热轧钢材及钢部件制造技术

技术编号:21207418 阅读:26 留言:0更新日期:2019-05-25 03:34
本发明专利技术的一个方案的热轧钢材具有包含0.0001~0.0050质量%的Bi的规定的化学成分,金属组织的90面积%以上由铁素体和珠光体构成,在与轧制方向平行的截面处测定的沿着上述轧制方向被延伸的长宽比超过10且为30以下的Mn硫化物的平均个数密度为50~200个/mm

Hot rolled steel and its components

The hot rolled steel of one scheme of the present invention has a prescribed chemical composition containing 0.0001-0.0050 mass% Bi. More than 90% of the metal structure is composed of ferrite and pearlite. The average number density of Mn sulphide whose aspect ratio is more than 10 and below 30 is 50-200/mm measured at the cross section parallel to the rolling direction.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热轧钢材及钢部件
本专利技术涉及热轧钢材。本申请基于2016年9月29日在日本申请的特愿2016-191456号而主张优先权,并将其内容援引于此。
技术介绍
汽车的发动机用部件及行驶部分用部件是通过将钢以热锻造进行成形,并任选地进行淬火回火之类的热处理(以下称为调质)来获得的。将进行了调质的部件称为调质部件,将未经调质的部件称为非调质部件。无论何种情况,都会确保对于应用的部件所需的机械特性。作为汽车发动机用部件的实例,可列举出连杆(Connectingrod)。该部件是在发动机内在将活塞往复运动转换成利用曲轴而进行的旋转运动时传递动力的部件。连杆由盖部和杆部构成,通过将被称为销部的曲轴的偏芯部位用盖部和杆部夹入并进行紧固,从而组装于曲轴上,通过销部和旋转滑动的机构来传递动力。为了提高盖部与杆部的整合性,在制造通常的连杆时,需要使盖部与杆部的接合面变得平滑。另外,由于在将销部用盖部和杆部夹入并进行紧固时,需要对盖部与杆部进行对位,因此在制造通常的连杆时,需要在盖部与杆部的接合面设置对位用的凹凸。用于使接合面变得平滑并且在接合面设置凹凸的机械加工工序会使连杆的制造时间及制造成本增大。为了省略用于设置该凹凸的机械加工工序,近年来,大多采用断裂分离型连杆。所谓断裂分离型连杆是通过下述工艺来获得的:在通过对钢进行热锻造等从而成型为盖部与杆部成为一体的形状之后,在相当于盖部与杆部的边界的部分加入切口,进行断裂分离。通过该工艺而获得的盖部及杆部的接合面是通过断裂分离而得到的具有凹凸的断口(也称为断裂面、断面)。通过使经断裂分离而得到的断口彼此嵌合,从而能够进行将连杆组装到曲轴上时的对位。因此,断裂分离型连杆的制造可以将用于提高接合面的整合性的机械加工和用于在接合面设置对位用的凹凸的机械加工都省略。因此,断裂分离型连杆能够大幅地削减部件的机械加工工序,能够大幅地提高部件制造时的经济效率性。作为供于断裂分离型连杆的钢材,在欧美已普及的是DIN标准的C70S6。C70S6是包含0.7质量%的C的高碳非调质钢,为了抑制断裂分离时的尺寸变化,其金属组织由延展性及韧性低的珠光体组织形成。C70S6由于断裂时的断口附近的塑性变形量小,因此断裂分离性优异。所谓钢的断裂分离性是评价通过对钢进行断裂加工而得到的钢的断口彼此的嵌合性的指标。断口附近的变形量小、断口的脆性断裂面积率大、断裂加工时的崩碎产生量小的钢被判断为断裂分离性良好。但是,由于与通常的连杆用钢即中碳非调质钢的铁素体-珠光体组织相比,C70S6的组织粗大,因此存在下述问题:屈服比(屈服强度/抗拉强度)低、无法应用于要求高压曲强度的高强度连杆。为了提高钢的屈服比,需要将钢的碳量抑制得较低、使钢的铁素体分率增加。但是,在使钢的铁素体分率增加的情况下,由于钢的延展性提高,在断裂分离时断口附近的塑性变形量变大,因此会产生下述这样的部件性能上的问题:紧固于曲轴的销部的连杆滑动部的形状变形增大,正圆度降低。另外,近年来,伴随着由大功率柴油发动机或涡轮发动机的普及所带来的发动机输出功率增大,有下述等需求:防止连杆的盖部与杆部的偏移即提高嵌合性及提高紧固力。其中,对于提高嵌合性,为了增大断裂分离的面的凹凸,控制钢材的组织是有效的。作为适合于高强度的断裂分离型连杆的钢材,提出了几种非调质钢。在专利文献1及专利文献2中记载了一种技术,其通过大量地添加Si或P那样的脆化元素,使材料自身的延展性及韧性降低,从而改善断裂分离性。专利文献3及专利文献4中记载了一种技术,其利用第二相粒子的析出强化而使铁素体的延展性及韧性降低,由此来改善断裂分离性。此外,在专利文献5~7中记载了一种技术,其通过控制钢中的Mn硫化物的形态来改善断裂分离性。这些技术会减小断裂分离的部位的变形量,另一方面,使材料变脆。因此,通过这些技术而得到的钢在断裂分离时或者在使断口彼此嵌合时会产生崩碎。如果产生断口的崩碎,则会产生嵌合部的位置偏移,产生无法精确嵌合这样的问题。特别是如果增大断口的凹凸,则在断裂时产生崩碎、裂纹的频率会变高,因此要求能够同时达成断口凹凸的增大和防止断裂时的崩碎及裂纹的产生这两者的钢。作为防止崩碎、裂纹的产生的解决对策,可列举出如专利文献8中所示的那样降低V的偏析。需要说明的是,V是以高强度化为目的而添加的化学成分。但是,除了V的偏析以外,还有产生崩碎、裂纹的原因。实际上,在断口的凹凸过大的情况下,存在崩碎、裂纹的产生频率变高的倾向。这是因为:在形成断口的拉伸方向的凹凸时,还形成沿断口方向扩展的龟裂或凹部。据认为:在为了将断口彼此嵌合并将断口彼此紧固而对断口施加应力时,沿断口方向扩展的龟裂或凹部成为应力集中部,在此产生微细的断裂。另一方面,为了提高断口彼此的嵌合性,需要增大断口的凹凸。如以上说明的那样,由断口凹凸的巨大化带来的嵌合性提高与防止崩碎及裂纹的产生存在矛盾的关系,这两者的达成无法通过现有工艺来解决。除了上述以外,在连杆制造时,通过钻头而进行的开孔加工等切削加工性也受到重视。这是因为:通过提高切削加工性,使得作业被高效化,通过生产率提高而产生出巨大的经济效应。即,在断裂分割连杆中,需要在不损害机械特性的情况下提高切削加工性。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第3637375号公报专利文献2:日本专利第3756307号公报专利文献3:日本专利第3355132号公报专利文献4:日本专利第3988661号公报专利文献5:日本专利第4314851号公报专利文献6:日本专利第3671688号公报专利文献7:日本专利第4268194号公报专利文献8:日本专利第5522321号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术鉴于上述的情况,其目的在于,提供减小断裂分离时的断口附近变形量并且增大断口的凹凸从而提高嵌合性、另一方面抑制断口的崩碎产生量、进而热锻造性及切削性优异的热轧钢材及钢部件。用于解决课题的手段本专利技术的主旨如下所述。(1)本专利技术的一个方案的热轧钢材的化学成分含有:C:0.35~0.45质量%、Si:1.0~1.9质量%、Mn:0.10~0.20质量%、P:0.010~0.035质量%、S:0.06~0.10质量%、Cr:0.25质量%以下、V:0.20~0.40质量%、N:0.0060~0.0150质量%、B:0.0050质量%以下、Bi:0.0001~0.0050质量%、Ti:0~0.050质量%及Nb:0~0.030质量%,剩余部分包含铁及杂质,金属组织的90面积%以上由铁素体和珠光体构成,在与轧制方向平行的截面处测定的当量圆直径为1~5μm并且沿着上述轧制方向被延伸的长宽比超过10且为30以下的Mn硫化物的平均个数密度为50~200个/mm2。(2)就上述(1)中记载的热轧钢材而言,上述化学成分也可以含有Ti:0.005~0.050质量%及Nb:0.005~0.030质量%中的1种或2种。(3)就本专利技术的另一方案的钢部件而言,化学成分含有:C:0.35~0.45质量%、Si:1.0~1.9质量%、Mn:0.10~0.20质量%、P:0.010~0.035质量%、S:0.06~0.10质量%、Cr:0.25质量%以下、V:0.20~0.40质量%、N:0.0060~0.0150质量%、B:本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种热轧钢材,其特征在于,化学成分含有:C:0.35~0.45质量%、Si:1.0~1.9质量%、Mn:0.10~0.20质量%、P:0.010~0.035质量%、S:0.06~0.10质量%、Cr:0.25质量%以下、V:0.20~0.40质量%、N:0.0060~0.0150质量%、B:0.0050质量%以下、Bi:0.0001~0.0050质量%、Ti:0~0.050质量%、及Nb:0~0.030质量%,剩余部分包含铁及杂质,金属组织的90面积%以上由铁素体和珠光体构成,在与轧制方向平行的截面处测定的当量圆直径为1~5μm并且沿着所述轧制方向被延伸的长宽比超过10且为30以下的Mn硫化物的平均个数密度为50~200个/mm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.29 JP 2016-1914561.一种热轧钢材,其特征在于,化学成分含有:C:0.35~0.45质量%、Si:1.0~1.9质量%、Mn:0.10~0.20质量%、P:0.010~0.035质量%、S:0.06~0.10质量%、Cr:0.25质量%以下、V:0.20~0.40质量%、N:0.0060~0.0150质量%、B:0.0050质量%以下、Bi:0.0001~0.0050质量%、Ti:0~0.050质量%、及Nb:0~0.030质量%,剩余部分包含铁及杂质,金属组织的90面积%以上由铁素体和珠光体构成,在与轧制方向平行的截面处测定的当量圆直径为1~5μm并且沿着所述轧制方向被延伸的长宽比超过10且为30以下的Mn硫化物的平均个数密度为50~200个/mm2。2.根据权利要求1所述的热轧钢材,其特征在于,所述化学成分含有Ti:0.005~0.050质量%及Nb:0.005~0.030质量%中的1种或2种。3.一种钢部件,其特征在于,化学成分含有:C:0.35~0.45质量%、Si:1.0~1.9质量%、Mn:0.10~0.20质量%、P:0.010~0.035质量%、S:0.06~0.10质量%、Cr:0.25质量%以下、V:0.20~0.40质量%、N:0.00...

【专利技术属性】
技术研发人员:吉田卓寺本真也志贺聪久保田学长谷川一水上英夫
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

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