JPH07310731A - 高強度シャフトおよびその製造方法 - Google Patents

高強度シャフトおよびその製造方法

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JPH07310731A
JPH07310731A JP12324194A JP12324194A JPH07310731A JP H07310731 A JPH07310731 A JP H07310731A JP 12324194 A JP12324194 A JP 12324194A JP 12324194 A JP12324194 A JP 12324194A JP H07310731 A JPH07310731 A JP H07310731A
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JP
Japan
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oil hole
shaft
induction hardening
strength
depth
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JP12324194A
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English (en)
Inventor
Yoshio Jinbo
嘉雄 神保
Yoshihisa Yamamoto
祥久 山本
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JATCO Corp
Original Assignee
JATCO Corp
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Publication date
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  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波焼き入れによる加工性の低下や歪の発
生を防止し、疲労強度が向上する高強度シャフトを提供
することにある。 【構成】 潤滑用の直径方向の油穴2を保有し、重量%
で、C;0.22〜0.43%、Si;0.12〜0.
28%、Mn;0.60〜0.90%、Cr;0.03
〜0.33%、B;0.0010〜0.0018%を含
有し、残部が鉄と不可避の不純物の鋼とからなるシャフ
ト1であって、シャフト1に軟窒化処理を施すと共に高
周波焼き入れを施し、前記油穴2部の高周波焼き入れ深
さを油穴2の最深部3まで到達させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鋼製のシャフト、即ち自
動車のオートマチックトランスミッション(AT)のイ
ンプットシャフトやアウトプットシャフト、エンジンの
クランクシャフト、一般産業用部品分野に使われている
回転駆動力伝達用の高強度シャフトおよびその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】上記高強度シャフトは、潤滑用に直径方
向の油穴が設けられている場合が多く、一般に炭素鋼や
合金鋼を転造加工や機械加工して製造され、疲労強度を
付与するために高周波焼き入れが施されている場合が多
い。そして、シャフトの疲労強度を向上させることは、
例えばATの場合、高出力エンジンへの適応、シャフト
の細径化によるユニットの小型化を可能とする重要な技
術である。このようなシャフトが繰り返しのねじり応力
を受けた場合、疲労破壊の起点は油穴内部の高周波焼き
入れの焼き境(高周波焼き入れによる表面硬化層と焼き
入れの影響を受けない内部との境)である場合が多い。
【0003】この対策として、内部硬さの増加、高周波
焼き入れ深さの増加等が、疲労強度を向上させる一般的
な手段となるが、内部硬さの増加は転造性や機械加工性
に問題が生じ、高周波焼き入れ深さの増加はシャフトの
曲がりや割れの問題が生じることがある。
【0004】そこで、加工性や歪に問題が生じないシャ
フトの強化方法が強く望まれており、例えば高周波熱処
理のみの単独熱処理だけでは疲労強度の向上効果が十分
でないため、複数の熱処理を組み合わせてその相乗効果
を期待する複合熱処理方法が従来から検討されている。
一例として、軟窒化熱処理後に高周波焼き入れを施す方
法が知られている。この方法は、軟窒化によって20〜
30μm程度の厚さに形成されたシャフト表面部の窒素
化合物層の窒素を、高周波熱処理により内部に拡散固溶
させ、微細な窒素マルテンサイト組織を形成して、疲労
強度向上を図る方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の複合熱処理方法にあっても、シャフトの表面部は微
細な窒素マルテンサイトにより強化された金属組織が形
成されて疲労強度が向上するが、シャフトの最弱部位で
ある直径方向の油穴の最深部にまで高周波焼き入れが及
ばないため、油穴内面には窒素マルテンサイトが形成さ
れず、疲労強度の向上は期待できなかった。さらに、高
周波焼き入れの焼き境では軟窒化で形成された化合物層
の窒素が不完全に固溶されるため、化合物層のポーラス
部が亀裂発生速度を助長して、強度が低下する場合もあ
った。
【0006】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであって、その第一の目的とする
ところは、高周波焼き入れによる加工性の低下や歪の発
生を防止し、疲労強度が向上する高強度シャフトを提供
することにある。
【0007】また、本発明の第二の目的とするところ
は、高周波焼き入れによる加工性の低下や歪の発生を防
止し、疲労強度を向上させる高強度シャフトの製造方法
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めに本発明の高強度シャフトは、潤滑用の直径方向の油
穴を保有し、重量%で、炭素(C);0.22〜0.4
3%、けい素(Si);0.12〜0.28%、マンガ
ン(Mn);0.60〜0.90%、クローム(C
r);0.03〜0.33%、ほう素(B);0.00
10〜0.0018%を含有し、残部が鉄と不可避の不
純物の鋼とからなるシャフトであって、軟窒化処理を施
すと共に高周波焼き入れを施して、前記油穴部の高周波
焼き入れ深さを油穴の最深部まで到達させたことを特徴
としている。
【0009】また、第二の目的を達成するために本発明
の高強度シャフトの製造方法は、潤滑用の直径方向の油
穴を保有し、重量%で、炭素(C);0.22〜0.4
3%、圭素(Si);0.12〜0.28%、マンガン
(Mn);0.60〜0.90%、クローム(Cr);
0.03〜0.33%、硼素(B);0.0010〜
0.0018%を含有し、残部が鉄と不可避の不純物の
鋼とからなるシャフトの製造方法であって、軟窒化処理
後、高周波焼き入れを施して前記油穴部の高周波焼き入
れ深さを油穴の最深部まで到達させるようにしたことを
特徴としている。
【0010】また好ましくは、本発明の高強度シャフト
の製造方法は、軟窒化熱処理後、移動式の高周波コイル
の移動速度を制御することにより、油穴の近傍のみは油
穴の最深部まで高周波焼き入れを施し、油穴近傍以外は
深さ3mmの高周波焼き入れを施すようにしたことを特
徴としている。
【0011】
【作用】本発明の高強度シャフトをこのように構成する
ことによって、潤滑用の直径方向の油穴部のみ高周波焼
き入れ深さが油穴の最深部まで到達するので、シャフト
の最弱部位(疲労亀裂の起点箇所)である油穴内面に、
強化された微細な窒素マルテンサイト組織が形成されて
疲労強度が向上する。
【0012】また、使用する鋼材の組成を前記のように
規定することによって、高周波焼き入れ深さを増加させ
ることによるシャフトの曲がりや割れを防止すると共
に、製造時のセレーション転造性の向上、機械加工性の
向上が実現される。
【0013】また、本発明の高強度シャフトの製造方法
によって、軟窒化処理後、潤滑用の直径方向の油穴部の
み高周波焼き入れを最深部まで到達させることにより、
シャフトの最弱部位(疲労亀裂の起点箇所)である油穴
内面に、強化された微細な窒素マルテンサイト組織が形
成されるので、疲労強度が向上する。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。
【0015】図1は、本発明の実施例に用いた実験用シ
ャフト1を示す図である。シャフト1は、0.30%C
−0.15%Si−0.62%Mn−0.28%Cr−
0.0014%Bの鋼からなり、外径22mm、内径8
mmの中空シャフトで、中央部に内径4mmの潤滑用油
穴2が一ヵ所直径方向に設置されている。シャフト1
は、塩浴炉にて570℃−120分の軟窒化熱処理後、
移動式の高周波コイルの移動速度を制御することによ
り、油穴2の近傍のみはシャフト1の最深部3まで高周
波焼き入れを施し、油穴2近傍以外は深さ3mmの高周
波焼き入れを施している。
【0016】高周波焼き入れを油穴2部のみ最深部3ま
で施す目的は、シャフト1の最弱部位(疲労亀裂の起点
箇所)である油穴2内面4に、強化された微細な窒素マ
ルテンサイト組織を形成させることにある。
【0017】次に、本発明の使用鋼材の成分規定理由に
ついて説明する。
【0018】Cは高周波焼き入れ性を決定する重要な元
素であり、通常高周波焼き入れには0.45%C以上の
中炭素鋼が用いられるが、炭素量の増加に伴い変形抵抗
が著しく増加し、さらには高周波焼き入れ深さを増大さ
せると曲がり等の歪が助長される問題がある。本発明で
は高周波深さを部分的に深くする必要があるため、さら
にはセレーション部の冷間転造性や機械加工性を良好に
するため、C量を通常の中炭素鋼以下とし、これによっ
て影響を受ける高周波焼き入れ性については後述するB
の添加により補填することとした。
【0019】また、C量は、0.22%以上でシャフト
の芯部までが高周波焼き入れされ、0.43%C以下で
は歪みの問題が生じないことから、0.22%〜0.4
3%Cの範囲とした。低炭素化は、上記の理由と同時
に、切欠感受性の低減による強化への寄与も期待してい
る。
【0020】Siは、Cと同様に焼き入れ性を増加させ
る元素であるが、フェライトへの固溶強化によりCに次
いで変形抵抗を増大させるため、シャフトの芯部までが
高周波焼き入れされ、歪みの問題が生じない範囲から、
0.12%〜0.28%Siとした。
【0021】Mn、およびCrは、変形抵抗を増大させ
る元素であるが、セレーション部を冷間転造で加工硬化
させ、セレーション部の強度アップに有効な場合もあ
る。そこで、セレーション冷間転造性を大きく妨げず、
かつ転造後の加工硬化が期待できる範囲として、Mn;
0.60〜0.90%、Cr;0.03〜0.33%と
した。
【0022】Bは変形抵抗を増大させることなく、高周
波焼き入れ性を増加させる元素である。焼き入れ性に対
するBの効果は10ppm以上の添加で効果が飽和し、
18ppmを越える過剰の添加は有害であるため、0.
0010〜0.0018%Bの範囲で添加した。
【0023】本発明の効果を明確に示すために、鋼種が
JIS−SCr420Hで、軟窒化処理後、高周波焼き
入れ深さを全面に亘り3mmに施した比較例シャフトも
製造し、本発明のシャフト、および比較例として製造し
たシャフトの両端にねじりトルクを繰り返し負荷する疲
労試験を行った。
【0024】疲労試験の結果を図2の図表に示すが、図
2から明らかなように、本発明のシャフトは比較例のシ
ャフトに比して疲労限が著しく向上することが分った。
【0025】以上のように本発明によれば、最弱部位で
ある油穴内面に微細な窒素マルテンサイトが形成される
ことにより、高周波焼き入れ単独、もしくは窒化処理単
独では達成できない疲労強度を有し、さらに歪が問題に
なることなく、セレーション転造性や機械加工性を向上
させたシャフトを得ることが可能となる。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明は、潤滑用の直径方
向の油穴を保有し、重量%で、C;0.22〜0.43
%、Si;0.12〜0.28%、Mn;0.60〜
0.90%、Cr;0.03〜0.33%、B;0.0
010〜0.0018%を含有し、残部が鉄と不可避の
不純物の鋼とからなるシャフトであって、シャフトに軟
窒化処理を施すと共に高周波焼き入れを施し、前記油穴
部の高周波焼き入れ深さを油穴の最深部まで到達させる
ことにより、シャフトの最弱部位(疲労亀裂の起点箇
所)である油穴内面に、強化された微細な窒素マルテン
サイト組織が形成されるので、疲労強度が向上する。
【0027】また、使用する鋼材の組成を前記のように
規定することによって、高周波焼き入れ深さを増加させ
ることによるシャフトの曲がりや割れを防止すると共
に、製造時のセレーション転造性の向上、機械加工性の
向上が実現される。
【0028】また本発明は、潤滑用の直径方向の油穴を
保有し、重量%で、C;0.22〜0.43%、Si;
0.12〜0.28%、Mn;0.60〜0.90%、
Cr;0.03〜0.33%、B;0.0010〜0.
0018%を含有し、残部が鉄と不可避の不純物の鋼と
からなるシャフトの製造方法であって、軟窒化処理後、
高周波焼き入れを施して前記油穴部の高周波焼き入れ深
さを油穴の最深部まで到達させるようにすることによ
り、シャフトの最弱部位(疲労亀裂の起点箇所)である
油穴内面に、強化された微細な窒素マルテンサイト組織
が形成されるので、疲労強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いた実験用高強度シャフト
の断面図である。
【図2】本発明の実験用高強度シャフトと比較例のシャ
フトの疲労試験の結果を示す図表である。
【符号の説明】
1 高強度シャフト 2 油穴 3 最深部 4 油穴内面

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 潤滑用の直径方向の油穴を保有し、重量
    %で、炭素(C);0.22〜0.43%、けい素(S
    i);0.12〜0.28%、マンガン(Mn);0.
    60〜0.90%、クローム(Cr);0.03〜0.
    33%、ほう素(B);0.0010〜0.0018%
    を含有し、残部が鉄と不可避の不純物の鋼とからなるシ
    ャフトであって、軟窒化処理を施すと共に高周波焼き入
    れを施して、前記油穴部の高周波焼き入れ深さを油穴の
    最深部まで到達させたことを特徴とする高強度シャフ
    ト。
  2. 【請求項2】 潤滑用の直径方向の油穴を保有し、重量
    %で、炭素(C);0.22〜0.43%、けい素(S
    i);0.12〜0.28%、マンガン(Mn);0.
    60〜0.90%、クローム(Cr);0.03〜0.
    33%、ほう素(B);0.0010〜0.0018%
    を含有し、残部が鉄と不可避の不純物の鋼とからなるシ
    ャフトの製造方法であって、軟窒化処理後、高周波焼き
    入れを施して前記油穴部の高周波焼き入れ深さを油穴の
    最深部まで到達させるようにしたことを特徴とする高強
    度シャフトの製造方法。
  3. 【請求項3】 軟窒化熱処理後、移動式の高周波コイル
    の移動速度を制御することにより、油穴の近傍のみは油
    穴の最深部まで高周波焼き入れを施し、油穴近傍以外は
    深さ3mmの高周波焼き入れを施すようにした請求項2
    記載の高強度シャフトの製造方法。
JP12324194A 1994-05-13 1994-05-13 高強度シャフトおよびその製造方法 Pending JPH07310731A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012035900A1 (ja) * 2010-09-14 2012-03-22 日本パーカライジング株式会社 窒素化合物層を有する鉄鋼部材、及びその製造方法
JP2015059248A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 新日鐵住金株式会社 鋼の熱処理方法
JP2019173047A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 日鉄日新製鋼株式会社 浸窒焼入れ処理用鋼、浸窒焼入れ部品及びその製造方法
JP2022028931A (ja) * 2018-03-26 2022-02-16 日本製鉄株式会社 浸窒焼入れ処理用鋼、浸窒焼入れ部品及びその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012035900A1 (ja) * 2010-09-14 2012-03-22 日本パーカライジング株式会社 窒素化合物層を有する鉄鋼部材、及びその製造方法
JP2012062494A (ja) * 2010-09-14 2012-03-29 Nippon Parkerizing Co Ltd 窒素化合物層を有する鉄鋼部材、及びその製造方法
JP2015059248A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 新日鐵住金株式会社 鋼の熱処理方法
JP2019173047A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 日鉄日新製鋼株式会社 浸窒焼入れ処理用鋼、浸窒焼入れ部品及びその製造方法
JP2022028931A (ja) * 2018-03-26 2022-02-16 日本製鉄株式会社 浸窒焼入れ処理用鋼、浸窒焼入れ部品及びその製造方法

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