本發(fā)明涉及一種構(gòu)成超高強度鋼的鋼組合物。用于超高強度鋼的鋼組合物具有改善的拉伸強度和疲勞強度，所述超高強度鋼適合用作車輛的發(fā)動機氣門彈簧。

背景技術(shù)：

隨著化石燃料儲量的下降以及油價的突然升高和變動，改進車輛燃料效率的研究正在進行。對于燃料效率改進，重要的是使車身重量減輕的設計以及通過減少系統(tǒng)連接處的摩擦使能量損失最小化。此外，通過改善發(fā)動機自身排氣控制時的動力特性使得輸出效率最大化有助于燃料效率。就改善燃料效率而言，已經(jīng)進行了通過降低發(fā)動機缸蓋的動力組件的重量以減少動荷載的研究。

在動力組件之中，由于車輛的發(fā)動機氣門彈簧直接控制動荷載，發(fā)動機氣門彈簧是當車輛重量降低時有助于燃料效率的部件。通常，氣門彈簧主要由拉伸強度為1900MPa的硅化鉻(CrSi)鋼或者拉伸強度為2100MPa的硅化鉻釩(CrSiV)鋼制備。近來，已經(jīng)嘗試通過向CrSiV鋼中加入合金元素，以使用于發(fā)動機氣門彈簧的鋼的拉伸強度增加至2550MPa的水平。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種鋼組合物，特別是一種用于超高強度彈簧鋼的鋼組合物。因此，通過優(yōu)化鉬(Mo)、鎳(Ni)、釩(V)、鈮(Nb)、鈦(Ti)、鈷(Co)、鋯(Zr)和釔(Y)的含量，可以大大改進拉伸強度，且通過調(diào)節(jié)其中形成的夾雜物可以改進疲勞強度。

在一方面，本發(fā)明提供一種鋼組合物。該鋼組合物可以用在適用于車輛發(fā)動機中的氣門彈簧鋼的超高強度彈簧鋼中。鋼組合物可以包括：含量為大約0.5-0.7wt％的碳(C)；含量為大約1.3-2.3wt％的硅(Si)；含量為大約0.6-1.2wt％的錳(Mn)；含量為大約0.6-1.2wt％的鉻(Cr)；含量為大約0.1-0.5wt％的鉬(Mo)；含量為大約0.05-0.8wt％的鎳(Ni)；含量為大約0.05-0.5wt％的釩(V)；含量為大約0.05-0.5wt％的鈮(Nb)；含量為大約0.05-0.3wt％的鈦(Ti)；含量為大約0.01-3wt％的鈷(Co)；含量為大約0.001-0.2wt％的鋯(Zr)；含量為大約0.01-1.5wt％的釔(Y)；含量為大約0.3wt％或更低但高于0wt％的銅(Cu)；含量為大約0.3wt％或更低但高于0wt％的鋁(Al)；含量為大約0.03wt％或更低但高于0wt％的氮(N)；含量為大約0.003wt％或更低但高于0wt％的氧(O)；以及組成鋼組合物的余量的鐵(Fe)。本文呈現(xiàn)的所有wt％均基于鋼組合物的總重而言。

優(yōu)選地，彈簧鋼可具有大約3000MPa或更高的拉伸強度。優(yōu)選地，彈簧鋼可具有大約1200MPa或更高的疲勞強度。優(yōu)選地，彈簧鋼可具有大約2500MPa或更高的屈服強度。優(yōu)選地，彈簧鋼可具有大約750HV或更高的硬度。優(yōu)選地，彈簧鋼可以包括尺寸為大約15μm或更低的夾雜物。

具體而言，大約10％或更少份數(shù)的夾雜物具有大約10-15μm的尺寸，大約90％或更高份數(shù)的夾雜物具有大約10μm的尺寸。

如本文所用的術(shù)語“夾雜物”是指以嵌入在其他物質(zhì)(例如基體)形成的合金顆粒或者獨特的合金物質(zhì)。優(yōu)選地，夾雜物可以形成為在夾雜物本體與基體之間具有獨特的邊界，從而對基體提供另外的性質(zhì)。例如，如本文所述的鋼組合物的組分可以形成夾雜物，例如包括過渡金屬元素的碳化物以及包括過渡金屬元素的氮化物，以使那些夾雜物可以形成為具有系列尺寸的獨特顆粒。具體地，通過抑制軟化、斷裂韌性等，夾雜物可以提供合適的物理或化學性質(zhì)，例如淬透性、強度。

本發(fā)明還提供了一種鋼組合物，其可以由上述組分組成，或者基本上由上述組分組成。例如，鋼組合物可以由以下組分組成，或者基本上由其組成：含量為大約0.5-0.7wt％的碳(C)；含量為大約1.3-2.3wt％的硅(Si)；含量為大約0.6-1.2wt％的錳(Mn)；含量為大約0.6-1.2wt％的鉻(Cr)；含量為大約0.1-0.5wt％的鉬(Mo)；含量為大約0.05-0.8wt％的鎳(Ni)；含量為大約0.05-0.5wt％的釩(V)；含量為大約0.05-0.5wt％的鈮(Nb)；含量為大約0.05-0.3wt％的鈦(Ti)；含量為大約0.01-3wt％的鈷(Co)；含量為大約0.001-0.2wt％的鋯(Zr)；含量為大約0.01-1.5wt％的釔(Y)；含量為大約0.3wt％或更低但高于0wt％的銅(Cu)；含量為大約0.3wt％或更低但高于0wt％的鋁(Al)；含量為大約0.03wt％或更低但高于0wt％的氮(N)；含量為大約0.003wt％或更低但高于0wt％的氧(O)；以及組成鋼組合物的余量的鐵(Fe)。本文呈現(xiàn)的所有wt％均基于鋼組合物的總重而言。

進一步提供了一種彈簧鋼，其可以包括如本文所述的鋼組合物。

再進一步提供了一種車輛部件，其可以包括如本文所述的鋼組合物。車輛部件可以是車輛發(fā)動機中由上述鋼組合物或彈簧鋼制成的氣門彈簧。

本文公開了本發(fā)明的其他方面。

附圖說明

通過以下詳細描述結(jié)合附圖，將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點，其中：

圖1是顯示實施例和比較例的鋼組合物的組分的表；

圖2是顯示由圖1中實施例和比較例的鋼組合物制得的鋼的物理性質(zhì)和性能的表；

圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方式的鋼在不同溫度下的相轉(zhuǎn)變的圖；且

圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方式的示例性鋼組合物在不同溫度下相轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體的圖。

具體實施方式

本文使用的術(shù)語僅僅是為了說明具體實施方式，而不是意在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個、一種、該(a、an、the)”也意在包括復數(shù)形式，除非上下文中另外清楚指明。還應當理解的是，在說明書中使用的術(shù)語“包括(comprises和/或comprising)”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列項的任何和所有組合。

除非具體說明或從上下文顯而易見，否則本文所用的術(shù)語“約”理解為在本領(lǐng)域的正常容許范圍內(nèi)，例如在均值的2個標準差范圍內(nèi)。“約”可以理解為在所述數(shù)值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％內(nèi)。除非另外從上下文清楚得到，本文提供的所有數(shù)值都由術(shù)語“約”修飾。

應理解，本文使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語包括通常的機動車，例如，包括多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務車的客車，包括各種船只和船舶的水運工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、插入式混合電動車、氫動力車和其它代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動力車是具有兩種或多種動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。

出于說明性的目的，通過參考多個示例性實施方式對本發(fā)明的主旨進行了描述。雖然本文對本發(fā)明的那些示例性實施方式進行了具體描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易地認識到，相同的主旨等同適用于，并且可以應用在其他系統(tǒng)和方法中。在詳細解釋本發(fā)明公開的實施方式之前，應當理解本公開在應用上不局限于所示的任何具體實施方式中的細節(jié)。另外，本文所用的術(shù)語是出于說明的而不是限制性的目的。此外，雖然某些方法是結(jié)合本文中以一定順序呈現(xiàn)的步驟加以描述，但在許多情況下，這些步驟可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解到的任何順序?qū)嵤灰虼耍龅男路椒ú幌抻诒疚墓_的具體步驟排列。

圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方式的組成超高強度彈簧鋼的示例性鋼組合物在不同溫度下的相轉(zhuǎn)變的圖，圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方式的組成超高強度彈簧鋼的示例性鋼組合物在不同溫度下相轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體的圖。

用于適合用作車輛發(fā)動機中氣門彈簧鋼的超高強度彈簧鋼的鋼組合物可以具有大大改進的性質(zhì)例如拉伸強度和疲勞強度，因為其主要合金組分的含量得到優(yōu)化。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的鋼組合物可以包括：含量為大約0.5-0.7wt％的碳(C)；含量為大約1.3-2.3wt％的硅(Si)；含量為大約0.6-1.2wt％的錳(Mn)；含量為大約0.6-1.2wt％的鉻(Cr)；含量為大約0.1-0.5wt％的鉬(Mo)；含量為大約0.05-0.8wt％的鎳(Ni)；含量為大約0.05-0.5wt％的釩(V)；含量為大約0.05-0.5wt％的鈮(Nb)；含量為大約0.05-0.3wt％的鈦(Ti)；含量為大約0.01-3wt％的鈷(Co)；含量為大約0.001-0.2wt％的鋯(Zr)；含量為大約0.01-1.5wt％的釔(Y)；含量為大約0.3wt％或更低但高于0wt％的銅(Cu)；含量為大約0.3wt％或更低但高于0wt％的鋁(Al)；含量為大約0.03wt％或更低但高于0wt％的氮(N)；含量為大約0.003wt％或更低但高于0wt％的氧(O)；以及組成鋼組合物的余量的鐵(Fe)。

以下，將描述在根據(jù)本發(fā)明的組合物中組分的數(shù)值限制的原因。除非另有說明，以下說明書中給出的單位wt％表示基于鋼組合物的總重的重量％。

基于鋼組合物的總重，可以以大約0.5-0.7wt％的含量包括如本文所用的碳(C)。鋼的強度隨著碳含量的增加而提高。當碳含量小于大約0.5wt％時，由于當熱處理時淬火性質(zhì)不足，鋼的強度提高可能比較輕微。另一方面，當碳含量高于大約0.7wt％時，在淬火時可能引發(fā)馬氏體相的形成，導致疲勞強度和韌性的降低。在上述范圍內(nèi)，可以提供具有高強度和延展性的鋼。

基于鋼組合物的總重，可以以大約1.3-2.3wt％的含量包括如本文所用的硅(Si)。當用在具有鐵的鐵氧體中形成固溶體時，硅可以使強度和抗回火軟化性提高。當硅含量低于大約1.3wt％時，鋼的抗回火軟化性可能降低。另一方面，當硅含量高于大約2.3wt％時，在熱處理時可能發(fā)生脫碳。

基于鋼組合物的總重，可以以大約0.6-1.2wt％的含量包括如本文所用的錳(Mn)。當在基體中形成固溶體時，錳可起到改善彎曲疲勞強度和淬火性質(zhì)的作用。當所包含的錳的含量小于大約0.6wt％時，錳可能無法保證淬火性質(zhì)。當所包含的錳的含量高于大約1.2wt％時，韌性可能劣化。

基于鋼組合物的總重，可以以大約0.6-1.2wt％的含量包括如本文所用的鉻(Cr)。鉻可以具有多種功能，例如，在回火時引發(fā)對韌性有用的碳化物沉積物的形成，改善淬透性，以及通過抑制軟化使強度增加。此外，鋼的韌性可以通過鉻含量帶來的微觀結(jié)構(gòu)細化而得到改善。當鉻含量為大約0.6wt％或更高時，鉻可以改善回火軟化、脫碳、淬火和耐腐蝕性。當鉻含量為大約1.2wt％時，可能過度地形成大量的晶界碳化物，從而使強度劣化、脆性增加。

基于鋼組合物的總重，可以以大約0.1-0.5wt％的含量包括如本文所用的鉬(Mo)。類似于鉻，鉬可以形成微觀結(jié)構(gòu)碳化物沉積，從而改善強度和斷裂韌性。具體而言，均勻形成尺寸為大約1-5nm的TiMoC可以改善耐回火性并保證耐熱性和高強度。當鉬以小于大約0.1wt％的量使用時，鉬可能無法形成碳化物，從而無法獲得足夠的強度。另一方面，當鉬含量大于大約0.5wt％時，由于碳化物沉積和強度改善效應已經(jīng)得到飽和，成本可能增加。

基于鋼組合物的總重，可以以大約0.05-0.8wt％的含量包括如本文所用的鎳(Ni)。鎳可以提供鋼的耐腐蝕性并改善耐熱性、低溫脆性(cold shortness)、淬透性、尺寸穩(wěn)定性和可定型性(settability)。當鎳含量小于大約0.05wt％時，鋼可能具有劣化的耐腐蝕性和高溫穩(wěn)定性。另一方面，當鎳含量大于大約0.8wt％時，鋼可能遭受紅熱脆性(red shortness)。

基于鋼組合物的總重，可以以大約0.05-0.5wt％的含量包括如本文所用的釩(V)。釩可以改善微觀結(jié)構(gòu)的細化、耐回火性、尺寸穩(wěn)定性和可定型性，并改善耐熱性和高強度。此外，釩可以形成微觀結(jié)構(gòu)沉積物碳化釩(VC)，以提高斷裂韌性。具體而言，微觀結(jié)構(gòu)沉積物VC可以限制晶界的遷移。在奧氏體化時V可以溶解，形成固溶體，并且在回火時可以沉積，產(chǎn)生二次硬化。當釩含量小于大約0.05wt％時，可能無法防止斷裂韌性的下降。當釩含量大于大約0.5wt％時，鋼可能包含粗糙的沉積物，且淬火后的強度可能降低。

基于鋼組合物的總重，可以以大約0.05-0.5wt％的含量包括如本文所用的鈮(Nb)。鈮可以引發(fā)微觀結(jié)構(gòu)細化，通過氮化作用使鋼表面硬化，改善尺寸穩(wěn)定性。碳化鈮(NbC)的形成可以提高鋼強度，控制其它碳化物(例如，CrC、VC、TiC、MoC)的形成速率。當鈮含量小于大約0.05wt％時，鋼的強度可能降低，可能具有不均勻的碳化物分布。當鈮含量大于大約0.5wt％時，其他碳化物的形成可能受到限制。

基于鋼組合物的總重，可以以大約0.05-0.3wt％的含量包括如本文所用的鈦(Ti)。與Nb和Al類似，鈦可以防止或限制晶粒的再結(jié)晶和生長。此外，鈦可以形成納米碳化物，例如TiC、TiMoC等，并與氮反應形成氮化鈦(TiN)，其限制晶粒生長。此外，鈦可以形成TiB₂，其干擾B和N之間的結(jié)合，從而使BN引發(fā)的淬火性質(zhì)退化最小化。當鈦含量小于大約0.05wt％時，可以形成其他夾雜物例如Al₂O₃，因此降低疲勞耐久性。當鈦含量大于大約0.3wt％時，鈦可能干擾其他合金元素的作用，因此成本可能增加。

基于鋼組合物的總重，可以以大約0.001-0.2wt％的含量包括如本文所用的鋯(Zr)。加入鋯可以形成沉積物，除去N、O和S，延長鋼的壽命，降低非金屬夾雜物的尺寸。當Zr含量小于大約0.001wt％時，非金屬夾雜物的尺寸可能增加而不形成碳化物。當Zr含量大于大約0.2wt％時，ZrO₂可能過量形成，由于強度改善效應已經(jīng)得到飽和，成本可能增加。

基于鋼組合物的總重，可以以大約0.01-1.5wt％的含量包括如本文所用的釔(Y)。釔可以提高高溫穩(wěn)定性，改善耐熱性和韌性。當合金暴露于高溫下時，釔可以形成氧化物，可預防合金表面上的氧化和腐蝕，以改善耐燃性和耐化學性。當釔含量小于大約0.001wt％時，高溫穩(wěn)定性可能會劣化。另一方面，當釔含量大于大約1.5wt％時，生產(chǎn)成本可能大大增加，可焊性可能降低，在鋼的制造期間可能出現(xiàn)不均勻性。

基于鋼組合物的總重量，可以以大約0.3wt％或更低但高于0wt％的含量包括如本文所用的銅(Cu)。銅可以提高淬火性質(zhì)和回火后的強度，改善鋼的耐腐蝕性。由于過量的銅可能使生產(chǎn)成本增加，可以將銅含量有利地限制在0.3％或更低。

基于鋼組合物的總重量，可以以大約0.3wt％或更低但高于0wt％的含量包括如本文所用的鋁(Al)。鋁可以與氮形成氮化鋁(AlN)，以引發(fā)奧氏體的細化并改善強度和沖擊韌性。具體而言，鋁連同Nb、Ti和Mo一起加入可以減少昂貴的元素的量，例如，用于微觀結(jié)構(gòu)細化的釩和用于改善韌性的鎳。然而，由于過量的鋁使鋼變軟，可以將鋁的含量限制在大約0.3wt％或更低。

基于鋼組合物的總重量，可以以大約0.03wt％或更低但高于0wt％的含量包括如本文所用的氮(N)。氮可以與Al和Ti形成AlN和TiN，從而提供微觀結(jié)構(gòu)的細化。具體而言，TiN可以改善硼的淬火性能。然而，由于過量的氮可與硼反應從而降低淬火性能，可以將氮的含量有利地限制在0.03wt％或更低。

基于鋼組合物的總重量，可以以大約0.003wt％或更低但高于0wt％的含量包括如本文所用的氧(O)。氧可以與Si或Al結(jié)合以形成非金屬的氧化物類夾雜物，從而引發(fā)疲勞壽命性質(zhì)的降低。因此，鋼組合物中需要最小量的氧。優(yōu)選地，氧的含量可以至多為0.003wt％。

除了前述組分，超高強度彈簧鋼可以包括組成鋼組合物的余量的鐵(Fe)以及不可避免的雜質(zhì)，以形成100％。

實施例

以下，將參考實施例和比較例提供詳細說明。

制備

在用于商業(yè)可得的彈簧鋼的條件下制備實施例和比較例的彈簧鋼。將來自熔融鋼的盤條通過等溫處理、拔絲、淬火-回火和焊接淬火的連續(xù)過程制備成鋼絲，其中盤條中使用如圖1所示的不同含量的組分。簡言之，將盤條在940-960℃的溫度下保持3-5分鐘，冷卻至640-660℃的溫度并在該溫度下保持2-4分鐘，接著冷卻至18-22℃的溫度0.5-1.5分鐘。采用這樣的等溫處理以促進隨后的拔絲過程。通過熱處理，在盤條中形成珠光體。

在等溫處理之后，使盤條經(jīng)過多步拔絲以具有目標絲直徑。例如，將盤條拉伸為具有3.3mm的直徑。

將拉伸的盤條加熱至940-960℃的溫度并保持3-5分鐘，淬火至45-55℃的溫度，接著回火0.5-1.5分鐘。此后，將盤條再次加熱至440-460℃的溫度并保持2-4分鐘，然后進行焊接淬火。通過淬火和回火形成馬氏體為盤條提供了強度，同時通過焊接淬火形成回火馬氏體提供了強度和韌性。

測試例

在測試例中，考察了實施例和比較例的彈簧鋼的物理性質(zhì)。

對實施例和比較例的彈簧鋼測試了屈服強度、硬度、疲勞強度、模壓性能、疲勞壽命、夾雜物控制以及碳分數(shù)和碳活性的改善，結(jié)果示于圖2中。

就此而言，根據(jù)KS B 0802(韓國工業(yè)標準)用20-噸測試儀對直徑3.3mm的樣品測量屈服強度和拉伸強度，根據(jù)KS B 0811(韓國工業(yè)標準)在300gf下用micro Vickers硬度試驗機測量硬度。根據(jù)KS B ISO 1143(韓國工業(yè)標準)通過旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗對樣品測量疲勞強度和疲勞壽命。當制造并模制出直徑/鋼絲直徑為6.5且匝數(shù)為8的10,000個氣門彈簧且沒有斷裂發(fā)生時，模壓性能被認為是正常的。

對于夾雜物控制，將各樣品平行卷繞，沿著中線切割。用Max.t-法測量在60mm²切割表面的區(qū)域中存在的B-型和C-型夾雜物的最大尺寸。測量在顯微鏡下以400-500倍的放大率進行。當鋼具有10％或更低份數(shù)的尺寸為10-15μm的夾雜物以及90％或更高份數(shù)的尺寸為10μm或更小的夾雜物、且不具有大于15μm的尺寸的夾雜物時，確定為正常狀態(tài)。B-型夾雜物是在加工方向上不連續(xù)地排成一組的多個顆粒狀夾雜物，其可以為例如氧化鋁(Al₂O₃)夾雜物。C-型夾雜物是通過不規(guī)則分散形成而沒有粘滯變形的夾雜物，其可以為例如二氧化硅(SiO₂)夾雜物。

使用基于熱力學DB的ThermoCalc軟件計算碳分數(shù)和碳活性的改善。具體而言，使用SEM-EDX通過對元素分布作圖來測量碳分數(shù)。

結(jié)果

如從圖2的數(shù)據(jù)中所了解的，缺少Mo、Ni、V、Nb、Ti、Co、Zr和Y的常規(guī)鋼雖然在夾雜物控制方面得以通過，但不滿足本公開對于屈服強度、拉伸強度、硬度、疲勞強度、模壓性能和疲勞壽命的任何要求。

比較例1-16的鋼與根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的實施例的組分含量不同，無法滿足本發(fā)明的任何要求，雖然它們與常規(guī)鋼相比在屈服強度、拉伸強度、硬度、疲勞強度、模壓性能和疲勞壽命中得到了部分的改善。

特別地，與常規(guī)鋼相比，包含較少量Mo的比較例1的鋼未能獲得足夠的屈服強度，沒有得到硬度的改善，而且在疲勞強度和疲勞壽命方面有降低。

比較例6包含比本發(fā)明的示例性實施方式更多量的釩，比較例11包含比本發(fā)明的示例性實施方式更少量的硼，比較例16包含比本發(fā)明的示例性實施方式更多量的釔。這些鋼在夾雜物控制中是失敗的，因為它們的夾雜物粗糙或者受到鋼制造過程中不均勻熔融鋼的不利影響。

在比較例9中，Ti含量比本發(fā)明的示例性實施方式少。由于促進了其他夾雜物例如Al₂O₃的形成，鋼具有劣化的疲勞耐久性，因此與常規(guī)鋼相比，疲勞強度和疲勞壽命降低。

比較例11包含與本發(fā)明的示例性實施方式相比更少量的鈷，比較例16包含與本發(fā)明的示例性實施方式相比更高量的釔。這些鋼之在模壓性能和夾雜物控制中均是失敗的，因為它們具有劣化的可加工性和高溫穩(wěn)定性，或者它們的夾雜物受到鋼制造過程中的不均勻熔融鋼的不利影響。

相反地，實施例1-3的鋼包含根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的含量的組分，并且它們均顯示出2500MPa或更高的屈服強度、3000MPa或更高的拉伸強度以及750HV或更高的硬度。此外，它們均測定有1200MPa或更高的疲勞強度，通過了模壓性能和夾雜物控制的測試。在根據(jù)本公開的鋼中測得超過500,000個循環(huán)的疲勞壽命，與常規(guī)鋼相比，它們在碳分數(shù)中得到7％或更高的改善，碳活性改善3％。

圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方式的用于超高強度彈簧鋼的示例性鋼組合物在不同溫度下的相轉(zhuǎn)變的圖，圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方式的用于超高強度彈簧鋼的示例性鋼組合物在不同溫度下相轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體的圖。

在圖3中，顯示了具有Fe-2.2Si-0.7Mn-0.9Cr-0.66C-0.3Ni-0.3Mo-0.3V-0.15Ti-0.1Co-0.1Zr-0.1Y的合金組成的示例性鋼在溫度范圍下的相轉(zhuǎn)變。如圖3所示，鋼具有多種微夾雜物例如CrC和VC，以及在固化期間形成的富Ti或富Zr的碳化物，因此期待其在強度和疲勞壽命中有改善。

在圖4中，顯示了具有Fe-2.2Si-0.7Mn-0.9Cr-0.66C-0.3Ni-0.3Mo-0.3V-0.15Ti-0.1Co-0.1Zr-0.1Y的合金組成的示例性鋼在溫度范圍下相轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體。從圖4的數(shù)據(jù)可以理解，滲碳體中的八個元素發(fā)生了復雜的行為，因此預期到了微碳化物的不均勻分布。

如本文所述，可以提供可由根據(jù)本發(fā)明的鋼組合物獲得的超高強度彈簧鋼，其通過使主要合金組分的含量優(yōu)化而具有3000MPa的拉伸強度，通過夾雜物細化而具有1200MPa的疲勞強度。雖然出于說明性的目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的多個示例性實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，在不偏離如所附權(quán)利要求公開的發(fā)明的范圍和精神之下，多種變形、添加和替代是可能的。