用于齿条的碳钢及其制造方法技术

本发明专利技术涉及用于齿条的碳钢及其制造方法。该用于齿条的碳钢包含0.50至0.55wt％的碳(C)、0.15至0.35wt％的硅(Si)、0.75至0.95wt％的锰(Mn)、0.025wt％或更少的磷(P)、0.025wt％或更少的硫(S)、0.65至0.85wt％的铬(Cr)、0.20wt％或更少的钼(Mo)、0.001至0.02wt％的铝(Al)、5至50ppm的硼(B)和余量的铁(Fe)以及不可避免的杂质。用于制造齿条的方法包括对碳钢进行淬火、回火和拉拔，以及对拉拔后的碳钢进行温锻。进行温锻。

【技术实现步骤摘要】
用于齿条的碳钢及其制造方法
[0001]相关申请的引证
[0002]本申请要求于2020年11月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10
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2020
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0160742的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。


[0003]本公开涉及一种用于齿条的碳钢，该碳钢具有诸如强度和韧性的优异机械性能，并涉及其制造方法。

技术介绍

[0004]近年来，环境问题正在全球范围内出现。作为针对这种环境问题的对策，正在考虑在整个工业中减少化石燃料的使用的方法。为了减少化石燃料，在汽车领域中提出了提高车辆发动机的效率的方法和减轻车辆的重量的方法。就此而言，车辆的重量减轻能够增加车辆的燃料经济性以减少化石燃料的使用，但不能满足车辆所需的机械性能，例如强度、耐久性等。因此，解决这个问题已成为汽车领域的最大目标。
[0005]另一方面，车辆的转向系统使方向盘沿驾驶员期望的转向方向旋转。方向盘的旋转通过立柱传递到变速箱，最后传递到轮胎。在该过程中，立柱中的旋转力被传递到齿轮箱的齿条。由于齿条通过与立柱的小齿轮轴啮合而工作，因此齿条受到弯曲应力等，使得强度固定对齿条是有用的。此外，在车辆碰撞的情况下，即使在冲击载荷作用下变形，也不应损坏诸如齿条的转向部件，以即使在发生碰撞后通过保持车辆的行驶方向来防止二次事故。
[0006]例如，在韩国专利申请公开号2012
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0081388(专利文献1)中公开了一种用于制造具有可变齿轮比的齿条的方法，该方法包括：(a)在预定温度下将圆形材料加热预定时间；b)使用上模和下模对经热处理的圆形材料进行塑性加工以进行温锻；(c)进行修整以去除齿轮部分的飞边；和(d)使用用于定型的上模和下模通过塑性加工对齿轮部的齿定型。然而，在专利文献1的制造方法中，可以实现可变齿轮的齿条的形状，但是，可能难以确保齿条的物理性能。在锻造部件的情况下，在形状做好之后执行淬火和回火热处理时，齿轮部的形状由于在齿轮部的锻造期间的残余应力而变形，并且齿条的直线度改变。齿轮部与小齿轮啮合并旋转，这需要非常高水平的形状精度。当齿轮部的形状精度低时，由于转向过程中的操作间隙而产生噪声，并且部件之间产生过度磨损，这可能会由于转向功能的恶化而导致行驶过程中的安全问题，因此齿轮的精度非常重要。
[0007]因此，研究和开发用于齿条的碳钢是有用的，其确保材料的诸如屈服强度、拉伸强度、韧性等的优异的机械性能，同时确保以优异的精度实现齿条齿轮的形状，从而甚至在高荷载环境下仍具有优异的耐久性并且能够减轻车辆重量，及其制造方法。

技术实现思路

[0008]做出本公开以解决现有技术中出现的上述问题，同时完整地保持现有技术所实现的优点。
[0009]本公开的一方面提供了一种齿条，该齿条具有优异的机械性能，例如屈服强度、拉伸强度、韧性等，从而即使在高荷载环境下也具有优异的耐久性，并且能够减轻车辆的重量，并且提供了其制造方法。
[0010]本公开构思要解决的技术问题不限于上述问题，并且本公开所属领域的技术人员根据以下描述应清楚地理解本文中未提及的任何其他技术问题。
[0011]根据本公开的一个方面，用于齿条的碳钢包含0.50至0.55wt％的碳(C)、0.15至0.35wt％的硅(Si)、0.75至0.95wt％的锰(Mn)、0.025wt％或更少的磷(P)、0.025wt％或更少的硫(S)、0.65至0.85wt％的铬(Cr)、0.20wt％或更少的钼(Mo)、0.001至0.02wt％的铝(Al)、5至50ppm的硼(B)和余量的铁(Fe)以及不可避免的杂质。
[0012]根据本公开的另一方面，一种用于车辆的齿条包含碳钢。
[0013]根据本公开的另一方面，一种车辆包括用于车辆的齿条。
[0014]根据本公开的另一方面，一种用于制造用于齿条的碳钢的方法包括制造碳钢，该碳钢包含0.50至0.55wt％的碳(C)、0.15至0.35wt％的硅(Si)、0.75至0.95wt％的锰(Mn)、0.025wt％或更少的磷(P)、0.025wt％或更少的硫(S)、0.65至0.85wt％的铬(Cr)、0.20wt％或更少的钼(Mo)、0.001至0.02wt％的铝(Al)、5至50ppm的硼(B)和余量的铁(Fe)以及不可避免的杂质。该方法还包括对碳钢进行淬火、回火和拉拔，以及对所拉拔后的碳钢进行温锻。
具体实施方式
[0015]在下文中，详细描述了本公开。
[0016]用于齿条的碳钢
[0017]根据本公开的用于齿条的碳钢包含碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、钼(Mo)、铝(Al)、硼(B)、铁(Fe)和不可避免的杂质。
[0018]碳(C)
[0019]碳用于增加碳钢的强度和硬度。
[0020]基于碳钢的总重量，碳可以0.50至0.55wt％的含量包含在碳钢中。当碳的含量小于上述范围时，碳钢的拉伸强度可能降低。当碳的含量高于上述范围时，冲击韧性可能降低。
[0021]硅(Si)
[0022]硅充当用于除去钢中的氧的脱氧剂，并溶解在钢中以增强基材的强度。
[0023]基于碳钢的总重量，硅可以0.15至0.35wt％或0.17至0.32wt％的含量包含在碳钢中。当硅的含量小于上述范围时，碳钢的拉伸强度可能降低。当硅的含量高于上述范围时，机械加工性可能降低。
[0024]锰(Mn)
[0025]锰用于提高碳钢的强度，并与硫反应以形成硫化锰(MnS)，从而提高可加工性。
[0026]基于碳钢的总重量，锰可以0.75至0.95wt％或0.78至0.88wt％的含量包含在碳钢中。当锰的含量小于上述范围时，碳钢的拉伸强度可能降低。当锰的含量高于上述范围时，在热处理期间发生偏析，使得可能发生韧性降低和抗变形性增加。
[0027]磷(P)
[0028]磷是在制造碳钢时充当杂质的元素，其需要适当调节其含量。
[0029]基于碳钢的总重量，磷可以0.025wt％或更少、0.001％至0.025wt％或0.01％至0.02wt％的含量包含在碳钢中。当磷的含量高于上述范围时，碳钢的硬度可能增加并且韧性可能降低，使得可能发生裂纹并且成本价格可能增加。
[0030]硫(S)
[0031]硫与锰(Mn)反应以形成硫化锰(MnS)，从而提高可加工性。
[0032]基于碳钢的总重量，硫可以0.025wt％或更少，0.001％至0.025wt％、或0.004％至0.010wt％的含量包含在碳钢中。当硫的含量小于上述范围时，碳钢的可加工性可能降低。
[0033]铬(Cr)
[0034]铬用于改善碳钢的强度、淬透性和韧性。此外，铬在改善最终产品的永久变形抗力方面起着重要作用。
[0035]基于碳钢的总重量，铬可以0.65至0.85wt％或0.70至0.80wt％的含量包含在碳钢中。当铬的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于齿条的碳钢，所述碳钢包含：0.50至0.55wt％的碳(C)；0.15至0.35wt％的硅(Si)；0.75至0.95wt％的锰(Mn)；0.025wt％或更少的磷(P)；0.025wt％或更少的硫(S)；0.65至0.85wt％的铬(Cr)；0.20wt％或更少的钼(Mo)；0.001至0.02wt％的铝(Al)；5至50ppm的硼(B)；和余量的铁(Fe)以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的碳钢，其包含：0.50至0.55wt％的碳(C)；0.17至0.32wt％的硅(Si)；0.78至0.88wt％的锰(Mn)；0.025wt％或更少的磷(P)；0.025wt％或更少的硫(S)；0.70至0.80wt％的铬(Cr)；0.20wt％或更少的钼(Mo)；0.003至0.015wt％的铝(Al)；10至30ppm的硼(B)；0.10wt％或更少的铜(Cu)；0.30wt％或更少的镍(Ni)；和余量的铁(Fe)以及不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的碳钢，其中，拉伸强度等于或高于800Mpa，伸长百分率等于或高于20％，并且室温冲击强度等于或高于100J/cm2。4.一种用于车辆的齿条，其包含根据权利要求1所述的碳钢。5.一种车辆，其包括根据权利要求4所述的用于车辆的齿条。6.一种用于齿条的碳钢的制造方法，所述方法包括：制造所述碳钢，其包含0.50至0.55wt％的碳(C)、0.15至0.35wt％的硅(Si)、0.75至0.95wt...

【专利技术属性】
技术研发人员：李衡国，林在韩，
申请(专利权)人：起亚自动车株式会社现代制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：