JP5472573B2 - クラッキングコンロッドの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車エンジン等に使用されるコネクティングロッド(以下、コンロッドと称する)及びその製造方法に関し、特に、フェライト・パーライト型の非調質鋼からなるクラッキングコンロッド及びその製造方法に関する。
自動車などのレシプロタイプのエンジンでは、上下運動するピストンの動力をコンロッドを介してクランクシャフトに伝達し、クランクシャフトの回転運動をエンジンの外部に取り出している。このコンロッドは、ピストン及びクランクシャフトにそれぞれ係合する小端部及び大端部を有し、更にこれらの間を接続する桿部を有している。
ところで、コンロッドのうち、フェライト+パーライトの混合組織からなる非調質鋼を使用したクラッキング(かち割り)コンロッドが知られている。このクラッキングコンロッドでは、桿部の一端部に設けられた大端部に機械加工で円孔を設け、この円孔周辺部をロッド部及びキャップ部の2つにクラッキング(かち割り)して分離し、クランクシャフトをこれらの間に挟み込んだ後に、再度、これらを組み合わせてクランクシャフトと係合させている。組み合わせ時には、クラッキングにより現れるフェライト・パーライト型非調質鋼のランダムな破面により、ロッド部とキャップ部とが互いに噛合し、その合わせ面の横滑りを防止できる。故に、従来のロッド部及びキャップ部の合わせ面を機械加工していたコンロッドに比べ、横滑り防止のリーマボルトやノックピンなどの部品を減じることができて、軽量化及びコスト削減が可能である。
例えば、特許文献1乃至3には、このようなクラッキングコンロッド及びその製造方法が開示されている。
特許文献1では、質量%で0.25〜0.35%のCと、CrやVなどの炭化物生成元素とを含み、更に、Tiを添加した成分組成を有するフェライト・パーライト型非調質鋼において、熱間鍛造後に大端部を温間コイニングしたクラッキングコンロッド及びその製造方法が開示されている。Vと複合して添加されたTiにより、フェライトの機械強度が強化され、クラッキングコンロッド全体の耐力及び疲れ限度が向上する。また、結果として、フェライトの硬さが上昇するから、フェライト及びパーライト相互の硬さの差を小さくできて、良好に大端部をクラッキングし得るようになった、とも述べている。
特許文献2では、質量%で0.2〜0.6%のCと、CrやVなどの炭化物生成元素とを含むフェライト・パーライト型非調質鋼において、熱間鍛造後に桿部を冷間コイニングし、更に高周波誘導加熱による時効処理を施して、耐力及び疲れ限度を向上させたクラッキングコンロッド及びその製造方法が開示されている。
また、特許文献3では、特許文献1と同様の成分組成のフェライト・パーライト型非調質鋼において、熱間鍛造後の200〜700℃の温度範囲で加工率3〜40%の温間コイニングを施して、歪み時効により耐力及び疲れ限度を向上させたクラッキングコンロッド及びその製造方法が開示されている。
特開2004−301324号公報 特開2005−59013号公報 特開2006−52432号公報
高い疲れ限度を有するクラッキングコンロッドの製造を目的として、桿部へのコイニングによる加工率を上げて、機械強度を向上させ得る。その一方で、コイニングは非調質鋼の青熱脆性温度域で施されるため、特に、H型断面をコイニングにより成形した場合などには、H型断面のコーナー部近傍などで割れが発生しやすい。そこで、コイニングの加工率を下げても桿部の機械強度を得られるよう、非調質鋼の成分を調整し得る。しかしながら、このような鋼においては、コンロッドに粗成形するための熱間鍛造が困難になってしまい易い。更に、Mn、Cr、Cu及びNiの添加による機械強度の向上を図った場合、コストの上昇を招くのみならず、ベイナイトを生成し、クラッキングが困難になってしまう。また、大端部をロッド部及びキャップ部の2つにクラッキングして分離できたとしても、組み合わせ時にこれらが互いに噛合できなくなってしまうこともある。
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、フェライト・パーライト型の非調質鋼からなり、高い疲れ限度を有するクラッキングコンロッド及びその製造方法を提供することにある。
本発明によるクラッキングコンロッドは、必須添加元素と任意に含まれ得る任意添加元素とを添加元素とする質量%で、0.20〜0.60%のCを含むフェライト・パーライト型非調質鋼からなり、少なくとも、クランクシャフト及びピストンにそれぞれ係合する大端部及び小端部とこれらの間を接続しコイニング処理された桿部とを具備するクラッキングコンロッドであって、前記必須添加元素をC、N、Ti、Mn及びCrとして、前記任意添加元素をSi、P、S、V、Pb、Te、Ca及びBiとして、前記必須添加元素において、質量%で、Mnを0.30〜1.50%の範囲内、及び、Crを0.05〜1.00%の範囲内で添加するとともに、Nを0.005〜0.030%且つTiを0.20%以下の範囲内で、Ti≧3.4N+0.02を満たすように含み、前記任意添加元素において、質量%で、Siを2.0%以下、Pを0.2%以下、Sを0.2%以下、Vを0.50%以下、Pbを0.30%以下、Teを0.3%以下、Caを0.01%以下、及び、Biを0.30%以下で含み、前記大端部における0.2%耐力が650MPaよりも小であるとともに、コイニング処理された前記桿部における0.2%耐力が700MPaよりも大であることを特徴とする。
かかる発明によれば、少なくとも必須添加元素の所定範囲内の組成によって、250〜600℃の温度範囲内におけるコイニングで7%以上の加工率を与えても割れを生じず、より大なる歪み時効を与え得るため、0.2%耐力が650MPa以下の大端部(非コイニング部)を与えるような鋼でありながら、その桿部(コイニング部)の耐力を少なくとも0.2%耐力で700MPa以上に上昇せしめ得て、疲れ限度を大幅に上昇させ得るのである。すなわち、大端部のクラッキングに悪影響を与えることなく、高い疲れ限度を有するクラッキングコンロッドを得られるのである。また、少なくとも必須添加元素の所定範囲内の組成によって、コンロッドとしての粗鍛造を確実に行い得るのである。その上で、所定量以内の任意添加元素によれば、前記したクラッキングコンロッドとしての特徴を損なうことなく、更なる機械強度の向上及び製造工程上の利点を与え得るのである。
上記した発明において、質量%で、Siを0.05%以上、Pを0.01%以上、及び、Sを0.060%以上含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、所定量以上のPの添加で大端部のクラッキングにより形成されるロッド部及びキャップ部の組み合わせ破面を脆的ならしめてその再密着性を高めるとともに、所定量以上のSiの添加で溶製時の脱酸を確実にして耐力の低下を防止できる。その一方で、Sの所定量以上の添加でクラッキングコンロッドとして必要とされる、特に大端部及び小端部における被削性を高められる。
上記した発明において、質量%で、Pbを0.01%以上、Teを0.002%以上、Caを0.0004%以上、Biを0.01%以上で、これらのうちの1つ以上を添加したことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、クラッキングコンロッドとして必要とされる、機械強度への影響を大きく与えることなく、特に大端部及び小端部における被削性を高められる。
本発明によるクラッキングコンロッドの製造方法は、必須添加元素と任意に含まれ得る任意添加元素とを添加元素とする質量%で、0.20〜0.60%のCを含むフェライト・パーライト型非調質鋼からなり、少なくとも、クランクシャフト及びピストンにそれぞれ係合する大端部及び小端部とこれらの間を接続しコイニング処理された桿部とを具備するクラッキングコンロッドの製造方法であって、前記必須添加元素をC、N、Ti、Mn及びCrとして、前記任意添加元素をSi、P、S、V、Pb、Te、Ca及びBiとして、前記必須添加元素において、質量%で、Mnを0.30〜1.50%の範囲内、及び、Crを0.05〜1.00%の範囲内で添加するとともに、Nを0.005〜0.030%且つTiを0.20%以下の範囲内で、Ti≧3.4N+0.02を満たすように含み、前記任意添加元素において、質量%で、Siを2.0%以下、Pを0.2%以下、Sを0.2%以下、Vを0.50%以下、Pbを0.30%以下、Teを0.3%以下、Caを0.01%以下、及び、Biを0.30%以下で含み、前記コイニング処理を250〜600℃の温度範囲内で7%以上の加工率で行うコイニングステップを含むことを特徴とする。
かかる発明によれば、少なくとも必須添加元素の所定範囲内の組成によって、250〜600℃の温度範囲内におけるコイニングで7%以上の加工率を与えても割れを生じず、より大なる歪み時効を与え得るため、大端部(非コイニング部)に比較して桿部(コイニング部)の耐力及び疲れ限度を大幅に上昇させ得るのである。すなわち、大端部におけるクラッキングに悪影響を与えることなく、高い疲れ限度を有するクラッキングコンロッドを得ることが出来るのである。
上記した発明において、質量%で、Siを0.05%以上、Pを0.01%以上、及び、Sを0.060%以上含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、所定量以上のPの添加で大端部のクラッキングにより形成されるロッド部及びキャップ部の組み合わせ破面を脆的ならしめてその再密着性を高めるとともに、所定量以上のSiの添加で溶製時の脱酸を確実にして耐力の低下を防止できる。その一方で、Sの所定量以上の添加でクラッキングコンロッドとして必要とされる、特に大端部及び小端部における被削性を高められる。
上記した発明において、質量%で、Pbを0.01%以上、Teを0.002%以上、Caを0.0004%以上、Biを0.01%以上で、これらのうちの1つ以上を添加したことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、クラッキングコンロッドとして必要とされる、機械強度への影響を大きく与えることなく、特に大端部及び小端部における被削性を高められる。
上記した発明において、前記コイニング処理に先だって、1100〜1300℃の温度範囲内で溶体化熱処理を行う溶体化ステップを含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、コイニングの行われる温度域で析出する析出物を微細に分散させ得るとともに、安定して高い疲れ限度を有するクラッキングコンロッドを得られるのである。
上記した発明において、前記コイニングステップ及び前記溶体化ステップは、前記大端部における0.2%耐力が650MPaよりも小であるとともに、前記桿部における0.2%耐力が700MPaよりも大であるように行われることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、少なくとも必須添加元素の所定範囲内の組成によって、250〜600℃の温度範囲内におけるコイニングで7%以上の加工率を与えても割れを生じず、より大なる歪み時効を与え得るため、0.2%耐力が650MPa以下の大端部(非コイニング部)を与えるような鋼でありながら、その桿部(コイニング部)の耐力を少なくとも0.2%耐力で700MPa以上に上昇せしめ得て、疲れ限度を大幅に上昇させ得るのである。すなわち、大端部のクラッキングに悪影響を与えることなく、高い疲れ限度を有するクラッキングコンロッドを得られるのである。
本発明の実施例及び比較例に関する合金の機械強度の表である。 本発明の実施例及び比較例に関する合金の機械強度の表である。 本発明の実施例及び比較例に関する合金の成分組成及び機械特性の表である。
本願発明者においては、Nを多く添加することで、鋼により高い機械強度を与える一方、コンロッドとしての粗鍛造時において割れを生じないフェライト・パーライト型非調質鋼の成分組成をモディファイし、高いコイニング加工率を与え得るとともに、クラッキングコンロッドの製造特有のクラッキングのし易さと組み合わせ時の噛合に優れる成分組成を見出して本願発明に至った。すなわち、コンロッドとしての粗鍛造時の割れをTiをはじめとするいくつかの添加元素で防止できることをまず見出し、特に、Tiの添加によれば、上記したクラッキングコンロッドの製造特有のコイニング及びクラッキングに優れることを見出したのである。
以下に、その詳細について説明する。
まず、フェライト・パーライト型非調質鋼についてコイニングの限界加工率、すなわち温間加工性の調査結果を示す。ここでは、代表的結果として、後述する図3のNo.5及びNo.111に示す各成分組成の合金についての結果を示す。これら2つの合金の成分組成の大きな差異は、Tiの添加の有無である。なお、図3の成分組成については、更に不可避的不純物を含み、残部はFeである。
まず、これら合金のそれぞれを溶製しインゴットを造塊した。インゴットは熱間鍛造により50mm角の鍛造素材とされ、1200℃で60分間保持して溶体化処理後、更に熱間鍛造にて直径22mmの丸棒に成形した。続いて、熱間鍛造の冷却過程において、クラッキングコンロッドの桿部に与えるコイニングと同様の温間加工を与えた。すなわち、200〜650℃の温度範囲で加工率を3〜50%でそれぞれ変化させて温間加工を施し、室温まで放冷した後、後述する各試験に用いる試験片形状に機械加工した。
まず、疲れ限度は、小野式回転曲げ疲労試験機によって測定した。詳細には、平行部においてφ8mmの平滑試験片を作成し、SN曲線を求め、10回の繰り返し数で破断しない限界応力を疲れ限度とした。
0.2%耐力は、JISに定める金属材料引張り試験法により測定した。
これらの試験結果を図1及び図2に示す。なお、温間加工における割れの発生の有無についても図中に示した。
まず、図1には、200〜650℃の各温度で10%の一定の加工率を与えた試験片の試験結果を示す。なお、「熱間鍛造まま」の試験片は、熱間鍛造後に温間加工を施していない試験片の結果である。
Tiの添加されていない組成(図3のNo.111)の合金では、加工温度300〜600℃において割れが発生した。かかる温度範囲は、非調質鋼の青熱脆性温度域であるため割れが発生しやすい。一方、Tiを添加した組成(図3のNo.5)の合金では、全ての加工温度で割れの発生はなかった。別途詳細な観察を行ったところ、青熱脆性温度域にあっては固溶したNの拡散速度は速いが、温間加工によって導入された大量の転位によってNの拡散がトラップされ、転位周りに窒化物を形成して加工割れを生じやすくする。一方、合金にTiを添加することで、TiがNと結合して分散した窒化物を形成し、加工割れを抑制できることがわかった。
図2には、上記した試験片のうち、400℃で一定の加工温度において、加工率を3〜50%の範囲で変化させた試験片の試験結果を示す。なお、「熱間鍛造まま」の試験片は、冷却中の400℃での保持を実施していない試験片の結果である。
Tiを添加した組成(図3のNo.5)の合金では、40%までの加工率の上昇に伴って、0.2%耐力及び疲れ限度が上昇した。すなわち、加工率7〜40%において700MPa以上の0.2%耐力及び500MPa以上の疲れ限度を得ることができた。これから判るよう、高い加工率を与えることによって、高い0.2%耐力及び疲れ限度を得られるのである。一方、Tiの添加されていない組成(図3のNo.111)の合金では、加工率7%以上では全て割れが発生してしまった。すなわち、Tiを添加されていない上記したような成分組成の合金では、高い温間加工率を与えることはできず、結果として、温間コイニングのような温間加工により0.2%耐力及び疲れ限度を大きく上昇せしめることはできないのである。かかるTiの添加と温間加工の関係の傾向は、上記した成分組成の合金だけでなく、後述する図3の成分組成全般において確認された。
次に、図3に示す各成分組成の合金について、後述する試験を行った結果を同図中に示した。なお、図3の各試験結果の上部に表示した上限及び/又は下限として表示されている数値は、本願発明において得られるクラッキングコンロッドとして必要な機械的特性を目標値として示すものである。
ここで、試験に用いた試験片は、上記したTiの添加と温間加工の関係についての試験に用いた試験片と同様に、各合金を溶製・造塊→熱間鍛造→溶体化処理→熱間鍛造した後、冷却中に500℃で保持し、10%の加工率のコイニングを模した温間加工を施す。これを空冷して機械加工をして試験片を得ている。また、疲れ限度及び0.2%耐力についても上記したTiの添加と温間加工の関係についての試験と同様に測定した。
更に、硬さは、温間加工後の試験片の中心部において、ロックウェル硬度計のCスケールにて測定した。
クラッキングコンロッドに必要とされるクラッキングによる破面の再密着性は、日本工業規格Z2201の14A号引張り試験片の長手方向中央部に幅1mm、深さ1mmの環状の切り欠きをレーザー加工により与えた試験片で引張り試験を行い、発生した伸びを測定して評価した。
ドリル加工能率は、SKH51からなるドリルを切削油なしで、送り速度0.1mm/rev.で10mmの深さの穴を繰り返しドリル加工して、ドリルが切削不能となるまでの総切削深さを測定し、図3に示すNo.2の成分組成の合金における結果を100として相対評価により得た。
更に、各試験片については組織観察を行っている。
ところで、図3のNo.1〜No.4、No.6〜No.17に示す合金の成分組成は、上記したTiの添加と温間加工の関係についての試験をふまえ、本発明の実施例としてのNo.5の合金の成分組成を基に成分設計した、参考例としてのクラッキングコンロッドの製造に用いられるフェライト・パーライト型の非調質鋼の一連の合金の成分組成である。これらの合金は、上記した熱処理により、フェライト+パーライトの混合組織となる。温間加工により、硬さの目標値であるHRC24.0〜35.0、疲れ限度の目標値である500MPa以上、0.2%耐力の目標値である700MPa以上、破断伸びの目標値である0.08mm以下が全て達成されている。すなわち、フェライト・パーライト型の非調質鋼からなり、桿部に必要な高い疲れ限度を有するクラッキングコンロッドを与えることができる。なお、良好なクラッキングを行うためには、本実施例において温間加工を付与しない状態で650MPa以下の0.2%耐力であることが必要であることが確認された。
上記した合金のうち、No.13〜15及びNo.17に示す合金では、Bi、Pb、Ca及び/又はTeが添加されており、その結果として、0.2%耐力及び疲れ限度を低下させることなく、ドリル加工能率を向上させることが可能なことを示している。つまり、クラッキングコンロッドの大端部及び小端部に必要な機械加工において良好な切削性を与えるのである。
一方、図3のNo.101〜114に示す合金は、比較例としての合金である。
No.101及び102に示す合金では、Cの添加量が本発明の合金と比べてそれぞれより少ない若しくはより多い。Cの添加量の少ないNo.101の合金では、特に硬さがクラッキングコンロッドとして必要とされる目標値の下限に近く、疲れ限度がやはりクラッキングコンロッドとして必要とされる目標値を下回ってしまう。一方、Cの添加量の多いNo.102の合金においては、ベイナイト組織となって、ドリル加工能率がクラッキングコンロッドとして必要とされる目標値を下回っていた。なお、ドリル加工能率の低さは、硬さの上昇となって表れている。
No.103に示す合金では、Siが本発明の合金と比べて多く添加されている。かかる合金では、コイニングを模した温間加工において割れが発生してしまっていた。
No.104に示す合金では、Mnが本発明の合金と比べて多く添加されている。かかる合金では、組織観察においてベイナイトが観察され、上記したNo.102の合金と同様に、硬さが目標値の上限を超え、その結果、ドリル加工能率がクラッキングコンロッドとして必要とされる目標値を下回っていた。
No.105に示す合金では、Crが本発明の合金と比べて多く添加されている。かかる合金では、組織観察においてベイナイトが観察され、上記したNo.102及び104の合金と同様に、硬さが目標値の上限を超えている。その結果、ドリル加工能率がクラッキングコンロッドとして必要とされる目標値を下回っていた。
No.106に示す合金では、Pが本発明の合金と比べて多く添加されている。かかる合金では、コイニングを模した温間加工において割れが発生してしまっていた。
No.107に示す合金では、Vが本発明の合金と比べて多く添加されている。かかる合金では、硬さが目標値の上限を超え、その結果、ドリル加工能率がクラッキングコンロッドとして必要とされる目標値を下回っていた。
No.108及び109に示す合金では、Nの添加量が本発明の合金と比べてそれぞれより少ない若しくはより多い。Nの添加量の少ないNo.108の合金では、コイニングを模した温間加工でも十分な歪み時効を得られず、疲れ限度及び0.2%耐力においてクラッキングコンロッドとして必要とされる目標値を下回っていた。一方、Nの添加量の多いNo.109の合金では、コイニングを模した温間加工において割れが発生してしまっていた。
No.110に示す合金では、Tiが本発明の合金と比べて多く添加されている。かかる合金では、硬さが目標値の上限を超え、その結果、ドリル加工能率がクラッキングコンロッドとして必要とされる目標値を下回っていた。また、No.111に示す合金では、Tiが添加されておらず、上記したTiの添加と温間加工の関係についての試験結果に見られるように、コイニングを模した温間加工において割れが発生してしまっていた。
No.112に示す合金では、Pbが本発明の合金と比べて多く添加されている。かかる合金では、コイニングを模した温間加工において割れが発生してしまっていた。
No.113及びNo.114に示す合金では、Sの添加量が本発明の合金と比べてそれぞれより多い若しくはより少ない。Sの添加量の多いNo.113の合金では、コイニングを模した温間加工において割れが発生してしまっていた。一方、Sの添加量の少ないNo.114の合金では、ドリル加工能率がクラッキングコンロッドとして必要とされる目標値を下回っていた。
以上のように、No.101〜114に示す合金では、クラッキングコンロッドとして必要な機械的特性を得ることが困難なことが判る。
なお、上記した本発明によるクラッキングコンロッドの合金組成の各成分範囲についての指針は以下の如きである。
Cは、クラッキングコンロッドとして必要な機械強度を得るために添加される。また、大端部のクラッキングにおいて適度な凹凸破面を得るために必要なパーライト量にも関係する。また、固溶量が多いほど桿部における炭化物の析出が大であるから、コイニングのような温間加工による機械強度の上昇量が大きくなる。その一方で、過剰に添加すると、硬さは必要以上に与えられて、クラッキングコンロッドとして必要とされる被削性を得られなくなる。故に、質量%で、Cは0.20〜0.60%の範囲内である。
Nは、コイニングにより導入される転位に集積して窒化物を析出させて機械強度を向上させ得る。その一方で、過剰に添加すると、コイニングにより割れを生じさせてしまい、高い加工率を得ることが出来ない。故に、質量%で、Nは0.005〜0.030%の範囲内である。好ましくは、0.008〜0.030%の範囲内である。
Tiは、固溶しているNと窒化物を形成してNの拡散を抑制し、青熱脆性を抑える。また、N以外にCとも結合し、炭窒化物を形成してフェライト中に析出してフェライト硬さを向上させる。これは、脆性を高めてクラッキングコンロッドとして必要とされるクラッキングを容易にする。つまり、Nの含有量に対してTiを一定量以上添加することが好ましい。よって、下限値もN量によって規定される。その一方、過剰の添加は、被削性の低下に繋がる。故に、質量%で、Tiは3.4N+0.02〜0.20%の範囲内とする。上限は0.15%以下とすると好ましい。
Siは、鋼の溶製時において脱酸作用を有するとともに、フェライト中に固溶することによりフェライトを強化して耐力を向上させ得る。その一方で、過剰に添加すると、硬さを不必要に高めてコイニングにおいて割れを生じさせて高い加工率を与えることが出来なくなる。また、クラッキングコンロッドとして必要とされる被削性を得られなくなる。故に、質量%で、Siは0.05〜2.00%の範囲内である。
Mnは、Sと結合してMnSを生成させ、クラッキングコンロッドとして必要とされる被削性を高める。その一方で、過剰の添加はベイナイトを生成してクラッキングが困難になってしまう。また、クラッキングコンロッドとして必要とされる被削性を得られなくなる。故に、質量%で、Mnは0.30〜1.50%の範囲内である。
Pは、大端部のクラッキングにおいて脆性破面を与え、ロッド部とキャップ部の組み合わせ時の破面の密着性を高め得る。その一方で、過剰に添加すると、コイニングにおいて割れを生じさせ得て、高い加工率を与えることが出来なくなる。故に、質量%で、Pは0.01〜0.20%の範囲内である。
Sは、Mnと結合してMnSを生成させ、クラッキングコンロッドとして必要とされる被削性を高める。その一方で、過剰な添加はコイニングにおいて割れを生じさせて高い加工率を与えることが出来なくなる。故に、質量%で、Sは0.060〜0.200%の範囲内である。
Crは、鍛造材の機械強度を高める。その一方で、過剰の添加はベイナイトを生成してクラッキングが困難になってしまう。また、クラッキングコンロッドとして必要とされる被削性を得られなくなる。故に、質量%で、Crは0.05〜1.00%の範囲内である。
Vは、CやNと結合して微細な炭化物及び/又は炭窒化物を生成してクラッキングコンロッドとして必要な機械強度を高め得る。炭化物はフェライト相に整合析出して硬さを向上させ、大端部のクラッキングにおいて脆性破面を与え、ロッド部とキャップ部の組み合わせ時の破面の密着性を高め得る。その一方で、過剰に添加すると、クラッキングコンロッドとして必要とされる被削性を得られなくなる。また高価であるためにコストをも上昇させてしまう。故に、質量%で、Vは0.50%以下とする。
Pb、Te、Ca及びBiは、ともにクラッキングコンロッドとして必要とされる被削性を高める。その一方で、過剰に添加すると、コイニングにおいて割れを生じて高い加工率を与えることが出来なくなってしまう。故に、質量%で、Pbは0.01〜0.30%、Teは0.002〜0.300%、Caは0.0004〜0.0100%及びBiは0.01〜0.30%の範囲内である。
以上、図3に示すNo.1〜17の合金において、粗鍛造後に桿部にのみコイニングしたクラッキングコンロッドでは、その大端部においてクラッキングを良好に行うことが出来るとともに、高い疲れ限度を与えられた。なお、粗鍛造後に桿部だけでなく大端部を含めたコンロッド全体にコイニングを行った場合、大端部をクラッキングして分離できるものの、組み合わせ時の噛合に精度を欠けることが散見された。クラッキングによる歪みの開放が大きいことを一因としていると考える。
ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれら実施例及び変形例に限定されるものではなく、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。

Claims (4)

  1. 必須添加元素と任意に含まれ得る任意添加元素とを添加元素とする質量%で、0.20〜0.60%のCを含むフェライト・パーライト型非調質鋼からなり、少なくとも、クランクシャフト及びピストンにそれぞれ係合する大端部及び小端部とこれらの間を接続しコイニング処理された桿部とを具備するクラッキングコンロッドの製造方法であって、
    前記必須添加元素をC、N、Ti、Si、Mn、P、S及びCrとして、
    前記任意添加元素をV、Pb、Te、Ca及びBiとして、
    前記必須添加元素において、質量%で、
    Siを005〜2.0%の範囲内、
    Mnを0.30〜1.50%の範囲内、
    Pを0.01〜0.2%の範囲内、
    Sを0.060〜0.2%の範囲内、及び、
    Crを0.05〜1.00%の範囲内で添加するとともに、
    Nを0.005〜0.030%且つTiを0.20%以下の範囲内で、Ti≧3.4N+0.02を満たすように含み、
    前記任意添加元素において、質量%で
    を0.50%以下(ただし、0.02%以上を除く)、
    Pbを0.30%以下、
    Teを0.3%以下、
    Caを0.01%以下、及び、
    Biを0.30%以下で含み、残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼を用意し、
    前記大端部における0.2%耐力を650MPaよりも小とするとともに、前記桿部における0.2%耐力を700MPaよりも大とするよう前記コイニング処理を250〜600℃の温度範囲内で7%以上の加工率で行うことを特徴とするクラッキングコンロッドの製造方法
  2. 質量%で、Pbを0.01%以上、Teを0.002%以上、Caを0.0004%以上、Biを0.01%以上で、これらのうちの1つ以上を添加したことを特徴とする請求項記載のクラッキングコンロッドの製造方法。
  3. 前記コイニング処理に先だって、1100〜1300℃の温度範囲内で溶体化熱処理を行う溶体化ステップを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のクラッキングコンロッドの製造方法。
  4. 前記コイニングステップ及び前記溶体化ステップは、前記大端部における0.2%耐力が650MPaよりも小であるとともに、前記桿部における0.2%耐力が700MPaよりも大であるように行われることを特徴とする請求項記載のクラッキングコンロッドの製造方法。
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