[发明专利]喷丸硬化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷丸硬化方法，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喷丸硬化方法。

背景技术

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1800MPa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。

发明内容

本发明是以如上所述的情况为背景完成的，其目的在于提供一种喷丸硬化方法，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。

本发明的第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5μm以下，

HV(m)＝{f(C)-f(T，t)}(1-γ_R/100)+400×γ_R/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)

γ_R：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，本发明的第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。