DE102015220195A1 - Carburized alloy steel with improved durability and method of making the same - Google Patents
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Abstract
Ein aufgekohlter Legierungsstahl umfasst, basierend auf dem Gesamtgewicht des Legierungsstahls, 0,1 bis 0,35 Gewichts-% an Kohlenstoff (C), 0,1 bis 2 Gewichts-% an Silizium (Si), 0,1 bis 1,5 Gewichts-% an Mangan (Mn), 3 bis 5,5 Gewichts-% an Chrom (Cr), 0,2 bis 0,5 Gewichts-% an Molybdän (Mo), 0 bis 0,07 Gewichts-% an Niob (Nb), 0 bis 0,3 Gewichts-% an Vanadium (V), 0 bis 0,2 Gewichts-% an Titan (Ti), 0 bis 0,015 Gewichts-% an Stickstoff (N), 0,002 bis 0,005 Gewichts-% an Bor (B) und einen Rest an Eisen (Fe). Ein Verfahren zur Herstellung desselbigen wird ebenfalls offenbart.A carburized alloy steel comprises, based on the total weight of the alloy steel, 0.1 to 0.35% by weight of carbon (C), 0.1 to 2% by weight of silicon (Si), 0.1 to 1.5% by weight % of manganese (Mn), 3 to 5.5% by weight of chromium (Cr), 0.2 to 0.5% by weight of molybdenum (Mo), 0 to 0.07% by weight of niobium (Nb ), 0 to 0.3% by weight of vanadium (V), 0 to 0.2% by weight of titanium (Ti), 0 to 0.015% by weight of nitrogen (N), 0.002 to 0.005% by weight of boron (B) and a balance of iron (Fe). A method for producing the same is also disclosed.
Description
Bezugnahme auf verwandte AnmeldungenReference to related applications
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen aufgekohlten Legierungsstahl (auch bezeichnet als einsatzgehärteter, legierter Stahl; engl.: carburized alloy steel) mit verbesserter Haltbarkeit und ein Verfahren zur Herstellung desselbigen und insbesondere einen aufgekohlten Legierungsstahl mit einer geeigneten, ausbildenden Komponente und geeignetem ausbildendem Inhalt, um effektiv eine Aufkohlung an einer Oberfläche des Legierungsstrahls zu erwirken und folglich die Härte, Festigkeit, Robustheit, Ermüdungsfestigkeit, Dauerhaltbarkeit und dergleichen zu verbessern und ein Verfahren zur Herstellung desselbigen.The present invention relates to a carburized alloy steel (also referred to as carburized alloy steel) having improved durability and a method for producing the same, and more particularly a carburized alloy steel having a suitable forming component and suitable forming content, for effective durability to effect carburization on a surface of the alloy beam, and thus to improve the hardness, strength, ruggedness, fatigue strength, durability, and the like, and a method for producing the same.
Stand der TechnikState of the art
In der Fahrzeugindustrie werden verschiedene umweltfreundliche Fahrzeuge mit der Zielsetzung des Verringerns des Ausstoßes von Kohlendioxid auf 95 g/km, welches eine Reduzierung von 27% im Vergleich zu einem derzeitigen Betrag ist, bis 2021 gemäß europäischen Richtlinien entwickelt. Ferner streben Fahrzeughersteller danach eine Technologie zu entwickeln, um eine Motorgröße zu verringern und um einen Kraftstoffverbrauch zu verbessern, um 23,2 km/l (54,5 Meilen/Gallone) zu erreichen, welches ein zu erfüllender Wert des durchschnittlichen Firmenraftstoffverbrauchs (corporate average fuel economy; CAFE) in den USA ab 2025 ist.In the automotive industry, various environmentally friendly vehicles aimed at reducing the emission of carbon dioxide to 95 g / km, which is a reduction of 27% compared to a current amount, are developed according to European directives by 2021. Further, vehicle manufacturers are striving to develop technology to reduce engine size and improve fuel economy to reach 23.2 km / l (54.5 miles / gallon), which is a fair value of average corporate fuel consumption fuel economy; CAFE) in the US from 2025.
Insbesondere wurden hochperformante und hocheffiziente Motortechnologien und Getriebe zum Maximieren der Kraftstoffersparnis von Fahrzeugen entwickelt und diese Technologie umfasst einen Anstieg der Anzahl an Gängen, ein neues Anfahrkonzept, ein hocheffektives Zweipumpensystem, eine Fusions-Hybridtechnologie, Technologien in Bezug auf ein automatisches/manuelles Fusions-Getriebe und ein Hybrid-Getriebe und dergleichen.In particular, high performance and highly efficient engine technologies and transmissions have been developed to maximize fuel economy of vehicles, and this technology includes an increase in the number of gears, a new approach concept, a highly effective two-pump system, a fusion hybrid technology, automatic / manual fusion gear technologies and a hybrid transmission and the like.
Ein Legierungsstahl, der in der Technologie in Bezug auf Getriebe verwendet wird, wird in Trägern, Zahnrädern, Wellen, Synchronnaben und dergleichen des Getriebes verwendet. Ein Verwendungsverhältnis des Legierungsstahls beträgt derzeit ungefähr 58 bis 62 Gewichts-% basierend auf dem Gesamtgewicht des Getriebes. Insbesondere wird in den Gängen des Getriebes und dergleichen die Entwicklung von in ihrer Größe verringerten, hochfesten und hochhaltbaren (langlebigen) Materialien mit reduziertem Gewicht benötigt.An alloy steel used in transmission technology is used in carriers, gears, shafts, synchronous hubs, and the like of the transmission. A use ratio of the alloy steel is currently about 58 to 62% by weight based on the total weight of the transmission. In particular, the gears of the transmission and the like require the development of reduced size, high strength, and high-durability (reduced weight) materials.
Im Allgemeinen stellen die Gänge eines Fahrzeuggetriebes Teile dar, die eine Rolle des direkten Übertragens von Motorleistung an ein differenzial System und das effektive Übertragen von Rotation oder Leistung zwischen zwei oder mehr Wellen durchführen, sodass Motorleistung in einen Antriebszustand des Fahrzeugs übertragen wird. Da Biegebelastung und Kontaktbelastung simultan aufgenommen werden, werden hohe physikalische Eigenschaften, wie Härte, Festigkeit, Robustheit, Ermüdungsfestigkeit und Dauerfestigkeit benötigt.In general, the gears of a vehicle transmission represent parts that perform a role of directly transmitting engine power to a differential system and effectively transmitting rotation or power between two or more shafts so that engine power is transmitted to a driving state of the vehicle. Since bending load and contact stress are simultaneously absorbed, high physical properties such as hardness, strength, ruggedness, fatigue strength and fatigue strength are required.
Als eine Alternative zu der vorgenannten Anforderung wird derzeit aufgekohlter Stahl, wie beispielweise SCM820PRH umfassend 0,17 bis 0,23 Gewichts-% an Kohlenstoff (C), 0,5 bis 0,7 Gewichts-% an Silizium (Si), 0,45 bis 0,75 Gewichts-% an Mangan (Mn), 1,95 bis 2,25 Gewichts-% an Chrom (Cr), 0,015 bis 0,035 Gewichts-% an Molybdän (Mo), 0,0015 Gewichts-% an Sauerstoff (O2) und dergleichen verwendet.As an alternative to the above requirement, currently carburized steel such as SCM820PRH comprising 0.17 to 0.23% by weight of carbon (C), 0.5 to 0.7% by weight of silicon (Si), 0, 45 to 0.75% by weight of manganese (Mn), 1.95 to 2.25% by weight of chromium (Cr), 0.015 to 0.035% by weight of molybdenum (Mo), 0.0015% by weight of oxygen (O 2 ) and the like are used.
Jedoch tritt in dem aufgekohlten Stahl ein Ermüdungsversagen, wie beispielsweise ein Abbrechen der Getriebezähne einfach aufgrund eines Mangels an Biegefestigkeit und dergleichen auf und ein Ermüdungsschaden, wie beispielweise Lochfraß, tritt einfach aufgrund eines Mangels an Ermüdungsfestigkeit und dergleichen auf.However, in the carburized steel, fatigue failure such as breakage of the gear teeth occurs simply due to lack of bending strength and the like, and fatigue damage such as pitting easily occurs due to lack of fatigue strength and the like.
Daher hat der vorliegende Erfinder versucht einen aufgekohlten Legierungsstahl mit verbesserten physischen Eigenschaften, wie beispielweise Härte, Festigkeit, Zähigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Dauerhaltbarkeit und ein Verfahren zur Herstellung desselbigen zu entwickeln.Therefore, the present inventor has attempted to develop a carburized alloy steel having improved physical properties such as hardness, toughness, toughness, fatigue strength, durability and a method for producing the same.
Zusammenfassung Summary
Die vorliegende Offenbarung erfolgt in einer Anstrengung einen aufgekohlten Legierungsstahl umfassend Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Niob (Nb), Vanadium (V), Titan (Ti), Stickstoff (N), Bor (B) und dergleichen, um physikalische Eigenschaften, wie beispielsweise Härte, Festigkeit und Robustheit zu verbessern und folglich eine verbesserte Haltbarkeit aufzuweisen, und ein Verfahren zur Herstellung desselbigen zur Verfügung zu stellen.The present disclosure is made in an effort to provide a carburized alloy steel comprising carbon (C), silicon (Si), manganese (Mn), chromium (Cr), molybdenum (Mo), niobium (Nb), vanadium (V), titanium (Ti). , Nitrogen (N), boron (B), and the like, to improve physical properties such as hardness, strength, and ruggedness, and thus have improved durability, and to provide a method for producing the same.
Eine Beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht einen aufgekohlten Legierungsstahl vor, umfassend: basierend auf einem Gesamtgewicht des Legierungsstahls 0,1 bis 0,35 Gewichts-% an Kohlenstoff (C), 0,1 bis 2 Gewichts-% an Silizium (Si), 0,1 bis 1,5 Gewichts-% an Mangan (Mn), 3 bis 5,5 Gewichts-% an Chrom (Cr), 0,2 bis 0,5 Gewichts-% an Molybdän (Mo), mehr als 0 Gewichts-% und 0,07 Gewichts-% oder weniger an Niob (Nb), mehr als 0 Gewichts-% und 0,3 Gewichts-% oder weniger an Vanadium (V), mehr als 0 Gewichts-% und 0,2 Gewichts-% oder weniger an Titan (Ti), mehr als 0 Gewichts-% und 0,015 Gewichts-% oder weniger an Stickstoff (N), 0,02 bis 0,005 Gewichts-% an Bor (B) und einen Rest Eisen (Fe)(engl.: balance of iron).An exemplary embodiment of the present invention provides a carburized alloy steel comprising: based on a total weight of the alloy steel, 0.1 to 0.35 wt% of carbon (C), 0.1 to 2 wt% of silicon (Si), 0.1 to 1.5% by weight of manganese (Mn), 3 to 5.5% by weight of chromium (Cr), 0.2 to 0.5% by weight of molybdenum (Mo), more than 0% by weight -% and 0.07% by weight or less of niobium (Nb), more than 0% by weight and 0.3% or less by weight of vanadium (V), more than 0% by weight and 0.2% by weight % or less of titanium (Ti), more than 0% by weight and 0.015% by weight or less of nitrogen (N), 0.02 to 0.005% by weight of boron (B) and an balance of iron (Fe) .: balance of iron).
In bestimmten Ausführungsformen kann ein Anteil an Kohlenstoff (C) 0,18 bis 0,33 Gewichts-%, ein Anteil an Silizium (Si) 0,69 bis 1,06 Gewichts-%, ein Anteil an Mangan (Mn) 0,74 bis 0,98 Gewichts-%, ein Anteil an Chrom (Cr) 3,2 bis 5,3 Gewichts-%, ein Anteil an Molybdän (Mo) 0,29 bis 0,38 Gewichts-%, ein Anteil an Niob (Nb) 0,062 bis 0,064 Gewichts-%, ein Anteil an Vanadium (V) 0,19 bis 0,27 Gewichts-%, ein Anteil an Titan (Ti) 0,14 bis 0,18 Gewichts-%, ein Anteil an Stickstoff (N) 0,0051 bis 0,0056 Gewichts-% und ein Anteil an Bor (B) 0,0026 bis 0,0043 Gewichts-% betragen.In certain embodiments, a content of carbon (C) may be 0.18 to 0.33% by weight, a content of silicon (Si) may be 0.69 to 1.06% by weight, and a content of manganese (Mn) may be 0.74 to 0.98% by weight, a content of chromium (Cr) 3.2 to 5.3% by weight, a content of molybdenum (Mo) 0.29 to 0.38% by weight, a content of niobium (Nb ) 0.062 to 0.064% by weight, a content of vanadium (V) 0.19 to 0.27% by weight, a content of titanium (Ti) 0.14 to 0.18% by weight, a content of nitrogen (N ) 0.0051 to 0.0056% by weight and a content of boron (B) 0.0026 to 0.0043% by weight.
In bestimmten Ausführungsformen kann ein Anteil an Kohlenstoff (C) 0,18 Gewichts-%, ein Anteil an Silizium (Si) 1,06 Gewichts-%, ein Anteil an Mangan (Mn) 0,98 Gewichts-%, ein Anteil an Chrom (Cr) 5,3 Gewichts-%, ein Anteil an Molybdän (Mo) 0,38 Gewichts-%, ein Anteil an Niob (Nb) 0,064 Gewichts-%, ein Anteil an Vanadium (V) 0,27 Gewichts-%, ein Anteil an Titan (Ti) 0,14 Gewichts-%, ein Anteil an Stickstoff (N) 0,0051 Gewichts-% und ein Anteil an Bor (B) 0,0026 Gewichts-% betragen.In certain embodiments, a content of carbon (C) may be 0.18% by weight, a content of silicon (Si) may be 1.06% by weight, a proportion of manganese (Mn) may be 0.98% by weight, a proportion of chromium (Cr) 5.3% by weight, a content of molybdenum (Mo) 0.38% by weight, a content of niobium (Nb) 0.064% by weight, a content of vanadium (V) 0.27% by weight, a content of titanium (Ti) is 0.14% by weight, a content of nitrogen (N) is 0.0051% by weight, and a content of boron (B) is 0.0026% by weight.
In bestimmten Ausführungsformen kann eine Getriebekomponente eines Fahrzeugs einen aufgekohlten Legierungsstahl gemäß der vorliegenden Veröffentlichung umfassen.In certain embodiments, a transmission component of a vehicle may include a carburized alloy steel according to the present disclosure.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines aufgekohlten Legierungsstahls zu Verfügung gestellt, umfassend: einen ersten Schritt des Herstellens des Legierungsstrahls umfassend, basierend auf einem Gesamtgewicht des Legierungsstahls, 0,1 bis 0,35 Gewichts-% an Kohlenstoff (C), 0,1 bis 2 Gewichts-% an Silizium (Si), 0,1 bis 1,5 Gewichts-% Mangan (Mn), 3 bis 5,5 Gewichts-% an Chrom (Cr), 0,2 bis 0,5 Gewichts-% an Molybdän (Mo), mehr als 0 Gewichts-% und 0,07 Gewichts-% oder weniger an Niob (Nb), mehr als 0 Gewichts-% und 0,3 Gewichts-% oder weniger an Vanadium (V), mehr als 0 Gewichts-% und 0,2 Gewichts-% oder weniger an Titan (Ti), mehr als 0 Gewichts-% und 0,015 Gewichts-% oder weniger an Stickstoff (N), 0,002 bis 0,005 Gewichts-% an Bor (B) und einen Rest Eisen (Fe) und dergleichen. Ein zweiter Schritt umfasst das Aufkohlen durch Wärmebehandlung des Legierungsstahls bei ungefähr 880 bis 940°C für ungefähr 1,5 bis 2 Stunden. In einem dritten Schritt wird der aufgekohlte Legierungsstahl mit Öl bei ungefähr 80 bis 120°C abgeschreckt. In einem vierten Schritt wird der mit Öl angeschreckte Legierungsstahl bei ungefähr 170 bis 200°C für ungefähr ein bis drei Stunden temperiert.According to another exemplary embodiment of the present invention, there is provided a method of producing a carburized alloy steel, comprising: a first step of producing the alloy beam comprising, based on a total weight of the alloy steel, 0.1 to 0.35 wt% of carbon (C), 0.1 to 2% by weight of silicon (Si), 0.1 to 1.5% by weight of manganese (Mn), 3 to 5.5% by weight of chromium (Cr), 0.2 to 0.5% by weight of molybdenum (Mo), more than 0% by weight, and 0.07% by weight or less of niobium (Nb), more than 0% by weight, and 0.3% by weight or less Vanadium (V), more than 0% by weight and 0.2% or less by weight of titanium (Ti), more than 0% by weight and 0.015% or less by weight of nitrogen (N), 0.002 to 0.005% by weight % of boron (B) and an iron (Fe) and the like. A second step involves carburizing by heat treating the alloy steel at about 880 to 940 ° C for about 1.5 to 2 hours. In a third step, the carburized alloy steel is quenched with oil at about 80 to 120 ° C. In a fourth step, the oil-tarnished alloy steel is tempered at about 170 to 200 ° C for about one to three hours.
Hier, in manchen Ausführungsformen, kann ein Anteil des Kohlenstoffs (C) 0,18 bis 0,33 Gewichts-%, ein Anteil an Silizium (Si) 0,69 bis 1,06 Gewichts-%, ein Anteil an Mangan (Mn) 0,74 bis 0,98 Gewichts-%, ein Anteil an Chrom (Cr) 3,2 bis 5,3 Gewichts-%, ein Anteil an Molybdän (Mo) 0,29 bis 0,38 Gewichts-%, ein Anteil an Niob (Nb) 0,062 bis 0,064 Gewichts-%, ein Anteil an Vanadium (V) 0,19 bis 0,27 Gewichts-%, ein Anteil an Titan (Ti) 0,14 bis 0,18 Gewichts-%, ein Anteil an Stickstoff (N) 0,0051 bis 0,0056 Gewichts-% und ein Anteil an Bor (B) 0,0026 bis 0,0043 Gewichts-% betragen.Here, in some embodiments, a content of carbon (C) may be 0.18 to 0.33% by weight, a content of silicon (Si) 0.69 to 1.06% by weight, a proportion of manganese (Mn) 0.74 to 0.98% by weight, a content of chromium (Cr) 3.2 to 5.3% by weight, a content of molybdenum (Mo) 0.29 to 0.38% by weight, a content of Niobium (Nb) 0.062 to 0.064% by weight, a content of vanadium (V) 0.19 to 0.27% by weight, a content of titanium (Ti) 0.14 to 0.18% by weight, a content of Nitrogen (N) 0.0051 to 0.0056% by weight and a content of boron (B) 0.0026 to 0.0043% by weight.
In bestimmten Ausführungsformen kann ein Anteil an Kohlenstoff (C) 0,18 Gewichts-%, ein Anteil an Silizium (Si) 1,06 Gewichts-%, ein Anteil an Mangan (Mn) 0,98 Gewichts-%, ein Anteil an Chrom (Cr) 5,3 Gewichts-%, ein Anteil an Molybdän (Mo) 0,38 Gewichts-%, ein Anteil an Niob (Nb) 0,064 Gewichts-%, ein Anteil an Vanadium (V) 0,27 Gewichts-%, ein Anteil an Titan (Ti) 0,14 Gewichts-%, ein Anteil an Stickstoff (N) 0,0051 Gewichts-% und ein Anteil an Bor (B) 0,0026 Gewichts-% betragen.In certain embodiments, a content of carbon (C) may be 0.18% by weight, a content of silicon (Si) may be 1.06% by weight, a proportion of manganese (Mn) may be 0.98% by weight, a proportion of chromium (Cr) 5.3% by weight, a content of molybdenum (Mo) 0.38% by weight, a content of niobium (Nb) 0.064% by weight, a content of vanadium (V) 0.27% by weight, a content of titanium (Ti) is 0.14% by weight, a content of nitrogen (N) is 0.0051% by weight, and a content of boron (B) is 0.0026% by weight.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufweisend die vorgenannte Zusammensetzung ist es möglich die Haltbarkeit, wie beispielweise Härte, Festigkeit, Robustheit, Ermüdungsfestigkeit und Dauerhaltbarkeit eines aufgekohlten Legierungsstahls zu verbessern und das Verfestigen des aufgekohlten Legierungsstahls zu vereinfachen und folglich einen Freiheitsgrad bei der Gestaltung eines Fahrzeugs sicherzustellen und Herstellungskosten zu reduzieren durch eine Dickenreduzierung, eine Gewichtsreduzierung von 20% und dergleichen. In some embodiments of the present invention having the above composition, it is possible to improve the durability, such as hardness, strength, ruggedness, fatigue strength and durability of a carburized alloy steel, and to facilitate solidification of the carburized alloy steel and thus ensure a degree of freedom in designing a vehicle and reduce manufacturing costs by a thickness reduction, a weight reduction of 20% and the like.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Begriffe oder Wörter, die in der vorliegenden Offenbarung und den Ansprüchen verwendet werden, sollen nicht als einschränkend auf typische oder wörterbuchgemäße Bedeutungen ausgelegt werden, sondern sollten breit ausgelegt werden, um mit dem technischen Grundgedanken der vorliegenden Erfindung einherzugehen, basierend auf dem Prinzip, dass ein Erfinder geeignet das Konzept der Begriffe festlegen kann, um seine/ihre Erfindung auf die beste Weise zu beschreiben.Terms or words used in the present disclosure and claims are not to be construed as limiting to typical or dictionary meanings, but should be construed broadly in order to accompany the technical idea of the present invention, based on the principle that The inventor may determine the concept of terms to describe his / her invention in the best way.
Im Folgenden werden bestimmte Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Die vorliegende Offenbarung betrifft einen aufgekohlten Legierungsstahl mit verbesserter Haltbarkeit und ein Verfahren zu Herstellung desselbigen. Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen aufgekohlten Legierungsstahl mit verbesserter Haltbarkeit.In the following, certain embodiments of the invention will be described in detail. The present disclosure relates to a carburized alloy steel having improved durability and a process for producing the same. In one aspect, the present invention relates to a carburized alloy steel having improved durability.
Der aufgekohlten Legierungsstahl mit verbesserter Haltbarkeit gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst, basierend auf einem Gesamtgewicht des Legierungsstahls, 0,1 bis 0,35 Gewichts-% an Kohlenstoff (C), 0,1 bis 2,0 Gewichts-% an Silizium (Si), 0,1 bis 1,5 Gewichts-% an Mangan (Mn), 3 bis 5,5 Gewichts-% an Chrom (Cr), 0,2 bis 0,5 Gewichts-% an Molybdän (Mo), mehr als 0 Gewichts-% und 0,07 Gewichts-% oder weniger an Niob (Nb), mehr als 0 Gewichts-% und 0,3 Gewichts-% oder weniger an Vanadium (V), mehr als 0 Gewichts-% und 0,2 Gewichts-% oder weniger an Titan (Ti), mehr als 0 Gewichts-% und 0,015 Gewichts-% oder weniger an Stickstoff (N), 0,002 bis 0,005 Gewichts-% an Bor (B) und einen Rest Eisen (Fe), eine unvermeidbare Unreinheit und dergleichen.The carburized alloy steel having improved durability according to certain embodiments of the present invention comprises, based on a total weight of the alloy steel, 0.1 to 0.35 wt% of carbon (C), 0.1 to 2.0 wt% of silicon ( Si), 0.1 to 1.5% by weight of manganese (Mn), 3 to 5.5% by weight of chromium (Cr), 0.2 to 0.5% by weight of molybdenum (Mo), more as 0% by weight and 0.07% by weight or less of niobium (Nb), more than 0% by weight and 0.3% by weight or less of vanadium (V), more than 0% by weight and 0, 2% by weight or less of titanium (Ti), more than 0% by weight and 0.015% by weight or less of nitrogen (N), 0.002 to 0.005% by weight of boron (B) and an amount of iron (Fe), an unavoidable impurity and the like.
In bestimmten Ausführungsformen kann ein Anteil an Kohlenstoff (C) 0,18 Gewichts-%, ein Anteil an Silizium (Si) 1,06 Gewichts-%, ein Anteil an Mangan (Mn) 0,98 Gewichts-%, ein Anteil an Chrom (Cr) 5,3 Gewichts-%, ein Anteil an Molybdän (Mo) 0,38 Gewichts-%, ein Anteil an Niob (Nb) 0,064 Gewichts-%, ein Anteil an Vanadium (V) 0,27 Gewichts-%, ein Anteil an Titan (Ti) 0,14 Gewichts-%, ein Anteil an Stickstoff (N) 0,0051 Gewichts-% und ein Anteil an Bor (B) 0,0026 Gewichts-% betragen.In certain embodiments, a content of carbon (C) may be 0.18% by weight, a content of silicon (Si) may be 1.06% by weight, a proportion of manganese (Mn) may be 0.98% by weight, a proportion of chromium (Cr) 5.3% by weight, a content of molybdenum (Mo) 0.38% by weight, a content of niobium (Nb) 0.064% by weight, a content of vanadium (V) 0.27% by weight, a content of titanium (Ti) is 0.14% by weight, a content of nitrogen (N) is 0.0051% by weight, and a content of boron (B) is 0.0026% by weight.
In bestimmten Ausführungsformen können die Unreinheiten Aluminium (Al), Sauerstoff (O), Phosphor (P), Schwefel (S) und dergleichen umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Anteil (auch bezeichnet als Inhalt bzw. Gehalt; engl.: content) an Aluminium (Al) 0,006 Gewichts-%, ein Anteil an Sauerstoff (O) 0,0004 Gewichts-%, ein Anteil an Phosphor (P) 0,011 Gewichts-% und ein Anteil an Schwefel (S) 0,005 Gewichts-% betragen.In certain embodiments, the impurities may include aluminum (Al), oxygen (O), phosphorus (P), sulfur (S), and the like. In certain embodiments, a content (also called content) of aluminum (Al) may be 0.006% by weight, an amount of oxygen (O) may be 0.0004% by weight, a proportion of phosphorus (P ) 0.011% by weight and a content of sulfur (S) 0.005% by weight.
Genauer gesagt begründet sich der Grund dafür, warum ein nummerischer Wert eines Inhaltstoffs, der den wärmefesten gegossenen Stahl gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einschränkt, wie folgt.More specifically, the reason why a numerical value of a ingredient restricting the heat-resistant cast steel according to certain embodiments of the present invention is substantiated is as follows.
(1) 0,1 bis 0,35 Gewichts-% an Kohlenstoff (C)(1) 0.1 to 0.35% by weight of carbon (C)
Kohlenstoff (C) ist das festeste dazwischenliegende matrixverstärkende Element unter den chemischen Komponenten und wird mit einem Element, wie beispielweise Chrom (Cr) kombiniert, um ein Karbid auszubilden und folglich die Festigkeit, Härte, und dergleichen zu verbessern und eine Rolle des Erhöhens von Oberflächenhärte während des Aufkohlens zu erhöhen.Carbon (C) is the strongest intermediate matrix reinforcing element among the chemical components, and is combined with an element such as chromium (Cr) to form a carbide and thus improve the strength, hardness, and the like, and a role of increasing surface hardness during carburizing.
Für die vorgenannte Rolle wird es bevorzugt, dass der Anteil an Kohlenstoff (C) ungefähr 0,1 bis 0,35 Gewichts-% basierend auf dem Gesamtgewicht des Legierungsstahls beträgt. Hier, wenn das Verhältnis von Kohlenstoff (C) weniger als 0,1 Gewichts-% beträgt, kann die Festigkeit des Legierungsstahls reduziert sein und es kann schwierig sein die Härte durch Aufkohlen sicherzustellen. Auf der anderen Seite, wenn das Verhältnis von Kohlenstoff (C) mehr als 0,35 Gewichts-% beträgt, erhöht sich die Kernhärte des Legierungsstahls aufgrund von exzessiver Aufkohlung, um die Gesamthärte des Legierungsstrahls zu reduzieren.For the above role, it is preferable that the content of carbon (C) is about 0.1 to 0.35% by weight based on the total weight of the alloy steel. Here, when the ratio of carbon (C) is less than 0.1% by weight, the strength of the alloy steel may be reduced, and it may be difficult to secure the hardness by carburizing. On the other hand, when the ratio of carbon (C) is more than 0.35% by weight, the core hardness of the alloy steel increases due to excessive carburization to reduce the total hardness of the alloy beam.
(2) 0,1 bis 2 Gewichts-% an Silizium (Si) (2) 0.1 to 2% by weight of silicon (Si)
Silizium (Si) nimmt eine Rolle des Unterdrückens des Ausbildens eines Pinlochs des Legierungsstahls als ein Desoxidierer ein, wodurch die Festigkeit des Legierungsstahls durch einen Verfestigungseffekt der stabilen Lösung sich erhöht, indem er sich in einer Matrix löst und die Aktivität von Kohlenstoffen (C) und dergleichen erhöht. Für die vorgenannte Rolle wird es bevorzugt, dass der Anteil an Silizium (Si) ungefähr 0,1 bis 2 Gewichts-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierung beträgt. Hier, wenn das Verhältnis von Silizium (Si) weniger als ungefähr 0,1 Gewichts-% beträgt, tritt der Effekt des Desoxidierens kaum auf und auf der anderen Seite, in dem Fall, wenn der Anteil an Silizium (Si) mehr als ungefähr 2 Gewichts-% beträgt, wird der Verfestigungseffekt der festen Lösung der Matrix exzessiv erhöht, um die Herstellbarkeit, eine Aufkohlungseigenschaft und dergleichen zu reduzieren.Silicon (Si) takes a role of suppressing the formation of a pinhole of the alloy steel as a deoxidizer, whereby the strength of the alloy steel increases by a solid solution solidification effect by dissolving in a matrix and decreasing the activity of carbons (C) and such increases. For the aforementioned role, it is preferable that the content of silicon (Si) is about 0.1 to 2% by weight based on the total weight of the alloy. Here, when the ratio of silicon (Si) is less than about 0.1% by weight, the effect of deoxidizing hardly occurs, and on the other hand, in the case where the content of silicon (Si) is more than about 2 % By weight, the solid solution solidification effect of the matrix is excessively increased to reduce manufacturability, carburizing property, and the like.
(3) 0,1 bis 1,5 Gewichts-% an Mangan (Mn)(3) 0.1 to 1.5% by weight of manganese (Mn)
Mangan (Mn) nimmt eine Rolle des Verbesserns einer Abschreckungseigenschaft des Legierungsstahls ein und verbessert die Festigkeit des Legierungsstahls und dergleichen. Für die vorgenannte Rolle wird es bevorzugt, dass der Anteil an Mangan (Mn) ungefähr 0,1 bis 1,5 Gewichts-% beträgt. In dem Fall, in dem der Anteil an Mangan (Mn) weniger als ungefähr 0,1 Gewichts-% beträgt, kann eine ausreichende Abschreckungseigenschaft und dergleichen nicht sichergestellt werden und auf der anderen Seite, in dem Fall, in dem der Anteil an Mangan (Mn) mehr als ungefähr 1,5 Gewichts-% beträgt, kann eine Körnchengrenzenoxidation auftreten und die mechanischen Eigenschaften des Legierungsstahls können sich verschlechtern.Manganese (Mn) takes a role of improving a quenching property of the alloy steel and improves the strength of the alloy steel and the like. For the above role, it is preferable that the content of manganese (Mn) is about 0.1 to 1.5% by weight. In the case where the content of manganese (Mn) is less than about 0.1% by weight, a sufficient quenching property and the like can not be ensured, and on the other hand, in the case where the content of manganese ( Mn) is more than about 1.5% by weight, grain boundary oxidation may occur and the mechanical properties of the alloy steel may deteriorate.
(4) 3 bis 5,5 Gewichts-% an Chrom (Cr)(4) 3 to 5.5% by weight of chromium (Cr)
Chrom (Cr) nimmt eine Rolle des Verbesserns einer Abschreckungseigenschaft des Legierungsstahls ein, stellt simultan eine Härtbarkeit und Verkleinerung eines Gewebe des Legierungsstahls sicher und begünstigt die Aufkohlung und reduziert eine Aufkohlungszeit, indem es mit Kohlenstoff (C) reagiert, um ein feines Karbid auszubilden. Für die vorgenannte Rolle wird es daher bevorzugt, dass der Anteil an Chrom (Cr) ungefähr 3 bis 5,5 Gewichts-% beträgt. Hier, wenn der Anteil an Chrom (Cr) weniger als ungefähr 3 Gewichts-% beträgt, wird eine Effekt der Karbidbildung reduziert und auf der anderen Seiten, wenn der Anteil an Chrom (Cr) mehr als ungefähr 5,5 Gewichts-% beträgt, verringert sich die Festigkeit des Legierungsstahls, eine Körnchengrenzenoxidation tritt auf und Effekt gemäß einem Anstieg des Anteils ist unwesentlich, um einen Anstieg der Herstellungskosten zu erwirken.Chromium (Cr) takes a role of improving a quenching property of the alloy steel, simultaneously ensuring hardenability and reduction of a tissue of the alloy steel, and promotes carburization and reduces carburization time by reacting with carbon (C) to form a fine carbide. For the aforementioned role, therefore, it is preferable that the content of chromium (Cr) is about 3 to 5.5% by weight. Here, when the content of chromium (Cr) is less than about 3% by weight, an effect of carbide formation is reduced, and on the other hand, when the proportion of chromium (Cr) is more than about 5.5% by weight, The strength of the alloy steel decreases, grain boundary oxidation occurs, and the effect of increasing the proportion is insignificant to cause an increase in manufacturing cost.
(5) 0,2 bis 0,5 Gewichts-% an Molybdän (Mo)(5) 0.2 to 0.5% by weight of molybdenum (Mo)
Molybdän (Mo) nimmt eine Rolle des Verbesserns der Aushärtbarkeit, Festigkeit und dergleichen des Legierungsstahls nach dem Abschrecken mit Öl oder dem Temperieren ein und stellt eine Widerstandsfestigkeit im Hinblick auf eine Versprödung sicher. Für die vorgenannte Rolle wird es bevorzugt, dass der Anteil an Molybdän (Mo) ungefähr 0,2 bis 0,5 Gewichts-% beträgt. Hier, wenn der Anteil an Molybdän (Mo) weniger als ungefähr 0,2 Gewichts-% beträgt, können die Aushärtbarkeit und Festigkeit des Legierungsstahls und dergleichen nicht ausreichend sichergestellt werden und auf der anderen Seite, wenn der Anteil an Molybdän (Mo) mehr als 0,5 Gewichts-% beträgt, kann die Verarbeitbarkeit und Herstellbarkeit des Legierungsstahls und dergleichen reduziert sein.Molybdenum (Mo) takes a role of improving the hardenability, strength and the like of the alloy steel after quenching with oil or tempering, and ensures resistance to embrittlement. For the aforementioned role, it is preferable that the content of molybdenum (Mo) is about 0.2 to 0.5% by weight. Here, when the proportion of molybdenum (Mo) is less than about 0.2% by weight, the hardenability and strength of the alloy steel and the like can not be sufficiently ensured, and on the other hand, if the proportion of molybdenum (Mo) is more than 0.5 wt%, the processability and manufacturability of the alloy steel and the like may be reduced.
(6) Mehr als 0 Gewichts-% und 0,07 Gewichts-% oder weniger an Niob (Nb)(6) More than 0% by weight and 0.07% by weight or less of niobium (Nb)
Niob (Nb) wird mit Stickstoff kombiniert, um ein Nitrid und dergleichen auszubilden, um eine Rolle der Verkleinerung der Kristallkörnchen vorzunehmen, erhöht eine Rekristallisierungstemperatur und vereinfacht eine Hochtemperaturaufkohlung und verbessert folglich die Aushärtbarkeit und Festigkeit des Legierungsstahls und dergleichen. Für die vorgenannte Rolle wird es bevorzugt, dass der Anteil an Niob (Nb) mehr als 0 Gewichts-% und ungefähr 0,07 Gewichts-% oder weniger beträgt. Im Folgenden, wenn der Anteil an Niob (Nb) 0,07 Gewichts-% beträgt, kann ein Effekt des Niobs (Nb) gesättigt sein, die Festigkeit kann reduziert sein und die Verarbeitbarkeit und Herstellbarkeit und dergleichen können reduziert sein.Niobium (Nb) is combined with nitrogen to form a nitride and the like to perform a role of miniaturizing the crystal grains, increases a recrystallization temperature and facilitates high-temperature carburization, and thus improves the hardenability and strength of the alloy steel and the like. For the aforementioned role is it is preferable that the content of niobium (Nb) is more than 0% by weight and about 0.07% by weight or less. Hereinafter, when the content of niobium (Nb) is 0.07% by weight, an effect of niobium (Nb) may be saturated, the strength may be reduced, and processability and manufacturability and the like may be reduced.
(7) Mehr als 0 Gewichts-% und 0,3 Gewichts-% oder weniger an Vanadium (V)(7) More than 0% by weight and 0.3% by weight or less of vanadium (V)
Vanadium (V) nimmt eine Rolle des Ausbildens von Ausfällungen, wie beispielsweise Karbiden, des Verfestigens eines Matrixgewebes durch einen Ausfällungsverfestigungseffekt, des Verbesserns einer Festigkeit und Abnutzungsfestigkeit und der Verkleinerung von Kristallkörnchen ein. Für die vorgenannte Rolle wird es bevorzugt, dass der Anteil an Vanadium (V) mehr als 0 Gewichts-% und ungefähr 0,3 Gewichts-% oder weniger beträgt. Hier, wenn der Anteil an Vanadium (V) mehr als ungefähr 0,3 Gewichts-% beträgt, kann die Festigkeit und Härte des Legierungsstahls und dergleichen weiterreduziert werden.Vanadium (V) takes a role of forming precipitates such as carbides, solidifying a matrix fabric by a precipitation strengthening effect, improving strength and wear resistance, and reducing crystal grains. For the aforementioned role, it is preferable that the proportion of vanadium (V) is more than 0% by weight and about 0.3% by weight or less. Here, when the content of vanadium (V) is more than about 0.3% by weight, the strength and hardness of the alloy steel and the like can be further reduced.
(8) mehr als 0 Gewichts-% und 0,2 Gewichts-% oder weniger an Titan (Ti)(8) more than 0% by weight and 0.2% by weight or less of titanium (Ti)
Titan (Ti) nimmt eine Rolle des Ausbildens von Karbonnitrid ein, um das Wachstum von Kristallkörnchen zu unterdrücken und eine Hochtemperaturstabilität, Festigkeit, Robustheit und dergleichen zu verbessern. Für die vorgenannte Rolle wird es bevorzugt, dass der Anteil an Titan (Ti) mehr als 0 Gewichts-% und ungefähr 0,2 Gewichts-% oder weniger beträgt. Hier, wenn der Anteil an Titan (Ti) mehr als 0,2 Gewichts-% beträgt, kann sich eine grobe Ausfällung ausbilden und aufgrund einer Reduzierung bei einer Niedrigtemperaturaufpralleigenschaft und der Sättigung des Effekts, können Herstellungskosten ansteigen.Titanium (Ti) plays a role of forming carbonitride to suppress the growth of crystal grains and to improve high temperature stability, strength, ruggedness and the like. For the above role, it is preferable that the proportion of titanium (Ti) is more than 0% by weight and about 0.2% by weight or less. Here, when the content of titanium (Ti) is more than 0.2% by weight, coarse precipitation may form and manufacturing costs may increase due to a reduction in a low-temperature impact property and saturation of the effect.
(9) mehr als 0 Gewichts-% und 0,015 Gewichts-% oder weniger an Stickstoff (N)(9) more than 0% by weight and 0.015% by weight or less of nitrogen (N)
Stickstoff (N) nimmt eine Rolle des Verkleinerns von Austenitkristallkörnchen ein und verbessert die Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung des Legierungsstahls und dergleichen. Für die vorgenannte Rolle wird es bevorzugt, dass der Anteil an Stickstoff (N) mehr als 0 Gewichts-% und ungefähr 0,015 Gewichts-% oder weniger beträgt. Hier, wenn der Anteil an Stickstoff (N) ungefähr 0,015 Gewichts-% oder weniger beträgt, kann eine Sprödigkeit hervorgerufen werden und eine Haltbarkeit und dergleichen können reduziert werden.Nitrogen (N) plays a role of reducing austenite crystal grains and improves the tensile strength, yield strength and elongation of the alloy steel and the like. For the above role, it is preferable that the content of nitrogen (N) is more than 0% by weight and about 0.015% by weight or less. Here, when the content of nitrogen (N) is about 0.015% by weight or less, brittleness may be caused and durability and the like may be reduced.
(10) 0,002 bis 0,005 Gewichts-% an Bor (B)(10) 0.002 to 0.005% by weight of boron (B)
Bor (B) nimmt eine Rolle des Verbesserns der Aushärtbarkeit des Legierungsstahls und dergleichen ein, und bis dato wird es bevorzugt, dass der Anteil an Bor (B) ungefähr 0,002 bis 0,005 Gewichts-% beträgt. Hier, wenn der Anteil an Bor (B) weniger als 0,002 Gewichts-%beträgt, kann es schwierig sein eine ausreichende Härtbarkeit des Legierungsstahls sicherzustellen und auf der anderen Seite, wenn der Anteil an Bor (B) mehr als ungefähr 0,005 Gewichts-% beträgt, kann die Festigkeit und Dehnbarkeit des Legierungsstahls und dergleichen reduziert sein, um eine Stoßfestigkeit und dergleichen zu reduzieren.Boron (B) takes a role of improving the hardenability of the alloy steel and the like, and hitherto, it is preferable that the content of boron (B) is about 0.002 to 0.005 wt%. Here, when the content of boron (B) is less than 0.002% by weight, it may be difficult to ensure sufficient hardenability of the alloy steel and, on the other hand, when the content of boron (B) is more than about 0.005% by weight For example, the strength and elongation of the alloy steel and the like may be reduced to reduce shock resistance and the like.
Da der aufgekohlte Legierungsstahl der die vorgenannten Zusammensetzung gemäß bestimmten Ausführungsformen der Erfindung aufweist, eine verbesserte Härte, Festigkeit, Robustheit, Ermüdungsfestigkeit und Dauerhaltbarkeit aufweist, ist es vorteilhaft, dass der aufgekohlte Legierungsstahl bei Fahrzeugteilen und dergleichen eingesetzt wird. Es ist insbesondere vorteilhaft, dass der aufgekohlte Legierungsstahl bei Automatikgetrieben oder Handschaltgetrieben (manuellen Getrieben) und dergleichen eingesetzt wird und unter den Getrieben ist es insbesondere vorteilhaft, dass der aufgekohlte Legierungsstahl bei Trägern, feststehenden Zahnkränzen, Zahnrädern, Wellen, Synchronnaben oder dergleichen eingesetzt wird.Since the carburized alloy steel having the aforementioned composition according to certain embodiments of the invention has improved hardness, strength, ruggedness, fatigue strength, and durability, it is advantageous that the carburized alloy steel is used in vehicle parts and the like. It is particularly advantageous that the carburized alloy steel is used in automatic transmissions or manual transmissions (manual transmissions) and the like, and among the transmissions it is particularly advantageous that the carburized alloy steel is used in carriers, fixed sprockets, gears, shafts, synchronous hubs or the like.
Im Folgenden betreffen weitere Ausführungsformen gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines aufgekohlten Legierungsstahls mit verbesserter Haltbarkeit.Hereinafter, further embodiments according to another aspect of the present invention relate to a method for producing a carburized alloy steel having improved durability.
Der aufgekohlte Legierungsstahl mit verbesserter Haltbarkeit gemäß der vorliegenden Erfindung kann geeigneter Weise durch einen Fachmann in Bezug auf eine öffentlich bekannte Technologie hergestellt werden. Um es genauer auszudrücken umfasst das Verfahren zur Herstellung des aufgekohlten Legierungsstahls mit verbesserter Haltbarkeit gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen ersten Schritt des Herstellens eines Legierungsstahls zum Aufkohlen umfassend, basierend auf dem Gesamtgewicht des Legierungsstahls, 0,1 bis 0,35 Gewichts-% an Kohlenstoff (C), 0,1 bis 2 Gewichts-% an Silizium (Si), 0,1 bis 1,5 Gewichts-% an Mangan (Mn), 3 bis 5,5 Gewichts-% an Chrom (Cr), 0,2 bis 0,5 Gewichts-% an Molybdän (Mo), mehr als 0 Gewichts-% und 0,07 Gewichts-% oder weniger an Niob (Nb), mehr als 0 Gewichts-% und 0,3 Gewichts-% oder weniger an Vanadium (V), mehr als 0 Gewichts-% und 0,2 Gewichts-% oder weniger an Titan (Ti), mehr als 0 Gewichts-% und 0,015 Gewichts-% oder weniger an Stickstoff (N), 0,002 bis 0,005 Gewichts-% an Bor (B) und einen Rest (ein Gleichgewicht) an Eisen (Fe), eine unvermeidbare Unreinheit und dergleichen. In einem zweiten Schritt durchläuft der Legierungsstahl eine Aufkohlungswärmebehandlung bei ungefähr 880 bis 940°C für ungefähr 1,5 bis 2 Stunden. Ein dritter Schritt umfasst das Abschrecken mit Öl (engl: oil quenching) des aufgekohlten, wärmebehaltenden Legierungsstahls bei ungefähr 80 bis 120°C. In einem vierten Schritt wird der mit Öl abgeschreckte Legierungsstahl bei ungefähr 170°C bis 200°C für ungefähr ein bis drei Stunden temperiert.The carburized alloy steel having improved durability according to the present invention may be suitably manufactured by a person skilled in the art in terms of a publicly known technology. To be more specific, the method for producing the carburized alloy steel having improved durability according to certain embodiments of the present invention comprises a first step of producing an alloy steel for carburizing comprising, based on the total weight of the alloy steel, 0.1 to 0.35 wt% Carbon (C), 0.1 to 2% by weight of silicon (Si), 0.1 to 1.5% by weight of manganese (Mn), 3 to 5.5% by weight of chromium (Cr), 0 , 2 to 0.5% by weight of molybdenum (Mo), more than 0% by weight and 0.07% by weight or less of niobium (Nb), more than 0% by weight and 0.3% by weight or less of vanadium (V), more than 0% by weight and 0.2% by weight or less of titanium (Ti), more than 0% by weight and 0.015% by weight or less of nitrogen (N), 0.002 to 0.005 % By weight of boron (B) and a balance (balance) of iron (Fe), unavoidable impurity and the like. In a second step, the alloy steel undergoes a carburizing heat treatment at about 880 to 940 ° C for about 1.5 to 2 hours. A third step involves oil quenching of the carburized, heat-retaining alloy steel at about 80 to 120 ° C. In a fourth step, the oil-quenched alloy steel is tempered at about 170 ° C to 200 ° C for about one to three hours.
In bestimmten Ausführungsformen ist in dem zweiten Schritt in dem Fall, in dem eine Wärmebehandlungstemperatur weniger als 880°C beträgt, da eine Wärmebehandlungszeit ansteigt, die Produktivität unter Umständen reduziert, und in dem Fall, in dem eine Wärmebehandlungszeit weniger als 1,5 Stunden beträgt, sind die Zeiten des Bereitstellens, des Injizierens und des Verteilens von Kohlenstoffen (C) kurz und folglich kann eine Aufkohlung nicht ausreichend durchgeführt werden.In certain embodiments, in the second step, in the case where a heat treatment temperature is less than 880 ° C, since a heat treatment time increases, the productivity is below Reduced circumstances, and in the case where a heat treatment time is less than 1.5 hours, the times of providing, injecting and distributing carbons (C) are short, and hence carburization can not be performed sufficiently.
Auf der anderen Seite in dem zweiten Schritt, in dem Fall, in dem die Wärmebehandlungstemperatur mehr als ungefähr 940°C beträgt, kann die Rekristallisierung des Legierungsstahls auftreten, um mechanische Eigenschaften zu verringern und in dem Fall, in dem die Wärmebehandlungszeit mehr als 2 Stunden beträgt, bestehen Bedecken, dass eine übermäßige Aufkohlung und eine thermische Verformung auftreten und die Herstellungskosten ansteigen.On the other hand, in the second step, in the case where the heat treatment temperature is more than about 940 ° C, the recrystallization of the alloy steel may occur to reduce mechanical properties and in the case where the heat treatment time is more than 2 hours Cover, there is an excessive carburization and a thermal deformation occur and increase the manufacturing cost.
In dem dritten Schritt, in dem Fall, in dem eine Ölabschreckungstemperatur weniger als 80°C beträgt, oder in dem vierten Schritt, in dem Fall, in dem die Temperierungstemperatur weniger als ungefähr 170°C beträgt, kann es schwierig sein die Festigkeit und Robustheit des Legierungsstahls aufgrund der Ausbildung von Restaustenit sicherzustellen. In dem Fall, in dem, die Ölabschreckungstemperatur mehr als 120°C beträgt oder in dem Fall, in dem die Temperierungstemperatur mehr als ungefähr 200°C beträgt, kann eine Ermüdungseigenschaft (Dauerhaltbarkeit) des Legierungsstahls und dergleichen sich aufgrund eines Anstiegs des Restaustenits während eines schnellen Abkühlungsvorgangs verschlechtern und in dem Fall, in dem die Temperierungszeit mehr als ungefähr 3 Stunden beträgt, kann es schwierig sein die Haltbarkeit und dergleichen zu verbessern, aufgrund einer schnellen Reduzierung der Härte des Legierungsstahls.In the third step, in the case where an oil quenching temperature is less than 80 ° C, or in the fourth step, in the case where the tempering temperature is less than about 170 ° C, the strength and the ruggedness may be difficult alloy steel due to the formation of retained austenite. In the case where the oil quenching temperature is more than 120 ° C or in the case where the tempering temperature is more than about 200 ° C, a fatigue property (durability) of the alloy steel and the like may increase due to an increase in residual austenite during a Rapid cooling process deteriorate and in the case where the tempering time is more than about 3 hours, it may be difficult to improve the durability and the like, due to a rapid reduction in the hardness of the alloy steel.
In dem ersten Schritt kann in bestimmten Ausführungsformen ein Anteil an Kohlenstoff (C) 0,18 Gewichts-%, ein Anteil an Silizium (Si) 1,06 Gewichts-%, ein Anteil an Mangan (Mn) 0,98 Gewichts-%, ein Anteil an Chrom (Cr) 5,3 Gewichts-%, ein Anteil an Molybdän (Mo) 0,38 Gewichts-%, ein Anteil an Niob (Nb) 0,64 Gewichts-%, ein Anteil an Vanadium (V) 0,27 Gewichts-%, ein Anteil an Titan (Ti) 0,14 Gewichts-%, ein Anteil an Stickstoff (N) 0,0051 Gewichts-% und ein Anteil an Bor (B) 0,0026 Gewichts-% betragen. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Unreinheit Aluminium (Al), Sauerstoff (O), Phosphor (P), Schwefel (S) und dergleichen umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Anteil an Aluminium (Al) 0,006 Gewichts-%, ein Anteil von Sauerstoff (O) 0,0004 Gewichts-%, ein Anteil an Phosphor (P) 0,11 Gewichts-% und ein Anteil an Schwefel (S) 0,005 Gewichts-% betragen.In the first step, in certain embodiments, a content of carbon (C) may be 0.18% by weight, a content of silicon (Si) may be 1.06% by weight, a proportion of manganese (Mn) may be 0.98% by weight, a content of chromium (Cr) 5.3% by weight, a content of molybdenum (Mo) 0.38% by weight, a content of niobium (Nb) 0.64% by weight, a content of vanadium (V) 0 , 27% by weight, a content of titanium (Ti) 0.14% by weight, a content of nitrogen (N) 0.0051% by weight, and a content of boron (B) 0.0026% by weight. In certain embodiments, an impurity may include aluminum (Al), oxygen (O), phosphorus (P), sulfur (S), and the like. In certain embodiments, the amount of aluminum (Al) may be 0.006% by weight, oxygen (O) 0.0004% by weight, phosphorus (P) 0.11% by weight, and sulfur (S ) 0.005% by weight.
[Beispiele][Examples]
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail durch die Beispiele beschrieben. Diese Beispiele dienen nur zur Darstellung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und es ist für den Fachmann ersichtlich, dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht durch diese Beispiele eingeschränkt werden soll.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail by the examples. These examples are merely illustrative of certain embodiments of the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention should not be limited by these examples.
Um die physischen Eigenschaften des aufgekohlten Legierungsstahls mit verbesserter Haltbarkeit gemäß der vorliegenden Offenbarung zu vergleichen, wurden Vergleichsbeispiele und Beispiele aufweisend die Komponenten, wie in der folgenden Tabelle beschrieben, gemäß den Bedingungen der Aufkohlungstemperatur und -zeit, der Abschreckungsöltemperatur, und der Temperierungstemperatur und -zeit, die in der folgenden Tabelle 2 beschrieben sind, angewendet. [Tabelle 1]
Tabelle 1 ist eine Tabelle, in der die ausbildenden Komponenten und die Anteile der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 gemäß dem existierenden Legierungsstahl und den ausbildenden Komponenten und die Anteile der Beispiele 1 und 2 gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen werden und Unreinheiten von Aluminium (Al), Sauerstoff (O), Phosphor (P), und Schwefel (S) einen sehr geringen Anteil darstellen, die in den Vergleichsbeispielen und den Beispielen umfasst sind. [Tabelle 2]
Tabelle 2 ist eine Tabelle, in der unter den Herstellbedingungen von Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und Beispielen 1 und 2, die die ausbildenden Komponenten und die Inhalte gemäß Tabelle 1 aufweisen, die Aufkohlungstemperaturen und Aufkohlungszeiten, die Abschreckungsöltemperaturen und die Temperierungstemperaturen und -zeiten verglichen werden. Hier erfüllen alle die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und Beispiele 1 und 2 die Aufkohlungstemperatur- und -zeit, die Abschreckungsöltemperatur und die Temperierungstemperatur- und -zeit gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. [Tabelle 3]
Tabelle 3 ist eine Tabelle, in der nach Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und Beispielen 1 bis 2 mit den ausbildenden Komponenten und den Inhalten gemäß Tabelle 1 gemäß den Bedingungen von Tabelle 2 hergestellt wurden, und die Oberflächenhärte, die Kernhärte, die Zugfestigkeit, die Dehngrenze, die Aufkohlungstiefe, die Stoßwerte, die Rotationsbiegefestigkeit und die Kontaktermüdung verglichen werden.Table 3 is a table in which Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 2 were prepared with the constituent components and contents shown in Table 1 under the conditions of Table 2, and the surface hardness, core hardness, tensile strength, yield strength, the carburizing depth, the impact values, the rotational bending strength and the contact fatigue are compared.
Die Oberflächenhärte und Kernhärte wurden gemäß dem KS B 0811 Messverfahren unter Verwendung des Micro-Vickers-Hardness-Testgerätes gemessen. In dem Fall der Rotationsbiegefestigkeit wurde das L10-Leben gemäß dem
Beispiele 1 und 2 zeigten Werte der Oberflächenhärte und Kernhärte, die beide unerwartet größer als die der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 waren, die Werte der Zugfestigkeit und der Dehngrenze waren am höchsten im Beispiel 2, die Aufkohltiefe von den Beispielen 1 und 2 war größer als die der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und der Stoßwert, die Rotationsbiegefestigkeit und die Kontaktermüdungslebensdauer der Beispiele 1 und 2 waren unerwartet besser im Vergleich zu denen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3.Examples 1 and 2 showed values of surface hardness and core hardness both unexpectedly larger than those of Comparative Examples 1 to 3, the values of tensile strength and yield strength were highest in Example 2, and the carburizing depth of Examples 1 and 2 was larger than that Comparative Examples 1 to 3 and the impact value, rotational flexural strength and contact fatigue life of Examples 1 and 2 were unexpectedly better in comparison with those of Comparative Examples 1 to 3.
Daher konnte bestätigt werden, dass in den Beispielen 1 und 2 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 bis 3, die Oberflächenhärte unerwartet besser um ungefähr 10% war, die Kernhärte unerwartet besser um ca. 12% war, die Zugfestigkeit und die Dehngrenze unerwartet besser um ungefähr 5% waren, die Auskohlungstiefe unerwartet besser um ungefähr 7% war, der Stoßwert ungefähr um 52% besser war, die Rotationsbiegefestigkeit unerwartet besser um ungefähr 24% war, und die Kontaktermüdungslebensdauer unerwartet besser um ungefähr 72% war.Therefore, it could be confirmed that in Examples 1 and 2 according to the embodiments of the present invention, compared to Comparative Examples 1 to 3, the surface hardness was unexpectedly better at around 10%, the core hardness was unexpectedly better at around 12% The tensile strength and yield strength were unexpectedly better at about 5%, the carburizing depth was unexpectedly better at about 7%, the impact value was about 52% better, the rotational flexural strength was unexpectedly better at about 24%, and the contact fatigue life was unexpectedly better at about 72%. was.
Insbesondere kann bestätigt werden, dass da Beispiel 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung physikalische Eigenschaften aufweist, die unterwartet besser im Vergleich zu denen von Beispiel 1 sowie den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 waren, die ausbildende Komponente und der Inhalt von Beispiel 2 im Vergleich zu Beispiel 1 unter bestimmten Bedingungen zu bevorzugen sind.In particular, it can be confirmed that Example 2 according to one embodiment of the present invention has physical properties which were significantly better compared with those of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the constituent component and the content of Example 2 in comparison with Example 1 under certain conditions are preferable.
Wie oben beschrieben wurde, wurde die vorliegende Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, jedoch dienen diese Ausführungsformen nur dem Zwecke der Darstellung und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die beschrieben wurden, können durch den Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung verändert oder modifiziert werden, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen und verschiedene Veränderungen und Modifikationen sind innerhalb des technischen Geistes der vorliegenden Erfindung und dem äquivalenten Schutzumfang der Ansprüche, die im Folgenden beschrieben werden, möglich.As described above, the present invention has been described in terms of specific embodiments of the present invention, however, these embodiments are for the purpose of illustration only, and the present invention is not limited thereto. Embodiments that have been described may be varied or modified by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention, and various changes and modifications are within the technical spirit of the present invention and the equivalent scope of the claims described below, possible.
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