JP2004018989A - マルテンサイト系鋼からなる鋼帯およびこの鋼帯を使用した自動車の無断変速機用フープの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に、無断変速機用フープの製造を簡易に行うとともに、フープの優れた寸法精度および形状精度が得られる、マルテンサイト系鋼からなる鋼帯およびこの鋼帯を使用した自動車の無断変速機用フープの製造方法を提供する。
【解決手段】マルテンサイト系鋼からなる鋼帯において、重量％で、Ｃ＋Ｎ：０．１２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：７％以下、Ｎｉ：２〜２４％、Ｃｒ：２〜１６％、Ｍｏ：２．５％以下とし、各成分の重量百分率で表した下記の式で定義されるＮｉ−Ｂａｌ値およびＭｓ値をそれぞれ、Ｎｉ−Ｂａｌ≧１．２、Ｍｓ≧−２８とする。
Ｎｉ−Ｂａｌ＝Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋３０（Ｃ＋Ｎ）−１．１（Ｃｒ＋１．５Ｓｉ）＋８．２
Ｍｓ＝５０２−８１０Ｃ−１２３０Ｎ−１３Ｍｎ−３０Ｎｉ−１２Ｃｒ−５４Ｃｕ−４６Ｍｏ
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルテンサイト系鋼からなる鋼帯およびこの鋼帯を使用した自動車の無断変速機用フープの製造方法に係り、とくに、精密な寸法精度および形状精度を有する無断変速機用フープを簡易に製造する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の無断変速機用フープは、その使用態様から高強度であることが必須要件であり、このため高強度な素材を使用して製造される。この製造に際しては、まず板材である鋼帯の両端を溶接して環状あるいは円筒状とした後、これを所定の幅に切断する。そして、上記溶接部の凹凸を十分に除去するため、３０％以上のリング圧延を施すことで所定の厚さとするのが一般的である。
【０００３】
このような無断変速機用フープまたはフープに使用する鋼帯の例としては、特開昭５９−８０７７２号公報にマルエージング鋼を使用したものが、また特開平１２−６３９９８号公報に高強度な準安定オーステナイト系ステンレス鋼を使用したものが、さらに特開平１３−１７２７４６号公報に高強度な加工誘起マルテンサイト系鋼を使用したものなどがある。
【０００４】
上記のようにマルエージング鋼を使用する場合には、圧延後、圧延組織を均一化するために溶体化してその後時効することで、高強度なフープを得る。この溶体化は約８００℃〜９００℃で行われるが、マルエージング鋼のマルテンサイト逆変態点が６００℃〜８００℃であるため、加熱時および冷却時に変態に伴う収縮および膨張が繰返される。このため、良好な寸法精度および形状精度をもって圧延したとしても、溶体化後には曲がりや幅方向のうねりなどの形状変化が生じてしまう。
【０００５】
したがって、自動車の無断変速機用フープとして優れた寸法精度や形状精度を得るためには、溶体化処理によって生じる寸法変化および形状変化を矯正する必要がある。その方法としては、特開平１１−１７３３８５号公報に記載されたような熱処理を利用する方法や、特開平１３−１０５０５０号公報に記載されたような冷間時の塑性変形による方法などがある。しかしながら、上記いずれの方法を用いる場合であっても、多大な手間が必要となるという欠点がある。
【０００６】
これに対して、上記のように強度な準安定オーステナイト系ステンレス鋼を使用する場合には、圧延後に溶体化する必要がなく、たとえ時効が必要な場合であっても変態温度以下の約４００℃〜５００℃程度で時効が可能である。このため、この場合には熱処理に起因する寸法精度や形状精度の変化はほとんど見られない。したがって、圧延で良好な寸法精度および形状精度が得られれば、製品精度も良好となる。
【０００７】
しかしながら、特開平１２−６３９９８号公報や特開平１３−１７２７４６号公報に記載されている従来の準安定オーステナイト系鋼を使用した場合には、圧延時の加工硬化が非常に大きい。このため、たとえば板厚や周長などの精密な制御が困難であり、自動車の無断変速機用フープとしての優れた寸法精度および形状精度が得られないという欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明は、とくに無断変速機用フープの製造を簡易に行うとともに、上記フープの優れた寸法精度および形状精度が得られる、マルテンサイト系鋼からなる鋼帯およびこの鋼帯を使用した自動車の無断変速機用フープの製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のマルテンサイト系鋼からなる鋼帯は、重量％で、Ｃ＋Ｎ：０．１２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：７％以下、Ｎｉ：２〜２４％、Ｃｒ：２〜１６％、Ｍｏ：２．５％以下であり、各成分の重量百分率で表した下記の式で定義されるＮｉ−Ｂａｌ値およびＭｓ値がそれぞれ、Ｎｉ−Ｂａｌ≧１．２、Ｍｓ≧−２８であることを特徴としている。
【数４】
Ｎｉ−Ｂａｌ＝Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋３０（Ｃ＋Ｎ）−１．１（Ｃｒ＋１．５Ｓｉ）＋８．２
【数５】
Ｍｓ＝５０２−８１０Ｃ−１２３０Ｎ−１３Ｍｎ−３０Ｎｉ−１２Ｃｒ−５４Ｃｕ−４６Ｍｏ
【００１０】
以下に、本発明の特徴事項についての限定理由を詳細に説明する。
１．基本的な成分元素の含有量の限定理由
Ｎｉ−Ｃｒ系鋼の凝固組織を検討する際には、一般的にシェフラーの組織図を用いる。合金の凝固過程では、初期にオーステナイトが晶出するが、成分設計によってはδフェライトが生成することがある。δフェライト部にはフェライトフォーマ（たとえばＭｏなど）が濃縮し、またオーステナイト部にはオーステナイトフォーマ（たとえばＮｉなど）が濃縮するため、成分組成においての偏析を招来し好ましくない。とくに本発明のように溶接を施した疲労強度部材は、できるだけ成分組成に関する偏析をなくし、均質なものとする必要がある。
【００１１】
このような見地に基づき、シェフラーの組織図においてフェライト生成域を避けた成分設計とすること必要条件となる。この条件をシェフラーの組織図について数式化すると以下のようになる。
【数６】
Ｎｉ当量＞１．１２５（Ｃｒ当量−８）
ただし、Ｎｉ当量＝Ｎｉ＋３０Ｃ＋０．５Ｍｎ、Ｃ当量＝Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５Ｓｉ＋０．５Ｎｂである。
【００１２】
また、本発明では、後述するように加工硬化の小さいマルテンサイトを焼鈍状態で生成することで加工性を著しく改善する。したがって、初期マルテンサイトを生成させるためには、シェフラーの組織図でマルテンサイト生成領域となるような成分組成の設定が必要条件となる。この条件をシェフラーの組織図について数式化すると以下のようになる。
【数７】
Ｎｉ当量＜−０．７４９（Ｃｒ当量−３１．５）
ただし、Ｎｉ当量＝Ｎｉ＋３０Ｃ＋０．５Ｍｎ、Ｃ当量＝Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５Ｓｉ＋０．５Ｎｂである。
【００１３】
つぎに、Ｎｉはオーステナイト安定化元素であり、マルテンサイトを生成するための条件は、シェフラーの組織図でＮｉ当量が２４以下であることから、Ｎｉ含有量の上限値は２４ｗｔ％とした。これに対し、Ｃｒは強化元素であり、フェライト生成元素である。マルテンサイトを生成するための条件は、シェフラーの組織図でＣｒ当量が１６以下であることから、Ｃｒ含有量の上限値は１６ｗｔ％とした。また、両元素ともに含有量が２ｗｔ％以下となると上記効果がそれぞれ希薄となるとともに、フェライトを生成してしまうため、両元素ともにその含有量の下限値は２ｗｔ％とした。なお、これら成分範囲はあくまでも必要条件であり、加工性の高いマルテンサイト主体の組織とするための成分範囲は、さらに限定されたものとする必要がある。
【００１４】
２．ＳｉおよびＭｏの含有量の限定理由
Ｓｉは、製鋼する上で不可避の元素であるが、圧延性を阻害すること、および溶接をする場合は酸化物を生成することから、その含有量は１ｗｔ％以下とした。またＭｏは、フェライト安定化元素であり、オーステナイト量またはマルテンサイト量を調整する目的で添加可能であるが、過度の添加はフェライト生成につながることから、その含有量は２．５ｗｔ％以下とした。
【００１５】
３．Ｎｉ−Ｂａｌ値の限定理由
シェフラーの組織図において、フェライトを生成しない成分組成の必要条件は上述したが、以下に成分組成の範囲のより詳細な限定理由について説明する。溶接時に溶接部分がδフェライト部とオーステナイト部とに二相分離すると成分組成に関する偏析を引起こすことは先に述べた。溶接時に上記偏析が起こると、その後の工程で偏析を解消することが大変困難であるので、結果的に組織の不均一化を招き、疲労強度低下の原因となる。したがって、各成分の重量百分率で表した以下に定義するＮｉ−Ｂａｌ値を限定する必要がある。ここで、Ｎｉ−Ｂａｌ値とは、凝固時のオーステナイト組織の出現性を示し、その値が０以下であればフェライトの出現率が高くなり、０以上であればオーステナイトの出現率が高くなることを示す。
【数８】
Ｎｉ−Ｂａｌ＝Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋３０（Ｃ＋Ｎ）−１．１（Ｃｒ＋１．５Ｓｉ）＋８．２
【００１６】
図１は、溶接部のＮｉ偏析比（後述する表２のデータ）とＮｉ−Ｂａｌ値（同じく表２のデータ）との関係を示すものである。偏析比は以下で定義する。
【数９】
偏析比＝Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ
ただし、ＡｍａｘはＥＰＭＡ線分析でのＮｉの特性Ｘ線最大カウントであり、ＡｍｉｎはＥＰＭＡ線分析でのＮｉの特性Ｘ線最小カウントである。
【００１７】
この図から明らかなように、Ｎｉ−Ｂａｌ値が１．２よりも小さくなるとＮｉ偏析比が急激に高くなる。これは、凝固組織がオーステナイトとフェライトに二相分離してＮｉが偏析することが原因である。しかしながら、Ｎｉ−Ｂａｌ値が５以上では偏析比は極めて１に近い値となる。したがって、本発明者はＮｉ−Ｂａｌ値を１．２以上とした。なお、Ｎｉ−Ｂａｌ値は５以上であればさらに好適である。
【００１８】
４．Ｍｎの含有量の限定理由
本発明の鋼帯は、オーステナイト量またはマルテンサイト量を調整する目的でＭｎを含有している。ただし、Ｍｎは蒸気圧が高いため、含有量が多い場合には鋼帯の溶接時に蒸発してしまうことがある。図２は、レーザ溶接前後のＭｎ変化量（ｗｔ％）（後述する表２のデータ）とＭｎ含有量（ｗｔ％）（後述する表１のデータ）との関係を示すものである。なお、上記Ｍｎ変化量はＥＰＭＡにより測定した。図２に示すように、Ｍｎ含有量が７ｗｔ％を超えるとＭｎ量が急激に減少する。自動車の無断変速機用フープに使用する鋼帯は、溶接した部分も含めた特性を重視する必要がある。そこで、本発明者は、溶接後も安定した成分系とするために、Ｍｎ含有量を７ｗｔ％以下とした。
【００１９】
５．Ｍｓ値の限定理由
本発明の鋼帯を使用して自動車の無断変速機用フープを製造する場合には、圧延時に加工硬化が生じるが、この加工硬化は加工誘起マルテンサイトの生成とオーステナイトの加工硬化とが原因である。しかし、初期からマルテンサイト組織である場合、マルテンサイト自身は加工硬化し難い。図３は、３０％圧延時の加工硬化量（ΔＨｖ）（後述する表２のデータ）と鋼帯焼鈍後のマルテンサイト率（％）（同じく表２のデータ）との関係を示すものである。ここで、マルテンサイト率はＸ繰回折のピーク強度比をマルテンサイト率と定義している。ここに示すように、マルテンサイト率が高いほど加工硬化量が小さく、マルテンサイト率が３０％以上であれば加工硬化量を安定して小さくすることができる。このことは、マルテンサイト率が高いほど加工性に優れることを示している。
【００２０】
ところで、焼鈍後のマルテンサイト率（％）は、各成分の重量百分率で表した以下に定義されるＭｓ値に依存する。
【数１０】
Ｍｓ＝５０２−８１０Ｃ−１２３０Ｎ−１３Ｍｎ−３０Ｎｉ−１２Ｃｒ−５４Ｃｕ−４６Ｍｏ
Ｍｓ値は体積率で５０％がマルテンサイト変態する温度（℃）をあらわす実験式である。図４は、焼鈍後のマルテンサイト率（％）（後述する表２のデータ）とＭｓ値（℃）（同じく表２のデータ）との関係を示すものである。この図から明らかなように、Ｍｓ値が−２８℃以上でマルテンサイト率を６０％以上とすることができ、Ｍｓ値を−７℃以上とすることでマルテンサイト率を安定して８０％以上とすることができる。そこで、本発明者は、加工硬化量を安定して小さくするために、Ｍｓ値を−２８℃以上とした。なお、Ｍｓ値は−７℃以上であればさらに好適である。
【００２１】
６．Ｃ＋Ｎの成分範囲の限定理由
マルテンサイト率が高いほど加工硬化が小さいことは上述したとおりであるが、初期の硬度が高くては加工性が良いとはいえない。マルテンサイトの初期硬度は固溶している炭素および窒素に依存する。図５は、焼鈍状態でマルテンサイト率が３０％以上である鋼帯の硬度（Ｈｖ）（後述する表２のデータ）とＣ＋Ｎ含有量（ｗｔ％）（同じく表２のデータ）との関係を示すものである。この図から明らかなように、Ｃ＋Ｎ含有量が０．１２ｗｔ％を超えると上記硬度が著しく高くなることがわかる。したがって、初期の硬度に基づき優れた加工性を確保するには、Ｃ＋Ｎ含有量を０．１２ｗｔ％以下とすることが条件となる。そこで、本発明者は、初期の硬度に基づく優れた加工性を確保するために、Ｃ＋Ｎ含有量を０．１２ｗｔ％以下とした。
【００２２】
したがって本発明によれば、上記特開平１１−１７３３８５号公報に記載されたような熱処理や、上記特開平１３−１０５０５０号公報に記載されたような冷間時の塑性変形を施さずに、無断変速機用フープの製造を簡易に行うことができ、かつ上記各限定理由によりフープの優れた寸法精度および形状精度が得られる、マルテンサイト系鋼からなる鋼帯を提供することができる。以下、本発明の好適な実施の形態と本発明の製造方法について説明する。
【００２３】
かかる発明においてより好ましくは、重量％でＣｒ：２〜１０％とする。
Ｃｒ：２〜１０％
圧延したフープの表面硬度を高めて耐摩耗性を向上させる場合、または疲労強度を向上させる場合には、一般的に窒化が行われる。とくに自動車の無段変速機用フープについては、表面に白層と呼ばれる窒化物層が光学顕微鏡により認められ、表面硬度がＨｖ＝１０００以上となると表面が脆化する。また窒化による硬化層深さも浅くなり、このため疲労強度が低下してしまう。Ｎｉ−Ｃｒ系鋼はこのように表面硬度が非常に高くなったり、白層を生成し易いことが知られている。このような不具合を避けるためには、窒化物を生成し易いＣｒをできるだけ少なくすることが有効である。図６は、窒化後の表面硬度（Ｈｖ）（後述する表２のデータ）とＣｒ含有量（ｗｔ％）（後述する表１のデータ）との関係を示すものである。Ｃｒ含有量を１０ｗｔ％以下とすることで表面硬度を低くすることができ、自動車の無段変速機用フープのように屈曲疲労特性が要求されるものに対して極めて有効である。また、表面硬度を比較的低くできることは、硬化層深さを大きくすることができ、このことからも疲労特性向上に対して有効である。
以上の見地に基づき、本発明者は、Ｃｒの含有量を重量％で２〜１０％とした。
【００２４】
各成分の重量百分率で表した下記の式で定義されるＭｄ３０値を１００以上とする。
【数１１】
Ｍｄ３０＝４９７−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−２０（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１８．５Ｍｏ
【００２５】
Ｍｄ３０≧１００
上述したとおり、加工性が良好な材料を用いることで精度の良いリング圧延が可能である。しかしながら、自動車の無段変速機用フープを製造する場合には、強度をより向上させるために、時効を利用して強化することが一般的である。時効性を付与する例としては、Ｔｉ、Ａｌを添加した例（たとえば特開昭５９−１７０２４４号公報）、Ｎを添加した例（たとえば特開昭５６−１３９６６３号公報）、Ｃｕを添加した例（たとえば特開昭５６−１３９６６３号公報）、Ｓｉを添加した例（たとえば特開平６−３３１９５号公報）、Ｎｉ、Ｍｎを調整した例（たとえば、「Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎマルテンサイト合金の時効硬化性について」、田中実ら、日本金属学会誌、３１巻（１９６７）、９号、Ｐ．１０７５〜１０８１）などがある。しかしながら、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉなどは時効元素として有効であっても、酸化物や窒化物などの非金属介在物を生成し易いため、本発明のように疲労強度を重視する製品を製造する場合には好ましくない。したがって、時効元素としてはＮを添加することやＣｕを添加すること、またはＮｉ、Ｍｎの調整が好適である。
【００２６】
また、寸法精度を損なわずに時効するためには、変態点以下の温度で時効を行わなければならない。本発明のようにマルテンサイトを主体とする鋼では、マルテンサイト逆変態点が６００〜８００℃であるため、時効は６００℃以下の温度でしなければならない。このような温度域で優れた時効性を実現するためには、圧延後の組織をコントロールすることが重要である。その理由は、マルテンサイトは結晶構造がｂｃｔであるためｆｃｃ横造のオーステナイトよりも充填率が低く、マルテンサイトが多いほど時効元素の拡散を促し、時効性が向上するからである。
【００２７】
図７は、４５０℃での時効前後の硬度差である時効硬化量（ΔＨｖ）（後述する表２のデータ）と５０％圧延後のマルテンサイト率（％）（同じく表２のデータ）との関係を示すものである。この図から明らかなように、時効硬化量とマルテンサイト率との間には相関関係が認められ、圧延後のマルテンサイト率が７０％以上で時効硬化することができ、マルテンサイト率９０％以上でとくに顕著な時効硬化量が認められる。
【００２８】
ところで、この圧延後のマルテンサイト率は、各成分の重量百分率で表した以下に定義されるＭｄ３０値に依存する。
【数１２】
Ｍｄ３０＝４９７−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２８ｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−２０（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１８．５Ｍｏ
Ｍｄ３０値は、３０％の引張変形を与えたときに体積率で６０％がマルテンサイト変態する温度（℃）を示す実験式である。図８は、３０％圧延後のマルテンサイト率（％）（後述する表２のデータ）とＭｄ３０値（℃）（同じく表２のデータ）との関係を示すものである。圧延率が３０％の場合、Ｍｄ３０値が１００℃以上であれば、上記マルテンサイト率を７０％以上とすることができ、さらに、Ｍｄ３０値が１４０℃以上であればマルテンサイト率を安定して９０％以上とすることができる。したがって、Ｍｄ３０値は１００℃以上であることが望ましく、１４０℃以上であればさらに好適である。
【００２９】
以上に本発明の鋼帯について説明したが、以下ではこれらの鋼帯を使用した本発明の自動車の無断変速機用フープの製造方法について詳細に説明する。
本発明の自動車の無断変速機用フープの製造方法は、重量％で、Ｃ＋Ｎ：０．１２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：７％以下、Ｎｉ：２〜２４％、Ｃｒ：２〜１６％、Ｍｏ：２．５％以下であり、Ｎｉ−Ｂａｌ値およびＭｓ値がそれぞれ、Ｎｉ−Ｂａｌ≧１．２、Ｍｓ≧−２８であるマルテンサイト系鋼からなる鋼帯を３０％以上冷間圧延することを特徴とする。これによれば、上述した種々の限定事項の下に作製した鋼帯に、一般的な冷間圧延を施してフープを製造することで、優れた寸法精度および形状精度を有するフープの製造を行うことができ、しかもこの製造を従来技術のように別途熱処理や冷間時の塑性変形を施さずに簡易に行うことができる。
【００３０】
また本発明の他の自動車の無断変速機用フープの製造方法は、重量％で、Ｃ＋Ｎ：０．１２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：７％以下、Ｎｉ：２〜２４％、Ｃｒ：２〜１６％、Ｍｏ：２．５％以下であって、Ｎｉ−Ｂａｌ値およびＭｓ値がそれぞれ、Ｎｉ−Ｂａｌ≧１．２、Ｍｓ≧−２８であり、Ｍｄ３０値がＭｄ３０≧１００である鋼帯を３０％以上冷間圧延し、その後マルテンサイト逆変態点以下の温度で時効することを特徴とする。これによれば、とくに鋼帯のＭｄ３０値を１００℃以上とし、かつマルテンサイト逆変態点以下の温度で時効することで、寸法制度を損なわずに時効による優れた強度を有するフープの製造を実現することができる。
【００３１】
また、本発明の他の自動車の無断変速機用フープの製造方法は、重量％で、Ｃ＋Ｎ：０．１２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：７％以下、Ｎｉ：２〜２４％、Ｃｒ：２〜１０％、Ｍｏ：２．５％以下であり、Ｎｉ−Ｂａｌ値およびＭｓ値がそれぞれ、Ｎｉ−Ｂａｌ≧１．２、Ｍｓ≧−２８である鋼帯を３０％以上冷間圧延し、その後窒化を施すことを特徴とする。これによれば、とくに鋼帯中のＣｒの含有量を２〜１０ｗｔ％とするとともに、窒化を施すことで、フープの表面硬度を低くすることができ、自動車の無段変速機用フープのように屈曲疲労特性が要求されるものに対して極めて有効である。
【００３２】
さらに、本発明の他の自動車の無断変速機用フープの製造方法は、重量％で、Ｃ＋Ｎ：０．１２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：７％以下、Ｎｉ：２〜２４％、Ｃｒ：２〜１６％、Ｍｏ：２．５％以下であり、Ｎｉ−Ｂａｌ値およびＭｓ値がそれぞれ、Ｎｉ−Ｂａｌ≧１．２、Ｍｓ≧−２８であり、Ｍｄ３０値がＭｄ３０≧１００である鋼帯を３０％以上冷間圧延し、その後マルテンサイト逆変態点以下の温度で時効するとともに、窒化を施すことを特徴とする。これによれば、とくに鋼帯のＭｄ３０値を１００以上とし、かつマルテンサイト逆変態点以下の温度で時効することで、寸法制度を損なわずに時効による優れた強度を有するフープの製造を実現することができるのみならず、窒化を施すことで、優れた耐摩耗性および疲労強度を有するフープの製造を実現することができる。
【００３３】
【実施例】
以下、具体的な実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。
表１は、自動車の無断変速機用フープの材料となる鋼帯の成分組成に関し、本発明にしたがう実施例１〜実施例４と従来技術にしたがう比較例１〜比較例１５とについてそれぞれ示すものである。本発明者は、表１の各成分を有する幅２５０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの鋼帯を焼鈍した後、３０％圧延および５０％圧延を順次行い、５０％圧延品に時効を施した。また、表１の各成分を有する幅２５０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの鋼帯を焼鈍した後、３０％圧延および５０％圧延を順次行い、５０％圧延品に窒化を施した。上記時効後の各鋼帯の、５０％圧延・時効後の硬度（Ｈｖ）および時効後の硬化量（ΔＨｖ）と、上記窒化後の各鋼帯の、窒化後の表面硬度（Ｈｖ）とについての結果を表２に示す。なお、表２に併記した他のデータは、鋼帯に関し、図１〜図８に記載したグラフの縦軸または横軸のパラメータに対応したデータである。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【表２】

【００３６】
つぎに、実施例２および比較例７の各成分を有する鋼帯を図９に示す製造工程にしたがい、自動車の無断変速機用フープに加工した。各フープは、厚さ０．１８ｍｍ、幅９ｍｍ、周長６００ｍｍとした。実施例２の成分を有するフープを実施例５とするとともに、比較例７の成分を有するフープを比較例１６として、表３に各フープの圧延後の時効前後の硬度をそれぞれ示す。
【００３７】
【表３】

【００３８】
比較例１６では、焼鈍状態でのマルテンサイト量が少ないため加工硬化が大きく、圧延後のマルテンサイト生成量も少ないため、時効してもほとんど硬化しない。これに対し、実施例５では、圧延後の硬度は比較例１６に対して大幅に低いが、時効後の硬度は比較例１６と同等となる。
【００３９】
図１０は、時効後の製品フープの断面図であり、図中のΔｔはフープの寸法精度を示す。測定の結果、実施例５ではΔｔは２μｍ以下であったのに対し、比較例１６ではΔｔは３〜１２μｍであった。また図示していないが、フープの周長精度についても測定したところ、比較例１６では±５０μｍ程度であったのに対し、実施例５では±１０μｍ程度と良好な結果を示した。
【００４０】
これらの結果、加工硬化の大きい比較例１６は、積層して用いるには十分な寸法精度が得られないため、自動車の無段変速機用フープに好適であるとはいえない。これに対し、実施例５は加工硬化が小さいため寸法精度が極めて良好であり、すなわち積層して用いるのに十分な寸法精度が得られることから、自動車の無段変速機用フープに好適であるといえる。
【００４１】
また、フープの疲労強度は実際に自動車の無段変速機に用いるにあたり重要な特性である。そこで、図１１に側面図で示すように、２個のローラー１０，１１からなる疲労強度試験装置で種々の引張力Ｆにおけるフープ１２の疲労寿命を比較した。ここでは、破断までの繰返し曲げ回数を疲労寿命とし、フープ１２の回転回数に２を乗ずることで疲労寿命を求めた。試験は破断するか、疲労寿命が１０^８回に達するまで継続した。この試験では径５５ｍｍのローラーを用い、回転速度を６０００ｒｐｍとして実施した。その結果を図１２に示す。なお、図１２に示すプロットは、実施例５および比較例１６に関するものである。この図より明らかなように、実施例５は比較例１６と同等の疲労寿命を有しており、自動車用無段変速機に用いるに十分な疲労特性を得ている。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、自動車の無断変速機用フープを製造するにあたって、その素材となる鋼帯の成分組成やフープの製造条件等を最適に設定したので、従来技術のように別途熱処理や冷間時の塑性変形を施さずに、すなわち無断変速機用フープの製造を簡易に行うことができ、しかもフープの優れた寸法精度および形状精度が得られることから、極めて有望である。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶接部のＮｉ偏析比とＮｉ−Ｂａｌ値との関係を示すグラフである。
【図２】レーザ溶接前後のＭｎ変化量（ｗｔ％）とＭｎ含有量（ｗｔ％）との関係を示すグラフである。
【図３】３０％圧延時の加工硬化量（ΔＨｖ）と鋼帯焼鈍後のマルテンサイト率（％）との関係を示すグラフである。
【図４】鋼帯焼鈍後のマルテンサイト率（％）とＭｓ値（℃）との関係を示すグラフである。
【図５】焼鈍状態でマルテンサイト率が３０％以上である鋼帯の硬度（Ｈｖ）とＣ＋Ｎ含有量（ｗｔ％）との関係を示すグラフである。
【図６】窒化後の表面硬度（Ｈｖ）とＣｒ含有量（ｗｔ％）との関係を示すグラフである。
【図７】４５０℃での時効前後の硬度差である時効硬化量（ΔＨｖ）と５０％圧延後のマルテンサイト率（％）との関係を示すグラフである。
【図８】３０％圧延後のマルテンサイト率（％）とＭｄ３０値（℃）との関係を示すグラフである。
【図９】鋼帯から製品フープを製造する一連の製造工程を示す図である。
【図１０】時効後の製品フープの断面図である。
【図１１】製品フープの疲労強度試験装置を示す側面図である。
【図１２】製品フープの疲労強度試験に関し、引張力（Ｎ）と疲労寿命（回）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０、１１…ローラー、１２…フープ、Ｆ…引張力。

Claims (7)

1. 重量％で、Ｃ＋Ｎ：０．１２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：７％以下、Ｎｉ：２〜２４％、Ｃｒ：２〜１６％、Ｍｏ：２．５％以下であり、各成分の重量百分率で表した下記の式で定義されるＮｉ−Ｂａｌ値およびＭｓ値がそれぞれ、Ｎｉ−Ｂａｌ≧１．２、Ｍｓ≧−２８であることを特徴とするマルテンサイト系鋼からなる鋼帯。
   

   

   
2. 重量％でＣｒ：２〜１０％であることを特徴とする請求項１に記載のマルテンサイト系鋼からなる鋼帯。
3. 各成分の重量百分率で表した下記の式で定義されるＭｄ３０値が１００以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のマルテンサイト系鋼からなる鋼帯。
   

   
4. 請求項１に記載の鋼帯を３０％以上冷間圧延することを特徴とする自動車の無断変速機用フープの製造方法。
5. Ｍｄ３０値が１００以上である請求項１に記載の鋼帯を３０％以上冷間圧延し、その後マルテンサイト逆変態点以下の温度で時効することを特徴とする自動車の無断変速機用フープの製造方法。
6. 請求項２に記載の鋼帯を３０％以上冷間圧延し、その後窒化を施すことを特徴とする自動車の無断変速機用フープの製造方法。
7. Ｍｄ３０値が１００以上である請求項１に記載の鋼帯を３０％以上冷間圧延し、その後マルテンサイト逆変態点以下の温度で時効するとともに、窒化を施すことを特徴とする自動車の無断変速機用フープの製造方法。

Images