製品紹介
特集 カーボンニュートラルに寄与する特殊鋼研究

ECOMAX® シリーズ
（環境ラベル「エコリーフ」の認証を取得）
JR-AW-23020E

1．はじめに分の特徴する。高Siは浸炭異常層の改質と部品使用時の軟化抵抗性

コンセプト、特長の向上によるピッチング強度アップのため2、4）、低Mnはターゲット、アプリケーション

カーボンニュートラル社会実現に向けて、産業分野で合金肌焼鋼が使用される、冷間鍛造性の改善と耐結晶粒粗大化特性の向上のため5）、は自動車を筆頭に部品の小型・軽量化による燃費・電費

高Crはピッチング強度アップに加え、球状化焼なましの改善や、部品製造工程の熱処理省略や簡略化によるCO
2
冷鍛用途部品（以下、SA）組織の均質化により、冷間鍛造性や耐結晶排出削減が望まれており、ライフサイクルアセスメント

粒粗大化特性を向上させるためである 6）。さらに高Crはと比較して、 耐ピッチング特性、低サイクル疲労強度、耐結晶Mn, 高 Cr,粒粗大化特性に優れる。
球状化焼なまし組織均一化による冷間加工性（限非添加)界割れ性）に優れる。

減速機ギヤ、シャフト類、全般（トランスミッションギヤ、デフギヤ、CVJ、精機部品、等）

添加

耐衝撃特性、冷間加工性（変形抵抗）に優れる。

低 Jominy）

同上B 非添加）

熱処理変形特性に優れる。

高精度ギヤ、シャフト加）

トータルバランス（特に、耐衝撃特性、耐結晶粒度特性）に優れる。

熱鍛＆冷鍛用途部品

冷鍛用途部品（LCA）を意識した様々な取り組みがなされている。この

SA時間の短縮化にも寄与する7）。Nb添加はピン止め粒子ようなニーズを満たすため、材料に対して強度特性はもの微細分散により耐結晶粒粗大化特性を向上させるためでちろんのこと、部品製造時における工程省略・簡略化にある。

寄与する特性の付与が望まれている。当社ではそうした

3．‌‌ECOMAX ®シリーズ共通の工程省略・簡略化に寄与する特長

ニーズに対応可能な高強度肌焼鋼「ECOMAX®シリーズ」を開発している。当シリーズは、このたび第三者機関によって検証されたLCAによる定量的な環境情報を開示する
環境ラベルであるエコリーフの認証を取得した（登録番号

冷鍛歯出しギヤなど、冷間鍛造部品を想定した製造工程JR-AW-23020E）。エコリーフは、ISO14025で規格化を図1に示す。ECOMAX®シリーズの適用により、熱処理されるタイプⅢ環境宣言（EPD:Environmental Product工程等の省略もしくは簡略化が期待できる（図1中の①～Declaration）に該当する。具体的な算定結果の情報は、③）。以下、期待される工程負荷軽減効果と関連する鋼種

SuMPO環境ラベルプログラムのホームページ

1）に記載さ特性を紹介する。

れており、お客様が環境に配慮した製品を選択するうえで①の判断材料として活用可能である。

SA処理の短縮化

本報では、エコリーフの認証を取得した当製品のシリー

一般的に冷間鍛造前には材料軟化を目的としてSAが施ズに共通する鋼材特性や、シリーズ個々の機能的な特長をされる。一般的な肌焼鋼のSAは、通常は変態点以上の紹介する。

フェライト+オーステナイト組織となる領域で加熱したのちに、長時間を要する徐冷を経て、炭化物を球状化させ®

2．ECOMAX シリーズ共通の成分コンセプト

る。一方、ECOMAX®シリーズは、変態点以下の比較的低温領域での短時間保持によって徐冷を経ずに、従来方法に当該シリーズには、表1に示す通りECOMAX ®1、2、対して1/2以下の処理時間で炭化物を球状化させて材料を4、5をラインナップしている。何れもNi、Moフリーの省軟化させることも可能であり、SA短縮化に寄与する。

合金設計を前提に、JIS SCM420対比で「高Si、低Mn、ECOMAX ®シリーズで短時間SAが可能な理由は、一般高Cr、Nb添加」を特徴とした独自成分設計 2、3）により、的な肌焼鋼に対してCrを増量することにより、変態点以ギヤ部品の高強度化（特にピッチング強度の向上）と、部下でも炭化物の固溶や析出挙動が起こるためと推定してい品製造時の工程負荷軽減を両立させることをコンセプトとる7）。

表1
成分の特徴

ECOMAX®シリーズの特長と特性比較
コンセプト、特長

ターゲット、アプリケーション

シリーズ共通 SCM420 と比較して、 耐ピッチング特性、低サイクル疲労強度、耐結晶粒粗大 合金肌焼鋼が使用される、減速機ギヤ、高 Si, 低 Mn, 高 Cr,Nb 化特性に優れる。球状化焼なまし組織均一化による冷間 シャフト類、全般（トランスミッション添加 (Ni, Mo 非添加 ) 加工性（限界割れ性）に優れる。
ギヤ、デフギヤ、CVJ、精機部品、等）
ECOMAX®1

低 C, B 添加

耐衝撃特性、冷間加工性（変形抵抗）に優れる。

冷鍛用途部品ECOMAX®2同上（低 Jominy）

同上

冷鍛用途部品ECOMAX®4

高 C,（B 非添加）

熱処理変形特性に優れる。

高精度ギヤ、シャフト®

ECOMAX 5 （B 非添加）

トータルバランス（特に、耐衝撃特性、耐結晶粒度特性） 熱鍛＆冷鍛用途部品に優れる。

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ECOMAX®シリーズ（環境ラベル「エコリーフ」の認証を取得）

ニアネットシェイプ化への適合の低下や、焼入れ時の部品のひずみの増大をもたらす。

®

ECOMAX 5とSCM420に一般的な条件のSAを施しこのプロセスを模擬して、ECOMAX ®4とSCM420のSAた際のミクロ組織を図2に示す。SCM420では球状炭材に70%冷間据込みを行ってから、浸炭処理を模擬して化物と層状炭化物が不均一に析出しているのに対し、950℃で3hr保持後に焼入れした後、旧オーステナイトE C O M A X ®5 で は 層 状 炭 化 物 は 見 ら れ ず 球 状 炭 化 物 の結晶粒の観察を行った結果を図3に示す。SCM420にはみが比較的均一に分散している。この特徴により、混粒が認められるのに対し、ECOMAX®4は整細粒組織を成分の特徴

コンセプト、特長

シリーズ共通ターゲット、アプリケーション

SCM420 と比較して、 耐ピッチング特性、低サイクル疲労強度、耐結晶 ®合金肌焼鋼が使用される、保っている。ECOMAX シリーズの優れた耐結晶粒粗大化
高 Si, 低 Mn, 高 Cr,粒粗大化特性に優れる。
減速機ギヤ、シャフト類、全般
8）が生じにくいため 、冷間鍛造における高精度成型が行い特性は、Nb添加と適切な鋼材製造工程によりNb炭窒化物球状化焼なまし組織均一化による冷間加工性（限（トランスミッションギヤ、デNb 添加
易く、部品のニアネットシェイプ化が期待できる。ニア(Ni, Mo 非添加)界割れ性）に優れる。 を微細分散させたことと、高CrでSA材の炭化物組織を均フギヤ、CVJ、精機部品、等）

ECOMAX®5は冷間鍛造時の不均一変形が抑制されて割れ

6）
ネットシェイプ化により後工程の機械加工を簡略化できれ一化したことによりもたらされる
ECOMAX1
低 C, B 添加
耐衝撃特性、冷間加工性（変形抵抗）に優れる。
冷鍛用途部品。この優れた耐結晶粒ば、工程負荷の軽減につながる。
ECOMAX2③同上 （低 Jominy）

粗大化特性により、ECOMAX®シリーズは冷間鍛造後の焼同上

冷鍛用途部品ならし省略に加えて、高温-迅速浸炭プロセスにも適用が

高 C, （B 非添加）
熱処理変形特性に優れる。
期待できる。
‌冷ECOMAX4
鍛-浸炭プロセスでの焼ならし省略や高温-迅速浸炭

高精度ギヤ、シャフト

ECOMAX5への適合

熱鍛＆冷鍛用途部品（B 非添加）トータルバランス（特に、耐衝撃特性、耐結晶粒度特性）に優れる。

一般的な肌焼鋼では、冷間鍛造後、焼ならしを行わず

図1

ECOMAX®シリーズの適用による冷間鍛造部品の製造工程の省略・簡略化の例(a)ECOMAX®5®
79HRB(a)ECOMAX 5(b)SCM420
77HRB (b)SCM420
77HRB79HRB50µm50µm
図2

一般的なSA材のミクロ組織の光学顕微鏡写真と硬さ（ピクラル腐食）(a) ECOMAX®4(a) ECOMAX®4(b)SCM420(b)SCM42050µm
図3

冷間据込み→擬似浸炭後の旧オーステナイト結晶粒光学顕微鏡写真（飽和ピクリン酸腐食） 50µm(b) ECOMAX®2(b) ECOMAX®289(b)SCM420(b)SCM420

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特集 カーボンニュートラルに寄与する特殊鋼研究に浸炭を施すと、結晶粒粗大化を引き起こして部品強度②ECOMAX®シリーズ（環境ラベル「エコリーフ」の認証を取得）

特集 カーボンニュートラルに寄与する特殊鋼研究

4．ECOMAX®シリーズ個々の機能的な特長
4.1

簡略化が期待される。

ECOMAX®1，ECOMAX®2

ECOMAX®5‌

4.3

ECOMAX®1、ECOMAX®2はシリーズ中で低C且つBをECOMAX®5はシリーズの中で最も耐結晶粒粗大化特性添加した成分系としており、特に靭性を重視する部品に適が優れ、冷間鍛造後の焼ならし省略や、高温迅速浸炭プロする2、9）。図4にECOMAX®2とSCM420のシャルピー衝(a)ECOMAX®5セスに適する。シリーズの中で汎用性に優れた鋼種であ(b)SCM420

®

12）

2
撃試験片の破壊起点付近の破面写真を示す。ECOMAX79HRB (a)ECOMAX®5る 。(b)SCM420
77HRB

はSCM420と比べて、脆性破壊の特徴である粒界破壊が79HRB

77HRB

5．おわりに抑制され、これにより衝撃特性に優れる。また、低CとしたことでSA材の変形抵抗が低く、冷間加工性に優れる。
なお、ECOMAX®1とECOMAX®2の違いは、Cr量の調整にエコリーフ環境ラベルの認証を取得した当社開発鋼®

よって焼入性を変えていることであり、ECOMAX 1の方

ECOMAX®シリーズは、ギヤ等の駆動系部品に要求されるが高い焼入性を有する。

高強度と、優れた部品製造性を両立した鋼材である。当シ

50µm
リーズは4種類のラインナップを揃えており、様々な部品
50µm
一般的な SA 材のミクロ組織の光学顕微鏡写真と硬さ用途に応じて最適な鋼材の提供が可能である。部品の小型
4.2 ECOMAX 4（ピクラル腐食）
当社独自の成分設計により、焼入れ時の熱処理変形の低軽量化、客先の部品製造工程の負荷軽減を通して、カーボ®

図2減を狙った高強度肌焼鋼がECOMAX®4である10、11）。熱ンニュートラル社会の実現に貢献する製品として、さらな®
®

(a) ECOMAXECOMAX 44(a)処理変形は、焼入れの際の部品の各部位における冷却速度(b)SCM420(b)SCM420
る適用拡大が期待される。の差（不均一な冷却状態）に起因して発生する。不均一状態を模擬するため片側にキー溝を付与したシャフト状試験片を用い、浸炭の温度履歴を模擬した焼入れを行うことで、強制的に不均一冷却を引起こす実験を行った。焼入れ後の熱処理変形量（曲がり量）を測定した結果を図5に示す。ECOMAX®4はSCM420と比べて、曲がり量が小さ50µm50µm

図 3 冷間据込み→擬似浸炭後の旧オーステナイト結晶粒く、熱処理変形を低減することができる。この特長により光学顕微鏡写真（飽和ピクリン酸腐食）
ECOMAX 4は、特に寸法精度が求められる部品に適用す®

ることでNV（騒音、振動）特性の改善や、仕上げ加工の®

(b) ECOMAX 2(b)SCM420®

(b) ECOMAX 2(b)SCM420

20µm

図4図4粒界破⾯︓少衝撃値︓29J/cm2

粒界破⾯︓多衝撃値︓22J/cm220µm

シャルピー衝撃試験片（ノッチ底近傍）の破面 SEM 写真
粒界破面︓少粒界破面︓多（室温、10R-C ノッチ試験片、ノッチ部は浸炭肌）
衝撃値︓29J/cm2
衝撃値︓22J/cm2

シャルピー衝撃試験片（ノッチ底近傍）の破面SEM写真（室温、10R-Cノッチ試験片、ノッチ部は浸炭肌）

ECOMAX®4SCM420

キー溝付きシャフト状試験片の焼入れ後の変形量
図 5 図5
キー溝付きシャフト状試験片の焼入れ後の変形量®

ECOMAX 4

SCM42090

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参考文献
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境ラベルプログラム」SuMPO環境ラベルプログラ
ムホームページ（2024年3月8日取得，https://ecoleaf-label.jp/pdf_view.php?uuid=ab8bf99026bf-4871-adbf-8b96c4111df9.pdf&filename=JRAW-23020E_JPN.pdf）
2） 中名悟，後藤洋昭，西川元裕，常陰典正：山陽特殊製
鋼技報，19（2012）1,38.
3） 山陽特殊製鋼技報, 28（2021）1, 62.
4） 丸山貴史，藤松威史，常陰典正：山陽特殊製鋼技報，
22（2015）1,21.
5） 藤松威史，橋本和弥，平岡和彦，山本厚之：鉄と鋼，93（2007）,649.
6） 藤松威史，橋本和弥，平岡和彦，福本信次，山本厚之：鉄と鋼，95（2009）,169.
7） 松尾健太, 常陰典正：材料とプロセス, 34（2021）
2, 471.
8） 山陽特殊製鋼技報, 30（2023）1, 46.
9） 山陽特殊製鋼技報, 22（2015）1, 54.
10） 山陽特殊製鋼技報, 23（2016）1, 74.
11） 藤松威史, 丸山貴史, 中崎盛彦：まてりあ, 56（2017）
2, 79.
12） 山陽特殊製鋼技報, 26（2019）1, 65.

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