明の
および 術分野
本 、 して使用する 品用の 材であって、 熱間 造により 品を成形した直後に、 所定の 却を施して使用する 、 および その を素材として製 造した 度で、 かつ、 優れた を備える
品に関するものである。
近の 動車工ンジン および り用 品には、 理を することが可能な ( 下、 非 と う が適用されて る。 、 熱間 、 空冷ま たは 冷却したままでも、 すなわち 旧来の しの しても、 優れた機械的 質を実現するように成分 された鋼である。
が広く 用されて る部品のひとつとして エンジン タティ ングロ ( 下 コンロッ と う がある。 コンロ は、 キヤ の 2つの 品から っており、 従来は、 キヤ を に作製して、 ボルトで締結していた。 しか し、 この 法では、 キヤ の を高 度に仕上げる 必要があり、 加工コス トがかかる。
このため、 近年は、 キヤ が 体となった形状に熱間 造で成型 、 その 、 大 内側に切 きを加工して、 衝撃
りにより に 、 再度、 破 をつき合 わせ、 ボルトで 合する方法が採用されて る。
このような コンロッ は 接合 の 上げ 工工程を できることから、 コス ト 減になるのみならず、 コンロッ にかかる 力の 部を負担するので、 強度に優れ、 よって、 ボル トおよび 体を小型化できると メ リッ トがある。
コンロッ が広く普及した欧米にお て、 最も一般的な の 、 0・ 7 素を含む高 で ある。 成にすると延性が低下するので、 工が容易と なり、 かつ、 の 形が小さ くなるというメ リッ トが得られる が、 反面、 降伏 さや さに るという 点がある。
来の の 点を克服する 、 特許 献に 開示されている。
および 2に記載されている
においては、 C 0 3 0~0・ 6 0 ) とするこ とで、 降伏 さを向上させ 加えて、 M 有量 有量を低減 することで、 高 破壊 、 すなわち、 小さな 形を実現してい る。
また、 に第 2 子を分散させて を高めた鋼も多く 案されている。 えば、 特許 3 は、 M および 化に 加えて、 C 子を分散することにより、 C 有量が0・ 3 5 満の でも、 十分な が得られることが開示され ている。
Cの 散を利用した鋼は、 特許 4にも開示されている。
4には、 熱間 、 Cによるオ ステナイ ト粒の ピン めが不十分で混 になるため、 冷却 に大きなパ ライ ト粒 が変態 、 これが を高めることが開示されている。
5 には、 化物と Z 化物の 大 径が 0 は 下で、 その量の和が0・ 0 5 上である に優れた 材が開示されて る。
を高める手段として、 パ ライ ト 率を高める方法も一般 的である。 6 には、 C 0・ 2~0・ 5 V 0 0 5 ~0・ 5 含有し、 フ ライ ト 率が 2 0 下のフ ライ ト パ ライ ト鋼を破 コンロッ に適用することが開示されて る。
さ らに、 特許 7 には、 の 大 径が 5 上で、 かつ、 その数が 5 , 上で、 さ らに パ ライ ト 率が 2 0 上の破 割に適した が開示され て る。
方、 パ ライ トの 積率を 4 0 下とするとともに、 化物 態を制御することで、 ランダムで、 かつ、 の き を得 る方法が、 特許 8 tZ 示されて る。
他に、 比較的多量のPを添加して の 形を抑制する方法が 、 特許 9 示されている。 0には、 パ ライ ト 率を 5 0 上とするとともに、 炭素 有量が 0・ 4~0・ 5 合には、 Pを ・ 0 5~0・ とすることが適切であること が開示されて る。
には S V、 、 P および Vを利用 して 壊を促進する方法、 および、 きを用いて 壊を 促進する方法が開示されて る。
2 には、 フ ライ ト 率が4 0 上のフ ライ ト ・ パ ライ ト 織で、 さ らに フ ライ トの さが、 ビッカ ス 度 で 2 5 0 上、 かつ、 フェライ トの さと さの比が0・ 8 0 上の、 クラッキングロ の 材として好適な が開示され
ている。
3には、 硬度 R C 、 P 有量 ) 、 、 炭素 C qから 出される E 2 8 0 4 5 4 g X C 8 8 6 2 XP 4 X を 5 0 下とすることにより と耐力を確保したコンロッ が開示されている 4 は、 A 、 、 、 oの が、 0 0 A 1 KO 主 ・ 5 A 、 お 、 0・ 0 3 。 ・ 6 を満 、 造 後に の 分 が 間 用 が開 て る 5には、 フ ライ ト パ ライ トの 計が 9 5 上 で 化物 の アスペク ト比が 0・ 0 下であるとと もに、 P C C 0 0 C 有量 ( 、 フ ライ ト 0・ 4 ~0・ 7 5で、 か つ、 V e V 2 S 2 0、 V、 S は含有 量 ( ) 0・ 8 上の破 に優れた
コネクティングロ が開示されている。
これまでに開示された コンロッ 鋼を 観すると、 織をフ ライ ト ・パ ライ ト 限定していることは共通である 。 しかし、 適正なフ ライ ト パ ライ ト 織の 率については、 大きく異なり、 フ ライ トを 2 0 下とするもの、 または、 パ ライ トを 40 下とするものなどがある。
を高める方法は、 多種多様であり、 化物の 散、 化物の 散、 有量の 減、 化の 用、 多量 のP 加、 加えて コンロ に きを加工する方法などがある
術文献 0 3 2 4 9 5 4
2 5 2 5 4 6
3 3 5 3 4 0
4 2 0 0 5 2 3 6 7
5 2 8 6 7 4 6
6 2 0 0 3 9 3 8 4
7 2 0 04 2 7 7 8 7
8 2 0 0 3 342 6 7
9 0 2 9 3 8 9
0 2 0 0 2 2 7 5 5 7 8
9 7 6 7 8 5
2 2 0 0 4 2 7 7 840 3 2 0 0 7 9 8 9 4 2 0 0 2 2 5 6 3 9 4
5 2 0 0 7 2 7 7 7 0 5 報 発明の
明が解決しよ とする課題
明の 、 破壊分割して使用する コ ン ロッ であり、 度、 具体的には、 8 5 0MP a 上の引 さ と、 6 5 0MP a 上の 0・ 2 力を備えるとともに、 優れた を実現するものである。 この 求を満たすためには、 でき る限り低 成であって、 部品の 、 フィ ライ ト ・パ ライ ト 織となることが望ましい。
しかし、 炭素 有量の 鋼で、 8 5 0M a 上の引 さを
ようとすると・ 外の 金元素量を増やさざるを得なくなり 、 その 果、 熱間 、 ベイナイ トが生じ易くなる。 ベイナイ トが生じると、 が低下するだけでなく 、 降伏 さや降伏 低下して、 部品として必要な機械的 質が得られなくなる。
また、 に優れた 、 常温のみならず 間にお て も 性が低く 、 素材 の および ・ れが生じ易 。 材の 造、 熱間圧延、 および、 部品の 造 の 、 工業的に非常に重要な要件であり、 材には、 高 間延性が必要である。
明が解決しよ とする課題は、 熱間延性に優れ、 熱間 に空冷または 冷却した場合に、 安定して ライ ト ・パ ラ イ ト 織となる、 に優れた および
品を提供することである。 題を解決するための
らは、 上記 題を解決するために、 、 実験を重ねて 研究した。 その 果、 次の知 ~4 得るに至った。
鋼の基本成分 成を、 C 0 2 3~0・ 3 5 S 0 7 0~ ・ 3 0 、 さ らに、 V 0 2 7~0・ 4 5 として、 V 化物を 出、 分散させると、 ライ トが強化されて 、 降伏 、 および、 引張 さが向上し かつ、 延性が低下する。
2 ( 式で定義する 値を ・ 3 ) 下とすると、 熱間 、 空冷または 冷却した場合に、 ライ ト ・パー ライ ト 織を得ることができる。
0 5 6 X C 0 0 7 X 3 X
0 8 0 X C 8 0 X P 0 g V
5 6 X )
は、 元素の 有率 ( である。
3 れた を得るためには、 フ ライ ト ・パ ライ ト フ ライ ト 率を 6 0 上とする。 そのためには、 下記 2 式で定義する 値を 3・ 0 下とする必要がある。
4 3 X C 0 2 X S 0 X M
4 X C g X P 8 V 6 6 X 2
は、 元素の 有率 ) である。
4 れた熱間延性を得るためには、 下記 ( 3 または 3 ) 式で定義する R値を 3 5 ) 上とする必要がある。
R 4 6 7 7 4 X 3 7 7 X M
349 X 2 0 X V 4 X
3 )
R 4 6 7 7 4 X 3 7 7 X M
3 4 9 X S 0 X V 4 X A
8 6 6 X P b
は、 元素の 有率 ) である。
、 上記 見に基づ て完成したもので、 明の 旨と するところは 次のとおりである。
、
C 0 2 3~0 3 5
S 0 7 0~ 3 0
0 7 6~ 7 Q
TO
P 0 040~0 0 8 0
S 0 040~0
C 0 0 5~0 2 0
A 0 0 0 下、
V 0 2 7~0 45
0 0 0 5 0~0 0 45
含有し、 残部 eおよび不可避的 物からなり、
下記 式で定義する 値が ・ 3 下、 下記 2 式で定義す る 値が 3・ 0 下、 および、 下記 ( 3 式で定義する R値が 3 5 上であることを特徴とする 。
0 5 6 X C 0 0 7 X 3 X M 0 8 0 X C 8 0 X P 0 9 V
5 6 X )
4 3 X C 0 2 X 0 X
4X C g 0 X P 8 V 6 6 X 2 )
R 46 7 7 4 X S 3 7 7 X
349 X S 0 X V 4 X A
3
ここで C M C P V お よび、 Sは の 有量 ( ) であり、 A 、 不純 としての 有量 ( ) である。
2 ) さ らに、 質量 、
C a 0 0 0 0 5~0 0 0 3 0
Z 0 0 0 0 5~0 0 0 3 0
e 0 0 0 0 5~0 0 0 3 0 および、
0 0 0 5~0
のいずれか または 2 以上を含有することを特徴とする
) に記載の 。
3 ) さ らに、 質量 、
P b 0 0 ~0
を含有し、 上記 3 式に代えて、 下記 3 式により 義する R値が 3 5 上であることを特徴とする上記 また 2 ) に 記載の 。
R 46 7 7 4 X 3 7 7 X M
3 4 9 X S 0 X V 4 X A
8 6 6 X P 3 )
こ こで、 S M S V、 および、 P は、 の 有量 ) であり・ A 、 不純 としての 有量
である。
4) ~ 3 ) のいずれかに記載の
、 熱間 造して冷却して製造した 品であって、 冷却 の 織が、 フ ライ ト パ ライ ト 織であることを特徴とす る 。
5) 織のフェライ ト 積分率が 6 0 上であること を特徴とする上記 (4 に記載の 。 明の
明の 、 熱間延性に優れ、 熱間 、 空冷または 冷却した場合に、 安定してフ ライ ト ・ ライ ト 織となり、 に優れている。 そして、 明 の 鋼から製造した 、 度で、 か つ、 の が小さ く 、 優れた を有するとともに 、 製造 に必要とされる 間延性を十分に備えている。 面の 単な説明
は、 験に用いたコンロッ 大 状の を 示す図である。 a は、 平面 様を示し、 b は、 側面 様を
。 明を実施するための
下、 本 明を詳細に説明する。
の 、 すでに、 数多く 示され、 しかも、 こ れら鋼の成 、 幅広く 示されて る。 しかし、 これらの鋼 にお て、 a 的に生産ができる程度に熱間延性に優れるこ と、 ( b 空冷または 冷却した場合に、 フ ラ イ ト ・パ ライ ト 織となる こと、 ( C ) 度であること、 およ び、 ( ) 割に優れること等の必要な要件を全て えた鋼は 、 非常に少ない。
フ ライ ト ・パ ライ ト 、 ルテンサイ ト、 または 、 ベイナイ ト 織と比較して、 延性や衝撃 が低 、 の 形を 果的に抑制する効果を有して る。
そこで、 らは、 特に、 熱間 、 空冷または 冷 却し 場合に、 フ ライ ト ・パ ライ ト 織を形成するとともに、 優れた熱間延性を発現する成分 成を検討して、
品用鋼として最適な成分 成を創案した。
明の 品の 徴の 、 V 化を積極的に利用した 鋼からなり、 、 フ ライ ト ・パ ライ ト 織を備えて いることである。 来の 、 少量のべイナイ トをしば しば 有し、 これが、 械的 質の 化の 因となっ ていたが 明では、 これを改善し、 工業的な生産において、 安 定な材質を確保した。
徴の 2は、 明の鋼で 造した部品のフ ライ ト 積分率 を 6 0 上と、 非常に大きな値に制御していることである。 フ ライ トの 積分率を高め、 かつ、 大幅に 化した鋼においては
、 の 形が小さ く 、 下に発生する 、 最終 に発生する けが抑制される。
明の 3の 、 品としての 質に加え・
般に共通する 間延性の という 点を改善した ことである。 常の 大きな問題となるのは。
に発生する割れや ・ その後の熱間加工、 すなわち、 素材 の 間圧延 、 部品の に発生する割れや である。
的な生産にお て、 特に問題となるのは、 鋳造 に発生する 割れや であるが、 これまで、 この 題を解決することを課題と した発明は 案されておらず、 効率的な工業生産が容易でない鋼が 多く 案されて た。
、 品を熱間 造で成形 、 その 後、 空冷または 冷却した場合に、 安定して、 フ ライ ト ・パ ライ ト 織を得ると いう 題を解決するにあたって、 V を中心とする の 鋼を対象として、 熱間 造 程を再現する実験を行った。
験の 象としたのは、 成分 成が、 C 0・ ~0・ 5 0 以下 。 ) 、 S 0 ~ ・ 4 M 0 4 0~ 2 P 0 0 0 6~0 S 0 0 0 7~0 0 8 C 0 2~0 5 0 A 0 0 ~0 0 3 4 V 0 2 0~0 45 0~0 0 5 9 Pb 0~0 2 6 0 Ca 0~0 0 04 および、 0 0 0 2 2~0・ 0 6 8 準の鋼である 実験は、 熱間加 置を用い、 以下の 件で行った。
、 直径 8 、 高さ 2 とした。 5 2 3 に加熱 した後、 ・ 0 s の 度で冷却しつつ、 冷却 中の 2 3 で 高さ 6 0 工を施し、 さ らに、 ・ 0 s の
度で、 室温まで冷却した。
その 、 試験 、 中心 上で 2 、 試験 4 部 の組織を、 光学 微鏡を用 て観察し、 ベイナイ ト 織の 無を判 断した。
体的には アルコ ル (ナイタ ル にて腐食した 組織を、 光学 微鏡で、 200倍の倍率で観察し、 不定形のフ ラ イ ト粒の割合を測定した。
フ ライ ト ・パ ライ ト 織として観察される フ ライ ト粒 は、 白色で多角形の 状をして るが、 同じく 色ながら 量の 化物が 出した不定形の 織が発現した場合、 それは、 ベイナイ ト であると判断した。 定形とは、 基本的に、 がある形状 または に変化した形状を示す。
明では、 フ ライ ト とべイナイ ト粒の総数に占めるべ イナイ ト粒の割合が 3 の 、 組織は、 フ ライ ト ・パ ライ ト 織であるとする。 ベイナイ ト粒が 3 であれば、 材質にほ とんど はな 。
験上、 C、 M C 、 P、 V、 および、 が イナイ ト 態に関与することが っているので、 これら元素の とべイナ イ ト 率の 係を重 析で調 たところ、 下記 式で定義 する 値が ・ 3 0 ) 下のときに イナイ ト 率が 3 下 となることが分かった。 それ故、 値を ・ 3 下に限定した。
0 5 6 X C 0 0 7 X S 3 X M 0 8 0 X C 8 0 X P 0 9 V
5 6 X )
こ こで C M C P V および は、 の 有量 ) である。
値の下 、 素の によるので定めない。
なお、 明が対象とする部品では、 熱間 後の 、 0 7 3~ 6 7 3 の 度差40 0 を、 温度が 0 7 3 から 6 7 3 まで低下する経過 間で割った ) が 2・ 0 s 下であることを前提としているが、 平均 2・ 0 sで空冷した 品の 織と硬さを・ 置の
等速度 再現するには、 した後の平 度を ・ 0 s とするのが適当である。
次に、 に及ぼす組織の 響につ て検討した。
の 材として、 上記 値を求めるのに用 た 6 8 準の ち、 C 0 2 0~0・ 4 0 、 以下 。 ) 、 C 0 0 2~0 2 0 A 0 0 0 0~0・ 0 3 0 P 0 0 下の 囲にある 3 0 準を用いた。 これらの 材を、 験炉にて溶解し、 インゴッ トに 造した後、 断面 2 5 m の 材に熱間加工した。
さ らに、 熱間 程を再現するため、 この 材を 0 の さに切断し、 5 0 3 に 5 した後、 風速 5 S の風を当てて、 室温まで冷却した。
、 図 a) に示したコンロッ の大 を模した形状の 。
に仕上げ 工した。 径の 0 で相対する 2 所に 深さ ・ 0 、 先端 0・ 5m の 4 。
5 V 3 を形成し た。 さ らに (b に示すよ に、 直径 8・ 0 の 4 が、 中心 側の側面から 8・ 0 の となるよ に形成されている。
に関する 、 以下の りである。 すなわち、 に示 す試験 の 測定した後、 図 の 下方向に割れる を入れ 、 の 央に形成したく さび け口に く さびを差し込み く さ び 2 0 0 の り を 4 0m さから落として、 試験 を切
位置で に破 した。
なお、 、 レ ル上にあって、 片方は固定、 もう 方はレ ル上を滑る構造となっており、 Z 2 された試験 が割型 からはずれないように、 試験 、 ボルトで に固定されている 験前後の 、 内径の の とした。 体的には、 、 破 部を突き合わせて、 再結合 ボルト めした後に、 試 験 の 測定し・ 定した初期 態の との差を求め、 上下と左右方向の差の合計を変形 とした。 が小さ ほ ど、 が高いと判断した。
また、 試験 の 面から 5 れた 面において、 硬さを測 定し、 光学 微鏡により ライ ト 積率を測定した。
の 前後に、 内径 、 硬さおよび ライ トの 積率 との 係を調査した。 その 果、 破 前後の 、 引張 さと ライ トの 積率に大きく影響されることが明らかとなった。 すなわち、 全体の さが高くて、 かつ、 ライ トが適度に 存在する場合、 特に、 ライ ト 積分率が 6 0 上の場合に、 衝撃破 したときの 0 0 下と、 十分に小さ ことが明らかとなった。
て、 値を求めた時と同じ 6 8 準の鋼を用い、 ライ ト 積分率に及ぼす鋼の合金元素量の 響を調 た。
、 直径 8 、 高さ 2mmの 状のものであり、 この 、 熱間加工 置を用いて、 5 0 3 に加熱し、 その 、 0 S の 度で冷却しつつ、 冷却 中の 3 2 3 で、 高さ 6 0 工を施し、 さ らに、 ・ 0 s の 度で室温まで冷却した。
その 、 試験 、 中心 上で 2 、 試験 4
の 織を光学 微鏡を用 て観察し、 フ ライ ト 積率を調 た。 験上、 C、 M C 、 P、 V、 および、 がフ ライ ト 態に関与することが っているので・ これら 金元素の フ ライ ト 積分率の 係を重 析で めた。
その 果、 下記 ( 2 ) 式で定義する 値が 3・ 0 ) 下の 合に 6 0 上となり、 、 0・ 7 Cを含有す る の を素材とした場合と同等 下の な となった。 このことから、 値を 3・ 0 下に限定した。
なお、 明の C量の下 0・ 2 3 にお て、 フ ライ ト量は 、 最大 7 5 度である。
4 3 X C 0 2 X S 0 X M
4 X C 9 0 X P 8 V
6 6 X 2 )
こ こで C S C P V および、 は。 の 有量 ) である。
値の下 、 素の によるので、 定めない。
さ らに、 片の 造性指標となる 後の 間延性を、 熱間引張り 験で評価した。
、 成分 成が、 C 0 ~0・ 5 0 、 以 下 ) S 0 ~ 4 0 7~ 2 46 P 0 0 0 6~0 5 S 0 0 0 7~0 8 C 0 0 2~ 0 0 A 0 0 0 ~0
V 0~0 4 5 0~0 0 5 9 b 0~0 2 6 0 C a 0~0 0 0 4 0 0 0 2 2~0 0 9 6 準の鋼である。
、 直径 ・ 0m 、 長さ 0 の 状とし、 試験 の チ で 、 熱電対を取り付けた。 これを、
置を備えた通電 置に取り付け、 両端 、 銅の水 で 冷却しつつ、 通電 熱した。
電により、 試験 を加熱、 して、 6 0 、 0 S 、 一定温度 4 7 3 3 7 3 、 および、 2 7 3 まで冷却し、 3 0 S 持し、 その 、 0・ 0 0 5 Sで引張り破 させた。
間延性の 標として、 の り値を採用した。 この り値 が小さ 鋼は、 連続 に割れや が発生し易いと判断できる これらの 験で、 引張 4 7 3 3 7 3 、 および 2 7 3 での り値を、 独立 数とし、 合金元素を 数と して、 算し、 における 素の 関係数 計 上 意と判断された元素のみ 数の平均値を求め、 これらの数 値を用いて、 下記 3 または 3 式で定義する R を 得た。
R ) 46 7 7 4 X 3 7 7 X M
3 4 9 X S 0 X V 4 X A
3
R ) 4 6 7 7 4X S 3 7 7 X
3 4 9 X S X V 4 X A 8 6 6 X P b ( 3 )
ここで 、 M V A 、 P および S は、 の 有量 ) である。
造で を製造する際、 割れや を防止するためには、 絞り値が高いほど 利である。 れや の 生のし さは、 鋳造 の 造と 件にも影響されるが、 各種の 間延性の鋼の絞 り値と、 割れ、 キズ 度との 係を調査した。
その 果、 絞り値が 3 5 上であれば、 連続 の れや の 生を、 十分、 低減できることが解かった。 よって、 上記 3 ) または 3 式で める R値を 3 5 上に限定した。 なお R値の上 、 素の量によるので 特に定めな 。
次に、 の 成の 定理由につ て説明する。 下、 質量 意味する。
C 0 2 3~0
Cは、 部品の さや さを確保し、 かつ、 良好な を得 るために、 0・ 2 3 上必要である。 方、 Cを多くすると、 ライ トが増加して 低下する。 それ故、 合金元素を調整し て引張 さや さを高く しても、 降伏 さがあまり向上しないばか りか、 および が低下するので、 上限を0・ 3 5 限 定する。 また・ Cは。 V 化物を形成し。 ライ トを 化 する。 ましくは、 0・ 2 8~0・ 3 2 である。
S 0 70~
S は、 ライ ト 態を促進して、 ライ ト 率を増加させ るのに必須の 素である。 また、 S は、 ライ トを固持 化す るとともに、 延性を低下させる。 ライ トの 性を低下させるた めには、 0・ 7 0 上が必要である。 しかし ・ 3 0 超え ると、 熱間延性が低下する。 間延性の 保の点から、 ・ 0 5 下が好ましい。 より好ましくは、 0・ 8 0~ ・ 0 5 である。 M 0 7 6~
M は、 固持 化元素であると同時に ベイナイ ト 態を促進す る元素である。 ベイナイ トの 生を防止するため、 上限を ・ 7 とする。 また M は、 Sを 化物として 定し、 熱間延 性を高めるのに必要である。 定して高い 間延性を得るため、 下 限を 0・ 7 6 限定する。 ましく は、 0・ 8 0~ ・ 0 0
ある。
P 0 0 0~ 0
Pは ライ ト 進および イナイ ト 素である 。 ベイナイ ト 果を得るには、 0・ 040 上が必要で ある。 量に添加した場合、 熱間延性が低下して 割れまたは疵が 生じ易くなるので、 上限を、 0・ 0 8 0 定する。 間延性の 保の点から 0・ 0 6 5 満が好まし 。 より好ましくは、 0・ 045~0・ 0 6 2 である。
S 0 040~ 0
Sは、 M 結合してM S 子を形成して を向上させる 元素である。 分な被 を得るために、 下限を 0・ 040 とす る。 しかし、 多量に添加した場合、 機械的 質の 方性が大きくな るので、 上限を0・ とする。 ましくは、 0・ 0 6 0~0 である。
C 0 0 5~0
C は、 M 同様に固持 化元素であると同時に、 ベイナイ ト 態を促進する元素である。 さや 硬さを確保するため、 0 0 5 上 加する。 しかし C は、 M より も イナイ ト 態を促進する効果が高 ため、 ベイナイ ト 制のため、 0・ 2 0 下に限定する。 ましくは、 0・ 0 8~0・ 6 である。
V 0 27~0
Vは、 化物を形成して ライ トを 化し、 降伏 、 引張 さを向上させ、 かつ、 延性を低下させる元素である。 また、 Vの 化物は、 ライ ト 態を促進する作用があるので、 性の ライ トが増大する。 その 果、 破 形が低減すると ともに の のばらつきも減少する。
これらの 分な効果を得るため、 Vを 2 7 上に限定する
。 しかし、 0・ 45 超では、 効果が 和し、 コス トも高くなるの で、 上限を 0・ 4 5 とする。 ましくは、 0・ 30~0・ 4 、 より好ましくは、 0・ 3 2~0・ 3 7 である。
0 0 0 5 0~0 0 4 5
は、 主に、 V 化物や、 V 化物を形成して、 ベイナイ ト およびフ ライ ト 進をなす 素である。 これらの 分 な効果を得るために、 下限を 0・ 0 0 5 0 とする。 剰に添加す ると、 熱間延性が低下して 割れまたは疵が生じ易くなるので、 上 限を 0・ 0 5 とする。 ましくは、 0・ 0 0 5 5~0・ 0 3 5 である。
、 上記 成を基本成分とするが、 さ らに、 選択的に 他の元素を含有させてもよ 。 下に選択 素につ て説明する。
C a 0 0 0 0 5~0 0 0 3 0 Z 0 0 0 0 5~0 0 0 3 0 e 0 0 0 0 5~0 0 0 3 0 および、 0 005~0・ 0 50 のいずれか または 2 以上 C a z e、 および、 は、 ずれも、 化物を する元素である。 明における微細 化物の 、 熱間 後のオ ステナイ ト 織の を防止し、 その 果、 フ ライ ト 態を促進する。
また、 フ ライ ト 態を促進することで、 ベイナイ ト 態が抑制 される。 これらの 果を期待するには C a z 。 および・ e は、 0・ 0 0 0 5 上の添加が必要であり、 は、 0・ 0 0 5 上の添加が必要となる。
しかし、 多量に添加した場合に生成する 大な 化物や 化物 は、 熱間延性および の 下の 因となるので、 C a
および、 eの 限を 0・ 0 0 3 0 とし の 限を0 0 5 0 とする。
は、 化物を して イナイ ト 態を抑制する効果があ る 方、 窒化物を優先的に形成するので、 過剰に添加すると、 V 化物の を低減させてフ ライ ト量が低減する好ましくな 現 象が発現する。 このため を添加する場合 0・ 040 下 が、 よ り好まし 。
P 0 0 ~0
P は、 向上のために添加する。 しかし・ P は・ 間延 性を低下させる効果があるので、 0・ 0 5 0 下に限定する。 分な被 向上の効果を得るためには、 0・ 0 上を必要と する。
その他の不可避的に含有する元素につ て説明する。
A 0 0 0
A 、 上記 ( 3 ) および ( 3 式のとおり、 熱間延性の 下の 因になるので、 積極的に添加しない。 A 、 A 化物と して に分散し を低下させるので、 A 添加しない方が 被 の 保のためにも有効である。 可避 としてのA 、 0・ 0 下とする。
C 0 5 0 5 MO 0 0 C 、 および、 MOは、 任意に含有させることができる元 素である。 量であれば、 コンロッ の 質に対して特段の 及ぼさないが、 いずれも、 れ性を高めて イナイ トの 態を促 進する。 ベイナイ ト 織の 成を防止する上で 不可避 とし て 有する C および は、 ともに、 0・ 下が好ましく MOは、 0・ 0 下が好ましい。
bは、 V 同様に 化、 組織 の 果を有する元素で あり、 Vの 部を、 bに置換することは可能である。 しかし、
b 化物は、 V 化物と比較して 度が高く 、 素材 の 程にお て し易いので、 明では、 積極的に添加 しない。
上、 本 明につ て、 コンロッ を主眼に説明した。 在のと ころ、 コンロッ 外に、 普及して な が・
、 コンロッ 同様に、 正確な 度での 必要な部品 または、 度とともに、 保全作業上、 取外しと取付けが繰 り返される部品 用することができる。
以下・ に基づいて、 明を詳細に説明する。
に成分 成を示す ( ~ 24 および
( 2 6~ 3 9 従来 ) を 、 真空 解しイ ンゴッ トとした。 これらインゴッ トを、 49 3 に加熱して、 直 径 5 5 の に鍛 した後、 放 、 これを、 評価 素材とし た。
めに、 素材の 後の 間延性を、 熱間引張 験で評 価した。 、 直径 ・ 0 、 長さ 0 の 状とし、 試験 の チ で 、 熱電対を取り付けた。
これを、 引張 置を備えた通電 置に取り付け、 両端部を銅 の水 で冷却しつつ・ 熱して、 試験 、 6 0 S 持した後、 0 s で 2 7 3 まで冷却して させ、 2 7 3 に 3 0 持し、 引張 0・ 0 0 5 Sで引張り 、 させて、 の り値を測定した。
また、 素材 を用 たコンロッ の 、 機械的特性・ および 、 を調 るため、 鍛造コンロッ 当の を熱間 造で 作製した。
体的には 直径 5 5 の 5 0 3 に加熱した後 、 棒 向と垂直に鍛造して、 厚さ 2 0 とし、 続いて 衝 風 却により室温まで冷却した。 0 7 3 から 6 7 3 の間の平 ・ 7 Sであった。
の 材から、 (1 、 および、 ( )コンロッ 大 状の を加工した。 コンロッ 大 状 の の 法を、 に示す。
a) に示すように試験 は、 8 0 X 8 0 厚さ 8m の 状の 直径 5 0m の 2 を開けたもので あり、 直径 5 0m の 面上には 鍛造前の素 の 向 と垂直な方向に、 0。 で相対する 2 所に、 深さ ・ 0
。
0・ 5 の 4 5 V 3 を した。
さ らに ) に示すよ に、 直径 8・ 0 の 4を 、 中心 の 面から 8・ 0 の となるよ に 形成した。
、 と落 験機から 成されている。 、
形の 上に成形した 柱を中心 に沿って 2 した形状で、 片方が固定され、 片方がレ ル上を移動する。 2つの 円柱の 面には、 く さび穴が加工されている。
には、 試験 、 この にはめ込み、 く さびを入れ て 錘の下に設置する。 、 重さが 2 0 0 であり、 ガイ ド に沿って落下する仕組みである。
落とすと、 く さびが打ち込まれ、 試験 2つに引張 される。 なお、 、 試験 が割型から遊離しないよう 、 試験 、 に押しつけられるよう 、 周囲が固定されている。
では、 0 で を行い、 の を突き合わせて、 ボルト めし、 および 向と垂直な 方向の 化を測定した。
また、 面から 5m れた 面上について、 光学 微鏡によ りフ ライ ト 積率を測定するとともに、 前記 法と同じ方法で、 織を観察して、 ベイナイ ト 織の 無を判断した。 すなわち、 アルコ ル (ナイタ ル にて腐食した組 織を、 光学 微鏡で、 2 0 0倍の倍率で観察し、 白色で 量の 化 物が 出した不定形の粒を、 ベイナイ ト として計数した。
フ ライ ト とべイナイ ト粒の総数に占めるべイナイ ト粒の 割合が 3 満の 、 ベイナイ ト 無 とし、 フ ライ ト ・パ ライ トであると定義した。
2に、 、 および、 R とともに、 熱間引張 の り値、 鍛造コ ンロッ のべイナイ トの 常温での 験結果、 および の (XY 向の の ) を示した。
・ 2 4は である。 いずれも、 ベイナイ ト 織の はなく 、 フ ライ ト 6 上、 熱間引張 験の り値 は 3 7 上と、 良好である。 また、 常温 験の さと 0 2 、 それぞれ、 8 6 5 P a 上、 6 9 3MP a 上で あり 明の 指す 8 5 0 P a 上の引 さと、 6 5 0 P a 上の0・ 2 力が実現して る。
これに対して、 従来 C 7 0 S 6は C 有量が多 ため、 引張り 強さ S は 9 9 5MP a 高 ものの、 0・ 2 6 2 2 MP 低 。
2 ~ 3 9の においては、 値の大き 2 2 7、 および、 3 2において イナイ ト 織が変態 、 験 の が大きくなって る。 また 2 2 および、 3 2は、 値が大きく フ ライ ト 率が低く 、 やはり が大 きい。
o 2 9 3 0 3 3 8、 および、 3 9は、 いずれもR値 が低く 、 熱間引張 験の り値が 3 5 満となっているため、 的な 材の 造が困難である。 3 ~ 3 7は、 R値は大き いものの、 C a z および または、 eが多量に添加されて おり、 熱間引張 験の り値が低い。 上の利用 能性
前述したよ に、 明の 、 熱間延 性に優れ 熱間 空冷または 冷却した場合に 安定 してフ ライ ト ・パ ライ ト 織となり、 に優れている 。 そして、 明の 鋼から製造した
度で、 かつ、 の が小さ く 、 優れた
を有するとともに、 製造 に必要とされる 間延性を十分に備える
ものである。 よって、 、 産業上の利用 能性が高いもので ある。 号の 2
3 V
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