(57)【要約】【課題】介在物の存在を有る程度容認した上で、疲労強度特性の優れたスチールベルト用マルエージング鋼帯を提供する。【解決手段】質量％でＮ量が１３ｐｐｍ以下、Ｃ量が０．０１％以下を含有するスチールベルト用マルエージング鋼帯であって、該スチールベルト用マルエージング鋼帯の組織断面で観察されるＴｉ系介在物に外接する円の直径をＤｍａｘ、内接する円の直径をＤｍｉｎとした時、Ｄｍａｘが８μｍ以下であり、且つ存在するＤｍａｘ８〜２μｍのＴｉ系介在物は、Ｄｍｉｎ／Ｄｍａｘが０．７５以上であるスチールベルト用マルエージング鋼帯である。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％でＮ量が１３ｐｐｍ以下、Ｃ量が０．０１％以下を含有するスチールベルト用マルエージング鋼帯であって、該スチールベルト用マルエージング鋼帯の組織断面で観察されるＴｉ系介在物に外接する円の直径をＤｍａｘ、内接する円の直径をＤｍｉｎとした時、Ｄｍａｘが８μｍ以下であり、且つ存在するＤｍａｘ８〜２μｍのＴｉ系介在物は、Ｄｍｉｎ／Ｄｍａｘが０．７５以上であることを特徴とするスチールベルト用マルエージング鋼帯。
【請求項２】
Ｎ量が９ｐｐｍ以下、Ｃ量が０．００６％以下であることを特徴とする請求項１に記載のスチールベルト用マルエージング鋼帯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、自動車のベルト式無段変速機のベルトに用いられるスチールベルト用マルエージング鋼帯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無段変速機用のベルトは所謂スチールベルトとして知られ、圧延で１ｍｍ以下の厚さの薄板に成形されて使用される。このスチールベルトには極めて高い疲労強度と靭性が要求されるために、マルエージング鋼が多く使用されてきた。
ところで、マルエージング鋼のような高強度鋼の場合、介在物の存在が疲労強度に大きく影響を及ぼす。すなわち、大きな介在物が疲労破壊の起点となることがよく知られている。
マルエージング鋼にはＴｉが必須元素として含まれているために、不可避的に存在するＣ及び／或いはガス成分であるＮと結合して比較的大きなＴｉＣ，ＴｉＮあるいはＴｉ（Ｃ，Ｎ）のＴｉ系介在物が形成され易い。そのため、従来は介在物を低減して疲労強度を改善するため、介在物の原点となるガス成分や炭素量を低減する方策が採用されてきた。
また、マルエージング鋼スチールベルトとしては特開平１−１４２０５３号（特許文献１参照）が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−１４２０５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、スチールベルトに要求される疲労強度レベルはますます高くなり、また品質の安定性も要求されている。一方、このような要求に加えてコストの低減の要求も極めて厳しいものがある。従って、実験室レベルにおいて得られる高清浄度のマルエージング鋼では、量産するには高価になり過ぎ現実的ではない。
本発明の目的は、介在物の存在を有る程度容認した上で、疲労強度特性の優れたスチールベルト用マルエージング鋼帯を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、マルエージング鋼に含有されるＴｉとＣ及び／またはＮとが結合したＴｉ系介在物は、通常立方体形状となるため、化合物の角部がノッチ効果を持ち、無段変速機用のスチールベルトの如き、圧縮応力と引張応力が絶えず変化して不可される部材にとって、疲労の起点になり易いことを見いだした。
そして、本発明者等は、鋭意検討の結果、疲労強度に悪影響を及ぼす立方体形状の介在物の形態を、ノッチ効果の少ない球形に近づけることが可能であることを見いだし、本発明に到達した。
【０００６】
即ち本発明は、質量％でＮ量が１３ｐｐｍ以下、Ｃ量が０．０１％以下を含有するスチールベルト用マルエージング鋼帯であって、該スチールベルト用マルエージング鋼帯の組織断面で観察されるＴｉ系介在物に外接する円の直径をＤｍａｘ、内接する円の直径をＤｍｉｎとした時、Ｄｍａｘが８μｍ以下であり、且つ存在するＤｍａｘ８〜２μｍのＴｉ系介在物は、Ｄｍｉｎ／Ｄｍａｘが０．７５以上であるスチールベルト用マルエージング鋼帯である。
好ましくは、Ｎ量が９ｐｐｍ以下、Ｃ量が０．００６％以下であるスチールベルト用マルエージング鋼帯である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の最大の特徴の一つは、スチールベルト用マルエージング鋼帯の疲労強度低下の一因とする立方体形状のＴｉ系介在物を、疲労強度の低下の要因になり難い球状の介在物に制御したことである。
本発明においては、Ｄｍａｘが８μｍを超えるほど大きな介在物が存在すると、疲労強度の絶対値が低下し過ぎても鋼帯として好ましくないため、Ｄｍａｘを８μｍ以下と規定した。
一方、Ｄｍａｘが２μｍ以上のＴｉ系介在物が全くない組織においては、介在物は微細過ぎて介在物の形状の疲労強度への依存性が不明瞭となり、介在物の形態を制御する必要性が少ないこと、不純物の制御に多大コストがかかることを理由として本発明の範囲外とする。
【０００８】
本発明においては、Ｔｉ系介在物が球状であり疲労強度の向上が認められる範囲として、Ｄｍａｘ８〜２μｍの介在物は
Ｄｍｉｎ／Ｄｍａｘが０．７５以上であると規定した。
マルエージング鋼帯の最も主要な介在物であるＴｉＣ，ＴｉＮ或いはＴｉ（Ｃ，Ｎ）のＴｉ系介在物の大きさ、形状をコントロールする具体的な手段としては、例えばＮ，Ｃ量を有る程度以下に制限することおよび溶解、鋳造によりインゴットを作製する際の凝固速度を速くすることが有効である。
【０００９】
例えば、Ｎ，Ｃ量であるが、Ｎ量が多いと溶鋼中でＴｉ系介在物が形成される温度（晶出温度）が高くなり、溶鋼中或いは凝固中にＴｉ系介在物が成長し大きな立方体形状を形成する。
これを防ぐにはＮ量を１３ｐｐｍ以下とすることが重要であり、望ましくは９ｐｐｍ以下に抑えることが好ましい。
更にＣ量が多いと晶出温度はＮ量が多くなった時ほどには大きくは変わらないが、若干高くなるため、Ｔｉ系介在物が大きくなると共に、その量も多くなり、疲労強度を低下させる原因になる。従ってＣは０．０１％以下とすることが重要であり、望ましくは０．００６％以下にする必要がある。
【００１０】
また、凝固速度であるが、本発明者等の検討では凝固速度が非常に速い場合はＮ量が２０ｐｐｍ程度と高くても大きなＴｉ系介在物は形成されない。これは高温でＴｉ系介在物が形成されても凝固速度が速いためにそれが大きく成長しないためと思われる。
Ｎ量の低減はコスト増になるため、Ｎ量を５ｐｐｍ以上として凝固速度を調整して介在物の形態を制御することが好ましい。
実際の製造条件では、Ｎ，Ｃ量及び他の元素量との相互作用或いはインゴットを製造する際のマス効果に起因する局所的な凝固速度の違いにより、組織は変化するため、本発明においては製造条件の数値的な限定は行わない。
本発明の無段変速機用のスチールベルトは、マルエージング鋼に窒化処理やＮｉメッキ処理当の表面処理を施して使用する場合が多い。本発明のマルエージング鋼帯も窒化処理等の後処理を行うスチールベルトを当然含むものである。
【００１１】
【実施例】
表１に示す組成の鋼を真空中で溶解、鋳造し１０ｋｇのインゴットを作製した。ここで、凝固速度の影響を見るため、金型に鋳造したもの（凝固速度が速い）とロストワックス鋳型に鋳造したもの（凝固速度が遅い）及び金型と断熱材で巻いて保温したもの（凝固速度は前二者の中間）を用意した。
これらを１２８０℃×２０時間のソーキングを行い、次いで熱間鍛造と熱間圧延により、２０ｍｍ×７０ｍｍの板状にした後、８２０℃×１ｈの固溶化処理を行なった。
その後、冷間圧延により、板厚０．５ｍｍに仕上げ、次いで８２０℃×１ｈの固溶化処理と４８０℃×５ｈの時効処理を行って、スチールベルト用マルエージング鋼帯とした。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
得られたスチールベルト用マルエージング鋼帯から、無段変速機ベルトにかかる繰り返し曲げを想定した疲労強度を求めるため、１００ｍｍ×９．６ｍｍの短冊状に１０サンプル切り出し、曲げ角度１０度、支点間距離５０ｍｍ、回転数１０００ｃｐｍで板バネ疲労試験を行なった時の１０７回の疲労強度を求めた。結果を表２に示す。
また、得られたスチールベルト用マルエージング鋼帯の金属組織を８００倍で観察した。図１〜図４に表１に対応する試料Ｎｏで得られたマルエージング鋼帯で観察された介在物のうち、比較的大きい介在物の代表例を示す。
図示するのは何れもＴｉ系の介在物である。また表２にＤｍａｘの最大値、並びにＤｍａｘが２〜８μｍの介在物のＤｍｉｎ／Ｄｍａｘの最小値を示す。
【００１４】
【表２】
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【００１５】
本発明のスチールベルト用マルエージング鋼帯である試料１乃至３の、介在物の大きさＤｍａｘの最大値は何れも５μｍ以下であり、板バネ疲労試験による１０７回の疲労強度は大きな立方体形状の介在物を有する比較例４より１０％以上高い。
本発明の試料の内、介在物が比較的大きい試料Ｎｏ．２においても介在物は矩形ではなく、同様の大きさで矩形の介在物を有する比較例Ｎｏ．５と比較すると疲労強度が高められたことが分かる。
一方、断面矩形の大きな介在物が存在する比較例の試料Ｎｏ．４は、本発明の試料１〜３に比べて明らかに板バネ疲労試験による疲労強度が劣化していることがわかる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、スチールベルト用マルエージング鋼帯の疲労強度を大幅に改善することができ、より高性能の無段変速機ベルトの実用化にとって欠くことのできない技術となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスチールベルト用マルエージング鋼の金属ミクロ組織における介在物を示す顕微鏡写真である。
【図２】本発明のスチールベルト用マルエージング鋼の金属ミクロ組織における介在物の別の例を示す顕微鏡写真である。
【図３】本発明のスチールベルト用マルエージング鋼の金属ミクロ組織における介在物の別の例を示す顕微鏡写真である。
【図４】比較例のスチールベルト用マルエージング鋼の金属ミクロ組織における介在物を示す顕微鏡写真である。
【図５】比較例のスチールベルト用マルエージング鋼の金属ミクロ組織における介在物を示す顕微鏡写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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