高强度钢、以及使用上述高强度钢的曲轴制造技术

本发明专利技术的目的在于提供强度和韧性得到提高的同时，具有高疲劳强度的高强度钢、以及使用上述高强度钢的曲轴。本发明专利技术的高强度钢含有C：0.30质量％以上且0.50质量％以下、Si：大于0质量％且0.15质量％以下、Mn：0.80质量％以上且1.5质量％以下、Ni：0.8质量％以上且2.4质量％以下、Cr：1.0质量％以上且3.0质量％以下、Mo：0.35质量％以上且0.70质量％以下、V：0.10质量％以上且0.25质量％以下、Al：0.001质量％以上且0.040质量％以下，余部为铁和不可避免的杂质，以马氏体为主体，渗碳体中的Mn浓度为0.90质量％以上且1.80质量％以下，Mn含量相对于Si含量的比值为5.50以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种高强度钢、以及使用上述高强度钢的曲轴。本专利技术的曲轴适合用于例如船舶或发电机等的柴油机。
技术介绍
对于在船舶或发电机中使用的柴油机，要求提高输出功率、提高耐久性、提高紧凑化等性能。因此对于形成柴油机中所用曲轴的钢锻件用钢，要求高强度和高韧性。具体而言，要求钢锻件用钢具有1000MPa以上的抗拉强度。作为抗拉强度为1000MPa以上的钢锻件用钢，开发了NiCrMo系高强度钢。例如，专利文献1中公开了用作船舶或发电机的柴油机用曲轴的高强度和高韧性的钢锻件用钢。此外，专利文献2中公开了能以较低成本制造的高强度的钢锻件用钢。此外，对于上述柴油机的曲轴用锻件用钢还要求高疲劳强度。众所周知，疲劳强度通常与材料的强度(硬度)成比例地提高，但是如果达到高强度则材料内不可避免地存在的夹杂物等的缺陷敏感性变大。因此，以往的钢锻件用钢中难以得到抗拉强度为1000MPa以上且疲劳强度高的锻件用钢。因此，期望提供强度和韧性得到提高的同时，具有高疲劳强度的高强度钢。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-248540号公报专利文献2：日本专利第4332070号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题本专利技术是着眼于上述状况而完成的专利技术，其目的在于提供强度和韧性得到提高的同时，具有高疲劳强度的高强度钢、以及使用上述高强度钢的曲轴。解决技术问题用的手段能够解决上述技术问题的本专利技术的高强度钢含有C：0.30质量％以上且0.50质量％以下、Si：大于0质量％且0.15质量％以下、Mn：0.80质量％以上且1.5质量％以下、Ni：0.8质量％以上且2.4质量％以下、Cr：1.0质量％以上且3.0质量％以下、Mo：0.35质量％以上且0.70质量％以下、V：0.10质量％以上且0.25质量％以下、Al：0.001质量％以上且0.040质量％以下，余部为铁和不可避免的杂质，以马氏体为主体，渗碳体中的Mn浓度为0.90质量％以上且1.80质量％以下，Mn含量相对于Si含量的比值为5.50以上。本专利技术的高强度钢，通过使钢材组成为上述范围，具有以马氏体为主体的金属组织，且使Mn含量相对于Si含量的比值为5.50以上，从而可提高强度和韧性，并且发挥高疲劳强度。详细而言，本专利技术的高强度钢通过使钢材组成为上述范围，形成马氏体主体的金属组织，从而可提高淬透性、强度和韧性。此外认为本专利技术的高强度钢通过使Mn含量相对于Si含量的比值达到5.50以上，从而可抑制金属组织中部分生成的粗大旧奥氏体晶粒，可发挥高疲劳强度。本专利技术的高强度钢中，渗碳体中的Mn浓度为0.90质量％以上且1.80质量％以下。认为通过使渗碳体中的Mn浓度为上述范围，从而在认为是疲劳裂纹形成源的一个因素的渗碳体周围呈现出适当柔软的区域，该区域具有缓和疲劳裂纹形成的应力的作用，可以大幅改善疲劳特性。其结果可得到发挥更高疲劳强度的高强度高韧性钢。本专利技术的高强度钢优选进一步以大于0质量％且2质量％以下的范围含有Cu。此外，本专利技术的高强度钢中，下述式(1)所示的X值优选为690以上。本专利技术人们发现：通过使下述式(1)的X为一定值以上，可改善大型锻件的淬透性。如果X值为上述下限以上，则可得到具备优异的淬透性，具有更高强度的钢。应予说明，下述式(1)中，C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V分别是以质量％表示C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V的含量的值。X＝1026.4×C-75.4×Si+37.7×Mn+50.6×Ni+31.7×Cr+82.5×Mo+838.4×V(1)此外，能够解决上述技术问题的本专利技术的曲轴是使用上述高强度钢而得到的。本专利技术的曲轴由于使用上述高强度钢而得到，因此如上述那样具有高的强度和韧性，并且疲劳强度优异。本专利技术的曲轴例如在用于船舶或发电机等的柴油机中有用。专利技术的效果本专利技术的高强度钢，使强度和韧性提高的同时，发挥高疲劳强度。因此，本专利技术的高强度钢例如作为用于船舶或发电机等的柴油机用曲轴的原材料有用。附图说明图1是表示用于疲劳试验的疲劳试验片的形状的侧面图。图2是用于疲劳试验的疲劳试验片中的微孔的放大截面图。图3是表示基于本专利技术中规定的式(1)计算出的X值与抗拉强度TS的关系的图。具体实施方式以下对于本专利技术的高强度钢的实施方式进行说明。<金属组织>本专利技术中的高强度钢的金属组织以马氏体为主体。在此，“以马氏体为主体”是指马氏体相对于整个金属组织的比率为95面积％以上。马氏体以外的余部组织例如可列举贝氏体、珠光体等。马氏体分率优选为98面积％，更优选为100面积％。通过形成马氏体主体的金属组织，可得到具有高强度的钢，曲轴的强度也得到提高。马氏体以外的余部组织为5面积％以下，优选为2面积％以下，最优选为0面积％。马氏体分率例如可如下进行测定：用光学显微镜对实施了奈塔尔腐蚀的钢的截面拍摄照片，用目测观察该显微镜照片，区分马氏体和其以外的金属组织，求出马氏体相对于整个金属组织的面积比率。(渗碳体中的Mn浓度)如上所述，本专利技术的高强度钢的金属组织以马氏体为主体，但该马氏体包含渗碳体，该渗碳体中的Mn浓度为0.90质量％以上且1.80质量％以下。渗碳体中的Mn浓度的下限更优选为1.0质量％。另一方面，Mn浓度的上限更优选为1.5质量％。如果渗碳体中的Mn浓度小于上述下限，则认为在渗碳体周围作为疲劳裂纹形成的原因的应力集中，疲劳特性降低。相反，如果渗碳体中的Mn浓度超过上述上限，则渗碳体周围过于软化而疲劳特性降低。推测通过使渗碳体中的Mn浓度为上述范围，从而在认为是疲劳裂纹形成源的一个因素的渗碳体周围呈现出适当柔软的区域，该区域起到缓和疲劳裂纹形成的应力的作用，可以大幅改善疲劳特性。其结果是，根据本专利技术，可得到高强度、高韧性而且具有更高疲劳强度的钢。应予说明，渗碳体中的合金元素的浓度分析可以采用扫描型电子显微镜(ScanningElectronMicroscope；SEM)附带的EDX(EnergydispersiveX-rayspectrometry，能量色散X射线光谱)进行定量分析。EDX是检测由电子束照射而产生的特性X射线，用能量进行分光，由此进行元素分析和组成分析的方法。<钢的成分组成>C含量的下限为0.30质量％，优选为0.32质量％，更优选为0.34质量％。另一方面，C含量的上限为0.50质量％，优选为0.48质量％，更优选为0.46质量％。如果C含量低于上述下限，则可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度钢，其特征在于，含有C：0.30质量％以上且0.50质量％以下、Si：大于0质量％且0.15质量％以下、Mn：0.80质量％以上且1.5质量％以下、Ni：0.8质量％以上且2.4质量％以下、Cr：1.0质量％以上且3.0质量％以下、Mo：0.35质量％以上且0.70质量％以下、V：0.10质量％以上且0.25质量％以下、Al：0.001质量％以上且0.040质量％以下，余部为铁和不可避免的杂质，以马氏体为主体，渗碳体中的Mn浓度为0.90质量％以上且1.80质量％以下，Mn含量相对于Si含量的比值为5.50以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.27 JP 2013-1761131.一种高强度钢，其特征在于，含有
C：0.30质量％以上且0.50质量％以下、
Si：大于0质量％且0.15质量％以下、
Mn：0.80质量％以上且1.5质量％以下、
Ni：0.8质量％以上且2.4质量％以下、
Cr：1.0质量％以上且3.0质量％以下、
Mo：0.35质量％以上且0.70质量％以下、
V：0.10质量％以上且0.25质量％以下、
Al：0.001质量％以上且0.040质量％以下，
余部为铁和不可避免的杂质，
以马氏体为主体，
渗碳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：高冈宏行，筱崎智也，伊庭野朗，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本;JP