KR20170095217A - 스태빌라이저 - Google Patents

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KR20170095217A
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신이치로 구와슈카
유리카 오쿠다이라
아키라 탄게
히데키 오카다
켄 타카하시
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닛폰 하츠죠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 스태빌라이저는, 중실 구조의 금속봉을 이용하여 형성되고, 좌우 차륜의 변위를 억제하기 위한 스태빌라이저(1)이며, 차폭 방향으로 연장하여 설치되어 뒤틀림 변형하는 토션부(1A)의 직경이 10~32mm이며, C：0.15질량% 이상 0.39질량% 이하, Mn, B 및 Fe를 적어도 포함하는 화학 조성을 가짐과 함께, 그 금속 조직의 90% 이상에 마르텐사이트 조직을 가지고 있다.

Description

스태빌라이저{STABILIZER}
본 발명은 중실(中實: 속이 채워진) 구조의 스태빌라이저에 관한 것이다.
자동차 등의 차량에는 차륜의 상하의 편이에 의한 차체의 롤을 억제하는 차량용 스태빌라이저(스태빌라이저바 또는 안티롤바)가 구비되어 있다. 차량용 스태빌라이저는, 일반적으로, 차폭 방향으로 연장하는 토션부와 차량의 전후방향을 향해 휨성형된 좌우 한쌍의 아암부를 구비하고 있으며 약 "コ"자형의 봉체로 이루어진다. 차량에서 차량용 스태빌라이저는 각 아암부의 선단이 차륜의 현가장치에 각각 연결되고, 토션부가 차체 측에 고정된 부시에 삽통되는 것에 의해, 좌우 현가장치 사이에 현가된 상태로 지지된다.
운전 시에 차량이 코너링하거나 노면의 기복을 넘을 때 좌우 차륜의 상하에 의해 좌우의 현가장치에 스트로크 차이가 발생한다. 이때, 차량용 스태빌라이저의 각 아암부에는, 각 현가장치 간의 스트로크 차이에 기인하는 하중(변위)이 각각 입력되고, 각 아암부로부터의 하중(변위차이)에 의해 토션부가 뒤틀리고, 뒤틀림 변형을 복원하려고 하는 탄성력이 생긴다. 차량용 스태빌라이저는, 이 뒤틀림 변형을 복원하려고 하는 탄성력에 의해 좌우 차륜의 상하 변위차를 억제하고 차체의 롤 강성을 높여 차체의 롤을 억제한다.
차량용 스태빌라이저의 형태로서는, 중공 구조를 가지는 중공 스태빌라이저와, 중실 구조를 가지는 중실 스태빌라이저가 있다. 중공 스태빌라이저는, 차량의 경량화에 적절하고, 한편으로, 전봉강관이나 인발강관 등을 원자재로서 사용하기 때문에, 제조비용이 비교적 높은 특징을 가지고 있다. 이것에 대해서, 중실 스태빌라이저는, 기계적 강도가 뛰어나고, 제조비용도 저렴하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
종래, 차량용 스태빌라이저의 재료로서는, S48C(JIS 규격) 등의 탄소강, 인장강도 등 기계적 강도나 내피로성이 양호한 SUP9(JIS 규격), SUP9A(JIS 규격) 등의 스프링강이 일반적으로 채용되고 있다. 중실 스태빌라이저는, 이러한 재료의 열간 압연봉강 또는 냉간 인발봉강에 열간 휨가공 또는 냉간 휨가공을 실시하여 제품형상으로 부형하여, 휨가공이 실시된 피가공재에 열처리를 실시하여 제조하는 경우가 많다. 열처리로서는 담금질 처리와 재가열 처리가 행해지고 있고, 담금질 방법은 기름 담금질이 주류이다. 그리고, 열처리된 차량용 스태빌라이저의 반제품은, 통상, 쇼트피닝에 의한 표면 가공 처리나, 도장 처리 등의 마무리 처리를 거쳐 제품화되고 있다.
쇼트피닝은 소성변형 가공의 일종이며, 주로, 차량용 스태빌라이저의 표층에 압축 잔류 응력을 부여하기 위해서 행해지고 있다. 차량용 스태빌라이저의 표층에 압축 잔류 응력을 부여함으로써, 피로 강도가 향상하고, 내균열성이나 균열 전파성 등이 개선되기 때문에, 양호한 피로 내구성을 가지는 차량용 스태빌라이저를 얻을 수 있다. 또, 쇼트피닝을 실시하는 것에 의해, 차량용 스태빌라이저의 반제품의 표면을 평활화시킬 수 있기 때문에, 균열의 기점을 저감시키거나 도료의 밀착에 적절한 상태로 할 수도 있다.
이와 같이 차량용 스태빌라이저의 표층에 쇼트피닝을 실시하는 기술로서, 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 중량비로 C：0.45~0.70%, Si：1.20~2.50%, Mn：0.10~0.80%, Cr：0.10~0.80%를 함유하고, 더욱이, V：0.05~0.25%, Ni：0.10~0.80%, B：0.001~0.003%, Ti：0.01~0.05%의 어느 하나 이상을 함유한 강철을 소재로 하고, 소정의 형상으로 성형한 후, 통전 가열에 의해 25℃／초 이상의 속도로 900℃~1000℃의 범위 내로 가열한 후 급냉하여 담금질을 행하고, 경도 HRC45 이상이 되도록 재가열하는 고강도 스태빌라이저의 제조 방법에 있어서, 템퍼링한 후, 1단계 또는 2단계 이상의 쇼트피닝을 행하는 기술이 개시되어 있다(청구항 3 등 참조).
예를 들면, 제1단계의 쇼트피닝에서 지름 0.8mm 이상의 쇼트입자를 사용하고, 제2단계 이후의 쇼트피닝에서 제1단계의 쇼트피닝에서 사용한 쇼트입자의 지름 이하의 지름의 쇼트입자를 사용하는 것이다(제[0011]단락 등 참조).
최근, 전략적으로 생산 거점을 신설·이전하는 차량 공장의 근처에서 스태빌라이저의 제조를 하는 것에 대한 요구가 높다. 그리하여, 최근에는 컴팩트한 스태빌라이저의 제조 라인이 강하게 요구되고 있다.
특허 문헌 1:일본특허공개 2005－002365호 공보
차량용 스태빌라이저의 내균열 진전성을 향상시키는 관점으로부터는, 보다 깊은 분포를 가진 압축 잔류 응력이 부여되고 있는 것이 바람직한다. 그러나, 깊은 압축 잔류 응력을 부여하기 위해 대경(大徑)의 투사재를 사용한 쇼트피닝을 실시하는 경우에는, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 소경(小徑)의 투사재를 병용한 2단계 이상의 쇼트피닝을 실시하고, 차량용 스태빌라이저의 표면을 평활화시킬 필요가 있다. 때문에, 쇼트피닝 처리에 관한 공수나 처리시간의 제약으로부터, 충분히 깊은 분포의 압축 잔류 응력을 부여하는 것은 어려운 것이 현상이다.
또, 깊은 분포의 압축 잔류 응력은, 차량용 스태빌라이저의 표면에 가능한 한 균일하게 부여되는 것이 바람직하다. 부여하는 압축 잔류 응력에 편향이 있으면, 그러한 영역을 기점으로 한 균열이 발생할 가능성을 완전히 배제할 수 없기 때문이다. 그러나, 근년, 차량의 현가장치 주변의 구조는 복잡화 하고 있고, 이에 따라 차량용 스태빌라이저의 휨부 부근의 형상은 다양화가 진행되고 있다. 또, 토션부의 부시 장착 부위가 오목하게 가공되고, 투사재가 도달하기 어려운 협애한 영역이 발생하는 경우도 있다. 때문에, 차량용 스태빌라이저의 표층의 넓은 영역에 쇼트피닝에 의해, 깊은 분포의 압축 잔류 응력을 균일하게 부여하는 것은 어려워지고 있다.
더욱이, 종래의 장대한 템퍼링 로를 설치하지 않으면 안되는 것은, 새로운 제조 라인을 만드는데 있어서, 비용면에서도 장소면에서도 큰 부담이 되고 있다.
또, 기름 담금질 후의 폐유의 환경 부하도 적지 않기 때문에, 높은 폐기 경비를 필요로 하고 있고, 스태빌라이저의 생산 효율을 해치는 한 요인으로 되고 있다.
그리하여, 본 발명은 표층에 깊게 분포하는 압축 잔류 응력이 부여되어 피로 내구성이 향상하는 저비용의 스태빌라이저를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 제1의 본 발명의 스태빌라이저는, 중실 구조의 금속봉을 이용하여 형성되고, 좌우 차륜의 변위를 억제하기 위한 스태빌라이저로서, 차폭 방향으로 연장하여 설치되고, 뒤틀림 변형하는 토션부의 직경이 10~32mm이며, C：0.15질량% 이상 0.39질량% 이하, Mn, B 및 Fe를 적어도 포함하는 화학 조성을 가짐과 함께, 그 금속 조직의 90% 이상에 마르텐사이트 조직을 가지는 것을 특징으로 하고 있다.
제2의 본 발명의 스태빌라이저는, 중실 구조의 금속봉을 이용하여 형성되고, 좌우 차륜의 변위를 억제하기 위한 스태빌라이저로서, 차폭 방향으로 연장하여 설치되고, 뒤틀림 변형하는 토션부의 직경이 10~32mm이며, C：0.15질량% 이상 0.39질량% 이하, Mn, B 및 Fe를 적어도 포함하는 화학 조성을 가짐과 함께, 주상이 마르텐사이트인 금속 조직을 가지고, 담금질 후에 템퍼링 또는 쇼트피닝의 적어도 어느 하나가 실시되어 있지 않은 것을 특징으로 하고 있다.
제3의 본 발명의 스태빌라이저는, 중실 구조의 금속봉을 이용하여 형성되고, 좌우 차륜의 변위를 억제하기 위한 스태빌라이저로서, 차폭 방향으로 연장하여 설치되어 뒤틀림 변형하는 토션부의 직경이 10~32mm이며, C：0.15질량% 이상 0.39질량% 이하, Mn, B 및 Fe를 적어도 포함하는 화학 조성을 가짐과 함께, 주상이 마르텐사이트인 금속 조직을 가지고, 상기 스태빌라이저의 표면 부근에 압축 잔류 응력이 부여되어 있고, 상기 압축 잔류 응력이 인장 잔류 응력으로 변하는 교차점이 상기 표면으로부터 0.8mm보다 깊은 곳에 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 표층에 깊게 분포하는 압축 잔류 응력이 부여되어 피로 내구성이 향상하는 저비용의 스태빌라이저를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2A는 열응력에 의한 잔류 응력의 생성의 기서(機序)를 나타내는 개념도이며, 냉각에 따른 변형 과정을 나타내는 도이다.
도 2B는 열응력에 의한 잔류 응력의 생성의 기서를 나타내는 개념도이며, 소성변형 후의 잔류 응력을 나타내는 도이다.
도 3A는 변태 응력에 의한 잔류 응력의 생성의 기서를 나타내는 개념도이며, 마르텐사이트 변태에 따른 변형 과정을 나타내는 도이다.
도 3B는 변태 응력에 의한 잔류 응력의 생성의 기서를 나타내는 개념도이며, 소성변형 후의 잔류 응력을 나타내는 도이다.
도 4A는 본 발명의 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저의 단면도이며, 차량용 스태빌라이저의 토션부 또는 아암부의 횡단면도이다.
도 4B는 본 발명의 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저의 단면도이며, 차량용 스태빌라이저의 휨부 부근의 종단면도이다.
도 4C는 본 발명의 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저의 잔류 응력의 교차점을 나타내는 도이다.
도 5는 망간보론강(Manganese Boron Steel) 강재의 로크웰 경도와 충격값의 상관관계를 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 망간보론강 강재의 탄소량과 충격값의 상관관계를 나타내는 도이다.
도 8은 실시예에 따른 차량용 스태빌라이저의 S－N선도이다.
도 9A는 쇼트피닝을 실시하지 않고 제조한 실시예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력의 측정 결과를 나타내는 도이다.
도 9B는 쇼트피닝을 실시하지 않고 제조한 비교예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력의 측정 결과를 나타내는 도이다.
도 10A는 쇼트피닝을 실시하여 제조한 실시예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력의 측정 결과를 나타내는 도이다.
도 10B는 쇼트피닝을 실시하여 제조한 비교예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력의 측정 결과를 나타내는 도이다.
도 11A는 실시예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력과 강재의 탄소량과의 관계를 나타내는 도이다.
도 11B는 실시예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력과 강재의 지름과의 관계를 나타내는 도이다.
도 12는 내식성 시험의 결과를 나타내는 도이다.
도 13은 피로 균열의 진전성을 해석한 결과를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저에 대해 도을 이용하여 설명한다. 또한, 각 도에 있어서 공통하는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 나타내고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저의 일례를 나타내는 사시도이다.
실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저(1)는, 차폭 방향으로 연장하는 토션부(1a)와, 차량의 전후방향으로 연장하는 좌우 한쌍의 아암부(1b, 1b)를 구비하고 있다.
차량용 스태빌라이저(1)의 기체(基體)는 차폭 방향으로 연장하는 토션부(1a)의 양단에 대칭으로 위치하는 휨부(1c, 1c)에서 각각 굴곡되고, 좌우 한쌍의 아암부(1b, 1b)에 연결되는 대략 "コ"자 형상을 가지고 있다.
또한, 기체란 소정의 가공이 실시된 봉강으로 구성되는 차량용 스태빌라이저(1)의 본체 부분을 의미한다.
차량용 스태빌라이저(1)는, 토션부(1a)의 직경이 약 10mm ~ 약 32mm이며, 중실 구조의 막대 모양의 봉강재(금속봉)를 사용하여 형성되는 것이다.
각 아암부(1b, 1b)의 선단에는 장착부로 되는 평판 형상의 연결부(안구부)(1d, 1d)를 가지고 있다. 연결부(안구부)(1d, 1d)는, 단조나 프레스 등에 의해 장착공을 가지는 평판 형상으로 형성되고 있다.
아암부(1b, 1b) 선단의 각 연결부(1d, 1d)는 스태빌라이저 링크(2, 2)를 통해 도시하지 않은 차체에 고정되는 좌우 한쌍의 현가장치(3, 3)에 각각 연결되어 있다. 각 현가장치(3)의 차축부(3a)에는 도시하지 않은 차륜이 장착된다. 현가장치(3)는 압축 스프링, 오일 댐퍼를 가지고, 차륜로부터의 충격, 진동 등을 감쇠하여 차체에 완화시켜 전달하는 기능을 한다.
토션부(1a)는, 차체의 도시하지 않은 크로스 멤버 등에 고정되는 고무제의 부시(4)에 삽통되어, 좌우의 현가장치(3, 3) 사이에 현가된다.
이 구성에 의해, 좌우 차륜의 상하 이동에 의해 좌우의 현가장치(3, 3)에 스트로크 차이가 발생하면, 각 현가장치(3, 3)로부터 각 아암부(1b, 1b)에 변위에 의한 하중이 전달되어 토션부(1a)가 뒤틀림 변형한다. 그리고, 토션부(1a)에는, 상기 뒤틀림 변형을 복원하려는 탄성력이 생긴다. 차량용 스태빌라이저(1)는, 이 뒤틀림 변형에 저항하는 탄성력에 의해, 차체의 좌우의 기울기를 억제하여 롤 강성을 높여 차량의 주행을 안정화시킨다.
토션부(1a)와 아암부(1b, 1b)를 가지는 차량용 스태빌라이저(1)의 기체는, 강봉인 중실 구조를 가지고 있다.
차량용 스태빌라이저(1)의 기체는, 탄소(C)：0.15질량% 이상 0.39질량% 이하, 망간(Mn), 붕소(보론；B) 및 철(Fe)을 적어도 포함하는 화학 조성을 가지고 있고, 주상이 마르텐사이트인 금속 조직으로 형성되어 있다.
그러나, 인장 응력이 잔류하고 있을 때 균열 발생·진전을 촉진하고, 조기 파괴하기 쉬워진다. 이것에 대해서, 압축 잔류 응력이 있는 경우는, 균열 억제 효과에 의해 장기 수명화할 수 있다. 잔류 응력은 금속재료의 수명과 밀접한 관계가 있으며, 특히 반복 부하에 의해 균열이 서서히 진전하는 금속 피로에 있어서는 영향이 현저하다.
그리하여, 차량용 스태빌라이저(1)의 기체의 표층에는 적절한 압축 잔류 응력이 부여되고 있다. 즉, 차량용 스태빌라이저(1)에서는, 압축 응력으로부터 인장 응력으로 변하는 교차점이 기체의 표면으로부터 0.8mm보다 깊은 곳에 있다. 이 압축 잔류 응력은 쇼트피닝과 같은 소성변형 가공이 아니고, 탬퍼링하지 않고 열처리의 담금질에 의해 부여되는 것이라고 하는 특징이 있다.
차량용 스태빌라이저(1)에 있어서, 기체의 전체 영역에 걸쳐 표면으로부터 깊은 위치까지 분포하는 압축 잔류 응력은, 소정 조건의 담금질을 실시하는 것에 의해 부여할 수 있다. 구체적으로는, 차량용 스태빌라이저(1)의 제조 공정 중에 있어서, 열응력이 변태 응력보다 우위가 되는 소정 조건의 담금질을 기체의 원자재인 봉강재에 실시하는 것에 의해 부여할 수 있다. 강재의 담금질 시에는, 이하에 설명하는 바와 같이, 열응력에 의한 압축 잔류 응력과 변태 응력에 의한 인장 잔류 응력이 발생하고, 이러한 균형으로부터, 표면 잔류 응력이 소정의 분포를 나타내게 된다.
도 2A는 열응력에 의한 잔류 응력의 생성의 기서를 나타내는 개념도이며, 냉각에 따른 변형 과정을 나타내는 도이다. 도 2B는 열응력에 의한 잔류 응력의 생성의 기서를 나타내는 개념도이며, 소성변형 후의 잔류 응력을 나타내는 도이다. 도 2A, 도 2B에 있어서는, 강재의 표면 부근의 조직체적 변화가 모식적으로 나타내고 있다. 부호 110은, 강재의 표면 측에 존재하는 표면 조직, 부호 120은, 내부 측에 존재하는 내부 조직이다.
담금질에서 생성하는 열응력은, 냉각된 강재의 열수축이 강재의 깊이 방향의 냉각 속도차이에 의해 깊이 방향으로 시간 경과에 따라 변화하는 분포를 나타낸다. 통상, 담금질에서는, 강재의 내부측까지가 변태 온도 이상으로 가열되고, 도 2A의 상단에 나타내는 바와 같이, 표면 조직(110) 및 내부 조직(120)에서 응력이나 왜곡이 실질적으로는 인정될 수 없는 상태로 되어 있다. 이 상태로부터 강재가 냉각되어 담금질되면, 강재의 냉각은 시간 경과와 함께 표면 조직(110) 측으로부터 내부 조직(120)으로 진행하고, 표면측과 내부측 사이에 냉각 속도차이가 발생한다. 때문에, 도 2A의 중단에 나타내는 바와 같이, 표면 조직(110) 측은, 열전도가 늦는 내부 조직(120) 측보다 크게 열수축하고, 열전도가 늦는 내부 조직(120) 측은 표면 조직(110) 측의 수축 변형에 이끌려 소성변형하여 수축한다.
더욱이 시간이 경과하여 냉각이 진행하면, 도 2A의 하단에 나타내는 바와 같이, 표면 조직(110) 측에서는 금속 조직의 응고가 진정되어 치수 변화가 없어지는데 대해, 열전도가 늦는 내부 조직(120) 측에서는 여전히 냉각되어 열수축이 진행한다. 그리고, 열수축을 계속하는 내부 조직(120)은 표면 조직(110)을 수축 방향으로 구속하면서 소성변형의 수축을 끝낸다. 그 결과, 도 2B에 나타내는 바와 같이, 잔류 응력은, 표면 조직(110) 측이 내부 조직(120)에 의한 수축력을 받아 압축 잔류 응력이 우위가 되는 깊이 방향의 분포를 나타낸다. 한편, 내부 조직(120)은 표면 조직(110)으로부터 신장력을 받는 것으로부터, 인장 잔류 응력이 우위가 되는 깊이 방향의 분포를 나타낸다.
도 3A는 변태 응력에 의한 잔류 응력의 생성의 기서를 나타내는 개념도이며, 마르텐사이트 변태에 따른 변형 과정을 나타내는 도이다. 도 3B는 변태 응력에 의한 잔류 응력의 생성의 기서를 나타내는 개념도이며, 소성변형 후의 잔류 응력을 나타내는 도이다. 도 3A, 도 3B에 있어서는, 도 2A, 도 2B와 마찬가지로, 강재의 표면 부근의 조직체적 변화가 모식적으로 나타나고 있다. 부호 110은, 강재의 표면 측에 존재하는 표면 조직, 부호 120은 내부 측에 존재하는 내부 조직이다.
이것에 대해, 담금질에서 생성하는 금속 조직의 변태 응력은, 냉각된 강재의 마르텐사이트 변태에 의한 팽창이 강재의 깊이 방향의 냉각 속도차이에 의해 구속되어 팽창하고, 열응력과는 역방향의 분포를 나타낸다.
도 3A의 상단에 나타내는 표면 조직(110) 및 내부 조직(120)에서 응력이나 왜곡이 실질적으로는 인정되지 않는 상태로부터 강재가 담금질되면, 강재의 냉각은 표면 조직(110) 측으로부터 진행하고, 표면측과 내부측 사이에 냉각속도 차이가 발생한다. 때문에, 도 3A의 중단에 나타내는 바와 같이, 표면 조직(110) 측은, 열전도가 늦는 내부 조직(120) 측보다 먼저 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms)를 밑돌아, 마르텐사이트 변태에 따라 크게 팽창한다. 이것에 대해, 열전도가 늦는 내부 조직(120) 측은 표면 조직(110) 측에 끌려 인장되어 소성변형한다.
시간이 더 경과하여 냉각이 진행하면, 도 3A의 하단에 나타내는 바와 같이, 표면 조직(110) 측은, 열전도가 늦는 내부 조직(120) 측보다 먼저 마르텐사이트 변태 종료 온도(Mf)를 밑돌아 금속 조직의 체적 변화가 안정한다. 이것에 대해서, 열전도가 늦는 내부 조직(120) 측은 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms) 이상 마르텐사이트 변태 종료 온도(Mf) 이하의 온도역에서 여전히 마르텐사이트 변태에 따른 팽창이 발생한다. 그리고, 팽창을 계속하는 내부 조직(120)은 표면 조직(110)을 인장 방향으로 구속하면서 소성변형을 끝낸다. 그 결과, 도 3B에 나타내는 바와 같이, 생성하는 잔류 응력은 표면 조직(110)이 내부 조직(120)의 팽창에 인장되어, 표면 조직(110) 측 만큼 인장 잔류 응력이 우위가 된다. 한편, 내부 조직(120)은 표면 조직(110)으로부터 압축하는 힘을 받아 내부 조직(120) 측 만큼 압축 잔류 응력이 우위가 된다. 이상으로부터, 변태 응력은 열응력과는 역방향의 분포를 나타낸다.
차량용 스태빌라이저(1)에 있어서, 심(深)부까지 균일한 기계적 특성을 실현시키기 위해서는, 담금질 깊이를 충분히 깊게 하고, 횡단면의 중심부분까지 금속 조직의 주상(主相)을 마르텐사이트화시키는 것이 바람직하다. 때문에, 변태 응력을 저감할 여지는 적다. 따라서, 열응력을 변태 응력보다 우위로 하기 위해서는, 열응력의 생성에 적절한 냉각 속도가 빠른 담금질 조건을 선정하는 것이 바람직하다.
그리하여, 차량용 스태빌라이저(1)의 제조 시에는, 물과 동등 이상 또는 물에 가까운 열전달율을 가지는 매체에 의한 담금질을 실시하는 것으로 한다. 더욱이 차량용 스태빌라이저(1)의 기체(基體)로서는, 종래 이용되고 있는 스프링강과 비교하여 담금질성이 양호한 Mn, B를 포함하는 망간보론강(Mn－B강)을 채용한다. 강재의 담금질성이 나쁜 경우, 냉각 속도가 빠른 담금질을 실시하면, 왜곡이나 균열이 발생할 우려가 높아지기 때문이다.
차량용 스태빌라이저(1)의 기체는, 상세하게는, 강도와 인성이 요구되는 것으로부터 탄소량이 0.15질량% 이상 0.39질량% 이하의 저탄소량의 것으로 결정된다.
이상으로부터, 차량용 스태빌라이저(1)의 원자재는 망간보론강 중에서도 탄소량이 낮은 강종(鋼種)으로 구성되고, 탄소(C)：0.15질량% 이상 0.39질량% 이하, 망간(Mn), 붕소(붕소；B) 및 철(Fe)을 적어도 포함하는 화학 조성을 가지는 것으로 한다. 탄소량을 0.15질량% 이상 0.39질량% 이하의 저함유량의 범위로 하는 것에 의해 담금질한 채로 양호한 인성이 갖춰지고, 담금질 후의 시기분열(season cracking)이 저지되며 내식성에도 뛰어난 차량용 스태빌라이저(1)가 얻어진다. 후술하는 바와 같이, Mn는 바람직하게는 0.50% 이상 1.70% 이하, B(붕소, 보론)는 바람직하게는 0.0005% 이상 0.003% 이하이다.
차량용 스태빌라이저(1)의 기체는, 보다 바람직하게는 질량%로, C：0.15% 이상 0.39% 이하, Si：0.05% 이상 0.40% 이하, Mn：0.50% 이상 1.70% 이하, B：0.0005% 이상 0.003% 이하를 필수 원소로서 함유하고, P：0.040% 이하, S：0.040% 이하이고, 임의 첨가 원소로서 Ni, Cr, Cu, Mo, V, Ti, Nb, Al, N, Ca 및 Pb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종 이상의 원소를 각각 1.20% 이하의 범위로 함유할 수 있음과 함께, 잔부가 Fe와 불가피적 불순물로 이루어진다. 구체적으로는, Standard American Engineering 규격의 15B23 상당 강 또는 15B26 상당 강이 입수하기 쉽고, 바람직하다.
차량용 스태빌라이저(1)의 원자재로 되는 봉강재를 임의 첨가 원소를 함유 하지 않는 화학 조성으로 하면, 양호한 담금질성을 가지는 봉강재를 저렴한 재료비로 얻을 수 있기 때문에, 차량용 스태빌라이저(1)를 염가로 할 수 있다. 한편, 임의 첨가 원소를 함유하는 화학 조성으로 하면, 원소 종류에 따라 봉강재의 제반 특성을 개질하는 것이 가능해진다. 임의 첨가 원소를 함유하는 화학 조성에서는, 필수 원소와, 임의 첨가 원소와, 불가피적 불순물로서 자리매김되는 P 및 S에 대한 잔부가 Fe와 그 외의 불가피적 불순물로 차지할 수 있다.
＜차량용 스태빌라이저(1)가 함유하는 성분 원소＞
이하, 차량용 스태빌라이저(1)의 원자재로 되는 봉강재의 각 성분 원소에 대해 설명한다.
탄소(C)는 기계적 강도나 경도의 향상 등에 기여하는 성분이다. C를 0.15질량% 이상으로 함으로써, 양호한 기계적 강도나 딱딱함(경도)을 확보할 수 있고, 종래의 스프링강보다 뛰어난 담금질 경도로 하는 것이 가능해진다. 또한, 차량용 스태빌라이저(1)의 피로 강도는 경도에 거의 비례한다.
한편, C를 0.39질량% 이하로 하는 것에 의해, 담금질 후에 기계적 강도와 함께 소정의 인성을 확보하는 것이 가능해진다. 또, 변태 응력 등에 기인하는 담금질 균열이나 잔류 오스테이나이트에 기인하는 시기분열이 저지되어 탄화물의 석출에 의한 내식성의 저하를 억제할 수 있다. C의 함유량은 보다 바람직하게는 0.18질량% 이상 0.35질량% 이하, 보다 더 바람직하게는 0.20질량% 이상 0.26질량% 이하이다. 이것에 의해, 상술한 차량용 스태빌라이저(1)의 기계적 특성을 보다 높이는 것이 가능해진다.
규소(Si)는, 기계적 강도나 경도의 향상 등에 기여하는 성분이다. 또, 강재의 제강 시에 탈산의 목적으로 첨가되는 성분이기도 하다. Si를 0.05질량% 이상으로 함으로써, 양호한 기계적 강도나 경도 또는 내식성이나 처짐 내성을 확보할 수 있다. 한편으로, Si를 0.40질량% 이하로 함으로써, 인성이나 가공성의 저하를 억제할 수 있다. Si의 함유량은 바람직하게는 0.15질량% 이상 0.30질량% 이하이다.
망간(Mn)은 담금질성이나 기계적 강도의 향상 등에 기여하는 성분이다. 또, 강재의 제강 시에 탈산의 목적으로 첨가되는 성분이기도 하다. Mn를 0.50질량% 이상으로 함으로써, 양호한 기계적 강도와 함께 담금질성을 확보할 수 있다. 한편으로, Mn를 1.70질량% 이하로 함으로써 미세편석에 의한 인성이나 내식성의 저하나, 가공성의 저하를 억제할 수 있다. Mn의 함유량은 보다 바람직하게는 0.60질량% 이상 1.50질량% 이하, 보다 더 바람직하게는 0.80질량% 이상 1.50질량% 이하이다.
붕소(B；Boron：보론)는 담금질성이나 기계적 강도의 향상 등에 기여하는 성분이다. B를 0.0005질량% 이상 0.003질량% 이하로 함으로써 양호한 담금질성을 확보할 수 있다. 또, 입계강화에 의해 인성이나 내식성을 향상시킬 수 있다. 한편으로, B를 0.003질량%를 넘는 함유량으로 해도 담금질성의 향상의 효과는 포화하고, 기계적 성질은 악화되기 때문에 함유량의 상한을 제한한다.
인(P)은 강재의 제강 시부터 잔류하는 불가피적 불순물이다. P를 0.040질량% 이하로 함으로써, 편석에 의한 인성이나 내식성의 저하를 억제할 수 있다. P의 함유량은 보다 바람직하게는 0.030질량% 이하이다.
유황(S)은 강재의 제강 시부터 잔류하는 불가피적 불순물이다. S를 0.040질량% 이하로 함으로써, 편석이나 MnS계 개재물의 석출에 의한 인성이나 내식성의 저하를 억제할 수 있다. S의 함유량은 보다 바람직하게는 0.030질량% 이하이다.
니켈(Ni)은 내식성이나 담금질성의 향상 등에 기여하는 성분이다. Ni를 첨가함으로써 양호한 내식성이나 담금질성을 확보할 수 있고, 부식 열화나 담금질 균열의 저감을 도모할 수 있다. 한편으로, Ni를 과잉으로 함유시켜도, 담금질성의 향상의 효과는 포화하고, 재료비용도 증대하기 때문에, 0.30질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또는, 의도적으로 첨가하지 않는 조성으로 할 수도 있다.
크롬(Cr)은 강도나 내식성이나 담금질성의 향상 등에 기여하는 성분이다. Cr를 첨가함으로써 강도나 내식성이나 담금질성을 향상시킬 수 있다. 한편으로, Cr를 과잉으로 함유시키면, 탄화물의 편석에 의한 인성이나 내식성의 저하가 발생하거나 가공성이 저하하거나 재료비용도 증대하기 때문에, 1.20질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.60질량% 이하로 해도 좋고, 또는 의도적으로 첨가하지 않는 조성으로 할 수도 있다.
구리(Cu)는 담금질성이나 내식성의 향상 등에 기여하는 성분이다. Cu를 첨가함으로써 담금질성이나 내식성을 향상시킬 수 있다. 단, Cu를 과잉으로 함유시키면 열간에서의 표면 취화가 발생하는 경우가 있기 때문에, 0.30질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또는, 의도적으로 첨가하지 않는 조성으로 할 수도 있다.
몰리브덴(Mo)은 담금질성이나 인성이나 내식성의 향상 등에 기여하는 성분이다. Mo를 첨가함으로써 담금질성이나 인성이나 내식성을 향상시킬 수 있다. 단, Mo를 과잉으로 함유시키면, 재료비용이 증대하기 때문에, 0.08질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.02질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하며, 또는, 의도적으로 첨가하지 않는 조성으로 할 수도 있다.
바나듐(V)은 인성이나 경도의 향상 등에 기여함과 함께, 질소(N)와 결합하여 N에 의한 붕소(B)의 고정을 방지하는 성분이다. V를 첨가함으로써, 인성이나 경도를 향상시키거나, 붕소(B)에 의한 효과를 효과적으로 발현시킬 수 있다. 한편으로, V를 과잉으로 함유시키면, 탄질화물(carbonitride)의 석출에 의한 인성이나 내식성의 저하가 발생하고, 재료비용도 증대하기 때문에, 0.30질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또는, 의도적으로 첨가하지 않는 조성으로 할 수도 있다.
티타늄(Ti)은 강도나 내식성의 향상 등에 기여 함과 함께, 질소(N)와 결합하여 N에 의한 붕소(B)의 고정을 방지하는 성분이다. Ti를 첨가함으로써, 강도나 내식성을 향상시키거나 붕소(B)에 의한 효과를 효과적으로 발현시킬 수 있다. 한편으로, Ti를 과잉으로 함유시키면, 탄질화물의 석출에 의한 인성이나 내식성의 저하가 발생하는 경우가 있기 때문에, 0.05질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또는, 의도적으로 첨가하지 않는 조성으로 할 수도 있다.
니오븀(Nb)은 강도나 인성의 향상 등에 기여함과 함께, 질소(N)와 결합하여 N에 의한 붕소(B)의 고정을 방지하는 성분이다. Nb를 첨가함으로써, 결정립의 미소화에 의해 강도나 인성을 향상시키거나, 붕소(B)에 의한 효과를 효과적으로 발현시킬 수 있다. 한편으로, Nb를 과잉으로 함유시키면, 탄질화물의 석출에 의한 인성이나 내식성의 저하가 발생하는 경우가 있기 때문에, 0.06질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또는, 의도적으로 첨가하지 않는 조성으로 할 수도 있다.
알루미늄(Al)은 인성의 향상 등에 기여 함과 함께, 질소(N)와 결합하여 N에 의한 붕소(B)의 고정을 방지하는 성분이다. 또, 강재의 제강 시에 탈산의 목적으로 첨가되는 성분이기도 하다. Al를 첨가함으로써, 결정립의 미소화에 의해 강도나 인성을 향상시키거나 붕소(B)에 의한 효과를 효과적으로 발현시킬 수 있다. 한편으로, Al를 과잉으로 함유시키면, 질화물이나 산화물의 석출에 의한 인성이나 내식성의 저하가 발생하는 경우가 있기 때문에, 0.30질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또는, 의도적으로 첨가하지 않는 조성으로 할 수도 있다. 이 Al란, 가용성 Al(Soluble Al)를 의미한다.
질소(N)는 강재의 제강 시부터 잔류하는 불가피적 불순물이지만, 강도의 향상 등에 기여하는 성분이다. N를 소정 함유량의 범위로 함유시킴으로써, 질화물의 석출에 의한 인성이나 내식성의 저하를 피하면서 강도를 향상시킬 수 있다. N의 함유량은 0.02질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
칼슘(Ca)은 피삭성의 향상 등에 기여하는 성분이다. Ca를 첨가함으로써, 강재의 피삭성을 보다 향상시킬 수 있다. Al의 함유량은 0.40질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또는, 의도적으로 첨가하지 않는 조성으로 할 수도 있다.
납(Pb)은 피삭성의 향상 등에 기여하는 성분이다. Pb를 첨가함으로써, 강재의 피삭성을 보다 향상시킬 수 있다. Pb의 함유량은 0.40질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또는, 의도적으로 첨가하지 않는 조성으로 할 수도 있다.
＜차량용 스태빌라이저(1)의 금속 조직＞
차량용 스태빌라이저(1)는 이상의 화학 조성을 가지는 기체에 있어서, 주상이 마르텐사이트인 금속 조직을 가지고 있다. 보다 구체적으로는, 차량용 스태빌라이저(1)의 횡단면의 중심부분의 90% 이상이 마르텐사이트 조직을 가지고 있고, 기체는 금속 조직의 적어도 90% 이상에 마르텐사이트 조직을 가진다.
차량용 스태빌라이저(1)에서는, 저탄소량의 망간보론강 강재를 기체로 하고 있기 때문에, 담금질한 채의 마르텐사이트 조직에 있어서, 경도 외에 양호한 인성이 달성되고 있다.
차량용 스태빌라이저(1)는 단상의 마르텐사이트 조직으로 이루어지는 금속 조직을 가지는 것이 바람직하다. 망간보론강은 담금질성이 양호하기 때문에, 담금질에 적절한 냉각 속도를 선택하는 것에 의해, 차량용 스태빌라이저(1)를 거의 마르텐사이트 조직이 되도록 담금질하는 것도 가능하다. 즉, 차량용 스태빌라이저(1)의 품질을 재료의 선택, 담금질법 등의 제조 조건에 의해 제어할 수 있다.
차량용 스태빌라이저(1)의 금속 조직을 단상의 저탄소의 마르텐사이트 조직으로 하면 정적 강도, 내구 강도, 피로 특성 등을 향상시킬 수 있다. 또, 단상이기 때문에 금속 조직 중에 국부 전지가 형성되기 어려워져, 내식성의 향상을 도모할 수 있다.
도 4A는 본 발명의 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저의 단면도이며, 차량용 스태빌라이저의 토션부 또는 아암부의 횡단면도이다. 도 4B는 본 발명의 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저의 단면도이며, 차량용 스태빌라이저의 휨부 부근의 종단면도이다. 도 4C는 본 발명의 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저의 잔류 응력의 교차점을 나타내는 도이며, 횡축에 차량용 스태빌라이저의 표면으로부터의 깊이(치수) (D)를 나타내고, 종축에 차량용 스태빌라이저의 잔류 응력을 나타낸다. 또한, 도 4C는 차량용 스태빌라이저(1)의 잔류 응력의 교차점을 모식적으로 나타낸 것이며, 실제 차량용 스태빌라이저(1)의 실특성을 나타낸 것은 아니다.
또한, 도 4A 및 도 4B에 있어서는, 차량용 스태빌라이저(1)의 토션부(1a)나 아암부(1b)나 휨부(1c)의 기체(도장 도막을 제외하다)의 단면을 모식적으로 나타내고 있다.
차량용 스태빌라이저(1)는, 도 4A, 도 4B에 나타내는 바와 같이, 기체의 표면으로부터의 깊이(D)가 소정 거리까지의 영역에 압축 잔류 응력이 부여된다. 그리고, 압축 잔류 응력이 인장 잔류 응력으로 변하는 교차점은 기체의 표면으로부터 0.8mm보다 깊은 곳에 있다(실시예의 템퍼링 및 쇼트피닝을 실시하지 않는다(도 9A, 템퍼링 및 쇼트피닝을 실시한 비교예의 도 10B참조).
템퍼링 및 쇼트피닝을 실시한 비교예의 도 10B의 실험치에 의하면, 교차점은 기체의 표면으로부터 약 0.42mm의 곳에 있다. 비교예의 0.42mm라고 하는 것은, 부식 내구성에 관련되는 요인인 부식 피트 깊이가 큰 것으로 0.4mm가 되는 것과 관계한다.
부식 피트가 성장하여 깊어지고, 압축 잔류 응력이 없어져, 당김 잔류 응력의 영역에 도달하면, 피트바닥(pit bottom)을 기점으로 하여 파단이 발생한다.
때문에, 교차점을 깊게 하면서 압축 잔류 응력을 크게 하는 것이 부식 내구성을 늘리는 것에 직결한다.
이 부식 피트의 깊이는 우선 0.4mm로 상정되지만, 부품간의 불균형, 각종 환경조건, 운전 조건 등을 감안하여, 안전성을 고려하면, 본 실시형태와 같이 교차점이 0.8mm보다 깊은 곳에 있는 것이 바람직하다(실시예의 템퍼링 및 쇼트피닝을 실시하지 않는 도 9A참조).
또한, 교차점(cp)이란, 도 4C에 나타내는 바와 같이, 부여되고 있는 압축 잔류 응력이 인장 잔류 응력으로 변하는 깊이, 즉, 부여되고 있는 압축 잔류 응력이 0MPa으로 되는 깊이를 의미한다.
차량용 스태빌라이저(1)의 기체의 표면으로부터 0.8mm의 깊이까지의 압축 잔류 응력이 무부하 시에 150MPa 이상 가지고 있는 것이 바람직하다. 또, 기체의 표면으로부터 1.0mm의 깊이에 있어서의 압축 잔류 응력은 무부하 시에 150MPa 이상인 것이 더 바람직하다. 이러한 깊이를 가지는 압축 잔류 응력은 담금질에 있어서의 냉각 속도를 빠르게 하는 것에 의해 부여하는 것이 가능하다. 깊은 개소에 분포하는 큰 압축 잔류 응력을 부여하는 것에 의해, 표면의 분열(균열)의 진전이 억제되고, 차량용 스태빌라이저(1)의 피로 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.
또, 압축 잔류 응력은 담금질에 의해 부여되기 때문에, 차량용 스태빌라이저(1)의 기체의 표층의 전체 영역에 부여할 수 있고, 압축 잔류 응력의 분포의 균일성이 높다. 또한, 표층의 전체 영역이란, 기체의 전체 표면 상의 각 점으로부터 소정의 깊이까지의 영역(표층)의 전체를 의미한다.
이상과 같이, 본 실시형태(본원 발명)는 일정한 값 이상의 압축 잔류 응력이 부식 내구성에 관련되는 요인인 부식 피트의 깊이가 미치지 않은 일정한 깊이 이상으로 존재하는 것이 포인트이다.
차량용 스태빌라이저(1)는, 이전의 오스테나이트 결정립계의 결정립도에 대해 입도 번호(G)가 8을 넘도록 하는 것이 바람직하고, 9 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이전의 오스테나이트 결정립계의 결정립도를 이와 같이 미세화해 둠으로써, 인성을 해치지 않고 기계적 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 결정립도의 미세화는, 예를 들어, 담금질 온도를 저하시키거나 Mn나, 임의 첨가 원소의 함유량을 높이거나 하는 것에 의해 실현되는 것이 가능하다. 또한 이전의 오스테나이트 결정립계의 결정립도는, JIS G 0551의 규정에 준거해 측정할 수 있다. 입도 번호(G)는 담금질한 채로의 금속 조직의 현미경 관찰상에 따라 판정할 수 있으며, 바람직하게는 5~10 시야의 입도 번호의 평균치로서 구해진다.
차량용 스태빌라이저(1)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 로크웰(Rockwell) 경도(HRC)가 44.5를 넘고 55.5 이하의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. 도 5는 망간보론강 강재의 로크웰 경도와 충격값과의 상관관계를 나타내는 도이다. 도 5에 있어서 ▲는 종래의 스태빌라이저의 SUP9N의 데이터이고, ■는 본 실시형태의 일례의 스태빌라이저의 15B23(Standard American Engineering 규격)의 데이터이며, □는 본 실시형태의 일례의 스태빌라이저의 15B25(Standard American Engineering 규격)의 데이터이다.
로크웰 경도(HRC) 이러한 경도는, 탄소량이 0.15% 이상 0.39질량% 이하의 범위이면, 필요한 인성을 가지고 실현시키는 것이 가능하다. 차량용 스태빌라이저(1)의 일례의 것(도 5의 ■,□의 데이터 참조)은, 로크웰 경도 44.5를 넘고 55.5 이하의 범위의 경도에서도 종래의 스프링강 강재를 재료로 하고 동등한 경도로 조절한 스태빌라이저(도 5의 ▲의 데이터 참조)와 비교해, 양호한 인성(예를 들면, HRC44.5에서 실온의 샤르피 충격값이 30 J/cm2 이상)을 겸비하는 것으로 할 수 있다.
예를 들면, 도 5에 의하면, HRC44.5에서, 종래의 스프링강 강재 SUP9N(도 5의 ▲의 데이터 참조)는 샤르피 충격값이 대략 35 J/cm2에 대해 차량용 스태빌라이저(1)의 일례의 것(도 5의 15B23■, 15B25□의 데이터 참조)은, 샤르피 충격값이 대략 90 J/cm2 이상 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
＜차량용 스태빌라이저(1)의 제조 방법의 일례＞
다음에 본 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6에 나타내는 스태빌라이저의 제조 방법은, 가공 공정(S10)과, 가열 공정(S20)과, 성형 공정(S30)과, 담금질 공정(S40)과, 표면 가공 공정(S50)과, 전처리 공정(S60)과, 예비가열 공정(S70)과, 도장 공정(S80)과, 후가열 공정(S90)을 차례로 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 이 제조 방법에 있어서, 표면 가공 공정(S50) 및 예비가열 공정(S70)은 필수 공정이 아니며, 후술하는 바와 같이 실시를 생략하는 것도 가능하다.
차량용 스태빌라이저(1)의 재료로서는 상기 저탄소량의 망간보론강의 봉강재가 사용된다. 봉강재란 중실 구조의 막대 모양의 금속재이다.
봉강재로서는, 구체적으로는, 열간 압연 강재를 적용할 수 있다. 봉강재의 길이 및 지름은 원하는 제품 형상에 따라 적절한 치수로 하는 것이 가능하다. 단, 토션부(1a)의 직경은 약 10mm ~ 약 32mm의 범위로 하고 있다.
이 열간압연 강재는, 필요에 따라서, 열간 압연 후에 냉간압연이나 구상화 어닐링 등의 어닐링처리가 진행되어도 좋다. 또, 열간 압연 강재 대신에, 냉간압연 강재를 사용하는 것도 가능하다. 열간 압연을 실시하는 경우에는, 슬래브의 가열 온도는 1150℃ 이상 1350℃ 이하 정도가 바람직하고, 마무리 온도는 800℃ 이상 1000℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
마무리 온도를 800℃ 이상으로 하는 것에 의해, 성분 원소를 적절히 고용시킬 수 있고, 고용 붕소에 의한 담금질성의 향상의 효과를 효과적으로 얻을 수 있게 된다. 또, 마무리 온도를 1000℃ 이하로 하는 것에 의해, 오스테나이트 결정립의 조대화를 방지할 수 있고, 잔류 오스테이나이트에 의한 경도의 저하나 시기분열을 저지할 수 있다. 권취 온도는, 예를 들면, 400℃ 이상 650℃ 이하 등으로 할 수 있다.
가공 공정(S10)은 차량용 스태빌라이저(1)의 재료인 봉강재의 양단부에 가공을 하여 스태빌라이저 링크(2)(도 1 참조)에 연결되는 연결부(1d, 1d)를 형성하는 공정이다. 봉강재의 길이 및 지름은 원하는 제품 형상에 따라 적절한 치수로 하는 것이 가능하다. 또, 연결부(1d, 1d)의 형태나 형성 방법은, 특히 제한되는 것이 아니며, 예를 들면, 봉강재의 말단을 편평한 형상으로 단조하여 프레스 가공 등으로 천공 가공을 하는 것에 의해 연결부(1d, 1d)를 형성하는 것이 가능하다.
가열 공정(S20)은 열간 휨가공을 하기 위해 봉강재를 가열 처리하는 공정이다. 가열 방법으로서는, 가열로에 의한 가열, 통전 가열, 고주파 유도 가열 등 적절한 방법을 이용할 수 있지만, 고주파 유도 가열을 이용하는 것이 바람직하다. 고주파 유도 가열을 이용한 급속 가열에 의해 탈탄이나 탈붕소를 억제하면서 봉강재를 가열 처리할 수 있다.본 차량용 스태빌라이저(1)는 양호한 담금질성을 가지는 망간보론강 강재가 재료로서 채용되고 있기 때문에, 고주파 유도 가열을 이용한 급속 가열을 적용하는 것이 가능하다.
성형 공정(S30)은 가열 처리된 봉강재에 열간(온간) 휨가공을 하여 제품 형상으로 성형하는 공정이다. 즉, 봉강재에 휨가공을 하는 것에 의해, 봉강재에 토션부(1a) 및 아암부(1b)를 형성하고, 봉강재의 형상을 원하는 차량용 스태빌라이저(1)의 형상으로 한다. 또한, 휨가공은 원하는 제품 형상에 따라 복수의 휨부(1c)가 형성되도록 복수 개소에 실시하는 것이 가능하고, 다단 휨에 의해 토션부(1a) 및 아암부(1b)를 형성할 수도 있다.
담금질 공정(S40)은 휨가공이 실시된 봉강재에 물과 동등 이상 또는 물에 가까운 열전달율을 가지는 매체에 의한 담금질을 실시하는 공정이다. 즉, 휨가공이 실시된 봉강재를 오스테나이트화 후, 하부 임계냉각속도 이상으로 담금질을 실시하는 공정이다.
매체의 열전달율은 봉강재에 대한 정지한 물 내지 흐름을 가지는 물의 열전달율값에 대해서 ±10% 이내의 범위인 것이 바람직하다. 담금질 온도, 가열 속도 및 담금질 유지 시간은 적절한 범위에서 실시하는 것이 가능하다. 예를 들면, 담금질 온도는 850℃ 이상 1100℃ 이하 등으로 할 수 있다. 단, 담금질 온도는, 오스테나이트 결정립이 과도하게 조대화하거나 담금질 균열이 발생하는 것을 피하는 관점으로부터, 오스테나이트화 온도(AC3)＋100℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이러한 가열을 실시한 후, 냉각제를 이용해 봉강재의 냉각을 실시하고, 봉강재의 금속 조직을 마르텐사이트화시킴과 함께, 봉강재(기체)의 표면의 전체 영역에 걸쳐 압축 잔류 응력을 부여한다.
담금질 처리로서는, 구체적으로는, 물담금질, 수용액 담금질 또는 소금물 담금질을 실시하는 것이 바람직하다. 물담금질은 냉각제로서 물을 이용하는 담금질 처리이다. 수온은 0℃ 이상 100℃ 이하 정도, 바람직하게는 5℃ 이상 40℃ 이하의 온도 범위로 할 수 있다. 수용액 담금질(폴리머 담금질)은 냉각제로서 고분자를 첨가한 수용액을 이용하는 담금질 처리이다.
고분자로서는, 예를 들면, 폴리알킬렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈 등의 각종 고분자를 사용할 수 있다. 고분자 농도는 상기의 소정의 열전달율을 나타내는 한 특히 제한되는 것이 아니고, 고분자의 종류나 처리에 제공하는 봉강재의 담금질 목표 등에 따라 조절할 수 있다.
소금물 담금질은 냉각제로서 염화 나트륨 등의 염류를 첨가한 수용액을 사용하는 담금질 처리이다. 소금 농도는 상기 소정의 열전달율을 나타내는 한 특히 제한되는 것이 아니고, 처리에 제공하는 봉강재의 담금질의 정도에 따라 조절할 수 있다. 이러한 담금질 처리에 있어서 냉각제는 교반해도 좋고, 교반하지 않아도 좋다. 또, 이러한 담금질 처리를 구속 담금질, 분무 담금질, 분사 담금질 등의 형태로 해도 좋다.
본 실시형태에 따른 차량용 스태빌라이저(1)는, 이와 같이 하여 담금질이 실시된 봉강재(이하, 차량용 스태빌라이저(1)의 반제품이라고 함)를 템퍼링을 실시하지 않고, 표면 가공 공정(S50) 또는 전처리 공정(S60)에 제공할 수 있다. 저탄소의 망간보론강이 채용되고 있는 것에 의해 담금질한 채로 양호한 인성, 경도 등이 실현되기 때문이다.
표면 가공 공정(S50)은 담금질이 실시된 봉강재에 쇼트피닝을 실시하는 공정이다. 쇼트피닝은 온간 및 냉간에서 모두 실시할 수 있으며, 입경이나 투사 속도 등의 조건을 바꾸어 여러 차례 반복하여 실시해도 좋다. 쇼트피닝을 실시하는 것에 의해 봉강재의 표면에 압축 잔류 응력이 부가되고, 피로 강도나 내마모성의 향상과 함께, 시기분열이나 응력 부식 균열 등의 방지가 도모된다. 또한, 담금질이 실시된 봉강재는 쇼트피닝을 실시하지 않는 것으로 할 수도 있다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 담금질 공정(S40) 후에 표층에 압축 잔류 응력을 부여하기 위한 쇼트피닝 등의 소성변형 가공을 하지 않고, 전처리 공정(S60)을 실시하는 것도 가능하다.
전처리 공정(S60)은 봉강재에 도장 처리를 하기 위해서 표면 세정이나 표면 처리를 실시하는 공정이다. 구체적으로는, 봉강재의 표면에 유지분이나 이물질 등을 제거하는 제거 처리나 준비 처리 등의 각종 전처리를 실시하는 공정이다. 준비 처리로서는 예를 들면, 인산아연, 인산철 등의 피막을 형성할 수 있다.
제거 처리나 준비 처리 등의 각 처리 후에는, 봉강재를 수세하고, 수세 후에 후단의 각종 처리에 차례로 제공한다. 수세된 봉강재의 탈수 방법으로서는, 예를 들면, 탈수 롤러 등을 사용한 흡수 건조나, 블로우 건조, 또는 가열 건조나, 이러한 조합 등에 의한 적절한 방법을 이용하는 것이 가능하다. 이와 같이 하여 전처리된 봉강재는 도 2A, 도 2B에 나타내는 바와 같이, 예비가열 공정(S70) 또는 도장 공정(S80)에 제공할 수 있다.
예비가열 공정(S70)은 봉강재에 예비가열을 실시하는 공정이다. 도장되는 봉강재에 미리 예비가열을 실시하는 것에 의해, 후가열에 의한 도료의 소성시간을 단축시킬 수 있고, 도장 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 도료의 온도 상승이 표면 측에 치우치지 않게 하는 것이 가능하기 때문에, 도막의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 가열 방법으로서는, 가열로에 의한 가열, 통전 가열, 고주파 유도 가열 등 적절한 방법을 이용할 수 있지만, 가열 속도가 빠르고 설비가 간단하고 쉬운 점에서 통전 가열에 의하는 것이 바람직하다. 예비가열 온도는, 예를 들면, 도료의 도포가 가능한 180℃ 이상 200℃ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이러한 온도의 예비가열이면 경도가 손상되지 않고, 저온 어닐링에 의한 효과를 얻는 것이 가능하고, 또, 저온 어닐링 후에 도료의 도포 온도에 재냉각하는 처리도 불필요하게 할 수 있다. 또한 전처리 공정(S60)에 있어서 가열 건조에 의한 탈수를 실시하는 경우에는, 가열 건조 후의 잔여열을 도료의 도포에 이용할 수도 있다. 때문에, 탈수에 있어서의 가열 건조 온도가 충분히 높은 경우에는, 전처리 공정(S60) 후에, 예비가열 공정(S70)을 실시하지 않고, 도장 공정(S80)을 실시하는 것도 가능하다.
도장 공정(S80)은 봉강재에 도료로 도장하는 공정이다. 도료로서는, 분체 도료가 바람직하게 사용되고, 예를 들면, 에폭시 수지제의 분체 도료를 적합하게 사용할 수 있다. 도장 방법으로서는, 예를 들면, 봉강재의 표면에 두께 50μm이상 정도의 도막이 형성되도록 도료의 분사를 실시하는 방법이나, 도료에의 침지를 실시하는 방법을 사용할 수 있다.
후가열 공정(S90)은 도장된 도료를 가열하여 인화는 공정이다. 가열 방법으로서는 가열로에 의한 가열이 바람직하다. 후가열 온도는, 예를 들면, 180℃ 이상 200℃ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 180℃에서 5분간 후가열, 내지는 200℃에서 5분간 후가열을 도료가 도장된 봉강재에 실시하는 것이 허용된다. 이러한 가열 조건이면, 차량용 스태빌라이저(1)의 반제품에 대해 가열에 의한 강도나 경도의 저하가 발생하는 것을 피할 수 있기 때문이다. 또한, 이러한 예비가열 공정(S70), 도장 공정(S80) 및 후가열 공정(S90) 대신에, 도장 처리로서 전착도장, 용제도장 등을 실시해도 좋다.
이상 설명한 공정을 통해 차량용 스태빌라이저(1)를 제조할 수 있다.
이러한 제조 방법에서는, 담금질 후에 템퍼링을 실시하지 않기 때문에, 제조 라인 상에 거대한 템퍼링 로를 설치할 필요가 없고, 컴팩트한 생산 라인으로 차량용 스태빌라이저(1)를 생산성 높게 제조할 수 있다. 때문에, 차량용 스태빌라이저의 제조에 관련되는 설비 규모를 축소시키거나 템퍼링 처리에 관련되는 공정수, 또는 템퍼링 가열에 따르는 가열 경비 등의 조업 경비를 저감시키는 것이 가능해진다.
따라서, 차량용 스태빌라이저(1)의 생산 라인의 비용을 크게 저감할 수 있고, 차량용 스태빌라이저(1)의 생산 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
또, 차량용 스태빌라이저(1)의 생산 라인의 구축이 용이화된다. 예를 들면 차량 메이커의 생산 장소 근처에 차량용 스태빌라이저(1)의 생산 라인을 용이하게 구축할 수 있다.
또, 종래의 일반적인 차량용 스태빌라이저의 제조에서 실시되고 있는 기름 담금질 대신에, 물담금질, 수용액 담금질 또는 소금물 담금질 등의, 물과 동등 이상 또는 물에 가까운 열전달율을 가지는 매체에 의한 담금질이 채용되고 있기 때문에, 광유 등 유성 냉각제의 관리 보안이나 폐기 경비가 불필요해져 차량용 스태빌라이저(1)의 효율적인 생산이 가능하게 된다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위는 이것으로 한정되는 것은 아니다.
우선, 다음의 표 1에 나타내는 화학 성분 조성을 가지는 강재(공시재 1 ~ 공시재 9)에 대해, 경도 및 탄소량과 충격값의 상관관계를 평가했다. 또한, 공시재 1 ~ 공시재 8은 망간보론강 강재이며, 공시재 9는 종래의 스프링강 강재(SUP9A("SUP9N"))이다.
C Si Mn Cr P S Cu Ni Mo B
공시재1 0.20 0.19 0.94 0.35 0.016 0.007 0.16 0.06 - 0.0019
공시재2 0.24 0.19 0.88 0.24 0.014 0.011 0.08 0.05 0.010 0.0023
공시재3 0.25 0.20 0.90 0.24 0.014 0.014 0.12 0.07 0.010 0.0021
공시재4 0.25 0.30 1.33 0.13 0.022 0.003 0.21 0.07 0.018 0.0013
공시재5 0.28 0.19 0.87 0.014 0.014 0.013 0.14 0.07 0.010 0.0019
공시재6 0.31 0.05 0.95 0.41 0.007 0.004 0.06 0.04 - 0.0018
공시재7 0.35 0.20 0.96 0.17 0.013 0.024 0.17 0.05 - 0.0022
공시재8 0.39 0.20 0.81 0.13 0.022 0.006 0.20 0.05 - 0.0020
공시재9 0.57 0.20 0.88 0.87 0.013 0.015 0.08 0.06 - -
충격시험에서는 각 공시재로부터 채취한 JIS3호편(U노치 2mm 깊이)을 사용하여 충격값 uE20(J/cm2)을 구했다. 또한 공시재는, 표 1에 나타내는 각 조성의 강철을 용제(溶製)하여 강괴로 하고, 사각 빌렛에 용접하여 열간 압연재를 얻은 후, 이 열간압연재로부터 채취한 봉강재에 대해 물담금질을 실시한 것을 시험편의 채취에 사용했다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 종래의 스프링강 강재인 공시재 9에서는, 차량용 스태빌라이저에 있어서의 실용상의 경도 상한(HRC44.5)에서 충격값이 약 30 J/cm2에 머물고 있다(도에서 점선으로 표시된다). 이것에 대해서, 망간보론강 강재인 공시재 1 ~ 공시재 8에서는, HRC44.5 이상 56 이하의 범위에서, 공시재 9의 차량용 스태빌라이저에 있어서의 실용상의 경도 상한(HRC44.5) ~ HRC56에서 충격값이 약 30 J/cm2를 웃돌고 있고, 기계적 강도와 인성을 양립할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 7은 망간보론강 강재의 탄소량과 충격값의 상관관계를 나타내는 도이다.
또, 도 7에 나타내는 바와 같이, 망간보론강 강재에 있어서의 충격값은, 각 공시재의 탄소량(질량%)에 대해서 부의 상관관계를 나타내고 있고, 인성이 주로 탄소량에 의존하고 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 망간보론강 강재인 공시재 1 ~ 공시재 8의 충격값은 공시재 9에서 인정된 충격값(30 J/cm2)의 값을 탄소량이 0.39질량% 이하의 범위에서 웃돌고 있다(도에서 점선으로 나타낸다). 따라서, 차량용 스태빌라이저의 재료로서는, 탄소량이 0.39질량% 이하의 망간보론강이 적합하다고 인정된다.
다음에, 실시예 1－1 ~ 실시예 1－3에 따른 차량용 스태빌라이저를 제조하고, 내구성에 대해 평가를 실시했다. 또, 대조로서 비교예 1에 따른 차량용 스태빌라이저를 제조하고 동시에 평가를 실시했다.
［실시예 1－1］
실시예 1－1에 따른 차량용 스태빌라이저는, 표 1에 나타내는 공시재 1을 재료로 하고, 냉간 휨가공을 하는 성형 공정(S30)과, 물담금질을 실시하는 담금질 공정(S40)을 거쳐, 템퍼링을 실시하지 않고 제조했다. 또한, 차량용 스태빌라이저의 지름은 23mm로 했다.
［실시예 1－2］
실시예 1－2에 따른 차량용 스태빌라이저는, 재료를 표 1에 나타내는 공시재 4로 대신한 점을 제외하고, 실시예 1－1과 동일하게 제조했다.
［실시예 1－3］
실시예 1－3에 따른 차량용 스태빌라이저는, 성형 공정(S30)을 열간 휨가공으로 대신한 점을 제외하고, 실시예 1－1과 동일하게 제조했다.
［비교예 1］
비교예 1에 따른 차량용 스태빌라이저는, 표 1에 나타내는 공시재 9를 재료로 하고, 기름 담금질 후에 템퍼링을 실시하여 제조했다. 또한 차량용 스태빌라이저의 지름은 23mm로 했다.
그리고, 제조한 각 차량용 스태빌라이저에 대해 내구 시험을 실시했다. 내구 시험에서는, 차량용 스태빌라이저의 양단을 고정하고, 소정의 반복 응력을 부하하여 양진(兩振) 피로 한도(피로 강도)를 구했다.
도 8은 실시예에 따른 차량용 스태빌라이저의 S－N선도이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 실시예 1－1 ~ 실시예 1－3에 따른 차량용 스태빌라이저에서는 실선으로 표시되는 비교예 1에 따른 차량용 스태빌라이저와 비교해 모두 내구성이 향상하고 있는 것을 알 수 있다. 또, 실시예 1－1에 따른 차량용 스태빌라이저(◆)와 실시예 1－3에 따른 차량용 스태빌라이저(◇)에서는 피로 한도가 동등하고, 열간 휨성형 및 냉간 휨성형을 모두 채용할 수 있는 것을 인정할 수 있다.
다음에 실시예 2－1 ~ 실시예 2－4에 따른 차량용 스태빌라이저를 제조하고, 표면 잔류 응력에 대해 평가를 실시했다. 또, 비교 대조를 위해, 비교예 2－1 ~ 비교예 2－2에 따른 차량용 스태빌라이저를 제조하고, 아울러 평가를 실시했다.
［실시예 2－1］
실시예 2－1에 따른 차량용 스태빌라이저는 표 1에 나타내는 공시재 1을 재료로 하고, 성형 공정(S30)과, 물담금질을 실시하는 담금질 공정(S40)을 거쳐, 쇼트피닝(표면 가공 공정(S50))을 실시하지 않고 제조했다.
［실시예 2－2］
실시예 2－2에 따른 차량용 스태빌라이저는 재료를 표 1에 나타내는 공시재 4로 대신한 점을 제외하고, 실시예 2－1과 동일하게 제조했다.
［실시예 2－3］
실시예 2－3에 따른 차량용 스태빌라이저는 표 1에 나타내는 공시재 1을 재료로 하고, 성형 공정(S30)과, 물담금질을 실시하는 담금질 공정(S40)과, 쇼트피닝을 실시하는 표면 가공 공정(S50)을 거쳐 제조했다.
［실시예 2－4］
실시예 2－4에 따른 차량용 스태빌라이저는 재료를 표 1에 나타내는 공시재 4로 대신한 점을 제외하고, 실시예 2－3과 동일하게 제조했다.
［비교예 2－1］
비교예 2－1에 따른 차량용 스태빌라이저는 표 1에 나타내는 공시재 9를 재료로 하고, 기름 담금질 후에 템퍼링 및 쇼트피닝을 실시하지 않고 제조했다.
［비교예 2－2］
비교예 2－2에 따른 차량용 스태빌라이저는 표 1에 나타내는 공시재 9를 재료로 하고, 기름 담금질 후에 템퍼링과 쇼트피닝을 실시하여 제조했다.
＜압축 잔류 응력＞
도 9A는 쇼트피닝을 실시하지 않고 제조한 실시예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력의 측정 결과를 나타내는 도이다. 도 9B는 쇼트피닝을 실시하지 않고 제조한 비교예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력의 측정 결과를 나타내는 도이다.
도 10A는 쇼트피닝을 실시하여 제조한 실시예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력의 측정 결과를 나타내는 도이다. 도 10B는 쇼트피닝을 실시하여 제조한 비교예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력의 측정 결과를 나타내는 도이다.
도 9A, 도 9B 및 도 10A, 도 10B에 있어서, 종축은, 잔류 응력(MPa)을 나타낸다. (－) 측이 (압축) 잔류 응력, (＋) 측이 (인장) 잔류 응력이다. 도 9A에 나타내는 바와 같이, 실시예 2－1 및 실시예 2－2에서는, 비교예의 도 9B에 비해, 템퍼링과 쇼트피닝을 실시하지 않음에도 불구하고, 표면으로부터 깊은 분포에서 압축 잔류 응력이 생성하고 있는 것을 알 수 있다. 상세하게는, 압축 잔류 응력이 인장 잔류 응력으로 변하는 교차점이 표면으로부터 적어도 0.8mm 이상의 깊이에 있다. 그리고, 표면으로부터 0.8mm의 깊이까지 150MPa 이상의 압축 잔류 응력(무부하 시에 있어서의 압축 잔류 응력)이 인정된다.
한편, 실시예 2－1, 2－2에서는, 비교예의 도 9B의(압축) 잔류 응력이 0인 표면으로부터 0.42mm의 깊이에 있어서의 압축 잔류 응력(무부하 시에 있어서의 압축 잔류 응력)이 200MPa 이상, 표면으로부터 1.0mm의 깊이에 있어서의 압축 잔류 응력(무부하 시에 있어서의 압축 잔류 응력)이 150MPa 이상에 각각 달하고 있다.
또, 잔류 응력이 비교적 커지고 있고, 냉각 속도가 빠른 담금질만 실시하면, 도 10B의 비교예의 쇼트피닝을 실시한 차량용 스태빌라이저의 표면 잔류 응력을 참조하여, 쇼트피닝의 실시를 생략했어도 유효한 압축 잔류 응력을 부여할 수 있는 것을 알 수 있다. 상세하게는, 실시예의 도 9A를 참조하면, 비교예의 도 10B의(압축) 잔류 응력이 0이 되는 표면으로부터 0.42mm의 깊이에 있어서의 압축 잔류 응력(무부하 시에 있어서의 압축 잔류 응력)이 200MPa 이상 있다.
또, 표면으로부터 0.8mm의 깊이까지의 압축 잔류 응력이 150MPa 이상 있다. 또, 표면으로부터 1.0mm의 깊이에 있어서의 압축 잔류 응력(무부하 시에 있어서의 압축 잔류 응력)이 150MPa 이상에 각각 달하고 있다. 이것에 대해서, 비교예 2－1(도 9B참조)에서는, 인장 잔류 응력이 분포하고 있고, 기름 담금질에서는, 열응력에 의한 표면 잔류 응력의 생성이 우위가 되기 어려울 것으로 인정된다.
한편, 도 10A, 도 10B에 나타내는 바와 같이, 쇼트피닝을 실시한 실시예 2－3 및 실시예 2－4(도 10A참조)에서는 실시예 2－1 및 실시예 2－2(도 9A참조)와 비교해 표면측의 압축 잔류 응력이 더 증강되고 있는 것을 알 수 있다. 이것에 대해, 비교예 2－2(도 10B참조)에서는 기름 담금질 및 쇼트피닝이 실시되는 것에 의해, 표면 측의 압축 잔류 응력이 증강되고 있는 것은 인정되지만, 압축 잔류 응력의 분포는 표면 측(도 10B에 나타내는 표면으로부터 0.42mm이하)에 머물고 있다. 때문에, 비교예의 차량용 스태빌라이저에서는 성장한 부식 피트의 저부 부근을 기점으로 한 균열이 전파하기 쉽고, 충분한 피로 강도나 내식성을 얻을 수 없을 가능성이 있다.
상술한 바와 같이, 부식 내구성에 관련되는 요인인 부식 피트 깊이가, 큰 것에서 0.4mm가 되는 경우가 있고, 비교예 2－2의 쇼트피닝을 실시한 차량용 스태빌라이저에서도, 피로 강도나 내식성이 불충분해질 우려가 있다(도 10B참조).
＜표면 잔류 응력과 망간보론강 강재의 탄소량 및 지름＞
다음에, 표면 잔류 응력과 망간보론강 강재의 탄소량 및 지름과의 상관관계의 해석을 실시했다.
망간보론강 강재의 표면 잔류 응력은, 탄소량이 서로 다른 공시재 1, 2, 6, 7, 8을 재료로서 각각 사용하고, 성형 공정(S30)과, 물담금질을 실시하는 담금질 공정(S40)을 거쳐, 템퍼링을 실시하지 않고 제조한 차량용 스태빌라이저 반제품에 대해 계측했다. 또한, 각 반제품의 지름은 21mm ~ 25mm의 범위로 했다. 또, 표면 잔류 응력과 지름의 상관관계는, 각 지름(직경)에서 발생할 수 있는 표면 잔류 응력을 물담금질을 실시하여 제조한 경우(수냉)와, 기름 담금질을 실시하여 제조한 경우(유랭)에 대해서 시뮬레이션에 의해 추정했다.
도 11A는 실시예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력과 강재의 탄소량과의 관계를 나타내는 도이다. 도 11B는 실시예에 따른 차량용 스태빌라이저에 있어서의 표면 잔류 응력과 강재의 지름의 관계를 나타내는 도이다.
도 11A에 나타내는 바와 같이, 물담금질을 실시하는 것에 의해 표면에 부여되는 압축 잔류 응력은 탄소량이 낮을 수록 크고, 탄소량이 많을 수록 저하하는 것을 알 수 있다. 따라서, 탄소량이 낮은 망간보론강 강재를 사용하여 차량용 스태빌라이저를 제조하는 경우에는, 쇼트피닝의 실시를 생략해도, 높은 피로 강도나 내식성을 가지는 차량용 스태빌라이저를 제조할 수 있다고 말할 수 있다. 또, 도 11B에 나타내는 바와 같이, 기름 담금질에서는 인장 잔류 응력이 생성되는데 대해, 물담금질에서는 압축 잔류 응력이 생성되고 있고, 그 응력값은 지름 20mm~30mm의 범위에 있어서는 충분한 크기(300MPa 정도 이상)에 달하는 것을 확인할 수 있다.
＜차량용 스태빌라이저(1)의 내식성＞
다음에, 저탄소량의 망간보론강 강재를 재료로 하고, 물담금질을 실시하여 제조되는 차량용 스태빌라이저의 내식성을 평가했다.
내식성 시험의 시료로서는, 공시재 1을 재료로서 사용하고, 성형 공정(S30)과, 물담금질을 실시하는 담금질 공정(S40)을 거쳐 템퍼링을 실시하지 않고 제조한 차량용 스태빌라이저 반제품(시료 1－1)을 제공했다. 또, 대조로서 종래의 스프링강 강재인 공시재 9를 재료로 하고, 기름 담금질을 실시한 후, 템퍼링을 실시한 차량용 스태빌라이저 반제품(시료 1－2)을 제공했다. 또한 지름은 모두 14mm로 했다.
내식성 시험은 사이클 시험(CCTI)으로 하고, 직경 10mm×길이 50mm의 범위를 피부식면으로서 남겨 마스킹한 각 시료를 사용하여, 35℃에서 4시간의 소금물 분무(NaCl 농도 5%), 60℃에서 2시간의 건조 처리, 50℃ 및 95%RH에서 2시간의 습윤 처리로 이루어지는 사이클을 반복하여 부식 감량의 측정을 실시했다. 또한 부식 감량은 시험전 중량과 시험 후 중량의 차 만큼 피부식면의 면적에서 제산하여 구했다.
도 12는 내식성 시험 결과를 나타내는 도이다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 저탄소량의 망간보론강 강재를 재료로 하고, 물담금질을 실시한 시료 1－2에서는, 종래의 스프링강 강재를 재료로 하며, 기름 담금질을 실시한 후, 템퍼링을 실시한 시료 1－2와 비교해, 내식성이 향상하고 있는 것을 알 수 있다. 시료 1－2에서는 템퍼링에 의해 트루스타이트 내지 소르바이트가 생성하고 있기 때문에, 저탄소량의 마르텐사이트 조직을 가지는 시료 1－1과 비교해 부식 속도가 증대하고 있는 것으로 인정된다.
＜차량용 스태빌라이저(1)의 피로균열＞
다음에, 저탄소량의 망간보론강 강재를 재료로 하고, 물담금질을 실시하여 제조되는 차량용 스태빌라이저의 피로균열의 진전성을 평가했다.
파괴 인성 시험의 시료로서는, 종래의 스프링강 강재인 공시재 9를 재료로 하고, 기름 담금질을 실시한 후, 템퍼링을 실시한 차량용 스태빌라이저의 반제품(시료 2－1)과 공시재 1을 재료로서 사용하여, 성형 공정(S30)과, 물담금질을 실시하는 담금질 공정(S40)을 거쳐, 템퍼링을 실시하지 않고 제조한 차량용 스태빌라이저의 반제품(시료 2－2)을 제공했다. 또한, 시료 2－1의 경도는 42.7(HRC), 시료 2－2의 경도는 45.8(HRC)으로 했다.
도 13은 피로균열의 진전성을 해석한 결과를 나타내는 도이다.
도 13에 있어서, 종축은 피로균열 전파 속도 da/dN(mm/cycle), 횡축은 응력 확대 계수 범위ΔK(kgf/mm3/2)를 나타낸다. ×의 플롯은 시료 2－1, ▲의 플롯은 시료 2－2, ◆의 플롯은 참고예 1(SUP7(HRC46.5)의 기보치),■의 플롯은 참고예 2(SUP7(HRC61.0)의 기보값)이다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 시료 2－2의 피로균열 전파 속도는 시료 2－1의 1/10~1/100 정도이며, 종래의 스프링강 강재인 참고예 1이나 참고예 2 등과 비교해도 인성이 양호한 것을 알 수 있다. 또, 파괴 인성값(Kc)을 구한 결과, 시료 2－2의 Kc는 시료 2－1의 약 1.6배에 달하고 있고, 피로 내구성도 양호하다고 인정되었다.
＜＜기타 실시형태＞＞
1. 상기 실시형태에서는, 물과 동등 이상 또는 물에 가까운 열전달율을 가지는 수성의 냉각제를 이용하는 경우를 예시하여 설명했지만, 담금질 대상을 급냉할 수 있고, 설명한 기계적 강도, 강인성 등의 소정의 성능이 차량용 스태빌라이저(1)에 얻어지면, 매체의 종류는 특히 제한되지 않는다. 예를 들면, 얼음, 유기용제, 열전달율이 큰 액체나 고체 등을 포함하는 물이나 기름이어도 좋다. 또한 매체란 액체, 고체를 포함하는 액체 등 그 상은 특히 한정되지 않는다.
2. 상기 실시형태에서는, 차량용 스태빌라이저(1)의 원자재로서 질량%로, C：0.15% 이상 0.39% 이하, Si：0.05% 이상 0.40% 이하, Mn：0.50% 이상 1.70% 이하, B：0.0005% 이상 0.003% 이하를 필수 원소로서 함유하고, P：0.040% 이하, S：0.040% 이하이며, 임의 첨가 원소로서 Ni, Cr, Cu, Mo, V, Ti, Nb, Al, N, Ca 및 Pb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종 이상의 원소를 각각 1.20% 이하의 범위로 함유할 수 있음과 동시에, 잔부가 Fe와 불가피적 불순물인 봉강재를 사용하는 경우를 예시하여 설명했지만, 차량용 스태빌라이저(1)에 설명한 기계적 강도, 강인성 등의 소정의 성능이 얻어지면, 차량용 스태빌라이저(1)의 원재로서 C：0.15질량% 이상 0.39질량% 이하, Mn, B 및 Fe를 적어도 포함하는 봉강재도 좋다. 또는, 질량%로, C：0.15% 이상 0.39% 이하, Mn：0.50% 이상 1.70% 이하, B：0.0005% 이상 0.003% 이하 및 Fe를 적어도 포함하는 봉강재를 이용해도 좋다.
3. 상기 실시형태에서 설명한 휨가공이 실시된 상기 봉강재를 오스테나이트화 후, 하부 임계냉각속도 이상에서 담금질을 실시하는 담금질은, 예를 들면 차가운 공기 등의 기체를 휨가공이 실시된 봉강재에 분사하는 것에 의해 냉각하여 실시해도 좋다.
4. 상기 실시형태에서는, 중실의 차량용 스태빌라이저(1)를 이용하는 경우를 예시하여 설명했지만, 파이프 형상의 중공의 스태빌라이저를 제작하는 경우에 본 발명을 적용해도 좋다.
5. 상기 실시형태에서는, 여러가지 구성을 설명했지만, 각 구성을 선택하거나 각 구성을 적절하게 선택 조합하여 구성해도 좋다.
6. 상기 실시형태는, 본 발명의 일례를 설명한 것이며, 본 발명은 특허청구의 범위 내 또는 실시형태에서 설명한 범위에서 각종 구체적인 변형 형태가 가능하다.
1 스태빌라이저(차량용 스태빌라이저)
1A 토션부
cp 교차점
S30 성형 공정
S40 담금질 공정

Claims (16)

  1. 중실 구조의 금속봉을 이용하여 형성되고, 좌우 차륜의 변위를 억제하기 위한 스태빌라이저에 있어서,
    차폭 방향으로 연장하여 설치되고, 뒤틀림 변형하는 토션부의 직경이 10~32mm이며,
    C：0.15질량% 이상 0.39질량% 이하, 그리고 적어도 Mn, B 및 Fe를 포함하는 화학 조성을 가짐과 함께, 그 금속 조직의 90% 이상에 마르텐사이트 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  2. 중실 구조의 금속봉을 이용하여 형성되고, 좌우 차륜의 변위를 억제하기 위한 스태빌라이저에 있어서,
    차폭 방향으로 연장하여 설치되고, 뒤틀림 변형하는 토션부의 직경이 10~32mm이며,
    C：0.15질량% 이상 0.39질량% 이하, 그리고 적어도 Mn, B 및 Fe를 포함하는 화학 조성을 가짐과 함께, 주상이 마르텐사이트인 금속 조직을 가지고,
    담금질 후에 템퍼링 또는 쇼트피닝의 적어도 하나가 실시되지 않은 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    압축 잔류 응력이 표면으로부터 적어도 0.8mm의 깊이에 걸쳐 존재하는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  4. 중실 구조의 금속봉을 이용하여 형성되고, 좌우 차륜의 변위를 억제하기 위한 스태빌라이저에 있어서,
    차폭 방향으로 연장하여 설치되고, 뒤틀림 변형하는 토션부의 직경이 10~32mm이며,
    C：0.15질량% 이상 0.39질량% 이하, 그리고 적어도 Mn, B 및 Fe를 포함하는 화학 조성을 가짐과 함께, 주상이 마르텐사이트인 금속 조직을 가지고,
    상기 스태빌라이저의 표면 근처에 압축 잔류 응력이 부여되어 있고,
    상기 압축 잔류 응력이 인장 잔류 응력으로 변하는 교차점이 상기 표면으로부터 0.8mm보다 깊은 곳에 있는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  5. 제 4 항에 있어서,
    무부하 시에 있어, 상기 표면으로부터 0.8mm의 깊이까지의 압축 잔류 응력이 150MPa 이상인 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  6. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    로크웰 경도(HRC)가 44.5이상이면서, 실온에 있어서의 샤르피 충격값이 30 J/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  7. 제 2 항, 제 4 항 및 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스태빌라이저는 금속 조직의 90% 이상에 마르텐사이트 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  8. 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스태빌라이저는 템퍼링 및 쇼트피닝이 실시되지 않는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  9. 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스태빌라이저는 템퍼링이 실시되지 않고, 쇼트피닝이 실시되는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  10. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    질량%로, C：0.15% 이상 0.39% 이하, Mn：0.50% 이상 1.70% 이하, B：0.0005% 이상 0.003% 이하 및 적어도 Fe를 포함하는 화학 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  11. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    질량%로, C：0.15% 이상 0.39% 이하, Si：0.05% 이상 0.40% 이하, Mn：0.50% 이상 1.70% 이하, B：0.0005% 이상 0.003% 이하를 필수 원소로서 함유하고, P：0.040% 이하, S：0.040% 이하이며, 임의 첨가 원소로서 Ni, Cr, Cu, Mo, V, Ti, Nb, Al, N, Ca 및 Pb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종 이상의 원소를 각각 1.20% 이하의 범위로 함유할 수 있음과 함께, 잔부로 Fe와 불가피적 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  12. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스태빌라이저는, Standard American Engineering 규격의 15B23 상당 강철 또는 15B26 상당 강철을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  13. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스태빌라이저는,
    물과 동등 이상 또는 물에 가까운 열전달율을 가지는 매체에 의한 담금질이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 매체는 물인 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  15. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스태빌라이저는,
    휨가공이 실시되고 오스테나이트화 후, 하부 임계냉각속도 이상으로 담금질이 실시되는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 담금질은 기체 또는 액체를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017104089A1 (de) * 2016-03-14 2017-09-14 Ksm Castings Group Gmbh Verfahren zum Herstellen eines wärmebehandelten, mit einem Radlager versehenen Radträgers
HUE062340T2 (hu) * 2017-07-14 2023-10-28 Nhk Spring Co Ltd Stabilizátor jármûhöz és sörétszórási tartószerkezet stabilizátorhoz
JP7154043B2 (ja) * 2018-06-12 2022-10-17 日本発條株式会社 スタビライザ
JP6839732B2 (ja) * 2019-07-08 2021-03-10 日本発條株式会社 スタビライザ、およびスタビライザの製造方法
CN111270168A (zh) * 2020-03-24 2020-06-12 马鞍山钢铁股份有限公司 一种含铌城轨地铁用车轴及其热处理工艺

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58188532A (ja) * 1982-04-28 1983-11-04 Nhk Spring Co Ltd 中空スタビライザの製造方法
JPS644424A (en) 1987-06-23 1989-01-09 Kobe Steel Ltd Manufacture of seam-welded tube for heat treatment excellent in workability
JP3409277B2 (ja) 1998-05-13 2003-05-26 株式会社神戸製鋼所 非調質ばね用圧延線状鋼または棒状鋼
JP3814710B2 (ja) * 1998-06-30 2006-08-30 Ｊｆｅ条鋼株式会社 高強度冷間成形非調質緩衝・復元機構部材用鋼材の製造方法
DE10225035B4 (de) 2002-06-06 2004-11-04 ZF Lemförder Metallwaren AG Geteilter Stabilisator und Verfahren zur Herstellung einer verzahnten Anbindung des äußeren Drehteils an einen der beiden Stabilisatorteile
JP4129203B2 (ja) 2003-06-09 2008-08-06 中央発條株式会社 高強度スタビライザ
JP4406342B2 (ja) * 2004-09-22 2010-01-27 Ｊｆｅ条鋼株式会社 靭性に優れた高強度スタビライザの製造方法
JP4406341B2 (ja) * 2004-09-22 2010-01-27 Ｊｆｅ条鋼株式会社 靭性に優れた高強度スタビライザの製造方法
US20060243355A1 (en) 2005-04-29 2006-11-02 Meritor Suspension System Company, U.S. Stabilizer bar
JP4735315B2 (ja) 2006-02-15 2011-07-27 Ｊｆｅスチール株式会社 自動車構造部材用高張力溶接鋼管およびその製造方法
EP1905857B1 (de) 2006-09-29 2013-08-14 EZM Edelstahlzieherei Mark GmbH Hochfester Stahl und Verwendungen eines solchen Stahls
JP5087353B2 (ja) 2007-09-19 2012-12-05 三菱製鋼株式会社 バネ製品製造ライン
JP5306845B2 (ja) * 2009-02-12 2013-10-02 Ｊｆｅ条鋼株式会社 耐食性と低温靭性に優れた車両用高強度スタビライザ用鋼及びその製造方法とスタビライザ
DE102009047175A1 (de) * 2009-11-26 2011-06-01 Evonik Degussa Gmbh Kautschukmischung
DE112011100846T8 (de) 2010-03-08 2013-03-14 Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha Massiver Stabilisator, Stahlmaterial für den massiven Stabilisator und Herstellungsverfahren des massiven Stabilisators
JP5511451B2 (ja) 2010-03-16 2014-06-04 中央発條株式会社 自動車用スタビライザの製造方法
JP5550405B2 (ja) 2010-03-23 2014-07-16 中央発條株式会社 ばねの製造方法
JP5764383B2 (ja) 2011-05-12 2015-08-19 Ｊｆｅ条鋼株式会社 車両懸架用ばね部品用鋼、車両懸架用ばね部品およびその製造方法
JP6232324B2 (ja) 2014-03-24 2017-11-15 Ｊｆｅスチール株式会社 高強度で耐食性に優れたスタビライザー用鋼とスタビライザーおよびその製造方法
JP6408933B2 (ja) * 2014-08-28 2018-10-17 日本発條株式会社 車両用サスペンション部材

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EP3231644A1 (en) 2017-10-18

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