[发明专利]钢锻件用钢、和组装型曲轴用钢锻曲拐及钢锻轴颈

说明书

本发明提供钢锻件用钢和组装型曲轴用钢锻曲拐及钢锻轴颈。所述钢锻件用钢以质量％计含有0.28％以上且0.47％以下的C、0.45％以下的Si、0.90％以上且1.50％以下的Mn、0.006％以下的S、0.30％以下的Cu、0.15％以下的Mo以及0.06％以上且0.32％以下的V，余部为Fe及不可避免的杂质，初析铁素体和珠光体的合计面积率相对于金属组织整体为90％以上，当量圆直径为50nm以下的V系碳化物在初析铁素体中的个数密度为55个/μm²以上且500个/μm²以下，屈服应力为420MPa以上，疲劳强度为330MPa以上。据此，能够实现优良的切削性、高屈服应力以及高疲劳强度。

技术领域

本发明涉及作为组装型曲轴的构成材料有用的钢锻件用钢、和作为组装型曲轴的部件有用的钢锻曲拐及钢锻轴颈。

背景技术

从提高保护地球环境的意识出发，近年来在以大型船舶用二冲程发动机为首的柴油机中，要求实现高输出化和小型化，并减少CO₂的排放量。在构成柴油机的部件中，通过连接棒将活塞的上下运动转换为旋转运动的曲轴因为弯曲应力反复作用于曲拐的凸缘部位(fillet)，所以特别是在凸缘部位要求高疲劳强度。

而且，在通过热套将作为旋转的中心轴的轴颈和作为偏心部的曲拐接合而制造的组装型曲轴中，有可能伴随发动机的高输出化而在运行中产生热套部的打滑。为了防止该打滑，需要使热套时的曲拐抓住轴颈的热套面圧提高，且已知如下：针对为了提高该面圧而使用于曲拐的材料，使其确保高屈服应力是有效的。

一般而言，为了使钢材确保高屈服应力和高疲劳强度，在制造阶段实施淬火，将金属组织形成为如马氏体、贝氏体等拉伸强度高的单相组织是有效的。但是，已知如下：由马氏体单相组织构成或者由贝氏体单相组织构成的钢材与由铁素体和珠光体的混合组织构成的钢材比较切削性差。

组装型曲轴的构成部件中的曲拐以及轴颈，在成形为粗加工形状后，通过切削加工而精加工为最终形状。因此，作为曲拐以及轴颈的构成材料而使用的钢锻件用钢也同时被要求优良的切削性。但是，当前难以得到兼备高疲劳强度和优良的切削性的钢锻件用钢。

另一方面，作为拉伸强度以及切削性优良的钢锻件用钢，被提出例如日本专利公开公报特开2015-117419号(以下称为“专利文献1”)以及日本专利公开公报特开2015-190040号(以下称为“专利文献2”)记载的技术方案。这些技术方案通过对化学成分组成适当地进行调整，并且使金属组织调整为以贝氏体组织、马氏体组织或者贝氏体和马氏体的混合组织为主体，且以珠光体组织、铁素体组织或者珠光体和铁素体的混合组织为余部这样的组织，从而使强度和切削性两特性优良。

专利文献1以及专利文献2记载的钢锻件用钢因为金属组织以贝氏体或者马氏体为主体，所以与由铁素体和珠光体的混合组织构成的碳素钢比较切削性差是显而易见的。

此外，作为使高强度和良好的切削性并存的钢材，被提出日本专利公报第5035159号(以下称为“专利文献3”)记载的技术方案。该技术方案通过使微细的析出物以15nm以下的平均列间隔呈点列状存在于铁素体中，从而将软质的铁素体强化，并使铁素体和珠光体的混合组织的高强度和良好的切削性并存。

但是，专利文献3记载的技术方案将以汽车部件为首的尺寸比较小的钢材作为对象，制造条件需要满足十几℃/秒以上的冷却速度。相对于此，以组装型曲轴为首的大型钢锻件，由于质量效果大，因此以这样的冷却速度实施冷却直到产品的内部(例如中心部分)是不可能的。故此，事实上不可能将专利文献3记载的技术方案适用于以组装型曲轴为首的大型钢锻件。

基于这样的情况，针对如组装型曲轴那样的大型钢锻件的构成材料使用的钢锻件用钢，通过将碳化物微细地分散于铁素体中从而使优良的切削性和高屈服应力及高疲劳强度等并存的技术方案仍未完成。

发明内容