JPH10121125A - 鋼部材の表面処理方法及び表面処理鋼部材 - Google Patents
鋼部材の表面処理方法及び表面処理鋼部材Info
- Publication number
- JPH10121125A JPH10121125A JP8295716A JP29571696A JPH10121125A JP H10121125 A JPH10121125 A JP H10121125A JP 8295716 A JP8295716 A JP 8295716A JP 29571696 A JP29571696 A JP 29571696A JP H10121125 A JPH10121125 A JP H10121125A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel member
- molten
- treated
- density energy
- steel
- 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.)
- Pending
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 97
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 97
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 33
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 34
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 21
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract description 23
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract description 22
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 26
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 102220496775 Lymphocyte expansion molecule_S23C_mutation Human genes 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 102200082907 rs33918131 Human genes 0.000 description 1
- 102220005308 rs33960931 Human genes 0.000 description 1
- 102220240346 rs764757062 Human genes 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002335 surface treatment layer Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被処理部材が薄板部品であっても熱歪みや焼
入れ不良がなく，また生産効率の高い，鋼部材の表面処
理方法，及びかかる表面処理を施した優れた表面処理鋼
部材を提供すること。 【解決手段】 高密度エネルギービーム照射によって鋼
部材の表層のみを融点以上に加熱して溶融部となし，次
いで該溶融部をマルテンサイト変態領域まで急冷してマ
ルテンサイト組織とする。鋼部材の上記表層の昇温速度
は，７５００℃／秒以上であることが好ましい。
入れ不良がなく，また生産効率の高い，鋼部材の表面処
理方法，及びかかる表面処理を施した優れた表面処理鋼
部材を提供すること。 【解決手段】 高密度エネルギービーム照射によって鋼
部材の表層のみを融点以上に加熱して溶融部となし，次
いで該溶融部をマルテンサイト変態領域まで急冷してマ
ルテンサイト組織とする。鋼部材の上記表層の昇温速度
は，７５００℃／秒以上であることが好ましい。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，熱歪み等を低減しながら鋼部材
の表層に硬化層を形成する鋼部材の表面処理方法及び表
面処理鋼部材に関する。
の表層に硬化層を形成する鋼部材の表面処理方法及び表
面処理鋼部材に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より，例えば摺動部分を有する鋼部材
においては，摺動部分の耐摩耗性を向上させるため，そ
の対策が種々講じられている。例えば，構成材料として
硬質鋼を用いる対策法がある。しかしながら，硬質鋼は
強い成形加工が困難であるので，例えば後述するロック
アップピストン等のような強い成形加工を伴う部材に対
して適用することができない。
においては，摺動部分の耐摩耗性を向上させるため，そ
の対策が種々講じられている。例えば，構成材料として
硬質鋼を用いる対策法がある。しかしながら，硬質鋼は
強い成形加工が困難であるので，例えば後述するロック
アップピストン等のような強い成形加工を伴う部材に対
して適用することができない。
【０００３】そこで，このような強い成形加工を伴う鋼
部材に対しては，表層部のみを焼き入れして硬化させ，
これにより耐摩耗性を向上させる手段が採用されてい
た。従来，このような表面硬化法としては，高周波焼入
れや，電子ビーム（ＥＢ）焼入れ或いはレーザ焼入れ等
の高密度エネルギービーム照射による表面焼入れが知ら
れている。
部材に対しては，表層部のみを焼き入れして硬化させ，
これにより耐摩耗性を向上させる手段が採用されてい
た。従来，このような表面硬化法としては，高周波焼入
れや，電子ビーム（ＥＢ）焼入れ或いはレーザ焼入れ等
の高密度エネルギービーム照射による表面焼入れが知ら
れている。
【０００４】これらの焼入れ方法においては次のような
手順によって表面硬化層を形成する。即ち，まず，被処
理材表面を高周波加熱や高密度エネルギービーム照射加
熱すると共に，その表層部をオーステナイト化温度（焼
入れ温度）に保持してオーステナイト化した時点で加熱
を停止する。次いで，鋼部材の自己放冷等により急速冷
却させて表層部のオーステナイトをマルテンサイトに変
態させて硬化層とする。
手順によって表面硬化層を形成する。即ち，まず，被処
理材表面を高周波加熱や高密度エネルギービーム照射加
熱すると共に，その表層部をオーステナイト化温度（焼
入れ温度）に保持してオーステナイト化した時点で加熱
を停止する。次いで，鋼部材の自己放冷等により急速冷
却させて表層部のオーステナイトをマルテンサイトに変
態させて硬化層とする。
【０００５】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の表
面焼入れ方法においては，次の問題がある。即ち，従来
の表面焼入れ方法においては，表面を加熱して均一なオ
ーステナイトを得るために，少なくともオーステナイト
変態に必要な時間以上だけ表面層を焼入れ温度に保持す
る必要がある。
面焼入れ方法においては，次の問題がある。即ち，従来
の表面焼入れ方法においては，表面を加熱して均一なオ
ーステナイトを得るために，少なくともオーステナイト
変態に必要な時間以上だけ表面層を焼入れ温度に保持す
る必要がある。
【０００６】これを後述する図１のＴ−Ｔ−Ａ曲線部に
より説明する。同図は，横軸に時間（対数目盛），縦軸
に温度をとり，Ａ3 変態開始線（オーステナイト変態開
始線）とＡ3 変態終了線（オーステナイト変態終了線）
を示したものである。同図に従来の表面焼入れ方法にお
ける鋼部材表面の温度履歴を実線Ｃ１により示す。これ
により知られるごとく，従来においては，加熱を開始し
てから常温組織（フェライト・パーライト組織）が完全
にオーステナイトへ変態し終えるまで待って，その後焼
入れを行っていた。
より説明する。同図は，横軸に時間（対数目盛），縦軸
に温度をとり，Ａ3 変態開始線（オーステナイト変態開
始線）とＡ3 変態終了線（オーステナイト変態終了線）
を示したものである。同図に従来の表面焼入れ方法にお
ける鋼部材表面の温度履歴を実線Ｃ１により示す。これ
により知られるごとく，従来においては，加熱を開始し
てから常温組織（フェライト・パーライト組織）が完全
にオーステナイトへ変態し終えるまで待って，その後焼
入れを行っていた。
【０００７】そのため，被処理部材が例えば薄板部品で
ある場合には，オーステナイト変態時間の間に熱伝導に
より被処理部材の広範囲が温度上昇する。それ故，熱歪
みが発生して部材の形状精度を悪化させたり，自己放冷
が不十分となって焼入れ不良が発生したりする等の問題
が生じていた。また，上記のごとくオーステナイト変態
時間以上の高温保持時間を必要とするため，熱処理時間
が長く，生産性が悪いという問題もあった。
ある場合には，オーステナイト変態時間の間に熱伝導に
より被処理部材の広範囲が温度上昇する。それ故，熱歪
みが発生して部材の形状精度を悪化させたり，自己放冷
が不十分となって焼入れ不良が発生したりする等の問題
が生じていた。また，上記のごとくオーステナイト変態
時間以上の高温保持時間を必要とするため，熱処理時間
が長く，生産性が悪いという問題もあった。
【０００８】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，被処理部材が薄板部品であっても熱歪み
や焼入れ不良がなく，また生産効率の高い，鋼部材の表
面処理方法，及びかかる表面処理を施した優れた表面処
理鋼部材を提供しようとするものである。
されたもので，被処理部材が薄板部品であっても熱歪み
や焼入れ不良がなく，また生産効率の高い，鋼部材の表
面処理方法，及びかかる表面処理を施した優れた表面処
理鋼部材を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，高密度エネルギ
ービーム照射によって鋼部材の表層のみを融点以上に加
熱して溶融部となし，次いで該溶融部をマルテンサイト
変態領域まで急冷してマルテンサイト組織とすることを
特徴とする鋼部材の表面処理方法にある。
ービーム照射によって鋼部材の表層のみを融点以上に加
熱して溶融部となし，次いで該溶融部をマルテンサイト
変態領域まで急冷してマルテンサイト組織とすることを
特徴とする鋼部材の表面処理方法にある。
【００１０】本発明において最も注目すべきことは，鋼
部材の表層のみを融点以上に加熱して溶融部となし，該
溶融部をマルテンサイト組織とすることである。即ち，
従来のように被処理部分をオーステナイト変態温度域に
キープして変態完了を待つのではなく，積極的にオース
テナイト変態温度以上の融点以上に急速に加熱して上記
溶融部を形成し，その後，後述するようにオーステナイ
ト組織を経てマルテンサイト組織を形成させることであ
る。
部材の表層のみを融点以上に加熱して溶融部となし，該
溶融部をマルテンサイト組織とすることである。即ち，
従来のように被処理部分をオーステナイト変態温度域に
キープして変態完了を待つのではなく，積極的にオース
テナイト変態温度以上の融点以上に急速に加熱して上記
溶融部を形成し，その後，後述するようにオーステナイ
ト組織を経てマルテンサイト組織を形成させることであ
る。
【００１１】上記高密度エネルギービームとしては，例
えば電子ビーム，レーザビーム，また，ビームではない
が高周波加熱などの高密度エネルギーがある。本発明で
は，これらを総称して高密度エネルギービームという。
また，本発明において対象とする鋼部材としては，例え
ばＳ５０Ｃ，Ｓ２３Ｃ，Ｓ１０Ｃ等の炭素鋼，ＳＮＣ
Ｍ，ＳＣＲ，ＳＣＭ等の合金鋼，ＳＫ，ＳＫＨ，ＳＫＳ
等の工具鋼などがある。また，上記融点，マルテンサイ
ト変態領域は，鋼部材の材質等により決定される。
えば電子ビーム，レーザビーム，また，ビームではない
が高周波加熱などの高密度エネルギーがある。本発明で
は，これらを総称して高密度エネルギービームという。
また，本発明において対象とする鋼部材としては，例え
ばＳ５０Ｃ，Ｓ２３Ｃ，Ｓ１０Ｃ等の炭素鋼，ＳＮＣ
Ｍ，ＳＣＲ，ＳＣＭ等の合金鋼，ＳＫ，ＳＫＨ，ＳＫＳ
等の工具鋼などがある。また，上記融点，マルテンサイ
ト変態領域は，鋼部材の材質等により決定される。
【００１２】次に，本発明における作用につき説明す
る。本発明においては，上記のごとく，高密度エネルギ
ービーム照射によって鋼部材の表層のみを融点以上に加
熱して溶融部となす。このとき，加熱エネルギーが高密
度エネルギービーム照射によるため，非常に急速に溶融
部を形成することができる。また，加熱エネルギーが高
密度エネルギーであるため，鋼部材の表層のみを溶融部
とすることができる。そのため，鋼部材の表層部は，加
熱開始から極短い時間で溶融状態の溶融部となる。
る。本発明においては，上記のごとく，高密度エネルギ
ービーム照射によって鋼部材の表層のみを融点以上に加
熱して溶融部となす。このとき，加熱エネルギーが高密
度エネルギービーム照射によるため，非常に急速に溶融
部を形成することができる。また，加熱エネルギーが高
密度エネルギーであるため，鋼部材の表層のみを溶融部
とすることができる。そのため，鋼部材の表層部は，加
熱開始から極短い時間で溶融状態の溶融部となる。
【００１３】次いで，高密度エネルギービーム照射を止
めるあるいは照射位置をずらすことにより，上記溶融部
は急速に自己放冷される。即ち，高密度エネルギービー
ム照射により形成された溶融部は上記のごとく鋼部材の
表層のみである。そのため，溶融部の周囲の鋼部材内部
は，溶融部よりも十分に低温状態に維持されている。そ
れ故，溶融状態にある上記溶融部は，その周囲の鋼部材
への熱伝導により，急速に自己放冷され，急冷される。
なお，自己放冷に加えて水冷等の強制冷却を行ってもよ
い。
めるあるいは照射位置をずらすことにより，上記溶融部
は急速に自己放冷される。即ち，高密度エネルギービー
ム照射により形成された溶融部は上記のごとく鋼部材の
表層のみである。そのため，溶融部の周囲の鋼部材内部
は，溶融部よりも十分に低温状態に維持されている。そ
れ故，溶融状態にある上記溶融部は，その周囲の鋼部材
への熱伝導により，急速に自己放冷され，急冷される。
なお，自己放冷に加えて水冷等の強制冷却を行ってもよ
い。
【００１４】そして，溶融部の急冷過程においては，ま
ず溶融層が凝固すると共に瞬時にオーステナイト組織と
なる。次いで，オーステナイト組織は，極めて短時間で
マルテンサイト変態領域まで急冷されてマルテンサイト
組織に変態する。これにより，上記溶融部はマルテンサ
イト組織の形成によって高硬度となり，優れた表面処理
層となる。
ず溶融層が凝固すると共に瞬時にオーステナイト組織と
なる。次いで，オーステナイト組織は，極めて短時間で
マルテンサイト変態領域まで急冷されてマルテンサイト
組織に変態する。これにより，上記溶融部はマルテンサ
イト組織の形成によって高硬度となり，優れた表面処理
層となる。
【００１５】このように，本発明においては，まず鋼部
材の表層のみに溶融部を極めて短時間で形成し，次いで
極めて短時間でマルテンサイト化する。そのため，必要
十分な焼入れ硬化層を得ることができると共に，表面処
理時間を短縮でき，生産性の向上を図ることができる。
また，鋼部材の処理部周辺への熱伝導が少ないので周辺
部位の温度上昇が抑えられ，従来のような熱歪みの発生
も低減することができる。
材の表層のみに溶融部を極めて短時間で形成し，次いで
極めて短時間でマルテンサイト化する。そのため，必要
十分な焼入れ硬化層を得ることができると共に，表面処
理時間を短縮でき，生産性の向上を図ることができる。
また，鋼部材の処理部周辺への熱伝導が少ないので周辺
部位の温度上昇が抑えられ，従来のような熱歪みの発生
も低減することができる。
【００１６】したがって，本発明によれば，鋼部材が薄
板部品であっても，熱歪みや焼入れ不良の発生を低減し
つつ，高い効率で表面硬化処理を行うことができる。な
お，後述する実施形態例６のように，溶融部の深さ，
幅，及び加工速度を適宜選択することにより，表面処理
部分の表面を波打ちのない滑らかな仕上げ面にすること
もできる。
板部品であっても，熱歪みや焼入れ不良の発生を低減し
つつ，高い効率で表面硬化処理を行うことができる。な
お，後述する実施形態例６のように，溶融部の深さ，
幅，及び加工速度を適宜選択することにより，表面処理
部分の表面を波打ちのない滑らかな仕上げ面にすること
もできる。
【００１７】次に，請求項２の発明のように，上記鋼部
材の上記表層の昇温速度は，７５００℃／秒以上である
ことが好ましい。上記昇温速度が７５００℃／秒未満の
場合には被処理部の周囲への熱伝導の増大，処理時間の
増加等を招くという問題がある。なお，上限は，装置の
現実的な処理能力から考えて，５０万℃／秒であること
が好ましい。
材の上記表層の昇温速度は，７５００℃／秒以上である
ことが好ましい。上記昇温速度が７５００℃／秒未満の
場合には被処理部の周囲への熱伝導の増大，処理時間の
増加等を招くという問題がある。なお，上限は，装置の
現実的な処理能力から考えて，５０万℃／秒であること
が好ましい。
【００１８】また，請求項３の発明のように，上記高密
度エネルギービーム照射開始から上記溶融部を形成する
までの時間は０．２秒以内であることが好ましい。０．
２秒を超える場合には，被処理部周辺への熱伝導が増大
し，そのため，周辺部位の温度上昇による熱歪みの増大
や，自己放冷が不十分となり焼入れ不良が発生するとい
う問題がある。なお，下限は，装置の現実的な処理能力
から考えて，０．００３秒であることが好ましい。
度エネルギービーム照射開始から上記溶融部を形成する
までの時間は０．２秒以内であることが好ましい。０．
２秒を超える場合には，被処理部周辺への熱伝導が増大
し，そのため，周辺部位の温度上昇による熱歪みの増大
や，自己放冷が不十分となり焼入れ不良が発生するとい
う問題がある。なお，下限は，装置の現実的な処理能力
から考えて，０．００３秒であることが好ましい。
【００１９】また，請求項４の発明のように，上記溶融
部のマルテンサイト変態領域までの冷却速度は６００℃
／秒以上であることが好ましい。上記冷却速度が６００
℃／秒未満の場合には鋼種によっては冷却速度不足によ
る焼入れ不良が発生するという問題がある。なお，上限
は，熱歪みの抑制の点から考えて，１８００℃／秒であ
ることが好ましい。
部のマルテンサイト変態領域までの冷却速度は６００℃
／秒以上であることが好ましい。上記冷却速度が６００
℃／秒未満の場合には鋼種によっては冷却速度不足によ
る焼入れ不良が発生するという問題がある。なお，上限
は，熱歪みの抑制の点から考えて，１８００℃／秒であ
ることが好ましい。
【００２０】また，請求項５の発明のように，上記溶融
部は，鋼部材表面に波打ちが生じない溶融深さとするこ
とが好ましい。具体的には，溶融部の幅，加工スピード
に応じて，鋼部材表面に波打ちが生じない溶融深さにな
るよう高密度エネルギービームの出力，照射時間等を調
整することが好ましい。これにより，波打ちの発生のな
い形状精度に優れた鋼部材を得ることができる。
部は，鋼部材表面に波打ちが生じない溶融深さとするこ
とが好ましい。具体的には，溶融部の幅，加工スピード
に応じて，鋼部材表面に波打ちが生じない溶融深さにな
るよう高密度エネルギービームの出力，照射時間等を調
整することが好ましい。これにより，波打ちの発生のな
い形状精度に優れた鋼部材を得ることができる。
【００２１】また，請求項６の発明のように，上記溶融
部は，完全に溶融状態となった全溶融層と，これに隣接
する不完全溶融層とすることもできる。不完全溶融層は
全溶融層からの熱伝導により，焼入れ硬化された層であ
って，昇温速度に応じてその焼入れ深さを制御すること
ができる。従って，比較的深い焼入れ深さが必要な場合
であっても，全溶融層を深くすることなく，必要十分な
焼入れ深さが得られるので，表面の波打ちを防止するこ
とができる。
部は，完全に溶融状態となった全溶融層と，これに隣接
する不完全溶融層とすることもできる。不完全溶融層は
全溶融層からの熱伝導により，焼入れ硬化された層であ
って，昇温速度に応じてその焼入れ深さを制御すること
ができる。従って，比較的深い焼入れ深さが必要な場合
であっても，全溶融層を深くすることなく，必要十分な
焼入れ深さが得られるので，表面の波打ちを防止するこ
とができる。
【００２２】また，請求項７の発明のように，上記高密
度エネルギービームは，１箇所のビーム発生源から発射
されたビームを複数箇所に分配して照射することもでき
る。即ち，例えば偏向レンズ等を用いて１箇所のビーム
発生源から発射されたビームを複数箇所に分配させるこ
とができる。この場合には，高密度エネルギービームを
鋼部材の複数箇所に同時に照射することができ，複数箇
所の表面処理を一操作により行うことができる。
度エネルギービームは，１箇所のビーム発生源から発射
されたビームを複数箇所に分配して照射することもでき
る。即ち，例えば偏向レンズ等を用いて１箇所のビーム
発生源から発射されたビームを複数箇所に分配させるこ
とができる。この場合には，高密度エネルギービームを
鋼部材の複数箇所に同時に照射することができ，複数箇
所の表面処理を一操作により行うことができる。
【００２３】それ故，生産効率が一層向上する。また，
この場合，上述したごとく，溶融部の周囲への熱伝導を
抑制することができるため，近接する複数箇所を同時に
処理した場合においても，各処理領域間における熱的干
渉がなく，互いの処理部分に不本意な焼きもどし，焼き
なまし等が発生することもない。
この場合，上述したごとく，溶融部の周囲への熱伝導を
抑制することができるため，近接する複数箇所を同時に
処理した場合においても，各処理領域間における熱的干
渉がなく，互いの処理部分に不本意な焼きもどし，焼き
なまし等が発生することもない。
【００２４】また，請求項８の発明のように，上記溶融
部の急冷は自然放冷によって行うことが好ましい。即
ち，溶融部から鋼部材内外への熱の放散により冷却する
ことが好ましい。この場合には水冷等の強制冷却の場合
よりも操作を簡単にすることができる。
部の急冷は自然放冷によって行うことが好ましい。即
ち，溶融部から鋼部材内外への熱の放散により冷却する
ことが好ましい。この場合には水冷等の強制冷却の場合
よりも操作を簡単にすることができる。
【００２５】また，請求項９の発明のように，上記鋼部
材全体の熱容量は上記溶融部の熱容量の４倍以上である
ことが好ましい。この場合には，溶融部から鋼部材内部
への自己放熱が一層速やかになり，急冷効果が一層確実
となる。また，請求項１０の発明のように，上記溶融部
の溶融深さは上記鋼部材の肉厚の１／４以下であること
が好ましい。この場合には，上記熱容量規制の場合と同
様の効果を得ることができる。
材全体の熱容量は上記溶融部の熱容量の４倍以上である
ことが好ましい。この場合には，溶融部から鋼部材内部
への自己放熱が一層速やかになり，急冷効果が一層確実
となる。また，請求項１０の発明のように，上記溶融部
の溶融深さは上記鋼部材の肉厚の１／４以下であること
が好ましい。この場合には，上記熱容量規制の場合と同
様の効果を得ることができる。
【００２６】次に，上記鋼部材の表面処理方法により表
面処理した表面処理鋼部材として，次の発明がある。即
ち，請求項１１の発明のように，母材金属が溶融した後
急冷凝固したマルテンサイト組織の溶融・凝固部を有す
ることを特徴とする表面処理鋼部材がある。
面処理した表面処理鋼部材として，次の発明がある。即
ち，請求項１１の発明のように，母材金属が溶融した後
急冷凝固したマルテンサイト組織の溶融・凝固部を有す
ることを特徴とする表面処理鋼部材がある。
【００２７】本発明において最も注目すべきことは，上
記溶融・凝固部を有することである。この溶融・凝固部
は，マルテンサイト組織であり高硬度であるため，高い
耐摩耗性を有する。また，溶融・凝固部以外の部分はマ
ルテンサイト化されていないため，良好な加工性を示
す。それ故，本発明の表面処理鋼部材は，局部的に耐摩
耗性部位を有し，かつ塑性加工性に優れた部材として極
めて有効である。
記溶融・凝固部を有することである。この溶融・凝固部
は，マルテンサイト組織であり高硬度であるため，高い
耐摩耗性を有する。また，溶融・凝固部以外の部分はマ
ルテンサイト化されていないため，良好な加工性を示
す。それ故，本発明の表面処理鋼部材は，局部的に耐摩
耗性部位を有し，かつ塑性加工性に優れた部材として極
めて有効である。
【００２８】また，請求項１１の発明のように，上記溶
融・凝固部は，その熱容量が部材全体の熱容量の１／４
以下であることが好ましい。この場合には表面処理鋼部
材を薄肉化することができる。また，鋼部材が一様肉厚
のものであれば溶融・凝固部の深さを鋼部材の肉厚の１
／４以下にすることによっても鋼部材の薄肉化を図るこ
とができる。
融・凝固部は，その熱容量が部材全体の熱容量の１／４
以下であることが好ましい。この場合には表面処理鋼部
材を薄肉化することができる。また，鋼部材が一様肉厚
のものであれば溶融・凝固部の深さを鋼部材の肉厚の１
／４以下にすることによっても鋼部材の薄肉化を図るこ
とができる。
【００２９】また，請求項１２の発明のように，上記溶
融・凝固部は耐摩耗面として使用されることが好まし
い。これにより，本発明の表面処理鋼部材の本来の機能
を十分に発揮させることができる。
融・凝固部は耐摩耗面として使用されることが好まし
い。これにより，本発明の表面処理鋼部材の本来の機能
を十分に発揮させることができる。
【００３０】
実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる鋼部材の表面処理方法につ
き，図１，図２を用いて説明する。即ち，本例の鋼部材
の表面処理は，図２に示すごとく，被処理材としての鋼
部材２（図２）に高密度エネルギービームを照射するこ
とによって，図１の実線Ｅ１に示すごとく，鋼部材２の
表層のみを融点Ｍｐ以上に加熱して溶融部２１となし，
次いで該溶融部２１をマルテンサイト変態領域（Ｍ）ま
で急冷してマルテンサイト組織２２とする。
き，図１，図２を用いて説明する。即ち，本例の鋼部材
の表面処理は，図２に示すごとく，被処理材としての鋼
部材２（図２）に高密度エネルギービームを照射するこ
とによって，図１の実線Ｅ１に示すごとく，鋼部材２の
表層のみを融点Ｍｐ以上に加熱して溶融部２１となし，
次いで該溶融部２１をマルテンサイト変態領域（Ｍ）ま
で急冷してマルテンサイト組織２２とする。
【００３１】上記図１は，横軸に時間（対数目盛）を，
縦軸に温度（℃）をとった，Ｔ−Ｔ−Ａ曲線図である。
同図には，曲線Ａ31によりＡ3 変態開始線と，曲線Ａ32
によりＡ3 変態終了線をそれぞれ示してある。そして，
本発明にかかる上記表面処理方法を実線Ｅ１で示すと共
に，比較のため従来のＥＢ焼入れ方法を実線Ｃ１で示し
ている。尚，マルテンサイト変態は，鋼材質により決定
されるＭｓ点以下の温度領域に臨界冷却速度以上の冷却
速度で冷却することにより得られる。そのため，図１に
は，便宜上，Ｍｓ点以下の領域をマルテンサイト変態領
域（Ｍ）として表している。同図において，本例による
処理時間と従来法による処理時間との時間差Ｔが，本発
明において短縮された熱処理時間である。
縦軸に温度（℃）をとった，Ｔ−Ｔ−Ａ曲線図である。
同図には，曲線Ａ31によりＡ3 変態開始線と，曲線Ａ32
によりＡ3 変態終了線をそれぞれ示してある。そして，
本発明にかかる上記表面処理方法を実線Ｅ１で示すと共
に，比較のため従来のＥＢ焼入れ方法を実線Ｃ１で示し
ている。尚，マルテンサイト変態は，鋼材質により決定
されるＭｓ点以下の温度領域に臨界冷却速度以上の冷却
速度で冷却することにより得られる。そのため，図１に
は，便宜上，Ｍｓ点以下の領域をマルテンサイト変態領
域（Ｍ）として表している。同図において，本例による
処理時間と従来法による処理時間との時間差Ｔが，本発
明において短縮された熱処理時間である。
【００３２】即ち，従来のＥＢ焼入れＣ１の場合には，
処理部分の温度をオーステナイト変態温度にして，これ
を変態完了点まで保持する必要がある。そのため，全体
の処理時間が本例に比べて長くなっていた。これに対
し，本例においては，図１に示すごとく，溶融部２１と
なる鋼部材２の表層を，７５００℃／秒以上という極め
て速い昇温速度で加熱して，一気に融点Ｍｐ以上の溶融
状態の溶融部２１を形成する。この場合の，高密度エネ
ルギービーム照射開始から溶融部２１を形成するまでの
時間は０．２秒という非常に短い時間である。そして，
溶融部の深さは，鋼部材２の厚みの１／４以下になるよ
うに調整してある。その調整は，高密度エネルギービー
ムの出力及び照射パターンにより行った。
処理部分の温度をオーステナイト変態温度にして，これ
を変態完了点まで保持する必要がある。そのため，全体
の処理時間が本例に比べて長くなっていた。これに対
し，本例においては，図１に示すごとく，溶融部２１と
なる鋼部材２の表層を，７５００℃／秒以上という極め
て速い昇温速度で加熱して，一気に融点Ｍｐ以上の溶融
状態の溶融部２１を形成する。この場合の，高密度エネ
ルギービーム照射開始から溶融部２１を形成するまでの
時間は０．２秒という非常に短い時間である。そして，
溶融部の深さは，鋼部材２の厚みの１／４以下になるよ
うに調整してある。その調整は，高密度エネルギービー
ムの出力及び照射パターンにより行った。
【００３３】次いで，溶融部２１形成直後に高温状態を
維持することなく，６００℃／秒以上という極めて速い
冷却速度で溶融部２１を冷却する。これにより，溶融部
２１は直ちに凝固して，一旦均一オーステナイト組織に
なり，次いでさらに冷却が進むことによりマルテンサイ
ト領域まで冷却されてマルテンサイト組織２２となる。
維持することなく，６００℃／秒以上という極めて速い
冷却速度で溶融部２１を冷却する。これにより，溶融部
２１は直ちに凝固して，一旦均一オーステナイト組織に
なり，次いでさらに冷却が進むことによりマルテンサイ
ト領域まで冷却されてマルテンサイト組織２２となる。
【００３４】また，本例に示す表面処理は，図２に示す
ごとく，鋼部材２の表面処理部分２０に対して，部分的
に高密度エネルギービーム１１を照射することにより行
っている。つまり，図２Ａ，Ｂに示すごとく，高密度エ
ネルギービーム発生源１より高密度エネルギービーム１
０を発射し，これを偏向レンズ１１２により最適な照射
パターンの高密度エネルギービーム１１を鋼部材２に照
射する。
ごとく，鋼部材２の表面処理部分２０に対して，部分的
に高密度エネルギービーム１１を照射することにより行
っている。つまり，図２Ａ，Ｂに示すごとく，高密度エ
ネルギービーム発生源１より高密度エネルギービーム１
０を発射し，これを偏向レンズ１１２により最適な照射
パターンの高密度エネルギービーム１１を鋼部材２に照
射する。
【００３５】一方，鋼部材２は，図２に示すごとく，同
図の矢印方向へ一定の速度で移動させる。そして，表面
処理部分２０は高密度エネルギービーム１１の照射によ
って急速に加熱されて溶融部２１となり，鋼部材２の移
動によって高密度エネルギービーム１１の照射が完了し
た溶融部２１は自己放冷により急冷される。これによ
り，鋼部材２には，マルテンサイト組織２２の高硬度の
表層部が連続的に形成される。
図の矢印方向へ一定の速度で移動させる。そして，表面
処理部分２０は高密度エネルギービーム１１の照射によ
って急速に加熱されて溶融部２１となり，鋼部材２の移
動によって高密度エネルギービーム１１の照射が完了し
た溶融部２１は自己放冷により急冷される。これによ
り，鋼部材２には，マルテンサイト組織２２の高硬度の
表層部が連続的に形成される。
【００３６】このように，本例によれば，鋼部材２の表
層のみを急速に溶融状態まで加熱し，その後直ちに急冷
することができる。そのため，鋼部材２の表面処理部分
２０以外の部分への熱伝導が少なく，熱歪みの発生を低
減することができると共に確実に自己放冷効果が得られ
る。
層のみを急速に溶融状態まで加熱し，その後直ちに急冷
することができる。そのため，鋼部材２の表面処理部分
２０以外の部分への熱伝導が少なく，熱歪みの発生を低
減することができると共に確実に自己放冷効果が得られ
る。
【００３７】特に本例においては，溶融部２１は，鋼部
材２の厚みの１／４以下の深さの表層のみに形成するた
め，６００℃／秒以上という冷却速度で自己放冷され
る。そのため，マルテンサイト変態の臨界冷却速度を十
分に超える上記の冷却速度が得られ，焼入れ不良の防止
を確実に図ることができる。さらに，本例によれば，上
記のごとく処理時間を従来よりも格段に短くすることが
でき，生産効率の向上を図ることもできる。
材２の厚みの１／４以下の深さの表層のみに形成するた
め，６００℃／秒以上という冷却速度で自己放冷され
る。そのため，マルテンサイト変態の臨界冷却速度を十
分に超える上記の冷却速度が得られ，焼入れ不良の防止
を確実に図ることができる。さらに，本例によれば，上
記のごとく処理時間を従来よりも格段に短くすることが
でき，生産効率の向上を図ることもできる。
【００３８】実施形態例２ 本例は，図３，図４に示すごとく，上記実施形態例１に
示した鋼部材の表面処理方法において，鋼部材２を回転
させながら，該鋼部材２における２箇所のリング状の表
面処理部分２０（図４）に対して，高密度エネルギービ
ーム１１，１２を連続的に照射する熱処理装置及び方法
を示すものである。
示した鋼部材の表面処理方法において，鋼部材２を回転
させながら，該鋼部材２における２箇所のリング状の表
面処理部分２０（図４）に対して，高密度エネルギービ
ーム１１，１２を連続的に照射する熱処理装置及び方法
を示すものである。
【００３９】本例における，被処理材としての鋼部材２
は，例えば後述するトルクコンバータ用部品のロックア
ップクラッチピストンのごとく皿状をなしている（図
３，図６参照）。そして，その２箇所にリング状の表面
処理部分２０（図４）を一操作により処理する（図
４）。上記熱処理装置は，図３に示すごとく，鋼部材２
を入れる加工室１９と，該加工室１９内に高密度エネル
ギービーム１１，１２を照射するビーム発生源１と，上
記ビーム発生源１からの高密度エネルギービーム１０の
照射パターン等を制御する集束レンズ１１１と偏向レン
ズ１１２とを有する。
は，例えば後述するトルクコンバータ用部品のロックア
ップクラッチピストンのごとく皿状をなしている（図
３，図６参照）。そして，その２箇所にリング状の表面
処理部分２０（図４）を一操作により処理する（図
４）。上記熱処理装置は，図３に示すごとく，鋼部材２
を入れる加工室１９と，該加工室１９内に高密度エネル
ギービーム１１，１２を照射するビーム発生源１と，上
記ビーム発生源１からの高密度エネルギービーム１０の
照射パターン等を制御する集束レンズ１１１と偏向レン
ズ１１２とを有する。
【００４０】また，加工室１９内を減圧する真空排気装
置１６と，上記集束レンズ１１１，偏向レンズ１１２を
制御する高速偏向制御装置１１０とを有する。上記集束
レンズ１１１，偏向レンズ１１２を制御することによ
り，鋼部材２に照射する高密度エネルギービーム１１，
１２の分配と，その出力及び照射パターンが調整され
る。これらの装置は，総合制御装置１７によりコントロ
ールされる。また，上記加工室１９の下部には，上記鋼
部材２の載置台１５を回転させるための回転モータ１５
０を有する。
置１６と，上記集束レンズ１１１，偏向レンズ１１２を
制御する高速偏向制御装置１１０とを有する。上記集束
レンズ１１１，偏向レンズ１１２を制御することによ
り，鋼部材２に照射する高密度エネルギービーム１１，
１２の分配と，その出力及び照射パターンが調整され
る。これらの装置は，総合制御装置１７によりコントロ
ールされる。また，上記加工室１９の下部には，上記鋼
部材２の載置台１５を回転させるための回転モータ１５
０を有する。
【００４１】そして，上記熱処理装置により，表面処理
を行うに当たっては，まず上記回転モータ１５０を駆動
させて，上記鋼部材２を図４の矢印方向に回転させてお
く。また，真空排気装置１６により，加工室１９内を真
空状態にする。そして，図３，図４に示すごとく，鋼部
材２に対して２つの高密度エネルギービーム１１，１２
をそれぞれ同時に照射する。この高密度エネルギービー
ム１１，１２は鋼部材２の回転によって鋼部材２上を相
対的に一定速度で移動していく。
を行うに当たっては，まず上記回転モータ１５０を駆動
させて，上記鋼部材２を図４の矢印方向に回転させてお
く。また，真空排気装置１６により，加工室１９内を真
空状態にする。そして，図３，図４に示すごとく，鋼部
材２に対して２つの高密度エネルギービーム１１，１２
をそれぞれ同時に照射する。この高密度エネルギービー
ム１１，１２は鋼部材２の回転によって鋼部材２上を相
対的に一定速度で移動していく。
【００４２】これにより，図４に示すごとく，高密度エ
ネルギービーム１１，１２が照射された部分がそれぞれ
溶融部２１となり，その直後マルテンサイト組織となっ
て，２箇所のリング状の表面処理部分２０が硬化層とな
る。この場合には，２箇所の表面処理部分２０を必要と
する鋼部材２に対して，非常に高い効率で処理すること
ができる。その他，実施形態例１と同様の効果を得るこ
とができる。
ネルギービーム１１，１２が照射された部分がそれぞれ
溶融部２１となり，その直後マルテンサイト組織となっ
て，２箇所のリング状の表面処理部分２０が硬化層とな
る。この場合には，２箇所の表面処理部分２０を必要と
する鋼部材２に対して，非常に高い効率で処理すること
ができる。その他，実施形態例１と同様の効果を得るこ
とができる。
【００４３】実施形態例３ 本例は，実施形態例１及び２に示した鋼部材の表面処理
方法により処理した，本発明にかかる表面処理鋼部材の
具体例である。即ち，本例の鋼部材２は，図５，図６に
示すごとく，トルクコンバータに用いるロックアップク
ラッチピストン４１である。
方法により処理した，本発明にかかる表面処理鋼部材の
具体例である。即ち，本例の鋼部材２は，図５，図６に
示すごとく，トルクコンバータに用いるロックアップク
ラッチピストン４１である。
【００４４】ここで，上記のトルクコンバータに用いる
ロックアップクラッチピストン４１について簡単に説明
する。トルクコンバータは，自動車等の動力伝達系を構
成するものであって，図５，図６に示すごとく，ポンプ
インペラ１００，該ポンプインペラ１００と共にトーラ
スを構成するタービンランナ２００，ステータ３００，
ロックアップクラッチ装置４００及びダンパ装置５００
によって構成されている。
ロックアップクラッチピストン４１について簡単に説明
する。トルクコンバータは，自動車等の動力伝達系を構
成するものであって，図５，図６に示すごとく，ポンプ
インペラ１００，該ポンプインペラ１００と共にトーラ
スを構成するタービンランナ２００，ステータ３００，
ロックアップクラッチ装置４００及びダンパ装置５００
によって構成されている。
【００４５】上記トルクコンバータにおいて，図示しな
いクランクシャフトを介して伝達されたエンジンの回転
は，フロントカバー６００に伝達され，さらにこれに固
定されたポンプインペラ１００に伝達される。ポンプイ
ンペラ１００が回転すると，トーラス内の油が軸の周囲
を回転し，遠心力が加わってポンプインペラ１００とタ
ービンランナ２００及びステータ３００間を循環させら
れる。
いクランクシャフトを介して伝達されたエンジンの回転
は，フロントカバー６００に伝達され，さらにこれに固
定されたポンプインペラ１００に伝達される。ポンプイ
ンペラ１００が回転すると，トーラス内の油が軸の周囲
を回転し，遠心力が加わってポンプインペラ１００とタ
ービンランナ２００及びステータ３００間を循環させら
れる。
【００４６】そして，ポンプインペラ１００とタービン
ランナ２００との間に配置されているステータ３００
（内周側に一定方向にのみ回転を可能とするワンウェイ
クラッチ３１が取り付けられている）等の作用により，
車両の発進時等のようにポンプインペラ１００が回転を
開始したばかりでタービンランナ２００との回転速度差
が大きい場合にはトルク変換機として動作してトルクを
増幅させる。一方，タービンランナ２００の回転速度が
高くなってタービンランナ２００とポンプインペラ１０
０との回転速度差が小さくなった場合には単なる流体継
手として作動するようになっている。
ランナ２００との間に配置されているステータ３００
（内周側に一定方向にのみ回転を可能とするワンウェイ
クラッチ３１が取り付けられている）等の作用により，
車両の発進時等のようにポンプインペラ１００が回転を
開始したばかりでタービンランナ２００との回転速度差
が大きい場合にはトルク変換機として動作してトルクを
増幅させる。一方，タービンランナ２００の回転速度が
高くなってタービンランナ２００とポンプインペラ１０
０との回転速度差が小さくなった場合には単なる流体継
手として作動するようになっている。
【００４７】このトルクコンバータには上記のごとくロ
ックアップクラッチ装置４００が設けられているが，こ
れは燃費改善等のために設けられたものである。即ち，
車両が発進した後，予め設定された車速が得られると，
ロックアップクラッチ装置４００のロックアップクラッ
チピストン４１が図示しないロックアップリレーバルブ
による油の供給切り換えにより作動して軸方向に移動
し，摩耗材４２を介してフロントカバー６００と係合す
る。このため，エンジンの回転がトルクコンバータを介
することなく変速機構の入力軸に伝達されるので，燃費
を良くすることができる。
ックアップクラッチ装置４００が設けられているが，こ
れは燃費改善等のために設けられたものである。即ち，
車両が発進した後，予め設定された車速が得られると，
ロックアップクラッチ装置４００のロックアップクラッ
チピストン４１が図示しないロックアップリレーバルブ
による油の供給切り換えにより作動して軸方向に移動
し，摩耗材４２を介してフロントカバー６００と係合す
る。このため，エンジンの回転がトルクコンバータを介
することなく変速機構の入力軸に伝達されるので，燃費
を良くすることができる。
【００４８】また，トルクコンバータに取り付けられた
前記ダンパ装置５００は，ロックアップクラッチピスト
ン４１とフロントカバー６００との係脱時に発生する伝
達トルクの変動を吸収するためのものであり，ダボかし
め４３によってロックアップクラッチピストン４１に固
定されており，タービンランナ２００と一体に回転させ
られるドリブンプレート５１及びスプリング５２，５３
等から成っている。
前記ダンパ装置５００は，ロックアップクラッチピスト
ン４１とフロントカバー６００との係脱時に発生する伝
達トルクの変動を吸収するためのものであり，ダボかし
め４３によってロックアップクラッチピストン４１に固
定されており，タービンランナ２００と一体に回転させ
られるドリブンプレート５１及びスプリング５２，５３
等から成っている。
【００４９】ここで，スプリング５２はロックアップク
ラッチピストン４１の円周方向における８箇所に配設さ
れた第１ステージ用のものであり，またスプリング５３
はロックアップクラッチピストン４１の円周方向におけ
る４箇所に配設された第２ステージ用ものであって，こ
のスプリング５３はスプリング５２内に一つ置きに配設
される。なお，スプリング５３はスプリング５２より径
が小さく，かつ短く設定され，スプリング５２の捩じれ
角が設定値になって伝達トルクが屈曲点トルクに到達し
た後に撓み始める。
ラッチピストン４１の円周方向における８箇所に配設さ
れた第１ステージ用のものであり，またスプリング５３
はロックアップクラッチピストン４１の円周方向におけ
る４箇所に配設された第２ステージ用ものであって，こ
のスプリング５３はスプリング５２内に一つ置きに配設
される。なお，スプリング５３はスプリング５２より径
が小さく，かつ短く設定され，スプリング５２の捩じれ
角が設定値になって伝達トルクが屈曲点トルクに到達し
た後に撓み始める。
【００５０】従って，フロントカバー６００から摩耗材
４２を介して伝達された回転はダンパ装置５００を介し
てタービンハブ７００に伝達されるが，この際，スプリ
ング５２，５３が収縮して回転伝達時における伝達トル
クの変動を吸収する。また，エンジンの出力トルクの急
激な変動が図示しない変速装置に伝達されることによっ
て起きる振動，騒音等を防止する役目も担っている。
４２を介して伝達された回転はダンパ装置５００を介し
てタービンハブ７００に伝達されるが，この際，スプリ
ング５２，５３が収縮して回転伝達時における伝達トル
クの変動を吸収する。また，エンジンの出力トルクの急
激な変動が図示しない変速装置に伝達されることによっ
て起きる振動，騒音等を防止する役目も担っている。
【００５１】ところで，上述したようなトルクコンバー
タにおいては，ロックアップクラッチピストン４１の正
駆動時（ロックアップクラッチ装置４００が係合状態に
置かれてロックアップクラッチピストン４１が図６にお
ける反時計回り方向に回転する時）及び逆駆動時（エン
ジンブレーキ時等でロックアップクラッチピストン４１
が図６における時計回り方向に回動する時）にはスプリ
ング５２が圧縮されるので，このスプリング５２がロッ
クアップクラッチピストン４１の平板部４１１と繰り返
し摺動する。そのため，ロックアップクラッチピストン
４１の平板部４１１にはスプリング５２との摺動による
摩耗が生じる。
タにおいては，ロックアップクラッチピストン４１の正
駆動時（ロックアップクラッチ装置４００が係合状態に
置かれてロックアップクラッチピストン４１が図６にお
ける反時計回り方向に回転する時）及び逆駆動時（エン
ジンブレーキ時等でロックアップクラッチピストン４１
が図６における時計回り方向に回動する時）にはスプリ
ング５２が圧縮されるので，このスプリング５２がロッ
クアップクラッチピストン４１の平板部４１１と繰り返
し摺動する。そのため，ロックアップクラッチピストン
４１の平板部４１１にはスプリング５２との摺動による
摩耗が生じる。
【００５２】また，ロックアップクラッチピストン４１
の回転に伴って，スプリング５２は遠心力を受け，ロッ
クアップクラッチピストン４１の立上がり部４１２に押
しつけられる。したがって，ロックアップクラッチピス
トン４１の正駆動時及び逆駆動時に，ロックアップクラ
ッチピストン４１の立上がり部４１２もスプリング５２
と繰り返し摺動することとなり，摩耗が生じる。
の回転に伴って，スプリング５２は遠心力を受け，ロッ
クアップクラッチピストン４１の立上がり部４１２に押
しつけられる。したがって，ロックアップクラッチピス
トン４１の正駆動時及び逆駆動時に，ロックアップクラ
ッチピストン４１の立上がり部４１２もスプリング５２
と繰り返し摺動することとなり，摩耗が生じる。
【００５３】本例は，上記のような使用環境にあるロッ
クアップクラッチピストン４１の，上記平板部４１１と
立上がり部４１２とに表面処理を施すものである。な
お，このロックアップクラッチピストン４１は成形が容
易な低炭素鋼（Ｓ２２Ｃ）よりなる。
クアップクラッチピストン４１の，上記平板部４１１と
立上がり部４１２とに表面処理を施すものである。な
お，このロックアップクラッチピストン４１は成形が容
易な低炭素鋼（Ｓ２２Ｃ）よりなる。
【００５４】まず，図７に本例において使用した装置を
示す。同図により知られるように，本例の装置は，実施
形態例２における装置と基本構成を同じとし，載置台１
５を４５°傾けて配設した。また，ビーム発生源１から
発せられた高密度エネルギービーム１０は，実施形態例
２と同様に２つの照射する高密度エネルギービーム１
１，１２に分配される。その他は実施形態例２と同様で
ある。
示す。同図により知られるように，本例の装置は，実施
形態例２における装置と基本構成を同じとし，載置台１
５を４５°傾けて配設した。また，ビーム発生源１から
発せられた高密度エネルギービーム１０は，実施形態例
２と同様に２つの照射する高密度エネルギービーム１
１，１２に分配される。その他は実施形態例２と同様で
ある。
【００５５】次に，この装置を用いて，図８，図９に示
すごとく，ロックアップクラッチピストン４１の平板部
４１１と立上がり部４１２の２箇所の表面処理部分４０
１，４０２に同時に表面処理を施す。そして，厚み３ｍ
ｍの平板部４１１及び立上がり部４１２に，それぞれ厚
み０．１〜０．２ｍｍの硬化層を形成する。
すごとく，ロックアップクラッチピストン４１の平板部
４１１と立上がり部４１２の２箇所の表面処理部分４０
１，４０２に同時に表面処理を施す。そして，厚み３ｍ
ｍの平板部４１１及び立上がり部４１２に，それぞれ厚
み０．１〜０．２ｍｍの硬化層を形成する。
【００５６】具体的には，まず，図７に示すごとく装置
の載置台１５にセットしたロックアップクラッチピスト
ン４１を，表面処理部分４０１，４０２の移動速度が約
１６．７ｍ／分となる速度で回転させる。そして，図
７，図９に示すごとく，２つの高密度エネルギービーム
１１，１２として４．６ＫＷ出力の電子ビームを用い，
これを表面処理部分４０１，４０２にそれぞれ照射す
る。
の載置台１５にセットしたロックアップクラッチピスト
ン４１を，表面処理部分４０１，４０２の移動速度が約
１６．７ｍ／分となる速度で回転させる。そして，図
７，図９に示すごとく，２つの高密度エネルギービーム
１１，１２として４．６ＫＷ出力の電子ビームを用い，
これを表面処理部分４０１，４０２にそれぞれ照射す
る。
【００５７】これにより，２つの表面処理部分４０１，
４０２は，前記した図１の実線Ｅ１に示すごとく，極め
て短時間に表層のみが溶融して溶融部となり，次いで，
極めて短時間に急冷されてマルテンサイト組織となる。
この組織変態を，図１０を用いてさらにわかり易く説明
する。図１０は横軸に炭素の含有量，縦軸に温度をとっ
た，鉄−炭素系平衡状態図である。
４０２は，前記した図１の実線Ｅ１に示すごとく，極め
て短時間に表層のみが溶融して溶融部となり，次いで，
極めて短時間に急冷されてマルテンサイト組織となる。
この組織変態を，図１０を用いてさらにわかり易く説明
する。図１０は横軸に炭素の含有量，縦軸に温度をとっ
た，鉄−炭素系平衡状態図である。
【００５８】本例における表面処理部分４０１，４０２
は，同図に示した一点鎖線Ｌ1 に沿って変化する。即
ち，まず電子ビーム照射によって常温組織（フェライト
・パーライト）が急速に加熱されて融体Ｌになる。次い
で，続く自己放冷により凝固してオーステナイトにな
り，その直後，自己放冷による更なる急冷が成されてマ
ルテンサイト組織に変態する。
は，同図に示した一点鎖線Ｌ1 に沿って変化する。即
ち，まず電子ビーム照射によって常温組織（フェライト
・パーライト）が急速に加熱されて融体Ｌになる。次い
で，続く自己放冷により凝固してオーステナイトにな
り，その直後，自己放冷による更なる急冷が成されてマ
ルテンサイト組織に変態する。
【００５９】このように得られたロックアップクラッチ
ピストン４１における，表面処理部分４０１の断面の結
晶粒の写真を図１１に示す。図１１に示した目盛りは部
材の表面からの厚み方向の距離を示しており，０ｍｍの
位置が外表面部である。同図より知られるごとく，表面
処理部分４０１は，最表面の約０．０３ｍｍ厚みの全溶
融層２１１とその下の約０．１７ｍｍ厚みの不完全溶融
層２１２とより構成されている。
ピストン４１における，表面処理部分４０１の断面の結
晶粒の写真を図１１に示す。図１１に示した目盛りは部
材の表面からの厚み方向の距離を示しており，０ｍｍの
位置が外表面部である。同図より知られるごとく，表面
処理部分４０１は，最表面の約０．０３ｍｍ厚みの全溶
融層２１１とその下の約０．１７ｍｍ厚みの不完全溶融
層２１２とより構成されている。
【００６０】次に，この表面処理部分４０１断面の硬度
分布を図１２に示す。同図は，横軸に部材の表面からの
距離，縦軸に硬度（Ｈｖ）をとった。同図より知られる
ように，表面処理部分４０１には，約０．２ｍｍ以下の
極薄い硬化層が形成されていることが確認できる。これ
らの結果は表面処理部分４０２においても同じである。
分布を図１２に示す。同図は，横軸に部材の表面からの
距離，縦軸に硬度（Ｈｖ）をとった。同図より知られる
ように，表面処理部分４０１には，約０．２ｍｍ以下の
極薄い硬化層が形成されていることが確認できる。これ
らの結果は表面処理部分４０２においても同じである。
【００６１】したがって，本例により得られたロックア
ップクラッチピストン４１は，その平板部４１１及び立
上がり部４１２の摺動部分に，耐摩耗性に優れた表面処
理部４０１，４０２をそれぞれ備えた状態となる。それ
故，このロックアップクラッチピストン４１をトルクコ
ンバータに組み込んだ場合には，非常に優れた耐久性を
発揮する。また，表面処理部分４０１，４０２以外の部
分は，表面処理前と同じフェライト・パーライト組織で
あるため，塑性かしめ等の各種塑性加工を容易に施すこ
ともできる。
ップクラッチピストン４１は，その平板部４１１及び立
上がり部４１２の摺動部分に，耐摩耗性に優れた表面処
理部４０１，４０２をそれぞれ備えた状態となる。それ
故，このロックアップクラッチピストン４１をトルクコ
ンバータに組み込んだ場合には，非常に優れた耐久性を
発揮する。また，表面処理部分４０１，４０２以外の部
分は，表面処理前と同じフェライト・パーライト組織で
あるため，塑性かしめ等の各種塑性加工を容易に施すこ
ともできる。
【００６２】また，上記表面硬化層は非常に厚みが薄
く，また，高密度エネルギービーム１１，１２の影響が
表面処理部分以外の部分に殆ど及ばないため，ロックア
ップクラッチピストン４１の外径形状は高い精度に維持
された状態となっている。それ故，本例のロックアップ
クラッチピストン４１は，特に歪み取り工程を施すこと
なくトルクコンバータに組み込むことができ，生産コス
トの低減を図ることもできる。
く，また，高密度エネルギービーム１１，１２の影響が
表面処理部分以外の部分に殆ど及ばないため，ロックア
ップクラッチピストン４１の外径形状は高い精度に維持
された状態となっている。それ故，本例のロックアップ
クラッチピストン４１は，特に歪み取り工程を施すこと
なくトルクコンバータに組み込むことができ，生産コス
トの低減を図ることもできる。
【００６３】また，従来のいわゆる電子ビーム焼入れ
（図１実線Ｃ１）の場合，これをロックアップクラッチ
ピストン４１に適用する際には部材全体の熱容量が表面
処理部分の８倍以上であることが必要であった。そのた
め，従来は，ロックアップクラッチピストン４１の肉厚
を厚く設定する必要があった。これに対し，本例におい
ては，表面処理部分４０１，４０２を上記のごとく極薄
くすることができるため，ロックアップクラッチピスト
ン４１全体の厚みを薄くすることが可能である。この点
においても製造コストの低減を図ることができる。
（図１実線Ｃ１）の場合，これをロックアップクラッチ
ピストン４１に適用する際には部材全体の熱容量が表面
処理部分の８倍以上であることが必要であった。そのた
め，従来は，ロックアップクラッチピストン４１の肉厚
を厚く設定する必要があった。これに対し，本例におい
ては，表面処理部分４０１，４０２を上記のごとく極薄
くすることができるため，ロックアップクラッチピスト
ン４１全体の厚みを薄くすることが可能である。この点
においても製造コストの低減を図ることができる。
【００６４】さらに，本例においては，前述した図１に
示すごとく，従来の電子ビーム焼入れの場合に比べ，処
理時間を大きく短縮できる。しかも，２箇所の表面処理
部分４０１，４０２を同時に処理することができる。そ
れ故，従来よりも非常に高い生産性が得られる。なお，
本例の２箇所の表面処理部分４０１，４０２は，上記の
ごとく，それぞれ極めて短時間に処理されるため，互い
の熱影響を受けることもない。その他，実施形態例１，
２と同様の効果が得られる。
示すごとく，従来の電子ビーム焼入れの場合に比べ，処
理時間を大きく短縮できる。しかも，２箇所の表面処理
部分４０１，４０２を同時に処理することができる。そ
れ故，従来よりも非常に高い生産性が得られる。なお，
本例の２箇所の表面処理部分４０１，４０２は，上記の
ごとく，それぞれ極めて短時間に処理されるため，互い
の熱影響を受けることもない。その他，実施形態例１，
２と同様の効果が得られる。
【００６５】実施形態例４ 本例は，実施形態例３における電子ビームの照射部軌跡
の１例を図１３を用いて説明する。本例では，電子ビー
ムは２つの円偏向軌跡Ｃ1 ，Ｃ2 に従って照射される。
この場合，各円偏向軌跡Ｃ1 ，Ｃ2 によってそれぞれ被
熱処理領域２５，２６，即ち前記の高密度エネルギービ
ーム１１，１２の照射部分に相当する領域に電子ビーム
が照射され，その間中，被処理部材はその中心軸回りに
回転させられる。従って，被熱処理領域２５，２６にお
ける電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移動する。
の１例を図１３を用いて説明する。本例では，電子ビー
ムは２つの円偏向軌跡Ｃ1 ，Ｃ2 に従って照射される。
この場合，各円偏向軌跡Ｃ1 ，Ｃ2 によってそれぞれ被
熱処理領域２５，２６，即ち前記の高密度エネルギービ
ーム１１，１２の照射部分に相当する領域に電子ビーム
が照射され，その間中，被処理部材はその中心軸回りに
回転させられる。従って，被熱処理領域２５，２６にお
ける電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移動する。
【００６６】なお，各円偏向軌跡Ｃ1 ，Ｃ2 は，ｘ軸方
向及びｙ軸方向において正弦波の偏向波形を発生させ，
その偏向の組合せによって形成される。また，各円偏向
軌跡Ｃ1 ，Ｃ2 を切り換え，被熱処理領域２５，２６に
おいて交互に電子ビームを照射するために，図１４に示
すような偏向波形ｗ1 が発生させられ，該偏向波形ｗ1
と前記ｙ軸方向における偏向波形とが重ねられる。
向及びｙ軸方向において正弦波の偏向波形を発生させ，
その偏向の組合せによって形成される。また，各円偏向
軌跡Ｃ1 ，Ｃ2 を切り換え，被熱処理領域２５，２６に
おいて交互に電子ビームを照射するために，図１４に示
すような偏向波形ｗ1 が発生させられ，該偏向波形ｗ1
と前記ｙ軸方向における偏向波形とが重ねられる。
【００６７】従って，電圧ＶE が正の値を採る時間ｔ1
の間に被熱処理領域２５に電子ビームが照射され，電圧
ＶE が負の値を採る時間ｔ2 の間に被熱処理領域２６に
電子ビームが照射される。
の間に被熱処理領域２５に電子ビームが照射され，電圧
ＶE が負の値を採る時間ｔ2 の間に被熱処理領域２６に
電子ビームが照射される。
【００６８】また，前記偏向波形ｗ1 の時間ｔ1 を短
く，時間ｔ2 を長く設定することによって，被熱処理領
域２５，２６への照射エネルギーを調整することができ
る。例えば，実施形態例３におけるロックアップクラッ
チピストン４１の平板部４１１は，立上がり部４１２ほ
ど高い耐摩耗性が要求されない。そこで，前記偏向波形
ｗ1 の時間ｔ1 を短く，時間ｔ2 を長く設定することに
よって，表面処理部分４０１を表面処理部分４０２より
も柔らかくすることができる。これによって，表面処理
の消費エネルギーを小さくすることができるたけでな
く，処理時間の更なる短縮を図ることができる。
く，時間ｔ2 を長く設定することによって，被熱処理領
域２５，２６への照射エネルギーを調整することができ
る。例えば，実施形態例３におけるロックアップクラッ
チピストン４１の平板部４１１は，立上がり部４１２ほ
ど高い耐摩耗性が要求されない。そこで，前記偏向波形
ｗ1 の時間ｔ1 を短く，時間ｔ2 を長く設定することに
よって，表面処理部分４０１を表面処理部分４０２より
も柔らかくすることができる。これによって，表面処理
の消費エネルギーを小さくすることができるたけでな
く，処理時間の更なる短縮を図ることができる。
【００６９】実施形態例５ 本例は，図１５に示すごとく，被熱処理領域２７，２８
へ電子ビームを照射する場合の別例を示している。この
場合には，二つの面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4 によって電子ビ
ームが照射される。つまり，各面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4 に
よってそれぞれ被熱処理領域２７，２８に電子ビームが
照射され，その間中，被処理部材はその中心軸回りに回
転させられる。従って，この場合も被熱処理領域２７，
２８における電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移動す
る。
へ電子ビームを照射する場合の別例を示している。この
場合には，二つの面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4 によって電子ビ
ームが照射される。つまり，各面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4 に
よってそれぞれ被熱処理領域２７，２８に電子ビームが
照射され，その間中，被処理部材はその中心軸回りに回
転させられる。従って，この場合も被熱処理領域２７，
２８における電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移動す
る。
【００７０】なお，各面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4 はｘ軸方向
及びｙ軸方向において三角波の偏向電圧を発生させるこ
とによって形成される。また，各面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4
を切り換え，被熱処理領域２７，２８において電子ビー
ムを照射するために，図１６に示すような偏向波形ｗ1
と前記ｘ軸方向及びｙ軸方向における三角波とが重ねら
れる。勿論，円偏向と面偏向とを組み合わせたり，線，
楕円等の軌跡をたどるように電子ビームを偏向させるこ
ともできる。その他は，実施形態例４と同様である。
及びｙ軸方向において三角波の偏向電圧を発生させるこ
とによって形成される。また，各面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4
を切り換え，被熱処理領域２７，２８において電子ビー
ムを照射するために，図１６に示すような偏向波形ｗ1
と前記ｘ軸方向及びｙ軸方向における三角波とが重ねら
れる。勿論，円偏向と面偏向とを組み合わせたり，線，
楕円等の軌跡をたどるように電子ビームを偏向させるこ
ともできる。その他は，実施形態例４と同様である。
【００７１】ところで，上記実施形態例ではトルクコン
バータのロックアップクラッチピストンを処理する例を
説明したが，その外，例えば多板摩擦係合装置における
プレート摺動部，部材同士又はスナップリング等による
結合部，オイルポンププレート，シールリング溝等，表
層部を全部又は部分的に硬化させる必要がある鋼部材で
あれば，いずれのものであっても本発明を適用すること
ができる。
バータのロックアップクラッチピストンを処理する例を
説明したが，その外，例えば多板摩擦係合装置における
プレート摺動部，部材同士又はスナップリング等による
結合部，オイルポンププレート，シールリング溝等，表
層部を全部又は部分的に硬化させる必要がある鋼部材で
あれば，いずれのものであっても本発明を適用すること
ができる。
【００７２】実施形態例６ 次に，本例は，実施形態例１の表面処理方法において，
表面処理部分における，再凝固時の表面の波打ちの発生
を防止するための条件を求めた。即ち，本発明は，表面
処理部分を一旦溶融することを最大の特徴とするため，
その溶融部が再凝固する際の表面状態が品質の重要なポ
イントとなる。そこで，本例においては，再凝固によっ
て，いわゆる波打ちが発生しない溶融深さを種々の面か
ら調査した。
表面処理部分における，再凝固時の表面の波打ちの発生
を防止するための条件を求めた。即ち，本発明は，表面
処理部分を一旦溶融することを最大の特徴とするため，
その溶融部が再凝固する際の表面状態が品質の重要なポ
イントとなる。そこで，本例においては，再凝固によっ
て，いわゆる波打ちが発生しない溶融深さを種々の面か
ら調査した。
【００７３】まず最初に，表面処理部分の幅（溶融幅）
とを一定とし，加工スピード（高密度エネルギービーム
と鋼部材との相対速度）を順次変更し，それぞれの加工
速度において表面波打ちが発生する限界の溶融深さを測
定した。測定結果を図１７に示す。
とを一定とし，加工スピード（高密度エネルギービーム
と鋼部材との相対速度）を順次変更し，それぞれの加工
速度において表面波打ちが発生する限界の溶融深さを測
定した。測定結果を図１７に示す。
【００７４】同図は，横軸に加工スピード（ｍ／分），
縦軸に溶融深さ（μｍ）をとり，表面に波打ちが発生す
る溶融深さを実線Ｅ６１により表した。この実線Ｅ６１
よりも下方の領域は波打ちが発生しない領域である。同
図より知られるごとく，加工スピードだけを考えると，
加工スピードが速いほど，波打ちの発生しない溶融深さ
の限界が浅くなることがわかる。
縦軸に溶融深さ（μｍ）をとり，表面に波打ちが発生す
る溶融深さを実線Ｅ６１により表した。この実線Ｅ６１
よりも下方の領域は波打ちが発生しない領域である。同
図より知られるごとく，加工スピードだけを考えると，
加工スピードが速いほど，波打ちの発生しない溶融深さ
の限界が浅くなることがわかる。
【００７５】次に，加工スピードを一定とし，表面処理
部分の幅を順次変更し，それぞれの表面処理部分の幅に
おいて表面波打ちが発生する限界の溶融深さを測定し
た。測定結果を図１７に示す。同図は，横軸に表面処理
部分の幅（ｍｍ），縦軸に溶融深さ（μｍ）をとり，表
面に波打ちが発生する溶融深さを実線Ｅ６２により表し
た。この実線Ｅ６２よりも下方の領域は波打ちが発生し
ない領域である。同図より知られるごとく，表面処理部
分の幅だけを考えると，その幅が広いほど，波打ちの発
生しない溶融深さの限界が深くなることがわかる。
部分の幅を順次変更し，それぞれの表面処理部分の幅に
おいて表面波打ちが発生する限界の溶融深さを測定し
た。測定結果を図１７に示す。同図は，横軸に表面処理
部分の幅（ｍｍ），縦軸に溶融深さ（μｍ）をとり，表
面に波打ちが発生する溶融深さを実線Ｅ６２により表し
た。この実線Ｅ６２よりも下方の領域は波打ちが発生し
ない領域である。同図より知られるごとく，表面処理部
分の幅だけを考えると，その幅が広いほど，波打ちの発
生しない溶融深さの限界が深くなることがわかる。
【００７６】このように，本例においては，表面の波打
ち発生に影響する溶融深さについて，加工スピードと表
面処理部分の幅との２つの点からの判断基準を見出すこ
とができた。これにより，例えば加工スピードを上げる
場合には，溶融深さを浅くした方が表面波打ち発生の可
能性が低くなり，一方，加工スピードを下げる場合に
は，これまで以上に溶融深さを深くして硬化層を厚くす
ることもできるということが容易に判断できる。
ち発生に影響する溶融深さについて，加工スピードと表
面処理部分の幅との２つの点からの判断基準を見出すこ
とができた。これにより，例えば加工スピードを上げる
場合には，溶融深さを浅くした方が表面波打ち発生の可
能性が低くなり，一方，加工スピードを下げる場合に
は，これまで以上に溶融深さを深くして硬化層を厚くす
ることもできるということが容易に判断できる。
【００７７】また，単に表面処理部分の幅を狭くする場
合には，溶融深さを浅くした方が表面波打ち発生の可能
性が低くなり，一方，表面処理部分の幅を広げる場合に
は，これまで以上に溶融深さを深くして硬化層を厚くす
ることもできるということが容易に判断できる。したが
って，本例の結果を参考にすれば，表面処理部分の仕上
がり状態を，波打ちのない優れた状態にして製品精度を
確保することができる。
合には，溶融深さを浅くした方が表面波打ち発生の可能
性が低くなり，一方，表面処理部分の幅を広げる場合に
は，これまで以上に溶融深さを深くして硬化層を厚くす
ることもできるということが容易に判断できる。したが
って，本例の結果を参考にすれば，表面処理部分の仕上
がり状態を，波打ちのない優れた状態にして製品精度を
確保することができる。
【００７８】
【発明の効果】上記のごとく，本発明によれば，被処理
部材が薄板部品であっても熱歪みや焼入れ不良が少な
く，また生産効率の高い，鋼部材の表面処理方法，及び
かかる表面処理を施した優れた表面処理鋼部材を提供す
ることができる。
部材が薄板部品であっても熱歪みや焼入れ不良が少な
く，また生産効率の高い，鋼部材の表面処理方法，及び
かかる表面処理を施した優れた表面処理鋼部材を提供す
ることができる。
【図１】実施形態例１の表面処理方法を示す，Ｔ−Ｔ−
Ａ曲線図。
Ａ曲線図。
【図２】実施形態例１における，高密度エネルギービー
ムの照射状態を示す，（Ａ）側面図，（Ｂ）平面図。
ムの照射状態を示す，（Ａ）側面図，（Ｂ）平面図。
【図３】実施形態例２における，熱処理装置の説明図。
【図４】実施形態例２における，高密度エネルギービー
ムの照射状態を示す説明図。
ムの照射状態を示す説明図。
【図５】実施形態例３における，ロックアップクラッチ
ピストンの縦断面からみた説明図。
ピストンの縦断面からみた説明図。
【図６】実施形態例３における，ロックアップクラッチ
ピストンの平面側からみた説明図。
ピストンの平面側からみた説明図。
【図７】実施形態例３における，熱処理装置の説明図。
【図８】実施形態例３における，ロックアップクラッチ
ピストンの表面処理部分を示す説明図。
ピストンの表面処理部分を示す説明図。
【図９】実施形態例３における，高密度エネルギービー
ムの照射状態を示す説明図。
ムの照射状態を示す説明図。
【図１０】実施形態例３における，鉄−炭素系平衡状態
図。
図。
【図１１】実施形態例３における，表面処理部分の断面
の結晶の構造を示す図面代用写真（倍率２００倍）。
の結晶の構造を示す図面代用写真（倍率２００倍）。
【図１２】実施形態例３における，表面処理部分の断面
の硬度分布を示す説明図。
の硬度分布を示す説明図。
【図１３】実施形態例４における，電子ビームの照射部
の軌跡を示す説明図。
の軌跡を示す説明図。
【図１４】実施形態例４における，電子ビームの偏向波
形例を示す説明図。
形例を示す説明図。
【図１５】実施形態例５における，電子ビームの照射部
の軌跡の他の例を示す説明図。
の軌跡の他の例を示す説明図。
【図１６】実施形態例５における，電子ビームの偏向波
形例を示す説明図。
形例を示す説明図。
【図１７】実施形態例６における，加工スピードと波打
ち限界溶融深さとの関係を示す説明図。
ち限界溶融深さとの関係を示す説明図。
【図１８】実施形態例６における，表面処理部分の幅と
波打ち限界溶融深さとの関係を示す説明図。
波打ち限界溶融深さとの関係を示す説明図。
１．．．高密度エネルギービームの発生源， １０，１１，１２．．．高密度エネルギービーム， ２．．．鋼部材， ２０．．．表面処理部分， ２１．．．溶融部， ２２．．．マルテンサイト組織， ４１．．．ロックアップクラッチピストン， ４０１，４０２．．．表面処理部分，
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 好 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エイ・ダブリュ株式会社内
Claims (13)
- 【請求項１】 高密度エネルギービーム照射によって鋼
部材の表層のみを融点以上に加熱して溶融部となし，次
いで該溶融部をマルテンサイト変態領域まで急冷してマ
ルテンサイト組織とすることを特徴とする鋼部材の表面
処理方法。 - 【請求項２】 請求項１において，上記鋼部材の上記表
層の昇温速度は，７５００℃／秒以上であることを特徴
とする鋼部材の表面処理方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記高密度エ
ネルギービーム照射開始から上記溶融部を形成するまで
の時間は０．２秒以内であることを特徴とする鋼部材の
表面処理方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において，
上記溶融部のマルテンサイト変態領域までの冷却速度は
６００℃／秒以上であることを特徴とする鋼部材の表面
処理方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において，
上記溶融部は，鋼部材表面に波打ちが生じない溶融深さ
とすることを特徴とする鋼部材の表面処理方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項において，
上記溶融部は，完全に溶融状態となった全溶融層と，こ
れに隣接する不完全溶融層とよりなることを特徴とする
鋼部材の表面処理方法。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項において，
上記高密度エネルギービームは，１箇所のビーム発生源
から発射されたビームを複数箇所に分配して照射するこ
とを特徴とする鋼部材の表面処理方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項において，
上記溶融部の急冷は自然放冷によって行うことを特徴と
する鋼部材の表面処理方法。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項において，
上記鋼部材全体の熱容量は上記溶融部の熱容量の４倍以
上であることを特徴とする鋼部材の表面処理方法。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１項におい
て，上記溶融部の溶融深さは上記鋼部材の肉厚の１／４
以下であることを特徴とする鋼部材の表面処理方法。 - 【請求項１１】 母材金属が溶融した後急冷凝固したマ
ルテンサイト組織の溶融・凝固部を有することを特徴と
する表面処理鋼部材。 - 【請求項１２】 請求項１１において，上記溶融・凝固
部は，その熱容量が部材全体の熱容量の１／４以下であ
ることを特徴とする表面処理鋼部材。 - 【請求項１３】 請求項１１又は１２において，上記溶
融・凝固部は耐摩耗面として使用されることを特徴とす
る表面処理鋼部材。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8295716A JPH10121125A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 鋼部材の表面処理方法及び表面処理鋼部材 |
| KR1019970052711A KR19980032848A (ko) | 1996-10-16 | 1997-10-15 | 강부재의 표면처리방법 |
| EP97117827A EP0837146A3 (en) | 1996-10-16 | 1997-10-15 | Steel member surface heat treatment method |
| US09/612,282 US6379479B1 (en) | 1996-10-16 | 2000-07-07 | Steel member surface treatment method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8295716A JPH10121125A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 鋼部材の表面処理方法及び表面処理鋼部材 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002166925A Division JP3630148B2 (ja) | 2002-06-07 | 2002-06-07 | トルクコンバータ用ロックアップクラッチピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10121125A true JPH10121125A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17824242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8295716A Pending JPH10121125A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 鋼部材の表面処理方法及び表面処理鋼部材 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6379479B1 (ja) |
| EP (1) | EP0837146A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10121125A (ja) |
| KR (1) | KR19980032848A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002256335A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Kitakiyuushiyuu Techno Center:Kk | レーザ照射による金属組織の微細化方法及び装置 |
| KR101360616B1 (ko) * | 2011-12-28 | 2014-02-10 | 주식회사 포스코 | 타발성이 우수한 스테인리스 강판 및 그 제조방법 |
| JP2020122200A (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-13 | 株式会社小松製作所 | 機械部品 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030127161A1 (en) * | 2002-01-09 | 2003-07-10 | The Timken Company | Process for hardening a circumferential surface on a steel article |
| US7416621B2 (en) * | 2005-07-22 | 2008-08-26 | Gkn Sinter Metals, Inc. | Laser rounding and flattening of cylindrical parts |
| DE102005038732A1 (de) * | 2005-08-15 | 2007-02-22 | Eickhorn, Geb. Fischer, Annette | Kennzeichnung von metallischen Gegenständen |
| DE102010043837A1 (de) * | 2010-11-12 | 2012-05-16 | Hilti Aktiengesellschaft | Schlagwerkskörper, Schlagwerk und Handwerkzeugmaschine mit einem Schlagwerk |
| US11186887B2 (en) | 2013-12-13 | 2021-11-30 | Tata Steel Limited | Multi-track laser surface hardening of low carbon cold rolled closely annealed (CRCA) grades of steels |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5343026A (en) | 1976-09-30 | 1978-04-18 | Komatsu Mfg Co Ltd | Heat treatment method of wear resistant cast iron |
| JPS6045247B2 (ja) * | 1978-07-07 | 1985-10-08 | 住友金属工業株式会社 | 高エネルギ−ビ−ムによる鋼製品表面の熱処理方法 |
| JPH01222019A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-05 | Kobe Steel Ltd | 高速度鋼工具 |
| JPH024990A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-09 | Hino Motors Ltd | 鋼の表面硬化方法 |
| RU2004613C1 (ru) | 1991-08-28 | 1993-12-15 | Карпухин Сергей Дмитриевич; Герасимов Сергей Алексеевич; Елисеев Эдуард Анатольевич; Пучков Владимир Григорьевич | Способ азотировани деталей из легированных сталей |
| JPH093528A (ja) * | 1995-04-17 | 1997-01-07 | Aisin Aw Co Ltd | 鋼部材の表面処理方法及び表面処理鋼部材 |
| JPH09216075A (ja) * | 1996-02-06 | 1997-08-19 | Aisin Aw Co Ltd | 金属部材の表面仕上方法及びそれにより得られる金属部材 |
-
1996
- 1996-10-16 JP JP8295716A patent/JPH10121125A/ja active Pending
-
1997
- 1997-10-15 EP EP97117827A patent/EP0837146A3/en not_active Ceased
- 1997-10-15 KR KR1019970052711A patent/KR19980032848A/ko not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-07-07 US US09/612,282 patent/US6379479B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002256335A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Kitakiyuushiyuu Techno Center:Kk | レーザ照射による金属組織の微細化方法及び装置 |
| KR101360616B1 (ko) * | 2011-12-28 | 2014-02-10 | 주식회사 포스코 | 타발성이 우수한 스테인리스 강판 및 그 제조방법 |
| JP2020122200A (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-13 | 株式会社小松製作所 | 機械部品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0837146A3 (en) | 1998-10-14 |
| KR19980032848A (ko) | 1998-07-25 |
| US6379479B1 (en) | 2002-04-30 |
| EP0837146A2 (en) | 1998-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100998841B1 (ko) | 강 부재, 그 열 처리 방법, 및 그 제조 방법 | |
| JP3580938B2 (ja) | 昇温ベイナイト処理法 | |
| JPH10121125A (ja) | 鋼部材の表面処理方法及び表面処理鋼部材 | |
| JP3630148B2 (ja) | トルクコンバータ用ロックアップクラッチピストン | |
| JP3541490B2 (ja) | トルクコンバータ | |
| JPH093528A (ja) | 鋼部材の表面処理方法及び表面処理鋼部材 | |
| JP3542229B2 (ja) | 鋼材の焼戻し方法 | |
| JP3542228B2 (ja) | 鋼材の焼入れ方法 | |
| JP2020076148A (ja) | ワークの表面硬化処理方法 | |
| JP7742288B2 (ja) | 熱処理方法 | |
| JP5855338B2 (ja) | 高周波焼き入れ方法及び鉄鋼を素材とする製品の製造方法 | |
| Giorleo et al. | Apparent spot in circular laser hardening: effect of process parameters | |
| JP4406939B2 (ja) | 鋼部材の溶接方法 | |
| JPS5884927A (ja) | 円柱状部材の熱処理方法 | |
| EP4726061A1 (en) | Induction hardening treatment method and application for large bearing ring | |
| Zediker et al. | High power laser diode system for surface treatment | |
| JPH01316423A (ja) | レーザによる溝部を有する軸摺動部の表面硬化方法 | |
| JPH09268315A (ja) | 金属部材の表面仕上げ方法 | |
| JP2000001722A (ja) | トラクションローラ式変速機の外側ドラムの内径面の焼入れ方法 |