JPH11152546A

JPH11152546A - 機械構造用鋼及びそれを用いた破断分割機械部品

Info

Publication number: JPH11152546A
Application number: JP9317347A
Authority: JP
Inventors: Hirohito Etou; 洋仁衛藤; Hirotada Takada; 啓督高田; Tetsuro Hashiguchi; 哲朗橋口; Osamu Oyama; 修大山
Original assignee: Isuzu Motors Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Isuzu Motors Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 1999-06-08
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: GB2331306A; DE19853259A1; GB9825093D0; GB2331306B; DE19853259B4; US5993571A; JP3445478B2

Abstract

(57)【要約】【課題】破断分割した時の変形が小さく、着脱性が良
好で、高い疲労強度を有した機械構造用鋼及びそれを用
いた破断分割機械部品を提供するものである。【解決手段】化学組成が、Ｃ：０．４５〜０．６０ｗ
ｔ％、Ｓｉ：０．５０〜２．００ｗｔ％、Ｍｎ：０．１
０〜０．３０ｗｔ％未満、Ｐ：０．０１〜０．１０ｗｔ
％、Ｓ：０．０１〜０．２０ｗｔ％、Ｖ：０．０８〜
０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．００２０〜０．００５０ｗｔ
％未満、残部：Ｆｅおよび不可避不純物であり、内部組
織がフェライト・パーライト組織からなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械構造用鋼及び
それを用いた破断分割機械部品に係り、特に、内燃機
関、ピストン圧縮機、ピストンポンプ等に用いられる機
械構造用鋼及びそれを用いた破断分割機械部品に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】機械構造用鋼、または合金鋼を用いた分
割機械部品として、例えば、内燃機関用コネクティング
ロッド（以下、コンロッドと呼ぶ）などが挙げられる。

【０００３】切断によるコンロッドの分割方法の模式図
を図３に示す。

【０００４】通常のコンロッド１５の分割方法は、図３
（ａ）〜（ｄ）に示すように、コンロッド粗材１１の大
端部に内面切削加工を施した後、鋸刃などの切断手段に
より本体部１２とキャップ部１３に切断すると共に、そ
れぞれの切断面１２ａ，１３ａに仕上加工を施し、続い
て、ボルト１４により本体部１２とキャップ部１３を締
結し、最後に、コンロッド全体に仕上加工を施すもので
ある。

【０００５】破断によるコンロッドの分割方法の模式図
を図４に示す。尚、図３と同様の部材には同じ符号を付
している。

【０００６】一方、破断によるコンロッドの分割方法
は、図３（ｂ）の大端部切断工程および図３（ｃ）の切
断面仕上加工工程を省略し、図４（ａ）〜（ｃ）に示す
ように、予めコンロッド粗材１１の大端部の穴１１ａに
切欠Ｋを形成しておき、この切欠Ｋが破断開始点となる
ように破断分割し、各破断材のそれぞれの端面２２ａ，
２３ａに対する仕上加工を施すことなく、本体部２２と
キャップ部２３をそのまま突き合わせてボルト１４で締
結するものである。

【０００７】この破断分割法を採用することにより、コ
ンロッドの製造コストの低減を図ることができるため、
コンロッドの分割方法として破断分割法が主流になりつ
つある。

【０００８】すでに実用に供されている破断分割用の鋼
素材としては、破断性が良好で、かつ、変形が少ない高
炭素鋼（Ｃ：０．６５〜０．７５ｗｔ％）が挙げられる
が、材料に延性を付与しないようにすべく、焼入れ・焼
戻しなどの熱処理を施していない熱間鍛造ままの状態、
所謂、非調質状態で使用されているが、破断面の着脱性
が良好でない、降伏強さが低いといった問題を有してい
た。

【０００９】そこで、高炭素鋼における破断面の着脱性
および降伏強度の向上を目的とした方法が提案されてい
る（特開平９−３５８９号公報、特開平９−３１５９４
号公報など）。

【００１０】これらの方法は、破断分割後の破断面を平
坦なものとして接合性（着脱性）を改善し、また、降伏
強さを向上させることを狙ったものである。例えば、Ｓ
ｉ、Ｖ、Ｐの添加量を一定値以上とすれば０．７以上の
降伏比が得られる事、かつ、引張強さを８００ＭＰａに
制御して引張試験の伸びを１０％以下とすれば、分割に
よる破断面はフラットな脆性破面となる事などが開示さ
れている（特開平９−１１１４１２号公報参照）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の破断面の着脱性および降伏強度の向上を図った高炭素
鋼においても、破壊変形が大きい、破断面の着脱性があ
まり良好でないといった問題があった。

【００１２】含有Ｃ量と鍛造加熱温度との関係を図５に
示す。

【００１３】すなわち、破断分割用として実用に供され
ている高炭素鋼は、含有Ｃ量が０．６５〜０．７５ｗｔ
％と多いため、図５に示すように、鍛造温度を１，１０
０〜１，２００℃弱と低めに設定しなければならず、鍛
造金型の寿命低下、および鍛造加熱温度の切替えによる
段取り時間の増長という問題があった。

【００１４】疲労回数と応力との関係を図６に示す。図
中の実線はＪＩＳＳ７０Ｃの鍛造まま（ＨＢ２８２）
を示し、点線はＪＩＳＳ５３Ｃを調質（ＨＢ２５５）
したものを示し、二点鎖線はＪＩＳＳ５３Ｃを調質
（ＨＢ２８５）したものを示している。

【００１５】また、図６に示すように、鍛造ままの高炭
素鋼は、略同じ硬さの調質材と比較して疲労強度が著し
く低いため、高炭素鋼で十分な疲労強度を得ようとする
場合、硬さを高くせざるを得ないが、被削性の劣化（悪
化）が避けられなくなる。

【００１６】従来の高炭素鋼の組織の模式図を図７に、
従来の高炭素鋼の劈開破面同士を合わせた模式図を図８
に示す。図７（ａ）は、組織中における破断による劈開
破壊の進行の様子を示し、図７（ｂ）は、劈開破面の模
式図を示している。

【００１７】さらに、高炭素鋼は鍛造ままでパーライト
１００％の組織Ｐとなるため、図７（ａ）、（ｂ）に示
すように、各劈開面ｆの境界である劈開段Ｓはパーライ
トの結晶粒界となる。このため、図８に示すように、劈
開段差が大きなバリ状となり、劈開破面（分割面）同士
の着脱の際、劈開面が強固に噛合ってしまい、手作業に
よる着脱が必須であるエンジン組付け時・整備時におい
て、手作業による分割ができないという問題があった。

【００１８】したがって、破断面の着脱性および降伏強
度の向上を図った高炭素鋼においても、工業的な生産を
可能とする程度の低変形能、良好な破壊（破断）破面、
および調質鋼材並の疲労強度を実現することは困難であ
った。

【００１９】そこで本発明は、上記課題を解決し、破断
分割した時の変形が小さく、着脱性が良好で、高い疲労
強度を有した機械構造用鋼及びそれを用いた破断分割機
械部品を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、化学組成が、Ｃ：０．４５〜０．
６０ｗｔ％、Ｓｉ：０．５０〜２．００ｗｔ％、Ｍｎ：
０．１０〜０．３０ｗｔ％未満、Ｐ：０．０１〜０．１
０ｗｔ％、Ｓ：０．０１〜０．２０ｗｔ％、Ｖ：０．０
８〜０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．００２０〜０．００５０
ｗｔ％未満、残部：Ｆｅおよび不可避不純物であり、内
部組織がフェライト・パーライト組織からなるものであ
る。

【００２１】請求項２の発明は、上記化学組成中に、
０．００５〜０．０５０ｗｔ％のＡｌ、及び／又は０．
００５〜０．０５０ｗｔ％のＴｉが含有されている請求
項１記載の機械構造用鋼である。

【００２２】請求項３の発明は、上記化学組成中に、
０．０５〜０．３０ｗｔ％のＮｂ、０．１０〜０．５０
ｗｔ％のＣｒ、０．０５〜０．５０ｗｔ％のＭｏの内、
いずれか１種又は２種以上が含有されている請求項１又
は請求項２記載の機械構造用鋼である。

【００２３】請求項４の発明は、化学組成が、Ｃ：０．
４５〜０．６０ｗｔ％、Ｓｉ：０．５０〜２．００ｗｔ
％、Ｍｎ：０．１０〜０．３０ｗｔ％未満、Ｐ：０．０
１〜０．１０ｗｔ％、Ｓ：０．０１〜０．２０ｗｔ％、
Ｖ：０．０８〜０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．００２０〜
０．００５０ｗｔ％未満、残部：Ｆｅおよび不可避不純
物であり、内部組織がフェライト・パーライト組織であ
る機械構造用鋼に、熱間圧延加工若しくは熱間鍛造成形
加工を施した後、破断分割加工を施してなるものであ
る。

【００２４】上記数値範囲を限定した理由を以下に説明
する。

【００２５】Ｃ含有量を０．４５〜０．６０ｗｔ％とし
たのは、０．４５ｗｔ％以上とすることで必要な強度が
確保できるためであり、０．６０ｗｔ％以下とすること
で降伏比および疲労限度比が高まる。

【００２６】Ｓｉは延性を低下させて破断性を向上させ
る効果があり、Ｓｉ含有量を０．５０〜２．００ｗｔ％
としたのは、０．５０ｗｔ％よりも少ないと延性低下の
効果が少なく、２．００ｗｔ％よりも多いと、熱間延性
が低下して鋼素材の製造時あるいは熱間鍛造時に傷が発
生しやすくなるためである。

【００２７】Ｍｎは延性をあまり損なうことなく鋼を強
化する固溶強化する元素であり、Ｍｎ含有量を０．１０
〜０．３０ｗｔ％未満としたのは、０．１０ｗｔ％より
も少ないと、加熱時にＳが固溶状態となって熱間延性が
低下し、鋼素材の製造時あるいは熱間鍛造時に傷が発生
しやすくなるためであり、０．３０ｗｔ％未満とするこ
とで破断時の変形が低減し、かつ、比較的平坦な脆性破
面を得ることができる。

【００２８】Ｐは鋼の脆化元素であり、Ｐ含有量を０．
０１〜０．１０ｗｔ％としたのは、０．０１ｗｔ％より
も少ないと十分な破断性が得られず、０．１０ｗｔ％よ
りも多いと熱間延性が大きく低下するためである。

【００２９】Ｓは快削元素であり、Ｓ含有量を０．０１
〜０．２０ｗｔ％としたのは、０．０１ｗｔ％よりも少
ないと十分な被削性が得られず、０．２０ｗｔ％よりも
多いと多量のＭｎＳ粒子が疲労強度を低下させるためで
ある。

【００３０】Ｖ含有量を０．０８〜０．１５ｗｔ％とし
たのは、０．０８ｗｔ％以上とすることで、析出強化に
より鋼の降伏強さおよび疲労強度を向上させ、かつ、延
性を低下させて破壊性（破断性）を改善することができ
るためであり、０．１５ｗｔ％よりも多いと、硬度が必
要以上に高くなって被削性が低下するためである。

【００３１】Ｎは鋼中でＶＮとして析出して結晶粒を微
細化し、延性を高め、劈開面の着脱性を低下させる効果
があるため、Ｎ含有量の上限は０．００５０ｗｔ％未満
とする。また、Ｎ含有量を０．００２０ｗｔ％よりも少
なくしても、上述した効果は飽和し、鋼の製造コストの
上昇を招くだけであるため、Ｎ含有量の下限は０．００
２０ｗｔ％とする。

【００３２】Ａｌ脱酸を行うと鋼中に硬質なアルミナが
分散し、被削性が低下するため、基本的にＡｌは添加し
ない。Ａｌ脱酸を行わないことにより、組織が粗大化し
て破壊性（破断性）が向上する効果もある。しかし、引
張強さが比較的低い場合あるいは切削加工代が小さい場
合、被削性が問題となることは無く、これらの場合にお
いては、脱酸効果を得るべく０．００５ｗｔ％以上のＡ
ｌを添加してもよいが、０．０５０ｗｔ％よりも多くＡ
ｌを添加しても脱酸効果は飽和する。

【００３３】Ｔｉ脱酸を行って鋼中にＴｉＮが析出する
と、熱間鍛造後の組織が微細化して延性が増大するた
め、Ｔｉ脱酸あるいはＴｉ添加は基本的に行わない。し
かし、鋼の硬さが十分に高い場合には、Ｔｉ脱酸を行っ
ても十分低い延性が得られる。この場合、０．００５ｗ
ｔ％よりも少ないと十分な脱酸効果が得られず、０．０
５０ｗｔ％よりも多いと粗大なＴｉ析出物が生成して被
削性が低下する。

【００３４】以上の構成によれば、化学組成が、Ｃ：
０．４５〜０．６０ｗｔ％、Ｓｉ：０．５０〜２．００
ｗｔ％、Ｍｎ：０．１０〜０．３０ｗｔ％未満、Ｐ：
０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｓ：０．０１〜０．２０ｗ
ｔ％、Ｖ：０．０８〜０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．００２
０〜０．００５０ｗｔ％未満、残部：Ｆｅおよび不可避
不純物であり、かつ、内部組織がフェライト組織とパー
ライト組織とで形成されるフェライト・パーライト組織
からなるため、破断分割した時の変形が小さく、着脱性
が良好で、高い疲労強度を有した機械構造用鋼を得るこ
とができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００３６】本発明の機械構造用鋼は、以下の（１）〜
（３）の観点に基いたものである。

【００３７】（１）破壊性（破断性）の向上Ｍｎは固溶強化元素として鋼を強化する元素であり、延
性をあまり低下させることなく強化することができると
いう長所を有している。このため、中炭素の機械構造用
鋼には、通常、約０．６ｗｔ％以上のＭｎが添加されて
いる。

【００３８】本発明者らは、これらの作用に着目し、Ｍ
ｎと破壊性の関係を調べた結果、破壊変形量とＭｎ量に
は大きな相関関係があり、特にＭｎ添加量を０．３ｗｔ
％未満とすることで、鋼の延性（引張試験の絞り値）が
著しく低下すると共に、破壊時の変形量が減少し、劈開
破面が平坦になるということを見出した。

【００３９】また、非調質鋼には、析出強化元素である
ＶあるいはＮｂが添加されているが、これらの元素が鋼
中でＮと結合して窒化物となると、鍛造加熱時のオース
テナイト結晶粒が微細化して、十分低い延性（高い破壊
性）が得られなくなるということを見出した。

【００４０】よって、鋼の破壊性を向上させるために
は、鋼中のＭｎおよびＮの含有量を少なくすることが非
常に重要である。

【００４１】（２）再接合後の分割性（着脱性）の向上破壊（破断）後の破断面同士を突き合わせると共に、ボ
ルトなどで圧着接合し、その後、ボルトを外して再分割
する工程においては、手作業による分割が行えなければ
ならない。ここで、着脱性を高めるためには、劈開面の
劈開段がバリ状にならないようにしなければならない。

【００４２】高炭素鋼では、劈開段がパーライト粒界で
あるためバリ状になりやすいが、組織をフェライト・パ
ーライト組織に調整することにより、劈開段は軟質な初
析フェライトとなるため、劈開段差を小さくすることが
できる。

【００４３】また、疲労強度向上を目的に、ＶＮのピン
止め効果などによる鋼の結晶粒微細化を行うと、単位面
積当たりの劈開段差部が多くなって着脱性を疎外する。
このため、Ｎ量が一定値以下になるように調整し、結晶
粒が、ある程度大きくなるように調整する必要がある。

【００４４】よって、再接合後の分割性を向上させるた
めには、鋼中のＮの含有量を少なくすることが非常に重
要である。

【００４５】すなわち、工業的に満足できる程度の低い
延性（破断時の変形量が少ない）と、良好な着脱性を実
現する適度な粗さの脆性破面を得るためには、鋼中のＭ
ｎおよびＮの含有量を少なくすることが必要不可欠であ
る。

【００４６】（３）降伏強さおよび疲労強度の向上フェライト・パーライト鋼の降伏比（降伏強さ／引張強
さ）を高めることにより、高い降伏強さを保ったまま良
好な被削性を実現することができ、また、疲労限度比も
向上させることができる。すなわち、鋼をフェライト・
パーライト組織とすると共に、低硬度・高降伏強さとす
ることで、被削性を向上させることが可能となる。

【００４７】また、降伏強さを高めることにより、同一
強度のものと比較して、疲労強度を高めることができ
る。降伏比向上のためには、従来の機械構造用鋼よりも
炭素含有量少なくし、かつ、Ｖ、Ｎｂなどによる析出強
化を積極的に利用することが必要となる。

【００４８】本発明の機械構造用鋼の組織の模式図を図
１に示す。図１（ａ）は、組織中における破断による劈
開破壊の進行の様子を示しており、図１（ｂ）は、劈開
破面の模式図を示している。尚、図７と同様の部材には
同じ符号を付している。

【００４９】本発明の機械構造用鋼は、化学組成が、
Ｃ：０．４５〜０．６０ｗｔ％、Ｓｉ：０．５０〜２．
００ｗｔ％、Ｍｎ：０．１０〜０．３０ｗｔ％未満、
Ｐ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｓ：０．０１〜０．２
０ｗｔ％、Ｖ：０．０８〜０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．０
０２０〜０．００５０ｗｔ％未満、残部：Ｆｅおよび不
可避不純物であり、かつ、図１に示すように、内部組織
がフェライト組織Ｆとパーライト組織Ｐとで形成される
フェライト・パーライト組織からなるものである。

【００５０】尚、被削性を向上すべく、本発明の機械構
造用鋼中に、添加量が０．４ｗｔ％以下のＰｂ、Ｂｉ、
Ｓｅ、０．０５０ｗｔ％以下のＴｅ、０．００３０ｗｔ
％以下のＣａの中から選択される少なくとも１種を、必
要に応じて適宜添加してもよいことは言うまでもない。

【００５１】本発明の機械構造用鋼は、含有Ｃ量を０．
４５〜０．６０ｗｔ％と高炭素鋼と比べて少なくしてい
るため、内部組織がフェライト・パーライト組織となっ
ている。このため、図１（ａ）、（ｂ）に示したよう
に、劈開面ｆの劈開段Ｓは初析フェライトとなり、これ
によって、劈開段Ｓ部がバリ状になることがないと共
に、劈開破面（分割面）も強固に噛合うことがなく、手
作業により劈開破面を分割することが可能となる。

【００５２】また、疲労強度を向上すべく結晶粒の微細
化を行い、結晶粒微細化のためにＮおよび窒化物生成元
素（Ｖ、Ｔｉなど）を微量含有させることで、高炭素鋼
と比べて結晶粒を微細にしているものである。

【００５３】ここで、劈開破面同士の突き合わせ部（劈
開段Ｓ部）は、低硬度である方が劈開破面同士の着脱が
良好であるが、結晶粒径があまり微細であると単位面積
当たりの噛合い部分が多くなり、逆に着脱性を阻害す
る。このため、疲労強度と着脱性のバランスを考慮し、
含有Ｎ量を０．００２０〜０．００５０ｗｔ％未満にコ
ントロールして結晶粒度を制御する。

【００５４】含有Ｎ量をコントロールし、窒化物の析出
を抑制することで、鍛造加熱時にオーステナイト結晶粒
が粗大化し、延性を低下させることができる。

【００５５】含有Ｎ量と疲労強度及び着脱性との関係を
図２に示す。ここで、図中の横軸は含有Ｎ量を示し、縦
軸は疲労強度及び着脱性を示している。

【００５６】図２に示すように、本発明の機械構造用鋼
は、含有Ｎ量を０．００２０〜０．００５０ｗｔ％にコ
ントロールしているため、疲労強度と着脱性とのバラン
スが良好である。

【００５７】尚、本発明の機械構造用鋼は、フェライト
・パーライト組織であることを限定しているが、本発明
の機械構造用鋼を工業的製鋼法で溶製・鋳造すると共
に、通常の熱間圧延を施して棒鋼に形成した場合、およ
び更に熱間鍛造を施して自動車用部品に形成した後、空
冷あるいはファン強制空冷した場合において、鋼の組織
はフェライト・パーライト組織となるため、特別な鋼素
材の製造方法や鍛造方法を用いる必要はない。

【００５８】

【実施例】化学組成がそれぞれ異なる３９種類の鋼を、
真空溶解炉でそれぞれ１５０ｋｇ溶製した後、２０×６
０ｍｍ断面の板に鍛造成形し、その後、１，４７３Ｋに
加熱すると共に空冷し、実施例１〜２６および比較例１
〜１３の試験片を作製する。

【００５９】実施例１〜８の試験片は、化学組成がＣ、
Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｎからなるものであり、比較
例１の試験片は、化学組成がＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、
Ｃｒ、Ｖ、Ｎからなる従来の高炭素非調質鋼であり、比
較例２〜７の試験片は、化学組成の内のＣ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｎの少なくとも１つの含有量が規定範
囲外であるものである。

【００６０】また、実施例９〜１３の試験片は、化学組
成がＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、ＮとＡｌ及び／又は
Ｔｉとからなるものであり、比較例８〜１０の試験片
は、化学組成の内のＡｌまたはＴｉの含有量が規定範囲
外であるものである。

【００６１】さらに、実施例１４〜２６の試験片は、化
学組成がＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、ＮとＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ、Ａｌ、およびＴｉから選択される１種又は２
種以上とからなるものであり、比較例１１〜１３の試験
片は、化学組成の内のＣｒ、Ｍｏ、Ｎｂの少なくとも１
つの含有量が規定範囲外であるものである。

【００６２】実施例１〜２６および比較例１〜１３の試
験片の化学組成を、表１〜表３に示す。

【００６３】

【表１】

【００６４】

【表２】

【００６５】

【表３】

【００６６】表１〜表３に示した実施例１〜２６および
比較例１〜１３の試験片の鋼組織は、すべてフェライト
・パーライト組織であった。

【００６７】次に、これらの試験片から引張試験片（平
行部直径８ｍｍ）、小野式回転曲げ疲労試験片（平行部
直径８ｍｍ平滑試験片）を作製し、引張試験および疲労
試験を行い、また、直径９ｍｍの超硬ドリルを用いてＶ
Ｌ₁₀₀₀（１０００ｍｍを切削できる最大周速度）を求め
た。

【００６８】また、各試験片を直径４５ｍｍの棒鋼に鍛
造成形したものを素材とし、この棒鋼を高周波で１，５
２３Ｋに誘導加熱した後、鍛造成形すると共にファン冷
却して大型コンロッドを作製する。この大型コンロッド
の大端部に切削仕上げ加工およびボルト穴加工を施し、
その後、大端部内面の相対する２か所にノッチ加工を施
した後、油圧機械により破断分割を行う。破断分割後、
破断面を突き合わせると共に、２本の７Ｔ規格ボルトの
塑性域締めで再接合し、その後、ボルトを外すと共に、
キャップ部と本体部を剥離させる。

【００６９】この剥離の際に必要なモーメントを測定し
た。剥離モーメントが５０ｋｇｆ・ｃｍ（約４．９Ｎ・
ｍ）を越えると、手作業による分割は困難である。

【００７０】実施例１〜２６および比較例１〜１３のそ
れぞれにおける各試験結果を表４〜表６に示す。尚、コ
ンロッド破壊時の変形量（破壊面の絞り量）は、引張試
験の絞り値に比例するので、表４〜表６の絞り値は破壊
時の変形量の指標である。

【００７１】

【表４】

【００７２】

【表５】

【００７３】

【表６】

【００７４】表４〜表６に示すように、本発明の機械構
造用鋼である実施例１〜２６は、比較例１の高炭素非調
質鋼と比べて、降伏比、疲労限度比、被削性に優れ、か
つ、剥離力も小さい。

【００７５】これに対して、比較例２、３は、Ｍｎ及び
／又はＮの含有量が多いため、絞り値と剥離モーメント
が大きい。また、比較例４は、ＣおよびＳの含有量が少
ないと共に、ＭｎおよびＶの含有量が多いため、絞り値
と剥離モーメントが大きい（特に剥離モーメントが大き
い）。比較例５は、炭素の含有量が多いと共に、Ｖの含
有量が少ないため、降伏比および疲労限度比が小さい。
比較例６は、Ｓｉの含有量が少ないと共に、Ｍｎおよび
Ｎの含有量が多いため、絞り値と剥離モーメントが大き
い（特に剥離モーメントが大きい）。比較例７は、Ｓ
ｉ、Ｍｎ、およびＰの含有量が多いと共に、Ｖの含有量
が少ないため、疲労限度比が小さく、被削性（Ｖ
Ｌ₁₀₀₀）が悪く、かつ、剥離モーメントが大きい。

【００７６】また、比較例８〜１０は、Ａｌ及び／又は
Ｔｉを多量に含有しているため、いずれも被削性が良好
でない。

【００７７】さらに、比較例１１〜１３は、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｎｂの含有量がそれぞれ多いため、いずれも引張強
さが大きいと共に、被削性が悪い。

【００７８】次に、本発明の機械構造用鋼の被削性を更
に高めるべく、添加量が０．４ｗｔ％以下のＰｂ、Ｂ
ｉ、Ｓｅ、０．０５０ｗｔ％以下のＴｅ、０．００３０
ｗｔ％以下のＣａの中から選択される少なくとも１種を
添加する以外は実施例１〜２６と同様にして、実施例２
７〜３０の試験片を作製する。

【００７９】実施例２７〜３０の試験片の化学組成を表
７に示す。

【００８０】

【表７】

【００８１】次に、実施例２７〜３０の試験片について
も、実施例１〜２６の試験片と同様の各試験を行った。

【００８２】実施例２７〜３０における各試験結果を表
８に示す。

【００８３】

【表８】

【００８４】実施例２７〜３０の試験片は、表７に示し
たように、約０．０５ｗｔ％のＳと、その他の快削元素
が添加されているため、表８に示すように、比較的高い
引張強さを有しているものの、被削性が非常に良好であ
った。

【００８５】本発明の機械構造用鋼を用いてコンロッド
を製造する場合、軽量・低コストのコンロッドの製造が
可能となり、特に内燃機関において軽量、高出力、およ
び高品質化が可能となる。また、本発明の機械構造用鋼
を用いた破断分割機械部品は、コンロッドに限らず、同
様の構造（分割部）を有する部品、例えば、内燃機関の
シリンダーヘッド、シリンダーブロック、デフケージな
どの別体タイプの各種ベアリング支持台、および、軸物
の固定部品などにも適用することができる。

【００８６】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、機械構造
用鋼の各構成元素の含有量を最適にコントロールするこ
とで、十分な強度、降伏比、および疲労限度比を有する
と共に、破断時の変形量が極めて小さく、かつ、被削性
も良好であるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機械構造用鋼の組織の模式図である。

【図２】含有Ｎ量と疲労強度及び着脱性との関係を示す
図である。

【図３】切断によるコンロッドの分割方法の模式図であ
る。

【図４】破断によるコンロッドの分割方法の模式図であ
る。

【図５】含有Ｃ量と鍛造加熱温度との関係を示す図であ
る。

【図６】疲労回数と応力との関係を示す図である。

【図７】従来の高炭素鋼の組織の模式図である。

【図８】従来の高炭素鋼の劈開破面同士を合わせた模式
図である。

【符号の説明】

Ｆフェライト組織（フェライト・パーライト組織）Ｐパーライト組織（フェライト・パーライト組織）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋口哲朗北海道室蘭市仲町12番地新日本製鐵株式会社室蘭製鐵所内 (72)発明者大山修北海道室蘭市仲町12番地新日本製鐵株式会社室蘭製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学組成が、Ｃ：０．４５〜０．６０ｗｔ％、Ｓｉ：０．５０〜２．００ｗｔ％、Ｍｎ：０．１０〜０．３０ｗｔ％未満、Ｐ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｓ：０．０１〜０．２０ｗｔ％、Ｖ：０．０８〜０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．００２０〜０．００５０ｗｔ％未満、残部：Ｆｅおよび不可避不純物であり、内部組織がフェ
ライト・パーライト組織からなることを特徴とする機械
構造用鋼。
【請求項２】上記化学組成中に、０．００５〜０．０
５０ｗｔ％のＡｌ、及び／又は０．００５〜０．０５０
ｗｔ％のＴｉが含有されている請求項１記載の機械構造
用鋼。
【請求項３】上記化学組成中に、０．０５〜０．３０
ｗｔ％のＮｂ、０．１０〜０．５０ｗｔ％のＣｒ、０．
０５〜０．５０ｗｔ％のＭｏの内、いずれか１種又は２
種以上が含有されている請求項１又は請求項２記載の機
械構造用鋼。
【請求項４】化学組成が、Ｃ：０．４５〜０．６０ｗｔ％、Ｓｉ：０．５０〜２．００ｗｔ％、Ｍｎ：０．１０〜０．３０ｗｔ％未満、Ｐ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｓ：０．０１〜０．２０ｗｔ％、Ｖ：０．０８〜０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．００２０〜０．００５０ｗｔ％未満、残部：Ｆｅおよび不可避不純物であり、内部組織がフェ
ライト・パーライト組織である機械構造用鋼に、熱間圧
延加工若しくは熱間鍛造成形加工を施した後、破断分割
加工を施してなることを特徴とする機械構造用鋼を用い
た破断分割機械部品。