JP2016180165A - Molding component for fracture separation type connecting rod and fracture separation type connecting rod, and manufacturing method therefor - Google Patents

Molding component for fracture separation type connecting rod and fracture separation type connecting rod, and manufacturing method therefor Download PDF

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希生 鈴木
Kio Suzuki
希生 鈴木
亮廣 松ヶ迫
Akihiro Matsugaseko
亮廣 松ヶ迫
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fracture separation type connecting rod good in fracture separation property and fitting characteristic of fractured faces, and a molding component using the same.SOLUTION: There is provided a molding component for fracture separation type connecting rod containing, by mass%, C:0.1 to 0.70%, Si:over 0% to 1.5%, Mn:0.01 to 2.0%, P:over 0% to 0.2%, S:over 0% to 0.2% and Cr:0.01 to 2.0%, and the balance iron with inevitable impurities and having a metallographic structure with area percentage of tempered martensite of 80% or more and prior austenite grain number of 6.0 or less.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、破断分離型コネクティングロッド用成型部品及び該成型部品から得られる破断分離型コネクティングロッドに関する。   The present invention relates to a molded part for a fractured-separating type connecting rod and a fractured-separated type connecting rod obtained from the molded part.

自動車エンジン等の内燃機関には、ピストンとクランクシャフトとの間を連結し、ピストンの往復運動をクランクシャフトに伝えて回転運動に変換する部品としてコネクティングロッドが用いられている。このコネクティングロッドは、コネクティングロッド本体とコネクティングロッドキャップから構成され、これらがクランクシャフトを挟むようにして、クランクシャフトに取り付けられる。   In an internal combustion engine such as an automobile engine, a connecting rod is used as a part that connects a piston and a crankshaft and transmits the reciprocating motion of the piston to the crankshaft to convert it into a rotational motion. The connecting rod includes a connecting rod main body and a connecting rod cap, and these are attached to the crankshaft so as to sandwich the crankshaft.

従来、コネクティングロット本体とコネクティングロッドキャップは別々に製造されるのが一般的であった。しかしながら、このような方法で製造されたコネクティングロッドでは、コネクティングロッド本体とコネクティングロッドキャップの嵌合性を高めるために、嵌合面を切削などによって精密加工する必要があり、また嵌合面がずれないようにするため、ノックピン加工を施すのが一般的である。こうした製造方法では、材料の歩留まりが低下したり、製造が煩雑となるといった問題があった。   Conventionally, the connecting lot main body and the connecting rod cap are generally manufactured separately. However, in the connecting rod manufactured by such a method, it is necessary to precisely process the fitting surface by cutting etc. in order to improve the fitting property between the connecting rod body and the connecting rod cap, and the fitting surface is displaced. In order to avoid this, it is common to perform knock pin processing. Such a manufacturing method has a problem that the yield of the material is reduced and the manufacturing becomes complicated.

そこで、コネクティングロッド本体とコネクティングロッドキャップを熱間鍛造によって一体的に成型し、クランクシャフトを挿入するための貫通孔やボルトを挿入するための穴等を加工した後、貫通孔部分が2つの略半円になるように、冷間加工によってコネクティングロッド本体とコネクティングロッドキャップに破断分離する方法が採用されている。このようにして得られたロッド本体とキャップは、クランクシャフトを挟んで、ロッド本体とキャップの破面同士を嵌合し、ボルトで締結して組み立てられ、コネクティングロッドとされる。こうした方法では、嵌合面となる破面を切削などによって精密加工することも、ノックピン加工を施す必要もなくなる。このようにして製造されるコネクティングロッドを、以下では破断分離型コネクティングロッドと呼ぶ。   Therefore, the connecting rod main body and the connecting rod cap are integrally formed by hot forging, and after processing the through hole for inserting the crankshaft, the hole for inserting the bolt, etc., the through hole portion has two approximately A method of breaking and separating the connecting rod main body and the connecting rod cap by cold working is adopted so as to form a semicircle. The rod body and the cap thus obtained are assembled by fitting the broken surfaces of the rod body and the cap with a crankshaft and fastening them with bolts to form a connecting rod. In such a method, it is not necessary to precisely process the fractured surface to be a fitting surface by cutting or the like, or to perform knock pin processing. The connecting rod manufactured in this way is hereinafter referred to as a fracture separation type connecting rod.

例えば、特許文献1では、所定の組成の素材鋼をコンロッド形状に成型し、誘導電流を用いて920℃、10秒程度加熱し、焼戻しを施すことによって、軽量化及び疲労強度が向上された高強度コンロッドを製造できることが開示されている。   For example, in Patent Document 1, a steel material having a predetermined composition is formed into a connecting rod shape, heated at 920 ° C. for about 10 seconds using an induced current, and subjected to tempering, thereby increasing weight reduction and fatigue strength. It is disclosed that a strength connecting rod can be manufactured.

また、上記のような破断分離型コネクティングロッドには、良好な破断分離性が要求される。破断分離性は、例えば破断分離前後の貫通孔の寸法変化などによって評価され、寸法変化が小さい程、破断分離性が良好であると評価される。こうした特性を満足させるためには、鋼材の化学成分を調整することが一般的であるが、鋼材コストや生産コストの増加を招く。例えば、特許文献2には、コネクティングロッドの製造に際し、オーステナイト領域となる温度範囲で熱間鍛造を行えば、化学成分組成の制御によらず、成型の後にそのままの状態で焼入れを実施できることが開示されている。特許文献1によれば、製造工程を簡略化して製造コストを低減した、破断分離性を高めたコネクティングロッドを製造できると記載されている。   In addition, the above break separation type connecting rod is required to have good break separation property. The break separation property is evaluated by, for example, the dimensional change of the through hole before and after the break separation. The smaller the dimensional change is, the better the break separation property is. In order to satisfy these characteristics, it is common to adjust the chemical composition of the steel material, but this causes an increase in steel material cost and production cost. For example, Patent Document 2 discloses that, when manufacturing a connecting rod, if hot forging is performed in a temperature range that becomes an austenite region, quenching can be performed as it is after molding, regardless of control of chemical composition. Has been. According to Patent Document 1, it is described that it is possible to manufacture a connecting rod having a high break-separation property that simplifies the manufacturing process and reduces the manufacturing cost.

破断分離型コネクティングロッドは、ロッド本体とキャップが別々に製造される場合に比べれば、破面の嵌合性は良好になったが、更なる嵌合性の向上も要求されている。しかし、一般的に破断分離性の向上と、破面の嵌合性の向上を両立することは難しく、この二つを両立した技術は未だ提案されていなかった。   The fracture separation type connecting rod has improved fitting property of the fracture surface compared to the case where the rod body and the cap are manufactured separately, but further improvement in fitting property is also required. However, in general, it is difficult to achieve both improvement in fracture separation and improvement in fitting property of the fracture surface, and a technique that has achieved both of these has not been proposed yet.

特開2004−286196号公報JP 2004-286196 A 特開2011−47002号公報JP 2011-47002 A

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は破断分離性が良好で且つ破面の嵌合性が良好な破断分離型コネクティングロッド及びこれに用いる成型部品を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a fracture separation type connecting rod having a good fracture separation property and a good fracture surface fitting property, and a molded part used therefor. is there.

上記課題を達成した本発明は、
質量%で、
C :0.1〜0.70%、
Si:0%超、1.5%以下、
Mn:0.01〜2.0%、
P :0%超、0.2%以下、
S :0%超、0.2%以下、
Cr:0.01〜2.0%をそれぞれ含有し、残部は鉄及び不可避的不純物であって、
金属組織のうち、焼戻しマルテンサイトが占める面積率が80%以上であり、
旧オーステナイト粒度番号が6.0以下である破断分離型コネクティングロッド用成型部品である。本発明は、該成型部品から得られた破断分離型コネクティングロッドも包含する。
The present invention that has achieved the above problems
% By mass
C: 0.1 to 0.70%,
Si: more than 0%, 1.5% or less,
Mn: 0.01 to 2.0%,
P: more than 0%, 0.2% or less,
S: more than 0%, 0.2% or less,
Cr: 0.01 to 2.0% each, the balance is iron and inevitable impurities,
Among metal structures, the area ratio occupied by tempered martensite is 80% or more,
It is a molded part for a break-away connecting rod having a prior austenite grain size number of 6.0 or less. The present invention also includes a fracture separation type connecting rod obtained from the molded part.

本発明は更に、上記した破断分離型コネクティングロッド用成型部品の製造方法も包含し、該製造方法とは具体的に、
質量%で、
C :0.1〜0.70%、
Si:0%超、1.5%以下、
Mn:0.01〜2.0%、
P :0%超、0.2%以下、
S :0%超、0.2%以下、
Cr:0.01〜2.0%をそれぞれ含有し、残部は鉄及び不可避的不純物である鋼を、
熱間鍛造の後に再加熱し、焼入れ温度1100〜1300℃で焼入れを行い、
次いで焼戻しを行うことを特徴とする。本発明は、上記した成型部品の製造方法により破断分離型コネクティングロッド用成型部品を得、該成型部品を破断分離する破断分離型コネクティングロッドの製造方法も包含する。
The present invention further includes a method for producing a molded part for a breakable connecting rod as described above, and specifically, the production method includes:
% By mass
C: 0.1 to 0.70%,
Si: more than 0%, 1.5% or less,
Mn: 0.01 to 2.0%,
P: more than 0%, 0.2% or less,
S: more than 0%, 0.2% or less,
Cr: each containing 0.01 to 2.0%, the balance is steel and steel unavoidable impurities,
Reheat after hot forging, quench at a quenching temperature of 1100-1300 ° C,
Next, tempering is performed. The present invention also includes a method for producing a break-separating connecting rod that obtains a break-separable connecting rod molded part by the above-described method for producing a molded part and breaks and separates the molded part.

本発明の成型部品によれば、金属組織のうち、焼戻しマルテンサイトの割合を所定以上とし、且つ旧オーステナイト結晶粒度を所定以下としているため、破断分離性に優れ且つ破断分離後の嵌合性に優れている。   According to the molded part of the present invention, the ratio of tempered martensite in the metal structure is not less than a predetermined value and the prior austenite grain size is not more than a predetermined value, so that it has excellent break separation and fit after break separation. Are better.

図1は、組織観察用試験片の採取位置を示した図である。FIG. 1 is a view showing a sampling position of a tissue observation test piece. 図2は、分離歪みの評価に用いる試験片の形状を示した概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the shape of a test piece used for evaluation of separation strain. 図3は、破断分離試験に用いる装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of an apparatus used for the fracture separation test. 図4は、破断分離性の評価方法を説明した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a method for evaluating break separation. 図5は、破面の嵌合性の評価位置を説明した図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the evaluation position of the fitting property of the fracture surface. 図6は、実施例の結果をプロットしたグラフである。FIG. 6 is a graph plotting the results of the examples.

本発明者らが検討したところ、コネクティングロッドの破断分離時に組織の大部分を焼戻しマルテンサイトとして粒界脆化割れを起こさせると共に旧オーステナイト粒度を大きくすることで、破断分離性を維持した上で、破面のうねりが大きくなり嵌合性を向上できることが明らかとなった。   As a result of investigation by the present inventors, it was possible to cause grain boundary embrittlement cracking with the majority of the structure as tempered martensite during fracture separation of the connecting rod and to increase the prior austenite grain size, thereby maintaining fracture separation. It has been clarified that the swell of the fracture surface becomes large and the fitting property can be improved.

本発明の破断分離型コネクティングロッド用成型部品(以下、単に「成型部品」と呼ぶ)は、旧オーステナイト粒度番号が6.0以下である。旧オーステナイト粒の粒度番号が小さくなるほど、すなわち旧オーステナイト粒の粒径が大きくなるほど、粒界脆化割れを起こした際の破面のうねりが大きくなり、その結果破面の嵌合性が良好になる。また該粒度番号が小さくなると、焼入れ性が向上するため、焼戻しマルテンサイトの脆性が促進され破断分離性も向上する。破断分離性は、例えば、実施例で後述する通り破断分離前後の孔径の寸法変化(以下、分離時の歪みと呼ぶ)によって評価できる。粒度番号は、好ましくは5.5以下であり、更に好ましくは5.0以下である。粒度番号の下限は特に限定されないが、例えば0である。   The molded part for a fracture separation type connecting rod according to the present invention (hereinafter simply referred to as “molded part”) has a prior austenite grain size number of 6.0 or less. The smaller the prior austenite grain size number, that is, the larger the prior austenite grain size, the greater the waviness of the fracture surface when intergranular embrittlement cracking occurs, resulting in better fit of the fracture surface. Become. Further, when the particle size number is small, the hardenability is improved, so that the brittleness of the tempered martensite is promoted and the break separation property is also improved. The breaking separation property can be evaluated by, for example, a dimensional change in the pore diameter before and after breaking separation (hereinafter referred to as strain at the time of separation) as described later in Examples. The particle size number is preferably 5.5 or less, more preferably 5.0 or less. Although the minimum of a particle size number is not specifically limited, For example, it is 0.

また、本発明の成型部品では、焼戻しマルテンサイトの割合が面積率で80%以上である。このようにすることによって、コネクティングロッドの破断分離時に粒界脆化割れを起こさせることができる。焼戻しマルテンサイトの割合は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、上限は100%であっても良い。   In the molded part of the present invention, the ratio of tempered martensite is 80% or more in terms of area ratio. By doing in this way, a grain boundary embrittlement crack can be caused at the time of fracture separation of a connecting rod. The ratio of tempered martensite is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and the upper limit may be 100%.

次に、本発明の成型部品の化学組成について説明する。本明細書において、化学組成はいずれも質量%を意味する。   Next, the chemical composition of the molded part of the present invention will be described. In this specification, all chemical compositions mean mass%.

C:0.1〜0.70%
Cは、強度の確保と共に破断分離時の歪を小さくするのに必要な元素である。また、C量が少なければ、マルテンサイト変態開始温度が上昇し、鋼材の焼きが入りにくくなる。こうした観点から、C量は0.1%以上とする必要がある。好ましい下限は0.2%以上であり、より好ましい下限は0.3%以上である。しかしながら、C量が過剰になると、被削性が劣化する。こうした観点から、C量は0.70%以下とする必要がある。好ましい上限は0.60%以下であり、より好ましい上限は0.55%以下である。
C: 0.1 to 0.70%
C is an element necessary for securing strength and reducing strain at break separation. Further, if the amount of C is small, the martensitic transformation start temperature rises and it becomes difficult for the steel material to be burned. From such a viewpoint, the C amount needs to be 0.1% or more. A preferable lower limit is 0.2% or more, and a more preferable lower limit is 0.3% or more. However, if the amount of C becomes excessive, machinability deteriorates. From such a viewpoint, the C amount needs to be 0.70% or less. A preferable upper limit is 0.60% or less, and a more preferable upper limit is 0.55% or less.

Si:0%超、1.5%以下
Siは、鋼溶製時の脱酸元素として有用であると共に、焼入れ性を増して強度を高めることで、耐力や疲労強度を向上させるのに有効な元素である。また、破断分離時に、真円度変化等で評価される変形を抑制し、破面の嵌合性を向上させるのにも有効である。これらの効果は、Si量が増加すればするほど大きくなり、これらの効果を十分発揮させるには、Si量は0.15%以上とすることが好ましく、より好ましくは0.20%以上である。しかしながら、Si量が過剰になると、必要以上に硬さが増加して被削性が劣化するため、1.5%以下とする必要がある。好ましい上限は1.0%以下であり、より好ましい上限は0.5%以下である。
Si: more than 0% and 1.5% or less Si is useful as a deoxidizing element during steel melting, and is effective in improving yield strength and fatigue strength by increasing hardenability and strength. It is an element. Further, it is effective for suppressing deformation evaluated by a change in roundness or the like at the time of fracture separation and improving the fitting property of the fracture surface. These effects increase as the Si amount increases, and in order to fully exhibit these effects, the Si amount is preferably 0.15% or more, more preferably 0.20% or more. . However, if the amount of Si becomes excessive, the hardness increases more than necessary and the machinability deteriorates, so it is necessary to make it 1.5% or less. A preferable upper limit is 1.0% or less, and a more preferable upper limit is 0.5% or less.

Mn:0.01〜2.0%
Mnは、鋼材の焼入れ性を向上させることで安定した鋼材の強度を確保することができる元素である。こうした効果を発揮させるためには、Mnは0.01%以上含有させる必要がある。Mn量は、好ましくは0.05%以上であり、より好ましくは0.1%以上である。しかしながら、Mn量が過剰になると、Mnがオーステナイト安定化元素であるため、調質後に残留オーステナイトが生成し、強度が却って低下する。こうした観点から、Mn量は2.0%以下とする必要がある。好ましい上限は1.5%以下であり、より好ましい上限は1.0%以下である。
Mn: 0.01 to 2.0%
Mn is an element that can secure a stable strength of the steel material by improving the hardenability of the steel material. In order to exhibit such an effect, it is necessary to contain Mn 0.01% or more. The amount of Mn is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more. However, when the amount of Mn becomes excessive, since Mn is an austenite stabilizing element, retained austenite is generated after tempering, and the strength is decreased. From such a viewpoint, the amount of Mn needs to be 2.0% or less. A preferable upper limit is 1.5% or less, and a more preferable upper limit is 1.0% or less.

P:0%超、0.2%以下
Pは、破断分離時における鋼材の変形を抑制し、破面の嵌合性を向上させるのに有効な成分である。こうした効果は、その含有量が増加するにつれて増大する。その効果をより有効に発揮させるためには、Pは0.03%以上積極的に含有させてもよい。P量は、より好ましくは0.05%以上である。しかしながら、過剰なPは、連続鋳造時の鋳造欠陥を誘発する場合がある。こうした観点から、P量は0.2%以下とする必要がある。P量の好ましい上限は0.15%以下であり、より好ましい上限は0.08%以下である。
P: More than 0% and 0.2% or less P is an effective component for suppressing deformation of the steel material at the time of fracture separation and improving the fitting property of the fracture surface. These effects increase as the content increases. In order to exhibit the effect more effectively, P may be contained positively by 0.03% or more. The amount of P is more preferably 0.05% or more. However, excess P may induce casting defects during continuous casting. From such a viewpoint, the amount of P needs to be 0.2% or less. The upper limit with the preferable amount of P is 0.15% or less, and a more preferable upper limit is 0.08% or less.

S:0%超、0.2%以下
Sは、Mnと反応してMnSを生成し、鋼材の被削性を改善するのに有効な元素である。また前記MnSが、製造過程における圧延等で細長く伸びた形状になると、これが破断分離時の破面進展を阻害し、嵌合性を高める効果を発揮する。こうした効果は、その含有量が増加するにつれて増大する。その効果を有効に発揮させるために、Sを0.01%以上積極的に含有させてもよい。S量は、より好ましくは0.03%以上である。しかしながら、過剰なSは、前記MnSを過剰に生成し、熱間鍛造割れや疲労強度低下の原因となるので、S量は0.2%以下とする必要がある。S量の好ましい上限は0.15%以下であり、より好ましい上限は0.12%以下である。
S: more than 0%, 0.2% or less S is an element effective for improving the machinability of steel by reacting with Mn to produce MnS. In addition, when the MnS has a shape elongated and elongated by rolling or the like in the manufacturing process, this inhibits the progress of the fracture surface at the time of fracture separation and exhibits the effect of improving the fitting property. These effects increase as the content increases. In order to effectively demonstrate the effect, 0.01% or more of S may be positively included. The amount of S is more preferably 0.03% or more. However, excessive S generates excessive MnS and causes hot forging cracks and fatigue strength reduction, so the S amount needs to be 0.2% or less. The upper limit with the preferable amount of S is 0.15% or less, and a more preferable upper limit is 0.12% or less.

Cr:0.01〜2.0%
Crは、鋼材の焼入れ性を向上させることで安定した鋼材の強度を得ることができる元素である。こうした効果を発揮させるためには、Crを0.01%以上含有させる必要がある。Cr量は、好ましくは、0.1%以上であり、より好ましくは0.3%以上である。しかしながら、Cr量が過剰になると、Crは低温焼戻し脆化を抑制するため、良好な破断分離性が得られない。こうした観点から、Cr量は2.0%以下とする必要がある。好ましい上限は1.5%以下であり、より好ましい上限は1.1%以下である。
Cr: 0.01 to 2.0%
Cr is an element that can obtain a stable strength of the steel material by improving the hardenability of the steel material. In order to exert such effects, it is necessary to contain 0.01% or more of Cr. The amount of Cr is preferably 0.1% or more, and more preferably 0.3% or more. However, when the amount of Cr is excessive, Cr suppresses low-temperature temper embrittlement, so that good fracture separation cannot be obtained. From such a viewpoint, the Cr amount needs to be 2.0% or less. A preferable upper limit is 1.5% or less, and a more preferable upper limit is 1.1% or less.

本発明の成型部品の基本成分は上記の通りであり、残部は実質的に鉄である。但し、原材料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる不可避的不純物が鋼中に含まれることは当然に許容され、本発明の作用を阻害しない範囲で他の成分を含んでも良い。   The basic components of the molded part of the present invention are as described above, and the balance is substantially iron. However, it is naturally allowed that unavoidable impurities brought into the steel depending on the situation of raw materials, materials, manufacturing facilities, and the like, and other components may be included as long as the action of the present invention is not hindered.

本発明の成型部品を得るためには、鋼を溶製し、鋳造、分塊圧延、熱間圧延し、得られた圧延材を鍛造するという通常の製造方法を経た後に、再加熱し、所定温度で焼入れし、更に焼戻しを行う必要がある。   In order to obtain the molded part of the present invention, the steel is melted, cast, ingot-rolled, hot-rolled, and subjected to a normal manufacturing method of forging the obtained rolled material, followed by reheating, predetermined It is necessary to quench at a temperature and further temper.

前述の特許文献2のように、調質型の鍛造部材で一般的に行われているような、鍛造直後に再加熱を行わずに焼入れを行う方法では、旧オーステナイト結晶粒は鍛圧による加工歪により細粒化されており、結晶粒を粗大化できない。本発明は再加熱し、焼入れ温度を1100〜1300℃とする必要がある。焼入れ温度は、結晶粒を粗大化させるため温度が高い方が良く、1100℃以上とすることで、成型部品の旧オーステナイト結晶粒度を6.0以下とできる。焼入れ温度は、好ましくは1150℃以上である。一方、焼入れ温度が高すぎると、バーニング、すなわち溶融が生じるため1300℃以下とする。なお、鋼材を加熱する差異は、鋼材全体を均一な温度に制御する目的で、焼入れ温度にて1〜3時間程度保持する均熱処理を行うことが好ましい。焼入れは、水焼入れであっても良いし、油焼入れであっても良い。   In the method of quenching without performing reheating immediately after forging as is generally done with tempered forging members as in Patent Document 2 described above, the prior austenite crystal grains are deformed by forging pressure. Therefore, the crystal grains cannot be coarsened. In the present invention, it is necessary to reheat and set the quenching temperature to 1100 to 1300 ° C. The quenching temperature is preferably higher because the crystal grains are coarsened, and by setting the quenching temperature to 1100 ° C. or higher, the prior austenite grain size of the molded part can be 6.0 or lower. The quenching temperature is preferably 1150 ° C. or higher. On the other hand, if the quenching temperature is too high, burning occurs, that is, melting occurs, so the temperature is set to 1300 ° C. or lower. In addition, it is preferable to perform the soaking process which hold | maintains about 1-3 hours at the quenching temperature for the purpose of controlling the steel materials at the uniform temperature for the difference in heating steel materials. The quenching may be water quenching or oil quenching.

焼入れ後は、焼戻しを行う。焼戻しを行わないと、焼戻しマルテンサイトを確保できないため、コネクティングロッドの破断分離時に粒界脆化割れが生じず、破面の嵌合性が悪化する。焼戻しは低温脆化温度で行えば、さらに粒界脆化割れが促進され、好ましい。焼戻し温度の下限は200℃以上が好ましく、より好ましくは250℃以上である。焼戻し温度の上限は、450℃以下が好ましく、より好ましくは400℃以下である。焼戻し時間は特に限定されないが、例えば2〜5時間程度である。   Tempering is performed after quenching. If tempering is not performed, tempered martensite cannot be secured, so that no intergranular embrittlement cracking occurs during fracture separation of the connecting rod, and the fitting property of the fracture surface deteriorates. Tempering at a low temperature embrittlement temperature is preferable because grain boundary embrittlement cracking is further promoted. The lower limit of the tempering temperature is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher. The upper limit of the tempering temperature is preferably 450 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or lower. The tempering time is not particularly limited, but is, for example, about 2 to 5 hours.

なお、熱間圧延の条件は特に限定されないが、例えば開始温度を1000〜1100℃程度、終了温度を850〜950℃程度とすれば良い。   In addition, although the conditions of hot rolling are not specifically limited, For example, what is necessary is just to set start temperature to about 1000-1100 degreeC, and end temperature to about 850-950 degreeC.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited by the following examples, and can of course be implemented with appropriate modifications within a range that can be adapted to the above-described gist. Included in the range.

下記表1に示す化学組成の鋼種A〜Dを、通常の溶製方法に従って溶製し、鋳造、分塊した後、開始温度1050℃、終了温度900℃にて熱間圧延を行い、直径50mmの棒鋼を得た。得られた棒鋼を長手方向に対して垂直に切断し、長さ90mmの棒鋼とした。この棒鋼を1200℃まで加熱してから熱間鍛造により、該棒鋼の長さ方向に対して垂直方向に圧縮を加え、縦100mm、横70mm、厚さ25mmの板状に加工し、放冷した。
なお、下記表1に示す鋼種Dは、C量が多い比較鋼であり、DIN(Deutsche Industrie Normen:ドイツ工業規格)のC70S6に相当する鋼である。
Steel types A to D having the chemical composition shown in Table 1 below are melted according to a normal melting method, cast and divided, and then hot-rolled at a start temperature of 1050 ° C. and an end temperature of 900 ° C., and have a diameter of 50 mm. Got the steel bar. The obtained steel bar was cut perpendicularly to the longitudinal direction to obtain a steel bar having a length of 90 mm. The steel bar was heated to 1200 ° C. and then compressed by hot forging in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the steel bar, processed into a plate shape having a length of 100 mm, a width of 70 mm, and a thickness of 25 mm, and allowed to cool. .
Steel type D shown in Table 1 below is a comparative steel with a large amount of C, and corresponds to C70S6 of DIN (Deutsche Industry Normen).

熱間鍛造後の各板状部材に対して、表2に示す焼入れ温度まで加熱し、その温度で2時間均熱処理を施した後、常温の水で焼入れを行い、さらに表2に示す焼戻し温度で3時間焼戻し処理し、調質部材を製造した。なお、表2中、焼戻し温度「0」とは、焼戻しを行っていないことを意味する。   Each plate-like member after hot forging is heated to the quenching temperature shown in Table 2, subjected to soaking for 2 hours at that temperature, then quenched with water at room temperature, and further tempered as shown in Table 2. And tempered for 3 hours to produce a tempered member. In Table 2, the tempering temperature “0” means that tempering is not performed.

このようにして得られた調質部材に対し、下記の(1)〜(3)の方法によって組織、破断分離時の分離歪み、及び嵌合性をそれぞれ評価した。   With respect to the tempered member thus obtained, the structure, separation strain at break separation, and fitability were evaluated by the following methods (1) to (3).

(1)組織の評価方法
前記の調質部材の長手方向、すなわち上記した縦方向の中央部且つ厚さ方向の中央部であって、幅方向、すなわち上記した横方向の全長に対して1/4部を満たす部位が観察できるように、縦方向に垂直な断面から試験片を採取した。試験片の採取位置を図1に示す。この試験片の表面を鏡面研磨した後、組織観察用はナイタールで腐食させ、旧オーステナイト粒度測定用は塩酸+ピクリン酸系の腐食液で腐食させて、それぞれの試験片を用意した。そして、光学顕微鏡を用い、1視野の写真サイズを9cm×7cmとして400倍で撮影し、得られた写真から金属組織の判定と、JIS G0551に従った旧オーステナイト粒度測定を行った。下記表2では、光学顕微鏡にて観察されるマルテンサイトの組織分率を示しており、製造工程にて焼戻しを行った例の組織を焼戻しマルテンサイトと判断し、製造工程にて焼戻しを行わなかった組織を焼入マルテンサイトと判断した。
(1) Evaluation method of structure The longitudinal direction of the tempered member, that is, the center portion in the longitudinal direction and the center portion in the thickness direction, and 1 / A specimen was taken from a cross section perpendicular to the longitudinal direction so that a portion satisfying 4 parts could be observed. The sampling position of the test piece is shown in FIG. After the surface of this test piece was mirror-polished, the specimen was prepared by corroding with nital for structural observation and corroding with a hydrochloric acid + picric acid-based corrosive liquid for the prior austenite particle size measurement. Then, using an optical microscope, the photo size of one field of view was photographed at 400 × with a size of 9 cm × 7 cm, and the metal structure was judged from the obtained photo and the prior austenite particle size measurement according to JIS G0551 was performed. Table 2 below shows the martensite structure fraction observed with an optical microscope. The structure of the example tempered in the manufacturing process is judged to be tempered martensite, and tempering is not performed in the manufacturing process. The structure was judged to be quenched martensite.

(2)分離歪みの評価方法
前記で得られた各調質部材を切削し、図2に示す試験片に加工した。図2(a)は破断分離試験に用いる試験片の概略上面図であり、図2(b)は前記試験片の概略側面図である。試験片は、65mm×65mm×厚さ22mmの板状で、中央には直径:43mmの円筒状の孔が抜き取られている。中央の孔の端部2箇所には、曲率R:0.2mm、深さ:1.0mm、開口角60°のノッチaが設けられている。また、試験片には圧延方向cに沿って、直径:8.3mmのボルト孔bが2箇所に設けられている。
図3は、破断分離試験の方法を説明するための装置概略図である。図3に示すように、試験片6の中央の孔にホルダー3a、3bを通して、1600tプレス試験機にセットし、プレス速度:270mm/秒で試験片の破断分離を行なった。尚、図3中、2は支持台である。試験片の破断分離は、プレス1で行なった。試験片6の破断速度は、くさび4および5のくさび角が30°であるので、約150mm/秒と計算される。
そして図4に示すように、破断分離前後、即ち試験前後の孔径差(L2−L1)を寸法変化として測定し、この寸法変化が155μm以下のものを破断分離性に優れると評価した。尚、寸法変化155μm以下の基準は、DINのC70S6のものと同等である。
(2) Evaluation method of separation distortion Each tempered member obtained above was cut and processed into a test piece shown in FIG. FIG. 2A is a schematic top view of a test piece used in the fracture separation test, and FIG. 2B is a schematic side view of the test piece. The test piece has a plate shape of 65 mm × 65 mm × thickness 22 mm, and a cylindrical hole having a diameter of 43 mm is extracted at the center. Two end portions of the central hole are provided with notches a having a curvature R of 0.2 mm, a depth of 1.0 mm, and an opening angle of 60 °. Further, the test piece is provided with bolt holes b having a diameter of 8.3 mm in two places along the rolling direction c.
FIG. 3 is a schematic view of an apparatus for explaining a method of a fracture separation test. As shown in FIG. 3, the holders 3a and 3b were passed through the center hole of the test piece 6 and set in a 1600t press test machine, and the test piece was broken and separated at a press speed of 270 mm / sec. In FIG. 3, reference numeral 2 denotes a support base. The test piece was broken and separated with a press 1. The breaking speed of the test piece 6 is calculated to be about 150 mm / second because the wedge angles of the wedges 4 and 5 are 30 °.
And as shown in FIG. 4, the hole diameter difference (L2-L1) before and after break separation, that is, before and after the test was measured as a dimensional change, and those having a dimensional change of 155 μm or less were evaluated as excellent in break separation. The standard for dimensional change of 155 μm or less is equivalent to that of DIN C70S6.

(3)嵌合性の評価方法
嵌合性は、破断分離後の破面の形状により評価を行なった。破面の形状については、図5に示す通り、粗さ測定器にて、破面の側面7とボルト孔8の端9の中央ライン10のノッチaの底11を起点、該中央ライン10の破面終端12を終点として、破断分割後の試験片の中央の孔の径方向に探針を操作し、破面上のうねり形状を評価した。
このうねり形状は、JIS B 0601:2001に基づき、最大高さうねりWzを求めて評価した。最大高さうねりWzの評価条件は、基準長さ:2.5mm、区間数:3、カットオフ値λf:25.0mm、カットオフ値λc:0.25mm、フィルタ種別:Gaussianとした。
上記測定を、破断分離後のキャップ側の試験片における二つの破面について、各破面のボルト穴を挟んだ両側の二つの測定部で行い、合計4か所の平均値をうねりWzの値とした。そして、うねりWzが280μm以上のときに、合格と評価した。この合格基準は、DINのC70S6のものと同等である。
(3) Evaluation method of fitting property Fitting property was evaluated by the shape of the fracture surface after fracture separation. As for the shape of the fracture surface, as shown in FIG. 5, the roughness measuring device starts from the side surface 7 of the fracture surface and the bottom 11 of the notch a of the center line 10 at the end 9 of the bolt hole 8. Using the fracture end 12 as an end point, the probe was operated in the radial direction of the center hole of the test piece after fracture division, and the swell shape on the fracture surface was evaluated.
This swell shape was evaluated by obtaining the maximum height swell Wz based on JIS B 0601: 2001. The evaluation conditions for the maximum height waviness Wz were as follows: reference length: 2.5 mm, number of sections: 3, cut-off value λf: 25.0 mm, cut-off value λc: 0.25 mm, filter type: Gaussian.
For the two fracture surfaces of the test piece on the cap side after the fracture separation, the above measurement is performed at two measurement parts on both sides of the bolt hole of each fracture surface, and the average value of a total of four locations is the value of the waviness Wz It was. And when the waviness Wz was 280 micrometers or more, it evaluated as a pass. This acceptance criterion is equivalent to that of DIN C70S6.

結果を表2に示す。   The results are shown in Table 2.

本発明の要件を満たすNo.10〜12、21〜23、25〜27、33〜35、37〜39では、破断分離時の寸法変化が小さく、良好な破断分離性を示すとともに、うねりが大きく、破面の嵌合性に優れていた。   No. satisfying the requirements of the present invention. 10-12, 21-23, 25-27, 33-35, 37-39, the dimensional change at the time of break separation is small, showing good break separation, large waviness, and fit to the fracture surface It was excellent.

一方、No.1、5、13、16、28は焼入れ温度が低い上に、焼戻しを行っていないため、旧オーステナイト粒径が微細になるとともに、焼入れマルテンサイト組織であるため、うねりが小さかった。
No.2〜4、6〜8、14、15、17〜19、29〜31は、焼入れ温度が低いため、旧オーステナイト粒径が微細になり、うねりが小さかった。
No.9、20、24、32、36は、焼入れ温度は適切であったが、焼戻しを行っていないため、焼入れマルテンサイト組織であり、うねりが小さかった。
On the other hand, no. Nos. 1, 5, 13, 16, and 28 had low quenching temperatures and were not tempered, so that the prior austenite grain size became fine and the tempered martensite structure caused small undulations.
No. Since 2-4, 6-8, 14, 15, 17-19, 29-31 had low quenching temperature, the prior austenite grain size became fine and the undulation was small.
No. Nos. 9, 20, 24, 32, and 36 had appropriate quenching temperatures, but were not tempered, and therefore had quenching martensite structures and small swells.

また、上記表2に示した結果を図6にグラフで示す。本発明によれば、従来両立が難しいとされていた破断分離性と破面の嵌合性を両立することができたことが図6より明らかである。   The results shown in Table 2 are shown in a graph in FIG. According to the present invention, it is clear from FIG. 6 that both the break separation property and the fitting property of the fracture surface, which are conventionally difficult to achieve, can be achieved.

1 プレス
2 支持台
3a、3b ホルダー
4、5 くさび
6 試験片
1 Press 2 Support 3a, 3b Holder 4, 5 Wedge 6 Test piece

Claims (4)

質量%で、
C :0.1〜0.70%、
Si:0%超、1.5%以下、
Mn:0.01〜2.0%、
P :0%超、0.2%以下、
S :0%超、0.2%以下、
Cr:0.01〜2.0%をそれぞれ含有し、残部は鉄及び不可避的不純物であって、
金属組織のうち、焼戻しマルテンサイトが占める面積率が80%以上であり、
旧オーステナイト粒度番号が6.0以下である破断分離型コネクティングロッド用成型部品。
% By mass
C: 0.1 to 0.70%,
Si: more than 0%, 1.5% or less,
Mn: 0.01 to 2.0%,
P: more than 0%, 0.2% or less,
S: more than 0%, 0.2% or less,
Cr: 0.01 to 2.0% each, the balance is iron and inevitable impurities,
Among metal structures, the area ratio occupied by tempered martensite is 80% or more,
Molded part for fracture separating type connecting rod having a prior austenite grain size number of 6.0 or less.
請求項1に記載の成型部品から得られた破断分離型コネクティングロッド。   A fracture separation type connecting rod obtained from the molded part according to claim 1. 請求項1に記載の破断分離型コネクティングロッド用成型部品の製造方法であって、
質量%で、
C :0.1〜0.70%、
Si:0%超、1.5%以下、
Mn:0.01〜2.0%、
P :0%超、0.2%以下、
S :0%超、0.2%以下、
Cr:0.01〜2.0%をそれぞれ含有し、残部は鉄及び不可避的不純物である鋼を、
熱間鍛造の後に再加熱し、焼入れ温度1100〜1300℃で焼入れを行い、
次いで焼戻しを行う破断分離型コネクティングロッド用成型部品の製造方法。
A method for producing a molded part for a fracture separation type connecting rod according to claim 1,
% By mass
C: 0.1 to 0.70%,
Si: more than 0%, 1.5% or less,
Mn: 0.01 to 2.0%,
P: more than 0%, 0.2% or less,
S: more than 0%, 0.2% or less,
Cr: each containing 0.01 to 2.0%, the balance is steel and steel unavoidable impurities,
Reheat after hot forging, quench at a quenching temperature of 1100-1300 ° C,
Next, a method for producing a molded part for a break-away connecting rod that is tempered.
請求項3に記載の製造方法により破断分離型コネクティングロッド用成型部品を得、該成型部品を破断分離する破断分離型コネクティングロッドの製造方法。   A method for producing a break-separating connecting rod, comprising obtaining a molded part for a break-separating connecting rod by the production method according to claim 3 and breaking and separating the molded part.
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