热锻品制造技术

提供一种即使省略热锻后的调质处理和表面硬化热处理也具有优异的耐磨耗性和疲劳强度的热锻品。本实施方式的热锻品的化学组成以质量％计含有C：0.45～0.70％、Si：0.01～0.70％、Mn：1.0～1.7％、S：0.01～0.1％、Cr：0.05～0.25％、Al：0.003～0.050％、N：0.003～0.02％、Ca：0～0.01％、Cu：0～0.15％、和Ni：0～0.15％，余量为Fe和杂质，距离未切削表面深度500μm～5mm的基体由先共析铁素体的面积率为3％以下的铁素体‑珠光体组织或珠光体组织构成，距离未切削表面500μm～5mm的珠光体组织的珠光体团的平均直径为5.0μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热锻品
本专利技术涉及一种热锻品，更详细地，涉及一种省略热锻后的调质处理和表面硬化热处理的热锻品。
技术介绍
最近，提供了一种省略了调质处理的热锻品(例如锻造曲轴)。调质处理指的是改善强度等钢的机械特性的淬火处理和回火处理。以下将省略了调质处理的热锻品称为非调质热锻品。构成非调质热锻品的钢材通常含有钒(V)。通过将钢热锻，在大气中放冷，从而制造非调质热锻品。构成非调质热锻品的钢材的组织为铁素体-珠光体组织。钢中的V在热锻后的冷却过程中在钢中形成微细的碳化物，提高钢的疲劳强度。总而言之，即使省略调质处理，含有V的非调质热锻品也具有优异的疲劳强度。对于含有V的热锻用非调质钢，例如公开了日本特开平9-143610号公报(专利文献1)。专利文献1中公开的非调质钢由铁素体-珠光体组织构成，通过V析出强化铁素体。因此，公开了能够获得高的疲劳强度。但是，由于V价格昂贵，导致非调质热锻品的制造成本增加。因此，要求一种即使不含有V也具有优异的疲劳强度的非调质热锻品。日本特开平10-226847号公报(专利文献2)和日本特开昭61-264129号公报(专利文献3)提出了一种不含V、具有高的疲劳强度的热锻用非调质钢和热锻品。专利文献2中公开的非调质钢以质量％计，C：0.30～0.60％、Si：0.05～2.00％、Mn：0.90～1.80％、Cr：0.10～1.00％、s-Al：0.010～0.045％、N：0.005～0.025％，余量为Fe和杂质，热锻后的硬度为30HRC以下，组织为铁素体+珠光体，珠光体片层间距为0.80μm以下，且先共析铁素体面积率为30％以下。专利文献2中公开了对具有上述化学组成的非调质钢进行热锻并放冷，则珠光体的片层间距变得微细，且先共析铁素体的面积率降低，因此，疲劳强度提高。专利文献3中将以质量％计含有C：0.25～0.60％、Si：0.10～1.00％、Mn：1.00～2.00％和Cr：0.30～1.00％的钢加热至Ac3相变点以上且1050℃以下的温度来进行热锻，然后冷却，从而制成先共析铁素体量F(％)为F≤85～140C％(％)、珠光体的片层间距D(μm)为D≤0.20(μm)的铁素体-珠光体组织。专利文献3中通过含有至少1.00％的Mn、至少0.30％的Cr，从而使先共析铁素体量F和片层间距D落入上述范围内。公开了由此能够获得优异的强度和韧性的平衡。但是，热锻品除了要求疲劳强度，还要求耐磨耗性。例如，作为热锻品的曲轴的曲柄销被插入到连杆的大端部。曲轴旋转时，曲柄销与连杆的大端部的内表面隔着滑动轴承而旋转。因此，曲柄销的表面要求优异的耐磨耗性。日本特开2000-328193号公报(专利文献4)和日本特开2002-256384号公报(专利文献5)公开了一种不含V、目的在于提高耐磨耗性的非调质钢。专利文献4中公开的热锻用非调质钢为铁素体-珠光体组织。进而，专利文献4中公开的热锻用非调质钢通过Si、Mn固溶在铁素体中来强化铁素体。由此，实现了耐磨耗性的提高。专利文献5中公开的非调质曲轴用钢具有先共析铁素体比例小于3％的珠光体主体的组织，且含有厚度为20μm以下的硫化物系夹杂物。进而，Si含量为0.60％以下，Al含量小于0.005％。由此，实现了耐磨耗性和切削性的提高。为了提高热锻品的耐磨耗性，通常对热锻品实施表面硬化热处理。表面硬化热处理例如指的是高频淬火处理或氮化处理。通过高频淬火处理在热锻品的表面形成淬硬层。另外，通过氮化处理在热锻品的表面形成氮化层。淬硬层和氮化层具有高的硬度。因此，热锻品的表面的耐磨耗性提高。但是，如果实施表面硬化热处理，则制造成本增加。因此，谋求一种即使不含有V且省略了表面硬化热处理，也具有优异的耐磨耗性的非调质热锻品。利用专利文献2～专利文献5中公开的非调质钢而制造的热锻品在省略了表面硬化热处理的情况下，耐磨耗性有可能降低。日本特开2012-1763号公报(专利文献6)中公开了有一种锻造曲轴，其在热锻后既未实施调质处理且也未实施表面硬化热处理而使用时，也具有优异的耐磨耗性。专利文献6中公开的锻造曲轴由满足1.1C+Mn+0.2Cr＞2.0(式中的各元素符号中代入各元素的含量(质量％))、先共析铁素体的面积率小于10％的铁素体-珠光体组织或珠光体组织的非调质钢材构成。但是，专利文献6并未研究疲劳强度。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平9-143610号公报专利文献2：日本特开平10-226847号公报专利文献3：日本特开昭61-264129号公报专利文献4：日本特开2000-328193号公报专利文献5：日本特开2002-256384号公报专利文献6：日本特开2012-1763号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提高一种即使省略热锻后的调质处理和表面硬化热处理也具有优异的耐磨耗性和疲劳强度的热锻品。本专利技术的一实施方式的热锻品的化学组成以质量％计含有C：0.45～0.70％、Si：0.01～0.70％、Mn：1.0～1.7％、S：0.01～0.1％、Cr：0.05～0.25％、Al：0.003～0.050％、N：0.003～0.02％、Ca：0～0.01％、Cu：0～0.15％、和Ni：0～0.15％，余量为Fe和杂质。距离未切削表面深度500μm～5mm的基体由先共析铁素体的面积率为3％以下的铁素体-珠光体组织或珠光体组织构成，距离未切削表面深度500μm～5mm的珠光体组织的珠光体团的平均直径为5.0μm以下。本专利技术的一实施方式的热锻品即使省略热锻后的调质处理和表面硬化热处理，也具有优异的耐磨耗性和疲劳强度。附图说明图1为表示先共析铁素体率与耐磨耗性的关系的图。图2为示出珠光体团的大小与疲劳强度的关系的图。图3为示出作为热锻品例子的曲轴的主要部分的图。图4为用于说明各圆棒横截面中的显微组织的采集位置以及显微组织调查中的观察位置的图。图5为从各圆棒采集的旋转弯曲疲劳试验片的示意图。图6为用于说明脱碳深度的测定方法的一个例子的照片图像。图7为实施例中的本专利技术例的供试材料的显微组织照片。具体实施方式以下参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。对图中相同或相当部分附上相同附图标记，不重复其说明。[本实施方式的热锻品的概要]本专利技术人等为了提高省略了调质处理和表面硬化热处理的热锻品的耐磨耗性和疲劳强度而进行了调查和研究。其结果，本专利技术人等得到了以下见解。(A)如果热锻品的被切削表面的基体为先共析铁素体的面积率小的铁素体-珠光体组织或珠光体组织，则具有优异的耐磨耗性。贝氏体和马氏体比铁素体-珠光体组织或珠光体组织的耐磨耗性差。其中，“先共析铁素体”指的是冷却钢时在共析转变之前从奥氏体析出的铁素体。另外，“铁素体-珠光体组织”指的是由先共析铁素体和珠光体构成的组织，“珠光体组织”指的是先共析铁素体的面积率为0％的实质为珠光体单相的组织。以下的说明中，将先共析铁素体的面积率称为“先共析铁素体率”。先共析铁素体比珠光体柔软，先共析铁素体的耐磨耗性低。因此，如果先共析铁素体率为规定值以下，则热锻品具有优异的耐磨耗性。图1为针对具有铁素体-珠光体组织或珠光体组织的热锻品，表示出先共析铁素体率与耐磨耗性的关系的图。图1是根据以下方法得到的。改变化学组成和热锻后的冷却条件，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热锻品，其化学组成以质量％计含有C：0.45～0.70％、Si：0.01～0.70％、Mn：1.0～1.7％、S：0.01～0.1％、Cr：0.05～0.25％、Al：0.003～0.050％、N：0.003～0.02％、Ca：0～0.01％、Cu：0～0.15％、和Ni：0～0.15％，余量为Fe和杂质，距离未切削表面深度500μm～5mm的基体由先共析铁素体的面积率为3％以下的铁素体‑珠光体组织或珠光体组织构成，距离所述未切削表面深度500μm～5mm的珠光体组织的珠光体团的平均直径为5.0μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热锻品，其化学组成以质量％计含有C：0.45～0.70％、Si：0.01～0.70％、Mn：1.0～1.7％、S：0.01～0.1％、Cr：0.05～0.25％、Al：0.003～0.050％、N：0.003～0.02％、Ca：0～0.01％、Cu：0～0.15％、和Ni：0～0.15％，余量为Fe和杂质，距离未切削表面深度500μm～5mm的基体由先共析铁素体的面积率为3％以下的铁素体-珠光体...

【专利技术属性】
技术研发人员：西原基成，柏原義之，多比良裕章，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP