JPH093589A - 高強度・低延性非調質鋼 - Google Patents
高強度・低延性非調質鋼Info
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- JPH093589A JPH093589A JP15303095A JP15303095A JPH093589A JP H093589 A JPH093589 A JP H093589A JP 15303095 A JP15303095 A JP 15303095A JP 15303095 A JP15303095 A JP 15303095A JP H093589 A JPH093589 A JP H093589A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高い強度を有し、低延性で常温分割加工が可能
でその分割破面がフラットな脆性破面を呈する、コンロ
ッド用鋼として好適な鋼の提供。 【構成】Ｃ：０．３０〜０．９０％、Ｓｉ≦１．００
％、Ｍｎ：０．３０〜２．００％、Ｐ≦０．１０％、Ｓ
≦０．１０％、Ｃｒ：０．０２〜２．００％、Ｍｏ：
０．０１〜０．５０％、Ａｌ≦０．０５％、Ｔｉ≦０．
０８％、Ｎｂ≦０．１７％、Ｖ≦０．０８％、Ｎ：０．
００５％〜０．０３０％、Ｂ≦０．０１００％を含有
し、残部はＦｅと不可避不純物からなり、０．５Ａｌ
（％）＋０．３Ｔｉ（％）＋０．１５Ｎｂ（％）＋０．
３Ｖ（％）＋１．３Ｂ（％）＋０．００２−Ｎ（％）≦
０およびＣ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５
＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−
０．８≧０である高強度・低延性非調質鋼。Ｃｕ、Ｎ
ｉ、Ｐｂのうちの１種以上を含有していても良い。
でその分割破面がフラットな脆性破面を呈する、コンロ
ッド用鋼として好適な鋼の提供。 【構成】Ｃ：０．３０〜０．９０％、Ｓｉ≦１．００
％、Ｍｎ：０．３０〜２．００％、Ｐ≦０．１０％、Ｓ
≦０．１０％、Ｃｒ：０．０２〜２．００％、Ｍｏ：
０．０１〜０．５０％、Ａｌ≦０．０５％、Ｔｉ≦０．
０８％、Ｎｂ≦０．１７％、Ｖ≦０．０８％、Ｎ：０．
００５％〜０．０３０％、Ｂ≦０．０１００％を含有
し、残部はＦｅと不可避不純物からなり、０．５Ａｌ
（％）＋０．３Ｔｉ（％）＋０．１５Ｎｂ（％）＋０．
３Ｖ（％）＋１．３Ｂ（％）＋０．００２−Ｎ（％）≦
０およびＣ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５
＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−
０．８≧０である高強度・低延性非調質鋼。Ｃｕ、Ｎ
ｉ、Ｐｂのうちの１種以上を含有していても良い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度・低延性非調質
鋼に関し、より詳しくは、高い強度が要求されるものの
延性は必要とせず、むしろ常温での冷間分割加工が可能
でその破断面がフラットな脆性破面を呈し、自動車エン
ジンのコネクティングロッドやコネクティングロッドキ
ャップ用鋼として好適な高強度・低延性非調質鋼に関す
る。
鋼に関し、より詳しくは、高い強度が要求されるものの
延性は必要とせず、むしろ常温での冷間分割加工が可能
でその破断面がフラットな脆性破面を呈し、自動車エン
ジンのコネクティングロッドやコネクティングロッドキ
ャップ用鋼として好適な高強度・低延性非調質鋼に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジン部品である図１に示すコ
ネクティングロッド（通称コンロッド）本体１およびコ
ネクティングロッドキャプ（通称コンロッドキャップ）
２は、従来両者を各々別の工程で熱間鍛造した後、焼入
れ焼戻しの調質処理を行い、次いで機械加工によってボ
ルト穴の加工と仕上げ整形加工を施して製作し、その後
で両者をボルト３によって形状の複雑なクランクシャフ
トに結合・組み立てる方法が採られてきた。
ネクティングロッド（通称コンロッド）本体１およびコ
ネクティングロッドキャプ（通称コンロッドキャップ）
２は、従来両者を各々別の工程で熱間鍛造した後、焼入
れ焼戻しの調質処理を行い、次いで機械加工によってボ
ルト穴の加工と仕上げ整形加工を施して製作し、その後
で両者をボルト３によって形状の複雑なクランクシャフ
トに結合・組み立てる方法が採られてきた。
【０００３】しかしながら、最近、厳しい経済情勢を反
映して、各種自動車部品の製造コスト低減要求の動きが
極めて活発化しており、この動きは事エンジン部品にお
いても例外ではなくなってきている。
映して、各種自動車部品の製造コスト低減要求の動きが
極めて活発化しており、この動きは事エンジン部品にお
いても例外ではなくなってきている。
【０００４】このため、前記のコネクティングロッド本
体１およびコネクティングロッドキャプ２に関しては、
製造コスト低減対策として、両者を熱間鍛造にて一体成
形しこれに焼入れ焼戻しの熱処理を施すか、或いは熱間
鍛造後放冷し、その後でコネクティングロッド本体１お
よびコネクティングロッドキャプ２に分割し、次いでボ
ルト穴の加工を行うだけで、すなわち接合部（接合面ど
うし）に対する仕上げ整形のための機械加工は施すこと
なく、ボルト３でクランクシャフトに結合して組み立て
るという方法が検討されている。
体１およびコネクティングロッドキャプ２に関しては、
製造コスト低減対策として、両者を熱間鍛造にて一体成
形しこれに焼入れ焼戻しの熱処理を施すか、或いは熱間
鍛造後放冷し、その後でコネクティングロッド本体１お
よびコネクティングロッドキャプ２に分割し、次いでボ
ルト穴の加工を行うだけで、すなわち接合部（接合面ど
うし）に対する仕上げ整形のための機械加工は施すこと
なく、ボルト３でクランクシャフトに結合して組み立て
るという方法が検討されている。
【０００５】上記の一体成形したコネクティングロッド
本体１およびコネクティングロッドキャプ２を分割する
方法としては、例えば治具を挿入することによって図１
中に矢印で示した方向に働く力を与えて分割する方法が
考えられる。この方法ではコネクティングロッド本体１
およびコネクティングロッドキャプ２に分割した分割面
をフラットにすることが極めて重要となる。
本体１およびコネクティングロッドキャプ２を分割する
方法としては、例えば治具を挿入することによって図１
中に矢印で示した方向に働く力を与えて分割する方法が
考えられる。この方法ではコネクティングロッド本体１
およびコネクティングロッドキャプ２に分割した分割面
をフラットにすることが極めて重要となる。
【０００６】しかしながら、従来使用されてきた鋼（Ｊ
ＩＳ規格のＳ４５ＣやＳ４８Ｃ相当鋼など）をそのまま
用いて熱間鍛造で一体成形し、その後常温でコネクティ
ングロッド本体１およびコネクティングロッドキャプ２
に分割すると、分割面がアメやガムを千切ったような所
謂「延性破断面」となってフラットな「脆性破面」が得
られず、機械加工による仕上げ整形加工を行わなければ
ならないという問題がある。上記の分割を低温（例えば
液体窒素温度）で行えば脆性破壊が生じて容易にフラッ
トな脆性破面が得られるが、大量の製品が流れる実操業
ラインにおいて低温状態とすることは技術的に容易では
なく、更に設備を建設し維持する費用が嵩むため必ずし
もコスト低減には結びつかないといった問題がある。
ＩＳ規格のＳ４５ＣやＳ４８Ｃ相当鋼など）をそのまま
用いて熱間鍛造で一体成形し、その後常温でコネクティ
ングロッド本体１およびコネクティングロッドキャプ２
に分割すると、分割面がアメやガムを千切ったような所
謂「延性破断面」となってフラットな「脆性破面」が得
られず、機械加工による仕上げ整形加工を行わなければ
ならないという問題がある。上記の分割を低温（例えば
液体窒素温度）で行えば脆性破壊が生じて容易にフラッ
トな脆性破面が得られるが、大量の製品が流れる実操業
ラインにおいて低温状態とすることは技術的に容易では
なく、更に設備を建設し維持する費用が嵩むため必ずし
もコスト低減には結びつかないといった問題がある。
【０００７】一方、熱間鍛造で一体成形した後の熱処理
はコストが嵩むため、熱処理を省略できる新しいタイプ
の鋼に対する要望も生じている。
はコストが嵩むため、熱処理を省略できる新しいタイプ
の鋼に対する要望も生じている。
【０００８】熱間圧延や熱間鍛造後に行う熱処理として
の調質処理を省略できる非調質鋼としては、例えば特開
平５−１９５１４０号公報に「非調質高強度鋼」が提案
されている。しかし、この公報に記載された非調質鋼
は、連続鋳造時にブルーム表面に生ずる割れを防止した
タイプの高強度非調質鋼である。そのため、上記の提案
鋼をコネクティングロッド本体１およびコネクティング
ロッドキャプ２用鋼として用いた場合、所望の強度は得
られるものの、前記した一体成形した後でコネクティン
グロッド本体１およびコネクティングロッドキャプ２に
常温で分割する方法に対しては、延性が大き過ぎて脆性
破面が得られない。従って、機械加工による仕上げ整形
加工を行う必要がある。
の調質処理を省略できる非調質鋼としては、例えば特開
平５−１９５１４０号公報に「非調質高強度鋼」が提案
されている。しかし、この公報に記載された非調質鋼
は、連続鋳造時にブルーム表面に生ずる割れを防止した
タイプの高強度非調質鋼である。そのため、上記の提案
鋼をコネクティングロッド本体１およびコネクティング
ロッドキャプ２用鋼として用いた場合、所望の強度は得
られるものの、前記した一体成形した後でコネクティン
グロッド本体１およびコネクティングロッドキャプ２に
常温で分割する方法に対しては、延性が大き過ぎて脆性
破面が得られない。従って、機械加工による仕上げ整形
加工を行う必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みなされたもので、引張強度は従来鋼と同等以上であ
って、且つ熱間鍛造した一体成形材を前記したような方
法によって常温で分割した時の破面が、フラットな脆性
破面を呈する高強度・低延性非調質鋼の提供を課題とす
る。
鑑みなされたもので、引張強度は従来鋼と同等以上であ
って、且つ熱間鍛造した一体成形材を前記したような方
法によって常温で分割した時の破面が、フラットな脆性
破面を呈する高強度・低延性非調質鋼の提供を課題とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するため種々検討を重ねた結果、下記の知見を得
た。
を解決するため種々検討を重ねた結果、下記の知見を得
た。
【００１１】Ｎには脆性破壊を促進する作用がある。
【００１２】窒化物や炭窒化物を生成する元素を同時
に含有させると、Ｎの脆性破壊促進効果は低減する。
に含有させると、Ｎの脆性破壊促進効果は低減する。
【００１３】上記、から脆性破壊を促進するＮ
は、（炭）窒化物の形成に関与しない所謂「フリーの固
溶Ｎ」である。
は、（炭）窒化物の形成に関与しない所謂「フリーの固
溶Ｎ」である。
【００１４】フリーの固溶Ｎ量は下記ｆｎ１で整理で
き、この値が０以下の場合に脆性破壊が促進される。
き、この値が０以下の場合に脆性破壊が促進される。
【００１５】ｆｎ１＝０．５Ａｌ（％）＋０．３Ｔｉ
（％）＋０．１５Ｎｂ（％）＋０．３Ｖ（％）＋１．３
Ｂ（％）＋０．００２−Ｎ（％） 上記のｆｎ１≦０を満たし、且つ常温引張試験した時
の鋼材の伸び値が１０％以下の場合に、熱間鍛造した一
体成形材の常温分割面はフラットな脆性破面となる。
（％）＋０．１５Ｎｂ（％）＋０．３Ｖ（％）＋１．３
Ｂ（％）＋０．００２−Ｎ（％） 上記のｆｎ１≦０を満たし、且つ常温引張試験した時
の鋼材の伸び値が１０％以下の場合に、熱間鍛造した一
体成形材の常温分割面はフラットな脆性破面となる。
【００１６】鋼の化学成分が特定の条件範囲にある
時、非調質鋼の引張強度は下記ｆｎ２で整理でき、この
値が０以上の場合に８００ＭＰａ以上の引張強度が得ら
れる。
時、非調質鋼の引張強度は下記ｆｎ２で整理でき、この
値が０以上の場合に８００ＭＰａ以上の引張強度が得ら
れる。
【００１７】ｆｎ２＝Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍ
ｎ（％）／５＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ
（％）／７−０．８ 鋼の化学成分を厳密に制御した上で、上記のｆｎ１
≦０と常温引張試験した時の鋼材の伸び値≦１０％、並
びにｆｎ２≧０の条件を満足できれば、常温での分割
でフラットな脆性破面となり、且つ高強度が得られるの
で、前記した新しいプロセスによって所望強度である８
００ＭＰａ以上の引張強度を有するコネクティングロッ
ド本体１およびコネクティングロッドキャプ２を製造す
ることができる。
ｎ（％）／５＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ
（％）／７−０．８ 鋼の化学成分を厳密に制御した上で、上記のｆｎ１
≦０と常温引張試験した時の鋼材の伸び値≦１０％、並
びにｆｎ２≧０の条件を満足できれば、常温での分割
でフラットな脆性破面となり、且つ高強度が得られるの
で、前記した新しいプロセスによって所望強度である８
００ＭＰａ以上の引張強度を有するコネクティングロッ
ド本体１およびコネクティングロッドキャプ２を製造す
ることができる。
【００１８】上記知見に基づく本発明は、下記（１）〜
（４）の高強度・低延性非調質鋼を要旨とする。
（４）の高強度・低延性非調質鋼を要旨とする。
【００１９】（１）重量％で、Ｃ：０．３０〜０．９０
％、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．３０〜２．００
％、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．１０％以下、Ｃｒ：
０．０２〜２．００％、Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、
Ａｌ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０８％以下、Ｎｂ：
０．１７％以下、Ｖ：０．０８％以下、Ｎ：０．００５
％〜０．０３０％、Ｂ：０．０１００％以下を含有し、
残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、且つ前記した
ｆｎ１≦０およびｆｎ２≧０であることを特徴とする高
強度・低延性非調質鋼。
％、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．３０〜２．００
％、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．１０％以下、Ｃｒ：
０．０２〜２．００％、Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、
Ａｌ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０８％以下、Ｎｂ：
０．１７％以下、Ｖ：０．０８％以下、Ｎ：０．００５
％〜０．０３０％、Ｂ：０．０１００％以下を含有し、
残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、且つ前記した
ｆｎ１≦０およびｆｎ２≧０であることを特徴とする高
強度・低延性非調質鋼。
【００２０】（２）上記（１）に記載の成分に加えて更
に、重量％で、０．０１〜０．２％のＣｕおよび０．０
１〜０．５％のＮｉのうちの１種以上を含有し、且つ前
記したｆｎ１≦０およびｆｎ２≧０であることを特徴と
する高強度・低延性非調質鋼。
に、重量％で、０．０１〜０．２％のＣｕおよび０．０
１〜０．５％のＮｉのうちの１種以上を含有し、且つ前
記したｆｎ１≦０およびｆｎ２≧０であることを特徴と
する高強度・低延性非調質鋼。
【００２１】（３）上記（１）に記載の成分に加えて更
に、重量％で、０．０１〜０．３０％のＰｂを含有し、
且つ前記したｆｎ１≦０およびｆｎ２≧０であることを
特徴とする高強度・低延性非調質鋼。
に、重量％で、０．０１〜０．３０％のＰｂを含有し、
且つ前記したｆｎ１≦０およびｆｎ２≧０であることを
特徴とする高強度・低延性非調質鋼。
【００２２】（４）上記（１）に記載の成分に加えて更
に、重量％で、０．０１〜０．２％のＣｕおよび０．０
１〜０．５％のＮｉのうちの１種以上、並びに０．０１
〜０．３０％のＰｂを含有し、且つ前記したｆｎ１≦０
およびｆｎ２≧０であることを特徴とする高強度・低延
性非調質鋼。
に、重量％で、０．０１〜０．２％のＣｕおよび０．０
１〜０．５％のＮｉのうちの１種以上、並びに０．０１
〜０．３０％のＰｂを含有し、且つ前記したｆｎ１≦０
およびｆｎ２≧０であることを特徴とする高強度・低延
性非調質鋼。
【００２３】
【作用】以下に、本発明における鋼の化学組成を上記の
ように限定する理由について説明する。なお、「％」は
「重量％」を意味する。
ように限定する理由について説明する。なお、「％」は
「重量％」を意味する。
【００２４】Ｃ：Ｃは鋼に所望の静的強度を付与するの
に必要な元素であるが、反面熱間鍛造性を低下させる元
素でもある。最低限の静的強度（引張強度で８００ＭＰ
ａ以上）を得るには、０．３０％以上が必要である。一
方、０．９０％を超えて含有させると、熱間鍛造性が低
下し、熱間での鍛造時に割れを生じ易くなる。従って、
Ｃの含有量は、０．３０％〜０．９０％とした。
に必要な元素であるが、反面熱間鍛造性を低下させる元
素でもある。最低限の静的強度（引張強度で８００ＭＰ
ａ以上）を得るには、０．３０％以上が必要である。一
方、０．９０％を超えて含有させると、熱間鍛造性が低
下し、熱間での鍛造時に割れを生じ易くなる。従って、
Ｃの含有量は、０．３０％〜０．９０％とした。
【００２５】Ｓｉ：Ｓｉは添加しなくても良い。添加す
れば鋼の脱酸を促進するとともに、焼入れ性を向上させ
る作用も有する。これらの効果を確実に得るには、Ｓｉ
は０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、その含有量が１．０％を超えると熱間鍛造性が低下
し、熱間での鍛造時に割れを生じ易くなる。従って、Ｓ
ｉの含有量を１．０％以下とした。
れば鋼の脱酸を促進するとともに、焼入れ性を向上させ
る作用も有する。これらの効果を確実に得るには、Ｓｉ
は０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、その含有量が１．０％を超えると熱間鍛造性が低下
し、熱間での鍛造時に割れを生じ易くなる。従って、Ｓ
ｉの含有量を１．０％以下とした。
【００２６】Ｍｎ：Ｍｎは脱酸に必要であるとともに、
焼入れ性を高めて静的強度を向上させる作用がある。し
かし、その含有量が０．３０％未満では所望の効果が得
られず、２．００％を超えると熱間鍛造性が劣化するよ
うになるので、その含有量を０．３０〜２．００％とし
た。
焼入れ性を高めて静的強度を向上させる作用がある。し
かし、その含有量が０．３０％未満では所望の効果が得
られず、２．００％を超えると熱間鍛造性が劣化するよ
うになるので、その含有量を０．３０〜２．００％とし
た。
【００２７】Ｐ：Ｐは添加しなくても良い。添加すれば
粒界脆化を引き起こし延性を低下させる作用があるの
で、前記したような常温での分割方法でフラットな脆性
破面を得るのに有効である。この効果を確実に得るに
は、Ｐは０．００５％以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、その含有量が０．１０％を超えると熱間鍛
造性が著しく劣化する。従って、Ｐの含有量は０．１０
％以下とした。
粒界脆化を引き起こし延性を低下させる作用があるの
で、前記したような常温での分割方法でフラットな脆性
破面を得るのに有効である。この効果を確実に得るに
は、Ｐは０．００５％以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、その含有量が０．１０％を超えると熱間鍛
造性が著しく劣化する。従って、Ｐの含有量は０．１０
％以下とした。
【００２８】Ｓ：Ｓも添加しなくても良い。添加すれば
粒界脆化を引き起こし延性を低下させる作用があるの
で、Ｐと同様に前記したような常温での分割方法でフラ
ットな脆性破面を得るのに有効である。また、Ｓにはボ
ルト穴加工時の切削性を向上させる作用がある。これら
の効果を確実に得るには、Ｓは０．００５％以上の含有
量とすることが好ましい。しかし、その含有量が０．１
０％を超えると熱間鍛造性が著しく劣化する。従って、
Ｓ含有量の上限を０．１０％とした。
粒界脆化を引き起こし延性を低下させる作用があるの
で、Ｐと同様に前記したような常温での分割方法でフラ
ットな脆性破面を得るのに有効である。また、Ｓにはボ
ルト穴加工時の切削性を向上させる作用がある。これら
の効果を確実に得るには、Ｓは０．００５％以上の含有
量とすることが好ましい。しかし、その含有量が０．１
０％を超えると熱間鍛造性が著しく劣化する。従って、
Ｓ含有量の上限を０．１０％とした。
【００２９】Ｃｒ：Ｃｒは焼入れ性を向上させるととも
に、静的強度を向上させる効果がある。しかし、その含
有量が０．０２％未満では所望の効果が得られず、２．
００％を超えて含有してもその効果は飽和し、コストの
みが上昇し経済性を損うことになるので、その含有量を
０．０２〜２．００％とした。なお、Ｃｒ含有量は０．
１０％以上とすることが好ましい。
に、静的強度を向上させる効果がある。しかし、その含
有量が０．０２％未満では所望の効果が得られず、２．
００％を超えて含有してもその効果は飽和し、コストの
みが上昇し経済性を損うことになるので、その含有量を
０．０２〜２．００％とした。なお、Ｃｒ含有量は０．
１０％以上とすることが好ましい。
【００３０】Ｍｏ：Ｍｏは焼入れ性を向上させるととも
に、強度を向上させる作用がある。しかし、その含有量
が０．０１％未満では所望の効果が得られず、０．５０
％を超えて含有させてもその効果は飽和し、コストのみ
が上昇し経済性を損うことになる。
に、強度を向上させる作用がある。しかし、その含有量
が０．０１％未満では所望の効果が得られず、０．５０
％を超えて含有させてもその効果は飽和し、コストのみ
が上昇し経済性を損うことになる。
【００３１】従って、Ｍｏの含有量は０．０１〜０．５
０％とした。なお、Ｍｏ含有量は０．０５％以上とする
ことが好ましい。
０％とした。なお、Ｍｏ含有量は０．０５％以上とする
ことが好ましい。
【００３２】Ａｌ：Ａｌは添加しなくても良い。添加す
れば鋼の脱酸の安定化および均質化を図るとともに、窒
化物を生成して結晶粒を微細化する作用を有する。これ
らの効果を確実に得るには、Ａｌは０．００５％以上の
含有量とすることが望ましい。しかし、フリーの固溶Ｎ
を確保して脆性破壊を促進させるために、Ａｌの含有量
をできるだけ低めに制御することも必要である。Ａｌ以
外の（炭）窒化物生成元素を実操業上可能な０．００１
％程度に抑制した場合、前記のｆｎ１≦０からＡｌ含有
量の上限は約０．０５％となる。従って、Ａｌの含有量
を０．０５０％以下とした。
れば鋼の脱酸の安定化および均質化を図るとともに、窒
化物を生成して結晶粒を微細化する作用を有する。これ
らの効果を確実に得るには、Ａｌは０．００５％以上の
含有量とすることが望ましい。しかし、フリーの固溶Ｎ
を確保して脆性破壊を促進させるために、Ａｌの含有量
をできるだけ低めに制御することも必要である。Ａｌ以
外の（炭）窒化物生成元素を実操業上可能な０．００１
％程度に抑制した場合、前記のｆｎ１≦０からＡｌ含有
量の上限は約０．０５％となる。従って、Ａｌの含有量
を０．０５０％以下とした。
【００３３】Ｔｉ：Ｔｉも添加しなくても良い。添加す
れば（炭）窒化物を生成して結晶粒を微細化する効果を
有する。この効果を確実に得るには、Ｔｉは０．００５
％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、フリー
の固溶Ｎを確保し脆性破壊を促進させるために、Ｔｉの
含有量をできるだけ低めに制御することも必要である。
Ｔｉ以外の（炭）窒化物生成元素を実操業上可能な０．
００１％程度に抑制した場合、前記のｆｎ１≦０からＴ
ｉ含有量の上限は約０．０８％となる。従って、Ｔｉ含
有量の上限を０．０８％とした。
れば（炭）窒化物を生成して結晶粒を微細化する効果を
有する。この効果を確実に得るには、Ｔｉは０．００５
％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、フリー
の固溶Ｎを確保し脆性破壊を促進させるために、Ｔｉの
含有量をできるだけ低めに制御することも必要である。
Ｔｉ以外の（炭）窒化物生成元素を実操業上可能な０．
００１％程度に抑制した場合、前記のｆｎ１≦０からＴ
ｉ含有量の上限は約０．０８％となる。従って、Ｔｉ含
有量の上限を０．０８％とした。
【００３４】Ｎｂ：Ｎｂは添加しなくても良い。添加す
れば（炭）窒化物を生成して結晶粒を微細化する効果を
有する。この効果を確実に得るには、Ｎｂは０．００３
％以上の含有量とすることが望ましい。しかし、フリー
の固溶Ｎを確保し脆性破壊を促進させるために、Ｎｂの
含有量もできるだけ低めに制御する必要がある。Ｎｂ以
外の（炭）窒化物生成元素を実操業上可能な０．００１
％程度に抑制した場合、前記のｆｎ１≦０を満足するた
めのＮｂ含有量の上限は約０．１７％となる。従って、
Ｎｂの含有量は０．１７％以下とした。
れば（炭）窒化物を生成して結晶粒を微細化する効果を
有する。この効果を確実に得るには、Ｎｂは０．００３
％以上の含有量とすることが望ましい。しかし、フリー
の固溶Ｎを確保し脆性破壊を促進させるために、Ｎｂの
含有量もできるだけ低めに制御する必要がある。Ｎｂ以
外の（炭）窒化物生成元素を実操業上可能な０．００１
％程度に抑制した場合、前記のｆｎ１≦０を満足するた
めのＮｂ含有量の上限は約０．１７％となる。従って、
Ｎｂの含有量は０．１７％以下とした。
【００３５】Ｖ：Ｖも添加しなくても良い。添加すれば
（炭）窒化物を生成して結晶粒を微細化する効果を有す
る。この効果を確実に得るには、Ｖは０．００５％以上
の含有量とすることが好ましい。しかし、フリーの固溶
Ｎを確保して脆性破壊を促進させるために、Ｖの含有量
をできるだけ低めに制御することも必要である。Ｖ以外
の（炭）窒化物生成元素を実操業上可能な０．００１％
程度に抑制した場合、前記のｆｎ１≦０からＶ含有量の
上限は約０．０８％となる。従って、Ｖ含有量の上限を
０．０８％とした。
（炭）窒化物を生成して結晶粒を微細化する効果を有す
る。この効果を確実に得るには、Ｖは０．００５％以上
の含有量とすることが好ましい。しかし、フリーの固溶
Ｎを確保して脆性破壊を促進させるために、Ｖの含有量
をできるだけ低めに制御することも必要である。Ｖ以外
の（炭）窒化物生成元素を実操業上可能な０．００１％
程度に抑制した場合、前記のｆｎ１≦０からＶ含有量の
上限は約０．０８％となる。従って、Ｖ含有量の上限を
０．０８％とした。
【００３６】Ｂ：Ｂは添加しなくても良い。添加すれば
焼入れ性を向上させる効果がある。この効果を確実に得
るには、Ｂは０．０００３％以上の含有量とすることが
好ましい。しかし、Ｂは窒化物生成元素でもあるので、
フリーの固溶Ｎを確保して脆性破壊を促進させるために
は、Ｂの含有量をできるだけ低めに制御することも必要
である。更に、その含有量が０．０１００％を超える
と、焼入れ性向上効果が飽和するばかりか、熱間鍛造性
が著しく劣化するようになる。従って、Ｂの含有量を
０．０１００％以下とした。
焼入れ性を向上させる効果がある。この効果を確実に得
るには、Ｂは０．０００３％以上の含有量とすることが
好ましい。しかし、Ｂは窒化物生成元素でもあるので、
フリーの固溶Ｎを確保して脆性破壊を促進させるために
は、Ｂの含有量をできるだけ低めに制御することも必要
である。更に、その含有量が０．０１００％を超える
と、焼入れ性向上効果が飽和するばかりか、熱間鍛造性
が著しく劣化するようになる。従って、Ｂの含有量を
０．０１００％以下とした。
【００３７】Ｎ：Ｎは上記Ａｌ、ＴｉおよびＮｂなどと
窒化物や炭窒化物を生成して結晶粒を微細化するのに有
効な元素である。また、フリーの固溶Ｎには脆性破壊を
促進する作用がある。熱間鍛造した一体成形材を前記し
たような方法によって常温分割した時にフラットな脆性
破面とするためには、前記の（炭）窒化物生成元素の各
々を実操業上可能な０．００１％程度にまで下げたとし
ても、約０．００５０％以上のＮ含有量が必要である。
固溶Ｎ量を確保するためにはＮ含有量はできるだけ多く
するほうが望ましいが、０．０３００％を超えて含有さ
せることは技術的に困難であり、コストアップにつなが
る。従って、Ｎの含有量を０．００５０〜０．０３０％
とした。
窒化物や炭窒化物を生成して結晶粒を微細化するのに有
効な元素である。また、フリーの固溶Ｎには脆性破壊を
促進する作用がある。熱間鍛造した一体成形材を前記し
たような方法によって常温分割した時にフラットな脆性
破面とするためには、前記の（炭）窒化物生成元素の各
々を実操業上可能な０．００１％程度にまで下げたとし
ても、約０．００５０％以上のＮ含有量が必要である。
固溶Ｎ量を確保するためにはＮ含有量はできるだけ多く
するほうが望ましいが、０．０３００％を超えて含有さ
せることは技術的に困難であり、コストアップにつなが
る。従って、Ｎの含有量を０．００５０〜０．０３０％
とした。
【００３８】ｆｎ１：フリーの固溶Ｎ量は前記ｆｎ１で
整理でき、この値が０以下の場合に脆性破壊が促進され
る。そしてｆｎ１≦０、且つ常温引張試験した時の鋼材
の伸び値が１０％以下の場合に、熱間鍛造した一体成形
材の常温分割破面がフラットな脆性破面となって、前記
したような新しいプロセスによって、所望強度である８
００ＭＰａ以上の引張強度を有するコネクティングロッ
ド本体およびコネクティングロッドキャプを製造するこ
とができる。従って、ｆｎ１≦０とする。
整理でき、この値が０以下の場合に脆性破壊が促進され
る。そしてｆｎ１≦０、且つ常温引張試験した時の鋼材
の伸び値が１０％以下の場合に、熱間鍛造した一体成形
材の常温分割破面がフラットな脆性破面となって、前記
したような新しいプロセスによって、所望強度である８
００ＭＰａ以上の引張強度を有するコネクティングロッ
ド本体およびコネクティングロッドキャプを製造するこ
とができる。従って、ｆｎ１≦０とする。
【００３９】ｆｎ２：鋼の化学成分を厳密に制御し、且
つ前記ｆｎ２の値を０以上とした場合に始めて、コネク
ティングロッド本体およびコネクティングロッドキャプ
として必要な８００ＭＰａ以上の引張強度を非調質鋼に
付与できる。従って、ｆｎ２≧０とする。
つ前記ｆｎ２の値を０以上とした場合に始めて、コネク
ティングロッド本体およびコネクティングロッドキャプ
として必要な８００ＭＰａ以上の引張強度を非調質鋼に
付与できる。従って、ｆｎ２≧０とする。
【００４０】本発明の高強度・低延性非調質鋼には、上
記の成分に加えて、更にＣｕ、Ｎｉのうちの１種以上お
よび／またはＰｂを含んでいても良い。これらの合金元
素の作用効果と望ましい含有量は下記のとおりである。
記の成分に加えて、更にＣｕ、Ｎｉのうちの１種以上お
よび／またはＰｂを含んでいても良い。これらの合金元
素の作用効果と望ましい含有量は下記のとおりである。
【００４１】Ｃｕ、Ｎｉ：ＣｕおよびＮｉは焼入れ性を
高めて静的強度を向上させる効果を有する。従って、Ｃ
ｕおよびＮｉは必要に応じて一方または両方を添加して
も良い。しかし、Ｃｕの場合には０．０１％未満の含有
量では所望の効果が得られず、０．２％を超えて含有す
ると熱間加工性の劣化をもたらし、熱間圧延時や熱間鍛
造時に割れの発生を招く。一方、Ｎｉの場合には、０．
０１％未満の含有量では所望の効果が得られず、０．５
％を超えて含有すると延性と靭性の増加をきたして、フ
ラットな脆性破面が得られなくなる。従って、これらの
合金元素を１種以上添加する場合には、Ｃｕ：０．０１
〜０．２％、Ｎｉ：０．０１〜０．５％の含有量とする
のが良い。
高めて静的強度を向上させる効果を有する。従って、Ｃ
ｕおよびＮｉは必要に応じて一方または両方を添加して
も良い。しかし、Ｃｕの場合には０．０１％未満の含有
量では所望の効果が得られず、０．２％を超えて含有す
ると熱間加工性の劣化をもたらし、熱間圧延時や熱間鍛
造時に割れの発生を招く。一方、Ｎｉの場合には、０．
０１％未満の含有量では所望の効果が得られず、０．５
％を超えて含有すると延性と靭性の増加をきたして、フ
ラットな脆性破面が得られなくなる。従って、これらの
合金元素を１種以上添加する場合には、Ｃｕ：０．０１
〜０．２％、Ｎｉ：０．０１〜０．５％の含有量とする
のが良い。
【００４２】Ｐｂ：Ｐｂはボルト穴加工時の切削性を向
上させる効果を有する。従って、Ｐｂは必要に応じて添
加しても良い。しかし、０．０１％未満の含有量では所
望の効果が得られず、０．３０％を超えて含有すると熱
間加工性の劣化をもたらし熱間圧延時や熱間鍛造時に割
れの発生を招く。従って、Ｐｂを添加する場合には、
０．０１〜０．３０％の含有量とするのが良い。
上させる効果を有する。従って、Ｐｂは必要に応じて添
加しても良い。しかし、０．０１％未満の含有量では所
望の効果が得られず、０．３０％を超えて含有すると熱
間加工性の劣化をもたらし熱間圧延時や熱間鍛造時に割
れの発生を招く。従って、Ｐｂを添加する場合には、
０．０１〜０．３０％の含有量とするのが良い。
【００４３】上記の化学組成を有する鋼は通常の方法で
溶製された後、例えば、通常の方法による熱間での圧延
および鍛造によって、コネクティングロッド本体１とコ
ネクティングロッドキャプ２がつながった一体物に成形
される。その後、コネクティングロッド本体１およびコ
ネクティングロッドキャプ２に前記したような方法によ
って常温で分割され、次いで、ボルト穴加工を施され、
ボルト３でクランクシャフトに結合されて組み立てられ
る。
溶製された後、例えば、通常の方法による熱間での圧延
および鍛造によって、コネクティングロッド本体１とコ
ネクティングロッドキャプ２がつながった一体物に成形
される。その後、コネクティングロッド本体１およびコ
ネクティングロッドキャプ２に前記したような方法によ
って常温で分割され、次いで、ボルト穴加工を施され、
ボルト３でクランクシャフトに結合されて組み立てられ
る。
【００４４】
（実施例１）表１〜４に示す化学組成を有する鋼を通常
の方法により試験炉を用いて真空溶製した。表１、２に
おける鋼１〜１５は本発明鋼であり、表３、４における
鋼１６〜２９は成分のいずれかが本発明で規定する含有
量の範囲から外れた比較鋼である。
の方法により試験炉を用いて真空溶製した。表１、２に
おける鋼１〜１５は本発明鋼であり、表３、４における
鋼１６〜２９は成分のいずれかが本発明で規定する含有
量の範囲から外れた比較鋼である。
【００４５】次いで、これらの本発明鋼および比較鋼を
通常の方法によって鋼片となした後、１２５０℃に加熱
してから１２００〜９５０℃の温度で直径３０ｍｍの丸
棒に熱間鍛造し、その後常温まで空冷した。
通常の方法によって鋼片となした後、１２５０℃に加熱
してから１２００〜９５０℃の温度で直径３０ｍｍの丸
棒に熱間鍛造し、その後常温まで空冷した。
【００４６】こうして得られた熱間鍛造ままの丸棒から
ＪＩＳ４号試験片を切り出し、常温で引張試験を行っ
た。更に、常温引張試験後の破面の状態を走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察した。
ＪＩＳ４号試験片を切り出し、常温で引張試験を行っ
た。更に、常温引張試験後の破面の状態を走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察した。
【００４７】なお、３０ｍｍに熱間鍛造した丸棒の表面
は目視で観察して鍛造割れの有無を確認した。
は目視で観察して鍛造割れの有無を確認した。
【００４８】常温引張試験結果、破面観察結果および鍛
造割れ確認結果を表５、６に示す。
造割れ確認結果を表５、６に示す。
【００４９】本発明鋼である鋼１〜１５にあっては、い
ずれも鍛造割れを生ずることもなく、所望の８００ＭＰ
ａ以上の引張強度と１０％以下の伸びとが得られてお
り、常温引張試験後の破面はすべてフラットな脆性破面
であった（表５参照）。
ずれも鍛造割れを生ずることもなく、所望の８００ＭＰ
ａ以上の引張強度と１０％以下の伸びとが得られてお
り、常温引張試験後の破面はすべてフラットな脆性破面
であった（表５参照）。
【００５０】これに対して、成分のいずれかが本発明で
規定する含有量の範囲から外れた比較鋼のうち、Ｃ量、
Ｍｎ量とｆｎ２がそれぞれ規定値から低目に外れた鋼１
６、１９と２９では引張強度が８００ＭＰａに達してい
ない。
規定する含有量の範囲から外れた比較鋼のうち、Ｃ量、
Ｍｎ量とｆｎ２がそれぞれ規定値から低目に外れた鋼１
６、１９と２９では引張強度が８００ＭＰａに達してい
ない。
【００５１】また、Ｃ量、Ｓｉ量、Ｍｎ量、Ｐ量および
Ｂ量がそれぞれ規定値に対して高目に外れた鋼１７、１
８、２０、２１および２６には熱間での鍛造割れが認め
られた。
Ｂ量がそれぞれ規定値に対して高目に外れた鋼１７、１
８、２０、２１および２６には熱間での鍛造割れが認め
られた。
【００５２】また、（炭）窒化物生成元素であるＡｌ、
Ｔｉ、ＮｂおよびＶがそれぞれ規定値から高目に外れた
鋼２２、２３、２４および２５では、前記ｆｎ１の値も
０を超えており、更に、常温伸びが１０％を超えるた
め、常温引張試験後の破面はすべて延性破面であった。
Ｔｉ、ＮｂおよびＶがそれぞれ規定値から高目に外れた
鋼２２、２３、２４および２５では、前記ｆｎ１の値も
０を超えており、更に、常温伸びが１０％を超えるた
め、常温引張試験後の破面はすべて延性破面であった。
【００５３】鋼２７と２８においても前記ｆｎ１の値が
０を超えており、更に、常温伸びが１０％を超えるた
め、常温引張試験後の破面はすべて延性破面であった。
（以上、表６参照）。
０を超えており、更に、常温伸びが１０％を超えるた
め、常温引張試験後の破面はすべて延性破面であった。
（以上、表６参照）。
【００５４】（実施例２）前記の表１および表２に記載
した本発明鋼である鋼１、５、１０、および１５を素材
として通常の熱間鍛造法によって、コネクティングロッ
ド本体１とコネクティングロッドキャプ２がつながった
一体物を各々２０体ずつ熱間成形した。次いで、前記し
た方法によって常温でコネクティングロッド本体１およ
びコネクティングロッドキャプ２への分割テストを行っ
た。この結果、各鋼とも２０体すべてにフラットな脆性
破面が得られた。
した本発明鋼である鋼１、５、１０、および１５を素材
として通常の熱間鍛造法によって、コネクティングロッ
ド本体１とコネクティングロッドキャプ２がつながった
一体物を各々２０体ずつ熱間成形した。次いで、前記し
た方法によって常温でコネクティングロッド本体１およ
びコネクティングロッドキャプ２への分割テストを行っ
た。この結果、各鋼とも２０体すべてにフラットな脆性
破面が得られた。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
【表５】
【００６０】
【表６】
【００６１】
【発明の効果】本発明による高強度・低延性非調質鋼を
用いれば、コネクティングロッド本体およびコネクティ
ングロッドキャプをコストの低い新プロセスで製造する
ことが可能で、産業上の効果は大きい。
用いれば、コネクティングロッド本体およびコネクティ
ングロッドキャプをコストの低い新プロセスで製造する
ことが可能で、産業上の効果は大きい。
【図１】コネクティングロッドの詳細を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】重量％で、Ｃ：０．３０〜０．９０％、Ｓ
ｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．３０〜２．００％、
Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．１０％以下、Ｃｒ：０．
０２〜２．００％、Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、Ａ
ｌ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０８％以下、Ｎｂ：
０．１７％以下、Ｖ：０．０８％以下、Ｎ：０．００５
％〜０．０３０％、Ｂ：０．０１００％以下を含有し、
残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、且つｆｎ１≦
０およびｆｎ２≧０であることを特徴とする高強度・低
延性非調質鋼。但し、 ｆｎ１＝０．５Ａｌ（％）＋０．３Ｔｉ（％）＋０．１
５Ｎｂ（％）＋０．３Ｖ（％）＋１．３Ｂ（％）＋０．
００２−Ｎ（％）、 ｆｎ２＝Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５
＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−
０．８ - 【請求項２】請求項１に記載の成分に加えて更に、重量
％で、０．０１〜０．２％のＣｕおよび０．０１〜０．
５％のＮｉのうちの１種以上を含有し、且つｆｎ１≦０
およびｆｎ２≧０であることを特徴とする高強度・低延
性非調質鋼。但し、 ｆｎ１＝０．５Ａｌ（％）＋０．３Ｔｉ（％）＋０．１
５Ｎｂ（％）＋０．３Ｖ（％）＋１．３Ｂ（％）＋０．
００２−Ｎ（％）、 ｆｎ２＝Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５
＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−
０．８ - 【請求項３】請求項１に記載の成分に加えて更に、重量
％で、０．０１〜０．３０％のＰｂを含有し、且つｆｎ
１≦０およびｆｎ２≧０であることを特徴とする高強度
・低延性非調質鋼。但し、 ｆｎ１＝０．５Ａｌ（％）＋０．３Ｔｉ（％）＋０．１
５Ｎｂ（％）＋０．３Ｖ（％）＋１．３Ｂ（％）＋０．
００２−Ｎ（％）、 ｆｎ２＝Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５
＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−
０．８ - 【請求項４】請求項１に記載の成分に加えて更に、重量
％で、０．０１〜０．２％のＣｕおよび０．０１〜０．
５％のＮｉのうちの１種以上、並びに０．０１〜０．３
０％のＰｂを含有し、且つｆｎ１≦０およびｆｎ２≧０
であることを特徴とする高強度・低延性非調質鋼。但
し、 ｆｎ１＝０．５Ａｌ（％）＋０．３Ｔｉ（％）＋０．１
５Ｎｂ（％）＋０．３Ｖ（％）＋１．３Ｂ（％）＋０．
００２−Ｎ（％）、 ｆｎ２＝Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）／１０＋Ｍｎ（％）／５
＋５Ｃｒ（％）／２２＋１．６５Ｖ−５Ｓ（％）／７−
０．８
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15303095A JPH093589A (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | 高強度・低延性非調質鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15303095A JPH093589A (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | 高強度・低延性非調質鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH093589A true JPH093589A (ja) | 1997-01-07 |
Family
ID=15553441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15303095A Pending JPH093589A (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | 高強度・低延性非調質鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH093589A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0924440A2 (de) * | 1997-11-21 | 1999-06-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 | Geschmiedetes Pleuel für Hubkolbenmaschinen aus Kohlenstoffstahl mit bruchgetrenntem Lagerdeckel |
| US5993571A (en) * | 1997-11-18 | 1999-11-30 | Isuzu Motors Limited And Nippon Steel Corporation | Steel for machine structural use and machine parts made from such steel |
| US6143242A (en) * | 1998-05-01 | 2000-11-07 | Nippon Steel Corporation | Steel for machine structural use excellent in fracture splitability and fatigue strength |
| US8152939B2 (en) | 2003-03-18 | 2012-04-10 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Non-heat treated connecting rod and method of manufacturing the same |
| CN104775081A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-15 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种撑断连杆用高碳非调质钢及其制造方法 |
| EP3453777A1 (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-13 | Cemtas Celk Makina Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi | High strength and fracture splittable micro alloyed steel |
| CN111876682A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-11-03 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | 一种高强度重型汽车用非调质钢连杆及其制作方法 |
-
1995
- 1995-06-20 JP JP15303095A patent/JPH093589A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5993571A (en) * | 1997-11-18 | 1999-11-30 | Isuzu Motors Limited And Nippon Steel Corporation | Steel for machine structural use and machine parts made from such steel |
| EP0924440A2 (de) * | 1997-11-21 | 1999-06-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 | Geschmiedetes Pleuel für Hubkolbenmaschinen aus Kohlenstoffstahl mit bruchgetrenntem Lagerdeckel |
| EP0924440A3 (de) * | 1997-11-21 | 2000-04-19 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 | Geschmiedetes Pleuel für Hubkolbenmaschinen aus Kohlenstoffstahl mit bruchgetrenntem Lagerdeckel |
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| CN111876682A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-11-03 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | 一种高强度重型汽车用非调质钢连杆及其制作方法 |
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