JPH09176796A - 分離可能な機械部品を製造するための鋼と、それから得られる部品 - Google Patents

分離可能な機械部品を製造するための鋼と、それから得られる部品

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JPH09176796A
JPH09176796A JP8352891A JP35289196A JPH09176796A JP H09176796 A JPH09176796 A JP H09176796A JP 8352891 A JP8352891 A JP 8352891A JP 35289196 A JP35289196 A JP 35289196A JP H09176796 A JPH09176796 A JP H09176796A
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less
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Marc Robelet
ロベレ マルク
Jacques Bellus
ベル ジャック
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Ascometal SA
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    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分離可能な機械部品を製造するための鋼と、
それから得られる部品。 【解決方法】 0.25≦C≦0.75、0.2 ≦Si≦1.5 、0.1
≦Mn≦2、0≦Ni≦1、0≦Cr≦1、0≦Mo≦1、0≦
Cu≦1、0≦V≦0.2 、0.02≦S≦0.35、0.04≦P≦0.
2 、0≦Al≦0.005 、 0.005≦N≦0.02、必要に応じて
さらに0.1 %以下の鉛、テルルおよびセレンの中から選
択される少なくとも1種の元素を含み、残部は鉄と製錬
に起因する不純物である化学組成(重量%)を有し、必
要に応じてさらにカルシウムで処理された鋼とその使
用。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は分離可能な機械部
品、特に内燃エンジンの連接棒を製造するための鋼に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃エンジンの連接棒のような機械部品
はボルト等の固定手段によって互いに接合された少なく
とも2つの分離可能な要素で構成されている。これらの
部品は鋳鉄、焼結・鍛造金属粉末または鍛造鋼で作られ
る。本発明は鍛造鋼で作られた部品、特に連接棒に関す
るものである。
【0003】鍛造鋼の連接棒を構成する鋼は可鍛性を有
し、切削が容易で、しかも連接棒の優れた継続性を保証
する機械特性を有する必要がある。一般に要求される機
械特性は、十分な耐久性を得るための硬度 210〜360 H
B、引張強度 650〜1200MPa と降伏点以上の破断を防ぐ
ため降伏応力 300〜800 MPa である。
【0004】各エンジンに使用される連接棒に必要な特
性は、連接棒のデザインと連接棒が取り付けられるエン
ジンの種類とによって選択される。連接棒を構成する鋼
は機械特性と製造方法とに応じて選択される。製造方法
では鍛造後に制御された冷却段階でフェライトパーライ
ト組織を得る。この組織は必要な機械特性および十分な
切削性を有する。一般にXC42型の炭素鋼または45M5
、30MSV6 、38MVS5 型の低合金鋼(フランス基
準)の鋼を使用する。炭素含有率は基本的に必要な硬度
レベルに応じて選択され、鋼の焼入れ性を高めてパーラ
イトの比率を高め、それによって切削性を向上させる
か、フェライトを焼入れして降伏応力/引張強度比を向
上させるために合金元素を添加する。この鋼を用いた場
合は、切削のみで連接棒の各種部品を分離できるが、複
雑で高価な切削加工が必要になる。
【0005】鋳鉄または冶金粉末で得られる連接棒は所
定面での脆性破断(bristtle separation) によって2つ
の要素に分離することができる。このいわゆる分離式部
品法(separable-component technique) には多くの利点
があり、特に切削操作を省くことができ、組立て法がか
なり単純化できるという利点はあるが、使用可能な材料
の特性に起因する欠点がある。米国特許第 5,135,587号
には、分離式部品法を鋼の連接棒で用いた場合の連接棒
の利点を最大限に得るために、重量%で 0.6〜0.75%の
炭素と、 0.2〜0.5 %のマンガンと、0.04〜0.12%の硫
黄(Mn/S>3)とを含み、残部は鉄と不可避不純物
で、不純物の含有率は 1.2%を越えない化学組成を有
し、ほぼ 100%がパーライト組織で、ASTM3〜8の
粒径寸法を有する鋼を使用することが提案されている。
不純物はP、Si、Ni、V、Cu、CrおよびMoから選択さ
れ、各々の含有率はNi≦0.2 %、Mo≦0.02%、Cr≦0.1
%、Cu≦0.15%、V≦0.035 %、0.15%≦Si≦0.35%お
よびP≦0.035 %であるのが好ましい。しかし、このX
C70(フランス基準)型の鋼には脆性破断加工に不規則
性があるという欠点がある。これは、工業的条件下では
前共析晶相(proeutectoid phase)の比率を制御するこ
とはほぼ不可能なためである。この比率は鋼の化学組成
および用いる製造手段とによって0%〜15%で変動し、
工業的に使用することは困難である。しかも、XC70の
みが有する特殊な特性であるため、この特性が適してい
る部品でしか使用することができない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記問
題点を解決して、広い分野、特に連接棒の分野で要求さ
れる機械特性と優れた切削性とを有し、しかも完全に工
業的な条件で脆性破断加工できる鋼を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は重量%比率で0.
25%≦C≦0.75%、0.2 %≦Si≦1.5 %、0.1 %≦Mn≦
2%、0%≦Ni≦1%、0%≦Cr≦1%、0%≦Mo≦1
%、0%≦Cu≦1%、0%≦V≦0.2 %、0.02%≦S≦
0.35%、0.04%≦P≦0.2 %、0%≦Al≦0.005 %、
0.005%≦N≦0.02%の化学組成を有し、必要に応じて
さらに0.1 %以下の鉛、テルルおよびセレンの中から選
択される少なくとも1種の元素を含み、残部は鉄と製錬
に起因する不純物であり、必要に応じてさらに、カルシ
ウムで処理される、分離可能な機械部品の製造に用いら
れる鋼を提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明鋼の化学組成は下記式の少
なくとも1つを満足するのが好ましい: 0.06%≦P≦0.12%、0.8 %≦Si≦1.2 %、0.05%≦V
≦0.15% 上記化学組成は、0.65%≦C≦0.75%、0.2 %≦Si、0.
25%≦Mn≦1%、Ni≦0.15%、Cr≦0.15%、Mo≦0.05
%、Cu≦0.35%にすることができる。上記化学組成はさ
らに、0.25%≦C≦0.5 %、0.2 %≦Si、Ni≦0.15%、
Cr≦0.15%、Mo≦0.05%およびCu≦0.35%、好ましくは
0.25%≦Mn≦1.3 %にすることもできる。
【0009】本発明はさらに、機械部品のブランクの脆
性破断で得られる少なくとも2つの要素を有する機械部
品の製造での本発明鋼の使用と、その部品とに関するも
のである。この部品は特に内燃エンジンの連接棒であ
り、例えば硬度が 210〜360 HBで、引張強度が 650〜12
00MPa で、大部分の粒子がASTMオーステナイト粒径
寸法指数が5以下の比較的粗大な粒子で、好ましくは少
なくとも70%がパーライトの組織を有する鋼で作られた
連接棒である。以下、本発明の実施例を説明するが、本
発明が下記実施例に限定されるものではない。
【0010】
【実施例】本発明鋼は炭素鋼または低合金の構造鋼であ
り、重量%比率で以下の元素を含んでいる: (1) 硬度が 210 HB 以上のフェライトパーライトまたは
パーライト組織を得るために、0.25%以上の炭素を含む
が、切削性を損なう炭化鉄の生成を防止するためには炭
素は0.75%以下にする。 (2) 鍛造および熱処理後に得られる組織、特にフェライ
ト組織を脆くするために0.04〜0.2 %、好ましくは0.06
〜0.12%のリンを含む。このリン含有率は組織が基本的
にパーライト組織の場合には機械部品用ブランクの脆性
破断の再生産性に優れる。リン含有率はP≧0.18−0.2
×Cにする必要がある。横変形が 120μmを越えないよ
うな優れた 100%の脆性破断性を得るのに必要な室温で
約7ジュール以下の強靱性Kcvが得られる。
【0011】(3) 切削性を損うアルミナ介在物の存在を
防止し、さらに鍛造前の再加熱時の粒子の粗大化を防止
して、脆性破断性を損う窒化アルミニウムの生成を防ぐ
ためにはアルミニウムは 0.005%以下、好ましくは0.00
3 %以下にする。 (4) 0.2 %〜1.5 %の珪素。珪素は脱酸元素であり、優
れた脱酸を得るためには珪素を 0.2%以上の含有率で添
加する必要がある。しかし、珪素含有率が高いと、フェ
ライトが焼入れされ、脆くなり、切削性が良くなる。こ
の効果を得るためには珪素含有率は 0.8〜1.2 %に固定
する。 (5) フェライトを焼入れし、降伏応力/引張強度比を向
上させるためにはバナジウムは0〜0.2 %、好ましくは
0.05〜0.15%にする。 (6) 切削性を高めるために0.02%〜0.35%、好ましくは
0.05%〜0.12%の硫黄を含む。
【0012】(7) 切削性を良くするために、必要に応じ
てさらに 0.1%以下の鉛、テルルおよびセレンの中から
選択される少なくとも1種の元素を加える。 (8) 硫化マンガンとして硫黄を固定するために 0.1〜2
%、好ましくは0.25%以上のマンガンを含む。この場
合、硫黄含有率は1%に制限するが、フェライトパーラ
イト変態開始温度を低くして切削性を良くし、焼入れ性
を高め、フェライト含有率を制限するためにマンガンを
加えることもできる。 (9) 焼入れ性を調節するために、必要に応じてさらに0
%〜1%のニッケル、クロム、モリブデンおよび銅の中
から選択される1種または複数の元素を加える。この元
素は添加しなくても製錬原料の残留元素として存在す
る。この場合のニッケルおよびクロム含有率は0.15%以
下、モリブデン含有率は0.05%以下、銅含有率は0.35%
以下にする。
【0013】この鋼群から本発明では例えば0.65%〜0.
75%の炭素と、1%以下の珪素と、0.25%〜1%のマン
ガンと、0.15%以下のニッケルと、0.15%以下のクロム
と、0.05%以下のモリブデンと、0.35%以下の銅と、0.
005 %以下のアルミニウムとを含む共析晶に近い鋼を選
択することができる。さらに、0.25%≦C≦0.5 %、Ni
≦0.15%、Cr≦0.15%、Mo≦0.05%およびCu≦0.35%の
化学組成を有する炭素含有率の低い鋼を用いることがで
きる。この鋼は炭素鋼で、0.5 %以下のマンガンを含む
が、低合金鋼の場合は、マンガン、珪素または必要に応
じてさらにバナジウムを含み、各含有率は1%〜2%の
マンガンおよび/または0.5 %〜1.5 %の珪素および/
または0.5 %〜0.2 %のバナジウムにすることができ
る。
【0014】分離可能な部品を製造するために、本発明
鋼のビレットを1100〜1300℃に加熱し、オーステナイト
化し、粒子を粗大化させて鍛造に必要な延性とし、鍛造
して所望の形状にする。鍛造は 850℃以上で終える。鍛
造後すぐに、冷却トンネル等で鍛造終了温度〜200 ℃の
平均冷却速度を 0.5℃/秒〜15℃/秒に制御して室温に
まで下げる。得られたフェライトパーライト組織は大部
分の粒子がオーステナイト粒径寸法指数がASTM5以
下の比較的粗大な粒子で、30%以下のフェライトを含
み、必要な硬度、引張特性および室温で7ジュール以下
の強靱性とを有している。次いで、得られた部品用ブラ
ンクを切削し、衝撃誘導で脆性破断によって2つの要素
に分離する。
【0015】第1実施例では下記化学組成(重量%) の
XC70型の鋼を用いて連接棒を製造した。 C=0.71% Si=0.25% Mn=0.8 % Ni=0.08% Cr=0.05% Mo=0.01% Cu=0.3 % S=0.07% P=0.045 % Al=0.002 % N=0.012 % 残部は鉄および不可避不純物
【0016】鍛造前に鋼ビレットを1250℃に加熱し、鍛
造終了温度を1000℃にした。鍛造後に工業的規模の製造
の本来の散乱効果に似せるために、ブランクを制御され
た冷却トンネルに通して1℃/秒〜3℃/秒の平均冷却
速度で冷却した。得られた特性は下記の通り: 組織:0%〜15%のフェライトを含むパーライト HB= 270〜310 Rm = 900〜1050MPa Re = 500〜600MPa Kcv=室温で7ジュール以下。 このブランクを切削して脆性破断によって2つの要素に
完全に分離した。この脆性破願分離は任意のフェライト
含有率で容易に実施できた。
【0017】第2実施例では下記化学組成(重量%): C=0.505 % Si=0.240 % Mn=1.3 % Ni=0.11% Cr=0.08% Mo=0.01% Cu=0.32% S=0.085 % P=0.075 % Al=0.003 % N=0.011 % 残部は鉄および不可避不純物を有する50M5 型の鋼を用
いて連接棒を製造した。
【0018】鍛造前に鋼ビレットを1250℃で加熱し、鍛
造終了温度を1000℃にした。鍛造後に工業的規模の製造
本来の散乱効果に似せるために、ブランクを制御された
冷却トンネルに通して1℃/秒〜6℃/秒の平均冷却速
度で冷却した。得られた特性は下記の通り: 組織:0%〜20%のフェライトを含むパーライト HB= 260〜300 、Rm = 860〜1000MPa 、Re = 400
〜650 Pa、Kcv=室温で6ジュール以下。 このブランクを切削して脆性破断によって2つの要素に
完全に分離した。この脆性破断分離は任意のフェライト
含有率で容易に実施できた。
【0019】第3実施例では、下記化学組成(重量
%): C=0.39% Si=0.75% Mn=1.24% Ni=0.13% Cr=0.15% Mo=0.005 % Cu=0.2 % V=0.105 % S=0.11% P=0.103 % Al=0.004 % N=0.009 % 残部は鉄および不可避不純物を有する38MSV5 型の鋼
を用いて連接棒を製造した。
【0020】鍛造前に鋼ビレットを1260℃で加熱し、鍛
造終了温度を1030℃にした。鍛造後に工業的規模の製造
本来の散乱効果に似せるために、ブランクを制御された
冷却トンネルに通して1℃/秒〜6℃/秒の平均冷却速
度で冷却した。得られた特性は下記の通り: 組織:0%〜25%のフェライトを含むパーライト HB= 260〜310 、Rm = 880〜1050MPa 、Re = 500
〜700 Pa、Kcv=室温で6.5 ジュール以下。 このブランクを切削して脆性破断によって2つの要素に
完全に分離した。この脆性破断分離は任意のフェライト
含有率で容易に実施できる。
【0021】本発明鋼は任意の切削速度で切削が容易な
フェライトパーライト組織を有する分離可能な連接棒、
より一般的には分離可能な部品を確実に製造することが
できる。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%比率で下記化学組成: 0.25%≦C≦0.75% 0.2 %≦Si≦1.5 % 0.1 %≦Mn≦2% 0%≦Ni≦1% 0%≦Cr≦1% 0%≦Mo≦1% 0%≦Cu≦1% 0%≦V≦0.2 % 0.02%≦S≦0.35% 0.04%≦P≦0.2 % 0%≦Al≦0.005 % 0.005%≦N≦0.02% を有し、必要に応じてさらに 0.1%以下の鉛、テルルお
    よびセレンの中から選択される少なくとも1種の元素を
    含み、残部は鉄と製錬に起因する不純物であり、必要に
    応じてさらにカルシウムで処理されることを特徴とする
    分離可能な機械部品を製造するための鋼。
  2. 【請求項2】 上記化学組成で0.06%≦P≦0.12%であ
    る請求項1に記載の鋼。
  3. 【請求項3】 上記化学組成が 0.8%≦Si≦1.2 %であ
    る請求項1または2に記載の鋼。
  4. 【請求項4】 上記化学組成が0.05%≦V≦0.15%であ
    る請求項1〜3のいずれか一項に記載の鋼。
  5. 【請求項5】 上記化学組成で、 である請求項1〜4のいずれか一項に記載の鋼。
  6. 【請求項6】 上記化学組成で、 である請求項1〜4のいずれか一項に記載の鋼。
  7. 【請求項7】 上記化学組成が0.25%≦Mn≦1%である
    請求項6に記載の鋼。
  8. 【請求項8】 ブランクを脆性破断して得られる少なく
    とも2つの要素を有する請求項1〜7に記載の鋼の機械
    部品製造での使用。
  9. 【請求項9】 機械部品がフェライトパーライト組織を
    有する請求項8に記載の鋼の使用。
  10. 【請求項10】 請求項1〜7のいずれか一項に記載の鋼
    で構成されることを特徴とするブランクの脆性破断で得
    られる少なくとも2つの要素で構成される機械部品、特
    に内燃エンジン用の連接棒。
  11. 【請求項11】 硬度が 210〜360 HB、引張強度が 650〜
    1200MPa 、大部分の粒子が5以下のASTMオーステナ
    イト粒界寸法指数を有する鋼で構成される請求項10に記
    載の部品。
  12. 【請求項12】 少なくとも70%のパーライトからなる組
    織を有する鋼で構成される請求項10または11に記載の部
    品。
JP8352891A 1995-12-14 1996-12-13 分離可能な機械部品を製造するための鋼と、それから得られる部品 Pending JPH09176796A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9514833A FR2742448B1 (fr) 1995-12-14 1995-12-14 Acier pour la fabrication de pieces de mecanique secables et piece obtenue
FR9514833 1995-12-14

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AT (1) ATE193733T1 (ja)
BR (1) BR9606002A (ja)
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DE (1) DE69608773T2 (ja)
DK (1) DK0779375T3 (ja)
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GR (1) GR3034003T3 (ja)
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