DE102016208664A1

DE102016208664A1 - SPIRAL FEDERSTAHL

Info

Publication number: DE102016208664A1
Application number: DE102016208664.2A
Authority: DE
Inventors: Sung Chul Cha; Jong Hwi PARK; Seung Hyun Hong; Kyu Ho Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Hyundai Steel Co
Current assignee: Hyundai Motor Co; Hyundai Steel Co
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2017-06-08
Also published as: CN106834908A; KR20170067121A; US20170159159A1; KR101776462B1

Abstract

Ein Spiralfederstahl, der enthält: 0,4 bis 0,9 Gew.-% Kohlenstoff (C); 1,3 bis 2,3 Gew.-% Silizium (Si), 0,5 bis 1,2 Gew.-% Mangan (Mn); 0,1 bis 0,5 Gew.-% Molybdän (Mo); 0,05 bis 0,80 Gew.-% Nickel (Ni); 0,05 bis 0,50 Gew.-% Vanadium (V); 0,01 bis 0,50 Gew.-% Niob (Nb); 0,05 bis 0,30 Gew.-% Titan (Ti); 0,6 bis 1,2 Gew.-% Chrom (Cr); 0,0001 bis 0,3 Gew.-% Aluminium (Al); weniger als oder gleich 0,3 Gew.-%, jedoch mehr als 0 Gew.-% Kupfer (Cu); weniger also der gleich 0,3 Gew.-%, jedoch mehr als 0 Gew.-% Stickstoff (N); 0,0001 bis 0,0030 Gew.-% Sauerstoff (O); und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidliche Verunreinigungen.A coil spring steel containing: 0.4 to 0.9% by weight of carbon (C); 1.3 to 2.3% by weight of silicon (Si), 0.5 to 1.2% by weight of manganese (Mn); 0.1 to 0.5% by weight of molybdenum (Mo); 0.05 to 0.80 wt% nickel (Ni); 0.05 to 0.50 wt.% Vanadium (V); 0.01 to 0.50 weight percent niobium (Nb); 0.05 to 0.30 wt.% Titanium (Ti); 0.6 to 1.2% by weight of chromium (Cr); 0.0001 to 0.3% by weight of aluminum (Al); less than or equal to 0.3 wt%, but greater than 0 wt% copper (Cu); less so that equal to 0.3 wt .-%, but more than 0 wt .-% nitrogen (N); 0.0001 to 0.0030 wt% oxygen (O); and the remainder iron (Fe) and inevitable impurities.

Description

TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralfederstahl mit verbesserter Festigkeit und Ermüdungslebensdauer durch Regulierung von Carbid.The present invention relates to a spiral spring steel having improved strength and fatigue life by regulation of carbide.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Ein Fahrzeug verwendet üblicherweise eine hochfeste Stahlfeder mit einer Federkonstanten von 120 kg/s², und derzeit wird eine hochfeste Spiralfeder mit einer Federkonstanten von 130 kg/s² entwickelt. Da eine Spiralfeder mit einer höheren Federkonstanten zwischen 110 kg/s² und 130 kg/s² verwendet wird, kann das Gesamtgewicht eines Fahrzeugs durch Verringern des Federdurchmessers und der Windungszahl zum Wickeln der hochfesten Spiralfeder verringert werden, wobei sich die Anfälligkeit der hochfesten Spiralfeder aufgrund von Korrosion nach Zerspanungs- und Lackiertrennverfahren erhöht. Ferner kann sich, da die Ausgestaltungsvorgaben für Fahrzeuge aufgrund der Verringerung des Spiralfederdurchmessers nicht sichergestellt sind, die Festigkeit der Spiralfeder verringern, und die Schadensrate kann zunehmen.A vehicle typically uses a high strength steel spring with a spring rate of 120kg / s ² , and is currently developing a high strength coil spring with a spring rate of 130kg / s ² . Since a coil spring with a higher spring constant between 110 kg / s ² and 130 kg / s ² is used, the overall weight of a vehicle can be reduced by reducing the spring diameter and the number of turns for winding the high-strength coil spring, whereby the susceptibility of the high-strength coil spring due increased by corrosion after cutting and painting separation process. Further, since the design specifications for vehicles are not ensured due to the reduction of the coil spring diameter, the strength of the coil spring can be reduced, and the damage rate can increase.

Um diese Risiken zu reduzieren, werden zur Vermeidung von Korrosion Doppelbeschichtungs- und -lackierverfahren angewendet. Dieses Verfahren kann jedoch zu einer übermäßigen Erhöhung der Materialkosten führen. Demgemäß ist es in der Fahrzeugindustrie gegenwärtig erforderlich, die Haltbarkeit von Fahrzeugen durch Verbesserung der Festigkeit und der Korrosionseigenschaften der Materialien zu erhöhen. Da neuere Fahrzeuge hohe Leistung, hohe Energie und hohe Wirksamkeit aufweisen, ist es erforderlich, die Festigkeit der Fahrzeugteile zu erhöhen und ihr Gewicht zu verringern. Wenn beispielsweise Stahlmaterialien für die Aufhängungen verwendet werden, müssen die Aufhängungen trotz schwerer Belastung und Korrosionsbedingungen leicht sein, und daher müssen notwendigerweise die Festigkeit und Haltbarkeit der Materialien gewährleistet sein.To reduce these risks, double coating and painting processes are used to prevent corrosion. However, this method can lead to an excessive increase in material costs. Accordingly, it is currently required in the vehicle industry to increase the durability of vehicles by improving the strength and corrosion properties of the materials. Since newer vehicles have high performance, high energy and high efficiency, it is necessary to increase the strength of the vehicle parts and to reduce their weight. For example, when steel materials are used for the suspensions, the suspensions must be lightweight despite heavy load and corrosion conditions, and therefore the strength and durability of the materials must necessarily be ensured.

Das Vorstehende soll lediglich dem Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Offenbarung dienen, und es soll nicht bedeuten, dass die vorliegende Offenbarung in den Bereich des verwandten Standes der Technik fällt, der Fachleuten bereits bekannt ist.The foregoing is intended to aid the understanding of the background of the present disclosure, and it is not intended that the present disclosure fall within the scope of the related art, which is already known to those skilled in the art.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme im Stand der Technik gemacht, und es ist das Ziel der vorliegenden Offenbarung, einen Spiralfederstahl mit verbesserter Festigkeit und Ermüdungslebensdauer durch Regulierung von Carbid vorzuschlagen.The present disclosure has been made in view of the above-described problems in the prior art, and it is the object of the present disclosure to propose a coil spring steel having improved strength and fatigue life by regulation of carbide.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Spiralfederstahl: 0,4 bis 0,9 Gew.-% Kohlenstoff (C); 1,3 bis 2,3 Gew.-% Silizium (Si); 0,5 bis 1,2 Gew.-% Mangan (Mn); 0,1 bis 0,5 Gew.-% Molybdän (Mo); 0,05 bis 0,80 Gew.-% Nickel (Ni); 0,05 bis 0,50 Gew.-% Vanadium (V); 0,01 bis 0,50 Gew.-% Niob (Nb); 0,05 bis 0,30 Gew.-% Titan (Ti); 0,6 bis 1,2 Gew.-% Chrom (Cr); 0,0001 bis 0,3 Gew.-% Aluminium (Al); weniger als oder gleich 0,3 Gew.-%, jedoch mehr als 0 Gew.-% Kupfer (Cu); weniger als oder gleich 0,3 Gew.-%, jedoch mehr als 0 Gew.-% Stickstoff (N); 0,0001 bis 0,0030 Gew.-% Sauerstoff (O); und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidliche Verunreinigungen.According to one embodiment of the present invention, a coil spring steel contains: 0.4 to 0.9% by weight of carbon (C); 1.3 to 2.3% by weight of silicon (Si); 0.5 to 1.2 wt% manganese (Mn); 0.1 to 0.5% by weight of molybdenum (Mo); 0.05 to 0.80 wt% nickel (Ni); 0.05 to 0.50 wt.% Vanadium (V); 0.01 to 0.50 weight percent niobium (Nb); 0.05 to 0.30 wt.% Titanium (Ti); 0.6 to 1.2% by weight of chromium (Cr); 0.0001 to 0.3% by weight of aluminum (Al); less than or equal to 0.3 wt%, but greater than 0 wt% copper (Cu); less than or equal to 0.3% by weight but greater than 0% by weight of nitrogen (N); 0.0001 to 0.0030 wt% oxygen (O); and the remainder iron (Fe) and inevitable impurities.

Der Spiralfederstahl kann eine Zugfestigkeit von 2150 MPa oder darüber und eine Härte von 690 HV oder darüber aufweisen.The coil spring steel may have a tensile strength of 2150 MPa or above and a hardness of 690 HV or above.

Ein Walzdraht aus Spiralfederstahl kann eine Ermüdungslebensdauer von 280.000 Zyklen oder darüber unter der Bedingung eines Biegemoments von 20 kgf·m und einer Belastung von 100 kgf aufweisen.A coil spring steel wire rod may have a fatigue life of 280,000 cycles or more under the condition of a bending moment of 20 kgf · m and a load of 100 kgf.

Eine einzelne aus dem Spiralfederstahl hergestellte Spiralfeder kann eine komplexe Korrosionsermüdungslebensdauer von 360.000 Zyklen oder darüber in einer komplexen Korrosionsumgebung aufweisen, in der Salz in einer Menge von 50 ± 5 (g/l) gesprüht wird und wobei ein Biegemoment von 20 kgf·m angelegt und eine Belastung von 100 kgf ausgeübt werden.A single spiral spring made of the spiral spring steel can have a complex corrosion fatigue life of 360,000 cycles or more in a complex corrosion environment in which salt is sprayed in an amount of 50 ± 5 (g / l) and a bending moment of 20 kgf · m is applied a load of 100 kgf be exercised.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, kann der Spiralfederstahl der vorliegenden Offenbarung eine verbesserte Festigkeit und Ermüdungslebensdauer durch Regulierung des Gehalts an Molybdän (Mo), Vanadium (V), Niob (Nb), Titan (Ti) und Chrom (Cr) und Erzeugen von Carbid aufweisen.As apparent from the above description, the coil spring steel of the present disclosure can provide improved strength and fatigue life by regulating the content of molybdenum (Mo), vanadium (V), niobium (Nb), titanium (Ti) and chromium (Cr), and producing of carbide.

Im Einzelnen kann der Spiralfederstahl der vorliegenden Offenbarung im Vergleich mit herkömmlichen Stählen, die Fe-1,45Si-0,68Mn-0,71Cr-0,23Ni-0,08V-0,03Ti-0,23Cu-0,035A1-0,55C enthalten, eine um 10% höhere Zugfestigkeit und eine um 17% höhere Härte aufweisen. In particular, the coil spring steel of the present disclosure can be compared to conventional steels which are Fe-1.45Si-0.68Mn-0.71Cr-0.23Ni-0.08V-0.03Ti-0.23Cu-0.035A1-0, 55C, have a 10% higher tensile strength and a 17% higher hardness.

Somit ist es möglich, das Gewicht des Spiralfederstahls um ungefähr 15% zu verringern und die Kraftstoffeffizienz um ungefähr 0,04% zu verbessern. Zudem ist es möglich, die Ermüdungslebensdauer des Stahls um 27% zu verbessern und seine Korrosionsbeständigkeit und komplexe Korrosionsermüdungslebensdauer um 33% zu verbessern.Thus, it is possible to reduce the weight of the coil spring steel by about 15% and improve the fuel efficiency by about 0.04%. In addition, it is possible to improve the fatigue life of the steel by 27% and to improve its corrosion resistance and complex corrosion fatigue life by 33%.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher. In den Figuren zeigen:The above and other objects, features and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings. In the figures show:

1 ein Diagramm, das das Ergebnis der thermodynamischen Berechnung von Massenanteilen der Bestandteile in Zementit in einem Temperaturbereich von 300°C bis 1600°C gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt; 1 FIG. 4 is a graph illustrating the result of thermodynamic calculation of mass fractions of constituents in cementite in a temperature range of 300 ° C. to 1600 ° C. according to an embodiment of the present disclosure; FIG.

2 ein Diagramm, das das Ergebnis der thermodynamischen Berechnung von Mengen sämtlicher Phasen in einem Temperaturbereich von 300°C bis 1600°C gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 2 3 is a graph illustrating the result of thermodynamically calculating amounts of all phases in a temperature range of 300 ° C. to 1600 ° C. according to an embodiment of the present disclosure.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Exemplary embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the accompanying drawings.

Ein Spiralfederstahl gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält 0,4 bis 0,9 Gew.-% Kohlenstoff (C), 1,3 bis 2,3 Gew.-% Silizium (Si), 0,5 bis 1,2 Gew.-% Mangan (Mn), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Molybdän (Mo), 0,05 bis 0,80 Gew.-% Nickel (Ni), 0,05 bis 0,50 Gew.-% Vanadium (V), 0,01 bis 0,50 Gew.-% Niob (Nb), 0,05 bis 0,30 Gew.-% Titan (Ti), 0,6 bis 1,2 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0001 bis 0,3 Gew.-% Aluminium (Al), weniger als oder gleich 0,3 Gew.-% (nicht einschließend 0 Gew.-%) Kupfer (Cu), weniger als oder gleich 0,3 Gew.-% (nicht einschließend 0 Gew.-%) Stickstoff (N), 0,0001 bis 0,0030 Gew.-% Sauerstoff (O) und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidliche Verunreinigungen.A coil spring steel according to an embodiment of the present disclosure contains 0.4 to 0.9 wt% of carbon (C), 1.3 to 2.3 wt% of silicon (Si), 0.5 to 1.2 wt. % Manganese (Mn), 0.1 to 0.5% by weight molybdenum (Mo), 0.05 to 0.80% by weight nickel (Ni), 0.05 to 0.50% by weight Vanadium (V), 0.01 to 0.50 wt% niobium (Nb), 0.05 to 0.30 wt% titanium (Ti), 0.6 to 1.2 wt% chromium ( Cr), 0.0001 to 0.3% by weight of aluminum (Al), less than or equal to 0.3% by weight (not including 0% by weight) of copper (Cu), less than or equal to 0, 3% by weight (not including 0% by weight) of nitrogen (N), 0.0001 to 0.0030% by weight of oxygen (O) and the remainder iron (Fe) and unavoidable impurities.

Im Folgenden werden die Bestandteile des Spiralfederstahls mit den angegebenen Grenzwerten gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausführlich beschrieben.Hereinafter, the constituent elements of the coil spring steel having the specified limits according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail.

[Kohlenstoff (C): 0,4 bis 0,9 Gew.-%][Carbon (C): 0.4 to 0.9% by weight]

Kohlenstoff erhöht die Festigkeit des Stahls nach dem Abschrecken des Stahls. Carbid, wie etwa CrC, VC oder MOC, wird während des Temperns des Stahls gebildet. Somit weist der Stahl verbesserte Temperbeständigkeits- und Erweichungseigenschaften auf, hat jedoch eine geringe Belastbarkeit. Damit der Kohlenstoff zur Erhöhung der Temperbeständigkeit des Stahls und zur Verbesserung der Größeninvarianz und der Aushärtungseigenschaft (Formerhaltungseigenschaft) des Stahls beiträgt, ermöglicht der Kohlenstoff, dass TiMoC-Nanocarbid gebildet und auf eine Temperatur von ungefähr 300°C erwärmt wird.Carbon increases the strength of the steel after quenching the steel. Carbide such as CrC, VC or MOC is formed during annealing of the steel. Thus, the steel has improved temper resistance and softening properties, but has a low load capacity. In order for the carbon to increase the temper resistance of the steel and to improve the size invariance and the hardening property of the steel, the carbon allows TiMoC nanocarbide to be formed and heated to a temperature of about 300 ° C.

Wenn der Gehalt an Kohlenstoff weniger als 0,4 Gew.-% beträgt, erhöht sich die Festigkeit des Stahls beträchtlich, und seine Ermüdungsfestigkeit verringert sich. Wenn der Gehalt an Kohlenstoff dagegen 0,9 Gew.-% überschreitet, liegt eine große Menge an nicht schmelzbarem Carbid vor, und die Ermüdungseigenschaften und die Haltbarkeit des Stahls verschlechtern sich. Zudem weist der Stahl eine schlechte Verarbeitbarkeit auf, bevor er abgeschreckt wird. Daher wird der Gehalt an Kohlenstoff auf einen Bereich von 0,4 bis 0,9 Gew.-% begrenzt.When the content of carbon is less than 0.4% by weight, the strength of the steel considerably increases, and its fatigue strength lowers. On the other hand, when the content of carbon exceeds 0.9 wt%, a large amount of non-fusible carbide is present, and the fatigue properties and durability of the steel deteriorate. In addition, the steel has poor processability before being quenched. Therefore, the content of carbon is limited to a range of 0.4 to 0.9 wt%.

[Silizium (Si): 1,3 bis 3,4 Gew.-%][Silicon (Si): 1.3 to 3.4% by weight]

Silizium verbessert den Dehnungsprozentsatz des Stahls. Ferner unterdrückt Silizium Variationen in der Form des Stahls, um seine Aushärtungseigenschaft zu verbessern, und härtet die Ferrit- und Martensitstrukturen des Stahls, um seine Wärmewiderstandsfähigkeit und Härtbarkeit zu erhöhen.Silicon improves the elongation percentage of the steel. Further, silicon suppresses variations in the shape of the steel to improve its hardening property, and cures the ferrite and martensite structures of the steel to increase its heat resistance and hardenability.

Wenn der Gehalt an Silizium weniger als 1,3 Gew.-% beträgt, verbessern sich der Dehnungsprozentsatz und die Aushärtungseigenschaft des Stahls beträchtlich. Wenn der Gehalt an Silizium dagegen 2,3 Gew.-% übersteigt, wird aufgrund des Eindringens von Sauerstoff zwischen den Kohlenstoff und der Struktur eine Entkohlung verursacht. Zudem weist der Stahl aufgrund des Anstiegs der Härte vor dem Abschrecken eine schlechte Verarbeitbarkeit auf. Daher wird der Gehalt an Silizium auf einen Bereich von 1,3 bis 2,3 Gew.-% begrenzt. When the content of silicon is less than 1.3% by weight, the elongation percentage and the hardening property of the steel considerably improve. On the other hand, when the content of silicon exceeds 2.3 wt%, decarburization is caused due to the penetration of oxygen between the carbon and the structure. In addition, the steel has poor processability due to the increase in hardness before quenching. Therefore, the content of silicon is limited to a range of 1.3 to 2.3 wt%.

[Mangan (Mn): 0,5 bis 1,2 Gew.-%][Manganese (Mn): 0.5 to 1.2% by weight]

Mangan verbessert die Härtbarkeit und die Festigkeit des Stahls. Das Mangan wird in der Stahlbasis verfestigt, um seine Biegedauerfestigkeit und Abschreckeigenschaft zu erhöhen. Das Mangan dient als Desoxidationsmittel zur Erzeugung von Oxid und unterdrückt die Bildung von Einschlüssen, wie etwa Aluminiumoxid (Al₂O₃). Wenn das Mangan in dem Stahl dagegen in übermäßig hoher Menge enthalten ist, bildet es einen MnS-Einschluss und verursacht bei hohen Temperaturen Sprödigkeit.Manganese improves the hardenability and strength of the steel. The manganese is solidified in the steel base to increase its flex life and deterrent property. The manganese serves as a deoxidizer for generating oxide and suppresses the formation of inclusions such as alumina (Al ₂ O ₃ ). In contrast, if the manganese is contained in the steel in an excessively high amount, it forms an MnS inclusion and causes brittleness at high temperatures.

Wenn der Gehalt an Mangan weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, verbessert sich die Abschreckeigenschaft des Stahls unwesentlich. Wenn der Gehalt an Mangan dagegen 1,2 Gew.-% übersteigt, weist der Stahl eine schlechte Verarbeitbarkeit auf, bevor er abgeschreckt wird, und weist aufgrund von Mittellinien-Segregation und Ausfällung des MnS-Einschlusses eine verringerte Ermüdungslebensdauer auf. Daher wird der Gehalt an Mangan auf einen Bereich von 0,5 bis 1,2 Gew.-% begrenzt.When the content of manganese is less than 0.5% by weight, the peeling property of the steel is insignificantly improved. On the other hand, when the content of manganese exceeds 1.2% by weight, the steel has poor processability before being quenched, and has a reduced fatigue life due to centerline segregation and precipitation of MnS inclusion. Therefore, the manganese content is limited to a range of 0.5 to 1.2 wt%.

[Molybdän (Mo): 0,1 bis 0,5 Gew.-%][Molybdenum (Mo): 0.1 to 0.5 wt%]

Molybdän bildet feine Ausfällungen, wie etwa TiMOC, das Nanocarbid ist, und verbessert die Festigkeit und Bruchzähigkeit des Stahls.Molybdenum forms fine precipitates, such as TiMOC, which is nanocarbide, and improves the strength and fracture toughness of the steel.

Wenn der Gehalt an Molybdän weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, verbessert sich die Bruchzähigkeit des Stahls unwesentlich. Wenn der Gehalt an Molybdän dagegen 0,5 Gew.-% übersteigt, weist der Stahl eine schlechte Verarbeitbarkeit auf und weist somit eine geringe Produktivität auf. Daher wird der Gehalt an Molybdän auf einen Bereich von 0,1 bis 0,5 Gew.-% begrenzt.When the content of molybdenum is less than 0.1% by weight, the fracture toughness of the steel is insignificantly improved. On the other hand, when the content of molybdenum exceeds 0.5% by weight, the steel has poor processability and thus has low productivity. Therefore, the content of molybdenum is limited to a range of 0.1 to 0.5 wt%.

[Nickel (N9): 0,05 bis 0,80 Gew.-%][Nickel (N9): 0.05 to 0.80 wt%]

Nickel verbessert die Korrosionsbeständigkeit und die Wärmebeständigkeit des Stahls und verhindert seine Sprödigkeit bei niedrigen Temperaturen.Nickel improves the corrosion resistance and heat resistance of the steel and prevents its brittleness at low temperatures.

Wenn der Gehalt an Nickel weniger als 0,05 Gew.-% beträgt, verbessern sich die Korrosionsbeständigkeit und die Wärmebeständigkeit des Stahls unwesentlich. Wenn der Gehalt an Nickel dagegen 0,80 Gew.-% überschreitet, weist der Stahl bei hohen Temperaturen Sprödigkeit auf. Daher wird der Gehalt an Nickel auf einen Bereich von 0,05 bis 0,80 Gew.-% begrenzt.When the content of nickel is less than 0.05% by weight, the corrosion resistance and the heat resistance of the steel are insignificantly improved. On the other hand, when the content of nickel exceeds 0.80 wt%, the steel has brittleness at high temperatures. Therefore, the content of nickel is limited to a range of 0.05 to 0.80 wt%.

[Vanadium (V): 0,05 bis 0,50 Gew.-%][Vanadium (V): 0.05 to 0.50 wt%]

Vanadium bildet VC als feine Ausfällung aus und dient dazu, die Bruchzähigkeit des Stahls zu verbessern. Das VC als feine Ausfällung unterdrückt die Bewegung der Korngrenze. Das Vanadium wird gelöst und verfestigt, wenn der Stahl austenitisiert wird, und wird ausgefällt, wenn er getempert wird, wodurch sekundäres Aushärten bewirkt wird.Vanadium forms VC as a fine precipitate and serves to improve the fracture toughness of the steel. The VC as a fine precipitate suppresses the movement of the grain boundary. The vanadium is dissolved and solidified as the steel becomes austenitized and precipitated when annealed, causing secondary curing.

Wenn der Gehalt an Vanadium weniger als 0,05 Gew.-% beträgt, verbessern sich die Festigkeit und Bruchzähigkeit des Stahls unwesentlich. Wenn der Gehalt an Vanadium dagegen 0,50 Gew.-% übersteigt, weist der Stahl eine schlechte Verarbeitbarkeit auf und weist somit eine geringe Produktivität auf, ähnlich zu Molybdän. Daher wird der Gehalt an Vanadium auf einen Bereich von 0,05 bis 0,50 Gew.-% begrenzt.When the content of vanadium is less than 0.05% by weight, the strength and fracture toughness of the steel are insignificantly improved. On the other hand, when the content of vanadium exceeds 0.50 wt%, the steel has poor processability and thus has low productivity, similar to molybdenum. Therefore, the content of vanadium is limited to a range of 0.05 to 0.50 wt%.

[Niob (Nb): 0,01 bis 0,50 Gew.-%][Niobium (Nb): 0.01 to 0.50 wt%]

Niob bildet feine Ausfällungen und verbessert die Festigkeit und Bruchzähigkeit des Stahls. Zudem verfeinert das Niob die Struktur des Stahls und härtet seine Oberfläche durch Nitrifikation.Niobium forms fine precipitates and improves the strength and fracture toughness of the steel. In addition, the niobium refines the structure of the steel and hardens its surface by nitrification.

Wenn der Gehalt an Niob weniger als 0,01 Gew.-% beträgt, verbessern sich die Festigkeit und Bruchzähigkeit des Stahls unwesentlich. Wenn der Gehalt an Niob dagegen 0,50 Gew.-% übersteigt, weist der Stahl bei hohen Temperaturen Sprödigkeit auf. Daher wird der Gehalt an Niob auf einen Bereich von 0,01 bis 0,50 Gew.-% begrenzt.When the content of niobium is less than 0.01% by weight, the strength and fracture toughness of the steel are insignificantly improved. On the other hand, when the content of niobium exceeds 0.50% by weight, the steel has brittleness at high temperatures. Therefore, the content of niobium is limited to a range of 0.01 to 0.50 wt%.

[Titan (Ti): 0,05 bis 0.30 Gew.-%][Titanium (Ti): 0.05 to 0.30 wt%]

Titan bildet feine Ausfällungen, wie etwa TiMoC, das Nanocarbid ist, und verbessert die Festigkeit und Bruchzähigkeit des Stahls. Das Titan dient als Desoxidationsmittel und bildet Ti₂O₃, um die Bildung von Al₂O₃ zu ersetzen.Titanium forms fine precipitates, such as TiMoC, which is nanocarbide, and improves the strength and fracture toughness of the steel. The titanium serves as a deoxidizer and forms Ti ₂ O ₃ to replace the formation of Al ₂ O ₃ .

Wenn der Gehalt an Titan weniger als 0,05 Gew.-% beträgt, vergröbert sich der Stahl, und die Wirkung des Ersetzens der Bildung von Al₂O₃, was eine der Hauptursachen von Ermüdungsverschleiß ist, ist gering. Wenn der Gehalt an Titan dagegen 0,30 Gew.-% übersteigt, erhöht sich lediglich der obige Effekt, wodurch sich die Kosten erhöhen. Daher wird der Gehalt an Titan auf einen Bereich von 0,05 bis 0,30 Gew.-% begrenzt.When the content of titanium is less than 0.05% by weight, the steel coarsens, and the effect of replacing the formation of Al ₂ O ₃ , which is one of the main causes of fatigue wear, is small. On the other hand, if the content of titanium exceeds 0.30 wt%, only the above effect increases, thereby increasing the cost. Therefore, the content of titanium is limited to a range of 0.05 to 0.30 wt%.

[Chrom (Cr): 0,6 bis 1,2 Gew.-%][Chromium (Cr): 0.6 to 1.2% by weight]

Chrom wird in der Austenitstruktur des Stahls gelöst und bildet CrC-Carbid, wenn der Stahl getempert wird. Demgemäß verbessert das Chrom die Härtbarkeit des Stahls, erzielt eine Verbesserung der Festigkeit und der Kornfeinung durch das Verhindern der Erweichung des Stahls und verbessert die Zähigkeit des Stahls.Chromium is dissolved in the austenite structure of the steel and forms CrC carbide when the steel is annealed. Accordingly, the chromium improves the hardenability of the steel, achieves improvement in strength and grain refining by preventing the softening of the steel and improves the toughness of the steel.

Wenn der Gehalt an Chrom weniger als 0,6 Gew.-% beträgt, verbessern sich die Festigkeit und Härtbarkeit des Stahls unwesentlich. Wenn der Gehalt an Chrom dagegen 1,2 Gew.-% überschreitet, verstärkt sich lediglich die Wirkung, die bei Titan beschrieben wurde, wodurch sich die Kosten erhöhen. Daher wird der Gehalt an Chrom auf einen Bereich von 0,6 bis 1,2 Gew.-% begrenzt.When the content of chromium is less than 0.6% by weight, the strength and hardenability of the steel are insignificantly improved. On the other hand, if the content of chromium exceeds 1.2 wt%, only the effect described with titanium increases, thereby increasing the cost. Therefore, the content of chromium is limited to a range of 0.6 to 1.2 wt%.

[Aluminium (Al): 0,0001 bis 0,3 Gew.-%][Aluminum (Al): 0.0001 to 0.3 wt%]

Aluminium verbessert die Festigkeit und Schlagzähigkeit des Stahls. Da das Aluminium dem Stahl zusammen mit Nb, Ti und Mo zugegeben wird, ist es möglich, eine zugegebene Menge an Vanadium zur Kornfeinung und Nickel zur Sicherstellung der Zähigkeit zu verringern, die beides teure Bestandteile sind.Aluminum improves the strength and impact resistance of the steel. Since the aluminum is added to the steel together with Nb, Ti and Mo, it is possible to reduce an added amount of vanadium for grain refining and nickel for ensuring toughness, which are both expensive components.

Wenn der Gehalt an Aluminium weniger als 0,0001 Gew.-% beträgt, verbessern sich die Festigkeit und die Schlagzähigkeit des Stahls unwesentlich. Wenn der Gehalt an Aluminium dagegen 0,3 Gew.-% übersteigt, bildet sich Al₂O₃, das als ein großer quadratischer Einschluss vorliegt, und dies wirkt als Ausgangspunkt der Ermüdung, wodurch sich die Haltbarkeit des Stahls verschlechtert. Daher wird der Gehalt an Aluminium auf einen Bereich von 0,0001 bis 0,3 Gew.-% begrenzt.When the content of aluminum is less than 0.0001% by weight, the strength and the impact resistance of the steel are insignificantly improved. On the other hand, when the content of aluminum exceeds 0.3% by weight, Al ₂ O ₃ forms as a large square inclusion, and this acts as a starting point of fatigue, thereby deteriorating the durability of the steel. Therefore, the content of aluminum is limited to a range of 0.0001 to 0.3 wt%.

[Kupfer (Cu): weniger als oder gleich 0,3 Gew.-% (0 Gew.-% nicht einschließend)][Copper (Cu): less than or equal to 0.3 wt% (excluding 0 wt%)]

Kupfer erhöht die Festigkeit des Stahls und verbessert seine Korrosionsbeständigkeit wie bei Nickel nach dem Tempern des Stahls. Wenn der Gehalt an Kupfer 0,3 Gew.-% überschreitet, erhöhen sich jedoch die Legierungskosten. Daher wird der Gehalt an Kupfer so begrenzt, dass er weniger als oder gleich 0,3 Gew.-% beträgt.Copper increases the strength of the steel and improves its corrosion resistance as with nickel after tempering the steel. When the content of copper exceeds 0.3% by weight, however, the alloying cost increases. Therefore, the content of copper is limited to be less than or equal to 0.3% by weight.

[Stickstoff (N): weniger als oder gleich 0,3 Gew.-% (0 Gew.-% nicht einschließend)][Nitrogen (N): less than or equal to 0.3 wt% (excluding 0 wt%)]

Stickstoff verfeinert Kristallkörner durch Reaktion mit Aluminium und Titan unter Bildung von AlN und TiN. Wenn der Gehalt an Stickstoff 0,3 Gew.-% überschreitet, können sich jedoch die Abschreckeigenschaften des Stahls verschlechtern. Daher wird der Gehalt an Stickstoff so begrenzt, dass er weniger als oder gleich 0,3 Gew.-% beträgt.Nitrogen refines crystal grains by reaction with aluminum and titanium to form AlN and TiN. However, if the content of nitrogen exceeds 0.3% by weight, the deterring properties of the steel may be deteriorated. Therefore, the content of nitrogen is limited to be less than or equal to 0.3% by weight.

[Sauerstoff (O): 0,0001 bis 0,0030 Gew.-%][Oxygen (O): 0.0001 to 0.0030 wt%]

Sauerstoff wird mit Silizium und Aluminium kombiniert, um einen harten nichtmetallischen Oxideinschluss zu bilden, was zu einer Verschlechterung der Ermüdungslebensdauer des Stahls führt. Daher sollte der Gehalt an Sauerstoff so niedrig wie möglich sein.Oxygen is combined with silicon and aluminum to form a hard nonmetallic oxide inclusion, which leads to a deterioration in the fatigue life of the steel. Therefore, the content of oxygen should be as low as possible.

Es ist gegenwärtig nicht möglich, den Gehalt an Sauerstoff auf weniger als 0,0001 Gew.-% zu begrenzen. Wenn der Gehalt an Sauerstoff 0,003 Gew.-% überschreitet, reagiert der Sauerstoff jedoch mit Aluminium unter Bildung von Al₂O₃, und dies wirkt als Ursache der Ermüdung, wodurch sich die Haltbarkeit des Stahls verschlechtert. Daher wird der Gehalt an Sauerstoff auf einen Bereich von 0,0001 bis 0,003 Gew.-% begrenzt.It is currently not possible to limit the content of oxygen to less than 0.0001% by weight. However, when the content of oxygen exceeds 0.003 wt%, the oxygen reacts with aluminum with the formation of Al ₂ O ₃ , and this acts as a cause of fatigue, deteriorating the durability of the steel. Therefore, the content of oxygen is limited to a range of 0.0001 to 0.003 wt%.

[Herstellungsverfahren][Production method]

Das Verfahren zur Herstellung einer Spiralfeder beinhaltet das Verarbeiten und Ausbilden eines Stahlmaterials, das 0,4 bis 0,9 Gew.-% Kohlenstoff (C), 1,3 bis 2,3 Gew.-% Silizium (Si), 0,5 bis 1,2 Gew.-% Mangan (Mn), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Molybdän (Mo), 0,05 bis 0,80 Gew.-% Nickel (Ni), 0,05 bis 0,50 Gew.-% Vanadium (V), 0,01 bis 0,50 Gew.-% Niob (Nb), 0,05 bis 0,30 Gew.-% Titan (Ti), 0,6 bis 1,2 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0001 bis 0,3 Gew.-% Aluminium (Al), weniger als oder gleich 0,3 Gew.-% (0 Gew.-% nicht einschließend) Kupfer (Cu), weniger als oder gleich 0,3 Gew.-% (0 Gew.-% nicht einschließend) Stickstoff (N), 0,0001 bis 0,0030 Gew.-% Sauerstoff (O) und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidliche Verunreinigungen enthält, in der Form von Walzdraht.The spiral spring manufacturing method involves processing and forming a steel material containing 0.4 to 0.9% by weight of carbon (C), 1.3 to 2.3% by weight of silicon (Si), 0.5 to 1.2 wt.% manganese (Mn), 0.1 to 0.5 wt.% molybdenum (Mo), 0.05 to 0.80 wt.% nickel (Ni), 0.05 to 0 , 50% by weight of vanadium (V), 0.01 to 0.50% by weight of niobium (Nb), 0.05 to 0.30% by weight of titanium (Ti), 0.6 to 1.2 Wt% chromium (Cr), 0.0001 to 0.3 wt% aluminum (Al), less than or equal to 0.3 wt% (0 wt% not including) copper (Cu), less than or equal to 0.3% by weight (not including 0% by weight) of nitrogen (N), from 0.0001 to 0.0030% by weight of oxygen (O) and balance iron (Fe) and unavoidable impurities contains, in the form of wire rod.

Die Spiralfeder wird auf eine solche Weise hergestellt, dass ein Verfahren mit kontrollierter Wärmebehandlung durchgeführt wird, bei dem der Walzdraht für eine bestimmte Zeitdauer auf einer bestimmten hohen Temperatur gehalten wird und dieser dann luftgekühlt wird, um die Kristallkörner zu verfeinern und deren Strukturen zu homogenisieren, und Abschreck- und Temperverfahren, die dem homogenisierten Walzdraht Festigkeit und Zähigkeit verleihen, werden durchgeführt.The coil spring is manufactured in such a way that a controlled heat treatment process is performed in which the wire rod is kept at a certain high temperature for a certain period of time and then air-cooled to refine the crystal grains and homogenize their structures, and quenching and tempering processes which impart strength and toughness to the homogenized wire rod are carried out.

[Testverfahren][Test method]

Die Zugfestigkeit wurde unter Verwendung einer Testprobe zur Bestimmung der Zugfestigkeit mit einem Standarddurchmesser von 4 mm gemäß KS B 0801, Koreanische Industriestandards (Korean Industrial Standards), gemessen. Zudem wurde die Testprobe zur Bestimmung der Zugfestigkeit mittels eines 200-Tonnen-Testgerätes gemäß KS B 0802 gemessen.Tensile strength was measured using a standard 4 mm tensile test specimen according to KS B 0801, Korean Industrial Standards. In addition, the test specimen for the determination of the tensile strength was measured by means of a 200 ton tester according to KS B 0802.

Die Härte wurde bei 300 gf unter Verwendung eines Micro-Vickers-Härtemessgeräts gemäß KS B 0811 gemessen.The hardness was measured at 300 gf using a Micro Vickers hardness meter according to KS B 0811.

Die Ermüdungslebensdauer des Walzdrahts wurde unter Verwendung von Testproben zur Bestimmung der Zugfestigkeit mit einem Standard-Durchmesser von 4 mm gemäß KS B ISO 1143 unter Verwendung eines Prüfgeräts zur Bestimmung der Biegeermüdung mit einem maximalen Biegemoment von 20 kgf·m und einer maximalen Belastung von 100 kgf gemessen.The fatigue life of the wire rod was determined using test specimens with a standard diameter of 4 mm according to KS B ISO 1143 using a flex fatigue tester with a maximum bending moment of 20 kgf · m and a maximum load of 100 kgf measured.

Die Korrosionstiefe wurde unter Verwendung eines komplexen Prüfgeräts zur Bestimmung von durch Umwelteinflüsse ausgelöster Korrosion gemäß KS D 9502 gemessen.The corrosion depth was measured using a complex tester for the determination of environmental induced corrosion according to KS D 9502.

Die Korrosionsermüdungslebensdauer einzelner Teile wird in einer Salzsprühumgebung gemessen.The corrosion fatigue life of individual parts is measured in a salt spray environment.

Die komplexe Korrosions-Ermüdungslebensdauer wurde bei einem maximalen Biegemoment von 20 kgf·m und einer maximalen Belastung von 100 kgf unter Verwendung einer Korrosions-Federprüfmaschine (CSTM) unter einer komplexen Korrosionsumgebung, in der Salz in einer Menge von 50 ± 5 (g/l) gesprüht wird, gemäß KS D 9502 gemessen. [Beispiele und Vergleichsbeispiele] [Tabelle 1]

[Tabelle 2]

Zugfestigkeit (MPa) Härte (HV) Walzdraht-Ermüdungslebensdauer zehntausend Zyklen) Korrosionstiefe (μm) Korrosions-Ermüdungslebensdauer eines einzelnen Teils (zehntausen Zyklen) Komplexe Korrosionsermüdungslebensdauer (zehntausen Zyklen) Bsp. 1 2150 690 28 18 2,4 36,7 Bsp. 2 2180 700 28.5 15 2,6 37,4 Bsp. 3 2165 697 28.2 16 2,6 37,8 Vgl.-bsp. 1 2030 620 19 25 1,8 27,4 Vgl.-bsp. 2 1955 570 21 24 1,7 27,6 Vgl.-bsp. 3 1850 580 23 26 1,6 27,3 Vgl.-bsp. 4 1790 590 22 24 1,7 26,9 Vgl.-bsp. 5 2010 610 21 25 1,8 26,5 Vgl.-bsp. 6 2025 620 24 27 1,9 29,2 Vgl.-bsp. 7 2005 630 25 27 2,1 28,2 Vgl.-bsp. 8 2050 640 21 25 2,0 28,7 Vgl.-bsp. 9 2090 650 19 23 1,8 27,3 Vgl.-bsp. 10 1800 590 18 22 1,9 26,9 Vgl.-bsp. 11 2080 640 19 23 1,7 25,5 Vgl.-bsp. 12 1820 600 22 22 2,1 30,3

The complex corrosion fatigue life was measured at a maximum bending moment of 20 kgf · m and a maximum load of 100 kgf using a corrosion spring testing machine (CSTM) under a complex corrosion environment in which salt in an amount of 50 ± 5 (g / l ), measured according to KS D 9502. [Examples and Comparative Examples] [Table 1]

[Table 2]

Tensile strength (MPa) Hardness (HV) Wire rod fatigue life ten thousand cycles) Corrosion depth (μm) Corrosion fatigue life of a single part (ten thousand cycles) Complex corrosion fatigue life (ten thousand cycles) Example 1 2150 690 28 18 2.4 36.7 Ex. 2 2180 700 28.5 15 2.6 37.4 Example 3 2165 697 28.2 16 2.6 37.8 Comp Ex. 1 2030 620 19 25 1.8 27.4 Comp Ex. 2 1955 570 21 24 1.7 27.6 Comp Ex. 3 1850 580 23 26 1.6 27.3 Comp Ex. 4 1790 590 22 24 1.7 26.9 Comp Ex. 5 2010 610 21 25 1.8 26.5 Comp Ex. 6 2025 620 24 27 1.9 29.2 Comp Ex. 7 2005 630 25 27 2.1 28.2 Comp Ex. 8th 2050 640 21 25 2.0 28.7 Comp Ex. 9 2090 650 19 23 1.8 27.3 Comp Ex. 10 1800 590 18 22 1.9 26.9 Comp Ex. 11 2080 640 19 23 1.7 25.5 Comp Ex. 12 1820 600 22 22 2.1 30.3

Tabelle 1 zeigt Bestandteile und deren Gehalt gemäß Beispielen und Vergleichsbeispielen. Tabelle 2 zeigt die Zugfestigkeit, die Härte, die Ermüdungslebensdauer des Walzdrahts, die Korrosionstiefe, die Korrosions-Ermüdungslebensdauer eines einzelnen Teils und die komplexe Korrosions-Ermüdungslebensdauer gemäß Beispielen und Vergleichsbeispielen.Table 1 shows ingredients and their contents according to Examples and Comparative Examples. Table 2 shows the tensile strength, the hardness, the fatigue life of the wire rod, the corrosion depth, the corrosion fatigue life of a single part, and the complex corrosion fatigue life according to Examples and Comparative Examples.

In den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wird der Gehalt an weiteren Bestandteilen in demselben Bereich wie der des Spiralfederstahls gemäß den Beispielen reguliert, und lediglich der Gehalt an Molybdän (Mo) wird so reguliert, dass er weniger als der des Spiralfederstahls gemäß den vorliegenden Beispielen beträgt oder ihn überschreitet.In Comparative Examples 1 and 2, the content of other ingredients in the same range as that of the spiral spring steel according to the examples is regulated, and only the content of molybdenum (Mo) is regulated to be less than that of the spiral spring steel according to the present examples exceeds him.

In den Vergleichsbeispielen 3 und 4 wird der Gehalt an weiteren Bestandteilen in demselben Bereich wie derjenige des Spiralfederstahls gemäß den Beispielen reguliert, und lediglich der Gehalt an Nickel (Ni) wird so reguliert, dass er weniger als der des Spiralfederstahls gemäß den Beispielen beträgt oder ihn überschreitet.In Comparative Examples 3 and 4, the content of other components in the same range as that of the spiral spring steel according to the examples is regulated, and only the content of nickel (Ni) is regulated to be less than or equal to the spiral spring steel according to the examples exceeds.

In den Vergleichsbeispielen 5 und 6 wurde der Gehalt an weiteren Bestandteilen in demselben Bereich wie derjenige des Spiralfederstahls gemäß den Beispielen reguliert, und lediglich der Gehalt an Vanadium (V) wird so reguliert, dass er weniger als der des Spiralfederstahls gemäß den Beispielen beträgt oder ihn überschreitet.In Comparative Examples 5 and 6, the content of other ingredients in the same range as that of the spiral spring steel according to the examples was regulated, and only the content of vanadium (V) is regulated to be less than or equal to the spiral spring steel according to the examples exceeds.

In den Vergleichsbeispielen 7 und 8 wird der Gehalt an weiteren Bestandteilen in demselben Bereich wie derjenige des Spiralfederstahls gemäß den Beispielen reguliert, und lediglich der Gehalt an Niob (Nb) wird so reguliert, dass er weniger als der des Spiralfederstahls gemäß den vorliegenden Beispielen beträgt oder ihn überschreitet.In Comparative Examples 7 and 8, the content of other ingredients in the same range as that of the spiral spring steel according to the examples is regulated, and only the content of niobium (Nb) is regulated to be less than that of the spiral spring steel according to the present examples exceeds him.

In den Vergleichsbeispielen 9 und 10 wird der Gehalt an weiteren Bestandteilen in demselben Bereich wie derjenige des Spiralfederstahls gemäß den Beispielen reguliert, und lediglich der Gehalt an Titan (Ti) wird so reguliert, dass er weniger als der des Spiralfederstahls gemäß den Beispielen beträgt oder ihn überschreitet.In Comparative Examples 9 and 10, the content of other ingredients in the same range as that of the spiral spring steel according to the examples is regulated, and only the content of titanium (Ti) is regulated to be less than or equal to the spiral spring steel according to the examples exceeds.

In den Vergleichsbeispielen 11 und 12 wird der Gehalt an weiteren Bestandteilen in demselben Bereich wie derjenige des Spiralfederstahls gemäß den Beispielen reguliert, und lediglich der Gehalt an Chrom (Cr) wird so reguliert, dass er weniger als der des Spiralfederstahls gemäß den Beispielen beträgt oder ihn überschreitet.In Comparative Examples 11 and 12, the content of other ingredients in the same range as that of the spiral spring steel according to the examples is regulated, and only the content of chromium (Cr) is regulated to be less than or equal to the spiral spring steel according to the examples exceeds.

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, genügt der Gehalt an Molybdän (Mo), Nickel (Ni), Vanadium (V), Niob (Nb), Titan (Ti) und Chrom (Cr) in den Vergleichsbeispielen 1 bis 12 nicht dem begrenzten Bereich des Gehalts an Bestandteilen des Spiralfederstahls gemäß den Beispielen. Daher ist ersichtlich, dass die Zugfestigkeit und die Härte in den Vergleichsbeispielen 1 bis 12 im Vergleich zu denjenigen in den Beispielen 1 bis 3 niedriger sind.As is apparent from Table 2, the content of molybdenum (Mo), nickel (Ni), vanadium (V), niobium (Nb), titanium (Ti) and chromium (Cr) in Comparative Examples 1 to 12 does not satisfy the limited range the content of components of the spiral spring steel according to the examples. Therefore, it can be seen that the tensile strength and the hardness are lower in Comparative Examples 1 to 12 as compared with those in Examples 1 to 3.

Zudem ist ersichtlich, dass die Ermüdungslebensdauer des Walzdrahts, die Korrosions-Ermüdungslebensdauer einzelner Teile und die komplexe Korrosions-Ermüdungslebensdauer in den Vergleichsbeispielen 1 bis 12 verglichen mit denen in den Beispielen 1 bis 3 gering sind. Es ist ersichtlich, dass die Korrosionsfestigkeit geringer ist, da die Korrosionstiefe verglichen mit der in den Beispielen 1 bis 3 tiefer ist.In addition, it can be seen that the fatigue life of the wire rod, the corrosion fatigue life of individual parts and the complex corrosion fatigue life in Comparative Examples 1 to 12 are small as compared with those in Examples 1 to 3. It can be seen that the corrosion resistance is lower since the depth of corrosion is deeper compared with that in Examples 1 to 3.

Molybdän, Vanadium, Niob, Titan und Chrom sind Bestandteile, die mit Kohlenstoff reagieren, um Carbid zu bilden und MOC, VC, NbC, TiC bzw. CRC zu erzeugen. Durch eine derartige gleichmäßige Verteilung von Carbid erhöht sich die Zugfestigkeit und die Härte des Stahls, und die Ermüdungslebensdauer des Walzdrahts, die Korrosions-Ermüdungslebensdauer einzelner Teile und die komplexe Korrosions-Ermüdungslebensdauer davon mit Bezug auf die Härtbarkeit und den Korrosionswidertand sind erhöht.Molybdenum, vanadium, niobium, titanium, and chromium are components that react with carbon to form carbide and produce MOC, VC, NbC, TiC, and CRC, respectively. Such a uniform distribution of carbide increases the tensile strength and the hardness of the steel, and the fatigue life of the wire rod, the corrosion fatigue life of individual parts and the complex corrosion fatigue life thereof with respect to the hardenability and the corrosion resistance are increased.

Diese Ergebnisse können durch das in 1 dargestellte Diagramm identifiziert werden. 1 ist ein Diagramm, das das Ergebnis einer thermodynamischen Berechnung der Massenanteile von Bestandteilen in Zementit in dem Temperaturbereich von 300 bis 600°C in dem Spiralfederstahl darstellt, der Fe-1,6Si-0,7Mn-0,8Cr-0,3Ni-0,3Mo-0,3V-0,1Nb-0,09Ti-0,55C (einschließlich geringer Mengen an anderen Al-, Cu-, N- und O-Bestandteilen) gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält. Es ist ersichtlich, dass in dem Zementit die komplexen Verhaltensweisen von acht Bestandteilen für jede Temperatur hervorgerufen werden und feine Carbide, wie etwa NOC, VC, NbC, TiC und CrC, gleichmäßig verteilt werden.These results can be determined by the in 1 shown diagram can be identified. 1 Fig. 10 is a graph showing the result of thermodynamic calculation of the cementate constituent mass fractions in the temperature range of 300 to 600 ° C in the coil spring steel, Fe-1.6Si-0.7Mn-0.8Cr-0.3Ni-0 , 3Mo-0.3V-0.1Nb-0.09Ti-0.55C (including minor amounts of other Al, Cu, N and O components) according to the present disclosure. It can be seen that in the cementite the complex behaviors of eight constituents are produced for each temperature and fine carbides such as NOC, VC, NbC, TiC and CrC are evenly distributed.

2 ist ein Diagramm, das das Ergebnis der thermodynamischen Berechnung der Mengen von sämtlicher Phasen in dem Temperaturbereich von 300 bis 1600°C in dem Spiralfederstahl darstellt, der Fe-1,6Si-0,7Mn-0,8Cr-0,3Ni-0,3Mo-0,3V-0,1Nb-0,09Ti-0,55C (einschließlich geringer Mengen an anderen Al-, Cu-, N- und O-Bestandteilen) gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält. Es ist ersichtlich, dass verschiedene Carbide, wie etwa MS-ETA und M77C3, zusätzlich zu FCC-A1 (Austenit), BCC-A2 (Ferrit) und Zementit gebildet werden, und die Festigkeit und die Ermüdungslebensdauer des Stahls werden verbessert. 2 is a graph showing the result of thermodynamic calculation of the amounts of all the phases in the temperature range of 300 to 1600 ° C in the coil spring steel, the Fe-1.6Si-0.7Mn-0.8Cr-0.3Ni-0, 3Mo-0.3V-0.1Nb-0.09Ti-0.55C (including minor amounts of other Al, Cu, N and O components) according to the present disclosure. It can be seen that various carbides such as MS-ETA and M77C3 are formed in addition to FCC-A1 (austenite), BCC-A2 (ferrite) and cementite, and the strength and fatigue life of the steel are improved.

Wie oben beschrieben, kann der Spiralfederstahl der vorliegenden Offenbarung verbesserte Festigkeit und Ermüdungslebensdauer durch Regulierung des Gehalts an Molybdän (Mo), Vanadium (V), Niob (Nb), Titan (Ti) und Chrom (Cr) und durch Erzeugung von Carbid aufweisen.As described above, the coil spring steel of the present disclosure can have improved strength and fatigue life by controlling the contents of molybdenum (Mo), vanadium (V), niobium (Nb), titanium (Ti), and chromium (Cr) and by producing carbide.

Genauer gesagt, kann der Spiralfederstahl der vorliegenden Offenbarung eine Zugfestigkeit, die im Vergleich mit herkömmlichen Stählen, die Fe-1,45Si-0,68Mn-0,71Cr-0,23Ni-0,08V-0,03Ti-0,23Cu-0,035A1-0,55C enthalten, um 10% höher ist, und eine Härte, die um 17% höher ist, aufweisen. Somit ist es möglich, das Gewicht des Spiralfederstahls um ungefähr 15% zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz um ungefähr 0,04% zu verbessern. Zudem ist es möglich, die Ermüdungslebensdauer des Stahls um 27% zu verbessern und seine Korrosionsbeständigkeit und komplexe Korrosions-Ermüdungslebensdauer um ungefähr 33% zu verbessern.More specifically, the coil spring steel of the present disclosure can provide a tensile strength which, in comparison with conventional steels, has Fe-1.45Si-0.68Mn-0.71Cr-0.23Ni-0.08V-0.03Ti-0.23Cu. 0.035A1-0.55C, is 10% higher, and has a hardness that is 17% higher. Thus, it is possible to reduce the weight of the coil spring steel by about 15% and improve the fuel efficiency by about 0.04%. In addition, it is possible to improve the fatigue life of the steel by 27% and improve its corrosion resistance and complex corrosion fatigue life by about 33%.

Obwohl die beispielhaften Ausführungsformen für erläuternde Zwecke offenbart wurden, werden es Fachleute würdigen, dass verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Substitutionen möglich sind, ohne vom Umfang und Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist.Although the exemplary embodiments have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions, and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the appended claims.

Claims

Coil spring steel comprising: 0.4 to 0.9 wt.% Carbon (C); 1.3 to 2.3% by weight of silicon (Si); 0.5 to 1.2 wt% manganese (Mn); 0.1 to 0.5% by weight of molybdenum (Mo); 0.05 to 0.80 wt% nickel (Ni); 0.05 to 0.50 wt.% Vanadium (V); 0.01 to 0.50 weight percent niobium (Nb); 0.05 to 0.30 wt.% Titanium (Ti); 0.6 to 1.2% by weight of chromium (Cr); 0.0001 to 0.3% by weight of aluminum (Al); less than or equal to 0.3 wt%, but greater than 0 wt% copper (Cu); less than or equal to 0.3% by weight but greater than 0% by weight of nitrogen (N); 0.0001 to 0.0030 wt% oxygen (O); and the remainder iron (Fe) and inevitable impurities.

A coil spring steel according to claim 1, wherein said coil spring steel has a tensile strength of 2150 MPa or above and a hardness of 690 HV or above.

A coil spring steel according to claim 1, wherein a wire rod made of the coil spring steel has a fatigue life of 280,000 cycles or more under the condition of a bending moment of 20 kgf · m and a load of 100 kgf.

A coil spring steel according to claim 1, wherein a single part of the coil spring made of the spiral spring steel is sprayed in a complex corrosion environment in which salt of 50 ± 5 (g / l) and wherein a bending moment of 20 kgf · m is applied and a load of 100 kgf, has a complex corrosion fatigue life of 360,000 cycles or more.