鍛造曲軸制造技術

本發明專利技術提供具有優異的耐磨耗性的鍛造曲軸。本實施方式的鍛造曲軸由非調質鋼材構成。非調質鋼材的化學組成按質量%計含有C：0.45～0.70%、Si：0.75～1.30%、Mn：1.00～2.00%、S：0.03～0.30%、Cr：0.05～0.30%、Al：0.005～0.050%和N：0.005～0.020%，剩余部分包含Fe和雜質，并且滿足式(1)。非調質鋼材的基體由初析鐵素體按面積率計小于10%的鐵素體-珠光體組織或珠光體組織構成。1.1C+Mn+0.2Cr＞2.0(1)其中，將各元素的含量(質量%)代入式(1)中的各元素符號。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及曲軸，具體而言，涉及熱鍛后未實施調質處理、另外也未實施表面硬化熱處理而使用的鍛造曲軸。
技術介紹
最近提供省略了調質處理的鍛造曲軸。調質處理指的是改善強度等鋼的機械特性的淬火處理和回火處理。以下將省略了調質處理的鍛造曲軸也稱為非調質鍛造曲軸。構成非調質鍛造曲軸的鋼材通常含有釩(V)。通過將非調質鋼熱鍛、在大氣中自然冷卻，從而制造非調質鍛造曲軸。構成非調質鍛造曲軸的鋼材的組織為鐵素體-珠光體組織。鋼中的V形成微細的碳化物，提高鋼的強度和硬度?？傊?，即使省略調質處理，含有V的非調質鍛造曲軸也具有優異的強度和硬度。但是由于V價格昂貴，非調質鍛造曲軸的制造成本升高。因此，謀求即使不含有V，也具有優異的強度和硬度的非調質鍛造曲軸。另外，對于鍛造曲軸的表面要求耐磨耗性。鍛造曲軸的曲柄銷被插入到連桿的大端部。曲軸旋轉時，曲柄銷與連桿的大端部的內表面通過滑動軸承旋轉。因此，對于曲柄銷的表面要求優異的耐磨耗性。日本特開2000-328193號公報和日本特開2002-256384號公報公開了不含有V、目的在于提高耐磨耗性的非調質鋼。日本特開2000-328193號公報中公開的熱鍛用非調質鋼為鐵素體-珠光體組織。進而，專利文獻I中公開的熱鍛用非調質鋼通過S1、Mn固溶在鐵素體中來強化鐵素體。由此實現耐磨耗性的提高。日本特開2002-256384號公報中公開的非調質曲軸用鋼具有初析鐵素體比例小于3%的珠光體主體的組織，且含有厚度為20 μ m以下的硫化物系夾雜物。進而，Si含量為0.60%以下，Al含量小于0.005%。由此，實現耐磨耗性和切削性的提高。但是，為了提高鍛造曲軸的耐磨耗性，通常對鍛造曲軸實施表面硬化熱處理。表面硬化熱處理例如指的是高頻淬火處理、氮化處理。通過高頻淬火處理在鍛造曲軸的表面上形成淬火層。另外，通過氮化處理在鍛造曲軸的表面上形成氮化層。淬火層、氮化層具有高的硬度。因此，鍛造曲軸的表面的耐磨耗性提高。但是，如果實施表面硬化熱處理則制造成本升高。因此謀求即使不含有V且省略了表面硬化熱處理，也具有優異的耐磨耗性的非調質鍛造曲軸。利用日本特開2000-328193號公報和日本特開2002-256384號公報中公開的非調質鋼制造的鍛造曲軸，在省略了表面硬化熱處理時，耐磨耗性有可能降低。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供即使熱鍛后不實施調質處理、另外也不實施表面硬化熱處理來使用，也具有優異的耐 磨耗性的非調質鍛造曲軸。本專利技術的一實施方式的鍛造曲軸由非調質鋼材構成，該非調質鋼材的基體由初析鐵素體的面積率小于10%的鐵素體-珠光體組織或珠光體組織構成，該非調質鋼材的化學組成按質量 ％ 計含有 C:0.45 0.70%、Si:0.75 L 30%、Mn:L 00 2.00%、S:0.03 0.30%、Cr:0.05 0.30%、Al:0.005 0.050% 和 N:0.005 0.020%,剩余部分包含 Fe 和雜質，并且滿足式(I)。1.lC+Mn+0.2Cr > 2.0 (I)其中，將各元素的含量(質量％)代入式(I)中的各元素符號。此時，鍛造曲軸即使不含有V，省略了高頻淬火處理、氮化處理等表面硬化熱處理，也具有優異的耐磨耗性。構成上述鍛造曲軸的非調質鋼材的化學組成可以含有T1:0.03%以下來替代Fe的一部分。優選鍛造曲軸具有省略了表面硬化熱處理的曲柄銷。附圖說明圖1為表示本專利技術的實施方式的鍛造曲軸的主要部分的圖。圖2為表示構成圖1所示的鍛造曲軸的非調質鋼材的C量、Mn量及Cr量與初析鐵素體的面積率的關系的圖。具體實施例方式以下參照附圖對本專利技術的實施方式進行具體說明。對圖中相同或相當部分附上相同附圖標記，不重復其說明。[本實施方式的鍛造曲軸的概要]本專利技術人等為了提高省略了表面硬化熱處理的非調質鍛造曲軸的耐磨耗性、強度和硬度而進行了調查和研究。其結果本專利技術人等得到以下發現。(A)構成鍛造曲軸的非調質鋼材的基體由初析鐵素體的面積率小于10%的鐵素體-珠光體組織或珠光體組織構成。其中，“初析鐵素體”指的是冷卻鋼時在共析轉變之前從奧氏體析出的鐵素體。另外，“鐵素體-珠光體組織”指的是由初析鐵素體和珠光體構成的組織，“珠光體組織”指的是初析鐵素體的面積率為0%的實質為珠光體單相的組織。以下的說明中，將初析鐵素體的面積率稱為“初析鐵素體率”。初析鐵素體比珠光體柔軟,初析鐵素體的耐磨耗性低。如果初析鐵素體率小于10%則即使省略了表面硬化熱處理，鍛造曲軸也具有優異的耐磨耗性。(B)為了使鐵素體-珠光體組織內的初析鐵素體率小于10%或使其為珠光體組織，構成鍛造曲軸的非調質鋼材的化學組成有必要滿足以下的式(I)。1.lC+Mn+0.2C r > 2.0 (I)其中，將各元素的 含量(質量％)代入式(I)中的各元素符號。碳(C)、錳(Mn)和鉻(Cr)均抑制初析鐵素體的析出。如果這些元素的含量滿足式(I)則熱鍛后自然冷卻的鍛造曲軸I的初析鐵素體率小于10%，得到優異的耐磨耗性。(C)使Si含量為0.75 1.30%。Si強化珠光體內的鐵素體。因此，即使不含有V,也能提高非調質鍛造曲軸的強度和硬度。基于以上發現，本專利技術人等完成了本實施方式的鍛造曲軸。以下對本實施方式的鍛造曲軸進行詳細說明。[鍛造曲軸的結構]圖1為表示本實施方式的鍛造曲軸I的主要部分的圖。鍛造曲軸I具有曲柄銷2、曲軸軸頸3和曲柄臂4。曲柄臂4配置在曲柄銷2與曲軸軸頸3之間，連接曲柄銷2與曲軸軸頸3。鍛造曲軸I還具有圓角部5。圓角部5相當于曲柄銷2與曲柄臂4的連接點部分。曲柄銷2對于未圖示的連桿安裝成能夠旋轉。曲柄銷2從鍛造曲軸I的旋轉軸偏離來配置。曲軸軸頸3與鍛造曲軸I的旋轉軸同軸地配置。曲柄銷2介由滑動軸承相對于連桿的大端部的內表面旋轉。因此對于曲柄銷2的表面要求耐磨耗性。如上所述，對于通常的鍛造曲軸實施表面硬化熱處理。表面硬化熱處理例如為高頻淬火處理、氮化處理。通過表面硬化熱處理，曲柄銷的表面硬化，耐磨耗性提高。但是，本實施方式的鍛造曲軸I具有省略了表面硬化熱處理的曲柄銷2。換而言之，未對曲柄銷2實施表面硬化熱處理。由此制造成本降低。需要說明的是，可以對曲柄銷2和曲軸軸頸3 —起省略表面硬化熱處理，還可以對鍛造曲軸I整體省略表面硬化熱處理。鍛造曲軸I通過將以下說明的非調質鋼材熱鍛來制造。由此，鍛造曲軸I即使省略了表面硬化熱處理也具有優異的耐磨耗性。另外即使不含有V，鍛造曲軸I也具有優異的強度和硬度。以下對構成鍛造曲軸I的非調質鋼材的化學組成、組織以及該非調質鋼材的制造方法進行詳細說明。[化學組成]構成鍛造曲軸I的非調質鋼材具有以下的化學組成。以下涉及元素的％指的是質量％。C:0.45 0.70%碳(C)降低鋼中的初析鐵素體率，增大鋼中的珠光體的面積率。由此，鋼的強度和硬度提高，耐磨耗性也提高。如果C含量過少則在鋼的組織中，初析鐵素體率超過10%。另一方面，如果C含量過多則鋼過度硬化，鋼的切削性降低。因此C含量為0.45 0.70%。優選的C含量為0.48 0.60%,進一步優選為0.50 0.58%。Si:0.75 1.30%硅(Si)固溶在珠光體內的鐵素體中而強化鐵素體。Si還稍微固溶在初析鐵素體中而強化初析本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.16 JP 2010-1377241.一種鍛造曲軸，其由非調質鋼材構成，所述非調質鋼材的化學組成按質量％計含有C:0.45 0.70%,S1:0.75 1.30%、Mn:1.00 2.00%,S:0.03 0.30%,Cr:0.05 0.30%、Al:0.005 0.050%和N:0.005 0.020%,剩余部分包含F e和雜質，并且滿...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金基成，多比良裕章，前島健人，
申請(專利權)人：新日鐵住金株式會社，
類型：
國別省市：