CN105051230B - 拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性优异的高强度弹簧用钢线材及其制造方法、和高强度弹簧及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种拉丝加工性、拉丝加工后的弯曲加工性优异的钢线材。本发明的高强度弹簧用钢线材分别含有C：0.5～0.8％、Si：1.5～2.5％、Mn：0.5～1.5％、Ni：0.05～0.5％、Cr：0.05～2.5％、V：0.05～0.5％，余量由铁和不可避免的杂质构成，珠光体组织在全体组织中所占的面积率为95％以上，抗拉强度(TS)和断面收缩率(RA)满足式(1)[TS≤1250MPa，RA≥35％]，并且抗拉强度的标准偏差(TSσ)和断面收缩率的标准偏差(RAσ)满足式(2)[TSσ≤55.0，RAσ≤6.0]，并且在钢线材的直径d×1/4位置的具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体组织的面积率为20％以下。

Description

拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性优异的高强度弹簧用 钢线材及其制造方法、和高强度弹簧及其制造方法

技术领域

本发明涉及供汽车的阀弹簧等使用，拥有高加工性，具体来说是拥有拉丝加工性、拉丝加工后的弯曲加工性、还有后述的剥皮性的高强度弹簧用钢线材及其制造方法，和由该高强度弹簧用钢线材得到的高强度弹簧，例如硬拉弹簧、油回火弹簧。

背景技术

汽车的发动机、离合器、燃料喷射装置等所使用的弹簧，因为长期在高应力下使用，所以需要高水平的耐疲劳特性。另外，由于近年来的环境问题引发的汽车的油耗限制更加严格，汽车的低油耗化的实现成为当务之急。因此以用于汽车的弹簧零件的轻量化为目的的高强度化需求强烈。另一方面，由于新兴国的崛起导致市场竞争激化，需要进行高强度且低价格的钢材的开发。

用于汽车的燃料喷射装置的阀弹簧在指向高应力化中，为了改善疲劳强度、耐永久残余应变性等的特性而添加了许多的合金。但是，随着合金添加量增多，材料的延展性有降低的倾向，拉丝加工性、拉丝后的弯曲加工性，例如卷绕性等有恶化的倾向。

以下，例示主要被使用于发动机的阀弹簧的制造方法的一例。首先，对于以既定的成分精炼·开坯的钢锭进行热轧，并加工成直径5.0～8.0mm左右的圆线，卷取成卷状冷却。之后，对于钢线材(以下，有称为“热轧盘条”的情况)不实施热处理等，而是实施除去表层的脱碳部的剥皮处理(以下，称为“SV处理”)。再之后，以高频等进行软化退火处理，拉丝加工至期望的线径，例如阀弹簧时为直径3～4mm左右。其后，实施用于使弹簧特性提高的淬火－回火处理后，加工成弹簧状。

上述的制造方法是一例，但由于热轧盘条的组织引起的拉丝加工性所带来的影响会直至伴随奥氏体化的热处理工序的前工序。但是，拉丝加工中产生的内部缺陷等即使在伴随奥氏体化的热处理后，仍会作为组织中的缺陷残存，对热处理后的金属丝的特性仍产生影响。因此在生产工序的省工化推进硅酮今天，通过热轧盘条的延展性的提高来保证的拉丝加工性、确保拉丝加工后的弯曲加工性成为非常重要的课题。

因此，至今为止为了改善热轧盘条的延展性，也提出有设计热轧的制造条件而使热轧盘条的加工性提高的技术。

例如在专利文献1中，公开有一种拉丝加工性优异的高强度弹簧用钢线材，其调整钢的化学成分组成，并且使轧制盘条的载置温度为900℃以上，将珠光体相变开始温度设定于650～750℃而成为以珠光体为主体的组织，并且减少珠光体团的偏差。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-72492号公报

但是，本发明者们研究的结果发现，在上述专利文献1的组织中，残存有内部缺陷，拉丝加工后的弯曲加工性恶化。

如此，至今还没有拉丝加工性，以及拉丝加工后的弯曲加工性优异的弹簧用钢材。

发明内容

本发明着眼于上述这样的情况而完成，其目的在于，提供一种拉丝加工性、拉丝加工后的弯曲加工性优异的钢线材。特别是在于，本发明仅是通过不伴随奥氏体化的高软化退火或高频加热的中间热处理的应用，就可以拉丝至作为弹簧使用的拉丝减面率85％左右的最终线径，例如至 此外，还提供拉丝后的弯曲加工性优异的高强度弹簧用钢线材，和对于制造这样的高强度弹簧用钢线材有用的方法。

能够解决上述课题的所谓本发明的高强度弹簧用钢线材，具有如下要旨，分别含有C：0.5～0.8％(％是“质量％”的意思，涉及化学成分组成以下均同)、Si：1.5～2.5％、Mn：0.5～1.5％、Ni：0.05～0.5％、Cr：0.05～2.5％、V：0.05～0.5％，余量由铁和不可避免的杂质构成，珠光体组织在全体组织中所占的面积率为95％以上，抗拉强度(TS)和断面收缩率(RA)满足下式(1)，并且抗拉强度的标准偏差(TSσ)和断面收缩率的标准偏差(RAσ)满足下式(2)，并且钢线材的直径d×1/4位置的具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体组织的面积率为20％以下。

TS≤1250MPa，RA≥35％ …(1)

TSσ≤55.0，RAσ≤6.0 …(2)

在本发明中，作为化学成分组成，也可以还含有从Nb：高于0％且为0.10％以下、Mo：高于0％其为0.50％以下、Cu：高于0％且为0.50％以下、和B：0.0010～0.0100％所构成的群中选择的至少一种。

本发明中也包括由上述高强度弹簧用钢线材得到的高强度弹簧。

另外，本发明包括上述高强度弹簧用钢线材的制造方法。具体来说，其有如下要旨，将满足上述化学成分组成的热轧后的钢线材，以载置温度：750～890℃而卷取成卷状后，在冷却输送机上以2.0～10.0℃/秒的平均冷却速度将卷材的密集部和卷材的稀疏部冷却至缓冷的开始温度，接着以1.0℃/秒以下的平均冷却速度缓冷120秒以上，关于前述缓冷的开始温度，使卷材的密集部和卷材的稀疏部的温度在600～650℃的范围内，并且使前述卷材的密集部和前述卷材的稀疏部的温差为30℃以下。

另外在本发明中还包括，对于上述高强度弹簧用钢线材，不进行热处理而实施剥皮处理，其后，在实施软化退火或高频加热之后进行拉丝加工，然后，实施淬火回火处理而成形加工成弹簧。

【发明的效果】

本发明，适当地控制化学成分组成和金属组织，并且使钢线材的抗拉强度和断面收缩率为既定的范围，此外适当地控制了钢线材内部的既定的珠光体组织的面积率。其结果是，能够提供拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性良好的高强度弹簧用钢线材。另外，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是卷材的取样位置的概略说明图。

图2是表示冷却输送机上的卷材的状态的概略说明图。

图3是作为评价用试料的卷材的取样方法的概略说明图。

图4是作为评价用试料的盘条的剖面图，珠光体组织的测量位置的概略说明图。

图5是表示具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体域的附图代用照片。

具体实施方式

一般在弹簧用钢线材的制造中，将热轧后的钢线材卷取成卷状，载置于冷却输送机上，进行风冷等而加以冷却。冷却输送机上的卷材的状态显示在图2中。若以这样的状态进行冷却，则钢线材的比较紧密地重叠的部分(以下，称为“密集部”)和比较的松散的部分(以下，称为“稀疏部”)致使冷却速度产生差异，冷却后的组织将会产生差异。

本发明者们对于高强度弹簧用钢的轧制组织和加工性，具体来说，对于拉丝加工性、拉丝加工后的弯曲加工性的关系进行了研究。其结果发现，除了将轧制组织控制为均匀的珠光体主体组织以外，通过控制机械性质(以下，将抗拉强度和断面收缩率统称为“机械性质”)的纵长方向的偏差，例如图3所示的圆周方向和片层间隔粗大的珠光体组织(以下，称为“粗珠光体组织”)的面积率，则钢线材的拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性提高。

在此，关于机械性质的纵长方向的偏差，重要的是减小纵长方向，即由于卷材密集部、稀疏部的冷却速度引起的组织偏差。

另外判明，关于片层间隔粗大的珠光体组织的抑制，通过控制冷却速度，从而适当地控制在轧制输送机上珠光体相变开始的温度域也很重要。

本发明者们在高强度弹簧用钢线材中，就用于省略轧制后的热处理而进行SV处理，此外仅通过高频热处理等的软化退火，仍可确保充分的拉丝加工性和拉丝后的弯曲加工性的条件，进一步进行了研究。其结果发现，如果使钢线材组织的面积率95％以上为珠光体组织，并且使作为机械性质的抗拉强度(TS)与断面收缩率(RA)，以及作为机械性质的纵长方向的偏差的指标的抗拉强度的标准偏差(TSσ)与断面收缩率的标准偏差(RAσ)满足下式(1)、(2)而控制卷材密集部和稀疏部的冷却速度，除此之外，使成为拉丝加工中的内部缺陷的具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体组织的面积率为20％以下而控制珠光体相变开始温度，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。

TS≤1250MPa，RA≥35％ …(1)

TSσ≤55.0，RAσ≤6.0 …(2)

规定上述的要件的理由如下。

[珠光体组织的面积率：95％以上]

本发明的弹簧用钢线材，以珠光体组织为主相。作为珠光体组织以外的组织，包含贝氏体、马氏体等的过冷组织和铁素体。若贝氏体和马氏体等的过冷组织增加，则延展性和韧性降低，剥皮处理时和拉丝加工处理时容易发生断线。另外若铁素体增加，则组织不均匀而拉丝加工性降低，或在拉丝加工后发生孔隙等的内部缺陷，拉丝加工后的弯曲加工性降低。在本发明中，通过提高珠光体组织的面积率，可相对地抑制贝氏体等上述不为优选的组织，而成为均匀的珠光体主体的组织，从而使断线和内部缺陷等减少，使拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性提高。为了得到这样的效果，需要使珠光体组织在全体组织中所占的面积率为95％以上，优选为97％以上，更优选为98％以上。

另外在本发明中，规定弹簧用钢线材的抗拉强度(TS)及其标准偏差(TSσ)，和断面收缩率(RA)及其标准偏差(RAσ)的理由如下。

[抗拉强度(TS)：1250MPa以下，断面收缩率(RA)：35％以上…(1)]

抗拉强度(TS)和断面收缩率(RA)均是用于抑制钢线材的拉丝加工时的断线的重要指标。在本发明中，对于热轧得到的钢线材不实施热处理而实施剥皮处理(SV处理)，之后，实施软化退火处理或高频加热后进行拉丝加工。在这样的制造工序中，若延展性缺乏，则SV处理和拉丝加工时容易发生断线。特别是抗拉强度(TS)过高，或断面收缩率(RA)过低时，SV处理和拉丝加工时容易发生断线。从这样的抑制断线的观点出发，在本发明中要适当控制机械性质。具体来说，使钢线材的抗拉强度(TS)为1250MPa以下，优选为1200MPa以下。另外使钢线材的断面收缩率(RA)为35％以上，优选为40％以上。

[TSσ：55.0以下，RAσ：6.0以下 …(2)]

此外，在本发明中，要适当地控制机械性质的偏差。轧制盘条因为在冷却时的卷材的密集部与稀疏部冷却速度有所不同，所以机械性质上有产生巨大差异的情况。因此，从抑制SV处理和拉丝加工处理中的断线，和拉丝加工后的组织中的缺陷发生，使拉丝加工后的弯曲加工性提高的观点出发，期望减小抗拉强度(TS)与断面收缩率(RA)偏差。因此在本发明中，使抗拉强度的标准偏差(TSσ)为55.0以下，优选为50.0以下，更优选为48以下。另外使断面收缩率的标准偏差(RAσ)为6.0以下，优选为5.0以下，更优选为4.8以下。

[钢线材的直径d×1/4位置的具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体组织的面积率的合计：20％以下]

钢线材的既定位置的特定的珠光体组织的面积率的控制，对于拉丝加工和拉丝加工后的弯曲加工性等的断线的抑制有效。在本发明中，如上述这样是以珠光体为主相的金属组织，但在盘条内部，若存在片层间隔粗大的珠光体组织，则该珠光体组织缺乏变形能力，容易成为构成断线的原因的组织中的缺陷。另外，因为该缺陷大多即使在热处理后也会残存于组织中，所以期望加以抑制。从抑制这样的缺陷的观点出发，本发明中，使钢线材的直径d的1/4位置的具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体组织的面积率的合计为20％以下，优选为15％以下，更优选为10％以下。另外，从抑制上述缺陷的观点出发，期望将具有优选为0.8μm以上，更优选为0.7μm以上的片层间隔的珠光体组织的面积率的合计控制在上述范围。另外满足上述这样的要件的盘条，SV性也良好。

在制造上述这样的高强度弹簧用钢线材时，需要以下述方式适当地控制制造条件。首先，热轧具有既定的化学成分的钢坯，加工成期望的线径。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，优选尽可能进行低温下的加工。但是，若低温化，则钢材的变形阻力增大，设备负荷变大，因此根据所持有的设备适宜设定。通常，热轧时的加热温度，例如钢坯加热温度为900～1000℃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，但这时的载置温度若高于890℃，则组织粗大化，断面收缩率(RA)变低，延展性降低，拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性恶化。另外若低于750℃，则变形阻力增大而设备负荷变大，因此载置温度为750℃以上、890℃以下。该载置温度优选为770℃以上、830℃以下。

载置于冷却输送机上之后，冷却至珠光体相变开始的温度域，即缓冷开始温度：600～650℃，但为了将轧制后的组织控制在既定的范围内，需要使卷状重叠起来的盘条急速且均匀地冷却。即，分别以2.0℃/秒以上、10.0℃/秒以下的平均冷却速度冷却卷材的密集部和稀疏部，接着以1.0℃/秒以下的平均冷却速度缓冷120秒以上，控制开始缓冷时的盘条温度，使稀疏部和密集部均在600℃以上且650℃以下的范围内。开始缓冷时的区域，通常是在该区域设置缓冷罩来进行，因此以下将缓冷区域称为“缓冷罩内”，将缓冷开始位置称为“缓冷罩入口”。

截止上述缓冷开始温度的平均冷却速度低于2.0℃/秒时，不能充分地控制组织，粗珠光体组织的面积率变多，拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性恶化。另一方面，若平均冷却速度高于10.0℃/秒，则贝氏体等的局部性的过冷组织生成，珠光体组织的面积率降低，延展性变低，因此拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性恶化。优选的平均冷却速度为3.0℃/秒以上且7.0℃/秒以下。

另外，作为钢线材的纵长方向的机械性质的偏差抑制，为了控制在期望的范围内，重要的是在载置于冷却输送机上之后，控制截止到珠光体相变开始的温度域的轧制卷材密集部和稀疏部的冷却条件。

即，分别以上述温度范围的冷却速度冷却卷材的密集部·稀疏部，使开始缓冷时的钢线材温度，无论是卷材的密集部·稀疏部均在600℃以上且650℃以下的范围内，并且，将卷材的密集部与稀疏部的温差控制在30℃以下。

若卷材的密集部和稀疏部的缓冷开始温度高于650℃，则粗珠光体组织生成，其面积率变高，内部缺陷增加。其结果是，拉丝后的弯曲加工性恶化。另一方面，若缓冷开始温度低于600℃，则缓冷罩内的珠光体相变不充分。其结果是，贝氏体等的过冷组织产生，珠光体面积率变低，延展性降低，拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性恶化。优选的缓冷罩入口温度为620℃以上且640℃以下。

另外，使卷材密集部和稀疏部的缓冷罩入口温差为30℃以下，优选为20℃以下而进行控制。通过使缓冷罩入口的卷材密集部和稀疏部的温差在30℃以下，能够将轧制盘条的纵长方向的机械性质的偏差(TSσ，RAσ)减小至上述既定的范围内。

从轧制盘条载置到输送机上之后到缓冷罩入口的卷材密集部·稀疏部的冷却速度，通过分别调整针对卷材密集部·稀疏部的冷却用鼓风机的风量，可以减少缓冷区域进入侧的卷材密集部·稀疏部的温差。由于轧制线速、输送机速度等不同，卷材密集部·稀疏部的冷却速度会发生变化，因此需要设定与各轧制条件符合的风量。

若缓冷罩内的冷却速度过快，或停留时间过短，具体来说就是缓冷区域停留时间或缓冷时间过短，则在相变完毕之前缓冷就已结束，经过之后的冷却，例如通常经过水冷而有可能产生贝氏体和马氏体等的过冷组织。因此，上述缓冷区域的冷却速度为1.0℃/秒以下，优选为0.4℃/秒以下，优选上述停留时间确保在120秒以上。

本发明的高强度弹簧用钢线材，为了发挥作为最终制品，例如高强度弹簧的特性，需要适当地调整其化学成分组成。其化学成分组成的各成分(元素)的范围限定理由如下。

[C：0.5～0.8％]

C确保钢材的基本的强度，对于弹簧的强度·耐永久残余应变性的上升是有效的元素。为了得到这样的效果，需要使C含有0.5％以上。伴随C含量的增加，弹簧的强度·耐永久残余应变性提高。但是若C添加量过剩，则多量析出粗大渗碳体，延展性降低，对于拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性，以及弹簧特性造成不良影响。因此C含量需要为0.8％以下。C含量的优选的下限为0.55％以上，更优选为0.6％以上，优选的上限为0.75％以下，更优选为0.7％以下。

[Si：1.5～2.5％]

Si是用于确保钢的脱氧，以及弹簧的强度、硬度和耐永久残余应变性所需要的元素。为了得到这样的效果，需要使Si含有1.5％以上。但是，若Si含量过剩，则不仅使材料硬化，而且还会由于延展性的降低致使拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性降低，除此之外，表面的脱碳增加，使SV处理性和弹簧疲劳特性降低。因此Si含量需要为2.5％以下。Si含量的优选的下限为1.7％以上，更优选为1.8％以上，优选的上限为2.3％以下，更优选为2.2％以下。

[Mn：0.5～1.5％]

Mn与Si同样，是钢的脱氧所需要的元素。另外在钢中将S作为MnS固定，此外还提高淬火性而有助于弹簧强度的提高。为了得到这样的效果，需要使Mn含有0.5％以上。但是，若Mn含量过剩，则淬火性过度提高，马氏体、贝氏体等的过冷组织容易生成。そ的结果，拉丝加工性，拉丝加工后的弯曲加工性降低。因此Mn含量需要为1.5％以下。Mn含量的优选的下限为0.7％以上，更优选为0.8％以上，优选的上限为1.3％以下，更优选为1.2％以下。

[Ni：0.05～0.5％]

Ni除了抑制热轧时的脱碳之外，还有助于淬火回火后的延展性，韧性，和耐腐蚀性的提高。为了得到这样的效果，Ni必须以0.05％以上含有。但是，Ni含量过剩，则淬火性过度变高，因此马氏体、贝氏体等的过冷组织容易生成。其结果是，拉丝加工性、拉丝加工后的弯曲加工性降低。另外，在作为油回火线(0T线)的制造工序的淬火回火中，因为残留奥氏体过度地生成，所以使弹簧的耐永久残余应变性显著降低。因此，Ni含量需要为0.5％以下。Ni含量的优选的下限为0.10％以上，更优选为0.15％以上，优选的上限为0.30％以下，更优选为0.25％以下。

[Cr：0.05～2.5％]

Cr除了提高淬火性而使弹簧强度提高以外，还使C的活性降低，具有防止轧制时和热处理时的脱碳的效果。为了得到这样的效果，需要使Cr含有0.05％以上。但是若Cr含量过剩，则Cr系合金碳化物、氮化物、碳氮化物的析出过剩，延展性降低而使拉丝加工性、拉丝加工后的弯曲加工性降低。因此，Cr含量需要为2.5％以下。Cr含量的优选的下限为0.10％以上，更优选为0.20％以上，优选的上限为2.2％以下，更优选为2.0％以下。

[V：0.05～0.5％]

V在热轧和淬火回火处理中，具有使晶粒微细化的作用，使延展性、韧性提高。另外，在弹簧成形后的去应力退火时发生二次析出硬化，有助于弹簧的强度的提高。为了得到这样的效果，需要使V含有0.05％以上。但是若V含量过剩，则Cr和V的复合合金碳化物的析出过剩，延展性降低，拉丝加工性、拉丝加工后的弯曲加工性恶化。因此，V含量需要在0.5％以下。V含量的优选的下限为0.10％以上，更优选为0.15％以上，优选的上限为0.3％以下，更优选为0.2％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从Nb：高于0％并在0.10％以下、Mo：高于0％并在0.50％以下、Cu：高于0％并在0.50％以下、和B：0.0010～0.0100％所构成的群中选择的至少一种，它们是具有同效作用的元素，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述。

[Nb：高于0％并在0.10％以下]

Nb在热轧和淬火·回火处理中具有使晶粒微细化的作用，有使延展性提高的效果。但是若使Nb过剩地含有，则Cr和Nb的复合合金碳化物的析出过剩，延展性降低，使拉丝加工性、弯曲加工性降低。因此，Nb添加量为0.10％以下。Nb含量的优选的下限为0.01％以上，更优选为0.02％以上，优选的上限为0.07％以下，更优选为0.05％以下。

[Mo：高于0％0.50％以下]

Mo在弹簧成形后的去应力退火时发生二次析出硬化而有助于弹簧的强度提高。但是，若Mo含量过剩，则Cr与Mo的复合合金碳化物的析出过剩，延展性降低，使拉丝加工性、拉丝加工后的弯曲加工性降低。因此，Mo添加量为0.50％以下。Mo含量的优选的下限为0.05％以上，更优选为0.10％以上，优选的上限为0.40％以下，更优选为0.30％以下。

[Cu：高于0％0.50％以下]

Cu具有抑制热轧时的脱碳的效果。另外也有助于耐腐蚀性的提高。但是，若使Cu过剩地含有，则使热延性降低，热轧时有发生裂纹的危险。因此，Cu含量为0.50％以下。Cu含量的优选的下限为0.05％以上，更优选为0.10％以上，优选的上限为0.40％以下，更优选为0.30％以下。

[B：0.0010～0.0100％]

B通过提高淬火性和使奥氏体结晶晶界洁净化而具有延展性·韧性的提高效果。为了得到这样的效果，期望使B含有0.0010％以上。但是，若使B过剩地含有，则Fe和B的复合化合物析出，有引起热轧时的裂纹的危险。另外，因为淬火性过度提高，所以贝氏体等的过冷组织生成，使轧制盘条的延展性降低。因此，B含量为0.0100％以下。B含量的优选的下限为0.0015％以上，更优选为0.0020％以上，优选的上限为0.0050％以下，更优选为0.0040％以下。

关于本发明的高强度弹簧用钢线材，设想的是热轧后的，但该高强度弹簧用钢线材，之后会加工成弹簧，从而成形为高强度弹簧，能够得到发挥着良好的特性的弹簧。

本申请基于2013年3月25日申请的日本国专利申请第2013-063012号主张优先权的利益。2013年3月25日申请日本国专利申请第2013-063012号的说明书的全部内容，在本申请中用于参考而援引。

【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限制，在能够适合前·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范围内。

用转炉熔炼下述表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而制作截面为155mm×155mm的钢坯。将该钢坯加热至950℃后，进行热轧，以下述表2所示的输送机载置温度(表中，为“载置温度”)载置后，按表2所示的温度条件，制造线径：单位重量2ton的卷材(试验No.1～29)。对于得到的各卷材，进行以下的试验。

[抗拉强度(TS)，断面收缩率(RA)，及其标准偏差(TSσ，RAσ)]、

如图1所示，在2吨卷材的各位置，即，从截至卷材整体的1/3的TOP，截至卷材整体的1/3的BOT，除去前述TOP和BOT的剩余的1/3的MID分别取样各3卷，合计9卷。如图3所示，将各环沿圆周方向8等分，即，沿卷材纵长方向8等分而提取试样，即，以试样数(n)＝72实施拉伸试验(TS)和断面收缩率(RA)。另外，抗拉强度的标准偏差(TSσ)，和断面收缩率的标准偏差(RAσ)根据全部试样(n＝72)求得。

钢线材，即卷材的珠光体面积率、以及粗珠光体面积率按以下的方式测量。

[珠光体面积率]

在上述2吨卷材的TOP、MID和BOT的各位置，分别取样抗拉强度(TS)最大和最小的各2个试样，合计6个。首先，埋入各试样的横截面进行研磨，实施使用了苦味酸的化学腐蚀。接着如图4所示，使用光学显微镜，对于横截面的直径d×1/4位置以倍率400倍在200μm×200μm的区域拍摄照片。该拍摄如图示这样在彼此形成90度的4处进行。将光学显微镜照片的图像打印出来，在重叠透明薄膜之后，用黑马克笔将白色的部分全部涂满后，用扫描仪将透明薄膜输入个人电脑，使用图像分析软件(Media Cybernetics社制“Image Pro Plus”)，使图像二值化后，求得珠光体面积率。还有，光学显微镜照片的图像呈白色的部分为铁素体和下贝氏体。每一个试样由4个视野的珠光体面积率求得平均值。在本发明中，由全部6个试样(各4处)的珠光体面积计算平均值。还有，表层存在脱碳层时，由JIS G 0058规定的全脱碳部从测量部位除外。关于面积率，在表3中由以下的标准进行表述(表中，“轧制盘条组织”一栏)。

P：珠光体组织的面积率为95％以上

P+B：珠光体组织的面积率低于95％，并且贝氏体组织生成

P+B+M：珠光体组织的面积率低于95％，并且贝氏体组织与马氏体组织生成

[具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体面积率]

在上述2吨卷材的各位置(TOP、MID、BOT)分别取样抗拉强度(TS)最小的试样各1个，合计3个。与上述珠光体的面积率同样，实施研磨、化学腐蚀。接着如图4所示，以扫描型电子显微镜(SEM，倍率：2000倍，50μm×40μm的区域)拍摄横截面的直径d×1/4位置。该拍摄如图示这样在4处进行。

接着，在各照片的珠光体组织中求得具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体域(图5)的面积率，即使只有1处。打印出SEM图像，重叠透明薄膜之后，用黑色马克笔将哪怕只有1处具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体域部分涂满后，用扫描仪将透明薄膜输入个人电脑，使用图像分析软件，使图像二值化后，求得具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体面积率。在本发明中，根据全部3个试样(各4处)的具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体面积率，计算平均值。还有，局部地存在先共析铁素体组织的情况预先除外后，求得具有0.9μm以上的片层间隔的粗珠光体面积率。还有，片层间隔是以与该片层构成直角的方式引出线段，测量夹隔铁素体的渗碳体的中心距离。

各轧制盘条的SV处理性、拉丝加工性、拉丝加工后的弯曲加工性按以下方式评价。

(剥皮处理性)

剥皮处理性，对于卷材的TOP侧1吨总量(卷材整体×1/2)不施加热处理而实施剥皮处理，根据该剥皮处理中有无断线进行评价(表中，为“SV性”)。

A(合格 剥皮处理性良好)：未发生断线的卷材

F(不合格 剥皮处理性差)：发生了断线的卷材

(拉丝加工性)

拉丝加工性，是对于剥皮处理后的卷材，以600℃实施3小时的退火处理后，实施酸洗处理、磷酸盐处理，用连续拉丝机使每1道次的减面率为15～20％而进行拉丝，直至总减面率85％，以拉丝时有无断线进行评价(表中为“拉丝加工性”)。还有，表中的“-”，表示由于上述剥皮处理而发生断线(表中，“SV性”为“F”)，因此无法进行拉丝加工。

A(合格 拉丝加工性良好)：断线未发生的卷材

F(不合格 拉丝加工性差)：断线发生的卷材

(拉丝后的弯曲加工性)

拉丝后进行自直径卷绕1000圈，以这时的折损次数(自直径卷绕折损次数)进行评价(表中为“卷绕性”)。还有，表中的“-”表示，由于上述剥皮处理而发生了断线(表中为“F”)，或由于拉丝加工而发生了断线，(表中为“F”)，因此未进行拉丝后的弯曲加工。

折损次数0次(卷绕性良好)：经自直径卷绕未发生折损的卷材

折损次数1次以上(卷绕性差)：自直径卷绕中发生了折损的卷材

【表1】

【表2】

【表3】

试验No.1～10、25～29是满足本发明的要件的试验片，剥皮处理性(SV性)、拉丝加工性和拉丝后的弯曲加工性(卷绕性)优异。

试验No.11因为载置温度高，所以奥氏体晶粒生长。其结果是，断面收缩率(RA)变低，延展性降低，因此在拉丝减面率约80％时发生断线，拉丝加工性差。

试验No.12因为卷材部的缓冷罩入口温度高，所以粗珠光体面积率高。在该试验片中，剥皮处理性(SV性)、拉丝加工性良好。但是，拉丝组织中的内部缺陷多，因此拉丝后的弯曲加工性(卷绕性)差。

试验No.13是卷材稀疏部的缓冷罩入口温度低的例子。因此卷材稀疏部的珠光体面积率低，并且产生贝氏体等的过冷组织。其结果是，延展性降低，因此在拉丝减面率约75％时发生断线，拉丝加工性差。

试验No.14是卷材密集部与卷材稀疏部在缓冷罩入口的温差大的例子。在该例中，抗拉强度的标准偏差(TSσ)和断面收缩率的标准偏差(RAσ)大。在该试验片中，剥皮处理性(SV性)、拉丝加工性良好。但是，拉丝组织中的内部缺陷多，因此拉丝后的弯曲加工性(卷绕性)差。

试验No.15是从载置到缓冷罩入口的平均冷却速度慢的例子。因此，奥氏体晶粒的生长进行，粗珠光体面积率变高。其结果是，断面收缩率(RA)变低，延展性降低，在拉丝减面率约70％时断线，拉丝加工性差。

试验No.16是从卷材稀疏部的载置到缓冷罩入口的平均冷却速度快的例子。因此，卷材稀疏部的珠光体面积率变低，并且产生贝氏体等的过冷组织。其结果是，延展性降低，在拉丝减面率约75％时断线，拉丝加工性差。

试验No.17是卷材稀疏部与卷材密集部在缓冷罩内的冷却速度过快的例子。因此，冷却进行到珠光体相变结束之前，并且卷材稀疏部的珠光体面积率变低，且贝氏体等的过冷组织产生。其结果是，延展性降低，剥皮处理中发生断线。

试验No.18是缓冷罩内的保持时间短的例子。因此，缓冷在珠光体相变结束之前结束，冷却速度快，卷材稀疏部的珠光体面积率变低，并且贝氏体等的过冷组织产生。其结果是，延展性降低，剥皮处理中发生断线。

试验No.19是C含量高的例子。因此抗拉强度(TS)高，另外断面收缩率(RA)变低。其结果是，延展性降低，在拉丝减面率约70％时断线，拉丝加工性差。

试验No.20是Si含量高的例子。因此抗拉强度(TS)高，另外断面收缩率(RA)变低，并且断面收缩率的标准偏差(RAσ)发生波动。其结果是，延展性降低，剥皮处理中发生断线。

试验No.21是Si和Mn含量高的例子。另外试验No.22是Ni含量高的例子。在这些例子中，淬火性变得过高，在缓冷罩内珠光体相变未结束而产生贝氏体组织等的过冷组织，珠光体的面积率降低。其结果是，抗拉强度(TS)高，断面收缩率(RA)低，此外其偏差(抗拉强度的标准偏差(TSσ)和断面收缩率的标准偏差(RAσ))也变大，剥皮处理中发生断线。

试验No.23是Cr含量多的例子。因此，Cr系碳化物的析出过剩，延展性降低。其结果是，延展性降低，在拉丝减面率约75％时断线，拉丝加工性差。

试验No.24是V含量多的例子。因此，V系碳化物的析出过剩，延展性降低。其结果是，延展性降低，在拉丝减面率约80％时断线，拉丝加工性差。

Claims (5)

1.一种拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性优异的高强度弹簧用钢线材，其特征在于，以质量％计分别含有

C：0.5～0.8％、

Si：1.5～2.5％、

Mn：0.5～1.5％、

Ni：0.05～0.5％、

Cr：0.05～2.5％、

V：0.05～0.5％，

余量由铁和不可避免的杂质构成，

珠光体组织在全体组织中所占的面积率为95％以上，

抗拉强度TS和断面收缩率RA满足下式(1)，并且抗拉强度的标准偏差TSσ和断面收缩率的标准偏差RAσ满足下式(2)，

并且在钢线材的直径d×1/4位置的具有0.9μm以上的片层间隔的珠光体组织的面积率为20％以下，

TS≤1250MPa，RA≥35％…(1)

TSσ≤55.0，RAσ≤6.0…(2)。

2.根据权利要求1所述的高强度弹簧用钢线材，其中，以质量％计还含有从

Nb：高于0％且为0.10％以下、

Mo：高于0％且为0.50％以下、

Cu：高于0％且为0.50％以下、和

B：0.0010～0.0100％所构成的群中选择的至少一种。

3.一种高强度弹簧，其由权利要求1或2所述的高强度弹簧用钢线材得到。

4.一种高强度弹簧用钢线材的制造方法，其特征在于，是权利要求1或2所述的高强度弹簧用钢线材的制造方法，将满足权利要求1或2所述的化学成分组成的热轧后的钢线材以载置温度：750～890℃卷绕为卷状后，在冷却输送机上以2.0～10.0℃/秒的平均冷却速度冷却卷材的密集部和卷材的稀疏部直至缓冷的开始温度，接着以1.0℃/秒以下的平均冷却速度缓冷120秒以上，所述缓冷的开始温度为使卷材的密集部与卷材的稀疏部的温度在600～640℃的范围内且使所述卷材的密集部与所述卷材的稀疏部的温差为30℃以下。

5.一种高强度弹簧的制造方法，其特征在于，对权利要求1或2所述的高强度弹簧用钢线材不进行热处理而实施剥皮处理，其后，实施软化退火或高频加热之后进行拉丝加工，然后实施淬火回火处理而成形加工为弹簧。