(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｃ：０．３５〜０．６５％、Ｓｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．７０％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、残部Ｆｅおよび不純物からなる合金組成を有し、圧延後の組織がフェライト＋パーライト組織であることを特徴とするトーションバー用の材料。
【請求項２】
Ｍｎ：０．６０％以下、Ｃｒ：０．４０％以下である請求項１のトーションバー用の材料。
【請求項３】
Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０２０％以下である請求項１または２のトーションバー用の材料。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載したトーションバー用の材料を、［圧延］−[ピーリング]−[切断]−［端部加熱］−［端部アプセット］−［端部切削］−［端部転造］−［焼入れ］のプロセスにより加工してなるトーションバーであって、圧延後の組織が［フェライト＋パーライト］組織であり、硬さがＨＲＢ１００以下であるトーションバー。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載したトーションバー用の材料を、［圧延］−[ピーリング]−[切断]−［端部加熱］−［端部アプセット］−［端部切削］−［端部転造］−［焼入れ］のプロセスにより加工してなるトーションバーであって、アプセット後の硬さがＨＲＢ９８以下であるトーションバー。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかに記載したトーションバー用の材料を、［圧延］−[ピーリング]−[切断]−［端部加熱］−［端部アプセット］−［端部切削］−［端部転造］−［焼入れ］のプロセスにより加工してなるトーションバーであって、焼入れ後の組織がマルテンサイト５０％以上であるトーションバー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、たとえば、自動車の懸架装置（サスペンション）に利用され、とくに、［圧延］−[ピーリング]−[切断]−［端部加熱］−［端部アプセット］−［端部切削］−［端部転造］−［焼入れ］の工程を経て製造されるトーションバーと、このトーションバー用の材料に関する。
【従来の技術】
【０００２】
自動車用の懸架装置に使用されるトーションバーは、ほとんどの場合、バネとして用いられる本体部分が円形断面を有し、その両端にスプライン形状等による掴み部を設けたものである。この種のトーションバーは、懸架バネによるロール剛性を補うための、アンチロールバー（スタビライザー）としても利用されている。
【０００３】
従来、上記のような本体部分が円形断面を有し、両端にスプライン形状等による掴み部をそなえたトーションバーを製造するに当たっては、材料としてＪＩＳＳＵＰ９（合金組成の例を挙げれば、Ｃ：０．５２〜０．６０％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．６５〜０．９５％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．６５〜０．９５％、残部Ｆｅおよび不純物）や、これを若干変更したＳＵＰ９Ａ（たとえば、Ｃ：０．５６〜０．６４％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．７０〜１．００％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．７０〜１．００％、残部Ｆｅおよび不純物）などを使用し、［圧延］−[ピーリング]−[切断]−［端部加熱］−［端部アプセット］−［端部切削］−［端部転造］−［焼入れ］のプロセスにより加工していた。
【０００４】
この種の自動車用トーションバーに対しても、他の自動車用部品に対すると同様に、きびしい原価低減の要求があり、製造コストの削減が常に企てられている。この目的で、各工程における原単位の改善も図られているが、上記した製造プロセスにおける球状化焼鈍の工程を省略することも、ひとつの対策と考えられる。
【０００５】
ところが、トーションバーの製造に当たり、上記のＳＵＰ９やＳＵＰ９Ａを材料として使用した場合、単純に球状化焼鈍の工程を省略したときには、圧延後の硬さが、ピーリング加工が可能である硬さ限界とされるＨＲＢ１０３〜１０５よりも高くなってしまい、圧延のままでピーリング加工を行なうことはできない、という問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術の問題にかんがみてなされたものであって、その目的は、従来のトーションバーの製造プロセスである［圧延］−［球状化焼鈍］−[ピーリング]−[切断]−［端部加熱］−［端部アプセット］−［端部切削］−［端部転造］−［焼入れ］の諸工程のうちの球状化焼鈍を省略したときでも、圧延のままでピーリングを行なうことができ、したがって原価を低減することが可能であるようなトーションバー用の材料と、それを使用したトーションバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のトーションバー用の材料は、基本的な態様において、重量％で、Ｃ：０．３５〜０．６５％、Ｓｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．７０％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、残部Ｆｅおよび不純物からなる合金組成を有し、圧延後の組織が［フェライト＋パーライト］組織であることを特徴とする。
【０００８】
本発明のトーションバー用の材料は、好ましい実施態様においては、上記の合金組成において、後に示す理由により、とくにＭｎ：０．６０％以下、Ｃｒ：０．４０％以下としたものである。やはり後に示す理由で、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０２０％以下であることが望ましい。
【０００９】
本発明のトーションバーは、上記したいずれかの材料を使用して、［圧延］−[ピーリング]−[切断]−［端部加熱］−［端部アプセット］−［端部切削］−［端部転造］−［焼入れ］のプロセスにより製造される。ここで、圧延後の硬さがＨＲＢ１００以下であることが好ましい。
【００１０】
上記のプロセスにより製造される本発明のトーションバーは、端部アプセット後の硬さがＨＲＢ９８以下であることが好ましい。
【００１１】
同じく、上記のプロセスにより製造される本発明のトーションバーは、焼入れ後の組織がマルテンサイト５０％以上であることが、製品の耐久性の点から好ましい。
【００１２】
【作用】
本発明のトーションバー用材料の合金組成および組織を前記のように定めた理由を、各合金成分の作用とともに説明する。
【００１３】
Ｃ：０．３５〜０．６５％
Ｃはトーションバーの強度を確保するために必要な元素であり、とくに焼入れ後にマルテンサイトが５０％以上の組織を得ることができるようにするために、０．３５％以上含有させる必要がある。しかし、多すぎると靭性が低下し、トーションバーの耐久性が低下することとなるので、０．６５％以下とした。
【００１４】
Ｓｉ：０．１〜０．５％
Ｓｉは、鋼を溶製するときに脱酸剤として添加する元素であり、０．１％以上含有させることとしているが、多すぎると冷間加工性を低下させることとなるので０．５％以下とした。
【００１５】
Ｍｎ：０．７０％以下
Ｍｎは、これも鋼の溶製時に脱酸剤として、また脱硫剤として作用する元素であり、熱処理性を向上させて硬さを増大させるうえでも有効な元素であるが、多すぎると圧延後の硬さが増大し、球状化焼鈍を省略して圧延ままでピーリング加工を行なうという目的の達成が困難になるので、０．７０％という上限を設けた。０．６０％以下に限定することが好ましい。
【００１６】
Ｐ：０．０３５％以下
Ｐ含有量が多すぎると、トーションバーの靭性が害されるとともに冷間加工性が損なわれることになるので、０．０３５％以下に規制した。０．０１５％以下であることが好ましい。
【００１７】
Ｓ：０．０３５％以下
Ｓ含有量が多すぎると冷間加工性が悪くなるので、０．０３５％以下に規制した。０．０２０％以下にすることが好ましい。
【００１８】
Ｃｒ：０．５０％以下
Ｃｒは熱処理性を向上させ、トーションバーの製造プロセスにおける最終工程である焼入れ時に、硬さを増大させるのに有効な元素である。しかし、多すぎると圧延後の硬さが増大して、球状化焼鈍を省略して圧延ままでピーリング加工を行なえるようにするという意図が果たせなくなる。そこで、０．５０％以下とする。場合によっては０．４０％以下に限定することが好ましい。
【００１９】
Ｂ：０．０００５〜０．００５０％
本発明のトーションバーは、従来の製造プロセスから球状化焼鈍の工程を省略して、圧延のままでピーリングを行なうことができるように、Ｍｎを０．７０％以下、Ｃｒを０．５０％以下に制限し、圧延ままの硬さが、ピーリング加工にとって限界の硬さとされるＨＲＢ１０３〜１０５よりも低くなるようにしており、このようなＭｎおよびＣｒの量の低減は、その後の焼入れに当たっての焼入れ性を低下させる。そこで、焼入れ性を高める作用の大きいＢを０．０００５％以上含有させることによって、これを補った。一方、多量にＢを含有させると、結晶粒が粗大化して靭性を損なう結果、トーションバーの耐久性を低下させることとなるので、０．００５０％を上限とした。
【００２０】
本発明のトーションバーは、上記した合金組成および組織を有する材料を、前記したように、［圧延］−[ピーリング]−[切断]−［端部加熱］−［端部アプセット］−［端部切削］−［端部転造］−［焼入れ］のプロセスにより加工してなるトーションバーである。圧延後の組織が［フェライト＋パーライト］組織であるとともに、硬さがＨＲＢ１００以下であることにより、圧延ままでピーリングを行なうことができる。
【００２１】
上記のプロセスにおける端部アプセット後の硬さを、ＨＲＢ９８以下とすることが好ましい。このように、アプセットの前後における硬さの上昇が従来の焼鈍処理材にくらべて小さいものとなれば、合金元素の調整による組織コントロールの効果が顕著なものとなって、アプセット後の転造加工性が良好なものとなる。
【００２２】
また、上記のプロセスにおける焼入れ後の組織は、マルテンサイトが５０％以上を占めるものとすることによって、耐久性にすぐれたトーションバーが得られる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明のトーションバーの材料および製造プロセスを、比較例と対比して説明する。
【００２４】
表1に示す化学成分組成の鋼を溶製したのち造塊し、分塊および線材圧延を行なって直径２４mmの圧延線材を得、コイルに巻き取った。
【００２５】
ついで、下記の諸工程により、本体部の直径が２２mmで、両端にスプライン形状の掴み部を有するトーションバーを製造した。
[ピーリング]−[切断]−［端部加熱：表面温度１０００℃に高周波加熱］−［端部アプセット：減面率５２〜５４％］−［端部切削］−［端部転造：スプライン形状へ］−［焼入れ：油焼入れ］
ただし、比較例6においては、７７０℃×３時間→２０℃/hrの徐冷→６６０℃以降空冷の球状化焼鈍を行なった。
【００２６】
なお、従来は、端部の高周波加熱の温度を９５０℃とし、アプセットは、９００℃→７００℃の温度域で減面率５２〜５４％の加工を行なっていたのに対し、この実施例では、高周波加熱の温度を１０００℃に高め、アプセットを、９５０℃→８５０〜８２０℃というより高い温度域における、より高い終止温度の、同じ減面率の加工を行なうことによって、アプセット時の動的再結晶と冷却によるパーライト変態を狙った。
【００２７】
製造プロセス途上にある各トーションバー素材および製造後のトーションバーの特性をそれぞれ評価したところ、表２に示す結果であった。
【００２８】
【表１】
0003612793.tif 000002
【００２９】
【表２】
0003612793.tif 000003
【００３０】
表１および表２に示した結果から明らかなように、本発明の実施例１〜５では、圧延後の組織が［フェライト＋パーライト］であり、また、圧延後の硬さがＨＲＢ９８以下であって、従来ピーリング可能な硬さの限界値とされているＨＲＢ１０３〜１０５を大きく下回ることから、圧延後に球状化焼鈍処理を施さなくとも、圧延ままでピーリングが可能である。
【００３１】
アプセット後の硬さはＨＲＢ９８以下であり、アプセットの前後における硬さの増加は著しく小さく、アプセット後の転造加工性は良好であった。
【００３２】
焼入れ後の組織は、マルテンサイトが５０％以上を占めており、耐久性にすぐれたトーションバーを得ることができた。
【００３３】
これに対し比較例１は、Ｍｎ含有量が多すぎるため圧延後の硬さがＨＲＢ１１０と高く、ピーリング可能な硬さの限界値ＨＲＢ１０３〜１０５を上回っていて、球状化焼鈍を省略してピーリングを行なうことは困難なものであった。
【００３４】
同様に比較例２は、Ｃｒ含有量が多すぎるため、圧延後の硬さがＨＲＢ１１１と、ピーリング可能な硬さの限界を超えていて、やはり、球状化焼鈍を省略してピーリングを行なうことのできないものであった。
【００３５】
比較例３は、逆にＭｎ量およびＣｒ量が少なすぎるため、球状化焼鈍を省略したときでも圧延後の硬さはＨＲＢ９８と低く、圧延ままでピーリング可能であるが、焼入れ後のマルテンサイト量は３２％と少なく、この材料で製造したトーションバーは、耐久性が本発明のものに比べて劣っていた。これは、Ｂを含有させていないため、焼入れ性が低いことが原因である。
【００３６】
比較例４および５においては、Ｍｎ量、Ｃｒ量とも本発明よりも多いので、圧延後の硬さは、球状化焼鈍を行なわない場合には、比較例４にみるようにＨＲＢ１１０に達していて、圧延ままでピーリングを行なうことができず、比較例５のように、圧延後に球状化焼鈍を行なって硬さをＨＲＢ８７と低下させてはじめて、ピーリングが可能になった。ただし、Ｍｎ量およびＣｒ量が高いため、Ｂを含有していないものの、焼入れ後のマルチンサイト量は６０％に達しており、球状化焼鈍を施せば、耐久性のよいトーションバーを得ることが可能な材料であった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のトーションバー用の材料は、前記した合金組成と組織とを有するから、従来の材料と違って、トーションバーの製造プロセスにおいて、圧延のままでピーリングが可能であり、球状化焼鈍の工程を省略することが可能になった。これにより、エネルギーおよび処理のコストが低減し、トーションバーの製造原価を低減することができた。
【００３８】
Ｍｎ量およびＣｒ量を好ましいレベルに引き下げることにより、圧延後の硬さをより確実に低下させることができ、圧延ままでピーリングを行なうことがいっそう容易になった。さらに、Ｐ量およびＳ量を好ましいレベルに引き下げることにより、材料のトーションバーへの製造性を向上させることができる。
【００３９】
トーションバー製造のプロセスにおいて、圧延後の組織が［フェライト＋パーライト］組織であり、硬さがＨＲＢ１００以下であるものとすることによって、球状化焼鈍を行なうことなく、圧延のままでピーリングが行なえることになったので、強い要望のあった製造コストの低減が実現した。
【００４０】
前記のトーションバー製造プロセスにおいて、端部アプセット後の硬さがＨＲＢ９８以下であるものとすることによって、アプセツト後転造加工性を良好なものにすることができる。
【００４１】
やはり前記したトーションバー製造プロセスにおいて、最終工程である焼入れ後の組織にマルテンサイトが占める割合を５０％以上とすることによって、耐久性にすぐれたトーションバーを提供することが可能になった。