低循环疲劳特性优异的汽车行走部件及其制造方法

专利名称：低循环疲劳特性优异的汽车行走部件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及低循环疲劳特性优异的汽车行走部件及其制造方法。作为本发明的汽车行走部件，有例如前桥梁、悬架构件等。
背景技术：
汽车行走部件，不用说可加工性，由于在行驶中反复受到冲击载荷和扭转载荷等，因此在需要高的强度的同时需要高的疲劳特性。冲击载荷和扭转载荷等也有时成为影响到坯料的塑性区域的大的载荷，因此特别是在高应力振幅低循环区域(断裂次数为105次以下)的疲劳特性受到重视。例如，对于作为汽车行走部件的汽车前桥梁，在专利文献I中曾提出了对筒状的 被加工体(例如钢管)的内表面赋予液体压力并进行压制加工的方法、和采用该方法得到的异型截面筒状体的前桥梁。为了确保充分的疲劳特性，该前桥梁通过在将钢管压制加工后实施淬火、退火等的硬化热处理，使部件的疲劳特性和强度提高到所希望的水平。如果进行这样的硬化热处理，则部件的成本变高，而且存在部件形状由于热处理而变化，需要追加矫正的情况、和部件软化需要追加的强化手段(例如表面硬质化处理等)的情况。因此，在产业界期待没有压制后的热处理而能够制造的具有充分的疲劳特性的汽车行走部件。另外，作为疲劳特性优异的汽车行走部件，在专利文献2中，曾提出了由Nb和Mo的复合添加钢构成的部件。Nb和Mo的复合添加钢在弯曲成形后表层部由于加工硬化而变硬，并且，为了提高疲劳特性而进行的去内部应力退火时的硬度的降低少，因此疲劳特性优
巳升。的确在压制成形后若进行退火则可以认为具有充分的疲劳特性。但是，在保持压制成形的状态下，由于存在铁素体，因此担心在压制成形后产生多数的成为疲劳裂纹的起点的微小空隙(void)。另外，低循环区域的疲劳，成为大大超过铁素体相的屈服应力的应力振幅，因此铁素体相变得容易滑动，局部地发生疲劳损伤。因此，不能认为具有充分的低循环疲劳特性。现有技术文献专利文献I :日本特开2001-321846专利文献2 日本特开2008-6365
发明内容
保持压制成形状态不进行热处理而能够制造的具有充分的低循环疲劳特性的汽车行走部件，迄今为止尚未提出。特别是实施了大的弯曲成形的汽车行走部件，在弯曲大的部位，得不到充分的低循环疲劳特性。
因此，本发明的课题是提供一种汽车行走部件及其制造方法，所述汽车行走部件为低成本，不需要追加矫正和追加的强化手段，压制成形后不进行热处理，即使是实施了大的弯曲成形的情况也具有充分的低循环疲劳特性。本发明者们为了得到具有充分的低循环疲劳特性的汽车行走部件，研讨了从成形的前后到负荷疲劳载荷的、构成部件的钢材的微小空隙的生成和疲劳裂纹的产生和进展过程。其结果，本发明者们新发现了 ；在钢制的汽车行走部件中，在钢材的制造时和成形加工时产生的微小空隙在加工后作为部件使用时，促进疲劳裂纹的产生和进展。另外，本发明者们新发现了 根据成形后的部件的成为低循环疲劳裂纹的起点的部位的板厚t和外表面曲率半径R的比R/t的值，对低循环疲劳特性有利的显微组织不同。由成为低循环疲劳裂纹的起点的部位的板厚t和外表面曲率半径R的比R/t变为5以下那样的弯曲主体成形的部件，在R/t为5以下的部位的组织整体中强制性地产生变·形。本发明者们发现了，钢的组织是以贝氏体为主体的均匀组织时，成形后的微小空隙的产生少，低循环疲劳寿命变长，贝氏体在组织中占的比例低于80%时，在软质组织和硬质组织的边界形成多数的微小空隙，该空隙促进疲劳裂纹的产生和进展，低循环疲劳寿命变短。关注于该见解，进行了各种研讨的结果，本发明者们发现了，通过将钢的组织控制成以贝氏体组织为主体，造出缺陷充分少的钢管后，实施弯曲主体的成形，由此与使用其他组织的钢或采用其他成形方法制造出的部件相比，可得到具有飞跃性地优异的低循环疲劳特性的部件。本发明是基于上述见解完成的，其要旨如下。(I) 一种低循环疲劳特性优异的汽车行走部件，其特征在于，是由下述钢构成的汽车行走部件，所述钢以质量％计含有C 0. 02 O. 10%、Si 0. 05 I. 0%、Mn 0. 3 2. 5%、P 0. 03% 以下、S :0· 01% 以下、Ti 0. 005 O. 1%、Al 0. 005 O. 1%、N 0. 0005 O. 006%、和B :0. 0001、. 01，其余量由Fe和不可避免的杂质组成，部件组织的80%以上为贝氏体组织，板厚t和外表面曲率半径R的比R/t为5以下的部位的(211)面的X射线半值宽度为5度(deg)以下。(2)根据上述(I)的低循环疲劳特性优异的汽车行走部件，其特征在于，构成上述汽车行走部件的钢以质量％计还含有选自Cu 0. 005 I. 0%、Ni 0. 005 I. 0%、Cr 0. 03 I. 0%、
Mo 0. Γ0. 5%、Nb 0. 003 O. 2%、V :0. OOl O. 2%、W 0. ΟΟΓΟ. 1%、Ca :0. OOOl O. 02%、Mg 0. 000Γ0. 02%、Zr 0. ΟΟΟΓΟ. 02%、和REM 0. OOOl O. 02%中的一种或两种以上的元素。 (3)—种低循环疲劳特性优异的汽车行走部件的制造方法，其特征在于，将以质量％计，含有C 0. 02 0. 10%、Si 0. 05 I. 0%、Mn 0. 3 2. 5%、P 0. 03% 以下、S :0· 01% 以下、Ti :0· 005 0. 1%、Al 0. 005 0. 1%、N 0. 0005 0. 006%、和B :0. 000Γ0. 01%,其余量由Fe和不可避免的杂质组成的钢板坯加热到10700C 1300°C，接着，实施精轧结束温度设为850°C 1070°C的热轧，其后，以满足(A)式的冷却速度V (°C /秒)冷却到500°C以下，接着，进行造管使得在外径设为D、板厚设为t时，开坯工序中的钢材最表面的造管应变Δ ε变为以下(B)式的范围，接着，进行压制成形，300/Μ 彡 V 彡 3000/Μ · · · (A)0. 7t/ (D-t) ^ Δ ε 彡 I. 2t/ (D_t) · · · (B)其中，M=exp{6.2 (C+0. 27Mn+0. 2Cr+0. 05Cu+0. llNi+0. 25Mo) +0. 74} · · · (C)(C)式的 C、Mn、Cr、Cu、Ni、Mo 的值为质量 ％。根据上述(3)所述的低循环疲劳特性优异的汽车行走部件的制造方法，其特征在于，上述钢板坯以质量％计还含有选自Cu 0. 005 I. 0%、Ni 0. 005 I. 0%、Cr 0. 03 I. 0%、Mo 0. I 0. 5%、Nb 0. 003 0. 2%、V :0· 001 0. 2%、W 0. 00Γ0. 1%、Ca 0. 000Γ0. 02%、Mg :0. 0001 0. 02%、
Zr 0. ΟΟΟΓΟ. 02%、和REM 0. ΟΟΟΓΟ. 02%中的一种或两种以上。本发明的汽车行走部件，成形为弯曲主体，并且，组织为贝氏体主体且均匀，因此在成形时难以产生微小空隙。其结果，可抑制起因于该微小空隙的疲劳裂纹的产生，进而，能够抑制该微小空隙连接而成的龟裂进展，因此，本发明的汽车行走部件，低循环疲劳特性优异。成形应变量越多，该倾向就越显著，本发明的汽车行走部件和以往的汽车行走部件的低循环疲劳寿命之差变大。另外，本发明的汽车行走部件，在钢材的制造工序和造管工序中将微小空隙的产生抑制为最小限度。即，通过满足上述(B)式的条件，将在钢材最表面产生较多的应变的开坯(以下称为「BD」)工序中产生的、成为疲劳裂纹的起点的造管应变抑制为最小限度。 因此，本发明的汽车行走部件，制品中的成为疲劳裂纹的起点部的部位的位错和空隙等的缺陷变少，因此显示优异的低循环疲劳特性。另外，本发明的汽车行走部件，组织是以贝氏体为主体且均匀，因此疲劳损伤不会局部化。此外，对于在低循环疲劳区域中的高的应力振幅，与同一强度水平的DP钢那样的以铁素体相为主体的组织相比，屈服应力高，并且相对于循环应力的位错滑动阻力变高，能够进一步抑制疲劳裂纹的产生。本发明的汽车行走部件，与采用其他组织或其他制造方法制造的汽车行走部件相t匕，具有极其优异的低循环疲劳特性，因此能够省略成形后的硬质化、或者高强度化等的热处理。通过省略热处理,能够削减热处理成本。另外，能够防止热处理时的氧化皮附着，因此不会损害部件的外观品质，而且也能够防止由热处理引起的形状变化等，具有许多的优点。


图I是表示贝氏体的组织面分率和低循环疲劳特性的关系的图。图2是表示成为低循环疲劳裂纹的起点的部位的板厚t和外表面曲率半径R的比R/t与低循环疲劳特性的关系的图。图3是模式地表示热轧-冷却时的温度和冷却速度的定义的图。图4是表示实施例中的汽车行走部件的截面形状的图。图5是表示(A)式和贝氏体分率的关系的图。图6是表示(B)式和X射线半值宽度值的关系的图。图7是表示X射线半值宽度值和低循环疲劳特性的关系的图。
具体实施例方式以下对于构成本发明的部件的钢的组织的限定理由进行叙述。图I表示构成部件的钢的贝氏体分率和低循环疲劳特性的关系。低循环疲劳特性根据强度水平而不同，因此在此设为实施对裂纹产生部位施加的应力振幅/TS变为0.8那样的部件的扭转疲劳试验时的、直到产生裂纹的反复负荷次数(以下称为「疲劳寿命」)。图I是使用在实施例的发明例I中使用的钢，对于改变冷却速度使贝氏体的面分率变化了的部件，实施了低循环疲劳试验的结果。如图I所示，低循环疲劳特性随着贝氏体的面分率增加而提高，在贝氏体的面分率80%下成为极高的值并大致稳定化。在比贝氏体软质的相过度地存在的情况下，在该软质的相中容易产生微小空隙和疲劳裂纹。另外，在比贝氏体硬质的相在钢表层部过度地存在的情况下，在硬质的相和贝氏体相的界面和/或其界面附近，容易产生微小空隙和疲劳裂纹。作为比贝氏体软质的相，有铁素体、珠光体、稳定的残余奥氏体等，作为比贝氏体 硬质的相，有马氏体、生成加工诱发马氏体的不稳定的残余奥氏体等。构成本发明的汽车行走部件的钢中，贝氏体的组织面分率优选接近于100%，为100%也无妨。作为其余组织，铁素体、珠光体、马氏体、残余奥氏体的一种或两种以上合计含有20%以下的情况下也可充分地获得本发明的效果。因此，构成本发明的汽车行走部件的钢的贝氏体分率设定为80%以上。对于低循环疲劳裂纹的起点和低循环疲劳特性详细地说明。在此，所谓低循环疲劳特性，设为实施了对裂纹产生部位施加的应力振幅/TS变为O. 8那样的部件的扭转疲劳试验时的疲劳寿命。裂纹产生部位根据部件而不同，但一般在负荷了疲劳的应力时，施加了弯曲加工的顶点部成为裂纹产生部位。图4表示采用与专利文献I所示的制造方法同样的方法试制的前桥梁的截面形状。使用该部件，采用本发明的实施例所示的方法实施了低循环疲劳试验，裂纹产生部位变为图4的容易产生裂纹的部位2 (以下也称为「耳部」)。在该部件中，耳部成为裂纹产生部位的原因有两个。认为第一个原因是，由于进行了 R/t小的苛刻的弯曲成形，因此在耳部生成多数的成为疲劳裂纹的起点的微小空隙。认为第二个原因是，由于进行扭转疲劳试验时，耳部的振幅最大，并且，耳部的R小，因此负荷应力的集中变大，对耳部施加的应力大。如上述那样，本发明的汽车行走部件，即使在实施了 R/t小的苛刻的弯曲成形的情况下空隙的生成也少，低循环疲劳特性优异。图2表示该效果。图2是使用在实施例I的发明例I中使用的钢，对于改变成形模具使R/t变化了的部件，实施了低循环疲劳试验的结果。本发明的部件，低循环疲劳特性在R/t大的范围时与以往产品相比并没有较大地优异，但如果成为R/t小的范围、特别是R/t <5，则与以往产品相比显示极其优异的疲劳寿命O也就是说，在本发明中，即使是进行了 Rt变为5以下那样的较大的弯曲成形的情况下，与以往部件相比也能够更加抑制空隙的生成，得到低循环疲劳特性优异的部件。贝氏体的组织面分率，是通过将板厚断面埋入进行研磨后，用3%硝酸乙醇腐蚀液腐蚀，用光学显微镜以400倍观察10个视场的钢的显微组织，将贝氏体部分的面积率定量化来求出的。
在此，低循环疲劳特性，是模拟实际的行驶时施加的应力，用进行扭转部件整体的疲劳试验时的疲劳寿命来评价的。疲劳试验的频率为1Hz，应力条件设为完全对称循环应力。作为良好的判断基准是疲劳寿命为6万次以上。接着，对于本发明的汽车行走部件中使用的钢的成分组成进行叙述。C，为了得到钢板所需要的强度水平(例如590MPa级、690MPa级、780MPa级、865MPa级、980MPa级)，设定为O. 02%以上。如果C的含量超过O. 10%，则在贝氏体中碳化物的个数增加，因此在成形时容易在其碳化物的界面产生微小空隙，并且，韧性降低，因此得不到充分的疲劳特性。而且，由于强度变得过高，因此不能够确保成形性，在对部件实施焊接时，有时产生延迟断裂裂纹。因此，C的含量设定为O. 02 O. 10%οSi，作为用于抑制损害疲劳特性和可加工性的粗大氧化物的脱氧元素，含有O. 05%以上。如果Si的含量超过I. 0%，则生成SiO2等的夹杂物，在成形时容易产生微小空隙。·因此，Si的含量设定为O. 05^1. 0%。Mn，为了确保淬硬性，得到贝氏体组织是有效的，为了获得该效果，需要添加O. 3%以上。如果Mn的含量超过2. 5%，则MnO2弓丨起的缺陷产生、和MnS引起的中心偏析变得显著。因此，Mn的含量设定为O. 3 2. 5%。P容易在晶界浓化，如果含量超过O. 03%则有时使晶界的疲劳强度降低。因此，P的含量限制在O. 03%以下。如果S的含量超过O. 01%，则形成粗大的MnS，有时损害疲劳特性和成形性。因此，S的含量限制在O. 01%以下。Ti，使N作为TiN固定，对确保B的淬硬性有效。为了获得该效果，需要添加O. 005%以上。如果Ti的含量超过O. 1%，则生成粗大的TiN，容易产生微小空隙。因此，Ti的含量设定为O. 005 O. 1%。Al和N，是生成AlN促进贝氏体组织的微细化，使疲劳特性提高的元素。在Al的含量低于O. 005%或者N的含量低于O. 0005%时，其效果不足。如果Al的含量超过O. 1%或者N的含量超过O. 006%，则钢的洁净度下降，而且生成粗大的A1N，有时疲劳特性和成形性降低。因此，Al的含量设定为O. 005 O. 1%，N的含量设定为O. 0005、. 006%。B，是提高钢的淬硬性，为了得到贝氏体组织而极其有效的元素。当B的含量低于O. 0001%时，不能充分地获得其效果。如果B的含量超过O. 01%，则容易生成粗大的硼化物(硼化碳化物、硼化氮化物、硼化碳氮化物等)，损害淬硬性，另外，在弯曲成形时和负荷疲劳载荷时也容易成为裂纹起点和微小空隙的起点。因此，B的含量设定为O. 000Γ0. 01%。除了上述元素以外，还可以作为选择元素添加以下所示的元素。I .促进贝氏体生成的元素群Cu :0. 005 I. 0%、Ni :0. 005 I. 0%、Cr :0. 03 I. 0%、Mo :0.1 0.5%。
II .结晶微细化元素群Nb :0. 003 O. 2%、V :0. 001 O. 2%、W 0. ΟΟΓΟ. 1%οIII .夹杂物形态控制元素群Ca :0. 0001 O. 02%、Mg :0· 0001 O. 02%、Zr 0. 000Γ0. 02%, REM :0. 0001 0. 02%。可以选择这三个群之中的一个群来添加，也可以选择两个以上的群来添加。另外，在所选出的群中所含有的元素之中，可以仅添加其中的一种，也可以添加两种以上。促进贝氏体生成的元素群的Cu、Ni、Cr和Mo全都提高淬硬性，对贝氏体组织的生成有效。在Cu、Ni、Cr、Mo的含量分别为低于0. 005%、低于0. 005%、低于0. 03%、低于0. 1%的情况下，难以充分地得到各元素的促进贝氏体生成的作用。在Cu、Ni、Cr、Mo分别为大于I. 0%、大于I. 0%、大于I. 0%、大于0. 5%的情况下，变得容易大量地生成硬质相，因此变得难以使贝氏体的组织分率为80%以上。因此，在添加Cu、Ni、Cr和/或Mo的情况下，其含量设定为Cu :0. 005 I. 0%、Ni 0. 005 I. 0%、Cr 0. 03 I. 0%, Mo 0. Γθ. 5%。微细化元素群的Nb、V和W全都将贝氏体组织微细化，对提高疲劳特性和成形性有效。为了获得该效果，Nb需要添加0. 003%以上、V需要添加0. 001%以上、W需要添加0. 001%以上。另外，如果Nb大于0. 2%、V大于0. 2%、W大于0. 1%，则在钢中容易形成粗大碳化物，因此在成形时在其碳化物的界面容易产生微小空隙，低循环疲劳特性降低。因此，添加Nb、V和/或W时，其含量设定为Nb :0. 003 0. 2%、V :0. 00Γ0. 2%、W 0. ΟΟΓΟ. 1%。夹杂物形态控制元素群的Ca、Mg、Zr和REM全都有对硫化物进行形态控制从而提高成形性的作用。为了获得该效果，Ca需要添加0. 0001%以上、Mg需要添加0. 0001%以上、Zr需要添加0. 0001%以上、REM需要添加0. 0001%以上。如果这些元素的含量超过0. 02%,则形成这些元素的粗大硫化物、团簇化了的与氧化物的复合化合物，容易产生微小空隙。因此，添加Ca、Mg、Zr和/或REM时，其含量设定为Ca :0. ΟΟΟΓΟ. 02%、Mg 0. 000Γ0. 02%、Zr 0. 000Γ0. 02%、REM 0. 000Γ0. 02%。接着，对于本发明的汽车行走部件的制造方法进行叙述。首先，将具有上述成分组成的钢板坯加热到1070°C 1300°C后，实施将精轧结束温度设为850°C 1070°C的热轧。由此，可得到疲劳特性优异的贝氏体组织。当将钢板坯加热到1070°C以上时，通过使钢液凝固过程中析出的碳化物、氮化合物、碳氮化合物在钢中固溶，能够将贝氏体中的碳化物微细地分散，能够抑制成形时的微小
空隙的产生。
如果将钢板坯加热到大于1300°C，则有时AlN在热轧工序或轧制后的冷却工序中粗大地析出，形成损害B的淬硬性提高效果的硼化物(碳化硼、氮化硼、碳氮化硼)。因此，钢板坯的加热温度设定为1070°C 1300°C。为了使微细的贝氏体大量地生成，热轧中的精轧在作为奥氏体单相且再结晶区域的850°C以上的温度区域进行。如果精轧温度超过1070°C，则贝氏体组织粗大化，低循环疲劳特性降低。因此，热轧的精轧温度设定为850°C 1070°C。其后，通过将热轧后的钢板以下述(A)式的冷却速度V (°C /秒)从精轧结束温度冷却到500°C以下，可以使贝氏体组织有效地生成。300/M 彡 V 彡 3000/M · · · (A) 其中，M= exp {6. 2 (C+0. 27Mn+0. 2Cr+O. 05Cu+0. llNi+0. 25Mo) +0. 74} · · · (C)(C)式的 C、Mn、Cr、Cu、Ni、Mo 的值为质量 ％。图3表示温度和冷却速度的定义。如果冷却开始温度低于850°C，则出现铁素体组织，有时贝氏体面分率变为低于80%,因此冷却开始温度优选为850°C以上。另外，由于精轧结束温度为1070°C以下，因此冷却开始温度必然为1070°C以下。在冷却速度V (°C /秒)比由上述(A)式确定的范围大的情况下，比贝氏体硬质的马氏体的面分率显著增加，贝氏体的组织面分率达不到80%以上，其结果，在成形时产生微小空隙，另外，疲劳损伤局部化，因此得不到充分的低循环疲劳特性。在冷却速度V (°C /秒)比上述(A)式的范围小的情况下，比贝氏体软质的铁素体和/或珠光体的生成显著增加，贝氏体的组织面分率达不到80%以上，其结果，在成形时产生微小空隙，另外，疲劳损伤局部化，因此得不到充分的低循环疲劳特性。图5表示使用在实施例的发明例I中使用的钢时的(A)式和贝氏体分率的关系。横轴为冷却速度、纵轴为贝氏体分率。由图5可知，如果V在(A)式的范围外，则贝氏体分率变为低于80%。由图I可明确，如果贝氏体分率低于80%，则得不到充分的低循环疲劳特性。即使冷却速度V在本发明的范围内，如果冷却停止温度超过500°C，则铁素体和珠光体的分率增加，贝氏体的分率也变为低于80%。因此，在制造用于本发明的汽车行走部件的钢板时，以满足上述(A)式的冷却速度V冷却到500°C以下。冷却优选设为控制冷却速度的控制冷却。即使在常温飞00°C以内的温度停止冷却，将热轧钢板在500°C以下的温度区域保持(例如形成为卷状的热轧钢板的堆垛等)，也不脱离本发明。另外，即使在钢材或汽车行走部件的制造工序中附加以表面的修整和/或残余应力的除去为目的的、在500°C以下的温度区域使钢板表层温度上升的简易热处理，也不脱离本发明。说明由得到的热轧钢板制造汽车行走部件用的电焊钢管的方法。电焊钢管的成形用辊进行，分为弯曲主体的BD工序和拉深主体的毛刺清除(finpass，以下称为「FP」)工序。对部件的低循环疲劳特性影响大的是在成为疲劳裂纹的起点的钢材最表面产生大的弯曲应变的BD工序。
为了得到具有充分的低循环疲劳特性的部件，需要进行造管使得在BD工序中导入的钢材最表面的造管应变Λ ε变为下述(B)式的范围。O. 7t/ (D-t) ^ Δ ε 彡 I. 2t/ (D-t) · · · (B)在Λε比由上述(B)式确定的范围大的情况，意味着由于纵向或周向的弯曲回弯而导入了较多的塑性应变，生成多数的空隙，因此低循环疲劳特性劣化。该情况下，成形后的部件的成为低循环疲劳裂纹起点的部位的(211)面的X射线半值宽度变大。在Λε比由上述(B)式确定的范围小的情况下，弯曲不足，在其后的工序中形成为钢管变得困难。图6表示使用在实施例的发明例I中使用的钢板，使Λ ε变化而制造制品的情况下的(B)式和(211)面的X射线半值宽度的关系。
在Λε比由(B)式确定的范围小的情况下，弯曲不足，在其后的工序中不能够形成为钢管，因此没有进行X射线半值宽度的测定。在Λ ε比由(B)式确定的范围大的情况下，X射线半值宽度值超过5。如后述那样，X射线半值宽度值超过5的情况，意味着可成为疲劳裂纹的起点的位错和空隙等的缺陷较多地存在，因此不能够期待充分的低循环疲劳特性。在此，说明Λ ε的求法。Δ ε的测定位置，必须在部件中与在低循环疲劳下容易产生裂纹的部位对应。在 低循环疲劳下容易产生裂纹的部位，可以通过预先采用FEM实施刚性分析来求出。本发明的实施例的情况下，电焊部I和容易产生裂纹的部位2成为图4所示的位置关系，相距41mm。该情况下，采取BD前的钢板和BD后的钢板，在与板边缘相距41mm的位置进行Λ ε的测定。首先，将钢板以板厚断面埋入进行研磨，按载荷IOOgf的显微维氏硬度测定最外表面的硬度。接着，用造管前的热轧钢板进行拉伸试验，测定在各种应变量下停止了的试件的硬度，测定应变-硬度关系。然后，将BD前和BD后的硬度值换算成应变，将该应变量的差作为Δ ε。具体地讲，作为降低Λ ε的方法，有减小BD的轧辊孔型(roll caliber)的曲率半径从而减少沿周向弯曲的量的方法，或者，增大纵向的辊径从而减少纵向的弯曲回弯量的方法。接着，对于本发明的汽车行走部件中的X射线半值宽度值的限定理由进行说明。本发明者们调查了采用各种制造方法试制的汽车部件的在低循环疲劳下容易产生裂纹的部位的X射线半值宽度值和低循环疲劳特性的关系。其结果，发现了在低循环疲劳下容易产生裂纹的部位的X射线半值宽度值和低循环疲劳特性存在明确的相关。图7表示X射线半值宽度值和低循环疲劳特性的关系。X射线半值宽度的测定使用理学电气制X射线应力测定装置PSPC-MSF型。测定在以下的测定条件下用并倾法进行。靶Cr-Ka/V滤波器管电压/管电流40kV/30mA计数器位置敏感型比例计数管准官器0.5mm Φ
衍射面、面间距(211)、d=1.1702A由于是使用了 X射线的测定，因此得到的信息是测定部位的板厚表层附近的信
肩、O在(211)面测定的原因是即使是如图4那样的弯曲了的部位也能够测定，并且峰值强度高，因此半值宽度值的可靠性高。由图7可知，X射线半值宽度为5以下时低循环疲劳特性总是为高的值且稳定，但如果X射线半值宽度超过5，则低循环疲劳特性急剧地降低。本发明者们为了调查该原因，切取X射线测定后的部件的成为疲劳裂纹起点的部位，进行了 SEM观察。其结果，在X射线半值宽度为5以下的情况下，为点状散布微小空隙的程度，但在X射线半值宽度超过5的情况下，可见到多数的微小空隙，并且，也发现了好几 个的微小空隙合体生长而成的空隙的集合。本发明者们认为这些空隙是疲劳裂纹产生的直接原因，进行了各种研讨的结果，发现了通过将难以产生空隙的组织、难以产生空隙的造管方法、和难以产生空隙的成形条件合在一起，低循环疲劳特性飞跃性地优异。也就是说，低循环疲劳特性可以从钢的成分组成、组织和部件的X射线半值宽度得知。通过钢的成分组成设为本发明中规定的成分组成，在本发明中既定的热轧条件下制造来形成为均匀的以贝氏体为主体的组织是重要的。部件的X射线半值宽度，由组织、造管条件和部件的成形条件的总体来确定。通过组织形成为均匀的贝氏体主体，造管条件为(B)式所示的条件，将BD工序中的应变量抑制为最小限度，即使是弯曲主体的成形，空隙的产生也可抑制为最小限度，(211)面的X射线半值宽度变为5以下。即，成为微小空隙少的低循环疲劳特性优异的部件。再者，在低循环疲劳下容易产生裂纹的部位，一般是板厚t和外表面曲率半径R的比R/t变为5以下的部位，因此在本发明的汽车行走部件中，R/t为5以下的部位的(211)面的X射线半值宽度规定为5以下。另外，在低循环疲劳下容易产生裂纹的部位，可以通过预先采用FEM实施刚性分析来求出，如果求出的部位的(211)面的X射线半值宽度为5以下，则可以判断为即使是其他的R/t为5以下的部位，(211)面的X射线半值宽度也为5以下。另外，也可以实施部件的扭转疲劳试验，来特定实际产生了裂纹的部位，在该部位测定(211)面的X射线半值宽度。S卩，即使是部件中对于低循环疲劳最脆弱的部位，(211)面的X射线半值宽度也为5以下，这是本发明的技术本质。汽车行走部件的制造方法，优选由得到的钢管通过压制成形来制造。压制成形方法有例如专利文献I所示那样的方法。本发明的汽车行走部件的制造，可以应用由板厚为O. 7^20mm的热轧钢板(包括钢带)形成的钢管，优选应用抗拉强度为590MPa级、685MPa级、780MPa级、865MPa级、980MPa级的贝氏体组织为主体的钢材。另外，虽然不管压制成形的方法，但是如果采用液封压制等的方法将钢管形成为汽车行走部件，则弯曲成形由于容易进行主体的成形，因此优选。
实施例将表1、2所示的成分组成的钢用真空熔炼炉形成为30kg的钢块。将该钢块在表3、4所示的条件下加热后，热轧成2mm的板厚，其后进行冷却，得到了热轧钢板。在表广4中，对不满足本发明的要件的值附加下划线。在表1、2中，选择元素的空白栏表不没有添加。表I·
权利要求
1.一种低循环疲劳特性优异的汽车行走部件，其特征在于，是由下述钢构成的汽车行走部件，所述钢以质量％计含有C :0. 02、. 10%、 Si 0. 05 I. 0%、 Mn :0. 3 2. 5%、P :0. 03% 以下、S :0. 01% 以下、 Ti 0. 005 O. 1%、 Al 0. 005 O. 1%、N 0. 0005 O. 006%、和 B :0. 0001 O. 01，其余量由Fe和不可避免的杂质组成， 部件组织的80%以上为贝氏体组织， 板厚t和外表面曲率半径R的比R/t为5以下的部位的(211)面的X射线半值宽度为5度以下。
2.根据权利要求I所述的低循环疲劳特性优异的汽车行走部件，其特征在于，构成所述汽车行走部件的钢以质量％计还含有选自 Cu 0. 005 I. 0%、 Ni 0. 005^1. 0%、 Cr :0. 03^1. 0%、Mo :0. Γ0. 5%、Nb :0. 003 O. 2%、V:0. 001 O. 2%、 W 0. 001 O. 1%、Ca 0. 000Γ0. 02%、Mg 0. 000Γ0. 02%、Zr 0. ΟΟΟΓΟ. 02%、和 REM 0. ΟΟΟΓΟ. 02%中的一种或两种以上的元素。
3.一种低循环疲劳特性优异的汽车行走部件的制造方法，其特征在于，将以质量％计，含有C :0. 02、. 10%、 Si 0. 05 I. 0%、 Mn :0. 3 2. 5%、P :0. 03% 以下、S :0. 01% 以下、 Ti 0. 005 0. 1%、 Al 0. 005 0. 1%、N 0. 0005 0. 006%、和 B :0. 000Γ0. 01%,其余量由Fe和不可避免的杂质组成的钢板坯加热到10700C 1300°C，接着，实施将精轧结束温度设为850°C 1070°C的热轧，其后， 以满足(A)式的冷却速度V (°C /秒)冷却到500°C以下，接着， 进行造管使得在外径设为D、板厚设为t时，开坯工序中的钢材最表面的造管应变Λ ε变为以下(B)式的范围，接着，进行压制成形，300/Μ ≤ V ≤ 3000/Μ · · · (A)O.7t/ (D-t) ≤ Δ ε ≤ I. 2t/ (D_t) · · · (B)其中，M = exp{6.2 (C+0. 27Mn+0. 2Cr+0. 05Cu+0. llNi+O. 25Mo) +0. 74} · · · (C), (C)式的C、Mn、Cr、Cu、Ni、Mo的值为质量％。
4.根据权利要求3所述的低循环疲劳特性优异的汽车行走部件的制造方法，其特征在于，所述钢板坯以质量％计还含有选自Cu 0. 005 I. 0%、Ni 0. 005^1. 0%、 Cr :0. 03^1. 0%、Mo :0. Γ0. 5%、Nb :0. 003 O. 2%、V0. 001 O. 2%、 W 0. 001 O. 1%、Ca 0. 000Γ0. 02%、Mg 0. 000Γ0. 02%、Zr 0. ΟΟΟΓΟ. 02%、和 REM 0. ΟΟΟΓΟ. 02%中的一种或两种以上。
全文摘要
一种低循环疲劳特性优异的汽车行走部件，其特征在于，由以质量%计，含有C0.02~0.10%、Si0.05~1.0%、Mn0.3~2.5%、P0.03%以下、S0.01%以下、Ti0.005~0.1%、Al0.005~0.1%、N0.0005~0.006%、和B0.0001~0.01，其余量由Fe和不可避免的杂质组成的钢构成，是部件组织的80%以上为贝氏体组织的钢，板厚t和外表面曲率半径R的比R/t为5以下的部位的(211)面的X射线半值宽度为5度以下。
文档编号C21D9/46GK102892911SQ20108006681
公开日2013年1月23日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年5月18日
发明者福士孝聪, 中村英幸, 穴井功 申请人:新日本制铁株式会社