WO2024257856A1 - 構造部品 - Google Patents

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WO2024257856A1
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匠 小山内
洋志 首藤
篤史 高山
研一郎 大塚
栄作 桜田
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    • B60G2206/8106—Shaping by thermal treatment, e.g. curing hardening, vulcanisation
    • B60G2206/81062—Shaping by thermal treatment, e.g. curing hardening, vulcanisation to relieve internal stresses, e.g. during folding or bending

Definitions

  • the present invention relates to structural components.
  • ultra-high tensile steel in automobile chassis components has great benefits such as reducing the weight of parts.
  • the increased strength achieved by using ultra-high tensile steel tends to reduce formability, so identifying the limits of the material and appropriately designing the part shape can maximize the benefits of using ultra-high tensile steel.
  • chassis parts such as lower arms
  • structures with bent sections such as M-shaped cross sections are adopted so that the necessary rigidity can be ensured even with thin wall thickness by using high-strength materials.
  • the present invention aims to provide a structural component that can suppress the decrease in fatigue durability caused by the surface roughness on the inside of the bend and the shape of the inside of the bend.
  • a structural component made of steel plates, A flat portion and a bent portion are included.
  • a structural component, wherein the bent portion satisfies the following formulas (1), (2), and (3). 28 ⁇ area ⁇ 45...(1) 0.17 ⁇ r/t ⁇ 6.90 (2) 0.22 ⁇ n'...(3) however, ⁇ area is the square root of the projected area of the microdefect on the inside of the bent part [ ⁇ m] r is the minimum value of the radius of curvature on the inside of the bend [mm] t is the thickness of the flat plate portion [mm] n' is the interquartile range of the nanohardness of the platelet/mean nanohardness.
  • the present invention has the effect of providing a structural component that can suppress the decrease in fatigue durability caused by the surface roughness on the inside of the bend and the shape of the inside of the bend.
  • FIG. 1 is a diagram showing an automobile suspension part as an example of a structural part according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along dashed line I-I' in FIG. 1.
  • FIG. 13 is a diagram showing five images of the inside of a bent portion that have been captured and linked together.
  • FIG. 1 is a characteristic diagram showing a method for evaluating surface roughness by converting a curved surface into a flat surface.
  • FIG. 13 is a diagram showing a schematic diagram of the surface roughness on the inside of the bend represented by the characteristic C3.
  • 1 is a histogram showing the distribution of nano-hardness of a high Si type.
  • 1 is a histogram showing the distribution of nano-hardness of a low Si type.
  • 1 is a characteristic diagram showing the distribution of uniform elongation u-El (vertical axis) of high Si type and low Si type, and the value n' (horizontal axis) obtained by dividing the interquartile range by the average nano hardness.
  • 1 is a characteristic diagram in which ⁇ area and r/t are plotted for each of Examples 1 to 10 of the present invention and Comparative Examples 1 to 10 shown in Table 1.
  • a structural part when a structural part includes a bent part that has been bent, the inner side of the bend of the bent part is subjected to compressive deformation, so that the surface properties are reduced compared to before processing, and the surface roughness leads to the deterioration of fatigue properties.
  • Chassis parts are important safety parts, and are constantly subjected to vibration and load, so it is essential to increase fatigue durability.
  • a structural part that suppresses fatigue cracks from the inner side of the bend is provided by an appropriate combination of material and part structure (especially the surface roughness and bend shape of the inner side of the bend).
  • ultra-high tensile steel tensile strength of 980 MPa or more
  • a better forming limit than conventional materials
  • deterioration of the surface roughness on the inside of the bend in bent parts of press-formed products with M-shaped cross sections is suppressed, resulting in a smooth surface, and enabling forming with a smaller radius of curvature on the inside of the bend.
  • the relationship between the range of the radius of curvature on the inside of the bend that satisfies fatigue durability and the material properties is clarified.
  • the inventors have found, after extensive research, that by applying an ultra-high tensile steel with a better forming limit than conventional steels, fatigue cracks occurring in the bent portion can be suppressed when the parameters of the bent portion, specifically the surface roughness on the inside of the bend and the radius of curvature on the inside of the bend, satisfy certain conditions.
  • the material properties affect the change in surface roughness before and after processing of the bent portion. It is possible to improve fatigue durability by controlling the appropriate surface properties of the bent portion through the material and the shape (design) of the bent portion.
  • the steel with a better forming limit according to this embodiment is less likely to have large surface roughness on the inside of the bend after processing (i.e., unevenness is less likely to develop), improving fatigue durability.
  • the larger the radius of curvature on the inside of the bend the less likely the surface roughness on the inside of the bend tends to be.
  • the ultra-high tensile steels with excellent forming limits according to the present disclosure are a high-Si type with a relatively high Si content, and a low-Si type with a relatively low Si content.
  • the two types have different mechanisms for improving fatigue durability.
  • the high-Si type has a relatively large surface roughness due to the presence of Si-derived scale, but the n-value (work hardening index) related to formability is high, so microcracks are less likely to develop on the inside of the bend. For this reason, the high-Si type suppresses the folding of the compressed part on the inside of the bend during bending, achieving high durability.
  • the low-Si type has a relatively low n-value, but the small surface roughness derived from the Si scale suppresses the development of microcracks on the inside of the bend. For this reason, the low-Si type takes advantage of its excellent surface smoothness to suppress the occurrence of fatigue cracks, achieving high durability.
  • the fatigue limit ⁇ W is expressed by the following formula (4) using ⁇ area and Vickers hardness, and therefore they have focused on ⁇ area as a characteristic value that affects fatigue durability.
  • the micro defects may mean unevenness on the surface of the press-formed body. In the case of inferior micro defects, they may be observed not only as simple unevenness but also as cracks.
  • ⁇ W [1.43(HV+120) ⁇ (1-R)/2 ⁇ ⁇ ]/( ⁇ area) 1/6 ...(4) however, ⁇ W: Fatigue limit [MPa] HV: Vickers hardness [HV kgf/mm 2 ] ⁇ : 0.226+HV ⁇ 10-4 R: Stress ratio ( ⁇ min/ ⁇ max) It is.
  • ⁇ area [ ⁇ m] is calculated from the following formulas (5) and (6) based on the description in the above non-patent document 1.
  • a [ ⁇ m] is the roughness height (maximum height Rz)
  • 2b [ ⁇ m] is the roughness pitch (average element length, wavelength Rsm of the height waveform).
  • Structural component according to the present disclosure In the bent portion, the larger the value of ⁇ area, the greater the surface roughness, and therefore the fatigue durability of the structural component decreases. Also, the smaller the value of r/t, the ratio of the curvature radius on the inner side of the bend to the plate thickness of the steel plate, the lower the fatigue durability of the structural member.
  • the inventors have thoroughly studied the relationship between ⁇ area and r/t of the structural component and the fatigue properties of the structural component, and have found that when ⁇ area and r/t are within a certain range, the fatigue durability can be improved compared to the conventional case.
  • FIG. 1 is a diagram showing an automobile suspension part as an example of a structural part according to the present disclosure, and more specifically, a diagram showing a lower arm 10 of a suspension.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross section along the dashed line II' in FIG. 1. Note that the structural part according to the present disclosure is not limited to use in automobiles.
  • the lower arm 10 is subjected to pressing, burring, etc., and has a flat plate part (top plate part) 10a and a bent part 10b.
  • FIG. 2 shows an M-shaped cross section including the flat plate part 10a and the bent part 10b.
  • the present inventors have found that the fatigue properties can be improved compared to conventional methods by satisfying the following formulas (1), (2), and (3), and more preferably by satisfying formulas (1)', (2)', and (3). 28 ⁇ area ⁇ 45...(1) 0.17 ⁇ r/t ⁇ 6.90 (2) 0.22 ⁇ n'...(3) 33 ⁇ area ⁇ 44...(1)' 0.17 ⁇ r/t ⁇ 3.45...(2)' however, ⁇ area: square root of the projected area of a micro defect on the inside of the bent portion 10b (parameter indicating the roughness of the surface after processing) [ ⁇ m] r: minimum value of the radius of curvature on the inner side of the bend of the bent portion 10b [mm] t: thickness of flat plate portion 10a [mm] n': interquartile range/average nanohardness of the flat plate portion 10a.
  • the flat portion 10a is a portion in which the thickness reduction from the thickest portion is within 10% and is not significantly distorted by bending.
  • the flat portion 10a may be a portion having the same thickness as the material.
  • Non-Patent Document 1 As described above, the inventors have thoroughly studied the values of ⁇ area and r/t described in Non-Patent Document 1 when bending sections are formed using ultra-high tensile steel, which has a better forming limit than conventional steels, and have found that by setting the values of ⁇ area and r/t within a certain range, it is possible to improve fatigue properties compared to conventional steels.
  • the structural components according to the present disclosure have bent portions formed by press molding, burring, etc.
  • bending may be performed with the inner surface of the bent portion in close contact with the die.
  • the conditions for bending e.g., inner bend R, die clearance, etc.
  • the ⁇ area value of the ground structural components is approximately 6.9, which does not satisfy formula (1), and the structural components according to the present disclosure do not include ground products.
  • Figure 4 is a characteristic diagram showing a method for evaluating surface roughness by converting a curved surface into a flat surface using the output coordinates (characteristic C1).
  • Gaussian filters are not effective at the ends of characteristic C1, and because characteristics C1 and C2 diverge as shown in Figure 4, data excluding a range of 100 ⁇ m from both ends of characteristic C3 was used to obtain the arithmetic mean roughness Ra and mean element length Rsm.
  • Ra is twice the average value of the absolute deviation between characteristic C3 and the average line showing the average of characteristic C3 (average deviation)
  • Rsm is the average value of one period of peak-to-valley spacing determined from the intersection where the roughness curve shown by characteristic C3 intersects with the average line.
  • the minimum height defining a peak or valley is 2 ⁇ m, and anything below 2 ⁇ m is considered noise and part of the preceding or following peak or valley.
  • Figure 5 is a diagram showing the surface roughness on the inside of the bend represented by characteristic C3.
  • height a and pitch 2b are values assuming that the surface roughness is periodic unevenness
  • ⁇ area in formulas (5) and (6) is a value obtained by assuming that the surface roughness is periodic unevenness.
  • the cross section shown in the upper part of Figure 5 can be replaced with the cross section shown in the lower part.
  • Ra obtained in the above manner corresponds to the roughness height a in formulas (5) and (6)
  • Rsm corresponds to the roughness pitch 2b in formulas (5) and (6). Therefore, Rsm and Ra can be obtained based on the image of the cross section of bent portion 10b, and ⁇ area can be calculated based on formulas (2) and (3).
  • the maximum height Rz (the difference between the height of the highest peak and the depth of the lowest valley) may be used as the roughness height a.
  • the average pitch of irregularities equal to or greater than as calculated from the following formula (7) may be used as the roughness pitch 2b.
  • Both the high Si type and the low Si type are made of ultra-high tensile steel (DP (Dual Phase) steel) with a tensile strength of 980 MPa or more, and have a Vickers hardness HV of 310 or more, preferably 340 or more.
  • DP Dual Phase
  • HV Vickers hardness
  • the Si content is adjusted, and in the high Si type, the n' value described later is adjusted, thereby making it an ultra-high tensile steel with a better forming limit than conventional materials.
  • a sample is taken with a cross section perpendicular to the surface of the flat plate portion 10a (i.e., the cross section shown in Figure 2) as the measurement surface, and the measurement surface is prepared for hardness testing.
  • the measurement surface is prepared in accordance with JIS Z 2244:2009.
  • the measurement surface is polished using silicon carbide paper #600 to #1500, and then the measurement surface is mirror-finished using a diluted solution such as alcohol or a liquid in which diamond powder with a grain size of 1 ⁇ m to 6 ⁇ m is dispersed in pure water.
  • a hardness test is performed on the measurement surface thus mirror-finished using the method described in JIS Z 2244:2009. Note that by using the cross section as the measurement surface, the effect of surface coating, etc. on the hardness measurement value can be suppressed.
  • a micro Vickers hardness tester is used to measure 30 points at intervals of at least three times the indentation at a position that is 1/4 of the plate thickness of the flat plate portion 10a adjacent to the bent portion 10b of the sample, with a load of 500 gf, and the average value is taken as the hardness of the component.
  • High-Si steel sheets have a microstructure composed of ferrite and tempered martensite.
  • Ferrite is a soft layer and has advantages in n-value and uniform elongation (u-El). The n-value correlates with uniform elongation, and high-Si steel sheets contain soft ferrite, which gives them a large hardness difference between layers (hardness difference between structures).
  • low-Si steel sheets have a microstructure composed mainly of bainite (which may contain tempered martensite and ferrite), and they have a smaller hardness difference between layers (hardness difference between structures) compared to high-Si steel sheets.
  • Figure 6 is a histogram showing the distribution of nanohardness for low Si type.
  • Figure 7 is a histogram showing the distribution of nanohardness for high Si type.
  • the horizontal axis shows nanohardness and the vertical axis shows frequency.
  • the sample for measuring nanohardness is taken from the same position as that for measuring the component hardness by the Vickers hardness test described above.
  • the measurement surface of the sample is the same as that for the Vickers hardness test.
  • the measurement surface is mirror-finished, and nanohardness is measured at a position 1/4 of the plate thickness.
  • a load of 2500 uN is applied, and 100 measurements are taken.
  • the distance between indentations is ensured to be 5 ⁇ m or more, and the nanohardness (i.e., indentation hardness) is calculated based on ISO 14577-1 (Annex A).
  • the interquartile range and average nanohardness are then calculated from the indentation hardness values obtained for the 100 points.
  • the high-Si type contains soft ferrite and has a large difference in hardness between structures, so there are two nano-hardness peaks as shown in Figure 7, and it contains a hard layer and a soft layer.
  • the high-Si type has excellent n-value characteristics due to the inclusion of a soft layer derived from ferrite.
  • the low-Si type has a small difference in hardness between structures, so there is only one nano-hardness peak as shown in Figure 6.
  • Figure 8 is a characteristic diagram showing the distribution of uniform elongation (u-El: vertical axis) and the value obtained by dividing the interquartile range by the average nano hardness (n': horizontal axis) for high-Si and low-Si types.
  • u-El vertical axis
  • n' horizontal axis
  • white circles ( ⁇ ) indicate high-Si types
  • black circles ( ⁇ ) indicate low-Si types.
  • High-Si types have a higher uniform elongation, which indicates work hardening ability, than low-Si types, but as mentioned above, the surface roughness is relatively large due to the presence of Si-derived scale.
  • the characteristics of high-Si and low-Si materials are evaluated using the value n' obtained by dividing the interquartile range by the average nanohardness.
  • n' can be 0.22 or more, and for low-Si materials, n' can be less than 0.22.
  • the high Si type is made of DP steel with a tensile strength of 980 MPa or more, and an n' of 0.22 or more is obtained by setting the Si content to 0.9% or more by mass.
  • the high Si type is characterized solely by an n' of 0.22 or more, and apart from this feature and the Si content of 0.9% or more, the chemical composition of the material and the manufacturing method are not fundamentally limited.
  • the upper limit of tensile strength can be applied up to approximately 1300 MPa.
  • the high Si type has the following chemical composition by mass %: C: 0.01-1.0%, Si: 0.9% or more, Mn: 0.10-5.00%, P: 0.100% or less, S: 0.0300% or less, N: 0.0100% or less, O: 0-0.020%, Al: 0-1.000%, Cr: 0-2.00%, Cu: 0-2.00%, Ni: 0-2.00%, Mo: 0-3.00%, Co: 0-3.00%, Nb: 0-0.150%, V: 0-1.00%, T: 0.01-0.25%, ...01-0.25%, Mn: 0.01-0.25%, Mn: 0.01-0.25%, Mn: 0.01-0.25%, Mn: 0.01-0.25%, Mn: 0.01-0.25%, Mn: 0.01-0.25%, Mn: 0.01-0.25%, Mn: 0.01-0.25%, Mn: 0.01-0.25%, Mn: 0.01-0.25%, Mn: 0.01-0
  • It may have a chemical composition consisting of i: 0-1.00%, W: 0-1.00%, Sn: 0-1.00%, Sb: 0-0.50%, Ta: 0-0.10%, As: 0-0.050%, B: 0-0.0100%, Ca: 0-0.100%, Mg: 0-0.100%, Zr: 0-0.100%, Hf: 0-0.100%, Bi: 0-0.100%, Zn: 0-0.200%, REM: 0-0.100%, and the balance: Fe and impurities.
  • the lower limit of the content of the optional added element may be 0.0001% or 0.001%.
  • steel sheets obtained by rolling steel having the above chemical composition at room temperature to 1300°C, or steel sheets obtained by rolling and then subjecting the steel to surface treatment such as heat treatment or painting may also be used.
  • the low-Si type by making the Si content less than 0.9% by mass, the surface roughness caused by the Si-derived scale can be kept small, and n' is less than 0.22.
  • the low-Si type is characterized by n' being less than 0.22, and other than this feature and the Si content being less than 0.9%, the chemical components of the material and the manufacturing method are not fundamentally limited.
  • the low-Si type may have the same chemical composition as the high-Si type described above, except that the Si content is less than 0.9%.
  • the lower limit of the content of optional added elements may be 0.0001% or 0.001%, and a steel sheet obtained by rolling steel having the above chemical composition at room temperature to 1300°C, or a steel sheet obtained by rolling and then performing surface treatment such as heat treatment or painting, may be used.
  • the characteristic corresponding to characteristic C3 in Figure 4 can be obtained directly from the image without converting the curved surface to a flat surface.
  • a fatigue test was conducted on each of the lower arms of the comparative example and the invention example, in which a load was applied in the longitudinal direction of the vehicle. Specifically, for each of the lower arms of the comparative examples 1 to 8 and the invention examples 1 to 8, which differ in the roughness parameter ⁇ area after processing, a load was applied in the longitudinal direction of the vehicle to the bent portion, and the 200,000 cycles strength ⁇ f was measured. Note that the 200,000 cycles strength is the load stress generated in the lower arm at 200,000 repetitions before fatigue failure occurs.
  • the time strength ⁇ f1 of the comparative example was compared with the time strength ⁇ f2 of the invention example to evaluate the fatigue durability of the invention example. Specifically, for each invention example, based on the results compared with the comparative examples, if the value of ⁇ f2/ ⁇ f1 exceeded 1.2, it was evaluated as "Good”, and if the value of ⁇ f2/ ⁇ f1 exceeded 1.4, it was evaluated as "Excellent".
  • Figure 9 is a characteristic diagram plotting ⁇ area and r/t for each of the invention examples 1 to 8 and the comparative examples 1 to 8 shown in Table 1.
  • open circles ( ⁇ ) indicate invention examples
  • filled circles ( ⁇ ) indicate comparative examples.
  • the smaller the r/t i.e., the smaller the r, the greater the value of ⁇ area, and the rougher the surface on the inside of the bend becomes, resulting in a decrease in fatigue durability.
  • the value of ⁇ area is lower for each of the invention examples 1 to 8 than for each of the comparative examples 1 to 8 with the same r/t, and the surface roughness on the inside of the bend is less likely to deteriorate compared to the comparative examples 1 to 8, and the surface on the inside of the bend is smoother.
  • the fatigue properties of the invention examples 1 to 8 are superior to those of the comparative examples 1 to 8.
  • the larger the r and the smaller the value of ⁇ area the better the fatigue properties are compared to the comparative examples with the same r.
  • the structural member according to the present disclosure satisfies the following formula (9).
  • a 5% margin is added to the ⁇ area in formula (8) to set the upper limit.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

鋼板から構成された構造部品であって、平板部１０ａと曲げ部１０ｂとを有し、曲げ部１０ｂは、以下の式（１）、式（２）及び式（３）を満たす、構造部品。　２８≦√ａｒｅａ≦４５　 ・・（１）　０．１７≦ｒ/ｔ≦６．９０　・・（２）　０．２２≦ｎ'　・・（３）　但し、　√ａｒｅａは曲げ部１０ｂの曲げ内側の微小欠陥の投影面積の平方根［μｍ］　ｒは曲げ部１０ｂの曲げ内側の曲率半径の最小値 ［ｍｍ］　ｔは平板部１０ａの板厚 ［ｍｍ］　ｎ'は平板部１０ａのナノ硬さの四分位範囲／平均ナノ硬さ　である。

Description

構造部品
　本発明は、構造部品に関する。
　従来、バーリング端面における算術平均粗さを所定値以下とすることで、バーリング端面に疲労き裂を発生し難くすることが提案されている（特許文献１を参照）。また、意匠面の稜線部の板厚最小部の凸側表面における算術平均表面粗さを所定値以下とし、稜線部の凸部表面の表面荒れの発生が抑制された金属成形板を提供することが提案されている（特許文献２を参照）。また、疲労強度に及ぼす表面粗さの影響の定量的に評価するため、√ａｒｅａパラメータモデルを適用することが提案されている（非特許文献１を参照）。
特許第７０３６２９８号公報 特許第６９５４２１１号公報
村上敬宜、高橋宏治、山下晃生　著　「疲労強度に及ぼす表面粗さの影響の定量的評価」日本機械学会論文集（Ａ編）63巻612号(1997年)、p.1612-1619
　例えば、自動車シャシ系部材への超ハイテン材の適用は部品軽量化等の大きなメリットを有する。一方で、超ハイテン材の適用による高強度化により、成形性は低下する傾向にあるため、材料の限界を見極めて部品形状を適切に設計することで、超ハイテン材適用のメリットを最大化することにつながる。
　ロアアーム等のシャシ系部品の場合、高強度材の適用により、薄肉化しても必要な剛性を担保できるよう、Ｍ字型断面など曲げ部を有する構造が採用される。限られた空間内に必要な構造部品を配置する際の自由度を高め、部品相互の干渉を避ける観点からは、曲げ内側の曲率半径は可能な限り小さくすることが望ましい。また、バーリング加工により成形された円筒形状の外径に円筒状のブッシュを挿入する場合などにおいても、限られた空間内で嵌合長をより長くするためには、曲げ内側の曲率半径は可能な限り小さくすることが望ましい。
　しかし、材料の限界を超える小さな曲率半径の曲げを付与してしまうと、曲げ内側において微小クラックなどの表面荒れが生じる問題がある。その結果、表面荒れを起点にした疲労破壊が生じ、十分な疲労耐久性が得られなくなる。従来の超ハイテン材はそもそも成形限界が低く、小さな曲率半径の曲げ部を成形できないという問題があった。また、疲労耐久性を損なわない曲率半径の限界値は材料によっても変化するが、曲げ部の構造と材料との相関関係が明確でないという問題も生じていた。
　上記特許文献に記載された技術は、いずれも曲げ内側の表面粗さには着目しておらず、曲げ内側の表面粗さに起因する疲労耐久性の低下を抑制することは困難である。
　そこで、本発明は、曲げ内側の表面粗さと曲げ内側の形状に起因する疲労耐久性の低下を抑制することが可能な構造部品を提供することを目的とする。
　本開示は、上記知見を基になされたものであり、その主旨は以下のとおりである。
（１）　鋼板から構成された構造部品であって、
　平板部と曲げ部とを有し、
　前記曲げ部は、以下の式（１）、式（２）および式（３）を満たす、構造部品。
　２８≦√ａｒｅａ≦４５ 　　 ・・（１）
　０．１７≦ｒ/ｔ≦６．９０　　　 　　・・（２）
　０．２２≦ｎ’　　　　　　　・・（３）
　但し、
　√ａｒｅａは前記曲げ部の曲げ内側の微小欠陥の投影面積の平方根［μｍ］
　ｒは前記曲げ部の曲げ内側の曲率半径の最小値 ［ｍｍ］
　ｔは前記平板部の板厚 ［ｍｍ］
　ｎ’は前記平板部のナノ硬さの四分位範囲／平均ナノ硬さ
　である。
（２）　更に、以下の式（１）’ および式（２）’を満たす、上記（１）に記載の構造部品。
　３３≦√ａｒｅａ≦４４ 　　 ・・（１）’
　０．１７≦ｒ/ｔ≦３．４５　　　 　　・・（２）’
（３）　前記平板部のビッカース硬さが３１０以上である、上記（１）に記載の構造部品。
（４）　前記平板部のビッカース硬さが３４０以上である、上記（１）に記載の構造部品。
（５）　更に、以下の式（９）を満たす、上記（１）～（４）のいずれかに記載の構造部品。
　３３≦√ａｒｅａ≦１．０５｛０．０９７６（ r／t））３－０．７１８５ （ｒ／ｔ）２－１．０５４２（ ｒ／ｔ）＋４３．４２６｝　　　・・（９）
　本発明によれば、曲げ内側の表面粗さと曲げ内側の形状に起因する疲労耐久性の低下を抑制することが可能な構造部品を提供できるという効果を奏する。
本開示に係る構造部品の一例としての自動車足回り部品を示す図である。 図１中の一点鎖線Ｉ－Ｉ’に沿った断面を示す図である。 曲げ部の曲げ内側の画像を５枚取得し、取得した５枚の画像連結した様子を示す図である。 曲面を平面に換算して表面粗さを評価する手法を示す特性図である。 特性Ｃ３によって表される曲げ内側の表面粗さを模式的に示す図である。 高Ｓｉ型のナノ硬さの分布を示すヒストグラムである。 低Ｓｉ型のナノ硬さの分布を示すヒストグラムである。 高Ｓｉ型と低Ｓｉ型の均一伸びｕ－Ｅｌ（縦軸）と、四分位範囲を平均ナノ硬さで除算した値ｎ’（横軸）の分布を示す特性図である。 表１に示した発明例１～１０と比較例１～１０のそれぞれについて、√ａｒｅａとｒ/ｔをプロットした特性図である。
　以下、本開示に係る幾つかの実施形態について図を参照しながら説明する。しかしながら、これらの説明は、本開示の好ましい実施形態の単なる例示を意図するものであって、本開示をこのような特定の実施形態に限定することを意図するものではない。なお、説明は以下の順序で行う。
１．本開示の概要
２．曲げ内側の表面に存在する微小欠陥が疲労強度に及ぼす影響
３．本開示に係る構造部品
４．曲げ内側の表面粗さの評価方法
５．高Ｓｉ型と低Ｓｉ型について
６．実施例
１．本開示の概要
　例えば自動車用の構造部品（構造物を構成する部品）においては、年々高強度化されており、高強度化に伴って薄肉化による軽量化が進んでいる。軽量且つ高機能な構造部品の実現のためには、「高強度薄肉化による部品の軽量化」と「鉄の強度特性を活かすための構造設計」の組み合わせが重要となる。例えば自動車用の構造部品である高強度薄肉化したシャシ部品（例えば、ロアアームなどの足回り部品）においては、薄肉化に伴う剛性低下と加工に伴う表面性状（表面粗さ）の低下に起因して疲労亀裂が発生し、部品の疲労特性が劣化する場合がある。特に、構造部品が曲げ加工された曲げ部を含む場合、曲げ部の曲げ内側は圧縮変形を受けるため、加工前に比べて表面性状が低下し、表面粗さが疲労特性の劣化に繋がる。シャシ部品は重要な保安部品であり、常に振動や負荷を受けており、疲労耐久性を高めることが必要不可欠である。本実施形態では、材料と部品構造（特に、曲げ内側の表面粗さと曲げ形状）の適切な組み合わせにより、曲げ内側からの疲労亀裂発生を抑制する構造部品を提供する。
　本開示では、従来よりも成形限界に優れる超ハイテン材（引張強度９８０ＭＰａ以上）を用いることで、Ｍ字断面のプレス成型品などの曲げ部の曲げ内側の表面粗さの劣化を抑えて滑らかな面とし、曲げ内側の曲率半径をより小さくした成形を可能にする。さらに、疲労耐久性を満足可能な曲げ内側の曲率半径の範囲と、材料特性の関係を明確化する。
　本発明者らは、鋭意検討の結果、従来よりも成形限界に優れる超ハイテン材を適用し、曲げ部のパラメータ、具体的には曲げ内側の表面粗さと曲げ内側の曲率半径が所定の条件を満たす場合に、曲げ部に生じる疲労亀裂を抑制できることを見出した。曲げ部の加工前後の表面粗さの変化には材料特性が影響する。材料と曲げ部の形状（設計）により曲げ部の適切な表面性状を管理することで、疲労耐久性を改善することが可能である。従来鋼に比べて、本実施形態に係る成形限界に優れる鋼は、加工後の曲げ部の曲げ内側における表面粗さが大きくなりにくく（すなわち、凹凸が発達しにくく）、疲労耐久性が改善される。曲げ内側の曲率半径は大きいほど曲げ内側の表面粗さは大きくなりにくい傾向にある。
　本開示に係る成形限界に優れる超ハイテン材は、Ｓｉの含有量が比較的多い高Ｓｉ型と、Ｓｉの含有量が比較的少ない低Ｓｉ型である。両者は疲労耐久性向上のメカニズムが異なる。高Ｓｉ型は、Ｓｉ由来のスケールがあるため表面粗さは比較的大きくなるが、成形性に関わるｎ値（加工硬化指数）が高いため曲げ内側で微小クラックが発達しにくい。このため、高Ｓｉ型では、曲げ加工時に曲げ内側の圧縮部の折れ込みが抑制されて高耐久性が実現される。一方、低Ｓｉ型はｎ値が比較的低いものの、Ｓｉスケールに由来する表面粗さが小さいことで曲げ内側の微小クラックの発達を抑制する。このため、低Ｓｉ型では、優れた表面の平滑さを生かすことで疲労亀裂の発生が抑制され、高耐久性が実現できる。
　本発明者らは、鋭意検討の結果、高Ｓｉ型と低Ｓｉ型の疲労亀裂のメカニズムの違いを上記パラメータに織り込み、鋼種ごとにパラメータの範囲を設定することを着想した。本開示では、高Ｓｉ型と低Ｓｉ型のうち、高Ｓｉ型の超ハイテン材を用いた場合の好適なパラメータの範囲について説明する。
２．曲げ内側の表面に存在する微小欠陥が疲労強度に及ぼす影響
　本発明者らは、曲げ部の曲げ内側の微小欠陥の投影面積の平方根√ａｒｅａが疲労強度に及ぼす影響を鋭意検討し、上記非特許文献１に記載されているように、疲労限σＷが√ａｒｅａとビッカース硬さによって以下の式（４）で表されることから、疲労耐久性に影響を与える特性値として√ａｒｅａに着目した。なお、微小欠陥とはプレス成形体表面の凹凸のことを意味するものであってよい。微小欠陥は、劣位なものでは、単なる凹凸にとどまらず、亀裂として観察される場合がある。
σＷ＝［１．４３（ＨＶ＋１２０）｛（１－Ｒ）／２｝α］／（√ａｒｅａ）１／６
　　　・・（４）
但し、
σＷ：疲労限［ＭＰａ］
ＨＶ：ビッカース硬さ［ＨＶ　ｋｇｆ／ｍｍ２］
α：０．２２６＋ＨＶ×１０－４
Ｒ：応力比（σｍｉｎ／σｍａｘ）
である。
　√ａｒｅａ［μｍ］は、上記非特許文献１の記載に基づき、以下の式（５）、式（６）から算出される。なお、式（５）、式（６）において、ａ［μｍ］は粗さの高さ（最大高さＲｚ）、２ｂ［μｍ］は粗さのピッチ（要素平均長さ、高さ波形の波長Ｒｓｍ）である。
・・・（５）
（但し、ａ／２ｂ≦０．１９５の場合）
・・・（６）
（但し、ａ／２ｂ＞０．１９５の場合）
３．本開示に係る構造部品
　曲げ部においては、√ａｒｅａの値が大きいほど表面粗さが大きくなるため、構造部品の疲労耐久性は低下する。また、鋼板の板厚に対する曲げ内側の曲率半径の比ｒ/ｔの値が小さいほど構造部材の疲労耐久性は低下する。本発明者らは、構造部品の√ａｒｅａおよびｒ/ｔと、構造部品の疲労特性との関係を鋭意検討し、√ａｒｅａとｒ/ｔが所定範囲である場合に、従来よりも疲労耐久性を高めることができることを見出した。
　図１は、本開示に係る構造部品の一例としての自動車足回り部品を示す図であって、より具体的にはサスペンションのロアアーム１０を示す図である。また、図２は、図１中の一点鎖線Ｉ－Ｉ’に沿った断面を示す図である。なお、本開示に係る構造部品は自動車用に限定されるものではない。ロアアーム１０は、プレス加工、バーリング加工等が施され、平板部（天板部）１０ａと曲げ部１０ｂとを有する。図２では、平板部１０ａと曲げ部１０ｂを含むＭ字形の断面が示されている。本発明者らは、鋼板（高Ｓｉ型の超ハイテン材）から構成された構造部品の曲げ部１０ｂが以下の式（１）、式（２）、式（３）を満たすことで、より好ましくは式（１）’、式（２）’、式（３）を満たすことで、従来よりも疲労特性を高めることができることを見出した。
２８≦√ａｒｅａ≦４５ 　　 ・・（１）
０．１７≦ｒ/ｔ≦６．９０　　　 　　　・・（２）
０．２２≦ｎ’　　　　　　　　　・・（３）
３３≦√ａｒｅａ≦４４ 　　 ・・（１）’
０．１７≦ｒ/ｔ≦３．４５　　　 　　　・・（２）’
但し、
√ａｒｅａ：曲げ部１０ｂの曲げ内側の微小欠陥の投影面積の平方根（加工後の表面の粗さを示すパラメータ） ［μｍ］
ｒ：曲げ部１０ｂの曲げ内側の曲率半径の最小値 ［ｍｍ］
ｔ：平板部１０ａの板厚 ［ｍｍ］
ｎ’：平板部１０ａのナノ硬さの四分位範囲／平均ナノ硬さ
である。
　一例として、平板部１０ａは、最厚部からの減肉が１０％以内であって、曲げ加工による大きな歪を受けていない部分である。平板部１０ａは、素材の板厚と同じ板厚を有する部分であってもよい。
　以上のように、本発明者らは、従来よりも成形限界に優れる超ハイテン材を用いて曲げ部を形成した場合に、非特許文献１に記載されている√ａｒｅａの値とｒ/ｔの値を鋭意検討した結果、√ａｒｅａの値とｒ/ｔの値を所定範囲に規定することで、従来よりも疲労特性を高めることができることを見出した。
　なお、本開示に係る構造部品は、曲げ部がプレス成形、バーリング加工等により形成されたものである。曲げ部を形成する際の加工法の例として、曲げ部の曲げ内側の面が金型と密着した状態で曲げ加工が行われてもよい。例えば事前に試験を行い、曲げ加工の際の条件（例えば、曲げ内側Ｒ、金型のクリアランス等）を定めることで、曲げ内側の面が金型と密着した状態で曲げ加工を行うことが可能となる。これにより、曲げ内側の表面粗さが大きくなりにくく、疲労耐久性が高まる。なお、研削した構造部品の√ａｒｅａの値は６．９程度であるため、式（１）を満たさず、本開示に係る構造部品は研削品を含まない。
４．曲げ内側の表面粗さの評価方法
　曲げ部１０ｂの曲げ内側の表面粗さを評価する際には、曲面を平面に換算して表面粗さを評価する。このため、平板部１０ａの表面に垂直な断面（すなわち、図２に示す断面）を測定面として鏡面仕上げされた曲げ部１０ｂの断面試料を作製し、光学顕微鏡を用いて曲げ部１０ｂの曲げ内側の画像を倍率５００ｘで５枚取得し、取得した５枚の画像２０を図３に示したように連結する。そして、画像処理ソフト（ｉｍａｇｅＪ）の“ｆｉｎｄ ｅｄｇｅｓ”機能を用い、画素値の差から表面凹凸の輪郭を抽出し、”Ａｎａｌｙｚｅ Ｌｉｎｅ Ｇｒａｐｈ”機能で（ｘ,ｙ）座標（単位はμｍ）として出力した。なお、構造部品に電着塗装などの塗装がされている場合は、塗装を剥がした上で画像を取得する。
　図４は、出力した座標（特性Ｃ１）を用い、曲面を平面に換算して表面粗さを評価する手法を示す特性図である。画像処理で得られた特性Ｃ１(破線)に対してσ＝５０のガウシアンフィルタを作用させた特性Ｃ２(一点鎖線)を求め、両者の差分を取ることで、曲げ部１０ｂの断面が有する長周期の曲げ形状のうねり（すなわち、曲げ内側Ｒの円弧の形状）を除いた、短周期の粗さ成分の特性Ｃ３（実線）を得た。
　ガウシアンフィルタは特性Ｃ１の端部においては有効でなく、図４に示したように特性Ｃ１とＣ２が乖離するため、特性Ｃ３の両端部から１００μｍの範囲を除いたデータを用い、算術平均粗さＲａおよび要素平均長さＲｓｍを得た。Ｒａは特性Ｃ３の平均を示す平均線と特性Ｃ３との絶対偏差の平均値の２倍（平均偏差）、Ｒｓｍは特性Ｃ３で示される粗さ曲線が平均線と交差する交点から求めた山→谷の一周期の間隔の平均値である。山または谷を規定する最低高さは２μｍとし、２μｍ以下の場合はノイズとみなし、前後の山または谷の一部とみなした。
　図５は、特性Ｃ３によって表される曲げ内側の表面粗さを模式的に示す図である。図５に示すように、高さａとピッチ２ｂは、表面粗さが周期的な凹凸であると仮定した値であり、式（５）、式（６）における√ａｒｅａは表面粗さが周期的な凹凸であると仮定して得られる値である。なお、図５中の上段に示す断面は下段に示す断面に置き換えることができる。図５に示すように、以上のようにして求めたＲａは式（５）、式（６）の粗さの高さａに相当し、Ｒｓｍは式（５）、式（６）の粗さのピッチ２ｂに相当する。したがって、曲げ部１０ｂの断面の画像に基づいてＲｓｍ，Ｒａを求め、式（２）、式（３）に基づいて√ａｒｅａを算出することができる。
　なお、粗さの高さａとして最大高さＲｚ（最も高い山の高さと最も低い谷の深さの差）を用いてもよい。また、粗さのピッチ２ｂとして、以下の式（７）から求まるａｓ以上の凹凸の平均ピッチとしてもよい。なお、測定区間は特性Ｃ３の中央の５００μｍの範囲とする。
ａｓ＝０．１７１６・（１＋１２０／ＨＶ）６＝１．０５　　　・・・（７）
５．高Ｓｉ型と低Ｓｉ型について
　高Ｓｉ型と低Ｓｉ型はいずれも引張強度９８０ＭＰａ以上の超ハイテン材（ＤＰ（Ｄｕａｌ　Ｐｈａｓｅ）鋼）からなり、ビッカース硬さＨＶが３１０以上、好ましくは３４０以上である。一般的に、このような高強度材では曲げ内側の表面粗さが疲労耐久性に及ぼす影響が顕著になるが、本開示に係る高Ｓｉ型および低Ｓｉ型では、Ｓｉ含有量を調整し、高Ｓｉ型については後述するｎ’値を調整することで、従来よりも成形限界に優れる超ハイテン材としている。
　構造部品のビッカース硬さを測定することで、構造部品が本実施形態に係る引張強度９８０ＭＰａの超ハイテン材から構成されるか否かが判別できる。図１および図２に示すロアアーム１０を例に挙げて、加工済の自動車用の構造部品の硬度を測定する方法について説明する。加工影響を受けていない母材硬度を測定するため、曲げ部１０ｂから離れた、曲げ加工による大きな歪を受けていない平板部１０ａにて硬度を測定する。
　平板部１０ａの表面に垂直な断面（すなわち、図２に示す断面）を測定面として試料を採取し、当該測定面を調製して硬さ試験に供する。測定面の調製方法は、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４：２００９に準じて実施する。＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して測定面を研磨した後、粒度１μｍから６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して測定面を鏡面に仕上げる。このようにして鏡面に仕上げた測定面に対し、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に記載の方法で硬さ試験を実施する。なお、断面を測定面とすることで、表面の塗装などが硬度の測定値に与える影響を抑制できる。
　具体的には、マイクロビッカース硬さ試験機を用いて、試料の曲げ部１０ｂに隣接する平板部１０ａの板厚の１／４位置に、荷重５００ｇｆで、圧痕の３倍以上の間隔で３０点測定し、それらの平均値を部材の硬度とする。
　高Ｓｉ型の鋼板は、ミクロ組織としてフェライトと焼き戻しマルテンサイトから構成されている。フェライトは軟質な層であり、ｎ値、および均一伸び（ｕ－Ｅｌ）の優位性がある。ｎ値は均一伸びと相関性があり、高Ｓｉ型の鋼板は軟質なフェライトを含むため層間の硬度差（組織間硬度差）が大きいという特性を有している。一方、低Ｓｉ型の鋼板は、ミクロ組織として主にベイナイトから構成され（焼き戻しマルテンサイトとフェライトを含む場合がある）、高Ｓｉ型に比べて層間の硬度差（組織間硬度差）が小さい特性を有している。
　本開示では、ナノインデンテーション試験により測定したナノインデンテーション硬さ（以下、ナノ硬さとも称する）に基づき、高Ｓｉ型と低Ｓｉ型を区別する。より具体的には、素材の加工硬化能を示すパラメータとして、平均ナノ硬さに対するナノ硬さの四分位範囲の比（＝ナノ硬さの四分位範囲／平均ナノ硬さ）を用いて高Ｓｉ型と低Ｓｉ型を区別する。
　図６は、低Ｓｉ型のナノ硬さの分布を示すヒストグラムである。また、図７は、高Ｓｉ型のナノ硬さの分布を示すヒストグラムである。図６および図７において、横軸はナノ硬さ、縦軸は頻度を示す。
　ナノ硬さを測定する試料は、上述したビッカース硬さ試験による部材硬度の測定と同じ位置から採取する。試料の測定面はビッカース硬さ試験と同じである。測定面を鏡面仕上げし、板厚の１/４位置にてナノ硬さを測定する。この際、荷重２５００ｕＮとし、１００点の測定を行う。圧痕同士の間隔は５μｍ以上を確保し、ＩＳＯ１４５７７－１（Ａｎｎｅｘ Ａ）に基づきナノ硬さ(すなわち、押し込み硬さ)を求めた。そして、得られた１００点の押し込み硬さから、四分位範囲と平均ナノ硬さを計算した。
　高Ｓｉ型では、軟質なフェライトを含み、組織間硬度差が大きいため、図７に示すようにナノ硬さのピークが２箇所出現しており、硬い層と柔らかい層を含む。高Ｓｉ型では、フェライトに由来する柔らかい層を含むことによって、ｎ値の特性に優れる。一方、低Ｓｉ型では、組織間硬度差が小さいため、図６に示すように、ナノ硬さのピークは１箇所である。
　図８は、高Ｓｉ型と低Ｓｉ型について、均一伸び（ｕ－Ｅｌ：縦軸）と、四分位範囲を平均ナノ硬さで除算した値（ｎ’：横軸）の分布を示す特性図である。均一伸びの値が大きいほど、またｎ’の値が大きいほど、成形性は良好となる。図８中の白丸（〇）印は高Ｓｉ型を、黒丸（●）印は低Ｓｉ型を示している。高Ｓｉ型は低Ｓｉ型よりも加工硬化能を表す均一伸びが高いが、上述したようにＳｉ由来のスケールがあるため表面粗さは比較的大きくなる。後述する実施例を検討した結果、高Ｓｉ型に由来する表面粗さであっても、式（１）の範囲を３３≦√ａｒｅａ≦４４とし、式（２）の範囲を０．１７≦ｒ/ｔ≦３．４５とした上で、均一伸びの値で６％以上であれば、加工後の曲げ内側の表面粗さが抑えられ、従来品（後述する比較例）よりも疲労特性に優れることがわかった。一方、低Ｓｉ型では、Ｓｉ由来のスケールに起因する表面粗さが小さいことで曲げ内側の微小クラックの発達が抑制されるので、式（１）の範囲を３０≦√ａｒｅａ≦４０とし、式（２）の範囲を０．１７≦ｒ/ｔ≦３．４５とすることで、均一伸びの値で６％未満であっても従来品よりも優れた疲労特性を満足できた。
　図８に示すように、高Ｓｉ型において、均一伸び６％以上をナノ硬さから得られるｎ’に置き換えると０．２２以上となる。均一伸びを求めるためには引張試験による測定が必要であるが、構造部品から均一伸びを求めることは容易ではない。一方、ナノ硬さは構造部品からサンプル採取が容易である。
　このため、本実施形態では、高Ｓｉ型と低Ｓｉ型の材料の特性を、四分位範囲を平均ナノ硬さで除算した値ｎ’で評価する。高Ｓｉ型はｎ’が０．２２以上であり、低Ｓｉ型はｎ’が０．２２未満とすることができる。
　高Ｓｉ型は、引張強度９８０ＭＰａ以上のＤＰ鋼からなり、Ｓｉの含有量を質量％で０．９％以上とすることで、０．２２以上のｎ’が得られている。本実施形態では、高Ｓｉ型はあくまでｎ’が０．２２以上であることによって特徴づけられており、この特徴とＳｉの含有量が０．９％以上であること以外は、材料の化学成分および製法は基本的に限定されるものではない。なお、引張強度の上限側は１３００ＭＰａ程度まで適用可能である。一例として、高Ｓｉ型は、化学成分質量％で、Ｃ：０．０１～１．０％、Ｓｉ：０．９％以上、Ｍｎ：０．１０～５．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ｏ：０～０．０２０％、Ａｌ：０～１．０００％、Ｃｒ：０～２．００％、Ｃｕ：０～２．００％、Ｎｉ：０～２．００％、Ｍｏ：０～３．００％、Ｃｏ：０～３．００％、Ｎｂ：０～０．１５０％、Ｖ：０～１．００％、Ｔｉ：０～１．００％、Ｗ：０～１．００％、Ｓｎ：０～１．００％、Ｓｂ：０～０．５０％、Ｔａ：０～０．１０％、Ａｓ：０～０．０５０％、Ｂ：０～０．０１００％、Ｃａ：０～０．１００％、Ｍｇ：０～０．１００％、Ｚｒ：０～０．１００％、Ｈｆ：０～０．１００％、Ｂｉ：０～０．１００％、Ｚｎ：０～０．２００％、ＲＥＭ：０～０．１００％、及び、残部：Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有していてもよい。また、上記化学組成において、任意添加元素の含有量の下限は０．０００１％又は０．００１％であってもよい。また、上記化学組成を有する鋼を室温～１３００℃にて圧延することで得られる鋼板、もしくは圧延ののちに熱処理や塗装などの表面処理を施すことで得られた鋼板を用いてもよい。
　低Ｓｉ型では、Ｓｉの含有量を質量％で０．９％未満とすることで、Ｓｉ由来のスケールに起因する表面粗さを小さく保つことができ、ｎ’が０．２２未満となる。低Ｓｉ型はあくまでｎ’が０．２２未満であることによって特徴づけられており、この特徴とＳｉの含有量が０．９％未満であること以外は、材料の化学成分および製法は基本的に限定されるものではない。低Ｓｉ型は、Ｓｉの含有量が０．９％未満であること以外は、上記した高Ｓｉ型と同様の化学組成を有していてもよい。また、高Ｓｉ型と同様、上記化学組成において、任意添加元素の含有量の下限は０．０００１％又は０．００１％であってもよく、上記化学組成を有する鋼を室温～１３００℃にて圧延することで得られる鋼板、もしくは圧延ののちに熱処理や塗装などの表面処理を施すことで得られた鋼板を用いてもよい。
６．実施例
　以下に、本発明の態様を実施例により具体的に説明する。これらの実施例は、本発明の効果を確認するための一例であり、本発明を限定するものではない。
　板厚２．９ｍｍの低Ｓｉ型の材料を表１に示す曲率半径ｒで曲げ加工し、表１に示す比較例１～８と発明例１～８のロアアームを作製した。表１に示すように、加工前と加工後のそれぞれにおいて、上述した方法でＲｚ，Ｒｓｍを測定し、Ｒｚ／Ｒｓｍ，√ａｒｅａ／２ｂ，√ａｒｅａ［μｍ］を求めた。発明例１～８は、加工後の√ａｒｅａ［μｍ］が式（１）を満たし、ｒ／ｔが式（２）を満たし、且つｎ’が式（３）を満たすものである。一方、従来品である比較例１～８は、式（１）を満たしていない。√ａｒｅａについては、加工中に曲げ部１０ｂの曲げ内側の表面粗さが大きくなっていくため、加工後の値が加工前の値を下回ることはない。なお、加工前のＲｚ，Ｒｓｍの測定においては、曲面を平面に換算することなく、画像から図４の特性Ｃ３に相当する特性が直接得られる。
　比較例と発明例の各ロアアームに対し車両前後方向の荷重を負荷する疲労試験を実施した。具体的には、加工後の粗さパラメータ√ａｒｅａ等が異なる比較例１～８と発明例１～８のロアアームのそれぞれについて、曲げ部に車両前後方向の荷重を負荷し、２０万回時間強度σｆを測定した。なお、２０万回時間強度とは、疲労破壊が生じる前の２０万回の繰り返し数において、ロアアームに発生する負荷応力である。
　そして板厚に対する曲げ内曲率半径の比ｒ／ｔが同一である比較例と発明例のペアについて、比較例の時間強度σｆ１と発明例の時間強度σｆ２とを比較し、発明例の疲労耐久性を評価した。具体的には、各発明例について、比較例と比較した結果に基づき、σｆ２／σｆ１の値が１．２を超える場合を「〇」と評価し、σｆ２／σｆ１の値が１．４を超える場合を「◎」と評価した。
　図９は、表１に示した発明例１～８と比較例１～８のそれぞれについて、√ａｒｅａとｒ/ｔをプロットした特性図である。図９中の白丸（〇）印は発明例を、黒丸（●）印は比較例を示している。図９に示すように、ｒ/ｔが小さいほど、すなわち、ｒが小さいほど、√ａｒｅａの値は増加し、曲げ内側の表面粗さが粗くなることから、疲労耐久性が低下する。しかし、発明例１～８のそれぞれは、同じｒ/ｔの比較例１～８のそれぞれよりも√ａｒｅａの値が低下しており、比較例１～８に比べて曲げ内側の表面粗さが劣化しにくく、曲げ内側の表面が滑らかである。このため、表１の結果から、発明例１～８の疲労特性は比較例１～８よりも優れることが判る。また、表１の結果から、ｒが大きく√ａｒｅａの値が小さいほど、同じｒの比較例に対し疲労特性がより優れることが判る。
　図９において、発明例１～８の各プロットを結ぶ線を曲線に近似した特性Ｃ４は、以下の式（８）で表すことができる。
√ａｒｅａ＝０．０９７６（ r／t））３－０．７１８５ （ｒ／ｔ）２－１．０５４２（ ｒ／ｔ）＋４３．４２６　　・・（８）
　したがって、好適には、本開示に係る構造部材は、以下の式（９）を満たす。なお、式（９）では、式（８）の√ａｒｅａに５％のマージンをとって上限値としている。
　３３≦√ａｒｅａ≦１．０５｛０．０９７６（ r／t））３－０．７１８５ （ｒ／ｔ）２－１．０５４２（ ｒ／ｔ）＋４３．４２６｝　　　・・（９）
　１０　　ロアアーム
　１０ａ　平板部
　１０ｂ　曲げ部
　２０　画像

Claims (5)

  1. 　鋼板から構成された構造部品であって、
    　平板部と曲げ部とを有し、
    　前記曲げ部は、以下の式（１）、式（２）及び式（３）を満たす、構造部品。
    　２８≦√ａｒｅａ≦４５ 　　 ・・（１）
    　０．１７≦ｒ/ｔ≦６．９０　　　 　　・・（２）
    　０．２２≦ｎ’　　　　　　　・・（３）
    　但し、
    　√ａｒｅａは前記曲げ部の曲げ内側の微小欠陥の投影面積の平方根［μｍ］
    　ｒは前記曲げ部の曲げ内側の曲率半径の最小値 ［ｍｍ］
    　ｔは前記平板部の板厚 ［ｍｍ］
    　ｎ’は前記平板部のナノ硬さの四分位範囲／平均ナノ硬さ
    　である。
  2. 　更に、以下の式（１）’ および式（２）’を満たす、請求項１に記載の構造部品。
    　３３≦√ａｒｅａ≦４４ 　　 ・・（１）’
    　０．１７≦ｒ/ｔ≦３．４５　　　 　　・・（２）’
  3. 　前記平板部のビッカース硬さが３１０以上である、請求項１に記載の構造部品。
  4. 　前記平板部のビッカース硬さが３４０以上である、請求項１に記載の構造部品。
  5. 　更に、以下の式（４）を満たす、請求項１～４のいずれか１項に記載の構造部品。
    　３３≦√ａｒｅａ≦１．０５｛０．０９７６（ r／t））３－０．７１８５ （ｒ／ｔ）２－１．０５４２（ ｒ／ｔ）＋４３．４２６｝　　　・・（４）
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