ＣＶＪ滚珠隔离圈用钢制造技术

本发明专利技术提供一种ＣＶＪ滚珠隔离圈用钢。该ＣＶＪ滚珠隔离圈用钢即使在小型轻量化的ＣＶＪ中应用于作用有比以往更大的负荷应力的滚珠隔离圈，也能获得足够的耐用寿命。以质量％计，含有Ｃ：０．１～０．２５％、Ｓｉ：０．０５～０．７％、Ｍｎ：０．０５～１．２％、Ｃｒ：０．３～１．２％、Ｓ：０．００５％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｎ：０．０２％以下、Ｏ（氧）：０．０１％以下及ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５～０．１％，其余部分由Ｆｅ和杂质构成。替代Ｆｅ的一部分而还含有Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ及Ｚｒ中的一种以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种汽车等的等速万向节(CVJ)的滚珠隔离圈(ball cage)零件所采 用的钢。
技术介绍
如图1所示，汽车的用于从驱动车轴向被驱动车轴传递动力的等速接头(以下简 称作CVJ)是这样的构造，即，在固定设置于驱动轴1上的内图(inner race)(内环)3与固 定设置于被驱动轴2上的外圈(outer race)(外环)4之间插入多个滚珠5，利用滚珠隔离 圈6保持这些滚珠。由于该滚珠隔离圈6和内圈3在机构上要传递非常大的旋转力，因此， 需要较高的强度、韧性及疲劳强度。因而，对于这些零件应用通过渗碳、淬火而被付与了较高的表面硬度和转动疲 劳性的渗碳钢(case-harde ned steel)，作为渗碳钢，以往采用JIS的SCr415、SCM415、 SNC415、SNCM415这样的Cr系、Cr-Mo系、Ni-Cr系、Ni-Cr-Mo系的机械结构用合金钢。但是，近来，对于CVJ小型轻量化的要求增大，与以往相比作用于滚珠隔离圈的应 力变大。在以往的渗碳钢中，由于静态强度、韧性及疲劳强度不够，因此，例如像下述专利文 献1 5那样提出了通过研究合金组成来解决上述问题点的技术。在专利文献1中公开有使Cr-Mo量适当化、并且添加Nb或Ti而成的钢，在专利文 献2中公开有使Cr-Mo量适当化并添加Nb或Ti、并且添加B、Ni而成的钢。在专利文献3 及4中公开有使Cr-Mo量适当化、并添加B而成的钢。另外，在专利文献5中公开有向Cr 钢中添加B而成的钢。专利文献1 日本特开平1-39351号公报专利文献2 日本特开平5-117806号公报专利文献3 日本特开平9-53150号公报专利文献4 日本特开平9-53169号公报专利文献5 日本特开2005-105379号公报但是，在这些专利文献中提出的渗碳钢与JIS所规定的钢相比均存在合金成本较 高、制造性也降低的问题。还存在与以往相比寿命降低这样的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种CVJ滚珠隔离圈用钢，该CVJ滚珠隔离圈用钢即使在 比以往更加小型轻量化的CVJ中应用于作用有比以往更大的负荷应力的滚珠隔离圈、也能 获得足够的耐用寿命。本专利技术人详细地调查比以往更加小型轻量化的CVJ中的、作用有比以往更大的负 荷应力的滚珠隔离圈在短时间内就无法使用的事例，并分析最影响寿命的原因，研究了延 长其寿命的方法。结果，获得以下(a) (h)所示的见解。(a)在高速旋转过程中增大CVJ的接头切角时，滚珠隔离圈所负荷的应力超过材料强度，导致滚珠隔离圈断裂。因而，提高材料强度是很重要的。(b)采用强度较高的材料制作CVJ的滚珠隔离圈而实施了耐久试验，但即使是高 强度材料，以实际的CVJ在高速旋转过程中增大CVJ的接头切角时，也无法抑制滚珠隔离圈 的破坏，是否导致滚珠隔离圈破坏与单纯的材料强度无对应关系。(c)对提高表面硬度或者提高韧性而是否能抑制滚珠隔离圈破坏进行了调查，但 均无法提高破坏强度，反而降低的情况也很多。(d)根据以实际的CVJ在高速旋转过程中增大CVJ的接头切角和滚珠隔离圈破坏 的对应关系的调查结果可明确，滚珠隔离圈断裂是从用于固定滚珠的窗的拐角部分的应力 集中部开始发生的。因此，可知与缺口拉伸试验的强度显示出良好的对应关系。(e)因而可知，用于提高将渗碳钢用作滚珠隔离圈这样的特征性形状的构件时的 断裂强度的材料设计指标是提高缺口拉伸强度(Notched tensile strength)。S卩，在使滚 珠隔离圈小型轻量化的情况下，所负荷的应力变大，但在这种情况下，在欲确保与以往同等 程度以上的断裂强度时，只要提高缺口拉伸强度即可。(f)接着，对提高用作滚珠隔离圈的渗碳钢的缺口拉伸强度实施了研究。结果可 明确，像后述那样，缺口拉伸强度很大程度地依赖于S含有量。与此相对，通常的拉伸强度 并不依赖于S含有量。渗碳钢也可用于齿轮等各种用途，大多进行切削加工。但是，从确保 切削性的方面考虑，通常积极地添加S，但这次转换思路而降低钢中的S含有量，结果发现 缺口拉伸强度明显升高。即，为了改良缺口拉伸强度，即使能预计切削性会降低一些，降低 S含有量也是唯一的方法。(g)根据拉伸试验后的断面观察，降低S后的缺口拉伸强度的提高取决于伸长了 的MnS系夹杂物的多少。在缺口拉伸试验中，在试验时应力集中于缺口部，若在应力集中部 正下方存在有伸长了的MnS，则会成为破坏的起点，渗碳部产生脆性破坏，并且，由于未渗碳 的中心部的韧性也因伸长了的MnS而降低，因此，一旦在早期产生裂纹，则裂纹发展不停止 而会在低应力下断裂。在通常的拉伸试验中，即使存在伸长了的MnS，也不存在应力集中的 缺口，因此，渗碳部难以产生脆性破坏，断裂应力升高。因而，在降低S含有量而降低MnS系 夹杂物量时，通常的拉伸强度几乎不会上升，但能够大大地改良缺口拉伸强度。本专利技术的用 途、即滚珠隔离圈使用中的破坏强度受该缺口拉伸强度的支配，因此，通过降低S量，能够 提供即使小型化也难以破坏的、可靠性较高的CVJ。另外，该效果适合滚珠隔离圈这样的特 有形状零件的技术，对于受通常的拉伸强度、疲劳强度支配的其他用途，几乎无法期待该S 量降低的效果，反而会降低被切削性，因此，不是能够应用的技术。(h)图2 17是对于在后述的实施例中采用的具有各种化学组成的钢以S含有量 为X轴、以机械性质为Y轴地绘制而成的。另外，作为机械性质，将通常的拉伸强度(平滑 拉伸强度)和缺口拉伸强度用作其指标。图2及图3是整理以SCr415系为基础而改变S含有量的钢(钢No. 1 8)的渗 碳后的平滑拉伸强度及缺口拉伸强度而成的曲线图。如图2所示，即使降低S含有量，平滑 拉伸强度也几乎不变。但是，如图3所示，缺口拉伸强度因S含有量而变化较大，当降低钢 中的S含有量时，其强度大幅度上升。接着，图4及图5是整理了以SCM415系为基础而改变S含有量的钢(钢No. 9 16)的、渗碳后的平滑拉伸强度及缺口拉伸强度的曲线图；图6及图7是整理了以SCr420系为基础而改变S含有量的钢(钢No. 17 24)的、渗碳后的平滑拉伸强度及缺口拉伸强度 的曲线图；图8及图9是整理了以SCr420系为基础而改变S含有量的钢(钢No. 25 32) 的、渗碳后的平滑拉伸强度及缺口拉伸强度的曲线图；图10及图11是整理了以SAE8617系 为基础而改变S含有量的钢(钢No. 33 41)的、渗碳后的平滑拉伸强度及缺口拉伸强度的 曲线图；图12及图13是整理了以向SCr415系中添加Ti而成的钢为基础而改变S含有量 的钢(钢No. 42 49)的、渗碳后的平滑拉伸强度及缺口拉伸强度的曲线图；图14及图15 是整理了以向SCM420系中添加Nb而成的钢为基础而改变S含有量的钢(钢No. 50 57) 的、渗碳后的平滑拉伸强度及缺口拉伸强度的曲线图；图16及图17是整理了以向SAE8617 系中添加Ti、Nb而成的钢为基础而改变S含有量的钢(钢No. 58 65)的、渗碳后的平滑 拉伸强度及缺口拉伸强度的曲线图。与图2及图3同样，即使降低S含有量，平滑拉伸强度 也几乎不变，但当降低钢中的S含有量时，缺口拉伸强度大幅度上升。本专利技术即是根据上述见解完成的，其主旨在于下述⑴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＣＶＪ滚珠隔离圈用钢，其特征在于，　　以质量％计，含有Ｃ：０．１～０．２５％、Ｓｉ：０．０５～０．７％、Ｍｎ：０．０５～１．２％、Ｃｒ：０．３～１．２％、Ｓ：０．００５％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｎ：０．０２％以下、Ｏ（氧）：０．０１％以下及ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５～０．１％，其余部分由Ｆｅ和杂质构成。

【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：近藤邦夫，山本忠之，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]