[发明专利]钢材、锻造热处理品和锻造热处理品的制造方法

说明书

具有高的切削性、屈服强度和疲劳强度且获得优异的裂解性。钢材具有如下化学组成：以质量％计为C：0.10～0.60％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.30～1.50％、P：0.1000％以下、S：0.3000％以下、Al：0.003～0.100％、N：0.0200％以下、以及余量：Fe和杂质，且满足式(1)。以质量％计含有超过70.0％的Al₂O₃且√AREA为3μm以上的夹杂物的数密度为0.05～1.00个/mm²。9≤7.6√C×(1+0.6Si)×(1+4Mn)×(1‑0.6S)×(1+0.3Cu)×(1+0.5Ni)×(1+2Cr)×(1+3Mo)×(1+(1.5×(0.9‑C)×fB))≤130(1)。式(1)中的fB在B含量(质量％)为0％时是“0”，在超过0％时是“1”。

技术领域

本发明涉及钢材、使用该钢材制造的锻造热处理品和该锻造热处理品的制造方法。

背景技术

汽车发动机等所使用的连接杆(以下也称为“连杆”)是连结活塞和曲轴的发动机零件，其将活塞的往复运动转换成曲柄的旋转运动。

图1是以往的连杆的主视图。如图1所示，以往的连杆1包括大头部100、杆身部200和小头部300。在杆身部200的一端配置大头部100，在杆身部200的另一端配置小头部300。大头部100连结于曲柄销。小头部300连结于活塞。

以往的连杆1具备两个零件(盖2和杆3)。这些零件通常通过热锻来制造。盖2和杆3的一端部相当于大头部100。杆3的一端部之外的其它部分相当于杆身部200和小头部300。大头部100和小头部300通过切削来形成。因此，对连杆1要求高切削性。

连杆1在发动机运行时承受来自周围构件的载荷。最近，为了进一步减少燃油消耗而寻求连杆1的小型化和气缸内的筒内压力的提高。因此，对于连杆1，要求即使缩细杆身部200也能够应对从活塞传导的爆炸载荷的优异屈服强度。进而，对于连杆1而言，由于会施加反复的压缩载荷和拉伸载荷，因此，还要求优异的疲劳强度。

然而，如上所述，以往的连杆1是分别制造盖2和杆3的。因此，为了盖2与杆3的定位而实施定位销加工工序。进而，对盖2与杆3的合模面实施切削加工工序。因而，能够省略这些工序的裂解连杆开始普及。

关于裂解连杆，在将连杆一体成型后，向大头部100的孔中插入治具，负载应力而使大头部断裂，从而分割成两个零件(相当于盖2和杆3)。接着，在安装于曲轴时，将被分割的两个零件结合。如果大头部100的断裂面为无变形的脆性断面，则可以将盖2与杆3的断裂面合并并用螺栓进行连结。因此，这种情况下，会省略定位销加工工序和切削加工工序。其结果，制造成本降低。

裂解连杆通常通过热锻来实施连杆的一体成型。本说明书中，也将对钢材实施热锻并在热锻后实施热处理而得的制品称为“锻造热处理品”。此处，在用于裂解连杆的情况下，锻造热处理品的韧性优选较低。对于韧性高的钢而言，在大头部通过裂解而断裂的情况下，在断裂面容易产生延性断面。此时，大头部发生塑性变形。因此，即使将断裂面合并也不会完美地匹配，图1中的大头部100的内径D会偏离期望的数值。其结果，有时会在曲柄连结部(大头部)发生部分接触，从而成为汽车行驶时的振动、噪音的原因。

为了提高寻求高裂解性的锻造热处理品的屈服强度和疲劳强度，使用化学组成经调整的钢材来实施热锻的结果，在假设热锻后实施热处理而得的钢材(锻造热处理品)的组织中的回火马氏体和回火贝氏体的面积率的总和达到80％以上的情况下，钢材的切削性进一步降低，对螺栓孔进行钻孔加工时的切削阻力增加。如果钻孔加工时的切削阻力增加，则工具寿命降低或切削机内的驱动构件的负荷增加。因此，对于具有高裂解性的锻造热处理品而言，在提高锻造热处理品的屈服强度和疲劳强度的情况下，还进一步寻求提高锻造热处理品的制造工序时的钢材的切削性(抑制切削阻力)。