[发明专利]高频淬火用钢及使用其制造的曲柄轴

说明书

技术领域

本发明涉及高频淬火用钢及使用其制造的曲柄轴。

背景技术

对曲柄轴等发动机用部件要求高耐磨耗性和高疲劳强度。为了提高耐磨耗性和疲劳强度，有时对发动机用部件实施高频淬火。因此，将高频淬火用钢用于发动机用部件。例如在日本特开2009-41046号公报、日本特开2010-144226号公报、日本特开平9-235654号公报中公开了高频淬火用钢。

高频淬火中，有时产生由残留应力导致的淬火裂纹。因此，高频淬火用钢需要耐淬火裂纹性。

日本特开平5-25546号公报、日本特开2004-76086号公报和日本特开2005-256134号公报中提出了抑制高频淬火用钢的裂纹的技术。

日本特开平5-25546号公报中记载了一种防止淬火裂纹、具有优异的抗扭强度(twisting strength)的部件的制造方法。具体而言，记载了将由高频淬火-回火而得到的有效硬化深度t与部件半径r之比t/r设为0.4～0.8，并且将截面平均硬度HVa设为550以上等。

日本特开2004-76086号公报中记载了即使为宽范围的成分组成也能够可靠地提高延迟破坏特性的高强度钢部件。具体而言，记载了粒径0.1μm以下的微细TiC的含量为0.01%，前述微细TiC的含量与Ti的总含量之比为TiC/Ti≥0.4等。

日本特开2005-256134号公报中记载了：即使在进行高频淬火或低温回火后进行磨削也不会产生磨削裂纹的、高频淬火用钢材及使用其的曲柄轴。具体而言，记载了轧制后纵截面的钢中的MnS的个数为300个/mm²以下、且差示热膨胀试验中的长度方向上的收缩率为15μm以下的高频淬火用钢等。

发明内容

日本特开平5-25546号公报中记载了：为了防止淬火裂纹，将由高频淬火-回火得到的有效硬化深度t与部件半径r之比t/r设为0.8以下。但是，优选能够不限制有效硬化层深度t与部分半径r之比地改善耐淬火裂纹性。

日本特开2004-76086号公报以有效利用通过在高温下进行回火而生成的TiC作为前提。因此，不适用于进行低温回火的通常的高频淬火部件。

日本特开2005-256134号公报中记载的钢材实现了磨削裂纹的改善。具体而言，在高频淬火-回火后，考虑由磨削产生的热量，降低了其温度区域内的收缩率。磨削裂纹和淬火裂纹是指不同应力状态下的断口形貌(fracture morphology)。因此，不清楚日本特开2005-256134号公报中记载的钢材是否具有优异的耐淬火裂纹性。

曲柄轴当中，用于卡车等的大型曲柄轴与客车等的通常尺寸的曲柄轴相比，要求更高的耐磨耗性和更高的疲劳强度。因此，大型曲柄轴的淬火硬化层与客车等的通常尺寸的曲柄轴相比，形成得更深。为了加深淬火硬化层，以比通常更高的输出功率、长时间地加热大型曲柄轴。

因此，高频淬火用钢用于这种大型曲柄轴时，优选的是，即使实施以高输出功率进行长时间加热的高频淬火，淬火裂纹的产生也受到抑制。

本发明的目的在于提供耐淬火裂纹性优异的高频淬火用钢及使用其制造的曲柄轴。

本发明的一个实施方式的高频淬火用钢以质量%计含有C：0.35～0.6%、Si：0.01%以上且不足0.40%、Mn：1.0～2.0%、S：超过0.010%且为0.05%以下、Cr：0.01～0.5%、Al：0.001～0.05%、N：Ti/3.4～0.02%、Ti：0.005～0.05%，剩余部分由Fe和杂质组成，满足式(1)。

2S-3Ti<0.040(1)

此处，对式(1)中的各元素符号代入相应的元素的含量(质量%)。

在上述高频淬火用钢中，可以含有Ca：0.005%以下来代替前述Fe的一部分。

本发明的一个实施方式的曲柄轴是对上述高频淬火用钢进行高频淬火而制造的。

根据本发明，可得到耐淬火裂纹性优异的高频淬火用钢及使用其制造的曲柄轴。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式中规定的参数2S-3Ti的值与本发明的实施方式中定义的裂纹极限应力之间的关系的图。

图2是示出裂纹极限应力测定的试验条件的示意图。

具体实施方式

以下，详细说明本发明的实施方式。以下，元素所涉及的%是指质量%。

本发明人等为了改善高频淬火用钢的耐淬火裂纹性而进行了调查和研究。其结果，本发明人等得到以下的见解。