JPH0790484A - 高強度高周波焼入れ軸部品 - Google Patents
高強度高周波焼入れ軸部品Info
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- JPH0790484A JPH0790484A JP5253691A JP25369193A JPH0790484A JP H0790484 A JPH0790484 A JP H0790484A JP 5253691 A JP5253691 A JP 5253691A JP 25369193 A JP25369193 A JP 25369193A JP H0790484 A JPH0790484 A JP H0790484A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- F16C2204/64—Medium carbon steel, i.e. carbon content from 0.4 to 0,8 wt%
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- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、焼き割れを防止しかつ１６０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩り強さを有する高周波焼入れ
軸部品を提供する。 【構成】 Ｃ：０．３５〜０．７０％、Ｓ：０．００５
〜０．１５％、Ａｌ：０．０００５〜０．０５％、Ｔ
ｉ：０．００５〜０．０５％、Ｂ：０．０００５〜０．
００５％、Ｎ：０．００２〜０．０２％を含有し、さら
にＳｉ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．２〜２．０
％、またはＳｉ：０．１５超〜２．５％、Ｍｎ：０．６
〜２．０％であり、Ｐ、Ｃｕ、Ｏを特定量以下に規制
し、さらにまたは特定量のＣｒ、Ｍｏ他を含有し、断面
内平均硬さＨＶａが５６０以上であり、さらにまたは高
周波焼入れ層の旧オーステナイト結晶粒度が９番以上で
あり、さらにまたは表面の残留応力が−８０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以下である高強度高周波焼入れ軸部品。
ｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩り強さを有する高周波焼入れ
軸部品を提供する。 【構成】 Ｃ：０．３５〜０．７０％、Ｓ：０．００５
〜０．１５％、Ａｌ：０．０００５〜０．０５％、Ｔ
ｉ：０．００５〜０．０５％、Ｂ：０．０００５〜０．
００５％、Ｎ：０．００２〜０．０２％を含有し、さら
にＳｉ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．２〜２．０
％、またはＳｉ：０．１５超〜２．５％、Ｍｎ：０．６
〜２．０％であり、Ｐ、Ｃｕ、Ｏを特定量以下に規制
し、さらにまたは特定量のＣｒ、Ｍｏ他を含有し、断面
内平均硬さＨＶａが５６０以上であり、さらにまたは高
周波焼入れ層の旧オーステナイト結晶粒度が９番以上で
あり、さらにまたは表面の残留応力が−８０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以下である高強度高周波焼入れ軸部品。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高強度高周波焼入れ軸部
品にかかわり、さらに詳しくは、図１の（ａ）〜（ｃ）
に示したスプライン部を有するシャフト、フランジ付シ
ャフト、外筒付シャフト等の自動車の動力伝達系を構成
する軸部品として優れた捩り強度を有する高周波焼入れ
軸部品に関するものである。
品にかかわり、さらに詳しくは、図１の（ａ）〜（ｃ）
に示したスプライン部を有するシャフト、フランジ付シ
ャフト、外筒付シャフト等の自動車の動力伝達系を構成
する軸部品として優れた捩り強度を有する高周波焼入れ
軸部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の動力伝達系を構成する軸部品
は、通常中炭素鋼を所定の部品に成形加工し、高周波焼
入れ−焼戻しを施して製造されているが、近年の自動車
エンジンの高出力化及び環境規制対応にともない、高強
度化（捩り強度の向上）の指向が強い。これに対して、
特公昭６３−６２５７１公報にはＣ：０．３０〜０．３
８％、Ｍｎ：０．６〜１．５％、Ｂ：０．０００５〜
０．００３０％、Ｔｉ：０．０１〜０．０４％、Ａｌ：
０．０１〜０．０４％からなる鋼をドライブシャフトに
成形し、高周波焼入れによる高周波焼入れ深さと鋼部材
半径の比を０．４以上とするドライブシャフトの製造方
法が示されている。該発明材で得られる最大の捩り強度
は該公報第１図にみられるように、約１６０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 である。また、特開平４−２１８６４１号公報には
Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．６５超１．７以下で
ある低Ｓｉと高Ｍｎを特徴とする特定成分系の高強度軸
部品用鋼材を用いることにより、スプライン部付き材で
１４０〜１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 の捩り強度が得られるこ
とが示されている。以上のように現状で実現できる捩り
強度の最大は約１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 である。
は、通常中炭素鋼を所定の部品に成形加工し、高周波焼
入れ−焼戻しを施して製造されているが、近年の自動車
エンジンの高出力化及び環境規制対応にともない、高強
度化（捩り強度の向上）の指向が強い。これに対して、
特公昭６３−６２５７１公報にはＣ：０．３０〜０．３
８％、Ｍｎ：０．６〜１．５％、Ｂ：０．０００５〜
０．００３０％、Ｔｉ：０．０１〜０．０４％、Ａｌ：
０．０１〜０．０４％からなる鋼をドライブシャフトに
成形し、高周波焼入れによる高周波焼入れ深さと鋼部材
半径の比を０．４以上とするドライブシャフトの製造方
法が示されている。該発明材で得られる最大の捩り強度
は該公報第１図にみられるように、約１６０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 である。また、特開平４−２１８６４１号公報には
Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．６５超１．７以下で
ある低Ｓｉと高Ｍｎを特徴とする特定成分系の高強度軸
部品用鋼材を用いることにより、スプライン部付き材で
１４０〜１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 の捩り強度が得られるこ
とが示されている。以上のように現状で実現できる捩り
強度の最大は約１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した捩り
強度１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 の強度レベルは、自動車の動
力伝達系軸部品の強度レベルとして十分であるとは言え
ないのが現状である。また、高強度化を図る上で部品製
造工程上、加工性の向上と焼き割れの抑制が重要な課題
となっている。本発明の目的は、部品製造工程上、加工
性が優れ焼き割れを起こさず、かつ部品として１６０ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩り強度を有する軸部品を提
供しようとするものである。
強度１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 の強度レベルは、自動車の動
力伝達系軸部品の強度レベルとして十分であるとは言え
ないのが現状である。また、高強度化を図る上で部品製
造工程上、加工性の向上と焼き割れの抑制が重要な課題
となっている。本発明の目的は、部品製造工程上、加工
性が優れ焼き割れを起こさず、かつ部品として１６０ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩り強度を有する軸部品を提
供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高周波焼
入れにより優れた捩り強度を有する軸部品を実現するた
めに、鋭意検討を行い次の知見を得た。 （１）高周波焼入れ材の捩り強度は、延性破壊する場
合、下記で定義される断面内平均硬さに比例して向上す
る。捩り強度と断面内平均硬さの関係から外挿すると、
１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩り強度を得るため
には、ＨＶａが５６０以上とすることが必要である。断
面内平均硬さの定義；図２に示したように、半径ａの断
面を半径方向に同心円状にＮ個のリングに分割し、ｎ番
目のリング状部分の硬さをＨＶn 、半径をｒn 、間隔を
Δｒn とした時、
入れにより優れた捩り強度を有する軸部品を実現するた
めに、鋭意検討を行い次の知見を得た。 （１）高周波焼入れ材の捩り強度は、延性破壊する場
合、下記で定義される断面内平均硬さに比例して向上す
る。捩り強度と断面内平均硬さの関係から外挿すると、
１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩り強度を得るため
には、ＨＶａが５６０以上とすることが必要である。断
面内平均硬さの定義；図２に示したように、半径ａの断
面を半径方向に同心円状にＮ個のリングに分割し、ｎ番
目のリング状部分の硬さをＨＶn 、半径をｒn 、間隔を
Δｒn とした時、
【０００５】
【数３】
【０００６】以上は、次の知見から得られた。図３は軸
部品の捩り変形過程で塑性変形が表層から内部へ進行す
る時の剪断歪と剪断応力を模式的に示した図である。図
中で実線は剪断歪分布、太実線は剪断応力分布、破線は
剪断降伏応力分布を示す。トルクが１）の時、表面で剪
断応力τが鋼材の剪断降伏応力τｙに達して塑性変形が
開始する。トルクが２）の段階まで捩り変形が進行する
と、加工硬化を伴いながら（図中で表層部の破線と実線
の差が加工硬化量）塑性変形が内部へ進行する。なお、
図中の１点鎖線は塑性変形が起こらないと仮定した時の
仮想的な剪断応力分布である。さらにトルクが捩り破壊
を起こす直前の３）の段階では、ほぼ中心部まで塑性変
形が進行していると考えられる。
部品の捩り変形過程で塑性変形が表層から内部へ進行す
る時の剪断歪と剪断応力を模式的に示した図である。図
中で実線は剪断歪分布、太実線は剪断応力分布、破線は
剪断降伏応力分布を示す。トルクが１）の時、表面で剪
断応力τが鋼材の剪断降伏応力τｙに達して塑性変形が
開始する。トルクが２）の段階まで捩り変形が進行する
と、加工硬化を伴いながら（図中で表層部の破線と実線
の差が加工硬化量）塑性変形が内部へ進行する。なお、
図中の１点鎖線は塑性変形が起こらないと仮定した時の
仮想的な剪断応力分布である。さらにトルクが捩り破壊
を起こす直前の３）の段階では、ほぼ中心部まで塑性変
形が進行していると考えられる。
【０００７】ここで、任意の剪断応力分布τ（ｒ）に対
するトルクＭt は次式（１）で与えられる。
するトルクＭt は次式（１）で与えられる。
【０００８】
【数４】
【０００９】一方、一般に捩り強度の指標として用いら
れる弾性破壊を仮定した見かけ上の剪断破壊応力τmax
は次式（２）で求められる。
れる弾性破壊を仮定した見かけ上の剪断破壊応力τmax
は次式（２）で求められる。
【００１０】
【数５】
【００１１】鋼材が中・高炭素マルテンサイト鋼なので
加工硬化量が小さいと仮定すると、図３から明らかなよ
うに破壊時の剪断応力分布は剪断降伏応力分布にほぼ一
致するため、破壊時の剪断応力分布は硬さ分布の関数と
してτf （ｒ）＝Ｋ1 ・ＨＶ（ｒ）と近似できる。
加工硬化量が小さいと仮定すると、図３から明らかなよ
うに破壊時の剪断応力分布は剪断降伏応力分布にほぼ一
致するため、破壊時の剪断応力分布は硬さ分布の関数と
してτf （ｒ）＝Ｋ1 ・ＨＶ（ｒ）と近似できる。
【００１２】
【数６】
【００１３】ここで、均一硬さ材に相当する硬さの指標
として、相当硬さＨＶeqを次式（４）で定義する。
として、相当硬さＨＶeqを次式（４）で定義する。
【００１４】
【数７】
【００１５】均一硬さ材では、ＨＶeq＝ＨＶ＝一定よ
り、Ｋ2 ＝３／ａ3
り、Ｋ2 ＝３／ａ3
【００１６】
【数８】
【００１７】（３）、（５）式より、
【００１８】
【数９】
【００１９】相当硬さＨＶeqは、断面を半径方向に同心
円状にＮ個のリングに分割し、ｎ番目のリング状部分の
硬さをＨＶn 、半径をｒn 、間隔をΔｒn とした時、次
のように近似できる。
円状にＮ個のリングに分割し、ｎ番目のリング状部分の
硬さをＨＶn 、半径をｒn 、間隔をΔｒn とした時、次
のように近似できる。
【００２０】
【数１０】
【００２１】これをあらためて、断面内平均硬さＨＶａ
と定義した。図４は、各種の硬さ分布を有する材料につ
いて、平均硬さＨＶａを求め、捩り強度をＨＶａで整理
した結果であるが、捩り強度はＨＶａと良い相関があ
り、１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた強度を得るため
には、ＨＶａが５６０以上とすることが必要であること
が明らかである。
と定義した。図４は、各種の硬さ分布を有する材料につ
いて、平均硬さＨＶａを求め、捩り強度をＨＶａで整理
した結果であるが、捩り強度はＨＶａと良い相関があ
り、１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた強度を得るため
には、ＨＶａが５６０以上とすることが必要であること
が明らかである。
【００２２】（２）しかしながら、従来材を用いて断面
内平均硬さを増加させていくと、「延性破壊」から「粒
界割れ起点の脆性破壊」に破壊モードが変化し、強度の
増加が飽和するかもしくはかえって低下する。しかしな
がら、下記の手法を組み合わせて用いれば粒界破壊によ
る脆性破壊が抑制され、断面内平均硬さの増加に伴い捩
り強度は増加する。 １）Ｔｉ−Ｂ添加 ２）Ｐ、Ｃｕ、Ｏ量の低減 ３）炭窒化物による旧オーステナイト粒の細粒化（Ａ
ｌ、Ｎ適量添加）
内平均硬さを増加させていくと、「延性破壊」から「粒
界割れ起点の脆性破壊」に破壊モードが変化し、強度の
増加が飽和するかもしくはかえって低下する。しかしな
がら、下記の手法を組み合わせて用いれば粒界破壊によ
る脆性破壊が抑制され、断面内平均硬さの増加に伴い捩
り強度は増加する。 １）Ｔｉ−Ｂ添加 ２）Ｐ、Ｃｕ、Ｏ量の低減 ３）炭窒化物による旧オーステナイト粒の細粒化（Ａ
ｌ、Ｎ適量添加）
【００２３】（３）上記の脆性破壊抑制による捩り強度
増加の効果は、上記に加えてさらに次の手法を付加する
ことによりさらに大きくなる。 １）Ｓｉ増量 ２）Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ添加 ３）ハードショットピーニング処理による圧縮残留応力
の付与
増加の効果は、上記に加えてさらに次の手法を付加する
ことによりさらに大きくなる。 １）Ｓｉ増量 ２）Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ添加 ３）ハードショットピーニング処理による圧縮残留応力
の付与
【００２４】（４）上記（１）の断面内平均硬さを増加
させていくと、従来材では焼き割れを起こしやすくなる
が、上記の（２）、（３）の対策を講じることにより焼
き割れは抑制される。
させていくと、従来材では焼き割れを起こしやすくなる
が、上記の（２）、（３）の対策を講じることにより焼
き割れは抑制される。
【００２５】（５）なお、軸部品の製造工程において優
れた加工性が必要な場合には、Ｓｉ量を制限することに
より加工性が改善される。本発明は以上の新規なる知見
に基づいてなされたものであり、本発明の要旨は以下の
通りである。
れた加工性が必要な場合には、Ｓｉ量を制限することに
より加工性が改善される。本発明は以上の新規なる知見
に基づいてなされたものであり、本発明の要旨は以下の
通りである。
【００２６】本発明の請求項１の発明は重量比として、 Ｃ ：０．３５〜０．７０％ Ｓｉ：０．０１〜０．１５％ Ｍｎ：０．２〜２．０％ Ｓ ：０．００５〜０．１５％ Ａｌ：０．０００５〜０．０５％ Ｔｉ：０．００５〜０．０５％ Ｂ ：０．０００５〜０．００５％ Ｎ ：０．００２〜０．０２％ を含有し、 Ｐ ：０．０２０％以下 Ｃｕ：０．０５％以下 Ｏ ：０．００２０％以下に制限し、 残部が鉄および不可避的不純物からなり、下記で定義さ
れる断面内平均硬さＨＶａが５６０以上であることを特
徴とする高強度高周波焼入れ軸部品である。断面内平均
硬さの定義；半径ａの断面を半径方向に同心円状にＮ個
のリングに分割し、ｎ番目のリング状部分の硬さをＨＶ
n 、半径をｒn 、間隔をΔｒn とした時、
れる断面内平均硬さＨＶａが５６０以上であることを特
徴とする高強度高周波焼入れ軸部品である。断面内平均
硬さの定義；半径ａの断面を半径方向に同心円状にＮ個
のリングに分割し、ｎ番目のリング状部分の硬さをＨＶ
n 、半径をｒn 、間隔をΔｒn とした時、
【００２７】
【数１１】
【００２８】本発明の請求項２の発明は重量比として、 Ｃ ：０．３５〜０．７０％ Ｓｉ：０．１５超〜２．５％ Ｍｎ：０．６〜２．０％ Ｓ ：０．００５〜０．１５％ Ａｌ：０．０００５〜０．０５％ Ｔｉ：０．００５〜０．０５％ Ｂ ：０．０００５〜０．００５％ Ｎ ：０．００２〜０．０２％ を含有し、 Ｐ ：０．０２０％以下 Ｃｕ：０．０５％以下 Ｏ ：０．００２０％以下に制限し、 残部が鉄および不可避的不純物からなり、下記で定義さ
れる断面内平均硬さＨＶａが５６０以上であることを特
徴とする高強度高周波焼入れ軸部品である。断面内平均
硬さの定義；半径ａの断面を半径方向に同心円状にＮ個
のリングに分割し、ｎ番目のリング状部分の硬さをＨＶ
n 、半径をｒn 、間隔をΔｒn とした時、
れる断面内平均硬さＨＶａが５６０以上であることを特
徴とする高強度高周波焼入れ軸部品である。断面内平均
硬さの定義；半径ａの断面を半径方向に同心円状にＮ個
のリングに分割し、ｎ番目のリング状部分の硬さをＨＶ
n 、半径をｒn 、間隔をΔｒn とした時、
【００２９】
【数１２】
【００３０】本発明の請求項３ないし５の発明は、鋼が
さらに、 Ｃｒ：０．０３〜１．５％ Ｍｏ：０．０５〜１．０％ Ｎｉ：０．１〜３．５％ の１種または２種以上を含有し、 さらにまたは、 Ｎｂ：０．０１〜０．３％、 Ｖ ：０．０３〜０．６％、 の１種または２種を含有し、さらにまたは、 Ｃａ：０．０００５〜０．０１０％ Ｐｂ：０．０５〜０．５％ の１種または２種を含有する請求項１または２記載の高
強度高周波焼入れ軸部品である。本発明の請求項６また
は請求項７の発明は、高周波焼入れ層の旧オーステナイ
ト結晶粒度が９番以上であり、さらにまたは表面の残留
応力が−８０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下である請求項１ないし
５記載の高強度高周波焼入れ軸部品である。
さらに、 Ｃｒ：０．０３〜１．５％ Ｍｏ：０．０５〜１．０％ Ｎｉ：０．１〜３．５％ の１種または２種以上を含有し、 さらにまたは、 Ｎｂ：０．０１〜０．３％、 Ｖ ：０．０３〜０．６％、 の１種または２種を含有し、さらにまたは、 Ｃａ：０．０００５〜０．０１０％ Ｐｂ：０．０５〜０．５％ の１種または２種を含有する請求項１または２記載の高
強度高周波焼入れ軸部品である。本発明の請求項６また
は請求項７の発明は、高周波焼入れ層の旧オーステナイ
ト結晶粒度が９番以上であり、さらにまたは表面の残留
応力が−８０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下である請求項１ないし
５記載の高強度高周波焼入れ軸部品である。
【００３１】
【作用】以下に、本発明を詳細に説明する。請求項１
は、最終製品が優れた捩り強度を有し、かつ軸部品の製
造工程において加工性に優れ、焼き割れを起こさない高
強度高周波焼入れ軸部品に関する発明である。まず、請
求項１発明の成分含有範囲を上記の如く限定した理由に
ついて説明する。
は、最終製品が優れた捩り強度を有し、かつ軸部品の製
造工程において加工性に優れ、焼き割れを起こさない高
強度高周波焼入れ軸部品に関する発明である。まず、請
求項１発明の成分含有範囲を上記の如く限定した理由に
ついて説明する。
【００３２】Ｃは高周波焼入れ硬化層の硬さを増加させ
るのに有効な元素であるが、０．３５％未満では硬さが
不十分であり、また０．７０％を超えるとオーステナイ
ト粒界への炭化物析出が顕著になって粒界強度を劣化さ
せ、脆性破壊強度の低下を招くとともに、焼き割れが発
生しやすくなるため、含有量を０．３５〜０．７０％に
定めた。
るのに有効な元素であるが、０．３５％未満では硬さが
不十分であり、また０．７０％を超えるとオーステナイ
ト粒界への炭化物析出が顕著になって粒界強度を劣化さ
せ、脆性破壊強度の低下を招くとともに、焼き割れが発
生しやすくなるため、含有量を０．３５〜０．７０％に
定めた。
【００３３】次に、Ｓｉは脱酸元素として添加する。し
かしながら、０．０１％未満ではその効果は不十分であ
る。一方、Ｓｉは固溶体硬化により素材硬さを高くする
ため、０．１５％を超える添加は、軸部品の製造工程で
加工性を劣化させる。以上の理由で、その含有量を０．
０１〜０．１５％とした。
かしながら、０．０１％未満ではその効果は不十分であ
る。一方、Ｓｉは固溶体硬化により素材硬さを高くする
ため、０．１５％を超える添加は、軸部品の製造工程で
加工性を劣化させる。以上の理由で、その含有量を０．
０１〜０．１５％とした。
【００３４】Ｍｎは焼入れ性の向上を目的として添加す
る。しかしながら、０．２０％未満ではこの効果は不十
分である。一方、２．０％を超えるとこの効果は飽和し
むしろ最終製品の靱性の劣化を招くので、その含有量を
０．２０〜２．０％とした。
る。しかしながら、０．２０％未満ではこの効果は不十
分である。一方、２．０％を超えるとこの効果は飽和し
むしろ最終製品の靱性の劣化を招くので、その含有量を
０．２０〜２．０％とした。
【００３５】また、Ｓは鋼中でＭｎＳを形成、これによ
る高周波焼入れ加熱時のオーステナイト粒の微細化およ
び被削性の向上を目的として添加するが、０．００５％
未満ではその効果は不十分である。一方、０．１５％を
超えるとその効果は飽和し、むしろ粒界偏析を起こし粒
界脆化を招く。以上の理由から、Ｓの含有量を０．００
５〜０．１５％とした。
る高周波焼入れ加熱時のオーステナイト粒の微細化およ
び被削性の向上を目的として添加するが、０．００５％
未満ではその効果は不十分である。一方、０．１５％を
超えるとその効果は飽和し、むしろ粒界偏析を起こし粒
界脆化を招く。以上の理由から、Ｓの含有量を０．００
５〜０．１５％とした。
【００３６】Ａｌは、１）Ｎと結合してＡｌＮを形成す
ることによる高周波焼入れ加熱時のオーステナイト粒の
微細化を目的として、および２）脱酸元素として添加す
るが、０．０００５％未満ではその効果は不十分であ
り、一方、０．０５％を超えるとその効果は飽和し、む
しろ靱性を劣化させるので、その含有量を０．０００５
〜０．０５％とした。
ることによる高周波焼入れ加熱時のオーステナイト粒の
微細化を目的として、および２）脱酸元素として添加す
るが、０．０００５％未満ではその効果は不十分であ
り、一方、０．０５％を超えるとその効果は飽和し、む
しろ靱性を劣化させるので、その含有量を０．０００５
〜０．０５％とした。
【００３７】Ｔｉもやはり鋼中でＮと結合してＴｉＮと
なるが、これによる１）高周波焼入れ加熱時のオーステ
ナイト粒の微細化、および２）固溶Ｎの完全固定による
ＢＮ析出防止、つまり固溶Ｂの確保を目的として添加す
る。しかしながら、０．００５％未満ではその効果は不
十分であり、一方、０．０５％を超えるとその効果は飽
和し、むしろ靱性を劣化させるので、その含有量を０．
００５〜０．０５％とした。
なるが、これによる１）高周波焼入れ加熱時のオーステ
ナイト粒の微細化、および２）固溶Ｎの完全固定による
ＢＮ析出防止、つまり固溶Ｂの確保を目的として添加す
る。しかしながら、０．００５％未満ではその効果は不
十分であり、一方、０．０５％を超えるとその効果は飽
和し、むしろ靱性を劣化させるので、その含有量を０．
００５〜０．０５％とした。
【００３８】Ｂは固溶状態でオーステナイト粒界に粒界
偏析し、Ｐ、Ｃｕ等の粒界不純物を粒界から追い出すこ
とにより粒界強度を増加させることを狙いとして添加す
る。しかしながら、０．０００５％未満ではその効果は
不十分であり、一方、０．００５％を超える過剰添加
は、むしろ粒界脆化を招くので、その含有量を０．００
０５〜０．００５％とした。
偏析し、Ｐ、Ｃｕ等の粒界不純物を粒界から追い出すこ
とにより粒界強度を増加させることを狙いとして添加す
る。しかしながら、０．０００５％未満ではその効果は
不十分であり、一方、０．００５％を超える過剰添加
は、むしろ粒界脆化を招くので、その含有量を０．００
０５〜０．００５％とした。
【００３９】さらに、ＮはＡｌＮ等の炭窒化物析出によ
る高周波加熱時のオーステナイト粒の微細化を目的とし
て添加するが、０．００２％未満ではその効果は不十分
であり、一方、０．０２％超では、その効果は飽和しむ
しろＢＮを形成して固溶Ｂの減少を招くので、その含有
量を０．００２〜０．０２％とした。
る高周波加熱時のオーステナイト粒の微細化を目的とし
て添加するが、０．００２％未満ではその効果は不十分
であり、一方、０．０２％超では、その効果は飽和しむ
しろＢＮを形成して固溶Ｂの減少を招くので、その含有
量を０．００２〜０．０２％とした。
【００４０】一方、Ｐはオーステナイト粒界に粒界偏析
を起こし、粒界強度を低下させて捩り応力下での脆性破
壊を起こし易くし、そのため強度を低下させる。特にＰ
が０．０２％を超えると強度低下が顕著となるため、
０．０２％を上限とした。なお、より一層高強度化を指
向する場合は、Ｐの含有量を０．００９％以下とするの
が望ましい。
を起こし、粒界強度を低下させて捩り応力下での脆性破
壊を起こし易くし、そのため強度を低下させる。特にＰ
が０．０２％を超えると強度低下が顕著となるため、
０．０２％を上限とした。なお、より一層高強度化を指
向する場合は、Ｐの含有量を０．００９％以下とするの
が望ましい。
【００４１】また、ＣｕもＰと同様オーステナイト粒界
に粒界偏析を起こし、強度低下の原因となる。特にＣｕ
が０．０５％を超えると強度低下が顕著となるため、
０．０５％を上限とした。
に粒界偏析を起こし、強度低下の原因となる。特にＣｕ
が０．０５％を超えると強度低下が顕著となるため、
０．０５％を上限とした。
【００４２】さらに、Ｏは粒界偏析を起こし粒界脆化を
起こすとともに、鋼中で硬い酸化物系介在物を形成し、
捩り応力下での脆性破壊を起こし易くし、強度低下の原
因となる。特にＯが０．００２０％を超えると強度低下
が顕著となるため、０．００２０％を上限とした。
起こすとともに、鋼中で硬い酸化物系介在物を形成し、
捩り応力下での脆性破壊を起こし易くし、強度低下の原
因となる。特にＯが０．００２０％を超えると強度低下
が顕著となるため、０．００２０％を上限とした。
【００４３】次に、高周波焼入れ軸部品が上記の成分か
らなり、上記で定義される断面内平均硬さＨＶａが５６
０以上とした理由を以下に述べる。高周波焼入れ材の捩
り強度は、断面内平均硬さに比例して向上する。１６０
ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩り強度を得るためには断
面内平均硬さＨＶａを５６０以上とすることが必要であ
り、それ未満では捩り強度が不足する。以上の理由か
ら、断面内平均硬さＨＶａが５６０以上とした。なお、
本発明では硬化層深さは特に限定しないが、ＪＩＳＧ０
５５９で規定する高周波焼入れ硬化層深さ測定方法に基
づく有効硬化層深さｔと部品半径ｒの比ｔ／ｒを０．３
〜０．８とするのが望ましい。これは高周波焼入れ材の
ねじり強さは、高周波焼入れ深さを深くするほど向上す
るが、有効硬化層深さがｔ／ｒで０．３未満では、ねじ
り強さ向上効果が小さく、また０．８を超えると表層の
圧縮残留応力が低下するため、軸部品製造工程で焼き割
れ発生の危険性が増すためである。
らなり、上記で定義される断面内平均硬さＨＶａが５６
０以上とした理由を以下に述べる。高周波焼入れ材の捩
り強度は、断面内平均硬さに比例して向上する。１６０
ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩り強度を得るためには断
面内平均硬さＨＶａを５６０以上とすることが必要であ
り、それ未満では捩り強度が不足する。以上の理由か
ら、断面内平均硬さＨＶａが５６０以上とした。なお、
本発明では硬化層深さは特に限定しないが、ＪＩＳＧ０
５５９で規定する高周波焼入れ硬化層深さ測定方法に基
づく有効硬化層深さｔと部品半径ｒの比ｔ／ｒを０．３
〜０．８とするのが望ましい。これは高周波焼入れ材の
ねじり強さは、高周波焼入れ深さを深くするほど向上す
るが、有効硬化層深さがｔ／ｒで０．３未満では、ねじ
り強さ向上効果が小さく、また０．８を超えると表層の
圧縮残留応力が低下するため、軸部品製造工程で焼き割
れ発生の危険性が増すためである。
【００４４】次に請求項２は、最終製品がより一層の高
い捩り強度を有し、かつ製造工程で焼き割れを起こさな
い高強度高周波焼入れ軸部品に関する発明である。請求
項２発明でＳｉ：０．１５超〜２．５％、Ｍｎ：０．６
〜２．０％を含有する鋼を用いるのは次の理由による。
い捩り強度を有し、かつ製造工程で焼き割れを起こさな
い高強度高周波焼入れ軸部品に関する発明である。請求
項２発明でＳｉ：０．１５超〜２．５％、Ｍｎ：０．６
〜２．０％を含有する鋼を用いるのは次の理由による。
【００４５】Ｓｉは１）オーステナイト粒界への炭化物
析出抑制による粒界強化を目的として、および２）脱酸
元素として添加する。しかしながら、０．１５％以下の
添加では粒界強化の効果は不十分であり、一方、２．５
％を超える過剰添加は、むしろ粒界脆化を招くので、そ
の含有量を０．１５超〜２．５％とした。なお、一層の
高強度化を図るためには、０．４％以上のＳｉ添加が望
ましい。
析出抑制による粒界強化を目的として、および２）脱酸
元素として添加する。しかしながら、０．１５％以下の
添加では粒界強化の効果は不十分であり、一方、２．５
％を超える過剰添加は、むしろ粒界脆化を招くので、そ
の含有量を０．１５超〜２．５％とした。なお、一層の
高強度化を図るためには、０．４％以上のＳｉ添加が望
ましい。
【００４６】Ｍｎは１）焼入れ性の向上、および鋼中で
ＭｎＳを形成することによる２）高周波焼入れ加熱時の
オーステナイト粒の微細化と３）被削性の向上を目的と
して添加する。しかしながら、より高い捩り強度を指向
した場合には０．６０％未満の添加では不十分である。
一方、Ｍｎはオーステナイト粒界に粒界偏析を起こし、
粒界強度を低下させて捩り応力下での脆性破壊を起こし
易くし、そのため強度を低下させる。特にこの傾向は
２．０％以上で顕著になる。以上の理由から、Ｍｎの含
有量を０．６〜２．０％とした。
ＭｎＳを形成することによる２）高周波焼入れ加熱時の
オーステナイト粒の微細化と３）被削性の向上を目的と
して添加する。しかしながら、より高い捩り強度を指向
した場合には０．６０％未満の添加では不十分である。
一方、Ｍｎはオーステナイト粒界に粒界偏析を起こし、
粒界強度を低下させて捩り応力下での脆性破壊を起こし
易くし、そのため強度を低下させる。特にこの傾向は
２．０％以上で顕著になる。以上の理由から、Ｍｎの含
有量を０．６〜２．０％とした。
【００４７】請求項３は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ添加によ
り、１）焼入れ性の向上による高周波焼入れ硬さの増
加、硬化層深さの増加および２）オーステナイト粒界に
粒界偏析を起こすことによる粒界強度増加または粒界近
傍の靱性改善による脆性破壊防止により一層の高強度化
を図った軸部品用鋼材である。しかしながら、Ｃｒ：
０．０３％未満、Ｍｏ：０．０５％未満、Ｎｉ：０．１
％未満ではこの効果は不十分である。一方、Ｃｒ：１．
５％超、Ｍｏ：１．０％超、Ｎｉ：３．５％超ではこの
効果は飽和し、このような過剰添加は経済性の観点から
好ましくない。以上の理由から、これらの含有量をＣ
ｒ：０．０３〜１．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、
Ｎｉ：０．１〜３．５％とした。
り、１）焼入れ性の向上による高周波焼入れ硬さの増
加、硬化層深さの増加および２）オーステナイト粒界に
粒界偏析を起こすことによる粒界強度増加または粒界近
傍の靱性改善による脆性破壊防止により一層の高強度化
を図った軸部品用鋼材である。しかしながら、Ｃｒ：
０．０３％未満、Ｍｏ：０．０５％未満、Ｎｉ：０．１
％未満ではこの効果は不十分である。一方、Ｃｒ：１．
５％超、Ｍｏ：１．０％超、Ｎｉ：３．５％超ではこの
効果は飽和し、このような過剰添加は経済性の観点から
好ましくない。以上の理由から、これらの含有量をＣ
ｒ：０．０３〜１．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、
Ｎｉ：０．１〜３．５％とした。
【００４８】請求項４は、１）高周波加熱時のオーステ
ナイト粒を一層微細化し、粒界破壊を防止するととも
に、２）析出強化により芯部の硬さを増加することによ
り高強度化を図った軸部品用鋼材である。Ｎｂ、Ｖは鋼
中で炭窒化物を形成し、高周波加熱時のオーステナイト
粒を微細化させる効果、および析出強化により芯部の硬
さを増加させる効果を有する。しかしながら、Ｎｂ含有
量が０．０１％未満、Ｖ含有量が０．０３％未満ではそ
の効果は不十分である。一方、Ｎｂ：０．３０％超、
Ｖ：０．６０％超では、その効果は飽和し、このような
過剰添加は経済性の観点から好ましくない。以上の理由
から、これらの含有量をＮｂ：０．０１〜０．３％、
Ｖ：０．０３〜０．６％とした。
ナイト粒を一層微細化し、粒界破壊を防止するととも
に、２）析出強化により芯部の硬さを増加することによ
り高強度化を図った軸部品用鋼材である。Ｎｂ、Ｖは鋼
中で炭窒化物を形成し、高周波加熱時のオーステナイト
粒を微細化させる効果、および析出強化により芯部の硬
さを増加させる効果を有する。しかしながら、Ｎｂ含有
量が０．０１％未満、Ｖ含有量が０．０３％未満ではそ
の効果は不十分である。一方、Ｎｂ：０．３０％超、
Ｖ：０．６０％超では、その効果は飽和し、このような
過剰添加は経済性の観点から好ましくない。以上の理由
から、これらの含有量をＮｂ：０．０１〜０．３％、
Ｖ：０．０３〜０．６％とした。
【００４９】請求項５は、最終製品が優れた捩り強度を
有し、かつ軸部品の製造工程において加工性に優れ、焼
き割れを起こさない高強度高周波焼入れ軸部品に関する
発明である。本発明鋼では、被削性向上を目的としてＣ
ａ、Ｐｂの１種また２種を含有させることが出来る。な
お、Ｃａは被削性向上だけでなく、鋼中でＰと結合して
燐化物を生成し、Ｐの粒界偏析量を低減し粒界強度を増
加させる効果も有している。しかしながら、Ｃａ含有量
が０．０００５％未満、Ｐｂ含有量が０．０５％未満で
はこれら効果は不十分であり、一方、Ｃａ：０．０１％
超、Ｐｂ：０．５０％超では、これらの効果は飽和し、
むしろ靱性を劣化させるので、これらの含有量をＣａ：
０．０００５〜０．０１０％、Ｐｂ：０．０５〜０．５
％とした。
有し、かつ軸部品の製造工程において加工性に優れ、焼
き割れを起こさない高強度高周波焼入れ軸部品に関する
発明である。本発明鋼では、被削性向上を目的としてＣ
ａ、Ｐｂの１種また２種を含有させることが出来る。な
お、Ｃａは被削性向上だけでなく、鋼中でＰと結合して
燐化物を生成し、Ｐの粒界偏析量を低減し粒界強度を増
加させる効果も有している。しかしながら、Ｃａ含有量
が０．０００５％未満、Ｐｂ含有量が０．０５％未満で
はこれら効果は不十分であり、一方、Ｃａ：０．０１％
超、Ｐｂ：０．５０％超では、これらの効果は飽和し、
むしろ靱性を劣化させるので、これらの含有量をＣａ：
０．０００５〜０．０１０％、Ｐｂ：０．０５〜０．５
％とした。
【００５０】次に、請求項６は高周波加熱時のオーステ
ナイト粒を一層微細化し、粒界破壊防止による高強度化
を図った軸部品である。本発明において高周波焼入れ軸
部品の高周波焼入れ層の旧オーステナイト結晶粒度が９
番以上としたのは、高周波焼入れ層の旧オーステナイト
粒界の微細化により粒界破壊による脆性破壊が抑制され
るが、結晶粒度が９番未満ではこの効果は小さいためで
ある。
ナイト粒を一層微細化し、粒界破壊防止による高強度化
を図った軸部品である。本発明において高周波焼入れ軸
部品の高周波焼入れ層の旧オーステナイト結晶粒度が９
番以上としたのは、高周波焼入れ層の旧オーステナイト
粒界の微細化により粒界破壊による脆性破壊が抑制され
るが、結晶粒度が９番未満ではこの効果は小さいためで
ある。
【００５１】請求項７は高周波焼入れ軸部品の表面に大
きな圧縮残留応力を付与し、これにより脆性破壊を抑制
して一層の高強度化を図った軸部品である。本発明にお
いて高周波焼入れ軸部品の表面の残留応力が−８０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 以下としたのは、圧縮残留応力の付与により
脆性破壊が抑制されて捩り強度が増加し、その効果は表
面の残留応力が−８０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下で特に顕著に
なるためである。
きな圧縮残留応力を付与し、これにより脆性破壊を抑制
して一層の高強度化を図った軸部品である。本発明にお
いて高周波焼入れ軸部品の表面の残留応力が−８０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 以下としたのは、圧縮残留応力の付与により
脆性破壊が抑制されて捩り強度が増加し、その効果は表
面の残留応力が−８０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下で特に顕著に
なるためである。
【００５２】ここで、本発明の高周波焼入れ軸部品で
は、製造のための高周波焼入れ条件および焼戻し条件は
特に限定せず、本発明の要件を満足すればいずれの条件
でも良い。例えば、本発明の要件を満足すれば焼戻し処
理を行わなくても良い。また、本発明では、本発明の要
件を満足すれば、高周波焼入れの前に焼準、焼鈍、球状
化焼鈍、焼入れ一焼戻し等の熱処理を必要に応じて行う
ことができる。なお、高周波焼入れの前に焼準、焼鈍、
球状化焼鈍を行わない場合には、鋼材素材の熱間圧延に
よる製造を仕上げ温度；７００〜８５０℃、仕上げ圧延
後７００〜５００℃の温度範囲の平均冷却速度；０．０
５〜０．７℃／秒の条件で行うのが望ましい。
は、製造のための高周波焼入れ条件および焼戻し条件は
特に限定せず、本発明の要件を満足すればいずれの条件
でも良い。例えば、本発明の要件を満足すれば焼戻し処
理を行わなくても良い。また、本発明では、本発明の要
件を満足すれば、高周波焼入れの前に焼準、焼鈍、球状
化焼鈍、焼入れ一焼戻し等の熱処理を必要に応じて行う
ことができる。なお、高周波焼入れの前に焼準、焼鈍、
球状化焼鈍を行わない場合には、鋼材素材の熱間圧延に
よる製造を仕上げ温度；７００〜８５０℃、仕上げ圧延
後７００〜５００℃の温度範囲の平均冷却速度；０．０
５〜０．７℃／秒の条件で行うのが望ましい。
【００５３】また、本発明の高周波焼入れ軸部品におけ
る圧縮残留応力の付与は、高周波焼入れ−焼戻し後、ア
ークハイト１．０ｍｍＡ以上の強さでのハードショット
ピーニング処理が有効である。ここで、アークハイトと
は例えば「自動車技術、Ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．７、１９
８７、７２６〜７２７頁」に掲載されているようにショ
ットピーニングの強さの指標である。但し、本発明で
は、圧縮残留応力の付与の条件は特に限定せず、本発明
の要件を満足すればいずれの条件でも良い。以下に、本
発明の効果を実施例により、さらに具体的に示す。
る圧縮残留応力の付与は、高周波焼入れ−焼戻し後、ア
ークハイト１．０ｍｍＡ以上の強さでのハードショット
ピーニング処理が有効である。ここで、アークハイトと
は例えば「自動車技術、Ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．７、１９
８７、７２６〜７２７頁」に掲載されているようにショ
ットピーニングの強さの指標である。但し、本発明で
は、圧縮残留応力の付与の条件は特に限定せず、本発明
の要件を満足すればいずれの条件でも良い。以下に、本
発明の効果を実施例により、さらに具体的に示す。
【００５４】
【実施例】表１〜３の組成を有する鋼材を４０ｍｍφの
棒鋼に圧延した。この棒鋼から被削性評価用ドリル穴開
け試験片、捩り試験片および焼き割れ感受性評価試験片
を採取した。被削性の評価は、送り速度０．３３ｍｍ／
ｓで、ドリル（材質：ＳＫＨ５１−φ１０ｍｍ）の周速
を種々変化させ、各速度においてドリル切削不能になる
総穴深さを求め、周速−ドリル寿命曲線を作成し、ドリ
ル寿命が１０００ｍｍとなる最大速度をＶL1000 と規定
し、被削性の評価基準とした。表１〜３にＶL1000 の評
価結果を併せて示す。被削性は、第１発明鋼等のＳｉ：
０．０１〜０．１５％である鋼材が第２発明鋼等のＳ
ｉ：０．１５超〜２．５％である鋼材に比べて相対的に
優れており、また被削性向上元素を含有する第５発明鋼
が特に被削性が優れていることがわかる。
棒鋼に圧延した。この棒鋼から被削性評価用ドリル穴開
け試験片、捩り試験片および焼き割れ感受性評価試験片
を採取した。被削性の評価は、送り速度０．３３ｍｍ／
ｓで、ドリル（材質：ＳＫＨ５１−φ１０ｍｍ）の周速
を種々変化させ、各速度においてドリル切削不能になる
総穴深さを求め、周速−ドリル寿命曲線を作成し、ドリ
ル寿命が１０００ｍｍとなる最大速度をＶL1000 と規定
し、被削性の評価基準とした。表１〜３にＶL1000 の評
価結果を併せて示す。被削性は、第１発明鋼等のＳｉ：
０．０１〜０．１５％である鋼材が第２発明鋼等のＳ
ｉ：０．１５超〜２．５％である鋼材に比べて相対的に
優れており、また被削性向上元素を含有する第５発明鋼
が特に被削性が優れていることがわかる。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】次に、対象としている軸部品はスプライン
部のような応用集中部（＝切り欠き部）を有しており、
この切り欠き部で破壊する。そのため、強度評価は切り
欠き付き材での評価が必要である。そこで、捩り強度評
価用の試験片として平行部が１６ｍｍφで中央部に先端
Ｒ０．２５ｍｍ、深さ２ｍｍの切り欠きを有する切り欠
き付き捩り試験片を用いた。
部のような応用集中部（＝切り欠き部）を有しており、
この切り欠き部で破壊する。そのため、強度評価は切り
欠き付き材での評価が必要である。そこで、捩り強度評
価用の試験片として平行部が１６ｍｍφで中央部に先端
Ｒ０．２５ｍｍ、深さ２ｍｍの切り欠きを有する切り欠
き付き捩り試験片を用いた。
【００５９】
【表４】
【００６０】表４に示すＡ〜Ｃの条件で高周波焼入れを
行い、その後１７０℃×１時間の条件で焼戻しを行っ
た。これらの試料について捩り試験を行った。なお、一
部の試料については、高周波焼入れ−焼戻し後、アーク
ハイト１．０〜１．５ｍｍＡの条件でショットピーニン
グ処理を行った。また、焼き割れ感受性を評価するため
に、直径２４ｍｍφ、長さ２００ｍｍＬで長手方向に先
端Ｒ０．２５ｍｍ、深さ３ｍｍの切り欠きを有する試験
片を用い、表４に示すＤの条件で高周波焼入れを行い、
切り欠き底の焼き割れの有無を観察した。
行い、その後１７０℃×１時間の条件で焼戻しを行っ
た。これらの試料について捩り試験を行った。なお、一
部の試料については、高周波焼入れ−焼戻し後、アーク
ハイト１．０〜１．５ｍｍＡの条件でショットピーニン
グ処理を行った。また、焼き割れ感受性を評価するため
に、直径２４ｍｍφ、長さ２００ｍｍＬで長手方向に先
端Ｒ０．２５ｍｍ、深さ３ｍｍの切り欠きを有する試験
片を用い、表４に示すＤの条件で高周波焼入れを行い、
切り欠き底の焼き割れの有無を観察した。
【００６１】表１〜３の鋼Ｎｏ．１〜４４は本発明鋼、
鋼Ｎｏ．４５〜６３は比較鋼である。表５〜７に各鋼材
の捩り強度評価結果を、有効硬化層深さと半径の比ｔ／
ｒ、断面内平均硬さＨＶａ、高周波焼入れ層の旧オース
テナイト結晶粒度Ｎγ、表面の残留応力、焼き割れ感受
性の評価結果とあわせて示す。なお、有効硬化層深さ
は、ＪＩＳＧ０５５９で規定する高周波焼入れ硬化層深
さ測定方法に基づく有効硬化層深さである。
鋼Ｎｏ．４５〜６３は比較鋼である。表５〜７に各鋼材
の捩り強度評価結果を、有効硬化層深さと半径の比ｔ／
ｒ、断面内平均硬さＨＶａ、高周波焼入れ層の旧オース
テナイト結晶粒度Ｎγ、表面の残留応力、焼き割れ感受
性の評価結果とあわせて示す。なお、有効硬化層深さ
は、ＪＩＳＧ０５５９で規定する高周波焼入れ硬化層深
さ測定方法に基づく有効硬化層深さである。
【００６２】
【表５】
【００６３】
【表６】
【００６４】
【表７】
【００６５】表５〜７から明らかなように、本発明法に
よる鋼はいずれも１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩
り強度を有し、また焼き割れ感受性も小さいことがわか
る。また、本発明法の中で、第２発明鋼等のＳｉ：０．
１５超〜２．５％、Ｍｎ：０．６〜２．０％である鋼材
を用いた発明例が、第１発明鋼等のＳｉ：０．０１〜
０．１５％、Ｍｎ：０．２〜２．０％である鋼材を用い
た発明例に比べて相対的により高いレベルの捩り強度を
達成している。さらに高周波焼入れ層の旧オーステナイ
ト結晶粒度が９番以上であるか、さらにまたは表面の残
留応力が−８０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下である場合は、より
高いレベルの捩り強度を達成していることがわかる。
よる鋼はいずれも１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩
り強度を有し、また焼き割れ感受性も小さいことがわか
る。また、本発明法の中で、第２発明鋼等のＳｉ：０．
１５超〜２．５％、Ｍｎ：０．６〜２．０％である鋼材
を用いた発明例が、第１発明鋼等のＳｉ：０．０１〜
０．１５％、Ｍｎ：０．２〜２．０％である鋼材を用い
た発明例に比べて相対的により高いレベルの捩り強度を
達成している。さらに高周波焼入れ層の旧オーステナイ
ト結晶粒度が９番以上であるか、さらにまたは表面の残
留応力が−８０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下である場合は、より
高いレベルの捩り強度を達成していることがわかる。
【００６６】一方、比較例３Ｃ、７Ｃ、１３Ｃ、１８
Ｃ、２５Ｃ、３１Ｃ、４１Ｃは、断面内平均硬さＨＶａ
が５６０を下回った場合であり、いずれも１６０ｋｇｆ
／ｍｍ2 以上の捩り強度を達成していない。比較例５０
はＳの含有量が本発明の範囲を下回った場合であり、１
６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の捩り強度を有しているもの
の、表３に示したように鋼Ｎｏ．５０は被削性が劣って
いる。
Ｃ、２５Ｃ、３１Ｃ、４１Ｃは、断面内平均硬さＨＶａ
が５６０を下回った場合であり、いずれも１６０ｋｇｆ
／ｍｍ2 以上の捩り強度を達成していない。比較例５０
はＳの含有量が本発明の範囲を下回った場合であり、１
６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の捩り強度を有しているもの
の、表３に示したように鋼Ｎｏ．５０は被削性が劣って
いる。
【００６７】比較例４５、４８、５３、５５、５７は
Ｃ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂ、Ｎの含有量が本発明の範囲を下回
った場合であり、また、比較例４６、４７、４９、５
１、５２、５４、５６、５８、５９、６０、６１、６
２、６３はＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂ、Ｎ、
Ｐ、Ｃｕ、Ｏ、Ｃａ、Ｐｂの含有量が本発明の範囲を上
回った場合であり、いずれも１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上
の捩り強度を達成しておらず、また、この中の一部の粒
界強化対策の不十分な鋼材等の比較例では、焼き割れが
発生している。
Ｃ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂ、Ｎの含有量が本発明の範囲を下回
った場合であり、また、比較例４６、４７、４９、５
１、５２、５４、５６、５８、５９、６０、６１、６
２、６３はＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂ、Ｎ、
Ｐ、Ｃｕ、Ｏ、Ｃａ、Ｐｂの含有量が本発明の範囲を上
回った場合であり、いずれも１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上
の捩り強度を達成しておらず、また、この中の一部の粒
界強化対策の不十分な鋼材等の比較例では、焼き割れが
発生している。
【００６８】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明法を用いれ
ば、１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩り強度を有
し、かつ焼き割れを起こさない高周波焼入れ軸部品の製
造が可能となり、産業上の効果は極めて顕著なるものが
ある。
ば、１６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の優れた捩り強度を有
し、かつ焼き割れを起こさない高周波焼入れ軸部品の製
造が可能となり、産業上の効果は極めて顕著なるものが
ある。
【図１】（ａ）はセレーション部を有するシャフト、
（ｂ）はフランジ付シャフト、（ｃ）は外筒付シャフト
を示した図
（ｂ）はフランジ付シャフト、（ｃ）は外筒付シャフト
を示した図
【図２】断面内平均硬さの定義を説明するための図であ
り、断面を半径方向に同心円状にｎ個のリングに分割し
た状態を示す図
り、断面を半径方向に同心円状にｎ個のリングに分割し
た状態を示す図
【図３】軸部品の捩り変形過程で塑性変形が裏面から内
部へ進行する時の剪断歪と剪断力を模式的に示した図
部へ進行する時の剪断歪と剪断力を模式的に示した図
【図４】各種材料の平均硬さ（ＨＶａ）と捩り強度との
関係を示す図
関係を示す図
１０ シャフト １１、１２ セレーション ２０、２１ シャフト ２２ フランジ ３０、３１、３２ シャフト ３３ 外筒部
Claims (7)
- 【請求項１】 重量比として、 Ｃ ：０．３５〜０．７０％ Ｓｉ：０．０１〜０．１５％ Ｍｎ：０．２〜２．０％ Ｓ ：０．００５〜０．１５％ Ａｌ：０．０００５〜０．０５％ Ｔｉ：０．００５〜０．０５％ Ｂ ：０．０００５〜０．００５％ Ｎ ：０．００２〜０．０２％ を含有し、 Ｐ ：０．０２０％以下 Ｃｕ：０．０５％以下 Ｏ ：０．００２０％以下に制限し、 残部が鉄および不可避的不純物からなり、下記で定義さ
れる断面内平均硬さＨＶａが５６０以上であることを特
徴とする高強度高周波焼入れ軸部品。断面内平均硬さの
定義；半径ａの断面を半径方向に同心円状にＮ個のリン
グに分割し、ｎ番目のリング状部分の硬さをＨＶn 、半
径をｒn 、間隔をΔｒn とした時、 【数１】 - 【請求項２】 重量比として、 Ｃ ：０．３５〜０．７０％ Ｓｉ：０．１５超〜２．５％ Ｍｎ：０．６〜２．０％ Ｓ ：０．００５〜０．１５％ Ａｌ：０．０００５〜０．０５％ Ｔｉ：０．００５〜０．０５％ Ｂ ：０．０００５〜０．００５％ Ｎ ：０．００２〜０．０２％ を含有し、 Ｐ ：０．０２０％以下 Ｃｕ：０．０５％以下 Ｏ ：０．００２０％以下に制限し、 残部が鉄および不可避的不純物からなり、下記で定義さ
れる断面内平均硬さＨＶａが５６０以上であることを特
徴とする高強度高周波焼入れ軸部品。断面内平均硬さの
定義；半径ａの断面を半径方向に同心円状にＮ個のリン
グに分割し、ｎ番目のリング状部分の硬さをＨＶn 、半
径をｒn 、間隔をΔｒn とした時、 【数２】 - 【請求項３】 鋼がさらに、 Ｃｒ：０．０３〜１．５％ Ｍｏ：０．０５〜１．０％ Ｎｉ：０．１〜３．５％ の１種または２種以上を含有する請求項１または請求項
２記載の高強度高周波焼入れ軸部品。 - 【請求項４】 鋼がさらに、 Ｎｂ：０．０１〜０．３％ Ｖ ：０．０３〜０．６％ の１種または２種を含有する請求項１ないし３記載の高
強度高周波焼入れ軸部品。 - 【請求項５】 鋼がさらに、 Ｃａ：０．０００５〜０．０１０％ Ｐｂ：０．０５〜０．５％ の１種または２種を含有する請求項１ないし４記載の高
強度高周波焼入れ軸部品。 - 【請求項６】 高周波焼入れ層の旧オーステナイト結晶
粒度が９番以上である請求項１ないし５記載の高強度高
周波焼入れ軸部品。 - 【請求項７】 表面の残留応力が−８０ｋｇｆ／ｍｍ2
以下である請求項１ないし６記載の高強度高周波焼入れ
軸部品。
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|---|---|---|---|
| JP5253691A JP2916069B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 高強度高周波焼入れ軸部品 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5253691A JP2916069B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 高強度高周波焼入れ軸部品 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0790484A true JPH0790484A (ja) | 1995-04-04 |
| JP2916069B2 JP2916069B2 (ja) | 1999-07-05 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5253691A Expired - Fee Related JP2916069B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 高強度高周波焼入れ軸部品 |
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- 1993-09-17 JP JP5253691A patent/JP2916069B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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