JP2002356743A

JP2002356743A - 高強度で低延性且つ被削性に優れた非調質鋼

Info

Publication number: JP2002356743A
Application number: JP2001162396A
Authority: JP
Inventors: Shiro Nakano; 志郎中野; Tetsuo Shiragami; 哲夫白神
Original assignee: NKK Bars and Shapes Co Ltd
Current assignee: JFE Bars and Shapes Corp
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2002-12-13

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】一体物の状態で鍛造したコンロッド本体部分と
コンロッドキャップ部分とを分割してコンロッドを製造
でき、又切削作業を円滑に実施できる非調質鋼の提供。【解決手段】Ｃ：０．２５〜０．７０％、Ｓｉ：１．０
超〜２．０％、Ｍｎ：０．１０〜０．３０％未満、Ｐ：
０．０１０〜０．１００％、Ｓ：０．０１０〜０．１０
０％、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｖ：０．０５〜０．
３０％、Ａｌ：０．０１０％未満、Ｂ：０．００５０〜
０．０１５０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％
（以上、ｗｔ．％）、残部Ｆｅおよび不可避不純物から
なり、Ｎ／Ｂ：１．７以上、炭素当量Ｃｅｑが、０．８
０〜１．１０ｗｔ．％、熱間鍛造の後、冷却して得られ
た鋼材のミクロ組織が、面積率で１０％以下のフェライ
トと残部がパーライトまたはパーライトおよびベイナイ
トとからなり、引張破断による破面が脆性破面、且つ鋼
材の降伏応力が６００Ｎ／ｍｍ²以上である非調質鋼。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱間鍛造後の破
断分離が容易で、且つ被削性に優れた自動車のエンジン
用コネクティングロッド等に供する非調質鋼に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のエンジン部品であるコネクティ
ングロッド(以下、コンロッドという)は、ピストンの往
復運動を回転運動に変えて、クランクシャフトに伝える
媒体機能をもつ重要な部品である。

【０００３】図１に、コンロッドの組み立て状況を説明
する概略斜視図を示す。同図に示すように、コンロッド
は、コンロッド本体１とコンロッドキャップ２とに分け
られる。

【０００４】従来、Ｓ４５Ｃ等の機械構造用鋼を用い
て、コンロッド本体１とコンロッドキャップ２との二つ
の部品を別々に鍛造した後、コンロッドの大端部４を構
成するこれら両部品にボルト穴７の加工を施し、さらに
接合面１ａ、２ａを切削加工により仕上げて、一体の物
（部品）に構成するという製造方法がとられてきた。

【０００５】このように、機械構造用鋼等を素材として
用い、本来一体となる部品を二つの部品に分けて鍛造
し、後で一体の部品に構成する方法では、加工工程を煩
雑にするだけでなく、高度の切削加工精度が要求され
る。さらに、強度を確保するための焼入れ焼戻し処理が
不可欠であり、コスト高となる。

【０００６】一方、近年の厳しい経済状況を反映したコ
スト低減や省エネルギー・省資源の要請に答えるべく、
コンロッド本体１とコンロッドキャップ２とを一体物と
して鍛造加工後、引張応力を加え両者を破断分割し、さ
らに調質等の熱処理を省略したまま使用に供する方法が
検討されている。

【０００７】図２に、コンロッド本体部分とコンロッド
キャップ部分とが一体物で鍛造されたものの概略斜視図
を示す。この方法は、例えば、同図において、大端部４
の破断させるべき位置に、予め切欠きを形成しておき、
素材のボルト穴７を切削加工により明けた後、適切な治
具等を用い、切欠きを起点に引張破断させて、コンロッ
ド本体部分１’とコンロッドキャップ部分２’とに分割
するという内容である。重要な点は、破断された面が平
らで変形が極めて小さく、噛み合せが良好なことであ
る。このようにすれば、鍛造加工工程が簡素化されるの
みならず、コンロッド本体部分１’とコンロッドキャッ
プ部分２’とのボルト穴７のずれもなく、従来のように
コンロッドボルト５を通すボルト穴７を極めて高い精度
で切削加工する手間も省ける。なお、図１および図２に
おいて、３は、小端部、６は、コンロッドナットであ
る。

【０００８】このように、素材を一体物で鍛造した後、
２分割してコンロッドを製造する(以下、分割型コンロ
ッドの製造という)との観点から従来技術を概観する。
コンロッドの素材としてＳ４５Ｃ等の機械構造用鋼を用
いた場合には、前述したように、材料の機械的性質の特
性確保のため、鍛造した後に焼入れおよび焼戻しを施さ
なければならない。この熱処理コストを低減するため
に、近年、材料を熱間鍛造後に冷却ままで使用する非調
質鋼が広く採用されてきた。

【０００９】このような非調質鋼として、ＶやＮｂを添
加したフェライト＋パーライト組織の非調質鋼が広く採
用されてきている。一般にフェライト＋パーライト系の
非調質鋼は、従来の焼入れおよび焼戻し鋼に比べて、絞
り値や衝撃値等の延性や靭性が低いのが特徴であるにも
かかわらず、その引張破断による破面は、なおディンプ
ルを伴う延性破面を呈する。このように破断面が、変形
の大きい延性破面を呈する材料を用いて、分割型コンロ
ッドを製造しようとする場合には、コンロッド本体とコ
ンロッドキャップとに引張破断した破面同士の噛み合わ
せがうまくいかない。この噛み合わせをうまく行なわせ
るためには、上記破断面を壁界破壊のような平らな脆性
破面を呈する材料を用いる必要がある。従って、従来コ
ンロッド用に使用されてきた非調質鋼を、分割型のコン
ロッド製造方法に用いるのは不可である。

【００１０】一方、鉄系粉末を用いた場合には、これを
焼結後、一体物でコンロッドに熱間鍛造した後、上記と
同様に引張破断させて、コンロッド本体とコンロッドキ
ャップとに分割すると、平らな脆性破面が得られる。こ
れは、鉄系粉末の焼結材が極めて靭性が低いことを利用
したものである。従って、両者の接合面をうまく噛み合
わせることができるという点においては、鉄系粉末をコ
ンロッド素材として用いるのは、分割型コンロッドの製
造方法に適している。しかしながら、粉末の焼結・鍛造
工程では製造コストが高くなるという問題がある。

【００１１】以上のような問題に対して、特開平９−３
５８９号公報あるいは特開平１１−１９９９２４号公報
等には、非調質鋼をコンロッド素材として用いることが
開示されている。特開平９−３５８９号公報に開示され
た技術を従来技術１といい、特開平１１−１９９９２４
号公報に開示された技術を従来技術２という。

【００１２】しかし、従来技術１は、Ｓｉ含有率が１．
０％以下のため、フェライトの硬さが低くフェライトが
伸び易いこと、Ｍｎ含有率が０．３０％を超えるため延
性が向上して延性破壊を起こし易いこと、更に、Ａｌ、
Ｔｉ、Ｎｂ等を含有するため、結晶粒が微細化して鋼の
靭性を向上させること等の理由によって、脆性破面が得
られ難い。

【００１３】従来技術２は、以上のような問題点を解決
すべく、Ｓｉを１．０ｗｔ．％超、Ｍｎを０．３ｗｔ．
％以下、Ａｌを０．０１０ｗｔ．％以下に調整したもの
である。しかし、従来技術２の鋼は、高強度非調質鋼で
あるため、コンロッド素材として欠かせない穴明け性等
の被削性が不十分であった。被削性を改善するため、従
来技術１のようにＰｂを添加する方法もあるが、Ｐｂ
は、近年、地球環境の問題から使用を制限する動きが出
てきている。

【００１４】一方、従来技術１では、Ｂは、焼入れ性向
上作用はあるもののフリーＮによる脆性破壊を促進すべ
く、できるだけ低目に制御すべき成分とされているが、
本発明者等は、Ｂの添加に際し、Ｎ／Ｂを適切に制御し
Ｂによる焼入れ性向上作用を抑制しつつ、ＢＮを析出さ
せることによって、鋼材の延性を低下させ、分割型コン
ロッド用素材に求められる高強度・低延性を保ちなが
ら、被削性の向上が図れることを突き止めた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、コンロ
ッドの製造に当たり、従来法のＳ４５Ｃ等の機械構造用
鋼を素材として用いた場合には、コンロッドの本体とキ
ャップとを別々に鍛造すること、および熱間鍛造後の焼
入れ・焼戻しを必要とすることによる製造コストの上昇
が避けられない。また、熱間鍛造後の冷却ままで材料を
供するための従来型の非調質鋼は、熱処理費用の削減に
よる効果はあるが、コンロッドの本体とキャップとの接
合技術面で問題があり、鍛造工程の簡略化を図るための
分割型コンロッドの製造方法に採用するには不適当であ
る。そして、鉄系粉末の焼結材の適用では製造コストが
かさむ。

【００１６】一方、従来技術１においても、脆性破面が
得られず延性破面を呈するので、分割型コンロッドの製
造方法に適用するには問題がある。また、従来技術２
は、ドリル穴加工性等の被削性が不充分である。さら
に、Ｐｂを添加し被削性を付与することは、昨今唱えら
れている、地球環境保全を重視する社会的趨勢に逆行す
ることとなる。

【００１７】従って、この発明の目的は、コンロッドの
製造に当たり、必要な強度を確保しながら材料を適切に
低延性化させると共に、その素材を一体物で熱間鍛造
し、得られた材料を常温で引張破断させた場合に平らな
脆性破面が得られ、こうして破断分割されたもの同士を
再度一体化させるときにその噛み合わせを容易に行なう
ことができ、さらにＰｂ等の地球環境に悪影響を与える
元素を用いずに、ボルト穴等の切削加工に優れた熱間鍛
造用非調質鋼を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から、高強度で低延性且つ被削性に優れた熱間鍛造
用非調質鋼を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の
知見を得た。

【００１９】Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｂ、Ｎ等の化学成分
の含有率と熱間鍛造終了後の内部組織を調整することよ
り、冷却されたままの非調質鋼部材を引張破断させたと
き、平らで噛合わせが良好な脆性破面が得られる。

【００２０】Ｎ／Ｂを１．７以上に制御することによっ
て、熱間鍛造後の冷却時に鋼材の延性を低化させ、被削
性を向上さる作用を持つＢＮ(ボロン窒化物)を析出せし
めると共に、焼入れ性を高めさらには鍛造後の強度バラ
ツキの原因となるフリーＢ、即ち、ボロン窒化物となら
ず鋼中に固溶しているＢを０．０００５ｗｔ．％未満に
制御できる。このため、フリーＢによる鍛造材の強度バ
ラツキを誘発することなく、被削性を向上させることが
できる。

【００２１】この発明は、上記した知見に基づきなされ
たものであり、下記を特徴とするものである。

【００２２】請求項１記載の発明は、Ｃ：０．２５〜
０．７０％、Ｓｉ：１．０超〜２．０％、Ｍｎ：０．１
０〜０．３０％未満、Ｐ：０．０１０〜０．１００％、
Ｓ：０．０１０〜０．１００％、Ｃｒ：０．０５〜１．
０％、Ｖ：０．０５〜０．３０％、Ａｌ：０．０１０％
未満、Ｂ：０．００５０〜０．０１５０％、Ｎ：０．０
０８０〜０．０２００％（以上、ｗｔ．％）を含み、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、Ｎ／Ｂ：１．７以
上を満足し、且つ炭素当量Ｃｅｑが、０．８０〜１．１
０ｗｔ．％の範囲内にあり、熱間鍛造の後、冷却して得
られた鋼材のミクロ組織が、面積率で１０％以下のフェ
ライトと残部がパーライトまたはパーライトおよびベイ
ナイトとからなり、前記鋼材の引張破断による破面が脆
性破面を呈し、且つ前記鋼材の降伏応力が６００Ｎ／ｍ
ｍ²以上であることに特徴を有するものである。

【００２３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の成
分に、更に、Ｓｂ、ＡｓおよびＳｎからなる群から選ん
だ少なくとも１種を合計で０．０１０〜０．１００ｗ
ｔ．％含むことに特徴を有するものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】この鋼の発明において、鋼材の化
学成分組成、並びに熱間鍛造後空冷された鋼材のミクロ
組織、破面形態および降伏応力を上述したように限定し
た理由を説明する。

【００２５】Ｃ：０．２５〜０．７０ｗｔ．％Ｃ含有率が０．２５ｗｔ．％未満では、結晶粒界のフェ
ライトの面積率が多くなって、当該鋼材に脆性破面が得
られ難くなる。また、所望の強度を得るのが困難にな
る。しかしながら、Ｃ含有率が０．７０ｗｔ．％を超え
ると、結晶粒界のフェライト量が少なくなって、引張破
断において、軟質なフェライト相に応力が集中し難く、
応力が分散される結果、平らな脆性破面が得られ難い。
従って、Ｃ含有率は、０．２５〜０．７０ｗｔ．％の範
囲内に限定する。

【００２６】Ｓｉ：１．０超〜２．０ｗｔ．％Ｓｉは、フェライトに固溶して硬度を高め、フェライト
の延性を低下させるが、Ｓｉ含有率が１．０ｗｔ．％以
下では、脆性破面を得るのに十分な低延性なフェライト
が得られない。一方、Ｓｉ含有率が２．０ｗｔ．％を超
えると鋼材の鍛造加熱時の脱炭が多くなって、疲労強度
が低下する。また、熱間の延性が低下して鍛造時の割れ
発生の原因になる。従って、Ｓｉ含有率は１．０超〜
２．０ｗｔ．％の範囲内に限定する。

【００２７】Ｍｎ：０．１０〜０．３０ｗｔ．％未満Ｍｎは、鋼中のＳと結合してＭｎＳを形成し、鋼材の延
性を高める。引張破断において脆性破面を得るために
は、Ｍｎ含有率を０．３０ｗｔ．％未満にする必要があ
る。しかしながら、連続鋳造時や棒鋼圧延時の表面疵発
生を防止するためには、Ｍｎ含有率は０．１０ｗｔ．％
以上を確保する必要がある。従って、Ｍｎ含有率は、
０．１０〜０．３０ｗｔ．％未満の範囲内に限定する。

【００２８】Ｐ：０．０１０〜０．１００ｗｔ．％Ｐは、結晶粒界に偏析して鋼材を脆化するのに効果のあ
る元素であり、その効果を発揮するためには、０．０１
０ｗｔ．％以上添加する必要がある。しかしながら、Ｐ
含有率が０．１００ｗｔ．％を超えると、熱間鍛造時の
割れ発生が多くなる。従って、Ｐ含有率は、０．０１０
〜０．１００ｗｔ．％の範囲内に限定する。

【００２９】Ｓ：０．０１０〜０．１００ｗｔ．％Ｓは、鋼中のＭｎと結合してＭｎＳを形成し、鋼材の靱
性を低下させるとともに、被削性を向上させる。この効
果を発揮させるためにはＳ含有率を０．０１０ｗｔ．％
以上添加する必要がある。しかしながら、Ｓ含有率が
０．１００ｗｔ．％を超えると、熱間鍛造時の割れ発生
の原因となる。従って、Ｓ含有率は、０．０１０〜０．
１００ｗｔ．％の範囲内に限定する。

【００３０】Ｃｒ：０．０５〜１．０ｗｔ．％Ｃｒは、鋼材の焼入れ性を高めて鋼材を強化する。この
効果を発揮させるためには、０．０５ｗｔ．％以上添加
する必要がある。しかしながら、Ｃｒ含有率が１．０ｗ
ｔ．％を超えると、フェライトの析出が抑えられ、ベイ
ナイト主体のミクロ組織となって平らな脆性破面が得ら
れ難くなる。従って、Ｃｒ含有率は、０．０５〜１．０
ｗｔ．％の範囲内に限定する。

【００３１】Ｖ：０．０５〜０．３０ｗｔ．％Ｖは、鍛造中の冷却途中に微細な炭化物や窒化物を析出
して、降伏応力を高め、鋼材を塑性変形しにくくする。
所望の強度及び降伏応カを得るためには、０．０５ｗ
ｔ．％以上の添加を必要とし、その効果を一層発揮させ
るためには、０．１０ｗｔ．％以上の添加をすることが
望ましい。しかしながら、Ｖは、高価な元素であり、ま
た、０．３０ｗｔ．％を超えて添加しても上記効果は飽
和する。従って、Ｖ含有率は、０．０５〜０．３０ｗ
ｔ．％の範囲内に、望ましくは、０．１０〜０．３０ｗ
ｔ．％範囲内に限定する。

【００３２】Ａｌ：０．０１０ｗｔ．％未満Ａｌは、結晶粒を微細化する作用が強い。鋼材の熱間鍛
造後の結晶粒を粗くして、鋼材の延性を低下させて脆性
破面を得るためには、Ａｌ含有率を０．０１０ｗｔ．％
未満に限定しなければならない。

【００３３】Ｂ：０．００５０〜０．０１５０ｗｔ．％Ｂは、この発明において鋼材の延性低下と被削性向上の
ために重要な役割を果す元素である。即ち、Ｂは、鋼材
の延性を低下させ、被削性を向上させるＢＮを析出させ
るために、Ｎの存在とともに必要な元素である。この効
果を発揮させるためには、Ｂ含有率が０．００５０ｗ
ｔ．％以上添加する必要がある。しかしながら、Ｂ含有
率が０．０１５０ｗｔ．％を超えると鋼材の熱間加工性
が劣化する。従って、Ｂ含有率は、０．００５０〜０．
０１５０ｗｔ．％の範囲内に限定する。

【００３４】Ｎ：０．００８０〜０．０２００ｗｔ．％Ｎは、本発明においてＢと共にＢＮを析出し、鋼材の延
性を低下させ被削性を向上させる作用を有する元素であ
る。このような効果を発揮させるためにはＮ含有率は
０．００８０ｗｔ．％以上必要とする。しかしながら、
Ｎ含有率が０．０２００ｗｔ．％を超えると、鋳片等に
おいてブローホールとして残存し、その後の熱間加工工
程で鋼材の表面疵や鍛造時の割れ発生の原因となる。従
って、Ｎ含有率は、０．００８０〜０．０２００ｗｔ．
％の範囲内に限定する。

【００３５】Ｓｂ、ＡｓおよびＳｎの内の少なくとも１
つ：０．０１０〜０．１００ｗｔ．％Ｓｂ、ＡｓおよびＳｎは、いずれも、鋼中に溶解して鋼
材を脆化させる。また、鍛造加熱時に鋼材表面に濃化し
て表面反応を抑制して脱炭を防止し、疲労強度を高め
る。上記の効果を発揮させるためにはこれらの元素は少
なくとも合計で０．０１０ｗｔ．％以上添加する必要が
ある。しかしながら、０．１００ｗｔ．％を超えて添加
すると鋼材の熱間延性の低下及び表面疵の発生を招く。
従って、上記元素の含有率は合計で、０．０１０〜０．
１００ｗｔ．％の範囲内に限定する。

【００３６】上述した元素の他に、Ｎｉ、ＣｕおよびＭ
ｏ等は、鋼材に不可避的に混入するが、これら元素はそ
の含有率の範囲内で含んでもよい。

【００３７】Ｎ／Ｂ：１．７以上ＢとＮは、前述のごとくＢＮとして析出し、鋼材の延性
を低下させ、被削性向上に寄与する。しかしながら、Ｂ
Ｎとして析出しないフリーＢが鍛造冷却時に０．０００
５ｗｔ．％以上残ると鋼材の焼入れ性が高くなるため、
鍛造温度・冷却速度等の影響を受け、降伏点、引張強
さ、硬さ等が高くなりすぎたり、バラツキが大きくなる
ため、安定した強度並びに被削性が得られない。このよ
うな問題を防ぐためフリーＢを０．０００５ｗｔ．％未
満に制御し、鍛造した鋼材の良好な被削性と高度で且つ
安定した強度レベルという二つの特性を両立させるため
には、Ｎ／Ｂを１．７以上に調整する必要がある。

【００３８】なお、ＢとＮの化学量論値１．３０（［Ｎ
の原子量］／［Ｂの原子量］）を超えるＮは、一部はＶ
と炭窒化物を析出して降伏点を高め、鋼材を変形しにく
くする。

【００３９】炭素当量Ｃｅｑ：０．８０〜１．１０ｗ
ｔ．％炭素当量が０．８０ｗｔ．％未満では、所望の強度を得
ることができない。一方、これが１．１０ｗｔ．％を超
えると硬度が高くなり過ぎて被削性が劣化する。従っ
て、炭素当量Ｃｅｑを０．８０〜１．１０ｗｔ．％の範
囲内に限定する。

【００４０】ミクロ組織面積率で１０％以下のフェライ
トと残部がパーライトまたはパーライトおよびベイナイ
ト：フェライトの面積準か１０％を超えると粒内のフェ
ライト量が増大し、鋼材の延性が大きくなって、脆性破
面を得ることができなくなるので、フェライトの面積率
を１０％以下にする。残部は、強度を確保するためにパ
ーライトにする。ベイナイトが一部混じっても強度の変
化は小さく、却って延性を低下させることができるので
差し支えない。

【００４１】降伏応力：６００Ｎ／ｍｍ²以上以上降伏応力が６００Ｎ／ｍｍ²未満では、ガソリン爆
発時にコンロッドにかかる衝撃的な力に対抗できず、コ
ンロッドに座屈が発生する。また、クランクシャフトの
回転に伴い、コンロッドにかかる引張−圧縮疲労に対す
る疲労強度が低くなるため、降伏応力は、６００Ｎ／ｍ
ｍ²以上であることが必要である。

【００４２】

【実施例】次に、この発明を実施例によって更に詳細に
説明する。

【００４３】表１に示す各種化学成分組成を有す鋼種Ｎ
ｏ．１〜２７を真空溶解炉で溶製し、造塊した後、それ
ぞれをφ６５ｍｍの棒鋼に圧延した。鋼種Ｎｏ．１〜１
０およびＮｏ．２６は、本発明の化学成分組成の範囲内
のものであり、鋼種Ｎｏ．１１〜２５およびＮｏ．２７
は、その範囲外のものである。なお、Ｎｏ．２７は、従
来型のフェライト−パーライト系非調質鋼である。

【００４４】

【表１】

【００４５】当該棒鋼を厚さ２５ｍｍ×幅７０ｍｍの板
形状に熱間鍛造し、鍛造割れ発生の有無の確認とＪＩＳ
４号引張試験片を採取し、引張試験並びに破断面の状況
の確認をした。さらに、同鍛造材の被削性を評価するた
め、ドリルによる穴明け加工試験を実施した。熱間鍛造
条件は、φ６５ｍｍ棒鋼を１２００〜１１５０℃に９０
分加熱保持後鍛造し、鍛造終了後空冷したが、Ｎｏ．２
６のみは徐冷し、組織が本発明の範囲を外れる様に調整
した。表２にドリルによる穴明け加工試験の条件を示
す。ＳＫＨ４、φ８ｍｍのドリルを用い穴明け総深さが
１０００ｍｍで切削不能となる切削速度(ドリル寿命速
度)を求め、工具寿命の指標とした。さらに鋼種Ｎｏ．
２７の切り屑処理性を標準とし、他鋼種の切り屑処理性
を評価した。

【００４６】

【表２】

【００４７】さらに、前記φ６５ｍｍの棒鋼を素材と
し、上記と同じ鍛造条件にて、図２に示したコンロッド
本体部分１’とコンロッドキャップ部分２’とが一体物
となった形態で、大端部中央の相対する内面２箇所に
０．５ｍｍＲの切欠きを有する鍛造品を調製した。次い
で、大端部４の両側部のそれぞれに、縦のボルト穴７を
ドリル加工であけた後、大端部４に治具を挟み、前記切
欠きを起点に引張破断させて、コンロッドのキャップ部
と本体部とに分割した。さらに分割した両者を突き合わ
せ、破断面の噛合わせの状況を確認・評価した。

【００４８】これらの試験結果を、表３に示す。

【００４９】

【表３】

【００５０】試験結果は、次の通りであった。本発明方
法の範囲内にある発明例１〜１０は、その何れにおいて
も、鍛造時の割れの発生はなく、所望の降伏応力６００
Ｎ／ｍｍ²以上を満足し、ミクロ組織がフェライト１０
％以下のフェライト＋パーライト組織あるいは１０％以
下のフェライト＋パーライト＋ベイナイト組織であった
ので、引張破断面(以下、破面という)は平らな脆性破面
であった。また、ドリルによる穴明け加工においても工
具寿命および切屑処理性に問題はなく、良好な結果が得
られた。さらには、コンロッド大端部を破断した破断面
の噛合わせ状況(以下、大端部の噛み合わせという)も良
好だった。

【００５１】これに対して、本発明の軸囲外にある比較
例１１〜２７においては、何れも下記の問題があった。

【００５２】比較例１１は、ＣおよびＳｉ含有率が本発
明の範囲より低く、炭素当量Ｃｅｑも低いためにフェラ
イト面積率が１０％より高く、破面は伸びた延性破面で
あった。このため大端部の噛み合わせも不良であった。
また、降伏応力が６００Ｎ／ｍｍ²に達しなかった。

【００５３】比較例１２は、本発明の範囲よりもＣ含有
率が高く、Ｍｎ含有率は低く、さらに炭素当量Ｃｅｑが
高い。このため鍛造時に割れが発生した。また、フェラ
イト面積率が０で、粒界にフェライトが存在せず、破面
が延性破面になり、さらに大端部の噛み合わせも不良で
あった。また、硬くなり過ぎたので穴明け加工性が発明
例に比べ劣った。

【００５４】比較例１３は、ＳｉおよびＰ含有率が本発
明の範囲より高いので、熱間延性が不足して鍛造割れが
発生した。

【００５５】比較例１４は、ＭｎおよびＣｒ含有率が本
発明の範囲よりも高い。このため組織がベイナイト単相
になって脆性破面が得られず、大端部の噛み合わせも不
良であった。また、硬くなり過ぎたので穴明け加工性が
発明例に比べ劣った。

【００５６】比較例１５は、Ｓ含有率が本発明の範囲よ
り高い。このため、熱間延性が不足して、鍛造時に割れ
が発生した。

【００５７】比較例１６は、Ｃｒ含有率が本発明の範囲
より低く、このため焼入れ性が不足して、フェライト面
積率が１０％を超え、破面が延性破面になり、大端部の
噛み合わせも不良となった。

【００５８】比較例１７は、Ｖ含有率が本発明の範囲よ
り高く、またＡｓ＋Ｓｎ含有率も本発明の範囲より高
い。このため、熱間延性が不足して鍛造割れが発生し
た。

【００５９】比較例１８は、Ｖ含有率が本発明の範囲よ
り低い。このため、降伏応力が６００Ｎ／ｍｍ²に達し
なかった。

【００６０】比較例１９は、Ａｌ含有率が本発明の範囲
より高い。このため結晶粒が微細になり、鋼材の延性が
十分に低下しなかったため、破面が延性破面になり、大
端部の噛み合わせも不良であった。

【００６１】比較例２０は、Ｂ含有率が本発明の範囲よ
り低く、ＢＮの析出量が不足し穴明け加工性が発明鋼に
比べ劣った。

【００６２】比較例２１は、Ｂ含有率が本発明の範囲よ
り高いため、熱間延性が不足して鍛造割れが発生した。
また、Ｎ／Ｂが本発明の範囲より低く、フリーＢ量が多
くなり、焼入れ性が高くなったため組織がベイナイト単
相になった。このため脆性破面が得られず、大端部の噛
み合わせも不良となった。さらに、硬くなり過ぎたので
穴明け加工性が発明例に比べ劣った。

【００６３】比較例２２は、Ｎ含有率が本発明の範囲よ
り高い。このため、ブローホールに起因した鍛造割れが
発生した。

【００６４】比較例２３は、Ｎ含有率とＮ／Ｂが本発明
の範囲より低い例である。さらに比較例２４は、Ｂおよ
びＮ含有率は本発明の範囲内であるが、Ｎ／Ｂが本発明
の範囲より低い例である。何れもフリーＢ量が多くな
り、焼入れ性が高くなったため組織がベイナイト単相に
なった。このため脆性破面が得られず、大端部の噛み合
わせも不良となった。さらに、硬くなりすぎたので穴明
け加工性が発明例に比べ劣った。

【００６５】比較例２５は、Ｂを除く化学成分の含有率
は、本発明の範囲を満足しているが、Ｂを含まないた
め、発明例に比べ穴明け加工性が劣っていた。

【００６６】比較例２６は、各化学成分の含有率は本発
明の範囲内であるが、熱間鍛造後徐冷しフェライトを１
２％発生させたため、脆性破面が得られず、大端部の噛
み合わせも不良となった。

【００６７】比較例２７は、従来の非調質鋼材を用いて
コンロッド材を鍛造した例(従来例)である。フェライト
の量が多く脆性破面が得られず、大端部の噛み合わせも
不良となった。

【００６８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明鋼を使用すれ
ば、コンロッド本体部分とコンロッドキャップ部分とを
一体物の状態で鍛造し、しかる後に両者に分割してコン
ロッドを製造することが可能となる。さらには切削作業
を円滑に実施できるため、工業上有用な効果がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンロッドの組み立て概略斜視図である。

【図２】コンロッド本体部分とコンロッドキャップ部分
とが一体物で鍛造されたコンロッドを示す概略斜視図で
ある。

【符号の説明】

１：コンロッド本体１’：コンロッド本体部分２：コンロッドキャップ２’：コンロッドキャップ部分３：小端部４：大端部５：コンロッドボルト６：コンロッドナット７：ボルト穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ :０．２５〜０．７０％、Ｓｉ：１．０超〜２．０％、Ｍｎ：０．１０〜０．３０％未満、Ｐ：０．０１０〜０．１００％、Ｓ：０．０１０〜０．１００％、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｖ：０．０５〜０．３０％、Ａｌ：０．０１０％未満、Ｂ：０．００５０〜０．０１５０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％（以上、ｗｔ．
％）を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、Ｎ／
Ｂ：１．７以上を満足し、且つ炭素当量Ｃｅｑが、０．
８０〜１．１０ｗｔ．％の範囲内にあり、熱間鍛造の
後、冷却して得られた鋼材のミクロ組織が、面積率で１
０％以下のフェライトと残部がパーライトおよびベイナ
イトの内の少なくとも１つからなり、前記鋼材の引張破
断による破面が脆性破面を呈し、且つ前記鋼材の降伏応
力が６００Ｎ／ｍｍ²以上であることを特徴とする被削
性に優れた非調質鋼。
【請求項２】更に、Ｓｂ、ＡｓおよびＳｎの内の少な
くとも１種を合計で０．０１０〜０．１００ｗｔ．％含
むことを特徴とする、請求項１記載の非調質鋼。