JP2009228110A - Stainless steel sheet for spring and production method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ばね限界値に優れたばね用ステンレス鋼板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a stainless steel plate for springs having an excellent spring limit value and a method for producing the same.
一般に、ばね用ステンレス鋼板は、熱間圧延後に冷間圧延と焼鈍を繰り返し、所望の板厚に仕上げることで製造される。日本工業規格JIS G 4313-1996によれば、ばね用ステンレス鋼には、オーステナイト系として、SUS301、SUS304、マルテンサイト系として、SUS420J2、析出硬化系として、SUS631、SUS632J1が挙げられ、機械的性質として硬さおよび曲げ性についての規格がある。この要求を満足するために、オーステナイト系ばね用ステンレス鋼は、加工度を設定した冷間圧延により製造され、また、マルテンサイト系及び析出硬化系ばね用ステンレス鋼は、熱処理によって製造される。 Generally, a stainless steel plate for a spring is manufactured by repeating cold rolling and annealing after hot rolling and finishing to a desired plate thickness. According to Japanese Industrial Standard JIS G 4313-1996, stainless steel for spring includes SUS301, SUS304, martensite, SUS420J2 as precipitation hardening, SUS631, SUS632J1, as mechanical properties, as austenite. There are standards for hardness and bendability. In order to satisfy this requirement, the austenitic spring stainless steel is manufactured by cold rolling with a set degree of processing, and the martensitic and precipitation hardening spring stainless steel is manufactured by heat treatment.
このように、ばね用ステンレス鋼には、機械的性質として硬さおよび曲げ性の要求があるが、機能として重要になる「へたり難さ」についての規格はない。この「へたり難さ」、すなわち、「ばね部に負荷をかけた後に、除荷したときの形状の変移量」は、ばね限界値との相関があり、このばね限界値については、JIS G 4313-1996では、補足データとして記載され、オーステナイト系のSUS301、SUS304に関しては冷間圧延状態、析出硬化系のSUS631、SUS632J1に関しては析出硬化熱処理状態として示されている（JIS G 4313-1996参考表1）。 As described above, the stainless steel for springs has requirements for hardness and bendability as mechanical properties, but there is no standard for “difficulty” that becomes important as a function. This “difficulty to sag”, that is, “the amount of change in shape when the spring is unloaded after being loaded” has a correlation with the spring limit value. In 4313-1996, it is described as supplementary data, with austenitic SUS301 and SUS304 being shown as a cold rolled state, and precipitation hardening SUS631 and SUS632J1 being shown as a precipitation hardening heat treatment state (reference table of JIS G 4313-1996). 1).
ただし、オーステナイト系のSUS301、SUS304では、冷間圧延状態でJIS G 4313-1996で規定される、硬さと曲げ性の規格を満足しても、ばね限界値は上記補足データを満足しないことがあり、また近年、顧客からは、さらに大きなばね限界値を要求されることも多い。 However, with austenitic SUS301 and SUS304, the spring limit value may not satisfy the above supplemental data even if it satisfies the hardness and bendability standards specified by JIS G 4313-1996 in the cold rolled state. In recent years, customers often demand a larger spring limit value.
ばね限界値を上昇させる手段としては、一定の張力を与えながら窒素ガスや窒素と水素の混合ガス雰囲気中で連続熱処理を行うテンションアニーリング（ＴＡ）処理（非特許文献1）の方法がある。このＴＡ処理によって、ばね限界値が向上する理由としては、歪時効による比例限の向上、ヤング率の向上、表面層の窒化による硬化等が考えられている。 As a means for increasing the spring limit value, there is a tension annealing (TA) process (Non-Patent Document 1) in which a continuous heat treatment is performed in an atmosphere of nitrogen gas or a mixed gas of nitrogen and hydrogen while applying a constant tension. The reason why the spring limit value is improved by this TA treatment is considered to be an increase in proportionality limit due to strain aging, an improvement in Young's modulus, hardening due to nitriding of the surface layer, and the like.
また、冷間圧延後にストレッチャーレベラー（特許文献１）またはローラーレベラー（特許文献２）加工によって、ステンレス鋼表面層の引張残留応力を低減させ、圧縮残留応力を増加させることでばね限界値を上昇させる方法が報告されている。 In addition, the stretcher leveler (Patent Document 1) or roller leveler (Patent Document 2) is processed after cold rolling to reduce the tensile residual stress of the stainless steel surface layer and increase the compressive residual stress to increase the spring limit value. The method to make it reported.
しかしながら、テンションアニーリング処理では、クロムカーバイトが結晶粒界、双晶、すべり面において析出するため、その近傍では、クロム欠乏層が形成され、鋭敏化が生じる可能性があり、冷間圧延したSUS301やSUS304では耐食性が劣化する。 However, in the tension annealing process, chromium carbide precipitates at the grain boundaries, twins, and slip planes, so a chromium-deficient layer is formed in the vicinity thereof, which may cause sensitization, and cold rolled SUS301. Corrosion resistance deteriorates with SUS304.
また、通常成形ばねは、ステンレス鋼の板材やコイル材をプレス打ち抜き成形によって対象部品に加工するが、特許文献１および特許文献２に記載されているような、表層に圧縮残留応力が存在するばね用ステンレス鋼では、複雑なプレス成形で反りなどが発生して、要求される形状が得られないことがある。この圧縮残留応力は、ばね材が薄肉化するほどプレス成形後の形状安定性に影響を及ぼす。
In addition, normally formed springs are formed by subjecting stainless steel plates or coil materials to the target parts by press punching, and springs having compressive residual stress in the surface layer as described in
特許文献１および特許文献２には、ばね用冷間圧延鋼板のばね限界値は、内部応力分布に影響され、表面に圧縮残留応力があればばね限界値は上昇し、引張残留応力があれば、ばね限界値は低下すると記載されている。しかしながら、本発明者がばね用ステンレス鋼の内部応力分布とばね限界値との関連性について詳細に調査したところ、内部応力分布とばね限界値にはなんら関連性はなく、ステンレス鋼表面の引張残留応力を低減させ、圧縮応力を増加させてもばね限界値の上昇は認められなかった。さらに、ばね用冷間圧延鋼板の表面にショットブラスト処理を施して、材料表層の圧縮応力を強制的に増加させても、ばね限界値の上昇は認められなかった。
In
従って、本発明の目的は、オーステナイト系ばね用ステンレス鋼の硬さおよび曲げ性を保持したまま、耐食性を劣化させることなく、ばね限界値に優れたばね用冷間圧延鋼板を提供することである。
本発明の他の目的は、上記オーステナイト系ばね用ステンレス鋼板の製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、上記オーステナイト系ばね用ステンレス鋼板で製造されたばねを提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a cold-rolled steel sheet for springs having excellent spring limit values without deteriorating corrosion resistance while maintaining the hardness and bendability of stainless steel for austenitic springs.
The other object of this invention is to provide the manufacturing method of the said stainless steel plate for austenitic springs.
Still another object of the present invention is to provide a spring made of the above-described stainless steel plate for austenitic springs.
本発明は、以下に示す、オーステナイト系ばね用ステンレス鋼板、その製造方法、及びこれを用いたばねを提供するものである。
１．下記の特性を有するばね用オーステナイト系ステンレス鋼板：
（１）厚み２０μｍ〜８００μｍ
（２）ばね限界値（Kb0.075）３００ＭＰａ以上
（３）（表面ビッカース硬さ）−（断面中央部ビッカース硬さ）＞10HV(0.1)
（４）表面及び断面中央部の残留応力＜５０ＭＰａ
２．オーステナイト系ステンレス鋼がSUS301又はSUS304である上記１記載のばね用オーステナイト系ステンレス鋼板。
３．表面及び断面中央部の残留応力＜３０ＭＰａである上記１又は２記載のばね用オーステナイト系ステンレス鋼板。
４．オーステナイト系ステンレス鋼板を、上ロールと下ロールを有するローラーレベラーに、０ｋｇ／ｍｍ2〜５ｋｇ／ｍｍ2の張力下で通板させることを特徴とする上記１〜３のいずれか１項記載のばね用オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
５．一度通板した鋼板を同一条件下で表裏を逆にして再度通板することを特徴とする上記４記載のばね用オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
６．上ロールと下ロールの総本数が５〜２５本である上記４又は５記載のばね用オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
７．入口側押し込み量が10.0〜0.1ｍｍ、出口側押し込み量が5.0〜0.0ｍｍである上記４〜６のいずれか１項記載のばね用オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
８．オーステナイト系ステンレス鋼がSUS301又はSUS304である上記４〜７のいずれか１項記載のばね用オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
９．上記１〜３のいずれか１項記載のばね用オーステナイト系ステンレス鋼板で製造されたばね。
１０．上記４〜８のいずれか１項記載の製造方法で製造されたばね用オーステナイト系ステンレス鋼板で製造されたばね。
The present invention provides the following stainless steel plate for austenitic springs, a method for producing the same, and a spring using the same.
1. Austenitic stainless steel plate for springs with the following characteristics:
(1)
(2) Spring limit value (Kb 0.075 ) 300 MPa or more (3) (Surface Vickers hardness)-(Cross section Vickers hardness)> 10HV (0.1)
(4) Residual stress at the center of the surface and cross section <50 MPa
2. 2. The austenitic stainless steel plate for spring according to 1 above, wherein the austenitic stainless steel is SUS301 or SUS304.
3. 3. The austenitic stainless steel plate for spring according to the above 1 or 2, wherein the residual stress of the surface and the central portion of the cross section is <30 MPa.
4). The austenitic stainless steel sheet, a roller leveler having an upper roll and lower roll, 0kg / mm 2 ~5kg / mm 2 of any one spring according to the 1 to 3, characterized in that to strip passing under tension For producing an austenitic stainless steel sheet for use.
5. 5. The method for producing an austenitic stainless steel plate for a spring as described in 4 above, wherein the steel plate once passed is passed again with the front and back reversed under the same conditions.
6). 6. The method for producing an austenitic stainless steel plate for spring according to 4 or 5 above, wherein the total number of upper and lower rolls is 5 to 25.
7). 7. The method for producing an austenitic stainless steel plate for a spring according to any one of 4 to 6 above, wherein the inlet side pushing amount is 10.0 to 0.1 mm and the outlet side pushing amount is 5.0 to 0.0 mm.
8). 8. The method for producing an austenitic stainless steel plate for a spring according to any one of 4 to 7 above, wherein the austenitic stainless steel is SUS301 or SUS304.
9. The spring manufactured with the austenitic stainless steel plate for springs of any one of said 1-3.
10. The spring manufactured with the austenitic stainless steel plate for springs manufactured with the manufacturing method of any one of said 4-8.
本発明のばね用ステンレス鋼板は、高いばね限界値を有する。また残留応力が低減しているために、プレス成形で反りなどが発生し難く、形状安定性に優れた、板ばね、成形ばねを製造することができる。また、本発明のばね用ステンレス鋼板の製造方法では、テンションアニーリング処理のような鋭敏化による耐食性の劣化の問題がない。 The stainless steel plate for springs of the present invention has a high spring limit value. Further, since the residual stress is reduced, it is possible to produce a leaf spring and a molded spring that are less likely to warp in press molding and have excellent shape stability. Moreover, in the manufacturing method of the stainless steel plate for springs of this invention, there is no problem of deterioration of corrosion resistance due to sensitization such as tension annealing treatment.
本発明の方法は、冷間圧延によって仕上げたオーステナイト系ばね用ステンレス鋼を、極力張力を低下させたローラーレベラーで繰り返し曲げを行い、ステンレス鋼表層を塑性変形させて、残留応力を除去するとともに、板厚中央部よりも表層の硬度を高くして、ばね限界値を向上させたばね用ステンレス鋼板を製造することを特徴とする。 The method of the present invention comprises austenitic spring stainless steel finished by cold rolling, repeatedly bending with a roller leveler with reduced tension as much as possible, plastically deforming the stainless steel surface layer, and removing residual stress, A stainless steel plate for a spring having an improved spring limit value by making the hardness of the surface layer higher than the central portion of the plate thickness is manufactured.
ローラーレベラーを通板させることによって、ステンレス鋼内部に存在する残留応力は低減し、さらに、材料表層の硬さは中央部に比べて、ビッカース硬さで10HV(0.1)から40HV(0.1)高くなる。これによって、ばね限界値は、100MPaから400MPa高くすることができる。 By passing the roller leveler through, the residual stress existing in the stainless steel is reduced, and the hardness of the material surface layer is increased from 10HV (0.1) to 40HV (0.1) in terms of Vickers hardness compared to the central part. . As a result, the spring limit value can be increased from 100 MPa to 400 MPa.
この表面硬化層の範囲は、表面から板厚の30％程度の範囲であり、表面近傍ほど硬さが高くなる。ただし、硬さの上昇率が小さく、さらに表面近傍に限られていることから、表層の硬さの上昇が耐力などの機械的性質に影響を及ぼすことはない。 The range of the surface hardened layer is a range of about 30% of the plate thickness from the surface, and the hardness is higher as the surface is closer. However, since the rate of increase in hardness is small and is limited to the vicinity of the surface, the increase in hardness of the surface layer does not affect mechanical properties such as yield strength.
本発明に使用されるばね用ステンレス鋼とは、オーステナイト系ステンレス鋼を意味し、その具体例としては、SUS301、SUS304等が挙げられる。また、仕上げ冷間圧延とは、JIS G 4313-1996に規定されている、1/2H、3/4H、H、EH、SEH等に調質する圧延を意味している。なお、仕上げ冷間圧延後のテンションレベラーなどの形状矯正の有無は問わない。 The spring stainless steel used in the present invention means an austenitic stainless steel, and specific examples thereof include SUS301 and SUS304. The finish cold rolling means rolling tempered to 1 / 2H, 3 / 4H, H, EH, SEH, etc. as defined in JIS G 4313-1996. In addition, the presence or absence of shape correction, such as a tension leveler after finish cold rolling, does not ask | require.
本発明に用いられるローラーレベラーのロール径は好ましくは100〜10mmφ、さらに好ましくは50〜10mmφである。本発明に用いられるローラーレベラーの具体例を図1に示す。このローラーレベラーは、ロール径15mmφの上ロール9本と下ロール10本を交互配置したロール間を所定の板材が通板する構造になっている。
冷間圧延後または、テンションレベラー通板後の材料には、加工による残留応力が生じており、ローラーレベラーを通板することで、繰り返し曲げが与えられ、残留応力は減少する。さらに、この繰り返し曲げによって、材料表層部のみが塑性変形を受け、板厚中央部よりも表層の硬度が高くなる。
The roller leveler used in the present invention preferably has a roll diameter of 100 to 10 mmφ, more preferably 50 to 10 mmφ. A specific example of a roller leveler used in the present invention is shown in FIG. This roller leveler has a structure in which a predetermined plate material passes between rolls in which 9 upper rolls and 10 lower rolls are alternately arranged with a roll diameter of 15 mm.
The material after cold rolling or after passing through the tension leveler is subjected to residual stress due to processing. By passing through the roller leveler, bending is repeatedly applied, and the residual stress is reduced. Furthermore, by this repeated bending, only the material surface layer part is subjected to plastic deformation, and the hardness of the surface layer becomes higher than the plate thickness center part.
本発明に用いられるローラーレベラーは材料に対するロールの押し込み量を任意に設定することができる。なお、形状矯正の機能を持たせるため、この押し込み量は、材料入口側から出口側に徐々に減少させることが好ましい。入口側の押し込み量は好ましくは10.0〜0.1ｍｍ、さらに好ましくは5.0〜0.1ｍｍであり、出口側の押し込み量は好ましくは5.0〜0.0ｍｍ、さらに好ましくは2.0〜0.01ｍｍである。 The roller leveler used for this invention can set arbitrarily the pushing amount of the roll with respect to material. In addition, in order to give the function of shape correction, it is preferable to gradually reduce the pushing amount from the material inlet side to the outlet side. The pushing amount on the inlet side is preferably 10.0 to 0.1 mm, more preferably 5.0 to 0.1 mm, and the pushing amount on the outlet side is preferably 5.0 to 0.0 mm, more preferably 2.0 to 0.01 mm.
ローラーレベラーの総ロール本数は、好ましくは5から25本、さらに好ましくは7〜25本である。ローラーレベラーの上ロールと下ロールの総ロール本数が5未満では、ロール本数が少ないため、繰り返し曲げの回数が少なく、材料表層の硬度の上昇効果、形状矯正効果、残留応力低減効果が得られ難い。上ロールと下ロールの総本数の上限は、特にないが、25本程度で十分である。
ローラーレベラーの張力は、できるだけ小さいことが望ましく、ロール駆動でテンションフリーの０ｋｇ／ｍｍ2〜５ｋｇ／ｍｍ2、さらに好ましくは3ｋｇ／ｍｍ2より低い張力の範囲に設定することが好ましい。５ｋｇ／ｍｍ2を超える張力でのローラーレベラー通板では、材料に残留応力が発生する可能性がある。
ロールピッチは、好ましくは100〜10ｍｍ、さらに好ましくは50〜10ｍｍである。
ロール径、ロールの押し込み量、ロール本数、ライン張力、ロールピッチを変えることにより、繰り返し曲げの程度を調整することができる。
The total number of rolls of the roller leveler is preferably 5 to 25, more preferably 7 to 25. When the total number of upper and lower rolls of the roller leveler is less than 5, the number of rolls is small, so the number of repeated bendings is small, and it is difficult to obtain the effect of increasing the hardness of the material surface layer, the effect of shape correction, and the effect of reducing residual stress. . There is no particular upper limit on the total number of upper and lower rolls, but about 25 is sufficient.
The tension of the roller leveler is desirably as small as possible, and is preferably set to a tension range of 0 kg /
The roll pitch is preferably 100 to 10 mm, more preferably 50 to 10 mm.
The degree of repeated bending can be adjusted by changing the roll diameter, roll push-in amount, number of rolls, line tension, and roll pitch.
本発明によれば、ローラーレベラー通板後の材料表面の硬さは、板厚断面中央部の硬さに比べて高くなっている。硬さの測定は、測定荷重を変化させながら、マイクロビッカース硬度計で測定する。測定荷重は例えば、100gf程度の低荷重で良い。 According to the present invention, the hardness of the material surface after passing through the roller leveler is higher than the hardness of the central portion of the plate thickness section. The hardness is measured with a micro Vickers hardness tester while changing the measurement load. The measurement load may be a low load of about 100 gf, for example.
板厚中央部の断面硬さの測定は、切断した板材を熱硬化性樹脂に埋め込み、湿式エメリー紙研磨およびバフ研磨によって板材断面を鏡面に仕上げた後、行なう。
本発明によれば、ローラーレベラー通板後の材料表面の硬さは、材料断面中央部に比べて、ビッカース硬さで10HV(0.1)から40HV(0.1)高くなっている。これによって、ばね限界値（Kb0.075）は100MPaから400MPa高くなる。この表面硬化層の範囲は、表層から板厚の30％程度の範囲であり、表面近傍ほど硬さが高くなっている。
The cross-sectional hardness at the central portion of the plate thickness is measured after the cut plate material is embedded in a thermosetting resin, and the cross-section of the plate material is mirror-finished by wet emery paper polishing and buff polishing.
According to the present invention, the hardness of the material surface after passing through the roller leveler is 10 HV (0.1) to 40 HV (0.1) higher in Vickers hardness than the central portion of the material cross section. As a result, the spring limit value (Kb 0.075 ) is increased from 100 MPa to 400 MPa. The range of the surface hardened layer is in the range of about 30% of the plate thickness from the surface layer, and the hardness is higher in the vicinity of the surface.
ただし、表層の硬さの上昇が耐力などの機械的性質に影響を及ぼすことはなく、これは硬さの上昇率が小さく、さらに表面近傍に限られていることが理由として考えられる。材料表層の硬化傾向は、ロールの押し込み量、テンション、ロールピッチによって変化し、ばね限界値の上昇に影響する。 However, the increase in the hardness of the surface layer does not affect the mechanical properties such as the yield strength, which is considered to be because the rate of increase in hardness is small and is limited to the vicinity of the surface. The curing tendency of the material surface layer varies depending on the amount of push of the roll, the tension, and the roll pitch, and affects the rise of the spring limit value.
ローラーレベラー通板によるばね限界値の向上効果は、一回の通板でも得られるが、その効果は通板面（表裏）で異なる。例えば、図１に示したローラーレベラーで通板すると、材料表面に比べて、裏面のばね限界値の上昇傾向が高い。これは設定したロールの押し込み量が、入口側の方が大きく、入口側上ロールで、最初に材料裏面に最大の引張曲げ加工が与えられ、裏面の受ける塑性変形量が表面に比べて大きいことが原因である。このため、表裏面で均一なばね限界値を得るには、一度通板した材料を同一条件下で表裏を逆にして再通板するか、一回目のローラーレベラーとロール配置が非対称（一回目のローラーレベラーと上下のロール配置が逆）の機構を持つローラーレベラー（例えば、図２に示すもの）を再通板すればよい。 Although the effect of improving the spring limit value by the roller leveler passing plate can be obtained even by a single passing plate, the effect differs depending on the passing plate surface (front and back). For example, when the plate is passed by the roller leveler shown in FIG. 1, the spring limit value on the back surface is more likely to rise than the material surface. This is because the set amount of roll pushing is larger on the inlet side, and the upper roll on the inlet side first gives the maximum tensile bending to the back of the material, and the plastic deformation received on the back is larger than the surface. Is the cause. For this reason, in order to obtain a uniform spring limit value on the front and back surfaces, the material that has been passed once is re-passed with the front and back reversed under the same conditions, or the first roller leveler and roll arrangement are asymmetric (first time A roller leveler (for example, the one shown in FIG. 2) having a mechanism in which the upper and lower roll arrangements are opposite to each other may be re-passed.
以下、本発明の代表的な実施例を示す。
実施例1
板厚0.2mm、仕上げ冷間圧延が施されたオーステナイト系ステンレス鋼板のSUS301Hを6ロット用い供試材とした。この供試材をテンションレベラー通板（形状矯正）およびローラーレベラー通板してばね限界値、孔食電位、残留応力を測定した。
テンションレベラーは図3に示したものを使用した。レベリングユニットが伸長ユニット、幅方向反り矯正ユニット、長手方向反り矯正ユニットの3つの構造となっている。伸長ユニットは、材料に対して2本の小径ロールを上下から交互に押し込み、引張曲げを加えることによって、外伸びや中伸びを矯正する。次に、幅方向反り矯正ユニットは、小径ロール1本と大径ロール2本で構成されており、大径ロールで曲げを与えることによって、伸長ユニット内の引張曲げで生じた幅方向の反りを矯正する。最後に、長手方向反り矯正ユニットは、小径ロールを上下に配置し、繰り返し曲げを与えることによって、伸長ユニット内の引張曲げで生じた通板方向の反りを矯正する。
Hereinafter, typical examples of the present invention will be described.
Example 1
A test material was prepared using 6 lots of SUS301H, an austenitic stainless steel plate with a thickness of 0.2 mm and finish cold rolled. The test material was passed through a tension leveler plate (shape correction) and a roller leveler plate, and the spring limit value, pitting potential, and residual stress were measured.
The tension leveler shown in FIG. 3 was used. The leveling unit has three structures: an extension unit, a width direction warp correction unit, and a longitudinal direction warp correction unit. The elongation unit corrects external and medium elongation by pushing two small-diameter rolls alternately into the material from above and below and applying tensile bending. Next, the width direction warp correction unit is composed of one small diameter roll and two large diameter rolls. By bending with a large diameter roll, the warp in the width direction caused by tensile bending in the extension unit can be prevented. to correct. Lastly, the longitudinal warpage correction unit corrects warpage in the sheet passing direction caused by tensile bending in the extension unit by arranging small-diameter rolls at the top and bottom and repeatedly bending the roll.
ロール径は、伸長ユニットは20mmφ、幅方向反り矯正ユニットは小径ロールを30mmφとし、大径ロールは入り側を150mmφ、出側を200mmφとした。また、長手方向反り矯正ユニットはロール径を30mmφとし、上ロール6本、下ロール7本配置した。押し込み量は、伸長ユニットは3.6mm、幅方向反り矯正ユニットは5.56mmとし、長手方向反り矯正ユニットの入側は0.81mm、出側は0mmとした。通板時の張力は、14kg/mm2とし、通板速度は150m/minとした。
ローラーレベラーは、図１に示すものを使用した。ロール径は15mmφ、上ロールの入口側押し込み量は0.7mm、出口側押し込み量は0.1mmとした（下ロールの設定位置は固定である）。ロール本数は、上ロール9本、下ロール10本であり、テンションフリーのロール駆動（張力0kg／mm2）とし、ロールピッチは上ロール、下ロールとも13mm、通板速度は200mm／秒とした。
The roll diameter was 20 mmφ for the extension unit, 30 mmφ for the small diameter roll for the width direction warp correction unit, 150 mmφ for the large diameter roll, and 200 mmφ for the exit side. Further, the longitudinal warpage correction unit had a roll diameter of 30 mmφ and six upper rolls and seven lower rolls. The pushing amount was 3.6 mm for the extension unit, 5.56 mm for the width direction warp correction unit, 0.81 mm for the entrance side of the longitudinal warp correction unit, and 0 mm for the exit side. The tension during feeding was 14 kg / mm 2 and the feeding speed was 150 m / min.
The roller leveler shown in FIG. 1 was used. The roll diameter was 15 mmφ, the upper roll inlet push amount was 0.7 mm, and the outlet push amount was 0.1 mm (the lower roll setting position was fixed). The number of rolls is 9 upper rolls and 10 lower rolls, tension-free roll drive (
なお、比較として、板厚0.2mm、仕上げ冷間圧延が施されたSUS301Hをテンションアニーリング処理して上記供試材と同様の特性を評価した。テンションアニーリング処理条件は、窒素雰囲気の炉内で、材料の張力を20kg/mm2、材料到達温度を600℃とし、この到達温度での保持時間を2分間とした。 For comparison, SUS301H having a thickness of 0.2 mm and finish cold-rolled was subjected to a tension annealing treatment to evaluate the same characteristics as the above-described test material. The tension annealing treatment conditions were as follows: in a nitrogen atmosphere furnace, the material tension was 20 kg / mm 2 , the material reached temperature was 600 ° C., and the holding time at this reached temperature was 2 minutes.
ばね限界値の測定は、JIS H 3130-2006（7.4節）ばね用のベリリウム銅、チタン銅、りん青銅、ニッケル-すず銅及び洋白の板並びに条に記載されているモーメント式試験で行った。 The spring limit value was measured by the moment formula test described in JIS H 3130-2006 (Section 7.4) spring for beryllium copper, titanium copper, phosphor bronze, nickel-tin copper and white plates and strips. .
図４に6ロットすべての素材、テンションレベラーおよびローラーレベラー通板材の表面硬さとばね限界値（Kb0.075）を示す。表面硬さは、マイクロビッカース硬度計を用い、測定荷重100gfとした。硬さの測定回数は、n=25とし、得られた値の平均値を代表値としてプロットした。また、ばね限界値は測定回数を、n=3として、その平均値を代表値としてプロットした。 Fig. 4 shows the surface hardness and spring limit value (Kb 0.075 ) for all 6 lots of material, tension leveler and roller leveler plate. The surface hardness was a measurement load of 100 gf using a micro Vickers hardness tester. The number of measurements of hardness was n = 25, and the average value of the obtained values was plotted as a representative value. The spring limit value is plotted with the number of measurements as n = 3 and the average value as a representative value.
その結果、素材のばね限界値（Kb0.075）はテンションレベラーを通板することによって、低下することがわかった。一方、材料表面のビッカース硬さHv（0.1）は、テンションレベラー通板前後でほぼ同程度であり、バラつきが大きいことがわかる。 As a result, it was found that the spring limit value (Kb 0.075 ) of the material was lowered by passing the tension leveler. On the other hand, the Vickers hardness Hv (0.1) of the material surface is almost the same before and after the tension leveler passing plate, and it can be seen that the variation is large.
つぎに、このテンションレベラーを通板した材料を、ローラーレベラーで通板した。その結果、材料の表裏のばね限界値（Kb0.075）はともに上昇するが、その上昇率は材料裏面の方が大きい。また硬さは、裏面が上昇しているものの、表面はほぼテンションレベラー通板材と同程度である。これは設定したロールの押し込み量が、入口側の方が大きく、入口側上ロールで、最初に材料裏面に最大の引張曲げ加工が与えられ、裏面の受ける塑性変形量が表面に比べて大きいことが原因である。このため、表面の硬さの上昇も認められなかったものと考えられた。 Next, the material passed through the tension leveler was passed through a roller leveler. As a result, the spring limit values (Kb 0.075 ) on the front and back of the material both increase, but the rate of increase is greater on the back of the material. Moreover, although the back surface is rising, the surface is almost the same as the tension leveler plate material. This is because the set amount of roll pushing is larger on the inlet side, and the upper roll on the inlet side first gives the maximum tensile bending to the back of the material, and the plastic deformation received on the back is larger than the surface. Is the cause. For this reason, it was considered that no increase in surface hardness was observed.
そこで、材料の表裏を逆にして、同条件でローラーレベラーを再通板した。その結果、材料の表および裏面ともほぼ同程度のばね限界値（Kb0.075）になり、素材に比べて、約200MPa上昇した。また、表面硬さも、バラつきは大きいものの約15HV(0.1）上昇していた。 Therefore, the roller leveler was re-passed under the same conditions with the materials upside down. As a result, the spring limit value (Kb 0.075 ) was almost the same on the front and back surfaces of the material, which was about 200MPa higher than the material. The surface hardness also increased by about 15 HV (0.1), although the variation was large.
図４に示した全プロットから、表面硬さとばね限界値には正の相関（相関係数r=0.56）が認められた。また、本発明での硬さの上昇は表層部のみに生じるため、仕上げ冷間圧延で調質された硬さおよび耐力など機械的性質に影響を与える程度ではない。 From all the plots shown in FIG. 4, a positive correlation (correlation coefficient r = 0.56) was recognized between the surface hardness and the spring limit value. In addition, since the increase in hardness in the present invention occurs only in the surface layer portion, it does not affect the mechanical properties such as hardness and yield strength tempered by finish cold rolling.
なお、比較として、板厚0.2mm、 SUS301Hをテンションアニーリング処理した試験材のばね限界値を測定した結果、475MPaとなり、ローラーレベラー通板後、表裏を逆にして、再通板した試験材とほぼ同程度のばね限界値になることがわかった。 For comparison, as a result of measuring the spring limit value of the test material with a thickness of 0.2 mm and SUS301H subjected to tension annealing, it was 475 MPa, and after passing through the roller leveler, the front and back sides were reversed and almost the same as the re-passed test material. It was found that the spring limit value was comparable.
図５に残留応力測定結果を示す。残留応力の測定方法は、40℃の塩化第二鉄を用いて、スプレーによる噴霧方式によって、試験片の片面表層を徐々にエッチングしながら、板厚と、試験片の反り量から求めた。
素材の仕上げ冷間圧延が施されたSUS301Hには表層に300MPaの引張応力が存在し、この材料を、テンションレベラー通板すると、材料表層には800MPaの圧縮応力が生じる。このように、素材表層の引張残留応力を低減させ、圧縮残留応力を増加させても、図４に示したように、ばね限界値は低いままである。
この材料をテンションアニーリング処理すると、表層の圧縮残留応力は急激に低下し、150MPa程度になる。
一方、テンションレベラー通板材をローラーレベラー通板し、さらに表裏を逆にして再通板すると、表層および板厚中央部とも残留応力はほとんど存在しなくなる。このように、残留応力低減には、ローラーレベラー通板はテンションアニーリング処理よりも効果がある。
FIG. 5 shows the residual stress measurement results. The method of measuring the residual stress was determined from the plate thickness and the amount of warpage of the test piece while gradually etching the surface of one side of the test piece by spraying using ferric chloride at 40 ° C.
SUS301H, which has been subjected to finish cold rolling of the material, has a tensile stress of 300 MPa on the surface layer. When this material is passed through a tension leveler, a compressive stress of 800 MPa is generated on the material surface layer. Thus, even if the tensile residual stress of the material surface layer is reduced and the compressive residual stress is increased, the spring limit value remains low as shown in FIG.
When this material is subjected to the tension annealing treatment, the compressive residual stress of the surface layer rapidly decreases to about 150 MPa.
On the other hand, when the tension leveler passing plate material is passed through the roller leveler, and the plate is re-passed with the front and back reversed, there is almost no residual stress in both the surface layer and the center of the plate thickness. Thus, the roller leveler threading plate is more effective than the tension annealing treatment in reducing residual stress.
図６に孔食電位測定結果を示す。孔食電位の測定方法は、JIS G 0577に準じて行なった。素材301Hをテンションレベラー通板しても、またテンションレベラー通板材をローラーレベラー通板し、さらに表裏を逆にして、再通板しても孔食電位には変化は認められなかったが、テンションレベラー通板材をテンションアニーリング通板すると、孔食電位は約50mV低下する。
このように、テンションアニーリング処理では、クロムカーバイトが結晶粒界、双晶、すべり面において析出するため、その近傍では、クロム欠乏層が形成され、鋭敏化が生じ、耐孔食性が劣化したと考えられる。
FIG. 6 shows the results of pitting potential measurement. The pitting corrosion potential was measured according to JIS G 0577. Even if the material 301H was passed through the tension leveler, or the tension leveler passing plate was passed through the roller leveler, and the front and back sides were reversed, and the plate was passed again, the pitting potential did not change. When the leveler threading plate is passed through tension annealing, the pitting potential decreases by about 50 mV.
In this way, in the tension annealing treatment, chromium carbide precipitates at the grain boundaries, twins, and slip planes, so in the vicinity thereof, a chromium-deficient layer is formed, sensitization occurs, and pitting corrosion resistance deteriorates. Conceivable.
実施例2
板厚0.2mmおよび板厚0.6mmのSUS301Hを供試材とした。この供試材をローラーレベラーで一回通板した材料と、表裏を逆にして、再度同条件で通板させた材料（二回通板）とを作製して、ばね限界値を測定した。なお、ローラーレベラーの通板条件は、板厚0.2mmのSUS301Hでは、入口側押し込み量をδ入＝0.9mm、出口側押し込み量をδ出=0.1mmとし、板厚0.6mmのSUS301Hでは入口側押し込み量をδ入＝0.7mm、出口側押し込み量をδ出=0.1mmとした。なお、ロール径、および張力は実施例1と同様である。表1にばね限界値測定結果を示す。
Example 2
SUS301H having a thickness of 0.2 mm and a thickness of 0.6 mm was used as a test material. A material in which this test material was passed once with a roller leveler and a material in which the front and back sides were reversed and passed again under the same conditions (twice passing plate) were produced, and the spring limit value was measured. Incidentally, the sheet passing condition of the roller leveler, the SUS301H of thickness 0.2 mm, inlet-side push amount δ incoming = 0.9 mm, the outlet amount of push and δ unloading = 0.1 mm, the inlet side in SUS301H a thickness of 0.6mm the amount of push δ ON = 0.7 mm, the outlet-side pressing amount was δ unloading = 0.1 mm. The roll diameter and tension are the same as in Example 1. Table 1 shows the results of spring limit measurement.
表1 供試材の通板条件およびばね限界値測定結果
このように、SUS301鋼の板厚、ロールの押し込み量を変化させても、ローラーレベラーを通板することでばね限界値を上昇させることができる。
Table 1 Threading conditions and spring limit value measurement results
Thus, even if the plate thickness of SUS301 steel and the push-in amount of the roll are changed, the spring limit value can be increased by passing the roller leveler.
実施例3
仕上げ冷間圧延が施されたSUS304 3/4Hと仕上げ冷間圧延後にテンションレベラーで形状矯正が施されたSUS304 3/4Hを供試材とした。板厚はともに0.15mmである。この供試材をローラーレベラーで一回通板した材料と、表裏を逆にして、再度同条件でローラーレベラーを通板した材料（二回通板）とを作製してばね限界値を測定した。ローラーレベラーの通板条件は実施例1と同様である。表2にばね限界値測定結果を示す。
このように、形状矯正の有無にかかわらず、ローラーレベラーを施すことでばね限界値を上昇させることができる。
Example 3
SUS304 3 / 4H which was subjected to finish cold rolling and SUS304 3 / 4H which was subjected to shape correction with a tension leveler after finish cold rolling were used as test materials. The plate thickness is both 0.15 mm. The spring limit value was measured by preparing a material that passed through this test material once with a roller leveler and a material that passed through the roller leveler again under the same conditions (twice passing plate) with the front and back reversed. . The threading conditions of the roller leveler are the same as in Example 1. Table 2 shows the measurement results of spring limit values.
Thus, regardless of the presence or absence of shape correction, the spring limit value can be increased by applying the roller leveler.
表2 供試材と通板条件の詳細およびばね限界値測定結果
Claims (10)
（１）厚み２０μｍ〜８００μｍ
（２）ばね限界値（Kb0.075）３００ＭＰａ以上
（３）（表面ビッカース硬さ）−（断面中央部ビッカース硬さ）＞10HV(0.1)
（４）表面及び断面中央部の残留応力＜５０ＭＰａ Austenitic stainless steel plate for springs with the following characteristics:
(1) Thickness 20 μm to 800 μm
(2) Spring limit value (Kb 0.075 ) 300 MPa or more (3) (Surface Vickers hardness)-(Cross section Vickers hardness)> 10HV (0.1)
(4) Residual stress at the center of the surface and cross section <50 MPa
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