(57)【要約】【課題】連鋳内部割れ抑制能に優れ、かつ破断分割性と被削性に優れたＰｂフリー鋼を提供する。【解決手段】Ｐｂフリー鋼は、Ｃ：０．２〜０．６％、Ｖ：０．１％以上、Ｍｎ：０．５〜２％、Ｓ：０．０３〜０．１％、Ｃａ：０．０００３％以上、Ｍｇ：０．０００３％以上、Ｂｉ：０．０１〜０．３％を含有し、前記ＭｎとＳの質量比（Ｍｎ／Ｓ）が１７．５以上である。この鋼は、Ｓｉ：０．６％以下（０％を含まない）、Ｐ：０．１％以下（０％を含まない）、Ａｌ：０．０５％以下（０％を含まない）、Ｎ：０．０２％以下（０％を含まない）であってさらにＣｒ：０．０１〜１％を含有するのが望ましい。また下記式で定義される炭素当量Ｃｅｑが０．８以上であるのが望ましい。Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋０．２８×［Ｍｎ］−１．０３×［Ｓ］＋０．３２３×［Ｃｒ］＋１．６９×［Ｖ］【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で（以下、同じ）、
Ｃ  ：０．２〜０．６％、
Ｖ  ：０．１％以上、
Ｍｎ：０．５〜２％、
Ｓ  ：０．０３〜０．１％、
Ｃａ：０．０００３％以上、
Ｍｇ：０．０００３％以上、
Ｂｉ：０．０１〜０．３％を含有し、
前記ＭｎとＳの質量比（Ｍｎ／Ｓ）が１７．５以上であることを特徴とする破断分割性及び被削性に優れたＰｂフリー鋼。
【請求項２】
さらにＣｒ：０．０１〜１％を含有する請求項１に記載のＰｂフリー鋼。
【請求項３】
Ｓｉ：０．６％以下（０％を含まない）、
Ｐ  ：０．１％以下（０％を含まない）、
Ａｌ：０．０５％以下（０％を含まない）、
Ｎ  ：０．０２％以下（０％を含まない）を含有する請求項１又は２に記載のＰｂフリー鋼。
【請求項４】
下記式で定義される炭素当量Ｃｅｑが０．８以上である請求項１〜３のいずれかに記載のＰｂフリー鋼。
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋０．２８×［Ｍｎ］−１．０３×［Ｓ］＋０．３２３×［Ｃｒ］＋１．６９×［Ｖ］
［式中、［Ｃ］、［Ｍｎ］、［Ｓ］、［Ｃｒ］、［Ｖ］は、それぞれＣ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃｒ、及びＶの鋼中含有量（質量％）を示す］
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のＰｂフリー鋼から得られる破断分割型コネクティングロッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、破断分割型コネクティングロッド（通称：かち割りコンロッド）などのように破断分割性及び被削性が求められる鋼部品を製造するのに有用なＰｂフリー鋼（Ｐｂ無添加鋼）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コネクティングロッド（略称：コンロッド）はピストンの動きをクランクに伝える自動車部品であり、コネクティングロッド本体（略称：コンロッド本体）とコネクティングロッドキャップ（略称：コンロッドキャップ）との２つの部品から構成される。前記コンロッドは、クランクを挟んで、前記コンロッド本体とコンロッドキャップとを嵌め合わせることにより、クランクに取り付けられている。
【０００３】
従来、コンロッド本体とコンロッドキャップとは鍛造等によって別々に製造されている。しかしこのようにして作られたコンロッド本体及びコンロッドキャップは、嵌合性を高めるため嵌合面を精密加工する必要がある。また合わせ面がずれないようにピン加工が行われることが多く、製造が煩雑である。
【０００４】
近年、コンロッド本体とコンロッドキャップとを鍛造等により一体成形し、この一体成形体に衝撃を加え、コンロッド本体とコンロッドキャップとに分割（破断）することにより、コンロッドを製造することが行われており（例えば、特許文献１参照）、本明細書では、このようにして得られるコンロッドを破断分割型コネクティングロッド（通称：かち割りコンロッド）と称する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−７３１４１号公報（従来技術の欄）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記かち割りコンロッドは、破断分割性［破断分割面（破面）の嵌合性、破断分割時の低変形性（真円度）など］を高めることが重要である。また、かち割コンロッドでは、クランクを挟み込む部分（空孔部）を、鍛造後であって破断分割前に、切削によって形成している。従って被削性に優れていることも重要である。被削性を向上するため、従来はＰｂ添加鋼が多用されているものの、環境面の配慮から近年はＰｂフリー鋼が求められている。
【０００７】
そこで本発明者らは、Ｐｂフリー鋼の破断分割性と被削性を高めるべく検討を開始した。
【０００８】
本発明者らは、前記目的のため、まずＣ及びＶを必須添加元素として指定した。Ｃ及びＶは鋼の靭性を低下させ、破断分割性を高めるのに重要だからである。しかしＣを添加すると、硬質のセメンタイトを増加させてしまうため、鋼の被削性を下げてしまう。そこで被削性を補うべく、Ｓを添加することとした。Ｓは、Ｐｂに代わって被削性を高めるのに重要だからである。しかしＳを添加すると、鋼中に通常存在するＭｎと結合し、ＭｎＳが形成されてしまう。このＭｎＳは、かち割コンロッドの原料鋼片を製造する際に圧延方向に細長く伸びるため、破断分割前には破断方向（一体成形体の厚さ方向）と直交する方向に伸びていることとなる。そのため破断分割しようとしても、破断の進行を前記ＭｎＳが遮ってしまい、破断分割性が低下してしまう。従ってＳを添加するとしても、破断分割性を維持するためには、その使用量は抑制しなければならない。
【０００９】
そこでＳの添加と共に、Ｃａ及びＭｇをも添加することとした。Ｃａ及びＭｇは、それ自身、被削性を向上するのに有用であり、しかも、前記ＭｎＳの異方性（アスペクト比）を小さくする効果も有している。従って破断分割性を向上させるのにも有用である。しかしＣａ及びＭｇを過剰に添加しても被削性向上効果が飽和してしまうため、さらなる被削性向上元素の添加が求められる。
【００１０】
そこで本発明者らはＢｉの添加に着目した。Ｂｉも被削性向上に有効な元素だからである。
【００１１】
ところが前記Ｃ、Ｍｎ、Ｖ、Ｓ、Ｃａ、Ｍｇを所定量含有する鋼においてＢｉを添加すると、このＢｉ添加鋼材を連続鋳造によって製造する際に、内部割れが生じることが判明した。
【００１２】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、連鋳内部割れ抑制能に優れ、かつ破断分割性と被削性に優れたＰｂフリー鋼を提供する点にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、Ｃ、Ｍｎ、Ｖ、Ｓ、Ｃａ、Ｍｇ及びＢｉを所定量含有する鋼においては、ＭｎとＳの比（Ｍｎ／Ｓ）と内部割れとの間に高い相関関係があり、かつ比Ｍｎ／Ｓを１７．５以上にすると急激に内部割れが少なくなることを見出し、本発明を完成した。
【００１４】
すなわち、上記目的を達成し得た本発明の破断分割性及び被削性に優れたＰｂフリー鋼とは、質量％で（以下、同じ）、
Ｃ  ：０．２〜０．６％、
Ｖ  ：０．１％以上、
Ｍｎ：０．５〜２％、
Ｓ  ：０．０３〜０．１％、
Ｃａ：０．０００３％以上、
Ｍｇ：０．０００３％以上、
Ｂｉ：０．０１〜０．３％を含有し、
前記ＭｎとＳの質量比（Ｍｎ／Ｓ）が１７．５以上である点に要旨を有するものである。前記Ｐｂフリー鋼は、耐力や疲労強度を高めるためＣｒを０．０１〜１％程度含有しているのが望ましい。前記Ｐｂフリー鋼は、通常、下記の範囲でＳｉ、Ｐ、Ａｌ、及びＮを含有している。
【００１５】
Ｓｉ：０．６％以下（０％を含まない）
Ｐ  ：０．１％以下（０％を含まない）
Ａｌ：０．０５％以下（０％を含まない）
Ｎ  ：０．０２％以下（０％を含まない）
本発明のＰｂフリー鋼は、さらに下記式で定義される炭素当量Ｃｅｑが０．８以上であるのが望ましい。Ｃｅｑが大きいほど引張強度を高めることができる。
【００１６】
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋０．２８×［Ｍｎ］−１．０３×［Ｓ］＋０．３２３×［Ｃｒ］＋１．６９×［Ｖ］
［式中、［Ｃ］、［Ｍｎ］、［Ｓ］、［Ｃｒ］、［Ｖ］は、それぞれＣ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃｒ、及びＶの鋼中含有量（質量％）を示す］
本発明には、前記Ｐｂフリー鋼から得られる破断分割型コネクティングロッドも含まれる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のＰｂフリー鋼は、連続鋳造によって製造しても内部割れが実質的に発生せず、しかも破断分割性と被削性に優れている。従って本発明のＰｂフリー鋼は、変形処理（熱間鍛造などの熱間加工処理など）、切削処理、破断分割処理などを行うことによって得られる鋼製品（破断分割型コンロッドなど）を製造するのに有用である。
【００１８】
以下、本発明について詳細について説明する。まず本発明のＰｂフリー鋼は、Ｃ、Ｖ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃａ、Ｍｇ、及びＢｉを含有している。これら元素の添加理由と含有量は、以下の通りである。
【００１９】
Ｃ  ：０．２〜０．６％（質量％の意。以下、同じ）
Ｃは鋼製品（例えば、コンロッドなど）の強度を確保する点、及び破断分割性を高める点で有用な元素である。従ってＣの含有量は、０．２％以上程度、好ましくは０．２５％以上、さらに好ましくは０．３０％以上とする。一方Ｃが過剰となると、鋼の被削性が低下する。従ってＣの含有量は、０．６％以下程度、好ましくは０．５％以下程度、さらに好ましくは０．４％以下程度とする。
【００２０】
Ｖ  ：０．１％以上
Ｖも鋼製品の強度を確保する点、及び破断分割性を高める点で有用な元素である。従ってＶの含有量は、０．１％以上程度、好ましくは０．１５％以上、さらに好ましくは０．２０％以上とする。一方Ｖを過剰に添加しても、その添加効果は飽和する。Ｖの上限は常識レベルである限り特に限定されないが、好ましくは０．５％以下程度、さらに好ましくは０．４％以下程度、特に０．３５％以下程度とする。
【００２１】
Ｍｎ：０．５〜２％
Ｍｎは鋼溶製時における脱酸及び脱硫元素として有効な元素であり、また鍛造品のパーライト焼入性を高めてパーライト量を増加させ、パーライト中のラメラー間隔を細かくすることにより、鋼製品の耐力や疲労強度等を増大するのにも有効な元素であるため、通常、鋼中に含有されている。Ｍｎの含有量は、０．５％以上、好ましくは０．６％以上、さらに好ましくは０．６５％以上程度である。一方、Ｍｎを過剰に添加すると、鋼を熱間鍛造して冷却した後の金属組織中にベイナイトが生成するため、鋼の被削性及び破断分割性を低下させる。従ってＭｎの含有量は、２％以下、好ましくは１．８％以下、さらに好ましくは１．７％以下程度とする。
【００２２】
Ｓ  ：０．０３〜０．１％
ＳはＰｂフリー鋼の被削性を向上させるのに特に有用な元素である。従ってＳの含有量は、０．０３％以上、好ましくは０．０３５％以上、さらに好ましくは０．０３８％以上である。一方、Ｓを大量に添加するとＭｎＳの生成量が増大する。このＭｎＳは鋼片を製造する際に圧延方向に細長く延びる。従って前記鋼材をコンロッドの外形（概略棍棒形）に熱間鍛造し、その太径部にクランクを通す為の穴を切削形成して粗形コンロッドとし、この粗形コンロッドの軸部に対して略直交する面に沿って粗形コンロッドの穴部分を破断分割してコンロッドを製造する際に、ＭｎＳは破断方向と略直交する方向に細長く配列しており、破断の進行を遮るため、破断分割性を低下させる。従ってＳの含有量は、０．１％以下程度、好ましくは０．０９％以下程度、さらに好ましくは０．０８５％以下程度とする。
【００２３】
Ｃａ：０．０００３％以上
Ｍｇ：０．０００３％以上
Ｃａ及びＭｇは、硫化物系介在物を形成すると共に、ＡｌやＳｉなどと複合酸化物を生成し、被削性を向上するのに有用であるため、Ｓを大量に添加できない本発明の鋼の被削性をさらに向上させるためには必須の元素である。またＣａ及びＭｇは、ＭｎＳの異方性を下げる（球状化する）ため、Ｓの添加によって低下する破断分割性を回復するのにも有用である。加えてＣａ又はＭｇを単独で添加する場合には、大きなＭｎＳを球状化できないのに対して、Ｃａ及びＭｇを複合添加すると、Ｍｇの作用によってＭｎＳが微細分散され、かつＣａが球状化に極めて有効に寄与するため、大きなＭｎＳをも球状化でき、破断分割性を著しく回復させることができる。従ってＣａの含有量は、０．０００３％以上、好ましくは０．０００４％以上、さらに好ましくは０．０００５％以上程度とし、Ｍｇの含有量は、０．０００３％以上、好ましくは０．０００４％以上、さらに好ましくは０．０００５％以上とする。一方Ｃａ及びＭｇを大量に添加してもその添加効果は飽和する。Ｃａ及びＭｇの含有量の上限は常識レベルである限り特に限定されないが、好ましくは、Ｃａの含有量は０．０１％以下程度（例えば、０．００５％以下程度、特に０．００３％以下程度）であり、Ｍｇの含有量は０．０１％以下程度（例えば、０．００５％以下程度、特に０．００３％以下程度）である。
【００２４】
Ｂｉ：０．０１〜０．３％
Ｂｉも被削性を向上するのに有用である。特に、破断分割性の観点から快削性元素Ｓを大量に添加できず、しかも被削性向上効果が飽和してしまうＣａ及びＭｇを添加する本発明においては、Ｂｉを添加して被削性をさらに高めることは重要である。Ｂｉの含有量は、０．０１％以上、好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０２５％以上、特に０．０３％以上（例えば０．０４％以上）程度とする。一方、Ｂｉを過剰に添加すると鋼材の熱間加工性を劣化させる。従ってＢｉの含有量は０．３％以下、好ましくは０．２％以下、さらに好ましくは０．１５％以下程度とする。
【００２５】
なお本発明の鋼は実質的にＰｂを含有していない一方、通常はＳｉ、Ｐ、Ａｌ、及びＮを含有している。これらＳｉ、Ｐ、Ａｌ及びＮの含有量は常識レベルであれば特に限定されないが、好ましくは以下の通りである。
【００２６】
Ｓｉ：０．６％以下（０％を含まない）
Ｓｉは鋼溶製時において脱酸の為に添加されるため、鋼中に残存する元素である。Ｓｉ含有量が過剰になると、鋼材の加工性を劣化させるため、Ｓｉの含有量は、例えば、０．６％以下程度、好ましくは０．５％以下程度、さらに好ましくは０．４％以下程度とする。なおＳｉは、鋼材のフェライト地に固溶して鋼製品を強化するのに有用であるため、積極的に残存させてもよい。この場合、Ｓｉの含有量は、例えば、０．０１％以上程度、好ましくは０．０５％以上、さらに好ましくは０．１％以上とする。
【００２７】
Ｐ  ：０．１％以下（０％を含まない）
Ｐは鋼材に不可避的に残存する不純物であり、その含有量が多いと鋼材の加工性が低下する。従ってＰの含有量は、例えば、０．１％以下程度、好ましくは０．０７％以下程度、さらに好ましくは０．０５％以下程度とする。なおＰは粒界に偏析して靭性を低下させるため、破断分割性を向上するのに有用である。かかる観点からＰを所定量以上残存させてもよく、例えば、Ｐの含有量を０．０１％以上程度、好ましくは０．０１５％以上程度、さらに好ましくは０．０１８％以上程度とする。
【００２８】
Ａｌ：０．０５％以下（０％を含まない）
Ａｌは製鋼時に脱酸の為に添加されるため、鋼中に残存する元素である。Ａｌ含有量が過剰になると、鋼材の加工性を劣化させるため、Ａｌの含有量は、例えば、０．０５％以下程度、好ましくは０．０３％以下程度、さらに好ましくは０．０１％以下程度とする。なおＡｌは、鋼の脱酸の安定化及び均質化に有用であるだけでなく、窒化物を生成して結晶粒を微細化し、鋼製品の強度を高めるのに有用であるため、積極的に残存させてもよい。この場合、Ａｌの含有量は、例えば、０．０００５％以上、好ましくは０．００１％以上、さらに好ましくは０．００３％以上程度とする。
【００２９】
Ｎ  ：０．０２％以下（０％を含まない）
Ｎは鋼材に不可避的に残存する不純物であり、その含有量が多いと鋼材の加工性に悪影響を及ぼす場合がある。従ってＮの含有量は、例えば、０．０２％以下程度、好ましくは０．０１５％以下程度、さらに好ましくは０．０１０％以下程度とする。なおＮは、ＶやＡｌと窒化物を形成し、フェライト強度の確保や結晶粒の粗大化を防止するのに有効である。かかる観点からＮを所定量以上残存させてもよく、例えば、Ｎの含有量を０．００１％以上程度、好ましくは０．００２％以上程度、さらに好ましくは０．００２５％以上程度とするのが望ましい。
【００３０】
上記本発明の鋼は、さらにＣｒを添加するのが望ましく、また残部がＦｅ及び不可避的不純物であるのが望ましいが、必要に応じてＮｂ、Ｔｉ、希土類金属（ＲＥＭ）のいずれか１種以上を添加してもよく、本発明に悪影響を与えない範囲でＺｒ、Ｔｅ、及び他の元素のいずれか１種以上を添加してもよい。
【００３１】
ＣｒはＭｎと同様、パーライト焼入性を向上させ、鋼製品の耐力や疲労強度を向上するのに有効な元素である。Ｃｒを添加する場合（０％超とする場合）、好ましい含有量は、例えば、０．０１％以上、さらに好ましくは０．０２％以上、特に０．０２５％以上程度である。一方、Ｃｒを過剰に添加すると、金属組織中にベイナイトが生成して被削性に悪影響を及ぼすようになる。従ってＣｒの添加量は１％以下程度、好ましくは０．５％以下程度、さらに好ましくは０．２％以下程度とする。
【００３２】
Ｎｂは、微細な炭化物や窒化物を形成してフェライト地に析出し、鋼製品の耐力や疲労強度の向上に有効な元素である。Ｎｂを添加する場合その含有量は、例えば、０．１５％以下（０％を含まない）程度である。
【００３３】
Ｔｉは、加工時の割れを防止するのに有効な元素である。Ｔｉを添加する場合その含有量は、例えば、０．１％以下（０％を含まない）程度である。
【００３４】
ＲＥＭは、被削性をさらに向上させるのに有効な元素である。ＲＥＭを添加する場合その含有量は、例えば、０．３％以下（０％を含まない）程度である。
【００３５】
Ｚｒは、Ｎとの親和性が強くＶＮなどの窒化物の析出強化能を低下させるため、添加しないのが望ましい。ただしＺｒは、加工時の割れを防止するのに有効な元素であり、またＭｎＳを球状化するのにも有効であるため、前記不都合が生じない範囲で添加してもよい。
【００３６】
Ｔｅは、温度９００〜１１００℃での熱間延性を低下させるため、連鋳片を熱間圧延して鋼片を製造する時に表面疵を発生させる。従ってＴｅは、添加しないのが望ましい。ただしＴｅは被削性を向上させるのに有効であり、またＭｎＳを球状化するのにも有効であるため、前記不都合が生じない範囲で添加してもよい。
【００３７】
上述した本発明の鋼は、Ｐｂフリー鋼において破断分割性と被削性を両立するために、Ｃ、Ｖ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃａ、Ｍｇ、及びＢｉを含有している点に特徴がある。しかしＣ、Ｖ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃａ、及びＭｇを所定量含有する鋼において、被削性を十分に確保するための元素であるＢｉを添加すると、鋼材を連続鋳造で製造する際に内部割れが発生する場合がある。
【００３８】
そこで本発明では、鋼中のＭｎとＳの質量比（Ｍｎ／Ｓ）が１７．５以上となるように、Ｍｎ及びＳの含有量を上記範囲から選択している。Ｃ、Ｖ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃａ、Ｍｇ、及びＢｉを所定量含有する鋼においては、連続鋳造時の内部割れの発生とＭｎ／Ｓ比とには優れた相関関係が存在しており、そしてＭｎ／Ｓ比を１７．５以上にすると急激に内部割れが少なくなる。
【００３９】
Ｍｎ／Ｓ比を大きくすることによって内部割れを抑制できるのは、以下の理由によるものと思料される。すなわちＳはＦｅＳ、ＭｎＳ、ＦｅＳ−ＭｎＳ、ＦｅＳ−ＭｎＳ−ＳｉＯ２などのような硫化物系介在物を形成し、これら介在物には融点が低いものがあり、また結晶粒界に濃化析出しやすいため、連続鋳造時の内部割れを発生させ易い傾向を有している。そしてＣ、Ｖ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃａ、Ｍｇを所定量含有する鋼においてＢｉをさらに添加すると、内部割れが現実に発生したものと思われる。ところが前記硫化物系介在物のうちＦｅＳやＦｅＳ−ＭｎＳ−ＳｉＯ２が特に内部割れを発生させ易いのに対して、ＭｎＳは比較的内部割れを発生させにくいため、Ｍｎ／Ｓ比を大きくして硫化物系介在物中のＭｎＳ比率を高くすれば、内部割れを抑制できるものと思われる。なおＭｎＳ比率を単純に高くすると、上述したようにＭｎＳが破断分割性を低下させる原因となるものの、本発明ではＭｇ及びＣａを複合添加してＭｎＳを球状化しており、ＭｎＳ比率を高くしたときの不具合をも防止している。
【００４０】
Ｍｎ／Ｓ比は、好ましくは１８以上、さらに好ましくは１９以上、特に２０以上とする。Ｍｎ／Ｓ比を大きくする程、結果のバラツキを排除でき、確実に内部割れを少なくできる。Ｍｎ／Ｓ比の上限は、Ｍｎの最大含有量とＳの最小含有量によって自ずと決定されるが、通常５０以下、例えば４５以下、特に４０以下程度である。
【００４１】
また本発明の鋼は、下記式で定義される炭素当量Ｃｅｑが０．８以上、好ましくは０．９以上、さらに好ましくは０．９５以上となるように、Ｃ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃｒ、Ｖの含有量を上記範囲から選択している。なお上述したように、Ｃｒは添加しない場合もある。Ｃｅｑが高いほど、鋼製品の引張強さを高めることができる。一方Ｃｅｑが高すぎると、被削性が低下する傾向があるためＣｅｑは、例えば１．７以下、好ましくは１．６以下、さらに好ましくは１．５以下、特に１．４以下程度とするのが望ましい。
【００４２】
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋０．２８×［Ｍｎ］−１．０３×［Ｓ］＋０．３２３×［Ｃｒ］＋１．６９×［Ｖ］
［式中、［Ｃ］、［Ｍｎ］、［Ｓ］、［Ｃｒ］、［Ｖ］は、それぞれＣ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃｒ、及びＶの鋼中含有量（質量％）を示す］
Ｃｅｑを上記範囲に制御する場合、Ｐｂフリー鋼の強度は、例えば８００ＭＰａ以上（好ましくは８００〜１４００ＭＰａ程度）となる。
【００４３】
本発明のＰｂフリー鋼は、鋳片、鋼片、又は棒鋼の形状で取得できる。このようなＰｂフリー鋼は、慣用の方法で成分調整した溶鋼を連続鋳造し（鋳片の取得）、必要に応じて熱間で分塊圧延（鋼片の取得）及びさらなる圧延（棒鋼の取得）をすることによって製造できる。連続鋳造条件は慣用の条件から適宜選択できるが、例えば、下記に示す条件で行うことが多い。
【００４４】
鋳造速度  ：０．５〜１．２ｍ／分
比水量（＝冷却水量／鋳片総量）  ：０．１５〜０．７Ｌ／ｋｇ
上記のようにして得られる本発明のＰｂフリー鋼は、Ｃ及びＶを含有しているため破断分割性に優れており、Ｓ、Ｃａ、Ｍｇ及びＢｉを含有しているため被削性に優れており、Ｍｎ／Ｓ比が所定の範囲に制御されてＭｎＳ比率が高められているために連続鋳造によって製造しても内部割れが抑制されており、さらにＣａ及びＭｇが複合添加されているためにＭｎＳ比率を高くしても破断分割性を阻害しない。そのため高い被削性と高い破断分割性が要求される鋼製品（例えば、かち割りコンロッドなど）を製造するのに極めて有用である。
【００４５】
前記かち割りコンロッド（破断分割型コネクティングロッド）は、例えば、以下のようにして製造することができる。すなわち前記Ｐｂフリー鋼を棒鋼とした後、熱間加工（熱間鍛造など）してコンロッドの外形を形成し、クランクを通す為の穴を切削形成することによって粗形コンロッドを得る。そしてこの粗形コンロッドの穴部分を破断分割することにより、かち割りコンロッドを得ることができる。
【００４６】
このようにして得られるかち割りコンロッドは、破断分割性に優れている。またＣ及びＶを含有しているため強度的に優れており、特にＣｅｑが所定の範囲に制御されている場合には高い強度を有している。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４８】
実験例１
表１に示す化学成分を有する鋼を常法に従って転炉で溶製した後、連続鋳造機にて、下記に示す条件で鋳造した。得られた鋳片を熱間で分塊圧延し、次いで熱間圧延することにより直径５０ｍｍの棒鋼を製造した。
【００４９】
［連続鋳造条件］
鋳造速度：０．９０ｍ／分
比水量：０．３８Ｌ／ｋｇ
上記鋳片内部に発生した割れの長さ、並びに棒鋼のドリル寿命及び引張強さを下記のようにして測定した。
【００５０】
［割れ長さ］
鋳片の横断面（４３０ｍｍ×３００ｍｍ）を観察するため、鋳片を厚さ１０ｍｍにスライス切断して試験片を得た。この試験片の横断面のマクロ試験（マクロ腐食）をＪＩＳ  Ｇ０５５３に規定する塩酸法に準拠して実施した。横断面において黒く腐食した部分を疵（割れ）とし、その長さ（複数の疵がある場合は、最長のものの長さ）を測定した。
【００５１】
［ドリル寿命］
上記棒鋼を長さ５０ｍｍに切断し、温度１２００℃に加熱して３０分保持した後、空冷した。得られた供試鋼を、ドリルによって穴開け加工し、工具が折損又は溶損するまでの加工距離を測定した。なお切削条件は、下記に示す通りである。
【００５２】
工具    ：ＳＫＨ５１（φ１０ｓｄ）
切削速度：３０ｍ／分
送り    ：０．２１ｍｍ
潤滑    ：乾式
［引張強さ］
上記棒鋼を切削してＪＩＳ  Ｚ２２０１に規定する４号試験片を調製し、ＪＩＳ  Ｚ２２４１に準拠して、引張強さを測定した。
【００５３】
結果を表１並びに図１及び図２に示す。
【００５４】
【表１】
2004190049.tif 000002
【００５５】
表１及び図１より明らかなように、Ｐｂ添加鋼などのようにＢｉ無添加では、割れが生じない（Ｎｏ．１６，１７参照）。一方、Ｐｂ無添加としＢｉを添加したときには、比率Ｍｎ／Ｓが小さいと、割れ長さが長くなる（Ｎｏ．１０〜１５参照）。そこで比率Ｍｎ／Ｓを大きくすると、急激に割れが短くなった（図１、Ｎｏ．１〜９参照）。またこのＮｏ．１〜９は、Ｎｏ．１６〜１７のＰｂ無添加鋼と同等のドリル寿命を示す。
【００５６】
さらに図２より明らかなように、Ｃｅｑを大きくすれば引張強さも大きくできる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明のＰｂフリー鋼は、Ｃ及びＶを含有しておりかつＭｇ及びＣａによってＭｎＳが球状化されているため破断分割性に優れており、Ｓ、Ｃａ、Ｍｇ及びＢｉを含有しているため被削性に優れており、Ｍｎ／Ｓ比が所定の範囲に制御されてＭｎＳ比率が高められているために連続鋳造によって製造しても内部割れが抑制されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はＭｎ／Ｓ比と割れ長さとの関係を示すグラフである。
【図２】図２はＣｅｑと引張強さとの関係を示すグラフである。
【図１】
2004190049.tif 000003
【図２】
2004190049.tif 000004