[发明专利]高强度钢、以及使用上述高强度钢的曲轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度钢、以及使用上述高强度钢的曲轴。本发明的曲轴适合用于例如船舶或发电机等的柴油机。

背景技术

对于在船舶或发电机中使用的柴油机，要求提高输出功率、提高耐久性、提高紧凑化等性能。因此对于形成柴油机中所用曲轴的钢锻件用钢，要求高强度和高韧性。具体而言，要求钢锻件用钢具有1000MPa以上的抗拉强度。

作为抗拉强度为1000MPa以上的钢锻件用钢，开发了NiCrMo系高强度钢。例如，专利文献1中公开了用作船舶或发电机的柴油机用曲轴的高强度和高韧性的钢锻件用钢。此外，专利文献2中公开了能以较低成本制造的高强度的钢锻件用钢。

此外，对于上述柴油机的曲轴用锻件用钢还要求高疲劳强度。众所周知，疲劳强度通常与材料的强度(硬度)成比例地提高，但是如果达到高强度则材料内不可避免地存在的夹杂物等的缺陷敏感性变大。因此，以往的钢锻件用钢中难以得到抗拉强度为1000MPa以上且疲劳强度高的锻件用钢。因此，期望提供强度和韧性得到提高的同时，具有高疲劳强度的高强度钢。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-248540号公报

专利文献2：日本专利第4332070号公报。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明是着眼于上述状况而完成的发明，其目的在于提供强度和韧性得到提高的同时，具有高疲劳强度的高强度钢、以及使用上述高强度钢的曲轴。

解决技术问题用的手段

能够解决上述技术问题的本发明的高强度钢含有C：0.30质量％以上且0.50质量％以下、Si：大于0质量％且0.15质量％以下、Mn：0.80质量％以上且1.5质量％以下、Ni：0.8质量％以上且2.4质量％以下、Cr：1.0质量％以上且3.0质量％以下、Mo：0.35质量％以上且0.70质量％以下、V：0.10质量％以上且0.25质量％以下、Al：0.001质量％以上且0.040质量％以下，余部为铁和不可避免的杂质，以马氏体为主体，渗碳体中的Mn浓度为0.90质量％以上且1.80质量％以下，Mn含量相对于Si含量的比值为5.50以上。

本发明的高强度钢，通过使钢材组成为上述范围，具有以马氏体为主体的金属组织，且使Mn含量相对于Si含量的比值为5.50以上，从而可提高强度和韧性，并且发挥高疲劳强度。详细而言，本发明的高强度钢通过使钢材组成为上述范围，形成马氏体主体的金属组织，从而可提高淬透性、强度和韧性。此外认为本发明的高强度钢通过使Mn含量相对于Si含量的比值达到5.50以上，从而可抑制金属组织中部分生成的粗大旧奥氏体晶粒，可发挥高疲劳强度。

本发明的高强度钢中，渗碳体中的Mn浓度为0.90质量％以上且1.80质量％以下。认为通过使渗碳体中的Mn浓度为上述范围，从而在认为是疲劳裂纹形成源的一个因素的渗碳体周围呈现出适当柔软的区域，该区域具有缓和疲劳裂纹形成的应力的作用，可以大幅改善疲劳特性。其结果可得到发挥更高疲劳强度的高强度高韧性钢。

本发明的高强度钢优选进一步以大于0质量％且2质量％以下的范围含有Cu。此外，本发明的高强度钢中，下述式(1)所示的X值优选为690以上。本发明人们发现：通过使下述式(1)的X为一定值以上，可改善大型锻件的淬透性。如果X值为上述下限以上，则可得到具备优异的淬透性，具有更高强度的钢。应予说明，下述式(1)中，C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V分别是以质量％表示C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V的含量的值。

X＝1026.4×C-75.4×Si+37.7×Mn+50.6×Ni+31.7×Cr+82.5×Mo+838.4×V(1)

此外，能够解决上述技术问题的本发明的曲轴是使用上述高强度钢而得到的。本发明的曲轴由于使用上述高强度钢而得到，因此如上述那样具有高的强度和韧性，并且疲劳强度优异。本发明的曲轴例如在用于船舶或发电机等的柴油机中有用。

发明的效果

本发明的高强度钢，使强度和韧性提高的同时，发挥高疲劳强度。因此，本发明的高强度钢例如作为用于船舶或发电机等的柴油机用曲轴的原材料有用。

附图说明

图1是表示用于疲劳试验的疲劳试验片的形状的侧面图。

图2是用于疲劳试验的疲劳试验片中的微孔的放大截面图。

图3是表示基于本发明中规定的式(1)计算出的X值与抗拉强度TS的关系的图。

具体实施方式