CN105612268B

CN105612268B - 弹簧用钢和弹簧的制造方法

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Publication number: CN105612268B
Application number: CN201480049894.1A
Authority: CN
Inventors: 本庄稔; 上井清史; 远藤茂; 山下胜俊; 津留高英; 藤江敬; 藤江敬一; 丹下彰
Original assignee: SUMIHATSU KK; NHK Spring Co Ltd; NKK Corp
Current assignee: SUMIHATSU KK; NHK Spring Co Ltd; JFE Engineering Corp
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2018-06-29
Anticipated expiration: 2034-09-11
Also published as: EP3045556A4; JP5816391B2; JPWO2015037246A1; EP3045556B1; US20160222497A1; WO2015037246A1; US10041160B2; KR20160047489A; CN105612268A; KR101750668B1; MX2016003146A; EP3045556A1

Abstract

通过对于以往的高强度弹簧用钢，除C、Si、Mn和Cr以外，还进行Sb和Sn的添加量的适当化，可提供耐脱碳性优异且氧化皮剥离性优异的高强度弹簧用钢。上述弹簧用钢在规定的条件下含有：C：大于0.45质量％且小于0.65质量％、Si：0.15质量％～0.70质量％、Mn：0.10质量％～1.00质量％、Cr：0.20质量％～1.50质量％、P：0.025质量％以下、S：0.025质量％以下、O：0.0015质量％以下、Sb：0.010质量％以上且小于0.030质量％以及Sn：0.010质量％～0.030质量％。

Description

弹簧用钢和弹簧的制造方法

技术领域

本发明涉及例如作为汽车用的底部部件的悬架弹簧、扭杆以及稳定器等的高强度弹簧、适合作为建设机械用以及铁道车辆用的弹簧的原材料的弹簧用钢，进而涉及使用该弹簧用钢的弹簧的制造方法。

背景技术

近年来，从地球环境的观点出发，期望二氧化碳排出量的削减，汽车、建设机械或铁道车辆的轻量化的期望越来越高。尤其是，它们所使用的弹簧的轻量化的期望强烈，使用了淬火-回火后的强度成为1800MPa左右以上的高强度化的原材料的高应力设计得到应用。

通用的弹簧用钢是JIS G4801等所规定的淬火-回火后的强度为1600～1800MPa左右的弹簧用钢，以热轧制造成规定的线材后，在热成型弹簧的情况下，加热成型为弹簧状后进行淬火-回火处理，在冷成型弹簧的情况下，在拉拔加工后进行淬火-回火处理，成型为弹簧状。

例如，在热成型弹簧的情况下，淬火-回火后，通过喷丸硬化而对弹簧的表面赋予压缩残余应力，实现弹簧的耐疲劳特性的改善。

在上述弹簧方面，作为迄今为止一般使用的原材料，有JIS G4801中记载的SUP9A。SUP9A是以热成型为弹簧状后，以提高耐疲劳特性为目的，通过喷丸硬化而对表面赋予压缩残余应力。然而，对于SUP9A而言，在以热轧制造为规定的线材时，此外，在用于成型为弹簧状的加热时，表层的C减少，产生全脱碳，因此弹簧制造后的表面的硬度容易下降，利用喷丸硬化进行的压缩残余应力的赋予不充分，其结果，产生对作为弹簧的特性(尤其是疲劳特性)给予不良影响的问题。

如上所述，弹簧钢是经过至少1次以上的加热而成型的，因此表层的C减少，产生脱碳。对于该脱碳，JIS G 0558中规定有“全脱碳层深度”、“铁素体脱碳层深度”、“特定残碳率脱碳层深度”，“实用脱碳深度”这4种脱碳层深度。对于弹簧钢的脱碳而言，“铁素体脱碳层深度”和“实用脱碳深度”这2种脱碳层深度成为问题。铁素体脱碳层深度是从C量几乎为零且即使在加热后骤冷也相变为铁素体而成为铁素体组织的层的表面起的深度，实用脱碳深度是至与C量不会为零的母材的C量相比C量下降、可得到在加热后骤冷的情况下与母材相比硬度下降而在实用上没有妨碍的硬度的位置为止的距离(深度)。对于弹簧钢，在钢材的表层生成铁素体脱碳层，在铁素体脱碳层的内层侧产生实用脱碳，或者，利用成分体系，铁素体脱碳层未生成，但产生实用脱碳。本发明中的“脱碳”表示实用脱碳。如上所述，若这种脱碳在钢材表面附近产生，则无法充分进行利用喷丸硬化进行的压缩残余应力的赋予，其结果，产生对作为弹簧的特性、尤其是对疲劳特性造成不良影响的问题。

因此，为了克服上述问题，作出了几个提案。

专利文献1中公开有通过控制C、Si、Mn、P、S、Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb、Ti、Al、N以及B的添加量，且控制As、Sn和Sb的合计的添加量以及Cu和Ni的添加量而实现了低脱碳和优异的耐延迟破坏特性的高强度弹簧钢。专利文献1中记载有As、Sn和Sb的合计的添加量与脱碳深度的关系，但即便使As、Sn和Sb的合计的添加量适当化，也未抑制铁素体脱碳，由此，也未必能够抑制在铁素体脱碳的内层侧生成的脱碳。

专利文献2中公开有通过使C、Si、Mn、Sb、As和Sn的添加量最优化而抑制脱碳的弹簧钢。专利文献2中记载有As、Sn和Sb的添加量以及As、Sn和Sb的合计的添加量与脱碳深度的关系，但即便使As、Sn和Sb的合计的添加量适当化，也未抑制铁素体脱碳，由此，也未必能够抑制在铁素体脱碳的内层生成的脱碳。

专利文献3中公开有通过使C、Si、Mn、Cr和Sb的添加量最优化而抑制脱碳的弹簧钢。然而，如下所述，若添加超过必需的Sb，则氧化皮的生长速度增加，原材料加热时的氧化皮变厚，在原材料制造以及弹簧加工时难以剥离氧化皮，氧化皮剥离性下降。因此，在原材料制造以及弹簧加工时氧化皮咬入，从而在表面产生咬入痕，弹簧的疲劳特性下降。

专利文献4中公开有通过使C、Si、Mn、Cr、Nb、Al、N、Ti、B的添加量最优化且添加Sb作为选择元素而改善了淬透性和耐点蚀性的弹簧钢。然而，仅单独添加Sb时，难以抑制脱碳，此外，如下所述，若添加超过必需的Sb，则氧化皮的生长速度增加，原材料加热时的氧化皮变厚，在原材料制造以及弹簧加工时难以剥离氧化皮，氧化皮剥离性下降。因此，在原材料制造以及弹簧加工时氧化皮咬入，从而在原材料、弹簧的表面产生咬入痕，弹簧的疲劳特性下降。

此外，如上所述，弹簧钢至少被加热1次以上，因此在原材料表面生成氧化皮。在专利文献1至专利文献4中公开的范围内，存在以下问题：若添加As、Sn和Sb，则在原材料加热时的氧化皮的生长速度增加，氧化皮变厚，在原材料制造时、弹簧加工时生成的氧化皮未剥离，形成挤压痕，弹簧钢的疲劳特性下降，从而寻求氧化皮剥离性优异的弹簧用钢。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-105496号公报

专利文献2：日本特开昭61-183442号公报

专利文献3：日本特开平13-19650号公报

专利文献4：日本特开2004-169142号公报

发明内容

如上所述，从削减二氧化碳排出量的观点出发，供给至汽车、建设机械和铁道车辆等的弹簧的进一步高强度化成为课题。然而，以热轧制造规定的原材料时，此外，在用于成型为弹簧状的加热时，表层的C减少，产生脱碳(铁素体脱碳和/或实用脱碳)，因此，弹簧制造后的表面的硬度容易下降，利用喷丸硬化进行的压缩残余应力的赋予未充分进行，其结果，出现对作为弹簧的特性、尤其是耐疲劳特性造成不良影响的问题。进而，上述氧化皮剥离性也是问题。

本发明是为了解决这种课题而作出的，通过对于以往的高强度弹簧钢，除C、Si、Mn和Cr以外，还使Sb和Sn的添加量适当化，要提供耐脱碳性优异且氧化皮剥离性优异的高强度弹簧钢。

本发明的发明人等获得以下想法：为了抑制脱碳，重要的是调整脱碳抑制元素与脱碳促进元素的添加比率。然后，为了解决上述课题，除C、Si、Mn和Cr以外，还着眼于Sb和Sn的添加量、以及由下述(1)式表示的A值、由(2)式表示的B值以及由(3)式表示的C值。即，认为：通过C、Si、Mn和Cr的添加量的最优化，可以确保作为弹簧钢所需的各特性，此外，通过利用A值和B值将支配全脱碳的促进、抑制的元素的添加比率进行特定，可以抑制脱碳，进而，通过利用B值和C值将支配氧化皮剥离性的元素的添加比率进行特定，可以抑制氧化皮剥离性的下降，从而可实现脱碳的抑制以及氧化皮剥离性下降的防止。

A＝[C]/([Si]+[Sb]+[Sn])···(1)

B＝[Si]/([Sn]+[Sb])···(2)

C＝[Sb]+[Sn]···(3)

其中，[]是该括号内成分的含量(质量％)

因此，本发明的发明人等为了解决上述课题，制作除C、Si、Mn和Cr以外，还使Sb和Sn的添加量产生变化，且由上述(1)式表示的A值、由(2)式表示的B值、由(3)式表示的C值不同的高强度弹簧用钢，对其耐脱碳性、氧化皮剥离性进行深入研究。其结果发现，通过C、Si、Mn、Cr、Sb和Sn的添加量的最优化，以及将A值、B值和C值控制在适当范围，耐脱碳性提高，进而，可抑制氧化皮剥离性下降，完成了本发明。

即，本发明的主旨构成如下所述。

1.一种弹簧用钢，为如下成分组成：

在由下述(1)式算出的A值为0.65～3.50、由下述(2)式算出的B值为3.10～34.00、由下述(3)式算出的C值为0.020质量％～0.050质量％的条件下含有：

C：0.45质量％以上且小于0.65质量％，

Si：0.15质量％～0.70质量％，

Mn：0.10质量％～1.00质量％，

Cr：0.20质量％～1.50质量％，

P：0.025质量％以下，

S：0.025质量％以下，

O：0.0015质量％以下，

Sb：0.010质量％以上且小于0.030质量％，以及

Sn：0.010质量％～0.030质量％，

其余部分由不可避免的杂质以及Fe构成。

A＝[C]/([Si]+[Sb]+[Sn])···(1)

B＝[Si]/([Sn]+[Sb])···(2)

C＝[Sb]+[Sn]···(3)

其中，[]是该括号内成分的含量(质量％)

2.如上述1所述的弹簧用钢，其中，

上述成分组成进一步含有选自如下成分中的1种或2种以上：Al：0.50质量％以下，

Cu：1.0质量％以下，

Ni：2.0质量％以下，

W：2.0质量％以下，

Nb：0.1质量％以下，

Ti：0.2质量％以下，

V：0.5质量％以下，

Mo：1.0质量％以下，以及

B：0.005质量％以下。

3.一种弹簧的制造方法，将具有上述1或2所述的成分组成的钢原材料进行热轧而制成棒钢或线材，接着，通过热成型而制成弹簧形状。

4、如上述3所述的弹簧的制造方法，其中，由与上述热成型时的加热温度T(℃)、上述钢原材料中的Sb含量[Sb](质量％)以及Sn含量[Sn](质量％)相关的下述(4)式算出的D值为125以下，

D＝6883.66×[Sb]-5213.09×[Sn]+0.65×T-543.76···(4)。

根据本发明，可以稳定地制造具有远远优异于以往的高强度弹簧用钢的耐脱碳性以及氧化皮剥离性的高强度弹簧用钢。

具体实施方式

首先，对本发明的高强度弹簧钢的成分组成进行说明。

C：0.45质量％以上且小于0.65质量％

C是为了确保必要的强度而必需的元素，小于0.45质量％时，难以确保规定的强度，此外，为了确保规定强度，需要大量添加合金元素，导致合金成本的上升，因此设为0.45质量％以上。此外，若含有的C量少，则容易生成脱碳。另一方面，0.65质量％以上的添加会导致韧性的下降。由于以上原因，C量设为0.45质量％以上且小于0.65质量％。优选为0.46质量％以上。

Si：0.15质量％～0.70质量％

Si是作为脱氧剂，另外，通过使固溶强化、抗回火软化提高而提高钢的强度，提高钢的耐下陷性的元素，小于0.15质量％时，难以确保规定的强度，此外，为了确保规定强度，需要大量添加合金元素，导致合金成本的上升，因此设为0.15质量％以上。但是，Si是促进脱碳的元素，且是在氧化皮中使铁橄榄石生成而使氧化皮剥离性下降的元素。因此，若添加大于0.70质量％的Si，则会促进脱碳，并且氧化皮难以剥离。因此，Si的上限设为0.70质量％。由于以上原因，Si量设为0.15质量％～0.70质量％。优选为0.69质量％以下。

Mn：0.10质量％～1.00质量％

Mn对使钢的淬透性提高而提高强度有效，因此添加0.10质量％以上。但是，大于1.0质量％的添加会使钢过度地高强度化，因此导致母材韧性下降。因此，Mn的上限设为1.00质量％。由于以上原因，Mn量设为0.10质量％～1.00质量％。优选为0.12质量％以上。

P：0.025质量％以下

S：0.025质量％以下

P和S在晶界偏析而导致钢的母材韧性的下降。由于以上原因，优选尽量减少这些元素。因此，P和S均设为0.025质量％以下。另外，下限没有特别限定，但是为了设为小于0.0002质量％，需要高成本，因此在工业上优选减少至0.0002质量％。

Cr：0.20质量％～1.50质量％

Cr是提高钢的淬透性、增加强度的元素。因此，添加0.20质量％以上。另一方面，大于1.50质量％的添加会使钢过度地高强度化，因此导致母材韧性的下降。此外，Cr若大于1.50质量％，则会在氧化皮中含有，由于锚固效应而导致氧化皮剥离性下降。由于以上原因，Cr量设为0.20质量％～1.50质量％。

O：0.0015质量％以下

O与Si、Al键合，形成硬质的氧化物系非金属夹杂物，导致弹簧特性的下降，因此尽量越低越好，本发明中，容许至0.0015质量％为止。另外，下限没有特别限定，但为了设为小于0.0002质量％，需要高成本，因此在工业上优选减少至0.0002质量％。

Sb：0.010质量％以上且小于0.030质量％

Sb具有抑制在加热原材料时在表层浓化、在加热时表层的C量下降的作用。为了体现该作用，以0.010质量％以上的量添加Sb。但是，Sb若添加0.030质量％以上，则在原材料加热时成为液体金属，侵蚀至旧奥氏体晶界，由于锚固效应而使氧化皮剥离性下降。由于以上原因，Sb设为0.010质量％以上且小于0.030质量％。优选为0.029质量％以下。

Sn：0.010质量％～0.030质量％

Sn具有抑制在加热原材料时在表层浓化、在加热时表层的C量下降的作用。进而，Sn具有使在加热钢时生成的氧化皮的厚度变薄的作用，也具有抑制由上述的Sb添加所致的氧化皮剥离性下降的作用。为了体现该作用，以0.010质量％以上的量添加Sn。但是，Sn若添加大于0.030质量％，则在原材料加热时成为液体金属，侵蚀至旧奥氏体晶界，由于锚固效应而使氧化皮剥离性下降。由于以上原因，Sn设为0.010质量％～0.030质量％。优选为0.029质量％以下。

A值(下述(1)式)：0.65～3.50

由下述(1)式算出的A值是对脱碳的抑制造成影响的指数，A值大于3.50时，添加的C的添加量变多，或即使添加的C量相同，添加的Sb、Sn量也变少。即，若添加的C量变多，则导致韧性的下降，此外，若Sb、Sn量变少，则导致脱碳的增加。另一方面，若小于0.65，则添加的C量变少，或添加的Si量、Sb、Sn量变多，因此氧化皮剥离性下降。由于以上原因，A值设为0.65～3.50。优选为0.66以上。

A＝[C]/([Si]+[Sb]+[Sn])···(1)

其中，[]是该括号内成分的含量(质量％)

B值(下述(2)式)：3.10～34.00

由下述(2)式算出的B值是对脱碳的抑制造成影响的指数，此外，是用于控制氧化皮的厚度、以及氧化皮组成的指标。若B值小于3.10，则添加的Sb、Sn的量变多，它们在原材料加热时成为液体金属，侵蚀至旧奥氏体晶界，由于锚固效应而使氧化皮剥离性下降。另一方面，若B值大于34.00，则添加的Si量变多，促进脱碳。由于以上原因，B值设为3.10～34.00。优选为3.13以上。

B＝[Si]/([Sn]+[Sb])···(2)

其中，[]是该括号内成分的含量(质量％)

C值(下述(3)式)：0.020质量％～0.050质量％

由下述(3)式算出的C值是对脱碳的抑制、进而，对在原材料加热时Sb、Sn成为液体金属而侵蚀至旧奥氏体晶界，由于锚固效应而使氧化皮剥离性下降的情况的抑制造成影响的指数。若该C值小于0.020质量％，则促进脱碳。此外，若大于0.05质量％，则在原材料加热时Sb、Sn成为液体金属，侵蚀至旧奥氏体晶界，由于锚固效应而使氧化皮剥离性下降。由于以上原因，C值设为0.020质量％～0.050质量％。

C＝[Sb]+[Sn]···(3)

其中，[]是该括号内成分的含量(质量％)

进而，除上述基本成分以外，还能够适当添加以下所示的各成分。

Al：0.50质量％以下、Cu：1.0质量％以下、Ni：2.0质量％以下、W：2.0质量％以下、Nb：0.1质量％以下、Ti：0.2质量％以下、V：0.5质量％以下、Mo：1.00质量％以下以及B：0.005质量％以下中的1种或2种以上

Cu和Ni是提高淬透性、回火后的强度的元素，可以选择地添加。为了得到这种效果，Cu和Ni优选以0.005质量％以上的量进行添加。但是，若Cu大于1.0质量％以及Ni大于2.0质量％而添加，则反而合金成本上升，因此优选Cu以1.0质量％为上限而添加，且Ni以2.0质量％、优选以1.0质量％为上限而添加。

此外，Al是可以作为脱氧剂而添加，进而，通过抑制淬火时的奥氏体粒生长而对维持强度有效的元素，因此优选以0.01质量％以上的量进行添加。然而，即使大于0.50质量％而添加，其效果也饱和，产生导致成本上升的缺点。此外，在冷的状态下进行向弹簧形状的成型时，若Al含量高，则成型性下降。因此，Al优选以0.50质量％为上限而添加。更优选为0.01质量％～0.300质量％。

W、Nb、Ti和V均为提高淬透性、回火后的钢的强度的元素，可以根据所需强度而选择地添加。为了得到这种效果，优选W、Nb和Ti分别添加0.001质量％以上，V添加0.002质量％以上。

但是，若V大于0.5质量％、Nb大于0.1质量％、且Ti大于0.2质量％而添加，则钢中大量生成碳化物，高强度化而导致韧性的下降。Nb、Ti和V优选分别以上述值为上限而添加。此外，若W大于2.0质量％而添加，则高强度化而韧性下降，导致合金成本的上升。因此，W优选以2.0质量％为上限而添加。W更优选以1.0质量％为上限而添加。

Mo是提高淬透性、回火后的强度的元素，可以选择地添加。为了得到这种效果，优选以0.01质量％以上的量进行添加。但是，若大于1.00质量％而添加，则合金成本反而上升，因此优选以1.00质量％为上限而添加。更优选为0.01质量％～0.80质量％。

B是通过淬透性的增大而提高回火后的钢的强度的元素，可以根据需要而含有。为了得到上述效果，优选以0.0002质量％以上的量进行添加。但是，若大于0.005质量％而添加，则冷加工性变差。因此，B优选在0.0002～0.005质量％的范围内添加。

接着，对本发明的弹簧用钢的制造方法以及使用弹簧用钢制造弹簧的方法进行说明。

具有以上成分组成的钢原材料可以使用以转炉熔炼而成的钢原材料，也可以使用以真空熔解熔炼而成的钢原材料。而且，钢块、板坯、大方坯或小方坯等钢原材料是被加热而供给至热轧，优选被加工成棒钢或线材而制成弹簧用钢。关于上述成分组成的弹簧用钢，抑制在热轧时的加热阶段中的脱碳，并且在该加热阶段生成的氧化皮的剥离性好，因此可以防止在后工序中施行向弹簧形状的加工时氧化皮被挤压在原材料表面而形成挤压痕。另外，对于热轧后的棒钢或线材，也可以根据需要施行利用喷丸硬化等的脱氧化皮处理，将其制成弹簧用钢。

作为使用以这种方式制造的弹簧用钢制造弹簧的方法，特别优选利用热成型的方法。以热成型成型为弹簧的形状时，对以上述方式制造的弹簧用钢施行绕线、热固等热成型而制成弹簧形状，其后，施行淬火·回火处理。将上述成分组成的弹簧用钢作为原材料进行热成型时，即使在热成型时也可抑制脱碳，并且在该热成型时生成的氧化皮的剥离性好，因此可以防止在施行向弹簧形状的成型时氧化皮被挤压在原材料表面而产生挤压痕。

另外，为了防止热成型时的原材料的变形阻力变大而成型变难，热成型时的加热温度T优选设为850℃以上。

进而，从使热成型时生成的氧化皮变薄、进一步提高氧化皮剥离性、进一步抑制成型为弹簧形状时的弹簧表面上的氧化皮挤压痕的产生、由此进一步提高弹簧的疲劳寿命的观点出发，优选热成型时的加热温度T(℃)控制在由下述(4)式算出的D值为125以下的范围内。

这里，D值是表示加热后的氧化皮厚度的指标。即，根据本发明的发明人等的研究可知，上述成分组成的钢中，加热后的氧化皮厚度根据Sb含量(质量％)[Sb]、Sn含量(质量％)[Sn]以及加热温度T(℃)而变化，与以由下述(4)式算出的D值表示的值相关。而且，可知通过将D值设为125以下，加热时生成的氧化皮变薄，氧化皮剥离性进一步提高。因此，优选设为D值成为125以下的加热温度T(℃)。更优选为19以上。

D＝6883.66×[Sb]-5213.09×[Sn]+0.65×T-543.76···(4)

这里，D值显示出Sb含量越小，Sn含量越大，进而，加热温度T越低，则越小的值。如上所述，Sb含量的下限值为0.01质量％，Sn含量的上限值为0.03质量％，此外，加热温度T优选设为850℃以上，因此若将这些值代入下述(4)式的右边，则D值的优选下限为-79。

另外，作为淬火·回火处理，优选从奥氏体区域施行淬火，加热至200～420℃而施行回火。此外，也可以在淬火·回火处理之后追加喷丸硬化等周知的处理工序。

如此得到的高强度弹簧钢不仅可以廉价地制造，而且具有优异的耐脱碳性和氧化皮剥离性，能够应用于例如作为汽车的底部部件的悬架弹簧、建设机械或铁道车辆等中使用的悬架弹簧。

实施例1

将具有表1所示的成分组成的钢以真空熔解炉熔炼，将由这些钢制造的钢块加热至1050℃后，进行热轧，制成直径42mm的棒钢。加热时的环境是在M气体环境下实施，但也可以使用其它环境(例如，如大气、LNG、城市燃气、COG+BFG这样的混合气体、COG、重油、氮、氩等)加热。从热轧后的棒钢采集样品(直径42mm，长度10mm)，以后述的方法研究耐脱碳性以及氧化皮剥离性。

[耐脱碳性]

耐脱碳性是对从热轧后的棒钢相对于长边方向(轧制方向)进行10mm切断而得到的样品进行加热、冷却(淬火)、回火处理，对这些处理后的样品测定从表层至深度方向的硬度变化，从而进行评价。评价方法如下所述。将上述样品在大气环境下进行1000℃×30分钟加热，其后，以60℃的油进行冷却。作为回火处理，在大气环境下进行400℃×60分钟加热后进行水冷。其后，对于所得的试验片，以进行切断面(相对于长边方向垂直(直径42mm)的断面：以下，C断面)的硬度测定的方式埋入至树脂，在C断面的镜面研磨后进行该C断面的硬度测定。硬度测定是按照利用JIS G 0558“钢的脱碳层深度测定方法”中记载的硬度试验的测定方法进行测定。即，条件如下所述。利用株式会社Akashi制造的微小硬度试验机(HM-115，维氏硬度)以负荷0.98N、间距25μm实施测定。相对于所得的结果，将维氏硬度小于HV400的区域定义为全脱碳深度。

[氧化皮剥离性]

氧化皮剥离性是将从其端部在长边方向(轧制方向)为10mm的位置切断热轧后的棒钢而成的试验片加热至表2所示的各种温度后，立即进行水冷，在该水冷时观察从试验片剥离的氧化皮。此外，在热处理后的试验片的表面(42mmφ的表面)粘接透明胶带后将其剥离，研究附着于胶带的剥离氧化皮，将其与上述水冷时剥离的氧化皮的观察结果合并判定。评价将水冷时的氧化皮剥离性以及利用透明胶带的氧化皮剥离性均设为如下5阶段。

1：剥离大(剥离的氧化皮的当量圆直径的平均为5mm以上)

2：剥离中(剥离的氧化皮的当量圆直径的平均为3mm以上且小于5mm)

3：剥离小(剥离的氧化皮的当量圆直径的平均为1mm以上且小于3mm)

4：剥离微量(剥离的氧化皮的当量圆直径的平均为小于1mm)

5：未剥离(没有氧化皮的剥离)

氧化皮剥离性是以由水冷时剥离的氧化皮判定的评价结果以及由附着于胶带的剥离氧化皮判定的评价结果的总和进行评价，合计为6点以下时，判断为具有良好的氧化皮剥离性。

[拉伸强度]

将上述直径42mm的棒钢在大气环境下进行900℃×30分钟加热，其后，以60℃的油进行冷却。作为回火处理，在大气环境下进行400℃×60分加热后进行水冷。其后，对于所得的试验片，将从表面起1/4D(D为棒钢的直径)的位置作为中心而采集ASTM E8中记载的平行部的直径为6mm的拉伸试验片，以评点间距离24mm和拉伸速度5mm/分钟的条件实施试验。本发明中，若拉伸强度为1730MPa以上，则判断为良好。这是因为，拉伸强度小于1730MPa时，导致弹簧的疲劳强度的下降。

[韧性]

将上述直径42mm的棒钢在大气环境下进行970℃×30分钟加热，其后，以60℃的油进行冷却。作为回火处理，在大气环境下进行400℃×60分加热后进行水冷。其后，对于所得的试验片，将从表面起1/4D(D为棒钢的直径)的位置作为中心而采集JIS Z 2242中记载的U形缺口试验片，在试验温度20℃下实施试验。关于韧性的评价，若试验温度20℃下的冲击特性为20J/cm²以上，则判断为良好。这是因为，冲击特性是弹簧钢所需的特性之一，因此在本发明中，若为基准钢的1.5倍以上，则判断为可得到良好的韧性，将20J/cm²以上的冲击特性设为良好。

[表1]

将脱碳深度、氧化皮剥离性、拉伸强度以及韧性的各结果示于表2。可知满足按照本发明的成分组成、以及A值、B值和C值的A-2～A-18的钢未产生脱碳，此外，氧化皮剥离性也良好。与此相对，可知成分组成以及A值、B值和C值为本发明的范围外的A-19～A-38的钢产生了脱碳，或氧化皮剥离性下降，或拉伸强度小于1730MPa，或韧性小于20J/cm²。此外，可知D值为125以下的A-2～A-18的发明钢与D值大于125的A-39～A-43的发明钢相比，氧化皮剥离性良好。

[表2]

实施例2

将具有表3所示的成分组成的钢以真空熔解炉熔炼，将由这些钢制造的钢块加热至1050℃后，进行热轧，制成直径42mm的棒钢。加热时的环境是在M气体环境下实施，但也可以使用其它环境(例如，如大气、LNG、城市燃气、COG+BFG这样的混合气体、COG、重油、氮、氩等)加热。从热轧后的线材采集样品(直径42mm，长度10mm)，以前述的方法调查耐脱碳性。对于弹簧钢的氧化皮剥离性，也以上述方法进行调查。

[表3]

将脱碳深度、氧化皮剥离性、拉伸强度和韧性的各结果示于表4。可知满足按照本发明的成分组成、以及A值、B值和C值的B-2、B-3、B-5～B-7以及B-9～B-17的钢未产生脱碳，此外，氧化皮剥离性也良好。与此相对，可知成分组成以及A值、B值和C值为本发明的范围外的B-2、B-4、B-8以及B-18～B-21的钢产生了脱碳，或氧化皮剥离性下降，或拉伸强度小于1730MPa，或韧性小于20J/cm²。

[表4]

Claims

1.一种弹簧用钢，是棒钢或线材，所述弹簧用钢为如下成分组成：

C：0.45质量％以上且小于0.65质量％，

Si：0.15质量％～0.70质量％，

Mn：0.10质量％～1.00质量％，

Cr：0.20质量％～1.50质量％，

P：0.025质量％以下，

S：0.025质量％以下，

O：0.0015质量％以下，

Sb：0.010质量％以上且小于0.030质量％，以及

Sn：0.010质量％～0.030质量％，

其余部分由不可避免的杂质以及Fe构成，

A＝[C]/([Si]+[Sb]+[Sn])…(1)，

B＝[Si]/([Sn]+[Sb])…(2)，

C＝[Sb]+[Sn]…(3)，

其中，[]是该括号内成分的含量，该含量的单位为质量％。

2.如权利要求1所述的弹簧用钢，其中，

所述成分组成进一步含有选自如下成分中的1种或2种以上：

Al：0.50质量％以下，

Cu：1.0质量％以下，

Ni：2.0质量％以下，

W：2.0质量％以下，

Nb：0.1质量％以下，

Ti：0.2质量％以下，

V：0.5质量％以下，

Mo：1.0质量％以下，以及

B：0.005质量％以下。

3.一种弹簧的制造方法，将权利要求1或2所述的成分组成的钢原材料进行热轧而制成棒钢或线材，接着，通过热成型而制成弹簧形状。

4.如权利要求3所述的弹簧的制造方法，其中，由与所述热成型时的加热温度T、所述钢原材料中的Sb含量[Sb]以及Sn含量[Sn]相关的下述(4)式算出的D值为125以下，其中，所述加热温度T的单位为℃，所述Sb含量的单位为质量％，所述Sn含量的单位为质量％，

D＝6883.66×[Sb]-5213.09×[Sn]+0.65×T-543.76…(4)。