[发明专利]超高强度弹簧钢

说明书

技术领域

本公开涉及一种超高强度弹簧钢(ultra-high-strength spring steel)，并且更具体地，涉及一种用作发动机气门弹簧(engine valve spring)的具有增强抗拉强度(tensile strength)和增强疲劳寿命的超高强度弹簧钢。

背景技术

相当大的注意力指向于增加车辆燃料效率。为此目标，减小车辆重量或通过减小摩擦使产生的功率损失的最小化是重要的。另外，经由发动机本身的燃烧的控制而增加动力特性以使得输出效率最大化也是重要的。进一步地，已经试图通过减小在发动机缸盖部分中执行动态性能(dynamic behaviors)的构件的重量通过减小动力负载来增加燃料效率。

如在执行动力性能的构件中的发动机气门弹簧直接控制动态负载，当发动机气门弹簧的重量减少时，可观察到很高的燃料效率增加作用。一般使用具有大约1900MPa的抗拉强度的CrSi钢和具有大约2100MPa的抗拉强度的CrSiV钢作为常规的气门弹簧材料。已经试图通过将合金元素添加至传统的CrSiV钢来开发具有大约2100MPa或更高的抗拉强度的高强度弹簧钢。

提供上述公开的背景技术以有助于本公开的理解，并且上述背景技术不应该被认为是本领域中普通技术人员已知的常规的技术。

发明内容

根据上述问题来提供本公开，并且本公开的目标是通过使Mo、Ni、V、Nb以及Ti的含量最优化并且通过增强疲劳寿命的夹杂物的控制而提供相对于现有弹簧钢而具有优良的疲劳强度的超高强度弹簧钢。

根据本公开的一方面，以上及其他目标能通过提供一种超高强度弹簧钢而实现，该超高强度弹簧钢在车辆发动机中作为气门弹簧钢而使用，包括：按重量计的0.5至0.7％的C，按重量计的1.2至1.5％的Si，按重量计的0.6至1.2％的Mn，按重量计的0.6至1.2％的Cr，按重量计的0.1至0.5％的Mo，按重量计的0.05至0.8％的Ni，按重量计的0.05至0.5％的V，按重量计的0.05至0.5％的Nb，按重量计的0.05至0.3％的Ti，按重量计的0.3％或更少(但不是0％)的Cu，按重量计的0.0001至0.3％的Al，按重量计的0.03％或更少(但不是0％)的N，按重量计的0.0001至0.003％的O，以及余量的Fe和其他不可避免的杂质，基于超高强度弹簧钢的重量为100％。

所述的弹簧钢可具有2300MPa或更大的抗拉强度。

所述的弹簧钢可具有1100MPa或更大的疲劳强度。

所述的弹簧钢可具有2800MPa或更大的屈服强度。

所述的弹簧钢可具有710HV或更大的硬度。

存在于所述弹簧钢中的夹杂物的尺寸可为15μm或更小。

在所述夹杂物中，具有10至15μm的尺寸的夹杂物的份额可为10％或更少，并且具有小于10μm的尺寸的夹杂物的份额可为90％或更多。

附图说明

结合附图，将从下面详细的说明中更加清楚地理解本发明的上述以及其他目标、特征和其他优点，附图中：

图1是表示实例与对比实例的成分的表；

图2是表示实例与对比实例的特性和性能的表；

图3示出了表示根据本公开的具体实施方式的超高强度弹簧钢的温度用于相位变换(phase transformation)的计算结果的曲线图；以及

图4示出表示根据本公开的具体实施方式的超高强度弹簧钢的渗碳体组织(cementite tissue)中的温度用于相位变换的计算结果的曲线图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的优选实施方式，具体实施方式的实例在附图中示出。在所有的地方，贯穿附图使用的相同的参考数字表示相同或类似的部件。

图3示出了表示根据本公开的具体实施方式的超高强度弹簧钢的温度用于相位变换的计算结果的曲线图，并且图4示出了表示根据本公开的具体实施方式的超高强度弹簧钢的渗碳体组织中的温度用于相位变换的计算结果的曲线图。