(57)【要約】【課題】  本発明は、エンジンのバルブリフター（タペット）やディーゼル燃料噴射装置のポンプリフターやプランジャーなどの、高耐摩耗性を要求される内燃機関用の摺動部品に適した冷間鍛造性に優れた耐摩耗用素材の製造方法を提供する。【解決手段】  高炭素合金工具鋼をコイル圧延後、連続焼鈍し、その後、１０〜２０％の減面率で引抜き、引続き８５０〜９００℃で１回または２回焼鈍を行なう冷間鍛造性に優れた耐摩耗用素材の製造方法。上記方法において、Ｃ：１．４０〜１．６０％、Ｃｒ：１１〜１３％、Ｍｏ＋１／２Ｗ：０．５〜１．５％、Ｖ＋１／２Ｎｂ：０．２〜１．０％を含有し、残部をＦｅと不可避的不純物からなる鋼素材の処理を行なう冷間鍛造性に優れた耐摩耗用素材の製造方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炭素合金工具鋼をコイル圧延後、連続焼鈍し、その後、１０〜２０％の減面率で引抜き、引続き８５０〜９００℃で１回または２回焼鈍を行なうことを特徴とする冷間鍛造性に優れた耐摩耗用素材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
Ｃ：１．４０〜１．６０％、
Ｃｒ：１１〜１３％、
Ｍｏ＋１／２Ｗ：０．５〜１．５％、
Ｖ＋１／２Ｎｂ：０．２〜１．０％を含有し、残部をＦｅと不可避的不純物からなる鋼素材の処理を行なうことを特徴とする冷間鍛造性に優れた耐摩耗用素材の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
Ｃ：０．７０〜１．１０％、
Ｃｒ：７．０〜９．０％、
Ｍｏ＋１／２Ｗ：１．５〜３．０％、
Ｖ＋１／２Ｎｂ：０．２〜２．０％を含有し、残部をＦｅと不可避的不純物からなる鋼素材の処理を行なうことを特徴とする冷間鍛造性に優れた耐摩耗用素材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのバルブリフター（タペット）やディーゼル燃料噴射装置のポンプリフターやプランジャーなどの、高耐摩耗性を要求される内燃機関用の摺動部品に適した冷間鍛造性に優れた耐摩耗用素材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、耐摩耗性が要求される部品に、高Ｃ、高Ｖ系の冷間用工具鋼が使用される場合が多くある。これらの部品の製造には、切削加工が多く用いられていたが、しかし、近年の塑性加工技術の進歩とコスト低減要求に伴い、部品の製造方法も切削加工から冷間鍛造へと移行しつつある。これらの鋼種は硬度が高く、硬質な炭化物が多数含んでいるため、冷間での加工性が劣り製造工程中に割れ等の不良が発生し問題となっている。これらを改善する方法として、例えば特開平８−１９３２４６号公報（特許文献１）に開示されているように、ＣとＣｒの含有量の範囲制限により一次炭化物を起点とする割れは回避され、二次炭化物の性状を制御することが冷間鍛造性を向上させるとしている。また、特開２０００−６３９４４号公報（特許文献２）に開示されているように、冷間、温間塑性加工を行なった後に、最適な熱処理により炭化物の割れを修復し、機械的特性を改善するものが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１９３２４６号公報
【特許文献２】特開２０００−６３９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１は、ＣとＣｒの含有量が最適範囲でないため一次炭化物が粗大であり、かつ冷間鍛造時の主な割れ起点となる一次炭化物凝集部の凝集サイズと割れ発生率の相関について検証されておらず、割れ対策が不十分である。また、特許文献２は、引抜加工時のダイス欠け、焼付き等のトラブル防止の対策がなく、また、引抜き焼鈍を行う際の硬度の低下についての対策については取り込まれていないという問題がある。
【０００５】
一方、近年の内燃機関に対する要求として高出力化と製造コスト低減が掲げられ、前者については、高回転を目的とした動弁系部品の軽量化および耐摩耗性の向上など、後者については、従来の切削加工から冷間鍛造への移行などが検討されている。現在、耐摩耗性を要求される摺動部品にはＪＩＳ  ＳＫＤ１１等の材料を用いて、一体製部品にすることで軽量化を図っているが、冷間鍛造性が悪いために、複数の加工プロセスを必要として高コストとなるだけでなく冷間鍛造後の一次炭化物の凝集部での割れ残存により、摺動部品としての性能のバラツキが懸念されているのが現状である。
【０００６】
さらに、近年の環境問題への高まりを受け、燃料向上が必達の課題とされる中で、内燃機関におけるフリクションロスの低減への取組が盛んになってきている。現在、摺動部品への表面処理適用による摩擦抵抗低減などが取組まれているが、高コストであるだけでなく表面処理膜の剥離など信頼性が不十分なため、量産部品への適用に向けて、さらなる検討が進めれているのが実状である。                                                
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述したような問題を解消するために、本発明は、内燃機関用の摺動部品として要求される、冷間鍛造性、耐摩耗性、耐焼付き性について、鋭意、実験検討を重ねた結果、冷間での加工性が劣るために製造工程中に割れ等の不良が発生するのを防止するための製造方法を提供するものである。その本発明の要旨とするところは、
（１）高炭素合金工具鋼をコイル圧延後、連続焼鈍し、その後、１０〜２０％の減面率で引抜き、引続き８５０〜９００℃で１回または２回焼鈍を行なうことを特徴とする冷間鍛造性に優れた耐摩耗用素材の製造方法。
【０００８】
（２）前記（１）に記載の方法において、Ｃ：１．４０〜１．６０％、Ｃｒ：１１〜１３％、Ｍｏ＋１／２Ｗ：０．５〜１．５％、Ｖ＋１／２Ｎｂ：０．２〜１．０％を含有し、残部をＦｅと不可避的不純物からなる鋼素材の処理を行なうことを特徴とする冷間鍛造性に優れた耐摩耗用素材の製造方法。
（３）前記（１）に記載の方法において、Ｃ：０．７０〜１．１０％、Ｃｒ：７．０〜９．０％、Ｍｏ＋１／２Ｗ：１．５〜３．０％、Ｖ＋１／２Ｎｂ：０．２〜２．０％を含有し、残部をＦｅと不可避的不純物からなる鋼素材の処理を行なうことを特徴とする冷間鍛造性に優れた耐摩耗用素材の製造方法にある。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように、本発明によりコイル材からの製造によるコストダウンと冷間鍛造用途への拡販することが出来る極めて優れた効果を奏するものである。
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る方法として、引抜加工時のダイス欠け、焼付き等のトラブルを防止するために、引抜前に軟化目的で１回または２回熱処理を行なう。その後、引抜き、焼鈍を行ない硬度を低下させるが、これは鋼材内部に適度な歪みを発生させ、炭化物の球状化が促進されるためである。また、焼鈍を複数回実施することで、さらに効果が得られ安定した軟化硬さが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る成分組成の限定理由について説明する。
Ｃ：０．７０〜１．６０％
Ｃは、焼入焼戻し後の硬度を確保するために、０．７０％以上必要である。しかし、１．６０％を超える添加は一次炭化物を粗大化し、一次炭化物の凝集部のサイズが大きくなり、冷間鍛造性が著しく悪化する。従って、その範囲を０．７０〜１．６０％とした。
【００１２】
Ｃｒ：７〜１３％
Ｃｒは、焼入性と耐摩耗性を確保するために、７％以上必要である。しかし、１３％を超える添加は一次炭化物が粗大化し、一次炭化物の凝集部のサイズが大きくなり、冷間鍛造性が著しく悪化する。従って、その範囲を７〜１３％とした。
【００１３】
Ｍｏ＋１／２Ｗ：０．５〜３．０％
ＭｏおよびＷは、焼入性の確保と高温焼戻の析出炭化物による耐摩耗性と耐焼付き性を改善するために、０．５％以上必要である。しかし、３．０％を超える添加をすると析出炭化物の凝集が顕著になり、耐焼付き性や靱性が低下する。従って、その範囲を０．５〜３．０％とした。
【００１４】
Ｖ＋１／２Ｎｂ：０．２〜２．０％
ＶおよびＮｂは、高温焼戻しによる二次硬化時に、鋼中に微細炭化物を分散析出させることで、耐摩耗性と耐焼付き性を改善する。この効果を得るため、０．２％以上必要である。しかし、２．０％を超える添加をすると析出炭化物の凝集が顕著になり、耐焼付き性や靱性が低下する。従って、その範囲を０．２〜２．０％とした。
【００１５】
連続焼鈍した後、１０〜２０％の減面率で引き抜く。しかし、減面率１０％未満では、鋼材内部に残留する歪みが不十分であり、軟化の程度が小さい。２０％を超えると、引抜き時ダイスが欠け、焼付き等が発生する危険が高くなる。引続き８５０〜９００℃で１回または２回焼鈍する。その理由は、炭化物の球状化促進であり、８５０℃未満では、軟化が不十分であり、９００℃お超えると逆に硬度が高くなる。従って、その温度範囲を８５０〜９００℃とした。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に示す本発明鋼Ａ〜Ｄと比較鋼Ｅ、Ｆ、Ｇを、それぞれ１ｔ真空溶解炉にて出鋼し、造塊、ビレット鍛伸後、圧延して、φ１８のコイル材を得た後、表２に示す焼鈍条件および減面率にて冷間加工した後、引続き焼なまし処理したときの焼なまし硬さ、および冷間加工性、その後、焼入焼戻しを行い６０ＨＲＣに調質した材料についての耐摩耗性についての結果を表２に示す。また、耐摩耗性試験は摩擦距離２００ｍ、最終荷重６１．７Ｎ、摩擦速度２．４４ｍ／ｓで摩耗量を測定した。その結果、○印は耐摩耗性に優れ、×印は耐摩耗性が劣る。また、冷間加工性については、○印は優れ、△印は劣り、×印は悪い、ことを示す。
【００１７】
【表１】
2006161133.tif 000002
【００１８】
【表２】
2006161133.tif 000003
【００１９】
表２に示すように、Ｎｏ．１〜１１は本発明鋼であり、Ｎｏ．１２〜１６は比較鋼であり、Ｎｏ．１７〜１８は従来品である。比較例Ｎｏ．１２は減面率が低く、従来材と変わらず、焼なまし硬さが硬く、冷間加工性が悪い。比較鋼Ｎｏ．１３は焼なまし温度が低いために、焼なまし硬さが硬く、冷間加工性が悪い。比較鋼Ｎｏ．１４は逆に焼なまし温度が高いために、焼なまし硬さが硬く、冷間加工性が悪い。比較鋼Ｎｏ．１５、１６はいずれも減面率が高いために、ダイス焼付が起こり、工程がストップした。従来品Ｎｏ．１７、１８は減面率０の場合であり、焼なまし硬さが硬く、かつ冷間加工性が劣る。これに対し、本発明鋼であるＮｏ．１〜１１は、いずれの特性についても優れていることが分かる。
【００２０】
上述したように、高Ｃ、高Ｃｒ鋼材をコイル圧延後に焼鈍を行ない、その後、最適減面率で引抜き、焼鈍を行なうことにより、鋼材内部に適度な歪みを発生させ、炭化物の球状化を促進し、また、焼鈍を数回行うことで、さらに安定した軟化硬さが得られ、加工性の良い耐摩耗性の優れた冷間鍛造用鋼が低コストにて得られ、その結果、特にエンジン部品など生産材への開発鋼の拡販を優位に進めることが出来る優れた効果が得られるものである。
特許出願人  山陽特殊製鋼株式会社
代理人  弁理士    椎  名    彊