曲轴和曲轴用坯料的制造方法技术

提供一种疲劳强度和切削性优异的曲轴。曲轴为具有销和轴颈的曲轴，化学组成以质量％计为C：0.40～0.60％、Si：0.01～1.50％、Mn：0.4～2.0％、Cr：0.01～0.50％、Al：0.20～0.50％、N：0.001～0.02％、P：0.03％以下、S：0.005～0.20％、Nb：0.005～0.060％、Ti：0～0.060％、余量：Fe和杂质，在销和轴颈各自中，距表层的距离为各自直径的1/4深度的位置的硬度高于HV245，该位置的组织是以铁素体/珠光体为主体的组织，且铁素体分数为16％以上。且铁素体分数为16％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】曲轴和曲轴用坯料的制造方法


[0001]本专利技术涉及曲轴和曲轴用坯料的制造方法。

技术介绍

[0002]曲轴如下制造：通过热锻将钢材制成坯料后，实施切削、磨削、开孔等机械加工，进而根据需要实施感应淬火等表面硬化处理，从而制造。
[0003]为了提高经感应淬火而使用的曲轴的疲劳强度，不仅是要进行感应淬火的部分(以下称为“感应淬火部”)的硬度需要提高，不进行感应淬火的部分(以下称为“非感应淬火部”)的硬度也需要提高。为了提高感应淬火部和非感应淬火部这两者的硬度，提高钢材的C含量是有效的。但是，若提高C含量，则存在切削性降低、加工成本变高的问题。
[0004]作为提高硬度而不依赖于增加C含量的方法，已知的是：向钢材中添加V，利用由VC实现的析出强化的方法。但是，V是比较昂贵的元素，价格变动的风险也大，因此，从商业观点出发，优选不使用V。
[0005]国际公开第2010/140596号中公开了通过使N、Ti、B和Al这四种元素以满足特定关系的方式保持平衡，从而改善切削性和热加工性的机械结构用钢。此外，国际公开第2011/155605号中公开了通过根据钢中包含的C量来适当控制金属组织中包含的贝氏体的面积率，从而改善切削性的高强度钢。
[0006]日本特开2009
‑
30160号公报中公开了含有规定量Al的机械结构钢。国际公开第2010
‑
116670号公报中公开了含有规定量Al的渗碳钢部件。日本特开2012
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162780号公报中公开了能够以非调质的形式在一个部件内形成要进行高强度化的部分和要进行低强度化的部分的锻造部件的制造方法。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：国际公开第2010/140596号
[0010]专利文献2：国际公开第2011/155605号
[0011]专利文献3：日本特开2009
‑
30160号公报
[0012]专利文献4：国际公开第2010
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116670号
[0013]专利文献5：日本特开2012
‑
162780号公报
[0014]非专利文献
[0015]非专利文献1：中名悟等人、“切削性优异的高强度感应淬火用钢(被削性
に
優
れた
高強度高周波焼入
れ
用鋼)”、Sanyo Technical Report Vol.11(2004)No.1,pp57
‑
60
[0016]非专利文献2：藤原正尚等人、“使用了加工热处理的材质控制锻造技术(加工熱処理
を
用
いた
材質制御鍛造技術)”、大同特殊钢技报、第82卷第2号(2011)、pp.157
‑
163

技术实现思路

[0017]专利技术要解决的问题
[0018]上述国际公开第2010/140596号和国际公开第2011/155605号的技术中，将齿轮设想为具体的应用对象，关于对曲轴要求的疲劳强度(弯曲疲劳强度)，并未进行充分研究。
[0019]本专利技术的课题是提供疲劳强度和切削性优异的曲轴。
[0020]用于解决问题的方案
[0021]本专利技术的一个实施方式的曲轴为具有销和轴颈的曲轴，化学组成以质量％计为C：0.40～0.60％、Si：0.01～1.50％、Mn：0.4～2.0％、Cr：0.01～0.50％、Al：0.20～0.50％、N：0.001～0.02％、P：0.03％以下、S：0.005～0.20％、Nb：0.005～0.060％、Ti：0～0.060％、余量：Fe和杂质，在前述销和轴颈各自中，距表层的距离为各自直径的1/4深度的位置的硬度高于HV245，该位置的组织是以铁素体/珠光体为主体的组织，且铁素体分数为16％以上。
[0022]本专利技术的一个实施方式的曲轴用坯料的制造方法具有如下工序：准备化学组成以质量％计为C：0.40～0.60％、Si：0.01～1.50％、Mn：0.4～2.0％、Cr：0.01～0.50％、Al：0.20～0.50％、N：0.001～0.02％、P：0.03％以下、S：0.005～0.20％、Nb：0.005～0.060％、Ti：0～0.060％、余量：Fe和杂质的钢材的工序；以即将精锻前的温度超过800℃且小于1100℃的方式对前述钢材进行热锻的工序；以及，在前述热锻后，以800～650℃的温度区域的平均冷却速度成为2.5℃/秒以下的方式对前述钢材进行冷却的工序。
[0023]本专利技术的一个实施方式的曲轴用坯料的制造方法具有如下工序：准备化学组成以质量％计为C：0.40～0.60％、Si：0.01～1.50％、Mn：0.4～2.0％、Cr：0.01～0.50％、Al：0.20～0.50％、N：0.001～0.02％、P：0.03％以下、S：0.005～0.20％、Nb：0.005～0.060％、Ti：0.005～0.060％、余量：Fe和杂质的钢材的工序；以即将精锻前的温度超过800℃且为1180℃以下的方式对前述钢材进行热锻的工序；以及，在前述热锻后，以800～650℃的温度区域的平均冷却速度成为0.07℃/秒以下的方式对前述钢材进行冷却的工序。
[0024]专利技术的效果
[0025]根据本专利技术，能够得到疲劳强度和切削性优异的曲轴。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的一个实施方式的曲轴用坯料的制造方法的流程图。
[0027]图2是热锻模拟实验的加热模式之一。
[0028]图3是热锻模拟实验的加热模式之一。
[0029]图4是热锻模拟实验的加热模式之一。
[0030]图5是热锻模拟实验的加热模式之一。
[0031]图6是热锻模拟实验的加热模式之一。
[0032]图7是热锻模拟实验的加热模式之一。
具体实施方式
[0033]本专利技术人等对改善曲轴的疲劳强度和切削性的手段加以研究，并得到以下的见解。
[0034]如上所述，经感应淬火而使用的曲轴具有感应淬火部和非感应淬火部(母材)。感应淬火部包含以马氏体或回火马氏体为主体的组织，非感应淬火部包含以铁素体/珠光体为主体的组织。
[0035]关于因高C化而使切削性降低的原因，除了因高C化而使硬度提高之外，还有铁素体/珠光体中的铁素体分数降低。另一方面，有报告称：在C含量相同的钢材之间进行对比时，即便提高铁素体分数，疲劳强度也为同等或反而提高(中名悟等人、“切削性优异的高强度感应淬火用钢(被削性
に
優
れた
高強度高周波焼入
れ
用鋼)”、Sanyo Technical Report Vol.11(2004)No.1,pp57
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60)。考虑这是因为：通过铁素体分数变高，从而晶粒实质上进行了微细化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种曲轴，其为具有销和轴颈的曲轴，化学组成以质量％计为C：0.40～0.60％、Si：0.01～1.50％、Mn：0.4～2.0％、Cr：0.01～0.50％、Al：0.20～0.50％、N：0.001～0.02％、P：0.03％以下、S：0.005～0.20％、Nb：0.005～0.060％、Ti：0～0.060％、余量：Fe和杂质，在所述销和轴颈各自中，距表层的距离为各自直径的1/4深度的位置的硬度高于HV245，该位置的组织是以铁素体/珠光体为主体的组织，且铁素体分数为16％以上。2.根据权利要求1所述的曲轴，其中，所述化学组成以质量％计含有Ti：0.005～0.060％。3.一种曲轴用坯料的制造方法，其具有如下工序：准备化学组成以质量％计为C：0.40～0.60％、Si：0.01～1.50％、Mn：0.4～2.0％、Cr：0.01～0.50％、Al：0.20～0.50％、N：0.001～0.02％、P：0.03％以下、S：0.005～0.20％、Nb：0.005～0.060％、Ti：0～0.060％、余量：Fe和杂质的钢材的工序；以即将精锻前的温度超过800℃且低于110...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保田学，前岛健人，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：