JP4515347B2 - ばね用鋼線材およびばね用鋼線の耐疲労性の判定方法 - Google Patents
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Description
5μm以上(または10μm以上)の窒化物の存在割合(%)
=5μm以上(または10μm以上)の窒化物が観察された視野数×100
/全観察視野数
[Vおよび/またはNb:合計で0.005〜0.5質量%]
VおよびNbは、焼入れ・焼戻し等の熱処理時において結晶粒を微細化する作用があり、靱性・延性を向上させる効果がある。しかも焼入れ・焼戻し処理およびばね成形後の歪取焼鈍時に二次析出硬化を起こして高強度化にも寄与する。これらの効果を発揮させるために合計で0.005質量%以上、好ましくは0.01質量%以上含有させる。しかし過剰に添加すると大型の窒化物が生成しやすくなると共に、熱間圧延においてマルテンサイトやベイナイト組織が生成し、その後の加工性(伸線性)が悪くなるため、これらの合計の上限を0.5質量%と定めた。好ましくは0.4質量%以下である。
Nは、VやNbと微細炭窒化物を生成し、結晶粒の微細化を図るのに有効な元素であり、鋼線材中に、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.003質量%以上含有させる。しかしNが過剰に含まれていると、大型の窒化物が生成しやすくなって耐疲労性を悪化させるため、その上限を0.01質量%とした。好ましくは0.008質量%以下である。
Tiは、微細な炭窒化物を析出させることにより、オーステナイト結晶粒を微細化させる効果がある。この効果を発揮させるために、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.005質量%以上添加する。しかし過剰に添加すると大型の窒化物を生成させると共に、熱間圧延時にマルテンサイト組織等が生成するため、その上限は0.5質量%、好ましくは0.3質量%以下である。
Cは、高応力が負荷されるばねに充分な強度を付与するために必要な元素であり、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.53質量%以上含有させる。しかし多すぎると靱性・延性を悪化させ得るので、その好ましい上限は0.8質量%、より好ましくは0.7質量%以下である。
Siは、製鋼時の脱酸剤として作用すると共に、焼戻し軟化抵抗を上げ、耐へたり性を向上させる効果がある。これらの効果を発揮させるために、好ましくは1質量%以上、より好ましくは1.2質量%以上添加する。しかし過剰添加により、靱性・延性が悪化するだけでなく、表面の脱炭や疵等が増加して耐疲労性を悪化させ得るので、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2.5質量%以下に抑える。
Mnは、製鋼時の脱酸剤として有効な元素であり、また焼入性を高めてばねの強度に寄与する元素である。これらの効果を有効に発揮させるために0.2質量%以上添加することが好ましい。より好ましい下限は0.3質量%である。しかしMnが多すぎると熱間圧延時やパテンティング処理時にベイナイト等の過冷組織が生成し易くなり、加工性が悪化するため、好ましい上限は1.2質量%、より好ましくは1.0質量%以下である。
Crは、焼入性を向上させると共に、焼戻軟化抵抗を向上させることによりばねの強度向上に有用な元素である。また窒化後の表面硬さを増大させ、疲労強度を向上させることもできる。これらの効果を発揮させるために、0.1質量%以上添加することが好ましい。より好ましい下限は0.5質量%である。しかし過剰に添加すると、パテンティング処理に時間がかかりすぎるようになり、また靱性・延性も劣化し得るので、好ましい上限は3質量%、より好ましくは2.0質量%以下である。
Cuは、オーステナイト加熱時のフェライト脱炭を抑制するのに有効である。そのため好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.005質量%以上含有させる。しかし過剰に添加すると、熱間延性が低下し、熱間割れが助長されるおそれがあるため、好ましい上限は0.5質量%、より好ましくは0.4質量%以下である。
Niは、焼入れ性を高め、また低温脆化を防止するのに有用な元素である。そのため好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上含有させる。しかし多すぎると、熱間圧延時にマルテンサイトまたはベイナイト組織が生成し、その後の伸線等における加工性が悪化すると共に、靱性・延性が低下するため、好ましい上限は0.5質量%、より好ましくは0.4質量%以下である。
Moは、焼戻し軟化抵抗を向上させるのに有用な元素である。そのため好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上含有させる。しかし過剰に添加すると、熱間圧延時にマルテンサイトまたはベイナイト組織が生成し、加工性が悪くなるため、好ましい上限は0.5質量%、より好ましくは0.4質量%以下である。
Wは、焼戻し軟化抵抗を向上させるのに有用な元素である。そのため好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上含有させる。しかし過剰に添加すると、熱間圧延時にマルテンサイトまたはベイナイト組織が生成し、加工性が悪くなるため、好ましい上限は0.5質量%、より好ましくは0.4質量%以下である。
Bは、焼入性を向上させると共に、粒界脆化を抑制する効果がある。そのため好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.003質量%以上含有させる。しかし過剰に添加してもその効果は飽和するため、好ましい上限は0.01質量%、より好ましくは0.008質量%以下である。
Claims (5)
- C:0.5〜0.8質量%、
Si:1〜3質量%、
Mn:0.2〜1.2質量%、および
Cr:0.1〜3質量%を含有し、更に
Vおよび/またはNbを合計で0.005〜0.5質量%、Nを0.01質量%以下(0質量%を含まない)含有し、
残部:Feおよび不可避的不純物であるばね用鋼線材であって、
中心を含む線材縦断面において、表面からの深さ方向長さ:D/4mm(Dは線材直径、以下同じ)×線材の軸心方向長さ:20mmからなる四辺形を線材の両表面側に1つずつ選び、この選ばれた2つの領域を1視野として合計で20視野以上観察したときに、
前記深さ方向の大きさが5μm以上であるVNまたはNbNが観察された視野数の、全観察視野数に対する割合が20%以下であり、
前記深さ方向の大きさが10μm以上であるVNまたはNbNが観察された視野数の、全観察視野数に対する割合が10%以下であり、
前記深さ方向の大きさが15μmを超えるVNまたはNbNが存在しないことを特徴とするばね用鋼線材。 - C:0.5〜0.8質量%、
Si:1〜3質量%、
Mn:0.2〜1.2質量%、および
Cr:0.1〜3質量%を含有し、更に
Vおよび/またはNbを合計で0.005〜0.5質量%、Nを0.01質量%以下(0質量%を含まない)含有し、さらにTiを、0.001〜0.5質量%含有し、
残部:Feおよび不可避的不純物であるばね用鋼線材であって、
中心を含む線材縦断面において、表面からの深さ方向長さ:D/4mm×線材の軸心方向長さ:20mmからなる四辺形を線材の両表面側に1つずつ選び、この選ばれた2つの領域を1視野として合計で20視野以上観察したときに、
前記深さ方向の大きさが5μm以上であるVN、NbNまたはTiNが観察された視野数の、全観察視野数に対する割合が20%以下であり、
前記深さ方向の大きさが10μm以上であるVN、NbNまたはTiNが観察された視野数の、全観察視野数に対する割合が10%以下であり、
前記深さ方向の大きさが15μmを超えるVN、NbNまたはTiNが存在しないことを特徴とするばね用鋼線材。 - Cu:0.5質量%以下(0質量%を含まない)、
Ni:0.5質量%以下(0質量%を含まない)、
Mo:0.5質量%以下(0質量%を含まない)、
W:0.5質量%以下(0質量%を含まない)、
B:0.01質量%以下(0質量%を含まない)
のうち1種以上を含有する請求項1または2に記載のばね用鋼線材。 - Vおよび/またはNbを含有するばね用鋼線材を用いて得られるばね用鋼線の耐疲労性を判定する方法であって、
中心を含む線材縦断面において、表面からの深さ方向長さ:D/4mm×線材の軸心方向長さ:20mmからなる四辺形を線材の両表面側に1つずつ選び、この選ばれた2つの領域を1視野として合計で20視野以上観察したときに、
前記深さ方向の大きさが所定値(1)以上であるVNまたはNbNが観察された視野数の、全観察視野数に対する割合が所定割合(1)以下であり、
前記深さ方向の大きさが所定値(1)より大きい所定値(2)以上であるVNまたはNbNが観察された視野数の、全観察視野数に対する割合が所定割合(1)より小さい所定割合(2)以下であり、
前記深さ方向の大きさが所定値(2)より大きい所定値(3)である15μmを超えるVNまたはNbNが存在しない場合に耐疲労性が良好であると判定することを特徴とする方法。 - Vおよび/またはNbを含有し、さらにTiを含有するばね用鋼線材を用いて得られるばね用鋼線の耐疲労性を判定する方法であって、
中心を含む線材縦断面において、表面からの深さ方向長さ:D/4mm×線材の軸心方向長さ:20mmからなる四辺形を線材の両表面側に1つずつ選び、この選ばれた2つの領域を1視野として合計で20視野以上観察したときに、
前記深さ方向の大きさが所定値(1)以上であるVN、NbNまたはTiNが観察された視野数の、全観察視野数に対する割合が所定割合(1)以下であり、
前記深さ方向の大きさが所定値(1)より大きい所定値(2)以上であるVN、NbNまたはTiNが観察された視野数の、全観察視野数に対する割合が所定割合(1)より小さい所定割合(2)以下であり、
前記深さ方向の大きさが所定値(2)より大きい所定値(3)である15μmを超えるVN、NbNまたはTiNが存在しない場合に耐疲労性が良好であると判定することを特徴とする方法。
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JP2005213381A JP4515347B2 (ja) | 2005-07-22 | 2005-07-22 | ばね用鋼線材およびばね用鋼線の耐疲労性の判定方法 |
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JP2007031747A JP2007031747A (ja) | 2007-02-08 |
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JP2005213381A Active JP4515347B2 (ja) | 2005-07-22 | 2005-07-22 | ばね用鋼線材およびばね用鋼線の耐疲労性の判定方法 |
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JP2015163735A (ja) * | 2014-01-29 | 2015-09-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 疲労特性に優れたばね用鋼線材、およびばね |
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---|---|---|---|---|
JPH05320827A (ja) * | 1992-05-26 | 1993-12-07 | Kobe Steel Ltd | 疲労特性の優れたばね用鋼及びばね用鋼線並びにばね |
JPH10110247A (ja) * | 1995-10-27 | 1998-04-28 | Kobe Steel Ltd | 耐水素脆性および疲労特性に優れたばね鋼 |
JPH10196697A (ja) * | 1997-01-10 | 1998-07-31 | Kobe Steel Ltd | 環境脆性の良好な高強度ばね |
JPH11199982A (ja) * | 1998-01-08 | 1999-07-27 | Kobe Steel Ltd | 高清浄度圧延鋼材 |
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2005
- 2005-07-22 JP JP2005213381A patent/JP4515347B2/ja active Active
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