JPH0452265A - 機械構造用部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐摩耗性、耐ピツチング性に優れた機械構造部
品に関する。

〔従来の技術〕

従来、機械構造用部品としては、いわゆるガス浸炭によ
り、表面炭素濃度を約０．８％以下に調整した共析浸炭
部品が一般に用いられている。

また、鋼の浸炭法としては、真空容器中に陽極と陰極と
を対向して配置し、両電極間に直流電圧を印加しグロー
放電を行わせて浸炭ガス例えばメタン、プロパン等の炭
化水素ガスを導入し浸炭するプラズマ浸炭法は知られて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

最近の機械構造用部品の高強度化並びに小型化により、
従来の部品よりさらに耐摩耗性、耐ピツチング性が優れ
た部品が要望されてきた。

本発明はこのような要望に適合する機械構造部品を提供
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、機械構造部品をプラズマ浸炭により高濃
度浸炭処理を施し、さらに高周波焼入れまたはレーザー
焼入れすることによって耐摩耗性、耐ピツチング性を極
めて顕著に改蕾することができ本発明を完成した。

本発明は、プラズマ浸炭により表面炭素濃度１．４％以
上、炭化物面積率１０％以上の高濃度浸炭処理を施した
部品に高周波焼入れまたはレーザー焼入れをすることに
より耐摩耗性、耐ピツチング性の優れた機械構造部品で
ある。

本発明の対象となる部品材料は炭素鋼、肌焼鋼、ステン
レス鋼、工具鋼等の一般に機械構造部品として用いられ
るものである。

本発明に用いるプラズマ浸炭法は、一般に使用されるプ
ラズマ浸炭法が採用される。例えば、真空容器中に陽極
と本発明の対象部品を陰極としこれを対向して配置し、
容器内の圧力を０．１〜１０Ｔｏｒｒにし、両電極間に
直流電圧を印加し、電圧を徐々に大きくしていくと。

ついには放電を開始する。放電電圧は気体の種類、圧力
によって異なるが、数１００Ｖ程度、電流は数１００ｍ
Ａ〜数Ａである。この条件によりグロー放電を行わせ、
浸炭ガスとしてメタン、プロパン等の炭化水素ガスを用
いて浸炭処理を行う。

本発明は前記の機械構造用部品をこのプラズマ浸炭処理
により、同部品の表面炭素濃度を１．４％以上、好適に
は１．７％程度、炭化物面積率１０％以上、好適には２
０％程度とする。

このようにしてプラズマ浸炭処理により高濃度の浸炭処
理を施した部品を次に高周波焼入れまたはレーザー焼入
れを行う。

本発明に使用される高周波焼入法及びレーザー焼入法は
一般の高周波焼入法及びレーザー焼入法が採用される。

以上の方法により製造された部品は極めて高い表面硬度
と耐ピツチング性を有するものである。

次に本発明の実施例並びにその効果についての試験例を
示し、本発明を具体的に説明する。

〔実施例〕

例　　１ 第１表に示すＡ組成の鋼の部品を炉に入れ、炉内を１Ｏ
−２Ｔｏｒｒまで減圧し、９２０°Ｃに加熱後、Ａｒ及
びＨ２を供給して炉内を３　丁ｏｒｒに調整した。部品
を陰極とし、陽極との間に２００　Ｖの直流電圧を印加
してグロー放電を起こさせた。

前処理として２０分間、Ａｒ及びＨイオンにょる表面清
浄化を行い、後Ａｒ及びＨ２を排気した。

続いて炉内にプロパンを送り込んで３時間浸炭処理を行
い、表面炭素濃度１．８９％、炭化物面積率１５％の浸
炭部品を得る。これを周波数１００ＫＨｚの高周波の電
界内を７ｍｍ／ｓｅｅの速度で移動させ高周波焼入れを
行い、本発明の部品を製造した。

例　　２ 第１表に示すＢ組成の鋼の部品を例１と同様のプラズマ
浸炭法により表面炭素濃度２．１Ｏ％、炭化物面積率２
１％の浸炭部品を得る。これを例１と同様の高周波焼入
れを行い、本発明の部品を製造した。

例　　３ 第１表に示すＤ組成の鋼の部品を例１と同様のプラズマ
浸炭法により表面炭素濃度２．２２％、炭化物面積率１
８％の浸炭部品を得る。これを例１と同様の高周波焼入
れを行い、本発明の部品を製造した。

例　　４ 第１表に示すＣ組成の鋼の部品を例１と同様のプラズマ
浸炭法により表面炭素濃度２．２】％、炭化物面積率１
７％の浸炭部品を得る。これをリン酸亜鉛被覆し、ＣＯ
２レーザーを用いて、出力３に！、移動速度Ｌｍ／ｍｉ
ｎの条件でレーザー焼入れを行い、本発明の部品を製造
した。

例　　５ 第１表に示すＥ組成の鋼の部品を例１と同様のプラズマ
浸炭法により表面炭素濃度２．４８％、炭化物面積率２
３％の浸炭部品を得る。これを例４と同様のレーザー焼
入れを行い、本発明の部品を製造した６ 以下余白 第１表（部品の化学成分ｗｔ％） 上記実施例１〜５の本発明の製法により製造した部品１
〜５の表面積硬さ並びに摩耗性及び耐ピツチング性が優
れていることを示す試験を本発明に使用した部品と同一
の組成を有する部品Ａ−Ｈの各処理方法、表面炭素濃度
、炭化物面積率が本発明の方法と相違する対比例で得ら
れた部品との比較において行った結果を次に示す。

１、　浸炭特性 ａ）供試試料 実施例１〜５の本発明の方法により得 られた部品（本発明の試料Ｎｏ　１〜５）。

第１表の鋼種Ａの合金を実施例１のプ ラズマ浸炭法により処理した部品（比較試料Ｎα１）。

第１表の鋼種Ｂの合金を炉内を９２０℃に加熱して２０
分間試料を均熱し、浸炭ガス（カーボンポテンシャル。

約０．９％）を炉内に供給して、３．５時間にわたり浸
炭処理を行った。次いでこのエンリッチガスの供給を止
めて２時間、そのままの温度に保持し炭素を拡散させた
（ガス浸炭処理ンを施した部品（比較試料Ｎｏ　２　）
。第１表の鋼種Ｅの合金を前記と同様のガス浸炭処理を
行い、後高周波焼入れを行った部品（比較試料Ｎ０３）
。

第１表の鋼種Ｂの合金を実施例１のプラズマ浸炭法によ
り表面炭素濃度１．３０％、炭化物面積率７％にしたも
のを後高周波焼入れを行った部品（比較試料Ｎα４）。

第１表の鋼種Ｃの合金を実施例１のプラズマ浸炭法によ
り表面炭素濃度１．０２％、炭化物面積率４％にしたも
のをレーザー焼入れを行った部品（比較試料Ｎａ　５　
）、第１表の鋼種Ａの合金を実施例１のプラズマ浸炭法
により表面炭素濃度１．５２％、炭化物面積率１４％に
した部品（比較試料Ｎａ　６　）。

ｂ）　浸炭特性 次の第２表の通りであった。

第　　２　　表 なお、表面硬さは表面から０．０５ｍｍの深さの硬さ（
ＨＶ）を示す。

２、　摩耗試験 ａ）供試試料 上記試験１と同一の試料を用いた。

ｂ）　試験方法 大垣式摩耗試験法により、荷重６．９ｋｇｆ、距離２０
０ｍ、摩耗速度１．９６ｍ／ｓｅｅ、相手機ＳＣＭ４２
０、ＨＲＣ６０の条件で行った。

Ｃ）　試験結果 第３表の通りであった。

ローラーピッチング試験 ａ）供試試料 上記試験１と同一の試料を用いた。

ｂ）試験方法 面圧３７５　ｋｇ　ｆ　／　ｍｍ　２、回転数１５０ｏ
ｒｐｍ、すべり：４０％の条件で行った。

Ｃ）　試験結果 第３表の通りであった。

第　　３ 表 以上の試験結果により明らかな通り、比較試料１，２の
通常のガス浸炭並びにプラズマ浸炭により共析浸炭を施
したものより、本発明の試料１〜５では耐摩耗性、耐ピ
ツチング性が著しく改善されている。

また、比較試料３のガス浸炭により高濃度浸炭を施した
後高周波焼入れしたものは第２表の浸炭特性では本発明
の試料と同等の特性を有しているが、第３表に示すよう
に、ローラーピッチング特性は通常の浸炭による試料に
比べて劣化している。この原因は、ガス浸炭時に表面近
傍に形成された粒界酸化層によるものと考えられる。

比較試料４．５は本発明の試料に対し表面炭素濃度が小
であり、炭化物面積率が小のものである。この比較試料
４では耐摩耗性、耐ピツチング性に寄与するほどの表面
硬さが得られない。また比較試料５では残留オーステナ
イト量が増加し、表面硬さは通常の共析浸炭試料に比べ
て低下している。

このため、摩耗量が増加している。すなわち、高濃度浸
炭時に表面炭素濃度が１〜１．４％と少ないために耐摩
耗性、耐ピツチング性の改善は難しい。

〔発明の効果〕

本発明は機械構造用部品として極めて優れた耐摩耗性、
耐ピツチング性を有する部品を製造する有用な発明であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．プラズマ浸炭により表面炭素濃度１．４％以上、炭
   化物面積率１０％以上の高濃度浸炭処理を施した部品に
   高周波焼入れまたはレーザ焼入れを施した機械構造用部
   品。