(鋼材成分組成)
 本発明の無段変速機プーリを構成する鋼材� ��、成分限定理由について以下に説明する。� ��下、あるいは前記した各元素量の表示単位� ��全て質量%である。

 本発明の無段変速機プーリを構成する鋼� ��は、プーリとしての必要強度などの機械的� ��特性を満たすとともに、摩擦係数の向上と� ��摩耗性の維持を両立させるために、C:0.1~0.3� ��量%、Si:0.1~0.5質量%、Mn:1~10質量%を各々含み� �残部Feおよび不可避的不純物からなるものと する。

C:0.1~0.3質量% 
 Cはプーリとしての必要強度などの機械的な 特性を満たす。C含有量が少なすぎると、Cの� ��溶強化が不足して、強度が低下する他、焼� ��性も低下する。一方で、C含有量が多すぎる とプーリへの加工性が低下する。したがって 、C含有量は0.1~0.3質量%の範囲とする。好まし くは、C含有量は0.15~0.25質量%である。

Si:0.1~0.5質量%
 Siはプーリとしての必要強度などの機械的� �特性を満たし、脱酸効果もある。Si含有量が 少なすぎると、Siの固溶強化が不足して、強� ��が低下する他、脱酸効果も低下する。0.05%� �満ではその効果が過小である。一方で、Si含 有量が多すぎるとプーリへの加工性が低下す る。したがって、Si含有量は0.1~0.5質量%の範� �とする。

Mn:1~10質量%
 Mnは、ベルトCVT用プーリの表面硬化層の摩� �係数を、現状の浸炭SCr420H鋼材に比して、摩� ��係数で0.115以上に向上させ、同時に、エレ� �ント側の摩耗量も現行の現状の浸炭SCr420H鋼� ��と同等以下に抑えることが出来る、重要合� ��元素である。前記した通り、鋼材中のMnは� �この鋼材の窒化処理または浸炭窒化処理の� �ずれかの表面硬化処理によって、プーリ表� �(鋼材表面)に形成される、窒化層または浸炭 窒化層のいずれかの表面硬化層に含有されて 、これらの効果を発揮する。

 Mnがこれらの効果を発揮する、即ち、鋼� �表面に形成される前記表面硬化層にMnが1質� �%以上含有されるためには、鋼材中のMn含有� �を1質量%以上とする必要がある。鋼材中のMn� ��有量が1質量%未満では、鋼材の窒化処理ま� �は浸炭窒化処理の表面硬化処理によっても� �鋼材表面に形成される前記表面硬化層にMnを 1質量%以上含有させることができない。言い� ��えると、ベルトCVT用プーリの摩擦係数を0.11 5以上に向上させ、同時に、実用に耐える耐� �耗性を維持することができない。

 一方、鋼材中のMn含有量が10質量%を超え� �と、鋼材表面に形成される前記表面硬化層� �Mn含有量も10質量%を超えて高くなりすぎ、摩 擦係数の向上効果が得られず、エレメント側 の摩耗量が増大する傾向が強くなる。即ち、 鋼材中のMn含有量が1~10質量%の本発明範囲を� �下に外れる場合には、摩擦係数の向上効果� �得られず、エレメント側の摩耗量が増大す� �。ここで、エレメント摩耗量が増大する(相� ��攻撃性が増す)問題は、Mn含有量が少ない場� ��により顕著である。

 ここで、後述する実施例の通り、Mn含有� �が3質量%の場合、Mn含有量が、それ未満やそ� ��を超える他の発明例に比して、表面硬化層� ��摩擦係数が0.120と高い摩擦係数を有する。� �の点から、表面硬化層の摩擦係数向上硬効� �は、Mn含有量に比例して向上するのではなく 、Mn含有量が3質量%付近で極大値を示す。し� �がって、ベルトCVT用プーリの使用環境の違� �によらず、Mnの効果をより安定して発揮させ るためには、鋼材中のMn含有量を、この3質量 %近傍の2~6質量%の含有量範囲とすることが好� ��しい。

 Mn含有量が6質量%を超えた場合には、6質� �%以下の摩擦係数の向上効果に比してあまり� ��差なく、ベルトCVT用プーリの使用環境によ� ��ては、摩擦係数の向上効果はあるものの、� ��って、6質量%以下の摩擦係数の向上効果よ� �も低下する可能性がある。この点、Mn含有量 が増すコスト増や製造コスト増も考慮すると 、Mn含有量は6質量%以下とすることが好まし� �。したがって、好ましい鋼材中のMn含有量範 囲、好ましい表面硬化層のMn含有量範囲は、2 ~6質量%である。

Cr:1~20質量%
 鋼材がMnに加えて、更にCrを1~20質量%選択的� ��含むとともに、これによって、前記表面硬� ��層がMnに加えて、更にCrを1~20質量%含むこと� ��好ましい。Crの複合添加(含有)によって、更 なる摩擦係数の向上効果を得ながら、エレメ ントの耐摩耗性を改善(相手攻撃性を抑制)す� ��ことが可能である。Crのこの様な効果は、Mn よりも炭化物や窒化物を生成しやすいことが 寄与していると推考される。この効果は、好 ましくはCrを2質量%以上含有する場合に顕著� �あり、現行材とほぼ同等あるいは同等以上� �耐摩耗性を得ることができる。

 一方、鋼材中や前記表面硬化層中のCr含� �量が20質量%を超えて過大となると、却って� �擦係数が低下して、Mnの添加乃至含有効果が 相殺される傾向が強くなる。また、プーリ表 面の硬度がやや低下して、プーリの摩耗量が わずかであるが増加する傾向が強くなる。従 って、Cr含有量は20質量%以下に抑えるべきで� ��り、摩擦係数の向上効果を損なわないため� ��は、好ましくは10質量%以下に抑えることが� ��ましい。

 したがって、鋼材中と前記表面硬化層中� ��Cr含有量は、1~20質量%の範囲であることが好 ましく、より好ましくは2~10質量%の範囲とす� ��。

 本発明プーリは上記元素を基本成分とし� ��残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼材� �らなる。但し、通常の浸炭用鋼材、窒化用� �材スクラップを溶解原料とした場合、これ� �鋼材が含むような下記元素を不可避的不純� �元素として含む可能性が高く、極力低減す� �ことはコストアップとなる。したがって、� �発明では、鋼材中に、本発明の効果を阻害� �ない範囲で、下記元素を不可避的不純物元� �として、下記含有量だけ各々含んでよい。Ti :0.050%以下、N:0.0250%以下、Al:0.10%以下、Ni、Cu� �Moの合計で2.0%以下、B:0.0050%以下、V:0.10%以下� ��Nb:0.10%以下、Ca:0.0050%以下、Mg:0.0050%以下、Zr: 0.050%以下、REM:0.020%以下、S:0.10%以下、P:0.10%以 下、O:0.0030%以下。

(鋼材製造方法)
 以上の成分組成からなる、本発明の無段変� ��機用プーリ用の鋼材自体は、通常の浸炭用� ��材、窒化用鋼材と同じ常法によって製造で� ��る。即ち、以上の成分組成からなる鋼片鋳� ��後に、熱間圧延、熱間鍛造等の熱間加工、� ��らに冷間圧延、冷間鍛造等の冷間加工を常� ��に従って適宜施す。これらの加工により粗� ��状に加工された部材は、その後、窒化処理� ��浸炭窒化処理が施され、無段変速機用プー� ��への仕上加工が適宜施される。

(表面硬化層)
 鋼材の表面硬化処理としては、後述する、� ��在工業的に行われている窒化、浸炭窒化な� ��の処理方法を適用することができる。これ� ��の窒化、浸炭窒化などの処理によって、前� ��成分組成からなる鋼材表面に、Mnを1~10質量% 含むとともに、更にCrを選択的に1~20質量%含� �、10μm以上の平均厚みを有する窒化層または 浸炭窒化層のいずれかの表面硬化層を形成す る。表面硬化層の厚みは、好ましくは50μm以� ��、より好ましくは100μm以上である。表面硬� ��層の厚みの上限は特に限定されず、鋼材の� ��命及びコストから任意に設定することが可� ��である。

 鋼材の表面硬化処理として、浸炭ではなく� ��窒化、浸炭窒化などの処理が摩擦係数の向� ��効果の点で優位なのは、窒化もしくは浸炭� ��化によって、鋼材表面近傍(表面硬化層)に� �成する、Mn ₃ NなどのMn系窒化物や、CrNどのCr系窒化物が摩� ��係数向上により寄与するためと推考される� ��

(表面硬化層硬度)
 ベルトCVT用プーリの摩擦係数を0.115以上と� �現状の浸炭SCr420H鋼材に比して向上させ、同� ��に、エレメント側の摩耗量も現行の現状の� ��炭SCr420H鋼材と同等以下に抑えるために、表 面硬化処理後の表面硬化層の表面硬度の目安 はHv750~950の範囲であることが好ましい。Hv750� ��満ではプーリ表面の耐摩耗性が不十分とな� ��可能性がある。一方、Hv950を超えるとエレ� �ント摩耗量の増加傾向が強くなる可能性が� �る。

(表面硬化層厚み)
 表面硬化層として、ベルトCVT用プーリの使� ��環境の違いによらず、MnやCrの前記摩擦係数 向上効果をより安定して発揮させるためには 、表面硬化層が10μm以上の平均厚み(表面から の深さ)を有する必要がある。表面硬化層の� �均厚みが10μm未満では、ベルトCVT用プーリの 使用環境によっては、MnやCrの前記摩擦係数� �上効果をより安定して発揮できない。この� �面硬化層の平均厚みは、上記表面硬化層硬� �を保証するためでもある。

(表面硬化層窒素含有量)
 ベルトCVT用プーリの摩擦係数を0.115以上と� �現状の浸炭SCr420H鋼材に比して向上させ、同� ��に、エレメント側の摩耗量も現行の現状の� ��炭SCr420H鋼材と同等以下に抑えるために、表 面硬化処理後の表面硬化層の窒素含有量の目 安は3~25at.%の範囲であることが好ましく、8~20 at.%の範囲であることがより好ましい。窒素� �有量が3at.%未満では、表面硬化層のMn、Cr含� �量が規定を満たしても、窒素が不足して、� �記Mn系窒化物やCr系窒化物が不足して、硬度� ��低くなり、プーリ表面の摩擦係数向上や耐� ��耗性が不十分となる可能性がある。一方、� ��素含有量が25at.%を超えると、表面硬度が高� ��なりすぎ、エレメント摩耗量の増加傾向が� ��くなる可能性がある。また、窒化処理のコ� ��トが増加する。

 これら表面硬化層の窒素濃度は、硬化層� ��面からのEPMA(電子線マイクロプローブによ� �微小部X線マイクロ分析法)による定量分析に よって得ることが出来る。

(表面硬化処理)
 現在工業的に行われている窒化処理として� ��、鋼材を、アンモニア(NH ₃ )ガス雰囲気下で、500~600℃×1~100hr程度処理す� ��。また、浸炭窒化処理は、メタンなどの炭� ��水素ガスやCOガス雰囲気下で900~1000℃×1~100hr 程度の浸炭処理後の冷却過程で、500~600℃×50~ 100hr程度窒化処理する。

 この窒化もしくは浸炭窒化処理鋼材で、� ��層と呼ばれる窒化物層が表面に生成する場� ��には、その層を切削や研磨などの表面加工� ��よって薄く除去する方が好ましい。その場� ��、表面の窒素濃度は20at.%以下になることが� ��いので注意する。

 窒化もしくは浸炭窒化処理鋼材では、窒� ��深さ(硬化層厚み)に注意すべきであり、硬� �処理条件に応じた窒化深さや表面硬度など� �分布を予備的に把握して、範囲内であるこ� �を確認した後に、表面仕上げを行う。その� �、窒化もしくは浸炭窒化処理鋼材を焼き入� �焼き戻し処理する。

 次に、実施例を挙げて本発明をより具体� ��に説明するが、本発明はかかる実施例によ� ��て限定的に解釈されるものではない。