JPH04314842A - 高周波焼入性に優れた軸部品用鋼材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延のままで冷間
加工性及び高周波焼入性に優れた軸部品用鋼材に関し、
特に自動車用ドライブシャフト、等速ジョイントに好適
な鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用ドライブシャフト等の軸部品は
、温間鍛造後、高周波焼入、焼戻し処理を行い、表面硬
さを高くして使用される。しかし、近年は、部品が多品
種化する傾向にあり、寸法精度向上の要求が生じ、温間
鍛造前に、圧延のままの鋼材を事前にシャーで細分化し
、温間鍛造後さらに冷間加工する方法が取られている。

【０００３】また、近年、環境問題、特にＣＯ２　ガス
低減を目的とし、自動車部品に対する軽量化の要求があ
り、軸部品などの場合、軽量化の点から、最も重要な製
品特性であるねじり強度の向上が、要望されている。一
般に、ねじり強度を上昇させるためには高周波焼入れに
よる焼入硬化深さを増加させる手法がとられている。焼
入硬化深さを増加させるためには、高周波焼入条件の変
更、特に高周波誘導加熱装置の周波数の低減、あるいは
鋼材の合金元素量を増加させることが考えられる。高周
波誘導加熱装置の周波数を下げるためには、新しく高価
な高周波発振機の購入が必要であり、経済的ではない。 一方、合金元素を増加した場合には、素材の強度が上昇
し、切削、冷間加工などに問題が生じる。さらに、焼入
れ深さ（Ｘ／ｒ、Ｘ：焼入層の深さ、ｒ：軸材の半径）
の増加のみで高強度を達成するのは効率的でなく、Ｘ／
ｒが０．５を越えて焼入れ深さを増加しても強度の増加
は著しくない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記要求特性を満足す
るには、従来法のように、焼入れ性向上元素を単に添加
又は増加させただけでは、問題は、解決されない。つま
りシャー切断性、冷間加工性と焼入性は、相反するもの
であり、これら特性を両立させる技術は未だ確立されて
いない。

【０００５】本発明が前記問題点を解決するために、良
好なシャー切断性を有し、冷間加工時の工具寿命が長く
、高ねじり強度を有する軸部材、すなわち、高周波焼入
性と冷間加工性の優れた高強度軸部品用鋼材を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はＣ　　：０．３
５〜０．６０重量％、 Ｓｉ：０．０５重量％以下、 Ｍｎ：０．５０重量％超〜０．６５重量％未満Ｐ　　：
０．０２０重量％以下、 Ｓ　　：０．０３５重量％以下、 Ｃｒ：０．３０重量％超〜０．５０重量％未満Ｔｉ：０
．０１〜０．０５重量％、 Ｂ　　：０．０００３〜０．００５０重量％、Ｎ　　：
０．００５重量％以下 Ｏ　　：０．００２重量％以下 を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物より成る高周波
焼入性に優れた軸部品用鋼である。さらに上記成分に加
えて、 Ｍｏ：０．０５〜０．５０重量％ を含有すると一層好適な高周波焼入性に優れた軸部品鋼
を得る。

【０００７】

【作用】本発明者らは、鋭意検討した結果より、シャー
切断性に関与する圧延のままの鋼材ＴＳ（引張強さ）に
及ぼす化学組成の影響は、 Ｃ＞Ｍｎ＞Ｃｒ＞Ｍｏ＞Ｓｉ＞Ｂ の順であり、焼入性に関しては、 Ｂ＞Ｃ＞Ｍｎ＞Ｍｏ＜Ｃｒ＞Ｓｉ の順であることを知見した。これらの知見をもとに、熱
処理工程で、表面酸化寄因となるＳｉは、圧延材ＴＳ、
焼入性へ与える影響が少ないので、極力低減させ、Ｂ，
Ｃｒ，Ｍｏについては、ＴＳへの影響が小さく、焼入性
を向上させることができ、積極的に活用することにより
、目的を達成でき、本発明を構成した。

【０００８】本発明の成分限定理由について述べる。 Ｃ：高周波焼入性への影響がもっとも強い元素であり、
所要ねじり強度を確保するためには、焼入硬化深さを高
めねばならず、０．３５重量％以上必要とし、良好なシ
ャー切断性、転造性を得るため、上限を０．６０重量％
とした。 Ｓｉ：鋼材の焼入性に効果が少く、転造時の工具寿命を
低減させる作用があり、できるだけ低減することが望ま
しいが熱処理の表面酸化も考慮し、０．０５重量％以下
とした。

【０００９】Ｍｎ：鋼材の焼入性を向上させる元素であ
り、同時に鋼中のＳを固定して熱間脆性を防止する元素
である。０．５０重量％以下では、焼入性向上効果がな
い。０．６５重量％以上では転造時の工具寿命を低下さ
せるので０．６５重量％未満とした。 Ｐ：焼入時の焼割れを助長する元素であるので、極力低
減することが望ましく、０．０２重量％まで許容される
。

【００１０】Ｓ：被削性を向上させる元素であるが、冷
間加工性に関しては、低下させるため、上限を０．０３
５重量％とした。 Ｃｒ：焼入性向上に有効な元素であるとともに、冷間加
工時の変形能を向上させるため、０．３０重量％超添加
する。シャー切断性、コスト面より、０．５０重量％未
満とする。

【００１１】Ｍｏ：Ｃｒと同様に焼入性を向上させ、耐
軟化抵抗性に有効な元素であり、０．０５重量％以上必
要とする。０．５０重量％を超えれば、冷間加工性、軸
中心付近の靭性劣化を招く。 Ｔｉ：Ｎと結合してＴｉＮを形成し、Ｂの焼入性向上効
果を発揮させる元素で、積極的に添加するが、０．０１
重量％未満では、その効果が小さく、一方０．０５重量
％を超えて含有すると、ＴｉＮが多量に形成され疲労特
性の劣化を招き、０．０１〜０．０５重量％の範囲に限
定する。

【００１２】Ｂ：微量の添加により焼入性を向上させる
元素であり、０．０００３重量％未満では、その効果が
小さく、また０．００５０重量％を越えて添加すると、
Ｂの焼入性効果が低下する。 Ｎ：Ｂの焼入性向上のため極力低減させるが、０．００
５重量％を越えて含有されると、粗大なＴｉＮの形成及
びフリー固溶Ｎ量の増加をまねき、疲労特性、軸中心付
の靭性劣化を招く。

【００１３】Ｏ：酸化物を形成し、冷間加工性を阻害す
るので、上限を０．００２重量％とした。

【００１４】

【実施例】本発明鋼を、比較鋼、従来鋼とともに実施例
に示す。表１、表３に示す化学組成の５ｔ鋼塊を溶製し
、ビレット圧延、棒鋼圧延を経て、直径２５ｍｍの直棒
とした。この棒鋼を素材として、シャー切断後、温間鍛
造、冷間加工、転造によるセレーション加工し、高周波
焼入焼戻しを実施した。

【００１５】シャー切断性、鋼材の焼入深さ、ねじり強
度及び転造時の工具寿命を調査した結果を表２、表４に
示す。なお、工具寿命は、従来鋼（Ｎｏ．３１）を１と
して評価した。 Ｎｏ．１〜１２：本発明鋼においては、シャー切断性、
工具寿命比、ねじり強度において従来鋼と比較し、優れ
た特性を示している。

【００１６】Ｎｏ．１３，１４：Ｃ量が０．３５重量％
を下回るとねじり強度が従来鋼より低下し、Ｃ量が０．
６０重量％より高い場合は、圧延まま時のＴＳ増加によ
りシャー破損が多発する。 Ｎｏ．１５：Ｓｉ量が０．０５重量％より高いと、熱処
理時表面酸化が促進され、シャー破損を招く。

【００１７】Ｎｏ．１６，１７：Ｍｎについて、０．５
０重量％以下では、シャー切断性は良好であるが、ねじ
り強度が従来鋼より向上しない。多量のＭｎは、圧延ま
ま材のＴＳ増加を招き、加工性に影響を及ぼす。 Ｎｏ．１８，１９：Ｐ，Ｓがそれぞれ０．０２０重量％
、０．０３５重量％を越えて多く含まれる場合又は残存
する場合、粒界Ｐ偏析、ＭｎＳ介在物の形成により、シ
ャー切断時、鋼材側に割れが発生する。

【００１８】Ｎｏ．２０，２１，２２：Ｃｒ、Ｍｏの添
加は、ねじり強度は、増加するが、圧延のままのＴＳの
増加をもたらし、加工性は低下する。 Ｎｏ．２３：Ｔｉの増加は、ＴｉＮの形成を多くし、特
に、シャー切断時、鋼材側の割れ発生を引き起こす。

【００１９】Ｎｏ．２４：多量のＢは、粒界に偏析し、
シャー切断時鋼材側の割れ発生を招く。 Ｎｏ．２５：多量のＮは粗大ＴｉＮを形成させ、鋼材の
靭性、延性を低下させ、加工性、シャー切断性を阻害す
る。

【００２０】Ｎｏ．２６：多量の酸化物形成により、シ
ャー切断時鋼材での割れを誘発する。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】

【表４】

【００２５】

【発明の効果】本発明は、シャー切断、冷間加工、ねじ
り強度を満足する軸部品用鋼材の最適成分系を見出し、
生産性、コストを阻害することなく、製造する技術の確
立を図った。また、一般機械部品にも適用できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｃ　　：０．３５〜０．６０重量％、
   Ｓｉ：０．０５重量％以下、 Ｍｎ：０．５０重量％超〜０．６５重量％未満Ｐ　　：
   ０．０２０重量％以下、 Ｓ　　：０．０３５重量％以下、 Ｃｒ：０．３０重量％超〜０．５０重量％未満Ｔｉ：０
   ．０１〜０．０５重量％、 Ｂ　　：０．０００３〜０．００５０重量％、Ｎ　　：
   ０．００５重量％以下 Ｏ　　：０．００２重量％以下 を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物より成る高周波
   焼入性に優れた軸部品用鋼。
2. 【請求項２】　　さらに Ｍｏ：０．０５〜０．５０重量％ を含有する請求項１記載の高周波焼入性に優れた軸部品
   鋼。