CN1623724A - 机械结构用轴构件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制造疲劳强度得以改善并且可切削性得以保持的机械结构用轴构件的方法和一种由该方法制成的机械结构用轴构件。该轴构件的制造过程如下：混合、熔化原料以得到以质量百分比计的如下钢材成分：Fe≥96％，0.45％≤C≤0.55％，0.02％≤Si≤0.15％，0.50％<Mn≤1.20％，0.005％≤P≤0.020％，0.005％≤S≤0.030％，0.10％≤Cr≤0.30％，0.002％≤Al≤0.050％，0.020％≤Ti≤0.050％，0.0005％≤B≤0.0030％，和0.020％≤Nb≤0.100％；在使钢坯的中央部分的冷却率保持为等于或大于2℃/分钟的同时使该原料固化；以及在950℃－1050℃的加热温度下和800℃－1050℃的工作温度下使所得钢材经受产品滚轧或锻造以形成具有轴构件几何形状的钢材，并且使该钢材经受感应淬火和回火。

Description

机械结构用轴构件及其制造方法

优先权事宜

本申请要求2003年12月3日提出的日本专利申请No.2003-404427的优先权。

技术领域

本发明涉及一种经感应淬火的机械结构用轴构件，特别涉及一种要求其抗弯强度和抗扭强度较高的如等速万向节的外座圈型驱动轴等机械结构用轴构件及其制造方法。

背景技术

机械结构用轴构件，特别例如包括以等速万向节的外座圈型驱动轴为代表的汽车驱动轴的动力轴构件在使用时被反复施加较大的扭矩负荷和弯曲负荷，因此此类构件有必要具有优良的静态强度和疲劳强度。迄今为止，已通过以下述方法加工一钢材而使这类轴构件成形为所需的轴几何形状：进行热、温和冷处理(例如锻造)，然后进行感应淬火以便在钢材表面上形成一淬硬层/硬化层以提高疲劳强度。这里所使用的钢材一般为含碳量质量百分比为0.40-0.60％的中碳钢。

该钢材的强度一般趋于随着硬度的增加而提高。为充分提高扭转弯曲疲劳强度并进一步提高感应淬火钢的强度，必须提高表面硬度。对于感应淬火后的所用钢材来说，硬度的过度提高很可能造成在始于晶界处的晶粒边界断裂并且较容易造成缺口脆性，这将出乎预料地导致仅仅是有限的强度改善。对于这个问题，已证实加入能提高晶粒边界强度的B可改善强度。但是，单用上述方法仅能达到有限的强度改善，并且在目前无法进一步提高。

已公开一种通过加入Nb使晶粒微细化和加入Mo增强晶粒边界的方法(见日本待审专利申请公开文献“Tokkai”No.2003-253394)。

然而，该方法难以提高大直径构件的强度。任何提高大直径构件的强度的方案都需要提高淬火性，但是，因为Mn使构件硬化，所以增加Mn的加入量会使可切削性下降。

本发明的一目的是提供一种制造具有以下特征的机械结构用轴构件的方法：扭转弯曲疲劳强度进一步得到改善，即使在重负荷下也能确保足够的耐用性，并且可切削性优良；此外，本发明还提供一种由该方法制造的机械结构用轴构件。

发明内容

为实现上述目的，一种制造本发明的机械结构用轴构件的方法包括下列步骤：

混合、熔化原料以得到以质量百分比计的如下钢材成分：Fe≥96％，0.45％≤C≤0.55％，0.02％≤Si≤0.15％，0.50％＜Mn≤1.20％，0.005％≤P≤0.020％，0.005％≤S≤0.030％，0.10％≤Cr≤0.30％，0.002％≤Al≤0.050％，0.020％≤Ti≤0.050％，0.0005％≤B≤0.0030％，和0.020％≤Nb≤0.100％；

在使钢坯的中央部分的冷却率保持为等于或大于2℃/分钟的同时，在1200℃-1400℃的温度范围内使该原料固化，其中，1200℃-1400℃包括1200℃和1400℃；

在950℃-1050℃的加热温度下和800℃-1050℃的工作温度下使所得钢材经受产品滚轧或锻造以使该钢材形成为具有轴构件几何形状的被处理物体；

使该被处理物体经受感应淬火；以及

使该感应淬火后的被处理物体经受回火。

通过如下过程制造本发明的机械结构用轴构件：混合、熔化原料以得到以质量百分比计的如下钢材成分：Fe≥96％，0.45％≤C≤0.55％，0.02％≤Si≤0.15％，0.50％＜Mn≤1.20％，0.005％≤P≤0.020％，0.005％≤S≤0.030％，0.10％≤Cr≤0.30％，0.002％≤Al≤0.050％，0.020％≤Ti≤0.050％，0.0005％≤B≤0.0030％，和0.020％≤Nb≤0.100％；在使钢坯的中央部分的冷却率保持为等于或大于2℃/分钟的同时，在1200℃-1400℃的温度范围内使该原料固化，其中，1200℃-1400℃包括1200℃和1400℃；以及在950℃-1050℃的加热温度下和800℃-1050℃的工作温度下使所得钢材经受产品滚轧或锻造以形成一具有轴构件几何形状的被处理物体，并且使该物体经受感应淬火和回火，

其中，抗扭强度y(MPa)与由下列等式限定的平均硬度x(Hv)满足关系式y＞2.5x：

$x=\frac{3}{a^3}a{\&Integral;}_0^{a}h\left(r\right)r^2\mathrm{dr}$

其中，“a”为该轴的半径，r为离轴心的距离，h(r)为距离轴心r处的硬度。

通过利用如此混合的原料的上述方法，该轴构件可因为Mn的增加而提高淬火效果以及由于Nb的增加而提高微细化效果，并且还可以提高淬硬层的晶粒边界强度。任一提高平均硬度的传统方案通常会使提高抗扭强度的效果饱和，而如上述所得到的本发明机械结构用轴构件可以在提高平均硬度的同时提高抗扭强度。

确切说，在根据本发明的机械结构用轴构件的制造方法中，进行感应淬火以便将由t/R表示的淬硬层比调节到0.4-0.8，其中，“t”为由从该机械结构用轴构件的表面沿径向至硬度等于50％马氏体构造的硬度处的一距离限定的厚度，“R”为该轴构件的半径，然后在150℃-220℃的温度下进行回火2-150分钟，其中，0.4-0.8包括0.4和0.8，150℃-220℃包括150℃和220℃，2-150分钟包括2和150分钟。

这可提高淬硬层的韧性并改善其耐疲劳性。回火温度太低和回火保持时间太短会意外地降低韧性提高效果。回火温度太高和回火保持时间太长会意外地导致淬硬层硬度太小，从而无法确保令人满意的强度。

也可以使用一种含有以质量百分比计等于或大于0.05％且等于或小于0.50％的Mo的材料作为钢材。加入Mo可强化晶体。

还可以使用一种包含以质量百分比计的下述成分中的任一种的材料作为钢材：0.01％≤Pb≤0.20％，0.01％≤Bi≤0.10％和0.0005％≤Ca≤0.0050％。加入这些元素可以改善自由切削性。

以下段落说明限制本发明的钢材的成分的原因。

1)以质量百分比计：0.45％≤C≤0.55％

C是一种可以根据其加入量而决定强度的元素。在本发明中，该元素的含量以质量百分比计等于或大于0.45％以便获得用于保持该构件强度的必要的表面硬度。但是其含量以质量百分比计超过0.55％则会降低可切削性并在感应淬火期间造成裂纹，因此其上限控制在以质量百分比计等于或小于0.55％。

2)以质量百分比计：0.02％≤Si≤0.15％

Si用作脱氧剂，并且还用作晶体强化元素和回火稳定性(抵抗回火)改善元素。因此其含量以质量百分比计必须等于或大于0.02％。但是，含量过多会使钢材在冷却过程中容易产生贝氏体组织，从而造成可切削性和可冷加工性下降。因此将其含量控制在以质量百分比计等于或小于0.15％。

3)以质量百分比计：0.50％＜Mn≤1.20％

Mn用作脱硫剂，并且对于确保淬火性来说是必要的。该元素还具有提高强度和韧性的作用，因此其含量以质量百分比计大于0.50％以确保强度。但是，含量过多会使钢材在冷却过程中容易产生贝氏体组织，从而造成可切削性和可冷加工性下降。因此将其含量控制在以质量百分比计等于或小于1.20％。

4)以质量百分比计：0.005％≤P≤0.020％

P是一种可以降低晶粒边界强度的元素，因此其含量控制在等于或小于0.020％以改善晶粒边界强度。但是，改善晶粒边界强度的效果将饱和，并且含量过度减少只会造成成本增加。因此将其含量设定为以质量百分比计等于或大于0.005％

5)以质量百分比计：0.005％≤S≤0.030％

S是一种可以降低晶粒边界强度的元素，因此其含量控制在等于或小于0.030％以改善晶粒边界强度。但是，该元素具有改善可切削性的作用，并且含量过度减少会造成改善晶粒边界强度的效果饱和。因此将其含量设定为以质量百分比计等于或大于0.005％。

6)以质量百分比计：0.10％≤Cr≤0.30％

Cr对于确保马氏体的韧性必不可少。该元素还用作一回火稳定性改善元素，并且其含量以质量百分比计等于或大于0.10％。但是，含量过多会使钢材在冷却过程中容易产生贝氏体组织，从而造成可切削性下降。因此将其含量控制在以质量百分比计等于或小于0.30％。

7)以质量百分比计：0.002％≤Al≤0.050％

Al用作脱氧剂，与N结合生成AlN，抑制奥氏体晶粒的粗化且有利于所述组织的微细化。但是，其含量过多将造成效果饱和，并且A1₂O₃的增加将导致韧性降低。因此将其含量控制在以质量百分比计等于或小于0.050％。

8)以质量百分比计：0.020％≤Ti≤0.050％

Ti与N反应生成TiN，并且还可以通过将TiN用作晶核的晶粒微细化效果而提高耐用性。该元素对于确保B的淬火性来说也是必要的。因此将其含量设定为以质量百分比计等于或大于0.020％。但是，大量加入Ti将破坏钢的清洁度，使效果饱和并且降低韧性。因此将其含量的上限控制在以质量百分比计0.050％。

9)以质量百分比计：0.0005％≤B≤0.0030％

B具有确保淬火性及作为晶体强化元素的作用，其含量以质量百分比计等于或大于0.0005％。但是，大量加入B造成效果饱和并降低可热加工性，因此将其含量控制在以质量百分比计等于或小于0.0030％。

10)以质量百分比计：0.020％≤Nb≤0.100％

Nb使晶粒微细化。但是，其含量过多将导致效果饱和，并且其较小的固溶性可能导致韧性降低。因此将其含量的上限控制在以质量百分比计0.100％。

11)以质量百分比计：0.05％≤Mo≤0.50％

Mo具有确保马氏体韧性和晶体强化的作用。该元素还用作一回火稳定性改善元素。但是，含量过多将降低该钢材的可切削性。

12)以质量百分比计：0.01％≤Pb≤0.20％

Pb是一种能改善可切削性的元素，但其含量过多将导致效果饱和。因此将其含量的上限控制在以质量百分比计0.20％。

13)以质量百分比计：0.01％≤Bi≤0.10％

Bi是一种能改善可切削性的元素，但其含量过多将使韧性降低并导致效果饱和。因此将其含量的上限控制在以质量百分比计0.10％。

14)以质量百分比计：0.0005％≤Ca≤0.0050％

Ca是一种能改善可切削性的元素，但其含量过多将造导致效果饱和。因此将其含量的上限控制在以质量百分比计0.0050％。

附图说明

图1为一采用用于本发明的机械结构用轴构件的钢材的花键轴的主视图；

图2为沿图1中II-II线剖取的放大剖视图；

图3为示出使用图1所示花键轴的等速万向节型驱动轴机构的一示例的剖视图；以及

图4为示出平均硬度与抗扭强度之间的关系的图表。

具体实施方式

图1示出用于汽车驱动轴机构的花键轴的一示例，该花键轴由用于本发明的机械结构用轴构件的钢材制成。图2为沿图1中II-II线剖取的放大剖视图。花键轴12具有形成在其两端部上的阳花键部64、66。包括阳轴部(阳花键部)64、66的该轴在其整个表面上具有一感应淬火层12a。

下面将说明一种制造用于该机械结构用轴构件的钢材的方法。首先，熔化并铸造原料。在铸造过程中，可以在一钢坯的中央部分的冷却率等于或大于2℃/分钟的情况下冷却该原料，然后通过产品滚轧或锻造使该原料成形为轴几何形状。在950℃-1050℃的钢坯材料/初轧材料加热温度和800℃-1050℃的工作温度下进行产品滚轧或锻造。调节至2℃/分钟的冷却率可以使Nb保持为固溶状态，并且在950℃-1050℃温度下的加热过程中进行的产品滚轧或锻造可允许处于固溶状态的Nb部分沉积，这可以获得Nb作为一晶体微细化元素的效果。

然后，通过滚轧或切削在阳花键部64、66上形成凹槽。所述淬火层12a可通过如下步骤形成。将所得轴元件插入一加热线圈中，并且使其表层部在10kHz的频率下经受感应淬火以便将温度调节至900-1100℃并保持该温度10-40秒，接着进行水冷以便完成感应淬火。然后使该轴元件以180℃在大气炉/气氛炉中保持60分钟，随后进行水冷以便完成回火，从而形成最终的淬硬层12a.

淬硬层厚度t由从轴构件的表面沿其径向至硬度等于50％马氏体构造的硬度处的一距离限定。设该厚度t与轴半径R之比为淬硬层比，将t/R调节至0.4-0.8，优选的是0.5。较大地偏离该范围的任一t/R值都可能不希望地引起扭转疲劳强度的降低。

图3示出采用花键轴12的等速万向节型驱动轴机构。该驱动轴机构10包括花键轴12、一设置在该花键轴12一端上将转动驱动力传递给未图示的车轮的巴菲尔德型(Barfield type)第一等速万向节14，以及一设置在该花键轴12的沿轴向的另一端上与一未图示的差动齿轮连接的三端口型(triport type)第二等速万向节16。

设置在车轮侧(外侧)的第一等速万向节14具有由制成一体的一座圈部18和一轴部20构成的一外座圈，在该座圈内部，构成万向节的球件24可在一内部元件32上滚动。该内部元件32的中心部中贯穿形成有与花键轴12的阳花键部64接合的阴花键部36。另一方面，设置在差动齿轮侧(内侧)的第二等速万向节16具有由制成一体的一圆柱形底部40和一轴部42构成的一外座圈，该外座圈的内部空间中设置有阴花键部46贯穿形成于其中的一环形星形轴套部48，并且花键轴12的阳花键部66与该阴花键部46接合。该星形轴套部48具有三个沿圆周方向等角度设置以便沿径向突出的近似圆柱形耳轴50。

由用于本发明的机械结构用轴构件的钢材制造的花键轴12的扭转弯曲疲劳强度得以改善并且能够在重负荷下确保足够的耐用性。本发明的机械结构用轴构件的淬火性因Mn而提高，并且该轴构件即使在其半径等于或大于25mm的情况下也能够获得足够的抗扭强度。

(示例)

为了证实本发明的效果，进行了如下实验。混合原料以得到表1中列出的成分，接着在一电炉中熔化以得到一重70吨的钢锭，然后进行连续铸造以得到一370mm×510mm的钢锭。然后把该钢锭滚轧成一直径为50mm的轴。在铸造期间，可以在使钢坯的中央部分的冷却率保持为等于或大于2℃/分钟的同时，在1200℃-1400℃的温度范围内使该钢锭固化，其中，1200℃-1400℃包括1200℃和1400℃。在950℃-1050℃的钢坯加热温度下和800℃-1050℃的工作温度下进行滚轧，其中，950℃-1050℃包括950℃和1050℃，800℃-1050℃包括800℃和1050℃。应该注意的是，只有对比示例7铸造7.1吨重的钢锭。表1中列出本发明示例1-8和对比示例1-10的各自成分。

表1

类别	No.	化学成分(质量百分比，只有B的单位为ppm)													锻造时冷却率(℃/min)	加热温度(℃)	工作温度(℃)
																		C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Al	Ti	Nb	N	B	其它
		本发明示例	1	0.49	0.12	0.61	0.015	0.009	0.15	-	0.021	0.045	0.031	0.008																	15	-	5.1	1001	905
2	0.51														0.10	0.71	0.013	0.012	0.11	0.12	0.028	0.037	0.052	0.009	14	-	5.5	982	902
			3	0.47	0.14	0.95	0.012	0.021	0.12	0.21	0.025	0.035	0.025	0.007																14	-	5.2	995	891
4	0.48														0.12	0.52	0.014	0.015	0.16	-	0.029	0.038	0.089	0.009	16	加入0.0015Ca	6.1	999	921
			5	0.53	0.10	0.65	0.013	0.011	0.14	0.12	0.021	0.034	0.052	0.008																14	加入0.08Pb	4.8	1005	915
6	0.54														0.09	0.55	0.015	0.021	0.17	-	0.025	0.004	0.075	0.009	16	-	4.2	1003	895
			7	0.47	0.07	0.73	0.013	0.012	0.16	0.25	0.025	0.037	0.025	0.007																15	-	5.5	993	900
8	0.50														0.09	0.65	0.014	0.015	0.17	0.15	0.026	0.036	0.031	0.008	15	-	5.2	980	925
对比示例	1	0.39													0.12	0.51	0.011	0.015	0.16	0.21	0.025	0.035	0.035	0.009	18	-	5.2	995	895
			2	0.58	0.11	0.45	0.017	0.021	0.14	0.11	0.027	0.039	0.031	0.008																15	-	5.1	1002	911
	3	0.48													0.12	0.35	0.012	0.021	0.16	0.00	0.028	0.036	0.034	0.009	14	-	5.4	1010	899
			4	0.45	0.11	1.35	0.015	0.022	0.15	0.15	0.021	0.037	0.041	0.007																17	-	5.5	981	902
	5	0.49													0.08	0.65	0.015	0.011	0.16	0.15	0.025	0.035	-	0.007	18	-	4.9	996	900
			6	0.51	0.10	0.71	0.016	0.016	0.14	0.12	0.031	0.039	0.220	0.008																15	-	5.1	1005	909
	7	0.50													0.11	0.75	0.015	0.014	0.16	0.21	0.031	0.038	0.041	0.009	15	-	0.8	1002	921
			8	0.51	0.09	0.64	0.013	0.014	0.14	0.15	0.021	0.035	0.052	0.008																17	-	5.1	1152	1002
	9	0.48													0.26	0.77	0.021	0.019	0.15	-	0.025	-	-	0.013	-	-	5.1	1005	911
			10	0.53	0.27	0.79	0.019	0.021	0.17	-	0.026	-	-	0.011																-	-	5.0	1001	911

按照JIS Z2245所述方法测量各测试轴的外周面的Rockwell B级硬度HRB。还对各轴进行如下各种测试。

采用一长度为300mm、直径为50mm的测试件基于切削试验而进行刀具寿命测量。将一P10硬质合金刀具用作刀具，保持切削条件为：切削速度300m/分钟、切削深度2.0mm/转、进刀0.2mm/转、干式切削。刀具寿命由(刀具)侧面磨损量达到0.2mm时的时间点确定。刀具寿命用相对于对比示例10的结果的刀具寿命比表示。

在抗扭强度试验中，首先制成一长度为200mm、直径为20mm的测试件，然后通过冷轧在该测试件的两端部上形成节距圆直径为20mm、模数为1.0的花键部。然后将该测试件插入一线圈中，并在轴向移动线圈的同时通过以10kHz频率的感应加热(约1000℃)加热测试件进行移动淬火，从而在0.4-0.6的范围内调节淬硬层比。随后可以使测试件在空气中冷却，并通过(交流电)AC在180℃下回火60分钟。

然后，在花键部处通过一以0.083°/sec的扭剪应变率进行扭转变位的抗扭强度试验机的卡盘保持测试件，并根据出现断裂时的负荷测量静态抗扭强度。另一方面，将同样类型的测试件放置在一扭矩疲劳试验机上，根据断裂前反复加载次数达到2×10⁵次时的反复应力值确定扭转疲劳强度。

此外，还测量回火后的测试件的表面硬度，此时按照JIS Z2244(1998)所述方法测量2.94N负荷下的micro-Vickers硬度VH1。单独获取一未经抗扭试验的测试件，在非花键部位置处切断该轴(测试件)并测量径向上的micro-Vickers硬度分布，其中还测量该轴中心部的Vickers硬度HV2。应该注意的是，根据对在光学显微镜下观察到的图像上的面积率的测量，证实马氏体构造的数量最初在轴的表层部为100％，在轴的中央部分为0％。假设现在硬度与马氏体构造的数量成正比，利用HV1和HV2的值通过比例插值法计算对应于50％马氏体构造的硬度HVm，然后根据通过上述方法测量到的径向上的micro-Vickers硬度分布中的硬度Hvm的所在位置而确定淬硬层厚度t，从而计算出t/R。此外，还通过JIS G0551所述方法根据光学显微镜下获得的表层剖视图测量奥氏体晶粒的粒度。表层中的奥氏体晶粒的粒度越小，越能减小造成初期裂缝的晶粒边界初始裂纹的大小，从而提高强度。试验结果见表2。

表2

类别	No.	硬度(HRB)	表面硬度(HV)	淬硬层比	奥氏体晶粒的粒度	刀具寿命	静态抗扭强度(MPa)	扭转疲劳强度(MPa)
									本发明示例	1	88.2	702	0.49	10.2	1.3	1755	671
2	94.1	710	0.51	9.9	1.0	1815	691
								3		95.2	683	0.52	9.8	1.0	1720	659
4	88.2	699	0.55	10.1	3.2	1711	651
								5		93.8	721	0.50	9.9	2.7	1891	705
6	90.8	725	0.49	10.4	1.2	1839	700
								7		95.1	691	0.50	9.9	1.0	1755	662
8	93.4	715	0.51	9.8	1.1	1780	665
对比示例	1	86.8	625	0.51	9.8	1.2	1551		571
								2		94.9	751	0.50	9.9	0.9	1619	556
	3	84.2	699	0.32	9.7	1.2	1621		571
								4		100.8	678	0.55	10.2	0.6	1657	605
	5	92.1	702	0.51	7.1	1.0	1516		500
								6		98.2	715	0.55	9.9	0.6	1620	611
	7	96.2	712	0.52	7.2	0.7	1518		593
								8		98.1	710	0.51	7.5	0.8	1611	562
	9	92.1	694	0.50	8.1	1.5	1651		602
								10		95.2	725	0.52	7.9	1.0	1591	589

显然，对比示例的强度低或可切削性差，而本发明示例可以在提高强度的同时确保所需的可切削性。

为了进一步证实本发明的效果，图4示出相应于平均硬度的抗扭强度。其中，平均硬度x(Hv)由以下等式限定：

$x=\frac{3}{a^3}a{\&Integral;}_0^{a}h\left(r\right)r^2\mathrm{dr}$

其中，“a”为轴的半径，r为离轴心的距离，h(r)为距离轴心r处的硬度。在对比示例中，平均硬度的提高并非总能改善抗扭强度。而本发明示例则显示出抗扭强度的改善。特别地，平均硬度x(Hv)和抗扭强度y(MPa)满足关系式y＞2.5x。

从这些结果可以明显地看出，满足本发明所述成分范围、根据本发明的制造过程制成的钢材具有优良的静态抗扭强度和扭转疲劳强度及可切削性。提高平均硬度的传统方案并非总能提高抗扭强度，而本发明示例却能改善相对于平均硬度的抗扭强度。

Claims (9)

1.一种制造机械结构用轴构件的方法，包括下列步骤：

混合、熔化原料以得到以质量百分比计的如下钢材成分：Fe≥96％，0.45％≤C≤0.55％，0.02％≤Si≤0.15％，0.50％＜Mn≤1.20％，0.005％≤P≤0.020％，0.005％≤S≤0.030％，0.10％≤Cr≤0.30％，0.002％≤Al≤0.050％，0.020％≤Ti≤0.050％，0.0005％≤B≤0.0030％，和0.020％≤Nb≤0.100％；

在使钢坯的中央部分的冷却率保持为等于或大于2℃/分钟的同时，在1200℃-1400℃的温度范围内使该原料固化，其中，1200℃-1400℃包括1200℃和1400℃；

在950℃-1050℃的加热温度下和800℃-1050℃的工作温度下使所得钢材经受产品滚轧或锻造以使该钢材形成为具有轴构件几何形状的被处理物体，其中，950℃-1050℃包括950℃和1050℃，800℃-1050℃包括800℃和1050℃；

使该被处理物体经受感应淬火；以及

使该感应淬火后的被处理物体经受回火。

2.根据权利要求1所述的制造机械结构用轴构件的方法，其特征在于，进行感应淬火以便将由t/R表示的淬硬层比调节到0.4-0.8，其中，“t”为由从该机械结构用轴构件的表面沿径向至硬度等于50％马氏体构造的硬度处的一距离限定的厚度，“R”为该轴构件的半径，然后在150℃-220℃的温度下进行回火2-150分钟，其中，0.4-0.8包括0.4和0.8，150℃-220℃包括150℃和220℃，2-150分钟包括2和150分钟。

3.根据权利要求1或2所述的制造机械结构用轴构件的方法，其特征在于，将一包含以质量百分比计的以下成分的原料作为钢材：0.05％≤Mo≤0.50％。

4.根据权利要求1所述的制造机械结构用轴构件的方法，其特征在于，将一包含以质量百分比计的以下成分中的任一种的原料作为钢材：0.01％≤Pb≤0.20％，0.01％≤Bi≤0.10％和0.0005％≤Ca≤0.0050％。

5.根据权利要求2所述的制造机械结构用轴构件的方法，其特征在于，将一包含以质量百分比计的以下成分中的任一种的原料作为钢材：0.01％≤Pb≤0.20％，0.01％≤Bi≤0.10％和0.0005％≤Ca≤0.0050％。

6.根据权利要求3所述的制造机械结构用轴构件的方法，其特征在于，将一包含以质量百分比计的以下成分中的任一种的原料作为钢材：0.01％≤Pb≤0.20％，0.01％≤Bi≤0.10％和0.0005％≤Ca≤0.0050％。

7.一种机械结构用轴构件，其制造过程如下：混合、熔化原料以得到以质量百分比计的如下钢材成分：Fe≥96％，0.45％≤C≤0.55％，0.02％≤Si≤0.15％，0.50％＜Mn≤1.20％，0.005％≤P≤0.020％，0.005％≤S≤0.030％，0.10％≤Cr≤0.30％，0.002％≤Al≤0.050％，0.020％≤Ti≤0.050％，0.0005％≤B≤0.0030％，和0.020％≤Nb≤0.100％；

在使钢坯的中央部分的冷却率保持为等于或大于2℃/分钟的同时，在1200℃-1400℃的温度范围内使该原料固化，其中，1200℃-1400℃包括1200℃和1400℃；以及

在950℃-1050℃的加热温度下和800℃-1050℃的工作温度下使所得钢材经受产品滚轧或锻造以形成具有轴构件几何形状的钢材，并且使该刚材经受感应淬火和回火，

其中，抗扭强度y(MPa)与由下列等式限定的平均硬度x(Hv)满足关系式y＞2.5x：

$x=\frac{3}{a^3}a{\&Integral;}_0^{a}h\left(r\right)r^2\mathrm{dr}$

其中，“a”为该轴的半径，r为离轴心的距离，h(r)为距离轴心r处的硬度。

8.根据权利要求7所述的机械结构用轴构件，其特征在于，将一包含以质量百分比计的以下成分的原料作为钢材：0.05％≤Mo≤0.50％。。

9.根据权利要求7或8所述的机械结构用轴构件，其特征在于，将一包含以质量百分比计的以下成分中的至少任一种的原料作为钢材：0.01％≤Pb≤0.20％，0.01％≤Bi≤0.10％和0.0005％≤Ca≤0.0050％。

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