(57)【要約】【課題】打抜面の面性状が良好で、打抜加工後において打抜面の研削加工を省略でき且つ靭性も良好な打抜品を得ることのできる冷間打抜品用の高靭性高炭素鋼を提供する。【解決手段】冷間打抜品用の高靭性高炭素鋼を、重量％でＣ：０．６〜０．９％，Ｓｉ：０．０１〜１．０％，Ｍｎ：０．０１〜２．０％，Ｃｒ：０．０１〜１．８％，Ｎｉ：０．１０〜１．５％若しくはＭｏ：０．０５〜０．４％の１種若しくは２種，残部不可避的不純物及びＦｅから成る組成を有し、且つ下記式（１）及び式（２）を満足するものとする。式（１）：３．０≦３．２Ｃ（％）＋１．５Ｓｉ（％）＋Ｎｉ（％）＋２．０Ｍｏ（％）≦４．０式（２）：−２Ｃ（％）＋Ｎｉ（％）＋５Ｍｏ（％）≧−１．４【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で
Ｃ  ：０．６〜０．９％
Ｓｉ：０．０１〜１．０％
Ｍｎ：０．０１〜２．０％
Ｃｒ：０．０１〜１．８％
Ｎｉ：０．１０〜１．５％若しくはＭｏ：０．０５〜０．４％の１種若しくは２種
残部不可避的不純物及びＦｅから成る組成を有し、且つ下記式（１）及び式（２）を満足することを特徴とする冷間打抜品用の高靭性高炭素鋼。
式（１）：３．０≦３．２Ｃ（％）＋１．５Ｓｉ（％）＋Ｎｉ（％）＋２．０Ｍｏ（％）≦４．０
式（２）：−２Ｃ（％）＋Ｎｉ（％）＋５Ｍｏ（％）≧−１．４
【請求項２】
請求項１において、Ｐ，Ｓの含有量が重量％でＰ：≦０．０２５％且つ／若しくはＳ：≦０．０１０％となしてあることを特徴とする冷間打抜品用の高靭性高炭素鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はベルト式ＣＶＴ（無段変速機）に用いられる鋼製の板状の駒（エレメント）や帯鋸，丸鋸，チェーンのリンクプレート等冷間打抜加工によって製品形状に成形され、製造される冷間打抜品用の高靭性高炭素鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
自動車のベルト式ＣＶＴでは、スチールバンド（スチールリング）に多数の鋼製の板状の駒（エレメント）を並べて取り付けて成るスチールベルトを、溝幅が可変の一対のプーリ（プライマリプーリ及びセカンダリプーリ）間に無端環状に巻き掛け、かかるスチールベルトを介して一方のプーリから他方のプーリへと動力伝達を行う。
具体的には、エンジンからの入力は一方のプーリ（プライマリプーリ）へと入り、他方のプーリ（セカンダリプーリ）へと伝達された上で出力される。
その際、各プーリの溝幅を変化させることで各プーリの有効径を変化させ、変速を無段階で連続的に行う。
【０００３】
従来このベルト式ＣＶＴにおける鋼製の駒は、鋼板を冷間打抜加工することによって製品形状に成形し、製造していた。
詳しくは素材を圧延加工して帯鋼となした後、焼ならし処理を行い、その後球状化焼鈍しを行った上で冷間打抜加工を行って所定形状の駒を成形し、その後焼入れ・焼戻し処理を行い所望の硬さに調整してＣＶＴ用の駒を得ていた。
【０００４】
従来このＣＶＴ用の駒の冷間打抜用鋼材としては、ＪＩＳ  ＳＫＳ９５相当材が用いられていた。
この材料は優れた特性（高硬度，高耐摩耗性）を有する反面、次のような問題があった。
即ちこの材料の場合冷間打抜加工したときの打抜面の面性状が悪く（靭性を所望靭性としたとき）、スチールリングを傷付ける恐れがあるため打抜後において打抜面の面性状を良好とするための研削加工が必要であって、その研削加工に多大の時間とコストを要していた。
【０００５】
この研削加工は、製品精度の問題から上記の焼入れ・焼戻し後に行われるものであり、この場合焼入れ・焼戻し後の高硬度の状態で研削加工を行うこととなるため、研削加工のコストが高く、製品コストを押し上げる要因となっていた。
【０００６】
この材料の場合、合金元素を減らすことで球状化焼鈍し後の硬さを下げ、これにより打抜面の面性状を改善することが可能であるが、この場合には靭性を低下させてしまう問題を生ずる。
而して靭性が低下すると、急変速時のショックで鋼製の駒に亀裂が入って、遂には破断に到り、ひいてはＣＶＴの破壊に到るという問題を生ずる。
即ち従来用いられている材料の場合、打抜面の良好な面性状と靭性との両特性をともに満足させることが困難である問題があった。
【０００７】
以上冷間打抜品としてのベルト式ＣＶＴの鋼製の駒を例として述べたが、板状の鋼材の冷間打抜加工によって製品形状に成形され製造されるものとして帯鋸，丸鋸，チェーンのリンクプレート，ニードルベアリングの転送面その他があり、これらを製造するに際しても上記と同様の問題を生ずる。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するために案出されたものである。
尚本発明に近い公知技術として、下記特許文献１に開示されたものがあるが、このものは炭化物の形状・分散状態の制御により打抜面の面性状の改善を図ったもので、各合金元素が強度特性に及ぼす影響は記述されているが、打抜面の面性状と靭性との両立のための具体的手段は示されていない。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−５９１２８号公報
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の冷間打抜品用の高靭性高炭素鋼は、重量％でＣ：０．６〜０．９％，Ｓｉ：０．０１〜１．０％，Ｍｎ：０．０１〜２．０％，Ｃｒ：０．０１〜１．８％，Ｎｉ：０．１０〜１．５％若しくはＭｏ：０．０５〜０．４％の１種若しくは２種，残部不可避的不純物及びＦｅから成る組成を有し、且つ下記式（１）及び式（２）を満足することを特徴とする（請求項１）。
式（１）：３．０≦３．２Ｃ（％）＋１．５Ｓｉ（％）＋Ｎｉ（％）＋２．０Ｍｏ（％）≦４．０
式（２）：−２Ｃ（％）＋Ｎｉ（％）＋５Ｍｏ（％）≧−１．４
【００１１】
請求項２のものは、請求項１において、Ｐ，Ｓの含有量が重量％でＰ：≦０．０２５％且つ／若しくはＳ：≦０．０１０％となしてあることを特徴とする。
【００１２】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、合金成分としてＮｉ，Ｍｏの少なくとも何れか一方又は両方を所定含有量で含有させるとともに、上記式（１）及び式（２）を満たすように鋼材組成を定めるもので、本発明によれば、冷間打抜加工の際の打抜面の面性状及び打抜品の靭性の両特性をともに良好となすことができる。
【００１３】
而して打抜面の面性状を良好となし得ることで、従来面性状を良好とするために焼入れ・焼戻し後に行っていた研削加工代を低減若しくは省略することが可能となる。
研削加工代を低減若しくは省略することができれば、打抜品製造のための所要時間を短くすることができるとともに、研削加工に要していたコストを削減することが可能となり、打抜品の製品コストを低減することが可能となる。
【００１４】
ここで式（１）において３．２Ｃ（％）＋１．５Ｓｉ（％）＋Ｎｉ（％）＋２．０Ｍｏ（％）（後述の係数ａ）は硬さを表すもので、この係数ａが所定範囲内にあること、具体的には３．０〜４．０の範囲内にあることで、良好な打抜面の面性状が得られる。
一方式（２）の−２Ｃ（％）＋Ｎｉ（％）＋５Ｍｏ（％）（後述の係数ｂ）は靭性を表すもので、本発明ではこの係数ｂが一定数値以上、詳しくは−１．４以上であることによって所望の靭性が確保できる。
【００１５】
本発明では、Ｐ，Ｓの値を請求項２で規定する範囲に規制することにより、打抜品の靭性を更に良好となすことができる。
【００１６】
次に本発明における化学成分等の限定理由につき以下に詳述する。
Ｃ：０．６〜０．９％
Ｃは焼入れ後の硬さ，耐摩耗性を確保するために０．６％以上必要である。
一方０．９％を超えると打抜面の面性状が悪化し、靭性も低下するため０．９％以下とする。
【００１７】
Ｓｉ：０．０１〜１．０％
Ｓｉは脱酸のため０．０１％以上必要である。
一方１．０％を超えると打抜面の面性状が悪化するので１．０％以下とする。
【００１８】
Ｍｎ：０．０１〜２．０％
Ｍｎは焼入れ性を確保するために０．０１％以上必要である。
一方２．０％を超えると焼入れ時に多量の残留オーステナイトを生じ、寸法安定性を悪化せしめるので２．０％以下とする。
【００１９】
Ｃｒ：０．０１〜１．８％
Ｃｒは焼入れ性を確保するために０．０１％以上必要である。
一方１．８％を超えると焼入れ性向上効果が飽和し、コスト的に不利であるため１．８％以下とする。
【００２０】
Ｎｉ：０．１０〜１．５％
Ｎｉは添加により靭性が向上し、また焼入れ性が向上する効果もある。但しその効果を得るためには０．１０％以上含有させる必要がある。
一方１．５％を超えると打抜面の面性状が悪化する。またＮｉは高価な元素であって過剰添加はコスト的にも不利であるため１．５％以下とする。
【００２１】
Ｍｏ：０．０５〜０．４％
Ｍｏは添加により靭性が著しく向上する。また焼入れ性が向上するという効果もある。但しその効果を得るためには０．０５％以上含有させる必要がある。
一方０．４％を超えると打抜面の面性状が悪化する。また高価な元素のため過剰添加はコスト的にも不利であるため０．４％以下とする。
【００２２】
３．２Ｃ（％）＋１．５Ｓｉ（％）＋Ｎｉ（％）＋２．０Ｍｏ（％）で表される係数ａ：３．０〜４．０（式（１））
係数ａは硬さを表すもので、この係数ａが３．０〜４．０の範囲内にあるとき打抜面の良好な面性状が得られ、３．０よりも小さくても或いはまた４．０よりも大きくても打抜面の面性状は悪化する。
【００２３】
−２Ｃ（％）＋Ｎｉ（％）＋５Ｍｏ（％）で表される係数ｂ：−１．４以上（式（２））
この係数ｂは靭性を表すもので、本発明ではこの係数ｂが−１．４以上であるときに所望の高靭性を確保することができる。
【００２４】
Ｐ：≦０．０２５％
Ｐは粒界に偏析し、粒界強度を低下せしめ、衝撃値の低下を招く。また球状化焼鈍し後の硬さを上昇せしめるため、場合によっては打抜面の面性状の悪化を招くという悪影響もある。そこで本発明では０．０２５％以下に規制する。より望ましくは０．０１５％以下とする。
【００２５】
Ｓ：≦０．０１０％
Ｓは鋼中でＭｎＳを形成し、力が加わった際に応力集中を招いて衝撃値を低下せしめるため０．０１０％以下に規制する。より望ましくは０．００５％以下とする。
【００２６】
【実施例】
次に本発明の実施例を以下に詳述する。
以下の工程及び条件に従って打抜試験片及びシャルピー衝撃試験片を作製し、それぞれについて打抜試験及びシャルピー衝撃試験を実施した。
【００２７】
＜打抜試験＞
表１に示す各種組成の鋼を真空溶解炉で溶解してインゴット５０ｋｇを得、これを熱間鍛造（３５×３５ｍｍ，１１５０℃×５時間）した後、９００℃×６０分，空冷の条件で焼ならしし、その後７５０℃×４時間，炉冷の条件で球状化焼鈍しを行った。
その後冷間圧延を施して１．５ｍｍの厚みの板材となした後、７５０℃×４時間，炉冷の条件で焼鈍しを行い、その後下記の条件で冷間打抜試験を実施した。
【００２８】
＜シャルピー衝撃試験＞
表１の組成の鋼を真空溶解炉で溶解してインゴット５０ｋｇを得、これを熱間鍛造（３５×３５ｍｍ，１１５０℃×５時間）して、１１×１１×５５ｍｍの大きさの試験片に粗加工し、その後８４０℃×３０時間，油冷の条件で焼入れを施した後、２００℃×６０分，空冷の条件で焼戻しを行った。
その後１０×１０×５５ｍｍ，Ｕノッチ，ノッチの最高深さ２ｍｍのシャルピー衝撃試験片を精加工し、この試験片を用いてシャルピー衝撃試験を実施した。
【００２９】
これら冷間打抜試験及びシャルピー衝撃試験の結果が表１に併せて示してある。
尚シャルピー衝撃試験は、それぞれの鋼種についてｎ＝３個の試験の結果の平均値を示している。
【００３０】
＜打抜試験条件＞
打抜試験片を図１（Ａ）に示すダイス１０で挟んで、パンチ１２とカウンタパンチ１４とで上下から挟み込み、そしてそれらを（Ａ）中矢印方向に押し込んで、同図（Ｂ）に示す３０×３０×１．５ｍｍの大きさの打抜品１６を得、そして打抜面１６ａの面性状、具体的にはその表面粗さ（最大粗さ）を測定した。
【００３１】
尚試験条件は下記とした。
板厚：１．５ｍｍ
打抜サイズ：３０×３０ｍｍ
カウンタパンチ荷重：１２ｔ
クリアランス：０．０５ｍｍ
ｎ＝１２（３枚×４面）
【００３２】
【表１】
2004300531.tif 000002
【００３３】
表１において、本実施例のものは打抜面の面性状即ち打抜面の表面粗さ及びシャルピー衝撃値ともに良好な値が得られているのに対し、比較例のものは何れかの特性が不十分なものとなっている。
【００３４】
具体的には、比較例１（ＪＩＳ  ＳＫＳ９５相当材）は合金成分としてのＮｉ，Ｍｏの何れもが実質的に含有されておらず（本発明の含有範囲の下限値に達しておらず）、靭性を表す係数ｂの値が本発明の下限値よりも小さくなっており、シャルピー衝撃値が低くなっている。
【００３５】
比較例２は、Ｃ含有量が本発明の上限値である０．９％よりも高い１．０７％となっており、またＮｉ，Ｍｏの含有量も本発明の下限値よりも低く、その結果として係数ｂが本発明の下限値よりも小さく、シャルピー衝撃値が低い値となっている。
【００３６】
一方比較例３は、Ｍｏ含有量が本発明の上限値である０．４％よりも高い０．４６％であり、硬さを表す係数ａが本発明の上限値である４．０よりも大きい４．９４となっていて、打抜面の面性状即ち表面粗さが粗いものとなっている。
【００３７】
比較例４は、Ｃ含有量が本発明の下限値である０．６％よりも低い０．５５％であり、またＮｉ，Ｍｏも実質的に含有されておらず、係数ａが本発明の下限値である３．０よりも小さい２．１８となっていて、打抜面の面粗さが粗いものとなっている。
【００３８】
次に比較例５は、Ｃ含有量が低く、またＮｉ，Ｍｏも実質的に含有されておらず、係数ａが低い値となっていて、表面粗さが粗いものとなっている。
【００３９】
比較例６もまた、Ｃ含有量が本発明の下限値に達しておらず、更にＮｉ，Ｍｏも実質的に含有されておらず、加えてＣｒ含有量が本発明の上限値である１．８％よりも高い２．０６％であり、係数ａが本発明の下限値よりも低く、その結果として表面粗さが粗くなっている。
【００４０】
次に比較例７は、Ｃ含有量が本発明の上限値よりも高く、更にＭｎの含有量も本発明の上限値である２．０％よりも高い２．１６％となっている。
その結果係数ａが本発明の上限値である４．０よりも大きい４．５５であり、また係数ｂも本発明の下限値である−１．４よりも下回っている。
その結果表面粗さ及びシャルピー衝撃値ともに悪い値となっている。
【００４１】
比較例８は、Ｓｉ含有量が本発明の上限値である１．０％よりも多い１．３８％であり、係数ａが本発明の上限値の４．０よりも大きい５．３０であって、打抜面の面粗さが粗いものとなっている。
【００４２】
次に比較例９は、Ｎｉ含有量が本発明の上限値である１．５％よりも高い２．０８％であり、係数ａが本発明の上限値よりも大きく、打抜面の面粗さが粗いものとなっている。
【００４３】
比較例１０は、Ｐ含有量が請求項２で規定する含有量の上限値である０．０２５％よりも高い０．０４３％であり、シャルピー衝撃値が低いものとなっている。
【００４４】
他方比較例１１は、Ｓ含有量が請求項２で規定する上限値０．０１０％よりも高い０．０５６％であり、同じくシャルピー衝撃値が悪い値となっている。
【００４５】
図２は表１において得られた係数ａの値と打抜面の最大粗さとの関係を表したもので、同図に示しているように係数ａが本発明の範囲である３．０〜４．０の範囲内にあるときに打抜面の最大粗さは小さくなっており、これよりも係数ａが大きくても、また小さくても最大粗さの値は大きくなる。
【００４６】
図３は、係数ａに代えて横軸に表１に示す球状化焼鈍し後の硬さをとって、打抜面の最大粗さとの関係を表したもので、図３から、硬さがある範囲内にあるときに最大面粗さは小さくなり、硬さが一定範囲を超えて高くても、また低くても最大粗さは粗くなることが分る。
【００４７】
次に図４は係数ａと球状化焼鈍し後の硬さとの関係を表したもので、同図に示しているように係数ａと球状化焼鈍し後の硬さとは良好な相関関係を示している。
【００４８】
次に図５は、表１において得られた係数ｂの値とシャルピー衝撃値（シャルピー衝撃吸収エネルギー）との関係を表したもので、同図に示しているように係数ｂがある一定値よりも高い領域、具体的には−１．４よりも高い領域で良好なシャルピー衝撃値が得られることが分る。
【００４９】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば本発明はベルト式ＣＶＴの鋼製の駒用の材料として好適なものであるが、冷間打抜加工によって得られる他の様々な打抜品、例えば上記例示した帯鋸，丸鋸，チェーンのリンクプレートその他の製品用の材料として用い得るなど、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例において行った打抜試験の方法と打抜品の形状及び打抜面粗さ測定部位，方向を示す図である。
【図２】本発明の実施例において得られた係数ａと打抜面の最大粗さとの関係を表した図である。
【図３】本発明の実施例において得られた球状化焼鈍し後の硬さと打抜面の最大粗さとの関係を表した図である。
【図４】本発明の実施例において得られた係数ａと球状化焼鈍し後の硬さとの関係を表した図である。
【図５】本発明の実施例において得られた係数ｂとシャルピー衝撃吸収エネルギーとの関係を表した図である。
【図１】
2004300531.tif 000003
【図２】
2004300531.tif 000004
【図３】
2004300531.tif 000005
【図４】
2004300531.tif 000006
【図５】
2004300531.tif 000007