(57)【要約】【課題】窒化処理時の窒素拡散性を損ない難く、高い曲げ疲労強度を発揮可能なＣＶＴリング用薄板鋼を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｎｉ：６〜９％、Ｃｏ：１２〜２０％、Ｍｏ：１〜５％、Ａｌ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：１．０〜４．５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、不可避的不純物中のＴｉ、Ｓ、Ｐ、Ｎ、Ｏは、Ｔｉ：０．１０％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｎ：０．０３％以下、Ｏ：０．０３％以下に規制されており、かつ、式（１）：３５．５≦［Ｎｉ％］＋１．５×［Ｃｏ％］＋［Ｍｏ％］＋４×［Ａｌ％］≦４０．５、式（２）：１２≦［Ｃｒ％］＋１．５×［Ｍｏ％］＋５．５×［Ａｌ％］≦１９を満たすＣＶＴリング用薄板鋼とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０５〜０．１５％、
Ｎｉ：６〜９％、
Ｃｏ：１２〜２０％、
Ｍｏ：１〜５％、
Ａｌ：０．５〜１．５％、および、
Ｃｒ：１．０〜４．５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、
前記不可避的不純物中のＴｉ、Ｓ、Ｐ、Ｎ、Ｏは、
Ｔｉ：０．１０％以下、
Ｓ  ：０．００３％以下、
Ｐ  ：０．０３％以下、
Ｎ：０．０３％以下、
Ｏ  ：０．０３％以下に規制されており、かつ、
式（１）：３５．５≦［Ｎｉ％］＋１．５×［Ｃｏ％］＋［Ｍｏ％］＋４×［Ａｌ％］≦４０．５、
式（２）：１２≦［Ｃｒ％］＋１．５×［Ｍｏ％］＋５．５×［Ａｌ％］≦１９を満たすことを特徴とするＣＶＴリング用薄板鋼。
【請求項２】
質量％で、
Ｂ  ：０．０００１〜０．０１０％、
Ｃａ：０．０００１〜０．０１０％、および、
Ｍｇ：０．０００１〜０．０１０％から選択される１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のＣＶＴリング用薄板鋼。
【請求項３】
質量％で、
Ｚｒ：０．００５〜０．０４０％を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のＣＶＴリング用薄板鋼。
【請求項４】
質量％で、
Ｖ  ：０．０１〜１．０％、
Ｎｂ：０．０１〜１．０％、および、
Ｔａ：０．０１〜１．０％から選択される１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＣＶＴリング用薄板鋼。
【請求項５】
質量％で、
Ｗ  ：０．０１〜１．０％、および、
Ｃｕ：０．０１〜１．０％から選択される１種または２種を含有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＣＶＴリング用薄板鋼。
【請求項６】
質量％で、
ＲＥＭ：０．００５〜０．０２０％を含有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のＣＶＴリング用薄板鋼。
【請求項７】
その表面に窒化処理が施されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のＣＶＴリング用薄板鋼。
【請求項８】
請求項７に記載のＣＶＴリング用薄板鋼を加工して形成されたＣＶＴリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＴリング用薄板鋼に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無断変速機と呼ばれる連続可変トランスミッション（Continuously Variable Transmission:ＣＶＴ）を構成するリングベルトの材料として、一般に、Ｔｉを含有するマルエージング鋼が使用されている。マルエージング鋼の合金組成としては、特許文献１に記載されるように、Ｃ：０．０３％以下、Ｎｉ：１２．０〜２５．０％、Ｃｏ：８．０〜１２．５％、Ｍｏ：３．５〜４．８％、Ｔｉ：０．２〜１．７％およびＡｌ：０．１〜０．３％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるものが公知である。
【０００３】
この種のマルエージング鋼は、高強度を得るためにＴｉを添加している。添加されたＴｉは、鋼中に粗大なＴｉＮ介在物を生じさせ、これが破壊起点となる。そのため、Ｔｉが添加されたマルエージング鋼は、疲労特性が十分でないといった欠点があった。
【０００４】
既存のマルエージング鋼の欠点を補う目的で、種々の提案がなされている。例えば、特許文献２には、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｎｉ：１０．０〜１８．０％、Ｃｏ：５．０〜３０．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ａｌ：０．５〜１．３％、Ｃｒ：１．０〜３．０％、Ｔｉ：０．１０％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｎ：０．０３％以下、および、Ｏ：０．０３％以下であって、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる薄帯用鋼が開示されている。また、同文献には、疲労特性の改善のため、上記薄帯用鋼に窒化処理を施す点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６７６５２号公報
【特許文献２】特開２００６−３２８４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の鋼種は、窒化処理により十分に窒素を内部拡散させて高疲労強度を得る観点から見れば、未だ改善の余地が大きかった。そこで本発明が解決しようとする課題は、窒化処理時の窒素拡散性を損ない難く、高い曲げ疲労強度を発揮可能なＣＶＴリング用薄板鋼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明者が鋭意検討した結果、強化元素として、Ｔｉの添加に代えてＣを添加した成分系にすることが素材自体の強度を向上させるために有効であることが判明した。さらに、これまでＮｉは、マルテンサイト変態を容易にして強度を確保する観点から、その添加量は１０％以上と積極的に添加することが通常であった。ところが、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｌ等とのバランスを考慮しつつ、Ｎｉ添加量を低減させる成分設計とすることが、窒化処理時の窒素拡散性を維持しつつ、高い曲げ疲労強度を発揮させるために有効であるとの知見が得られた。
【０００８】
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、本発明に係るＣＶＴリング用薄板鋼は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｎｉ：６〜９％、Ｃｏ：１２〜２０％、Ｍｏ：１〜５％、Ａｌ：０．５〜１．５％、および、Ｃｒ：１．０〜４．５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、前記不可避的不純物中のＴｉ、Ｓ、Ｐ、Ｎ、Ｏは、Ｔｉ：０．１０％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｎ：０．０３％以下、Ｏ：０．０３％以下に規制されており、かつ、式（１）：３５．５≦［Ｎｉ％］＋１．５×［Ｃｏ％］＋［Ｍｏ％］＋４×［Ａｌ％］≦４０．５、式（２）：１２≦［Ｃｒ％］＋１．５×［Ｍｏ％］＋５．５×［Ａｌ％］≦１９を満たすことを要旨とする。
【０００９】
ここで、上記ＣＶＴリング用薄板鋼は、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１０％、Ｃａ：０．０００１〜０．０１０％、および、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１０％から選択される１種または２種以上を含有していても良い。
【００１０】
また、上記ＣＶＴリング用薄板鋼は、質量％で、Ｚｒ：０．００５〜０．０４０％を含有していても良い。また、上記ＣＶＴリング用薄板鋼は、質量％で、Ｖ：０．０１〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜１．０％、および、Ｔａ：０．０１〜１．０％から選択される１種または２種以上を含有していても良い。また、上記ＣＶＴリング用薄板鋼は、質量％で、Ｗ：０．０１〜１．０％、および、Ｃｕ：０．０１〜１．０％から選択される１種または２種を含有していても良い。また、上記ＣＶＴリング用薄板鋼は、質量％で、ＲＥＭ：０．００５％〜０．０２０％を含有していても良い。
【００１１】
また、上記ＣＶＴリング用薄板鋼は、その表面に窒化処理が施されていても良い。本発明に係るＣＶＴリングは、上記ＣＶＴリング用薄板鋼の表面に窒化処理が施されてなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るＣＶＴリング用薄板鋼は、上記化学組成および条件を採用したことにより、窒化処理時の窒素拡散性を損ない難く、高い曲げ疲労強度を発揮することができる。
【００１３】
ここで、上記特定量のＢ、Ｃａ、および、Ｍｇから選択される１種または２種以上をさらに含有する場合には、疲労強度の向上、熱間加工性の向上に寄与することができる。また、上記特定量のＺｒをさらに含有する場合には、ＴｉＣ生成を抑制し、疲労強度の向上に寄与することができる。また、上記特定量のＶ、Ｎｂ、および、Ｔａから選択される１種または２種以上をさらに含有する場合には、マトリックスに固溶して疲労強度の向上に寄与することができる。また、上記特定量のＷ、および、Ｃｕから選択される１種または２種以上をさらに含有する場合には、マトリックスに固溶して疲労強度の向上に寄与することができる。また、上記特定量のＲＥＭをさらに含有する場合には、高温における耐食性の向上に寄与することができる。
【００１４】
また、上記合金成分を有するＣＶＴリング用薄板鋼が窒化処理される場合には、窒素拡散が阻害され難く、十分な窒素拡散層が形成されるので、疲労強度の向上に寄与することができる。
【００１５】
本発明に係るＣＶＴリングは、上述した本発明に係るＣＶＴリング用薄板鋼を用いて形成されている。そのため、高い曲げ疲労特性を有し、信頼性に優れ、より高トルクの用途にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】窒素拡散層の深さの定義を示す概念的な図である。
【図２】本発明の実施例において行った、曲げ疲労試験の条件を示す概念的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態に係るＣＶＴリング用薄板鋼（以下、「本薄板鋼」ということがある。）について詳細に説明する。本薄板鋼は、以下のような元素を特定割合で含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、前記不可避的不純物の中、特定元素の割合が規制されている。その添加元素の種類、成分割合および限定理由などは、以下の通りである。なお、以下、成分割合の単位は、質量％である。
【００１８】
・Ｃ：０．０５〜０．１５％
従来のマルエージング鋼においては、ＣはＴｉと結合してＴｉＣを形成し、これが強度および靱性を低下させるとして、０．０３％以下という低い含有量に制限されていた。ところが、本発明においては、Ｃは、母相のマルテンサイト相の強化に寄与するとともに、時効によりＣｒおよびＭｏと結合しこれらの炭化物となって析出し強化が図れるため、積極的に添加する。そのため、Ｃ含有量の下限を０．０５％以上とする。Ｃ含有量の下限は、好ましくは、０．０６％以上であると良い。しかし、Ｃ含有量が過剰になると、窒化処理時に十分な窒素拡散層深さが得られず、破壊のパターンが内部起点型から表面起点型に移行し、表面キズや外部環境の影響を受けるとともに、中間工程における炭化物の析出が顕著となり、固溶化処理時の温度を高くする必要が生じる。固溶化処理温度の高温化は結晶粒の粗大化を伴い、疲労強度は低下する傾向にある。優れた曲げ疲労強度特性が得られる観点から、Ｃ含有量の上限を０．１５％以下とする。Ｃ含有量の上限は、好ましくは、０．１４％以下であると良い。
【００１９】
・Ｎｉ：６〜９％
Ｎｉは、窒化特性を損なうことなくＣｏ、Ｍｏ、Ａｌ等と金属間化合物を形成するため、時効硬化特性を高めて引張強度および疲労強度を向上させる。その効果を得るため、Ｎｉ含有量の下限を６％以上とする。Ｎｉ含有量の下限は、好ましくは、７％以上であると良い。しかし、Ｎｉ含有量が過剰になると、Ｍｓ点が低下し、マルテンサイト変態が抑制される。そのため、Ｎｉ含有量の上限を９％以下とする。Ｎｉ含有量の上限は、好ましくは、８．５％以下であると良い。
【００２０】
・Ｃｏ：１２〜２０％
Ｃｏは、窒化特性を損なうことなくＮｉ、Ｍｏ、Ａｌ等と金属間化合物を形成するため、時効硬化特性を高めて引張強度および疲労強度を向上させる。その効果を得るため、Ｃｏ含有量の下限を１２％以上とする。Ｃｏ含有量の下限は、好ましくは、１３％以上であると良い。しかし、Ｃｏ含有量が過剰になると、マルテンサイト変態が困難になる。そのため、Ｃｏ含有量の上限を２０％以下とする。Ｃｏ含有量の上限は、好ましくは、１９％以下であると良い。
【００２１】
・Ｍｏ：１〜５％
Ｍｏは、時効によりＮｉと化合して金属間化合物Ｎｉ３Ｍｏを析出させるだけでなく、Ｃと結合して炭化物を析出させ、それら析出物が二次硬化を引き起こし引張強度および疲労強度を向上させる働きがある。その効果を得るため、Ｍｏ含有量の下限を１％以上とする。Ｍｏ含有量の下限は、好ましくは、２％以上であると良い。しかし、Ｍｏ含有量が過剰になると、窒化特性を損なうとともに延性および靱性を低下させる。そのため、Ｍｏ含有量の上限を５％以下とする。Ｍｏ含有量の上限は、好ましくは、４％以下であると良い。
【００２２】
・Ａｌ：０．５〜１．５％
Ａｌは、溶製時の脱酸剤として機能するとともに、時効によりＮｉと結合して金属間化合物（ＮｉＡｌなど）を析出させ、二次硬化による強度向上の効果をもたらす。その効果を得るため、Ａｌ含有量の下限を０．５％以上とする。Ａｌ含有量の下限は、好ましくは、０．６％以上、より好ましくは、０．７％以上、さらに好ましくは、０．８％以上であると良い。しかし、Ａｌ含有量が過剰になると、窒化特性を損なうとともに延性および靱性が低下する。また、疲労特性の劣化因子であるＡｌ系介在物が増加する。そのため、Ａｌ含有量の上限を１．５％以下とする。Ａｌ含有量の上限は、好ましくは、１．４％以下であると良い。
【００２３】
・Ｃｒ：１．０〜４．５％
Ｃｒは、延性および靱性を向上させるとともに、マトリクスに固溶して耐食性を向上させる。その効果を得るため、Ｃｒ含有量の下限を１．０％以上とする。Ｃｒ含有量の下限は、好ましくは、１．５％以上、より好ましくは、２．０％以上であると良い。しかし、Ｃｒ含有量が過剰になると、窒化特性を損なうとともに引張強度、疲労強度が低下する。そのため、Ｃｒ含有量の上限を４．５％以下とする。Ｃｒ含有量の上限は、好ましくは、４．０％以下であると良い。
【００２４】
本薄板鋼において、以下のＴｉ、Ｓ、Ｐ、Ｎ、Ｏは不可避的不純物である。これらは本薄板鋼にとって有害であるため、以下の割合に規制される。
【００２５】
・Ｔｉ：０．１０％以下
Ｔｉは、ＣおよびＮと結合してＴｉ系の非金属介在物を形成し、疲労強度を低下させ、また、窒化特性を損なわせる。そのため、Ｔｉ含有量は、０．１０％以下に規制する。
【００２６】
・Ｓ：０．００３％以下
Ｓは、被削性を高める元素であるが、被削性をもたらすＭｎＳは、靱性および疲労強度にとって好ましくない存在である。そのため、Ｓ含有量は、０．００３％以下に規制する。Ｓ含有量は、好ましくは、０．００１％以下であると良い。
【００２７】
・Ｐ：０．０３％以下
Ｐは、靱性および疲労強度にとってマイナスとなる成分である。そのため、Ｐ含有量は、０．０３％以下に規制する。
【００２８】
・Ｎ：０．０３％以下
Ｎは、上述のように、Ｔｉ等と化合して、Ｔｉ系の非金属介在物を形成し、それが疲労特性を低下させるため、望まれない元素である。そのため、Ｎ含有量は、０．０３％以下に規制する。Ｎ含有量は、好ましくは、０．０２％以下、より好ましくは、０．０１５％以下であると良い。
【００２９】
・Ｏ：０．０３％以下
Ｏは、Ａｌ等と化合して、酸化物系の非金属介在物を形成し、それが疲労特性を低下させるため、望まれない元素である。そのため、Ｏ含有量は、０．０３％以下に規制する。
【００３０】
本薄板鋼は、上述した必須元素に加えて、さらに、以下の元素を任意に含有していても良い。各元素の成分割合、限定理由などは、次の通りである。
【００３１】
・Ｂ：０．０００１〜０．０１０％、Ｃａ：０．０００１〜０．０１０％、および、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１０％から選択される１種または２種以上
Ｂ、Ｃａ、Ｍｇは、疲労強度の向上に効果があり、また、熱間加工性を向上させる上でも有効な元素である。この効果を得るため、上記元素含有量の下限をいずれも０．０００１％以上とする。しかし、上記元素含有量が過剰になると、窒化特性を損なうとともに低融点の化合物を粒界に析出させたり、酸化物、窒化物を形成させたりするため、鋼の清浄度が低下し、熱間加工性や冷間加工性を低下させる上、破壊起点となるこれら介在物の増加により疲労強度の低下も招く。そのため、上記元素含有量の上限をいずれも０．０１０％以下とする。
【００３２】
・Ｚｒ：０．００５〜０．０４０％
Ｚｒは、ＴｉＣの生成を抑制し、疲労強度の向上に有効な元素である。この効果を得るため、Ｚｒ含有量の下限を０．００５％以上とする。Ｚｒ含有量の下限は、好ましくは、０．０１０％以上であると良い。しかし、Ｚｒ含有量が過剰になると、偏析による靱性低下、および、炭窒化物の形成による疲労強度の低下を招く。そのため、Ｚｒ含有量の上限を０．０４０％以下とする。Ｚｒ含有量の上限は、好ましくは、０．０３０％以下であると良い。
【００３３】
・Ｖ：０．０１〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜１．０％、および、Ｔａ：０．０１〜１．０％から選択される１種または２種以上
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａは、マトリクスに固溶して疲労強度を向上させる。その効果を得るため、上記元素含有量の下限をいずれも０．０１％以上とする。しかし、いずれも上記元素含有量が過剰になると、窒化特性を損なうとともに延性および靱性を低下させる。そのため、上記元素含有量の上限をいずれも１．０％以下とする。上記元素含有量の上限は、いずれも好ましくは、０．９％以下であると良い。
【００３４】
・Ｗ：０．０１〜１．０％、および、Ｃｕ：０．０１〜１．０％から選択される１種または２種
Ｗ、Ｃｕは、マトリクスに固溶して窒化特性を損なうことなく疲労強度を向上させる。その効果を得るため、上記元素含有量の下限をいずれも０．０１％以上とする。しかし、いずれも上記元素含有量が過剰になると、延性および靱性を低下させる。そのため、上記元素含有量の上限をいずれも１．０％以下とする。上記元素含有量の上限は、いずれも好ましくは、０．９％以下であると良い。
【００３５】
・ＲＥＭ：０．００５〜０．０２０％
ＲＥＭは、酸化被膜の密着性を高くして、高温における耐食性を向上させるため、使用環境によって添加することが推奨される。その効果を得るため、ＲＥＭ含有量の下限を０．００５％以上とする。しかし、ＲＥＭ含有量が過剰になると、窒化特性が損なわれるとともに、局部的に融点が低下し、熱間加工性が低下する。そのため、ＲＥＭ含有量の上限を０．０２０％以下とする。ＲＥＭ含有量の上限は、好ましくは、０．０１８％以下であると良い。
【００３６】
ここで、本薄板鋼は、式（１）：３５．５≦［Ｎｉ％］＋１．５×［Ｃｏ％］＋［Ｍｏ％］＋４×［Ａｌ％］≦４０．５の条件を満足している必要がある。疲労強度に寄与するＮｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｌが上記条件式を満たすことにより、時効窒化後の母材部の硬さ、引張強度、疲労強度が良好な値となる。上記条件式の上限は、好ましくは、４０．０以下である。上記条件式の下限は、好ましくは、３６．５以上である。なお、［Ｘ％］とは、Ｘ元素の質量％を示す。以下、同様である。
【００３７】
また、本薄板鋼は、式（２）：１２≦［Ｃｒ％］＋１．５×［Ｍｏ％］＋５．５×［Ａｌ％］≦１９を満たしている必要がある。窒化物を形成しやすい元素は、ある程度までは窒素拡散層の形成に寄与する。上記条件式が１２以上となる場合に、時効窒化後の疲労強度の向上が明確となる。もっとも、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌの過剰添加は、窒化物の形成によって、窒素拡散層深さを浅くし、また、窒素化合物層の形成により疲労特性を著しく損なう場合がある。そのため、本発明では、上記条件式の上限が１９以下に制限される。上記条件式の上限は、好ましくは、１５以下である。
【００３８】
また、本薄板鋼は、窒素拡散層が形成されていても良いし、形成されていなくても良い。但し、最終製品のＣＶＴリングとされた場合には、疲労強度向上による信頼性向上等の観点から、窒素拡散層が形成されていることが好ましい。
【００３９】
上述した本薄板鋼は、例えば、以下のようにして好適に製造することができる。すなわち、本薄板鋼の製造に当たっては、（１）不純物の少ない原料を真空誘導炉で溶解し、鋳造してインゴットにするか、または、（２）スクラップおよび合金元素などの溶解原料をアーク炉で溶解および精錬し、得られた溶鋼を加熱装置および真空装置の付いた取鍋精錬炉に移して真空精錬し、鋳造してインゴットにするという操作を行なう。このようにして得たインゴットを、エレクトロスラグ再溶解法または真空アーク再溶解法により再溶解し、凝固させて再溶解インゴットとする。また、さらに清浄度を改善することを目的として、再溶解において、エレクトロスラグ再溶解法または真空アーク再溶解法を個別もしくは組み合わせで複数回行っても良い。
【００４０】
製造したインゴットは、約１０００〜 １３００℃ の範囲の温度に６〜７２時間程度加熱するソーキングを行ない、空冷した後、熱間加工および冷間加工により板厚１ｍｍ以下の薄板状に加工する。その後、真空中、不活性雰囲気中または弱還元性雰囲気中にて、９００〜１１５０℃の温度にて約１〜６０分間加熱して固溶化処理し、空冷した後、溶接、加工等の工程が入る場合には再度、上記の固溶化処理を行っても良い。また、必要に応じて研磨による表面処理および端部のＲ付け等を行なっても良い。続いて、所定の素材強度を得るため、真空中、不活性雰囲気中または弱還元性雰囲気中にて、１００〜６００℃に１〜３６時間加熱して空冷し、最後に１００〜６００℃で１〜３６時間の窒化処理を行う、もしくは、時効処理を省略して１００〜６００℃で１〜７２時間の時効処理を兼ねた時効窒化処理を行うことによって、ＣＶＴリング用途に適した状態を得ることができる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例を用いてより具体的に説明する。
上述した（２）の方法に従い、スクラップおよび合金原料のアーク炉による溶解−精錬、取鍋精錬炉による真空精錬、および、真空アーク再溶解を行なって、直径５１０ｍｍのインゴットを得た。合金組成は、表１および表２に示す通りである。これらのインゴットを１１５０〜１２００℃で２４時間加熱するソーキングを行なって均質化し、熱間鍛造および熱間圧延により、厚さ４ｍｍの板材とし、次いで、冷間圧延により厚さ０．４ｍｍの薄板材にした。この薄板材に、下記の熱処理を施した。
１）１０００℃に４分間加熱する固溶化処理−空冷
２）５００℃に１６時間加熱する時効処理−空冷
３）大気中２５０℃に１時間加熱する酸化処理
４）窒化雰囲気中で４５０℃に４時間加熱−不活性ガスでガス冷却する時効窒化処理
【００４２】
表１〜表３に、実施例および比較例に係るＣＶＴリング用薄板鋼の合金組成を示す。
【００４３】
【表１】
2011195922.tif 000002
【００４４】
【表２】
2011195922.tif 000003
【００４５】
【表３】
2011195922.tif 000004
【００４６】
作製した実施例および比較例に係るＣＶＴリング用薄板鋼について、下記の試験を行なった。
【００４７】
＜清浄度＞
ＪＩＳ  Ｇ０５５５に定める、鋼中の非金属介在物の点算法による顕微鏡試験方法に準じて、全介在物の面積率（％）を測定し、その鋼の清浄度（ｄ％）とした。試験片は、圧延方向と長手方向が一致するように、板厚０．５ｍｍ×幅５ｍｍ×長さ１０ｍｍの短冊型にした薄板材を５枚重ねて、圧延方向に平行な面（板厚０．５ｍｍ×幅１０ｍｍの面）を被検面観察面となるように樹脂に埋め込み、鏡面研磨することにより製作した。
【００４８】
＜引張り試験＞
ＪＩＳ  Ｚ２２４１に定める、金属引張り試験方法に準じて、引張り強度（Ｎ／ｍｍ２）を測定した。試験片は、ＪＩＳ  Ｚ２２０１による５号試験片とした。
【００４９】
＜Ｔ／２硬さ＞
ＪＩＳ  Ｚ２２４１に定める、ビッカース硬さ試験方法に準じて実施した。試験片は、上記の清浄度試験のために用意したものと同じであって、荷重０．５ Ｎで測定した。測定部位は、横断面の表面から試料厚さの１／２の位置（Ｔ／２）である。測定値は１０点の平均値を採用した。
【００５０】
＜窒素拡散層深さ＞
上記の清浄度試験のために用意したものと同じ試験片について、ＥＰＭＡにより窒素濃度の分布を測定し、図１に示したグラフを描き、表面から窒素（Ｎ）濃度が最低値で飽和するまでの深さをもって、窒素拡散層深さ（μｍ）とした。
【００５１】
＜曲げ疲労特性＞
ＪＩＳ  Ｚ２２７３に定める、金属材料の疲れ試験方法通則に準じて調査した。具体的には、図２に示すように、寸法が０．５ｍｍ×１０ｍｍ×１００ｍｍの短冊型の試験片を、両振り（θ＝１５°）で振幅応力７００〜１８００Ｎ／ｍｍ２、加振速度１０００ｒｐｍの条件下にて、繰り返し曲げ変形させ、破断に至るまでの加振（変形）繰り返し回数を測定した。試験片のつけ根部に加わる垂直応力の最大値を変化させて、破断までの繰り返し回数が１×１０７回以上になる強度を疲労強度（Ｎ／ｍｍ２）とした。
【００５２】
表４〜表６に、各種試験結果を示す。
【００５３】
【表４】
2011195922.tif 000005
【００５４】
【表５】
2011195922.tif 000006
【００５５】
【表６】
2011195922.tif 000007
【００５６】
表１〜表６を比較すると、以下のことが分かる。すなわち、比較例１は、Ｃ含有量が過少であり、引張強度、硬さ、疲労強度に劣る。比較例２は、Ｃ含有量が過大であり、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。
【００５７】
比較例３は、Ｎｉ含有量が過少であり、引張強度、硬さ、疲労強度に劣る。比較例４は、Ｎｉ含有量が過大であり、引張強度、硬さ、疲労強度に劣る。
【００５８】
比較例５は、Ｃｒ含有量が過少であり、疲労強度に劣る。比較例６は、Ｃｒ含有量が過大であり、引張強度、硬さに劣る。また、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。
【００５９】
比較例７は、Ｃｏ含有量が過少であり、式（１）を満足しない。そのため、引張強度、硬さ、疲労強度に劣る。比較例８は、Ｃｏ含有量が過大であり、式（１）を満足しない。そのため、引張強度、硬さ、疲労強度に劣る。
【００６０】
比較例９は、Ｍｏ含有量が過少であり、引張強度、硬さ、疲労強度に劣る。比較例１０は、Ｍｏ含有量が過大である。そのため、引張強度、硬さに劣る。また、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。
【００６１】
比較例１１は、Ａｌ含有量が過少であり、引張強度、硬さ、疲労強度に劣る。比較例１２は、Ａｌ含有量が過大であり、引張強度は高いものの、清浄度に劣り、窒素拡散層深さが浅い。そのため、疲労強度に劣る。
【００６２】
比較例１３は、Ｔｉ含有量が過大である。そのため、いずれの特性にも劣る。比較例１４は、Ｎ含有量が過大であり、清浄度に劣り、疲労強度に劣る。
【００６３】
比較例１５は、Ｏ含有量が過大であり、清浄度、疲労強度に劣る。比較例１６は、Ｐ含有量が過大であり、引張強度、硬さに劣る。また、清浄度、疲労強度に劣る。
【００６４】
比較例１７は、Ｓ含有量が過大であり、引張強度、硬さに劣る。また、清浄度、疲労強度に劣る。比較例１８は、Ｂ含有量が過大であり、清浄度に劣り、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。
【００６５】
比較例１９は、Ｃａ含有量が過大であり、清浄度に劣り、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。比較例２０は、Ｍｇ含有量が過大であり、清浄度に劣り、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。
【００６６】
比較例２１は、Ｚｒ含有量が過大であり、清浄度に劣り、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。比較例２２は、Ｖ含有量が過大であり、清浄度に劣り、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。
【００６７】
比較例２３は、Ｎｂ含有量が過大である。そのため、清浄度に劣り、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。比較例２４は、Ｔａ含有量が過大であり、清浄度に劣り、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。
【００６８】
比較例２５は、Ｗ含有量が過大であり、疲労強度に劣る。比較例２６は、Ｃｕ含有量が過大である。そのため、疲労強度に劣る。比較例２７は、ＲＥＭ含有量が過大であり、清浄度に劣り、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。
【００６９】
比較例２８は、式（１）を満足しない。そのため、引張強度、硬さ、疲労強度に劣る。比較例２９は、式（２）を満足しない。そのため、窒素拡散層深さが浅く、疲労強度に劣る。
【００７０】
これらに対し、実施例は何れも、Ｃ含有量が適切（０．０５ 〜 ０．１５％）であるため、引張強度が高い。Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｌ等とのバランスを考慮しつつ、Ｎｉ含有量を低減（６〜９％）させているので、窒化処理時の窒素拡散性が阻害され難く、窒素拡散層の深さも十分である。その結果、高い疲労強度が実現できている。
【００７１】
上記結果から、これら本発明に係るＣＶＴリング用薄板鋼をＣＶＴリング材料として用いれば、Ｎｉ含有量を低減させて低コスト化を図っても、従来と同等またはそれ以上の高い曲げ疲労特性、寿命を有するＣＶＴリングを得ることができると言える。
【００７２】
以上、本発明の実施形態、実施例について説明した。本発明は、これらの実施形態、実施例に特に限定されることなく、種々の改変を行うことが可能である。
【図１】
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【図２】
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