(57)【要約】【課題】浸炭層が厚い場合でも内部の優れた靭性と、表面部分の優れた耐摩耗性と、を両立することが可能であり、かつ、安価に製造可能な機械部品の製造方法を提供する。【解決手段】鉄鋼材料からなる出発材を所定の処理温度に保持された浸炭性ガスに接触させて表面から炭素を浸透させる浸炭工程と、該出発材を所定の焼入れ温度に保持する均熱工程と、該出発材を所定の油温の油に浸漬する焼入れ工程と、該出発材を所定の焼き戻し温度に保持する焼き戻し工程と、を具備する機械部品の製造方法であって、該鉄鋼材料の炭素濃度を０．２３ｗｔ％以上かつ０．３３ｗｔ以下％とし、該焼入れ工程において、該出発材の表面温度が該所定の油温まで低下した時点で、該出発材を油から取り出す。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼材料からなる出発材を所定の処理温度に保持された浸炭性ガスに接触させて表面から炭素を浸透させる浸炭工程と、
該出発材を所定の焼入れ温度に保持する均熱工程と、
該出発材を所定の油温の油に浸漬する焼入れ工程と、
該出発材を所定の焼き戻し温度に保持する焼き戻し工程と、
を具備する機械部品の製造方法であって、
該鉄鋼材料の炭素濃度を０．２３ｗｔ％以上かつ０．３３ｗｔ％以下とし、
該焼入れ工程において、該出発材の表面温度が該所定の油温まで低下した時点で、該出発材を油から取り出す、ことを特徴とする機械部品の製造方法。
【請求項２】
前記所定の処理温度を９１０℃以上かつ９６０℃以下とし、
前記所定の焼入れ温度を８４０℃以上かつ９００℃以下とし、
前記所定の油温を１２０℃以上かつ１４０℃以下とし、
前記所定の焼き戻し温度を１４０℃以上かつ１８０℃以下とした、ことを特徴とする請求項１に記載の機械部品の製造方法。
【請求項３】
前記機械部品がＣＶＴのプーリである、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機械部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス浸炭により表面の耐摩耗性を向上させた機械部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガス浸炭により表面の耐摩耗性を向上させた機械部品の製造方法は公知となっている。
ガス浸炭法は鉄鋼材料の表面硬化法の一種であり、鉄鋼材料の内部の靱性を確保しつつ表面の耐摩耗性を向上させる手段として広く用いられている。例えば、特許文献１から特許文献３に記載の如くである。
【０００３】
ガス浸炭法は、一般的には、（１）予熱工程において、鉄鋼材料からなる出発材の温度を上昇させ、（２）浸炭工程において、出発材の表面に一酸化炭素を含む浸炭性のガス（以下、「ＲＸガス」という。）を接触させて該表面から炭素を浸透させ、（３）拡散工程において、該出発材を所定の温度に保持して該出発材に浸透した炭素を拡散させ、（４）焼入工程において、炭素を拡散した出発材に焼入れを施す、という一連の工程を指す。
なお、出発材の組成や出発材に要求される機械的性質等によっては、拡散工程と焼入工程との間に出発材を所定の温度に保持する均熱工程を行う場合もある。
ガス浸炭法は、出発材の表面近傍の炭素濃度を内部よりも高濃度として焼入れを施すことにより表面近傍に高硬度のマルテンサイト組織を形成し、内部の靭性を確保しつつ表面の耐摩耗性を向上させるものである（以下、ガス浸炭法により出発材の表面近傍に形成される高硬度の領域を「浸炭層」という。）。
【０００４】
上記ガス浸炭法を含む浸炭処理を施した出発材、すなわち機械部品の代表的な例としては歯車や回転軸、軸受等が挙げられる。また、当該機械部品の別の例として、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；無段変速機）を構成する部材の一つであるプーリ（以下「ＣＶＴのプーリ」と呼ぶ。）も挙げられる。
【０００５】
これらの機械部品はいずれも、内部の優れた靭性と、表面部分の優れた耐摩耗性と、を両立することが要求される。
【０００６】
上記機械部品の出発材として用いられる鉄鋼材料の代表的な例としては、肌焼鋼と呼ばれる低合金鋼が知られている。
また、肌焼鋼を浸炭処理した場合、浸炭層の硬度は炭素の濃度により決定され、他の合金元素の濃度にほとんど依存しないことが知られている。
従って、上記機械部品について所望の機械的性質を得るためには、出発材の炭素濃度を適正に選択すること、出発材の表面からの深さ方向の炭素濃度のプロファイルを精度良く制御すること、および適正な熱処理（焼入れ、焼き戻し）を施すこと、が重要である。
【０００７】
特に、ＣＶＴのプーリはその機能上、ＣＶＴのベルトとの当接部位に高い圧力が作用するため、浸炭深さ（浸炭層の厚さ）を通常の歯車よりも深くすることが要求される。
従って、当該ＣＶＴのプーリを製造する際には浸炭処理に要する時間が長くなり、ＣＶＴのプーリの製造コストが増大するという問題がある。
【０００８】
上記問題を解消する方法としては、（Ａ）高温浸炭や、（Ｂ）真空（減圧）浸炭が挙げられる。
【０００９】
（Ａ）の高温浸炭は、浸炭性ガスの温度を従来の浸炭方法よりも高い温度（例えば、１００℃以上）とすることにより、表面からの炭素の浸透および拡散の速度を上昇させ、短時間で深い浸炭層を得る方法である。
【００１０】
（Ｂ）の真空（減圧）浸炭は、浸炭時の雰囲気の圧力を下げることにより出発材の表面を浸炭性ガスと反応し易い活性な状態に保持し、表面からの炭素の浸透および拡散の速度を上昇させ、短時間で深い浸炭層を得る方法である。
【特許文献１】特開昭５５−２８３２６号公報
【特許文献２】特開昭６０−２４３５１号公報
【特許文献３】特開２０００−１６０２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、（Ａ）の高温浸炭は浸炭時の出発材の温度が高くなるため、出発材の内部の組織であるオーステナイト組織またはフェライト組織が粗大化し、機械的性質（強度）が低下するおそれがあるという問題がある。
また、上記母相を占める組織の粗大化を防止する方法として、出発材を構成する鉄鋼材料にＴｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ等の合金元素を予め添加しておき、母相の粒界にこれらの炭化物を形成することによりピンニング効果を利用する方法が挙げられるが、鉄鋼材料コストが上昇する上に、上記合金元素の濃度を精度良く制御して添加した鉄鋼材料を世界規模で大量に、かつ安定して供給を受けることは事実上困難であるという問題がある。
【００１２】
また、（Ｂ）の真空（減圧）浸炭は、浸炭時の雰囲気の圧力を高精度に保持するために通常の浸炭炉に比較して気密性が高い浸炭炉を用いる必要があること、および常時真空ポンプを用いて真空（減圧）状態を保持する必要があること、といった理由から、浸炭炉を含めた装置全体が高価かつ複雑になるという問題がある。また、使用する浸炭性ガスも通常のガス浸炭法よりも高価なアセチレンやプロピレン等を用いる必要があり、浸炭処理のランニングコストが割高になるという問題がある。
【００１３】
本発明は以上の如き状況に鑑み、浸炭層が厚い場合でも内部の優れた靭性と、表面部分の優れた耐摩耗性と、を両立することが可能であり、かつ、安価に製造可能な機械部品の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１５】
即ち、請求項１においては、
鉄鋼材料からなる出発材を所定の処理温度に保持された浸炭性ガスに接触させて表面から炭素を浸透させる浸炭工程と、
該出発材を所定の焼入れ温度に保持する均熱工程と、
該出発材を所定の油温の油に浸漬する焼入れ工程と、
該出発材を所定の焼き戻し温度に保持する焼き戻し工程と、
を具備する機械部品の製造方法であって、
該鉄鋼材料の炭素濃度を０．２３ｗｔ％以上かつ０．３３ｗｔ％以下とし、
該焼入れ工程において、該出発材の表面温度が該所定の油温まで低下した時点で、該出発材を油から取り出すものである。
【００１６】
請求項２においては、
前記所定の処理温度を９１０℃以上かつ９６０℃以下とし、
前記所定の焼入れ温度を８４０℃以上かつ９００℃以下とし、
前記所定の油温を１２０℃以上かつ１４０℃以下とし、
前記所定の焼き戻し温度を１４０℃以上かつ１８０℃以下としたものである。
【００１７】
請求項３においては、
前記機械部品がＣＶＴのプーリであるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１９】
請求項１においては、機械部品の内部の靭性と、表面部分の優れた耐摩耗性と、を両立することが可能である。また、当該機械部品を安価に製造することが可能である。
【００２０】
請求項２においては、通常の機械部品の製造方法と基本的な温度条件が同じであるにも関わらず、通常の機械部品の製造方法と比較して、より高い次元で内部の靭性と、表面部分の優れた耐摩耗性と、を両立した機械部品を製造することが可能であるとともに、導入コストが安価である。
【００２１】
請求項３においては、浸炭層の厚さが厚い場合でも浸炭工程の処理時間を短縮することが可能であり、内部の靭性と、表面部分の優れた耐摩耗性と、を両立することが可能であるとともに、表面部分の高いねじり疲労強度を確保することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下では、図１から図４を用いて本発明の機械部品の製造方法の実施例について説明する。
ここで、本出願における「機械部品」は、鉄鋼材料に浸炭処理を施したものを広く含むものとし、当該機械部品の代表例としては歯車や回転軸、軸受等が挙げられる。
また、当該機械部品の別の例として、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；無段変速機）を構成する部材の一つであるプーリも挙げられる。
【００２３】
また、本出願における「浸炭処理」は、鉄鋼材料の表面から炭素を浸透させる処理を指すものとし、ガス浸炭法による浸炭を含むものとする。
【００２４】
以下では、図１を用いて本発明の機械部品の製造方法の実施例に用いられる鉄鋼材料である鉄鋼材料Ａ、鉄鋼材料Ｂ、および、比較材である鉄鋼材料Ｃ、鉄鋼材料Ｄ、の化学成分について説明する。
【００２５】
鉄鋼材料Ａ、鉄鋼材料Ｂ、鉄鋼材料Ｃおよび鉄鋼材料Ｄはいずれもいわゆる肌焼鋼と呼ばれる低合金鋼である。
図１に示す如く、鉄鋼材料ＡはＪＩＳ規格におけるＳＣＭ４２５に相当するものであり、鉄鋼材料ＢはＪＩＳ規格におけるＳＣＭ４３０に相当するものであり、鉄鋼材料ＣはＪＩＳ規格におけるＳＣＭ４２０に相当するものであり、鉄鋼材料ＤはＪＩＳ規格におけるＳＣＭ４３５に相当するものである。
鉄鋼材料Ａ、鉄鋼材料Ｂ、鉄鋼材料Ｃ、鉄鋼材料Ｄの主たる相違は炭素濃度である。すなわち、鉄鋼材料Ａの炭素濃度は０．２３ｗｔ％〜０．２８ｗｔ％であり、鉄鋼材料Ｂの炭素濃度は０．２８ｗｔ％〜０．３３ｗｔ％であり、鉄鋼材料Ｃの炭素濃度は０．１８ｗｔ％〜０．２３ｗｔ％であり、鉄鋼材料Ｄの炭素濃度は０．３３ｗｔ％〜０．３８ｗｔ％である。
比較材である鉄鋼材料Ｃの炭素濃度は鉄鋼材料Ａおよび鉄鋼材料Ｂよりも低く、鉄鋼材料Ｄの炭素濃度は鉄鋼材料Ａおよび鉄鋼材料Ｂよりも高く設定されている。
【００２６】
鉄鋼材料Ａ、鉄鋼材料Ｂ、鉄鋼材料Ｃ、鉄鋼材料Ｄはいずれも母相の粒界に炭化物を形成してピンニング効果を発揮し得る元素を実質的に含まない。
ここで、「実質的には含まない」とは、鉄鋼材料に全く含まれていない、または、上記ピンニング効果が有効に発揮されない程度に微量に含まれている、ことを指すものとする。
母相の粒界に炭化物を形成してピンニング効果を発揮し得る元素の例としては、Ｔｉ（チタン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｖ（バナジウム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニウム）等が挙げられる。
【００２７】
以下では、本発明の機械部品の製造方法の実施例を構成する各工程について説明する。
本発明の機械部品の製造方法の実施例は、主として浸炭工程と、均熱工程と、焼入れ工程と、焼き戻し工程と、を具備する。
【００２８】
浸炭工程は、鉄鋼材料からなる出発材を所定の処理温度に保持された浸炭性ガスに接触させて表面から炭素を浸透させる工程である。
ここで、本出願における「出発材」は、鉄鋼材料を機械部品と略同じ形状、または機械部品と略同じ形状に加工される前の中間加工品の形状に形成したものである。
【００２９】
また、本出願における「浸炭性ガス」は、一酸化炭素を含むガスであり、一般的には炭化水素と二酸化炭素とを反応させることにより生成される。ただし、浸炭性ガスの生成方法は炭化水素と二酸化炭素とを反応させる方法に限定されない。
さらに、浸炭性ガスの組成のうち、一酸化炭素以外の成分については水素と窒素のみに限定されず、アルゴン等の不活性ガスや水、二酸化炭素等が含まれても良い。
浸炭性ガスは出発材との接触部位、すなわち出発材の表面において以下の（式１）、（式２）、（式３）に示す浸炭反応を起こす。
２ＣＯ＋Ｆｅ→Ｆｅ［Ｃ］＋ＣＯ２    （式１）
２ＣＯ＋２Ｆｅ→２Ｆｅ［Ｃ］＋Ｏ２    （式２）
ＣＯ＋Ｆｅ＋Ｈ２→Ｆｅ［Ｃ］＋Ｈ２Ｏ    （式３）
【００３０】
本実施例においては所定の処理温度を９１０℃以上かつ９６０℃以下の範囲で適宜選択している。
これは、所定の処理温度を９１０℃未満にすると炭素を所望の深さ（１．５ｍｍ程度）まで浸透させるのに要する時間が長くなり過ぎること、および、所定の処理温度を９６０℃よりも大きくすると出発材を成す鉄鋼材料の組織であるオーステナイト組織またはフェライト組織が粗大化してしまうことによる。
【００３１】
浸炭工程が終了したら、均熱工程に移行する。
なお、本実施例では浸炭工程の終了後に均熱工程に移行するが、出発材の形状等の条件によっては、浸炭工程の終了後に、該浸炭工程において表面から炭素を浸透させた出発材を所定の拡散温度に保持して当該炭素を出発材の内部に拡散させる拡散工程に移行し、該拡散工程の終了後に均熱工程に移行する構成としても良い。
【００３２】
均熱工程は、浸炭工程において表面から炭素を浸透させた出発材を所定の焼入れ温度に保持する工程である。
本実施例においては所定の焼入れ温度を８４０℃以上かつ９００℃以下の範囲で適宜選択している。これは、出発材の形状や大きさに応じて後述する焼入れ工程における出発材表面の冷却速度が変化することによる。
【００３３】
均熱工程が終了したら、焼入れ工程に移行する。
【００３４】
焼入れ工程は、均熱工程において所定の焼入れ温度に保持した出発材を所定の油温の油に浸漬する工程である。
当該油に浸漬されると、出発材は表面から冷却され、表面近傍の炭素濃度が高い領域はマルテンサイト変態を起こし、高硬度のマルテンサイト組織が形成される。
本実施例においては所定の油温を１２０℃以上かつ１４０℃以下の範囲で適宜選択している。これは、出発材の形状や大きさに応じて当該焼入れ工程における出発材表面の冷却速度が変化することによる。
【００３５】
また、本実施例においては、油に浸漬された該出発材の表面温度が該所定の油温まで低下した時点で、該出発材を油から取り出している。油に浸漬された該出発材の表面温度が該所定の油温まで低下した時点では、出発材の内部の温度は表面温度よりも高い状態である。
このように構成することにより、出発材の表面近傍は十分に冷却して高硬度のマルテンサイト組織を形成するとともに、内部の硬度が過度に上昇することを防止して、内部の靭性を確保しつつ表面の耐摩耗性を向上させることが可能である。
【００３６】
焼入れ工程が終了したら、焼き戻し工程に移行する。
【００３７】
焼き戻し工程は、焼入れ工程において所定の油温の油に浸漬された出発材を所定の焼き戻し温度に保持する工程である。
該出発材を所定の焼き戻し温度に保持することにより、浸炭層に形成されたマルテンサイト組織および残留オーステナイトを安定化させるとともに残留応力を除去する。
【００３８】
本実施例においては、所定の焼き戻し温度を１４０℃以上かつ１８０℃以下としている。
これは、焼き戻し温度を１４０℃未満とすると浸炭層に形成されたマルテンサイト組織および残留オーステナイトを安定化させるとともに残留応力を除去することができない、または、要する時間が長くなること、焼き戻し温度を１８０℃よりも高くすると浸炭層の硬さが低下したり、低温焼き戻し脆性が起きたりする場合があることによる。
【００３９】
本実施例の機械部品の製造方法は、
鉄鋼材料からなる出発材を所定の処理温度に保持された浸炭性ガスに接触させて表面から炭素を浸透させる浸炭工程と、
該出発材を所定の焼入れ温度に保持する均熱工程と、
該出発材を所定の油温の油に浸漬する焼入れ工程と、
該出発材を所定の焼き戻し温度に保持する焼き戻し工程と、
を具備するという点においては、従来から用いられている通常の機械部品の製造方法と同じである。
【００４０】
本実施例の機械部品の製造方法が上記従来から用いられている通常の機械部品の製造方法と大きく異なる点は、
出発材を構成する鉄鋼材料の炭素濃度を０．２３ｗｔ％以上かつ０．３３ｗｔ％以下とし、
かつ、上記焼入れ工程において、該出発材の表面温度が所定の油温まで低下した時点で、該出発材を油から取り出す、ことである。
【００４１】
以下では、図２、図３および図４を用いて、本実施例の機械部品の製造方法および上記通常の機械部品の製造方法の諸性質を比較する。
【００４２】
図２は、浸炭工程において鉄鋼材料Ａ、鉄鋼材料Ｃおよび鉄鋼材料Ｄを同じ処理温度に保持された浸炭性ガスに接触させる時間（以下、「浸炭時間」という。）と有効硬化層深さとの関係を示す図である。
ここで、本出願における「有効硬化層深さ」は、表面からビッカース硬度が５１３ＨＶとなる位置までの深さを指すものとする。
【００４３】
図２に示す如く、鉄鋼材料の炭素濃度が高い程同じ浸炭時間経過後の有効硬化層深さは深くなる傾向がある。
例えば、１．５ｍｍの有効硬化層深さを得るために要する浸炭時間で比較すると、鉄鋼材料Ａは鉄鋼材料Ｃの約７０％であり、鉄鋼材料Ｄは鉄鋼材料Ｃの約４５％である。
従って、浸炭時間を短縮し、浸炭工程におけるエネルギーコストを削減するという観点からは、極力炭素濃度が高い鉄鋼材料を用いることが望ましいことが分かる。
【００４４】
図３は、均熱工程において所定の焼入れ温度に保持された鉄鋼材料Ａおよび鉄鋼材料Ｄを焼入れ工程において所定の油温の油に浸漬した時間（以下、「浸漬時間」という。）と内部硬さとの関係を示す図である。
ここで、本出願における「内部硬さ」は、浸炭工程において浸透した炭素による硬度の影響がなくなる十分な深さの鉄鋼材料のビッカース硬度を指する。そして、本実施例では鉄鋼材料の断面についてＥＰＭＡライン分析を行い、浸炭処理を行う前の鉄鋼材料の炭素濃度となった位置からさらに３ｍｍ以上深い部分のビッカース硬度を測定している。
【００４５】
図３に示す如く、鉄鋼材料Ａおよび鉄鋼材料Ｄのいずれの場合も、浸漬時間の増加に伴い、内部硬さも上昇していく。
しかし、炭素濃度が０．３３ｗｔ％〜０．３８ｗｔ％である鉄鋼材料Ｄは、浸漬を開始した時点から鉄鋼材料Ａよりも内部硬さが高いため、鉄鋼材料Ｄにおいて内部硬さを測定した部分の硬度が靭性の観点から望ましい硬度である４００ＨＶから４５０ＨＶ程度となった時点では、表面の硬度が６８０ＨＶと低い。また、鉄鋼材料Ｄは、表面の硬度が耐摩耗性の観点から望ましい７５０ＨＶから８００ＨＶの範囲となるまで浸漬時間を延長すると、今度は内部硬さが４５０ＨＶ以上となり、内部の靭性の観点から望ましくない範囲となってしまう。
【００４６】
一方、炭素濃度が鉄鋼材料Ｄに比べて低い０．２３ｗｔ％〜０．２８ｗｔ％である鉄鋼材料Ａは、靭性の観点から望ましい硬度である４００ＨＶから４５０ＨＶ程度となった時点で、ちょうど表面の硬度が８２０ＨＶ程度となる。
そして、上記鉄鋼材料Ａの内部硬さが４００ＨＶから４５０ＨＶ程度となる時点と、当該鉄鋼材料Ａを油に浸漬した後、当該鉄鋼材料Ａの表面温度が所定の油温まで低下した時点と略一致する（本出願では実験結果を示していないが、鉄鋼材料Ｂにおいて同様の実験を行った場合でも略同様の結果を得ている。）
【００４７】
図４は鉄鋼材料Ｂからなる出発材を用いて本発明の機械部品の製造方法により製造した機械部品（図４中の黒い四角）、鉄鋼材料Ｂからなる出発材を用いて通常の機械部品の製造方法により製造した機械部品（図４中の白い四角）、および鉄鋼材料Ｃからなる出発材を用いて通常の機械部品の製造方法により製造した機械部品（図４中の白い丸）についての表面からの距離（深さ）と硬さとの関係を示す図である。
ここで、通常の機械部品の製造方法では、焼入れ工程において、表面だけでなく内部の温度が所定の油温まで低下した後に鉄鋼材料を油から取り出している。
【００４８】
図４に示す如く、鉄鋼材料Ｃからなる出発材を用いて通常の機械部品の製造方法により製造した機械部品の場合、表面から１ｍｍの深さですでに硬さが６５０ＨＶ程度まで低下するとともに、内部の硬さも元々の炭素濃度が低いために３２０ＨＶ程度と低い。そのため、表面の耐摩耗性も、内部の靭性も十分に得ることが困難である。
また、鉄鋼材料Ｂからなる出発材を用いて通常の機械部品の製造方法により製造した機械部品の場合、表面から１ｍｍの深さまでの硬さは７５０ＨＶ以上あるが、内部の硬さが４５０ＨＶから５００ＨＶ程度と高い。これは、通常の機械部品の製造方法では焼入れ工程において内部の温度が油温となるまで油に浸漬するため、焼入れ工程終了時点での内部の硬度が上昇しすぎ、その後の焼き戻し工程においても内部の硬度があまり低下しないことによる。そのため、表面の耐摩耗性は得られるものの、内部の靭性を十分に得ることが困難である。
【００４９】
これに対して、鉄鋼材料Ｂからなる出発材を用いて本発明の機械部品の製造方法により製造した機械部品の場合、表面から１ｍｍの深さまでの硬さは７５０ＨＶ以上あり、かつ、内部の硬さが靭性の観点から望ましい硬度である４００ＨＶから４５０ＨＶ程度となっている。これは、本実施例の機械部品の製造方法では焼入れ工程において表面の温度が油温まで低下した時点で、油から取り出すため、取り出し時の内部の温度は油温よりも高く、内部の硬度が上昇し過ぎることがないこと、および、その後の焼き戻し工程においても内部の残熱により内部の硬度が低下し、ちょうど靭性の観点から望ましい硬度である４００ＨＶから４５０ＨＶ程度となることによる。
【００５０】
図３および図４の結果より、焼入れ工程において炭素濃度が０．２３ｗｔ％以上かつ０．３３ｗｔ％以下の鉄鋼材料（本実施例の場合、鉄鋼材料Ａまたは鉄鋼材料Ｂ）を表面温度が所定の油温まで低下した時点で油から取り出すことにより、内部の靭性と、表面部分の優れた耐摩耗性と、を両立することが可能である。
【００５１】
以上の如く、本実施例の機械部品の製造方法は、
鉄鋼材料からなる出発材を所定の処理温度に保持された浸炭性ガスに接触させて表面から炭素を浸透させる浸炭工程と、
該出発材を所定の焼入れ温度に保持する均熱工程と、
該出発材を所定の油温の油に浸漬する焼入れ工程と、
該出発材を所定の焼き戻し温度に保持する焼き戻し工程と、
を具備する機械部品の製造方法であって、
該鉄鋼材料の炭素濃度を０．２３ｗｔ％以上かつ０．３３ｗｔ％以下とし、
該焼入れ工程において、該出発材の表面温度が該所定の油温まで低下した時点で、該出発材を油から取り出すものである。
【００５２】
このように構成することにより、機械部品の内部の靭性と、表面部分の優れた耐摩耗性と、を両立することが可能である。
また、本実施例の機械部品の製造方法は、浸炭時間を短縮可能であること、高温浸炭や真空（減圧）浸炭のようなランニングコストの高い方法を用いる必要が無いこと、および、通常の機械部品の製造方法に用いる製造装置に軽微な改造を施すだけで容易に実施可能であり導入コストが安価であることから機械部品の製造コストを削減し、当該機械部品を安価に製造することが可能である。
さらに、出発材の材料として用いる鉄鋼材料には母相の粒界に炭化物を形成してピンニング効果を発揮し得る元素を添加せずとも、内部の靭性を十分に得ることが可能であり、当該鉄鋼材料自体のコストを抑えることが可能である。
【００５３】
また、本実施例の機械部品の製造方法は、
前記所定の処理温度を９１０℃以上かつ９６０℃以下とし、
前記所定の焼入れ温度を８４０℃以上かつ９００℃以下とし、
前記所定の油温を１２０℃以上かつ１４０℃以下とし、
前記所定の焼き戻し温度を１４０℃以上かつ１８０℃以下とした、ものである。
【００５４】
このように構成することにより、通常の機械部品の製造方法と基本的な温度条件が同じであるにも関わらず、通常の機械部品の製造方法と比較して、より高い次元で内部の靭性と、表面部分の優れた耐摩耗性と、を両立した機械部品を製造することが可能であるとともに、導入コストが安価である。
【００５５】
また、本実施例の機械部品の製造方法は、
前記機械部品がＣＶＴのプーリであるものである。
このように構成することは、以下の如き利点を有する。
すなわち、浸炭工程、均熱工程、焼入れ工程、および焼き戻し工程を経て製造される機械部品の表面部分は、一般的に疲労強度、ひいてはねじり疲労強度が上昇している。
これは、焼入れ工程において出発材の表面近傍で起こるマルテンサイト変態が開始される温度であるＭｓ点が炭素濃度の上昇とともに低下し、表面に近いほどマルテンサイト変態が起こるのが遅く、しかも炭素濃度が高い程大きな体積変化（膨張）を伴うために表面に圧縮応力が残留すること、および、炭素濃度が高いために硬度が高いこととの相乗効果による。
従って、本実施例の機械部品の製造方法をＣＶＴのプーリに適用することにより、浸炭層の厚さが厚い場合でも浸炭工程の処理時間を短縮することが可能であり、内部の靭性と、表面部分の優れた耐摩耗性と、を両立することが可能であるとともに、高いねじり疲労強度を確保することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】鉄鋼材料の化学成分を示す図。
【図２】浸炭時間と有効硬化層深さとの関係を示す図。
【図３】浸漬時間と内部硬さとの関係を示す図。
【図４】表面からの距離と硬さとの関係を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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