JP2007231353A - 耐衝撃特性と強度−延性バランスに優れた鋼製高強度加工品およびその製造方法、並びに高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用燃料噴射管およびコモンレールの製造方法 - Google Patents
耐衝撃特性と強度−延性バランスに優れた鋼製高強度加工品およびその製造方法、並びに高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用燃料噴射管およびコモンレールの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】C:0.1〜0.7%、Si:1.5%以下(0%を含まない)、Mn:0.5〜3%、Al:0.2〜1.5%、Nb、TiおよびVよりなる群から選択される1種以上:合計で0.01〜0.1%、P:0.05%以下(0%を含まない)、S:0.02%以下(0%を含まない)を満たし、残部が鉄および不可避的不純物からなるものであり、金属組織が、フェライト:50%以上を含み、第2相組織が残留オーステナイト、並びにベイナイト及び/又はマルテンサイトからなるものであって、残留オーステナイト:10〜30%、マルテンサイト:5%以下(0%を含む)を満たすことを特徴とする耐衝撃特性と強度−延性バランスに優れた鋼製高強度加工品。
【選択図】なし
Description
C:0.1〜0.7%(質量%の意味、化学成分について以下同じ)、
Si:1.5%以下(0%を含まない)、
Mn:0.5〜3%、
Al:0.2〜1.5%、
Nb、TiおよびVよりなる群から選択される1種以上:合計で0.01〜0.1%、
P :0.05%以下(0%を含まない)、
S :0.02%以下(0%を含まない)
を満たし、残部が鉄および不可避的不純物からなるものであり、
金属組織が、
フェライト:50%以上(全組織に対する面積%の意味、組織について以下同じ)を含み、第2相組織が残留オーステナイト、並びにベイナイト及び/又はマルテンサイトからなるものであって、
残留オーステナイト:10〜30%、
マルテンサイト:5%以下(0%を含む)
を満たすところに特徴を有する。
(1)Cr及び/又はMoを合計で1%以下(0%を含まない)
(2)Ni:0.5%以下(0%を含まない)、及び/又はCu:0.5%以下(0%を含まない)
(3)Ca:0.003%以下(0%を含まない)、及び/又はREM:0.003%以下(0%を含まない)
(4)B:0.003%以下(0%を含まない)
を含んでいてもよい。
(I)上記成分組成を満たす鋼材を使用し、
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で塑性加工(加工c)を行った後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程(工程C1)
を含むところに特徴を有する。また本発明は、
(II)上記成分組成を満たす鋼材を使用し、
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程(工程C2)
を含むところに特徴を有する方法も規定する。
(1)上記ディーゼルエンジン用燃料噴射管を製造する方法であって、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間押出加工を行った後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、ガンドリル加工法による管軸方向の穿孔加工、径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、端末加工、および曲げ加工を順次行うところに特徴を有する方法。
(2)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間押出加工を行った後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、ガンドリル加工法による管軸方向の穿孔加工、径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行うところに特徴を有する方法。
(3)上記ディーゼルエンジン用燃料噴射管を製造する方法であって、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、
ガンドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工を施した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、端末加工、および曲げ加工を順次行うところに特徴を有する方法。
(4)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、
ドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工を施した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行うところに特徴を有する方法。
(5)上記ディーゼルエンジン用燃料噴射管を製造する方法であって、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
マンネスマン方式の穿孔加工を行う工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程、
冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、切断加工、端末加工、および曲げ加工を順次行うところに特徴を有する方法。
(6)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
マンネスマン方式の穿孔加工を行う工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程、
冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行うところに特徴を有する方法。
(7)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
熱間又は温間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
冷間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
ドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行うところに特徴を有する方法。
(8)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
熱間又は温間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
ガンドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、
切断加工工程、
機械加工工程、
1200℃以上に加熱保持する工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、組立加工を行うところに特徴を有する方法。
(9)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
熱間又は温間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
冷間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
ドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程
切断加工工程、
機械加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、組立加工を行うところに特徴を有する方法。
(10)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間加工(特には鍛造加工)を行う工程、
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度で10秒以上保持し、該温度域で鍛造した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程、および
ガンドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程
を経た後、機械加工を施すところに特徴を有する方法。
(i)高温・高加工率で加工する場合に、オーステナイトの合体・成長が発生してオーステナイトが粗大化することを防止するには、鋼材にNb、TiおよびVよりなる群から選択される1種以上を規定量含有させればよいこと、
(ii)低温・低加工率で加工する場合のマルテンサイト生成を防止するには、適量のAlを含有させればよいこと、
を見出し本発明に想到した。以下、これらの点について詳述する。
引張強度が600MPa以上の高強度加工品の延性を向上させるには、フェライトの存在が重要であり、フェライトによる延性の向上を図るには、全組織に対するフェライトの占積率を50%以上(好ましくは60%以上)とする必要がある。ただしフェライトが過剰に生成すると、必要な強度の確保が困難となる他、フェライトと後述する第2相組織の界面に多くのボイドが発生し、耐衝撃特性が劣化し易くなるので、その上限を90%とすることが好ましい。より好ましくは80%以下である。尚、本発明における「フェライト」とは、ポリゴナルフェライト、およびベイニティックフェライトをいうものとする。ここで、フェライトは、鍛造等の塑性加工中に生成するもの、オーステンパ中に生成するもの、および冷却過程で生成するものの全てを包括する。
上記残留オーステナイト(γR):全組織に対する占積率(面積%)で10〜30%
上記マルテンサイト:全組織に対する占積率(面積%)で5%以下(0%を含む)〉
本発明の加工品は、前記フェライトと共に、第2相組織として残留オーステナイト、並びにベイナイトおよび/又はマルテンサイトを金属組織として含む。このうち、残留オーステナイトは、全伸びの向上に有効であり、また塑性誘起マルテンサイト変態によるき裂抵抗となることで耐衝撃特性の向上にも有効である。該効果を十分に発揮させるには、残留オーステナイトの占積率を10%以上とすることが必要である。好ましくは15%以上である。他方、残留オーステナイト量が30%を超えると、残留オーステナイト中のC濃度が低くなり、不安定な残留オーステナイトとなるので、前記効果を十分発揮することができない。よって本発明では、残留オーステナイトの占積率を30%以下とする。好ましくは25%以下である。
Cは高強度を確保し、かつ、残留オーステナイトを確保するために必要な元素である。より詳しくは、オーステナイト中のCを確保し、室温でも安定した残留オーステナイトを残存させて、延性および耐衝撃特性を高めるのに有効である。該効果を十分に発揮させるには、C量を0.1%以上とするのがよく、特に0.2%以上とすることで、残留オーステナイト量が増加すると共に、残留オーステナイトにCが濃化し易くなり、高い延性と耐衝撃特性が得られる。しかしC量が0.7%を超えると、その効果が飽和するのみならず、中心偏析等による欠陥等が発生し、耐衝撃特性が劣化するため、C量の上限を0.7%とした。好ましくは0.5%以下である。
Siは酸化物生成元素であり、過剰に含まれると耐衝撃特性を劣化させるため、Si量を1.5%以下とした。好ましくは1.2%以下である。尚、本発明鋼製品は、Siと同様の作用を発揮するAlの添加を前提としているが、Siの添加による固溶強化、および炭化物の析出抑制による残留オーステナイトの生成量増加という観点からは、0.5%以上含有させてもよい。
Mnは、オーステナイトを安定化し、規定量の残留オーステナイトを得るために必要な元素である。この様な作用を有効に発揮させるには、Mn量を0.5%以上(好ましくは0.7%以上、より好ましくは1%以上)とする必要がある。しかしMn量が過剰になると、鋳片割れが生じるなど製造上の悪影響が出るので3%以下とする。好ましくは2.5%以下、より好ましくは2%以下である。
〈S:0.02%以下(0%を含まない)〉
PやSは鋼中に不可避的に混入する元素であり、Sはその含有量が高いと介在物(MnS)が増加し、鍛造部品等の塑性加工を伴う鋼材製品の耐衝撃特性を低下させる。本発明では、耐衝撃特性を確保する観点から、Pを0.05%以下、Sを0.02%以下とする。
これらの元素は、鋼の強化元素として有用であると共に、残留オーステナイトの安定化や所定量の確保に有効な元素である。この様な作用を有効に発揮させるには、Cr及び/又はMoを合計で0.05%以上(より好ましくは0.1%以上)含有させることが好ましい。ただし、上記元素を過剰に添加しても前記効果が飽和してしまい、経済的に無駄である。よってCr及び/又はMoは合計で1%以下(より好ましくは0.8%以下)とするのがよい。
これらの元素も、上記CrやMoと同様に、鋼の強化元素として有用であると共に、残留オーステナイトの安定化や規定量の確保に有効な元素である。この様な作用を有効に発揮させるには、Niを含有させる場合は0.05%以上(より好ましくは0.1%以上)、Cuを含有させる場合は0.05%以上(より好ましくは0.1%以上)とするのがよい。ただし、Ni、Cuのいずれを0.5%超としても前記効果は飽和してしまい、経済的に無駄である。より好ましくは、Ni:0.4%以下、Cu:0.4%以下である。
Ca、REM(希土類元素)は、鋼中の硫化物の形態を制御し、加工性向上に有効な元素である。ここで、本発明に用いられる希土類元素としては、Sc、Y、ランタノイド系列の元素等が挙げられる。前記作用を有効に発揮させるには、Ca、REMのいずれを含有させる場合も0.0003%以上(より好ましくは0.0005%以上)とすることが望ましい。ただし、Ca、REMのいずれも0.003%を超えて添加しても上記効果が飽和してしまい、経済的に無駄である。より好ましくは0.0025%以下である。
Bは、焼入性を向上し、微量で強度を高める作用がある。この様な作用を有効に発揮させるには、B量を0.0005%以上とすることが好ましい。しかしBを過剰に添加すると、粒界が脆化し、鋳造や圧延等の処理により割れが生じるため、その上限は0.003%とするのがよい。より好ましくは0.002%以下である。
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で塑性加工(加工c)を行った後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程(工程C1)、または
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程(工程C2)、
を含むところに特徴があるが、該条件を規定した理由は以下の通りである。
上記の通り、加熱温度を概ね2相域〜オーステナイト単相域温度とすることによりフェライトが生成し、かつ微細な第2相組織を得ることができる。一般に、鍛造温度や熱間加工温度が低い方が微細な第2相組織が生成され易いことから、その下限を(Ac1点−30℃)と定めた。一方、加熱温度が(Ac3点+100℃)を超えた場合、特に加工率が高いと、Nb、Ti、Vによるオーステナイト同士の合体・成長の防止効果が十分発生されず、オーステナイトが粗大化するので上限を規定した。
本発明において、上記の通り(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、平均冷却速度を3℃/s以上とするのは、パーライトの生成を抑制するためである。好ましくは5℃/s以上、より好ましくは10℃/s以上である。尚、前記平均冷却速度の上限は特に限定されず、大きければ大きい程よいが、実操業レベルとの関係で、適宜適切に制御する。
・工程A−工程C1または工程C2(工程C1または工程C2よりも後の工程については記載を省略。以下同じ)
・工程B−工程C1または工程C2
・工程A−工程B−工程C1または工程C2
・工程B−工程A−工程C1または工程C2
・工程B−工程A−工程B(この工程Bでは、最初の工程Bと同じ加工を行ってもよいし、異なる加工を行ってもよい)−工程C1または工程C2
等の方法が挙げられる。ここで、前記工程Bが熱間加工である場合には、該工程が工程Aを兼ねる場合がある。
(1)ディーゼルエンジン用燃料噴射管を製造する方法として、
規定の成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間押出加工を行った後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、ガンドリル加工による管軸方向の穿孔加工、径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、端末加工、および曲げ加工を順次行う方法が挙げられる。
(2)ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法として、上記ディーゼルエンジン用燃料噴射管の製造方法と同様の条件を採用し、
規定の成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間押出加工を行った後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、ガンドリル加工法による管軸方向の穿孔加工、径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行う方法が挙げられる。
(3)上記ディーゼルエンジン用燃料噴射管を製造する方法として、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、
ガンドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工を施した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、端末加工、および曲げ加工を順次行う方法が挙げられる。
(4)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法として、上記ディーゼルエンジン用燃料噴射管の製造方法と同様の条件を採用し、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、
ドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工を施した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行う方法が挙げられる。
(5)上記ディーゼルエンジン用燃料噴射管を製造する方法として、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
マンネスマン方式の穿孔加工を行う工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程、
冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、切断加工、端末加工、および曲げ加工を順次行う方法が挙げられる。
(6)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法として、上記ディーゼルエンジン用燃料噴射管の製造方法と同様の条件を採用し、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
マンネスマン方式の穿孔加工を行う工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程、
冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行う方法が挙げられる。
(7)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法として、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
熱間又は温間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
冷間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
ドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行う方法が挙げられる。
(8)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法として、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
熱間又は温間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
ガンドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、
切断加工工程、
機械加工工程、
1200℃以上に加熱保持する工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、組立加工を行う方法が挙げられる。
(9)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法として、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
熱間又は温間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
冷間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
ドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程、
切断加工工程、
機械加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、組立加工を行う方法が挙げられる。
(10)上記ディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法として、
上記成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間加工(特には鍛造加工)を行う工程、
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度で10秒以上保持し、該温度域で鍛造した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程、および
ガンドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程
を経た後、機械加工を施すところに特徴を有する方法が挙げられる。
まず、表1に記載の成分組成からなる鋼種記号A〜Yの供試鋼スラブ(表中の単位は質量%であり、残部:鉄及び不可避的不純物)を連続鋳造により製造し、それぞれ、1250℃の温度域まで再加熱後(工程A)、板厚13mmとなるまで熱間圧延(加工b)を行なった(工程B)。その後、酸洗してから機械加工を行い、10mm×10mm×80mmの鍛造用試験片を作製した。
上記鍛造材の鍛造方向に対して1/4厚さより採取したJIS4号試験片(ゲージ長さ20mm、平行部長さ22mm、幅6mm、厚さ1.2mm)を用いて、引張強度(TS)、伸び(El)を測定した。なお試験条件は、クロスヘッド速度:1mm/min、測定温度:RTである。
上記鍛造材の鍛造方向に対して1/4厚さより採取した深さ2mmのVノッチを有するJIS4号シャルピー衝撃試験片(長さ55mm、高さ10mm、幅2.5mm)を用いて、シャルピー衝撃値CIVを測定した。なお試験条件は、5m/s、測定温度:RTである。
上記鍛造材の鍛造方向に対して1/4厚さより試験片を切り出し、該試験片にナイタール腐食、及びレペラ腐食を施し、
・光学顕微鏡(倍率:400倍または1000倍)による観察、及び
・走査型電子顕微鏡(SEM,倍率:1000倍または4000倍)による観察、
・飽和磁化法(熱処理, Voll.136, (1996), P.322)による残留オーステナイト量の測定、
・透過型電子顕微鏡(TEM:倍率10000倍)、ステップ間隔100nmによるFE/SEM−EBSPによる組織解析
を実施して組織中の、フェライト、残留γ、マルテンサイトおよびベイナイトの占積率(面積%)を求めた。
鋼種Bからなるビレットを1250℃に加熱保持し(工程A)、熱間押出加工を施した(工程B)後、950℃まで冷却し、当該温度で10秒間以上保持した後、温間押出加工を施して丸棒とし、該丸棒を10℃/sの冷却速度で300℃まで冷却し、該温度で240秒以上保持(工程C1)した後、常温まで冷却した。その後、ガンドリル加工法により管軸方向に穿孔し、次いで、伸管加工を施して製品寸法が外径8.0mm、肉厚2.5mm、内径3.0mmのものとした後、これを所望長さに切断加工し、次でナット等のねじ部品を挿入した後に接続頭部をプレス成形する端末加工を施し、更に曲げ加工を施して燃料噴射管を得た。
鋼種Cからなるビレットを1250℃に加熱保持し(工程A)、熱間押出加工を施した(工程B)後、常温まで冷却した。その後、ガンドリル加工法により管軸方向に穿孔し(工程B’)、次いで、950℃で10秒以上保持してから熱間ロール成形加工を施し、次いで5℃/sの平均冷却速度で400℃まで冷却し、該温度で120秒間保持するオーステンパ処理を施した(工程C1)。その後、冷間で伸管加工を施して製品寸法が外径8.0mm、肉厚2.5mm、内径3.0mmのものとした後、これに切断加工、端末加工及び曲げ加工を施して燃料噴射管を得た。
鋼種Cからなるビレットを1250℃に加熱保持し(工程A)、マンネスマン方式による穿孔加工を施した(工程B)後、950℃で10秒以上保持してから熱間ロール成形加工を行い、次いで10℃/sの平均冷却速度で500℃まで冷却し、該温度で180秒間保持するオーステンパ処理を施した(工程C1)。更に、冷間で伸管加工を施して外径8.0mm、肉厚2.5mm、内径3.0mmとした後、これに切断加工、端末加工及び曲げ加工を施して燃料噴射管を得た。
鋼種Cからなるビレットを1250℃に加熱保持し(工程A)、マンネスマン方式による穿孔加工を施した(工程B)後、1200℃以上の温度で熱間ロール成形し(工程A、B’)、その後、冷間で伸管加工を施した(工程B”)。次に、950℃で10秒以上加熱保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で400℃まで冷却し、該温度で70秒間保持するオーステンパ処理を施した(工程C2)。更に、冷間で伸管加工を施して外径32mm、内径10mm、肉厚11mmとした後、これに切断加工、外周面に円錐状のシート面及びφ3mmの分岐孔を穿孔する等の機械加工、および分岐孔の周縁にねじスリーブを溶接する等の組立加工等を施してコモンレールを得た。
鋼種Cからなるビレットを用いて熱間押出加工を行った後(工程B)、冷間でガンドリル加工法により管軸方向に穿孔し(工程B’)、1200℃以上で熱間ロール成形(加工b)してから(工程A、B”)、950℃で10秒以上保持し、その後、該素管を3℃/s以上の平均冷却温度で400℃まで冷却してから、該温度で70秒間保持するオーステンパ処理を施した(工程C2)。更に、冷間で伸管加工を施して外径30mm、内径9mm、肉厚10.5mmとし、これに切断加工、外周面に円錐状のシート面及びφ3mmの分岐孔の穿孔等の機械加工、分岐孔の周縁にねじスリーブを有するリテーナーの組立加工等を施してコモンレールを得た。
鋼種Cからなるビレットに冷間圧延を施し、その後ガンドリル加工法による管軸方向に穿孔した(工程B)。それから、1200℃以上で熱間ロール成形を行った(工程A、B’)後、950℃で10秒以上保持して、該管を3℃/s以上の平均冷却温度で400℃まで冷却した後、該温度で120秒間保持するオーステンパ処理を施した(工程C2)。更に、冷間で伸管加工を施して外径32mm、内径10mm、肉厚11mmとし、これに切断加工、機械加工、および組立加工を順次施してコモンレールを得た。
鋼種Cからなるビレットに熱間または温間で押出加工を施し、次いで冷間でガンドリル加工法により管軸方向に穿孔し、その後冷間で伸管加工を施して外径32mm、内径10mm、肉厚11mmとし(工程B)、該管を切断し、機械加工を施した。次いで該管を1200℃以上に加熱(工程A)し、950℃で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で400℃まで冷却し、該温度で120秒間保持するオーステンパ処理を施した(工程C2)。更にこれに組立加工を施してコモンレールを得た。
鋼種Cからなる鋼素材を1200℃以上に加熱後(工程A)、熱間押出加工を行ってから(工程B)所望長さに切断し、次いで950℃で10秒以上保持してから、本体部の外径32mm、φ18mmのボス部を多数有する形状に熱間鍛造した後、3℃/s以上の平均冷却温度で400℃まで冷却し、その後、該温度で120秒間保持するオーステンパ処理を施した(工程C1)。次いで、常温に冷却してガンドリル加工法により内径10mmの管孔を管軸方向に穿孔した。その後、ボス部外周にM16の外ねじ、ボス部頂部に円錐状のシート面、φ3mmの分岐孔を穿孔する等の機械加工を施してコモンレールを得た。
鋼種Cからなる鋼素材を1200℃以上に加熱後(工程A)鍛造加工を施し(工程B)、次いで950℃で10秒以上保持した後、本体部の外径32mm、φ18mmのボス部を多数有する形状に熱間鍛造した後、3℃/s以上の平均冷却温度で400℃まで冷却してから、該温度で120秒間保持するオーステンパ処理を施した(工程C1)。次いで、常温に冷却してロングドリル加工法により内径10mmの管孔を管軸方向に穿孔した。その後、ボス部外周にM16の外ねじ、ボス部頂部に円錐状のシート面、φ3mmの分岐孔を穿孔する等の機械加工を施してコモンレールを得た。
鋼種Bからなるビレットを1200℃以上に加熱保持した後(工程A)、常温まで冷却した。これにガンドリル加工法により管軸方向に穿孔し(工程B)、次いで950℃まで加熱し、当該温度で10秒間以上保持した後、熱間ロール成形加工を施し、10℃/sの冷却速度で300℃まで冷却した後、該温度で240秒以上保持(工程C1)し、その後常温まで冷却した。次いで、伸管加工を施して製品寸法が外径8.0mm、肉厚2.5mm、内径3.0mmのものとした後、これに切断加工、端末加工、更に曲げ加工を施して燃料噴射管を得た。
鋼種Bからなるビレットを1200℃以上に加熱保持した後(工程A)、常温まで冷却した。これにガンドリル加工法により管軸方向に穿孔し(工程B)、次いで950℃まで加熱し、当該温度で10秒間以上保持した後、10℃/sの冷却速度で300℃まで冷却し、該温度で240秒以上保持(工程C2)した後、常温まで冷却した。その後、伸管加工を施して製品寸法が外径8.0mm、肉厚2.5mm、内径3.0mmのものとした後、これに切断加工、端末加工、更に曲げ加工を施して燃料噴射管を得た。
鋼種Cからなる鋼素材を所望長さに切断後、温間にて粗型鍛造し(工程B)、これを1200℃以上に加熱後(工程A)、950℃で10秒以上保持してから、本体部の外径32mm、φ18mmのボス部を多数有する形状に熱間鍛造し、その後3℃/s以上の平均冷却温度で400℃まで冷却してから、該温度で120秒間保持するオーステンパ処理を施した(工程C1)。次いで、常温に冷却してロングドリル加工法により内径9mmの管孔を管軸方向に穿孔した。その後、ボス部外周にM16の外ねじ、ボス部頂部に円錐状のシート面、φ3mmの分岐孔を穿孔する等の機械加工を施してコモンレールを得た。
鋼種Cからなる鋼管に温間ロール成形加工を施した後(工程B)、これを1250℃に加熱保持し(工程A)、次いで950℃で10秒以上保持してから、熱間押出加工を施し、その後10℃/sの冷却速度で300℃まで冷却してから、該温度で240秒以上保持(工程C1)した後、常温まで冷却した。その後、伸管加工を施して製品寸法が外径8.0mm、肉厚2.5mm、内径3.0mmのものとした後、これに切断加工、端末加工及び曲げ加工を施して燃料噴射管を得た。
鋼種Bからなる棒鋼を用いてガンドリル加工法により管軸方向に穿孔した後(工程B)、950℃まで加熱し、当該温度で10秒間以上保持してから、10℃/sの冷却速度で300℃まで冷却し、該温度で240秒以上保持し(工程C2)、次いで常温まで冷却した。その後、伸管加工を施して製品寸法が外径8.0mm、肉厚2.5mm、内径3.0mmのものとした後、これに切断加工、端末加工、更に曲げ加工を施して燃料噴射管を得た。
鋼種Cからなる棒鋼を用いて温間でマンネスマン方式により管軸方向に穿孔した後(工程B)、950℃まで加熱し、当該温度で10秒間以上保持してから、熱間押出成形を行い、その後10℃/sの冷却速度で300℃まで冷却してから、該温度で240秒以上保持し(工程C1)、次いで常温まで冷却した。その後、伸管加工を施して製品寸法が外径6.35mm、肉厚2mm、内径2.35mのものとした後、これに切断加工、端末加工、更に曲げ加工を施して燃料噴射管を得た。
Claims (28)
- C:0.1〜0.7%(質量%の意味、化学成分について以下同じ)、
Si:1.5%以下(0%を含まない)、
Mn:0.5〜3%、
Al:0.2〜1.5%、
Nb、TiおよびVよりなる群から選択される1種以上:合計で0.01〜0.1%、
P :0.05%以下(0%を含まない)、
S :0.02%以下(0%を含まない)
を満たし、残部が鉄および不可避的不純物からなるものであり、
金属組織が、
フェライト:50%以上(全組織に対する面積%の意味、組織について以下同じ)を含み、第2相組織が残留オーステナイト、並びにベイナイト及び/又はマルテンサイトからなるものであって、
残留オーステナイト:10〜30%、
マルテンサイト:5%以下(0%を含む)
を満たすことを特徴とする耐衝撃特性と強度−延性バランスに優れた鋼製高強度加工品。 - 更に、Cr及び/又はMoを合計で1%以下(0%を含まない)を含む請求項1に記載の鋼製高強度加工品。
- 更に、
Ni:0.5%以下(0%を含まない)、及び/又は
Cu:0.5%以下(0%を含まない)
を含む請求項1または2に記載の鋼製高強度加工品。 - 更に、
Ca:0.003%以下(0%を含まない)、及び/又は
REM:0.003%以下(0%を含まない)
を含む請求項1〜3のいずれかに記載の鋼製高強度加工品。 - 更に、B:0.003%以下(0%を含まない)を含む請求項1〜4のいずれかに記載の鋼製高強度加工品。
- 前記加工品が鍛造品である請求項1〜5のいずれかに記載の鋼製高強度加工品。
- 前記加工品が高圧燃料配管である請求項1〜5のいずれかに記載の鋼製高強度加工品。
- 前記高圧燃料配管が、高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用燃料噴射管、または高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用コモンレールである請求項7に記載の鋼製高強度加工品。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の鋼製高強度加工品を製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を使用し、
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で塑性加工(加工c)を行った後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程(工程C1)
を含むことを特徴とする耐衝撃特性と強度−延性バランスに優れた鋼製高強度加工品の製造方法。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の鋼製高強度加工品を製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を使用し、
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程(工程C2)
を含むことを特徴とする耐衝撃特性と強度−延性バランスに優れた鋼製高強度加工品の製造方法。 - 前記工程C1または工程C2よりも前に、熱間塑性加工、温間塑性加工、冷間塑性加工および切削加工よりなる群から選択される1種以上の加工(加工b)を行う工程Bを1工程以上含む請求項9または10に記載の製造方法。
- 前記工程C1または工程C2よりも前に、1200℃以上に加熱する工程Aを含む請求項9〜11のいずれかに記載の製造方法。
- 前記加工cが、鍛造加工、押出加工、穿孔加工、またはロール成形による伸管加工である請求項9、11または12に記載の製造方法。
- 前記加工bにおける塑性加工が、鍛造加工、押出加工、穿孔加工、またはロール成形による伸管加工である請求項11〜13のいずれかに記載の製造方法。
- 前記加工bにおける切削加工が、ドリル加工である請求項11〜13のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項8に記載のディーゼルエンジン用燃料噴射管を製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間押出加工を行った後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、ガンドリル加工法による管軸方向の穿孔加工、径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、端末加工、および曲げ加工を順次行うことを特徴とする高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用燃料噴射管の製造方法。 - 請求項8に記載のディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間押出加工を行った後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、ガンドリル加工法による管軸方向の穿孔加工、径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行うことを特徴とする高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用コモンレールの製造方法。 - 請求項8に記載のディーゼルエンジン用燃料噴射管を製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、
ガンドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工を施した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、端末加工、および曲げ加工を順次行うことを特徴とする高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用燃料噴射管の製造方法。 - 請求項8に記載のディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間押出加工を行う工程、
ドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持し、該温度域で温間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工を施した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行うことを特徴とする高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用コモンレールの製造方法。 - 請求項8に記載のディーゼルエンジン用燃料噴射管を製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
マンネスマン方式の穿孔加工を行う工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程、
冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、切断加工、端末加工、および曲げ加工を順次行うことを特徴とする高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用燃料噴射管の製造方法。 - 請求項8に記載のディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
マンネスマン方式の穿孔加工を行う工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程、
冷間で径方向及び/又は管軸方向に圧延する伸管加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行うことを特徴とする高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用コモンレールの製造方法。 - 請求項8に記載のディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を用いて、
熱間又は温間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
冷間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
ドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、切断加工、機械加工、および組立加工を順次行うことを特徴とする高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用コモンレールの製造方法。 - 請求項8に記載のディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を用いて、
熱間又は温間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
ガンドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、
切断加工工程、
機械加工工程、
1200℃以上に加熱保持する工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、組立加工を行うことを特徴とする高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用コモンレールの製造方法。 - 請求項8に記載のディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を用いて、
熱間又は温間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
冷間で径方向及び軸方向に圧延する工程、
ドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程、
1200℃以上の温度で熱間ロール成形(ロールレデュース)により径方向及び管軸方向に圧延する伸管加工工程、
切断加工工程、
機械加工工程、および
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度域で10秒以上保持した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程
を経た後、常温まで冷却し、その後、組立加工を行うことを特徴とする高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用コモンレールの製造方法。 - 請求項8に記載のディーゼルエンジン用コモンレールを製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の成分組成を満たす鋼材を用いて、
1200℃以上に加熱保持する工程、
熱間加工を行う工程、
(Ac1点−30℃)〜(Ac3点+100℃)の温度で10秒以上保持し、該温度域で鍛造した後、3℃/s以上の平均冷却温度で300〜500℃まで冷却し、該温度域で60〜3600秒保持する工程、および
ガンドリル加工法により管軸方向に穿孔する工程
を経た後、機械加工を施すことを特徴とする高強度かつ耐衝撃特性および耐内圧疲労特性に優れたディーゼルエンジン用コモンレールの製造方法。 - 前記熱間加工が鍛造加工である請求項25に記載の製造方法。
- 最終工程である前記曲げ加工後に、更にオートフレッテージ処理を施す請求項16、18または20に記載の製造方法。
- 最終工程である前記組立加工後または最終工程である機械加工後に、更にオートフレッテージ処理を施す請求項17、19および21〜26のいずれかに記載の製造方法。
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