[发明专利]非调质钢以及非调质钢部件

说明书

技术领域

本发明涉及非调质钢以及使用该钢的非调质钢部件。更具体而言，本发明涉及在进行热锻而成形为规定形状之后被断裂分割、适合作为需要高疲劳强度的汽车发动机用连杆等非调质钢部件的原材料的非调质钢，以及使用该钢的上述连杆那样的非调质钢部件。

背景技术

作为汽车发动机用连杆(以下称为“连杆”)的制造方法利用断裂分割方法。

连杆在用于与曲轴连接的大头侧被分割为两部分，通常用于与活塞连接的具有杆身的部分被称为“杆主体”、大头侧的半圆状部分被称为“盖”等。

断裂分割方法也被称为分体方法（cracking method），通过热锻而成形为杆主体和盖呈一体的形状、即与安装到曲轴上时的形状相同的形状，然后分割为杆主体和盖这两个部分(零件)。通过加载冲击性载荷进行至恰好使其断裂而分割为两个零件，因此被称为“断裂分割”。

采用断裂分割方法，不用分别热锻杆主体和盖，并且存在于进行分割时的脆性断裂面的微小凹凸相互严密地嵌合，因此可以免除为了使杆主体和盖的相互位置不发生偏移而塞入的“定位销”。即采用断裂分割方法可以大幅省略工序，从而可以大大降低制造成本。

为了可以应用断裂分割方法，需要能在加载冲击性载荷时脆性断开这一特性。一般而言，在希望断裂的部分导入切槽以引发应力集中，因此零件的变形集中在断裂部附近，若到断裂为止的塑性变形的程度大，则分割后两个零件的断裂面不能良好地嵌合。断裂面若产生大量延展断裂特有的孔隙则嵌合变得困难，因此优选容易得到平坦断裂面的“解理断裂”的脆性断裂。即，优选几乎不吸收冲击性应力的能量而被分割。

对于连杆也要求高的疲劳强度，因此需要可在热锻状态下得到高强度的非调质钢。

因此，断裂分割性优异的低韧性且高强度的非调质钢已被研究了多年。尤其是开展了首先在欧洲被应用于分体连杆（cracking connecting rod）的专利文献1记载的高强度低韧性非调质钢的探索，其改善了以质量%计含碳0.7%左右的珠光体组织的非调质钢的缺点，具有铁素体和珠光体的混合组织(以下称为“铁素体+珠光体组织”)。这是由于珠光体与铁素体相比硬且本身韧性低，因此适宜于断裂分割，但是由于耐久比(拉伸强度与疲劳极限的比)小而难以实现高疲劳强度，此外硬度大导致存在开螺栓孔的钻孔加工性差的问题。

作为具有铁素体+珠光体组织、高强度的非调质钢的代表有添加了钒的V系非调质钢。V系非调质钢广泛应用于需要高强度高韧性的机械构造用零件，直接使用不能得到适于分体连杆的低韧性。因此，提出并公开了用于使V系非调质钢低韧化的各种方法。

在专利文献2记载的发明中，积极地添加在晶界处偏析而促进脆化的磷并规定其含量，从而实现断裂分割性的提升。专利文献3记载的发明通过控制硫化物系夹杂物的形态和个数以期断裂分割性的提升。专利文献4～6记载的发明是添加钛从而得到高强度低韧性的非调质钢的发明。专利文献4中记载了通过使直径为5μm以上的TiN夹杂物分散从而提升开裂性、得到适度凹凸的断面。专利文献5中记载了通过控制硫化物系夹杂物的形态和个数，且以质量%计将由钛以及氮的含量定义的“有效Ti量”、即“从钢中的Ti量中减去TiN后剩余的Ti量”设为0.003%以上，从而改善断裂分割性。专利文献6记载的发明通过添加Ti且还根据需要复合添加Zr、以及含有0.0005～0.01%的Ca，并且规定钢中的Ti、Zr以及S量的平衡，使得即便Ti或者Ti及Zr与S键合形成硫化物之后仍可生成足够的Mn和Ca的复合硫化物即(Mn、Ca)S，由此制成所希望得到的低韧性低延性易削性非调质钢。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第5135587号公报

专利文献2：日本特开2004-277840号公报

专利文献3：日本特开2000-73141号公报

专利文献4：日本特开2004-277817号公报

专利文献5：日本特开2009-155724号公报

专利文献6：日本特开2005-240149号公报

非专利文献

非专利文献1：W.J.Liu et al.，Metall.Trans.A，20A(1989)1907

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，公开了用于得到以V系非调质钢为基础、断裂分割性优异的高强度非调质钢的各种技术。