JPH10310823A - 疲労特性に優れた機械構造用軸状部品の製造方法 - Google Patents
疲労特性に優れた機械構造用軸状部品の製造方法Info
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- JPH10310823A JPH10310823A JP9154227A JP15422797A JPH10310823A JP H10310823 A JPH10310823 A JP H10310823A JP 9154227 A JP9154227 A JP 9154227A JP 15422797 A JP15422797 A JP 15422797A JP H10310823 A JPH10310823 A JP H10310823A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 軸方向に直角をなす穴を有する軸状部品にお
いて疲労特性に優れた機械構造用部品。 【解決手段】重量％で、Ｃ：０．２５〜０．５５、Ｓ
ｉ：０．３０以下、Ｍｎ：０．２０〜１．５０、Ｃｒ：
０．０５〜１．３０、Ａｌ：０．０１〜０．０６、を含
有する高周波焼入用鋼を用いて機械構造用軸状部品を製
造する際、軸方向に直角をなす穴部の硬化層比を中実品
の場合、ｔ／Ｒ＝０．５以上（ｔ：５０％マルテンサイ
ト硬さまでの硬化層深さ、Ｒ：部品半径）あるいは中空
品の場合、ｔ／Ｔ＝０．５以上（Ｔ：内厚）に高周波焼
入れを行い、さらに前記横穴部に粒径０．５〜１．５ｍ
ｍ、硬さ６００〜８５０ＨＶの投射材によりアークハイ
ト０．５〜１．２ｍｍＡのショットピーニング処理を施
した後、粒径０．０３〜０．５ｍｍ、硬さ６００〜８５
０ＨＶの投射材をアークハイト０．１５〜０．５０ｍｍ
Ａのショットピーニング処理を行うか、それぞれ単独で
ショットピーニング処理を施す。
いて疲労特性に優れた機械構造用部品。 【解決手段】重量％で、Ｃ：０．２５〜０．５５、Ｓ
ｉ：０．３０以下、Ｍｎ：０．２０〜１．５０、Ｃｒ：
０．０５〜１．３０、Ａｌ：０．０１〜０．０６、を含
有する高周波焼入用鋼を用いて機械構造用軸状部品を製
造する際、軸方向に直角をなす穴部の硬化層比を中実品
の場合、ｔ／Ｒ＝０．５以上（ｔ：５０％マルテンサイ
ト硬さまでの硬化層深さ、Ｒ：部品半径）あるいは中空
品の場合、ｔ／Ｔ＝０．５以上（Ｔ：内厚）に高周波焼
入れを行い、さらに前記横穴部に粒径０．５〜１．５ｍ
ｍ、硬さ６００〜８５０ＨＶの投射材によりアークハイ
ト０．５〜１．２ｍｍＡのショットピーニング処理を施
した後、粒径０．０３〜０．５ｍｍ、硬さ６００〜８５
０ＨＶの投射材をアークハイト０．１５〜０．５０ｍｍ
Ａのショットピーニング処理を行うか、それぞれ単独で
ショットピーニング処理を施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械構造用鋼を素
材とする軸状部品であるシャフトに関するもので、特に
軸方向に直角をなす穴を有する軸状部品において疲労特
性に優れた機械構造用部品の製造方法に関するものであ
る。
材とする軸状部品であるシャフトに関するもので、特に
軸方向に直角をなす穴を有する軸状部品において疲労特
性に優れた機械構造用部品の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、機械構造用軸状部品であるシャ
フト類などは、疲労強度に優れていることが要求される
ため、熱間鍛造、冷間鍛造、転造、切削などによって所
定の形状に製作後、浸炭焼入れや高周波焼入れなどの表
面硬化処理が施されることが多い。特に、高周波焼入れ
は、加工費が安く処理時間も短いという利点があり、か
つ焼入れ歪みも少なくきれいな表面ままであることか
ら、機械構造用部品の有用な強化法として注目されてい
る。
フト類などは、疲労強度に優れていることが要求される
ため、熱間鍛造、冷間鍛造、転造、切削などによって所
定の形状に製作後、浸炭焼入れや高周波焼入れなどの表
面硬化処理が施されることが多い。特に、高周波焼入れ
は、加工費が安く処理時間も短いという利点があり、か
つ焼入れ歪みも少なくきれいな表面ままであることか
ら、機械構造用部品の有用な強化法として注目されてい
る。
【０００３】近年は、自動車などの燃費低減、排ガス低
減を目的とする軽量化、またエンジンの高出力化にとも
なう機械構造用部品の高強度化が望まれるようになって
きている。こうした高強度化のニーズに対して、特に高
周波焼入れされる機械構造用部品の疲労強度を向上させ
る手段として、５０％マルテンサイト硬さが得られるま
での硬化層深さを深くする方法がとられている。従来の
機械構造用部品として使用されている炭素鋼では硬化層
深さを深くする方法として、高周波焼入れ加熱時間を長
くする必要があるが、長時間加熱をすると、結晶粒の粗
大化、表面圧縮残留応力の減少、表面硬さの低下により
疲労強度が低下するという問題があった。そのため合金
元素添加により焼入性を高め、硬化層深さを深くするこ
とが可能となり疲労強度の向上が達成されている。しか
し、現状では硬化層比ｔ／Ｒ（ｔ：５０％マルテンサイ
ト硬さまでの硬化層深さ，Ｒ：部品半径）が０．５を越
えて焼入れ深さを増加しても疲労強度の増加は飽和し、
高強度化の上限にある。
減を目的とする軽量化、またエンジンの高出力化にとも
なう機械構造用部品の高強度化が望まれるようになって
きている。こうした高強度化のニーズに対して、特に高
周波焼入れされる機械構造用部品の疲労強度を向上させ
る手段として、５０％マルテンサイト硬さが得られるま
での硬化層深さを深くする方法がとられている。従来の
機械構造用部品として使用されている炭素鋼では硬化層
深さを深くする方法として、高周波焼入れ加熱時間を長
くする必要があるが、長時間加熱をすると、結晶粒の粗
大化、表面圧縮残留応力の減少、表面硬さの低下により
疲労強度が低下するという問題があった。そのため合金
元素添加により焼入性を高め、硬化層深さを深くするこ
とが可能となり疲労強度の向上が達成されている。しか
し、現状では硬化層比ｔ／Ｒ（ｔ：５０％マルテンサイ
ト硬さまでの硬化層深さ，Ｒ：部品半径）が０．５を越
えて焼入れ深さを増加しても疲労強度の増加は飽和し、
高強度化の上限にある。
【０００４】特に軸方向に直角をなす横穴を有する軸状
部品では疲労破損起点は横穴部であり、高周波焼入れ時
に発生する圧縮残留応力は横穴のない部品に比べ低く、
硬化層深さを増加しても疲労強度の向上はわずかであ
る。また、硬化層比０．５以上の範囲において、硬化層
深さを増加させても疲労強度は逆に低下する傾向にあ
る。現在までに軸状部品の高強度化のニーズに対して、
特開平４−１４１５２１公報および特開平７−９０３７
９公報には、鋼材を高周波焼入れ後、ショットピーニン
グ処理を施し、ねじり強度の優れた軸状部品を製造する
ための方法が提案されている。しかし、上記公報に記載
された方法では、横穴を有する軸状部品の高強度化のニ
ーズに対して十分とは言えず、より高いねじり疲労強度
が得られる軸状部品の実現が望まれている。
部品では疲労破損起点は横穴部であり、高周波焼入れ時
に発生する圧縮残留応力は横穴のない部品に比べ低く、
硬化層深さを増加しても疲労強度の向上はわずかであ
る。また、硬化層比０．５以上の範囲において、硬化層
深さを増加させても疲労強度は逆に低下する傾向にあ
る。現在までに軸状部品の高強度化のニーズに対して、
特開平４−１４１５２１公報および特開平７−９０３７
９公報には、鋼材を高周波焼入れ後、ショットピーニン
グ処理を施し、ねじり強度の優れた軸状部品を製造する
ための方法が提案されている。しかし、上記公報に記載
された方法では、横穴を有する軸状部品の高強度化のニ
ーズに対して十分とは言えず、より高いねじり疲労強度
が得られる軸状部品の実現が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の問題点に着目し、横穴を有する軸状部品において疲
労特性に優れた機械構造用部品およびその製造方法を提
供することにある。
来の問題点に着目し、横穴を有する軸状部品において疲
労特性に優れた機械構造用部品およびその製造方法を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による機械構造用
部品およびその製造方法は、重量％で、Ｃ：０．２５〜
０．５５％、Ｓｉ：０．３０％以下、Ｍｎ：０．２０〜
１．５０％、Ｃｒ：０．０５〜１．３０％、Ａｌ：０．
０１〜０．０６％、望ましくはＢ：０．０００５〜０．
００３５％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｔｉ：０．０１〜
０．０５％に規制し、必要に応じてＭｏ：０．５％以
下、Ｎｉ：１．０％の１種または２種を含有し、さらに
必要に応じて被削性を向上させるためにＳ：０．０１〜
０．１０％、Ｐｂ：０．０１〜０．２０％、Ｂｉ：０．
０１〜０．３０％、Ｔｅ：０．００５〜０．１０％、Ｃ
ａ：０．０００３〜０．０１０％の１種または２種以上
を含有する高周波焼入用鋼を用いて軸方向と直角をなす
横穴を有する機械構造用軸状部品を製造する際、横穴部
の硬化層比を中実品の場合、ｔ／Ｒ＝０．５以上（ｔ：
５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さ，Ｒ：部品
半径）または中空品の場合、ｔ／Ｔ＝０．５以上（Ｔ：
肉厚）に高周波焼入れを行い、さらに横穴部に粒径０．
５〜１．５ｍｍ、硬さ６００〜８５０ＨＶの投射材によ
りアークハイト０．５〜１．２ｍｍＡのショットピーニ
ング処理を施した後、粒径０．０３〜０．５ｍｍ、硬さ
６００〜８５０ＨＶの投射材をアークハイト０．１５〜
０．５０ｍｍＡのショットピーニング処理を行うか、そ
れぞれ単独でショットピーニング処理を処理を行うこと
を特徴としている。
部品およびその製造方法は、重量％で、Ｃ：０．２５〜
０．５５％、Ｓｉ：０．３０％以下、Ｍｎ：０．２０〜
１．５０％、Ｃｒ：０．０５〜１．３０％、Ａｌ：０．
０１〜０．０６％、望ましくはＢ：０．０００５〜０．
００３５％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｔｉ：０．０１〜
０．０５％に規制し、必要に応じてＭｏ：０．５％以
下、Ｎｉ：１．０％の１種または２種を含有し、さらに
必要に応じて被削性を向上させるためにＳ：０．０１〜
０．１０％、Ｐｂ：０．０１〜０．２０％、Ｂｉ：０．
０１〜０．３０％、Ｔｅ：０．００５〜０．１０％、Ｃ
ａ：０．０００３〜０．０１０％の１種または２種以上
を含有する高周波焼入用鋼を用いて軸方向と直角をなす
横穴を有する機械構造用軸状部品を製造する際、横穴部
の硬化層比を中実品の場合、ｔ／Ｒ＝０．５以上（ｔ：
５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さ，Ｒ：部品
半径）または中空品の場合、ｔ／Ｔ＝０．５以上（Ｔ：
肉厚）に高周波焼入れを行い、さらに横穴部に粒径０．
５〜１．５ｍｍ、硬さ６００〜８５０ＨＶの投射材によ
りアークハイト０．５〜１．２ｍｍＡのショットピーニ
ング処理を施した後、粒径０．０３〜０．５ｍｍ、硬さ
６００〜８５０ＨＶの投射材をアークハイト０．１５〜
０．５０ｍｍＡのショットピーニング処理を行うか、そ
れぞれ単独でショットピーニング処理を処理を行うこと
を特徴としている。
【０００７】
【作用】本発明による機械構造用部品の製造方法におい
て素材として用いられる高周波焼入用鋼は、焼入性を増
加させる合金元素を添加し高周波焼入深さを十分確保す
るようにし、また、高周波焼入れ部の疲労き裂伝播特性
を向上させるため合金元素を調整したものである。さら
に、高周波焼入れ深さを深くし破損起点を軸表面近傍に
遷移させ、ショットピーニング処理を施し、有効に残留
応力を付与することにより疲労強度を大幅に向上させる
ものである。以下、本発明による機械構造用部品の製造
方法において素材として用いられる高周波焼入用鋼の成
分範囲、硬化層深さおよびショットピーニング処理条件
の限定理由について説明する。
て素材として用いられる高周波焼入用鋼は、焼入性を増
加させる合金元素を添加し高周波焼入深さを十分確保す
るようにし、また、高周波焼入れ部の疲労き裂伝播特性
を向上させるため合金元素を調整したものである。さら
に、高周波焼入れ深さを深くし破損起点を軸表面近傍に
遷移させ、ショットピーニング処理を施し、有効に残留
応力を付与することにより疲労強度を大幅に向上させる
ものである。以下、本発明による機械構造用部品の製造
方法において素材として用いられる高周波焼入用鋼の成
分範囲、硬化層深さおよびショットピーニング処理条件
の限定理由について説明する。
【０００８】Ｃ：０．２５〜０．５５％ Ｃは機械構造用部品の強度を確保するために必要な元素
であり、特に高周波焼入れによって十分な表面硬さを得
るためには０．２５％以上の含有を必要とする。しか
し、０．５５％を越すと高周波焼入れ時に焼き割れを生
じやすくなるので０．５５％以下に限定した。
であり、特に高周波焼入れによって十分な表面硬さを得
るためには０．２５％以上の含有を必要とする。しか
し、０．５５％を越すと高周波焼入れ時に焼き割れを生
じやすくなるので０．５５％以下に限定した。
【０００９】Ｓｉ：０．３０％以下 Ｓｉは溶製時の脱酸剤として含有され、焼入れ性を向上
させる元素である。しかし、０．３０％以上を越して多
量に添加されると熱間加工時に割れを発生しやすくなる
ため、０．３０％以下に限定した。
させる元素である。しかし、０．３０％以上を越して多
量に添加されると熱間加工時に割れを発生しやすくなる
ため、０．３０％以下に限定した。
【００１０】Ｍｎ：０．２０〜１．５０％ Ｍｎは溶製時の脱硫剤として作用する元素であり、また
焼入性を向上させる元素である。鋼の高周波焼入れ性を
改善し、かつ表面硬さを増加させるためには０．２０％
以上添加する必要がある。しかし、１．５％を越して多
量に添加しても焼入れ性は飽和し、また、熱間加工性を
低下させるために１．５％以下に限定した。
焼入性を向上させる元素である。鋼の高周波焼入れ性を
改善し、かつ表面硬さを増加させるためには０．２０％
以上添加する必要がある。しかし、１．５％を越して多
量に添加しても焼入れ性は飽和し、また、熱間加工性を
低下させるために１．５％以下に限定した。
【００１１】Ｃｒ：０．０５〜１．３０％ ＣｒはＭｎ焼入性の向上をさらに補い、高周波焼入によ
って十分な焼入深さを得るのに有効な元素であるので、
そのためには０．０５％以上添加する必要がある。しか
し、１．３０％を越して多量に添加しても焼入れ性は飽
和し、また、冷間加工性を劣化させるので添加するとし
ても１．３０％以下にに限定した。
って十分な焼入深さを得るのに有効な元素であるので、
そのためには０．０５％以上添加する必要がある。しか
し、１．３０％を越して多量に添加しても焼入れ性は飽
和し、また、冷間加工性を劣化させるので添加するとし
ても１．３０％以下にに限定した。
【００１２】Ａｌ：０．０１〜０．０６％ Ａｌは脱酸に必要な元素であるが、高周波焼入れ時の結
晶粒の粗大化を防止し、強度を向上させるとともに、高
周波焼入れ後のひずみを著しく小さくするのに有効な元
素であり、このような効果を得るために０．０１％以上
含有させた。しかし、０．０６％を越して添加すると、
鋼の靭性を低下させるので０．０６％以下に限定した。
晶粒の粗大化を防止し、強度を向上させるとともに、高
周波焼入れ後のひずみを著しく小さくするのに有効な元
素であり、このような効果を得るために０．０１％以上
含有させた。しかし、０．０６％を越して添加すると、
鋼の靭性を低下させるので０．０６％以下に限定した。
【００１３】Ｂ：０．０００５〜０．００３５％ Ｂは必要な高周波焼入れ深さを確保するために添加し、
さらに粒界強度を向上させる元素でもあり、このような
効果を得るためには０．０００５％以上含有させること
が必要である。しかし、量の増大とともにその効果は飽
和し、熱間加工性の低下という弊害が出てくるので、
０．００３５％以下とした。
さらに粒界強度を向上させる元素でもあり、このような
効果を得るためには０．０００５％以上含有させること
が必要である。しかし、量の増大とともにその効果は飽
和し、熱間加工性の低下という弊害が出てくるので、
０．００３５％以下とした。
【００１４】Ｎ：０．０１５％以下 Ｎ含有量が多すぎると変形抵抗が増大して冷間加工性を
低下させるので、０．０１５％以下に規制することが望
ましい。
低下させるので、０．０１５％以下に規制することが望
ましい。
【００１５】Ｔｉ：０．０１〜０．０５％ ＴｉはＮを固定し、Ｂ添加による焼入性の向上を確保す
るために添加する元素であり、このような効果を得るた
めには０．０１％以上含有させることが必要である。し
かし、多すぎると靭性の低下をきたすので０．０５％以
下に限定した。
るために添加する元素であり、このような効果を得るた
めには０．０１％以上含有させることが必要である。し
かし、多すぎると靭性の低下をきたすので０．０５％以
下に限定した。
【００１６】Ｓ：０．０１〜０．１０％、Ｐｂ：０．０
１〜０．２０％、Ｂｉ：０．０１〜０．３０％、Ｔｅ：
０．００５〜０．１０％、Ｃａ：０．０００３〜０．０
１０％の１種以上 Ｓ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＴｅおよびＣａは被削性を向上させる
のに有効な元素であり、必要に応じて上記の範囲で適宜
添加するのもよい。
１〜０．２０％、Ｂｉ：０．０１〜０．３０％、Ｔｅ：
０．００５〜０．１０％、Ｃａ：０．０００３〜０．０
１０％の１種以上 Ｓ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＴｅおよびＣａは被削性を向上させる
のに有効な元素であり、必要に応じて上記の範囲で適宜
添加するのもよい。
【００１７】硬化層深さおよびショットピーニング処理
条件：硬化層比が０．５より小さいと図４（Ａ）に示す
ように破損起点が焼き境部のためショットピーニング処
理による残留応力の効果が十分得られないため、硬化層
比は０．５以上とする必要がある。さらにショットピー
ニング処理を行い表層の圧縮残留応力を増大させること
により疲労強度は向上するが、この場合、ショット粒径
が１．５ｍｍを超えると部材の表面が荒れて疲労強度が
低下する。このためショット粒径は１．５ｍｍ以下にす
る必要がある。また、ショット粒硬さが６５０ＨＶより
低いと十分な残留応力を付与することはできず、８５０
ＨＶを超えると、表面が荒れて疲労強度が低下するた
め、６００〜８５０ＨＶの投射材を使用する必要があ
る。さらに、ショットピーニング強さを最も一般的に用
いられているアルメンストリップＡを用いたときのアー
クハイトで比較すると、アークハイト値が低いと十分な
残留応力を付与することができず、高いと部品表面が荒
れて疲労強度が低下するため、ショット粒径０．５〜
１．５ｍｍでは０．５〜１．２ｍｍＡ、ショット粒径
０．０３〜０．５ｍｍでは０．１５〜０．５０ｍｍＡと
する必要がある。
条件：硬化層比が０．５より小さいと図４（Ａ）に示す
ように破損起点が焼き境部のためショットピーニング処
理による残留応力の効果が十分得られないため、硬化層
比は０．５以上とする必要がある。さらにショットピー
ニング処理を行い表層の圧縮残留応力を増大させること
により疲労強度は向上するが、この場合、ショット粒径
が１．５ｍｍを超えると部材の表面が荒れて疲労強度が
低下する。このためショット粒径は１．５ｍｍ以下にす
る必要がある。また、ショット粒硬さが６５０ＨＶより
低いと十分な残留応力を付与することはできず、８５０
ＨＶを超えると、表面が荒れて疲労強度が低下するた
め、６００〜８５０ＨＶの投射材を使用する必要があ
る。さらに、ショットピーニング強さを最も一般的に用
いられているアルメンストリップＡを用いたときのアー
クハイトで比較すると、アークハイト値が低いと十分な
残留応力を付与することができず、高いと部品表面が荒
れて疲労強度が低下するため、ショット粒径０．５〜
１．５ｍｍでは０．５〜１．２ｍｍＡ、ショット粒径
０．０３〜０．５ｍｍでは０．１５〜０．５０ｍｍＡと
する必要がある。
【００１８】
【実施例】本発明の効果を実施例を用いて説明する。表
１に示す化学成分の鋼を溶製した後、熱間鍛造により直
径４０ｍｍの棒材とし、焼ならし後、平行部外径２２ｍ
ｍ、平行部内径８ｍｍ、さらに４ｍｍの横穴を有するね
じり疲労試験片を加工した。その後、表２に示す条件で
高周波焼入れを行い、表３に示す条件でショットピーニ
ングを行った。このとき試験片断面の硬さ分布を測定し
表層硬さ、硬化層深さを調べた。ここで、５０％マルテ
ンサイト硬さまでの深さを硬化層深さとした。ねじり疲
労試験は２Ｈｚの正弦波トルクを負荷し、繰返し破断回
数３×１０５でのトルク値をねじり疲労強度とした。結
果を表４に示す。
１に示す化学成分の鋼を溶製した後、熱間鍛造により直
径４０ｍｍの棒材とし、焼ならし後、平行部外径２２ｍ
ｍ、平行部内径８ｍｍ、さらに４ｍｍの横穴を有するね
じり疲労試験片を加工した。その後、表２に示す条件で
高周波焼入れを行い、表３に示す条件でショットピーニ
ングを行った。このとき試験片断面の硬さ分布を測定し
表層硬さ、硬化層深さを調べた。ここで、５０％マルテ
ンサイト硬さまでの深さを硬化層深さとした。ねじり疲
労試験は２Ｈｚの正弦波トルクを負荷し、繰返し破断回
数３×１０５でのトルク値をねじり疲労強度とした。結
果を表４に示す。
【００１９】表４から明らかなように、本発明法による
試料はいずれも優れたねじり疲労強度を示すことがわか
る。一方、比較例３、１４、２１、２４、４２、４９で
は本発明の成分範囲を満たしているが、高周波焼入れが
浅め焼入れの処理であるため硬化層深さが浅くなってお
り、さらにショットピーニングのアークハイト値が低い
ため、十分なねじり疲労強度が得られない。さらに、比
較例１、４、４５、５０、５２、５６ではショットピー
ニングのアークハイト値は十分であるが、硬化層深さが
浅いためショットピーニングの効果が得られずねじり疲
労強度は低くなっている。比較例５８、５９、６０はＣ
含有量及びＭｎ含有量が低いために、高周波焼入れで深
め焼入れの条件においても硬化層比が０．５より小さく
なり、ねじり疲労強度が低くなっている。また、比較例
６１、６２では硬化層深さは十分であるが、Ｃ含有量が
多いため、試験片に焼割れを生じている。次に、比較例
６、９、３４、３９では硬化層深さは本発明範囲を満た
しているが、ショットピーニング処理を施していないた
めに十分な強度は得られていない。さらに比較例１０、
１５、２７、３５、４７では硬化層深さも十分でショッ
トピーニング処理も施しているが、アークハイト値が低
いためショットピーニングの十分な効果が得られず、疲
労強度は低い。
試料はいずれも優れたねじり疲労強度を示すことがわか
る。一方、比較例３、１４、２１、２４、４２、４９で
は本発明の成分範囲を満たしているが、高周波焼入れが
浅め焼入れの処理であるため硬化層深さが浅くなってお
り、さらにショットピーニングのアークハイト値が低い
ため、十分なねじり疲労強度が得られない。さらに、比
較例１、４、４５、５０、５２、５６ではショットピー
ニングのアークハイト値は十分であるが、硬化層深さが
浅いためショットピーニングの効果が得られずねじり疲
労強度は低くなっている。比較例５８、５９、６０はＣ
含有量及びＭｎ含有量が低いために、高周波焼入れで深
め焼入れの条件においても硬化層比が０．５より小さく
なり、ねじり疲労強度が低くなっている。また、比較例
６１、６２では硬化層深さは十分であるが、Ｃ含有量が
多いため、試験片に焼割れを生じている。次に、比較例
６、９、３４、３９では硬化層深さは本発明範囲を満た
しているが、ショットピーニング処理を施していないた
めに十分な強度は得られていない。さらに比較例１０、
１５、２７、３５、４７では硬化層深さも十分でショッ
トピーニング処理も施しているが、アークハイト値が低
いためショットピーニングの十分な効果が得られず、疲
労強度は低い。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
【００２４】
【表５】
【００２５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明で
は高周波焼入れおよびショットピーニング処理を適用す
ることにより、横穴を有する機械構造軸状部品の疲労強
度の向上を図ることが可能となった。
は高周波焼入れおよびショットピーニング処理を適用す
ることにより、横穴を有する機械構造軸状部品の疲労強
度の向上を図ることが可能となった。
【図１】軸状部材の視野図である。
【図２】軸状部材の縦断面図である。
【図３】軸状部材の高周波焼入れ後の横穴周辺の硬化
層、非硬化層を表す拡大模写図である。
層、非硬化層を表す拡大模写図である。
【図４】（Ａ）は硬化層が浅い場合の破損起点を示す模
写図である。（Ｂ）は硬化層が深い場合の破損起点を表
す模写図である。
写図である。（Ｂ）は硬化層が深い場合の破損起点を表
す模写図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１Ｙ 38/18 38/18 38/60 38/60 (72)発明者 紅林 豊 愛知県半田市宮本町５丁目217番地の１ (72)発明者 中村 貞行 三重県三重郡朝日町大字柿3094
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ ：０．２５〜０．５５
％、Ｓｉ：０．３０％以下、Ｍｎ：０．２０〜１．５０
％、Ｃｒ：０．０５〜１．３０％、Ａｌ：０．０１〜
０．０６％、を含有する高周波焼入用鋼を用いて機械構
造用軸状部品を製造する際、軸方向に直角をなす穴部の
硬化層比を中実品の場合、ｔ／Ｒ＝０．５以上（ｔ：５
０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さ，Ｒ：部品半
径）あるいは中空品の場合、ｔ／Ｔ＝０．５以上（Ｔ：
肉厚）に高周波焼入れを行い、さらに前記横穴部に粒径
０．５〜１．５ｍｍ、硬さ６００〜８５０ＨＶの投射材
によりアークハイト０．５〜１．２ｍｍＡのショットピ
ーニング処理を施した後、粒径０．０３〜０．５ｍｍ、
硬さ６００〜８５０ＨＶの投射材をアークハイト０．１
５〜０．５０ｍｍＡのショットピーニング処理を行う
か、それぞれ単独でショットピーニング処理を施すこと
による機械構造用軸状部品の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の合金成分に加えて、
Ｂ：０．０００５〜０．００３５％、Ｎ：０．０１５％
以下、Ｔｉ：０．０１〜０．０５％を含有する高周波焼
入用鋼を用いることを特徴とする機械構造用軸状部品の
製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の合金成
分に加えて、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｉ：１．０％以下
の１種または２種を含有する高周波焼入用鋼を用いるこ
とを特徴とする機械構造用軸状部品。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２または請求項３
に記載の合金成分に加えて、重量％で、Ｓ：０．０１〜
０．１０％、Ｐｂ： ０．０１〜０．２０％、Ｂｉ：
０．０１〜０．３０％、Ｔｅ：０．００５〜０．１０
％、Ｃａ：０．０００３〜０．０１０％の１種または２
種以上を含有する高周波焼入用鋼を用いることを特徴と
した機械構造用軸状部品の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP15422797A JP3502744B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 疲労特性に優れた機械構造用軸状部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| JPH10310823A true JPH10310823A (ja) | 1998-11-24 |
| JP3502744B2 JP3502744B2 (ja) | 2004-03-02 |
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| JP15422797A Expired - Fee Related JP3502744B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 疲労特性に優れた機械構造用軸状部品の製造方法 |
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-
1997
- 1997-05-09 JP JP15422797A patent/JP3502744B2/ja not_active Expired - Fee Related
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