[发明专利]具有优异的耐用性的渗碳合金钢及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请在35U.S.C.§119下要求于2014年12月8日向韩国知识产 权局提交的韩国专利申请第10-2014-175183号的优先权权益，其全部公开 内容通过引用结合在本文中。

技术领域

本发明涉及具有优异的耐用性的渗碳合金钢及其制造方法，并且更具 体地，涉及具有合适的组成组分和含量使得有效地在合金钢的表面上引起 渗碳并且因此改善硬度、强度、韧度、疲劳强度、疲劳寿命等的渗碳合金 钢，以及制造其的方法。

背景技术

在车辆工业中，已经开发了多种环保车辆，目的是基于欧洲规定将二 氧化碳排放量减少至95g/km，即直至2021减少到其当前量的27％的水平。 此外，为了到2025满足美国的企业平均燃料经济性(CAFE)的规定值 54.5mpg(23.2km/l)，车辆制造商力求开发缩小尺寸并且改善燃料经济性 的技术。

具体地，已经开发了最大化车辆的燃料经济性的发动机和传动器 (transmission)的高性能和高效率技术，并且该技术包括增加齿轮数、新 概念启动装置、高效率双泵系统、熔合混合技术(fusionhybridtechnology)、 与自动的/手动的熔合传动器(automatic/manualfusiontransmission)和混 合传动器(hybridtransmission)等有关的技术等。

与传动器有关的技术中使用的合金钢用于传动器的载体、齿轮、轴、 同步器毂等。合金钢的使用比例当前是以传动器的总重量为基准约58wt％ 至62wt％。具体地，在传动器的齿轮等中，需要开发具有减少的重量的 缩小尺寸的高强度和高度耐用的材料。

通常，车辆传动器的齿轮是起以下作用的部分：将发动机动力直接传 递至差动系统(differentialsystem)并且在两个和多个轴之间有效传递旋 转或动力使得发动机动力被调整为车辆的行驶状态。因为同时受到弯曲应 力和接触应力，所以需要高的物理性能，诸如硬度、强度、韧度、疲劳强 度、和疲劳寿命。

作为上述需要的选项，目前可以使用渗碳钢，诸如SCM820PRH，包 括0.17wt％至0.23wt％的碳(C)、0.5wt％至0.7wt％的硅(Si)、0.45wt％ 至0.75wt％的锰(Mn)、1.95wt％至2.25wt％的铬(Cr)、0.015wt％至0.035 wt％的钼(Mo)、0.0015wt％的氧(O₂)等。

然而，在渗碳钢中，由于弯曲疲劳强度等不足而容易出现诸如齿损坏 的疲劳故障并且由于接触疲劳强度等不足而容易出现诸如点蚀(pitting) 的疲劳损坏。

因此，本发明人试图开发具有改善的物理属性，诸如硬度、强度、韧 度、疲劳强度和疲劳寿命的渗碳合金钢，以及制造其的方法。

发明内容

本公开已在致力于提供一种包括碳C(C)、硅(Si)、锰(Mn)、铬 (Cr)、钼(Mo)、铌(Nb)、钒(V)、钛(Ti)、氮(N)、硼(B)等的 渗碳合金钢以改善物理性能如硬度、强度和韧度从而具有优异的耐用性， 以及制造其的方法。

本发明的示例性实施方式提供一种渗碳合金钢，包括：以合金钢的总 重量为基准，0.1wt％至0.35wt％的碳(C)、0.1wt％至2wt％的硅(Si)、 0.1wt％至1.5wt％的锰(Mn)、3wt％至5.5wt％的铬(Cr)、0.2wt％至0.5 wt％的钼(Mo)、大于0wt％且0.07wt％或更少的铌(Nb)、大于0wt％且 0.3wt％或更少的钒(V)、大于0wt％且0.2wt％或更少的钛(Ti)、大于0 wt％且0.015wt％或更少的氮(N)、0.002wt％至0.005wt％的硼(B)以及 余量的铁(Fe)。