３】しかし、中炭素鋼に微量のを添加した従来
の非調質鋼は、初析フェライト面積率が高く、均質な高
周波焼入れ組織を得るためには、十分長い時間加熱する
必要があった。
の非調質鋼は、初析フェライト面積率が高く、均質な高
周波焼入れ組織を得るためには、十分長い時間加熱する
必要があった。
【０００４】一方、近年確立された高周波輪郭焼入れに
よれば、０．１〜１．０秒間という超短時間の加熱で部
品の表層だけを焼入れすることができる。この技術で処
理した焼入れ材は、表層部に高い圧縮残留応力が加わる
ため、高い強度が得られるのが特徴である。ところが、
従来の非調質鋼は長時間の加熱を必要とするため、短時
間の加熱に特色のある高周波輪郭焼入れでは、均質な硬
化層を得ることができず、強度が低い製品しか得られな
いことが多い。調質鋼を使用し、熱間鍛造後に焼入れ・
焼戻しをすれば、高周波輪郭焼入れによって均質な硬化
層が得られるものの、非調質鋼のもつコストメリットを
享受することができない。
よれば、０．１〜１．０秒間という超短時間の加熱で部
品の表層だけを焼入れすることができる。この技術で処
理した焼入れ材は、表層部に高い圧縮残留応力が加わる
ため、高い強度が得られるのが特徴である。ところが、
従来の非調質鋼は長時間の加熱を必要とするため、短時
間の加熱に特色のある高周波輪郭焼入れでは、均質な硬
化層を得ることができず、強度が低い製品しか得られな
いことが多い。調質鋼を使用し、熱間鍛造後に焼入れ・
焼戻しをすれば、高周波輪郭焼入れによって均質な硬化
層が得られるものの、非調質鋼のもつコストメリットを
享受することができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
事情にかんがみてなされたものであって、その目的は、
熱間鍛造後に必要に応じて機械加工を行なって所望の部
品形状としたものを、焼入れ・焼戻しをすることなく超
短時間加熱の高周波輪郭焼入れし、均質な硬化層組織を
得て、高いころがり接触疲労強度を有する歯車製品を与
えることのできる高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼を提供
することにある。
事情にかんがみてなされたものであって、その目的は、
熱間鍛造後に必要に応じて機械加工を行なって所望の部
品形状としたものを、焼入れ・焼戻しをすることなく超
短時間加熱の高周波輪郭焼入れし、均質な硬化層組織を
得て、高いころがり接触疲労強度を有する歯車製品を与
えることのできる高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼は、基本的な合金
組成として、重量で、Ｃ：０．４５〜０．８％，Ｓｉ：
１．０〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜１．５％，Ｃｒ：
０．０５〜１．０％，Ｖ：０．０５〜０．３％およびso
l-Ａｌ：０．０１５〜０．０５％を、下記の焼入性指数
の条件を満たす割合で含有し、 焼入性指数＝１．２−１．４×Ｃ(％)−０．２８×Ｍｎ
(％)−０．４９×Ｃｒ(％)≦０．３ 残部がＦｅおよび不純物からなり、焼入れ後の材料の３
００℃における焼戻し硬さがＨＶ６００以上であること
を特徴とする。
発明の高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼は、基本的な合金
組成として、重量で、Ｃ：０．４５〜０．８％，Ｓｉ：
１．０〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜１．５％，Ｃｒ：
０．０５〜１．０％，Ｖ：０．０５〜０．３％およびso
l-Ａｌ：０．０１５〜０．０５％を、下記の焼入性指数
の条件を満たす割合で含有し、 焼入性指数＝１．２−１．４×Ｃ(％)−０．２８×Ｍｎ
(％)−０．４９×Ｃｒ(％)≦０．３ 残部がＦｅおよび不純物からなり、焼入れ後の材料の３
００℃における焼戻し硬さがＨＶ６００以上であること
を特徴とする。
【０００７】
【発明の実施形態】本発明の高周波輪郭焼入歯車用非調
質鋼は、上記した必須成分からなる合金組成に加えて、
さらに、下記のグループＩおよびIIの任意添加成分の一
方または両方を含有することができる。 （Ｉ）Ｂ：０．０００５〜０．００５％およびＴｉ：
０．００５〜０．０５％ （II）Ｓ：０．２％以下および（または）Ｔｅ：０．１
％以下。
質鋼は、上記した必須成分からなる合金組成に加えて、
さらに、下記のグループＩおよびIIの任意添加成分の一
方または両方を含有することができる。 （Ｉ）Ｂ：０．０００５〜０．００５％およびＴｉ：
０．００５〜０．０５％ （II）Ｓ：０．２％以下および（または）Ｔｅ：０．１
％以下。
【０００８】これらの任意添加成分を含有する合金にお
いても、上記の焼入性指数の条件が満たされ、かつ焼入
れ後の材料の焼戻し硬さの下限が確保されなければなら
ないことは、もちろんである。
いても、上記の焼入性指数の条件が満たされ、かつ焼入
れ後の材料の焼戻し硬さの下限が確保されなければなら
ないことは、もちろんである。
【０００９】合金組成について、以下に必須成分および
任意添加成分の作用と組成範囲の限定理由を説明する。
任意添加成分の作用と組成範囲の限定理由を説明する。
【００１０】Ｃ：０．４５〜０．８％ Ｃは鋼の強度を得るために重要な元素であり、高周波焼
き入れ後の表面硬さを確保し、静的強度や曲げ疲労強度
および転がり接触疲労強度を向上させるためには、通常
の炭素鋼Ｓ４０ＣやＳ４５ＣのＣ量より高い、０．４５
％以上を添加する必要がある。一方、Ｃ量が０．８０％
の共析点を超えると、かえって表面硬さが低下して強度
の向上がはかれなくなる上、初析セメンタイトが生成し
て靭性を損なうので、０．８％を上限とした。
き入れ後の表面硬さを確保し、静的強度や曲げ疲労強度
および転がり接触疲労強度を向上させるためには、通常
の炭素鋼Ｓ４０ＣやＳ４５ＣのＣ量より高い、０．４５
％以上を添加する必要がある。一方、Ｃ量が０．８０％
の共析点を超えると、かえって表面硬さが低下して強度
の向上がはかれなくなる上、初析セメンタイトが生成し
て靭性を損なうので、０．８％を上限とした。
【００１１】Ｓｉ：１．０〜２．０％ Ｓｉは、溶製時に脱酸剤として添加するほか、３００℃
以下の温度における焼戻し軟化抵抗を高め、転がり接触
疲労強度を高めるはたらきがある。歯車類は使用条件に
よって、ある程度の温度に長時間さらされることが多
く、低温での焼戻し軟化抵抗性の高低は、重要な問題で
ある。これらの作用を期待して、１．０％以上のＳｉを
添加する。多量になると、被削性、熱間加工性、高周波
焼入れ性を低下させるので、２．０％までの添加に止め
る。
以下の温度における焼戻し軟化抵抗を高め、転がり接触
疲労強度を高めるはたらきがある。歯車類は使用条件に
よって、ある程度の温度に長時間さらされることが多
く、低温での焼戻し軟化抵抗性の高低は、重要な問題で
ある。これらの作用を期待して、１．０％以上のＳｉを
添加する。多量になると、被削性、熱間加工性、高周波
焼入れ性を低下させるので、２．０％までの添加に止め
る。
【００１２】Ｍｎ：０．１〜１．５％ Ｍｎも溶製時に脱酸剤として作用する。また、高周波焼
入れ性を高める元素であって、この効果を期待するに
は、０．１％以上の添加を要する。過剰に添加すると、
熱間鍛造後にベイナイトが生成して被削性が著しく低下
するので、上限を１．５％とした。
入れ性を高める元素であって、この効果を期待するに
は、０．１％以上の添加を要する。過剰に添加すると、
熱間鍛造後にベイナイトが生成して被削性が著しく低下
するので、上限を１．５％とした。
【００１３】Ｃｒ：０．０５〜１．０％ ＣｒはＭｎと同様に高周波焼き入れ性を向上させる元素
であるが、多量の添加は、やはりベイナイトの生成を引
き起こし、素材の硬さを高めて被削性、加工性を損な
う。効果の認められる０．０５％を下限とし、ベイナイ
ト生成の弊害が生じない限度の１．０％を上限とした。
であるが、多量の添加は、やはりベイナイトの生成を引
き起こし、素材の硬さを高めて被削性、加工性を損な
う。効果の認められる０．０５％を下限とし、ベイナイ
ト生成の弊害が生じない限度の１．０％を上限とした。
【００１４】Ｖ：０．０５〜０．３％ Ｖは熱間鍛造後、空冷時に炭窒化物を形成し、これが微
細に析出して強度を高める作用があり、はじめに記した
ように、焼入れ・焼戻しをすることなく強度を発現しな
ければならない被調質鋼にとって、Ｖは必須の元素であ
る。歯車は芯部の強度も高いことが望ましく、それに対
しＶの存在が役立つ。この効果を得るためには０．０５
％以上のＶの添加が必要である。多量に添加すると硬さ
を高めすぎるし、経済的にも不利になるから、０．３％
までの添加が得策である。
細に析出して強度を高める作用があり、はじめに記した
ように、焼入れ・焼戻しをすることなく強度を発現しな
ければならない被調質鋼にとって、Ｖは必須の元素であ
る。歯車は芯部の強度も高いことが望ましく、それに対
しＶの存在が役立つ。この効果を得るためには０．０５
％以上のＶの添加が必要である。多量に添加すると硬さ
を高めすぎるし、経済的にも不利になるから、０．３％
までの添加が得策である。
【００１５】sol-Ａｌ：０．０１５〜０．０５％ Ａｌは溶製時に脱酸剤として作用させる元素であって、
アルミキルド鋼の製造には０．０１５％以上の添加が必
要である。しかし過大な添加は、介在物の増加を招き、
靭性や疲労強度の低下をひきおこすから、添加量は０．
０５％までの範囲で選ぶ。
アルミキルド鋼の製造には０．０１５％以上の添加が必
要である。しかし過大な添加は、介在物の増加を招き、
靭性や疲労強度の低下をひきおこすから、添加量は０．
０５％までの範囲で選ぶ。
【００１６】任意添加元素の作用と組成範囲の限定理由
は、つぎのとおりである。 Ｂ：０．０００５〜０．００５％ Ｂは、焼入れ性を高めて、安定した硬化層深さを得るた
めに役立つとともに、ＭｎおよびＣｒの量の変化にとも
なう焼入れ性の変動を、効果的に抑制する。Ｂを０．０
００５％以上添加すれば、この効果を安定して得ること
ができる。過剰に添加してもかえって効果が減少するの
で、上限値０．００５％までの添加に止めるべきであ
る。
は、つぎのとおりである。 Ｂ：０．０００５〜０．００５％ Ｂは、焼入れ性を高めて、安定した硬化層深さを得るた
めに役立つとともに、ＭｎおよびＣｒの量の変化にとも
なう焼入れ性の変動を、効果的に抑制する。Ｂを０．０
００５％以上添加すれば、この効果を安定して得ること
ができる。過剰に添加してもかえって効果が減少するの
で、上限値０．００５％までの添加に止めるべきであ
る。
【００１７】Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、 Ｔｉは鋼中のＮと結合してＴｉＮ化合物を生成し、ＢＮ
化合物の生成を抑制するから、Ｂのもつ焼入れ性向上効
果を側面から支援するはたらきがある。このため、Ｂを
添加する場合、通常はＴｉも適量を、あわせて添加す
る。ただし多量のＴｉの存在は、靭性や疲労強度の低下
をもたらすので、それを避けるため０．０５％を上限値
とした。Ｎとの関係は、Ｔｉ／Ｎ≧３．４であることが
好ましい。
化合物の生成を抑制するから、Ｂのもつ焼入れ性向上効
果を側面から支援するはたらきがある。このため、Ｂを
添加する場合、通常はＴｉも適量を、あわせて添加す
る。ただし多量のＴｉの存在は、靭性や疲労強度の低下
をもたらすので、それを避けるため０．０５％を上限値
とした。Ｎとの関係は、Ｔｉ／Ｎ≧３．４であることが
好ましい。
【００１８】Ｓ： ０．２％以下 Ｔｅ：０．１％以下 これらは被削性を高める元素であって、機械加工が工程
に含まれる歯車の製造に当たっては、添加することが望
ましい。そこでＳおよびＴｅを、それぞれ０．２％また
は０．１％の範囲内で、単独で、または複合して添加す
る。上限値は、これら元素の添加が製品の機械的性質の
低下を招かない限度、という観点から定めた。
に含まれる歯車の製造に当たっては、添加することが望
ましい。そこでＳおよびＴｅを、それぞれ０．２％また
は０．１％の範囲内で、単独で、または複合して添加す
る。上限値は、これら元素の添加が製品の機械的性質の
低下を招かない限度、という観点から定めた。
【００１９】焼入性指数の条件：焼入性指数＝１．２−
１．４×Ｃ(％)−０．２８×Ｍｎ(％)−０．４９×Ｃｒ
(％)≦０．３ この式で定義される焼入れ性指数が０．３を超えると、
熱間鍛造後の初析フェライトが多量になり、超短時間の
加熱では均質な硬化層の生成を望めないから、高周波焼
入れ後の強度が不十分になる。 焼入れ後の材料の３００℃における焼戻し硬さ：ＨＶ６
００以上
１．４×Ｃ(％)−０．２８×Ｍｎ(％)−０．４９×Ｃｒ
(％)≦０．３ この式で定義される焼入れ性指数が０．３を超えると、
熱間鍛造後の初析フェライトが多量になり、超短時間の
加熱では均質な硬化層の生成を望めないから、高周波焼
入れ後の強度が不十分になる。 焼入れ後の材料の３００℃における焼戻し硬さ：ＨＶ６
００以上
【００２０】この条件を満たさない鋼は焼戻し軟化抵抗
が低いため、転がり接触の間に歯車の転がり面の温度が
上昇したときに、焼戻されて硬さが低下し、短時間で破
損に至るおそれがある。ＨＶ６００以上の鋼は、このよ
うな転がり面の硬さの低下が小さく、高い転がり接触疲
労強度を示す。
が低いため、転がり接触の間に歯車の転がり面の温度が
上昇したときに、焼戻されて硬さが低下し、短時間で破
損に至るおそれがある。ＨＶ６００以上の鋼は、このよ
うな転がり面の硬さの低下が小さく、高い転がり接触疲
労強度を示す。
【００２１】
【実施例】表１に示す合金組成の鋼を高周波誘導炉で溶
解し、１５０kgのインゴットに鋳造した。表１には挙げ
なかったが、各鋼は、通常の鋼に通常含有される不純物
である、Ｐ：０．０３％以下、Ｃｕ：０．３５以下、Ｎ
ｉ：０．２％以下、Ｎ：０．０３％以下およびＯ：０．
００３％を含有している。
解し、１５０kgのインゴットに鋳造した。表１には挙げ
なかったが、各鋼は、通常の鋼に通常含有される不純物
である、Ｐ：０．０３％以下、Ｃｕ：０．３５以下、Ｎ
ｉ：０．２％以下、Ｎ：０．０３％以下およびＯ：０．
００３％を含有している。
【００２２】 表 １ No. Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｃｒ Ｖ sol-Ａｌ Ｂ Ｔｉ その他 実施例 １ 0.46 1.25 1.20 0.15 0.15 0.028 − − − ２ 0.55 1.30 1.20 0.15 0.14 0.028 − − − ３ 0.75 1.25 1.21 0.14 0.15 0.021 − − − ４ 0.60 1.05 1.20 0.15 0.13 0.023 − − − ５ 0.55 1.61 0.60 0.34 0.15 0.020 − − − ６ 0.55 1.83 0.25 0.81 0.15 0.024 − − − ７ 0.55 1.52 1.20 0.15 0.28 0.025 − − − ８ 0.54 1.92 1.20 0.08 0.15 0.027 − − S:0.10 ９ 0.55 1.31 1.20 0.15 0.05 0.021 − − S:0.05 Te:0.001 １０ 0.55 1.54 1.21 0.14 0.15 0.025 0.0015 0.025 − １１ 0.54 1.53 1.20 0.16 0.15 0.045 0.0013 0.023 S:0.10 １２ 0.54 1.66 1.20 0.15 0.15 0.026 0.0015 0.024 S:0.05 Te:0.001 比較例 Ａ 0.40 1.21 1.20 0.10 0.15 0.024 − − − Ｂ 0.85 1.20 1.20 0.10 0.14 0.028 − − − Ｃ 0.55 0.60 1.20 0.10 0.15 0.026 − − − Ｄ 0.55 2.51 1.20 0.10 0.15 0.022 − − − Ｅ 0.55 1.21 0.25 1.20 0.15 0.028 − − − Ｆ 0.54 1.20 1.20 0.10 0.40 0.022 − − − Ｇ 0.55 1.30 1.20 0.15 0.14 0.028 − − − Ｈ 0.55 1.21 1.20 0.10 0.15 0.005 − − − Ｉ 0.56 1.19 1.20 0.10 0.15 0.063 − − − Ｊ 0.46 1.24 0.70 0.10 0.16 0.024 − − − Ｋ 0.55 1.18 1.20 0.10 0.16 0.024 − − S :0.26 Te:0.05 Ｌ 0.55 1.21 1.20 0.10 0.15 0.024 0.0015 0.100 − Ｍ 0.55 1.23 1.20 0.11 0.14 0.025 0.0015 0.024 S :0.27 Te:0.05
【００２３】転がり接触疲労強度を評価するため、ロー
ラーピッティング試験を行なった。上記のインゴットを
１２００℃で熱間鍛造して直径３２mmの丸棒にし、丸棒
を相互に熱的な影響を与えないような距離に置いて、室
温まで冷却した。冷却後の各丸棒から直径２６mmの円筒
形の試験片を削り出し、つぎの条件で、高周波輪郭焼入
れ処理を行なって、 周波数：１５０KHｚ 方 式：定置焼き入れ 電 力：６００KW 焼戻し：なし その表面に有効硬化層深さ（硬さ５００ＨＶ以上が得ら
れる試験片表面からの距離）約１mmの焼入れ層を形成し
た。ローラーピッティング試験は、つぎの条件で実施し
た： 相手材：ＳＣＭ４１８浸炭材製ディスク（直径１３０m
m、周囲に１５０ｒのクラウニングを施してある） 面 圧：２．９４ＧＰａ 回転数：１５００ｒｐｍ 滑り率：−４０％ 油 温：８０℃ 評 価：試験片表面にピッティングが発生するまでの時
間。
ラーピッティング試験を行なった。上記のインゴットを
１２００℃で熱間鍛造して直径３２mmの丸棒にし、丸棒
を相互に熱的な影響を与えないような距離に置いて、室
温まで冷却した。冷却後の各丸棒から直径２６mmの円筒
形の試験片を削り出し、つぎの条件で、高周波輪郭焼入
れ処理を行なって、 周波数：１５０KHｚ 方 式：定置焼き入れ 電 力：６００KW 焼戻し：なし その表面に有効硬化層深さ（硬さ５００ＨＶ以上が得ら
れる試験片表面からの距離）約１mmの焼入れ層を形成し
た。ローラーピッティング試験は、つぎの条件で実施し
た： 相手材：ＳＣＭ４１８浸炭材製ディスク（直径１３０m
m、周囲に１５０ｒのクラウニングを施してある） 面 圧：２．９４ＧＰａ 回転数：１５００ｒｐｍ 滑り率：−４０％ 油 温：８０℃ 評 価：試験片表面にピッティングが発生するまでの時
間。
【００２４】被削性を評価するため、旋削試験を行なっ
た。上記した１５０kgのインゴットを直径９０mmの丸棒
に鍛造し、１１００℃に１時間保持する焼ならし処理に
よって、非調質鍛造のシミュレーションとした。その
後、焼きならしままで直径８６．４mmの円柱状試験片に
加工し、つぎの条件で切削加工した： 工 具：超硬Ｐ１０ 切削速度：２００ｍ／min. 送 り：０．２mm 切りこみ：２mm 切削油：なし 寿命判定：ＶＢ＝０．２mm 以上の転がり接触疲労試験および被削性の試験結果を、
焼入れ性指数および焼戻し硬さの値とともに、表２に示
す。
た。上記した１５０kgのインゴットを直径９０mmの丸棒
に鍛造し、１１００℃に１時間保持する焼ならし処理に
よって、非調質鍛造のシミュレーションとした。その
後、焼きならしままで直径８６．４mmの円柱状試験片に
加工し、つぎの条件で切削加工した： 工 具：超硬Ｐ１０ 切削速度：２００ｍ／min. 送 り：０．２mm 切りこみ：２mm 切削油：なし 寿命判定：ＶＢ＝０．２mm 以上の転がり接触疲労試験および被削性の試験結果を、
焼入れ性指数および焼戻し硬さの値とともに、表２に示
す。
【００２５】 表 ２ No. 焼入れ性指数 焼戻し硬さ 転がり接触 被削性 (ＨＶ) 疲労強度 実施例２基準 実施例 １ ０．１５ ６００ ５．２０ １．３２ ２ ０．０２ ６６２ ≧１０ １．００ ３ −０．２６ ７８３ ≧１０ ０．５９ ４ −０．０５ ６６８ ９．４０ ０．９３ ５ ０．１０ ６９３ ≧１０ １．０９ ６ −０．０４ ７１６ ≧１０ ０．９２ ７ ０．０２ ６８４ ≧１０ ０．６５ ８ ０．０５ ７１８ ≧１０ １．８９ ９ ０．０２ ６６３ ≧１０ ２．８４ １０ ０．０２ ６８６ ≧１０ ０．９１ １１ ０．０３ ６７９ ≧１０ １．９４ １２ ０．０３ ６９２ ≧１０ ２．４２ 比較例 Ａ ０．２６ ５５８ ０．９３ １．６８ Ｂ −０．３８ ８４１ ５．７２ ０．３９ Ｃ ０．０４ ５９１ ２．４３ １．１８ Ｄ ０．０４ ７８５ ≧１０ ０．５１ Ｅ −０．１８ ６５６ ≧１０ ０．４３ Ｆ −０．２３ ６５３ ≧１０ ０．４７ Ｇ ０．０６ ６４５ ≧１０ ０．３２ Ｈ ０．０４ ６５３ ６．１７ １．０２ Ｉ ０．０３ ６５７ ５．１５ ０．９９ Ｊ ０．３１ ５９９ ２．１１ １．７２ Ｋ ０．０４ ６５０ ０．８７ ２．９９ Ｌ ０．０４ ６５３ ０．７６ １．０２ Ｍ ０．０４ ６５５ ０．７９ ３．０４
【００２６】実施例１〜１２の鋼は本発明の要件をすべ
て充足するものであって、疲労強度および被削性ともす
ぐれている。快削元素を添加した態様においては、被削
性がとくに改善されている。
て充足するものであって、疲労強度および被削性ともす
ぐれている。快削元素を添加した態様においては、被削
性がとくに改善されている。
【００２７】これに対し、比較例の各鋼は、つぎのよう
に何らかの欠点が認められる。まずＡ鋼は、Ｃ含有量が
少ないため硬化層の焼き入れ硬さが低く、強度が劣る。
Ｂ鋼は逆にＣ含有量が多すぎるため、初析セメンタイト
が生成してこれが強度を下げている。また、鍛造後硬さ
が高く、被削性が悪い。Ｃ鋼はＳｉ含有量が低いために
焼戻し硬さが６００ＨＶに届かず、かつ強度が低い。
に何らかの欠点が認められる。まずＡ鋼は、Ｃ含有量が
少ないため硬化層の焼き入れ硬さが低く、強度が劣る。
Ｂ鋼は逆にＣ含有量が多すぎるため、初析セメンタイト
が生成してこれが強度を下げている。また、鍛造後硬さ
が高く、被削性が悪い。Ｃ鋼はＳｉ含有量が低いために
焼戻し硬さが６００ＨＶに届かず、かつ強度が低い。
【００２８】Ｄ，Ｅ，ＦおよびＧの各鋼は、それぞれＳ
ｉ，Ｍｎ，ＣｒおよびＶの含有量が高すぎるため、熱間
鍛造後の素材の硬さが上がりすぎて、被削性がひどく悪
くなっている。
ｉ，Ｍｎ，ＣｒおよびＶの含有量が高すぎるため、熱間
鍛造後の素材の硬さが上がりすぎて、被削性がひどく悪
くなっている。
【００２９】Ｈ鋼はsol-Ａｌ含有量が低すぎるため熱間
鍛造後の結晶粒が粗大化し、その結果、強度が低下して
いる。逆にsol-Ａｌ含有量が高すぎるＩ鋼も強度が低い
が、これはＡｌの窒化物が過剰に生成したためである。
鍛造後の結晶粒が粗大化し、その結果、強度が低下して
いる。逆にsol-Ａｌ含有量が高すぎるＩ鋼も強度が低い
が、これはＡｌの窒化物が過剰に生成したためである。
【００３０】Ｊ鋼は、各合金成分の量は範囲内である
が、焼入れ性指数が大きすぎるため、加熱が超短時間の
高周波輪郭焼入れでは均質な硬化層組織が得られず、た
めに強度が低い。Ｋ鋼は快削元素Ｓ，Ｔｅの添加量が過
大であるため、被削性は著しく改善されたが、強度不足
に陥っている。Ｍ鋼も同様である。
が、焼入れ性指数が大きすぎるため、加熱が超短時間の
高周波輪郭焼入れでは均質な硬化層組織が得られず、た
めに強度が低い。Ｋ鋼は快削元素Ｓ，Ｔｅの添加量が過
大であるため、被削性は著しく改善されたが、強度不足
に陥っている。Ｍ鋼も同様である。
【００３１】Ｌ鋼は、Ｔｉ含有量が多すぎてＴｉの炭窒
化物が多量に生成し、これが介在物として強度の低下を
引き起こしている。
化物が多量に生成し、これが介在物として強度の低下を
引き起こしている。
【００３２】
【発明の効果】本発明の高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼
は、合金組成を適切に選ぶとともに焼入れ性指数を特定
の値以下におさえ、かつ一定の焼戻し硬さを確保するこ
とにより、熱間鍛造後、焼入れ焼戻しをする必要のない
非調質鋼であって、しかも超短時間の加熱で均質な硬化
層組織を得ることができるから、高周波輪郭焼入れとい
う新しい手法のもたらす利益を享受して、強度の高い歯
車を製造することを可能にする。適量の快削元素を添加
した好ましい態様の鋼は、上記の利益に加えて、被削性
が良好であって歯車の製造に実質上不可欠な機械加工が
容易であるという利点がある。
は、合金組成を適切に選ぶとともに焼入れ性指数を特定
の値以下におさえ、かつ一定の焼戻し硬さを確保するこ
とにより、熱間鍛造後、焼入れ焼戻しをする必要のない
非調質鋼であって、しかも超短時間の加熱で均質な硬化
層組織を得ることができるから、高周波輪郭焼入れとい
う新しい手法のもたらす利益を享受して、強度の高い歯
車を製造することを可能にする。適量の快削元素を添加
した好ましい態様の鋼は、上記の利益に加えて、被削性
が良好であって歯車の製造に実質上不可欠な機械加工が
容易であるという利点がある。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量で、Ｃ：０．４５〜０．８％，Ｓ
ｉ：１．０〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜１．５％，Ｃ
ｒ：０．０５〜１．０％，Ｖ：０．０５〜０．３％およ
びsol-Ａｌ：０．０１５〜０．０５％を、下記の焼入性
指数の条件を満たす割合で含有し、 焼入性指数＝１．２−１．４×Ｃ(％)−０．２８×Ｍｎ
(％)−０．４９×Ｃｒ(％)≦０．３ 残部がＦｅおよび不純物からなり、焼入れ後の材料の３
００℃における焼戻し硬さがＨＶ６００以上であること
を特徴とする高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼。 - 【請求項２】 重量で、Ｃ：０．４５〜０．８％，Ｓ
ｉ：１．０〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜１．５％，Ｃ
ｒ：０．０５〜１．０％，Ｖ：０．０５〜０．３％およ
びsol-Ａｌ：０．０１５〜０．０５％を、下記の焼入性
指数の条件を満たす割合で含有し、 焼入性指数＝１．２−１．４×Ｃ(％)−０．２８×Ｍｎ
(％)−０．４９×Ｃｒ(％)≦０．３ さらに、Ｂ：０．０００５〜０．００５％およびＴｉ：
０．００５〜０．０５％を含有し、残部がＦｅおよび不
純物からなり、焼入れ後の材料の３００℃における焼戻
し硬さがＨＶ６００以上であることを特徴とする高周波
輪郭焼入歯車用非調質鋼。 - 【請求項３】 重量で、Ｃ：０．４５〜０．８％，Ｓ
ｉ：１．０〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜１．５％，Ｃ
ｒ：０．０５〜１．０％，Ｖ：０．０５〜０．３％およ
びsol-Ａｌ：０．０１５〜０．０５％を、下記の焼入性
指数の条件を満たす割合で含有し、 焼入性指数＝１．２−１．４×Ｃ(％)−０．２８×Ｍｎ
(％)−０．４９×Ｃｒ(％)≦０．３ さらに、Ｓ：０．２％以下および（または）Ｔｅ：０．
１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
焼入れ後の材料の３００℃における焼戻し硬さがＨＶ６
００以上であることを特徴とする高周波輪郭焼入歯車用
非調質鋼。 - 【請求項４】 重量で、Ｃ：０．４５〜０．８％，Ｓ
ｉ：１．０〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜１．５％，Ｃ
ｒ：０．０５〜１．０％，Ｖ：０．０５〜０．３％およ
びsol-Ａｌ：０．０１５〜０．０５％を、下記の焼入性
指数の条件を満たす割合で含有し、 焼入性指数＝１．２−１．４×Ｃ(％)−０．２８×Ｍｎ
(％)−０．４９×Ｃｒ(％)≦０．３ さらに、Ｂ：０．０００５〜０．００５％およびＴｉ：
０．００５〜０．０５％、ならびに、Ｓ：０．２％以下
および（または）Ｔｅ：０．１％以下を含有し、残部が
Ｆｅおよび不純物からなり、焼入れ後の材料の３００℃
における焼戻し硬さがＨＶ６００以上であることを特徴
とする高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7107499A JP2000265241A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7107499A JP2000265241A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000265241A true JP2000265241A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13450023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7107499A Withdrawn JP2000265241A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000265241A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7422643B2 (en) | 2003-03-11 | 2008-09-09 | Komatsu Ltd. | Rolling element and method of producing the same |
| JP2008248282A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Nippon Steel Corp | 高周波焼入れ部品およびその製造方法 |
| US7544255B2 (en) | 2003-03-04 | 2009-06-09 | Komatsu Ltd. | Rolling element |
| JP2015175023A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 新日鐵住金株式会社 | 高周波焼入れ歯車及び歯車の高周波焼入れ方法 |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP7107499A patent/JP2000265241A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7544255B2 (en) | 2003-03-04 | 2009-06-09 | Komatsu Ltd. | Rolling element |
| US7691212B2 (en) | 2003-03-04 | 2010-04-06 | Komatsu Ltd. | Rolling element and method of producing the same |
| US7422643B2 (en) | 2003-03-11 | 2008-09-09 | Komatsu Ltd. | Rolling element and method of producing the same |
| US7691213B2 (en) | 2003-03-11 | 2010-04-06 | Komatsu Ltd. | Case hardened gear and method of producing the same |
| JP2008248282A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Nippon Steel Corp | 高周波焼入れ部品およびその製造方法 |
| JP2015175023A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 新日鐵住金株式会社 | 高周波焼入れ歯車及び歯車の高周波焼入れ方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3995904B2 (ja) | 加工性および強度に優れた等速ジョイント用内輪の製造方法 | |
| JPH08311607A (ja) | 歯元曲げ強度に優れた低歪浸炭歯車およびその製造方法 | |
| JP4219023B2 (ja) | 高強度ドライブシャフトとその製造方法 | |
| JP2012214832A (ja) | 機械構造用鋼およびその製造方法 | |
| JP4013969B2 (ja) | 疲労強度に優れた熱間鍛造品およびその製造方法並びに機械構造部品 | |
| JP4581966B2 (ja) | 高周波焼入れ用鋼材 | |
| JP3932995B2 (ja) | 高周波焼もどし用鋼およびその製造方法 | |
| CN103717768A (zh) | 高频淬火用钢及使用其制造的曲柄轴 | |
| JP3842888B2 (ja) | 冷間加工性と高強度特性を兼備した高周波焼入れ用鋼材の製造方法 | |
| JP4320589B2 (ja) | 機械構造軸部品とその製造方法 | |
| JP2009191330A (ja) | 電縫鋼管 | |
| JP4328924B2 (ja) | 高強度軸部品の製造方法 | |
| JP2004225102A (ja) | 高強度ピニオンシャフト用鋼およびその製造方法 | |
| JPH11181542A (ja) | 冷間加工性と高周波焼入れ性に優れた高周波焼入れ用鋼材とその製造方法 | |
| JP2017119900A (ja) | 高周波焼入れ歯車 | |
| JP5583352B2 (ja) | 高周波焼入れ用鋼および静捩り破壊強度および捩り疲労強度に優れた高周波焼入れ部品 | |
| JPH108189A (ja) | 曲げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼ならびにその 鋼材を用いた曲げ特性に優れる高周波焼入れ部品 | |
| JP2000265241A (ja) | 高周波輪郭焼入歯車用非調質鋼 | |
| JP2006028599A (ja) | 機械構造用部品 | |
| JP3637984B2 (ja) | トロイダル式無段変速機用転動体 | |
| JP4488228B2 (ja) | 高周波焼入れ用鋼材 | |
| JP4464861B2 (ja) | 耐結晶粒粗大化特性と冷間加工性に優れた肌焼用鋼 | |
| JP3579558B2 (ja) | 耐焼割れ性に優れた軸受鋼 | |
| JP2006265704A (ja) | 耐結晶粒粗大化特性と冷間加工性に優れ、軟化焼鈍の省略可能な肌焼用鋼およびその製法 | |
| JP3687275B2 (ja) | 高周波輪郭焼入用非調質鋼 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20060126 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070125 |