JPH1162943A

JPH1162943A - 軟窒化非調質クランク軸およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1162943A
Application number: JP22149297A
Authority: JP
Inventors: Masato Kurita; 真人栗田; Mitsuo Uno; 光男宇野
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-08-18
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-18
Also published as: JP4010023B2

Abstract

(57)【要約】【課題】調質処理を行わないで軟窒化処理を施しても、
優れた特性を有する軟窒化非調質クランク軸とその製造
方法の提供。【解決手段】重量％で、Ｃ：0.25〜0.35％、Si：0.05〜
1.50％、Mn：0.80〜1.20％、Ti：0.005 〜0.03％、Al：
0.0005〜0.01％、Ｎ：0.010 〜0.030 ％、Ｓ: 0.10％以
下、Ca：0.0030以下を含有し、残部がFeおよび不可避不
純物から成り、不純物としてのＰが0.03％以下、Crが0.
15％以下、Ｖが0.02％以下である鋼から製造され、軟窒
化処理されている非調質クランク軸。素材鋼は、被削性
改善のために、さらに0.05〜0.20％のPbを含有してもよ
い。上記のクランク軸は、素材を鍛造した後、自然放冷
し、その後は熱処理をすることなく機械加工および軟窒
化処理を施すことによって製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鍛造後の「焼入れ
焼もどし」や「焼ならし」などの調質処理を行わずに軟
窒化処理を施しても、高い疲労強度および優れた曲げ矯
正性をもつ鋼を素材とする軟窒化非調質クランク軸、お
よびそのクランク軸を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高い疲労強度が要求される自動車用等の
クランク軸では、鍛造および機械加工の後に高周波焼入
れや軟窒化処理などの表面処理を行うことが多い。軟窒
化処理は、疲労強度向上の点では高周波焼入れに若干劣
るものの、表面に硬質の化合物層が生成し、耐焼付き性
や耐かじり性を向上させるという点では著しく優れるた
め、軟窒化処理を施したクランク軸（以下「軟窒化クラ
ンク軸」と記す）も広く使用されている。

【０００３】図１は、従来の調質鋼および後述する本発
明のクランク軸の素材となる鋼（以下、これを便宜的に
「本発明鋼」という）を使用する軟窒化クランク軸の製
造法を比較した工程の略図である。ここで（ａ）は従来
鋼を、また（ｂ）は本発明鋼を素材とした場合の製品ま
での工程を示す。

【０００４】近年、図１（ｂ）に示すように、コスト削
減や生産リードタイムの縮小のために調質処理を省略し
て鍛造のままで製品化する、いわゆる「非調質化」が多
くの自動車部品に対して検討されており、軟窒化クラン
ク軸でも同様である。しかしながら、調質処理を省略す
ることによって劣化する性能があり、このために非調質
化ができない部品がある。

【０００５】まず第一に、鍛造後に調質処理を行わずに
軟窒化処理を施した部品（以下「非調質軟窒化鋼部品」
と呼ぶ）の疲労限度は、同一組成の鋼を鍛造後に調質処
理してから軟窒化処理を施した部品（以下「調質軟窒化
鋼部品」と呼ぶ）のそれよりも低い。

【０００６】第二に、非調質軟窒化鋼部品では軟窒化処
理後の曲げ矯正時に大きな亀裂を生じる。軟窒化処理に
よって生じた変形は、逆方向の曲げ変形を加えることに
よって矯正するが、その曲げにより非調質軟窒化鋼部品
に亀裂が発生する限界のひずみ量（以下「曲げ矯正可能
ひずみ量」と呼ぶ）は、調質軟窒化鋼のそれよりも小さ
い。一般に、曲げ矯正可能ひずみ量が小さいほど、その
部分が自動車に組み込まれて使用されたとき、部品の疲
労限度が低下する。

【０００７】上記のように、非調質軟窒化鋼部品は、曲
げ矯正可能ひずみ量が調質軟窒化鋼部品に比べ小さいの
で、軟窒化処理によるひずみが大きい場合に曲げ矯正を
行うクランクシャフトには使用できない。

【０００８】非調質鋼は、1100℃以上に加熱した後、10
00℃以上で鍛造を終了し放冷したままなので、その組織
は巨大な旧オーステナイト粒界に沿った薄いネット状フ
ェライトとその残りの部分のパーライトから構成され
る。それに比べて調質鋼の組織は、微細なオーステナイ
トから変態した、 (a)微細なフェライトとパーライトの
混合組織（焼準の場合）、または (b)きわめて微細なラ
スと炭化物からなるマルテンサイトまたはベイナイト
（焼入れ焼戻しの場合）、のいずれかである。また非調
質鋼のフェライト体積率は、焼準した鋼のそれに比較し
て小さい。これは、非調質鋼のオーステナイト粒径が大
きい分だけ焼入れ性が大きく、それだけフェライト変態
が抑制されることを反映するものである。

【０００９】これまでにも非調質軟窒化鋼部品の疲労限
度および曲げ矯正性を同時に改善する試みはなされたこ
とはあるが、十分に目的を達成した例はない。例えば、
析出硬化元素を高濃度に添加することによって、鍛造の
ままで、調質処理も軟窒化処理も施さずに高い疲労限度
を得るという発明がなされている。特開平７−102340号
公報および特開平４−193931号公報などにそのような発
明が開示されている。

【００１０】また、特開平８−144018号公報には窒化後
の硬さのみを考慮した発明が開示されている。これらの
発明の鋼は、いずれも強力な析出硬化元素であるバナジ
ウム（Ｖ）を高濃度に含有する鋼であり、高価である。
また、耐焼付き性などが問題になる場合は、これらの高
Ｖ鋼に軟窒化処理を施さなければならないが、高Ｖ鋼の
軟窒化処理後の曲げ矯正性はきわめて劣る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、調質
処理を行わないで軟窒化処理を施しても、繰り返し曲げ
により、あるいは曲げ矯正時に応力・ひずみが集中する
フィレットのＲ部の疲労限度が高く、かつ、曲げ矯正時
に発生する亀裂が実際上問題とならない程度にまで小さ
いか、あるいは亀裂が発生する限界のひずみ量が高い軟
窒化非調質クランク軸とその製造方法を提供することに
ある。

【００１２】具体的には、焼準処理を行った代表的なＪ
ＩＳのＳ４８Ｃ鋼製の軟窒化調質クランク軸以上の性
能、即ち、高い疲労限度および曲げ矯正性（曲げ矯正可
能ひずみ量）を同時に満足する性能、を持つクランク軸
およびその製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次の
(1) および(2) のクランク軸、ならびに(3) のその製造
方法にある。

【００１４】(1) 重量％で、Ｃ：0.25〜0.35％、Si：0.
05〜1.50％、Mn：0.80〜1.20％、Ti：0.005 〜0.03％、
Al：0.0005〜0.01％、Ｎ：0.010 〜0.030 ％、Ｓ: 0.10
％以下、Ca：0.0030以下を含有し、残部がFeおよび不可
避不純物から成り、不純物としてのＰが0.03％以下、Cr
が0.15％以下、Ｖが0.02％以下である鋼から製造され軟
窒化処理されている非調質クランク軸。

【００１５】(2) 上記(1) の成分に加えて、さらに0.05
〜0.20％のPbを含有する鋼から製造され、軟窒化処理さ
れている非調質クランク軸。

【００１６】(3) 上記(1) または(2) に記載の化学組成
の鋼をクランク軸に鍛造した後、自然放冷し、その後は
熱処理をすることなく機械加工および軟窒化処理を施す
ことを特徴とする軟窒化非調質クランク軸の製造方法。

【００１７】なお、上記(3) の方法における軟窒化処理
は、次の条件で行うのが望ましい。

【００１８】窒化ガス雰囲気・・・・ＲＸガス：アンモニア＝ 0.8〜
1.2 の雰囲気窒化処理温度・・・・570 〜600 ℃ 窒化処理時間・・・・60〜120 分窒化処理後の冷却・・・油冷

【００１９】

【発明の実施の形態】一般に、窒化処理によって形成さ
れる窒化層は、最表面の化合物層とその下の拡散層とか
らなる。非調質軟窒化鋼部品で疲労破壊が発生する起点
は、拡散層内あるいは拡散層と母材の境界部であり、ま
た曲げ矯正で問題となる亀裂は拡散層での亀裂である。
即ち、疲労破壊および曲げ矯正時の割れを支配するのは
拡散層の性質である。そこで、以下の説明で「表面」と
いうときは、化合物層を除いた拡散層の表面側を意味す
るものとする。

【００２０】従来の非調質軟窒化鋼部品の疲労限度が低
い原因は、次のように考えられる。

【００２１】非調質軟窒化鋼部品では、拡散層と母材部
の境界付近には引張応力が残留する。

【００２２】疲労限度の改善のためには、この引張残留
応力を減少させるか、さらに望ましくは圧縮残留応力と
することが必要である。

【００２３】非調質軟窒化鋼部品では、素材が析出硬化
元素を含まない鋼であっても、硬さは表面で著しく高く
なり、内部に向かって急勾配で低下する。このために、
表面には高い圧縮残留応力が発生するものの、境界付近
ではそれと均衡する引張残留応力が生じるものと推測さ
れる。

【００２４】非調質軟窒化鋼部品において、表面のみ硬
さが著しく高く、かつ硬化層深さが小さいということ
は、非調質軟窒化鋼部品では外部から入った窒素が内部
に入りにくく表面にとどまっていることを意味する。亀
裂起点となる境界部の高い引張残留応力を低減するに
は、内部にまで窒素原子を拡散させることによって、硬
さ勾配をなだらかにして、硬さを奥まで分布させること
が必要である。

【００２５】窒素の拡散速度はフェライト中では大き
く、パーライト中では層状セメンタイトに拡散を阻害さ
れるために著しく小さい。非調質鋼ではフェライトが旧
オーステナイト粒界に薄く集中しているために、窒素の
内部への拡散はそのフェライトを通ってしかできない。
これに対して、焼準処理を行った組織では微細なフェラ
イトが粒界に限らず組織全体に分布しているので、組織
全体にわたって拡散経路が存在する。このために、調質
鋼では窒化処理を施すと表面から内部にまで緩やかな硬
度分布ができるものと推定される。更に、非調質鋼の組
織が粗いこと自体も、疲労限度を低下させる要因として
挙げられる。

【００２６】次に、曲げ矯正による亀裂の発生およびそ
の大きさについて述べる。

【００２７】鋼の表面硬さが高いほど曲げ矯正の際、亀
裂を生じやすく、亀裂長さは大きくなる。しかし、亀裂
長さは表面硬さだけでは一義的に決まらない。また、亀
裂はパーライト粒を一単位として進展する。したがっ
て、パーライト粒が小さいほど小さくなる傾向がある。

【００２８】以上の事実および推測をまとめると、
（ａ）非調質鋼の組織自体が前記の問題点の解決を困難
にしている、（ｂ）窒化処理後の表面硬さを上昇させる
元素の使用は好ましくない、という結論が得られる。

【００２９】そこで、組織等を改善する具体的な方法を
確認するために、本発明者らは以下に述べる実験を行っ
た。

【００３０】0.30％のＣを含有する中炭素鋼を基本組成
として、各種元素の含有量を変えた24鋼種を素材とし
て、図２に示すクランク軸を模擬した試験体１を作製
し、軟窒化処理後の疲労試験および曲げ試験を行った。
表１に24種類の素材鋼の化学組成を示す。

【００３１】表１の最上欄の鋼No. Ｘ１が基本組成であ
る。それに対応して鋼No. Ｘ２以下の鋼はＣ、Mn、Cr、
Ti、ＮおよびＶの影響を知るため、これらの含有量を変
化させた組成の鋼である。これらの実験室溶製による素
材棒鋼を1200℃に加熱して熱間鍛造し、自然空冷し、調
質処理を行うことなく、図２に示した試験体に加工し、
ガス軟窒化処理 (ＲＸガス：NH₃＝１：１の雰囲気中で
585℃に1.5 時間保持した後に油冷) を施した。なお、
比較のために、クランク軸用として一般に用いられるＳ
４８Ｃ鋼を鍛造した後、焼準処理 (860 ℃に再加熱し15
分間保持後に空冷) を行い、同じ窒化処理を施した後
に、同じ試験を行った。

【００３２】

【表１】

【００３３】疲労試験は室温大気中、試験片のジャーナ
ル部２の端部およびピン部３の中央部を支持した３点曲
げにて荷重制御両振りにて繰返し速度５Ｈzで実施し、
破断繰返し数が10⁷回となる応力振幅を疲労限度と定義
した。

【００３４】ここで応力は、疲労亀裂が発生するピン部
フィレットＲ部（図２に符号４で示す）での応力（長さ
１mmのひずみゲージにより測定、算出）である。一方、
曲げ矯正性は、同じ試験体による静的曲げ試験により評
価した。疲労試験時にひずみゲージを貼付した場所と同
一の場所にひずみゲージを貼付し、室温大気中にて曲げ
を負荷し、ひずみゲージの断線を亀裂の発生と見なし、
その時のひずみ量を曲げ矯正可能ひずみ量とした。曲げ
矯正可能ひずみ量はばらつきが大きいため、１鋼種につ
き４個の試験片による試験を行いその平均値で評価し
た。

【００３５】図３に疲労限度および曲げ矯正可能ひずみ
量に及ぼすＣ、Mn、Crの影響（図３(a)）およびTi、
Ｎ、Ｖの影響（図３(b)) を示す。 (a)図の左端に前記
のＳ４８Ｃの焼準材の疲労限度および曲げ矯正可能ひず
み量を目安として示す。

【００３６】上記の試験結果および組織の観察から次の
ような対策が前記の目的達成に有効であることが確認さ
れた。

【００３７】微量Tiによる鍛造加熱時のオーステナイ
ト粒成長の抑制Ｃ含有量低減によるフェライトの粒内粒界にわたる均
一分布化 Ti含有量の適正化による固溶窒素量の確保Ｖ、Crの制限による窒化後の表面硬さの抑制本発明は、上記の基本的な知見と、各合金成分および不
純物の作用ならびに軟窒化処理の条件に関する詳細な検
討とを総合してなされたものである。

【００３８】I．本発明の軟窒化非調質クランク軸につ
いて本発明の軟窒化クランク軸の素材となる鋼（本発明鋼）
の各構成元素の作用および各元素の含有量を限定した理
由は次のとおりである (成分含有量の％は全て重量％で
ある) 。

【００３９】Ｃ：0.25〜0.35％Ｃは、引張り強度を確保するのに有効な元素であり、そ
のためには0.25％以上の含有量が必要である。図３に示
すように、0.25％未満では疲労限度も低い。しかし、0.
35％を超える過大な含有量になると、粒内からフェライ
トが発生しにくくなり、非調質鋼の組織を調質鋼のそれ
に近づけることができなくなる。その結果として、図３
に示したように曲げ矯正性が低下するので上限は0.35％
以下とする。

【００４０】Si：0.05〜1.50％ Siは溶製時の脱酸剤として必要であり、その効果を得る
には少なくとも0.05％が必要である。しかし、Si含有量
が過剰になると鍛造時の脱炭を促すので含有量の上限は
1.50 ％とした。

【００４１】Mn：0.80〜1.20％ Mnは、図３にも示すように疲労限度向上のために効果的
な元素である。その効果を確実に得るためには、下限を
0.80％としなければならない。しかし、過剰な添加はパ
ーライト体積率を増加させるため曲げ矯正性が低下す
る。従って、Mn含有量の適正範囲は0.80〜1.20％であ
る。

【００４２】Ti：0.005 〜0.03％微量のTiは、鍛造に先立つ加熱時のオーステナイト粒も
成長を抑制することにより、フェライトパーライト組織
を微細化する。その結果、非調質鋼の組織を焼準鋼のそ
れに近づけることができ、曲げ矯正時に発生する亀裂を
小さくすることができる。フェライト体積率が高い成分
系では微細化により曲げ矯正性への寄与は小さいが、本
発明鋼の組成範囲内でも高Ｃ−高Mnの成分系では、Ti添
加は曲げ矯正性改善に寄与する。この効果を得るために
は 0.005％以上が必要である。一方、Tiの含有量が0.03
％を超えると鋼中の固溶Ｎが減少し、図３に示すように
疲労限度が低下する。従って、Ti含有量の適正範囲は
0.005〜0.03％である。

【００４３】Al：0.0005〜0.01％ Alも溶製時の脱酸剤として必要であり、その効果を得る
には少なくとも0.0005％が必要である。しかし、Alが過
剰になると硬質の介在物が増えて、鋼の耐久性および被
削性がともに低下する。従って、Alの含有は0.01％まで
に抑えるべきである。

【００４４】Ｎ：0.010 〜0.030 ％図３からも明らかなように、Ｎは疲労限度向上に有効な
元素である。この効果を得るためには 0.010％以上は必
要である。しかしながら 0.030％を超えて含有してもそ
の効果は飽和するとともに曲げ矯正性が低下するので、
0.010 〜0.030％とする。

【００４５】Ｓ：0.10％以下Ｓは、積極的に添加しなくてもよい。即ち、その含有量
は不可避不純物の範囲でもよい。しかし、Ｓには被削性
の向上の効果があるので、積極的に添加してもよい。そ
の効果を得るには、含有量を0.04％以上とするのが望ま
しい。ただし、Ｓが0.10％を超えると連続鋳造スラブに
欠陥を生じるから、上限は0.10％とする。

【００４６】Ca：0.0030％以下 Caも、Ｓと同様に、積極的に添加しなくてもよい。従っ
て、その含有量は不可避不純物の範囲でもよい。しか
し、Caは、被削性向上を狙う場合に積極的に添加するこ
とができる成分である。被削性の向上に効果があるCaは
0.0003 ％以上であるから、添加する場合は、これ以上
の含有量を確保するのが望ましい。一方、Caが0.0030％
を超えると鋼中への大型介在物の混入が避けられない。
従って、Caを添加する場合でも、その含有量は0.0030％
までにとどめるべきである。

【００４７】本発明のクランク軸の素材鋼の一つは、上
記の成分の外、残部がFeと不可避不純物からなるもので
ある。他の一つは、特に良好な被削性を重視したもの
で、前記の成分に加えて、次のPbを含有する鋼である。

【００４８】Pb：0.05〜0.20％ Pbの添加による非削性の向上効果は、その含有量が0.05
％以上のときに顕著になる。しかし、Pbが過剰になると
鋼中の介在物が多くなり疲労限度が著しく低下する。従
って、Pbを添加する場合は、その含有量は0.03〜0.20％
とすべきである。なお、前述のＳおよびCaを積極的に添
加した上で、さらにPbを添加すれば、これらの元素の複
合効果によって、被削性向上の効果が著しく大きくな
る。

【００４９】本発明鋼は、次に述べるＰ、CrおよびＶを
不純物として抑制することにも大きな特徴がある。

【００５０】Ｐ：0.03％以下Ｐは、鋼の衝撃値および破壊靱性値を低下させるので、
可及的に少ないことが望ましい。ただし、ごく少量の含
有量ではその影響は小さい上、Ｐを極低レベルに下げる
には精錬コストが嵩むので 0.03 ％を許容上限値とし
た。

【００５１】Cr：0.15％以下図３に示したとおり、Crは疲労限界の向上には効果があ
るが、曲げ矯正性を劣化させる。これはCrが窒化処理に
より窒化物を生成し硬さを高めるからである。

【００５２】従って、本発明鋼では、Crの積極的な添加
はせず、不純物としてその上限を0.15％に抑える。0.15
％までは弊害が比較的小さく、またCrの含有量を極端に
低くするには精錬コストが大幅に増大するので、0.15％
までの含有量は許容することとした。この上限値以下
で、できるだけ少ない方がよい。

【００５３】Ｖ：0.02％以下図３からも明らかなように、ＶもCrと同様に窒化処理後
の表面硬さを上昇させ、曲げ矯正性を著しく低下させ
る。従って、Ｖは不可避不純物として混入する以上に添
加しない。不可避不純物としても0.020 ％以下としなけ
ればならない。

【００５４】II.本発明の軟窒化非調質クランク軸の製
造方法について本発明の軟窒化非調質クランク軸は次に述べる方法で製
造することができる。

【００５５】即ち、前記組成の素材 (本発明鋼) を加熱
し、鍛造加工を行い目的の形状とする。この時の加熱温
度は、低ければ低いほど好ましいが、低温鍛造には大き
なプレス能力が必要となるため、一般的な条件として12
00℃を標準とし、プレスの能力に応じて1150〜1250℃の
範囲で決める。鍛造後は、製造コストの点から自然放冷
(空冷) とする。ただし、製造時間短縮のために送風等
による強制空冷を行ってもなんら問題はない。

【００５６】目的とする形状に整えた後に、一般に行わ
れる焼準または焼入れ焼もどしなどの調質処理を行うこ
となく、軟窒化処理を施す。軟窒化条件は、ＲＸガス：
アンモニア＝0.8 〜1.2 の雰囲気で、温度 570〜600
℃、時間60〜120 分とし、その後は直接油冷する。ここ
でガス組成比、環境温度および時間を上記のように定め
るのは、耐焼付き性の改善のための適正な化合物層と十
分な深さの拡散層を得るためである。

【００５７】

【実施例１】表２は、試験に供した本発明鋼10種類、比
較鋼13種類、およびＳ４８Ｃ相当鋼２種類の化学組成を
示す一覧表である。これらの鋼を各 150kg、大気中溶解
炉で溶製した後に、1200℃まで加熱し、図２に示した形
状および寸法のクランク形の試験体に熱間鍛造し放冷し
た。その後若干の機械加工を行い、軟窒化処理を施し
た。

【００５８】ガス軟窒化は、ガス比をＲＸガス：NH₃＝
１：１とし、その雰囲気中で試験片を 585℃に加熱し、
90分保持した後、150 ℃の油中に油冷した。窒化した各
試験体をそのまま各試験に供した。

【００５９】疲労試験は前述のとおりで、破断繰り返し
数が10⁷回となる応力振幅を疲労限度と定義した。一
方、曲げ矯正性も前述した方法と同様の方法で評価し
た。非削性についても全ての鋼に対して工具寿命の試験
を行った。被削性の評価は、Ｓ４８Ｃ鋼にPbを0.05％添
加した鋼 (表２の No.Ｚ２５) に調質処理を施したもの
を基準とする相対比較によって行った。

【００６０】

【表２】

【００６１】表３に、疲労、曲げおよび非削性の各試験
の結果を示す。同表から明らかなように、本発明の軟窒
化非調質クランク軸（本発明例）は、疲労限度および曲
げ矯正可能ひずみ量の両方において、目標値(No.Ｚ２４
のＳ４８Ｃ鋼を素材とする軟窒化調質クランク軸の性
能。即ち、疲労限度が 60kgf/mm²、曲げ矯正可能ひずみ
量が 3.5％) を達成している。それに対して比較例の中
には目標値の疲労限度と曲げ矯正可能ひずみ量を同時に
達成するものは存在しない。

【００６２】表３の被削性は、Ｓ４８ＣにPbを添加した
No.Ｚ２５と同等以上の工具寿命となったものを良好と
して○印を付し、これより工具寿命の短いものを×とし
てある。本発明例のうちPbを添加したものは、疲労限度
と曲げ矯正性を同時に満たしたうえで良好な被削性をも
つことがわかる。

【００６３】

【表３】

【００６４】図４には、表１に示したＸ１の鋼を素材と
して作製した試験片を用いて、疲労限度に及ぼす軟窒化
処理の温度と処理時間の影響を調べた結果を示す。な
お、窒化処理のガス組成は前記のとおりである。図示の
とおり、目標の疲労限度（Ｓ４８Ｃを素材とする軟窒化
調質クランク軸の疲労限度) を得るためには、処理温度
は 570℃以上、処理時間は60分以上が必要である。また
処理温度 600℃以上、処理時間 120分でその効果はほぼ
飽和している。

【００６５】

【発明の効果】本発明の軟窒化非調質クランク軸は、熱
間鍛造後、調質処理を行わずに軟窒化窒化処理を施して
も、素材鋼の組織改善効果により、従来の調質処理を行
った軟窒化クランク軸と同等以上の優れた疲労限度およ
び曲げ矯正性を確保できる。このクランク軸を製造する
本発明方法は、調質処理の工程が不用なものであるか
ら、大きなコスト削減と製造時間短縮の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の (a)は従来の軟窒化クランク軸（調質
材）の製造工程、(b) は本発明の軟窒化クランク軸（非
調質材）の製造工程をそれぞれ示す図である。

【図２】図２は、疲労試験および曲げ試験に供したクラ
ンク軸を模擬した試験体の形状を示す図面で、 (a)が正
面図、(b) が側面図である。

【図３】図３は、疲労限度および曲げ矯正可能ひずみ量
に及ぼすＣ、Mn、Cr、Ｖ、Ti、およびＮの影響を示す図
面である。

【図４】図４は、疲労限度および曲げ矯正可能ひずみ量
に及ぼす軟窒化処理の温度と処理時間の影響を示す図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.25〜0.35％、Si：0.05〜
1.50％、Mn：0.80〜1.20％、Ti：0.005 〜0.03％、Al：
0.0005〜0.01％、Ｎ：0.010 〜0.030 ％、Ｓ: 0.10％以
下、Ca：0.0030以下を含有し、残部がFeおよび不可避不
純物から成り、不純物としてのＰが0.03％以下、Crが0.
15％以下、Ｖが0.02％以下である鋼から製造され軟窒化
処理されている非調質クランク軸。
【請求項２】重量％で、Ｃ：0.25〜0.35％、Si：0.05〜
1.50％、Mn：0.80〜1.20％、Ti：0.005 〜0.03％、Al：
0.0005〜0.01％、Ｎ：0.010 〜0.030 ％、Ｓ: 0.10％以
下、Ca：0.0030以下、およびPb：0.05〜0.20％を含有
し、残部がFeおよび不可避不純物から成り、不純物とし
てのＰが0.03％以下、Crが0.15％以下、Ｖが0.02％以下
である鋼から製造され軟窒化処理されている非調質クラ
ンク軸。
【請求項３】請求項１または２に記載の組成の鋼をクラ
ンク軸に鍛造した後、自然放冷し、その後は熱処理をす
ることなく機械加工および軟窒化処理を施すことを特徴
とする軟窒化非調質クランク軸の製造方法。
【請求項４】軟窒化処理をＲＸガス：アンモニア＝ 0.8
〜1.2 の雰囲気で、570 〜600 ℃にて60〜120 分加熱
し、その後油冷する方法で行う請求項３に記載の軟窒化
非調質クランク軸の製造方法。