復(fù)合鋼部件及其制造方法
【專利摘要】準(zhǔn)備半成品（800）來制造第一鋼部件，該半成品（800）的焊接預(yù)定部（825）附加有厚度在之后滲碳工序中形成的滲碳層的厚度以上的剩余部（826），進(jìn)行如下工序：滲碳工序，在半成品（800）表面形成滲碳層（88）；冷卻工序，以比馬氏體相變的冷卻速度慢的冷卻速度進(jìn)行冷卻；淬火工序，通過高密度能量將應(yīng)成為滲碳淬火部的部分加熱至奧氏體區(qū)域，之后以馬氏體相變的冷卻速度以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻；切削工序，將焊接預(yù)定部（825）切削成最終期望形狀。
【專利說明】復(fù)合鋼部件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有滲碳淬火部和焊接部的復(fù)合鋼部件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，作為組裝在汽車用自動變速器的部件，有單向離合器用的外圈部件及內(nèi)圈部件(參照專利文獻(xiàn)I)。這些圈部件具有圈部，該圈部呈圓筒狀并且在外周面或內(nèi)周面上具有滑動面。另外，圈部件具有連接部，該連接部具有用于與其它鋼部件焊接的焊接預(yù)定部，該連接部和所述圈部由一個(gè)部件形成。
[0003]為提高滑動面的耐磨損性，優(yōu)選對所述圈部實(shí)施提高表面硬度的滲碳淬火處理。另一方面，為了避免焊接性能降低，優(yōu)選不對所述焊接預(yù)定部實(shí)施滲碳淬火處理。為了實(shí)現(xiàn)這些，在現(xiàn)有技術(shù)中采用了以下復(fù)雜的制造方法。
[0004]S卩，作為坯料使用碳含量比較低的鋼材，經(jīng)過鍛造及切削工序，得到接近最終產(chǎn)品形狀的鋼部件。然后，進(jìn)行利用防滲碳劑(ant1-carburizing agent)來覆蓋鋼部件的焊接預(yù)定部的防滲碳處理。接著，在氣體滲碳爐中進(jìn)行滲碳處理后馬上進(jìn)行油淬，然后實(shí)施回火處理。之后，對進(jìn)行了防滲碳處理的部分實(shí)施噴丸處理，去除防滲碳劑。之后，對最需要耐磨損的所述圈部再次實(shí)施高頻淬火處理。最后，對焊接預(yù)定部實(shí)施簡單的切削加工修整為最終形狀。
[0005]此外，例如在以下專利文獻(xiàn)2等中記載有一般防滲碳處理方法等。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-61451號公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-76866號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]對將所述圈部件作為第一鋼部件，至少與第二鋼部件焊接接合而制造復(fù)合鋼部件的現(xiàn)有制造方法而言，如上所述般，需要在實(shí)施了將防滲碳劑涂覆在焊接預(yù)定部的防滲碳處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行滲碳處理之后，去除防滲碳劑，然后進(jìn)行修整小的切削加工。其中，防滲碳處理及去除防滲碳劑的處理特別費(fèi)工時(shí)，而且會導(dǎo)致成本變高。另一方面，當(dāng)省去防滲碳處理時(shí)，焊接預(yù)定部的坯料碳含量增加，進(jìn)行焊接時(shí)會產(chǎn)生焊接裂紋。因此無法簡單地省略防滲碳處理。
[0012]另外，僅如以往那樣在滲碳處理后進(jìn)行油淬處理，有時(shí)無法充分地提高所述圈部的滑動面的硬度，因此要再次實(shí)施在高頻加熱后實(shí)施水淬的高頻淬火來提高硬度。從節(jié)能方面考慮，并不優(yōu)選這種兩次的淬火處理。另一方面，為提高淬火性，針對滲碳處理后的進(jìn)行淬火的介質(zhì)采用冷卻性能高的水等來代替油，并省略其后的高頻淬火。但是，此時(shí)，圈部件整體因淬火產(chǎn)生的變形較大，產(chǎn)生需要追加矯正工序等的新問題。[0013]另外，為省去滲碳處理工序，還考慮到使用碳含量比較高的鋼材并僅進(jìn)行最終高頻淬火的方法。但是，從加工性來看，很難大幅提高碳含量，表面碳濃度不會高于經(jīng)過滲碳處理的碳濃度。因此，利用淬火提高硬度的效果變差，無法得到所需要的耐磨損性。
[0014]本發(fā)明是在這種背景下做出的，目的在于提供一種使需要耐磨損的部分得到充分的表面硬度提高效果，并且將焊接部的特性提高至前所未有的水平，而且制造時(shí)完全不需要防滲碳處理的復(fù)合鋼部件的制造方法。
[0015]用于解決課題的手段
[0016]本發(fā)明的第一方案為一種復(fù)合鋼部件的制造方法，是用于制造通過焊接將多個(gè)鋼部件連接而成的復(fù)合鋼部件的方法，其特征在于，準(zhǔn)備半成品來制造第一鋼部件，該第一鋼部件具有實(shí)施了滲碳淬火硬化處理的滲碳淬火部和預(yù)設(shè)有至少與第二鋼部件進(jìn)行焊接的焊接預(yù)定部，該半成品的焊接預(yù)定部附加有厚度在之后滲碳工序中形成的滲碳層的厚度以上的剩余部，進(jìn)行滲碳工序、冷卻工序、淬火工序、切削工序，其中，在所述滲碳工序中，將該半成品在滲碳環(huán)境氣體中加熱至奧氏體化溫度以上，從而在表面形成滲碳層，在繼該滲碳工序的所述冷卻工序中，以比馬氏體相變的冷卻速度慢的冷卻速度，對所述半成品進(jìn)行冷卻，將所述半成品冷卻至能夠使冷卻引起的組織相變完成的溫度以下，在所述淬火工序中，將所述半成品的期望部分，通過高密度能量加熱至奧氏體區(qū)域之后，以馬氏體相變的冷卻速度以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻，來在所述期望部分上形成滲碳淬火部，在所述切削工序中，對所述半成品的所述剩余部進(jìn)行切削；接著進(jìn)行焊接工序，至少將第二鋼部件抵接在所獲得的所述第一鋼部件的所述焊接預(yù)定部上并進(jìn)行焊接，由此連接兩者。
[0017]本發(fā)明的第二方案為一種復(fù)合鋼部件，是通過焊接將多個(gè)鋼部件連接而成的，其特征在于，第一鋼部件具有:圈部，呈圓筒狀且外周面或內(nèi)周面具有滑動面；連接部，從該圈部延伸設(shè)置，至少與第二鋼部件連接；所述圈部由滲碳淬火部構(gòu)成，該滲碳淬火部的表層部由馬氏體組織構(gòu)成且內(nèi)部由貝氏體組織構(gòu)成，所述連接部具有至少與第二鋼部件焊接的焊接部，該焊接部具有熔融再凝固部、與該熔融再凝固部相鄰的熱影響部，所述熔融再凝固部由馬氏體-貝氏體-珠光體組織構(gòu)成，所述熱影響部由貝氏體-鐵素體-珠光體組織構(gòu)成。
[0018]發(fā)明的效果
[0019]在所述第一方案的制造方法中，在制造第一鋼部件時(shí)，使用具有所述剩余部的半成品來實(shí)施所述滲碳工序、冷卻工序。之后，對成為滲碳淬火部的部分局部地實(shí)施所述淬火工序，并進(jìn)行去除所述剩余部的切削工序。此外，淬火工序和切削工序的順序可以互調(diào)。
[0020]通過采用這種制造工序，無需對所述焊接預(yù)定部實(shí)施淬火處理，并且能夠通過滲碳工序碳濃度變高的部分在所述切削工序中與所述剩余部一同去除。因此，在設(shè)有焊接預(yù)定部的情況下能夠完全省略以往的防滲碳處理及防滲碳劑除去處理，從而能夠減少相應(yīng)的工時(shí)和能耗。
[0021]另外，就所述滲碳淬火部而言，通過局部實(shí)施采用高密度能量的所述淬火工序，能夠一邊抑制產(chǎn)生變形，一邊得到具有耐磨損性優(yōu)異的高硬度表面狀態(tài)和韌性優(yōu)異的內(nèi)部的滲碳淬火部。
[0022]另外，就所述第一鋼部件的整體形狀而言，通過在所述滲碳工序后，不實(shí)施非急冷，而實(shí)施限制冷卻速度的所述冷卻工序，從而能夠抑制冷卻變形，維持良好的尺寸精度。[0023]如此，根據(jù)所述制造方法，在制得所述第一鋼部件時(shí)，使需要耐磨損的部分得到充分的表面硬度提高效果，并且將焊接預(yù)定部的焊接性提高至前所未有的水平，而且制造時(shí)完全不需要防滲碳處理。
[0024]另外，在之后的焊接工序中，如上所述，由于在焊接性良好的焊接預(yù)定部上進(jìn)行焊接，因此能夠得到具有優(yōu)異焊接強(qiáng)度的復(fù)合鋼部件。
[0025]所述第二方案的復(fù)合鋼部件例如采用所述制造方法而容易制得。另外，由所述特定組織的滲碳淬火部構(gòu)成的圈部發(fā)揮優(yōu)異的耐磨損性，由所述特定組織構(gòu)成的焊接部具有優(yōu)異的特性。
【專利附圖】

【附圖說明】[0026]
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
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[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]明圖。
[0043]
圖1是第一實(shí)施例的第一鋼部件的立體圖。
圖2是第一實(shí)施例的第一鋼部件的剖視圖。
圖3是第一實(shí)施例的中間構(gòu)件的剖視圖。
圖4是第一實(shí)施例的中間部件的焊接預(yù)定部附近的放大剖視圖。
圖5是表示第一實(shí)施例的剛進(jìn)行滲碳工序后的組織狀態(tài)的說明圖。
圖6是表示第一實(shí)施例的剛進(jìn)行淬火工序后的組織狀態(tài)的說明圖。
圖7是表示第一實(shí)施例的切削工序后的組織狀態(tài)的說明圖。
圖8是第一實(shí)施例的第一鋼部件的剖面的照片。
圖9是圖8的(a)部分的金屬組織的附圖代用照片。
圖10是圖8的(b)部分的金屬組織的附圖代用照片。
圖11是圖8的(c)部分的金屬組織的附圖代用照片。
圖12是圖8的(d)部分的金屬組織的附圖代用照片。
圖13是表示第一實(shí)施例中熱處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖14是表示第一實(shí)施例中滲碳工序及冷卻工序的加熱曲線的說明圖。
圖15是表示第一實(shí)施例中淬火工序的加熱曲線的說明圖。
圖16是表示比較部件的組織狀態(tài)的說明圖。
圖17是表示第一實(shí)施例中第一鋼部件與第二、第三鋼部件之間的焊接位置的說
圖18是表示第一實(shí)施例中第一鋼部件與第二、第三鋼部件之間的焊接部的組織狀態(tài)的說明圖。
[0044]圖19是表示第一實(shí)施例中組裝了復(fù)合鋼部件的組裝部件的結(jié)構(gòu)的說明圖，該復(fù)合鋼部件通過將第一鋼部件與第二、第三鋼部件焊接而形成。
【具體實(shí)施方式】
[0045]在所述復(fù)合鋼部件的制造方法中，優(yōu)選所述滲碳工序在氧濃度比大氣低的低氧滲碳環(huán)境氣體中進(jìn)行。作為具體方法例如有，在將壓力降低得比大氣壓低的減壓狀態(tài)的滲碳?xì)怏w中進(jìn)行的方法。也就是，采用減壓滲碳工序比較有效。在減壓滲碳工序中，能夠一邊使高溫的滲碳爐內(nèi)部維持減壓狀態(tài)，一邊采用比較少量的滲碳?xì)怏w來進(jìn)行滲碳處理，因此，與以往的技術(shù)相比，能夠高效地進(jìn)行滲碳處理。 另外，不需要使用以往大型熱處理爐來進(jìn)行長時(shí)間的加熱處理，因此處理時(shí)間縮短、能耗降低，而且能夠使?jié)B碳淬火設(shè)備本身小型化。
[0046]另外，通過采用減壓滲碳，能夠在滲碳工序中相對大氣壓對滲碳環(huán)境氣體進(jìn)行減壓，由此將環(huán)境氣體中的氧量抑制在較低水平。從而能夠防止?jié)B碳層的晶界氧化。
[0047]另外，作為在比大氣氧濃度低的滲碳環(huán)境氣體中進(jìn)行的滲碳方法，不限于所述減壓滲碳方法，例如也可采用如下方法:不對環(huán)境氣體進(jìn)行減壓，填充氮?dú)饣蚨栊詺怏w，來將環(huán)境氣體中的氧量抑制在較低水平，由此防止?jié)B碳層的晶界氧化。
[0048]所述減壓滲碳也可為真空滲碳，是對爐內(nèi)的環(huán)境氣體進(jìn)行減壓，將作為滲碳?xì)怏w的烴類氣體(例如甲烷、丙烷、乙烯、乙炔等)直接供給于爐內(nèi)而進(jìn)行的滲碳處理。減壓滲碳處理一般包括:滲碳期，滲碳?xì)怏w接觸鋼表面時(shí)分解產(chǎn)生的活性碳，在鋼表面上形成碳化物而儲存在鋼中；擴(kuò)散期，碳化物分解，儲存的碳溶解于基體(matrix)中并向內(nèi)部擴(kuò)散。此外，碳的供給途徑不限于經(jīng)由碳化物的途徑，也有直接通過溶解于基體的途徑。
[0049]另外，優(yōu)選所述滲碳工序在I?IOOhPa的減壓條件下進(jìn)行。如果減壓滲碳工序中進(jìn)行滲碳時(shí)的壓力小于lhPa，則為了維持真空度，需要昂貴的設(shè)備。另一方面，如果大于IOOhPa,有可能在滲碳中產(chǎn)生炭黑，發(fā)生滲碳濃度不均勻的現(xiàn)象。
[0050]另外，作為所述滲碳?xì)怏w例如可以使用乙炔、丙烷、丁烷、甲烷、乙烯、乙烷等烴類氣體。
[0051]另外，在所述淬火工序中作為熱源來使用的所述高密度能量例如為電子束、激光束等高密度能量束，另外，也可以不是束的高密度能量，而是高頻加熱等高密度能量。通過利用高密度能量，可以在短時(shí)間內(nèi)加熱，并且能夠進(jìn)行局部加熱。
[0052]另外，作為所述復(fù)合鋼部件用的鋼坯料，優(yōu)選使用碳含量在0.30質(zhì)量％以下左右的低碳鋼或低碳合金鋼。特別地，在降低成本或者減少稀有元素的耗費(fèi)量方面優(yōu)選使用合金添加元素少的低碳鋼。而且，即使采用這種低碳鋼坯料，也能夠通過采用所述制造方法，而得到所述優(yōu)良特性的復(fù)合鋼部件。
[0053]另外，能夠?qū)⑺鰪?fù)合鋼部件形成為如下結(jié)構(gòu)的部件，S卩，具有:圈部，呈圓筒狀且其外周面或內(nèi)周面具有滑動面；連接部，從該圈部延伸設(shè)置，至少與第二鋼部件連接；所述圈部由所述滲碳淬火部構(gòu)成，在所述連接部設(shè)有所述焊接預(yù)定部。
[0054]進(jìn)一步，能夠?qū)⑺鲞B接部設(shè)置為具有:從所述圈部延伸設(shè)置的花鍵部；從該花鍵部延伸設(shè)置的所述焊接預(yù)定部；并且不對所述花鍵部實(shí)施所述淬火工序。此時(shí)，將所述花鍵部形成由鐵素體-珠光體組織構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
[0055]實(shí)施例
[0056](第一實(shí)施例)
[0057]使用附圖對復(fù)合鋼部件及其制造方法的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0058]如圖1及圖2所示，在本實(shí)施例中制造的第一鋼部件8為用于組裝在汽車用自動變速器的鋼部件，并且是單向離合器用內(nèi)圈部件。該第一鋼部件8具有:圈部81，呈圓筒狀且在其外周面具有滑動面；連接部82，從圈部81延伸設(shè)置且用于與其它鋼部件連接。
[0059]第一鋼部件8的連接部82具有:從圈部81延伸設(shè)置的花鍵部821 ;從該花鍵部821向徑向內(nèi)側(cè)延伸設(shè)置的焊接預(yù)定部825。嚴(yán)格來講，焊接預(yù)定部825被分在兩處，是用于分別與其它兩種第二、第三鋼部件71、72焊接的部位。另外，圈部81是已實(shí)施滲碳淬火硬化處理的滲碳淬火部。[0060]如圖3、圖4所示，在制造這種第一鋼部件8時(shí)，首先，準(zhǔn)備半成品800，半成品800是將碳含量為0.15質(zhì)量％的低碳鋼作為坯料經(jīng)過熱鍛工序及切削工序而制得的。就該半成品800而言，焊接預(yù)定部825的形狀呈在由虛線K表示的最終期望形狀上附加了厚度在之后滲碳工序中形成的滲碳層的厚度以上的剩余部826的形狀。
[0061]接著,實(shí)施滲碳工序,將半成品800在滲碳環(huán)境氣體中加熱至奧氏體(austenite)化溫度以上，從而在表面上形成滲碳層。
[0062]其次，繼滲碳工序，實(shí)施冷卻工序，利用比馬氏體相變(martensitictransformation)的冷卻速度慢的冷卻速度,對半成品800進(jìn)行冷卻,將半成品800冷卻至能夠使冷卻弓I起的組織相變完成的溫度以下。
[0063]其次,實(shí)施淬火工序,通過高密度能量(high-density energy)將半成品800的成為滲碳淬火部的部分即圈部81整體，加熱至奧氏體區(qū)域之后，以進(jìn)行馬氏體相變的冷卻速度以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻。
[0064]之后，實(shí)施切削工序，進(jìn)行切削以使半成品800的焊接預(yù)定部825成為最終期望形狀。此外，也可以調(diào)換該切削工序和所述淬火工序的順序。
[0065]以下，進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0066]首先，對所述半成品800進(jìn)行滲碳工序至淬火工序的熱處理設(shè)備5及具體的熱處理?xiàng)l件等進(jìn)行簡單說明。
[0067]如圖13所示，熱處理設(shè)備5具有:前洗槽51，用于在滲碳淬火處理前對鋼部件進(jìn)行清洗；減壓滲碳緩冷裝置52，具有加熱室521、減壓滲碳室522、減壓緩冷室523 ;高頻淬火機(jī)53 ;用于檢查缺陷的磁探傷裝置54。
[0068]利用熱處理設(shè)備5進(jìn)行的本實(shí)施例中的滲碳工序是，在將壓力降低得比大氣壓低的減壓狀態(tài)的滲碳?xì)怏w中進(jìn)行的減壓滲碳工序。在圖14中示出該工序的加熱曲線A。在圖14中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示溫度。
[0069]如圖14所示，滲碳工序的加熱曲線A在升溫區(qū)域a升溫至滲碳溫度，接著，在保持區(qū)域bl、b2保持溫度恒定。保持溫度恒定為奧氏體化溫度以上的溫度即950°C。該保持區(qū)域的初始區(qū)域bl為滲碳處理的滲碳期區(qū)域，其后的區(qū)域b2為滲碳處理的擴(kuò)散期區(qū)域。作為減壓滲碳處理的減壓條件為I?3.5hPa，作為所述滲碳期區(qū)域bl的滲碳?xì)怏w采用了乙炔。
[0070]在減壓滲碳處理的擴(kuò)散期結(jié)束后，進(jìn)入作為冷卻工序的冷卻區(qū)域C。在本實(shí)施例中采用減壓緩冷工序，減壓條件為600hPa。另外，冷卻環(huán)境氣體為氮?dú)?N 2)。另外，就減壓緩冷工序的冷卻速度而言采用如下的條件，即，從剛進(jìn)行完滲碳處理后的奧氏體化溫度以上的溫度降低至比Al相變點(diǎn)低的150°C的溫度為止，冷卻速度設(shè)定在0.1?3.(TC /秒的范圍內(nèi)。此外，此處示出的加熱曲線A及其它條件只是一例而已，可以通過適當(dāng)?shù)念A(yù)試驗(yàn)等變更為對待處理鋼部件而言最合適的條件。
[0071]在冷卻工序后進(jìn)行的本實(shí)施例的淬火工序中，作為加熱方法采用高頻加熱，作為急冷方法采用水冷。在圖15中示出該加熱曲線B。在圖15中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示溫度。如圖15所示，本實(shí)施例的淬火工序包括:升溫區(qū)域dl，利用高頻加熱將圈部81整體加熱至奧氏體化溫度以上的溫度的區(qū)域；之后的急冷區(qū)域d2，噴射含有水和淬裂防止劑的冷卻水來進(jìn)行水淬，以容易得到在滲碳層發(fā)生馬氏體相變的急冷臨界冷卻速度以上的冷卻速度?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)念A(yù)試驗(yàn)等，將加熱曲線B變更為對待處理鋼部件而言最合適的條件。
[0072]其次，對經(jīng)過所述各工序而形成的半成品800及第一鋼部件8的各部分的組織狀態(tài)變化進(jìn)行說明。
[0073]首先，如圖3、圖4所示，半成品800的焊接預(yù)定部825的形狀呈附加了剩余部826的形狀。所述滲碳工序前的內(nèi)部組織與結(jié)束熱鍛后的通常鋼部件一樣，呈被實(shí)施了塑性加工的組織狀態(tài)。通過實(shí)施所述滲碳工序，半成品800整體變成奧氏體組織。此外，此時(shí)，半成品800表層部變成碳濃度高于原材料的高碳濃度的滲碳層88 (參照圖5)。
[0074]其次，如圖5所示,對奧氏體組織狀態(tài)的半成品800實(shí)施減壓緩冷工序，由此滲碳層88以外的部分變成鐵素體-珠光體(€61'1 61631'1; 6)組織FP,表層的滲碳層88變成珠光體(pearlite)組織P。
[0075]其次，半成品800的圈部81通過淬火工序中的高頻加熱被局部加熱而變成奧氏體組織狀態(tài)。通過之后的水冷處理，如圖6所示，滲碳層88變成馬氏體組織M，其內(nèi)側(cè)變成貝氏體組織B。另一方面，未實(shí)施淬火工序的連接部82維持表層滲碳層88為珠光體組織P且內(nèi)部為鐵素體-珠光體組織FP的狀態(tài)。
[0076]之后，如圖7所示，通過實(shí)施切削工序，半成品800的連接部82的焊接預(yù)定部825被去除含滲碳層88的剩余部826。由此，得到第一鋼部件8。另外，第一鋼部件8的焊接預(yù)定部825呈外露鐵素體-珠光體組織FP的狀態(tài)。
[0077]在圖8中示出已得到的第 一鋼部件8的剖面的照片，在圖9?圖12中示出各部分的金屬組織的照片。通過圖8中鋼部件8的剖面照片的亮度差異，可知宏觀組織的差異。另外，從圖9的金屬組織照片 中可以觀察到未實(shí)施淬火工序的連接部82的表層(圖8中的Ca)部分)的滲碳層88由珠光體組織P構(gòu)成。從圖10的金屬組織照片中可以觀察到未實(shí)施淬火工序的連接部82的內(nèi)部(圖8中的(b)部分)以及焊接預(yù)定部825由鐵素體-珠光體組織FP構(gòu)成。從圖11的金屬組織照片中可以觀察到實(shí)施了淬火工序的作為滲碳淬火部的圈部81的表層(圖8中的(c)部分)的滲碳層88由馬氏體組織M構(gòu)成。進(jìn)一步，從圖12的金屬組織照片中可以觀察到實(shí)施了淬火工序的作為滲碳淬火部的圈部81的內(nèi)部(圖8中的(d)部分)由貝氏體組織B構(gòu)成。
[0078]此外，在進(jìn)行切削工序處理時(shí)，在該處理之前或者之后實(shí)施研磨處理或磨削處理等，從而進(jìn)一步提聞?wù)w的尺寸精度并在最后進(jìn)行清洗，進(jìn)而有助于廣品質(zhì)量的提聞。
[0079]其次，評價(jià)了獲得的第一鋼部件8的各部分的硬度特性及焊接性。另外，為了進(jìn)行比較，準(zhǔn)備了用以往的制造方法制得的比較部件9。
[0080]比較部件9通過以下方式而制得，即:實(shí)施通過防滲碳劑覆蓋連接部92中的包括焊接預(yù)定部925的部分的表面的防滲碳處理后，再實(shí)施滲碳淬火處理，之后通過噴丸處理(shot blast)去除防滲碳劑，進(jìn)而實(shí)施研磨等修整處理。如圖16所示，就比較部件9而言，未實(shí)施防滲碳處理的圈部91的表面層變成滲碳層98且變成馬氏體組織，其內(nèi)部及連接部92整體變成貝氏體組織。
[0081]在剖面測定了鋼部件8及比較部件9的各部分的硬度。
[0082]可知鋼部件8的圈部81的滲碳層88 (圖7)的馬氏體組織M部分的硬度在維氏硬度HV768?801的范圍，硬度非常高。另外，可知鋼部件8的圈部81內(nèi)部的貝氏體組織B的部位，維氏硬度在HV317?452范圍，硬度適當(dāng)，處于韌性佳的范圍。而且，鋼部件8的連接部82的包含焊接預(yù)定部825的鐵素體-珠光體組織FP部分，維氏硬度在HV154?168的范圍，硬度比較低，另一方面，連接部82表層的滲碳層88的由珠光體組織P構(gòu)成的部分硬度稍微高，維氏硬度在HV265?283的范圍。
[0083]與此相比，比較部件9中圓筒部91的滲碳層98 (圖16)的馬氏體組織M部分的硬度在維氏硬度HV768?796的范圍，硬度非常高。另外，比較部件9中圓筒部91的內(nèi)部及凸緣部92整體的貝氏體組織B的部位，維氏硬度在HV298?448的范圍。
[0084]通過比較由這種以往制造方法制得的比較部件9和本實(shí)施例的鋼部件8，可知就鋼部件8的圈部81而言，圈部81的表面硬度處于與比較部件9同等水平，且能夠維持非常佳的耐磨損特性。
[0085]另外，本實(shí)施例的第一鋼部件8的花鍵部821為所述連接部82的一部分，表層的滲碳層88由珠光體組織P構(gòu)成，內(nèi)部由鐵素體-珠光體組織FP構(gòu)成。另一方面，比較部件9的花鍵部921與圈部91 一樣，表層的滲碳層98為馬氏體組織M，內(nèi)部為貝氏體組織B。該差異導(dǎo)致花鍵部821與花鍵部921的硬度特性等產(chǎn)生差異，鋼部件8至少比比較部件9的表面硬度低。在作為本實(shí)施例鋼部件8的單向離合器用內(nèi)圈部件中，當(dāng)考慮到與第二、第三鋼部件71、72的卡合狀態(tài)時(shí)，從振動和其它各種性能方面出發(fā)，如上所述，優(yōu)選表層的滲碳層88由珠光體組織P構(gòu)成，內(nèi)部由鐵素體-珠光體組織FP構(gòu)成，并使硬度比以往的硬度低。此外，就該花鍵部821而言，根據(jù)需要，如所述圈部81 —樣，可以應(yīng)用淬火處理工序做成滲碳淬火部。
[0086]其次，評價(jià)了鋼部件8及比較部件9的焊接性。具體而言，如圖17所示，準(zhǔn)備用于焊接在焊接預(yù)定部825的第二、第三鋼部件71、72，實(shí)際上在焊接部位W 1、W2上實(shí)施了電子束焊接。而且，針對焊接部進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)(torsion test)。
[0087]從試驗(yàn)結(jié)果中可知，鋼部件8的焊接性在比較部件9的同等以上程度。
[0088]如圖18所示，使用第一鋼部件8和第二鋼部件71以及第三鋼部件72制得的復(fù)合鋼部件75的兩處焊接部750a、750b，具有熔融再凝固部751以及與熔融再凝固部751相鄰的熱影響部752。熔融再凝固部751是馬氏體-貝氏體-珠光體組織MBP，也就是馬氏體組織、貝氏體組織與珠光體組織混合而成的組織。另外，熱影響部752是貝氏體-鐵素體-珠光體組織BFP，也就是貝氏體組織、鐵素體組織以及珠光體組織混合而成的組織。熱影響部752的周圍由原來的焊接預(yù)定部825的鐵素體-珠光體組織FP構(gòu)成。鋼部件8的其它部分的組織與焊接工序前相比沒有發(fā)生變化。此外，第二鋼部件71及第三鋼部件72的焊接部750a、750b周圍的組織由鐵素體-珠光體組織FP構(gòu)成。
[0089]其次，在圖18中示出組裝了復(fù)合鋼部件75的組裝部件7，復(fù)合鋼部件75是經(jīng)由750a、750b將所述第二、第三鋼部件71、72與第一鋼部件8連接而成的。組裝部件7是汽車用自動變速器。第一鋼部件8是組裝部件7的單向離合器用內(nèi)圈部件，要求圈部81具有良好的耐磨損性，且要求焊接預(yù)定部825具有優(yōu)良的與第二、第三鋼部件71、72焊接的焊接性。此處，第二、第三鋼部件71、72是組裝部件7的行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架，用于支撐行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽輪及與齒圈嚙合的小齒輪。在該用途中，所述實(shí)施例的第一鋼部件8及將此第一鋼部件8焊接在第二、第三鋼部件71、72而成的復(fù)合鋼部件75，具有良好的質(zhì)量規(guī)格，并且能夠發(fā)揮優(yōu)良的性能。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合鋼部件的制造方法，是用于制造通過焊接將多個(gè)鋼部件連接而成的復(fù)合鋼部件的方法，其特征在于，準(zhǔn)備半成品來制造第一鋼部件，該第一鋼部件具有實(shí)施了滲碳淬火硬化處理的滲碳淬火部和預(yù)設(shè)有至少與第二鋼部件進(jìn)行焊接的焊接預(yù)定部，該半成品的焊接預(yù)定部附加有厚度在之后滲碳工序中形成的滲碳層的厚度以上的剩余部，進(jìn)行滲碳工序、冷卻工序、淬火工序、切削工序，其中，在所述滲碳工序中，將該半成品在滲碳環(huán)境氣體中加熱至奧氏體化溫度以上，從而在表面形成滲碳層，在繼該滲碳工序的所述冷卻工序中，以比馬氏體相變的冷卻速度慢的冷卻速度，對所述半成品進(jìn)行冷卻，將所述半成品冷卻至能夠使冷卻引起的組織相變完成的溫度以下，在所述淬火工序中，將所述半成品的期望部分，通過高密度能量加熱至奧氏體區(qū)域之后，以馬氏體相變的冷卻速度以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻，來在所述期望部分形成滲碳淬火部，在所述切削工序中，對所述半成品的所述剩余部進(jìn)行切削；接著進(jìn)行焊接工序，至少將第二鋼部件抵接在所獲得的所述第一鋼部件的所述焊接預(yù)定部并進(jìn)行焊接，由此連接兩者。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合鋼部件的制造方法，其特征在于，所述滲碳工序在比大氣的氧濃度低的低氧滲碳環(huán)境氣體中進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合鋼部件的制造方法，其特征在于，所述第一鋼部件具有:圈部，呈圓筒狀且外周面 或內(nèi)周面具有滑動面；連接部，從該圈部延伸設(shè)置，至少與第_鋼部件連接；所述圈部由所述滲碳淬火部構(gòu)成，在所述連接部設(shè)有所述焊接預(yù)定部。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合鋼部件的制造方法，其特征在于，所述連接部具有:從所述圈部延伸設(shè)置的花鍵部；從該花鍵部延伸設(shè)置的所述焊接預(yù)定部；不對所述花鍵部實(shí)施所述淬火工序。
5.一種復(fù)合鋼部件，是通過焊接將多個(gè)鋼部件連接而成的，其特征在于，第一鋼部件具有:圈部，呈圓筒狀且外周面或內(nèi)周面具有滑動面；連接部，從該圈部延伸設(shè)置，至少與第二鋼部件連接；所述圈部由滲碳淬火部構(gòu)成，該滲碳淬火部的表層部由馬氏體組織構(gòu)成且內(nèi)部由貝氏體組織構(gòu)成，所述連接部具有至少與第二鋼部件焊接的焊接部，該焊接部具有熔融再凝固部、與該熔融再凝固部相鄰的熱影響部，所述熔融再凝固部由馬氏體-貝氏體-珠光體組織構(gòu)成，所述熱影響部由貝氏體-鐵素體-珠光體組織構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合鋼部件的制造方法，其特征在于，所述第一鋼部件的所述連接部具有:從所述圈部延伸設(shè)置的花鍵部；從該花鍵部延伸設(shè)置的所述焊接部；所述花鍵部由鐵素體-珠光體組織構(gòu)成。
【文檔編號】B23K15/00GK103442837SQ201280014140
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月22日
【發(fā)明者】大林巧治, 笠井大介, 田口圭太, 小木曾貴昭, 佐藤努 申請人:愛信艾達(dá)株式會社