CN104797729A - 耐氢脆性优异的高强度弹簧用钢线材及其制造方法以及高强度弹簧 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高强度弹簧用钢线材,其是回火马氏体为80面积%以上、抗拉强度为1900MPa以上的高强度弹簧用钢线材,满足规定的化学成分组成,且C与Si满足下述(1)式的关系,旧奥氏体结晶粒度号为10号以上,并且氢吸藏量为14.0ppm以上,由此,即使抑制合金元素的添加量,也确保了耐氢脆性。0.73%≤[C]+[Si]/8≤0.90%...(1)其中,[C]和[Si]分别表示C和Si的含量(质量%)。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐氢脆性(耐氢脆化特性)优异的高强度弹簧用钢线材及其制造方法以及高强度弹簧。详细而言,涉及一种弹簧用钢线材、及其制造方法、以及高强度弹簧,所述弹簧用钢线材是作为在调质处理(淬火回火)了的状态下使用的螺旋弹簧的素材有用的弹簧用钢线材,即使抗拉强度为1900MPa以上的高强度,耐氢脆性也优异。
背景技术
为了排气的降低、燃料消耗升高而需要轻量化,用于汽车等的螺旋弹簧(例如,用于引擎、悬架等的阀弹簧、悬架弹簧等)被要求高强度化。由于高强度化的弹簧容易产生氢脆性,因此,对于用于弹簧的制造的弹簧用钢线材,要求耐氢脆性优异。
作为提高高强度弹簧用钢线材的耐氢脆性的方法,已知控制化学成分组成、组织等的方法。但是,在这些方法中大量使用合金元素,从制造成本、节省资源的观点出发未必理想。
还有,作为弹簧的制造方法已知:加热到淬火温度,热成形成弹簧形状后,油冷并回火的方法;和将钢线材淬火回火后,冷成形成弹簧形状的方法。另外,在后者的冷成形方法中,还已知以高频加热进行成形前的淬火回火,例如在专利文献1中,已知冷拔后进行高频加热,并淬火回火来进行组织调整的技术。该技术改善了滞后破坏特性,其原因如下,通过将珠光体的组织分率设为30%以下、马氏体或贝氏体的组织分率设为70%以上,随后以规定的截面收缩率进行冷拔,接着进行淬火回火,由此降低成为滞后破坏的起点的未熔解碳化物量。
专利文献2中,在实施例中,对轧制材进行拉丝加工并高频加热,来进行淬火回火处理。该技术是实现确保盘簧(coiling)性并具有高强度和高韧性的弹簧的技术。但是,该技术着眼于盘簧性,对于耐氢脆性没有任何考虑。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-143482号公报
专利文献2:日本特开2006-183137号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明着眼于上述那样的问题而完成,其目的在于提供在制造抗拉强度为1900MPa以上的高强度弹簧用钢线材时,即使抑制合金元素的添加量,也确保了耐氢脆性的高强度弹簧用钢线材、及用于其的制造方法以及高强度弹簧。
用于解决课题的方法
能够达成上述目的的本发明的弹簧用钢线材是回火马氏体为80面积%以上、抗拉强度为1900MPa以上的高强度弹簧用钢线材,其要点在于,
所述钢线材分别含有:
C:0.50~0.70%(表示质量%,关于化学成分组成以下同样)、
Si:1.50~2.3%、
Mn:0.3~1.5%、
P:0.015%以下(不包括0%)、
S:0.015%以下(不包括0%)、以及
Al:0.001~0.10%,且C与Si满足下述(1)式的关系,余量为铁和不可避免的杂质,旧奥氏体结晶粒度号为10号以上,并且氢吸藏量为14.0ppm以上。
0.73%≤[C]+[Si]/8≤0.90%…(1)
其中,[C]和[Si]分别表示C和Si的含量(质量%)。
本发明的弹簧用钢线材可以根据需要还含有属于下述(a)~(f)中任一项的1种以上的元素。
(a)Cu:0.7%以下(不包括0%)以及Ni:0.7%以下(不包括0%)中的至少1种
(b)Ti:0.10%以下(不包括0%)
(c)B:0.010%以下(不包括0%)
(d)Nb:0.10%以下(不包括0%)以及Mo:0.5%以下(不包括0%)中的至少1种
(e)V:0.4%以下(不包括0%)
(f)Cr:0.8%以下(不包括0%)
本发明的弹簧用钢线材成为直径为7~20mm左右的钢线材。
另一方面,能够达成上述目的的本发明的弹簧用钢线材的制造方法的特征在于,使用满足上述那样的化学成分组成的钢材,按照满足下述全部条件的方式进行淬火和回火处理来制造。
(淬火条件)
淬火加热温度T1:850~1000℃
从100℃到淬火加热温度T1为止的平均升温速度HR1:40℃/秒以上
在淬火加热温度T1的保持时间t1:90秒以下
淬火加热后从300℃到80℃的平均冷却速度CR1:5℃/秒以上且100℃/秒以下
(回火条件)
回火加热温度T2:350~550℃
从100℃到回火加热温度T2为止的平均升温速度HR2:30℃/秒以上
在回火加热温度T2的保持时间t2:90秒以下
回火加热后从回火加热温度T2到100℃为止的平均冷却速度CR2:30℃/秒以上
本发明包含使用上述那样的高强度弹簧钢线材成形的高强度弹簧,即使在这样的高强度弹簧中耐氢脆性也优异。
发明效果
根据本发明,即使不大量添加合金元素,也能得到显示出抗拉强度为1900MPa以上的高强度、并且耐氢脆性优异的弹簧用钢线材。这样的弹簧用钢线材能够抑制钢材成本、且耐氢脆性优异。其结果是,能够以低价供应极难发生氢脆化的高强度的弹簧(例如作为汽车用部件之一的悬挂弹簧等螺旋弹簧)。
具体实施方式
本发明人等针对淬火回火等的条件对钢线材的特性产生的影响,从各种角度进行了研究。其结果是,发现通过以低价适当控制作为主要元素的C、Si量而制成低合金钢,并且通过高频加热进行短时间加热,由此使氢捕集部位大幅增加,耐氢脆性大幅提高,从而完成本发明。以下,对本发明中规定的各要件进行说明。
(回火马氏体:80面积%以上)
本发明的钢线材是组织以回火马氏体为主体(以在全部组织中所占比例计为80面积%以上)的钢线材。为了确保钢线材中的高强度和高韧性,需要通过进行淬火回火处理,形成回火马氏体主体的组织。回火马氏体优选为90面积%以上(更优选100面积%)。作为回火马氏体以外的组织,可包含贝氏体、铁素体、珠光体等,但即使包含这些也为10面积%以下。优选为5面积%以下(更优选0面积%)。
(旧奥氏体结晶粒度号为10号以上)
为了确保良好的耐氢脆性,有效的是实现旧奥氏体晶粒的细微化。从这样的观点出发,需要使旧奥氏体结晶粒度号为10号以上。优选为11号以上,更优选为12号以上。需要说明的是,为了使旧奥氏体结晶粒度号为10号以上,有效的是通过高频加热进行淬火回火,通常的炉加热中,加热速度、加热时间变长而高温加热下的晶粒成长显著,发生晶粒的粗大化,因此,不能实现旧奥氏体晶粒的细微化。
(氢吸藏量:14.0ppm以上)
对于本发明的钢线材而言,化学成分组成也需要适当地设定(后述),钢线材中的氢吸藏量也需要适当地设定。该氢吸藏量表示钢线材中的容许氢量,氢吸藏量越多耐氢脆性变得越良好。从这样的观点出发,需要使氢吸藏量为14.0ppm以上。优选为14.5ppm以上,更优选为15.0ppm以上。对于通过适当地设定氢吸藏量,从而耐氢脆性变得良好的理由,可以认为大概是本试验中的氢吸藏量表示被细微碳化物捕集的氢量,通过增加被细微碳化物捕集的氢量,能够抑制向晶界的氢侵入、蓄积,能够实现因晶界破坏而发生破裂的耐氢破裂(耐氢脆性)的改善。需要说明的是,若氢吸藏量多,则向钢材的氢的侵入速度变快,因而从抑制过剩的氢的侵入的观点出发,氢吸藏量优选为25ppm以下,更优选为20ppm以下。
为了增加氢吸藏量,使Fe-C系的碳化物(对于钢中的碳化物而言Fe-C系的碳化物是支配性的)细微分散于钢中变得重要。为了使Fe-C系碳化物(以下,仅称为“碳化物”)细微分散,需要抑制钢中的粗大的碳化物的生成(基于后述实施例的1200℃均热(soaking)也有关系),将作为碳化物的主要元素(除了Fe)的C、和对析出的碳化物的尺寸造成影响的Si的量设为适当的范围,增加碳化物的量,并且生成细微的碳化物。另外,需要在适当的范围内控制淬火回火(后述),抑制未固溶的碳化物的生成,生成细微的碳化物。
本发明的弹簧用钢线材是基本上抑制了合金元素的含量的低合金钢,其化学成分组成中的各成分(元素)的范围限定理由如下。
(C:0.50~0.70%)
C是用于确保弹簧用钢线材的高强度所必要的元素,并且为了生成成为氢捕集部位的细微碳化物也是必要的。从这样的观点出发,必须含有0.50%以上的C。C含量的优选下限为0.54%以上(更优选0.58%以上)。但是,若C含量变得过剩,则在淬火回火后,也容易生成粗大的残留奥氏体、未固溶的碳化物,有时耐氢脆性反而降低。另外,C也是使耐蚀性劣化的元素,因此为了提高作为最终制品的弹簧制品(悬挂弹簧等)的腐食疲劳特性而需要抑制C含量。从这样的观点出发,C含量需要为0.70%以下。C含量的优选上限为0.65%以下(更优选0.62%以下)。
(Si:1.50~2.3%)
Si是用于确保强度所必要的元素,并且具有使碳化物细微的效果。为了有效地发挥这样的效果,必须含有1.50%以上的Si。Si含量的优选下限为1.7%以上(更优选1.9%以上)。另一方面,Si也是促进脱碳的元素,因此若Si过剩地含有,则钢材表面的脱碳层形成被促进,为了消除脱碳层而需要剥落工序,招致制造成本的增加。另外,未固溶碳化物也变多,耐氢脆性降低。从这样的观点出发,在本发明中将Si含量的上限设为2.3%以下。Si含量的优选上限为2.2%以下(更优选2.1%以下)。
(0.73%≤[C]+[Si]/8≤0.90%:上述(1)式的关系)
(在[C]+[Si]/8)为0.73%以上且0.90%以下的范围内,成为氢捕集部位的碳化物细微且大量地析出,耐氢脆性提高。(若[C]+[Si]/8)的值小于0.73%,则成为氢捕集部位的细微的碳化物的量减少,耐氢脆性劣化。另一方面,(若[C]+[Si]/8)的值大于0.90%,则容易生成粗大的残留奥氏体、未固溶的碳化物,耐氢脆性劣化。([C]+[Si]/8)的优选下限为0.75%以上(更优选0.78%以上、进一步优选0.81%以上),优选上限为0.89%以下(更优选0.87%以下)。
(Mn:0.3~1.5%)
Mn作为脱氧元素被利用,并且与作为钢中的有害元素的S反应而形成MnS,是对S的无害化有益的元素。另外,Mn也是有助于强度提高的元素。为了有效地发挥这些效果,必须含有0.3%以上的Mn。Mn含量的优选下限为0.5%以上(更优选0.7%以上)。但是,若Mn含量变得过剩,则淬火性增大,韧性降低而耐氢脆性劣化。从这样的观点出发,需要使Mn含量为1.5%以下。Mn含量的优选上限为1.3%以下(更优选1.1%以下)。
(P:0.015%以下(不包括0%))
P是使钢线材的延性(盘簧性)劣化的有害元素,因此期望尽量少。另外,P容易在晶界偏析,招致晶界脆化,晶界由于氢而容易被破坏,对耐氢脆性造成不良影响。从这样的观点出发,将其上限设为0.015%以下。P含量的优选上限为0.010%以下(更优选0.008%以下)。
(S:0.015%以下(不包括0%))
S与上述P同样也是使钢线材的延性(盘簧性)劣化的有害元素,因此期望尽量少。另外,S容易在晶界偏析,招致晶界脆化,晶界由于氢而容易被破坏,对耐氢脆性造成不良影响。从这样的观点出发,将其上限设为0.015%以下。S含量的优选上限为0.010%以下(更优选0.008%以下)。
(Al:0.001~0.10%)
Al主要作为脱氧元素添加。另外,Al与N反应而形成A1N使固溶N无害化,并且还有助于组织的细微化。为了充分发挥这些效果,需要将Al含量设为0.001%以上。优选为0.002%以上。但是,Al与Si同样也是促进脱碳的元素,因此大量含有Si的弹簧钢线需要抑制Al量,本发明中将Al含量的上限设为0.10%以下。优选为0.07%以下,更优选为0.030%以下,特别优选为0.020%以下。
本发明钢材的化学成分组成如上所述,余量包含铁和不可避免的杂质。本发明的弹簧用钢线材即使基本上抑制Cu等合金元素,以上述化学成分组成也能够达成高强度且优异的盘簧性和耐氢脆性,但可以根据用途,以具备耐蚀性等为目的,而进一步含有下述元素。这些元素的优选范围设定理由如下所述。
(Cu:0.7%以下(不包括0%)以及Ni:0.7%(不包括0%)中的至少1种)
Cu是对表层脱碳的抑制、耐蚀性的提高有效的元素。但是,若Cu过剩地包含,则热加工时会发生破裂,或成本增加。因此,本发明中,优选将Cu含量的上限设为0.7%以下。更优选为0.5%以下,进一步优选为0.3%以下(进一步更优选为0.18%以下)。需要说明的是,为了发挥这样的效果,优选含有0.05%以上的Cu,更优选为0.10%以上。
Ni与Cu同样是对表层脱碳的抑制、耐蚀性的提高有效的元素。但是,若Ni过剩地包含,则成本增加。因此,本发明中优选将Ni含量的上限设为0.7%以下。更优选为0.5%以下,进一步优选为0.3%以下(进一步更优选为0.18%以下)。需要说明的是,为了发挥这样的效果,优选含有0.05%以上的Ni,更优选为0.10%以上。
(Ti:0.10%以下(不包括0%))
Ti是与S反应形成硫化物而对实现S的无害化有用的元素。另外,Ti还具有形成碳氮化物而将组织细微化的效果。但是,若Ti含量变得过剩,则有时形成粗大的Ti硫化物而延性劣化。因此,本发明中,将Ti含量的优选上限设为0.10%以下。从成本降低的观点出发,更优选抑制在0.07%以下。需要说明的是,为了发挥上述的效果,优选含有0.02%以上的Ti,更优选为0.05%以上。
(B:0.010%以下(不包括0%))
B是淬火性提高元素,还是具有强化旧奥氏体晶界的效果、有助于破坏的抑制的元素。但是,即使过剩地含有B上述效果也饱和,因此B含量的上限优选设为0.010%以下。更优选为0.0050%以下。需要说明的是,为了有效地发挥上述的效果,B含量优选设为0.0005%以上,更优选为0.0010%以上。
(Nb:0.10%以下(不包括0%)以及Mo:0.5%以下(不包括0%)中的至少1种)
Nb与C、N形成碳氮化物,主要是有助于组织细微化的元素。但是,若Nb含量变得过剩,则形成粗大碳氮化物而钢材的延性劣化。因此,优选将Nb含量的上限设为0.10%以下。从成本降低的观点出发,更优选抑制在0.07%以下。需要说明的是,为了有效地发挥上述那样的效果,Nb含量优选设为0.003%以上,更优选为0.005%以上。
Mo也与Nb同样,是与C、N形成碳氮化物而有助于组织细微化的元素。Mo还是对回火后的强度确保也有效的元素。但是,若Mo含量变得过剩,则形成粗大碳氮化物而钢材的延性(盘簧性)劣化。因此,优选将Mo含量的上限设为0.5%以下,更优选为0.4%以下。需要说明的是,为了有效地发挥上述的效果,Mo含量优选设为0.15%以上,更优选为0.20%以上。
(V:0.4%以下(不包括0%))
V有助于强度提高、结晶粒细微化。但是,若V含量变得过剩,则成本增加。因此,V含量的上限优选设为0.4%以下,更优选为0.3%以下。需要说明的是,为了有效地发挥上述的效果,V含量优选设为0.1%以上,更优选为0.15%以上。
(Cr:0.8%以下(不包括0%))
Cr是对耐蚀性的提高有效的元素。但是,Cr是碳化物生成倾向强、在钢材中形成独自的碳化物、并且容易在渗碳体中以高浓度熔入的元素。含有少量的Cr是有效的,但在高频加热中,淬火工序的加热时间为短时间,因此使碳化物、渗碳体等熔入到母材中的奥氏体化容易变得不充分。因此,若大量含有Cr,则发生高浓度地固溶有Cr系碳化物、金属Cr的渗碳体的熔解残留,而成为应力集中源,因此容易破坏,耐氢脆性降低。从这样的观点出发,含有Cr时的上限优选设为0.8%以下。更优选0.5%以下(进一步优选0.4%以下)。需要说明的是,为了有效地发挥上述的效果,Cr含量优选设为0.01%以上,更优选为0.05%以上。
接着,对用于制造本发明的弹簧用钢线材的方法进行说明。本发明的弹簧用钢线材例如可以在熔制钢材后,进行轧制而得到钢线材后,根据需要实施冷拉丝加工(制成钢线),接着进行高频淬火回火处理而得到。为了容易地形成确保高强度、并且同时能够提高耐氢脆性的上述组织,需要按下述要领进行淬火回火处理。需要说明的是,下述的热处理条件是在钢材表面测定的值。
(淬火条件)
若淬火加热温度T1变得高于1000℃,则旧奥氏体晶粒粗大化,特性(耐氢脆性)降低。另外,若淬火加热温度T1过高,则晶粒粗大化而晶界的量减少,不能得到细微的碳化物(从晶界优先地析出碳化物,因此晶界多时碳化物容易分散)。因此将淬火加热温度T1设为1000℃以下。该温度T1优选为980℃以下,更优选为930℃以下。另一方面,若淬火加热温度T1变得低于850℃,则碳化物不充分地固溶,不能充分实现奥氏体化,在该淬火回火工序中,不能充分确保回火马氏体组织,不能得到高强度。另外,若淬火加热温度T1过低,则碳化物不充分地固溶,未固溶的碳化物残留,碳化物量不足。淬火加热温度T1优选为870℃以上,更优选为900℃以上。
从100℃到淬火加热温度T1为止的平均升温速度HR1若比40℃/秒更慢,则旧奥氏体晶粒粗大化,特性降低。另外,若平均升温速度HR1过慢,则晶粒粗大化而晶界的量减少,不能得到细微的碳化物。因此,平均升温速度HR1为40℃/秒以上。优选为50℃/秒以上,更优选为100℃/秒以上。另一方面,从温度控制的观点出发,上述平均升温速度HR1的上限为400℃/秒左右。需要说明的是,对于从室温到100℃的平均升温速度没有特别要求。
若在淬火加热温度T1的保持时间t1长于90秒,则旧奥氏体晶粒粗大化,特性(耐氢脆性)降低。另外,若保持时间t1过长,则晶粒粗大化而晶界的量减少,不能得到细微的碳化物。因此,保持时间t1必须设为90秒以下。保持时间t1优选为60秒以下,更优选为40秒以下。需要说明的是,为了防止碳化物的熔入不足造成的奥氏体化的不足,而得到所期望的组织(回火马氏体主体的组织),优选将该t1设为5秒以上。另外,若保持时间t1过短,则碳化物不充分地固溶,未固溶的碳化物残留,碳化物量不足。更优选为10秒以上,进一步优选为15秒以上。
淬火加热后从300℃到80℃的平均冷却速度(CR1)若过慢,则淬火变得不充分,不能确保强度。因此,平均冷却速度CR1必须设为5℃/秒以上。平均冷却速度CR1优选为10℃/秒以上,更优选为20℃/秒以上。需要说明的是,平均冷却速度CR1的上限为100℃/秒左右。
(回火条件)
若回火加热温度T2过低,则不充分回火,强度变得过高,产生减径值极端地降低这样的问题。另一方面,若回火加热温度T2变高,则难以达成抗拉强度:1900MPa以上(优选2000MPa以上)。回火加热温度T2的范围为350~550℃的范围(优选400~500℃),可以根据要求强度适当决定。
若从100℃到回火加热温度T2为止的平均升温速度HR2慢,则碳化物粗大化,不能确保期望的特性。另外,若平均升温速度HR2过慢,则来自晶界的碳化物的生成频率降低,不能得到细微的碳化物。因此,本发明中,将平均升温速度HR2设为30℃/秒以上。优选为40℃/秒以上,更优选为50℃/秒以上。但是,若平均升温速度HR2过快,则温度控制变得困难,容易产生强度上的偏差,因此优选为300℃/秒以下,更优选为200℃/秒以下。需要说明的是,对于从室温到100℃的平均升温速度没有特别要求。
若在回火加热温度T2的保持时间t2长于90秒,则碳化物粗大化,耐氢脆性降低。保持时间t2优选为70秒以下,更优选为50秒以下,进一步优选为40秒以下,特别优选为12秒以下。另一方面,本发明以进行高频加热为前提,若保持时间t2过短,则在粗径钢线材的情况下,容易产生圆周方向的截面内的硬度偏差,难以实现稳定的强度提高。因此,在本发明中,优选将保持时间t2设为5秒以上。该保持时间t2更优选为7秒以上,进一步优选为10秒以上。需要说明的是,此时的保持时间t2在上述范围内根据要求强度适当调整即可。
若回火加热后从回火加热温度T2(其中,上述T2为400℃以上时为400℃)到100℃的平均冷却速度CR2慢,则碳化物粗大化而不能确保所期望的特性(来自晶界的碳化物的生成频率降低,不能得到细微的碳化物)。因此,在本发明中,将上述平均冷却速度CR2设为30℃/秒以上。优选为40℃/秒以上,更优选为50℃/秒以上。需要说明的是,平均冷却速度CR2的上限为300℃/秒左右。另外,对于从100℃到室温的平均冷却速度没有特别限定。
本发明的弹簧用钢线材的直径为例如7~20mm(优选10~15mm)。该弹簧用钢线材随后通过弹簧加工成形为高强度弹簧,能够得到耐氢脆性优异、且发挥良好的机械特性的高强度弹簧。
为了得到优异的耐氢脆性,降低熔制的钢材的偏析,即使是提高了C、Si的成分系也需要降低未固溶碳化物、粗大的残留奥氏体。另外,需要降低偏析,使钢中的成分变得均匀,在回火马氏体组织中,抑制生成的碳化物的偏析,使碳化物更细微分散于钢中,增加被细微碳化物捕集的氢量。为此,熔制后实施在1200℃以上进行加热的均热变得重要。另外,轧制中,变成在低温下也具有偏析的降低效果的30mm以下后,按照线材温度(线温)成为900℃以上的方式调整轧制温度变得重要。
本申请基于在2012年12月21日申请的日本专利申请第2012-279437号主张优先权的利益。2012年12月21日申请的日本专利申请第2012-279437号的说明书的全部内容在本申请中用于参考被援引。
【实施例】
以下,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的限制,当然可以在能够适合前、后述的主旨的范围内施加变更来实施,这些均包含于本发明的技术范围。
在小型真空熔解炉中熔制下述表1、2所示化学成分组成的钢材(钢材No.1~63),锻造成155mm见方(截面形状为155mm×155mm)的钢坯后,在1200℃实施1小时的均热。通过实施均热,偏析降低,即使是提高了C、Si的成分系也能降低未固溶碳化物、粗大的残留奥氏体,能够得到优异的耐氢脆性。另外,通过偏析的降低,钢中的成分变得均匀,在回火马氏体组织中,生成的碳化物的分布不均消失,能够使其更细微分散于钢中,能够增加被细微碳化物捕集的氢量。均热后,热轧而得到直径14.3mm的线材。轧制中,在达到30mm以下的线径的阶段,按照线温成为900℃以上的方式调整轧制温度。然后,将该线材冷拔加工(拉丝)到直径12.0mm而制成钢线后,在高频诱导加热炉中,在下述的条件下进行淬火回火,得到弹簧用钢线。
(利用高频的淬火条件)
淬火加热温度T1:930℃
从100℃到淬火加热温度T1为止的平均升温速度:200℃/秒
在淬火加热温度T1的保持时间t1:15秒
淬火加热后从300℃到80℃的平均冷却速度CR1:80℃/秒
(利用高频的回火条件)
按照在回火加热温度T2:350~550℃的范围内成为2000MPa的方式设定
从100℃到回火加热温度T2为止的平均升温速度HR2:100℃/秒
在回火加热温度T2的保持时间t2:10秒
回火加热后从加热温度T2到100℃为止的平均冷却速度CR2:100℃/秒
(利用炉加热的淬火条件)
淬火加热温度T1:900℃
从100℃到淬火加热温度T1为止的平均升温速度:2℃/秒
在淬火加热温度的保持时间t1:10分钟
淬火冷却速度:80℃/秒
(利用炉加热的回火条件)
按照在回火加热温度T2:300~500℃的范围内成为2000MPa的方式设定
从100℃到回火加热温度T2为止的平均升温速度:2℃/秒
在回火加热温度T2的保持时间t2:60分钟
回火加热后从加热温度T2到100℃为止的平均冷却速度:100℃/秒
【表1】
【表2】
使用得到的钢线,利用以下的方法进行钢组织的评价(旧奥氏体结晶粒度号的测定、回火马氏体分率的测定)、抗拉特性的评价(抗拉强度的测定)、耐氢脆性、钢材中的氢量的评价。
(旧奥氏体结晶粒度号的测定)
按照钢线的横截面D/4位置成为观察面的方式采集试样,将该采集的试样埋入树脂,研磨后使用苦味酸系的腐蚀液使旧奥氏体晶界出现,利用JIS G 0551:2005规定的方法求出旧奥氏体结晶粒度号。此时利用光学显微镜以400倍进行确认,确认到任一个的组织中,相对于全部组织,回火马氏体均为80面积%以上。
(抗拉特性的评价(盘簧性的评价))
加工成JIS14号试验片,按照JIS Z 2241:1998,利用万能试验机在十字头速度:10mm/分钟的条件下进行抗拉试验,测定抗拉强度TS。然后,将抗拉强度TS为1900MPa以上评价为高强度(合格)。
(耐氢脆性的评价(氢脆化试验))
从钢线切出宽度:10mm×厚度:1.5mm×长度:65mm的试验片。然后,在对于试验片通过4点弯曲来作用1400MPa的应力的状态下,将试验片浸渍于1L中硫酸为0.5mol、硫氰酸钾为0.01mol的混合溶液中。使用恒电位仪施加比SCE电极(饱和甘汞电极)更低的-700mV的电压,测定直到破裂发生为止的时间(断裂时间)。而且,断裂时间为1100秒以上时评价为耐氢脆性优异(判定“○”)。
(钢线中的氢吸藏量的测定)
从钢线切出宽度:10mm×厚度:1.0mm×长度:30mm的试验片。然后,将试验片在无应力的状态下,浸渍于1L中硫酸为0.5mol、硫氰酸钾为0.01mol的混合溶液中。在使用恒电位仪施加比SCE电极更低的-700mV的电压的状态下,保持15小时,取出后立即实施放出氢量的测定。放出氢量利用气相色谱装置通过升温分析进行测定。升温速度以100℃/小时进行测定,将到300℃为止的放出氢量作为氢吸藏量。该氢吸藏量为14.0ppm以上时,氢量判定为“○”。
将其结果与热处理条件一起示于下述表3、4中。
【表3】
【表4】
由此结果可以分析如下。可知钢材No.5~18、27、31~42、57~63是满足本发明中规定的要件的实施例,发挥良好的耐氢脆性。
与此相对,钢材No.1~4、19~26、28~30、43~56是不满足本发明中规定的任一要件的比较例,耐氢脆性劣化。即,钢材No.1~3是[C]+[Si]/8的值不满足本发明中规定的范围的例子(C含量也不足,氢量判定也为“×”),预想到细微碳化物的个数不足,耐氢脆性劣化。另外,钢材No.4是C含量不足的例子(氢量判定也为“×”),预想到细微碳化物的个数不足,耐氢脆性劣化。
钢材No.19是([C]+[Si]/8)的值超过本发明中规定的范围的例子,预想到淬火时碳化物的熔入不足,氢量判定为“○”,但耐氢脆性劣化。钢材No.20、21是C含量过剩的例子(([C]+[Si]/8)的值也超过本发明中规定的范围),预想到淬火时碳化物的熔入不足,氢量判定为“○”,但耐氢脆性劣化。
钢材No.22是Si含量过剩的例子(([C]+[Si]/8)的值也超过本发明中规定的范围),预想到淬火时碳化物的熔入不足,氢量判定为“○”,但耐氢脆性劣化。钢材No.23是([C]+[Si]/8)的值不满足本发明中规定的范围的例子(氢量判定也为“×”),预想到细微碳化物的个数不足,耐氢脆性劣化。
钢材No.24是Si含量不足的例子(([C]+[Si]/8)的值也不满足本发明中规定的范围,氢量判定也为“×”),预想到细微碳化物的个数不足,耐氢脆性劣化。钢材No.25是Si含量过剩的例子,预想到淬火时碳化物的熔入不足,氢量判定为“○”,但耐氢脆性劣化。
钢材No.26是Si含量不足的例子(氢量判定也为“×”),预想到细微碳化物的个数不足,耐氢脆性劣化。钢材No.28是Mn含量过剩的例子,氢量判定为“○”,但耐氢脆性劣化。
钢材No.29是P含量过剩的例子,预想到P在晶界偏析而晶界脆化,氢量判定为“○”,但耐氢脆性劣化。钢材No.30是S含量过剩的例子,预想在晶界偏析而晶界脆化,氢量判定为“○”,但耐氢脆性劣化。
钢材No.43~56是进行炉加热的例子,旧奥氏体的结晶粒度号小(结晶粒粗大化,且氢量判定也为“×”),耐氢脆性劣化。
产业上的可利用性
本发明的高强度弹簧用钢线材是回火马氏体为80面积%以上、抗拉强度为1900MPa以上的高强度弹簧用钢线材,满足规定的化学成分组成,且C与Si满足下述(1)式的关系,旧奥氏体结晶粒度号为10号以上,并且氢吸藏量为14.0ppm以上,由此,即使抑制合金元素的添加量,也能确保耐氢脆性。
0.73%≤[C]+[Si]/8≤0.90%…(1)
其中,[C]和[Si]分别表示C和Si的含量(质量%)。
Claims (5)
1.一种高强度弹簧用钢线材,其特征在于,其是回火马氏体为80面积%以上、抗拉强度为1900MPa以上的高强度弹簧用钢线材,
所述钢线材分别以质量%计含有:
C:0.50~0.70%、
Si:1.50~2.3%、
Mn:0.3~1.5%、
P:0.015%以下且不包括0%、
S:0.015%以下且不包括0%、以及
Al:0.001~0.10%,
且C与Si满足下述(1)式的关系,余量为铁和不可避免的杂质,旧奥氏体结晶粒度号为10号以上,并且氢吸藏量为14.0ppm以上,
0.73%≤[C]+[Si]/8≤0.90%...(1)
其中,[C]和[Si]分别表示C和Si的质量百分比含量。
2.如权利要求1所述的高强度弹簧用钢线材,其以质量%计还含有属于下述(a)~(f)中任一项的1种以上的元素,
(a)Cu:0.7%以下且不包括0%以及Ni:0.7%以下且不包括0%中的至少1种;
(b)Ti:0.10%以下且不包括0%;
(c)B:0.010%以下且不包括0%;
(d)Nb:0.10%以下且不包括0%以及Mo:0.5%以下且不包括0%中的至少1种;
(e)V:0.4%以下且不包括0%;
(f)Cr:0.8%以下且不包括0%。
3.如权利要求1或2所述的高强度弹簧用钢线材,其直径为7~20mm。
4.一种耐氢脆性优异的高强度弹簧用钢线材的制造方法,其特征在于,在下述条件下对满足权利要求1或2所述的化学成分组成的线材或钢线进行高频淬火和回火,
淬火条件
淬火加热温度T1:850~1000℃
从100℃到淬火加热温度T1为止的平均升温速度HR1:40℃/秒以上
在淬火加热温度T1的保持时间t1:90秒以下
淬火加热后从300℃到80℃的平均冷却速度CR1:5℃/秒以上且100℃/秒以下
回火条件
回火加热温度T2:350~550℃
从100℃到回火加热温度T2为止的平均升温速度HR2:30℃/秒以上
在回火加热温度T2的保持时间t2:90秒以下
回火加热后从回火加热温度T2到100℃为止的平均冷却速度CR2:30℃/秒以上。
5.一种高强度弹簧,其是使用权利要求1或2所述的高强度弹簧用钢线材而得到的。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106011634A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-10-12 | 路望培 | 一种弹簧机械材料及其制备方法 |
CN106048451A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-10-26 | 安徽红桥金属制造有限公司 | 一种耐磨损合金弹簧钢及其热处理工艺 |
CN107709597A (zh) * | 2015-07-27 | 2018-02-16 | 新日铁住金株式会社 | 悬架弹簧用钢及其制造方法 |
CN107794441A (zh) * | 2016-09-01 | 2018-03-13 | 株式会社Posco | 抗氢脆性优异的高强度弹簧用钢材及其制造方法 |
CN108220774A (zh) * | 2016-12-22 | 2018-06-29 | 株式会社Posco | 韧性优异的线材、钢丝及其制造方法 |
CN108239726A (zh) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 株式会社Posco | 耐氢脆性优良的高强度弹簧用钢材及其制造方法 |
CN110719967A (zh) * | 2017-06-15 | 2020-01-21 | 日本制铁株式会社 | 弹簧钢用轧制线材 |
CN118007025A (zh) * | 2024-04-09 | 2024-05-10 | 江苏永钢集团有限公司 | 一种热轧无铬低强高塑性弹簧钢盘条及其生产工艺 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10557388B2 (en) * | 2015-01-26 | 2020-02-11 | Daido Steel Co., Ltd. | Engine exhaust valve for large ship and method for manufacturing the same |
WO2017122828A1 (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 高強度ばね用圧延材 |
WO2017122827A1 (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 高強度ばね用ワイヤおよびその製造方法 |
KR101867709B1 (ko) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 주식회사 포스코 | 부식피로 저항성이 우수한 스프링용 선재, 강선 및 그들의 제조방법 |
CN109972038B (zh) * | 2019-04-01 | 2021-07-20 | 宝钢特钢韶关有限公司 | 一种超深井钻杆接头用钢及其制造方法 |
KR102355675B1 (ko) * | 2019-07-12 | 2022-01-27 | 주식회사 포스코 | 고강도 스프링용 선재, 강선 및 그 제조방법 |
CN111979388A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-24 | 常州龙腾光热科技股份有限公司 | 槽式太阳能集热器65Mn弹簧板制造方法 |
KR102531464B1 (ko) * | 2020-12-18 | 2023-05-12 | 주식회사 포스코 | 초고강도 스프링용 선재, 강선 및 그 제조방법 |
CN115074627A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-09-20 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种卷尺用弹簧钢带及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002180198A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-06-26 | Nippon Steel Corp | 高強度ばね用鋼線 |
CN101365820A (zh) * | 2006-01-23 | 2009-02-11 | 株式会社神户制钢所 | 抗脆断性能优异的高强度弹簧钢及其制造方法 |
CN101484601A (zh) * | 2006-05-10 | 2009-07-15 | 住友金属工业株式会社 | 热挤压成形钢板构件及其制造方法 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3817105B2 (ja) | 2000-02-23 | 2006-08-30 | 新日本製鐵株式会社 | 疲労特性の優れた高強度鋼およびその製造方法 |
JP3934303B2 (ja) | 2000-03-31 | 2007-06-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 高強度マルテンサイト鋼の製造方法 |
JP3749656B2 (ja) | 2000-09-19 | 2006-03-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 靭性に優れた鋼材 |
US7789974B2 (en) | 2000-12-20 | 2010-09-07 | Nippon Steel Corporation | High-strength spring steel wire |
JP2002212665A (ja) | 2001-01-11 | 2002-07-31 | Kobe Steel Ltd | 高強度高靭性鋼 |
JP2003003241A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-08 | Nippon Steel Corp | 高強度ばね用鋼線 |
JP3764715B2 (ja) * | 2002-10-22 | 2006-04-12 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度冷間成形ばね用鋼線とその製造方法 |
JP4555768B2 (ja) | 2004-11-30 | 2010-10-06 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度ばね用鋼線 |
KR100851083B1 (ko) | 2004-11-30 | 2008-08-08 | 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 | 고강도 스프링용 강 및 강선 |
JP4476863B2 (ja) * | 2005-04-11 | 2010-06-09 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐食性に優れた冷間成形ばね用鋼線 |
JP4423254B2 (ja) * | 2005-12-02 | 2010-03-03 | 株式会社神戸製鋼所 | コイリング性と耐水素脆化特性に優れた高強度ばね鋼線 |
JP5353161B2 (ja) | 2008-03-27 | 2013-11-27 | Jfeスチール株式会社 | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度ばね用鋼およびその製造方法 |
JP5653022B2 (ja) | 2009-09-29 | 2015-01-14 | 中央発條株式会社 | 腐食疲労強度に優れるばね用鋼、及びばね |
US8328169B2 (en) | 2009-09-29 | 2012-12-11 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Spring steel and spring having superior corrosion fatigue strength |
JP4900516B2 (ja) | 2010-03-29 | 2012-03-21 | Jfeスチール株式会社 | ばね鋼およびその製造方法 |
JP5711539B2 (ja) * | 2011-01-06 | 2015-05-07 | 中央発條株式会社 | 腐食疲労強度に優れるばね |
JP5364859B1 (ja) | 2012-05-31 | 2013-12-11 | 株式会社神戸製鋼所 | コイリング性と耐水素脆性に優れた高強度ばね用鋼線およびその製造方法 |
-
2012
- 2012-12-21 JP JP2012279437A patent/JP5973903B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2013
- 2013-12-02 CN CN201380060180.6A patent/CN104797729B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-12-02 WO PCT/JP2013/082380 patent/WO2014097872A1/ja active Application Filing
- 2013-12-02 EP EP13864637.7A patent/EP2937434B1/en not_active Not-in-force
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- 2013-12-02 MX MX2015006912A patent/MX371408B/es active IP Right Grant
- 2013-12-02 KR KR1020157015364A patent/KR101768785B1/ko active IP Right Grant
- 2013-12-12 TW TW102145881A patent/TWI551693B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002180198A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-06-26 | Nippon Steel Corp | 高強度ばね用鋼線 |
CN101365820A (zh) * | 2006-01-23 | 2009-02-11 | 株式会社神户制钢所 | 抗脆断性能优异的高强度弹簧钢及其制造方法 |
CN101484601A (zh) * | 2006-05-10 | 2009-07-15 | 住友金属工业株式会社 | 热挤压成形钢板构件及其制造方法 |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107709597A (zh) * | 2015-07-27 | 2018-02-16 | 新日铁住金株式会社 | 悬架弹簧用钢及其制造方法 |
CN107709597B (zh) * | 2015-07-27 | 2019-08-27 | 日本制铁株式会社 | 悬架弹簧用钢及其制造方法 |
CN106048451A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-10-26 | 安徽红桥金属制造有限公司 | 一种耐磨损合金弹簧钢及其热处理工艺 |
CN106011634A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-10-12 | 路望培 | 一种弹簧机械材料及其制备方法 |
CN107794441A (zh) * | 2016-09-01 | 2018-03-13 | 株式会社Posco | 抗氢脆性优异的高强度弹簧用钢材及其制造方法 |
CN107794441B (zh) * | 2016-09-01 | 2019-08-16 | 株式会社Posco | 抗氢脆性优异的高强度弹簧用钢材及其制造方法 |
CN108220774A (zh) * | 2016-12-22 | 2018-06-29 | 株式会社Posco | 韧性优异的线材、钢丝及其制造方法 |
CN108220774B (zh) * | 2016-12-22 | 2020-05-26 | 株式会社Posco | 韧性优异的线材、钢丝及其制造方法 |
CN108239726A (zh) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 株式会社Posco | 耐氢脆性优良的高强度弹簧用钢材及其制造方法 |
CN108239726B (zh) * | 2016-12-23 | 2020-04-10 | 株式会社Posco | 耐氢脆性优良的高强度弹簧用钢材及其制造方法 |
CN110719967A (zh) * | 2017-06-15 | 2020-01-21 | 日本制铁株式会社 | 弹簧钢用轧制线材 |
CN118007025A (zh) * | 2024-04-09 | 2024-05-10 | 江苏永钢集团有限公司 | 一种热轧无铬低强高塑性弹簧钢盘条及其生产工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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TWI551693B (zh) | 2016-10-01 |
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