CN104846294A - 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 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、钒(V)、钛(Ti)、氮(N)和铁(Fe)的非正火钢组合物以及用于改善连杆的屈服强度、疲劳强度等的连杆制造方法。非正火钢组合物基于组合物的总重量包括含量为约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。

Description

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
相关申请的交叉引用
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
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
通常而言，用于车辆发动机的连杆是发动机***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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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0.2wt％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0.21wt％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0.008wt％的铝(Al)。
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。
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。
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。
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(Al)；以及余量的铁(Fe)和不可避免的杂质。
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。
在另一方面，本发明提供制造连杆的方法。
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℃至约1300℃的温度的第一步骤；在约1000℃至1200℃的温度下通过包括整坯模(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。
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。
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℃至约600℃的范围内。
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℃/秒至约20℃/秒的范围内。
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℃至650℃的温度下进行约60分钟或更长。
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
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：
图1是示出现有技术中的示例性连杆的照片视图。
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。
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。
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
本文使用的术语仅出于说明具体实施方式的目的，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该”也意在包括复数形式，除非上下文中另外明确指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有结合。
除非具体指出或从上下文明显得到，否则本文使用的术语“约”应理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文明显得到，否则本文中提供的所有数值都被术语“约”修饰。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、***式混合电动车、氢动力车和其他代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。本文中提到的混合动力车是具有两种或更多种动力来源的车辆，例如具有汽油动力和电动力的车辆。
在本说明书和权利要求书中使用的术语或词不应该解读为限制于通常的含义或词典中的含义，而是应该解读为基于发明者能够适当定义术语的概念从而以最佳方式描述他/她自己的发明的原则具有符合本发明的技术精神的含义和概念。
在下文中，将参照表格、附图等对本发明进行详细描述。
本发明涉及非正火钢组合物，其可以具有改善的材料特性例如疲劳强度，并且因为其可以省略热处理的执行。还公开的是使用该非正火钢组合物的连杆以及制造连杆的方法。
在一个方面，本发明提供具有改善的材料特性的非正火钢组合物。从而，可以通过由钒(V)和钛(Ti)的组合添加以及氮(N)含量的调整而产生的基于碳氮化钒(VCN)的析出加强作用、基于碳氮化钛(TiCN)的晶粒细化作用等，使非正火钢组合物的材料特性得到改善。
在示例性实施方式中，非正火钢组合物可以包括：基于组合物的总重量，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。非正火钢组合物还可以选择性地包括含量为约0.2wt％或更低的铬(Cr)。此外，非正火钢组合物还可以包括：基于组合物的总重量，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(Al)等。
如本文所用的，碳(C)可以对组合物的强度、刚度等的改善产生较大影响。在某些示例性实施方式中，所包含的碳(C)的含量可以在基于组合物的总重量的约0.30～0.55wt％。当碳(C)的含量小于约0.30wt％时，可能无法充分获得组合物的强度、刚度等。当碳(C)的含量大于约0.55wt％时，组合物的强度等可以得到改善，但是组合物的延伸率可能急剧降低，从而使冷加工性变差。
如本文所用的，硅(Si)可以增强组合物的铁素体基体结构，并使得通过热锻法制造的连杆的大端形成容易***断裂。可以以基于组合物的总重量的约0.80～1.20wt％的量包含硅(Si)。当硅(Si)的含量小于约0.80wt％时，铁素体基体结构增强效果可能变差。当硅(Si)的含量大于约1.20wt％时，可能导致组合物的脆性。
如本文所用的，锰(Mn)可以是组合物的脱酸剂或脱硫剂，并且可以与包含在组合物中的硫(S)结合而形成非金属内含物MnS，从而改善组合物的柔性(flexibility)。此外，锰(Mn)可以通过使珠光体变细和形成铁素体强化的固溶体来改善组合物的强度。所包含的锰(Mn)的含量可以为基于组合物的总重量的约0.80～1.20wt％。当锰(Mn)的含量小于约0.80wt％时，可能无法充分改善组合物的强度。当锰(Mn)的含量大于约1.20wt％时，组合物的耐酸性、耐氧化性等可能变差。
如本文所用的，硫(S)可以与钢中的锰(Mn)结合而形成MnS内含物，从而起到改善组合物的可加工性、可切削性等的作用。所包含的硫(S)的含量可以为基于组合物的总重量的约0.06～0.10wt％。当硫(S)的含量小于约0.06wt％时，可能得不到充分的可加工性、可切削性等。当硫(S)的含量大于约0.10wt％时，硫(S)可能与铁(Fe)反应形成具有低熔点的FeS，由此在热锻或冷加工期间引起组合物开裂。
如本文所用的，钒(V)可以通过析出精细的碳氮化物而改善组合物的强度等。所包含的钒(V)的含量可以为基于组合物总重量的约0.20～0.35wt％。当钒(V)的含量小于0.20wt％时，可能无法充分获得组合物的强度改善等。当钒(V)的含量大于约0.35wt％时，组合物的脆性可能增加并且其性能可能得不到改善，从而使经济效率变差。
如本文所用的，钛(Ti)可以产生碳氮化物从而通过晶粒细化改善屈服强度、疲劳强度等。所包含的钛(Ti)的含量可以为基于组合物总重量的约0.01～0.20wt％。当钛(Ti)的含量小于约0.01wt％时，可能得不到充分的屈服强度、疲劳强度等。当钛(Ti)的含量大于约0.20wt％时，组合物的脆性等可能增加。
如本文所用的，氮(N)可以是在即使仅包括实质上少量的氮(N)时也能对组合物的机械特性给予较大影响的元素。相应地，氮(N)可以改善组合物的抗张强度、屈服强度等。所包含的氮(N)的含量可以为基于组合物总重量的约0.005～0.02wt％。当氮(N)的含量小于约0.005wt％时，可能无法充分获得组合物的抗张强度和屈服强度的改善。当氮(N)的含量大于约0.02wt％时，组合物的延伸率等可能降低并且组合物的脆性可能增加。
如本文所用的，铬(Cr)可以改善组合物的强度、淬火特性等。所包含的铬(Cr)的含量可以为基于组合物总重量的约0.02wt％或更低。当铬(Cr)的含量大于约0.02wt％时，可能得不到经济效率因为其效果并不增加。
在另一方面，根据本发明多种示例性实施方式的具有改善的材料特性的非正火钢组合物可以应用于需要改善的疲劳强度等的车辆部件等等。在示例性实施方式中，用于车辆的连杆等可以通过使用该非正火钢组合物进行制造。
在示例性实施方式中，本发明提供使用具有改善的材料特性的非正火钢组合物的连杆。在某些示例性实施方式中，用于连杆的组合物可以包括：基于连杆的总重量，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。
图1是示出示例性连杆的照片视图。如图1所示，在示例性实施方式中，连杆可以包括柄部10、大端20和小端30。具体地，柄部10可以包括贝氏体结构，大端20和小端30可以包括铁素体和珠光体的混合结构。
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，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。
相应地，包括铁素体和珠光体的混合结构的大端20和小端30可以具有改善的可切削性等，从而具有极佳的可加工性。包含贝氏体结构的柄部10(机械负荷主要施加于其上)可以具有改善的疲劳强度、屈服强度等。
在另一方面，本发明提供通过使用具有改善的材料特性的非正火钢组合物来制造连杆的方法。具体地，在制造连杆的方法中，连杆可以通过，但不限于，锻造或热锻进行制造。
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℃至1300℃的温度的第一步骤；在约1000℃至1200℃的温度下通过包括整坯模、预锻模、终锻模、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。
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。如工序流程图中所示，根据本发明的组合物可以被加热至约1200℃至1300℃的温度。在某些示例性实施方式中，可以在约1000℃至1200℃的温度下对加热的组合物进行整坯模、预锻模、终锻模等。接下来，可以进行例如修整和冲孔的热锻工序，然后可执行经由冷却控制进行的热处理。
在某些示例性实施方式中，热处理可以包括使用盐浴进行淬火以进行快速冷却热工序并通过保持恒定的温度状态来形成贝氏体结构。如本文所用的贝氏体结构是指当使用盐浴通过对碳钢或合金钢进行淬火而产生等温转变时所形成的结构。
在另外某些示例性实施方式中，盐浴可以是，但不限于，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(取决于其中所使用的盐的类型)。
在某些示例性实施方式中，使用盐浴进行的受控冷却的冷却温度可以为约600℃或更低，或具体在约150℃至约600℃的范围内以有效地形成贝氏体结构。此外，受控冷却的冷却速度可以在5℃/秒至20℃/秒的范围内以有效地形成贝氏体结构。
在某些示例性实施方式中，在于第三步骤中通过使用盐浴进行受控冷却的过程中，构成连杆柄部10的部分可以具有比其他部分更小的厚度，以使其冷却速度可以实质上较大从而改善贝氏体结构的形成。在另外某些实施方式中，连杆的大端20和小端30可以具有比柄部10更大的厚度，由此其冷却速度会较小，由此改善铁素体和珠光体的混合结构的形成。
在某些示例性实施方式中，可以进行抛丸工序从而对经过加热处理的锻造产品的表面进行抛光。经过抛丸工序处理的锻造产品可以进行冷精压工序从而改善并纠正表面粗糙度。接下来，经过冷精压工序处理的锻造产品可以在约550℃至650℃的温度下进行约60分钟或更长的去应力淬火工序，以释放锻造产品内部的残余应力。可以通过重复的抛丸工序对经过淬火工序处理的锻造产品的表面进行抛光，从而制造连杆。
实施例
在下文中，将通过实施例更详细地说明本发明。这些实施例仅用于示例说明本发明，本领域技术人员明显可见，本发明的范围不应解读为受限于这些实施例。
通过将根据本发明示例性实施方式的实施例的连杆的材料特性与现有技术的比较例的材料特性进行比较，使用本发明的非正火钢组合物而制造的锻造产品——连杆的物理特性的改善得以证实。
[表1]
分类 单位 实施例1 比较例1
C wt％ 0.36 0.36
Si wt％ 1.01 0.6
Mn wt％ 1.0 1.0
P wt％ 0.03 0.03
S wt％ 0.07 0.07
Cu wt％ 0.21 0.21
Ni wt％ 0.07 0.07
Cr wt％ 0.15 0.23
Mo wt％ 0.008 0.008
Al wt％ 0.008 0.008
V wt％ 0.30 0.30
Ti wt％ 0.04 -
N wt％ 0.0111 -
Fe wt％ 余量 余量
在表1中，比较了根据本发明示例性实施方式的实施例1的组成和根据现有技术制造的比较例1的组成。
[表2]
分类 单位 实施例1 比较例1
屈服强度 MPa 857 754
抗张强度 MPa 1100 984
延伸率 ％ 15.0 12.1
弯曲疲劳强度 MPa 549 471
冲击值 J/cm2 9.7 44.6
在表2中，示出了在表1的实施例1和比较例1中不使用热处理工序而制造的连杆的物理特性例如屈服强度、抗张强度、延伸率、弯曲疲劳强度和冲击值。
如表2所示，与比较例1相比，屈服强度改善约14％，抗张强度改善约12％，延伸率改善24％，弯曲疲劳强度改善约17％。然而，在实施例1中，冲击值降低约78％，表明实施例1的连杆相较于比较例1具有相当大的脆性，并且实施例1的连杆可能耐冲击性弱。
[表3]
分类 单位 实施例1 比较例2 比较例3 比较例4 比较例5
C wt％ 0.36 0.36 0.70 0.36 0.36
Si wt％ 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01
Mn wt％ 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
P wt％ 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
S wt％ 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07
Cu wt％ 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21
Ni wt％ 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07
Cr wt％ 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
Mo wt％ 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008
Al wt％ 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008
V wt％ 0.30 0.40 0.10 0.30 0.30
Ti wt％ 0.04 0.04 0.04 0.30 0.04
N wt％ 0.0111 0.02 0.011 0.02 0.0025
Fe wt％ 余量 余量 余量 余量 余量
在表3中，比较了根据本发明示例性实施方式的实施例1的组成和比较例2～5的组成。
如表3所示，比较例2中钒(V)的含量不在本发明的含量范围内，比较例3中碳(C)的含量不在本发明的含量范围内，比较例4中钛(Ti)的含量不在本发明的含量范围内，并且比较例5中氮(N)的含量不在本发明的含量范围内。
[表4]
分类 单位 实施例1 比较例2 比较例3 比较例4 比较例5
屈服强度 MPa 857 872 730 894 782
抗张强度 MPa 1100 1131 1023 1098 987
延伸率 ％ 15.0 11.8 10.9 11.3 17.1
弯曲疲劳强度 MPa 549 562 389 532 428
冲击值 (J/cm2) 9.7 5.4 14.0 4.8 21.2
在表4中，比较了表3的实施例1和比较例2～5的物理特性例如屈服强度、抗张强度、延伸率、弯曲疲劳强度和冲击值。在比较例2中，与实施例1相比，屈服强度、抗张强度和弯曲疲劳强度得到改善，但是冲击值降低，从而脆性增加。在比较例3中，冲击值增加，从而脆性降低，但是总的材料特性较差。在比较例4中，屈服强度得到改善，但是冲击值降低，从而脆性增加，因此连杆会容易破裂。在比较例5中，延伸率和冲击值得到改善，但是屈服强度、抗张强度和弯曲疲劳强度降低。
[表5]
在表5中，对于具有表1组成的实施例1，示出取决于热处理中的冷却方法而改变的结构构造和材料特性。表5冷却方法之中通过使用冷却风扇进行冷却的风扇冷却法具有比空气冷却法的冷却速度更高但是比盐浴法的冷却速度更低的冷却速度。
实施例2的连杆具有表1实施例1的组成，其通过根据本发明示例性实施方式的制造方法而制造，通过比较比较例6～8，对根据冷却方法和冷却速度而变化的结构构造和材料特性进行比较。另外，将实施例2的结构构造和材料特性与比较例9制造的常规产品进行比较，其中比较例9的产品包括表1比较例1的组成并通过风扇冷却法而制造。
因为实施例2具有根据本发明示例性实施方式的组成并在锻造工序中在热处理期间通过使用盐浴的冷却方法进行制造，实施例2中制造的连杆的大端和小端包含与现有技术相似的铁素体和珠光体的混合结构。实施例2中的柄部包括与现有技术不同的贝氏体结构，从而其屈服强度和弯曲疲劳强度的值与比较例6～9相比是最大的，并且冲击值的值也不小。
如上所述，已经结合本发明的示例性实施方式对本发明进行了描述，但是示例性实施方式仅为示例说明而且本发明并不限于此。所描述的示例性实施方式可以由本发明所属领域内的技术人员改变或修改而不脱离本发明的范围，并且在本发明的技术精神和所附权利要求的等同范围内的多种改变和修改是可行的。

Claims (12)

1.一种非正火钢组合物，基于所述钢组合物的总重量包括：
含量为0.30～0.55wt％的碳(C)，
含量为0.80～1.20wt％的硅(Si)，
含量为0.80～1.20wt％的锰(Mn)，
含量为0.06～0.10wt％的硫(S)，
含量为0.20～0.35wt％的钒(V)，
含量为0.01～0.20wt％的钛(Ti)，
含量为0.005～0.02wt％的氮(N)，以及
余量的铁(Fe)和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的非正火钢组合物，还包括：
基于所述钢组合物的总重量，含量为0.2wt％或更低的铬(Cr)。
3.根据权利要求1所述的非正火钢组合物，还包括：
基于所述钢组合物的总重量，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)以及含量为约0.008wt％的铝(Al)。
4.根据权利要求1所述的非正火钢组合物，基于所述钢组合物的总重量基本由以下组成：
含量为0.30～0.55wt％的碳(C)、含量为0.80～1.20wt％的硅(Si)、含量为0.80～1.20wt％的锰(Mn)、含量为0.06～0.10wt％的硫(S)、含量为0.20～0.35wt％的钒(V)、含量为0.01～0.20wt％的钛(Ti)、含量为0.005～0.02wt％的氮(N)以及余量的铁(Fe)和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的非正火钢组合物，基于所述钢组合物的总重量基本由以下组成：
含量为0.30～0.55wt％的碳(C)、含量为0.80～1.20wt％的硅(Si)、含量为0.80～1.20wt％的锰(Mn)、含量为0.06～0.10wt％的硫(S)、含量为0.20～0.35wt％的钒(V)、含量为0.01～0.20wt％的钛(Ti)、含量为0.005～0.02wt％的氮(N)、含量为0.2wt％或更低的铬(Cr)以及余量的铁(Fe)和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的非正火钢组合物，基于所述钢组合物的总重量基本由以下组成：
含量为0.30～0.55wt％的碳(C)、含量为0.80～1.20wt％的硅(Si)、含量为0.80～1.20wt％的锰(Mn)、含量为0.06～0.10wt％的硫(S)、含量为0.20～0.35wt％的钒(V)、含量为0.01～0.20wt％的钛(Ti)、含量为0.005～0.02wt％的氮(N)、含量为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(Al)；以及余量的铁(Fe)和不可避免的杂质。
7.一种连杆，其通过使用权利要求1所述的非正火钢组合物制造，所述连杆包括：
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。
8.一种制造连杆的方法，包括以下步骤：
将非正火钢组合物加热至1200℃至1300℃的温度的第一步骤，其中所述非正火钢组合物基于所述钢组合物的总重量包括：含量为0.30～0.55wt％的碳(C)、含量为0.80～1.20wt％的硅(Si)、含量为0.80～1.20wt％的锰(Mn)、含量为0.06～0.10wt％的硫(S)、含量为0.20～0.35wt％的钒(V)、含量为0.01～0.20wt％的钛(Ti)、含量为0.005～0.02wt％的氮(N)以及余量的铁(Fe)和不可避免的杂质；
在1000℃至1200℃的温度下通过包括整坯模、预锻模、终锻模、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所述连杆的第七步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第三步骤中的盐浴是碱-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。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第三步骤中受控冷却的冷却温度在150℃至600℃的范围内。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述第三步骤中受控冷却的冷却速度在5℃/秒至20℃/秒的范围内。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述第六步骤中的去应力退火在550℃至650℃的温度下进行60分钟或更长。
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