JP5693126B2 - Coil spring and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、主に自動車用内燃機関のコイルばねとして用いられる、耐疲労性・耐へたり性に優れた高強度コイルばね及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a high-strength coil spring excellent in fatigue resistance and sag resistance, which is mainly used as a coil spring of an internal combustion engine for automobiles, and a method for manufacturing the same.

内燃機関における弁ばね用の線材として、JISには、弁ばね用オイルテンパー線(SWO−V:JIS G 3561)、弁ばね用クロムバナジウム鋼オイルテンパー線(SWOCV−V:JIS G 3565)、及び、弁ばね用シリコンクロム鋼オイルテンパー線(SWOSC−V:JIS G 3566)等が規定されており、従来、耐疲労強度及び耐へたり性に優れるSWOSC−Vが主に使用されてきた。
これらの線材は、工場で前もって焼き入れ・焼き戻し処理を行い、所要の強度とされたものであり、これを用いて、所要の形状のばねにコイリングした後、窒化、ショットピーニング、テンパー、セッチング、などの処理を行うことにより、耐疲労強度や耐へたり特性に優れたばねを得るのが弁ばねの一般的な製造方法である。
As wire rods for valve springs in internal combustion engines, JIS includes oil temper wires for valve springs (SWO-V: JIS G 3561), chrome vanadium steel oil temper wires for valve springs (SWOCV-V: JIS G 3565), and In addition, a silicon chrome steel oil tempered wire (SWOSC-V: JIS G 3566) for valve springs is defined, and conventionally, SWOSC-V having excellent fatigue resistance and sag resistance has been mainly used.
These wires are pre-quenched and tempered at the factory to obtain the required strength, and after this, coiled into the spring of the required shape, nitriding, shot peening, temper, setting It is a general manufacturing method of a valve spring to obtain a spring excellent in fatigue strength and sag resistance characteristics by performing a process such as.

一方、環境保護や資源保護の観点から、自動車に対する排気の清浄化、燃費向上への要求が高いが、これらに対して大きく寄与するのが車両の軽量化であり、車体を構成する各部品についても軽量化に向けた努力が絶えず続けられている。   On the other hand, from the viewpoint of environmental protection and resource protection, there is a high demand for purifying exhaust and improving fuel efficiency for automobiles, but it is the weight reduction of vehicles that greatly contributes to these. However, efforts to reduce weight continue to be made.

弁ばねについては、その疲労強度をさらに高め、へたりを低下させることで弁ばねのコンパクト化が可能であり、さらにはエンジンの軽量化に寄与することが可能である。
そのため、弁ばね用線材そのものの高強度化により、弁ばねの疲労強度を改善するための種々の提案がなされている。
The valve spring can be made more compact by further increasing its fatigue strength and lowering the sag, and can contribute to the weight reduction of the engine.
Therefore, various proposals for improving the fatigue strength of the valve spring have been made by increasing the strength of the valve spring wire itself.

一方、一般に浸炭焼入れ焼戻しをした機械部品は疲労強度が向上することが良く知られている。この原理を利用し、例えば特許文献1では、重量%でC:0.3〜0.5%、Si:0.5〜2.0%、Mn:0.5〜1.0%、Cr:0.2〜2.5%を含有し、その他Fe及び不可避の不純物から成る鋼を用い、浸炭焼入れ焼戻ししたことを特徴とする高強度かつ耐久性に優れたばねが提案されている(請求項1)。
その他、この特許文献では、さらに素材鋼に、V:0.02〜0.5%あるいはNb:0.02〜0.5%を1種類以上添加した鋼を用いたばね(請求項2)、それに加えNi:0.5〜2.0%あるいはMo:0.1〜0.6%を添加した鋼を用いたばね(請求項3)が開示されている。
On the other hand, it is well known that machine parts that are generally carburized, quenched, and tempered have improved fatigue strength. Using this principle, for example, in Patent Document 1, C: 0.3 to 0.5% by weight, Si: 0.5 to 2.0%, Mn: 0.5 to 1.0%, Cr: A spring having high strength and excellent durability characterized by carburizing, quenching and tempering using steel containing 0.2 to 2.5% and other Fe and unavoidable impurities has been proposed. ).
In addition, in this patent document, a spring using steel further added with one or more of V: 0.02 to 0.5% or Nb: 0.02 to 0.5% to the material steel (Claim 2), In addition, a spring using steel added with Ni: 0.5 to 2.0% or Mo: 0.1 to 0.6% (Claim 3) is disclosed.

特開平01−165751号公報Japanese Patent Laid-Open No. 01-165751

一般的に、浸炭焼き入れ、焼き戻しは、素材表層部のみを大幅に硬化させることにより、耐摩耗性や疲労強度向上のためになされるものである。従って、その表層部(浸炭層)は硬く、殆ど延性がないので、浸炭焼き入れ、焼き戻し後には、塑性加工を施すことはできない。即ち、浸炭焼き入れ、焼き戻しをした線材をコイリングすることはできないので、この熱処理をばねに適用しようとする時は、加工性の良い線材をばねに成形した後に浸炭焼き入れ、焼き戻しを実施することとなる。   In general, carburizing and tempering are performed to improve wear resistance and fatigue strength by significantly hardening only the surface layer of the material. Therefore, since the surface layer portion (carburized layer) is hard and hardly ductile, it cannot be subjected to plastic working after carburizing and tempering. In other words, it is not possible to coil carburized and tempered wire, so when applying this heat treatment to the spring, carburizing and tempering after forming a wire with good workability into the spring. Will be.

ところで、従来開示されているもの(特許文献1)は、C量を0.5%までと規定しており、それ以上ではばねが脆くなり過ぎて、その用をなさなくなるとされているため、Cを0.5%以上添加したものはなかった。しかしながら、C含有量が0.5%までであると、素材のC量が低いために、焼き入れ、焼き戻し後の表層部以外の素材生地そのものの強度が不足し、耐疲労性や耐へたり性の向上には、おのずから限界があり、さらなる耐久性向上のためには、C量を0.5%を超えて添加することで高強度化させることが必須である。   By the way, what has been disclosed conventionally (Patent Document 1) regulates the amount of C up to 0.5%, and beyond that, the spring becomes too brittle and is no longer used. None added 0.5% or more of C. However, when the C content is up to 0.5%, since the C content of the material is low, the strength of the material dough itself other than the surface layer portion after quenching and tempering is insufficient, and fatigue resistance and resistance to resistance are reduced. There is a limit to the improvement of the slipperiness, and in order to further improve the durability, it is essential to increase the strength by adding C amount exceeding 0.5%.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、最適の素材を選択した上、その後のばねの製造工程を素材に応じた適切なものとすることにより、従来のものと比較して疲労強度を向上させたばねを提供することにある。
本来、ばねの使用状態においては、ばねは弾性限度内で使用されるものであるため、使用中に大きな組成変形を受けることはなく、従って、本来、ばね製品においては、さほど大きな延靭性は必要とされない。そこで、C量が0.5%を超える材料を用いて、浸炭焼き入れ、焼き戻しを施したばねの製造方法を研究した結果、ばね製造中に破断や欠陥を生じさせることがなく、かつ、ばねとして必要なレベルの靭性を有し、ばね使用中の耐久性や耐へたり性を大幅に向上させうることが明らかになった。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and by selecting the optimum material and making the subsequent spring manufacturing process appropriate for the material, the fatigue is compared with the conventional one. It is to provide a spring with improved strength.
Originally, in the state of use of the spring, the spring is used within the elastic limit, so it does not undergo large composition deformation during use. Therefore, in spring products, a large amount of ductility is essential. And not. Therefore, as a result of studying a method for manufacturing a carburized and tempered spring using a material having a C content of more than 0.5%, the spring does not cause breakage or defects during the spring manufacturing, and the spring As a result, it has become clear that the durability and sag resistance during use of the spring can be greatly improved.

上記課題を解決するために為された本発明に係るコイルばねは、質量比で、0.5%を超え0.9%以下のCと、0.8〜3.5%のSiと、0.3〜3.0%のMnと、0.5〜3.5%のCrと、さらに0.05〜1.5%のNiと共に、0.05〜0.5%のVを含有し、残部がFeと不可避的不純物である鋼から成り、表面に深さ0.05〜1.00mmの浸炭硬化層を備えていると共に、表面から0.02mmの位置における硬さが650〜1000Hvであることを特徴とするものである。ただし、ここで言う硬化層深さとは母材硬度に対して硬度が向上している範囲のことを言う。 The coil spring according to the present invention made to solve the above problems is, by mass ratio, more than 0.5% and 0.9% or less of C, 0.8 to 3.5% of Si, 0 and .3~3.0% of Mn, and 0.5 to 3.5% of Cr, and with 0.05 to 1.5% of Ni, La, 0. The steel is made of steel containing 0.5 to 0.5% V , the balance being Fe and unavoidable impurities, and having a carburized hardened layer with a depth of 0.05 to 1.00 mm on the surface, and 0.1 from the surface. The hardness at a position of 02 mm is 650 to 1000 Hv. However, the hardened layer depth here refers to a range in which the hardness is improved with respect to the base material hardness.

上記コイルばねの製造に際しては、上記組成の鋼に浸炭処理を施すことになるが、本発明の製造方法においては、上記浸炭処理を真空状態で行うことを特徴としている。   When the coil spring is manufactured, the steel having the above composition is carburized. The manufacturing method of the present invention is characterized in that the carburizing process is performed in a vacuum state.

なお、上記記載のばねにおいて、線外径より1/4dの位置における硬さが550Hv以上であることがよい。より望ましくは700Hv以上であることがよい。   In the spring described above, the hardness at a position 1 / 4d from the outer diameter of the wire is preferably 550 Hv or more. More desirably, it is 700 Hv or more.

また、上記記載のばねにおいて、、浸炭焼き入れ・焼き戻し後の母材の結晶粒度番号が9以上であることがよい。より望ましくは結晶粒度番号が11以上であることがよい。   In the spring described above, the grain size number of the base material after carburizing and tempering is preferably 9 or more. More desirably, the grain size number is 11 or more.

本発明によれば、質量比で、0.5%超過0.9%以下のCを含有する鋼を用い、これに浸炭処理を施すことによって、浸炭硬化層の深さが0.05〜1.00mm、表面から0.02mmの位置における硬さが650〜1000Hvとなるようにしたものであるから、疲労強度及び耐へたり性にさらに優れたコイルばねとすることができる。   According to the present invention, by using a steel containing C in a mass ratio of more than 0.5% and not more than 0.9%, and carburizing the steel, the depth of the carburized hardened layer is 0.05 to 1. Since the hardness at 0.000 mm and the position 0.02 mm from the surface is 650 to 1000 Hv, it is possible to provide a coil spring that is further excellent in fatigue strength and sag resistance.

本発明の高強度コイルばねではまず、素材鋼のC含有量を従来のもの(特許文献1)よりも高く、0.5%超過、0.9%以下とした。Cは鋼線の強度を高めるために必須の元素であり、さらに高強度を狙うため浸炭処理を行い表面層に硬化層を有することとした。また、高強度化に伴い靭性が低下することが懸念されるため、結晶粒を微細化することで靭性を向上させた。   In the high-strength coil spring of the present invention, first, the C content of the raw steel is higher than that of the conventional steel (Patent Document 1), more than 0.5%, and less than 0.9%. C is an essential element for increasing the strength of the steel wire, and in order to further increase the strength, carburizing treatment was performed and the surface layer had a hardened layer. Moreover, since there is a concern that the toughness will decrease as the strength increases, the toughness is improved by refining the crystal grains.

上記の基本的な思想の下、高強度となるばね素材の化学成分を種々検討し、本発明に到ったものである。以下に、成分及び組織の限定条件の理由について説明する。   Under the above basic idea, various chemical components of the spring material having high strength have been studied and the present invention has been achieved. Below, the reason for the limiting conditions of components and tissues will be described.

硬化層深さ:0.05〜1.00mm、かつ
表面から0.02mmにおける硬さ:650Hv以上1000Hv以下
浸炭処理においてはCが表面から拡散し、表面層が硬化される。0.05mm未満では浸炭の硬化が小さく、1.00mmを超えると炭化物が粗大に析出するため強度が低下する。また、表面から0.02mmにおける硬さが650Hvに満たないと絶対硬化量が小さく疲労強度が小さくなり、1000Hvを超えるた場合には靭性が不足するため本範囲とした。
Hardened layer depth: 0.05 to 1.00 mm, and hardness at 0.02 mm from the surface: 650 Hv to 1000 Hv In the carburizing treatment, C diffuses from the surface and the surface layer is cured. If the thickness is less than 0.05 mm, the hardening of the carburization is small, and if it exceeds 1.00 mm, the carbide is coarsely precipitated, so that the strength is lowered. Further, if the hardness at 0.02 mm from the surface is less than 650 Hv, the absolute hardening amount is small and the fatigue strength is small.

線外径より1/4dの位置における硬さ:550Hv以上
ある一定の外力(荷重)が長時間負荷されると、ばねに加わる応力が弾性限度以内でも、ばねは永久変形し、この変形をへたりというが、内部硬さ(1/4dの位置)が550Hvより小さいと耐へたり性に劣る傾向があるため、硬さは550Hv以上とすることが望ましい。
Hardness at a position 1 / 4d from the wire outer diameter: 550Hv or more When a certain external force (load) is applied for a long time, the spring is permanently deformed even if the stress applied to the spring is within the elastic limit. However, if the internal hardness (1 / 4d position) is less than 550 Hv, the sag resistance tends to be inferior, so the hardness is preferably 550 Hv or more.

以下、本発明のコイルばねとその製造方法について、各合金成分の作用及びその数値限定理由と共に、さらに詳細に説明する。なお、本明細書において「%」は、特記しない限り、質量百分率を意味するものとする。
まず、本発明における各成分元素や作用と共に、それらの数値限定理由について説明する。
Hereinafter, the coil spring of the present invention and the manufacturing method thereof will be described in more detail together with the action of each alloy component and the reasons for limiting the numerical values thereof. In the present specification, “%” means mass percentage unless otherwise specified.
First, together with each component element and action in the present invention, the reason for limiting their numerical values will be described.

C:0.5%を超え、0.9%以下
Cは、鋼線の強度を高めるために必須の成分元素である。
すなわち、鋼のC含有量が0.5%以下では、十分な強度が得られず、逆に0.9%を超えると、靭性が低下すると共に、鋼線の疵感受性が増大し、信頼性が低下するため、上記範囲内とする必要がある。
C: Over 0.5% and 0.9% or less
C is an essential component element for increasing the strength of the steel wire.
That is, when the C content of the steel is 0.5% or less, sufficient strength cannot be obtained. Conversely, when it exceeds 0.9%, the toughness decreases and the wrinkle sensitivity of the steel wire increases, reliability. Therefore, it is necessary to be within the above range.

Si:0.8〜3.5%
Siは、フェライト及びマルテンサイトの強度を向上させ、耐へたり性を向上させるのに有効な元素である。
ただし、鋼のSi含有量が0.8%未満では上記のような効果が十分に得られず、逆に3.5%を超える場合は、冷間加工性を低下させると共に、熱間加工性や熱処理による脱炭を助長することから、上記した範囲とすることが必要である。
Si: 0.8 to 3.5%
Si is an element effective for improving the strength of ferrite and martensite and improving sag resistance.
However, when the Si content of the steel is less than 0.8%, the above effects cannot be obtained sufficiently. Conversely, when it exceeds 3.5%, the cold workability is lowered and the hot workability is reduced. In order to promote decarburization by heat treatment or heat treatment, the above range is necessary.

Mn:0.3〜3.0%
Mnは、鋼の焼入性を向上させると共に、鋼中のSを固定してその害を低減する作用を有する。
しかし、Mn含有量が0.3%未満ではその効果がほとんど得られず、3.0%を超えると靭性が低下することから、上記範囲とする。
Mn: 0.3 to 3.0%
Mn improves the hardenability of the steel and has the effect of fixing S in the steel and reducing its damage.
However, if the Mn content is less than 0.3%, the effect is hardly obtained, and if it exceeds 3.0%, the toughness decreases, so the above range is set.

Cr:0.5〜3.5%
Crは、Mnと同様に鋼の焼入性を向上させ、高Cかつ高Si鋼におけるCの黒鉛化を防止するために必要な成分である。
このとき、鋼中のCr含有量が0.5%未満の場合にはその効果が十分ではなく、逆に3.5%を超えると炭化物の固溶を抑制し、強度の低下を招くと共に、焼入れ性が過度に増大して靭性の低下をもたらすため、上記範囲内とする必要がある。
Cr: 0.5 to 3.5%
Cr, like Mn, is a component necessary for improving the hardenability of steel and preventing C graphitization in high C and high Si steel.
At this time, if the Cr content in the steel is less than 0.5%, the effect is not sufficient, and conversely if over 3.5%, the solid solution of the carbide is suppressed, causing a decrease in strength, Since the hardenability is excessively increased and the toughness is lowered, it is necessary to be within the above range.

Ni:0.05〜1.5%
Niは、Cによって高強度化したばねに靭性を付与するのに有効な元素であるので添加する。
しかし、Ni含有量が0.05%に満たない場合は目的の効果が発揮されず、1.5%を超えると靭性が低下することから、添加するにしても0.05〜1.5%の範囲内とする必要がある。
Ni: 0.05 to 1.5%
Ni is added because it is an effective element for imparting toughness to the spring strengthened by C.
However, when the Ni content is less than 0.05%, the intended effect is not exhibited, and when it exceeds 1.5%, the toughness is reduced. Must be within the range.

Mo:0.05〜1.5%
V:0.05〜0.5%
Nb:0.01〜0.5%
これら元素は、いずれも焼戻し時に炭化物を形成し、軟化抵抗を増大させる元素であるから、Vは添加するがそれ以外は必要に応じて上記したそれぞれの数値範囲内で、これらのうちのいずれか1種、あるいは2種以上を組み合わせて添加することができる。
しかし、各添加量がそれぞれの下限値に満たない場合には、目的とする効果が十分に得られず、上限値を超えた場合には、焼入れ加熱時に炭化物を多く形成し、靭性の低下をもたらすことがあるので、添加する場合でも、上記したそれぞれの範囲内とする必要がある。
Mo: 0.05-1.5%
V: 0.05-0.5%
Nb: 0.01 to 0.5%
These elements are all elements that form carbides during tempering and increase the softening resistance. Therefore, V is added, but otherwise , within the respective numerical ranges as described above, any one of these is added . One or a combination of two or more can be added.
However, when each added amount is less than the lower limit of each, the intended effect cannot be sufficiently obtained, and when the upper limit is exceeded, a large amount of carbides are formed during quenching heating, resulting in a decrease in toughness. Therefore, even when it is added, it is necessary to be within the above ranges.

母材の結晶粒度:9以上
結晶粒の微細化によりばねの靭性が向上する。結晶粒度が9未満の場合にはばね内部の靭性が不足することがあるため本範囲とした。
Crystal grain size of base material: 9 or more The refinement of crystal grains improves the toughness of the spring. If the crystal grain size is less than 9, the toughness inside the spring may be insufficient, so this range was adopted.

本発明のコイルばねは、上記したように、0.5%超過0.9%以下のCと、0.8〜3.5%のSiと、0.3〜3.0%のMnと、0.5〜3.5%のCrを含有し、残部がFe及び不可避的不純物であり、さらに0.05〜1.5%のNiと、0.05〜0.5%のVを含有する鋼から成るものである。そして、表面からの深さが0.05〜1.00mmの浸炭硬化層を備え、さらに表面から0.02mmの位置における硬さが650〜1000Hvのものである。 As described above, the coil spring of the present invention is more than 0.5% 0.9% or less C, 0.8-3.5% Si, 0.3-3.0% Mn, containing 0.5 to 3.5 percent of Cr, containing the balance Ri Fe and unavoidable impurities der, and further 0.05 to 1.5% of Ni, 0.05 to 0.5% V Made of steel. And it has a carburized hardened layer having a depth of 0.05 to 1.00 mm from the surface, and further has a hardness of 650 to 1000 Hv at a position of 0.02 mm from the surface.

このようなコイルばねは、上記成分の鋼を熱間鍛造、熱間圧延して線材とし、パテンティング、伸線、オイルテンパーの後、コイルばねに成形し、これに浸炭処理、望ましくは真空浸炭処理を施すことによって製造することができる。
この後、疲労強度のさらなる改善の観点から、必要に応じて、ショットピーニングやセッチングを施すこともでき、これによって表面に、750MPa以上の圧縮残留応力を生じさせることが望ましい。さらには、表面硬度向上の手段として、浸炭処理の後、窒化処理を施すことも、必要に応じて望ましい。
Such a coil spring is obtained by hot forging and hot rolling the steel of the above components to form a wire, forming a coil spring after patenting, wire drawing and oil tempering, carburizing treatment, preferably vacuum carburizing. It can manufacture by processing.
Thereafter, from the viewpoint of further improving the fatigue strength, shot peening or setting can be performed as necessary, and it is desirable to generate a compressive residual stress of 750 MPa or more on the surface. Furthermore, as a means for improving the surface hardness, it is also desirable to perform a nitriding treatment after the carburizing treatment if necessary.

さらにまた、浸炭処理後に、A1変態点以下の温度までガス冷却し、その後、例えば830〜850℃の温度範囲において10〜30分の再加熱処理を施すことも望ましく、これによって結晶粒の微細化が可能になる。   Furthermore, after the carburizing treatment, it is desirable to cool the gas to a temperature below the A1 transformation point, and then to perform a reheating treatment for 10 to 30 minutes in a temperature range of, for example, 830 to 850 ° C. Is possible.

そして、このようにして得られたコイルばねは、例えば、自動車用エンジン向けの弁ばねや、トランスミッション用ばねとして好適に用いることができる。   The coil spring thus obtained can be suitably used as, for example, a valve spring for an automobile engine or a transmission spring.

以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて、さらに詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is explained in full detail based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to these Examples.

表1に示す化学組成を有する鋼を真空溶解炉でそれぞれ溶製したのち、常法に基づいて熱間鍛造、熱間圧延により線径8.0mmの線材とした。その後、線材の表層部0.15mmを皮削りして線材表層の脱炭層を除去したのち、中性ガス雰囲気中で加熱、オーステナイト化し、溶融鉛中でパーライト変態させる、いわゆる鉛パテンティングを施したのち、線径4.1mmに伸線加工し、実験材の成分に適合した条件でオイルテンパー処理を施すことによってばね用素線を作製した。
次いで、この素線を用いてコイル平均径24.60mm、自由高さ46.55mm、巻数5.75のコイルばねに成形した。
Each steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted in a vacuum melting furnace, and then a wire rod having a wire diameter of 8.0 mm was formed by hot forging and hot rolling based on a conventional method. Then, after removing the decarburized layer on the surface of the wire by removing 0.15 mm of the surface layer portion of the wire, heating, austenitizing in a neutral gas atmosphere, and so-called lead patenting was performed for pearlite transformation in molten lead. After that, wire drawing was performed to a wire diameter of 4.1 mm, and an oil temper treatment was performed under conditions suitable for the components of the experimental material to produce a spring wire.
Next, this element wire was used to form a coil spring having an average coil diameter of 24.60 mm, a free height of 46.55 mm, and a winding number of 5.75.

Figure 0005693126
Figure 0005693126

次に、得られたそれぞれのコイルばねに、表2に示すいずれかの条件のもとで真空浸炭処理を施した後、850℃で15分間加熱後、50℃に保持した油中に焼入れし、その後350℃で90分間の焼戻しを施した。そして、さらにショットピーニングの後、ホットセッチングを行った。ショットピーニングは3段階に分けて行い、1段目から徐々に投射する粒径を小さくした。また、ホットセッチングは、230℃の温間で1600MPa以上の応力でセッチングを行った。
なお、比較例1は、真空浸炭処理の代わりに窒化処理を行い、3段階のショットピーニング後にホットセッチングをしたものである。比較例2〜9については、所定の条件の真空浸炭処理を行ったものである。
Next, each of the obtained coil springs was vacuum carburized under any of the conditions shown in Table 2 and then heated at 850 ° C. for 15 minutes and then quenched in oil maintained at 50 ° C. Thereafter, tempering was performed at 350 ° C. for 90 minutes. Further, hot setting was performed after shot peening. Shot peening was performed in three stages, and the particle size projected gradually from the first stage was reduced. Hot setting was performed at a temperature of 230 ° C. with a stress of 1600 MPa or more.
In Comparative Example 1, nitriding was performed instead of vacuum carburizing, and hot setting was performed after three stages of shot peening. About Comparative Examples 2-9, the vacuum carburizing process of a predetermined condition was performed.

Figure 0005693126
Figure 0005693126

以上によって得られた各コイルばねについて、浸炭硬化層の深さや、表面から0.02mm位置及びd/4位置における硬さを測定すると共に、JIS G 0551に基づいて、オーステナイト結晶粒度を測定した。   For each coil spring obtained as described above, the depth of the carburized hardened layer and the hardness at the 0.02 mm position and d / 4 position from the surface were measured, and the austenite grain size was measured based on JIS G 0551.

さらに、室温において、ばね形状から計算される最大せん断応力(τmax)が760±711MPaとなる条件による疲労試験を行った。
また、上記ばねを1471MPaの応力にて、温度120℃、48時間に亘ってばねを圧縮して保持した後、保持を解法し、試験前後のへたり量を測定し、残留せん断歪率を算出した。これらの結果を表3に示す。
Further, a fatigue test was performed at room temperature under the condition that the maximum shear stress (τmax) calculated from the spring shape was 760 ± 711 MPa.
In addition, after compressing and holding the spring at a temperature of 120 ° C. for 48 hours at a stress of 1471 MPa, the spring is solved, the amount of sag before and after the test is measured, and the residual shear strain rate is calculated. did. These results are shown in Table 3.

Figure 0005693126
Figure 0005693126

上記結果から明らかなように、本発明の実施例に係わるコイルばねは、いずれも破断寿命が長く、高強度かつ耐久性に優れることが確認された。   As is clear from the above results, it was confirmed that all the coil springs according to the examples of the present invention had a long fracture life, high strength and excellent durability.

Claims (5)

質量比で、0.5%を超え0.9%以下のCと、0.8〜3.5%のSiと、0.3〜3.0%のMnと、0.5〜3.5%のCrと、0.05〜1.5%のNiと共に、0.05〜0.5%のVを含有し、残部がFe及び不可避的不純物である鋼から成り、鋼のオーステナイト結晶の粒度番号が9以上であって、深さ0.05〜1.00mmの浸炭硬化層を備え、表面から0.02mmの位置における硬さが650〜1000Hvであることを特徴とするコイルばね。 By mass ratio, more than 0.5% and 0.9% or less of C, 0.8 to 3.5% Si, 0.3 to 3.0% Mn, 0.5 to 3.5 % Of Cr , 0.05 to 1.5% Ni, 0.05 to 0.5% V, the balance being Fe and unavoidable impurities steel, the austenite crystal grain size of the steel A coil spring having a number of 9 or more, a carburized hard layer having a depth of 0.05 to 1.00 mm, and a hardness of 650 to 1000 Hv at a position of 0.02 mm from the surface. 線径をdとするとき、表面からd/4の位置における硬さが550Hv以上であることを特徴とする請求項1に記載のコイルばね。 2. The coil spring according to claim 1 , wherein when the wire diameter is d, the hardness at a position of d / 4 from the surface is 550 Hv or more. 請求項1又は2に記載のコイルばねを製造するに際し、浸炭処理を真空状態で行うことを特徴とするコイルばねの製造方法。 3. A method for manufacturing a coil spring, wherein the carburizing process is performed in a vacuum state when the coil spring according to claim 1 is manufactured. 請求項1又は2に記載のコイルばねを製造するに際し、浸炭後、A1変態点以下までガス冷却し、再度加熱処理を行ない、焼入れすることを特徴とするコイルばねの製造方法。 3. A method of manufacturing a coil spring according to claim 1 or 2 , wherein, after carburizing, gas cooling is performed to a temperature below the A1 transformation point, heat treatment is performed again, and quenching is performed. 自動車用エンジンの弁ばね又はトランスミッション用ばねであることを特徴とする請求項1又は2に記載のコイルばね。 The coil spring according to claim 1 , wherein the coil spring is a valve spring or a transmission spring for an automobile engine.
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