ES2517523T3 - Large strength steel forged part - Google Patents

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ES2517523T3
ES2517523T3 ES13002083.7T ES13002083T ES2517523T3 ES 2517523 T3 ES2517523 T3 ES 2517523T3 ES 13002083 T ES13002083 T ES 13002083T ES 2517523 T3 ES2517523 T3 ES 2517523T3
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Tomoya Shinozaki
Nobuyuki Fujitsuna
Yasuhiko Yasumoto
Masahiro Nomura
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Abstract

Una pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia que comprende: unas composiciones que comprenden unas composiciones básicas que comprenden: C: un 0,31 % en masa o más y un 0,5 % en masa o menos, Si: un 0,02 % en masa o más y un 0,2 % en masa o menos, Mn: un 0,1 % en masa o más y un 0,6 % en masa o menos, Ni: un 2,6 % en masa o más y un 3,4 % en masa o menos, Cr: un 0,8 % en masa o más y un 1,9 % en masa o menos, Mo: un 0,25 % en masa o más y un 0,8 % en masa o menos, V: un 0,05 % en masa o más y un 0,2 % en masa o menos, y Al: un 0,005 % en masa o más y un 0,1 % en masa o menos, y un resto que comprende Fe e impurezas inevitables; donde un contenido en S como la impureza inevitable es de un 0,008 % en masa o menos; y donde la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia consiste en una estructura martensítica o una estructura mixta de martensita y bainita; un tamaño de grano de la austenita anterior es de 19 μm o más y de 70 μm o menos; y un tamaño de bloque máximo de martensita es de 15 μm o menos y un tamaño de bloque mínimo de martensita es de 0,5 μm o más.A large strength steel forged piece comprising: compositions comprising basic compositions comprising: C: 0.31% by mass or more and 0.5% by mass or less, Si: a 0 , 02% by mass or more and 0.2% by mass or less, Mn: 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less, Ni: 2.6% by mass or plus and 3.4% by mass or less, Cr: 0.8% by mass or more and 1.9% by mass or less, Mo: 0.25% by mass or more and 0.8 Mass% or less, V: 0.05% mass or more and 0.2% mass or less, and Al: 0.005% mass or more and 0.1% mass or less, and a remainder that includes faith and inevitable impurities; where an S content such as the inevitable impurity is 0.008% by mass or less; and where the large strength steel forged piece consists of a martensitic structure or a mixed structure of martensite and bainite; a grain size of the anterior austenite is 19 μm or more and 70 μm or less; and a maximum block size of martensite is 15 μm or less and a minimum block size of martensite is 0.5 μm or more.

Description

E13002083 E13002083

16-10-2014 10-16-2014

DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia Large strength steel forged part

5 Campo de la invención 5 Field of the invention

La presente invención se refiere a una pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia. The present invention relates to a large strength steel forged piece.

Antecedentes de la invención Background of the invention

Se requiere una alta resistencia para cigüeñales de grandes dimensiones y árboles intermedios que se usan para barcos o generadores de energía. En general, estos árboles se producen mediante piezas forjadas de acero. Hoy en día, además de una mejora adicional de la resistencia, también se requiere para estas piezas forjadas de acero de grandes dimensiones una tenacidad excelente, que por lo general tiene una relación de compensación recíproca con High strength is required for large crankshafts and intermediate shafts that are used for boats or power generators. In general, these trees are produced by forged pieces of steel. Nowadays, in addition to a further improvement in strength, an excellent toughness is also required for these large forged steel parts, which usually has a reciprocal compensation relationship with

15 la resistencia. 15 the resistance.

Con el fin de mejorar la resistencia y la tenacidad de las piezas forjadas de acero, se han desarrollado (1) acero de alta resistencia para una pieza forjada de acero de grandes dimensiones en la que las composiciones de componentes están limitadas (consúltese la publicación de solicitud de patente no examinada de Japón con Nº 2005-344149); (2) acero para pieza forjada que se fabrica mediante la limitación de las composiciones de componentes y la especificación de una estructura que incluye principalmente bainita y martensita (consúltese la patente de Japón con Nº 3896365); (3) un cigüeñal que se fabrica mediante la limitación de las composiciones de componentes y la limitación de un tamaño de grano de la austenita anterior (consúltese la publicación de solicitud de patente no examinada de Japón con Nº 2010-248540); (4) acero de refinado térmico a base de níquel que se fabrica In order to improve the strength and toughness of steel forged parts, (1) high strength steel has been developed for a large steel forged piece in which component compositions are limited (see publication of Japan's unexamined patent application No. 2005-344149); (2) forged steel that is manufactured by limiting component compositions and specifying a structure that mainly includes bainite and martensite (see Japan patent No. 3896365); (3) a crankshaft that is manufactured by limiting the component compositions and limiting a grain size of the previous austenite (see Japan's unexamined patent application publication No. 2010-248540); (4) nickel-based thermal refining steel that is manufactured

25 mediante la especificación de una cantidad de aluminio sobre los límites de grano (consúltese la publicación de solicitud de patente no examinada de Japón con Nº 2000-212705); (5) acero para pieza forjada que se fabrica mediante la especificación de unas concentraciones de magnesio y aluminio (consúltese la publicación de solicitud de patente no examinada de Japón con Nº 2008-25021 y la publicación de solicitud de patente no examinada de Japón con Nº 2009-173961); y (6) una pieza forjada que se fabrica mediante la especificación de una tasa de contenido de azufre, unas condiciones de forjado en caliente, y similares (consúltese la publicación de solicitud de patente no examinada de Japón con Nº 2003-147436). 25 by specifying an amount of aluminum over the grain limits (see Japan's unexamined patent application publication No. 2000-212705); (5) Forged part steel that is manufactured by specifying concentrations of magnesium and aluminum (see Japan's unexamined patent application publication No. 2008-25021 and Japan's unexamined patent application publication No. 2009-173961); and (6) a forged part that is manufactured by specifying a sulfur content rate, hot forging conditions, and the like (see Japan's unexamined patent application publication No. 2003-147436).

No obstante, incluso los aceros (1) a (3) que se han descrito en lo que antecede no pueden mostrar una resistencia suficiente debido a que puede que un tamaño de bloque y un tamaño de grano de la estructura formada no sean However, even the steels (1) to (3) described above cannot show sufficient strength because a block size and grain size of the formed structure may not be

35 adecuados y, por lo tanto, la tenacidad y la resistencia a la fatiga no pueden mejorarse de una forma equilibrada. Además, el contenido en aluminio en el acero (4) que se ha descrito en lo que antecede es alto y, por lo tanto, pueden generarse inclusiones no metálicas y compuestos intermetálicos para deteriorar la tenacidad y la resistencia a la fatiga. Se dice que el acero (5) mejora la resistencia. No obstante, no se pretende que el acero (5) mejore la tenacidad. Se dice que la pieza forjada de acero (6) tiene una alta resistencia y una alta tenacidad. No obstante, la existencia de la cantidad previamente determinada de azufre genera inclusiones no metálicas tales como MnS, y, como resultado, la resistencia a la fatiga se deteriora. Tal como se ha descrito en lo que antecede, ninguna de las piezas forjadas de acero convencionales tiene una resistencia, una tenacidad y una resistencia a la fatiga mejoradas de una forma equilibrada. 35 and, therefore, the toughness and fatigue resistance cannot be improved in a balanced way. In addition, the aluminum content in the steel (4) described above is high and, therefore, nonmetallic inclusions and intermetallic compounds can be generated to deteriorate toughness and fatigue resistance. It is said that steel (5) improves strength. However, it is not intended that the steel (5) improve the toughness. The forged steel piece (6) is said to have high strength and high toughness. However, the existence of the previously determined amount of sulfur generates nonmetallic inclusions such as MnS, and, as a result, fatigue resistance deteriorates. As described above, none of the conventional steel forged parts have improved strength, toughness and fatigue resistance in a balanced manner.

45 Sumario de la invención Summary of the invention

La presente invención se logra a la vista de los problemas que se han descrito en lo que antecede y el objeto de la presente invención es la provisión de una pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia que tiene una resistencia y una tenacidad sumamente equilibradas y que tiene una alta resistencia a la fatiga. The present invention is achieved in view of the problems that have been described in the foregoing and the object of the present invention is the provision of a high-strength forged piece of steel having a highly balanced strength and toughness. and that has a high resistance to fatigue.

La invención para solucionar el problema que se ha descrito en lo que antecede es una pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia que incluye: The invention to solve the problem described above is a large strength steel forged piece that includes:

unas composiciones que incluyen 55 unas composiciones básicas que incluyen: compositions that include 55 basic compositions that include:

C: un 0,31%en masa o más y un 0,5% en masa o menos, Si: un 0,02 % en masa o más y un 0,2 % en masa o menos, Mn: un 0,1%en masa o más y un 0,6% en masa o menos, Ni: un 2,6% en masa o más y un 3,4%en masao menos, Cr: un 0,8% en masa o más y un 1,9%en masao menos, Mo: un 0,25 % en masa o más y un 0,8 % en masa o menos, C: 0.31% by mass or more and 0.5% by mass or less, If: 0.02% by mass or more and 0.2% by mass or less, Mn: 0.1 % by mass or more and 0.6% by mass or less, Ni: 2.6% by mass or more and 3.4% by mass or less, Cr: 0.8% by mass or more and a 1.9% by mass or less, Mo: 0.25% by mass or more and 0.8% by mass or less,

V: un 0,05%en masa o más y un 0,2%en masa o menos, y Al: un 0,005 % en masa o más y un 0,1 % en masa o menos, y V: 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less, and Al: 0.005% by mass or more and 0.1% by mass or less, and

65 un resto que incluye Fe e impurezas inevitables; donde un contenido en S como la impureza inevitable es de un 0,008 % en masa o menos; y 65 a remainder that includes Faith and inevitable impurities; where an S content such as the inevitable impurity is 0.008% by mass or less; Y

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donde la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia consiste en una estructura martensítica o una estructura mixta de martensita y bainita; un tamaño de grano de la austenita anterior es de 19 μm o más y de 70 μm o menos; y un tamaño de bloque máximo de martensita es de 15 μm y un tamaño de bloque mínimo de martensita es de where the large strength steel forged piece consists of a martensitic structure or a mixed structure of martensite and bainite; a grain size of the anterior austenite is 19 μm or more and 70 μm or less; and a maximum block size of martensite is 15 μm and a minimum block size of martensite is

5 0,5 μm o menos. 5 0.5 μm or less.

La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia tiene una resistencia y una tenacidad excelentes de una forma equilibrada y, además, proporciona una alta resistencia a la fatiga mediante la limitación de las composiciones y la estructura que se han descrito en lo que antecede tal como se ha descrito en lo que antecede y el ajuste del tamaño de grano de la austenita anterior y el tamaño de bloque dentro del intervalo que se ha descrito en lo que antecede. The large strength steel forged piece has excellent strength and toughness in a balanced manner and also provides high fatigue resistance by limiting the compositions and structure described above. as described above and the adjustment of the grain size of the anterior austenite and the block size within the range described above.

En el presente caso, “de grandes dimensiones” en la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia quiere decir una pieza forjada de acero que tiene una parte esférica o una parte cilíndrica cuyo diámetro 15 es 150 mm o más, una pieza forjada de acero que tiene una parte de tipo placa cuyo espesor es 150 mm o más, y una pieza forjada de acero que tiene un tamaño similar o un tamaño más grande. In the present case, "large size" in the forged steel part of high strength high strength means a forged steel part having a spherical part or a cylindrical part whose diameter 15 is 150 mm or more, a forged part of steel that has a plate-like part whose thickness is 150 mm or more, and a forged piece of steel that has a similar size or a larger size.

Tal como se ha descrito en lo que antecede, la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia de la presente invención tiene una resistencia y una tenacidad excelentes de una forma equilibrada y, además, tiene una alta resistencia a la fatiga. Por esta razón, la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia puede usarse preferiblemente para cigüeñales de grandes dimensiones, árboles intermedios, y similares que se usan para barcos, generadores de energía, o similares. As described above, the large strength steel forged part of the present invention has excellent strength and toughness in a balanced manner and also has high fatigue resistance. For this reason, the large strength steel forged piece can preferably be used for large crankshafts, intermediate shafts, and the like used for ships, power generators, or the like.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

25 La figura 1 es una gráfica que ilustra una relación entre una relación x de una profundidad y una distancia desde una superficie hasta una parte central de una pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia y una fracción de una estructura martensítica fm(x) (%); la figura 2 es una gráfica que ilustra una relación entre un tamaño máximo de un bloque martensítico y la energía absorbida de Charpy que se mide mediante el uso de probetas de los ejemplos y los ejemplos comparativos; la figura 3 es una gráfica que ilustra una relación entre la resistencia a la tracción y la energía absorbida de Charpy que se mide mediante el uso de las probetas de los ejemplos y los ejemplos comparativos; la figura 4 es una gráfica que ilustra una relación entre la resistencia a la tracción y la resistencia a la fatiga que se mide mediante el uso de las probetas de los ejemplos y los ejemplos comparativos; 25 Figure 1 is a graph illustrating a relationship between a ratio x of a depth and a distance from a surface to a central part of a large strength steel forged piece and a fraction of a martensitic structure fm (x ) (%); Figure 2 is a graph illustrating a relationship between a maximum size of a martensitic block and the absorbed energy of Charpy that is measured by using test specimens of the examples and comparative examples; Figure 3 is a graph illustrating a relationship between the tensile strength and the absorbed energy of Charpy that is measured by using the test specimens of the examples and the comparative examples; Figure 4 is a graph illustrating a relationship between tensile strength and fatigue resistance that is measured by using the test specimens of the examples and comparative examples;

35 la figura 5 es un mapa de figura de polos inversa de la probeta del ejemplo 4; la figura 6 es un mapa de figura de polos inversa de la probeta del ejemplo 11; la figura 7 es un mapa de figura de polos inversa de la probeta del ejemplo comparativo 3; la figura 8 es un mapa de figura de polos inversa de la probeta del ejemplo comparativo 7; la figura 9 es un mapa de figura de polos inversa de la probeta del ejemplo comparativo 9; la figura 10 es un diagrama de TTT que se usa como condiciones de análisis en un ejemplo de análisis; las figuras 11 son unas gráficas que ilustran la dependencia con la temperatura de cada propiedad física que se usan como las condiciones de análisis en el ejemplo de análisis; las figuras 12 son unas gráficas que ilustran el comportamiento plástico en cada fase que se usan como las condiciones de análisis en el ejemplo de análisis; Figure 5 is a reverse pole figure map of the test tube of example 4; Figure 6 is a reverse pole figure map of the test tube of Example 11; Figure 7 is a reverse pole figure map of the specimen of comparative example 3; Figure 8 is a reverse pole figure map of the test specimen of comparative example 7; Figure 9 is a reverse pole figure map of the test specimen of comparative example 9; Figure 10 is a TTT diagram that is used as analysis conditions in an analysis example; Figures 11 are graphs illustrating the temperature dependence of each physical property that are used as the analysis conditions in the analysis example; Figures 12 are graphs illustrating the plastic behavior in each phase that are used as the analysis conditions in the analysis example;

45 la figura 13A es una gráfica que ilustra las condiciones de análisis A y B en el ejemplo de análisis y la figura 13B es una gráfica que ilustra los resultados de análisis; y la figura 14A es una gráfica que ilustra una relación entre una profundidad de una pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia y la dureza Brinell en el ejemplo de referencia y la figura 14B es una gráfica que ilustra una relación entre la profundidad y una fracción de estructura martensítica en el ejemplo de referencia. Figure 13A is a graph illustrating the analysis conditions A and B in the analysis example and Figure 13B is a graph illustrating the analysis results; and Fig. 14A is a graph illustrating a relationship between a depth of a large strength steel forge and Brinell hardness in the reference example and Fig. 14B is a graph illustrating a relationship between depth and a fraction of martensitic structure in the reference example.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas Detailed description of the preferred embodiments

En lo sucesivo en el presente documento, se describirán con detalle realizaciones de la pieza forjada de acero de 55 grandes dimensiones de alta resistencia de la presente invención. Hereinafter, embodiments of the high strength large strength steel forging of the present invention will be described in detail.

<Composición> <Composition>

La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia está constituida por unos componentes básicos que incluyen: C: un 0,31 % en masa o más y un 0,5 % en masa o menos, Si: un 0,02 % en masa o más y un 0,2% en masa o menos, Mn: un 0,1% en masa o más y un 0,6% en masa o menos, Ni: un 2,6% en masa o más y un 3,4 % en masa o menos, Cr: un 0,8 % en masa o más y un 1,9 % en masa o menos, Mo: un 0,25 % en masa o más y un 0,8% en masa o menos, V: un 0,05% en masa o más y un 0,2% en masa o menos, y Al: un 0,005% en masa o más y un 0,1 % en masa o menos, y un resto que incluye Fe e impurezas inevitables. La razón de la The large strength steel forged part consists of basic components that include: C: 0.31% by mass or more and 0.5% by mass or less, Si: 0.02% by mass or more and 0.2% by mass or less, Mn: 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less, Ni: 2.6% by mass or more and 3 , 4% by mass or less, Cr: 0.8% by mass or more and 1.9% by mass or less, Mo: 0.25% by mass or more and 0.8% by mass or less, V: 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less, and Al: 0.005% by mass or more and 0.1% by mass or less, and a remainder that includes Faith and inevitable impurities. The reason for the

65 limitación de cada componente se describirá en lo sucesivo. The limitation of each component will be described hereinafter.

E13002083 E13002083

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(C: un 0,31 % en masa o más y un 0,5 % en masa o menos) (C: 0.31% by mass or more and 0.5% by mass or less)

El límite inferior del contenido en carbono (C) es un 0,31 % en masa y el contenido inferior es preferiblemente un 0,33 % en masa. Por otro lado, el límite superior del contenido en carbono (C) es un 0,5 % en masa y el contenido The lower limit of the carbon content (C) is 0.31% by mass and the lower content is preferably 0.33% by mass. On the other hand, the upper limit of the carbon content (C) is 0.5% by mass and the content

5 superior es preferiblemente un 0,4 % en masa. El carbono (C) contribuye a mejorar la capacidad de endurecimiento y la resistencia. Un contenido en carbono que sea menor que el límite inferior que se ha descrito en lo que antecede da lugar a dificultades en la obtención de una capacidad de endurecimiento y una resistencia suficientes. A la inversa, un contenido en carbono que sea mayor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede da lugar a un extremo deterioro en la tenacidad y promueve la generación de una segregación “A” en un lingote de grandes dimensiones. 5 is preferably 0.4% by mass. Carbon (C) helps improve hardenability and strength. A carbon content that is less than the lower limit described above results in difficulties in obtaining sufficient hardening capacity and strength. Conversely, a carbon content that is greater than the upper limit described above results in extreme deterioration in toughness and promotes the generation of a "A" segregation in a large ingot.

(Si: un 0,02 % en masa o más y un 0,2 % en masa o menos) (Yes: 0.02% by mass or more and 0.2% by mass or less)

El límite inferior del contenido en silicio (Si) es un 0,02 % en masa y el contenido inferior es preferiblemente un The lower limit of the silicon content (Si) is 0.02% by mass and the lower content is preferably a

15 0,06 % en masa. Por otro lado, el límite superior del contenido en silicio (Si) es un 0,2 % en masa y el contenido superior es preferiblemente un 0,16 % en masa. El silicio (Si) contribuye a la desoxidación y la mejora de la resistencia. Un contenido en silicio que sea menor que el límite inferior que se ha descrito en lo que antecede no puede proporcionar una demostración suficiente de este efecto. A la inversa, un contenido en silicio que sea mayor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede da lugar a una segregación “A” significativa y, por lo tanto, es difícil obtener un lingote puro. 15 0.06% by mass. On the other hand, the upper limit of the silicon content (Si) is 0.2% by mass and the upper content is preferably 0.16% by mass. Silicon (Si) contributes to deoxidation and resistance improvement. A silicon content that is less than the lower limit described above cannot provide a sufficient demonstration of this effect. Conversely, a silicon content that is greater than the upper limit described above results in significant "A" segregation and, therefore, it is difficult to obtain a pure ingot.

(Mn: un 0,1 % en masa o más y un 0,6 % en masa o menos) (Mn: 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less)

El límite inferior del contenido en manganeso (Mn) es un 0,1 % en masa y el contenido inferior es preferiblemente un The lower limit of manganese content (Mn) is 0.1% by mass and the lower content is preferably a

25 0,3 % en masa. Por otro lado, el límite superior del contenido en manganeso (Mn) es un 0,6 % en masa y el contenido superior es preferiblemente un 0,45 % en masa. El manganeso (Mn) mejora la capacidad de endurecimiento y la resistencia. Un contenido en manganeso que sea menor que el límite inferior que se ha descrito en lo que antecede da lugar a dificultades en cuanto a la demostración del efecto que se ha descrito en lo que antecede. A la inversa, un contenido en manganeso que sea mayor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede promueve una fragilización por revenido. 25 0.3% by mass. On the other hand, the upper limit of manganese content (Mn) is 0.6% by mass and the upper content is preferably 0.45% by mass. Manganese (Mn) improves hardening capacity and strength. A manganese content that is less than the lower limit described above leads to difficulties in demonstrating the effect described above. Conversely, a manganese content that is greater than the upper limit described above promotes a tempering by tempering.

(Ni: un 2,6 % en masa o más y un 3,4 % en masa o menos) (Ni: 2.6% by mass or more and 3.4% by mass or less)

El límite inferior del contenido en níquel (Ni) es un 2,6 % en masa y el contenido inferior es preferiblemente un 2,8 % The lower limit of the nickel (Ni) content is 2.6% by mass and the lower content is preferably 2.8%

35 en masa. Por otro lado, el límite superior del contenido en níquel (Ni) es un 3,4 % en masa. El níquel (Ni) mejora la capacidad de endurecimiento, la resistencia y la tenacidad. Un contenido en níquel que sea menor que el límite inferior que se ha descrito en lo que antecede no puede proporcionar una demostración suficiente de este efecto. Un contenido en níquel que sea mayor que el límite superior da lugar a dificultades en la obtención de un tamaño adecuado de los granos de austenita anterior. Además, una cantidad de Ni usado, que es de alto precio, puede reducirse, y el coste de producción puede reducirse al ajustar el contenido en níquel menor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede. 35 in mass. On the other hand, the upper limit of nickel content (Ni) is 3.4% by mass. Nickel (Ni) improves hardening capacity, strength and toughness. A nickel content that is less than the lower limit described above cannot provide a sufficient demonstration of this effect. A nickel content that is greater than the upper limit results in difficulties in obtaining an adequate size of the anterior austenite grains. In addition, a quantity of Ni used, which is of high price, can be reduced, and the production cost can be reduced by adjusting the nickel content less than the upper limit described above.

(Cr: un 0,8 % en masa o más y un 1,9 % en masa o menos) (Cr: 0.8% by mass or more and 1.9% by mass or less)

45 El límite inferior del contenido en cromo (Cr) es un 0,8 % en masa y el contenido inferior es preferiblemente un 1,4 % en masa. Por otro lado, el límite superior del contenido en cromo (Cr) es un 1,9 % en masa y el contenido superior es preferiblemente un 1,65 % en masa. El cromo (Cr) mejora la capacidad de endurecimiento y la tenacidad. Un contenido en cromo que sea menor que el límite inferior que se ha descrito en lo que antecede no puede proporcionar una demostración suficiente del efecto que se ha descrito en lo que antecede. A la inversa, un contenido en cromo que sea mayor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede promueve una segregación “A”. The lower limit of the chromium content (Cr) is 0.8% by mass and the lower content is preferably 1.4% by mass. On the other hand, the upper limit of the chromium content (Cr) is 1.9% by mass and the upper content is preferably 1.65% by mass. Chromium (Cr) improves hardening capacity and toughness. A chromium content that is less than the lower limit described above cannot provide a sufficient demonstration of the effect described above. Conversely, a chromium content that is greater than the upper limit described above promotes a "A" segregation.

(Mo: un 0,25 % en masa o más y un 0,8 % en masa o menos) (Mo: 0.25% by mass or more and 0.8% by mass or less)

55 El límite inferior del contenido en molibdeno (Mo) es un 0,25 % en masa y el contenido inferior es preferiblemente un 0,4 % en masa. Por otro lado, el límite superior del contenido en molibdeno (Mo) es un 0,8 % en masa y el contenido superior es preferiblemente un 0,6 % en masa. El molibdeno (Mo) mejora la capacidad de endurecimiento, la resistencia y la tenacidad. Un contenido en molibdeno que sea menor que el límite inferior que se ha descrito en lo que antecede no puede proporcionar una demostración suficiente del efecto que se ha descrito en lo que antecede y promueve una segregación “A”. A la inversa, un contenido en molibdeno que sea mayor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede promueve una microsegregación y tiende a generar una segregación por gravedad. The lower limit of the molybdenum (Mo) content is 0.25% by mass and the lower content is preferably 0.4% by mass. On the other hand, the upper limit of the molybdenum (Mo) content is 0.8% by mass and the upper content is preferably 0.6% by mass. Molybdenum (Mo) improves hardening capacity, strength and toughness. A molybdenum content that is less than the lower limit described above cannot provide a sufficient demonstration of the effect described above and promotes "A" segregation. Conversely, a molybdenum content that is greater than the upper limit described above promotes microsegregation and tends to generate a segregation by gravity.

(V: un 0,05 % en masa o más y un 0,2 % en masa o menos) (V: 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less)

65 El límite inferior del contenido en vanadio (V) es un 0,05 % en masa y el contenido inferior es preferiblemente un 0,07 % en masa. Por otro lado, el límite superior del contenido en vanadio (V) es un 0,2 % en masa y el contenido 65 The lower limit of the vanadium (V) content is 0.05% by mass and the lower content is preferably 0.07% by mass. On the other hand, the upper limit of the vanadium (V) content is 0.2% by mass and the content

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superior es preferiblemente un 0,13 % en masa. La adición de una pequeña cantidad de vanadio (V) mejora de forma extrema la capacidad de endurecimiento y la resistencia. No obstante, el vanadio tiene un coeficiente de distribución de equilibrio pequeño y, por lo tanto, tiende a generar una microsegregación. Un contenido en vanadio que sea menor que el límite inferior que se ha descrito en lo que antecede no puede asegurar una resistencia higher is preferably 0.13% by mass. The addition of a small amount of vanadium (V) greatly improves the hardenability and strength. However, vanadium has a small equilibrium distribution coefficient and, therefore, tends to generate microsegregation. A vanadium content that is less than the lower limit described above cannot ensure resistance

5 suficiente. A la inversa, un contenido en vanadio que sea mayor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede promueve la generación de una microsegregación. 5 enough. Conversely, a vanadium content that is greater than the upper limit described above promotes the generation of a microsegregation.

(Al: un 0,005 % en masa o más y un 0,1 % en masa o menos) (Al: 0.005% by mass or more and 0.1% by mass or less)

El límite inferior del contenido en aluminio (Al) es un 0,005 % en masa y el contenido inferior es preferiblemente un 0,008 % en masa. Por otro lado, el límite superior del contenido en aluminio (Al) es un 0,1 % en masa y el contenido superior es preferiblemente un 0,03 % en masa. El aluminio (Al) se usa como un agente de desoxidación. Además, el aluminio genera unos compuestos finos tales como AlN, y este AlN termina el crecimiento de los granos y puede formar granos finos. Un contenido en aluminio que sea menor que el límite inferior que se ha descrito en lo que The lower limit of the aluminum content (Al) is 0.005% by mass and the lower content is preferably 0.008% by mass. On the other hand, the upper limit of the aluminum content (Al) is 0.1% by mass and the upper content is preferably 0.03% by mass. Aluminum (Al) is used as a deoxidation agent. In addition, aluminum generates fine compounds such as AlN, and this AlN ends the growth of the grains and can form fine grains. An aluminum content that is less than the lower limit described in what

15 antecede no puede proporcionar una demostración suficiente de este efecto. A la inversa, un contenido en aluminio que sea mayor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede puede generar óxidos y compuestos intermetálicos y puede deteriorar la tenacidad y la resistencia a la fatiga debido a que el aluminio forma enlaces con otros elementos tales como oxígeno. 15 above cannot provide a sufficient demonstration of this effect. Conversely, an aluminum content that is greater than the upper limit described above may generate oxides and intermetallic compounds and may deteriorate toughness and fatigue resistance because aluminum forms bonds with other elements. such as oxygen.

Los componentes básicos de la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia se han descrito en lo que antecede. Los componentes restantes son sustancialmente hierro (Fe). No obstante, pueden estar incluidas unas cantidades traza de impurezas inevitables (por ejemplo, S, O, P, Cu, Sn, N, y similares). Además, otros elementos pueden estar positivamente incluidos en un intervalo siempre que los elementos no proporcionen un efecto adverso al funcionamiento y el efecto de la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia. The basic components of the large strength steel forged part have been described above. The remaining components are substantially iron (Fe). However, trace amounts of unavoidable impurities may be included (eg, S, O, P, Cu, Sn, N, and the like). In addition, other elements may be positively included in a range as long as the elements do not provide an adverse effect to the operation and the effect of the large strength steel forged.

25 Los ejemplos de estos otros elementos pueden incluir Ti, Ca y Mg. Desde el punto de vista de una reducción en la generación de inclusiones bastas, preferiblemente una cantidad total de las impurezas inevitables se controla hasta un 0,5 % en masa o menos. 25 Examples of these other elements may include Ti, Ca and Mg. From the point of view of a reduction in the generation of coarse inclusions, preferably a total amount of the inevitable impurities is controlled up to 0.5% by mass or less.

(S: un 0,008 % en masa o menos) (S: 0.008% by mass or less)

El contenido en azufre (S) es un 0,008 % en masa o menos y preferiblemente un 0,003 % en masa o menos. El azufre (S), que forma MnS en la pieza forjada de acero, deteriora la resistencia a la fatiga cuando el contenido supera el límite superior que se ha descrito en lo que antecede. No obstante, en el ámbito industrial, el contenido nunca se vuelve un 0 % en masa. The sulfur content (S) is 0.008% by mass or less and preferably 0.003% by mass or less. Sulfur (S), which forms MnS in the steel forged piece, deteriorates fatigue resistance when the content exceeds the upper limit described above. However, in the industrial field, the content never becomes 0% by mass.

35 Los contenidos de las otras impurezas inevitables son preferiblemente tal como sigue. 35 The contents of the other unavoidable impurities are preferably as follows.

(O: un 0,0025 % en masa o menos) (Or: 0.0025% by mass or less)

El contenido en oxígeno (O) es preferiblemente un 0,0025 % en masa o menos y más preferiblemente un 0,002 % en masa o menos. El oxígeno (O) se une con diversos elementos para formar inclusiones no metálicas y, como resultado, deteriora la resistencia a la fatiga. En consecuencia, el contenido en oxígeno es preferiblemente el límite superior que se ha descrito en lo que antecede o menos. No obstante, en el ámbito industrial, el contenido nunca se vuelve un 0 % en masa. The oxygen (O) content is preferably 0.0025% by mass or less and more preferably 0.002% by mass or less. Oxygen (O) binds with various elements to form nonmetallic inclusions and, as a result, deteriorates fatigue resistance. Accordingly, the oxygen content is preferably the upper limit that has been described above or less. However, in the industrial field, the content never becomes 0% by mass.

45 Four. Five

(P: un 0,02 % en masa o menos) (P: 0.02% by mass or less)

El límite superior del contenido en fósforo (P) es preferiblemente un 0,02 % en masa o menos y más preferiblemente un 0,01 % en masa o menos. Un contenido en fósforo (P) que sea mayor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede da lugar a un deterioro en la ductilidad en caliente y tiende a generar grietas y otros defectos durante el forjado. The upper limit of the phosphorus content (P) is preferably 0.02% by mass or less and more preferably 0.01% by mass or less. A phosphorus content (P) that is greater than the upper limit described above results in a deterioration in hot ductility and tends to generate cracks and other defects during forging.

(Cu: un 0,1 % en masa o menos) (Cu: 0.1% by mass or less)

55 El límite superior del contenido en cobre (Cu) es preferiblemente un 0,1 % en masa o menos y más preferiblemente un 0,05 % en masa o menos. Un contenido en cobre (Cu) que sea mayor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede tiende a generar grietas y otros defectos durante el forjado. The upper limit of the copper content (Cu) is preferably 0.1% by mass or less and more preferably 0.05% by mass or less. A copper (Cu) content that is greater than the upper limit described above tends to generate cracks and other defects during the forging.

(Sn: un 0,03 % en masa o menos) (Sn: 0.03% by mass or less)

El límite superior del contenido en estaño (Sn) es preferiblemente un 0,03 % en masa o menos y más preferiblemente un 0,01 % en masa o menos. Un contenido en estaño (Sn) que sea mayor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede puede dar lugar a un deterioro en la tenacidad. The upper limit of the tin content (Sn) is preferably 0.03% by mass or less and more preferably 0.01% by mass or less. A tin content (Sn) that is greater than the upper limit described above may result in a deterioration in toughness.

65 (N: un 0,02 % en masa o menos) 65 (N: 0.02% by mass or less)

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El límite superior de un contenido en nitrógeno (N) es preferiblemente un 0,02 % en masa o menos y más preferiblemente un 0,01 % en masa o menos. Un contenido en nitrógeno (N) que sea mayor que el límite superior que se ha descrito en lo que antecede da lugar a un deterioro en la ductilidad en caliente y tiende a generar grietas y otros defectos durante el forjado. The upper limit of a nitrogen (N) content is preferably 0.02% by mass or less and more preferably 0.01% by mass or less. A nitrogen (N) content that is greater than the upper limit described above results in a deterioration in hot ductility and tends to generate cracks and other defects during forging.

5 <Estructura> 5 <Structure>

Posteriormente, se describirá la estructura de la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia. Subsequently, the structure of the large strength steel forged piece will be described.

La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia consiste en una estructura martensítica o una estructura mixta de martensita y bainita. Tanto la resistencia como la tenacidad pueden satisfacerse de manera simultánea de una forma equilibrada mediante la formación de la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia que consiste en solo esos dos tipos de estructuras. La existencia de otras estructuras tales como ferrita y perlita en la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia no puede satisfacer de The large strength steel forged piece consists of a martensitic structure or a mixed structure of martensite and bainite. Both strength and toughness can be satisfied simultaneously in a balanced way by forming the high-strength large-forged steel piece consisting of only those two types of structures. The existence of other structures such as ferrite and perlite in the large strength steel forged piece cannot satisfy

15 manera simultánea tanto la resistencia como la tenacidad. 15 both resistance and toughness simultaneously.

Un tamaño de grano de la austenita anterior en la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia (un tamaño promedio) es de 19 μm o más y de 70 μm o menos. El tamaño de grano de la austenita anterior afecta al tamaño de bloque. Un tamaño de grano basto de austenita anterior amplía el tamaño de bloque y no proporciona una tenacidad suficiente. Como resultado, se determina que el límite superior del tamaño de grano de la austenita anterior es de 70 μm. A la inversa, un tamaño de grano demasiado fino que sea de menos de 19 μm da lugar a un deterioro en la capacidad de endurecimiento y da lugar a una contaminación con ferrita proeutectoide y, por lo tanto, el equilibrio entre la resistencia y la tenacidad se deteriora. El tamaño de grano de la austenita anterior puede medirse mediante un método que se describe en los ejemplos. A grain size of the anterior austenite in the large strength steel forged piece (an average size) is 19 μm or more and 70 μm or less. The grain size of the anterior austenite affects the block size. A coarse grain size of anterior austenite expands the block size and does not provide sufficient toughness. As a result, it is determined that the upper limit of the grain size of the anterior austenite is 70 μm. Conversely, a too fine grain size that is less than 19 μm results in a deterioration in hardening capacity and results in contamination with proeutectoid ferrite and, therefore, the balance between resistance and toughness it deteriorates. The grain size of the anterior austenite can be measured by a method described in the examples.

25 En un tamaño de bloque martensítico, que es una subestructura de la estructura martensítica que forma la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia, un tamaño de bloque máximo del mismo es de 15 μm o menos y un tamaño de bloque mínimo del mismo es de 0,5 μm o más. El tamaño de bloque martensítico que se está determinando para ser el intervalo que se ha descrito en lo que antecede permite que la pieza forjada de acero mejore la resistencia, la tenacidad y la resistencia a la fatiga de una forma equilibrada. En particular, una reducción en este tamaño de bloque máximo a 15 μm o menos permite que la pieza forjada de acero muestre una tenacidad estable. Por otro lado, demasiada reducción en el tamaño de bloque aumenta la densidad de límite de grano y da un aumento en cuanto a la tasa de crecimiento de grietas. En consecuencia, se determina que el tamaño de bloque mínimo es de 0,5 μm o más. 25 In a martensitic block size, which is a substructure of the martensitic structure that forms the high-strength steel forge, a maximum block size of it is 15 μm or less and a minimum block size of It is 0.5 μm or more. The size of the martensitic block that is being determined to be the interval described above allows the steel forged to improve strength, toughness and fatigue resistance in a balanced manner. In particular, a reduction in this maximum block size to 15 μm or less allows the steel forge to show a stable toughness. On the other hand, too much reduction in block size increases the grain limit density and gives an increase in the crack growth rate. Consequently, it is determined that the minimum block size is 0.5 μm or more.

35 En la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia, es preferible que una fracción de una estructura martensítica fm(x) (%), en la que una relación de una profundidad con respecto a una distancia desde una superficie hasta una parte central se define como x (0 ≤ x ≤ 1), sea 35 In the forged steel piece of high strength, it is preferable that a fraction of a martensitic structure fm (x) (%), in which a ratio of a depth to a distance from a surface to a part central is defined as x (0 ≤ x ≤ 1), be

fm(x) =100, en la que0≤x≤0,1; 104-40x≤fm(x) ≤100, en la que 0,1 <x≤0,15, 122 -160x ≤ fm(x) ≤ 100, en la que 0,15 < x ≤ 0,2; 230-700x ≤fm(x) ≤100, en la que 0,2< x≤0,3; 110-300x ≤fm(x) ≤112-40x, en la que 0,3< x≤ 0,35; fm (x) = 100, where 0≤x≤0.1; 104-40x≤fm (x) ≤100, in which 0.1 <x≤0.15, 122 -160x ≤ fm (x) ≤ 100, in which 0.15 <x ≤ 0.2; 230-700x ≤fm (x) ≤100, in which 0.2 <x≤0.3; 110-300x ≤fm (x) ≤112-40x, in which 0.3 <x≤ 0.35;

45 (22-20x)/3≤fm(x)≤105-20x, en la que 0,35<x≤50,5; (32-40x) / 3≤fm(x) ≤95, en la que 0,5<x≤0,8; y 0 ≤ fm(x) ≤ 95, en la que 0,8 < x ≤ 1 (el intervalo (a) que se ilustra en la figura 1). 45 (22-20x) / 3≤fm (x) ≤105-20x, in which 0.35 <x≤50.5; (32-40x) / 3≤fm (x) ≤95, in which 0.5 <x≤0.8; y 0 ≤ fm (x) ≤ 95, in which 0.8 <x ≤ 1 (the interval (a) illustrated in Figure 1).

En el presente caso, una estructura restante es una estructura bainítica. Esta fracción de la estructura martensítica puede medirse mediante el uso de un método que se describe en los ejemplos, es decir, una regla de las mezclas que se obtiene de resultados de medición de dureza. In the present case, a remaining structure is a bainitic structure. This fraction of the martensitic structure can be measured by the use of a method described in the examples, that is, a rule of the mixtures obtained from hardness measurement results.

La “parte central” de la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia quiere decir la posición más profunda con respecto a cada posición de la superficie. Por ejemplo, cuando la pieza forjada de acero de The "central part" of the large strength steel forged piece means the deepest position with respect to each surface position. For example, when the steel forged part of

55 grandes dimensiones de alta resistencia tiene una parte esférica, la parte central quiere decir el punto central de la parte esférica; cuando la pieza forjada tiene una parte cilíndrica, la parte central quiere decir el eje central de la parte cilíndrica; y cuando la pieza forjada tiene una parte de tipo placa, la parte central quiere decir el plano central que se encuentra a una distancia igual con respecto a ambas superficies. Una “distancia desde la superficie hasta la parte central” quiere decir una distancia en vertical desde cada parte de la superficie hasta la parte central. Por ejemplo, cuando la pieza forjada tiene una parte esférica o una parte cilíndrica, la distancia desde la superficie hasta la parte central quiere decir un radio de la parte esférica o la parte cilíndrica, y cuando la pieza forjada tiene una parte de tipo placa, la distancia desde la superficie hasta la parte central quiere decir la mitad del espesor de la placa. 55 large dimensions of high strength have a spherical part, the central part means the central point of the spherical part; when the forged part has a cylindrical part, the central part means the central axis of the cylindrical part; and when the forged part has a plate-like part, the central part means the central plane that is at an equal distance from both surfaces. A "distance from the surface to the central part" means a vertical distance from each part of the surface to the central part. For example, when the forged part has a spherical part or a cylindrical part, the distance from the surface to the central part means a radius of the spherical part or the cylindrical part, and when the forged part has a plate-like part, the distance from the surface to the central part means half the thickness of the plate.

Un control de la fracción de estructura martensítica fm(x) en la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de A control of the fraction of martensitic structure fm (x) in the large forged steel part of

65 alta resistencia tal como se ha descrito en lo que antecede posibilita reducir la generación de la totalidad del esfuerzo interno desde la superficie hasta el centro. Como resultado, el equilibrio entre la resistencia, la tenacidad y 65 high strength as described above makes it possible to reduce the generation of all internal effort from the surface to the center. As a result, the balance between resistance, toughness and

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la resistencia a la fatiga puede mejorarse adicionalmente. Fatigue resistance can be further improved.

Cuando la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia incluye una región de profundidad en la que una fracción de la estructura martensítica es menor que el intervalo que se ha descrito en lo que antecede, el 5 esfuerzo de tracción puede permanecer en una región cerca de la superficie, en particular cerca de aproximadamente x = 0,2. Este esfuerzo de tracción residual da lugar a una reducción en la resistencia a la fatiga. La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia se usa preferiblemente para un cigüeñal y similares. Un esfuerzo de flexión se aplica de forma repetida a una parte de chaflán de un cigüeñal y, por lo tanto, una alta resistencia a la fatiga se requiere, en particular, para la superficie de la parte de chaflán. El cigüeñal se acaba mediante procesamiento en máquina después del tratamiento térmico, de tal modo que se rectifica la capa superficial. Una reducción en el esfuerzo de tracción residual en el intervalo de una determinada profundidad con respecto a la superficie (aproximadamente 0 ≤ x ≤ 0,3) puede proporcionar una resistencia a la fatiga más alta cuando la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia se usa para el cigüeñal y similares. Por otro lado, una fracción de la estructura martensítica que incluye una región de profundidad que supera el intervalo When the large strength steel forged piece includes a region of depth in which a fraction of the martensitic structure is smaller than the range described above, the tensile stress may remain in a region near the surface, in particular about x = 0.2. This residual tensile stress results in a reduction in fatigue resistance. The large strength steel forged part is preferably used for a crankshaft and the like. A bending stress is applied repeatedly to a chamfer part of a crankshaft and, therefore, high fatigue resistance is required, in particular, for the surface of the chamfer part. The crankshaft is finished by machine processing after heat treatment, so that the surface layer is ground. A reduction in the residual tensile stress in the range of a certain depth with respect to the surface (approximately 0 ≤ x ≤ 0.3) can provide a higher fatigue resistance when the large forged steel piece of high dimensions Resistance is used for the crankshaft and the like. On the other hand, a fraction of the martensitic structure that includes a region of depth that exceeds the interval

15 que se ha descrito en lo que antecede puede dar lugar a un aumento en el esfuerzo de transformación interno causado mediante temple y, por lo tanto, pueden tender a generarse grietas de temple. 15 which has been described above can lead to an increase in the internal transformation effort caused by tempering and, therefore, temper cracks may tend to be generated.

En la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia, es preferible que la fracción de la estructura martensítica fm(x) (%) sea In the large strength steel forged part, it is preferable that the fraction of the martensitic structure fm (x) (%) be

fm(x) = 100, en la que 0≤x≤0,1; 104 -40x5 ≤ fm(x) ≤ 100, en la que 0,1 < x ≤ 0,15; 122 -160x ≤ fm(x) ≤ 100, en la que 0,15 < x ≤ 0,2; 150-300x ≤fm(x) ≤100, en la que 0,2< x≤0,3; fm (x) = 100, in which 0≤x≤0.1; 104 -40x5 ≤ fm (x) ≤ 100, in which 0.1 <x ≤ 0.15; 122-160x ≤ fm (x) ≤ 100, in which 0.15 <x ≤ 0.2; 150-300x ≤fm (x) ≤100, in which 0.2 <x≤0.3;

25 105-150x≤fm(x)≤112-40x, en la que 0,3<x≤0,35; 105-150x ≤fm(x) ≤105-20x, en la que 0,35< x≤ 0,5; 80 -100x≤fm(x) ≤170-150x, en la que 0,5< x≤ 0,8; y 0 ≤fm(x) ≤130-100x, en la que 0,8< x≤ 1, 25 105-150x≤fm (x) ≤112-40x, in which 0.3 <x≤0.35; 105-150x ≤fm (x) ≤105-20x, in which 0.35 <x≤ 0.5; 80 -100x≤fm (x) ≤170-150x, in which 0.5 <x≤ 0.8; y 0 ≤fm (x) ≤130-100x, in which 0.8 <x≤ 1,

con el fin de reducir adicionalmente la generación en la totalidad del esfuerzo interno desde la superficie hasta el centro (el intervalo (b) que se ilustra en la figura 1). in order to further reduce the generation of the entire internal effort from the surface to the center (the interval (b) illustrated in Figure 1).

El ajuste de la fracción de la estructura martensítica al valor de límite inferior que se ha descrito en lo que antecede o más puede reducir adicionalmente la generación de un esfuerzo de tracción cerca de la superficie. Por otro lado, el Adjusting the fraction of the martensitic structure to the lower limit value described above or more can further reduce the generation of a tensile stress near the surface. On the other hand, the

35 ajuste de la fracción de estructura martensítica al valor de límite superior que se ha descrito en lo que antecede o menos puede reducir el esfuerzo de tracción interno y, por lo tanto, el riesgo de grieta de temple puede reducirse adicionalmente. Adjusting the fraction of martensitic structure to the upper limit value described above or less can reduce internal tensile stress and, therefore, the risk of tempering cracks can be further reduced.

Con el fin de mejorar adicionalmente el funcionamiento y el efecto que se ha descrito en lo que antecede (una reducción en la generación de la totalidad del esfuerzo interno desde la superficie hasta el centro), es preferible que d(fm(x)) / dx≤0, en la que 0≤ x≤ 1. In order to further improve the operation and the effect described above (a reduction in the generation of all internal effort from the surface to the center), it is preferable that d (fm (x)) / dx≤0, in which 0≤ x≤ 1.

<Rendimiento, aplicación, y similares> <Performance, application, and the like>

45 La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia, que tiene las composiciones y la estructura que se ha descrito en lo que antecede, tiene tanto una resistencia como una tenacidad excelentes y tiene una alta resistencia a la fatiga. Esta resistencia (resistencia a la tracción) es preferiblemente 1.050 MPa o más, y más preferiblemente 1.080 MPa o más. La resistencia a la tracción quiere decir un valor que se mide de acuerdo con la norma JIS-Z2241 (1998). The large strength steel forged piece, which has the compositions and structure described above, has both excellent strength and toughness and has high fatigue resistance. This resistance (tensile strength) is preferably 1,050 MPa or more, and more preferably 1,080 MPa or more. Tensile strength means a value that is measured in accordance with JIS-Z2241 (1998).

La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia tiene una resistencia, una tenacidad y una resistencia a la fatiga excelentes tal como se ha descrito en lo que antecede y, por lo tanto, puede usarse preferiblemente para cigüeñales de grandes dimensiones y árboles intermedios que se usan para barcos o generadores de energía. En particular, con el fin de lograr una mejora de la potencia de salida y la formación de The large strength steel forged piece has excellent strength, toughness and fatigue resistance as described above and, therefore, can preferably be used for large crankshafts and intermediate shafts. that are used for boats or power generators. In particular, in order to achieve an improvement of the output power and the formation of

55 motores más pequeños de motores diesel para barcos o motores diesel para la generación de energía en tierra, por ejemplo, se requieren una resistencia a la fatiga y una resistencia a la tracción adicionales (por ejemplo, una resistencia a la tracción de 950 MPa o más) para cigüeñales de grandes dimensiones. La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia puede satisfacer suficientemente estos requisitos. 55 smaller engines of diesel engines for ships or diesel engines for power generation on land, for example, additional fatigue resistance and tensile strength are required (for example, a tensile strength of 950 MPa or more) for large crankshafts. The large strength steel forged part can sufficiently meet these requirements.

<Método de fabricación> <Manufacturing method>

Un método para fabricar la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia no está particularmente limitado. La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia puede obtenerse mediante forjado y tratamiento térmico del acero ajustado en las composiciones que se han descrito en lo que 65 antecede. En lo sucesivo en el presente documento, se describirá un ejemplo del método para fabricar la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia que es un cigüeñal de tipo sólido que tiene un diámetro A method for manufacturing the large strength steel forging is not particularly limited. The large strength steel forged piece can be obtained by forging and heat treatment of the adjusted steel in the compositions described above. Hereinafter, an example of the method for manufacturing the large strength steel forged piece which is a solid type crankshaft having a diameter will be described

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de 150 mm o más. 150 mm or more.

En primer lugar, se funde un acero en el que unas composiciones de componentes previamente determinadas que se han descrito en lo que antecede se ajustan mediante el uso de un horno eléctrico, un horno de inducción de alta First, a steel is melted in which some previously determined component compositions that have been described above are adjusted by using an electric oven, a high induction oven

5 frecuencia, un convertidor de acero, y similares. A continuación de lo anterior, las impurezas (azufre, oxígeno, y similares) se retiran (se reducen) mediante refinado al vacío y similares. Después de que las impurezas se han retirado, un lingote se forma a partir de este acero mediante colada. Como un método para colada, se usa principalmente colada de lingotes. También puede usarse colada continua cuando se forma una pieza forjada de acero relativamente pequeña. 5 frequency, a steel converter, and the like. Following the above, impurities (sulfur, oxygen, and the like) are removed (reduced) by vacuum refining and the like. After the impurities have been removed, an ingot is formed from this steel by casting. As a method of casting, ingot casting is mainly used. Continuous casting can also be used when a relatively small piece of steel is formed.

Posteriormente, se forja un material de barra redonda antes de formar un cigüeñal. Con el fin de forjar el acero dentro del intervalo de propiedad de deformación excelente del acero, la temperatura en esta operación es preferiblemente de 1.150 ºC o más, y más preferiblemente de 1.200 ºC o más. Una temperatura de calentamiento más baja da lugar a un aumento en el esfuerzo de deformación y una reducción en la eficiencia de fabricación. Un Subsequently, a round bar material is forged before forming a crankshaft. In order to forge the steel within the excellent deformation property range of the steel, the temperature in this operation is preferably 1,150 ° C or more, and more preferably 1,200 ° C or more. A lower heating temperature results in an increase in strain stress and a reduction in manufacturing efficiency. A

15 periodo de calentamiento es preferiblemente de 3 horas o más. Este periodo de calentamiento es esencial para igualar las temperaturas entre la superficie y el interior del lingote. En general, este periodo de calentamiento es proporcional al cuadrado de un diámetro de un objeto procesado. Por ejemplo, se determina que el periodo de calentamiento es de 3 horas o más en el momento de la fabricación del cigüeñal de grandes dimensiones que se ha descrito en lo que antecede. The heating period is preferably 3 hours or more. This warm-up period is essential to match the temperatures between the surface and the inside of the ingot. In general, this heating period is proportional to the square of a diameter of a processed object. For example, it is determined that the heating period is 3 hours or more at the time of manufacturing the large crankshaft that has been described above.

Después de que el material de barra redonda se ha fabricado mediante forjado, el material de barra redonda se forja con forma de cigüeñal de tipo sólido. Este forjado se realiza preferiblemente mediante un método de forjado de Orientación de Grano Continua (CGF, Continuous Grain Flow). El método de forjado de CGF es un método en el que un lingote se forja y se procesa de tal modo que un centro de eje del lingote se vuelve un centro de la parte de eje After the round bar material has been manufactured by forging, the round bar material is forged in the form of a solid crankshaft. This forging is preferably performed by a continuous grain orientation (CGF) method of forging. The CGF forging method is a method in which an ingot is forged and processed in such a way that an axis center of the ingot becomes a center of the axis part

25 del cigüeñal de tipo sólido y el lingote se forja de una manera integrada y se procesa de tal modo que una parte que tiende a deteriorar las propiedades mediante una segregación de línea central está incluida en la totalidad de una parte del centro de eje del cigüeñal de tipo sólido. Los ejemplos del método de forjado de CGF que se ha descrito en lo que antecede pueden incluir un método de forjado de RR y un método de forjado de TR. Estos métodos son preferibles debido a que las partes de alta pureza ocupan el lado superficial del cigüeñal de tipo sólido y, por lo tanto, tiende a obtenerse el cigüeñal de tipo sólido que tiene una resistencia y una propiedad frente a fatiga excelentes. 25 of the solid-type crankshaft and the ingot is forged in an integrated manner and processed in such a way that a part that tends to deteriorate the properties by a central line segregation is included in all of a part of the crankshaft shaft center solid type. Examples of the CGF forging method described above may include a RR forging method and a TR forging method. These methods are preferable because the high purity parts occupy the surface side of the solid type crankshaft and, therefore, the solid type crankshaft tends to be obtained which has excellent strength and fatigue property.

En lo sucesivo en el presente documento, el método de forjado se describirá usando el método de forjado de RR como un ejemplo. Hereinafter, the forging method will be described using the RR forging method as an example.

35 En el forjado de RR, el material forjado obtenido se calienta a 1.150 ºC o más durante 3 horas o más para formar en caliente cada codo de cigüeñal. Como un procedimiento específico, en primer lugar, el material de barra redonda que se obtiene mediante el procedimiento que se ha descrito en lo que antecede se procesa mediante una máquina para formar un material para un forjado de RR. A continuación de lo anterior, unos ejes de clavija, un par de partes de bloque y unos ejes de muñón, que son correspondientes con la formación de un cilindro, se calientan parcialmente y una fuerza vertical de una prensa se convierte en una fuerza en la dirección lateral mediante un mecanismo de cuña y, de ese modo, se forja un cilindro mediante la aplicación, de manera simultánea, de una fuerza de compresión en la dirección lateral y una fuerza excéntrica al material de RR. Mediante la repetición de esta operación en el número de cilindros requeridos, se forma un único cigüeñal. Con el fin de forjar el acero dentro del intervalo de propiedad de deformación excelente del acero, la temperatura en esta operación es preferiblemente de 35 In the RR forging, the forged material obtained is heated at 1,150 ° C or more for 3 hours or more to heat each crankshaft bend. As a specific procedure, first, the round bar material that is obtained by the procedure described above is processed by a machine to form a material for a RR slab. Following the above, pin shafts, a pair of block parts and stump shafts, which are corresponding to the formation of a cylinder, are partially heated and a vertical force of a press becomes a force in the lateral direction by means of a wedge mechanism and, thus, a cylinder is forged by applying, simultaneously, a compression force in the lateral direction and an eccentric force to the RR material. By repeating this operation in the number of cylinders required, a single crankshaft is formed. In order to forge the steel within the excellent deformation property range of the steel, the temperature in this operation is preferably of

45 1.150 ºC o más, y más preferiblemente de 1.200 ºC o más. Una temperatura de calentamiento más baja da lugar a un aumento en el esfuerzo de deformación y una reducción en la eficiencia de fabricación. Este periodo de calentamiento es esencial para igualar las temperaturas entre la superficie y el interior del lingote. Se determina que el periodo de calentamiento es de 3 horas o más en el momento de la fabricación del cigüeñal de grandes dimensiones que se ha descrito en lo que antecede. 1,150 ° C or more, and more preferably 1,200 ° C or more. A lower heating temperature results in an increase in strain stress and a reduction in manufacturing efficiency. This warm-up period is essential to match the temperatures between the surface and the inside of the ingot. The heating period is determined to be 3 hours or more at the time of manufacturing the large crankshaft described above.

Después del forjado de RR, la austenita (γ) retenida que está contenida en la pieza forjada puede descomponerse antes de que se realice el tratamiento de refinado térmico (tratamiento de temple y de revenido). Con el fin de formar una estructura más fina, se usa una transformación de fase durante el tratamiento de refinado térmico. En este momento, la γ retenida continúa existiendo durante el calentamiento en el tratamiento de refinado térmico hasta que After RR forging, the retained austenite (γ) that is contained in the forge can decompose before the thermal refining treatment (tempering and tempering treatment) is performed. In order to form a finer structure, a phase transformation is used during the thermal refining treatment. At this time, the retained γ continues to exist during heating in the thermal refining treatment until

55 la temperatura supera el punto de transformación de Ac1, cuando la γ retenida que existe después del forjado es estable. Esta γ retenida es la γ que permanece durante el forjado y el tratamiento térmico y tiene, originalmente, la misma orientación en la austenita anterior después del forjado. En consecuencia, una interfase entre la γ retenida no forma un límite de grano, cuando la transformación de γ avanza y la γ retenida se ponen en contacto entre sí. Como resultado, un tamaño de grano de γ después de la compleción de la transformación de γ es un tamaño de grano basto que es similar al tamaño de grano original de γ. En consecuencia, se realiza un tratamiento de descomposición de la γ retenida. 55 the temperature exceeds the transformation point of Ac1, when the retained γ that exists after forging is stable. This retained γ is the γ that remains during the forging and heat treatment and originally has the same orientation in the anterior austenite after the forging. Consequently, an interface between the retained γ does not form a grain limit, when the transformation of γ advances and the retained γ come into contact with each other. As a result, a grain size of γ after completion of the transformation of γ is a coarse grain size that is similar to the original grain size of γ. Consequently, a decomposition treatment of the retained γ is performed.

Un ejemplo del método para descomponer la austenita retenida incluye un método para un tratamiento de maduración en el que la pieza forjada se mantiene bajo calentamiento en el punto de transformación de Ac1 o 65 menos (600 ºC a 680 ºC). En este tratamiento, el tiempo de calentamiento mantenido es de 5 horas o más y preferiblemente de 20 horas o más. Mediante tal tratamiento de maduración, la austenita retenida se descompone y An example of the method for decomposing retained austenite includes a method for a maturation treatment in which the forged piece is kept under heating at the transformation point of Ac1 or less (600 ° C to 680 ° C). In this treatment, the heating time maintained is 5 hours or more and preferably 20 hours or more. Through such maturation treatment, retained austenite decomposes and

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puede reducirse a un 1 % en volumen o menos. Para otro ejemplo del método para descomponer austenita retenida, puede usarse un tratamiento bajo cero. It can be reduced to 1% by volume or less. For another example of the method for decomposing retained austenite, a sub-zero treatment can be used.

Posteriormente, se realiza el tratamiento de refinado térmico (tratamiento de temple y de revenido). En primer lugar, Subsequently, the thermal refining treatment (tempering and tempering treatment) is performed. First,

5 la pieza forjada se calienta lentamente (una tasa de calentamiento de 30 ºC / hora a 70 ºC / hora) hasta el punto de transformación de Ac3 o más (840 ºC a 940 ºC) y se mantiene durante un determinado periodo (3 horas a 9 horas) antes del temple. Desde el punto de vista de una reducción en la formación de un grano de austenita anterior basto, el temple se realiza preferiblemente a una temperatura relativamente baja (840 ºC a 940 ºC) que es el punto de transformación de Ac3 o más tal como se ha descrito en lo que antecede. Un producto de grandes dimensiones, que genera una diferencia de temperatura entre una parte exterior y una parte interior del material durante el calentamiento, se calienta lentamente hasta una temperatura de calentamiento antes del temple y se mantiene durante un determinado periodo con el fin de igualar la temperatura entre la superficie y la parte interior del acero. El tiempo de mantenimiento requerido depende de un diámetro de un producto de acero. Cuanto más grandes sean las dimensiones del producto, mayor se volverá el tiempo de mantenimiento. En consecuencia, el siguiente temple se 5 the forged part is slowly heated (a heating rate of 30 ° C / hour at 70 ° C / hour) to the transformation point of Ac3 or more (840 ° C to 940 ° C) and is maintained for a certain period (3 hours at 9 hours) before tempering. From the point of view of a reduction in the formation of a coarse anterior austenite grain, the quenching is preferably performed at a relatively low temperature (840 ° C to 940 ° C) which is the transformation point of Ac3 or more as it has been described above. A large product, which generates a temperature difference between an outer part and an inner part of the material during heating, is slowly heated to a heating temperature before tempering and is maintained for a certain period in order to equalize the temperature between the surface and the inner part of the steel. The maintenance time required depends on a diameter of a steel product. The larger the dimensions of the product, the longer the maintenance time will become. Consequently, the following tempering is

15 realiza después de que se haya tomado un tiempo de mantenimiento suficiente y la temperatura se iguala a la parte interior del producto de acero. 15 performs after sufficient maintenance time has been taken and the temperature is equal to the inside of the steel product.

El temple se realiza usando un agente enfriante tal como una solución de aceite y de polímero y se obtiene la estructura martensítica o la estructura fabricada de martensita y bainita. Con el fin de obtener una estructura de este tipo, el temple se realiza a una tasa de enfriamiento promedio de 3 ºC / minuto o más. Esta tasa de enfriamiento es más preferiblemente de 5 ºC / minuto o más y de 100 ºC / minuto o menos, y más preferiblemente de 10 ºC / minuto Tempering is performed using a cooling agent such as an oil and polymer solution and the martensitic structure or the structure made of martensite and bainite is obtained. In order to obtain such a structure, tempering is performed at an average cooling rate of 3 ° C / minute or more. This cooling rate is more preferably 5 ° C / minute or more and 100 ° C / minute or less, and more preferably 10 ° C / minute

o más y de 60 ºC / minuto o menos. or more and of 60 ° C / minute or less.

En una pieza forjada de acero de grandes dimensiones, el temple con agua tiene un riesgo de generar grietas y, por In a forged piece of large steel, water quenching has a risk of generating cracks and, for

25 lo tanto, se usan habitualmente temple con aceite y temple con polímero para el temple de un cigüeñal de grandes dimensiones. La tasa de enfriamiento en el momento del temple depende de un tamaño de una pieza forjada de acero. Una tasa de enfriamiento promedio entre 800 ºC y 500 ºC de un cigüeñal que tiene un diámetro de aproximadamente 500 mm es de aproximadamente 20 ºC / minuto en el temple con aceite y de aproximadamente 50 ºC / minuto en el temple con polímero. Un cigüeñal que tiene un diámetro más grande (por ejemplo, 1.000 mm) requiere una tasa de enfriamiento mucho más lenta. Therefore, oil quenching and polymer quenching are usually used for tempering a large crankshaft. The cooling rate at the time of tempering depends on the size of a piece of steel forged. An average cooling rate between 800 ° C and 500 ° C of a crankshaft having a diameter of approximately 500 mm is approximately 20 ° C / minute in the tempering with oil and approximately 50 ° C / minute in the tempering with polymer. A crankshaft that has a larger diameter (for example, 1,000 mm) requires a much slower cooling rate.

Con el fin de satisfacer tanto la resistencia como la tenacidad de la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia, se requiere un control de la estructura martensítica o la estructura mixta de martensita y bainita. Como resultado de un estudio de las condiciones para lograr una estructura de este tipo incluso cuando una tasa de In order to satisfy both the strength and the toughness of the large strength steel forging, a control of the martensitic structure or the mixed structure of martensite and bainite is required. As a result of a study of the conditions to achieve such a structure even when a rate of

35 enfriamiento de temple para aplicar a un cigüeñal de grandes dimensiones que tiene un diámetro de 150 mm o más es de aproximadamente 20 ºC / minuto (en el caso de temple con aceite), los inventores de la presente invención han conseguido determinar las composiciones de componentes químicos tal como se ha descrito en lo que antecede. 35 quench cooling to apply to a large crankshaft having a diameter of 150 mm or more is approximately 20 ° C / minute (in the case of oil quenching), the inventors of the present invention have managed to determine the compositions of chemical components as described above.

En el temple, la pieza forjada de acero se enfría hasta 200 ºC o menos. Mediante un enfriamiento hasta 200 ºC o menos tal como se ha descrito en lo que antecede, la transformación puede completarse totalmente. Un enfriamiento insuficiente da lugar a que permanezca austenita retenida no transformada, y esto da lugar a una fluctuación en las propiedades. Después del temple, preferiblemente la pieza forjada de acero se somete a revenido. In tempering, the steel forge is cooled to 200 ° C or less. By cooling to 200 ° C or less as described above, the transformation can be completely completed. Insufficient cooling results in the retention of retained austenite not transformed, and this results in a fluctuation in the properties. After quenching, preferably the steel forged piece is subjected to tempering.

45 En el recocido, la pieza forjada de acero se calienta lentamente (una tasa de calentamiento 30 ºC / hora a 70 ºC / hora) hasta la temperatura previamente determinada (550 ºC a 620 ºC) y se mantiene durante un determinado periodo (5 horas a 20 horas). Con el fin de ajustar el equilibrio entre la resistencia y la tenacidad y de retirar el esfuerzo interno (esfuerzo residual) durante el temple, este recocido se realiza a 550 ºC o más. No obstante, una temperatura demasiado alta del recocido da como resultado un reblandecimiento causado por la formación de carburos bastos y la recuperación de estructuras de dislocación y, por lo tanto, no puede asegurarse una resistencia suficiente. En consecuencia, se determina que la temperatura de recocido es de 620 ºC o menos. 45 In annealing, the steel forged piece is slowly heated (a heating rate 30 ºC / hour at 70 ºC / hour) to the previously determined temperature (550 ºC to 620 ºC) and is maintained for a certain period (5 hours at 20 hours). In order to adjust the balance between resistance and toughness and to remove the internal stress (residual stress) during tempering, this annealing is performed at 550 ° C or more. However, too high annealing temperature results in softening caused by the formation of coarse carbides and the recovery of dislocation structures and, therefore, sufficient strength cannot be ensured. Consequently, the annealing temperature is determined to be 620 ° C or less.

La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia puede obtenerse de la pieza forjada tratada con un refinado térmico tal como se ha descrito en lo que antecede al realizar adicionalmente un procesamiento en The large strength steel forged part can be obtained from the forged part treated with a thermal refining as described above when further processing in

55 máquina de acabado que incluye el rectificado de por lo menos una parte de la superficie, si es necesario. El método para fabricar la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia de la presente invención no se limita al método de fabricación que se ha descrito en lo que antecede. La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia también puede fabricarse mediante, por ejemplo, forjado libre. La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia, que no sean cigüeñales de grandes dimensiones, puede obtenerse mediante un método similar de fabricación. 55 finishing machine that includes the grinding of at least a part of the surface, if necessary. The method for manufacturing the large strength steel forging of the present invention is not limited to the manufacturing method described above. The large strength steel forged part can also be manufactured by, for example, free forging. The forged piece of high-strength large steel, other than large crankshafts, can be obtained by a similar manufacturing method.

[Ejemplos] [Examples]

En lo sucesivo en el presente documento, la presente invención se describirá con detalle adicional con referencia a 65 los ejemplos. No obstante, la presente invención no se limita a estos ejemplos. Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the examples. However, the present invention is not limited to these examples.

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[Métodos de medición] [Measurement methods]

Cada medición en los ejemplos se realiza mediante los siguientes métodos. Each measurement in the examples is performed using the following methods.

5 1. Tamaño de grano (μm) de austenita anterior (γ) 5 1. Grain size (μm) of anterior austenite (γ)

De acuerdo con la norma ASTM (E112-96), el número de tamaño de grano se determinó mediante el método comparativo con el siguiente procedimiento y, a continuación de lo anterior, se calculó un tamaño de grano (un tamaño de grano nominal) de un grano de austenita anterior. In accordance with ASTM (E112-96), the grain size number was determined by the comparative method with the following procedure and, following the above, a grain size (a nominal grain size) of a grain of austenite anterior.

(1) (one)
Un número de tamaño de grano N correspondiente se determina mediante la comparación de una fotografía de 100 aumentos en la observación bajo un microscopio óptico y el diagrama convencional. A corresponding grain size number N is determined by comparing a 100-magnification photograph in observation under an optical microscope and the conventional diagram.

(2) (2)
El número de tamaño de grano N se determina de acuerdo con el número de granos n en un cuadrado de 25 The grain size number N is determined according to the number of grains n in a square of 25

mm de lado (625 mm2: campo microscópico) en la observación bajo un microscopio óptico de 100 aumentos, y 15 puede establecerse la siguiente formula (1). mm side (625 mm2: microscopic field) in observation under a 100 magnification optical microscope, and the following formula (1) can be established.

imagen1image 1

(3) Un tamaño de grano d (μm) puede calcularse mediante la siguiente formula (2) debido a que, en 62.500 μm2, posiblemente existen n granos (3) A grain size d (μm) can be calculated using the following formula (2) because, in 62,500 μm2, there are possibly n grains

imagen2image2

En el presente caso, el tamaño de grano de la austenita anterior se midió en 10 lugares (10 campos microscópicos), 25 y se calculó cada tamaño de grano promedio. In the present case, the grain size of the anterior austenite was measured in 10 places (10 microscopic fields), 25 and each average grain size was calculated.

2. Tamaño de bloque martensítico (μm) 2. Martensitic block size (μm)

Se hace referencia a un grupo de listones, que es una subestructura de martensita, que tiene casi la misma orientación como bloque (un bloque martensítico). Una malorientación entre bloques es de 15º o más (límite de grano de ángulo elevado). En consecuencia, mediante el siguiente método, un tamaño de bloque martensítico (μm) se calculó a partir de un mapa de figura de polos inversa que se obtiene mediante el método de FESEM-EBSP. Reference is made to a group of slats, which is a substructure of martensite, which has almost the same orientation as a block (a martensitic block). A malorientation between blocks is 15º or more (high angle grain limit). Consequently, by the following method, a martensitic block size (μm) was calculated from an inverse pole figure map that is obtained by the FESEM-EBSP method.

(1) Se obtiene un mapa de figura de polos inversa mediante una medición de EBSP a unos intervalos de 0,3 μm 35 en un campo microscópico de 120 μm  120 μm. (1) A reverse pole figure map is obtained by measuring EBSP at intervals of 0.3 μm in a microscopic field of 120 μm  120 μm.

(2) (2)
Las regiones que están rodeadas en una malorientación entre cristales adyacentes de 15º o más se especifican a partir del mapa de figura de polos inversa, y se determina cada área de las mismas. The regions that are surrounded in a malorientation between adjacent crystals of 15 ° or more are specified from the inverse pole figure map, and each area thereof is determined.

(3) (3)
Un tamaño de bloque se determina mediante el cálculo de las raíces cuadradas de cada área (√(área)) que se ha descrito en lo que antecede. A block size is determined by calculating the square roots of each area (√ (area)) described above.

El tamaño de bloque de martensita se midió en 10 lugares (10 campos microscópicos), y se determinaron un tamaño máximo y un tamaño mínimo en cada campo microscópico, y a continuación se determinó cada tamaño promedio (un promedio de tamaño máximo y un promedio de tamaño mínimo). The martensite block size was measured in 10 places (10 microscopic fields), and a maximum size and a minimum size in each microscopic field were determined, and then each average size (an average maximum size and an average size was determined) minimum).

45 3. Propiedad de tracción (0,2 % límite de elasticidad: YS (MPa), Resistencia a la tracción: TS (MPa), Alargamiento: (%), y Reducción en área: RA (%)) 45 3. Tensile property (0.2% elasticity limit: YS (MPa), Tensile strength: TS (MPa), Elongation: (%), and Reduction in area: RA (%))

Estas propiedades se midieron de acuerdo con la norma JIS-Z2241 (1998). La forma de la probeta era la forma de la probeta Nº 14 que se ilustra en la norma JIS-Z2201 (1998), y su dimisión se ajustó a Φ6  G. L. 30 mm. These properties were measured according to JIS-Z2241 (1998). The shape of the specimen was the shape of specimen No. 14 illustrated in JIS-Z2201 (1998), and its resignation was adjusted to Φ6  G. L. 30 mm.

4. Energía absorbida de Charpy: vE (J) 4. Charpy absorbed energy: vE (J)

La energía absorbida de Charpy se midió de acuerdo con la norma JIS-Z2242 (2005). La forma de la probeta era la forma que tiene una entalla en V de 2 mm que se ilustra en la norma JIS-Z2242 (2005). Se probaron tres probetas Charpy's absorbed energy was measured in accordance with JIS-Z2242 (2005). The shape of the specimen was the shape of a 2 mm V-shaped, which is illustrated in JIS-Z2242 (2005). Three test pieces were tested

55 en cada muestra y el valor promedio se determinó como la energía absorbida. 55 in each sample and the average value was determined as the energy absorbed.

5. Resistencia a la fatiga FS de flexión por rotación (MPa) y límite de durabilidad 5. Fatigue resistance FS of rotation bending (MPa) and durability limit

Una prueba de resistencia a la fatiga de flexión por rotación se realizó de acuerdo con el siguiente método de prueba, y se evaluó la resistencia a la fatiga. A rotation flexural fatigue resistance test was performed according to the following test method, and fatigue resistance was evaluated.

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Probeta: Probetas lisas de 30 mm de Φ10 mm  G. L. (5 piezas) Método de prueba: Flexión por rotación (Relación de esfuerzos = -1, Velocidad de rotación = 3.000 a 3.600 rpm) Método de evaluación: Método escalonado (Incremento escalonado 20 MPa) Test tube: 30 mm smooth test pieces of Φ10 mm  GL (5 pieces) Test method: Flexion by rotation (Stress ratio = -1, Rotation speed = 3,000 at 3,600 rpm) Evaluation method: Stepped method (Step increment 20 MPa)

5 Resistencia a la fatiga [FS] = Esfuerzo de frenado (MPa) -Incremento escalonado (MPa) Límite de durabilidad = Resistencia a la fatiga [FS] / Resistencia a la tracción [TS] 5 Fatigue resistance [FS] = Braking effort (MPa) -Standard increment (MPa) Durability limit = Fatigue resistance [FS] / Tensile strength [TS]

[Ejemplos 1 a 13 y ejemplos comparativos 1 a 14] [Examples 1 to 13 and comparative examples 1 to 14]

10 Los tipos de acero a a q que tienen unas composiciones que se muestran en la tabla 1 se produjeron a través de fusión. En el presente caso, “-” en la tabla 1 representa por debajo de los límites mensurables. Un lingote de setenta toneladas del tipo de acero a se coló mediante fusión en un horno eléctrico y mediante refinado en una cuchara. Se colaron unos lingotes de cuarenta kilogramos de cada uno de los tipos de acero b a q mediante fusión en un horno de inducción de alta frecuencia. 10 The types of steel a to q which have compositions shown in Table 1 were produced through fusion. In the present case, "-" in Table 1 represents below the measurable limits. A seventy ton bullion of the type of steel was cast by melting in an electric oven and by refining in a spoon. Ingots of forty kilograms of each type of steel b to q were cast by melting in a high frequency induction furnace.

15 fifteen

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[Tabla 1][Table 1]

Tipo de aceroSteel type
Composición (% en masa) Composition (% by mass)

CC
Si Mn Ni Cr Mo V Al S O P Cu Sn N Yes Mn Neither Cr Mo V To the S OR P Cu Sn N

ato
0,35 0,09 0,35 3,04 1,61 0,45 0,10 0,017 0,001 0,0012 0,008 0,03 0,001 0,0049 0.35 0.09 0.35 3.04 1.61 0.45 0.10 0.017 0.001 0.0012 0.008 0.03 0.001 0.0049

bb
0,35 0,08 0,34 2,74 1,58 0,45 0,10 0,011 0,006 - 0,007 0,01 0,006 0,0054 0.35 0.08 0.34 2.74 1.58 0.45 0.10 0.011 0.006 - 0.007 0.01 0.006 0.0054

cC
0,35 0,08 0,34 3,23 1,57 0,46 0,10 0,016 0,007 - 0,007 0,01 0,006 0,0050 0.35 0.08 0.34 3.23 1.57 0.46 0.10 0.016 0.007 - 0.007 0.01 0.006 0.0050

dd
0,32 0,14 0,47 2,78 1,62 0,45 0,10 0,012 0,007 - 0,009 0,02 0,007 0,0048 0.32 0.14 0.47 2.78 1.62 0.45 0.10 0.012 0.007 - 0.009 0.02 0.007 0.0048

eand
0,32 0,16 0,46 3,22 1,59 0,48 0,10 0,008 0,007 - 0,010 0,01 0,007 0,0055 0.32 0.16 0.46 3.22 1.59 0.48 0.10 0.008 0.007 - 0.010 0.01 0.007 0.0055

fF
0,23 0,07 0,28 3,04 1,56 0,34 0,11 0,003 0,004 0,0013 0,003 0,01 0,001 0,0040 0.23 0.07 0.28 3.04 1.56 0.34 0.11 0.003 0.004 0.0013 0.003 0.01 0.001 0.0040

gg
0,32 0,24 0,43 3,29 1,62 0,45 0,10 0,012 0,007 - 0,010 0,02 0,006 0,0051 0.32 0.24 0.43 3.29 1.62 0.45 0.10 0.012 0.007 - 0.010 0.02 0.006 0.0051

hh
0,34 0,21 1,00 3,01 1,61 0,50 0,10 0,037 0,007 - 0,010 0,01 0,007 0,0053 0.34 0.21 1.00 3.01 1.61 0.50 0.10 0.037 0.007 - 0.010 0.01 0.007 0.0053

ii
0,345 0,05 0,32 1,61 1,51 0,50 0,15 0,044 0,005 - 0,004 0,01 0,008 0,005 0.345 0.05 0.32 1.61 1.51 0.50 0.15 0.044 0.005 - 0.004 0.01 0.008 0.005

jj
0,32 0,07 0,32 3,72 1,66 0,38 0,10 - 0,008 - 0,007 - - - 0.32 0.07 0.32 3.72 1.66 0.38 0.10 - 0.008 - 0.007 - - -

kk
0,35 0,25 0,95 3,04 0,21 0,50 0,11 0,025 0,006 - 0,007 0,01 0,007 0,0063 0.35 0.25 0.95 3.04 0.21 0.50 0.11 0.025 0.006 - 0.007 0.01 0.007 0.0063

ll
0,38 0,21 1,04 3,05 3,01 0,52 0,14 0,008 0,006 - 0,005 0,01 0,006 0,0072 0.38 0.21 1.04 3.05 3.01 0.52 0.14 0.008 0.006 - 0.005 0.01 0.006 0.0072

mm
0,35 0,26 1,01 2,98 1,62 0,50 < 0,01 0,020 0,007 - 0,010 0,03 0,008 0,0064 0.35 0.26 1.01 2.98 1.62 0.50 <0.01 0.020 0.007 - 0.010 0.03 0.008 0.0064

nn
0,35 0,19 0,28 1,61 1,61 0,51 0,15 0,027 0,005 - 0,004 0,01 0,008 0,0050 0.35 0.19 0.28 1.61 1.61 0.51 0.15 0.027 0.005 - 0.004 0.01 0.008 0.0050

oor
0,33 0,27 0,64 1,63 1,63 0,25 0,15 0,004 0,002 - 0,007 0,03 0,001 0,0058 0.33 0.27 0.64 1.63 1.63 0.25 0.15 0.004 0.002 - 0.007 0.03 0.001 0.0058

pp
0,40 0,24 0,97 0,41 1,97 0,27 0,08 0,003 0,003 0,0009 0,006 0,03 0,007 0,0054 0.40 0.24 0.97 0.41 1.97 0.27 0.08 0.003 0.003 0.0009 0.006 0.03 0.007 0.0054

q that
0,33 0,30 0,43 0,17 3,01 0,47 0,078 0,028 0,0005 - 0,007 0,03 0,001 0,0064 0.33 0.30 0.43 0.17 3.01 0.47 0.078 0.028 0.0005 - 0.007 0.03 0.001 0.0064

E13002083 E13002083

16-10-2014 10-16-2014

El lingote (70 toneladas) del tipo de acero a se forjó en caliente para formar unas piezas forjadas con forma de barra redonda con un diámetro de 500 mm. Los tipos de acero b a q se forjaron a un tamaño de 90 mm  90 mm  600 mm y, a continuación de lo anterior, se enfriaron en la atmósfera. Cada pieza forjada de los tipos de acero a a q se enfrió hasta la temperatura ambiente y, a continuación de lo anterior, una pieza pequeña con un tamaño de 20 mm  The ingot (70 tons) of the type of steel was hot forged to form round-shaped forged pieces with a diameter of 500 mm. The types of steel b to q were forged to a size of 90 mm  90 mm  600 mm and, following the above, cooled in the atmosphere. Each forged part of the types of steel a a cooled to room temperature and, following the above, a small piece with a size of 20 mm 

5 20 mm  180 mm se recortó de cada pieza forjada. Cada pieza pequeña se trató térmicamente en las condiciones que se muestran en la tabla 2 que simulaban un proceso de forjado de un cigüeñal, y cada una de las piezas pequeñas tratadas se enfrió en el horno para preparar probetas. 5 20 mm  180 mm was cut from each forged piece. Each small piece was heat treated under the conditions shown in Table 2 that simulated a crankshaft forging process, and each of the treated small pieces was cooled in the oven to prepare specimens.

A continuación de lo anterior, el tratamiento de refinado térmico (tratamiento de temple y de revenido) se realizó para Following the above, the thermal refining treatment (tempering and tempering treatment) was performed to

10 cada probeta con el fin de asegurar la resistencia del cigüeñal. El tratamiento de temple se realizó en unas condiciones de temple que simulaban una tasa de calentamiento y de enfriamiento de un cigüeñal con un diámetro de 500 mm. En concreto, el tratamiento de temple se realizó de una forma que, usando un horno pequeño de simulación, la temperatura se elevó hasta de 870 ºC a 940 ºC a una tasa de calentamiento de 40 ºC / hora y esta temperatura se mantuvo durante de 3 horas a 8 horas y, a continuación de lo anterior, las probetas se enfriaron de 10 each test piece in order to ensure the resistance of the crankshaft. The tempering treatment was carried out under conditions of tempering that simulated a heating and cooling rate of a crankshaft with a diameter of 500 mm. Specifically, the tempering treatment was carried out in a way that, using a small simulation furnace, the temperature rose to 870 ° C to 940 ° C at a heating rate of 40 ° C / hour and this temperature was maintained for 3 hours to 8 hours and, following the above, the specimens were cooled in

15 tal modo que una tasa de enfriamiento promedio en un intervalo de temperaturas de 870 ºC a 500 ºC era de 20 ºC / minuto a 50 ºC / minuto. En el tratamiento de revenido, las probetas se mantuvieron a una temperatura de 560 ºC a 610 ºC durante 13 horas y se enfriaron en el horno (las condiciones de tratamiento para cada probeta se muestran en la tabla 2). Las probetas (piezas forjadas de acero) de los ejemplos 1 a 13 y los ejemplos comparativos 1 a 14 se obtuvieron mediante los métodos tal como se ha descrito en lo que antecede. 15 such that an average cooling rate in a temperature range of 870 ° C to 500 ° C was 20 ° C / minute at 50 ° C / minute. In the tempering treatment, the specimens were kept at a temperature of 560 ° C to 610 ° C for 13 hours and cooled in the oven (the treatment conditions for each specimen are shown in Table 2). The specimens (steel forges) of examples 1 to 13 and comparative examples 1 to 14 were obtained by the methods as described above.

20 twenty

E13002083 E13002083

16-10-2014 10-16-2014

[Tabla 2] [Table 2]

Tipo deaceroSteel type
Condiciones de calentamiento paraforjado Condiciones de tratamiento térmico Forged heating conditions Heat treatment conditions

Condiciones de temple Tempering conditions
Condiciones de recocido Annealing Conditions

Temperatura(ºC)Temperature (ºC)
Tiempo demantenimiento(h) Temperatura(ºC) Tiempo demantenimiento(h) Tasa deenfriamiento(ºC / min) Temperatura(ºC) Tiempo demantenimiento(h) Maintenance time (h)  Temperature (ºC) Maintenance time (h) Cooling rate (ºC / min)  Temperature (ºC) Maintenance time (h)

ejemplo 1Example 1
a 1280 9 870 3 20 560 13 to 1280 9 870 3 twenty 560 13

ejemplo 2example 2
a 1280 9 870 3 20 580 13 to 1280 9 870 3 twenty 580 13

ejemplo 3example 3
a 1280 3 870 8 50 590 13 to 1280 3 870 8 fifty 590 13

ejemplo 4example 4
a 1310 3 870 8 50 580 13 to 1310 3 870 8 fifty 580 13

ejemplo 5example 5
a 1280 9 870 3 50 580 13 to 1280 9 870 3 fifty 580 13

ejemplo 6example 6
a 1280 9 870 3 50 600 13 to 1280 9 870 3 fifty 600 13

ejemplo 7example 7
a 1280 9 870 3 50 610 13 to 1280 9 870 3 fifty 610 13

ejemplo 8example 8
a 1280 9 920 3 50 590 13 to 1280 9 920 3 fifty 590 13

ejemplo 9example 9
a 1280 9 940 3 50 580 13 to 1280 9 940 3 fifty 580 13

ejemplo 10example 10
b 1280 3 870 3 20 580 13 b 1280 3 870 3 twenty 580 13

ejemplo 11example 11
c 1280 3 870 3 20 580 13 C 1280 3 870 3 twenty 580 13

ejemplo 12example 12
d 1280 3 870 3 20 580 13 d 1280 3 870 3 twenty 580 13

ejemplo 13example 13
e 1280 3 870 3 20 580 13 and 1280 3 870 3 twenty 580 13

ejemplocomparativo 1comparative example 1
f 1230 3 870 3 20 590 13 F 1230 3 870 3 twenty 590 13

ejemplocomparativo 2comparative example 2
g 1230 3 870 3 20 580 13 g 1230 3 870 3 twenty 580 13

ejemplocomparativo 3comparative example 3
h 1280 3 870 3 20 580 13 h 1280 3 870 3 twenty 580 13

ejemplocomparativo 4comparative example 4
i 1280 3 870 3 20 580 13 i 1280 3 870 3 twenty 580 13

ejemplocomparativo 5 comparative example 5
J 1280 3 870 3 20 580 13 J 1280 3 870 3 twenty 580 13

E13002083 E13002083

16-10-2014 E13002083 10-16-2014 E13002083

Tipo deaceroSteel type
Condiciones de calentamiento paraforjado Condiciones de tratamiento térmico Forged heating conditions Heat treatment conditions

Condiciones de temple Tempering conditions
Condiciones de recocido Annealing Conditions

Temperatura(ºC)Temperature (ºC)
Tiempo demantenimiento(h) Temperatura(ºC) Tiempo demantenimiento(h) Tasa deenfriamiento(ºC / min) Temperatura(ºC) Tiempo demantenimiento(h) Maintenance time (h)  Temperature (ºC) Maintenance time (h) Cooling rate (ºC / min)  Temperature (ºC) Maintenance time (h)

ejemplocomparativo 6comparative example 6
k 1280 3 870 3 20 580 13 k 1280 3 870 3 twenty 580 13

ejemplocomparativo 7comparative example 7
l 1280 3 870 3 20 580 13 l 1280 3 870 3 twenty 580 13

ejemplocomparativo 8comparative example 8
m 1280 3 870 3 20 580 13 m 1280 3 870 3 twenty 580 13

ejemplocomparativo 9comparative example 9
n 1280 3 870 3 50 600 13 n 1280 3 870 3 fifty 600 13

ejemplocomparativo 10comparative example 10
o 1200 1 870 3 20 580 13 or 1200 one 870 3 twenty 580 13

ejemplocomparativo 11comparative example 11
o 1200 1 870 3 20 610 13 or 1200 one 870 3 twenty 610 13

ejemplocomparativo 12comparative example 12
p 1200 1 870 3 20 580 13 p 1200 one 870 3 twenty 580 13

ejemplocomparativo 13comparative example 13
p 1200 1 870 3 20 610 13 p 1200 one 870 3 twenty 610 13

ejemplocomparativo 14comparative example 14
q 1200 1 870 3 20 590 13 that 1200 one 870 3 twenty 590 13

ejemplocomparativo 15comparative example 15
a 1280 9 960 3 20 610 13 to 1280 9 960 3 twenty 610 13

ejemplocomparativo 16comparative example 16
a 1280 9 1050 3 20 612 13 to 1280 9 1050 3 twenty 612 13

ejemplocomparativo 17 comparative example 17
b 1230 3 960 3 20 580 13 b 1230 3 960 3 twenty 580 13

16-10-2014 10-16-2014

Se observó cada estado de las microestructuras (estructuras martensíticas (M) o estructuras bainíticas (B)) de las probetas en el ejemplo 1 a 13 y el ejemplo comparativo 1 a 14. Además, el tamaño de grano de la austenita anterior, el tamaño de bloque martensítico, las propiedades de tracción, la energía absorbida de Charpy, y las propiedades frente a fatiga (la resistencia a la fatiga FS y el límite de durabilidad) se evaluaron mediante el método de medición que se ha descrito en lo que antecede. El resultado de medición se muestra en la tabla 3. Each state of the microstructures (martensitic structures (M) or bainitic structures (B)) of the specimens was observed in example 1 to 13 and comparative example 1 to 14. In addition, the grain size of the anterior austenite, the size of martensitic block, tensile properties, Charpy absorbed energy, and fatigue properties (FS fatigue resistance and durability limit) were evaluated using the measurement method described above. The measurement result is shown in table 3.

En el presente caso, “-” en la tabla 3 representa que la propiedad no se midió. In the present case, "-" in Table 3 represents that the property was not measured.

E13002083 E13002083

16-10-2014 10-16-2014

[Tabla 3] [Table 3]

Estructura Structure
Propiedad Evaluaciónexhaustiva Property Comprehensive evaluation

Microestructura eMicrostructure e
Tamaño de granode γ anterior Tamañodebloquemínimo(μm) Tamañode bloquemáximo(μm) Figurarelacionada Evaluacióndeestructura de tracción Charpy Fatiga Previous γ grain size Minimum block size (μm) Maximum block size (μm) Related figure Structure Evaluation traction Charpy Fatigue

Mínimo(μm)Minimum (μm)
Máximo(μm) YS(MPa) TS(MPa) EL(%) RA(%) Evaluación vE(J) evaluaciónde vE FS(MPa) Límite dedurabilidad Maximum (μm) YS (MPa) TS (MPa) HE(%) RA (%) Evaluation vE (J) EV evaluation FS (MPa) Limit of durability

ejemplo 1Example 1
M 26 53 - - - 〇 1084 1202 16,0 61,3 〇 71 〇 - - 〇 M 26 53 - - - 〇 1084 1202 16.0 61.3 〇 71 〇 - - 〇

ejemplo 2example 2
M 26 53 - - - 〇 1014 1130 163 61,6 〇 123 〇 524 0,464 〇 M 26 53 - - - 〇 1014 1130 163 61.6 〇 123 〇 524 0.464 〇

ejemplo 3example 3
M 19 37 - - - 〇 1052 1153 156 604 〇 108 〇 - - 〇 M 19 37 - - - 〇 1052 1153 156 604 〇 108 〇 - - 〇

ejemplo 4example 4
M 26 53 05 105 figura 5 〇 1103 1195 130 51,1 〇 85 〇 562 0470 〇 M 26 53 05 105 figure 5 〇 1103 1195 130 51.1 〇 85 〇 562 0470 〇

ejemplo 5example 5
M 26 44 - - - 〇 1097 1206 172 6369 〇 102 〇 - - 〇 M 26 44 - - - 〇 1097 1206 172 6369 〇 102 〇 - - 〇

ejemplo 6example 6
M 26 44 - - 〇 1047 1153 17,4 65,6 〇 111 〇 - - 〇 M 26 44 - - 〇 1047 1153 17.4 65.6 〇 111 〇 - - 〇

ejemplo 7example 7
M 26 44 - - - 〇 946 1058 157 67,3 〇 125 〇 563 0,532 〇 M 26 44 - - - 〇 946 1058 157 67.3 〇 125 〇 563 0.532 〇

ejemplo 8example 8
M 37 63 - - - 〇 1000 1102 159 584 〇 126 〇 - - 〇 M 37 63 - - - 〇 1000 1102 159 584 〇 126 〇 - - 〇

ejemplo 9example 9
M 44 63 - - - 〇 1019 1101 171 65,5 〇 132 〇 - - 〇 M 44 63 - - - 〇 1019 1101 171 65.5 〇 132 〇 - - 〇

ejemplo 10example 10
B + M 44 63 - - - 〇 1005 1143 163 621 〇 59 〇 - - 〇 B + M 44 63 - - - 〇 1005 1143 163 621 〇 59 〇 - - 〇

ejemplo 11example 11
M 53 63 0,5 13,5 figura 6 〇 1073 1191 170 60,8 〇 64 〇 - 〇 M 53 63 0.5 13.5 figure 6 〇 1073 1191 170 60.8 〇 64 〇 - 〇

ejemplo 12example 12
B + M 37 62 - - - 〇 931 1064 185 63,1 〇 75 〇 - - 〇 B + M 37 62 - - - 〇 931 1064 185 63.1 〇 75 〇 - - 〇

ejemplo 13example 13
M 53 63 - - - 〇 938 1066 17,3 615 〇 76 〇 - - 〇 M 53 63 - - - 〇 938 1066 17.3 615 〇 76 〇 - - 〇

ejemplocomparativo1comparative example1
B 26 53 - - - 〇 891 1015 165 612  113 〇 - - resistencia insuficiente  B 26 53 - - - 〇 891 1015 165 612  113 〇 - - insufficient resistance 

ejemplocomparativo2comparative example2
M 44 125 - - -  976 1118 165 61,0 〇 29  - - tenacidad insuficiente  M 44 125 - - -  976 1118 165 61.0 〇 29  - - insufficient tenacity 

ejemplocomparativo3 comparative example3
M 105 250 05 24,5 figura 7  943 1072 14,1 48,4 〇 20  - - tenacidad insuficiente  M 105 250 05 24.5 figure 7  943 1072 14.1 48.4 〇 twenty  - - insufficient tenacity 

E13002083 E13002083

16-10-2014 E13002083 10-16-2014 E13002083

Estructura Structure
Propiedad Evaluaciónexhaustiva Property Comprehensive evaluation

MicroestructuraeMicrostructure
Tamaño de granode γ anterior Tamañode bloquemínimo(μm) Tamañode bloquemáximo(μm) Figurarelacionada Evaluación deestructura de tracción Charpy Fatiga Previous γ grain size Minimum block size (μm) Maximum block size (μm) Related figure Structure evaluation traction Charpy Fatigue

Mínimo(μm)Minimum (μm)
Máximo(μm) YS(MPa) TS(MPa) EL(%) RA(%) Evaluación vE(J) evaluaciónde vE FS(MPa) Límite dedurabilidad Maximum (μm) YS (MPa) TS (MPa) HE(%) RA (%) Evaluation vE (J) EV evaluation FS (MPa) Limit of durability

ejemplocomparativo4comparative example4
M 22 44 - - - 〇 1047 1172 136 554 〇 29  - - tenacidad insuficiente  M 22 44 - - - 〇 1047 1172 136 554 〇 29  - - insufficient tenacity 

ejemplocomparativo5comparative example5
M 44 88 - - -  tamaño de grano insuficiente  M 44 88 - - -  insufficient grain size 

ejemplocomparativo6comparative example6
B 26 63 - - - 〇 939 1067 173 58,7 〇 23  - - tenacidad insuficiente  B 26 63 - - - 〇 939 1067 173 58.7 〇 2. 3  - - insufficient tenacity 

ejemplocomparativo7comparative example7
M 149 250 05 20,5 figura 8  1000 1149 13,3 48,7 〇 42  - - tenacidad insuficiente  M 149 250 05 20.5 figure 8  1000 1149 13.3 48.7 〇 42  - - insufficient tenacity 

ejemplocomparativo8comparative example8
M 31 74 - - -  887 1029 184 636  77 〇 - - resistencia insuficiente  M 31 74 - - -  887 1029 184 636  77 〇 - - insufficient resistance 

ejemplocomparativo9comparative example9
B + M 19 149 05 175 figura 9  1034 1136 16,1 59,4 〇 42  - - tenacidad insuficiente  B + M 19 149 05 175 figure 9  1034 1136 16.1 59.4 〇 42  - - insufficient tenacity 

ejemplocomparativo10 comparative example10
B 26 63 - - - 〇 966 1103 17,0 56,9 〇 34  - - tenacidad insuficiente  B 26 63 - - - 〇 966 1103 17.0 56.9 〇 3. 4  - - insufficient tenacity 

16-10-2014 E13002083 10-16-2014 E13002083

Estructura Structure
Propiedad Evaluaciónexhaustiva Property Comprehensive evaluation

MicroestructuraeMicrostructure
Tamaño de granode γ anterior Tamañode bloquemínimo(μm) Tamañode bloquemáximo(μm) Figurarelacionada Evaluacióndeestructura de tracción Charpy Fatiga Previous γ grain size Minimum block size (μm) Maximum block size (μm) Related figure Structure Evaluation traction Charpy Fatigue

Mínimo(μm)Minimum (μm)
Máximo(μm) YS(MPa) TS(MPa) EL(%) RA(%) Evaluación vE(J) evaluaciónde vE FS(MPa) Límite dedurabilidad Maximum (μm) YS (MPa) TS (MPa) HE(%) RA (%) Evaluation vE (J) EV evaluation FS (MPa) Limit of durability

ejemplocomparativo11comparative example11
B 26 63 - - - 〇 833 963 182 65,1  56 〇 458 0476 resistencia insuficiente  B 26 63 - - - 〇 833 963 182 65.1  56 〇 458 0476 insufficient resistance 

ejemplocomparativo12comparative example12
B 26 37 - - - 〇 919 1078 16,3 603 〇 19  - - tenacidad insuficiente  B 26 37 - - - 〇 919 1078 16.3 603 〇 19  - - insufficient tenacity 

ejemplocomparativo13comparative example13
B 26 37 - - - 〇 805 964 182 652  64 〇 465 0,482 resistencia insuficiente  B 26 37 - - - 〇 805 964 182 652  64 〇 465 0.482 insufficient resistance 

ejemplocomparativo14comparative example14
B 26 44 - - - 〇 857 1012 16,1 63,5  45  - - resistencia ytenacidad insuficientes  B 26 44 - - - 〇 857 1012 16.1 63.5  Four. Five  - - insufficient strength and durability 

ejemplocomparativo15comparative example15
M 63 177 - - -  980 1095 12,1 43,8 〇 25  - - tenacidad insuficiente  M 63 177 - - -  980 1095 12.1 43.8 〇 25  - - insufficient tenacity 

ejemplocomparativo16comparative example16
M 88 250 - - -  987 1143 12,6 33,4 〇 17  - - tenacidad insuficiente  M 88 250 - - -  987 1143 12.6 33.4 〇 17  - - insufficient tenacity 

ejemplocomparativo17 comparative example17
B + M 63 105 - - -  1093 1201 152 48 〇 22  - - tenacidad insuficiente  B + M 63 105 - - -  1093 1201 152 48 〇 22  - - insufficient tenacity 

16-10-2014 10-16-2014

La figura 2 ilustra una relación entre un tamaño máximo del bloque martensítico y la energía absorbida de Charpy que se mide mediante el uso de las probetas de los ejemplos y los ejemplos comparativos. La figura 3 ilustra una relación entre la resistencia a la tracción y la energía absorbida de Charpy que se mide mediante el uso de las probetas de los ejemplos y los ejemplos comparativos. La figura 4 ilustra una relación entre la resistencia a la Figure 2 illustrates a relationship between a maximum size of the martensitic block and the energy absorbed from Charpy that is measured by using the specimens of the examples and the comparative examples. Figure 3 illustrates a relationship between the tensile strength and the absorbed energy of Charpy that is measured by using the specimens of the examples and the comparative examples. Figure 4 illustrates a relationship between resistance to

5 tracción y la resistencia a la fatiga que se mide mediante el uso de las probetas de los ejemplos y los ejemplos comparativos. 5 tensile and fatigue resistance that is measured by using the specimens of the examples and comparative examples.

Se ilustran mapas de figura de polos inversa de las probetas del ejemplo 4, el ejemplo 11, el ejemplo comparativo 3, el ejemplo comparativo 7 y el ejemplo comparativo 9, respectivamente, en la figura 5, la figura 6, la figura 7, la figura Inverse pole figure maps of the specimens of example 4, example 11, comparative example 3, comparative example 7 and comparative example 9, respectively, are illustrated in Figure 5, Figure 6, Figure 7, figure

10 8 y la figura 9. 10 8 and figure 9.

[Análisis] [Analysis]

Los ejemplos 1 a 13, en los que tanto las composiciones como las condiciones de fabricación de los aceros Examples 1 to 13, in which both the compositions and the manufacturing conditions of the steels

15 satisfacen los requisitos de la presente invención, proporcionaron unas piezas forjadas de acero con unas propiedades deseadas. Los ejemplos comparativos 1 a 14, en los que las composiciones de los aceros no satisficieron los requisitos de la presente invención, no proporcionaron a las piezas forjadas de acero unas propiedades deseadas. Los ejemplos comparativos 15 a 17, en los que, a pesar de que las composiciones de los aceros satisficieron los requisitos de la presente invención, el tamaño de grano de la austenita anterior no satisfizo 15 meeting the requirements of the present invention, they provided forged steel parts with desired properties. Comparative examples 1 to 14, in which the compositions of the steels did not meet the requirements of the present invention, did not provide the forged steel parts with desired properties. Comparative examples 15 to 17, in which, although the compositions of the steels met the requirements of the present invention, the grain size of the previous austenite did not satisfy

20 los requisitos de la presente invención debido a una temperatura de temple inadecuada, no proporcionaron a las piezas forjadas de acero unas propiedades deseadas. 20 the requirements of the present invention due to an inadequate tempering temperature did not provide desired forged steel parts.

Tal como se ilustra en la figura 2, se halla que un tamaño de bloque máximo de martensita de 15 μm o menos proporciona una tenacidad (energía absorbida de Charpy) excelente. Tal como se ilustra en la figura 3, se halla que 25 el acero de alta resistencia para la pieza forjada de acero de grandes dimensiones tiene una tenacidad (una propiedad frente a impacto) excelente incluso cuando el acero de alta resistencia para la pieza forjada de acero de grandes dimensiones tiene una resistencia más alta (una resistencia de 1.050 MPa o más) que la resistencia del acero convencional. En general, un material que tiene una resistencia más alta tiene una tenacidad más baja. No obstante, puede proporcionarse una pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia que tiene As illustrated in Figure 2, it is found that a maximum martensite block size of 15 μm or less provides excellent toughness (energy absorbed from Charpy). As illustrated in Figure 3, it is found that the high strength steel for the forged piece of large steel has excellent toughness (a property against impact) even when the high strength steel for the forged part of Large steel has a higher resistance (a resistance of 1,050 MPa or more) than the resistance of conventional steel. In general, a material that has a higher strength has a lower toughness. However, a large strength steel forged piece can be provided having

30 una resistencia y una tenacidad excelentes de una forma equilibrada (por ejemplo, una resistencia de 1.050 MPa o más) mediante la optimización de los componentes químicos y las estructuras de metal. 30 an excellent strength and toughness in a balanced way (for example, a resistance of 1,050 MPa or more) by optimizing chemical components and metal structures.

La figura 4 ilustra una relación entre la resistencia a la tracción y la resistencia a la fatiga. La resistencia a la fatiga de la pieza forjada de acero de la presente invención aumenta aproximadamente un 10 % o más en comparación Figure 4 illustrates a relationship between tensile strength and fatigue resistance. The fatigue resistance of the steel forging of the present invention increases by approximately 10% or more compared

35 con la del acero convencional. El límite de durabilidad (= resistencia a la fatiga / resistencia a la tracción) es igual al del acero convencional, y se mantiene la relación proporcional entre la resistencia a la tracción y la resistencia a la fatiga. Dicho de otra forma, no se observa un aumento en la sensibilidad de entalla asociada con una resistencia más alta. 35 with that of conventional steel. The durability limit (= fatigue resistance / tensile strength) is equal to that of conventional steel, and the proportional relationship between tensile strength and fatigue resistance is maintained. In other words, an increase in notch sensitivity associated with a higher resistance is not observed.

40 [Ejemplo de análisis] 40 [Sample analysis]

Un análisis de transferencia de calor y de esfuerzo térmico para el esfuerzo de transformación en un acero mediante temple se realizó usando el soporte lógico de propósito general FORGE 2009. Las condiciones específicas son tal como sigue. Suponiendo una forma de barra redonda, el modelado se realizó mediante el uso de un modelo 45 axisimétrico bidimensional. En una dirección de eje, el modelado se realizó en solo una unidad de longitud, y se determinó que la superficie superior y la superficie inferior eran un estado adiabático. El análisis de transferencia de calor y de esfuerzo térmico se realizó en unas condiciones en las que la temperatura inicial se ajustó de manera uniforme a 870 ºC y la temperatura se enfrió hasta aproximadamente temperatura ambiente. Cada propiedad de material que se usa en el análisis se ilustra en las figuras 10 a 12. Las siguientes condiciones de análisis A y B se A heat transfer and thermal stress analysis for the transformation stress in a hardened steel was performed using the FORGE 2009 general purpose software. The specific conditions are as follows. Assuming a round bar shape, modeling was performed using a two-dimensional axisimetric model. In one axis direction, modeling was performed in only one unit of length, and it was determined that the upper surface and the lower surface were an adiabatic state. The heat transfer and thermal stress analysis was performed under conditions where the initial temperature was set uniformly at 870 ° C and the temperature was cooled to approximately room temperature. Each material property used in the analysis is illustrated in Figures 10 to 12. The following analysis conditions A and B are

50 usaron en el análisis. 50 used in the analysis.

(Condiciones de análisis A) (Analysis conditions A)

Tal como se ilustra mediante una línea de trazos en la figura 13A, una fracción de estructura en el acero de barra As illustrated by a dashed line in Figure 13A, a structure fraction in the bar steel

55 redonda en la que un 100 % de la estructura martensítica existe en una relación de una profundidad con respecto a una distancia desde la superficie hasta la parte central de 0 a 0,35 y un 95 % de la estructura martensítica y un 5 % de la estructura bainítica existen en la parte central. 55 round in which 100% of the martensitic structure exists in a relationship of a depth with respect to a distance from the surface to the central part of 0 to 0.35 and 95% of the martensitic structure and 5% of Bainitic structure exist in the central part.

(Condiciones de análisis B) (Analysis conditions B)

60 Tal como se ilustra mediante una línea continua en la figura 13A, una fracción de estructura en el acero de barra redonda en la que un 100 % de la estructura martensítica existe en una relación de una profundidad con respecto a una distancia desde la superficie hasta la parte central de 0 a 0,1 y un 100 % de la estructura bainítica existe en la parte central. 60 As illustrated by a continuous line in Figure 13A, a fraction of structure in the round bar steel in which 100% of the martensitic structure exists in a relationship of a depth with respect to a distance from the surface to the central part of 0 to 0.1 and 100% of the bainitic structure exists in the central part.

65 65

E13002083 E13002083

16-10-2014 10-16-2014

Los resultados de análisis en las condiciones de análisis A y B se ilustran en la figura 13B. Tal como se ilustra en esta figura 13B, las condiciones de análisis A dan como resultado un esfuerzo de transformación interno más grande. Las condiciones de análisis B dan lugar a un esfuerzo residual en una posición en una relación de profundidad de aproximadamente 0,2. Una fracción de estructura entre las condiciones de análisis A y B posibilita The analysis results in the analysis conditions A and B are illustrated in Figure 13B. As illustrated in this figure 13B, the analysis conditions A result in a larger internal transformation effort. The analysis conditions B give rise to a residual stress in a position in a depth ratio of approximately 0.2. A fraction of the structure between the analysis conditions A and B enables

5 controlar la totalidad del esfuerzo interno desde la superficie hasta el centro con bajo esfuerzo. 5 control all internal effort from the surface to the center with low effort.

[Ejemplo de referencia 1] [Reference Example 1]

Un lingote de setenta toneladas del tipo de acero a que tiene unas composiciones de componentes que se muestran A seventy ton ingot of the type of steel to which it has some component compositions shown

10 en la tabla 1 que se ha descrito en lo que antecede se coló mediante fusión en un horno eléctrico y mediante refinado en una cuchara. El lingote (70 toneladas) del tipo de acero a se forjó en caliente mediante una prensa de forjado libre para formar unas piezas forjadas con forma de barra redonda con un diámetro de 500 mm (un radio de 250 mm) y, a continuación de lo anterior, la barra redonda se enfrió en la atmósfera. Las piezas forjadas de barra redonda se trataron con un calor de 1.280 ºC durante 3 horas, lo que simulaba el calentamiento antes del forjado de 10 in table 1 described above was cast by melting in an electric oven and by refining in a spoon. The ingot (70 tons) of the type of steel was hot forged by means of a free forging press to form round-shaped forged pieces with a diameter of 500 mm (a radius of 250 mm) and then Earlier, the round bar cooled in the atmosphere. The round bar forges were treated with a heat of 1,280 ° C for 3 hours, which simulated the heating before the forging of

15 RR. Antes del tratamiento de temple y de revenido, se realizó un tratamiento de maduración para las piezas forjadas de barra redonda (manteniéndose a una temperatura de 650 ºC durante 20 horas), y las piezas forjadas con forma de barra redonda se enfriaron hasta la temperatura ambiente. Las condiciones de temple eran tal como sigue. Las piezas forjadas de barra redonda se calentaron a una tasa de calentamiento de 40 ºC / hora y se mantuvieron a 870 ºC durante 8 horas y, a continuación de lo anterior, se realizó un temple con polímero. A continuación de lo 15 RR. Before tempering and tempering treatment, a maturation treatment was performed for the round bar forged parts (being maintained at a temperature of 650 ° C for 20 hours), and the round bar shaped forged parts were cooled to room temperature . The tempering conditions were as follows. The round bar forges were heated at a heating rate of 40 ° C / hour and maintained at 870 ° C for 8 hours and, following the above, a polymer quench was performed. Following what

20 anterior, las piezas forjadas de barra redonda se mantuvieron a 580 ºC durante 15 horas como el tratamiento de revenido y se enfriaron en el horno hasta 350 ºC y, a continuación de lo anterior, las piezas forjadas de barra redonda se enfriaron con aire hasta la temperatura ambiente para obtener una pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia del ejemplo de referencia 1. 20 above, the round bar forged parts were maintained at 580 ° C for 15 hours as the tempering treatment and cooled in the oven to 350 ° C and, following the above, the round bar forged parts were air cooled to the ambient temperature to obtain a large strength steel forged piece of reference example 1.

25 La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia obtenida se rectificó de tal modo que una parte de cada profundidad en una dirección desde la superficie hasta el centro (25 mm, 40 mm, 70 mm, 100 mm, 130 mm, 160 mm, 190 mm, 220 mm y 250 mm) forma una superficie. Se midieron la dureza Brinell HB, resistencia a la tracción (MPa), la fracción de estructura (%) y el tamaño de grano de austenita anterior (γ) (μm) en cada profundidad. La resistencia a la tracción de la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia en 25 The forged steel piece of high strength obtained was rectified so that a part of each depth in a direction from the surface to the center (25 mm, 40 mm, 70 mm, 100 mm, 130 mm, 160 mm, 190 mm, 220 mm and 250 mm) forms a surface. Brinell HB hardness, tensile strength (MPa), structure fraction (%) and grain size of anterior austenite (γ) (μm) were measured at each depth. The tensile strength of the large strength steel forged part in

30 el ejemplo de referencia 1 es un valor convertido que se calcula a partir de la dureza Brinell HB medida de acuerdo con la tabla de conversión de durezas (SAE J 417). Los métodos para medir y calcular la dureza Brinell y una fracción de una estructura martensítica son tal como sigue. El resultado de medición se muestra en la tabla 4 junto con unas condiciones de tratamiento de calentamiento en el momento de la fabricación. 30 reference example 1 is a converted value that is calculated from the Brinell HB hardness measured according to the hardness conversion table (SAE J 417). The methods for measuring and calculating Brinell hardness and a fraction of a martensitic structure are as follows. The measurement result is shown in table 4 together with heating treatment conditions at the time of manufacture.

35 Dureza Brinell 35 Brinell hardness

La dureza Brinell se midió de acuerdo con la norma JIS-Z2243 (2008). Brinell hardness was measured according to JIS-Z2243 (2008).

Fracción de estructura martensítica (%) Fraction of martensitic structure (%)

40 La fracción de estructura martensítica se calculó a partir del resultado de medición de la dureza (dureza Brinell: HB) usando la siguiente formula que se obtiene de la regla de las mezclas. Estructuras que no sean la estructura martensítica se determinaron como la estructura bainítica, y también se calculó una fracción de estructura bainítica (%). The fraction of martensitic structure was calculated from the hardness measurement result (Brinell hardness: HB) using the following formula that is obtained from the mixture rule. Structures other than the martensitic structure were determined as the bainitic structure, and a fraction of bainitic structure (%) was also calculated.

45 Four. Five

HB = HBM  fm(x) / 100 + HBB  (1 -fm(x) / 100) HB = HBM  fm (x) / 100 + HBB  (1 -fm (x) / 100)

fm(x): Fracción de estructura martensítica (%) fm (x): Fraction of martensitic structure (%)

HBM: dureza Brinell de la martensita HBM: Brinell hardness of martensite

50 (Valor medido real de la parte de martensita completa: 368) HBB: dureza Brinell de la bainita (Valor medido real de la parte de bainita completa: 352) 50 (Actual measured value of the complete martensite part: 368) HBB: Brinell hardness of the bainite (Actual measured value of the complete bainite part: 352)

E13002083 E13002083

16-10-2014 10-16-2014

[Tabla 4] [Table 4]

imagen3image3

Una relación entre cada profundidad y la dureza Brinell de la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia en el ejemplo de referencia 1 se ilustra en la figura 14A y una relación entre cada profundidad y una 5 fracción de una estructura martensítica se ilustra en la figura 14B. A relationship between each depth and the Brinell hardness of the large strength steel forged part in reference example 1 is illustrated in Figure 14A and a relationship between each depth and a fraction of a martensitic structure is illustrated in Figure 14B

Una pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia de la presente invención tiene tanto una resistencia como una tenacidad excelentes, y tiene una alta resistencia a la fatiga. En consecuencia, la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia puede usarse preferiblemente para cigüeñales de grandes A large strength steel forged part of the present invention has both excellent strength and toughness, and has high fatigue resistance. Consequently, the large strength steel forged piece can preferably be used for large crankshafts

10 dimensiones y árboles intermedios que se usan para barcos o generadores de energía. 10 dimensions and intermediate trees used for boats or power generators.

Claims (2)

E13002083 E13002083 16-10-2014 10-16-2014 REIVINDICACIONES 1. Una pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia que comprende: 1. A large strength steel forged piece comprising: 5 unas composiciones que comprenden unas composiciones básicas que comprenden: 5 compositions comprising basic compositions comprising: C: un 0,31%en masa o más y un 0,5% en masa o menos, Si: un 0,02 % en masa o más y un 0,2 % en masa o menos, C: 0.31% by mass or more and 0.5% by mass or less, If: 0.02% by mass or more and 0.2% by mass or less, 10 Mn:un 0,1%en masa o más y un 0,6%en masao menos, Ni: un 2,6% en masa o más y un 3,4%en masao menos, Cr: un 0,8% en masa o más y un 1,9%en masao menos, Mo: un 0,25 % en masa o más y un 0,8 % en masa o menos, 10 Mn: 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less, Ni: 2.6% by mass or more and 3.4% by mass or less, Cr: 0.8% by mass or more and 1.9% by mass or less, Mo: 0.25% by mass or more and 0.8% by mass or less, V: un 0,05%en masa o más y un 0,2%en masa o menos, y V: 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less, and 15 Al:un 0,005%en masa o más y un 0,1%en masao menos, y un resto que comprende Fe e impurezas inevitables; donde un contenido en S como la impureza inevitable es de un 0,008 % en masa o menos; y donde la pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia consiste en una estructura martensítica o una estructura mixta de martensita y bainita; 15 Al: 0.005% by mass or more and 0.1% by mass or less, and a remainder comprising Fe and unavoidable impurities; where an S content such as the inevitable impurity is 0.008% by mass or less; and where the large strength steel forged piece consists of a martensitic structure or a mixed structure of martensite and bainite; 20 un tamaño de grano de la austenita anterior es de 19 μm o más y de 70 μm o menos; y un tamaño de bloque máximo de martensita es de 15 μm o menos y un tamaño de bloque mínimo de martensita es de 0,5 μm o más. 20 a grain size of the anterior austenite is 19 μm or more and 70 μm or less; and a maximum block size of martensite is 15 μm or less and a minimum block size of martensite is 0.5 μm or more. 2. La pieza forjada de acero de grandes dimensiones de alta resistencia de acuerdo con la reivindicación 1, donde 2. The large strength steel forged part according to claim 1, wherein 25 una fracción de estructura martensítica fm(x) (%) en la que una relación de una profundidad con respecto a una distancia desde una superficie hasta un centro se define como x (0 ≤ x ≤ 1) es 25 a fraction of martensitic structure fm (x) (%) in which a relation of a depth with respect to a distance from a surface to a center is defined as x (0 ≤ x ≤ 1) is fm(x) = 100, en la que 0≤x≤0,1; 104-40x≤fm(x) ≤100, en la que 0,1 <x≤0,15; fm (x) = 100, in which 0≤x≤0.1; 104-40x≤fm (x) ≤100, in which 0.1 <x≤0.15; 30 122-160x≤fm(x)≤100, en la que 0,15<x≤0,2; 230-700x ≤fm(x) ≤100, en la que 0,2< x≤0,3; 110-300x ≤fm(x) ≤112-40x, en la que 0,3< x≤ 0,35; (22-20x) / 3≤fm(x) ≤ 105 -20x, en la que 0,35<x≤0,5; (32-40x) / 3≤fm(x) ≤95, en la que 0,5<x≤0,8; y 0 ≤fm(x) ≤95, en la que 0,8< x≤ 1. 30 122-160x≤fm (x) ≤100, in which 0.15 <x≤0.2; 230-700x ≤fm (x) ≤100, in which 0.2 <x≤0.3; 110-300x ≤fm (x) ≤112-40x, in which 0.3 <x≤ 0.35; (22-20x) / 3≤fm (x) ≤ 105-20x, in which 0.35 <x≤0.5; (32-40x) / 3≤fm (x) ≤95, in which 0.5 <x≤0.8; y 0 ≤fm (x) ≤95, in which 0.8 <x≤ 1. 35 35 23 2. 3
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