(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低炭素鋼からなる保持器の素材を、プレス成形した後、６９０℃〜７６０℃にて浸炭窒化焼き入れを行って、表面炭素濃度が０．３〜３．０％、表面窒素濃度が０．１〜１．０％、硬さがＨｖ≧６００の保持器を得ることを特徴とするスラストニードル軸受用保持器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばカーエアコンやマグネットクラッチなどの自動車部品に使用されるスラストニードル軸受用保持器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スラストニードル軸受は、針状ころと、この針状ころを組み込む保持器とから構成されている。この保持器は、一般に低炭素鋼板をプレス成形によって成形した一対の環状鋼板からなり、この環状鋼板の内外周部には円筒部が設けられ、一方の環状鋼板の円筒部を他方の環状鋼板の円筒部に嵌合させて一体化される。また、針状ころは、環状鋼板の周方向に一定間隔に設けられたポケットに組み込まれる。このため、プレス成形後の環状鋼板には、浸炭焼き入れ処理が施され、表面を硬化させることにより摩耗を防止することが行われている。
上記浸炭焼き入れ処理は、８００℃程度で行われるので、熱応力によって反りを発生させる。このため、反りを矯正する手段が採用されているが、コストがかかるために、反りの発生を低減することが行われている。
例えば特願平１０−２６７９６２公報のスラスト針状ころ軸受用保持器では、波形を環状鋼板に形成したり、実公平６−４８１８３公報のスラスト針状ころ軸受用保持器では環状鋼板に穴部を設けたりして、反りが発生しにくい形状が採用されている。ところが、上記環状鋼板に波形や穴部を加工する方法は、コスト低減効果が小さい。そこで、反りの原因となる熱応力や変態応力を低減すべく、浸炭焼き入れ温度を低めに設定したり、軟窒化処理を施したりすることが考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、浸炭焼き入れ温度を低く設定した低温焼き入れでは、浸炭量が不足するケースがあって確実に所要の硬化層深さが得られず、軟窒化処理の場合では、表面に十分な厚さの化合物層が得られない。このため、いずれの方法も、カーエアコンやマグネットクラッチなど比較的過酷な条件で用いる用途には耐摩耗性および耐久性の面から適用できないという問題がある。
【０００４】
上記のような従来の問題点に鑑み、この発明は、所要の耐摩耗性と耐久性を付与し、かつ、熱処理歪を低減できるスラストニードル軸受用保持器の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためのこの発明のスラストニードル軸受用保持器の製造方法は、低炭素鋼からなる保持器の素材を、プレス成形した後、６９０℃〜７６０℃にて浸炭窒化焼き入れを行って、表面炭素濃度が０．３〜３．０％、表面窒素濃度が０．１〜１．０％、硬さがＨｖ≧６００の保持器を得ることを特徴とするものである。
【０００６】
上記構成のスラストニードル軸受用保持器の製造方法では、通常の浸炭焼き入れ温度より低い温度で焼き入れしているにもかかわらず、十分な硬化層深さが得られ、耐久性を低下させることなく熱処理歪を低減することができる
すなわち、この発明は、浸炭と同時に窒素を表面に浸透させる浸炭窒化処理を低炭素鋼に施すと、窒素の侵入拡散に伴って低炭素鋼の変態点が低下することにより焼き入れ加熱温度域のオーステナイトの組成範囲が拡大して、浸炭が促進されるとの知見を得、かかる知見に基づいて完成させるに至ったものである。
なお、浸炭窒化温度を６９０℃〜７６０℃としたのは、７６０℃を超えると熱処理歪が大きくなり、６９０℃未満では、所要の硬化層深さが得られないためである。
硬さをＨｖ≧６００としたのは、６００未満では摩耗量が増大するためである。
表面炭素濃度を０．３〜３．０％としたのは、０．３％未満では所要の浸炭硬化量が得られず、３．０％を超えると硬化の増加量が小さくなるためである。
表面窒素濃度を０．１〜１．０％としたのは、０．１％未満では浸炭促進効果が不十分であり、１．０％を超えると硬化層深さの増加量が小さくなるためである。
【０００７】
【実施例】
以下この発明の実施例について詳述する。ただし、この発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
[実施例１]
実施例１として、低炭素鋼板（ＳＰＣＤ、厚さ０．４ｍｍ）をプレス成形して、内径４２ｍｍ、外径５８ｍｍの環状鋼板を製作し、この環状鋼板に浸炭窒化処理を施した。
浸炭窒化処理は、変成ガスが９７％、Ｃ４Ｈ１０が０．３％、ＮＨ３が２．７％の雰囲気下で、図１に示すように、７２０℃に加熱し３５分間保持した後に、油冷し、その後２４０℃で９０分間焼戻しを行い、空冷した。
[実施例２]
実施例２として、実施例１と同一の低炭素鋼板をプレス成形して、実施例１と同一形状の環状鋼板を製作した。
浸炭窒化処理は、７２０℃での保持時間を１５分とした以外は、実施例１と同じ条件で処理した。
[実施例３]
実施例３として、実施例１と同一の低炭素鋼板をプレス成形して、実施例１と同一形状の環状鋼板を製作した。
浸炭窒化処理は、油冷後の加熱温度を３００℃とした以外は、実施例１と同じ条件で処理した。
[比較例１]
比較例１として、実施例１と同一の低炭素鋼板をプレス成形して、実施例１と同一形状の環状鋼板を製作し、表面硬化処理として、８００℃に加熱する通常の浸炭処理を施した。
【０００８】
【表１】
0004200604.tif 000002
【０００９】
表１は、上記実施例１〜３と比較例１との熱処理品質の調査結果である。表１から明らかなように、実施例１〜３の表面炭素濃度は０．７１〜０．９２％、表面窒素濃度は０．１８〜０．４２％、硬さはＨｖ＝６２８〜７４６の範囲に調整できることが分かる。さらに、実施例１では、処理温度が、比較例の８００℃に比べ、７２０℃と低いにもかかわらず、表面硬さを増加させることができることが分かる。
また、実施例３の表面硬さは、油冷後の加熱温度が、実施例１，２の２４０℃に比べ３００℃と高いにもかかわらず、表面硬さの低下が小さい。この結果から、この発明が、焼戻し軟化抵抗を増大させることが分かる。このため、この発明では、Ｈｖ≧６００を確保できる焼戻し温度の選択の幅が広い。
次に、表２は、上記実施例１〜３について、耐久試験を行った結果を示している。試験条件は、表３に示しているように、ミスアライメントを１０′、偏芯量０．２７ｍｍ、油温１００℃、回転数１２００ｒｐｍで荷重を１．０５ｋＮまで変化させた。表２から明らかなように、実施例はいずれも比較例とほぼ同等の耐摩耗特性と、耐疲労特性を有していることが分かる。
【００１０】
【表２】
0004200604.tif 000003
【００１１】
【表３】
0004200604.tif 000004
【００１２】
[実施例４]
実施例４として、低炭素鋼板（ＳＰＣＤ、厚さ０．４ｍｍ）をプレス成形して、内径４５ｍｍ、外径６２ｍｍの外保持器（部品１）を製作し、この部品１に浸炭窒化処理を施した。
浸炭窒化処理は、変成ガスが９７％、Ｃ４Ｈ１０が０．３％、ＮＨ３が２．７％の雰囲気下で、図１に示すように、７２０℃に加熱し３５分間保持した後に、油冷し、その後２４０℃で９０分間焼戻しを行い、空冷した。
[実施例５]
実施例５として、実施例４と同一の低炭素鋼板をプレス成形して、内径４９ｍｍ、外径６９ｍｍの内保持器（部品２）を製作し、実施例１と同じ条件で浸炭窒化処理を行った。
[実施例６]
実施例６として、実施例４と同一の低炭素鋼板をプレス成形して、部品２を製作し、保持温度を７４０℃とした以外は実施例４と同じ条件で浸炭窒化処理を行った。
[実施例７]
実施例７として、実施例４と同一の低炭素鋼板をプレス成形して、内径５０ｍｍ、外径６９ｍｍの外保持器（部品３）を製作し、実施例１と同じ条件で浸炭窒化処理を行った。
[実施例８]
実施例８として、実施例４と同一の低炭素鋼板をプレス成形して、部品３を製作し、実施例６と同じ条件で浸炭窒化処理を行った。
［比較例２］
比較例２として、実施例４と同一の低炭素鋼板をプレス成形して、実施例４と同一形状の部品１を製作し、表面硬化処理として、８００℃に加熱する通常の浸炭処理を施した。
［比較例３］
比較例３として、実施例４と同一の低炭素鋼板をプレス成形して、実施例５と同一形状の部品２を製作し、比較例２と同じ浸炭処理を施した。
［比較例４］
比較例４として、実施例４と同一の低炭素鋼板をプレス成形して、実施例７と同一形状の部品３を製作し、比較例２と同じ浸炭処理を施した。
実施例４〜８、比較例２〜４について、熱処理歪（反り量）を測定した結果を表４に示す。
【００１３】
【表４】
0004200604.tif 000005
【００１４】
表４より明らかなように、同一形状の部品どうしを比較すると、何れの部品についても、比較例に比べ実施例の方が反り量が少ないことが分かる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、この発明のスラストニードル軸受用保持器の製造方法によれば、環状鋼板の表面に炭素と同時に窒素を浸透させる浸炭窒化によって、十分な硬化層深さと耐久性が確保でき、かつ、熱処理歪を低減することができる。このため、歪矯正のコストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）はこの発明の浸炭窒化処理を説明する実施例１，４，５及び７のヒートパターンを示す図であり、（ｂ）は同じく実施例２のヒートパターンを示す図であり、（ｃ）は同じく実施例３のヒートパターンを示す図であり、（ｄ）は同じく実施例６及び８のヒートパターンを示す図である。
【図１】
0004200604.tif 000006