JP2002180200A - 硬引きばね用鋼線材、硬引きばね用伸線材および硬引きばね並びに硬引きばねの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オイルテンパー線を用いたばねと同等以上の
疲労強度、耐へたり性を発揮する硬引きばねを製造する
為のばね用鋼線材、ばね用伸線材、およびこの様な硬引
きばね、並びにこうした硬引きばねを低コストで製造す
る為の有用な方法等を提供する。 【解決手段】 本発明の硬引きばね用鋼線材は、Ｃ：
０．５〜０．７質量％未満、Ｓｉ：１．６〜３質量％、
Ｍｎ：０．５〜１．５質量％、Ｎｉ：０．０５〜０．５
質量％、Ｃｒ：０．０５〜１．５質量％およびＶ：０．
０５〜０．２５質量％を夫々含有すると共に、パーライ
ト組織の面積率Ｒｐが下記（１）式を満足するものであ
る。 Ｒｐ（面積％）≧５５×［Ｃ］＋６１…（１） 但し、［Ｃ］はＣの含有量（質量％）を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジンの
弁ばね、クラッチばねおよびブレーキばね等の素材とし
て有用な硬引きばね用鋼線材、およびこのばね用鋼線材
を使用した硬引きばね用伸線材やばね、並びにこうした
硬引きばねを製造する為の有用な方法等に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の軽量化や高出力化に伴い、弁
ばね、クラッチばね、ブレーキばね等においても高応力
化が指向され、疲労強度および耐へたり性に優れたばね
が要求されている。特に、弁ばねの高応力化に対する要
求が強い傾向にあるのが実状である。

【０００３】近年、弁ばねの大部分は、オイルテンパー
線と呼ばれる焼入れ・焼戻しの施された鋼線を、常温で
ばね巻き加工して製造されているのが一般的である。こ
うしたばねの製造方法として、例えばＪＩＳ規格では一
般のオイルテンパー線（ＪＩＳ Ｇ３５６０）とは別
に、弁ばね用オイルテンパー線（ＪＩＳ Ｇ３５６１）
を規定しており、鋼種、不純物レベル、きず深さ等をよ
り厳しく管理する様に要求されている。

【０００４】上記の様なオイルテンパー線では、焼戻し
マルテンサイト組織であるので、高強度を得るのに都合
が良く、また疲労強度や耐へたり性に優れるという利点
があるものの、焼入れ・焼戻し等の熱処理に大掛かりな
設備と処理コストを要するという欠点がある。

【０００５】一方、負荷応力が比較的低い設計された一
部の弁ばねには、フェライト・パーライト組織またはパ
ーライト組織の炭素鋼を伸線加工して強度を高めた線材
（「硬引き線」と呼ばれている）を、常温でばね巻き加
工したものが使用されている。こうしたばねとして、Ｊ
ＩＳ規格にはピアノ線（ＪＩＳ Ｇ３５２２）の中で、
特に「弁ばねまたはこれに準ずるばね用」として、「ピ
アノ線Ｖ種」を定めている。

【０００６】上記の様な硬引き線によって製造されるば
ね（以下では、このばねを「硬引きばね」と呼ぶ）は、
熱処理を必要としないので低コストになるという利点が
ある。しかしながら、フェライト・パーライト組織また
はパーライト組織を伸線した線材では、疲労特性や耐へ
たり性が低いという欠点があり、こうした線材を素材と
して用いても、近年要望の高まっている様な高応力ばね
は実現できない。

【０００７】低コストに製造できるという利点のある硬
引きばねにおいて、より高応力化を図る技術も様々検討
されており、こうした技術として例えば特開平１１−１
９９９８１号には、オーステンパー線と同等の特性を備
えたピアノ線として、共析〜過共析鋼パーライトの伸線
加工方法を工夫することによって、特定のセメンタイト
形状を得る方法が提案されている。しかしながらこうし
た方法においても、伸線方向を入れ替えるなど、工程の
複雑化による製造コストの上昇は避けられない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
の下になされたものであって、その目的は、オイルテン
パー線を用いたばねと同等以上の疲労強度、耐へたり性
を発揮する硬引きばねを製造する為のばね用鋼線材、ば
ね用伸線材、およびこの様な硬引きばね、並びにこうし
た硬引きばねを低コストで製造する為の有用な方法等を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成し得た
本発明の硬引きばね用鋼線材とは、Ｃ：０．５〜０．７
質量％未満、Ｓｉ：１．６〜３質量％、Ｍｎ：０．５〜
１．５質量％、Ｎｉ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：
０．０５〜１．５質量％およびＶ：０．０５〜０．２５
質量％を夫々含有すると共に、パーライト組織の面積率
Ｒｐが下記（１）式を満足するものである点に要旨を有
するものである。 Ｒｐ（面積％）≧５５×［Ｃ］＋６１…（１） 但し、［Ｃ］はＣの含有量（質量％）を示す。

【００１０】また、上記目的を達成し得た本発明の硬引
きばね用伸線材とは、Ｃ：０．５〜０．７質量％未満、
Ｓｉ：１．６〜３質量％、Ｍｎ：０．５〜１．５質量
％、Ｎｉ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜
１．５質量％およびＶ：０．０５〜０．２５質量％を夫
々含有すると共に、パーライト組織の面積率Ｒｐが下記
（１）式を満足し、且つ線材の引張強さＴＳが下記
（２）式を満足するものである点に要旨を有するもので
ある。 Ｒｐ（面積％）≧５５×［Ｃ］＋６１…（１） 但し、［Ｃ］はＣの含有量（質量％）を示す。 −13.1d³+160d²−671d＋3200≧ＴＳ≧−13.1d³＋160d²−671d＋2800…（２） 但し、ｄ：線材の直径（ｍｍ）［１．０≦ｄ≦１０．
０］

【００１１】上記の様なばね用鋼線材またはばね用伸線
材を用いることによって、高応力を発揮する硬引きばね
が得られる。また、この硬引きばねにおいては、ばね内
側における表層残留応力が圧縮から引張りに転ずる深さ
が０．０５ｍｍ以上のものであることが好ましく、より
好ましくはこのこの深さが０．１５ｍｍ以上のものであ
る。更に、この硬引きばねには、その表面に窒化処理を
施すことも有効である。

【００１２】上記の様な硬引きばねを製造するに当た
り、ショットピーニング後に、室温以上の温度で、下記
（３）式を満足する応力τ（ＭＰａ）を少なくとも１回
付与する様にすれば良い。また、この製造方法において
は、応力τを付与するときの温度は１２０℃以上である
ことが好ましい。 τ≧線材の引張強さＴＳ（ＭＰａ）×０．５…（３）

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記目的を達成す
ることのできる硬引きばね用鋼の実現を目指して様々な
角度から検討した。その結果、鋼線材の化学成分組成を
厳密に規定すると共に、線材中のパーライト組織面積率
を含有炭素量との関係で適切な範囲［前記（１）式で規
定する範囲］に制御した鋼線材では、オイルテンパー線
を用いたばねと同等以上の疲労強度、耐へたり性を発揮
する硬引きばね得られることを見出し、本発明を完成し
た。

【００１４】本発明のばね用鋼線材では、化学成分組成
を適切に調製する必要があるが、その範囲限定理由は下
記の通りである。

【００１５】Ｃ：０．５〜０．７質量％未満 Ｃは、伸線材の引張強度を高め、疲労特性や耐へたり性
を確保するために有用なな元素であり、通常のピアノ線
では０．８質量％前後含有されているが、本発明で目的
としている様な高強度の伸線材においては、Ｃの含有量
が０．７質量％以上になると欠陥感受性を増大させ、表
面疵や介在物からの亀裂を発生して疲労寿命が劣化する
ことが分かったので、０．７質量％未満に限定した。但
し、Ｃ含有量が０．５質量％未満になると、高応力ばね
として必要な引張強さが確保できないばかりか、疲労亀
裂発生を助長する初析フェライトの量が多くなって疲労
特性を劣化させるので、Ｃ含有量の下限は０．５質量％
とする必要がある。

【００１６】Ｓｉ：１．６〜２．５質量％ Ｓｉは、固溶強化によって伸線材の引張強さを高め、疲
労特性と耐へたり性の改善に貢献する元素である。Ｃ含
有量を低めにした分だけＳｉを高めに含有させる必要が
あり、こうした観点からその下限は１．６質量％とし
た。しかしながら、Ｓｉの含有量が２．５質量％を超え
て過剰になると、表面の脱酸や疵等が増加して耐疲労性
が悪くなる。尚、Ｓｉ含有量の好ましい下限は１．７質
量％程度であり、好ましい上限は２．２質量％程度であ
る。

【００１７】Ｍｎ：０．５〜１．５質量％ Ｍｎは、パーライト組織を緻密且つ整然化させ、疲労特
性の改善に貢献する元素である。こうした効果を発揮さ
せる為には、Ｍｎは少なくとも０．５質量％含有させる
必要があるが、過剰に含有させると熱間圧延時やパテン
ティング処理時にベイナイト組織が生成し易くなり、疲
労特性を劣化させるので、１．５質量％以下とすべきで
ある。尚、Ｍｎ含有量のより好ましい下限は０．７質量
％程度であり、より好ましい上限は１．０質量％程度で
ある。

【００１８】Ｎｉ：０．０５〜０．５質量％ Ｎｉは、切り欠き感受性を低めると共に靭性を高め、ば
ね巻き加工時の折損トラブルを抑制すると共に、疲労寿
命を向上させるのに有効な元素である。こうした効果を
発揮させる為には、０．０５質量％以上含有させる必要
がある。しかしながら、Ｎｉを過剰に含有させると、熱
間圧延時やパテンティング処理時にベイナイト組織が生
成し易くなり、逆効果となるので、０．５質量％以下と
する必要がある。尚、Ｎｉ含有量の好ましい下限は、
０．１５質量％であり、好ましい上限は０．３０質量％
である。

【００１９】Ｃｒ：０．０５〜１．５質量％ Ｃｒは、パーライトラメラ間隔を小さくして、圧延後、
または熱処理後の強度を上昇させ、耐へたり性を向上さ
せるのに有用な元素である。こうした効果を発揮させる
ためには、Ｃｒ含有量は０．０５質量％以上とする必要
がある。しかしながら、Ｃｒ含有量が過剰になると、パ
テンティング時間が長くなり過ぎ、また靭性や延性が劣
化するので、１．５質量％以下とする必要がある。

【００２０】Ｖ：０．０５〜０．２５質量％ Ｖは、パーライトノジュールサイズを微細にして伸線加
工性、ばねの靭性および耐へたり性等を改善するのに有
用な元素である。こうした効果を発揮させる為には、Ｖ
は０．０５質量％以上含有させる必要があり、好ましく
は０．１０質量％以上含有させるのが良い。しかしなが
ら、０．２５質量％を超えて過剰に含有させても、熱間
圧延時やパテンティング処理時にベイナイト組織が生成
し易くなり、疲労寿命を劣化させることになる。

【００２１】本発明のばね用鋼線材における基本的な化
学成分組成は上記の通りであり、残部は実質的にＦｅか
らなるものであるが、上記の各種成分以外にもばね用鋼
の特性を阻害しない程度の微量成分を含み得るものであ
り、こうした鋼線材も本発明の範囲に含まれものであ
る。上記微量成分としては不純物、特にＰ，Ｓ，Ａｓ，
Ｓｂ，Ｓｎ等の不可避不純物が挙げられる。

【００２２】本発明のばね用鋼線材においては、線材中
のパーライト組織面積率を含有炭素量との関係で適切な
範囲［前記（１）式で規定する範囲］に制御する必要が
あるが、この理由は下記の通りである。本発明に用いら
れる鋼材のＣ含有量は、前述の如く、０．５〜０．７質
量％未満と共析成分よりも低くしなければならないので
あるが、この様な鋼材から線材を通常の方法で製造する
と初析フェライト組織が生成し、この初析フェライト組
織は疲労破壊の起点となてって疲労寿命を劣化させるこ
とになる。こうした不都合を回避する為には、初析フェ
ライトをできるだけ少なくし、パーライト組織分率を高
くすることが必要になる。

【００２３】図１は、鋼中の炭素含有量とパーライト面
積率の関係を示したものである。一般的な炭素鋼では、
パーライト面積率が比較的低い組織であるが、本発明の
鋼線材では、上記した観点からパーライト面積率が炭素
含有量との関係からして比較的高い組織となっているの
である。

【００２４】上記（１）式を満足する様な組織を得る為
には、熱間圧延時またはパテンティング処理時にＡｅ₃
変態点（オーステナイトとフェライトが平衡に共存でき
る上限温度）より高い温度から、Ａｅ₁変態点（フェラ
イトとセメンタイトが共存できる上限温度）以下の温度
にできるだけ急速に冷却することが有効である。具体的
には、熱間圧延の場合にはコンベア上の冷却条件を上記
温度領域において、冷却速度を５℃／ｓ以上、好ましく
は１０℃／ｓ以上に管理することが有効である。但し、
必要以上に冷却を続行することは、精細なパーライト組
織が得られなくなり、ベイナイトの様な過冷組織が混入
して靭性を劣化させるので、冷却条件をコンベアの位置
ごとに管理し、線材の温度が約５５０℃以下の領域まで
は冷却を緩めることが推奨される。

【００２５】パテンティング処理においては、Ａｅ₃変
態点からＡｅ₁変態点までの冷却が比較的速くなるが、
恒温保持に利用する媒体としては熱伝導率の高いものを
選定することが望ましい。具体的には、例えば流動槽よ
りも、鉛浴や塩浴を利用することが望ましい。更に冷却
を速める為には、オーステナイト化加熱炉から恒温保持
炉へ入る間のにプロセスに冷却工程を介在させ、この冷
却工程によって強制冷却することが好ましい。また冷却
速度を大きくする為には、線材の送給速度をできるだけ
大きくすることも有効である。尚、パーライト面積率Ｒ
ｐについては、伸線加工やその後のばね巻き加工によっ
ても大きく変化することがないので、面積率の測定は伸
線加工後の線材やばね製品において実施しても良い。

【００２６】上記の様なばね用鋼線材を用いて伸線加工
およびばね巻き加工を施すことによって、希望する特性
を発揮するばねが得られるのであるが、こうした効果を
より有効に発揮させるためには、伸線加工線材が上記
（２）式の関係を満足することが有効である。

【００２７】上記（２）式に関連して、ＪＩＳ−ＳＷＰ
−Ｖについては、引張強さが線材の直径に応じて規定さ
れているが、一般ばね用のＳＷＰ−Ｂ等よりも低いＴＳ
に設定されている。その理由は、引張強さを高くし過ぎ
ると欠陥感受性の増加や靭・延性の低下等を招き、伸線
中の断線、ばね加工中の折損、疲労破壊、脆性破壊等の
問題が生じる可能性があるからと考えられる。

【００２８】これに対して本発明では、欠陥感受性を下
げて、靭・延性を高めることによって、上記（２）式右
辺の値以上のＴＳ領域でのばねの製造と使用に適したも
のとしたのである。但し、この引張強さＴＳを高くし過
ぎると、欠陥感受性や靭・延性の低下による悪影響が防
ぎきれないので、その上限を上記（２）の左辺の値まで
とした。こうした要件を満足する伸線材は、従来の伸線
設備によって伸線することによっても可能であるが、特
に高強度な線材を塑性加工することになるので、断線を
起こさない様にその条件を適切に考慮することが望まれ
る。こうした観点から、（１）伸線前処理としてリン酸
塩被膜を施した上で潤滑剤には金属石鹸を用いること、
（２）伸線ダイス個々の減面率は１５〜２５％の範囲と
すること（但し、残留応力制御の為に最終ダイスのみ減
面率を下げても良い）、（３）伸線中の温度上昇を防ぐ
為に伸線速度を上げ過ぎない様にする、等に留意すべき
である。

【００２９】本発明に係るばねにおいては、ばね内側に
おける表層残留応力が圧縮から引張りに転ずる深さが
０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましく
はこのこの深さが０．１５ｍｍ以上のものである。通
常、弁ばねやそれに準ずる高応力ばねには、ショットピ
ーニングによって表層に圧縮残留応力が付与された状態
で使用されるのであるが、表層（ばね内側部分の表層）
から深さ方法圧縮残留応力を順次測定していくと、或る
深さから引張強さに転ずる。そして、この深さ（以下、
「クロシングポイント」と呼ぶ）は、ショットピーニン
グ条件、材料の硬さ、ショットピーニング前の母材の残
留応力分布等に依存する。通常の硬引き線の表層には、
伸線加工による引張残留応力が生じているので、ショッ
トピーニング後の残留応力のクロシングポイントは、オ
イルテンパー線などに比べて小さくなる傾向がある。こ
れに対し本発明の線材では、一般に硬引きばねよりも高
応力での使用を想定したものであることから、オイルテ
ンパー線製ばねにおいてなされる条件よりも強くショッ
トピーニングを施し、クロシングポイントを意図的に
０．０５ｍｍ以上、より好ましくは０．１５ｍｍ以上と
なる様に管理することが望ましい。

【００３０】尚、クロシングポイントが上記の範囲とな
る様にする為には、伸線加工の引張残留応力を低減する
為に、（ａ）伸線時の最終ダイスの減面率を１０％以
下、好ましくは３〜６％程度とすること、（ｂ）ばね巻
き加工の歪取焼鈍温度を３６０℃以上に高めること、
（ｃ）ショットピーニング工程において平均直径０．６
ｍｍ以上、好ましくは０．８ｍｍ以上のショット粒によ
る投射を少なくとも１度行なうこと、等が有効である。

【００３１】本発明のばねには、特に過酷な応力条件で
使用されることが予想される場合には、その表面に窒化
処理を施すことも有効である。こうした窒化処理を施す
ことによって、疲労強度を更に改善することができる。
こうした窒化処理に関しては、オイルテンパー線の弁ば
ねについては従来からその処理が行なわれているが、硬
引きばねについては、全く行われていなかった。これ
は、硬引きばねでは、それほど過酷な条件で使用された
ことがなかったことや、通常の硬引き線の化学成分では
窒化処理を施しても効果があまり期待できないと考えら
れていたこと等が原因である。

【００３２】これに対して、本発明で規定する化学成分
組成を有する線材を硬引きした後、窒化処理を施すと、
疲労寿命が改善されることになる。こうした効果が発揮
される理由は、次の様に考えることができた。即ち、本
発明のばねはＣ含有量が低いものであるので、パーライ
ト組織を構成するセメンタイト相に対してフェライト相
の体積が高くなっており、且つフェライトをＳｉ，Ｖ，
Ｃｒ等の合金元素で強化することによって線材の強度が
フェライト自身の強度に依存する状態になっているの
で、窒化によってフェライトの強度を高めることが疲労
強度の直接的な改善に繋がるものと考えられる。尚、本
発明者らが確認したところによれば、窒化処理を施すこ
とによる効果は、特に表層１０μｍ位置で硬さをＨＶ６
００以上（好ましくはＨＶ７００以上）となる様に処理
したときに大きいことが判明した。

【００３３】一方、本発明のばねを製造するに当たって
は、ショットピーニング後に、室温好ましくは１２０℃
以上の温度で、前記（３）式を満足する応力τを少なく
とも１回付与することが有効である。一般に硬引きばね
は、オイルテンパー線製ばねに比べて耐へたり性が低
い。本発明では鋼材成分や線材引張強さの上昇によって
耐へたり性の改善を図るものであるが、その使用目的や
使用条件によっては更に高い耐へたり性が要求される場
合がある。こうした場合には、室温（好ましくは１２０
℃以上の温度）で、前記応力τを少なくとも１回付与す
ることが有効である。これによって、伸線加工で導入さ
れた転位を固着し、塑性変形に対する抵抗を高めること
ができると考えられる。尚、上記（３）式における線材
の引張強さＴＳとは、伸線加工材のときに測定される値
である。

【００３４】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００３５】

【実施例】下記表１に示す化学成分組成の鋼（Ａ〜Ｇ）
を溶製し、熱間圧延して直径：９．０ｍｍの鋼線材を作
製した。その後、鋼Ｄ以外に軟化焼鈍を施し、更に全て
の鋼種において皮削り、パテンティング処理および伸線
処理を行なって各線径とした。このとき、パテンティン
グ処理は、オーステナイト化加熱温度を９４０℃とし、
線速を８．０ｍ／ｍｉｎと比較的速めると共に、Ｎｏ．
１〜８，１０，１３については、パーライト面積率を高
める為に６２０℃の鉛炉との間で強制的に高圧エアーを
吹き付け急冷後に鉛炉に入る様にした。伸線はダイス枚
数８枚の連続伸線機を使用し、最終ダイス以外の各ダイ
スの減面率を１５〜２５％、最終ダイスを５％と設定
し、最終ダイスの伸線速度を２００ｍ／ｍｉｎにて実施
した。また、伸線に伴う線材の温度上昇を防ぐ為に、線
材を直接水冷しながら冷却する冷却伸線を実施した。

【００３６】伸線材を常温にてばね成形し、歪み取り焼
鈍（４００℃×２０分）、座研磨、二段ショットピーニ
ング、低温焼鈍（２３０℃×２０分）およびセッチング
（τ _max＝１２００ＭＰａ相当）を行なった。Ｎｏ．４
〜８のサンプルにおいては、セッチングを低温焼鈍の余
熱を利用して１８０℃程度の温度で実施した。また、Ｎ
ｏ．５，６のものについては、４６０℃にて５時間の窒
化処理も施した。パーライト面積率は、パテンティング
後の鋼線の断面積における光学顕微鏡写真（４００倍×
１０視野）を、コンピュータで画像解析して評価した。

【００３７】

【表１】

【００３８】得られた各ばねに６３７±５８８ＭＰａの
負荷応力下で疲労試験を行ない、破断寿命を測定した。
また、１２０℃、８８２ＭＰａの応力下で、４８時間締
め付けた後、残留せん断歪を測定し、耐へたり性の指標
（残留せん断歪が小さいほど耐へたり性は良好）とし
た。これらの結果を、各製造条件、線材の引張強さＴ
Ｓ、クロシングポイント、１０μｍ位置（深さ）の硬さ
等と共に下記表２に示す。

【００３９】尚、１０μｍ位置での硬さは試料を既知の
角度傾斜させて樹脂に埋め込み、研磨したサンプル上で
ビッカース硬さ（荷重３００ｇ）を測定し、垂直方向に
換算するいわゆる「コード法」によった。また、残留応
力については、Ｘ線回折法によった。深さ方向のプロフ
ァイルについては、化学研磨にて表層を除去し、Ｘ線回
折測定を行なうことによって評価した。

【００４０】

【表２】

【００４１】これらの結果から、次の様に考察できる。
まず、Ｎｏ．１のものは、前記（１）式を満足するもの
であるが、伸線時の減面率が低いために硬引き線のＴＳ
が前記（２）式の低い方に外れたものとなっている。こ
の結果、耐へたり性の点では他よりも劣る結果となった
が、疲労寿命については他の実施例に匹敵する長寿命を
示してした。

【００４２】Ｎｏ．２〜８のものは、前記（１）式およ
び（２）式のいずれをも満足するものであり、疲労寿命
および耐へたり性のいずれも優れたものとなっている。
このうち、Ｎｏ．２のものでは、Ｎｏ．３と同じ鋼線を
用いているが、ショットピーニング条件を変化（一段目
のショット粒を小さくしたもの）させたもので、クロシ
ングポイントが浅くなっている。これによって、Ｎｏ．
２の疲労寿命はＮｏ．３のものに比べて劣っているが、
耐へたり性は同等レベルである。

【００４３】Ｎｏ．４のものは、Ｎｏ．３に対して１２
０℃以上での応力付与を実施したものであり、耐へたり
性は向上しているが疲労寿命は同レベルである。Ｎｏ．
５のものは、Ｎｏ．４に対して窒化処理を施したもので
あり、耐へたり性は同等であるが疲労寿命が向上してい
る。Ｎｏ．６のものは、素材や処理内容はＮｏ．５と同
等であるが、伸線加工度と線材直径が異なるものであ
り、２１１３ＭＰａの高い引張強さが得られており、疲
労寿命も向上している。Ｎｏ．７は、Ｃ含有量が比較的
低い鋼種を用いたものであり、またＮｏ．８は逆に高い
鋼種を用いたものであるが、いずれも良好な耐へたり性
と疲労特性を示している。

【００４４】これに対して、Ｎｏ．９〜１３のものは、
本発明で規定する要件のいずれかを欠く比較例であり、
いずれかの特性が劣化していることが分かる。Ｎｏ．９
のものでは、化学成分組成はＮｏ．１〜６のものと同じ
ものであるが、パテンティング処理時にガス冷却を行な
わなかった為に、初析フェライトが生じてパーライト面
積率が本発明で規定する範囲よりも低くなったものであ
る。こうしたことから、引張強さＴＳについてはＮｏ．
７と同程度の値が得られているにも関わらず、疲労寿命
が著しく低くなっている。

【００４５】Ｎｏ．１０のものは、ＪＩＳ−ＳＷＲＳ９
２Ｂ相当鋼であり、耐へたり性、疲労寿命ともに実施例
のものよりも劣っている。疲労寿命が劣るのは、Ｃ含有
量が高くなって欠陥感受性が高くなり、疲労起点が早期
に形成されたからと考えられる。また、耐へたり性が劣
るのは、Ｓｉ，Ｃｒ，Ｖ等の含有量が少なかったことに
よるものと考えられる。

【００４６】Ｎｏ．１１のものでは、Ｓｉ含有量が高
く、ＣｒやＶも含有しているが、Ｃ含有量が高くなった
鋼種を用いたものであり、耐へたり性は良好であるが、
疲労寿命が劣っている。

【００４７】Ｎｏ．１２のものは、Ｎｏ．１１のものよ
りＳｉ含有量がやや少ないものであり、耐へたり性が低
くなっている。またＮｏ．１３のものは、Ｃ含有量は本
発明で規定する範囲内にあるが、Ｓｉ含有量がやや少な
くなっており、疲労特性はＮｏ．１０〜１２よりやや良
いが、実施例ほどの性能が得られておらず、また耐へた
り性が非常に劣っている。

【００４８】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、オ
イルテンパー線を用いたばねと同等以上の疲労強度、耐
へたり性を発揮する硬引きばねを製造する為のばね用鋼
線材、ばね用伸線材、およびこの様な硬引きばね、並び
にこうした硬引きばねを低コストで製造する為の有用な
方法が実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼中の炭素含有量とパーライト面積率の関係を
示したグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｆ 1/02 Ｆ１６Ｆ 1/02 Ａ (72)発明者 茨木 信彦 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神戸 製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 稲田 淳 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神戸 製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 須田 澄恵 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神戸 製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 高村 典利 神奈川県愛甲郡愛川町中津字桜台4056番地 日本発条株式会社内 (72)発明者 天道 悟 長野県上伊那郡宮田村3131番地 日本発条 株式会社内 (72)発明者 藤原 忠義 兵庫県尼崎市中浜町10番地１ 神鋼鋼線工 業株式会社内 (72)発明者 神保 鉄男 兵庫県尼崎市中浜町10番地１ 神鋼鋼線工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 3J059 AB13 BA01 BC02 BC19 EA08 GA08 GA13 GA14 4K042 AA02 BA04 CA06 CA10 CA13 DA02 DA06 DC02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：０．５〜０．７質量％未満、Ｓｉ：
   １．６〜２．５質量％、Ｍｎ：０．５〜１．５質量％、
   Ｎｉ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜１．
   ５質量％およびＶ：０．０５〜０．２５質量％を夫々含
   有すると共に、パーライト組織の面積率Ｒｐが下記
   （１）式を満足するものであることを特徴とする硬引き
   ばね用鋼線材。 Ｒｐ（面積％）≧５５×［Ｃ］＋６１…（１） 但し、［Ｃ］はＣの含有量（質量％）を示す。
2. 【請求項２】 Ｃ：０．５〜０．７質量％未満、Ｓｉ：
   １．６〜３質量％、Ｍｎ：０．５〜１．５質量％、Ｎ
   ｉ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜１．５
   質量％およびＶ：０．０５〜０．２５質量％を夫々含有
   すると共に、パーライト組織の面積率Ｒｐが下記（１）
   式を満足し、且つ線材の引張強さＴＳが下記（２）式を
   満足するものであることを特徴とする硬引きばね用伸線
   材。 Ｒｐ（面積％）≧５５×［Ｃ］＋６１…（１） 但し、［Ｃ］はＣの含有量（質量％）を示す。 −13.1d³+160d²−671d＋3200≧ＴＳ≧−13.1d³＋160d²−671d＋2800…（２） 但し、ｄ：線材の直径（ｍｍ）［１．０≦ｄ≦１０．
   ０］
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のばね用鋼線材
   またはばね用伸線材を用いて製造されたものである硬引
   きばね。
4. 【請求項４】 ばね内側における表層残留応力が圧縮か
   ら引張りに転ずる深さが０．０５ｍｍ以上のものである
   請求項３に記載の硬引きばね。
5. 【請求項５】 ばね内側における表層残留応力が圧縮か
   ら引張りに転ずる深さが０．１５ｍｍ以上のものである
   請求項４に記載の硬引きばね。
6. 【請求項６】 表面に窒化処理が施されたものである請
   求項３〜５のいずれかに記載の硬引きばね。
7. 【請求項７】 請求項３〜５のいずれかに記載の硬引き
   ばねを製造するに当たり、ショットピーニング後に、室
   温以上の温度で、下記（３）式を満足する応力τ（ＭＰ
   ａ）を少なくとも１回付与することを特徴とする硬引き
   ばねの製造方法。 τ≧線材の引張強さＴＳ（ＭＰａ）×０．５…（３）
8. 【請求項８】 前記応力τを付与するときの温度が１２
   ０℃以上である請求項７に記載の製造方法。