JPH03294452A

JPH03294452A - ロッカーアーム用材料

Info

Publication number: JPH03294452A
Application number: JP9569190A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ito; 伊藤　幸生
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1991-12-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ロッカーアーム用材料に関するものである。

（従来の技術）ロッカーアームは耐摩耗性が要求されるので、例えば高
Ｃ−高Ｃｒ系のＪ　Ｉ　Ｓ−５ＵＪ２に代表される軸受
鋼がロッカーアーム用材料に比較的多く用いられている
。そしてロッカーアームは主に切削加工により製造され
る。

前記ロッカーアーム用材料は球状化焼なまし処理した後
に旋盤等の工作機によって加工する方法が採られている
。その後、耐摩耗性を付与するため、その加工材に焼入
れ、焼もどし処理を施して通常ロックウェル硬さＨＲＣ
６０以上の硬さにする。

切削加工の製造方法に対し冷間加工（例えば冷間鍛造）
によってロッカーアームを製造した場合には、　（１）
エネルギーの低減、　（２）加工歩留りの向上、　（３
）製造コストの低減、等が可能である。

しかし、このような加工を実施する場合には素材を冷間
鍛造したとき、その変形抵抗が小さく、かつ変形能が大
きい、即ち、割れずに加工ができ、かつ用いる工具の損
耗が小さくなるような材質であることが要求される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、現在のロッカーアーム用材料の主流を占
めているＪＩＳ−ＳＵＪ２の場合、一般に、Ｃ，Ｓｉの
含有量はそれぞれ、Ｃ：０．９５〜１．１０ｗｔ％、Ｓ
　ｉ　：　０．１５〜０．３５ｗｔ％である。そのため
、冷間加工素材に供するために実施する球状化焼なまし
処理の過程でＣ８ｉが基地中に固溶して材料の固溶硬化
を促進し、その結果、冷間加工性を低下させるという難
点がある。また、前記球状化焼なまし処理時に析出する
炭化物も、例えば焼なまし処理時の冷却速度を大にする
と、その形状が細長（なりやすく、このことも冷開成形
性を低下する原因になっている。

このような問題は、Ｃ，Ｓｉの含有量を減ずればある程
度解消することはできる。一般にＣ，Ｓｉの含有量を減
ずれば加工性が向上することは周知の事実であるが、Ｃ
，Ｓｉはいずれも硬さや強度を確保するために必須の成
分であり、これらの減量は耐摩耗性を低下させることに
なる。

本発明は、上記したよりな相矛盾する問題を、各成分の
重量比を後述するように規定することによって解決し、
冷間加工性、耐摩耗性のいずれも優れ、冷間加工して用
いるロッカーアーム用材料を提供することを目的とする
。

（課題を解決するための手段）前記課題を解決するための本発明の第１発明のロッカー
アーム用材料は、組成がｗｔ％でＣ：０．４５〜０．７
０％Ｓｉ：＜０．１５％Ｍｎ　：　≦０．４０％Ｃｒ　　：　　０．　５０〜２．　５０％Ｐ　　　：　
５０．０１５％Ｂ　　　：０．０００５〜ｏ、ｏｉｏｏ％残部がＦｅお
よび不可避的不純物からなり、Ｃ１Ｃｒの間で０．７≦
［Ｃｒ／Ｃ］≦５．０を満足し、かつ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｂ
の間で０．５５≦［Ｍｎ＋Ｃｒ＋　１００Ｂ］≦３．５
０を満足することを特徴とする。

本発明の第２発明のロッカーアーム用材料は、焼なまし
処理時に析出する炭化物の平均直径が１μｍ以下、面積
率が２５％以下、かつアスペクト比０．５以上のものが
５０％以上含まれていることを特徴とする。ここでアス
ペクト比とは炭化物の短径と長径の比率をいい、アスペ
クト比：Ａ、炭化物の短径：Ｘ、炭化物の長径：Ｙとす
れば、次式　Ａ＝Ｘ／Ｙ　　で定義される。

本発明の第３発明のロッカーアーム用材料は、前記組成
にはさらにｗｔ％でＮｉ：≦１００％Ｍｏ　：　≦０．５０％Ｎｂ　：　≦０．３０％Ｖ　　：　≦０．５０％のうち１種または２種以上が含まれており、さらに必要
に応じてＰｂ　：５０．２５％Ｓ　　：５０．２５％Ｃａ　：５０．１５％Ｒｅｍ：５０．１５％Ｔｅ　：６０．０３０％のうち１種または２種以上を含むことを特徴とする。

本発明の第４発明のロッカーアーム用材料は、前記不可
避的不純物のうち０　：５０．００１５％Ｔｉ：５０．００２０％Ａｊ２：５０．０３５０％であることを特徴とする。

前述した各成分の下限値および上限値を定めた理由は次
のとおりである。

第１発明において、Ｃは、強度を確保するため０．４５
％以上にし、冷間加工性を向上させるために０．７０％
以下にした。ロッカーアームに要求される硬さとしてロ
ックウェル硬さが６１以上の高い硬さをもたせるために
は、Ｃは０゜５５％以上にするのが望ましい。Ｓｉは、
冷間加工性を向上させるために０．１５％未満とした。

Ｍｎは、焼入れ性を確保するために添加し、冷間加工性
を向上させるために０．４０％以下とした。Ｃｒは、疲
労特性を確保するために０．５０％以上とし、被削性の
低下を防止するために２．５０％以下とした。Ｐは、冷
間加工性を向上させるために０゜０１５％以下とした。

Ｂは、焼入れ性を確保するために０．０００５％以上に
し、分塊圧延時等の熱間加工性を良好にするためにＯ，
０ＩＯ０５’ｏ以下にした。

ＣとＣｒの間で、０．７≦Ｃｒ　／　Ｃとしたのは疲労
特性を向上させるためであり、Ｃｒ　／　Ｃ５０゜０と
したのは鋼塊鋳造時に析出する大型炭化物の発生を抑止
するとともにＣｒ　／　Ｃの値が５．０を超えたとして
も疲労特性はさほど向上しないためである。また０　５５≦Ｍｎ＋Ｃｒ＋　１００Ｂとしたのは焼入れ性を向上するためであり、Ｍｎ＋Ｃｒ
＋１００Ｂ≦３．５０としたのは、冷間加工性を向上させかつ３．５０を超え
る量にしても焼入れ性はさほど向上しないためである。

第２発明において、焼なまし処理時に析出する炭化物の
平均直径および面積率を所定値以下とし、かつアスペク
ト比が０．５以上のものが５０％以上含まれることとし
たのは、ロッカーアーム用材料の冷間加工性を向上させ
るためである。

第３発明において、Ｎｉは疲労特性および焼入れ性を向
上させるために添加し、被削性の低下を防止するために
１．００％以下とした。Ｍｏは疲労特性および焼入れ性
を向上させるために添加し、冷間加工性を防止するため
に０．５０％未満とした。Ｎｂおよび■は疲労特性を向
上させるために添加し、それぞれ冷間加工性の低下を防
止するためＮｂは０．３％以下、■は０．５０％以下と
した。

第３発明において、選択元素としてのｐｂおよびＳは、
それぞれ被削性を向上させるために添加し、冷間加工性
および疲労特性の低下を防止するために０．２５％以下
とした。ＣａおよびＲｅｍ（希土類元素）はともに被削
性を向上させるために添加し疲労特性の低下を防止する
ために０．　１５％以下とした。Ｔｅは被削性の向上を
図るために添加し、疲労特性の低下を防止するために０
０３０％以下とした。

第４発明において、０、Ｔｉ、Ａ℃を所定％以下とした
のは、鋼材中の介在物を減少させ、疲労特性の向上およ
び加工性を向上させるためである。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

所定の化学組成をもつ鋼を真空誘導炉により溶解し、鋳
造した。得られたインゴットを熱間鍛造し、第１図に示
す熱処理条件でのもとて８５０℃、６０分加熱後、焼な
らしし、次いで第２図に示す所定の熱処理条件で球状化
焼なましをし、得られた鋼を直径６ｍｍ、高さ１０ｍｍ
の円柱状の試験片に切削加工した。

各種鋼材の化学成分は第１表に示すとおりである。

（以下、余白。）第１表に示すそれぞれの鋼について、球状焼なまし後の
硬さをロックウェル硬さ試験により測定した。さらに各
種の試験片から試料を切出し、表面パフ研磨により鏡面
仕上し、腐食液に浸漬して腐食させ、その表面を６００
０倍にて電子顕微鏡観察し、画像解析した。その結果、
炭化物の平均直径、炭化物の面積率および、アスペクト
比０゜５以上の炭化物量を測定したところ、第２表に示
す結果を得た。

（以下、余白。）番澗】Ｕ＝Ｌｋ上次いで各種の鋼材について冷間加工性を評価した。第１
の試験は変形抵抗および限界圧縮率を測定することで行
なった。結果は第３表に示すとおりである。

（以下、余白。）ここに「変形抵抗」は、次のようにして求めた。

前記所定サイズの試験片を圧縮変形し、そのときの荷重
と試験片の高さを測定した。変形後の高さをＨｏとした
とき、歪量εはε”　１２　／ＨＯで表わされ、式ρｎ
（ε）の値が所定値のときの荷重を断面積で割った値を
変形抵抗とした。「限界圧縮率」は、割れ発生した試験
片の高さをＨ３としたときの次式％式％（）で求めた値とした。

第３表に示されるように、比較例１および２では、変形
抵抗が実施例１〜１５に比べ相対的に太き（、かつ限界
圧縮率も実施例１−１５に比べ相対的に小さいことから
、冷間加工性が悪いことが解る。これに対し、実施例１
〜１５は、比較例１および２に比べ相対的に冷間加工性
が良好であることが判明した。

次に冷間加工性の評価の第２の試験として割れ発生率を
測定した。この割れ試験の条件は、まず直径３０ｍｍ、
高さ４５ｍｍの円柱状の試験片について、圧縮変形後の
高さをＨ，とじたとき、圧縮率［（１−Ｈ２／４５）ｘ
ｔｏｏ］　　（％）が５０〜８０％の範囲で割れの発生
する確率を求めた。

試験は実施例および比較例についてそれぞれ１０個ずつ
行なった。結果は第４表に示すとおりである。

（以下、余白。）第４表から明らかなように、比較例１および２では、６
０％の圧縮率でそれぞれ割れの発生が確認された。これ
に対し実施例１〜１５では、いずれも圧縮率６０％で割
れが発生したものはなかった。これにより、実施例の鋼
材では冷間加工性が良好であることが判明した。

皮笈狂立二ヌ± ロッカーアームは繰り返し打撃荷重を受ける。

本願発明者は、種々実験した結果、ロッカーアームの疲
労特性が軸受鋼の疲労特性に用いる転勤寿命と相関する
ことを見出した。従って、ロッカーアームの疲労寿命は
転勤寿命で評価できる。

前述した各種の実施例および比較例について転勤寿命を
測定した。試験条件は次のとおりである。

試料　　　ラジアル型寿命試験片（直径１２ｍｍ、長さ２２ｍｍ）試験条件：負荷応力　６００ｋｇｆ／ｍｍ２回転速度　
４６２４０ｒｐｍ試験片の熱処理条件：球状化焼なまし処理後下記の焼入
れ・焼もどし焼入れ　＝８５０℃×３０分　油冷焼もどし：１８０℃×６０分　空冷を行なったものを用いた。

得られた試験片のロックウェル硬さ（ＨＲＣ）および転
動寿命を測定した。その結果は第５表に示すとおりであ
る。

（以下、余白。）第５表において、転勤寿命は、比較例２の転勤寿命を標
準寿命ｒ１．ＯＪとし、これに対するそれぞれの転勤寿
命の比率を示している。なお実施例１〜４については未
測定である。

第５表から明らかなように、比較例１および２に比べ実
施例５〜１５では、相対的に転勤寿命が長いことが判明
した。

次に第２の転勤寿命テストを条件を変えて行なった。前
述した転勤寿命試験と比べ異なる点は、負荷応力を４０
０　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｍ　ｍ　２としたことである。他
の試験条件および熱処理条件については前記したものと
同一条件である。この転勤寿命テストの結果は第６表に
示すとおりであった。

（以下、余白。）第５表転勤寿命試験結果第６表第２の転勤寿命試験結果第６表から明らかなように実施例１〜８では、比較例１
に比べ相対的に転勤寿命がかなり長いことが判明した６（発明の効果）以上説明したように、本発明のロッカーアーム用材料に
よれば、冷間加工が容易であり、しかも疲労特性に優れ
ているので、ロッカーアームの製造コストの低減が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼ならし工程を表わす熱処理工程図、第２図は
球状化焼なまし工程を表わす熱処理工程図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）組成がｗｔ％でＣ：０．４５〜０．７０％Ｓｉ：＜０．１５％Ｍｎ：≦０．４０％Ｃｒ：０．５０〜２．５０％Ｐ：≦０．０１５％Ｂ：０．０００５〜０．０１００％残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、Ｃ、Ｃｒの
間で、０．７≦［Ｃｒ／Ｃ］≦５．０を満足し、かつ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｂの間で、０．５５≦Ｍｎ＋Ｃｒ＋１００Ｂ≦３．５０を満足する
ことを特徴とするロッカーアーム用材料。
（２）焼なまし処理時に析出する炭化物の平均直径が１
μｍ以下、面積率が２５％以下、かつアスペクト比（短
径／長径）０．５以上のものが５０％以上含まれている
ことを特徴とする請求項１に記載のロッカーアーム用材
料。
（３）前記組成にはさらにｗｔ％でＮｉ：≦１．００％Ｍｏ：≦０．５０％Ｎｂ：≦０．３０％Ｖ：≦０．５０％のうち１種または２種以上が含まれており、さらに必要
に応じてＰｂ：≦０．２５％Ｓ：≦０．２５％Ｃａ：≦０．１５％Ｒｅｍ：≦０．１５％Ｔｅ：≦０．０３０％のうち１種または２種以上を含む請求項１または２に記
載のロッカーアーム用材料。
（４）前記不可避的不純物のうちＯ：≦０．００１５％Ｔｉ：≦０．００２０％Ａｌ：≦０．０３５０％である請求項１、２または３のいずれか一項に記載のロ
ッカーアーム用材料。