[发明专利]盘簧钢

说明书

技术领域

本公开涉及一种通过碳化物控制而具有改进的强度和疲劳寿命的盘簧钢(coil spring steel)。

背景技术

车辆通常采用具有120kg/s²的弹簧常数的高强度盘簧(coil spring)，且目前正在开发具有130kg/s²的弹簧常数的高强度盘簧。由于使用具有110kg/s²至130kg/s²之间的较高弹簧常数的盘簧，因此通过减小弹簧的直径和用于卷绕高强度簧圈的圈数，车辆的总重量可以得到降低，然而由于在切削和涂装分离工艺之后的腐蚀，高强度簧圈的敏感性增加。此外，由于车辆的设计余量因盘簧直径的减小而无法得到保证，因此盘簧的强度可能降低，损坏率可能增加。

为了降低这些风险，采用双重涂覆和涂装工艺以防止腐蚀。然而，这样的方法可能引起材料成本的过度增加。因此，在目前的汽车行业中，有必要通过改进与材料相关的强度和腐蚀问题而增加车辆的耐久性。由于近来的车辆具有高性能、高功率和高效率，有必要增加车辆部件的强度并减轻其重量。例如，当将刚材用于悬架时，在重负荷和腐蚀条件下悬架必须是轻质的，因此，必须保证材料的强度和耐久性。

前述仅旨在帮助理解本公开的背景，并不意在表明本公开落入本领域技术人员已知的现有技术的范围之内。

发明内容

考虑到现有技术中出现的上述问题，作出本公开，本公开旨在提出一种通过碳化物控制而具有改进的强度和疲劳寿命的盘簧钢。

根据本公开的一个实施方式，盘簧钢包括：0.4-0.9wt％的碳(C)；1.3-2.3wt％的硅(Si)；0.5-1.2wt％的锰(Mn)；0.1-0.5wt％的钼(Mo)；0.05-0.80wt％的镍(Ni)；0.05-0.50wt％的钒(V)；0.01-0.50wt％的铌(Nb)；0.05-0.30wt％的钛(Ti)；0.6-1.2wt％的铬(Cr)；0.0001-0.3wt％的铝(Al)；小于或等于0.3wt％而大于0％的铜(Cu)；小于或等于0.3wt％而大于0％的氮(N)；0.0001-0.0030wt％的氧(O)；以及余量的铁(Fe)和不可避免的杂质。

盘簧钢可以具有2150MPa或更高的拉伸强度和690HV或更高的硬度。

由盘簧钢制造的线材(wire rod)在20kgfm的弯矩和100kgf的负荷的条件下可以具有280,000个循环或更高的疲劳寿命。

由盘簧钢制造的盘簧单一部件在喷洒50±5(g/L)的盐并施加20kgfm的弯矩和100kgf的负荷的复合腐蚀环境下可以具有360,000个循环或更高的复合腐蚀疲劳寿命。

从上述描述中明显的是，本公开的盘簧钢可以通过控制钼(Mo)、钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)和铬(Cr)的含量生成碳化物而具有改进的强度和疲劳寿命。

更具体而言，与现有的包括Fe-1.45Si-0.68Mn-0.71Cr-0.23Ni-0.08V-0.03Ti-0.23Cu-0.035Al-0.55C的钢相比，本公开的盘簧钢的拉伸强度能够增加10％且硬度能够增加17％。

因此，可以使盘簧钢的重量减少约15％，并使燃料效率提高约0.04％。此外，可以使钢的疲劳寿命改进27％，并使其耐腐蚀性和复合腐蚀疲劳寿命改进33％。

附图说明

根据以下具体实施方式且结合附图，将更加清楚地理解本公开的以上和其他目的、特征和优点，其中：

图1是示例说明根据本公开的实施方式在300℃-1600℃的温度范围内渗碳体中组分的质量分数的热力计算结果的图。

图2是示例说明根据本公开的实施方式在300℃-1600℃的温度范围内所有相的量的热力计算结果的图。

具体实施方式

下面将参考附图描述本公开中的示例性实施方式。

根据本公开的实施方式的盘簧钢包括0.4-0.9wt％的碳(C)、1.3-2.3wt％的硅(Si)、0.5-1.2wt％的锰(Mn)、0.1-0.5wt％的钼(Mo)、0.05-0.80wt％的镍(Ni)、0.05-0.50wt％的钒(V)、0.01-0.50wt％的铌(Nb)、0.05-0.30wt％的钛(Ti)、0.6-1.2wt％的铬(Cr)、0.0001-0.3wt％的铝(Al)、小于或等于0.3wt％(不包括0％)的铜(Cu)、小于或等于0.3wt％(不包括0％)的氮(N)、0.0001-0.0030wt％的氧(O)、以及余量的铁(Fe)和不可避免的杂质。