大型曲轴制造技术

技术编号:18464354 阅读:39 留言:0更新日期:2018-07-18 15:10
本发明专利技术涉及一种大型曲轴,其特征在于,是具有销圆角部的大型曲轴,从上述销圆角部的表面到深度500μm的表层区域的平均初始压缩应力为500MPa以上,上述销圆角部的表面的平均维氏硬度为600以上,上述销圆角部的表面的算术平均粗糙度Ra为1.0μm以下,金属组织的原始奥氏体平均粒径为100μm以下。另外,该大型曲轴优选具有如下组成,含有C:0.2质量%以上且0.4质量%以下,Si:0质量%以上且1.0质量%以下,Mn:0.2质量%以上且2.0质量%以下,Al:0.005质量%以上且0.1质量%以下,及N:0.001质量%以上且0.02质量%以下,余量是Fe和不可避免的杂质。

Large crankshaft

The present invention relates to a large crankshaft, which is characterized by a large crankshaft with a pin corner. The average initial compression stress of the surface area from the surface of the pin corner to the depth of the depth of 500 m is more than 500MPa, and the average Vivtorinox hardness of the surface of the pin corner is 600, and the arithmetic of the surface of the above pin corners is arithmetic. The average roughness Ra is below 1 m, and the average diameter of the original austenite of the metal structure is less than 100 m. In addition, the large crankshaft has the following composition, containing more than 0.4% C:0.2 mass and less than 0.4 mass%, Si:0 mass% and less than 1 mass%, Mn:0.2 mass% and less than 2%, Al:0.005% and below 0.1%, and N:0.001 quality above% and below 0.02 quality%, and less than%%. The quantity is Fe and the inevitable impurity.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】大型曲轴
本专利技术涉及大型曲轴。
技术介绍
一般的内燃机,是将通过燃烧产生的热能转换成曲轴的转动能。例如作为用于船舶、发电机等的内燃机的柴油机等,为了得到大输出功率而具备大型的曲轴。这样的大型曲轴,通常由锻钢形成,有一体型的和组装型的。这种大型的柴油机因为要求输出功率提高和小型化,所以在大型曲轴中,设计上会相对其大小而言使之承受较大的负荷。具体来说,要求大型曲轴有900MPa以上,优选为1000MPa以上这样大的抗拉强度。作为像这样抗拉强度大的大型曲轴的一例,用于形成船舶用内燃机用大型曲轴的大型钢锻品用钢,NiCrMo系的高强度钢得到实用化(例如,参照日本特开2010-248540号公报和日本特开2005-344149号公报)。另外,像大型曲轴这样受到反复载荷的构件,也要求疲劳强度(疲劳试验时的断裂应力)大。疲劳强度通常与材料的抗拉强度成正比而增大,但一般来说,若抗拉强度大到一定程度,则材料内不可避免存在的夹杂物等的缺陷敏感性变大。因此,像上述各公报所述的钢材这样,在抗拉强度比较大的钢材中,疲劳限度比(疲劳强度/抗拉强度)变小,因此疲劳强度受到限制。总之,在现有的大型曲轴中,存在由于不能增大疲劳强度,导致内燃机的小型化和大输出功率化受到限制这样的问题。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:日本特开2005-344149号公报
技术实现思路
鉴于上述问题,本专利技术的课题在于,提供一种疲劳强度比较大的大型曲轴。本专利技术的一个方面的大型曲轴,其特征在于,是具有销圆角部的大型曲轴,从上述销圆角部的表面至深度500μm的表层区域的平均初始压缩应力为500MPa以上,上述销圆角部的表面的平均维氏硬度为600以上,上述销圆角部的表面的算术平均粗糙度Ra为1.0μm以下,金属组织的原始奥氏体平均粒径为100μm以下。如以上这样,本专利技术的大型曲轴其疲劳强度比较大。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式的大型曲轴的示意性的俯视图。具体实施方式以下,一边适宜参照附图,一边详细说明本专利技术的实施的方式。但是,本专利技术并不受这些实施方式限定。还有,图中各符号意思如下:1轴颈,2曲柄销,3腹板,4销圆角部。[大型曲轴]图1所示的本专利技术的一个实施方式的大型曲轴具备如下:并排设于同一轴心上的多个轴颈1;以偏心状态配设在相邻的一对轴颈1间的曲柄销2;联结邻接的曲柄销2和轴颈1间的板状的腹板3,以某种程度大的曲率连接曲柄销2的表面和腹板3的表面的销圆角部4。本实施方式的大型曲轴,由具有之后详细说明的组成的锻造用钢形成,以马氏体为主体。该大型曲轴能够通过模锻制造。作为本实施方式的大型曲轴的销圆角部4的从表面至深度为500μm的表层区域的平均初始压缩应力(使用开始时的压缩残余应力)的下限,为500MPa,优选为550MPa,更优选为600MPa。另一方面,作为销圆角部4的上述表层区域的平均初始压缩应力的上限,没有特别限定,但作为考虑到其他的条件的技术上的限度,则为800MPa,更现实的考虑是700MPa。销圆角部4的上述表层区域的平均初始压缩应力高于上述上限时,不能充分抑制销圆角部4的龟裂的发生,疲劳强度有可能不充分。还有,之所以将表层区域的范围定为从销圆角部4的表面至深度为500μm为止,是由于这一范围的压缩残余应力对于提高疲劳强度的帮助大。另外,销圆角部4的表层区域的压缩残余应力会随着使用而慢慢减少,例如通过测量腹板3等在使用状态下未受到大的应力的这部分的表层区域的压缩残余应力,能够类推销圆角部4的表层区域的平均初始压缩应力。作为销圆角部4的表面的平均维氏硬度(Hv)的下限,通常为600左右,优选为650,更优选为700。另一方面,作为销圆角部4的表面的平均维氏硬度的上限,没有特别限定,但作为考虑到其他的条件的技术上的限度,则为1000左右,更现实的考虑是900左右。销圆角部4的表面的平均维氏硬度低于上述下限时,与该硬度大体成正比例关系的疲劳强度有可能不充分。作为销圆角部4的表面的算术平均粗糙度Ra的下限,优选为0.005μm,更优选为0.01μm。另一方面,作为销圆角部4的表面的算术平均粗糙度Ra的上限,通常为1.0μm左右,优选为0.8μm,更优选为0.6μm。销圆角部4的表面的算术平均粗糙度Ra低于上述下限时,制造成本有可能不必要地增大。反之,销圆角部4的表面的算术平均粗糙度Ra高于上述上限时,由于显微下的应力集中而容易发生裂纹,疲劳强度有可能不充分。本专利技术者们发现,在本实施方式的大型曲轴的金属组织中,原始奥氏体平均粒径越小,越容易通过渗氮处理提高疲劳特性。基于这一全新认知而进一步研究的结果获悉,作为该大型曲轴的金属组织中的原始奥氏体平均粒径的下限,优选为10μm,更优选为20μm。另一方面,作为该大型曲轴的金属组织中的原始奥氏体平均粒径的上限,通常为100μm左右,优选为80μm,更优选为70μm。该大型曲轴的金属组织中的原始奥氏体平均粒径低于上述下限时,由于先共析铁素体的增加,反而导致疲劳强度有可能不充分。反之,该大型曲轴的金属组织中的原始奥氏体平均粒径高于上述上限时,则疲劳强度有可能不充分。作为本实施方式的大型曲轴的抗拉强度的下限,优选为900MPa,更优选为950MPa,进一步优选为1000MPa。该大型曲轴的抗拉强度低于上述下限时,机械的强度不充分,使用该大型曲轴的发动机的可靠性有可能不充分。还有,“抗拉强度”依据JIS-Z2241(2011)测量。作为本实施方式的大型曲轴的摆锤冲击值(吸收能)的下限,优选为50J,更优选为80J。该大型曲轴的摆锤冲击值低于上述下限时,韧性不充分,使用该大型曲轴的发动机的可靠性有可能不充分。还有,“摆锤冲击值”依据JIS-Z2242(2005)测量。作为本实施方式的大型曲轴的疲劳强度的下限,优选为500MPa,更优选为550MPa。该大型曲轴的疲劳强度低于上述下限时,使用该大型曲轴的发动机的耐久性有可能不充分。还有,“疲劳强度”依据JIS-Z2274(1978)测量。以下,对于形成本实施方式的大型曲轴的锻造用钢的各构成进行说明。<锻造用钢>形成本实施方式的大型曲轴的锻造用钢,优选具有的组成如下:含有C(碳):0.2质量%以上且0.4质量%以下;Si(硅):0质量%以上且1.0质量%以下;Mn(锰):0.2质量%以上且2.0质量%以下;Al(铝):0.005质量%以上且0.1质量%以下;和N(氮):0.001质量%以上且0.02质量%以下,余量是Fe(铁)和不可避免的杂质。另外,形成本实施方式的大型曲轴的锻造用钢,除了上述组成以外,可以还含有如下元素的至少一种:Cu(铜):0.1质量%以上且2质量%以下;Ni(镍):0.1质量%以上且2质量%以下;Cr(铬):0.1质量%以上且2.5质量%以下;Mo(钼):0.1质量%以上且1质量%以下;和V(钒):0.01质量%以上且0.5质量%以下。接下来,对于形成本实施方式的大型曲轴的锻造用钢的作为一例的金属成分组成的数值范围及其限定理由进行说明。(C:0.2质量%以上且0.4质量%以下)作为碳的含量的下限,优选为0.2质量%,更优选为0.3质量%。另一方面,作为碳的含量的上限,优选为0.4质量%,更优选为0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型曲轴,其特征在于,是具有销圆角部的大型曲轴,从上述销圆角部的表面至深度为500μm的表层区域的平均初始压缩应力是500MPa以上,上述销圆角部的表面的平均维氏硬度为600以上,上述销圆角部的表面的算术平均粗糙度Ra为1.0μm以下,金属组织的原始奥氏体平均粒径为100μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.08 JP 2016-0030121.一种大型曲轴,其特征在于,是具有销圆角部的大型曲轴,从上述销圆角部的表面至深度为500μm的表层区域的平均初始压缩应力是500MPa以上,上述销圆角部的表面的平均维氏硬度为600以上,上述销圆角部的表面的算术平均粗糙度Ra为1.0μm以下,金属组织的原始奥氏体平均粒径为100μm以下。2.根据权利要求1所述的大型曲轴,其中,具有如下组成:含有C:0.2质量%以上且0....

【专利技术属性】
技术研发人员:高冈宏行山田真理子
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

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