DE102010046775A1

DE102010046775A1 - Federstahl und Feder mit hervorragender Korrosionsschwingfestigkeit

Info

Publication number: DE102010046775A1
Application number: DE201010046775
Authority: DE
Inventors: Takanori Nagoya Kuno; Tomohiro Nagoya Nakano; Takayuki Nagoya Sakakibara; Masami Nagoya Wakita
Original assignee: Chuo Hatsujo KK
Current assignee: Chuo Hatsujo KK
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2011-03-31
Also published as: JP5653020B2; JP2011074429A

Abstract

Es werden ein hochfester Federstahl und eine Feder bereitgestellt, die eine hervorragende Korrosionsschwingfestigkeit aufweisen. Der Federstahl umfasst, in Massenprozent, 0,35 bis 0,55% C, 1,60 bis 3,00% Si, 0,20 bis 1,50% Mn, 0,10 bis 1,50% Cr und mindestens eines von 0,40 bis 3,00% Ni, 0,05 bis 0,50% Mo und 0,05 bis 0,50% V, wobei der Rest im Wesentlichen Fe und zufällig vorliegende Elemente und Verunreinigungen ist.

Description

Die vorliegenden Lehren betreffen einen Federstahl und eine Feder und in bevorzugten Ausführungsformen einen Federstahl und eine Feder mit hervorragender Korrosionsschwingfestigkeit.
In den letzten Jahren gab es einen wachsenden Bedarf für Federstahl und Federn mit höheren Festigkeiten. Bei hochfesten Federn, wenn die Härte erhöht worden ist, um die Durchbiegebeständigkeit aufrechtzuerhalten, bestand jedoch eine Tendenz dahingehend, dass die Schlagfestigkeit, die Zähigkeit und die Korrosionsschwingfestigkeit des Stahls abnahmen. Im Hinblick auf die Optimierung dieser verschiedenen Eigenschaften wurden verschiedene Materialien in Betracht gezogen, wie z. B. in WO 2006/022009 und dessen englischem Äquivalent US 2007/0256765 .
Selbst wenn die in dem vorstehend beschriebenen Patentdokument beschriebenen Materialzusammensetzungen verwendet wurden, war es jedoch schwierig, jede der vorstehend genannten Eigenschaften auf einem akzeptablen Niveau und bei niedrigen Kosten zu optimieren. Daher ist es eine Aufgabe der Offenbarung der vorliegenden Lehren, einen verbesserten Federstahl und eine Feder bereitzustellen, die z. B. eine hervorragende Korrosionsschwingfestigkeit aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch den Federstahl nach Anspruch 1 und die Feder nach Anspruch 10 gelöst. Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Als Ergebnis der Durchführung von Untersuchungen verschiedener Federstahl-Legierungszusammensetzungen haben die Erfinder einen Bereich von Federstahl-Legierungszusammensetzungen gefunden, die z. B. eine zufrieden stellende Korrosionsschwingfestigkeit aufweisen, während auch eine hohe Festigkeit aufrechterhalten wird.
Diesbezüglich kann ein bevorzugter Federstahl, in Massenprozent, umfassen:
0,35 bis 0,55% C,
1,60 bis 3,00% Si,
0,20 bis 1,50% Mn,
0,10 bis 1,50% Cr und
mindestens ein Element, das aus der Gruppe, bestehend aus 0,40 bis 3,00% Ni, 0,05 bis 0,50% Mo und 0,05 bis 0,50% V, ausgewählt ist,
wobei der Rest im Wesentlichen oder vorwiegend Fe, ein geringer Anteil an zufällig vorliegenden Elementen und Verunreinigungen ist,
wobei die folgenden Formeln (1) und (2) erfüllt sind: 0,400% ≤ C(%) + Mn(%)/6 + Si(%)/24 + Ni(%)/40 + Cr(%)/5 + Mo(%)/4 + V(%)/14 ≤ 0,800% (1) und 0,540% ≤ C(%) + Mn(%)/6 + Si(%)/24 ≤ 670% (2) .
Alle hier genannten Prozentangaben sind Massenprozente, falls nichts anderes angegeben ist.
Mit dem in den vorliegenden Lehren offenbarten Federstahl kann eine Feder erzeugt werden, die eine zufrieden stellende Dauerbeständigkeit, wie z. B. eine zufrieden stellende Korrosionsschwingfestigkeit, aufweist, und zwar als Folge der vorstehend genannten Zusammensetzung und der Erfüllung der vorstehend genannten Formeln (1) und (2). Die Zusammensetzung der Legierungskomponenten in dem in den vorliegenden Lehren offenbarten Federstahl trägt zu der zufrieden stellenden Festigkeit und Korrosionsschwingfestigkeit bei und die Formel (1) betrifft dessen Kohlenstoffäquivalente. Durch die Bereitstellung dieser Elemente, nämlich C, Si, Mn, Cr, Mo und V, in Mengen, welche die Formel (1) erfüllen, kann ein Federstahl mit einer gewünschten Festigkeit durch Abschrecken und Anlassen einfach realisiert werden, der typischerweise eine Rockwellhärte C-Festigkeit von etwa HRC 53 bis HRC 56 aufweist. Darüber hinaus kann durch das Erfüllen der. Formel (2) ein Federstahl mit einer zufrieden stellenden Dauerbeständigkeit, wie z. B. Korrosionsschwingfestigkeit, erzeugt werden.
In einem Aspekt der vorliegenden Lehren erfüllt der Federstahl vorzugsweise die Formel (3): 1,20% ≤ Si(%) – 0,46C(%) – 1,08Mn(%) (3)
Darüber hinaus kann der Federstahl ferner mindestens eine der folgenden Formeln (4) und (5) erfüllen: 159C(%) – Si(%) + 8Mn(%) + 12Cr(%) ≤ 84% (4) 6,00(%) – Si(%) – 0,3Mn(%) + 1,4Cr(%) ≤ 1,2% (5)
Es sollte beachtet werden, dass in diesem optionalen Aspekt der vorliegenden Lehren nur eine der vorstehend genannten Formeln (4) und (5) erfüllt sein muss und die andere der Formeln (4) und (5) nicht erfüllt sein muss. Alternativ können beide Formeln (4) und (5) optional erfüllt sein.
Darüber hinaus oder alternativ kann in dem Federstahl C 0,45 bis 0,50% betragen, Si kann 2,00 bis 2,50% betragen und/oder Mn kann 0,40 bis 0,50% betragen. Darüber hinaus kann der Federstahl ferner Ni, Mo und/oder V umfassen. C beträgt vorzugsweise 0,46 bis 0,49%.
Darüber hinaus oder alternativ kann nach der Behandlung des Federstahls durch Abschrecken und Anlassen der Federstahl optional eine, zwei oder alle der nachstehenden Eigenschaften (1) bis (3) erfüllen:

(1) eine Korrosionsbeständigkeit von 40000 Schwingungszyklen oder mehr (und vorzugsweise 45000 oder mehr),
(2) ein Charpy-Kerbschlagwert von 70 J/cm² oder mehr (und vorzugsweise 80 J/cm² oder mehr) und/oder
(3) eine verzögerter Bruchfestigkeit von 800 MPa oder mehr (und vorzugsweise 910 MPa oder mehr).

Darüber hinaus kann der Federstahl nach dem Abschrecken und Anlassen vorzugsweise eine Rockwellhärte von HRC 53 bis 56 aufweisen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren wird auch eine Feder bereitgestellt, die aus jedwedem der vorstehend genannten Federstähle erzeugt wurde und einen HRC-Wert innerhalb von 53 bis 56 aufweist.
Nachstehend werden repräsentative, nicht-beschränkende Beispiele der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung soll lediglich einem Fachmann weitere Details zur Ausführung bevorzugter Aspekte der vorliegenden Lehren bereitstellen und soll den Schutzbereich der Erfindung nicht beschränken. Ferner kann jede(s) der nachstehend offenbarten zusätzlichen Merkmale und Lehren separat oder zusammen mit anderen Merkmalen und Lehren genutzt werden, um einen verbesserten Federstahl und verbesserte Federn, die den Federstahl umfassen, bereitzustellen.
Darüber hinaus sind Kombinationen von Merkmalen und Schritten, die in der nachstehenden detaillierten Beschreibung offenbart sind, gegebenenfalls nicht erforderlich, um die Erfindung im weitesten Sinn auszuführen, und diese werden lediglich gelehrt, um repräsentative Beispiele der Erfindung speziell zu beschreiben. Ferner können verschiedene Merkmale der vorstehend beschriebenen und nachstehend beschriebenen repräsentativen Beispiele sowie die verschiedenen unabhängigen und abhängigen Ansprüche in einer Art und Weise kombiniert werden, die nicht speziell und explizit angegeben ist, um zusätzliche nützliche Ausführungsformen der vorliegenden Lehren bereitzustellen.
Alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale sollen als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens des beanspruchten Gegenstands unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden. Darüber hinaus sollen alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens des beanspruchten Gegenstands offenbaren.
Nachstehend ist eine detaillierte Erläuterung von repräsentativen Ausführungsformen angegeben, die in den vorliegenden Lehren offenbart sind. Nachstehend bezieht sich der Begriff „Konzentration” auf die Menge eines bestimmten Elements, in Massenprozent, als Prozentsatz des Gesamtgewichts des Federstahls.
Federstahl
Der Federstahl der vorliegenden Lehren umfasst, in Massenprozent: 0,35 bis 0,55% C, 1,60 bis 3,00% Si, 0,20 bis 1,50% Mn und 0,10 bis 1,50% Cr.
C: Kohlenstoff
Die Konzentration von C beträgt vorzugsweise 0,35 bis 0,55%. Wenn die Konzentration von C in dem Federstahl innerhalb dieses Bereichs liegt, kann ein Federstahl mit einer zufrieden stellenden Festigkeit durch Abschrecken und Anlassen erhalten werden. Wenn die Konzentration von C weniger als 0,35% beträgt, kann ein Federstahl mit einer zufrieden stellenden Festigkeit nach dem Abschrecken und Anlassen für bestimmte Aspekte oder Anwendungen der vorliegenden Lehren nicht erhalten werden. Wenn darüber hinaus die Konzentration von C 0,55% übersteigt, kann die Zähigkeit abnehmen und während des Abschreckens mit Wasser können Abschreckrisse auftreten. Darüber hinaus besteht auch die Gefahr einer Abnahme der Dauerschwingfestigkeit und der Korrosionsschwingfestigkeit. Die Konzentration von C beträgt vorzugsweise 0,45 bis 0,50%, obwohl die bevorzugte Konzentration von den anderen Legierungskomponenten und deren Konzentrationen abhängt. Wenn die Konzentration von C innerhalb dieses Bereichs liegt, wird es zusätzlich zu einer einfachen Realisierung einer zufrieden stellenden Festigkeit auch einfach, eine zufrieden stellende Dauerbeständigkeit zu erhalten, einschließlich eine Korrosionsschwingfestigkeit, und zwar dadurch, dass in geeigneter Weise 1 oder 2 oder mehr der Formeln (1) bis (5) gemäß den relativen Konzentrationen anderer Legierungskomponenten erfüllt sind. Mehr bevorzugt beträgt die Obergrenze der Konzentration von C 0,49% und noch mehr bevorzugt 0,48%. Darüber hinaus beträgt die Untergrenze der Konzentration von C vorzugsweise 0,46% und mehr bevorzugt 0,47%.
Si: Silizium
Die Konzentration von Si beträgt vorzugsweise 1,60 bis 3,00%. Bei dem Federstahl ist eine Si-Konzentration innerhalb dieses Bereichs zur Verbesserung der Durchbiegebeständigkeit, der Anlasseigenschaften und der Korrosionsschwingfestigkeit effektiv. Wenn die Konzentration von Si innerhalb dieses Bereichs liegt, nimmt die Korrosionsschwingfestigkeit mit zunehmender Si-Konzentration zu. Wenn die Konzentration von Si weniger als 1,60% beträgt, ist es schwierig, diese Effekte zu erhalten, während dann, wenn die Konzentration von Si 3,00% übersteigt, die Zähigkeit ebenfalls abnimmt und während des Walzens und der Wärmebehandlung (Abschrecken) eine Entkohlung gefördert wird. Die Untergrenze der Konzentration von Si in dem Federstahl beträgt vorzugsweise 2,00% und mehr bevorzugt 2,10%, um die Korrosionsschwingfestigkeit, usw., zu optimieren. Darüber hinaus beträgt die Obergrenze der Konzentration von Si vorzugsweise 2,50% und mehr bevorzugt 2,40%.
Mn: Mangan
Die Konzentration von Mn beträgt vorzugsweise 0,20 bis 1,50%. Eine zufrieden stellende Korrosionsschwingfestigkeit kann bei dem Federstahl erhalten werden, wenn die Mn-Konzentration innerhalb dieses Bereichs liegt. Wenn die Konzentration von Mn 1,50% übersteigt, neigt die Korrosionsschwingfestigkeit dazu, abzunehmen. Wenn die Konzentration von Mn weniger als 0,20% beträgt, neigen die Festigkeit und die Abschreckeigenschaften zu einer Verschlechterung und es besteht eine Tendenz dahingehend, dass während des Walzens leicht Risse auftreten. Im Hinblick darauf beträgt die Obergrenze der Konzentration von Mn in dem Federstahl mehr bevorzugt 0,70% und noch mehr bevorzugt 0,50% oder weniger. Die Untergrenze der Konzentration von Mn beträgt mehr bevorzugt 0,40%.
Cr: Chrom
Die Konzentration von Cr beträgt vorzugsweise 0,10 bis 1,50%. Wenn die Konzentration von Cr in dem Federstahl innerhalb dieses Bereichs liegt, kann dadurch die Festigkeit gewährleistet werden und die Abschreckeigenschaften können verbessert werden. Wenn die Konzentration von Cr weniger als 0,10% beträgt, werden diese Effekte für bestimmte Aspekte oder Anwendungen der vorliegenden Lehren unzureichend. Wenn darüber hinaus die Konzentration von Cr 1,50% übersteigt, wird die angelassene Struktur heterogen und es besteht ein größeres Risiko einer Beeinträchtigung der Durchbiegebeständigkeit. Die Obergrenze der Konzentration von Cr beträgt mehr bevorzugt 0,30% und die Untergrenze beträgt mehr bevorzugt 0,20%.
Der Federstahl der vorliegenden Lehren umfasst vorzugsweise ein oder zwei oder alle Elemente, das oder die aus der Gruppe, bestehend aus 0,40 bis 3,00% Ni, 0,05 bis 0,50% Mo und 0,05 bis 0,50% V, ausgewählt ist oder sind. Mehr bevorzugt umfasst der Federstahl alle drei dieser Elemente innerhalb der vorstehend genannten Konzentrationen. In diesem Fall wird zusätzlich dazu, dass eine zufrieden stellende Zähigkeit erhalten wird, für bestimmte Aspekte oder Anwendungen der vorliegenden Lehren auch eine zufrieden stellende Korrosionsschwingfestigkeit erhalten.
Ni: Nickel
Die Konzentration von Ni beträgt vorzugsweise 0,40 bis 3,00%. Wenn die Konzentration von Ni in dem Federstahl innerhalb dieses Bereichs liegt, weist es einen Effekt zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit auf. Wenn die Konzentration von Ni weniger als 0,40% beträgt, wird dieser Effekt für bestimmte Aspekte oder Anwendungen der vorliegenden Lehren unzureichend. Wenn die Konzentration von Ni 3,00% übersteigt, werden weitere Verbesserungen der Korrosionsbeständigkeit nicht festgestellt, da dieser Effekt dazu neigt, bei etwa 3,00% einen Spitzenwert oder ein Maximum zu erreichen (gesättigt zu sein). Mehr bevorzugt beträgt die Obergrenze der Konzentration von Ni 1,00% oder weniger und noch mehr bevorzugt 0,60% oder weniger. Von der Gruppe von Ni, Mo und V umfasst der Federstahl vorzugsweise mindestens Ni.
Mo: Molybdän
Die Konzentration von Mo beträgt vorzugsweise 0,05 bis 0,50%. Wenn die Konzentration von Mo in dem Federstahl Innerhalb dieses Bereichs liegt, kann die Korrosionsschwingfestigkeit verbessert werden. Wenn die Konzentration von Mo weniger als 0,05% beträgt, wird dieser Effekt für bestimmte Aspekte oder Anwendungen der vorliegenden Lehren unzureichend, und wenn die Konzentration von Mo 0,50% übersteigt, werden keine weiteren Verbesserungen der Korrosionsbeständigkeit festgestellt, da dieser Effekt dazu neigt, bei etwa 0,50% einen Spitzenwert oder ein Maximum zu erreichen (gesättigt zu sein). Die Konzentration von Mo beträgt vorzugsweise 0,20% oder weniger und mehr bevorzugt 0,10% oder weniger.
V: Vanadium
Die Konzentration von V beträgt vorzugsweise 0,05 bis 0,50%. Wenn die Konzentration von V in dem Federstahl innerhalb dieses Bereichs liegt, ist dies zur Verminderung der Größe der Kristallkörner und zur Verbesserung der Ausscheidungshärtung effektiv. Warm die Konzentration von V weniger als 0,05% beträgt, wird dieser Effekt für diesen Zweck unzureichend, während dann, wenn die Konzentration von V 0,50% übersteigt, die Gefahr besteht, dass Carbide Korrosionsnarben in der Stahloberfläche bilden und diese Narben zum Ausgangspunkt von Rissbrüchen werden. Darüber hinaus nimmt die Zähigkeit ab. Mehr bevorzugt beträgt die Konzentration von V 0,30% oder weniger und noch mehr bevorzugt 0,20% oder weniger. Die Konzentration von V beträgt noch mehr bevorzugt 0,10% oder weniger.
Darüber hinaus kann der Federstahl P (Phosphor) enthalten. Da eine Tendenz dahingehend besteht, dass P eine Versprödung der Kristallkorngrenzen verursacht, beträgt die Konzentration von P vorzugsweise 0,010% oder weniger und mehr bevorzugt 0,005% oder weniger.
Darüber hinaus kann der Federstahl S (Schwefel) enthalten. Da bei S in der gleichen Weise wie bei P eine Tendenz dahingehend besteht, dass eine Versprödung der Kristallkorngrenzen verursacht wird, beträgt die Konzentration von S vorzugsweise 0,010% oder weniger und mehr bevorzugt 0,005% oder weniger.
Der Federstahl kann Cu (Kupfer) enthalten. Die Konzentration von Kupfer in dem Federstahl beträgt vorzugsweise 0,20% oder weniger und mehr bevorzugt 0,05% oder weniger.
Der Federstahl kann zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Legierungskomponenten Ti (Titan, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,005 bis 0,030%) enthalten. Darüber hinaus kann der Federstahl B (Bor, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,0015 bis 0,0025%) enthalten. Zusätzlich dazu, dass diese Legierungskomponenten enthalten sind, ist der Rest des Federstahls eines von mindestens im Wesentlichen, vorwiegend oder vollständig Fe (Eisen) und z. B. nicht mehr als kleine Mengen von zufällig vorhandenen Elementen und/oder unvermeidbaren Verunreinigungen.
Zusätzlich dazu, dass der Federstahl die vorstehend beschriebene Legierungszusammensetzung aufweist, erfüllt der Federstahl vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Formeln (1) bis (5). 0,400% ≤ C(%) + Mn(%)/6 + Si(%)/24 + Ni(%)/40 + Cr(%)/5 + Mo(%)/4 + V(%)/14 ≤ 0,800% Formel (1)
Der untere Grenzwert der Formel (1) gibt den unteren Grenzwert zum Erhalten der gewünschten Festigkeit nach dem Abschrecken und Anlassen des Stahls an, da eine ausreichende Festigkeit für bestimmte Aspekte oder Anwendungen der vorliegenden Lehren bei Werten unterhalb des unteren Grenzwerts nicht erhalten werden kann. Darüber hinaus gibt der obere Grenzwert der Formel (1) den oberen Grenzwert zum Erhalten der gewünschten Festigkeit an und wenn der tatsächliche Wert den oberen Grenzwert übersteigt, nimmt während des Abschreckens der Restaustenit zu. Ferner besteht die Gefahr einer unvollständigen Martensitumwandlung, was zu der Gefahr führt, dass die Festigkeit für bestimmte Aspekte oder Anwendungen der vorliegenden Lehren unzureichend wird. Darüber hinaus besteht auch ein Problem einer erhöhten Empfindlichkeit für Abmessungsänderungen. Der Bereich der Formel (1) ist bevorzugt, um eine Rockwellhärte innerhalb des Bereichs von HRC 53 bis HRC 56 zu erhalten. Der vorstehend genannte untere Grenzwert beträgt vorzugsweise 0,700%, mehr bevorzugt 0,730%, noch mehr bevorzugt 0,735% und noch mehr bevorzugt 0,740%. Darüber hinaus beträgt der vorstehend genannte obere Grenzwert vorzugsweise 0,800%, mehr bevorzugt 0,780% und noch mehr bevorzugt 0,760%. Ferner ist die bezüglich der Formel (1) vorgesehene Festigkeit die Rockwellhärte C (HRC).
Der Federstahl erfüllt vorzugsweise sowohl die nachstehende Formel (2) als auch die Formel (1). Dadurch, dass diese zwei Formeln erfüllt sind, wird es möglich, einen Federstahl mit einer hohen Festigkeit und einer überlegenen Korrosionsschwingfestigkeit einfach zu erhalten. 0,540% ≤ C(%) + Mn(%)/6 + Si(%)/24 ≤ 0,670% Formel (2)
Die Formel (2) ist eine Formel zum Steuern des Teilchendurchmessers und der Verteilung von Carbiden durch Auswählen der Konzentrationen von C, Mn (Mn/6) und Si (Si/24) von einer Formel von Kahlenstoffäquivalenten. Abhängig von der Größe und der Verteilung der Carbide unterscheidet sich die Ausgewogenheit zwischen der Festigkeit und der Zähigkeit und die verzögerten Brucheigenschaften ändern sich, wobei davon ausgegangen wird, dass diese eng mit der Korrosionsermüdung zusammenhängen. Der obere und der untere Grenzwert der Formel (2) werden auf der Basis einer Korrelation mit der bevorzugten Korrosionsschwingfestigkeit festgelegt und wenn der tatsächliche Wert niedriger ist als der vorstehend genannte untere Grenzwert, nimmt die Korrosionsschwingfestigkeit ab; die Korrosionsschwingfestigkeit nimmt auch ab, wenn der vorstehend genannte obere Grenzwert überschritten wird. Der untere Grenzwert beträgt vorzugsweise 0,600%, mehr bevorzugt 0,620%, noch mehr bevorzugt 0,630%, noch mehr bevorzugt 0,640% und noch mehr bevorzugt 0,650%. Der obere Grenzwert beträgt vorzugsweise 0,660%. Ferner ist die von der Formel (2) vorgesehene Korrosionsschwingfestigkeit vorzugsweise ein Festigkeitswert, der gemäß dem in den nachstehenden Beispielen beschriebenen Prüfverfahren erhalten wird. 1,20% ≤ Si(%) – 0,46C(%) – 1,08Mn(%) Formel (3)
Die Formel (3) ist eine Formel, durch welche die Korrosionsschwingfestigkeit durch Auswählen der Konzentrationen von C, Si und Mn als Parameter für die Legierungskomponenten des Federstahls erhalten wird und es handelt sich um eine Formel zum Erhalten eines Federstahls mit einer hervorragenden Korrosionsschwingfestigkeit. Wenn der Wert unter dem unteren Grenzwert der Formel (3) liegt, kann eine Korrosionsschwingfestigkeit, die für bestimmte Aspekte oder Anwendungen der vorliegenden Lehren ausreichend ist, nicht erhalten werden. Der untere Grenzwert beträgt vorzugsweise 1,30%, mehr bevorzugt 1,35%, noch mehr bevorzugt 1,40%, noch mehr bevorzugt 1,45% und noch mehr bevorzugt 1,50%. Obwohl die Obergrenze in der Formel (3) nicht speziell festgelegt ist, beträgt die Obergrenze vorzugsweise 1,90% und mehr bevorzugt 1,70%, um eine ausreichende Festigkeit zu erhalten und eine Entkohlung zu hemmen. Ferner wird die durch die Formel (3) vorgesehene Korrosionsschwingfestigkeit vorzugsweise gemäß dem in den nachstehenden Beispielen beschriebenen Prüfverfahren erhalten.
Obwohl der Federstahl nur die Formel (3) erfüllen kann, erfüllt er vorzugsweise auch die Formel (1) und/oder (2). In diesem Fall kann ein Federstahl erhalten werden, der eine weiter verbesserte oder hervorragende Korrosionsschwingfestigkelt aufweist. 159C(%) – Si(%) + 8Mn(%) + 12Cr(%) ≤ 84% Formel (4)
Die Formel (4) ist eine Formel, durch die der Charpy-Kerbschlagwert durch Auswählen der Konzentrationen von C, Si, Mn und Cr als Parameter für die Legierungskomponenten des Federstahls erhalten wird, und es handelt sich um eine Formel zum Erhalten eines Federstahls mit einem zufrieden stellenden Charpy-Kerbschlagwert. Ein ausreichender Charpy-Kerbschlagwert (Zähigkeit) für bestimmte Aspekte oder Anwendungen der vorliegenden Lehren kann nicht erhalten werden, wenn der obere Grenzwert der Formel (4) überschritten wird. Der obere Grenzwert beträgt vorzugsweise 82% und mehr bevorzugt 81%. Obwohl die Untergrenze der Formel (4) nicht speziell festgelegt ist, beträgt sie vorzugsweise 60% und mehr bevorzugt 70%. Ferner ist der von der Formel (4) vorgesehene Charpy-Kerbschlagwert vorzugsweise ein Wert, der gemäß dem in den nachstehenden Beispielen beschriebenen Prüfverfahren erhalten wird. 6,0C(%) – Si(%) – 0,3Mn(%) + 1,4Cr(%) ≤ 1,2% Formel (5)
Die Formel (5) ist eine Formel, durch welche die verzögerte Bruchfestigkeit durch Auswählen der Konzentrationen von C, Si, Mn und Cr als Parameter für die Legierungskomponenten des Federstahls erhalten wird und es handelt sich um eine Formel zum Erhalten eines Federstahls mit einer zufrieden stellenden verzögerten Bruchfestigkeit. Eine verzögerte Bruchfestigkeit, die für bestimmte Aspekte oder Anwendungen der vorliegenden Lehren ausreichend ist, kann nicht erhalten werden, wenn der obere Grenzwert in der Formel (5) überschritten wird. Der obere Grenzwert beträgt vorzugsweise 1,0% und mehr bevorzugt 0,95%. Obwohl die Untergrenze der Formel (5) nicht speziell festgelegt ist, beträgt sie vorzugsweise 0,65%, mehr bevorzugt 0,68% und noch mehr bevorzugt 0,70%, um eine ausreichende Festigkeit zu erhalten und eine Entkohlung zu hemmen. Ferner ist die von der Formel (5) vorgesehene verzögerte Bruchfestigkeit vorzugsweise ein Festigkeitswert, der gemäß dem in den nachstehenden Beispielen beschriebenen Prüfverfahren erhalten wird.
Die Härte des Federstahls wird vorzugsweise auf eine HRC von 53 bis 56 nach einer Abschreck- und Anlassbehandlung eingestellt. Wenn die Rockwellhärte innerhalb dieses Bereichs liegt, kann eine Feder mit geringem Gewicht und hoher Festigkeit erhalten werden. Darüber hinaus weisen die Korrosionsschwingfestigkeit, der Charpy-Kerbschlagwert und/oder die verzögerte Bruchfestigkeit des Federstahls nach der Abschreck- und Anlassbehandlung vorzugsweise die folgenden Eigenschaften auf. Insbesondere beträgt bezüglich der Korrosionsschwingfestigkeit die Anzahl der Korrosionsbeständigkeit-Schwingungszyklen vorzugsweise 40000 Schwingungszyklen oder mehr und mehr bevorzugt 45000 Schwingungszyklen oder mehr. Darüber hinaus beträgt der Charpy-Kerbschlagwert vorzugsweise 70 J/cm² oder mehr, mehr bevorzugt 80 J/cm² oder mehr und noch mehr bevorzugt 85 J/cm² oder mehr. Darüber hinaus beträgt die verzögerte Bruchfestigkeit vorzugsweise 800 MPa oder mehr, mehr bevorzugt 900 MPa oder mehr, noch mehr bevorzugt 910 MPa oder mehr und insbesondere 950 MPa oder mehr.
Nachstehend werden bevorzugte Verfahren zur Herstellung einer Feder unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Federstahls erläutert. Der hier beschriebene Federstahl kann verwendet werden, um verschiedene Arten von Federn durch Durchführen eines oder mehrerer von einem bekannten Heißformschritt, einem Kaltformschritt, einem Warmformschritt, usw., zu erzeugen. Beispielsweise kann eine repräsentative Schraubenfeder in der folgenden Weise hergestellt werden. Insbesondere kann nach dem Formen des in den vorliegenden Lehren offenbarten Federstahls zu einem Rundstahlstab, einem Walzdraht, einem Draht, einem Plattenmaterial, usw., das Material in die Form der Schraubenwendel gebracht werden, dann kann mit der Schraubenwendel ein Warmkugelstrahlen durchgeführt werden und dann kann mit der warmkugelgestrahlten Schraubenwendel ein Heißhärten (auch als Heißhärteverfahren und Wärmehärten bekannt) durchgeführt werden, um die Feder herzustellen. Unter Verwendung eines solchen Herstellungsverfahrens kann eine Schraubenfeder für ein Kraftfahrzeugfahrwerk mit einer hervorragenden Durchbiegebeständigkeit und Dauerbeständigkeit erhalten werden. Ein Beispiel einer spezifischeren Ausführungsform ist eine Schraubenfeder für ein Kraftfahrzeugfahrwerk, die unter Verwendung des in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Federstahls und durch Durchführen von Schritten hergestellt wird, die einen oder mehrere eines Schraubenwendelformens, einer Wärmebehandlung, einer Heißhärtung, eines Warmkugelstrahlens, eines Kaltkugelstrahlens und eines Kalthärtens umfassen. Der Schraubenwendelformschritt kann in einem Heißmodus (bei einer Temperatur, die mit der Rekristallisationstemperatur des Drahtmaterials identisch oder höher als diese ist), in einem Warmmodus (bei einer Temperatur unter der Rekristallisationstemperatur des Drahtmaterials) oder in einem Kaltmodus (bei Raumtemperatur) durchgeführt werden. Darüber hinaus können verschiedene herkömmlich bekannte Verfahren verwendet werden, um das Material in der Form einer Schraubenwendel auszubilden. Beispielsweise kann die Schraubenwendel unter Verwendung einer Wendelwickelmaschine oder mit einem Verfahren gebildet werden, bei dem das Material um einen Kernstab gewickelt wird.
In dem Wärmebehandlungsschritt wird die Wärmebehandlung mit einer Schraubenwendel durchgeführt, die nach dem vorstehend genannten Schraubenwendelformschritt in der Form einer Schraubenwendel ausgebildet worden ist. Die in diesem Schritt durchgeführte Wärmebehandlung ist abhängig davon unterschiedlich, ob der vorstehend genannte Schraubenwendelformschritt im Heißmodus, im Warmmodus oder im Kaltmodus durchgeführt worden ist. Wenn beispielsweise der Schraubenwendelformschritt im Heißmodus durchgeführt worden ist, werden mit der Schraubenwendel ein Abschrecken und Anlassen durchgeführt, Durch das Abschrecken und Anlassen werden der Schraubenwendel eine Festigkeit und Zähigkeit verliehen. Wenn andererseits der Schraubenwendelformschritt im Kaltmodus durchgeführt worden ist, wird mit der Schraubenwendel ein Niedertemperaturanlassen durchgeführt, was eine schädliche Restspannung (Restzugspannung) vom Inneren und der Oberfläche der Schraubenwendel beseitigt. Das Abschrecken und das Anlassen sowie das Niedertemperaturanlassen können mit der Schraubenwendel gemäß jedwedem herkömmlich bekannten Verfahren durchgeführt werden.
In dem Heißhärtungsschritt wird das Härten mit der Schraubenwendel bei einer hohen Temperatur durchgeführt. Das Heißhärten verbessert die Dauerbeständigkeit durch Ausüben einer gerichteten Druckrestspannung auf die Schraubenwendel; die Durchbiegebeständigkeit der Schraubenwendel wird auch durch Erzeugen einer vergleichsweise großen plastischen Verformung in der Schraubenwendel verbessert. in dem vorliegenden Beispiel kann die Temperatur, bei der das Heißhärten durchgeführt wird, zweckmäßig innerhalb eines Temperaturbereichs eingestellt werden, der mit der Rekristallisationstemperatur des Drahtmaterials identisch oder niedriger als diese ist und der höher als Raumtemperatur ist. Beispielsweise kann das Heißhärten der Schraubenwendel bei einer Temperatur innerhalb des Bereichs von 150 bis 400°C durchgeführt werden. Als Ergebnis der Durchführung des Härtens innerhalb eines solchen Temperaturbereichs kann das Ausmaß der plastischen Verformung, die auf die Schraubenwendel ausgeübt wird, erhöht werden, und die Durchbiegebeständigkeit kann verbessert werden. Darüber hinaus kann das Ausmaß des Durchbiegens δh beim Härten zweckmäßig gemäß der Gesamtlänge L (Gesamtlänge Ls während des Härtens) der Kraftfahrzeugfahrwerk-Schraubenfeder festgelegt werden. Ferner können verschiedene herkömmlich bekannte Verfahren für das Härteverfahren eingesetzt werden.
Bei dem Warmkugelstrahlschritt wird eine Schraubenwendel, die der vorstehend beschriebenen Wärmebehandlung unterzogen worden ist, dann einem Warmkugelstrahlen unterzogen, das die Dauerbeständigkeit und die Korrosionsschwingfestigkeit dadurch verbessert, dass der Schraubenwendeloberfläche eine hohe Druckrestspannung verliehen wird. In dem vorliegenden Beispiel kann die Temperatur, bei der das Kugelstrahlen durchgeführt wird, zweckmäßig innerhalb eines Temperaturbereichs eingestellt werden, der mit der Rekristallisationstemperatur des Drahtmaterials identisch oder niedriger als diese ist und der höher als Raumtemperatur ist. Beispielsweise kann die Warmkugelstrahlbehandlung der Schraubenwendel bei einer Schraubenwendeltemperatur von 150 bis 400°C durchgeführt werden. Ferner können in einem Stahlkugelstrahlverfahren verschiedene herkömmlich bekannte Verfahren eingesetzt werden.
Bei dem Kaltkugelstrahlschritt wird das Kugelstrahlen mit der bei Raumtemperatur vorliegenden Schraubenwendel durchgeführt, vorzugsweise unter Verwendung von Stahlkugeln. Die Dauerbeständigkeit der Schraubenwendel kann durch zusätzliches Durchführen eines Kaltkugelstrahlens nach dem Warmkugelstrahlen weiter verbessert werden. In diesem Fall ist der Durchmesser der in dem Kaltkugelstrahlschritt verwendeten Stahlkugeln vorzugsweise kleiner als der Durchmesser der in dem Warmkugelstrahlschritt verwendeten Stahlkugeln. Wenn beispielsweise der Durchmesser der in dem Warmkugelstrahlschritt verwendeten Stahlkugeln 1,2 mm beträgt, dann beträgt der Durchmesser der in dem Kaltkugelstrahlschritt verwendeten Stahlkugeln vorzugsweise 0,8 mm. Die Oberflächenrauhigkeit der Schraubenwendel kann durch Durchführen des Kaltkugelstrahlschritts, nachdem der Schraubenwendel eine hohe Druckrestspannung in dem vorher durchgeführten Warmkugelstrahlschritt verliehen worden ist, verbessert werden, wodurch die Dauerbeständigkeit und die Korrosionsschwingfestigkeit der Schraubenwendel weiter verbessert werden. Ferner können in dem Stahlkugelstrahlschritt verschiedene herkömmlich bekannte Verfahren eingesetzt werden.
In dem Kalthärtungsschritt wird das Härten mit der bei Raumtemperatur vorliegenden Schraubenwendel durchgeführt. Die Durchbiegebeständigkeit der Schraubenwendel wird durch die Durchführung des Kalthärtungsschritts nach der Durchführung des vorstehend genannten Heißhärtungsschritts weiter verbessert. Das Ausmaß des Durchbiegens δc beim Kalthärten kann zweckmäßig gemäß der Gesamtlänge L (Gesamtlänge Ls während des Härtens) der Kraftfahrzeugfahrwerk-Schraubenfeder festgelegt werden. Ferner ist das Ausmaß des Durchbiegens δc des Kalthärtens vorzugsweise geringer als das Ausmaß des Durchbiegens δh des Heißhärtens.
Alternativ kann die Herstellung auch nur durch Durchführen des Warmkugelstrahlschritts und des Heißhärtungsschritts durchgeführt werden, während sowohl der Kaltkugelstrahlschritt als auch der Kalthärtungsschritt, die vorstehend beschrieben worden sind, weggelassen werden. Darüber hinaus können zusätzlich zu jedem der vorstehend genannten Schritte andere Schritte einbezogen werden. Beispielsweise kann nach dem Heißhärtungsschritt ein Wasserkühlschritt durchgeführt werden.
Wie es vorstehend erläutert worden ist, kann gemäß den vorliegenden Lehren ein Federstahl und eine Feder mit einer hohen Festigkeit und einer hervorragenden Dauerbeständigkeit bezogen auf die Korrosionsschwingfestigkeit, usw., erhalten werden. Eine solche Feder wird vorzugsweise in Komponenten von Fahrzeugfahrwerkssystemen oder dergleichen eingesetzt, wie z. B. Schraubenfedern, Blattfedern, Torsionsfedern und/oder Stabilisatoren.
Beispiele
Im Folgenden ist eine Erläuterung von Beispielen angegeben, welche Ausführungsformen der vorliegenden Lehren darstellen. Ferner sind die folgenden Beispiele lediglich spezifische Beispiele zur Erläuterung der vorliegenden Lehren und beschränken die vorliegenden Lehren oder die Ansprüche nicht.
Stähle von Beispielproben und von Vergleichsproben, welche die in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigten chemischen Zusammensetzungen aufweisen, wurden jeweils unter Verwendung der folgenden zwei Typen von Herstellungsverfahren hergestellt. Insbesondere wurden die in den Proben 1 bis 5 und den Vergleichsproben 1 bis 7 verwendeten Stähle, die für die Korrosionsermüdungsprüfung verwendet wurden, gemäß dem nachstehenden Verfahren (2) hergestellt, während der in der Vergleichsprobe 8 verwendete Stahl gemäß dem nachstehenden Verfahren (1) hergestellt worden ist. Darüber hinaus wurden die Stähle, die in der Prüfung zur Bestimmung des Charpy-Kerbschlagwerts und in der verzögerten Bruchprüfung verwendet worden sind, gemäß dem nachstehenden Verfahren (2) hergestellt.

(1) Stahlblöcke, die durch Schmelzen von Stahl in einem Hochofen oder einem Elektrolichtbogenofen in einem Massenproduktionsmaßstab hergestellt worden sind, wurden in Brammen aufgeteilt und gewalzt, worauf ein Walzen zu Walzdrähten durchgeführt wurde.
(2) Nach dem Schmelzen von zwei Tonnen Stahl in einem Vakuumofen wurde die Schmelze in Brammen aufgeteilt und gewalzt, worauf ein Walzen zu Walzdrähten durchgeführt wurde.

Tabelle 1 (Massenprozent)
Das Prüfen wurde bezüglich verschiedener Eigenschaften dieser Stähle unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Verfahren durchgeführt.
1. Korrosionsermüdungsprüfung
(1) Prüfkörperherstellung

Die Prüfkörper wurden durch die aufeinander folgende Durchführung der folgenden Schritte mit den Walzdrähten jedes Stahls erhalten: Oberflächenpolieren, Erwärmen, Heißformen der Schraubenwendel, Ölabschrecken und Anlassen, wodurch Schraubenfedern hergestellt wurden. Ferner waren die Erwärmungsbedingungen ein Hochfrequenzinduktionserwärmen bei 990°C, wodurch die Federhärte (Härte nach dem Anlassen) auf HRC 55 eingestellt wurde. Ein Überblick über die resultierenden Schraubenfedern ist in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

Federform	Drahtdurch	Durchschnittlicher	Freie	Effektive	Feder
	messer	Durchmesser der	Länge	Anzahl der	konstante
	(mm)	Schraubenwendel	(mm)	^Windungen	(N/mm)
		(mm)		(Windungen)
Zylindrisch	∅ 12,4	∅ 110,9	323	4,05	39,1

(2) Prüfverfahren
Auf den resultierenden Federn wurden künstlich Narben (kleine Vertiefungen) ausgebildet und eine Ermüdungsprüfung (Japanese Automobile Standards Organization (JASO) C 604) wurde in einer korrosiven Umgebung durchgeführt. Die Narben wurden durch Anordnen einer Maske mit kleinen Löchern auf der Außenoberfläche jeder Feder an einer Stelle (3,1 Windungen vom Ende der Schraubenwendel), wo die Hauptbelastungsamplitude am größten ist, und dann Bilden von halbkugelförmigen Vertiefungen (künstlichen Narben) mit einem Durchmesser von 600 μm und einer Tiefe von 300 μm durch elektrolytisches Ätzen gebildet. Der Belastungskonzentrationsfaktor der senkrechten Belastung (Hauptbelastung) in der Torsionsbelastung, die diesen Narben zugewiesen werden kann, betrug gemäß einer Finite-Elemente-Analyse 2,2. Eine wässrige Ammoniumchloridlösung wurde als Elektrolyt verwendet. Die korrosive Umgebung bestand aus dem Korrodieren nur des Abschnitts der Feder, der die künstlichen Narben aufwies, unter Verwendung einer Vernebelungsvorrichtung, die eine 5%ige wässrige NaCl-Lösung als korrosive Flüssigkeit versprühte, für 16 Stunden und dann Bedecken des Bereichs des künstlichen Narbenabschnitts mit einer absorbierenden Baumwolle, die mit einer 5%igen wässrigen NaCl-Lösung imprägniert war, und das Austrocknen der imprägnierten Baumwolle wurde unter Verwendung einer Ethylenumhüllung verhindert. Die Ermüdungsprüfung wurde durchgeführt, während sich die Feder in diesem umhüllten Zustand befand und die Anzahl der Schwingungszyklen, bis der Prüfkörper brach, wurde bestimmt. in der Ermüdungsprüfung wurde eine Federschwingungsrate von 2 Hz verwendet und Erregungen wurden durch paralleles Zusammendrücken unter Verwendung einer flachen Basis durchgeführt. Die Prüfhöhen wurden auf der Basis einer Hauptbelastungsbedingung von 507 ± 196 MPa durchgeführt, die so bestimmt wurde, als ob keine künstlichen Narben in dem künstlichen Narbenabschnitt ausgebildet worden wären (eine Höhe von 220 mm bei der maximalen Belastung (4031 N) und eine Höhe von 270 mm bei der minimalen Belastung (2079 N)). Die Ergebnisse sind zusammen in der Tabelle 3 gezeigt. Darüber hinaus zeigt die Tabelle 3 auch die Zahlenbereiche der chemischen Zusammensetzungen für jede der Formeln (1) bis (5) zusammen mit Angaben, ob die jeweiligen Zahlenwerte die jeweiligen Formeln erfüllen oder nicht. Wenn ein Zahlenwert eine bestimmte Formel erfüllt, ist ein „Y” angegeben, und wenn ein Zahlenwert eine bestimmte Formel nicht erfüllt, ist ein „N” angegeben.
2. Charpy-Kerbschlagwert
(1) Prüfkörperherstellung
Prüfkörper mit halber Größe (bei denen eine U-förmige Kerbe, die Abmessungen von 2 mm (Breite) × 2 mm (Tiefe) × R1 (Boden des U) aufwies, in dem Mittelabschnitt einer rechteckigen Säule mit einer Querschnittsfläche von 5 × 10 mm und einer Länge von 55 mm ausgebildet war) wurden in jeder der Proben und der Vergleichsproben eingesetzt.
(2) Erwärmungsbedingungen
Die Abschreckbedingungen bestanden aus einem Erwärmen bei 900°C für 30 Minuten für die Proben 1 und 2 und die Vergleichsproben 1 und 2, einem Hochfrequenzinduktionserwärmen bei 960°C für die Vergleichsprobe 5 und einem Hochfrequenzinduktionserwärmen bei 990°C für die Proben 3 und 4.
(3) Prüfkörperhärte
Die Härte nach dem Anlassen wurde auf HRC 55 eingestellt.
(4) Prüfverfahren
Das Prüfen wurde auf der Basis von JIS („Japanischer Industriestandard”) Z2242 unter Verwendung von Raumtemperatur als Prüftemperatur durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 gezeigt.
3. Verzögerte Bruchprüfung (Proben 3 und 4 und Vergleichsproben 5 und 8)
Zugprüfkörper (mit einer kreisförmigen Kerbe mit einer Tiefe von 1 mm) wurden als Prüfkörper verwendet. Darüber hinaus wurde ein Wasserstoffeinbringverfahren bei konstanter Kraftbelastung als Prüfverfahren verwendet. Insbesondere wird in dieser Prüfung der verzögerte Bruch durch internen Wasserstoff verursacht, wobei eine Belastung auf den Prüfkörper bei einer konstanten Kraft ausgeübt wird, während der Prüfkörper in eine H₂SO₄-Lösung bei pH 3 eingetaucht ist und eine Stromdichte von 1,0 mN/cm² auf den Prüfkörper angewandt wird, um den Wasserstoff in den Prüfkörper einzubringen. Die Zeit bis zum Bruch wurde gemessen. Die Spannung bei maximaler Belastung, die keinen Bruch nach 200 Stunden oder mehr verursachte, wurde als verzögerte Bruchfestigkeit eingesetzt.
Die Erwärmungsbedingungen für die vorstehend genannten Prüfkörper waren wie folgt. Insbesondere bestanden die Erwärmungsbedingungen aus einem Hochfrequenzinduktionserwärmen bei 990°C für die Proben 3 und 4, einem Hochfrequenzinduktionserwärmen bei 960 bei 960°C für die Vergleichsprobe 5 und einem Erwärmen bei 900°C für 30 Minuten für die Vergleichsprobe 8. Diese Ergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle 3 gezeigt.
Wie es in der Tabelle 3 gezeigt ist, wurde festgestellt, dass die Proben 1 bis 5, bei denen es sich um Beispiele der vorliegenden Lehren handelt, eine zufrieden stellende Anzahl von Korrosionsbeständigkeit-Schwingungszyklen aufwiesen. Alle diese Proben erfüllten auch die Formeln (1) bis (5). Insbesondere zeigten die Proben 3 bis 5, die Werte von 1,35% oder mehr für die Formel (3) aufwiesen, eine hohe Anzahl von Korrosionsbeständigkeit-Schwingungszyklen. Darüber hinaus waren auch die Werte bezüglich der Charpy-Kerbschlagwerte für die Proben 1 bis 4 zufrieden stellend, die alle die Gleichungen (1) bis (5) erfüllten. Auf der Basis dieser Erkenntnisse wird davon ausgegangen, dass auch die Probe 5 möglicherweise einen zufrieden stellenden Charpy-Kerbschlagwert aufweist. Darüber hinaus waren die Werte auch bezüglich der verzögerten Bruchfestigkeit für die Proben 3 und 4 zufrieden stellend, die ebenfalls die Formeln (1) bis (5) erfüllten. Auf der Basis dieser Erkenntnisse wird erwartet, dass die Proben 1, 2 und 5 möglicherweise ebenfalls zufrieden stellende verzögerte Brucheigenschaften aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2006/022009 [0002]
US 2007/0256765 [0002]

Claims

Federstahl, umfassend, in Massenprozent: 0,35 bis 0,55% C, 1,60 bis 3,00%Si, 0,20 bis 1,50% Mn, 0,10 bis 1,50% Cr und mindestens ein Element, das aus der Gruppe, bestehend aus 0,40 bis 3,00% Ni, 0,05 bis 0,50% Mo und 0,05 bis 0,50% V, ausgewählt ist, wobei der Rest im Wesentlichen Fe und zufällig vorliegende Elemente und Verunreinigungen ist, und wobei die folgenden Formeln (1) und (2) erfüllt sind: 0,400% ≤ C(%) + Mn(%)/6 + Si(%)124 + Ni(%)/40 + Cr(%)/5 + Mo(%)/4 + V(%)/14 ≤ 0,800% (1) und 0,540% ≤ C(%) + Mn(%)/6 + Si(%)/24 ≤ 0,670% (2).
Federstahl nach Anspruch 1, bei dem auch die folgende Formel (3) erfüllt ist: 1,20% ≤ Si(%) – 0,46C(%) – 1,08Mn(%) (3).
Federstahl nach Anspruch 2, bei dem der untere Grenzwert der Formel (3) 1,35% beträgt.
Federstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem auch mindestens eine der folgenden Formeln (4) und (5) erfüllt ist: 159C(%) – Si(%) + 8Mn(%) + 12Cr(%) ≤ 84% (4) und 6,0C(%) – Si(%) – 0,3Mn(%) + 1,4Cr(%) ≤ 1,2% (5).
Federstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem C 0,45 bis 0,50% ist, Si 2,00 bis 2,50% ist und Mn 0,40 bis 0,50% ist.
Federstahl nach Anspruch 5, bei dem C 0,46 bis 0,49% ist.
Federstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Federstahl jedes von Ni, Mo und V umfasst.
Federstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem nach dem Abschrecken und Anlassen des Federstahls mindestens eine der nachstehenden Eigenschaften (1) bis (3) erfüllt ist: (1) die Anzahl der Korrosionsbeständigkeit-Schwingungszyklen beträgt mindestens 45000, (2) der Charpy-Kerbschlagwert beträgt mindestens 80 J/cm² und (3) die verzögerte Bruchfestigkeit beträgt mindestens 910 MPa.
Federstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Federstahl eine Rockwellhärte von HRC 53 bis 56 aufweist.
Feder, die aus dem Federstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt worden ist, vorzugsweise eine Schraubenfeder.