專利名稱：高強度彈簧用鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為卷簧的原材有用的彈簧用鋼(彈簧鋼)，詳細地說是涉及在制造卷簧時使用的彈簧用鋼，是在淬火的狀態(tài)下抗拉強度為1900MPa級的彈簧用鋼。
背景技術(shù)：
在汽車等所使用的彈簧(懸架彈簧等)中，為了降低廢氣和提高燃油效率而要求輕量化，作為其一個環(huán)節(jié)而指向高強度化。高強度化的彈簧，缺陷敏感性增加，例如，容易從因融雪劑的附著而發(fā)生的腐蝕坑產(chǎn)生斷裂，腐蝕疲勞造成的初期折損成為問題。因此就要求高強度且腐蝕疲勞特性也優(yōu)異的彈簧。例如，申請人作為彈簧用鋼以前開發(fā)的 “UHS1900”，是卷繞成彈簧形狀后，進行淬火回火，既能夠使抗拉強度達到1900MPa級的高強度，又能夠達成良好的腐蝕疲勞特性。因此由這種彈簧用鋼得到的卷簧，使高強度和良好的腐蝕疲勞特性并立。這樣的卷簧，一般是通過拉拔彈簧用鋼(線材)并進行磨棒后加熱，熱態(tài)下卷繞后進行淬火、回火，并進行整定處理(setting)制作而成。熱卷繞后的淬火、回火處理，是為了調(diào)整彈簧的強度而進行。在淬火回火處理這樣的熱處理時，大量的CO2被排出?？墒墙陙?，以降低對于地球環(huán)境的負荷為目的，作為防止全球變暖對策之一，強烈要求削減C02。為此，在卷簧的制造工序中，還要求降低CO2的排放量。還有，在專利文獻1中提出的是，在熱成形后立即進行水淬火而沒有進行回火的水淬火狀態(tài)下，改善了常溫韌性和低溫韌性的穩(wěn)定器用鋼。該穩(wěn)定器用鋼具有的特征在于， 將成分組成調(diào)整為低C-高Mn-Cr系，或在低C-高Mn-B-Cr系中添加Ti、V、Nb的一種或兩種以上。該專利文獻1中作為對象的穩(wěn)定器，與卷簧的技術(shù)領(lǐng)域不同，例如，強度水平在腐蝕疲勞特性不成問題的SOOMPa級，與要求強度與腐蝕疲勞特性并立的高強度域(例如 1900MPa級)的彈簧沒有關(guān)聯(lián)。另外，一般鐵鋼材料的強度隨著硬度的上升一起增加，另外若硬度上升，則韌性降低。即，若鐵鋼材料的強度增加則韌性降低，但作為彈簧用材料，則要求有彈簧可耐受嚴酷的使用環(huán)境的破壞特性，即使在高強度化的懸架彈簧等的彈簧中，仍需要確保其韌性，特別是在寒冷地區(qū)的使用中重要的低溫韌性。例如，專利文獻2公開，通過調(diào)節(jié)各種成分，在高強度彈簧鋼中，其延展性和韌性得到改善，另外專利文獻3公開，通過調(diào)節(jié)各種成分，能夠得到兼具硬度和韌性的彈簧鋼。 但是，專利文獻2和3均只是著眼于常溫下的韌性，對于低溫韌性未予考慮。低溫下的韌性通常比常溫下的韌性差，若從專利文獻2和3所公開的常溫韌性進行考慮，則專利文獻2和 3的技術(shù)中的低溫韌性不充分。先行技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 專利第4406341號公報專利文獻2 專利第3577411號公報
專利文獻3 專利第3246733號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明著眼于上述這樣的情況而做，其目的在于，提供一種彈簧用鋼，其在加工成卷簧時，即使省略淬火后的回火處理，也能夠使高強度和良好的腐蝕疲勞特性并立，此外還能夠制造低溫韌性也優(yōu)異的卷簧。另外，本發(fā)明的另一目的在于，提供由該彈簧用鋼得到的彈簧。能夠解決上述課題的本發(fā)明的高強度彈簧用鋼，含有C 0. 15 0. 40% (質(zhì)量％ 的意思。下同。)、Si :1 3. 5%、Mn :0. 20 2. 0%，并且含有從Ti :0. 005 0. 10%、 Nb 0. 005 0. 05%和V 0. 25%以下構(gòu)成的群中選擇的至少1種、Cr 0. 05 1. 20%, P 0. 030%以下、S :0. 02%以下，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，由下式(1)所示的碳當(dāng)量Ceq1 為0. 55以下。Ceq1 = [C] +0. 108 X [Si]_0. 067 X [Mn] +0. 024X [Cr]-0. 05 X [Ni]+0. 074X [V]— (1)(上式(1)中，[]表示各元素的含量(質(zhì)量％)。)本發(fā)明的彈簧用鋼，也可以根據(jù)需要含有以下元素(a) Ni :0. 05 2%和Cu: 0. 05 0. 50%, (b)Ni 0. 15 2%和 Cu 0. 05 0. 50%, (C)B 0. 005% 以下和 / 或 Mo 0. 60%以下。另外，本發(fā)明的彈簧用鋼，還優(yōu)選含有從Ti :0. 035 0. 10%,Nb :0. 005 0.05% 和V 0. 05 0. 25%構(gòu)成的群中選擇的至少1種，淬火后的結(jié)晶粒度為7. 5度以上。如果使用上述彈簧用鋼，將該彈簧用鋼在熱態(tài)下卷繞，進行淬火后，以省略回火的狀態(tài)直接進行整定處理，則能夠制造出可使上述特性并立的彈簧。本發(fā)明的彈簧用鋼，因為適當(dāng)?shù)乜刂屏颂囟ǖ暮辖鹪氐脑亓亢驼{(diào)配平衡，所以使用該彈簧用鋼制造卷簧時，能夠省略淬火后的回火處理，在淬火這一狀態(tài)下就能夠使高強度和良好的腐蝕疲勞特性并立，此外還能夠制造具有良好的低溫韌性的彈簧。


圖1是表示實施例1中得到的試驗片的碳當(dāng)量(Ceq1)與氫脆裂紋壽命的關(guān)系的標(biāo)繪圖。圖2是表示實施例2中得到的試驗片的抗拉強度與低溫韌性(vE_5CI)的關(guān)系標(biāo)繪圖。
具體實施例方式本發(fā)明者們在卷繞彈簧用鋼而制造彈簧時，為了省略在卷繞后進行的淬火后的回火處理而使高強度和良好的腐蝕疲勞特性并立，此外還為了提供能夠制造低溫韌性也優(yōu)異的彈簧的彈簧用鋼，反復(fù)進行了銳意研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果使彈簧用鋼所含有的基本合金元素的種類縮小到C、Si、Mn、Cr,以及Ti、Nb和V的至少1種，或收縮到在這些元素群中再添加(i)Ni和Cu，或(ii)B和/或Mo，并且，在這些元素之中，C、Ti、Nb、V、Cr、Ni和Cu的量盡可能降低，另一方面，積極地含有Si和Mn，則在卷繞該彈簧用鋼而制造彈簧時，能夠省略淬火后的回火處理，在淬火這樣的狀態(tài)下，能夠使1900MPa級的抗拉強度和良好的腐蝕疲勞特性并立，此外通過更嚴密地調(diào)整Ti、Nb和V的含量，能夠提供低溫韌性也優(yōu)異的彈簧， 從而完成了本發(fā)明。在本發(fā)明的彈簧用鋼中，特別具有的特征在于，使C量比通常的彈簧用鋼所使用的C量降低。通過降低C量，能夠降低在鋼中析出的碳化物量，因此能夠省略在通常的彈簧制造過程中進行的淬火后的回火。即，彈簧其制作如上述，通常是通過拉拔彈簧用鋼(線材)并磨棒后進行加熱，熱卷繞后進行淬火、回火，再進行整定處理制作而成。整定處理后， 根據(jù)需要進行噴丸處理后，實施涂裝。但是本發(fā)明的彈簧用鋼因為降低了 C量，所以即使省略淬火后的回火而直接進行整定處理，也能夠確保彈簧的強度。另一方面，在本發(fā)明的彈簧用鋼中，積極地添加Si和Mn。Si和Mn是容易獲取的元素，即便使Si和Mn量增加，仍能夠維持穩(wěn)定供給性。另外，因為Si和Mn具有不會使韌性降低而提高強度的作用，所以通過積極地添加Si和Mn，能夠使高強度和良好的腐蝕疲勞特性并立。為了一邊基于以上的認知，一邊確實地使高強度和良好的腐蝕疲勞特性并立，需要嚴密地規(guī)定各元素的量，并且還要規(guī)定它們的關(guān)系。即，在本發(fā)明中，以如下方式設(shè)計彈簧用鋼的成分組成，使下式(1)所示的碳當(dāng)量Ceq1* 0.55以下。下式(1)中，[]表示鋼中的各元素的含量(質(zhì)量％)?！磸椈捎娩摰某煞纸M成〉含有C0. 15 0. 40%,Si :1 3. 5%,Mn 0. 20 2. 0%，并且含有從Ti 0. 005
0.10%, Nb 0. 005 0. 05%和V 0. 25 %以下構(gòu)成的群中選擇的至少1種、Cr 0. 05
1.20%Ceq1 = [C] +0. 108 X [Si] -0. 067 X [Mn] +0. 024 X [Cr] -0. 05 X [Ni] +0. 074 X [V]... (1)各元素的添加量設(shè)定理由和碳當(dāng)量Ceq1的規(guī)定理由如下。之所以使C為0. 15%以上，是為了提高淬火性，確保強度。另外，之所以使C在 0.40%以下，是為了防止韌性和腐蝕疲勞特性的劣化。C量的下限優(yōu)選為0.2%以上，更優(yōu)選為0. 25%以上，C量的上限優(yōu)選為0. 35%以下，更優(yōu)選為0. 34%以下，特別優(yōu)選為0. 33% 以下。之所以使Si為以上，是為了使Si作為固溶強化元素發(fā)揮作用，確保強度。Si 低于時，基體強度不足。另一方面，若Si量變得過剩，則在淬火加熱時碳化物的穿透不充分，為了均勻地奧氏體化而需要更高溫的加熱，表面的脫碳進行，彈簧的疲勞特性變差。 因此，通過使Si在3. 5%以下，能夠抑制前述的脫碳和晶界氧化等的發(fā)生，能夠防止異常組織生成，強度降低。Si優(yōu)選為1.5%以上、3.0%以下，更優(yōu)選為1.80%以上、2. 5%以下。Mn為0. 20%以上，能夠提高淬火性，能夠強度。此外硫化物系夾雜物生成，能夠抑制因S造成的晶界脆化，使韌性和腐蝕疲勞特性提高。另外，Mn為2.0%以下，過冷組織發(fā)生，能夠防止韌性和腐蝕疲勞特性劣化。另外，能夠抑制過剩的硫化物系夾雜物的生成和粗大化，防止韌性和腐蝕疲勞特性劣化。Mn量的下限優(yōu)選為0. 5%以上，更優(yōu)選為0. 80%以上，Mn量的上限優(yōu)選為1.8%以下，特別優(yōu)選為1.5%以下。之所以使Ti為0.005%以上，是為了使淬火后的舊奧氏體晶粒微細化，提高強度和屈服強度比，提高韌性和腐蝕疲勞特性。通過使韌性提高，能夠提高抗彈減性(sag resistance) 0另外，之所以使Ti在0. 10%以下，是為了防止粗大的夾雜物(例如Ti氮化物)析出，抑制腐蝕疲勞特性的劣化。Ti量的下限優(yōu)選為0.01%以上(特別優(yōu)選為0. 05% 以上)，Ti量的上限優(yōu)選為0. 080%以下，更優(yōu)選為0. 07%以下。V進一步提高淬火性，是對提高強度有效發(fā)揮作用的元素。另外其提高韌性而有助于抗彈減性的提高，此外其使晶粒微細化，是使強度和屈服強度比提高的元素。為了發(fā)揮這樣的作用，V優(yōu)選使之含有0. 05%以上，更優(yōu)選為0. 08%以上，進一步優(yōu)選為0. 1 %以上。 但是若V過剩，則形成粗大的碳氮化物，韌性和腐蝕疲勞特性劣化。因此V為0. 25%以下， 優(yōu)選為0. 22%以下，更優(yōu)選為0. 2%以下。Nb提高韌性，是有助于抗彈減性的提高的元素，另外其使晶粒微細化，是使強度和屈服強度比提高的元素。為了發(fā)揮這樣的作用，Nb量為0. 005%以上。Nb量優(yōu)選為0. 008% 以上，更優(yōu)選為0.01%以上。另一方面，若Nb量過剩，則帶給韌性不良影響。因此Nb量為 0.05%以下。Nb量優(yōu)選為0.04%以下，更優(yōu)選為0.03%以下。Ti、V和Nb可以單獨添加，也可以組合兩種以上添加。Ti、V和Nb的含量分別為， Ti 0. 035 0. 10%,Nb 0. 005 0. 05%,V 0. 05 0. 25%，優(yōu)選含有其至少 1 種。另外， 通過在這樣的范圍含有Ti、V和Nb，能夠有交往地發(fā)揮晶粒微細化效果，能夠使淬火后的結(jié)晶粒度在7. 5號以上，其結(jié)果是能夠發(fā)揮良好的低溫韌性。淬火后的結(jié)晶粒度更優(yōu)選為8. 0 號以上，進一步優(yōu)選為9. 0號以上。本發(fā)明的彈簧用鋼的低溫韌性，例如-50°C下的沖擊吸收功為50J/cm2以上，優(yōu)選為70J/cm2以上、更優(yōu)選為80J/cm2以上。Cr為0. 05 %以上，通過固溶強化使鋼其體強化，并且使淬火性提高，能夠確保強度。另外，使腐蝕條件下生成于表層部的銹為非晶質(zhì)且致密，是有助于耐腐蝕性的提高的元素。另一方面，Cr為1. 20%以下，Ms點降低，能夠防止過冷組織生成，確保韌性和腐蝕疲勞特性，另外，能夠防止淬火時因Cr碳化物的穿透不足導(dǎo)致的強度和硬度的減少。Cr優(yōu)選為 0. 以上、1. 10%以下，更優(yōu)選為0.5%以上、1.05%以下。本發(fā)明的彈簧用鋼的余量實質(zhì)上是鐵。但是，當(dāng)然允許因鐵原料(包含廢鐵)和輔助材料等物資、制造設(shè)備等的狀況而混入的不可避免的雜質(zhì)包含在鋼中。不可避免的雜質(zhì)之中，特別規(guī)定P在0. 030%以下，S在0. 02%以下。規(guī)定這一范圍的理由如下。之所以使P在0.030%以下，是為了抑制共在舊奧氏體晶界偏析而使晶界脆化，防止韌性和腐蝕疲勞特性劣化。P優(yōu)選為0.02%以下，更優(yōu)選為0.01%以下。P越少的程度越為優(yōu)選，但通常含有0.001%左右。之所以使S在0. 02%以下，是為了防止其在鋼中形成硫化物系夾雜物，該夾雜物粗大化而導(dǎo)致腐蝕疲勞特性降低。S優(yōu)選為0.015%以下，特別優(yōu)選為0.01%以下。S與P 一樣越少的程度越為優(yōu)選，但通常含有0. 001%左右。P和S的合計量優(yōu)選為0.015%以下，更優(yōu)選為0.010%以下。之所以使上述碳當(dāng)量Ceq1為0. 55以下，是為了在卷繞彈簧用鋼而制造卷簧時，即使省略淬火后的回火處理，仍使彈簧的強度和腐蝕疲勞特性并立。即，上述碳當(dāng)量Ceq1表示對淬火后的硬度造成影響的合金元素的貢獻度，在減小該數(shù)值后，通過省略淬火后的回火處理，能夠確保彈簧的芯部硬度，能夠達成高強度化。另外，將上述碳當(dāng)量Ceq1抑制在0. 55 以下，能夠降低合金元素的依存度，能夠提高穩(wěn)定供給性。上述碳當(dāng)量Ceq1優(yōu)選為0. 53以下，更優(yōu)選為0. 50以下。還有，雖然上述碳當(dāng)量Ceq1以盡可能使之小的方式進行成分設(shè)計的方法能夠削減成本，但為了使高強度和腐蝕疲勞特性并立，還是需要一定程度地添加合金元素。因此碳當(dāng)量Ceq1的下限值為0.30。還有，在計算下式(1)時，存在未被含有的元素時，該元素的含量作為0質(zhì)量％計算。本發(fā)明的彈簧用鋼，滿足上述化學(xué)成分組成和上述碳當(dāng)量Ceq1，但要追求特性的進一步改善，也可以含有Ni和Cu，或含有B和/或Mo。含有Ni和Cu (即并用Ni和Cu)時，使Ni量為0. 05 2 %，Cu量為0. 05 0. 50 %。 之所以使M為0.05%以上，是為了提高韌性，降低缺陷敏感性，使腐蝕疲勞特性提高。另夕卜，Ni使生成的銹為非晶質(zhì)且致密，具有提高耐腐蝕性的作用，此外還具有改善作為彈簧特性重要的永久殘余應(yīng)變特性的作用。另一方面，通過使Ni在2%以下，Ms點降低，能夠防止過冷組織生成，確保韌性和腐蝕疲勞特性。Ni優(yōu)選為0. 15%以上、2%以下，更優(yōu)選為 0. 18%以上、1. 5%以下，進一步優(yōu)選為0. 20%以上、以下，特別優(yōu)選在0. 5%以下。Cu在電化學(xué)上是比鐵貴的(Noble)元素，因此使銹致密化，是具有使耐腐蝕性提高這一作用的元素。因此含有Cu時，使Cu量為0.05%以上。但是即使過剩添加，其效果也是飽和，反而有可能引起在熱扎中的原材料的脆化。因此Cu量的上限為0.50%以下。Cu 優(yōu)選為0. 以上、0.4%以下，更優(yōu)選為0. 15%以上(特別優(yōu)選為0. 18%以上)、0. 3%以下。B進一步提高淬火性，提高晶界強度，提高韌性而使抗彈減性提高，此外還使生成于表面的銹致密化，是使耐腐蝕性提高的元素。為了發(fā)揮這樣的作用，B優(yōu)選含有0.0005% 以上，更優(yōu)選為0. 001 %以上，進一步優(yōu)選為0. 0015%以上。但是若B變得過剩，則除了上述效果飽和以外，還會形成粗大的碳氮化物，韌性和腐蝕疲勞特性劣化。因此B在0. 005% 以下，優(yōu)選為0. 004%以下，更優(yōu)選為0. 003%以下。Mo提高韌性，是有助于抗彈減性提高的元素，另外確保淬火性，是提高鋼的強度和韌性的元素。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，Mo量優(yōu)選為0. 05%以上，更優(yōu)選為0. 08%以上， 進一步優(yōu)選為0. 10%以上。另一方面，即使Mo量過剩，上述效果也是飽和。因此Mo量優(yōu)選為0. 60%以下，更優(yōu)選為0. 50%以下，進一步優(yōu)選為0. 35%以下。B和Mo可以單獨含有， 也可以并用。如上說明的，本發(fā)明的彈簧用鋼其特征在于，嚴密規(guī)定各合金元素量，并且規(guī)定它們的關(guān)系，如果使用該彈簧用鋼，則能夠省略在卷繞后進行的淬火后的回火處理，能夠制造在淬火狀態(tài)下抗拉強度仍達到1900MPa以上的高強度和良好的腐蝕疲勞特性并立的彈簧。 另外，通過更嚴密地控制有晶粒微細化作用的元素(Ti、Nb和V)的含量，能夠使低溫韌性提高。以下，對于由上述彈簧用鋼制造彈簧時的方法進行說明。由本發(fā)明的彈簧用鋼制造彈簧時，需要省略淬火后的回火。即，對于滿足上述化學(xué)成分組成的彈簧用鋼(線材)進行拉拔、磨棒后加熱，在熱態(tài)下卷繞而成形為彈簧形狀，直到淬火均與以往相同，但淬火后，需要省略回火而直接進行整定處理。本發(fā)明的彈簧用鋼， 因為C量比現(xiàn)有的彈簧用鋼有所降低，所以若在淬火后進行回火，則過度軟化，韌性和腐蝕疲勞特性劣化。因此需要省略淬火后的回火。在此，所謂“回火的省略”，意思是在淬火后，不加熱到超過350°C的溫度。上述整定處理可以在冷態(tài)下進行，也可以在溫態(tài)下進行。冷態(tài)整定處理時的溫度為常溫即可，溫態(tài)整定處理時的溫度為200 250°C左右即可。整定處理后，也可以根據(jù)需要進行噴丸處理，之后再進行涂裝。噴丸處理和涂裝的條件沒有特別限定，能夠采用常規(guī)方法的條件。如此得到的彈簧，能夠使高強度和良好的腐蝕疲勞特性并立，此外低溫韌性也優(yōu)
已本發(fā)明的彈簧用鋼的制造條件沒有特別限定，但為了達到本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)，即， 使結(jié)晶粒度達到7. 5號以上，例如推薦淬火時的加熱溫度在925°C以下，加熱時間在15分鐘以下。前述淬火時的加熱溫度和加熱時間的下限沒有特別限定，但通常加熱溫度的下限為 850°C左右，加熱時間的下限在10分鐘左右。實施例以下，列舉實施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明當(dāng)然不受下述實施例限制，在能夠符合前后述的宗旨的范圍內(nèi)當(dāng)然也可以適當(dāng)加以變更實施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)的范圍內(nèi)。實施例1以150kg的真空熔爐熔煉下述表1所示的化學(xué)成分組成的鋼(余量為鐵和不可避免的雜質(zhì))之后，以1200°C保持，之后進行熱鍛，成為邊長155mm大小的坯段，對該坯段進行熱軋而制作直徑13. 5mm的彈簧用鋼(彈簧用線材)。對于該彈簧用線材實施磨棒加工，使其直徑成為12. 5mm后，切斷成長度70mm，其后進行淬火。淬火其進行是以溫度925°C加熱 10分鐘后，再放入溫度50°C的油槽中。淬火后進行機械加工，切割成寬IOmmX厚1. 5mmX 長65mm的試驗片。表1所示的No. 29和No. 30是模擬了神戶制鋼所(KOBE STEEL, LTD)制的彈簧用線材“UHS1900”的數(shù)據(jù)，其中，No. 30是在淬火后，以400°C保持1小時并進行回火之后，以與上述相同的條件進行機械加工而制作成試驗片。表2中顯示有無回火。另外，鋼中的化學(xué)成分量，和根據(jù)上式(1)計算出的碳當(dāng)量(Ceq1)結(jié)果顯示在下述表1中。以如下方式對于所得到的試驗片的強度和腐蝕疲勞特性進行調(diào)查。試驗片的強度和腐蝕疲勞特性，模擬在冷態(tài)或溫態(tài)下進行整定處理來進行測量。 即，模擬冷態(tài)整定處理時，將上述試驗片直接用于各試驗，模擬溫態(tài)整定處理時，將上述試驗片以200°C加熱60分鐘，用于各試驗。無論模擬冷態(tài)整定處理和溫態(tài)整定處理的哪種處理，均顯示下述表2中。< 強度 >試驗片的強度，是用洛氏硬度試驗機，以C分度測量試驗片的硬度來進行評價。C 硬度的測量結(jié)果顯示在下述表2中。在本發(fā)明中，HRC在51以上為合格。<腐蝕疲勞特性>腐蝕疲勞特性進行氫脆裂紋試驗來進行評價。氫脆裂紋試驗，是對于上述試驗片， 通過4點彎曲一邊使1400MPa的應(yīng)力起作用，一邊將該試驗片浸漬在硫酸(0. 5Mol/L)和硫氰酸鉀(KSCN :0. OlMol/L)的混合水溶液中，使用恒電位儀施加比SCE電極低(Lower) 的-700mV的電壓，測量直到裂紋發(fā)生的時間(以下稱為氫脆裂紋壽命。)。氫脆裂紋試驗的測量結(jié)果顯示在下述表2中。在本發(fā)明中，至裂紋發(fā)生的時間在600秒以上時為合格。
還有，HRC為51以上，至裂紋發(fā)生的時間為600秒以上這一標(biāo)準(zhǔn)意味著，具有與在淬火后進行回火所得到的現(xiàn)有的懸架彈簧(下述表2的No. 30)同等以上的特性。圖1中顯示碳當(dāng)量(Ceq1)與氫脆裂紋壽命(秒)的關(guān)系。在圖1中，No. 1 15、 31、33的結(jié)果由□表示，No. 16 29、32的結(jié)果由·表示，No. 30(有回火)的結(jié)果由〇表示。由圖1可知如下傾向，減小碳當(dāng)量(Ceq1)的方法，能夠延長氫脆裂紋壽命，能夠改善腐蝕疲勞特性。由表2能夠進行如下考察。No. 30是在淬火后進行回火的例子。在該例中，能夠確保芯部硬度，強度高，另外氫脆裂紋壽命也良好，能夠改善腐蝕疲勞特性。但是因為在淬火后進行回火處理，所以不能削減CO2排放量。No. 29的成分組成與上述No. 30類似，但是在淬火后省略回火的例子。在該例中， 因為省略回火處理，所以能夠削減CO2排放量，但碳當(dāng)量超過0. 55，盡管合金元素量多，但因為省略回火，所以芯部硬度過硬，韌性降低，氫脆裂紋壽命短，腐蝕疲勞特性劣化。No. 16 28、32是不滿足本發(fā)明中規(guī)定的要件的例子，不能使高強度和良好的腐蝕疲勞特性并立。即，彈簧用鋼的碳當(dāng)量(Ceq1)超過本發(fā)明規(guī)定的范圍，而且省略了淬火后的回火，因此，雖然能夠消減CO2排放量，但是芯部硬度過硬，韌性降低，氫脆裂紋壽命短， 腐蝕疲勞特性劣化。No. 1 15、33是滿足本發(fā)明規(guī)定的要件的例子，能夠使高強度和良好的腐蝕疲勞特性并立。即，通過將碳當(dāng)量(Ceq1)抑制在0. 55以下，因為省略了淬火后的回火，所以能夠削減CO2排放量，而且能夠適度確保芯部硬度，能夠達到高強度。另外，氫脆裂紋壽命也長， 也能夠改善腐蝕疲勞特性。而且，因為將彈簧用鋼的碳當(dāng)量(Ceq1)抑制在0.55以下，所以能夠降低合金元素的依存度，實現(xiàn)穩(wěn)定供給。因此可知，如果使用本發(fā)明的彈簧用鋼，則能夠提供發(fā)揮出與模擬了上述“UHS1900”的上述No. 30同程度或更高特性的彈簧。表1
權(quán)利要求
1.一種省略回火的高強度彈簧用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C 0. 15 0. 40%, Si 1 3. 5%,Mn 0. 20 2. 0%，并且含有從由 Ti 0. 005 0. 10%,Nb 0. 005 0. 05% 和V 0. 25%以下構(gòu)成的群中選擇的至少1種元素、以及Cr 0. 05 1. 20%、P 0. 030%以下、S:0. 02%以下，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，由下式(1)所示的碳當(dāng)量Ceq1為0. 55以下，Ceq1 = [C] +0. 108 X [Si] -0. 067 X [Mn] +0. 024 X [Cr] -0. 05 X [Ni] +0. 074 X [V]…(1)上式(1)中，[]表示各元素的質(zhì)量百分比含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度彈簧用鋼，其中，以質(zhì)量％計含有Ni0. 05 2%和 Cu 0. 05 0. 50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度彈簧用鋼，其中，以質(zhì)量％計含有Ni0. 15 2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度彈簧用鋼，其中，以質(zhì)量％計含有從由Ti0. 035 0. 10%, Nb 0. 005 0. 05%和V 0. 05 0. 25%構(gòu)成的群中選擇的至少1種元素，淬火后的結(jié)晶粒度為7. 5號以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度彈簧用鋼，其中，以質(zhì)量％計還含有B:0. 005%以下和 / 或 Mo 0. 60% 以下。
6.一種腐蝕疲勞特性優(yōu)異的高強度彈簧的制造方法，其特征在于，在熱狀態(tài)下卷繞權(quán)利要求1 5中任一項所述的彈簧用鋼，進行淬火后，以省略回火的狀態(tài)進行整定處理。
全文摘要
一種彈簧用鋼，其中含有C0.15～0.40％、Si1～3.5％、Mn0.20～2.0％，并且含有從Ti0.005～0.10％、Nb0.005～0.05％和V0.25％以下構(gòu)成的群中選擇的至少1種、Cr0.05～1.20％、P0.030％以下、S0.02％以下，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，由下式(1)所示的碳當(dāng)量Ceq1為0.55以下。Ceq1＝[C]+0.108×[Si]-0.067×[Mn]+0.024×[Cr]-0.05×[Ni]+0.074×[V]…(1)，上式(1)中，[ ]表示各元素的含量(質(zhì)量％)。
文檔編號C22C38/00GK102482743SQ201080039360
公開日2012年5月30日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者丸尾知忠, 吉原直, 永松清佳 申請人:株式會社神戶制鋼所