(57)【要約】【課題】破断分離時の欠損発生を抑制すると共に強度向上と嵌合性向上とを両立できる破断分離型コンロッド用成型部品を提供すること。【解決手段】本発明の破断分離型コンロッド用成型部品は、所定の化学成分組成を含有し、鋼の金属組織が、フェライト、及びパーライトを有し、更にベイナイトを有していてもよく、全組織に対するフェライト、及びパーライトの合計面積率は９０面積％以上であって、且つ全組織に対するベイナイトの面積率は１０面積％以下であると共に、下記式（１）、及び式（２）を満足する。    ４２≦［１．１６×（Ｃ／１０）１／２×（０．７×Ｓｉ＋１）×（５．１×（Ｍｎ−１．２）＋５）×（０．３５×Ｃｕ＋１）×（０．３６×Ｎｉ＋１）×（２．１６×Ｃｒ＋１）×（３×Ｍｏ＋１）×（１．７５×Ｖ＋１）×２５．４］≦９５・・・（１）    ０．８０≦［Ｃ＋１．６９Ｖ］≦１．０・・・（２）【選択図】図４
2017179476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学成分組成が、質量％で、
Ｃ    ：０．３０〜０．５０％、
Ｓｉ  ：０．１〜０．４％、
Ｍｎ  ：０．８０〜２％、
Ｐ    ：０．０３０〜０．１５％、
Ｓ    ：０．０１〜０．０８０％、
Ｃｒ  ：０．０１〜２％、
Ａｌ  ：０．００１〜０．０２％、
Ｖ    ：０．２７〜０．３５％、及び
Ｃａ  ：０．０００１〜０．０２０％、
を含有し、残部が鉄、及び不可避的不純物からなり、
鋼の金属組織が、フェライト、及びパーライトを有し、更にベイナイトを有していてもよく、全組織に対するフェライト、及びパーライトの合計面積率は９０面積％以上であって、且つ全組織に対するベイナイトの面積率は１０面積％以下であると共に、
下記式（１）、及び式（２）を満足する破断分離型コネクティングロッド用成型部品。
４２≦［１．１６×（Ｃ／１０）１／２×（０．７×Ｓｉ＋１）×（５．１×（Ｍｎ−１．２）＋５）×（０．３５×Ｃｕ＋１）×（０．３６×Ｎｉ＋１）×（２．１６×Ｃｒ＋１）×（３×Ｍｏ＋１）×（１．７５×Ｖ＋１）×２５．４］≦９５・・・（１）
０．８０≦［Ｃ＋１．６９Ｖ］≦１．０・・・（２）
【請求項２】
さらに、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＭｏよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０％超〜０．２％含有する請求項１に記載の破断分離型コネクティングロッド用成型部品。
【請求項３】
さらに、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｎ、及びＺｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０％超〜０．２％含有する請求項１または２に記載の破断分離型コネクティングロッド用成型部品。
【請求項４】
ＲＥＭ、及びＭｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０％超〜０．００５％含有する請求項１〜３のいずれかに記載の破断分離型コネクティングロッド用成型部品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の化学成分組成を満足し、且つ前記式（１）、及び前記式（２）を満足すると共に、０．２％耐力が８１０ＭＰａ以上であるコネクティングロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、破断分離型コネクティングロッド（以下、「コンロッド」ということがある）用成型部品、及び該成型部品から得られる破断分離型コンロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の内燃機関には、ピストンとクランクシャフトの間を連結し、ピストンの往復運動をクランクシャフトに伝えて回転運動に変換する部品としてコンロッドが用いられている。コンロッドは、クランクシャフトに組み付けるための略円形の貫通孔を備えた部品であり、この組み付けや保守のための取り外しを容易にすべく、大端部の貫通孔部分が２つの略半円に分離するよう構成されている。分離したコンロッドのうちピストンと直結する側はコンロッド本体と称され、残りはコンロッドキャップと称される。このようにして製造されるコンロッドを、破断分離型コンロッドという。
【０００３】
このようなコンロッドは、例えばキャップとロッドが一体となった形状で熱間鍛造して成型し、その後、クランクシャフト等に組み付けるための貫通孔やボルトを挿入するための穴等を加工した後、貫通孔部分が２つの略半円になるように、冷間加工によってコンロッド本体とコンロッドキャップに破断分離するかち割り加工を行う。最後にクランクシャフトを挟んで破断面を嵌合し、ボルトで締結して組立てる方法が行われている。
【０００４】
近年、自動車の燃費向上などに対応するために自動車部品の軽量化が求められているが、コンロッドには軽量化と共に高負荷に対応した高強度が求められている。しかしながら鋼を高強度化すると、破断分離時に破面の一部に欠損が生じたり、あるいは破断分離面同士を良好に嵌合できなかった。そのためコンロッドの強度向上と破面の嵌合性向上を両立することは難しかった。
【０００５】
強度と破断分離性の向上を図る技術として例えば特許文献１には、化学成分組成、金属組織、ビッカース硬さ、０．２％耐力、シャルピー衝撃値を適切に制御することで、コンロッドの強度、被削性、及び破断分離性の向上を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５６８１３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
破断分離性を向上させても嵌合性が良好であるとはいえず、従来技術には強度向上と嵌合性向上を両立させた技術はなかった。強度を高めても嵌合性が悪いとボルト締めした際に段差等が生じ、該段差に起因して使用時の焼付き等が生じる。また強度を高めると破断分離時に破面に欠損が生じ易くなり、製造コスト上昇要因となっていた。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、破断分離時の欠損発生を抑制すると共に強度向上と嵌合性向上とを両立できる破断分離型コンロッド用成型部品、及び該コンロッド用成型部品を用いたコンロッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成し得た本発明の破断分離型コンロッド用成型部品とは、化学成分組成が、質量％で（化学成分組成について以下同じ）、Ｃ：０．３０〜０．５０％、Ｓｉ：０．１〜０．４％、Ｍｎ：０．８０〜２％、Ｐ：０．０３０〜０．１５％、Ｓ：０．０１〜０．０８０％、Ｃｒ：０．０１〜２％、Ａｌ：０．００１〜０．０２％、Ｖ：０．２７〜０．３５％、及びＣａ：０．０００１〜０．０２０％、を含有し、残部が鉄、及び不可避的不純物からなり、
鋼の金属組織が、フェライト、及びパーライトを有し、更にベイナイトを有していてもよく、全組織に対するフェライト、及びパーライトの合計面積率は９０面積％以上であって、且つ全組織に対するベイナイトの面積率は１０面積％以下であると共に、
下記式（１）、及び式（２）を満足する。
４２≦［１．１６×（Ｃ／１０）１／２×（０．７×Ｓｉ＋１）×（５．１×（Ｍｎ−１．２）＋５）×（０．３５×Ｃｕ＋１）×（０．３６×Ｎｉ＋１）×（２．１６×Ｃｒ＋１）×（３×Ｍｏ＋１）×（１．７５×Ｖ＋１）×２５．４］≦９５・・・（１）
０．８０≦［Ｃ＋１．６９Ｖ］≦１．０・・・（２）
【００１０】
さらに本発明のコンロッド用成型部品は、（ａ）Ｃｕ、Ｎｉ、及びＭｏよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０％超〜０．２％、（ｂ）Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｎ、及びＺｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０％超〜０．２％、（ｃ）ＲＥＭ、及びＭｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０％超〜０．００５％、含有してもよい。
【００１１】
本発明には上記化学成分組成を満足し、且つ前記式（１）、及び前記式（２）を満足すると共に、０．２％耐力が８１０ＭＰａ以上であるコネクティングロッドも含まれる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、化学成分組成と金属組織を適切に制御しているため、破断分離時の欠損発生を抑制できると共に、強度向上と嵌合性向上とを両立できる破断分離型コンロッド用成型部品を提供できる。したがって該コンロッド用成型部品を用いたコンロッドは高強度でありながら嵌合性に優れた特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、組織観察用試験片の採取位置を示した図であって、試験片の概略上面図、及び概略側面図である。
【図２】図２は、分離歪みの評価に用いる試験片の形状を示した概略図である。
【図３】図３は、破断分離試験に用いる装置の概略図である。
【図４】図４は、Ｖ添加量と破面うねりの関係を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例の各試験片の式（１）、及び式（２）の値の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らが検討したところ、コンロッドの強度を高めると破断分離した際に破面うねりが減少し、その結果、嵌合性が悪化することがわかった。一方、破面うねりが大きくなれば嵌合性が向上することがわかった。そして本発明者らが更に検討を重ねた結果、図４に示すようにＶ量を増加させれば、破面うねりを大きくできることを見出した。更に鋼の化学成分組成、及び金属式を適切に制御することで、強度向上と嵌合性向上を両立できることを見出し、本発明に至った。以下、本発明について説明する。
【００１５】
４２≦［１．１６×（Ｃ／１０）１／２×（０．７×Ｓｉ＋１）×（５．１×（Ｍｎ−１．２）＋５）×（０．３５×Ｃｕ＋１）×（０．３６×Ｎｉ＋１）×（２．１６×Ｃｒ＋１）×（３×Ｍｏ＋１）×（１．７５×Ｖ＋１）×２５．４］≦９５・・・（１）
式（１）中の各元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）を代入する。
【００１６】
本発明者らはコンロッド用成型部品に要求される強度、具体的には０．２％耐力で８１０ＭＰａ以上を付与する観点から鋼の化学成分組成を制御する指標として式（１）を設けた。式（１）は焼入れ性指数（以下、「ＤＩ指数」ということがある）であって、式（１）の値が高くなるほど、強度が向上する。このような効果を発揮するためには、式（１）の値は４２以上、好ましくは４４以上、更に好ましくは４６以上である。一方、式（１）の値が高くなる程、ベイナイトのような過冷却組織が生成して耐力比が低下すると共に被削性が低下する。したがって式（１）の値は９５以下、好ましくは９４以下、より好ましくは９３以下である。
【００１７】
０．８０≦［Ｃ＋１．６９Ｖ］≦１．０・・・（２）
式（２）中のＣ、及びＶには、対応する元素の含有量（質量％）を代入する。
【００１８】
更に本発明者らが検討した結果、焼入れ元素添加量を増大させれば強度は向上するが、同時にベイナイトも生成しやすくなることがわかった。そのため、上記課題を達成するためには上記式（１）に基づいて化学成分組成を調整することに加えて、過冷却組織の発生を抑える必要がある。本発明者らは過冷却組織が発生しない限界の強度指数として式（２）を設けた。式（２）は焼入れ性元素を除いた炭素当量であって、式（２）の値が大きくなるほど、ベイナイトの生成を抑制できると共に、強度向上に寄与する。この様な効果を発揮するためには、式（２）の値は０．８０以上、好ましくは０．８１以上、さらに好ましくは０．８２以上である。一方、式（２）の値が高くなる程、硬くなり過ぎて被削性が低下することがある。したがって式（２）の値は、１．０以下、好ましくは０．９９以下、さらに好ましくは０．９８以下である。
【００１９】
本発明では破面うねりを大きくして嵌合性向上に寄与する元素としてＶを積極的に添加しているが、この様な効果を得るためには鋼の金属組織、好ましくは破断分離箇所の金属組織も適切に制御する必要がある。このような効果獲得に有効な金属組織はフェライト、及びパーライトであり、全組織に対するフェライト、及びパーライトの合計面積率は９０面積％以上、好ましくは９５面積％以上、更に好ましくは１００面積％である。ベイナイトは高強度化に有効な組織であり、本発明ではベイナイトが含まれていてもよいが、ベイナイトが多すぎると破断分離時に破面に欠損が生じたり、破面うねりが減少して嵌合性が悪化することがある。また耐力比が低下して被削性が悪化することがある。したがって全組織に対するベイナイトの面積率は１０面積％以下、好ましくは５面積％以下、更に好ましくは０面積％である。
【００２０】
本発明では耐力比は特に限定されないが、耐力比を高めると、耐力に対する被削性も向上できるため、耐力比σ0.2／σTSは好ましくは０．７４以上、より好ましくは０．７５以上、更に好ましくは０．７６以上である。
【００２１】
次に、本発明の成型部品の化学成分組成について説明する。本明細書において、化学成分組成はいずれも質量％を意味する。
【００２２】
Ｃ：０．３０〜０．５０％
Ｃは、強度の確保、破断分離性の向上と共に靭性の低下に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためにＣ量は０．３０％以上、好ましくは０．３１％以上、より好ましくは０．３３％以上である。Ｃ量が過剰になると強度が高くなりすぎて被削性が低下することがある。したがってＣ量は０．５０％以下、好ましくは０．４０％以下、より好ましくは０．３８％以下である。
【００２３】
Ｓｉ：０．１〜０．４％
Ｓｉは、鋼を溶製する際の脱酸、及び鍛造品の強度向上に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためにＳｉ量は０．１％以上、好ましくは０．１５％以上、より好ましくは０．２０％以上である。Ｓｉ量が過剰になると強度が高くなりすぎて被削性が低下すると共に、圧延、鍛造後のスケールが増加し、工具摩耗の原因となることがある。したがってＳｉ量は０．４％以下、好ましくは０．３５％以下、より好ましくは０．３０％以下である。
【００２４】
Ｍｎ：０．８０〜２％
Ｍｎは、固溶強化や組織強化によって鋼材の強度確保に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためにＭｎ量は０．８０％以上、好ましくは０．９０％以上、より好ましくは１．０％以上である。Ｍｎ量が過剰になると、ベイナイトなどの過冷組織が生成し、耐力が低下してしまう。したがってＭｎ量は２％以下、好ましくは１．７％以下、より好ましくは１．５％以下である。
【００２５】
Ｐ：０．０３０〜０．１５％
Ｐは、破断分離時の変形抑制、及び靭性低減に寄与する元素である。特に本発明ではＶを多量に添加しているため、Ｐは少量の添加で破断分離に寄与する。このような効果を発揮させるためにＰ量は０．０３０％以上、好ましくは０．０３５％以上、より好ましくは０．０４０％以上である。Ｐ量が過剰になると連続鋳造時の鋳造欠陥を誘発する場合がある。したがってＰ量は０．１５％以下、好ましくは０．１０％以下、より好ましくは０．０８％以下である。
【００２６】
Ｓ：０．０１〜０．０８０％
Ｓは、鋼中にほとんど固溶せず、切り屑への応力集中により被削性向上に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためにＳ量は０．０１％以上、好ましくは０．０３％以上である。Ｓ量が過剰になると連鋳割れや熱間鍛造割れ、疲労強度低下の原因となる。したがってＳ量は０．０８０％以下、好ましくは０．０７０％以下、より好ましくは０．０６０％以下である。
【００２７】
Ｃｒ：０．０１〜２％
Ｃｒは、固溶強化や組織強化によって鋼材の強度向上に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためにＣｒ量は０．０１％以上、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１％以上である。Ｃｒ量が過剰になると靭性が高くなりすぎることがある。したがってＣｒ量は２％以下、好ましくは１．５％以下、より好ましくは１．０％以下である。
【００２８】
Ａｌ：０．００１〜０．０２％
Ａｌは、鋼溶製時の脱酸に寄与する元素である。またＡｌはＳｉ、Ｃａと被削性向上に有用な酸化物を形成する。このような効果を発揮させるためにＡｌは０．００１％以上、好ましくは０．００２％以上である。Ａｌが過剰になると硬質な酸化物を形成して被削性を阻害する。したがってＡｌ量は０．０２％以下、好ましくは０．０１％以下、より好ましくは０．００５％以下である。
【００２９】
Ｖ：０．２７〜０．３５％
Ｖは、強度確保に必要な元素として知られているが、本発明者らが実験に基づいて検討した結果、図４に示すようにＶを積極的に添加して０．２７％以上含有させると、添加量に応じてうねりが大きくなり、嵌合性を著しく向上できることがわかった。このような効果を発揮させるためにＶ量は０．２７％以上、好ましくは０．２８％以上、さらに好ましくは０．２８５％以上である。しかしながら、Ｖ量が過剰になるとその効果は飽和する。したがってＶ量は０．３５％以下、好ましくは０．３３％以下、より好ましくは０．３２％以下である。
【００３０】
Ｃａ：０．０００１〜０．０２０％
Ｃａは被削性向上に寄与する元素である。特にＣａは工具保護膜を生成して被削性向上効果や、ＭｎＳなどの硫化物系介在物を球状化して脆化促進効果を発揮する。このような効果を発揮させるためにＣａ量は０．０００１％以上、好ましくは０．０００２％以上である。Ｃａ量が過剰になるとその効果は飽和する。したがってＣａ量は０．０２０％以下、好ましくは０．０１５％以下、より好ましくは０．０１０％以下である。
【００３１】
本発明に係るコンロッド用鋼の化学成分組成は上記の通りであり、残部は鉄および不可避的不純物である。不可避的不純物とは、原料、資材、製造設備等から混入してくる不純物を意味する。また本発明の作用を阻害しない範囲で他の成分を含んでもよい。
【００３２】
Ｃｕ、Ｎｉ、及びＭｏよりなる群から選ばれる少なくとも１種以上：０％超〜０．２％
Ｃｕ、Ｎｉ、及びＭｏは焼入れ性向上、及び強度向上に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためにＣｕ、Ｎｉ、及びＭｏよりなる群から選ばれる少なくとも１種以上は好ましくは０％超、より好ましくは０．０１％以上、更に好ましくは０．０３％以上である。Ｃｕ、Ｎｉ、及びＭｏ量が過剰になると熱間加工性が阻害されて製造性が劣化し、また靭性が高くなりすぎたり、強度が高くなりすぎて被削性が低下することがある。したがってＣｕ、Ｎｉ、及びＭｏよりなる群から選ばれる少なくとも１種以上は好ましくは０．２％以下、より好ましくは０．１５％以下、更に好ましくは０．１％以下である。上記含有量はＣｕ、Ｎｉ、及びＭｏを単独で含む場合は単独の量であり、複数含む場合も個々の量である。
【００３３】
Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｎ、及びＺｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種以上：０％超〜０．２０％
Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｎ、及びＺｒは鋼中にほとんど固溶せず、溶融脆化などにより被削性向上に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためにＰｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｎ、及びＺｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種以上を好ましくは０％超、より好ましくは０．０１％以上、更に好ましくは０．０３％以上である。Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｎ、及びＺｒ量が過剰になると連鋳割れや熱間鍛造割れが生じたり、疲労強度が低下することがある。したがってＰｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｎ、及びＺｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種以上を好ましくは０．２０％以下、より好ましくは０．１５％以下、更に好ましくは０．１２％以下である。上記含有量はＰｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｎ、及びＺｒを複数含む場合は合計量であり、単独で含む場合は単独の量である。
【００３４】
ＲＥＭ、およびＭｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種以上：０％超〜０．００５％
ＲＥＭ、Ｍｇは脱酸元素であり、鋼中にほとんど固溶せず、ＭｎＳ等の硫化化合物系介在物を固溶して球状化させ、機械特性の異方性低減に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためにＲＥＭ、及びＭｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種以上は好ましくは０％超、より好ましくは０．０００１％以上、更に好ましくは０．０００３％以上である。ＲＥＭやＭｇ量が過剰になると連鋳割れや熱間鍛造割れ、疲労強度が低下することがある。したがってＲＥＭ、及びＭｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種以上は好ましくは０．００５％以下、より好ましくは０．００３％以下、更に好ましくは０．００２％以下である。上記含有量はＲＥＭ、及びＭｇを含む場合は合計量であり、単独で含む場合は単独の量である。なお、ＲＥＭとは、ランタノイド元素（ＬａからＬｕまでの１５元素）およびＳｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）を含む意味であり、これらの中から任意に選ばれる１種以上を含有してもよい。
【００３５】
本発明に係るコンロッド用成型部品の化学成分組成は上記の通りであり、残部は鉄および不可避的不純物である。不可避的不純物とは、原料、資材、製造設備等から混入してくる不純物を意味する。
【００３６】
例えばＮは不可避的不純物として０．００５％以上含まれていることが多いが、Ｎ量が過剰になると熱間加工性が阻害されて製造性が劣化することがある。したがって不可避的不純物として含まれるＮ量は好ましくは０．０２％以下、より好ましくは０．０１８％以下、更に好ましくは０．０１５％以下である。
【００３７】
本発明の成型部品を得るためには、鋼を溶製し、鋳造、分塊圧延、熱間圧延し、得られた圧延材を熱間鋳造することで成型部品が得られる。本発明の製造方法では、後記する熱間鍛造後の冷却条件以外の製造条件については特に限定されず、本願発明で規定する上記金属組織が得られるように冷却速度などを適宜調整すればよい。
【００３８】
以上のようにして製造されたコンロッド用成型部品は本発明の上記式（１）、式（２）を満足する化学成分組成と金属組織を有する。そのため本発明のコンロッド用成型部品は高強度でありながら破断分離時に欠けが生じることがなく、また破面うねりも大きくできるため破断分離性に優れた所望のコンロッドに容易に加工できる。
【００３９】
熱間鍛成型部品は例えば必要に応じてトリミング処理、表面処理、切削加工、破断分離加工など各種公知の加工を施すことによって破断分離型コンロッドを製造できる。
【００４０】
以上のようにして製造されたコンロッドは上記式（１）、及び式（２）を満足し、且つ８１０ＭＰａ以上の高強度を有すると共に嵌合性に優れている。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４２】
［０．２％耐力、及び耐力比測定用試料の製造］
表１に示す化学成分組成の鋼種Ａ〜Ｓを通常の溶製方法に従って溶解し、鋳造、分塊した後、加熱温度１２００℃で圧延を行って一辺２０ｍｍの角棒を得た。この角棒を切断し、長さ１００ｍｍの角棒とした。次いで角棒を１２５０℃に加熱し、該温度で１０分間保持した後、角棒を７０％圧縮するプレス鍛造を実施した。その後、８００℃〜６００℃の間を２．５℃／秒の冷却速度となるように衝風冷却を行った。その後、引き続き常温まで冷却した。得られた鋼材に対して切削加工を施して各試験片形状に加工した。得られた試験片を用いて下記評価法に基づいて組織観察を行うと共に、０．２％耐力、及び耐力比を測定して評価した。
【００４３】
［嵌合性、及び欠け性評価用試料の製造］
表１に示す化学成分組成の鋼種Ａ〜Ｓを上記角棒と同様にして１２００℃で圧延を行って直径５０ｍｍの丸棒を得た。得られた丸棒を切断し、長さ７０ｍｍの丸棒とした。この丸棒を１２００℃に加熱し、該温度で６０分間保持した後、丸棒の径方向に５０％圧縮するプレス鍛造を実施した。その後、８００℃〜６００℃の間を１．９℃／秒の冷却速度となるように衝風冷却を行った。その後、引き続き常温まで冷却した。得られた鋼材に対して切削加工を施して各試験片形状に加工した。得られた試験片を用いて下記評価法に基づいてかち割り試験を実施し、嵌合性、及び欠け性を評価した。
【００４４】
（１）引張試験：０．２％耐力、及び耐力比
前記各鋼材を切削し、長手方向の中央部で、且つ厚さ方向の中央部、幅方向の全長に対して１／４部を満たす部位から採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２００５）に記載の１４Ａ号試験片に加工した。なお、引張試験片の長手方向と、棒鋼の長手方向が一致するようにした。ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２００５）に基づいて常温で引張試験を実施した。０．２％耐力が８１０ＭＰａ以上を合格として高強度と評価し、８１０ＭＰａ未満を不合格と評価した。なお、０．２％耐力は大端部に相当する部位の強度を想定したものである。また耐力比は０．７４以上を合格として被削性に優れていると評価した。
【００４５】
（２）組織の評価方法
図１に示すように鍛造部材の中央横断面、すなわち、長手方向に垂直な断面における厚みｔの１／２位置、且つ幅方向Ｗの１／４位置を鏡面研磨した後、ナイタールで腐食し、光学顕微鏡を用いて１視野あたり９ｃｍ×７ｃｍを倍率４００倍で観察、画像撮影した。得られた写真から金属組織を判定した。なお、本実施例では任意の５視野で同様に行って、各面積率の平均値を採用した。
【００４６】
（３）嵌合性の評価方法
鍛造部材を切削して図２に示す試験片に加工した。試験片は、６５ｍｍ×６５ｍｍ×厚さ２２ｍｍの板状で、中央には直径：４３ｍｍの円筒状の孔が抜き取られている。中央の孔の端部２箇所には、曲率Ｒ：０．２ｍｍ、深さ：１．０ｍｍ、開口角６０°のノッチａが設けられている。また、試験片には圧延方向ｃに沿って、直径：８．３ｍｍのボルト孔ｂが２箇所に設けられている。図３に示すように、試験片６の中央の孔にホルダー３ａ、３ｂを通して、１６００ｔプレス試験機にセットし、プレス速度：２７０ｍｍ／秒で試験片の破断分離を行なった。試験片の破断分離は、プレス１を降下させて行なった。試験片６の破断速度は、くさび４、及び支持台２上のくさび５のくさび角が３０°であるので、約１５０ｍｍ／秒と計算される。
【００４７】
嵌合性は、破断分離後の破面の形状により評価を行なった。破面の形状については、粗さ測定器にて、破面の側面とボルト孔端の中央ラインのノッチの底を起点、該中央ラインの破面終端を終点として、破断分離後の試験片の中央の孔の径方向に探針を操作し、破面上のうねり形状を評価した。このうねり形状は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１に基づき、最大高さうねりＷｚを求めて評価した。最大高さうねりＷｚの評価条件は、基準長さ：２．５ｍｍ、区間数：３、カットオフ値λｆ：２５．０ｍｍ、カットオフ値λｃ：０．２５ｍｍ、フィルタ種別：Ｇａｕｓｓｉａｎとした。上記測定を、破断分離後のキャップ側の試験片における二つの破面について、各破面のボルト穴を挟んだ両側の二つの測定部の合計４か所で同様に行ない、その平均値をうねりＷｚとした。そして、うねりＷｚが、Ｖ添加量が０．２６％の鋼のＷｚを超える３７０μｍ以上を合格とし、嵌合性に優れていると評価した。
【００４８】
（４）欠け性の評価方法
欠け性は上記（３）嵌合性の評価方法における破断分離後の試験片について評価した。具体的には破断分離後の試験片の破面を再嵌合し、ノッチと反対側の側面に欠けた部分がないかを目視で確認し、欠けた部分が目視で確認できなかった場合を合格とし、かけ性に優れていると評価した。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
【表２】
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【００５１】
本発明の要件を満たすＮｏ．１〜１２は高強度であり、且つ破断分離時に欠けることがなく、破面の嵌合性に優れていた。図４に示すように本発明の規定を満たすＮｏ．１〜１２はうねりが大きいが、Ｖ量が少なかったＮｏ．１４〜１６はうねりが小さかった。また図５に示すように本発明の式（１）と式（２）を満足するＮｏ．１〜１２は８１０ＭＰａ以上の高強度と耐力比０．７４以上を示すが、何れか一方しか満足しなかったＮｏ．１３〜１８では十分な強度と耐力比が同時に得られなかった。
【００５２】
Ｎｏ．１３は、Ｃ量が少なく、式（２）で規定するＣとＶの関係も満足しなかったため、十分な強度を得ることができなかった。
【００５３】
Ｎｏ．１４〜１６は、いずれもＶ量が少なく、式（２）で規定するＣとＶの関係も満足しなかったため、十分な強度が得られず、また破面うねりが小さかった。
【００５４】
Ｎｏ．１７は、Ｍｎ量が少なく、式（１）の値が本発明の規定を下回ったため、十分な強度が得られなかった。
【００５５】
Ｎｏ．１８は、個々の化学成分組成の含有量は満足するものの、式（１）の値が本発明の規定を上回ったため、ベイナイト組織の面積率が増大し、耐力比が悪化した。
【００５６】
Ｎｏ．１９は、Ｓ量が多かったため、破断分離によって欠けが生じた。
【符号の説明】
【００５７】
１  プレス
２  支持台
３ａ、３ｂ  ホルダー
４、５  くさび
６  試験片
ａ  ノッチ
ｂ  ボルト孔
ｃ  圧延方向
【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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