[发明专利]油回火钢丝及其制造方法

说明书

本发明涉及一种油回火钢丝，尤其是有足够韧性的，用作汽车引擎的阀弹簧的高强度弹簧材料的油回火钢丝。

汽车引擎的阀弹簧是在极苛刻的条件下使用的，在此条件下，它们承受高的应力和旋转速度。尤其是，尺寸小，燃料消耗少的现代汽车引擎中所用的阀弹簧仍在比较恶劣的环境中使用。所以希望进一步提高这类阀弹簧材料的强度。由作阀弹簧的铬-钒钢油回火钢丝或作阀弹簧的硅-铬钢的油回火钢丝束形成阀弹簧。现在致力于提高这些钢丝材料的强度。

但是强度被提高的钢丝有低韧性和低延展性的倾向，从而当将其形成弹簧时易于破裂。

为解决此问题，已审的日本专利公告3-6981提出控制钒含量和淬火条件以使晶粒度为10级或更大，借此保持钢丝的高强度。出于同样目的，未审的日本专利公开3-162550提出一种具有回火马氏体的油回火钢丝，即在回火后的基体中有5-20％的残余奥氏体相。

但在前者中，若晶粒度为10级或更大则不可能明显提高强度和韧性。而在后者中，若大量存在残余奥氏体相，则当此钢丝被用作弹簧时，奥氏体可能转变成马氏体相。如果这种情况发生，则由于增加了体积，它会承受永久变形。也就是说，这种钢丝抗永久变形的能力小。

本发明的目的在于提供一种油-回火弹簧钢丝，它可能会较小地经受永久变形而有高的强度和韧性。

由于我们努力的结果，我们发现，通过仔细地将残余奥体相以1-5％体积比分散在回火马氏体中，并通过将颗粒直径0.05μm或更大的未溶的碳化物的密度控制在5个/μm²或更少(在组织观察照片上的观测结果)，在保持高的抗永久变形的同时提高韧性是可能的。

按照本发明，提供了一种用含(重量％)0.5-0.8％C、1.2-2.5％Si、0.4-0.8％Mn、0.7-1.0％Cr、0.005％或更低Al和0.005％或更低Ti的钢制成的高韧性油-回火弹簧钢丝，该钢在淬火和回火后有1-5％(体积)的残余γ。

此钢还可含0.05-0.15％(重量)的钒，或还可含0.05-0.5％(重量，以下同)的Mo、0.05-0.5％的W及0.05-0.15％的Nb中的至少一种。

按另一种方法，按在组织观察照片上观测到的颗粒直径不小于0.05μm的未溶碳化物的密度为5个/μm²或更少，来取代对残余γ含量的限制。

按再一种方法，碳化物的密度和残余γ的含量都受限制。

本发明还提供一种在特定的淬火和回火条件下制造上述油-回火钢丝的方法。

现在我们解释为何将此钢的组成作如下限制：

1)C：0.5-0.8％(重量)

C基本上提高钢丝的强度。若其含量低于0.5％，则钢丝的强度将不足。另一方面，含大于0.8％C的钢丝的韧性低。这样的钢丝由于其更易受损害所以是不够可靠的。

2)Si：1.2-2.5％(重量)

Si有助于提高铁素体的强度，因而改善抗永久变形的能力。若其含量小于1.2％，则不能充分地达到此效果。若超过2.5％，热和冷加工性能将下降。还有，这样大的量将促进热处理过程中的脱碳。

3)Mn：0.4-0.8％(重量)

Mn改善钢的硬化性能，而且通过固定钢中的S而防止由S引起的任何有害作用。若其含量低于0.4％，则不能充分达到此效果。若超过0.8％，则韧性将下降。

4)Cr：0.7-1.0％(重量)

象Mn一样，Cr也改善钢的硬化性能。它还用于通过热轧后的铅淬火提高钢丝的韧性及提高淬火后的回火过程中的抗软化的能力，因此提高此钢丝的强度。若其含量低于0.7％，则不能充分地达到此效果。若超过1.0％，则Cr将妨碍碳化物转入固溶体，由此使钢丝强度下降。还有，这样大的量将引起导致韧性下降的过份的回火作用。

5)V：0.05-.15％(重量)

V有助于在回火过程中形成碳化物，从而提高钢丝的抗软化能力。若其含量小于0.05％，则这种作用是不充分的。若超过0.15％，则在为淬火而加热的过程中形成大量碳化物，这将使钢丝韧性下降。

6)，Mo：0.05-0.15％(重量)

Mo有助于在回火过程中形成碳化物，从而提高钢丝的抗软化的能力。若其含量小于0.05％，则此作用不充分。若超过0.5％，则钢丝的拉拔将变得困难。

7)W：0.05-0.15％(重量)