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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025163519
(43)【公開日】2025-10-29
(54)【発明の名称】浸炭鋼部品の製造方法及び浸炭鋼部品
(51)【国際特許分類】
C23C 8/22 20060101AFI20251022BHJP
C21D 1/06 20060101ALI20251022BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20251022BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20251022BHJP
【ＦＩ】
C23C8/22
C21D1/06 A
C22C38/00 301N
C22C38/60
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024066859
(22)【出願日】2024-04-17
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001553
【氏名又は名称】アセンド弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】藤堂 尚二
(72)【発明者】
【氏名】出口 拓海
【テーマコード（参考）】
4K028
【Ｆターム（参考）】
4K028AA01
4K028AB01
4K028AC03
(57)【要約】
【課題】浸炭鋼部品のエッジ部の過剰浸炭を抑制可能な浸炭鋼部品の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示の浸炭鋼部材の製造方法では、第１浸炭拡散工程で、浸炭ガスを真空浸炭炉内に供給しながら、鋼素形材を９３０～１１００℃の高温浸炭温度で保持する高温浸炭期と、鋼素形材を高温浸炭温度で真空又は不活性ガス雰囲気で保持する高温拡散期とを、交互に実施する。第１浸炭拡散工程後の第２浸炭拡散工程では、鋼素形材を真空浸炭炉内で８００～８８０℃の範囲の低温浸炭温度まで降温する降温工程を実施した後、浸炭ガスを供給しながら、鋼素形材を低温浸炭温度で保持する低温浸炭期と、鋼素形材を低温浸炭温度で真空又は不活性ガス雰囲気で保持する低温拡散期とを、交互に実施する。降温工程後の鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ２１（質量％）は、焼入れ工程後の鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ３（質量％）に対して０．０８％以上低い。
【選択図】図４
【解決手段】本開示の浸炭鋼部材の製造方法では、第１浸炭拡散工程で、浸炭ガスを真空浸炭炉内に供給しながら、鋼素形材を９３０～１１００℃の高温浸炭温度で保持する高温浸炭期と、鋼素形材を高温浸炭温度で真空又は不活性ガス雰囲気で保持する高温拡散期とを、交互に実施する。第１浸炭拡散工程後の第２浸炭拡散工程では、鋼素形材を真空浸炭炉内で８００～８８０℃の範囲の低温浸炭温度まで降温する降温工程を実施した後、浸炭ガスを供給しながら、鋼素形材を低温浸炭温度で保持する低温浸炭期と、鋼素形材を低温浸炭温度で真空又は不活性ガス雰囲気で保持する低温拡散期とを、交互に実施する。降温工程後の鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ２１（質量％）は、焼入れ工程後の鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ３（質量％）に対して０．０８％以上低い。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
浸炭鋼部品の製造方法であって、
浸炭鋼部品の素材である鋼素形材を真空浸炭炉内で浸炭する第１浸炭拡散工程と、
前記第１浸炭拡散工程後に前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で浸炭する第２浸炭拡散工程と、
前記第２浸炭拡散工程後、冷媒を用いて前記鋼素形材を３００℃以下まで冷却する焼入れ工程と、を備え、
前記第１浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で９３０～１１００℃の範囲の高温浸炭温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で均熱する高温均熱工程と、
前記高温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する高温浸炭拡散工程とを含み、
前記高温浸炭拡散工程は、
浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で保持する高温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する高温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記第２浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で８００～８８０℃の範囲の低温浸炭温度まで降温する降温工程と、
前記降温工程後、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で均熱する低温均熱工程と、
前記低温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する低温浸炭拡散工程とを含み、
前記低温浸炭拡散工程は、
前記浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で保持する低温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する低温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記降温工程後の前記鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ２１（質量％）は、前記焼入れ工程後の前記鋼素形材の前記平坦部の炭素濃度Ｃｓ３（質量％）に対して０．０８％以上低い、
浸炭鋼部品の製造方法。
浸炭鋼部品の素材である鋼素形材を真空浸炭炉内で浸炭する第１浸炭拡散工程と、
前記第１浸炭拡散工程後に前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で浸炭する第２浸炭拡散工程と、
前記第２浸炭拡散工程後、冷媒を用いて前記鋼素形材を３００℃以下まで冷却する焼入れ工程と、を備え、
前記第１浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で９３０～１１００℃の範囲の高温浸炭温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で均熱する高温均熱工程と、
前記高温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する高温浸炭拡散工程とを含み、
前記高温浸炭拡散工程は、
浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で保持する高温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する高温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記第２浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で８００～８８０℃の範囲の低温浸炭温度まで降温する降温工程と、
前記降温工程後、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で均熱する低温均熱工程と、
前記低温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する低温浸炭拡散工程とを含み、
前記低温浸炭拡散工程は、
前記浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で保持する低温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する低温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記降温工程後の前記鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ２１（質量％）は、前記焼入れ工程後の前記鋼素形材の前記平坦部の炭素濃度Ｃｓ３（質量％）に対して０．０８％以上低い、
浸炭鋼部品の製造方法。
【請求項2】
請求項１に記載の浸炭鋼部品の製造方法であって、
前記低温浸炭拡散工程の処理時間を、前記高温浸炭拡散工程の処理時間の０．０３倍以上０．３０倍以下とする、
浸炭鋼部品の製造方法。
前記低温浸炭拡散工程の処理時間を、前記高温浸炭拡散工程の処理時間の０．０３倍以上０．３０倍以下とする、
浸炭鋼部品の製造方法。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の浸炭鋼部品の製造方法であって、
前記鋼素形材の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．２５％、
Ｓｉ：０．０２～２．００％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０６０％以下、
Ｃｒ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．０２５％以下、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｖ：０～０．２０％、
Ｓｎ：０～０．１０％、
Ｓｂ：０～０．０２％、
Ｎｂ：０～０．１０％、
Ｔｉ：０～０．１０％、及び、
Ｂ：０～０．００４０％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなる、
浸炭鋼部品の製造方法。
前記鋼素形材の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．２５％、
Ｓｉ：０．０２～２．００％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０６０％以下、
Ｃｒ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．０２５％以下、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｖ：０～０．２０％、
Ｓｎ：０～０．１０％、
Ｓｂ：０～０．０２％、
Ｎｂ：０～０．１０％、
Ｔｉ：０～０．１０％、及び、
Ｂ：０～０．００４０％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなる、
浸炭鋼部品の製造方法。
【請求項4】
浸炭鋼部品であって、
平坦部と、エッジ部とを含み、
前記浸炭鋼部品の表層に形成された浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、
前記芯部の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．２５％、
Ｓｉ：０．０２～２．００％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０６０％以下、
Ｃｒ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．０２５％以下、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｖ：０～０．２０％、
Ｓｎ：０～０．１０％、
Ｓｂ：０～０．０２％、
Ｎｂ：０～０．１０％、
Ｔｉ：０～０．１０％、及び、
Ｂ：０～０．００４０％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記エッジ部の表面から８０μｍ深さ位置までの領域であるエッジ部表層領域において、Ｃｒ濃化領域の面積率が１．００％以下である、
浸炭鋼部品。
平坦部と、エッジ部とを含み、
前記浸炭鋼部品の表層に形成された浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、
前記芯部の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．２５％、
Ｓｉ：０．０２～２．００％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０６０％以下、
Ｃｒ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．０２５％以下、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｖ：０～０．２０％、
Ｓｎ：０～０．１０％、
Ｓｂ：０～０．０２％、
Ｎｂ：０～０．１０％、
Ｔｉ：０～０．１０％、及び、
Ｂ：０～０．００４０％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記エッジ部の表面から８０μｍ深さ位置までの領域であるエッジ部表層領域において、Ｃｒ濃化領域の面積率が１．００％以下である、
浸炭鋼部品。
【請求項5】
請求項４に記載の浸炭鋼部品であって、
前記芯部の化学組成は、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～１．００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｖ：０．０１～０．２０％、
Ｓｎ：０．０１～０．１０％、
Ｓｂ：０．０１～０．０２％、
Ｎｂ：０．０１～０．１０％、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、及び、
Ｂ：０．０００１～０．００４０％、からなる群から選択される１種以上を含有する、
浸炭鋼部品。
前記芯部の化学組成は、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～１．００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｖ：０．０１～０．２０％、
Ｓｎ：０．０１～０．１０％、
Ｓｂ：０．０１～０．０２％、
Ｎｂ：０．０１～０．１０％、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、及び、
Ｂ：０．０００１～０．００４０％、からなる群から選択される１種以上を含有する、
浸炭鋼部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、浸炭鋼部品の製造方法及び浸炭鋼部品に関し、さらに詳しくは、真空浸炭処理を実施する浸炭鋼部品の製造方法及び浸炭鋼部品に関する。
【背景技術】
【0002】
ギヤやシャフト、ＣＶＴ用プーリに代表される鋼部品には、高い面疲労強度が求められる。このような鋼部品は、表面硬化処理を実施して製造される。表面硬化処理として、真空浸炭処理がある。真空浸炭処理は、加熱工程、浸炭工程、及び、拡散工程を含む。加熱工程では、高周波誘導加熱や電気加熱ヒーター等で、浸炭鋼部品の素材である鋼素形材がオーステナイトに変態する温度以上に加熱する。浸炭工程では、炭化水素ガスである浸炭ガスを導入して、浸炭温度に加熱された鋼素形材の表層の炭素濃度を高める。拡散工程では、浸炭ガスの導入を停止して鋼素形材内部で炭素を拡散させる。浸炭工程及び拡散工程の時間等を調整することにより、浸炭鋼部品の表面の炭素濃度を調整する。
【0003】
真空浸炭処理により浸炭鋼部品を製造する場合、浸炭鋼部品のエッジ部の炭素濃度が、浸炭鋼部品の平坦部と比較して高くなりやすい。このため、浸炭鋼部品のエッジ部が過剰浸炭になりやすい。過剰浸炭部分は、セメンタイトが析出することにより、Ｃｒ濃化領域が多く形成される場合がある。Ｃｒ濃化領域が多く形成されると、Ｃｒ希薄領域が形成される。真空浸炭処理時において、Ｃｒ希薄領域は、破壊の起点となる不完全焼入れ組織を形成する。このような不完全焼入れ組織を含む浸炭鋼部品では、面疲労強度が低下する。したがって、歯車、シャフト、ＣＶＴ用プーリ等のエッジ部が多く存在する浸炭鋼部品では、過剰浸炭を抑制できることが求められる。
【0004】
浸炭鋼部品のエッジ部における過剰浸炭の抑制に関する技術が、特開２０１１－１１７０２７号公報（特許文献１）、特開２００４－１１５８９３号公報（特許文献２）、特開２００５－３５０７２９号公報（特許文献３）、及び、国際公開第２０１４／０３４１５０号（特許文献４）に提案されている。
【0005】
特許文献１に記載された真空浸炭方法は、浸炭処理を施した後、アルゴンに代表される不活性ガスを含む中性又は還元性のガスプラズマ処理により、鋼素形材の表層の炭素を芯部に拡散させる。この真空浸炭方法では、浸炭鋼部品のエッジ部と平坦部との炭素濃度の差を小さくできる、と特許文献１には記載されている。
【0006】
特許文献２に記載された真空浸炭方法は、浸炭処理を実施した後、拡散処理の初期において、脱炭性ガスを炉内に導入して炉内の鋼素形材の表層に対して脱炭処理を実施する。この真空浸炭方法では、脱炭処理により、過剰浸炭したエッジ部を脱炭する。その結果、鋼素形材の表層のセメンタイトを減少又は除去することができ、過剰浸炭が抑制される、と特許文献２には記載されている。
【0007】
特許文献３に記載された真空浸炭方法では、浸炭工程の浸炭前期において、浸炭処理に必要な浸炭ガスの理論流量よりも十分多くかつスーティングの発生しない流量である浸炭時流量Ｖ１を供給する。さらに、浸炭後期において、理論流量Ｖよりも少ない拡散時流量Ｖ２を供給する。この真空浸炭方法では、大幅な浸炭ガス消費量を削減でき、鋼素形材の表面の過剰浸炭を抑制でき、浸炭硬化層に悪影響を及ぼすセメンタイトの生成を抑制できる、と特許文献３には記載されている。
【0008】
特許文献４に記載された真空浸炭処理では、高温浸炭後、５００℃以下に冷却し、再加熱焼入れを実施する。これにより、過剰浸炭を無害化し、浸炭硬化層に悪影響を及ぼす粗大なセメンタイトの残存を防止することができる、と特許文献４には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開２０１１－１１７０２７号公報
【特許文献2】特開２００４－１１５８９３号公報
【特許文献3】特開２００５－３５０７２９号公報
【特許文献4】国際公開第２０１４／０３４１５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、特許文献１～特許文献４以外の他の手段を用いて浸炭鋼部品のエッジ部の過剰浸炭を抑制してもよい。
【0011】
本開示の目的は、浸炭鋼部品のエッジ部の過剰浸炭を抑制可能な浸炭鋼部品の製造方法及び浸炭鋼部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本開示の浸炭鋼部品の製造方法は、
浸炭鋼部品の素材である鋼素形材を真空浸炭炉内で浸炭する第１浸炭拡散工程と、
前記第１浸炭拡散工程後に前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で浸炭する第２浸炭拡散工程と、
前記第２浸炭拡散工程後、冷媒を用いて前記鋼素形材を３００℃以下まで冷却する焼入れ工程と、を備え、
前記第１浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で９３０～１１００℃の範囲の高温浸炭温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で均熱する高温均熱工程と、
前記高温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する高温浸炭拡散工程とを含み、
前記高温浸炭拡散工程は、
浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で保持する高温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する高温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記第２浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で８００～８８０℃の範囲の低温浸炭温度まで降温する降温工程と、
前記降温工程後、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で均熱する低温均熱工程と、
前記低温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する低温浸炭拡散工程とを含み、
前記低温浸炭拡散工程は、
前記浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で保持する低温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する低温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記降温工程後の前記鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ２１（質量％）は、前記焼入れ工程後の前記鋼素形材の前記平坦部の炭素濃度Ｃｓ３（質量％）に対して０．０８％以上低い。
浸炭鋼部品の素材である鋼素形材を真空浸炭炉内で浸炭する第１浸炭拡散工程と、
前記第１浸炭拡散工程後に前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で浸炭する第２浸炭拡散工程と、
前記第２浸炭拡散工程後、冷媒を用いて前記鋼素形材を３００℃以下まで冷却する焼入れ工程と、を備え、
前記第１浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で９３０～１１００℃の範囲の高温浸炭温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で均熱する高温均熱工程と、
前記高温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する高温浸炭拡散工程とを含み、
前記高温浸炭拡散工程は、
浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で保持する高温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する高温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記第２浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で８００～８８０℃の範囲の低温浸炭温度まで降温する降温工程と、
前記降温工程後、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で均熱する低温均熱工程と、
前記低温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する低温浸炭拡散工程とを含み、
前記低温浸炭拡散工程は、
前記浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で保持する低温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する低温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記降温工程後の前記鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ２１（質量％）は、前記焼入れ工程後の前記鋼素形材の前記平坦部の炭素濃度Ｃｓ３（質量％）に対して０．０８％以上低い。
【0013】
本開示の浸炭鋼部品は、
平坦部と、エッジ部とを含み、
前記浸炭鋼部品の表層に形成された浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、
前記芯部の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．２５％、
Ｓｉ：０．０２～２．００％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０６０％以下、
Ｃｒ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．０２５％以下、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｖ：０～０．２０％、
Ｓｎ：０～０．１０％、
Ｓｂ：０～０．０２％、
Ｎｂ：０～０．１０％、
Ｔｉ：０～０．１０％、及び、
Ｂ：０～０．００４０％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記エッジ部の表面から８０μｍ深さ位置までの領域であるエッジ部表層領域において、Ｃｒ濃化領域の面積率が１．００％以下である。
平坦部と、エッジ部とを含み、
前記浸炭鋼部品の表層に形成された浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、
前記芯部の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．２５％、
Ｓｉ：０．０２～２．００％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０６０％以下、
Ｃｒ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．０２５％以下、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｖ：０～０．２０％、
Ｓｎ：０～０．１０％、
Ｓｂ：０～０．０２％、
Ｎｂ：０～０．１０％、
Ｔｉ：０～０．１０％、及び、
Ｂ：０～０．００４０％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記エッジ部の表面から８０μｍ深さ位置までの領域であるエッジ部表層領域において、Ｃｒ濃化領域の面積率が１．００％以下である。
【発明の効果】
【0014】
本開示の浸炭鋼部品の製造方法は、浸炭鋼部品のエッジ部の過剰浸炭を抑制可能である。本開示の浸炭鋼部品は、エッジ部の過剰浸炭が抑制されている。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明者らは、上述の課題を解決するために調査及び検討を行った。その結果、次の知見を得た。
（Ａ）真空浸炭処理において、９３０～１１００℃で浸炭工程及び拡散工程を実施する。さらに、焼入れ工程前に８００～８８０℃に降温して、鋼素形材の表面の炭素濃度を質量％で０．８％程度に調整して焼入れする。この場合、浸炭鋼部品のエッジ部に過剰浸炭が発生する。
（Ｂ）一方、真空浸炭処理において、９３０～１１００℃で浸炭工程及び拡散工程の時間を調整して、鋼素形材の平坦部の炭素濃度を低くしておく。この場合、浸炭工程及び拡散工程後に８００～８８０℃に降温しても、鋼素形材のエッジ部に顕著な過剰浸炭が発生しにくい。しかしながらこの場合、浸炭鋼部品の平坦部において、十分な炭素濃度が得られない場合がある。
（Ｃ）９３０～１１００℃で浸炭工程及び拡散工程を実施し、次いで、８００～８８０℃において浸炭工程及び拡散工程を実施する。つまり、分割して浸炭工程及び拡散工程を実施する。この場合、鋼素形材のエッジ部にＣｒが濃化せずに、過剰浸炭が発生しにくい。さらに、浸炭鋼部品の平坦部においても、十分な炭素濃度が得られる。
（Ａ）真空浸炭処理において、９３０～１１００℃で浸炭工程及び拡散工程を実施する。さらに、焼入れ工程前に８００～８８０℃に降温して、鋼素形材の表面の炭素濃度を質量％で０．８％程度に調整して焼入れする。この場合、浸炭鋼部品のエッジ部に過剰浸炭が発生する。
（Ｂ）一方、真空浸炭処理において、９３０～１１００℃で浸炭工程及び拡散工程の時間を調整して、鋼素形材の平坦部の炭素濃度を低くしておく。この場合、浸炭工程及び拡散工程後に８００～８８０℃に降温しても、鋼素形材のエッジ部に顕著な過剰浸炭が発生しにくい。しかしながらこの場合、浸炭鋼部品の平坦部において、十分な炭素濃度が得られない場合がある。
（Ｃ）９３０～１１００℃で浸炭工程及び拡散工程を実施し、次いで、８００～８８０℃において浸炭工程及び拡散工程を実施する。つまり、分割して浸炭工程及び拡散工程を実施する。この場合、鋼素形材のエッジ部にＣｒが濃化せずに、過剰浸炭が発生しにくい。さらに、浸炭鋼部品の平坦部においても、十分な炭素濃度が得られる。
【0017】
以上の知見により完成した本実施形態の浸炭鋼部品の製造方法、及び、浸炭鋼部品は、次の構成を有する。
【0018】
第１の構成の浸炭鋼部品の製造方法は、
浸炭鋼部品の素材である鋼素形材を真空浸炭炉内で浸炭する第１浸炭拡散工程と、
前記第１浸炭拡散工程後に前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で浸炭する第２浸炭拡散工程と、
前記第２浸炭拡散工程後、冷媒を用いて前記鋼素形材を３００℃以下まで冷却する焼入れ工程と、を備え、
前記第１浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で９３０～１１００℃の範囲の高温浸炭温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で均熱する高温均熱工程と、
前記高温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する高温浸炭拡散工程とを含み、
前記高温浸炭拡散工程は、
浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で保持する高温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する高温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記第２浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で８００～８８０℃の範囲の低温浸炭温度まで降温する降温工程と、
前記降温工程後、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で均熱する低温均熱工程と、
前記低温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する低温浸炭拡散工程とを含み、
前記低温浸炭拡散工程は、
前記浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で保持する低温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する低温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記降温工程後の前記鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ２１（質量％）は、前記焼入れ工程後の前記鋼素形材の前記平坦部の炭素濃度Ｃｓ３（質量％）に対して０．０８％以上低い。
浸炭鋼部品の素材である鋼素形材を真空浸炭炉内で浸炭する第１浸炭拡散工程と、
前記第１浸炭拡散工程後に前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で浸炭する第２浸炭拡散工程と、
前記第２浸炭拡散工程後、冷媒を用いて前記鋼素形材を３００℃以下まで冷却する焼入れ工程と、を備え、
前記第１浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で９３０～１１００℃の範囲の高温浸炭温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で均熱する高温均熱工程と、
前記高温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する高温浸炭拡散工程とを含み、
前記高温浸炭拡散工程は、
浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で保持する高温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記高温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する高温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記第２浸炭拡散工程は、
前記鋼素形材を前記真空浸炭炉内で８００～８８０℃の範囲の低温浸炭温度まで降温する降温工程と、
前記降温工程後、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で均熱する低温均熱工程と、
前記低温均熱工程後、前記鋼素形材に対して浸炭処理及び拡散処理を実施する低温浸炭拡散工程とを含み、
前記低温浸炭拡散工程は、
前記浸炭ガスを前記真空浸炭炉内に供給しながら、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で保持する低温浸炭期と、
前記真空浸炭炉内への前記浸炭ガスの供給を停止し、前記鋼素形材を前記低温浸炭温度で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する低温拡散期とを、交互に１回以上実施し、
前記降温工程後の前記鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ２１（質量％）は、前記焼入れ工程後の前記鋼素形材の前記平坦部の炭素濃度Ｃｓ３（質量％）に対して０．０８％以上低い。
【0019】
第２の構成の浸炭鋼部品の製造方法は、
第１の構成の浸炭鋼部品の製造方法であって、
前記低温浸炭拡散工程の処理時間を、前記高温浸炭拡散工程の処理時間の０．０３倍以上０．３０倍以下とする。
第１の構成の浸炭鋼部品の製造方法であって、
前記低温浸炭拡散工程の処理時間を、前記高温浸炭拡散工程の処理時間の０．０３倍以上０．３０倍以下とする。
【0020】
第３の構成の浸炭鋼部品の製造方法は、
第１又は第２の構成の浸炭鋼部品の製造方法であって、
前記鋼素形材の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．２５％、
Ｓｉ：０．０２～２．００％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０６０％以下、
Ｃｒ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．０２５％以下、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｖ：０～０．２０％、
Ｓｎ：０～０．１０％、
Ｓｂ：０～０．０２％、
Ｎｂ：０～０．１０％、
Ｔｉ：０～０．１０％、及び、
Ｂ：０～０．００４０％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなる。
第１又は第２の構成の浸炭鋼部品の製造方法であって、
前記鋼素形材の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．２５％、
Ｓｉ：０．０２～２．００％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０６０％以下、
Ｃｒ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．０２５％以下、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｖ：０～０．２０％、
Ｓｎ：０～０．１０％、
Ｓｂ：０～０．０２％、
Ｎｂ：０～０．１０％、
Ｔｉ：０～０．１０％、及び、
Ｂ：０～０．００４０％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなる。
【0021】
第１の構成の浸炭鋼部品は、
平坦部と、エッジ部とを含み、
前記浸炭鋼部品の表層に形成された浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、
前記芯部の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．２５％、
Ｓｉ：０．０２～２．００％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０６０％以下、
Ｃｒ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．０２５％以下、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｖ：０～０．２０％、
Ｓｎ：０～０．１０％、
Ｓｂ：０～０．０２％、
Ｎｂ：０～０．１０％、
Ｔｉ：０～０．１０％、及び、
Ｂ：０～０．００４０％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記エッジ部の表面から８０μｍ深さ位置までの領域であるエッジ部表層領域において、Ｃｒ濃化領域の面積率が１．００％以下である。
平坦部と、エッジ部とを含み、
前記浸炭鋼部品の表層に形成された浸炭硬化層と、
前記浸炭硬化層よりも内部の芯部とを備え、
前記芯部の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．２５％、
Ｓｉ：０．０２～２．００％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０６０％以下、
Ｃｒ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．０２５％以下、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｖ：０～０．２０％、
Ｓｎ：０～０．１０％、
Ｓｂ：０～０．０２％、
Ｎｂ：０～０．１０％、
Ｔｉ：０～０．１０％、及び、
Ｂ：０～０．００４０％、を含有し、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記エッジ部の表面から８０μｍ深さ位置までの領域であるエッジ部表層領域において、Ｃｒ濃化領域の面積率が１．００％以下である。
【0022】
第２の構成の浸炭鋼部品は、
第１の構成の浸炭鋼部品であって、
前記芯部の化学組成は、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～１．００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｖ：０．０１～０．２０％、
Ｓｎ：０．０１～０．１０％、
Ｓｂ：０．０１～０．０２％、
Ｎｂ：０．０１～０．１０％、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、及び、
Ｂ：０．０００１～０．００４０％、からなる群から選択される１種以上を含有する。
第１の構成の浸炭鋼部品であって、
前記芯部の化学組成は、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～１．００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｖ：０．０１～０．２０％、
Ｓｎ：０．０１～０．１０％、
Ｓｂ：０．０１～０．０２％、
Ｎｂ：０．０１～０．１０％、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、及び、
Ｂ：０．０００１～０．００４０％、からなる群から選択される１種以上を含有する。
【0023】
以下、本実施形態の浸炭鋼部品の製造方法、及び、浸炭鋼部品について説明する。
【0024】
［鋼素形材及び浸炭鋼部品の形状について］
初めに、浸炭鋼部品、及び、浸炭鋼部品の素材となる鋼素形材について説明する。
浸炭鋼部品は、浸炭硬化層と、芯部とを備える。浸炭硬化層は、浸炭鋼部品の表層に形成されている。芯部は、浸炭鋼部品のうち、浸炭硬化層よりも内部の部分である。芯部には、真空浸炭により浸炭鋼部品に導入された炭素が拡散されていない。したがって、芯部の化学組成は、鋼素形材の化学組成と同じである。
初めに、浸炭鋼部品、及び、浸炭鋼部品の素材となる鋼素形材について説明する。
浸炭鋼部品は、浸炭硬化層と、芯部とを備える。浸炭硬化層は、浸炭鋼部品の表層に形成されている。芯部は、浸炭鋼部品のうち、浸炭硬化層よりも内部の部分である。芯部には、真空浸炭により浸炭鋼部品に導入された炭素が拡散されていない。したがって、芯部の化学組成は、鋼素形材の化学組成と同じである。
【0025】
図１は、浸炭鋼部品の一例を示す斜視図である。図１では、浸炭鋼部品１００は、一例として円柱状の形状を有する。図２は、図１とは異なる浸炭鋼部品１００の一例を示す斜視図である。図２に示す浸炭鋼部品１００は、歯車を想定している。
【0026】
【0027】
ここで、本明細書において、平坦部３及びエッジ部４を次のとおり定義する。図１及び図２を参照して、浸炭鋼部品１００の端面の辺２に注目する。辺２上における任意の位置に存在する点を、点Ｐｃと定義する。そして、図１及び図２に示すように、点Ｐｃを含み、辺２の点Ｐｃでの接線と垂直な断面ＣＳを想定する。
【0028】
図３は、図１及び図２中の断面ＣＳの模式図である。図３を参照して、断面ＣＳにおいて、浸炭鋼部品１００の表面の任意の点ＸＰから、表面の（点ＸＰでの接線の）垂直方向に１．０ｍｍの深さの仮想点Ｐを想定する。仮想点Ｐの集合体１５を図３の破線で示す。仮想点Ｐを中心とする半径１．０ｍｍの仮想円を想定する。この仮想球が浸炭鋼部品１００の表面と接する（つまり、仮想円と断面ＣＳ上での浸炭鋼部品１００の表面とが１点で交わる）場合、仮想点Ｐを点Ｐ１とする。点Ｐ１を中心とする仮想円と浸炭鋼部品１００の表面との接点を点ＸＰ１とする。浸炭鋼部品１００の表面のうち、点ＸＰ１で構成される領域を平坦部３と定義する。
【0029】
さらに、浸炭鋼部品１００の表面のうち、平坦部３以外の部分、つまり、図３において、断面ＣＳ上の辺のうち、仮想円と接することがない領域を、エッジ部４と定義する。
【0030】
エッジ部４のうち、平坦部３との境界に近い領域ほど、過剰浸炭が発生しにくい。一方、エッジ部４のうち、平坦部３との境界から遠い領域（つまり、図３における点Ｐｃ近傍の領域）ほど、過剰浸炭が発生しやすい。
【0031】
なお、浸炭鋼部品１００の素材である鋼素形材は、浸炭鋼部品１００と同じ形状を有する。したがって、鋼素形材も、平坦部３及びエッジ部４を含む。鋼素形材における平坦部３及びエッジ部４の定義は、浸炭鋼部品１００の平坦部３及びエッジ部４の定義と同じである。
【0032】
鋼素形材の化学組成、及び、浸炭鋼部品の芯部の化学組成は、特に限定されない。浸炭処理が実施される周知の化学組成を有する鋼素形材を用いれば足りる。鋼素形材の化学組成、及び、浸炭鋼部品１００の芯部の化学組成は例えば、ＪＩＳ Ｇ ４０５３：２０１８で規定された、機械構造用合金鋼鋼材に相当する化学組成であってもよい。鋼素形材の化学組成、及び、浸炭鋼部品１００の芯部の化学組成は例えば、ＪＩＳ Ｇ ４０５３：２０１８に規定された、ＳＣｒ４１５、ＳＣｒ４２０及びＳＣＭ４１５等である。
【0033】
［鋼素形材の化学組成の一例］
鋼素形材の化学組成、及び、浸炭鋼部品の芯部の化学組成は例えば、次の元素を含有してもよい。以降の説明において、元素の含有量に関する「％」は、質量％を意味する。
鋼素形材の化学組成、及び、浸炭鋼部品の芯部の化学組成は例えば、次の元素を含有してもよい。以降の説明において、元素の含有量に関する「％」は、質量％を意味する。
【0034】
Ｃ：０．１０～０．２５％
炭素（Ｃ）は、浸炭鋼部品の芯部硬さを高める。Ｃ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。Ｃ含有量が低すぎればさらに、真空浸炭処理時に浸炭により上昇させるＣ濃度を高める必要が生じる。この場合、浸炭鋼部品のエッジ部で過剰浸炭が発生しやすくなる。
一方、Ｃ含有量が高すぎれば、浸炭鋼部品の芯部硬さが過剰に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の靭性が低下する。
したがって、Ｃ含有量は０．１０～０．２５％である。
Ｃ含有量の好ましい下限は０．１１％であり、さらに好ましくは０．１２％であり、さらに好ましくは０．１３％である。
Ｃ含有量の好ましい上限は０．２４％であり、さらに好ましくは０．２３％であり、さらに好ましくは０．２２％である。
炭素（Ｃ）は、浸炭鋼部品の芯部硬さを高める。Ｃ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。Ｃ含有量が低すぎればさらに、真空浸炭処理時に浸炭により上昇させるＣ濃度を高める必要が生じる。この場合、浸炭鋼部品のエッジ部で過剰浸炭が発生しやすくなる。
一方、Ｃ含有量が高すぎれば、浸炭鋼部品の芯部硬さが過剰に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の靭性が低下する。
したがって、Ｃ含有量は０．１０～０．２５％である。
Ｃ含有量の好ましい下限は０．１１％であり、さらに好ましくは０．１２％であり、さらに好ましくは０．１３％である。
Ｃ含有量の好ましい上限は０．２４％であり、さらに好ましくは０．２３％であり、さらに好ましくは０．２２％である。
【0035】
Ｓｉ：０．０２～２．００％
珪素（Ｓｉ）は、セメンタイトの析出を抑制して、過剰浸炭の発生を抑制する。Ｓｉ含有量が少なすぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｓｉ含有量が高すぎれば、浸炭鋼部品の芯部に軟質なフェライトが生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、芯部の硬さが低下する。
したがって、Ｓｉ含有量は０．０２～２．００％である。
Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０５％であり、さらに好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．１０％である。
Ｓｉ含有量の好ましい上限１．８０％であり、さらに好ましくは１．１０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
珪素（Ｓｉ）は、セメンタイトの析出を抑制して、過剰浸炭の発生を抑制する。Ｓｉ含有量が少なすぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｓｉ含有量が高すぎれば、浸炭鋼部品の芯部に軟質なフェライトが生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、芯部の硬さが低下する。
したがって、Ｓｉ含有量は０．０２～２．００％である。
Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０５％であり、さらに好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．１０％である。
Ｓｉ含有量の好ましい上限１．８０％であり、さらに好ましくは１．１０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
【0036】
Ｍｎ：０．３０～２．５０％
マンガン（Ｍｎ）は、焼入れ性を高め、浸炭鋼部品の硬さを高める。Ｍｎ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｎ含有量が高すぎれば、浸炭鋼部品に残留オーステナイトが過剰に残存する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の硬さが低下する。
したがって、Ｍｎ含有量は０．３０～２．５０％である。
Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．３５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。
Ｍｎ含有量の好ましい上限は２．２０％であり、さらに好ましくは２．００％であり、さらに好ましくは１．５０％である。
マンガン（Ｍｎ）は、焼入れ性を高め、浸炭鋼部品の硬さを高める。Ｍｎ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｎ含有量が高すぎれば、浸炭鋼部品に残留オーステナイトが過剰に残存する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の硬さが低下する。
したがって、Ｍｎ含有量は０．３０～２．５０％である。
Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．３５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。
Ｍｎ含有量の好ましい上限は２．２０％であり、さらに好ましくは２．００％であり、さらに好ましくは１．５０％である。
【0037】
Ｐ：０．０３０％以下
りん（Ｐ）は不純物である。Ｐは、粒界偏析して粒界を脆化させる。そのため、Ｐ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の曲げ疲労強度及び面疲労強度が低下する。
したがって、Ｐ含有量は０．０３０％以下である。
Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｐ含有量の過度の低減は、製造コストを高める。したがって、通常の工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００６％である。
Ｐ含有量の好ましい上限は０．０２５％であり、さらに好ましくは０．０２３％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。
りん（Ｐ）は不純物である。Ｐは、粒界偏析して粒界を脆化させる。そのため、Ｐ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の曲げ疲労強度及び面疲労強度が低下する。
したがって、Ｐ含有量は０．０３０％以下である。
Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｐ含有量の過度の低減は、製造コストを高める。したがって、通常の工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００６％である。
Ｐ含有量の好ましい上限は０．０２５％であり、さらに好ましくは０．０２３％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。
【0038】
Ｓ：０．０６０％以下
硫黄（Ｓ）は不純物である。Ｓは鋼材の被削性を高める。しかしながら、Ｓ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の疲労強度（曲げ疲労強度及び面疲労強度）が低下する。
したがって、Ｓ含有量は０．０６０％以下である。
Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｓ含有量の過度の低減は、製造コストを高める。したがって、通常の工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
Ｓ含有量の好ましい上限は０．０５０％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３０％である。
硫黄（Ｓ）は不純物である。Ｓは鋼材の被削性を高める。しかしながら、Ｓ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の疲労強度（曲げ疲労強度及び面疲労強度）が低下する。
したがって、Ｓ含有量は０．０６０％以下である。
Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｓ含有量の過度の低減は、製造コストを高める。したがって、通常の工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
Ｓ含有量の好ましい上限は０．０５０％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３０％である。
【0039】
Ｃｒ：０．３０～３．００％
クロム（Ｃｒ）は、鋼材の焼入れ性を高め、浸炭鋼部品の硬さを高める。Ｃｒ含有量が少なすぎれば、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｃｒ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、過剰浸炭が発生しやすい。
したがって、Ｃｒ含有量は０．３０～３．００％である。
Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．６０％である。
Ｃｒ含有量の好ましい上限は２．７０％であり、さらに好ましくは２．５０％であり、さらに好ましくは２．００％である。
クロム（Ｃｒ）は、鋼材の焼入れ性を高め、浸炭鋼部品の硬さを高める。Ｃｒ含有量が少なすぎれば、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｃｒ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、過剰浸炭が発生しやすい。
したがって、Ｃｒ含有量は０．３０～３．００％である。
Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．６０％である。
Ｃｒ含有量の好ましい上限は２．７０％であり、さらに好ましくは２．５０％であり、さらに好ましくは２．００％である。
【0040】
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％
アルミニウム（Ａｌ）は、Ｎと結合してＡｌＮを形成して、結晶粒の粗大化を抑制する。そのため、浸炭鋼部品の疲労強度が高まる。Ａｌ含有量が少なすぎれば、上記効果が十分に得られない。
一方、Ａｌ含有量が高すぎれば、粗大な酸化物が過剰に生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の疲労強度が低下する。
したがって、Ａｌ含有量は０．０１０～０．０６０％である。
Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０１２％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。
Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０５０％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３０％である。
アルミニウム（Ａｌ）は、Ｎと結合してＡｌＮを形成して、結晶粒の粗大化を抑制する。そのため、浸炭鋼部品の疲労強度が高まる。Ａｌ含有量が少なすぎれば、上記効果が十分に得られない。
一方、Ａｌ含有量が高すぎれば、粗大な酸化物が過剰に生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の疲労強度が低下する。
したがって、Ａｌ含有量は０．０１０～０．０６０％である。
Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０１２％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。
Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０５０％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３０％である。
【0041】
Ｎ：０．０２５％以下
窒素（Ｎ）は、Ａｌと結合してＡｌＮを形成し、結晶粒の粗大化を抑制する。そのため、浸炭鋼部品の疲労強度が高まる。Ｎが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｎ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。
したがって、Ｎ含有量は０．０２５％以下である。
Ｎ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｎ含有量の過度の低減は製造コストを高める。したがって、通常の工業生産を考慮すれば、Ｎ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．００７％である。
Ｎ含有量の好ましい上限は０．０２３％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０１１％である。
窒素（Ｎ）は、Ａｌと結合してＡｌＮを形成し、結晶粒の粗大化を抑制する。そのため、浸炭鋼部品の疲労強度が高まる。Ｎが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｎ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。
したがって、Ｎ含有量は０．０２５％以下である。
Ｎ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｎ含有量の過度の低減は製造コストを高める。したがって、通常の工業生産を考慮すれば、Ｎ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．００７％である。
Ｎ含有量の好ましい上限は０．０２３％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０１１％である。
【0042】
本実施形態の鋼素形材の化学組成の残部、及び、浸炭鋼部品の芯部の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、不純物とは、鋼素形材及び浸炭鋼部品の素材である鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、鋼素形材及び浸炭鋼部品の芯部に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【0043】
［任意元素］
上述の浸炭鋼部品の芯部及び鋼素形材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｎｉ：０～１．００％、Ｍｏ：０～１．００％、Ｖ：０～０．２０％、Ｓｎ：０～０．１０％、Ｓｂ：０～０．０２％、Ｎｂ：０～０．１０％、Ｔｉ：０～０．１０％、及びＢ：０～０．００４０％、からなる群から選択される１種以上、を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素である。
上述の浸炭鋼部品の芯部及び鋼素形材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｎｉ：０～１．００％、Ｍｏ：０～１．００％、Ｖ：０～０．２０％、Ｓｎ：０～０．１０％、Ｓｂ：０～０．０２％、Ｎｂ：０～０．１０％、Ｔｉ：０～０．１０％、及びＢ：０～０．００４０％、からなる群から選択される１種以上、を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素である。
【0044】
Ｃｕ：０～０．５０％
銅（Ｃｕ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃｕ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｃｕ含有量が０％超である場合、銅（Ｃｕ）は鋼材の焼入れ性を高め、浸炭鋼部品の硬さを高める。Ｃｕが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｃｕ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼素形材の素材となる鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｃｕ含有量は０～０．５０％であり、含有される場合、Ｃｕ含有量は０．５０％以下である。
Ｃｕ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
Ｃｕ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
銅（Ｃｕ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃｕ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｃｕ含有量が０％超である場合、銅（Ｃｕ）は鋼材の焼入れ性を高め、浸炭鋼部品の硬さを高める。Ｃｕが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｃｕ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼素形材の素材となる鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｃｕ含有量は０～０．５０％であり、含有される場合、Ｃｕ含有量は０．５０％以下である。
Ｃｕ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
Ｃｕ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
【0045】
Ｎｉ：０～１．００％
ニッケル（Ｎｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｉ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｎｉ含有量が０％超である場合、Ｎｉは浸炭鋼部品の靭性を高め、疲労強度を高める。Ｎｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｎｉ含有量が高すぎれば、その効果が飽和し、さらに、製造コストが高まる。
したがって、Ｎｉ含有量は０～１．００％であり、含有される場合、１．００％以下である。
Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％である。
Ｎｉ含有量の好ましい上限は０．９０％であり、さらに好ましくは０．８０％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．６０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
ニッケル（Ｎｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｉ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｎｉ含有量が０％超である場合、Ｎｉは浸炭鋼部品の靭性を高め、疲労強度を高める。Ｎｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｎｉ含有量が高すぎれば、その効果が飽和し、さらに、製造コストが高まる。
したがって、Ｎｉ含有量は０～１．００％であり、含有される場合、１．００％以下である。
Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％である。
Ｎｉ含有量の好ましい上限は０．９０％であり、さらに好ましくは０．８０％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．６０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
【0046】
Ｍｏ：０～１．００％
モリブデン（Ｍｏ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｍｏ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｍｏ含有量が０％超である場合、Ｍｏは浸炭鋼部品の靭性を高め、疲労強度を高める。Ｍｏが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｍｏ含有量が１．００％超であれば、その効果が飽和し、さらに、製造コストが高くなる。
したがって、Ｍｏ含有量は０～１．００％であり、含有される場合、１．００％以下である。
Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．２５％である。
Ｍｏ含有量の好ましい上限は０．７０％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．２５％である。
モリブデン（Ｍｏ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｍｏ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｍｏ含有量が０％超である場合、Ｍｏは浸炭鋼部品の靭性を高め、疲労強度を高める。Ｍｏが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｍｏ含有量が１．００％超であれば、その効果が飽和し、さらに、製造コストが高くなる。
したがって、Ｍｏ含有量は０～１．００％であり、含有される場合、１．００％以下である。
Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．２５％である。
Ｍｏ含有量の好ましい上限は０．７０％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．２５％である。
【0047】
Ｖ：０～０．２０％
バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｖ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、Ｖ含有量が０．２０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、過剰浸炭が発生する場合がある。
したがって、Ｖ含有量は０～０．２０％である。
Ｖ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
Ｃｒ含有量の好ましい上限は０．１６％であり、さらに好ましくは０．１４％であり、さらに好ましくは０．１２％である。
バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｖ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、Ｖ含有量が０．２０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、過剰浸炭が発生する場合がある。
したがって、Ｖ含有量は０～０．２０％である。
Ｖ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
Ｃｒ含有量の好ましい上限は０．１６％であり、さらに好ましくは０．１４％であり、さらに好ましくは０．１２％である。
【0048】
Ｓｎ：０～０．１０％
すず（Ｓｎ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｎ含有量は０％であってもよい。Ｓｎはスクラップ等に含有される、いわゆるトランプエレメントである。Ｓｎ含有量が高すぎれば、Ｓｎが粒界に過度に偏析する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品が脆化し、疲労強度が低下する。
したがって、Ｓｎ含有量は０～０．１０％であり、含有される場合、０．１０％以下である。
Ｓｎ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。
Ｓｎ含有量の好ましい上限は０．０９％であり、さらに好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．０７％である。
すず（Ｓｎ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｎ含有量は０％であってもよい。Ｓｎはスクラップ等に含有される、いわゆるトランプエレメントである。Ｓｎ含有量が高すぎれば、Ｓｎが粒界に過度に偏析する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品が脆化し、疲労強度が低下する。
したがって、Ｓｎ含有量は０～０．１０％であり、含有される場合、０．１０％以下である。
Ｓｎ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。
Ｓｎ含有量の好ましい上限は０．０９％であり、さらに好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．０７％である。
【0049】
Ｓｂ：０～０．０２％
アンチモン（Ｓｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｓｂ含有量が０％超である場合、Ｓｂは、熱間圧延工程又は熱間鍛造工程での粒界酸化及び表面割れを抑制する。Ｓｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｓｂ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の靭性が低下し、疲労強度が低下する。
したがって、Ｓｂ含有量は０～０．０２％であり、含有される場合、０．０２％以下である。
Ｓｂ含有量の好ましい上限は０．０１％である。
アンチモン（Ｓｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｓｂ含有量が０％超である場合、Ｓｂは、熱間圧延工程又は熱間鍛造工程での粒界酸化及び表面割れを抑制する。Ｓｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｓｂ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、浸炭鋼部品の靭性が低下し、疲労強度が低下する。
したがって、Ｓｂ含有量は０～０．０２％であり、含有される場合、０．０２％以下である。
Ｓｂ含有量の好ましい上限は０．０１％である。
【0050】
Ｎｂ：０～０．１０％
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｎｂ含有量が０％超である場合、Ｎｂは析出物を形成して、ピン止め効果により、結晶粒の粗大化を抑制する。これにより、浸炭鋼部品の靭性が高まり、疲労強度が高まる。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｎｂ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。
したがって、Ｎｂ含有量は０～０．１０％であり、含有される場合、０．１０％以下である。
Ｎｂ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。
Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．０９％であり、さらに好ましくは０．０７％であり、さらに好ましくは０．０６％である。
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｎｂ含有量が０％超である場合、Ｎｂは析出物を形成して、ピン止め効果により、結晶粒の粗大化を抑制する。これにより、浸炭鋼部品の靭性が高まり、疲労強度が高まる。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｎｂ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。
したがって、Ｎｂ含有量は０～０．１０％であり、含有される場合、０．１０％以下である。
Ｎｂ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。
Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．０９％であり、さらに好ましくは０．０７％であり、さらに好ましくは０．０６％である。
【0051】
Ｔｉ：０～０．１０％
チタン（Ｔｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔｉ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｔｉ含有量が０％超である場合、Ｔｉは析出物を形成して、ピン止め効果により、結晶粒の粗大化を抑制する。これにより、浸炭鋼部品の靭性が高まり、疲労強度が高まる。Ｔｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｔｉ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。
したがって、Ｔｉ含有量は０～０．１０％であり、含有される場合、０．１０％以下である。
Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。
Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０９％であり、さらに好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．０７％である。
チタン（Ｔｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔｉ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｔｉ含有量が０％超である場合、Ｔｉは析出物を形成して、ピン止め効果により、結晶粒の粗大化を抑制する。これにより、浸炭鋼部品の靭性が高まり、疲労強度が高まる。Ｔｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｔｉ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。
したがって、Ｔｉ含有量は０～０．１０％であり、含有される場合、０．１０％以下である。
Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。
Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０９％であり、さらに好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．０７％である。
【0052】
Ｂ：０～０．００４０％
ボロン（Ｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｂ含有量が０％超である場合、Ｂは、粒界に偏析して粒界を強化し、浸炭鋼部品の疲労強度を高める。Ｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｂ含有量が０．００４０％を超えれば、その効果が飽和する。
したがって、Ｂ含有量は０～０．００４０％である。
Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。
Ｂ含有量の好ましい上限は０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
ボロン（Ｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｂ含有量が０％超である場合、Ｂは、粒界に偏析して粒界を強化し、浸炭鋼部品の疲労強度を高める。Ｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｂ含有量が０．００４０％を超えれば、その効果が飽和する。
したがって、Ｂ含有量は０～０．００４０％である。
Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。
Ｂ含有量の好ましい上限は０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
【0053】
以下、上述の鋼素形材を用いた本実施形態の浸炭鋼部品の製造方法について詳述する。
【0054】
図４は、本実施形態の浸炭鋼部品の製造方法の工程を示すヒートパターン図である。図４を参照して、本実施形態の浸炭鋼部品の製造方法は、第１浸炭拡散工程（Ｓ１）と、第２浸炭拡散工程（Ｓ２）と、焼入れ工程（Ｓ３）とを含む。つまり、本実施形態の浸炭鋼部品の製造方法では、浸炭拡散工程を分割して２段階で実施した後、焼入れ工程を実施する。
【0055】
分割された２段階の浸炭拡散工程のうち、最初に実施する第１浸炭拡散工程では、所望の硬化深さに応じた炭素の侵入深さを確保するために、炭素の拡散速度が速い高温の浸炭温度で浸炭及び拡散を実施する。さらに、浸炭鋼部品のエッジ部にＣｒ濃化領域が残存しないように、高温拡散期を実施して、平坦部の表面の炭素濃度を十分に低くする。一方、第１浸炭拡散工程後の第２浸炭拡散工程では、Ｃｒの拡散速度が遅い低温の浸炭温度で浸炭拡散処理を実施する。これにより、エッジ部での過剰浸炭を抑制する。
以下、本実施形態の浸炭鋼部品の製造方法の各工程について詳述する。
以下、本実施形態の浸炭鋼部品の製造方法の各工程について詳述する。
【0056】
［第１浸炭拡散工程（Ｓ１）］
図４を参照して、第１浸炭拡散工程（Ｓ１）は、加熱工程（Ｓ１１）、高温均熱工程（Ｓ１２）、及び、高温浸炭拡散工程（Ｓ１３）を含む。
図４を参照して、第１浸炭拡散工程（Ｓ１）は、加熱工程（Ｓ１１）、高温均熱工程（Ｓ１２）、及び、高温浸炭拡散工程（Ｓ１３）を含む。
【0057】
［加熱工程（Ｓ１１）］
加熱工程では、鋼素形材を真空浸炭炉内で高温浸炭温度Ｔ１に加熱する。具体的には、初めに、鋼素形材を真空浸炭炉に挿入する。鋼素形材は、第三者から提供されたものであってもよいし、真空浸炭処理を実施する者が製造したものであってもよい。準備される鋼素形材は熱間加工されて成形された鋼素形材であってもよいし、冷間加工されて成形された鋼素形材であってもよい。熱間加工は例えば、熱間圧延、熱間押出、熱間鍛造等である。冷間加工は例えば、冷間圧延、冷間抽伸、冷間鍛造等である。鋼素形材は、熱間加工又は冷間加工された後、切削加工に代表される機械加工を施されたものであってもよい。
加熱工程では、鋼素形材を真空浸炭炉内で高温浸炭温度Ｔ１に加熱する。具体的には、初めに、鋼素形材を真空浸炭炉に挿入する。鋼素形材は、第三者から提供されたものであってもよいし、真空浸炭処理を実施する者が製造したものであってもよい。準備される鋼素形材は熱間加工されて成形された鋼素形材であってもよいし、冷間加工されて成形された鋼素形材であってもよい。熱間加工は例えば、熱間圧延、熱間押出、熱間鍛造等である。冷間加工は例えば、冷間圧延、冷間抽伸、冷間鍛造等である。鋼素形材は、熱間加工又は冷間加工された後、切削加工に代表される機械加工を施されたものであってもよい。
【0058】
加熱工程（Ｓ１１）では、真空浸炭炉内に鋼素形材を装入して、鋼素形材を高温浸炭温度Ｔ１（℃）まで加熱する。加熱工程での真空浸炭炉内の圧力は特に限定されない。好ましくは、真空浸炭炉内の圧力は１００Ｐａ以下である。この場合、鋼素形材に付着している油分等が除去されやすくなる。真空浸炭炉内に鋼素形材を装入する前に、鋼素形材の表面の油分等を十分に除去している場合、真空浸炭炉内の雰囲気を、１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気としてもよい。ここで、不活性ガスとは、鋼素形材と反応しにくいガスである。不活性ガスは例えば、窒素、水素、ヘリウム、アルゴンからなる群から選択される１種以上からなる。真空浸炭炉内の雰囲気が不活性ガス雰囲気であれば、鋼素形材中の合金成分が酸化物を生成するのを抑制する。そのため、加熱工程での加熱速度を速くすることができる。
【0059】
［高温浸炭温度Ｔ１（℃）について］
高温浸炭温度Ｔ１（℃）は、９３０～１１００℃の範囲とする。高温浸炭温度Ｔ１が低すぎれば、真空浸炭処理に必要な時間が長くなる。さらに、第１浸炭拡散工程において、鋼素形材のエッジ部で濃化したＣｒが十分に拡散せずにエッジ部に残存する場合がある。一方、高温浸炭温度Ｔ１（℃）が高すぎれば、真空浸炭処理に必要な時間は短くなるものの、結晶粒が粗大化して浸炭鋼部品の疲労強度が低下する。したがって、高温浸炭温度Ｔ１を９３０～１１００℃とする。
高温浸炭温度Ｔ１の好ましい下限は９４０℃であり、さらに好ましくは９５０℃である。高温浸炭温度Ｔ１の好ましい上限は１０８０℃であり、さらに好ましくは１０６０℃である。
高温浸炭温度Ｔ１（℃）は、９３０～１１００℃の範囲とする。高温浸炭温度Ｔ１が低すぎれば、真空浸炭処理に必要な時間が長くなる。さらに、第１浸炭拡散工程において、鋼素形材のエッジ部で濃化したＣｒが十分に拡散せずにエッジ部に残存する場合がある。一方、高温浸炭温度Ｔ１（℃）が高すぎれば、真空浸炭処理に必要な時間は短くなるものの、結晶粒が粗大化して浸炭鋼部品の疲労強度が低下する。したがって、高温浸炭温度Ｔ１を９３０～１１００℃とする。
高温浸炭温度Ｔ１の好ましい下限は９４０℃であり、さらに好ましくは９５０℃である。高温浸炭温度Ｔ１の好ましい上限は１０８０℃であり、さらに好ましくは１０６０℃である。
【0060】
［高温均熱工程（Ｓ１２）］
高温均熱工程（Ｓ１２）では、加熱工程後の鋼素形材を、高温浸炭温度Ｔ１（℃）で均熱する。高温浸炭温度Ｔ１での均熱時間（保持時間）は例えば１０～２４０分である。高温均熱工程では、鋼素形材の温度ばらつきを抑制する。好ましくは、高温均熱工程において、鋼素形材の温度ばらつきを２０℃以内に抑える。上述のとおり、高温浸炭温度Ｔ１での均熱時間を１０～２４０分とすることにより、鋼素形材の温度ばらつきを２０℃以内に抑えることができる。
高温均熱工程（Ｓ１２）では、加熱工程後の鋼素形材を、高温浸炭温度Ｔ１（℃）で均熱する。高温浸炭温度Ｔ１での均熱時間（保持時間）は例えば１０～２４０分である。高温均熱工程では、鋼素形材の温度ばらつきを抑制する。好ましくは、高温均熱工程において、鋼素形材の温度ばらつきを２０℃以内に抑える。上述のとおり、高温浸炭温度Ｔ１での均熱時間を１０～２４０分とすることにより、鋼素形材の温度ばらつきを２０℃以内に抑えることができる。
【0061】
なお、高温均熱工程における真空浸炭炉内の圧力は、加熱工程と同じ範囲内でよい。好ましくは、高温均熱工程における真空浸炭炉内の圧力は１００Ｐａ以下である。この場合、鋼素形材に付着している油分等が除去されやすくなる。真空浸炭炉内に鋼素形材を装入する前に、鋼素形材の表面の油分等を十分に除去している場合、真空浸炭炉内の雰囲気を、１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気としてもよい。
【0062】
［高温浸炭拡散工程（Ｓ１３）］
高温均熱工程後、高温浸炭拡散工程（Ｓ１３）を実施する。高温浸炭拡散工程では、高温浸炭期と高温拡散期とを交互に少なくとも１回以上実施する。以下、高温浸炭期及び高温拡散期について説明する。
高温均熱工程後、高温浸炭拡散工程（Ｓ１３）を実施する。高温浸炭拡散工程では、高温浸炭期と高温拡散期とを交互に少なくとも１回以上実施する。以下、高温浸炭期及び高温拡散期について説明する。
【0063】
［高温浸炭期］
高温浸炭期では、浸炭ガスを真空浸炭炉内に供給しながら、鋼素形材を高温浸炭温度Ｔ１（℃）で保持する。高温浸炭期は、上述の真空下又は減圧下での炉内で浸炭ガスを供給する工程を意味する。つまり、高温均熱工程後、真空下又は減圧下の炉内に浸炭ガスの供給を開始した時が、高温浸炭期の開始時である。高温浸炭期では、浸炭ガス流量と真空ポンプによる排気速度によって炉内の圧力が変化する。
高温浸炭期では、浸炭ガスを真空浸炭炉内に供給しながら、鋼素形材を高温浸炭温度Ｔ１（℃）で保持する。高温浸炭期は、上述の真空下又は減圧下での炉内で浸炭ガスを供給する工程を意味する。つまり、高温均熱工程後、真空下又は減圧下の炉内に浸炭ガスの供給を開始した時が、高温浸炭期の開始時である。高温浸炭期では、浸炭ガス流量と真空ポンプによる排気速度によって炉内の圧力が変化する。
【0064】
浸炭ガス流量は鋼素形材での所望の炭素濃度分布や表面積、温度、鋼材の化学組成等に応じて適宜設定することが出来る。また、真空ポンプによる排気速度は、真空ポンプの能力や配管の内径、炉内圧力等によって調整される。高温浸炭期の炉内圧力は特に限定されない。好ましい炉内圧力は１．３ｋＰａ以下である。この場合、煤の発生が抑制される。浸炭ガスは例えば、アセチレン、メタン、プロパン、エタン等である。好ましくは、浸炭ガスはアセチレンである。
【0065】
高温浸炭期の時間は、鋼素形材での所望の炭素濃度分布、温度、鋼材の化学組成等に応じて適宜設定することができる。
【0066】
［高温拡散期］
高温拡散期では、真空浸炭炉内への浸炭ガスの供給を停止し、鋼素形材を高温浸炭温度Ｔ１（℃）で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する。つまり、真空浸炭炉内への浸炭ガスの供給を停止したとき、高温浸炭期から高温拡散期に移行する。
高温拡散期では、真空浸炭炉内への浸炭ガスの供給を停止し、鋼素形材を高温浸炭温度Ｔ１（℃）で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する。つまり、真空浸炭炉内への浸炭ガスの供給を停止したとき、高温浸炭期から高温拡散期に移行する。
【0067】
高温拡散期の炉内雰囲気が１０Ｐａ以下の真空であれば、鋼素形材の合金成分が酸化しにくい。また、高温拡散期の炉内雰囲気が１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気であれば、鋼素形材の合金成分が、疲労強度の低下の要因となる酸化物及び窒化物を形成しにくい。したがって、高温拡散期の炉内雰囲気は、１０Ｐａ以下の真空、又は、１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気とする。
【0068】
不活性ガス雰囲気は、真空ポンプによる排気と不活性ガスの導入をそれぞれ連続的又は断続的に行うことで保持できる。１００Ｐａ以上の不活性ガス雰囲気で連続的に排気を行うと炉内雰囲気を清浄にしやすい。また、真空ポンプで連続的に排気する場合、１０００Ｐａを超えると真空ポンプの負荷が大きくなる。したがって、高温拡散期の好ましい炉内雰囲気は、１００Ｐａ以上１０００Ｐａ以下の不活性ガス雰囲気である。
【0069】
なお、高温拡散工程での保持時間は、高温浸炭期後の鋼素形材の表層の目標とする炭素濃度分布に応じて適宜設定される。したがって、高温拡散期での保持時間は特に限定されない。
【0070】
［高温浸炭拡散工程での高温浸炭期と高温拡散期との交互実施］
高温浸炭拡散工程では、上述の高温浸炭期と高温拡散期とを交互に、少なくとも１回以上実施する。
高温浸炭拡散工程では、上述の高温浸炭期と高温拡散期とを交互に、少なくとも１回以上実施する。
【0071】
高温浸炭期と高温拡散期とを交互に実施する回数を増やせば、浸炭鋼部品のエッジ部での過剰浸炭を抑制しやすい。一方、高温浸炭期と高温拡散期とを交互に実施する回数が多くなれば、第１浸炭拡散工程の時間が長くなる。したがって、高温浸炭期及び高温拡散期の交互の繰り返し実施回数は、好ましくは３回以下であり、さらに好ましくは２回であり、さらに好ましくは１回である。
【0072】
［高温浸炭期及び高温拡散期の時間］
高温浸炭期の時間を長くすれば、鋼素形材の炭素の拡散深さが大きくなる。その結果、浸炭鋼部品での硬化深さが大きくなりやすい。一方、高温浸炭期の時間を長くすれば、鋼素形材の表層の炭素濃度が過度に高くなり、エッジ部に顕著なＣｒ濃化領域が残存しやすくなる。
高温浸炭期の時間を長くすれば、鋼素形材の炭素の拡散深さが大きくなる。その結果、浸炭鋼部品での硬化深さが大きくなりやすい。一方、高温浸炭期の時間を長くすれば、鋼素形材の表層の炭素濃度が過度に高くなり、エッジ部に顕著なＣｒ濃化領域が残存しやすくなる。
【0073】
高温拡散期の時間を長くすれば、鋼素形材の炭素の拡散深さが大きくなる。その結果、浸炭鋼部品での硬化深さが大きくなりやすい。さらに、拡散により表層の炭素濃度が低減し、エッジ部のＣｒ濃化領域が残存し難くなる。
【0074】
［高温浸炭拡散工程での高温浸炭期と高温拡散期の時間設定について］
高温浸炭拡散工程での高温浸炭期の時間、及び、高温拡散期の時間は、後述の降温工程（Ｓ２１）後であって、低温均熱工程（Ｓ２２）前の鋼素形材の表面炭素濃度、及び、表面から所定深さ位置での炭素濃度が所望の値となるように適宜設定できる。表面から所定深さの表層領域は、芯部よりも高い硬さが必要となる領域である。表層領域が所定の硬さ以上となるのに必要な、所定深さ位置での炭素濃度は、事前に真空浸炭処理を実施して予め求めておくことができる。
高温浸炭拡散工程での高温浸炭期の時間、及び、高温拡散期の時間は、後述の降温工程（Ｓ２１）後であって、低温均熱工程（Ｓ２２）前の鋼素形材の表面炭素濃度、及び、表面から所定深さ位置での炭素濃度が所望の値となるように適宜設定できる。表面から所定深さの表層領域は、芯部よりも高い硬さが必要となる領域である。表層領域が所定の硬さ以上となるのに必要な、所定深さ位置での炭素濃度は、事前に真空浸炭処理を実施して予め求めておくことができる。
【0075】
降温工程（Ｓ２１）後であって、低温均熱工程（Ｓ２２）前の鋼素形材の平坦部の表面の炭素濃度は、降温工程（Ｓ２１）後であって、低温均熱工程（Ｓ２２）前まで本実施形態と同じ工程を実施する真空浸炭試験を実施した後、焼入れを実施して、当該鋼素形材の平坦部の表面の炭素濃度を求めることにより、得ることができる。これにより、表層領域が所定の硬さ以上となるのに必要な、所定深さ位置での炭素濃度は、事前に浸炭処理を実施して予め求めることができる。なお、降温工程後の鋼素形材のエッジ部に過剰浸炭が発生しないように、高温浸炭期及び高温拡散期の時間を適宜設定する。
実際の真空浸炭試験に代えて、周知の拡散シミュレーションを実施して、降温工程（Ｓ２１）後であって、低温均熱工程（Ｓ２２）前の鋼素形材の平坦表層部の炭素濃度を求めることもできる。
実際の真空浸炭試験に代えて、周知の拡散シミュレーションを実施して、降温工程（Ｓ２１）後であって、低温均熱工程（Ｓ２２）前の鋼素形材の平坦表層部の炭素濃度を求めることもできる。
【0076】
［第２浸炭拡散工程（Ｓ２）］
図４を参照して、第２浸炭拡散工程（Ｓ２）は、降温工程（Ｓ２１）、低温均熱工程（Ｓ２２）、及び、低温浸炭拡散工程（Ｓ２３）を含む。
図４を参照して、第２浸炭拡散工程（Ｓ２）は、降温工程（Ｓ２１）、低温均熱工程（Ｓ２２）、及び、低温浸炭拡散工程（Ｓ２３）を含む。
【0077】
［降温工程（Ｓ２１）］
第１浸炭拡散工程後、降温工程（Ｓ２１）では、真空浸炭炉内で鋼素形材の温度を高温浸炭温度Ｔ１（℃）から低温浸炭温度Ｔ２（℃）に降温する。降温工程での真空浸炭炉内の圧力は特に限定されない。好ましくは、真空浸炭炉内の圧力を１００Ｐａ以下の真空にするか、真空浸炭炉内の雰囲気を、１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気とする。降温工程での冷却速度（降温速度）は特に限定されない。冷却速度を小さくすれば、低温均熱工程を短くすることができる。
第１浸炭拡散工程後、降温工程（Ｓ２１）では、真空浸炭炉内で鋼素形材の温度を高温浸炭温度Ｔ１（℃）から低温浸炭温度Ｔ２（℃）に降温する。降温工程での真空浸炭炉内の圧力は特に限定されない。好ましくは、真空浸炭炉内の圧力を１００Ｐａ以下の真空にするか、真空浸炭炉内の雰囲気を、１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気とする。降温工程での冷却速度（降温速度）は特に限定されない。冷却速度を小さくすれば、低温均熱工程を短くすることができる。
【0078】
［低温浸炭温度Ｔ２について］
低温浸炭温度Ｔ２は、８００～８８０℃とする。低温浸炭温度Ｔ２が低ければ、浸炭処理に必要な時間が長くなる。さらに、第２浸炭拡散工程において、浸炭鋼部品の芯部にフェライトが生成して、浸炭鋼部品の疲労強度が低下する場合がある。一方、低温浸炭温度Ｔ２が高すぎれば、浸炭鋼部品のエッジ部に顕著なＣｒ濃化領域が生成する場合がある。したがって、低温浸炭温度Ｔ２は８００～８８０℃である。
低温浸炭温度Ｔ２の好ましい下限は８１０℃であり、さらに好ましくは８２０℃であり、さらに好ましくは８３０℃である。
低温浸炭温度Ｔ２の好ましい上限は８７０℃であり、さらに好ましくは８６０℃であり、さらに好ましくは８５０℃である。
低温浸炭温度Ｔ２は、８００～８８０℃とする。低温浸炭温度Ｔ２が低ければ、浸炭処理に必要な時間が長くなる。さらに、第２浸炭拡散工程において、浸炭鋼部品の芯部にフェライトが生成して、浸炭鋼部品の疲労強度が低下する場合がある。一方、低温浸炭温度Ｔ２が高すぎれば、浸炭鋼部品のエッジ部に顕著なＣｒ濃化領域が生成する場合がある。したがって、低温浸炭温度Ｔ２は８００～８８０℃である。
低温浸炭温度Ｔ２の好ましい下限は８１０℃であり、さらに好ましくは８２０℃であり、さらに好ましくは８３０℃である。
低温浸炭温度Ｔ２の好ましい上限は８７０℃であり、さらに好ましくは８６０℃であり、さらに好ましくは８５０℃である。
【0079】
［低温均熱工程（Ｓ２２）］
低温均熱工程（Ｓ２２）では、降温工程後の鋼素形材を、低温浸炭温度Ｔ２（℃）で均熱する。低温浸炭温度Ｔ２（℃）での均熱時間（保持時間）は炉温が低温浸炭温度Ｔ２の１０℃以内になってからの時間である。均熱時間は例えば３～３０分である。なお、鋼素形材の温度が低温浸炭温度Ｔ２の１０℃以内になった時点は、シミュレーション及び実機での事前試験により求めることができる。
低温均熱工程では、鋼素形材の温度ばらつきを抑制する。低温均熱工程での均熱時間が適切であれば、鋼素形材の温度ばらつきが小さい。そのため、後述の低温浸炭拡散工程での炭素の侵入挙動及び拡散挙動のばらつきが抑制される。例えば、鋼素形材のうち、相対的に温度が高い領域では表層の炭素濃度が高くなり、相対的に温度が低い領域では表層の炭素濃度が低くなる。その結果、表層の炭素濃度が高い領域にＣｒ濃化領域が生成しやすい。低温均熱工程では、このような炭素濃度のばらつきを抑制する。低温均熱工程後の鋼素形材の温度ばらつきは好ましくは３℃以内である。低温浸炭温度Ｔ２での均熱時間を３～３０分とすれば、低温均熱工程後の鋼素形材の温度ばらつきが１０℃以内になる。
低温均熱工程（Ｓ２２）では、降温工程後の鋼素形材を、低温浸炭温度Ｔ２（℃）で均熱する。低温浸炭温度Ｔ２（℃）での均熱時間（保持時間）は炉温が低温浸炭温度Ｔ２の１０℃以内になってからの時間である。均熱時間は例えば３～３０分である。なお、鋼素形材の温度が低温浸炭温度Ｔ２の１０℃以内になった時点は、シミュレーション及び実機での事前試験により求めることができる。
低温均熱工程では、鋼素形材の温度ばらつきを抑制する。低温均熱工程での均熱時間が適切であれば、鋼素形材の温度ばらつきが小さい。そのため、後述の低温浸炭拡散工程での炭素の侵入挙動及び拡散挙動のばらつきが抑制される。例えば、鋼素形材のうち、相対的に温度が高い領域では表層の炭素濃度が高くなり、相対的に温度が低い領域では表層の炭素濃度が低くなる。その結果、表層の炭素濃度が高い領域にＣｒ濃化領域が生成しやすい。低温均熱工程では、このような炭素濃度のばらつきを抑制する。低温均熱工程後の鋼素形材の温度ばらつきは好ましくは３℃以内である。低温浸炭温度Ｔ２での均熱時間を３～３０分とすれば、低温均熱工程後の鋼素形材の温度ばらつきが１０℃以内になる。
【0080】
なお、低温均熱工程における真空浸炭炉内の圧力は、降温工程と同じ範囲内でよい。好ましくは、低温均熱工程における真空浸炭炉内の圧力を１００Ｐａ以下にする、又は、真空浸炭炉内の雰囲気を、１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気とする。
【0081】
［低温浸炭拡散工程（Ｓ２３）］
低温均熱工程後、低温浸炭拡散工程（Ｓ２３）を実施する。低温浸炭拡散工程では、低温浸炭期と低温拡散期とを交互に少なくとも１回以上実施する。以下、低温浸炭期及び低温拡散期について説明する。
低温均熱工程後、低温浸炭拡散工程（Ｓ２３）を実施する。低温浸炭拡散工程では、低温浸炭期と低温拡散期とを交互に少なくとも１回以上実施する。以下、低温浸炭期及び低温拡散期について説明する。
【0082】
［低温浸炭期］
低温浸炭期では、浸炭ガスを真空浸炭炉内に供給しながら、鋼素形材を低温浸炭温度Ｔ２（℃）で保持する。低温浸炭期は、上述の真空下又は減圧下での炉内で浸炭ガスを供給する工程を意味する。つまり、低温均熱工程後、真空下又は減圧下の炉内に浸炭ガスの供給を開始した時が、低温浸炭期の開始時である。低温浸炭期では、浸炭ガス流量と真空ポンプによる排気速度によって炉内の圧力が変化する。
低温浸炭期では、浸炭ガスを真空浸炭炉内に供給しながら、鋼素形材を低温浸炭温度Ｔ２（℃）で保持する。低温浸炭期は、上述の真空下又は減圧下での炉内で浸炭ガスを供給する工程を意味する。つまり、低温均熱工程後、真空下又は減圧下の炉内に浸炭ガスの供給を開始した時が、低温浸炭期の開始時である。低温浸炭期では、浸炭ガス流量と真空ポンプによる排気速度によって炉内の圧力が変化する。
【0083】
浸炭ガス流量は鋼素形材での所望の炭素濃度分布や表面積、温度、鋼材の化学組成等に応じて適宜設定することが出来る。また、真空ポンプによる排気速度は、真空ポンプの能力や配管の内径、炉内圧力などによって調整される。高温浸炭期の炉内圧力は特に限定されない。好ましい炉内圧力は０．２ｋＰａ以下である。この場合、煤の発生が抑制される。
【0084】
低温浸炭期の保持時間は、鋼素形材での所望の炭素濃度分布、温度、鋼材の化学組成等に応じて適宜設定することができる。
【0085】
［低温拡散期］
低温拡散期では、真空浸炭炉内への浸炭ガスの供給を停止し、鋼素形材を低温浸炭温度Ｔ２（℃）で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する。つまり、真空浸炭炉内への浸炭ガスの供給を停止したとき、低温浸炭期から低温拡散期に移行する。
低温拡散期では、真空浸炭炉内への浸炭ガスの供給を停止し、鋼素形材を低温浸炭温度Ｔ２（℃）で１０Ｐａ以下の真空又は１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する。つまり、真空浸炭炉内への浸炭ガスの供給を停止したとき、低温浸炭期から低温拡散期に移行する。
【0086】
低温拡散期の炉内雰囲気が１０Ｐａ以下の真空であれば、鋼素形材の合金成分が酸化しにくい。また、低温拡散期の炉内雰囲気が１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気であれば、鋼素形材の合金成分が、疲労強度低下の要因となる酸化物及び窒化物を形成しにくい。したがって、低温拡散期の炉内雰囲気は、１０Ｐａ以下の真空、又は、１００ｋＰａ以下の不活性ガス雰囲気で保持する。
【0087】
不活性ガス雰囲気は、真空ポンプによる排気と不活性ガスの導入をそれぞれ連続的又は断続的に行うことで保持できる。１００Ｐａ以上の不活性ガス雰囲気で連続的に排気を行うと炉内雰囲気を清浄にしやすい。また、真空ポンプで連続的に排気する場合、１０００Ｐａを超えると真空ポンプの負荷が大きくなる。したがって、低温拡散期の好ましい炉内雰囲気は、１００Ｐａ以上１０００Ｐａ以下の不活性ガス雰囲気である。
【0088】
なお、低温拡散工程での保持時間は、低温浸炭期後の鋼素形材の表層の目標とする炭素濃度分布に応じて適宜設定される。したがって、低温拡散期での保持時間は特に限定されない。
【0089】
［低温浸炭拡散工程での低温浸炭期と低温拡散期との交互実施］
低温浸炭拡散工程では、上述の低温浸炭期と低温拡散期とを交互に、少なくとも１回以上実施する。
低温浸炭拡散工程では、上述の低温浸炭期と低温拡散期とを交互に、少なくとも１回以上実施する。
【0090】
低温浸炭期と低温拡散期とを交互に実施する回数を増やせば、浸炭鋼部品の表層の炭素濃度のばらつきが小さくなる。一方、低温浸炭期と低温拡散期とを交互に実施する回数が多くなれば、第２浸炭拡散工程の時間が長くなる。この場合、浸炭鋼部品のエッジ部において顕著なＣｒ濃化領域が残存する場合がある。したがって、低温浸炭期及び低温拡散期の交互の繰り返し実施回数は、好ましくは２回以下であり、さらに好ましくは１回である。
【0091】
低温浸炭拡散工程において低温浸炭期と低温拡散期とを交互に繰り返し複数回実施する場合、低温拡散期において、８００～８８０℃に加熱してもよい。好ましくは最後の低温拡散期に加熱を実施する。この場合、Ｃｒ濃化領域が拡散しやすく、消滅しやすい。当該加熱は低温拡散期の初期に実施してもよいし、低温拡散期の途中で実施してもよい。
【0092】
［低温浸炭拡散工程での低温浸炭期と低温拡散期の時間設定について］
低温浸炭拡散工程での低温浸炭期の時間、及び、低温拡散期の時間は、浸炭鋼部品の表面炭素濃度、及び、表面から所定深さ位置での炭素濃度が所望の値となるように適宜設定できる。表層領域が所定の硬さ以上となるのに必要な、所定深さ位置での炭素濃度は、事前に真空浸炭処理を実施して予め求めておくことができる。
低温浸炭拡散工程での低温浸炭期の時間、及び、低温拡散期の時間は、浸炭鋼部品の表面炭素濃度、及び、表面から所定深さ位置での炭素濃度が所望の値となるように適宜設定できる。表層領域が所定の硬さ以上となるのに必要な、所定深さ位置での炭素濃度は、事前に真空浸炭処理を実施して予め求めておくことができる。
【0093】
［低温浸炭拡散工程の処理時間について］
低温浸炭拡散工程の処理時間は特に限定されない。好ましくは、低温浸炭拡散工程の処理時間Ｐ２は、高温浸炭拡散工程の処理時間Ｐ１の０．０３倍以上０．３０倍以下である。つまり、Ｐ２／Ｐ１は０．０３～０．３０である。Ｐ２／Ｐ１が０．０３以上であれば、炭素濃度のばらつきがさらに低減できる。また、Ｐ２／Ｐ１が０．３０以下であれば、Ｃｒ濃化領域をより低減できる。
低温浸炭拡散工程の処理時間は特に限定されない。好ましくは、低温浸炭拡散工程の処理時間Ｐ２は、高温浸炭拡散工程の処理時間Ｐ１の０．０３倍以上０．３０倍以下である。つまり、Ｐ２／Ｐ１は０．０３～０．３０である。Ｐ２／Ｐ１が０．０３以上であれば、炭素濃度のばらつきがさらに低減できる。また、Ｐ２／Ｐ１が０．３０以下であれば、Ｃｒ濃化領域をより低減できる。
【0094】
［焼入れ工程（Ｓ３）］
第２浸炭拡散工程を実施した後、焼入れ工程（Ｓ３）を実施する。
焼入れ工程では、低温浸炭拡散工程後、真空浸炭炉内から鋼素形材を抽出する。そして、抽出した鋼素形材を、冷媒を用いて速やかに３００℃以下まで急冷（焼入れ）する。これにより、Ｃ濃度が高まった鋼素形材の表層がマルテンサイトに変態し、浸炭硬化層を形成する。
第２浸炭拡散工程を実施した後、焼入れ工程（Ｓ３）を実施する。
焼入れ工程では、低温浸炭拡散工程後、真空浸炭炉内から鋼素形材を抽出する。そして、抽出した鋼素形材を、冷媒を用いて速やかに３００℃以下まで急冷（焼入れ）する。これにより、Ｃ濃度が高まった鋼素形材の表層がマルテンサイトに変態し、浸炭硬化層を形成する。
【0095】
焼入れ工程は、真空浸炭処理において周知の工程である。焼入れ工程では、周知の冷媒を用いればよい。周知の冷媒は例えば、ガス、水、油等である。つまり、焼入れ工程での急冷方法は例えば、ガス冷、水冷、油冷等である。
【0096】
焼入れ前に急冷せずに緩冷却を行った後、高周波誘導加熱を行い、水焼入れを実施してもよい。この場合、高周波誘導加熱により、急冷（焼入れ）前の鋼素形材のオーステナイト粒径を小さくできる。その結果、浸炭鋼部品の強度を高めることができる。また、高周波誘導加熱前に緩冷却すれば、熱処理ひずみを小さくできる。高周波誘導加熱前の緩冷却での好ましい冷却速度は１．０℃／ｓ以下である。
【0097】
［降温工程後の鋼素形材の表層の炭素濃度と、焼入れ工程後の鋼素形材の表層の炭素濃度とについて］
上述の真空浸炭処理では、降温工程後（であって低温均熱工程前）の鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ２１（質量％）が、焼入れ工程後の鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ３（質量％）に対して０．０８％以上低い。つまり、炭素濃度Ｃｓ２１と炭素濃度Ｃｓ３との差分ΔＣは、次式（１）が成立する。
ΔＣ＝Ｃｓ３－Ｃｓ２１≧０．０８ （１）
上述の真空浸炭処理では、降温工程後（であって低温均熱工程前）の鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ２１（質量％）が、焼入れ工程後の鋼素形材の平坦部の炭素濃度Ｃｓ３（質量％）に対して０．０８％以上低い。つまり、炭素濃度Ｃｓ２１と炭素濃度Ｃｓ３との差分ΔＣは、次式（１）が成立する。
ΔＣ＝Ｃｓ３－Ｃｓ２１≧０．０８ （１）
【0098】
ΔＣが０．０８以上であれば、浸炭鋼部品のエッジ部の過剰浸炭が抑制される。そのため、ΔＣを０．０８以上とする。
【0099】
ΔＣの好ましい下限は０．０９であり、さらに好ましくは０．１０であり、さらに好ましくは０．１１である。
ΔＣが０．５０を超える場合、第１浸炭拡散工程の時間が過度に長くなる。そのため、ΔＣの好ましい上限は０．５０である。
ΔＣが０．５０を超える場合、第１浸炭拡散工程の時間が過度に長くなる。そのため、ΔＣの好ましい上限は０．５０である。
【0100】
［差分ΔＣの測定方法］
差分ΔＣは次の方法により測定できる。
製造された浸炭鋼部品の平坦部において、表面から０．０５ｍｍ深さ位置までの切粉を旋削加工により採取する。採取した切粉を用いて、周知の高周波燃焼法（燃焼－赤外線吸収法）により、炭素濃度（質量％）を求める。得られた炭素濃度を、炭素濃度ＣＳ３（質量％）とする。
差分ΔＣは次の方法により測定できる。
製造された浸炭鋼部品の平坦部において、表面から０．０５ｍｍ深さ位置までの切粉を旋削加工により採取する。採取した切粉を用いて、周知の高周波燃焼法（燃焼－赤外線吸収法）により、炭素濃度（質量％）を求める。得られた炭素濃度を、炭素濃度ＣＳ３（質量％）とする。
【0101】
さらに、製造された浸炭鋼部品と同じ化学組成の鋼素形材を用いて、同じ製造条件で第１浸炭拡散工程（Ｓ１）及び降温工程（Ｓ２１）を実施した鋼素形材を、降温工程終了後に焼入れする。焼入れ後の鋼素形材の表面から０．０５ｍｍ深さ位置までの切粉を旋削加工により採取する。採取した切粉を用いて、採取された切粉を酸に溶解させて溶液を得る。溶液に対して、周知の高周波燃焼法（燃焼－赤外線吸収法）により、炭素濃度（質量％）を求める。得られた炭素濃度を、炭素濃度ＣＳ２１（質量％）とする。
【0102】
得られた炭素濃度Ｃｓ２１（質量％）及び炭素濃度Ｃｓ３（質量％）に基づいて、差分ΔＣを求める。
【0103】
［差分ΔＣの調整方法］
例えば、高温浸炭拡散工程及び低温浸炭拡散工程の時間を調整することにより、式（１）を満たすようにすることができる。具体的には、例えば、高温拡散期の時間を高温浸炭期の時間よりも長く設定して、降温工程後の鋼素形材の平坦部の炭素濃度を低くする。さらに、低温浸炭期及び低温拡散期の時間を短くして、低温浸炭拡散工程後の鋼素形材の平坦部の炭素濃度を高める。これにより、差分ΔＣを０．０８以上に調整できる。
例えば、高温浸炭拡散工程及び低温浸炭拡散工程の時間を調整することにより、式（１）を満たすようにすることができる。具体的には、例えば、高温拡散期の時間を高温浸炭期の時間よりも長く設定して、降温工程後の鋼素形材の平坦部の炭素濃度を低くする。さらに、低温浸炭期及び低温拡散期の時間を短くして、低温浸炭拡散工程後の鋼素形材の平坦部の炭素濃度を高める。これにより、差分ΔＣを０．０８以上に調整できる。
【0104】
［焼入れ工程（Ｓ３）後の工程］
本実施形態の浸炭鋼部品の製造方法は、焼入れ工程（Ｓ３）後に、周知の焼戻し工程を実施してもよい。焼戻し工程での焼戻し温度は例えば、１５０～２５０℃である。焼戻し温度での保持時間は例えば、０．５時間～４．０時間である。
本実施形態の浸炭鋼部品の製造方法は、焼入れ工程（Ｓ３）後に、周知の焼戻し工程を実施してもよい。焼戻し工程での焼戻し温度は例えば、１５０～２５０℃である。焼戻し温度での保持時間は例えば、０．５時間～４．０時間である。
【0105】
以上のとおり、本実施形態の浸炭鋼部品の製造方法では、第１浸炭拡散工程及び第２浸炭拡散工程の２段階に分割された浸炭拡散工程を実施する。これにより、浸炭鋼部品のエッジ部における過剰浸炭を十分に抑制することができる。
【0106】
［本実施の浸炭鋼部品の製造方法で製造された浸炭鋼部品について］
上述の製造方法で製造された浸炭鋼部品は、図１～図３に示すとおり、平坦部とエッジ部とを含む。浸炭鋼部品はまた、表層に形成されている浸炭硬化層と、浸炭硬化層よりも内部の芯部とを含む。
上述の製造方法で製造された浸炭鋼部品は、図１～図３に示すとおり、平坦部とエッジ部とを含む。浸炭鋼部品はまた、表層に形成されている浸炭硬化層と、浸炭硬化層よりも内部の芯部とを含む。
【0107】
浸炭硬化層は周知の組織である。浸炭硬化層は主としてマルテンサイト及び残留オーステナイトからなる。浸炭鋼部品の表面に対して垂直な方向の断面をミクロ組織観察した場合、当業者であれば、浸炭硬化層と芯部とを容易に区別可能である。
【0108】
浸炭鋼部品ではさらに、エッジ部の表面から８０μｍ深さ位置までの領域であるエッジ部表層領域において、Ｃｒ濃化領域の面積率が１．００％以下である。
【0109】
［Ｃｒ濃化領域の面積率の測定方法］
ここで、Ｃｒ濃化領域の面積率は次の方法で測定できる。
具体的には、上述の図１～図３に示す断面ＣＳを観察面とする試験片を採取する。試験片を樹脂に埋め込み、観察面を研磨する。観察面のエッジ部のうち、表面から８０μｍ深さまでの領域であるエッジ部表層領域において、エッジ部の表面の長さの中央位置（図３では点Ｐｃ）を特定する。特定された中央位置を中心とした幅２５０μｍ、深さ８０μｍの領域５０を、測定領域５０とする。
ここで、Ｃｒ濃化領域の面積率は次の方法で測定できる。
具体的には、上述の図１～図３に示す断面ＣＳを観察面とする試験片を採取する。試験片を樹脂に埋め込み、観察面を研磨する。観察面のエッジ部のうち、表面から８０μｍ深さまでの領域であるエッジ部表層領域において、エッジ部の表面の長さの中央位置（図３では点Ｐｃ）を特定する。特定された中央位置を中心とした幅２５０μｍ、深さ８０μｍの領域５０を、測定領域５０とする。
【0110】
ＦＥ－ＥＰＭＡを用いて、測定領域５０を含む測定領域５０よりも広い領域に対して元素分析を実施して、測定領域５０のＣｒ濃度（質量％）の分布を求める。ＥＰＭＡの測定では、加速電圧：１５ｋＶ、照射電流：５０ｎＡ、ビーム径０．５μｍとして、特性Ｘ線の波長分散分光により、測定領域５０全体を、０．５μｍ間隔で上下左右に測定する。分析対象元素をＣｒとする。Ｃｒ濃度が既知の物質を用いてＣｒのＸ線強度とＣｒ濃度との関係を予め検量線として求めておく。上述の測定領域５０の全ての測定点で得られたＸ線強度と上述の検量線とから、各測定点でのＣｒ濃度（質量％）を求める。
【0111】
測定領域５０のうち、芯部のＣｒ含有量の１．６倍以上のＣｒ濃度を有する領域をＣｒ濃化領域と特定する。測定領域５０の面積と、Ｃｒ濃化領域の総面積とに基づいて、Ｃｒ濃化領域の面積率（％）を求める。なお、評価対象とした測定領域５０の総面積を１２８００～３５０００μｍ２の範囲内とする。つまり、１又は複数の測定領域５０を用いて、測定領域５０の総面積が１２８００～３５０００μｍ２となるようにする。
【0112】
なお、ＥＰＭＡ分析計として、例えば、日本電子データム社製の電子線マイクロプローブＸ線分析計（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｘ－ｒａｙ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ：ＥＰＭＡ、商品名「ＪＸＡ－８２３０」）を用いることができる。
【0113】
Ｃｒ濃化領域の面積率が１．００％以下であれば、エッジ部表層領域でのＣｒ濃化領域が十分に少ない。そのため、当該浸炭鋼部品では、エッジ部での過剰浸炭が十分に抑制されている。
Ｃｒ濃化領域の面積率の好ましい上限は０．８０％であり、さらに好ましくは０．６０％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。
Ｃｒ濃化領域の面積率の好ましい上限は０．８０％であり、さらに好ましくは０．６０％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。
【実施例0114】
表１（表１Ａ及び表１Ｂ）に示す化学組成を有する棒鋼を準備した。準備した棒鋼に対して、切削加工及び研削加工を施して、直径２６ｍｍ、長さ１００ｍｍの丸棒を製造した。各丸棒は、図１に示す形状であり、端面に角部の角度が９０°であるエッジ部を有した。
【0115】
【表1A】
【0116】
【表1B】
【0117】
各試験番号の丸棒に対して、表２（表２Ａ～表２Ｃ）に示す条件の真空浸炭処理及び焼入れ処理を実施した。
【0118】
【表2A】
【0119】
【表2B】
【0120】
【表2C】
【0121】
具体的には、各試験番号の丸棒を、１０Ｐａ以下に減圧した真空浸炭炉内で、表２Ａに示す高温浸炭温度Ｔ１（℃）まで真空排気しながら加熱した。加熱した丸棒に対して、高温浸炭温度Ｔ１（℃）で６０分間均熱した。試験番号１では真空排気しながら窒素を間欠的に導入し、圧力を１００～１５０Ｐａに制御した。試験番号２～４８では、窒素を導入せずに真空排気し、真空浸炭炉内の圧力は１０Ｐａ以下であった。
【0122】
均熱後、真空浸炭炉内に、浸炭ガスとして、アセチレンガスを導入した。均熱後の丸棒に対して、表２Ａに示す高温浸炭温度Ｔ１（℃）で高温浸炭拡散工程を実施した。高温浸炭期と高温拡散期の時間（分）はそれぞれ、表２Ａに示すとおりであった。表２Ａの「高温浸炭拡散繰返し数」には、高温浸炭期と高温拡散期の交互の繰り返し実施数を示す。
【0123】
高温浸炭期における浸炭ガス圧は１ｋＰａ以下であった。試験番号１では高温拡散期に真空排気しながら窒素を間欠的に導入し、圧力を１００～１５０Ｐａに制御した。試験番号２～４８における高温拡散期の圧力は１０Ｐａ以下であった。
【0124】
高温浸炭拡散工程後、表２Ｂに示す低温浸炭温度Ｔ２（℃）まで降温した。降温工程の処理時間は２０分以上であった。その後、低温浸炭温度Ｔ２で１０分均熱した。試験番号１では真空排気しながら窒素を間欠的に導入し、圧力を１００～１５０Ｐａに制御した。試験番号２～４８では、窒素を導入せずに真空排気し、均熱後半における圧力は１０Ｐａ以下であった。
【0125】
均熱後、真空浸炭炉内に、浸炭ガスとして、アセチレンガスを導入した。均熱後の丸棒に対して、表２Ｂに示す低温浸炭温度Ｔ２（℃）で低温浸炭拡散工程を実施した。低温浸炭期と低温拡散期の時間（分）はそれぞれ、表２Ｂに示すとおりであった。表２Ｂの「低温浸炭拡散繰返し数」には、低温浸炭期と低温拡散期の交互の繰り返し実施数を示す。
【0126】
低温浸炭期における浸炭ガス圧は１ｋＰａ以下であった。試験番号１では低温拡散期に真空排気しながら窒素を間欠的に導入し、圧力を１００～１５０Ｐａに制御した。試験番号２～４６における低温拡散期の圧力は１０Ｐａ以下であった。試験番号４７では、低温拡散期を省略した。試験番号４８については、第２浸炭拡散工程を実施しなかった。つまり、試験番号４８では、従来の真空浸炭処理を実施した。
【0127】
第２浸炭拡散工程後、丸棒に対して、１２０℃の焼入れ油を用いて油焼入れを実施した。焼入れ後、丸棒に対して、焼戻しを実施した。焼戻し温度は１８０℃、焼戻し温度での保持時間は２時間であった。以上の工程により、各試験番号の浸炭鋼部品を製造した。
【0128】
なお、各試験番号の浸炭鋼部品を製造した工程とは別に、表２Ａの条件で第１浸炭拡散工程を実施した後、上述と同じ条件で降温工程を実施し、その後、低温均熱工程及び低温浸炭拡散工程を実施せずに、上述と同じ条件の焼入れ及び焼戻しを実施した、各試験番号の鋼素形材（以下、中間鋼素形材という）を製造した。
【0129】
［評価試験］
製造された各試験番号の浸炭鋼部品及び鋼素形材を用いて、次の評価試験を実施した。
（試験１）差分ΔＣ測定試験
（試験２）エッジ部のＣｒ濃化領域面積測定試験
（試験３）粗大セメンタイト確認試験
以下、試験１～試験３について説明する。
製造された各試験番号の浸炭鋼部品及び鋼素形材を用いて、次の評価試験を実施した。
（試験１）差分ΔＣ測定試験
（試験２）エッジ部のＣｒ濃化領域面積測定試験
（試験３）粗大セメンタイト確認試験
以下、試験１～試験３について説明する。
【0130】
［（試験１）差分ΔＣ測定試験］
各試験番号の浸炭鋼部品及び中間鋼素形材を用いて、上述の［差分ΔＣの測定方法］の記載の方法に基づいて、各試験番号の差分ΔＣを求めた。得られた差分ΔＣを表２Ｃに示す。
各試験番号の浸炭鋼部品及び中間鋼素形材を用いて、上述の［差分ΔＣの測定方法］の記載の方法に基づいて、各試験番号の差分ΔＣを求めた。得られた差分ΔＣを表２Ｃに示す。
【0131】
［（試験２）エッジ部のＣｒ濃化領域面積測定試験］
各試験番号の浸炭鋼部品を用いて、上述の［Ｃｒ濃化領域の面積率の測定方法］に記載の方法に準拠して、エッジ部のＣｒ濃化領域の面積率を測定した。得られたＣｒ濃化領域の面積率（％）を表２Ｃに示す。
各試験番号の浸炭鋼部品を用いて、上述の［Ｃｒ濃化領域の面積率の測定方法］に記載の方法に準拠して、エッジ部のＣｒ濃化領域の面積率を測定した。得られたＣｒ濃化領域の面積率（％）を表２Ｃに示す。
【0132】
［（試験３）粗大セメンタイト確認試験］
各試験番号の浸炭鋼部品のエッジ部における粗大セメンタイト確認試験を以下の方法で実施した。
各試験番号の浸炭鋼部品のエッジ部における粗大セメンタイト確認試験を以下の方法で実施した。
【0133】
図１に示す円柱状の浸炭鋼部品から、断面ＣＳを観察面とする試験片を採取した。断面ＣＳは、２ｍｍ×２ｍｍ以上とした。試験片を樹脂に埋め込んだ後、断面ＣＳを鏡面研磨した。鏡面研磨後の断面ＣＳを３％ナイタール液でエッチングして、ミクロ組織を現出させた。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、１０００倍の倍率で、断面ＣＳのうち、浸炭鋼部品の表面から８０μｍ深さまでの領域であるエッジ部表層領域（図３中の測定領域５０に相当）を観察して、エッジ部表層領域中に最大長さが５．０μｍを超えるセメンタイトの有無を観察した。
【0134】
表２Ｃの「粗大セメンタイト有無」欄に結果を示す。「有」はエッジ部表層領域に最大長さが５．０μｍを超えるセメンタイトが１つ以上観察されたことを意味する。「無」は、エッジ部表層領域に最大長さが５．０μｍを超えるセメンタイトが観察されなかったことを意味する。
【0135】
［評価結果］
表１及び表２を参照して、試験番号１～４２の浸炭鋼部品の製造方法は適切であった。そのため、浸炭鋼部品のエッジ部でのＣｒ濃化領域の面積率が１．００％以下であった。その結果、浸炭鋼部品のエッジ部に粗大なセメンタイトが観察されず、過剰浸炭の発生が十分に抑制された。
表１及び表２を参照して、試験番号１～４２の浸炭鋼部品の製造方法は適切であった。そのため、浸炭鋼部品のエッジ部でのＣｒ濃化領域の面積率が１．００％以下であった。その結果、浸炭鋼部品のエッジ部に粗大なセメンタイトが観察されず、過剰浸炭の発生が十分に抑制された。
【0136】
一方、試験番号４３では、高温浸炭温度Ｔ１が低すぎた。そのため、浸炭鋼部品のエッジ部でのＣｒ濃化領域の面積率が１．００％を超えた。その結果、浸炭鋼部品のエッジ部に粗大なセメンタイトが観察され、過剰浸炭の発生が十分に抑制できなかった。
【0137】
試験番号４４では、低温浸炭温度Ｔ２が低すぎた。そのため、浸炭鋼部品のエッジ部でのＣｒ濃化領域の面積率が１．００％を超えた。その結果、浸炭鋼部品のエッジ部に粗大なセメンタイトが観察され、過剰浸炭の発生が十分に抑制できなかった。
【0138】
試験番号４５では、低温浸炭温度Ｔ２が高すぎた。そのため、浸炭鋼部品のエッジ部でのＣｒ濃化領域の面積率が１．００％を超えた。その結果、浸炭鋼部品のエッジ部に粗大なセメンタイトが観察され、過剰浸炭の発生が十分に抑制できなかった。
【0139】
試験番号４６では、ΔＣが０．０８未満であった。そのため、浸炭鋼部品のエッジ部でのＣｒ濃化領域の面積率が１．００％を超えた。その結果、浸炭鋼部品のエッジ部に粗大なセメンタイトが観察され、過剰浸炭の発生が十分に抑制できなかった。
【0140】
試験番号４７では、第２浸炭拡散工程での低温浸炭拡散工程の低温拡散期を実施しなかった。そのため、浸炭鋼部品のエッジ部でのＣｒ濃化領域の面積率が１．００％を超えた。その結果、浸炭鋼部品のエッジ部に粗大なセメンタイトが観察され、過剰浸炭の発生が十分に抑制できなかった。
【0141】
試験番号４８では、第２浸炭拡散工程を実施しなかった。そのため、浸炭鋼部品のエッジ部でのＣｒ濃化領域の面積率が１．００％を超えた。その結果、浸炭鋼部品のエッジ部に粗大なセメンタイトが観察され、過剰浸炭の発生が十分に抑制できなかった。
【0142】
以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】