机械结构部件及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及在建筑产业机械、汽车的领域中使用的齿轮、花键等带齿的机械结构 部件(表面硬化钢部件)及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 对于像汽车的动力传递部件(例如在传动装置的终传齿轮、驱动轴等中使用的齿 轮或花键等带齿部件)运样的反复承受应力的部件，不仅要求优异的动力传递效率，还要求 高疲劳强度、低噪音等特性，因此部件间的接触部的尺寸精度的提高受到重视。
[0003] W往，要求高尺寸精度的部件通过机械切削来成型，但存在加工时间长且制造成 本高的缺点。因此，近年来，多数情况下采用成型后的尺寸精度优异的冷锻。另外，对于通过 热锻成型的部件与通过冷锻成型的部件而言，最终部件的特性不同，冷锻得到的部件由于 形成有锻件纤维流线，有时显示出优异的部件特性。
[0004] 例如，专利文献1中提出了一种齿状部件的制造方法，其中，通过冷锻进行初始齿 状的拉伸成型，之后，通过冷锻W使齿尖自初始齿状突出的方式进行成型。
[0005] 另外，专利文献2中提出了一种制造方法，其中，将插入在模具中的原材料利用冲 头和顶杆W规定的加压力夹持，在夹持的状态下使上述冲头旋转，同时对该冲头施加大于 顶杆加压力与成型加压力之和的轴向的加压力而进行成型，由此，即使是扭转角大的部件， 也能够提高成型精度。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[000引专利文献1:日本特开2006-102821号公报
[0009] 专利文献2:日本特开2002-96139号公报
【发明内容】
[0010] 发明所要解决的课题
[0011] 但是，在专利文献1所记载的齿状成型后对齿尖进行成型的方法中，在齿状成型的 阶段在齿的表面附近导入了相当大的加工应变，钢原材料发生加工硬化而使塑性变形能力 降低，在后续的齿尖成型时无法产生充分的金属流动，因此，有时无法精度良好地成型为规 定尺寸。
[0012] 另外，在专利文献2所记载的制造方法中，在冷锻后需要进行精制机械加工，无法 避免制造成本的相应升高。
[0013] 本发明是鉴于上述实际情况而开发的，其目的在于，通过将最佳的冷锻用原材料 与冷锻进行组合从而提供具有优异的尺寸精度和疲劳强度的齿轮或花键等带齿的机械结 构部件。
[0014] 另外，本发明的目的还在于提供上述带齿机械结构部件的有利的制造方法。
[0015] 用于解决课题的手段
[0016] 本发明人为了达成上述目的，对于冷锻用原材料和冷锻方法反复进行了深入研 究。
[0017] 结果发现，对于适合的冷锻用原材料成分，通过组合、控制适当的冷锻方法，可使 利用冷锻制造的带齿部件的尺寸精度与W往相比显著提高。并且，得到了如下见解:通过提 高齿的尺寸精度，能够大幅降低W往令人担忧的噪音，进而通过阻止渗碳处理后的奥氏体 晶粒的粗大化，可实现疲劳强度的有利的提高。
[0018] 本发明是立足于上述见解的发明。
[0019]即，本发明的要点构成如下所述。
[0020] 1.-种机械结构部件，其为W包含如下成分组成的钢作为原材料通过冷锻和渗碳 处理得到的带齿部件，其中，在渗碳处理后的奥氏体粒径方面，使50ymW下的晶粒的面积率 为80% W上、并且使大于300WI1的晶粒的面积率为10% W下，在渗碳处理后的齿的螺旋线总 偏差方面满足下述式(1)，
[0021] (Bmax/L)Xl〇3<5 · · · (1)
[0022] 其中，Bmax为全部齿的最大螺旋线总偏差(mm)，
[0023] L 为齿宽(mm);
[0024] 上述钢的成分组成为：W质量％计，含有 [00 巧]C:0.10% ~0.35%、
[0026] Si:0.01% ~0.13%、
[0027] Mn:0.30% ~0.80%、
[002引 P:0.03%W 下、
[00 巧]S:0.03%W 下、
[0030] Al:0.01% ~0.045%、
[0031] Cr:0.5% ~3.0%、
[0032] B:0.0005%~0.0040%、
[0033] 佩：0.003% ~0.080%、和
[0034] N:0.0080%W 下，
[0035] 将作为杂质混入的Ti抑制为0.005% W下，
[0036] 余量为化和不可避免的杂质。
[0037] 2.如上述1所述的机械结构部件，其中，上述钢原材料W质量％计进一步含有选自 Sb:0.0003~0.50%和Sn:0.0003~0.50% 中的 1种或巧中。
[0038] 3.-种机械结构部件的制造方法，在将包含上述1或2所述的成分组成的钢原材料 通过退火和冷锻制成带齿部件后实施渗碳处理而制造机械结构部件时，
[0039] 使齿成型时的截面减小率为下述式(2)的范围，
[0040] 19% < {(A-3iX(d/2)2)/A}X100<70% · · · (2)
[oow 其中，A为齿成型前的截面积(mm2)，
[0042] d为带齿部件的节圆直径(mm)。
[0043] 4.如上述3所述的机械结构部件的制造方法，其中，使齿成型前的退火为2次W内。
[0044] 发明的效果
[0045] 根据本发明，通过最佳的冷锻原材料与冷锻方法的组合，能够得到具有优异尺寸 精度的带齿的机械结构部件，其结果，能够实现低噪音化、w及高疲劳强度化。
【附图说明】
[0046] 图1是示出渗碳热处理条件的图。
[0047] 图2是示出退火条件的图。
【具体实施方式】
[004引 W下，具体地对本发明进行说明。
[0049] 首先，对本发明中将钢原材料的成分组成限定为上述范围的理由进行说明。需要 说明的是，若无特别说明，则设及成分的"％"表示是指"质量％"。
[0050] C:0.10% ~0.35%
[0051] 为了通过对冷锻品实施的渗碳处理后的泽火而在般造品中屯、部得到充分的硬度， 需要0.10%W上的C，但C的含量超过0.35 %时，中屯、部的初性会劣化，因此将C量限定为 0.10%~0.35%的范围。需要说明的是，从初性的方面出发，优选为0.25% W下、更优选为 0.20%W 下。
[0化2] Si:0.01% ~0.13%
[0053] Si作为脱氧剂有用，至少需要添加0.01 %。但是，Si在渗碳表层优先发生氧化，不 仅会促进晶界氧化，还会将铁素体固溶强化、提高变形阻力从而使冷锻性劣化，因此将上限 设定为0.13%。优选为0.02%~0.10%、更优选为0.02%~0.09%的范围。
[0054] Mn:0.30% ~0.80%
[0055] Μη是对提高泽火性有效的元素，至少需要添加0.30 %。但是，Μη的过量添加会招致 固溶强化所引起的变形阻力的升高，因此将上限设定为0.80%。优选为0.60% W下、更优选 为0.55% W下。
[0056] P:〇.〇3%W 下
[0057] P偏析于晶界而使初性降低，因此P的混入越低越优选，但可容许至0.03%。优选为 0.025%?下。需要说明的是，对于下限即使不特别限定也没有问题，但是不必要的低P化会 招致精炼时间的延长和精炼成本的升高，因此可W设定为0.010%?上。优选为0.013%? 上。
[0化引 S:0.03%W 下
[0059] SW硫化物系夹杂物的形式存在，是对提高切削性有效的元素，但过量的添加会招 致冷锻性的降低，因此将上限设定为0.03%。另外，对于下限没有特别限定，但为了确保切 削性，可W设定为0.010%?上。优选为0.012%?上。
[0060] Al:0.01 ~0.045%
[0061] 过量的A1会将钢中的NWA1N的形式固定，由此显现出B的泽火性效果。为了使渗碳 处理后的部件强度稳定化，不显现B的泽火性效果是很重要的，因此将A1量的上限设定为 0.045%。另一方面，A1也是对于脱氧有效的元素，因此将下限设定为0.01 %。优选为0.01 % ~0.040%、更优选为0.015%~0.035%的范围。
[0062] Cr:0.5% ~3.0%
[0063] Cr是不仅有助于泽火性、