JP2016125118A - Hollow seamless steel pipe for spring - Google Patents

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琢哉 高知
Takuya Kochi
琢哉 高知
畑野 等
Hitoshi Hatano
等 畑野
孝太郎 豊武
Kotaro Toyotake
孝太郎 豊武
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Shinko Metal Products Co Ltd
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Kobe Steel Ltd
Shinko Metal Products Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hollow seamless steel pipe for high strength spring which allows a spring molded therefrom to secure sufficient fatigue strength.SOLUTION: The hollow seamless steel pipe for spring contains, by mass%, C:0.2 to 0.7%, Si:0.5 to 3%, Mn:0.1 to 2%, Cr:over 0% and 3% or less, Al:over 0% and 0.1% or less, P:over 0% and 0.02% or less, S:over 0% and 0.02% or less, N:over 0% and 0.02% or less and the balance iron with inevitable impurities and has a thickness deviation rate calculated by the following formula (1) of 7.0% or less. Thickness deviation rate=(maximum thickness-minimum thickness)/(average thickness)/2×100 (1).SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、ばね用中空シームレス鋼管に関し、特に自動車などに使用される中空形状の鋼製懸架ばねなどの製造に適した高強度ばね用中空シームレス鋼管に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hollow seamless steel pipe for a spring, and more particularly to a hollow seamless steel pipe for a high-strength spring suitable for manufacturing a hollow steel suspension spring used for automobiles and the like.

近年、排ガス低減や燃費改善を目的とする自動車の軽量化や高出力化の要請が高まるにつれて、サスペンション、エンジン、クラッチ等に使用される懸架ばね、弁ばね、クラッチばね等においても高応力設計が志向されている。そのため、これらのばねは高強度化、細径化していく方向にあり、負荷応力がさらに増大する傾向にある。こうした傾向に対応するため、耐疲労性や耐へたり性においても一段と高性能なばね鋼が強く望まれている。   In recent years, with increasing demands for lighter and higher output vehicles for the purpose of reducing exhaust gas and improving fuel efficiency, high-stress designs have been applied to suspension springs, valve springs, clutch springs, etc. used in suspensions, engines, clutches, etc. Is oriented. Therefore, these springs are in the direction of increasing the strength and reducing the diameter, and the load stress tends to further increase. In order to respond to these trends, spring steel with higher performance in terms of fatigue resistance and sag resistance is strongly desired.

また、耐疲労性や耐へたり性を維持しつつ軽量化を実現するために、ばねの素材としてこれまで用いられている棒状の線材、すなわち中実の線材を使用する代わりに、中空にしたパイプ状の鋼材であって溶接継ぎ目のない鋼管(以下、中空シームレス鋼管)がばねの素材として用いられるようになっている。このような中空シームレス鋼管を製造するための技術はこれまでに様々提案されている。   In addition, in order to achieve weight reduction while maintaining fatigue resistance and sag resistance, it was made hollow instead of using the rod-shaped wire that has been used as a spring material, that is, a solid wire. A pipe-shaped steel material and a steel pipe without a weld seam (hereinafter referred to as a hollow seamless steel pipe) is used as a spring material. Various techniques for producing such a hollow seamless steel pipe have been proposed so far.

例えば、特許文献1には、ばね鋼鋼材からなる素材を、穿孔圧延機の代表であるマンネスマン穿孔し、その後マンドレルミルによる延伸圧延を行い、さらに820〜940℃で10〜30分再加熱し、その後仕上げ圧延する技術が提案されている。また特許文献2では、円筒状のビレットを熱間静水圧押出し加工してシームレス鋼管中間体を製造し、前記シームレス鋼管中間体を加熱した後、加熱後の前記シームレス鋼管中間体をピルガーミル圧延および引き抜き加工のうち少なくとも一つ行って、例えば抽伸などを行って伸展させ、伸展させた前記シームレス鋼管中間体を加熱する技術が開示されている。特許文献3でも、特許文献2と同様に、押出用中空ビレットを加熱した後、熱間押出を行って、冷間加工などを行ってシームレス鋼管を製造している。更に、特許文献4は、熱間圧延によって棒材を製造した後、ガンドリルで穿孔し、冷間での圧延や抽伸(冷間加工)してシームレスパイプを製造することによって、穿孔や押出し時における加熱を回避し、脱炭を軽減する技術が開示されている。   For example, in Patent Document 1, a material made of a spring steel material is subjected to Mannesmann piercing, which is representative of a piercing rolling machine, and then subjected to stretching by a mandrel mill, and further reheated at 820 to 940 ° C. for 10 to 30 minutes, The technique of finish rolling after that has been proposed. In Patent Document 2, a cylindrical billet is hot isostatically extruded to produce a seamless steel pipe intermediate. After heating the seamless steel pipe intermediate, the heated seamless steel pipe intermediate is subjected to pilger mill rolling and drawing. A technique is disclosed in which at least one of the processes is performed, for example, the drawing is performed by drawing and the like, and the stretched seamless steel pipe intermediate is heated. In Patent Document 3, as in Patent Document 2, after heating the extrusion hollow billet, hot extrusion is performed, and cold working or the like is performed to manufacture a seamless steel pipe. Furthermore, in Patent Document 4, after manufacturing a bar by hot rolling, drilling is performed with a gun drill, and cold rolling or drawing (cold working) is performed to manufacture a seamless pipe. A technique for avoiding heating and reducing decarburization is disclosed.

これらの従来技術は、脱炭や疵低減により疲労特性を向上しようとしているが、現在では従来の要求レベルよりもより高度な疲労強度が求められている。従って、これまで提案されているような技術では、要求される疲労強度を満足できず、耐久性の点で不十分である。特に、より高い応力域下では、これまで提案されてきた技術では耐久性向上に限界があり、他の要因についても検討する必要がある。   These prior arts attempt to improve fatigue characteristics by decarburization and reduction of soot, but at present, higher fatigue strength is required than the conventional required level. Therefore, the techniques proposed so far cannot satisfy the required fatigue strength, and are insufficient in terms of durability. In particular, in a higher stress region, the proposed techniques have limitations in improving durability, and other factors need to be examined.

特開平1−247532号公報JP-A-1-247532 特許第4705456号公報Japanese Patent No. 4705456 特開2012−111979号公報JP 2012-111979 A 特許第5324311号公報Japanese Patent No. 5324311

本発明は、こうした状況の下になされたものであって、その目的は成形されるばねが十分な疲労強度を確保できるような高強度ばね用中空シームレス鋼管を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a hollow seamless steel pipe for a high-strength spring that can ensure sufficient fatigue strength of the spring to be molded.

上記課題を達成した本発明は、鋼管の肉厚のばらつきを低減した点に特徴を有する。すなわち、本発明のばね用中空シームレス鋼管は、
質量%で、
C :0.2〜0.7%、
Si:0.5〜3%、
Mn:0.1〜2%、
Cr:0%超、3%以下、
Al:0%超、0.1%以下、
P :0%超、0.02%以下、
S :0%超、0.02%以下及び
N :0%超、0.02%以下を含有し、残部が鉄及び不可避不純物である中空シームレス鋼管であって、
下記(1)式で算出される偏肉率が7.0%以下である点に要旨を有する。
偏肉率=(最大肉厚−最小肉厚)/(平均肉厚)/2×100・・・(1)
The present invention that has achieved the above object is characterized in that the variation in the thickness of the steel pipe is reduced. That is, the hollow seamless steel pipe for springs of the present invention is
% By mass
C: 0.2 to 0.7%
Si: 0.5-3%,
Mn: 0.1 to 2%,
Cr: more than 0%, 3% or less,
Al: more than 0%, 0.1% or less,
P: more than 0%, 0.02% or less,
A hollow seamless steel pipe containing S: more than 0%, 0.02% or less and N: more than 0%, 0.02% or less, the balance being iron and inevitable impurities,
The gist is that the thickness deviation ratio calculated by the following equation (1) is 7.0% or less.
Uneven thickness ratio = (maximum thickness−minimum thickness) / (average thickness) / 2 × 100 (1)

本発明のばね用中空シームレス鋼管は、必要に応じて、更に質量%で、以下の(a)〜(f)の少なくともいずれかを含有することが好ましい。
(a)B:0%超、0.015%以下
(b)V:0%超、1%以下、Ti:0%超、0.3%以下及びNb:0%超、0.3%以下よりなる群から選択される1種以上
(c)Ni:0%超、3%以下及びCu:0%超、3%以下よりなる群から選択される1種以上
(d)Mo:0%超、2%以下
(e)Ca:0%超、0.005%以下、Mg:0%超、0.005%以下及びREM:0%超、0.02%以下よりなる群から選択される1種以上
(f)Zr:0%超、0.1%以下、Ta:0%超、0.1%以下及びHf:0%超、0.1%以下よりなる群から選択される1種以上
It is preferable that the hollow seamless steel pipe for springs of the present invention further contains at least one of the following (a) to (f) in mass% as necessary.
(A) B: more than 0%, 0.015% or less (b) V: more than 0%, 1% or less, Ti: more than 0%, 0.3% or less, and Nb: more than 0%, 0.3% or less One or more selected from the group consisting of (c) Ni: more than 0%, 3% or less and Cu: more than 0%, 3% or less selected from the group consisting of (d) Mo: more than 0% 2% or less (e) 1 selected from the group consisting of Ca: more than 0%, 0.005% or less, Mg: more than 0%, 0.005% or less, and REM: more than 0%, 0.02% or less One or more selected from the group consisting of (f) Zr: more than 0%, 0.1% or less, Ta: more than 0%, 0.1% or less, and Hf: more than 0%, 0.1% or less.

本発明によれば、鋼管の肉厚のばらつきの指標である偏肉率が7.0%以下と高度に低減されているため、疲労強度が高く耐久性に優れた高強度中空ばね用のシームレス鋼管を提供できる。本発明の効果は、特に高応力域でその効果を顕著に発揮できる。   According to the present invention, since the uneven thickness ratio, which is an index of the variation in the thickness of the steel pipe, is highly reduced to 7.0% or less, seamless for high-strength hollow springs having high fatigue strength and excellent durability. Can provide steel pipe. The effect of the present invention can be remarkably exhibited particularly in a high stress region.

鋼管の肉厚tの外径Dに対する比t/Dと、偏肉による内面応力の変動比の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between ratio t / D with respect to the outer diameter D of the thickness t of a steel pipe, and the fluctuation | variation ratio of the internal stress by uneven thickness. 鋼管の肉厚tの外径Dに対する比t/Dと軽量化率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between ratio t / D with respect to the outer diameter D of the thickness t of a steel pipe, and a weight reduction rate. 肉厚公差0.1mmの時の偏肉率を、肉厚ごとにプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the thickness deviation rate at the time of thickness tolerance 0.1mm for every thickness. 後記する実施例において、ねじり疲労試験に用いた試験片の形状を表す図である。In the Example mentioned later, it is a figure showing the shape of the test piece used for the torsional fatigue test. 後記する実施例において、偏肉率とねじり疲労試験の耐久回数との関係を示したグラフである。In the Example mentioned later, it is the graph which showed the relationship between the thickness deviation rate and the durable frequency of a torsional fatigue test.

高強度中空ばねにおいては、ショットピーニングを施すことのできない内面の疲労強度の向上が課題であり、これまでは内面の脱炭抑制や疵低減などが検討されてきた。これに対し、本発明者らは別の影響因子として鋼管の肉厚の影響について鋭意研究を行った。その結果、中空の鋼管の偏肉率が疲労強度に影響を与えることが判明した。   In high-strength hollow springs, improvement of the fatigue strength of the inner surface that cannot be shot peened is an issue, and so far, suppression of decarburization of the inner surface and reduction of wrinkles have been studied. On the other hand, the present inventors diligently studied the influence of the wall thickness of the steel pipe as another influencing factor. As a result, it was found that the thickness deviation rate of the hollow steel pipe affects the fatigue strength.

上記した特許文献1〜4のような従来技術においては疵や脱炭の改善が重要な課題であり、偏肉率については何ら考慮されていなかった。しかし、本発明者らが偏肉率に着目して検討した結果、偏肉率の疲労特性への影響は大きく、特に偏肉率を7.0%以下とすることで、シームレス鋼管の疲労強度を向上できることが明らかになった。偏肉率は5.0%以下が好ましく、より好ましくは3.0%以下である。偏肉率は小さければ小さいほど良いが、その下限は通常0.5%程度である。   In the conventional techniques such as Patent Documents 1 to 4 described above, improvement of soot and decarburization is an important issue, and no consideration has been given to the uneven thickness rate. However, as a result of examination by the present inventors paying attention to the uneven thickness ratio, the influence of the uneven thickness ratio on the fatigue characteristics is great. Particularly, the fatigue strength of the seamless steel pipe is reduced by setting the uneven thickness ratio to 7.0% or less. It became clear that can be improved. The thickness deviation rate is preferably 5.0% or less, and more preferably 3.0% or less. The smaller thickness deviation ratio is better, but the lower limit is usually about 0.5%.

本発明において、偏肉率は下記(1)式で与えられる。
偏肉率=(最大肉厚−最小肉厚)/(平均肉厚)/2×100・・・(1)
In the present invention, the thickness deviation rate is given by the following equation (1).
Uneven thickness ratio = (maximum thickness−minimum thickness) / (average thickness) / 2 × 100 (1)

実際、上記特許文献1〜4では偏肉率は良好とは言えない。例えば、特許文献1では中空鋼管を製造するためにマンネスマン穿孔を用いており、マンネスマン穿孔は高生産性ではあるものの、他の中空化手法に比べて、中空加工時すなわち穿孔時の材料および工具の拘束が弱いためズレが生じやすく、良好な偏肉率を得ることは難しい。特に、高強度ばね用の鋼材は変形抵抗が高く、高精度な加工は困難である。また特許文献2、3では、機械加工した中空ビレットを熱間静水圧押出し加工している。機械加工しているため、ビレットの加工精度は高く、静水圧によって均等に加工されるため、特許文献1に比べれば偏肉率は改善されやすい。しかしながら、後述の実施例に示す通り、特許文献2、3に開示されている方法では、耐久性の観点から十分な偏肉率が得られない。また特許文献4では、中空化手法として、ガンドリル加工を採用している。この方法も加工精度は比較的良好であるはずだが、後述の実施例に示す通り、十分な偏肉率が得られない。   In fact, the above-mentioned Patent Documents 1 to 4 cannot be said to have a good thickness deviation rate. For example, in Patent Document 1, Mannesmann drilling is used to manufacture a hollow steel pipe, and Mannesmann drilling is highly productive, but compared to other hollowing methods, the material and tool used during drilling, that is, drilling, can be compared. Since the restraint is weak, deviation is likely to occur, and it is difficult to obtain a good thickness deviation rate. In particular, steel materials for high-strength springs have high deformation resistance and are difficult to process with high accuracy. In Patent Documents 2 and 3, a machined hollow billet is hot isostatically extruded. Since machining is performed, billet machining accuracy is high, and the billet is processed evenly by hydrostatic pressure. However, as shown in Examples described later, the methods disclosed in Patent Documents 2 and 3 cannot obtain a sufficient thickness deviation ratio from the viewpoint of durability. Moreover, in patent document 4, the gun drill process is employ | adopted as a hollowing method. This method should also have relatively good processing accuracy, but as shown in the examples described later, a sufficient thickness deviation rate cannot be obtained.

本発明で対象とする中空シームレス鋼管は、外径Dが8〜22mm程度で、肉厚tが0.8〜7.7mm程度であり、肉厚tの外径Dに対する比t/Dが約0.10〜0.35である。   The hollow seamless steel pipe targeted by the present invention has an outer diameter D of about 8 to 22 mm, a wall thickness t of about 0.8 to 7.7 mm, and a ratio t / D of the wall thickness t to the outer diameter D of about 0.10 to 0.35.

図1は肉厚tの外径Dに対する比t/Dと、偏肉による内面応力の変動比の関係を、3%、7%、10%の各偏肉率ごとにプロットしたグラフである。前記内面応力の変動比とは、偏肉がない時の内面応力をσ1、偏肉がある時の内面応力をσ2とした時、σ2/σ1で与えられる値である。図1からも分かる通り、偏肉が生じた際の内面応力変動比は、t/Dが高いほど大きくなる。また内面応力の変動比は、t/Dが低い場合には偏肉率が変化してもその差が小さいが、t/Dが高い場合には偏肉率が内面応力の変動比に与える影響が顕著になる。従来技術のように、偏肉率が7.0%を超える場合には、特にt/Dが0.15以上となる場合に、偏肉率が内面応力の変動比に与える影響が大きく、すなわちt/Dが0.15以上である場合に、特に本発明が有効である。 FIG. 1 is a graph in which the relationship between the ratio t / D of the wall thickness t to the outer diameter D and the fluctuation ratio of the internal stress due to uneven thickness is plotted for each uneven thickness ratio of 3%, 7%, and 10%. Wherein the variation ratio of inner surface stresses, 1 an internal surface stress in the absence of uneven thickness sigma, when the inner surface stress when there is uneven thickness and sigma 2, is a value given by σ 2 / σ 1. As can be seen from FIG. 1, the inner surface stress fluctuation ratio when the uneven thickness is generated increases as t / D increases. Also, the variation ratio of the internal stress is small even if the thickness deviation rate changes when t / D is low, but the effect of the thickness deviation rate on the internal stress variation ratio when t / D is high. Becomes prominent. As in the prior art, when the uneven thickness ratio exceeds 7.0%, especially when t / D is 0.15 or more, the uneven thickness ratio has a great influence on the fluctuation ratio of the internal stress, that is, The present invention is particularly effective when t / D is 0.15 or more.

また、図2はt/Dと軽量化率の関係を表すグラフである。図2からも分かる通り、t/Dが大きくなるほど軽量化率が低下し、高強度中空ばねでは、25%以上の軽量化が求められることがある。よって、t/Dは0.25以下とするのが好ましい。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between t / D and the weight reduction rate. As can be seen from FIG. 2, the weight reduction rate decreases as t / D increases, and a high-strength hollow spring may require a weight reduction of 25% or more. Therefore, t / D is preferably 0.25 or less.

図3は、肉厚公差、すなわち最大肉厚と最小肉厚の差が0.1mmの時の偏肉率を、肉厚ごとにプロットしたグラフである。図3からも分かる通り、例えば肉厚が0.5mmである場合には、たった0.1mmの公差であっても、偏肉率に換算すると10%にも相当し、また実際に従来技術では偏肉率が7.0%を超えていたことからも、薄い肉厚での偏肉率の改善は非常に困難である。   FIG. 3 is a graph in which the wall thickness tolerance, that is, the thickness deviation rate when the difference between the maximum wall thickness and the minimum wall thickness is 0.1 mm is plotted for each wall thickness. As can be seen from FIG. 3, for example, when the thickness is 0.5 mm, even if the tolerance is only 0.1 mm, it is equivalent to 10% in terms of the thickness deviation rate. Since the uneven thickness ratio is over 7.0%, it is very difficult to improve the uneven thickness ratio with a small thickness.

本発明者らは、中空シームレス鋼管の偏肉率を7.0%以下とするための製造方法として、特に、下記(1)又は(2)の方法により、中空の素管を製造し、この素管に更に冷間圧延、抽伸加工、焼鈍等を行うことによって、中空シームレス鋼管を得る方法について検討した。
(1)素ビレットから機械加工によって中空ビレットを得て、該中空ビレットを用いて熱間押出しする方法
(2)素ビレットから熱間圧延により棒鋼を製造した後、ガンドリル加工により中空化する方法
The inventors of the present invention manufactured a hollow shell by the following method (1) or (2), particularly as a manufacturing method for setting the uneven thickness ratio of the hollow seamless steel pipe to 7.0% or less. A method for obtaining a hollow seamless steel pipe by further cold rolling, drawing, annealing, etc. on the base pipe was examined.
(1) A method of obtaining a hollow billet from a raw billet by machining and hot-extrusion using the hollow billet.

前記(1)の熱間押出しの方法では、中空ビレットの寸法を変化させることで偏肉率が変化し、中空ビレット内径を38mmとすることで、最終的に得られるシームレス鋼管の偏肉率が7.0%以下となるような素管が実現できた。一方、上記した特許文献2、3では、中空ビレット内径は40mmまたは52mmであり、7.0%以下の偏肉率は達成できない。また、前記(2)のガンドリルを用いる方法では、棒鋼の寸法及びガンドリル加工寸法によって偏肉率が変化し、直径40mmの棒鋼に直径20mmのガンドリル加工を施すことで、最終的に得られるシームレス鋼管の偏肉率が7.0%以下となるような素管が実現できた。一方、上記した特許文献4では、直径25mmの棒鋼に直径12mmのガンドリル加工を施しており、7.0%以下の偏肉率は実現できない。   In the hot extrusion method of (1) above, the thickness deviation rate is changed by changing the dimensions of the hollow billet, and the hollow steel billet inner diameter is 38 mm, so that the thickness deviation rate of the seamless steel pipe finally obtained is An element tube of 7.0% or less was realized. On the other hand, in Patent Documents 2 and 3 described above, the inner diameter of the hollow billet is 40 mm or 52 mm, and an uneven thickness ratio of 7.0% or less cannot be achieved. In addition, in the method using the gun drill of (2) above, the uneven thickness ratio varies depending on the dimensions of the bar steel and the gun drilling dimensions, and the seamless steel pipe finally obtained by subjecting the 40 mm diameter steel bar to a 20 mm diameter gun drilling process An element tube with an uneven thickness ratio of 7.0% or less was realized. On the other hand, in Patent Document 4 described above, a steel drill having a diameter of 12 mm is applied to a steel bar having a diameter of 25 mm, and an uneven thickness ratio of 7.0% or less cannot be realized.

なお、上記(1)の方法では、熱間押出前の加熱温度は例えば1000〜1100℃とすればよい。また上記(2)の方法では、熱間圧延時の加熱温度は例えば950〜1100℃程度、最低圧延温度は800〜900℃とすれば良く、また熱間圧延後から650〜750℃までの平均冷却速度は1.5〜5℃/秒程度とし、その後500℃以下までの平均冷却速度を0.3〜1.0℃/秒として冷却すれば良い。上記(1)、(2)のいずれの方法においても、得られた素管を例えば900〜1000℃で5〜30分焼鈍し、冷間圧延及び抽伸を行った後、更に600〜1000℃程度で焼鈍すれば良い。   In the method (1), the heating temperature before hot extrusion may be set to 1000 to 1100 ° C., for example. In the method (2), the heating temperature at the time of hot rolling may be, for example, about 950 to 1100 ° C., and the minimum rolling temperature may be 800 to 900 ° C., and the average from 650 to 750 ° C. after the hot rolling. The cooling rate may be about 1.5 to 5 ° C./second, and then the average cooling rate up to 500 ° C. or less may be 0.3 to 1.0 ° C./second. In any of the above methods (1) and (2), the obtained tube is annealed at, for example, 900 to 1000 ° C. for 5 to 30 minutes, subjected to cold rolling and drawing, and further about 600 to 1000 ° C. Can be annealed.

本発明では、上述の方法で7.0%以下の偏肉率を実現できたが、本発明の中空シームレス鋼管の製造方法は上述の方法に限定されない。   In the present invention, an uneven thickness ratio of 7.0% or less can be realized by the above-described method, but the method for manufacturing the hollow seamless steel pipe of the present invention is not limited to the above-described method.

次に、本発明の高強度ばね用中空シームレス鋼管の化学成分について説明する。なお、本願明細書において示す化学成分組成は、全て質量%を意味する。   Next, chemical components of the hollow seamless steel pipe for high-strength springs of the present invention will be described. In addition, all the chemical component composition shown in this specification means the mass%.

C:0.2〜0.7%
Cは、強度を確保するのに必要な元素であり、C量は0.2%以上とする必要がある。C量は、好ましくは0.30%以上であり、より好ましくは0.35%以上である。しかしながら、C量が過剰になると、延性の確保が困難となる。そこでC量を0.7%以下と定めた。C量は0.65%以下が好ましく、より好ましくは0.60%以下である。
C: 0.2-0.7%
C is an element necessary for ensuring strength, and the C content needs to be 0.2% or more. The amount of C is preferably 0.30% or more, and more preferably 0.35% or more. However, when the amount of C becomes excessive, it becomes difficult to ensure ductility. Therefore, the C content is set to 0.7% or less. C content is preferably 0.65% or less, more preferably 0.60% or less.

Si:0.5〜3%
Siは、ばねに必要な耐へたり性の向上に有効な元素であり、本発明で対象とする強度レベルのばねに必要な耐へたり性を得るには、Si量を0.5%以上とする必要がある。Si量は、好ましくは1.0%以上であり、より好ましくは1.5%以上である。しかしながら、Siは脱炭を促進させる元素でもあるため、Siを過剰に含有させると鋼材表面の脱炭層形成を促進させる。その結果、脱炭層削除のためのピーリング工程が必要となるので、製造コストの面で不都合である。こうしたことから、Si量は3%以下と定めた。Si量は、好ましくは2.5%以下であり、より好ましくは2.2%以下である。
Si: 0.5 to 3%
Si is an element effective for improving the sag resistance necessary for the spring, and in order to obtain the sag resistance necessary for the spring of the strength level targeted in the present invention, the Si amount is 0.5% or more. It is necessary to. The amount of Si is preferably 1.0% or more, and more preferably 1.5% or more. However, since Si is also an element that promotes decarburization, if Si is excessively contained, formation of a decarburized layer on the steel surface is promoted. As a result, a peeling process for removing the decarburized layer is required, which is inconvenient in terms of manufacturing cost. For these reasons, the amount of Si was determined to be 3% or less. The amount of Si is preferably 2.5% or less, and more preferably 2.2% or less.

Mn:0.1〜2%
Mnは、脱酸元素として利用されると共に、鋼材中の有害元素であるSとMnSを形成してSを無害化できる有益な元素である。このような効果を有効に発揮させるため、Mn量は0.1%以上とする必要がある。Mn量は、好ましくは0.15%以上であり、より好ましくは0.20%以上である。しかしながら、Mn量が過剰になると、偏析帯が形成されて材質のばらつきが生じる。従って、Mn量は2%以下と定めた。Mn量は好ましくは1.5%以下であり、より好ましくは1.0%以下である。
Mn: 0.1 to 2%
Mn is a useful element that can be used as a deoxidizing element and can be detoxified by forming S and MnS, which are harmful elements in steel. In order to exhibit such an effect effectively, the amount of Mn needs to be 0.1% or more. The amount of Mn is preferably 0.15% or more, more preferably 0.20% or more. However, when the amount of Mn becomes excessive, a segregation zone is formed and the material varies. Therefore, the amount of Mn is set to 2% or less. The amount of Mn is preferably 1.5% or less, more preferably 1.0% or less.

Cr:0%超、3%以下
Crは、焼戻し後の強度確保や耐食性向上に有効な元素であり、特に高レベルの耐食性が要求される懸架ばねに重要な元素である。こうした効果は、Cr量が増大するにつれて大きくなり、こうした効果を有効に発揮させるためには、Crは0.2%以上含有させることが好ましく、より好ましくは0.5%以上である。しかしながら、Cr量が過剰になると過冷組織が発生しやすくなると共に、セメンタイトに濃化して塑性変形能を低下させ、冷間加工性の劣化を招く。また、Cr量が過剰になると、セメンタイトとは異なるCr炭化物が形成されやすくなり、強度と延性のバランスが悪くなる。こうしたことから、Cr量を3%以下と定めた。Cr量は、2.0%以下が好ましく、より好ましくは1.7%以下である。
Cr: more than 0%, 3% or less Cr is an element effective for securing the strength after tempering and improving the corrosion resistance, and is particularly important for a suspension spring that requires a high level of corrosion resistance. Such an effect increases as the amount of Cr increases. In order to effectively exhibit such an effect, Cr is preferably contained in an amount of 0.2% or more, and more preferably 0.5% or more. However, when the amount of Cr is excessive, an overcooled structure is likely to be generated, and it is concentrated to cementite to lower the plastic deformability, resulting in deterioration of cold workability. Moreover, when the amount of Cr becomes excessive, Cr carbide different from cementite is likely to be formed, and the balance between strength and ductility is deteriorated. For these reasons, the Cr content was determined to be 3% or less. The amount of Cr is preferably 2.0% or less, and more preferably 1.7% or less.

Al:0%超、0.1%以下
Alは、主に脱酸元素として添加される。また、NとAlNを形成して固溶Nを無害化すると共に、組織の微細化にも寄与する。特に固溶NをAlNとして固定させるには、N含有量の2倍を超えるようAlを含有させることが好ましい。Al量は、好ましくは0.001%以上であり、より好ましくは0.01%以上、更に好ましくは0.025%以上である。しかしながら、AlはSiと同様に脱炭を促進させる元素でもあるため、Siを多く含有する鋼ではAlの添加量を抑える必要がある。そこで、Al量は0.1%以下と定めた。Al量は、好ましくは0.07%以下であり、より好ましくは0.05%以下である。
Al: more than 0%, 0.1% or less Al is mainly added as a deoxidizing element. In addition, N and AlN are formed to render solute N harmless and contribute to the refinement of the structure. In particular, in order to fix the solid solution N as AlN, it is preferable to contain Al so as to exceed twice the N content. The amount of Al is preferably 0.001% or more, more preferably 0.01% or more, and still more preferably 0.025% or more. However, since Al is an element that promotes decarburization in the same way as Si, it is necessary to suppress the amount of Al added in a steel containing a large amount of Si. Therefore, the Al content is determined to be 0.1% or less. The amount of Al is preferably 0.07% or less, more preferably 0.05% or less.

P:0%超、0.02%以下
Pは、鋼材の靭性や延性を劣化させる有害な元素であるため、極力低減することが重要である。そこで、P量を0.02%以下と定めた。P量は、好ましくは0.010%以下、より好ましくは0.008%以下である。なお、Pは鋼材に不可避的に含まれる不純物であるため、その量を0%とすることは工業生産上困難であり、通常0.001%程度含まれる。
P: more than 0% and 0.02% or less P is a harmful element that deteriorates the toughness and ductility of steel materials, so it is important to reduce it as much as possible. Therefore, the P amount is set to 0.02% or less. The amount of P is preferably 0.010% or less, more preferably 0.008% or less. In addition, since P is an impurity inevitably contained in the steel material, it is difficult for industrial production to make its amount 0%, and usually about 0.001% is contained.

S:0%超、0.02%以下
Sは、Pと同様に鋼材の靭性や延性を劣化させる有害元素であるため、極力低減することが重要である。そこで、S量は0.02%以下と定めた。S量は、好ましくは0.010%以下であり、より好ましくは0.008%以下である。なお、Sは鋼材に不可避的に含まれる不純物であるため、その量を0%とすることは工業生産上困難であり、通常0.001%程度含まれる。
S: More than 0% and 0.02% or less Since S is a harmful element that deteriorates the toughness and ductility of steel materials like P, it is important to reduce it as much as possible. Therefore, the S amount is set to 0.02% or less. The amount of S is preferably 0.010% or less, and more preferably 0.008% or less. In addition, since S is an impurity inevitably contained in the steel material, it is difficult for industrial production to make the amount 0%, and it is usually contained about 0.001%.

N:0%超、0.02%以下
Nは、Al、Ti等が存在すると窒化物を形成して組織を微細化させる効果があるが、固溶状態で存在すると、鋼材の靭延性及び耐水素脆化特性を劣化させる。そこで、N量は0.02%以下と定めた。N量は、好ましくは0.010%以下であり、より好ましくは0.005%以下である。なお、Nは鋼材に不可避的に含まれる元素であるため、その量を0%とすることは工業生産上困難であり、通常0.001%程度含まれる。
N: more than 0%, 0.02% or less N, when Al, Ti, etc. are present, has the effect of forming a nitride to refine the structure, but if present in a solid solution state, N has the effect of toughness and resistance to steel. Degradation of hydrogen embrittlement characteristics. Therefore, the N amount is set to 0.02% or less. The amount of N is preferably 0.010% or less, and more preferably 0.005% or less. In addition, since N is an element inevitably contained in the steel material, it is difficult for industrial production to make the amount 0%, and it is usually contained about 0.001%.

本発明のシームレス鋼管の基本成分は上記の通りであり、残部は実質的に鉄である。但し、原材料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる不可避不純物が鋼中に含まれることは当然に許容される。さらに本発明では、必要に応じて以下の任意元素を含有していても良い。   The basic components of the seamless steel pipe of the present invention are as described above, and the balance is substantially iron. However, it is naturally allowed that inevitable impurities brought into the steel depending on the situation of raw materials, materials, manufacturing equipment, etc. are contained in the steel. Furthermore, in this invention, you may contain the following arbitrary elements as needed.

B:0%超、0.015%以下
Bは、鋼材の焼入れ、焼戻し後において、旧オーステナイト粒界からの破壊を抑制する効果がある。このような効果を発現させるには、B量は0.001%以上が好ましく、より好ましくは0.0015%以上である。しかしながら、B量が過剰になると粗大な炭硼化物を形成して鋼材の特性を害し、圧延材の疵の発生原因にもなる。こうしたことから、B量は0.015%以下が好ましい。B量は、より好ましくは0.010%以下、更に好ましくは0.005%以下である。
B: More than 0% and 0.015% or less B has an effect of suppressing breakage from the prior austenite grain boundaries after quenching and tempering of the steel material. In order to exhibit such an effect, the amount of B is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.0015% or more. However, when the amount of B is excessive, coarse carbon borides are formed, the characteristics of the steel material are damaged, and the generation of wrinkles of the rolled material is also caused. For these reasons, the B content is preferably 0.015% or less. The amount of B is more preferably 0.010% or less, still more preferably 0.005% or less.

V:0%超、1%以下、Ti:0%超、0.3%以下及びNb:0%超、0.3%以下よりなる群から選択される1種以上
V、Ti及びNbは、C、N、Sと炭化物、窒化物及び炭窒化物(以下、炭・窒化物)、あるいは硫化物を形成して、これらC、N、Sを無害化する作用を有する。また、上記炭・窒化物は組織を微細化する効果も発揮する。更に、V、Ti及びNbは耐遅れ破壊特性を改善するという効果も有する。V量は、好ましくは0.05%以上であり、より好ましくは0.1%以上であり、更に好ましくは0.13%以上である。Ti量及びNb量はいずれも、0.03%以上が好ましく、より好ましくは0.04%以上であり、更に好ましくは0.05%以上である。
One or more selected from the group consisting of V: more than 0%, 1% or less, Ti: more than 0%, 0.3% or less and Nb: more than 0%, 0.3% or less V, Ti and Nb are C, N, S and carbides, nitrides and carbonitrides (hereinafter referred to as carbon / nitrides), or sulfides are formed to have the effect of detoxifying these C, N, and S. In addition, the carbon / nitride exhibits the effect of refining the structure. Furthermore, V, Ti and Nb also have the effect of improving the delayed fracture resistance. The V amount is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more, and further preferably 0.13% or more. Both Ti amount and Nb amount are preferably 0.03% or more, more preferably 0.04% or more, and still more preferably 0.05% or more.

しかしながら、これらV、Ti及びNb量が過剰になると、粗大な炭・窒化物が形成されて靭性や延性が劣化する場合がある。そこで、V量は1%以下、Ti量は0.3%以下、Nb量は0.3%以下とすることが好ましい。より好ましくは、V量は0.5%以下、Ti量は0.1%以下、Nb量は0.1%以下である。更に、コスト低減の観点から、V量は0.3%以下、Ti量は0.05%以下、Nb量は0.05%以下が好ましい。   However, when the amounts of V, Ti, and Nb are excessive, coarse charcoal / nitride is formed, and the toughness and ductility may be deteriorated. Therefore, it is preferable that the V amount is 1% or less, the Ti amount is 0.3% or less, and the Nb amount is 0.3% or less. More preferably, the V amount is 0.5% or less, the Ti amount is 0.1% or less, and the Nb amount is 0.1% or less. Furthermore, from the viewpoint of cost reduction, the V content is preferably 0.3% or less, the Ti content is 0.05% or less, and the Nb content is preferably 0.05% or less.

Ni:0%超、3%以下及びCu:0%超、3%以下よりなる群から選択される1種以上
Niは、コスト低減を考慮した場合には、添加を控えるためその下限を特に設けないが、表層脱炭の抑制や耐食性の向上を行う場合には、0.1%以上含有させることが好ましい。しかしながら、Ni量が過剰になると圧延材において、過冷組織の発生や、焼入れ後の残留オーステナイトの存在により、鋼材の特性が劣化する場合がある。こうしたことから、Niを含有させる場合には、その上限を3%以下とすることが好ましい。コスト低減の観点からは、Ni量は2.0%以下が好ましく、より好ましくは1.0%以下である。
One or more selected from the group consisting of Ni: more than 0%, 3% or less and Cu: more than 0%, 3% or less Ni has a lower limit in particular to refrain from addition when considering cost reduction However, when suppressing surface layer decarburization or improving corrosion resistance, it is preferable to contain 0.1% or more. However, when the amount of Ni becomes excessive, the properties of the steel material may deteriorate due to the occurrence of a supercooled structure or the presence of retained austenite after quenching in the rolled material. For these reasons, when Ni is contained, the upper limit is preferably made 3% or less. From the viewpoint of cost reduction, the Ni content is preferably 2.0% or less, more preferably 1.0% or less.

Cuは、Niと同様に表層脱炭を抑制したり耐食性を向上するのに有効な元素である。このような効果を有効に発揮させるため、Cuを0.1%以上含有させることが好ましく、より好ましくは0.15%以上、更に好ましくは0.20%以上である。しかしながら、Cu量が過剰になると過冷組織や熱間加工時の割れが生じる場合がある。こうしたことから、Cuを含有させる場合には、Cu量を3%以下とすることが好ましい。コスト低減の観点からは、Cu量は2.0%以下が好ましく、より好ましくは1.0%以下である。   Cu, like Ni, is an element effective for suppressing surface decarburization and improving corrosion resistance. In order to exhibit such an effect effectively, it is preferable to contain 0.1% or more of Cu, more preferably 0.15% or more, and still more preferably 0.20% or more. However, when the amount of Cu is excessive, a subcooled structure or cracking during hot working may occur. For these reasons, when Cu is contained, the Cu content is preferably 3% or less. From the viewpoint of cost reduction, the Cu content is preferably 2.0% or less, and more preferably 1.0% or less.

Mo:0%超、2%以下
Moは、焼戻し後の強度確保、靭性向上に有効な元素である。このような効果を発揮させるためには、Mo量は0.1%以上が好ましく、より好ましくは0.2%以上であり、更に好ましくは0.3%以上である。しかしながら、Mo量が過剰になると靭性が劣化する。こうしたことから、Mo量は2%以下とすることが好ましい。Mo量は、より好ましくは1%以下であり、更に好ましくは0.5%以下である。
Mo: more than 0%, 2% or less Mo is an element effective for securing strength after tempering and improving toughness. In order to exhibit such an effect, the Mo amount is preferably 0.1% or more, more preferably 0.2% or more, and further preferably 0.3% or more. However, when the amount of Mo becomes excessive, toughness deteriorates. For these reasons, the Mo content is preferably 2% or less. The amount of Mo is more preferably 1% or less, still more preferably 0.5% or less.

Ca:0%超、0.005%以下、Mg:0%超、0.005%以下及びREM:0%超、0.02%以下よりなる群から選択される1種以上
Ca、Mg及びREM(Rare Earth Metal、希土類元素)は、いずれも硫化物を形成し、MnSの伸長を防ぐことで靭性を改善する効果を有し、要求特性に応じて添加することができる。このような効果を有効に発揮させるため、Ca量、Mg量はいずれも0.0005%以上が好ましく、より好ましくは0.0010%以上であり、更に好ましくは0.0015%以上である。REM量は、0.0005%以上が好ましく、より好ましくは0.0010%以上であり、更に好ましくは0.0012%以上である。しかしながら、Ca、Mg及びREM量が過剰になると、かえって靭性を劣化させる。そこでCa量及びMg量はいずれも0.005%以下が好ましく、より好ましくは0.004%以下であり、更に好ましくは0.003%以下である。REM量は0.02%以下が好ましく、より好ましくは0.01%以下であり、更に好ましくは0.005%以下である。なお、本発明においてREMとは、LaからLnまでの15のランタノイド元素と、Sc及びYを含む意味である。
One or more selected from the group consisting of Ca: more than 0%, 0.005% or less, Mg: more than 0%, 0.005% or less, and REM: more than 0%, 0.02% or less Ca, Mg and REM (Rare Earth Metal, rare earth elements) all have an effect of improving toughness by forming sulfides and preventing elongation of MnS, and can be added according to required characteristics. In order to effectively exhibit such effects, the Ca content and the Mg content are both preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0010% or more, and still more preferably 0.0015% or more. The REM amount is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0010% or more, and further preferably 0.0012% or more. However, when the amount of Ca, Mg and REM becomes excessive, the toughness is deteriorated. Therefore, both the Ca content and the Mg content are preferably 0.005% or less, more preferably 0.004% or less, and still more preferably 0.003% or less. The amount of REM is preferably 0.02% or less, more preferably 0.01% or less, and still more preferably 0.005% or less. In the present invention, REM means 15 lanthanoid elements from La to Ln, and Sc and Y.

Zr:0%超、0.1%以下、Ta:0%超、0.1%以下及びHf:0%超、0.1%以下よりなる群から選択される1種以上
Zr、Ta及びHfは、Nと結びついて窒化物を形成し、それにより加熱時のオーステナイト粒径の成長を抑制し、最終的な組織を微細化し、靭性を改善する効果がある。このような効果を有効に発揮させるためには、Zr量は0.01%以上が好ましく、より好ましくは0.03%以上であり、更に好ましくは0.05%以上である。Ta量及びHf量はいずれも0.01%以上が好ましく、より好ましくは0.02%以上であり、更に好ましくは0.03%以上である。しかしながら、Zr、Ta及びHf量が過剰になると、窒化物が粗大化し、疲労特性を劣化させるため好ましくない。こうしたことから、Zr量は0.1%以下が好ましく、より好ましくは0.09%以下であり、更に好ましくは0.05%以下であり、特に0.025%以下が好ましい。Ta量及びHf量はいずれも0.1%以下が好ましく、より好ましくは0.08%以下であり、更に好ましくは0.05%以下であり、特に0.025%以下が好ましい。
One or more selected from the group consisting of Zr: more than 0%, 0.1% or less, Ta: more than 0%, 0.1% or less, and Hf: more than 0%, 0.1% or less Zr, Ta and Hf Has the effect of forming a nitride in combination with N, thereby suppressing the growth of the austenite grain size during heating, refining the final structure, and improving toughness. In order to exhibit such an effect effectively, the amount of Zr is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and further preferably 0.05% or more. Both Ta amount and Hf amount are preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more, and further preferably 0.03% or more. However, excessive amounts of Zr, Ta, and Hf are not preferable because nitrides are coarsened and fatigue characteristics are deteriorated. For these reasons, the amount of Zr is preferably 0.1% or less, more preferably 0.09% or less, still more preferably 0.05% or less, and particularly preferably 0.025% or less. Both Ta amount and Hf amount are preferably 0.1% or less, more preferably 0.08% or less, still more preferably 0.05% or less, and particularly preferably 0.025% or less.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited by the following examples, and can of course be implemented with appropriate modifications within a range that can be adapted to the above-described gist. Included in the range.

表1に示す化学成分組成の溶鋼を、通常の溶製法によって溶製し、この溶鋼を鋳造して分塊圧延し、断面形状が155mm×155mmの素ビレットとした。なお、表1におけるREMは、Laを50%程度とCeを25%程度含有するミッシュメタルの形態で添加した。   Molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted by an ordinary melting method, and this molten steel was cast and divided and rolled into a billet having a cross-sectional shape of 155 mm × 155 mm. The REM in Table 1 was added in the form of a misch metal containing about 50% La and about 25% Ce.

Figure 2016125118
Figure 2016125118

中空ビレットを用いて熱間押出する方法では、上記素ビレットから円筒状の中空ビレットを機械加工により作成し、熱間押出しを行って素管を得た。その後、冷間圧延、抽伸加工を施し、外径16mm、内径8mm、長さ3000mmの中空シームレス鋼管を作成した。詳細な製造方法は表2のA〜Dに示す通りである。   In the method of hot extrusion using a hollow billet, a cylindrical hollow billet was prepared from the raw billet by machining, and hot extrusion was performed to obtain a raw tube. Thereafter, cold rolling and drawing were performed to produce a hollow seamless steel pipe having an outer diameter of 16 mm, an inner diameter of 8 mm, and a length of 3000 mm. A detailed manufacturing method is as shown to AD of Table 2.

熱間圧延により棒鋼を製造した後、ガンドリル加工により中空化する方法では、上記素ビレットから表2のE、Fに記載の条件にて熱間圧延を行い、棒鋼を得て、ガンドリル加工により中空化して素管を得た。その後、冷間圧延、抽伸加工を施し、外径16mm、内径8mm、長さ3000mmの中空シームレス鋼管を作成した。   In the method of manufacturing a steel bar by hot rolling and then hollowing it by gun drilling, the steel billet is hot-rolled under the conditions described in E and F of Table 2 to obtain a bar steel, and then hollowed by gun drilling. The raw tube was obtained. Thereafter, cold rolling and drawing were performed to produce a hollow seamless steel pipe having an outer diameter of 16 mm, an inner diameter of 8 mm, and a length of 3000 mm.

なお、表2のCは上記特許文献3に開示される製造方法であり、Dは上記特許文献2、Eは上記特許文献4に開示されている方法である。   Note that C in Table 2 is the manufacturing method disclosed in Patent Document 3, D is the method disclosed in Patent Document 2, and E is the method disclosed in Patent Document 4.

Figure 2016125118
Figure 2016125118

このようにして得られた中空シームレス鋼管を以下の方法で測定及び評価した。   The hollow seamless steel pipe thus obtained was measured and evaluated by the following method.

(1)偏肉率の測定
前記中空シームレス鋼管の管端部の肉厚を、マイクロメータで90°毎に4箇所測定し、下記(1)式により偏肉率を算出した。
偏肉率=(最大肉厚−最小肉厚)/(平均肉厚)/2×100・・・(1)
(1) Measurement of thickness deviation rate The thickness of the pipe end portion of the hollow seamless steel pipe was measured at four locations every 90 ° with a micrometer, and the thickness deviation rate was calculated by the following equation (1).
Uneven thickness ratio = (maximum thickness−minimum thickness) / (average thickness) / 2 × 100 (1)

(2)疲労特性の評価
前記中空シームレス鋼管を、下記の条件で焼入れ・焼戻し処理した。
焼入れ条件:925℃で10分間保持した後、油冷
焼戻し条件:390℃で40分間保持した後、水冷
(2) Evaluation of fatigue characteristics The hollow seamless steel pipe was quenched and tempered under the following conditions.
Quenching condition: Hold at 925 ° C for 10 minutes, then oil-cooled Tempering condition: Hold at 390 ° C for 40 minutes, then water-cooled

前記焼入れ・焼戻し後の中空シームレス鋼管を、図4に示す円筒形試験片1に加工した。図4(a)は正面図であり、(b)は試験片の端面を表す側面図である。該円筒試験片1を用いてねじり疲労試験を行った。試験片の内径は約8.0mm、拘束部1aの外径は16mm、中央部1bの外径は12mm、中央部の外表面応力で表される負荷応力は550±375MPaであった。破断するまでの回数を耐久回数として測定し、106回でも破断しなかったものは試験を停止した。 The hollow seamless steel pipe after quenching and tempering was processed into a cylindrical test piece 1 shown in FIG. FIG. 4A is a front view, and FIG. 4B is a side view showing the end face of the test piece. A torsional fatigue test was performed using the cylindrical test piece 1. The inner diameter of the test piece was about 8.0 mm, the outer diameter of the restraining portion 1a was 16 mm, the outer diameter of the central portion 1b was 12 mm, and the load stress expressed by the outer surface stress of the central portion was 550 ± 375 MPa. The number of times until rupture was measured as the number of endurance, and the test was stopped for those that did not rupture even 10 6 times.

結果を表3、図5に示す。図5は、本発明の発明例及び比較例について、偏肉率とねじり疲労試験の耐久回数との関係を示したグラフである。   The results are shown in Table 3 and FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the wall thickness ratio and the number of times of endurance of the torsional fatigue test for the inventive examples and comparative examples of the present invention.

Figure 2016125118
Figure 2016125118

偏肉率が7.0%以下であった表3のNo.1、6〜9、14〜20は、図5の丸印に相当し、ねじり疲労試験の耐久回数が105回以上であり、良好な耐久性を示した。特に、偏肉率が5.0%以下であったNo.1、6〜9、15〜20では、耐久回数が5×105回以上であり、更に偏肉率が3.0%以下であったNo.1、7〜9、15〜17、19では耐久回数が106回以上であった。一方、偏肉率が7.0%を超えたNo.2〜5、10〜13は、図5の×印で示される通り、耐久回数が105回未満であった。この中でNo.3〜5、11〜13は、上記特許文献2〜4に相当する製造条件C〜Eで製造した例であり、偏肉率が7.0%を超える結果となっている。 No. of Table 3 where the uneven thickness ratio was 7.0% or less. 1, 6-9 and 14-20 corresponded to the circles in FIG. 5, and the torsional fatigue test had a durability of 10 5 times or more, indicating good durability. In particular, no. In Nos. 1, 6-9, and 15-20, the number of endurance was 5 × 10 5 times or more, and the thickness deviation rate was 3.0% or less. In 1, 7 to 9, 15 to 17, and 19, the durability was 10 6 times or more. On the other hand, No. with an uneven thickness ratio exceeding 7.0%. 2~5,10~13, as indicated by the × mark in FIG. 5, the endurance was less than 10 5 times. Among these, No. 3 to 5, 11 to 13 are examples manufactured under the manufacturing conditions C to E corresponding to the above Patent Documents 2 to 4, and the thickness deviation rate exceeds 7.0%.

本発明の中空シームレス鋼管を用いれば、疲労強度が高く耐久性に優れた高強度中空ばねを製造でき、本発明は例えば強度が1100MPa以上、好ましくは1200MPa以上、更に好ましくは1300MPa以上のばねに好適に用いることができる。よって、本発明によれば、懸架ばね、弁ばね、クラッチばねなどの部品の中空化を推進することができ、自動車などの車両の一層の軽量化を図ることができるため、産業上有用である。   By using the hollow seamless steel pipe of the present invention, a high-strength hollow spring having high fatigue strength and excellent durability can be produced. For example, the present invention is suitable for a spring having a strength of 1100 MPa or more, preferably 1200 MPa or more, more preferably 1300 MPa or more. Can be used. Therefore, according to the present invention, the hollowing of parts such as a suspension spring, a valve spring, and a clutch spring can be promoted, and further weight reduction of a vehicle such as an automobile can be achieved, which is industrially useful. .

1 円筒形試験片
1a 拘束部
1b 中央部
1c 空洞
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical test piece 1a Restraint part 1b Center part 1c Cavity

Claims (7)

質量%で、
C :0.2〜0.7%、
Si:0.5〜3%、
Mn:0.1〜2%、
Cr:0%超、3%以下、
Al:0%超、0.1%以下、
P :0%超、0.02%以下、
S :0%超、0.02%以下及び
N :0%超、0.02%以下を含有し、残部が鉄及び不可避不純物である中空シームレス鋼管であって、
下記(1)式で算出される偏肉率が7.0%以下であるばね用中空シームレス鋼管。
偏肉率=(最大肉厚−最小肉厚)/(平均肉厚)/2×100・・・(1)
% By mass
C: 0.2 to 0.7%
Si: 0.5-3%,
Mn: 0.1 to 2%,
Cr: more than 0%, 3% or less,
Al: more than 0%, 0.1% or less,
P: more than 0%, 0.02% or less,
A hollow seamless steel pipe containing S: more than 0%, 0.02% or less and N: more than 0%, 0.02% or less, the balance being iron and inevitable impurities,
A hollow seamless steel pipe for a spring having an uneven thickness ratio calculated by the following formula (1) of 7.0% or less.
Uneven thickness ratio = (maximum thickness−minimum thickness) / (average thickness) / 2 × 100 (1)
更に質量%で、B:0%超、0.015%以下を含有する請求項1に記載の中空シームレス鋼管。   The hollow seamless steel pipe according to claim 1, further comprising, by mass%, B: more than 0% and 0.015% or less. 更に質量%で、V:0%超、1%以下、Ti:0%超、0.3%以下及びNb:0%超、0.3%以下よりなる群から選択される1種以上を含有する請求項1または2に記載の中空シームレス鋼管。   Further, it contains at least one selected from the group consisting of V: more than 0%, 1% or less, Ti: more than 0%, 0.3% or less, and Nb: more than 0%, 0.3% or less by mass%. The hollow seamless steel pipe according to claim 1 or 2. 更に質量%で、Ni:0%超、3%以下及びCu:0%超、3%以下よりなる群から選択される1種以上を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の中空シームレス鋼管。   The hollow seamless according to any one of claims 1 to 3, further comprising at least one selected from the group consisting of Ni: more than 0%, 3% or less and Cu: more than 0%, 3% or less in mass%. Steel pipe. 更に質量%で、Mo:0%超、2%以下を含有する請求項1〜4のいずれかに記載の中空シームレス鋼管。   The hollow seamless steel pipe according to any one of claims 1 to 4, further comprising, by mass%, Mo: more than 0% and 2% or less. 更に質量%で、Ca:0%超、0.005%以下、Mg:0%超、0.005%以下及びREM:0%超、0.02%以下よりなる群から選択される1種以上を含有する請求項1〜5のいずれかに記載の中空シームレス鋼管。   Further, one or more selected from the group consisting of Ca: more than 0%, 0.005% or less, Mg: more than 0%, 0.005% or less, and REM: more than 0%, 0.02% or less in mass%. The hollow seamless steel pipe according to any one of claims 1 to 5, comprising: 更に質量%で、Zr:0%超、0.1%以下、Ta:0%超、0.1%以下及びHf:0%超、0.1%以下よりなる群から選択される1種以上を含有する請求項1〜6のいずれかに記載の中空シームレス鋼管。   Further, one or more selected from the group consisting of Zr: more than 0%, 0.1% or less, Ta: more than 0%, 0.1% or less, and Hf: more than 0%, 0.1% or less by mass%. The hollow seamless steel pipe according to any one of claims 1 to 6, comprising:
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