JP5445345B2 - Steel bar for steering rack bar and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、自動車のステアリング機構に用いられるステアリングラックバー用棒鋼およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a steel bar for a steering rack bar used in a steering mechanism of an automobile and a method for manufacturing the same.

ステアリング機構は自動車の進行方向を制御する装置であり、これが故障すると重大な事故を招く恐れがある。この機構の中で、ステアリングラックバーは左右両輪をつなぐ骨組み的な役割を担っている。このため、ステアリングラックバーには、走行中に大きな荷重が作用した際にも脆性的な破断を生じて操舵不能にならないことが要求される。   The steering mechanism is a device that controls the traveling direction of the automobile, and if it fails, a serious accident may occur. In this mechanism, the steering rack bar plays a framework role to connect the left and right wheels. For this reason, the steering rack bar is required not to be able to be steered by causing a brittle fracture even when a large load is applied during traveling.

上記の要求を満たすため、ステアリングラックバーには走行中の大きな荷重に耐え得る曲げ強度が求められ、熱間加工して得た鋼材を用いて、焼入れ焼戻しの熱処理を施した後に歯形部を切削し、その歯形部に高周波焼入れを施すことによって製造されている。   In order to satisfy the above requirements, the steering rack bar is required to have a bending strength that can withstand a large load during traveling. Using a steel material obtained by hot working, the tooth profile is cut after being subjected to heat treatment for quenching and tempering. The tooth profile is manufactured by induction hardening.

焼入れ焼戻しの熱処理を施すことによって高靱性化が達成されて高い曲げ強度を確保することができ、さらに、高周波焼入れすることによって、歯形部の耐摩耗性を高めることもできる。   By applying quenching and tempering heat treatment, high toughness can be achieved and high bending strength can be ensured, and by induction hardening, the wear resistance of the tooth profile can be enhanced.

しかしながら、近年の地球温暖化防止を背景とした自動車の軽量化推進に伴うステアリング機構の小型化、また、エンジンの高出力化などにより、ステアリングラックバーの負荷荷重も増大化している。   However, the load on the steering rack bar is also increasing due to the downsizing of the steering mechanism accompanying the promotion of weight reduction of automobiles against the backdrop of the prevention of global warming in recent years and the high output of the engine.

このため、ステアリングラックバーの強度、靱性などの特性をさらに一層高めることが可能で、ステアリングラックバーの素材として好適なステアリングラックバー用鋼材、なかでも、ステアリングラックバー用棒鋼の開発が望まれている。   For this reason, it is possible to further enhance the strength, toughness and other characteristics of the steering rack bar, and it is desired to develop a steel material for a steering rack bar suitable as a material for the steering rack bar, in particular, a steel bar for the steering rack bar. Yes.

このため、例えば、特許文献1〜3に、高周波焼入れを伴い、曲げ強度および/または衝撃特性に優れた鋼材が提案されている。   For this reason, for example, Patent Documents 1 to 3 propose steel materials that are accompanied by induction hardening and are excellent in bending strength and / or impact characteristics.

すなわち、特許文献1に、曲げ特性に極めて優れる「ステアリングラック用鋼」、具体的には、質量%で、C:0.40〜0.60%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.05〜1.50%、およびS:0.004〜0.100%を含有し、さらに他の元素として、Cr:1.5%以下(0%を含まず)、Al:0.0005〜0.10%、およびN:0.002〜0.020%よりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有し、必要に応じて、B:0.0005〜0020%を、単独でまたはTi:0.005〜0.050%と共に含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる棒鋼であって、焼入れおよび短時間焼戻しによって、棒鋼の表面から深さD/4(Dは棒鋼の直径を示す)の部分の焼入れ・焼戻し組織が、「焼戻しベイナイト組織と焼戻しマルテンサイト組織が合計で20〜100%(面積百分率)」および「再生パーライト組織が0〜50%(面積百分率)」に調整されている、曲げ特性に優れたステアリングラック用鋼が開示されている。さらに、上記の化学成分を有する鋼材を圧延し、得られる棒鋼を温度820℃以上に加熱し、水冷にて室温まで制御冷却した後、温度680℃以上の雰囲気温度に加熱した炉に入れて20分以下の短時間焼戻し処理を行い室温まで空冷する「曲げ特性に優れたステアリングラック用鋼」の製造方法も開示されている。   That is, in Patent Document 1, “steering rack steel” having excellent bending characteristics, specifically, by mass%, C: 0.40 to 0.60%, Si: 0.05 to 0.50%, It contains Mn: 0.05 to 1.50% and S: 0.004 to 0.100%, and, as other elements, Cr: 1.5% or less (not including 0%), Al: 0 .0005 to 0.10%, and N: at least one element selected from the group consisting of 0.002 to 0.020%, and if necessary, B: 0.0005 to 0020%, Alone or together with Ti: 0.005 to 0.050%, the balance is a steel bar composed of Fe and inevitable impurities, and by quenching and short-time tempering, the depth D / 4 (D is The quenching and tempering structure of the part (showing the diameter of the steel bar) Steel for steering racks with excellent bending characteristics, wherein the tempered bainite structure and tempered martensite structure are adjusted to 20 to 100% (area percentage) in total and “regenerated pearlite structure is 0 to 50% (area percentage)” Is disclosed. Further, the steel material having the above chemical components is rolled, and the obtained steel bar is heated to a temperature of 820 ° C. or higher, controlled to be cooled to room temperature by water cooling, and then placed in a furnace heated to an ambient temperature of 680 ° C. or higher. Also disclosed is a method of manufacturing “steering rack steel with excellent bending properties” that is tempered for a short time of less than a minute and air cooled to room temperature.

特許文献2に、静的または動的に過大な荷重が作用しても脆性的に破損することのない、「曲げ特性に優れる高周波焼入れ鋼」、具体的には、質量%で、C:0.30〜0.60%、Si:0.50%以下、Mn:0.20〜2.0%、B:0.0005〜0.0050%、N:0.020%以下、Ti:0.1%以下、かつ、TiとNの含有量の比率が3.42≦Ti/N≦8.0であり、必要に応じて、Ni、Mo、V、Cr、Nb、Zr、Ta、Al、S、Pb、Bi、TeおよびCaのうちの1種以上を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを特徴とする、曲げ特性に優れる高周波焼入れ用鋼が開示されている。   Patent Document 2 states that “high-frequency hardened steel with excellent bending characteristics” that does not break brittlely even when an excessive load is applied statically or dynamically, specifically, in mass%, C: 0 .30 to 0.60%, Si: 0.50% or less, Mn: 0.20 to 2.0%, B: 0.0005 to 0.0050%, N: 0.020% or less, Ti: 0.0. 1% or less, and the content ratio of Ti and N is 3.42 ≦ Ti / N ≦ 8.0. If necessary, Ni, Mo, V, Cr, Nb, Zr, Ta, Al, A steel for induction hardening excellent in bending characteristics, characterized by containing one or more of S, Pb, Bi, Te, and Ca and comprising the balance Fe and inevitable impurities, is disclosed.

特許文献3に、高周波焼入れによって浸炭焼入れの場合と同等以上の曲げ疲労強度を確保することができる「高周波焼入れ用鋼材」、具体的には、質量%で、C:0.35〜0.65%、Si:0.50%以下、Mn:0.65〜2.00%、P:0.015%以下、S:0.003〜0.080%、Mo:0.05〜0.50%、Al:0.10%以下、N:0.0070%以下およびO:0.0020%以下を含有し、必要に応じて、B:0.0005〜0.0050%、Ti:0.045%以下でかつ3.4N〜(3.4N+0.02)%、Cu:0.20%以下、Ni:0.20%以下、Cr:0.20%以下、Nb:0.30%以下、V:0.20%以下、Ca:0.01%以下、Pb:0.30%以下、Bi:0.03%以下およびTe:0.10%以下のうちの1種以上を含有し、残部はFeおよび不純物からなり、さらにマルテンサイトが面積分率で70%以上を占める組織であることを特徴とする高周波焼入れ用鋼材が開示されている。   In Patent Document 3, “steel material for induction hardening” that can ensure bending fatigue strength equal to or higher than that in the case of carburizing and quenching by induction hardening, specifically, by mass%, C: 0.35 to 0.65 %, Si: 0.50% or less, Mn: 0.65 to 2.00%, P: 0.015% or less, S: 0.003 to 0.080%, Mo: 0.05 to 0.50% , Al: 0.10% or less, N: 0.0070% or less, and O: 0.0020% or less, B: 0.0005 to 0.0050%, Ti: 0.045% as necessary And 3.4N to (3.4N + 0.02)%, Cu: 0.20% or less, Ni: 0.20% or less, Cr: 0.20% or less, Nb: 0.30% or less, V: 0.20% or less, Ca: 0.01% or less, Pb: 0.30% or less, Bi: 0.03% or less And Te: containing one or more of 0.10% or less, the balance being Fe and impurities, and martensite is a structure occupying 70% or more of the area fraction, for induction hardening Steel is disclosed.

特開2003−166036号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-166036 特開平10−8189号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-8189 特開2007−131871号公報JP 2007-131871 A

前述の特許文献1で提案されたステアリングラック用鋼および特許文献2で提案された高周波焼入れ用鋼は、曲げ強度に優れ、かつ、曲げ負荷を与えた時の脆性的な破断を安定して抑制できるという性能を必ずしも確保できる技術ではない。   The steel for steering racks proposed in Patent Document 1 and the steel for induction hardening proposed in Patent Document 2 have excellent bending strength and stably suppress brittle fracture when a bending load is applied. This is not necessarily a technology that can ensure the performance.

特許文献3で提案された技術は、従来の浸炭焼入れを高周波焼入れに変更して生産効率を高めた場合でも、浸炭焼入れの場合と同等以上の曲げ疲労強度を確保することができるので、自動車部品および建設機械部品の素材として好適に用いることができる。しかしながら、0.05〜0.5%のMoの含有を必須としている。このため、最近のMo価格が高騰した状況下では、多量のMoを含有させる場合には、合金コストが嵩むこととなって、産業界からの合金コスト低減化という要望に対しては必ずしも添えないこともある。   The technology proposed in Patent Document 3 can ensure bending fatigue strength equal to or higher than that of carburizing and quenching even when the conventional carburizing and quenching is changed to induction quenching to increase production efficiency. It can be suitably used as a material for construction machine parts. However, the inclusion of 0.05 to 0.5% Mo is essential. For this reason, in the situation where Mo price has soared recently, when a large amount of Mo is contained, the alloy cost increases, and it does not necessarily meet the demand for reduction of the alloy cost from the industry. Sometimes.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、その目的は、Moを必ずしも含有させずとも曲げ強度に優れ、かつ、曲げ負荷を与えた時の脆性的な破断の抑制が可能であり、ステアリングラックバーの素材として好適に用いることができるステアリングラックバー用棒鋼とその製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above situation, and its purpose is excellent in bending strength without necessarily containing Mo, and it is possible to suppress brittle fracture when a bending load is applied, To provide a steel bar for a steering rack bar that can be suitably used as a material for the steering rack bar and a method for manufacturing the same.

本発明者らは、前記の目的を達成するためには、特に、曲げ負荷を与えた時に脆性的に破断しない条件を見出すことが第一義であると考えた。そして、ステアリングラックバーに歯形部を切削加工する前の棒鋼の組織を制御すれば、歯形部に高周波焼入れを施して仕上げたステアリングラックバーに曲げ負荷を与えて、き裂を発生させても、き裂の進展が途中で停留し脆性的に破断することを防げるとの結論に達した。   In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors considered that the primary purpose is to find a condition that does not break brittlely when a bending load is applied. And if the structure of the steel bar before cutting the tooth profile part on the steering rack bar is controlled, a bending load is applied to the steering rack bar finished by subjecting the tooth profile part to induction hardening, and a crack is generated. It was concluded that the crack growth stopped and could not be brittlely fractured.

そこで、本発明者らは、ステアリングラックバー用棒鋼の化学組成および組織について種々の調査・検討を行った。   Therefore, the present inventors conducted various investigations and studies on the chemical composition and structure of the steel bars for steering rack bars.

その結果、下記(a)〜(e)の事項が明らかになった。   As a result, the following items (a) to (e) became clear.

(a)高周波焼入れを施して表面を硬化したステアリングラックバーに曲げ、衝撃などの外力が加わった際に生ずるき裂は、高周波焼入れした最表層部、特に、歯形部の歯底から発生する。したがって、この初期き裂の発生限界応力を向上させることがステアリングラックバーの曲げ強度向上につながる。   (A) A crack generated when an external force such as an impact is applied to a steering rack bar whose surface has been hardened by induction hardening is generated from the outermost layer portion, particularly the tooth bottom of the tooth profile portion, which has been induction hardened. Therefore, improvement of the initial crack initiation limit stress leads to improvement of the bending strength of the steering rack bar.

(b)初期き裂の発生限界応力を向上させるには、素材強度の向上と高周波焼入れ部の粒界強化が必要である。上記の素材強度の向上には、C、MnおよびCrによる固溶強化作用および焼入れ性向上作用を活用すること、さらには、Nbを含有させてNbの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物による結晶粒微細化作用を活用することが有効である。また、粒界強化には、粒界を脆化するPのオ−ステナイト粒界への偏析を抑制するためにB、さらにはMoを含有させること、上記Bの効果を確保するためにNの含有量を抑制し、Tiの含有量を調整すること、さらには、その含有量が過多になると粒界偏析が顕著になって粒界の強度が低下するSの含有量を調整すること、を考慮すればよい。   (B) In order to improve the initial crack initiation limit stress, it is necessary to improve the strength of the material and strengthen the grain boundaries of the induction-hardened portion. In order to improve the material strength, the solid solution strengthening effect and the hardenability improving effect by C, Mn and Cr are utilized. Furthermore, Nb is contained and crystal grains of Nb carbide, nitride or carbonitride are contained. It is effective to utilize the miniaturization action. In order to suppress the segregation of P, which embrittles the grain boundaries, to the austenite grain boundaries, B is added, and Mo is contained. Suppressing the content and adjusting the content of Ti, and further adjusting the content of S at which the grain boundary segregation becomes prominent and the grain boundary strength decreases when the content is excessive. Consider it.

(c)外力が加わることで高周波焼入れ最表層部から発生したき裂は、表層から内部へと伝播・進展し、最終的な破損につながる。したがって、き裂の進展を抑制し破損を防止するためには、き裂の伝播速度を小さくするとともに、伝播に対する抵抗性を高める必要がある。このためには、内部組織の靱性を活用することが有効な手段となる。   (C) A crack generated from the outermost layer portion of the induction hardening due to the application of external force propagates and propagates from the surface layer to the inside, leading to final damage. Therefore, in order to suppress crack propagation and prevent breakage, it is necessary to reduce the propagation speed of the crack and increase resistance to propagation. For this purpose, utilizing the toughness of the internal tissue is an effective means.

(d)ステアリングラックバーの歯底における高周波焼入れ部と内部組織の境界は、歯形部を切削加工する前の素材、つまり、焼入れ焼戻しの熱処理を施した後に歯形部を切削加工する前の棒鋼において、Dを棒鋼の直径として、表面からの深さがD/4位置に相当する。このため、初期き裂の進展を停留させるためには、初期き裂直下、すなわち、上記の表面からの深さがD/4位置における靱性を向上させることが必要である。そして、上記の位置における靱性を向上させるためには、焼入れ処理後のマルテンサイト組織の面積分率をより高く、かつ、旧オーステナイト粒をより微細化させることが重要である。これは、マルテンサイトの面積分率が低い場合あるいは旧オーステナイト粒が粗大化している場合は、その後焼戻しを施しても内部組織の靱性が不足するため、初期き裂の進展が停留せずステアリングラックバーは破損することになるからである。   (D) The boundary between the induction hardened portion and the internal structure in the tooth bottom of the steering rack bar is the material before cutting the tooth profile, that is, the steel bar before cutting the tooth profile after heat treatment for quenching and tempering. , D is the diameter of the steel bar, and the depth from the surface corresponds to the D / 4 position. For this reason, in order to stop the growth of the initial crack, it is necessary to improve the toughness at the D / 4 position immediately below the initial crack, that is, the depth from the above surface. And in order to improve the toughness in said position, it is important to make the area fraction of the martensitic structure after a quenching process higher, and to refine the prior austenite grains further. This is because when the area fraction of martensite is low or when the prior austenite grains are coarsened, the toughness of the internal structure is insufficient even after subsequent tempering, so the initial crack growth does not stop and the steering rack This is because the bar will be damaged.

(e)ステアリングラックバーには、歯切りなどの切削加工が施される。このため素材となるステアリングラックバー用棒鋼には、被削性を高めるためにSなどの快削元素を含有させる場合がある。ところが、快削元素は単独あるいは他の元素との化合物として鋼中に存在するため、素材の機械的性質を低下させる恐れがある。したがって、快削元素を含有させる場合にはその量を制御することが重要である。   (E) The steering rack bar is subjected to cutting such as gear cutting. For this reason, the steel bar for a steering rack bar as a raw material may contain a free-cutting element such as S in order to improve machinability. However, since free-cutting elements exist in steel alone or as compounds with other elements, the mechanical properties of the material may be reduced. Therefore, it is important to control the amount of free-cutting elements when they are included.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記[1]〜[3]に示すステアリングラックバー用棒鋼および[4]に示すステアリングラックバー用棒鋼の製造方法にある。   The present invention has been completed based on the above findings, and the gist of the present invention is a steering rack bar steel bar shown in the following [1] to [3] and a method for manufacturing a steering rack bar steel bar shown in [4]. It is in.

[1]質量%で、
C:0.37〜0.48%、
Si:0.15%を超えて0.30%未満、
Mn:0.60〜1.10%、
P:0.03%以下、
S:0.020〜0.070%、
Cr:0.05〜0.20%、
B:0.0005〜0.0050%、
N:0.010%以下、
Ti:0.005〜0.10%、
Al:0.005〜0.050%および
O:0.0020%以下
を含有し、残部がFeおよび不純物からなる棒鋼であって、
表面からの深さがD/4位置の組織が、下記の1)および2)を満足する、
ことを特徴とするステアリングラックバー用棒鋼。
1)焼入れ処理後のマルテンサイト組織が面積分率で70%以上
2)旧オーステナイトの平均粒度番号が7番以上
ただし、Dは棒鋼の直径を表す。
[1] By mass%
C: 0.37 to 0.48%,
Si: more than 0.15% and less than 0.30%,
Mn: 0.60 to 1.10%,
P: 0.03% or less,
S: 0.020-0.070%,
Cr: 0.05-0.20%,
B: 0.0005 to 0.0050%,
N: 0.010% or less,
Ti: 0.005 to 0.10%,
A steel bar containing Al: 0.005 to 0.050% and O: 0.0020% or less, with the balance being Fe and impurities,
The structure having a depth of D / 4 from the surface satisfies the following 1) and 2):
A steel bar for a steering rack bar.
1) The martensite structure after quenching is 70% or more in area fraction. 2) The average grain size number of prior austenite is 7 or more, where D represents the diameter of the steel bar.

[2]Feの一部に代えて、質量%で、Mo:0.05%以下を含有する、
ことを特徴とする上記[1]に記載のステアリングラックバー用棒鋼。
[2] Instead of a part of Fe, by mass%, Mo: 0.05% or less,
The steel bar for a steering rack bar as described in [1] above.

[3]Feの一部に代えて、質量%で、Nb:0.20%以下を含有する、
ことを特徴とする上記[1]または[2]に記載のステアリングラックバー用棒鋼。
[3] Instead of part of Fe, Nb: 0.20% or less in mass%,
The steel bar for a steering rack bar according to the above [1] or [2], wherein

[4]上記[1]から[3]までのいずれかに記載の化学成分を有する鋼材に、下記〈1〉と〈2〉の処理を順に施す、
ことを特徴とする上記[1]から[3]までのいずれかに記載のステアリングラックバー用棒鋼の製造方法。
〈1〉下記(1)式のDcを満足する丸鋼に加工する。
〈2〉下記(2)式を満足する温度Q℃に加熱した後に焼入れする。
Dx=8.64×C0.5×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+2.33×Cr)×{1+1.50×(0.90−C)}×(1+3.14×Mo)≧5.5×Dc0.7・・・(1)
(Ti−3.4N)/Q≧2.50×10-5・・・(2)
ただし、(1)式および(2)式における元素記号は、その元素の質量%での含有量を、また、(1)式における「Dc」は、丸鋼の直径(mm)を表す。さらに、加熱温度Qは780〜900℃の値とする。
[4] The following treatments <1> and <2> are sequentially performed on the steel material having the chemical component according to any one of [1] to [3].
The method for manufacturing a steel bar for a steering rack bar according to any one of [1] to [3] above.
<1> Processing into round steel satisfying Dc of the following formula (1).
<2> Quenching after heating to the temperature Q ° C. satisfying the following formula (2).
Dx = 8.64 × C 0.5 × (1 + 0.64 × Si) × (1 + 4.1 × Mn) × (1 + 2.33 × Cr) × {1 + 1.50 × (0.90−C)} × (1 + 3. 14 × Mo) ≧ 5.5 × Dc 0.7 (1)
(Ti-3.4N) /Q≧2.50×10 −5 (2)
However, the element symbol in the formulas (1) and (2) represents the content in mass% of the element, and “Dc” in the formula (1) represents the diameter (mm) of the round steel. Furthermore, the heating temperature Q is set to a value of 780 to 900 ° C.

なお、残部としての「Feおよび不純物」における「不純物」とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石やスクラップあるいは環境などから混入するものを指す。   The “impurities” in the remaining “Fe and impurities” refers to those mixed from ore, scrap, or the environment as raw materials when industrially producing steel materials.

「旧オーステナイトの平均粒度番号」とは、焼入れ後の、表面からの深さがD/4位置の組織に対して、JIS G 0551(2005)に準じて、ピクリン酸アルコール溶液で腐食し、切断法によって求めた粒度番号を指す。   The “average particle size number of prior austenite” means that the structure with a depth of D / 4 from the surface after quenching is corroded with a picric acid alcohol solution in accordance with JIS G 0551 (2005) and cut. It refers to the particle number determined by the law.

丸鋼に施す「加工」とは、熱間鍛造、熱間圧延などの「熱間加工」、焼ならしなどの「熱処理」およびピーリングなどの「機械加工」のうちの少なくともいずれかの処理を意味する。   “Processing” applied to round steel means at least one of “hot processing” such as hot forging and hot rolling, “heat treatment” such as normalization, and “machining” such as peeling. means.

本発明のステアリングラックバー用棒鋼は、曲げ強度に優れ、かつ、曲げ負荷を与えた時の脆性的な破断の抑制が可能であるので、ステアリングラックバーの素材として用いるのに好適である。このステアリングラックバー用棒鋼は、本発明の方法によって製造することができる。   The steel bar for a steering rack bar of the present invention is suitable for use as a material for a steering rack bar because it has excellent bending strength and can suppress brittle fracture when a bending load is applied. This steel bar for a steering rack bar can be manufactured by the method of the present invention.

実施例で用いた3点曲げ試験片で、引抜き加工した棒鋼から採取した試験片の形状を説明する図で、図中(a)は正面図(全体図)、(b)は側面図、(c)は歯形部の断面ア−アでの拡大図、である。図における寸法の単位は「mm」である。It is a figure explaining the shape of the test piece extract | collected from the steel bar which carried out the drawing processing by the 3 point | piece bending test piece used in the Example, (a) is a front view (overall view), (b) is a side view, c) is an enlarged view of the tooth profile portion in a cross-sectional area. The unit of the dimension in the figure is “mm”. 実施例で行った3点曲げ試験の方法を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the method of the 3 point | piece bending test performed in the Example. 3点曲げ試験における押込ピンの「押込量」と「曲げ荷重」の関係を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the relationship between the "pushing amount" and the "bending load" of a pushing pin in a three-point bending test.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「%」は「質量%」を意味する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail. In addition, “%” of the content of each element means “mass%”.

(A)化学組成:
C:0.37〜0.48%
Cは、鋼の強度および焼入れ性を確保し、高周波焼入れ後の硬化層について、所望の表面硬さと硬化層深さを得る作用を有する。しかしながら、その含有量が0.37%未満では、所望の効果が得られない。一方、Cの含有量が0.48%を超えると、表面硬さが飽和するばかりか、硬化層の靱性の劣化を招き、ラックバーの曲げ強度を著しく劣化させてしまう。したがって、Cの含有量を0.37〜0.48%とした。なお、前記の効果を安定して得るためには、Cの含有量は0.42%以上とすることが好ましい。
(A) Chemical composition:
C: 0.37 to 0.48%
C ensures the strength and hardenability of the steel, and has the effect of obtaining the desired surface hardness and hardened layer depth for the hardened layer after induction hardening. However, if the content is less than 0.37%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, when the C content exceeds 0.48%, not only the surface hardness is saturated, but also the toughness of the hardened layer is deteriorated, and the bending strength of the rack bar is remarkably deteriorated. Therefore, the content of C is set to 0.37 to 0.48%. In addition, in order to acquire the said effect stably, it is preferable that content of C shall be 0.42% or more.

Si:0.15%を超えて0.30%未満
Siは、脱酸作用および焼入れ性を高める作用を有する。こうした効果を確保するためには、0.15%を超える量のSiを含有させる必要がある。しかしながら、Siの含有量が0.30%以上となるとラックバーの被削性が著しく劣化する。したがって、Siの含有量を0.15%を超えて0.30%未満とした。
Si: more than 0.15% and less than 0.30% Si has an effect of enhancing the deoxidizing action and hardenability. In order to secure such an effect, it is necessary to contain Si in an amount exceeding 0.15%. However, when the Si content is 0.30% or more, the machinability of the rack bar is remarkably deteriorated. Therefore, the Si content is more than 0.15% and less than 0.30%.

Mn:0.60〜1.10%
Mnは、鋼の強度および焼入れ性を確保して、ラックバーの曲げ強度を高める作用を有する。しかしながら、Mnの含有量が0.60%未満では、前記作用による所望の効果が得られない。一方、1.10%を超える量のMnを含有させても前記の効果が飽和してコストが嵩み、ラックバーの被削性が劣化するとともに、高周波焼入れ時に焼割れも生じやすくなる。したがって、Mnの含有量を0.60〜1.10%とした。なお、Mnの含有量は0.70%以上、0.90%以下とすることが好ましい。
Mn: 0.60 to 1.10%
Mn has the effect of securing the strength and hardenability of the steel and increasing the bending strength of the rack bar. However, if the Mn content is less than 0.60%, the desired effect due to the above action cannot be obtained. On the other hand, even if Mn is contained in an amount exceeding 1.10%, the above effects are saturated, the cost is increased, the machinability of the rack bar is deteriorated, and cracking is likely to occur during induction hardening. Therefore, the content of Mn is set to 0.60 to 1.10%. The Mn content is preferably 0.70% or more and 0.90% or less.

P:0.03%以下
Pは、高周波焼入れ時にオ−ステナイト粒界に偏析し、高周波焼入れ後の硬化層の靱性を劣化させてしまう。特に、その含有量が0.03%を超えると前記影響が著しくなる。したがって、Pの含有量を0.03%以下とした。なお、Pの含有量は0.015%以下とすることが好ましく、0.010%以下とすればさらに好ましい。
P: 0.03% or less P segregates at the austenite grain boundary during induction hardening, and deteriorates the toughness of the hardened layer after induction hardening. In particular, when the content exceeds 0.03%, the influence becomes significant. Therefore, the content of P is set to 0.03% or less. Note that the P content is preferably 0.015% or less, and more preferably 0.010% or less.

S:0.020〜0.070%
Sは、Mnと結合してMnSを形成し、ラックバーの被削性を高める作用を有する。しかしながら、その含有量が0.020%未満では、所望の効果が得られない。一方、Sは、結晶粒界に偏析して粒界強度を低下させ、鋼の靱性、すなわちラックバーの曲げ強度を低下させる。特に、Sの含有量が0.070%を超えると、ラックバーの曲げ強度の低下が著しくなる。したがって、Sの含有量を0.020〜0.070%とした。なお、前記の被削性向上効果を発揮させるために、Sの含有量は0.040%以上とすることが好ましい。
S: 0.020-0.070%
S combines with Mn to form MnS and has an effect of improving the machinability of the rack bar. However, if the content is less than 0.020%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, S segregates at the crystal grain boundaries to lower the grain boundary strength, and lowers the toughness of steel, that is, the bending strength of the rack bar. In particular, when the S content exceeds 0.070%, the bending strength of the rack bar is significantly reduced. Therefore, the content of S is set to 0.020 to 0.070%. In addition, in order to exhibit the said machinability improvement effect, it is preferable that content of S shall be 0.040% or more.

Cr:0.05〜0.20%
Crは、CおよびMnと同様に、鋼の強度および焼入れ性を確保し、ラックバーの曲げ強度を高める作用を有する。しかしながら、Crの含有量が0.05%未満では所望の効果が得られない。一方、Crの含有量が0.20%を超えると高周波焼入れ時に焼割れが生じやすくなる。したがって、Crの含有量を0.05〜0.20%とした。
Cr: 0.05-0.20%
Cr, like C and Mn, has the effect of securing the strength and hardenability of steel and increasing the bending strength of the rack bar. However, if the Cr content is less than 0.05%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if the Cr content exceeds 0.20%, quench cracking is likely to occur during induction hardening. Therefore, the content of Cr is set to 0.05 to 0.20%.

B:0.0005〜0.0050%
Bは、粒界へのPの偏析を抑制して粒界を強化し、鋼の靱性、特に高周波焼入れ時の硬化層の靱性を向上させる作用を有する。また、鋼の高周波焼入れ性を向上させる作用も有する。これらの作用はラックバーの曲げ強度向上に寄与し、その効果はBの含有量が0.0005%以上で顕著である。しかしながら、0.0050%を超えてBを含有させても前記の効果は飽和してコストが嵩む。しかも、Bの含有量が0.0050%を超えると、有害なB系化合物を生成して鋼の靱性、すなわち、ラックバーの曲げ強度を却って低下させてしまう。したがって、Bの含有量を0.0005〜0.0050%とした。Bの含有量は0.0010%以上、0.0030%以下とすることが好ましい。
B: 0.0005 to 0.0050%
B has the effect of suppressing the segregation of P to the grain boundary to strengthen the grain boundary and improving the toughness of the steel, particularly the toughness of the hardened layer during induction hardening. Moreover, it also has the effect | action which improves the induction hardenability of steel. These actions contribute to improving the bending strength of the rack bar, and the effect is remarkable when the B content is 0.0005% or more. However, even if it contains B exceeding 0.0050%, the said effect is saturated and cost increases. Moreover, if the B content exceeds 0.0050%, a harmful B-based compound is generated, and the toughness of the steel, that is, the bending strength of the rack bar is reduced. Therefore, the content of B is set to 0.0005 to 0.0050%. The B content is preferably 0.0010% or more and 0.0030% or less.

なお、前記範囲のBを含有する場合であっても、Bが鋼中の不純物として存在するNと結合してBNを形成した場合には、高周波焼入れ性を高めることができない。したがって、Bの高周波焼入れ性向上効果を発揮させるためには、鋼中の不純物として存在するNを可能な限り低減することが好ましい。   Even in the case of containing B in the above range, induction hardenability cannot be improved if B is combined with N present as an impurity in steel to form BN. Therefore, in order to exhibit the effect of improving the induction hardenability of B, it is preferable to reduce N present as an impurity in the steel as much as possible.

N:0.010%以下
Nは、B、AlおよびTiなどとの親和力が大きく、AlNおよびTiNの高周波焼入れ時の結晶粒粗大化防止作用は期待できるものの、鋼中のBと結合してBNを形成した場合には、Bの高周波焼入れ性を高める効果を十分確保することができない。特に、Nの含有量が0.010%を超えると、BN形成による前記の悪影響は顕著になる。したがって、Nの含有量を0.010%以下とした。なお、Bによる良好な高周波焼入れ性の確保という点からは、N含有量は可能な限り低減することが好ましい。
N: 0.010% or less N has a large affinity with B, Al, Ti and the like, and although it can be expected to prevent grain coarsening during induction hardening of AlN and TiN, it combines with B in the steel to form BN In the case of forming, the effect of enhancing the induction hardenability of B cannot be secured sufficiently. In particular, when the N content exceeds 0.010%, the above-described adverse effects due to BN formation become significant. Therefore, the N content is set to 0.010% or less. In addition, from the point of ensuring the favorable induction hardenability by B, it is preferable to reduce N content as much as possible.

Ti:0.005〜0.10%
Tiは、鋼中の不純物として存在しているNと優先的に結合することでBNの形成を抑制し、Bの高周波焼入れ性向上効果を確保するのに有効な元素である。この効果を得るためには、0.005%以上のTiを含有させる必要がある。また、TiはNと結合してTiNを形成して焼入れ加熱時の結晶粒粗大化を防止する効果も有する。しかしながら、Tiの含有量が多すぎる場合には、鋼中のCと結合して炭化物を形成するため、却って高周波焼入れ性の低下を招くうえに、高周波焼入れされた硬化層の靱性の低下をも招く。特に、Tiの含有量が多くなって、0.10%を超えると、高周波焼入れ性および硬化層の靱性の著しい低下、すなわちラックバーの曲げ強度低下をきたす。したがって、Tiの含有量を0.005〜0.10%とした。なお、Tiの含有量は0.02%以上、0.07%以下とすることが好ましい。
Ti: 0.005-0.10%
Ti is an element effective in suppressing the formation of BN by preferentially bonding with N present as an impurity in steel and ensuring the effect of improving the induction hardenability of B. In order to obtain this effect, it is necessary to contain 0.005% or more of Ti. Ti also has the effect of preventing crystal grain coarsening during quenching heating by forming TiN by combining with Ti. However, when the Ti content is too high, it combines with C in the steel to form a carbide, so that the induction hardenability is reduced and the toughness of the induction hardened hardened layer is also reduced. Invite. In particular, when the Ti content increases and exceeds 0.10%, the induction hardenability and the toughness of the hardened layer are significantly reduced, that is, the bending strength of the rack bar is lowered. Therefore, the content of Ti is set to 0.005 to 0.10%. Note that the Ti content is preferably 0.02% or more and 0.07% or less.

Al:0.005〜0.050%
Alは、Siと同様に脱酸作用を有し、鋼中のNと結合したAlNが高周波焼入れ時の結晶粒粗大化を防止する作用も有する。しかしながら、Alの含有量が0.005%未満では所望の効果が得られない。一方、Alの含有量が0.05%を超えると効果が飽和しコストが嵩むばかりか、鋼の高周波焼入れ性が著しく低下する。したがって、Alの含有量を0.005〜0.050%とした。
Al: 0.005 to 0.050%
Al, like Si, has a deoxidizing action, and AlN combined with N in steel also has an action of preventing crystal grain coarsening during induction hardening. However, if the Al content is less than 0.005%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if the Al content exceeds 0.05%, the effect is saturated and the cost is increased, and the induction hardenability of the steel is significantly lowered. Therefore, the content of Al is set to 0.005 to 0.050%.

O:0.0020%以下
O(酸素)は、鋼中の元素と結合して酸化物を形成し、ラックバーの曲げ強度低下を招く。特に、Oの含有量が0.0020%を超えると、形成される酸化物が多くなるとともにMnSが粗大化してラックバーの曲げ強度低下が顕著になる。したがって、Oの含有量を0.0020%以下とした。
O: 0.0020% or less O (oxygen) combines with elements in steel to form an oxide, which causes a reduction in the bending strength of the rack bar. In particular, when the O content exceeds 0.0020%, more oxide is formed and MnS is coarsened, so that the bending strength of the rack bar is significantly reduced. Therefore, the content of O is set to 0.0020% or less.

本発明のステアリングラックバー用棒鋼の一つは、その化学成分が上記元素のほか、残部がFeおよび不純物からなるものである。   One of the steel bars for a steering rack bar of the present invention is such that its chemical component is the above element, and the balance is Fe and impurities.

本発明のステアリングラックバー用棒鋼の他の一つは、その化学成分が、必要に応じてFeの一部に代えて、MoおよびNbのうちの1種以上の元素を含有するものであってもよい。以下、これらの任意元素の作用効果と、含有量の限定理由について説明する。   Another one of the steel bars for the steering rack bar of the present invention is that whose chemical component contains one or more elements of Mo and Nb instead of a part of Fe if necessary. Also good. Hereinafter, the effect of these arbitrary elements and the reason for limiting the content will be described.

Mo:0.05%以下
Moは、CおよびMnと同様に、鋼の焼入れ性を高める作用を有する。また、Moは、P等の不純物元素の偏析を抑制して粒界強度を向上させる作用も有する。これらの作用はラックバーの曲げ強度向上に寄与する。しかしながら、Moは高価な元素であるため、その含有によってコストが嵩み、特に、含有量が0.05%を超えるとコスト上昇が著しくなる。したがって、含有させる場合のMoの量は0.05%以下とした。なお、含有させる場合のMoの含有量は0.04%以下であることが好ましい。
Mo: 0.05% or less Mo, like C and Mn, has an effect of enhancing the hardenability of steel. Mo also has the effect of suppressing the segregation of impurity elements such as P and improving the grain boundary strength. These actions contribute to improving the bending strength of the rack bar. However, since Mo is an expensive element, its cost increases due to its inclusion. In particular, when the content exceeds 0.05%, the cost increases remarkably. Therefore, the amount of Mo in the case of inclusion is set to 0.05% or less. In addition, it is preferable that content of Mo in the case of making it contain is 0.04% or less.

Nb:0.20%以下
Nbは、炭化物、窒化物あるいは炭窒化物を形成して結晶粒を微細化し、鋼の強度を高める、すなわち、ラックバーの曲げ強度を高める作用を有する。しかしながら、Nbの含有量が0.20%を超えると、却って結晶粒の粗大化をきたしラックバーの曲げ強度を低下させるとともにラックバーの被削性の劣化を招く。したがって、含有させる場合のNbの量を0.20%以下とした。なお、含有させる場合のNbの含有量は0.10%以下であることが好ましい。
Nb: 0.20% or less Nb has the effect of forming carbides, nitrides or carbonitrides to refine crystal grains and increasing the strength of the steel, that is, increasing the bending strength of the rack bar. However, if the Nb content exceeds 0.20%, the crystal grains are coarsened, the bending strength of the rack bar is lowered, and the machinability of the rack bar is deteriorated. Therefore, the amount of Nb in the case of inclusion is set to 0.20% or less. When Nb is included, the Nb content is preferably 0.10% or less.

一方、前記したNbの効果を確実に得るためには、含有させる場合のNbの量は、0.02%以上であることが好ましい。   On the other hand, in order to reliably obtain the effect of Nb described above, the amount of Nb in the case of inclusion is preferably 0.02% or more.

(B)表面からの深さがD/4位置の組織:
ステアリングラックバーの歯底における高周波焼入れ部と内部組織の境界は、歯形部を切削加工する前の素材、つまり、焼入れ焼戻しの熱処理を施した後に歯形部を切削加工する前の棒鋼において、Dを棒鋼の直径として、表面からの深さがD/4位置に相当する。
(B) Structure having a depth of D / 4 from the surface:
The boundary between the induction hardened portion and the internal structure of the tooth bottom of the steering rack bar is D in the material before cutting the tooth profile, that is, in the steel bar before cutting the tooth profile after heat treatment for quenching and tempering. As the diameter of the steel bar, the depth from the surface corresponds to the D / 4 position.

したがって、ステアリングラックバー歯底における高周波焼入れ部で初期き裂が発生した場合、その初期き裂の進展を停留させるためには、初期き裂直下、すなわち、上記の表面からの深さがD/4位置における靱性を向上させることが必要である。そして、マルテンサイト組織の面積分率を高くするとともに、旧オーステナイト粒をより微細化させることによって、上記の位置における靱性を向上させることができる。   Therefore, when an initial crack is generated at the induction hardening portion in the bottom of the steering rack bar, in order to stop the progress of the initial crack, the depth immediately below the initial crack, that is, the depth from the surface is D / It is necessary to improve the toughness at the four positions. And the toughness in said position can be improved by making the area fraction of a martensite structure high and making the prior austenite grain finer.

具体的には、
1)焼入れ処理後のマルテンサイト組織が面積分率で70%以上
であり、しかも、
2)旧オーステナイトの平均粒度番号が7番以上
であれば、上述の表面からの深さがD/4位置における靱性を向上させることができるので、高周波焼入れ部で発生した初期き裂を停留させることが可能である。
In particular,
1) The martensite structure after quenching is 70% or more in area fraction,
2) If the average grain size number of the prior austenite is 7 or more, the depth from the surface described above can improve the toughness at the D / 4 position, so that the initial crack generated in the induction hardening portion is retained. It is possible.

焼入れ処理後のマルテンサイト組織が面積分率で70%以上あれば、他の組織はどのようなものであってもよい。   Any other structure may be used as long as the martensite structure after the quenching treatment has an area fraction of 70% or more.

なお、上述の表面からの深さがD/4位置における靱性は、焼入れ処理後のマルテンサイト組織の面積分率が高いほど、また、旧オーステナイトの平均粒度番号が大きいほど、換言すれば、オーステナイト粒が小さいほど向上する。   Note that the toughness at a depth of D / 4 from the surface described above indicates that the higher the area fraction of the martensite structure after the quenching treatment, and the larger the average grain size number of the prior austenite, in other words, austenite. The smaller the grain, the better.

このため、焼入れ処理後のマルテンサイト組織の面積分率は100%であれば最も好ましい。一方、オーステナイト粒については、工業的な生産では平均粒度番号で11番程度が限界である。   For this reason, the area fraction of the martensite structure after quenching is most preferably 100%. On the other hand, about austenite grains, the average particle size number of about 11 is the limit in industrial production.

(C)ステアリングラックバー用棒鋼の製造方法:
前項で述べた本発明のステアリングラックバー用棒鋼のミクロ組織は、例えば、既に述べた化学成分を有する鋼材に、以下に述べる〈1〉と〈2〉の処理を順に施すことによって容易に得ることができる。
(C) Steering rack bar steel bar manufacturing method:
The microstructure of the steel bar for a steering rack bar of the present invention described in the previous section can be easily obtained, for example, by sequentially performing the following treatments <1> and <2> on a steel material having the chemical components already described. Can do.

〈1〉(1)式のDcを満足する丸鋼に加工する:
既に述べた化学成分を有する鋼材は、〔Dx=8.64×C0.5×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+2.33×Cr)×{1+1.50×(0.90−C)}×(1+3.14×Mo)≧5.5×Dc0.7・・・(1)〕の式を満足する熱処理用の丸鋼に加工することが好ましい。
<1> Processing into round steel satisfying Dc in formula (1):
The steel material having the chemical components already described is [Dx = 8.64 × C 0.5 × (1 + 0.64 × Si) × (1 + 4.1 × Mn) × (1 + 2.33 × Cr) × {1 + 1.50 × ( 0.90-C)} × (1 + 3.14 × Mo) ≧ 5.5 × Dc 0.7 (1)] It is preferable to process into a round steel for heat treatment that satisfies the following formula.

ただし、上記の(1)式における元素記号は、その元素の質量%での含有量を、また、「Dc」は、丸鋼の直径(mm)を表す。   However, the element symbol in the above formula (1) represents the content in mass% of the element, and “Dc” represents the diameter (mm) of the round steel.

(B)項で述べたように、ステアリングラックバー歯底における高周波焼入れ部で発生した初期き裂の進展を停留させるためには、内部組織の靱性を活用することが必要であり、そのためには、表面からの深さがD/4位置における組織が前記の、
1)焼入れ処理後のマルテンサイト組織が面積分率で70%以上
という条件を満たすことが必要である。
As described in the section (B), it is necessary to utilize the toughness of the internal structure in order to stop the progress of the initial crack generated at the induction hardening portion in the tooth bottom of the steering rack bar. The tissue at the D / 4 position from the surface is the aforementioned,
1) It is necessary that the martensite structure after the quenching process satisfies the condition that the area fraction is 70% or more.

そして、マルテンサイト組織の面積分率を高めるためには鋼の焼入れ性向上が必須であるが、ステアリングラックバーは様々なサイズ(直径)で使用されるため、サイズごとに鋼に最低限求められる焼入れ性は異なる。   In order to increase the area fraction of the martensite structure, it is essential to improve the hardenability of the steel. However, since the steering rack bar is used in various sizes (diameters), the minimum required for the steel for each size. Hardenability is different.

しかしながら、鋼材が上記(1)式のDcを満足するように加工すれば、後述する〈2〉の処理を施すことによって、十分な焼入れ性が確保されて、表面からの深さがD/4位置における組織が上記1)の条件を満たすことができ、これによって、靱性が向上する。その後焼戻しを施し、高周波焼入れ部で発生した初期き裂を停留させることができるようになる。   However, if the steel material is processed so as to satisfy Dc of the above formula (1), sufficient hardenability is ensured by performing the treatment <2> described later, and the depth from the surface is D / 4. The structure at the position can satisfy the above condition 1), which improves toughness. Thereafter, tempering is performed, and the initial crack generated in the induction hardening portion can be retained.

なお、丸鋼にする「加工」は、熱間鍛造、熱間圧延などの「熱間加工」、焼ならしなどの「熱処理」およびピーリングなどの「機械加工」のうちの少なくともいずれかの処理を施して行えばよい。   “Processing” for making round steel is at least one of “hot processing” such as hot forging and hot rolling, “heat treatment” such as normalization, and “machining” such as peeling. Can be done.

〈2〉(2)式を満足する温度Q℃に加熱した後に焼入れする:
上記〈1〉で(1)式のDcを満足する丸鋼に加工した後、〔(Ti−3.4N)/Q≧2.5×10-5・・・(2)〕の式を満足する温度Q℃に加熱した後に焼入れすることが好ましい。なお、上記1)の条件を満たすためには、焼入れの方法を水焼入れ(以下、「WQ」という。)とすることが望ましいが、この条件を満たすのであれば焼入れの方法に制約はなく、仮に油焼入れ(以下、「OQ」という。)で焼入れてマルテンサイト組織の面積分率を確保できれば、WQで焼入れた場合と同様、ステアリングラックバーに必要な曲げ強度を確保することができる。
<2> Quenching after heating to a temperature Q ° C. satisfying the formula (2):
After processing into round steel satisfying Dc of formula (1) in <1> above, the formula of [(Ti-3.4N) /Q≧2.5×10 −5 (2)] is satisfied It is preferable to quench after heating to a temperature of Q ° C. In order to satisfy the above condition 1), it is desirable that the quenching method is water quenching (hereinafter referred to as “WQ”), but if this condition is satisfied, the quenching method is not limited. If the area fraction of the martensite structure can be ensured by quenching by oil quenching (hereinafter referred to as “OQ”), the bending strength required for the steering rack bar can be ensured as in the case of quenching by WQ.

ただし、上記の(2)式における元素記号は、その元素の質量%での含有量を、また、加熱温度Qは780〜900℃の値とする。   However, the element symbol in the above formula (2) indicates the content in mass% of the element, and the heating temperature Q has a value of 780 to 900 ° C.

既に(B)項で述べたように、 ステアリングラックバー歯底における高周波焼入れ部で発生した初期き裂の進展を停留させるためには、内部組織の靱性を活用することが必要であり、そのためには、表面からの深さがD/4位置における組織が前記の、
2)旧オーステナイトの平均粒度番号が7番以上
という条件を満たすことも必要である。
As already mentioned in section (B), it is necessary to utilize the toughness of the internal structure in order to stop the progress of the initial crack generated in the induction hardening part in the bottom of the steering rack bar. Is the above-mentioned structure in which the depth from the surface is D / 4,
2) It is also necessary to satisfy the condition that the average grain size number of the prior austenite is 7 or more.

すなわち、靱性に対してはマルテンサイト組織の面積分率の他に、焼入れ後における旧オーステナイトの平均粒度番号も大きく影響し、旧オーステナイトの平均粒度番号が小さくなる、換言すれば、旧オーステナイト粒が大きくなれば、靱性の低下をきたすので、ステアリングラックバー歯底における高周波焼入れ部で発生した初期き裂の進展を停留させることが難しくなる。   That is, in addition to the area fraction of the martensite structure, the average grain size number of the prior austenite after quenching has a great influence on the toughness, and the average grain size number of the prior austenite becomes smaller. If it becomes larger, the toughness is lowered, so that it becomes difficult to stop the progress of the initial crack generated in the induction hardening portion in the bottom of the steering rack bar.

しかしながら、(2)式を満足する温度Q℃に加熱した後に焼入れすれば、鋼中のNをTiと結合させたTiNにより結晶粒粗大化を防止でき、さらに、焼入れ温度の過度な上昇による結晶粒粗大化を防いで、靱性を向上させることができるので、高周波焼入れ部で発生した初期き裂を停留させることができるようになる。   However, if it is quenched after heating to a temperature Q ° C. that satisfies the formula (2), it is possible to prevent grain coarsening by TiN in which N in the steel is combined with Ti, and further, crystals caused by excessive increase in the quenching temperature. Since coarsening can be prevented and toughness can be improved, the initial crack generated in the induction hardening portion can be retained.

なお、加熱温度Qが780℃を下回る場合には、均一なオーステナイト組織が得られないことがある。一方、加熱温度が900℃を超える場合には、加熱温度が高すぎるため粗大化したマルテンサイト組織になりやすく、脆くなり、焼割れも生じやすい。   When the heating temperature Q is lower than 780 ° C., a uniform austenite structure may not be obtained. On the other hand, when the heating temperature exceeds 900 ° C., the heating temperature is too high, so that it becomes a coarse martensite structure, becomes brittle, and fire cracks easily occur.

なお、加熱温度Qでの加熱時間は、D/4位置が炉内温度と等しくなるまで加熱するため30min以上とすることが好ましく、一方、製造コスト増大を抑制するため60min以下とすることが好ましい。   The heating time at the heating temperature Q is preferably 30 min or more for heating until the D / 4 position becomes equal to the furnace temperature, and on the other hand, 60 min or less is preferable for suppressing an increase in manufacturing cost. .

本発明のステアリングラックバー用棒鋼は、さらに焼戻しを施された後に、歯形部を切削加工され、その歯形部に高周波焼入れがされて、ステアリングラックバーが製造される。焼戻しは、500〜600℃の温度域で行うことが好ましい。   The steel bar for the steering rack bar of the present invention is further tempered, and then the tooth profile portion is cut and subjected to induction hardening to produce the steering rack bar. Tempering is preferably performed in a temperature range of 500 to 600 ° C.

上記温度域での焼戻しによって、焼入れ後の硬さが低減して被削性が高まり、さらに、焼入れにより生成したマルテンサイト組織が強靱な焼戻しマルテンサイト組織となって、ステアリングラックバー歯底における高周波焼入れ部で発生した初期き裂の進展を停留させることができる。   By tempering in the above temperature range, the hardness after quenching is reduced and machinability is increased, and the martensite structure generated by quenching becomes a tough tempered martensite structure, and the high frequency at the bottom of the steering rack bar tooth It is possible to stop the growth of the initial crack generated in the quenched portion.

なお、上記温度域で焼戻しする際の時間は、D/4位置が炉内温度と等しくなるまで加熱するため30min以上とすることが好ましく、一方、製造コスト増大を抑制するため60min以下とすることが好ましい。   The time for tempering in the above temperature range is preferably 30 min or more for heating until the D / 4 position becomes equal to the furnace temperature, and on the other hand, 60 min or less for suppressing an increase in manufacturing cost. Is preferred.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

表1に示す化学組成を有する鋼A1〜A8および鋼B1〜B4を真空炉溶製して150kg鋼塊を作製した。   Steels A1 to A8 and steels B1 to B4 having the chemical composition shown in Table 1 were melted in a vacuum furnace to produce a 150 kg steel ingot.

上記の鋼のうち鋼A1〜A8は化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼である。   Among the steels, steels A1 to A8 are steels whose chemical compositions are within the range defined by the present invention.

一方、鋼B1〜B4は化学組成が本発明で規定する範囲から外れた比較例の鋼である。なお、上記比較例の鋼のうちで鋼B1は、現在ステアリングラックバー用鋼として一般に用いられている鋼であり、後述のとおりこの鋼B1を曲げ強度を評価する際の基準として用いた。   On the other hand, steels B1 to B4 are steels of comparative examples whose chemical compositions deviate from the range defined in the present invention. In addition, steel B1 is steel currently generally used as steel for steering rack bars among the steel of the said comparative example, This steel B1 was used as a reference | standard at the time of evaluating bending strength as mentioned later.

なお、表1には、Dx、つまり、〔8.64×C0.5×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+2.33×Cr)×{1+1.50×(0.90−C)}×(1+3.14×Mo)〕の値を併記した。 Table 1 shows Dx, that is, [8.64 × C 0.5 × (1 + 0.64 × Si) × (1 + 4.1 × Mn) × (1 + 2.33 × Cr) × {1 + 1.50 × (0 .90-C)} × (1 + 3.14 × Mo)].

Figure 0005445345
Figure 0005445345

このようにして得た鋼塊を、鋼組成に応じて、1200〜1300℃の温度域の温度に加熱した後、直径35mmの棒鋼に熱間鍛造した。なお、熱間鍛造終了後は大気中で放冷した。   The steel ingot thus obtained was heated to a temperature in the temperature range of 1200 to 1300 ° C. according to the steel composition, and then hot forged into a steel bar having a diameter of 35 mm. In addition, after completion | finish of hot forging, it stood to cool in air | atmosphere.

さらに、上記の熱間鍛造後の棒鋼に850℃で30分加熱する焼ならしを行って、熱間鍛造時に粗粒化した組織を均質化した。   Further, the steel bar after hot forging was subjected to normalization by heating at 850 ° C. for 30 minutes to homogenize the coarse grained structure during hot forging.

次いで、鋼A1〜A7およびB1〜B4の各鋼について、上記の直径35mmの棒鋼を直径29mmに、鋼A8の直径35mmの棒鋼を直径32mmに、それぞれピーリングし、棒鋼(丸鋼)に加工した。また、鋼A1および鋼B1については上記の直径35mmの棒鋼を直径26mmに、鋼A3、鋼A5および鋼B1については上記の直径35mmの棒鋼を直径32mmに、それぞれピーリングすることも行って、棒鋼(丸鋼)に加工した。   Next, for each of the steels A1 to A7 and B1 to B4, the steel bar having a diameter of 35 mm was peeled to a diameter of 29 mm, the steel bar having a diameter of 35 mm to a steel A8 was peeled to a diameter of 32 mm, and processed into a steel bar (round steel). . Steel A1 and Steel B1 were peeled from the 35 mm diameter steel bar to a diameter of 26 mm, and Steel A3, Steel A5 and Steel B1 were peeled from the 35 mm diameter steel bar to a diameter of 32 mm. (Round steel).

上記の加工を行った各棒鋼は、表2に示す条件で焼入れして棒鋼の組織を変化させた。なお、表2に示す加熱温度Qでの加熱時間は、いずれの試験番号についても30minであり、この加熱条件でオーステナイト単相組織にした。   Each steel bar subjected to the above processing was quenched under the conditions shown in Table 2 to change the structure of the steel bar. The heating time at the heating temperature Q shown in Table 2 was 30 min for any test number, and an austenite single-phase structure was formed under these heating conditions.

なお、表2には、各鋼についての前記Dxの値を再掲した。また、丸鋼(棒鋼)の直径「Dc」欄には、上記ピーリング後の「mm」単位での値を示した。   In Table 2, the value of Dx for each steel is shown again. Moreover, the value in the "mm" unit after the said peeling was shown in the diameter "Dc" column of round steel (bar).

さらに、表2の「(1)式の成否」欄に、前記した(1)式を満たす場合および満たさない場合をそれぞれ、記号「○」および「×」で示した。   Further, in the “success / failure of the formula (1)” column of Table 2, the case where the above formula (1) is satisfied and the case where the formula (1) is not satisfied are indicated by symbols “◯” and “x”, respectively.

同様に、表2の「(2)式の成否」欄に、前記した(2)式を満たす場合および満たさない場合をそれぞれ、記号「○」および「×」で示した。   Similarly, in the “success / failure of formula (2)” column of Table 2, the case where the above formula (2) is satisfied and the case where the formula (2) is not satisfied are indicated by symbols “◯” and “x”, respectively.

Figure 0005445345
Figure 0005445345

表2に示す条件で焼入れを施した棒鋼を用いて、次に示す方法で表面からの深さがD/4位置の組織を調査した。   Using a steel bar that was quenched under the conditions shown in Table 2, the structure having a depth of D / 4 from the surface was investigated by the following method.

すなわち、上述の焼入れを施した各棒鋼について、横断面での状態を観察できるように切断して樹脂に埋め込み、鏡面研磨した後、ナイタルで腐食して組織を現出させ、走査型電子顕微鏡を用いて、表面からの深さがD/4の位置のマルテンサイトの面積分率を測定した。   That is, for each steel bar subjected to the above quenching, it was cut and embedded in a resin so that the state in the cross section could be observed, mirror-polished, then corroded with nital to reveal the structure, and the scanning electron microscope was It was used to measure the area fraction of martensite at a position where the depth from the surface was D / 4.

同様に、鏡面研磨した後、ピクリン酸アルコール溶液で腐食し、表面からの深さがD/4の位置の旧オーステナイト粒度番号を、JIS G 0551(2005)に準じて、切断法によって求めた。   Similarly, after mirror polishing, the former austenite particle size number at a position where the depth from the surface was D / 4 was corroded with a picric acid alcohol solution, and was determined by a cutting method according to JIS G 0551 (2005).

また、上記のピーリングして得た直径32mm、29mmおよび26mmの棒鋼を600℃で1h加熱して焼戻しを行った後、大気中で放冷し、そしてそれぞれ、直径30.5mm、27.5mmおよび24.5mmに引抜き加工した後、歯形部を切削によって加工し、図1に示す3点曲げ試験片を作製した。図1において、(a)は正面図(全体図)、(b)は側面図、(c)は歯形部の断面ア−アでの拡大図、である。なお、3点曲げ試験片の歯形部における歯底の位置は棒鋼の表面から深さD/4である。   Further, the steel bars having diameters of 32 mm, 29 mm and 26 mm obtained by the above peeling were heated at 600 ° C. for 1 h, tempered, and then allowed to cool in the atmosphere, and the diameters of 30.5 mm, 27.5 mm and After drawing to 24.5 mm, the tooth profile was machined to produce a three-point bending test piece shown in FIG. In FIG. 1, (a) is a front view (overall view), (b) is a side view, and (c) is an enlarged view of a tooth profile portion in a sectional area. In addition, the position of the tooth bottom in the tooth profile portion of the three-point bending test piece is a depth D / 4 from the surface of the steel bar.

次いで、上記の3点曲げ試験片に対し、歯底から深さ1mmの位置におけるビッカース硬さ(以下、ビッカース硬さを「HV硬さ」という。)が450以上となるように、高周波焼入れを行った。なお、焼入れはWQとした。   Next, induction hardening is performed on the above three-point bending specimen so that the Vickers hardness (hereinafter referred to as “HV hardness”) at a position 1 mm deep from the tooth bottom is 450 or more. went. The quenching was WQ.

上記のようにして得た3点曲げ試験片を用いて、曲げ特性、すなわち、曲げ強度および曲げ負荷を与えた時の破損形態を調査した。   Using the three-point bending test piece obtained as described above, the bending characteristics, that is, the bending form when the bending strength and bending load were applied, were investigated.

具体的には、図2に模式的に示すように支持ピン間の距離、つまり、支点間距離を180mmとして、歯形部歯底の高周波焼入れ部の硬化層に割れが生じるまで、押込ピンを用いて、歯形部の反対側を0.5mm/minで押圧し続けた。なお、押込ピンの「押込量」と「曲げ荷重」の関係は、図3に模式的に示すような形状を呈し、曲げ強度が高いものほど、歯形部歯底の高周波焼入れ部の硬化層に割れが生じる曲げ荷重(以下、「き裂発生荷重」という。)は高くなる。また、き裂発生後の破損形態、つまり、き裂進展の有無によって、「押込量−曲げ荷重」曲線は異なるものとなる。すなわち、き裂の進展が止まった場合には、図3中〔a〕に示すように、再び曲げ荷重は増加し、一方、き裂の進展が止まらない場合には、図3中〔b〕に示すように、破断してしまう。   Specifically, as shown schematically in FIG. 2, the distance between the support pins, that is, the distance between the fulcrums is set to 180 mm, and the push pin is used until a crack occurs in the hardened layer of the induction hardening portion of the tooth profile portion. Then, the other side of the tooth profile was continuously pressed at 0.5 mm / min. In addition, the relationship between the “push amount” and the “bending load” of the push pin has a shape as schematically shown in FIG. 3, and the higher the bending strength, the harder the induction hardened portion of the tooth profile portion. The bending load at which cracking occurs (hereinafter referred to as “crack generation load”) increases. In addition, the “indentation amount−bending load” curve differs depending on the form of breakage after crack generation, that is, the presence or absence of crack growth. That is, when crack growth stops, the bending load increases again as shown in FIG. 3 [a], while when crack growth does not stop, [b] in FIG. As shown in FIG.

各試験番号について、上記の条件で3点曲げ試験を行い、き裂発生荷重によって「曲げ強度」を評価し、さらに、「押込量−曲げ荷重」曲線の形状によって曲げ負荷を与えた時の破損形態を評価した。   For each test number, perform a three-point bending test under the above conditions, evaluate the “bending strength” based on the crack generation load, and break when the bending load is applied according to the shape of the “indentation amount−bending load” curve. The morphology was evaluated.

「曲げ強度」は、現在ステアリングラックバー用鋼として一般に用いられている鋼B1を用いた、試験番号14〜16の曲げ強度を上回ることを目標とした。具体的には、評価対象の試験番号と同じ試験片サイズのものを試験番号14〜16から選び、選んだ試験番号の曲げ強度を評価対象の曲げ強度が上回ればよいこととした。   “Bending strength” was set to exceed the bending strength of test numbers 14 to 16 using steel B1 that is generally used as steel for steering rack bars. Specifically, the test piece having the same test piece size as the test number to be evaluated was selected from the test numbers 14 to 16, and the bending strength of the evaluation target should be higher than the bending strength of the selected test number.

「曲げ負荷を与えた時の破損形態」は、「押込量−曲げ荷重」曲線の形状が、図3中〔a〕に示すように、き裂の進展が途中で止まり、再び曲げ荷重が増加するものであることを目標とした。   The “Fracture mode when bending load is applied” means that the shape of the “indentation amount-bending load” curve shows that the crack growth stops halfway as shown in [a] in FIG. 3, and the bending load increases again. The goal was to do.

表3に、上記の各調査結果を示す。   Table 3 shows the results of the above investigations.

なお、表3の「曲げ強度」の「評価」欄における「○」印は、上述した曲げ強度の目標を満足していることを指し、一方、「×」印は上記の目標が満足できていないことを示す。また、試験番号14〜16の「−」は「き裂発生荷重」の基準値であることを指す。同様に、「曲げ負荷を与えた時の破損形態」欄における「○」印は、「押込量−曲げ荷重」曲線の形状が、き裂の進展が途中で止まり、再び曲げ荷重が増加するという、上述した目標を満足していることを指し、一方、「×」印は「押込量−曲げ荷重」曲線の形状が、き裂の進展が途中で止まらず、内部にまで進展・貫通して試験片が2つに脆性破断し、上記の目標が満足できていないことを示す。そして、「総合評価」欄における「○」印は、「曲げ強度」と「曲げ負荷を与えた時の破損形態」の目標の双方を達成できていることを指し、一方、「×」印は上記の目標のうち少なくともいずれか一方が達成できていないことを指す。   In Table 3, “B” in the “Evaluation” column of “Bending strength” indicates that the above-mentioned target of bending strength is satisfied, while “×” indicates that the above target is satisfied. Indicates no. In addition, “−” in test numbers 14 to 16 indicates a reference value of “crack generation load”. Similarly, in the “Fracture mode when bending load is applied” column, “○” mark indicates that the shape of the “indentation amount−bending load” curve indicates that the crack growth stops halfway and the bending load increases again. On the other hand, the mark “×” indicates that the shape of the “indentation amount-bending load” curve does not stop in the middle of the crack, but extends and penetrates to the inside. The test piece brittlely breaks into two, indicating that the above target is not satisfied. The “O” mark in the “Comprehensive evaluation” column indicates that both the goals of “Bending strength” and “Fracture mode when bending load is applied” can be achieved, while the “X” mark It means that at least one of the above goals has not been achieved.

Figure 0005445345
Figure 0005445345

表3から、化学組成が本発明で規定する範囲内にあり、しかも、表面からの深さがD/4位置の組織が本発明で規定する条件を満たす本発明例の試験番号1〜10の場合には、曲げ強度に優れ、かつ、曲げ負荷を与えた時の脆性的な破断の抑制が可能であることが明らかである。   From Table 3, the chemical composition is within the range defined by the present invention, and the structure having the depth of D / 4 from the surface satisfies the conditions defined by the present invention in the test numbers 1 to 10 of the present invention examples. In this case, it is apparent that the bending strength is excellent and the brittle fracture can be suppressed when a bending load is applied.

これに対して、本発明で規定する条件の全てを同時に満たしていない「比較例」の試験番号11〜13および試験番号17〜19の場合には、「曲げ強度」と「曲げ負荷を与えた時の破損形態」のうちのいずれか一方または双方が劣っている。   On the other hand, in the case of Test Nos. 11 to 13 and Test Nos. 17 to 19 of “Comparative Example” that do not satisfy all the conditions specified in the present invention, “Bending Strength” and “Bending Load” were given. Either or both of the "damage forms of time" are inferior.

化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼A6、鋼A7および鋼8を用いた場合であっても、表面からの深さがD/4位置の組織における「マルテンサイト組織の面積分率」と「旧オーステナイトの平均粒度番号」のうちの少なくともいずれかが本発明で規定する条件から外れた比較例の試験番号11〜13の場合には、「曲げ強度」または「曲げ負荷を与えた時の破損形態」が劣っている。   Even when Steel A6, Steel A7, and Steel 8 having chemical compositions within the range defined by the present invention are used, the “martensitic structure area fraction in the structure whose depth from the surface is D / 4 position” In the case of the test numbers 11 to 13 of comparative examples in which at least one of the “average particle size number of old austenite” deviates from the conditions specified in the present invention, “bending strength” or “bending load” was given. "Damage of time" is inferior.

試験番号11および試験番号12は、マルテンサイト組織の面積分率は本発明で規定する条件を満たすが、旧オーステナイトの平均粒度番号が本発明で規定する条件より小さく旧オーステナイト粒が大きいため、比較基準である試験番号15より「き裂発生荷重」は高く「曲げ強度」には優れているものの、歯形部歯底の高周波焼入れ部の硬化層で発生したき裂の進展を停留できず脆性破断した。   Test No. 11 and Test No. 12 have a martensite structure area fraction that satisfies the conditions specified in the present invention, but the average grain number of prior austenite is smaller than the conditions specified in the present invention, and the prior austenite grains are larger. Although the “cracking load” is higher than the standard test number 15 and is excellent in “bending strength”, the crack propagation generated in the hardened layer of the induction hardened portion of the tooth profile portion cannot be stopped and brittle fracture occurs. did.

試験番号13は、化学成分は本発明で規定する範囲であるが、(1)式を満足せず、すなわち鋼の焼入れ性が低く、表面からの深さがD/4位置の組織における「マルテンサイト組織の面積分率」が本発明で規定する条件から外れたため、比較基準である試験番号16より「き裂発生荷重」は低く「曲げ強度」が劣っている。   In test No. 13, the chemical component is within the range specified by the present invention, but the formula (1) is not satisfied, that is, the hardenability of the steel is low, and the depth from the surface is “Martens” in the D / 4 position. Since the “area fraction of the site structure” deviates from the conditions defined in the present invention, the “cracking load” is lower and the “bending strength” is inferior than the test number 16 which is a reference.

試験番号17は、用いた鋼B2がTiを含まないためBNの形成を抑制できず、Bによる靱性向上効果を発揮できなかったため「き裂発生荷重」は比較基準である試験番号15より低く「曲げ強度」に劣っていた。さらに、表面からの深さがD/4位置の組織における「旧オーステナイトの平均粒度番号」が本発明で規定する条件より小さく旧オーステナイト粒が大きいため、歯形部歯底の高周波焼入れ部の硬化層で発生したき裂の進展を停留できず脆性破断した。なお、試験番号17とほぼ同じき裂発生荷重であった試験番号15では、き裂の進展が停留したが、これは、試験番号15で用いた鋼B1の旧オーステナイト結晶粒度番号が試験番号17で用いた鋼B2よりも大きく、鋼B1の靱性が高かったためである。   In Test No. 17, since the steel B2 used did not contain Ti, the formation of BN could not be suppressed, and the effect of improving the toughness by B could not be exhibited. Bending strength ”was inferior. Furthermore, since the “old austenite average particle size number” in the structure having a depth of D / 4 from the surface is smaller than the condition defined in the present invention and the old austenite grains are large, the hardened layer of the induction hardening portion of the tooth profile portion bottom The cracks that occurred at the time of cracking could not be stopped and brittle fracture occurred. In Test No. 15, which was almost the same crack initiation load as Test No. 17, the crack growth stopped. This is because the old austenite grain size number of Steel B1 used in Test No. 15 is Test No. 17. This is because the steel B1 was larger and the toughness of the steel B1 was higher.

試験番号18は、用いた鋼B3のCr含有量が本発明で規定する条件を下回る0.02%と低く(1)式を満足せず、すなわち鋼の焼入れ性が低く、表面からの深さがD/4位置の組織における「マルテンサイト組織の面積分率」が本発明で規定する条件から外れた。また、「旧オーステナイトの平均粒度番号」も本発明で規定する条件から外れているので、Bを含有させたもののCrの含有量が本発明で規定する条件を下回ったため「き裂発生荷重」は増加せず「曲げ強度」の向上は認められなかった。また、歯形部歯底の高周波焼入れ部の硬化層で発生したき裂の進展を停留できず脆性破断した。   Test No. 18 is as low as 0.02% in which the Cr content of the steel B3 used is lower than the conditions specified in the present invention and does not satisfy the formula (1), that is, the hardenability of the steel is low and the depth from the surface is low. However, the “area fraction of the martensite structure” in the structure at the D / 4 position deviated from the conditions defined in the present invention. In addition, since the “average particle size number of the prior austenite” is also out of the conditions specified in the present invention, the content of Cr in the case of containing B was lower than the conditions specified in the present invention, so “crack initiation load” is No increase in bending strength was observed. In addition, the crack growth that occurred in the hardened layer of the induction-hardened part of the tooth profile part bottom could not be stopped and brittle fracture occurred.

試験番号19は、用いた鋼B4のCおよびCrの含有量がそれぞれ、本発明で規定する条件を下回る0.25%および0.03%と低いため鋼の強度が低下し、「き裂発生荷重」は比較基準である試験番号15より低く「曲げ強度」に劣っていた。なお、表面からの深さがD/4位置の組織における「マルテンサイト組織の面積分率」が本発明で規定する条件より小さいにも拘わらず歯形部歯底の高周波焼入れ部の硬化層で発生したき裂の進展が停留したのは、曲げ荷重が低いこと、すなわち、き裂先端の応力が低かったことに起因し、この現象は曲げ強度を評価する際の基準とした鋼B1を用いた試験番号15でも同様に見受けられる。なお、同じく曲げ荷重が低かった試験番号17はき裂の進展が停留せず脆性破断したが、これは前述のように、用いた鋼B2の旧オーステナイト結晶粒度番号が小さく鋼の靱性が低かったためである。   In Test No. 19, the C and Cr contents of the steel B4 used were as low as 0.25% and 0.03% below the conditions specified in the present invention, respectively. The “load” was lower than the test number 15 as a comparative standard and was inferior to the “bending strength”. In addition, it occurs in the hardened layer of the induction hardening part of the tooth profile root, although the “martensitic structure area fraction” in the structure whose depth from the surface is D / 4 is smaller than the condition specified in the present invention. The crack growth stopped because the bending load was low, that is, the stress at the crack tip was low, and this phenomenon was performed using steel B1 as a reference for evaluating the bending strength. The same applies to test number 15. In addition, test number 17 in which the bending load was also low did not stop the crack growth, and brittle fracture occurred. This was because, as described above, the old austenite grain size number of the steel B2 used was small and the toughness of the steel was low. It is.

本発明のステアリングラックバー用棒鋼は、曲げ強度に優れ、かつ、曲げ負荷を与えた時の脆性的な破断の抑制が可能であるので、ステアリングラックバーの素材として用いるのに好適である。このステアリングラックバー用棒鋼は、本発明の方法によって製造することができる。   The steel bar for a steering rack bar of the present invention is suitable for use as a material for a steering rack bar because it has excellent bending strength and can suppress brittle fracture when a bending load is applied. This steel bar for a steering rack bar can be manufactured by the method of the present invention.

Claims (4)

質量%で、
C:0.37〜0.48%、
Si:0.15%を超えて0.30%未満、
Mn:0.60〜1.10%、
P:0.03%以下、
S:0.020〜0.070%、
Cr:0.05〜0.20%、
B:0.0005〜0.0050%、
N:0.010%以下、
Ti:0.005〜0.10%、
Al:0.005〜0.050%および
O:0.0020%以下
を含有し、残部がFeおよび不純物からなる棒鋼であって、
表面からの深さがD/4位置の組織が、下記の1)および2)を満足する、
ことを特徴とするステアリングラックバー用棒鋼。
1)焼入れ処理後のマルテンサイト組織が面積分率で70%以上
2)旧オーステナイトの平均粒度番号が7番以上
ただし、Dは棒鋼の直径を表す。
% By mass
C: 0.37 to 0.48%,
Si: more than 0.15% and less than 0.30%,
Mn: 0.60 to 1.10%,
P: 0.03% or less,
S: 0.020-0.070%,
Cr: 0.05-0.20%,
B: 0.0005 to 0.0050%,
N: 0.010% or less,
Ti: 0.005 to 0.10%,
A steel bar containing Al: 0.005 to 0.050% and O: 0.0020% or less, with the balance being Fe and impurities,
The structure having a depth of D / 4 from the surface satisfies the following 1) and 2):
A steel bar for a steering rack bar.
1) The martensite structure after quenching is 70% or more in area fraction. 2) The average grain size number of prior austenite is 7 or more, where D represents the diameter of the steel bar.
Feの一部に代えて、質量%で、Mo:0.05%以下を含有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のステアリングラックバー用棒鋼。
Instead of a part of Fe, by mass%, Mo: containing 0.05% or less,
The steel bar for a steering rack bar according to claim 1.
Feの一部に代えて、質量%で、Nb:0.20%以下を含有する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のステアリングラックバー用棒鋼。
Instead of a part of Fe, by mass%, Nb: 0.20% or less,
The steel bar for a steering rack bar according to claim 1 or 2.
請求項1から3までのいずれかに記載の化学成分を有する鋼材に、下記〈1〉と〈2〉の処理を順に施す、
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載のステアリングラックバー用棒鋼の製造方法。
〈1〉下記(1)式のDcを満足する丸鋼に加工する。
〈2〉下記(2)式を満足する温度Q℃に加熱した後に焼入れする。
Dx=8.64×C0.5×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+2.33×Cr)×{1+1.50×(0.90−C)}×(1+3.14×Mo)≧5.5×Dc0.7・・・(1)
(Ti−3.4N)/Q≧2.50×10-5・・・(2)
ただし、(1)式および(2)式における元素記号は、その元素の質量%での含有量を、また、(1)式における「Dc」は、丸鋼の直径(mm)を表す。さらに、加熱温度Qは780〜900℃の値とする。
To the steel material having the chemical component according to any one of claims 1 to 3, the following treatments <1> and <2> are sequentially performed.
The method for manufacturing a steel bar for a steering rack bar according to any one of claims 1 to 3.
<1> Processing into round steel satisfying Dc of the following formula (1).
<2> Quenching after heating to the temperature Q ° C. satisfying the following formula (2).
Dx = 8.64 × C 0.5 × (1 + 0.64 × Si) × (1 + 4.1 × Mn) × (1 + 2.33 × Cr) × {1 + 1.50 × (0.90−C)} × (1 + 3. 14 × Mo) ≧ 5.5 × Dc 0.7 (1)
(Ti-3.4N) /Q≧2.50×10 −5 (2)
However, the element symbol in the formulas (1) and (2) represents the content in mass% of the element, and “Dc” in the formula (1) represents the diameter (mm) of the round steel. Furthermore, the heating temperature Q is set to a value of 780 to 900 ° C.
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