(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造またはインゴット鋳造による短辺が３２０ｍｍ以上である矩形の大断面のブルームから分塊圧延または鍛造してなる棒鋼において、該棒鋼の断面における負偏析部であるコア部の面積率が２５％以下であることを特徴とするＣＶＪその他の機械構造用製品に用いる定ひずみ鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
自動車部品のＣＶＪなど、精密冷間鍛造により仕上げし、その後研磨を行わない部品の製造に使用するための定ひずみ鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品のＣＶＪなどは、省工程化によるコストの削減のため、精密冷間鍛造により仕上げることで、その後の研磨を行わなくしている。このために冷鍛加工に供する鋼の矩形断面を有するインゴットあるいは連鋳片においては、それらの鋳鋼材のマクロパターンの内部と外部とで初期凝固組織が異なるため、熱処理後の製品ひずみに、例えば内外で０．０２％異なるというばらつきが発生する大きな問題となる。このパターン内外のひずみ差が冷鍛後仕上げ研磨または切削を行わない部品には大きな問題がある。これに対して、連鋳片の断面形状を中径の丸形連鋳片としたり正方形連鋳片とすることも考えられるが、設備を新設あるいは改造することによるコストアップをもたらす。さらに、鋳込み時の形状による中心偏析悪化の問題がある。すなわち、最終凝固位置付近の正偏析及び負偏析が矩形断面の鋳片に比して、丸形の方が大きいという知見がある。中径の丸形鋳片あるいは正方形鋳片からでは圧鍛比が低くなり組織の微細化および均一化が不十分となる問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、矩形断面形状の鋳片をそのまま採用することで、最終凝固位置付近の正偏析及び負偏析が小さいという中心偏析抑制効果を最大限に利用して、製品のマクロパターンの内外のひずみ差を小さくすることで品質向上を図り得るという、矩形断面の鋳片の利点を活かしつつ、かつ、形状差に伴う熱処理後の製品ひずみを抑制することの可能な定ひずみ鋼材を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、連続鋳造またはインゴット鋳造による短辺が３２０ｍｍ以上の矩形の大断面のブルームから分塊圧延または鍛造してなる棒鋼において、該棒鋼の断面における負偏析部であるコア部の面積率が２５％以下であることを特徴とするＣＶＪその他の機械構造用製品に用いる定ひずみ鋼である。
【０００５】
上記手段の作用を説明する。例えば、φ３６ｍｍのサンプル鋼から冷鍛により製造の自動車部品であるＣＶＪインナーレースにおいて、図１に示すように、一部切断して示す溝面１および突起面２について、図２に示すＰ法による熱処理ひずみ、すなわち、図中の各溝におけるボールとボールとの間の距離の各溝間での偏差、例えば、図２の（ｂ）に示す、ボール３とボール６、ボール４とボール７、ボール５とボール８の距離の偏差を各断面ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅで評価する方法で評価し、その評価結果を図３に示す。図２において、（ａ）は図１に示すＣＶＪインナーレースの冷鍛品の溝面１および突起面２の縦方向の５ポイントのａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ点の測定位置を示すパターン図で、（ｂ）は図１に示すＣＶＪインナーレースの冷鍛品の平面図における測定位置を示すパターン図である。図３に見られるようにスペック：σ＝３０μｍに対して、Ｐ法変化量のσ／μｍの値が、サンプル鋼のＡ鋼材の製品マクロのコア面積率：１０〜２４％のものでは４．４μｍ、サンプル鋼のＢ鋼材の製品マクロの縦横比１．０２〜１．１６でコア面積率２３．２〜２３．２７％のものでは５．５μｍ、サンプル鋼のＣ鋼材の製品のマクロの縦横比１．４０〜１．５８でコア面積率１９．５〜２８．４％のものでは４．９μｍであり、比較例の丸連鋳材で製品マクロの１０．６９×９．６３ｍｍ（縦横比１．０９）の楕円コアのものでは４．７μｍであった。上記のサンプル鋼のＡ鋼材とＣ鋼材は６σでもスペックをクリアしており、比較例の丸連鋳材と同等の評価結果である。
【０００６】
次に、図４に示すように、ＣＶＪインナーレース鍛造解析結果であるメタルフロー調査では、サンプル鋼の１０．２５ｍｍ×７．０７ｍｍの矩形コアの分塊圧延鋼材と、１０．４６ｍｍ×９．６３ｍｍの楕円コアの丸連鋳材と、１０．２５ｍｍ角の大きな正方形コアの分塊圧延材と、７．０７ｍｍ角の小さな正方形コアの分塊圧延材では、図１におけるＣＶＪインナーレースの冷鍛材の溝面１と突起面２におけるメタルフローは、サンプル鋼の１０．２５ｍｍ×７．０７ｍｍの矩形コアの分塊圧延鋼材では溝面１の分布幅が８．０２ｍｍで突起面２の分布幅が９．８４ｍｍであり、丸連鋳材では溝面１の分布幅が１．２７ｍｍで突起面２の分布幅が１．９６ｍｍであり、大きな正方形コアの分塊圧延材では溝面１の分布幅が８．８４ｍｍで突起面２の分布幅が１０．５５ｍｍであり、小さな正方形コアの分塊圧延材では溝面１の分布幅が３．５３ｍｍで突起面２の分布幅が４．４９ｍｍである。
【０００７】
このことから、コア部の大きな正方形のものよりも、小さな矩形のものの方が良好であることがわかる。すなわちコア部の角の部分である図４の黒丸で示す部分はコア部の大きな正方形のものよりも、小さな矩形のものの方が溝面１および突起面２への入り込みが小さいことが分かり、矩形断面コアが熱処理ひずみのばらつき低減に効果的であることがわかる。そして、図３から、サンプル鋼のＡ鋼材のものは、コア面積率が２４％以下であり、Ｐ法変化量が４．４μｍであり、このものはＣＶＪインナーレースに冷鍛したときに全てＰ法変化量において合格であり、このことから図３の面積率２５％を示す点線以下の矢印の部分が本発明の領域で、コア部の面積率２５．０％以下とするとき、優れた定ひずみの鋼材が得られることがわかる。すなわち、分塊圧延後の棒鋼の断面におけるＣ％の低い負偏析部であるコア部の面積率が２５％以下であるので、このコア部の面積率が２５％以下である鋼材を用いて、例えばＣＶＪインナーレースに冷鍛する時、コア部のＣ％の低い部分を容易にポンカス部として集めて取り除くことで、製品内への負偏析部の入り込みが低減でき、製品の熱処理時に生じるひずみ差を小さくする、すなわち定ひずみとすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下の実施例を通じて示す。連続鋳造による冷鍛用鋼の縦横比１．２以上の矩形ブルーム、例えば形状４９０ｍｍ×３８０ｍｍ、縦横比１．２９を、短辺側から１パス当たり圧下率１５％以上の強圧下パスを含むパススケジュールで圧下して分塊圧延する。その後特殊なパススケジュールを用いることなく、得られた鋳片あるいは鋼片は、さらに、圧延あるいは鍛造することなく、例えば３ロール・プラネタリー・ミル（以下、「ＰＳＷ」という。）により、例えばφ１７０、に圧延する。その後冷鍛用の丸棒、例えばφ４０に仕上げ圧延する。この丸棒のマクロパターンのコア部面積率は２５％以下のものが得られ、この丸棒から冷間鍛造により自動車部品のＣＶＪ等の製品にするとき、熱処理後の熱処理ひずみが均一な定ひずみの冷鍛製品が得られる。
【０００９】
【実施例】
連続鋳造により、スーパーヒート（ＳＨ）２９℃で冷鍛用鋼ＳＣＲ４２０Ｈの形状４９０ｍｍ×３８０ｍｍ、縦横比１．２９の矩形ブルームを作成し、加熱炉で加熱し、短辺側から１パス当たりの圧下率１５％以上の強圧下パスを含むパススケジュールで分塊圧延を行う。その後再加熱し、φ４０に圧延し、棒鋼成品とした。この方法にてコア部の面積率２５％以下の冷鍛用の定ひずみ鋼材が得られた。この鋼材を用いてＣＶＪインナーレース等の製品にするとき、コア部の角部の一部が冷鍛成品に入り込んでも、極めて少量のメタルフローであるので、製品に仕上げる場合にコア部が多少入り込んでも、ポンカス部として除去することができ、製品は各部で定ひずみのものが得られた。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、冷鍛によりＣＶＪ等の冷鍛製品とし、その後研磨を行うことなく、ＣＶＪ部品に仕上げるために使用する定ひずみ鋼として、本発明は、大矩形断面の連鋳材あるいはインゴット材を分塊圧延あるいは鍛造により棒鋼材とし、この棒鋼材の断面の負偏析部であるコア部の面積率を２５％以下としているので、ＣＶＪ等の冷鍛製品の熱処理後の製品の熱処理ひずみが均一な定ひずみ鋼が得られている。したがって、熱処理後の製品形状のばらつきを抑えることができる。そこで連続鋳造設備を新設したり、改変したりする必要がなく、既設の矩形鋳片の連続鋳造設備をそのまま使用することができ、従って、コストを格別増大することなく丸連鋳材に劣ることのない定ひずみ鋼を得ることによりにより、ＣＶＪ等の冷鍛製品が実施でき、かつ、矩形鋳片の特徴である最終凝固位置付近の正偏析及び負偏析の小さな優れた点を維持することができるなど、本発明は自動車部品のＣＶＪなど、精密冷間鍛造により仕上げし、その後研磨を行わない部品の製造に使用するための定ひずみ鋼を提供することができ、本発明は従来にない優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷鍛によるＣＶＪインナーレース製品の一部切断して示す斜視図である。
【図２】図１に示すＣＶＪインナーレース製品のＰ法による熱処理ひずみを評価するためのパターンを示す図であり、（ａ）はその溝面１と突起面２の立面図の５箇所の冷鍛後の熱処理前と熱処理後の変化量の測定位置を示すパターンを示し、（ｂ）はそのＣＶＪインナーレース製品の平面図における熱処理前と熱処理後の測定位置を示すパターンの模式図である。
【図３】図２のパターンにより評価したＰ法評価結果を示すグラフである。
【図４】矩形または正方形の連鋳材あるいはインゴットの分塊圧延あるいは鍛造後の冷鍛用の棒鋼材の負偏析部であるコア部の形状あるいは丸連鋳材の分塊圧延後の冷鍛用鋼材における各コア部が図１で示すＣＶＪインナーレース製品の溝面１あるいは突起面２への入り込みを示すメタルフローの模式図である。
【符号の説明】
１  溝面
２  突起面
３  ボール
４  ボール
５  ボール
６  ボール
７  ボール
８  ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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