[發明專利]氮碳共滲的曲軸及其制造方法

有效

• 申請號: 201410178233.0
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN104131248B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 增田大樹;松田英樹;山崎步見;加藤進一郎;宮崎貴大
• 申請（專利權）人: 大同特殊鋼株式會社;本田技研工業株式會社
• 主分類號: C23C8/32
• 分類號: C23C8/32;C22C38/58;C22C38/38;C22C38/24;B23P15/14
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇,李茂家

技術領域

本發明涉及通過對非調質鋼(microalloyed steel)進行氮碳共滲處理獲得的氮碳共滲的曲軸和該氮碳共滲的曲軸的制造方法，特別是，通過對貝氏體型非調質鋼進行氮碳共滲處理獲得的氮碳共滲的曲軸和氮碳共滲的曲軸的制造方法。

背景技術

在用于車輛的往復式發動機的曲軸的情況下，熱鍛造由碳鋼或低合金鋼制得的鋼材料以粗略地成型，進行如調質等熱處理，然后機械加工成沿長度方向彎曲的曲軸的形狀。此外，進行如氮碳共滲等表面硬化處理。另外，在使用非調質鋼的情況下，可省略熱鍛造后的熱處理并且可直接進行機械加工。特別是，在使用貝氏體型非調質鋼以給出主要由貝氏體構成的微金屬結構的情況下，可通過控制熱鍛造期間的熱歷史來省略如調質等熱處理，并且可改進作為曲軸的疲勞強度。

例如，專利文獻1公開了省略熱鍛造后的熱處理的情況下，使用貝氏體型非調質鋼制造氮碳共滲機械部件如曲軸的方法。通過調節非調質鋼的成分組成并且通過優化熱鍛造前的加熱溫度和鍛造后的冷卻速度，將熱鍛造產品的微金屬結構中的貝氏體結構的比例調整至50％以上，并且可提高疲勞強度。另外，通過優化氮碳共滲處理條件，即使當省略熱鍛造后的熱處理時，也可獲得具有以下的氮碳共滲機械部件：可進行工業生產方面的如切削等機械加工的此類機械性質；和高疲勞強度。更詳細地，通過調整非調質鋼的成分組成，將為淬透性的指標的DI值和為產生珠光體的臨界冷卻溫度的指標的Kp值限制在預定范圍內，并且限制含有的元素的碳當量，由此確保機械部件需要的硬度和切削加工性(機械加工性)，并且隨著Si和Mn的含量可進一步改進疲勞強度。

另外，由于具有沿長度方向彎曲的形狀的曲軸在表面硬化處理時容易彎曲，可能有必要表面處理后進行用于矯直彎曲的彎曲矯直處理。同時，通常，作為曲軸的具有高疲勞強度的鋼材料具有高機械強度，由此可能難以進行上述彎曲矯直處理。

例如，專利文獻2公開了氮碳共滲的曲軸的制造方法，該方法使用具有添加至其中的Mo和V的貝氏體型非調質鋼并且在氮碳共滲處理步驟前施加用于釋放加工應變的應變釋放熱處理以抑制通過氮碳共滲處理發生的彎曲，由此省略氮碳共滲處理后的彎曲矯直處理。考慮到加工應變的釋放和由于過時效導致的強度降低，上述應變釋放熱處理優選在300℃-650℃下進行10分鐘-180分鐘。此外，公開了通過調整C、Si、Mn、Cr、Mo與V的含量和通過將為貝氏體的生成穩定化的指標的Kf值、為熱鍛造產品硬度的指標的Hf值以及為氮碳共滲處理后的內部硬度的指標的Hg值限制在預定范圍，將貝氏體結構的比例調整至70％以上，并且通過控制熱鍛造后的硬度，可確保機械加工性并且可提高氮碳共滲處理后的內部硬度。

[專利文獻1]JP-A-2007-146232

[專利文獻2]JP-A-2011-094203

發明內容

制造氮碳共滲的曲軸時，從制造性的觀點，優選使用貝氏體型非調質鋼，因為可省略熱鍛造后的熱處理，此外，抑制通過氮碳共滲處理發生的彎曲，從而可省略彎曲矯直處理。然而，因為抑制通過氮碳共滲處理發生的彎曲，所以不優選的是犧牲作為曲軸的機械強度。

本發明鑒于上述情況而設計，及其目的是提供在不犧牲作為曲軸的機械強度情況下具有優良的制造性的氮碳共滲的曲軸和氮碳共滲的曲軸的制造方法。

本發明提供通過將貝氏體型非調質鋼進行鍛造和機械加工，并且進一步將貝氏體型非調質鋼至少進行應變釋放熱處理和隨后的氮碳共滲處理獲得氮碳共滲的曲軸的制造方法，上述貝氏體型非調質鋼包含作為必需添加的元素的，以質量％計：0.10％-0.40％的C；0.10％-1.0％的Si；1.0％-2.0％的Mn；0.05％-0.40％的Mo；以及0.05％-0.40％的V，并且貝氏體型非調質鋼可選擇地進一步包含作為任意添加的元素的，以質量％計：0.01％-0.1％的S；0.005％-0.2％的Ti；0.001％-0.03％的Al；0.50％以下的Cr；0.5％以下的Cu；以及0.5％以下的Ni，余量為Fe和不可避免的雜質，其中至少將作為不可避免的雜質之一P的含量抑制至0.025％以下，其中選擇非調質鋼以滿足：

[C]+0.27[Mn]+0.32[Cr]+0.27[Mo]+0.38[V]≥0.72，

[C]+0.01[Si]+0.09[Mn]+0.l3[Cr]+0.12[Mo]+0.28[V]<0.65，和