(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以上の矩形の大断面の鋳片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面積率で０．５％の中心を除く偏析部でのＣ％のバラツキが±１０％未満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％異なるというバラツキが発生する大きな問題がある。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、丸連鋳は生産性を上げるのには問題があり、このために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、生産性のよい大断面の矩形断面形状の各連鋳材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、冷鍛後の熱処理の際の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製品の寸法変化を抑制し、寸法精度が良好で場合により矯正工程が省略可能な加工部品を得るための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鋳片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面積率で０．５％の中心を除く偏析部でのＣ％のバラツキが±１０％未満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】
連鋳材の分塊圧延後の棒鋼の断面形状を図１のサイコロ試験片採取位置で示し、コア部ａ、コア部外側ｂ、外周部ｃ、および最外周部ｄとするとき、本発明の上記手段における棒鋼断面の面積率で０．５％の中心を除く偏析部とは、コア中心部を除く、Ｃ％の低い負偏析部であるコア部ａとその外周部ｃを指すものとする。
【０００６】
上記手段の作用を説明する。例えば、ＳＣＲ４２０の溶鋼の鋳込み温度を適当なスーパーヒート（ＳＨ：融点より高めの温度）に設定して棒鋼断面の面積率で０．５％の中心を除く偏析部のＣ％のバラツキを低減することで、あるいは連鋳材（ＣＣ材）およびインゴット材（ＩＣ材）を分塊圧延あるいは熱間鍛造することで、３ロール・プラネタリー・ミル（以下、「ＰＳＷ」という。）圧延により、例えば、φ１７０ｍｍに圧延する。その後、通常の圧延によりφ４０ｍｍのサンプル材の棒鋼に仕上げた。
【０００７】
このφ１７０ｍｍビレットの棒鋼断面の各部位から８ｍｍ角のサイコロ試験片を、図１に示すように、切り出して採取し、熱処理後の寸法差から熱処理ひずみを測定し、図２に各領域の熱処理ひずみの平均を示し、さらにその領域の箇所のＣ％を湿式分析し、図３に各領域のＣ％の平均を示し、両者から熱処理ひずみとＣ％の関係を調べた。図２からわかるように、コア部ａと外周部ｃの熱処理ひずみ（体積ひずみ）の差はＩＣ材で０．０３７％で、ＣＣ材で０．０２０％であった。また、コア部ａと外周部ｃとのＣ％の差はＩＣ材で０．０１７％で、ＣＣ材で０．０１０％で、それぞれ９．８％、５．７％のバラツキであった。さらに図４に見られるように、ＩＣ材、ＣＣ材共に熱処理ひずみとＣ％との間には線形の相関が認められ、マルテンサイト変態の理論膨張量とも合うことがわかった。なお、図１は大断面の矩形鋳型による連鋳片を分塊圧延およびＰＳＷ圧延してなる棒鋼材のサイコロ試片の採取位置を示す断面図で、点線で囲む範囲はＩＣ材の負偏析部を示し、一点鎖線で囲む矩形範囲はＣＣ材の負偏析部を示す。図２は図１で採取したサイコロ試験片に基づく各領域の熱処理ひずみの平均を示すグラフで、（ａ）はＩＣ材で、（ｂ）はＣＣ材を示す。図３は図１で採取したサイコロ試験片に基づく各領域のＣ％の平均を示すグラフで、（ａ）はＩＣ材で、（ｂ）はＣＣ材を示す。図４は図２および図３に基づく熱処理ひずみとＣ％の関係を示すグラフで、（ａ）はＩＣ材で、（ｂ）はＣＣ材を示す。
【０００８】
そしてこれらのことから、熱処理ひずみは主として炭素濃度によるマルテンサイト変態の膨張量に依存していること（膨張体積ひずみ＝１．８×Ｃ含有率）で説明できることがわかる。そして鋼材の断面内、特にコア部ａでは負偏析になり、周辺部よりＣ％が一般に１０％以上低くなっている。そこで鋭意検討した結果、棒鋼断面の面積率で０．５％のコア中心部を除くコア部ａのＣ％のバラツキを１０％未満とすることにより部品になった時の熱処理ひずみを抑え、研磨工程省略が可能な棒鋼あるいは鋼管とすることが出来ることを見いだした。発明者らはコア部ａの面積率が２５％以下であれば、冷鍛成品になった時の熱処理ひずみを抑えることができ、研磨工程省略が可能であることを見いだしているが、棒鋼の断面における面積率で０．５％の中心を除く偏析部すなわち、中心の面積率０．５％を除くコア部ａ内と周辺部とのＣ％のバラツキが±１０％未満であるならば、たとえコア部ａの面積率が２５％を超えても、冷鍛成品になった時の熱処理ひずみを抑えることができ、研磨工程省略が可能であることを見いだした。
【０００９】
ここでいうＣ％のバラツキが±１０％未満というのは、例えば負偏析の周辺部のＣ％を０．２０％とすると、棒鋼断面において面積率０．５％の中心を除く偏析部のＣ％が０．１８％よりも大きく０．２２％未満の範囲にあることを意味する。
【００１０】
以上の関係において、本発明の手段では、冷鍛により製造の自動車部品であるＣＶＪインナーレース用の鋼材として、例えば、ＳＣＲ４２０鋼を融点より２０〜３０℃高めにスーパーヒートして溶融した溶鋼から連続鋳造することで、短辺が３２０ｍｍ以上の矩形大断面の鋳片を分塊圧延して得られた棒鋼材とし、さらにＰＳＷ圧延によりφ４０ｍｍの棒鋼に仕上げるこで、棒鋼の断面における面積率で０．５％の中心を除く偏析部でのＣ％のバラツキを±１０％未満のものとすることができる。
【００１１】
【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。ＳＣＲ４２０鋼をスーパーヒートして連続鋳造して冷鍛用鋼の矩形ブルーム、例えば形状４９０ｍｍ×３８０ｍｍを得て、この矩形ブルームを分塊圧延する。その後、得られた分塊圧延した鋳片は、ＰＳＷにより鋼片を作成し、その後通常の圧延により冷鍛用の丸棒、例えばφ４０ｍｍ、に圧延して冷鍛用棒鋼材とする。この棒鋼から冷間鍛造により自動車部品のＣＶＪ等の成品にするとき、棒鋼断面の面積率で０．５％の中心を除く偏析部におけるＣ％のバラツキが±１０％未満であり、熱処理後の成品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。
【００１２】
【実施例】
連続鋳造による冷鍛用鋼ＳＣＲ４２０Ｈを２０〜３０℃のスーパーヒートして連続鋳造し、形状４９０ｍｍ×３８０ｍｍの縦横比１．２９の矩形ブルームを得た。この矩形ブルームを分塊圧延し、次いでＰＳＷにより鋼片を作成し、その後圧延して冷鍛用の棒鋼材を得た。この結果、棒鋼断面の面積率で０．５％の中心を除く偏析部におけるＣ％のバラツキが±１０％未満である棒鋼が得られ、冷鍛用の定ひずみ鋼材が得られた。他の実施例として、連続鋳造による冷鍛用鋼ＳＣＲ４２０Ｈを通常に連続鋳造して形状４９０ｍｍ×３８０ｍｍの縦横比１．２９の矩形ブルームを得た。さらに表１に示すパススケジュールにより分塊圧延あるいは熱間鍛造を行う。表１に示すように、パス１は短辺側から圧下量１２０ｍｍ、すなわち圧下率２４．５％の強圧下で圧鍛する。次いで、鋳片を反時計回りに９０度回転してパス２は圧下量１０ｍｍで圧鍛し、さらに反時計回りに９０度回転してパス３は圧下量１０ｍｍで圧鍛し、さらに反時計回りに９０度回転してパス４は圧下量５ｍｍで圧鍛して、３７０ｍｍ×４３０ｍｍの鍛片とした。この結果、最終パスを行った鋳片の縦横比１．１６であった。なお、表１に示すようにこのパススケジュールによる本実施例では、パス１のみが圧下率２４．５％以上の強圧下であり、非常に少ない回数のパススケジュールで棒鋼断面の面積率で０．５％の中心を除く偏析部におけるＣ％のバラツキが±１０％未満である棒鋼が得られ、冷鍛用の定ひずみ鋼材が得られた。これらの鋼材を用いてＣＶＪインナーレース等の製品にするとき、製品は各部で定ひずみのものが得られた。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
【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面積率で０．５％の中心を除く偏析部におけるＣ％のバラツキを±１０％未満とした棒鋼としているので、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バラツキ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、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】  大断面の矩形鋳型による連鋳片を分塊圧延およびＰＳＷ圧延してなる棒鋼材のサイコロ試片の採取位置を示す断面図である。
【図２】  図１で採取したサイコロ試験片に基づく各領域の熱処理ひずみの平均を示すグラフで、（ａ）はＩＣ材で、（ｂ）はＣＣ材を示す。
【図３】  図１で採取したサイコロ試験片に基づく各領域のＣ％の平均を示すグラフで、（ａ）はＩＣ材で、（ｂ）はＣＣ材を示す。
【図４】  図２および図３に基づく熱処理ひずみとＣ％の関係を示すグラフで、（ａ）はＩＣ材で、（ｂ）はＣＣ材を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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