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浸炭焼入と高周波焼入について

ミッションギアなどの高負荷の掛かる歯車には、高周波焼入よりも浸炭焼入が行われていると思います。 高周波焼入と浸炭焼入を比べた場合、浸炭焼入の方が疲労強度が高いとのことですが、これはどういったことによるのでしょうか? 浸炭焼入の方がより高い残留応力を与えることが出来るためとかなのでしょうか? 知りたいのは、何故浸炭焼入の方が強度が高いのか?と、それは、どういった現象によるためか?です。 以上、よろしくお願いします。

noname#230358
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みんなの回答

  • 回答No.2
noname#230359
noname#230359

歯車の場合、高周波コイルを外側に配置して加熱することになりますが、コイルからの距離によって温度が変わり、不均一に処理されてしまいます。この距離を浸透深さといいます。従って軸のように処理面とコイルの距離が同一であればいいのですが、複雑な形状には適していません。 一般的には高周波焼入れのほうが得られる硬さは高く、疲労強度も高くなります。 >即ち疲労強度の優越は、硬化層の均一/不均一による、 という解釈でよろしいでしょうか? ちょっと違います。今手元に資料がないのであとで回答致します。 まず軸の場合の疲労を例にすると、軸に加わる曲げ、ねじりによる疲労に対しては表面に圧縮残留応力を与えることで疲労強度が上がります。圧縮残留応力を与える方法としては、高周波焼入れ、浸炭焼入れといった熱処理、ショットピーニングのような加工硬化があります。 高周波焼入れは急速加熱するので表面により多くの圧縮残留応力を与えることができます。つまり残留オーステナイトが少ない=マルテンサイト多い=硬い=圧縮残留応力が大きい です。 ただし、軸が引張圧縮を受ける場合は効果がありません。疲労による亀裂が表面から始まるモードでないとだめです。 ギヤで考えると刃先の曲げに対しては効果がありますが、スポーリングやケースクラッキング(表面硬化歯車では、表面下の亀裂が硬化層境界に沿ってのび、連なり、”より広く”剥離する)のような転がり疲れに対しては、どうなのかわかりません。

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質問者からのお礼

ご回答頂きありがとうございました。 とある講演会に出席したところ(講演されていたのは某トランスミッションメーカーの研究員の方)、「高周波焼入による疲労強度:浸炭焼入による疲労強度=7:10」ということをおっしゃってました。 お恥ずかしい話まったく知らなかったのですが、あっさりとおっしゃるので、世間一般的にはそういうことなのかとその時は思いました。 でも、後日調べてもそういった内容の文献なり記述はなく、ここで質問させて頂いた次第です。 syo002さんのご回答から推測すると、 一般的には高周波焼入の方が疲労強度が高いが、ギアなどの複雑形状の場合は硬化層が不均一となるため、浸炭焼入の方が結果としては高い値を示す、即ち疲労強度の優越は、硬化層の均一/不均一による、 という解釈でよろしいでしょうか? ありがとうございます。 そうですか、肝心なところは分かりませんか・・・残念です 「関係者・自信あり」ということは、syo002さんは結構長く熱処理やられているですよね? そういった方でも知らないということは、(歯車における疲労強度は、高周波焼入<浸炭焼入)世間一般には知られていない、もしくは、間違いということですかねー?

  • 回答No.1
noname#230359
noname#230359

浸炭焼入の高周波焼入との一番の違いは低炭素鋼の硬度を上げられるという事で 強度が高い というか内部が処理前のままなので粘りが有るという事では ないでしょうか ただ浸炭焼入れに比べねじり強度、ねじり疲労強度はすぐれているので 軸などは高周波焼き入れを使うようです

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質問者からのお礼

さっそくの回答ありがとうございました。 再度質問させてください。 当然、内部は粘りがある(処理前のままというか硬度が低いため)ので、ねじり強度は低いが耐衝撃性はあると思いますが、(歯面・歯元)疲労強度は同等ということですか? 高周波輪郭焼入だったら、(硬度・硬化深さが同じとした場合)強度は浸炭焼入と同等のレベルになるんでしょうか? (本当に知りたかったのはここなんですが。)浸炭焼入の歯車と高周波輪郭焼入の歯車は同等の(歯面・歯元の)強度を持つんでしょうか?

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