JPH06306572A - 歯 車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は衝撃特性と疲労強度に優れた歯車を提
供することを目的とする。 【構成】粒界酸化を助長するＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒおよび粒
界脆化元素であるＰや、展延性のある化合物を形成せし
めるＳを出来るだけ低減し、Ｐの粒界偏折を抑制するＭ
ｏ、焼入性を高めて粒内の強度を増加させるＮｉ、結晶
粒を微細化せしめるＡｌ，Ｎ，Ｎｂを適量添加し、粒界
酸化層を６μｍ以下とするために１０Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒ
≦２．０とし、更に結晶粒度を♯９以上とした浸炭処理
素材で歯車を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は衝撃特性と疲労特性に優
れた歯車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から歯車は肌焼鋼を浸炭処理した素
材により構成され、表面は耐摩耗性を有し内部は靱性を
保つようにされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の歯車は素材中に粒界酸化層が生成するので、これを起
点として亀裂が発生し易く、また靱性向上のためにいた
ずらに合金元素を添加した場合は、被削性を低下させる
と云う問題点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するための手段として、Ｃ０．１５〜０．２５重
量％，Ｓi ０．１重量％以下，Ｍn ０．２〜０．８重量
％，Ｐ０．０１５重量％以下，Ｓ０．０１０〜０．０１
５重量％，Ｎi ０．４〜０．６重量％，Ｃr ０．２〜
０．８重量％，Ｍo ０．６〜１．０重量％，Ａl ０．０
１〜０．０５重量％，Ｎ０．００５〜０．０２５重量
％，Ｎb ０．０２〜０．５重量％，Ｏ０．００２重量％
以下，残部はＦe であり、１０Ｓi ＋Ｍn ＋Ｃr ≦２．
０である素材であって、該素材はＣ濃度が０．７〜０．
９重量％となるよう浸炭処理されており、６μｍ以下の
浸炭異常層を有しかつ♯９以上の結晶粒度を有する素材
によって構成された歯車を提供するものである。

【０００５】

【作用】本発明の作用は下記の通りである。Ｃは０．１
５重量％（以下単に％とする）未満の含有量では歯車心
部の強度を確保出来ず、また０．２５％を越える含有量
では歯車の靱性が低下する。Ｓi は０．１％を越える含
有量では粒界酸化層が増加し、粒界近傍の強度を低下さ
せる。従来の肌焼鋼ではＳi が０．１５〜０．３５％含
まれていたため、上記した亀裂が発生し易い。Ｍn は焼
入性を向上せしめるが、０．２％未満の含有量では焼入
性を確保出来ず、また０．８％を越える含有量では粒界
酸化層が増加する傾向がある。Ｐは０．０１５％を越え
る含有量で粒界偏折作用があり、粒界を脆化せしめる傾
向がある。ＳはＭn と同様展延性のある化合物を形成
し、横方向の衝撃値を低下させ、被削性を向上せしめる
が０．０１０％未満の含有量では被削性を確保出来ず、
また０．０１５％を越える含有量では靱性が低下する。
Ｎi は０．４％未満の含有量では粒内強度を確保出来
ず、また０．６％を越える含有量では被削性が低下す
る。Ｃr は０．２％未満の含有量では焼入性が確保出来
ず、また０．８％を越える含有量では粒界酸化層が増加
する傾向がある。Ｍo はＰの粒界偏折作用を抑制して粒
界強度を向上せしめ、また不完全焼入組織の生成を押さ
える効果があるが、０．６％未満の含有量では粒界強度
が確保出来ず、しかし１．０％を越える含有量では効果
は飽和する。Ａl は０．０１０％未満の含有量では結晶
粒の微細化が確保出来ず、また０．０５％を越える含有
量では効果が飽和する。結晶粒を微細化すれば亀裂伝播
抵抗が増すために浸炭層の靱性向上に有効である。Ｎは
Ａl と同様に結晶粒微細化効果を有するが、０．００５
％未満の含有量では上記効果は確保出来ず、０．０２５
％を越える含有量では効果は飽和する。Ｎb はＡl と同
様に結晶粒微細化効果を有するが、０．０２％未満の含
有量では上記効果は確保出来ず、０．５％を越える含有
量では効果は飽和する。Ｏは０．００２％を越える含有
量ではアルミナ介在物の生成による疲労破壊の原因とな
る。

【０００６】浸炭異常層（粒界酸化層）を６μｍ以下と
すると歯車の衝撃強度や疲労強度が向上する。上記粒界
酸化層の深さと素材に含まれる元素との関係は１０Ｓi
＋Ｍn ＋Ｃr をパラメーターとし、粒界酸化層を６μｍ
以下とするためには上記パラメーターを２．０以下とす
る必要がある。また結晶粒度を♯９（ＪＩＳ）以上とす
ることによって結晶粒内の強度が高められる。

【０００７】

【実施例】表１に示す合金成分の鋼を溶製。圧延、焼な
らしした後試験片に加工した。該試験片について浸炭焼
入焼もどしを以下の条件で実施した。プロパンガスを炭
素源として使用し９１０℃にて浸炭・拡散を行ない、そ
の後８３０℃で３０分保持後油冷した。このように処理
した試験片は更に１６０℃で２時間の焼もどし後空冷し
た。

【０００８】

【表１】

【０００９】試験項目；焼ならし硬さ、粒界酸化層深
さ、オーステナイト結晶粒度、 被削性：ハイスドリル加工による５０００mm寿命速度で
評価 歯車疲れ試験：ピッチ円直径７０mm，モジュール２．
５，歯数２８の歯車で１０⁷ 回の寿命を評価 回転曲げ疲れ試験：平行部８mmの小野式平滑試験片 浸炭衝撃試験：歯車疲れ試験と同一の歯車を用いアイゾ
ット試験 上記試験結果を表２に示す。

【００１０】

【表２】

【００１１】本発明鋼であるＡ，Ｂは疲れ強さ、衝撃強
さともに良好であることに加え、焼ならし後の硬さもＮ
i 未添加鋼とほぼ同等の値であるため、被削性の低下が
殆ど見られない。ＣおよびＤの比較鋼は従来の肌焼鋼で
あるがＳi が過大であるために粒界酸化が顕著に認めら
れ、特に衝撃強さが他に比べ大幅に低下している。Ｅお
よびＨの比較鋼はＮi が過大であり、衝撃値等は良好で
あるが被削性が大幅に低下している。ＦおよびＧの比較
鋼は夫々Ｎi とＭo が過少であるため、疲れ強さや衝撃
強さに低い値が認められる。

【００１２】粒界酸化層深さＤ（μｍ）とパラメーター
Ｘ（１０Ｓi ＋Ｍn ＋Ｃr ）との関係をグラフにすると
図１のようになり、ＤとＸとは略リニヤな関係を示し、
Ｘが２．０以下で Ｄが６μｍ以下になることが判る。

【００１３】

【発明の効果】したがって本発明においては、衝撃強度
や疲労強度に優れた歯車を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】粒界酸化層深さＤ（μｍ）を縦軸に、パラメー
ターＸを横軸にとったグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ０．１５〜０．２５重量％，Ｓi ０．１
   重量％以下，Ｍn ０．２〜０．８重量％，Ｐ０．０１５
   重量％以下，Ｓ０．０１０〜０．０１５重量％，Ｎi
   ０．４〜０．６重量％，Ｃr ０．２〜０．８重量％，Ｍ
   o ０．６〜１．０重量％，Ａl ０．０１〜０．０５重量
   ％，Ｎ０．００５〜０．０２５重量％，Ｎb ０．０２〜
   ０．５重量％，Ｏ０．００２重量％以下，残部はＦe で
   あり、１０Ｓi ＋Ｍn ＋Ｃr ≦２．０である素材であっ
   て、該素材はＣ濃度が０．７〜０．９重量％となるよう
   浸炭処理されており、６μｍ以下の浸炭異常層を有しか
   つ♯９以上の結晶粒度を有する素材によって構成された
   ことを特徴とする歯車