[发明专利]锻造用钢锭和一体型曲轴

说明书

技术领域

本发明涉及锻造用钢锭，和由锻造用钢锭制造的一体型曲轴。本发明的锻造用钢锭和一体型曲轴在机械、船舶、发电机等产业领域被广泛有效地活用，特别是适于诸如回转运动部件这样要求有高疲劳强度的部件。

背景技术

在专利文献1(日本专利公开2006-336092号公报)中记述有如下一种锻造用钢，为了使船舶的曲轴的耐氢裂纹性提高，钢中所含的最大弦长为1μm以上的夹杂物的圆度的平均值(以下称为平均圆度。)为0.5以上，最大弦长为20μm以上的夹杂物的个数每100mm²低于40个，此平均圆度为0.25以上和最大弦长为1～10μm的夹杂物的个数每100mm²为100个以上。

在专利文献2(日本专利公开2002-194502号公报)记述有如下一种钢板，出于提高曲轴的被削性及耐磨耗性的目的，其构成为C：0.62～0.80％、Si：0.60％以下、Mn：0.30～1.80％、S：0.04～0.35％、Cr：0.05～0.50％、Al：低于0.005％、O：0.0020％以下、余量Fe和不可避免的杂质，热锻后的组织为初析铁素体分率3％以下的珠光体主体，且含有厚度20μm以下的硫化物系夹杂物。

发明内容

在船舶用的部件中，近年来特别成为问题的是，由于氢性的缺陷造成的氢裂纹和由于夹杂物缺陷造成的疲劳强度的降低。然而，上述现有的技术中，即使被削性和耐磨耗性优异，但还是制造不出在严酷的使用环境下仍具有难以破坏的充分的疲劳特性和充分的耐氢裂纹的锻造用钢锭。本发明鉴于这一情况而做，其目的在于，提供一种疲劳特性和耐氢裂纹性这两方均优异的锻造用钢锭和一体型曲轴。

为了防止氢裂纹，通常会使捕捉钢材中的氢的MnS系夹杂物分布在钢材中。但是，MnS系的夹杂物虽然使耐氢裂纹性提高，但另一方面也会使钢材的疲劳特性降低。因此，同时提高处于这种权衡关系下的耐氢裂纹性和疲劳特性的双方非常困难。

在如此状况下，本发明者们发现，即使在一块钢锭之中，构成氢裂纹的原因的钢中的氢浓度在钢锭上部会比在钢锭下部高。进一步进行研究时查明，钢锭上部、下部的夹杂物密度的比和与夹杂物的形成联系密切的S(硫)的浓度满足一定关系时，不会使钢锭的疲劳强度降低就能够防止锻造用钢锭的氢裂纹，从而完成本发明。

能够达成上述目的的本发明的锻造用钢锭，是由铸模形成的锻造用钢锭，其中，在重力方向的端部，在该端部到钢锭总高的20％以内的部位即钢锭下部，在钢截面中所观察到的长径5～10μm的夹杂物的密度D_BOT为10～80个/cm²，在所述钢锭下部的相反侧的端部，在该端部到钢锭总高的20％以内的部位即钢锭上部，在钢截面中所观察到的长径5～10μm的夹杂物的密度D_TOP为20～90个/cm²，在钢截面中所观察到的长径40μm以上的夹杂物的密度在所述钢锭下部、所述钢锭上部均为5个/cm²以下，并且满足下式(1)。

【式1】

(D_TOP)/(D_BOT)≥[S]/18·····(1)

其中，[S]表示钢中的S的含量(质量ppm)。

上述锻造用钢锭，推荐含有如下：

C：0.2～0.6％(质量％的意思。下同。)、

Si：0.05～0.5％

Mn：0.2～1.2％

Ni：0.1～3.5％

Cr：0.9～2.5％

Mo：0.1～0.7％

V：0.005～0.2％

Al：0.01～0.1％

S：0.005％以下

Ti：0.005％以下

O：0.0015％以下，

余量由铁和不可避免的杂质构成。

能够达成上述目的的本发明的一体型曲轴，通过热锻上述锻造用钢锭来制造。

根据本发明，通过调整钢锭下部的微小夹杂物的密度，和钢锭上部的微小夹杂物的密度以及钢锭下部、钢锭上部的粗大夹杂物的密度，且使钢锭上部、下部的夹杂物密度的比和钢中的S浓度满足一定的关系，从而能够制造疲劳特性和耐氢裂纹性优异的锻造用钢锭。而且，通过热锻该锻造用钢锭，能够制造疲劳特性和耐氢裂纹性优异的一体型曲轴。