JP2024040890A - Crank shaft and method for producing crank shaft - Google Patents

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達彦 安部
Tatsuhiko Abe
遥子 末安
Yoko Sueyasu
暁 大川
Akira Okawa
宏二 渡里
Koji Watari
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crank shaft with superior fatigue strength.
SOLUTION: A crank shaft has a chemical composition including, in mass%, C: 0.36-0.45%, Si: 0.01-0.20%, Mn: 1.20-1.60%, P: 0.10% or less, S: 0.040-0.080%, Al: 0.005-0.060%, N: 0.001-0.020%, with the balance being Fe and impurities. The crankshaft has a quench-hardened layer on at least part of its surface, and the structure of the quench-hardened layer contains 1.00-5.00 vol.% of ε carbides.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、クランクシャフト及びクランクシャフトの製造方法に関する。 The present invention relates to a crankshaft and a method of manufacturing the crankshaft.

クランクシャフトには、疲労強度及び耐摩耗性を向上させるため、高周波焼入れ等による表面硬化処理が行われる場合がある。 Crankshafts are sometimes subjected to surface hardening treatment such as induction hardening in order to improve fatigue strength and wear resistance.

特開2005-314753号公報には、少なくとも一部分に焼入れを施した鋼材を用いた機械構造用部品が記載されている。この機械構造用部品の焼入れ組織は、パケット数が3以下の旧オーステナイト粒を面積率で30%以上含有する。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-314753 describes a mechanical structural component using a steel material that is at least partially hardened. The hardened structure of this mechanical structural component contains prior austenite grains having a packet number of 3 or less in an area ratio of 30% or more.

特開2006-52459号公報には、少なくとも一部分に焼入れを施した鋼材を用いた機械構造用部品が記載されている。この機械構造用部品の焼入れ組織は、旧オーステナイト粒の平均粒径が12μm以下かつ最大粒径が平均粒径の4倍以下である。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-52459 describes a mechanical structural component using a steel material that is at least partially hardened. In the quenched structure of this mechanical structural component, the average grain size of prior austenite grains is 12 μm or less, and the maximum grain size is 4 times or less the average grain size.

クランクシャフトに関するものではないが、特開2015-218361号公報には、高周波焼入れ後の耐摩耗性に優れた中高炭素鋼材が記載されている。この中高炭素鋼材は、化学組成が、(48/14)×[N]+10(-7000/T+2.75)/[C]+0.001≦[Ti]≦0.1を満たす。ここで、[N]、[C]及び[Ti]にはそれぞれN、C及びTiの含有量(単位は質量%)が代入され、Tには高周波焼入れ時の加熱温度(単位はK)が代入される。 Although not related to crankshafts, JP-A-2015-218361 describes a medium-high carbon steel material that has excellent wear resistance after induction hardening. The chemical composition of this medium-high carbon steel material satisfies (48/14)×[N]+10 (−7000/T+2.75) /[C]+0.001≦[Ti]≦0.1. Here, the contents of N, C, and Ti (unit: mass %) are substituted for [N], [C], and [Ti], and T is the heating temperature (unit: K) during induction hardening. Substituted.

特開2005-314753号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-314753 特開2006-52459号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-52459 特開2015-218361号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-218361 特開2006-97109号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-97109 特許第5421029号公報Patent No. 5421029

クランクシャフトのような摺動部品では、摺動部の摩擦や摩耗を抑制し、過負荷による機械的損傷や熱亀裂等のダメージが抑制された状態で摺動部品を機能させることが重要である。このうち耐摩耗性を向上させるためには、鋼材のC含有量を高くして焼入れ性を高め、焼入れ硬化層を硬くすることが有効である。また、疲労強度を向上させる観点でも、鋼材のC含有量を高くして焼入れ性を高め、焼入れ硬化層を硬くすることが有効である。一方、C含有量を高くすると、鋼材の被削性が低下する、焼割れが起こり易くなるといった問題があり、C含有量を増やすことによる改善には限界がある。 For sliding parts such as crankshafts, it is important to suppress friction and wear on the sliding parts and to allow them to function in a state where damage such as mechanical damage and thermal cracks due to overload is suppressed. . Among these, in order to improve the wear resistance, it is effective to increase the C content of the steel material to improve the hardenability and harden the hardened layer. Also, from the viewpoint of improving fatigue strength, it is effective to increase the C content of the steel material to improve hardenability and harden the hardened layer. On the other hand, if the C content is increased, there are problems such as the machinability of the steel material being reduced and quench cracking becoming more likely to occur, and there is a limit to the improvement by increasing the C content.

本発明の課題は、優れた疲労強度、摺動性及び被削性を有するクランクシャフトを提供することである。 An object of the present invention is to provide a crankshaft having excellent fatigue strength, slidability, and machinability.

本発明の一実施形態によるクランクシャフトは、化学組成が、質量%で、C:0.36~0.45%、Si:0.01~0.20%、Mn:1.20~1.60%、P:0.10%以下、S:0.040~0.080%、Al:0.005~0.060%、N:0.001~0.020%、残部:Fe及び不純物であり、表面の少なくとも一部に焼入れ硬化層を有し、前記焼入れ硬化層の組織が、体積率で1.00~5.00%のε炭化物を含む。 The crankshaft according to an embodiment of the present invention has a chemical composition in mass %: C: 0.36 to 0.45%, Si: 0.01 to 0.20%, Mn: 1.20 to 1.60. %, P: 0.10% or less, S: 0.040 to 0.080%, Al: 0.005 to 0.060%, N: 0.001 to 0.020%, remainder: Fe and impurities. has a quench-hardened layer on at least a portion of its surface, and the structure of the quench-hardened layer contains ε carbide in a volume fraction of 1.00 to 5.00%.

本発明の一実施形態によるクランクシャフトは、化学組成が、質量%で、C:0.36~0.45%、Si:0.01~0.20%、Mn:1.20~1.60%、P:0.10%以下、S:0.040~0.080%、Al:0.005~0.060%、N:0.001~0.020%、Cr:0.25%以下、残部:Fe及び不純物であり、表面の少なくとも一部に焼入れ硬化層を有し、前記焼入れ硬化層の組織が、体積率で1.00~5.00%のε炭化物を含む。 The crankshaft according to an embodiment of the present invention has a chemical composition in mass %: C: 0.36 to 0.45%, Si: 0.01 to 0.20%, Mn: 1.20 to 1.60. %, P: 0.10% or less, S: 0.040 to 0.080%, Al: 0.005 to 0.060%, N: 0.001 to 0.020%, Cr: 0.25% or less , the remainder: Fe and impurities, and has a hardened layer on at least a portion of the surface, and the structure of the hardened layer includes ε carbide in a volume fraction of 1.00 to 5.00%.

本発明の一実施形態によるクランクシャフトの製造方法は、上記のクランクシャフトを製造する方法であって、クランクシャフトの中間品に焼入れをする工程と、焼入れされた前記中間品に150~210℃の温度で焼戻しをする工程と、を備える。 A method for manufacturing a crankshaft according to an embodiment of the present invention is a method for manufacturing the above-mentioned crankshaft, and includes a step of hardening an intermediate product of the crankshaft, and heating the hardened intermediate product at 150 to 210°C. and a step of tempering at a temperature.

本発明によれば、優れた疲労強度、摺動性及び被削性を有するクランクシャフトが得られる。 According to the present invention, a crankshaft having excellent fatigue strength, slidability, and machinability can be obtained.

図1は、クランクシャフトの一例の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a crankshaft. 図2は、クランクシャフトの製造方法の一例のフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram of an example of a method for manufacturing a crankshaft.

本発明者らは、クランクシャフトの摺動性に着目して調査を行った。その結果、所定の化学組成を有するクランクシャフトであって、高周波焼入れを施した後、通常よりも低い温度、具体的には150~210℃の温度で焼戻しを施したクランクシャフトが、焼戻しを省略したクランクシャフトと比較して、優れた摺動性を有することを見出した。 The present inventors conducted an investigation focusing on the sliding properties of the crankshaft. As a result, a crankshaft with a predetermined chemical composition that has been induction hardened and then tempered at a lower temperature than normal, specifically at a temperature of 150 to 210 degrees Celsius, can omit tempering. It has been found that the new crankshaft has superior sliding properties compared to conventional crankshafts.

さらに調査を進めた結果、このようにして製造されたクランクシャフトの焼入れ硬化層は、所定量のε炭化物(Fe2-3C)を含む組織を有していることが分かった。摺動性の向上は、このε炭化物が、基地(マトリクス)よりも凝着力が低いことによるものであることが分かった。 Further investigation revealed that the quenched and hardened layer of the crankshaft thus manufactured had a structure containing a predetermined amount of ε carbide (Fe 2-3 C). It was found that the improvement in sliding properties is due to the fact that this ε carbide has a lower adhesion force than the base (matrix).

なお、より高温で焼戻しを行うと、ε炭化物は固溶し、ε炭化物に代わってセメンタイト(FeC)が析出する。セメンタイトも、ε炭化物と同様に、基地(マトリクス)よりも凝着力が低く、摺動性の向上に寄与すると考えられる。一方、セメンタイトが析出すると焼入れ硬化層の硬さが低下し、必要な疲労強度を確保することが困難になる。そのため、疲労強度と摺動性とを両立させるためには、所定量のε炭化物(Fe2-3C)を含む組織とすることが好ましい。 Note that when tempering is performed at a higher temperature, the ε carbide becomes a solid solution, and cementite (Fe 3 C) is precipitated in place of the ε carbide. Cementite, like ε carbide, also has a lower adhesion force than the base (matrix), and is thought to contribute to improving sliding properties. On the other hand, when cementite precipitates, the hardness of the hardened layer decreases, making it difficult to ensure the necessary fatigue strength. Therefore, in order to achieve both fatigue strength and slidability, it is preferable to have a structure containing a predetermined amount of ε carbide (Fe 2-3 C).

本発明は、以上の知見に基づいて完成された。以下、本発明の一実施形態によるクランクシャフトについて詳述する。 The present invention was completed based on the above findings. Hereinafter, a crankshaft according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

[クランクシャフト]
[化学組成]
本発明の一実施形態によるクランクシャフトは、以下に説明する化学組成を有する。以下の説明において、元素の含有量の「%」は、質量%を意味する。
[Crankshaft]
[Chemical composition]
A crankshaft according to one embodiment of the invention has the chemical composition described below. In the following description, "%" in the content of an element means mass %.

C:0.36~0.40%
炭素(C)は、鋼の焼入れ性を高め、焼入れ硬化層の硬さ及び疲労強度の向上に寄与する。一方、C含有量が高すぎると、耐焼割れ性及び被削性が低下する。したがって、C含有量は0.36~0.45%である。C含有量の下限は、好ましくは0.38%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.41%である。C含有量の上限は、好ましくは0.44%である。
C: 0.36-0.40%
Carbon (C) improves the hardenability of steel and contributes to improving the hardness and fatigue strength of the hardened layer. On the other hand, if the C content is too high, the quench cracking resistance and machinability will decrease. Therefore, the C content is 0.36-0.45%. The lower limit of the C content is preferably 0.38%, more preferably 0.40%, and even more preferably 0.41%. The upper limit of the C content is preferably 0.44%.

Si:0.01~0.20%
シリコン(Si)は、炭化物生成温度を高温側へシフトする効果があり、Si含有量が多いとε炭化物が析出しにくくなる。そのため、本実施形態ではSi含有量を0.20%以下にする。一方、Si含有量を過度に少なくすると、焼入れ性が低下して焼入れ硬化層の硬さを確保することが困難になる。したがって、Si含有量は0.01~0.20%である。Si含有量の下限は、好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.03%である。Si含有量の上限は、好ましくは0.18%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.12%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.08%である。
Si: 0.01~0.20%
Silicon (Si) has the effect of shifting the carbide formation temperature to a higher temperature side, and a high Si content makes it difficult for ε carbide to precipitate. Therefore, in this embodiment, the Si content is set to 0.20% or less. On the other hand, if the Si content is excessively reduced, the hardenability decreases and it becomes difficult to ensure the hardness of the hardened layer. Therefore, the Si content is 0.01 to 0.20%. The lower limit of the Si content is preferably 0.02%, more preferably 0.03%. The upper limit of the Si content is preferably 0.18%, more preferably 0.15%, even more preferably 0.12%, even more preferably 0.10%, and even more preferably 0. It is .08%.

Mn:1.20~1.60%
マンガン(Mn)は鋼の焼入れ性を高め、焼入れ硬化層の硬さ及び疲労強度の向上に寄与する。一方、Mn含有量が高すぎると、被削性が低下する。したがって、Mn含有量は1.20~1.60%である。Mn含有量の下限は、好ましくは1.30%であり、さらに好ましくは1.40%である。Mn含有量の上限は、好ましくは1.55%である。
Mn: 1.20-1.60%
Manganese (Mn) improves the hardenability of steel and contributes to improving the hardness and fatigue strength of the hardened layer. On the other hand, if the Mn content is too high, machinability will decrease. Therefore, the Mn content is 1.20-1.60%. The lower limit of the Mn content is preferably 1.30%, more preferably 1.40%. The upper limit of Mn content is preferably 1.55%.

P:0.10%以下
リン(P)は、不純物である。Pは粒界に偏析し、鋼の熱間加工性や靱性を低下させる。したがって、P含有量は0.10%以下である。P含有量は、好ましくは0.03%以下であり、さらに好ましくは0.02%以下である。P含有量はできるだけ低い方が好ましい。
P: 0.10% or less Phosphorus (P) is an impurity. P segregates at grain boundaries and reduces hot workability and toughness of steel. Therefore, the P content is 0.10% or less. The P content is preferably 0.03% or less, more preferably 0.02% or less. It is preferable that the P content is as low as possible.

S:0.040~0.080%
硫黄(S)は、MnSを形成し、鋼の被削性を高める。一方、S含有量が高すぎると、鋼の耐焼割れ性が低下する。したがって、S含有量は0.040~0.080%である。S含有量の下限は、好ましくは0.045%であり、さらに好ましくは0.050%である。S含有量の上限は、好ましくは0.075%であり、さらに好ましくは0.070%である。
S: 0.040-0.080%
Sulfur (S) forms MnS and improves the machinability of steel. On the other hand, if the S content is too high, the quench cracking resistance of the steel will decrease. Therefore, the S content is 0.040-0.080%. The lower limit of the S content is preferably 0.045%, more preferably 0.050%. The upper limit of the S content is preferably 0.075%, more preferably 0.070%.

Al:0.005~0.060%
アルミニウム(Al)は、鋼を脱酸する。一方、Al含有量が高すぎると、鋼の被削性が低下する。したがって、Al含有量は、0.005~0.060%である。Al含有量の下限は、好ましくは0.010%である。Al含有量の上限は、好ましくは0.050%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.030%である。
Al: 0.005-0.060%
Aluminum (Al) deoxidizes steel. On the other hand, if the Al content is too high, the machinability of the steel will decrease. Therefore, the Al content is 0.005 to 0.060%. The lower limit of the Al content is preferably 0.010%. The upper limit of the Al content is preferably 0.050%, more preferably 0.040%, and still more preferably 0.030%.

N:0.001~0.020%
窒素(N)は、鋼の熱間加工性を低下させる。一方、Nを過剰に制限すると製錬コストが増加する。したがって、N含有量は0.001~0.020%である。N含有量の下限は、好ましくは0.005%である。N含有量の上限は、好ましくは0.015%である。
N: 0.001-0.020%
Nitrogen (N) reduces hot workability of steel. On the other hand, excessively restricting N increases smelting costs. Therefore, the N content is 0.001-0.020%. The lower limit of the N content is preferably 0.005%. The upper limit of the N content is preferably 0.015%.

Cr:0.25%以下
クロム(Cr)は、任意元素である。すなわち、本実施形態によるクランクシャフトは、Crを含有していなくてもよい。Crは、鋼の焼入れ性を高める。一方、Cr含有量が高すぎると、被削性が低下する。したがって、Cr含有量は0.25%以下である。Cr含有量の下限は、好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.05%である。Cr含有量の上限は、好ましくは0.20%である。
Cr: 0.25% or less Chromium (Cr) is an optional element. That is, the crankshaft according to this embodiment does not need to contain Cr. Cr improves the hardenability of steel. On the other hand, if the Cr content is too high, machinability decreases. Therefore, the Cr content is 0.25% or less. The lower limit of the Cr content is preferably 0.01%, more preferably 0.05%. The upper limit of the Cr content is preferably 0.20%.

本実施形態によるクランクシャフトの化学組成の残部は、Fe及び不純物である。ここでいう不純物は、鋼の原料として利用される鉱石やスクラップから混入する元素、あるいは製造過程の環境等から混入する元素をいう。 The remainder of the chemical composition of the crankshaft according to this embodiment is Fe and impurities. Impurities here refer to elements mixed in from ores and scrap used as raw materials for steel, or elements mixed in from the environment during the manufacturing process.

[焼入れ硬化層]
図1は、クランクシャフトの一例であるクランクシャフト10の概略図である。クランクシャフト10は、ジャーナル部11、ピン部12及びアーム部13を備えている。ジャーナル部11は、シリンダブロック(不図示)の軸受と連結される。ピン部12は、コネクティングロッド(不図示)の軸受と連結される。アーム部13は、ジャーナル部11とピン部12とを接続する。ジャーナル部11及びピン部12は、それぞれシリンダブロック及びコネクティングロッドに形成された軸受と摺動する。
[Quenched hardened layer]
FIG. 1 is a schematic diagram of a crankshaft 10, which is an example of a crankshaft. The crankshaft 10 includes a journal portion 11, a pin portion 12, and an arm portion 13. The journal portion 11 is connected to a bearing of a cylinder block (not shown). The pin portion 12 is connected to a bearing of a connecting rod (not shown). The arm portion 13 connects the journal portion 11 and the pin portion 12. The journal portion 11 and the pin portion 12 slide on bearings formed on the cylinder block and the connecting rod, respectively.

本実施形態によるクランクシャフトは、表面の少なくとも一部に焼入れ硬化層を有する。クランクシャフトでは一般的に、摺動部であるジャーナル部11及びピン部12に選択的に高周波焼入れが行われ、ジャーナル部11及びピン部12の表面に焼入れ硬化層が形成されることが多い。本実施形態によるクランクシャフトも、ジャーナル部11及びピン部12の表面に焼入れ硬化層を有していることが好ましい。もっとも、本実施形態による焼入れ硬化層の位置は、これらに限定されない。例えば、ジャーナル部11及びピン部12のいずれか一方のみの表面に焼入れ硬化層が形成されていてもよいし、ジャーナル部11及びピン部12以外の部分に焼入れ硬化層が形成されていてもよい。 The crankshaft according to this embodiment has a hardened layer on at least a portion of the surface. Generally, in a crankshaft, induction hardening is selectively performed on the journal portion 11 and the pin portion 12, which are sliding portions, and a hardened layer is often formed on the surfaces of the journal portion 11 and the pin portion 12. The crankshaft according to this embodiment also preferably has a quenched hardened layer on the surfaces of the journal portion 11 and the pin portion 12. However, the position of the hardened layer according to this embodiment is not limited to these. For example, a hardened layer may be formed on the surface of only one of the journal portion 11 and the pin portion 12, or a hardened layer may be formed on a portion other than the journal portion 11 and the pin portion 12. .

本実施形態によるクランクシャフトは、焼入れ硬化層の組織が、体積率で1.00~5.00%のε炭化物を含む。 In the crankshaft according to this embodiment, the structure of the quenched hardened layer contains ε carbide with a volume fraction of 1.00 to 5.00%.

ε炭化物は、基地(マトリクス)よりも凝着力が低く、摺動性の向上に寄与する。一方、ε炭化物の体積率が高すぎると、焼入れ硬化層の硬さが低下し、必要な疲労強度を確保することが困難になる。そのため、焼入れ硬化層の組織に含まれるε炭化物の体積率は、1.00~5.00%である。ε炭化物の体積率の下限は、好ましくは1.50%であり、さらに好ましくは2.00%であり、さらに好ましくは2.50%である。ε炭化物の体積率の上限は、好ましくは4.50%であり、さらに好ましくは4.00%であり、さらに好ましくは3.50%である。 The ε carbide has a lower adhesion force than the base (matrix) and contributes to improving sliding properties. On the other hand, if the volume fraction of ε carbides is too high, the hardness of the quenched hardened layer decreases, making it difficult to ensure the necessary fatigue strength. Therefore, the volume fraction of ε carbide contained in the structure of the quench-hardened layer is 1.00 to 5.00%. The lower limit of the volume fraction of ε carbide is preferably 1.50%, more preferably 2.00%, and still more preferably 2.50%. The upper limit of the volume fraction of ε carbide is preferably 4.50%, more preferably 4.00%, and even more preferably 3.50%.

焼入れ硬化層の組織におけるε炭化物以外の炭化物の体積率は任意である。なお、上述した範囲の化学組成を有する鋼材では、150~210℃の温度範囲で焼戻しを行うと主にε炭化物が析出し、それよりも高い温度で焼戻しを行うと主にセメンタイトが析出する。セメンタイトが析出すると、鋼の硬さが低下する。そのため、必要な疲労強度を確保する観点からは、セメンタイトの体積率は低いことが好ましい。セメンタイトの体積率は、好ましくは0.50%以下であり、さらに好ましくは0.10%以下である。焼入れ硬化層の組織がセメンタイトを含まないことが最も好ましい。 The volume fraction of carbides other than ε carbide in the structure of the quench-hardened layer is arbitrary. In addition, in steel materials having a chemical composition in the above range, when tempering is performed in the temperature range of 150 to 210 ° C., mainly ε carbides are precipitated, and when tempered at a higher temperature, mainly cementite is precipitated. When cementite precipitates, the hardness of the steel decreases. Therefore, from the viewpoint of ensuring the necessary fatigue strength, it is preferable that the volume fraction of cementite is low. The volume fraction of cementite is preferably 0.50% or less, more preferably 0.10% or less. Most preferably, the structure of the quench-hardened layer does not contain cementite.

焼入れ硬化層の組織の残部は、主にマルテンサイト(焼戻しマルテンサイトを含む。以下同じ。)からなる。本実施形態によるクランクシャフトの焼入れ硬化層の組織は、マルテンサイトの体積率が90.0%以上であり、さらに好ましくは95.0%以上である。なお、「マルテンサイトの体積率」の計算にあたっては、炭化物の体積(ε炭化物及びその他の炭化物の体積を含む)はマルテンサイトの体積には含めないものとする。すなわち、「マルテンサイトの体積」+「炭化物の体積」+「その他の組織の体積」=「焼入れ硬化層の体積」となる。 The remainder of the structure of the quench-hardened layer mainly consists of martensite (including tempered martensite; the same applies hereinafter). In the structure of the quenched hardened layer of the crankshaft according to this embodiment, the volume fraction of martensite is 90.0% or more, more preferably 95.0% or more. Note that when calculating the "volume fraction of martensite," the volume of carbides (including the volume of ε carbide and other carbides) is not included in the volume of martensite. That is, "volume of martensite" + "volume of carbide" + "volume of other structures" = "volume of quenched hardened layer".

焼入れ硬化層の組織は、炭化物及びマルテンサイト以外の組織を含んでいてもよい。炭化物及びマルテンサイト以外の組織は例えば、ベイナイトや残留オーステナイトである。炭化物及びマルテンサイト以外の組織の体積率は、好ましくは5.0%以下であり、さらに好ましくは2.0%以下であり、さらに好ましくは1.0%以下である。 The structure of the quenched hardened layer may include a structure other than carbide and martensite. Structures other than carbides and martensite include, for example, bainite and retained austenite. The volume fraction of structures other than carbides and martensite is preferably 5.0% or less, more preferably 2.0% or less, and even more preferably 1.0% or less.

本実施形態によるクランクシャフトは、焼入れ硬化層のビッカース硬さが550HV以上であることが好ましい。焼入れ硬化層のビッカース硬さは、表面から深さ0.25mmの位置で測定するものとする。焼入れ硬化層のビッカース硬さが低いと、必要な疲労強度を確保することが困難になる。焼入れ硬化層のビッカース硬さの下限は、好ましくは560HVであり、さらに好ましくは570HVである。焼入れ硬化層のビッカース硬さの上限は、特に限定されないが、例えば600HVである。 In the crankshaft according to this embodiment, it is preferable that the hardened layer has a Vickers hardness of 550 HV or more. The Vickers hardness of the quenched hardened layer shall be measured at a depth of 0.25 mm from the surface. If the Vickers hardness of the quench-hardened layer is low, it will be difficult to ensure the necessary fatigue strength. The lower limit of the Vickers hardness of the quench-hardened layer is preferably 560 HV, more preferably 570 HV. The upper limit of the Vickers hardness of the quench-hardened layer is, for example, 600 HV, although it is not particularly limited.

焼入れ硬化層の厚さは、好ましくは1.0mm以上である。焼入れ硬化層の厚さの下限は、さらに好ましくは2.0mmであり、さらに好ましくは3.0mmである。焼入れ硬化層は、表面から深さ1.0mm以上までビッカース硬さが550HV以上であることが好ましい。ビッカース硬さが550HV以上である深さは、さらに好ましくは2.0mm以上であり、さらに好ましくは3.0mm以上である。焼入れ硬化層の厚さの上限は、特に限定されない。すなわち、本実施形態によるクランクシャフトは、芯部まで焼入れ組織を有していてもよい。焼入れ硬化層の厚さは、例えば5.0mm以下であってもよい。 The thickness of the hardened layer is preferably 1.0 mm or more. The lower limit of the thickness of the quenched hardened layer is more preferably 2.0 mm, and still more preferably 3.0 mm. The hardened layer preferably has a Vickers hardness of 550 HV or more from the surface to a depth of 1.0 mm or more. The depth at which the Vickers hardness is 550 HV or more is more preferably 2.0 mm or more, and still more preferably 3.0 mm or more. The upper limit of the thickness of the quench-hardened layer is not particularly limited. That is, the crankshaft according to this embodiment may have a hardened structure up to the core. The thickness of the hardened layer may be, for example, 5.0 mm or less.

本実施形態によるクランクシャフトは、化学組成のS含有量を[S]、焼入れ硬化層の旧オーステナイト粒径をDとしたとき、下記の式を満たすことが好ましい。
1.00≦[S]×D≦2.80
上記の式において、[S]の単位は質量%であり、Dの単位はμmである。
The crankshaft according to the present embodiment preferably satisfies the following formula, where [S] is the S content of the chemical composition, and D is the prior austenite grain size of the quench-hardened layer.
1.00≦[S]×D≦2.80
In the above formula, the unit of [S] is mass %, and the unit of D is μm.

[S]×Dが大きすぎると、焼割れが起こりやすくなる。一方、[S]×Dが小さすぎると、鋼の被削性が低下する。[S]×Dの下限は、さらに好ましくは1.10である。[S]×Dの上限は、さらに好ましくは2.50であり、さらに好ましくは2.00であり、さらに好ましくは1.50である。 If [S]×D is too large, quench cracking is likely to occur. On the other hand, if [S]×D is too small, the machinability of the steel will decrease. The lower limit of [S]×D is more preferably 1.10. The upper limit of [S]×D is more preferably 2.50, still more preferably 2.00, and still more preferably 1.50.

旧オーステナイト粒径Dは、[S]×Dが上記の範囲になる大きさであれば任意の大きさであってよい。旧オーステナイト粒径Dは、好ましくは10.00~50.00μmである。旧オーステナイト粒径の下限は、さらに好ましくは15.00μmである。旧オーステナイト粒径の上限は、さらに好ましくは40.00μmであり、さらに好ましくは30.00μmである。 The prior austenite grain size D may be any size as long as [S]×D is within the above range. The prior austenite grain size D is preferably 10.00 to 50.00 μm. The lower limit of the prior austenite grain size is more preferably 15.00 μm. The upper limit of the prior austenite grain size is more preferably 40.00 μm, and still more preferably 30.00 μm.

[クランクシャフトの製造方法]
次に、本実施形態によるクランクシャフトの製造方法の一例を説明する。以下に説明する製造方法はあくまでも例示であって、本実施形態によるクランクシャフトの製造方法を限定するものではない。
[Crankshaft manufacturing method]
Next, an example of a method for manufacturing a crankshaft according to this embodiment will be described. The manufacturing method described below is merely an example, and does not limit the manufacturing method of the crankshaft according to this embodiment.

図2は、クランクシャフトの製造方法の一例のフロー図である。この製造方法は、クランクシャフトの中間品を準備する工程(ステップS1)と、クランクシャフトの中間品に焼入れをする工程(ステップS2)と、焼入れされたクランクシャフトの中間品に焼戻しをする工程(ステップS3)とを備えている。 FIG. 2 is a flow diagram of an example of a method for manufacturing a crankshaft. This manufacturing method includes a step of preparing an intermediate crankshaft (step S1), a step of hardening the intermediate crankshaft (step S2), and a step of tempering the hardened intermediate crankshaft (step S2). Step S3).

クランクシャフトの中間品を準備する(ステップS1)。クランクシャフトの中間品は例えば、上述した化学組成を有する素材を熱間鍛造してクランクシャフトの粗形状にし、必要に応じて焼準し等の熱処理をした後、機械加工を施すことで製造することができる。 An intermediate crankshaft product is prepared (step S1). Intermediate products for crankshafts are manufactured, for example, by hot forging a material with the chemical composition described above to form the rough shape of the crankshaft, subjecting it to heat treatment such as normalizing as necessary, and then machining it. be able to.

クランクシャフトの中間品に焼入れをする(ステップS2)。具体的には例えば、高周波誘導加熱によってクランクシャフトの中間品を所定の温度に加熱した後、急冷する。高周波誘導加熱に代えて、加熱炉による加熱を行ってもよい。中間品への焼入れは、ピン部及びジャーナル部等の特定の部分のみに対して行ってもよいし、中間品全体に対して行ってもよい。これによって、中間品の表面の少なくとも一部に焼入れ硬化層が形成される。 The intermediate part of the crankshaft is hardened (step S2). Specifically, for example, an intermediate part of the crankshaft is heated to a predetermined temperature by high-frequency induction heating, and then rapidly cooled. Heating may be performed using a heating furnace instead of high frequency induction heating. Hardening of the intermediate product may be performed only on specific parts such as the pin portion and the journal portion, or may be performed on the entire intermediate product. As a result, a hardened layer is formed on at least a portion of the surface of the intermediate product.

焼入れ時の加熱温度が高い程、焼入れ硬化層のビッカース硬さが高くなる傾向がある。一方、焼入れ時の加熱温度が高すぎると、焼入れ硬化層の旧オーステナイト粒径Dが大きくなり、焼割れが起こりやすくなる。焼入れ時の加熱温度は、好ましくはAc点以上である。焼入れ時の加熱温度の下限は、好ましくは800℃であり、さらに好ましくは850℃である。焼入れ時の加熱温度の上限は、好ましくは1100℃であり、さらに好ましくは1050℃であり、さらに好ましくは1000℃であり、さらに好ましくは950℃である。加熱後の冷却は、好ましくは水冷である。 The higher the heating temperature during quenching, the higher the Vickers hardness of the quenched hardened layer tends to be. On the other hand, if the heating temperature during quenching is too high, the prior austenite grain size D of the quench-hardened layer increases, making quench cracking more likely to occur. The heating temperature during hardening is preferably Ac 3 points or higher. The lower limit of the heating temperature during quenching is preferably 800°C, more preferably 850°C. The upper limit of the heating temperature during quenching is preferably 1100°C, more preferably 1050°C, even more preferably 1000°C, and even more preferably 950°C. Cooling after heating is preferably water cooling.

焼入れされたクランクシャフトの中間品に150~210℃の温度で焼戻しをする。焼戻し温度が低すぎると、ε炭化物が十分に析出しない。一方、焼戻し温度が高すぎると、セメンタイトが析出して焼入れ硬化層のビッカース硬さが低下し、必要な疲労強度を確保することが困難になる。焼戻し温度の下限は、好ましくは160℃であり、さらに好ましくは180℃である。焼戻し温度の上限は、好ましくは205℃である。 The intermediate part of the hardened crankshaft is tempered at a temperature of 150 to 210°C. If the tempering temperature is too low, ε carbide will not precipitate sufficiently. On the other hand, if the tempering temperature is too high, cementite will precipitate and the Vickers hardness of the hardened layer will decrease, making it difficult to ensure the necessary fatigue strength. The lower limit of the tempering temperature is preferably 160°C, more preferably 180°C. The upper limit of the tempering temperature is preferably 205°C.

好ましい焼戻し時間は、焼戻し温度にも依存するが、例えば0.5~90分である。焼戻し時間の下限は、さらに好ましくは1分であり、さらに好ましくは5分である。焼戻し時間の上限は、さらに好ましくは60分であり、さらに好ましくは30分である。焼戻し後の冷却は、これに限定されないが、例えば水冷や空冷である。 The preferred tempering time is, for example, 0.5 to 90 minutes, although it also depends on the tempering temperature. The lower limit of the tempering time is more preferably 1 minute, and even more preferably 5 minutes. The upper limit of the tempering time is more preferably 60 minutes, still more preferably 30 minutes. Cooling after tempering is, but is not limited to, water cooling or air cooling, for example.

以上、本発明の一実施形態によるクランクシャフト及びその製造方法の一例を説明した。本実施形態によれば、優れた疲労強度、摺動性及び被削性を有するクランクシャフトが得られる。 An example of a crankshaft and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention has been described above. According to this embodiment, a crankshaft having excellent fatigue strength, slidability, and machinability can be obtained.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. The invention is not limited to these examples.

表1に示す化学組成を有する鋼材からなるクランクシャフトの中間品を準備した。クランクシャフトの中間品のピン部及びジャーナル部に対して、表2に示す条件で高周波焼入れ及び焼戻しを行った。焼戻しの保持時間は30分とした。 An intermediate crankshaft made of steel having the chemical composition shown in Table 1 was prepared. The pin portion and journal portion of the intermediate crankshaft were subjected to induction hardening and tempering under the conditions shown in Table 2. The holding time for tempering was 30 minutes.

Figure 2024040890000002
Figure 2024040890000002

焼入れ硬化層の組織及びビッカース硬さの測定は、いずれもピン部に形成された焼入れ硬化層に対して行った。 The structure and Vickers hardness of the hardened layer were measured on the hardened layer formed on the pin portion.

焼入れ硬化層のε炭化物の体積率の測定は、寺本真也ほか「高Si含有中炭素マルテンサイト鋼の機械特性に及ぼすFe炭化物の影響」、鉄と鋼、Vol.106(2020)、No.3、pp.165-173に記載されたX線小角散乱法(Small angle X-ray scattering:SAXS)による方法に準じて行った。SAXS測定用試料は、機械研磨によって厚さ100μm以下の薄膜にした。 The measurement of the volume fraction of ε carbide in the quench-hardened layer is described in Shinya Teramoto et al., "Effect of Fe carbide on mechanical properties of high Si-containing medium carbon martensitic steel", Tetsu to Hagane, Vol. 106 (2020), No. 3, pp. This was carried out according to the method using small angle X-ray scattering (SAXS) described in 165-173. The sample for SAXS measurement was made into a thin film with a thickness of 100 μm or less by mechanical polishing.

炭化物等の第二相粒子からの散乱強度は、下記の式(1)における母相(マトリクス)と第二相粒子との散乱長密度の差Δρ(Δρ=ρmatrix-ρcarbide)に依存する。ε炭化物はΔρが大きく微量でも検出可能であるのに対し、セメンタイトはΔρが小さく検出不可能である。炭化物がすべてセメンタイトに置き換わっていると考えられる550℃で焼き戻した試料の散乱プロファイルをバックグラウンドのリファレンスとし、各試料の散乱プロファイルから差し引くことで、ε炭化物からの散乱のみを抽出した。抽出した散乱プロファイルを下記の式(1)でフィッティングすることで、ε炭化物のサイズ分布曲線を導出した。炭化物(第二相粒子)はすべてε炭化物とし、ε炭化物の形状は円盤状又は球状とし、サイズ分布関数は対数正規分布と仮定した。このサイズ分布曲線を積分して体積率を算出した。 The scattering intensity from second phase particles such as carbide depends on the difference in scattering length density Δρ 2 (Δρ=ρ matrix −ρ carbide ) between the parent phase (matrix) and the second phase particles in the following equation (1). do. Whereas ε carbide has a large Δρ 2 and can be detected even in trace amounts, cementite has a small Δρ 2 and cannot be detected. The scattering profile of a sample tempered at 550 °C, in which all carbide is thought to have been replaced by cementite, was used as a background reference, and by subtracting it from the scattering profile of each sample, only the scattering from ε carbide was extracted. By fitting the extracted scattering profile with the following equation (1), a size distribution curve of ε carbide was derived. All carbides (second phase particles) were assumed to be ε carbides, the shape of the ε carbides was disk-like or spherical, and the size distribution function was assumed to be a lognormal distribution. The volume fraction was calculated by integrating this size distribution curve.

Figure 2024040890000003
Figure 2024040890000003

ここで、qは散乱ベクトル(q=4πsinθ/λ(2θ:散乱角、λ:X線波長))、I(q)は散乱強度、N(r)は半径rの第二相粒子の数密度、V(r)は第二相粒子の体積、f(r)は第二相粒子のサイズ分布関数、F(q、r)は第二相粒子の形状因子である。 Here, q is the scattering vector (q = 4πsinθ/λ (2θ: scattering angle, λ: X-ray wavelength)), I(q) is the scattering intensity, and N(r) is the number density of second phase particles with radius r. , V(r) is the volume of the second phase particles, f(r) is the size distribution function of the second phase particles, and F(q, r) is the shape factor of the second phase particles.

散乱長密度ρは、以下の式(2)で定義される。 The scattering length density ρ is defined by the following equation (2).

Figure 2024040890000004
Figure 2024040890000004

ここで、dは原子密度、bは散乱長(散乱波の振幅)、cは原子分率(各元素の濃度)である。 Here, d N is the atomic density, b is the scattering length (amplitude of scattered waves), and c is the atomic fraction (concentration of each element).

セメンタイトの体積率は、走査型電子顕微鏡(SEM)による断面観察と画像処理によって測定した。具体的には、観察面をナイタルで腐食し、観察倍率5000倍で観察した。約5μm×約4μmの視野の画像を撮影し、セメンタイトと他の領域とを画像処理によって色分け(二値化)し、セメンタイトの面積率を求めた。セメンタイトの体積率は面積率と等しいとみなした。 The volume fraction of cementite was measured by cross-sectional observation and image processing using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, the observation surface was corroded with nital and observed at a magnification of 5000 times. An image of a field of view of approximately 5 μm×approximately 4 μm was photographed, and cementite and other regions were color-coded (binarized) by image processing to determine the area ratio of cementite. The volume fraction of cementite was considered to be equal to the area fraction.

焼入れ硬化層の旧オーステナイト粒径Dを測定した。具体的には、焼入れ硬化層から、クランクシャフトの軸方向と垂直な面が観察面となるように試料を切り出して研磨し、ピクリン酸飽和水溶液ベースの腐食液を満たした50℃温浴へ約10分間浸漬させた。その後、1%NaOH水溶液で中和し、水洗・乾燥後、旧オーステナイト粒を視覚化させた。この試料に対し、表面からの深さ0.25mmが中心となるように0.5mm×0.5mmの領域を光学顕微鏡で観察し、視野内部にある旧オーステナイト粒の個数を数えた。最後に視野の面積を個数で割り、1粒当たりの面積を出し、粒を真円と仮定した際の直径を算出した。 The prior austenite grain size D of the quench-hardened layer was measured. Specifically, a sample was cut out from the quenched hardened layer so that the surface perpendicular to the axial direction of the crankshaft was the observation surface, polished, and placed in a 50°C hot bath filled with a corrosive solution based on a saturated aqueous solution of picric acid for about 10 minutes. Soaked for minutes. Thereafter, it was neutralized with a 1% NaOH aqueous solution, washed with water and dried, and the prior austenite grains were visualized. For this sample, a 0.5 mm x 0.5 mm area centered at a depth of 0.25 mm from the surface was observed using an optical microscope, and the number of prior austenite grains within the field of view was counted. Finally, the area of the visual field was divided by the number of particles to obtain the area per grain, and the diameter was calculated assuming that the grain was a perfect circle.

焼入れ硬化層のビッカース硬さは、JIS Z 2244(2009)に準拠して測定した。試験力は300gf(2.942N)とした。表面から深さ0.25mmの位置の硬さを焼入れ硬化層のビッカース硬さとした。 The Vickers hardness of the quenched hardened layer was measured in accordance with JIS Z 2244 (2009). The test force was 300gf (2.942N). The hardness at a depth of 0.25 mm from the surface was defined as the Vickers hardness of the quenched hardened layer.

各クランクシャフトの1スローを切断し、ねじり疲労試験を行った。具体的には1スロー両端のジャーナル部を試験機に固定して、ジャーナル部に所定のトルクを繰り返しかけることによって、ピン部にせん断力を繰り返し付与した。疲労破壊が認められるか、繰り返し数が1.0×10回となるまで試験を続行し、疲労強度(疲労限度)を求めた。 One throw of each crankshaft was cut and subjected to a torsional fatigue test. Specifically, the journal portions at both ends of one throw were fixed to a testing machine, and a predetermined torque was repeatedly applied to the journal portions, thereby repeatedly applying shear force to the pin portions. The test was continued until fatigue fracture was observed or the number of repetitions reached 1.0 x 10 7 times, and the fatigue strength (fatigue limit) was determined.

摺動性の評価のため、摺動試験を行った。具体的には、上述したクランクシャフトと同様の熱処理を施した板状の供試材の表面から、直径20mm、厚さ3mmの試験片を採取した。試験片の表面は鏡面仕上げとした。摺動試験は、ボール・オン・ディスク型摩擦摩耗試験機によって行った。ボールは直径6mmのアルミナ製のものを使用し、荷重を10N、摺動速度を10mm/秒、無潤滑(給油なし)とした。摺動試験後、摺動痕の幅を測定して摺動性を評価した。 A sliding test was conducted to evaluate sliding properties. Specifically, a test piece with a diameter of 20 mm and a thickness of 3 mm was taken from the surface of a plate-shaped test material that had been subjected to the same heat treatment as the above-mentioned crankshaft. The surface of the test piece was mirror finished. The sliding test was performed using a ball-on-disc friction and wear tester. The ball was made of alumina and had a diameter of 6 mm. The load was 10 N, the sliding speed was 10 mm/sec, and no lubrication was used. After the sliding test, the width of the sliding marks was measured to evaluate the sliding properties.

被削性の評価のため、ドリル外周摩耗量を測定した。具体的には、上述したクランクシャフトの母材部分(焼入れ硬化層以外の部分)と同様の組織を持つブロック(50mm×115mm×180mm)に対して、ガイド穴ドリルを用いてガイド穴(直径5.0mm)を形成した後、さらにロングドリルを用いて油穴を形成した。この一連の穴あけを600回繰り返した後、ロングドリルのマージン部の摩耗量(片側)をレーザー顕微鏡で測定し、これをドリル外周摩耗量とした。 To evaluate machinability, the amount of wear on the outer circumference of the drill was measured. Specifically, a guide hole (diameter 5mm 0 mm), an oil hole was further formed using a long drill. After repeating this series of drilling 600 times, the amount of wear on the margin portion of the long drill (on one side) was measured using a laser microscope, and this was taken as the amount of wear on the outer periphery of the drill.

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

Figure 2024040890000005
Figure 2024040890000005

表2に示すように、試験番号3~5、16~18及び23のクランクシャフトは、優れた疲労強度、摺動性及び被削性を有していた。具体的には、これらのクランクシャフトは、疲労強度が800MPa以上であり、摩耗痕幅が160μm以下であり、ドリル外周摩耗量が90μm未満であった。 As shown in Table 2, the crankshafts of test numbers 3 to 5, 16 to 18, and 23 had excellent fatigue strength, slidability, and machinability. Specifically, these crankshafts had a fatigue strength of 800 MPa or more, a wear scar width of 160 μm or less, and a drill outer circumferential wear amount of less than 90 μm.

試験番号9及び20のクランクシャフトも、優れた疲労強度、摺動性及び被削性を有していた。ただしこれらのクランクシャフトは、[S]×Dの値が2.80を超えており、焼割れが発生しやすい可能性がある。[S]×Dの値が2.80を超えたのは、焼入れ時の加熱温度が高すぎたためと考えられる。 The crankshafts of test numbers 9 and 20 also had excellent fatigue strength, slidability, and machinability. However, these crankshafts have a value of [S]×D exceeding 2.80, and may be susceptible to quench cracking. The reason why the value of [S]×D exceeded 2.80 is considered to be because the heating temperature during quenching was too high.

試験番号1のクランクシャフトは、疲労強度が800MPa未満であった。これは、このクランクシャフトのC含有量が低すぎたためと考えられる。 The crankshaft of Test No. 1 had a fatigue strength of less than 800 MPa. This is considered to be because the C content of this crankshaft was too low.

試験番号2、7及び15のクランクシャフトは、摩耗痕幅が160μmを超えていた。これは、焼入れ硬化層の組織のε炭化物の体積率が低かったためと考えられる。ε炭化物の体積率が低かったのは、焼戻しを行わなかったため、又は焼戻しの温度が低すぎたためと考えられる。 The crankshafts of test numbers 2, 7, and 15 had wear scar widths exceeding 160 μm. This is considered to be because the volume fraction of ε carbide in the structure of the quenched hardened layer was low. The reason why the volume fraction of ε carbides was low is considered to be because no tempering was performed or because the tempering temperature was too low.

試験番号6、8及び19のクランクシャフトは、疲労強度が800MPa未満であった。これらのクランクシャフトでは、焼入れ硬化層の組織のε炭化物の体積率が適正な範囲ではなかった。これらのクランクシャフトの疲労強度が低かったのは、焼戻しの温度が高すぎたため、セメンタイトが析出し、焼入れ硬化層の硬さが低下したためと考えられる。 The crankshafts of test numbers 6, 8, and 19 had fatigue strengths of less than 800 MPa. In these crankshafts, the volume fraction of ε carbide in the structure of the hardened layer was not within an appropriate range. It is thought that the fatigue strength of these crankshafts was low because the tempering temperature was too high, causing cementite to precipitate and the hardness of the hardened layer to decrease.

試験番号10及び21のクランクシャフトは、ドリル外周摩耗量が90μm以上であった。これは、これらのクランクシャフトのS含有量が低すぎたためと考えられる。 The crankshafts of test numbers 10 and 21 had a drill outer circumferential wear amount of 90 μm or more. This is considered to be because the S content of these crankshafts was too low.

試験番号11のクランクシャフトは、疲労強度が800MPa未満であった。これは、このクランクシャフトのSi含有量が低すぎたためと考えられる。 The crankshaft of test number 11 had a fatigue strength of less than 800 MPa. This is considered to be because the Si content of this crankshaft was too low.

試験番号12のクランクシャフトは、摩耗痕幅が160μmを超えていた。これは、焼入れ硬化層の組織のε炭化物の体積率が低かったためと考えられる。ε炭化物の体積率が低かったのは、このクランクシャフトのSi含有量が高すぎたためと考えられる。 The crankshaft of test number 12 had a wear scar width of more than 160 μm. This is considered to be because the volume fraction of ε carbide in the structure of the quenched hardened layer was low. The reason why the volume fraction of ε carbides was low is considered to be because the Si content of this crankshaft was too high.

試験番号13のクランクシャフトは、疲労強度が800MPa未満であった。これは、このクランクシャフトのMn含有量が低すぎたためと考えられる。 The crankshaft of test number 13 had a fatigue strength of less than 800 MPa. This is considered to be because the Mn content of this crankshaft was too low.

試験番号14のクランクシャフトは、ドリル外周摩耗量が90μm以上であった。これは、このクランクシャフトのMn含有量が高すぎたためと考えられる。 The crankshaft of test number 14 had a drill outer circumferential wear amount of 90 μm or more. This is considered to be because the Mn content of this crankshaft was too high.

試験番号22のクランクシャフトは、ドリル外周摩耗量が90μm以上であった。これは、このクランクシャフトのC含有量が高すぎたためと考えられる。 The crankshaft of test number 22 had a drill outer circumferential wear amount of 90 μm or more. This is considered to be because the C content of this crankshaft was too high.

以上、本発明の一実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the embodiment described above is merely an example for implementing the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented by appropriately modifying the embodiments described above without departing from the spirit thereof.

Claims (5)

化学組成が、質量%で、
C :0.36~0.45%、
Si:0.01~0.20%、
Mn:1.20~1.60%、
P :0.10%以下、
S :0.040~0.080%、
Al:0.005~0.060%、
N :0.001~0.020%、
残部:Fe及び不純物であり、
表面の少なくとも一部に焼入れ硬化層を有し、
前記焼入れ硬化層の組織が、体積率で1.00~5.00%のε炭化物を含む、クランクシャフト。
The chemical composition is in mass%,
C: 0.36-0.45%,
Si: 0.01-0.20%,
Mn: 1.20-1.60%,
P: 0.10% or less,
S: 0.040-0.080%,
Al: 0.005-0.060%,
N: 0.001 to 0.020%,
The remainder: Fe and impurities,
having a quenched hardened layer on at least a part of the surface;
A crankshaft in which the structure of the quenched hardened layer contains ε carbide at a volume fraction of 1.00 to 5.00%.
化学組成が、質量%で、
C :0.36~0.45%、
Si:0.01~0.20%、
Mn:1.20~1.60%、
P :0.10%以下、
S :0.040~0.080%、
Al:0.005~0.060%、
N :0.001~0.020%、
Cr:0.25%以下、
残部:Fe及び不純物であり、
表面の少なくとも一部に焼入れ硬化層を有し、
前記焼入れ硬化層の組織が、体積率で1.00~5.00%のε炭化物を含む、クランクシャフト。
The chemical composition is in mass%,
C: 0.36-0.45%,
Si: 0.01-0.20%,
Mn: 1.20-1.60%,
P: 0.10% or less,
S: 0.040-0.080%,
Al: 0.005-0.060%,
N: 0.001 to 0.020%,
Cr: 0.25% or less,
The remainder: Fe and impurities,
having a quenched hardened layer on at least a part of the surface;
A crankshaft in which the structure of the quenched hardened layer contains ε carbide at a volume fraction of 1.00 to 5.00%.
請求項1又は2に記載のクランクシャフトであって、
前記焼入れ硬化層のビッカース硬さが550HV以上である、クランクシャフト。
The crankshaft according to claim 1 or 2,
A crankshaft, wherein the hardened layer has a Vickers hardness of 550 HV or more.
請求項1又は2に記載のクランクシャフトであって、
前記化学組成のS含有量を[S]、前記焼入れ硬化層の旧オーステナイト粒径をDとしたとき、下記の式を満たす、クランクシャフト。
1.00≦[S]×D≦2.80
上記の式において、[S]の単位は質量%であり、Dの単位はμmである。
The crankshaft according to claim 1 or 2,
A crankshaft that satisfies the following formula, where the S content of the chemical composition is [S] and the prior austenite grain size of the quench-hardened layer is D.
1.00≦[S]×D≦2.80
In the above formula, the unit of [S] is mass %, and the unit of D is μm.
請求項1又は2に記載のクランクシャフトを製造する方法であって、
クランクシャフトの中間品に焼入れをする工程と、
焼入れされた前記中間品に150~210℃の温度で焼戻しをする工程と、を備える、クランクシャフトの製造方法。
A method for manufacturing the crankshaft according to claim 1 or 2, comprising:
A process of hardening the intermediate product of the crankshaft,
A method for manufacturing a crankshaft, comprising the step of tempering the quenched intermediate product at a temperature of 150 to 210°C.
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