CN106048426B - 用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容提供了用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物以及碳钢组合物的制造方法。用于转向齿条的碳钢组合物包括：作为主要组分的铁(Fe)、大约0.39‑0.43wt％的碳(C)、大约0.15‑0.35wt％的硅(Si)、大约0.90‑1.10wt％的锰(Mn)、大约0.02‑0.04wt％的铌(Nb)和大约0.10‑0.15wt％的钒(V)。用于转向齿条的碳钢组合物的制造方法包括：装填并拉延碳钢组合物；将装填并拉延的碳钢组合物拉削；在拉削的碳钢组合物的表面上进行渗氮热处理；和对渗氮热处理的碳钢组合物进行检查。

Description

用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物及其制造方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2015年4月14日提交的韩国专利申请第10-2015-0052528号的优先权，在此将其全文并入作为参考。
发明领域
本发明涉及用于热应变降低的转向齿条(steering rack bar)的碳钢组合物及其制造方法。
背景技术
该部分的陈述仅提供本公开内容相关的背景信息，可以不构成现有技术。
最近，环境问题已在全球范围内凸现，因此，已在寻求减少燃料的方法以应对包括所有工业的该问题。为了减少燃料，在车辆工业领域提出的方案的实例包括提高车辆发动机的效率以及降低车辆重量。通过降低车辆重量，这有助于提高车辆的燃料效率。但是，当降低车辆重量时，发生不满足车辆要求的强度和耐久性的问题。因此，车辆工业的最大目标在于解决这一点。
通常，车辆的转向齿条是调节车轴角度的装置的部件，使得根据驾驶员的操作改变车辆的行进方向。图1是转向齿轮箱装配和齿条的透视图。如果转动方向盘，转动力通过转向柱100的转向主轴传递至万向节200，传递至万向节200的转动力可以通过齿轮箱300中的小齿轮和齿条传动传递至车轮，以改变车辆的行进方向。
齿条传动与齿条400连接。此外，齿条400自小齿轮接受转动力。齿条400与改变车轮转向角度的装置对应，从而改变车轮的角度，使得改变车辆的驾驶轨迹。
如上所述，由于转向齿条接受车辆荷载，用于转向齿条的材料需要具有忍耐牵引力的高强度和性能，即，韧性足够高。此外，在车辆在道路上行使的情形中，如果转向齿条破裂，发生驾驶员安全风险方面的严重问题，因此转向齿条的材料需要具有高强度和充分的冲击强度。而且，在制造转向齿条的情形中，由于碳钢组合物需要进行切割处理，也需要易于进行该处理的特性。
为了满足上述要求，在相关领域中，提出两种解决方案。第一个方案是开发高强度材料。此外，第二个方案是增加转向齿条直径的方法。
在相关领域，在开发高强度材料的方法中，相关领域开发的高强度材料具有以下问题：由于高度强化，冲击强度和加工型降低，并发生热应变。
在相关领域，使用增加转向齿条直径的方法提高转向齿条的强度、韧性和冲击强度。但是，如果转向齿条直径增加，因此齿条体积增加，由于与周围部件的冲突，存在部件设计的限制。而且，存在其他的问题。如果转向齿条的重量增加，车辆的转向质量下降，燃料效率降低。
除此以外，最近，根据例如R-MDPS(电动机驱动的动力转向R型)技术的出现，需要有能够施加以高扭矩的高强度材料。因此，不能应用相关技术中简单增加转向齿条直径的方法。
此外，在本领域中，为了实现转向齿条的高强度，进行高频热处理以保证强度。但是，如果在切割工艺之前进行热处理，由于材料的高度强化，很难进行该工艺，且材料发生热应变，因此要求额外的校正。因此，制造时间增加，因此制造效率降低，制造成本增加。
发明内容
本公开内容提供用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物，其通过渗氮热处理变化通过增加碳钢组合物的强度以及降低热应变来减少制造工艺，并提供其制造方法。
本公开内容已致力于通过保证转向齿条的强度增加车辆安全性，并通过增加制造效率降低车辆的制造成本。
本公开内容的一个示例性方式提供一种用于转向齿条的碳钢组合物，其包括：作为主要组分的铁(Fe)、大约0.39-0.43wt％的碳(C)、大约0.15-0.35wt％的硅(Si)、大约0.90-1.10wt％的锰(Mn)、大约0.01-0.02wt％的铌(Nb)和大约0.10-0.15wt％的钒(V)。
在本公开内容中，用于转向齿条的组合物可以进一步包括铬(Cr)。
在本公开内容中，铬(Cr)的含量可以是大约1.00-2.00wt％。
在本公开内容中，用于转向齿条的碳钢组合物可以进一步包括铝(Al)。
在本公开内容中，铝(Al)的含量可以是大约0.08-0.14wt％。
在本公开内容中，用于转向齿条的碳钢组合物可以进一步包括铬(Cr)和铝(Al)。
在本公开内容中，铬(Cr)的含量可以是大约1.00-2.00wt％，铝(Al)的含量可以是大约0.08-0.14wt％。
本公开内容的另一示例性方式提供通过用于转向齿条的碳钢组合物制造的转向齿条。
本公开内容的再另一示例性方式提供用于转向齿条的碳钢组合物的制造方法，其包括以下步骤：装填(filling)并拉延(drawing)碳钢组合物；将装填并拉延的碳钢组合物拉削(broaching)；在拉削的碳钢组合物的表面上进行渗氮(nitriding)热处理；和对渗氮热处理的碳钢组合物进行检查。
在本公开内容中，在制造方法中，碳钢组合物可以包括作为主要组分的铁(Fe)、大约0.39-0.43wt％的碳(C)、大约0.15-0.35wt％的硅(Si)、大约0.90-1.10wt％的锰(Mn)、大约0.02-0.04wt％的铌(Nb)和大约0.10-0.15wt％的钒(V)。
在本公开内容中，在制造方法中，碳钢组合物可以进一步包括大约1.00-2.00wt％的铬(Cr)。
在本公开内容中，在制造方法中，碳钢组合物可以进一步包括大约0.08-0.14wt％的铝(Al)。
在本公开内容中，在制造方法中，碳钢组合物可以进一步包括大约0.08-0.14wt％的铝(Al)和大约1.00-2.00wt％的铬(Cr)。
根据本公开内容的用于转向齿条的碳钢组合物，提供了通过增加碳钢组合物强度并因此保证转向齿条要求的强度而增加车辆安全性的作为用于转向齿条的材料的碳钢组合物。
根据本公开内容的转向齿条的制造方法，提供了其中可以通过降低热应变并减少相关技术中的制造工艺来省略一部分车辆制造步骤的制造方法。而且，由于省略了加工之前的热处理，碳钢组合物易于加工，而且由于省略了制造过程，制造时间和制造成本得以降低。
根据本文提供的说明，其他领域的应用性将会是显而易见的。应当理解到，说明书和具体实施例仅仅是出于说明的目的，无意于对本公开内容的范围加以限定。
附图说明
为了更好地地理解本公开内容，现将参考附图通过实施例的方式对其各种形式进行说明，在附图中：
图1是根据相关技术的转向齿轮箱装配和齿条的透视图；
图2的图说明了根据本公开内容各种示例性方式在将铝(Al)组分的含量固定在大约0.1wt％并改变铬(Cr)组分重量比的同时表现出的表面硬度维持深度和氮化层厚度。
图3的图说明了根据本公开内容各种示例性方式在将铬(Cr)组分的含量固定在大约1.4wt％并改变铝(Al)组分重量比的同时表现出的表面硬度维持深度和氮化层厚度。
图4的图说明了根据本公开内容的示例性方式根据氮化指数的子组分静强度(subcomponent static strength)。
图5是说明根据相关技术示例性方式进行高频热处理之后的材料应变的材料横截面放大图；和
图6是说明根据本公开内容的示例性方式进行渗氮热处理之后的材料应变的材料横截面放大图。
在此所述的附图仅出于说明目的，无意于以任何方式对本公开内容的范围加以限定。
具体实施方式
以下说明在性质上仅仅是示例性的，无意于对本公开、申请或用途加以限定。应当理解到，在附图中通篇对应的参考数字表示类似或对应的部件和特征。
在下文中，将参考附图对本公开内容的用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物及其制造方法的示例性方式加以详述。在此之前，本说明书和权利要求中使用的术语或措辞不应理解成限于通常或字典上的含义，而是应当基于发明人以最佳方式将术语概念适当地定义以描述其自己的本公开内容的原则，理解成具有符合本公开内容技术精神的含义和概念。因此，应当理解到，存在有各种代替提交本申请时的方式的等同方式和改良方式。
本公开内容涉及用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物及其制造方法。在下文中，对本公开内容加以说明。
表1涉及相关技术中碳钢组合物的组成比。相关技术中用于转向齿条的碳钢组合物以下表1所述的组成比制造。单位对应于wt％，剩余的包括作为主要成分的铁(Fe)。
表1
Figure BDA0000871058120000051
用于转向齿条的碳钢组合物主要用作抗张强度为700MPa的材料。通常，为了制造转向齿条，在材料状态下直接进行切割处理。由于齿条接收由车轮输入的荷载，需要增加强度，以支持负载。为了解决这一点，使用通过在表面上进行高频热处理增加强度的方法。但是，如果进行高频热处理，作为副作用在材料上发生热应变。如果在转向齿条中发生热应变，由于车辆安全性不能保证，需要对其进行校正操作。
添加其他合金组分，以增加用于转向齿条的材料的强度。但是，存在以下问题：如果加入其他组分，热应变量增加，使校正时间增加，从而降低制造效率并增加制造成本。
为了解决这一点，在本公开内容中，提出了用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物。在下文中，将更详细地说明用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物的组分。
表2涉及本公开内容的碳钢组合物的组成比。本公开内容的用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物由以下组分构成：作为主要组分的铁(Fe)，以及额外地，C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、V(钒)、Nb(铌)、Cr(铬)和Al(铝)。为了更加具体，参考表2，根据本公开内容的用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物包括：作为主要组分的铁(Fe)、大约0.39-0.43wt％的碳(C)、大约0.15-0.35wt％的硅(Si)、大约0.90-1.10wt％的锰(Mn)、大约0.10-0.15wt％的钒(V)和大约0.02-0.04wt％的铌(Nb)、大约1.00-2.00wt％的铬(Cr)和大约0.08-0.14wt％的铝(Al)。单位是wt％。
表2
C Si Mn Cr V Nb Al
本公开内容 0.39-0.43 0.15-0.35 0.90-1.10 1.00-2.00 0.10-0.15 0.02-0.04 0.08-0.14
碳(C)是为了增加碳钢强度而加入的组分。在一形式中，碳(C)含量为大约0.39-0.43wt％。如果碳(C)含量低于大约0.39wt％，碳钢不会获得充分的强度。而且，如果碳(C)含量高于大约0.43wt％，存在硬度增加、从而脆性增加的问题。因此，延展性和加工性降低。因此，与相关技术相比较可以降低碳(C)的组成比，以保证就冲击而言的韧性。
硅(Si)是为了保证脱酸和强度而加入的组分。在一形式中，硅(Si)的含量为大约0.15-0.35wt％。如果硅(Si)含量低于0.15wt％，难以保证脱酸和强度。而且，如果硅(Si)含量高于大约0.35wt％，存在碳钢强度过度增加、从而降低加工性的问题。
锰(Mn)是用于使碳钢珠光体微粉化并使铁氧体经历固溶强化、从而提高碳钢屈服强度而加入的组分。因此，锰(Mn)是为了防止强度因碳(C)的组成比降低而降低加入的组分。在一形式中，锰(Mn)含量为大约0.90-1.10wt％。如果锰(Mn)含量低于大约0.90wt％，难以实现充分的屈服强度。而且，如果锰(Mn)含量高于大约1.10wt％，存在锰(Mn)会成为妨碍碳钢韧性的因素的问题。
铬(Cr)提高碳钢氮化层的机械强度，并形成钝态涂层(passive state coat)，以提高耐腐蚀性。此外，碳钢珠光体的层间空间得以微粉化。因此，在一形式中，铬(Cr)含量为大约1.00-2.00wt％。如果铬(Cr)含量低于大约1.00wt％，难以保证充分的耐腐蚀性。而且，如果铬(Cr)含量高于大约2.00wt％，存在碳钢延展性会变弱的问题。
钒(V)的作用是增加形成碳化物的能力，制造能够提高碳钢强度和韧性的足够细的碳化物，从而改善碳钢的晶粒。在另一形式中，钒(V)含量为大约0.10-0.15wt％。如果钒(V)含量低于大约0.10wt％，难以改善碳钢的晶粒。而且，如果钒(V)含量高于大约0.15wt％，会降低碳钢的延展性。
铌(Nb)在碳钢中形成氮化物，在进行渗氮的温度下降低脆性。在一形式中，铌(Nb)含量为大约0.02-0.04wt％。如果铌(Nb)含量低于大约0.02wt％，在碳钢中不形成氮化物。而且，如果铌(Nb)含量高于大约0.04wt％，存在碳钢氮化的温度下脆性会增加而破坏材料的问题。
铝(Al)起到增加氮化层厚度的作用。在一形式中，铝(Al)含量为大约0.08-0.14wt％。如果铝(Al)含量低于大约0.08wt％，由于氮化层厚度小，不能保证足够的强度。而且，如果铝(Al)含量高于大约0.14wt％，存在碳钢强度会增加但加工性降低的问题。
因此，与相关技术相比较，通过降低碳(C)的组成比，增加锰(Mn)和铬(Cr)的组成比，以相同或类似的含量加入硅(Si)以增加耐冲击特性，并加入钒(V)、铌(Nb)和铝(Al)，保证了能易于形成氮化层的特性。
转向齿条与小齿轮啮合，进行驱动。因此，由于向转向齿条施加很大摩擦力，在选择转向齿条的材料时，材料的表面质量，即表面强度是很重要的因素。因此，氮化层厚度和表面硬度维持深度之间的相互关系变得非常重要。
在下文中，在与相关技术比较的同时，对根据铬(Cr)和铝(Al)含量的材料的氮化程度和特性进行更详细的评论。
在铬(Cr)的情形中，在氮化的碳钢中，如果铬(Cr)含量增加，氮化层的硬度和耐磨性增加，耐划伤性增加。但是，如果过量加入铬(Cr)，存在氮化层厚度降低的问题。
铝(Al)是强有力的形成氮化物的元素，并且随着铝(Al)的加入量增加，氮化层厚度增加。但是，如果过量加入铝(Al)，存在硬度降低、形成易于剥离的氮化层的问题。
参见下表3，可以知晓根据铬(Cr)和铝(Al)组成比的增加特性的变化。随着铬(Cr)组分含量的增加，氮化层厚度降低，固化深度(curing depth)迅速降低。另一方面，随着铬(Cr)含量的增加，表面硬度增加，表面硬度维持深度增加。而且，随着铝(Al)组分的含量增加，氮化层的厚度增加，表面硬度也迅速增加。但是，固化深度水平相同或降低，且表面硬度维持深度降低(通过“↓”表示)。
表3
Figure BDA0000871058120000081
以下说明对应的是为了寻找根据本公开内容的碳钢组合物所需的氮化层厚度和表面硬度维持深度，将铝(Al)和铬(Cr)组成比确定在适当范围的实验。实验组合物包括作为主要组分的铁(Fe)、大约00.41wt％C、0.25wt％硅(Si)、大约1.00wt％锰(Mn)、大约0.12wt％钒(V)和大约0.03wt％铌(Nb)。在下文中，当改变铝(Al)和铬(Cr)组成比时寻找组成比的适当范围。
图2的横轴对应于铬(Cr)的组成比，单位对应于wt％，纵轴表示与表面的距离，单位对应于μm。在铝(Al)含量固定在大约0.1wt％并改变铬(Cr)的组成比的同时进行实验。在铬(Cr)的组成比以大约0.2wt％大约从0.2wt％增加至3.0wt％的同时进行实验，在每次实验中，可以确认氮化层的厚度和表面硬度维持深度。化合物层的厚度是指氮化层厚度，随着铬(Cr)的组成比增加，表面硬度维持深度大约从40μm增加至73μm，但化合物层的厚度，即氮化层的厚度大约从16.8μm降低至2.2μm。
图3的横轴对应于铝(Al)的组成比，单位对应于wt％，纵轴表示与表面的距离，单位对应于μm。在铬(Cr)含量固定在大约1.4wt％并将铝(Al)含量以大约0.02wt％大约从0.02wt％增加至0.2wt％的同时进行实验，以测量各化合物层的厚度，即氮化层的厚度，以及表面硬度维持深度。化合物层的厚度，即氮化层厚度大约从6μm增加至12.5μm，但表面硬度维持深度大约从63μm降低至40μm。
根据本公开内容的用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物的组成范围通过“氮化指数N”选择。上述指数是就氮化层而言，显示根据表面硬度维持深度和铬(Cr)/铝(Al)组成比的物理特性变化的指数，其为进行渗氮热处理时的重要物理特性，并且氮化指数N与铬(Cr)/铝(Al)对应。
当10<N<20时，本公开内容具有以下物理特性：表面硬度维持深度为大约50μm或更多，氮化层厚度为大约7μm或更多，因此本公开内容的静强度可以满足用于转向齿条的材料大约6.0kN的强度特性。当该指数为大约10或更低时，氮化层的厚度为有利的大约12或更多，但同时表面硬度维持深度降低至大约50μm或更少，用于转向齿条的材料强度降低，而当指数为大约20或更高时，在一形式中表面硬度维持深度的厚度为大约65μm或更多，但氮化层厚度降低至大约7μm，使得强度显著降低，阻碍了作为用于转向齿条的材料的满意度。图4对应于说明根据氮化指数的子组分静强度的图。横轴对应于氮化指数，纵轴是子组分静强度，单位对应于kN。在图4中当氮化指数为10-20时，子组分静强度迅速增加，满足6kN。
另一方面，本公开内容是涉及通过对热应变降低的转向齿条的碳钢组合物进行渗氮热处理的工艺，用于制造转向齿条的方法。
在相关技术中，使用依序进行以下步骤的方法：装填/拉延用于转向齿条的现有材料的步骤；SRA热处理步骤；拉削步骤；齿面的高频热处理步骤；后表面7秒的高频热处理步骤；40秒的校正步骤；和检查步骤。但是，热处理步骤包括两步SRA(应力去除)热处理和高频热处理，因此制造时间很长。而且，存在以下问题：由于在进行高频热处理的同时碳钢组合物发生热应力，要求其校正工作，因此制造效率降低，制造成本增加。
为了解决上述问题，在本公开内容中，相对于前述相关技术，去除了SRA(应力去除)热处理步骤和高频热处理步骤。因此，热应力降低，因此校正步骤得以省略。但是，通过使用根据本公开内容的用于热应力降低的转向齿条的碳钢组合物，并对本公开内容的碳钢组合物的表面进行渗氮热处理以保证强度，解决了省略热处理时强度的降低。
因此，通过装填/拉延用于热应力降低的转向齿条的碳钢组合材料的步骤；拉削步骤；表面渗氮热处理步骤；和检查步骤，本公开内容的制造组合物的方法通过减少工艺步骤数目有效地进行。
图5是高频热处理之后材料的横截面图，相关技术中转向齿条的材料在高频热处理之后发生材料的应变。可以看出，在初级高频热处理之后马氏体得以转变，增加了热应变量，从而导致应变。
但是，图6是渗氮热处理之后的横截面图，并且如果进行了渗氮热处理步骤，最外表面的热应变量降低。
下表4是对相关技术和本公开内容中热应变量平均值、校正数目和校正时间进行比较的表格。在现有技术中对碳钢组合物进行高频热处理的情形中，应变量对应于大约251μm，校正数目为大约4次，校正时间为大约41秒。而且，SRA热处理温度对应于大约530℃，增加了制造成本。但是，在本公开内容的对用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物应用渗氮热处理的情形中，由于应变量对应于大约52μm，可以不需要校正工作，因此可以更加有效地制造碳钢组合物。而且，省略了SRA热处理，从而降低制造成本。
表4
Figure BDA0000871058120000101
因此，在使用本公开内容的制造方法的情形中，与高频热处理相比较，由于进行渗氮热处理，仅有材料的表面固化，因此几乎不发生热处理造成的热应变。而且，强度可以提高，可以除去SRA热处理和校正工作，并且可以一次去除高频热处理，以简化制造步骤，并减少制造时间和制造成本，从而提高制造效率。
在下文中，将通过示例性的方式对本公开内容加以更详细的说明。这些实施例仅用于对本公开内容进行说明，本领域技术人员显而易见的是，本公开内容的范围不应理解成受这些实施例限定。
在本公开内容的一形式中，用于转向齿条的碳钢组合物的组成比如下。铁(Fe)设定为主要组分，碳(C)含量设定为大约0.41wt％，硅(Si)含量设定为大约0.25wt％，锰(Mn)含量设定为大约1.00wt％，钒(V)含量设定为大约0.12wt％，铌(Nb)含量设定为大约0.03wt％，铝(Al)含量设定为大约0.11wt％，铬(Cr)含量设定为大约0.15wt％。在下表5中，比较了相关领域中和本公开内容的碳钢组合物的特性。
在本公开内容中，如与相关技术相比，抗拉强度大约从700Mpa至1000MPa改进了大约30％。而且，冲击韧性大约从3.5kgf·m/cm2至7kgf·m/cm2改进了大约100％，且改进了可加工性，增加了拉削加工模具的寿命。因此，已通过一套模具以4000的数目制备的转向齿条可以5000的数目制备，从而改善了制造成本。而且，屈服强度大约从629MPa至815MPa增加了大约30％，且伸长率大约从14.3％增加至15.2％。除此之外，硬度大约从223HB增加至262HB，且强度大约从6.5KN至9.0KN增加了大约40％。
表5
Figure BDA0000871058120000111
通过热应变的降低和通过保证强度除去对后表面进行高频热处理的步骤，除去SRA热处理。此外，热应变降低，以减少校正步骤。因此，制造效率增加，制造时间和制造成本降低。
在相关领域中用于转向齿条的材料的情形中，耐受外部冲击的强度不足，因此对齿面和后表面均进行高频热处理。但是，在进行高频处理的情形中存在以下问题：由于热应变过度发生，额外地进行对此进行修正的校正步骤，因此制造成本增加。但是，根据本公开内容的用于热应变降低的转向齿条的碳钢组合物，通过调节加入到碳钢组合物中的组分,以减少热处理步骤的次数，通过渗氮热处理保证强度，同时减少热应变，以省略校正步骤，可以降低制造成本。
而且，由于通过使用本公开内容的用于热应力降低的转向齿条的碳钢组合物制造的转向齿条以及本公开内容的制造方法可以保证充分的强度，车辆安全性可以提高，热应变可以降低，以降低车辆噪音，提高车辆的转向性能。因此，可以减少车辆不必要的摩擦，以提高燃料效率。
本公开内容所涉及领域的技术人员可以在不偏离本公开内容范围的前体下对所述的多种形式进行改变或修改，各种变化方式和修改方式均在本公开内容的技术精神和下述权利要求的等同范围以内。

Claims (12)

1.一种用于转向齿条的碳钢组合物，所述碳钢组合物包括：
作为主要组分的铁；
0.39-0.43wt％的碳；
0.15-0.35wt％的硅；
0.90-1.10wt％的锰；
0.02-0.04wt％的铌；和
0.10-0.15wt％的钒，
其中氮化指数N满足10<N<20，其中所述氮化指数N是铬/铝的组成比，并且
氮化层的厚度为7μm或更多并且小于12μm，并且表面硬度维持深度为50μm或更多并且小于65μm。
2.根据权利要求1所述的碳钢组合物，其还包括铬。
3.根据权利要求2所述的碳钢组合物，其中铬的含量为1.00-2.00wt％。
4.根据权利要求1所述的碳钢组合物，其还包括铝。
5.根据权利要求4所述的碳钢组合物，其中铝的含量为0.08-0.14wt％。
6.根据权利要求1所述的碳钢组合物，其还包括铬和铝。
7.根据权利要求6所述的碳钢组合物，其中铬的含量为1.00-2.00wt％，铝的含量为0.08-0.14wt％。
8.一种转向齿条，其通过根据权利要求1所述的碳钢组合物制造。
9.一种制造用于转向齿条的碳钢组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
装填并拉延碳钢组合物；
将所述装填并拉延的碳钢组合物拉削；
在所述拉削的碳钢组合物的表面上进行渗氮热处理；和
对所述渗氮热处理的碳钢组合物进行检查，并且
所述碳钢组合物包括：作为主要组分的铁；0.39-0.43wt％的碳；0.15-0.35wt％的硅；0.90-1.10wt％的锰；0.02-0.04wt％的铌；和0.10-0.15wt％的钒，
其中氮化指数N满足10<N<20，其中所述氮化指数N是铬/铝的组成比，并且
氮化层的厚度为7μm或更多并且小于12μm，并且表面硬度维持深度为50μm或更多并且小于65μm。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述碳钢组合物还包括1.00-2.00wt％的铬。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述碳钢组合物还包括0.08-0.14wt％的铝。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述碳钢组合物还包括0.08-0.14wt％的铝和1.00-2.00wt％的铬。
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