JP3429258B2 - 耐環境性に優れたばね用鋼 - Google Patents
耐環境性に優れたばね用鋼Info
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- JP3429258B2 JP3429258B2 JP2000231875A JP2000231875A JP3429258B2 JP 3429258 B2 JP3429258 B2 JP 3429258B2 JP 2000231875 A JP2000231875 A JP 2000231875A JP 2000231875 A JP2000231875 A JP 2000231875A JP 3429258 B2 JP3429258 B2 JP 3429258B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、調質（焼入れ・焼
戻し）された状態で使用されるコイルばねの素材として
有用なばね用鋼に関するものであり、殊に耐環境性に優
れたばね用鋼に関するものである。
戻し）された状態で使用されるコイルばねの素材として
有用なばね用鋼に関するものであり、殊に耐環境性に優
れたばね用鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車等に用いられる高強度ばねにおい
ては、排ガスや燃費低減の為の軽量化が図られており、
その一環としてばねの高応力化が指向されている。こう
した高応力化の基準として、焼入れ・焼戻し後の引張強
度ＴＳが２０００ＭＰａ程度の高強度のばね用鋼が望ま
れている。ところが、引張強度が２０００ＭＰａ程度に
まで高強度化されたばねにおいては、一般に環境感受性
が高くなって、腐食疲労、応力腐食割れ、水素脆性とい
った現象に起因する早期折損が問題となる。
ては、排ガスや燃費低減の為の軽量化が図られており、
その一環としてばねの高応力化が指向されている。こう
した高応力化の基準として、焼入れ・焼戻し後の引張強
度ＴＳが２０００ＭＰａ程度の高強度のばね用鋼が望ま
れている。ところが、引張強度が２０００ＭＰａ程度に
まで高強度化されたばねにおいては、一般に環境感受性
が高くなって、腐食疲労、応力腐食割れ、水素脆性とい
った現象に起因する早期折損が問題となる。
【０００３】上記した問題を解決する為に、例えば特許
第２９３２９４３号には、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｃ
ａ，Ｌａ，Ｃｅなどの特殊元素を含有させることによっ
て、耐食性を改善した技術が提案されている。また、特
開平１０−１１０２４７号には、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔ
ａ，ＨｆおよびＭｏよりなる群から選ばれる１種以上を
含有させて、微細析出物による水素トラップ作用によっ
て水素脆化抑制を図る技術が提案されている。
第２９３２９４３号には、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｃ
ａ，Ｌａ，Ｃｅなどの特殊元素を含有させることによっ
て、耐食性を改善した技術が提案されている。また、特
開平１０−１１０２４７号には、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔ
ａ，ＨｆおよびＭｏよりなる群から選ばれる１種以上を
含有させて、微細析出物による水素トラップ作用によっ
て水素脆化抑制を図る技術が提案されている。
【０００４】上記した各種技術の開発によって、耐環境
性の改善についてある程度の効果が得られているのであ
るが、これらの技術によってもその効果発現には限界が
あり、過酷な使用環境や荷重負荷の下で、近年の要求特
性に十分に応えることのできる耐環境性を発揮するばね
の実現が望まれているのが実状である。
性の改善についてある程度の効果が得られているのであ
るが、これらの技術によってもその効果発現には限界が
あり、過酷な使用環境や荷重負荷の下で、近年の要求特
性に十分に応えることのできる耐環境性を発揮するばね
の実現が望まれているのが実状である。
【０００５】
【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、過酷な使用
環境や荷重負荷の下で、近年の要求特性に十分に応える
ことのできる耐環境性を発揮するばねを製造することの
できるばね用鋼を提供することにある。
の下になされたものであって、その目的は、過酷な使用
環境や荷重負荷の下で、近年の要求特性に十分に応える
ことのできる耐環境性を発揮するばねを製造することの
できるばね用鋼を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成し得た
本発明のばね用鋼とは、Ｃ：０．３５〜０．６％、Ｓ
ｉ：１．４〜２．６％、Ｍｎ：０．６〜１％、Ｃｕ：
０．１５〜０．７％、Ｎｉ：０．１５〜１．５０％、Ｃ
ｒ：０．２５％以下（０％を含む）、Ｔｉ：０．０２〜
０．０９％およびＡｌ：０．０５％以下（０％を含む）
を夫々含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物であると共
に、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。 ［Ｃｒ］≦（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／２ …（１） 但し、［Ｃｒ］，［Ｃｕ］および［Ｎｉ］は、夫々Ｃ
ｒ，ＣｕおよびＮｉの含有量（質量％）を示す。
本発明のばね用鋼とは、Ｃ：０．３５〜０．６％、Ｓ
ｉ：１．４〜２．６％、Ｍｎ：０．６〜１％、Ｃｕ：
０．１５〜０．７％、Ｎｉ：０．１５〜１．５０％、Ｃ
ｒ：０．２５％以下（０％を含む）、Ｔｉ：０．０２〜
０．０９％およびＡｌ：０．０５％以下（０％を含む）
を夫々含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物であると共
に、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。 ［Ｃｒ］≦（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／２ …（１） 但し、［Ｃｒ］，［Ｃｕ］および［Ｎｉ］は、夫々Ｃ
ｒ，ＣｕおよびＮｉの含有量（質量％）を示す。
【０００７】本発明の上記ばね用鋼においては、（１）
Ｖ：０．０３〜０．５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１％、
Ｍｏ：０．０１〜０．５％および、Ｚｒ：０．０１〜
０．３％よりなる群から選択される１種以上の元素、
（２）Ｂ：０．００１〜０．０１％、（３）Ｎ：０．０
０２〜０．０１５％、等を含有させることも有効であ
り、これら含有させる成分に応じてばね用鋼の特性を更
に向上させることができる。
Ｖ：０．０３〜０．５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１％、
Ｍｏ：０．０１〜０．５％および、Ｚｒ：０．０１〜
０．３％よりなる群から選択される１種以上の元素、
（２）Ｂ：０．００１〜０．０１％、（３）Ｎ：０．０
０２〜０．０１５％、等を含有させることも有効であ
り、これら含有させる成分に応じてばね用鋼の特性を更
に向上させることができる。
【０００８】
【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、Ｃｒ含有量を０．２５％以下と
しつつばね用鋼の基本成分を適切に調節すると共に、前
記Ｃｒ含有量［Ｃｒ］をＣｕおよびＮｉの合計含有量
（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）との関係で前記（１）式の関係
を満足させ、且つ所定量のＴｉを同時に含有させる様に
すれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、本
発明を完成した。
ることのできる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、Ｃｒ含有量を０．２５％以下と
しつつばね用鋼の基本成分を適切に調節すると共に、前
記Ｃｒ含有量［Ｃｒ］をＣｕおよびＮｉの合計含有量
（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）との関係で前記（１）式の関係
を満足させ、且つ所定量のＴｉを同時に含有させる様に
すれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、本
発明を完成した。
【０００９】Ｃｒは、従来から耐食性を高める元素とし
て知られており、例えば前記特許第２９３２９４３号の
技術においても、耐食性を改善するという観点から積極
添加されている元素である。本発明者らは、上記の様な
Ｃｒの作用について更に詳細な検討を重ねた。その結
果、Ｃｒ含有量を高めてやれば、確かに耐食性が改善さ
れること、即ち腐食による鋼全体の重量減少は抑えられ
ることが確認できた。
て知られており、例えば前記特許第２９３２９４３号の
技術においても、耐食性を改善するという観点から積極
添加されている元素である。本発明者らは、上記の様な
Ｃｒの作用について更に詳細な検討を重ねた。その結
果、Ｃｒ含有量を高めてやれば、確かに耐食性が改善さ
れること、即ち腐食による鋼全体の重量減少は抑えられ
ることが確認できた。
【００１０】しかしながら、本発明者らが腐食環境下で
の使用を模擬し、塩水噴霧によるサイクル試験を行なっ
た後、水素の拡散集積が起こる様な低歪速度にて引張試
験を行なったところ、Ｃｒを含有させただけではばね用
鋼の耐食性が却って低下する場合があることが判明し
た。そして、本発明者らが更に検討したところによる
と、上述の如くＣｒ含有量［Ｃｒ］を０．２５％以下に
抑えると共に、［Ｃｒ］≦（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／２
の関係を満足させ、且つ所定量のＴｉを含有させたもの
では、上記の様な環境下においても十分な耐食性（耐環
境性）が発揮できることが判明したのである。
の使用を模擬し、塩水噴霧によるサイクル試験を行なっ
た後、水素の拡散集積が起こる様な低歪速度にて引張試
験を行なったところ、Ｃｒを含有させただけではばね用
鋼の耐食性が却って低下する場合があることが判明し
た。そして、本発明者らが更に検討したところによる
と、上述の如くＣｒ含有量［Ｃｒ］を０．２５％以下に
抑えると共に、［Ｃｒ］≦（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／２
の関係を満足させ、且つ所定量のＴｉを含有させたもの
では、上記の様な環境下においても十分な耐食性（耐環
境性）が発揮できることが判明したのである。
【００１１】上記の様に成分を調整することによって、
耐環境性がより改善させた理由についてはその全てを解
明し得た訳ではないが、おそらく次の様に考えることが
できた。腐食環境下にて低歪速度で引張試験を実施した
場合、鋼全体の腐食量よりむしろ腐食ピットの形成状況
や生成した亀裂先端での溶液の液性（ｐＨやＣｌ-イオ
ン濃度等）がより重要になる。また、低歪速度であるこ
とから、腐食反応によって鋼中に侵入した水素が応力集
中部に集積し、水素脆化が起こることから、水素の発生
速度および侵入速度が重要であると推定される。詳細な
メカニズムはまだ明らかではないが、上記の様な合金バ
ランスがこれらの要因に最適な条件を与えるものと推察
された。特に、使用応力が高い場合や、環境からの侵入
水素量が多い場合等には、鋼全体の耐食性を犠牲にして
でも、上記の様な合金バランスとすることによって、ば
ねへの信頼性を高め得ることが示唆される。
耐環境性がより改善させた理由についてはその全てを解
明し得た訳ではないが、おそらく次の様に考えることが
できた。腐食環境下にて低歪速度で引張試験を実施した
場合、鋼全体の腐食量よりむしろ腐食ピットの形成状況
や生成した亀裂先端での溶液の液性（ｐＨやＣｌ-イオ
ン濃度等）がより重要になる。また、低歪速度であるこ
とから、腐食反応によって鋼中に侵入した水素が応力集
中部に集積し、水素脆化が起こることから、水素の発生
速度および侵入速度が重要であると推定される。詳細な
メカニズムはまだ明らかではないが、上記の様な合金バ
ランスがこれらの要因に最適な条件を与えるものと推察
された。特に、使用応力が高い場合や、環境からの侵入
水素量が多い場合等には、鋼全体の耐食性を犠牲にして
でも、上記の様な合金バランスとすることによって、ば
ねへの信頼性を高め得ることが示唆される。
【００１２】例えば、特開平１１−２９８３９号には、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ等の合金元素が添加された鋼材が示さ
れているが、この鋼材におけるＣｒの含有量は０．１〜
２．０％と広範囲であり、しかもＣｒ含有量［Ｃｒ］と
（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／２の関係については規定され
ておらず、場合によっては優れた耐環境性が発揮されな
いことがある。本発明では、Ｃｒの含有量を０．２５％
以下とすると共に、このＣｒ含有量がＣｕおよびＮｉの
含有量との関係で上記（１）式を満足させる様にすれ
ば、耐環境性に優れたばね用鋼が実現できることが判明
したのである。
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ等の合金元素が添加された鋼材が示さ
れているが、この鋼材におけるＣｒの含有量は０．１〜
２．０％と広範囲であり、しかもＣｒ含有量［Ｃｒ］と
（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／２の関係については規定され
ておらず、場合によっては優れた耐環境性が発揮されな
いことがある。本発明では、Ｃｒの含有量を０．２５％
以下とすると共に、このＣｒ含有量がＣｕおよびＮｉの
含有量との関係で上記（１）式を満足させる様にすれ
ば、耐環境性に優れたばね用鋼が実現できることが判明
したのである。
【００１３】図１は、［Ｃｒ］と（［Ｃｕ］＋［Ｎ
ｉ］）／２が耐環境性に与える影響を示したグラフであ
り、図中「○」は耐環境性に優れること、「△」は従来
なみ、「×」は耐環境性に劣ることを夫々示している。
この結果から明らかな様に、化学成分組成を本発明で規
定する様に調整することによって、優れた耐環境性が発
揮できることが分かる。
ｉ］）／２が耐環境性に与える影響を示したグラフであ
り、図中「○」は耐環境性に優れること、「△」は従来
なみ、「×」は耐環境性に劣ることを夫々示している。
この結果から明らかな様に、化学成分組成を本発明で規
定する様に調整することによって、優れた耐環境性が発
揮できることが分かる。
【００１４】本発明のばね用鋼における基本的な成分で
あるＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔｉお
よびＡｌにおける範囲限定理由は下記の通りである。
あるＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔｉお
よびＡｌにおける範囲限定理由は下記の通りである。
【００１５】Ｃ：０．３５〜０．６％
Ｃは、線材を焼入れ硬化させるのに十分な強度を得るの
に不可欠な元素であり、その為には少なくとも０．３５
％以上含有させる必要がある。Ｃ含有量は、好ましくは
０．４５％以上、より好ましくは０．５％以上とするの
が良いが、０．６％を超えて過剰に含有なると、欠陥感
受性が高くなり、腐食ピットが生じた際等に疲労寿命や
破壊応力が著しく低下することになる。
に不可欠な元素であり、その為には少なくとも０．３５
％以上含有させる必要がある。Ｃ含有量は、好ましくは
０．４５％以上、より好ましくは０．５％以上とするの
が良いが、０．６％を超えて過剰に含有なると、欠陥感
受性が高くなり、腐食ピットが生じた際等に疲労寿命や
破壊応力が著しく低下することになる。
【００１６】Ｓｉ：１．４〜２．６％
Ｓｉは鋼材の弾性限を高め、ばねとしての特性を得るの
に有効な元素であり、しかも欠陥感受性を低減して腐食
ピットが生じた際等に長寿命を保つのに有効な元素であ
る。また、生成錆の緻密化作用も有しており、腐食ピッ
ト自身の抑制効果も発揮する。これらの効果を発揮させ
る為には、Ｓｉは１．４％以上含有させる必要がある
が、その含有量が２．６％を超えて過剰になると、これ
らの効果が飽和するばかりか、熱処理時の脱炭による表
面強度の低下によって却って寿命が低下することにな
る。尚、Ｓｉ含有量の好ましい下限は１．７％程度であ
り、好ましい上限は２．３％程度である。
に有効な元素であり、しかも欠陥感受性を低減して腐食
ピットが生じた際等に長寿命を保つのに有効な元素であ
る。また、生成錆の緻密化作用も有しており、腐食ピッ
ト自身の抑制効果も発揮する。これらの効果を発揮させ
る為には、Ｓｉは１．４％以上含有させる必要がある
が、その含有量が２．６％を超えて過剰になると、これ
らの効果が飽和するばかりか、熱処理時の脱炭による表
面強度の低下によって却って寿命が低下することにな
る。尚、Ｓｉ含有量の好ましい下限は１．７％程度であ
り、好ましい上限は２．３％程度である。
【００１７】Ｍｎ：０．６〜１％
Ｍｎは、鋼材の焼入れ性を高め、焼入れにて所望の強度
を得るのに重要な元素である。こうした効果を発揮させ
る為には、少なくとも０．６％以上含有させる必要があ
るが、過剰に含有させると欠陥感受性を高めて腐食ピッ
トが生じた際等に寿命が低下することになるので、１％
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％であり、より好ましい上限は０．９％で
ある。
を得るのに重要な元素である。こうした効果を発揮させ
る為には、少なくとも０．６％以上含有させる必要があ
るが、過剰に含有させると欠陥感受性を高めて腐食ピッ
トが生じた際等に寿命が低下することになるので、１％
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％であり、より好ましい上限は０．９％で
ある。
【００１８】Ｃｕ：０．１５〜０．７％
Ｃｕは、鋼材の耐食性を高めるのに有効な元素であり、
こうした効果を発揮させる為には、少なくとも０．１５
％以上含有させる必要があり、好ましくは０．２％以上
含有させるのが良い。しかしながら、Ｃｕの含有量が過
剰になって０．７％を超えると、上記の効果が飽和する
ばかりか、鋼の靭性を低下させることになる。尚、Ｃｕ
含有量の好ましい上限は０．５％程度である。
こうした効果を発揮させる為には、少なくとも０．１５
％以上含有させる必要があり、好ましくは０．２％以上
含有させるのが良い。しかしながら、Ｃｕの含有量が過
剰になって０．７％を超えると、上記の効果が飽和する
ばかりか、鋼の靭性を低下させることになる。尚、Ｃｕ
含有量の好ましい上限は０．５％程度である。
【００１９】Ｎｉ：０．１５〜１．５％
Ｎｉは、鋼材の耐食性を高めるのに有効な元素であり、
こうした効果を発揮させるためには、少なくとも０．１
５％以上含有させる必要があり、好ましくは０．２５％
以上含有させるのが良い。しかしながら、Ｎｉを過剰に
含有させるとその効果が飽和するばかりか、残留オース
テナイト組織の生成によって高強度を得ることが困難に
なる。
こうした効果を発揮させるためには、少なくとも０．１
５％以上含有させる必要があり、好ましくは０．２５％
以上含有させるのが良い。しかしながら、Ｎｉを過剰に
含有させるとその効果が飽和するばかりか、残留オース
テナイト組織の生成によって高強度を得ることが困難に
なる。
【００２０】Ｃｒ：０．２５％以下（０％を含む）
Ｃｒは、前述の如く耐環境性を改善する為には、できる
だけ低減することが好ましく、こうした観点からＣｒ含
有量は０．２５％以下とするのが良い。また、前述の如
く、鋼材の耐環境性を向上させる為には、Ｃｒ含有量
は、上記範囲内で前記（１）式の関係を満足させる必要
がある。
だけ低減することが好ましく、こうした観点からＣｒ含
有量は０．２５％以下とするのが良い。また、前述の如
く、鋼材の耐環境性を向上させる為には、Ｃｒ含有量
は、上記範囲内で前記（１）式の関係を満足させる必要
がある。
【００２１】Ｔｉ：０．０２〜０．０９％
Ｔｉは、耐環境性を改善するのに有効な元素であり、こ
うした効果を発揮させる為には、０．０２％以上含有さ
せる必要があり、好ましくは０．０４％以上含有させる
のが良い。しかしながら、０．０９％を超えて過剰に含
有させても、粗大な窒化物が析出し、この析出物が起点
となって寿命の低下を招くことになる。
うした効果を発揮させる為には、０．０２％以上含有さ
せる必要があり、好ましくは０．０４％以上含有させる
のが良い。しかしながら、０．０９％を超えて過剰に含
有させても、粗大な窒化物が析出し、この析出物が起点
となって寿命の低下を招くことになる。
【００２２】Ａｌ：０．０５％以下（０％を含む）
Ａｌは、製鋼時の脱酸に有用な元素であり、また結晶粒
を微細化して靭性を高める効果があるので、必要に応じ
て含有させるが、Ａｌ含有量が０．０５％を超えると、
粗大な窒化物が生じて疲労寿命を低下させることにな
る。
を微細化して靭性を高める効果があるので、必要に応じ
て含有させるが、Ａｌ含有量が０．０５％を超えると、
粗大な窒化物が生じて疲労寿命を低下させることにな
る。
【００２３】本発明のばね用鋼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、必要によって（１）Ｖ：０．０３〜
０．５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１％、Ｍｏ：０．０１
〜０．５％および、Ｚｒ：０．０１〜０．３％よりなる
群から選択される１種以上の元素、（２）Ｂ：０．００
１〜０．０１％、（３）Ｎ：０．００２〜０．０１５
％、等を含有させることも有効である。これらを含有さ
せるときの各成分の範囲限定理由は下記の通りである。
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、必要によって（１）Ｖ：０．０３〜
０．５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１％、Ｍｏ：０．０１
〜０．５％および、Ｚｒ：０．０１〜０．３％よりなる
群から選択される１種以上の元素、（２）Ｂ：０．００
１〜０．０１％、（３）Ｎ：０．００２〜０．０１５
％、等を含有させることも有効である。これらを含有さ
せるときの各成分の範囲限定理由は下記の通りである。
【００２４】Ｖ：０．０３〜０．５％、Ｎｂ：０．０１
〜０．１％、Ｍｏ：０．０１〜０．５％およびＺｒ：
０．０１〜０．３％よりなる群から選択される１種以上
の元素 Ｖ，Ｎｂ，ＭｏおよびＺｒは、いずれも微細な炭化物若
しくは窒化物を形成し、その水素トラップ作用によって
水素脆化を抑制するのに有効な元素である。こうした作
用は、前述したＴｉにおいても発揮されるものである
が、使用環境によっては、Ｔｉの添加のみでは不十分な
場合があり、こうした場合にはこれらの元素を含有させ
ることが有効である。しかしながら、これらの含有量が
多くなり過ぎると、析出物が粗大化して疲労寿命を低下
する等といった悪影響を及ぼすので、用途に応じて適正
量を含有させることが好ましい。こうした観点から、上
記の範囲で含有させることが好ましい。
〜０．１％、Ｍｏ：０．０１〜０．５％およびＺｒ：
０．０１〜０．３％よりなる群から選択される１種以上
の元素 Ｖ，Ｎｂ，ＭｏおよびＺｒは、いずれも微細な炭化物若
しくは窒化物を形成し、その水素トラップ作用によって
水素脆化を抑制するのに有効な元素である。こうした作
用は、前述したＴｉにおいても発揮されるものである
が、使用環境によっては、Ｔｉの添加のみでは不十分な
場合があり、こうした場合にはこれらの元素を含有させ
ることが有効である。しかしながら、これらの含有量が
多くなり過ぎると、析出物が粗大化して疲労寿命を低下
する等といった悪影響を及ぼすので、用途に応じて適正
量を含有させることが好ましい。こうした観点から、上
記の範囲で含有させることが好ましい。
【００２５】Ｂ：０．００１〜０．０１％
本発明のばね用鋼では、Ｃｒ含有量を低減したものであ
るので、ばねの線径が大きい場合には、焼入れ性が不十
分であり、疲労寿命や耐へたり性に悪影響が現れること
がある。こうした場合には、Ｂを含有させることによっ
て、焼入れ性を補うことが有効である。こうした効果を
発揮させる為には、０．００１％以上含有させることが
好ましいが、過剰になるとボロン化合物によって熱間脆
性が起こるので、０．０１％以下とするのが好ましい。
るので、ばねの線径が大きい場合には、焼入れ性が不十
分であり、疲労寿命や耐へたり性に悪影響が現れること
がある。こうした場合には、Ｂを含有させることによっ
て、焼入れ性を補うことが有効である。こうした効果を
発揮させる為には、０．００１％以上含有させることが
好ましいが、過剰になるとボロン化合物によって熱間脆
性が起こるので、０．０１％以下とするのが好ましい。
【００２６】Ｎ：０．００２〜０．０１５％
Ｎは、合金窒化物を形成して結晶粒を微細にする効果が
あり、こうした効果を発揮させる為には、Ｎ含有量は
０．００２％以上含有させることが好ましいが、過剰に
含有させると窒化物が粗大化して却って疲労寿命を低下
させるので、その上限は０．０１５％以下とするのが好
ましい。
あり、こうした効果を発揮させる為には、Ｎ含有量は
０．００２％以上含有させることが好ましいが、過剰に
含有させると窒化物が粗大化して却って疲労寿命を低下
させるので、その上限は０．０１５％以下とするのが好
ましい。
【００２７】尚、本発明のばね用鋼には、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。但し、これらの不可避不純物は、粒界偏析を起こ
して靭性を低下させるので、極力低減することが好まし
い。具体的には、Ｐ≦０．０２％（より好ましくは≦
０．０１％）、Ｓ≦０．０２％（より好ましくは≦０．
０１％）、Ａｓ≦０．００６％、Ｓｂ≦０．００６％と
するのが良い。また、酸素については、酸化物系介在物
となって疲労寿命を低下させるので、０．００２％以下
に抑制することが好ましい。
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。但し、これらの不可避不純物は、粒界偏析を起こ
して靭性を低下させるので、極力低減することが好まし
い。具体的には、Ｐ≦０．０２％（より好ましくは≦
０．０１％）、Ｓ≦０．０２％（より好ましくは≦０．
０１％）、Ａｓ≦０．００６％、Ｓｂ≦０．００６％と
するのが良い。また、酸素については、酸化物系介在物
となって疲労寿命を低下させるので、０．００２％以下
に抑制することが好ましい。
【００２８】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。
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。
【００２９】
【実施例】下記表１に示す化学成分組成の鋼材を真空小
型溶解炉にて５０ｇずつ溶製し、熱間鍛造によって直
径：１２ｍｍの丸棒を作製した。これらの素材に、電気
炉にて９５０℃で１０分のオーステナイト化の為の加熱
を行ない、７０℃の温油に投入して焼入れた。このと
き、いずれも引張強度が２０００ＭＰａ前後となる様
に、３００〜４５０℃の温度で１時間焼戻した後に、平
行部の直径が８ｍｍの平滑引張試験片を作製した。
型溶解炉にて５０ｇずつ溶製し、熱間鍛造によって直
径：１２ｍｍの丸棒を作製した。これらの素材に、電気
炉にて９５０℃で１０分のオーステナイト化の為の加熱
を行ない、７０℃の温油に投入して焼入れた。このと
き、いずれも引張強度が２０００ＭＰａ前後となる様
に、３００〜４５０℃の温度で１時間焼戻した後に、平
行部の直径が８ｍｍの平滑引張試験片を作製した。
【００３０】
【表１】
【００３１】上記の各試験片を用い、耐環境性の評価を
行なった。このとき、耐環境性の評価は、［塩水噴霧
（５％ＮａＣｌ，３５℃）８時間＋乾燥（湿度：６０
％、３５℃）１６時間］を１サイクルとするサイクル試
験を行なった後、クロスヘッド速度：２μm／ｍｉｎの
低速で引張試験を行なった。そして、この際の破断応力
と大気中の通常の引張試験での応力の比をもって、耐環
境劣化度の指標とした。サイクル試験は、７サイクルお
よび１４サイクルの２条件で評価した。その結果を、下
記表２および図２〔（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／２−［Ｃ
ｒ］と耐環境劣化度の関係を示すグラフ〕に示す。
行なった。このとき、耐環境性の評価は、［塩水噴霧
（５％ＮａＣｌ，３５℃）８時間＋乾燥（湿度：６０
％、３５℃）１６時間］を１サイクルとするサイクル試
験を行なった後、クロスヘッド速度：２μm／ｍｉｎの
低速で引張試験を行なった。そして、この際の破断応力
と大気中の通常の引張試験での応力の比をもって、耐環
境劣化度の指標とした。サイクル試験は、７サイクルお
よび１４サイクルの２条件で評価した。その結果を、下
記表２および図２〔（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／２−［Ｃ
ｒ］と耐環境劣化度の関係を示すグラフ〕に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】これらの結果から、次の様に考察できる。
まず、鋼材Ｎｏ．１〜７のものは、いずれも本発明で規
定する要件を満足する実施例のものであるが、７サイク
ルでの耐環境劣化度が０．８８〜０．９４、１４サイク
ルでの耐環境劣化度が０．７５〜０．８３と高い値であ
り、腐食による劣化が少ないことを示している。
まず、鋼材Ｎｏ．１〜７のものは、いずれも本発明で規
定する要件を満足する実施例のものであるが、７サイク
ルでの耐環境劣化度が０．８８〜０．９４、１４サイク
ルでの耐環境劣化度が０．７５〜０．８３と高い値であ
り、腐食による劣化が少ないことを示している。
【００３４】また、Ｖ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｚｒ等を添加した
鋼材Ｎｏ．３，５，６，７のものでは、特に耐環境劣化
度が低くなっており、水素トラップの効果が反映されて
いるものと考えられる。
鋼材Ｎｏ．３，５，６，７のものでは、特に耐環境劣化
度が低くなっており、水素トラップの効果が反映されて
いるものと考えられる。
【００３５】これに対して、鋼材Ｎｏ．８〜１２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、いずれも耐環境性が劣化していることが分かる。即
ち、鋼材Ｎｏ．８のものは、Ｃｒ含有量が多くなって、
前記（１）式の関係を満足しないものであって、鋼材Ｎ
ｏ．１と同程度のＣｕ，ＮｉおよびＴｉが含有されてい
るにも拘わらず、耐環境劣化度が大きくなっている。
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、いずれも耐環境性が劣化していることが分かる。即
ち、鋼材Ｎｏ．８のものは、Ｃｒ含有量が多くなって、
前記（１）式の関係を満足しないものであって、鋼材Ｎ
ｏ．１と同程度のＣｕ，ＮｉおよびＴｉが含有されてい
るにも拘わらず、耐環境劣化度が大きくなっている。
【００３６】また、鋼材Ｎｏ．９のものでは、鋼材Ｎ
ｏ．８のものよりＣｕ，Ｎｉの含有量が多くなってお
り、しかもＶやＭｏも含有されているが、やはりＣｒ含
有量が多くなって、前記（１）式の関係を満足しないも
のであるので、耐環境劣化が著しい。
ｏ．８のものよりＣｕ，Ｎｉの含有量が多くなってお
り、しかもＶやＭｏも含有されているが、やはりＣｒ含
有量が多くなって、前記（１）式の関係を満足しないも
のであるので、耐環境劣化が著しい。
【００３７】鋼材Ｎｏ．１０のものでは、Ｃｒ含有量が
実施例並みに低減されてはいるものの、ＣｕおよびＮｉ
の含有量が低くなって、前記（１）式の関係を満足しな
いものであるので、やはり耐環境性の改善が見られな
い。鋼材Ｎｏ．１１のものでは、前記（１）式の関係は
満足するが、Ｔｉが添加されていないので、耐環境性の
改善は見られない。鋼材Ｎｏ．１２のものでは、鋼材Ｎ
ｏ．１１のものにＮｂやＺｒを添加したものであるが、
耐環境性の改善が認められず、ＮｂやＺｒではＴｉの代
用ができないことが理解できる。
実施例並みに低減されてはいるものの、ＣｕおよびＮｉ
の含有量が低くなって、前記（１）式の関係を満足しな
いものであるので、やはり耐環境性の改善が見られな
い。鋼材Ｎｏ．１１のものでは、前記（１）式の関係は
満足するが、Ｔｉが添加されていないので、耐環境性の
改善は見られない。鋼材Ｎｏ．１２のものでは、鋼材Ｎ
ｏ．１１のものにＮｂやＺｒを添加したものであるが、
耐環境性の改善が認められず、ＮｂやＺｒではＴｉの代
用ができないことが理解できる。
【００３８】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、過
酷な使用環境や荷重負荷の下で、近年の要求特性に十分
に応えることのできる耐環境性を発揮するばねを製造す
ることのできるばね用鋼が実現できた。
酷な使用環境や荷重負荷の下で、近年の要求特性に十分
に応えることのできる耐環境性を発揮するばねを製造す
ることのできるばね用鋼が実現できた。
【図１】Ｃｒ含有量［Ｃｒ］と（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）
／２が耐環境性に与える影響を示したグラフである。
／２が耐環境性に与える影響を示したグラフである。
【図２】（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／２−［Ｃｒ］と耐環
境劣化度の関係を示すグラフである。
境劣化度の関係を示すグラフである。
フロントページの続き
(72)発明者 河田 和久
神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式
会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 38/00 - 38/60
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃ：０．３５〜０．６％（質量％の意
味、以下同じ）、Ｓｉ：１．４〜２．６％、Ｍｎ：０．
６〜１％、Ｃｕ：０．１５〜０．７％、Ｎｉ：０．１５
〜１．５％、Ｃｒ：０．２５％以下（０％を含む）、Ｔ
ｉ：０．０２〜０．０９％およびＡｌ：０．０５％以下
（０％を含む）を夫々含有し、残部はＦｅ及び不可避不
純物であると共に、下記（１）式を満足するものである
ことを特徴とする耐環境性に優れたばね用鋼。 ［Ｃｒ］≦（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／２ …（１） 但し、［Ｃｒ］，［Ｃｕ］および［Ｎｉ］は、夫々Ｃ
ｒ，ＣｕおよびＮｉの含有量（質量％）を示す。 - 【請求項２】 Ｖ：０．０３〜０．５％、Ｎｂ：０．０
１〜０．１％、Ｍｏ：０．０１〜０．５％および、Ｚ
ｒ：０．０１〜０．３％よりなる群から選択される１種
以上を含有するものである請求項１に記載のばね用鋼。 - 【請求項３】 Ｂ：０．００１〜０．０１％を含有する
ものである請求項１または２に記載のばね用鋼。 - 【請求項４】 Ｎ：０．００２〜０．０１５％を含有す
るものである請求項１〜３のいずれかに記載のばね用
鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000231875A JP3429258B2 (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 耐環境性に優れたばね用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000231875A JP3429258B2 (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 耐環境性に優れたばね用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002047539A JP2002047539A (ja) | 2002-02-15 |
| JP3429258B2 true JP3429258B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=18724644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000231875A Expired - Fee Related JP3429258B2 (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 耐環境性に優れたばね用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3429258B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8043444B2 (en) | 2005-04-11 | 2011-10-25 | Kobe Steel, Ltd. | Steel wire for cold-formed spring excellent in corrosion resistance and method for producing the same |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101321885B (zh) * | 2006-03-31 | 2012-05-23 | 新日本制铁株式会社 | 高强度弹簧用热处理钢 |
| CN102268604A (zh) | 2007-07-20 | 2011-12-07 | 株式会社神户制钢所 | 弹簧用钢线材及其制造方法 |
| JP4847988B2 (ja) * | 2007-07-20 | 2011-12-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 腐食疲労特性に優れたばね用線材 |
-
2000
- 2000-07-31 JP JP2000231875A patent/JP3429258B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2002047539A (ja) | 2002-02-15 |
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