浸炭部材、浸炭部材用鋼および浸炭部材の製造方法
【課題】大幅なコストアップを伴うことなく耐摩耗性を向上させることが可能な浸炭部材、これの半製品である浸炭部材用鋼、浸炭部材の製造方法を提供する。
【解決手段】化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下である浸炭部材とする。浸炭処理工程の浸炭期におけるカーボンポテンシャルは１．３％以上とする。
【解決手段】化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下である浸炭部材とする。浸炭処理工程の浸炭期におけるカーボンポテンシャルは１．３％以上とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸炭部材、浸炭部材用鋼および浸炭部材の製造方法に関する。
【０００２】
鋼材は、使用目的によって、表面だけを硬質で耐摩耗性のある状態にする一方、中心部分を柔軟性と靱性に富む状態にして用いられることがある。このような鋼材の用途としては、例えば、ベルト式無段変速機（以下、「ベルト式ＣＶＴ」という。）のプーリーを構成するＣＶＴシーブなどがある。この種のＣＶＴシーブは、金属ベルトと常に摺動する摺動面を有しており、その摺動面には高い耐摩耗性が要求される。
【０００３】
従来、鋼材の表面硬化法としては、浸炭焼入れ処理が知られている。浸炭焼入れ処理は、加工性のよい低炭素鋼を機械加工等した後、表層の炭素量を増加させ、表層のみを焼入れ硬化させる処理である。これまで、上記ＣＶＴシーブ等の鋼部材に耐摩耗性を付与するため、浸炭焼入れ処理が施されてきた。
【０００４】
また他にも、耐摩耗性を向上させるため、上記浸炭焼入れ処理後、さらにショットピーニング処理を追加して表面硬さや残留応力を向上させる技術や、高濃度浸炭処理によって微細炭化物を分散させるという組織的な改善技術や、研磨方法を工夫して表面粗さを耐摩耗性に好適な状態に改善する技術なども提案されている（特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−７３５２３号公報
【特許文献２】特開２０００−１７６５８６号公報
【特許文献３】特開２０００−１３０５２７号公報
【特許文献４】特開２００９−６８６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、以下の点で問題がある。すなわち、ショットピーニング等の追加処理はコストアップを伴う。そのため、この種の追加処理を施すことなく、浸炭部材の耐摩耗性向上を図りたいという要請がある。とりわけ、自動車用部品の一つであるＣＶＴシーブは、コスト低減要求が厳しい。そのため、浸炭焼入れ処理のほかに特別な表面処理を追加せずに摺動面の耐摩耗性を改善する方法が求められている。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、大幅なコストアップを伴うことなく耐摩耗性を向上させることが可能な浸炭部材を提供しようとするものである。また、上記浸炭部材の半製品である浸炭部材用鋼を提供しようとするものである。また、上記浸炭部材の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、摺動面を有する浸炭部材であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、
上記摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下であることを特徴とする浸炭部材にある（請求項１）。
【０００９】
第２の発明は、摺動面を有し、該摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下である浸炭部材を製造するために用いられる浸炭部材用鋼であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなることを特徴とする浸炭部材用鋼にある（請求項４）。
【００１０】
第３の発明は、鋼部材に炭素を侵入させる浸炭期と上記鋼部材に侵入した炭素を拡散させる拡散期とを備えた浸炭処理工程と、該浸炭処理工程を経た鋼部材を焼入れする焼入工程とを有する浸炭部材の製造方法であって、
上記鋼部材は、化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、
上記浸炭期におけるカーボンポテンシャルは１．３％以上とされることを特徴とする浸炭部材の製造方法にある（請求項６）。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明の浸炭部材は、上記特定の化学成分を有し、上記摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下である。そのため、大幅なコストアップを伴うショットピーニング等の追加処理を施さなくても、摺動面の耐摩耗性に優れる。
【００１２】
第２の発明の浸炭部材用鋼は、上記浸炭部材を製造するために用いられる鋼であって、上記特定の化学成分を有する。また、第３の発明の浸炭部材の製造方法は、上記特定の化学成分を有する鋼から構成される鋼部材に対して浸炭処理を行うにあたり、浸炭処理時の浸炭期におけるカーボンポテンシャルを１．３％以上とする。
【００１３】
Ｓｉ、Ｃｒ含有量を増加させると、浸炭性が阻害されるため、このような鋼材は、浸炭部材用鋼としては不向きであった。しかし、Ｓｉ含有量が０．５０％以上、Ｃｒ含有量が１．３５％以上と比較的高い含有量の場合であっても、浸炭処理時の浸炭期におけるカーボンポテンシャルを１．３％以上とすれば、浸炭性が確保されることにより浸炭部材の浸炭表層におけるトルースタイトの発生を抑制しつつ、耐摩耗性を向上させることができる。また、Ｓｉ含有量を０．５０〜２．００％と増加させたことによって熱による軟化抵抗が高まり、さらに、Ｃｒ含有量を１．３５〜３．００％と増加させたことにより浸炭表層のトルースタイトの生成が抑制され、その分、耐摩耗性を向上させることができる。上記特定の化学成分を有する鋼を用いるとともに、浸炭処理時の浸炭期におけるカーボンポテンシャルを１．３％以上として浸炭部材の製造を行えば、大幅なコストアップを伴うことなく摺動面等の耐摩耗性が必要な部位の耐摩耗性を向上させることが可能になることは、本発明の完成によって初めて導き出されたものである。
【００１４】
このように、本発明によれば、大幅なコストアップを伴うことなく耐摩耗性を向上させることが可能な浸炭部材、これの半製品である浸炭部材用鋼、浸炭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】
【００１５】
【図１】ベルト式無段変速機（ベルト式ＣＶＴ）の構成を示す説明図である。
【図２】実験例における摩耗試験の方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記浸炭部材、上記浸炭部材用鋼および上記浸炭部材の製造方法における化学成分は、上記のように、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなる。また、上記化学成分は、Ｍｏ：０．８０％以下を任意に含有しうる（請求項２、請求項５、請求項７）。以下に、各成分の限定理由につき説明する。なお、上記化学成分は、浸炭表層部分を除いた鋼内部における母材の化学成分である。
【００１７】
Ｃ：０．１０〜０．３０％
Ｃは、強度を確保するための基本元素であり、ＣＶＴシーブ等の浸炭部材において十分な内部硬さを確保するために、０．１０％以上添加する。添加量が多くなりすぎると被削性、冷間鍛造性が低下するため、Ｃ含有量の上限を０．３０％とする。
【００１８】
Ｓｉ：０．５０〜２．００％
Ｓｉは、熱による軟化抵抗性を高めるのに有効な元素であり、その特性を確保するために０．５０％以上添加する。Ｓｉ含有量が多くなりすぎると靱性や加工性が劣化してくるため、Ｓｉ含有量の上限を２．００％とする。Ｓｉ含有量の上限は、好ましくは、１．５０％であるとよい。
【００１９】
Ｍｎ：０．３０〜１．５０％
Ｍｎは、強度向上に有効な元素であり、ＣＶＴシーブ等の浸炭部材において十分な内部硬さを確保するために、０．３０％以上添加する。Ｍｎの添加量が多くなりすぎると被削性の低下や、残留オーステナイトの増加による硬さ低下が懸念されるため、Ｍｎ含有量の上限を１．５０％とする。
【００２０】
Ｐ：０．０３５％以下
Ｐは、結晶粒界に偏析して疲労強度を低下させるため、Ｐ含有量の上限を０．０３５％とする。Ｐは製造上の不純物として不可避に含有される元素であるが、精錬により極力低減することが好ましい。
【００２１】
Ｓ：０．０３５％以下
Ｓは、被削性向上に有効であるが、特に積極添加する必要がない任意元素である。Ｓ含有量が多くなりすぎると疲労破壊起点となって強度低下を招く。そのため、Ｓ含有量の上限を０．０３５％とする。
【００２２】
Ｃｒ：１．３５〜３．００％
Ｃｒは、強度向上に有効な元素であり、ＣＶＴシーブ等の浸炭部材において十分な内部硬さを確保するのに役立つ。また、上述の浸炭処理時の浸炭期におけるカーボンポテンシャルを１．３％以上とし、浸炭表層において十分な浸炭濃度を確保することにより、浸炭部材におけるトルースタイトの発生が抑制され、耐摩耗性の向上に有効である。そのため、Ｃｒを１．３５％以上添加する。Ｃｒの添加量が多くなりすぎると硬さが高くなって加工性が低下するため、Ｃｒ含有量の上限を３．００％とする。Ｃｒ含有量の上限は、好ましくは、２．００％であるとよい。
【００２３】
Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％
Ａｌは、脱酸処理に必要なだけでなく、浸炭処理後の結晶粒の粗大化防止効果を得るために有効な元素であり、この効果を得るために０．０２０％以上添加する。Ａｌの含有量が多くなりすぎるとその効果が飽和するとともに酸化物系介在物の増加によって疲労強度が低下するため、Ａｌ含有量の上限を０．０６０％とする。
【００２４】
Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％
Ｎは、製造上不可避に含有される元素であるが、Ａｌと同様に、結晶粒の粗大化防止に有効であるため、この効果を得るために０．００８０％以上含有するように調整して製造する。Ｎ含有量が多くなりすぎるとその効果が飽和するとともに窒化物が増加して疲労強度低下の原因となるため、Ｎ含有量の上限を０．０２５０％とする。
【００２５】
Ｍｏ：０．８０％以下
Ｍｏは、上記化学成分に任意に含有可能な元素である。Ｍｏは、強度、靱性を向上させるのに有効な元素ではあるが、高価であるため、上限を０．８０％に抑える。Ｍｏ含有量は、省資源化・低コスト化の観点から、好ましくは、不純物程度であるとよい。
【００２６】
次に、上記浸炭部材は、他の部材と摺動する摺動面を有している。この種の浸炭部材としては、例えば、ＣＶＴシーブ、アウター・インナーレース類、歯車などを例示することができる。上記浸炭部材は、好ましくは、ＣＶＴシーブであるとよい（請求項３）
。より好ましくは、金属ベルトとの摺動面を有するＣＶＴシーブであるとよい。ＣＶＴシーブは、低コスト化の要請が大きい上、摺動面に対して高い耐摩耗性が要求される部材である。そのため、この場合には、大幅なコストアップを伴うことなく摺動面の耐摩耗性を向上させることができ、本発明の効果を十分に発揮することができる。
【００２７】
また、上記浸炭部材は、その摺動面に浸炭異常層がない。浸炭異常層は、浸炭処理後の焼入れ処理時に導入されうる層であり、耐摩耗性を低下させる層である。上記浸炭部材は、最適な浸炭条件が選択されることによって浸炭異常層がなくてもよいし、焼入れ処理時に浸炭異常層が発生した場合であってもその後に仕上げ加工を実施し、これにより浸炭異常層が除去されて浸炭異常層がない状態とされていてもよい。好ましくは、後者である。浸炭異常層が確実に除去され、耐摩耗性向上の効果が大きく、信頼性も高まるからである。
【００２８】
製造工程として焼入工程後に仕上げ加工を含む場合、仕上げ加工としては、例えば、切削、研磨などを例示することができる。これらは１または２以上組み合わせて実施することができる。上記仕上げ加工は、焼入れ処理後の摺動面を５０μｍ〜３００μｍの範囲で除去する加工であることが好ましい。仕上げ加工量が５０μｍ以上である場合には、浸炭異常層が生じている場合にこれを十分に取り除くことが可能であり、一方、３００μｍ以下である場合には、浸炭処理により得られた硬化層を除去しすぎて表面硬さを低下させるおそれも少なくなるからである。なお、このような仕上げ加工が施される場合、上記摺動面は、切削および／または研磨の仕上げ加工後の表面ということになる。
【００２９】
また、上記浸炭部材は、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にある。表面炭素濃度が０．７質量％未満になると、摺動面におけるトルースタイトの発生を抑制することが難しくなる。一方、表面炭素濃度が０．９質量％を超えると、上記Ｃｒ含有量では、粒界に炭化物が析出し、強度の低下を招きやすくなる。なお、上記表面炭素濃度は、ＥＰＭＡにより測定することができる。
【００３０】
また、上記浸炭部材は、上記摺動面の最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下である。トルースタイトの面積率が１％を超える場合には、十分な耐摩耗性向上の効果が得られない。なお、上記トルースタイトの面積率は、上記摺動面の最表面からの深さ５０μｍまでの断面を観察し、画像解析することにより算出することができる。
【００３１】
次に、上記浸炭部材の製造方法は、鋼部材に炭素を侵入させる浸炭期と上記鋼部材に侵入した炭素を拡散させる拡散期とを備えた浸炭処理工程と、該浸炭処理工程を経た鋼部材を焼入れする焼入工程とを有している。浸炭処理に供する鋼部材は、例えば、鍛造（熱間鍛造、冷間鍛造）や機械加工等によって、上述した化学成分を有する鋼材を所望形状に整形したものなどを好適に用いることができる。例えば、焼入れ処理後に仕上げ加工を行う場合には、上記鋼部材として上述した化学成分を有する鋼材を予め粗形状に粗加工したものなどを好適に用いることができる。
【００３２】
ここで、上記浸炭部材の製造方法では、浸炭処理時の浸炭期におけるカーボンポテンシャル（以下、「ＣＰ」ということがある。）が１．３％以上とされる。浸炭期のＣＰが１．３％未満になると、摺動面等における浸炭表層にトルースタイトが発生しやすくなり、耐摩耗性が低下しやすくなる。一方、浸炭期のＣＰの上限は、特に限定されるものではないが、浸炭期のＣＰが過度に高くなると、拡散期において、所望の表面炭素濃度まで下げることが困難となったり、炭化物の粒界析出を招きやすくなる。よって、浸炭期のＣＰの上限は、好ましくは、２．０％であるとよい。
【００３３】
また、上記浸炭部材の製造方法では、浸炭処理時の拡散期におけるカーボンポテンシャルが０．８％以上とされることが好ましい。拡散期のＣＰが０．８％以上であると、浸炭部材の摺動面等における表面炭素濃度を０．７〜０．９質量％の範囲内に収めやすくなる。一方、拡散期のＣＰの上限は、特に限定されるものではないが、拡散期のＣＰが過度に高くなると、粒界炭化物の析出により部材強度が損なわれやすくなる。よって、拡散期のＣＰの上限は、好ましくは、０．９０％であるとよい。
【００３４】
なお、上記浸炭処理工程における他の条件としては、例えば、ガス浸炭処理や真空浸炭処理にて浸炭処理温度９００℃〜１０００℃、浸炭期の時間１ｈ〜４ｈ、拡散期の時間１ｈ〜４ｈなどを例示することができる。
【００３５】
また、上記浸炭処理工程の後は、必要に応じて、例えば、８００℃から９００℃に保持した後、油焼入れ、ガス冷却等の各種の焼入れを行うことができる。さらに、上記焼入れ後、必要に応じて、焼もどし処理などを行うこともできる。焼もどし処理の条件としては、例えば、温度１３０℃から１６０℃、保持時間１ｈ〜１．５ｈなどを例示することができる。さらに、上記焼入れまたは焼もどし後、必要に応じて、例えば、切削、研磨等の仕上げ加工を行うことができる。
【００３６】
また、上記浸炭部材の製造方法において、上記鋼部材は摺動面を有しており、最終工程後の上記摺動面は、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下であることが好ましい（請求項８）。
【００３７】
この場合には、耐摩耗性に優れた摺動面を有する浸炭部材が得られる。なお、上記最終工程としては、上記焼入れ工程、上記焼きもどし工程、上記仕上げ工程などを例示することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例に係る浸炭部材、浸炭部材用鋼および浸炭部材の製造方法について説明する。
【００３９】
本例では、浸炭部材としてベルト式ＣＶＴのシーブを想定した。すなわち、図１に示すように、ベルト式ＣＶＴ１は、入力プーリー２０１と出力プーリー２０２と、入力プーリー２０１および出力プーリー２０２に巻き掛けられた金属製のベルト３とを備える。入力プーリー２０１および出力プーリー２０２は、それぞれ円錐状の摺動面２１を備えたシーブ２を２つ組み合わせて構成されている。シーブ２の摺動面２１は、スチールバンド３２に係合させた多数のエレメント３１によって構成された金属ベルト３と常に摺動する状態で使用される。金属ベルト３に付与される張力は高く、金属製のエレメント３１と接触する摺動面２１は非常に高い面圧を繰り返し受けながら摩耗しやすい状態で使用される。そのため、シーブ２の摺動面２１には高い耐摩耗性が要求される。
【００４０】
（素材鋼の準備）
素材鋼として、表１に示す化学成分を有する各種の鋼を作製した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
次に、各素材鋼から各浸炭前試験片を作製するとともに、各浸炭前試験片に対して浸炭期のＣＰを異ならせた浸炭処理、焼入れ、仕上げ加工を行い、各浸炭後試験片を作製した。
【００４３】
（浸炭前試験片の作製）
各素材鋼は、３０ｋｇ溶解炉にて溶解し、その鋼塊を１２００℃で鍛伸した。次いで、得られた各鍛伸品に対して９００℃で１時間保持した後、炉冷するという条件の焼なまし処理を行った。次いで、得られた各焼きなまし品を切削加工し、外径２６．４ｍｍの円柱状の各浸炭前試験片を作製した。
【００４４】
（浸炭処理、焼入れ、焼もどし、仕上げ加工）
各浸炭前試験片に対して浸炭処理、焼入れ、焼もどし、仕上げ加工を行った。具体的には、先ず、各浸炭前試験片を加熱昇温し、９５０℃の温度で６時間保持するガス浸炭処理を行った。この際、上記浸炭処理は、浸炭期のＣＰを後述する表２の通りとし、浸炭期の時間は３時間とした。また、拡散期のＣＰを後述する表２の通りとし、拡散期の時間は３時間とした。
【００４５】
次いで、上記浸炭処理後、８５０℃まで温度を下げて１時間保持し、１３０℃で油焼入れを行った。次いで、上記油焼入れ後、１６０℃の温度に１時間保持する焼もどしを行った。次いで、上記焼もどし後、削り代２００μｍの切削および研磨仕上げ加工を表面に施し、浸炭異常層を除去した。以上により、外径２６．０ｍｍの円柱状の各浸炭後試験片を作製した。
【００４６】
次に、その後、得られた各浸炭後試験片に対して、表面炭素濃度、トルースタイト面積率、摩耗量を測定し、評価を行った。
【００４７】
（表面炭素濃度）
各浸炭後試験片の表面炭素濃度をＥＰＭＡにより測定した。
【００４８】
（トルースタイトの面積率）
各浸炭後試験片の表面（仕上げ加工後の表面）から深さ５０μｍまでの断面を観察し、画像解析ソフトを用いて、トルースタイトの面積率を測定した。
【００４９】
（摩耗試験）
摩耗試験は、図２に示すように、浸炭後試験片５と外径φ１３０ｍｍの相手方ローラ６とを用い、２ローラ接触試験により行った。この試験は、浸炭後試験片５と相手方ローラ６との周速度を異なる速度とし、滑り接触・負荷を与え、摺動面を摩耗させる試験である。試験条件は、浸炭後試験片５の回転する２０００ｒｐｍ、接触面圧１２５０ＭＰａ、滑り率−５％、潤滑油はＣＶＴフルードという条件とした。本試験の評価は、摺動面の摩耗量によって行い、摩耗量が１０μｍ以下の場合を耐摩耗性に優れると判断した。
以下、表２に浸炭処理条件とともに各種試験結果を示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
表２より以下のことがわかる。すなわち、比較例は、浸炭に供した素材鋼の化学成分が本発明の規定範囲外であるか、化学成分が本発明の規定範囲内であっても浸炭処理時の浸炭期におけるＣＰが１．３％未満である。そのため、浸炭後試験片の表面炭素濃度が０．７質量％未満であるか、トルースタイトの面積率が１％を超えており、摩耗量が多く、耐摩耗性に劣ることがわかる。
【００５２】
これに対して、実施例は、浸炭に供した素材鋼の化学成分が本発明の規定範囲内であり、浸炭処理時の浸炭期におけるＣＰが１．３％以上である。そのため、浸炭後試験片の表面炭素濃度が０．７質量％〜０．９質量％の範囲内であり、トルースタイトの面積率が１％以下であり、摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れていることがわかる。
【００５３】
上記から、本発明によれば、大幅なコストアップを伴うことなく摺動面等の耐摩耗性に優れた浸炭部材、これの半製品である浸炭部材用鋼、浸炭部材の製造方法を提供できることがわかる。
【００５４】
以上、実施例について説明したが、本発明は、上記実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１ ベルト式無段変速機（ベルト式ＣＶＴ）
２ ＣＶＴシーブ
２１ 摺動面
２０１ 入力プーリー
２０２ 出力プーリー
３ ベルト
３１ エレメント
３２ スチールバンド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸炭部材、浸炭部材用鋼および浸炭部材の製造方法に関する。
【０００２】
鋼材は、使用目的によって、表面だけを硬質で耐摩耗性のある状態にする一方、中心部分を柔軟性と靱性に富む状態にして用いられることがある。このような鋼材の用途としては、例えば、ベルト式無段変速機（以下、「ベルト式ＣＶＴ」という。）のプーリーを構成するＣＶＴシーブなどがある。この種のＣＶＴシーブは、金属ベルトと常に摺動する摺動面を有しており、その摺動面には高い耐摩耗性が要求される。
【０００３】
従来、鋼材の表面硬化法としては、浸炭焼入れ処理が知られている。浸炭焼入れ処理は、加工性のよい低炭素鋼を機械加工等した後、表層の炭素量を増加させ、表層のみを焼入れ硬化させる処理である。これまで、上記ＣＶＴシーブ等の鋼部材に耐摩耗性を付与するため、浸炭焼入れ処理が施されてきた。
【０００４】
また他にも、耐摩耗性を向上させるため、上記浸炭焼入れ処理後、さらにショットピーニング処理を追加して表面硬さや残留応力を向上させる技術や、高濃度浸炭処理によって微細炭化物を分散させるという組織的な改善技術や、研磨方法を工夫して表面粗さを耐摩耗性に好適な状態に改善する技術なども提案されている（特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−７３５２３号公報
【特許文献２】特開２０００−１７６５８６号公報
【特許文献３】特開２０００−１３０５２７号公報
【特許文献４】特開２００９−６８６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、以下の点で問題がある。すなわち、ショットピーニング等の追加処理はコストアップを伴う。そのため、この種の追加処理を施すことなく、浸炭部材の耐摩耗性向上を図りたいという要請がある。とりわけ、自動車用部品の一つであるＣＶＴシーブは、コスト低減要求が厳しい。そのため、浸炭焼入れ処理のほかに特別な表面処理を追加せずに摺動面の耐摩耗性を改善する方法が求められている。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、大幅なコストアップを伴うことなく耐摩耗性を向上させることが可能な浸炭部材を提供しようとするものである。また、上記浸炭部材の半製品である浸炭部材用鋼を提供しようとするものである。また、上記浸炭部材の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、摺動面を有する浸炭部材であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、
上記摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下であることを特徴とする浸炭部材にある（請求項１）。
【０００９】
第２の発明は、摺動面を有し、該摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下である浸炭部材を製造するために用いられる浸炭部材用鋼であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなることを特徴とする浸炭部材用鋼にある（請求項４）。
【００１０】
第３の発明は、鋼部材に炭素を侵入させる浸炭期と上記鋼部材に侵入した炭素を拡散させる拡散期とを備えた浸炭処理工程と、該浸炭処理工程を経た鋼部材を焼入れする焼入工程とを有する浸炭部材の製造方法であって、
上記鋼部材は、化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、
上記浸炭期におけるカーボンポテンシャルは１．３％以上とされることを特徴とする浸炭部材の製造方法にある（請求項６）。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明の浸炭部材は、上記特定の化学成分を有し、上記摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下である。そのため、大幅なコストアップを伴うショットピーニング等の追加処理を施さなくても、摺動面の耐摩耗性に優れる。
【００１２】
第２の発明の浸炭部材用鋼は、上記浸炭部材を製造するために用いられる鋼であって、上記特定の化学成分を有する。また、第３の発明の浸炭部材の製造方法は、上記特定の化学成分を有する鋼から構成される鋼部材に対して浸炭処理を行うにあたり、浸炭処理時の浸炭期におけるカーボンポテンシャルを１．３％以上とする。
【００１３】
Ｓｉ、Ｃｒ含有量を増加させると、浸炭性が阻害されるため、このような鋼材は、浸炭部材用鋼としては不向きであった。しかし、Ｓｉ含有量が０．５０％以上、Ｃｒ含有量が１．３５％以上と比較的高い含有量の場合であっても、浸炭処理時の浸炭期におけるカーボンポテンシャルを１．３％以上とすれば、浸炭性が確保されることにより浸炭部材の浸炭表層におけるトルースタイトの発生を抑制しつつ、耐摩耗性を向上させることができる。また、Ｓｉ含有量を０．５０〜２．００％と増加させたことによって熱による軟化抵抗が高まり、さらに、Ｃｒ含有量を１．３５〜３．００％と増加させたことにより浸炭表層のトルースタイトの生成が抑制され、その分、耐摩耗性を向上させることができる。上記特定の化学成分を有する鋼を用いるとともに、浸炭処理時の浸炭期におけるカーボンポテンシャルを１．３％以上として浸炭部材の製造を行えば、大幅なコストアップを伴うことなく摺動面等の耐摩耗性が必要な部位の耐摩耗性を向上させることが可能になることは、本発明の完成によって初めて導き出されたものである。
【００１４】
このように、本発明によれば、大幅なコストアップを伴うことなく耐摩耗性を向上させることが可能な浸炭部材、これの半製品である浸炭部材用鋼、浸炭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】
【００１５】
【図１】ベルト式無段変速機（ベルト式ＣＶＴ）の構成を示す説明図である。
【図２】実験例における摩耗試験の方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記浸炭部材、上記浸炭部材用鋼および上記浸炭部材の製造方法における化学成分は、上記のように、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなる。また、上記化学成分は、Ｍｏ：０．８０％以下を任意に含有しうる（請求項２、請求項５、請求項７）。以下に、各成分の限定理由につき説明する。なお、上記化学成分は、浸炭表層部分を除いた鋼内部における母材の化学成分である。
【００１７】
Ｃ：０．１０〜０．３０％
Ｃは、強度を確保するための基本元素であり、ＣＶＴシーブ等の浸炭部材において十分な内部硬さを確保するために、０．１０％以上添加する。添加量が多くなりすぎると被削性、冷間鍛造性が低下するため、Ｃ含有量の上限を０．３０％とする。
【００１８】
Ｓｉ：０．５０〜２．００％
Ｓｉは、熱による軟化抵抗性を高めるのに有効な元素であり、その特性を確保するために０．５０％以上添加する。Ｓｉ含有量が多くなりすぎると靱性や加工性が劣化してくるため、Ｓｉ含有量の上限を２．００％とする。Ｓｉ含有量の上限は、好ましくは、１．５０％であるとよい。
【００１９】
Ｍｎ：０．３０〜１．５０％
Ｍｎは、強度向上に有効な元素であり、ＣＶＴシーブ等の浸炭部材において十分な内部硬さを確保するために、０．３０％以上添加する。Ｍｎの添加量が多くなりすぎると被削性の低下や、残留オーステナイトの増加による硬さ低下が懸念されるため、Ｍｎ含有量の上限を１．５０％とする。
【００２０】
Ｐ：０．０３５％以下
Ｐは、結晶粒界に偏析して疲労強度を低下させるため、Ｐ含有量の上限を０．０３５％とする。Ｐは製造上の不純物として不可避に含有される元素であるが、精錬により極力低減することが好ましい。
【００２１】
Ｓ：０．０３５％以下
Ｓは、被削性向上に有効であるが、特に積極添加する必要がない任意元素である。Ｓ含有量が多くなりすぎると疲労破壊起点となって強度低下を招く。そのため、Ｓ含有量の上限を０．０３５％とする。
【００２２】
Ｃｒ：１．３５〜３．００％
Ｃｒは、強度向上に有効な元素であり、ＣＶＴシーブ等の浸炭部材において十分な内部硬さを確保するのに役立つ。また、上述の浸炭処理時の浸炭期におけるカーボンポテンシャルを１．３％以上とし、浸炭表層において十分な浸炭濃度を確保することにより、浸炭部材におけるトルースタイトの発生が抑制され、耐摩耗性の向上に有効である。そのため、Ｃｒを１．３５％以上添加する。Ｃｒの添加量が多くなりすぎると硬さが高くなって加工性が低下するため、Ｃｒ含有量の上限を３．００％とする。Ｃｒ含有量の上限は、好ましくは、２．００％であるとよい。
【００２３】
Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％
Ａｌは、脱酸処理に必要なだけでなく、浸炭処理後の結晶粒の粗大化防止効果を得るために有効な元素であり、この効果を得るために０．０２０％以上添加する。Ａｌの含有量が多くなりすぎるとその効果が飽和するとともに酸化物系介在物の増加によって疲労強度が低下するため、Ａｌ含有量の上限を０．０６０％とする。
【００２４】
Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％
Ｎは、製造上不可避に含有される元素であるが、Ａｌと同様に、結晶粒の粗大化防止に有効であるため、この効果を得るために０．００８０％以上含有するように調整して製造する。Ｎ含有量が多くなりすぎるとその効果が飽和するとともに窒化物が増加して疲労強度低下の原因となるため、Ｎ含有量の上限を０．０２５０％とする。
【００２５】
Ｍｏ：０．８０％以下
Ｍｏは、上記化学成分に任意に含有可能な元素である。Ｍｏは、強度、靱性を向上させるのに有効な元素ではあるが、高価であるため、上限を０．８０％に抑える。Ｍｏ含有量は、省資源化・低コスト化の観点から、好ましくは、不純物程度であるとよい。
【００２６】
次に、上記浸炭部材は、他の部材と摺動する摺動面を有している。この種の浸炭部材としては、例えば、ＣＶＴシーブ、アウター・インナーレース類、歯車などを例示することができる。上記浸炭部材は、好ましくは、ＣＶＴシーブであるとよい（請求項３）
。より好ましくは、金属ベルトとの摺動面を有するＣＶＴシーブであるとよい。ＣＶＴシーブは、低コスト化の要請が大きい上、摺動面に対して高い耐摩耗性が要求される部材である。そのため、この場合には、大幅なコストアップを伴うことなく摺動面の耐摩耗性を向上させることができ、本発明の効果を十分に発揮することができる。
【００２７】
また、上記浸炭部材は、その摺動面に浸炭異常層がない。浸炭異常層は、浸炭処理後の焼入れ処理時に導入されうる層であり、耐摩耗性を低下させる層である。上記浸炭部材は、最適な浸炭条件が選択されることによって浸炭異常層がなくてもよいし、焼入れ処理時に浸炭異常層が発生した場合であってもその後に仕上げ加工を実施し、これにより浸炭異常層が除去されて浸炭異常層がない状態とされていてもよい。好ましくは、後者である。浸炭異常層が確実に除去され、耐摩耗性向上の効果が大きく、信頼性も高まるからである。
【００２８】
製造工程として焼入工程後に仕上げ加工を含む場合、仕上げ加工としては、例えば、切削、研磨などを例示することができる。これらは１または２以上組み合わせて実施することができる。上記仕上げ加工は、焼入れ処理後の摺動面を５０μｍ〜３００μｍの範囲で除去する加工であることが好ましい。仕上げ加工量が５０μｍ以上である場合には、浸炭異常層が生じている場合にこれを十分に取り除くことが可能であり、一方、３００μｍ以下である場合には、浸炭処理により得られた硬化層を除去しすぎて表面硬さを低下させるおそれも少なくなるからである。なお、このような仕上げ加工が施される場合、上記摺動面は、切削および／または研磨の仕上げ加工後の表面ということになる。
【００２９】
また、上記浸炭部材は、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にある。表面炭素濃度が０．７質量％未満になると、摺動面におけるトルースタイトの発生を抑制することが難しくなる。一方、表面炭素濃度が０．９質量％を超えると、上記Ｃｒ含有量では、粒界に炭化物が析出し、強度の低下を招きやすくなる。なお、上記表面炭素濃度は、ＥＰＭＡにより測定することができる。
【００３０】
また、上記浸炭部材は、上記摺動面の最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下である。トルースタイトの面積率が１％を超える場合には、十分な耐摩耗性向上の効果が得られない。なお、上記トルースタイトの面積率は、上記摺動面の最表面からの深さ５０μｍまでの断面を観察し、画像解析することにより算出することができる。
【００３１】
次に、上記浸炭部材の製造方法は、鋼部材に炭素を侵入させる浸炭期と上記鋼部材に侵入した炭素を拡散させる拡散期とを備えた浸炭処理工程と、該浸炭処理工程を経た鋼部材を焼入れする焼入工程とを有している。浸炭処理に供する鋼部材は、例えば、鍛造（熱間鍛造、冷間鍛造）や機械加工等によって、上述した化学成分を有する鋼材を所望形状に整形したものなどを好適に用いることができる。例えば、焼入れ処理後に仕上げ加工を行う場合には、上記鋼部材として上述した化学成分を有する鋼材を予め粗形状に粗加工したものなどを好適に用いることができる。
【００３２】
ここで、上記浸炭部材の製造方法では、浸炭処理時の浸炭期におけるカーボンポテンシャル（以下、「ＣＰ」ということがある。）が１．３％以上とされる。浸炭期のＣＰが１．３％未満になると、摺動面等における浸炭表層にトルースタイトが発生しやすくなり、耐摩耗性が低下しやすくなる。一方、浸炭期のＣＰの上限は、特に限定されるものではないが、浸炭期のＣＰが過度に高くなると、拡散期において、所望の表面炭素濃度まで下げることが困難となったり、炭化物の粒界析出を招きやすくなる。よって、浸炭期のＣＰの上限は、好ましくは、２．０％であるとよい。
【００３３】
また、上記浸炭部材の製造方法では、浸炭処理時の拡散期におけるカーボンポテンシャルが０．８％以上とされることが好ましい。拡散期のＣＰが０．８％以上であると、浸炭部材の摺動面等における表面炭素濃度を０．７〜０．９質量％の範囲内に収めやすくなる。一方、拡散期のＣＰの上限は、特に限定されるものではないが、拡散期のＣＰが過度に高くなると、粒界炭化物の析出により部材強度が損なわれやすくなる。よって、拡散期のＣＰの上限は、好ましくは、０．９０％であるとよい。
【００３４】
なお、上記浸炭処理工程における他の条件としては、例えば、ガス浸炭処理や真空浸炭処理にて浸炭処理温度９００℃〜１０００℃、浸炭期の時間１ｈ〜４ｈ、拡散期の時間１ｈ〜４ｈなどを例示することができる。
【００３５】
また、上記浸炭処理工程の後は、必要に応じて、例えば、８００℃から９００℃に保持した後、油焼入れ、ガス冷却等の各種の焼入れを行うことができる。さらに、上記焼入れ後、必要に応じて、焼もどし処理などを行うこともできる。焼もどし処理の条件としては、例えば、温度１３０℃から１６０℃、保持時間１ｈ〜１．５ｈなどを例示することができる。さらに、上記焼入れまたは焼もどし後、必要に応じて、例えば、切削、研磨等の仕上げ加工を行うことができる。
【００３６】
また、上記浸炭部材の製造方法において、上記鋼部材は摺動面を有しており、最終工程後の上記摺動面は、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下であることが好ましい（請求項８）。
【００３７】
この場合には、耐摩耗性に優れた摺動面を有する浸炭部材が得られる。なお、上記最終工程としては、上記焼入れ工程、上記焼きもどし工程、上記仕上げ工程などを例示することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例に係る浸炭部材、浸炭部材用鋼および浸炭部材の製造方法について説明する。
【００３９】
本例では、浸炭部材としてベルト式ＣＶＴのシーブを想定した。すなわち、図１に示すように、ベルト式ＣＶＴ１は、入力プーリー２０１と出力プーリー２０２と、入力プーリー２０１および出力プーリー２０２に巻き掛けられた金属製のベルト３とを備える。入力プーリー２０１および出力プーリー２０２は、それぞれ円錐状の摺動面２１を備えたシーブ２を２つ組み合わせて構成されている。シーブ２の摺動面２１は、スチールバンド３２に係合させた多数のエレメント３１によって構成された金属ベルト３と常に摺動する状態で使用される。金属ベルト３に付与される張力は高く、金属製のエレメント３１と接触する摺動面２１は非常に高い面圧を繰り返し受けながら摩耗しやすい状態で使用される。そのため、シーブ２の摺動面２１には高い耐摩耗性が要求される。
【００４０】
（素材鋼の準備）
素材鋼として、表１に示す化学成分を有する各種の鋼を作製した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
次に、各素材鋼から各浸炭前試験片を作製するとともに、各浸炭前試験片に対して浸炭期のＣＰを異ならせた浸炭処理、焼入れ、仕上げ加工を行い、各浸炭後試験片を作製した。
【００４３】
（浸炭前試験片の作製）
各素材鋼は、３０ｋｇ溶解炉にて溶解し、その鋼塊を１２００℃で鍛伸した。次いで、得られた各鍛伸品に対して９００℃で１時間保持した後、炉冷するという条件の焼なまし処理を行った。次いで、得られた各焼きなまし品を切削加工し、外径２６．４ｍｍの円柱状の各浸炭前試験片を作製した。
【００４４】
（浸炭処理、焼入れ、焼もどし、仕上げ加工）
各浸炭前試験片に対して浸炭処理、焼入れ、焼もどし、仕上げ加工を行った。具体的には、先ず、各浸炭前試験片を加熱昇温し、９５０℃の温度で６時間保持するガス浸炭処理を行った。この際、上記浸炭処理は、浸炭期のＣＰを後述する表２の通りとし、浸炭期の時間は３時間とした。また、拡散期のＣＰを後述する表２の通りとし、拡散期の時間は３時間とした。
【００４５】
次いで、上記浸炭処理後、８５０℃まで温度を下げて１時間保持し、１３０℃で油焼入れを行った。次いで、上記油焼入れ後、１６０℃の温度に１時間保持する焼もどしを行った。次いで、上記焼もどし後、削り代２００μｍの切削および研磨仕上げ加工を表面に施し、浸炭異常層を除去した。以上により、外径２６．０ｍｍの円柱状の各浸炭後試験片を作製した。
【００４６】
次に、その後、得られた各浸炭後試験片に対して、表面炭素濃度、トルースタイト面積率、摩耗量を測定し、評価を行った。
【００４７】
（表面炭素濃度）
各浸炭後試験片の表面炭素濃度をＥＰＭＡにより測定した。
【００４８】
（トルースタイトの面積率）
各浸炭後試験片の表面（仕上げ加工後の表面）から深さ５０μｍまでの断面を観察し、画像解析ソフトを用いて、トルースタイトの面積率を測定した。
【００４９】
（摩耗試験）
摩耗試験は、図２に示すように、浸炭後試験片５と外径φ１３０ｍｍの相手方ローラ６とを用い、２ローラ接触試験により行った。この試験は、浸炭後試験片５と相手方ローラ６との周速度を異なる速度とし、滑り接触・負荷を与え、摺動面を摩耗させる試験である。試験条件は、浸炭後試験片５の回転する２０００ｒｐｍ、接触面圧１２５０ＭＰａ、滑り率−５％、潤滑油はＣＶＴフルードという条件とした。本試験の評価は、摺動面の摩耗量によって行い、摩耗量が１０μｍ以下の場合を耐摩耗性に優れると判断した。
以下、表２に浸炭処理条件とともに各種試験結果を示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
表２より以下のことがわかる。すなわち、比較例は、浸炭に供した素材鋼の化学成分が本発明の規定範囲外であるか、化学成分が本発明の規定範囲内であっても浸炭処理時の浸炭期におけるＣＰが１．３％未満である。そのため、浸炭後試験片の表面炭素濃度が０．７質量％未満であるか、トルースタイトの面積率が１％を超えており、摩耗量が多く、耐摩耗性に劣ることがわかる。
【００５２】
これに対して、実施例は、浸炭に供した素材鋼の化学成分が本発明の規定範囲内であり、浸炭処理時の浸炭期におけるＣＰが１．３％以上である。そのため、浸炭後試験片の表面炭素濃度が０．７質量％〜０．９質量％の範囲内であり、トルースタイトの面積率が１％以下であり、摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れていることがわかる。
【００５３】
上記から、本発明によれば、大幅なコストアップを伴うことなく摺動面等の耐摩耗性に優れた浸炭部材、これの半製品である浸炭部材用鋼、浸炭部材の製造方法を提供できることがわかる。
【００５４】
以上、実施例について説明したが、本発明は、上記実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１ ベルト式無段変速機（ベルト式ＣＶＴ）
２ ＣＶＴシーブ
２１ 摺動面
２０１ 入力プーリー
２０２ 出力プーリー
３ ベルト
３１ エレメント
３２ スチールバンド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動面を有する浸炭部材であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、
上記摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下であることを特徴とする浸炭部材。
【請求項２】
請求項１に記載の浸炭部材において、
上記化学成分が、さらにＭｏ：０．８０％以下を含有することを特徴とする浸炭部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の浸炭部材は、ＣＶＴシーブであることを特徴とする浸炭部材。
【請求項４】
摺動面を有し、該摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下である浸炭部材を製造するために用いられる浸炭部材用鋼であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなることを特徴とする浸炭部材用鋼。
【請求項５】
請求項４に記載の浸炭部材用鋼において、
上記化学成分が、さらにＭｏ：０．８０％以下を含有することを特徴とする浸炭部材。
【請求項６】
鋼部材に炭素を侵入させる浸炭期と上記鋼部材に侵入した炭素を拡散させる拡散期とを備えた浸炭処理工程と、該浸炭処理工程を経た鋼部材を焼入れする焼入工程とを有する浸炭部材の製造方法であって、
上記鋼部材は、化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、
上記浸炭期におけるカーボンポテンシャルは１．３％以上とされることを特徴とする浸炭部材の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の浸炭部材の製造方法において、
上記化学成分が、さらにＭｏ：０．８０％以下を含有することを特徴とする浸炭部材の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の浸炭部材の製造方法において、
上記鋼部材は摺動面を有しており、最終工程後の上記摺動面は、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下であることを特徴とする浸炭部材の製造方法。
【請求項１】
摺動面を有する浸炭部材であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、
上記摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下であることを特徴とする浸炭部材。
【請求項２】
請求項１に記載の浸炭部材において、
上記化学成分が、さらにＭｏ：０．８０％以下を含有することを特徴とする浸炭部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の浸炭部材は、ＣＶＴシーブであることを特徴とする浸炭部材。
【請求項４】
摺動面を有し、該摺動面は、浸炭異常層がなく、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下である浸炭部材を製造するために用いられる浸炭部材用鋼であって、
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなることを特徴とする浸炭部材用鋼。
【請求項５】
請求項４に記載の浸炭部材用鋼において、
上記化学成分が、さらにＭｏ：０．８０％以下を含有することを特徴とする浸炭部材。
【請求項６】
鋼部材に炭素を侵入させる浸炭期と上記鋼部材に侵入した炭素を拡散させる拡散期とを備えた浸炭処理工程と、該浸炭処理工程を経た鋼部材を焼入れする焼入工程とを有する浸炭部材の製造方法であって、
上記鋼部材は、化学成分が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：１．３５〜３．００％、Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％、および、Ｎ：０．００８０〜０．０２５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、
上記浸炭期におけるカーボンポテンシャルは１．３％以上とされることを特徴とする浸炭部材の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の浸炭部材の製造方法において、
上記化学成分が、さらにＭｏ：０．８０％以下を含有することを特徴とする浸炭部材の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の浸炭部材の製造方法において、
上記鋼部材は摺動面を有しており、最終工程後の上記摺動面は、表面炭素濃度が０．７〜０．９質量％の範囲内にあり、最表面からの深さ５０μｍまでにおける組織のトルースタイト面積率が１％以下であることを特徴とする浸炭部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２０７２４７（Ｐ２０１２−２０７２４７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１７６５（Ｐ２０１１−７１７６５）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００１１６６５５）愛知製鋼株式会社 (141)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００１１６６５５）愛知製鋼株式会社 (141)
【Ｆターム（参考）】
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