JP3714798B2

JP3714798B2 - High-strength shaft component and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3714798B2
Application number: JP17027698A
Authority: JP
Inventors: 村康志松; 林豊紅; 木賢鈴; 田誠吉; 孝雄林
Original assignee: Daido Steel Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: JP2000002229A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機等の軸付装置に用いられるインプットシャフトあるいはアウトプットシャフトのような、油圧回路や潤滑回路およびそれ類する油吐出孔の用途としてシャフト中心軸方向に対し垂直方向の穴を有する高強度な動力伝達用等のシャフト部品およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシャフト部品、例えば、図１に示す自動変速機１のインプットシャフト２Ａあるいはアウトプットシャフト２Ｂは、シャフト中心軸方向に対し垂直方向の穴や、スプライン，段付き，溝などの応力集中部位を有するため、エンジンからのねじれトルク負荷に対して高い疲労強度および静的強度を確保する必要があることから、高周波焼入れや浸炭焼入れ焼もどし等の表面硬化熱処理を施す手法が多く用いられてきた。
【０００３】
また、より一層の疲労強度向上を図るために、これら応力集中部位に対してショットピーニングを行う場合もあり、特に、疲労破壊の最弱部となることの多い穴部においては、ショットを有効に内部まで投射するために、シャフト外径側に向かって開いたテーパー形状とする提案もなされた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の提案においては、穴部の硬さ分布と、ショットピーニングによる残留応力分布の関係を考慮した最適値とはなっていなかった。
【０００５】
すなわち、高周波焼入れ（焼もどし）処理は、比較的安価な設備を用いて短時間で深い硬化層が得られるため、シャフト部品の表面硬化処理に頻繁に用いられるが、これを穴部に適用する場合、硬化層深さを中実シャフトの場合の半径あるいは中空シャフトの場合の肉厚のいずれも５０％未満とする通常の焼入れ深さでは、図２の（Ａ）に示すシャフト部品２の中心軸方向に対し４５°方向に直交する方向の最大主応力方向σにおいて、図２の（Ｂ）に示す硬化層が浅い場合および図２の（Ｃ）に示す硬化層が深い場合における模式的に示す作用応力との関係から、図３の（Ａ）（硬化層が浅い場合）に示すように、穴３の内部の硬化層Ｈと非硬化層Ｎとの境界部分（すなわち、破損起点Ｂ）から疲労亀裂を生じる可能性がないとはいえず、また、当該部位は硬さが低いため、ショットピーニングを行っても高い強度は得られない。
【０００６】
また、硬化層を中実シャフトの場合の半径あるいは中空シャフトの場合の肉厚のいずれも５０％以上に深くすると、図３の（Ｂ）（硬化層が深い場合）に示すように、疲労起点（すなわち、破損起点Ｂ）が表層の硬化層Ｈの内部に移動するが、図４の穴内面の残留応力分布に示すように、硬化層が深い場合は硬化層が浅い場合に比較して圧縮残留応力の低下によりき裂進展抑制効果が減少することから、疲労強度の向上は困難であった。
【０００７】
さらにまた、製造面での制約として、深い硬化層を得るためには必然的に入熱量が大となり、熱処理後の変形が顕著化すると共に、応力集中部位においてオーバーヒートないしは焼割れが発生し易くなる場合もあった。
【０００８】
また、浸炭焼入れ焼もどしは、高周波焼入れと比較して、穴内面に沿った均一な硬化層が得られる反面、表層および内部が共に高硬さとなるため、靭性が不足し、高周波焼入れに比べて疲労強度および静的強度が劣っている。
【０００９】
一方、従来のショットピーニングにおいては、前記のような破損起点との関係から、最適な投射方法、投射粒子等の選択がなされておらず、必ずしも破損起点の部分に高い圧縮残留応力を与える条件とはなっていなかった。
【００１０】
これらの問題を解決するため、発明者らは既に中心軸に対して垂直方向の穴をもつシャフト部品において、高周波焼入れにより、図３に示す穴３の側面において、５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層を中実品の場合は軸半径また中空品の場合は肉厚のいずれも５０％以上の深さまで確保することにより、疲労破損起点を表層部とし、当該部分に対してショットピーニングを行うことで、硬さの高い起点部に高い圧縮残留応力を生じさせ、疲労強度の向上を図る発明を提案している。
【００１１】
【発明の目的】
本発明は、穴部以外の応力集中部位に対しても同様な検討を行った結果、それらの部位においては５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さを中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも２〜４５％の範囲とした上で、必要に応じてショットピーニングを行うことにより、穴部と同様に飛躍的な疲労強度向上が得られることが明らかとなったことから、シャフト全部位の高強度化を達成すると共に、ショットピーニング条件に関しても、その効果を最大限に発揮する条件範囲を提案することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる高強度シャフト部品は、請求項１に記載しているように、自動変速機等の軸付装置に使用され且つ中心軸方向に対し垂直方向の穴をもつ中実もしくは中空の鋼製シャフト部品において、高周波焼入れ等の表面硬化処理が施されていて、前記穴の側面において５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さが中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも５０％以上まで確保されていると共に、前記穴部を除いたスプラインなどの他の動力伝達等に関わる応力集中部位においては５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さが中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも２〜４５％の範囲となっていて、少なくとも穴部に対してショットピーニングが施されているものとしたことを特徴としている。
【００１３】
そして、本発明に係わる高強度シャフト部品の実施態様においては、請求項２に記載しているように、鋼組成が、重量％で、Ｃ：０．２５〜０．５５％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｃｒ：０．０５〜１．３％、Ａｌ：０．０１〜０．０６％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるものとしたことを特徴としている。
【００１４】
そしてまた、本発明に係わる高強度シャフト部品の実施態様においては、請求項３に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｂ：０．０００５〜０．００３５％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．０５％を含むものとしたことを特徴としている。
【００１５】
同じく、本発明に係わる高強度シャフト部品の実施態様においては、請求項４に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｍｏ：０．５％以下，Ｎｉ：１．０％以下のうちの少なくとも１種を含むものとしたことを特徴としている。
【００１６】
同じく、本発明に係わる高強度シャフト部品の実施態様においては、請求項５に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｓ：０．０１〜０．１０％，Ｐｂ：０．０１〜０．２０％，Ｂｉ：０．０１〜０．３０％，Ｔｅ：０．００５〜０．１０％，Ｃａ：０．０００３〜０．０１０％のうちの少なくとも１種を含むものとしたことを特徴としている。
【００１７】
本発明に係わる高強度シャフト部品の製造方法は、請求項６に記載しているように、自動変速機等の軸付装置に使用され且つ中心軸方向に対し垂直方向の穴をもつ中実もしくは中空の鋼製シャフト部品を製造するに際し、高周波焼入れ等の表面硬化処理を施すことにより、前記穴の側面において５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さを中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも５０％以上まで確保した後、前記穴部に対してショットピーニングを行い、前記穴部を除いたスプラインなどの他の動力伝達等に関わる応力集中部位においては５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さを中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも２〜４５％の範囲とするようにしたことを特徴としている。
【００１８】
そして、本発明に係わる高強度シャフト部品の製造方法の実施態様においては、請求項７に記載しているように、空気式ショットピーニング機により、穴部に対しては、口径が２〜１０ｍｍの投射ノズルとシャフト部品との距離を穴径の１０〜５０倍とし、投射圧を０．２ＭＰａ以上とし、粒径が０．０３〜０．５ｍｍで且つ穴径の１／３以下であり且つまた硬さが６００〜８５０ＨＶを有する投射材を用いて当該穴部の中心を狙ってショットピーニングを行うようにしたことを特徴としている。
【００１９】
同じく、本発明に係わる高強度シャフト部品の製造方法の実施態様においては、請求項８に記載しているように、空気式ショットピーニング機により、穴部以外の応力集中部位に対しては、投射圧を０．２ＭＰａ以上とし、粒径が０．０３〜０．２５ｍｍで且つ隅Ｒ寸法以下である投射材を用いてショットピーニングを行うようにしたことを特徴としている。
【００２０】
同じく、本発明に係わる高強度シャフト部品の製造方法の実施態様においては、請求項９に記載しているように、穴内面の面粗度をＲｖ≦７μｍとした後、ショットピーニングを行うようにしたことを特徴としている。
【００２１】
同じく、本発明に係わる高強度シャフト部品の製造方法の実施態様においては、請求項１０に記載しているように、重量％で、Ｃ：０．２５〜０．５５％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｃｒ：０．０５〜１．３％、Ａｌ：０．０１〜０．０６％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成の鋼を粗材とし、鍛造や切削等の加工によりシャフト素材の形状に成形を行った後、高周波焼入れ等の表面硬化処理を施すことにより、所定の硬化層深さを得るようにしたことを特徴としている。
【００２２】
同じく、本発明に係わる高強度シャフト部品の製造方法の実施態様においては、請求項１１に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｂ：０．０００５〜０．００３５％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．０５％を含むようにしたことを特徴としている。
【００２３】
同じく、本発明に係わる高強度シャフト部品の製造方法の実施態様においては、請求項１２に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｍｏ：０．５％以下，Ｎｉ：１．０％以下のうちの少なくとも１種を含むようにしたことを特徴としている。
【００２４】
同じく、本発明に係わる高強度シャフト部品の製造方法の実施態様においては、請求項１３に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｓ：０．０１〜０．１０％，Ｐｂ：０．０１〜０．２０％，Ｂｉ：０．０１〜０．３０％，Ｔｅ：０．００５〜０．１０％，Ｃａ：０．０００３〜０．０１０％のうちの少なくとも１種を含むようにしたことを特徴としている。
【００２５】
【発明の作用】
本発明に係わる高強度シャフト部品およびその製造方法は、上述した構成を有するものであるが、以下にその限定理由を作用などと共に説明する。
【００２６】
（Ａ）「穴部の硬化層比：穴部の５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層が中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも５０％以上」
一例として、図５に示す形状をもつシャフト部品２においてインプットシャフト２Ａにφ４ｍｍの穴３を有する場合について説明すると、図６に示すように高周波焼入れにおいて５０％マルテンサイト硬さを基準とした有効硬化層深さを中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも５０％以上とすると、前述のように図３をもとに説明したごとく、破損起点は穴３の内面から表層部に移行する。また、図７に示す要領で実施することができるショットピーニングとの組合わせでは、図８に示すように、表層起点の場合に疲労強度は大幅に向上する。さらにまた、図９に示すように、静的強度は有効硬化層深さが増加する程向上することがわかる。このことにより、穴部の硬化層深さは中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも５０％以上とする。なお、図７に示すショットピーニング要領において、シャフト部品２はスプライン２Ｓを３個所に形成しており、ターンテーブル６上において回転しながら上部シャフト固定具７と下部シャフト固定具８との間で固定された状態で投射ノズル９から投射される投射材（ショット）によりショットピーニングされる。
【００２７】
（Ｂ）「他の部位での硬化層比：穴部を除いたスプラインなどの他の応力集中部位においては、５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層を中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも２〜４５％の範囲とし、必要に応じてショットピーニングを行う」
穴部以外の応力集中部位、例えば、スプライン部では、図１０に示すように、有効硬化層は浅い方がショットピーニングの有無に拘らず疲労強度が高くなる。その効果はφ２２ｍｍのスプラインでは図１０に示すように中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも４５％以下で飽和する傾向となる。このような関係はフィレット部や溝部でも同様である。また、２％未満の硬化層では、安定した硬さ分布を得ることは困難であるため、２〜４５％の範囲とする。
【００２８】
（Ｃ）「他の部位でのショットピーニング条件：穴部以外の応力集中部位に対して、投射圧を０．２ＭＰａ以上とし、粒径が０．０３〜０．２５ｍｍで且つ隅Ｒ寸法以下である投射材を用いてショットピーニングを行う」
スプライン歯底やフィレット、溝部などの応力集中部にショットピーニングを行う場合は、投射材の粒径は当該部位の隅Ｒ寸法以下でなければ、粒子がＲ底部に衝突できないため、十分な効果が発揮できない傾向となる。また、面粗度悪化による疲労強度の低下を防ぐため、０．０３〜０．２５ｍｍの小径の投射材を用いることが望ましい。そしてまた、投射圧は０．２ＭＰａ未満ではショットの投射速度が確保できない傾向となるため、０．２ＭＰａ以上とすることが望ましい。
【００２９】
（Ｄ）「穴内面の面粗度：ショットピーニング処理前の穴内面の面粗度をＲｖ≦７μｍ」
穴内面の面粗度が大きい場合、粗さの谷部に応力集中が発生し、疲労強度が低下する傾向となる。特に、小径の粒子を使用した衝突エネルギーの小さいショットを用いて行う場合は、表面の塑性流動層が僅かであることから、ショットにより表面の凹凸の除去が期待できず、その影響が顕著となるおそれがある。そして、図１１に示すように、面粗度Ｒｖにて７μｍを超えると疲労寿命の低下が生じる傾向となることから、Ｒｖ≦７μｍとすることが望ましい。
【００３０】
（Ｅ）「穴部でのショットピーニング条件：ノズル口径２〜１０ｍｍ」
投射ノズルの口径は一般的に大きな方が広い投射範囲をカバーできるが、１０ｍｍを超えると投射量が増加するため、投射圧の確保が困難となる傾向となり、２ｍｍ未満では投射範囲が狭くなりすぎ、効率が悪化すると共に、ノズルの損耗が激しくなる傾向となることから、ノズル口径は２〜１０ｍｍとすることが望ましい。
【００３１】
（Ｆ）「穴部でのショットピーニング条件：シャフト部品と投射ノズルとの距離を穴径の１０〜５０倍」
図１２に示すφ４ｍｍの穴３の場合において、シャフト部材と投射ノズルとの間の距離と穴表層部での残留応力との関係より、１０倍に相当する４０ｍｍ未満では投射範囲が狭くなるため、穴表層部の圧縮残留応力が低下することに加えて、ノズル位置および方向の狂いによる投射ムラの影響が顕著となる傾向となる。また、５０倍に相当する２００ｍｍを超えると、投射範囲が広すぎるため、高い圧縮残留応力を得るための投射時間が長くなり、処理コストが増加する傾向となるため、穴径の１０〜５０倍とすることが望ましい。
【００３２】
（Ｇ）「穴部でのショットピーニング条件：粒径が０．０３〜０．５ｍｍで且つ穴径の１／３以下である投射材」
図１３に示すように、ショットの粒径を小径とすると、表層部での圧縮残留応力は増加すると共に、塑性変形による当該部位の面粗度悪化も少ない。そして、その効果は図１３より０．５ｍｍ以下の投射材にて顕著であるため、粒径は０．５ｍｍ以下とするのが好ましい。また、小径の穴に対して、大径の投射材を使用した場合、穴内面へのショットの到達が困難となる。すなわち、図１４に示すように、孔径がφ２．８ｍｍの穴では問題ないにも拘らず、孔径がφ２ｍｍの孔に対して０．８ｍｍの投射材の場合は極端に効果が低下することから、ショット粒径は穴径の１／３以下とすることが望ましい。
【００３３】
（Ｈ）「穴部でのショットピーニング条件：６００〜８５０ＨＶの投射材」
高い圧縮残留応力を得るには投射材の硬さは被加工材（シャフト素材）以上とすることが必要であり、硬化層に投射するには、６００ＨＶ未満では効果が少なく、一方、極度に硬さが高いと破砕による投射材の消耗が激しくなることから、上限を８５０ＨＶとすることが望ましい。
【００３４】
（Ｉ）「シャフト素材の組成：Ｃ：０．２５〜０．５５％」
Ｃは焼入れ硬さを決定する重要な元素であり、０．２５％未満では焼もどし後の硬さが低くなり、ショットピーニングにより十分な残留応力が得られない傾向となる。また、０．５５％を超えて添加すると、穴部を深めに焼入れる場合に焼割れが発生し易くなると共にシャフト素材の被削性も悪化する傾向となるため、０．２５〜０．５５％とするのが良い。
【００３５】
（Ｊ）「シャフト素材の組成：Ｓｉ：０．３％以下」
Ｓｉは溶製時における鋼の脱酸剤として有効な元素であるが、過剰に添加すると被削性や冷鍛性が悪化する傾向となるため、０．３％以下とするのが良い。
【００３６】
（Ｋ）「シャフト素材の組成：Ｍｎ：０．２〜１．５％」
Ｍｎは安価な焼入れ性向上元素であり、高周波焼入れにて十分な硬さを得るためには０．２％以上の添加が必要であるが、１．５％を超えて添加すると加工性を大きく阻害するため、０．２〜１．５％とするのが良い。
【００３７】
（Ｌ）「シャフト素材の組成：Ｃｒ：０．０５〜１．３％」
Ｃｒも焼入れ性向上元素であり、シャフトが大径となる場合は内部硬さの確保に有効な元素であり、そのような効果を得るためには０．０５％以上添加する必要がある。しかし、過剰に添加すると加工性を阻害する傾向となると共に高価な元素であり、経済性を考慮して上限を１．３％とするのが良い。
【００３８】
（Ｍ）「シャフト素材の組成：Ｍｏ：０．５％以下」
Ｍｏは少量の添加にて焼入れ性改善に有効な元素であるが、０．５％を超えて添加すると、鍛造性や被削性を阻害する傾向にあると共に、経済性を損なうため、０．５％以下とするのが良い。
【００３９】
（Ｎ）「シャフト素材の組成：Ｎｉ：１．０％以下」
Ｎｉも焼入れ性向上元素であると共に、靭性向上に有効な元素であるが、多量に添加すると機械加工性が大きく低下する傾向となるため、１．０％以下とするのが良い。
【００４０】
（Ｏ）「シャフト素材の組成：Ｂ：０．０００５〜０．００３５％」
Ｂは特に高周波焼入れにおける焼入れ深さの向上に有効な元素であり、本発明の高強度シャフトの如く硬化層を深めとする場合では、少ない入熱量にて深い焼入れが可能となることから、熱処理歪や割れの防止の観点からは重要な元素である。加えて、Ｂは硬化層の粒界強度を向上させるため、衝撃強度やシャフトの熱処理後曲り矯正時の割れ防止にも効果がある。ただし、０．０００５％未満では効果は十分でなく、また、０．００３５％を超えて添加すると、効果は飽和すると共に赤熱ぜい性の原因となる傾向となるため、０．０００５〜０．００３５％の範囲とするのが良い。
【００４１】
（Ｐ）「シャフト素材の組成：Ａｌ：０．０１〜０．０６％」
Ａｌは溶製時の脱酸元素として必要であるが、結晶粒微細化にも効果があるため、０．０１％以上の添加が有効であるが、０．０６％を超えると、靭性が低下する傾向となるため、上限を０．０６％とするのが良い。
【００４２】
（Ｑ）「シャフト素材の組成：Ｎ：０．０１５％以下」
Ｎ含有量が過剰になると、変形抵抗が増大する傾向となるため、これを防ぐ意味から上限を０．０１５％とするのが良い。
【００４３】
（Ｒ）「シャフト素材の組成：Ｔｉ：０．０１〜０．０５％」
ＴｉはＮを固定し、ＢのＢＮ化を防ぐために重要であり、その効果を得るためには、０．０１％以上が必要となる。しかし、０．０５％を超えて添加すると介在物となり、疲労強度が低下する傾向となるため、上限を０．０５％とするのが良い。
【００４４】
（Ｓ）「シャフト素材の組成：Ｓ：０．０１〜０．１０％，Ｐｂ：０．０１〜０．２０％，Ｂｉ：０．０１〜０．３０％，Ｔｅ：０．００５〜０．１０％，Ｃａ：０．０００３〜０．０１０％のうちの少なくとも１種」
これらＳ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｔｅ，Ｃａはシャフト素材の被削性を向上させるのに有用な元素であるため、必要に応じてこのような快削元素を適宜添加しても良い。
【００４５】
【発明の効果】
本発明による高強度シャフト部品によれば、請求項１に記載しているように、自動変速機等の軸付装置に使用され且つ中心軸方向に対し垂直方向の穴をもつ中実もしくは中空の鋼製シャフト部品において、高周波焼入れ等の表面硬化処理が施されていて、前記穴の側面において５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さが中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも５０％以上まで確保されていると共に、前記穴部を除いたスプラインなどの他の応力集中部位においては５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さが中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも２〜４５％の範囲となっていて、少なくとも穴部に対してショットピーニングが施されているものとしたから、応力集中を受けやすい穴を有する部分および穴部以外の応力集中を受ける部分の両方共において疲労強度が飛躍的に向上したものとなり、シャフト全部位での高強度化を達成した高強度シャフト部品を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００４６】
そして、請求項２に記載しているように、鋼組成が、重量％で、Ｃ：０．２５〜０．５５％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｃｒ：０．０５〜１．３％、Ａｌ：０．０１〜０．０６％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるものとすることによって、穴を有する部分および穴部以外の部分のいずれにおいても疲労強度が飛躍的に向上した高強度シャフト部品を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００４７】
また、請求項３に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｂ：０．０００５〜０．００３５％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．０５％を含むものとすることによって、製造時の変形抵抗を小さくし、そしてまた、焼入れ深さが向上した耐衝撃特性にも優れた高強度シャフト部品を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００４８】
さらにまた、請求項４に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｍｏ：０．５％以下，Ｎｉ：１．０％以下のうちの少なくとも１種を含むものとすることによって、焼入れ性が改善され、靭性がより一層向上している高強度シャフト部品を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００４９】
さらにまた、請求項５に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｓ：０．０１〜０．１０％，Ｐｂ：０．０１〜０．２０％，Ｂｉ：０．０１〜０．３０％，Ｔｅ：０．００５〜０．１０％，Ｃａ：０．０００３〜０．０１０％のうちの少なくとも１種を含むものとすることによって、被削性が向上し、機械加工性が改善された高強度シャフト部品を提供することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００５０】
本発明による高強度シャフト部品の製造方法によれば、請求項６に記載しているように、自動変速機等の軸付装置に使用され且つ中心軸方向に対し垂直方向の穴をもつ中実もしくは中空の鋼製シャフト部品を製造するに際し、高周波焼入れ等の表面硬化処理を施すことにより、前記穴の側面において５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さを中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも５０％以上まで確保した後、前記穴部に対してショットピーニングを行い、前記穴部を除いたスプラインなどの他の応力集中部位においては５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さを中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも２〜４５％の範囲とするようにしたから、応力集中を受けやすい穴を有する部分および穴部以外の応力集中を受ける部分の両方共において疲労強度が飛躍的に向上し、シャフト全部位での高強度化を達成した高強度シャフト部品を製造することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００５１】
そして、請求項７に記載しているように、空気式ショットピーニング機により、穴部に対しては、口径が２〜１０ｍｍの投射ノズルとシャフト部品との距離を穴径の１０〜５０倍とし、投射圧を０．２ＭＰａ以上とし、粒径が０．０３〜０．５ｍｍで且つ穴径の１／３以下であり且つまた硬さが６００〜８５０ＨＶを有する投射材を用いて当該穴部の中心を狙ってショットピーニングを行うようになすことによって、穴部のショットピーニングに際して十分な投射範囲および投射圧を確保することができると共に投射ムラを防止することができ、短い投射時間で効果的なショットピーニングが可能となって、高強度シャフト部品を生産性よく製造することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００５２】
そしてまた、請求項８に記載しているように、空気式ショットピーニング機により、穴部以外の応力集中部位に対しては、投射圧を０．２ＭＰａ以上とし、粒径が０．０３〜０．２５ｍｍで且つ隅Ｒ寸法以下である投射材を用いてショットピーニングを行うようになすことによって、スプライン歯部やフィレット，溝部などの応力集中部にショットピーニングを行うに際して、ショットピーニングを有効に実施することができ、穴部以外の部分においても疲労強度が著しく向上した高強度シャフト部品を製造することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００５３】
さらにまた、請求項９に記載しているように、穴内面の面粗度をＲｖ≦７μｍとした後、ショットピーニングを行うようになすことによって、穴内面の面粗度が大きい場合に粗さの谷部に応力集中が発生して疲労強度が低下するという不具合を解消することができ、疲労寿命がさらに向上した高強度シャフト部品を製造することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００５４】
さらにまた、請求項１０に記載しているように、重量％で、Ｃ：０．２５〜０．５５％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｃｒ：０．０５〜１．３％、Ａｌ：０．０１〜０．０６％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成の鋼を粗材とし、鍛造や切削等の加工によりシャフト素材の形状に成形を行った後、高周波焼入れ等の表面硬化処理を施すようになすことによって、穴を有する部分および穴部以外の部分のいずれにおいても疲労強度が飛躍的に向上した高強度シャフト部品を製造することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００５５】
また、請求項１１に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｂ：０．０００５〜０．００３５％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．０５％を含むものとすることによって、製造時の変形抵抗を小さくし、そしてまた、焼入れ深さが向上した耐衝撃特性にも優れた高強度シャフト部品を製造することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００５６】
さらにまた、請求項１２に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｍｏ：０．５％以下，Ｎｉ：１．０％以下のうちの少なくとも１種を含むものとすることによって、焼入れ性が改善され、靭性がより一層向上した高強度シャフト部品を製造することが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００５７】
さらにまた、請求項１３に記載しているように、鋼組成においてさらに、重量％で、Ｓ：０．０１〜０．１０％，Ｐｂ：０．０１〜０．２０％，Ｂｉ：０．０１〜０．３０％，Ｔｅ：０．００５〜０．１０％，Ｃａ：０．０００３〜０．０１０％のうちの少なくとも１種を含むものとすることによって、シャフト素材の被削性をより一層向上させることができ、高強度シャフトを製造する際の機械加工性により優れたものにすることが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００５８】
【実施例】
以下、本発明による高強度シャフト部品およびその製造方法の実施例について比較例と共に詳細に説明するが、本発明はこのような実施例のみに限定されないことはいうまでもない。
【００５９】
表１に示す化学成分組成を有する外径がφ２６ｍｍの熱間鍛造粗材を用いて、それぞれ焼入れ焼もどしにより芯部硬さを同じく表１に示す値とした後、図１に示した自動変速機１の構成部品として用いられるインプットシャフト２Ａに加工した。このとき、静ねじり強度をさらに向上させる必要のある場合は、芯部硬さを増加することが望ましい。逆に、静ねじり強度がそれ程必要とされない場合は、粗材熱処理は焼ならしや熱間圧延後の制御冷却などといった廉価な熱処理としてもよく、本発明によればこのような廉価な熱処理であっても高い疲労強度を得ることができる。
【００６０】
機械加工後におけるシャフト素材は、図５に示すように、ほぼ両端および中間の３ケ所にスプライン２Ｓを形成していると共に、図１５に示すように、外径がφ２２ｍｍ、内径がφ８ｍｍの部位に直径がφ４ｍｍの穴３を４ケ所成形している。また、ほぼ両端のスプライン２Ｓは外径がφ２２ｍｍ、モジュールが１．０である。そして、直径がφ４ｍｍの穴３はドリルによる下穴加工の後、更にリーマー加工を行い、穴３の内面の粗度をＲｖ≦７μｍとした。なお、表５の比較例２４においてはドリル加工のまま（すなわち、内面の面粗度が粗いもの）とした。
【００６１】
このような機械加工を行った後、周波数２０ｋＨｚのワーク移動式高周波焼入れ装置により、軸方向の全面にわたって高周波焼入れ焼もどしを行った。その際、焼入れ冷却剤にはソリュブルを使用し、焼もどしは電気炉にて１６０℃・１Ｈｒとした。また、硬化層比は、逐次、ワーク移動速度およびコイルへの電圧を変化させ、穴部およびスプライン部のそれぞれを表２，表３，表４，表５に示す値とした。
【００６２】
さらに、曲り矯正を行った後、空気式ショットピーニング機により、表２，表３，表４，表５に示す粒径をもつ硬さ７００ＨＶの鋼球を投射材として使用し、口径５ｍｍの投射ノズルにより所定のワーク距離を設定して、各穴部の中心およびスプライン部の３ケ所を狙って投射を行った。
【００６３】
このとき、穴部を狙う際には、ワーク（シャフト素材）は固定し、穴部の一ケ所毎に専用の投射ノズルを使用した。また、スプライン部に対しては図７に示したターンテーブル６を駆動してワーク（２）を回転させながら均一に投射した。このときの各部位に対する投射圧を同じく表２，表３，表４，表５に示す。そして、投射時間は全て３０ｓｅｃとした。
【００６４】
以上の工程により製作した各シャフト部品をねじり疲労試験および静ねじり試験に供した。このうち、疲労試験結果として３０万回強度を測定し、静ねじり試験結果として破断トルクを測定した。これらの結果を同じく表２，表３，表４，表５に示す。
【００６５】
表２，表３，表４，表５に示す結果より明らかであるように、本発明によるシャフト部品は、ねじり疲労および静ねじりのいずれにおいても飛躍的な強度向上が得られていることがわかる。
【００６６】
これに対し、比較例２２では穴部の硬化層が浅いため、破損起点が焼入れ境界部となって、疲労強度が低いものとなり、比較例２３では穴部以外の硬化層が深く、破損起点がスプライン部に変化したため、本発明例のものに比べて疲労強度は相対的に低下しているものとなっていた。また、比較例２５〜３０では穴部またはスプライン部へのショットピーニング条件が適切でないため、十分な圧縮残留応力を得ることができず、疲労強度が低いものとなっており、比較例２４では穴内面の粗さが大きいため、疲労寿命のばらつきが大となり、信頼性に欠けると共に疲労強度が低下したものとなっていた。
【００６７】
さらに、比較例１０，１１ではＣあるいはＭｎ含有量が少ないため、シャフト素材の焼入れ性不足により本発明範囲の焼入れ深さを得ることができず、疲労および静的のいずれの強度も低いものとなっていた。また、比較例１２ではシャフト素材の焼入れ性が過大のため、穴部に焼割れが発生し、本発明例のものに比べて大幅に強度が低下したものとなっていた。
【００６８】
【表１】

【００６９】
【表２】

【００７０】
【表３】

【００７１】
【表４】

【００７２】
【表５】

【図面の簡単な説明】
【図１】軸をそなえた装置の一例として自動車用自動変速機の構造を示す説明図である。
【図２】図２の（Ａ）に示す軸の主応力方向において、硬化層深さの異なる場合（すなわち、図２の（Ｂ）に示す硬化層が浅い場合および図２の（Ｃ）に示す硬化層が深い場合）の穴部作用応力と材料強度との関係を模式的に示す説明図である。
【図３】図３の（Ａ）に示す硬化層が浅い場合および図３の（Ｂ）に示す硬化層が深い場合における穴部の硬化層深さと疲労破損起点との関係を示す説明図である。
【図４】有効硬化層深さが異なる場合の穴内面に沿った残留応力分布を示す説明図である。
【図５】シャフトの一例として自動変速機のインプットシャフトを示す説明図である。
【図６】穴部の有効硬化層深さと疲労破損起点深さとの関係を示す説明図である。
【図７】ショットピーニング要領を示す説明図である。
【図８】穴部での有効硬化層深さと１０^５回時間強度との関係を示す説明図である。
【図９】有効硬化層深さと静ねじり破断トルクとの関係を示す説明図である。
【図１０】穴部以外（スプライン部）における有効硬化層深さと１０^５回時間強度との関係を示す説明図である。
【図１１】穴内面の粗さ（面粗度）と疲労寿命（Ｂ_１０：ワイブル累積破損確率１０％値）との関係を示す説明図である。
【図１２】ショットピーニング処理におけるシャフト素材と投射ノズルとの間の距離と穴表層部での残留応力との関係を示す説明図である。
【図１３】ショット粒径と穴表層部の残留応力および穴内面の面粗度との関係を示す説明図である。
【図１４】穴の孔径とショットの粒径が１０^６回時間強度に与える影響を示す説明図である。
【図１５】シャフト素材の穴部の形状を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１自動変速機
２シャフト部品
３シャフトの穴部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention has a hole perpendicular to the axial direction of the shaft as an application of a hydraulic circuit, a lubrication circuit and similar oil discharge holes, such as an input shaft or output shaft used in a shafted device such as an automatic transmission. The present invention relates to a shaft component for high-strength power transmission and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
A conventional shaft component, for example, the input shaft 2A or the output shaft 2B of the automatic transmission 1 shown in FIG. 1, has a stress concentration region such as a hole perpendicular to the shaft central axis direction, a spline, a step, or a groove. Therefore, since it is necessary to ensure high fatigue strength and static strength against the torsional torque load from the engine, a method of performing surface hardening heat treatment such as induction hardening or carburizing quenching tempering has been used in many cases.
[0003]
In addition, in order to further improve the fatigue strength, shot peening may be performed on these stress concentration sites, especially for holes that are often the weakest part of fatigue failure. In order to project to the inside, there has also been a proposal of a tapered shape that opens toward the outer diameter side of the shaft.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional proposal, the optimum value is not considered in consideration of the relationship between the hardness distribution of the hole and the residual stress distribution by shot peening.
[0005]
That is, the induction hardening (tempering) process is frequently used for the surface hardening process of shaft parts because a hardened layer can be obtained in a short time using relatively inexpensive equipment, but this is applied to the hole. In this case, at the normal quenching depth in which the hardened layer depth is less than 50% for both the radius in the case of a solid shaft and the thickness in the case of a hollow shaft, the center of the shaft component 2 shown in FIG. In the maximum principal stress direction σ in the direction orthogonal to the 45 ° direction with respect to the axial direction, schematically when the hardened layer shown in FIG. 2B is shallow and when the hardened layer shown in FIG. 2C is deep. From the relationship with the acting stress shown, as shown in FIG. 3A (when the hardened layer is shallow), the boundary portion between the hardened layer H and the non-hardened layer N inside the hole 3 (that is, the breakage origin B). Therefore, it cannot be said that there is no possibility of causing fatigue cracks. In addition, since the portion has low hardness, high strength cannot be obtained even when shot peening is performed.
[0006]
Further, if the hardened layer is deepened to 50% or more of the radius in the case of a solid shaft or the thickness in the case of a hollow shaft, as shown in FIG. 3B (when the hardened layer is deep), the fatigue starting point is obtained. (That is, the failure starting point B) moves into the surface of the hardened layer H. As shown in the residual stress distribution on the inner surface of the hole in FIG. 4, the hardened layer is deeper than the hardened layer is shallower. It was difficult to improve the fatigue strength because the crack growth suppression effect was reduced by the reduction in residual stress.
[0007]
Furthermore, as a restriction on the manufacturing side, in order to obtain a deep hardened layer, the amount of heat input is inevitably large, deformation after heat treatment becomes prominent, and overheating or fire cracking is likely to occur at stress concentration sites. There was a case.
[0008]
In addition, compared with induction hardening, carburizing quenching and tempering provides a uniform hardened layer along the inner surface of the hole, but the surface layer and the interior are both hard, resulting in insufficient toughness and compared to induction hardening. Fatigue strength and static strength are inferior.
[0009]
On the other hand, in the conventional shot peening, the optimum projection method, projection particles, etc. are not selected because of the relationship with the damage starting point as described above, and a condition that necessarily gives high compressive residual stress to the part of the damage starting point. It was not.
[0010]
In order to solve these problems, the inventors have already hardened up to 50% martensite hardness on the side surface of the hole 3 shown in FIG. 3 by induction hardening in a shaft part having a hole perpendicular to the central axis. In the case of a solid product, the shaft radius or the thickness of a hollow product must be 50% or more deep so that the fatigue damage starting point is the surface layer and shot peening is performed on that part. Therefore, an invention has been proposed in which high compressive residual stress is generated in the starting point portion having high hardness to improve fatigue strength.
[0011]
OBJECT OF THE INVENTION
In the present invention, as a result of conducting the same examination for stress concentration sites other than the hole portion, the depth of the hardened layer up to 50% martensite hardness is changed in those sites in the case of a solid product. In the case of a hollow product, it is clear that a dramatic improvement in fatigue strength can be obtained by making shot peening as necessary after setting the thickness of both to a range of 2 to 45%. Therefore, the purpose is to propose a range of conditions for maximizing the effect of shot peening conditions as well as increasing the strength of all parts of the shaft.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A high-strength shaft component according to the present invention is a solid or hollow steel used in a shafted device such as an automatic transmission and having a hole perpendicular to the central axis direction. In the case of shaft-made shaft parts, surface hardening treatment such as induction hardening is applied, and the side of the hole has a solid layer with a hardened layer depth up to 50% martensite hardness. All of the wall thickness is secured to 50% or more, and the hardened layer depth up to 50% martensite hardness is solid at the stress concentration sites related to other power transmissions such as splines excluding the holes. In the case of a product, the shaft radius and in the case of a hollow product, both the thicknesses are in the range of 2 to 45%, and at least the hole is shot peened. .
[0013]
In the embodiment of the high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 2, the steel composition is C: 0.25 to 0.55% by weight%, Si: 0.00. 3% or less, Mn: 0.2 to 1.5%, Cr: 0.05 to 1.3%, Al: 0.01 to 0.06%, with the balance consisting of Fe and inevitable impurities It is characterized by that.
[0014]
In the embodiment of the high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 3, the steel composition further has a weight percentage of B: 0.0005 to 0.0035%, N: It is characterized by including 0.015% or less and Ti: 0.01-0.05%.
[0015]
Similarly, in the embodiment of the high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 4, in the steel composition, further, by weight, Mo: 0.5% or less, Ni: 1.0% It is characterized by including at least one of the following.
[0016]
Similarly, in the embodiment of the high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 5, the steel composition further includes, in wt%, S: 0.01 to 0.10%, Pb: 0. Including at least one of 0.01 to 0.20%, Bi: 0.01 to 0.30%, Te: 0.005 to 0.10%, Ca: 0.0003 to 0.010% It is characterized by that.
[0017]
The manufacturing method of a high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 6, is used for a shafted device such as an automatic transmission and has a solid or vertical hole with respect to the central axis direction. When manufacturing a hollow steel shaft component, surface hardening treatment such as induction hardening is performed, so that the hardened layer depth up to 50% martensite hardness on the side surface of the hole is changed to the shaft radius in the case of a solid product. In the case of hollow products, after securing the wall thickness to 50% or more, perform shot peening on the hole, and at stress concentration sites related to other power transmissions such as splines excluding the hole The depth of the hardened layer up to 50% martensite hardness is characterized in that both the axial radius in the case of a solid product and the thickness in the range of 2 to 45% in the case of a hollow product.
[0018]
And in the embodiment of the manufacturing method of the high intensity | strength shaft component concerning this invention, as described in Claim 7, with a pneumatic shot peening machine, a diameter is 2-10 mm with respect to a hole part. The distance between the projection nozzle and the shaft component is 10 to 50 times the hole diameter, the projection pressure is 0.2 MPa or more, the particle size is 0.03 to 0.5 mm, and the hole diameter is 1/3 or less. It is characterized in that shot peening is performed aiming at the center of the hole using a projection material having a hardness of 600 to 850 HV.
[0019]
Similarly, in the embodiment of the method for manufacturing a high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 8, the pneumatic shot peening machine is used to project the stress concentration site other than the hole. It is characterized in that shot peening is performed using a projection material having a pressure of 0.2 MPa or more, a particle size of 0.03 to 0.25 mm, and a corner R dimension or less.
[0020]
Similarly, in the embodiment of the method for manufacturing a high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 9, shot peening is performed after setting the surface roughness of the hole inner surface to Rv ≦ 7 μm. It is characterized by that.
[0021]
Similarly, in the embodiment of the method for manufacturing a high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 10, C: 0.25 to 0.55%, Si: 0.3 % Or less, Mn: 0.2 to 1.5%, Cr: 0.05 to 1.3%, Al: 0.01 to 0.06%, with the balance being composed of Fe and inevitable impurities As a rough material, after shaping into the shape of the shaft material by processing such as forging or cutting, surface hardening treatment such as induction hardening is performed to obtain a predetermined hardened layer depth Yes.
[0022]
Similarly, in the embodiment of the method for producing a high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 11, the steel composition further includes, by weight, B: 0.0005 to 0.0035%, N: 0.015% or less and Ti: 0.01-0.05% are included.
[0023]
Similarly, in the embodiment of the method for producing a high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 12, the steel composition further includes, by weight, Mo: 0.5% or less, Ni: 1 It is characterized by including at least one of 0.0% or less.
[0024]
Similarly, in the embodiment of the method for producing a high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 13, the steel composition further includes, in wt%, S: 0.01 to 0.10%, Pb: 0.01-0.20%, Bi: 0.01-0.30%, Te: 0.005-0.10%, Ca: 0.0003-0.010% It is characterized by including it.
[0025]
[Effects of the Invention]
The high-strength shaft component and the method for manufacturing the same according to the present invention have the above-described configuration. The reasons for limitation will be described below together with actions and the like.
[0026]
(A) “Hardened layer ratio of the hole: 50% or more of the shaft radius when the hardened layer up to 50% martensite hardness of the hole is solid or 50% or more when the hollow is hollow”
As an example, the shaft part 2 having the shape shown in FIG. 5 will be described with respect to the case where the input shaft 2A has a φ3 mm hole 3. As shown in FIG. 6, effective hardening based on 50% martensite hardness in induction hardening. If the layer depth is 50% or more for the shaft radius in the case of a solid product and the wall thickness in the case of a hollow product, as described above with reference to FIG. Transition from the inner surface to the surface layer. Further, in the combination with shot peening that can be carried out in the manner shown in FIG. 7, as shown in FIG. 8, the fatigue strength is significantly improved in the case of the surface layer starting point. Furthermore, as shown in FIG. 9, it can be seen that the static strength increases as the effective hardened layer depth increases. As a result, the depth of the hardened layer in the hole is 50% or more for both the shaft radius in the case of a solid product and the wall thickness in the case of a hollow product. In the shot peening procedure shown in FIG. 7, the shaft component 2 has splines 2S formed at three locations, and is fixed between the upper shaft fixture 7 and the lower shaft fixture 8 while rotating on the turntable 6. In this state, shot peening is performed by a projection material (shot) projected from the projection nozzle 9.
[0027]
(B) “Hardened layer ratio in other parts: In other stress concentration parts such as splines excluding holes, a hardened layer up to 50% martensite hardness has a shaft radius or hollow in the case of a solid product. In the case of products, the thickness should be in the range of 2 to 45%, and shot peening will be performed as necessary. "
In a stress concentration site other than the hole, for example, a spline part, as shown in FIG. 10, the shallower the effective hardened layer, the higher the fatigue strength regardless of the presence or absence of shot peening. As shown in FIG. 10, the effect of the spline of φ22 mm tends to saturate at 45% or less of the shaft radius in the case of a solid product and the wall thickness in the case of a hollow product. Such a relationship is the same in the fillet portion and the groove portion. Moreover, in the hardened layer of less than 2%, it is difficult to obtain a stable hardness distribution, so the range is from 2 to 45%.
[0028]
(C) “Shot peening conditions at other sites: For stress concentration sites other than holes, the projection pressure is 0.2 MPa or more, the particle size is 0.03 to 0.25 mm, and the corner R dimension or less. Shot peening is performed using a certain projection material. ''
When shot peening is applied to stress concentrated parts such as spline tooth bottoms, fillets, and grooves, the particles cannot collide with the R bottom unless the particle size of the projection material is equal to or less than the corner R dimension of the part. It tends to be impossible to demonstrate. Further, in order to prevent a decrease in fatigue strength due to deterioration of surface roughness, it is desirable to use a small diameter projection material of 0.03 to 0.25 mm. Further, if the projection pressure is less than 0.2 MPa, the shot projection speed tends not to be ensured.
[0029]
(D) “Roughness of inner surface of hole: surface roughness of inner surface of hole before shot peening treatment is Rv ≦ 7 μm”
When the surface roughness of the hole inner surface is large, stress concentration occurs in the valley of the roughness, and the fatigue strength tends to decrease. In particular, when using a shot with small impact energy using small-diameter particles, since the surface has a small plastic fluidized layer, it is not possible to expect the removal of surface irregularities by the shot, and the effect becomes significant. There is a fear. As shown in FIG. 11, if the surface roughness Rv exceeds 7 μm, the fatigue life tends to be reduced. Therefore, it is desirable that Rv ≦ 7 μm.
[0030]
(E) “Shot peening conditions in the hole: nozzle diameter 2 to 10 mm”
Larger projection nozzle diameters can generally cover a wider projection range, but if it exceeds 10 mm, the amount of projection increases, so it tends to be difficult to ensure the projection pressure, and if it is less than 2 mm, the projection range becomes too narrow. As the efficiency deteriorates and the wear of the nozzle tends to become violent, the nozzle diameter is desirably 2 to 10 mm.
[0031]
(F) “Shot peening condition at the hole: the distance between the shaft component and the projection nozzle is 10 to 50 times the hole diameter”
In the case of the φ3 mm hole 3 shown in FIG. 12, the projection range becomes narrow at less than 40 mm, which corresponds to 10 times, from the relationship between the distance between the shaft member and the projection nozzle and the residual stress in the hole surface layer portion. In addition to a decrease in the compressive residual stress at the hole surface layer, the influence of projection unevenness due to a deviation in the nozzle position and direction tends to become significant. Further, if it exceeds 200 mm corresponding to 50 times, since the projection range is too wide, the projection time for obtaining a high compressive residual stress becomes longer, and the processing cost tends to increase, so the hole diameter is 10 to 50 times larger. Is desirable.
[0032]
(G) “Shot peening conditions at the hole: a projection material having a particle size of 0.03 to 0.5 mm and 1/3 or less of the hole diameter”
As shown in FIG. 13, when the grain size of the shot is made small, the compressive residual stress at the surface layer portion increases and the surface roughness of the portion due to plastic deformation is less deteriorated. And since the effect is remarkable with the projection material of 0.5 mm or less from FIG. 13, it is preferable that a particle size shall be 0.5 mm or less. In addition, when a large-diameter projection material is used for a small-diameter hole, it is difficult to reach the inner surface of the hole. That is, as shown in FIG. 14, although there is no problem with a hole with a hole diameter of φ2.8 mm, the effect is extremely reduced in the case of a projection material having a hole diameter of 0.8 mm with respect to a hole with a hole diameter of φ2 mm. The shot particle size is desirably 1/3 or less of the hole diameter.
[0033]
(H) “Shot peening conditions in the hole: 600 to 850 HV projection material”
In order to obtain a high compressive residual stress, it is necessary that the hardness of the projection material be equal to or higher than the work material (shaft material). To project on the hardened layer, the effect is less than 600 HV, but extremely hard. When the height is high, the consumption of the projection material due to crushing becomes severe, so the upper limit is desirably set to 850 HV.
[0034]
(I) “Composition of shaft material: C: 0.25 to 0.55%”
C is an important element for determining the quenching hardness. If it is less than 0.25%, the hardness after tempering becomes low, and sufficient residual stress tends not to be obtained by shot peening. Moreover, if added over 0.55%, when the hole is hardened deeply, cracking tends to occur and the machinability of the shaft material tends to deteriorate, so 0.25 to 0.55. % Is good.
[0035]
(J) “Composition of shaft material: Si: 0.3% or less”
Si is an element effective as a deoxidizer for steel during melting, but if added in excess, the machinability and cold forgeability tend to deteriorate, so it is preferable to make it 0.3% or less.
[0036]
(K) “Shaft material composition: Mn: 0.2 to 1.5%”
Mn is an inexpensive element for improving hardenability. In order to obtain sufficient hardness by induction hardening, 0.2% or more must be added. However, if it exceeds 1.5%, workability increases. In order to inhibit, it is good to set it as 0.2 to 1.5%.
[0037]
(L) “Shaft material composition: Cr: 0.05 to 1.3%”
Cr is also an element for improving hardenability. When the shaft has a large diameter, it is an element effective for securing internal hardness. In order to obtain such an effect, it is necessary to add 0.05% or more. However, if added excessively, the workability tends to be inhibited and the element is expensive, and the upper limit is preferably set to 1.3% in consideration of economy.
[0038]
(M) “Shaft material composition: Mo: 0.5% or less”
Mo is an element effective for improving the hardenability when added in a small amount, but if added over 0.5%, it tends to hinder forgeability and machinability and impairs economic efficiency. It should be 5% or less.
[0039]
(N) “Shaft material composition: Ni: 1.0% or less”
Ni is an element that improves hardenability and is an element effective for improving toughness. However, if added in a large amount, the machinability tends to be greatly reduced, so 1.0% or less is preferable.
[0040]
(O) “Composition of shaft material: B: 0.0005 to 0.0035%”
B is an element that is particularly effective for improving the quenching depth in induction hardening, and when the hardened layer is deepened like the high-strength shaft of the present invention, deep quenching is possible with a small amount of heat input. It is an important element from the viewpoint of preventing distortion and cracking. In addition, since B improves the grain boundary strength of the hardened layer, it is effective in preventing impact strength and cracking during straightening of the shaft after heat treatment. However, if it is less than 0.0005%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 0.0035%, the effect is saturated and tends to cause redness embrittlement, so 0.0005 to 0.00. A range of 0035% is preferable.
[0041]
(P) “Shaft material composition: Al: 0.01 to 0.06%”
Al is necessary as a deoxidizing element at the time of melting, but since it is also effective for crystal grain refinement, addition of 0.01% or more is effective, but if it exceeds 0.06%, toughness decreases. Therefore, the upper limit is preferably 0.06%.
[0042]
(Q) “Shaft material composition: N: 0.015% or less”
When the N content is excessive, the deformation resistance tends to increase. Therefore, the upper limit is preferably set to 0.015% in order to prevent this.
[0043]
(R) “Composition of shaft material: Ti: 0.01 to 0.05%”
Ti is important for fixing N and preventing B from becoming BN, and in order to obtain the effect, 0.01% or more is necessary. However, if added over 0.05%, it becomes inclusions and the fatigue strength tends to decrease, so the upper limit is preferably made 0.05%.
[0044]
(S) “Shaft material composition: S: 0.01-0.10%, Pb: 0.01-0.20%, Bi: 0.01-0.30%, Te: 0.005-0. 10%, Ca: at least one of 0.0003 to 0.010% "
Since these S, Pb, Bi, Te, and Ca are elements useful for improving the machinability of the shaft material, such free-cutting elements may be appropriately added as necessary.
[0045]
【The invention's effect】
According to the high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 1, the solid or hollow shaft used in a shafted device such as an automatic transmission and having a hole perpendicular to the central axis direction is used. For steel shaft parts, surface hardening treatment such as induction hardening is applied, and when the hardened layer depth up to 50% martensite hardness is solid on the side of the hole, it is a shaft radius or hollow product When the thickness of the hardened layer is 50% or more, and the hardened layer depth up to 50% martensite is solid in other stress-concentrated parts such as splines excluding the holes, In the case of a hollow product with a shaft radius or a hollow product, both the thicknesses are in the range of 2 to 45%, and at least the hole is shot peened. Part It is possible to provide a high-strength shaft component that achieves a dramatic increase in fatigue strength in both the parts that receive stress concentration other than the hole and achieve high strength in all parts of the shaft. Great effect.
[0046]
And as described in Claim 2, steel composition is weight%, C: 0.25-0.55%, Si: 0.3% or less, Mn: 0.2-1.5% , Cr: 0.05 to 1.3%, Al: 0.01 to 0.06%, and the balance is made of Fe and inevitable impurities, so that the part having holes and the parts other than the holes In either case, a great effect is achieved that it is possible to provide a high-strength shaft component with significantly improved fatigue strength.
[0047]
Further, as described in claim 3, in the steel composition, B: 0.0005-0.0035%, N: 0.015% or less, Ti: 0.01-0.05 %, It is possible to provide a high-strength shaft component that has low deformation resistance during manufacture and that has excellent impact resistance with improved quenching depth. Brought about.
[0048]
Furthermore, as described in claim 4, the steel composition further includes at least one of Mo: 0.5% or less and Ni: 1.0% or less by weight%. There is a great effect that it is possible to provide a high-strength shaft component having improved hardenability and further improved toughness.
[0049]
Furthermore, as described in claim 5, in the steel composition, S: 0.01 to 0.10%, Pb: 0.01 to 0.20%, Bi: 0.01. By including at least one of ˜0.30%, Te: 0.005 to 0.10%, Ca: 0.0003 to 0.010%, machinability is improved and machinability is improved. The great effect is that it is possible to provide an improved high strength shaft part.
[0050]
According to the method for manufacturing a high-strength shaft component according to the present invention, as described in claim 6, it is used in a shafted apparatus such as an automatic transmission and has a solid hole perpendicular to the central axis direction. Alternatively, when manufacturing a hollow steel shaft part, surface hardening treatment such as induction hardening is performed, so that the hardened layer depth up to 50% martensite hardness on the side surface of the hole is the shaft radius in the case of a solid product. In the case of hollow products, after securing the wall thickness to 50% or more, shot peening is performed on the hole, and 50% martensite in other stress-concentrated parts such as a spline excluding the hole. The depth of the hardened layer up to the hardness is in the range of 2 to 45% for the shaft radius in the case of a solid product and in the range of 2 to 45% in the case of a hollow product. And hole Fatigue strength is dramatically improved in both parts that receive stress concentration other than that, and it is possible to produce a high-strength shaft component that achieves high strength in all parts of the shaft. It is.
[0051]
And as described in Claim 7, with a pneumatic shot peening machine, the distance between the projection nozzle having a diameter of 2 to 10 mm and the shaft component is set to 10 to 50 times the hole diameter with respect to the hole. The projection pressure is 0.2 MPa or more, the particle diameter is 0.03 to 0.5 mm, 1/3 or less of the hole diameter, and the hardness of the hole is 600 to 850 HV. By performing shot peening aiming at the center, it is possible to ensure a sufficient projection range and projection pressure at the time of shot peening of the hole, and to prevent projection unevenness, which is effective in a short projection time. Shot peening is possible, which brings about a remarkable effect that a high-strength shaft part can be manufactured with high productivity.
[0052]
In addition, as described in claim 8, with a pneumatic shot peening machine, the projection pressure is set to 0.2 MPa or more and the particle size is 0.03 to 0 with respect to the stress concentration part other than the hole. . Shot peening is effectively performed when performing shot peening on stress concentrated parts such as spline teeth, fillets, and grooves by performing shot peening using a projection material having a diameter of 25 mm or less and a corner R dimension or less. Thus, it is possible to produce a high-strength shaft component having a significantly improved fatigue strength even in a portion other than the hole.
[0053]
Furthermore, as described in claim 9, when the surface roughness of the hole inner surface is set to Rv ≦ 7 μm and then shot peening is performed, the surface roughness of the hole inner surface is large. It is possible to eliminate the problem that stress concentration occurs in the troughs and lower the fatigue strength, and it is possible to produce a high-strength shaft component with further improved fatigue life. .
[0054]
Furthermore, as described in claim 10, by weight, C: 0.25 to 0.55%, Si: 0.3% or less, Mn: 0.2 to 1.5%, Cr: The shape of the shaft material is processed by forging, cutting, etc. using 0.05 to 1.3%, Al: 0.01 to 0.06% as a rough material, with the balance being Fe and inevitable impurities. After molding, high-strength shaft parts with significantly improved fatigue strength are produced in both the holes and non-holes by applying surface hardening treatment such as induction hardening. The great effect that it is possible to do.
[0055]
In addition, as described in claim 11, in the steel composition, B: 0.0005-0.0035%, N: 0.015% or less, Ti: 0.01-0.05 %, It is possible to manufacture a high-strength shaft component with reduced impact resistance during manufacture and excellent impact resistance with improved quenching depth. Brought about.
[0056]
Furthermore, as described in claim 12, the steel composition further includes at least one of Mo: 0.5% or less, Ni: 1.0% or less by weight%, The hardenability is improved, and a great effect is obtained that it is possible to produce a high-strength shaft component with further improved toughness.
[0057]
Furthermore, as described in claim 13, in the steel composition, S: 0.01 to 0.10%, Pb: 0.01 to 0.20%, Bi: 0.01. By including at least one of ˜0.30%, Te: 0.005 to 0.10%, Ca: 0.0003 to 0.010%, the machinability of the shaft material is further improved. And has a significant effect that it can be made more excellent in machinability when manufacturing a high-strength shaft.
[0058]
【Example】
Hereinafter, examples of the high-strength shaft component and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail together with comparative examples, but it is needless to say that the present invention is not limited to such examples.
[0059]
Using hot forging rough material having an outer diameter of φ26 mm having the chemical composition shown in Table 1, the core hardness was set to the value shown in Table 1 by quenching and tempering, respectively, and then the automatic transmission shown in FIG. An input shaft 2A used as a component of the machine 1 was processed. At this time, when the static torsional strength needs to be further improved, it is desirable to increase the core hardness. Conversely, when static torsional strength is not so much required, the rough material heat treatment may be an inexpensive heat treatment such as normalization or controlled cooling after hot rolling, and according to the present invention, such an inexpensive heat treatment is used. Even if it exists, high fatigue strength can be obtained.
[0060]
As shown in FIG. 5, the shaft material after machining has splines 2S formed at almost three positions at both ends and in the middle, and as shown in FIG. 15, the outer diameter is 22 mm and the inner diameter is 8 mm. Four holes 3 with a diameter of 4 mm are formed. Further, the spline 2S at almost both ends has an outer diameter of 22 mm and a module of 1.0. The hole 3 with a diameter of φ4 mm was further subjected to reamer processing after drilling a pilot hole so that the roughness of the inner surface of the hole 3 was Rv ≦ 7 μm. In Comparative Example 24 in Table 5, the drilling was performed as it was (that is, the inner surface was rough).
[0061]
After such machining, induction hardening and tempering were performed over the entire surface in the axial direction by a workpiece moving induction hardening apparatus having a frequency of 20 kHz. At that time, soluble was used as the quenching coolant, and tempering was performed at 160 ° C. and 1 Hr in an electric furnace. In addition, the hardened layer ratio was changed to the values shown in Table 2, Table 3, Table 4, and Table 5 for each of the hole and the spline part by sequentially changing the workpiece moving speed and the voltage to the coil.
[0062]
Further, after correcting the bend, a steel ball having a particle size shown in Table 2, Table 3, Table 4 and Table 5 and having a hardness of 700 HV is used as a projecting material by a pneumatic shot peening machine, and a projection having a diameter of 5 mm is used. A predetermined work distance was set by a nozzle, and projection was performed aiming at three locations of the center of each hole and the spline.
[0063]
At this time, when aiming at the hole, the work (shaft material) was fixed, and a dedicated projection nozzle was used for each hole. Moreover, the turntable 6 shown in FIG. 7 was driven to the spline part, and the workpiece (2) was projected uniformly while rotating. The projection pressure for each part at this time is also shown in Table 2, Table 3, Table 4, and Table 5. And all the projection time was 30 sec.
[0064]
Each shaft part manufactured by the above process was subjected to a torsional fatigue test and a static torsion test. Among them, the strength was measured 300,000 times as a fatigue test result, and the breaking torque was measured as a static torsion test result. These results are also shown in Table 2, Table 3, Table 4, and Table 5.
[0065]
As is clear from the results shown in Table 2, Table 3, Table 4, and Table 5, it can be seen that the shaft component according to the present invention achieves a dramatic improvement in strength in both torsional fatigue and static torsion. .
[0066]
In contrast, in Comparative Example 22, since the hardened layer in the hole is shallow, the failure starting point becomes a quenching boundary, and the fatigue strength is low. In Comparative Example 23, the hardened layer other than the hole is deep, and the failure starting point is Since it changed to the spline part, the fatigue strength was relatively lowered as compared with the example of the present invention. Further, in Comparative Examples 25 to 30, the shot peening conditions for the holes or splines are not appropriate, so that sufficient compressive residual stress cannot be obtained, and fatigue strength is low. Due to the large roughness of the inner surface, the variation in fatigue life was large, resulting in poor reliability and reduced fatigue strength.
[0067]
Further, in Comparative Examples 10 and 11, since the C or Mn content is small, the quenching depth of the present invention range cannot be obtained due to insufficient hardenability of the shaft material, and both fatigue and static strengths are low. It was. Moreover, in the comparative example 12, since the hardenability of the shaft material was excessive, a crack was generated in the hole, and the strength was significantly reduced as compared with the example of the present invention.
[0068]
[Table 1]

[0069]
[Table 2]

[0070]
[Table 3]

[0071]
[Table 4]

[0072]
[Table 5]

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the structure of an automatic transmission for an automobile as an example of a device having a shaft.
2 shows a case where the hardened layer depth is different in the principal stress direction of the shaft shown in FIG. 2A (ie, when the hardened layer shown in FIG. 2B is shallow and in FIG. 2C). It is explanatory drawing which shows typically the relationship between a hole part working stress and material intensity | strength of the case where the hardened layer to show is deep.
3 is an explanatory diagram showing the relationship between the hardened layer depth of the hole and the fatigue failure starting point when the hardened layer shown in FIG. 3A is shallow and when the hardened layer shown in FIG. 3B is deep. is there.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a residual stress distribution along the inner surface of the hole when the effective hardened layer depth is different.
FIG. 5 is an explanatory view showing an input shaft of an automatic transmission as an example of a shaft.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between an effective hardened layer depth of a hole and a fatigue damage starting point depth.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a shot peening procedure.
FIG. 8 shows the effective hardened layer depth at the hole and 10 ⁵ It is explanatory drawing which shows the relationship with time intensity | strength.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the effective hardened layer depth and the static torsional breaking torque.
FIG. 10 shows the effective hardened layer depth other than the hole (spline part) and 10 ⁵ It is explanatory drawing which shows the relationship with time intensity | strength.
FIG. 11 shows the roughness (surface roughness) and fatigue life (B ₁₀ : Weibull cumulative failure probability 10%)).
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the relationship between the distance between the shaft material and the projection nozzle in the shot peening process and the residual stress at the hole surface layer.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the relationship between the shot grain size, the residual stress in the hole surface layer portion, and the surface roughness of the hole inner surface.
FIG. 14 shows that the hole diameter and the shot particle diameter are 10; ⁶ It is explanatory drawing which shows the influence which it has on the time intensity.
FIG. 15 is a cross-sectional explanatory view showing the shape of the hole of the shaft material.
[Explanation of symbols]
1 Automatic transmission
2 Shaft parts
3 Shaft hole

Claims

自動変速機等の軸付装置に使用され且つ中心軸方向に対し垂直方向の穴をもつ中実もしくは中空の鋼製シャフト部品において、高周波焼入れ等の表面硬化処理が施されていて、前記穴の側面において５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さが中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも５０％以上まで確保されていると共に、前記穴部を除いたスプラインなどの他の応力集中部位においては５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さが中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも２〜４５％の範囲となっていて、少なくとも穴部に対してショットピーニングが施されていることを特徴とする高強度シャフト部品。A solid or hollow steel shaft part used in a shafted device such as an automatic transmission and having a hole perpendicular to the central axis direction is subjected to surface hardening treatment such as induction hardening, In the side surface, the depth of the hardened layer up to 50% martensite hardness is secured to 50% or more of the shaft radius in the case of a solid product and 50% or more in the case of a hollow product, and the holes are excluded. At other stress concentration sites such as splines, the hardened layer depth up to 50% martensite hardness is in the range of 2 to 45% for the shaft radius in the case of a solid product and in the thickness in the case of a hollow product. A high-strength shaft component characterized in that shot peening is applied to at least the hole.

鋼組成が、重量％で、Ｃ：０．２５〜０．５５％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｃｒ：０．０５〜１．３％、Ａｌ：０．０１〜０．０６％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１に記載の高強度シャフト部品。Steel composition is% by weight, C: 0.25 to 0.55%, Si: 0.3% or less, Mn: 0.2 to 1.5%, Cr: 0.05 to 1.3%, Al The high-strength shaft component according to claim 1, wherein the high-strength shaft component includes: 0.01 to 0.06%, and the balance is Fe and inevitable impurities.

鋼組成においてさらに、重量％で、Ｂ：０．０００５〜０．００３５％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．０５％を含むことを特徴とする請求項２に記載の高強度シャフト部品。The steel composition further comprises B: 0.0005 to 0.0035%, N: 0.015% or less, and Ti: 0.01 to 0.05% by weight%. High strength shaft parts.

鋼組成においてさらに、重量％で、Ｍｏ：０．５％以下，Ｎｉ：１．０％以下のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の高強度シャフト部品。4. The high-strength shaft component according to claim 2, further comprising at least one of Mo: 0.5% or less and Ni: 1.0% or less by weight% in the steel composition.

鋼組成においてさらに、重量％で、Ｓ：０．０１〜０．１０％，Ｐｂ：０．０１〜０．２０％，Ｂｉ：０．０１〜０．３０％，Ｔｅ：０．００５〜０．１０％，Ｃａ：０．０００３〜０．０１０％のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の高強度シャフト部品。Further, in the steel composition, by weight%, S: 0.01-0.10%, Pb: 0.01-0.20%, Bi: 0.01-0.30%, Te: 0.005-0. The high-strength shaft component according to claim 2, comprising at least one of 10% and Ca: 0.0003 to 0.010%.

自動変速機等の軸付装置に使用され且つ中心軸方向に対し垂直方向の穴をもつ中実もしくは中空の鋼製シャフト部品を製造するに際し、高周波焼入れ等の表面硬化処理を施すことにより、前記穴の側面において５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さを中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも５０％以上まで確保した後、前記穴部に対してショットピーニングを行い、前記穴部を除いたスプラインなどの他の応力集中部位においては５０％マルテンサイト硬さまでの硬化層深さを中実品の場合は軸半径のまた中空品の場合は肉厚のいずれも２〜４５％の範囲とすることを特徴とする高強度シャフト部品の製造方法。When manufacturing a solid or hollow steel shaft part used in a shafted device such as an automatic transmission and having a hole perpendicular to the central axis direction, by applying a surface hardening treatment such as induction hardening, After securing the hardened layer depth up to 50% martensite hardness on the side surface of the hole to 50% or more of the shaft radius in the case of a solid product and the wall thickness in the case of a hollow product, Shot peening is performed, and in other stress concentration sites such as splines excluding the holes, the hardened layer depth up to 50% martensite is the shaft radius in the case of a solid product and the wall thickness in the case of a hollow product. A method for producing a high-strength shaft component, characterized in that any of these ranges from 2 to 45%.

空気式ショットピーニング機により、穴部に対しては、口径が２〜１０ｍｍの投射ノズルとシャフト部品との距離を穴径の１０〜５０倍とし、投射圧を０．２ＭＰａ以上とし、粒径が０．０３〜０．５ｍｍで且つ穴径の１／３以下であり且つまた硬さが６００〜８５０ＨＶを有する投射材を用いて当該穴部の中心を狙ってショットピーニングを行うことを特徴とする請求項６に記載の高強度シャフト部品の製造方法。With a pneumatic shot peening machine, for the hole, the distance between the projection nozzle with a diameter of 2 to 10 mm and the shaft component is 10 to 50 times the hole diameter, the projection pressure is 0.2 MPa or more, and the particle size is Shot peening is performed by using a projection material having a hole diameter of 0.03 to 0.5 mm and 1/3 or less of the hole diameter and having a hardness of 600 to 850 HV, aiming at the center of the hole. The manufacturing method of the high intensity | strength shaft component of Claim 6.

空気式ショットピーニング機により、穴部以外の応力集中部位に対しては、投射圧を０．２ＭＰａ以上とし、粒径が０．０３〜０．２５ｍｍで且つ隅Ｒ寸法以下である投射材を用いてショットピーニングを行うことを特徴とする請求項６または７に記載の高強度シャフト部品の製造方法。Using a pneumatic shot peening machine, a projection material having a projection pressure of 0.2 MPa or more, a particle size of 0.03 to 0.25 mm, and a corner R dimension or less is used for stress concentration sites other than holes. The method for producing a high-strength shaft component according to claim 6, wherein shot peening is performed.

穴内面の面粗度をＲｖ≦７μｍとした後、ショットピーニングを行うことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の高強度シャフト部品の製造方法。9. The method for manufacturing a high-strength shaft component according to claim 6, wherein shot peening is performed after setting the surface roughness of the hole inner surface to Rv ≦ 7 μm.

重量％で、Ｃ：０．２５〜０．５５％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｃｒ：０．０５〜１．３％、Ａｌ：０．０１〜０．０６％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成の鋼を粗材とし、鍛造や切削等の加工によりシャフト素材の形状に成形を行った後、高周波焼入れ等の表面硬化処理を施すことにより、所定の硬化層深さを得ることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の高強度シャフト部品の製造方法。By weight, C: 0.25 to 0.55%, Si: 0.3% or less, Mn: 0.2 to 1.5%, Cr: 0.05 to 1.3%, Al: 0.01 Steel with a composition containing ~ 0.06% and the balance consisting of Fe and inevitable impurities is used as a rough material, and after forming into the shape of the shaft material by processing such as forging or cutting, surface hardening treatment such as induction hardening The method for producing a high-strength shaft component according to claim 6, wherein a predetermined hardened layer depth is obtained by applying the step.

鋼組成においてさらに、重量％で、Ｂ：０．０００５〜０．００３５％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．０５％を含むことを特徴とする請求項１０に記載の高強度シャフト部品の製造方法。11. The steel composition according to claim 10, further comprising, by weight%, B: 0.0005 to 0.0035%, N: 0.015% or less, and Ti: 0.01 to 0.05%. Manufacturing method for high-strength shaft parts.

鋼組成においてさらに、重量％で、Ｍｏ：０．５％以下，Ｎｉ：１．０％以下のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の高強度シャフト部品の製造方法。The steel composition according to claim 10 or 11, further comprising at least one of Mo: 0.5% or less and Ni: 1.0% or less by weight% in the steel composition. Production method.

鋼組成においてさらに、重量％で、Ｓ：０．０１〜０．１０％，Ｐｂ：０．０１〜０．２０％，Ｂｉ：０．０１〜０．３０％，Ｔｅ：０．００５〜０．１０％，Ｃａ：０．０００３〜０．０１０％のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の高強度シャフト部品の製造方法。In the steel composition, S: 0.01 to 0.10%, Pb: 0.01 to 0.20%, Bi: 0.01 to 0.30%, Te: 0.005 to 0. The method for producing a high-strength shaft component according to any one of claims 10 to 12, comprising at least one of 10% and Ca: 0.0003 to 0.010%.