JP2006037205A - 耐疲労特性に優れた中空ドライブシャフトの製造方法 - Google Patents
耐疲労特性に優れた中空ドライブシャフトの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課 題】 高疲労強度を有する中空ドライブシャフトの製造方法を提供する。
【解決手段】 質量%で、C:0.25〜0.55%、Si、Mn、Alを適正量含む組成を有する鋼管に、所定のドライブシャフト形状に成形する成形加工を施したのち、肉厚方向全域をAc3変態点以上の温度に加熱し急冷する焼入れ処理と、ついで、肉厚方向全域を450℃以上Ac1変態点未満の温度に加熱した後、外表面と外表面から肉厚1/4の位置までの範囲の平均温度が350℃となった時に、前記外表面から肉厚1/4の位置から内表面までの範囲の平均温度が400℃以上、好ましくは450℃以上となる肉厚方向温度勾配を生ずるように外表面を冷却する焼戻し処理を行う。これにより、外表面に216MPa以上好ましくは440MPa以上の圧縮残留応力を有する中空ドライブシャフトとなり、疲労強度が向上する。さらに、Cr、Mo、W、Ni、Cu、Bのうちから選ばれた1種または2種以上、および/または、Ti、Nb、Vのうちから選ばれた1種または2種以上を含有してもよい。
【選択図】 図2
Description
(1)鋼管に、所定のドライブシャフト形状に成形する成形加工を施したのち、焼入れ処理および焼戻し処理を行う中空ドライブシャフトの製造方法において、前記鋼管を、質量%で、C:0.25〜0.55%、Si:0.01〜1.0%、Mn:0.2〜3.0%、Al:0.1%以下を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる組成を有する鋼管とし、前記焼入れ処理を、肉厚方向全域をAc3変態点以上の温度に加熱し急冷する処理とし、前記焼戻し処理を、肉厚方向全域を450℃以上Ac1変態点未満の温度に加熱した後、外表面と外表面から肉厚1/4の位置までの範囲の平均温度が350℃となった時に、前記外表面から肉厚1/4の位置から内表面までの範囲の平均温度が400℃以上、好ましくは450℃以上となる肉厚方向温度勾配を生ずるように前記外表面を冷却する処理とし、外表面に216MPa以上、好ましくは440MPa以上の圧縮の残留応力を有することを特徴とする高疲労強度を有する中空ドライブシャフトの製造方法。
(2)(1)において、前記組成に加えてさらに、質量%で、Cr:2%以下、Mo:2%以下、W:2%以下、Ni:2%以下、Cu:2%以下、B:0.0050%以下のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする中空ドライブシャフトの製造方法。
(3)(1)または(2)において、前記組成に加えてさらに、質量%で、Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下、V:0.1%以下のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする中空ドライブシャフトの製造方法。
Cは、素材の強度ならびに、ドライブシャフトの焼入れ後の強度を増加させる元素であり、目標強度を確保するために、本発明では0.25%以上含有させる。一方、0.55%を超えて含有すると、粒界脆化等焼入れ処理後の靭性が低下する。このため、Cは0.25〜0.55%の範囲に限定した。なお、好ましくは、0.3〜0.5%である。
Siは、脱酸剤として作用するとともに、焼戻し時の炭化物を微細にして粒界脆化を防止する元素であり、このような効果を得るために、本発明では0.01%以上含有させる必要がある。一方、1.0%を超えて含有すると、加工性が低下し、ドライブシャフトに成形することが困難となる。このため、Siは0.01〜1.0%に限定した。なお、好ましくは0.05〜0.3%である。
Mnは、鋼管強度を増加させ、また鋼の焼入れ性を向上させる作用を有する元素であり、本発明では0.2%以上含有させる。一方、3.0%を超える含有は、残留オーステナイト量の増加を招き、焼戻し後の靭性を低下させる。このため、本発明では、Mnは0.2〜3.0%の範囲に限定した。なお、好ましくは、0.4〜2.0%である。
Alは、脱酸剤として作用するとともに、Nを固定し焼入れ性向上に有効な固溶Bを確保するために有用な元素であり、脱酸剤としての作用を十分に確保するためには0.05%以上含有することが望ましいが、0.1%を超えて含有しても、脱酸剤としての作用は飽和し、経済的に不利となるうえ、介在物が増加し清浄度が低下して、靭性が低下する。このため、Alは0.1%以下に限定した。なお、好ましくは0.01〜0.05%である。
Cr、Mo、W、Ni、Cu、Bは、いずれも鋼管の焼入れ性を高める作用を有する元素であり、必要に応じ選択して1種又は2種以上含有できる。
Ti、Nb、Vは、いずれも微細な炭化物、窒化物を生成して溶接時や熱処理時の結晶粒の粗大化を抑制し、靭性を向上させる有効な元素であり、必要に応じて選択して含有できる。
Claims (3)
- 鋼管に、所定のドライブシャフト形状に成形する成形加工を施したのち、焼入れ処理および焼戻し処理を行う中空ドライブシャフトの製造方法において、
前記鋼管を、質量%で、
C:0.25〜0.55%、 Si:0.01〜1.0%、
Mn:0.2〜3.0%、 Al:0.1%以下
を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる組成を有する鋼管とし、
前記焼入れ処理を、肉厚方向全域をAc3変態点以上の温度に加熱し急冷する処理とし、
前記焼戻し処理を、肉厚方向全域を450℃以上Ac1変態点未満の温度に加熱した後、外表面と外表面から肉厚1/4の位置までの範囲の平均温度が350℃となった時に、前記外表面から肉厚1/4の位置から内表面までの範囲の平均温度が400℃以上となる肉厚方向温度勾配を生ずるように前記外表面を冷却する処理とし、
外表面に圧縮の残留応力を有することを特徴とする耐疲労特性に優れた中空ドライブシャフトの製造方法。 - 前記組成に加えてさらに、質量%で、Cr:2%以下、Mo:2%以下、W:2%以下、Ni:2%以下、Cu:2%以下、B:0.0050%以下のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の中空ドライブシャフトの製造方法。
- 前記組成に加えてさらに、質量%で、Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下、V:0.1%以下のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の中空ドライブシャフトの製造方法。
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