JPH10140285A - 被削性に優れた薄肉軽量の非調質高強度熱間鍛造品 - Google Patents
被削性に優れた薄肉軽量の非調質高強度熱間鍛造品Info
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- JPH10140285A JPH10140285A JP31147196A JP31147196A JPH10140285A JP H10140285 A JPH10140285 A JP H10140285A JP 31147196 A JP31147196 A JP 31147196A JP 31147196 A JP31147196 A JP 31147196A JP H10140285 A JPH10140285 A JP H10140285A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高強度化による薄肉軽量化と良好な被削性の
両立を達成することができる非調質高強度熱間鍛造品を
提供すること。 【解決手段】 端部１６に穴明け加工が施される鍛造品
１において，重量比にして０．１０％以上，１．０％以
下のＶを含有し，かつフェライト・パーライト組織を主
体とする非調質鋼，あるいは鍛造母材の含有化学成分
（ｗｔ．％) と鍛造母材の圧延直角方向の断面積：Ａ
（ｍｍ2 ）との関係が，下記の式を満足し，かつベイナ
イトもしくはマルテンサイト組織を主体とする非調質鋼
を母材に用い，端部１６の断面の面積：ａ1 （ｍｍ2 ）
と，非切削加工部位の最小断面積：ａ2（ｍｍ2 ）との
比：ａ1 ／ａ2 が４以上の形状とする。０．４（Ａ）
1/4 ＜ Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ＋５００Ｂ ＜０．４
（Ａ）1/4 ＋２．５
両立を達成することができる非調質高強度熱間鍛造品を
提供すること。 【解決手段】 端部１６に穴明け加工が施される鍛造品
１において，重量比にして０．１０％以上，１．０％以
下のＶを含有し，かつフェライト・パーライト組織を主
体とする非調質鋼，あるいは鍛造母材の含有化学成分
（ｗｔ．％) と鍛造母材の圧延直角方向の断面積：Ａ
（ｍｍ2 ）との関係が，下記の式を満足し，かつベイナ
イトもしくはマルテンサイト組織を主体とする非調質鋼
を母材に用い，端部１６の断面の面積：ａ1 （ｍｍ2 ）
と，非切削加工部位の最小断面積：ａ2（ｍｍ2 ）との
比：ａ1 ／ａ2 が４以上の形状とする。０．４（Ａ）
1/4 ＜ Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ＋５００Ｂ ＜０．４
（Ａ）1/4 ＋２．５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，自動車部品等に用
いられる，高強度かつ軽量で被削性に優れた非調質熱間
鍛造品に関する。
いられる，高強度かつ軽量で被削性に優れた非調質熱間
鍛造品に関する。
【０００２】
【従来技術】自動車エンジンのコネクティングロッドや
ロアアーム等の足廻り部品などは，優れた強靱性が要求
されるために，炭素鋼や低合金鋼を熱間鍛造し，焼入焼
もどしの熱処理を施した後，機械加工して使用されてい
る。
ロアアーム等の足廻り部品などは，優れた強靱性が要求
されるために，炭素鋼や低合金鋼を熱間鍛造し，焼入焼
もどしの熱処理を施した後，機械加工して使用されてい
る。
【０００３】近年では低コスト化ニーズより，前記部品
において，焼入焼もどしの熱処理を省略する，いわゆる
非調質鋼の採用が活発となっており，部品に要求される
強度特性に応じてフェライト・パーライト型，ベイナイ
ト型等，各種の非調質鋼が開発，実用化されている。こ
のような非調質鋼を前記部品に適用するにあたっての重
要なポイントの一つとして，硬さの管理が挙げられる。
において，焼入焼もどしの熱処理を省略する，いわゆる
非調質鋼の採用が活発となっており，部品に要求される
強度特性に応じてフェライト・パーライト型，ベイナイ
ト型等，各種の非調質鋼が開発，実用化されている。こ
のような非調質鋼を前記部品に適用するにあたっての重
要なポイントの一つとして，硬さの管理が挙げられる。
【０００４】硬さは，部品の強度特性と被削性を大きく
左右する重要な特性値であり，一般に，強度面の規制か
ら硬さの下限規格を設定し，被削性の規制から硬さの上
限規格を設定する。そして設定された上下限の規格範囲
内に，硬さが安定して入ることが，非調質熱間鍛造品の
品質管理上必須とされている。
左右する重要な特性値であり，一般に，強度面の規制か
ら硬さの下限規格を設定し，被削性の規制から硬さの上
限規格を設定する。そして設定された上下限の規格範囲
内に，硬さが安定して入ることが，非調質熱間鍛造品の
品質管理上必須とされている。
【０００５】一般に非調質鋼の硬さは，熱間鍛造前の加
熱温度や鍛造後の冷却速度，鍛造品の寸法によって大き
く左右されるため，硬さばらつきを少なくするための熱
間鍛造条件の開発，あるいは熱間鍛造条件や鍛造品の寸
法が変化しても，硬さの安定して得られる非調質鋼の開
発がこれまで多く成されてきた。
熱温度や鍛造後の冷却速度，鍛造品の寸法によって大き
く左右されるため，硬さばらつきを少なくするための熱
間鍛造条件の開発，あるいは熱間鍛造条件や鍛造品の寸
法が変化しても，硬さの安定して得られる非調質鋼の開
発がこれまで多く成されてきた。
【０００６】一方，最近では自動車の燃費規制やエンジ
ンの高出力化の動向を受けて，自動車部品の軽量化ニー
ズが強く，高強度の鋼材を用いて部品を薄肉軽量化する
動きが活発となっている。しかしながら高強度であれば
当然硬さも高くなり，被削性が低下するため，切削加工
における生産性低下，コストアップの問題を生じてい
る。
ンの高出力化の動向を受けて，自動車部品の軽量化ニー
ズが強く，高強度の鋼材を用いて部品を薄肉軽量化する
動きが活発となっている。しかしながら高強度であれば
当然硬さも高くなり，被削性が低下するため，切削加工
における生産性低下，コストアップの問題を生じてい
る。
【０００７】
【解決しようとする課題】本発明は，高強度化による薄
肉軽量化と，良好な被削性との両立を達成する非調質熱
間鍛造品を提供することを目的とする。
肉軽量化と，良好な被削性との両立を達成する非調質熱
間鍛造品を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題の解決手段】本発明者は前記目的の下に，鋭意研
究を重ねた結果，以下の知見を得ることにより本発明を
完成した。
究を重ねた結果，以下の知見を得ることにより本発明を
完成した。
【０００９】まず本発明者は，熱間鍛造品において切削
加工する部位が部品全体に及ぶ場合はほとんど無く，限
られた部分のみ切削加工され，残りの部分は熱間鍛造肌
のまま使用されている部品が多いことに着目した。すな
わち，極限られた切削加工部位のみは高強度化せずに被
削性を確保し，残りの非切削加工部位について高強度化
すれば，薄肉軽量化と良好な被削性の両立が図られる。
加工する部位が部品全体に及ぶ場合はほとんど無く，限
られた部分のみ切削加工され，残りの部分は熱間鍛造肌
のまま使用されている部品が多いことに着目した。すな
わち，極限られた切削加工部位のみは高強度化せずに被
削性を確保し，残りの非切削加工部位について高強度化
すれば，薄肉軽量化と良好な被削性の両立が図られる。
【００１０】このような部位による強度の差別化を達成
する手法について検討の結果，非調質鋼の硬さの冷却速
度依存性，換言すると鍛造品の寸法の違いにより硬さが
大きく変化する非調質鋼を利用するという，従来とは全
く逆の発想に至ったものである。
する手法について検討の結果，非調質鋼の硬さの冷却速
度依存性，換言すると鍛造品の寸法の違いにより硬さが
大きく変化する非調質鋼を利用するという，従来とは全
く逆の発想に至ったものである。
【００１１】一般に非調質鋼の硬さは，鍛造品の寸法の
違いにより生ずる冷却速度の差によって，厚肉，太径の
部位は硬さが低く，薄肉，細径の部位は硬さが高くなる
傾向にある。これに対して，従来は硬さの安定化，すな
わち硬さの冷却速度依存性を出来るだけ抑える方向に
て，積極的な開発が進められていたが，上記のような部
位による強度の差別化を狙いとする場合には，逆に硬さ
の冷却速度依存性が大きな非調質鋼を用いればよく，切
削加工部位は厚肉，太径とし，非切削加工部位は薄肉，
細径とすることで狙いを満足できる。
違いにより生ずる冷却速度の差によって，厚肉，太径の
部位は硬さが低く，薄肉，細径の部位は硬さが高くなる
傾向にある。これに対して，従来は硬さの安定化，すな
わち硬さの冷却速度依存性を出来るだけ抑える方向に
て，積極的な開発が進められていたが，上記のような部
位による強度の差別化を狙いとする場合には，逆に硬さ
の冷却速度依存性が大きな非調質鋼を用いればよく，切
削加工部位は厚肉，太径とし，非切削加工部位は薄肉，
細径とすることで狙いを満足できる。
【００１２】そして上記のように，非調質鋼の硬さの冷
却速度依存性を大きくさせるための方策について鋭意研
究を重ねた結果，フェライト・パーライト型非調質鋼に
ついてはＶ（バナジウム）添加量を０．１０％以上，
１．０％以下とすればよく，ベイナイト型，マルテンサ
イト型非調質鋼についてはＭｎ（マンガン）, Ｃｒ（ク
ロム）, Ｍｏ（モリブデン）, Ｂ（ボロン）の合金添加
量（ｗｔ．％）と鍛造母材の圧延直角方向の断面積：Ａ
（ｍｍ2 ）との関係を，０．４（Ａ）1/4 ＜ Ｍｎ＋Ｃ
ｒ＋２Ｍｏ＋５００Ｂ ＜ ０．４（Ａ）1/4 ＋２．５
とすればよいことを新たに知見したものである。
却速度依存性を大きくさせるための方策について鋭意研
究を重ねた結果，フェライト・パーライト型非調質鋼に
ついてはＶ（バナジウム）添加量を０．１０％以上，
１．０％以下とすればよく，ベイナイト型，マルテンサ
イト型非調質鋼についてはＭｎ（マンガン）, Ｃｒ（ク
ロム）, Ｍｏ（モリブデン）, Ｂ（ボロン）の合金添加
量（ｗｔ．％）と鍛造母材の圧延直角方向の断面積：Ａ
（ｍｍ2 ）との関係を，０．４（Ａ）1/4 ＜ Ｍｎ＋Ｃ
ｒ＋２Ｍｏ＋５００Ｂ ＜ ０．４（Ａ）1/4 ＋２．５
とすればよいことを新たに知見したものである。
【００１３】なお，上記効果を有効なものとして得るた
めには，鍛造粗形材において，端部の穴形成部の中心軸
を含み，かつ鍛造品の長手方向に対し垂直な断面の面
積：ａ1 （ｍｍ2 ）と非切削加工部位の最小断面積：ａ
2 （ｍｍ2 ）との比：ａ1 ／ａ2 が４以上の形状とする
必要があることも，加えて知見した。
めには，鍛造粗形材において，端部の穴形成部の中心軸
を含み，かつ鍛造品の長手方向に対し垂直な断面の面
積：ａ1 （ｍｍ2 ）と非切削加工部位の最小断面積：ａ
2 （ｍｍ2 ）との比：ａ1 ／ａ2 が４以上の形状とする
必要があることも，加えて知見した。
【００１４】すなわち，第１発明は，片側もしくは両側
の端部に穴明け加工が施される鍛造品において，重量比
にして０．１０％以上，１．０％以下のＶを含有し，か
つフェライト・パーライト組織を主体とする非調質鋼を
母材に用い，端部の穴形成部の中心軸を含み，かつ鍛造
品の長手方向に対し垂直な断面の面積：ａ1 （ｍｍ2）
と，非切削加工部位の最小断面積：ａ2 （ｍｍ2 ）との
比：ａ1 ／ａ2 が４以上の形状とすることを特徴とする
被削性に優れた薄肉軽量の非調質高強度熱間鍛造品に関
するものである。
の端部に穴明け加工が施される鍛造品において，重量比
にして０．１０％以上，１．０％以下のＶを含有し，か
つフェライト・パーライト組織を主体とする非調質鋼を
母材に用い，端部の穴形成部の中心軸を含み，かつ鍛造
品の長手方向に対し垂直な断面の面積：ａ1 （ｍｍ2）
と，非切削加工部位の最小断面積：ａ2 （ｍｍ2 ）との
比：ａ1 ／ａ2 が４以上の形状とすることを特徴とする
被削性に優れた薄肉軽量の非調質高強度熱間鍛造品に関
するものである。
【００１５】一方，第２発明は，片側もしくは両側の端
部に穴明け加工が施される鍛造品において，鍛造母材の
含有化学成分（ｗｔ．％) と鍛造母材の圧延直角方向の
断面積：Ａ（ｍｍ2 ）との関係が，下記の式（１）０．
４（Ａ）1/4 ＜ Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ＋５００Ｂ ＜
０．４（Ａ）1/4 ＋２．５を満足し，かつ イナイトも
しくはマルテンサイト組織を主体とする非調質鋼を母材
に用い，端部の穴形成部の中心軸を含み，かつ鍛造品の
長手方向に対し垂直な断面の面積：ａ1 （ｍｍ2 ）と，
非切削加工部位の最小断面積：ａ2 （ｍｍ2 ）との比：
ａ1 ／ａ2 が４以上の形状とすることを特徴とする被削
性に優れた薄肉軽量の非調質高強度熱間鍛造品に関する
ものである。
部に穴明け加工が施される鍛造品において，鍛造母材の
含有化学成分（ｗｔ．％) と鍛造母材の圧延直角方向の
断面積：Ａ（ｍｍ2 ）との関係が，下記の式（１）０．
４（Ａ）1/4 ＜ Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ＋５００Ｂ ＜
０．４（Ａ）1/4 ＋２．５を満足し，かつ イナイトも
しくはマルテンサイト組織を主体とする非調質鋼を母材
に用い，端部の穴形成部の中心軸を含み，かつ鍛造品の
長手方向に対し垂直な断面の面積：ａ1 （ｍｍ2 ）と，
非切削加工部位の最小断面積：ａ2 （ｍｍ2 ）との比：
ａ1 ／ａ2 が４以上の形状とすることを特徴とする被削
性に優れた薄肉軽量の非調質高強度熱間鍛造品に関する
ものである。
【００１６】なお，上記式（１）は，上記断面積Ａ（ｍ
ｍ2 ），化学成分（ｗｔ．％）の単位によって計算され
るが，上記関係は，無単位（ディメンジョンレス）で比
較する。
ｍ2 ），化学成分（ｗｔ．％）の単位によって計算され
るが，上記関係は，無単位（ディメンジョンレス）で比
較する。
【００１７】次に本発明の被削性に優れた薄肉軽量の非
調質高強度熱間鍛造品について以下に説明する。
調質高強度熱間鍛造品について以下に説明する。
【００１８】フェライト・パーライト組織を主体とする
非調質鋼について，Ｖ含有量を高くすると，鍛造後の硬
さの冷却速度依存性が大きくなり，部位による強度の差
別化をする上で必要な材質とすることができ，その効果
を有効なものとするためには少なくとも０．１０％以
上，より好ましくは０．２０％以上の含有が必要であ
る。
非調質鋼について，Ｖ含有量を高くすると，鍛造後の硬
さの冷却速度依存性が大きくなり，部位による強度の差
別化をする上で必要な材質とすることができ，その効果
を有効なものとするためには少なくとも０．１０％以
上，より好ましくは０．２０％以上の含有が必要であ
る。
【００１９】しかしながら１．０％を越えて含有させて
も，前記効果が飽和するとともに，コストアップを招く
ので，上限を１．０％とした。コストをより重視する場
合には，上限は０．３０％とすることが好ましい。な
お，組織の主体をフェライト・パーライトとするのは，
Ｖ添加による効果を得るために必要な条件であり，出来
れば１００％フェライト・パーライト組織とすることが
望ましい。
も，前記効果が飽和するとともに，コストアップを招く
ので，上限を１．０％とした。コストをより重視する場
合には，上限は０．３０％とすることが好ましい。な
お，組織の主体をフェライト・パーライトとするのは，
Ｖ添加による効果を得るために必要な条件であり，出来
れば１００％フェライト・パーライト組織とすることが
望ましい。
【００２０】上記の非調質鋼を用いて，片側もしくは両
側の端部に穴明け加工が施される鍛造品の部位による強
度の差別化を達成するためには，鍛造粗形材段階におい
て，各々の部位における肉厚，径等の寸法差を大きくす
る必要がある。その効果を有効なものとして得るために
は，端部の穴形成部の中心軸を含み，かつ鍛造品の長手
方向に対し垂直な断面の面積：ａ1 （ｍｍ2 ）と，非切
削加工部位の最小断面積：ａ2 （ｍｍ2 ）との比：ａ1
／ａ2 が４以上，より好ましくは６以上とすることが必
要である。上記穴形成部とは，鍛造品を切削加工して，
穴を形成する部分のことをいう。
側の端部に穴明け加工が施される鍛造品の部位による強
度の差別化を達成するためには，鍛造粗形材段階におい
て，各々の部位における肉厚，径等の寸法差を大きくす
る必要がある。その効果を有効なものとして得るために
は，端部の穴形成部の中心軸を含み，かつ鍛造品の長手
方向に対し垂直な断面の面積：ａ1 （ｍｍ2 ）と，非切
削加工部位の最小断面積：ａ2 （ｍｍ2 ）との比：ａ1
／ａ2 が４以上，より好ましくは６以上とすることが必
要である。上記穴形成部とは，鍛造品を切削加工して，
穴を形成する部分のことをいう。
【００２１】ベイナイトもしくはマルテンサイト組織を
主体とする非調質鋼においては，ベイナイトに対するマ
ルテンサイトの混在比率を変化させることにより，強度
の差別化を図ることができる。よって，部位による強度
の差別化を達成するためには，鍛造粗形材の各々の部位
におけるベイナイト−マルテンサイトの混在比率を変化
させる必要があり，これを満足させるための条件とし
て，鍛造母材の含有化学成分（ｗｔ．％) と鍛造母材の
圧延直角方向の断面積：Ａ（ｍｍ2 ）との関係が，即ち
上記式（１）０．４（Ａ）1/4 ＜ Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ
＋５００Ｂ ＜０．４（Ａ）1/4 ＋２．５を満足させる
必要がある。
主体とする非調質鋼においては，ベイナイトに対するマ
ルテンサイトの混在比率を変化させることにより，強度
の差別化を図ることができる。よって，部位による強度
の差別化を達成するためには，鍛造粗形材の各々の部位
におけるベイナイト−マルテンサイトの混在比率を変化
させる必要があり，これを満足させるための条件とし
て，鍛造母材の含有化学成分（ｗｔ．％) と鍛造母材の
圧延直角方向の断面積：Ａ（ｍｍ2 ）との関係が，即ち
上記式（１）０．４（Ａ）1/4 ＜ Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ
＋５００Ｂ ＜０．４（Ａ）1/4 ＋２．５を満足させる
必要がある。
【００２２】もしも鍛造母材の含有合金元素量が少な
く，０．４（Ａ）1/4 ＞ Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ＋５００
Ｂとなると，マルテンサイトの混在比率が極端に少なく
なって，強度の差別化が達成されなくなる。またそれと
は逆に，Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ＋５００Ｂ ＞ ０．４
（Ａ）1/4 ＋２．５となると，ベイナイトの混在比率が
極端に少なくなって，やはり強度の差別化が達成されな
くなるものである。
く，０．４（Ａ）1/4 ＞ Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ＋５００
Ｂとなると，マルテンサイトの混在比率が極端に少なく
なって，強度の差別化が達成されなくなる。またそれと
は逆に，Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ＋５００Ｂ ＞ ０．４
（Ａ）1/4 ＋２．５となると，ベイナイトの混在比率が
極端に少なくなって，やはり強度の差別化が達成されな
くなるものである。
【００２３】以上が本発明に用いる非調質鋼ならびに本
願発明の鍛造品における化学成分，寸法等の限定理由で
ある。また，本発明においては上記ａ1 ／ａ2 は４以上
としているが，その上限は熱間鍛造性および剛性維持の
理由から３０未満とすることが好ましい。
願発明の鍛造品における化学成分，寸法等の限定理由で
ある。また，本発明においては上記ａ1 ／ａ2 は４以上
としているが，その上限は熱間鍛造性および剛性維持の
理由から３０未満とすることが好ましい。
【００２４】
【作用】本発明の非調質高強度熱間鍛造品により，薄肉
軽量化と良好な被削性の両立が図られる。
軽量化と良好な被削性の両立が図られる。
【００２５】
実施形態例 以下に本発明の特徴を比較品および従来品と比較し，実
施形態例でもって明らかにする。表１は，鍛造母材とし
て実施形態例に用いた鋼材の化学成分，主体のミクロ組
織，母材の圧延直角方向の断面積：Ａ（ｍｍ2 ）を示す
ものである。
施形態例でもって明らかにする。表１は，鍛造母材とし
て実施形態例に用いた鋼材の化学成分，主体のミクロ組
織，母材の圧延直角方向の断面積：Ａ（ｍｍ2 ）を示す
ものである。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１に示した成分を有する鋼を電気炉にて
溶製し，熱間圧延によって直径３８ｍｍの丸棒を製造し
て母材とした。表１に示す鋼のうち，１〜６鋼は本発明
の鋼であり，１〜３鋼は調質炭素鋼を想定して設計され
た第１発明鋼，４〜６鋼は調質低合金鋼を想定して設計
された第２発明鋼である。また，７〜１０鋼は一部の元
素が本発明の条件を満足しない比較鋼であり，１１，１
２鋼は従来鋼であるＳ５５Ｃ，ＳＣＭ４３５である。
溶製し，熱間圧延によって直径３８ｍｍの丸棒を製造し
て母材とした。表１に示す鋼のうち，１〜６鋼は本発明
の鋼であり，１〜３鋼は調質炭素鋼を想定して設計され
た第１発明鋼，４〜６鋼は調質低合金鋼を想定して設計
された第２発明鋼である。また，７〜１０鋼は一部の元
素が本発明の条件を満足しない比較鋼であり，１１，１
２鋼は従来鋼であるＳ５５Ｃ，ＳＣＭ４３５である。
【００２８】表１に示す成分を有する直径38mmの圧延丸
棒を，後述する図１〜図４に示すコネクティングロッド
作製用鍛造品の形状に熱間鍛造し，本発明鋼および比較
鋼である１〜１０鋼については，その後室温まで自然空
冷して供試材とし，従来鋼である１１，１２鋼について
は，その後室温まで冷却させた後，８８０℃加熱後油
冷，５８０℃加熱後空冷の焼入焼もどし処理を行って供
試材とした。
棒を，後述する図１〜図４に示すコネクティングロッド
作製用鍛造品の形状に熱間鍛造し，本発明鋼および比較
鋼である１〜１０鋼については，その後室温まで自然空
冷して供試材とし，従来鋼である１１，１２鋼について
は，その後室温まで冷却させた後，８８０℃加熱後油
冷，５８０℃加熱後空冷の焼入焼もどし処理を行って供
試材とした。
【００２９】ここで，上記コネクティングロッド作製用
の熱間鍛造品（供試材）について，図１〜図４を用いて
説明すると，該熱間鍛造品１は，軸穴を明けるための穴
形成部１５を有する小端部１６と，軸受部１８とを有す
ると共に両者間にコラム部１７を有する。上記軸受部１
８は半円弧部１９を有している。そして，上記「小端部
１６における穴形成部１５の中心軸１１を含み，かつ鍛
造品の長手方向に対し垂直な断面」が図１のＸ−Ｘ断面
であり，この断面形状が図３に示されている。このＸ−
Ｘ断面の断面積が，本発明にいう上記「垂直な断面の面
積ａ1 （ｍｍ2 ）」である。
の熱間鍛造品（供試材）について，図１〜図４を用いて
説明すると，該熱間鍛造品１は，軸穴を明けるための穴
形成部１５を有する小端部１６と，軸受部１８とを有す
ると共に両者間にコラム部１７を有する。上記軸受部１
８は半円弧部１９を有している。そして，上記「小端部
１６における穴形成部１５の中心軸１１を含み，かつ鍛
造品の長手方向に対し垂直な断面」が図１のＸ−Ｘ断面
であり，この断面形状が図３に示されている。このＸ−
Ｘ断面の断面積が，本発明にいう上記「垂直な断面の面
積ａ1 （ｍｍ2 ）」である。
【００３０】一方，本発明における上記「最小断面積ａ
2 （ｍｍ2 ）」は，図１のＹ−Ｙ断面（コラム部１７の
断面），即ち図４に示される断面形状の断面積である。
2 （ｍｍ2 ）」は，図１のＹ−Ｙ断面（コラム部１７の
断面），即ち図４に示される断面形状の断面積である。
【００３１】このようにして得られた供試材を用いて，
図３，図４に示すように，小端部１６のＸ−Ｘ断面，お
よびコラム部１７のＹ−Ｙ断面についてのミクロ組織観
察と硬さ測定，ならびに被削性評価のために小端部につ
いてのドリル穿孔性試験を行った。
図３，図４に示すように，小端部１６のＸ−Ｘ断面，お
よびコラム部１７のＹ−Ｙ断面についてのミクロ組織観
察と硬さ測定，ならびに被削性評価のために小端部につ
いてのドリル穿孔性試験を行った。
【００３２】ミクロ組織観察は，試験片の研摩表面を５
％のナイタールにて腐食し，倍率１００倍と４００倍の
光学顕微鏡により行った。硬さ測定は，それぞれの断面
をビッカース硬度計にて１０点測定し，その平均値をも
って測定値とした。ドリル穿孔性試験については，材質
ＳＫＨ５１，φ５ｍｍのストレートドリルを用い，ドリ
ル回転数：１８１０ｒｐｍ，切削油なし，荷重７５ｋｇ
の条件にて実施した。測定した結果は，従来鋼である１
２鋼の穿孔距離を１００とし，それぞれの穿孔距離を整
数比で整理した。各供試材の性能評価結果を表２に示
す。
％のナイタールにて腐食し，倍率１００倍と４００倍の
光学顕微鏡により行った。硬さ測定は，それぞれの断面
をビッカース硬度計にて１０点測定し，その平均値をも
って測定値とした。ドリル穿孔性試験については，材質
ＳＫＨ５１，φ５ｍｍのストレートドリルを用い，ドリ
ル回転数：１８１０ｒｐｍ，切削油なし，荷重７５ｋｇ
の条件にて実施した。測定した結果は，従来鋼である１
２鋼の穿孔距離を１００とし，それぞれの穿孔距離を整
数比で整理した。各供試材の性能評価結果を表２に示
す。
【００３３】なお，上記式（１）を第２発明鋼４につい
て算出すれば次のとおりである。 ０．４（Ａ）1/4 ＝０．４×（１１３４）1/4 ＝２．３
２＜ Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ＋５００Ｂ＝２．１８＋１．
０１＋２×０．１９＋５００×０．０００＝３．５７＜
０．４（Ａ）1/4 ＋２．５＝２．３２＋２．５＝４．８
２
て算出すれば次のとおりである。 ０．４（Ａ）1/4 ＝０．４×（１１３４）1/4 ＝２．３
２＜ Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ＋５００Ｂ＝２．１８＋１．
０１＋２×０．１９＋５００×０．０００＝３．５７＜
０．４（Ａ）1/4 ＋２．５＝２．３２＋２．５＝４．８
２
【００３４】
【表２】
【００３５】表２から明らかなように比較品，従来品で
ある７〜１２鋼を，本発明品の１〜６鋼と比較すると，
７鋼は主体のミクロ組織がフェライト・パーライトであ
るもののＶ含有量が低いために，Ｘ−Ｘ断面とＹ−Ｙ断
面の硬さの差がＨｖ３と小さく，部位による強度の差別
化が達成されていない。また，８，９鋼は第１発明に対
してＶ含有量を満足するものの主体のミクロ組織がベイ
ナイトであり，また第２発明に対しては Ｍｎ+ Ｃｒ+
２Ｍｏ+ ５００Ｂの値が小さく，式（１）を満足しない
ため，Ｘ−Ｘ断面とＹ−Ｙ断面の硬さの差が小さく，部
位による強度の差別化が達成されないものである。
ある７〜１２鋼を，本発明品の１〜６鋼と比較すると，
７鋼は主体のミクロ組織がフェライト・パーライトであ
るもののＶ含有量が低いために，Ｘ−Ｘ断面とＹ−Ｙ断
面の硬さの差がＨｖ３と小さく，部位による強度の差別
化が達成されていない。また，８，９鋼は第１発明に対
してＶ含有量を満足するものの主体のミクロ組織がベイ
ナイトであり，また第２発明に対しては Ｍｎ+ Ｃｒ+
２Ｍｏ+ ５００Ｂの値が小さく，式（１）を満足しない
ため，Ｘ−Ｘ断面とＹ−Ｙ断面の硬さの差が小さく，部
位による強度の差別化が達成されないものである。
【００３６】次に，１０鋼は主体のミクロ組織がマルテ
ンサイトであるもののＭｎ+ Ｃｒ+２Ｍｏ+ ５００Ｂの
値が大きく，式（１）を満足しないため，Ｘ−Ｘ断面と
Ｙ−Ｙ断面の硬さの差が小さくなるとともに，Ｘ−Ｘ断
面の硬さが高くて被削性に劣るものである。また，従来
鋼である１１，１２鋼は，焼入焼もどしの熱処理を施し
ており，Ｘ−Ｘ断面とＹ−Ｙ断面の硬さの差が小さく，
部位による強度の差別化が達成されないものである。
ンサイトであるもののＭｎ+ Ｃｒ+２Ｍｏ+ ５００Ｂの
値が大きく，式（１）を満足しないため，Ｘ−Ｘ断面と
Ｙ−Ｙ断面の硬さの差が小さくなるとともに，Ｘ−Ｘ断
面の硬さが高くて被削性に劣るものである。また，従来
鋼である１１，１２鋼は，焼入焼もどしの熱処理を施し
ており，Ｘ−Ｘ断面とＹ−Ｙ断面の硬さの差が小さく，
部位による強度の差別化が達成されないものである。
【００３７】これに対して本発明である１〜３鋼は０．
１０％以上，１．０％以下のＶを含有し，かつミクロ組
織の主体がフェライト・パーライトである非調質鋼であ
り，ａ1 ／ａ2 が４以上を満足しているため，Ｘ−Ｘ断
面とＹ−Ｙ断面の硬さの差がＨｖ４０以上と大きく，部
位による強度の差別化が図られており，従来品の１１鋼
に比べて被削性に優れながら，ＹーＹ断面の硬さはＨｖ
３７以上高い値が得られているものである。
１０％以上，１．０％以下のＶを含有し，かつミクロ組
織の主体がフェライト・パーライトである非調質鋼であ
り，ａ1 ／ａ2 が４以上を満足しているため，Ｘ−Ｘ断
面とＹ−Ｙ断面の硬さの差がＨｖ４０以上と大きく，部
位による強度の差別化が図られており，従来品の１１鋼
に比べて被削性に優れながら，ＹーＹ断面の硬さはＨｖ
３７以上高い値が得られているものである。
【００３８】また，本発明である４〜６鋼については，
主体のミクロ組織がベイナイトもしくはマルテンサイト
である非調質鋼であり，式（１）を満足するとともに，
ａ1／ａ2 が４以上を満足しているため，Ｘ−Ｘ断面と
Ｙ−Ｙ断面の硬さの差がＨｖ１０２以上と大きく，部位
による強度の差別化が図られており，従来品の１２鋼に
比べて被削性に優れながら，ＹーＹ断面の硬さはＨｖ９
０以上高い値が得られているものである。
主体のミクロ組織がベイナイトもしくはマルテンサイト
である非調質鋼であり，式（１）を満足するとともに，
ａ1／ａ2 が４以上を満足しているため，Ｘ−Ｘ断面と
Ｙ−Ｙ断面の硬さの差がＨｖ１０２以上と大きく，部位
による強度の差別化が図られており，従来品の１２鋼に
比べて被削性に優れながら，ＹーＹ断面の硬さはＨｖ９
０以上高い値が得られているものである。
【００３９】次に，本発明における断面積比：ａ1 ／ａ
2 の効果を，別の実施形態例により明らかにする。前記
表１の３鋼，４鋼について，直径３８ｍｍの圧延丸棒
を，後述する図５〜図８に示される形状に熱間鍛造し，
得られた熱間鍛造品をその後室温まで自然空冷して供試
材とした。また，上記熱間鍛造品は，上記ａ1 ／ａ2 の
比を１．８〜１５．２まで種々に変えたものを作製し，
それらを供試品とした。このようにして得られた供試材
を用いて，（ａ）〜（ｆ）のそれぞれについて，図５の
Ｘ−Ｘ断面（図７），および図５のＹ−Ｙ断面（図８）
についてのミクロ組織観察と硬さ測定を行った。各供試
材の性能評価結果を表３に示す。
2 の効果を，別の実施形態例により明らかにする。前記
表１の３鋼，４鋼について，直径３８ｍｍの圧延丸棒
を，後述する図５〜図８に示される形状に熱間鍛造し，
得られた熱間鍛造品をその後室温まで自然空冷して供試
材とした。また，上記熱間鍛造品は，上記ａ1 ／ａ2 の
比を１．８〜１５．２まで種々に変えたものを作製し，
それらを供試品とした。このようにして得られた供試材
を用いて，（ａ）〜（ｆ）のそれぞれについて，図５の
Ｘ−Ｘ断面（図７），および図５のＹ−Ｙ断面（図８）
についてのミクロ組織観察と硬さ測定を行った。各供試
材の性能評価結果を表３に示す。
【００４０】なお，上記図５〜図８に示す熱間鍛造品
は，端部２６と軸部２７とを有している。そして，端部
２６における穴形成部の中心軸２１に沿った上記垂直断
面が図７に，また軸部２７の断面が図８に示されてい
る。そして，図７の断面の面積がａ1 （ｍｍ2 ）であ
り，図８の断面の面積がａ2 （ｍｍ2 ）である。
は，端部２６と軸部２７とを有している。そして，端部
２６における穴形成部の中心軸２１に沿った上記垂直断
面が図７に，また軸部２７の断面が図８に示されてい
る。そして，図７の断面の面積がａ1 （ｍｍ2 ）であ
り，図８の断面の面積がａ2 （ｍｍ2 ）である。
【００４１】
【表３】
【００４２】表３から明らかなように，供試材形状
（ａ），（ｂ）の場合には，断面積比：ａ1 ／ａ2 が４
未満と小さいため，Ｘ−Ｘ断面の硬さとＹ−Ｙ断面の硬
さとの差が小さく，部位による強度の差別化が図られな
い。Ｘ−Ｘ断面の硬さとＹ−Ｙ断面の硬さの差を大きく
して，効果的な部位による強度の差別化を図るために
は，断面積比：ａ1 ／ａ2 を４以上にする必要があるこ
とがわかる。
（ａ），（ｂ）の場合には，断面積比：ａ1 ／ａ2 が４
未満と小さいため，Ｘ−Ｘ断面の硬さとＹ−Ｙ断面の硬
さとの差が小さく，部位による強度の差別化が図られな
い。Ｘ−Ｘ断面の硬さとＹ−Ｙ断面の硬さの差を大きく
して，効果的な部位による強度の差別化を図るために
は，断面積比：ａ1 ／ａ2 を４以上にする必要があるこ
とがわかる。
【００４３】
【発明の効果】本発明の被削性に優れた薄肉軽量の非調
質高強度熱間鍛造品は，硬さの冷却速度依存性が大きな
非調質鋼，すなわち，重量比にして０．１０％以上，
１．０％以下のＶを含有し，かつフェライト・パーライ
ト組織を主体とする非調質鋼，あるいは鍛造母材の含有
化学成分（ｗｔ．％) と鍛造母材の圧延直角方向の断面
積：Ａ（ｍｍ2 ）との関係が，下記の式（１）を満足
し，かつベイナイトもしくはマルテンサイト組織を主体
とする非調質鋼を母材として用い，端部の穴形成部の中
心軸を含み，かつ鍛造品の長手方向に対し垂直な断面の
面積：ａ1 （ｍｍ2 ）と，非切削加工部位の最小断面
積：ａ2 （ｍｍ2 ）との比：ａ1 ／ａ2 が４以上の形状
とすることにより，切削加工部位と非切削加工部位との
強度を差別化して，高強度化による薄肉軽量化と良好な
被削性の両立を達成するものである。 式（１）・・・ ０．４（Ａ）1/4 ＜ Ｍｎ＋ Ｃｒ＋ ２Ｍｏ＋ ５００Ｂ ＜ ０．４（Ａ）1/4 ＋ ２．５
質高強度熱間鍛造品は，硬さの冷却速度依存性が大きな
非調質鋼，すなわち，重量比にして０．１０％以上，
１．０％以下のＶを含有し，かつフェライト・パーライ
ト組織を主体とする非調質鋼，あるいは鍛造母材の含有
化学成分（ｗｔ．％) と鍛造母材の圧延直角方向の断面
積：Ａ（ｍｍ2 ）との関係が，下記の式（１）を満足
し，かつベイナイトもしくはマルテンサイト組織を主体
とする非調質鋼を母材として用い，端部の穴形成部の中
心軸を含み，かつ鍛造品の長手方向に対し垂直な断面の
面積：ａ1 （ｍｍ2 ）と，非切削加工部位の最小断面
積：ａ2 （ｍｍ2 ）との比：ａ1 ／ａ2 が４以上の形状
とすることにより，切削加工部位と非切削加工部位との
強度を差別化して，高強度化による薄肉軽量化と良好な
被削性の両立を達成するものである。 式（１）・・・ ０．４（Ａ）1/4 ＜ Ｍｎ＋ Ｃｒ＋ ２Ｍｏ＋ ５００Ｂ ＜ ０．４（Ａ）1/4 ＋ ２．５
【図１】実施形態例における，コネクティングロッドの
熱間鍛造品の平面図。
熱間鍛造品の平面図。
【図２】図１に示した熱間鍛造品の側面図。
【図３】図１のＸ−Ｘ線矢視断面図。
【図４】図１のＹ−Ｙ線矢視断面図。
【図５】実施形態例における，熱間鍛造品の平面図。
【図６】図５に示した熱間鍛造品の側面図。
【図７】図５のＸ−Ｘ線矢視断面図。
【図８】図５のＹ−Ｙ線矢視断面図。
１・・・熱間鍛造品， １１・・・中心軸， １５・・・穴形成部， １６・・・小端部，
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真部 豊久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 片側もしくは両側の端部に穴明け加工が
施される鍛造品において，重量比にして０．１０％以
上，１．０％以下のＶを含有し，かつフェライト・パー
ライト組織を主体とする非調質鋼を母材に用い，端部の
穴形成部の中心軸を含み，かつ鍛造品の長手方向に対し
垂直な断面の面積：ａ1 （ｍｍ2 ) と，非切削加工部位
の最小断面積：ａ2 （ｍｍ2 ) との比：ａ1 ／ａ2 が４
以上の形状とすることを特徴とする被削性に優れた薄肉
軽量の非調質高強度熱間鍛造品。 - 【請求項２】 片側もしくは両側の端部に穴明け加工が
施される鍛造品において，鍛造母材の含有化学成分（ｗ
ｔ．％) と鍛造母材の圧延直角方向の断面積：Ａ（ｍｍ
2 ）との関係が，下記の式（１）を満足し，かつベイナ
イトもしくはマルテンサイト組織を主体とする非調質鋼
を母材に用い，端部の穴形成部の中心軸を含み，かつ鍛
造品の長手方向に対し垂直な断面の面積：ａ1 （ｍ
ｍ2 ）と，非切削加工部位の最小断面積：ａ2 （ｍ
ｍ2 ）との比：ａ1 ／ａ2 が４以上の形状とすることを
特徴とする被削性に優れた薄肉軽量の非調質高強度熱間
鍛造品。 式（１）・・・ ０．４（Ａ）1/4 ＜ Ｍｎ＋Ｃｒ＋２Ｍｏ＋５００Ｂ ＜０ ．４（Ａ）1/4 ＋２．５
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31147196A JPH10140285A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 被削性に優れた薄肉軽量の非調質高強度熱間鍛造品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31147196A JPH10140285A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 被削性に優れた薄肉軽量の非調質高強度熱間鍛造品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10140285A true JPH10140285A (ja) | 1998-05-26 |
Family
ID=18017629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31147196A Pending JPH10140285A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 被削性に優れた薄肉軽量の非調質高強度熱間鍛造品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10140285A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010077505A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Toyota Motor Corp | 鋼製タイロッドエンドおよびその製造方法 |
| US8038761B2 (en) | 2007-03-22 | 2011-10-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Iron-based sintered material and production method thereof |
-
1996
- 1996-11-06 JP JP31147196A patent/JPH10140285A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8038761B2 (en) | 2007-03-22 | 2011-10-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Iron-based sintered material and production method thereof |
| JP2010077505A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Toyota Motor Corp | 鋼製タイロッドエンドおよびその製造方法 |
| JP4624456B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2011-02-02 | トヨタ自動車株式会社 | 鋼製タイロッドエンドおよびその製造方法 |
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