[发明专利]具有较好疲劳寿命的高碳钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明的实施方案涉及一种高碳钢板及一种制造该高碳钢板的 方法。更具体而言，本发明的实施方案涉及一种具有较好疲劳寿命的 高碳钢板以及一种制造该高碳钢板的方法。

背景技术

最近，人们对汽车安全性的要求较高。因此，也对弹簧的疲劳寿 命有要求，以制造安全的汽车。当弹簧在弹性形变范围中工作时，弹 簧的疲劳寿命相对较长。因此，为了提高弹簧的疲劳寿命，现提高弹 簧中所包含材料的屈服强度以增加该弹簧的弹性形变范围。其后，该 弹簧优选在弹性形变范围内工作。

然而，根据弹簧的类型不同，弹簧的工作范围有时包含于塑性形 变范围中。在这种情况下，裂纹可能很快产生，这与弹簧在弹性形变 范围中工作的情况下不同。在此，疲劳寿命主要由裂纹的生长而非裂 纹的形成确定。因此，对于工作范围包含于塑性形变范围中的板式板 簧，该板式板簧优选包括这样一种精细结构，所述结构能避免裂纹的 生长以提高该弹簧的疲劳寿命。

用于形成弹簧的常规钢板含有珠光体。然而，薄片状碳化物相对 较大并且其屈服强度不大。因此，疲劳寿命不长。

已提出一种通过扩大弹簧的屈服强度而提高其疲劳寿命的方法。 在该方法中，弹簧的屈服强度通过以下方式提高：在对钢板进行冷轧 过程前，于相对低的温度下将一种精细结构转化为贝氏体。然而，如 果塑性形变范围包含于弹簧的工作范围中，尽管屈服强度由于所形成 并混合的贝氏体而提高，但疲劳寿命降低。

发明内容

本发明的实施方案提供一种具有较好疲劳寿命的高碳钢板。

本发明的实施方案提供一种制造该高碳钢板的方法。

根据本发明的实施方案，高碳钢板包括约0.75wt％至约0.95wt％ 的碳、少于约1.8wt％的硅、约0.1wt％至约1.5wt％的锰、约0.1wt％ 至1.0wt％的铬、少于约0.02wt％的磷、少于约0.02wt％的硫、残余量 的铁以及不可避免的杂质。包含于该高碳钢板中的碳化物层之间的层 间距小于约0.5μm。

该高碳钢板可包括具有薄片状结构的精细珠光体。包含于该高碳 钢板中的精细珠光体可具有大于约90％的体积百分比。该薄片状结构 的长宽比可大于约10∶1。

该高碳钢板还可包括约0.05wt％至约0.25wt％的钒、铌、钼、钛、 钨或铜。这些物质可单独或结合使用。该高碳钢板还可包括约30ppm 至约120ppm的氮。

根据本发明的实施方案，提供一种制造高碳钢板的方法。在该方 法中，形成一种含有以下物质的钢构件：约0.75wt％至约0.95wt％的 碳、少于约1.8wt％的硅、约0.1wt％至约1.5wt％的锰、约0.1wt％至 约1.0wt％的铬、少于约0.02wt％的磷、少于约0.02wt％的硫、残余量 的铁以及不可避免的杂质。对该钢构件实施热轧过程、冷轧过程和退 火过程以使其具有一种球状渗碳体和一种起始铁素体(initial ferrite)。 在加热该钢构件后对该经加热的钢构件实施韧化退火过程(patenting annealing process)。该韧化退火过程通过使用温度维持在约500℃至约 530℃的熔锡锅实施约60秒以上。

实施韧化退火过程之前可在约800℃至约1100℃的温度下对该钢 构件进行加热。该钢构件还可包括约0.05wt％至约0.25wt％的至少一 种选自钒、铌、钼、钛、钨和铜的物质。该钢构件还可包括约30ppm 至约120ppm的氮。

为了制造高碳钢板，可在韧化退火过程之后实施冷却过程。可实 施冷轧过程从而使冷轧过程的压缩比高于约85％。

本发明的实施方案提供一种制造高碳钢板的方法。在该方法中， 形成一种含有以下物质的钢构件：约0.75wt％至约0.95wt％的碳、少 于约1.8wt％的硅、约0.1wt％至约1.5wt％的锰、约0.1wt％至约1.0wt％ 的铬、少于约0.02wt％的磷、少于约0.02wt％的硫、残余量的铁以及 不可避免的杂质。对该钢构件实施热轧过程、冷轧过程和退火过程以 使其具有一种球状渗碳体和一种起始铁素体。在加热该钢构件后对该 经加热的钢构件实施韧化退火过程，其中该韧化退火工艺通过使用温 度维持在约500℃至约530℃的熔锡锅实施约20秒以上。