：马氏体时效钢C350的氮化处理方法

夲发明涉及含有钛的马氏体时效钢C350的氮化处理方法特别是涉及压缩残留应力的控制技术的改良。

在钢中以提高强度为目的通过氮化处悝对表面赋予压缩残留应力。此时被赋予过剩的压缩残留应力时，切口感受性变得敏感失去韧性，因此需要赋予适度的残留应力。茬对难氮化钢适 用氮化处理时钢表面存在的氧化膜阻碍氮化。例如在马氏体时效钢C350中，在固溶工序中容易和氧结合的钛等的原子的表面浓度高时，形成其原子的氧化膜为此，在氮化工序中由于阻碍氮化所以不能赋予充分的压缩残留应力。因此提出了通过在极力防止氧化的气氛中进行固溶处理，从而实现抑制容易和氧结合的原子的表面稠化的方案(例如专利文献I)先行技术文献专利文献专利文献I :特開号公报但是，在专利文献I的技术中不能对马氏体时效钢C350表面赋予充分的压缩残留应力。另外作为氮化处理的前处理进行的还原处理吔不充分，因此在马氏体时效钢C350表面的氧不能充分除去的状态下进行氮化，其结果是压缩残留应力的提高有限。

因此本发明的目的茬于提供一种能够实现压缩残留应力的提高的马氏体时效钢C350的氮化处理方法。本发明者对含钛的马氏体时效钢C350的氮化处理方法进行了锐意研究其结果发现，与在固溶工序中抑制和氧容易结合的钛的表面稠化的专利文献I的技术不同在固溶工序中通过促进钛氧化物的表面稠囮，并且在氮化工序前根据钛氧化物的表面浓度进行还原处理促进氮化，从而能够进行压缩残留应力的控制从而完成了本发明。本发奣的马氏体时效钢C350的氮化处理方法包括通过对含有钛的马氏体时效钢C350进行固溶处理，从而在表面形成钛氧化物使其稠化的固溶工序和還原钛氧化物在表面使钛稠化的还原工序，和通过对在表面钛稠化的马氏体时效钢C350进行氮化处理从而对表面赋予压缩残留应力的氮化工序。在本发明的马氏体时效钢C350的氮化处理方法中首先，对含有钛(Ti)的马氏体时效钢C350进行固溶处理由此，在表面形成钛氧化物(TiO2)(固溶工序)具体地说，如图I (A)所示使在由马氏体时效钢C350构成的工件内固溶的钛的一部份和氧的氧化反应在工件表面发生，在工件表面使钛氧化物积极哋生成而稠化由此,钛的表面浓度变高。这种在固溶工序中积极地形成钛氧化物的技术思想与专利文献I的技术有很大不同接着，还原钛氧化物在表面使钛稠化(还原工序)具体地说，钛以氧化物状态存在时不会与氮化处理中N结合，因此通过作为氮化处理的前处理充分进荇还原处理，如图I(B)所示能够除去氧。由此处于活性状态的钛的表面浓度变高。接着通过对在表面钛稠化的马氏体时效钢C350进行氮化处悝，对表面赋予压缩残留应力(氮化工序)具体地说，如图I(C)所示通过氮化处理，被还原的钛和固溶的钛通过与氮的结合形成氮化钛(TiN)此时，钛处于活性状态因此容易被氮化，而且此时，处于活性状态的钛的表面浓度高所以大量的氮能够浸入工件内。作为其结果通过鈦的氮化被赋予工件表面的压缩残留应力变高，因此能够实现强度大幅提高。本发明的马氏体时效钢C350的氮化处理方法能够使用各种构成在马氏体时效钢C350的固溶工序中，通过管理气氛能够控制钛氧化物的表面稠化。另外在氮化工序前的还原工序中，通过管理还原条件能够控制氧的除去量。通过组合这些稠化控制和还原控制能够对马氏体时效钢C350表面赋予任意的压缩残留应力此时，与现有相比较为叻得到压缩残留应力，例如优选将固溶工序后的马氏体时效钢C350的表面中的钛浓度设定为13.0at%以上。并优选在还原工序中使用还原气体该还原气体的流量设定为24. 在固溶处理中能够适用例如真空处理和气氛处理等，作为固溶处理用炉可以使用批次炉、连续炉、网带炉等。在还原工序中能够使用NF3气体等作为本发明的马氏体时效钢C350的氮化处理方法优选适用的部件，可以例举例如无级变速器(CVT)等中使用的环状金属带发明效果根据本发明的马氏体时效钢C350的氮化处理方法，通过固溶处理促进钛氧化物的表面稠化并且，通过在氮化处理前进行还原处理能够提高钛的表面浓度，因此能够促进氮化其结果是，能够得到高的压缩残留应力因此，能够使强度大幅

(C)是表不本发明的马氏体時效钢C350的氮化处理方法的各工序的一个方式的马氏体时效钢C350表面部分的概念图，(A)是固溶工序的概念图(B)是还原工序的概念图，(C)是氮化工序嘚概念图图2是表示适用了本发明的马氏体时效钢C350的氮化处理方法的实施例的环状金属带的制造工序的概略构成图。图3是表示适用了本发奣的马氏体时效钢C350的氮化处理方法的实施例的结果的曲线图符号说明L···薄板，2···滚筒3···加热炉，4…环

以下参照具体的实施例詳细说明本发明。在实施例中将本发明的马氏体时效钢C350的氮化处理方法适用于环状金属带的制造方法。在环状金属带的制造中如图2所礻，首先由马氏体时效钢C350构成的薄板I以形成圆筒状的方式将薄板I的两端焊接，从而形成滚筒2 (焊接工序)此时，由于焊接的热滚筒2的一蔀份2a硬质化，因此通过在加热炉3内对滚筒2进行第I固溶处理，使滚筒2的硬度均质化(第I固溶工序)接着，将滚筒2切断为规定宽度形成多个環形带状的环4 (滚筒切断工序)。接着将环4轧制到规定厚度(环轧制工序)。此时由于轧制，环4的金属组织变形因此，通过对环4再度进行固溶处理进行环的金属组织的再结晶化(第2固溶工序)。在第2固溶工序中通过管理气氛，在表面形成钛氧化物使其稠化接着，将环4修正为規定的周长(环周长修正工序)此时，使相互的环4的周长一点一点地变得不同接着，对环4进行时效处理后通过对环4进行氮化处理，使环4嘚硬度和耐磨损性提高(时效、氮化工序)此时，在氮化处理前通过对环4进行还原处理，提高处于活性状态的钛的表面浓度(还原工序)接著，通过将环4层叠制造环状金属带(环层置工序)。在实施例中进行上述环状金属带的制造方法中的焊接工序 第2固溶工序，将所得到的环4莋为实验片11 13使用作为实验片11 13，使用如下的马氏体时效钢C350以质量％计含有O. 004%的C、

13的每一个使用表I所示的加热炉，并设定气氛在马氏体时效钢C350的再结晶温度以上、且850°C以下的范围的温度进行第I固溶工序和第2固溶工序。在第2固溶工序中将氧浓度管理在O. I 14ppm的范围，由此将钛的表面浓度控制在4. I 31. 4atm%的范围。钛的表面浓度使用μ ESCA ( T,v 'y ^ y r 4社制Quantera SXM),从实验片表面进行分析。表I所示的钛的表面浓度是从实验片表面到50nm范围内的钛的最大濃度(at% )在氮化处理前进行的还原处理中，作为还原气体使用NF3气体关于NF3气体使用量，将单位容积的使用量设定为12. 3L/m3以该单位使用量为基准設定在O 61. 7L/m3的范围内。[表 I]

权利要求 1.一种马氏体时效钢C350的氮化处理方法其特征在于，包括通过对含有钛的马氏体时效钢C350进行固溶处理从而在表面形成钛氧化物并使该钛氧化物稠化的固溶工序；还原所述钛氧化物在所述表面使钛稠化的还原工序；通过对在所述表面使钛稠化的马氏体时效钢C350进行氮化处理，从而对所述表面赋予压缩残留应力的氮化工序

2.根据权利要求I所述的马氏体时效钢C350的氮化处理方法，其特征在於所述还原工序后的所述马氏体时效钢C350的所述表面中的钛浓度设定为13. Oat%以上。

3.根据权利要求I或2所述的马氏体时效钢C350的氮化处理方法其特征在于，所述还原工序中使用还原气体所述还原气体的流量设定为24. 7L/m3以上。

提供一种能够实现压缩残留应力的提高的马氏体时效钢C350的氮化處理方法使在由马氏体时效钢C350构成的工件内固溶的钛的一部分和氧的氧化反应在工件表面发生，在工件表面积极地生成钛氧化物(TiO2)稠化(固溶工序)接着，在钛以氧化物状态存在时由于在氮化工序中不与氮结合，作为氮化工序的前处理通过进行充分的还原处理，能够除去氧其结果是，处于活性状态的钛的表面浓度变高接着，通过进行氮化处理被还原的钛和固溶的钛通过与氮结合形成氮化钛(TiN)。此时甴于钛处于活性状态，所以容易被氮化而且，此时处于活性状态的钛的表面浓度高所以能够使大量的氮浸入工件中。

成田直树, 间濑裕昭, 高垣雅志 申请人:本田技研工业株式会社