一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管及使用該無縫鋼管的驅動軸和該冷加工無縫鋼管的...的製作方法

2023-06-11 15:52:46

專利名稱：：一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管及使用該無縫鋼管的驅動軸和該冷加工無縫鋼管的...的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種驅動軸用冷加工無縫鋼管、使用該無縫鋼管的驅動軸及驅動軸用冷加工無縫鋼管的製造方法，更詳細地說，涉及一種對一體成型式汽車用驅動軸的輕量化、靜音性最佳的、扭轉疲勞特性良好的作為中空構件使用的冷加工無縫鋼管、高效率地製造該無縫鋼管的方法及使用這些冷加工無縫鋼管制造的驅動軸。
背景技術：
：近年來，保護地球環境的必要性越來越提高，在汽車工業領域中，也要求謀求實現汽車車身的輕量化且有進一步提高節能的效果。因此，從車體輕量化的觀點出發，嘗試將汽車用零件從實心構件替換為中空構件，汽車驅動軸也採用將原材料本身為中空的鋼管作為原材料的中空構件。中空驅動軸有接合式的驅動軸和一體成型式的驅動軸。接合式的驅動軸為以下結構中間部使用沒有實施高頻淬火等熱處理的鋼管，在連接在等速接頭、差動齒輪上的兩端使用實心材料、鍛造材料，通過摩擦壓接、焊接來接合到上述中間部。一體成型式的驅動軸公知存在例如如下驅動軸使用鋼管構件，對成為與等速接頭之間的連接部的兩個管端部進行縮徑壁厚化，實施作為連接要素的花鍵(spline)加工，並對整體實施高頻淬火而成的驅動軸。汽車用驅動軸是將發動機的旋轉軸的扭矩傳遞到輪胎的重要安全零件，因此需要確保充分的扭轉剛性、扭轉疲勞強度。另夕卜，在使用無縫鋼管作為驅動軸用的中空原材料的情況下，有時根據製造條件在鋼管的內表面殘留有褶皺狀缺陷、即在與長度方向垂直的剖面的內表面上形成的凹凸缺陷(以下稱為"內表面褶皺")。當殘留有內表面褶皺時，該內表面褶皺較容易成為疲勞裂痕的起點等破損的重要原因，從而顯著地降低驅動軸的抗疲勞強度。圖l是說明通過熱加工來製造無縫鋼管的曼內斯曼制管法的製造工序的一例的圖。關於該制管方法，將加熱到規定溫度的實心的圓鋼坯l作為軋件，利用穿孔軋制機3在軸芯部進行穿孔而製造中空管坯2，輸送到後續的芯棒式無縫管軋機4的延伸軋制裝置而進行延伸軋制。通過了芯棒式無縫管軋機4的中空管坯2接著被裝入到再熱爐5裡，再次進行加熱之後，通過拉伸縮徑軋機6的定徑軋制裝置來製造用於冷加工用的管坯等的無縫鋼管。在這種制管法中，在圖示的拉伸縮徑軋機6的結構中，壓下中空管坯2的一對軋輥6r由以軋制線為中心相向地進行配置的3個孔型軋輥6r構成，這些孔型軋輥6r被配置在多個軋機上，將各個孔型軋輥6r在相鄰的輥軋機之間相對於軋制線垂直的面內每60。錯開壓下方向地交替配置。作為其它拉伸縮徑軋機6的結構，採用具備在相對於軋制線垂直的面內每90°錯開壓下方向地交替配置的4個孔型軋輥的4輥式定徑軋制裝置，並且還採用各軋機具備相向的2個孔型軋輥的2輥式定徑軋制裝置。另外，在作為定徑軋制裝置使用的拉伸縮徑軋機中，不使用芯棒式無縫管軋機等內表面限制工具，而通過外徑縮徑軋制來完成中空管坯，因此熱軋後的鋼管內表面容易產生縱條紋狀的褶皺。並且，在上述圖l所示的拉伸縮徑軋機6的示例中，由3個軋輥構成外徑縮徑軋制，因此中空管坯相對於軋制線從3個方向上被壓下。因此，熱加工後的鋼管的內表面形狀不會成為正圓，而成為有稜角、多角形化了的圓，在其內表面容易形成凹凸形狀。為了解決這種無縫鋼管的內表面皺褶的問題，在日本專利第2822849號公報中提出有如下一種方法在各軋機之間使拉伸縮徑軋機的壓下量成為均勻狀態，並且通過噴丸磨削等來對所製造的鋼管的內表面進行內表面切削，從而製造驅動軸等汽車用無縫鋼管。根據該製造方法，通過對熱軋後的無縫鋼管的內表面進4亍20pm500iim切削加工，去除在鋼管內表面產生的褶皺，謀求提高抗疲勞強度。但是，這種用噴丸磨削等對內表面的磨削需要龐大的處理時間。具體地說，作為驅動軸用而採用的鋼管以內徑(下面，只要沒有特別的說明，內徑、外徑都表示直徑。)為1525mm左右的小徑構件為對象，但是為了確保上述磨削量而對這些管內表面實施噴丸加工，需要數十分鐘至數小時的龐大的處理時間。因此，在上述日本專利第2822849號公報中提出的製造方法中存在製造成本增加並且無法確保工業上所需的批量生產這種較大的問題。如上所述，在無縫鋼管的情況下，特別是經過了廣泛採用於工業上的、拉伸縮徑軋機那樣的無內部限制工具的軋制工序的無縫鋼管存在由於其軋制機構而容易在鋼管產生內表面褶皺這種問題。因而，在驅動軸用無縫鋼管中，抑制內表面褶皺的產生成為重要問題。特別是，在將無縫鋼管作為一體成型式驅動軸的原材料利用的情況下，擔心縮徑加工對內表面褶皺或者扭轉疲勞強度帶來的影響。對於將電焊鋼管作為原材料來利用，由於具有將尺寸精度、加工精度良好的鋼板成型為管狀而通過電阻焊進行對接焊的結構，因此幾乎不用擔心內表面褶皺，因此開始採用於一體成型式驅動軸(例如，參照日本特開2002-356742號公報)，但是對於無縫鋼管，由於存在上述問題，因此還沒有正式採用。然而，電焊鋼管存在沿著其軸線方向延伸的焊接部分(電焊部)容易產生破損而導致作為傳動軸強度下降的問題。在將無縫鋼管作為原材料利用的情況下，不用擔心這些，因此強烈要求對無縫鋼管進行面向正式採用的改進。如上所述，在驅動軸用無縫鋼管中，從確保疲勞強度的觀點出發，如何抑制內表面褶皺成為較大的問題，但是在將無縫鋼管用作一體成型式驅動軸的情況下，對於限制產生內表面褶皺的要求變得更加嚴格。即，在摩擦壓接式等接合式驅動軸的情況下，在對所使用的無縫鋼管進行了冷加工的情況下，其冷加工後的內表面褶皺保持原狀態成為驅動軸的內表面。此時，在製造一體成型式驅動軸的情況下，在進行了冷加工的兩端部實施縮徑加工而使兩端部接受壁厚化的加工，但是擔心隨著該縮徑加工而使管內表面的褶皺深度明顯增加。並且，在將無縫鋼管用作中空原材料並製造一體成型式的中空驅動軸的情況下，要求不會產生因管端的縮徑加工、滾軋成型加工而導致的裂紋。另外，為了提高驅動軸的性能，也要求通過冷加工後的熱處理來硬化到鋼管內表面的同時確保高韌性，且兼具有淬透性和韌性。換言之，在用作一體成型式驅動軸用的最佳的冷加工無縫鋼管中，需要滿足以下所有條件能夠沒有問題地獲得複雜成型的冷加工性、通過適當的熱處理而兼具淬透性和韌性及作為驅動軸的疲勞強度(扭轉疲勞強度)。
發明內容本發明是鑑於上述技術背景而完成的，其目的在於提供一種在扭矩疲勞特性中確保充分的強度、並且能夠具備冷加工性、兼備淬透性和韌性的一體成型式驅動軸用無縫鋼管及該一體成型式驅動軸用無縫鋼管的低廉的製造方法，並且提供一種能夠發揮良好的扭轉疲勞特性、韌性的一體成型式驅動軸。驅動軸是將汽車發動機的旋轉軸扭矩傳遞給輪胎的零件，因此期望不會產生能夠成為疲勞破壞的起點的缺陷。如上所述，在將無縫鋼管作為中空驅動軸的原材料利用情況下，在拉伸縮徑軋機等定徑軋制裝置中，不使用內表面限制工具而通過外徑縮徑軋制來加工中空管坯，因此在熱軋後的鋼管上容易產生縱條紋狀的內表面褶皺。通常，在傳遞旋轉軸扭矩時，在驅動軸的外表面作用有大於內表面的剪切應力。因此，在驅動軸的內表面沒有褶皺等缺陷的狀態下，在內外表面的疲勞極限剪切應力都非常大的情況下，疲勞裂紋從所受的剪切應力大於內表面的剪切應力的外表面側產生、成長。另外，對於外表面側，即使假設存在使疲勞強度出現問題的程度的缺陷的情況下，也容易進行外表面檢查，因此容易應對。因而，即使在內表面存在內表面褶皺的情況下，只要能夠對內表面側產生的內表面褶皺進行管理以4吏內表面側的疲勞極限剪切應力不超過在外表面側規定的剪切應力，則即使是殘留於製造成中空構件的鋼管內的內表面褶皺，也不會對驅動軸的疲勞壽命帶來影響，在實際應用上不會成為問題。從這種觀點出發，本發明人對給驅動軸的疲勞壽命帶來影響的、在冷加工後的鋼管內殘存的內表面褶皺的深度和扭轉疲勞強度的關係進行了詳細的調查，結果獲知對於摩擦壓接式驅動軸，需要將其內表面褶皺的深度設為0.20mm以下，首先提出了限定殘留在內表面的內表面褶皺的深度的驅動軸用無縫鋼管(如果需要請參照WO2007/111258號公報)。另外，在一體成型式驅動軸中，兩端部上i殳有縮徑部並在該縮徑部進行壁厚化的加工，因此在該縮徑加工過程中產生管內表面的褶皺深度明顯增加這種問題。圖2是表示在無縫鋼管的縮徑加工中的內表面褶皺的初期深度與內徑縮徑率之間的關係的圖。在圖2中使用的樣品管是冷拔為外徑36mm、壁厚8.0mm的無it鋼管，對在縮徑加工過程中殘留於樣品管的內表面的內表面褶皺的深度最大值的變化進行了調查。在以下說明中，在表示內表面褶皺的深度的數值時，只要沒有特別的說明則表示褶皺深度的最大值。另外，在將縮徑加工前的內徑設為ID、將縮徑加工後的內徑設為IDf的情況下，將內徑縮徑率(％)設為用下述(3)式定義的值。內徑縮徑率={(ID-IDf)/ID}x1OO(%),■'(3)在上述圖2中，初期褶皺深度0.2mm的樣品管是對管內表面施加深度0.2mm的人工缺陷的冷加工無縫鋼管(內徑縮徑加工前的鋼管內表面的最大褶皺深度為0.2mm),在改變內徑縮徑率(％)而進4亍了內徑縮徑加工的情況下，可知縮徑加工前的0.2mm的褶皺深度在內徑縮徑率為40%的情況下增加到0.32mm、在內徑縮徑率為61.9%的情況下增加到0.44mm。同樣地，初期褶皺深度0.1mm的樣品管是對管內表面施加深度O.lmm的人工缺陷的冷加工無縫鋼管，在改變內徑縮徑率(％)而進行了縮徑加工的情況下，縮徑加工前的管內表面最大深度為0.1mm,而在內徑縮徑率為61.9%的情況下增加到0.30mm。換言之，在製造接合式驅動軸用無縫鋼管的情況下，如上述本發明人的見解那樣，即使作為殘留於鋼管內的內表面褶皺而允許0.2mm的深度，在一體成型式驅動軸用無縫鋼管中，也需要預計在構件加工階段中隨著內徑縮徑的加工而使褶皺深度增加，從而需要對內表面褶皺的深度進行更嚴格的管理。圖3是例示一體成型式驅動軸的結構的圖，左半部分的結構表示外觀結構，右半部分表示剖面結構。在一體成型式驅動軸的兩端設置有作為連接要素的花鍵7,並且加工有縮頸(Boots)部8。圖3所示的縮徑部9是通過鍛造(swage)加工等來實施縮徑加工的區域，設在驅動軸用鋼管的兩端部上。圖4是表示為了用於對上述圖3所示那樣的設置在一體成型式驅動軸的兩端上的縮徑部的疲勞特性進行評價而模擬了花鍵加工部的試樣的概略形態的圖。花鍵7加工部藉助摩擦壓接部11被兩端的夾具10保持。本發明人使用圖4所示對花鍵7加工部進行了模擬的試樣來對扭轉疲勞試驗特性進行了模擬調查。作為模擬調查的結果，只要是在使用由規定的化學組成構成的無縫鋼管的情況下，通過對使縮徑部壁厚化了的鋼管構件的外表面實施了進行花鍵加工的扭轉疲勞試驗可辯明，只要縮徑加工後的管內表面的最大褶皺深度在0.2mm以下，則不會從管內表面產生疲勞破壞，全部為來自外表面的疲勞破壞。另外，在使用不滿足規定的化學組成的無縫鋼管的情況下，可知即使例如在縮徑加工後的管內表面的最大褶皺深度為0.2mm以下，也無法確保滿意的疲勞強度。並且，根據模擬調查的結果，管內表面的最大褶皺深度如上述圖2所示那樣具有由於內徑縮徑率的增加而急劇增加的趨勢，因此極力抑制內徑縮徑率對抑制內表面褶皺的深度是有效的。但是，為了確保驅動軸兩端部的扭轉剛性，需要縮徑部的形成和壁厚化，在驅動軸兩管端部需要至少30%的內徑縮徑率。假設現實中對兩個管端進行的縮徑加工的內徑縮徑率通常為50%左右。根據這種現實性的假設，判斷能夠應用於一體成型式驅動軸的用途的無縫鋼管的最大內表面褶皺深度需要在O.lmm以下。並且，通過反覆研究各種無縫鋼管的制管條件，可知能夠通過利用曼內斯曼制管法進行的穿孔軋制、延伸軋制之後的定型軋制中的孔型形態的調整和其後的利用冷拔進行的壁厚加工度的調整來達到作為在管內表面殘留的內表面褶皺為O.lmm以下的深度。本發明是根據上述見解而完成的，是一種下述(l)、(4)的一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管、(2)、(4)的驅動軸及(3)、(4)的一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管的製造方法。(l)一種一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管，其特徵在於，具有如下的化學組成以質量％計，包含C:0.30-0.38%、Si:0.50%以下、Mn:0.30~2.00%、P:0.025%以下、S:0.005%以下、Cr:0.15~1.0%、Al:0.001~0.05%、Ti:0.005~0.05%、N:0.02%以下、B:0.0005~0.01%及O(氧)0.0050%以下，剩餘部分為Fe及雜質，由下述(la)或者(lb)式來定義的Beff滿足0.0001%以上，殘留在與長度方向垂直的剖面上的內表面處的內表面褶皺的最大深度在0.10mm以下。其中，將Ti、N及B設為含量0/。，在N-14xTi/47.9>0的情況下，formulaseeoriginaldocumentpage14同樣地，在N-14xTi/47.9〈0的情況下，Beff=B…(lb)。(2)—種驅動軸，其是實施對無縫鋼管設置縮徑部的縮徑加工而一體地形成的，該驅動軸的特;f正在於，具有如下的化學組成以質量％計，包含C:0.30~0.38%、Si:0.50%以下、Mn:0.30~2.00%、P:0.025%以下、S:0.005%以下、Cr:0.15~1.0%、Al:0.001~0.05%、Ti:0.0050.05%、N:0.02%以下、B:0.0005~0.01%及O(氧)0.0050%以下，剩餘部分為Fe及雜質，由上述(la)或者(lb)式來定義的Beff滿足0.0001%以上，在進行上述縮徑加工時，縮徑部的至少一部分的加工度的內徑縮徑率為30%以上，上述縮徑部的殘留在與長度方向垂直的剖面上的內表面處的內表面最大褶皺深度為0.20mm以下。(3)—種一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管的製造方法，該加工方法使用具有如下的化學組成的鋼坯以質量％計，包含C:0.30~0.38%、Si:0.50%以下、Mn:0.30~2.00%、P:0.025%以下、S:0.005%以下、Cr:0.15~1.0%、Al:0.001~0.05%、Ti:0.0050.05%、N:0.02%以下、B:0.0005~0.01%及O(氧)0.0050%以下，乘'J餘部分為Fe及雜質，由上述(la)或者(lb)式來定義的Beff滿足0.0001%以上，其特徵在於，使用上述鋼坯而通過曼內斯曼制管法進行穿孔軋制，接著進行延伸軋制之後，在使用由至少具備兩個孔型軋輥的多個軋機構成的定徑軋制裝置來進行定徑軋制時，在上述各軋機中相互相鄰的孔型軋輥的相向的邊緣部繪製切線，在將各個切線所成角度/3(度)中、全部軋機中的最小角度設為/3min(度)的情況下，使用滿足下述(2)式的關係的孔型軋輥來軋制管坯，並且，在對上述管坯進行冷拔時，使該管坯的最小壁厚部處的壁厚加工度設為10%以上。其中，在(2)式中，設為D:定徑軋制後的管外徑(mm)、t:定徑軋制後的管壁厚(mm)及ln(x):x的自然對數，]3min>1.13xl0xln(t/Dx扁)+1.37xl02…(2)在本發明的一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管的製造方法中，優選在冷拔後進行退火或者正火。U)作為上述(l)、(2)的化學組成，另外作為在上述(3)的製造方法中使用的鋼坯組成，優選代替Fe的一部分，還含有下述的(a)~(c)的組中選^t奪的一組或者兩組以上的元素。(a)Cu:1%以下、Ni:1。/。以下及Mo:1%以下中選擇的一種或者兩種以上(b)V:0.1%以下、Nb:0.1Q/。以下及Zr:0.1%以下中選擇的一種或者兩種以上(c)Ca:0.01%以下、Mg:0.01%以下及稀土類元素(REM):0.01%以下中選4奪的一種或者兩種以上根據本發明的一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管，通過利用曼內斯曼制管法使用熱軋後的鋼坯實施冷拔，從而不特別實施管內表面的磨削等切削加工，就能夠製造具備良好的扭轉疲勞特性、冷加工特性的同時能夠兼備淬透性和韌性的、並具有可靠性的一體成型式驅動軸，能夠有助於其製造工序的合理化，並且有助於提高汽車用驅動軸的輕量化、靜音性。因而，通過應用本發明的製造方法，能夠以低廉的製造成本且高效率地製造汽車用驅動軸，因此工業性效果較大，並能夠廣泛應用。圖l是說明利用熱加工來製造無縫鋼管的曼內斯曼制管法的製造工序的一例的圖。圖2是表示無縫鋼管的縮徑加工中的內表面褶皺的初期深度與內徑縮徑率之間的關係的圖。圖3是例示一體成型式驅動軸的結構的圖，左半部分的結構表示外觀結構，右半部分表示剖面結構。圖4是表示為了用於對設置在一體成型式驅動軸的兩端上的縮徑部的疲勞特性進行評價而模擬了花鍵加工部的試樣的概略方式的圖。圖5是表示用於3輥式的拉伸縮徑軋機的軋輥中的孔型形狀的圖。圖6是說明為了限定使用於本發明的孔型軋輥而在邊緣部繪製的切線的所成角度的算出要領的圖。圖7是表示用於拉伸縮徑軋機的其它軋輥中的局部孔型輪廓的圖。圖8是表示供於實施例2中使用的扭轉疲勞試驗的試樣的花鍵加工形狀的剖面圖。具體實施例方式分項說明本發明的一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管為了發揮上述特徵所需的鋼組成及製造條件。在下面的說明中，以"質量％"來表示鋼的化學組成。l.鋼組成C:0.30~0.38%C是增加鋼的強度並提高抗疲勞強度的元素，具有使韌性下降、提高淬裂敏感性的作用。當其含量不足0.30%時，無法得到充分的強度。另一方面，當含量超過0.38%時，使冷加工性和韌性下降，並且有可能在作為需求者的工序的高頻淬火階段產生淬裂。Si:0.50%以下Si是作為脫氧劑所需的元素。但是，當其含量超過0.5%時無法確保冷加工性，因此設為0.5%以下。Si含量越少冷加工性越提高。因而，為了也能夠與更哿刻的冷加工對應，優選將Si含量設為在0.22%以下，並且在進行較大的加工的情況下，更優選設在0.14%以下。Mn:0.30~2.00%Mn是確保熱處理時的淬透性並有效於改進強度和韌'f生的元素。為了發揮其效果在整個全部壁厚上充分硬化到內表面為止，需要將Mn含量設為0.3W以上。另一方面，當Mn含量超過2.0%時，冷加工性下降。因此，將Mn含量設為0.32.(T/。。另外，為了以良好的平ff來確保淬透性和冷加工性，優選將Mn含量設為1.1~1.7%,更優選設為1.2~1.4%。P:0.025%以下P作為雜質被包含在鋼中，凝固時在最終凝固位置附近變濃，並且在晶界偏析而使熱加工性、韌性及疲勞強度下降。當P含量超過0.025。/。時，由晶界偏析引起的韌性下降較明顯，引起晶界破壞並使扭轉疲勞強度變得不穩定。為了以高水平保持驅動軸的韌性和疲勞強度，優選P含量在0.009%以下。S:0.005%以下S作為雜質被包含在鋼中，在凝固時在晶界偏析，使熱加工性和韌性下降，並且在採用無縫鋼管作為中空軸原材料時，特別是使冷加工性和扭轉疲勞強度下降。因此為了確保使用於驅動軸的中空軸原材料的無縫鋼管所需的冷加工性及熱處理後的扭轉疲勞強度，需要S含量在0.005。/。以下。Cr:0.15~1.0%Cr是不太使冷加工性下降而提高疲勞強度的元素，與B同樣地也是對於提高淬透性有效的元素。因而，將Cr含量設為0.15%以上，以確保規定的疲勞強度。另一方面，當Cr含量超過1.0%時，冷加工性的下降較明顯。因此，將Cr含量設為0.151.0%。並且，為了以良好的平衡確保疲勞強度、冷加工性及淬透性，優選將Cr含量設為0.20.8。/。，更優選設為0.3~0.6%。Al:0.001~0.05%Al是作為脫氧劑起作用的元素。為了獲得作為脫氧劑的效果，需要含量在0.001%以上，但是當其含量超過0.05%時，氧化鋁系夾雜物增加而使疲勞強度下降，並且使切削麵的表面性狀下降。因此，將A1含量設為0.0010.05。/。。並且，為了確保穩定的表面品質，優選A1含量為0.001-0.03%。關於以下Ti、N及B，為了確保鋼的淬透性，分別限定元素含量，並且需要滿足限定相互的含量平衡的條件式。Ti:0.005~0.05%Ti具有作為TiN固定鋼中的N的作用。但是，在Ti含量不足0.005%時，無法充分發揮固定N的能力，另一方面，當超過0.05%時，鋼的冷加工性及韌性下降。因此，將Ti含量設為0.005~0.05%。N:0.02%以下N是使韌性下降的元素，在鋼中容易與B相結合。當N含量超過0.02%時，冷加工性及韌性明顯下降，因此將其含量設為0.02%以下。乂人提高冷加工性及韌性的觀點出發，優選在O.Ol%以下，更優選在0.007%以下。B:0.00050.01%B是提高淬透性的元素。在其含量不足0.0005%時，淬透性不足，另一方面，當含量超過0.01%時，冷加工性及韌性下降。因此，將B含量設為0.00050.010/0。並且，以B提高淬透性作為前提，用以下(la)或者(lb)式來規定的Beff需要滿足0.0001以上。即，在N-14xTi/47.9>O的情況下，Beff=B_10.8x(N-14xTi/47.9)/14….(la)同樣地，在N-14xTi/47.9〈0的情況下，Beff=B…(lb)。為了使B發揮提高淬透性的能力，需要消除鋼中的N的影響。B容易與N相結合，當鋼中存在自由的N時，與N相結合而生成BN,無法發揮B所具備的提高淬透性的作用。因此，根據N含量來添加Ti,固定為TiN，由此為了使B存在於鋼中並有效作用於淬透性，需要用上述(la)或者(lb)式規定的Beff滿足為O.OOOl以上。另外，Beff的值越大淬透性越提高，因此優選Beff滿足0.0005以上，更優選Beff滿足0.001以上。O(氧)0.0050%以下O是使韌性及疲勞強度下降的雜質。當O含量超過0.0050%時，韌性及疲勞強度明顯下降，因此*見定為0.0050%以下。並且，關於本發明的一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管，除了抗疲勞強度以外，為了改進各種特性，除了上述鋼組成以外，可以含有Cu:1%以下、Ni:1%以下、Mo:1%以下、V:0.1%以下、Nb:0.1%以下、Zr:0.1%、Ca:0.01%以下、Mg:0.01%以下及稀土類元素(REM):0.01%以下中的一種或者兩種以上。Cu:1%以下、Ni:1%以下、Mo:1%以下Cu、Ni及Mo都是提高淬透性而提高鋼的強度、提高疲勞強度較有效的元素。在欲得到這些效果的情況下，可以使鋼含有一種或者兩種以上。為了得到上述效果，在Cu、Ni及Mo的任一種元素的情況下，優選使其含有0.05%以上。但是，當其含量超過1%時，冷加工性明顯下降。因此，在含有它們的情況下，Ni、Mo及Cu的任一種的情況下都將上限設為1%。V:0.1。/q以下、Nb:0.ly。以下及Zr:0.1%以下V、Nb及Zr都是形成碳化物、通過防止晶粒粗大化來提高韌性較有效的元素。因而，在提高鋼的韌性的情況下，能夠使含有其中的任一種或者兩種以上。為了獲得上述效果，在V、Nb及Zr的任一種元素的情況下，優選使含有0.005%以上。但是，當任一種的含量超過0.1%時，生成粗大的析出物，反而使韌性下降。因此，在含有它們的情況下，將V、Nb及Zr的含量的上限設為0.1%。Ca:0.01。/。以下、Mg:0.01%以下及REM(稀土類元素)0.01%以下Ca、Mg及REM是有助於提高冷加工性及扭轉疲勞強度的元素。在欲獲得這些效果的情況下，可以含有任一種或者兩種。對於Ca、Mg及REM中的任一種元素，其含量為0.0005%以上則能獲得明顯的效果。但是，當任一種的含量超過0.01%時，生成粗大的夾雜物，反而使疲勞強度下降。因此，在含有它們的情況下，優選將Ca、Mg及REM的含量都設為0.00050.01%。2.製造條件2-1.熱加工工序中的製造條件如上述圖1所示那樣，作為本發明的一體成型式驅動軸用冷加工鋼管的製造方法的一例，能夠舉出使用芯棒式無縫管軋機及拉伸縮徑軋機的曼內斯曼制管法。此時，在拉伸縮徑軋機的定徑軋制中，適當地提高所軋制的管內表面的圓度，抑制軋制過程中的內表面形狀的多角化，能夠有效抑制內表面褶皺的產生及發展。具體地說，在進行穿孔軋制之後接著進行延伸軋制後，在使用由多個軋機構成的拉伸縮徑軋機等定徑軋制裝置來進行定繪製切線，在將各個切線所成的角度/3(度)中、全部軋機中最小的角度設為/3min(度)的情況下，需要使用滿足以下(2)式的孔型軋輥。此時，設為D:定徑軋制後的管外徑(mm)、t:定徑軋制後的管壁厚(mm)及ln(x):x的自然對數。/3min>1.13xl0xln(t/Dxl00)+1.37xl02…(2)圖5是表示使用於3輥式的拉伸縮徑軋機的軋輥中的孔型形狀的圖。配置在拉伸縮徑軋機上的孔型軋輥6r的孔型形狀具有從偏移(偏移量S)到位於軋制線的孔型中心O的外側的孔型中心O，起半徑R的圓弧，構成孔型輪廓PR使得該圓弧與軋輥6r的凸緣側壁面F直接交叉。並且，軋輥6r的邊緣部E成為孔型輪廓PR的端部，相當於上述半徑R的圓弧的端部。如上所述，在利用拉伸縮徑軋機進行定徑軋制時，被軋制管的在相當於軋輥邊緣部的位置產生內表面褶皺，因此適當地設計孔型輪廓，並且由於在邊緣部相當位置上的管的內表面的曲率半徑、平均內半徑(短徑與長徑的平均值)及內表面褶皺的深度之間存在一定的關係，因此只要如上述(2)式所示那樣相對於t/D將角度j3設定為規定值即可。圖6是說明為了限定使用於本發明的孔型軋輥而在邊緣部繪製的切線的所成角度的算出要領的圖。首先，在被配置在拉伸縮徑軋機的各軋機上的軋輥6ra的邊緣部Ea上繪製切線(邊緣部Ea附近的孔型輪廓的切線)La,在與軋輥6ra相鄰的軋輥6rb的邊緣部中，在與邊緣部Ea相向的邊緣部Eb上繪製切線(邊緣部Eb附近的孔型輪廓的切線)Lb，並算出兩個切線La、Lb所形成的角度/3。接著，將分別算出的角度/3中在全部軋機中成為最小的角度設為/3min,以滿足上述(2)式的方式設定孔型軋輥6r的孔型輪廓即可。如果使用上述那樣進行設定的軋輥6r的拉伸縮徑軋機進行定徑軋制，則能夠抑制被軋制管內產生內表面褶皺，即使在產生內表面褶皺的情況下，也能夠有效抑制其發展。圖7是表示使用於拉伸縮徑軋機的其它軋輥中的局部孔型輪廓的圖。本發明中對象的軋輥6r的孔型輪廓並不限於上述圖5及圖6，如圖7的(a)所示那樣，作為孔型軋輥6r的孔型輪廓PR,還能夠採用由半徑不同的多個圓弧構成並與凸緣側壁面F直接交叉的形狀。在這種情況下，孔型軋輥6r的邊緣部E相當於最靠凸緣側的圓弧(半徑Rn)的端部。並且，如圖7的(b)、(c)所示，還能夠採用在孔型輪廓PR與孔型軋輥6r的凸緣側壁面F之間設置由圓弧構成的"避讓面"、由直線構成的"避讓面"的形狀的情況。在這種情況下，孔型軋輥6r的邊緣部E相當於構成孔型輪廓PR的圓弧的端部(最靠凸緣側的圓弧的端部)。2-2.冷加工工序的製造條件如上所述，利用拉伸縮徑軋機進行定徑軋制後的管坯隨著外徑縮徑軋制/人24方向受到軋輥的壓下，因此有時在軋輥的邊緣部相當位置上產生內表面褶皺，或者產生稜角。特別是，在沒有使用滿足上述(2)式的孔型軋輥的情況下，內表面褶皺、稜角的產生變得明顯。在本發明的驅動軸用冷加工鋼管中，在通過熱軋來製造管坯之後，實施冷拔加工，由此不^f叉抑制內表面褶鈹的助長，還能夠改進所產生的稜角。並且，還能夠謀求作為產品的鋼管的內外表面整體的平滑化。在本發明中所應用的冷拔加工只要進行芯棒(頂頭)牽拉，則可以使用圓筒頂頭及SF頂頭(半浮式芯棒)中的任一個。在本發明中所應用的冷拔加工中，不特別限定截面減少率、平均壁厚加工度，但是需要將熱加工制管後的鋼管的圓周方向最小壁厚部處的冷拔階段中的壁厚加工度確保在10%以上。如上所述，熱軋後的鋼管的內表面形狀不是正圓而是稜角、多角形化，因此壁厚不均等也相互起作用，在該鋼管的最小壁厚部(稜角底部)處，無法確保規定的壁厚加工度而具有助長內表面褶皺的趨勢。但是，通過將上述最小壁厚部處的冷拔階段中的壁厚加工度確保在10%以上，能夠抑制內表面褶皺的助長，通過與滿足上述(2)式的關係的定徑軋制之間的組合，能夠將鋼管內表面的最大褶皺深度抑制在0.lmm以下。並且，優選對冷拔後的鋼管進行退火或者正火的熱處理。這是由於，在加工一體成型式驅動軸時，容易在兩端部進行縮徑加工。優選在進行正火處理的情況下為85(rC950。C、在進行退火處理的情況下為680°C720°C的溫度範圍內進行熱處理。2-3.對一體成型式驅動軸的加工上述圖3為一體成型式驅動軸的概略形狀。關於一體成型式驅動軸的製作，根據本發明的制管方法來製作冷加工無縫鋼管，其後，在抑制了鋼管內表面最大褶皺深度的鋼管的兩端部通過鍛造加工等來設置縮徑部，進行壁厚化加工。將縮徑加工中的內徑縮徑率設為至少30%以上。如果內徑縮徑率不足30%,則在管端部無法確保充分的扭轉剛性。另外，如圖2所示，如果內徑縮徑率不足30%，伴隨縮徑加工的管內表面的褶鈹深度不會明顯增加，因此在冷加工的狀態下，不一定要求內表面褶皺深度在0.1mm以下。因此，對於本申請的發明的一體成型式驅動軸，縮徑加工部的至少一部分的內徑縮徑率在30%以上。對於內徑縮徑率的上限不進行特別限定，但是當超過60%時，只要冷拔後的管內表面褶皺深度不是相當小，就難以將殘留在縮徑部的管內表面的最大褶皺深度抑制在0.2mm以下。因此，優選內徑縮徑率的上限為60%,更優選為52%以下。如上述圖3所示，在驅動軸的兩端部進行作為連接要素的花鍵加工等必要的加工。為了確保必要的機械特性，優選進行高頻淬火、退火。通過該淬火退火，能夠確保硬度Hv:550-595。但是，當硬度超過Hv600時疲勞特性有可能下降。實施例1在實施例中，使用具有表l所示的化學組成的鋼坯。然後，如表2的熱加工制管一欄所示，通過普通的曼內斯曼芯棒式無縫管軋機加工進行穿孔軋制，改變3輥式拉伸縮徑軋機的孔型形狀(孔型軋輥的最小凸緣接觸角0min),製造外徑45.0mm、壁厚7.07.4mm的冷:拔用的管坯。tableseeoriginaldocumentpage24此時，測量管圓周方向的最小壁厚及所產生的內表面褶皺的深度。在表2的熱加工制管一欄中還表示此時的熱加工制管工序中的加工條件(除了拉伸縮徑軋機的軋輥條件以外)和最小壁厚及內表面褶皺深度的測量結果。對上述冷拔用管坯進4亍冷拔，最終加工成外徑36.0mm、壁厚6.2mm的成品，其後，作為最終熱處理實施正火(在870°C中均熱5min),製造冷加工無縫鋼管。在表2的冷拔一欄中表示冷拔後的成品尺寸、截面減少率、平均壁厚加工度、最小壁厚部的壁厚加工度、內表面褶皺深度及冷拔後的維氏硬度。在此，在將冷拔加工前的剖面面積設為A、將冷拔加工後的剖面面積設為Af的情況下，截面減少率是用以下(4)式來定義的值。截面減少率={(A-Af)/A}x1OO(%)…《4)另外，在將冷拔加工前的壁厚設為T、將冷拔加工後的壁厚設為Tf的情況下，壁厚加工度是用以下(5)式來定義的值。壁厚加工度^(T-Tf)/T)xIOO(%)《5)為了評價上述冷加工無縫鋼管的作為一體成型式驅動軸的疲勞特性，將上述鋼管切斷成管端的縮徑加工用，實施內徑縮徑率32.6%、50%及61.9°/。的軸縮徑加工。在表2中表示縮徑加工的條件及縮徑加工後的褶鈹深度的測量結果。此外，在與鋼管的長度方向垂直的剖面上，從管端採集微觀察用的試樣，通過內表面全周的微觀察來進行內表面褶皺測量深度。[表2]tableseeoriginaldocumentpage26注釋)在表中附標*的部分表示脫離本發明中規定的範圍。表2中的樣品材料AC的結果表示以下情況在拉伸縮徑軋機的定徑軋制階段中使用本申請中限定的孔型形狀輥，將冷拔時的管坯的最小壁厚部的壁厚加工度設為10%以上，由此能夠將冷加工狀態下的內表面褶皺深度抑制在0.1mm以下。然後，樣品材料A及B將縮徑加工時的內徑縮徑率設為32.9%及50%,能夠將縮徑後的最大褶鈹深度抑制為0.12mm及0.16mm。但是，縮徑加工時的內徑縮徑率為61.9%的樣品材料C,縮徑後的內表面褶皺深度增加到0.30mm。在表2中，關於樣品材料D、E，在使用偏離本發明中規定的範圍的拉伸縮徑軋機的定徑軋制階段中的孔型形狀輥，使冷拔時的管坯的最小壁厚部的壁厚加工度為10%以上的情況下，熱加工制管後的褶皺深度已經大到0.14mm,冷拔後增加到0.17mm,縮徑加工時的內徑縮徑率不^侖在50%的情況下還是61.9%的情況下，結果是縮徑加工後的內表面褶皺都大大超過0.20mm。在表2中，關於樣品材料F、G,拉伸縮徑軋機的定徑軋制階段中使用本發明中限定的孔型形狀的輥，使冷拔時的管坯的最小壁厚部的壁厚加工度為6.1%。在這種情況下，儘管熱加工制管後的內表面褶皺深度為0.05mm，冷拔後也增加到0.13mm,縮徑加工後，不論是內徑縮徑率為50%的情況下還是內徑縮徑率為61.9%的情況下，結果是，縮徑加工後的內表面褶鈹都大大超過0.20mm。在表2中，關於樣品材料H、I,在拉伸縮徑軋機的定徑軋制階段中使用本發明中限定的孔型形狀的輥，使冷拔時的管坯的最小壁厚部的壁厚加工度設為12.7%。在這種情況下，能夠將熱加工制管後的內表面褶皺深度抑制為0.02mm，將冷拔後也抑制為0.03mm,縮徑加工後，甚至內徑縮徑率在61.9%的情況下，也能夠將內表面褶皺深度抑制為0.07mm。實施例2使用實施例1中進行縮徑加工後的樣品材料A1，實施扭轉疲勞試驗。如上述圖4所示，關於實施縮徑加工的樣品材料，少1.75mm),形成150mm長度的平行部，通過切削加工在該部分形成花鍵，作為用於模擬一體成型式驅動軸的花鍵加工部的試樣。圖8是表示供給在實施例2中使用的扭轉疲勞試驗的試樣的花鍵加工形狀的剖面圖。花鍵加工部的齒數因上述外徑切削後的外徑的不同而有些不同，但是在2531的範圍內，使凹部的深度為0.98mm,使凹部底的曲率半徑為0.4mm,凹部的壁面的傾斜角度設為25度(。)。在對這樣得到的一體成型式驅動軸的兩端部的縮徑加工後的狀態進行模擬的試樣中，在實施高頻淬火(920。C整體淬火)及(150。Cx3Hr)的熱處理之後，在最大剪切應力i:二427N/mmK脈動)的條件下，實施扭轉疲勞試驗，對直到斷裂為止的重複數(次)進行了測量和利用電子顯微鏡對破壞起點部進行斷面觀察。表3表示扭轉疲勞試驗的結果。此時的合格的判斷基準為重複數在30萬次以上，並且破壞以外表面為起點，在滿足該判斷基準的情況下評價為O,在未滿足的情況下評價為x。[表3]tableseeoriginaldocumentpage28注釋)最大剪切應力t;為427N/mmS(脈動)的條件。在表中附標*的部分表示脫離本發明中規定的範圍。根據表3示出的結果可知，在內徑縮徑加工後的內表面褶皺深度超過0.20mm的情況下(樣品材料CG),以內表面褶皺為起點產生疲勞破壞，內表面褶皺的存在成為縮徑加工後的扭轉疲勞特性的障礙。與此相對，在將縮徑加工後的內表面褶皺深度控制在0.20mm以下的情況下(樣品材料A、B、H及I),結果成為以外表面的花鍵加工部為起點的破壞，直到斷裂為止的重複數也超過30萬次。根據這些結果，能夠確認對於一體成型式驅動軸的內徑縮徑部的扭轉疲勞而言，縮徑部中的內表面褶皺的允許深度為0.20mm。產業上的可利用性本發明的一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管利用曼內斯曼制管法使用熱軋的管坯實施冷拔，由此能夠抑制管內表面殘留的褶皺深度，作為兩端部設置縮徑部的一體成型式汽車用驅動軸也能夠確保良好的疲勞特性，能夠作為輕量化、靜音性最佳的中空構件而使用。由此，通過應用本發明的製造方法，能夠以低廉的成本且高效率地製造汽車用驅動軸，因此工業性效果較大，並能夠廣泛應用。權利要求1.一種一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管，其特徵在於，具有如下的化學組成以質量％計，包含C0.30～0.38％、Si0.50％以下、Mn0.30～2.00％、P0.025％以下、S0.005％以下、Cr0.15～1.0％、Al0.001～0.05％、Ti0.005～0.05％、N0.02％以下、B0.0005～0.01％及O(氧)0.0050％以下，剩餘部分為Fe及雜質，由下述(1a)或者(1b)式定義的Beff滿足0.0001％以上；殘留在與長度方向垂直的剖面上的內表面處的內表面褶皺的最大深度在0.10mm以下，其中，將Ti、N及B設為含量％，在N-14×Ti/47.9≥0的情況下，Beff＝B-10.8×(N-14×Ti/47.9)/14…(1a)同樣地，在N-14×Ti/47.9＜0的情況下，Beff＝B…(1b)。2.根據權利要求l所述的一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管，其中，代替Fe的一部分，還含有下述(a)(c)的組中選擇的一組或者兩組以上的元素，(a)Cu:1%以下、Ni:1。/。以下及Mo:1%以下中選擇的一種或者兩種以上，(b)V:0.1%以下、Nb:0.1。/o以下及Zr:0.1%以下中選擇的一種或者兩種以上，(c)Ca:0.01%以下、Mg:0.01%以下及稀土類元素(REM):0.01%以下中選^^的一種或者兩種以上。3.—種驅動軸，其是實施對無縫鋼管設置縮徑部的縮徑加工而一體地形成的，其特徵在於，具有如下的化學組成以質量％計，包含C:0.30-0.38%、Si:0.50%以下、Mn:0.30~2.00%、P:0.025%以下、S:0.005%以下、Cr:0.151.0%、Al:0.0010.05%、Ti:0.005~0.05%、N:0.02%以下、B:0.0005~0.01%及O(氧)0.0050%以下，剩餘部分為Fe及雜質，由下述(la)或者(lb)式來定義的Beff滿足0.0001%以上；在進行上述縮徑加工時，縮徑部的至少一部分的加工度以內徑縮徑率計為30%以上，上述縮徑部的殘留在與長度方向垂直的剖面上的內表面處的內表面最大褶皺深度為0.20mm以下，其中，將Ti、N及B設為含量。/。，在N-14xTi/47.9>O的情況下，Beff=B-10.8x(N-14xTi/47.9)/14….(la)同樣地，在N-14xTi/47.9〈0的情況下，Beff=B…(lb)。4.根據權利要求3所述的驅動軸，其中，代替Fe的一部分，還含有下面的(a)(c)的組中選擇的一組或者兩組以上的元素，(a)Cu:1%以下、Ni:ly。以下及Mo:1%以下中選擇的一種或者兩種以上，(b)V:0.1%以下、Nb:0.1。/。以下及Zr:0.1%以下中選擇的一種或者兩種以上，(c)Ca:0.01%以下、Mg:0.01%以下及稀土類元素(REM):0.01%以下中選^^的一種或者兩種以上。5.—種一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管的製造方法，該加工方法4吏用具有如下的化學組成的鋼坯以質量％計，包含C:0.300.38%、Si:0.50%以下、Mn:0.302.00%、P:`0.025%以下、S:0.005%以下、Cr:0.151.0%、Al:0.001~0.05%、Ti:0.0050.05%、N:0.02%以下、B:0.00050.01%及O(氧)0.0050%以下，剩餘部分為Fe及雜質，由用下述(la)或者(lb)式來定義的Beff滿足0.0001。/。以上，其特徵在於，使用上述鋼坯而通過曼內斯曼制管法進行穿孔軋制，接著進行延伸軋制之後，在使用由至少具備兩個孔型軋輥的多個軋機構成的定徑軋制裝置來進行定徑軋制時，在上述各軋機中相互相鄰的孔型軋輥的相向的邊緣部繪製切線，在將各個切線所成后角度/3(度)中、全部軋機中的最小角度設為/3mm(度)的情況下，使用滿足下述(2)式的關係的孔型軋輥來軋制管坯，並且，在對上述管坯進行冷拔時，將該管坯的最小壁厚部處的壁厚加工度i殳為10%以上；其中，在(la)及(lb)式中，將Ti、N及B設為含量。/。，在N-14xTi/47.9>0的情況下，Beff二B-10.8x(N-14xTi/47.9)/14…(la)同樣地，在N-14xTi/47.9〈0的情況下，Beff二B…(lb)其中，在(2)式中，設為D:定徑軋制後的管外徑(mm)、t:定徑軋制後的管壁厚(mm)及ln(x):x的自然對數，/3min>1.13xl0xln(t/Dxl00)+1.37xl02…(2)。6.根據權利要求5所述的一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管的製造方法，其中，代替Fe的一部分，上述鋼坯的化學組成還含有下面的(a)(c)的組中選擇的一組或者兩組以上的元素，(a)Cu:1%以下、Ni:1。/。以下及Mo:1%以下中選擇的一種或者兩種以上，(b)V:0.1%以下、Nb:0.1。/o以下及Zr:0.1%以下中選擇的一種或者兩種以上，(c)Ca:0.01%以下、Mg:0.01%以下及稀土類元素(REM):0.01%以下中選l奪的一種或者兩種以上。7.根據權利要求5或者6所述的一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管的製造方法，其特徵在於，在上述冷拔之後進行退火或者正火。全文摘要本發明提供一種一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管及使用該無縫鋼管的驅動軸和該冷加工無縫鋼管的製造方法。通過曼內斯曼制管法來對熱軋的管坯進行冷拔而得到的一體成型式驅動軸用冷加工無縫鋼管，為了確保能夠應用於其用途的無縫鋼管的最大內表面褶皺深度0.1mm以下及在縮徑部中內徑縮徑率在30％以上的條件下內表面的最大褶皺深度在0.20mm以下，使用由特定的化學組成構成的鋼種類，通過曼內斯曼制管法進行的穿孔軋制、延伸軋制之後的定型軋制中的孔型形態的調整、其後對冷拔的壁厚加工度進行調整。由此，作為兩端部設置縮徑部的一體成型式的汽車用驅動軸而能夠確保良好的扭轉疲勞特性，能夠作為輕量化、靜音性最佳的中空構件而使用。通過使用於這些，能夠高效率地製造汽車用驅動軸。文檔編號B21B23/00GK101652197SQ20088001115公開日2010年2月17日申請日期2008年3月27日優先權日2007年3月30日發明者山本忠之申請人:住友金屬工業株式會社