JP2000154828A - 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 - Google Patents
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Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、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を提供す
る。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．４５〜０．５９％、
Ｓｉ：０．１５〜０．４％、Ｍｎ：０．１５〜０．４５
％、Ｓ：０．００５〜０．１５％、Ｍｏ：０．１〜０．
３５％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％、Ａｌ：０．
０１５〜０．０５％、Ｔｉ：０．０１５〜０．０３％を
含有し、カップ部のトラック溝部における有効硬化層深
さが、有効硬化層深さｔとカップ肉厚ｗの比ｔ／ｗで
０．２５〜０．４５であり、インボリュートセレーショ
ン部の端部の有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔと半
径ｒの比ｔ／ｒで０．２０〜０．５０であり、またはさ
らにインボリュートセレーション部の端部における旧オ
ーステナイト結晶粒度がＪＩＳ粒度番号で８以上である
ことを特徴とする等速ジョイント用外輪とそのを製造方
法。
優れた等速ジョイント用外輪とその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．４５〜０．５９％、
Ｓｉ：０．１５〜０．４％、Ｍｎ：０．１５〜０．４５
％、Ｓ：０．００５〜０．１５％、Ｍｏ：０．１〜０．
３５％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％、Ａｌ：０．
０１５〜０．０５％、Ｔｉ：０．０１５〜０．０３％を
含有し、カップ部のトラック溝部における有効硬化層深
さが、有効硬化層深さｔとカップ肉厚ｗの比ｔ／ｗで
０．２５〜０．４５であり、インボリュートセレーショ
ン部の端部の有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔと半
径ｒの比ｔ／ｒで０．２０〜０．５０であり、またはさ
らにインボリュートセレーション部の端部における旧オ
ーステナイト結晶粒度がＪＩＳ粒度番号で８以上である
ことを特徴とする等速ジョイント用外輪とそのを製造方
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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
方法に関するものである。
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
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の駆動系部品の一つである等速ジ
ョイント用外輪は、近年の自動車エンジンの高出力化あ
るいは環境規制対応にともない、高強度化の指向が強
い。等速ジョイント用外輪の必要な強度特性は、耐フレ
ーキング特性と軸部強度である。ボールが接触するカッ
プ部のトラック溝部において、耐フレーキング特性が必
要である。軸部強度としては、捩り強度、捩り疲労強度
が必要である。これに対して、特開平９−２８０２６２
公報には、Ｃ：０．４５〜０．５３％、Ｓｉ：０．０５
〜０．２５％、Ｍｎ：０．７〜１．０％、Ａｌ：０．０
１〜０．０５％、Ｍｏ：０．２〜０．４％、Ｎ：０．０
０３〜０．０１２％を含有し、Ｃｒ：０．０５％以下、
Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｏ：０．
００２％以下に抑制した鋼を、８５０〜９５０℃の温度
範囲で鍛造して整細粒組織の素形材とした後、冷間鍛
造、切削加工および転造加工を施すことによって、イン
ボリュートセレーション部他を有する所定の形状に成形
加工し、引き続きインボリュートセレーション部に高周
波焼入れおよび焼戻しを行うことによって、インボリュ
ートセレーション端部における旧オーステナイト結晶粒
をＪＩＳ粒度番号で８以上、表面硬さをＨＶで７２０以
上、有効硬化層深さと軸部半径の比が０．３５〜０．６
０である高強度等速ジョイント用外輪とその製造方法が
開示されている。
ョイント用外輪は、近年の自動車エンジンの高出力化あ
るいは環境規制対応にともない、高強度化の指向が強
い。等速ジョイント用外輪の必要な強度特性は、耐フレ
ーキング特性と軸部強度である。ボールが接触するカッ
プ部のトラック溝部において、耐フレーキング特性が必
要である。軸部強度としては、捩り強度、捩り疲労強度
が必要である。これに対して、特開平９−２８０２６２
公報には、Ｃ：０．４５〜０．５３％、Ｓｉ：０．０５
〜０．２５％、Ｍｎ：０．７〜１．０％、Ａｌ：０．０
１〜０．０５％、Ｍｏ：０．２〜０．４％、Ｎ：０．０
０３〜０．０１２％を含有し、Ｃｒ：０．０５％以下、
Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｏ：０．
００２％以下に抑制した鋼を、８５０〜９５０℃の温度
範囲で鍛造して整細粒組織の素形材とした後、冷間鍛
造、切削加工および転造加工を施すことによって、イン
ボリュートセレーション部他を有する所定の形状に成形
加工し、引き続きインボリュートセレーション部に高周
波焼入れおよび焼戻しを行うことによって、インボリュ
ートセレーション端部における旧オーステナイト結晶粒
をＪＩＳ粒度番号で８以上、表面硬さをＨＶで７２０以
上、有効硬化層深さと軸部半径の比が０．３５〜０．６
０である高強度等速ジョイント用外輪とその製造方法が
開示されている。
【０００３】しかしながら、上記公報に記載された技術
は、軸部の捩り強度、捩り疲労強度の向上については言
及しているが、耐フレーキング特性（上記公報では転動
寿命と標記）については、従来のものと同等である。ま
た、主たる成形加工を熱間鍛造で行うため、トラック溝
部の歪みが大きくなり、ボールが片当たりを起こし、耐
フレーキング強度が劣化している可能性もある。
は、軸部の捩り強度、捩り疲労強度の向上については言
及しているが、耐フレーキング特性（上記公報では転動
寿命と標記）については、従来のものと同等である。ま
た、主たる成形加工を熱間鍛造で行うため、トラック溝
部の歪みが大きくなり、ボールが片当たりを起こし、耐
フレーキング強度が劣化している可能性もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような開示され
た技術では、等速ジョイント用外輪として優れた耐フレ
ーキング特性を得ることはできない。本発明はこのよう
な問題を解決して、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を提供するも
のである。
た技術では、等速ジョイント用外輪として優れた耐フレ
ーキング特性を得ることはできない。本発明はこのよう
な問題を解決して、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を提供するも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、以下の手段
を用いて上記の課題を解決した。すなわち、本発明の請
求項１、２の発明は、質量％で、Ｃ：０．４５〜０．５
９％、Ｓｉ：０．１５〜０．４％、Ｍｎ：０．１５〜
０．４５％、Ｓ：０．００５〜０．１５％、Ｍｏ：０．
１〜０．３５％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％、Ａ
ｌ：０．０１５〜０．０５％、Ｔｉ：０．０１５〜０．
０３％を含有し、Ｎ：０．００５％以下（０％を含
む）、Ｃｒ：０．１％以下（０％を含む）、Ｐ：０．０
２％以下（０％を含む）、Ｏ：０．００２％以下（０％
を含む）に各々制限し、残部が鉄および不可避的不純物
からなる鋼を素材とし、カップ部のトラック溝部におけ
る有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔとカップ肉厚ｗ
の比ｔ／ｗで０．２５〜０．４５であり、インボリュー
トセレーション部の端部の有効硬化層深さが、有効硬化
層深さｔと半径ｒの比ｔ／ｒで０．２０〜０．５０であ
り、またはさらにインボリュートセレーション部の端部
における旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ粒度番号で
８以上であることを特徴とする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である。
を用いて上記の課題を解決した。すなわち、本発明の請
求項１、２の発明は、質量％で、Ｃ：０．４５〜０．５
９％、Ｓｉ：０．１５〜０．４％、Ｍｎ：０．１５〜
０．４５％、Ｓ：０．００５〜０．１５％、Ｍｏ：０．
１〜０．３５％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％、Ａ
ｌ：０．０１５〜０．０５％、Ｔｉ：０．０１５〜０．
０３％を含有し、Ｎ：０．００５％以下（０％を含
む）、Ｃｒ：０．１％以下（０％を含む）、Ｐ：０．０
２％以下（０％を含む）、Ｏ：０．００２％以下（０％
を含む）に各々制限し、残部が鉄および不可避的不純物
からなる鋼を素材とし、カップ部のトラック溝部におけ
る有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔとカップ肉厚ｗ
の比ｔ／ｗで０．２５〜０．４５であり、インボリュー
トセレーション部の端部の有効硬化層深さが、有効硬化
層深さｔと半径ｒの比ｔ／ｒで０．２０〜０．５０であ
り、またはさらにインボリュートセレーション部の端部
における旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ粒度番号で
８以上であることを特徴とする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である。
【０００６】本発明の請求項３、４の発明は、上記に記
載の成分の鋼を、焼鈍、冷間鍛造、切削加工、転造加工
により所定の形状に成形加工し、引き続いて、カップ部
の内面とインボリュートセレーション部を含む軸部を高
周波焼入れ、焼戻しを行い、これによって、カップ部の
トラック溝部における有効硬化層深さが、有効硬化層深
さｔとカップ肉厚ｗの比ｔ／ｗで０．２５〜０．４５、
インボリュートセレーション部の端部の有効硬化層深さ
が、有効硬化層深さｔと半径ｒの比ｔ／ｒで０．２０〜
０．４５となる様にし、またはさらに、インボリュート
セレーション部の端部における旧オーステナイト結晶粒
度がＪＩＳ粒度番号で８以上となる様にすることを特徴
とする耐フレーキング特性と軸部強度に優れた等速ジョ
イント用外輪の製造方法である。本発明の等速ジョイン
ト用外輪と製造方法を用いることにより、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製品を得るこ
とができる。
載の成分の鋼を、焼鈍、冷間鍛造、切削加工、転造加工
により所定の形状に成形加工し、引き続いて、カップ部
の内面とインボリュートセレーション部を含む軸部を高
周波焼入れ、焼戻しを行い、これによって、カップ部の
トラック溝部における有効硬化層深さが、有効硬化層深
さｔとカップ肉厚ｗの比ｔ／ｗで０．２５〜０．４５、
インボリュートセレーション部の端部の有効硬化層深さ
が、有効硬化層深さｔと半径ｒの比ｔ／ｒで０．２０〜
０．４５となる様にし、またはさらに、インボリュート
セレーション部の端部における旧オーステナイト結晶粒
度がＪＩＳ粒度番号で８以上となる様にすることを特徴
とする耐フレーキング特性と軸部強度に優れた等速ジョ
イント用外輪の製造方法である。本発明の等速ジョイン
ト用外輪と製造方法を用いることにより、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製品を得るこ
とができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明者らは、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製造方法
を実現するために、鋭意調査し、次の点を明らかにし
た。 （１）マウス部のトラック溝部のフレーキング破壊は、
粗大なＴｉＮまたは酸化物を起点とし、転動疲労過程で
組織変化を起こし、硬さが低下した部分を伝播経路とし
て破壊を起こす。そのため、耐フレーキング強度を増加
させるためには、次の点が重要である。 高Ｃ化による硬さ増。 Ｍｏ、Ｓｉ添加による転動疲労過程での組織変化、材
質劣化の抑制。 低Ｎ化、低Ｔｉ化による粗大ＴｉＮの生成防止。
性と軸部強度に優れた等速ジョイント用外輪と製造方法
を実現するために、鋭意調査し、次の点を明らかにし
た。 （１）マウス部のトラック溝部のフレーキング破壊は、
粗大なＴｉＮまたは酸化物を起点とし、転動疲労過程で
組織変化を起こし、硬さが低下した部分を伝播経路とし
て破壊を起こす。そのため、耐フレーキング強度を増加
させるためには、次の点が重要である。 高Ｃ化による硬さ増。 Ｍｏ、Ｓｉ添加による転動疲労過程での組織変化、材
質劣化の抑制。 低Ｎ化、低Ｔｉ化による粗大ＴｉＮの生成防止。
【０００８】（２）トラック溝部の歪みが大きいと、ボ
ールが片当たりを起こし、耐フレーキング強度が劣化す
る。トラック溝部の歪みを低減するためには、棒鋼から
冷間鍛造工程で外輪の素形材を製造するとともに、マウ
ス部のトラック溝部の高周波焼入れ深さを規定し、高周
波焼入れ歪みを低減する。 （３）軸部の捩り破壊、捩り疲労破壊はともに、インボ
リュートセレーション部の端部の切欠き部で起きる。軸
部の疲労強度は、硬化層深さが深いほど向上するが、過
度に深くすると焼き割れが懸念されるので、硬化層深さ
の上限を規定する必要がある。捩り疲労強度に対して、
粒界強度も強く影響する。耐フレーキング強度の向上を
狙いとして高Ｃ化を図ると、通常は、粒界強度が低下
し、軸部の疲労強度は低下する。これに対して、Ｂ添
加、Ｍｏ添加、Ｓｉ添加、低Ｐ化により、粒界強度の増
加を図る。さらに冷間鍛造で成形した後、引き続いて高
周波焼入れすることにより、旧オーステナイト粒度は微
細化し、粒界強度はさらに向上する。以上により、Ｃ量
を増加させても、本願発明では、軸部の疲労強度は増加
する。
ールが片当たりを起こし、耐フレーキング強度が劣化す
る。トラック溝部の歪みを低減するためには、棒鋼から
冷間鍛造工程で外輪の素形材を製造するとともに、マウ
ス部のトラック溝部の高周波焼入れ深さを規定し、高周
波焼入れ歪みを低減する。 （３）軸部の捩り破壊、捩り疲労破壊はともに、インボ
リュートセレーション部の端部の切欠き部で起きる。軸
部の疲労強度は、硬化層深さが深いほど向上するが、過
度に深くすると焼き割れが懸念されるので、硬化層深さ
の上限を規定する必要がある。捩り疲労強度に対して、
粒界強度も強く影響する。耐フレーキング強度の向上を
狙いとして高Ｃ化を図ると、通常は、粒界強度が低下
し、軸部の疲労強度は低下する。これに対して、Ｂ添
加、Ｍｏ添加、Ｓｉ添加、低Ｐ化により、粒界強度の増
加を図る。さらに冷間鍛造で成形した後、引き続いて高
周波焼入れすることにより、旧オーステナイト粒度は微
細化し、粒界強度はさらに向上する。以上により、Ｃ量
を増加させても、本願発明では、軸部の疲労強度は増加
する。
【０００９】（４）上記の要請から、高周波焼入れ性を
確保して冷間鍛造化するために、Ｂ添加鋼とする。Ｂは
焼入れ性増とともに、上記のように粒界強化の効果もあ
る。また、Ｂ添加鋼ではＴｉ添加が必須のために、通常
は、粗大なＴｉＮによる耐フレーキング強度の劣化をも
たらすが、本発明では、上記のように、低Ｎ化、低Ｔｉ
化による粗大ＴｉＮの生成を防止しているため、Ｂ鋼で
初めて、耐フレーキング強度増を達成している。本発明
は以上の新規なる知見にもとづいてなされたものであ
る。
確保して冷間鍛造化するために、Ｂ添加鋼とする。Ｂは
焼入れ性増とともに、上記のように粒界強化の効果もあ
る。また、Ｂ添加鋼ではＴｉ添加が必須のために、通常
は、粗大なＴｉＮによる耐フレーキング強度の劣化をも
たらすが、本発明では、上記のように、低Ｎ化、低Ｔｉ
化による粗大ＴｉＮの生成を防止しているため、Ｂ鋼で
初めて、耐フレーキング強度増を達成している。本発明
は以上の新規なる知見にもとづいてなされたものであ
る。
【００１０】以下、本発明について詳細に説明する。Ｃ
は鋼に必要な強度を与えるのに有効な元素であるが、
０．４５％未満では必要な強さを確保することができ
ず、０．５９％を越えると硬くなって冷間加工性が劣化
するので、０．４５〜０．５９％の範囲内にする必要が
ある。Ｓｉは鋼の脱酸に有効な元素であるとともに、鋼
に必要な強度、焼入れ性を与え、焼戻し軟化抵抗を向上
するのに有効な元素であるが、０．１５％未満ではその
効果は不十分である。一方、０．４％を越えると、硬さ
の上昇を招き冷間加工性が劣化する。以上の理由から、
その含有量を０．１５〜０．４％の範囲内にする必要が
ある。
は鋼に必要な強度を与えるのに有効な元素であるが、
０．４５％未満では必要な強さを確保することができ
ず、０．５９％を越えると硬くなって冷間加工性が劣化
するので、０．４５〜０．５９％の範囲内にする必要が
ある。Ｓｉは鋼の脱酸に有効な元素であるとともに、鋼
に必要な強度、焼入れ性を与え、焼戻し軟化抵抗を向上
するのに有効な元素であるが、０．１５％未満ではその
効果は不十分である。一方、０．４％を越えると、硬さ
の上昇を招き冷間加工性が劣化する。以上の理由から、
その含有量を０．１５〜０．４％の範囲内にする必要が
ある。
【００１１】Ｍｎは、高周波焼入れ性の向上に有効な元
素である。十分な焼入れ性を確保するためには、０．１
５％未満ではその効果は不十分である。一方、０．４５
％を越えると、硬さの顕著な上昇を招き冷間加工性が劣
化するので、０．１５％〜０．４５％の範囲内にする必
要がある。Ｓは鋼中でＭｎＳを形成し、これによる被削
性の向上を目的として添加するが、０．００５％未満で
はその効果は不十分である。一方、０．１５％を超える
とその効果は飽和し、むしろ粒界偏析を起こし粒界脆化
を招く。以上の理由から、Ｓの含有量を０．００５〜
０．１５％の範囲内にする必要がある。好適範囲は０．
００５〜０．０４％である。
素である。十分な焼入れ性を確保するためには、０．１
５％未満ではその効果は不十分である。一方、０．４５
％を越えると、硬さの顕著な上昇を招き冷間加工性が劣
化するので、０．１５％〜０．４５％の範囲内にする必
要がある。Ｓは鋼中でＭｎＳを形成し、これによる被削
性の向上を目的として添加するが、０．００５％未満で
はその効果は不十分である。一方、０．１５％を超える
とその効果は飽和し、むしろ粒界偏析を起こし粒界脆化
を招く。以上の理由から、Ｓの含有量を０．００５〜
０．１５％の範囲内にする必要がある。好適範囲は０．
００５〜０．０４％である。
【００１２】Ｍｏは鋼に強度、焼入れ性を与えるととも
に、高周波焼入れ後の粒界強度を向上させて強度特性を
増加させるのに有効な元素であるが、０．１％未満では
その効果は不十分であり、０．３５％を越えて添加する
と硬さの上昇を招き冷間加工性が劣化する。以上の理由
から、その含有量を０．１〜０．３５％の範囲内にする
必要がある。Ｂは次の３点を狙いとして添加する。棒
鋼・線材圧延において、圧延後の冷却過程でボロン鉄炭
化物を生成することにより、フェライトの成長速度を増
加させ、圧延ままでの軟質化を促進する。高周波焼入
れに際して、鋼に焼入れ性を付与する。高周波焼入れ
材の粒界強度を向上させることにより、機械部品として
の疲労強度・衝撃強度を向上させる。０．０００５％未
満の添加では、上記の効果は不十分であり、０．００５
％を超えるとその効果は飽和するので、その含有量を
０．０００５〜０．００５％の範囲内にする必要があ
る。
に、高周波焼入れ後の粒界強度を向上させて強度特性を
増加させるのに有効な元素であるが、０．１％未満では
その効果は不十分であり、０．３５％を越えて添加する
と硬さの上昇を招き冷間加工性が劣化する。以上の理由
から、その含有量を０．１〜０．３５％の範囲内にする
必要がある。Ｂは次の３点を狙いとして添加する。棒
鋼・線材圧延において、圧延後の冷却過程でボロン鉄炭
化物を生成することにより、フェライトの成長速度を増
加させ、圧延ままでの軟質化を促進する。高周波焼入
れに際して、鋼に焼入れ性を付与する。高周波焼入れ
材の粒界強度を向上させることにより、機械部品として
の疲労強度・衝撃強度を向上させる。０．０００５％未
満の添加では、上記の効果は不十分であり、０．００５
％を超えるとその効果は飽和するので、その含有量を
０．０００５〜０．００５％の範囲内にする必要があ
る。
【００１３】Ａｌは脱酸剤として添加する。０．０１５
％未満ではその効果は不十分である。一方、０．０５％
を越えると、その効果は飽和し、逆に硬さの増加を招
き、冷間加工性を劣化させる。以上の理由から、その含
有量を０．０１５〜０．０５％の範囲内にする必要があ
る。Ｔｉは鋼中でＮと結合してＴｉＮを生成するが、こ
れによる固溶Ｎの固定によるＢＮの析出防止、つまり固
溶Ｂの確保を目的として添加する。しかしながら、０．
０１５％未満ではその効果は不十分である。一方、Ｔｉ
を０．０３％を超えて添加すると、ＴｉＣによる析出硬
化が顕著になり、冷間加工性が顕著に劣化する。以上の
理由から、その含有量を０．０１５〜０．０３％の範囲
内にする必要がある。
％未満ではその効果は不十分である。一方、０．０５％
を越えると、その効果は飽和し、逆に硬さの増加を招
き、冷間加工性を劣化させる。以上の理由から、その含
有量を０．０１５〜０．０５％の範囲内にする必要があ
る。Ｔｉは鋼中でＮと結合してＴｉＮを生成するが、こ
れによる固溶Ｎの固定によるＢＮの析出防止、つまり固
溶Ｂの確保を目的として添加する。しかしながら、０．
０１５％未満ではその効果は不十分である。一方、Ｔｉ
を０．０３％を超えて添加すると、ＴｉＣによる析出硬
化が顕著になり、冷間加工性が顕著に劣化する。以上の
理由から、その含有量を０．０１５〜０．０３％の範囲
内にする必要がある。
【００１４】Ｎは以下の２点の理由から極力制限するこ
とが望ましい。Ｂは上記のように焼入れ性向上、粒界
強化等を目的として添加するが、これらのＢの効果は鋼
中で固溶Ｂの状態で初めて効果を発揮するため、Ｎ量を
低減してＢＮの生成を抑制することが必須である。ま
た、Ｎは鋼中のＴｉと結びつくと粗大なＴｉＮを生成
し、硬さを増加させるとともに、ＴｉＮが冷鍛割れの原
因となるため、冷間加工性が顕著に劣化する。上記の悪
影響はＮ量が０．００５％を超えた場合に特に顕著であ
る。以上の理由から、その含有量を０．００５％以下に
する必要がある。Ｃｒはセメンタイト中に固溶してセメ
ンタイトを安定化する。そのために、高周波焼入れの短
時間加熱時にセメンタイトの溶け込み不良を起こしやす
くなり、硬さムラの原因となる。この挙動は、特に０．
１％を超えると顕著になる。以上の理由から、その含有
量を０．１％以下に制限する必要がある。
とが望ましい。Ｂは上記のように焼入れ性向上、粒界
強化等を目的として添加するが、これらのＢの効果は鋼
中で固溶Ｂの状態で初めて効果を発揮するため、Ｎ量を
低減してＢＮの生成を抑制することが必須である。ま
た、Ｎは鋼中のＴｉと結びつくと粗大なＴｉＮを生成
し、硬さを増加させるとともに、ＴｉＮが冷鍛割れの原
因となるため、冷間加工性が顕著に劣化する。上記の悪
影響はＮ量が０．００５％を超えた場合に特に顕著であ
る。以上の理由から、その含有量を０．００５％以下に
する必要がある。Ｃｒはセメンタイト中に固溶してセメ
ンタイトを安定化する。そのために、高周波焼入れの短
時間加熱時にセメンタイトの溶け込み不良を起こしやす
くなり、硬さムラの原因となる。この挙動は、特に０．
１％を超えると顕著になる。以上の理由から、その含有
量を０．１％以下に制限する必要がある。
【００１５】Ｐは冷間鍛造時の変形抵抗を高め、靱性を
劣化させる元素であるため、冷間加工性が劣化する。ま
た、高周波焼入れ、焼戻し後の部品の結晶粒界を脆化さ
せることによって、最終製品の疲労強度を劣化させるの
でできるだけ低減することが望ましい。従ってその含有
量を０．０２％以下に制限する必要がある。また、Ｏは
鋼中でＡｌ2 Ｏ3 のような酸化物系介在物を形成する。
酸化物系介在物が鋼中に多量に存在すると、冷間加工性
が劣化するとともに、高周波焼入れ後の耐フレーキング
特性も劣化する。Ｏ含有量が０．００２％を超えると特
にその傾向が顕著になる。以上の理由から、その含有量
を０．００２％以下に制限する必要がある。
劣化させる元素であるため、冷間加工性が劣化する。ま
た、高周波焼入れ、焼戻し後の部品の結晶粒界を脆化さ
せることによって、最終製品の疲労強度を劣化させるの
でできるだけ低減することが望ましい。従ってその含有
量を０．０２％以下に制限する必要がある。また、Ｏは
鋼中でＡｌ2 Ｏ3 のような酸化物系介在物を形成する。
酸化物系介在物が鋼中に多量に存在すると、冷間加工性
が劣化するとともに、高周波焼入れ後の耐フレーキング
特性も劣化する。Ｏ含有量が０．００２％を超えると特
にその傾向が顕著になる。以上の理由から、その含有量
を０．００２％以下に制限する必要がある。
【００１６】次に、本願発明では、上記の鋼を素材と
し、カップ部のトラック溝部における有効硬化層深さ
が、有効硬化層深さｔとカップ肉厚ｗの比ｔ／ｗで０．
２５〜０．４５であり、インボリュートセレーション部
の端部の有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔと半径ｒ
の比ｔ／ｒで０．２０〜０．４５とする。本願発明で言
う有効硬化層深さは、ＪＩＳＧ０５５９で規定する高周
波焼入れ硬化層深さ測定方法に基づく有効硬化層深さで
ある。本発明において、有効硬化層深さをこのように限
定した理由を以下に述べる。
し、カップ部のトラック溝部における有効硬化層深さ
が、有効硬化層深さｔとカップ肉厚ｗの比ｔ／ｗで０．
２５〜０．４５であり、インボリュートセレーション部
の端部の有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔと半径ｒ
の比ｔ／ｒで０．２０〜０．４５とする。本願発明で言
う有効硬化層深さは、ＪＩＳＧ０５５９で規定する高周
波焼入れ硬化層深さ測定方法に基づく有効硬化層深さで
ある。本発明において、有効硬化層深さをこのように限
定した理由を以下に述べる。
【００１７】カップ部のトラック溝部はボールが接触す
るために耐フレーキング強度が必要である。そのため
に、高周波焼入れを行うが、有効硬化層深さが、有効硬
化層深さｔとカップ肉厚ｗの比ｔ／ｗで０．２５未満で
は、その効果は不十分である。一方、有効硬化層深さが
深いと、トラック溝部の歪みが大きくなり、ボールが片
当たりを起こし、耐フレーキング強度が逆に劣化する。
この傾向は、有効硬化層深さがｔ／ｗで０．４５を越え
ると特に顕著になる。以上の理由から、カップ部のトラ
ック溝部における有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔ
とカップ肉厚ｗの比ｔ／ｗで０．２５〜０．４５とし
た。
るために耐フレーキング強度が必要である。そのため
に、高周波焼入れを行うが、有効硬化層深さが、有効硬
化層深さｔとカップ肉厚ｗの比ｔ／ｗで０．２５未満で
は、その効果は不十分である。一方、有効硬化層深さが
深いと、トラック溝部の歪みが大きくなり、ボールが片
当たりを起こし、耐フレーキング強度が逆に劣化する。
この傾向は、有効硬化層深さがｔ／ｗで０．４５を越え
ると特に顕著になる。以上の理由から、カップ部のトラ
ック溝部における有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔ
とカップ肉厚ｗの比ｔ／ｗで０．２５〜０．４５とし
た。
【００１８】次に、軸部の捩り疲労破壊はインボリュー
トセレーション部の端部の切欠き部で起きる。軸部の捩
り疲労強度は、インボリュートセレーション部の端部の
有効硬化層深さが深いほど向上する。有効硬化層深さが
有効硬化層深さｔと半径ｒの比ｔ／ｒで０．２０未満で
は、その効果は不十分である。一方、有効硬化層深さが
ｔ／ｒで０．５０を越えると、その効果は飽和し、逆
に、表面の圧縮残留応力が減少して、焼き割れが懸念さ
れる。以上の理由から、インボリュートセレーション部
の端部の有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔと半径ｒ
の比ｔ／ｒで０．２０〜０．５０とする。
トセレーション部の端部の切欠き部で起きる。軸部の捩
り疲労強度は、インボリュートセレーション部の端部の
有効硬化層深さが深いほど向上する。有効硬化層深さが
有効硬化層深さｔと半径ｒの比ｔ／ｒで０．２０未満で
は、その効果は不十分である。一方、有効硬化層深さが
ｔ／ｒで０．５０を越えると、その効果は飽和し、逆
に、表面の圧縮残留応力が減少して、焼き割れが懸念さ
れる。以上の理由から、インボリュートセレーション部
の端部の有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔと半径ｒ
の比ｔ／ｒで０．２０〜０．５０とする。
【００１９】次に、本願発明の請求項２は、軸部の強度
特性の一層の向上を狙いとして、インボリュートセレー
ション部の端部における旧オーステナイト結晶粒度がＪ
ＩＳ粒度番号で８以上とする。これは次の理由による。
軸部の捩り強度、捩り疲労硬度は旧オーステナイトの粒
界強度の影響を受ける。結晶粒が微細なほど、粒界への
不純物の偏析量が低減し、粒界強度が向上する。この効
果は、特に旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ粒度番号
で８以上のときに顕著である。以上の理由から、インボ
リュートセレーション部の端部における旧オーステナイ
ト結晶粒度がＪＩＳ粒度番号で８以上とした。
特性の一層の向上を狙いとして、インボリュートセレー
ション部の端部における旧オーステナイト結晶粒度がＪ
ＩＳ粒度番号で８以上とする。これは次の理由による。
軸部の捩り強度、捩り疲労硬度は旧オーステナイトの粒
界強度の影響を受ける。結晶粒が微細なほど、粒界への
不純物の偏析量が低減し、粒界強度が向上する。この効
果は、特に旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ粒度番号
で８以上のときに顕著である。以上の理由から、インボ
リュートセレーション部の端部における旧オーステナイ
ト結晶粒度がＪＩＳ粒度番号で８以上とした。
【００２０】次に、本願発明の請求項３，４は、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
の製造方法に関する発明である。本願発明では、熱間鍛
造工程を経ないで、冷間鍛造工程のみで製造する点が特
徴の一つである。これにより、冷間鍛造で成形した後、
引き続いて高周波焼入れすることにより、旧オーステナ
イト粒度は微細化し、粒界強度が向上する。さらに冷間
鍛造工程で成形することにより、鍛造後の歪みが小さ
く、最終製品のマウス部のトラック溝部の低歪み化につ
ながる。これにより、トラック溝部における、ボールの
片当たりに起因する耐フレーキング強度の劣化を防止で
きる。なお、冷間鍛造は数工程で行い、冷間鍛造の間
に、必要により軟化焼鈍を入れることができる。請求項
３，４におけるその他の限定理由は請求項１，２の説明
の欄で述べた通りである。
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
の製造方法に関する発明である。本願発明では、熱間鍛
造工程を経ないで、冷間鍛造工程のみで製造する点が特
徴の一つである。これにより、冷間鍛造で成形した後、
引き続いて高周波焼入れすることにより、旧オーステナ
イト粒度は微細化し、粒界強度が向上する。さらに冷間
鍛造工程で成形することにより、鍛造後の歪みが小さ
く、最終製品のマウス部のトラック溝部の低歪み化につ
ながる。これにより、トラック溝部における、ボールの
片当たりに起因する耐フレーキング強度の劣化を防止で
きる。なお、冷間鍛造は数工程で行い、冷間鍛造の間
に、必要により軟化焼鈍を入れることができる。請求項
３，４におけるその他の限定理由は請求項１，２の説明
の欄で述べた通りである。
【００２１】
【実施例】鋼の組成を表１に示す。発明鋼Ｎｏ．１−３
はそれぞれＪＩＳのＳ５３Ｃ、Ｓ５５Ｃ、Ｓ５８Ｃ相当
の鋼に対しＭｎ、Ｐを低減し、Ｍｏ、Ｂを添加し、さら
にＮを低減し、Ｔｉの添加量を最小限にした鋼である。
それに対して、比較鋼Ｎｏ．４，５はそれぞれＳ４８
Ｃ、Ｓ５３Ｃの鋼に対し、Ｓｉ、Ｍｎを低減しＢを添加
した炭素ボロン鋼である。
はそれぞれＪＩＳのＳ５３Ｃ、Ｓ５５Ｃ、Ｓ５８Ｃ相当
の鋼に対しＭｎ、Ｐを低減し、Ｍｏ、Ｂを添加し、さら
にＮを低減し、Ｔｉの添加量を最小限にした鋼である。
それに対して、比較鋼Ｎｏ．４，５はそれぞれＳ４８
Ｃ、Ｓ５３Ｃの鋼に対し、Ｓｉ、Ｍｎを低減しＢを添加
した炭素ボロン鋼である。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１に示す化学成分組成の供試材をそれぞ
れ１５０kg真空溶解炉にて溶製し、熱間鍛造により１６
２ｍｍの角材に成形した後、熱間圧延により直径５２ｍ
ｍの棒鋼を製造した。その後、球状化焼鈍を行った。こ
れらの鋼材を素材とし、冷間鍛造を行った後、旋削加工
と転造加工を行い、図１に示す等速ジョイント外輪を製
造した。本発明鋼の旋削加工性、転造加工性は比較鋼と
同等であった。これらの等速ジョイント外輪のマウス転
動面に有効硬化層深さがｔ／ｗで０．３５−０．４３、
軸部に有効硬化層深さがｔ／ｒで０．３５−０．４４に
なるように高周波焼入れ焼戻しを行った。
れ１５０kg真空溶解炉にて溶製し、熱間鍛造により１６
２ｍｍの角材に成形した後、熱間圧延により直径５２ｍ
ｍの棒鋼を製造した。その後、球状化焼鈍を行った。こ
れらの鋼材を素材とし、冷間鍛造を行った後、旋削加工
と転造加工を行い、図１に示す等速ジョイント外輪を製
造した。本発明鋼の旋削加工性、転造加工性は比較鋼と
同等であった。これらの等速ジョイント外輪のマウス転
動面に有効硬化層深さがｔ／ｗで０．３５−０．４３、
軸部に有効硬化層深さがｔ／ｒで０．３５−０．４４に
なるように高周波焼入れ焼戻しを行った。
【００２４】フレーキング寿命試験は、図２に示すよう
な部品に組立、動力循環式試験機を用いて寿命を調査し
た。寿命は、連続１００時間運転にてボール溝にフレー
キングが発生する面圧で評価した。また、軸部について
は、外輪部とセレーション部を固定し、捩り試験機を用
いて、破断強度を調査した。
な部品に組立、動力循環式試験機を用いて寿命を調査し
た。寿命は、連続１００時間運転にてボール溝にフレー
キングが発生する面圧で評価した。また、軸部について
は、外輪部とセレーション部を固定し、捩り試験機を用
いて、破断強度を調査した。
【００２５】図３に、フレーキング寿命試験結果を示
す。本発明鋼Ｎｏ．１−３は、比較鋼Ｎｏ．４−５に対
してフレーキングが発生する面圧が高くなっており、フ
レーキング寿命に対して優れた特性が確認できた。比較
鋼４，５は、Ｃｒが本願発明の範囲を上回っているた
め、表面硬度が低い。また、Ｓｉ、Ｍｏの含有量が本願
発明の範囲を下回っているため、転動疲労過程で、高負
荷の摩擦熱により材料の表面軟化が進んでいる。さら
に、Ｔｉ、Ｎの含有量が本願発明の範囲を上回っている
ため、粗大なＴｉＮの生成が顕著になった点も、フレー
キング寿命劣化の一因である。
す。本発明鋼Ｎｏ．１−３は、比較鋼Ｎｏ．４−５に対
してフレーキングが発生する面圧が高くなっており、フ
レーキング寿命に対して優れた特性が確認できた。比較
鋼４，５は、Ｃｒが本願発明の範囲を上回っているた
め、表面硬度が低い。また、Ｓｉ、Ｍｏの含有量が本願
発明の範囲を下回っているため、転動疲労過程で、高負
荷の摩擦熱により材料の表面軟化が進んでいる。さら
に、Ｔｉ、Ｎの含有量が本願発明の範囲を上回っている
ため、粗大なＴｉＮの生成が顕著になった点も、フレー
キング寿命劣化の一因である。
【００２６】図４に捩り強度試験結果をインボリュート
セレーション部の端部の硬さと合わせて示す。本発明鋼
Ｎｏ．１−３は、比較鋼Ｎｏ．４−５に対して、優れた
捩り強度を有していることが明らかである。インボリュ
ートセレーション部の端部の旧オーステナイト粒度は、
Ｎｏ．１で８．２番、Ｎｏ．２で８．９番、Ｎｏ．３で
７．６番であり、発明鋼の中でも、細粒ほど捩り強度が
優れている。比較鋼４，５の捩り強度が低いのは、Ｃｒ
が本願発明の範囲を上回っているため、表面硬度が低
く、また、Ｓｉ、Ｍｏの含有量が本願発明の範囲を下回
っているため、粒界強度が低いことが原因である。
セレーション部の端部の硬さと合わせて示す。本発明鋼
Ｎｏ．１−３は、比較鋼Ｎｏ．４−５に対して、優れた
捩り強度を有していることが明らかである。インボリュ
ートセレーション部の端部の旧オーステナイト粒度は、
Ｎｏ．１で８．２番、Ｎｏ．２で８．９番、Ｎｏ．３で
７．６番であり、発明鋼の中でも、細粒ほど捩り強度が
優れている。比較鋼４，５の捩り強度が低いのは、Ｃｒ
が本願発明の範囲を上回っているため、表面硬度が低
く、また、Ｓｉ、Ｍｏの含有量が本願発明の範囲を下回
っているため、粒界強度が低いことが原因である。
【００２７】次に、Ｎｏ．２の材料について、上記と同
様に等速ジョイント外輪を製造した。これらの等速ジョ
イント外輪のマウス転動面と軸部（インボリュートセレ
ーション部の端部）の有効硬化層深さを表２の範囲で変
化させた。この時のフレーキング発生面圧と捩り強度を
あわせて表２に示す。
様に等速ジョイント外輪を製造した。これらの等速ジョ
イント外輪のマウス転動面と軸部（インボリュートセレ
ーション部の端部）の有効硬化層深さを表２の範囲で変
化させた。この時のフレーキング発生面圧と捩り強度を
あわせて表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】本発明例では優れた耐フレーキング強度と
捩り強度を有する。これに対して、比較例４はマウス転
動面の有効硬化層深さが本発明の範囲を下回っており、
また比較例５は有効硬化層深さが本発明の範囲を上回っ
ており、フレーキング発生強度が劣る。次に、比較例６
は軸部の有効硬化層深さが本発明の範囲を下回ってお
り、また比較例７は有効硬化層深さが本発明の範囲を上
回っており、捩り強度が劣る。
捩り強度を有する。これに対して、比較例４はマウス転
動面の有効硬化層深さが本発明の範囲を下回っており、
また比較例５は有効硬化層深さが本発明の範囲を上回っ
ており、フレーキング発生強度が劣る。次に、比較例６
は軸部の有効硬化層深さが本発明の範囲を下回ってお
り、また比較例７は有効硬化層深さが本発明の範囲を上
回っており、捩り強度が劣る。
【００３０】
【発明の効果】本願発明の等速ジョイント用外輪とその
製造方法を用いれば、等速ジョイント用外輪として優れ
た耐フレーキング特性を得ることができる。さらに、旋
削加工性や転造性も良好である。以上のように、本発明
による産業上の効果は極めて顕著である。
製造方法を用いれば、等速ジョイント用外輪として優れ
た耐フレーキング特性を得ることができる。さらに、旋
削加工性や転造性も良好である。以上のように、本発明
による産業上の効果は極めて顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】フレーキング寿命試験および捩り強度試験に用
いた等速ジョイント外輪の形状を示す図。
いた等速ジョイント外輪の形状を示す図。
【図２】フレーキング寿命試験時の等速ジョイント内の
外輪およびボールの組立図。
外輪およびボールの組立図。
【図３】フレーキング寿命試験結果を示した図。
【図４】捩り強度試験結果を示した図。
１：マウス部 ２：軸部 ３：マウス部のボール転動溝 ４：セレーション部 ５：等速ジョイント内輪 ６：ボール ７：リテーナー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蟹澤 秀雄 北海道室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株式 会社室蘭製鐵所内 (72)発明者 内藤 賢一郎 北海道室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株式 会社室蘭製鐵所内 (72)発明者 田村 譲児 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 嵯峨 正芳 栃木県真岡市松山町19番地 本田技研工業 株式会社栃木製作所内 Ｆターム(参考） 4K042 AA14 BA01 CA02 CA06 CA08 CA12 DA01 DA02
Claims (4)
- 【請求項１】 質量％で、 Ｃ：０．４５〜０．５９％、 Ｓｉ：０．１５〜０．４％、 Ｍｎ：０．１５〜０．４５％、 Ｓ：０．００５〜０．１５％、 Ｍｏ：０．１〜０．３５％、 Ｂ：０．０００５〜０．００５％、 Ａｌ：０．０１５〜０．０５％、 Ｔｉ：０．０１５〜０．０３％を含有し、 Ｎ：０．００５％以下（０％を含む）、 Ｃｒ：０．１０％以下（０％を含む）、 Ｐ：０．０２０％以下（０％を含む）、 Ｏ：０．００２０％以下（０％を含む）に各々制限し、
残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を素材とし、
カップ部のトラック溝部における有効硬化層深さが、有
効硬化層深さｔとカップ肉厚ｗの比ｔ／ｗで０．２５〜
０．４５であり、インボリュートセレーション部の端部
の有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔと半径ｒの比ｔ
／ｒで０．２０〜０．５０であることを特徴とする耐フ
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。 - 【請求項２】 インボリュートセレーション部の端部に
おける旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ粒度番号で８
以上であることを特徴とする請求項１に記載の耐フレー
キング特性と軸部強度に優れた等速ジョイント用外輪。 - 【請求項３】 質量％で、 Ｃ：０．４５〜０．５９％、 Ｓｉ：０．１５〜０．４％、 Ｍｎ：０．１５〜０．４５％、 Ｓ：０．００５〜０．１５％、 Ｍｏ：０．１〜０．３５％、 Ｂ：０．０００５〜０．００５％、 Ａｌ：０．０１５〜０．０５％、 Ｔｉ：０．０１５〜０．０３％を含有し、 Ｎ：０．００５％以下（０％を含む）、 Ｃｒ：０．１％以下（０％を含む）、 Ｐ：０．０２％以下（０％を含む）、 Ｏ：０．００２％以下（０％を含む）に各々制限し、残
部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を、焼鈍、冷間
鍛造、切削加工、転造加工により所定の形状に成形加工
し、引き続いて、カップ部の内面とインボリュートセレ
ーション部を含む軸部を高周波焼入れ、焼戻しを行い、
これによって、カップ部のトラック溝部における有効硬
化層深さが、有効硬化層深さｔとカップ肉厚ｗの比ｔ／
ｗで０．２５〜０．４５、インボリュートセレーション
部の端部の有効硬化層深さが、有効硬化層深さｔと半径
ｒの比ｔ／ｒで０．２０〜０．５０となる様にすること
を特徴とする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の製造方法。 - 【請求項４】 インボリュートセレーション部の端部に
おける旧オーステナイト結晶粒度がＪＩＳ粒度番号で８
以上となる様にすることを特徴とする請求項３に記載の
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
用外輪の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10344853A JP2000154828A (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | 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 |
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| DE19955385A DE19955385B4 (de) | 1998-11-19 | 1999-11-18 | Äußere Wellenhälfte für Doppelgelenke mit verbesserter Abriebsfestigkeit und verbesserter Haltbarkeit für die Welle sowie Verfahren zu deren Herstellung |
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