[发明专利]机械结构部件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在建筑产业机械、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

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)这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。

以往，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。

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，通过冷锻以使齿尖自初始齿状突出的方式进行成型。

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以规定的加压力夹持，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。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-102821号公报

专利文献2：日本特开2002-96139号公报

发明内容

发明所要解决的课题

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。

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。

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。

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。

用于解决课题的手段

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。

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以往相比显著提高。并且，得到了如下见解：通过提高齿的尺寸精度，能够大幅降低以往令人担忧的噪音，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。

本发明是立足于上述见解的发明。

即，本发明的要点构成如下所述。

1.一种机械结构部件，其为以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50μm以下的晶粒的面积率为80％以上、并且使大于300μm的晶粒的面积率为10％以下，在渗碳处理后的齿的螺旋线总偏差方面满足下述式(1)，

(B_max/L)×10³≤5···(1)

其中，B_max为全部齿的最大螺旋线总偏差(mm)，

L为齿宽(mm)；

上述钢的成分组成为：以质量％计，含有

C：0.10％～0.35％、

Si：0.01％～0.13％、

Mn：0.30％～0.80％、

P：0.03％以下、

S：0.03％以下、

Al：0.01％～0.045％、

Cr：0.5％～3.0％、

B：0.0005％～0.0040％、

Nb：0.003％～0.080％、和

N：0.0080％以下，

将作为杂质混入的Ti抑制为0.005％以下，

余量为Fe和不可避免的杂质。

2.如上述1所述的机械结构部件，其中，上述钢原材料以质量％计进一步含有选自Sb：0.0003～0.50％和Sn：0.0003～0.50％中的1种或2种。

3.一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，

使齿成型时的截面减小率为下述式(2)的范围，