JP3240627B2

JP3240627B2 - 等速ジョイント部品の製造方法

Info

Publication number: JP3240627B2
Application number: JP08753891A
Authority: JP
Inventors: 義夫岡田; 完治上野; 悟守屋; 敦臣秦野; 邦夫並木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 2001-12-17
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: JPH04297552A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は等速ジョイント部品の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】等速ジョイントの一種にボ−ルを介して
トルク伝達を行うものがあり、自動車，建設車両等の等
速ジョイントとして用いられている。図１はこの等速ジ
ョイントの構成部品を示したものである。図に示してい
るようにこの部品（ケ−ジ）１０は、全体として中空の
太鼓形状を成していて所定複数個所に窓部１２を有し、
この窓部１２にボ−ルを係合させてトルク伝達を行うよ
うになっている。

【０００３】この太鼓形状の等速ジョイント部品１０
は、従来、表１Ｈに示す組成の鋼材を素材として用い、
これに以下の各種処理を施して最終製品に製造してい
た。具体的には、先ず鋼材を熱間鍛造して基本形状，即
ち中空の太鼓形状に成形し、次いで焼入・焼戻し処理し
た後にショットブラスト処理して表面のスケ−ルを除去
し、更に機械加工を施して内径出しを行う。その後に窓
抜き加工を施して窓部１２を形成し、その後に光輝焼な
らし処理を施した上、表面硬化のための浸炭焼入・焼戻
し処理を行う。

【０００４】ここで熱間鍛造後に焼入・焼戻し処理を行
うのは、その後の窓抜き加工を良好に行うために、太鼓
形状の中間品を最適な硬さ（ＨＲＢ８５〜９５）とする
ためである。即ちこの窓抜き加工は冷間加工で行うため
に、中間製品の硬さが軟らか過ぎると窓抜き加工時にバ
リが発生したり変形を起こしたりし、また逆に硬すぎる
とバリの発生の問題は生じないものの加工自体が困難と
なる。そこでその硬さを最適硬さに調整する必要がある
のである。

【０００５】また窓抜き加工後の光輝焼ならし処理は、
窓抜き加工の際に結晶粒が著しく微細化し、また歪が蓄
積された状態となるため、そのまま最終の浸炭焼入・焼
戻し処理を行うとその際に局部的に結晶粒が粗大化して
異常班点を生じ、このことが熱処理歪の増加，疲れ強さ
及び衝撃強さの劣化をもたらすことから、加工歪の開放
とオ−ステナイト初期粒の調整（整粒）を図り、異常班
点の発生を防止するために行うものである。

【０００６】更にその後の浸炭焼入・焼戻し処理は、等
速ジョイント部品を実際に使用した時の面疲れ強さを向
上させる目的で行うものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来にあっ
ては、複雑な工程を経て等速ジョイント部品を製造して
おり、このことが等速ジョイント部品のコストを高める
要因となっていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の等速ジョイント
部品の製造方法は上記工程における熱間鍛造後の硬さ調
整のための焼入・焼戻し処理及び光輝焼ならし処理に着
眼し、これを省略することによって製造工程を簡略化す
る目的の下になされたものである。而して本発明の製造
方法は、重量基準でＣ：0.1〜0.3％，Ｓｉ：0.15％以
下，Ｍｎ：0.2〜1.50％，Ｐ：0.015％以下，Ｓ：0.030
％以下，Ｃｒ：0.2〜1.50％，Ｍｏ：0.2〜1.0％，Ｎ：
0.025％以下，Ｏ：0.0020％以下、Ｎｂ，Ａｌ，Ｔｉの
何れか１種又は２種以上をＮｂ：0.005〜0.050％，Ａ
ｌ：0.020〜0.060％，Ｔｉ：0.01〜0.15％の範囲で含有
し、残部実質的にＦｅから成る組成を有し且つ焼入性を
ＨＲＣで３０＜J _３＜４５に調整して成る素材鋼を溶解
し鋼塊とした後ソーキングし、次いで熱間鍛造成形を行
って鍛造後硬さをＨＲＢ８５〜９５となした後、浸炭焼
入・焼戻し処理を行うことにより、ＨＶが５５０以上と
なる有効硬化層深さが0.2〜0.9mm、心部硬さＨＶが４０
０以下、かつ平均結晶粒度が１０以上とすることを特徴
とする（請求項１）。

【０００９】上記のような本発明は、熱間鍛造後の焼入
・焼戻し処理及び整粒化のための光輝焼ならし処理を省
略することに着眼し、そして等速ジョイント用鋼の各種
成分及び浸炭焼入れ処理について検討を行った結果到達
し得たものである。かかる本発明は、Ｍｏを鋼中に添加
・含有させるとともにＣｒ等他成分を上記範囲に調整
し、以て熱間鍛造した段階で所定の硬さが出るようにす
るとともに、鋼中にＮｂ，Ａｌ，Ｔｉ等成分を添加し且
つその量を上記所定範囲とすることによって、結晶粒の
粗大化を防止するようになすものである。

【００１０】かかる本発明によれば、熱間鍛造後の段階
で後の窓抜き加工のための最適な硬さが得られるので、
硬さ調整のための焼入・焼戻し処理を省略することがで
き、また冷間加工後において浸炭焼入・焼戻し処理した
時に結晶粒が粗大化するのが抑制されているので、整粒
及び歪取りのために従来必要とされていた光輝焼ならし
処理を省略することができる。これにより等速ジョイン
ト部品の製造工程が簡略化され、コスト低減が達成され
る。

【００１１】本発明ではまた、焼入れ性をＨＲＣで３０
＜J _３＜４５に調整して成る上記組成の鋼を素材として
用い且つ表面硬化のための浸炭焼入・焼戻し処理を行う
ことにより、ＨＶが５５０以上となる有効硬化層深さが
0.2〜0.9ｍｍ、心部硬さＨＶが４００以下且つ平均結晶
粒度を１０以上となす。

【００１２】等速ジョイント部品においては、トルク伝
達に際して表面部分におけるマイクロクラックの発生が
問題となり、このようなマクロクラックが発生するとこ
れが成長して疲労破壊の原因となる。

【００１３】一方においてかかる等速ジョイント部品
は、耐衝撃強度，靱性も必要とされる。そこでこのよう
な等速ジョイント部品においては、表面硬さが一定硬さ
以上であり、また心部については一定の軟らかさ，靱性
が要求される。

【００１４】これら特性は、用いる鋼材の組成とともに
最終の浸炭焼入条件によって左右される。本発明は上記
特定の組成の鋼材を素材として用い且つ表面硬化のため
の浸炭焼入条件を確定したことを特徴とするものであ
り、かかる本発明によると最終製品として必要とされる
表面硬さ、つまり耐疲れ強さと高い衝撃強度が確保でき
る。

【００１５】ここで焼入性を示すJ_３の値が３０〜４５
の範囲となるようにしているのは、J_３が３０より小さ
いと鍛造後の硬さが不足する一方、４５より高くなると
等速ジョイント部品の心部硬さが増大して靱性の劣化を
もたらすためである。

【００１６】また浸炭焼入れの際、ＨＶ＝５５０以上と
なる有効硬化層深さが0.2〜0.9ｍｍとなるようにしてい
るのは、かかる有効硬化層深さが0.2ｍｍよりも少ない
と浸炭後の強度が確保できず、逆に0.9ｍｍより深いと
靱性が劣化してしまうためである。

【００１７】本発明は、更に心部硬さをＨＶ＝４００以
下に規定している。これは等速ジョイント部品としての
靱性を確保し、部品全体としての強度，耐衝撃特性を確
保するには、心部硬さＨＶ＝４００以下である必要があ
るとの知見に基づく。

【００１８】本発明においては、上記等速ジョイント用
鋼に更にＮｉ及びＶの何れか１種又は２種をＮｉ：2.00
％以下，Ｖ：0.5％以下の範囲で含有させることができ
る（請求項２）。これにより浸炭部及び内部の靱性を有
効に向上させることができ、また鍛造後の硬さ調整が行
い易くなる。

【００１９】本発明においては、更にＰｂ，Ｂｉ，Ｃ
ａ，Ｔｅ，Ｂの何れか１種又は２種以上を、Ｐｂ：0.02
〜0.35％，Ｂｉ：0.03〜0.15％，Ｃａ：0.0010〜0.01
％，Ｔｅ：0.005〜0.10％，Ｂ：0.008％以下の範囲で含
有させることができる（請求項３）。これにより、等速
ジョイント用鋼の被削性を良好にすることができる。

【００２０】次に本発明における各種添加成分の限定理
由を説明する。Ｃ：0.1〜0.3％Ｃは心部の強度確保に必要な成分である。但し0.1％未
満では効果が少なく、0.3％を超過すると靱性及び被削性
が劣化してしまう。

【００２１】Ｓｉ：0.15％以下Ｓｉは浸炭時の粒界酸化を助長し、破壊の起点となりや
すい。また冷鍛性を阻害する。本発明ではＳｉを0.15％
以下に抑える必要がある。

【００２２】Ｍｎ：0.2〜1.50％Ｍｎは焼入性向上元素であり、心部の強度を向上させ
る。その効果を発揮させるには0.2％以上が必要であ
る。但し1.50％を超過すると焼入性が過大となり、靱性
が劣化してしまう。

【００２３】Ｃｒ：0.2〜1.50％Ｃｒは焼入性向上元素であるが、粒界酸化を助長する元
素でもある。またその量が多過ぎるとＭｎと同じく焼入
性が過大となり、靱性を劣化させてしまう。そこで本発
明ではＣｒの量を0.2〜1.50％とする。

【００２４】Ｐ：0.015％以下Ｓ：0.030％以下Ｐ，Ｓは粒界強度を低下させ、鋼の強度，靱性を劣化さ
せる。従ってその上限値を0.015％，0.030％とする。

【００２５】Ｏ：0.0020％以下Ｏは酸化物系介在物を形成して内部亀裂発生の起点とな
る。そこでこれを0.0020％以下に抑える。

【００２６】Ｎｂ：0.005〜0.050％Ａｌ：0.020〜0.060％Ｔｉ：0.01〜0.15％これら元素は結晶粒を微細化する元素であり、その効果
を充分発揮させるためにそれぞれ0.005％，0.020％，0.
01％以上含有させる。但し含有量が多過ぎると効果が飽
和するのみならず、機械的な強度を低下させてしまう。
そこでそれぞれ上限値を0.050％，0.060％，0.15％とす
る。

【００２７】Ｎ：0.025％以下Ｎは熱間加工性を阻害し、また地傷等の原因となる。そ
こでこれを0.025％以下とする。

【００２８】Ｖ：0.50％以下Ｖは鍛造後の硬さ調整のために添加する。但しその上限
は0.5％である。

【００２９】Ｎｉ：2.00％以下Ｎｉは浸炭部及び内部の靱性向上に有効な元素である。
但し2.00％を超過すると微細炭化物の生成を阻害し、ま
た被削性を劣化させる。ここでは上限値を2.00％とす
る。

【００３０】Ｍｏ：0.2〜1.0％ＭｏはＮｉと同様の働きをするもので、0.2％以上の添加
が必要である。但し1.0％を超過すると効果が飽和して
しまう。

【００３１】Ｐｂ：0.02〜0.35％Ｂｉ：0.03〜0.15％Ｃａ：0.0010〜0.01％Ｔｅ：0.005〜0.10％Ｂ：0.008％以下これらは被削性を改善する元素であるが、それぞれ上記
上限値を超過すると効果が飽和する傾向にあり、また熱
間加工性の劣化をもたらす。

【００３２】

【実施例】次に本発明の特徴を更に明確にすべく、以下
にその実施例を詳述する。表１に示す組成の素材鋼５０
ｋｇを溶解し鋼塊とした後ソ−キングし、次いで熱間鍛
造成形してその鍛造硬さ測定を行うとともに、焼入性測
定（ジョミニ−試験）を行った。これと併せて鍛造品
を、焼入・焼戻し処理による硬さ調整を行うことなく機
械加工し、シャルピ−試験片（１０Ｒノッチ）を作成し
た。次いで図２に示す条件下での浸炭焼入及び焼戻し処
理（焼戻しは１６０℃に２時間保持後空冷）を行い、そ
の処理品の硬さ分布測定，結晶粒度測定を行うととも
に、シャルピ−衝撃試験を行った。結果が表２に示して
ある。但し表２中Ｈの各値は従来の工程に従って処理し
たものの結果である。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】表１及び表２から分かるように、比較鋼Ｆ
の場合、焼入性が低いために鍛造後の硬さが低く、また
微粒化元素であるＡｌの添加量が少ないために一部結晶
粒の粗大化を引き起こしており、耐衝撃値も低くなって
いる。

【００３６】また比較鋼Ｇの場合、焼入性が高いために
硬さ調節のための焼入・焼戻し処理の省略が可能である
が、結晶粒粗大化による耐衝撃値の低下がみられる。

【００３７】これに対して本発明鋼の場合には、何れも
鍛造後の硬さＨＲＢ８５〜９５を満足しており、焼入・
焼戻し処理の省略が可能であることに加え、結晶粒粗大
化防止元素の添加効果が現れており、結晶粒が細粒であ
り、焼ならし処理を省略することが可能である。また耐
衝撃値は結晶粒の細粒化効果によって何れも従来鋼Ｈ以
上の値が得られている。

【００３８】以上本発明の実施例を詳述したが、これは
あくまで本発明の一具体例であり、本発明はその主旨を
逸脱しない範囲において、当業者の知識に基づき様々な
変更を加えた形態・態様において実施可能である。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る等速ジョイント部品の一例を示す
斜視図である。

【図２】本発明の一実施例工程における浸炭焼入条件を
示す説明図である。

【符号の説明】

１０等速ジョイント部品１２窓部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ１６Ｄ 3/20 Ｆ１６Ｄ 3/20 Ｚ (72)発明者秦野敦臣愛知県名古屋市天白区島田２−301 (72)発明者並木邦夫愛知県名古屋市守山区牛牧字牛牧７−１ (56)参考文献特開昭64−39351（ＪＰ，Ａ) 特開平２−147148（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 9/00 C21D 8/00 C22C 38/00 - 38/60 C23C 8/22 F16D 3/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量基準でＣ：0.1〜0.3％，Ｓｉ：0.15
％以下，Ｍｎ：0.2〜1.50％，Ｐ：0.015％以下，Ｓ：0.
030％以下，Ｃｒ：0.2〜1.50％，Ｍｏ：0.2〜1.0％，
Ｎ：0.025％以下，Ｏ：0.0020％以下、Ｎｂ，Ａｌ，Ｔ
ｉの何れか１種又は２種以上をＮｂ：0.005〜0.050％，
Ａｌ：0.020〜0.060％，Ｔｉ：0.01〜0.15％の範囲で含
有し、残部実質的にＦｅから成る組成を有し且つ焼入性
をＨＲＣで３０＜J _３＜４５に調整して成る素材鋼を溶
解し鋼塊とした後ソーキングし、次いで熱間鍛造成形を
行って鍛造後硬さをＨＲＢ８５〜９５となした後、浸炭
焼入・焼戻し処理を行うことにより、ＨＶが５５０以上
となる有効硬化層深さが0.2〜0.9mm、心部硬さＨＶが４
００以下、かつ平均結晶粒度が１０以上とすることを特
徴とする等速ジョイント部品の製造方法。
【請求項２】前記素材鋼の鋼組成を、Ｎｉ及びＶの何
れか１種又は２種を重量基準でＮｉ：2.00％以下，Ｖ：
0.5％以下の範囲で更に含有した組成となすことを特徴
とする請求項１に記載の等速ジョイント部品の製造方
法。
【請求項３】前記素材鋼の鋼組成を、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｃ
ａ，Ｔｅ，Ｂの何れか１種又は２種以上を、重量基準で
Ｐｂ：0.02〜0.35％，Ｂｉ：0.03〜0.15％，Ｃａ：0.00
10〜0.01％，Ｔｅ：0.005〜0.10％，Ｂ：0.008％以下の
範囲で更に含有した組成とすることを特徴とする請求項
１又は２に記載の等速ジョイント部品の製造方法。