(57)【要約】【課題】  曲げ疲れ強さの向上と、耐ピッチング性の向上との両立を図った機械構造用部品を製造するための方法を提供する。【解決手段】  素材としての機械構造用肌焼鋼に対して減圧炉内で真空浸炭および窒化処理を行って機械構造用部品を製造する方法であり、減圧炉の加熱昇温時に減圧炉の温度が所定温度Ｔ１に達した時点で窒化処理を行う工程Ｓ１と、その後さらに減圧炉を加熱昇温（温度：Ｔ２）させて浸炭処理を行う浸炭工程Ｓ２と、次いで、減圧炉の降温時に減圧炉の温度が焼入れ可能な温度よりも高い温度（焼入れ保持温度）Ｔ３に下がった時点で窒化処理を再び行う工程Ｓ３と、を含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材としての機械構造用肌焼鋼に対して減圧炉内で真空浸炭および窒化処理を行って機械構造用部品を製造する方法において、
減圧炉の加熱昇温時に前記減圧炉の温度が所定温度に達した時点で窒化処理を行う工程と、
その後さらに前記減圧炉を加熱昇温させて浸炭処理を行う浸炭工程と、
次いで、前記減圧炉の降温時に前記減圧炉の温度が焼入れ可能な温度よりも高い温度に下がった時点で窒化処理を再び行う工程と、を含んでいることを特徴とする高強度機械構造用部品の製造方法。
【請求項２】
焼入れ可能な温度よりも高い温度は、減圧炉の加熱昇温時に行う窒化処理温度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の高強度機械構造用部品の製造方法。
【請求項３】
前記浸炭工程は、前記減圧炉内で間欠的に浸炭用ガスを供給して、浸炭処理と拡散処理とが繰り返し行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高強度機械構造用部品の製造方法。
【請求項４】
前記浸炭用ガスとともに窒化用ガスを加えて間欠的に供給することを特徴とする請求項３に記載の高強度機械構造用部品の製造方法。
【請求項５】
前記浸炭用ガスが供給されない前記拡散処理時に、窒化用ガスを供給することを特徴とする請求項３に記載の高強度機械構造用部品の製造方法。
【請求項６】
前記機械構造用部品の表層の炭素濃度が、
平面部  ：０．５０〜０．７０％Ｃ、
エッジ部：０、７０〜０．９０％Ｃであり、かつ、
表層の窒素濃度が、
平面部  ：０．１〜０．２％Ｎ、
エッジ部：０．２〜０．３％Ｎである請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の高強度機械構造用部品の製造方法。
【請求項７】
前記機械構造用部品の表層の炭素濃度が、
平面部  ：０．５０〜０．７０％Ｃ、
エッジ部：０．７０〜０．９０％Ｃであり、かつ、
表層の窒素濃度が、
平面部  ：０．３〜０．７％Ｎ、
エッジ部：０．３〜０．８％Ｎである請求項４または請求項５に記載の高強度機械構造用部品の製造方法。
【請求項８】
前記機械構造用部品が歯車部品である請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の高強度機械構造用部品の製造方法。
【請求項９】
素材としての機械構造用肌焼鋼に対して減圧炉内で真空浸炭および窒化処理を行って製造される機械構造用部品であって、
前記機械構造用部品の表層の炭素濃度が、
平面部  ：０．５０〜０．７０％Ｃ、
エッジ部：０、７０〜０．９０％Ｃであり、かつ、
表層の窒素濃度が、
平面部  ：０．１〜０．２％Ｎ、
エッジ部：０．２〜０．３％Ｎである高強度機械構造用部品。
【請求項１０】
素材としての機械構造用肌焼鋼に対して減圧炉内で真空浸炭および窒化処理を行って製造される機械構造用部品であって、
前記機械構造用部品の表層の炭素濃度が、
平面部  ：０．５０〜０．７０％Ｃ、
エッジ部：０．７０〜０．９０％Ｃであり、かつ、
表層の窒素濃度が、
平面部  ：０．３〜０．７％Ｎ、
エッジ部：０．３〜０．８％Ｎである高強度機械構造用部品。
【請求項１１】
前記機械構造用部品が歯車部品である請求項９または請求項１０に記載の高強度機械構造用部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疲労強度に優れた高強度機械構造用部品の製造方法、および高強度機械構造用部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワートレインユニットとしては、燃料消費効率の向上および原価低減を目的として、機械構造用部品の高強度化による、小型・軽量化の要望が高い。駆動系ユニットを小型化する際、例えば、機械構造用部品の１つである歯車部品においては、歯元の曲げ疲れ強さの向上、および、歯面での耐ピッチング性の向上が必要となる。
【０００３】
周知のように、機械構造用部品の表面改質のために、熱処理、例えば、浸炭処理、窒化処理、焼入れなどが広く行われている。浸炭処理には、ガス浸炭や、真空浸炭などがある。真空浸炭は、真空操作と高温浸炭の利点を組み合わせて開発された技術であり、表面の粒界酸化層がないため、ガス浸炭に比べて、曲げ疲れ強さや耐ピッチング性が優れるという特徴があり、ガス浸炭に代わる工法として適用が進んでいる。その一方、歯車部品のように平面部とエッジ部とを有する機械構造用部品に対して真空浸炭を行うと、表層の炭素濃度が平面部およびエッジ部において均一とならず、エッジ部の炭素濃度が過剰となり易い。エッジ部の炭素濃度が過剰になると、焼入れ後の残留オーステナイト（γ）量が増加したり、粒界での網目状炭化物が析出したりするため、エッジ部の曲げ疲れ強さが低下する。エッジ部における残留γ量を減らすために、エッジ部の炭素濃度が所定範囲となるように、つまり、エッジ部の炭素濃度を基準にして真空浸炭を行うと、平面部の炭層濃度が低くなり、平面部の焼戻し軟化抵抗の低下によって、耐ピッチング性が低下する。
【０００４】
特許文献１には、真空浸炭を行った後に、窒化処理を行う技術が提案されているが、素材の深くまで窒化処理し難いため、曲げ疲れ強さの向上と、耐ピッチング性の向上との両立を図るには限界がある。
【特許文献１】特開平１１−１５８６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、曲げ疲れ強さの向上と、耐ピッチング性の向上との両立を図った機械構造用部品を製造するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、素材としての機械構造用肌焼鋼に対して減圧炉内で真空浸炭および窒化処理を行って機械構造用部品を製造する方法において、
減圧炉の加熱昇温時に前記減圧炉の温度が所定温度に達した時点で窒化処理を行う工程と、
その後さらに前記減圧炉を加熱昇温させて浸炭処理を行う浸炭工程と、
次いで、前記減圧炉の降温時に前記減圧炉の温度が焼入れ可能な温度よりも高い温度に下がった時点で窒化処理を再び行う工程と、を含んでいることを特徴とする高強度機械構造用部品の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、曲げ疲れ強さの向上と、耐ピッチング性の向上との両立を図った機械構造用部品を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態の説明に供する熱処理パターンを示す図、図１（Ｂ）は、機械構造用部品のエッジ部における表層の炭素濃度および窒素濃度の分布状態を示す模式図である。
【００１０】
図１（Ａ）を参照して、本発明の第１の実施形態に係る製造方法は、概説すれば、素材としての機械構造用肌焼鋼に対して減圧炉内で真空浸炭および窒化処理を行って機械構造用部品を製造する方法であり、減圧炉の加熱昇温時に減圧炉の温度が所定温度Ｔ１に達した時点で窒化処理を行う工程Ｓ１と、その後さらに減圧炉を加熱昇温（浸炭処理温度：Ｔ２）させて浸炭処理を行う浸炭工程Ｓ２と、次いで、減圧炉の降温時に減圧炉の温度が焼入れ可能な温度よりも高い温度Ｔ３に下がった時点で窒化処理を再び行う工程Ｓ３と、を含んでいる。浸炭工程Ｓ２では、減圧炉内で間欠的に浸炭用ガスを供給して、浸炭処理と拡散処理とが繰り返し行われている。
【００１１】
素材としての機械構造用肌焼鋼には、例えば、ＳＣＭ４２０Ｈ、ＳＣｒ４２０Ｈ、ＳＣｒ４４０Ｈなどが使用されるが、特に限定はされない。
【００１２】
本発明は、機械構造用部品、特に、平面部とエッジ部とを有する機械構造用部品に好適に適用でき、この種の機械構造用部品として、歯車部品を挙げることができる。
【００１３】
減圧炉の加熱昇温時に窒化処理を行う「所定温度Ｔ１」は、浸炭処理温度Ｔ２よりも低く、かつ、窒化に好適な温度を意味し、例えば、８００℃である。浸炭処理温度Ｔ２は、例えば、９８０℃であり、浸炭処理は、５ｍｂａｒ〜２０ｍｂａｒの減圧下で行われる。また、減圧炉の降温時に窒化処理を再び行う「焼入れ可能な温度よりも高い温度Ｔ３」は、例えば、８５０℃である。この「焼入れ可能な温度よりも高い温度」を、「焼入れ保持温度」とも称する。これら温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３や圧力は例示に過ぎず、本発明はこの温度条件や圧力条件に限定されないことはいうまでもない。
【００１４】
浸炭用ガスとしては、例えば、プロパンガスやアセチレンガスなどの炭化水素系ガスが用いられ、窒化用ガスとしては、例えば、アンモニアガスが用いられる。
【００１５】
次に、作用を説明する。
【００１６】
図１（Ａ）を参照して、真空浸炭では、減圧炉内を真空状態で浸炭処理温度Ｔ２（例えば、９８０℃）まで加熱昇温した後、減圧されたプロパンガスなどの浸炭用ガスを減圧炉内に送入ないし導入して、浸炭処理を行う（浸炭工程Ｓ２）。浸炭工程Ｓ２では、減圧炉内で間欠的に浸炭用ガスを供給して、浸炭処理と拡散処理とを繰り返し行う。真空浸炭後は、減圧炉内温度を焼入れ保持温度Ｔ３まで下げて、焼入れを行う。
【００１７】
窒化処理に好適な温度は、浸炭処理に好適な温度よりも低い。本実施形態では、この点に着目し、浸炭処理を行うための減圧炉の加熱昇温時に、減圧炉の温度が所定温度Ｔ１（例えば、８００℃）に達した時点で窒化処理を行う。さらに、浸炭工程Ｓ２の後、焼入れを行うための減圧炉の降温時に、減圧炉の温度が焼入れ保持温度Ｔ３（例えば、８５０℃）に下がった時点で窒化処理を再び行う。焼入れ保持温度Ｔ３は、減圧炉の加熱昇温時に行う窒化処理温度Ｔ１（例えば、８００℃）よりも高い。
【００１８】
このように、浸炭処理を行うための加熱昇温時間および焼入れを行うための降温時間を利用して窒化処理を行うことにより、浸炭処理と窒化処理とを別々の工程で行う場合に比べると、一連の熱処理に要する総処理時間が短縮される。
【００１９】
真空下（５〜２０ｍｂａｒの減圧下）では、大気圧レベルのアンモニア雰囲気中での窒化と異なり、表面から脱窒することがない。図１（Ｂ）を参照して、加熱昇温時にアンモニアガスを添加し窒化することによって、引き続き行われる浸炭・拡散過程の間は減圧下にあることから、窒素は、素材の内部に十分深く拡散浸透していく。窒素が素材内部に深く浸透するため、浸炭工程Ｓ２が終了した時点では、素材表層の窒素濃度は、さほど高くはなっていない。しかしながら、焼入れを行うための降温時に窒化処理を再び行うことにより、素材表層近傍のみの窒素濃度が高められる。素材表層近傍のみの窒素濃度を高めた後に焼入れを行うので、窒素が素材内部に浸透するための時間がなく、素材表層近傍の窒素濃度が高い濃度に維持されることになる。このようにして表層の窒素濃度が最終調整され、平面部での焼戻し軟化抵抗が向上し、エッジ部の残留γも１５％以下となって表面硬さが低下することもない。
【００２０】
浸炭工程Ｓ２の後に再び行う窒化処理は、焼入れ保持温度Ｔ３において行われており、加熱昇温時の窒化処理温度Ｔ１よりも高い温度、すなわち窒化に好適な温度よりも高い温度条件下において行われている。しかしながら、窒素濃度が高い領域は素材表層近傍のみであるため、このような温度条件下で窒化処理を行っても、十分な窒素濃度を得ることができる。
【００２１】
素材に焼きが入らないと、オーステナイト層とフェライトとの２層が形成され、強度低下を招くことになる。しかしながら、焼入れ保持温度Ｔ３は焼入れ可能な温度よりも高い温度であるので、焼入れが好適に行われる。したがって、焼きが入らないことに起因した強度低下を招くことがなく、十分な強度（曲げ疲れ強さ）および耐ピッチング性を得ることができる。
【００２２】
浸炭工程Ｓ２では、減圧炉内で間欠的に浸炭用ガスを供給して、浸炭処理と拡散処理とを繰り返し行っている。浸炭用ガスを連続供給した場合には、減圧下であるがゆえに大気に解放されず、素材表層に炭素が多く蓄積し、セメンタイトが成長して、組織の繊密さの阻害要因となる。したがって、間欠的に浸炭用ガスを供給して炭素を拡散させることにより、セメンタイトの成長を抑制しつつ炭素濃度を高めることができる。なお、浸炭用ガスが供給されない拡散処理時には、減圧炉内の内圧をほぼ一定にするために、窒素ガスなどの不活性ガスを注入してある。
【００２３】
上述した製造方法により、平面部とエッジ部とを有する機械構造用部品、例えば、歯車部品の表層の炭素濃度が、平面部：０．５０〜０．７０％Ｃ、エッジ部：０、７０〜０．９０％Ｃであり、かつ、表層の窒素濃度が、平面部：０．１〜０．２％Ｎ、エッジ部：０．２〜０．３％Ｎである歯車部品を得る。また、エッジ部の残留γ量が１５％以下となり、表面硬さが低下することもない。
【００２４】
かかる歯車部品は、歯元の曲げ疲れ強さの向上、および、歯面での耐ピッチング性の向上との両立を図った高強度の歯車部品となる。また、真空浸炭および窒化処理はばらつきの少ない製造工法であるので、製造された歯車部品の品質も均一化され、部品の長寿命化を図ることも可能となる。さらに、窒化処理を組み合わせても、真空浸炭が本来的に備える迅速化の効果が損なわれることがなく、短時間で歯車部品の表面改質を行うことができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図２（Ａ）は、本発明の第２の実施形態の説明に供する熱処理パターンを示す図、図２（Ｂ）は、機械構造用部品のエッジ部における表層の炭素濃度および窒素濃度の分布状態を示す模式図である。
【００２６】
図２（Ａ）を参照して、本発明の第２の実施形態に係る製造方法は、第１の実施形態と同様に、減圧炉の加熱昇温時に減圧炉の温度が所定温度Ｔ１に達した時点で窒化処理を行う工程Ｓ１と、その後さらに減圧炉を加熱昇温（浸炭処理温度：Ｔ２）させて浸炭処理を行う浸炭工程Ｓ２と、次いで、減圧炉の降温時に減圧炉の温度が焼入れ保持温度Ｔ３に下がった時点で窒化処理を再び行う工程Ｓ３と、を含んでいる。
【００２７】
浸炭工程Ｓ２では、第１の実施形態と同様に、減圧炉内で間欠的に浸炭用ガスを供給して、浸炭処理と拡散処理とが繰り返し行われている。但し、第２の実施形態にあっては、浸炭工程Ｓ２では、浸炭用ガスとともに窒化用ガスを加えて間欠的に供給してある。この点以外は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００２８】
第２の実施形態では、浸炭工程Ｓ２においても窒化用ガスが加えられているため、第１の実施形態に比べて内部に浸透する窒素の量が多くなり、素材の表層および内部深くに高い濃度の窒化処理が行われる。したがって、図２（Ｂ）に示すように、機械構造用部品のエッジ部における表層の窒素濃度の分布は、第１の実施形態に比べて、全体的に底上げした状態となる。最終的に表層で０．３％を越える高い窒素濃度を得ることができる。
【００２９】
上述した製造方法により、平面部とエッジ部とを有する機械構造用部品、例えば、歯車部品の表層の炭素濃度が、平面部：０．５０〜０．７０％Ｃ、エッジ部：０．７０〜０．９０％Ｃであり、かつ、表層の窒素濃度が、平面部：０．３〜０．７％Ｎ、エッジ部：０．３〜０．８％Ｎである歯車部品を得る。
【００３０】
十分な面疲労強度を確保するためには、表面硬さの点から炭素濃度と窒素濃度の総和が０．８％以上とすることが必要であるが、１．８％を超えると焼入れ異常組織および残留γが形成されやすくなり、硬さが著しく低下する傾向が大きくなる。本実施形態では、炭素濃度と窒素濃度の総和が、０．８〜１．７％であるので、十分な面疲労強度を確保することができる。
【００３１】
残留γの面疲労強度に与える影響は複雑であり、その量が増加するにつれて表面硬さは低下するが、４５％以下の範囲では面疲労強度を向上させること、４５％を超えると硬さが低下し面疲労強度が低下することが分かっている。本実施形態では、最表面の残留γが１５％以上４５％以下であるので、表面硬さが低下することもない。
【００３２】
かかる歯車部品も、第１の実施形態と同様に、歯元の曲げ疲れ強さの向上、および、歯面での耐ピッチング性の向上との両立を図った高強度の歯車部品となる。さらに、窒化処理を組み合わせても、真空浸炭が本来的に備える迅速化の効果が損なわれることがなく、短時間で歯車部品の表面改質を行うことができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
図３（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態の説明に供する浸炭工程Ｓ２のパターンを示す図である。
【００３４】
第３の実施形態の浸炭工程Ｓ２では、第１および第２の実施形態と同様に、減圧炉内で間欠的に浸炭用ガスを供給して、浸炭処理と拡散処理とが繰り返し行われている。但し、第３の実施形態にあっては、浸炭用ガスが供給されない拡散処理時に、窒化用ガスを供給してある。具体的には、図３（Ａ）に示すように、浸炭用ガスが供給されない拡散処理時に、窒化用ガスを所定時間注入し、その後、窒素ガスなどの不活性ガスを注入している。また、図３（Ｂ）に示すように、拡散処理時の間、窒化用ガスを注入し続けてもよい。後者の場合、減圧炉内の内圧をほぼ一定にする不活性ガスを、窒化用ガスによって代用できる。なお、減圧炉内の内圧をほぼ一定にするために、窒化用ガスあるいは窒素ガスの圧力は、浸炭用ガスの圧力にほぼ等しく設定してある。この点以外は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００３５】
第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、浸炭工程Ｓ２においても窒化用ガスが加えられているため、第１の実施形態に比べて内部に浸透する窒素の量が多くなり、素材の表層および内部深くに高い濃度の窒化処理が行われる。したがって、機械構造用部品のエッジ部における表層の窒素濃度の分布は、第２の実施形態と同様に、全体的に底上げした状態となる（図２（Ｂ）を参照）。最終的に表層で０．３％を越える高い窒素濃度を得ることができる。
【００３６】
上述した製造方法により、平面部とエッジ部とを有する機械構造用部品、例えば、歯車部品の表層の炭素濃度が、平面部：０．５０〜０．７０％Ｃ、エッジ部：０．７０〜０．９０％Ｃであり、かつ、表層の窒素濃度が、平面部：０．３〜０．７％Ｎ、エッジ部：０．３〜０．８％Ｎである歯車部品を得る。また、炭素濃度と窒素濃度の総和が、０．８〜１．７％であるので、十分な面疲労強度を確保することができ、最表面の残留γが１５％以上４５％以下であるので、表面硬さが低下することもない。
【００３７】
かかる歯車部品も、第１および第２の実施形態と同様に、歯元の曲げ疲れ強さの向上、および、歯面での耐ピッチング性の向上との両立を図った高強度の歯車部品となる。さらに、窒化処理を組み合わせても、真空浸炭が本来的に備える迅速化の効果が損なわれることがなく、短時間で歯車部品の表面改質を行うことができる。
【００３８】
（その他の改変例）
第２、第３の実施形態のように高濃度窒化の場合は、表面硬さを７５０Ｈｖ以上とするために、ショットピーニングを組み合わせてもよい。これにより、曲げ疲れ強さや耐ピッチング性をさらに向上させた上で、高濃度窒化を組み合わせても、真空浸炭が本来的に備える迅速化の効果が損なわれることがなく、短時間で機械構造用部品の表面改質を行うことができる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４０】
（実施例１）
機械構造用部品の素材として、肌焼鋼であるＪＩＳ  ＳＣＭ４２０Ｈを用い、ハイポイドギヤおよびドライブピニオンを作成した。
【００４１】
ＳＣＭ４２０Ｈ相当の成分組成の鋼を溶製し、ビレットにした後、熱間圧延してφ５０ｍｍの丸棒にした。この丸棒を高周波加熱で１２００℃に加熱し、プレス加工機により熱間鍛造を行った。また、その後、９２５℃にて焼準処理を施し、ついで、切削加工にて歯車を製作した。
【００４２】
真空浸炭の昇温は、ラジアントチューブによる幅射加熱にて行った。炉内圧力は、窒素ガスを導入し、７ｍｂａｒとした。浸炭ガスは、プロパンガスを用い、浸炭ガスあるいはアンモニアガスを導入時は、窒素パージを止め、同様に７ｍｂａｒとした。
【００４３】
熱処理パターンは、図１（Ａ）に示したパターンと同様である。
【００４４】
すなわち、まず８００℃に昇温し、均熱を図り、均熱時にアンモニアを２０００Ｌ／ｈｒで４分間流し窒化処理した。次いで、９８０℃に昇温する。昇温に要した時間は７０分である。浸炭拡散過程では、３分、２分、１．５分の３回に分け、３０００Ｌ／ｈｒでプロパンガスを炉内に導入した。９８０℃で９０分保持後に、８５０℃に降温した。続いて、アンモニアガスを２０００Ｌ／ｈｒで１．５分間流し、再び窒化処理した。降温および再度の窒化に要した時間は５０分である。したがって、ここまでの熱処理に要する処理時間は、３．５ｈｒである。
【００４５】
その後、１２０℃の油に浸漬し、焼入れを行った。焼戻しは、１６０℃にて１ｈｒ保持にて実施した。
【００４６】
引き続き、歯元にショットピーニングを、エアノズルショットで行った。処理条件は、空気圧０．４ＭＰａ、ショット硬さ７００Ｈｖ、ショット径０．６ｍｍ、カバレッジ３００％であった。以上の熱処理の後に、ベアリング部、歯面部の仕上げ加工を実施した。
【００４７】
（実施例２）
実施例１と同様に、機械構造用部品の素材として、肌焼鋼であるＪＩＳ  ＳＣＭ４２０Ｈを用い、ハイポイドギヤおよびドライブピニオンを作成した。
【００４８】
ＳＣＭ４２０Ｈ相当の成分組成の鋼を溶製し、ビレットにした後、熱間圧延してφ５０ｍｍの丸棒にした。この丸棒を高周波加熱で１２００℃に加熱し、プレス加工機により熱間鍛造を行った。また、その後、９２５℃にて焼準処理を施し、ついで、切削加工にて歯車を製作した。
【００４９】
真空浸炭の昇温は、ラジアントチューブによる輻射加熱にて行った。炉内圧力は、窒素ガスを導入し、７ｍｂａｒとした。浸炭ガスは、プロパンガスを用い、浸炭ガスあるいはアンモニアガスを導入時は、窒素パージを止め、同様に７ｍｂａｒとした。
【００５０】
熱処理パターンは、図２（Ａ）に示したパターンと同様である。
【００５１】
すなわち、まず８００℃に昇湿し、均熱を図り、均熱時にアンモニアを２０００Ｌ／ｈｒで４分間流し、窒化処理した。次いで、９８０℃に昇温する。昇温に要した時間は７０分である。浸炭窒化・拡散過程では、３分、２分、１．５分の３回に分け、２５００Ｌ／ｈｒでプロパンガスを、１５００Ｌ／ｈｒでアンモニアガスを同時に炉内に導入した。９８０℃で９０分保持後に、８５０℃に降温した。続いて、アンモニアガスを２０００Ｌ／ｈｒで２分間流し、再び窒化処理した。降温および再度の窒化に要した時間は５０分である。したがって、ここまでの熱処理に要する処理時間は、３．５ｈｒである。
【００５２】
その後、１２０℃の油に浸漬し、焼入れを行った。焼戻しは、１６０℃にて１ｈｒ保持にて実施した。
【００５３】
引き続き、歯元にショットピーニングを、エアノズルショットで行った。処理条件は、空気圧０．４ＭＰａ、ショット硬さ７００Ｈｖ、ショット径０．６ｍｍ、カバレッジ３００％であった。以上の熱処理の後に、ベアリング部、歯面部の仕上げ加工を実施した。
【００５４】
（評価）
歯車の疲れ強さを評価するため、噛み合い疲労試験を実施した。供試条件は、入力軸トルクで、４３０ｋｇｆｍ、３４０ｋｇｆｍの２条件で、供試油温度を９０℃に設定した。１０５回破損トルクを比較すると、発明例では従来例に対し、１０％程度向上することが確認された。
【００５５】
以上より、歯車を製造し試験評価した結果、鍛造成形性、旋削加工性および研削加工性を損なうことなく、強度性能および生産性が適切にバランスしており、本発明による効果は、産業上極めて有効であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態の説明に供する熱処理パターンを示す図、図１（Ｂ）は、機械構造用部品のエッジ部における表層の炭素濃度および窒素濃度の分布状態を示す模式図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明の第２の実施形態の説明に供する熱処理パターンを示す図、図２（Ｂ）は、機械構造用部品のエッジ部における表層の炭素濃度および窒素濃度の分布状態を示す模式図である。
【図３】図３（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態の説明に供する浸炭工程のパターンを示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
Ｓ１    加熱昇温時の窒化工程、
Ｓ２    浸炭工程、
Ｓ３    降温時の窒化工程、
Ｔ１    加熱昇温時に窒化処理を行う所定温度、
Ｔ２    浸炭処理温度、
Ｔ３    焼入れ保持温度（焼入れ可能な温度よりも高い温度）。
【図１】
2006028541.tif 000003
【図２】
2006028541.tif 000004
【図３】
2006028541.tif 000005