[发明专利]细晶粒钢合金及其形成的汽车部件

说明书

提供了细晶粒钢合金和由其形成的汽车部件。细晶粒钢合金包括铁、约0.20至约0.60重量％的碳、约1.80至约2.50重量％的锰、约0.20至约1.20重量％的硅和约0.10至约0.25重量％的过渡金属，其中过渡金属是钒、铌或钒与铌的组合。细晶粒钢合金还可以包括约0.60至约1.50重量％的铬、约0.01至约0.20重量％的铝和约0.01至约0.20重量％的钛。

技术领域

本公开通常涉及钢合金，并且更具体地涉及具有改进的疲劳寿命和机械性能的细晶粒钢合金以及由其制成的部件，例如曲轴和传动轴。

背景技术

典型的钢合金是锻造的，然后经受淬火和回火(QT)工艺。锻造步骤之后，一些典型钢合金的淬透性可以为约1.2DI(理想直径淬透性)。传统的淬火和回火(QT)工艺用于细化晶粒尺寸并且提高基底金属强度。QT工艺涉及从加热状态的快速冷却，以使金属处于硬化状态。这涉及锻造所需的额外步骤。

发明内容

本公开提供了硬钢合金，其可以在锻造步骤之后不需要QT工艺的情况下以高硬度制造。例如，本公开的钢合金可以具有至少7.9DI的淬透性而无需淬火和回火。在一些实例中，可以实现1400MPa(HRC 43)的最终强度。

所公开的钢合金可以含有铁、锰、硅以及钒和铌中的至少一种。微观结构可以包括细晶粒，细晶粒包括贝氏体和少量的马氏体和珠光体。

在可与本文提供的其它实例和特征组合或分离的一个实例中，提供了细晶粒钢合金，其含有：铁、约0.20至约0.60重量％的碳、约1.80至约2.50重量％的锰、约0.20至约1.20重量％的硅和约0.10至约0.25重量％的过渡金属，其中过渡金属由钒和铌中的至少一种组成。

在可以与本文提供的其它实例和特征组合或分离的另一实例中，提供了由细晶粒钢合金形成的汽车推进系统部件。细晶粒钢合金包含铁、约0.20至约0.60重量％的碳、约1.80至约2.50重量％的锰、约0.20至约1.20重量％的硅和约0.10至约0.25重量％的过渡金属，其中过渡金属由钒和铌中的至少一种组成。

可以提供进一步的附加特征，包括但不限于以下：细晶粒钢合金进一步包含约0.60至约1.50重量％的铬；细晶粒钢合金进一步包含约0.01至约0.20重量％的铝；细晶粒钢合金进一步包含约0.01至约0.20重量％的钛；细晶粒钢合金进一步包含量不超过0.025重量％的磷；细晶粒钢合金进一步包含约0.02至约0.06重量％的硫；细晶粒钢合金进一步包含约100至约200ppm的氮；细晶粒钢合金进一步包含量不超过0.10重量％的钼；以及不含硼的细晶粒钢合金。

在一些实例中，细晶粒钢合金可以包括铁、约0.45重量％的碳、约2.00重量％的锰、约1.00重量％的硅和约0.50至约0.70重量％的铬以及约0.15至约0.25重量％的过渡金属，其中过渡金属由钒和铌中的至少一种组成。

可以包括进一步的附加特征，包括但不限于以下：由细晶粒钢合金制造的汽车部件；汽车部件是曲轴、传动轴、变速箱、半轴或车轴。

附图说明

提供附图仅用于示例目的，并不旨在限制本公开或所附权利要求。

图1是根据本公开原理的示出了钢合金的概念性时间-温度计算相图的图；

图2A是示出了用于传统地形成高强度钢合金的锻造、淬火和回火工艺的现有技术时间-温度图的图；

图2B是根据本公开的原理的示出了用于形成高强度钢合金的锻造和冷却工艺的时间-温度图的图；

图3是根据本公开的原理的由钢合金形成的曲轴的透视图；以及

图4是根据本公开的原理的由钢合金形成的传动轴的透视图。

具体实施方式