JP4209600B2 - 被削性および曲げ強度に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造方法 - Google Patents
被削性および曲げ強度に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4209600B2 JP4209600B2 JP2001179751A JP2001179751A JP4209600B2 JP 4209600 B2 JP4209600 B2 JP 4209600B2 JP 2001179751 A JP2001179751 A JP 2001179751A JP 2001179751 A JP2001179751 A JP 2001179751A JP 4209600 B2 JP4209600 B2 JP 4209600B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- constant velocity
- retainer
- hardness
- velocity joint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/20—Carburising
- C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces
-
- 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
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
- F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
- F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
- F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
-
- 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
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
- F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
- F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
- F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
- F16D2003/22303—Details of ball cages
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Forging (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被削性、曲げ強度に優れたボロンを含有する自動車部品である等速ジョイント用リテーナーの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より自動車の等速ジョイント（ＣＶＪ）のリテーナーには、ＳＣＲ４１５（ＪＩＳ規格）やＳＣＭ４１５（ＪＩＳ規格）相当の鋼に浸炭焼入れ焼戻し処理を施し使用されている。しかし、近年の地球環境問題に対して燃費向上を実現するには部品の軽量化が必要である。リテーナーを軽量化するには、曲げ強度に優れた素材が必要となり、特公開平９−５３１６９号公報に開示の発明では、ボロンを添加した肌焼鋼を用い高強度を有するＣＶＪ浸炭焼入れ部品が得られている。一方、生産コストの低減のためには、被削性を阻害してはならず、上述の鋼ではＳｉ、Ｍｏ等の合金元素添加が必須であるため被削性劣化が否めない。そのようなことから、被削性を阻害することなく曲げ強度に優れた等速ジョイント用リテーナーの開発が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ＳＣＲ４１５（ＪＩＳ規格）やＳＣＭ４１５（ＪＩＳ規格）相当の鋼を用いて、被削性を阻害することなく、曲げ強度特性に優れた自動車等の等速ジョイント用リテーナーを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記課題の解決するための発明の手段は、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．２５％、Ｓｉ：０．０３〜０．１５％、Ｍｎ：０．２０〜０．６０％、Ｓ：０．００３〜０．０３０％、Ｃｒ：１．００〜１．５０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｎ：０．０１％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可逆不純物からなる鋼を、加熱温度１０００〜１１００℃で熱間鍛造を行い、鍛造後の硬さを８８ＨＲＢ以下とした鍛造品を用い、切削加工後の浸炭焼入れ焼戻し時に、有効硬化層深さ（ＨＶ５５０を有する表面からの距離）が０．４〜０．９ｍｍを有することを特徴とし、ＢおよびＴｉを適正量添加し、適正な製造方法を見出すことによりなした、被削性および曲げ強度特性に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造方法である。
【０００５】
本発明の限定理由を以下に示す。なお、％は質量％を示す。
【０００６】
Ｃ：０．１０〜０．２５％
Ｃは焼入性を著しく上昇させる元素であり、引張、曲げ強度を向上させるために必要な元素であるが、０．１０％未満では十分な強度が得られない。一方、０．２５％を超えると熱間鍛造後の硬度が上昇し被削性が低下するだけでなく、衝撃特性が低下する。そのため、含有量を０．１０〜０．２５％とする。
【０００７】
Ｓｉ：０．０３〜０．１５％
Ｓｉは脱酸のために必要な元素であるが、０．０３％未満ではその効果が十分に得られず、０．１５％を超えて含有させると熱間鍛造後の硬度が上昇し、被削性を低下させる。そのため含有量を０．０３〜０．１５％とする。
【０００８】
Ｍｎ：０．２０〜０．６０％
Ｍｎは安価で焼入性を確保するのに必要な元素であるが、０．２０％未満ではその効果が不十分であり、０．６０％を超えて含有させると熱間鍛造後の硬度が上昇し、被削性を低下させる。そのため、含有量を０．２０〜０．６０％とする。
【０００９】
Ｓ：０．００３〜０．０３０％
Ｓは鋼中でＭｎＳ、ＴｉＳを形成し被削性を向上させる元素であるが、０．００３％未満ではその効果が少なく、０．０３０％を超えると、冷間でのピアッシング成形時に割れが発生する。そのため、含有量を０００３〜０．０３０％とする。
【００１０】
Ｃｒ：１．００〜１．５０％
Ｃｒは焼入性を向上させ強度を得るのに有効な元素であるが、１．００％未満の場合、部品としての十分な強度が得られず、１．５０％を超えて添加すると熱間鍛造後の硬度の上昇を招き、被削性を低下させる。そのため、含有量を１．００〜１．５０％とする。
【００１１】
Ｔｉ：０．０５〜０．２０％
Ｔｉは鋼中のｆｒｅｅ−Ｎを固定し、Ｂの焼入れ性向上効果を促進させる元素であるとともに、鋼中のＣと結びつき炭化物を形成し結晶粒の微細化に寄与する元素であるが、０．０５％未満の場合微細化効果は少なく、また０．２０％を超えて含有させてもその効果が飽和するばかりでなく熱間鍛造後の硬度を上昇させる。そこで、含有量を０．０５〜０．２０％とする。
【００１２】
Ｂ：０．０００５〜０．００５０％
Ｂは粒界に偏析し粒界強度を向上させ、大幅に焼入性を向上させる元素であるが、０．０００５％未満ではその効果が十分に得られず、０．００５０％を超えて添加すると逆に焼入性が低下する。そこで、含有量を０．０００５〜０．００５０％とする。
【００１３】
Ｎ：０．０１％以下
Ｎは０．０１％を超えて含有するとＴｉＮが増加し、被削性が低減される。そこで、含有量を０．０１％以下とする。
【００１４】
熱間鍛造加熱条件：１０００〜１１００℃
熱間鍛造の加熱温度は１０００℃未満では熱間の変形抵抗が高く、金型寿命が著しく低下する。一方、１１００℃を超える場合には、ベイナイト生成量の増加とＴｉＣの析出により熱間鍛造後の硬さが大幅に上昇する。また、熱間鍛造後に焼なまし処理などにより軟化させることは可能であるが、大幅なコストアップにつながる。そこで、熱間鍛造時の加熱温度を１０００〜１１００℃とすることにより、焼なまし処理等の軟化のための熱処理を施すことがなく低い硬度が得られる。
【００１５】
硬さ：８８ＨＲＢ以下
熱間鍛造冷却後は切削加工工程があるため、低硬度であることが好ましい。硬さが８８ＨＲＢを超えると著しく被削性が劣化するため、８８ＨＲＢ以下とする。
【００１６】
浸炭焼入焼戻し後の有効硬化深さ：０．４〜０．９ｍｍ
切削加工処理後、浸炭焼入れ焼戻し処理を行った時、５５０ＨＶを有する表面からの距離である有効硬化深さが０．４ｍｍ未満の場合には、曲げ応力負荷時にボールによる支柱部の陥没が起こり、振動や強度低下が発生し、リテーナーに必要な特性が得られない。一方、過大な曲げ応力が負荷されると、支柱のコーナーＲにおいて、高硬度である浸炭層に亀裂が発生したあと伝播により最終破断に至る。この場合、０．９ｍｍを超える深い有効硬化深さの場合には、初期に発生する脆性的な亀裂の長さが大きくなり強度が低下する。そのため、有効硬化深さを０．４〜０．９ｍｍとする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に実施例および比較例を通じて示す。
実施例および比較例における鋼組成を表１のNo.１〜９に示す。表において発明鋼とは、本発明における鋼を指す。発明鋼１、２はＪＩＳに規定するＳＣＲ４１５、ＳＣＭ４１５の鋼に対し、Ｓｉ、Ｍｎを低減し、Ｃｒを増量し、Ｂ、Ｔｉを添加した鋼である。それに対し、比較鋼３、４はそれぞれＳＣＲ４１５、ＳＣＭ４１５の鋼である。比較鋼５はＪＩＳに規定するＳＣＲ４３０の鋼に対し、Ｓｉ、Ｍｎを低減し、Ｃｒを増量し、Ｂ、Ｔｉを添加した鋼である。比較鋼６はＳＣＲ４２０の鋼に対し、Ｍｎを低減し、Ｃｒを増量し、Ｂ、Ｔｉを添加した鋼である。比較鋼７は、発明鋼１に対し、Ｃｒを大幅に増量した鋼であり、比較鋼８はＳＣＲ４２０の鋼に対し、Ｓｉ、Ｍｎを低減し、Ｃｒを増量した鋼であり、比較鋼９はＳＣＲ４２０の鋼に対し、Ｓｉ、Ｍｎを低減し、Ｃｒを増量し、Ｂを添加した鋼である。
【００１８】
表１に示す化学成分組成（質量％、残部は実質上Ｆｅ）をもつ鋼材をそれぞれ１００ｋｇ真空溶解炉にて溶製後、１２５０℃に加熱後熱間鍛造でφ４０へ鍛造した。その後機械加工によりφ３２×６０ｍｍのビレットを作製し、１０５０℃で加熱しリテーナー粗形状へ熱間鍛造した。その後、切削加工、ピアッシング工程を加え、図１に示す形状のリテーナーに加工し、浸炭焼入焼戻し（８８０℃×３時間保持後１３０℃へ油冷し、１８０℃×１時間焼戻し）を行ったのち、旋削、研磨工程を経て最終製品を製造した。
【００１９】
【実施例】
以下に、実施の形態に記載の製品について以下の試験を行い、その結果を示す。
自動車においてリテーナーにかかる最大負荷条件を考慮し、図２に示すように、評価部品であるリテーナー１と等速ジョイントの構成部品である外輪２、内輪３、ボール４、ドライブシャフト５を組合わせ、外輪２を固定した条件下で、外輪２に対しドライブシャフト５を４０度傾斜させた状態で捻りトルクを負荷し、リテーナー１の支柱部に高い曲げ応力を負荷することで評価した。また、浸炭層の有効硬化深さは、ビッカース硬度計での測定で５５０ＨＶとなる位置とし、熱間鍛造後の硬さは、ロックウェル硬度計にて測定した。
【００２０】
１０５０℃加熱における熱間鍛造後の硬さについて表１に示す。本発明鋼１、２ともにＣ量がそれぞれ同レベルのＪＩＳ鋼である比較鋼に対し、同等以下の低硬度が得られている。一方、比較鋼５、６、７は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｃｒ量が著しく高いため、高硬度となる。
【００２１】
【表１】
【００２２】
発明鋼１および比較鋼３において熱間鍛造時の加熱温度を９５０〜１２００℃とした場合の鍛造後の硬さを図３に示す。発明鋼１の場合、１１００℃以下の鍛造加熱温度において著しい硬度低下が起こっていることがわかる。一方、比較鋼３では加熱温度が低いほど硬度が低下するものの、発明鋼１ほど加熱温度依存性はない。発明鋼１の場合、１１５０℃以上の加熱においては、鋼中に固溶しているＴｉＣが冷却過程において析出することにより硬化するためである。また９５０℃では軟化効果が飽和しており、変形抵抗増大による金型寿命の低下がおこる。そのため、硬度低下に関しては、熱間鍛造時の加熱温度は１０００〜１１００℃が最適であることがわかる。
【００２３】
浸炭焼入後の有効硬化深さの測定結果とあわせて、表２に静捻り試験結果を示す。なお浸炭深さの影響を調査するため、発明鋼１および比較鋼３については、９２０℃×４時間保持後１３０℃へ油冷し、１８０℃×１時間焼戻しの浸炭焼入焼戻し処理も実施した。本発明鋼１、２ともに、比較鋼３、４に対し、Ｂ添加により粒界強化が図られ、またＴｉ添加により細粒となり優れた強度が得られている。比較鋼５、６、７は細粒化は図られているものの、被削性に劣り、比較鋼８は硬さは低下するものの、高強度化は図られておらず、比較鋼９も細粒化されていないため強度向上が少ない。一方、表２において＊を付した９２０℃×４時間の浸炭処理を施した場合の発明鋼１、２および比較鋼３、４では、有効硬化深さが大きくなるため、曲げ応力負荷時の初期亀裂発生長さが大きくなり強度が低下する。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の等速ジョイント用リテーナーの製造方法による効果を以下に示す。
１）鋼組成においてＴｉ：０．０５〜０．２０％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％を添加することにより、細粒化ならびに粒界強化を図ることにより、曲げ強度特性に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造が可能となった。
２）さらに、Ｓｉ、Ｍｎの添加量および熱間鍛造条件を限定することにより、被削性を阻害することなく等速ジョイント用リテーナーの製造が可能となった。
３）浸炭焼入れ時の有効硬化層深さを限定することにより、曲げ特性に優れた等速ジョイント部品の製造が可能となった。
以上本発明により、被削性を損なうことなく、曲げ強度特性に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造が可能となり、自動車の軽量化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ねじり強度試験に用いた等速ジョイントリテーナーの形状を一部破断、一部省略して示す正面図である。
【図２】ねじり強度試験時の等速ジョイントの内輪、外輪、ボール、リテーナー、ドライブシャフトの組立図である。
【図３】熱間鍛造後の硬さに及ぼす熱間鍛造加熱条件の影響を示す図である。
【符号の説明】
１ リテーナー
２ 等速ジョイント外輪
３ 等速ジョイント内輪
４ ボール
５ ドライブシャフト
【発明の属する技術分野】
本発明は、被削性、曲げ強度に優れたボロンを含有する自動車部品である等速ジョイント用リテーナーの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より自動車の等速ジョイント（ＣＶＪ）のリテーナーには、ＳＣＲ４１５（ＪＩＳ規格）やＳＣＭ４１５（ＪＩＳ規格）相当の鋼に浸炭焼入れ焼戻し処理を施し使用されている。しかし、近年の地球環境問題に対して燃費向上を実現するには部品の軽量化が必要である。リテーナーを軽量化するには、曲げ強度に優れた素材が必要となり、特公開平９−５３１６９号公報に開示の発明では、ボロンを添加した肌焼鋼を用い高強度を有するＣＶＪ浸炭焼入れ部品が得られている。一方、生産コストの低減のためには、被削性を阻害してはならず、上述の鋼ではＳｉ、Ｍｏ等の合金元素添加が必須であるため被削性劣化が否めない。そのようなことから、被削性を阻害することなく曲げ強度に優れた等速ジョイント用リテーナーの開発が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ＳＣＲ４１５（ＪＩＳ規格）やＳＣＭ４１５（ＪＩＳ規格）相当の鋼を用いて、被削性を阻害することなく、曲げ強度特性に優れた自動車等の等速ジョイント用リテーナーを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記課題の解決するための発明の手段は、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．２５％、Ｓｉ：０．０３〜０．１５％、Ｍｎ：０．２０〜０．６０％、Ｓ：０．００３〜０．０３０％、Ｃｒ：１．００〜１．５０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｎ：０．０１％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可逆不純物からなる鋼を、加熱温度１０００〜１１００℃で熱間鍛造を行い、鍛造後の硬さを８８ＨＲＢ以下とした鍛造品を用い、切削加工後の浸炭焼入れ焼戻し時に、有効硬化層深さ（ＨＶ５５０を有する表面からの距離）が０．４〜０．９ｍｍを有することを特徴とし、ＢおよびＴｉを適正量添加し、適正な製造方法を見出すことによりなした、被削性および曲げ強度特性に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造方法である。
【０００５】
本発明の限定理由を以下に示す。なお、％は質量％を示す。
【０００６】
Ｃ：０．１０〜０．２５％
Ｃは焼入性を著しく上昇させる元素であり、引張、曲げ強度を向上させるために必要な元素であるが、０．１０％未満では十分な強度が得られない。一方、０．２５％を超えると熱間鍛造後の硬度が上昇し被削性が低下するだけでなく、衝撃特性が低下する。そのため、含有量を０．１０〜０．２５％とする。
【０００７】
Ｓｉ：０．０３〜０．１５％
Ｓｉは脱酸のために必要な元素であるが、０．０３％未満ではその効果が十分に得られず、０．１５％を超えて含有させると熱間鍛造後の硬度が上昇し、被削性を低下させる。そのため含有量を０．０３〜０．１５％とする。
【０００８】
Ｍｎ：０．２０〜０．６０％
Ｍｎは安価で焼入性を確保するのに必要な元素であるが、０．２０％未満ではその効果が不十分であり、０．６０％を超えて含有させると熱間鍛造後の硬度が上昇し、被削性を低下させる。そのため、含有量を０．２０〜０．６０％とする。
【０００９】
Ｓ：０．００３〜０．０３０％
Ｓは鋼中でＭｎＳ、ＴｉＳを形成し被削性を向上させる元素であるが、０．００３％未満ではその効果が少なく、０．０３０％を超えると、冷間でのピアッシング成形時に割れが発生する。そのため、含有量を０００３〜０．０３０％とする。
【００１０】
Ｃｒ：１．００〜１．５０％
Ｃｒは焼入性を向上させ強度を得るのに有効な元素であるが、１．００％未満の場合、部品としての十分な強度が得られず、１．５０％を超えて添加すると熱間鍛造後の硬度の上昇を招き、被削性を低下させる。そのため、含有量を１．００〜１．５０％とする。
【００１１】
Ｔｉ：０．０５〜０．２０％
Ｔｉは鋼中のｆｒｅｅ−Ｎを固定し、Ｂの焼入れ性向上効果を促進させる元素であるとともに、鋼中のＣと結びつき炭化物を形成し結晶粒の微細化に寄与する元素であるが、０．０５％未満の場合微細化効果は少なく、また０．２０％を超えて含有させてもその効果が飽和するばかりでなく熱間鍛造後の硬度を上昇させる。そこで、含有量を０．０５〜０．２０％とする。
【００１２】
Ｂ：０．０００５〜０．００５０％
Ｂは粒界に偏析し粒界強度を向上させ、大幅に焼入性を向上させる元素であるが、０．０００５％未満ではその効果が十分に得られず、０．００５０％を超えて添加すると逆に焼入性が低下する。そこで、含有量を０．０００５〜０．００５０％とする。
【００１３】
Ｎ：０．０１％以下
Ｎは０．０１％を超えて含有するとＴｉＮが増加し、被削性が低減される。そこで、含有量を０．０１％以下とする。
【００１４】
熱間鍛造加熱条件：１０００〜１１００℃
熱間鍛造の加熱温度は１０００℃未満では熱間の変形抵抗が高く、金型寿命が著しく低下する。一方、１１００℃を超える場合には、ベイナイト生成量の増加とＴｉＣの析出により熱間鍛造後の硬さが大幅に上昇する。また、熱間鍛造後に焼なまし処理などにより軟化させることは可能であるが、大幅なコストアップにつながる。そこで、熱間鍛造時の加熱温度を１０００〜１１００℃とすることにより、焼なまし処理等の軟化のための熱処理を施すことがなく低い硬度が得られる。
【００１５】
硬さ：８８ＨＲＢ以下
熱間鍛造冷却後は切削加工工程があるため、低硬度であることが好ましい。硬さが８８ＨＲＢを超えると著しく被削性が劣化するため、８８ＨＲＢ以下とする。
【００１６】
浸炭焼入焼戻し後の有効硬化深さ：０．４〜０．９ｍｍ
切削加工処理後、浸炭焼入れ焼戻し処理を行った時、５５０ＨＶを有する表面からの距離である有効硬化深さが０．４ｍｍ未満の場合には、曲げ応力負荷時にボールによる支柱部の陥没が起こり、振動や強度低下が発生し、リテーナーに必要な特性が得られない。一方、過大な曲げ応力が負荷されると、支柱のコーナーＲにおいて、高硬度である浸炭層に亀裂が発生したあと伝播により最終破断に至る。この場合、０．９ｍｍを超える深い有効硬化深さの場合には、初期に発生する脆性的な亀裂の長さが大きくなり強度が低下する。そのため、有効硬化深さを０．４〜０．９ｍｍとする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に実施例および比較例を通じて示す。
実施例および比較例における鋼組成を表１のNo.１〜９に示す。表において発明鋼とは、本発明における鋼を指す。発明鋼１、２はＪＩＳに規定するＳＣＲ４１５、ＳＣＭ４１５の鋼に対し、Ｓｉ、Ｍｎを低減し、Ｃｒを増量し、Ｂ、Ｔｉを添加した鋼である。それに対し、比較鋼３、４はそれぞれＳＣＲ４１５、ＳＣＭ４１５の鋼である。比較鋼５はＪＩＳに規定するＳＣＲ４３０の鋼に対し、Ｓｉ、Ｍｎを低減し、Ｃｒを増量し、Ｂ、Ｔｉを添加した鋼である。比較鋼６はＳＣＲ４２０の鋼に対し、Ｍｎを低減し、Ｃｒを増量し、Ｂ、Ｔｉを添加した鋼である。比較鋼７は、発明鋼１に対し、Ｃｒを大幅に増量した鋼であり、比較鋼８はＳＣＲ４２０の鋼に対し、Ｓｉ、Ｍｎを低減し、Ｃｒを増量した鋼であり、比較鋼９はＳＣＲ４２０の鋼に対し、Ｓｉ、Ｍｎを低減し、Ｃｒを増量し、Ｂを添加した鋼である。
【００１８】
表１に示す化学成分組成（質量％、残部は実質上Ｆｅ）をもつ鋼材をそれぞれ１００ｋｇ真空溶解炉にて溶製後、１２５０℃に加熱後熱間鍛造でφ４０へ鍛造した。その後機械加工によりφ３２×６０ｍｍのビレットを作製し、１０５０℃で加熱しリテーナー粗形状へ熱間鍛造した。その後、切削加工、ピアッシング工程を加え、図１に示す形状のリテーナーに加工し、浸炭焼入焼戻し（８８０℃×３時間保持後１３０℃へ油冷し、１８０℃×１時間焼戻し）を行ったのち、旋削、研磨工程を経て最終製品を製造した。
【００１９】
【実施例】
以下に、実施の形態に記載の製品について以下の試験を行い、その結果を示す。
自動車においてリテーナーにかかる最大負荷条件を考慮し、図２に示すように、評価部品であるリテーナー１と等速ジョイントの構成部品である外輪２、内輪３、ボール４、ドライブシャフト５を組合わせ、外輪２を固定した条件下で、外輪２に対しドライブシャフト５を４０度傾斜させた状態で捻りトルクを負荷し、リテーナー１の支柱部に高い曲げ応力を負荷することで評価した。また、浸炭層の有効硬化深さは、ビッカース硬度計での測定で５５０ＨＶとなる位置とし、熱間鍛造後の硬さは、ロックウェル硬度計にて測定した。
【００２０】
１０５０℃加熱における熱間鍛造後の硬さについて表１に示す。本発明鋼１、２ともにＣ量がそれぞれ同レベルのＪＩＳ鋼である比較鋼に対し、同等以下の低硬度が得られている。一方、比較鋼５、６、７は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｃｒ量が著しく高いため、高硬度となる。
【００２１】
【表１】
発明鋼１および比較鋼３において熱間鍛造時の加熱温度を９５０〜１２００℃とした場合の鍛造後の硬さを図３に示す。発明鋼１の場合、１１００℃以下の鍛造加熱温度において著しい硬度低下が起こっていることがわかる。一方、比較鋼３では加熱温度が低いほど硬度が低下するものの、発明鋼１ほど加熱温度依存性はない。発明鋼１の場合、１１５０℃以上の加熱においては、鋼中に固溶しているＴｉＣが冷却過程において析出することにより硬化するためである。また９５０℃では軟化効果が飽和しており、変形抵抗増大による金型寿命の低下がおこる。そのため、硬度低下に関しては、熱間鍛造時の加熱温度は１０００〜１１００℃が最適であることがわかる。
【００２３】
浸炭焼入後の有効硬化深さの測定結果とあわせて、表２に静捻り試験結果を示す。なお浸炭深さの影響を調査するため、発明鋼１および比較鋼３については、９２０℃×４時間保持後１３０℃へ油冷し、１８０℃×１時間焼戻しの浸炭焼入焼戻し処理も実施した。本発明鋼１、２ともに、比較鋼３、４に対し、Ｂ添加により粒界強化が図られ、またＴｉ添加により細粒となり優れた強度が得られている。比較鋼５、６、７は細粒化は図られているものの、被削性に劣り、比較鋼８は硬さは低下するものの、高強度化は図られておらず、比較鋼９も細粒化されていないため強度向上が少ない。一方、表２において＊を付した９２０℃×４時間の浸炭処理を施した場合の発明鋼１、２および比較鋼３、４では、有効硬化深さが大きくなるため、曲げ応力負荷時の初期亀裂発生長さが大きくなり強度が低下する。
【００２４】
【表２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の等速ジョイント用リテーナーの製造方法による効果を以下に示す。
１）鋼組成においてＴｉ：０．０５〜０．２０％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％を添加することにより、細粒化ならびに粒界強化を図ることにより、曲げ強度特性に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造が可能となった。
２）さらに、Ｓｉ、Ｍｎの添加量および熱間鍛造条件を限定することにより、被削性を阻害することなく等速ジョイント用リテーナーの製造が可能となった。
３）浸炭焼入れ時の有効硬化層深さを限定することにより、曲げ特性に優れた等速ジョイント部品の製造が可能となった。
以上本発明により、被削性を損なうことなく、曲げ強度特性に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造が可能となり、自動車の軽量化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ねじり強度試験に用いた等速ジョイントリテーナーの形状を一部破断、一部省略して示す正面図である。
【図２】ねじり強度試験時の等速ジョイントの内輪、外輪、ボール、リテーナー、ドライブシャフトの組立図である。
【図３】熱間鍛造後の硬さに及ぼす熱間鍛造加熱条件の影響を示す図である。
【符号の説明】
１ リテーナー
２ 等速ジョイント外輪
３ 等速ジョイント内輪
４ ボール
５ ドライブシャフト
Claims (1)
- 質量％で、Ｃ：０．１０〜０．２５％、Ｓｉ：０．０３〜０．１５％、Ｍｎ：０．２０〜０．６０％、Ｓ：０．００３〜０．０３０％、Ｃｒ：１．００〜１．５０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｎ：０．０１％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可逆不純物からなる鋼を、加熱温度１０００〜１１００℃で熱間鍛造を行い、鍛造後の硬さを８８ＨＲＢ以下とした鍛造品を用い、切削加工後の浸炭焼入れ焼戻し時に、有効硬化層深さ（ＨＶ５５０を有する表面からの距離）が０．４〜０．９ｍｍを有することを特徴とする被削性および曲げ強度特性に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001179751A JP4209600B2 (ja) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | 被削性および曲げ強度に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造方法 |
| US10/171,415 US6800144B2 (en) | 2001-06-14 | 2002-06-13 | Process for producing retainer for constant velocity joint possessing improved machinability and flexural strength |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001179751A JP4209600B2 (ja) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | 被削性および曲げ強度に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002371318A JP2002371318A (ja) | 2002-12-26 |
| JP4209600B2 true JP4209600B2 (ja) | 2009-01-14 |
Family
ID=19020274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001179751A Expired - Lifetime JP4209600B2 (ja) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | 被削性および曲げ強度に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6800144B2 (ja) |
| JP (1) | JP4209600B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3995904B2 (ja) * | 2001-06-14 | 2007-10-24 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 加工性および強度に優れた等速ジョイント用内輪の製造方法 |
| US7081174B2 (en) * | 2002-04-30 | 2006-07-25 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Process for producing steel products having improved grain size properties and machinability |
| CN100507299C (zh) * | 2004-09-10 | 2009-07-01 | Gkn动力传动***国际有限责任公司 | 调质的万向节球笼，制造该球笼的方法，万向节及汽车 |
| CN103834865A (zh) * | 2012-11-21 | 2014-06-04 | 山东兴盛矿业有限责任公司 | 一种耐磨、耐腐蚀钢球的锻造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5853502A (en) * | 1995-08-11 | 1998-12-29 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Carburizing steel and steel products manufactured making use of the carburizing steel |
| JP3081927B2 (ja) | 1995-08-11 | 2000-08-28 | 住友金属工業株式会社 | 駆動軸継手用浸炭焼入部品及びその製造方法 |
| JP3995904B2 (ja) * | 2001-06-14 | 2007-10-24 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 加工性および強度に優れた等速ジョイント用内輪の製造方法 |
-
2001
- 2001-06-14 JP JP2001179751A patent/JP4209600B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-06-13 US US10/171,415 patent/US6800144B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6800144B2 (en) | 2004-10-05 |
| US20030047242A1 (en) | 2003-03-13 |
| JP2002371318A (ja) | 2002-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3995904B2 (ja) | 加工性および強度に優れた等速ジョイント用内輪の製造方法 | |
| JP5669339B2 (ja) | 高強度浸炭部品の製造方法 | |
| JP2000154828A (ja) | 耐フレーキング特性と軸部強度に優れた等速ジョイント用外輪とその製造方法 | |
| JP2012017499A (ja) | 疲労強度に優れた歯車およびその製造方法 | |
| WO2007000888A1 (ja) | 疲労強度に優れた熱間鍛造品およびその製造方法並びに機械構造部品 | |
| JP4219023B2 (ja) | 高強度ドライブシャフトとその製造方法 | |
| JP3915710B2 (ja) | 耐低サイクル衝撃疲労特性に優れた浸炭差動歯車 | |
| JP2001254143A (ja) | 軟窒化非調質クランク軸とその製造方法 | |
| JP3842888B2 (ja) | 冷間加工性と高強度特性を兼備した高周波焼入れ用鋼材の製造方法 | |
| JP4328924B2 (ja) | 高強度軸部品の製造方法 | |
| JP4209600B2 (ja) | 被削性および曲げ強度に優れた等速ジョイント用リテーナーの製造方法 | |
| US20090110589A1 (en) | Steel Material and Process for Producing the Same | |
| JP5580517B2 (ja) | 軟窒化クランクシャフト用素材の製造方法 | |
| JPH06306460A (ja) | 高疲労強度熱間鍛造品の製造方法 | |
| JP2003113419A (ja) | 非調質鋼熱間鍛造部品の製造方法およびその非調質鋼熱間鍛造部品 | |
| JP3833388B2 (ja) | 冷間加工性及び強度に優れた等速ジョイントの製造方法 | |
| JPH108189A (ja) | 曲げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼ならびにその 鋼材を用いた曲げ特性に優れる高周波焼入れ部品 | |
| JPH1162943A (ja) | 軟窒化非調質クランク軸およびその製造方法 | |
| US6391124B1 (en) | Non-heat treated, soft-nitrided steel parts | |
| JP3240627B2 (ja) | 等速ジョイント部品の製造方法 | |
| JP3623313B2 (ja) | 浸炭歯車部品 | |
| JPH09279296A (ja) | 冷間鍛造性に優れた軟窒化用鋼 | |
| JPH10310823A (ja) | 疲労特性に優れた機械構造用軸状部品の製造方法 | |
| JPH11269601A (ja) | 高周波焼入れ性に優れた冷間加工用鋼並びに機械構造用部品及びその製造方法 | |
| JPH0978127A (ja) | 高強度高靭性機械構造用軸状部品の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040830 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050406 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070220 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081014 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081023 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4209600 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121031 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121031 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131031 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |