非正火钢组合物和使用该组合物的连杆及制造连杆的方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请基于35U.S.C. § 119要求于2014年2月17日在韩国知识产权局提交的韩 国专利申请第10-2014-17862号的优先权，其公开内容通过引用的方式全部并入本文。
技术领域
[0003] 本发明涉及非正火钢组合物、使用该非正火钢组合物的连杆以及制造该连杆的方 法。具体地，用于制造连杆的非正火钢组合物可以包括：碳（C)、硅（Si)、锰（Mn)、硫（S)、钒 (V)、钛（Ti)、氮（N)和铁（Fe)。此外，制造连杆的方法包括热处理技术，以改善连杆的屈服 强度、疲劳强度等。
【背景技术】
[0004] 通常而言，用于车辆发动机的连杆是发动机系统的主要驱动部件，其与活塞连接 以在气缸内往复运动并将在发动机的膨胀行程在接收高温高压气体压力时所产生的活塞 的直线往复运动转换为曲轴的转动。
[0005] 具体地，连杆用于连接活塞和曲轴、将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动、并 将施加于活塞的动力传输到曲轴从而在曲轴中产生旋转力矩。
[0006] 连杆通常可以包括三个部件，即与活塞销连接的小端、与曲轴连接的大端、以及将 小端和大端一体连接的柄部。因为连杆不断接收负荷例如压缩力、张力和弯曲，连杆可能需 要充足的强度和刚度。
[0007] 近来，根据对于高燃料效率的需求以及例如排气的环境规章，已经开发出使用汽 油直喷（GDI)或涡轮汽油直喷（TGDI)方法的车辆发动机，在该发动机中燃料被直接喷射到 气缸中。这类发动机产生比现有技术发动机更高的燃烧压力，并且接收高燃烧压力引起的 活塞压力的连杆会接收到更高的负荷，例如更高的压缩力、张力和弯曲。
[0008] 在现有技术中，制造连杆的方法包括热锻法、烧结法、铸造法等。热锻法是在重结 晶温度或更高温度下加热材料并用模具和锻造机器向金属材料施加向下压的负荷以使连 杆成型的加工方法。烧结法是冷却、压缩金属粉末并以连杆制成品的形状使其成型、然后在 加热炉中烧结成型的金属粉末以制造连杆的方法。铸造法是将熔融金属注入具有与连杆制 成品的形状对应的内部空间的模具中并使熔融金属凝固以制造连杆的方法。由于与通过 热锻法和烧结法制造的连杆相比，通过铸造法制造的连杆具有相当低的机械特性如机械强 度，已几乎不用铸造法。因此，连杆通过一般的热锻法或烧结法进行制造，特别是热锻法。
[0009] 然而，现有技术中的热锻法在确保屈服强度和疲劳强度以及高性能方面存在限 制，从而需要开发制造连杆的新技术。
[0010] 在该【背景技术】部分公开的以上信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能 包含不构成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0011] 本发明提供新的非正火钢组合物，当连杆通过使用该组合物进行制造时，可以改 善连杆的屈服强度、疲劳强度等。
[0012] 在示例性实施方式中，非正火钢组合物可以包括：含量为约0.30~0.55wt%的碳 (C)、含量为约0? 80~1. 20wt%的硅（Si)、含量为约0? 80~1. 20wt%的锰（Mn)、含量为约 0.06~0? 10wt%的硫（S)、含量为约0.20~0.35wt%的钒（V)、含量为约0.01~0.20wt% 的钛（Ti)、含量为约0. 005~0. 02wt%的氮（N)以及余量的铁（Fe)和不可避免的杂质，其 中所有所述含量均基于组合物的总重量。在某些示例性实施方式中，非正火钢组合物还可 以包括含量基于组合物的总重量为约〇.2wt%或更低的铬（Cr)。在另外某些示例性实施方 式中，非正火钢组合物还可以包括：基于钢组合物的总重量，含量为约0. 03wt%的磷（P)、 含量为约〇? 21wt%的铜（Cu)、含量为约0? 07wt%的镍（Ni)、含量为约0? 008wt%的钼（Mo) 以及含量为约〇? 〇〇8wt%的铝（A1)。
[0013] 应当理解，除非另外指出，本文公开的组合物的wt%是基于非正火钢组合物的总 重量而言。
[0014] 本发明还提供基本上由所公开元素组成、或由所公开元素组成的上述非正火钢组 合物。例如，提供由以下物质组成或基本上由以下物质组成的非正火钢组合物：基于钢组合 物的总重量，含量为约0. 30~0. 55wt%的碳（C)、含量为约0. 80~1. 20wt%的硅（Si)、含 量为约0? 80~1. 20wt%的锰（Mn)、含量为约0? 06~0? 10wt%的硫（S)、含量为约0? 20~ 0? 35wt%的钒（V)、含量为约0? 01~0? 20wt%的钛（Ti)、含量为约0? 005~0? 02wt%的氮 (N)以及余量的铁（Fe)和不可避免的杂质。
[0015] 另外，非正火钢组合物由以下物质组成或基本上由以下物质组成：基于钢组合物 的总重量，含量为约0. 30~0. 55wt%的碳（C)、含量为约0. 80~1. 20wt%的硅（Si)、含量 为约0? 80~1. 20wt%的锰（Mn)、含量为约0? 06~0? 10wt%的硫（S)、含量为约0? 20~ 0? 35wt%的钒（V)、含量为约0? 01~0? 20wt%的钛（Ti)、含量为约0? 005~0? 02wt%的氮 (N)、含量为约0.2wt%或更低的铬（Cr)以及余量的铁（Fe)和不可避免的杂质。
[0016] 此外，非正火钢组合物可以适当地由以下物质组成或基本上由以下物质组成：基 于钢组合物的总重量，含量为约0. 30~0. 55wt%的碳（C)、含量为约0. 80~1. 20wt%的 硅（Si)、含量为约0.80~1.20wt%的锰（Mn)、含量为约0.06~0? 10wt%的硫（S)、含量 为约0? 20~0? 35wt%的钒（V)、含量为约0? 01~0? 20wt%的钛（Ti)、含量为约0? 005~ 0. 02wt%的氮（N)、含量为约0. 2wt%或更低的铬（Cr)、含量为约0. 03wt%的磷（P)、含量为 约0? 21wt%的铜（Cu)、含量为约0? 07wt%的镍（Ni)、含量为约0? 008wt%的钼（Mo)、含量 为约0.008wt%的铝（A1);以及余量的铁（Fe)和不可避免的杂质。
[0017] 在其他方面，提供连杆。在示例性实施方式中，连杆可以通过使用非正火钢组合物 来制造，连杆包括：包含贝氏体结构的柄部；包含铁素体和珠光体的混合结构的大端；以及 包含铁素体和珠光体的混合结构的小端。
[0018] 在另一方面，本发明提供制造连杆的方法。
[0019] 在示例性实施方式中，制造连杆的方法可以包括以下步骤：将非正火钢组合物加 热至约1200°C至约1300°C的温度的第一步骤；在约1000°C至1200°C的温度下通过包括整 还模（buster)、预锻模（blocker)、终锻模（finisher)、修整和冲孔工序的热锻将加热的组 合物制造成锻造产品的第二步骤；通过使用盐浴对制造的锻造产品进行受控冷却的第三步 骤；对受控冷却的锻造产品进行抛丸的第四步骤；对抛丸的锻造产品进行冷精压的第五步 骤；对冷精压的锻造产品进行去应力退火的第六步骤；以及对退火的锻造产品进行抛丸以 制造连杆的第七步骤。
[0020] 在某些示例性实施方式中，在第三步骤中的盐浴可以是碱-硝酸盐浴、硝酸盐浴、 氢氧化钾（KOH)浴、氢氧化钠（NaOH)浴、氯化钡（BaCl2)浴、氯化钠（NaCl)浴或铅（Pb)浴。
[0021] 在某些示例性实施方式中，第三步骤中受控冷却的冷却温度可以在约150°C至约 600°C的范围内。
[0022] 在某些示例性实施方式中，第三步骤中受控冷却的冷却速度可以在约5°C/秒至 约20°C/秒的范围内。
[0023] 在某些示例性实施方式中，第六步骤中的去应力退火可以在约550°C至650°C的 温度下进行约60分钟或更长。
[0024] 如上所述，根据本发明的多种示例性实施方式，当通过使用非正火钢组合物制造 连杆时，在集中连杆负荷的柄部中可以包含有贝氏体结构，并且在需要可切削性的大端和 小端中可以形成有铁素体和珠光体的混合结构，从而改善屈服强度、疲劳强度等。
【附图说明】
[0025] 现在将参考在附图中图示的某些示例性实施方式对本发明的以上和其它特征进 行详细说明，这些实施方式仅以示例说明的方式在下文给出，因此不是对本发明的限制，其 中：
[0026] 图1是示出现有技术中的示例性连杆的照片视图。
[0027] 图2示出根据本发明示例性实施方式的连杆的柄部的示例性贝氏体结构的电镜 图。
[0028] 图3示出根据本发明示例性实施方式的连杆的大端和小端的铁素体和珠光体的 示例性混合结构的电镜图。
[0029] 图4是示出根据本发明示例性实施方式的制造连杆的示例性方法的示例性工序 流程图。
【具体实施方式】
[0030] 本文使用的术语仅出于说明【具体实施方式】的目的，而