(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．２〜０．３５％、
Ｓｉ：０．２５％以下、
Ｍｎ：０．３５％以下、
Ｓ：０．００２〜０．０１５％、
Ｎｂ、Ｔｉの一種または二種の合計：０．０６５％以下、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする加工性、焼き入れ性、溶接性の優れたリクライナーギヤー用鋼板。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ：０．２〜０．３５％、
Ｓｉ：０．２５％以下、
Ｍｎ：０．３５％以下、
Ｓ：０．００２〜０．０１５％、
Ｂ：０．０００５〜０．００５％、
Ｔｉ：０．０１〜０．０６５％、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする加工性、焼き入れ性、溶接性の優れたリクライナーギヤー用鋼板。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ：０．２〜０．３５％、
Ｓｉ：０．２５％以下、
Ｍｎ：０．３５％以下、
Ｓ：０．００２〜０．０１５％、
Ｎｂ、Ｔｉの一種または二種の合計：０．０６５％以下、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延するに際し、仕上げ温度をＡｒ3＋１０℃〜Ａｒ3＋５０℃、巻き取り温度を５５０℃〜７００℃で行い、引き続いて酸洗することを特徴とする加工性、焼き入れ性、溶接性の優れたリクライナーギヤー用鋼板の製造方法。
【請求項４】
質量％で、
Ｃ：０．２〜０．３５％、
Ｓｉ：０．２５％以下、
Ｍｎ：０．３５％以下、
Ｓ：０．００２〜０．０１５％以下、
Ｂ：０．０００５〜０．００５％、
Ｔｉ：０．０１〜０．０６５％、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延するに際し、仕上げ温度をＡｒ3＋１０℃〜Ａｒ3＋５０℃、巻き取り温度を５５０℃〜７００℃の範囲で行い、引き続いて酸洗することを特徴とする加工性、焼き入れ性、溶接性の優れたリクライナーギヤー用鋼板の製造方法。
【請求項５】
酸洗後に焼鈍を施すことを特徴とする請求項３又は４の内のいずれかに記載の加工性、焼き入れ性、溶接性の優れたリクライナーギヤー用鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
自動車のリクライナーシートの角度調整に用いられるアームポールに組み込まれて使用されるギヤー部品の製造に適した加工性、焼き入れ性、溶接性が優れたリクライナーギヤー用鋼板及びその製造方法。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のリクライナーのアームポールに組み込まれるギヤー部品は、従来、Ｓ４５Ｃを用いファインブランキングでの半抜きによりギヤーを成型し、ボルト締めで固定することにより製造されていた。近年、小型化、動きの滑らかさ等から、ギヤーの小モジュール化が要請され、より加工性への要求が厳しくなっている。また、従来のボルト固定による組み立て方法から、溶接による組み立てにより、コスト低下、小型化も進められている。
【０００３】
この溶接組み立て方法に用いられる鋼板に要求される特性は、耐摩耗性の点から表面硬さがＨｖ：５００以上、溶接割れが生じないこと及び小モジュールのギヤー成型に必要な加工性が要求されている。また、衝撃荷重に耐える衝撃特性が要求されている。表面硬さは鋼板の焼き入れ性が良好なほど、言い換えると、炭素量、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ等の合金元素の添加量が高いほど良好になる。一方、溶接割れ性は炭素量、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ等の合金元素が少ないほど良好となる。衝撃特性は一般に硬さが高くなると劣化し、合金元素量が多いと焼き入れ硬さが高くなり、衝撃特性も低下する。この衝撃特性の劣化を回避するため、低炭素鋼板に浸炭して焼き入れする方法が検討され、十分な表面硬さを得るためには浸炭量を十分に確保する必要があることが知られている。この場合に表面硬さの要求を満足する浸炭処理を行うと、組み立て時の溶接割れが生じやすくなり、要求特性を満足する鋼板及びその製造条件を得ることが困難となる。
【０００４】
加工性と焼き入れ性を改善する方法を開示したものとして特開平１０−２５９４４７号公報がある。この公報においては、焼き入れ性は質量％で１０％＜３０×Ｃ％＋５×Ｍｎ％＋６×Ｃｒ％＋３０×Ｂ％に、加工性は５％＞１０×Ｃ％＋Ｍｎ％＋１５０×Ｓを満足する成分に調整することにより得られることが開示されており、転造成型によるドライブプレート用鋼板として開発されている。しかし、この鋼板は衝撃性、溶接性が何ら考慮されておらず、上記の要求を満足しない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記の加工性、焼き入れ後の表面の耐摩耗性と靭性を両立させ、かつ、溶接組み立てに必要な溶接時の割れをなくすることを満足するリクライナーギヤー用鋼板及びその製造方法の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決すべく各種の検討を行った結果、本発明を完成した。
【０００７】
その要旨は以下の通りである。
【０００９】
（１）  質量％で、
Ｃ：０．２〜０．３５％、
Ｓｉ：０．２５％以下、
Ｍｎ：０．３５％以下、
Ｓ：０．００２〜０．０１５％、
Ｎｂ、Ｔｉの一種または二種の合計：０．０６５％以下、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする加工性、焼き入れ性、溶接性の優れたリクライナーギヤー用鋼板。
【００１０】
（２）  質量％で、
Ｃ：０．２〜０．３５％、
Ｓｉ：０．２５％以下、
Ｍｎ：０．３５％以下、
Ｓ：０．００２〜０．０１５％、
Ｂ：０．０００５〜０．００５％、
Ｔｉ：０．０１〜０．０６５％、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする加工性、焼き入れ性、溶接性の優れたリクライナーギヤー用鋼板。
【００１２】
（３）  質量％で、
Ｃ：０．２〜０．３５％、
Ｓｉ：０．２５％以下、
Ｍｎ：０．３５％以下、
Ｓ：０．００２〜０．０１５％、
Ｎｂ、Ｔｉの一種または二種の合計：０．０６５％以下、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延するに際し、仕上げ温度をＡｒ3＋１０℃〜Ａｒ3＋５０℃、巻き取り温度を５５０℃〜７００℃で行い、引き続いて酸洗することを特徴とする加工性、焼き入れ性、溶接性の優れたリクライナーギヤー用鋼板の製造方法。
【００１３】
（４）  質量％で、
Ｃ：０．２〜０．３５％、
Ｓｉ：０．２５％以下、
Ｍｎ：０．３５％以下、
Ｓ：０．００２〜０．０１５％以下、
Ｂ：０．０００５〜０．００５％、
Ｔｉ：０．０１〜０．０６５％、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延するに際し、仕上げ温度をＡｒ3＋１０℃〜Ａｒ3＋５０℃、巻き取り温度を５５０℃〜７００℃の範囲で行い、引き続いて酸洗することを特徴とする加工性、焼き入れ性、溶接性の優れたリクライナーギヤー用鋼板の製造方法。
【００１４】
（５）  酸洗後に焼鈍を施すことを特徴とする上記（３）または（４）の内の何れかに記載の加工性、焼き入れ性、溶接性の優れたリクライナーギヤー用鋼板の製造方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明について詳細に説明する。
【００１６】
まず本発明を構成する鋼板の化学成分について説明する。
【００１７】
Ｃは焼き入れ後の表面硬さを確保するために、０．２％以上必要である。しかし、Ｃ量が高くなると溶接割れが生じやすくなり、同時に焼き入れが鋼板の中心部まで入り、成型部品の衝撃特性が悪くなる。この理由によりＣ量の上限を０．３５％に特定した。
【００１８】
Ｓｉは鋼板を硬質にする元素で、加工性の点からは少ないほうが好ましいが、０．０５％以下になるとリクライナーギヤーの疲労特性を低下させる。このため、０．０５％以上添加することが好ましい。しかし、添加量が０．２５％以上になると、鋼板の加工性を悪くするため上限を０．２５％に特定した。
【００１９】
Ｍｎは鋼板を硬くすると同時に焼き入れ性を高める元素として良く知られている。また、不可避的に混入するＳに起因する熱間脆性を防ぐためために必要な元素である。このため、０．１５％以上の添加が好ましい。しかし、添加量が０．３５％を超え、耐磨耗性に必要な炭素量を添加すると溶接時に割れが生じやすくなる。また、Ｍｎ量が高くなると、焼き入れ後の衝撃特性を劣化させる。以上の理由からＭｎ量を０．３５％以下に特定したが、０．１５〜０．３５％にすることが好ましい。
【００２０】
Ｓは一般に加工性を害する元素として知られているが、以下に説明する実験事実に基づき、焼き入れ後の衝撃特性を良好にするため、その量を特定した。真空溶解炉でＣ：０．３％、Ｍｎ：０．２５％、Ｓｉ：０．１５％、Ａｌ：０．０１％、及びＣ：０．３％、Ｍｎ：０．６％、Ｓｉ：０．１５％、Ａｌ：０．０１％をベースにＳ量を０．００１から０．０１８％に変えた鋼を溶製し、５．０ｍｍ厚の鋼板を造った。この鋼板を６９０℃×１４ｈｒの焼鈍後に、９５０℃加熱の高周波焼き入れを行ない、衝撃特性を調査した結果を図１に、表面硬さの調査結果を図２に示した。鋼板の表面硬さはＳ量が変化しても、ほとんど変化しないが、衝撃特性はＭｎ量、Ｓ量により、大きく変化し、Ｍｎ：０．６％材はＳ量に関係なく、衝撃特性が悪い。一方、Ｍｎ：０．２５％材ではＳ量が０．０１５％以上になると衝撃特性が悪くなるが、０．０１５％以下では優れた衝撃特性が得られる。この事実から、良好な衝撃特性を得るためにＳ量の上限を０．０１５％に特定した。下限は同じ理由から０．００２％以上にする必要がある。このようにＭｎ、Ｓの組み合わせにより焼き入れ後の衝撃特性の良好な鋼板が得られる。
【００２１】
Ｎｂ及びＴｉは本発明の重要な構成要件の一つである。より衝撃特性が必要なときにはＮｂ、Ｔｉの一種または二種の合計量のＮｂ＋Ｔｉを０．０６５％以内で添加する。Ｎｂ、Ｔｉは以下の実験事実に基づく知見より特定した。真空溶解炉でＣ：０．２８％、Ｓｉ：０．１５％、Ｍｎ：０．２５％、Ａｌ：０．０２％及びＣ：０．２８％、Ｓｉ：０．１５％、Ｍｎ：０．７８％、Ａｌ：０．０２５％の成分にそれぞれＴｉ、Ｎｂ量を変えて添加した鋼を溶製し、６．０ｍｍ厚みに熱延し、酸洗後に誘導加熱で９５０℃、１０５０℃に加熱、水冷し、鋼板のシャルピー衝撃試験を行った。０℃の吸収エネルギーと、Ｎｂ＋Ｔｉ量の関係を図３に示した。図から分かるように、Ｍｎ：０．２５％の鋼は全体に吸収エネルギーが高く、特にＴｉ、Ｎｂを添加することで向上する。焼き入れ加熱温度が高い条件ではＮｂ＋Ｔｉ量が０．０１５％を超えると吸収エネルギーが大幅に高くなる。この事実から、Ｎｂ＋Ｔｉ量は０．０１５％以上添加することが望ましい。一方、Ｎｂ＋Ｔｉ添加量が多くなりすぎると鋼板の加工性が低下するので、上限を０．０６５％に特定した。Ｍｎ：０．６８％添加した鋼はＮｂ、Ｔｉを添加しても衝撃特性が向上しなく、ベース成分を構成するＭｎ量と、Ｎｂ＋Ｔｉ添加の組み合わせにより、初めて、焼き入れままで高い衝撃特性が得られる。
【００２２】
Ｂは焼き入れ性を高める元素であることが良く知られている。本発明でもより焼き入れ性を特に必要とする場合に、Ｂを０．００５％以下の範囲で添加する。
下限は、焼き入れ性に有効に作用するに必要な０．０００５％である。
【００２３】
Ｂを添加した鋼では、このＢを焼き入れ性に有効に作用させるためにＴｉを添加するが、この目的のためにはＴｉ添加量は０．０１％以上必要となる。一方、添加量が多くなりすぎると加工性が劣化するため、その上限を０．０６５％とした。
【００２４】
Ａｌは脱酸材として用いられる元素で通常鋼中に含有され、酸化物系の介在物に起因する鋼の疲労強度の低下を防ぐため、０．０１％〜０．０５％程度含有していることが好ましい。
【００２５】
Ｐ、Ｎ等の不可避的に混入する元素は少ないほど加工性、衝撃特性を良好にするため、少なくすることが好ましい。
【００２６】
本発明の鋼の製造方法は、特に限定されるものではないが、以下の製造条件が望ましい。上記の組成の鋼は、通常の転炉、電気炉等で溶製され、必要に応じ真空脱ガス処理により溶製され、連続鋳造等により、スラブとされる。これらのスラブは熱間圧延に供されるが熱延の加熱温度が低くなると製品の衝撃特性を悪くするので、１０５０℃以上の加熱温度で行うことが好ましい。熱延仕上げ温度は鋼板の加工性と関係する。
【００２７】
仕上げ温度がＡｒ3点温度より、低くなると鋼板の加工性を損なうため、Ａｒ3点温度＋１０℃以上で行うのが望ましい。一方、熱延仕上げ温度が高くなりすぎると、やはり鋼板の加工性確保の点で望ましくない。このため、熱延仕上げ温度の上限はＡｒ3点温度＋５０℃が望ましい。
【００２８】
熱延後の巻き取り温度も比較的重要な要因である。巻き取り温度が高すぎると、加工性が劣化する傾向にあると共に、焼き入れ後の耐磨耗性を悪くする傾向にある。この理由から、巻き取り温度の上限は７００℃が好ましい。更に好ましい範囲は、同様の理由から６５０℃以下である。一方、巻き取り温度が低くなりすぎると鋼板の加工性が劣化する傾向にあるので、５５０℃以上とするのが望ましい。
【００２９】
このようにして熱延した鋼板は、脱スケールし、必要に応じ、調質圧延後に、あるいは焼鈍、調質圧延後にリクライナーギヤー鋼板に供される。脱スケール後に焼鈍する場合は、Ａｃ1点温度以下、６５０℃以上で実施している。
【００３０】
本発明の鋼は熱延後に酸洗、冷延、焼鈍の工程を経て製造されても、本発明の特徴を損なわないので、酸洗後に冷延、焼鈍してもかまわない。この場合、スケール後の冷間圧延は５０％以下の圧延率で行うのが普通である。焼鈍はＡｃ1点温度以下、６５０℃以上の温度で実施している。
【００３１】
このようにして製造された鋼板はリクライナーギヤー用鋼板として、優れた加工性と、熱処理後に高い耐磨耗性、耐溶接割れ性を兼備する。
【００３２】
【実施例】
表１に示す鋼組成のスラブを１２００℃加熱後、仕上げ温度が８６０〜８８０℃の仕上がり温度で４．５ｍｍ厚まで熱間圧延、６３０〜６５０℃の巻き取り温度で熱延コイルを造った。酸洗後、６９０℃×１８ｈｒの焼鈍後に、１．０％の調質圧延を行い鋼板を製造した。この鋼板を高周波焼き入れを行い、鋼板表面の硬さ及び、全厚のサブサイズのシャルピー試験片を用い、０℃で衝撃試験を行い吸収エネルギーを測定した。吸収エネルギーが５０Ｊ以上あれば良い。
【００３３】
また、これらの鋼板を用い、ラウンド型のリクライナーギヤーを造り、加工性を評価し、溶接組み立て、溶接部の割れの有無を調査した。加工性の評点はギヤー部の先端の割れの有無で評価し、溶接性は溶接部の割れの有無で評価し、割れあるいは微小クラックのあるものを×、ないものを○の評点とした。耐磨耗性の評価は表面硬さで評価し、ＨＶ≦５００を×、５０１〜５５０を△、５５１以上を○の評点とした。得られた特性を表２に示した。
【００３４】
【表１】
0004025515.tif 000002
【００３５】
【表２】
0004025515.tif 000003
【００３６】
Ｃが本発明範囲外のＮｏ．２、Ｍｎが本発明範囲外のＮｏ．４は溶接割れ性評点が悪く、しかも衝撃特性も劣っている。
【００３７】
また、Ｃが本発明範囲よりも低いＮｏ．１１は表面硬さが低く、耐摩耗性が劣っている。Ｎｏ．９はＭｎ量が低く耐摩耗性がやや劣る。
【００３８】
Ｎｏ．５、６、７、１２はＮｂ＋Ｔｉ、Ｔｉ＋Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉを添加した本発明範囲の実施例である。いずれも、優れた加工性、耐磨耗性、衝撃特性、溶接性を有している。
【００３９】
Ｎｏ．８、１０は、Ｎｂ＋Ｔｉ添加材であるが、Ｃ、Ｍｎ量が発明範囲外の比較例で、いずれも溶接性、衝撃特性が劣っている。
【００４０】
Ｎｏ．１３、１４はＳが発明範囲外の鋼で、衝撃特性が劣る。
【００４１】
表３に示す製造条件で４．５ｍｍ厚の鋼板を製造した。鋼成分は表１の鋼Ｎｏ．に対応している。この鋼板を高周波焼き入れを行い、鋼板表面の硬さ及び、全厚のサブサイズのシャルピー試験片を用い、０℃で衝撃試験を行い吸収エネルギーを測定した。また、これらの鋼板を用い、ラウンド型のリクライナーギヤーを造り、加工性を評価し、溶接組み立て、溶接部の割れの有無を調査した。加工性の評点はギヤー部の先端の割れの有無で評価し、溶接性は溶接部の割れの有無で評価し、割れあるいは微小クラックのあるものを×、ないものを○の評点とした。なお、ギヤーの刃先に割れが観察されたものは、溶接組み立てを行わなかった。
【００４３】
Ｎｏ．５−１、５−２は、Ｎｂ＋Ｔｉを添加した実施例である。請求項の範囲の製造条件であり、いずれの特性も優れている。
【００４４】
Ｎｏ．６−１、６−２はＴｉとＢを添加した実施例である。請求項の範囲のＮｏ．６−１、６−２は優れたリクライナーギヤー用鋼板としての特性を有する。
【００４５】
【表３】
0004025515.tif 000004
【００４６】
【表４】
0004025515.tif 000005
【００４７】
【発明の効果】
以上の実施例で詳細に説明したように、鋼成分を特定することで、溶接組み立てするラウンド型リクライナーギヤー用鋼板として、優れた特性を発揮することが分かる。すなわち、ファインブランキング加工時に、モジュールの小さなギヤーでも割れを生じることなく成型できる優れた加工性を有し、焼き入れ後に衝撃特性、耐磨耗性の優れた特性を発揮する。しかも、溶接組み立てでも割れが生じない鋼板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｓ量と高周波の焼き入れ後の０℃での衝撃試験での吸収エネルギーの関係を示す図である。
【図２】Ｓ量と高周波焼き入れ後の鋼板の表面硬さ（Ｈｖ）の関係を示す図である。
【図３】Ｔｉ＋Ｎｂ添加量と高周波焼き入れ後の０℃での衝撃試験の吸収エネルギーの関係を示す図である。
【図１】
0004025515.tif 000006
【図２】
0004025515.tif 000007
【図３】
0004025515.tif 000008