JP3062275B2 - 高強度軸部品用鋼材 - Google Patents
高強度軸部品用鋼材Info
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Description
加工性及び高周波焼入性に優れた機械構造用炭素鋼に関
し、特に自動車用ドライブシャフトに適用して好適な鋼
に関する。
部品に対しては、0.4wt%Cの合金鋼が用いられ、
熱間圧延棒材に焼鈍を施し強度を低下させ、転造及び切
削等の冷間加工を施した後、高周波焼入及び焼戻を行
い、軸部品として重要なねじり強度を確保するという加
工方法が一般的であった。
と、及び焼鈍を施すと焼入性を低下させる場合があり合
金元素を有効に活用し得ない等、コスト、生産性の面で
問題を残していた。このような問題を解決するために、
合金元素量を低減して焼鈍を施すことなく転造・切削を
行った後、高周波焼入・焼戻を実施し、軸部品として必
要な特性を確保する方法に変化しつつある。
の要求から、自動車部品に対して部品の軽量化の要求が
強い。軸部品の場合、最も重要な製品特性であるねじり
強度の向上が軽量化の点より要求されている。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。
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
られるが、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、合金元素量を増加した場合には素材
である熱間圧延棒鋼の強度が上昇し、そのままでは切削
及び転造に問題を生じるために焼鈍が必要となるが、焼
鈍は先述した焼入性、経済性、生産性の問題がある。
の厚さ,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を超えて焼入れ深
さを増加しても強度の増加は著しくなく、しかも図1に
示すように焼割れ発生率が高くなり、安定生産、品質保
証上問題となる。
度を有し、冷間加工時工具寿命の長い、加工前の焼鈍が
必要ない軸部材、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し、従来技術におけ
る、コスト、生産性の面での問題点を解決しようとする
ものである。
式を同時に満足することを特徴とする高強度軸部品用鋼
材、 記 IH=161.4×C2−145.6×C3−27.6×
C +0.01×Si+4.10×Mn+2.75×Cr ≧10.0 IT=78.7×C+17.7×Si+24.9×Mn
+22.5×Cr +4.19 ≦70.2 C :C含有量(wt%) Si:Si含有量(wt%) Mn:Mn含有量(wt%)Cr:Cr含有量 (wt%) である。本発明の第2の発明は、 C :0.35〜0.60wt% Si:0.05wt%以下 Mn:0.65超〜1.70wt% P :0.020wt%以下 S :0.005〜0.035wt% Cr:0.50wt%以下Mo:0.05〜0.50wt% Ti:0.01〜0.05wt% B :0.0003〜0.0050wt% N :0.005wt%以下 O :0.002wt%以下 Fe及び不可避的不純物:残部 を含有し、かつC,Si,Mn,Cr,Moの含有量が
下記の式を同時に満足することを特徴とする高強度軸部
品用鋼材を提供するものである。
抑えながら、ねじり強度の増加と冷間加工時の工具寿命
の低減の少ない鋼材の化学組成を鋭意検討し、本発明を
達成したものである。以下、本発明について詳しく述べ
る。まず組成の限定理由について説明する。 C: ねじり強度を向上させる上で、必須の成分であり積極的
に活用するが、0.35wt%に満たないと必要とされ
るねじり強度を確保するためには焼入硬化深さを飛躍的
に高めねばならず、その際、焼割れの発生が顕著となる
ので0.35wt%以上とする。また、上限を0.60
wt%とするのは0.60wt%を超えて含有すると中
心部の靭性を劣化させるので0.60wt%以下とす
る。 Si: 鋼材の焼入性に効果がなく、一方で転造時の工具寿命を
低減させる働きがあるので極力低減することが望ましい
が、0.05wt%まで許容される。 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。0.65w
t%以下では焼入性向上効果が小さく、また1.70w
t%を超えて含有すると転造時の工具寿命を低下させる
ので0.65超〜1.70wt%の範囲に限定する。 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
ことが望ましいが、0.020wt%まで許容される。 S: 冷間加工性を低下させる元素であるが、一方で被削性に
有用な元素であり、両特性を満足する0.005〜0.
035wt%の範囲に限定する。 Cr: 焼入性に有用な元素であり、本用途には好ましいが、高
価な元素であるので、Mnのみでは焼入性に不足する場
合に用いるが、0.50wt%を超えて含有するとコス
ト的に不利となるので上限を0.50wt%とする。 Ti: Nと結合してTiNとなることにより、Bの焼入性向上
の効果を十分に発揮させる元素であるので積極的に添加
するが、0.01wt%未満ではその効果が小さく、一
方、0.05wt%を超えて含有するとTiNが多量に
形成され疲労特性に有害であるので、0.01〜0.0
5wt%の範囲に限定する。 Mo: 焼入性に有用な元素であり、本用途には好ましいが高価
な元素であるので、Mnを添加しても焼入性に不足する
場合に用いるが、0.05wt%未満ではその効果が小
さく、0.50wt%を超えて添加してもその効果が飽
和するので0.05〜0.50wt%とする。 B: 微量の添加により焼入性を向上させる元素であるので積
極的に添加するが、0.0003wt%未満ではその効
果が小さく、また0.0050wt%を超えて含有する
と逆にB添加の効果が低下するので0.0003〜0.
0050wt%の範囲に限定する。 N: Bと結合し、BNを形成することによりBの焼入性向上
効果を低減するので極力低減することが望ましいが、
0.0050wt%まで許容される。 O: 酸化物系非金属介在物として存在し、疲労特性に有害で
あるので極力低減することが望ましいが、0.002w
t%まで許容される。
C+0.01×Si +4.10×Mn+2.75×Cr ≧10.0 IT=78.7×C+17.7×Si+24.9×Mn
+22.5×Cr +4.19 ≦70.2 なるIT及びIHを同時に、Moを含有させる場合に
は、 IH=161.4×C2−145.6×C3−27.6×
C+0.01×Si +4.10×Mn+2.75×Cr+3.75×Mo ≧10.0 IT=78.7×C+17.7×Si+24.9×Mn
+22.5×Cr +19.14×Mo+4.19 ≦70.2 なるIH及びITを同時に満足せねばならない。〔C:
C含有量(wt%),Si:Si含有量(wt%),M
n:Mn含有量(wt%),Cr:Cr含有量(wt
%),Mo:Mo含有量(wt%)〕図2に示すように
IHとねじり強度の関係から、IHが10.0を下回る
場合には目標とする140kg/mm2以上のねじり強
度を得られないため、少なくともIHは10.0以上が
必要である。
鋼材について、転造時の工具寿命とITとの関係を図3
に示す。ITの増加に伴って工具寿命は漸減するが、I
Tが70.2を超えると急激に工具寿命が低下し、IT
が55の時の工具寿命の10〜20%程度の値となり、
転造時の工具寿命が極めて低下するため、ITを70.
2以下とする。
得ない化学組成の場合には、高周波焼入性及び転造時の
工具寿命の両特性を満足できないこととなり、本発明の
効果を十分に発揮し得ない。
t電気炉により表1〜表6に示す化学組成の鋼を溶製
し、連続鋳造、ビレット圧延を経て圧延により直径32
mmの直棒とした。この棒鋼を素材として転造によるセ
レーション加工、高周波焼入及び焼き戻しを実施した
後、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及び表6に併記した。な
お、工具寿命比は従来鋼(No.28)を1として示し
た。
IH及びITを満足し、その結果、ねじり強度は目標と
する140kgf/mm2以上となると、同時に、工具
寿命も比較的良好である。No.18〜22はITを満
足しない場合であって、ねじり強度は目標とする140
kgf/mm2以上となっているが、工具寿命比は極端
に低下している。
れかが本発明範囲外の場合であり、IH及びITは満足
しているものの、Bが焼入時に有効に作用せず、この結
果、焼入深さが低いためにねじり強度が近い。No.2
7は現在常用されているドライブシャフト用鋼材である
が、ITが高く工具寿命が極めて低い。この結果、転造
前に焼鈍を施されて用いられるのが通例である。No.
27に焼鈍を施した際の工具寿命及びねじり強度をN
o.28に示すが、工具寿命は高い値となるが、ねじり
強度は低下している。
略した材料であるが、ねじり強度は低い。
を、生産性及びコストを害することなく生産することが
可能であり、産業上の利用価値は大である。なお、本発
明鋼は軸部品のみでなく、種々の機械部品にも使用可能
である。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 C :0.35〜0.60wt% Si:0.05wt%以下 Mn:0.65超〜1.70wt% P :0.020wt%以下 S :0.005〜0.035wt%Cr:0.50wt%以下 Ti:0.01〜0.05wt% B :0.0003〜0.0050wt% N :0.005wt%以下 O :0.002wt%以下 Fe及び不可避的不純物:残部 を含有し、かつC,Si,Mn,Crの含有量が下記の
式を同時に満足することを特徴とする高強度軸部品用鋼
材。 記 IH=161.4×C2−145.6×C3−27.6×
C +0.01×Si+4.10×Mn+2.75×Cr ≧10.0 IT=78.7×C+17.7×Si+24.9×Mn
+22.5×Cr +4.19 ≦70.2 C :C含有量(wt%) Si:Si含有量(wt%) Mn:Mn含有量(wt%)Cr:Cr含有量(wt%) - 【請求項2】C :0.35〜0.60wt% Si:0.05wt%以下 Mn:0.65超〜1.70wt% P :0.020wt%以下 S :0.005〜0.035wt% Cr:0.50wt%以下Mo:0.05〜0.50wt% Ti:0.01〜0.05wt% B :0.0003〜0.0050wt% N :0.005wt%以下 O :0.002wt%以下 Fe及び不可避的不純物:残部 を含有し、かつC,Si,Mn,Cr,Moの含有量が
下記の式を同時に満足することを特徴とする高強度軸部
品用鋼材。 記 IH=161.4×C2−145.6×C3−27.6×
C+0.01×Si +4.10×Mn+2.75×Cr+3.75×Mo ≧10.0 IT=78.7×C+17.7×Si+24.9×Mn
+22.5×Cr+19.14×Mo +4.19 ≦70.2 C :C含有量(wt%) Si:Si含有量(wt%) Mn:Mn含有量(wt%) Cr:Cr含有量(wt%)Mo:Mo含有量(wt%)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3090708A JP3062275B2 (ja) | 1990-05-02 | 1991-04-22 | 高強度軸部品用鋼材 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2-115104 | 1990-05-02 | ||
JP11510490 | 1990-05-02 | ||
JP3090708A JP3062275B2 (ja) | 1990-05-02 | 1991-04-22 | 高強度軸部品用鋼材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04218641A JPH04218641A (ja) | 1992-08-10 |
JP3062275B2 true JP3062275B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=26432158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3090708A Expired - Lifetime JP3062275B2 (ja) | 1990-05-02 | 1991-04-22 | 高強度軸部品用鋼材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3062275B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4170294B2 (ja) * | 2002-10-18 | 2008-10-22 | Jfeスチール株式会社 | 転造性、耐焼割れ性およびねじり特性に優れた機械構造用鋼材およびドライブシャフト |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP3090708A patent/JP3062275B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04218641A (ja) | 1992-08-10 |
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