(57)【要約】      （修正有） 【課題】浸炭焼入れした鉄鋼部品をショットピーニング処理するに当り、ショットの粒径および投射速度に基づき決定される各種のピーニング強度から最適なものを選定可能にする方法を提供する。【解決手段】浸炭焼入れで生成した残留応力に係る残留応力分布曲線を求めたのちショットピーニング処理してその時の圧縮残留応力に係る圧縮残留応力分布曲線を求め、求めた残留応力分布曲線と圧縮残留応力分布曲線によって囲まれた面積、または残留オーステナイト分布曲線で囲まれる面積を算出し、各種の応力分布曲線による面積と、算出した各種の応力分布曲線による面積と各種のピーニング強度との相関関係を求めたのち、これらの面積をピーニング強度の小さいものから順に並べ、各種の応力分布曲線による面積、または各種の残留オーステナイト分布曲線による面積がほぼ一定に成り始めるピーニング強度を最適なピーニング強度として選定する。【選択図】 図１
2006110634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸炭焼入れした鉄鋼部品をショットピーニング処理するに当り、少なくともショットの粒径および投射速度により決定される各種のピーニング強度から最適なものを選定可能にする方法であって、
ショットの粒径および投射速度により各種のピーニング強度を算出する工程と、
浸炭焼入れによって鉄鋼部品に生成した残留応力における深さ方向の残留応力に基づく残留応力分布曲線を求める工程と、
前記算出した各種のピーニング強度に基づき前記鉄鋼部品をショットピーニング処理してその時に生成した各種の圧縮残留応力における深さ方向の圧縮残留応力に基づく圧縮残留応力分布曲線を求める工程と、
前記求めた残留応力分布曲線と圧縮残留応力分布曲線によって囲まれた面積を算出する工程と、
算出した各種の応力分布曲線による面積と前記各種のピーニング強度との相関関係を求めたのち、これらの面積を前記各種のピーニング強度に基づき整理してピーニング強度の小さいものから順に並べる工程と、
並べた各種の面積と各種のピーニング強度との関係において各種の応力分布曲線による面積がほぼ一定に成り始めるピーニング強度を最適なピーニング強度として選定する工程と、
を含むことを特徴とする鉄鋼部品に対するピーニング強度の選定方法。
【請求項２】
浸炭焼入れした鉄鋼部品をショットピーニング処理するに当り、少なくともショットの粒径および投射速度により決定される各種のピーニング強度から最適なものを選定可能にする方法であって、
ショットの粒径および投射速度により各種のピーニング強度を算出する工程と、
浸炭焼入れによって鉄鋼部品に生成した残留オーステナイトにおける深さ方向の残留オーステナイトに基づく残留オーステナイト分布曲線を求める工程と、
前記算出した各種のピーニング強度に基づき前記鉄鋼部品をショットピーニング処理してその時の各種の残留オーステナイトに基づく深さ方向の残留オーステナイト分布曲線を求める工程と、
求めた残留オーステナイト分布曲線によって囲まれる面積を算出する工程と、
算出した各種の残留オーステナイト分布曲線による面積と各種のピーニング強度との相関関係を求めたのち、これらの面積を前記各種のピーニング強度に基づき整理してピーニング強度の小さいものから順に並べる工程と、
並べた各種の面積と各種のピーニング強度との関係において各種の残留オーステナイト分布曲線による面積がほぼ一定に成り始めるピーニング強度を最適なピーニング強度として選定する工程と、
を含むことを特徴とする鉄鋼部品に対するピーニング強度の選定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼部品に対するピーニング強度の選定方法に係り、より詳しくは浸炭焼入れした鉄鋼部品をショットピーニング処理するに当り、少なくともショットの粒径および投射速度に基づき決定される各種のピーニング強度から最適なものを選定可能にする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浸炭焼入れした鉄鋼部品の疲れ強さを向上させる方法の一つとしてショットピーニング法があり、このショットピーニング法は、圧縮空気または遠心力を利用して鉄鋼等の粒子であるショットを鉄鋼部品の表面に投射し、その表面層を塑性変形によって硬化させ、これにより鉄鋼部品表面に圧縮残留応力を形成するようにしたものである。
【０００３】
ところで、ショットピーニングによる鉄鋼部品の表面層の塑性変形においては、投射されたショットのもつエネルギーが鉄鋼部品に圧縮残留応力として蓄積される一方、浸炭焼入れよって鉄鋼部品表面に生成した残留オーステナイトは、ショットの衝突により部分的にマルテンサイト化してその含有率が減少する。
また、投射されたショットのもつエネルギーを鉄鋼部品が圧縮残留応力として蓄積できる量には限界があり、そのため、投射されたショットのエネルギーは、鉄鋼部品に圧縮残留応力として蓄積される外に、鉄鋼部品表面に熱を発生されたり、鉄鋼部品に衝突音を生じさせたりする。
しかし、鉄鋼部品に圧縮残留応力として蓄積されたり、鉄鋼部品の表面に熱を発生させたり、鉄鋼部品に衝突音を生じさせたりして消費される以上に、投射されたショットのエネルギーの量が大きい場合には、このショットのエネルギーは鉄鋼部品の表面を削食するためにも消費され、無駄で過剰なものとなる上に害にもなる。  
【０００４】
そこで、本願の発明者は、浸炭焼入れした鉄鋼部品のショットピーニング処理の実験を、ショットの粒径および投射速度を様々変更して行った結果、各種の残留応力に基づく残留応力分布曲線による面積および各種の残留オーステナイト（含有率）に基づく残留オーステナイト分布曲線による面積は、所定値になるとショットの粒径および投射速度で成るピーニング強度を大きくしても増加しないことを発見した。
本発明はこの発見に基づくものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、任意に決定したピーニング強度に基づき投射されたショットのエネルギーが鉄鋼部品の表面を削食するためにも消費され、無駄で過剰なものとなる上に害にもなる点である。  
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解消するために請求項１における鉄鋼部品のショットピーニング処理方法は、浸炭焼入れした鉄鋼部品をショットピーニング処理するに当り、少なくともショットの粒径および投射速度により決定される各種のピーニング強度から最適なものを選定可能にする方法であって、ショットの粒径および投射速度により各種のピーニング強度を算出する工程と、浸炭焼入れによって鉄鋼部品に生成した残留応力における深さ方向の残留応力に基づく残留応力分布曲線を求める工程と、前記算出した各種のピーニング強度に基づき前記鉄鋼部品をショットピーニング処理してその時に生成した各種の圧縮残留応力における深さ方向の圧縮残留応力に基づく圧縮残留応力分布曲線を求める工程と、前記求めた残留応力分布曲線と圧縮残留応力分布曲線によって囲まれた面積を算出する工程と、算出した各種の応力分布曲線による面積と前記各種のピーニング強度との相関関係を求めたのち、これらの面積を前記各種のピーニング強度に基づき整理してピーニング強度の小さいものから順に並べる工程と、並べた各種の面積と各種のピーニング強度との関係において各種の応力分布曲線による面積がほぼ一定に成り始めるピーニング強度を最適なピーニング強度として選定する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２における鉄鋼部品のショットピーニング処理方法は、 浸炭焼入れした鉄鋼部品をショットピーニング処理するに当り、少なくともショットの粒径および投射速度により決定される各種のピーニング強度から最適なものを選定可能にする方法であって、ショットの粒径および投射速度により各種のピーニング強度を算出する工程と、浸炭焼入れによって鉄鋼部品に生成した残留オーステナイトにおける深さ方向の残留オーステナイトに基づく残留オーステナイト分布曲線を求める工程と、前記算出した各種のピーニング強度に基づき前記鉄鋼部品をショットピーニング処理してその時の各種の残留オーステナイトに基づく深さ方向の残留オーステナイト分布曲線を求める工程と、求めた残留オーステナイト分布曲線によって囲まれる面積を算出する工程と、算出した各種の残留オーステナイト分布曲線による面積と各種のピーニング強度との相関関係を求めたのち、これらの面積を前記各種のピーニング強度に基づき整理してピーニング強度の小さいものから順に並べる工程と、並べた各種の面積と各種のピーニング強度との関係において各種の残留オーステナイト分布曲線による面積がほぼ一定に成り始めるピーニング強度を最適なピーニング強度として選定する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
なお、本発明においてピーニング強度は、投射されるショットの衝突強さを検出する検出装置や、使用するショットの粒径およびショットの投射速度に基づき算出する計算式によって求める。すなわち、前者の検出装置としては、特開平７-２１４４７２号公報で開示されるように、投射されたショットの衝突により弾性波を発生するショット衝突部と、弾性波を伝播する伝播部と、伝播部の弾性波を受信して高周波電気信号に変換し出力する変換器と、変換器に電気的に接続した計測回路とを備えており、計測回路おいては、高周波電気信号を包路線検波に変換する包路線検波回路に、包路線検波の発生回数を検出するカウンタ回路と、包路線検波のピーク値を検出するピーク値測定回路とを並列に接続し、カウンタ回路とピーク値測定回路とには演算回路を接続したものがある。  
また、後者の計算式としては、いわゆる運動エネルギの計算式：１／２ｍｖ２、および、いわゆる運動量の計算式：ｍｖなどがある。
ここで、ｍはショットの質量、ｖはショットの投射速度である。
【０００９】
またなお、本発明において鉄鋼部品に生成した残留応力分布曲線および圧縮残留応力分布曲線は、鉄鋼部品の表面を電解研磨により除去しながらＸ線残留応力測定器を用いて、浸炭焼入れによる残留応力およびショットピーニング処理による圧縮残留応力を測定する工程を複数回を繰り返したのち、これらの測定値をプロットすることにより求める。 
またなお、本発明において残留オーステナイト分布曲線は、鉄鋼部品の表面を電解研磨により除去しながらＸ線残留応力測定器を用いて残留オーステナイト（含有率）を測定する工程を複数回繰り返したのち、これらの測定値をプロットすることにより求める。 
またなお、本発明において残留応力分布曲線と圧縮残留応力分布曲線によって囲まれた面積、および減少残留オーステナイト分布曲線による面積は、実測して求める。
【００１０】
またなお、本発明において各種の応力分布曲線による面積および各種の残留オーステナイト分布曲線による面積と、各種のピーニング強度との相関関係を求めたのち、これらの面積を前記各種のピーニング強度に基づき整理してピーニング強度の小さいものから順に並べると、図２で表示するグラフのようになる。
またなお、本発明においては各種の応力分布曲線による面積および各種の残留オーステナイト分布曲線による面積のうち少なくともどちらか一方を利用すればよい。
【発明の効果】
【００１１】
上記の説明から明らかなように、請求項１および２によって選定したピーニング強度に基づき投射されたショットのエネルギーは、ほとんどが鉄鋼部品に圧縮残留応力を付与するために消費され、従来のこの種のショットピーニング処理のように、鉄鋼部品の表面を削食するのにも消費されたりすることを防止することができるなどの優れた実用的効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
ショットの粒径および投射速度により各種のピーニング強度を算出する。浸炭焼入れによって鉄鋼部品に生成した残留応力における深さ方向の残留応力に基づく残留応力分布曲線を求めたのち、算出した各種のピーニング強度に基づき鉄鋼部品をショットピーニング処理してその時に生成した各種の圧縮残留応力における深さ方向の圧縮残留応力に基づく圧縮残留応力分布曲線を求めるか、または、浸炭焼入れによって鉄鋼部品に生成した残留オーステナイトにおける深さ方向の残留オーステナイトに基づく残留オーステナイト分布曲線を求めたのち、算出した各種のピーニング強度に基づき鉄鋼部品をショットピーニング処理してその時の各種の残留オーステナイトに基づく深さ方向の残留オーステナイト分布曲線を求める。
【００１３】
求めた残留応力分布曲線と圧縮残留応力分布曲線によって囲まれた面積、または、求めた残留オーステナイト分布曲線によって囲まれる面積を算出し、算出した各種の応力分布曲線による面積、または各種の残留オーステナイト分布曲線による面積と、算出した各種のピーニング強度との相関関係を求めたのち、これらの面積を前記各種のピーニング強度に基づき整理してピーニング強度の小さいものから順に並べる。並べた各種の面積と各種のピーニング強度との関係において各種の応力分布曲線による面積、または、各種の残留オーステナイト分布曲線による面積がほぼ一定に成り始めるピーニング強度を最適なピーニング強度として選定する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の特許請求の範囲に対応したフローチャートである。
【図２】各種の応力分布曲線による面積および各種の残留オーステナイト分布曲線による面積を各種のピーニング強度に基づき整理してピーニング強度の小さいものから順に並べて作成したグラフである。
【図１】
2006110634.tif 000003
【図２】
2006110634.tif 000004