JP3226737B2 - 低脱炭性ばね用鋼 - Google Patents

低脱炭性ばね用鋼

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JP3226737B2
JP3226737B2 JP31846994A JP31846994A JP3226737B2 JP 3226737 B2 JP3226737 B2 JP 3226737B2 JP 31846994 A JP31846994 A JP 31846994A JP 31846994 A JP31846994 A JP 31846994A JP 3226737 B2 JP3226737 B2 JP 3226737B2
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spring
decarburization
spring steel
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博春 元村
勝之 内堀
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Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ばねの製造に利用され
るばね用鋼に関し、熱間圧延時(棒材もしくは板材の圧
延時)、熱間成形加工のための加熱時および熱処理時に
おける脱炭性が著しく少ないばね用鋼に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、板ばね、コイルばね、トーショ
ンバーは、熱間圧延材を焼入れ、焼戻しなどの熱処理を
施して製造される。これらの製造工程で鋼材表面に脱炭
が発生すると疲労強度が著しく低下し、ばねとしての特
性を発揮できないという問題がある。したがって、脱炭
を防止するための技術として、鋼材の表面に脱炭防止剤
の塗布層を形成した後熱処理を施す方法や、雰囲気中で
熱処理する方法等が従来から実施されている。
【0003】又、種々の元素を添加することにより脱炭
を減少させる方法も実施されている。例えば、特開昭6
1−170542号公報に記載のものは、添加元素がC
u,Niであり、特開昭62−274058号公報に記
載のものは添加元素がSbであり、特開昭63−223
148号公報に記載のものは添加元素がPb,Bi,S
nである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の脱炭防止技術の
問題点としては下記の点が挙げられ、これらの点により
コストの上昇は避けられない。 イ.鋼材の表面に脱炭防止剤の塗布層を形成する方法
は、塗布するための時間がかかり、その設備も必要であ
る。 ロ.雰囲気中で熱処理する方法は、雰囲気ガスの生成に
費用がかかり、又、雰囲気加熱炉の費用も通常のものに
比べ高価である。 本発明は、ばね鋼を製造するに際し、通常含まれる微量
成分であるNi,Cu,Sの組合せと量をコントロール
することにより脱炭を低減し、従来法に比べ安価にばね
鋼を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は重量%で,C:
0.40〜0.70%、Si:0.15〜2.50%、
Mn:0.40〜1.20%、Al:0.005〜0.
100%、S:0.005〜0.050%およびNi:
0.05〜2.50%、Cu:0.05〜1.00%の
うちの1種又は2種を含み、あるいはさらにCr:0.
20〜1.50%、Mo:0.05〜1.00%、V:
0.01〜0.50%、Nb:0.010〜0.300
%、B:0.0005〜0.0050%のうちの1種な
いし2種以上を含み、残部Feおよび不可避的不純物か
らなることを特徴とする低脱炭性ばね用鋼である。各成
分とその含有量の限定理由は下記のとおりである。
【0006】C:Cは鋼の強度を高めるために有効な元
素であるが、0.40%未満ではばねとしての必要な強
度を得ることができず、0.70%を超えるとばねが脆
くなりすぎるので0.40〜0.70%の範囲とした。 Si:Siは鋼溶製時の脱酸剤として作用すると共に、
フェライト中に固溶することにより鋼の強度を向上させ
るのに有効な元素であるが、0.15%未満では十分な
脱酸作用およびばねとしての必要な強度を得ることがで
きず、2.50%を超えると靭性が劣化するので0.1
5〜2.50%の範囲とした。 Mn:Mnは鋼の焼入性を向上させるのに有効な元素で
あり、このためには0.40%以上必要であるが、1.
20%を超えると靭性が劣化するので、0.40〜1.
20%の範囲とした。 Al:Alは鋼の脱酸剤およびオーステナイト結晶粒度
の調整を図るために必要な元素であり、0.005%未
満では結晶粒の微細化が図れず、一方0.100%を超
えると溶鋼の凝固時の鋳造性を低下させ易くなるから、
0.005〜0.100%の範囲とした。
【0007】S,Ni,Cu:S,Ni,Cuは、ばね
鋼を加熱炉で加熱した際、スケール層の下側で濃縮し、
Cが鋼の表面から脱け出るのを阻止して、いわゆる脱炭
を少なくするのに有効な元素である。そして、この3種
類の元素を、SとNi,SとCuあるいはSとNiとC
uの3通りの組合せで添加したときに特に脱炭の低減に
効果がある。Sはこのような効果を得るためには0.0
05%以上含有させることが必要であるが、0.050
%を超えると鋼の靭性が低下するので、0.005〜
0.050%とした。Niはこのような効果を得るため
には、0.05%以上含有させることが必要である。
又、Niは鋼の焼入性を向上させるのに有効な元素であ
るが、2.50%を超えると焼入れ、焼戻し後のばねの
残留オーステナイトが増大し、ばねの疲労強度に悪影響
を及ぼすので、その範囲を0.05〜2.50%とし
た。Cuは上述の効果を得るためには、0.05%以上
含有させることが必要であるが、1.00%を超えると
熱間加工性を低下させるので、0.05〜1.00%の
範囲とした。さらに、上記の諸元素と一緒に複合添加す
ることにより、ばね特性を改善するCr,Mo,V,N
b,Bの成分限定理由を以下に述べる。
【0008】Cr:Crは鋼の強度を高めるのに有効な
元素であるが、0.20%未満ではその効果を十分に期
待することができず、又、1.50%を超えると靭性が
劣化するので、その範囲を0.20〜1.50%とし
た。 Mo:Moは鋼の焼入性を確保し、鋼の強度と靭性を高
める元素であるが、0.05%未満ではそれらの効果が
十分に期待することができず、又、1.00%を超える
と粗大な炭化物を析出しやすく、ばね特性を劣化させる
ので、その範囲を0.05〜1.00%とした。
【0009】V:Vは鋼の強度を高める元素であるが、
0.01%未満ではその効果を十分に期待することがで
きず、又、0.50%を超えるとオーステナイト中に溶
解されない炭化物が増大し、ばね特性を劣化させるた
め、その範囲を0.01〜0.50%とした。 Nb:Nbは結晶粒の微細化および微細炭化物の析出に
より鋼の強度と靭性を高める元素であるが、0.01%
未満ではその効果を十分に期待することができず、又、
0.30%を超えるとオーステナイト中に溶解されない
炭化物が増加し、ばね特性を劣化させるため、その範囲
を0.01〜0.30%とした。 B:Bは焼入性を向上させる元素で0.0005%未満
ではその効果を十分に期待することができず、又、0.
0050%を超えても効果は飽和するので、その範囲を
0.0005〜0.0050%とした。
【0010】
【実施例】表1,2に示す組成の供試鋼を900℃で3
0分間保持し焼入れした後、455℃で1時間焼戻した
ときのフェライト脱炭層深さと全脱炭層深さを、JIS
顕微鏡法によって測定した。この結果を表3,4に示
す。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【表3】
【0014】
【表4】
【0015】表3,4に記載した結果が示すように、比
較例鋼ではフェライト脱炭が発生しているのに対して、
本発明の実施例鋼ではいずれもフェライト脱炭が発生し
ていない。又、全脱炭層深さにおいても、比較例鋼に比
べて本発明実施例鋼は少ない。このことは特にSとN
i,SとCu,SとNiとCuの組合せで添加して、特
許請求の範囲に限定した組成範囲に成分を調整した本発
明実施例鋼がフェライト脱炭の防止あるいは全脱炭層の
深さの減少が非常に効果的に達成できることを示してい
る。
【0016】
【発明の効果】本発明によるばね用鋼は脱炭防止剤や特
定の熱処理設備を必要としないで熱間加工時や熱処理時
における脱炭を著しく低くすることができる。したがっ
て、コイルばね、板ばねあるいはトーションバーに適用
した場合に、低コストで脱炭を著しく低減できるという
非常に優れた効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でC:0.40〜0.70%、S
    i:0.15〜2.50%、Mn:0.40〜1.20
    %、Al:0.005〜0.100%、S:0.005
    〜0.050%およびNi:0.05〜2.50%、C
    u:0.05〜1.00%のうちの1種又は2種を含
    み、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴
    とする低脱炭性ばね用鋼。
  2. 【請求項2】 重量%でC:0.40〜0.70%、S
    i:0.15〜2.50%、Mn:0.40〜1.20
    %、Al:0.005〜0.100%、S:0.005
    〜0.050%およびCr:0.20〜1.50%、M
    o:0.05〜1.00%、V:0.01〜0.50
    %、Nb:0.010〜0.300%、B:0.000
    5〜0.0050%のうちの1種ないし2種以上を含
    み、さらにNi:0.05〜2.50%、Cu:0.0
    5〜1.00%のうちの1種又は2種を含み、残部Fe
    および不可避的不純物からなることを特徴とする低脱炭
    性ばね用鋼。
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