锻造部件及其制造方法、以及连杆的制作方法_2

文档序号:9308105阅读:来源:国知局
性的元素,通过限定在上述范围内,易于获得适度的夏比冲击 值,可抑制断裂分割时的变形及豁口。P含量不足上述下限值时,可能产生断裂分割时变形 的问题。另一方面,P含量超过上述上限值时,断裂分割时可能会产生豁口的问题。
[001 引S :0. 040~0. 070%、 S(硫)是对切削性提高有效的元素。为获得该效果,需含有上述下限值W上的S。另 一方面,S含量过多时,锻造时容易产生破裂,因而限制在上述上限值W下。
[001引Cr :0. 01~0. 50%、 Cr(铭)和Mn-样,是用于调整钢的强度、初性平衡的有效元素,因而添加至上述下限 值W上。另一方面,Cr含量过多则与Mn的情况相同,有珠光体增加和贝氏体析出导致切削 性降低的可能,因而限制在上述上限值W下。
[0020] A1 :0. 001~0. 050%、 A1 (侣),是脱氧处理的有效元素,因而添加至上述下限值W上。另一方面,A1增加可 能带来氧化侣系夹杂物的增加导致的切削性降低的问题,因而限制在上述上限值W下。
[0021] V :0. 25~0. 35%、 V(饥)元素在热锻造后的冷却时,会形成碳氮化物在铁素体中细微地析出,通过析出 强化而使强度提高,因而添加至上述下限值w上。另一方面,饥对成本有较大影响,因而限 制在上述上限值W下。
[0022] Ca:0 ~0. 0100% (包括 0% 的情形) Ca(巧)对切削性的改善是有效的,因而可根据需要添加。几乎不含Ca时,当然无法获 得化带来的切削性提高效果,但只要满足式1,也可W确保必要的切削性。因而,巧并非必 需元素,而是可选元素。另一方面,化添加带来的切削性提高的效果,若添加量过多也会饱 和,因而化添加量限制在上述上限值W下。
[0023] N:0. 0150%^下、 N(氮)是大气中含量最多的元素,在空气溶解的情况下,制造中不可避免地作为杂质 含有。但是,N含量超过上述上限值时,会与钢中的V结合,大量形成对强度提高没有贡献的 较大的碳氮化物,可能会阻碍V添加带来的强度提高的效果,因而限制在上述上限值W下。 此外,上述的N含量范围中,N含量越高,对强度提高没有贡献的比较粗大的碳氮化物在钢 中变多的可能性越大。为了回避运个问题,确保锻造后的强度,优选热锻造时在更高的溫度 中加热,使较为粗大的碳氮化物固溶。
[0024] 上述的化学成分的组成中,作为不可避免的杂质,例如,如后述的表1中也具有的 那样,有Cu、Ni、Mo等。
[00巧]在控制上述各元素的含有范围的基础上,上述化学成分组成还需进一步满足式1 : [C]-4X[S] + [V]-25X[Ca]<0. 44。此外,技]的意思是元素X的质量%的值,例如,[C]的意 思是C的含量(质量%)的值。其他的元素也一样。此外,后述的式2中也一样。
[0026] 为提高切削性,像上述那样添加化是有效的。另一方面,通过使化W外的元素的 含量在上述范围内,同时满足上述式1,则无论是否添加化,均可获得良好的切削性。目P,若 满足式1,含化0. 0005%W上时自不必说,未添加化时也能确保良好的切削性。因此,通过 将式1作为必须要件,能够让可容许的化的添加量的范围变大。
[0027] 此外,式1是通过W下方法得到的:准备大量各种各样的化学成分组成的钢材,取 得切削性指数的数据,将运些和C、S、V、化的元素的含量的关系用多重回归分析,从可获得 与基准材料同样的程度W上的切削性的阔值推导出式1的关系式。选择C、s、v、化运样特 定的元素的理由是基于上述4个元素与其他元素相比对切削性的影响较大运样的过去的 认知。推导出上述4个元素构成的式1后,对其妥当性进行验证。
[0028] 此外,构成上述锻造部件的钢,维克斯硬度在320~380HV的范围内。据此,可谋 求高强度特性和上述成分调整带来的优异切削性的两全。维克斯硬度比上述下限值低时, 难W谋求充分的高强度化,另一方面,超过上述上限值时,有切削性降低的可能。
[0029] 此外,构成上述锻造部件的钢的0. 2%耐久力为SOOMPaW上。据此,可谋求充分的 高强度化,有助于部件的轻量化。
[0030] 此外,V型缺口的夏比冲击值在7~15J/cm2的范围内。据此,可抑制断裂分割时 的变形和豁口,可获得非常优异的断裂分割性。上述夏比冲击值低于上述下限值时,断裂分 割时可能产生豁口,另一方面,高于上述上限值时,断裂分割时变形可能较大。
[0031] 此外,构成上述锻造部件的钢的金属组织为铁素体-珠光体组织,同时,处于铁素 体的面积率为30%W上的状态。据此,可获得非常优异的切削性。
[0032] 为获得该铁素体的面积率在30%W上的铁素体?珠光体组织,优选在满足上述特 定化学成分组成中的各个成分范围的基础上,进一步满足下述式2。 式 2 :2. 15 兰 4X[C]-[Si] + (l/5)X[Mn]+7X[Cr]-[V]兰 2. 61
[0033] 在上述特定的化学成分组成中,即使满足各成分范围,不满足上记式2时,可能产 生铁素体面积率不足30%的情况。因此,为满足上记式2而调整各个化学成分组成的组合 是有效的。此外,铁素体面积率还被热锻造的条件及热锻造后的冷却速度等制造条件所左 右。关于热锻造的条件和热锻造后的冷却条件之后再说,但在运些条件W外,是否满足上记 式2,对铁素体面积率的控制有较大影响。因此,满足上述式2较为重要。
[0034] 此外,式2是通过W下方法得到的:准备大量各种各样的化学成分组成的钢材,取 得铁素体面积率的数据,将运些和〇、51、111、化、¥的元素的含量的关系用多重回归分析,推 导出使铁素体面积率为30%W上的式2的关系式。选择C、Si、MnXr、V运样特定的元素的 理由是基于上述5个元素与其他元素相比对锻造后的金属组织的影响较大运样的过去的 认知。推导出上述5个元素构成的式2后,对其妥当性进行验证。
[0035] 此外,具有上述优异特性的锻造部件可适用于各种部件。特别地,对于连杆来说, 可W实施利用断裂分割的制造方法,上述钢的适用非常有效。
[0036] 此外,制造上述锻造部件时,至少进行:用电炉等将原料溶解、制作具有上述特定 化学成分的铸造片,对其施加热压延等热加工,准备锻造用钢材的工序,对锻造用钢材实施 热锻造的工序,和冷却热锻造后的锻造品的冷却工序。此时,若N的含有率较高,则锻造用 钢材中的比较粗大的V碳氮化物变为较多析出的状态,因此,在热锻造后的锻造品的冷却 过程中,为了使有助于强度提高的微细的碳氮化物析出,N含量越高,就越需要将热锻造溫 度调高,使上述较粗大的碳氮化物固溶。
[0037] 具体地,N含量在0. 0090 %W下时,与W往的热锻造无特别差异,热锻造溫度为 115(TCW上即可。另一方面,N含量超过0.0090%时,优选提高热锻造溫度,设定为1230°C W上,令锻造用钢材中的V碳氮化物可更多地固溶。另外,即使N含量为0.0090W下时,使 热锻造溫度为1230°CW上也没有问题。但热锻造溫度过高时,结晶粒粗大化,对机械性质产 生坏的影响,因而上限溫度优选1300°C。
[0038] 此外,为获得与目标的高强度、硬度及断裂分割相适应的冲击值,需要注意热锻造 的冷却速度。具体地,优选800~600°C之间的平均冷却速度为150~250°C/分那样的冷 却。使平均冷却速度的下限为150°C/分是因为,冷却速度较慢则难W获得目标的高强度、 硬度、冲击值。此外,使上限为250°C/分是因为,若比运更快速地冷却,可能生成贝氏体组 织,还是无法获得目标的机械性质。在800~600°C的范围中设定冷却速度的范围是因为, 该溫度范围的冷却速度对机械性质的影响最大。
[实施例]
[003引(实施例1) 关于上述锻造部件,用实施例说明。本例中,如表1所示,准备化学成分组成不同的多 种试料,实施制作连杆时的加工,进行各种评价。此外,各试料的制造
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