喷丸硬化方法技术

本发明专利技术提供一种喷丸硬化方法，其可以抑制对被处理钢材的磨削，同时赋予目前技术所不及的高压缩残余应力。其特征在于，对由下式（１）～（３）得到的硬度ＨＶ（ｍ）为７５０ＨＶ以上的被处理钢材投射比维氏硬度比该被处理钢材的硬度ＨＶ（ｍ）高出５０ＨＶ～２５０ＨＶ的投射材料，将该被处理钢材的磨削量控制在５μｍ以下，ＨＶ（ｍ）＝｛ｆ（Ｃ）－ｆ（Ｔ，ｔ）｝（１－γＲ／１００）＋４００×γＲ／１００…式（１）；ｆ（Ｃ）＝－６６０Ｃ２＋１３７３Ｃ＋２７８…式（２）；ｆ（Ｔ，ｔ）＝０．０５Ｔ（ｌｏｇｔ＋１７）－３１８…式（３）；其中，Ｃ：通过渗碳处理得到的表层Ｃ（碳）浓度（质量％）Ｔ：回火温度（Ｋ）ｔ：回火保持时间（ｈｒ）γＲ：残余奥氏体量（体积％）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，详细而言，涉及一种可以赋予被处理材料的表层 以目前技术所不及的高的压缩残余应力的。
技术介绍
目前，作为提高在汽车的齿轮等中使用的以渗碳处理材料为代表的高强度钢材的 疲劳强度的方法，使用对材料的强力喷丸硬化(heavy shot peening)处理有用的方法。已 知，喷丸硬化处理产生的表层的压缩残余应力对改善齿根弯曲疲劳强度有很大的影响。另外，还已知压缩残余应力的应力值受投射材料的粒径、硬度、投射速度、投射时 间等影响，针对喷丸硬化的条件对压缩残余应力的应力值的影响，目前也进行着各种各样 的研究。近年来，伴随着零件的小型化，对高强度钢要求进一步的高强度化，随之，为了进 一步提高疲劳强度，要求通过喷丸硬化处理来赋予被处理材料更高的压缩残余应力。例如，对于目前的强力喷丸硬化处理产生的压缩残余应力峰值1500MPa，以提高 20 %的疲劳强度为目标时，需要赋予被处理材料ISOOMPa的压缩残余应力。就目前而言，为了赋予被处理材料更高的压缩残余应力，主要是进行高硬度的投 射材料(喷丸)的开发，但是，若是仅仅提高投射材料的硬度，当被处理材料的硬度不是与 所述投射材料的硬度相称的硬度时，就不能通过喷丸硬化赋予被处理材料较高的压缩残余 应力，有时压缩残余应力反而会下降。例如利用投射材料的硬度和被处理材料的硬度的组合，通过喷丸硬化使被处理材 料产生明显的磨削。由于这种情况下投射的能量被用于磨削，因此就不能有效地对被处理材料赋予压 缩残余应力。而且在投射材料的硬度比被处理材料明显高这样的情况下，即使能够赋予被处理 材料高的压缩残余应力，同时也会产生大量磨削，由此加大了被处理材料的表面粗糙度，有 可能成为疲劳破坏的起点。另外，由于产生大量磨削，因此零件的尺寸大幅减少而变化。此外，硬度明显高的投射材料相应成本也高，即使使用这样的高成本的投射材料， 可以实现的压缩残余应力也不会大到一定值以上，而导致仅仅成本升高的结果。因此，为了适当地赋予被处理材料的表层高的压缩残余应力，需要使被处理材料 的硬度和投射材料的硬度的平衡适当化。然而，关于这样的见解，目前还没有任何提案。例如，作为将投射材料向被处理材料投射来赋予被处理材料压缩残余应力的技术，有日本特开2002-36115号公报、日本特开2001-79766号公报、日本特开平9-57629号 公报所公开的技术。然而，日本特开2002-36115号公报中没有关于磨削的见解，另外在日本特开2001-79766号公报记载的技术中没有关于被处理材料和投射材料的关系的见解。进而，在 日本特开平9-57629号公报公开的技术中同样没有关于被处理材料和投射材料的关系的 见解。
技术实现思路
本专利技术是以如上所述的情况为背景完成的，其目的在于提供一种， 其可以抑制被处理钢材的磨削，同时赋予表层高的压缩残余应力，并且可以利用其高的压 缩残余应力有效地提高疲劳强度。 本专利技术的第1方式的特征在于，对由下式(1) (3)得到的硬度HV(m)为750HV 以上的被处理钢材投射维氏硬度比该被处理钢材的硬度HV(m)高出50HV 250HV范围内 的投射材料，将该被处理钢材的磨削量控制在5 μ m以下，<formula>formula see original document page 4</formula>其中，C 通过渗碳处理得到的表层C(碳)浓度(质量％ )T 回火温度(K)t:回火保持时间(hr)γ E 残余奥氏体量(体积％ )需要说明的是，HV(m)是由式(1)计算出的数值，是指估算维氏硬度。由于该数值 与维氏硬度等价，因此在本说明书中在该数值的后面也附加HV来标记。在第1方式的基础上，本专利技术的第2方式的特征在于，将所述表层C浓度设定在 0. 60 1. 0%的范围内。在第1或第2的方式中的任一方式的基础上，本专利技术的第3方式的特征在于，将所 述投射材料的粒径设定在Φ0. 05 0. 6mm的范围内，以空气压力0. 4 0. 6MPa将该投射 材料向所述被处理钢材投射。需要说明的是，在此，投射材料的粒径使用例如日本工业规格JIS G5904所规定的 粒度试验方法进行测定。如上所述，本专利技术将由下式(1) (3)得到的被处理钢材的硬度HV(m)设定为 750HV以上，而且将维氏硬度比该被处理钢材高50HV 250HV的投射材料投射在被处理钢 材上，将被处理钢材的磨削量控制在5μπι以下，同时赋予其表层压缩残余应力，根据本发 明，可以赋予被处理钢材以目前技术所不及的高的例如ISOOMPa以上的压缩残余应力，由 此可以有效地提高汽车的齿轮及其它高强度零件的疲劳强度。在本专利技术中，当被处理钢材的硬度HV (m)不足750HV时，不能通过喷丸硬化对被处 理钢材的表层赋予充分的压缩残余应力。可以赋予压缩残余应力的限度为达到被处理钢材的屈服强度(大致0.2%屈服 点)为止，其屈服强度与被处理钢材的硬度存在正比例关系。因此，在被处理钢材的硬度HV (m)不足750HV的情况下，可以赋予压缩 残余应力的 限度低，不能赋予充分的高压缩残余应力。因此，在本专利技术中，需要预先使被处理钢材的硬度HV(m)为750HV以上。 在本专利技术中，还需要预先使投射材料的维氏硬度HV大于被处理钢材的硬度 HV (m)。当投射材料的维氏硬度HV比被处理钢材的硬度HV(m)低时，投射材料会产生塑性 变形(屈服)，无法对被处理钢材施加足够的用于赋予压缩残余应力的能量。另外，导致投 射材料的寿命缩短。特别是在本专利技术中，得到了这样的见解，为了赋予被处理钢材高的压缩残余应力， 需要预先使投射材料的维氏硬度HV比被处理钢材的硬度HV(m)高50HV以上。相反，当投射材料的维氏硬度HV比被处理钢材的硬度HV(m)高出超过250HV时， 投射的能量会被用于磨削，不能有效且稳定地赋予高压缩残余应力。另外，即使可以赋予被处理钢材高的压缩残余应力，由于相比被处理钢材投射材 料的硬度过硬，因此，被处理钢材的表层的磨削量也过大，这不仅成为导致高强度零件的尺 寸偏离规格的原因，而且因该大的磨削使被处理钢材的表面粗糙度加大，有可能成为疲劳 破坏的起点。另外，即使能够赋予高压缩残余应力，所述压缩残余应力也不会高于一定值以上， 艮口，压缩残余应力变高并不与投射材料的硬度变硬的程度相称，其在某一程度就饱和了。另一方面，硬度明显硬的投射材料成本上也高，处理费用变高。 在这个意义上，在本专利技术中，需要将被处理材料的硬度HV (m)与投射材料的维氏 硬度HV之差限制在250HV以下。在本专利技术中，对于将磨削量限制在5μπι以下的原因，是当磨削量比5μπι多时，投 射能量被用于磨削而未被有效地利用于压缩残余应力的赋予，另外因大量产生磨削，高强 度零件的尺寸大幅减少而变差。需要说明的是，在本专利技术中，被处理钢材的硬度HV (m)是指渗碳处理后的被处理 钢材的自表面至深度0.05mm的表层的硬度。S卩，式(1) (3)中规定的被处理钢材的硬度 HV (m)是指至深度0. 05mm的表层的硬度。在本专利技术中，上述(1) (3)规定了被处理钢材的硬度(该硬度为可以以非破坏 预测的硬度，得到相当于维氏硬度的值)，以能够通过控制渗碳等的条件使被处理钢材的硬 度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷丸硬化方法，其特征在于，对由下式（１）～（３）得到的硬度ＨＶ（ｍ）为７５０ＨＶ以上的被处理钢材投射维氏硬度比该被处理钢材的硬度ＨＶ（ｍ）高出５０ＨＶ～２５０ＨＶ的投射材料，将该被处理钢材的磨削量控制在５μｍ以下，ＨＶ（ｍ）＝｛ｆ（Ｃ）－ｆ（Ｔ，ｔ）｝（１－γ↓［Ｒ］／１００）＋４００×γ↓［Ｒ］／１００…式（１）ｆ（Ｃ）＝－６６０Ｃ↑［２］＋１３７３Ｃ＋２７８…式（２）ｆ（Ｔ，ｔ）＝０．０５Ｔ（ｌｏｇｔ＋１７）－３１８…式（３）其中，Ｃ：通过渗碳处理得到的表层碳浓度，单位为质量％Ｔ：回火温度，单位为Ｋｔ：回火保持时间，单位为ｈｒγ↓［Ｒ］：残余奥氏体量，单位为体积％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-11-28 2007-308049一种喷丸硬化方法，其特征在于，对由下式(1)～(3)得到的硬度HV(m)为750HV以上的被处理钢材投射维氏硬度比该被处理钢材的硬度HV(m)高出50HV～250HV的投射材料，将该被处理钢材的磨削量控制在5μm以下，HV(m)＝{f(C)-f(T，t)}(1-γR/100)+400×γR/100…式(1)f(C)＝-660C2+1373C+278 …式(2)f(T，t...

【专利技术属性】
技术研发人员：石仓亮平，狩野隆，加藤万规男，小林祐次，宇治桥谕，奥村洁，
申请(专利权)人：新东工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]