(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時効析出元素としてＴｉ、Ｍｏを含むマルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接してリング状のドラムを形成する工程と、溶接後のドラムに対する第１の溶体化を行う工程と、溶体化されたドラムを所定幅に裁断してリングを形成し、該リングを圧延する工程と、圧延されたリングに対する第２の溶体化を行う工程と、溶体化されたリングを所定の周長に補正したのち時効及び窒化処理する工程とを備えるリングの製造方法において、
前記溶接後のドラムに対する第１の溶体化と、前記圧延後のリングに対する第２の溶体化とを、同一加熱炉を用い、１０-3Ｐａ以下の圧力下に同一温度条件で行うことを特徴とするリングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機用ベルト等に用いられるリングの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無段変速機用ベルト等に用いられるリングは次のような製造方法により製造されている。まず、超強力鋼であるマルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接して円筒状のドラムを形成し、該ドラムに対して第１の溶体化処理を行う。次に、溶体化されたドラムを所定幅に裁断してリングを形成し、該リングを圧延した後、圧延されたリングに対して第２の溶体化処理を行う。そして、溶体化されたリングを所定の周長に補正したのち時効及び窒化処理して硬度を向上させた後、複数のリングを相互に積層して積層リングを形成し、無段変速機用ベルトとする。
【０００３】
前記製造方法において、前記溶接後のドラムに対する第１の溶体化は、前記溶接時の熱により部分的に硬くなった硬度を均質化するために行うものであり、該溶体化を行うことにより、前記ドラムを所定幅に裁断する処理をしてリングを形成した後の圧延を容易に行うことができる。前記溶体化は、一般に前記マルエージング鋼の再結晶温度以上の温度にて加熱することにより行われるが、このとき前記マルエージング鋼は、時効析出強化元素としてＴｉ，Ｍｏ等を含んでおり、これらの元素、特にＴｉが酸化されると、後続の時効処理によって所定の硬度が得られないことがある。そこで、前記溶体化処理は、前記時効析出強化元素の酸化を避けるために、真空炉内で行われる。
【０００４】
一方、前記圧延されたリングは、前記圧延により金属結晶が潰された圧延組織が形成されており、そのままでは後続の窒化処理において窒素が浸透しにくく、窒化が均一に行われないことがある。そこで、前記圧延化後のリングに対して、変形された金属結晶の粒子形状を復元し、窒化処理を容易にするために、第２の溶体化を行う。
【０００５】
前記第２の溶体化も、一般に前記マルエージング鋼の再結晶温度以上の温度にて加熱することにより行われ、前記時効析出強化元素が酸化されないことが望ましい。しかし、真空炉は高価であるので、前記第２の溶体化は炉内を還元雰囲気とした加熱炉を用いて行われる。前記還元雰囲気としては、例えば１〜１０％の水素を含む窒素雰囲気が用いられる。前記窒素雰囲気中には、僅かながら酸素が含まれているが、前記水素を酸素と反応させることにより、該酸素を除去し、前記時効析出強化元素の酸化を防止することができる。前記従来の製造方法によれば、前記２つの溶体化のうち第２の溶体化を加熱炉を用い還元雰囲気下で行うことにより真空炉の数を低減して、製造コストの低減を図ることができる。
【０００６】
しかしながら、前記第１及び第２の溶体化にそれぞれ別の炉を用いたのでは、十分に製造コストを低減するものとはならないとの不都合がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、さらに製造コストを低減することができる積層リングの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記不都合を解消するために、本発明者らは溶接後のドラムと圧延後のリングとの溶体化の条件について検討を重ねた結果、前記マルエージング鋼に時効析出強化元素として含まれるＴｉ，Ｍｏ等の酸化を防止するためには、必ずしも完全な真空を必要とせず、１０-3Ｐａ以下の圧力とすれば十分であることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
そこで、本発明のリングの製造方法は、前記目的を達成するために、時効析出元素としてＴｉ、Ｍｏを含むマルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接してリング状のドラムを形成する工程と、溶接後のドラムに対する第１の溶体化を行う工程と、溶体化されたドラムを所定幅に裁断してリングを形成し、該リングを圧延する工程と、圧延されたリングに対する第２の溶体化を行う工程と、溶体化されたリングを所定の周長に補正したのち時効及び窒化処理する工程とを備えるリングの製造方法において、前記溶接後のドラムに対する第１の溶体化と、前記圧延後のリングに対する第２の溶体化とを、同一加熱炉を用い、１０-3Ｐａ以下の圧力下に同一温度条件で行うことを特徴とする。
【００１０】
１０-3Ｐａ以下の圧力下では、前記マルエージング鋼の母材であるＦｅと、前記時効強化元素の１つであるＭｏは実質的に還元領域にある。また、Ｍｏと同様に前記時効強化元素の１つであるＴｉは、１０-3Ｐａ以下の圧力下では還元されることは無いが、少なくとも酸化されることは無い。
【００１１】
従って、本発明の製造方法によれば、加熱炉中の雰囲気を１０-3Ｐａ以下の圧力とすることにより、前記溶接後のドラムに対する第１の溶体化と、前記圧延後のリングに対する第２の溶体化とを、同一加熱炉を用い同一条件で行うことができるので製造コストを大幅に低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の製造方法を模式的に示す工程図、図２は溶接後のドラムに対して本発明の製造方法に従う溶体化を施す前後の硬度を示すグラフ、図３は溶接後のドラムと圧延後のリングとに対して本発明の製造方法に従う溶体化を施した後の硬度を示すグラフである。
【００１３】
本実施形態の製造方法では、Ｃが０．０３％以下、Ｓｉが０．１０％以下、Ｍｎが０．１０％以下、Ｐが０．０１％以下、Ｓが０．０１％以下の低炭素鋼であり、１８〜１９％のＮｉ、４．７〜５．２％のＭｏ、０．０５〜０．１５％のＡｌ、０．５０〜０．７０％のＴｉ、８．５〜９．５％のＣｏを含む１８％Ｎｉ鋼であるマルエージング鋼を用い、図１の工程に従って無段変速機用の積層リングを製造する。前記マルエージング鋼の組成のうち、Ｔｉ及びＭｏは時効析出強化元素であり、Ｔｉ及びＭｏが酸化されると、後続の時効処理において均一な時効硬度が得られなくなる。
【００１４】
本実施形態の製造方法では、まず、図１に示すように前記組成を有するマルエージング鋼の薄板１をベンディングしてループ化したのち、端部同士を溶接して円筒状のドラム２を形成する。このとき、前記マルエージング鋼は溶接の熱により時効硬化を示し、ドラム２の溶接の中心２ａから両側に１ｍｍ前後の部分に硬度の高い部分が出現する。
【００１５】
そこで、次に、ドラム２を加熱炉３に収容して、１０-3Ｐａ以下の圧力下、前記マルエージング鋼の再結晶温度以上、８５０℃以下の温度で、第１の溶体化処理を行う。前記第１の溶体化において、加熱炉３の圧力は１０-4Ｐａ以下であってもよいが、通常の真空排気では達成が難しく、コストが高くなる。
【００１６】
そして、前記第１の溶体化が終了したならば、ドラム２を加熱炉３から搬出し、所定幅に裁断してリング４を形成する。ドラム２は、前記第１の溶体化処理の結果、全体の硬度が均質化されているので、前記裁断を容易に行うことができ、圧延も容易となる。リング４は、次いで圧下率４０〜５０％で圧延される。
【００１７】
前記圧延の結果、リング４には金属結晶が潰された圧延組織が形成されていて、このままでは後続の窒化処理において金属組織に窒素が浸透しにくい。そこで、次に、リング４を再び加熱炉３に収容して、１０-3Ｐａ以下の圧力下、前記第１の溶体化処理と同一温度条件で第２の溶体化処理を行う。
【００１８】
前記第２の溶体化が終了したならば、リング４を加熱炉３から搬出し、所定の周長に補正する。前記周長の補正は、例えば前記リング４を図示しない駆動ローラ及び従動ローラに掛け回し、回転駆動させながら、前記リング４の走行方向と直交する方向に荷重を掛けることにより行う。
【００１９】
次に、前記周長が補正されたリングに時効処理及び窒化処理を施す。前記時効処理は、例えば前記リングを図示しない加熱炉内で４５０〜５３０℃の範囲の温度に９０〜２４０分保持することにより行う。また、前記窒化処理は、ガス窒化、ガス軟窒化、塩浴窒化等の方法により行う。
【００２０】
そして、前記時効・窒化処理により所定の硬度とされた複数のリング４を相互に積層することにより、無段変速機の動力伝達ベルトとして好適な積層リングを形成する。
【００２１】
前記ドラム２では、マルエージング鋼の薄板１の端部同士を溶接するときに、該溶接の熱による時効硬化のために、図２に示すように、溶接の中心２ａから両側に１ｍｍ前後の部分に硬度の高い部分が出現する。そこで、本実施形態では、このようなドラム２を加熱炉３内に収容し、１０-3Ｐａ以下の圧力下、前記温度条件で第１の溶体化を行う。この結果、ドラム２では、前記時効強化元素であるＭｏ及びＴｉとマルエージング鋼の母材であるＦｅとが酸化されることなく、硬度の高い部分が無くなり図２に示すように全体の硬度を均質化することができる。
【００２２】
一方、前記圧延後のリング４は、前記圧延の結果、金属結晶が潰された圧延組織が形成されている。そこで、本実施形態では、このようなドラム２を加熱炉３内に収容し、１０-3Ｐａ以下の圧力下、前記第１の溶体化と同一温度条件で第２の溶体化を行う。この結果、リング４では、前記時効強化元素であるＭｏ及びＴｉとマルエージング鋼の母材であるＦｅとが酸化されることなく、前記圧延組織の金属結晶の粒子形状を圧延前の状態に復元することができる。
【００２３】
前記第２の溶体化後のリング４は、図３に示すように全体の硬度が均質化されており、金属結晶の粒子形状が圧延前の状態に復元されていることが明らかである。また、図３から、前記第２の溶体化後のリング４の硬度は、前記第１の溶体化処理後のドラム２の硬度と略同等となっており、両方の溶体化を１０-3Ｐａ以下の圧力下、同一温度条件で行うことにより同等の効果が得られることが明らかである。尚、前記第１の溶体化処理後のドラム２の硬度は図２示のものと同一データであるが、比較のために再掲したものである。
【００２４】
本実施形態の製造方法において、リング４に対する第２の溶体化は、該リング４の後で溶接されたドラム２に対する第１の溶体化と独立に行ってもよく、同時に行ってもよい。リング４に対する第２の溶体化と、ドラム２に対する第１の溶体化とを同時に行う場合、リング４は圧延組織を復元するために時間がかかるので、ドラム２に対する第１の溶体化はリング４に対する第２の溶体化と同一の時間で行う。また、加熱炉３に図示しない隔壁を設けて炉内を２区画に分割し、それぞれの区画でリング４に対する第２の溶体化と、ドラム２に対する第１の溶体化とを独立に行うようにしてもよい。
【００２５】
本実施形態の製造方法によれば、前記第１及び第２の溶体化において、時効析出強化元素の酸化が抑制されているので、前記周長補正されたリングの時効処理を均一に行うことができる。また、前記第２の溶体化において、前記圧延組織の金属結晶の粒子形状が圧延前の状態に復元されているので、窒素が金属組織に浸透しやすく、前記窒化処理を容易に行うことができる。
【００２６】
本実施形態では、前記第１の溶体化と第２の溶体化とを同一の加熱炉３を用いて１０-3Ｐａ以下の圧力下、同一温度条件で行うことにより設備を共通化でき、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法の一実施形態を模式的に示す工程図。
【図２】溶接後のドラムに対して本発明の製造方法に従う溶体化を施す前後の硬度を示すグラフ。
【図３】溶接後のドラムと圧延後のリングとに対して本発明の製造方法に従う溶体化を施した後の硬度を示すグラフ。
【符号の説明】
１…マルエージング鋼の薄板、  ２…ドラム、  ３…加熱炉、  ４…リング。
【図１】
0003784622.tif 000002
【図２】
0003784622.tif 000003
【図３】
0003784622.tif 000004