CN115485409A - 弹簧用钢线 - Google Patents
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Abstract
弹簧用钢线具备：钢制的主体部，具有线状的形状；以及氧化层，覆盖主体部的外周面。构成主体部的z钢含有0.62质量％以上且0.68质量％以下的C、1.6质量％以上且2质量％以下的Si、0.2质量％以上且0.5质量％以下的Mn、1.7质量％以上且2质量％以下的Cr以及0.15质量％以上且0.25质量％以下的V，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。Si的含量与Mn的含量之和除以Cr的含量而得到的值为0.9以上且1.4以下。构成主体部的钢的组织是回火马氏体组织。
Description
技术领域
本公开涉及弹簧用钢线。
背景技术
已知意图在于提高弹簧的疲劳强度的各种油回火钢丝(弹簧用钢线)(例如，参照日本特开2004－315968号公报(专利文献1)、日本特开2006－183136号公报(专利文献2)、日本特开2008－266725号公报(专利文献3)、国际公开第2013/024876号(专利文献4)、日本特开2012－077367号公报(专利文献5)以及国际公开第2015/115574号(专利文献6))。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－315968号公报
专利文献2：日本特开2006－183136号公报
专利文献3：日本特开2008－266725号公报
专利文献4：国际公开第2013/024876号
专利文献5：日本特开2012－077367号公报
专利文献6：国际公开第2015/115574号
发明内容
根据本公开的弹簧用钢线具备：钢制的主体部，具有线状的形状；以及氧化层，覆盖主体部的外周面。构成主体部的钢含有0.62质量％以上且0.68质量％以下的C(碳)、1.6质量％以上且2质量％以下的Si(硅)、0.2质量％以上且0.5质量％以下的Mn(锰)、1.7质量％以上且2质量％以下的Cr(铬)以及0.15质量％以上且0.25质量％以下的V(钒)，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。Si的含量与Mn的含量之和除以Cr的含量而得到的值为0.9以上且1.4以下。构成主体部的钢的组织是回火马氏体组织。
附图说明
图1是表示弹簧用钢线的结构的概略图。
图2是表示弹簧用钢线的结构的概略剖视图。
图3是表示弹簧用钢线的制造方法的概略的流程图。
具体实施方式
[本公开所要解决的问题]
汽车的发动机的气门弹簧、扭振减振器弹簧(torsional damper spring)等要求高疲劳强度的弹簧有时在将实施了淬火回火的钢线(油回火钢丝)加工(弹簧加工)成弹簧的形状之后，实施氮化处理来制造。通过氮化处理在弹簧的表面形成氮化层(硬化层)，弹簧的疲劳强度提高。
但是，即使在实施了氮化处理的情况下，弹簧的疲劳强度有时也未充分提高。本公开的目的之一在于提供能提高弹簧的疲劳强度的弹簧用钢线。
[本公开的效果]
根据本公开的弹簧用钢线，能提高弹簧的疲劳强度。
[本公开的实施方式的说明]
首先，列举本公开的实施方案来进行说明。本公开的弹簧用钢线具备：钢制的主体部，具有线状的形状；以及氧化层，覆盖主体部的外周面。构成主体部的钢含有0.62质量％以上且0.68质量％以下的C、1.6质量％以上且2质量％以下的Si、0.2质量％以上且0.5质量％以下的Mn、1.7质量％以上且2质量％以下的Cr以及0.15质量％以上且0.25质量％以下的V，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。Si的含量与Mn的含量之和除以Cr的含量而得到的值为0.9以上且1.4以下。构成主体部的钢的组织是回火马氏体组织。
本发明人等对即使在实施了氮化处理的情况下弹簧的疲劳强度也未充分提高的原因进行了研究。其结果是，得到以下这样的见解，想到了本公开的弹簧用钢线。
有时在弹簧用钢线的表面以提高弹簧加工时的弹簧用钢线与加工工具的润滑性为目的而形成有氧化层。在形成该氧化层时，作为与氧(O)亲和性高的元素的Si、Mn的浓度在表面附近变高。氧化层通过在弹簧加工后实施的喷丸处理(shot peening)等而被去除，在表面附近残存Si、Mn的浓度高的区域。其结果是，在之后实施的氮化处理中，氮(N)的侵入被存在于表面附近的Si、Mn阻碍。如此一来，氮化层(硬化层)的厚度变小，由氮化处理带来的疲劳强度的上升效果变小。
另一方面，根据本发明人等的研究，通过将构成弹簧用钢线的钢中所含的Si和Mn的含量之和除以Cr的含量而得到的值((Si+Mn)/Cr的值)调整为适当的范围，更具体而言调整为0.9以上且1.4以下，氮化层(硬化层)的厚度变大。其结果是，弹簧的疲劳强度提高。
在本公开的弹簧用钢线中，构成主体部的钢的各构成元素的含量被适当地设定，并且构成主体部的钢具有回火马氏体组织。此外，主体部被氧化层覆盖。并且，(Si+Mn)/Cr的值被设定为0.9以上且1.4以下。由此，尽管由于有助于提高弹簧加工时的弹簧用钢线与加工工具的润滑性的氧化层的形成，主体部的表面附近(外周面附近)的Si、Mn的浓度变高，但是当在弹簧加工后实施氮化处理时，形成足够的厚度的氮化层变得容易。其结果是，弹簧的疲劳强度提高。如此，根据本公开的弹簧用钢线，能提高弹簧的疲劳强度。
以下，对应该使构成主体部的钢的成分组成为上述范围的理由进行说明。
碳(C)：0.62质量％以上且0.68质量％以下
C是对具有回火马氏体组织的钢的强度带来大的影响的元素。从作为弹簧用钢线得到足够的强度的观点考虑，C含量需要为0.62质量％以上。另一方面，当C含量变多时，韧性会下降，加工恐怕会变得困难。从确保足够的韧性的观点考虑，C含量需要为0.68质量％以下。
硅(Si)：1.6质量％以上且2质量％以下
Si具有抑制由加热引起的软化的性质(抗软化性)。从抑制弹簧用钢线加工成弹簧时和使用弹簧时的由加热引起的软化的观点考虑，Si含量需要为1.6质量％以上，也可以为1.7质量％以上。另一方面，当过度添加Si时，会使韧性下降。从确保足够的韧性的观点考虑，Si含量需要为2质量％以下。从重视韧性的观点考虑，Si含量可以为1.9质量％以下。
锰(Mn)：0.2质量％以上且0.5质量％以下
Mn是在钢的精炼中作为脱氧剂添加的元素。为了发挥作为脱氧剂的功能，Mn的含量需要为0.2质量％以上。另一方面，当过度添加Mn时，会使韧性下降。因此，Mn含量需要为0.5质量％以下，也可以为0.4质量％以下。
铬(Cr)：1.7质量％以上且2质量％以下
Cr具有提高钢的淬火性的效果。此外，Cr在钢中作为碳化物生成元素发挥功能，有助于通过微细的碳化物的生成实现的金属组织的微细化、抑制加热时的软化。从可靠地发挥这样的效果的观点考虑，需要添加1.7质量％以上的Cr。另一方面，Cr的过度的添加成为韧性下降的原因。因此，Cr的添加量需要为2质量％以下，优选为1.9质量％以下。
钒(V)：0.15质量％以上且0.25质量％以下
V也在钢中作为碳化物生成元素发挥功能，有助于通过微细的碳化物的生成实现的金属组织的微细化、抑制加热时的软化。V的碳化物的固溶温度高，因此，在钢的淬火回火时不会固溶而存在，尤其大大有助于金属组织的微细化(晶粒的微细化)。此外，通过在弹簧加工后实施的氮化处理，V成为氮化物，能抑制反复应力负载于弹簧的情况下的晶体中的滑移的发生，有助于疲劳强度的提高。从可靠地发挥这样的效果的观点考虑，需要添加0.15质量％以上的V。另一方面，V的过度的添加成为韧性下降的原因。因此，V的添加量需要为0.25质量％以下。
不可避免的杂质
在构成弹簧用钢线的钢的制造工序中，磷(P)、硫(S)等不可避免地混入钢中。当磷和硫过度存在时，会产生晶界偏析或者生成夹杂物，从而使钢的特性恶化。因此，磷和硫的含量分别优选为0.025质量％以下。此外，作为奥氏体生成元素的镍(Ni)、钴(Co)在淬火时倾向于生成残留奥氏体。残留奥氏体中会固溶大量的C，因此，马氏体中的碳量会减少，恐怕会导致构成主体部的钢的硬度下降。硬度的下降会导致疲劳强度的下降。因此，Ni和Co为不是有目的性地添加而是作为不可避免的杂质存在的含量。此外，作为碳化物生成元素的钛(Ti)、铌(Nb)、钼(Mo)在拉丝前实施的索氏体化处理(patenting)中使珠光体转变所需的时间变长，因此导致钢线的制造效率的下降。因此，Ti、Ni以及Mo为不是有目的性地添加而是作为不可避免的杂质存在的含量。作为不可避免的杂质的Ni的含量例如为0.1质量％以下。作为不可避免的杂质的Co的含量例如为0.1质量％以下。作为不可避免的杂质的Ti的含量例如为0.005质量％以下。作为不可避免的杂质的Nb的含量例如为0.05质量％以下。作为不可避免的杂质的Mo的含量例如为0.05质量％以下。
(Si+Mn)/Cr的值：0.9以上且1.4以下
根据本发明人等的研究，(Si+Mn)/Cr的值对弹簧加工后的氮化处理中的氮化层的形成的容易性带来大的影响。通过使(Si+Mn)/Cr的值为0.9以上且1.4以下，具有足够的厚度的氮化层的形成变得容易。得到这样的效果的原因例如可以如下认为(并不受以下的理论限制)。如上所述，在本公开的弹簧用钢线的表面以提高弹簧加工时的弹簧用钢线与加工工具的润滑性为目的而形成有氧化层。在形成该氧化层时，作为与O亲和性高的元素的Si、Mn的浓度在表面附近变高。其结果是，在之后实施的氮化处理中，N的侵入被存在于表面附近的Si、Mn阻碍。对此，通过使与N的亲和性高的Cr的量增加，在氮化处理中N变得容易侵入到主体部的内部，具有足够的厚度的氮化层的形成变得容易。为了可靠地得到这样的效果，需要将Cr相对于Si和Mn的含量的合计的相对含量设定得高，使其达到(Si+Mn)/Cr的值为1.4以下的程度。Cr与Si、Mn等相比，在钢中的扩散速度小，因此氮化处理中的主体部的表面附近的富集缓慢。但是，当添加量增加至(Si+Mn)/Cr的值小于0.9的水平时，会在主体部的表面附近捕集N，阻碍N向主体部的内部侵入。其结果是，氮化处理中的氮化层的厚度变小。从抑制这样的问题的产生的观点考虑，(Si+Mn)/Cr的值需要为0.9以上。
在上述弹簧用钢线中，也可以是，氧化层的厚度为2μm以上且5μm以下。如上所述，当形成氧化层时，在主体部的表面附近形成Si和Mn(特别是Si)的浓度高的区域。伴随于此，在Si等所富集的区域的内周侧形成Si等的浓度下降的区域。只要上述(Si+Mn)/Cr的值被设定为适当的值，就能维持N向主体部的充分的侵入，通过形成Si等的浓度下降的区域来促进氮化层的形成。通过使氧化层的厚度为2μm以上，能更可靠地得到这样的效果。另一方面，为了使氧化层的厚度变大，需要使氧化处理的时间变长，会导致弹簧用钢线的制造成本的增加。从抑制弹簧用钢线的制造成本的增加的观点考虑，氧化层的厚度优选为5μm以下。
在上述弹簧用钢线中，也可以是，Fe3O4在氧化层中所占的比例为80质量％以上。Fe根据氧化的进行度而形成多种氧化物。根据本发明人等的研究，从弹簧加工时的润滑效果的观点考虑，最优选Fe3O4。通过使Fe3O4在氧化层中所占的比例为80质量％以上，能进一步提高通过氧化层实现的弹簧加工时的润滑效果。需要说明的是，Fe3O4在氧化层中所占的比例例如可以通过利用了X射线衍射的RIR(Reference Intensity Ratio：参考强度比)法来进行测定。
也可以是，在构成上述弹簧用钢线的主体部的钢中，Si的含量与Mn的含量之和除以Cr的含量而得到的值为1以上且1.2以下。通过使(Si+Mn)/Cr的值为1以上且1.2以下，具有足够的厚度的氮化层的形成变得更加容易。
也可以是，上述弹簧用钢线的外径为0.5mm以上且12mm以下。本公开的弹簧用钢线特别适合于具有0.5mm以上且12mm以下的外径的弹簧用钢线。上述弹簧用钢线的外径更优选为2mm以上且8mm以下。需要说明的是，在钢线的与长尺寸方向垂直的截面为圆形的情况下，弹簧用钢线的外径是指该截面的直径。此外，在钢线的与长尺寸方向垂直的截面为圆形以外的情况下，弹簧用钢线的外径是指包围该截面的最小的圆的直径。
[本申请发明的实施方式的详情]
接着，以下参照附图对本公开的弹簧用钢线的实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的附图中对相同或相当的部分标注相同的附图标记并且不反复进行其说明。
图1是表示弹簧用钢线的结构的概略图。图2是表示弹簧用钢线的结构的概略剖视图。图2是弹簧用钢线的与长尺寸方向垂直的面处的剖视图。
参照图1和图2，本实施方式中的弹簧用钢线1具备：钢制的主体部10，具有线状的形状；以及氧化层20，覆盖主体部10的外周面10A。氧化层20的外周面20A是弹簧用钢线1的外周面。参照图2，弹簧用钢线1的直径φ例如为2mm以上且8mm以下。氧化层20的厚度t例如为2μm以上且5μm以下。
构成主体部10的钢含有0.62质量％以上且0.68质量％以下的C、1.6质量％以上且2质量％以下的Si、0.2质量％以上且0.5质量％以下的Mn、1.7质量％以上且2质量％以下的Cr以及0.15质量％以上且0.25质量％以下的V，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。Si的含量与Mn的含量之和除以Cr的含量而得到的值((Si+Mn)/Cr的值)为0.9以上且1.4以下。构成主体部10的钢的组织是回火马氏体组织。本实施方式中的弹簧用钢线1是油回火钢丝。
在本实施方式的弹簧用钢线1中，构成主体部10的钢的各构成元素的含量被适当地设定，并且构成主体部10的钢具有回火马氏体组织。此外，主体部10被氧化层20覆盖。并且，(Si+Mn)/Cr的值被设定为0.9以上且1.4以下。由此，尽管由于有助于提高弹簧加工时的弹簧用钢线1与加工工具的润滑性的氧化层20的形成，主体部10的外周面10A附近的Si、Mn的浓度变高，但是当在弹簧加工后实施氮化处理时，形成足够的厚度的氮化层变得容易。其结果是，弹簧的疲劳强度提高。如此，弹簧用钢线1成为能提高弹簧的疲劳强度的弹簧用钢线。
优选的是，Fe3O4在本实施方式的氧化层20中所占的比例为80质量％以上。通过这样做，能进一步提高通过氧化层20实现的弹簧加工时的润滑效果。
优选的是，在构成本实施方式的主体部10的钢中，Si的含量与Mn的含量之和除以Cr的含量而得到的值为1以上且1.2以下。通过使(Si+Mn)/Cr的值为1以上且1.2以下，具有足够的厚度的氮化层的形成变得更加容易。
接着，基于图3对弹簧用钢线1的制造方法的一个例子进行说明。图3是表示本实施方式的弹簧用钢线1的制造方法的概略的流程图。参照图3，在本实施方式的弹簧用钢线1的制造方法中，首先，作为工序(S10)，实施线材准备工序。在该工序(S10)中，准备含有0.62质量％以上且0.68质量％以下的C、1.6质量％以上且2质量％以下的Si、0.2质量％以上且0.5质量％以下的Mn、1.7质量％以上且2质量％以下的Cr以及0.15质量％以上且0.25质量％以下的V并且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成并且(Si+Mn)/Cr的值为0.9以上且1.4以下的钢的线材。
接着，参照图3，作为工序(S20)，实施索氏体化处理工序。在该工序(S20)中，参照图3，对在工序(S10)中准备好的线材实施索氏体化处理。具体而言，实施以下热处理：在将线材加热至奥氏体化温度(A1点)以上的温度区域之后，急冷(quenching)至比马氏体转变开始温度(Ms点)高的温度区域，并在该温度区域中保持。由此，线材的组织成为片层间距(lamellar spacing)小的微细珠光体组织。在此，在上述索氏体化处理中，从抑制脱碳的发生的观点考虑，将线材加热至A1点以上的温度区域的处理优选在惰性气体气氛中实施。
接着，参照图3，作为工序(S30)，实施表面层去除工序。在该工序(S30)中，去除在工序(S20)中实施了索氏体化处理的线材的表面层。具体而言，例如上述线材从切边模(shaving dies)内通过，由此去除因索氏体化处理而形成的表面的脱碳层等。该工序不是必须的工序，但通过实施该工序，即使在因索氏体化处理而在表面产生了脱碳层等的情况下，也能去除该脱碳层等。
接着，作为工序(S40)，实施退火工序。在该工序(S40)中，对在工序(S30)中去除了表面层的线材实施退火。具体而言，对线材实施以下热处理：例如在惰性气体(氮气、氩气等气体)气氛中加热至600℃以上且700℃以下的温度区域，保持1小时以上且10小时以下的时间。退火是为了使线材软化而实施的热处理，但在本实施方式中，在该(S40)中实施氧化层20的形成和Fe3O4在氧化层20中所占的比例的调整。关于气氛，也可以采用有目的性地使大气混入惰性气体的气氛、有目的性地使水蒸气混入惰性气体中的气氛，而不是通常的惰性气体气氛。
接着，作为工序(S50)，实施喷丸清理工序。在该工序(S50)中，对在工序(S40)中实施退火处理而形成了氧化层20的线材实施喷丸清理。该工序不是必须的工序，但通过实施该工序，能去除形成于氧化层20的表面的脆的Fe2O3，调整氧化层20中的Fe3O4的比例。通过调整喷丸清理的强度和时间，能调整Fe3O4的比例。
接着，作为工序(S60)，实施拉丝工序。在该工序(S60)中，对在工序(S50)中实施了喷丸清理的线材实施拉丝加工(拉拔加工)。工序(S60)的拉丝加工中的加工度(断面收缩率)可以适当设定，例如可以设为50％以上且90％以下。在此，“断面收缩率”与线材的与长尺寸方向垂直的截面相关，是指将拉丝加工前的截面积与拉丝加工后的截面积之差除以拉丝加工前的截面积而得到的值以百分率表示的值。
接着，作为工序(S70)，实施淬火工序。在该工序(S70)中，对在工序(S60)中实施了拉丝加工的线材(钢线)实施在加热至钢的A1点以上的温度之后急冷至MS点以下的温度的淬火处理。更具体而言，例如实施以下热处理：将钢线加热至800℃以上且1000℃以下的温度之后，通过浸渍于油中来进行急冷。由此，构成主体部的钢的组织成为马氏体组织。
接着，作为工序(S80)，实施回火工序。在该工序(S80)中，对在工序(S70)中实施了淬火处理的钢线实施在加热至低于钢的A1点的温度之后进行冷却的回火处理。钢线的加热通过将钢线浸渍于维持在规定的温度的油中来实施。更具体而言，例如实施以下热处理：将钢线加热至400℃以上且700℃以下的温度，维持0.5分钟以上且20分钟以下的时间之后进行冷却。由此，构成主体部的钢的组织成为回火马氏体组织。通过以上的步骤，能制造本实施方式的弹簧用钢线1。
实施例
(实验1)
进行了调查构成主体部的钢的成分组成与硬化层(氮化层)的形成状态和弹簧的疲劳强度的关系的实验。
通过与上述实施方式相同的步骤，准备了直径φ4.0mm的弹簧用钢线。准备了构成主体部的钢的组成在本公开的弹簧用钢线的成分组成的范围内的6种钢线和构成主体部的钢的组成在本公开的弹簧用钢线的成分组成的范围外的8种钢线。此时，在工序(S40)中对线材的表面进行了氧化。其结果是，所准备的弹簧用钢线具有约3.0μm(2.7μm以上且3.3μm以下)的厚度的氧化层。将这些弹簧用钢线加工成压缩弹簧之后，依次实施了消除应力退火、氧化皮的去除、氮化、喷丸处理以及立定处理(setting)。氮化在以下条件下实施：在以氨气为主成分并包含二氧化碳气体和氮气的气氛中加热至440℃，保持5小时。然后，调查所得到的弹簧的表层附近的硬度分布，并且将弹簧提供给疲劳试验。在表1中示出构成主体部的钢的成分组成。
[表1]
| C | Si | Mn | Cr | V | (Si+Mn)/Cr | |
| A | 0.65 | 1.61 | 0.23 | 1.98 | 0.21 | 0.93 |
| B | 0.64 | 1.65 | 0.31 | 1.95 | 0.18 | 1.01 |
| C | 0.63 | 1.72 | 0.40 | 1.96 | 0.16 | 1.08 |
| D | 0.62 | 1.85 | 0.44 | 1.91 | 0.23 | 1.20 |
| E | 0.66 | 1.98 | 0.49 | 1.93 | 0.17 | 1.28 |
| F | 0.68 | 2.00 | 0.48 | 1.81 | 0.16 | 1.37 |
| G | 0.65 | 1.97 | 0.46 | 1.65 | 0.21 | 1.47 |
| H | 0.65 | 1.98 | 0.48 | 1.52 | 0.19 | 1.62 |
| I | 0.64 | 2.08 | 0.53 | 1.70 | 0.24 | 1.54 |
| J | 0.63 | 2.18 | 0.61 | 1.71 | 0.17 | 1.63 |
| K | 0.67 | 1.48 | 0.22 | 1.99 | 0.16 | 0.85 |
| L | 0.63 | 1.37 | 0.20 | 2.00 | 0.17 | 0.79 |
| M | 0.65 | 1.61 | 0.25 | 2.22 | 0.22 | 0.84 |
| N | 0.67 | 1.62 | 0.23 | 2.31 | 0.18 | 0.80 |
如表1所示，准备了构成主体部的钢的成分组成不同的14种弹簧用钢线。在表1中，C、Si、Mn、Cr以及V的含量由质量％表示。C、Si、Mn、Cr以及V以外的部分是Fe和不可避免的杂质。此外，在表1中示出(Si+Mn)/Cr的值。
在表2中与(Si+Mn)/Cr的值一起示出弹簧的表层附近的硬度分布。硬度分布是通过对将构成弹簧的弹簧用钢线在与长尺寸方向垂直的截面处切断而得到的截面测定与各深度(距表面的距离)对应的位置的硬度而得到的。表2的各数值是维氏硬度。需要说明的是，“深度0”是弹簧用钢线的表面的硬度。表面的硬度是构成弹簧的弹簧用钢线的外周面的硬度(维氏硬度)，而不是弹簧的截面的硬度。
[表2]
如表2所示，可知表面的硬度受到了Cr、V等有助于发生二次硬化的元素的含量的影响。另一方面，可确认到：弹簧的内部，特别是与氮化层的厚度对应的深度80～100μm附近的硬度在与本公开的实施例对应的(Si+Mn)/Cr的值为0.9以上且1.4以下的钢A～F(样品1～6)中变高。特别是，在(Si+Mn)/Cr的值为1.0以上且1.2以下的钢B～D(样品2～4)中，深度80～100μm附近的硬度变得特别高。
在表3中示出弹簧的疲劳试验的结果。
[表3]
对于各样品1～14，各准备8个弹簧，提供给疲劳试验。疲劳试验通过弹簧用星形疲劳试验机来实施。在弹簧的内周侧表面处的平均应力为686MPa、应力振幅为630MPa的条件下实施了试验。然后，根据在应力的反复数为5.0×107次和1.0×108次的时间点未折损的弹簧的个数对疲劳强度进行了评价。在表3中示出在应力的反复数为5.0×107次和1.0×108次的时间点未折损的弹簧的个数。
如表3所示，可知与本公开的实施例对应的(Si+Mn)/Cr的值为0.9以上且1.4以下的钢A～F(样品1～6)的疲劳强度高。可以认为这是由于，如上所述，在钢A～F(样品1～6)中，从表面到深度80～100μm附近的硬度变高。特别是，可以说(Si+Mn)/Cr的值为1.0以上且1.2以下的钢B～D(样品2～4)的疲劳强度极高。
根据以上的实验结果，可确认到：根据本公开的弹簧用钢线，能提高弹簧的疲劳强度。
(实验2)
进行了调查氧化层的厚度与硬化层(氮化层)的形成状态和弹簧的疲劳强度的关系的实验。将构成主体部的钢设为钢A，改变工序(S40)中的氧化的条件来准备了氧化层的厚度不同的6种钢线。然后，将该弹簧用钢线加工成压缩弹簧之后，依次实施了与实验1的情况相同的处理。然后，与实验1同样地调查所得到的弹簧的表层附近的硬度分布，并且将弹簧提供给疲劳试验。
在表4中与(Si+Mn)/Cr的值一起示出弹簧的表层附近的硬度分布。硬度分布与实验1的情况同样地进行了测定。
[表4]
可知：弹簧的内部，特别是与氮化层的深度对应的厚度80～100μm附近的硬度在氧化层的厚度为2μm以上且5μm以下的样品15～18中变得特别高。
在表5中示出弹簧的疲劳试验的结果。
[表5]
对于各样品15～20，与实验1的情况同样地提供给疲劳试验。在表5中示出在应力的反复数为5.0×107次和1.0×108次的时间点未折损的弹簧的个数。
如表5所示，可知氧化层的厚度为2μm以上且5μm以下的样品15～18的疲劳强度高。可以认为这是由于，如上所述，在样品15～18中，从表面到深度80～100μm附近的硬度变高。
根据以上的实验结果，可确认到氧化层的厚度优选为2μm以上且5μm以下。
应该理解为本次所公开的实施方式和实施例在所有方面均为示例，从任何方面来看都不是限制性的。本发明的范围并不是由上述的说明规定，而是由权利要求书规定，意图在于包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。
附图标记说明
1：弹簧用钢线，10：主体部，10A：外周面，20：氧化层，20A：外周面，φ：弹簧用钢线的直径，t：氧化层的厚度。
Claims (5)
1.一种弹簧用钢线，具备：
钢制的主体部，具有线状的形状；以及
氧化层，覆盖所述主体部的外周面，
构成所述主体部的钢含有0.62质量％以上且0.68质量％以下的C、1.6质量％以上且2质量％以下的Si、0.2质量％以上且0.5质量％以下的Mn、1.7质量％以上且2质量％以下的Cr以及0.15质量％以上且0.25质量％以下的V，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，Si的含量与Mn的含量之和除以Cr的含量而得到的值为0.9以上且1.4以下，
构成所述主体部的钢的组织是回火马氏体组织。
2.根据权利要求1所述的弹簧用钢线，其中，
所述氧化层的厚度为2μm以上且5μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的弹簧用钢线，其中，
Fe3O4在所述氧化层中所占的比例为80质量％以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的弹簧用钢线，其中，
在构成所述主体部的钢中，Si的含量与Mn的含量之和除以Cr的含量而得到的值为1以上且1.2以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的弹簧用钢线，其中，
所述弹簧用钢线的外径为0.5mm以上且12mm以下。
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