(57)【要約】【課題】疲労強度と生産性との両立。【解決手段】オーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に鋼部材を加熱してオーステナイト化しつつ、炭素濃度が共析組成よりも高くなるまで浸炭する浸炭工程と、オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低くかつ恒温変態曲線のノーズ温度よりも高い温度まで鋼部材を降温し、浸炭工程で形成されたオーステナイトをパーライト化するパーライト化工程と、その後Ａ３よりも高温に鋼部材を再加熱して急冷する焼入れ工程と、を備えた鋼部材の製造方法。パーライト化工程は、Ａ１よりも低くかつ６８０℃よりも高い温度まで鋼部材を降温して保持し、浸炭工程で形成されたオーステナイトの一部をパーライト化する第１パーライト析出工程と、６８０℃以下かつノーズ温度よりも高い温度まで鋼部材をさらに降温して保持し、第１パーライト析出工程で残留したオーステナイトをパーライト化する第２パーライト析出工程とを備える。【選択図】図１
2019127623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に鋼部材を加熱してオーステナイト化しつつ、炭素濃度が共析組成よりも高くなるまで浸炭する浸炭工程と、
オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低くかつ恒温変態曲線のノーズ温度よりも高い温度まで前記鋼部材を降温し、前記浸炭工程において形成されたオーステナイトをパーライト化するパーライト化工程と、
前記パーライト化工程の後、前記オーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に前記鋼部材を再加熱して急冷する焼入れ工程と、を備えた鋼部材の製造方法であって、
前記パーライト化工程は、
前記オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低くかつ６８０℃よりも高い温度まで前記鋼部材を降温して保持し、前記浸炭工程において形成されたオーステナイトの一部をパーライト化する第１パーライト析出工程と、
６８０℃以下かつ前記ノーズ温度よりも高い温度まで前記鋼部材をさらに降温して保持し、前記第１パーライト析出工程において残留したオーステナイトをパーライト化する第２パーライト析出工程と、を備える、
鋼部材の製造方法。
【請求項２】
前記第１パーライト析出工程における保持温度を７１０℃以下とする、
請求項１に記載の鋼部材の製造方法。
【請求項３】
前記第２パーライト析出工程における保持温度を６００℃以上６５０℃以下とする、
請求項１又は２に記載の鋼部材の製造方法。
【請求項４】
前記浸炭工程において前記鋼部材が収容される熱処理室の外壁を、赤外線を透過する材質から構成し、
前記外壁の外側に設置された赤外線ヒータによって前記鋼部材を加熱する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼部材の製造方法。
【請求項５】
前記浸炭工程の後、前記熱処理室に前記鋼部材を収容したまま、前記パーライト化工程及び前記焼入れ工程における再加熱を連続して行う、
請求項４に記載の鋼部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼部材の製造方法に関し、浸炭した後、再加熱して焼入れする鋼部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば歯車や軸受けなどの鋼部材では、耐摩耗性や疲労強度が要求されるため、鋼部材の表層部に硬化層が形成されている。例えば、製品形状に加工した鋼部材を、浸炭した後、再加熱して焼入れすることにより、鋼部材の表層部に硬化層を形成する。
特許文献１には、浸炭後にオーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低温まで降温して保持し、その後、再加熱して焼入れる鋼部材の製造方法が開示されている。
【０００３】
浸炭時にオーステナイト化された鋼部材を、オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低温まで降温して保持すると、鋼部材のミクロ組織がオーステナイトからパーライトに変化する。そして、焼入れのための再加熱によって、ミクロ組織がパーライトからオーステナイトに変化し、焼入れによって、ミクロ組織がオーステナイトからマルテンサイトに変化する。ここで、パーライトは、フェライトからなる層（以下、フェライト層）とセメンタイトからなる層（以下、セメンタイト層）とが交互に積層されたラメラ構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７９８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明者らは、浸炭した後、再加熱して焼入れる鋼部材の製造方法に関し、以下の問題点を見出した。
ここで、図９は、８８５℃でオーステナイト化された共析鋼（０．７７質量％Ｃ）の恒温変態曲線を示すＴＴＴ（Time Temperature Transformation）図である。横軸は時間（秒）を対数で示し、縦軸は温度（℃）を示している。特許文献１に開示された浸炭後にオーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低温まで降温して保持する工程についても、図９を参照して説明することができる。
【０００６】
図９に示すように、浸炭後にパーライト変態させるために保持する温度（以下、「パーライト化温度」）は、オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低温であり、恒温変態曲線のノーズ温度Ｔｎよりも高温である。そして、パーライト化温度における保持時間が、パーライト変態開始曲線Ｐｓを超えるとパーライト変態が開始する。また、パーライト化温度における保持時間が、パーライト変態終了曲線Ｐｆを超えるとパーライト変態が終了する。
【０００７】
図９に示すように、パーライト化温度がノーズ温度Ｔｎに近付いて低くなると、パーライトのラメラ間隔が小さくなり、細かいパーライトが形成される。他方、パーライト化温度がオーステナイト変態開始温度Ａ１に近付いて高くなると、パーライトのラメラ間隔が大きくなり、粗いパーライトが形成される。
【０００８】
特許文献１に開示されたパーライト化温度は６８０℃以下であるため、パーライトのラメラ間隔が小さく、再加熱によって、パーライトを構成するセメンタイト層が消失し、焼入れ処理した後に充分な疲労強度が得られないという問題があった。
ここで、単純にパーライト化温度を高くすると、図９に示すように、パーライト変態が終了するまでの時間が急激に長くなり、生産性が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、疲労強度と生産性とを両立可能な鋼部材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】
【００１０】
本発明の一態様に係る鋼部材の製造方法は、
オーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に鋼部材を加熱してオーステナイト化しつつ、炭素濃度が共析組成よりも高くなるまで浸炭する浸炭工程と、
オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低くかつ恒温変態曲線のノーズ温度よりも高い温度まで前記鋼部材を降温し、前記浸炭工程において形成されたオーステナイトをパーライト化するパーライト化工程と、
前記パーライト化工程の後、前記オーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に前記鋼部材を再加熱して急冷する焼入れ工程と、を備えた鋼部材の製造方法であって、
前記パーライト化工程は、
前記オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低くかつ６８０℃よりも高い温度まで前記鋼部材を降温して保持し、前記浸炭工程において形成されたオーステナイトの一部をパーライト化する第１パーライト析出工程と、
６８０℃以下かつ前記ノーズ温度よりも高い温度まで前記鋼部材をさらに降温して保持し、前記第１パーライト析出工程において残留したオーステナイトをパーライト化する第２パーライト析出工程と、を備えるものである。
【００１１】
本発明の一態様に係る鋼部材の製造方法では、パーライト化工程が、オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低くかつ６８０℃よりも高い温度まで鋼部材を降温して保持し、浸炭工程において形成されたオーステナイトの一部をパーライト化する第１パーライト析出工程を備える。６８０℃以下かつノーズ温度よりも高い温度まで鋼部材をさらに降温して保持し、第１パーライト析出工程において残留したオーステナイトをパーライト化する第２パーライト析出工程と、を備える。
第１パーライト析出工程では、析出するパーライトのラメラ間隔が大きくなり、焼入れ工程の再加熱によって、パーライトを構成するセメンタイト層が分断され微細粒となって残留する。その結果、焼入れ後の鋼部材の疲労強度が向上する。また、第２パーライト析出工程によって、パーライト変態が終了するまでの時間が長くなることを抑制することができる。
すなわち、鋼部材の疲労強度と生産性とを両立させることができる。
【００１２】
前記第１パーライト析出工程における保持温度を７１０℃以下としてもよい。７１０℃以下とすることによって、処理時間を短縮することができる。
【００１３】
前記第２パーライト析出工程における保持温度を６００℃以上６５０℃以下としてもよい。６００℃以上とすることによって、再加熱において消費するエネルギーを抑制することができると共に、６５０℃以下とすることによって、処理時間を短縮することができる。
【００１４】
前記浸炭工程において前記鋼部材が収容される熱処理室の外壁を、赤外線を透過する材質から構成し、前記外壁の外側に設置された赤外線ヒータによって前記鋼部材を加熱してもよい。熱処理室の内部の雰囲気を加熱せずに鋼部材のみを加熱することができるため、ヒータを切った際に、急速に鋼部材を冷却することができる。
【００１５】
前記浸炭工程の後、前記熱処理室に前記鋼部材を収容したまま、前記パーライト化工程及び前記焼入れ工程における再加熱を連続して行ってもよい。浸炭工程、パーライト化工程、及び焼入れ工程の加熱を１つの熱処理室で行うため、鋼部材の製造装置をコンパクトにすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、疲労強度と生産性とを両立可能な鋼部材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法を示す温度チャートである。
【図２】第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法に用いる製造装置の模式図である。
【図３】第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法に用いる他の製造装置の模式図である。
【図４】第１の実施形態の比較例に係る鋼部材の製造方法を示す温度チャートである。
【図５】第１の実施形態の実施例に係る鋼部材の製造方法を示す温度チャートである。
【図６】比較例及び実施例に係る鋼部材における深さ方向の硬さプロファイルを示すグラフである。
【図７】比較例及び実施例に係る鋼部材のミクロ組織写真である。
【図８】焼入れ後の比較例及び実施例に係る鋼部材のローラピッチング疲労試験の結果を示すグラフである。
【図９】８８５℃でオーステナイト化された共析組成（０．７７質量％Ｃ）を有する炭素鋼のＴＴＴ（Time-Temperature-Transformation）図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１９】
（第１の実施形態）
＜鋼部材の製造方法＞
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法について説明する。第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法は、耐摩耗性や疲労強度が要求される歯車や軸受けなどの鋼部材の製造方法として好適である。鋼部材の材質は、特に限定されないが、例えば炭素濃度が０．２５質量％以下の低炭素鋼や合金鋼を用いることができる。一例として、ＪＩＳ規格の機械構造用クロムモリブデン鋼ＳＣＭ４２０を挙げることができる。
【００２０】
図１は、第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法を示す温度チャートである。図１の横軸は時間（ｓ）、縦軸は温度（℃）である。図１に示すように、第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法は、浸炭工程、パーライト化工程、焼入れ工程を備えている。第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法では、浸炭工程の後、パーライト化工程を行い、その後、焼入れ工程を行う。ここで、パーライト化工程は、粗大パーライト析出工程（第１パーライト析出工程）と微細パーライト析出工程（第２パーライト析出工程）とを含む。
【００２１】
まず、浸炭工程では、オーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温の温度Ｔ１に鋼部材を加熱して保持する。ここで、鋼部材の表面の炭素濃度が共析組成（０．７７質量％）以上になるまで浸炭工程を行う。温度Ｔ１は、例えば９５０〜１１５０℃である。浸炭工程において、鋼部材は、オーステナイト化され、オーステナイト単相となる。
【００２２】
浸炭方法としては、真空浸炭を用いることができる。具体的には、炉内の雰囲気を例えば２ｋＰａ以下に減圧しつつ、浸炭ガスを炉内に導入する。浸炭ガスとしては、例えばアセチレン、メタン、プロパン、エチレン等の炭化水素ガスを用いることができる。鋼部材の表面において浸炭ガスが分解し、生成された炭素が鋼の表面から内部に向かって拡散することによって、鋼部材の表層部に浸炭層が形成される。
【００２３】
次に、粗大パーライト析出工程では、浸炭工程における温度Ｔ１からオーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低温かつ６８０℃より高温の温度Ｔ２まで降温して保持する。ここで、図９に示した恒温変態曲線を参照して説明する。粗大パーライト析出工程では、温度Ｔ２に保持する時間を、パーライト変態開始曲線Ｐｓよりも長く、パーライト変態終了曲線Ｐｆよりも短くする。温度Ｔ２は、例えば７１０℃以下である。７１０℃以下とすることによって、処理時間を短縮することができる。一例として、温度Ｔ２を７００℃とした場合、保持時間は１０分程度とする。
【００２４】
すなわち、粗大パーライト析出工程では、オーステナイトの一部をパーライト変態させる。そのため、粗大パーライト析出工程が終了した時点において、鋼部材のミクロ組織はオーステナイトとパーライトとが混在した組織となる。より詳細には、炭素濃度が共析組成を超えている鋼部材の表層部では、オーステナイトと初析セメンタイトとパーライトとが混在した組織となる。炭素濃度が共析組成未満である鋼部材の内部（すなわちバルク）では、オーステナイトと初析フェライトとパーライトとが混在した組織となる。
【００２５】
粗大パーライト析出工程における温度Ｔ２は６８０℃より高温であって、次の微細パーライト析出工程における温度Ｔ３よりも高温である。そのため、粗大パーライト析出工程において形成されるパーライトのラメラ間隔は、微細パーライト析出工程において形成されるパーライトよりもラメラ間隔が大きくなる。
【００２６】
次に、微細パーライト析出工程では、粗大パーライト析出工程における温度Ｔ２から温度Ｔ３まで降温して保持する。温度Ｔ３は、図９に示した恒温変態曲線におけるノーズ温度Ｔｎより高温かつ６８０℃より低温である。微細パーライト析出工程では、粗大パーライト析出工程において残留したオーステナイトを全てパーライト変態させる。温度Ｔ３は、例えば６００〜６５０℃である。６５０℃以下とすることによって、処理時間を短縮することができる。一例として、温度Ｔ３を６５０℃とした場合、保持時間は３０分程度とする。他方、６００℃以上とすることによって、再加熱において消費するエネルギーを抑制することができる。
【００２７】
微細パーライト析出工程が終了した時点において、鋼部材のミクロ組織は、全体がパーライトとなる。但し、粗大パーライト析出工程において形成されたラメラ間隔の大きい粗大パーライトと、微細パーライト析出工程において形成されたラメラ間隔の小さい微細パーライトとが混在している。ここで、上述の通り、パーライトは、フェライト層とセメンタイト層とが交互に積層されたラメラ構造を有する。
【００２８】
最後に、焼入れ工程では、微細パーライト析出工程における温度Ｔ３からオーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温の温度Ｔ４に鋼部材を加熱して保持した後、急冷する。焼入れ工程のための温度Ｔ４での加熱によって、ミクロ組織がパーライトからオーステナイトに変化し、急冷によって、ミクロ組織がオーステナイトからマルテンサイトに変化する。焼入れ工程によって、鋼部材の表層部に形成された浸炭層が硬化する。
【００２９】
以上に説明した通り、第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法では、浸炭工程の後、微細パーライト析出工程の前に、粗大パーライト析出工程を行う。すなわち、オーステナイトの一部を６８０℃よりも高温においてパーライト変態させる。そのため、粗大パーライト析出工程では、析出するパーライトのラメラ間隔が大きくなり、焼入れ工程の再加熱によって、パーライトを構成するセメンタイト層が分断され微細粒となって残留する。その結果、焼入れ後の鋼部材の疲労強度が向上する。
【００３０】
また、粗大パーライト析出工程の後、温度Ｔ２から温度Ｔ３まで降温し、微細パーライト析出工程においてパーライト変態を終了させる。そのため、パーライト変態が終了するまでの時間が長くなることを抑制することができる。すなわち、生産性の低下も抑制することができる。
このように、第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法によって、鋼部材の疲労強度と生産性とを両立させることができる。
【００３１】
＜鋼部材の製造装置＞
次に、図２を参照して、第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法に用いる製造装置について説明する。図２は、第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法に用いる製造装置の模式図である。図２に示すように、この製造装置は、熱処理装置１０及び冷却装置２０を備えている。図２に示した製造装置では、熱処理装置１０において、図１に示した浸炭工程、粗大パーライト析出工程、微細パーライト析出工程、焼入れ工程の加熱を連続して行う。その後、鋼部材３０を冷却装置２０に搬送し、図１に示した焼入れ工程の冷却を行う。
【００３２】
図２に示すように、熱処理装置１０は、熱処理室１１、ヒータ１２、真空ポンプＰを備えている。密閉可能な箱状の熱処理室１１の内部に鋼部材３０が収容される。図２の例では、鋼部材３０は歯車である。熱処理室１１の外壁の外側には、鋼部材３０を加熱するためのヒータ１２が設置されている。ヒータ１２としては、例えば赤外線ヒータを用いることができる。その場合、ヒータ１２が設置された熱処理室１１の外壁は、赤外線を透過する石英等の材料から構成される。
【００３３】
図２に示すように、熱処理室１１の外壁の外側に設置されたヒータ１２（赤外線ヒータ）によって加熱することにより、熱処理室１１の内部の雰囲気を加熱せずに鋼部材３０のみを加熱することができる。そのため、ヒータ１２を切った際に、急速に鋼部材３０を冷却することができる。さらに、熱処理室１１の外壁を二重構造とし、鋼部材３０を冷却する際に、その間に冷却水、冷却ガス、液体窒素などの冷媒を流してもよい。冷却時間をさらに短縮し、生産性を向上させることができる。
【００３４】
また、ヒータ１２として赤外線ヒータを用いると、鋼部材３０の形状等が変化しても均一に加熱することができ、段替えが不要となる。さらに、図２に示すように、複数の鋼部材３０を同時に加熱することができる。
なお、ヒータ１２として例えば誘導加熱ヒータを用いてもよいが、鋼部材３０の形状等に応じて段替えが必要になる。
【００３５】
図２に示すように、熱処理室１１の内部は真空ポンプＰによって減圧することができる。また、熱処理室１１の内部にアセチレン（Ｃ２Ｈ２）などの浸炭ガスを導入することができる。浸炭工程では、熱処理室１１の内部を真空ポンプＰによって減圧しながら、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）などの浸炭ガスを導入する。浸炭工程が終了する際、浸炭ガスの導入を停止し、熱処理室１１の内部を真空ポンプＰによって減圧しながら、粗大パーライト析出工程、微細パーライト析出工程、焼入れ工程における加熱を連続して行う。
【００３６】
冷却装置２０は、焼入れ室２１、冷媒噴射部２２を備えている。密閉可能な箱状の焼入れ室２１の内部に、熱処理装置１０において焼入れのために加熱された鋼部材３０が搬送される。焼入れ室２１の天井部には冷媒噴射部２２が設けられており、冷媒噴射部２２から鋼部材３０に向かって冷媒２３が吹き付けられる。冷媒としては、水、油、不活性ガス等を用いることができる。
【００３７】
図２に示した製造装置では、浸炭工程、パーライト化工程（粗大パーライト析出工程及び微細パーライト析出工程）、焼入れ工程の加熱を１つの熱処理装置１０で行うため、製造装置をコンパクトにすることができる。
なお、例えば浸炭工程の前に鋼部材３０を予め加熱しておく予備加熱室（不図示）を別途設けてもよい。熱処理装置１０において鋼部材３０を処理している間に、予備加熱室において他の鋼部材３０を予め加熱しておくことができるため、生産性が向上する。
【００３８】
＜鋼部材の他の製造装置＞
次に、図３を参照して、第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法に用いる他の製造装置について説明する。図３は、第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法に用いる他の製造装置の模式図である。図３に示すように、この製造装置は、浸炭処理装置１０ａ、パーライト化処理装置１０ｂ、焼入れ加熱装置１０ｃ及び冷却装置２０を備えている。
【００３９】
図３に示した製造装置では、まず、浸炭処理装置１０ａにおいて、図１に示した浸炭工程を行う。次に、鋼部材３０をパーライト化処理装置１０ｂに搬送し、図１に示した粗大パーライト析出工程及び微細パーライト析出工程を行う。次に、鋼部材３０を焼入れ加熱装置１０ｃに搬送し、図１に示した焼入れ工程の加熱を行う。最後に、鋼部材３０を冷却装置２０に搬送し、図１に示した焼入れ工程の冷却を行う。
【００４０】
図３に示すように、浸炭処理装置１０ａは、熱処理室１１ａ、ヒータ１２ａを備えている。図２に示した熱処理装置１０と同様に、浸炭処理装置１０ａも真空ポンプＰを備えていると共に浸炭ガスを導入することができるが、図３では省略されている。浸炭処理装置１０ａは、例えば汎用の真空加熱炉であって、熱処理室１１ａの内壁に、鋼部材３０を加熱するためのヒータ１２ａが設置されている。
【００４１】
図３に示すように、パーライト化処理装置１０ｂは、熱処理室１１ｂ、ヒータ１２ｂを備えている。図２に示した熱処理装置１０と同様に、パーライト化処理装置１０ｂも真空ポンプＰを備えているが、図３では省略されている。浸炭処理装置１０ａと同様に、パーライト化処理装置１０ｂも、例えば汎用の真空加熱炉であって、熱処理室１１ｂの内壁に、鋼部材３０を加熱するためのヒータ１２ｂが設置されている。
【００４２】
図３に示すように、焼入れ加熱装置１０ｃは、熱処理室１１ｃ、ヒータ１２ｃを備えている。図２に示した熱処理装置１０と同様に、焼入れ加熱装置１０ｃも真空ポンプＰを備えているが、図３では省略されている。浸炭処理装置１０ａと同様に、焼入れ加熱装置１０ｃも、例えば汎用の真空加熱炉であって、熱処理室１１ｃの内壁に、鋼部材３０を加熱するためのヒータ１２ｃが設置されている。
なお、冷却装置２０は、図２に示した製造装置の冷却装置２０と同様であるため、説明を省略する。
【００４３】
図２に示した製造装置では、浸炭工程、パーライト化工程（粗大パーライト析出工程及び微細パーライト析出工程）、焼入れ工程の加熱を１つの熱処理装置１０で行う。これに対し、図３に示した製造装置では、浸炭工程、パーライト化工程（粗大パーライト析出工程及び微細パーライト析出工程）、焼入れ工程の加熱を別々の装置で行う。そのため、それぞれの装置で異なる鋼部材３０を平行して処理することができ、生産性に優れている。
【００４４】
＜実施例＞
以下に、第１の実施形態の比較例及び実施例について説明する。
比較例及び実施例に係る鋼部材としては、ＪＩＳ規格ＳＣＭ４２０からなる鋼部材を用いた。試験片の形状は、ローラピッチング疲労試験を行うため、直径２６ｍｍ、長さ１３０ｍｍの丸棒形状とした。ここで、図４は、第１の実施形態の比較例に係る鋼部材の製造方法を示す温度チャートである。また、図５は、第１の実施形態の実施例に係る鋼部材の製造方法を示す温度チャートである。
【００４５】
まず、図４、図５に示すように、比較例及び実施例に係る鋼部材については、いずれも１１００℃において１２分間、浸炭を行った。
次に、図４に示すように、比較例に係る鋼部材については、６５０℃において３０分間、パーライト化処理を行った。一方、図５に示すように、実施例に係る鋼部材については、７００℃において１０分間、粗大パーライト析出処理を行った後、６５０℃において３０分間、微細パーライト析出処理を行った。
【００４６】
最後に、図４に示すように、比較例に係る鋼部材については、８５０℃において１分間加熱した後、水冷して焼入れた。一方、図５に示すように、実施例に係る鋼部材については、９００℃において１分間加熱した後、水冷して焼入れた。
【００４７】
焼入れ後の比較例及び実施例に係る鋼部材について、ビッカース硬さ測定、ミクロ組織観察、ローラピッチング疲労試験を実施した。
また、図４、図５に破線で示すように、パーライト化処理（微細パーライト析出処理）後に水冷した比較例及び実施例に係る鋼部材について、ビッカース硬さ測定、ミクロ組織観察を実施した。
ローラピッチング疲労試験条件については、回転数を２０００ｒｐｍ、滑り率を−４０％、油温を８０℃、油量を１．５Ｌ／ｍｉｎとした。潤滑油にはＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）であるＪＷＳ３３０９を使用した。
【００４８】
図６は、比較例及び実施例に係る鋼部材における深さ方向の硬さプロファイルを示すグラフである。横軸は表面からの深さ（ｍｍ）、縦軸はビッカース硬さ（ＨＶ）を示している。図６には、パーライト化処理後の比較例及び実施例に係る鋼部材のビッカース硬さと、焼入れ後の比較例及び実施例に係る鋼部材のビッカース硬さとが、プロットされている。図６に示すように、比較例及び実施例に係る鋼部材のいずれについても、表面から深さ０．７ｍｍ程度まで浸炭層が形成されていた。
【００４９】
図６に示すように、パーライト化処理後の鋼部材については、浸炭層において、比較例よりも実施例の方が、ビッカース硬さが５０〜１００ＨＶ程度低かった。実施例に係る鋼部材では、比較例のパーライト化処理よりも高温の粗大パーライト析出処理において粗大パーライトを析出させたため、硬度が低くなったものと推察される。
他方、図６に示すように、焼入れ後の鋼部材については、浸炭層において、比較例と実施例とのビッカース硬さは同等であった。但し、深さ０．４〜０．６ｍｍでは、比較例よりも実施例のビッカース硬さの方が高かった。
【００５０】
図７は、比較例及び実施例に係る鋼部材のミクロ組織写真である。図７には、パーライト化処理後の比較例及び実施例に係る鋼部材のミクロ組織と、焼入れ後の比較例及び実施例に係る鋼部材のミクロ組織が、並べて示されている。図７に示すように、パーライト化処理後の鋼部材については、比較例に比べ実施例のミクロ組織においてラメラ間隔が大きくなっているのが確認できた。また、焼入れ後の鋼部材については、比較例のミクロ組織ではセメンタイトが確認できなかったのに対し、実施例のミクロ組織ではセメンタイトの微細粒が確認できた。
【００５１】
図８は、焼入れ後の比較例及び実施例に係る鋼部材のローラピッチング疲労試験の結果を示すグラフである。横軸はピッチングが発生した繰り返し数（回）、縦軸は試験片に負荷したヘルツ面圧（ＭＰａ）を示している。図７に示すように、比較例に係る鋼部材の疲労強度に対し、実施例に係る鋼部材の疲労強度は、１．３倍程度であった。このように、第１の実施形態に係る鋼部材の製造方法を適用することによって、製造された鋼部材の疲労強度が向上することが確認できた。
【００５２】
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  熱処理装置
１０ａ  浸炭処理装置
１０ｂ  パーライト化処理装置
１０ｃ  加熱装置
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  熱処理室
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  ヒータ
２０  冷却装置
２１  焼入れ室
２２  冷媒噴射部
２３  冷媒
３０  鋼部材
Ｐ  真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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