疲勞特性優(yōu)異的Si鎮(zhèn)靜鋼線材、以及使用其的彈簧的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及疲勞特性優(yōu)異的Si鎮(zhèn)靜鋼線材以及由該Si鎮(zhèn)靜鋼線材得到的彈簧。 本發(fā)明的Si鎮(zhèn)靜鋼線材作為要求高疲勞特性的加工品，例如，用于汽車的發(fā)動機、懸架等 的閥彈簧、離合器彈簧、制動器彈簧、懸架彈簧等彈簧類；鋼簾線等鋼線類等的原材是有用 的，特別是作為彈簧用鋼是極其有用的。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著汽車等的輕量化、高輸出功率化的要求提高，對于閥彈簧、懸架彈簧等彈簧類 日益要求高疲勞特性，對于成為其原材的彈簧用鋼，也要求疲勞特性的進一步提高。尤其對 于閥彈簧用鋼而言，疲勞特性提高的要求非常強烈。
[0003] 對于要求高疲勞強度的彈簧用鋼而言，需要極力減少存在于鋼線材中成為破壞起 點的非金屬夾雜物，提出了各種各樣的通過適當控制該非金屬夾雜物的組成，從而減少非 金屬夾雜物造成的斷線、疲勞折損的發(fā)生的技術(shù)。
[0004] 由于Al2O3系夾雜物對疲勞特性是有害的，因而提出了利用使用Si進行脫氧的所 謂"Si鎮(zhèn)靜鋼"來提高疲勞特性的技術(shù)。
[0005] 例如非專利文獻1中記載，在閥彈簧用鋼中，通過將夾雜物的組成控制為 CaO-Al2O3-SiO2系、MnO-Al 203-Si02*的非晶質(zhì)穩(wěn)定組成從而熱加工時的變形得到促進，不 會成為疲勞破壞的起點而疲勞特性提高。
[0006] 另外，專利文獻1中記載有如下技術(shù)：以20ppm以下的范圍添加 Ca、Mg、La+Ce中 的至少一種，另外，關(guān)于非金屬夾雜物的平均組成，使Al2O3-SiO 2-MnO系中含有MgO或CaO中 的至少一種。
[0007] 另外，專利文獻2和專利文獻3中公開了一種適當?shù)乜刂屏碎L度（1)與寬度（d)之 比（Ι/d)為5以下的非金屬夾雜物的平均組成的高清潔度鋼。其中，專利文獻2中公開了 如下技術(shù)：通過設(shè)成在規(guī)定量的SiOjP MnO中包含CaO和MgO中的至少一種的夾雜物組成 從而減少有害的夾雜物，并且通過將夾雜物低熔點化從而減小熱軋時的夾雜物截面積（細 長地拉伸）。另外，專利文獻3中公開了如下技術(shù)：通過設(shè)成使CaO、MgCKAl 2O3與一定范圍 的SiO2共存的夾雜物組成從而將夾雜物低熔點化，減小熱軋時的夾雜物截面積，并且進一 步在冷加工時將其破壞。
[0008] 另一方面，專利文獻4~7是本發(fā)明申請人提出的。其中，專利文獻4中記載了如 下技術(shù)：以將氧化物控制為低熔點組成，進一步抑制目前幾乎沒有當作問題的以碳化物系、 氮化物系和碳氮化物的析出物為起點的疲勞破壞的發(fā)生為目的，特別規(guī)定了這些析出物的 大小。專利文獻5中記載了如下技術(shù)，對于由于硬質(zhì)而在軋制時難以變形、且在最終制品中 殘存而可能成為折損的原因的SiO 2，通過控制為理論上不生成SiO2的組成，無論軋制條件 都能夠格外地抑制SiO2的生成。專利文獻6對受到熱軋后的夾雜物的形態(tài)進行了研宄，記 載了如下技術(shù)：通過使上述夾雜物中存在大量細微的結(jié)晶，從而軋制時的夾雜物的分裂得 到促進，在熱軋時使夾雜物比以往更小型化。另外，專利文獻7中記載了如下技術(shù)：通過形 成在Si02、A1203、CaO、MgO系夾雜物中進一步積極地含有適量的Li0 2、K2O中的1種以上的 氧化物系夾雜物，從而確保高延展性，飛躍性地改善疲勞特性和拉絲加工性。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻 [0010] 專利文獻
[0011] 專利文獻1 :日本國特公平7-6037號公報
[0012] 專利文獻2 :日本國特公平6-74484號公報
[0013] 專利文獻3 :日本國特公平6-74485號公報
[0014] 專利文獻4 :日本國專利2898472號公報
[0015] 專利文獻5 :日本國專利4134204號公報
[0016] 專利文獻6 :日本國專利4347786號公報
[0017] 專利文獻7 :日本國專利4423050號公報
[0018] 非專利文獻
[0019] 非專利文獻1 :三村毅、182 · 183次西山紀念講座"夾雜物控制與高清潔度鋼制造 技術(shù)"，日本鐵鋼協(xié)會編，東京，2004年，pl25

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 發(fā)明要解決的課題
[0021] 如上所述，在閥彈簧等彈簧類、以鋼簾線等為代表的極細鋼線等領(lǐng)域中，對于疲勞 特性提高的要求特性正日益提高，在Si鎮(zhèn)靜鋼線材中，也要求疲勞特性的進一步改善。
[0022] 本發(fā)明鑒于上述情形而完成，其目的在于提供疲勞特性更加優(yōu)異的Si鎮(zhèn)靜鋼線 材以及彈簧。
[0023] 用于解決課題的手段
[0024] 能夠解決上述課題的本發(fā)明的Si鎮(zhèn)靜鋼線材的主旨在于，含有C :1. 2%以下（不 包括0%、"％"只要沒有特別說明，則表示質(zhì)量％。以下同樣）、Si :0. 2~3%、Mn :0. 1~ 2%，余量：鐵以及不可避免的雜質(zhì)，
[0025] Si鎮(zhèn)靜鋼中包含氧化物系夾雜物，在鋼線材中存在的氧化物系夾雜物中，按個數(shù) 計80%以上是滿足下述（IA)及（IB)的組成的CaO-Al 2O3-SiO2系夾雜物，
[0026] (lA)Ca0+Al203+Si02+Mg0+Mn0 ^ 85%
[0027] (IB)以 Ca0+Al203+Si02+Mg0+Mn0 為 100%標準化時，MgO+MnO 彡 I5%、CaO > MnO
[0028] 所述CaO-Al2O3-SiO^夾雜物的平均組成滿足下述（2)，
[0029] (2)以 Ca0+Al203+Si02+Mg0+Mn0 為 100 % 標準化時，CaO :10 ~60 %、Al203:3 ~ 40%、Si02:30%以上且少于85%
[0030] 并且，
[0031] 滿足下述（3A)的MnO-Al2O3-SiO^夾雜物的平均組成滿足下述（3B)。
[0032] (3六）以0&0+六1203+5102+]\%0+]\1110為100%標準化時，]\1110+六1 203+5102彡80%、]\1110 > CaO
[0033] (38)以0&0+六1203+5102+]\%0+]\1110為100%標準化時，]\1110 :10~70%、六1203:3 ~ 50%、Si02:20 ~75%
[0034] 上述鋼中成分還可以進一步含有Cr :3%以下（不包括0% )。
[0035] 上述鋼中成分還可以進一步含有Ni :0. 5%以下（不包括0% )。
[0036] 上述鋼中成分還可以進一步含有V :0. 5%以下（不包括0% )。
[0037] 上述鋼中成分還可以進一步含有Ti :0. 1 %以下（不包括0% )。
[0038] 上述鋼中成分還可以進一步含有選自Zr :0. 1%以下（不包括0% )、Cu :0. 7%以 下（不包括〇% )、Nb :0.5%以下（不包括0% )、Mo :0.5%以下（不包括0% )、Co :0.5% 以下（不包括〇% )、W :〇· 5%以下（不包括0% )、B :0· 005%以下（不包括0% )、堿金屬： 0.002%以下（不包括0%)、1?]\1:0.01%以下（不包括0%)、83:0.01%以下（不包括 0%)、Sr :0.01%以下（不包括0% )中的1種以上。
[0039] 本發(fā)明還包含由上述任一項所述的Si鎮(zhèn)靜鋼線材得到的彈簧。
[0040] 發(fā)明效果
[0041] 本發(fā)明中，基于在熔鋼中稀少地殘留的MnO-SiO2系、MnO-Al A-SiO2系的夾雜物會 成為破壞起點的想法，而將這些夾雜物預(yù)先控制為比較無害的組成，因此得到了更高的疲 勞特性。
【具體實施方式】
[0042] 本發(fā)明的特征部分在于，在大部分氧化物系夾雜物被控制為CaO-Al2O 3-SiO2* 的適當組成的Si鎮(zhèn)靜鋼線材中，對于脫氧工序的初期生成的MnO-SiO 2*夾雜物，也按 照成為適合疲勞特性提高的組成的MnO-Al2O3-SiO 2系夾雜物的方式進行控制。根據(jù)本 發(fā)明，不僅將作為脫氧生成物的MnO-SiO2系或MnO-Al 2O3-SiO2系的夾雜物控制為以往那 樣的CaO-A120 3-Si02系夾雜物，在之前的階段，還控制為熱加工時容易被拉伸的組成的 MnO-Al2O3-SiO2*夾雜物，因此，即使在殘留不能控制為CaO-Al 203-Si02的夾雜物時，疲勞特 性的降低也得到抑制。其結(jié)果是，能夠得到更加優(yōu)異的Si鎮(zhèn)靜鋼線材（參照后述的實施 例
[0043] 以下，對達到本發(fā)明的經(jīng)過進行說明。
[0044] 包括前述的專利文獻，在以往提出了如下方法：通過將作為脫氧生成物的 MnO-SiO2系和 MnO-Al 203-Si02系的夾雜物控制為 CaO-Al 203-Si02、CaO-MgO-Al2O 3-SiO2等適 當?shù)慕M成；進一步更嚴格地控制上述夾雜物、或控制為更適當?shù)慕M成、形態(tài)；進一步添加具 有更適當?shù)奶匦缘某煞值?，從而促進上述夾雜物的拉伸，提供疲勞特性優(yōu)異的彈簧用鋼。
[0045] 目前為止本發(fā)明人等提出了很多疲勞特性改善技術(shù)，但本發(fā)明著眼于以前沒有留 意過的控制為CaO-Al2O 3-SiO2之前的脫氧生成物（MnO-SiO2系和MnO-Al 203-Si0# )的組 成控制。
[0046] 疲勞破壞以鋼材中最弱的部分為起點而發(fā)生，因此，即使極其稀少但若存在 有害的夾雜物則疲勞特性顯著下降。因此，不能完全控制為CaO-Al 2O3-SiO2*而殘留 MnO-Al2O3-SiO2系夾雜物時，若它們是有害的組成，則有時會成為破壞起點。
[0047] 本發(fā)明鑒于這樣的情形經(jīng)過研宄而完成，其技術(shù)意義在于，通過不僅將作為脫氧 生成物生成的MnO-SiO 2系夾雜物或MnO-Al 203-Si0$夾雜物控制為CaO-Al 203-Si02系夾雜 物，而且預(yù)先控制為在熱加工時容易拉伸而細微化的組成，從而進一步減小成為破壞起點 的夾雜物在鋼中殘留的可能性，實現(xiàn)疲勞特性的進一步提高。
[0048] 即，本發(fā)明是設(shè)想在將脫氧生成物（MnO-SiO2系夾雜物、MnO-Al2O3-SiO^夾雜物） 控制為CaO-Al2O3-SiO2*夾雜物來改善疲勞特性的技術(shù)中，MnO-SiO 2系或MnO-Al 203-Si02 系的夾雜物殘留的情況而開發(fā)的技術(shù)。因此，本發(fā)明能夠適用于存在上述夾雜物殘留的可 能性的全部情形，而不適用于上述夾雜物不殘留而在鋼材中完全不含上述夾雜物的情形。 另外，MnO-Al 2O3-SiO2*夾雜物殘留時，其個數(shù)遠遠少于CaO-Al 203-Si0$夾雜物，大約為 CaO-Al2O3-SiO2系夾雜物的3%以下。
[0049] 如本發(fā)明，為了得到不僅CaO-Al2O3-SiO 2系夾雜物而且MnO-Al 203-Si02系夾雜 物的平均組