(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ベルトとの摺動面を有するＣＶＴシーブであって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．３０〜２．００％、Ｍｏ：０．８０％以下、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％、Ｎｂ：０．０４〜０．１２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなり、
１１５０℃以上に加熱後、１０００℃以上の温度において熱間鍛造し、その後５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で冷却し、その後浸炭処理を行い、さらに仕上げ加工を行うことによって作製されており、
上記浸炭処理の直前におけるＮｂ固溶量が０．０１％以上であり、
上記摺動面は、浸炭異常層がなく、最表面からの深さ５０μｍにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下であることを特徴とするＣＶＴシーブ。
【請求項２】
金属ベルトとの摺動面を有するＣＶＴシーブを作製するためのＣＶＴシーブ用鋼材であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．３０〜２．００％、Ｍｏ：０．８０％以下、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％、Ｎｂ：０．０４〜０．１２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなり、
１１５０℃以上に加熱後、１０００℃以上の温度において熱間鍛造し、その後５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で冷却して作製されており、
Ｎｂ固溶量が０．０１％以上であることを特徴とするＣＶＴシーブ用鋼材。
【請求項３】
金属ベルトとの摺動面を有するＣＶＴシーブを製造する方法であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．３０〜２．００％、Ｍｏ：０．８０％以下、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％、Ｎｂ：０．０４〜０．１２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる素材を準備し、
該素材を、１１５０℃以上に加熱後、１０００℃以上の温度において熱間鍛造し、その後５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で冷却し、その後浸炭処理を行い、さらに仕上げ加工を行い、
上記浸炭処理の直前におけるＮｂ固溶量を、０．０１％以上とし、
上記摺動面は、浸炭異常層がなく、最表面からの深さ５０μｍにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下とすることを特徴とするＣＶＴシーブの製造方法。
【請求項４】
金属ベルトとの摺動面を有するＣＶＴシーブを作製するためのＣＶＴシーブ用鋼材を製造する方法であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．３０〜２．００％、Ｍｏ：０．８０％以下、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％、Ｎｂ：０．０４〜０．１２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる素材を準備し、
該素材を、１１５０℃以上に加熱後、１０００℃以上の温度において熱間鍛造し、その後５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で冷却し、
Ｎｂ固溶量を０．０１％以上とすることを特徴とするＣＶＴシーブ用鋼材の製造方法。
【請求項５】
上記ＣＶＴシーブは、上記熱間鍛造後、５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で上記冷却をした後、上記浸炭処理より前に、さらに、９００〜１０００℃に加熱後徐冷する焼きならし処理を行って作製されていることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＴシーブ。
【請求項６】
上記ＣＶＴシーブ用鋼材は、上記熱間鍛造後、５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で上記冷却をした後、さらに、９００〜１０００℃に加熱後徐冷する焼きならし処理を行って作製されていることを特徴とする請求項２に記載のＣＶＴシーブ用鋼材。
【請求項７】
上記熱間鍛造後、５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で上記冷却をした後、上記浸炭処理より前に、さらに、９００〜１０００℃に加熱後徐冷する焼きならし処理を行うことを特徴とする請求項３に記載のＣＶＴシーブの製造方法。
【請求項８】
上記熱間鍛造後、５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で上記冷却をした後、さらに、９００〜１０００℃に加熱後徐冷する焼きならし処理を行うことを特徴とする請求項４に記載のＣＶＴシーブ用鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式無段変速機（以下、適宜、ＣＶＴという）におけるプーリを構成するためのＣＶＴシーブ及びこれの半製品であるＣＶＴシーブ用鋼材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のベルト式無段変速機は、従来多く使用されてきた３段、又は４段の自動変速機（ＡＴ）と比較すると、変速ショックがなく、滑らかな加速が得られることや燃費の点で有利である。そのため、ベルト式ＣＶＴを搭載した自動車が増加してきた。
【０００３】
ＣＶＴ１は、図１に示すように、入力プーリー２０１と出力プーリー２０２と、入力プーリー２０１及び出力プーリー２０２に巻き掛けられた金属製のベルト３とを備えたものが一般的である。上記入力プーリー２０１及び出力プーリー２０２は、それぞれ円錐状の摺動面２１を備えたシーブと呼ばれる部品を２つ組み合わせて構成されている。
【０００４】
シーブ２の摺動面２１は、スチールバンド３２に係合させた多数のエレメント３１によって構成された金属ベルト３と常に摺動する状態で使用される。金属ベルト３に付与される張力は高く、金属製のエレメント３１と接触する摺動面２１は非常に高い面圧を繰り返し受けながら摩耗しやすい状態で使用される。そのため、シーブ２の摺動面２１には摩耗を抑制する耐摩耗性処理が不可欠である。
【０００５】
このような問題を鑑みて、浸炭処理、又は浸炭窒化処理（浸炭浸窒処理）により、摺動面も含む母材の表面硬さをＨｖ７５０以上としたベルト式無段変速機用プーリーが提案されている（特許文献１、特許文献２）。
特許文献１、２の発明は、特許文献１では浸炭処理又は浸炭窒化処理、特許文献２では高濃度浸炭＋高周波焼入れ焼きもどしにより表面硬さを所定の硬さとなるようにし、耐摩耗性を向上させることができる。しかし、前述したように、ＣＶＴシーブ（プーリー）の摺動面には、高面圧が繰り返し作用するため、単なるアブレッシブ摩耗だけでなく、表面の疲労による亀裂を起因とした摩耗が発生するおそれがある。更に、ＣＶＴシーブの摺動面は、摺動発熱により表面の硬さが低下（焼き戻し軟化）し、疲労亀裂による摩耗が助長されるおそれがある。つまり、表面硬さを単に硬質にしたシーブでは、十分に摺動面の摩耗を低減することができない場合がある。
【０００６】
そして、ＣＶＴシーブ（プーリー）に関しては、上記特許文献１の発明も含め、硬化処理後の表面層の最適化や、使用される鋼材側の成分最適化による耐摩耗性向上技術等、他にも多数の特許が公開され、従来から活発な研究開発が行われてきた。
例えば、ショットピーニング処理を追加して表面硬さや残留応力を向上させる技術や、高濃度浸炭処理によって微細炭化物を分散させるという組織的な改善技術や、研磨方法を工夫して表面粗さを耐摩耗性に好適な状態に改善する技術などが提案されてきた（特許文献３〜６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−８１２１号公報
【特許文献２】特開昭６２−２８８７６３号公報
【特許文献３】特開平６−７３５２３号公報
【特許文献４】特開２０００−１７６５８６号公報
【特許文献５】特開２０００−１３０５２７号公報
【特許文献６】特開２００９−６８６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の技術においては、いずれもある程度の耐摩耗性改善効果があるものの、ショットピーニング処理の追加などのコストアップを伴うものがほとんどである。自動車用部品の一つであるＣＶＴシーブに対しては、コスト低減要求も強く、特別な表面処理を追加せずに耐摩耗性を改善する方法が求められている。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、大幅なコストアップを伴うことなく摺動面の耐摩耗性を向上させたＣＶＴシーブ及びこれの半製品であるＣＶＴシーブ用鋼材を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、金属ベルトとの摺動面を有するＣＶＴシーブであって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．３０〜２．００％、Ｍｏ：０．８０％以下、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％、Ｎｂ：０．０４〜０．１２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなり、
１１５０℃以上に加熱後、１０００℃以上の温度において熱間鍛造し、その後５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で冷却し、その後浸炭処理を行い、さらに仕上げ加工を行うことによって作製されており、
上記浸炭処理の直前におけるＮｂ固溶量が０．０１％以上であり、
上記摺動面は、浸炭異常層がなく、最表面からの深さ５０μｍにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下であることを特徴とするＣＶＴシーブにある（請求項１）。
【００１０】
第２の発明は、金属ベルトとの摺動面を有するＣＶＴシーブを作製するためのＣＶＴシーブ用鋼材であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．３０〜２．００％、Ｍｏ：０．８０％以下、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％、Ｎｂ：０．０４〜０．１２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなり、
１１５０℃以上に加熱後、１０００℃以上の温度において熱間鍛造し、その後５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で冷却して作製されており、
Ｎｂ固溶量が０．０１％以上であることを特徴とするＣＶＴシーブ用鋼材にある（請求項２）。
第３の発明は、金属ベルトとの摺動面を有するＣＶＴシーブを製造する方法であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．３０〜２．００％、Ｍｏ：０．８０％以下、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％、Ｎｂ：０．０４〜０．１２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる素材を準備し、
該素材を、１１５０℃以上に加熱後、１０００℃以上の温度において熱間鍛造し、その後５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で冷却し、その後浸炭処理を行い、さらに仕上げ加工を行い、
上記浸炭処理の直前におけるＮｂ固溶量を、０．０１％以上とし、
上記摺動面は、浸炭異常層がなく、最表面からの深さ５０μｍにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下とすることを特徴とするＣＶＴシーブの製造方法にある（請求項３）。
第４の発明は、金属ベルトとの摺動面を有するＣＶＴシーブを作製するためのＣＶＴシーブ用鋼材を製造する方法であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．３０〜２．００％、Ｍｏ：０．８０％以下、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％、Ｎｂ：０．０４〜０．１２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる素材を準備し、
該素材を、１１５０℃以上に加熱後、１０００℃以上の温度において熱間鍛造し、その後５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で冷却し、
Ｎｂ固溶量を０．０１％以上とすることを特徴とするＣＶＴシーブ用鋼材の製造方法にある（請求項４）。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明及び第３の発明のＣＶＴシーブ及びその製造方法では、上記特定の化学成分を有し、かつ、少なくとも、１１５０℃以上に加熱後、１０００℃以上の温度において熱間鍛造し、その後５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で冷却することにより、Ｎｂ固溶量が０．０１％以上となる鋼材を製造し、Ｎｂ固溶量が０．０１％以上に維持された鋼材に対して浸炭処理を行い、さらに、切削と研磨の少なくとも一方を実施する仕上げ加工を行う。そして、浸炭処理前に０．０１％以上のＮｂ固溶量を確保したことによって、浸炭処理後のトルースタイトの面積率（最表面からの深さ５０μｍの位置）を１％以下に抑制できると共に、浸炭処理後のシーブ面の切削又は／及び研磨の仕上げ加工によって、浸炭異常層のない摺動面とすることができる。その結果、摺動面の耐摩耗性を大きく改善することができる。
【００１２】
上記列挙した製造工程は、特に大幅にコストアップするような工程を追加したものではない。また、上記化学成分も、高価な合金元素を多量に添加してコストアップとなるものでもない。発明者は、上記特定の化学成分の鋼を用いて上記特定の工程を実施することによって、浸炭処理前において一定量以上のＮｂ固溶量を確保することができ、Ｎｂ固溶量を一定以上確保した鋼に対し浸炭処理を行えば、固溶Ｎｂの効果によりトルースタイトの面積率を大きく低減でき、その結果、耐摩耗性が著しく改善することを、多数の実験を通して導き出したのである。
【００１３】
このような、一定量以上のＮｂ固溶量を確保した鋼を浸炭処理することによって組織中のトルースタイトを大きく低減し、その結果耐摩耗性が大幅に向上したＣＶＴシーブ部品を製造することができることは、本発明の完成によって初めて導き出された。
【００１４】
第２の発明及び第４の発明のＣＶＴシーブ用鋼材及びその製造方法は、浸炭処理前のＣＶＴシーブの半製品及びその製造方法に関する発明であり、上記特定の工程を実施することによって、上記のごとく、一定量以上のＮｂ固溶量を確保したものである。これにより、上記ＣＶＴシーブ用鋼材を用い、これに浸炭処理を施した後のＣＶＴシーブにおいては、浸炭処理前に確保してある固溶Ｎｂの効果によってトルースタイト面積率を低減させることができ、その結果、上記のごとくＣＶＴシーブに求められる優れた耐摩耗性向上効果が得られる。
【００１５】
このように、本発明によれば、大幅なコストアップを伴うことなく摺動面の耐摩耗性を向上させたＣＶＴシーブ及びこれの半製品であるＣＶＴシーブ用鋼材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）の構成を示す説明図。
【図２】実験例における摩耗試験の方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明及び第２の発明における化学成分は、上記のごとく、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．３０〜２．００％、Ｍｏ：０．８０％以下、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％、Ｎｂ：０．０４〜０．１２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる。以下に、各成分の限定理由につき説明する。
【００１８】
Ｃ：０．１０〜０．３０％、
Ｃは、強度を確保するための基本元素であり、ＣＶＴシーブにおいて十分な内部硬さを確保するために、０．１０％以上添加する。一方、添加量が多くなりすぎると被削性が低下するため、Ｃ含有量の上限を０．３０％とする。
【００１９】
Ｓｉ：０．５０〜２．００％、
Ｓｉは、軟化抵抗性に有効な元素であり、その特性を確保するために０．５０％以上添加する。一方、Ｓｉ含有量が多くなりすぎると靱性や加工性が劣化してくるため、Ｓｉ含有量の上限を２．００％とする。
【００２０】
Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、
Ｍｎは、強度向上に有効な元素であり、ＣＶＴシーブにおいて十分な内部硬さを確保するために、０．３０％以上添加する。一方、Ｍｎの添加量が多くなりすぎると被削性の低下や、残留オーステナイトの増加による硬さ低下が懸念されるため、Ｍｎ含有量の上限を１．５０％とする。
【００２１】
Ｐ：０．０３５％以下、
Ｐは、結晶粒界に偏析して疲労強度を低下させるため、含有量の上限を０．０３５％とする。Ｐは製造上の不純物として不可避に含有される元素であるが、精錬により極力低減することが好ましい。
【００２２】
Ｓ：０．０３５％以下、
Ｓは、被削性向上に有効であるが、特に積極添加する必要がない任意元素である。Ｓの含有量が多くなりすぎると疲労破壊起点となって強度低下を招くため、Ｓ含有量の上限を０．０３５％とする。
【００２３】
Ｃｒ：０．３０〜２．００％、
Ｃｒは、強度向上に有効な元素であり、ＣＶＴシーブにおいて十分な内部硬さを確保するために、０．３０％以上添加する。一方、Ｃｒの添加量が多くなりすぎると硬さが高くなって加工性が低下するため、Ｃｒ含有量の上限を２．００％とする。
【００２４】
Ｍｏ：０．８０％以下、
Ｍｏは、強度、靱性を向上させるのに有効な元素ではあるが、高価であるため、任意元素として、上限を０．８０％に抑える。
【００２５】
Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、
Ａｌは、脱酸処理に必要なだけでなく、浸炭処理後の結晶粒粗大化防止効果を得るために有効な元素であり、この効果を得るために０．０２０％以上添加する。一方、Ａｌの添加量が多くなりすぎるとその効果が飽和すると共に酸化物系介在物の増加によって疲労強度が低下するため、Ａｌ添加量の上限を０．０６０％とする
【００２６】
Ｎ：０．００８０〜０．０２００％、
Ｎは、製造上不可避に含有される元素であるが、Ａｌと同様に、結晶粒粗大化防止に有効であるため、この効果を得るために０．００８０％以上含有するように調整して製造する。一方、Ｎの含有量が多くなりすぎるとその効果が飽和すると共に窒化物が増加して疲労強度低下の原因となるため、Ｎ添加量の上限を０．０２００％とする。
【００２７】
Ｎｂ：０．０４〜０．１２％、
Ｎｂは、結晶粒微細化に有効であると共に、浸炭処理前におけるＮｂ固溶量が上記のごとく多くなれば浸炭処理後においてトルースタイトの生成を抑制し、耐摩耗性を向上させることができる。このＮｂ固溶量を確保するために、Ｎｂの添加量は０．０４％以上とする。一方、Ｎｂ含有量を０．１２％を超える量としてもＮｂ固溶量を増やすことが困難であり、未固溶のＮｂ炭窒化物が増加し、かつ残留炭窒化物も粗大化して、浸炭時に結晶粒が粗大化しやすくなるため、上限を０．１２％とする。
【００２８】
次に、第１の発明及び第２の発明においては、１１５０℃以上に加熱後、１０００℃以上の温度において熱間鍛造し、その後５００℃までを２５℃／分以上の冷却速度で冷却する工程を経て作製することが必須である。
この工程を必須とすることによってＮｂの固溶を促進させることにより、たとえその後に焼きならし処理を行って一部の固溶Ｎｂが炭窒化物として析出したとしても、焼きならし処理後にＮｂ固溶量を０．０１％以上確保することができる。その効果によって、浸炭処理後においてトルースタイト面積率が１％以下の組織とすることができ、かつ、切削及び／又は研磨仕上げにより浸炭異常層のない摺動面とすることができ、耐摩耗性に優れたＣＶＴシーブを得ることができる。
【００２９】
上記浸炭処理としては、いわゆる、浸炭焼き入れ処理と焼き戻し処理を組み合わせた処理が一般的である。浸炭焼き入れ処理の条件としては、浸炭雰囲気中において９００℃〜１０００℃に保持した後、油焼き入れする条件とすることができる。また、焼き入れ後の焼き戻し処理は、１３０℃〜１６０℃に１〜１．５Ｈｒ保持する条件とするすることができる。
【００３０】
なお、Ｎｂ固溶量は、上記冷却後にピークとなり、その後の熱履歴によって低下する場合もある。本発明においては、浸炭焼き入れ処理を開始する直前の状態でのＮｂ固溶量が０．０１％以上であることを意味している。
なお、浸炭処理を施して使用する部品においては、処理後に結晶粒が粗大化すると各種特性が低下することから、通常、固溶したＮｂを微細に析出させるための焼きならし処理（９００〜１０００℃に加熱後徐冷）が行われる。この熱処理は、冷間鍛造、機械加工等の加工性改善のためにも必要である。しかしながら、本発明では、熱間鍛造後において、Ｎｂを十分に固溶させているので、この焼きならし処理後においても０．０１％以上の固溶Ｎｂ量を確保することができる。結晶粒粗大化防止に対する要求が高くなく、それよりも耐摩耗性を重視する用途に用いる場合には、焼きならし処理を省略した方が好ましい。その場合は、後述の実施例の試料Ｅ２５に示すとおり０．０４％を超える固溶Ｎｂ量を確保することが可能であり、従来製品に比較して耐摩耗性を大幅に改善することができる。
【００３１】
次に、第１の発明においては、上記摺動面には浸炭異常層がない。これは、製造工程として上記仕上げ加工を必須としていることによって実現しうる。切削と研磨の少なくとも一方を行う仕上げ加工は浸炭処理後の摺動面を５０μｍ〜３００μｍの範囲で切削又は研磨あるいは両方を実施するという条件で行うことが好ましい。
仕上げ加工量が５０μｍの未満の場合には、浸炭異常層を十分に取り除けないおそれがあり、一方、３００μｍを超える場合には、浸炭処理により得られた硬化層を除去しすぎて表面硬さが低下するおそれがある。
【００３２】
また、上記摺動面（切削及び／又は研磨の仕上げ加工後の表面）は、最表面からの深さ５０μｍにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下である。トルースタイトの面積率が１％を超える場合には、十分な耐摩耗性向上効果が得られない。
【実施例】
【００３３】
本発明の実施例にかかるＣＶＴシーブ及びＣＶＴシーブ用鋼材について説明する。
本例では、表１に示すごとく、本発明の化学成分の範囲を有する鋼（Ａ〜Ｄ）と、比較例としての鋼（Ｅ、Ｆ）と、従来例としての鋼（Ｇ）を準備し、ＣＶＴシーブを想定した実験用の試料を作製して実験により評価した。
【００３４】
【表１】
0005609171.tif 000002
【００３５】
（実験例１）
本実験例では、素材として表１のＡ〜Ｄの鋼を用い、本発明の実施例としての試料Ｅ１１〜Ｅ１５を作製し、表１のＥ、Ｆの鋼を用いて比較例としての試料Ｃ１１、Ｃ１２を作製し、表１のＪの鋼を用いて従来例としての試料Ｃ１３を作製した。
これらの試料を作製するに当たっては、全て同じ条件とし、まずは、上記各素材を圧延して直径φ５０ｍｍの丸棒を作製した。
【００３６】
次に、丸棒を１２００℃の温度に加熱した後、１１００℃に冷えた時点で熱間鍛造を行った。得られた鍛造品は、その後５００℃以下の温度となるまで冷却速度７５℃／分という条件で空冷した。なお、鍛造品の形状は後述する摩耗試験を行うために円柱状とした。
次に、鍛造品に対して、９５０℃の温度まで再加熱し、１時間保持後５００℃の温度となるまで平均冷却速度１５℃／分で冷却するという条件で熱処理を行った。
【００３７】
次に、上記熱処理後の鍛造品に対して浸炭処理を施した。
浸炭処理は、上記鍛造品を９５０℃の温度で７時間保持した後、８５０℃の温度まで下げて１時間保持し、その後、１３０℃で油焼き入れし、次いで、１６０℃の温度に１時間保持する焼き戻しを行うという条件とした。
最後に、浸炭処理後の鍛造品の表面に、削り代２００μｍの切削及び研磨仕上げ加工を施した。
【００３８】
次に、各種の評価は次のように行った。
＜Ｎｂ固溶量＞
Ｎｂ固溶量は、各試料から浸炭前の時点で試験片を採取してＮｂ析出量の化学分析を行い、Ｎｂ添加量との差から算出した。
【００３９】
＜トルースタイトの面積率＞
試料の表面（切削後の表面）から深さ５０μｍまでの断面を観察し、画像解析ソフトを用いて測定した。
【００４０】
＜摩耗試験＞
摩耗試験は、図２に示すごとく、外径φ２６ｍｍの円柱状の試験片５と外径φ１３０ｍｍの相手方ローラ６とを用い、２ローラ接触試験により行った。この試験は、試験片５と相手方ローラ６との周速度を異なる速度とし、滑り接触・負荷を与え、摺動面を摩耗させる試験である。試験条件は、試験片５の回転する２０００ｒｐｍ、接触面圧１２５０ＭＰａ、滑り率−５％、潤滑油はＣＶＴフルードという条件とした。本試験の評価は、摺動面の摩耗量によって行い、摩耗量が１０μｍ以下の場合を合格とした。
各種試験結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
0005609171.tif 000003
【００４２】
表２より知られるごとく、本発明の実施例である試料Ｅ１１〜Ｅ１４は、いずれも、浸炭処理前におけるＮｂ固溶量が０．０１％以上であり、かつ、トルースタイトの面積率が１．０％以下である要件を満たしていることから、耐摩耗性に優れた結果となった。
一方、比較例の試料Ｃ１１は、Ｎｂ固溶量及びトルースタイト面積率は適正範囲内であるが、化学成分におけるＳｉ含有量が本発明の下限値を下回っているために、軟化抵抗性が確保できず、耐摩耗性が低下した。
【００４３】
また、比較例の試料Ｃ１２は、Ｎｂ含有量が本発明の下限値を下回っているために、Ｎｂ固溶量及びトルースタイト面積率が適正範囲から外れ、耐摩耗性が低下した。
また、従来例の試料Ｃ１３は、Ｎｂを含有していないためＮｂ固溶量が０であり、固溶Ｎｂによるトルースタイトの抑制効果が全く得られず、トルースタイト面積率が適正範囲から大幅に外れ、さらに、Ｓｉ含有量が本発明の下限値を下回っているために、軟化抵抗性が著しく劣り、大幅に耐摩耗性が低下した。
【００４４】
（実験例２）
本実験例では、表１におけるＡ鋼を用いて、熱間鍛造の前の加熱条件、熱間鍛造時の加工温度、熱間鍛造後の冷却速度の条件を変化させてその影響を評価した。
試料Ｅ２１〜Ｅ２４は、熱間鍛造後の熱処理条件及び浸炭条件は実験例１と同じ条件とした。
試料Ｅ２５は、熱間鍛造後の熱処理を行わず、実験例１と同じ条件で浸炭処理を行った。
【００４５】
試料Ｃ２１〜Ｃ２３は、熱間鍛造後の熱処理条件及び浸炭条件は実験例１と同じ条件とした。
試料Ｃ２４は、熱間鍛造後、１０５０℃の温度に再加熱し、１時間保持後５００℃の温度となるまで平均冷却速度５℃／分で冷却するという条件で熱処理を行い、Ｎｂ固溶量を低減させた。浸炭条件は実験例１と同じ条件とした。
試料Ｃ２５は、熱間鍛造後の熱処理条件及び浸炭処理の浸炭焼き入れまでを実験例１と同じ条件とし、浸炭焼き入れ後に、試験片の表面に防炭材を塗布して焼き入れ性が低下する状態にし、再度９５０℃の温度に１時間保持した後、８５０℃に温度を下げて１時間保持し、その後、１３０℃で油焼き入れすることにより、故意に、トルースタイト発生率を高めた。
【００４６】
なお、全ての試料において、最後の切削及び研磨仕上げ加工は実験例１と同じ条件で行った。
試験結果を表３に示す。
【００４７】
【表３】
0005609171.tif 000004
【００４８】
表３より知られるごとく、本発明の実施例である試料Ｅ２１〜Ｅ２５は、いずれも、浸炭処理直前におけるＮｂ固溶量が０．０１％以上であり、固溶Ｎｂの効果によって浸炭処理後のトルースタイトの面積率を１．０％以下に抑制できたため、耐摩耗性に優れた結果となった。
その中でも特に試料Ｅ２５は、熱間鍛造後の焼きならし処理を行わなかったことから、０．０４９％という他の実施例に比較しても極端に固溶Ｎｂ量の多い状態で浸炭処理を行っているため、固溶Ｎｂの存在による効果が大きく得られた結果、トルースタイトを０．３１％という非常に少ない量に抑えることができ、耐摩耗性が大幅に向上した。
一方、比較例の試料Ｃ２１〜Ｃ２４は、熱間鍛造条件のいずれかが本発明の範囲を外れていることによって、Ｎｂ固溶量及びトルースタイト面積率が適正範囲から外れ、耐摩耗性が低下した。
また、比較例の試料Ｃ２５は、故意にトルースタイトの面積率を高めたものであり、これにより耐摩耗性が低下した。
【符号の説明】
【００４９】
１  ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）
２  ＣＶＴシーブ
２１  摺動面
２０１  入力プーリー
２０２  出力プーリー
３  ベルト
３１  エレメント
３２  スチールバンド
【図１】
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【図２】
0005609171.tif 000006