(57)【要約】【課題】リサイクル性に優れ、無段変速機ベルトの製造において製造工程負荷の軽減を図り、かつリサイクル性に優れた無段変速機ベルトを提供する。【解決手段】Ｃ：０.１５％以下，Ｓi：２.０％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｐ：０.０６０％以下，Ｓ：０.０２０％以下，Ｎi：３.０〜１０.０％，Ｃr：１２.０〜２０.０％，Ｎ：０.１０％以下，Ｍo：４.０％以下，Ｔi：０.７０％以下，Ｏ：０.０２％以下であり、必要に応じてＣu：５.０％以下，Ｎb：０.５０％以下，Ａl：２.０％以下，Ｂ：０.０１５％以下，ＲＥＭ：０.２０％以下，Ｙ：０.２０  ％以下，Ｃa：０.１０％以下，およびＭg：０.１０％以下のうち１種以上を含有し、Ｍd(Ｎ)＝５８０−５２０Ｃ−２Ｓi−１６Ｍn−１６Ｃr−２３Ｎi−２６Ｃu−３００Ｎ−１０Ｍoが１００を超えるマルテンサイト系鋼材に時効窒化処理を施した無段変速機ベルト。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０.１５％以下，Ｓi：２.０％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｐ：０.０６０％以下，Ｓ：０.０２０％以下，Ｎi：３.０〜１０.０％，Ｃr：１２.０〜２０.０％，Ｎ：０.１０％以下，Ｍo：４.０％以下，Ｔi：０.７０％以下，Ｏ：０.０２％以下であり、残部がＦeおよび不可避的不純物からなり、かつ下記(１)式で定義されるＭd(Ｎ)値が１００を超えるように成分調整された無段変速機ベルト用の鋼。
Ｍd(Ｎ)＝５８０−５２０Ｃ−２Ｓi−１６Ｍn−１６Ｃr−２３Ｎi−２６Ｃu−３００Ｎ−１０Ｍo  ……(１)
【請求項２】
質量％で、Ｃ：０.１５％以下，Ｓi：２.０％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｐ：０.０６０％以下，Ｓ：０.０２０％以下，Ｎi：３.０〜１０.０％，Ｃr：１２.０〜２０.０％，Ｎ：０.１０％以下，Ｍo：４.０％以下，Ｔi：０.７０％以下，Ｏ：０.０２％以下であり、さらにＣu：５.０％以下，Ｎb：０.５０％以下，Ａl：２.０％以下，Ｂ：０.０１５％以下，ＲＥＭ：０.２０％以下，Ｙ：０.２０  ％以下，Ｃa：０.１０％以下，およびＭg：０.１０％以下のうち１種または２種以上を含有し、残部がＦeおよび不可避的不純物からなり、かつ下記(１)式で定義されるＭd(Ｎ)値が１００を超えるように成分調整された無段変速機ベルト用の鋼。
Ｍd(Ｎ)＝５８０−５２０Ｃ−２Ｓi−１６Ｍn−１６Ｃr−２３Ｎi−２６Ｃu−３００Ｎ−１０Ｍo  ……(１)
【請求項３】
Ｎ含有量が０.０５％以下である請求項１または２に記載の鋼。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の鋼からなる鋼板を溶体化処理することにより６０体積％以上のマルテンサイトを生成させた鋼板であって、溶接によりリング状にしてリング圧延に供するための鋼板。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の鋼からなる溶体化処理後の鋼板を溶接してリング状にしたのちリング圧延することにより、溶接部および母材部とも８０積％を超えるマルテンサイト（加工誘起マルテンサイトを含む）を有する組織とした素材ベルトであって、後工程で表面を窒化して無段変速機ベルトを得るための素材ベルト。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の鋼からなる溶体化処理後の鋼板を溶接してリング状にしたのちリング圧延し、その後の工程で表面を窒化して得られた無段変速機ベルトであって、鋼素地は溶接部および母材部とも８０体積％を超えるマルテンサイト（加工誘起マルテンサイトを含む）を有する組織を呈し、表層部が窒化層で覆われた無段変速機ベルト。
【請求項７】
板厚０.０３〜０.５ｍｍ，幅３〜５０ｍｍであり、引張強さが１３００Ｎ／ｍｍ2以上，疲労限界応力が６００Ｎ／ｍｍ2以上である請求項６に記載の無段変速機ベルト。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載の鋼からなる溶体化処理後の鋼板を溶接してリング状にしたのち、圧延率３〜６０％のリング圧延を施し、その後、３００〜６００℃の窒化環境下に１〜２０分間曝すことにより時効処理および窒化処理を同時に行う無段変速機ベルトの製造法。
【請求項９】
請求項１〜３のいずれかに記載の鋼からなる溶体化処理後の鋼板を溶接してリング状にしたのち、圧延率３〜６０％のリング圧延を施し、その後、バレル研摩，ショットピーニング処理およびショットブラスト処理のうち１種または２種以上を施したのち、３００〜６００℃の窒化環境下に１〜２０分間曝すことにより窒化処理および時効処理を同時に行う無段変速機ベルトの製造法。
【請求項１０】
窒化環境がアンモニアガスを主成分とするガスである請求項８または９に記載の製造法。
【請求項１１】
窒化環境がＮaＣＮ，ＫＣＮ，ＮaＣＮＯおよびＫＣＮＯの１種または２種以上を基本成分とし、これにＮa2ＣＯ3およびＫ2ＣＯ3の１種または２種を添加した溶融塩である請求項８または９に記載の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接によりリング状にしたのちリング圧延して製造される無段変速機ベルト用の鋼，鋼板および素材ベルト並びに無段変速機ベルトおよびその製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無段変速機ベルトに用いる金属リング材としては１８Ｎiマルエージング鋼が使用されてきた。この材料は焼入れ状態でほぼマルテンサイト単相であり、時効処理によって硬度を上昇させ、さらに窒化処理で表面層を硬化させることで素材の耐摩耗性や疲労特性を付与することが可能である。しかし、１８Ｎiマルエージング鋼はＣoを１０％以上含有しているために非常に高価であり、リサイクル性にも問題がある。また、リング溶接時の熱履歴で硬度が上昇するので、そのままリング圧延に供すると板厚制御や周長制御が難しくなる。このため、リング溶接後に焼鈍工程を入れているのが現状であり、工程負荷も大きい。
【０００３】
下記特許文献１には、１８Ｎiマルエージング鋼よりもさらに疲労特性を向上させた無段変速機ベルト用材料として、準安定オーステナイト系ステンレス鋼を使用したものが記載されている。これは、リング圧延時に加工誘起マルテンサイトを生成させ、さらに時効窒化処理を施すことにより非常に高い疲労特性を実現したものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６３９９８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の準安定オーステナイト系鋼は、溶体化処理後において基本的にオーステナイト単相組織であるから、十分な量の加工誘起マルテンサイトを確保するためにはリング圧延の工程に大きな負荷がかかる。特に溶接部は歪の少ないオーステナイト単相組織となるため、母材部と溶接部とでほとんど差のない組織状態を得るにはリング圧延での負荷を増大させる必要がある。また、リング圧延後もオーステナイト相が多く存在するので窒化処理には長時間を要する。特許文献１によると時効窒化処理は２０分以上必要であるとされるが、発明者らのその後の調査の結果、２０分程度の短時間では必ずしも安定して窒化が達成ないことがわかった。
【０００６】
一方、昨今では無段変速機の設計技術の進歩等により、特許文献１の材料ほど高い疲労特性を必要としないリング材の用途も増えつつある。特許文献１の材料はコストおよび特性の面で必ずしも合理的とは言えない。
【０００７】
本発明は、リサイクル性に優れ、リング圧延時に周長制御・板厚制がし易く、かつ、リング圧延や窒化処理の工程負荷を大幅に軽減できる無段変速機ベルト用材料であって、特にコスト・性能バランスに優れたもの、およびそれを用いた無段変速機ベルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らの詳細な研究の結果、上記目的は特定組成に調整されたマルテンサイト系ステンレス鋼を使用することにより達成できることがわかった。すなわち、上記目的は、Ｃ：０.１５％以下，Ｓi：２.０％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｐ：０.０６０％以下，Ｓ：０.０２０％以下，Ｎi：３.０〜１０.０％，Ｃr：１２.０〜２０.０％，Ｎ：０.１０％以下好ましくは０.０５％以下，Ｍo：４.０％以下，Ｔi：０.７０％以下，Ｏ：０.０２％以下であり、さらに必要に応じてＣu：５.０％以下，Ｎb：０.５０％以下，Ａl：２.０％以下，Ｂ：０.０１５％以下，ＲＥＭ：０.２０％以下，Ｙ：０.２０  ％以下，Ｃa：０.１０％以下，およびＭg：０.１０％以下のうち１種または２種以上を含有し、残部がＦeおよび不可避的不純物からなり、かつ下記(１)式で定義されるＭd(Ｎ)値が１００を超えるように成分調整された無段変速機ベルト用の鋼よって達成される。
Ｍd(Ｎ)＝５８０−５２０Ｃ−２Ｓi−１６Ｍn−１６Ｃr−２３Ｎi−２６Ｃu−３００Ｎ−１０Ｍo  ……(１)
ここで、(１)式の元素記号の箇所には質量％で表された当該元素の含有量が代入される。
【０００９】
また、前記の鋼からなる鋼板を溶体化処理することにより６０体積％以上のマルテンサイトを生成させた鋼板であって、溶接によりリング状にしてリング圧延に供するための鋼板が提供される。
ここで、リング圧延とは、リング状の無端金属ベルトを２個のドラムあるいはプーリーに架けて張力を付与した状態で回動させながら圧延ロールで冷間圧延する圧延方法である。
【００１０】
無段変速機ベルトを製造するための中間製品として、前記の鋼からなる溶体化処理後の鋼板を溶接してリング状にしたのちリング圧延することにより、溶接部および母材部とも８０積％を超えるマルテンサイト（加工誘起マルテンサイトを含む）を有する組織とした素材ベルトであって、後工程で表面を窒化して無段変速機ベルトを得るための素材ベルトが提供される。
素材ベルトは圧延されているので、リング圧延前の溶接部は圧延方向に引き延ばされている。したがって、ここでいう「溶接部」とはリング圧延前の溶接部に由来する部分を意味する。同様に、ここでいう「母材部」とはリング圧延前の母材部（溶接部以外の部分）に由来する部分を意味する。
【００１１】
最終的な無段変速機ベルトとして、前記の鋼からなる溶体化処理後の鋼板を溶接してリング状にしたのちリング圧延し、その後の工程で表面を窒化して得られた無段変速機ベルトであって、鋼素地は溶接部および母材部とも８０体積％を超えるマルテンサイト（加工誘起マルテンサイトを含む）を有する組織を呈し、表層部が窒化層で覆われた無段変速機ベルトが提供される。なかでも、板厚０.０３〜０.５ｍｍ，幅３〜５０ｍｍであり、引張強さが１３００Ｎ／ｍｍ2以上，疲労限界応力が６００Ｎ／ｍｍ2以上である無段変速機ベルトが提供される。
ここで鋼素地とは、表層の窒化層を除くマトリクスをいう。
【００１２】
また本発明では、無段変速機ベルトの製造法として、前記の鋼からなる溶体化処理後の鋼板を溶接してリング状にしたのち、圧延率３〜６０％のリング圧延を施し、必要に応じてバレル研摩，ショットピーニング処理およびショットブラスト処理のうち１種または２種以上を施し、その後、３００〜６００℃の窒化環境下に１〜２０分間曝すことにより時効処理および窒化処理を同時に行う無段変速機ベルトの製造法が提供される。
【００１３】
特にその窒化環境が、アンモニアガスを主成分（少なくとも４０体積％以上含有）とするガスである製造法、および、ＮaＣＮ，ＫＣＮ，ＮaＣＮＯおよびＫＣＮＯの１種または２種以上を基本成分（少なくとも４０質量％以上含有）とし、これにＮa2ＣＯ3およびＫ2ＣＯ3の１種または２種を添加した溶融塩である製造法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明ではマルテンサイト系ステンレス鋼を用いたことにより、従来の１８Ｎiマルエージング鋼に比べリサイクル性に優れ、リング圧延時に周長制御・板厚制がし易いというメリットがある。また、準安定オーステナイト系ステンレス鋼を用いた場合に比べ、リング圧延や窒化処理の工程負荷を大幅に軽減でき、かつ、溶接部と母材部で特性にほとんど差のない無段変速機ベルトが容易に製造できるというメリットがある。特に本発明によれば、コストと性能のバランスに優れた無段変速機ベルトが提供できる。したがって本発明は、コスト面がマイナス要因となっている無段変速機の普及に寄与しうるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明者らの詳細な検討の結果、コストと性能のバランスに優れた無段変速機ベルトはマルテンサイト系ステンレス鋼を使用することによって達成可能であることが明らかになった。ただし、単に鋼種をマルテンサイト系にするだけで無段変速機ベルトにそのまま使用できるわけではない。それには、化学組成の厳密な調整と、適切な製造工程が必要となる。以下、本発明を特定するための事項について説明する。
【００１６】
Ｃは、オーステナイト形成元素であり、高温で生成するδフェライト相の抑制やマルテンサイト相の強化に極めて有効である。しかし、Ｃ含有量の増加に伴い、溶体化処理後の冷却中や時効処理時に粒界に析出するＣr炭化物が増加し、耐粒界腐食性や疲労特性の低下要因となる。これは熱処理条件等の最適化によりある程度回避できるが、工業的な限界を考慮すると、Ｃ含有量の上限は０.１５質量％に制限される。Ｃ含有量の下限は、溶体化処理後に概ね６０体積％以上のマルテンサイト量が確保できる限り特に制限されないが、０.００５質量％以上のＣ含有が望ましい。
【００１７】
Ｓiは、マルテンサイト相を固溶強化し、特にリング圧延後の高強度化に寄与する。歪時効により時効硬化能を向上させる効果もある。しかし過度の添加は高温割れを誘発し易く、製造上の問題を生じる。このためＳi含有量は２.０質量％以下に限される。
【００１８】
Ｍnは、高温域でのδフェライト相の生成を抑制する。しかし、多量の添加は溶体化処理後の残留オーステナイト量を多くし、強度低下の要因となる。このためＭn含有量は２.０質量％以下に制限される。
【００１９】
Ｐは、固溶強化能が大きい元素であるが、靱性に悪影響を与えることがあるために０.０６０質量％以下に制限される。
Ｓは、熱間圧延での耳切れ発生の面から好ましくない元素であり、０.０２０質量％以下に制限される。
【００２０】
Ｎiは、Ｍnと同様にδフェライト相の生成を抑制する。また、時効硬化に寄与する。これらの効果を十分に発揮させるには３.０質量％以上のＮiが必要である。しかし、多量のＮi含有は溶体化処理後の残留オーステナイト量を増加させ、強度低下の要因となる。このためＮi含有量は３.０〜１０.０質量％の範囲に限定される。
【００２１】
Ｎは、Ｃと同様にオーステナイト形成元素であり、δフェライト生成を抑制し、マルテンサイト相の強化に寄与する。ただし、Ｔiとの非金属介在物を生成し易いので、０.１０質量％以下に制限される。０.０５質量％以下とすることが一層好ましい。
【００２２】
Ｍoは、ステンレス鋼の耐食性を向上させ、また、時効処理時に炭化物を微細に分散させる効果がある。さらにＭoには、高温で時効した場合に歪の急激な解放を抑制する効果があり、時効温度の高温・短時間化に寄与し得る。ただし、後述のように窒化処理と時効処理を同時に行う場合には窒化によって熱処理時間が律速されるため、本発明では特にＭoを添加しなくてもよい。一方、Ｍoを多量に添加するとδフェライトが生成し易くなるので、Ｍoを添加する場合は４.０質量％以下の範囲で行うことが望ましい。特に好ましいＭoの含有量範囲は０.５〜２.５質量％である。
【００２３】
Ｔiは、析出硬化作用を呈し、強度向上に寄与する。ただし、０.７０質量％を超えると製鋼スラブの表面疵が発生し易くなり、製造面での問題が顕在化する。このためＴi含有量の上限は０.７０質量％に制限される。なお、Ｔiは０.１０質量％以上添加することが好ましい。
【００２４】
Ｏは、酸化物系の非金属介在物を形成して鋼の清浄度を低下させるため、０.０２質量％以下に制限される。
【００２５】
Ｂは、熱間圧延温度域でのδフェライト相とオーステナイト相の変形抵抗の差に起因した熱間加工性の低下を改善する作用があり、特に熱延耳切れの防止に有効である。しかし、過度の添加は低融点硼化物の形成を招き、逆に熱間加工性を劣化させる。このため、Ｂを添加する場合は０.０１５質量％以下の範囲で行う必要がある。なお、Ｂは０.００１質量％以上添加することが特に好ましい。
【００２６】
Ｃuは、時効硬化に寄与する。ただし、過剰の添加は熱間加工性の低下を招くので、Ｃuを添加する場合は５.０質量％以下の範囲で行う必要がある。なお、Ｃuは０.５質量％以上添加することが特に好ましい。
【００２７】
Ｎbは、時効処理時の強度向上に有効であるが、高温強度上昇による熱間加工性の低下を招くので、Ｎbを添加する場合は０．５0質量％以下の範囲で行う。なお、Ｎbは０.０５質量％以上添加することが特に好ましい。
【００２８】
Ａlは、製鋼時の脱酸に有効であるとともに、ＴiやＮｂと同様に析出硬化に寄与する。しかし、２.０質量％を超えて添加してもこれらの効果は飽和し、逆に溶接性の低下や表面欠陥の増加といった弊害を招く。したがって、Ａlを添加する場合は２.０質量％以下の範囲で行う。なお、Ａlは０.０１質量％以上含有させることが特に好ましい。
【００２９】
ＲＥＭ（希土類元素），Ｙ，ＣaおよびＭgは熱間加工性の向上に有効な元素であり、耐酸化性の向上にも有効である。これらの１種または２種以上の元素を添加する場合は、ＲＥＭ，Ｙについてはそれぞれ０.２０質量％以下、Ｃa，Ｍgについてはそれぞれ０.１０質量％以下の範囲で行うことが適切である。なお、ＲＥＭは０.００１質量％以上、Ｙは０.００３質量％以上、Ｃaは０.００１質量％以上、Ｍgは０.００５質量％以上添加することが特に効果的である。
【００３０】
以上の含有量範囲において、さらに下記(１)式で定義されるＭd(Ｎ)値が１００を超えるように各元素の含有量を調整する。
Ｍd(Ｎ)＝５８０−５２０Ｃ−２Ｓi−１６Ｍn−１６Ｃr−２３Ｎi−２６Ｃu−３００Ｎ−１０Ｍo  ……(１)
【００３１】
従来、Ｍd(Ｎ)値が１００を超えると加工誘起マルテンサイトの生成が活発になりすぎ、疲労特性の向上には逆効果であると考えられていた。しかし発明者らの最近の研究の結果、Ｍd(Ｎ)値が１００を超える領域でも無段変速機ベルトとして十分使用できる特性が付与できることが明らかになった。むしろ、Ｍd(Ｎ)値を１００を超える値に調整することによって、リング圧延の負荷を軽減することができ、かつ、窒化処理の時間も短縮することができるという大きなコストメリットが得られる。このため、本発明では鋼の化学組成をＭd(Ｎ)値が１００を超えるように調整する。
【００３２】
以上の化学組成を有するマルテンサイト系ステンレス鋼を熱間圧延あるいはさらに冷間圧延して、リング圧延に供するために適切な板厚の鋼板とする。これに溶体化処理を施し、６０体積％以上のマルテンサイト相を有する鋼板を得る。この段階でマルテンサイト量が６０体積％未満だとリング圧延で生成させるべき加工誘起マルテンサイトの量が多くなり、リング圧延の負荷が大きくなって好ましくない。溶体化処理は、９５０〜１１００℃の範囲で均熱０〜１０分加熱後、水冷または空冷する条件で行うことができる。通常、溶体化処理後に酸洗を行う。
【００３３】
溶体化処理後の前記鋼板を所定の長さおよび幅のバンドにカットし、このバンドの端部どうしを溶接により接合して無端金属ベルトを得る。この無端金属ベルトを２個のドラムあるいはプーリーに架けて張力を付与した状態で回動させながらリング圧延を行う。無段変速機ベルト所定の長さ・板厚になるまでリング圧延を行う。その際、リング圧延後に溶接部および母材部とも８０体積％を超えるマルテンサイト（加工誘起マルテンサイトを含む）を有する組織状態とすることが重要である。実質的に１００％マルテンサイト組織となってもよい。マルテンサイト量がこれより少ないと十分な強度および疲労特性を付与することが難しい。また、後工程の窒化処理に長時間を要する。
【００３４】
リング圧延に供する無端金属ベルトの初期周長および板厚を、その鋼（化学組成）に必要な圧延率に基づいて適切にコントロールすることが必要である。リング圧延率は３〜６０％の範囲で設定することが好ましい。前記の化学組成範囲であれば、この圧延率範囲において溶接部および母材部とも８０体積％を超えるマルテンサイトを有する組織とすることが可能であり、ベルト全周においてほぼ均一な特性が得られる。リング圧延を終えた段階のこのベルト（中間製品）を本発明では「素材ベルト」と呼んでいる。
【００３５】
この素材ベルトに、必要に応じてバレル研摩，ショットピーニング処理またはショットブラスト処理を施す。これらのうち１種のみを施してもよいし、２種以上を順次施す「複合処理」としてもよい。これらの処理により素材ベルト表面に圧縮応力が付与され、疲労特性の向上に有効となる。
【００３６】
次いで、時効処理と窒化処理を兼ねた時効窒化処理を行う。前記素材ベルトまたは前記バレル研摩等を施したベルトを３００〜６００℃の窒化環境下に１〜２０分間曝すことによって時効窒化処理が達成できる。前述のように、リング圧延後には８０体積％を超えるマルテンサイト相を有する組織に調整されているので、２０分以下の短時間で窒化を終了することができる。１５分以下の短時間処理とすることが一層好ましい。同時に、時効処理も達成され、強度および疲労特性が一層向上する。
【００３７】
窒化環境としては、ガス窒化法，塩浴窒化法，ガス浸硫窒化法，プラズマ窒化法等の環境が使用できる。
【００３８】
ガス窒化法の場合は、アンモニアガスを主成分とするガス環境が使用できる。例えば、アンモニアガスに、ＲＸガス（吸熱型変成ガス；ＣＯ＋Ｈ2＋Ｎ2），プロパンガス，ブタンガス，（ＣＯ2＋ＣＯ）混合ガス等を混合した雰囲気を採用することが好適である。
【００３９】
塩浴窒化法の場合は、例えば、ＮaＣＮ，ＫＣＮ，ＮaＣＮＯおよびＫＣＮＯの１種または２種以上を少なくとも合計４０質量％以上含有し、これにＮa2ＣＯ3およびＫ2ＣＯ3の１種または２種を添加した溶融塩に浸漬する方法が好適である。
【００４０】
このようにして得られた無端金属ベルトは、鋼素地が溶接部および母材部とも８０体積％を超えるマルテンサイト（加工誘起マルテンサイトを含む）を有する組織を呈し、表層部が窒化層で覆われたものであり、無段変速機ベルトとして使用できる優れた特性を有する。なかでも、板厚０.０３〜０.５ｍｍ，幅３〜５０ｍｍであり、引張強さが１３００Ｎ／ｍｍ2以上，疲労限界応力が６００Ｎ／ｍｍ2以上の合理的な特性を呈する無段変速機ベルトがコスト−性能バランスに優れたものとして提供できる。
【実施例】
【００４１】
表１に供試材の化学組成を示す。鋼１〜鋼７が本発明対象鋼、鋼８〜１３が比較鋼である。
【００４２】
【表１】
2005097682.tif 000002
【００４３】
いずれの鋼も真空溶解炉で溶製し、鍛造、熱延、中間焼鈍、冷延を行い、１０５０℃で１分間保持したのち水冷する溶体化処理を施して無端金属ベルトにするための素材鋼板を得た。各鋼板から幅２０ｍｍのベルトを切り出し、長手方向の両端部をＴＩＧ溶接にて接合して無端金属ベルトとした。これを圧延率６〜５４％の範囲で板厚０.１８ｍｍまでリング圧延を行った。リング圧延後の素材ベルトにバレル研磨，ショットブラスト処理およびショットピーニング処理の１種または２種以上の機械的表面処理を施し、その後、５０体積％アンモニアガス＋５０体積％ＮＸガスからなる種々の温度の混合ガス中で１５分間加熱して時効処理と窒化処理を同時に行った（時効窒化処理）。
【００４４】
溶体化処理後の鋼板および、時効窒化処理後の無端ベルトについて、板断面の光学顕微鏡観察によりマルテンサイト量（時効処理後のものについては加工誘起マルテンサイトを含む）を測定した。なお、時効窒化処理の前後でマルテンサイト量はほとんど変化しないことを確かめている。
【００４５】
また、時効窒化処理後の無端ベルトから試験片を切り出して、引張強さおよび疲労限を測定した。
引張試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２０１に規定の１３Ｂ号試験片を用い、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準じて行った。
疲労限は、長さ１００ｍｍ，幅８ｍｍの平行部を有する試験片を用いて、回転数６００ｒｐｍ，応力比（最大応力／最小応力）；−１の条件で両振り曲げ疲労試験を行って求めた。１×１０7サイクルで破断しない最大応力を疲労限とした。
結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
2005097682.tif 000003
【００４７】
本発明例であるＮｏ.１〜１０は、リング圧延率６０％以下，時効窒化処理１５分という工程負荷の少ない手法にて、引張強さ１３００Ｎ／ｍｍ2以上，疲労限６００Ｎ／ｍｍ2以上のＣＶＴベルト用金属リングに適したものが得られた。
【００４８】
これに対し、比較例であるＮｏ.１１および１３は本発明規定の化学組成を有する鋼（発明対象鋼）を用いたが、時効窒化処理温度が高すぎたため引張強さ，疲労限とも低かった。Ｎｏ.１２も発明対象鋼であるが、時効窒化処理温度が低すぎたため疲労限に劣った。Ｎｏ.１４および１５はＮi含有量が低すぎたため時効硬化能が小さく、引張強さおよび疲労限が低かった。また、Ｎｏ.１４の場合、Ａl含有量が高すぎたためＡlＮが多量に生成したことも特性低下に影響した。Ｎｏ.１６はＮ含有量が比較的高いためにＴiＮの生成が比較的多く、また、Ｍd(Ｎ)が低すぎたためにマルテンサイト量が８０体積％に達せず、結果的に疲労限が低かった。Ｎｏ.１７はＴi含有量が高すぎたため多量のＴiＮが生成し、疲労限が低かった。Ｎｏ.１８はＭd(Ｎ)が低すぎたためにマルテンサイト量が８０体積％に達せず、疲労限が低かった。Ｎｏ.１９はＣ含有量が高すぎたため炭化物析出量が多くなり、疲労限が低かった。なお、Ｎｏ.１７はＴiＮ起因の表面疵が多発し、Ｎｏ.１９は鋭敏化による発銹が問題となった。