CN101713489B - 锻造品和由该锻造品制造的曲轴 - Google Patents

Abstract

提供一种在锻造品的两端部疲劳强度高，而且在锻造品的半径方向疲劳强度的偏差少的疲劳特性优异的锻造品和由该锻造品制造的曲轴。使与锻造品的轴向垂直的截面的轴位置所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度(D₀)为70个/cm²以下，并且，设锻造品的半径为R时，使从轴位置朝向半径方向R/3位置所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度(D_R)与上述密度D₀的满足下式(1)。0.5≤D_R/D₀≤1.50……(1)。

Description

锻造品和由该锻造品制造的曲轴

技术领域

本发明涉及热锻钢锭而得到的锻造品，和用其得到的曲轴，特别是涉及将钢中存在的夹杂物的分散状态进行了控制的锻造品。

背景技术

机械、船舶和发电机等，作为传递驱动源的能量的部件使用回转运动部件(例如曲轴)。回转运动部件由锻造品制造，而锻造品例如是将通过铸锭法制造的钢锭加以热锻而获得，要求其即使在严酷的使用环境下也难以发生疲劳破坏的疲劳特性。

关于船舶用曲轴所采用的低合金钢，在非专利文献1中记述有如下等：(1)夹杂物容易成为疲劳破坏的起点，随着钢的高强度化，这一倾向变得显著；(2)夹杂物尺寸越大，疲劳特性越降低；(3)含有伸长的夹杂物的钢材，疲劳强度的各向异性容易表现。于是，为了使锻造品的疲劳特性提高，其记述使夹杂物的形状成为球形，并缩小尺寸有效。

可是，为了制造船舶等所使用的大型的曲轴，当然需要大型的钢锭。若通过铸锭法制造大型的钢锭，则在钢锭的底部(意思是重力方向的端部)会形成沉淀晶带。所谓沉淀晶是指，在铸模中注入熔钢期间和注入后，在熔汤表面(保温材料和抗氧化剂与熔汤的界面)会生成的钢的结晶核，在铸模内的熔钢对流的作用下，使其从根部熔融，物理性地被割断，由于与熔钢的密度差而在熔钢内沉降的结晶核。该结晶核沉降在熔钢内的期间，熔钢中的夹杂物的一部分被卷入，在钢锭的底部有夹杂物偏析。如此形成的沉淀晶和夹杂物进行集合便是沉淀晶带。若沉淀晶带生成，则成为钢锭的低部的疲劳特性劣化的原因。还有，该沉淀晶带在由连续铸造法制造的钢锭中没有确认到。

作为减轻、抑制沉淀晶带中的夹杂物的集聚的技术，在专利文献1中公开有，由下铸法或上铸法制造脱氧钢时，在熔钢的注入中或紧接其后，用早期燃烧型高热量(high calorie)保温剂被覆铸模内熔汤面。

另外，在专利文献2中记述，使用绝热性的头部保温剂兼抗氧化剂，以使钢锭的底部夹杂物不会集中残留，使熔钢的浇铸温度为熔点以上75～100℃的范围，且在熔钢的注入前或整体的注入时间的60％以内添加该头部保湿剂兼抗氧化剂的90％以上。

【非专利文献1】关于“高强度曲轴材的疲劳强度特性的研究”，Journal of the JIME，平成13年，Vol.36，No.6，p.385-390

【专利文献1】特开昭49-35232号公报

【专利文献2】特开昭59-178153号公报

如上述专利文献1和专利文献2，为了抑制沉淀晶带的生成，有效的是对钢锭的上部(意思是与底部的反对侧的端部)进行保温，但存在钢锭的上部和底部的疲劳强度产生偏差的情况，从而无法得到均质的锻造品。另外，若测定钢锭的轴位置和沿半径方向从该轴位置远离的周边部的疲劳强度，则根据测定位置不同而确认到疲劳强度有所差异

发明内容

本发明鉴于这样的状况而做，其目的在于，提供一种在锻造品的两端部疲劳强度高，而且在锻造品的半径方向疲劳强度的偏差少的疲劳特性优异的锻造品和由该锻造品制造的曲轴。

能够解决上述课题的本发明的锻造品，是由对于如下钢锭进行热锻而得到的柱状的锻造品，该钢锭分别含有C：0.15～0.75％(“质量％”的意思。下同。)、Si：0.1～0.6％、Mn：0.3～1.4％、Ni：0.1～2％、Cr：0.5～2.5％、Mo：0.1～0.5％、V：0.01～0.20％、Al：0.015～0.04％，满足Ti：0.002％以下(不含0％)、S：0.0006％以下(不含0％)、N：0.01％以下(不含0％)、O：0.002％以下(不含0％)，余量由铁和不可避免的杂质构成，其具有如下几点要旨：在与锻造品的轴向垂直的截面的轴位置所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度(D₀)为70个/cm²以下，并且，设锻造品的半径为R时，从轴位置朝向半径方向在R/3位置所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度(D_R)与上述密度D₀的比满足下式(1)。

0.5≤D_R/D₀≤1.50     ……(1)

所述锻造品为圆柱状，优选在该锻造品的两端面满足上式(1)。

本发明中也包括由上述锻造品制造的曲轴。该曲轴的轴径也可以在200mm以上，能够用于例如发电用或船舶用的柴油机。

根据本发明，能够提供疲劳特性优异的锻造品，其在影响锻造品的疲劳特性的因素之中，注目于长径超过5μm的粗大的夹杂物，使该粗大的夹杂物均一地分散在锻造品中，因此锻造品的疲劳强度大，而且铸造品的轴位置与沿半径方向从该轴位置远离的周边部的疲劳强度的差少。由该锻造品制造的曲轴，疲劳特性优异。

附图说明

图1是表示钢锭上部的D_R与D₀的比(D_R/D₀)和疲劳强度的关系的曲线图。

图2是表示钢锭底部的D_R与D₀的比(D_R/D₀)和疲劳强度的关系的曲线图。

具体实施方式

如上述专利文献1和专利文献2所公开的可知，即使通过强化钢锭上部的保温，从而降低钢锭底部生成的沉淀晶带，钢锭的上部和底部的疲劳强度仍会产生偏差。因此，由该钢锭得到的锻造品中，两端部的疲劳强度也会产生差异。另外，在锻造品的轴位置和从该轴位置远离的周边部，疲劳强度也会有差异，而锻造品越大，这一差异就越显著。

因此，本发明者们为了提供一种在锻造品的两端部疲劳强度高，而且从轴位置朝向半径方向测定锻造品的疲劳强度时，疲劳强度的偏差也少的疲劳特性优异的锻造品而反复进行锐意研究。其结果发现，如果使长径超过5μm的粗大的夹杂物均一地分散在锻造品中，则能够使锻造品的疲劳强度均一化，从而完成本发明。即，本发明锻造品，观察与轴向垂直的截面时，满足下述(A)和(B)的要件。

(A)在轴位置所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度(D₀)为70个/cm²以下。

(B)设锻造品的半径为R时，从轴位置朝向半径方向在R/3位置所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度(D_R)与上述密度D₀的比满足下式(1)。

0.5≤D_R/D₀≤1.50     ……(1)

在对于各要件进行说明前，先对于本发明的锻造品的形状加以说明。本发明的锻造品为半径是R的柱状，在本说明书中，将锻造品的轴位置表述为“0R位置”，将锻造品的表面表述为“R位置”。因此，所谓R/3位置，是指从轴位置朝向锻造品表面距离R/3长度的位置。另外，在本说明书中，0(zero)R位置称为“轴位置”，R/3位置称为“周边部”。还有，所谓柱状，并不需要与其轴向垂直的截面形状为正圆，可以有一些扁平，也可以是多边形。优选为圆柱状。

[关于(A)]

本发明者们研究时发现，观察锻造品的轴位置时，如果长径超过5μm的夹杂物的密度(D₀)为70个/cm²以下，则锻造品的疲劳特性提高。这是由于，若锻造品的轴位置的夹杂物的密度D₀超过70个/cm²，则在锻造品的轴位置偏析的粗大的夹杂物变多，因此该粗大的夹杂物成为疲劳破坏的起点，在轴位置疲劳破坏发生使锻造品的疲劳特性劣化。因此，夹杂物的密度D₀为70个/cm²以下。优选为60个/cm²以下，更优选为50个/cm²以下。

在锻造品的轴位置，夹杂物容易偏析。其原因在于锻造品的制造工序。即，制造锻造品时所使用的锻造前的钢锭，因为通过浇铸熔钢制造，所以该熔钢从周围凝固，钢锭的轴位置(中心部)最终凝固。因此，在钢锭的上部受到来自正偏析的影响，在底部沉淀晶带的生成成为原因，有轴位置的夹杂物的密度比周边部的夹杂物的密度增加的倾向。这一倾向随着钢锭的大小(半径)变大而越发显著。

锻造品的轴位置的长径超过5μm的夹杂物的密度D₀的下限满足后述(1)式的范围即可，但若锻造品的轴位置的密度D₀变得过小，大大低于40个/cm²，则剩余的夹杂物在周边部偏析。因此，周边部的疲劳特性劣化。因此。锻造品的轴位置的夹杂物的密度D₀优选为40个/cm²以上。更优选为50个/cm²以上。

[关于(B)]

在上述(A)中，对锻造品的轴位置的长径超过5μm的夹杂物的密度D₀进行了规定，但仅仅是减小该密度D₀并不能使锻造品的疲劳特性充分提高。这是由于，即使将锻造品的位置的粗大的夹杂物的密度D₀抑制在70个/cm²以下，若在锻造品的周边部(R/3位置)大量存在粗大的夹杂物，则在周边部偏析的粗大的夹杂物还是会成为疲劳破坏的起点，疲劳破坏发生，锻造品整体的疲劳特性降低。例如，在锻造品内包含的长径超过5μm的粗大的夹杂物之中，若轴位置的粗大夹杂物的密度D₀变小，则其反面是，周边部的粗大的夹杂物的密度D_R变大。因此，粗大的夹杂物在半径方向的分散平衡变差，锻造品整体的疲劳特性变差。

因此本发明的锻造品，设半径为R时，测定距位置朝向半径方向R/3位置所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度(D_R)，该密度D_R和上述密度D₀的比需要满足下式(1)。

0.5≤D_R/D₀≤1.50      ……(1)

若D_R/D₀的值低于0.5，则在锻造品的轴位置，粗大的夹杂物偏析存在，轴位置的疲劳特性劣化。因此，虽然周边部的疲劳特性提高，但作为锻造品整体的疲劳特性变差。因此，D_R/D₀的值在0.5以上。优选为0.6以上，更优选为0.7以上。另一方面，若D_R/D₀的值超过1.50，则在锻造品的周边部有粗大的夹杂物偏析存在，周边的疲劳特性劣化。因此，虽然轴位置的疲劳特性提高，但作为锻造品整体的疲劳特性变差。因此，D_R/D₀的值为1.50以下。优选为1.4以下，更优选为1.3以下。

优选上述(A)和(B)的要件在锻造品的两端面都满足。如果在锻造品的上部和底部的端面，轴位置所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度(D₀)在70个/cm²以下，并且，距轴位置朝向半径方向R/3位置所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度(D_R)与上述密度D₀的比满足上式(1)，则锻造品在高度方向和半径方向的任意一个方向，粗大的夹杂物都会均一地分散，因此轴位置和周边部的疲劳强度的偏差少，锻造品整体的疲劳特性提高。

锻造品的轴位置和周边部的夹杂物的密度，例如用扫描型电子显微镜和EPMA测定即可。夹杂物的密度能够通过如下方式计算：作为夹杂物是将分析对象元素作为Al、S、Mn、Ti、Si、O、N、Mg、Ca，以这些元素的氧化物、硫化物、碳化物或含有任意一种的复合夹杂物为观察对象，在被观察的夹杂物之中，测定长径超过5μm的夹杂物的个数，以其除以观察视野面积。

还有，在本发明中，作为测定对象的夹杂物的大小为长径超过5μm的。这被认为是由于，长径在5μm以下的微细的夹杂物很难成为疲劳破坏的起点，因此，即使其在轴位置和周边部偏析，也不会对锻造品的疲劳特性赞成很大影响。

为了适当控制锻造品的轴位置和周边部的粗大的夹杂物的密度的平衡，为了降低钢锭的底部的夹杂物，在铸模中浇铸钢后，边使钢锭的上部保温边使熔钢凝固，切断除去钢锭底部的一部分，并且在掌握钢锭上部的夹杂物的分布状态之后，切断除去钢锭上部的一部分即可。钢锭底部和钢锭上部的截断量越多，越能够确实地除去钢锭底部的沉淀晶带和钢锭上部的有粗大的夹杂物凝集的部分，但截断量越多，成品率越差，成本高。

因此在本发明中，在锻造以铸锭法制造的钢锭而得到的锻造材中，使轴位置所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度(D₀)为70个/cm²以下，上述D_R/D₀的值为0.5～1.50的范围，如此决定自端部的截断量即可。具体来说，首先，在数处切断锻造材的端部，在各切断面测定长径超过5μm的夹杂物的密度，并预先测定使该夹杂物的密度为70个/cm²以下，使上述D_R/D₀的值为0.5～1.50的范围而进行切断时的切断部分的重量。接着在切断锻造材时，以此重量根据锻造材的直径和比重决定切断位置即可。

另一方面，为了使周边部所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度(D_R)与上述密度D₀的比满足上式(1)而使粗大的夹杂物分散，强化浇铸完毕之后的钢锭上部(冒口)的保温即可。即，通过强化冒口的保温，能够在钢锭上部，抑制由于急冷凝固造成的初晶的生成。由于该初晶的生成受到抑制，沉淀晶降低，从而能够抑制在钢锭的底部生成沉淀晶带。其结果是，在钢锭的底部，由于沉淀晶带的生成带来的粗大的夹杂物的生成得到抑制，因此粗大的夹杂物不会在轴位置偏析，在周边部也会均一地分散析出。

为了强化冒口的保温，使在浇铸完毕之后的钢锭上部之上搭载的保温材料的厚度比历来的厚2～3倍左右即可。即，虽然保温材料厚度会根据钢锭的尺寸而有所不同，但是，使现有为60～200mm的保温材料厚度成为150～400mm即可。具体来说，在制造65吨级的钢锭时，以前保温材料的厚度约75mm，但在本发明中，使保温材料的厚度为350mm左右即可。

本发明中能够使用的保温材料的种类未特别限定，能够使用公知的保温材料。例如有稻壳和稻壳灰、发热性的保温材料、绝热性的保温材料、膨胀性的保温材料等。

(钢的化学成分)

如以上说明的，本发明的锻造品具有的特征在于，适当地控制了长径超过5μm的粗大的夹杂物的分散状态，而钢的基本组成并没有特别限定，但例如为了满足作为曲轴等所要求的强度和韧性，还为了满足疲劳特性，优选依照钢材的一般性的技术水准而满足下述基本组成。

(C：0.15～0.75％)

C是有助于强度提高的元素，为了确保充分的强度而使之含有0.15％以上。优选使之含有0.30％以上，更优选为0.34％以上。但是若C量过多，则使锻造品的韧性劣化，因此为0.75％以下。优选在0.6％以下，更优选在0.5％以下。

(Si：0.1～0.6％)

Si作为提高锻造品的强度的元素发挥作用，为了确保充分的强度而使之含有0.1％以上。优选使之含有0.15％以上，更优选为0.20％以上，进步优选为0.25％以上。但是若Si量过多，则V偏析反而变得显著，难以得到洁净的钢锭，因此为0.6％以下。优选为0.4％以下，更优选为0.35％以下。

(Mn：0.3～1.4％)

Mn提高淬火性，并且是有助于强度提高的元素，为了确保充分的强度和淬火性而使之为0.3％以上。优选含有0.8％以上，更优选为0.9％以上。但是，若Mn量过多，则反而助长V偏析，因此为1.4％以下。优选为1.2％以下，更优选为1.1％以下。

(Ni：0.1～2％)

Ni作为韧性提高元素是有用的元素，为0.1％以上。优选使之含有0.2％以上。但是若Ni量变得过剩，则成本上升，因此为2％以下。优选为1.75％以下。

(Cr：0.5～2.5％)

Cr是在用于提高淬火性，并且在用于使韧性提高上有效的元素，这些作用通过使之含有0.5％以上而得到发挥。优选使之含有0.7％以上，更优选为1％以上，进一步优选为1.75％以上。但是若过多则反而助长V偏析，使高洁净钢的制造变得困难，因此为2.5％以下。优选为2.0％以下。

(Mo：0.1～0.5％)

Mo是对于使淬火性、强度、韧性全部得到提高而有效发挥作用的元素，为了发挥这些作用而使之含有0.1％以上。优选为0.2％以上，更优选为0.25％以上。但是，因为Mo平衡分配系数小，容易发生微观偏析(正常偏析)，所以为0.5％以下。优选为0.35％以下。

(V：0.01～0.20％)

V在析出强化和使组织微细化、高强度化上是有用的元素。为了发挥这样的作用而使之含有0.01％以上。优选使之含有0.035％以上。但是，即使使之过剩地含有，上述效果也是饱和，在经济性上造成浪费，因此为0.2％以下。优选为0.17％以下，更优选为0.15％以下。

(Al：0.015～0.04％)

Al作为炼钢工序中的脱氧元素有效地发挥作用，另外对钢的耐裂纹性也有效发挥作用。因此，使Al含有0.015％以上。优选为0.02％以上。但是，若Al变多，则作为夹杂物生成Al₂O₃，该夹杂物在凝固时偏析、凝集而生成粗大的夹杂物，锻造品的疲劳特性劣化。因此其上限为0.04％。优选为0.03％以下。

(Ti：0.003％以下(不含0％))

Ti形成TiN、TiC和Ti₄C₂S₂这样的微细夹杂物并分散在钢中，吸藏捕捉超过固溶限度的钢中的剩余氢，由此是改善钢的耐氢裂纹性的元素。但是，若Ti量变得过剩，则其作为夹杂物而形成粗大的氮化物，使锻造品的疲劳强度降低。因此Ti为0.003％以下。优选为0.0025％以下，更优选为0.002％以下。

Ti含量，例如能够通过调节副原料中的杂质Ti含量多的合金(低品位合金)和杂质Ti含量少的合金(高品位合金)的使用量比而进行调整。

(S：0.0006％以下(不含0％))

S是不可避免含有的元素，由于凝固时的偏析，而生成粗大的硫化物作为夹杂物，是使锻造品的疲劳强度降低的元素。因此，S量为0.0006％以下。优选为0.0005％以下，更优选为0.0004％以下。

S量例如能够通过控制熔炼时的熔渣组成而进行调整。具体来说，就是通过提高熔渣的碱度(熔渣中的CaO浓度和SiO₂浓度的比，CaO/SiO₂以下记述为“C/S”。)，由此能够使钢中的S量降低。减少S量时，是以促进熔钢和熔渣的反应为目的，使熔钢中积极地夹渣即可。反之，增多S量时，调整熔渣组成而使C/S和/或C/A变小，并且，为了抑制熔钢和溶渣的反应，减弱熔钢的搅拌即可。作为使熔钢中夹渣的方法，实施真空脱气处理非常有效。特别是利用桶中脱气装置的处理，可以同时搅拌熔渣和熔钢，因此是减少S量时非常有效的方法。此外，该真空脱气处理适宜实施多次，从而能够进一步减少S量。

作为除此以外的补充方法，通过提高熔渣的CaO浓度和Al₂O₃浓度的比(CaO/Al₂O₃，以下记述为“C/A”)，能够使钢中的S量降低。反之，增多S量时，调整熔渣组成而使“C/S”和/或“C/A”变少即可。

(N：0.01％以下(不含0％))

N是不可避免含有的元素，由于凝固时的偏析而形成粗大的氮化物，是使锻造品的疲劳强度降低的元素。因此N量0.01％以下。优选为0.007％以下，更优选为0.005％以下。

N量能够通过控制熔炼时的真空脱气处理时间来进行调整，防止在铸锭时大气混入，能够抑制N量的增加。

(O：0.002％以下(不含0％))

O(氧)形成SiO₂、Al₂O₃、MgO、CaO等氧化物系夹杂物，是使锻造品的疲劳强度降低的元素。因此优选极力降低O量，总氧量为0.002％以下。优选为0.0015％以下，更优选为0.001％以下。

本发明的锻造品所使用的基本成分如上所述，余量成分实质上是Fe，但允许微量的不可避免的杂质的含有。

另外，也可以在不会对本发明的作用造成不利影响的范围内再积极地含有其他元素。作为允许积极添加的其他元素的例子，可列举具有淬火性改善效果的B(硼)，和作为固溶强化元素或析出强化元素的W、Nb、Ta、Cu、Ce、Zr、Te等，其能够单独添加或复合添加两种以上。这些添加元素，例如以合计量计优选为0.1％左右以下。

本发明的锻造品，在制造曲轴(特别是一体型曲轴)的用途中被优选使用。作为曲轴，特别是在轴径为200mm以上，发电用或船舶用的柴油机的用途中被优选使用。本发明的锻造品在机械、船舶、发电机等的产业领域中被广泛有效地活用，特别适于像回转运动部件这样要求有高疲劳特性的部件。

【实施例】

以下，通过实施例更详细地说明本发明，但下述实施例没有限定本发明的性质，在能够符合前述后的宗旨的范围内也可以适当加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。

(试验钢材的制造)

利用具有电极电弧加热功能和真空脱气处理功能的熔钢处理设备，将表1所示的化学成分的钢(余量为铁和不可避免的杂质)进行熔炼后，以下铸铸锭法将熔钢铸锭，并对钢锭加以锻造，由此制造试验钢材。具体来说，根据下铸铸锭法将经过成分调整的熔钢注入到30～64吨级(总高2～4m)的铸模中而进行浇铸。浇造完毕后，在钢锭的上部(冒口)之上放置保温材料对钢锭进行保温。作为保温材料，使用作为发热剂含有金属，以Al₂O₂为主成分的。该保温材料具有膨胀性，将保温材料放置在冒口之上，使膨胀后的保温材料的厚度为80～370mm。钢锭的质量和膨胀后的保温材料的厚度显示在下述表2中。

如果相对于钢锭的质量，保温材料的厚度为现有程度，则“无保温效果(×)”，比现有厚时，“有保温效果(○)”，这显示在下述表2中。保温材料的厚度的标准如下。

(标准)

钢锭为30吨时保温材料的厚度为150mm左右

钢锭为40吨时保温材料的厚度为180mm左右

钢锭为50吨时保温材料的厚度为200mm左右

钢锭为60吨时保温材料的厚度为300mm左右

钢锭为70吨时保温材料的厚度为400mm左右

将从铸模凝固百得到的钢锭进行脱模后，加热到大约1200℃实施热锻，加工成截面直径为200～700mm的锻造材。热锻是通过将钢锭本身以锻压机(pressing machine)进行延伸后，再使用专用工具成形为圆截面来进行。从得到的锻造材的两端部(钢锭上部和钢锭底部)截掉锻造材的一部分，与主体部(制品)分离。

下述表2中显示切断锻造材的位置。还有，设锻造材的总长为100％，切断的位置以百分率表示距该锻造材的底面(重力方向的最下端面)的距离。即，锻造材的底面为0％，最上面为100％。

在钢锭上部和钢锭底面，从截掉的锻造材的切断面(制品侧的切断面)提取试验钢材，按以下的步骤测定夹杂物的密度和疲劳强度。

(试验钢材的评价)

(利用EDS进行的夹杂物的密度的测定)

在从钢锭上部和钢锭底部截掉的锻造材的切断面，从轴位置(0R位置)和周边部(R/3位置)提取试料，将其埋入树脂，实施显微镜检查研磨处理后，用扫描型电子显微镜以400倍的倍率进行观察。

(利用EDS进行的夹杂物的鉴定)

从上述的直径200～700mm的锻造材的端部的中心部位提取试料，埋入树脂并实施显微镜检查研磨处理后，用扫描型电子显微镜以100～200倍的倍率进行钢截面的观察。在各试料中，针对存在于10mm×10mm的观察区域内的长径超过5μm的夹杂物，使用EPMA测定成分组成，测定夹杂物的数量。详细地说，就是使用在EPMA(日本电子株式会社制JXA-8900RL)上附设的EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometer：特性X射线的能量分散型X射线分光计日本电子株式会社制XM-Z0043T)，使电子射线的照射条件为，加速电压：15kV，射束电流：1.70×10^-9A，电子束直径：1μm，在夹杂物的重心位置进行定量分析。分析时间(碰撞电子束的时间)为1点10秒，死期(dead time)以20％为目标。如上测定夹杂物的成分组成，鉴定夹杂物，测定夹杂物的个数，计算每单位面积的存在个数。

设轴位置所观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度为D₀，周边部所观察到的长超过5μm的夹杂物的密度为D_R，下述表3中显示对于钢锭上部和钢锭底部分别进行测定的结果。另外，分别计算钢锭上部和钢锭底部的D_R和D₀的比(D_R/D₀)，其结果显示在下述表3中。

(疲劳强度)

在从钢锭上部和钢锭底部截掉的锻造材的切断面，从轴位置(0R位置)提取疲劳强度测定用试验片，按以下所示的条件进行旋转弯曲疲劳试验。

试验片：直径10mm平滑试验片

试验方法：旋转弯曲疲劳试验(应力比＝-1、转速：3600rpm)

疲劳强度评价方法：差分法

差分应力：20MPa

试验片个数：各5个

各试验片的疲劳强度＝(断裂应力)-(差分应力)

使用从钢锭上部和钢锭底部截掉的锻造材上分别提取的5个试验片，测定疲劳强度，测定结果的平均值显示在下述表3中。另外在表3中，计算并显示了钢锭上部的疲劳强度和钢锭底部的疲劳强度的差。

由表3可知，满足本发规定的要件的No.21～29，钢锭上部和钢锭底部的疲劳强度的差小，处于50MPa以内。另一方面，不满足本发明规定的要件的No.1、4～7、9～12、14、15、18～20钢锭上部和钢锭底部的疲劳强度的差大。还有，No.2、3、8、13、16、17也是不满足本发明规定的要件的例子，但是钢锭上部和钢锭底部的疲劳强度的差小，处于50MPa以内。但是，No.2、3、16、17在钢锭上部的轴位置(D₀)大量生成粗大的夹杂物，因此疲劳强度本身降低。No.8和13因为未能适当控制钢锭底部的D_R/D₀的值，所以钢锭底部的疲劳强度降低。

接下来，在图1中显示钢锭上部的D_R和D₀的比(D_R/D₀)，和其与钢锭上部的疲劳强度的关系。图1中，◆表示表3的No.1～20的结果，□表示表3的No.21～29的结果。由表3和图1可知，在钢锭的上部，D_R和D₀的比(D_R/D₀)与疲劳强度几乎没有确认到相关关系。

接下来，在图2中显示钢锭底部的D_R和D₀的比(D_R/D₀)，和其与钢锭底部的疲劳强度的关系。图2中，◆表示表3的No.1～20的结果，□表示表3的No.21～29的结果。由表3和图2可知，在钢锭的底部，通过将D_R和D₀的比(D_R/D₀)控制在0.5～1.50的范围，能够提高疲劳强度。

【表1】

【表2】

【表3】

Claims (4)

1.一种锻造品，其特征在于，是将如下钢锭进行热锻而得到的柱状的锻造品，该钢锭以质量％计含有C：0.15～0.75％、Si：0.1～0.6％、Mn：0.3～1.4％、Ni：0.1～2％、Cr：0.5～2.5％、Mo：0.1～0.5％、V：0.01～0.20％、Al：0.015～0.04％，并满足Ti：0.002％以下但不含0％、S：0.0006％以下但不含0％、N：0.01％以下但不含0％、O：0.002％以下但不含0％，余量是铁和不可避免的杂质，

并且，在锻造品的与轴向垂直的截面的轴位置观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度D₀为70个/cm²以下，

并且，在设锻造品的半径为R时，在从轴位置朝向半径方向的R/3的位置观察到的长径超过5μm的夹杂物的密度D_R与上述密度D₀的比满足下式(1)，

0.5≤D_R/D₀≤1.50……(1)。

2.根据权利要求1所述的锻造品，其特征在于，所述锻造品为圆柱状，在该锻造品的两端面满足上述式(1)。

3.一种曲轴，其特征在于，由权利要求1或2所述的锻造品制造而成。

4.根据权利要求3所述的曲轴，其特征在于，轴径为200mm以上，是发电用或船舶用的柴油机所使用的曲轴。

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