[发明专利]热锻用轧制棒钢、热锻成形材料以及共轨及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及热锻用轧制棒钢、热锻成形材料以及共轨及共轨的制造方法，详细而言，涉及作为柴油发动机燃料喷射系统所使用的共轨的原材料所优选的热锻用轧制棒钢、对该热锻用轧制棒钢进行成形而成的热锻成形材料以及共轨及其制造方法。

背景技术

以环境问题为背景，提高了对于降低油耗的需求。在汽车、工业机械等所使用的机械构造用部件中，在以小型化为目的的前提下期望部件的高强度化。

近年来，对于汽车的排气限制具有越来越严格的倾向。由于柴油发动机燃料喷射系统能够通过提高燃料的喷射压力来提高发动机的燃烧效率，因此使在柴油发动机中喷射的燃料的喷射压力增高。共轨是在柴油发动机燃料喷射系统中使用的中空形状的部件，其用于事先在将高压化的燃料向发动机喷射之前暂时储存高压化的燃料。

在共轨的内部反复施加有较高的内压。因此，作为共轨所使用的钢材要求：具有针对内压的较高的疲劳强度；具有较高的断裂韧性值，以使得即使因反复施加的内压而产生疲劳裂纹，也不会产生脆性断裂；以及具有较高的切削性，以使得易于加工要在部件上加工的多个交叉孔等。伴随着燃料喷射系统的喷射压力的高压化，也进一步期望共轨所使用的钢材的高性能化。

另一方面，从部件的制造成本的观点出发，共轨期望使用以热锻对通过热轧制造成的棒钢(以下，将通过热轧制造成的保持热轧状态的棒钢称作“轧制棒钢”。)进行成形(以下，将保持通过热锻成形成的轧制棒钢的状态的棒钢称作“热锻成形材料”。)而不实施淬火及回火的热处理、即“调质处理”就能够获得所期望的强度的非调质的钢材。

这样，在共轨所使用的钢材中，期望应用如下轧制棒钢：能够在利用热锻制造了热锻成形材料之后，在不实施调质处理的情况下对该热锻成形材料进行切削加工而使其成形为部件形状来使用。

对于改善燃料喷射系统所使用的部件的疲劳强度等的技术，迄今为止提出了各种方案。

在专利文献1中，公开有含有作为夹杂物生成元素的Bi和S的、兼具高疲劳强度和良好的切削性的、易切削钢和使用了该易切削钢的燃料喷射系统部件。

在专利文献2中，公开有含有REM并控制了硫化物系夹杂物、氮化物系夹杂物以及氧化物系夹杂物的分散形态的、疲劳特性优异的共轨用钢和共轨。

在专利文献3中，公开有使用适量地含有从由Nb、Ti以及V构成的组中选择的1种以上和Al的钢材、且通过控制热锻后的冷却而将钢材的金属组织形成为由铁素体、残留奥氏体以及贝氏体和/或马氏体构成的、耐冲击特性和强度‐延展性平衡优异的钢制高强度加工制品。

在专利文献4中，公开有将Mn硫化物系夹杂物的长度与宽度之比设为恒定值以下的、疲劳特性优异的钢和由该钢制作成的钢部件。

在专利文献5中，公开有特别调整了C、S以及V的含有量的、疲劳强度优异并且基于超硬钻头等的切削加工性优异的铁素体·珠光体型热锻用非调质钢及使用了该钢的共轨。

专利文献1：日本特开2005-154886号公报

专利文献2：日本特开2009-287108号公报

专利文献3：日本特开2007-231353号公报

专利文献4：日本特开2004-83986号公报

专利文献5：日本特开2010-265506号公报

非专利文献

非专利文献1：铃木章、铃木武、长岗丰、岩田至弘：关于碳含有量不同的碳钢的二次枝晶臂间距，日本金属学会志，32(1968)，第1301-1305页

发明内容

发明要解决的问题

对于专利文献1和专利文献2所记载的技术，由于为了提高切削性而需要使钢含有Bi、REM等高价的合金元素，因此成本增加。对于专利文献2，由于进行调质处理，因此成本进一步增加。

另外，对于专利文献3所记载的技术，用于将部件的金属组织形成为由铁素体、残留奥氏体以及贝氏体和/或马氏体构成的组织的制造工序复杂，且部件的制造成本变高。进而，由于是提高了钢材所含有的Al量且含有马氏体或贝氏体的金属组织，因此作为该部件的原材料的钢的切削性未必优异。

对于专利文献4所记载的技术，由于控制了Mn硫化物系夹杂物的长度与宽度之比，因此在钢中含有Mg、Ca、Zr、Te、REM中的、1种或2种以上。因此，原材料所含有的合金元素的成本变高。另外，也存在在钢中存在粗大的氧化物的情况，从而未必能够获得优异的疲劳强度。