(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．１０％を超えて０．５０％以下、Ｍｎ：０．５０〜１．３％、Ｓ：０．００５〜０．０５％、Ｃｒ：０．７０〜２．０％、Ａｌ：０．０３５〜０．１０％、Ｖ：０．０１〜０．３０％およびＮ：０．００３〜０．０１５％を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなり、不純物中のＰ、ＴｉおよびＯ（酸素）がそれぞれ、Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．０１０％未満およびＯ：０．００２０％未満の化学組成を有し、ミクロ組織が、ベイナイト、マルテンサイトまたはベイナイトとマルテンサイトの混合組織のいずれかであることを特徴とする窒化歯車用粗形品。
【請求項２】
ミクロ組織が、さらに面積割合で、３０％以下のフェライトを含むものであることを特徴とする請求項１に記載の窒化歯車用粗形品。
【請求項３】
化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｍｏ：０．５％以下を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の窒化歯車用粗形品。
【請求項４】
化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｐｂ：０．３％以下およびＣａ：０．００５％以下のうちの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３までのいずれかに記載の窒化歯車用粗形品。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の窒化歯車用粗形品を素材とする窒化歯車であって、表面の窒化層を形成する化合物層の深さが５μｍ以下であることを特徴とする窒化歯車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化歯車用粗形品および窒化歯車に関する。詳しくは、自動車の歯車などに使用される、耐摩耗性とピッチング強度に優れる窒化歯車およびその歯車の素材として用いるのに好適な窒化歯車用粗形品に関する。なお、窒化歯車とは、硬化層である「窒化層」を有する歯車を指す。
【背景技術】
【０００２】
自動車のトランスミッションなどに使用される歯車は、耐摩耗性、曲げ疲労強度やピッチング強度が必要とされるため、通常、表面硬化処理が施される。
【０００３】
代表的な表面硬化処理としては、例えば、「浸炭焼入」および「高周波焼入」のような「硬化層」として「焼入層」を形成させる処理や、「窒化」および「軟窒化」のような「硬化層」として「窒化層」を形成させる処理を挙げることができる。
【０００４】
上記の浸炭焼入は、一般に、素材鋼（生地の鋼）として低炭素鋼を使用し、Ａｃ3点以上の高温のオーステナイト域でＣを侵入・拡散させた後、焼入する処理である。このため、高い表面硬さと大きな硬化層深さを得ることができるものの、変態を伴う処理であるので、熱処理変形（熱処理歪）が大きくなる問題があり、部品に高い精度が要求される場合には、浸炭焼入後に研削やホーニングなどの仕上加工が必要となる。
【０００５】
また、高周波焼入は、Ａｃ3点以上の高温のオーステナイト域に急速加熱後、急冷して焼入する処理であって、硬化層深さの調整が比較的容易であるものの、浸炭のようにＣを侵入・拡散させる処理ではないので、所望の表面硬さ、硬化層深さおよび芯部硬さを得るための素材鋼として、浸炭焼入の場合に比べてＣの含有量が多い中炭素鋼を使用することが一般的である。しかしながら、中炭素鋼は低炭素鋼に比べて硬さが高いので部品形状に加工する際の被削性が低く、また、部品毎にその形状に適した高周波加熱コイルを作製する必要がある。
【０００６】
上記「硬化層」として「焼入層」を形成させる「浸炭焼入」や「高周波焼入」の場合と比較して、「硬化層」として「窒化層」を形成させる「窒化」および「軟窒化」の場合は、Ａｃ1点以下の温度での処理であるため変態を伴わず、しかも、処理温度が低いので熱処理変形が小さい。したがって、高い精度が要求される歯車の表面硬化処理として用いられることが多く、特に、Ａｃ1点以下の５００〜６００℃前後の温度域で、ＮおよびＣを侵入・拡散させて高い表面硬さを得る「軟窒化」は、処理時間が数時間程度の短時間でよいこと、また、処理雰囲気として、ＲＸガス（「ＲＸガス」は吸熱型変成ガスの商標である。）にＮＨ3を添加したガスを使用することができるので、大量生産に適した処理として多用されている。
【０００７】
しかしながら、「窒化」や「軟窒化」の処理を行った場合に被処理品の表面に形成される「窒化層」は、最表層部の多孔質層（以下、「ポーラス層」という。）およびその下の緻密層から構成されたε−Ｆｅ2〜3Ｎ相を主体とした化合物層、ならびにその下の拡散層からなるものである。
【０００８】
なお、上記表面に形成される化合物層は、非常に脆く、転がり接触状態において、表面から剥離しやすい。したがって、歯車に対して「窒化」や「軟窒化」の処理を行った場合には、歯車の噛み合い初期に容易に剥離することがあった。そして、上記化合物層が剥離した場合、歯車の表面に凹凸が形成されることとなり、それが局所的な応力集中箇所として作用するので、異常摩耗やピッチングが発生していた。
【０００９】
このため、耐摩耗性に優れるとともに、耐ピッチング性にも優れた窒化歯車およびその素材として用いるのに好適な窒化歯車用粗形品に対する要望が極めて大きくなっている。
【００１０】
そこで、前記した要望に応えるべく、例えば、特許文献１〜３に、窒化処理鋼や軟窒化処理歯車と、それらの製造方法が提案されている。
【００１１】
具体的には、特許文献１に、「Ｎ2ガスとＨ2ガスとの混合比を１：２〜４０とした窒化雰囲気において、鋼製の被処理品にイオン窒化処理を行うことを特徴とする窒化処理鋼の製造方法」、さらには、上記の製造方法において、「被処理品は歯車であり、窒化雰囲気をＡｒガスの添加により、グロー放電のグローの幅が１〜３ｍｍになるように調整する」技術および「イオン窒化処理後、被処理品にショットピーニングを施す」技術が開示されている。
【００１２】
また、特許文献２に、「Ｃ：０．０５〜０．１５重量％、Ｓｉ：０．５０重量％以下、Ｍｎ：１．００重量％以下、Ｃｒ：１．００〜２．００重量％、Ｍｏ：０．９０〜１．５０重量％、Ａｌ：０．０１０〜０．１００重量％、Ｎ：０．００７０〜０．０２００重量％、更に、Ｎｉ：１．００重量％以下、Ｖ：０．１０〜０．３０重量％、Ｔｉ：０．１０重量％以下、Ｎｂ：０．０３０重量％以下の１種または２種以上を含有し、必要に応じて更に、Ｓ：０．００５〜０．１００重量％、Ｐｂ：０．０３〜０．３５重量％、Ｃａ：０．００１０〜０．０１００重量％、Ｔｅ：０．００１〜０．１００重量％、Ｚｒ：０．０１〜０．２０重量％の１種または２種以上を含み、残部がＦｅと不可避不純物から成る析出強化型鋼であって、温度５００〜６００℃のガス窒化処理により芯部のビッカース硬さ（ＨＶ）がガス窒化処理前の硬さに比べて３０以上高くなる性質を備えていることを特徴とする窒化処理用鋼」とその「窒化処理方法」が開示されている。
【００１３】
さらに、特許文献３に、「重量％でＣ；０．１８〜０．２３、Ｓｉ；０．１５〜０．３５、Ｍｎ；０．６０〜０．８５、Ｐ；０．０３以下、Ｓ；０．０３以下、Ｃｒ；０．９０〜１．２０、Ｍｏ；０．１５〜０．３０を含み、残余はＦｅ及び不純物からなる鋼、あるいは、重量％でＣ；０．１６〜０．２１、Ｓｉ；０．１５〜０．３５、Ｍｎ；０．５５〜０．９０、Ｐ；０．０３以下、Ｓ；０．０３以下、Ｃｕ；０．３以下、Ｎｉ；０．２５以下、Ｃｒ；０．９０〜１．１０、Ａｌ；０．０７〜０．１３、Ｖ；０．１０〜０．１５を含み、残余はＦｅ及び不純物からなる鋼に、ガス軟窒化処理を施すことにより、歯面に、厚さ２〜１２［μｍ］のＮとＦｅの化合物を有する化合物層と、その下層に隣接して、前記鋼自体の硬度よりＨｖ５０以上の硬さを有する厚さ２００［μｍ］以上の拡散層とを備えることを特徴とする歯車」とその「製造方法」が開示されている。
【００１４】
【特許文献１】特開平４−１４１５７３号公報
【特許文献２】特開平１１−１２４６５３号公報
【特許文献３】特開平１１−７２１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前述の特許文献１で開示された技術は、鋼材の表面に形成される窒素化合物層自体の生成を抑制し、その結果として、硬くて脆く、剥離しやすい最表層部のポーラス層を低減するという点では効果のある技術である。しかしながら、単に窒化処理の方法を改善してポーラス層を低減するだけでは、窒化処理した鋼部品、中でも窒化歯車のピッチング強度は必ずしも十分向上するというものではなかった。
【００１６】
特許文献２で開示された技術は、高価な元素であるＭｏを、０．９０〜１．５０重量％もの大量で含有させる必要があるため成分コストが極めて高く、経済性という面で劣るものであった。また、窒化処理後の芯部硬さは向上するものの、表面硬さの向上効果については十分であるとはいい難く、したがって、特に窒化歯車の素材である窒化歯車用粗形品としては用い難いものであった。
【００１７】
特許文献３で開示された技術は、化合物層のうちで最表層に形成されるポーラス層の生成を抑制するという点では効果のある技術である。しかしながら、上記技術をもってしても、歯車のピッチング強度は必ずしも十分といえるものではなかった。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、高価な元素であるＭｏを０．９０％以上もの多い量で含有させる必要がなく経済的であって、しかも、耐摩耗性に優れるとともに、耐ピッチング性にも優れた窒化歯車およびその素材として用いるのに好適な窒化歯車用粗形品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、前記した課題を解決するために、種々の検討を行った。その結果、先ず、下記（ａ）〜（ｃ）の知見を得た。
【００２０】
（ａ）窒化歯車の化合物層のうちで最表層に形成されるポーラス層の生成を抑制するだけでは必ずしも耐摩耗性を向上し、またピッチングの発生を抑止することはできない。
【００２１】
（ｂ）窒化歯車の使用中に歯面が塑性変形するとピッチングが発生する。このため、窒化歯車のピッチング強度を向上させるためには、最表層部のポーラス層だけではなくその下の緻密層を含めた化合物層全体の形成を抑制あるいは、その化合物層全体を除去した状態で、歯車の表面硬さを大きくすることが必要である。そして、歯車の表面硬さを大きくすることは、耐摩耗性の向上にも有効である。
【００２２】
（ｃ）上記窒化歯車の表面における化合物層の形成を抑制あるいは、化合物層を除去した状態であっても、歯車の表面に硬質の非金属介在物が表れた場合には、それがピッチングの発生起点となる。
【００２３】
そして、上記の点について詳細な検討を重ねた結果、次に示す（ｄ）〜（ｉ）の知見を得た。
【００２４】
（ｄ）Ｖは、窒化あるいは軟窒化時に、ＣおよびＮと結合して微細な、炭化物、窒化物および炭窒化物として析出し、表面硬さおよび硬化層深さを向上させるので、窒化歯車用粗形品にとって必要不可欠な元素である。
【００２５】
（ｅ）Ａｌは、窒化あるいは軟窒化の際にＮと結合してＡｌＮを形成し、表面硬さを向上させる。このため、窒化歯車用粗形品にはＡｌを積極的に含有させるのがよい。
【００２６】
（ｆ）しかしながら、Ａｌは、一方で硬質で粗大な非金属介在物であるＡｌ2Ｏ3を形成するので、窒化歯車用粗形品におけるＯ（酸素）の含有量を規制する必要がある。
【００２７】
（ｇ）Ｎとの親和性が高いＴｉは、鋼中のＮと結合して硬質で粗大な非金属介在物であるＴｉＮを形成する。このため、窒化歯車用粗形品における不純物中のＴｉの含有量を規制するとともに、ＡｌＮ活用のためにＮの含有量を特定の範囲に制御する必要がある。
【００２８】
（ｈ）窒化歯車用粗形品のミクロ組織中に軟質相であるフェライトが多いと、窒化歯車の歯面において塑性変形や摩耗が起こり、ピッチング強度低下の原因となる。また、軟質のフェライト中では、ピッチングや曲げ疲労におけるき裂が進展しやすく、窒化歯車のピッチング強度および曲げ疲労強度の低下原因となる。しかしながら、窒化歯車用粗形品のミクロ組織中のフェライトが、面積割合で３０％以下の場合には、窒化歯車のピッチング強度および曲げ疲労強度の低下が抑止される。
【００２９】
（ｉ）安定して優れたピッチング強度が得られるとともに耐摩耗性の向上効果も得られる窒化歯車表面における化合物層の最大深さは５μｍである。
【００３０】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記（１）〜（４）に示す窒化歯車用粗形品および（５）に示す窒化歯車にある。
【００３１】
（１）質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．１０％を超えて０．５０％以下、Ｍｎ：０．５０〜１．３％、Ｓ：０．００５〜０．０５％、Ｃｒ：０．７０〜２．０％、Ａｌ：０．０３５〜０．１０％、Ｖ：０．０１〜０．３０％およびＮ：０．００３〜０．０１５％を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなり、不純物中のＰ、ＴｉおよびＯ（酸素）がそれぞれ、Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．０１０％未満およびＯ：０．００２０％未満の化学組成を有し、ミクロ組織が、ベイナイト、マルテンサイトまたはベイナイトとマルテンサイトの混合組織のいずれかであることを特徴とする窒化歯車用粗形品。
【００３２】
（２）ミクロ組織が、さらに面積割合で、３０％以下のフェライトを含むものであることを特徴とする上記（１）に記載の窒化歯車用粗形品。
【００３３】
（３）化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｍｏ：０．５％以下を含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の窒化歯車用粗形品。
【００３４】
（４）化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｐｂ：０．３％以下およびＣａ：０．００５％以下のうちの１種または２種を含有することを特徴とする上記（１）から（３）までのいずれかに記載の窒化歯車用粗形品。
【００３５】
（５）上記（１）から（４）までのいずれかに記載の窒化歯車用粗形品を素材とする窒化歯車であって、表面の窒化層を形成する化合物層の深さが５μｍ以下であることを特徴とする窒化歯車。
【００３６】
なお、「窒化歯車」が、硬化層である「窒化層」を有する歯車を指すことは既に述べたとおりである。
【００３７】
そして、「窒化歯車用粗形品」とは、上記「窒化歯車」の素材となるものであって、所定の歯車粗形状に熱間鍛造された後、「焼準−焼戻」や「焼入−焼戻」の熱処理が施されたものを指す。
【００３８】
また、窒化歯車の「化合物層の深さ」とは、化合物層の表面からの深さを指し、より具体的には、走査型電子顕微鏡により、窒化歯車の最表面を含むように、倍率２０００倍で任意に１００視野観察した場合の各視野における「化合物層」の窒化歯車の最表面からの最大距離を指す。したがって、「表面の化合物層の深さが５μｍ以下である」とは、上記のようにして求めた各視野における最表面からの最大距離の最大値が５μｍ以下であることを意味する。
【００３９】
以下、上記 （１）〜（４）の窒化歯車用粗形品に係る発明および（５）の窒化歯車に係る発明をそれぞれ、「本発明（１）」〜「本発明（５）」という。また、総称して「本発明」ということがある。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の窒化歯車は、耐摩耗性に優れるとともに、耐ピッチング性にも優れており、また、高価な元素であるＭｏを０．９０％以上もの多い量で含有させる必要がないので、自動車のトランスミッションなどに経済的な歯車として用いることができる。また、本発明の窒化歯車用粗形品は、上記窒化歯車の素材として用いるのに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、化学成分の含有量の「％」は「質量％」を意味する。
【００４２】
（Ａ）窒化歯車用粗形品の化学組成：
Ｃ：０．１０〜０．３０％
Ｃは、窒化歯車の硬化層深さおよび芯部硬さを向上させる作用を有し、ピッチング強度および曲げ疲労強度の確保のために必須の元素であって、０．１０％以上の含有量が必要である。しかしながら、Ｃの含有量が多くなると、硬さが大きくなって被削性の低下を招き、特に、その含有量が０．３０％を超えると、硬さ上昇に伴う被削性の低下が著しくなる。したがって、Ｃの含有量を０．１０〜０．３０％とした。なお、Ｃの含有量は０．１５〜０．２５％とすることが好ましい。
【００４３】
Ｓｉ：０．１０％を超えて０．５０％以下
Ｓｉは、脱酸作用を有する。また、Ｓｉは、焼戻軟化抵抗を向上させる元素であり、窒化歯車の使用中に歯面の温度が上昇した際の軟化を生じ難くして、ピッチング強度向上に有効に作用する。これらの効果を得るには、０．１０％を超える含有量が必要である。しかしながら、Ｓｉの含有量が多すぎると、硬さが大きくなって被削性の低下を招き、特に、その含有量が０．５０％を超えると、硬さ上昇に伴う被削性の低下が著しくなる。したがって、Ｓｉの含有量を０．１０％を超えて０．５０％以下とした。なお、Ｓｉの含有量は０．２０〜０．３５％とすることが好ましい。
【００４４】
Ｍｎ：０．５０〜１．３％
Ｍｎは、窒化歯車の硬化層深さおよび芯部硬さ向上に効果がある元素で、ピッチング強度および曲げ疲労強度を確保する作用を有する。また、Ｍｎは、脱酸作用も有する。これらの効果を得るには、０．５０％以上の含有量が必要である。しかしながら、Ｍｎの含有量が多すぎると、硬さが大きくなって被削性の低下を招き、特に、その含有量が１．３％を超えると、硬さ上昇に伴う被削性の低下が著しくなる。したがって、Ｍｎの含有量を０．５０〜１．３％とした。なお、Ｍｎの含有量は０．６０〜１．０％とすることが好ましい。
【００４５】
Ｓ：０．００５〜０．０５％
Ｓは、Ｍｎと結合してＭｎＳを形成し、被削性を向上させる作用がある。しかしながら、その含有量が０．００５％未満では、前記の効果が得難い。一方、Ｓの含有量が０．０５％を超えると、粗大なＭｎＳを形成して、熱間鍛造性が低下する。したがって、Ｓの含有量を０．００５〜０．０５％とした。なお、Ｓの含有量は０．０１５〜０．０３％とすることが好ましい。
【００４６】
Ｃｒ：０．７０〜２．０％
Ｃｒは、表面硬さ、硬化層深さおよび芯部硬さを向上させて、窒化歯車のピッチング強度および曲げ疲労強度を確保する作用を有する。この効果を得るには、０．７０％以上の含有量が必要である。しかしながら、Ｃｒの含有量が多くなると、硬さが大きくなって被削性の低下を招き、特に、その含有量が２．０％を超えると、硬さ上昇に伴う被削性の低下が著しくなる。したがって、Ｃｒの含有量を０．７０〜２．０％とした。なお、Ｃｒの含有量は０．８０〜１．５％とすることが好ましい。
【００４７】
Ａｌ：０．０３５〜０．１０％
Ａｌは、窒化あるいは軟窒化時にＮと結合してＡｌＮを形成し、表面硬さを向上させ、ピッチング強度および曲げ疲労強度を高める作用を有する重要な元素である。こうした効果を得るには、Ａｌを０．０３５％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ａｌの含有量が過剰になって、特に、０．１０％を超えると、硬質のＡｌ2Ｏ3を多量に形成して被削性の低下を招くとともに硬化層深さが浅くなり、しかも、Ａｌ2Ｏ3が表層に存在した場合には、ピッチングの発生起点となるため、却ってピッチング強度が低下する。したがって、Ａｌの含有量を０．０３５〜０．１０％とした。なお、好ましいＡｌの含有量は０．０４０〜０．０８０％である。
【００４８】
Ｖ：０．０１〜０．３０％
Ｖは、窒化あるいは軟窒化時に、ＣおよびＮと結合して微細な、炭化物、窒化物および炭窒化物として析出し、表面硬さと硬化層深さを向上させ、ピッチング強度および曲げ疲労強度を高める作用を有する重要な元素である。これらの効果を得るには、Ｖを０．０１％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｖの含有量が多くなって、特に、０．３０％を超えると、粗大な炭化物、窒化物および炭窒化物を析出して、靱性の低下を招く。したがって、Ｖの含有量を０．０１〜０．３０％とした。なお、好ましいＶの含有量は０．０５〜０．２０％である。
【００４９】
Ｎ：０．００３〜０．０１５％
Ｎは、窒化あるいは軟窒化時にＡｌと結合してＡｌＮを形成し、表面硬さを向上させ、ピッチング強度および曲げ疲労強度を高める作用を有する。こうした効果を得るには、Ｎを０．００３％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｎの含有量が過剰になると、ＴｉＮのような粗大な窒化物を形成して靱性の低下を招き、特に、その含有量が０．０１５％を超えると靱性の低下が著しくなる。したがって、Ｎの含有量を０．００３〜０．０１５％とした。なお、好ましいＮの含有量は０．００４〜０．００８％である。
【００５０】
本発明においては、不純物中のＰ、ＴｉおよびＯ（酸素）の含有量をそれぞれ、Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．０１０％未満およびＯ：０．００２０％未満に制限する。
【００５１】
以下、このことについて説明する。
【００５２】
Ｐ：０．０２５％以下
Ｐは、鋼に含有される不純物であり、結晶粒界に偏析して鋼を脆化させる。特に、その含有量が０．０２５％を超えると、脆化の程度が著しくなる。したがって、不純物におけるＰの含有量を０．０２５％以下とした。なお、不純物におけるＰのより好ましい含有量は０．０２０％以下である。
【００５３】
Ｔｉ：０．０１０％未満
Ｔｉは、Ｎとの親和性が高いので、鋼中のＮと結合して硬質で粗大な非金属介在物であるＴｉＮを形成し、この粗大で硬質なＴｉＮが窒化歯車の表面に存在した場合には、ピッチングの発生起点となってしまう。特に、Ｔｉの含有量が０．０１０％以上になると、粗大で硬質なＴｉＮの形成が著しくなる。したがって、不純物におけるＴｉの含有量を０．０１０％未満とした。なお、不純物におけるＴｉのより好ましい含有量は０．００５％未満である。
【００５４】
Ｏ（酸素）：０．００２０％未満
前記０．０３５〜０．１０％の量のＡｌを必須の元素として含む本発明において、Ｏの含有量が多いと硬質で粗大な酸化物であるＡｌ2Ｏ3を形成し、この粗大で硬質なＡｌ2Ｏ3が窒化歯車の表面に存在した場合には、ピッチングの発生起点となってしまう。また、Ｃａを含む場合には、粗大な酸化物であるＣａＯを形成し、このＣａＯも窒化歯車の表面に存在した場合には、ピッチングの発生起点となってしまう。特に、Ｏの含有量が０．００２０％以上になると、前記Ａｌ2Ｏ3やＣａＯの形成が著しくなる。したがって、不純物におけるＯの含有量を０．００２０％未満とした。なお、不純物におけるＯのより好ましい含有量は０．００１５％未満である。
【００５５】
上記の理由から、本発明（１）および本発明（２）に係る窒化歯車用粗形品の化学組成は、上述した範囲のＣからＮまでの元素を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなり、不純物中のＰ、ＴｉおよびＯがそれぞれ、上述の範囲にあることと規定した。
【００５６】
本発明に係る窒化歯車用粗形品には、必要に応じて、上記本発明（１）または本発明（２）におけるＦｅの一部に代えて、
第１群：Ｍｏ：０．５％以下、
第２群：Ｐｂ：０．３％以下およびＣａ：０．００５％以下のうちの１種または２種、
の少なくとも１つの群の元素のうち１種以上を含有するものとすることができる。
【００５７】
すなわち、さらにより優れた特性を得るために、前記第１群と第２群の少なくとも１つの群の元素のうち１種以上を、本発明（１）または本発明（２）の窒化歯車用粗形品におけるＦｅの一部に代えて、含有してもよい。
【００５８】
以下、上記の元素に関して説明する。
【００５９】
第１群：Ｍｏ：０．５％以下
Ｍｏは、窒化歯車の硬化層深さおよび芯部硬さ向上に効果がある元素で、ピッチング強度および曲げ疲労強度を確保する作用を有するので、必要に応じて添加、含有させてもよい。しかしながら、０．５％を超えるＭｏを含有させても前記の効果が飽和するのでコストが嵩んで経済性が損なわれるし、硬さ上昇に伴う被削性の低下を招く。したがって、添加する場合のＭｏの含有量を０．５％以下とした。より一層良好な被削性が要求される場合には、Ｍｏの含有量を０．３％以下とすることが好ましい。
【００６０】
前記したＭｏのピッチング強度および曲げ疲労強度確保の効果を確実に得るためには、Ｍｏの含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。このため、添加する場合のより望ましいＭｏの含有量は０．０５〜０．５％である。なお、添加するＭｏの含有量は０．０５〜０．３％とすることが好ましい。
【００６１】
第２群：Ｐｂ：０．３％以下およびＣａ：０．００５％以下のうちの１種または２種
ＰｂおよびＣａは、いずれも、被削性を改善する作用を有する。このため、より優れた被削性を得たい場合には以下の範囲で含有してもよい。
【００６２】
Ｐｂ：０．３％以下
Ｐｂは、被削性を改善する作用を有するので、さらなる被削性向上のために含有させてもよい。しかしながら、０．３％を超えるＰｂを含有させても被削性向上効果が飽和するのでコストが嵩んで経済性が損なわれ、さらに、靱性や強度の低下をきたす。したがって、添加する場合のＰｂの含有量を０．３％以下とした。
【００６３】
前記したＰｂの被削性改善効果を確実に得るためには、Ｐｂの含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。このため、添加する場合のより望ましいＰｂの含有量は０．０５〜０．３％である。なお、添加する場合の一層望ましいＰｂの含有量は０．０５〜０．１５％である。
【００６４】
Ｃａ：０．００５％以下
Ｃａは、被削性を改善する作用を有するので、さらなる被削性向上のために含有させてもよい。しかしながら、０．００５％を超えるＣａを含有させても被削性向上効果が飽和するのでコストが嵩んで経済性が損なわれ、また、靱性や強度の低下をきたし、さらに粗大な酸化物であるＣａＯを形成して、ピッチング強度の低下を招いてしまう。したがって、添加する場合のＣａの含有量を０．００５％以下とした。
【００６５】
前記したＣａの被削性改善効果を確実に得るためには、Ｃａの含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。このため、添加する場合のより望ましいＣａの含有量は０．０００５〜０．００５％である。なお、添加する場合の一層望ましいＣａの含有量は０．０００５〜０．００３％である。
【００６６】
上記のＰｂおよびＣａは、いずれか１種のみ、あるいは２種の複合で含有することができる。
【００６７】
上記の理由から、本発明（３）に係る窒化歯車用粗形品の化学組成は、本発明（１）または本発明（２）に係る窒化歯車用粗形品のＦｅの一部に代えて、Ｍｏ：０．５％以下を含有するものと規定した。
【００６８】
また、本発明（４）に係る窒化歯車用粗形品の化学組成は、本発明（１）から本発明（３）までのいずれかに係る窒化歯車用粗形品のＦｅの一部に代えて、Ｐｂ：０．３％以下およびＣａ：０．００５％以下のうちの１種または２種を含有することと規定した。
【００６９】
（Ｂ）窒化歯車用粗形品のミクロ組織：
本発明に係る窒化歯車用粗形品の基本的なミクロ組織は硬質相、すなわち、ベイナイト、マルテンサイトまたはベイナイトとマルテンサイトの混合組織のいずれかである。これは、窒化歯車用粗形品のミクロ組織中に軟質相であるフェライトが多い場合には、窒化歯車の歯面において塑性変形や摩耗が起こり、ピッチング強度低下の原因となり、また、軟質のフェライト中では、ピッチングや曲げ疲労におけるき裂が進展しやすく、窒化歯車のピッチング強度および曲げ疲労強度の低下原因となるからである。
【００７０】
しかしながら、窒化歯車用粗形品のミクロ組織中のフェライトが、面積割合で３０％以下の場合には、窒化歯車のピッチング強度および曲げ疲労強度の低下が抑止される。
【００７１】
上述の理由から、本発明（１）に係る窒化歯車用粗形品のミクロ組織は、ベイナイト、マルテンサイトまたはベイナイトとマルテンサイトの混合組織のいずれかであることと規定した。
【００７２】
また、本発明（２）に係る窒化歯車用粗形品のミクロ組織は、本発明（１）に係る窒化歯車用粗形品のミクロ組織がさらに面積割合で、３０％以下のフェライトを含むものであることと規定した。
【００７３】
なお、前記（Ａ）項に記載の化学組成を有し、本（Ｂ）項で述べたミクロ組織を有する窒化歯車用粗形品は、例えば、次の〈１〉〜〈４〉に示すような方法を経て〈５〉または〈５’〉に示す熱処理を施すような方法で製造することができる。
【００７４】
〈１〉転炉溶製した鋼を真空脱ガス設備内で精錬を行い、成分調整および不純物の除去を行う。
【００７５】
大気溶解の場合、溶鋼が大気と接触して鋼中のＯ含有量が高くなるため、Ａｌ2Ｏ3などの非金属介在物が粗大化しやすいが、真空脱ガス設備を用いることによって、上記Ａｌ2Ｏ3などの非金属介在物の粗大化を抑止することが可能となるので、特に、真空度を８００Ｐａ以下（６００Ｔｏｒｒ以下）とした真空脱ガス設備内で溶鋼の精錬を行うことが好ましい。
【００７６】
〈２〉上記〈１〉の成分調整および不純物の除去を行った溶鋼に、電磁攪拌処理を十分施し、非金属介在物を浮上させて除去した後、連続鋳造法によって鋳片を作製するか、造塊法によってインゴットを作製する。
【００７７】
なお、造塊法による場合には、インゴットの押湯部を十分切断除去することが好ましい。
【００７８】
〈３〉上記〈２〉の鋳片またはインゴットは１２５０℃以上の温度で加熱して均質化処理を行い、分塊圧延によって鋼片にした後、棒鋼圧延や線材圧延を行う。
【００７９】
なお、上記の圧延材に表面きずがある場合、所定の歯車粗形状に熱間鍛造する際の大きな割れにつながるため、分塊圧延、棒鋼圧延あるいは線材圧延を行った後は、丹念に表面きずを手入れし、除去することが好ましい。
【００８０】
〈４〉上記〈３〉の圧延材は、所定の長さに切断した後、熱間鍛造にて歯車の粗形状とする。この場合、１２５０℃以上で１０分以上加熱後、１１００℃以上の仕上温度で熱間鍛造することが好ましい。
【００８１】
また、圧延材がコイル状の場合には、上記切断の前に矯正を行うのが好ましい。
【００８２】
〈５〉上記〈４〉にて歯車の粗形状とされた熱間鍛造材は、窒化前の熱処理として、焼準後の冷却速度を０．５℃／ｓ以上として焼準を行う。
【００８３】
〈５’〉窒化前の熱処理として、Ａｃ3点以上の温度に加熱・保持した後、油またはソルトなどで急冷して焼入する。
【００８４】
なお、窒化前の熱処理として等温焼鈍を行うと、フェライト変態温度で保持することになるため、フェライト分率が高くなって、面積割合でフェライトが３０％以下というミクロ組織が得られない。
【００８５】
（Ｃ）窒化歯車表面の窒化層を形成する化合物層の深さ：
既に述べたように、「窒化」や「軟窒化」の処理を行った場合に被処理品の表面に形成される「窒化層」は、最表層部のポーラス層およびその下の緻密層から構成されたε−Ｆｅ2〜3Ｎ相を主体とした化合物層ならびに、その下の拡散層からなるものである。
【００８６】
そして、上記表面に形成される化合物層は、非常に脆いため、歯車に対して「窒化」や「軟窒化」の処理を行った場合には、歯車の噛み合い初期に容易に剥離して、歯車の表面に凹凸が形成されることとなり、それが局所的な応力集中箇所として作用して異常摩耗やピッチングを発生させてしまう。
【００８７】
このように、窒化歯車表面の窒化層を形成する化合物層は、窒化歯車の異常摩耗とピッチング強度に大きな影響を及ぼす。しかしながら、その深さが５μｍ以下の場合には、安定して優れたピッチング強度が得られるとともに異常摩耗が抑制できる。このため、本発明（１）から本発明（４）までのいずれかに係る窒化歯車用粗形品を素材とする本発明（５）に係る窒化歯車は、その表面の窒化層を形成する化合物層の深さが５μｍ以下であることと規定した。
【００８８】
なお、窒化歯車表面の窒化層を形成する化合物層の深さを５μｍ以下にするには、例えば、いわゆる「ラジカル窒化」などのような化合物層を生成しない窒化処理を施したり、ガス軟窒化を施した後で化合物層深さを小さくするための機械研磨や化学研磨を行えばよい。
【００８９】
なお、「硬化層」としての「窒化層」を形成させるための「窒化」および「軟窒化」の処理温度は、低すぎるとＮが拡散し難くなるため長時間の処理が必要となり、また、高すぎると生地（母材）が軟化してピッチング強度および曲げ疲労強度の低下を招くとともに摩耗が進んでしまう。したがって、その処理温度は、４００〜６００℃とすることが好ましい。
【００９０】
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。
【実施例】
【００９１】
表１に示す化学組成を有する鋼１〜７および鋼９〜１１を１８０ｋｇ真空溶解炉によって溶解し、インゴットを作製した。
【００９２】
また、表１に示す化学組成を有する鋼８を３トン大気溶解炉によって溶解し、インゴットを作製した。
【００９３】
表１中の鋼１〜５は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼である。一方、鋼６〜１１は、化学組成が本発明で規定する条件から外れた比較例の鋼である。
【００９４】
【表１】
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【００９５】
各インゴットは、図１に概要を示す工程でローラーピッチングに供する試験片に加工した。
【００９６】
以下、上記ローラーピッチングに供する試験片の加工工程のそれぞれについて詳しく説明する。
【００９７】
〔１〕均質化処理：
上記の各インゴットは、均熱炉に装入して１２５０℃で８時間保持し、均質化した。
【００９８】
〔２〕熱間鍛造：
各インゴットは、上記１２５０℃で８時間保持した後、均熱炉から取り出して、直径が３０ｍｍで長さが１０００ｍｍおよび直径が１４０ｍｍで長さが１０００ｍｍの２種類の丸棒に熱間鍛造した。なお、熱間鍛造仕上温度は１０００℃以上とし、鍛造後は大気中で放冷した。
【００９９】
〔３〕焼準：
鋼１〜４および鋼６〜１１について、熱間鍛造した直径が３０ｍｍの各丸棒は９００℃で１時間保持した後に大気中で放冷して焼準し、また、熱間鍛造した直径が１４０ｍｍの各丸棒は９００℃で３時間保持した後に大気中で放冷して焼準した。
【０１００】
また、鋼５については、熱間鍛造した直径が３０ｍｍの丸棒を２つに切断し、その一方を９００℃で１時間保持した後に大気中で放冷して焼準した。また、熱間鍛造した直径が１４０ｍｍの丸棒についても２つに切断し、その一方を９００℃で３時間保持した後に大気中で放冷して焼準した。
【０１０１】
〔４〕等温焼鈍：
前記〔３〕において２つに切断した鋼５の残部について、次の等温焼鈍を行った。すなわち、熱間鍛造した直径が３０ｍｍの丸棒の一方を９００℃で１時間保持した後に表面温度が６８０℃になるまで大気中で放冷し、その後さらに、６８０℃で１時間保持してから大気中で放冷する等温焼鈍を施した。また、熱間鍛造した直径が１４０ｍｍの丸棒の一方を９００℃で３時間保持した後に表面温度が６８０℃になるまで大気中で放冷し、その後さらに、６８０℃で３時間保持してから大気中で放冷する等温焼鈍を施した。
【０１０２】
〔５〕焼入Ａ：
鋼４および鋼５について、前記〔３〕の焼準を行った直径が３０ｍｍと１４０ｍｍの丸棒は、それぞれ、長さが１５０ｍｍと２１ｍｍに切断して、いずれも９００℃で１時間保持した後に１００℃の油中に冷却する焼入を行なった。
【０１０３】
〔５’〕焼入Ｂ：
鋼１について、前記〔３〕の焼準を行った直径が３０ｍｍと１４０ｍｍの丸棒を２つに切断し、それぞれの一方をさらに長さが１５０ｍｍと２１ｍｍに切断して、いずれも９００℃で１時間保持した後に１７０℃の油中に冷却する焼入を行なった。
【０１０４】
〔６〕焼戻：
前記焼準、等温焼鈍、焼入Ａおよび焼入Ｂで生じた内部応力を除去するため、全ての素材について５００℃で１時間保持した後に大気中で放冷して焼戻した。
【０１０５】
〔７〕機械加工（粗加工）：
焼戻した直径が３０ｍｍの各丸棒の中心部から、鍛錬軸に平行に図２に示すローラーピッチング小ローラー試験片を切り出した。また、直径が１４０ｍｍの各丸棒の中心部から、鍛錬軸に平行に図３に示すローラーピッチング大ローラー試験片を切り出した。
【０１０６】
なお、図２および図３中に示した上記の切り出し試験片における寸法の単位は全て「ｍｍ」であり、図中の仕上記号「▽」および「▽▽▽」は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９８２）の解説表１の表面粗さを示す「三角記号」である。
【０１０７】
また、「▽▽▽」に付した「Ｇ」はＪＩＳ  Ｂ  ０１２２（１９７８）に規定の「研削」を示す加工方法の略号であることを意味する。
【０１０８】
同様に「Ｅ（ペーパー仕上）」は「紙ヤスリ」での「研磨」を示す加工方法の略号であることを意味する。
【０１０９】
上記のようにして切り出した各ローラーピッチング小ローラー試験片の一部を用いて、φ２６ｍｍの中央部を横断してミクロ組織を調査した。なお、調査法の詳細については後述する。
【０１１０】
〔８〕表面硬化処理としてのラジカル窒化またはガス軟窒化：
上記〔７〕で切り出したローラーピッチング小ローラー試験片のミクロ組織調査に供した残りの試験片、およびローラーピッチング大ローラー試験片の全てに対して、表面硬化処理として、図４に示すヒートパターンによるラジカル窒化（以下、「条件Ａ」という。）または図５に示すヒートパターンによるガス軟窒化（以下、「条件Ｂ」という。）を施した。
【０１１１】
〔９〕表面研磨：
上記〔８〕の条件Ｂのガス軟窒化を施した試験片の一部について、その表面に機械加工による研磨を施し、窒化層を形成する化合物層の深さの調整や化合物層そのものの除去を行った。
【０１１２】
〔１０〕ショットピーニング：
上記〔９〕の表面研磨して化合物層を除去した試験片の一部に対して、次の条件で二段ショットピーニング処理を実施した。
【０１１３】
一段目：
・投射材の種類：ラウンドカットワイヤ、
・投射材の直径（ショット粒の粒径）：０．６ｍｍ、
・投射材の硬さ：ビッカース硬さ（以下、「Ｈｖ硬さ」という。）で７００、
・アークハイト：０．４ｍｍＡ、
二段目：
・投射材の種類：スチールビーズ、
・投射材の直径：０．１ｍｍ、
・投射材の硬さ：Ｈｖ硬さで７００、
・アークハイト：０．１ｍｍＡ。
【０１１４】
〔１１〕機械加工（仕上加工）：
上記種々の処理を施した各試験片を仕上加工して、図６に示すローラーピッチング小ローラー試験片および図７に示すローラーピッチング大ローラー試験片を作製した。
【０１１５】
なお、図６および図７に示した前述の試験片における寸法の単位は全て「ｍｍ」であり、上記各図における仕上記号「▽」および「▽▽▽」は先の図２および図３におけると同様、それぞれ、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９８２）の解説表１の表面粗さを示す「三角記号」である。
【０１１６】
また、「▽▽▽」に付した「Ｇ」はＪＩＳ  Ｂ  ０１２２（１９７８）に規定の「研削」を示す加工方法の略号であることを意味する。
【０１１７】
さらに、「〜」は「波形記号」であり、生地であること、すなわち、前記〔８〕から〔１０〕までのいずれかの条件で処理した表面のままであることを意味する。
【０１１８】
表２に、試験番号１〜１３として、上述したローラーピッチングに供する試験片の熱間鍛造後の加工工程、すなわち、〔３〕の焼準以降の工程を整理して示した。
【０１１９】
なお、表２の表面研磨欄において「実施」とした試験番号のうち、試験番号５については、窒化層を形成する化合物層深さが３μｍとなるように、また、試験番号１０については、窒化層を形成する化合物層深さが９μｍとなるように調整して表面研磨を行った。さらに、試験番号６および試験番号１１については、いずれも表面を２５μｍ研磨して、窒化層を形成する化合物層を完全に除去した。
【０１２０】
【表２】
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【０１２１】
表２の試験番号１〜１３の各々の場合について、表面硬化処理前のローラーピッチング小ローラー試験片を用いたミクロ組織調査、仕上加工したローラーピッチング小ローラー試験片を用いた表面の窒化層を形成する化合物層の深さ、表面硬さおよび有効硬化層深さの調査、ならびに、仕上加工したローラーピッチング小ローラー試験片およびローラーピッチング大ローラー試験片を用いたローラーピッチング試験による耐ピッチング特性の調査を行った。
【０１２２】
また、ローラーピッチング試験したローラーピッチング小ローラー試験片を用いて、表面摩耗量を調査することも行った。
【０１２３】
以下、上記各調査の内容について詳しく説明する。
【０１２４】
《１》ミクロ組織調査：
表面硬化処理前のローラーピッチング小ローラー試験片、すなわち、前記〔７〕のようにして切り出したままのローラーピッチング小ローラー試験片を用いて、φ２６ｍｍの中央部を横断した後、その切断面が被検面となるように樹脂に埋め込んで鏡面研磨し、次いで、ナイタルで腐食してミクロ組織を調査した。
【０１２５】
具体的には、光学顕微鏡により倍率４００倍で任意に１００視野観察して、「相」の調査を行った。なお、ミクロ組織の「相」中にフェライトを含む場合は、各視野に占めるフェライトの割合を測定し、上記１００視野における算術平均から、ミクロ組織におけるフェライトの面積割合を求めた。
【０１２６】
《２》表面の窒化層を形成する化合物層の深さの調査：
前記〔１１〕の仕上加工したローラーピッチング小ローラー試験片を用いて、φ２６ｍｍの中央部を横断した後、その切断面が被検面となるように樹脂に埋め込んで鏡面研磨し、次いで、ナイタルで腐食して表面の窒化層を形成する化合物層の深さを調査した。
【０１２７】
具体的には、走査型電子顕微鏡により、試験片の最表面を含むように、倍率２０００倍で任意に１００視野観察して、各視野における「化合物層」の試験片の最表面からの最大距離を測定し、その最大値をもって表面の窒化層を形成する化合物層の深さとした。
【０１２８】
《３》表面硬さの調査：
上記《２》の表面の化合物層深さの調査で用いた樹脂埋めした試験片を使用して、表面硬さを調査した。
【０１２９】
具体的には、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００３）に記載の「ビッカース硬さ試験−試験方法」に準拠して、試験片の表面から０．０３ｍｍの深さ位置における任意の１００点でのビッカース硬さを、試験力を０．９８０７Ｎとして測定し、その最小値をもって表面硬さとした。
【０１３０】
《４》有効硬化層深さの調査：
前記《２》の表面の化合物層深さの調査で用いた樹脂埋めした試験片を使用して、有効硬化層深さの調査を行った。
【０１３１】
具体的には、上記《３》の表面硬さの調査の場合と同様に、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００３）に記載の「ビッカース硬さ試験−試験方法」に準拠して、試験片の表面から中心に向かう方向について、試験力を０．９８０７ＮとしてＨｖ硬さが４２０となる場合の表面からの深さを求め、任意１００箇所を測った最小値をもって有効硬化層深さとした。
【０１３２】
《５》ローラーピッチング試験による耐ピッチング特性の調査：
前記〔１１〕の仕上加工したローラーピッチング小ローラー試験片およびローラーピッチング大ローラー試験片を用いて、下記の試験条件で行い、繰返し数が１０7回において、長辺が１ｍｍ以上の大きさのピッチングが発生しない最大の面圧をピッチング強度とした。なお、このピッチング強度の目標は１８００ＭＰａ以上とし、ピッチング強度が目標とする１８００ＭＰａ以上の場合に、耐ピッチング特性に優れるものとした。
【０１３３】
・すべり率：４０％、
・回転数：１０００ｒｐｍ
・潤滑：油温８０℃のオートマチックトランスミッション用潤滑油を２リットル／分の割合で、ローラーピッチング小ローラー試験片とローラーピッチング大ローラー試験片の接触部に噴出させて実施。
【０１３４】
但し、上記の「すべり率」は、「Ｖ１」をローラーピッチング小ローラー試験片表面の接線速度、「Ｖ２」をローラーピッチング大ローラー試験片表面の接線速度として、下記の式で計算される値を指す。
｛（Ｖ２−Ｖ１）／Ｖ１｝×１００。
【０１３５】
《６》表面摩耗量の調査：
上記《５》のローラーピッチング試験後の表面摩耗量を、次のようにして調査した。
【０１３６】
すなわち、繰返し数で１０7回において長辺が１ｍｍ以上の大きさのピッチングが発生しない最大の面圧が得られたローラーピッチング小ローラー試験片のφ２６ｍｍの試験面の任意の１０箇所において、触針式の表面粗さ計を用いて、軸方向に非接触部、接触部、非接触部のプロフィルを連続的に測定した。そして、上記の測定で得られたプロフィルにおいて、接触部の中央付近で凹となっている谷底の位置と非接触部の差のうちの、１０箇所の最大値を表面摩耗量と定義した。
【０１３７】
上記表面摩耗量の目標は１０μｍ以下とし、表面摩耗量が目標とする１０μｍ以下の場合に、耐摩耗性に優れるものとした。
【０１３８】
表３に、上記の各調査結果をまとめて示す。なお、表３においては、「表面の窒化層を形成する化合物層の深さ」を「化合物層深さ」と表記した。
【０１３９】
【表３】
0004872846.tif 000004
【０１４０】
表３から、本発明で規定する条件を満たす試験番号１〜６は、Ｍｏを含有する場合であってもその量は高々０．３５％と少ないにも拘わらず、いずれも１８００ＭＰａ以上という大きなピッチング強度を有して耐ピッチング特性に優れていること、さらには、表面摩耗量が１０μｍ以下であって耐摩耗性にも優れていることが明らかである。
【０１４１】
これに対して、本発明で規定する条件から外れた比較例の試験番号７および試験番号９の場合、ピッチング強度が、また、比較例の試験番号８及び試験番号１１〜１３の場合、ピッチング強度と表面摩耗量の双方が、本発明の目標に達していない。
【０１４２】
すなわち、試験番号７は、鋼６のＳｉ含有量が０．０５％と本発明で規定する値より少ないため、ピッチング強度が１６５０ＭＰａと低く、本発明の目標に達していない。
【０１４３】
試験番号８は、鋼７のＡｌ含有量が０．１２０％と本発明で規定する値より多く、さらに、表面硬化処理前のフェライトの面積割合が３５％と本発明で規定する値より多い。このため、ピッチング強度は１５００ＭＰａと低く、また、表面摩耗量は１５．０μｍと大きく、いずれも本発明の目標に達していない。
【０１４４】
試験番号９は、鋼８のＯ含有量が０．００３０％と本発明で規定する値より多いため、ピッチング強度が１６００ＭＰａと低く、本発明の目標に達していない。
【０１４５】
試験番号１０は、鋼９のＴｉ含有量が０．０２５％と本発明で規定する値より多く、さらに、表面の窒化層を形成する化合物層の深さが９μｍと本発明で規定する値より大きい。このため、ピッチング強度は１５５０ＭＰａと低く、また、表面摩耗量は１２．０μｍと大きく、いずれも本発明の目標に達していない。
【０１４６】
試験番号１１は、鋼１０のＭｎ含有量が０．３５％と本発明で規定する値より少なく、さらに、表面硬化処理前のフェライトの面積割合が４５％と本発明で規定する値より多い。このため、ピッチング強度は１５００ＭＰａと低く、また、表面摩耗量は１５．０μｍと大きく、いずれも本発明の目標に達していない。
【０１４７】
試験番号１２は、鋼１１がＶを含まないことに加えてＮの含有量が０．０２８０％と本発明で規定する値より多く、さらに、表面の窒化層を形成する化合物層の深さが２１μｍと本発明で規定する値より大きい。このため、ピッチング強度は１５００ＭＰａと低く、また、表面摩耗量は４９．５μｍと大きく、いずれも本発明の目標に達していない。
【０１４８】
試験番号１３は、鋼５の化学組成は本発明で規定する範囲内にあるものの、表面硬化処理前のフェライトの面積割合が６５％と本発明で規定する値より多い。このため、ピッチング強度は１５００ＭＰａと低く、また、表面摩耗量は２５．０μｍと大きく、いずれも本発明の目標に達していない。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明の窒化歯車は、耐摩耗性に優れるとともに、耐ピッチング性にも優れており、また、高価な元素であるＭｏを０．９０％以上もの多い量で含有させる必要がないので、自動車のトランスミッションなどに経済的な歯車として用いることができる。また、本発明の窒化歯車用粗形品は、上記窒化歯車の素材として用いるのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】実施例で用いた鋼のインゴットから、ローラーピッチングに供した試験片を加工する工程の概要を示す図である。
【図２】実施例で用いたローラーピッチング小ローラー試験片の丸棒から切り出したままの形状を示す図である。
【図３】実施例で用いたローラーピッチング大ローラー試験片の丸棒から切り出したままの形状を示す図である。
【図４】実施例における「ラジカル窒化」のヒートパターンを示す図である。
【図５】実施例における「ガス軟窒化」のヒートパターンを示す図である。
【図６】実施例のローラーピッチング試験で用いたローラーピッチング小ローラー試験片の形状を示す図である。
【図７】実施例のローラーピッチング試験で用いたローラーピッチング大ローラー試験片の形状を示す図である。
【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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