提供静扭转强度和扭转疲劳强度优异的轴部件。一种轴部件，具有下述化学组成：以质量％计，含有C:0.35～0.70％、Si:0.01～0.40％、Mn:0.5～2.6％、P:0.050％以下、S:0.005～0.020％、Al:0.010～0.050％、N:0.005～0.025％和O:0.003％以下的必需元素，还含有任意选择的元素，余量包含Fe和杂质，并且，满足式(1)：15.0≤25.9C+6.35Mn+2.88Cr+3.09Mo+2.73Ni≤27.2(式中的各元素符号为各元素的含量)，所述轴部件在外周表面具有至少1个孔，距外周表面2mm的深度位置的残余奥氏体体积率(R1)为4～20％，将在上述孔的轴向上距外周表面2mm的深度位置、且距上述孔的表面20μm的深度位置的残余奥氏体体积率记为R2，通过式(A):Δγ＝[(R1‑R2)/R1]×100求得的残余奥氏体减少率Δγ为40％以上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轴部件
本专利技术涉及轴部件，更详细而言，涉及实施了高频淬火的轴部件。
技术介绍
在汽车、产业机械所使用的轴部件(例如传动轴)中，有实施了作为表面硬化处理的一种的高频淬火或渗碳淬火的轴部件。作为实施淬火的轴部件的制造方法，可列举例如以下的方法。即，首先，制造与最终制品接近的形状的粗构件。接着，通过钻孔加工等来开孔，制造与最终制品更接近的中间构件。而且，在最后，对中间构件实施淬火(高频淬火或渗碳淬火)从而得到轴部件。通常，在轴部件上开有包括油孔在内的各种孔，该孔的周边成为在强度上最弱的部位。因此，为了提高具有孔的轴部件的强度，必须对孔和其周边进行重点性地强化。在专利文献1和专利文献2中都公开了提高轴部件的扭转疲劳强度的技术。在专利文献1公开了一种通过高频淬火在油孔开口部形成了淬火硬化层的扭转疲劳强度高的曲轴。在专利文献2中公开了一种耐疲劳特性优异的轴及其疲劳强度提高方法，所述轴的特征在于，在油孔的表层中的压缩残余应力为其钢材的抗拉强度的50％～90％。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-262230号公报专利文献2：日本特开2006-111962号公报
技术实现思路
但是，在最近的汽车、产业机械中，为了实现好的燃油经济性，强烈要求小型化和轻量化。其中，对于轴部件，除了要求扭转疲劳强度进一步提高以外，还要求优异的静扭转强度。然而，利用专利文献1所公开的技术得到的轴部件，即使在油孔表面之中也尤其会以作为进行淬火的边界部的所谓的淬火边界为起点发生疲劳龟裂，因此难以大幅度改善疲劳强度。而且，由于钢材的成分以及表层的组织不适宜的原因，有时难以兼顾静扭转强度和扭转疲劳强度。在专利文献2所公开的技术中，利用超声波振动端子来打击油孔内表面，使油孔内表面产生压缩残余应力，由此强化淬火边界。然而，在采用超声波振动端子进行的打击中，难以对油孔整体均匀地实施处理，存在时常不能够得到目标强度的可能性。而且，由于钢材的成分以及表层的组织不适宜的原因，有时难以兼顾静扭转强度和扭转疲劳强度。作为强化油孔的方法，除了专利文献2所公开的利用超声波振动端子进行的打击以外，还可考虑通过喷丸硬化来进行的表面改质处理。但是，这些工序均需要与通常的工序不同的设备、装置，成本上升，因此在经济性上不利。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的是提供静扭转强度和扭转疲劳强度优异的轴部件。本专利技术人对能够兼顾静扭转强度和扭转疲劳强度的轴部件以及轴部件的制造方法进行了深入研究。其结果，本专利技术人发现：不进行通常实施的高频淬火之前的开孔加工而是在高频淬火后通过基于切削的开孔加工来开孔，由此孔附近的硬度上升，且抑制龟裂的产生和发展，因此使轴部件的静扭转强度和扭转疲劳强度提高。另外，也判明：如果在切削时使更多的残余奥氏体发生加工诱发马氏体相变，则轴部件的静扭转强度和扭转疲劳强度更进一步提高。通常，为了控制切削时的向加工诱发马氏体的相变行为，将切削条件最适化是有效的。因此，本专利技术人为了尽可能地增多向马氏体的相变量而尝试了切削条件的最适化。然而，仅将切削条件最适化的话，虽然轴部件的静扭转强度和扭转疲劳强度确实提高，但是不至于到达作为目标的值。为此，本专利技术人也着眼于钢材的化学成分、热处理条件而尝试了进一步改善静扭转强度和扭转疲劳强度。其结果判明：通过采用特定的钢材成分、热处理条件，在切削加工时变得容易发生加工诱发马氏体相变，轴部件的静扭转强度和扭转疲劳强度格外地提高。以往，为了控制残余奥氏体量，一般采用特定的钢材的化学成分、热处理条件。然而，为了不仅控制残余奥氏体量，而且还控制切削加工时的加工诱发马氏体相变的行为，将钢材的化学成分、热处理条件最适化是迄今为止未进行过的新的技术思想。根据以上情况，本专利技术人得到了以下见解：为了强烈地改善轴部件的静扭转强度和扭转疲劳强度，希望并不是将钢材的化学成分、热处理条件以及切削条件分开地最适化，而是将这些条件相互关联地有机地最适化。而且，本专利技术人得到了以下见解：通过钢材的化学成分、热处理条件以及切削条件的有机最适化，能适当地控制高频淬火后的组织和切削加工后的组织，进而能得到平衡性良好地改善了静扭转强度和扭转疲劳强度的轴部件。基于以上的见解，本专利技术人完成了静扭转强度和扭转疲劳强度优异的轴部件。其要旨如下。[1]一种轴部件，其特征在于，具有下述的化学组成：以质量％计，含有C：0.35～0.70％、Si：0.01～0.40％、Mn：0.5～2.6％、S：0.005～0.020％、Al：0.010～0.050％、N：0.005～0.025％，作为杂质元素，含有P：0.050％以下、O：0.003％以下，而且，作为任意选择的元素，含有Pb：0.5％以下、总含量为0.1％以下的选自V、Nb和Ti之中的1种以上、选自Cr：3.0％以下、Mo：3.0％以下、和Ni：3.0％以下之中的1种以上、Cu：0～0.50％、B：0～0.020％，余量包含Fe以及杂质，并且，满足式(1)，15.0≤25.9C+6.35Mn+2.88Cr+3.09Mo+2.73Ni≤27.2(1)其中，将单位为质量％的各元素的含量代入到式(1)中的各元素符号，所述轴部件在外周表面具有至少1个孔，距上述外周表面2mm的深度位置且距孔的表面2mm处的残余奥氏体体积率(R1)为4～20％，由上述R1、和在上述孔的轴向上距上述外周表面2mm的深度位置且距上述孔的表面20μm的深度位置的残余奥氏体体积率(R2)，通过式(A)：Δγ＝[(R1-R2)/R1]×100求得的残余奥氏体减少率Δγ为40％以上。[2]根据上述[1]所述的轴部件，其特征在于，在上述孔的表面具有厚度为0.5～15μm的塑性流动层。在本专利技术的轴部件的制造方法中，以调整成为轴部件的材料的粗构件的化学组成为前提，特别是对淬火后的钢材的组织、和开孔加工后的轴部件的组织加以改良。其结果，能够得到静扭转强度和扭转疲劳强度优异的轴部件。附图说明图1(a)是淬火材料或最终形态的轴部件的示意图，图1(b)是表示相对于轴部件的长度方向垂直地切断的截面A-A’的图。图2是表示在距外周表面2mm的深度且距孔的表面20μm的深度位置的残余奥氏体体积率的测定位置21的图。图3(a)是轴部件的示意图，图3(b)是表示在沿孔的轴向距轴部件的外周2mm的深度位置、并且相对于孔的轴向垂直地切断的截面C-C’的图。图4是在沿孔的轴向距轴部件的外周2mm的深度位置、并且相对于孔的轴向垂直地切断的截面中的、孔的表层的扫描型电子显微镜像。图5是在扭转试验中使用的试件的侧视图。图6是在轴部件上所开的孔的俯视图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式涉及的轴部件进行详细说明。再者，在图中对相同或相当的构件标记相同的符号，并且不重复其说明。＜轴部件＞本专利技术的实施方式涉及的轴部件，具有下述化学组成：以质量％计，含有C：0.35～0.70％、Si：0.01～0.40％、Mn：0.5～2.6％、S：0.005～0.020％、Al：0.010～0.050％、N：0.005～0.025％，作为杂质元素，含有P：0.050％以下、O：0.003％以下，而且，作为任意选择的元素，含有Pb：0.5％以下、总含量为0.1％以下的选自V、Nb和Ti之中的1种以上、选自Cr本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轴部件，其特征在于，具有下述的化学组成：以质量％计，含有C：0.35～0.70％、Si：0.01～0.40％、Mn：0.5～2.6％、S：0.005～0.020％、Al：0.010～0.050％、N：0.005～0.025％，作为杂质元素，含有P：0.050％以下、O：0.003％以下，而且，作为任意选择的元素，含有Pb：0.5％以下、总含量为0.1％以下的选自V、Nb和Ti之中的1种以上、选自Cr：3.0％以下、Mo：3.0％以下、和Ni：3.0％以下之中的1种以上、Cu：0～0.50％、B：0～0.020％，余量包含Fe以及杂质，并且，满足式(1)，15.0≤25.9C+6.35Mn+2.88Cr+3.09Mo+2.73Ni≤27.2 (1)其中，将单位为质量％的各元素的含量代入到式(1)中的各元素符号，所述轴部件在外周表面具有至少1个孔，距所述外周表面2mm的深度位置且距孔的表面2mm处的残余奥氏体体积率R1为4～20％，由所述R1、和在所述孔的轴向上距所述外周表面2mm的深度位置且距所述孔的表面20μm的深度位置的残余奥氏体体积率R2，通过式(A)：Δγ＝[(R1‑R2)/R1]×100求得的残余奥氏体减少率Δγ为40％以上。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.20 JP 2016-1831591.一种轴部件，其特征在于，具有下述的化学组成：以质量％计，含有C：0.35～0.70％、Si：0.01～0.40％、Mn：0.5～2.6％、S：0.005～0.020％、Al：0.010～0.050％、N：0.005～0.025％，作为杂质元素，含有P：0.050％以下、O：0.003％以下，而且，作为任意选择的元素，含有Pb：0.5％以下、总含量为0.1％以下的选自V、Nb和Ti之中的1种以上、选自Cr：3.0％以下、Mo：3.0％以下、和Ni：3.0％以下之中的1种以上、Cu：0～0.50％、B：0～0.020％，余量包含Fe以及杂质，并且，满...
【专利技术属性】
技术研发人员：岩崎龙也，渡里宏二，末野秀和，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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