特許 6110840 スタビライザの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6110840

(24)【登録日】2017年3月17日

(45)【発行日】2017年4月5日

(54)【発明の名称】スタビライザの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C21D 9/00 20060101AFI20170327BHJP

   C21D 1/60 20060101ALI20170327BHJP

   C21D 7/06 20060101ALI20170327BHJP

   C21D 8/06 20060101ALI20170327BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20170327BHJP

   C22C 38/04 20060101ALI20170327BHJP

   C22C 38/60 20060101ALI20170327BHJP

   B60G 21/055 20060101ALI20170327BHJP

   F16F 1/14 20060101ALI20170327BHJP

   F16F 1/02 20060101ALI20170327BHJP

   B24C 1/10 20060101ALI20170327BHJP

【ＦＩ】

   C21D9/00 A

   C21D1/60 Z

   C21D7/06 A

   C21D8/06 A

   C22C38/00 301Y

   C22C38/04

   C22C38/60

   B60G21/055

   F16F1/14

   F16F1/02 B

   F16F1/02 A

   B24C1/10 F

【請求項の数】10

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2014-248409(P2014-248409)

(22)【出願日】2014年12月8日

(65)【公開番号】特開2016-108626(P2016-108626A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2014年12月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】鍬塚 真一郎

(72)【発明者】

【氏名】奥平 由利香

(72)【発明者】

【氏名】丹下 彰

(72)【発明者】

【氏名】岡田 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】高橋 研

【審査官】 佐藤 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４４０６３４１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１１−１９６４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８９８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３２３４９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２１Ｄ ９／００

Ｃ２１Ｄ １／６０

Ｃ２１Ｄ ７／０６

Ｃ２１Ｄ ８／０６

Ｃ２２Ｃ ３８／００−３８／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で、Ｃ：０．２０％を超え０．３９％以下、Ｍｎ：０．５０％以上１．７０％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００３％以下を含むマンガンボロン鋼からなる棒鋼材に曲げ加工を施して製品形状に成形する成形工程と、
曲げ加工が施された前記棒鋼材に水焼入れ、水溶液焼入れ又は塩水焼入れを施す焼入れ工程とを含み、
前記焼入れが施された前記棒鋼材に焼戻しを施すこと無く、焼入れしたままのマルテンサイト組織を有するスタビライザを製造する
ことを特徴とするスタビライザの製造方法。

【請求項2】

前記棒鋼材は、質量％で、Ｃ：０．２０％を超え０．３９％以下、Ｓｉ：０．０５％以上０．４０％以下、Ｍｎ：０．５０％以上１．７０％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００３％以下、Ｔｉ：０．０５質量％以下を含有し、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０４０％以下であり、残部が、Ｆｅと不可避的不純物からなる
ことを特徴とする請求項１に記載のスタビライザの製造方法。

【請求項3】

前記成形工程において前記棒鋼材に熱間曲げ加工を施して製品形状に成形する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスタビライザの製造方法。

【請求項4】

前記焼入れが施された前記棒鋼材にショットピーニングを施す表面加工工程と、
ショットピーニングが施された前記棒鋼材に１８０℃以上２００℃以下の加熱温度で予加熱を施す予加熱工程と、
予加熱が施された前記棒鋼材に塗料を塗装する塗装工程と、
塗装された前記塗料を加熱して塗着させる後加熱工程と
をさらに含み、
前記焼入れが施された前記棒鋼材に焼戻しを施すこと無く、焼入れしたままのマルテンサイト組織を有するスタビライザを製造する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載のスタビライザの製造方法。

【請求項5】

焼入れが施された前記棒鋼材にショットピーニングを施すこと無く１８０℃以上２００℃以下の加熱温度で予加熱を施す予加熱工程と、
予加熱が施された前記棒鋼材に塗料を塗装する塗装工程と、
塗装された前記塗料を加熱して塗着させる後加熱工程と
をさらに含み、
前記焼入れが施された前記棒鋼材に焼戻しを施すこと無く、焼入れしたままのマルテンサイト組織を有するスタビライザを製造する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載のスタビライザの製造方法。

【請求項6】

前記後加熱工程における加熱温度が、１８０℃以上２００℃以下の範囲である
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のスタビライザの製造方法。

【請求項7】

製造される前記スタビライザは、
前記棒鋼材の表面から０．８ｍｍの深さまでにわたって１５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力が分布している
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか一項に記載のスタビライザの製造方法。

【請求項8】

製造される前記スタビライザは、
ロックウェル硬さ（ＨＲＣ）が４４．５を超え、且つ、室温におけるシャルピー衝撃値が３０Ｊ／ｃｍ^２以上である
ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか一項に記載のスタビライザの製造方法。

【請求項9】

製造される前記スタビライザは、
金属組織の９０％以上に焼入れしたままのマルテンサイト組織を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか一項に記載のスタビライザの製造方法。

【請求項10】

質量％で、Ｃ：０．２０％を超え０．３９％以下、Ｍｎ：０．５０％以上１．７０％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００３％以下を含むマンガンボロン鋼からなる棒鋼材に曲げ加工を施して製品形状に成形する成形工程と、
曲げ加工が施された前記棒鋼材をオーステナイト化後、下部臨界冷却速度以上で焼入れを施す焼入れ工程とを含み、
前記焼入れが施された前記棒鋼材に焼戻しを施すこと無く、焼入れしたままのマルテンサイト組織を有するスタビライザを製造する
ことを特徴とするスタビライザの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スタビライザの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等の車両には、車輪の上下の偏移による車体のロールを抑制するスタビライザ（スタビライザーバー又はアンチロールバー）が備えられている。スタビライザは、一般に、車幅方向に延びるトーション部と、車両の前後方向に向けて曲げ成形された左右一対のアーム部とを備えており略コ字状の棒体からなる。車両において、スタビライザは、各アーム部の先端が車輪の懸架装置にそれぞれ連結され、トーション部が車体側に固定されたブッシュに挿通されることによって、左右の懸架装置の間に懸架された状態で支持される。

【0003】

運転時に車両がコーナリングしたり路面の起伏を乗り越えたりする際には、左右の車輪の上下により左右の懸架装置にストローク差が生じる。このとき、スタビライザの各アーム部には、各懸架装置間のストローク差に起因する荷重（変位）がそれぞれ入力され、各アーム部からの荷重（変位差）によってトーション部がねじれ、ねじれ変形を復元しようとする弾性力が生じる。スタビライザは、このねじれ変形を復元しようとする弾性力によって左右の車輪の上下変位差を抑え車体のロール剛性を高め、車体のロールを抑制する。

【0004】

スタビライザの形態としては、中空構造を有する中空スタビライザと、中実構造を有する中実スタビライザとがある。中空スタビライザは、車両の軽量化に適している一方で、電縫鋼管や引抜鋼管等を原材として使用するため、製造コストが比較的高い特徴を有している。これに対して、中実スタビライザは、機械的強度に優れ、製造コストも低廉に抑えられるという利点を有している。

【0005】

従来、スタビライザの材料としては、Ｓ４８Ｃ（ＪＩＳ規格）等の炭素鋼、引張強さ等の機械的強度や耐疲労性が良好なＳＵＰ９（ＪＩＳ規格）、ＳＵＰ９Ａ（ＪＩＳ規格）等のばね鋼が一般に採用されている。中実スタビライザは、このような材料の熱間圧延棒鋼或いは冷間引抜棒鋼に熱間曲げ加工又は冷間曲げ加工を施して製品形状に賦形し、曲げ加工が施された被加工材に熱処理を施すことによって製造することが多い。熱処理としては、焼入れ処理と焼戻し処理とが行われており、焼入れの方法は、油焼入れが主流である。そして、熱処理されたスタビライザの半製品は、通常、ショットピーニングによる表面加工処理や、塗装処理等の仕上処理を経て製品化されている。

【0006】

油焼入れと焼戻しとを経てスタビライザの製造を行う製造ラインの一例として、例えば、特許文献１には、バネ鋼線を加熱する加熱炉と、加熱炉で加熱されたバネ鋼線を曲げ加工してスタビライザバーを製造するスタビライザバー製造装置と、製造されたスタビライザバーを焼入れ油で焼入れする焼入れ槽と、焼入れしたスタビライザバーを洗浄する洗浄装置と、洗浄したスタビライザバーを焼戻しする焼戻し炉とを備えるスタビライザバー製造ラインが開示されている（段落００２１、段落００２２等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００９−０７２８０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、スタビライザに対する要求性能の中でも耐衝撃性や疲労耐久性は特に重要であり、より優れた機械的強度と靭性とを兼ね備えるスタビライザが求められている。そこで、従来のスタビライザの製造方法では、機械的強度や耐疲労性が良好なばね鋼鋼材を材料として使用し、焼入れを施した後に焼戻しを施すことで靭性を向上させて、良好な機械的強度と靭性との両立を図っている。また、従来行われている焼戻しは、置割れを防止する観点からも重要な工程として位置付けられている。

【0009】

しかしながら、スタビライザの製造にあたって焼戻しを行う場合には、特許文献１に開示されるように、製造ライン上に長大な焼戻し炉を設置し、焼入れ後に長時間にわたる熱処理を付加的に実施しなければならない。近年、戦略的に生産拠点を新設・移設する車両メーカの近くでスタビライザの製造を行うことの要求が高い。そこで、最近はコンパクトなスタビライザの製造ラインが強く求められている。従って、従来の長大な焼戻し炉を設置せねばならないことは、新たな製造ラインを作る上で、コスト的にも場所的にも大きな負担となっている。そのため、従来の長大な焼戻し炉をもつ製造ラインは、昨今の要求に反しており、改善が求められている。以上のように、従来のスタビライザの製造ラインは、製造設備規模、工数、運転経費等の観点で生産性が大きく減殺されコスト負担も大きく、製造工程のコンパクト化が妨げられているのが現状である。

【0010】

また、従来のスタビライザの製造方法では、特許文献１に開示されるように、焼入れの方法として油焼入れが採用されている。従来材料として使用されているばね鋼は焼入れ性が必ずしも十分ではなく、冷却速度が速すぎると歪や焼割れを生じてしまうことがあるためである。しかしながら、油焼入れにおいて使用される鉱油等の冷却剤は、発火の危険性があるため、保安上の観点から設備設計、取り扱い、保管等について制約を受ける。加えて、廃油の環境負荷も少なくないため、高い廃棄経費を要しており、スタビライザの生産効率を損なう一因ともなっている。

【0011】

そこで、本発明は、良好な機械的強度と靭性とを有するスタビライザを、コンパクトな生産ラインで生産性高く製造できるスタビライザの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記課題を解決するために、第１の本発明に係るスタビライザの製造方法は、質量％で、Ｃ：０．２０％を超え０．３９％以下、Ｍｎ：０．５０％以上１．７０％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００３％以下を含むマンガンボロン鋼からなる棒鋼材に曲げ加工を施して製品形状に成形する成形工程と、曲げ加工が施された前記棒鋼材に水焼入れ、水溶液焼入れ又は塩水焼入れを施す焼入れ工程とを含み、前記焼入れが施された前記棒鋼材に焼戻しを施すこと無く、焼入れしたままのマルテンサイト組織を有するスタビライザを製造することを特徴とする。

【0013】

第２の本発明に係るスタビライザの製造方法は、質量％で、Ｃ：０．２０％を超え０．３９％以下、Ｍｎ：０．５０％以上１．７０％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００３％以下を含むマンガンボロン鋼からなる棒鋼材に曲げ加工を施して製品形状に成形する成形工程と、曲げ加工が施された前記棒鋼材をオーステナイト化後、下部臨界冷却速度以上で焼入れを施す焼入れ工程とを含み、前記焼入れが施された前記棒鋼材に焼戻しを施すこと無く、焼入れしたままのマルテンサイト組織を有するスタビライザを製造することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、良好な機械的強度と靭性とを有するスタビライザを、コンパクトな生産ラインで生産性高く製造できるスタビライザの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係るスタビライザの製造方法によって製造されるスタビライザを例示する斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係るスタビライザの製造方法の工程を示す流れ図である。

【図3】比較例に係るスタビライザの製造方法の工程を示す流れ図である。

【図4】熱応力による残留応力の生成の機序を示す概念図である。（ａ）は、冷却に伴う変形の過程を示す図であり、（ｂ）は、塑性変形後の残留応力を示す図である。

【図5】変態応力による残留応力の生成の機序を示す概念図である。（ａ）は、マルテンサイト変態に伴う変形の過程を示す図であり、（ｂ）は、塑性変形後の残留応力を示す図である。

【図6】マンガンボロン鋼鋼材のロックウェル硬さと衝撃値との相関を示す図である。

【図7】マンガンボロン鋼鋼材の炭素量と衝撃値との相関を示す図である。

【図8】実施例に係るスタビライザのＳ−Ｎ線図である。

【図9】ショットピーニングを施すこと無く製造したスタビライザにおける表面残留応力の測定結果を示す図である。（ａ）は、実施例に係るスタビライザの結果を示す図であり、（ｂ）は、比較例に係るスタビライザの結果を示す図である。

【図10】ショットピーニングを施して製造したスタビライザにおける表面残留応力の測定結果を示す図である。（ａ）は、実施例に係るスタビライザの結果を示す図であり、（ｂ）は、比較例に係るスタビライザの結果を示す図である。

【図11】実施例に係るスタビライザにおける表面残留応力を解析した結果を示す図である。（ａ）は、表面残留応力と鋼材の炭素量との関係を示す図であり、（ｂ）は、表面残留応力と鋼材の径との関係を示す図である。

【図12】耐食性試験の結果を示す図である。

【図13】疲労き裂の進展性を解析した結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施形態に係るスタビライザの製造方法について説明する。なお、各図において共通する構成要素については、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【0017】

本実施形態に係るスタビライザの製造方法は、車体のロールを抑制する車両用スタビライザ（スタビライザバー又はアンチロールバー）であって、中実構造を有する中実スタビライザの製造方法に関する。この製造方法は、詳細には、穴開け等された所定形状の棒鋼材に曲げ加工を施して製品形状に成形する成形工程と、曲げ加工が施された棒鋼材に水と同等以上又は水に近い熱伝達率を有する媒体による焼入れを施す焼入れ工程とを含んでおり、焼入れされた棒鋼材に焼戻しを施さずスタビライザを製造する方法である。

【0018】

本実施形態に係るスタビライザの製造方法は、鋼材の熱処理方法として水と同等以上又は水に近い熱伝達率を有する媒体による焼入れが採用されている点と、焼き入れ後に焼戻しを施さない点とに工程上の大きな特徴を有している。また、良好な機械的強度と靭性とを兼ね備え、耐衝撃性や疲労耐久性に優れたスタビライザを製造するために、スタビライザの材料として、低炭素量のマンガンボロン鋼を採用している点にも特徴を有している。

【0019】

はじめに、本実施形態に係るスタビライザの製造方法によって製造されるスタビライザについて説明する。

【0020】

図１は、本発明の実施形態に係るスタビライザの製造方法によって製造されるスタビライザを例示する斜視図である。

【0021】

図１に示すように、本実施形態に係るスタビライザの製造方法によって製造されるスタビライザ１は、車幅方向に延びるトーション部１ａと、車両の前後方向に延びる左右一対のアーム部１ｂ，１ｂとを備えている。トーション部１ａとアーム部１ｂ，１ｂとを有するスタビライザ１の棒体は、車幅方向に対称的に位置する曲げ部１ｃ，１ｃにおいてそれぞれ屈曲され左右一対のアーム部１ｂ，１ｂに連なる略コ字状の形状を有している。

【0022】

各アーム部１ｂ，１ｂの先端には、鍛造等によって取り付け孔を有する平板状の連結部（目玉部）がそれぞれ形成されている。各連結部は、スタビライザリンク２，２を介して、車両に備えられる左右一対の懸架装置３，３にそれぞれ連結される。なお、これら各懸架装置３の車軸部３ａには、不図示の車輪が取り付けられる。また、トーション部１ａは、不図示のクロスメンバ等に固定されたブッシュ４に挿通されて、左右の懸架装置３，３の間に懸架される。そのため、左右の車輪の上下により左右の懸架装置３，３にストローク差が生じると、各懸架装置３，３から各アーム部１ｂ，１ｂに変位による荷重が伝達され、トーション部１ａがねじり変形し、該ねじり変形を復元する弾性力が生じる。スタビライザ１は、このねじり変形に抗する弾性力によって、車体のロール剛性を高めて車両の走行を安定化させる。

【0023】

トーション部１ａとアーム部１ｂ，１ｂとを有するスタビライザ１の棒体は、中実構造を有する棒鋼を原材として製造される。本実施形態に係るスタビライザの製造方法では、この棒鋼の材料として、特に、低炭素量のマンガンボロン鋼（Ｍｎ−Ｂ鋼）を使用している。具体的には、炭素（Ｃ）：０．１５質量％以上０．３９質量％以下、マンガン（Ｍｎ）、ホウ素（ボロン；Ｂ）及び鉄（Ｆｅ）を少なくとも含む低炭素量のマンガンボロン鋼鋼材を被加工材とし、熱間圧延加工或いは冷間引抜加工を行うことによって製造される棒鋼材をスタビライザ１の原材として用いている。後に詳述するように、炭素量は、製造されるスタビライザ１の硬度、疲労強度、靭性等の観点から設定される。Ｍｎ、Ｂは、焼き入れ性（強度）を確保する観点から選択されたものである。

【0024】

低炭素量のマンガンボロン鋼からなる棒鋼材は、詳細には、質量％で、Ｃ：０．１５％以上０．３９％以下、Ｓｉ：０．０５％以上０．４０％以下、Ｍｎ：０．５０％以上１．７０％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００３％以下を必須元素として含有し、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０４０％以下であり、任意添加元素として、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎ、Ｃａ及びＰｂからなる群より選択される少なくとも一種以上の元素をそれぞれ１．２０％以下の範囲で含有し得ると共に、残部が、Ｆｅと不可避的不純物とからなる化学組成を有することが好ましい。具体的には、Standard American Engineering 規格の１５Ｂ２３相当鋼又は１５Ｂ２６相当鋼が好ましい。

【0025】

一般に、マンガンボロン鋼は、焼入れ性に優れ、機械的強度の確保にも適した材料であるとされている。本実施形態に係るスタビライザの製造方法では、このようなマンガンボロン鋼の中でも低炭素量の鋼を採用する。これにより、引張強さ、硬さ、破壊衝撃値、靭性等が高い水準にあるスタビライザを実現する。加えて、スタビライザ１の圧縮残留応力の残存や靭性により、焼割れの防止または抑制、置割れの防止、マルテンサイト組織の単相の形成により局部電池化を抑えて耐食性の向上等をも図っている。

【0026】

低炭素量のマンガンボロン鋼の棒鋼材は、必須元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｂ）と、不可避的不純物として位置づけられるＰ、Ｓと、残部を組成するＦｅ及びその他の不可避的不純物とからなる化学組成としてよいし、或いは、これらの元素に加えて任意添加元素を含有する化学組成としてもよい。任意添加元素である、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎ、Ｃａ及びＰｂは、これらのうち一種を含有させてよいし、複数種を含有させてもよい。任意添加元素の含有量は、添加される各元素あたり１．２０質量％以下の範囲である。

【0027】

スタビライザ１の原材となる棒鋼材を任意添加元素を含有しない化学組成とすると、良好な焼入れ性を有する棒鋼材を低廉な材料費で得ることができるため、強度と靭性とが両立するスタビライザ１を生産性良く製造することができる。一方、任意添加元素を含有する化学組成とすると、元素種類に応じて棒鋼材の諸特性を改質することが可能になる。任意添加元素を含有する化学組成では、必須元素と、任意添加元素と、不可避的不純物として位置づけられるＰ及びＳとに対する残部が、Ｆｅとその他の不可避的不純物とで占められることになる。以下、スタビライザ１の原材となる棒鋼材の各成分元素について説明する。

【0028】

炭素（Ｃ）は、機械的強度や硬さの向上等に寄与する成分である。Ｃを０．１５質量％以上とすることで、良好な機械的強度や硬さを確保することができ、従来のばね鋼よりも優れた焼入れ硬さとすることが可能になる。一方で、Ｃを０．３９質量％以下とすることによって、焼入れ後に機械的強度と共に所定の靭性を確保することが可能になる。また、変態応力等に起因する焼割れや残留オーステイナイトに起因する置割れを阻止し、炭化物の析出による耐食性の低下を抑制することができる。Ｃの含有量は、より好ましくは０．１８質量％以上０．３５質量％以下、さらに好ましくは０．２０質量％以上０．２６質量％以下である。これにより、上述のスタビライザ１の特性をより高めることが可能となる。

【0029】

ケイ素（Ｓｉ）は、機械的強度や硬さの向上等に寄与する成分である。また、鋼材の製鋼時に脱酸の目的で添加される成分でもある。Ｓｉを０．０５質量％以上とすることで、良好な機械的強度や硬さや耐食性や耐へたり性を確保することができる。一方で、Ｓｉを０．４０質量％以下とすることで、靭性や加工性の低下を抑えることができる。Ｓｉの含有量は、好ましくは０．１５質量％以上０．３０質量％以下である。

【0030】

マンガン（Ｍｎ）は、焼入れ性や機械的強度の向上等に寄与する成分である。また、鋼材の製鋼時に脱酸の目的で添加される成分でもある。Ｍｎを０．５０質量％以上とすることで、良好な機械的強度と共に焼入れ性を確保することができる。一方で、Ｍｎを１．７０質量％以下とすることで、ミクロ偏析による靭性や耐食性の低下や、加工性の低下を抑制することができる。Ｍｎの含有量は、より好ましくは０．６０質量％以上１．５０質量％以下、さらに好ましくは０．８０質量％以上１．５０質量％以下である。

【0031】

ホウ素（Ｂ；Ｂｏｒｏｎ）は、焼入れ性や機械的強度の向上等に寄与する成分である。Ｂを０．０００５質量％以上０．００３質量％以下とすることで、良好な焼入れ性を確保することができる。また、粒界強化によって靭性や耐食性を向上させることができる。その一方で、Ｂを０．００３質量％を超える含有量としても、焼入れ性の向上の効果は飽和し、機械的性質は悪化してしまうため、含有量の上限を制限する。

【0032】

リン（Ｐ）は、鋼材の製鋼時から残留する不可避的不純物である。Ｐを０．０４０質量％以下とすることで、偏析による靭性や耐食性の低下を抑えることができる。Ｐの含有量は、より好ましくは０．０３０質量％以下である。

【0033】

硫黄（Ｓ）は、鋼材の製鋼時から残留する不可避的不純物である。Ｓを０．０４０質量％以下とすることで、偏析やＭｎＳ系介在物の析出による靭性や耐食性の低下を抑えることができる。Ｓの含有量は、より好ましくは０．０３０質量％以下である。

【0034】

ニッケル（Ｎｉ）は、耐食性や焼入れ性の向上等に寄与する成分である。Ｎｉを添加することで、良好な耐食性や焼入れ性を確保することができ、腐食劣化や焼割れの低減を図ることが可能である。その一方で、Ｎｉを過剰に含有させても、焼入れ性の向上の効果は飽和し、材料コストも増大してしまうため、０．３０質量％以下とすることが好ましく、或いは、意図的に添加しない組成とすることもできる。

【0035】

クロム（Ｃｒ）は、強度や耐食性や焼入れ性の向上等に寄与する成分である。Ｃｒを添加することで、強度や耐食性や焼入れ性を向上させることができる。その一方で、Ｃｒを過剰に含有させると、炭化物の偏析による靭性や耐食性の低下が生じたり、加工性が低下したり、材料コストも増大してしまうため、１．２０質量％以下とすることが好ましく、０．６０質量％以下としてもよく、或いは、意図的に添加しない組成とすることもできる。

【0036】

銅（Ｃｕ）は、焼入れ性や耐食性の向上等に寄与する成分である。Ｃｕを添加することで、焼入れ性や耐食性を向上させることができる。但し、Ｃｕを過剰に含有させると、熱間での表面脆化が生じる場合があるため、０．３０質量％以下とすることが好ましく、或いは、意図的に添加しない組成とすることもできる。

【0037】

モリブデン（Ｍｏ）は、焼入れ性や靭性や耐食性の向上等に寄与する成分である。Ｍｏを添加することで、焼入れ性や靭性や耐食性を向上させることができる。但し、Ｍｏを過剰に含有させると、材料コストが増大するため、０．０８質量％以下とすることが好ましく、０．０２質量％以下とすることがより好ましく、或いは、意図的に添加しない組成とすることもできる。

【0038】

バナジウム（Ｖ）は、靭性や硬さの向上等に寄与するすると共に、窒素（Ｎ）と結合してＮによるホウ素（Ｂ）の固定を防止する成分である。Ｖを添加することで、靭性や硬さやを向上させたり、ホウ素（Ｂ）による効果を有効に発現させたりすることができる。その一方で、Ｖを過剰に含有させると、炭窒化物の析出による靭性や耐食性の低下が生じ、材料コストも増大してしまうため、０．３０質量％以下とすることが好ましく、或いは、意図的に添加しない組成とすることもできる。

【0039】

チタン（Ｔｉ）は、強度や耐食性の向上等に寄与すると共に、窒素（Ｎ）と結合してＮによるホウ素（Ｂ）の固定を防止する成分である。Ｔｉを添加することで、強度や耐食性を向上させたり、ホウ素（Ｂ）による効果を有効に発現させたりすることができる。その一方で、Ｔｉを過剰に含有させると、炭窒化物の析出による靭性や耐食性の低下が生じる場合があるため、０．０５質量％以下とすることが好ましく、或いは、意図的に添加しない組成とすることもできる。

【0040】

ニオブ（Ｎｂ）は、強度や靭性の向上等に寄与すると共に、窒素（Ｎ）と結合してＮによるホウ素（Ｂ）の固定を防止する成分である。Ｎｂ添加することで、結晶粒の微小化により強度や靭性を向上させたり、ホウ素（Ｂ）による効果を有効に発現させたりすることができる。その一方で、Ｎｂを過剰に含有させると、炭窒化物の析出による靭性や耐食性の低下が生じる場合があるため、０．０６質量％以下とすることが好ましく、或いは、意図的に添加しない組成とすることもできる。

【0041】

アルミニウム（Ａｌ）は、靭性の向上等に寄与すると共に、窒素（Ｎ）と結合してＮによるホウ素（Ｂ）の固定を防止する成分である。また、鋼材の製鋼時に脱酸の目的で添加される成分でもある。Ａｌを添加することで、結晶粒の微小化により強度や靭性を向上させたり、ホウ素（Ｂ）による効果を有効に発現させたりすることができる。その一方で、Ａｌを過剰に含有させると、窒化物や酸化物の析出による靭性や耐食性の低下が生じる場合があるため、０．３０質量％以下とすることが好ましく、或いは、意図的に添加しない組成とすることもできる。このＡｌとは、Ｓｏｌｕｂｌｅ Ａｌを意味する。

【0042】

窒素（Ｎ）は、鋼材の製鋼時から残留する不可避的不純物であるが、強度の向上等に寄与する成分である。Ｎを所定含有量の範囲で含有させることで、窒化物の析出による靭性や耐食性の低下を避けつつ、強度を向上させることができる。Ｎの含有量は、０．０２質量％以下とすることが好ましい。

【0043】

カルシウム（Ｃａ）は、被削性の向上等に寄与する成分である。Ｃａを添加することで、鋼材の被削性をより向上させることができる。Ａｌの含有量は、０．４０質量％以下とすることが好ましく、或いは、意図的に添加しない組成とすることもできる。

【0044】

鉛（Ｐｂ）は、被削性の向上等に寄与する成分である。Ｐｂを添加することで、鋼材の被削性をより向上させることができる。Ｐｂの含有量は、０．４０質量％以下とすることが好ましく、或いは、意図的に添加しない組成とすることもできる。

【0045】

低炭素量のマンガンボロン鋼の棒鋼材としては、熱間圧延鋼材を適用することができる。この熱間圧延鋼材は、必要に応じて、熱間圧延後に冷間圧延や球状化焼鈍等の焼鈍処理が施されていてもよい。また、熱間圧延鋼材に代えて、冷間圧延鋼材を適用することも妨げられない。熱間圧延を行う場合には、スラブの加熱温度は、１１５０℃以上１３５０℃以下程度が好ましく、仕上温度は、８００℃以上１０００℃以下とすることが好ましい。仕上温度を８００℃以上とすることによって、成分元素を適切に固溶させることができ、固溶ホウ素による焼入れ性の向上の効果を有効に得ることができるようになる。また、仕上温度を１０００℃以下とすることによって、オーステナイト結晶粒の粗大化を防止することができ、残留オーステイナイトによる硬さの低下や置割れを阻止することができる。巻取温度は、例えば、４００℃以上６５０℃以下等とすることができる。

【0046】

次に、本実施形態に係るスタビライザの製造方法の一例について各製造工程に沿って説明する。

【0047】

図２は、本発明の実施形態に係るスタビライザの製造方法の製造工程を示す流れ図である。

【0048】

図２に示すスタビライザの製造方法は、加工工程Ｓ１０と、加熱工程Ｓ２０と、成形工程Ｓ３０と、焼入れ工程Ｓ４０と、表面加工工程Ｓ５０と、前処理工程Ｓ６０と、予加熱工程Ｓ７０と、塗装工程Ｓ８０と、後加熱工程Ｓ９０とを順次含むものとすることができる。なお、この製造方法において、表面加工工程Ｓ５０及び予加熱工程Ｓ７０は、必須の工程ではなく、後記するように実施を省略することも可能である。

【0049】

加工工程Ｓ１０は、スタビライザの材料である棒鋼材の両端部に加工を施して、スタビライザリンク２（図１参照）に連結される連結部を形成する工程である。スタビライザの材料としては、前記の低炭素量のマンガンボロン鋼の棒鋼材が使用される。棒鋼材の長さ及び径は、所望の製品形状に応じて適宜の寸法とすることが可能である。但し、径については、１０ｍｍ以上３２ｍｍ以下の範囲にすることが好ましい。また、連結部の形態や形成方法は、特に制限されるものではなく、例えば、棒鋼材の末端を扁平状に鍛造してプレス加工等で孔開け加工を施すことによって連結部を形成することが可能である。

【0050】

加熱工程Ｓ２０は、熱間曲げ加工を施すために棒鋼材を加熱処理する工程である。加熱方法としては、加熱炉による加熱、通電加熱、高周波誘導加熱等の適宜の方法を用いることができるが、高周波誘導加熱によることが好ましい。本実施形態に係るスタビライザ１の製造方法では、良好な焼入れ性を有するマンガンボロン鋼鋼材が材料として使用されることで、高周波誘導加熱を利用した急速加熱を適用することが可能となっている。そのため、急速加熱によって脱炭や脱ホウ素を抑制しつつ棒鋼材を加熱処理することができるようになっている。

【0051】

成形工程Ｓ３０は、加熱処理された棒鋼材に熱間（温間）曲げ加工を施して製品形状に成形する工程である。すなわち、棒鋼材に曲げ加工を施すことによって、棒鋼材にトーション部１ａ及びアーム部１ｂを形成し、棒鋼材の形状を所望のスタビライザの形状に賦形する。なお、曲げ加工は、所望の製品形状に応じて、複数の曲げ部１ｃが形成されるように複数箇所に施すことが可能であり、多段曲げによってトーション部１ａ及びアーム部１ｂを形成することもできる。

【0052】

焼入れ工程Ｓ４０は、曲げ加工が施された棒鋼材をオーステナイト化後、下部臨界冷却速度以上で焼入れを施す工程である。詳細には、曲げ加工が施された棒鋼材に水と同等以上又は水に近い熱伝達率を有する媒体による焼入れを施す。媒体の熱伝達率は、棒鋼材に対する静止した水ないし流れを有する水の熱伝達率値に対して±１０％以内の範囲であることが好ましい。焼入れ温度、加熱速度及び焼入れ保持時間は、適宜の範囲で行うことが可能である。例えば、焼入れ温度は、８５０℃以上１１００℃以下等とすることができる。但し、焼入れ温度は、オーステナイト結晶粒が過度に粗大化したり、焼割れが発生したりするのを避ける観点から、オーステナイト化温度（ＡＣ３）＋１００℃以下とすることが好ましい。このような加熱を行った後、冷却剤を用いて棒鋼材の冷却を行い、棒鋼材の金属組織をマルテンサイト化させる。

【0053】

焼入れ処理としては、具体的には、水焼入れ、水溶液焼入れ又は塩水焼入れを施すことが好ましい。水焼入れは、冷却剤として、水を用いる焼入れ処理である。水温は、０℃以上１００℃以下程度、好ましくは５℃以上４０℃以下の温度範囲とすることができる。水溶液焼入れ（ポリマー焼入れ）は、冷却剤として、高分子を添加した水溶液を用いる焼入れ処理である。高分子としては、例えば、ポリアルキレングリコール、ポリビニルピロリドン等の各種の高分子を用いることができる。高分子濃度は、前記の所定熱伝達率を示す限り特に制限されるものではなく、高分子の種類や処理に供する棒鋼材の焼入れ目標等に応じて調節することができる。塩水焼入れは、冷却剤として、塩化ナトリウム等の塩類を添加した水溶液を用いる焼入れ処理である。塩濃度は、前記の所定熱伝達率を示す限り特に制限されるものではなく、処理に供する棒鋼材の焼入れの程度に応じて調節することができる。これらの焼入れ処理において、冷却剤は、攪拌してよいし、攪拌しなくてもよい。また、これらの焼入れ処理を、拘束焼入れ、噴霧焼入れ、噴射焼入れ等の形態で行ってもよい。本実施形態に係るスタビライザの製造方法では、このようにして焼入れが施された棒鋼材（以下、スタビライザの半製品ということがある。）を、焼戻しを施すこと無く、表面加工工程Ｓ５０又は前処理工程Ｓ６０に供するものとする。

【0054】

表面加工工程Ｓ５０は、焼入れが施された棒鋼材にショットピーニングを施す工程である。ショットピーニングは、温間及び冷間のいずれで行ってもよく、粒子径や投射速度等の条件を変えて複数回繰り返し行ってもよい。ショットピーニングを施すことによって、棒鋼材の表面に圧縮残留応力が付加され、疲労強度や耐摩耗性の向上と共に、置割れや応力腐食割れ等の防止が図られる。なお、焼入れが施された棒鋼材は、後記する理由により、ショットピーニングを施さないものとすることもできる。すなわち、図２に示すように、焼入れ工程Ｓ４０の後に、表面加工工程Ｓ５０を行うこと無く、前処理工程Ｓ６０を実施することも可能である。

【0055】

前処理工程Ｓ６０は、棒鋼材に塗装処理を行うために表面洗浄や表面処理を行う工程である。具体的には、棒鋼材の表面に、油脂分や異物等を除去する除去処理や下地処理等の各種の前処理を施す工程である。下地処理としては、例えば、リン酸亜鉛、リン酸鉄等の被膜を形成することができる。除去処理や下地処理等の各処理後には、棒鋼材を水洗し、水洗後に後段の各種処理に順次供する。水洗された棒鋼材の水切りの方法としては、例えば、水切りローラー等を使用した吸水乾燥や、ブロー乾燥や、加熱乾燥や、これらの組み合わせ等による適宜の方法を利用することが可能である。このようにして前処理された棒鋼材は、図２に示すように、予加熱工程Ｓ７０又は塗装工程Ｓ８０に供することができる。

【0056】

予加熱工程Ｓ７０は、棒鋼材に予加熱を施す工程である。塗装される棒鋼材にあらかじめ予加熱を施すことによって、後加熱による塗料の焼付時間を短縮させることができ、塗装処理効率を向上させることができる。また、塗料の温度上昇が表面側に偏らないようにすることが可能であるため、塗膜の密着性を向上させることができる。加熱方法としては、加熱炉による加熱、通電加熱、高周波誘導加熱等の適宜の方法を用いることができるが、加熱速度が速く設備が簡易な点で、通電加熱によることが好ましい。予加熱温度は、例えば、塗料の塗着が可能な１８０℃以上２００℃以下の範囲とすることが好ましい。このような温度の予加熱であれば、低温焼鈍による効果を得ることが可能であるし、また、低温焼鈍後に塗料の塗着温度に再冷却する処理も不要にすることができる。なお、前処理工程Ｓ６０において加熱乾燥による水切りを実施する場合には、加熱乾燥後の余熱を塗料の塗着に利用することもできる。そのため、水切りにおける加熱乾燥温度が十分に高い場合には、前処理工程Ｓ６０の後に、予加熱工程Ｓ７０を行うこと無く、塗装工程Ｓ８０を実施することも可能である。

【0057】

塗装工程Ｓ８０は、棒鋼材に塗料を塗装する工程である。塗料としては、粉体塗料が好ましく用いられ、例えば、エポキシ樹脂製の粉体塗料を好適に用いることができる。塗装方法としては、例えば、棒鋼材の表面に厚さ５０μｍ以上程度の塗膜が形成されるように塗料の噴射を行う方法や、塗料への浸漬を行う方法を用いることができる。

【0058】

後加熱工程Ｓ９０は、塗装された塗料を加熱して焼き付ける工程である。加熱方法としては、加熱炉による加熱が好ましい。後加熱温度は、例えば、１８０℃以上２００℃以下の範囲とすることが好ましい。具体的には、例えば、１８０℃で５分間の後加熱、ないしは２００℃で５分間の後加熱を塗料が塗装された棒鋼材に施すことが許容される。このような加熱条件であれば、スタビライザの半製品について加熱による強度や硬さの低下が生じるのを避けることができるためである。なお、これら予加熱工程Ｓ７０、塗装工程Ｓ８０及び後加熱工程Ｓ９０に代えて、塗装処理として、電着塗装、溶剤塗装等を実施してもよい。

【0059】

以上説明した工程を経て、スタビライザ１を製造することができる。製造されるスタビライザ１は、低炭素量のマンガンボロン鋼鋼材を材料とし、水と同等以上又は水に近い熱伝達率を有する媒体による焼入れを行うため、圧縮残留応力が残存し、良好な機械的強度と靭性とが兼ね備えられている。この圧縮残留応力や靭性により、置割れが発生せず、低炭素量のマルテンサイト組織の形成により耐食性も向上したスタビライザ１となっている。加えて、本実施形態に係るスタビライザの製造方法は、低炭素量のマンガンボロン鋼鋼材が採用されることによって、従来の製造方法と比較して以下に説明する利点を有している。

【0060】

図３は、比較例に係るスタビライザの製造方法の工程を示す流れ図である。

【0061】

図３に示すように、従来のスタビライザの製造方法（比較例に係るスタビライザの製造方法）では、加工工程Ｓ１０と、加熱工程Ｓ２０と、成形工程Ｓ３０とを経た後、曲げ加工が施された棒鋼材に油焼入れを施す焼入れ工程Ｓ１４０が実施されている。比較例に係るスタビライザの製造方法では、鉱油等を冷却剤として使用する油焼入れを採用することによって、焼入れ温度に加熱された鋼材の冷却速度を緩速化し、歪や焼割れの発生を低減させている。そして、油焼入れ後には、焼戻しが実施されて、機械的強度と靭性との調整が行われている。比較例に係るスタビライザの製造方法においてこのような工程が採用されているのは、従来スタビライザの材料として使用されているばね鋼鋼材は、焼入れ後の靭性や焼入れ性が、スタビライザ製品の要求性能に対して必ずしも十分に備わっていないためである。

【0062】

これに対して、本実施形態に係るスタビライザの製造方法では、高強度を維持しつつ良好な靭性をも示すことができる低炭素量のマンガンボロン鋼鋼材が採用されている。そのため、焼入れの後に焼戻しを施すこと無く、良好な機械的強度と靭性とを兼ね備えるスタビライザ１を製造することができる。そのため、スタビライザの製造ライン上には、長大な焼戻し炉を設置する必要が無く、スタビライザの製造に関わる設備規模を縮小させたり、焼戻し処理に関わる工数や焼戻し加熱に伴う加熱経費等の操業経費を低減させたりすることが可能になっている。

【0063】

また、本実施形態に係るスタビライザの製造方法では、良好な焼入れ性を有する低炭素量のマンガンボロン鋼鋼材が採用されているため、焼入れの不良に起因する歪みや焼割れが生じ難くなっている。そのため、従来実施されている油焼入れと比較して冷却速度が速い焼入れ条件を採用したとしても、焼割れや熱変形によって被加工材（棒鋼材）が損なわれることが少なく、従来行われている油焼入れと比較して冷却速度が速い焼入れを製造工程上において採用することが許容されるようになっている。そして、冷却速度が速い焼入れ方法が採用されることで、残留オーステナイトの生成が抑制され、置割れが阻止されている。また、油焼入れに代えて水焼入れ、水溶液焼入れ又は塩水焼入れが採用されることで、鉱油等の油性冷却剤の管理保安や廃棄経費が不要となってスタビライザ１の効率的な生産が可能になっている。さらには、次のとおり、スタビライザ１の表層（少なくとも表面から０．８ｍｍの深さまで）に圧縮残留応力（例えば、１５０ＭＰａ以上）を付与する効果を得ることができる。

【0064】

図４は、熱応力による残留応力の生成の機序を示す概念図である。（ａ）は、冷却に伴う変形の過程を示す図であり、（ｂ）は、塑性変形後の残留応力を示す図である。また、図５は、変態応力による残留応力の生成の機序を示す概念図である。（ａ）は、マルテンサイト変態に伴う変形の過程を示す図であり、（ｂ）は、塑性変形後の残留応力を示す図である。

【0065】

図４及び図５においては、鋼材の表面近傍の組織体積変化が模式的に示されている。符号１１０は、鋼材の表面側に存在する表面組織、符号１２０は、内部側に存在する内部組織である。

【0066】

焼入れにおいて生成する熱応力は、冷却された鋼材の熱収縮が、鋼材の深さ方向の冷却速度差により深さ方向の分布を示す。通常、焼入れでは、鋼材の内部側までが変態温度以上に加熱され、図４（ａ）の上段に示すように、表面組織１１０及び内部組織１２０において応力や歪が実質的には認められない状態となっている。この状態から鋼材が焼入れされると、鋼材の冷却は時間経過とともに表面組織１１０側から内部組織１２０へ進行し、表面側と内部側との間に冷却速度差が生じる。そのため、表面組織１１０側は、熱伝導が遅れる内部組織１２０側よりも大きく熱収縮し、熱伝導が遅れる内部組織１２０側は、表面組織１１０側の収縮変形に引きずられて塑性変形して収縮する（図４（ａ）の中段参照）。

【0067】

ところが、さらに冷却が進行すると、図４（ａ）の下段に示すように、表面組織１１０側においては、金属組織の凝固が納まり寸法変化が無くなるのに対して、熱伝導が遅れる内部組織１２０側においては、依然として冷却され熱収縮が進行する。そして、熱収縮を続ける内部組織１２０は、表面組織１１０を収縮方向に拘束しながら塑性変形の収縮を終える。その結果、図４（ｂ）に示すように、残留応力は、表面組織１１０側が内部組織１２０よる収縮力を受けて圧縮残留応力が優位になる深さ方向の分布を示す。一方、内部組織１２０は、表面組織１１０から伸長力を受けることから、引張残留応力が優位になる深さ方向の分布を示すことになる。

【0068】

これに対し、焼入れにおいて生成する変態応力は、冷却された鋼材のマルテンサイト変態による膨張が、鋼材の深さ方向の冷却速度差によって拘束され膨張し、熱応力とは逆向きの分布を示す。図５（ａ）の上段に示す表面組織１１０及び内部組織１２０において応力や歪が実質的には認められない状態から鋼材が焼入れされると、鋼材の冷却は表面組織１１０側から進行し、表面側と内部側との間に冷却速度差が生じる。そのため、表面組織１１０側は、熱伝導が遅れる内部組織１２０側よりも先にマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ）を下回り、マルテンサイト変態に伴って大きく膨張するのに対し、熱伝導が遅れる内部組織１２０側は、表面組織１１０側に引きずられて塑性変形する（図５（ａ）の中段参照）。

【0069】

さらに冷却が進行すると、図５（ａ）の下段に示すように、表面組織１１０側は、熱伝導が遅れる内部組織１２０側よりも先にマルテンサイト変態終了温度（Ｍｆ）を下回り、金属組織の体積変化が治まる。これに対して、熱伝導が遅れる内部組織１２０側は、マルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ）以上マルテンサイト変態終了温度（Ｍｆ）以下の温度域で依然としてマルテンサイト変態に伴う膨張を生じる。そして、膨張を続ける内部組織１２０は、表面組織１１０を引張方向に拘束しながら塑性変形を終える。その結果、図５（ｂ）に示すように、生成する残留応力は、表面組織１１０が内部組織１２０の膨張に引張られて、表面組織１１０側ほど引張残留応力が優位になる。一方、内部組織１２０は表面組織１１０から圧縮する力を受けて内部組織１２０側ほど圧縮残留応力が優位になる。以上より、熱応力とは逆向きの分布を示すことになる。

【0070】

焼入れされる鋼材においては、実際には、このような熱応力に起因する残留応力と変態応力に起因する残留応力との兼ね合いにしたがって、表面残留応力の深さ方向の分布が顕れる。よって、スタビライザ１の表面に、疲労強度や耐摩耗性の向上に有効な圧縮残留応力を付与する上では、熱応力が変態応力よりも優位に発生する熱処理を施すことが有効である。

【0071】

この点について、本実施形態に係るスタビライザの製造方法では、高強度・高靭性な低炭素マルテンサイト組織に着目し、従来使用されているばね鋼鋼材と比較して炭素量が少ないマンガンボロン鋼鋼材を使用する。加えて、水と同等以上又は水に近い熱伝達率を有する媒体による、従来の油焼入れと比較して冷却速度が速い焼入れを採用する。これによって、マルテンサイト変態に伴う体積変化を抑制して変態応力の発生を低減させ、急冷により大きな熱応力を発生させる。その結果、熱応力に起因する残留応力は変態応力に起因する残留応力よりも優位になり、焼入れが施された棒鋼材の表面に、スタビライザ１に好適な圧縮残留応力が付与される。これは、水の熱伝達率が、油の熱伝達率より大きいため、鋼材から熱を早く奪えることに起因するものと考えられる。また、冷却速度が速い焼き入れを採用した焼入れ工程Ｓ４０では、棒鋼材に焼入れしたままで、深く大きい圧縮残留応力を付与することが可能である（図９（ａ）参照）。そのため、水焼入れが施された棒鋼材にショットピーニング（表面加工工程Ｓ５０）を施すこと無く、圧縮残留応力が表層に付与されたスタビライザ１の製作が可能である。つまり、本実施形態（本発明）では、焼き戻し工程、ショットピーニング工程を行うことなく、スタビライザ１の製品化が可能である。

【0072】

また、従来（比較例）のスタビライザの製造方法では、図３に示すように、表面加工工程Ｓ５０の後工程として、前処理工程Ｓ６０、常温の棒鋼材に粉体塗料を塗装する塗装工程Ｓ８０、塗装された粉体塗料を焼き付ける加熱工程Ｓ１９０が実施されている。これに対して、本実施形態に係るスタビライザの製造方法では、焼入れ工程Ｓ４０において、ショットピーニングよりも深い圧縮残留応力が付与されているため（図９（ａ）、図１０（ａ）参照）、予加熱工程Ｓ７０や後加熱工程Ｓ９０における加熱処理によって、残留応力が過度に緩和されることが少なく、予加熱工程Ｓ７０や後加熱工程Ｓ９０における加熱条件の許容条件範囲が拡大される点においても有利である。

【0073】

以上の本実施形態に係るスタビライザの製造方法によって製造されるスタビライザ１は、実質的に略単相のマルテンサイト組織の金属組織にすることができる。より具体的には、スタビライザ１の半製品について、横断面の中心部分の９０％以上がマルテンサイト組織を有するものとすることが可能である。通常、従来のばね鋼鋼材を使用し、油焼入れ及び焼戻しを施して得られる金属組織は、フェライトとセメンタイトとの二相組織となり、二相間に局部電池が形成され易い状態となってしまう。これに対し、本実施形態に係るスタビライザの製造方法では、低炭素量のマンガンボロン鋼を材料として使用しているため、単相のマルテンサイト組織を形成することができ、電離しづらく、炭化物の析出を少なくすることができる。そのため、金属組織中に局部電池が形成され難く、従来のばね鋼鋼材を使用したスタビライザと比較して耐食性に優れたスタビライザ１を製造することができるようになっている。

【0074】

本実施形態に係るスタビライザの製造方法によって製造されるスタビライザ１は、旧オーステナイト結晶粒界の結晶粒度について粒度番号Ｇが８を超えるようにすることが好ましく、９以上にすることがより好ましい。旧オーステナイト結晶粒界の結晶粒度をこのように微細化しておくことで、靭性を損なわず機械的強度をより向上させることができる。結晶粒度の微細化は、例えば、焼入れ温度を低下させたり、Ｍｎや、任意添加元素の含有量を高めたりすることによって実現することが可能である。なお、旧オーステナイト結晶粒界の結晶粒度は、ＪＩＳ Ｇ ０５５１の規定に準じて測定することができる。粒度番号Ｇは、焼き入れままの金属組織の顕微鏡観察像に基いて判定することができ、望ましくは５〜１０視野の粒度番号の平均値として求められる。

【0075】

また、本実施形態に係るスタビライザの製造方法によって製造されるスタビライザ１は、ロックウェル硬さ（ＨＲＣ）が、４４．５を超え５５．５以下の範囲となるようにすることが好ましい。このような硬さは、炭素量が０．１５％以上０．３９質量％以下の範囲であれば、必要な靭性を有して実現させることが可能である。製造されるスタビライザ１は、このような硬さにおいても、従来のばね鋼鋼材を材料とし同等の硬さに調質したスタビライザと比較して、良好な靭性（例えば、ＨＲＣ４４．５において室温のシャルピー衝撃値が３０Ｊ／ｃｍ^２以上）を兼ね備えるものとすることができる。

【実施例】

【0076】

以下、本発明の実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。

【0077】

はじめに、次の表１に示す化学成分組成を有する鋼材（供試材１〜供試材９）について、硬さ及び炭素量と衝撃値との相関を評価した。なお、供試材１〜供試材８は、マンガンボロン鋼鋼材であり、供試材９は、従来のばね鋼鋼材（ＳＵＰ９Ａ（「ＳＵＰ９Ｎ」））である。

【0078】

【表1】

【0079】

衝撃試験では、各供試材から採取したＪＩＳ３号片（Ｕノッチ２ｍｍ深さ）を使用し、衝撃値ｕＥ２０（Ｊ／ｃｍ^２）を求めた。なお、供試材は、表１に示す各組成の鋼を溶製して鋼塊とし、角ビレットに溶接して熱間圧延材を得た後、この熱間圧延材から採取した棒鋼材について、水焼入れを施したものを試験片の採取に用いた。

【0080】

図６は、マンガンボロン鋼鋼材のロックウェル硬さと衝撃値との相関を示す図である。また、図７は、マンガンボロン鋼鋼材の炭素量と衝撃値との相関を示す図である。

【0081】

図６に示すように、従来のばね鋼鋼材である供試材９では、スタビライザにおける実用上の硬さ上限（ＨＲＣ４４．５）で、衝撃値が約３０Ｊ／ｃｍ^２に留まっている（図中に破線で示す）。これに対して、マンガンボロン鋼鋼材である供試材１〜供試材８では、ＨＲＣ４４．５以上５６以下の範囲において、供試材９のスタビライザにおける実用上の硬さ上限（ＨＲＣ４４．５）で、衝撃値が約３０Ｊ／ｃｍ^２を上回っており、機械的強度と靭性とを両立し得ることが分かる。また、図７に示すように、マンガンボロン鋼鋼材における衝撃値は、各供試材の炭素量（質量％）に対して負の相関を示しており、靭性が主として炭素量に依存していることが分かる。そして、マンガンボロン鋼鋼材である供試材１〜供試材８の衝撃値は、供試材９において認められた衝撃値（３０Ｊ／ｃｍ^２）の値を、炭素量が０．３９質量％以下の範囲で上回っている（図中に破線で示す）。よって、スタビライザの材料としては、炭素量が０．３９質量％以下のマンガンボロン鋼が好適であると認められる。

【0082】

次に、実施例１−１〜実施例１−３に係るスタビライザを製造し、耐久性について評価を行った。また、対照として、比較例１に係るスタビライザを製造し、併せて評価を行った。

【0083】

［実施例１−１］
実施例１−１に係るスタビライザは、表１に示す供試材１を材料とし、冷間曲げ加工を施す成形工程Ｓ３０と、水焼入れを施す焼入れ工程Ｓ４０とを経て、焼戻しを施すこと無く製造した。なお、スタビライザの径は２３ｍｍとした。

【0084】

［実施例１−２］
実施例１−２に係るスタビライザは、材料を表１に示す供試材４に代えた点を除いて、実施例１−１と同様にして製造した。

【0085】

［実施例１−３］
実施例１−３に係るスタビライザは、成形工程Ｓ３０を熱間曲げ加工に代えた点を除いて、実施例１−１と同様にして製造した。

【0086】

［比較例１］
比較例１に係るスタビライザは、表１に示す供試材９を材料とし、油焼入れ後に焼戻しを施して製造した。なお、スタビライザの径は２３ｍｍとした。

【0087】

そして、製造した各スタビライザについて耐久試験を行った。耐久試験では、スタビライザの両端を固定し、所定繰返し応力を負荷して、両振りの疲労限度を求めた。

【0088】

図８は、実施例に係るスタビライザのＳ−Ｎ線図である。

【0089】

図８に示すように、実施例１−１〜実施例１−３に係るスタビライザでは、実線で示す比較例１に係るスタビライザと比較して、いずれも耐久性が向上していることが分かる。また、実施例１−１に係るスタビライザと実施例１−３に係るスタビライザとでは、疲労限度が同等となっており、熱間曲げ成形及び冷間曲げ成形のいずれも採用し得ることが認められる。

【0090】

次に、実施例２−１〜実施例２−４に係るスタビライザを製造し、表面残留応力について評価を行った。また、対照として、比較例２−１〜比較例２−２に係るスタビライザを製造し、併せて評価を行った。

【0091】

［実施例２−１］
実施例２−１に係るスタビライザは、表１に示す供試材１を材料とし、成形工程Ｓ３０と、水焼入れを施す焼入れ工程Ｓ４０とを経て、ショットピーニング（表面加工工程Ｓ５０）を施すこと無く製造した。

【0092】

［実施例２−２］
実施例２−２に係るスタビライザは、材料を表１に示す供試材４に代えた点を除いて、実施例２−１と同様にして製造した。

【0093】

［実施例２−３］
実施例２−３に係るスタビライザは、表１に示す供試材１を材料とし、成形工程Ｓ３０と、水焼入れを施す焼入れ工程Ｓ４０と、ショットピーニングを施す表面加工工程Ｓ５０とを経て製造した。

【0094】

［実施例２−４］
実施例２−４に係るスタビライザは、材料を表１に示す供試材４に代えた点を除いて、実施例２−３と同様にして製造した。

【0095】

［比較例２−１］
比較例２−１に係るスタビライザは、表１に示す供試材９を材料とし、油焼入れ後に焼戻し及びショットピーニングを施すこと無く製造した。

【0096】

［比較例２−２］
比較例２−２に係るスタビライザは、表１に示す供試材９を材料とし、油焼入れ後に焼戻しとショットピーニングとを施して製造した。

【0097】

図９は、ショットピーニングを施すこと無く製造したスタビライザにおける表面残留応力の測定結果を示す図である。（ａ）は、実施例に係るスタビライザの結果を示す図であり、（ｂ）は、比較例に係るスタビライザの結果を示す図である。また、図１０は、ショットピーニングを施して製造したスタビライザにおける表面残留応力の測定結果を示す図である。（ａ）は、実施例に係るスタビライザの結果を示す図であり、（ｂ）は、比較例に係るスタビライザの結果を示す図である。

【0098】

図９及び図１０において、縦軸は、残留応力（ＭＰａ）を示す。（−）側が圧縮応力、（＋）側が引張応力である。図９（ａ）に示すように、実施例２−１及び実施例２−２では、比較例の図９（ｂ）に比べ、焼戻しとショットピーニングとを施していないにも関わらず、深い分布をもって圧縮残留応力が生成していることが分かる。詳細には、圧縮残留応力が引張残留応力に変わるクロッシングポイントが、表面から少なくとも０．８ｍｍ以上の深さになっており、表面から０．８ｍｍの深さにおいて１５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力（無負荷時における圧縮残留応力）が認められる。

【0099】

また、実施例２−１及び実施例２−２では、残留応力が比較的大きくなっており、冷却速度が速い焼入れを施してさえいれば、図１０（ｂ）の比較例のショットピーニングを施したスタビライザの表面残留応力を参照して、ショットピーニングの実施を省略したとしても有効な圧縮残留応力を付与し得ることが分かる。詳細には、表面から０．４２ｍｍの深さにおける圧縮残留応力（無負荷時における圧縮残留応力）が約２００ＭＰａ以上、表面から０．８ｍｍの深さにおける圧縮残留応力（無負荷時における圧縮残留応力）が１５０ＭＰａ以上、表面から１．０ｍｍの深さにおける圧縮残留応力（無負荷時における圧縮残留応力）が１００ＭＰａ以上に及んでおり、表面から少なくとも０．８ｍｍの深さまでにわたって１５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力が分布している。これに対して、比較例２−１（図９（ｂ）参照）では、引張残留応力が分布しており、油焼入れでは、熱応力による表面残留応力の生成が優位になり難いと認められる。

【0100】

他方、図１０に示すように、ショットピーニングを施した実施例２−３及び実施例２−４（図１０（ａ）参照）では、実施例２−１及び実施例２−２（図９（ａ）参照）と比較して、表面側の圧縮残留応力が更に増強されていることが分かる。これに対して、比較例２−２（図１０（ｂ）参照）では、油焼戻し及びショットピーニングが施されることによって、表面側の圧縮残留応力が増強されていることは認められるものの、圧縮残留応力の分布は表面側（図１０（ｂ）に示す表面から０．４２ｍｍ以下）に留まっている。そのため、比較例のスタビライザでは、成長した腐食ピットの底部近傍を起点とした割れが伝播し易く、十分な疲労強度や耐食性が得られない可能性がある。

【0101】

次に、表面残留応力とマンガンボロン鋼鋼材の炭素量及び径との相関の解析を行った。

【0102】

マンガンボロン鋼鋼材の表面残留応力は、炭素量が互いに異なる供試材１、２、６、７、８を材料としてそれぞれ使用し、成形工程Ｓ３０と、水焼入れを施す焼入れ工程Ｓ４０とを経て、焼戻しを施すこと無く製造したスタビライザ半製品について計測した。なお、各半製品の径は、２１ｍｍ〜２５ｍｍの範囲に揃えた。また、表面残留応力と径との相関は、各径（直径）において発生し得る表面残留応力を、水焼入れを施して製造した場合（水冷）と、油焼入れを施して製造した場合（油冷）とについてシミュレーションによって推定した。

【0103】

図１１は、実施例に係るスタビライザにおける表面残留応力を解析した結果を示す図である。（ａ）は、表面残留応力と鋼材の炭素量との関係を示す図であり、（ｂ）は、表面残留応力と鋼材の径との関係を示す図である。

【0104】

図１１（ａ）に示すように、水焼入れを施すことによって表面に付与される圧縮残留応力は、炭素量が低いほど大きく、炭素量が高いほど低下することが分かる。よって、炭素量が低いマンガンボロン鋼鋼材を使用してスタビライザを製造する場合には、ショットピーニングの実施を省略しても、高い疲労強度や耐食性を有するスタビライザを製造し得るといえる。また、図１１（ｂ）に示すように、油焼入れでは引張残留応力が生成されるのに対して、水焼入れでは圧縮残留応力が生成されており、その応力値は、径２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲においては、十分な大きさ（最大値で３００ＭＰａ程度以上）に達することが確認できる。

【0105】

次に、低炭素量のマンガンボロン鋼鋼材を材料とし、水焼入れを施して製造されるスタビライザの耐食性を評価した。

【0106】

耐食性試験の試料としては、供試材１を材料として使用し、成形工程Ｓ３０と、水焼入れを施す焼入れ工程Ｓ４０とを経て、焼戻しを施すこと無く製造したスタビライザ半製品（試料１−１）を供した。また、対照として、従来のばね鋼鋼材である供試材９を材料とし、油焼入れを施した後、焼戻しを施したスタビライザ半製品（試料１−２）を供した。なお、径は、いずれも１４ｍｍとした。耐食性試験は、サイクル試験（ＣＣＴＩ）とし、直径１０ｍｍ×長さ５０ｍｍの範囲を被腐食面として残してマスキングした各試料を使用して、３５℃で４時間の塩水噴霧（ＮａＣｌ濃度５％）、６０℃で２時間の乾燥処理、５０℃且つ９５％ＲＨで２時間の湿潤処理からなるサイクルを繰り返して腐食減量の測定を行った。なお、腐食減量は、試験前重量と試験後重量との差分を被腐食面の面積で除算して求めた。

【0107】

図１２は、耐食性試験の結果を示す図である。

【0108】

図１２に示すように、低炭素量のマンガンボロン鋼鋼材を材料とし、水焼入れを施した試料１−２では、従来のばね鋼鋼材を材料とし、油焼入れを施した後、焼戻しを施した試料１−２と比較して、耐食性が向上していることが分かる。試料１−２では、焼戻しにより、トルースタイトないしソルバイトが生成しているために、低炭素量のマルテンサイト組織を有する試料１−１と比較して、腐食速度が増大しているものと認められる。

【0109】

次に、低炭素量のマンガンボロン鋼鋼材を材料とし、水焼入れを施して製造されるスタビライザの疲労き裂の進展性を評価した。

【0110】

破壊靭性試験の試料としては、従来のばね鋼鋼材である供試材９を材料とし、油焼入れを施した後、焼戻しを施したスタビライザ半製品（試料２−１）と、供試材１を材料として使用し、成形工程Ｓ３０と、水焼入れを施す焼入れ工程Ｓ４０とを経て、焼戻しを施すこと無く製造したスタビライザ半製品（試料２−２）とを供した。なお、試料２−１の硬さは４２．７（ＨＲＣ）、試料２−２の硬さは４５．８（ＨＲＣ）とした。

【0111】

図１３は、疲労き裂の進展性を解析した結果を示す図である。

【0112】

図１３において、縦軸は、疲労き裂伝播速度ｄａ／ｄＮ（ｍｍ／cycle）、横軸は、応力拡大係数範囲ΔＫ（ｋｇｆ／ｍｍ^３／２）を示す。×のプロットは試料２−１、▲のプロットは試料２−２、◆のプロットは参考例１（ＳＵＰ７（ＨＲＣ４６．５）の既報値）、■のプロットは参考例２（ＳＵＰ７（ＨＲＣ６１．０）の既報値）である。

【0113】

図１３に示すように、試料２−２の疲労き裂伝播速度は、試料２−１の１／１０〜１／１００程度であり、従来のばね鋼鋼材である参考例１や参考例２等と比較しても、靭性が良好であることが分かる。また、破壊靭性値（Ｋｃ）を求めたところ、試料２−２のＫｃは、試料２−１の約１．６倍に達しており、疲労耐久性も良好であることが認められた。

【0114】

＜＜その他の実施形態＞＞
１．前記実施形態では、水と同等以上又は水に近い熱伝達率を有する水性の冷却剤を用いる場合を例示して説明したが、焼入れ対象を急冷でき、説明した機械的強度、強靭性等の所定の性能がスタビライザ１に得られれば、媒体の種類は特に制限されない。例えば、氷、有機溶剤、熱伝達率が大きい液体や固体などを含む水や油であってよい。なお、媒体とは液体、固体を含む液体などその相は特に限定されない。すなわち、スタビライザ１の要求性能によっては、Ｃ：０．１５質量％以上０．３９質量％以下、Ｍｎ、Ｂ及びＦｅを少なくとも含む棒鋼材に曲げ加工を施して製品形状に成形する成形工程と、曲げ加工が施された前記棒鋼材をオーステナイト化後、下部臨界冷却速度以上で焼入れを施す焼入れ工程とを含み、前記焼入れが施された前記棒鋼材に焼戻しを施すこと無くスタビライザを製造することも可能である。

【0115】

２．前記実施形態では、スタビライザ１の原材として、質量％で、Ｃ：０．１５％以上０．３９％以下、Ｓｉ：０．０５％以上０．４０％以下、Ｍｎ：０．５０％以上１．７０％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００３％以下を必須元素として含有し、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０４０％以下であり、任意添加元素として、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎ、Ｃａ及びＰｂからなる群より選択される少なくとも一種以上の元素をそれぞれ１．２０％以下の範囲で含有し得ると共に、残部が、Ｆｅと不可避的不純物である棒鋼材を用いる場合を例示して説明したが、スタビライザ１に説明した機械的強度、強靭性等の所定の性能が得られれば、スタビライザ１の原材として、Ｃ：０．１５質量％以上０．３９質量％以下、Ｍｎ、Ｂ、およびＦｅを少なくとも含む棒鋼材でもよい。または、質量％で、Ｃ：０．１５％以上０．３９％以下、Ｍｎ：０．５０％以上１．７０％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００３％以下、およびＦｅを少なくとも含む棒鋼材を用いてもよい。

【0116】

３．前記実施形態では、中実のスタビライザ１を用いる場合を例示して説明したが、パイプ状の中空のスタビライザを製作する場合に本発明を適用してもよい。

【0117】

４．前記実施形態では、様々な構成を説明したが、各構成を選択したり、各構成を適宜選択して組み合わせて構成してもよい。

【0118】

５．前記実施形態は、本発明の一例を説明したものであり、本発明は、特許請求の範囲内または実施形態で説明した範囲において、様々な具体的な変形形態が可能である。

【符号の説明】

【0119】

１ スタビライザ
１ａ トーション部
１ｂ アーム部
１ｃ 曲げ部
２ スタビライザリンク
３ 懸架装置
３ａ 車軸部
４ ブッシュ
Ｓ１０ 加工工程
Ｓ２０ 加熱工程
Ｓ３０ 成形工程
Ｓ４０ 焼入れ工程
Ｓ５０ 表面加工工程
Ｓ６０ 前処理工程
Ｓ７０ 予加熱工程
Ｓ８０ 塗装工程
Ｓ９０ 後加熱工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】