JP3474373B2 - 耐水素脆性および疲労特性に優れたばね鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の内燃機
関の弁ばねや懸架ばね、スタビライザー、トーションバ
ー等の素材として有用なばね鋼に関し、特に、重要なば
ね特性とされる耐水素脆性と疲労特性を備えたばねを与
えるばね鋼に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ばね鋼の化学成分はＪＩＳ Ｇ ３５６
５〜Ｇ ３５６７，Ｇ ４８０１等に規定されており、
それらから製造された熱間圧延線材（以下、圧延材とい
う）を引き抜き加工した後、ばね状に加熱成形してから
焼入れ焼戻し処理（熱間ばね成形）したり、あるいは所
定の線径まで伸線加工しオイルテンパー処理した後にば
ね加工（冷間ばね成形）する方法などにより、各種のば
ねが製造されている。また近年におけるばねに対する要
求特性は一段と厳しくなってきており、こうした状況の
下で、各種の合金鋼に熱処理を施したものも多く利用さ
れている。

【０００３】一方、たとえば自動車用等に用いられるば
ねにおいては、排ガスや燃費低減のための軽量化対策の
一環としてばねの高応力化が指向されており、そのため
には焼入れ焼戻し後の強度で１，８００ＭＰａ以上を示
す様な高強度のばね用鋼が要望されている。ところが、
一般的にばねの強度が高くなるにつれて欠陥感受性が高
まる傾向があり、特に腐食環境下で使用されるばねにお
いては腐食疲労寿命が悪くなるので、早期折損を起こす
ことが懸念される。腐食疲労寿命を低下させる原因の一
つに、腐食反応の進行に伴って生成する水素による水素
脆化が挙げられ、その改善策としては、種々の合金元素
を多量に添加して高応力化を図る方法が採用されてきた
が、この方法では鋼素材がコスト高になるという経済上
の問題がある。

【０００４】また水素脆化を抑える方法としては、結晶
粒を微細化する方法や微細析出物を生成させる方法が有
力であると考えられており、そのための方策として炭化
物や窒化物を生成する元素を添加する方法が採用されて
きた。そしてばね鋼においては、結晶粒の微細化による
靱性向上効果も期待して上記の様な炭化物や窒化物を生
成する元素を添加する方法が有効であると考えられてき
たが、反面、それら元素の添加によって巨大な炭化物系
や窒化物系の介在物が生成し、重要なばね特性である疲
労特性を劣化させる恐れが生じてくる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な問
題点に着目してなされたものであって、その目的は、高
強度化と高応力化を増進しつつ耐水素脆性を高め、更に
は疲労特性の改善されたばね（弁ばね、懸架ばね、板ば
ね等を含む）を与える線状、棒状あるいは板状等のばね
鋼を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係るばね鋼は、鋼中のＣ，Ｓｉ，Ｍｎ
含有量が、Ｃ：０．３％（質量％を意味する、以下同
じ）以上０．７％未満、Ｓｉ：０．１〜４．０％および
Ｍｎ：０．００５〜２．０％であるばね鋼であって、 Ｔｉ：０．５％以下、 Ｚｒ：０．５％以下、 Ｔａ：０．５％以下、 Ｈｆ：０．５％以下、 よりなる群から選択される少なくとも１種の元素を、合
計で０．００１％以上含有すると共に、 Ｎ：１〜２００ｐｐｍ Ｓ：５〜３００ｐｐｍ を含有し、下記被検面内にＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆより
なる群から選ばれる少なくとも１種の元素の炭化物と窒
化物と硫化物、およびそれらの複合化合物からなる平均
粒子径５μｍ未満の析出物が微細分散しているところに
特徴を有している。

【０００７】被検面：鋼の表面から０．３ｍｍ以上の深
さで且つ中心部を含まない様に任 意方向に設定される２０ｍｍ^２の広さの断面。

【０００８】また、上記被検面内における、上記Ｔｉ，
Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆよりなる群から選ばれる少なくとも１
種の元素の炭化物と窒化物と硫化物、およびそれらの複
合化合物からなる平均粒子径５μｍ以上の析出物は疲労
特性に悪影響を及ぼすので、下記の要件を満足する様に
制限するのがよく、それにより耐水素脆性や疲労特性の
一段と優れたばね鋼となる。

【０００９】析出物のサイズおよび個数： 平均粒子径５〜１０μｍのものが５００個以下、 平均粒子径１０μｍ超２０μｍ以下のものが５０個以
下、 平均粒子径２０μｍ超のものが１０個以下。

【００１０】また上記本発明のばね鋼に、更に他の元素
としてＶ：１．０％以下および／またはＮｂ：０．５％
以下を含有させると、Ｖ，Ｎｂも炭化物と窒化物と硫化
物、およびそれらの複合化合物の形成元素として作用す
るので、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆよりなる群から選ばれ
る少なくとも１種の元素とＶおよび／またはＮｂの炭化
物と窒化物と硫化物、およびそれらの複合化合物からな
る微細な析出物、あるいは粗大な析出物について前記要
件を満足させれば、ばね鋼としての特性を一段と高める
ことができる。

【００１１】またＭｏも、炭化物、窒化物、硫化物を生
成して耐水素脆性および疲労特性を高める他、粒界強度
を高めることによっても耐水素脆性や疲労特性の向上に
寄与し、更にはＭｏの存在によって腐食溶解時に生成す
るモリブデートイオンの吸着作用により耐食性を高める
という作用も発揮するので、更に他の元素として含有さ
せることができる。そしてこのＭｏは、鋼中への固溶度
が高くかつ炭化物が粗大化し難い等の理由から前記元素
よりもやや多めに加えることが望ましく、好ましくは
０．０５％程度以上、より好ましくは０．１％以上含有
させるのがよい。但しＭｏ量が多くなり過ぎると、こう
した作用効果が飽和するばかりでなく、やはり炭化物な
どの粗大化や個数の増大を招くので、３．０％以下、好
ましくは２．０％以下に抑えるべきである。

【００１２】更に本発明においては、靱性、耐久性、耐
へたり性等のばね特性を一段と高める意味から、焼入れ
焼戻し後の旧オーステナイト粒径が２０μｍ以下、硬さ
がＨＲＣ５０以上、破壊靱性値（Ｋ_ＩＣ）が４０ＭＰａ
√ｍ以上であるものが好ましい。

【００１３】本発明のばね鋼は、上記の様に炭化物と窒
化物と硫化物、およびそれらの複合化合物の種類とサイ
ズおよび個数を特定したところに基本的特徴を有するも
のであり、他の含有元素については特に制限されない
が、好ましい含有元素あるいは排除すべき元素等は次の
通りである。尚、下記各元素の好ましい含有量を決めた
理由については、後で詳述する。

【００１４】（１） Ｎｉ：３．０％以下（好ましくは
０．０５〜３．０％）、Ｃｒ：５．０％以下（好ましく
は０．０５〜５．０％）およびＣｕ：１．０％以下（好
ましくは０．０１〜１．０％）よりなる群から選択され
る少なくとも１種の元素。

【００１５】（２）Ａｌ：１．０％以下（好ましくは
０．００５〜１．０％）、Ｂ：５０ｐｐｍ以下（好まし
くは１〜５０ｐｐｍ）、Ｃｏ：５．０％以下（好ましく
は０．０１〜５．０％）およびＷ：１．０％以下（好ま
しくは０．０１〜１．０％）よりなる群から選択される
少なくとも１種の元素。

【００１６】（３）Ｃａ：２００ｐｐｍ以下（好ましく
は０．１〜２００ｐｐｍ）、Ｌａ：０．５％以下（好ま
しくは０．００１〜０．５％）、Ｃｅ：０．５％以下
（好ましくは０．００１〜０．５％）およびＲｅｍ：
０．５％以下（好ましくは０．００１〜０．５％）より
なる群から選択される少なくとも１種の元素。

【００１７】（４）鋼の好ましい基本成分は、Ｃ：０．
３以上０．７％未満、Ｓｉ：０．１〜４．０％およびＭ
ｎ：０．００５〜２．０％を含有し、残部Ｆｅおよび不
可避不純物である。

【００１８】（５）鋼中の不可避不純物は、Ｐ：０．０
２％以下であり、他の不純物として含まれるＺｎは６０
ｐｐｍ以下、Ｓｎは６０ｐｐｍ以下、Ａｓは６０ｐｐｍ
以下、Ｓｂは６０ｐｐｍ以下が好ましく、更に下記
（Ｉ）式の要件を満たす鋼は、ばね鋼として一段と優れ
た性能を示すものとなる。

【００１９】 ２．５≦（ＦＰ）≦４．５ …… （Ｉ） 式中、ＦＰ＝（０．２３［Ｃ］＋０．１）×（０．７
［Ｓｉ］＋１）×（３．５［Ｍｎ］＋１）×（２．２
［Ｃｒ］＋１） ×（０．４［Ｎｉ］＋１）×（３［Ｍｏ］＋１） （但し、［元素］は各元素の質量％を表わす）

【００２０】

【発明の実施の形態】ばね鋼においては、高強度化に伴
う靱性の低下を抑えるため、従来より主として結晶粒を
微細化する方法が採用されてきた。こうした観点から、
鋼中に炭化物や窒化物形成元素を添加することによって
結晶粒を微細化し靱性を高める方法は種々提案されてい
る。

【００２１】しかしばね鋼の分野においては、水素脆性
改善の観点から炭化物や窒化物のサイズを規制するとい
う思想は存在しない。ところが、前述の如くあるいは以
下に詳述する如く、ばね鋼中に適量のＴｉ，Ｚｒ，Ｔ
ａ，Ｈｆよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素
を含有させ、これらの炭化物と窒化物と硫化物、および
それらの複合化合物からなる析出物を微細分散させてや
れば、ばね鋼の耐水素脆性が飛躍的に高められることを
知った。

【００２２】その理由は次の様に考えられる。即ちばね
鋼の水素脆化は、鋼中に侵入した水素が旧オーステナイ
ト粒界を拡散移行することによって粒界の結合エネルギ
ーが弱まり、その部分で脆性破壊を生じるためと考えら
れ、上記元素を含む炭化物と窒化物と硫化物、およびそ
れらの複合化合物よりなる析出物が鋼材内部に侵入した
水素をトラップし、それにより水素脆化が抑えられるた
めと考えられるが、反面、上記炭化物、窒化物、硫化物
形成元素を添加すると析出物の粗大化が起こり、該粗大
な析出物によって早期欠損を起こす原因になることが懸
念される。

【００２３】酸化物系粗大析出物に着目したばね鋼の改
質技術としては、表面近傍に存在する平均粒子径３０μ
ｍ程度以上の析出物を起点にして割れが起こるという知
見から、弁ばね鋼では酸化物系析出物の組成制御を行な
い、酸化物系析出物の延性を高めることによって靱性改
善を図る方法も提案されている。ところが酸化物系析出
物による無害化技術が進んでくるにつれて、特にＴｉ系
の窒化物系析出物による早期折損の問題が指摘される様
になり、近年ではＴｉ源を皆無にする方向の研究も進め
られている。しかしながら、懸架ばねの如く腐食環境下
で用いられるばね鋼の一層の高応力化と高強度化を果た
すには、上記の様な酸化物系析出物の無害化対策だけで
は不十分であり、耐水素脆性や耐食性の向上が不可欠の
要件となってくる。

【００２４】耐食性の向上には、合金元素の多量添加が
最も有力な方法であるが、素材コストが高くなるといっ
た難点に加えて、焼鈍等の製造工程の改変等が必要とな
り、経済性の点で難点がある。ところが、前述の如くば
ね鋼中にＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆよりなる群から選ばれ
る少なくとも１種以上を少量含有させることによって、
それらの元素の炭化物と窒化物と硫化物、およびそれら
の複合化合物よりなる平均粒子径５μｍ未満の微細な析
出物を分散状態で生成させてやれば、拡散性水素のトラ
ップ効果が発揮されて耐水素脆性が高められるのであ
る。

【００２５】反面、それら元素の添加により粗大析出物
の生成量が増大すると、それら粗大析出物を疲労起点と
する疲労破壊や靱性劣化につながる恐れも生じてくる。
そこで、上記元素の添加による耐水素脆性の改善効果を
発揮せしめつつ、粗大析出物が疲労起点となることによ
って生じる疲労特性の低下を阻止すべく更に研究を進め
たところ、ばね鋼を鋳造する際の凝固過程で冷却速度を
うまくコントロールし、上記元素の炭化物と窒化物と硫
化物、およびそれらの複合化合物のサイズと個数を制御
してやれば、それらが疲労起点となって疲労特性や靱性
劣化を起こすことなく、耐水素脆性を飛躍的に高め得る
ことを知った。

【００２６】以下、本発明で定める析出物関連の限定理
由について詳述する。

【００２７】本発明においては、耐水素脆性改善のため
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆよりなる群から選ばれる少なく
とも１種の元素の炭化物と窒化物と硫化物、およびそれ
らの複合化合物からなる微細析出物を、拡散性水素トラ
ップ用として微細分散させるが、こうした拡散性水素ト
ラップ効果は平均粒子系が５μｍ未満である微細析出物
によって有効に発揮され、たとえ上記炭化物と窒化物と
硫化物、およびそれらの複合化合物であっても、それら
が５μｍを超える平均粒子径の粗大析出物である時は、
本発明で意図する様な耐水素脆性改善効果は発揮されな
い。即ち、平均粒子径が１０ｎｍ〜５μｍといった超微
細サイズの析出物は、疲労特性に悪影響を及ぼすことな
く耐水素脆化特性の向上に有効に作用し、ばね鋼として
の総合特性を著しく高めるのである。

【００２８】これは、上記微細析出物によって拡散性水
素がばね鋼中に微細分散状態でトラップされることにな
り、拡散性水素に起因する遅れ破壊が阻止されるのに対
し、粗大析出物であれは、拡散性水素が当該粗大析出物
に集中的にトラップされ、却って遅れ破壊を助長するの
ではないかと考えている。いずれにしても上記微細析出
物による耐水素脆性改善効果を有効に発揮させるには、
上記金属元素の炭化物と窒化物と硫化物、およびそれら
の複合化合物が平均粒子径５μｍ未満の極く微細なもの
でなければならず、５μｍ以上の平均粒子径のもので
は、耐水素脆性改善効果が有効に発揮されないばかりで
なく、後述する如く該析出物を起点とする疲労特性の劣
化をきたし、ばね鋼としての性能は逆に悪くなる。

【００２９】ここで、耐水素脆性の向上に寄与する上記
炭化物と窒化物と硫化物、およびそれらの複合化合物か
らなる平均粒子径５μｍ未満の微細析出物は、そのサイ
ズがより小さく且つより多数存在する程その効果が有効
に発揮されるが、現在確認しているところでは、後述す
る様な被検面におけるその数が１，０００個以上、好ま
しくは３，０００個以上、より好ましくは５，０００個
以上、更に好ましくは１０，０００個以上分散状態で存
在しておれば、拡散性水素トラップ効果による耐水素脆
性改善作用が有効に発揮されることが分かっている。し
かも、この様な微細な析出物は、疲労等の起点となって
疲労特性に悪影響を及ぼすこともない。尚、該析出物の
平均粒子径とは、（長径＋短径）／２で求められる値を
いい、該析出物の長径／短径比は３．０以下である。

【００３０】しかしながら、ばね鋼断面における表面か
ら０．３ｍｍ以上の深さで且つ中心部を含まない領域か
ら設定される２０ｍｍ^２の広さの被検面内に存在する前
記炭化物と窒化物と硫化物、およびそれらの複合化合物
であっても、そのサイズが大きくなると、耐水素脆性改
善効果に却って悪影響を及ぼすばかりでなく、疲労起点
となってばね鋼としての疲労特性に顕著な悪影響が現わ
れてくる。そこで、その定量的基準を明らかにするた
め、該粗大析出物のサイズと個数について調べた結果、
上記被検面内における、上記炭化物と窒化物と硫化物、
およびそれらの複合化合物からなる平均粒子径５μｍ以
上の粗大析出物が下記の要件を満足する様に、鋳造時の
冷却条件等をうまく制御してやれば、該粗大析出物によ
る耐水素脆性や疲労特性への悪影響を実用上無視し得る
程度に抑え得ることが確認された。

【００３１】粗大析出物のサイズおよび個数： 平均粒子径５〜１０μｍのものが５００個以下、 平均粒子径１０μｍ超２０μｍ以下のものが５０個以
下、 平均粒子径２０μｍ超のものが１０個以下。

【００３２】従って本発明では、上記炭化物と窒化物と
硫化物、およびそれらの複合化合物であっても、そのサ
イズが５μｍ以上のものについては、そのサイズと個数
が上記要件を満たす様に制御することが必要となる。尚
上記炭化物と窒化物と硫化物、およびそれらの複合化合
物は１，４００〜１，５００℃の高温で析出し、その後
の冷却過程で徐々に成長して粗大化する傾向があるの
で、上記の様な粗大析出物の生成量を抑えるには、鋳造
時の冷却速度を０．１℃／秒以上、より好ましくは０．
５℃／秒程度以上に高め、粗大析出物の生成を極力抑え
ればよい。

【００３３】かくして本発明によれば、上記炭化物と窒
化物と硫化物、およびそれらの複合化合物からなる平均
粒子径が５μｍ未満である微細な析出物を鋼中に無数
に、具体的には１，０００個以上、好ましくは３，００
０個以上、より好ましくは５，０００個以上、更に好ま
しくは１０，０００個以上、微細分散状態で析出させる
ことによって、拡散性水素トラップ効果を有効に発揮さ
せ、耐水素脆性を著しく高めることが可能となる。更
に、上記炭化物と窒化物と硫化物、およびそれらの複合
化合物からなる平均粒子径が５μｍ以上の粗大析出物に
ついては、拡散性水素トラップによる耐水素脆性改善効
果が発揮されないばかりでなく、粗大析出物を起点とす
る疲労破壊の起点となって疲労特性に悪影響を及ぼすこ
とになるところから、上記の様に、平均粒子径が５〜１
０μｍである析出物を５００個以下（より好ましくは３
００個以下）、同平均粒子径が１０μｍ超２０μｍ以下
である析出物を５０個以下（より好ましくは３０個以
下）、同平均粒子径が２０μｍ超である析出物を１０個
以下（より好ましくは５個以下、更に好ましくは実質的
に０）に抑えることにより、優れた耐水素脆性と疲労特
性を兼ね備えたばね鋼となる。

【００３４】次に、本発明で用いる鋼の化学成分を定め
た理由を説明する。

【００３５】本発明で使用する鋼中には、前述した微細
な炭化物と窒化物と硫化物、およびそれらの複合化合物
を生成させる為の金属元素として、Ｔｉ：０．５％以下
（好ましくは０．００１〜０．５％），Ｚｒ：０．５％
以下（好ましくは０．００１〜０．５％），Ｔａ：０．
５％以下（好ましくは０．００１〜０．５％），Ｈｆ：
０．５％以下（好ましくは０．００１〜０．５％）より
なる群から選ばれる少なくとも１種を含有させると共
に、Ｎ含有量を１〜２００ｐｐｍ、Ｓ含有量を１０〜３
００ｐｐｍの範囲に制御することが必須である。

【００３６】Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆよりなる群から選
ばれる元素はいずれも炭化物、窒化物、硫化物形成元素
であり、ばね鋼中の結晶粒内および粒界に微細な炭化
物、窒化物、硫化物、もしくはそれらの複合化合物を析
出し、水素脆化の原因となる拡散性水素をトラップして
耐水素脆化特性を高める上で欠くことのできない成分で
あり、しかも生成する炭化物、窒化物、硫化物、もしく
はそれらの複合化合物によって結晶粒の微細化を増進
し、靱性を高めてばねの耐へたり性を高める作用も発揮
する。それらの効果を有効に発揮させるには、上記４種
の元素の少なくとも１種を適量含有させなければならな
い。

【００３７】これらＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆから選ばれ
る元素については、それぞれ０．００１％以上で且つ総
和で０．００１％以上、より好ましくは０．００５％以
上含有させることによって、上記の効果を有為に発揮さ
せることができる。しかしながらそれらの含有量が多く
なり過ぎると、炭化物、窒化物、硫化物、もしくはそれ
らの複合化合物が粗大化すると共にそれらの個数も増大
し、疲労特性への悪影響が顕著に現われてくるので、夫
々０．５％以下、より好ましくは０．２％以下に抑える
べきである。

【００３８】またＮとＳは、上記６種の元素と窒化物や
硫化物を形成し、拡散性水素トラップの形成と結晶粒微
細化効果を有効に発揮させるため、少なくともＮは１ｐ
ｐｍ以上、好ましくは５ｐｐｍ以上、より好ましくは１
０ｐｐｍ以上、Ｓは５ｐｐｍ以上、好ましくは１０ｐｐ
ｍ以上含有させることが必要である。しかしながら多過
ぎると、炭化物と窒化物と硫化物、およびそれらの複合
化合物からなる析出物のサイズおよび個数が増大して疲
労特性に悪影響が現われてくるので、Ｎは２００ｐｐｍ
以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下、更に好ましくは７
０ｐｐｍ以下に、またＳは３００ｐｐｍ以下、好ましく
は２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１５０ｐｐｍ以下
に抑えるべきである。

【００３９】本発明で用いられる鋼におけるその他の含
有元素については特に制限がないが、ばね鋼としての一
般的な要求特性を確保し、あるいはその性能を高める意
味から、好ましい他の元素についても説明しておく。

【００４０】まず本発明では、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ
よりなる群から選ばれる元素以外の炭化物、窒化物、硫
化物形成元素として、Ｖを０．００５％程度以上（好ま
しくは０．０１以上）および／またはＮｂ：０．５％以
下（好ましくは０．００１〜０．５％）含有させること
が有効である。即ち、適量のＶ，Ｎｂは炭化物、窒化
物、硫化物、もしくはそれらの複合化合物よりなる微細
析出物を形成して耐水素脆性および疲労特性を一段と高
める作用を発揮するばかりでなく、結晶粒微細化効果を
発揮して靱性や耐力を高め、更には耐食性や耐へたり性
の向上にも寄与する。しかし多過ぎると、焼き入れ加熱
時にオーステナイト中に固溶されない炭化物量が増大し
て満足な強度と硬さが得られにくくなるので、１．０％
以下、より好ましくは０．５％以下に抑えるべきであ
る。

【００４１】またＭｏも、同様に炭化物、窒化物、硫化
物、もしくはそれらの複合化合物を生成して耐水素脆性
および疲労特性を高める他、粒界強度を高めることによ
っても耐水素脆性や疲労特性の向上に寄与し、更にはＭ
ｏの存在によって腐食溶解時に生成するモリブデートイ
オンの吸着作用により耐食性を高めるという作用も発揮
する。そしてこのＭｏは、鋼中への固溶度が高くかつ炭
化物が粗大化し難い等の理由から前記元素よりもやや多
めに加えることが望ましく、好ましくは０．０５％程度
以上、より好ましくは０．１％以上含有させるのがよ
い。但しＭｏ量が多くなり過ぎると、こうした作用効果
が飽和するばかりでなく、やはり炭化物、窒化物、硫化
物、もしくはそれらの複合化合物の粗大化や個数の増大
を招くので、３．０％以下、好ましくは２．０％以下に
抑えるべきである。

【００４２】尚、上記Ｖおよび／またはＮｂ、あるいは
更にＭｏを含有する鋼材の場合は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，
Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏの炭化物、窒化物、硫化物、もし
くはそれらの複合化合物としての微細析出物および粗大
析出物が前述のサイズと個数を満たすことが必要とな
る。

【００４３】本発明に係るばね鋼の基本成分は、下記
Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎの３元素で、残部は実質的にＦｅからな
るものであり、それらの好ましい含有量は下記の通りで
ある。

【００４４】Ｃ：０．３％以上０．７％未満 Ｃは鋼中に必須的に含まれてくる元素であり、焼入れ焼
戻し後の強度（硬さ）の向上に寄与する。そしてＣ量が
０．３％以下では、焼入れ焼戻し後の強度（硬さ）が不
十分となり、一方０．７％以上になると、焼入れ焼戻し
後の靱延性が劣化するばかりでなく、耐食性にも悪影響
が現われてくる。ばね鋼としての強度と靱性を考慮して
より好ましいＣ量は０．３〜０．５５％、更に耐水素脆
性や腐食疲労特性のより確実な改善を図る上では０．３
０〜０．５０％の範囲が好ましい。

【００４５】Ｓｉ：０．１〜４．０％ Ｓｉは固溶強化元素として強度向上に寄与する元素であ
り、０．１％未満ではマトリックス強度が不足気味にな
る嫌いがある。しかし４．０％を超えて過多に添加する
と、焼入れ加熱時に炭化物の溶け込みが不十分となり、
均一にオーステナイト化させるのにより高温の加熱が必
要となって表面の脱炭が進み、ばねの疲労特性が悪くな
る。ばね素材としての強度と硬さおよび脱炭抑制という
観点から、Ｓｉのより好ましい範囲は１．０〜３．０％
の範囲である。

【００４６】Ｍｎ：０．００５〜２．０％ Ｍｎは、その添加量が０．００５％以上０．０５％未満
である場合と０．０５％以上２．０％以下の場合とで異
なる作用が期待される。まずＭｎ量の下限は、実用規模
で実施する際の精練効率を考慮して定めたものであり、
０．００５％未満にまでＭｎ量を低減するには長時間の
精練が必要となってコストアップが著しくなるので、実
用上の理由からその下限を上記の様に規定している。

【００４７】次に、Ｍｎ量を０．００５％以上０．０５
未満の範囲に規定する場合は、鋼中に他の焼入れ性向上
元素（たとえばＣｒ，Ｎｉ，Ｍｏなど）が十分に含まれ
ている場合（おおむね０．５％程度以上）であり、それ
以上に焼入れ性が高くなると過冷却組織が生成する等の
難点が現われてくるので、この様な場合は、Ｍｎ量を
０．０５％未満に抑えた方が、硬質の組織が形成されに
くく伸線などの冷間加工などが行ない易くなるので好ま
しく、しかも、破壊の起点となり易い粗大なＭｎＳの形
成も抑制される。一方、Ｍｎ量を０．０５％以上２．０
％以下の範囲に規定する場合は、鋼中の焼入れ性向上元
素量が少ない場合（おおむね０．５％以下）であり、積
極的に焼入れ性を高めるため０．０５％以上のＭｎを含
有させることが好ましい。しかしＭｎ量が多くなり過ぎ
ると、焼入れ性が向上し過ぎて過冷却組織が生成し易く
なるので、２．０％を上限とする。この場合、破壊の起
点となるＭｎＳが形成される可能性があるので、Ｓ量の
低減あるいは他の硫化物形成元素（Ｔｉ，Ｚｒ等）との
組み合わせにより、ＭｎＳを極力生成させない様にする
ことが望ましい。このばね鋼には、下記の様な理由から
耐食性向上等を目的としてＣｒ，Ｎｉ，Ｃｕの１種以上
を含有させることも有効である。

【００４８】Ｃｒ：５．０％以下（好ましくは０．０５
〜５．０％） Ｃｒは、腐食条件下で表層部に生成する錆を非晶質で緻
密なものとし、耐食性の向上に寄与する他、Ｍｎと同様
に焼入れ性向上にも有効に作用する。こうした効果は
０．０５％以上の添加で有効に発揮されるが、５．０％
を超えて過度に添加すると、焼入れ時に炭化物の溶け込
みが起こりにくくなって強度や硬さに悪影響を及ぼす様
になる。Ｃｒのより好ましい含有量は０．１〜２．０％
の範囲である。

【００４９】Ｎｉ：３．０％以下（好ましくは０．０５
〜３．０％） Ｎｉは、焼入れ焼戻し後の素材の靱性を高めると共に、
生成する錆を非晶質で緻密なものとして耐食性を高める
作用があり、更にばね特性として重要なへたり特性を改
善する作用も有している。こうした作用は０．０５％以
上の添加で有効に発揮されるが、好ましくは０．１％以
上とするのがよい。しかし、３．０％を超えて含有させ
ると焼入れ性が過度に増大し、圧延後に過冷却組織が出
易くなる。Ｎｉのより好ましい範囲は０．１〜１．０％
の範囲である。

【００５０】Ｃｕ：１．０％以下（好ましくは０．０１
〜１．０％） Ｃｕは電気化学的に鉄より貴な元素であり、耐食性を高
める作用がある。こうした作用は０．０１％以上の添加
で有効に発揮されるが、１．０％を超えてもそれ以上の
耐食性向上効果は期待できず、むしろ熱間圧延による素
材の脆化を引き起こす恐れが生じてくる。Ｃｕのより好
ましい範囲は０．１〜０．５％の範囲である。更に他の
好ましい含有元素として下記の様な元素を挙げることが
でき、夫々の添加元素の作用を有効に発揮させることが
可能である。

【００５１】Ａｌ，Ｂ，Ｃｏ，Ｗよりなる群から選択さ
れる少なくとも１種 いずれも靱性を高めて耐へたり性の向上に寄与する元素
であり、またＡｌは結晶粒度を微細化して耐力比を向上
させ、Ｂは焼入性の向上により粒界強度を高める作用を
有し、ＣｏとＷは焼入れ焼戻し後の強度と硬さを高める
他、Ｂは表面に生成する錆を緻密化して耐食性を高め、
Ｗは腐食溶解時にタングステン酸イオンを形成して耐食
性の向上に寄与する。これら元素の作用は、Ａｌ：０．
００５％程度以上、Ｂ：１ｐｐｍ程度以上、Ｃｏ：０．
０１％程度以上、Ｗ：０．０１％程度以上の添加で有効
に発揮されるが、Ａｌが１．０％を超えると酸化物系析
出物の生成量が増大すると共にそのサイズも粗大化して
疲労特性に悪影響を及ぼし、ＢおよびＣｏの上記添加効
果は約５０ｐｐｍおよび５．０％で飽和するので、それ
以上の添加は経済的に無駄であり、またＷ量が１．０％
を超えると素材靱性に悪影響を及ぼす様になる。これら
の観点から上記元素のより好ましい含有量は、Ａｌ：
０．０１〜０．５％、Ｂ：５〜３０ｐｐｍ、Ｃｏ：０．
５〜３．０％、Ｗ：０．１〜０．５％の範囲である。

【００５２】Ｃａ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｒｅｍの１種以上 これらはいずれも耐食性の向上に寄与する元素であり、
またＣａは更に強脱酸元素としての作用を発揮して鋼中
の酸化物系析出物を微細化して靱性の向上にも寄与す
る。これらの元素によって耐食性が高められる理由は、
次の様に考えられる。即ち鋼の腐食が進行していく際
に、腐食疲労の起点となる腐食ピット内では、 Ｆｅ→Ｆｅ^２＋＋２ｅ^― Ｆｅ^２＋＋２Ｈ_２Ｏ→Ｆｅ（ＯＨ）_２＋２Ｈ^＋ の反応が起こり、腐食ピット内部が酸性化すると共に、
電気的中性を保つために外部からＣｌ^―イオンが集ま
り、腐食ピット内部の液性が厳しくなって腐食ピットの
成長が促進される。ところが鋼中に適量のＣａ，Ｌａ，
Ｃｅ，Ｒｅｍが存在するとこれらは鉄と共に溶解する
が、これらの元素は塩基性元素であるため液性も塩基性
化し、その結果、腐食ピット内部の液が中性化されて腐
食疲労の起点となる腐食ピットの成長が著しく抑制され
るためと考えられる。こうした効果は、Ｃａで０．１ｐ
ｐｍ以上、Ｌａ，Ｃｅ，Ｒｅｍでは夫々０．００１％以
上、より確実には０．００５％以上含有させることによ
って有効に発揮されるが、Ｃａ量が２００ｐｐｍ以上に
なると製鋼時における炉壁耐火物の損傷が著しくなり、
またＬａ，Ｃｅ，Ｒｅｍの効果は夫々約０．１％で飽和
するため、それ以上の添加は経済的に無駄である。

【００５３】また、鋼中に不可避的に混入してくる不純
物であるＰは、粒界に偏析して粒界強度を低下させ粒界
破壊の原因となるので、０．０２％程度以下に抑えるべ
きである。また、鋼材中に混入することのある他の不純
物であるＺｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂについては、やはり粒
界偏析を起こして粒界強度を高め水素脆性を助長する傾
向があるので、何れも６０ｐｐｍ程度以下に抑えること
が望ましい。

【００５４】更に、本発明で使用するばね鋼の成分設計
に当たっては、上記個々の元素の含有量に加えて、下記
（Ｉ）式の要件を満たす様に成分調整することが望まし
い。即ち、ばね鋼としての水素脆化は、前述の如く結晶
粒界への拡散性水素の侵入によって起こるが、該拡散性
水素の侵入は鋼の耐食性にも悪影響を及ぼす。そして耐
食性自体は鋼中に適量のＣｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ等を含
有させることによって向上することが確認されている
が、これら合金元素の多量添加による材料コストのアッ
プ、更には焼入れ性増大による圧延材の焼鈍処理の追加
等による処理費用のアップは軽視できない。ところが、
鋼材中のＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏについて、
下記（Ｉ）式の関係を満たす様にそれらの含有量を調整
してやれば、少ない合金元素の添加量で耐食性について
も非常に優れ、しかも圧延材の焼鈍処理等を必要としな
いばね鋼を得ることが可能となる。

【００５５】 ２．５≦（ＦＰ）≦４．５ …… （Ｉ） 式中、ＦＰ＝（０．２３［Ｃ］＋０．１）×（０．７
［Ｓｉ］＋１）×（３．５［Ｍｎ］＋１）×（２．２
［Ｃｒ］＋１） ×（０．４［Ｎｉ］＋１）×（３［Ｍｏ］＋１） （但し、［元素］は各元素の質量％を表わす）。

【００５６】しかして、上記ＦＰの値が２．５未満で
は、均一な焼きが入りにくくなり、高強度を安定的に得
ることが困難となり、一方４．５を超えると、圧延後の
組織に過冷却組織が出現して圧延後の強度が１，３００
ＭＰａ以上となり、後の引抜き加工を行なう際の焼鈍処
理が欠かせなくなり、工程増加につながる。ところが、
上記（Ｉ）式の関係を満たす様に各含有元素量を調整し
てやれば、焼入れ焼戻し時に均一な焼きが入るため安定
して高強度化を果たすことができ、しかも圧延組織に過
冷却組織が出現することがなく過度に高強度化すること
もないので、焼鈍処理を要することなく引抜き加工を何
らの支障もなくスムーズに行なうことが可能となる。

【００５７】ところで、上記成分組成のばね鋼を懸架ば
ね等に加工する場合、鋳片を熱間圧延して線状に加工し
た後焼入れ焼戻し処理し、或はオイルテンパー処理を施
して所定の素線硬さ（引張強度）に調質してからばね状
に加工されるが、その際、旧オーステナイト粒径が２０
μｍ以下（より好ましくは１５μｍ以下）、硬さがＨＲ
Ｃ５０以上（より好ましくは５２以上）、破壊靱性値Ｋ
_ＩＣが４０ＭＰａ√ｍ以上（より好ましくは５０ＭＰａ
√ｍ以上）となる様に調整することが望ましい。

【００５８】しかして、旧オーステナイト結晶粒径が２
０μｍ以下のものでは、該微細な結晶粒界に生成する前
記炭化物、窒化物、硫化物、もしくはそれらの複合化合
物も極めて微細なものとなり、靱性や疲労特性には殆ん
ど悪影響を及ぼすことなく拡散性水素トラップとしての
機能を有効に発揮し得るものとなるからである。この様
な結晶粒径を得るには、オーステナイト化熱処理条件を
適正に調整すればよい。

【００５９】また、高強度懸架ばね等として満足のいく
耐久性や耐へたり性を確保するうえで、焼入れ焼戻し後
の素線硬さも重要であり、懸架ばねとして満足のいく耐
久性と耐へたり性を確保するには、焼入れ焼戻し後の素
線硬さでＨＲＣ５０以上、破壊靱性値で４０ＭＰａ√ｍ
以上を確保するのがよく、ＨＲＣ５０未満では耐久性や
耐へたり性が不足気味となり、また破壊靱性値が４０Ｍ
Ｐａ√ｍ未満では、靱性不足により満足のいく耐水素脆
性が発揮されにくくなる。耐久性、耐へたり性、耐水素
脆性等を総合的に考慮してより好ましい硬さはＨＲＣ５
２以上、破壊靱性値は５０ＭＰａ√ｍ以上である。

【００６０】

【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明はもと
より下記実施例によって制限を受けるものではなく、前
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
技術的範囲に含まれる。

【００６１】実験例１ 表１〜６に示すＮｏ．１〜８１の化学成分の鋼材を溶製
した後、造塊法または連続鋳造法によって鋳造し、その
後分塊圧延によって１５５ｍｍ角のビレットを作製し、
更に熱間圧延によって直径１４ｍｍの線材に加工した。
各線材を直径１２．５ｍｍまで引き抜き加工してから焼
入れ焼戻し処理を行ない、機械加工によって破壊靱性試
験片、水素脆化試験片、回転曲げ腐食疲労試験片および
回転曲げ疲労試験片を作製した。尚焼戻し条件は、３５
０〜４５０℃×１時間の範囲で硬さがＨＲＣ５３〜５５
となる様に調整した。

【００６２】破壊靱性試験片はＣＴ試験片で、長さ約３
ｍｍの疲労予亀裂を導入したものを使用し、１０トン・
オートグラフ引張試験機を用いて大気中室温で試験を行
なった。腐食疲労試験は、３５℃の５％ＮａＣｌ水溶液
を試験片に滴下する方式で行ない、試験片には全て同一
条件のショットピーニング処理を行ない、応力７８４Ｍ
Ｐａ、回転速度１００ｒｐｍで行なった。水素脆化割れ
試験は、陰極チャージによる４点曲げで０．５ｍｏｌ／
１−Ｈ_２ＳＯ_４と０．０１ｍｏｌ／１−ＫＳＣＮ（チオ
シアン酸カリウム）混合溶液中に試験片を浸漬し、ポテ
ンショスタットを用いて−７００ｍＶ ｖｓ ＳＣＥの
電圧をかけて行なった。応力は曲げ応力で１４００ＭＰ
ａとした。回転曲げ疲労試験は、試験片に全て同一の条
件でショットピーニング処理を施し、応力８８１ＭＰ
ａ、試験本数各１０本とし、１．０×１０^７回で試験中
止とした。

【００６３】またＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ或いは更に
Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏの炭化物、窒化物、硫化物、およびそれ
らの複合化合物の大きさと個数の測定にはＥＰＭＡを使
用した。即ち、回転曲げ試験片の縦断面（中心線を通
る）の表面から深さ０．３ｍｍよりも内部において被検
面積（長辺／短辺＝５、表層から深さ０．３ｍｍの部分
に長辺が接する）２０ｍｍ^２を網羅する様に自動運転し
て全析出物をピックアップし、平均粒子径５μｍ以上の
析出物の大きさと組成分析を行なった。また平均粒子径
が５μｍ未満の析出物については、遅れ割れ試験後の試
験片を使用し、ＥＰＭＡおよびＡｕｇｅｒを用いて各鋼
種の合計２０視野を観察して析出物の組成を同定すると
共に、写真撮影（１，０００〜２０，０００倍）によっ
てその大きさと個数を測定し、個数については被検面積
２０ｍｍ^２として換算して求めた。

【００６４】表１，３，５，６に本発明の鋼材組成を、
また表２，４に比較例の鋼材組成を示し、また表７〜１
２に性能試験結果を示す。

【００６５】

【表１】

【００６６】

【表２】

【００６７】

【表３】

【００６８】

【表４】

【００６９】

【表５】

【００７０】

【表６】

【００７１】

【表７】

【００７２】

【表８】

【００７３】

【表９】

【００７４】

【表１０】

【００７５】

【表１１】

【００７６】

【表１２】

【００７７】表１〜１２より次の様に考察することがで
きる。

【００７８】本発明の規定要件を全て満足するＮｏ．１
〜１８，３６〜６３，６９〜８１は本発明の規定要件を
満足する実施例であり、耐水素脆性、腐食疲労寿命、疲
労特性のいずれにおいても良好な結果が得られている。
特に耐水素脆性について、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆを含
まないＮｏ．１９，２０，２１と対比すると、上記各実
施例の方が格段に優れていることが分かる。

【００７９】また実施例の中でも、適量のＶを含むもの
は、Ｖを含まない他の実施例に比べて耐水素脆性、腐食
疲労寿命、疲労特性のいずれにおいても良好な結果を示
している。また、Ｃ含有量が０．３０〜０．５０％の最
適範囲内にある鋼種（Ｎｏ．４〜１７，３８〜６３）は
破壊靱性値が高く水素脆化割れ寿命も長くなっている。
主たる含有元素については規定要件を満足するものであ
っても、不純物元素であるＰやＳ、あるいはＺｎ，Ｓ
ｎ，Ａｓ，Ｓｂ等の含有量が多く、その為に粗大析出物
サイズと個数が好適要件を外れる比較例（Ｎｏ．２５，
２６，６７，６８）では、水素脆化割れ寿命の改善効果
が殆んど発揮されなくなる。

【００８０】腐食耐久性を考慮してＮｏ．３〜７，３９
〜４３等の如くＮｉ，Ｃｒを適量含有させたものでは、
これらを含まないＮｏ．１，２，３６〜３８の実施例
（但し、少量のＣｒが含まれている）に比べて腐食疲労
寿命が格段に高まることが分かる。更に、強度と靱性を
高めるため適量のＡｌ，Ｂ，Ｃｏ，Ｗを積極添加した鋼
種（Ｎｏ．８，９，４４〜４７）では、耐水素脆性、腐
食疲労寿命のいずれにおいてもＮｏ．４，３９等の鋼種
と全く遜色のない特性を示している。耐食性向上を目的
として適量のＣａ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｒｅｍを添加した鋼種
（Ｎｏ．１０〜１２，４８〜５１）は、これらを含まな
い鋼種（Ｎｏ．５，３９等）に比べて腐食疲労寿命の向
上が明確に表われている。

【００８１】析出物のサイズと個数の影響を見ると、本
発明の好適要件を満たすものでは疲労試験による析出物
切損がなく、疲労特性に悪影響を及ぼしていないことが
分かる。これに対してＮｏ．２２〜２４，６４〜６６
は、凝固時の冷却速度を遅くすることにより粗大な析出
物を多量生成させた比較例であり、粗大析出物起因の折
損の確率が高くなり、疲労寿命が極端に低下している。

【００８２】鋼中の主要元素であるＣ，Ｓｉ，Ｍｎにつ
いては、Ｃ量が多過ぎるもの（Ｎｏ．２７）では、破壊
靱性値が低下すると共に水素脆化割れ寿命も悪くなる傾
向がうかがわれる。Ｓｉ量が不足気味であるＮｏ．２８
では硬さがやや不足し、逆に多過ぎるＮｏ．２９では靱
性がやや低くなり、いずれも水素脆化割れ寿命が不足気
味となっている。また一定量のＣｒを確保してやれば、
Ｍｎ量を低く抑えることで高い冷間加工性の鋼を得るこ
とができる（Ｎｏ．７５〜８１）。更にＭｎ，Ｎｉ，Ｃ
ｒ量が多過ぎるもの（Ｎｏ．３１〜３３）では、残留オ
ーステナイトが多量に存在することによる硬さ不足の傾
向が表われている。また、ＮやＳ含有量が規定要件を外
れる比較例（Ｎｏ．３４，３５）では、炭化物、窒化
物、硫化物、およびそれらの複合化合物よりなる粗大析
出物の個数が多くなり、疲労特性等の劣化が著しいこと
が分かる。

【００８３】また本発明実施例において、ＦＰ値が好適
範囲内にあるもの（Ｎｏ．１，３〜５，８，９，１０〜
１７，３６，３９，４０，４４，４５，４８〜６３）で
は、圧延後の焼鈍を必要とすることなく直接引抜き加工
することが可能であり、製造工程の簡素化とそれによる
コスト低減が可能となる。Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，
Ｎ，Ｓの各含有量がより好ましい範囲内にある実施例
（Ｎｏ．１〜５，４１〜４３等）では、耐水素脆性、腐
食耐久性、疲労特性においてより安定した性能が得られ
ているのに対し、これらがより好ましい範囲に対してや
や不足気味の実施例（Ｎｏ．１３，５２，５５，５８）
では、耐水素脆性が幾分低めの特性を示し、逆に多めで
ある実施例（Ｎｏ．１４，１５，５３，５４，５６，５
７，５９，６０）では、疲労特性が幾分低めの値を示
す。但し、それらも比較例に比べると、格段に優れた耐
水素脆性と疲労特性を有していることには変わりがな
い。

【００８４】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、ば
ね鋼中にＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆの１種以上を適量含有
させることによって、それらの炭化物と窒化物と硫化
物、およびそれらの複合化合物からなる析出物を微細分
散させ、該析出物に拡散性水素トラップ効果を発揮させ
ることにより水素脆性を高めると共に、上記炭化物と窒
化物と硫化物、およびそれらの複合化合物からなる粗大
析出物のサイズと個数を規制することにより疲労特性の
低下を阻止し、高強度、高応力で耐水素脆化特性や疲労
特性に優れたばね鋼を提供し得ることになった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下津佐 正貴 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神 戸製鋼所 神戸製鉄所内 (72)発明者 茨木 信彦 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神 戸製鋼所 神戸製鉄所内 (72)発明者 中山 武典 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 (72)発明者 岩田 多加志 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 (72)発明者 山本 義則 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神 戸製鋼所 神戸製鉄所内 (72)発明者 大河内 則夫 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神 戸製鋼所 神戸製鉄所内 (72)発明者 長尾 護 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 (72)発明者 稲田 淳 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神 戸製鋼所 神戸製鉄所内 (72)発明者 黒田 武司 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神 戸製鋼所 神戸製鉄所内 (56)参考文献 特開 平６−128689（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−320827（ＪＰ，Ａ)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼中のＣ，Ｓｉ，Ｍｎ含有量が、Ｃ：
   ０．３％（質量％を意味する、以下同じ）以上０．７％
   未満、Ｓｉ：０．１〜４．０％およびＭｎ：０．００５
   〜２．０％であるばね鋼であって、 Ｔｉ：０．５％以下、 Ｚｒ：０．５％以下、 Ｔａ：０．５％以下、 Ｈｆ：０．５％以下、 よりなる群から選択される少なくとも１種を、合計で
   ０．００１％以上含有すると共に、 Ｎ：１〜２００ｐｐｍ Ｓ：５〜３００ｐｐｍ を含有し、下記被検面内にＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆより
   なる群から選ばれる少なくとも１種の元素の炭化物と窒
   化物と硫化物、およびそれらの複合化合物からなる平均
   粒子径５μｍ未満の析出物が微細分散していることを特
   徴とする耐水素脆性および疲労特性に優れたばね鋼。 被検面：鋼の表面から０．３ｍｍ以上の深さで且つ中心
   部を含まない様に任意方向に設定される２０ｍｍ^２の広
   さの断面。
2. 【請求項２】 上記被検面内における、上記Ｔｉ，Ｚ
   ｒ，Ｔａ，Ｈｆよりなる群から選ばれる少なくとも１種
   の元素の炭化物と窒化物と硫化物、およびそれらの複合
   化合物からなる平均粒子径５μｍ以上の析出物の数が、
   下記の要件を満足する請求項１に記載の耐水素脆性およ
   び疲労特性に優れたばね鋼。 析出物のサイズおよび個数： 平均粒子径５〜１０μｍのものが５００個以下、 平均粒子径１０μｍ超２０μｍ以下のものが５０個以
   下、 平均粒子径２０μｍ超のものが１０個以下。
3. 【請求項３】 他の元素としてＶ：１．０％以下、Ｎ
   ｂ：０．５％以下、Ｍｏ：３．０％以下よりなる群から
   選ばれる少なくとも１種を含み、Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏよりな
   る群から選ばれる少なくとも１種の元素の炭化物と窒化
   物と硫化物、およびそれらの複合化合物からなる平均粒
   子径５μｍ未満の析出物が微細分散している請求項１ま
   たは２に記載のばね鋼。
4. 【請求項４】 前記元素の炭化物と窒化物と硫化物、お
   よびそれらの複合化合物からなる平均粒子径５μｍ未満
   の析出物の個数が１，０００以上である請求項１〜３の
   いずれかに記載のばね鋼。
5. 【請求項５】 焼入れ焼戻し後の旧オーステナイト粒径
   が２０μｍ以下、硬さがＨＲＣ５０以上であり、破壊靱
   性値（Ｋ_ＩＣ）が４０ＭＰａ√ｍ以上である請求項１〜
   ４のいずれかに記載のばね鋼。
6. 【請求項６】 更に他の元素として、Ｎｉ：３．０％以
   下、Ｃｒ：５．０％以下およびＣｕ：１．０％以下より
   なる群から選択される少なくとも１種の元素を含むもの
   である請求項１〜５のいずれかに記載のばね鋼。
7. 【請求項７】 更に他の元素として、Ａｌ：１．０％以
   下、Ｂ：５０ｐｐｍ以下、Ｃｏ：５．０％以下および
   Ｗ：１．０％以下よりなる群から選択される少なくとも
   １種の元素を含むものである請求項１〜６のいずれかに
   記載のばね鋼。
8. 【請求項８】 更に他の元素として、Ｃａ：２００ｐｐ
   ｍ以下、Ｌａ：０．５％以下、Ｃｅ：０．５％以下およ
   びＲｅｍ：０．５％以下よりなる群から選択される少な
   くとも１種の元素を含むものである請求項１〜７のいず
   れかに記載のばね鋼。
9. 【請求項９】 鋼中の不可避不純物が、Ｐ：０．０２％
   以下である請求項１〜８のいずれかに記載のばね鋼。
10. 【請求項１０】 鋼中に不純物として含まれるＺｎが６
    ０ｐｐｍ以下、Ｓｎが６０ｐｐｍ以下、Ａｓが６０ｐｐ
    ｍ以下、Ｓｂが６０ｐｐｍ以下である請求項１〜９のい
    ずれかに記載のばね鋼。
11. 【請求項１１】 鋼が下記（Ｉ）式の要件を満たすもの
    である請求項６〜１０のいずれかに記載のばね鋼。 ２．５≦（ＦＰ）≦４．５ …… （Ｉ） 式中、ＦＰ＝（０．２３［Ｃ］＋０．１）×（０．７
    ［Ｓｉ］＋１）×（３．５［Ｍｎ］＋１）×（２．２
    ［Ｃｒ］＋１） ×（０．４［Ｎｉ］＋１）×（３［Ｍｏ］＋１） （但し、［元素］は各元素の質量％を表わす）