机械元件及其制造方法技术

构成上述车轮用轴承装置（１０）的毂轮圈（４）及／或外圈（３）由含有Ｃ：０．４５～０．７０质量％以及合计０．３质量％以下的（Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ）中的至少１种的钢形成，在没有进行表面硬化处理的部分的显微组织中，铁素体的面积率为１５～３０％、且含有粒状铁素体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及
技术介绍
车轮用轴承装置(HUB)是将车轮相对于车体自由旋转地支撑的机械元件。另外，万向节(CVJConstant Velocity Joint)是将来自发动机的旋转传递到车轮的转矩传递装置。这些HUB以及万向节在制造中存在以下的问题。(1)呈阶梯形，加工率高。(2)由于存在滚动面因而具有在高频淬火后需要高硬度的部分。为此使用碳含量高的钢，例如S53C、SAE1050，因而在加工中的变形阻力提高。根据上述情况，由于难以进行冷锻和温锻因而广泛使用热锻。热锻时，由于在1000℃以上的高温进行锻造，因此锻造后的显微组织粗大化，通过从高温的风冷具有了高硬度。因此，考虑到之后工序中的机械加工性以及冷塑性加工性，根据其加工实施常化、退火等热处理(软化热处理)来改善加工性。但是用于改善加工性的上述热处理需要大量的时间、能量，妨碍了工序的连续化，导致了制造效率的下降。因此，公开了(S1)通过利用钢的合金设计来减少热锻后的硬度的增加，从而不用进行锻造后的软化热处理的方法(日本专利特开平06-057324号公报(专利文献1)。另外，还有(S2)同样调整组成，特别提高Si含量，从而提高了加工性和提高了强度的钢的提案(日本专利特开2002-332535号公报(专利文献2)。专利文献1日本专利特开平06-057324号公报专利文献2日本专利特开2002-332535号公报专利技术的揭示通过上述(S1)的方法虽可省略软化热处理，但是只进行热锻粗大化了显微组织，生成网状的铁素体(ferrite)。因此耐久性下降，延展性也下降。图21是显示从动轮用的车轮用轴承装置110的图。将球101配置在毂轮圈104以及内圈102和外圈103之间。通过在毂轮圈的凸缘或者臂的端部配置的轮毂螺栓111将毂轮圈104与图中未示的车轮连接。从车轮传递的反复变位使在与车轮的连接部分的凸缘或者臂的根部104n产生大的反复应力。因此，只进行热锻而粗大化了的显微组织耐久性降低，发生皲裂，有时导致破断。为了应对这样的不良情况，需要将只进行了热锻后的显微组织微细化，抑制网状的铁素体的生成。另外上述(S2)的方法中的高Si含量，促进热锻时的脱碳，在表层部易生成深的脱碳层。因此使只进行热锻的非切削部的强度下降。由于在完成品中只进行热锻的非切削部分多，因此构成HUB、万向节等的部件尤其易出现强度下降。还由于高Si含量使钢的硬度显著增加，因此损害了机械加工性、塑性加工性。本专利技术的目的是提供对机械加工性和塑性加工性无不良影响，且只进行热锻所得制品的强度、韧性以及延展性均优良的可得到微细组织的。本专利技术的机械元件是具有外部部件、内部部件以及在外部部件和内部部件中分别设置的滚动槽内所配置的滚动体的机械元件。构成该机械元件的至少1个零件由含有C0.45～0.70质量％以及合计0.3质量％以下的(V、Nb、Ti)中至少1种的钢形成，在未经表面硬化处理的部分的显微组织中，铁素体的面积率为15～30％，并含有粒状铁素体。由于铁素体的面积率增大，因此上述机械元件被软化，可容易进行后工序的切削加工和塑性加工。另外，上述滚动槽，由于装置而名称变化，有时称为滚道面(日文転走面)。C0.45～0.70质量％C不满0.45质量％则不能确保充分的强度，因此需要在0.45质量％以上。特别是在硬化表面层的部分中的硬度不能达到充分高。但是，如果超过0.70质量％，则难以确保硬化表面层之外的部分中的韧性和延展性。(V、Nb、Ti)以合计0.3质量％以下含有至少其中1种由于微细的碳氮化物即使在锻造前加热温度下也以未固溶的形式存在，因此(V、Nb、Ti)通过止钉效应可以抑制奥氏体粒径的粗大化。上述碳氮化物在锻造中、冷却中重新析出。特别是在锻造后再结晶期间析出的碳氮化物由于均一微细分散因此特别理想。之后通过热锻后进行冷却，这些碳氮化物作为铁素体核产生位点而起作用，因而促进粒状铁素体的生成。另外，V、Nb以及Ti在钢中均生成碳化物、氮化物以及碳化物和氮化物复合而得的复合碳氮化物，但是没有必要将这些严格区分，任一种析出形态对本专利技术的作用虽有程度上的差别但均起到作用，因此将这些形态统称为碳氮化物。在作为本专利技术对象的碳含量高的钢中多形成碳化物，即使是以这样的碳化物作为实体的(V、Nb、Ti)析出物也称为碳氮化物。也可只含有0.3质量％以下的(V、Nb、Ti)中的1种。与沿着奥氏体粒界生成的网状铁素体不同，粒状铁素体具有分断珠光体的效果，将组织实质上微细化。因此，即使是经省略了常化的热锻，其显微组织也微细，另外通过铁素体率的增大被软化。但是也会出现显微组织通过被微细化以及上述碳氮化物的分解而被强化，从而不被那么程度的软化而被强化的情况。但是通过微细化了的组织，皲裂的发生等可被改善。铁素体面积率在15％以上时，可以得到强度、韧性以及延展性均优良的滚动机械装置的零件。但是如果铁素体面积率超过30％，则静强度以及耐久强度下降，不能用于上述零件。没有进行表面硬化处理的部分是指没有经过高频淬火等表面硬化处理的部分，例如较表层为内侧的部分。这种情况时，如进行铆接(加缔め)加工等塑性加工，则产生组织的流动而发生变形，因此需要除去塑性变形的部分进行测定。由V、Nb和Ti中至少1种形成的元素的合计如超过0.3质量％，则难以保证韧性、延展性，因此应在0.3质量％以下。但是，如果上述合计不满0.01质量％，则不能以充分的分散密度形成铁素体核形成位点，因此应在0.01质量％以上。为了得到更加确实的效果较好在0.02质量％以上。另外，上述钢除了含有上述碳、V、Nb和Ti之外，还可以含有保证了淬透性的与构造用钢钢材(H钢JISG4052)中所示的代表钢种同等的Si、Mn，还可含有Ni0.25质量％以下、Cr1.25质量％以下、Mo0.45质量％以下。特别是可含有Cr0.10～0.40质量％。Cr对提高淬透性以及抗回火软化性等有效，但是为了使该效果明显，需要在0.1质量％以上。但是，如果超过0.40质量％则热锻性下降，由于热锻为高成本，因此较好在0.40重量以下。另外，上述机械元件中还含有毂轮圈轴承和万向节。制造本专利技术的机械元件的方法是制造具有外部部件、内部部件以及在外部部件和内部部件中分别设置的滚动槽中所配置的滚动体的机械元件的方法。该制造方法在形成该机械元件的至少1个零件的制造中，具有通过热锻将含有C0.45～0.70质量％以及合计在0.3质量％以下的(V、Nb、Ti)中的至少1种的钢成型，再冷却的工序；将热锻后的钢直接进行切削加工的工序以及对经切削加工的部分的规定部位施以高频淬火的工序。通过上述制造方法，可以不经过常化就得到微细的显微组织，可以得到充分的强度、韧性以及延展性。结果，可以用廉价的制造方法制造，并得到良好的机械性能。通过本专利技术的机械元件以及制造方法，可以提供对机械加工和塑性加工没有不良影响的，仅热锻即可获得制品的强度、韧性以及延展性均优良的微细组织的。附图的简单说明图1本专利技术的实施方式中的车轮用轴承装置的部分截面的立体图。图2显示本专利技术的实施方式中的机械元件的零件的制造方法的图。图3是将本专利技术的实施方式中的钢热锻、冷却后所得的钢的显微组织的示意图。图4是将机械构造用碳钢S53C热锻、冷却后所得的钢的显微组织的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
机械元件，它是具有外部部件（３、３３）、内部部件（２、４、３２）以及在上述外部部件（３、３３）和内部部件（２、４、３２）中分别设置的滚动槽（２ａ、３ａ、４ａ、３２ａ、３３ａ）中所配置的滚动体（１、２１、３１）的机械元件（１０、５０），　 　其特征在于，构成上述机械元件（１０、５０）的至少１个零件由含有Ｃ：０．４５～０．７０质量％以及合计０．３质量％以下的（Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ）中的至少１种的钢形成，在没有经表面硬化处理的部分的显微组织中含有粒状铁素体，铁素体的面积率为１５ ～３０％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：平井功，田窪孝康，吉田和彦，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]