CN103003461A - 拉丝性优异的高强度弹簧用钢线材及其制造方法和高强度弹簧 - Google Patents

Abstract

提供即使省略防止伴随硬度的上升而来的变形阻抗的增大，阻碍生产率的热处理，或者使之简略化为短时间的热处理，也能够发挥出良好的拉丝加工性等的高强度弹簧用钢线材，和用于制造这种高强度弹簧用钢线材的有用的方法，以及以高强度弹簧用钢线材为原材而得到的高强度弹簧等。本发明的高强度弹簧用钢线材是热轧后的钢线材，具有规定的化学成分组成，是以珠光体为主体的组织，且珠光体团粒度编号的平均值Pave及其标准偏差Pσ分别满足下述(1)式、(2)式。9.5≤Pave≤12.0…(1)0.2≤Pσ≤0.7…(2)。

Description

拉丝性优异的高强度弹簧用钢线材及其制造方法和高强度弹簧

技术领域

本发明涉及内燃机的阀簧和汽车的悬架弹簧等所使用的，具有高加工性(拉丝性，此外还有后述的SV性)的高强度弹簧用钢线材及其制造方法，和使用该高强度弹簧用钢线材得到的高强度弹簧等。特别是本发明的高强度弹簧用钢线材是热轧后的线材(钢线材)，尽管抗拉强度在1050MPa以上，但具有高拉丝性(拉丝加工性)等。另外本发明还涉及在该线材的二次加工中，可以省略用于提高加工性的热处理的技术。

背景技术

近年来由环境问题引起的对汽车的燃油效率规定日益严格，汽车的低油耗化的实现成为当务之急。在汽车所使用的钢材的开发中，基于钢材的高强度化的车体的轻量化需求也很强烈，应对今后的燃油效率规定的强化而要求更高强度的钢材。另一方面，新兴国家的增长也造成市场竞争日趋激烈，从而需要进行高强度且低价格的钢材的开发。

在汽车所使用的弹簧中，已知主要有发动机所使用的阀簧，和缓和来自轮胎的振动的悬架弹簧等。作为一例，阀簧的制造方法如下。首先将精炼/开坯使之成为规定的化学成分组成的钢锭，经热轧而加工成直径：5.5～8.0mm左右的圆线，卷取成卷状进行冷却。其后，在700℃前后施加退火而使之软化，其次，实施除去表层的脱碳部的剥皮工序(以下，称为“SV工序”)。其后，为了提高加工性，而实施将线材加热至900℃以上而一下子使之奥氏体化后，再浸渍于保持在600℃左右的温度的铅浴或盐浴等的制冷剂中而使之恒温相变的热处理(称为“拉丝后退火”)。通过这一热处理而将组织整理成致密的珠光体之后，再拉丝加工至希望的线径(阀簧的情况下为直径：3～4mm左右)。之后，实施用于使弹簧特性提高的淬火-回火处理后，加工成弹簧形状。

用于上述的恒温相变的热处理，主要是为了防止加工中的断线等的制造故障所需要的。然而，这些热处理成为生产的瓶颈而成为使生产率恶化的原因。特别是随着钢材的高强度化，因为加工性恶化，所以用于提高加工性的热处理也有长时间化的倾向，成为抬高高强度弹簧用钢线材的价格的重大要因。特别是前述的拉丝后退火处理，有处理一捆2ton卷材需要数十小时的情况。因此，如果实现上述热处理的简略化(例如，使热处理时间更短等)，或上述热处理的完全省略，则生产上的益处极大。

此外，上述热处理除了当然成为CO₂排放源以外，还特别是使用有害物质的铅的铅淬火处理，环境负荷大。即实际情况是，如果可以省略上述热处理或使之简略化，则可预见到生产率大幅改善、成本降低、环境负荷减轻，因此希望实现“即使省略热处理或使之简略化，仍具有良好的加工性”的高强度弹簧用钢线材。

至今为止，着眼于热轧的条件而使弹簧用钢线材的加工性提高的技术也提出有几项。还有，在此所谓加工性，也包括从轧制到淬火-回火处理所进行的作为加工工序的剥皮工序(SV工序)和拉丝工序中的断线率和模具寿命等(以下，将SV工序时的加工性特称为“SV性”)。

作为与这一技术相关联的技术，例如在专利文献1中公开，使热轧的加热温度为1000℃以下，在1000℃以下进行终轧后，强制冷却至650～750℃之后卷取成卷状，接着以1～10℃/秒的冷却速度冷却至600℃，由此能够制造出实现断面收缩率值(絞り值)为40％以上，并且即使省略热处理也能够发挥出良好的拉丝性的线材。

此方法以抑制过冷组织的发生，得到微细的珠光体组织为目的，但为了使抗拉强度为1050MPa以上的高强度钢线材的加工性提高，单纯只是得到微细的珠光体组织并不充分。反而是存在伴随着珠光体组织的微细化而来的硬度上升，拉丝性降低，容易发生断线这样的问题。另外，在上述方法中，在制造过程中，对卷材载置前进行强制冷却至650～750℃。但是，若将这样的工序应用于高强度弹簧用钢线材，则可充分预想到变形阻抗增大而发生载置不良。

另一方面，在专利文献2中提出，在终轧后，将卷状载置时的环绕间距卷取得紧密而达到环绕直径的1/10以下并进行徐冷，从而减小轧制材的硬度，可以在轧制状态下实施SV工序的技术。在此方法中，虽然组织的硬度减小，但是徐冷中的晶粒的粗大化进行，结晶粒度的偏差也变大，因此确保钢线材优异的加工性困难。另外，徐冷中的脱碳也变大，使作为制品的弹簧的品质降低。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：专利第2761046号公报

专利文献2：特开平5-7812号公报

发明内容

本发明正是为了解决这样的现有技术中的课题而形成，其目的在于，提供即使省略防止伴随着硬度的上升而来的变形阻抗的增大，阻碍生产率的热处理或简略化为短时间的热处理，也能够发挥良好的拉丝性(还有SV性)的高强度弹簧用钢线材，和用于制造这种高强度弹簧用钢线材的有用的方法，以及以高强度弹簧用钢线材为原材得到的高强度弹簧等。在此，所谓简略化是指，相比现行的热处理，以短时间、低成本的处理代替。如果列举一例，就是以利用了退火或高频加热等的高速的连续处理代替上述拉丝后退火处理。

能够解决上述课题的所谓本发明的高强度弹簧用钢线材，是热轧后的钢线材，具有以下几点要旨，其分别含有C：0.4～0.8％(“质量％”的意思，关于化学成分组成下同)、Si：0.5～2.5％、Mn：0.3～2.0％和Cr：0.4～3.0％，并且含有从V：0.05～0.5％、Nb：0.05～0.5％、Ni：0.1～2.0％和Mo：0.1～0.5％所构成的群中选择的一种以上，余量由铁和不可避免的杂质构成，是以珠光体为主体的组织，且珠光体团的粒度编号的平均值Pave及其标准偏差Pσ分别满足下述(1)式、(2)式。本发明的高强度弹簧用钢线材，优选维氏硬度的平均值HVave为360以下。

9.5≤Pave≤12.0…(1)

0.2≤Pσ≤0.7…(2)

在本发明的高强度弹簧用钢线材中，根据需要还含有(a)Cu：0.7％以下(不含0％)、(b)Ti：0.5％以下(不含0％)、(c)B：0.01％以下(不含0％)等也有效，对应所含有的成分，高强度弹簧用钢线材的特性得到进一步改善。

在制造上述这样的高强度弹簧用钢线材时，使载置温度为750～950℃将热轧后的钢线材卷取成卷状后，在冷却输送机上以1℃/秒以上的冷却速度急速且均匀地冷却线材至750℃以下的温度，使接着进行的徐冷的开始温度，无论是卷材的密部和疏部均为650～750℃的范围内即可。

在上述本发明方法中，在所述徐冷的区域，优选使下述(3)式所规定的冷却速度V低于1℃/秒。另外，优选下述(3)式中的徐冷区域停留时间t为30秒以上。

V(℃/秒)＝(Tin-Tout)/t…(3)

其中，Tin：徐冷区域进入侧的钢线材温度(℃)，Tout：徐冷区域出去侧的钢线材温度(℃)，t：钢线材的徐冷区域停留时间(秒)

使用上述这样的本发明的高强度弹簧用钢线材，经过下述(a)～(c)的任意一道工序，或使(a)和(b)或(a)和(c)加以组合的工序而成形加工成弹簧，由此能够得到发挥出希望的特性的高强度弹簧。

(a)不实施热处理，实施剥皮工序。

(b)剥皮工序后，不实施拉丝后退火处理，施加拉拔加工。

(c)剥皮工序后，实施软化退火或高频加热并施加拉拔加工。

在本发明中，通过适当调整化学成分组成，并且使制造条件恰当，从而成为以珠光体为主体的组织，并且使该珠光体团粒度编号的平均值Pave及其标准偏差Pσ满足规定的关系式，因此即使省略能够防止伴随硬度的上升而来的变形阻抗的增大，并且阻碍生产率的热处理，或使之简略化为短时间的热处理，也能够实现能够发挥出良好的拉丝性和SV性的高强度弹簧用钢线材。这样的高强度弹簧用钢线材，作为用于制造高强度弹簧的原材极其有用。

附图说明

图1是表示冷却输送机上的卷材的状态的概略说明图。

图2是用于说明评价用试料的取样方法的图。

图3是表示珠光体团的粒度编号的平均值Pave和标准偏差Pσ的关系的标绘图。

图4是表示珠光体团的粒度编号的平均值Pave和维氏硬度的平均值HVave的关系的标绘图。

图5是表示珠光体团的粒度编号的标准偏差Pσ和维氏硬度的平均值HVave的关系的标绘图。

图6是表示有无SV后的热处理对断线频率造成的影响的标绘图。

具体实施方式

一般在制造弹簧用钢线材时，将热轧后的钢线材を卷取成卷状，载置于冷却输送机上，进行风冷等而加以冷却。冷却输送机上的卷状的钢线材(以下，仅称为“卷材”)的状态显示在图1(概略说明图)中。若以这种状态进行冷却，则由于钢线材的比较密地重叠的部分(这部分称为“密部”)，和比较的松散的部分(这部分称为“疏部”)，导致冷却速度产生差异，冷却后的组织产生差异。特别是理想临界直径DI(后述)为240mm以上这样的淬火性高的高强度弹簧用钢中，这一倾向显著。

本发明者们，对于高强度弹簧用钢线材(轧制材)的组织和加工性(拉丝加工性、SV性)的关系进行研究。其结果发出，通过将上述轧制材组织控制为微细且均匀的珠光体主体组织，加工性提高。在此，关于上述组织的偏差(粒度偏差)，相比线材截面(圆形截面)内的偏差，纵长方向、即卷材疏部/密部引起的偏差的一方较大，对加工性造成的影响也大，因此重要的是减小纵长方向的组织偏差。

另外也判明，若过剩地进行微细化/均等化，则组织的硬度反而上升，加工性反而劣化。在高强度弹簧用钢线材中，为了省略热处理或简略化为短时间的热处理，仍确保充分的加工性，优选线材纵长方向的维氏硬度的平均值HVave为360以下。本发明者们就用于满足这样的要件的条件进一步研究。其结果发现，如果成为以珠光体为主体的组织，并且使珠光体团粒度编号的平均值Pave及其标准偏差Pσ分别满足下述(1)式、(2)式，则能够实现符合上述目的的高强度弹簧用钢线材，从而完成了本发明。

9.5≤Pave≤12.0…(1)

0.2≤Pσ≤0.7…(2)

标准偏差Pσ超过0.7时，在钢线材的制造工序中存在发生大的冷却不均的可能性。若像这样冷却不均大，则如后述的实施例的试验No.15这样，有贝氏体(此外还有马氏体)这样的过冷组织和粗珠光体产生的情况，加工性降低，因此不为优选。另一方面，标准偏差Pσ低于0.2时(例如后述的实施例的试验No.13等)，也有过冷组织局所性地产生的情况，硬度(HVave)容易上升，因此不为优选。

还有，珠光体团粒度编号的平均值Pave及其标准偏差Pσ优选为10.0≤Pave≤11.5，0.3≤Pσ≤0.6。另外，所谓以珠光体为主体的组织，意思是含有珠光体60面积％以上(优选为80面积％以上，最优选为100面积％)这样的组织，含有一部分铁素体也可达成本发明的目的。

当制造上述的高强度弹簧用钢线材时，也需要适当控制其制造条件。用于制造高强度弹簧用钢线材的步骤如下。首先，将具有规定的化学成分组成的钢坯热轧至希望的线径。关于该轧制时的加热温度没有特别限定，但从组织微细化的观点出发，优选尽可能低的温度。但是，若上述加热温度低温化，则钢材的变形阻抗增大，设备负荷变大，因此根据持有的设备适宜设定。通常，该热轧时的加热温度(钢坯加热温度)为950～1000℃左右。

接着，使热轧后的钢线材成为卷状而载置于冷却输送机上，但若这时的温度(载置温度)超过950℃，则组织粗大化，另外若低于750℃，则变形阻抗增大而引起包装外形不良，因此载置温度为750～950℃。该载置温度优选为775℃以上(更优选为800℃以上)，优选为925℃以下(更优选为900℃以下)。

载置到冷却输送机上之后，冷却至珠光体相变开始的温度域(750℃以下的温度)，但为了将轧制后的组织(钢线材的组织、轧制材的组织)控制在规定的范围内，需要将折叠成卷状的线材急速且均匀地冷却。即，分别以1℃/秒以上的冷却速度冷却卷材的密部/疏部，控制徐冷开始时的线材温度，使疏部/密部均在650～750℃的范围内。因为上述徐冷通常通过在冷却输送机上设置徐冷罩进行，所以，以下将徐冷区域称为“徐冷罩内”，将徐冷开始位置称为“徐冷罩入口”。

为了控制徐冷罩入口的线材温度，使疏部/密部均为650～750℃的范围内，可以综合控制所载置的线材(卷材)的重叠情况和环绕各部的风量。其后，在徐冷罩内徐冷而进行相变。徐冷罩内的冷却速度V由下述(3)式规定，但优选该冷却速度V低于1℃/秒。

V(℃/秒)＝(Tin-Tout)/t…(3)

其中，Tin：徐冷区域进入侧的钢线材温度(℃)，Tout：徐冷区域出去侧的钢线材温度(℃)，t：钢线材的徐冷区域停留时间(秒)

上述这样的徐冷罩的设置，在用于抑制线材的温度偏差，防止局所性的组织偏差方面也有用。但是，若在徐冷罩内的停留时间(徐冷区域停留时间t，徐冷时间)过短，则在相变完毕前徐冷便结束，经过其后的冷却(通常是水冷)，有可能产生贝氏体和马氏体等的过冷组织，因此优选上述停留时间确保在30秒以上。另外，设置加热器和感应加热装置等，进一步促进徐冷，这是本发明的优选的实施方式。

为了发挥作为最终制品(高强度弹簧)的特性，需要适当调整本发明的高强度弹簧用钢线材的化学成分组成。上述化学成分组成的各成分(元素)的范围限定理由如下。

[C：0.4～0.8％]

C是对于弹簧加工后的强度/耐永久残余应变性上升有效的元素，因此需要使之含有0.4％以上。随着C含量的增加，弹簧的强度/耐永久残余应变性提高，但若变得过剩，则延展性/韧性降低，因此需要为0.8％以下。C含量的优选的下限为0.5％以上，优选的上限为0.7％以下。

[Si：0.5～2.5％]

Si是用于钢的脱氧所需要的元素，另外在铁素体中固溶，也发挥着提高钢的强度的效果。为了发挥这些效果，需要使之含有0.5％以上。但是，若Si含量变得过剩，则除了使延展性/韧性降低以外，表面的脱碳和缺乏也增加，使疲劳特性降低，因此需要在2.5％以下。Si含量的优选的下限为0.7％以上(更优选为0.8％以上，进一步优选为1.0％以上)，优选的上限为2.3％以下(更优选为2.1％以下，进一步优选为2.0％以下)。

[Mn：0.3～2.0％]

Mn也与Si同样，是用于钢的脱氧所需要的元素，另外提高淬火性，有助于弹簧强度的提高。为了发挥这些效果，需要使之含有0.3％以上。但是，若Mn含量变得过剩，则使相变时间长时间化，热轧中的组织控制变得困难，因此需要为2.0％以下。Mn含量的优选的下限为0.35％以上(更优选为0.40％以上，进一步优选为0.50％以上)，优选的上限为1.8％以下(更优选为1.6％以下，进一步优选为1.2％以下)。

[Cr：0.4～3.0％]

Cr除了使弹簧强度提高以外，还使C的活性降低，防止轧制时和热处理时的脱碳，并且具有抑制碳化物的石墨化的效果。为了发挥这样的效果而需要使Cr含有0.4％以上。但是，若Cr的含量过剩，则招致延展性/韧性的降低，因此其含量需要在3.0％以下。Cr含量的优选的下限为0.45％以上(更优选为0.50％以上，进一步优选为0.8％以上，更进一步优选为1.0％以上)，优选的上限为2.8％以下(更优选为2.6％以下，进一步优选为2.0％以下)。

[从V：0.05～0.5％、Nb：0.05～0.5％、Ni：0.1～2.0％和Mo：0.1～0.5％所构成的群中选择的一种以上]

V、Nb、Ni和Mo均具有提高弹簧和线材的延展性/韧性的效果，通过以规定量含有其一种以上，此效果得到发挥。

其中，V在热轧和淬火-回火处理中具有使晶粒微细化的作用，另外具有提高轧制后的加工性的增大和弹簧的延展性/韧性的效果。此外，弹簧成形后的去应变退火时引起二次析出硬化而有助于弹簧强度的提高。但是，若使之过剩地含有，则在钢材的铸造时生成大的碳化物/氮化物，带来以夹杂物为起点的疲劳折断的增加。因此，使V量的范围为0.05～0.5％。V含量的优选的下限为0.06％以上(更优选为0.07％以上，进一步优选为0.10％以上)，优选的上限为0.4％以下(更优选为0.35％以下，进一步优选为0.30％以下)。

Nb在热轧和淬火-回火处理中也具有使晶粒微细化的作用，具有轧制后的加工性的增大和提高弹簧的延展性/韧性的效果。但是，若过剩地使之含有，其效果饱和，钢材价格受制的弊病一方变大。因此，使Nb量的范围为0.05～0.5％。Nb含量的优选的下限为0.06％以上(更优选为0.07％以上，进一步优选为0.10％以上)，优选的上限为0.4％以下(更优选为0.35％以下，进一步优选为0.30％以下)。

Ni具有提高淬火-回火处理后的延展性/韧性的效果。另外，也具有使耐腐蚀性提高的效果。但是，若过剩地使之含有，则淬火性增大，使相变时间长时间化，热轧中的组织控制困难。因此，使Ni量的范围为0.1～2.0％。Ni含量的优选的下限为0.12％以上(更优选为0.15％以上，进一步优选为0.20％以上)，优选的上限为1.9％以下(更优选为1.8％以下，进一步优选为1.5％以下，更进一步优选为1.2％以下)。

Mo具有提高淬火-回火处理后的延展性/韧性的效果。另外，还具有提高淬火性而有助于弹簧的高强度化的效果。但是，若过剩地使之含有，则淬火性增大，除了组织控制变得困难以外，还会抬高钢材价格。因此，使Mo量的范围为0.1～0.5％。Mo含量的优选的下限为0.15％以上(更优选为0.20％以上)，优选的上限为0.4％以下。

本发明的高强度弹簧用钢线材的基本成分如上述，余量是铁和不可避免的杂质(例如，P、S等)。在本发明的高强度弹簧用钢线材中，也可以根据需要含有(a)Cu：0.7％以下(不含0％)、(b)Ti：0.5％以下(不含0％)、(c)B：0.01％以下(不含0％)等，根据所含有的元素的种类，钢线材的特性得到进一步改善。这些元素的优选的范围设定理由如下所述。

[Cu：0.7％以下(不含0％)]

Cu具有抑制脱碳的效果。另外，也有助于耐腐蚀性的提高。但是，若过剩地使之含有，则使热态延展性降低，在热轧时有产生裂纹的危险，因此优选为0.7％以下。还有，使Cu含有时的优选的下限为0.05％以上，更优选的上限为0.6％以下。

[Ti：0.5％以下(不含0％)]

Ti生成碳化物和氮化物，具有使组织微细化的作用。但是，若过剩地使之含有，则形成粗大的夹杂物，成为早期疲劳折断的原因，因此优选为0.5％以下。还有，使Ti含有时的优选的下限为0.01％以上，更优选的上限为0.4％以下。

[B：0.01％以下(不含0％)]

B具有提高延展性/韧性的作用。但是，若使之过剩地含有，则Fe和B的复合化合物析出，引起热轧时的裂纹，因此优选为0.01％以下。还有，使B含有时的优选的下限为0.0005％以上，更优选的上限为0.008％以下。

本发明的高强度弹簧用钢线材，假设为热轧后的。该高强度弹簧用钢线材，其后基本上不实施热处理便进行加工，成形为高强度弹簧，但也可以进行高速热处理(例如，高频加热)。即，使用本发明的高强度弹簧用钢线材，经过下述(a)～(c)任意一项工序，或经过使(a)和(b)或(a)和(c)加以组合的工序之后，成形加工为弹簧，由此得到发挥出良好的特性的弹簧。

(a)不实施热处理，实施剥皮工序。

(b)剥皮工序后，不实施拉丝后退火处理，施加拉拔加工。

(c)剥皮工序后，实施软化退火或高频加热并实施拉拔加工。

本发明所得到的线材，经过上述(a)工序和(b)工序，或其双方进行加工，仍显示出良好的加工性。但是，在剥皮工序时，受到切削加工的线材表层部生成硬化层，有成为拉拔加工时的障碍的情况，这种情况下，优选实施上述(c)工序替换上述(b)工序。在上述(c)工序中，出于使表层部硬化层软化的目的而在剥皮后施加热处理，具有使上述拉拔加工时的断线等的故障减少的效果。作为这时的热处理方法，认为有退火和高频加热等，但因为利用高频加热的处理其生产率特别高，所以优选。

【实施例】

以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明当然不受下述实施例制限，在能够符合前/后述的宗旨的范围当然也可以适当加以变更实施，这些均包含在本发明的技术的范围内。

实施例1

转炉熔炼下述表1所示的化学成分组成的钢锭后，对于该钢锭进行开坯轧制，制作截面155mm×155mm的钢坯，加热至1000℃后，加工(热轧)成线径：5.5～8.0mmφ的圆线。还有，在表1中还显示了理想临界直径DI，其是使用从轧制前的钢片上切下的试验片，根据由JIS G0561所述的方法所测量的顶端淬火曲线，基于ASTM A 255-02所述的下述(4)式而测量的。还有，在钢材的化学成分组成脱离ASTM规格的应用范围的情况下，作为(例如，钢种E、G等)参考值记述。

22.974+6.214[C]+356.364[C]²-1091.488[C]³+1464.88[C]⁴-750.441[C]⁵…(4)

其中，[C]表示钢材的C含量(质量％)。

【表1】

*余量是铁和不可避免的杂质

接着，以下述表2所示的制造条件，制造单重2ton的卷材(试验No.1～21)，调查其组织/机械特性/加工性(SV性，拉丝性)。

【表2】

在机械特性的评价中，从各卷材的优良制品部末端对各环进行切割，如图2所示这样在圆周方向进行8等分(相当于在线材纵长方向进行8等分)，对于如此得到的试样进地直线矫正而进行拉伸试验，测量最大抗拉强度TS、断面收缩率RA。在各试验中，进行一次测量(n＝1)，求得其平均值(8处的平均)。

在组织评价中，分别以光学显微镜观察此8等分试样的横截面(与轧制方向垂直的圆形截面)组织，测量各截面的表层、D/4、D/2的位置(D为线材的直径)的珠光体团(P团)粒度编号，将其平均值作为此断面的P团粒度编号Pi(i＝1～8)，此外计算P1～P8的平均值Pave，标准偏差Pσ。

在此，所谓P团，表示珠光体组织中的铁素体晶粒显示出相同取向的区域，其测量方法如下。首先，对于埋入树脂等并进行研磨而使上述截面露出的试料(线材)，用浓硝酸(62％)∶醇＝1∶100(体积比)的溶液进行腐蚀。若是如此，则由于铁素体晶粒相对于晶面的腐蚀量的差，P团粒浮起并被观察到，因此使用光学显微镜观察，依据JIS G 0551所述的“奥氏体结晶粒度的测量”，测量其粒度编号。另外，即使是铁素体、珠光体的混相组织，也可以通过同样的腐蚀差别初析铁素体晶粒，因此，如果铁素体面积率为40％以下，则除去初析铁素体的面积，便能够测量P团。

另外，关于各截面的维氏硬度HV，使用JIS Z 2244所述的方法，在8等分试样各自的横截面的D/4位置(D为线材的直径)，测量各分开90°4处和D/2位置的1处维氏硬度HV，求得其平均值，作为8等分试样的各截面的硬度HVi(i＝1～8)。然后，计算HV1～HV8的平均值HVave。

加工性之中，SV性是不对卷材进行热处理便实施剥皮工序(SV工序)，根据该SV工序中有无断线和剥皮后的线径的尺寸公差，以及外通过观检查进行评价。另外，拉丝性是对于SV工序后的2ton卷材进行拉丝，求得断线发生的极限的减面率(拉丝限界减面率)而进行评价。

另外，在试验No.1～12中，也求得断线频率来评价拉丝性(考察显示在后述的实施例2中)。详细地说，就是在各试验No.1～12中，使用所得到的2ton卷材5个，在剥皮(SV)后不施加热处理，进行拉丝至直径4.5～2.5mm，求得拉丝时的断线发生次数(断线频率)。

这些评价结果与轧制材组织一起显示在下述表3中。

【表3】

**：P：珠光体、B：贝氏体

在表3中，试验No.1～12是满足本发明所规定的要件的例子，试验No.13～20是化学成分组成满足(钢种L)，但制造条件不满足本发明所规定的要件的例子，试验No.21化学成分组成脱离本发明所规定的范围。

由此结果，能够进行如下考察。首先试验No.1～12均成为P团满足所述(1)式和(2)式所规定的要件的微细珠光体组织，且维氏硬度的平均值HVave也软达360以下，因此这些钢线材全部能够得到拉丝性和SV性均良好的结果。

试验No.13因为没有设置徐冷罩(因为没有进行徐冷)，所以相变中的徐冷不充分，P组织过剩微细化(贝氏体也生成)。其结果是，硬度上升，SV工序后的切削不充分，产生线粗大。另外拉丝极限减面率低。

试验No.14虽然化学成分组成满足(钢种L)，但制造条件脱离本发明所规定的要件(载置温度为700℃)，所以载置时发生卷取不良，不可以进行卷材的制造。

试验No.15虽然化学成分组成满足(钢种L)，但是至徐冷罩的急冷不充分，组织粗大化，并且组织偏差变大，表层部生成一部分贝氏体等，产生局所硬的部分。其结果是在SV工序中不能进行均匀的切削，可见表层部氧化皮部分残留的“黑皮残留”。另外拉丝极限减面率低(低于10％)。

试验No.16虽然化学成分组成满足(钢种L)，但因为徐冷罩入口温度低，所以组织过剩地微细化(贝氏体也生成)而硬度上升。其结果是，SV工序时发生断线，除此以外，拉丝加工也在早期发生断线(拉丝极限减面率：低于10％)。

试验No.17，虽然化学成分组成满足(钢种L)，但徐冷罩内的徐冷不充分(冷却速度慢)，因此P团过度微细化而硬度上升。其结果是，SV工序时的切削不充分，发生线粗大，另外拉丝极限减面率也低(36％)。

试验No.18，虽然Pave处于规定范围内，但Pσ过小，因此硬度变高。其结果是，SV工序时切削不充分，发生线粗大，拉丝极限减面率低(41％)。

试验No.19在徐冷罩入口的密部温度高，密部产生粗的珠光体组织，组织偏差变大。其结果是，除了在SV工序时发生断线以外，拉丝加工也发生早期断线(拉丝极限减面率：低于10％)。

试验No.20因为至徐冷罩的急冷在卷材的密部/疏部都不充分，所以组织粗大化，粗的珠光体组织产生。其结果是，在SV工序不能进行均匀的切削，产生“黑皮残留”。另外，拉丝极限减面率低(21％)。

试验No.21因为使用C含量高达0.90％的钢种(表1的钢种M)，所以维氏硬度的平均值HVave高，在SV工序时发生断线，拉丝极限减面率也低(低于10％)。

基于这些结果，P团的粒度编号的平均值Pave和标准偏差Pσ的关系显示在图3中，P团的粒度编号的平均值Pave和维氏硬度的平均值HVave的关系显示在图4中，P团的粒度编号的标准偏差Pσ和维氏硬度的平均值HVave的关系显示在图5中。还有，图中，由“◆”表示的意思是拉丝性良好，由“×”表示的意思是拉丝性不良。如其结果表明可知，通过控制P团的粒度编号的平均值Pave和标准偏差Pσ而使其满足规定的关系式，能够得到拉丝性的良好的弹簧用钢线材。

实施例2

使用上述实施例1所得到的试验No.1～12的卷材，在上述SV工序后进行下述的退火之后进行拉丝，评价这时的拉丝性(拉丝极限减面率、断线频率)(试验No.22～33)。

详细地说，在SV工序后，进行退火(软化退火，以700～900℃进行1～2小时)之后，对于2ton卷材进行拉丝，求得上述拉丝极限减面率(断线发生的临界的减面率)。另外，在各试验No.22～33中，使用2ton卷材5个，在剥皮(SV)后进行上述退火之后，进行拉丝至直径4.5～2.5mm，测量该拉丝时的断线发生次数(断线频率)。这些评价结果显示在下述表4中。

【表4】

由表4可知，试验No.22～33的拉丝极限减面率均高。另外，图6是除钢种(A～L)以外，还表示有无SV工序后的热处理对于断线频率造成的影响的标绘图，使用上述表4的试验No.22～33的断线频率和上述表3的试验No.1～12的断线频率的结果进行了整理。由该图6可知，试验No.1～12的断线频率足够低，但如果像试验No.22～33这样，在SV工序后实施热处理之后再进行拉丝，则能够进一步降低断线频率，得到更高的拉丝性。

Claims (19)

1.一种拉丝性优异的高强度弹簧用钢线材，其特征在于，是热轧后的钢线材，以质量％计含有C：0.4～0.8％、Si：0.5～2.5％、Mn：0.3～2.0％和Cr：0.4～3.0％，并且含有从由V：0.05～0.5％、Nb：0.05～0.5％、Ni：0.1～2.0％和Mo：0.1～0.5％构成的群中选择的一种以上的元素，余量是铁和不可避免的杂质，所述钢线材是以珠光体为主体的组织，且珠光体团的粒度编号的平均值Pave及其标准偏差Pσ分别满足下述(1)式、(2)式，

9.5≤Pave≤12.0…(1)

0.2≤Pσ≤0.7…(2)。

2.根据权利要求1所述的高强度弹簧用钢线材，其中，线材纵长方向的维氏硬度的平均值HVave为360以下。

3.根据权利要求1所述的高强度弹簧用钢线材，其中，以质量％计还含有Cu：0.7％以下但不含0％。

4.根据权利要求1所述的高强度弹簧用钢线材，其中，以质量％计还含有Ti：0.5％以下但不含0％。

5.根据权利要求1所述的高强度弹簧用钢线材，其中，以质量％计还含有B：0.01％以下但不含0％。

6.一种高强度弹簧用钢线材的制造方法，其特征在于，是制造权利要求1所述的高强度弹簧用钢线材的方法，其中，在750～950℃的载置温度将热轧后的钢线材卷取成卷状后，在冷却输送机上以1℃/秒以上的冷却速度急速且均匀地将线材冷却至750℃以下的温度，并使接着进行的徐冷的开始温度在卷材的密部和疏部均为650～750℃的范围内。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其中，所述钢线材以质量％计还含有Cu：0.7％以下但不含0％。

8.根据权利要求6所述的制造方法，其中，所述钢线材以质量％计还含有Ti：0.5％以下但不含0％。

9.根据权利要求6所述的制造方法，其中，所述钢线材以质量％计还含有B：0.01％以下但不含0％。

10.根据权利要求6所述的制造方法，其中，在所述徐冷的区域中，使由下述(3)式规定的冷却速度V低于1℃/秒，

V(℃/秒)＝(Tin-Tout)/t…(3)

其中，Tin：徐冷区域进入侧的钢线材温度(℃)，Tout：徐冷区域出去侧的钢线材温度(℃)，t：钢线材的徐冷区域停留时间(秒)。

11.根据权利要求10所述的制造方法，其中，所述钢线材的徐冷区域停留时间t为30秒以上。

12.一种高强度弹簧的制造方法，其特征在于，使用权利要求1所述的高强度弹簧用钢线材，经过下述(a)～(c)的工序中的任意一项工序，或者经过使(a)和(b)或(a)和(c)加以组合的工序，成形加工为弹簧，

(a)不实施热处理，实施剥皮工序；

(b)剥皮工序后，不实施拉丝后退火处理，施加拉拔加工；

(c)剥皮工序后，实施软化退火或高频加热，其后施加拉拔加工。

13.根据权利要求12所述的制造方法，其中，所述钢线材以质量％计还含有Cu：0.7％以下但不含0％。

14.根据权利要求12所述的制造方法，其中，所述钢线材以质量％计还含有Ti：0.5％以下但不含0％。

15.根据权利要求12所述的制造方法，其中，所述钢线材以质量％计还含有B：0.01％以下但不含0％。

16.一种高强度弹簧，其通过权利要求12所述的方法而得到。

17.一种高强度弹簧，其通过权利要求13所述的方法而得到。

18.一种高强度弹簧，其通过权利要求14所述的方法而得到。

19.一种高强度弹簧，其通过权利要求15所述的方法而得到。

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