(57)【要約】【課題】大端部において破断分離が容易で連接部の耐力に優れたコネクティングロッド用鍛造品を安価に製造することのできる方法を提供する。【解決手段】重量％でＣ：０．２〜０．６％，Ｓｉ：０．０５〜２％，Ｍｎ：０．３〜１．５％，Ｐ：０．０１〜０．２％，Ｃｒ：０．０５〜１％，Ｖ：０．０２〜０．５％，Ｎ：０．００９〜０．０３％を含み、残部不可避的不純物及びＦｅから成る組成のフェライト・パーライト型非調質鋼を素材とし、熱間鍛造によりコネクティングロッド用の粗成形体を成形した後、粗成形体の連接部を部分的に冷間コイニング加工し、その後に高周波誘導加熱による時効処理を連接部に部分的に施す。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で
Ｃ  ：０．２〜０．６％
Ｓｉ：０．０５〜２％
Ｍｎ：０．３〜１．５％
Ｐ  ：０．０１〜０．２％
Ｃｒ：０．０５〜１％
Ｖ  ：０．０２〜０．５％
Ｎ  ：０．００９〜０．０３％
を含み、残部不可避的不純物及びＦｅから成る組成のフェライト・パーライト型非調質鋼を素材とし、熱間鍛造によりコネクティングロッド用の粗成形体を成形した後、該粗成形体の連接部を部分的に冷間コイニング加工し、その後に高周波誘導加熱による時効処理を該連接部に部分的に施すことを特徴とする破断分離が容易な高強度コネクティングロッド用鍛造品の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記フェライト・パーライト型非調質鋼の組成を重量％で
Ｐｂ：≦０．３％
Ｓ  ：≦０．２％
Ｔｅ：≦０．３％
Ｃａ：≦０．０１％
Ｂｉ：≦０．３％
の１種又は２種以上を更に含有した組成となしておくことを特徴とする破断分離が容易な高強度コネクティングロッド用鍛造品の製造方法。
【請求項３】
請求項１，２の何れかにおいて、更に下記式（１）
０．７４≦［Ｃ％］＋０．１７［Ｓｉ％］＋０．２２［Ｍｎ％］＋［Ｐ％］＋０．２５［Ｃｒ％］＋１．８［Ｖ％］≦１．５９・・・式（１）
を満足することを特徴とする破断分離が容易な高強度コネクティングロッド用鍛造品の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記冷間コイニング加工を大端部に歪みを加えることなく加工率３〜４０％で行うとともに、該冷間コイニング加工後の前記時効処理を、時効温度４００〜６５０℃，時効時間５〜６００秒の条件で行うことを特徴とする破断分離が容易な高強度コネクティングロッド用鍛造品の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記フェライト・パーライト型非調質鋼から成る素材を熱間鍛造してコネクティングロッド用の粗成形体に成形する際に、該粗成形体を下記にて規定されるＡ，Ｂ，αがα／（Ａ＋Ｂ）≦０．０５を満足する形状に成形することを特徴とする破断分離が容易な高強度コネクティングロッド用鍛造品の製造方法。
Ａ：熱間鍛造後の粗成形体の上，下型の中心線で切断したときの一方の断面積
Ｂ：熱間鍛造後の粗成形体の上，下型の中心線で切断したときの他方の断面積
α：熱間鍛造後の粗成形体の上，下型の中心線で折り返したときのＡ部とＢ部とが重ならない部分の面積
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はコネクティングロッド用鍛造品、詳しくは後において大端部で破断分離され且つその際の破断分離が容易で連接部の耐力に優れた高強度コネクティングロッド用鍛造品の製造方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
図４に一例を示す内燃往復エンジンのコネクティングロッド（以下コンロッド）２００は、従来その全体を鍛造で一体に成形加工し、そして必要に応じて仕上げの機械加工を施した後に分離部Ｐで機械加工により切断分離し、これにより小端部２０２と連接部２０４と大端部２０６の半体２０６Ａとを一体に有する本体側の第１部品と、大端部２０６の半体２０６Ｂから成る第２部品とに分離し、製造していた。
【０００３】
しかしながら上記の従来の製造方法の場合、切断部分に切代として余分な材料を要するとともに、切断後に分離面を切削加工又は研磨加工等によって仕上加工を施していることから、多大な時間の浪費と価格の上昇をもたらしていた。
更にこのような方法ではいくらクランクシャフト組付前に精度良く加工を施したとしても、加工後に分解してクランクシャフトに組み付けるときに接合面で横滑りが生じ、組付精度即ち真円度が悪化する問題があった。
【０００４】
このためノックピンを入れたり案内パイプを使用したりして横滑りを防止しているが、それでも十分な組付精度ないし組付状態での形状精度を確保できているわけではない。
またノックピンや案内パイプを設けることは価格の上昇をもたらすので好ましい方法とは言えない。
【０００５】
これらの問題を解決する一方法として、粉末焼結の手法を用いてコンロッドを製造する方法が提案されているが、この方法では粉末焼結プロセスが複雑なプロセスとなって生産性を阻害し、コスト低下の目的を達し得ない難点があった。
【０００６】
そこで近年、熱間鍛造によりコンロッドを最終形状に一体に鍛造加工した後、破断分離によって上記の第１部品と第２部品とに分離する方法が提案され、またそのための材料として破断分離が容易な熱間鍛造用非調質鋼が開発されている。
【０００７】
この方法で得られたコンロッドの分離面、即ち組付接合面は機械加工面とは異なってランダムな凹凸を有する破断面であるので、接合面での横滑りが生じず、従って精度良くこれを組み付けることができる。
またそのための材料として非調質鋼を用いた場合、焼入れ・焼戻し処理が不要であることから、コンロッドの製造工程，製造コストを低減することができる。
【０００８】
現在欧州ではこのような破断分離によってコンロッドを製造するための材料としてＸＣ７０（フランス基準）型の鋼が用いられている。
この鋼は米国特許５，１３５，５８７号等に紹介されており、ほぼ１００％パーライト単一組織の鋼であって、重量％で０．６〜０．７５％のＣと０．２〜０．５％のＭｎ，０．０４〜０．１２％のＳ（Ｍｎ／Ｓ＞３）とを含み、残部はＦｅと不可避不純物であり、不純物の含有率は１．２％を超えない化学組成のものである。
【０００９】
しかしながらこの鋼種は、専ら破断分離のし易さを主眼として開発された鋼種であり、従って上記のような破断分離には適しているものの、コンロッドとして必要な疲労強度や耐力が低く、更に被削性も悪いといった問題があり、自動車用部品としては適していない。
このため疲労強度，耐力に優れ、また被削性も良好で破断分離に適した鋼種の開発が現在進められている。
【００１０】
ところでコンロッドの製造に際しては、熱間鍛造によって一体鍛造した後、連接部の形状を矯正するために一般にコイニングと称する加工率５〜１５％程度の冷間加工が行われているが、このような冷間コイニング加工を行うとコンロッドにおいて最も強度が要求される連接部の耐力が低下する問題を生ずる。
即ちコンロッドの連接部の形状を矯正するために冷間コイニング加工を施すと多量の可動転位が導入され、その多量の可動転位の導入により僅かな外力で可動転位が活動して塑性変形が生じ、このため耐力が著しく低下するといった問題を生ずる。
【００１１】
この問題を解決するため、冷間コイニング加工を加えた後に時効処理を行って連接部の耐力を向上させる、いわゆる歪み時効現象を利用した強化法が開発されている。
例えば下記特許文献１には、冷間コイニング加工を加えた後、時効温度１００〜４００℃，時効時間約２０分〜数時間の条件で時効処理を施し、強度を向上させる点が開示されている。
また下記特許文献２には、冷間コイニング加工を施した後、時効温度２５０〜５００℃，時効時間３０分以上の条件で時効処理を施し、強度を向上させる点が開示されている。
【００１２】
しかしながらこれら特許文献１及び２に開示の方法では、時効処理のために２０分以上の長時間を要し、実際のコンロッド製造において時効処理のためにこのような長時間を要すると、コンロッドの連続生産ラインに時効処理を組み込むことができず、従ってこの時効処理が生産性の大きな阻害要因となってしまう。
【００１３】
また一般に時効処理は大気炉若しくは雰囲気炉で行うが、この場合コンロッド（詳しくはコンロッド用鍛造品）全体が加熱される結果となり、以下のような不都合を生ずる。
即ち、連接部については冷間コイニング加工と時効処理とで耐力が向上するものの、このような大気炉若しくは雰囲気炉によるコンロッド全体加熱の場合、冷間コイニング加工を行わない部分（図４の大端部２０６や小端部２０２等）は加熱により逆に焼鈍し処理と同様な状態となって軟化し、強度が低下してしまう。
更に上記のように大端部において破断分離を行うコンロッドの製造方法に適用する場合には、破断分離を行う大端部の軟化により破断分離性が大きく低下してしまう結果をもたらす。
【００１４】
この場合連接部のみ加熱して時効処理するといったことも考えられるが、その場合においても時効処理のために長時間の加熱を行うと、その熱がコンロッド全体即ち小端部や破断分離を行う大端部にまで伝わってしまい、連接部，小端部，大端部を含むコンロッド全体を加熱した場合と同様な結果をもたらしてしまう。
【００１５】
即ち冷間コイニング加工した後時効処理を施すことで連接部を強化するとしても、連接部のみを限定的にしかも他の部位への熱の伝播を防ぐために極めて短時間で時効処理を行う必要がある。
【００１６】
更に連接部に冷間コイニング加工をする際、大端部に歪みを加えてしまうと大端部の破断分離時に残留歪みが解放される結果として変形が生じ、分離した破面を突き合せたときに正確に合わないという問題が起きてしまう。
また大端部に歪みが残った状態で連接部に熱を加えても、その入熱が少ない場合は残留歪みは消滅せず、一方で入熱が多くなると大端部が軟化し強度が低下してしまい、どちらにしろ要求される破断分離性は悪化してしまう。
【００１７】
現在コンロッドの連接部の断面形状はＩ形状が主流となっているが、冷間コイニング加工の際に大端部に歪みを加えないように、大端部及び小端部に接触せず、連接部のみに接触するような状況で冷間コイニング加工を行うと、連接部形状が不均一で冷間コイニング加工時の接触面積に大きな差がある場合、連接部と冷間コイニング加工用の型との不均一接触によりコンロッドに曲りが生じ易くなり、場合によって加工の際の取り代を超えてしまい、部品として成立しなくなってしまう。
【００１８】
【特許文献１】
特開平９−３１０１２２号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６８５４０号公報
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の破断分離が容易な高強度コンロッド用鍛造品の製造方法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。
而して請求項１のものは、重量％でＣ：０．２〜０．６％，Ｓｉ：０．０５〜２％，Ｍｎ：０．３〜１．５％，Ｐ：０．０１〜０．２％，Ｃｒ：０．０５〜１％，Ｖ：０．０２〜０．５％，Ｎ：０．００９〜０．０３％を含み、残部不可避的不純物及びＦｅから成る組成のフェライト・パーライト型非調質鋼を素材とし、熱間鍛造によりコンロッド用の粗成形体を成形した後、該粗成形体の連接部を部分的に冷間コイニング加工し、その後に高周波誘導加熱による時効処理を該連接部に部分的に施すことを特徴とする。
【００２０】
請求項２のものは、請求項１において、前記フェライト・パーライト型非調質鋼の組成を重量％でＰｂ：≦０．３％，Ｓ：≦０．２％，Ｔｅ：≦０．３％，Ｃａ：≦０．０１％，Ｂｉ：≦０．３％の１種又は２種以上を更に含有した組成となしておくことを特徴とする。
【００２１】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、更に下記式（１）を満足することを特徴とする。
０．７４≦［Ｃ％］＋０．１７［Ｓｉ％］＋０．２２［Ｍｎ％］＋［Ｐ％］＋０．２５［Ｃｒ％］＋１．８［Ｖ％］≦１．５９・・・式（１）
【００２２】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記冷間コイニング加工を大端部に歪みを加えることなく加工率３〜４０％で行うとともに、該冷間コイニング加工後の前記時効処理を、時効温度４００〜６５０℃，時効時間５〜６００秒の条件で行うことを特徴とする。
【００２３】
請求項５のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記フェライト・パーライト型非調質鋼から成る素材を熱間鍛造してコンロッド用の粗成形体に成形する際に、該粗成形体を下記にて規定されるＡ，Ｂ，αがα／（Ａ＋Ｂ）≦０．０５を満足する形状に成形することを特徴とする。
Ａ：熱間鍛造後の粗成形体の上，下型の中心線で切断したときの一方の断面積
Ｂ：熱間鍛造後の粗成形体の上，下型の中心線で切断したときの他方の断面積
α：熱間鍛造後の粗成形体の上，下型の中心線で折り返したときのＡ部とＢ部とが重ならない部分の面積
【００２４】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｃｒ，Ｖ，Ｎをそれぞれ所定量で含有させたフェライト・パーライト型非調質鋼を素材として、熱間鍛造によりコンロッド用の粗成形体を成形後、連接部のみ部分的に冷間コイニング加工及び高周波誘導加熱による時効処理を施すもので、本発明では、所定量以上のＮを含有させたＶ添加型フェライト・パーライト型非調質鋼に対して冷間コイニング加工及びその後の時効処理を行うことにより、Ｖ炭窒化物の析出による効果と、コイニングにより導入された可動転位をＮが効率的に固着する効果とにより、数秒程度の極めて短時間の時効処理でも有効に連接部の耐力を大幅に向上させ得ることを確認した。
加えて時効処理のための加熱手段として高周波誘導加熱を用いることで、連接部のみを限定的に且つ効果的に時効処理を行うことが可能となった。
【００２５】
かかる本発明においては、冷間コイニング加工後の時効処理を極めて短時間で完了することができるため、コンロッドの製造、詳しくはコンロッド用鍛造品の製造に際してこのような時効処理を組み込んだとしても実質的に全体の製造時間が長時間化するといったことはなく、加えてそのような時効処理を極めて短時間でしかも大気炉や雰囲気炉によらず高周波誘導加熱により時効処理を行うため、コンロッドの生産ライン詳しくはコンロッド用鍛造品の生産ラインに時効処理を組み込むこと、即ちインラインで時効処理を施すことが可能となって、コンロッド用鍛造品ひいてはコンロッドの生産性を大幅に向上させることができ、その製造コストを有効に低減することが可能となる。
【００２６】
加えて本発明では、連接部のみを部分的に加熱し且つその加熱を短時間で完了できるため、加えられた熱が連接部以外の部分、詳しくは後において破断分離が行われる大端部や小端部に伝わってそれらの部分が加熱により軟化し強度低下するのを防止でき、また大端部が加熱軟化することで大端部の破断分離性（かち割り性）が損なわれてしまう問題を回避でき、大端部での破断分離を良好に行うことが可能となる。
【００２７】
本発明においては、必要に応じてＰｂ，Ｓ，Ｔｅ，Ｃａ，Ｂｉの１種又は２種以上を上記の量で非調質鋼に含有させておくことができ（請求項２）、これにより機械加工に際しての被削性を効果的に高めることができる。
【００２８】
本発明ではまた、請求項３に従い次の式（１）
０．７４≦［Ｃ％］＋０．１７［Ｓｉ％］＋０．２２［Ｍｎ％］＋［Ｐ％］＋０．２５［Ｃｒ％］＋１．８［Ｖ％］≦１．５９・・・式（１）
を満たすことで、冷間加工及び時効処理を施さない部位においても適切な硬さを得ることが可能となる。
【００２９】
また本発明では冷間コイニング加工を大端部に歪みを加えることなく加工率３〜４０％の条件で行うことができ、更にその後における時効処理を時効温度４００〜６５０℃，時効時間５〜６００秒の条件で行うことができる（請求項４）。
【００３０】
本発明においては、熱間鍛造によりコンロッド用の粗成形体を成形するに際し、その粗成形体を請求項５に規定する形状に成形することで、粗成形体の大端部に歪みを加えることなく連接部を部分的に冷間コイニング加工した場合においても、コンロッドに曲りを生じ難くでき、曲り量を加工の取り代内に抑えることが可能となる。
【００３１】
次に本発明における成分等の限定理由を以下に詳述する。
［Ｉ］成分限定理由
Ｃ：０．２〜０．６％
Ｃは鍛造品の強度を確保するのに有効な元素であり、このような効果を得るためには０．２％以上含有させることが必要である。
しかし多過ぎると硬さが高くなり、被削性が低下するので０．６％以下とする。
【００３２】
Ｓｉ：０．０５〜２％
Ｓｉは鋼溶製時において脱酸作用及び脱硫作用を有しているとともに、フェライト中に固溶してフェライトを強化することにより耐力を向上させる。このような効果を得るためには０．０５％以上含有することが必要である。
しかし多量の含有は硬さを高くし過ぎて被削性を劣化させるとともに、熱間加工性を劣化させるので２％以下とする。
【００３３】
Ｍｎ：０．３〜１．５％
Ｃｒ：０．０５〜１％
Ｍｎ，Ｃｒは鍛造品の強度を確保するのに有効な元素である。
しかしながら多量に添加すると鍛造後にベイナイトが生成し、硬さが著しく増加して被削性を低下させるため、それぞれの範囲をＭｎ：０．３〜１．５％，Ｃｒ：０．０５〜１％とする。
【００３４】
Ｐ：０．０１〜０．２％
Ｐは粒界への偏析により靭性を低下させる元素として低く抑えるのが一般的であるが、破断分離を行う本発明においては、脆性破面率を高め、破断面の密着性を向上させる元素として非常に有効に作用するため積極的に添加を行う。
しかし多量に添加してもその効果が飽和する上、硬さを高くしてしまうため０．０１〜０．２％とする。
【００３５】
Ｖ：０．０２〜０．５％
本発明ではＶを添加することを必須条件とする。一般にＶは炭素や窒素と微細な炭窒化物を形成し、鍛造後の強度を高める元素であり、Ｖを添加することによって高強度化に対する要求を満たすことができる。
更に本発明では、冷間コイニング加工後の時効処理（特に時効温度を４００℃以上とした場合）でＶ炭窒化物の析出硬化により一層の強度向上が可能であり、非常に有用な元素である。本発明ではその効果を得るために０．０２％以上含有させる。
しかしながら０．５％より多く添加しても高強度化の効果は飽和し、却って被削性を低下させるので上限を０．５％とする。
【００３６】
Ｎ：０．００９〜０．０３％
本発明ではＮも非常に有効な元素として作用する。Ｎは冷間コイニング加工後の時効処理により可動転位を固着し、効果的に耐力を向上させる。そしてこのような効果を得るためには０．００９％以上含有させることが必要である。
一方多量に添加してもその効果は飽和するばかりでなく鋳造欠陥が発生し易くなるので、上限値０．０３％までの範囲で添加量を選択する。
【００３７】
Ｐｂ：≦０．３％
Ｓ  ：≦０．２％
Ｔｅ：≦０．３％
Ｃａ：≦０．０１％
Ｂｉ：≦０．３％
Ｐｂ，Ｓ，Ｔｅ，Ｃａ，Ｂｉは何れも被削性を向上させるのに有効な元素であり、鍛造品の被削性が更に良好であることが要求される場合には必要に応じてこれらの内から選ばれる１種又は２種以上を適量添加するのも良い。
但し添加量が多過ぎると熱間加工性を低下させるので、添加するとしてもＰｂは０．３％以下，Ｓは０．２％以下，Ｔｅは０．３％以下，Ｃａは０．０１％以下，Ｂｉは０．３％以下とする。
【００３８】
式（１）：０．７４≦［Ｃ％］＋０．１７［Ｓｉ％］＋０．２２［Ｍｎ％］＋［Ｐ％］＋０．２５［Ｃｒ％］＋１．８［Ｖ％］≦１．５９
式（１）はコンロッド等として適切な強度を得るために必要な炭素当量（Ｃｅｑ）を規定している。
一般に自動車エンジンに用いられるコンロッド硬さは２０〜３５ＨＲＣである。本発明は連接部の強度を向上させる製造方法を規定するものであるが、それ以外の部位即ちコンロッド大端部，小端部も所定の強度が当然必要となる。
即ち硬さが２０ＨＲＣ以下では十分な強度が得られないとともに大端部の破断分離時の変形が大きく、破断分離工程が適用できなくなる。更に３５ＨＲＣ以上では大端部ボルト穴や小端部機械加工等の被削性が低下するためにコンロッドの加工に多大なコストを要する結果となる。このためコンロッド大端部，小端部の硬さは２０〜３５ＨＲＣに調整することが望ましい。
このような硬さを得るために式（１）を満足するものとしておくことが望ましい。
【００３９】
［ＩＩ］冷間コイニング加工及び時効処理条件の限定理由
冷間コイニング加工は通常コンロッド用の粗成形体の連接部の形状を矯正するために行う加工であるが、本発明の冷間コイニング加工は単に形状を矯正するためだけに行うのではなく、耐力をより高くするために行う。
【００４０】
冷間コイニング加工の加工率：３〜４０％
本発明では冷間コイニング加工を加工率３〜４０％で行うのが望ましい。
加工率が３％より低いと時効処理後の耐力の向上が不十分であるとともに、冷間コイニング加工の本来の目的である形状矯正を十分に行うことが難しい。
一方加工率が４０％を超えると耐力の向上が飽和するとともに加工率の増加により鍛造割れが発生し易くなる。
【００４１】
時効処理条件：時効時間５〜６００秒且つ時効温度４００〜６５０℃
本発明では連接部への冷間コイニング加工を行った後に時効処理を行う、いわゆる歪み時効現象を用いて連接部の耐力を向上させることを特徴とする。
上述の通り時効処理に要する時間は極力短いことが望ましい。長時間の時効処理は生産ラインの生産性を阻害するとともに、冷間コイニング加工を行う連接部以外の部分まで熱が伝播し、これにより同部分が軟化して強度が低下したり破断分離性が阻害されてしまうなどの負の影響が生じるからである。
よってこのようなことを防ぐべく本発明では時効時間を６００秒以下とすることが望ましい。また時効時間が５秒より短い場合は耐力が十分に向上しないため、下限を５秒としてそれ以上の時間をかけて時効処理することが望ましい。
【００４２】
またこのような短い時効時間で耐力を十分に向上させるには、上記に規定した量のＮを添加したＶ添加型フェライト・パーライト型非調質鋼を用い、４００℃以上の時効処理を行うことが望ましい。
即ちこの材料を４００℃以上で時効処理した場合、歪み時効現象による耐力の向上に加えてＶ炭窒化物の析出硬化で歪み時効の回復現象による強度低下を防止する効果も良好に発揮させることができる。
一方時効温度６５０℃超では過時効により耐力が低下するため上限を６５０℃とすることが望ましい。
【００４３】
時効処理：高周波誘導加熱を使用
本発明では冷間コイニング加工後の時効処理を高周波誘導加熱により行う。
上述の通り時効処理に長時間を要することは生産性の大きな阻害要因となる。
また一般に時効処理は大気炉若しくは雰囲気炉で行うが、このような方法ではコンロッド用鍛造品全体が加熱される結果となり、冷間コイニング加工を施さない部位が加熱により焼鈍し処理したのと同様な状態となって、軟化し強度が低下したり破断分離性が大きく低下する原因となる。
そこで本発明では高周波誘導加熱による時効処理を行い、これにより冷間コイニング加工を行った連接部のみ限定的且つ効率的に時効処理を行うことが可能となる。
【００４４】
大端部：歪みを導入しない
上記の通り、連接部を冷間コイニング加工する際に大端部に歪みを加えてしまうと、大端部の破断分離時に残留歪みが解放される結果として変形が生じ、分離した破面を突き合せたときに正確に合わないという問題が起きてしまう。
その歪みの残った状態で連接部に熱を加えてもその入熱が少ない場合は残留歪みは消滅せず、一方で入熱が多くなると大端部は軟化して強度が低下してしまい、どちらにしろ要求される破断分離性は悪化してしまう。
よって本発明では連接部のみに加工用の型を接触させて冷間コイニング加工を施すようにし、大端部に歪みを与えないようにすることが望ましく、これによって上記問題を解決することができる。
【００４５】
連接部形状：α／（Ａ＋Ｂ）≦０．０５
上記の通り、冷間コイニング加工の際に大端部に歪みを加えないように、大端部及び小端部に接触せず、連接部のみに接触するような状況で冷間コイニング加工を行うと、連接部形状が不均一で冷間コイニング加工時の接触面積に大きな差がある場合、連接部と冷間コイニング加工用の型との不均一接触によりコンロッドに曲りが生じ易くなり、場合によって加工の際の取り代を超えてしまい、部品として成立しなくなってしまう。
よって本発明では連接部形状をα／（Ａ＋Ｂ）≦０．０５（Ａ：熱間鍛造後の粗成形体の上，下型の中心線で切断したときの一方の断面積，Ｂ：熱間鍛造後の粗成形体の上，下型の中心線で切断したときの他方の断面積，α：熱間鍛造後の粗成形体の上，下型の中心線で折り返したときのＡ部とＢ部とが重ならない部分の面積）を満たすようにすることで、加工用の型を連接部のみに接触させて冷間コイニング加工を施した場合、冷間コイニング加工時の型に対する不均一接触を抑え、上記問題を解決することが可能となる。
【００４６】
【実施例】
次に本発明の実施例を以下に詳述する。
表１に示す実施例Ｎｏ．１〜１５及び比較例Ａ〜Ｍの各鋼を溶製した後造塊し、熱間鍛造を行って５０ｍｍ角の鍛造素材とし、これを１２００℃で６０分間加熱保持した後、直径２２ｍｍの丸棒に熱間鍛造を行い、適当な間隔をおいて室温まで放冷した。
【００４７】
この直径２２ｍｍの丸棒よりコンロッド大端部，小端部の硬さ及び破断分離性を評価すべく下記の試験を実施した。
硬さは２２ｍｍ鍛造品の中心部における硬さをロックウェル硬度計（Ｃスケール）で測定した。
【００４８】
破断分離性の指標としては破断伸びを用いた。
これは前述の熱間鍛造を行い直径２２ｍｍに成形した丸棒より平行部直径８ｍｍ，切欠底半径０．２ｍｍ，切欠深さ１ｍｍの切欠試験片を切り出し、そして室温で引張り速度１０ｍ／ｓｅｃで引っ張って破断させたときの切欠試験片の永久変形量を測定し、結果を示したものである。
【００４９】
また一部の供試材についてドリル加工能率を測定し、被削性の評価を行った。
ドリル加工能率は表２に示す条件によるドリル試験を行って測定し、実施例Ｎｏ．２を１００とした場合の相対的な値をドリル加工能率として評価した。
【００５０】
次いで上記丸棒より１５ｍｍ角の試験片を切り出し、コンロッドの連接部に加える冷間コイニング加工に対応する加工として加工率１５％の冷間コイニング加工を施した後、高周波誘導加熱により時効温度５００℃，時効時間５０秒の条件の下で時効処理を行った。
【００５１】
そしてこの時効処理品から試験片を切り出して０．０１％耐力の測定を行った。
尚各実施例の鋼には、通常の鋼に含まれるＣｕ：０．３％以下，Ｎｉ：０．２５％以下，Ｍｏ：０．０５％以下，ｓ−Ａｌ：０．０４５％以下，Ｏ：０．００５％以下の不純物が含まれていた。
冷間コイニング加工における可動転位の影響を明らかにするために、耐力は０．０１％耐力とした。
これらの結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2005059013.tif 000002
【００５３】
【表２】
2005059013.tif 000003
【００５４】
上記表１に示した結果からも明らかであるように、成分組成が本発明を満足する実施例Ｎｏ．１〜１５では直径２２ｍｍ鍛造ままの硬さがコンロッド大端部，小端部の必要硬さである２０〜３５ＨＲＣを満足しており、また破断分離性の指標である破断伸びが小さくなっている。更に被削性に優れているものであることが認められた。
また冷間コイニング加工及び時効処理を行った後は、何れも高い耐力を有していることが認められた。
これに対し比較例のものは以下のような問題点を有している。
【００５５】
比較例Ａ：Ｃ含有量が低いため硬さが低く、また破断伸びが大きいため、破断分離後の密着性が悪くなる。また冷間コイニング加工＋時効処理後の耐力が低くなっている。
比較例Ｂ：Ｃ含有量が高過ぎるため硬さが高く、被削性の点で問題がある。
比較例Ｃ：Ｓｉ含有量が本発明の範囲を超えて高過ぎるため硬さが高く、被削性が悪化している。
【００５６】
比較例Ｄ，Ｅ：Ｍｎ，Ｃｒの含有量が高過ぎるため熱間鍛造後空冷状態でもベイナイトが発生し、硬さが著しく高く被削性が悪化している。
比較例Ｆ：Ｐ含有量が高いため、熱間鍛造時に鍛造割れが発生している。
比較例Ｇ：Ｖ含有量が高過ぎるため硬さが高く、被削性の点で問題がある。
【００５７】
比較例Ｈ：Ｖが無添加であるため、同等硬さの実施例（Ｎｏ．１０）と比べ耐力が低い。
比較例Ｉ：Ｎ含有量が低過ぎるため時効処理の効果が小さく、ほぼ同等成分の実施例と比べて耐力が大幅に低い。
比較例Ｊ：Ｎ含有量が高過ぎるため鋳造欠陥が発生している。
比較例Ｋ〜Ｍ：快削元素を過剰に添加しているため熱間鍛造時に鍛造割れが発生している。
【００５８】
次に表１の実施例Ｎｏ．２の化学組成を有する鋼から得た供試材（直径２２ｍｍの丸棒に熱間鍛造後その丸棒より切り出した１５ｍｍ角の試験片）に対して、冷間コイニング加工を施すことなくそのまま温度５００℃で５０秒間時効処理を行ったもの及びコンロッドの連接部に加える冷間コイニング加工に対応する加工として加工率１．５〜６０％の冷間コイニング加工を施した後、温度５００℃で５０秒間時効処理を行ったものから試験片を切り出し、上記と同様に引張り試験を行い０．０１％耐力の測定を行った。
【００５９】
また冷間コイニング加工後の試験片の観察を行い、試験片の割れ発生状況を目視で確認を行った。
尚本試験はｎ＝１０で試験を行い、０．０１％耐力はｎ＝１０の平均値を取り、割れ発生状況は全数確認を行い、その発生数を確認した。
その結果が表３及び図１に示してある。
【００６０】
【表３】
2005059013.tif 000004
【００６１】
これらの結果から、冷間加工率３％未満では時効処理の効果が十分でないことが分る。また実際のコンロッド製造に際して、その連接部への冷間コイニング加工を考えた場合、冷間コイニング加工の目的である形状矯正作用は加工率３％未満では非常に不安定となり、十分な形状矯正効果が発揮されない。
一方で冷間加工率を過度に大きくしても時効処理の効果は飽和するのみでなく、冷間コイニング加工時に加工割れ材が発生した。この結果より冷間加工率は３〜４０％の範囲とすることが好ましい。
【００６２】
次に表４及び図２は、同じく表１の実施例Ｎｏ．２の化学組成を有する鋼から得た供試材に対して一定の加工率１５％で冷間コイニング加工し、その後の時効処理の時効時間及び時効温度を種々変化させたときの、時効時間及び時効温度と０．０１％耐力との関係を調べて結果を示したものである。
【００６３】
【表４】
2005059013.tif 000005
【００６４】
これら表４及び図２の結果から、時効時間が５秒未満の場合には時効処理の効果が不十分であるため、時効処理を施しても熱間鍛造ままの材料よりも耐力が向上していない。
尚時効時間が６００秒よりも長くなると、加えた熱が連接部以外まで伝播してしまうため、適当でないことは前述した通りである。
【００６５】
次に時効温度については、時効温度が４００℃未満の場合には時効が不十分であるため、熱間鍛造ままの材料よりも耐力が低くなっている。
一方時効温度が６５０℃よりも高い場合には、過時効により熱間鍛造ままの材料よりも耐力が低くなることが認められた。
【００６６】
従って本発明では、時効時間５〜６００秒，時効温度４００〜６５０℃での時効処理が適当で、このような条件で時効処理を施すことにより、熱間鍛造ままの材料に比べて十分に高い耐力を付与することができ、またこの時効条件はコンロッド製造に際しての時効処理としても十分適用可能なものである。
【００６７】
次に実施例Ｎｏ．２の鋼種を用いて実体コンロッドの鍛造試作を行い、熱間鍛造後に冷間コイニング加工を行った際の冷間コイニング加工後の連接部形状と曲り量との関係を求めた。
その結果を図３に示す。
【００６８】
尚図３（Ｂ）において、１０は実体コンロッドを熱間鍛造したときの粗成形体の連接部を表しており、Ａは上，下型の中心線Ｘで切断したときの上型側の断面積を、Ｂは下型側の断面積を表している。
またαは、粗成形体の連接部１０を中心線Ｘで折り返したときのＡ部とＢ部とが重ならない部分の面積を表している。
【００６９】
連接部のみに接触し冷間コイニング加工を行った場合の前述α／（Ａ＋Ｂ）が０．０５より大きい場合（例▲１▼，▲２▼）は曲り量が加工取り代を超えているのに対し、α／（Ａ＋Ｂ）が０．０５以下に収まっているもの（例▲３▼）は曲り量が加工取り代内となっていることが分る。α／（Ａ＋Ｂ）はできるだけ小さい方が望ましい。
尚実施例のコンロッドは熱間鍛造時の型ずれ精度を従来の１／２に上げることによって作製した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例において得られた冷間加工率と０．０１％耐力との関係を表す図である。
【図２】本発明の実施例において得られた時効温度，時効時間と０．０１％耐力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熱間鍛造後の粗成形体（連接部）の形状と冷間コイニング加工後における曲り量との関係を示した図である。
【図４】従来のコンロッドの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０  粗成形体の連接部
Ｘ    中心線
【図１】
2005059013.tif 000006
【図２】
2005059013.tif 000007
【図３】
2005059013.tif 000008
【図４】
2005059013.tif 000009