JPH0931594A - 高強度・低延性非調質鋼 - Google Patents
高強度・低延性非調質鋼Info
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- JPH0931594A JPH0931594A JP18559895A JP18559895A JPH0931594A JP H0931594 A JPH0931594 A JP H0931594A JP 18559895 A JP18559895 A JP 18559895A JP 18559895 A JP18559895 A JP 18559895A JP H0931594 A JPH0931594 A JP H0931594A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高い強度を有し、低延性で常温分割加工が可能
でその分割破面がフラットな脆性破面を呈する、コンロ
ッド用鋼として好適な鋼の提供。 【解決手段】Ｃ：０．２５〜０．７０％、Ｓｉ：０．１
〜１．５％、Ｍｎ：０．３〜２．０％、Ｐ：０．０１〜
０．１０％、Ｓ：０．０１〜０．１０％、Ｃｒ：０．０
２〜１．５０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％、Ｎｂ≦
０．１０％、Ｔｉ≦０．２０％、Ａｌ≦０．１００％、
Ｎ≦０．０３０％を含有し、残部はＦｅと不可避不純物
からなり、Ｓｉ（％）＋２Ｖ（％）−０．５≧０及びＣ
（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５＋５Ｃｒ
（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−０．８≧
０である高強度・低延性非調質鋼。Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、
Ｂ、Ｐｂのうちの１種以上を含有していても良い。
でその分割破面がフラットな脆性破面を呈する、コンロ
ッド用鋼として好適な鋼の提供。 【解決手段】Ｃ：０．２５〜０．７０％、Ｓｉ：０．１
〜１．５％、Ｍｎ：０．３〜２．０％、Ｐ：０．０１〜
０．１０％、Ｓ：０．０１〜０．１０％、Ｃｒ：０．０
２〜１．５０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％、Ｎｂ≦
０．１０％、Ｔｉ≦０．２０％、Ａｌ≦０．１００％、
Ｎ≦０．０３０％を含有し、残部はＦｅと不可避不純物
からなり、Ｓｉ（％）＋２Ｖ（％）−０．５≧０及びＣ
（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５＋５Ｃｒ
（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−０．８≧
０である高強度・低延性非調質鋼。Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、
Ｂ、Ｐｂのうちの１種以上を含有していても良い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度・低延性非
調質鋼に関し、より詳しくは、高い強度が要求されるも
のの延性は必要とせず、むしろ常温での冷間分割加工が
可能でその破断面がフラットな脆性破面を呈し、自動車
などのエンジンのコネクティングロッドやコネクティン
グロッドキャップ用の材料として好適な高強度・低延性
非調質鋼に関する。
調質鋼に関し、より詳しくは、高い強度が要求されるも
のの延性は必要とせず、むしろ常温での冷間分割加工が
可能でその破断面がフラットな脆性破面を呈し、自動車
などのエンジンのコネクティングロッドやコネクティン
グロッドキャップ用の材料として好適な高強度・低延性
非調質鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車などのエンジンの部品である図１
に示すコネクティングロッド（通称コンロッド）本体１
及びコネクティングロッドキャプ（通称コンロッドキャ
ップ）２は、従来両者を各々別の工程で熱間鍛造した
後、焼入れ焼戻しの調質処理を行い、次いで機械加工に
よってボルト穴の加工と仕上げ整形加工を施して製作
し、その後で両者をボルト３によって形状の複雑なクラ
ンクシャフトに結合・組み立てる方法が採られてきた。
に示すコネクティングロッド（通称コンロッド）本体１
及びコネクティングロッドキャプ（通称コンロッドキャ
ップ）２は、従来両者を各々別の工程で熱間鍛造した
後、焼入れ焼戻しの調質処理を行い、次いで機械加工に
よってボルト穴の加工と仕上げ整形加工を施して製作
し、その後で両者をボルト３によって形状の複雑なクラ
ンクシャフトに結合・組み立てる方法が採られてきた。
【０００３】しかしながら、最近、厳しい経済情勢を反
映して、各種自動車部品の製造コスト低減要求の動きが
極めて活発化しており、この動きはエンジン部品におい
ても例外ではなくなってきている。
映して、各種自動車部品の製造コスト低減要求の動きが
極めて活発化しており、この動きはエンジン部品におい
ても例外ではなくなってきている。
【０００４】このため、前記のコネクティングロッド本
体１及びコネクティングロッドキャプ２に関しては、製
造コスト低減対策として、両者を熱間鍛造にて一体成形
しこれに焼入れ焼戻しの熱処理を施すか、あるいは熱間
鍛造後放冷し、その後でコネクティングロッド本体１及
びコネクティングロッドキャプ２に分割し、次いでボル
ト穴の加工を行うだけで、すなわち接合部（接合面どう
し）に対する仕上げ整形のための機械加工は施すことな
く、ボルト３でクランクシャフトに結合して組み立てる
という方法が検討されている。
体１及びコネクティングロッドキャプ２に関しては、製
造コスト低減対策として、両者を熱間鍛造にて一体成形
しこれに焼入れ焼戻しの熱処理を施すか、あるいは熱間
鍛造後放冷し、その後でコネクティングロッド本体１及
びコネクティングロッドキャプ２に分割し、次いでボル
ト穴の加工を行うだけで、すなわち接合部（接合面どう
し）に対する仕上げ整形のための機械加工は施すことな
く、ボルト３でクランクシャフトに結合して組み立てる
という方法が検討されている。
【０００５】上記の一体成形したコネクティングロッド
本体１及びコネクティングロッドキャプ２を分割する方
法としては、例えば治具を挿入することによって図１中
に矢印で示した方向に働く力を与えて分割する方法が考
えられる。この方法ではコネクティングロッド本体１及
びコネクティングロッドキャプ２に分割した分割面をフ
ラットにすることが極めて重要となる。
本体１及びコネクティングロッドキャプ２を分割する方
法としては、例えば治具を挿入することによって図１中
に矢印で示した方向に働く力を与えて分割する方法が考
えられる。この方法ではコネクティングロッド本体１及
びコネクティングロッドキャプ２に分割した分割面をフ
ラットにすることが極めて重要となる。
【０００６】しかしながら、従来使用されてきた鋼（Ｊ
ＩＳ規格のＳ４５ＣやＳ４８Ｃ相当鋼など）をそのまま
用いて熱間鍛造で一体成形し、その後常温でコネクティ
ングロッド本体１及びコネクティングロッドキャプ２に
分割すると、分割面がアメやガムを千切ったような所謂
「延性破断面」となってフラットな「脆性破面」が得ら
れず、機械加工による仕上げ整形加工を行わなければな
らないという問題がある。上記の分割を低温（例えば液
体窒素温度）で行えば脆性破壊が生じて容易にフラット
な脆性破面が得られるが、大量の製品が流れる実操業ラ
インにおいて低温状態とすることは技術的に容易ではな
く、更に設備を建設し維持する費用が嵩むため必ずしも
コスト低減には結びつかないといった問題がある。
ＩＳ規格のＳ４５ＣやＳ４８Ｃ相当鋼など）をそのまま
用いて熱間鍛造で一体成形し、その後常温でコネクティ
ングロッド本体１及びコネクティングロッドキャプ２に
分割すると、分割面がアメやガムを千切ったような所謂
「延性破断面」となってフラットな「脆性破面」が得ら
れず、機械加工による仕上げ整形加工を行わなければな
らないという問題がある。上記の分割を低温（例えば液
体窒素温度）で行えば脆性破壊が生じて容易にフラット
な脆性破面が得られるが、大量の製品が流れる実操業ラ
インにおいて低温状態とすることは技術的に容易ではな
く、更に設備を建設し維持する費用が嵩むため必ずしも
コスト低減には結びつかないといった問題がある。
【０００７】一方、熱間鍛造で一体成形した後の熱処理
はコストが嵩むため、熱処理を省略できる新しいタイプ
の鋼に対する要望も生じている。
はコストが嵩むため、熱処理を省略できる新しいタイプ
の鋼に対する要望も生じている。
【０００８】熱間圧延や熱間鍛造後に行う熱処理として
の調質処理を省略できる非調質鋼としては、例えば特開
平５−１９５１４０号公報に「非調質高強度鋼」が提案
されている。しかし、この公報に記載された非調質鋼
は、連続鋳造時にブルーム表面に生ずる割れを防止した
タイプの高強度非調質鋼である。そのため、上記の提案
鋼をコネクティングロッド本体１及びコネクティングロ
ッドキャプ２用鋼として用いた場合、所望の強度は得ら
れるものの、前記した一体成形した後でコネクティング
ロッド本体１及びコネクティングロッドキャプ２に常温
で分割する方法に対しては、延性が大き過ぎて脆性破面
が得られない。従って、機械加工による仕上げ整形加工
を行う必要がある。
の調質処理を省略できる非調質鋼としては、例えば特開
平５−１９５１４０号公報に「非調質高強度鋼」が提案
されている。しかし、この公報に記載された非調質鋼
は、連続鋳造時にブルーム表面に生ずる割れを防止した
タイプの高強度非調質鋼である。そのため、上記の提案
鋼をコネクティングロッド本体１及びコネクティングロ
ッドキャプ２用鋼として用いた場合、所望の強度は得ら
れるものの、前記した一体成形した後でコネクティング
ロッド本体１及びコネクティングロッドキャプ２に常温
で分割する方法に対しては、延性が大き過ぎて脆性破面
が得られない。従って、機械加工による仕上げ整形加工
を行う必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みなされたもので、引張強度は従来鋼と同等以上であ
って、且つ熱間鍛造した一体成形材を前記したような方
法によって常温で分割した時の破面が、フラットな脆性
破面を呈する高強度・低延性非調質鋼の提供を課題とす
る。
鑑みなされたもので、引張強度は従来鋼と同等以上であ
って、且つ熱間鍛造した一体成形材を前記したような方
法によって常温で分割した時の破面が、フラットな脆性
破面を呈する高強度・低延性非調質鋼の提供を課題とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するため種々検討を重ねた結果、下記の知見を得
た。
を解決するため種々検討を重ねた結果、下記の知見を得
た。
【００１１】固溶強化によってフェライトを強化する
ことが知られているＳｉ及び析出強化によってフェライ
トを強化することが知られているＶは、各々単独に添加
した場合には鋼の破壊形態に及ぼす影響は小さい。しか
し、適正量のＳｉとＶを同時に添加すると延性を大きく
低下させて、鋼の脆性破壊を著しく促進させる。
ことが知られているＳｉ及び析出強化によってフェライ
トを強化することが知られているＶは、各々単独に添加
した場合には鋼の破壊形態に及ぼす影響は小さい。しか
し、適正量のＳｉとＶを同時に添加すると延性を大きく
低下させて、鋼の脆性破壊を著しく促進させる。
【００１２】上記のＳｉとＶの複合添加効果の発現に
は、０．１％以上のＳｉと０．０５％以上のＶを含有
し、且つｆｎ１＝Ｓｉ（％）＋２Ｖ（％）−０．５の値
を０以上にすることが必要である。
は、０．１％以上のＳｉと０．０５％以上のＶを含有
し、且つｆｎ１＝Ｓｉ（％）＋２Ｖ（％）−０．５の値
を０以上にすることが必要である。
【００１３】上記のｆｎ１≧０を満たし、且つ常温引
張試験した時の鋼材の伸び値が１０％以下の場合に、熱
間鍛造した一体成形材の常温分割面はフラットな脆性破
面となる。
張試験した時の鋼材の伸び値が１０％以下の場合に、熱
間鍛造した一体成形材の常温分割面はフラットな脆性破
面となる。
【００１４】鋼の化学成分が特定の条件範囲にある
時、非調質鋼の引張強度は下記ｆｎ２で整理でき、この
値が０以上の場合に８００ＭＰａ以上の引張強度が得ら
れる。
時、非調質鋼の引張強度は下記ｆｎ２で整理でき、この
値が０以上の場合に８００ＭＰａ以上の引張強度が得ら
れる。
【００１５】ｆｎ２＝Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍ
ｎ（％）／５＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ
（％）／７−０．８ 鋼の化学成分を厳密に制御した上で、上記のｆｎ１
≧０と常温引張試験した時の鋼材の伸び値≦１０％、並
びにのｆｎ２≧０の条件を満足できれば、常温での分
割でフラットな脆性破面となり、且つ高強度が得られる
ので、前記した新しいプロセスによって所望強度である
８００ＭＰａ以上の引張強度を有するコネクティングロ
ッド本体１及びコネクティングロッドキャプ２を製造す
ることができる。
ｎ（％）／５＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ
（％）／７−０．８ 鋼の化学成分を厳密に制御した上で、上記のｆｎ１
≧０と常温引張試験した時の鋼材の伸び値≦１０％、並
びにのｆｎ２≧０の条件を満足できれば、常温での分
割でフラットな脆性破面となり、且つ高強度が得られる
ので、前記した新しいプロセスによって所望強度である
８００ＭＰａ以上の引張強度を有するコネクティングロ
ッド本体１及びコネクティングロッドキャプ２を製造す
ることができる。
【００１６】上記知見に基づく本発明は、下記（１）〜
（４）の高強度・低延性非調質鋼を要旨とする。
（４）の高強度・低延性非調質鋼を要旨とする。
【００１７】（１）重量％で、Ｃ：０．２５〜０．７０
％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．３〜２．０
％、Ｐ：０．０１〜０．１０％、Ｓ：０．０１〜０．１
０％、Ｃｒ：０．０２〜１．５０％、Ｖ：０．０５〜
０．５０％、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．２０％
以下、Ａｌ：０．１００％以下、Ｎ：０．０３０％以下
を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、且つ
前記したｆｎ１≧０及びｆｎ２≧０であることを特徴と
する高強度・低延性非調質鋼。
％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．３〜２．０
％、Ｐ：０．０１〜０．１０％、Ｓ：０．０１〜０．１
０％、Ｃｒ：０．０２〜１．５０％、Ｖ：０．０５〜
０．５０％、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．２０％
以下、Ａｌ：０．１００％以下、Ｎ：０．０３０％以下
を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、且つ
前記したｆｎ１≧０及びｆｎ２≧０であることを特徴と
する高強度・低延性非調質鋼。
【００１８】（２）上記（１）に記載の成分に加えて更
に、重量％で、０．０１〜０．２％のＣｕ、０．０１〜
０．５％のＮｉ、０．０１〜０．５０％のＭｏ及び０．
０００３〜０．０１００％のＢのうちの１種以上を含有
し、且つ前記したｆｎ１≧０及びｆｎ２≧０であること
を特徴とする高強度・低延性非調質鋼。
に、重量％で、０．０１〜０．２％のＣｕ、０．０１〜
０．５％のＮｉ、０．０１〜０．５０％のＭｏ及び０．
０００３〜０．０１００％のＢのうちの１種以上を含有
し、且つ前記したｆｎ１≧０及びｆｎ２≧０であること
を特徴とする高強度・低延性非調質鋼。
【００１９】（３）上記（１）に記載の成分に加えて更
に、重量％で、０．０１〜０．３０％のＰｂを含有し、
且つ前記したｆｎ１≧０及びｆｎ２≧０であることを特
徴とする高強度・低延性非調質鋼。
に、重量％で、０．０１〜０．３０％のＰｂを含有し、
且つ前記したｆｎ１≧０及びｆｎ２≧０であることを特
徴とする高強度・低延性非調質鋼。
【００２０】（４）上記（１）に記載の成分に加えて更
に、重量％で、０．０１〜０．２％のＣｕ、０．０１〜
０．５％のＮｉ、０．０１〜０．５０％のＭｏ及び０．
０００３〜０．０１００％のＢのうちの１種以上、並び
に０．０１〜０．３０％のＰｂを含有し、且つ前記した
ｆｎ１≧０及びｆｎ２≧０であることを特徴とする高強
度・低延性非調質鋼。
に、重量％で、０．０１〜０．２％のＣｕ、０．０１〜
０．５％のＮｉ、０．０１〜０．５０％のＭｏ及び０．
０００３〜０．０１００％のＢのうちの１種以上、並び
に０．０１〜０．３０％のＰｂを含有し、且つ前記した
ｆｎ１≧０及びｆｎ２≧０であることを特徴とする高強
度・低延性非調質鋼。
【００２１】以下に、本発明における鋼の化学組成を上
記のように限定する理由について説明する。なお、
「％」は「重量％」を意味する。
記のように限定する理由について説明する。なお、
「％」は「重量％」を意味する。
【００２２】Ｃ：Ｃは鋼に所望の静的強度を付与するの
に必要な元素であるが、反面熱間鍛造性を低下させる元
素でもある。最低限の静的強度（引張強度で８００ＭＰ
ａ以上）を得るには、０．２５％以上が必要である。一
方、０．７０％を超えて含有させると、熱間鍛造性が低
下し、熱間での鍛造時に割れを生じ易くなる。従って、
Ｃの含有量は、０．２５％〜０．７０％とした。
に必要な元素であるが、反面熱間鍛造性を低下させる元
素でもある。最低限の静的強度（引張強度で８００ＭＰ
ａ以上）を得るには、０．２５％以上が必要である。一
方、０．７０％を超えて含有させると、熱間鍛造性が低
下し、熱間での鍛造時に割れを生じ易くなる。従って、
Ｃの含有量は、０．２５％〜０．７０％とした。
【００２３】Ｓｉ：Ｓｉは鋼の脱酸を促進するととも
に、フェライト中に固溶してフェライトを強化する作用
がある。更に、後述するＶと共に適正量を複合添加すれ
ば、延性を大きく低下させて脆性破壊を促進する効果も
有する。これらの効果を確実に得るには、Ｓｉは０．１
％以上の含有量とする必要がある。しかし、その含有量
が１．５％を超えると熱間鍛造性が低下し、熱間での鍛
造時に割れを生じ易くなる。従って、Ｓｉの含有量を
０．１〜１．５％とした。
に、フェライト中に固溶してフェライトを強化する作用
がある。更に、後述するＶと共に適正量を複合添加すれ
ば、延性を大きく低下させて脆性破壊を促進する効果も
有する。これらの効果を確実に得るには、Ｓｉは０．１
％以上の含有量とする必要がある。しかし、その含有量
が１．５％を超えると熱間鍛造性が低下し、熱間での鍛
造時に割れを生じ易くなる。従って、Ｓｉの含有量を
０．１〜１．５％とした。
【００２４】Ｍｎ：Ｍｎは脱酸に必要であるとともに、
焼入れ性を高めて静的強度を向上させる作用がある。し
かし、その含有量が０．３％未満では所望の効果が得ら
れず、２．０％を超えると熱間鍛造性が劣化するように
なるので、その含有量を０．３〜２．０％とした。
焼入れ性を高めて静的強度を向上させる作用がある。し
かし、その含有量が０．３％未満では所望の効果が得ら
れず、２．０％を超えると熱間鍛造性が劣化するように
なるので、その含有量を０．３〜２．０％とした。
【００２５】Ｐ：Ｐは粒界脆化を引き起こし延性を低下
させる作用があるので、前記したような常温での分割方
法でフラットな脆性破面を得るのに有効である。この効
果を確実に得るために、Ｐは０．０１％以上の含有量と
する必要がある。しかし、その含有量が０．１０％を超
えると熱間鍛造性が著しく劣化する。従って、Ｐの含有
量を０．０１〜０．１０％とした。
させる作用があるので、前記したような常温での分割方
法でフラットな脆性破面を得るのに有効である。この効
果を確実に得るために、Ｐは０．０１％以上の含有量と
する必要がある。しかし、その含有量が０．１０％を超
えると熱間鍛造性が著しく劣化する。従って、Ｐの含有
量を０．０１〜０．１０％とした。
【００２６】Ｓ：Ｓも粒界脆化を引き起こし延性を低下
させる作用があるので、Ｐと同様に前記したような常温
での分割方法でフラットな脆性破面を得るのに有効であ
る。また、Ｓにはボルト穴加工時の切削性を向上させる
作用がある。しかし、その含有量が０．０１％未満では
所望の効果が得られず、一方０．１０％を超えると熱間
鍛造性が著しく劣化するようになる。従って、Ｓの含有
量を０．０１〜０．１０％とした。
させる作用があるので、Ｐと同様に前記したような常温
での分割方法でフラットな脆性破面を得るのに有効であ
る。また、Ｓにはボルト穴加工時の切削性を向上させる
作用がある。しかし、その含有量が０．０１％未満では
所望の効果が得られず、一方０．１０％を超えると熱間
鍛造性が著しく劣化するようになる。従って、Ｓの含有
量を０．０１〜０．１０％とした。
【００２７】Ｃｒ：Ｃｒは焼入れ性を向上させるととも
に、静的強度を向上させる効果がある。しかし、その含
有量が０．０２％未満では所望の効果が得られず、１．
５０％を超えて含有してもその効果は飽和し、コストの
みが上昇し経済性を損うことになるので、その含有量を
０．０２〜１．５０％とした。
に、静的強度を向上させる効果がある。しかし、その含
有量が０．０２％未満では所望の効果が得られず、１．
５０％を超えて含有してもその効果は飽和し、コストの
みが上昇し経済性を損うことになるので、その含有量を
０．０２〜１．５０％とした。
【００２８】Ｖ：Ｖは（炭）窒化物を生成して結晶粒を
微細化する効果を有すると共に、前述のＳｉと複合添加
すれば延性を著しく低下させて脆性破壊を促進する作用
がある。
微細化する効果を有すると共に、前述のＳｉと複合添加
すれば延性を著しく低下させて脆性破壊を促進する作用
がある。
【００２９】しかし、その含有量が０．０５％未満では
添加効果に乏しく、一方、０．５０％を超えて含有する
と鋼の熱間加工性が低下する。従って、Ｖの含有量を
０．０５〜０．５０％とした。
添加効果に乏しく、一方、０．５０％を超えて含有する
と鋼の熱間加工性が低下する。従って、Ｖの含有量を
０．０５〜０．５０％とした。
【００３０】Ｎｂ：Ｎｂは添加しなくても良い。添加す
れば（炭）窒化物を生成して結晶粒を微細化する効果を
有する。この効果を確実に得るには、Ｎｂは０．００３
％以上の含有量とすることが望ましい。しかし、０．１
０％を超えて含有すると鋼の熱間加工性が大きく低下す
るようになる。従って、Ｎｂの含有量は０．１０％以下
とした。
れば（炭）窒化物を生成して結晶粒を微細化する効果を
有する。この効果を確実に得るには、Ｎｂは０．００３
％以上の含有量とすることが望ましい。しかし、０．１
０％を超えて含有すると鋼の熱間加工性が大きく低下す
るようになる。従って、Ｎｂの含有量は０．１０％以下
とした。
【００３１】Ｔｉ：Ｔｉも添加しなくても良い。添加す
れば（炭）窒化物を生成して結晶粒を微細化する効果を
有する。この効果を確実に得るには、Ｔｉは０．００５
％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、０．２
０％を超えて含有すると巨大なＴｉＮが生成して熱間加
工時に割れを生じ易くなる。従って、Ｔｉ含有量の上限
を０．２０％とした。
れば（炭）窒化物を生成して結晶粒を微細化する効果を
有する。この効果を確実に得るには、Ｔｉは０．００５
％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、０．２
０％を超えて含有すると巨大なＴｉＮが生成して熱間加
工時に割れを生じ易くなる。従って、Ｔｉ含有量の上限
を０．２０％とした。
【００３２】Ａｌ：Ａｌは添加しなくても良い。添加す
れば鋼の脱酸の安定化及び均質化を図るとともに、窒化
物を生成して結晶粒を微細化する作用を有する。これら
の効果を確実に得るには、Ａｌは０．００５％以上の含
有量とすることが望ましい。しかし、０．１００％を超
えて含有すると酸化物系の介在物が著しく増加して、熱
間加工時に割れを生じ易くなる。従って、Ａｌの含有量
を０．１００％以下とした。
れば鋼の脱酸の安定化及び均質化を図るとともに、窒化
物を生成して結晶粒を微細化する作用を有する。これら
の効果を確実に得るには、Ａｌは０．００５％以上の含
有量とすることが望ましい。しかし、０．１００％を超
えて含有すると酸化物系の介在物が著しく増加して、熱
間加工時に割れを生じ易くなる。従って、Ａｌの含有量
を０．１００％以下とした。
【００３３】Ｎ：Ｎは含有させなくても良い。含有させ
れば上記Ａｌ、Ｔｉ及びＮｂなどと窒化物や炭窒化物を
生成して結晶粒を微細化する作用を有する。又、フリー
の固溶Ｎには脆性破壊を促進する作用がある。これらの
効果を確実に得るには、Ｎは０．００３０％以上の含有
量とすることが望ましい。しかし、０．０３０％を超え
て含有させることは技術的に困難でありコストアップに
つながる。従って、Ｎ含有量の上限を０．０３０％とし
た ｆｎ１：０．１％以上のＳｉと０．０５％以上のＶを複
合添加した時の延性を大きく低下させる効果は前記ｆｎ
１で整理でき、この値が０以上の場合に脆性破壊が促進
される。そしてｆｎ１≧０、且つ常温引張試験した時の
鋼材の伸び値が１０％以下の場合に、熱間鍛造した一体
成形材の常温分割破面がフラットな脆性破面となって、
前記したような新しいプロセスによって、所望強度であ
る８００ＭＰａ以上の引張強度を有するコネクティング
ロッド本体及びコネクティングロッドキャプを製造する
ことができる。従って、ｆｎ１≧０とする。
れば上記Ａｌ、Ｔｉ及びＮｂなどと窒化物や炭窒化物を
生成して結晶粒を微細化する作用を有する。又、フリー
の固溶Ｎには脆性破壊を促進する作用がある。これらの
効果を確実に得るには、Ｎは０．００３０％以上の含有
量とすることが望ましい。しかし、０．０３０％を超え
て含有させることは技術的に困難でありコストアップに
つながる。従って、Ｎ含有量の上限を０．０３０％とし
た ｆｎ１：０．１％以上のＳｉと０．０５％以上のＶを複
合添加した時の延性を大きく低下させる効果は前記ｆｎ
１で整理でき、この値が０以上の場合に脆性破壊が促進
される。そしてｆｎ１≧０、且つ常温引張試験した時の
鋼材の伸び値が１０％以下の場合に、熱間鍛造した一体
成形材の常温分割破面がフラットな脆性破面となって、
前記したような新しいプロセスによって、所望強度であ
る８００ＭＰａ以上の引張強度を有するコネクティング
ロッド本体及びコネクティングロッドキャプを製造する
ことができる。従って、ｆｎ１≧０とする。
【００３４】ｆｎ２：鋼の化学成分を厳密に制御し、且
つ前記ｆｎ２の値を０以上とした場合に始めて、コネク
ティングロッド本体及びコネクティングロッドキャプと
して必要な８００ＭＰａ以上の引張強度を非調質鋼に付
与できる。従って、ｆｎ２≧０とする。
つ前記ｆｎ２の値を０以上とした場合に始めて、コネク
ティングロッド本体及びコネクティングロッドキャプと
して必要な８００ＭＰａ以上の引張強度を非調質鋼に付
与できる。従って、ｆｎ２≧０とする。
【００３５】本発明の高強度・低延性非調質鋼には、上
記の成分に加えて、更にＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｂのうちの
１種以上及び／又はＰｂを含んでいても良い。これらの
合金元素の作用効果と望ましい含有量は下記のとおりで
ある。
記の成分に加えて、更にＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｂのうちの
１種以上及び／又はＰｂを含んでいても良い。これらの
合金元素の作用効果と望ましい含有量は下記のとおりで
ある。
【００３６】Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｂ：Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ
及びＢは鋼の焼入れ性を高めて静的強度を向上させる効
果を有する。従って、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＢは必要に
応じてその１種以上を添加しても良い。しかし、Ｃｕの
場合には０．０１％未満の含有量では所望の効果が得ら
れず、０．２％を超えて含有すると熱間加工性の劣化を
もたらし、熱間圧延時や熱間鍛造時に割れの発生を招
く。一方、Ｎｉの場合には、０．０１％未満の含有量で
は所望の効果が得られず、０．５％を超えて含有すると
延性と靭性の増加をきたして、フラットな脆性破面が得
られなくなる。又、Ｍｏの場合には、０．０１％未満の
含有量では所望の効果が得られず、０．５０％を超えて
含有させてもその効果は飽和し、コストのみが上昇し経
済性を損うことになる。更に、Ｂの場合には０．０００
３％未満の含有量では所望の効果が得られず、０．０１
００％を超えて含有すると焼入れ性向上効果が飽和する
ばかりか、熱間鍛造性が著しく劣化するようになる。従
って、これらの合金元素を１種以上添加する場合には、
Ｃｕ：０．０１〜０．２％、Ｎｉ：０．０１〜０．５
％、Ｍｏ：０．０１〜０．５０％及びＢ：０．０００３
〜０．０１００％の含有量とするのが良い。
及びＢは鋼の焼入れ性を高めて静的強度を向上させる効
果を有する。従って、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＢは必要に
応じてその１種以上を添加しても良い。しかし、Ｃｕの
場合には０．０１％未満の含有量では所望の効果が得ら
れず、０．２％を超えて含有すると熱間加工性の劣化を
もたらし、熱間圧延時や熱間鍛造時に割れの発生を招
く。一方、Ｎｉの場合には、０．０１％未満の含有量で
は所望の効果が得られず、０．５％を超えて含有すると
延性と靭性の増加をきたして、フラットな脆性破面が得
られなくなる。又、Ｍｏの場合には、０．０１％未満の
含有量では所望の効果が得られず、０．５０％を超えて
含有させてもその効果は飽和し、コストのみが上昇し経
済性を損うことになる。更に、Ｂの場合には０．０００
３％未満の含有量では所望の効果が得られず、０．０１
００％を超えて含有すると焼入れ性向上効果が飽和する
ばかりか、熱間鍛造性が著しく劣化するようになる。従
って、これらの合金元素を１種以上添加する場合には、
Ｃｕ：０．０１〜０．２％、Ｎｉ：０．０１〜０．５
％、Ｍｏ：０．０１〜０．５０％及びＢ：０．０００３
〜０．０１００％の含有量とするのが良い。
【００３７】Ｐｂ：Ｐｂはボルト穴加工時の切削性を向
上させる効果を有する。従って、Ｐｂは必要に応じて添
加しても良い。しかし、０．０１％未満の含有量では所
望の効果が得られず、０．３０％を超えて含有すると熱
間加工性の劣化をもたらし熱間圧延時や熱間鍛造時に割
れの発生を招く。従って、Ｐｂを添加する場合には、
０．０１〜０．３０％の含有量とするのが良い。
上させる効果を有する。従って、Ｐｂは必要に応じて添
加しても良い。しかし、０．０１％未満の含有量では所
望の効果が得られず、０．３０％を超えて含有すると熱
間加工性の劣化をもたらし熱間圧延時や熱間鍛造時に割
れの発生を招く。従って、Ｐｂを添加する場合には、
０．０１〜０．３０％の含有量とするのが良い。
【００３８】
【発明の実施の形態】前記の化学組成を有する鋼は通常
の方法で溶製された後、例えば、通常の方法による熱間
での圧延及び鍛造によって、コネクティングロッド本体
１とコネクティングロッドキャプ２がつながった一体物
に成形される。その後、コネクティングロッド本体１及
びコネクティングロッドキャプ２に前記したような方法
によって常温で分割され、次いで、ボルト穴加工を施さ
れ、ボルト３でクランクシャフトに結合されて組み立て
られる。
の方法で溶製された後、例えば、通常の方法による熱間
での圧延及び鍛造によって、コネクティングロッド本体
１とコネクティングロッドキャプ２がつながった一体物
に成形される。その後、コネクティングロッド本体１及
びコネクティングロッドキャプ２に前記したような方法
によって常温で分割され、次いで、ボルト穴加工を施さ
れ、ボルト３でクランクシャフトに結合されて組み立て
られる。
【００３９】
【実施例】表１〜４に示す化学組成を有する鋼を通常の
方法により試験炉を用いて真空溶製した。表１、２にお
ける鋼１〜１５は本発明鋼であり、表３、４における鋼
１６〜３４は成分のいずれかが本発明で規定する含有量
の範囲から外れた比較鋼である。
方法により試験炉を用いて真空溶製した。表１、２にお
ける鋼１〜１５は本発明鋼であり、表３、４における鋼
１６〜３４は成分のいずれかが本発明で規定する含有量
の範囲から外れた比較鋼である。
【００４０】次いで、これらの本発明鋼及び比較鋼を通
常の方法によって鋼片となした後、１２５０℃に加熱し
てから１２００〜９５０℃の温度で直径３０ｍｍの丸棒
に熱間鍛造し、その後常温まで空冷した。
常の方法によって鋼片となした後、１２５０℃に加熱し
てから１２００〜９５０℃の温度で直径３０ｍｍの丸棒
に熱間鍛造し、その後常温まで空冷した。
【００４１】こうして得られた熱間鍛造ままの丸棒から
ＪＩＳ４号試験片を切り出し、常温で引張試験を行っ
た。更に、常温引張試験後の破面の状態を走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察した。
ＪＩＳ４号試験片を切り出し、常温で引張試験を行っ
た。更に、常温引張試験後の破面の状態を走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察した。
【００４２】なお、３０ｍｍに熱間鍛造した丸棒の表面
は目視で観察して鍛造割れの有無を確認した。
は目視で観察して鍛造割れの有無を確認した。
【００４３】常温引張試験結果、破面観察結果及び鍛造
割れ確認結果を表５、６に示す。
割れ確認結果を表５、６に示す。
【００４４】本発明鋼である鋼１〜１５にあっては、い
ずれも鍛造割れを生ずることもなく、所望の８００ＭＰ
ａ以上の引張強度と１０％以下の伸びとが得られてお
り、常温引張試験後の破面はすべてフラットな脆性破面
であった（表５参照）。
ずれも鍛造割れを生ずることもなく、所望の８００ＭＰ
ａ以上の引張強度と１０％以下の伸びとが得られてお
り、常温引張試験後の破面はすべてフラットな脆性破面
であった（表５参照）。
【００４５】これに対して、成分のいずれかが本発明で
規定する含有量の範囲から外れた比較鋼のうち、Ｃ量、
Ｍｎ量とｆｎ２の値がそれぞれ規定値から低目に外れた
鋼１６、２０と３３及び３４では引張強度が８００ＭＰ
ａに達していない。
規定する含有量の範囲から外れた比較鋼のうち、Ｃ量、
Ｍｎ量とｆｎ２の値がそれぞれ規定値から低目に外れた
鋼１６、２０と３３及び３４では引張強度が８００ＭＰ
ａに達していない。
【００４６】又、Ｃ量、Ｓｉ量、Ｍｎ量、Ｐ量、Ｓ量、
Ｃｕ量、Ａｌ量、Ｎｂ量、Ｔｉ量、Ｖ量及びＰｂ量がそ
れぞれ規定値に対して高目に外れた鋼１７、１９、２
１、２２、２３、２４、２６、２７、２８、３０及び３
１には熱間での鍛造割れが認められた。
Ｃｕ量、Ａｌ量、Ｎｂ量、Ｔｉ量、Ｖ量及びＰｂ量がそ
れぞれ規定値に対して高目に外れた鋼１７、１９、２
１、２２、２３、２４、２６、２７、２８、３０及び３
１には熱間での鍛造割れが認められた。
【００４７】更に、Ｓｉ量、Ｖ量とｆｎ１の値が規定値
から低めに外れた鋼１８、２９、３２と３４、並びにＮ
ｉ量が規定値から高めに外れた鋼２５は常温伸びが１０
％を超えるため、常温引張試験後の破面はすべて延性破
面であった。（以上、表６参照）。
から低めに外れた鋼１８、２９、３２と３４、並びにＮ
ｉ量が規定値から高めに外れた鋼２５は常温伸びが１０
％を超えるため、常温引張試験後の破面はすべて延性破
面であった。（以上、表６参照）。
【００４８】前記の表１及び表２に記載した本発明鋼で
ある鋼１、５、１０、及び１５を素材として通常の熱間
鍛造法によって、コネクティングロッド本体１とコネク
ティングロッドキャプ２がつながった一体物を各々２０
体ずつ熱間成形した。次いで、前記した方法によって常
温でコネクティングロッド本体１及びコネクティングロ
ッドキャプ２への分割テストを行った。この結果、各鋼
とも２０体すべてにフラットな脆性破面が得られ、機械
加工による仕上げ整形なしで使用できることが分かっ
た。
ある鋼１、５、１０、及び１５を素材として通常の熱間
鍛造法によって、コネクティングロッド本体１とコネク
ティングロッドキャプ２がつながった一体物を各々２０
体ずつ熱間成形した。次いで、前記した方法によって常
温でコネクティングロッド本体１及びコネクティングロ
ッドキャプ２への分割テストを行った。この結果、各鋼
とも２０体すべてにフラットな脆性破面が得られ、機械
加工による仕上げ整形なしで使用できることが分かっ
た。
【００４９】
【表１】
【００５０】
【表２】
【００５１】
【表３】
【００５２】
【表４】
【００５３】
【表５】
【００５４】
【表６】
【００５５】
【発明の効果】本発明による高強度・低延性非調質鋼を
用いれば、コネクティングロッド本体及びコネクティン
グロッドキャプをコストの低い新プロセスで製造するこ
とが可能で、産業上の効果は大きい。
用いれば、コネクティングロッド本体及びコネクティン
グロッドキャプをコストの低い新プロセスで製造するこ
とが可能で、産業上の効果は大きい。
【００５６】なお、本発明鋼は低延性であるため照明弾
などの弾体材料としても利用することができる。
などの弾体材料としても利用することができる。
【図１】コネクティングロッドの詳細を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】重量％で、Ｃ：０．２５〜０．７０％、Ｓ
ｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．３〜２．０％、Ｐ：
０．０１〜０．１０％、Ｓ：０．０１〜０．１０％、Ｃ
ｒ：０．０２〜１．５０％、Ｖ：０．０５〜０．５０
％、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．２０％以下、Ａ
ｌ：０．１００％以下、Ｎ：０．０３０％以下を含有
し、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、且つｆｎ１
≧０及びｆｎ２≧０であることを特徴とする高強度・低
延性非調質鋼。但し、 ｆｎ１＝Ｓｉ（％）＋２Ｖ（％）−０．５、 ｆｎ２＝Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５
＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−
０．８ - 【請求項２】請求項１に記載の成分に加えて更に、重量
％で、０．０１〜０．２％のＣｕ、０．０１〜０．５％
のＮｉ、０．０１〜０．５０％のＭｏ及び０．０００３
〜０．０１００％のＢのうちの１種以上を含有し、且つ
ｆｎ１≧０及びｆｎ２≧０であることを特徴とする高強
度・低延性非調質鋼。但し、 ｆｎ１＝Ｓｉ（％）＋２Ｖ（％）−０．５、 ｆｎ２＝Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５
＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−
０．８ - 【請求項３】請求項１に記載の成分に加えて更に、重量
％で、０．０１〜０．３０％のＰｂを含有し、且つｆｎ
１≧０及びｆｎ２≧０であることを特徴とする高強度・
低延性非調質鋼。但し、 ｆｎ１＝Ｓｉ（％）＋２Ｖ（％）−０．５、 ｆｎ２＝Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５
＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−
０．８ - 【請求項４】請求項１に記載の成分に加えて更に、重量
％で、０．０１〜０．２％のＣｕ、０．０１〜０．５％
のＮｉ、０．０１〜０．５０％のＭｏ及び０．０００３
〜０．０１００％のＢのうちの１種以上、並びに０．０
１〜０．３０％のＰｂを含有し、且つｆｎ１≧０及びｆ
ｎ２≧０であることを特徴とする高強度・低延性非調質
鋼。但し、 ｆｎ１＝Ｓｉ（％）＋２Ｖ（％）−０．５、 ｆｎ２＝Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５
＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−
０．８
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18559895A JPH0931594A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 高強度・低延性非調質鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18559895A JPH0931594A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 高強度・低延性非調質鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0931594A true JPH0931594A (ja) | 1997-02-04 |
Family
ID=16173609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18559895A Pending JPH0931594A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 高強度・低延性非調質鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0931594A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0856590A3 (en) * | 1997-02-04 | 1998-10-21 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | High strength non-thermal refining steel for hot forging and method for separating hot forging made of the non-thermal refining steel |
| US5993571A (en) * | 1997-11-18 | 1999-11-30 | Isuzu Motors Limited And Nippon Steel Corporation | Steel for machine structural use and machine parts made from such steel |
| EP0924440A3 (de) * | 1997-11-21 | 2000-04-19 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 | Geschmiedetes Pleuel für Hubkolbenmaschinen aus Kohlenstoffstahl mit bruchgetrenntem Lagerdeckel |
| US8152939B2 (en) | 2003-03-18 | 2012-04-10 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Non-heat treated connecting rod and method of manufacturing the same |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP18559895A patent/JPH0931594A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0856590A3 (en) * | 1997-02-04 | 1998-10-21 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | High strength non-thermal refining steel for hot forging and method for separating hot forging made of the non-thermal refining steel |
| US5993571A (en) * | 1997-11-18 | 1999-11-30 | Isuzu Motors Limited And Nippon Steel Corporation | Steel for machine structural use and machine parts made from such steel |
| DE19853259B4 (de) * | 1997-11-18 | 2005-03-17 | Isuzu Motors Ltd. | Stahl für die Verwendung in Maschinenstrukturen und aus derartigem Stahl hergestellte Maschinenteile |
| EP0924440A3 (de) * | 1997-11-21 | 2000-04-19 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 | Geschmiedetes Pleuel für Hubkolbenmaschinen aus Kohlenstoffstahl mit bruchgetrenntem Lagerdeckel |
| US8152939B2 (en) | 2003-03-18 | 2012-04-10 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Non-heat treated connecting rod and method of manufacturing the same |
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