[发明专利]制造可分开的机械零部件的钢及所得的零部件

说明书

本发明涉及用于制造可分开的机械零部件的钢，尤其是用于制造内燃机连杆的钢。

某些机器零部件，比如内燃机连杆是由至少两个用紧固装置，如螺栓连在一起的可分开的部件构成。这些零部件可由铸铁、烧结的和锻造的金属粉末或锻钢制成。本发明涉及由锻钢制成的零部件，尤其是连杆。

构成该锻钢连杆的钢必须是可锻的，易于  机加工的，而且呈现出保证该连杆的良好工作状态的机械性能。通常要求的这些机械性能是210HB和360HB间的硬度和650MPa和1200MPa之间的抗拉强度，以便获得足够的疲劳性能，以及300MPa和800MPa之间的屈服应力，以避免超过屈服点的变形。

对打算用于特定内燃机的特定连杆所要求性能的准确选择，取决于该连杆的设计及安装此连杆的该内燃机的特性。构成该连杆的钢是根据这些机械性能及制造工艺而被选择的，所述工艺包括在锻造工序后旨在获得铁素体-珠光体组织的控制冷却步骤，该组织具备所需的机械性能及令人满意的机加工性。所用的这类钢一般选XC42型碳钢或45M5、30MSV6、38MV85(按法国标准)型的低合金钢。其碳含量主要根据所要求的硬度值选择，而为了提淬透性，从而提高有助于改善机加工性的珠光体的比例，或为使铁素体硬化及改善屈服应力/抗拉强度之比而添加合金元素。用这类钢、该连杆的零部件只能用机械方法分开，这就需要范围复杂而昂贵的机械工序。

某些铸铁连杆或用粉末冶金法获得的连杆可在以预定的程序用脆断工序被分成两个零件。这所谓的可分开零部件的技术有一些优点，特别是由于去掉了机加工工序而大大地简化了加工流程；但由于可用的材料特性，它确实也有缺点。

为了得益于这种可分开连杆技术的优点，当将它用于钢连杆时，在美国专利US5,135,587中已推荐过使用这样一种钢，其化学成份(重量％)为0.6-0.75％的碳、0.2-0.5％的锰、0.04～0.12％的硫，而且Mn/S＞3，余量为铁和杂质，该杂质含量小于1.2％，其组织实际上为100％的珠光体，而晶粒度在3和8ASTM之间。来自P、Si、Ni、V、Cu、Cr和Mo的杂质最好是其各自的含量为：Ni≤0.2％、Mo≤0.02％、Cr≤0.1％、Cu≤0.15％、V≤0.035％、0.15％≤Si≤0.35％及P≤0.035％。但，这种XC70(按法国标准)型的钢的缺点是它在该脆断工序中呈现出无律的特性，尤其是因为完全不可能在工业条件下控制该先共晶相的比例，所以根据该钢的准确的化学成份及所用的制造方法，该比例可能在0-15％之间变化，这就难于将其在工业上应用；此外，仅可获得对XC70所规定的性能，因此将其用途限制在具有这些性能的零部件中。

本发明的目的在于通过推荐一种钢来消除上述的缺点，该钢使其获得广泛的应用范围，尤其是连杆领域，所需的机械性能及良好的机加工性成为可能，而同时仍使脆断工序在令人满意的工业条件下进行。

因此，本发明的主题是一种用于制造可分开的机械零部件的钢，其化学成份(重量％)包括：0.25％≤C≤0.75％、0.2％≤Si≤1.5％、0.1≤Mn≤2％、0％≤Ni≤1％、0％≤Cr≤1％、0％≤Mo≤1％、0％≤Cu≤1％、0％≤V≤0.2％、0.02≤S≤0.35％、0.04％≤P≤0.2％、0％≤Al≤0.005％、0.005％≤N≤0.02％；任选的至少一种含量小于0.1％的选自Pb、Te和Se的元素、余量的铁及得自熔炼的杂质，该钢任选地用Ca处理。

较好的是，该钢的化学组成满足以下关系中的至少一种：0.06％≤P≤0.12％、0.8％≤Si≤1.2％、0.05≤V≤0.15％。

该钢的化学成份可以是：0.65％≤C≤0.75％、0.2％≤Si、0.25％≤Mn≤1％、Ni≤0.15％、Cr≤0.15％、Mo≤0.05％、Cu≤0.35％。

该钢的化学成份还可以是：0.25％≤C≤0.5％、0.2％≤Si、Ni≤0.15％、Cr≤0.15％、Mo≤0.05％及Cu≤0.35％、而较好地是，0.25％≤Mn≤1.3％。

本发明还涉及符合本发明的钢在制造包含至少两个件的机械零部件中的用途，并涉及所述零部件本身，所述的至少两个件是通过使所述零件的毛坯脆断而获得的。尤其是，这零部件可以是，比如钢制的内燃机的连杆，其硬度在210HB和350HB之间，抗拉强度在650MPa和1200MPa之间，大部分晶粒是相当粗的，其奥氏体ASTM的晶粒度指数小于5，而其组织最好是至少70％的珠光体。

下面以更具体的和非限制性的方式叙述本发明。