CN107107701B - 稳定器 - Google Patents

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Abstract

本发明的稳定器(1)，使用实心结构的金属棒形成，用于控制左右车轮的位移，其中，在车宽方向上延伸设置并扭转变形的扭转部(1a)的直径是10～32mm，具有至少含有C：0.15质量％以上且0.39质量％以下、以及Mn、B和Fe的化学成分，并且其金属组织的90％以上具有马氏体组织。

Description

稳定器
技术领域
本发明涉及一种实心结构的稳定器。
背景技术
汽车等车辆具备用于抑制车轮的上下偏移导致的车身侧倾的车辆稳定器(稳定杆或防倾杆)。通常，车辆稳定器由具备在车宽方向上延伸的扭转部和朝着车辆的前后方向弯曲成形的左右一对臂部并大致呈U字形的棒体构成。在车辆中，通过将各臂部的前端分别连接到车轮的悬架装置上、并将扭转部插入到固定在车身侧的衬套中，而在悬架在左右悬架装置之间的状态下支撑车辆稳定器。
在行驶过程中，当车辆转弯或通过起伏不平的路面时，由于左右车轮的上下移动，会在左右悬架装置之间产生行程差。此时，向车辆稳定器的各臂部分别输入各悬架装置间的行程差导致的负载(位移)，通过来自各臂部的负载(位移差)而将扭转部扭转，并产生试图恢复扭转变形的弹力。车辆稳定器通过试图恢复该扭转变形的弹力，来控制左右车轮的上下位移差，提高车身的侧倾刚度，抑制车身的侧倾。
作为车辆稳定器的形式，有具有中空结构的中空稳定器和具有实心结构的实心稳定器。中空稳定器适于车辆的轻量化，但是因为使用电焊钢管、拉制钢管等作为原料，因此具有生产成本比较高的特性。相对于此，实心稳定器具有机械强度优异、能够将制造成本也抑制得较低的优点。
以往，作为车辆稳定器的材料，一般采用S48C(JIS标准)等碳钢、抗拉强度等机械强度、耐疲劳性良好的SUP9(JIS标准)、SUP9A(JIS标准)等弹簧钢。实心稳定器多数通过如下方式制造：对这种材料的热轧棒钢或冷拉棒钢实施热压弯曲加工或冷压弯曲加工来赋形为产品形状，并对实施了弯曲加工的被加工件实施热处理。作为热处理，是进行淬火处理和回火处理，淬火的方法以油淬为主流。然后，热处理过的车辆稳定器的半成品通常通过由喷丸硬化进行的表面加工处理、涂层处理等精加工处理来产品化。
喷丸硬化是塑性变形加工的一种，主要是为了在车辆稳定器的表层给予压缩残余应力而进行的。通过在车辆稳定器的表层给予压缩残余应力，能提高疲劳强度，改善抗裂性和裂纹传播性等，因此能够获得具有良好的耐疲劳性的车辆稳定器。此外，通过实施喷丸硬化处理，能够使车辆稳定器的半成品的表面平滑化，因此可以减少裂纹的起点，也可以使其处于适于涂料粘接的状态。
作为这样对车辆稳定器的表层实施喷丸硬化处理的技术，例如，在专利文献1中公开了在下述高强度稳定器的制造方法中，在回火后进行1个阶段或2个阶段以上的喷丸硬化处理的技术，该高强度稳定器的制造方法为：以按重量计含有C：0.45～0.70％、Si：1.20～2.50％、Mn：0.10～0.80％、Cr：0.10～0.80％、并进一步含有V：0.05～0.25％、Ni：0.10～0.80％、B：0.001～0.003％和Ti：0.01～0.05％中的任意一种以上的钢为材料，在成形为预定的形状后，在通过通电加热而以25℃/秒以上的速度在900℃～1000℃的范围内加热后快速冷却来进行淬火，并进行回火以使硬度HRC达到45以上(参照权利要求3等)。
例如，在第一阶段的喷丸硬化处理过程中，使用直径0.8mm以上的喷射粒子，在第二阶段以后的喷丸硬化处理过程中，使用在第一阶段的喷丸硬化处理过程中使用的喷射粒子的直径以下的直径的喷射粒子(参照第0011段等)。
近年来，在战略性新建、搬迁生产基地的车辆制造厂附近制造稳定器的需求很大。因此，最近，强烈需求紧凑型稳定器的生产线。
[专利文献1]日本特开2005-002365号公报
发明内容
发明所要解决的课题
从提高车辆稳定器的耐裂纹扩展特性的观点出发，期望给予具有更深分布的压缩残余应力。然而，在为了给予较深的压缩残余应力而进行使用了大直径的投射材料的喷丸硬化的情况下，需要如专利文献1所记载的那样同时采用了小直径投射材料的2个阶段以上的喷丸硬化，使车辆稳定器的表面平滑化。因此，从喷丸硬化处理相关的工时、处理时间的制约来看，目前难以给予足够深的分布的压缩残余应力。
另外，期望将较深分布的压缩残余应力尽可能均匀地给予车辆稳定器的表面。这是因为，如果给予的压缩残余应力有偏差，则不能完全排除产生以这个区域为起点的裂纹的可能性。然而，近年来，车辆的悬架装置周围的结构变得复杂，随之，车辆稳定器的弯曲部附近的形状越来越多样化。此外，还会有对扭转部的衬套安装部位进行凹面加工、产生了投射材料很难到达的狭窄区域的问题。因此，在车辆稳定器表层的较宽区域中，通过喷丸硬化均匀地给予较深分布的压缩残余应力变得越来越困难。
除此之外，必须安装现有的高大回火炉，这在制作新的生产线时，不论在成本方面还是场所方面都成为了重大负担。
并且，油淬后的废弃油的环境负荷也不小，因此需要较高的废弃经费，也成为了损害稳定器的生产效率的一个原因。
因此，本发明的目的是提供一种能对表层给予较深分布的压缩残余应力从而提高耐疲劳性且成本较低的稳定器。
用于解决课题的方法
为了解决上述问题，本发明的第一发明的稳定器采用实心结构的金属棒形成，用于控制左右车轮的位移，其特征在于：在车宽方向上延伸设置并扭转变形的扭转部的直径是10～32mm，具有至少含有C：0.15质量％以上且0.39％以下、以及Mn、B和Fe的化学成分，并且在其金属组织的90％以上中具有马氏体组织。
本发明的第二发明的稳定器采用实心结构的金属棒形成，用于控制左右车轮的位移，其特征在于：在车宽方向上延伸设置并扭转变形的扭转部的直径是10～32mm，具有至少含有C：0.15质量％以上且0.39质量％以下、以及Mn、B和Fe的化学成分，并且具有主相为马氏体组织的金属组织，淬火后不进行回火或者喷丸硬化中的任意一种。
本发明的第三发明的稳定器采用实心结构的金属棒形成，用于控制左右车轮的位移，其特征在于：在车宽方向上延伸设置并扭转变形的扭转部的直径是10～32mm，具有至少含有C：0.15质量％以上且0.39质量％以下、以及Mn、B和Fe的化学成分，并且具有主相为马氏体组织的金属组织，对所述稳定器的表面附近给予压缩残余应力，所述压缩残余应力变为拉伸残余应力的交叉点处于所述表面之下深于0.8mm的位置。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种对表层给予较深分布的压缩残余应力从而提高耐疲劳性且成本较低的稳定器。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式涉及的车辆稳定器的一个例子的立体图。
图2A是表示热应力导致的残余应力的产生机理的概念图，是表示伴随冷却的变形过程的图。
图2B是表示热应力导致的残余应力的产生机理的概念图，是表示塑性变形后的残余应力的图。
图3A是表示相变应力导致的残余应力的产生机理的概念图，是表示伴随马氏体相变的变形过程的图。
图3B是表示相变应力导致的残余应力的产生机理的概念图，是表示塑性变形后的残余应力的图。
图4A是本发明的实施方式涉及的车辆稳定器的截面图，是车辆稳定器的扭转部或臂部的横截面图。
图4B是本发明的实施方式涉及的车辆稳定器的截面图，是车辆稳定器的弯曲部附近的纵截面图。
图4C是表示本发明的实施方式涉及的车辆稳定器的残余应力的交叉点的图。
图5是表示锰硼钢钢材的洛氏硬度与冲击值之间的相关性的图。
图6是表示本发明的实施方式涉及的车辆稳定器的制造方法的流程图。
图7是表示锰硼钢钢材的碳含量与冲击值之间的相关性的图。
图8是实施例涉及的车辆稳定器的S-N线图。
图9A是表示不进行喷丸硬化而制造的实施例涉及的车辆稳定器中的表面残余应力的测定结果的图。
图9B是表示不进行喷丸硬化而制造的比较例涉及的车辆稳定器中的表面残余应力的测定结果的图。
图10A是表示进行喷丸硬化来制造的实施例涉及的车辆稳定器中的表面残余应力的测定结果的图。
图10B是表示进行喷丸硬化来制造的比较例涉及的车辆稳定器中的表面残余应力的测定结果的图。
图11A是表示本实施例涉及的车辆稳定器中的表面残余应力与钢材的碳含量之间的关系的图。
图11B是表示本实施例涉及的车辆稳定器中的表面残余应力与钢材的直径之间的关系的图。
图12是表示耐腐蚀性试验的结果的图。
图13是表示分析疲劳裂纹的扩展特性的结果的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式涉及的车辆稳定器进行说明。另外，对于各图中共通的部件，给予相同的符号进行表示，并省略重复的说明。
图1是表示本发明的实施方式涉及的车辆稳定器的一个例子的立体图。
实施方式的车辆稳定器1具备：在车宽方向上延伸的扭转部1a、以及在车辆的前后方向上延伸的左右一对臂部1b、1b。
车辆稳定器1的基体具有在弯曲部1c、1c处分别弯曲并与左右一对臂部1b、1b相连的大致U字形的形状，其中弯曲部1c、1c对称地位于在车宽方向上延伸的扭转部1a的两端。
另外，基体是指由进行了预定的加工的棒钢构成的车辆稳定器1的主体部分。
车辆稳定器1是扭转部1a的直径为约10mm～约32mm、并采用实心结构的棒状的棒钢(金属棒)形成的装置。
在各臂部1b、1b的前端具有作为安装部的板状连接部(钢板弹簧孔部)1d、1d。连接部(钢板弹簧孔部)1d、1d通过锻造、冲压等形成为具有安装孔的板状。
臂部1b、1b的前端的各连接部1d、1d经由稳定器连杆2、2分别连接到固定在未图示的车身上的左右一对悬架装置3、3上。在各悬架装置3的车轴部3a上安装未图示的车轮。悬架装置3具有压缩弹簧和液压减震器，用于减衰来自车轮的撞击、振动等以缓和传送到车身。
扭转部1a插入到固定在车身的未图示的横梁等处的橡胶制衬套4上，并悬挂在左右悬架装置3、3之间。
通过这种结构，当左右车轮的上下移动使左右悬架装置3、3产生行程差时，位移导致的载荷会从各悬架装置3、3传递到各臂部1b、1b，扭转部1a扭转变形。然后，扭转部1a会产生试图恢复该扭曲变形的弹力。车辆稳定器1通过克服这种扭转变形的弹力，来抑制车身的左右倾斜来提高侧倾刚度，使车辆行驶更稳定。
具有扭转部1a和臂部1b、1b的车辆稳定器1的基体具有钢棒这一实心结构。
车辆稳定器1的基体具有至少含有碳(C)：0.15质量％以上且0.39％质量以下、锰(Mn)、硼(B)以及铁(Fe)的化学成分，并且由主相为马氏体的金属组织形成。
可是，拉伸应力残余时，会促使裂纹产生、扩展，容易过早破坏。相对于此，当存在压缩残余应力时，可以通过裂纹的抑制作用延长寿命。残余应力与金属材料的寿命密切相关，特别在由循环载荷导致的裂纹缓慢扩展的金属疲劳中，影响显著。
因此，对车辆稳定器1的基体的表层给予较佳的压缩残余应力。即，在车辆稳定器1上，从压缩应力变为拉伸应力的交叉点处于基体的表面之下深于0.8mm的位置。该压缩残余应力的特征在于：不回火而通过淬火热处理来给予，而不是如喷丸硬化那样的塑性变形加工。
在车辆稳定器1中，分布在遍及基体的整个区域以及从表面到往下较深位置上的压缩残余应力可以通过进行预定条件的淬火来给予。具体而言，在车辆稳定器1的制造过程中，可以通过对基体的原材料、即棒钢进行预定条件的淬火来给予，其中该预定条件为，预应力与相变应力相比处于主导地位。在钢材的淬火过程中，如下面所描述的，会产生热应力导致的压缩残余应力和相变应力导致的拉伸残余应力，根据它们的平衡出发，表面残余应力表现出预定分布。
图2A是表示热应力导致的残余应力的产生机理的概念图，是表示伴随冷却的变形过程的图。图2B热应力导致的残余应力的产生机理的概念图，是表示塑性变形后的残余应力的图。在图2A、图2B中，示意性地示出了钢材表面附近的组织体积变化。符号110是存在于钢材表面侧的表面组织，符号120是存在于内部侧的内部组织。
淬火过程中产生的热应力表现出已冷却的钢材的热收缩由于钢材的深度方向上的冷却速度差而在深度方向上随时间而变化的分布。通常，在淬火过程中，将钢材的内部侧为止加热到相变温度以上，如图2A的上段所示，变成在表面组织110和内部组织120中基本上观察不到应力、应变的状态。当从该状态开始对钢材进行冷却和淬火时，钢材的冷却随时间而从表面组织110侧进行到内部组织120，在表面侧和内部侧之间产生冷却速度差。因此，如图2A的中段所示，表面组织110侧比导热延迟的内部组织120侧发生更大幅度的热收缩，导热延迟的内部组织120侧受到表面组织110侧的收缩变形的影响，发生塑性变形进而收缩。
进一步，当冷却随着时间的经过而进行时，如图2A的下段所示，在表面组织110侧，金属组织的凝固稳定且没有尺寸变化，相对于此，在导热延迟的内部组织120侧，仍然被冷却并发生热收缩。然后，继续进行热收缩的内部组织120一边将表面组织110向收缩方向约束，一边终止塑性变形的收缩。其结果是，如图2B所示，残余应力表现出表面组织110侧受到内部组织120的收缩力后压缩残余应力变成主导的深度方向上的分布。另一方面，内部组织120表现出受到来自表面组织110的拉伸力后拉伸残余应力变为主导的深度方向上的分布。
图3A是表示相变应力导致的残余应力的产生机理的概念图，是表示伴随马氏体相变的变形过程的图。图3B是表示相变应力导致的残余应力的产生机理的概念图，是表示塑性变形后的残余应力的图。在图3A、图3B中，与图2A、图2B同样地，示意性地示出了钢材表面附近的组织体积变化。符号110是存在于钢材表面侧的表面组织，符号120是存在于内部侧的内部组织。
相对于此，在淬火过程中产生的金属组织的相变应力表现出：冷却的钢材的马氏体相变导致的膨胀通过钢材的深度方向上的冷却速度差被约束、且与热应力反向分布。
当在图3A的上段所示的表面组织110和内部组织120中、从应力、应变基本上观察不到的状态开始对钢材进行淬火时，钢材的冷却从表面组织110侧开始进行，在表面侧与内部侧之间会产生冷却速度差。因此，如图3A的中段所示，表面组织110侧比导热延迟的内部组织120侧先低于马氏体相变开始温度(Ms)，并随着马氏体相变而大幅度膨胀。相对于此，导热延迟的内部组织120侧受到表面组织110侧的影响，被拉伸并发生塑性变形。
进一步，当随着时间的经过进行冷却时，如图3A的下段所示，表面组织110侧比导热延迟的内部组织120侧先低于马氏体相变结束温度(Mf)，金属组织的体积变化稳定。相对于此，导热延迟的内部组织120侧在马氏体相变开始温度(Ms)以上且马氏体相变结束温度(Mf)以下的温度范围内，仍然会发生伴随着马氏体相变的膨胀。然后，继续膨胀的内部组织120在将表面组织110向拉伸方向上约束的同时终止塑性变形。其结果是，如图3B所示，产生的残余应力中，表面组织110被内部组织120的膨胀所拉伸，从而，越是表面组织110侧，拉伸残余应力成为主导。另一方面，内部组织120接受从表面组织110压缩的力，从而，越是内部组织120侧，压缩残余应力成为主导。因此，相变应力示出了与热应力反向的分布。
在车辆稳定器1中，为了实现直到深处的均匀的机械性能，期望充分加深淬火深度，使得直到横截面的中心部分、金属组织的主相马氏体化。因此，降低变相应力的余地较小。因此，为了使热应力优于相变应力，优选的是，选择适合于热应力产生的冷却速度较快的淬火条件。
因此，在车辆稳定器1的制造时，采用具有与水同等以上或与水相近的导热率的介质来进行淬火的。此外，作为车辆稳定器1的基体，采用与以往使用的弹簧钢相比淬透性好的含有Mn、B的锰硼钢(Mn-B钢)。这是因为，在钢材的淬透性较差时，如果进行冷却速度较快的淬火，发生应变、淬火裂纹的可能性变大。
作为车辆稳定器1的基体，详细来说，由于需要强度和韧性，确定为碳含量为0.15质量％以上且0.39质量％以下的低碳含量材料。
根据以上所述，车辆稳定器1的原料是由即使在锰硼钢中碳含量也较低的钢种构成，具有至少含有碳(C)：0.15质量％以上且0.39质量％以下、锰(Mn)、硼(B)以及铁(Fe)的化学成分。通过将碳含量控制在0.15质量％以上且0.39质量％以下的低含量范围内，能得到已淬火的状态下具有良好的韧性、淬火后的应变失效裂纹被阻止、耐腐蚀性优异的车辆稳定器1。如下所述，Mn优选为0.50％以上且1.70％以下，B(硼)优选为0.0005％以上且0.003％以下。
作为车辆稳定器1的基体，更优选的是，按质量％计，含有作为必要元素的C：0.15％以上且0.39％以下、Si：0.05％以上且0.40％以下、Mn：0.50％以上且1.70％以下、B：0.0005％以上且0.003％以下，另外，P：0.040％以下、S：0.040％以下，作为任意添加元素，分别在1.20％以下的范围内含有选自Ni、Cr、Cu、Mo、V、Ti、Nb、Al、N、Ca和Pb组成的组中的至少一种以上的元素，并且，余量由Fe和不可避免的杂质组成。具体地，Standard AmericanEngineering标准的15B23等效钢或15B26等效钢容易获得，是优选的。
当使作为车辆稳定器1的原料的棒钢成为不含有任意添加元素的化学成分时，能够以低廉的材料费获得具有良好的淬透性的棒钢，因此能降低车辆稳定器1的价格。另一方面，当成为含有任意添加元素的化学成分时，可以根据元素类型，对棒钢材料的各种性质进行改性。含有任意添加元素的化学成分中，相对于必要元素、任意添加元素和被评定为不可避免的杂质的P和S，余量由Fe和其它不可避免的杂质所组成。
<车辆稳定器1含有的成分元素>
下面，对作为车辆稳定器1的原料的棒钢的各成分元素进行说明。
碳(C)是一种有助于机械强度、硬度的提高等的成分。通过使C为0.15质量％以上，能够确保良好的机械强度、硬度，能得到优于现有的弹簧钢的淬火硬度。另外，车辆稳定器1的疲劳强度与硬度大致成正比。
另一方面，通过将C控制在0.39质量％以下，能够在淬火后确保机械强度和规定的韧性。另外，能阻止相变应力等导致的淬火裂纹、残余奥氏体导致的应变失效裂纹，能够抑制由碳化物的析出导致的耐腐蚀性的降低。C的含量更优选为0.18质量％以上且0.35质量％以下，进一步优选为0.20质量％以上且0.26质量％以下。由此，能够进一步提高上述车辆稳定器1的机械性能。
硅(Si)是一种有助于机械强度、硬度的提高等的成分。此外，还是一种在钢材的炼钢过程中出于脱氧的目的而添加的成分。通过将Si控制在0.05质量％以上，能够确保良好的机械强度、硬度、耐腐蚀性、抗沉降性。另一方面，通过将Si控制在0.40质量％以下，能够抑制韧性、可加工性的降低。Si的含量优选为0.15质量％以上且0.30质量％以下。
锰(Mn)是一种有助于淬透性、机械强度的提高等的成分。此外，还是一种在钢材的炼钢过程中出于脱氧的目的而添加的成分。通过将Mn控制在0.50质量％以上，可以确保良好的机械强度和淬透性。另一方面，通过将Mn控制在1.70质量％以下，能够抑制微观偏析导致的韧性、耐腐蚀性的降低、可加工性的降低。Mn的含量优选为0.60质量％以上且1.50质量％以下，更优选为0.80质量％以上且1.50质量％以下。
硼(B；Boron)是一种有助于淬透性、机械强度的提高等的成分。通过将B控制在0.0005质量％以上且0.003质量％以下，能够确保良好的淬透性。此外，通过晶界强化，能够提高韧性、耐腐蚀性。另一方面，即使B的含量超过了0.003质量％，由于淬透性的提高效果已经饱和，机械性能会变差，因此限制了含量的上限。
磷(P)是一种在钢材的炼钢过程中残余的不可避免的杂质。通过将P控制在0.040质量％以下，能够抑制偏析导致的韧性、耐腐蚀性的降低。P的含量更优选为0.030质量％以下。
硫(S)是一种在钢材的炼钢过程中残余的不可避免的杂质。通过将S控制在0.040质量％以下，能够抑制偏析、MnS系夹杂物的析出导致的韧性、耐腐蚀性的降低。S的含量更优选为0.030质量％以下。
镍(Ni)是一种有助于耐腐蚀性和淬透性的提高等的成分。通过添加Ni，可以确保良好的耐蚀性、淬透性，能够降低腐蚀退化、淬火裂纹。另一方面，即使过量地含有Ni，由于淬透性的提高效果已经饱和，材料成本也会增加，因此，该成分优选为0.30质量％以下、或者也可以有意地不添加。
铬(Cr)是一种有助于强度、耐腐蚀性、淬透性的提高等的成分。通过添加Cr，可以提高强度、耐腐蚀性、淬透性。另一方面，当过量地含有Cr时，碳化物的偏析导致的韧性、耐腐蚀性会降低、可加工性会降低、材料的成本也会增加，因此，该成分优选为1.20质量％以下、也可以为0.60质量％以上、或者也可以有意地不添加。
铜(Cu)是一种有助于淬透性、耐腐蚀性的提高等的成分。通过添加铜，可以提高淬透性、耐腐蚀性。但是，当过量地含有Cu时，有时会发生表面热脆化，因此该成分优选为0.30质量％以下、或者也可以有意地不添加。
钼(Mo)是一种有助于淬透性、韧性、耐腐蚀性的提高等的成分。通过添加Mo，能够提高淬透性、韧性、耐腐蚀性。但是，当过量地含有Mo时，材料成本会增加，因此该成分优选为0.08质量％以下、更优选为0.02质量％以下、或者也可以有意地不添加。
钒(V)是一种有助于韧性、硬度的提高等、且能与氮(N)结合来防止由N导致的硼(B)的固定的成分。通过添加V，能够提高韧性、硬度，能够有效地表现硼(B)的效果。另一方面，当过量地含有V时，会由于碳氮化物的析出导致韧性、耐腐蚀性会降低、材料成本会增加，因此，该成分优选为0.30质量％以下、或者也可以有意地不添加。
钛(Ti)是一种有助于强度、耐腐蚀性的提高等、且能与氮(N)结合来防止由N导致的硼(B)的固定的成分。通过添加Ti，能够提高强度、耐腐蚀性，能够有效地表现硼(B)的效果。另一方面，当过量地含有Ti时，有时会由于碳氮化物的析出导致韧性、耐腐蚀性降低，因此，该成分优选为0.05质量％以下、或者也可以有意地不添加。
铌(Nb)是一种有助于强度\韧性的提高等、且能与氮(N)结合来防止由N导致的硼(B)的固定的成分。通过添加Nb，能够通过晶粒微细化来提高强度、韧性，能够有效地表现硼(B)的效果。另一方面，当过量地含有Nb时，有时会由于碳氮化物的析出导致韧性、耐腐蚀性降低，因此，该成分优选为0.06质量％以下、或者也可以有意地不添加。
铝(Al)是一种有助于韧性的提高等、且能与氮(N)结合来防止由N导致的硼(B)的固定的成分。此外，还是一种在钢材的钢炼过程中出于脱氧的目的而添加的成分。通过添加Al，能够通过晶粒微细化来提高强度、韧性，能够有效地表达硼(B)的效果。另一方面，当过量地含有Al时，有时会由于氮化物、氧化物的析出导致韧性、耐腐蚀性降低，因此，该成分优选为0.30质量％以下、或者也可以有意地不添加。这种Al意味着Soluble Al。
氮(N)虽然是从钢材炼钢过程中就残余的不可避免的杂质，但是，是一种有助于强度的提高等的成分。通过将N的含量控制在预定含量范围内，能够避免氮化物的析出导致韧性和耐腐蚀性降低，还能够提高强度。N的含量优选为0.02质量％以下。
钙(Ca)是一种有助于切削性的提高等的成分。通过添加Ca，能够进一步提高钢材的切削性。Ca的含量优选为0.40质量％以下、或者也可以有意地不添加。
铅(Pb)是一种有助于切削性的提高等的成分。通过添加Pb，能够进一步提高钢材的切削性。Pb的含量优选为0.40质量％以下、或者也可以有意地不添加。
<车辆稳定器1的金属组织>
车辆稳定器1在具有上述化学成分的基体中，具有主相是马氏体的金属组织。更具体地，车辆稳定器1的横截面的中心部分的90％以上具有马氏体组织，基体的金属组织的至少90％以上具有马氏体组织。
在车辆稳定器1中，由于以低碳含量的锰硼钢钢材为基体，因此淬火后的马氏体组织中，除硬度以外，还能实现良好的韧性。
优选的是，车辆稳定器1具有由单相马氏体组织组成的金属组织。锰硼钢具有良好的淬透性，因此通过在淬火过程中选择适当的冷却速度，也可以将车辆稳定器1淬火成为大致的马氏体组织。即，能够通过材料的选择、淬火方法等制造条件来控制车辆稳定器1的质量。
当车辆稳定器1的金属组织为单相低碳马氏体组织时，能够提高静态强度、耐久性强度和疲劳性能等。此外，由于是单相，因此很难在金属组织中形成局部电池，能提高耐腐蚀性。
图4A是本发明的实施方式涉及的车辆稳定器的截面图，是车辆稳定器的扭转部或臂部的横截面图。图4B是本发明的实施方式涉及的车辆稳定器的截面图，是车辆稳定器的弯曲部附近的纵截面图。图4C是表示本发明的实施方式涉及的车辆稳定器的残余应力的交叉点的图，横轴表示车辆稳定器的表面之下的深度(尺寸)D，纵轴表示车辆稳定器的残余应力。另外，图4C示意性地示出了车辆稳定器1的残余应力的交叉点，并非表示实际的车辆稳定器1的真实特征。
另外，在图4A和图4B中，示意性示出了车辆稳定器1的扭转部1a、臂部1b、弯曲部1c的基体(除涂装涂层)的横截面。
如图4A、图4B所示，在车辆稳定器1中，对基体表面之下的深度(D)在预定距离范围内的区域给予压缩残余应力。然后，压缩残余应力变为拉伸残余应力的交叉点位于基体表面之下深于0.8mm的位置(参照实施例的不进行回火和喷丸硬化的图9A、和进行了回火和喷丸硬化的比较例的图10B)。
根据进行了回火和喷丸硬化处理的比较例的图10B的实验值，交叉点位于基体表面之下约0.42mm的位置。比较例中的0.42mm与下述相关：与腐蚀耐久性相关的因素、即腐蚀坑深度较大，成为0.4mm。
腐蚀坑成长得越深，越不存在压缩残余应力，当到达拉伸残余应力的区域时，会以坑底部为起点发生断裂。
因此，加深交叉点、并增大压缩残余应力，与延长耐腐蚀性直接相关。
该腐蚀坑的深度暂且假设为0.4mm，但鉴于部件之间的偏差、各种环境条件、操作条件等，考虑到安全性，期望如本实施方式那样，交叉点位于深于0.8mm的位置(参见实施例的不进行回火和喷丸硬化的图A)。
另外，如图4C所示，交叉点(cp)意味着给予的压缩残余应力变为拉伸残余应力时的深度，即给予的压缩残余应力成为0MPa时的深度。
车辆稳定器1的基体表面之下0.8mm深度的压缩残余应力，优选在无负载时为150MPa以上。另外，基体表面之下1.0mm深度处的压缩残余应力，更优选在无负载时为150MPa以上。具有这种深度的压缩残余应力可以通过提高淬火过程中的冷却速度来给予。通过给予分布在较深位置处的较大压缩残余应力，表面的裂纹(裂缝)的扩展可以得到抑制，能够大幅度提高车辆稳定器1的耐疲劳性。
此外，压缩残余应力是通过淬火来给予的，因此可以给予车辆稳定器1的基体的整个表层区域，压缩残余应力分布的均匀性很高。另外，整个表层区域意味着从基体的整个表面上的各点到预定深度的整个区域(表层)。
如上所述，本实施方式(本发明)的关键在于，一定的值以上的压缩残余应力存在于腐蚀坑的深度未达到的一定深度以上的位置，其中腐蚀坑的深度是关系到耐腐蚀性的因素。
在车辆稳定器1中，对于原奥氏体晶界的结晶粒度，优选粒度号G超过8，更优选为9以上。通过这样将原奥氏体晶界的结晶粒度微细化，能够进一步提高机械强度而不损害韧性。结晶粒度的微细化例如可以通过降低淬火温度、增加Mn、任意添加元素的含量来实现。另外，原奥氏体晶界的结晶粒度可以根据JISG0551的规定进行测定。粒度号G可以基于淬火后的金属组织的显微镜图像来判断，优选作为5～10个视野的粒度号的平均值来求出。
如图5所示，优选的是，车辆稳定器1的洛氏硬度(HRC)在超过44.5且在55.5以下的范围内。图5是表示锰硼钢钢材的洛氏硬度与冲击值之间的相关性的图。在图5中，▲是现有的稳定器的SUP9N的数据，■是本实施方式的一个示例的稳定器的15B23(StandardAmerican Engineering标准)的数据，□是本实施方式的一个示例的稳定器的15B25(Standard American Engineering标准)的数据。
只要碳含量在0.15质量％以上且0.39质量％以下的范围内，洛氏硬度(HRC)的这样的硬度就能够实现所需的韧性。在车辆稳定器1的一个示例中(参照图5的■、□的数据)，即使在洛氏硬度超过44.5且在55.5以下的硬度范围内，与以现有的弹簧钢钢材为材料调制成同等硬度的稳定器(参照图5的▲的数据)相比，也能兼具良好的韧性(例如，HRC为44.5时，室温下的夏比冲击值为30J/cm2以上)。
例如，根据图5可知，HRC为44.5时，现有的弹簧钢钢材SUP9N(参照图5的▲的数据)的夏比冲击值大约为35J/cm2，相对于此，车辆稳定器1的一个示例(参照图5的15B23■、15B25□的数据)的夏比冲击值大约为90J/cm2以上。
<车辆稳定器1的制造方法的一个例子>
接着，对本实施方式涉及的车辆稳定器的制造方法的一个例子进行说明。
图6是表示本发明的实施方式涉及的车辆稳定器的制造方法的流程图。
图6所示的稳定器的制造方法依次包括：加工步骤S10、加热步骤S20、成形步骤S30、淬火步骤S40、表面加工步骤S50、预处理步骤S60、预热步骤S70、涂装步骤S80、后加热步骤S90。另外，在该制造方法中，表面加工步骤S50和预热步骤S70不是必须的步骤，也可以如后述那样省略实施。
作为车辆稳定器1的材料，可以使用所述碳含量低的锰硼钢棒钢材料。棒钢材料是实心结构的棒状金属材料。
具体而言，可采用热轧钢材作为棒钢材料。棒钢材料的长度和直径可以根据所期望的产品形状采用适当的尺寸。其中，扭转部1a的直径在约10mm～约32mm的范围内。
该热轧钢材，根据需要，可在热轧后进行冷轧、球化退火等退火处理。另外，也可以使用冷轧钢材代替热轧钢材。进行热轧时，板坯的加热温度优选为大约1150℃以上且1350℃以下的程度，精加工温度优选为800℃以上且1000℃以下。
通过使精加工温度为800℃以上，可以适当地固溶成分要素，也可以有效地得到固溶硼的淬透性提高的效果。另外，通过使精加工温度为1000℃以下，能够防止奥氏体晶粒的粗大化，能够防止残余奥氏体导致的硬度的降低、应变失效裂纹。卷取温度例如可以是400℃以上且650℃以下等。
加工步骤S10是对车辆稳定器1的材料即棒钢的两端进行加工、来形成连接到稳定器连杆2(参照图1)的连接部1d、1d的步骤。棒钢的长度和直径可以根据所期望的产品形状采用适当的尺寸。另外，连接部1d、1d的形状、形成方法没有特别限定，例如，可以通过将棒钢的末端锻造成扁平状并通过冲压加工等进行开孔加工，来形成连接部1d、1d。
加热步骤S20是对棒钢进行加热处理以实施热弯曲加工的步骤。作为加热方法，可以采用加热炉加热、通电加热、高频感应加热等适当的方法，优选高频感应加热。通过采用高频感应加热的快速加热，可以在抑制脱碳、脱硼的同时对棒钢进行加热处理。本车辆稳定器1采用具有良好淬透性的锰硼钢钢材作为材料，因此能够应用采用了高频感应加热的快速加热。
成形步骤S30是对加热处理后的棒钢进行热(温)弯曲加工来成形为成品形状的步骤。即，通过对棒钢进行弯曲加工，在棒钢上形成扭转部1a和臂部1b，将给予棒钢的形状赋形为所希望的车辆稳定器1的形状。另外，弯曲加工可以根据所需的产品形状在多个部位实施、以形成多个弯曲部1c，也可以通过多段弯曲来形成扭转部1a和臂部1b。
淬火步骤S40是通过具有与水同等以上或与水相近的导热率的介质，对实施了弯曲加工的棒钢进行淬火的步骤。即，是在将实施了弯曲加工的棒钢奥氏体化后，以下部临界冷却速度以上的速度进行淬火的步骤。
介质的导热率优选为相对于相对棒钢静止的水或流动的水的导热率在±10％以内的范围内。淬火温度、加热速度和淬火保持时间可以在适当范围内。例如，淬火温度可以在850℃以上且1100℃以下等范围内。然而，从避免奥氏体晶粒的过度粗大化以及淬火裂纹的产生的观点出发，淬火温度优选在奥氏体化温度(AC3)+100℃以下。进行完这样的加热后，使用冷却剂冷却棒钢，使棒钢的金属组织马氏体化，并且对棒钢(基体)的整个表面给予压缩残余应力。
作为淬火处理，具体地，优选进行水淬、水溶液淬火或盐水淬火。水淬是使用水作为冷却剂进行的淬火处理。水温约在0℃以上100℃以下，优选在5℃以上40℃以下的温度范围内。水溶液淬火(聚合物淬火)是使用添加了聚合物的水溶液作为冷却剂进行的淬火处理。
作为聚合物，例如可以使用聚亚烷基二醇、聚乙烯吡咯烷酮等各种聚合物。聚合物的浓度只要表现出所述预定的导热率就行，不进行特别限制，可以根据聚合物的种类、待加工的棒钢的淬火目标等进行调节。
盐水淬火是使用添加了氯化钠等盐类的水溶液作为冷却剂进行的淬火处理。盐的浓度只要表现出所述预定的导热率就行，不进行特别限制，可以根据待加工的棒钢的淬火程度来进行调节。在这些淬火处理过程中，可搅拌冷却剂或不搅拌冷却剂。此外，这些淬火处理可以以约束淬火、喷淋淬火、喷射淬火等形式进行。
本实施方式涉及的车辆稳定器1，可以将这样淬火的棒钢(以下，也称为车辆稳定器1的半成品)供给到表面加工步骤S50或预处理步骤S60，而不进行回火。这是因为，通过采用低碳锰硼钢，淬火后就能实现良好的韧性和硬度等。
表面加工步骤S50是对淬火后的棒钢进行喷丸硬化的步骤。喷丸硬化可以在温和冷的任意状态下进行，也可以改变粒径、投射速度等条件，反复进行多次。通过进行喷丸硬化，可以对棒钢的表面给予压缩残余应力，在提高疲劳强度、耐磨性的同时，防止应变失效裂纹、应力腐蚀破裂等。另外，淬火后的棒钢也可以不进行喷丸硬化。即，如图6所示，淬火步骤S40之后，也可以实施预处理步骤S60，而不进行用于对表层给予压缩残余应力的喷丸硬化等塑性变形加工。
预处理步骤S60是进行表面清洁、基底处理，以进行对棒钢的涂装处理的步骤。具体地，是对棒钢的表面进行除去油脂、异物等除去处理、基底处理等各种预处理的步骤。作为基底处理，例如可以形成磷酸锌、磷酸铁的涂层。
经过了除去处理、基底处理等各种处理之后，水洗棒钢，水洗后依次供给到后续的各种处理。作为水洗过的棒钢的除水方法，可以利用例如使用了除水辊等的吸水干燥、吹干、加热干燥、它们的组合等适当的方法。如图2A、图2B所示，将这样预处理后的棒钢供给到预热步骤S70或涂装步骤S80。
预热步骤S70是预加热棒钢的步骤。通过预先加热要涂装的棒钢，能够缩短后加热时涂料的烘烤时间，提高涂装处理效率。另外，由于涂料的温度上升能防止偏向表面侧，因此可以提高涂层的粘接性。作为加热方法，可以利用加热炉的加热、通电加热、高频感应加热等适当的方法，但从加热速度快、设备简易这方面来看，优选通电加热。预热温度优选的是，例如可以涂装涂料的180℃以上200℃以下的温度范围。如果在这样的温度下预热，可以达到低温退火的效果而不损害硬度，另外，不需要在低温退火后对涂料的涂覆温度进行再冷却的处理。此外，在预处理步骤S60中通过加热干燥进行除水时，也可以将加热干燥后的余热用于涂料的涂覆。因此，当在除水过程中加热干燥的温度足够高时，在预处理步骤S60之后，也可以无需进行预热步骤S70，而进行涂装步骤S80。
涂装步骤S80是用涂料涂装棒钢的步骤。作为涂料，优选使用粉末涂料，例如，可以适当地使用环氧树脂制的粉末涂料。作为涂装方法，例如可以使用为了在棒钢的表面形成厚约50μm以上的涂层而进行涂料喷射的方法、和涂料浸泡的方法。
后加热步骤S90是加热并烘烤涂装后的涂料的步骤。作为加热方法，优选使用加热炉进行加热。后加热温度例如优选在180℃以上200℃以下的范围内。具体而言，例如，可以允许对涂装了涂料后的棒钢在180℃下后加热5分钟，或在200℃下后加热5分钟。这是因为，只要是这样的加热条件，就能避免对车辆稳定器1的半成品加热导致的强度、硬度的降低。另外，作为涂装步骤，也可以实施电沉积涂装、溶剂涂装等，来代替这些预热步骤S70、涂装步骤S80和后加热步骤S90。
通过以上说明的处理，就能够制造出车辆稳定器1。
在这种制造方法中，淬火后不需要进行回火，因此在生产线上不必设置大型回火炉，可以在紧凑型生产线上以高生产率生产车辆稳定器1。因此，可以缩小车辆稳定器相关的设备规模，降低回火处理相关的工时、伴随着回火加热的加热成本等经营成本。
因此，能够大大降低车辆稳定器1的生产线的成本，实现车辆稳定器1的生产成本的削减。
另外，容易进行车辆稳定器1的生产线的构建。例如，可以在车辆制造厂的生产场所附近很容易地构建车辆稳定器1的生产线。
此外，由于采用了水淬、水溶液淬火或盐水淬火等由导热率与水同等以上或与水相近的介质进行的淬火，来代替现有的一般车辆稳定器的制造过程中进行的油淬，因此不需要矿物油等油性冷却剂的管理保护、处置成本，能够高效地生产车辆稳定器1。
[实施例]
以下，采用本发明的实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明的技术范围不限于此。
首先，对于具有如下面的表1所示的化学组成的钢材(试验材料1～试验材料9)，评估了硬度和碳含量与冲击值之间的相关性。另外，试验材料1～试验材料8是锰硼钢钢材，试验材料9是现有的弹簧钢钢材(SUP9A(“SUP9N材))。
[表1]
C Si Mn Cr P S Cu Ni Mo B
试验材料1 0.20 0.19 0.94 0.35 0.016 0.007 0.16 0.06 - 0.0019
试验材料2 0.24 0.19 0.88 0.24 0.014 0.011 0.08 0.05 0.010 0.0023
试验材料3 0.25 0.20 0.90 0.24 0.014 0.014 0.12 0.07 0.010 0.0021
试验材料4 0.25 0.30 1.33 0.13 0.022 0.003 0.21 0.07 0.018 0.0013
试验材料5 0.28 0.19 0.87 0.014 0.014 0.013 0.14 0.07 0.010 0.0019
试验材料6 0.31 0.05 0.95 0.41 0.007 0.004 0.06 0.04 - 0.0018
试验材料7 0.35 0.20 0.96 0.17 0.013 0.024 0.17 0.05 - 0.0022
试验材料8 0.39 0.20 0.81 0.13 0.022 0.006 0.20 0.05 - 0.0020
试验材料9 0.57 0.20 0.88 0.87 0.013 0.015 0.08 0.06 - -
在冲击试验中，使用从各试验材料采集的JIS3号钢片(带有2mm深度的U型缺口)，求得冲击值uE20(J/cm2)。另外，对于试验材料，将表1所示的各种组成的钢熔融并形成钢锭，焊接到方坯取得热轧钢后，对从该热轧钢采集的棒钢进行了水淬后，用于试验材料的采集。
如图5所示，在现有的弹簧钢钢材的试验材料9中，在车辆稳定器的实用硬度极限(HRC44.5)时，冲击值仅为约30J/cm2(在图中以虚线表示)。相对于此，在锰硼钢钢材的试验材料1～试验材料8中，在HRC44.5以上56以下的范围内，在试验材料9的车辆稳定器的实用硬度上限(HRC44.5)～HRC56时，冲击值超过约30J/cm2，可知能够兼顾机械强度和韧性。
图7是表示锰硼钢钢材的碳含量和冲击值之间的相关性的图。
此外，如图7所示，锰硼钢钢材的冲击值相对于各试验材料的碳含量(质量％)呈负相关，可知韧性主要依赖于碳含量。而且，碳含量在0.39质量％以下的范围内时，锰硼钢钢材的试验材料1～试验材料8的冲击值超过试验材料9的公认的冲击值(30J/cm2)(由图中以虚线表示)。因此，我们认为，作为车辆稳定器的材料，优选为碳含量在0.39质量％以下的锰硼钢。
接着，制造实施例1-1～实施例1-3涉及的车辆稳定器，并对其耐久性进行评价。另外，作为对比，制造比较例1涉及的车辆稳定器，并一并进行评价。
[实施例1-1]
实施例1-1涉及的车辆稳定器是以表1所示的试验材料1为原料，经过进行冷弯曲加工的成形步骤S30和进行淬火的淬火步骤S40制造而成，不需要进行回火。其中，车辆稳定器的直径为23mm。
[实施例1-2]
实施例1-2涉及的车辆稳定器，除了将原料替换为表1所示的实验材料4这一点以外，以和实施例1-1相同的方式制造。
[实施例1-3]
实施例1-3涉及的车辆稳定器，除了将成形步骤S30替换为热弯曲加工这一点以外，以和实施例1-1相同的方式制造。
[比较例1]
比较例1涉及的车辆稳定器，以表1所示的试验材料9为原料，在油淬后进行回火来制造。其中，车辆稳定器的直径为23mm。
然后，对制造出的各车辆稳定器进行耐久性试验。耐久性试验中，将车辆稳定器的两端固定，并加载预定的循环应力，求得对称交变疲劳极限(疲劳强度)。
图8是本实施例涉及的车辆稳定器的S-N线图。
如图8所示可知，实施例1-1～实施例1-3涉及的车辆稳定器与实线所示的比较例1涉及的车辆稳定器相比，均提高了耐久性。此外，，在实施例1-1涉及的车辆稳定器(◆)和实施例1-3涉及的车辆稳定器(◇)中，疲劳极限是相等的，我们认为采用热弯曲成形和冷弯曲成形中的任意一种都可以得到。
接着，制造实施例2-1～实施例2-4涉及的车辆稳定器，对表面残余应力进行评价。此外，为了比较对照，制造比较例2-1～比较例2-2涉及的车辆稳定器，并一并进行评价。
[实施例2-1]
实施例2-1涉及的车辆稳定器，以表1所示的试验材料1为原料，经过成形步骤S30和进行水淬的淬火步骤S40制造，不需要进行喷丸硬化(表面加工步骤S50)。
[实施例2-2]
实施例2-2涉及的车辆稳定器，除了将原料替换为表1所示的试验材料4这一点以外，以和实施例2-1相同的方式制造。
[实施例2-3]
实施例2-3涉及的车辆稳定器，以表1所示的试验材料1为原料，经过成形步骤S30、进行水淬的淬火步骤S40和进行喷丸硬化的表面加工步骤S50来制造。
[实施例2-4]
实施例2-4涉及的车辆稳定器，除了将原料替换为表1所示的试验材料4这一点以外，以和实施例2-3相同的方式制造。
[比较例2-1]
比较例2-1涉及的车辆稳定器，以表1所示的试验材料9为原料来制造，在油淬之后不需要进行回火和喷丸硬化。
[比较例2-2]
比较例2-2涉及的车辆稳定器，以表1所示的试验材料9为原料来制造，在油淬后进行回火和喷丸硬化。
<压缩残余应力>
图9A是表示无需喷丸硬化来制造的实施例涉及的车辆稳定器中的表面残余应力的测定结果的图。图9B是表示无需喷丸硬化来制造的比较例涉及的车辆稳定器中的表面残余应力的测定结果的图。
图10A是表示进行喷丸硬化来制造的实施例涉及的车辆稳定器的表面残余应力的测定结果的图。图10B是表示进行喷丸硬化来制造的比较例涉及的车辆稳定器的表面残余应力的测定结果的图。。
在图9A、图9B和图10A、图10B中，纵轴表示残余应力(MPa)。(-)侧为(压缩)残余应力，(+)侧为(拉伸)残余应力。如图9A所示，在实施例2-1和实施例2-2中，与比较例的图9B相比，可知不论有没有进行回火和喷丸硬化，在表面之下较深的分布都可以产生压缩残余应力。具体而言，压缩残余应力变为拉伸残余应力的交叉点位于表面之下至少0.8mm以上深度的位置。而且，到表面之下0.8mm深度的位置为止，可看到150MPa以上的压缩残余应力(无负载时的压缩残余应力)。
另一方面，在实施例2-1和2-2中，在比较例的图9B的(压缩)残余应力为0的表面之下0.42mm深度的位置的压缩残余应力(无负载时的压缩残余应力)达到200MPa以上，表面之下1.0mm深的位置的压缩残余应力(无负载时的压缩残余应力)达到150MPa以上。
另外，只要残余应力比较大、且进行冷却速度较快的淬火，参照图10B的比较例中进行了喷丸硬化的车辆稳定器的表面残余应力，可知即使省略了喷丸硬化，也能给予有效的压缩残余应力。具体地，参照实施例的图9A，在比较例的图10B的(压缩)残余应力为0的表面之下0.42mm深度的位置的压缩残余应力(无负载时的压缩残余应力)为200MPa以上。
此外，表面之下0.8mm深度为止的位置上的压缩残余应力为150MPa以上。另外，表面之下1.0mm深度的位置上的压缩残余应力(无负载时的压缩残余应力)为150MPa以上。相对于此，比较例2-1(参照图9B)中，分布有拉伸残余应力，我们认为，在油淬过程中，由热应力导致的表面残留应力难以成为主导。
另一方面，如图10A、图10B所示，在进行了喷丸硬化的实施例2-3和实施例2-4(参照图10A)中，与实施例2-1和实施例2-2(参照图9A)相比，可知进一步增强了表面侧的压缩残留应力。相对于此，在比较例2-2(参照图10B)中，我们认为，通过进行油回火和喷丸硬化，增强了表面侧的压缩残余应力，但是，压缩残余应力的分布只存在表面侧(如图10B所示的表面之下不超过0.42mm的位置)。因此，在比较例的车辆稳定器中，以生长的腐蚀坑的底部附近为起点的裂纹很容易扩展，可能无法获得足够的疲劳强度、耐腐蚀性。
如上所述，腐蚀坑深度是与腐蚀耐久性相关的因素，该腐蚀坑深度较大，有时会成长为0.4mm，即使是比较例2-2中进行了喷丸硬化处理的车辆稳定器，疲劳强度、耐腐蚀性也可能不足(参照图10B)。
<表面残留应力与锰硼钢钢材的碳含量和直径>
接下来，分析了表面残留应力与锰硼钢钢材的碳含量和直径之间的相关性。
锰硼钢钢材的表面残余应力是对车辆稳定器的半成品进行测定得到的，车辆稳定器的半成品为，分别使用碳含量彼此不同的试验材料1、2、6、7、8作为材料，经过成形步骤S30和进行水淬的淬火步骤S40制造而成的。另外，各半成品的直径控制在21mm～25mm的范围内。此外，通过在进行水淬来制造时(水冷)和进行油淬来制造时(油冷)模拟各直径上发生的表面残余应力，来推测表面残余应力与直径的相关性。
图11A是表示实施例涉及的车辆稳定器的表面残余应力与钢材的碳含量之间的关系的图。图11B是表示实施例涉及的车辆稳定器的表面残余应力与钢材直径之间的关系的图。
如图11A所示可知，通过水淬对表面给予的压缩残余应力在碳含量越低时越大，在碳含量越高时越小。因此，可以说，使用碳含量较低的锰硼钢钢材制造车辆稳定器时，即使省略了喷丸硬化的实施，也可以制得具有较高疲劳强度、耐腐蚀性的车辆稳定器。此外，如图11B所示，与油淬过程中产生拉伸残余应力相对，水淬过程中会产生压缩残余应力，当直径在20mm～30mm的范围内时，可以确定其应力值达到充分大(约300MPa以上)。
<车辆稳定器1的耐腐蚀性>
然后，对以低碳含量的锰硼钢钢材为原料、通过水淬来制造的车辆稳定器的耐腐蚀性进行评价。
将采用试验材料1作为原料、经过成形步骤S30和进行水淬的淬火步骤S40，不需要进行回火来制造的车辆稳定器半成品(样品1-1)用作耐腐蚀性试验的样品。此外，作为对比，提供了以现有的弹簧钢钢材的试验材料9为原料、在油淬后进行回火的车辆稳定器半成品(样品1-2)。其中，直径都是14mm。
在耐腐蚀性试验中，作为循环试验(CCTI)，使用残留掩蔽了直径10mm长度50mm的范围作为被腐蚀面的各样品，在35℃下进行4个小时的盐水喷雾(浓度5％的NaCl)，在60℃下进行2个小时的干燥处理，然后在50℃且在95％的RH条件下进行2个小时的湿润处理，反复进行这样的循环，来进行腐蚀失重的测定。其中，腐蚀失重是用试验前的重量与试验后的重量的差除以被腐蚀面的面积来求得的。
图12是表示耐腐蚀性试验的结果的图。
如图12所示，可以看出，以低碳含量的锰硼钢钢材为原料进行了水淬的样品1-1，与以现有的弹簧钢钢材为原料、在油淬后进行了回火的样品1-2相比，提高了耐腐蚀性。我们认为，在样品1-2中，通过回火生成了屈氏体或索氏体，因此与具有低碳含量的马氏体组织的样品1-1相比，增大了腐蚀速度。
<车辆稳定器1的疲劳裂纹>
然后，对以低碳含量的锰硼钢钢材为原料，通过水淬来制造的车辆稳定器的疲劳裂纹的扩展性进行评价。
分别将以现有的弹簧钢钢材的试验材料9为原料、在油淬后进行了回火的车辆稳定器的半成品(样品2-1)、和使用试验材料1作为原料、经过成形步骤S30和进行水淬的淬火步骤S40、不需要进行回火来制造的车辆稳定器的半成品(样品2-2)，作为断裂韧性试验的样品。其中，样品2-1的硬度是42.7(HRC)，样品2-2的硬度是45.8(HRC)。
图13是表示疲劳裂纹的扩展性的分析结果的图。
在图13中，纵轴表示疲劳裂纹的扩展速率da/dN(mm/cycle)，横轴表示应力增大系数的范围ΔK(kgf/mm3/2)。×线是样品2-1，▲线是样品2-2，◆线是参考例1(SUP7(HRC46.5)的已经报道过的值)，■线是参考例2(SUP7(HRC61.0)的已经报道过的值)。
如图13所示，可以看出，试验材料2-2的疲劳裂纹的扩展速度约是试验材料2-1的1/10～1/100，即使与现有的弹簧钢钢材的参考例1、参考例2等相比，也具有良好的韧性。此外，求得断裂韧性值(Kc)后，样品2-2的Kc达到样品2-1的1.6倍左右，我们认为抗疲劳性也良好。
<<其他实施方式>>
1、在所述实施方式中，虽然以采用导热率与水等同以上或与水相近的水性冷却剂的情况为例进行了说明，但只要能快速冷却淬火对象，并且车辆稳定器1能得到所说明的机械强度、强韧性等预定的性能，介质的类型并没有特别的限制。例如，也可以为冰、有机溶剂、包含导热率较大的液体、固体等的水、油。另外，介质可以为液体、包含固体的液体等，对其物相并没有特别限定。
2、在所述实施方式中，以将棒钢作为车辆稳定器1的原料来使用的情况为例进行了说明，该棒钢为，以质量％计，含有作为必要元素的C：0.15％以上且0.39％以下、Si：0.05％以上且0.40％以下、Mn：0.50％以上且1.70％以下、B：0.0005％以上且0.003％以下，并含有P：0.040％以下、S：0.040％以下，作为任意添加元素还含有选自Ni、Cr、Cu、Mo、V、Ti、Nb、Al、N、Ca和Pb组成的组的至少一种以上的元素、并分别控制在1.20％以下的范围内，余量是Fe和不可避免的杂质，但是，只要车辆稳定器1能得到所说明的机械强度、强韧性等预定的性能，作为车辆稳定器1的原料，也可采用至少含有C：0.15质量％以上且0.39质量％以下、以及Mn、B和Fe的棒钢。
3、在将所述实施方式中已经说明的弯曲加工后的所述棒钢奥氏体化后，以下部临界冷却速度以上的速度进行淬火的淬火处理时，例如，也可以通过将冷空气等气体喷射到弯曲加工后的棒钢来进行冷却。
4、在所述实施方式中，虽然以采用实心的车辆稳定器1的情况为例进行了说明，但在制造管状的实心稳定器时，也可以应用本发明。
5、在所述实施方式中，虽然对各种各样的结构进行了说明，但也可以通过选择各结构、或者通过适当地选择各结构并进行组合来构成。
6、所述实施方式仅说明了本发明的一个例子，在权利要求的范围内或实施方式说明的范围内，本发明可以有各种各样的具体变化。
附图标记的说明
1 稳定器(车辆稳定器)
1a 扭转部
cp 交叉点
S30 成形步骤
S40 淬火步骤

Claims (13)

1.一种稳定器，采用实心结构的金属棒形成，用于控制左右车轮的位移，其特征在于：
在车宽方向上延伸设置并扭转变形的扭转部的直径是10～32mm；
具有至少含有C：0.15质量％以上且0.39质量％以下、Mn：0.50质量％以上且1.70质量％以下、B：0.0005质量％以上且0.003质量％以下、和Fe的化学成分，并且具有主相为淬火状态的马氏体组织的金属组织。
2.如权利要求1所述的稳定器，其特征在于：
所述金属组织的90％以上具有淬火状态的马氏体组织。
3.如权利要求1所述的稳定器，其特征在于：
对所述稳定器的表面附近给予压缩残余应力；
所述压缩残余应力变为拉伸残余应力的交叉点处于所述表面之下深于0.8mm的位置。
4.如权利要求1或2所述的稳定器，其特征在于：
压缩残余应力存在于表面之下至少0.8mm的深度中。
5.如权利要求3所述的稳定器，其特征在于：
无负载时，所述表面之下0.8mm深度为止的位置上的压缩残余应力为150MPa以上。
6.如权利要求1、2、3和5中任意一项所述的稳定器，其特征在于：
洛氏硬度(HRC)为44.5以上，并且室温下的夏比冲击值为30J/cm2以上。
7.如权利要求1、2、3和5中任意一项所述的稳定器，其特征在于：
所述稳定器的金属组织的90％以上具有淬火状态的马氏体组织。
8.如权利要求1、2、3和5中任意一项所述的稳定器，其特征在于：
按质量％计，含有作为必要元素的C：0.15％以上且0.39％以下、Si：0.05％以上且0.40％以下、Mn：0.50％以上且1.70％以下、B：0.0005％以上且0.003％以下；P：0.040％以下，S：0.040％以下；作为任意添加元素，分别在1.20％以下的范围内含有选自Ni、Cr、Cu、Mo、V、Ti、Nb、Al、N、Ca和Pb组成的组中的至少一种以上的元素；余量中含有Fe和不可避免的杂质。
9.如权利要求1、2、3和5中任意一项所述的稳定器，其特征在于：
所述稳定器采用Standard American Engineering标准的15B23等效钢或15B23等效钢形成。
10.如权利要求1、2、3和5中任意一项所述的稳定器，其特征在于：
所述稳定器通过具有与水同等以上或与水相近的导热率的介质来进行淬火。
11.如权利要求10所述的稳定器，其特征在于：
所述介质是水。
12.如权利要求1、2、3和5中任意一项所述的稳定器，其特征在于：
所述稳定器进行弯曲加工并奥氏体化后，以下部临界冷却速度以上的速度进行淬火。
13.如权利要求12所述的稳定器，其特征在于：
所述淬火采用气体或液体进行。
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