JP7260838B2 - Steel wire for spring, spring and method for producing them - Google Patents

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Description

本発明は、自動車などの懸架ばねに適用するのに好適なばね用鋼線、ばね、及びそれらの製造方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to steel wires for springs suitable for application to suspension springs for automobiles, springs, and methods of manufacturing the same.

自動車の懸架ばね等に用いられる高強度ばねは、ばね特性に優れる成分の鋼材を熱間圧延して得られるばね用線材から、以下の3パターンの工程のいずれかを経て製造される。パターン1は、ばね用線材を直線状態で所望の線径に引き抜き加工した後、焼入れ焼戻し処理してばね用鋼線とし、これを冷間でばね形状に加工する工程である。パターン2は、ばね用線材をばね形状に冷間加工した後、焼入れ焼戻し処理を行う工程である。パターン3は、ばね用線材を850~1000℃に加熱した状態でばね形状に熱間加工した後、焼入れ焼戻し処理を行う工程である。 High-strength springs used for automobile suspension springs and the like are manufactured from spring wire rods obtained by hot-rolling steel materials with excellent spring properties through one of the following three patterns of processes. Pattern 1 is a step of drawing a spring wire in a straight state to a desired wire diameter, quenching and tempering it to obtain a spring steel wire, and cold working it into a spring shape. Pattern 2 is a step of performing quenching and tempering treatment after cold working the spring wire into a spring shape. Pattern 3 is a step in which the spring wire is heated to 850 to 1000° C., hot-worked into a spring shape, and then quenched and tempered.

自動車用の懸架ばねなど、屋外環境等の厳しい腐食環境で用いられる高強度ばねは、長期間の使用の際に、腐食を起点とした疲労亀裂が生じることがある。たとえ耐食塗装が施されていたとしても、高強度ばねを屋外などの厳しい腐食環境で長期間にわたり使用した場合に、塗装の剥離及び剥離部を起点とした腐食によるピットが発生すると、腐食ピットが起点となる疲労亀裂の発生が起こり得る。従って、ばね自体において、腐食に起因する疲労亀裂を防止する特性(腐食疲労特性)を向上させることが求められている。 High-strength springs, such as suspension springs for automobiles, which are used in severe corrosive environments such as outdoor environments, may develop fatigue cracks originating from corrosion during long-term use. Even if a high-strength spring is coated with anti-corrosion paint, if a high-strength spring is used for a long period of time in a severely corrosive environment such as outdoors, if the paint peels off or corrosion pits originating from the peeled-off part occur, corrosion pits will form. Fatigue crack initiation can occur. Therefore, in the spring itself, it is required to improve the characteristic (corrosion fatigue characteristic) of preventing fatigue cracks caused by corrosion.

ばねの腐食疲労特性を向上させるための手段として、ばねの耐食性を向上させて腐食ピットの発生を抑制すること、及び、ばねの機械的性質を向上させて疲労亀裂の発生を抑制することが考えられる。 As means for improving the corrosion fatigue characteristics of springs, it is conceivable to improve the corrosion resistance of springs to suppress the occurrence of corrosion pits, and to improve the mechanical properties of springs to suppress the occurrence of fatigue cracks. be done.

ばねの腐食疲労特性を向上させるための手段として、ばね及びばね用鋼線の成分を調整し、腐食ピットを抑制する技術が報告されている(例えば、非特許文献1~3)。しかしながら、例えば自動車用懸架ばねに適用されるような低合金鋼では、腐食、孔食の発生を抑制するように腐食疲労特性を十分に改善することを、合金元素の調整によって達成することは困難である。したがって、ばねの腐食疲労特性を改善するためには、鋼材の機械的性質、具体的には引張強度、降伏比、及び靭性を向上させることが効果的であると考えられる。 As means for improving the corrosion fatigue properties of springs, techniques have been reported for controlling corrosion pits by adjusting the components of springs and steel wires for springs (for example, Non-Patent Documents 1 to 3). However, in the case of low-alloy steels such as those applied to automobile suspension springs, it is difficult to sufficiently improve the corrosion fatigue properties so as to suppress the occurrence of corrosion and pitting by adjusting the alloying elements. is. Therefore, in order to improve the corrosion fatigue characteristics of springs, it is considered effective to improve the mechanical properties of steel materials, specifically tensile strength, yield ratio, and toughness.

懸架ばねのような、焼戻しマルテンサイト組織を有する鋼材の機械的性質を制御するためには、鋼材の機械特性に影響する鉄炭化物の析出状態を制御するため、焼戻し等の熱処理条件が重要であると考えられる。ばね用鋼の焼戻し過程における鉄炭化物の析出状態を、示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry, DSC)を用いて解析する方法が報告されている(非特許文献4)。この手法を活用し、ばね鋼及びばねの焼戻し時の鉄炭化物析出状態をDSC発熱ピークで評価することで、焼戻し条件を最適化する方法が提案されている(特許文献1)。 In order to control the mechanical properties of steel materials having a tempered martensitic structure, such as suspension springs, heat treatment conditions such as tempering are important in order to control the precipitation state of iron carbides that affect the mechanical properties of steel materials. it is conceivable that. A method of analyzing the precipitation state of iron carbide during the tempering process of spring steel using differential scanning calorimetry (DSC) has been reported (Non-Patent Document 4). Utilizing this method, a method of optimizing the tempering conditions has been proposed by evaluating the precipitation state of iron carbide during tempering of spring steel and springs using the DSC exothermic peak (Patent Document 1).

しかしながら、非特許文献4の手法では、発熱ピーク頂点の温度にのみ注目している。炭素量や合金添加量によって、ピーク曲線の形状、特にピーク幅および位置が変動するため、発熱ピーク頂点の温度にのみ注目する評価方法は、微細鉄炭化物析出状態の評価方法として不十分であることが知見された。 However, the method of Non-Patent Document 4 focuses only on the temperature at the apex of the exothermic peak. Since the shape of the peak curve, especially the width and position of the peak, changes depending on the amount of carbon and alloy addition, the evaluation method that focuses only on the temperature of the exothermic peak apex is insufficient as an evaluation method for the state of fine iron carbide precipitation. was discovered.

日本国特開2008-202124号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-202124

中山武典ほか、「高強度懸架ばね用鋼の腐食疲労特性とその改善」、神戸製鋼技報、第47巻、第2号、1997年7月、株式会社神戸製鋼所発行、p.50-53Takenori Nakayama et al., "Corrosion Fatigue Characteristics of Steel for High-Strength Suspension Springs and Their Improvements," Kobe Steel Technical Report, Vol. 47, No. 2, July 1997, published by Kobe Steel, Ltd., p. 50-53 木村和良ほか、「ばね鋼の腐食疲労寿命におよぼす合金元素の影響」、電気製鋼、第75巻、第1号、2004年1月、電気製鋼研究会、p.19-25Kazuyoshi Kimura et al., "Influence of Alloying Elements on Corrosion Fatigue Life of Spring Steel", Electric Steelmaking, Vol. 75, No. 1, January 2004, Electric Steelmaking Research Group, p. 19-25 紅林豊、米口明雄、「1200MPa級高強度ばね鋼“ND120S”」、電気製鋼、第71巻、第1号、2000年1月、電気製鋼研究会、p.95-101Yutaka Kurebayashi, Akio Yoneguchi, "1200 MPa class high-strength spring steel 'ND120S'", Electric Steel, Vol. 71, No. 1, January 2000, Electric Steel Research Institute, p. 95-101 長尾護ほか、「DSCを用いたSi添加中炭素鋼の焼戻し挙動の評価」、CAMP-ISIJ、Vol.17、2004年、日本鉄鋼協会、p.359-362Mamoru Nagao et al., "Evaluation of tempering behavior of Si-added medium carbon steel using DSC", CAMP-ISIJ, Vol. 17, 2004, The Iron and Steel Institute of Japan, p. 359-362

本発明は以上のような課題を解決し、自動車などの懸架ばねに好適な、高強度かつ高靭性のばね及びばね用鋼線、並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a high-strength and high-toughness spring suitable for suspension springs of automobiles, a steel wire for the spring, and a method for producing the same.

本発明の要旨は、以下のとおりである。 The gist of the present invention is as follows.

(1)本発明の一態様に係るばね用鋼線は、質量%で、化学成分として、C:0.50%超0.60%以下、Si:1.00~3.00%、Mn:0.10~1.50%、Cr:0.15~1.20%、Al:0.001~0.050%、P:0.015%以下、S:0.015%以下、Ti:0.010~0.100%、B:0.0010~0.0060%、及びN:0.0070%以下、を含有し、残部がFe及び不純物からなり、TiとNの含有量が、式1を満足し、長手方向に垂直に切断した断面において、中心および表面の両方から等距離にある地点の金属組織が焼戻しマルテンサイト組織であり、50℃から600℃までの温度範囲を0.25℃/sで昇温して示差走査熱量を測定することにより得られる発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積が、発熱反応のピークの全ピーク面積の30%以下である。
[Ti]≧3.5×[N]・・・(式1)
式1において、[Ti]と[N]には、TiとNの質量%での前記含有量が代入される。
(2)上記(1)に記載のばね用鋼線は、さらに、質量%で、前記化学成分として、Mo:0~1.00%、Ni:0~1.00%、Cu:0~1.00%Nb:0~0.100%、V:0~0.50%Sb:0~0.050%の1種または2種以上を含有してもよい。
(3)本発明の別の態様に係るばねは、上記(1)又は(2)に記載の化学成分を有するばねであって、50℃から600℃までの温度範囲を0.25℃/sで昇温して示差走査熱量を測定することにより得られる発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積が、発熱反応のピークの全ピーク面積の30%以下である。
(4)本発明の別の態様に係るばね用鋼線の製造方法は、上記(1)又は(2)に記載のばね用鋼線の製造方法であって、上記(1)又は(2)に記載の化学成分からなる線材を、850~1050℃に加熱して焼入れ処理する工程と、焼戻し温度T[K]、焼戻し時間t[s]、並びにCの含有量C%[質量%]及びCrの含有量C%[質量%]が式2を満足する条件で、焼戻し処理する工程と、を備える。
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000・・・(式2)
(5)本発明の別の態様に係るばねの製造方法は、上記(3)に記載のばねの製造方法であって、上記(1)又は(2)に記載の化学成分からなる線材を、ばね形状に冷間加工する工程と、850~1050℃に加熱して焼入れ処理をする工程と、焼戻し温度T[K]、焼戻し時間t[s]、並びにCの含有量C%[質量%]及びCrの含有量C%[質量%]が式2を満足する条件で、焼戻し処理を行う工程とを備える。
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000・・・(式2)
(6)本発明の別の態様に係るばねの製造方法は、上記(3)に記載のばねの製造方法であって、上記(1)又は(2)に記載の化学成分からなる線材を、850~1050℃に加熱してばね形状に熱間加工する工程と、前記ばね形状を有する線材を焼入れ処理する工程と、焼戻し温度T[K]、焼戻し時間t[s]、並びにCの含有量C%[質量%]及びCrの含有量C%[質量%]が式2を満足する条件で、焼戻し処理をする工程と、を備える。
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000・・・(式2)
(7)本発明の別の態様に係るばねの製造方法は、上記(1)又は(2)に記載のばね用鋼線にばね加工をする工程を備える。
(1) A spring steel wire according to an aspect of the present invention has, in terms of mass%, chemical components of C: more than 0.50% and 0.60% or less, Si: 1.00 to 3.00%, Mn: 0.10-1.50%, Cr: 0.15-1.20%, Al: 0.001-0.050 %, P: 0.015% or less, S: 0.015% or less, Ti: 0 .010 to 0.100%, B: 0.0010 to 0.0060%, and N: 0.0070% or less, the balance being Fe and impurities, and the content of Ti and N is determined by the formula 1 is satisfied, and in the cross section cut perpendicular to the longitudinal direction, the metal structure at points equidistant from both the center and the surface is the tempered martensite structure, and the temperature range from 50 ° C to 600 ° C is 0.25 ° C. The area of the region of 450° C. or lower among the peaks of the exothermic reaction obtained by measuring the differential scanning calorimetry by raising the temperature at a rate of 1/s is 30% or less of the total peak area of the peaks of the exothermic reaction.
[Ti]≧3.5×[N] (Formula 1)
In Formula 1, [Ti] and [N] are substituted with the above contents in mass % of Ti and N.
(2) The steel wire for spring according to (1) above further includes, in mass %, the chemical components of Mo: 0 to 1.00%, Ni: 0 to 1.00%, and Cu: 0 to 1. .00% Nb: 0 to 0.100%, V: 0 to 0.50% Sb: 0 to 0.050%, one or more of these may be contained.
(3) A spring according to another aspect of the present invention is a spring having the chemical composition described in (1) or (2) above, wherein the temperature range from 50 ° C. to 600 ° C. is 0.25 ° C./s The area of the exothermic reaction peak at 450° C. or below obtained by measuring the differential scanning calorimetry by raising the temperature at 30% or less of the total peak area of the exothermic reaction peak.
(4) A method for producing a steel wire for spring according to another aspect of the present invention is the method for producing a steel wire for spring according to (1) or (2) above, wherein A step of heating and quenching the wire made of the chemical composition described in 850 to 1050 ° C., tempering temperature T [K], tempering time t [s], and C content C% [mass%] and and a step of tempering under the condition that the Cr content C% [mass %] satisfies Equation 2.
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000 (Formula 2)
(5) A method for manufacturing a spring according to another aspect of the present invention is the method for manufacturing a spring according to (3) above, wherein the wire rod made of the chemical composition according to (1) or (2) above is A step of cold working into a spring shape, a step of quenching by heating to 850 to 1050 ° C., tempering temperature T [K], tempering time t [s], and C content C% [mass%] and Cr content C % [mass %] satisfies Equation 2, and tempering is performed.
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000 (Formula 2)
(6) A method for manufacturing a spring according to another aspect of the present invention is the method for manufacturing a spring described in (3) above, wherein a wire rod comprising the chemical composition described in (1) or (2) above is A step of heating to 850 to 1050 ° C. and hot working into a spring shape, a step of quenching the wire having the spring shape, tempering temperature T [K], tempering time t [s], and C content C % [mass %] and Cr content C % [mass %] satisfies Equation 2, and a step of tempering.
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000 (Formula 2)
(7) A method for manufacturing a spring according to another aspect of the present invention comprises the step of subjecting the spring steel wire according to (1) or (2) to spring processing.

本発明の高強度かつ高靭性のばね用鋼線、ばね及びそれらの製造方法によれば、懸架ばねの小型化、軽量化が可能となり、自動車などの燃費改善、高性能化に大きく寄与することができるため、産業上の貢献が極めて顕著である。 According to the high-strength and high-toughness spring steel wire, the spring, and the method for producing the same of the present invention, it is possible to reduce the size and weight of suspension springs, which greatly contributes to the improvement of fuel efficiency and performance of automobiles. The industrial contribution is extremely remarkable because it is possible to

焼入れ後、焼戻し前の試験片の示差走査熱量測定結果の一例である。After quenching, it is an example of the differential scanning calorimetry result of the test piece before tempering. 本発明における、示差走査熱量測定の発熱反応のピークの全ピーク面積3と、発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積4の評価方法の一例である。It is an example of a method for evaluating the total peak area 3 of exothermic reaction peaks in differential scanning calorimetry and the area 4 of the exothermic reaction peaks at 450° C. or less in the present invention. 本実施形態に係るばね用鋼線の製造方法を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows the manufacturing method of the steel wire for springs concerning this embodiment. 本実施形態に係るばねの製造方法(冷間加工を含む)を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows the manufacturing method (including cold working) of the spring concerning this embodiment. 本実施形態に係るばねの製造方法(熱間加工を含む)を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows the manufacturing method (including hot working) of the spring concerning this embodiment. 本実施形態に係るばね用鋼線を用いてばねを製造する方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the method of manufacturing a spring using the steel wire for springs which concerns on this embodiment.

以下に本発明を実施する形態として、ばね用鋼線、ばね、及びそれらの製造方法につき、詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、以下にて説明する組成における質量%は、単に%と記載する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, it demonstrates in detail about the steel wire for springs, a spring, and those manufacturing methods as a form which implements this invention. However, the present invention is not limited to the following description, and those skilled in the art will readily understand that various changes in form and detail may be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the descriptions of the embodiments shown below. In addition, mass % in the composition described below is simply described as %.

本実施形態に係るばね用鋼線は、質量%で、化学成分として、C:0.50%超0.60%以下、Si:1.00~3.00%、Mn:0.10~1.50%、Cr:0.15~1.20%、Al:0.050%以下、P:0.015%以下、S:0.015%以下、Ti:0.010~0.100%、B:0.0010~0.0060%、及びN:0.0070%以下を含有し、残部がFe及び不純物からなり、Ti、Nの含有量が式Aを満たし、長手方向に垂直に切断した断面において、中心および表面の両方から等距離にある地点の金属組織は焼戻しマルテンサイトであり、50℃から600℃までの温度範囲を0.25℃/sで昇温して示差走査熱量を測定することにより得られる発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積4が、発熱反応のピークの全ピーク面積3の30%以下であることを特徴とする。
[Ti]≧3.5×[N]・・・(式A)
The spring steel wire according to the present embodiment has, in terms of % by mass, the chemical components of C: more than 0.50% and 0.60% or less, Si: 1.00 to 3.00%, Mn: 0.10 to 1. .50%, Cr: 0.15 to 1.20%, Al: 0.050% or less, P: 0.015% or less, S: 0.015% or less, Ti: 0.010 to 0.100%, B: 0.0010 to 0.0060% and N: 0.0070% or less, the balance being Fe and impurities, the content of Ti and N satisfying the formula A, cut perpendicular to the longitudinal direction In the cross section, the metallographic structure at the point equidistant from both the center and the surface is tempered martensite, and the temperature range from 50 ° C to 600 ° C is increased at 0.25 ° C/s and differential scanning calorimetry is measured. The area 4 of the region of 450° C. or lower among the exothermic reaction peaks obtained by
[Ti]≧3.5×[N] (formula A)

また、本実施形態に係るばねは、本実施形態に係るばね用鋼線と同じ化学成分を有し、50℃から600℃までの温度範囲を0.25℃/sで昇温して示差走査熱量を測定することにより得られる発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積が、発熱反応のピークの全ピーク面積の30%以下である。本実施形態にかかるばねは、これら要件を満たす限り、その製造方法は特に限定されない。しかしながら、以下では、ばね用鋼線をばね形状に冷間加工して得られるもの、及び、線材を冷間加工又は熱間加工でばね形状に成型した後、焼入れ処理及び焼戻し処理を行うことで得られるものを、本実施形態に係るばねの好適な例として示す。 Moreover, the spring according to the present embodiment has the same chemical composition as the steel wire for spring according to the present embodiment, and the temperature range from 50° C. to 600° C. is raised at a rate of 0.25° C./s and subjected to differential scanning. Among the exothermic reaction peaks obtained by measuring the calorific value, the area of the region of 450° C. or less is 30% or less of the total peak area of the exothermic reaction peaks. As long as the spring according to this embodiment satisfies these requirements, the manufacturing method is not particularly limited. However, in the following, a product obtained by cold-working a steel wire for a spring into a spring shape, and a wire rod cold-worked or hot-worked into a spring shape and then subjected to quenching treatment and tempering treatment will be described. What is obtained is shown as a preferred example of the spring according to this embodiment.

まず、本発明を完成するに至った本発明者らの新たな知見について説明する。 First, the new findings of the present inventors that have led to the completion of the present invention will be described.

本発明者らは、高強度懸架ばね、具体的には引張強度が2000MPa以上(ばね形状をなしており引張強度が測定できない場合は、荷重300gfで測定した場合のビッカース硬さで573HV以上)の高強度懸架ばねにおいて、腐食疲労特性に及ぼす各種因子について鋭意検討し、以下の知見を見出した。 The present inventors have developed a high-strength suspension spring, specifically a tensile strength of 2000 MPa or more (when the tensile strength cannot be measured due to a spring shape, the Vickers hardness is 573 HV or more when measured with a load of 300 gf). Various factors affecting the corrosion fatigue characteristics of high-strength suspension springs have been extensively studied, and the following findings have been obtained.

(i)高強度(引張強度2000MPa以上)の懸架ばね鋼の場合、鋼材の靭性が低いと、疲労破面に粒界破面が出現することがあり、疲労亀裂の進展速度が特に大きくなる。すなわち、鋼材の靭性を向上させれば、ばねの疲労強度を高めることができる。なお、「鋼材」とは、本実施形態に係るばね用鋼線を構成する鋼及び本実施形態に係るばねを構成する鋼の両方を意味する。 (i) In the case of high-strength (tensile strength of 2000 MPa or more) suspension spring steel, if the toughness of the steel material is low, intergranular fracture may appear on the fatigue fracture surface, and the growth rate of the fatigue crack is particularly high. That is, by improving the toughness of the steel material, the fatigue strength of the spring can be increased. In addition, "steel material" means both the steel which comprises the steel wire for springs which concerns on this embodiment, and the steel which comprises the spring which concerns on this embodiment.

(ii)50℃から600℃までの温度範囲を0.25℃/sで昇温する示差走査熱量測定(DSC)に供されたときに、発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積が、発熱反応のピークの全ピーク面積の30%以下であるDSC曲線を示す鋼材は、極めて高い靭性を有する。 (ii) the area of the region below 450°C in the peak of the exothermic reaction when subjected to differential scanning calorimetry (DSC) in which the temperature range from 50°C to 600°C is increased at 0.25°C/s; is less than 30% of the total peak area of the exothermic reaction peak has extremely high toughness.

以下に、DSCによる鉄炭化物の同定の方法、及び上記要件の技術意義について説明する。DSCは、試料を昇温させて、試料に相変態及び鉄炭化物析出を生じさせ、この際の発熱及び吸熱を検出するものである。これにより得られたDSC曲線に基づけば、試料を昇温させる前の試料における相状態及び鉄炭化物状態を、評価することができる。なお、DSCによる測定は、原則としてJIS K 0129:2005に準拠して行う。詳細な測定条件は後述する。以後の説明において、ピークとは、DSC曲線において、曲線がベースラインから離れてから再度ベースラインに戻るまでの部分と定義される。ベースラインとは、試験片に変化を生じない温度域のDSC曲線と定義される。これらの用語は、JIS K 0129:2005に準拠して定義した。ピーク面積とは、ピークとベースラインとで囲まれた面積と定義される。 The method of identifying iron carbide by DSC and the technical significance of the above requirements will be described below. DSC raises the temperature of a sample to cause phase transformation and precipitation of iron carbide in the sample, and detects heat generation and endotherm at this time. Based on the DSC curve thus obtained, the phase state and iron carbide state in the sample before heating the sample can be evaluated. In addition, the measurement by DSC is performed based on JISK0129:2005 in principle. Detailed measurement conditions will be described later. In the following description, the peak is defined as the portion of the DSC curve from when the curve departs from the baseline to when it returns to the baseline again. Baseline is defined as the DSC curve in the temperature range where no change occurs in the specimen. These terms are defined according to JIS K 0129:2005. Peak area is defined as the area bounded by the peak and baseline.

DSC曲線の例を図1及び図2に示す。図1は、上述の要件を満たさないDSC曲線、即ち発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積が、発熱反応のピークの全ピーク面積の30%超であるDSC曲線である。図2は、上述の要件を満たすDSC曲線、即ち発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積が、発熱反応のピークの全ピーク面積の30%以下であるDSC曲線である。 Examples of DSC curves are shown in FIGS. FIG. 1 is a DSC curve that does not meet the above requirements, ie, a DSC curve in which the area of the region below 450° C. of the exothermic reaction peak is more than 30% of the total peak area of the exothermic reaction peak. FIG. 2 is a DSC curve that satisfies the above requirements, that is, a DSC curve in which the area of the exothermic reaction peak at 450° C. or below is 30% or less of the total peak area of the exothermic reaction peak.

製造段階で焼戻しされなかった鋼材、即ち焼入れままの鋼材に対して、昇温速度を0.25℃/sとしてDSC測定を行うと、図1に示したように2つのピークが観測される。低温側のピークは、固溶炭素がDSC測定時の加熱により、微細鉄炭化物であるε炭化物として析出したことによる発熱反応のピーク(図1のピーク1)であると推定される。高温側のピークは、微細鉄炭化物が粗大なθ炭化物へ遷移することによる発熱反応のピーク(図1のピーク2)であると推定される。 When DSC measurement is performed on a steel material that has not been tempered in the manufacturing stage, that is, a steel material as quenched at a heating rate of 0.25° C./s, two peaks are observed as shown in FIG. The peak on the low temperature side is presumed to be the peak of an exothermic reaction (peak 1 in FIG. 1) due to the solid solution carbon being precipitated as ε carbide, which is fine iron carbide, due to heating during DSC measurement. The peak on the high temperature side is presumed to be the peak of an exothermic reaction due to the transition of fine iron carbides to coarse θ carbides (peak 2 in FIG. 1).

焼入れままの鋼材の組織は、DSC測定前の段階でマルテンサイト主体であり、このマルテンサイトにはCが固溶している。このような鋼材を、50℃から600℃までの温度範囲を0.25℃/sで昇温するDSC測定に供すると、まず、マルテンサイトからCが微細鉄炭化物、すなわちε炭化物の形態で析出する。この析出反応が、図1のピーク1として検出されると考えられる。DSC測定を継続し、さらに試料を昇温すると、微細鉄炭化物は粗大なθ炭化物へと遷移する。この遷移反応が、図1のピーク1として検出されると考えられる。なお、製造段階において焼入れ後の焼戻しが不十分な鋼材に関するDSC曲線においても、図1のような2つのピークが観測される。製造段階で焼戻しが不十分な鋼材には、若干の微細鉄炭化物が析出しているものの、さらなる鉄炭化物の析出反応が生じる余地が残されているので、これをDSC測定に供した際には、ピーク1が検出される。 The structure of the as-quenched steel material is mainly martensite before the DSC measurement, and C is dissolved in the martensite. When such a steel material is subjected to DSC measurement in which the temperature range from 50 ° C. to 600 ° C. is increased at 0.25 ° C./s, first, C precipitates from martensite in the form of fine iron carbides, that is, ε carbides. do. It is believed that this precipitation reaction is detected as peak 1 in FIG. When the DSC measurement is continued and the temperature of the sample is increased, the fine iron carbides transform into coarse θ carbides. It is believed that this transition reaction is detected as peak 1 in FIG. Note that two peaks as shown in FIG. 1 are also observed in the DSC curve of the steel material that is insufficiently tempered after quenching in the manufacturing stage. Although a small amount of fine iron carbide precipitates in a steel material that is insufficiently tempered at the manufacturing stage, there is still room for further precipitation reactions of iron carbide to occur, so when this is subjected to DSC measurement, , peak 1 is detected.

これらのピークは広がりを有しており、ピーク1とピーク2のそれぞれの裾野は重複することがある。なお、この他にも残留γの分解に起因する発熱反応のピークも報告されている。しかしばね鋼の場合は、残留γ量が数%であり、発熱反応のピークも極めて微弱であるので、残留γの分解に起因する発熱反応のピークは考慮しなくても良い。 These peaks have broadening, and the respective tails of peak 1 and peak 2 may overlap. In addition to this, an exothermic reaction peak due to the decomposition of residual γ has also been reported. However, in the case of spring steel, the amount of retained γ is several percent, and the peak of the exothermic reaction is extremely weak.

一方、製造段階で焼入れ後に後述する所定の条件で焼戻しをした鋼材に対して、昇温速度を0.25℃/sとしてDSC測定を行うと、例えば図2に示したようなDSC曲線が得られる。このDSC曲線では、発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積4が、発熱反応のピークの全ピーク面積3の30%以下となる。即ち、所定の条件で焼戻しをする製造方法によって得られた鋼材のDSC曲線においては、DSC測定により微細鉄炭化物が粗大なθ炭化物へ遷移することによる発熱反応(図1のピーク2に対応)の大きさに対して、DSC測定により微細鉄炭化物が析出する発熱反応(図1のピーク1に対応)の大きさがきわめて小さいのである。 On the other hand, if a DSC measurement is performed at a heating rate of 0.25° C./s on a steel material that has been quenched in the manufacturing stage and then tempered under the predetermined conditions described later, a DSC curve such as that shown in FIG. 2 is obtained, for example. be done. In this DSC curve, the area 4 of the exothermic reaction peak at 450° C. or lower is 30% or less of the total peak area 3 of the exothermic reaction peak. That is, in the DSC curve of the steel material obtained by the manufacturing method of tempering under predetermined conditions, the DSC measurement shows that the exothermic reaction (corresponding to peak 2 in FIG. 1) due to the transition of fine iron carbides to coarse θ carbides. Compared to the size, the size of the exothermic reaction (corresponding to peak 1 in FIG. 1) in which fine iron carbide precipitates according to DSC measurement is extremely small.

図2のようなDSC曲線を示す鋼材の組織は、DSC測定前の段階で、焼戻しマルテンサイト主体であり、さらに微細なε炭化物が析出していると推定される。微細な鉄炭化物が充分に析出している鋼材では、さらに微細な鉄炭化物が析出する余地がないので、これをDSC測定に供しても微細鉄炭化物の析出反応は生じない。従って、このような鋼材のDSC測定では、微細鉄炭化物の析出による発熱(図1のピーク1に対応)はほとんど生じないと考えられる。一方、微細なε炭化物が析出している鋼材では、DSC測定前の段階で、微細な鉄炭化物が粗大なθ炭化物へと遷移する余地が残されている。従って、このような鋼材のDSC測定では、微細な鉄炭化物から粗大なθ炭化物へと遷移することによる発熱(図1のピーク2に対応)は強く生じると推定される。 It is presumed that the structure of the steel material that exhibits the DSC curve as shown in FIG. 2 is mainly tempered martensite and that fine ε carbides are precipitated before the DSC measurement. In a steel material in which fine iron carbides are sufficiently precipitated, there is no room for further fine iron carbides to precipitate, so even if this is subjected to DSC measurement, no precipitation reaction of fine iron carbides occurs. Therefore, in the DSC measurement of such a steel material, heat generation due to precipitation of fine iron carbides (corresponding to peak 1 in FIG. 1) is considered to hardly occur. On the other hand, in steel materials in which fine ε-carbides are precipitated, there is still room for fine iron carbides to transition to coarse θ-carbides before DSC measurement. Therefore, in the DSC measurement of such steel, it is presumed that heat generation (corresponding to peak 2 in FIG. 1) due to the transition from fine iron carbides to coarse θ carbides is strongly generated.

一方、製造段階で焼戻しした鋼材に対してDSC測定を行っても、明瞭なピークが観測されない場合がある。このような鋼材の組織は、DSC測定前の段階で、焼戻しが過剰に行われて全て粗大なθ炭化物に遷移しているものと推定される。析出している鉄炭化物が粗大なθ炭化物のみとなっている場合、マルテンサイトから微細鉄炭化物が析出する余地も、微細鉄炭化物から粗大θ炭化物への遷移反応が生じる余地もない。従って、DSC測定前の段階で析出している鉄炭化物が粗大θ炭化物のみとなっている鋼材をDSC測定に供した場合、そのDSC曲線は明瞭なピークを示さない。このようなDSC曲線も、上述の要件を満たすことはない。 On the other hand, even if the DSC measurement is performed on the steel material tempered in the manufacturing stage, there are cases where no clear peak is observed. It is presumed that the structure of such a steel material has been excessively tempered before the DSC measurement, and all of the steel materials have transitioned to coarse θ-carbides. When the precipitated iron carbide consists only of coarse θ-carbides, there is no room for precipitation of fine iron carbides from martensite and no room for a transition reaction from fine iron carbides to coarse θ-carbides. Therefore, when a steel material in which only coarse θ-carbides are precipitated before DSC measurement is subjected to DSC measurement, the DSC curve does not show a clear peak. Such DSC curves also do not meet the above requirements.

本発明者らが確認したところによれば、図2に示すようなDSC曲線を呈する鋼材は、極めて良好な靭性を有する。これは、後述するように、図2に示すようなDSC曲線を呈する鋼材では、微細なε炭化物が析出しており、この微細な鉄炭化物が靭性向上に寄与しているからであると推定される。 The present inventors have confirmed that a steel material exhibiting a DSC curve as shown in FIG. 2 has extremely good toughness. This is presumed to be because fine ε-carbides are precipitated in the steel material exhibiting the DSC curve as shown in FIG. be.

一方、図1に示されるように、DSC曲線においてピーク1、ピーク2の両方が観測される鋼材は、降伏比が低く、へたり特性が劣る。これは、微細鉄炭化物の析出が不十分であるからだと推定される。 On the other hand, as shown in FIG. 1, a steel material in which both peaks 1 and 2 are observed in the DSC curve has a low yield ratio and poor fatigue properties. This is presumed to be due to insufficient precipitation of fine iron carbides.

また、DSC曲線において明瞭なピークが観測されない鋼材も、強度及び靭性に劣る。これは、θ炭化物への遷移反応が進行しすぎてθ炭化物の粗大化が生じ、この粗大θ炭化物が機械特性の低下を引き起こしていると推定される。すなわち、微細なε炭化物を十分確保できている鋼材では、ピーク2に対応する発熱反応(450~600℃の間にピーク位置のある反応)を例えば10mW/g以上の高さのピークとして計測することができるが、遷移反応が過度にすすんだ鋼材ではこのピークが見られない。 In addition, steel materials in which no clear peak is observed in the DSC curve are also inferior in strength and toughness. It is presumed that this is because the transition reaction to θ-carbides progresses too much, causing coarsening of θ-carbides, and this coarse θ-carbides causes deterioration in mechanical properties. That is, in a steel material in which fine ε carbides are sufficiently secured, the exothermic reaction corresponding to peak 2 (reaction with a peak position between 450 and 600 ° C.) is measured as a peak with a height of, for example, 10 mW / g or more. However, this peak is not observed in steel materials in which the transition reaction has proceeded excessively.

(iii)上述の要件を満たすDSC曲線を示す鋼材を得るためには、強度上昇に有効なCの含有量を適正範囲に制御しつつ、焼戻し軟化を抑制する効果のあるCrの含有量を適正範囲に制御し、かつ、C含有量およびCr含有量に応じた適切な焼戻し条件で鋼材を焼戻しする必要がある。 (iii) In order to obtain a steel material that exhibits a DSC curve that satisfies the above requirements, it is necessary to control the content of C, which is effective for increasing strength, within an appropriate range, while controlling the content of Cr, which is effective in suppressing temper softening. It is necessary to control the range and temper the steel material under appropriate tempering conditions according to the C content and Cr content.

以下、本実施形態のばね用鋼線及びばねについて詳細に説明する。まず、本実施形態のばね用鋼線及びばねにおける化学成分を限定した理由について詳細に説明する。 Hereinafter, the steel wire for spring and the spring of this embodiment will be described in detail. First, the reasons for limiting the chemical components in the spring steel wire and spring of the present embodiment will be described in detail.

C:0.50%超0.60%以下
Cは高強度を得るために必要な元素である。そのため、0.50%を超えるCを含有することが必要である。一方、0.60%超のCを含有すると、靭性が低下する。また、Cを過剰に含有すると、所望の強度を得るための焼戻し温度が上昇し、セメンタイト(θ)の生成量が増加し、高強度と高靭性の両立ができなくなると考えられる。そのため、C含有量の上限を0.60%とする。C含有量の好適な上限は0.58%、0.57%、0.56%、又は0.55%である。C含有量の好適な下限は、0.51%、0.52%、0.53%、又は0.54%である。
C: more than 0.50% and 0.60% or less C is an element necessary for obtaining high strength. Therefore, it is necessary to contain C exceeding 0.50%. On the other hand, when the C content exceeds 0.60%, the toughness is lowered. Also, if C is contained excessively, the tempering temperature for obtaining the desired strength rises, the amount of cementite (θ) generated increases, and it is considered that both high strength and high toughness cannot be achieved. Therefore, the upper limit of the C content is made 0.60%. A preferred upper limit for the C content is 0.58%, 0.57%, 0.56%, or 0.55%. A preferred lower limit for the C content is 0.51%, 0.52%, 0.53%, or 0.54%.

Si:1.00~3.00%
Siは、鋼の強化やばねのへたり特性の向上に有効な元素であるとともに、焼戻し軟化抵抗も向上させる。この効果を得るためには、Siを1.00%以上含有することが必要である。一方、Siを、3.00%を超えて含有すると、線材圧延や熱処理時の脱炭を助長する。そのため、Si量の上限を3.00%にする必要がある。Si量の好適な下限は1.10%、1.35%、又は1.50%である。Si量の好適な上限は、2.80%、又は2.50%である。
Si: 1.00-3.00%
Si is an element that is effective in strengthening steel and improving settling properties of springs, and also improves temper softening resistance. In order to obtain this effect, it is necessary to contain 1.00% or more of Si. On the other hand, if the Si content exceeds 3.00%, it promotes decarburization during wire rod rolling and heat treatment. Therefore, it is necessary to set the upper limit of the amount of Si to 3.00%. A preferred lower limit for the amount of Si is 1.10%, 1.35%, or 1.50%. A preferred upper limit for the amount of Si is 2.80% or 2.50%.

Mn:0.10~1.50%
Mnは、引張強度の向上に有効な元素である。この効果を得るには、Mnを0.10%以上含有することが必要である。一方、1.50%を超えてMnを含有すると、鋳造時の中心偏析を助長し、靭性が低下する。したがって、Mn含有量は0.10~1.50%の範囲にする必要がある。なお、Mn含有量の好適な下限は0.15%、又は0.25%である。Mn含有量の好適な上限は1.45%、1.20%、又は1.00%である。
Mn: 0.10-1.50%
Mn is an element effective in improving tensile strength. In order to obtain this effect, it is necessary to contain 0.10% or more of Mn. On the other hand, when the Mn content exceeds 1.50%, center segregation during casting is promoted and toughness is lowered. Therefore, the Mn content should be in the range of 0.10-1.50%. A preferable lower limit of the Mn content is 0.15% or 0.25%. A preferred upper limit for the Mn content is 1.45%, 1.20%, or 1.00%.

Cr:0.15~1.20%
Crは、鉄炭化物を微細化し、強度を高める効果を有する。この効果を得るには、Crを0.15%以上含有することが必要である。一方、1.20%を超えてCrを含有すると、鋳造時の中心偏析を助長し靭性が低下する。したがって、Cr含有量は0.15~1.20%の範囲にする必要がある。なお、Cr含有量の好適な下限は0.20%、又は0.30%である。Cr含有量の好適な上限は1.15%、又は1.00%である。
Cr: 0.15-1.20%
Cr has the effect of refining iron carbide and increasing strength. In order to obtain this effect, it is necessary to contain 0.15% or more of Cr. On the other hand, when the Cr content exceeds 1.20%, center segregation during casting is promoted and toughness is lowered. Therefore, the Cr content should be in the range of 0.15-1.20%. In addition, the suitable lower limit of Cr content is 0.20% or 0.30%. A suitable upper limit for the Cr content is 1.15%, or 1.00%.

Al:0.050%以下
本実施形態に係るばね用鋼線及びばねにおいて、Alを含有することは、課題解決のために必須ではない。従って、Al含有量は0%でもよい。一方、Alは、酸化物を形成して鋼中の酸素量を低減させる。また、AlはAlNを析出させて、固溶N量を低減させる。Alと共にBを含有した場合、固溶N量が低減してBNの生成が防止され、Bの焼入れ性向上効果が一層高められる。以上の理由により、ばね用鋼線がAlを含有してもよい。鋼中のNを固定するためには、2.0×N以上(記号「N」は、単位質量%でのN含有量)のAlを含有することが好ましい。Al含有量の好ましい下限は0.015%である。しかし、0.050%超のAlを含有しても効果が飽和する。そのため、Al含有量の上限は0.050%である。また、AlNの粗大化による靭性の低下を抑制するには、Al含有量の上限を0.030%とすることが好ましい。
Al: 0.050% or less In the spring steel wire and spring according to the present embodiment, containing Al is not essential for solving the problem. Therefore, the Al content may be 0%. On the other hand, Al forms oxides to reduce the amount of oxygen in the steel. In addition, Al precipitates AlN and reduces the amount of dissolved N. When B is contained together with Al, the amount of solid solution N is reduced, the formation of BN is prevented, and the effect of improving the hardenability of B is further enhanced. For the above reasons, the spring steel wire may contain Al. In order to fix N in the steel, it is preferable to contain Al of 2.0×N or more (the symbol “N” is the N content in unit mass %). A preferred lower limit for the Al content is 0.015%. However, even if the content of Al exceeds 0.050%, the effect is saturated. Therefore, the upper limit of Al content is 0.050%. Further, in order to suppress deterioration of toughness due to coarsening of AlN, it is preferable to set the upper limit of the Al content to 0.030%.

Ti:0.010~0.100%
TiはTiNを形成し、固溶N量を低減する。固溶N量の低減により、BNの生成が防止され、Bの焼入れ性向上効果が高められる。鋼中のNを固定するには、3.5×N(記号「N」は、単位質量%でのN含有量)以上のTiを含有することが好ましい。Ti含有量の好ましい下限は0.015%、0.020%、又は0.030%である。しかし、0.100%超のTiを含有しても効果が飽和する。そのため、Ti含有量の上限は0.100%である。また、TiN及びTi(CN)の粗大化による靭性の低下を抑制するには、Ti含有量の上限を0.080%、0.070%、又は0.060%とすることが好ましい。
Ti: 0.010-0.100%
Ti forms TiN and reduces the amount of dissolved N. By reducing the amount of dissolved N, the formation of BN is prevented, and the effect of improving the hardenability of B is enhanced. In order to fix N in the steel, it is preferable to contain Ti in an amount of 3.5×N (the symbol “N” is the N content in unit mass %) or more. A preferred lower limit for the Ti content is 0.015%, 0.020%, or 0.030%. However, even if Ti content exceeds 0.100%, the effect is saturated. Therefore, the upper limit of the Ti content is 0.100%. Further, in order to suppress deterioration in toughness due to coarsening of TiN and Ti(CN), the upper limit of the Ti content is preferably 0.080%, 0.070%, or 0.060%.

B:0.0010~0.0060%
Bは、含有量が微量であっても、鋼の焼入れ性の向上に有効な元素である。また、固溶状態のBは、旧オーステナイト粒界に偏析して結晶粒界を強化し、靭性を向上する効果も有する。特に、Bは、本実施形態に係るばね用鋼線及びばねの範囲内のC、及びSiを含有する鋼に含有された場合、更に鋼の靭性を向上させる効果がある。そのため、Bを0.0010%以上含有することが好ましい。一方、B含有量が0.0060%を超えると、その効果は飽和する。そのため、B含有量の上限を0.0060%としてもよい。B含有量の好ましい下限は0.0015%、0.0020%、又は0.0025%である。B含有量の好ましい上限は0.0050%、0.0040%、又は0.0030%である。なお、Bの含有の効果を得るためには、固溶N量を低減させてBNの生成を防止し、固溶Bとして鋼中に存在させることが好ましい。したがって、N含有量の制限及びTiの含有は極めて有効である。
B: 0.0010 to 0.0060%
B is an element effective in improving the hardenability of steel even if the content is very small. In addition, B in a solid solution state segregates at the prior austenite grain boundaries to strengthen the grain boundaries and has the effect of improving the toughness. In particular, when B is contained in the steel containing C and Si within the range of the spring steel wire and spring according to the present embodiment, it has the effect of further improving the toughness of the steel. Therefore, it is preferable to contain 0.0010% or more of B. On the other hand, when the B content exceeds 0.0060%, the effect is saturated. Therefore, the upper limit of the B content may be 0.0060%. A preferred lower limit for the B content is 0.0015%, 0.0020%, or 0.0025%. A preferred upper limit for the B content is 0.0050%, 0.0040%, or 0.0030%. In order to obtain the effect of containing B, it is preferable to prevent the formation of BN by reducing the amount of solid solution N and to allow B to be present in the steel as solid solution. Therefore, limiting the N content and adding Ti are extremely effective.

P:0.015%以下、S:0.015%以下
P及びSは不純物である。Pは、旧オーステナイト粒界に偏析して粒界を脆化させ、靭性を低下させる元素である。Sは、硫化物を形成して、鋼の腐食起点となる。よって、P及びSを0.015%以下に制限する必要がある。また、P及びSは極力低減することが好ましく、好適な上限は0.010%である。現状の精錬工程の能力、及び経済性を考慮すると、P及びSそれぞれが鋼に0.001%程度混入することが通常である。しかしながら、P及びSそれぞれの含有量をこれより低減することも妨げられない。
P: 0.015% or less, S: 0.015% or less P and S are impurities. P is an element that segregates at prior austenite grain boundaries to embrittle the grain boundaries and reduce toughness. S forms a sulfide and serves as a corrosion starting point for steel. Therefore, it is necessary to limit P and S to 0.015% or less. Moreover, it is preferable to reduce P and S as much as possible, and the preferable upper limit is 0.010%. Considering the capacity and economy of the current refining process, it is normal for each of P and S to be mixed into steel by about 0.001%. However, it is not prevented to reduce the content of each of P and S further than this.

N:0.0070%以下
Nは不純物であり、Bと結合してBNを形成することにより、固溶Bによる焼入れ性向上効果を減じる。そのため、N含有量を0.0070%以下に制限する。また、Nの含有量が少ないほど、Nを固定するためのTiの含有量を少なくすることができ、生成するTiNの量も少なくなる。したがって、Nはできるだけ低減することが好ましい。N含有量の好適な上限は0.0060%、又は0.0050%である。現状の精錬工程の能力、及び経済性を考慮すると、Nが鋼に0.001%程度混入することが通常である。しかしながら、Nの含有量をこれより低減することも妨げられない。
N: 0.0070% or less N is an impurity that combines with B to form BN, thereby reducing the hardenability improvement effect of solid solution B. Therefore, the N content is limited to 0.0070% or less. Also, the smaller the N content, the smaller the Ti content for fixing N, and the smaller the amount of TiN produced. Therefore, it is preferable to reduce N as much as possible. A preferred upper limit for the N content is 0.0060% or 0.0050%. Considering the capacity and economy of the current refining process, it is normal for N to be mixed into steel by about 0.001%. However, it is not prevented to reduce the N content further.

[Ti]≧3.5×[N]
上記式において、[Ti]と[N]には、TiとNの質量%での含有量が代入される。Tiは、TiNを形成することにより、固溶NをTiNとして固定する効果があり、固溶N量の低減に極めて有効である。固溶NをTiNとして固定することは、BN形成によってBが損失されることを防ぎ、鋼に含有させたBを固溶Bとして活用するために有効な処置である。TiとNの原子量を比較すると、すべてのNをTiNとして固定するためには、質量%でNの3.5倍のTiが必要である。一方で、Tiに対してNが過剰の場合、粗大なTiNを形成し、靭性等に悪影響を与える。
[Ti]≧3.5×[N]
In the above formula, the contents of Ti and N in mass % are substituted for [Ti] and [N]. Ti has the effect of fixing solid solution N as TiN by forming TiN, which is extremely effective in reducing the amount of solid solution N. Fixing solute N as TiN is an effective measure to prevent loss of B due to BN formation and utilize B contained in steel as solute B. Comparing the atomic weights of Ti and N, in order to fix all the N as TiN, 3.5 times the mass of Ti as N is required. On the other hand, when N is excessive with respect to Ti, coarse TiN is formed, which adversely affects toughness and the like.

本実施形態によるばね用鋼線及びばねの化学成分の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、例えばばね用鋼線及びばねを工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態のばね用鋼線及びばねに悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。不純物の一例として、ばね用鋼線の酸化物系介在物量に関わるO(酸素)が挙げられる。このO含有量を0.0015%以下にすることで、ばねの疲労破壊に影響する粗大な酸化物系介在物の生成は抑制することができる。その他、P、S、N及びO以外の不純物としては、Mg、Co、As、Zr、W、REM(Sc、Y、および原子番号57から71までの元素)、Hf、Ta、Ca、In、Sn、Pb、Bi、Te、及びZn等が挙げられ、それぞれ、Mg:0.02%以下、(Co、As):0.1%以下、(W、REM、Hf及びTa):0.01%以下、(Ca、In、Zr、Te、Bi、Pb、Sn及びZn):0.01%以下に規制することが望ましい。 The rest of the chemical composition of the spring steel wire and spring according to the present embodiment consists of Fe and impurities. Here, the impurities are, for example, those that are mixed from ore, scrap, or the manufacturing environment as raw materials when the spring steel wire and spring are industrially manufactured. It means a permissible range that does not adversely affect the wire and spring. An example of impurities is O (oxygen), which is related to the amount of oxide-based inclusions in the spring steel wire. By setting the O content to 0.0015% or less, it is possible to suppress the formation of coarse oxide-based inclusions that affect the fatigue fracture of the spring. In addition, impurities other than P, S, N and O include Mg, Co, As, Zr, W, REM (Sc, Y and elements with atomic numbers from 57 to 71), Hf, Ta, Ca, In, Sn, Pb, Bi, Te, and Zn, respectively, Mg: 0.02% or less, (Co, As): 0.1% or less, (W, REM, Hf and Ta): 0.01 % or less (Ca, In, Zr, Te, Bi, Pb, Sn and Zn): it is desirable to regulate to 0.01% or less.

また、上記の化学成分で製造されるばね用鋼線及びばねは、焼入れ性などの特性を向上させる目的で、Mo、Ni、Cu、Nb、V、及びSbからなる群から選択される1種以上の元素を必要に応じて含有してもよい。なお、これらの元素の含有は任意であるので、それぞれの元素の含有量の下限は0%である。 In addition, the spring steel wire and spring manufactured with the above chemical composition are selected from the group consisting of Mo, Ni, Cu, Nb, V, and Sb for the purpose of improving properties such as hardenability. You may contain the above elements as needed. Since the content of these elements is arbitrary, the lower limit of the content of each element is 0%.

Mo:0~1.00%、Ni:0~1.00%、
MoおよびNiは、焼入れ性向上の効果を得るために含有することができる。含有する場合、MoとNiはそれぞれ0.05%以上含有することが好ましい。一方、1.00%超のMo又はNiを含有すると、合金コストが大きくなり経済性を損なうことがある。したがって、MoとNiの含有量は、それぞれ1.00%以下とすることが好ましい。Mo及びNiの含有量は、より好適には0.10%以上である。Mo及びNiの含有量は、より好適には0.50%以下である。
Mo: 0-1.00%, Ni: 0-1.00%,
Mo and Ni can be contained in order to obtain the effect of improving hardenability. When it is contained, it is preferable that each of Mo and Ni be contained in an amount of 0.05% or more. On the other hand, containing more than 1.00% of Mo or Ni may increase the alloy cost and impair economy. Therefore, the contents of Mo and Ni are preferably 1.00% or less. The content of Mo and Ni is more preferably 0.10% or more. The content of Mo and Ni is more preferably 0.50% or less.

Cu:0~1.00%
Cuは、焼入れ性向上の効果を得るために含有することができる。含有する場合、Cuは0.05%以上含有することが好ましい。一方、1.00%超のCuを含有すると、熱間延性が低下し、連続鋳造や熱間圧延時の割れ、キズなどの発生を助長し、鋼の製造性を損なうことがある。したがって、Cu含有量は、1.00%以下の範囲にすることが好ましい。Cu含有量は、好適には0.10%以上である。Cu含有量は、好適には0.50%以下である。
Cu: 0-1.00%
Cu can be contained in order to obtain the effect of improving the hardenability. When it is contained, Cu is preferably contained in an amount of 0.05% or more. On the other hand, when the Cu content exceeds 1.00%, the hot ductility is lowered, and the occurrence of cracks, scratches, etc. during continuous casting and hot rolling is facilitated, and the manufacturability of the steel may be impaired. Therefore, the Cu content is preferably in the range of 1.00% or less. The Cu content is preferably 0.10% or more. The Cu content is preferably 0.50% or less.

Nb:0~0.100%、
Nbは、組織の微細化による靭性の向上の効果を得るために含有することができる。含有する場合、Nbは0.010%以上含有することが好ましい。一方、0.100%を超えてNbを含有しても、その効果は飽和する。したがって、Nb含有量は0.100%以下の範囲とすることが好ましい。より好適には、Nbは0.015%以上である。より好適には、Nbは0.040%以下である。
Nb: 0 to 0.100%,
Nb can be contained in order to obtain the effect of improving the toughness by refining the structure. When it is contained, Nb is preferably contained in an amount of 0.010% or more. On the other hand, even if the content of Nb exceeds 0.100%, the effect is saturated. Therefore, the Nb content is preferably in the range of 0.100% or less. More preferably, Nb is 0.015% or more. More preferably, Nb is 0.040% or less.

V:0~0.50%
Vは、組織の微細化による靭性の向上の効果を得るために含有することができる。含有する場合、Vは0.05%以上含有することが好ましい。一方、0.50%を超えてVを含有してもその効果は飽和する。したがって、V含有量は、0.50%以下の範囲とすることが好ましい。より好適には、Vは0.10%以上である。より好適には、Vは0.30%以下である。
V: 0-0.50%
V can be contained in order to obtain the effect of improving the toughness by refining the structure. When it is contained, it is preferable to contain 0.05% or more of V. On the other hand, even if the V content exceeds 0.50%, the effect is saturated. Therefore, the V content is preferably in the range of 0.50% or less. More preferably, V is 0.10% or more. More preferably, V is 0.30% or less.

Sb:0~0.050
Sbは、鋼材の表面に偏析して熱間圧延加熱時、圧延後冷却時、焼入れ加熱時などに発生する脱炭を抑制する元素であるから、含有することができる。含有する場合、0.001%以上のSbを含有することが好ましい。一方、0.050%を超えてSbを含有してもその効果は飽和する。したがって、Sb含有量は、0.050%以下の範囲とすることが好ましい。より好適には、Sbは0.002%以上である。より好適には、Sbは0.030%以下である。
Sb: 0 to 0.050
Sb can be contained because it is an element that segregates on the surface of the steel material and suppresses decarburization that occurs during heating during hot rolling, cooling after rolling, heating for quenching, and the like. When it is contained, it preferably contains 0.001% or more of Sb. On the other hand, even if the content of Sb exceeds 0.050%, the effect is saturated. Therefore, the Sb content is preferably in the range of 0.050% or less. More preferably, Sb is 0.002% or more. More preferably, Sb is 0.030% or less.

鉄炭化物:高強度かつ高靭性ばね用鋼線及びばねを得るには、ε炭化物、θ炭化物を適切に制御することが必要であると考えられる。ε炭化物はθ炭化物と比較して微細な鉄炭化物であり、強度の向上に極めて有効である。さらに、本発明者らは、TSが2000MPa以上の強度水準では、粗大なθ炭化物だけでなく、粒界θの制御が靭性向上に重要であるという知見を得た。 Iron Carbide: In order to obtain high-strength and high-toughness spring steel wire and spring, it is considered necessary to appropriately control ε-carbide and θ-carbide. ε-carbides are finer iron carbides than θ-carbides, and are extremely effective in improving strength. Furthermore, the present inventors have found that at a strength level of 2000 MPa or more in TS, control of not only coarse θ carbide but also grain boundary θ is important for improving toughness.

具体的には、θ炭化物は、焼戻しの際の温度上昇に伴って、ε炭化物から遷移して析出する鉄炭化物であり、ε炭化物と比較して粗大に析出して、靭性を低下させる。 Specifically, θ carbide is iron carbide that transitions from ε carbide and precipitates as the temperature rises during tempering, and precipitates more coarsely than ε carbide, reducing toughness.

さらに、ε炭化物からθ炭化物への遷移の初期には、θ炭化物が粒界に析出する。TSが2000MPa以上の強度水準では、粒界に析出したθは、粗大なθ炭化物と同様に脆化を引き起こす。 Furthermore, at the initial stage of the transition from ε carbide to θ carbide, θ carbide precipitates at grain boundaries. At a strength level of TS of 2000 MPa or more, θ precipitated at grain boundaries causes embrittlement in the same way as coarse θ carbides.

本発明の、適正な焼戻し処理を行った高強度かつ高靭性ばね用鋼線及びばねは、鉄炭化物が微細に析出しうるように、かつ、ε炭化物からθ炭化物へ遷移の初期に粒界へ析出するθ炭化物を抑制する様に焼戻し条件を制御するものである。一方、微細鉄炭化物および粒界θ炭化物を、顕微鏡などによって直接的に同定することは困難である。本実施形態において、鉄炭化物状態は、以下に説明する示差走査熱量測定(DSC)によって同定する。 The high-strength and high-toughness spring steel wire and spring that have been properly tempered according to the present invention are provided so that iron carbides can be finely precipitated, and at the beginning of the transition from ε carbides to θ carbides, The tempering conditions are controlled so as to suppress the precipitation of θ-carbides. On the other hand, it is difficult to directly identify fine iron carbides and grain boundary θ-carbides with a microscope or the like. In this embodiment, the iron carbide state is identified by differential scanning calorimetry (DSC) as described below.

示差走査熱量測定:示差走査熱量測定(DSC)は、JIS K 0129:2005に準拠して行う。示差走査熱量測定においては、測定方法が重要である。本発明のばね用鋼線及びばねの鉄炭化物の同定は、50℃から600℃までの温度範囲における昇温速度を0.25[℃/s]とし、到達温度を600℃とし、同一サンプルに対し連続して2回の測定を行う。1回目の測定の後の鋼材では、新たな鉄炭化物の析出反応が生じる余地も、ε炭化物からθ炭化物への遷移反応が生じる余地もない。そのため、2回目の測定によって得られるDSC曲線は、明瞭なピークを持たないフラットな形状となる。そこで、1回目の測定データから2回目の測定データを差し引くことで、初回加熱時だけに検出される発熱現象(正の発熱量)を、鉄炭化物析出の発熱反応とする。このような測定方法により、演算後のデータを、X軸=温度[℃]、Y軸=発熱量[mW/g=mJ/g/s]としてグラフ化することで、昇温速度[℃/s]を介して、グラフ上でY軸=正の値を取る領域を発熱ピークと判定し、さらにピーク面積を鉄炭化物析出に伴う発熱量「mJ/g」に換算することができる。 Differential scanning calorimetry: Differential scanning calorimetry (DSC) is performed according to JIS K 0129:2005. The measurement method is important in differential scanning calorimetry. The steel wire for spring and the iron carbide of the spring of the present invention are identified by setting the temperature increase rate to 0.25 [° C./s] in the temperature range from 50° C. to 600° C., the reaching temperature to 600° C., and the same sample. Two measurements are taken consecutively. In the steel material after the first measurement, there is no room for precipitation reactions of new iron carbides and no room for transition reactions from ε carbides to θ carbides. Therefore, the DSC curve obtained by the second measurement has a flat shape without a clear peak. Therefore, by subtracting the second measurement data from the first measurement data, the exothermic phenomenon (positive calorific value) detected only during the initial heating is defined as the exothermic reaction of iron carbide precipitation. By such a measurement method, the data after calculation is graphed as X axis = temperature [° C.], Y axis = calorific value [mW / g = mJ / g / s], and the temperature increase rate [° C. / s], the region where the Y-axis = positive value on the graph can be determined as an exothermic peak, and the peak area can be converted into the calorific value "mJ/g" associated with precipitation of iron carbide.

粒界に析出したθ炭化物は、DSC測定時の加熱時に、450℃以下の低温域でも粗大化し、発熱反応する。すなわち発熱反応のピークのうち450℃以下の領域が、素材の粒界θ炭化物の存在を示唆する。 The θ carbides precipitated at the grain boundaries coarsen even in a low temperature range of 450° C. or lower during heating during DSC measurement, and undergo an exothermic reaction. That is, the region of 450° C. or less among the peaks of the exothermic reaction suggests the presence of grain boundary θ-carbides in the material.

本実施形態に係る高強度かつ高靭性ばね用鋼線及びばねに関し、50℃から600℃までの温度範囲を0.25℃/sで昇温して示差走査熱量を測定することによって得られるDSC曲線は、図2に示すように、発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積4が、前記発熱反応のピークの全ピーク面積3の30%以下である。このようなピークを有するDSC曲線を呈する鋼線及びばねにおいては、微細鉄炭化物による析出強化を発揮しつつ、粒界θ炭化物に起因する脆化を回避し、高強度と高靭性を両立できる。一方、明瞭な発熱反応を示さないばね用鋼線及びばねは、DSC測定前の段階で、微細な鉄炭化物が、すべて粗大なθ炭化物へ遷移していると判断される。このようなばね用鋼線及びばねは、鋼中に過剰なθ炭化物を生成しているため、靭性が著しく低い。 Regarding the high-strength and high-toughness spring steel wire and spring according to the present embodiment, the DSC obtained by measuring the differential scanning calorimetry by increasing the temperature range from 50 ° C. to 600 ° C. at 0.25 ° C./s As for the curve, as shown in FIG. 2, the area 4 of the exothermic reaction peak at 450° C. or below is 30% or less of the total peak area 3 of the exothermic reaction peak. Steel wires and springs exhibiting DSC curves having such peaks can exhibit precipitation strengthening due to fine iron carbides, avoid embrittlement caused by grain boundary θ carbides, and achieve both high strength and high toughness. On the other hand, in spring steel wires and springs that do not exhibit a clear exothermic reaction, it is determined that fine iron carbides have all transitioned to coarse θ carbides before DSC measurement. Such spring steel wires and springs have extremely low toughness because excessive θ carbides are formed in the steel.

焼入れままの鋼材やε炭化物の生成が不十分である場合は、図1に示したように、ピーク1とピーク2との発熱反応を示す。このような場合には、微細なε炭化物、及びθ炭化物が析出していないため降伏比が低下する。 When the steel material is as quenched or the formation of ε carbide is insufficient, an exothermic reaction with peaks 1 and 2 is shown as shown in FIG. In such a case, since fine ε carbides and θ carbides are not precipitated, the yield ratio is lowered.

なお、本実施形態では、JIS K 0129:2005に準拠して、島津製作所製のDSC-60を用いてDSC測定を実施した。ただし、同様の測定条件であれば、他の機器を用いてもその差は小さく、上述した発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積4が発熱反応のピークの全ピーク面積3の30%以下であれば、本発明のばね用鋼線、ばねとしての条件を満たすことができる。 In this embodiment, DSC measurement was performed using DSC-60 manufactured by Shimadzu Corporation in accordance with JIS K 0129:2005. However, if the measurement conditions are the same, the difference is small even if other instruments are used, and among the exothermic reaction peaks described above, the area 4 of the region below 450 ° C. is 30 of the total peak area 3 of the exothermic reaction peak. % or less, the spring steel wire and spring of the present invention can satisfy the conditions.

また、本実施形態に係るばねは、本実施形態に係るばね用鋼線と実質的に同様の熱分析結果を示す。鋼線にばね加工を行ったとしても、その加工は鉄炭化物の析出態様に実質的な影響を与えないからである。 Moreover, the spring according to this embodiment exhibits substantially the same thermal analysis results as the spring steel wire according to this embodiment. This is because even if the steel wire is subjected to spring processing, the processing does not substantially affect the mode of precipitation of iron carbides.

次に、本発明の別の態様に係るばね用鋼線およびばねの製造方法について説明する。この製造方法によれば、本実施形態に係るばね用鋼線及びばねを好適に得ることができる。ただし、以下の記載は、本実施形態に係るばね用鋼線及びばねを限定するものではない。即ち、上述された要件を満たすばね用鋼線及びばねは、その製造方法にかかわらず、本実施形態に係るばね用鋼線及びばねであるとみなされる。
本実施形態に係るばね用鋼線の製造方法は、上述の化学成分からなる線材を、850~1050℃に加熱して焼入れ処理S103をする工程と、焼戻し温度T[K]、焼戻し時間t[s]、Cの含有量C%[質量%]及びCrの含有量Cr%[質量%]が式(2)を満足する条件で、焼戻し処理S104をする工程とを有する。
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000・・・(2)
Next, a spring steel wire and a spring manufacturing method according to another aspect of the present invention will be described. According to this manufacturing method, the spring steel wire and the spring according to the present embodiment can be suitably obtained. However, the following description does not limit the spring steel wire and the spring according to this embodiment. That is, the spring steel wire and spring that satisfy the above requirements are considered to be the spring steel wire and spring according to the present embodiment, regardless of the manufacturing method thereof.
The method for manufacturing a steel wire for spring according to the present embodiment includes a step of heating a wire rod composed of the above-described chemical components to 850 to 1050 ° C. and performing a quenching treatment S103, a tempering temperature T [K], a tempering time t [ s], C content C % [mass %], and Cr content Cr % [mass %] satisfy formula (2), and a step of performing tempering S104.
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000 (2)

図6に記載の本実施形態に係るばねの製造方法では、本実施形態に係るばね用鋼線を冷間のばね加工S100をすることにより、ばね形状を得る。図4に記載の本実施形態に係るばねの製造方法では、本実施形態に係るばね用鋼線の製造方法の途中で、線材をばね形状へ冷間加工S102してから、焼入れ処理S103及び焼戻し処理S104をする。または、図5に記載の本発明のばねの製造方法では、本実施形態に係るばね用鋼線の製造方法の途中で、線材をばね形状へ熱間加工S101してから、焼入れ処理S103及び焼戻し処理S104をする。 In the spring manufacturing method according to the present embodiment shown in FIG. 6, a spring shape is obtained by subjecting the spring steel wire according to the present embodiment to cold spring processing S100. In the method for manufacturing the spring according to the present embodiment shown in FIG. 4, in the middle of the method for manufacturing the steel wire for spring according to the present embodiment, the wire rod is subjected to cold working S102 into a spring shape, followed by quenching treatment S103 and tempering. Processing S104 is performed. Alternatively, in the spring manufacturing method of the present invention shown in FIG. Processing S104 is performed.

線材をばね形状へ冷間加工S102する場合には、具体的には、上述の化学成分からなる線材を、ばね形状に冷間加工S102した後、850~1050℃に加熱して焼入れ処理S103を行い、焼戻し温度T[K]、焼戻し時間t[s]、Cの含有量C%[質量%]及びCrの含有量Cr%[質量%]が式(2)を満足する条件で、焼戻し処理S104を行う。
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000・・・(2)
線材をばね形状へ熱間加工S101する場合には、具体的には、上述の化学成分からなる線材を、850~1050℃に加熱してばね形状に熱間加工S101した後、焼入れ処理S103を行い、焼戻し温度T[K]、焼戻し時間t[s]、Cの含有量C%[質量%]及びCrの含有量Cr%[質量%]が式(2)を満足する条件で、焼戻し処理S104を行う。
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000・・・(2)
When the wire rod is cold-worked S102 into a spring shape, specifically, the wire rod composed of the chemical components described above is cold-worked S102 into a spring shape and then heated to 850 to 1050° C. to perform the quenching treatment S103. tempering temperature T [K], tempering time t [s], C content C% [mass%], and Cr content Cr% [mass%] satisfy formula (2). S104 is performed.
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000 (2)
When hot working S101 the wire into a spring shape, specifically, the wire made of the above-mentioned chemical components is heated to 850 to 1050° C. and hot worked S101 into a spring shape, followed by quenching S103. tempering temperature T [K], tempering time t [s], C content C% [mass%], and Cr content Cr% [mass%] satisfy formula (2). S104 is performed.
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000 (2)

(冷間加工S102及び熱間加工S101)
ここで、線材をばね加工してばね形状を得る場合の、冷間加工S102の方法及び熱間加工S101の方法は特に限定されない。公知の方法を用いることが出来る。また、加熱方法も限定されない。
本実施形態に係るばねの製造方法においては、上述の化学成分を満たすことと、後述する焼入れ条件及び焼戻し条件を満たすことが重要である。
(Cold working S102 and hot working S101)
Here, the method of the cold working S102 and the method of the hot working S101 are not particularly limited when the wire is spring-worked to obtain a spring shape. A known method can be used. Also, the heating method is not limited.
In the method of manufacturing the spring according to the present embodiment, it is important to satisfy the above-described chemical composition and satisfy the quenching conditions and tempering conditions described later.

(焼入れ処理S103)
焼入れ条件:ばね及びばね用鋼線の焼入れの加熱温度は、組織をオーステナイト化するために850℃以上とする。一方、焼入れの加熱温度が1050℃を超えると、オーステナイト結晶粒の粗大化を招く。したがって、焼入れの加熱温度を850~1050℃の範囲にする必要がある。好適な焼入れの加熱温度の範囲は900℃~990℃である。なお、加熱の方法は炉加熱、高周波誘導加熱炉などで良い。加熱時間は、通常、5~3000秒(s)程度である。ばね用鋼線を加熱して熱間でばね形状に成形し、次いで焼入れの冷却を行うことによって焼入れを行っても良い(いわゆる熱間成形ばね)。焼入れ冷却の方法は油冷、水冷などで良い。焼入れによって、マルテンサイト主体の組織を得る。
(Quenching process S103)
Quenching conditions: The heating temperature for quenching springs and steel wires for springs is set to 850°C or higher in order to austenite the structure. On the other hand, if the heating temperature for quenching exceeds 1050° C., coarsening of the austenite crystal grains is caused. Therefore, the heating temperature for quenching must be in the range of 850 to 1050°C. A preferable heating temperature range for quenching is 900°C to 990°C. The heating method may be furnace heating, high-frequency induction heating furnace, or the like. The heating time is usually about 5 to 3000 seconds (s). The spring steel wire may be heated and hot formed into a spring shape, and then quenched by cooling for quenching (so-called hot forming spring). The quenching cooling method may be oil cooling, water cooling, or the like. By quenching, a structure mainly composed of martensite is obtained.

(焼戻し処理S104)
焼戻し条件:焼入れ後、高強度と高靭性とを両立するため、式(2)の条件で、焼戻しを行う。
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000・・・式(2)
ここで、T:焼戻し温度(K)、t:焼戻し時間(s)、[C%]:C含有量[質量%]、[Cr%]:Cr含有量[質量%]である。なお、logtはtの常用対数である。焼戻し温度の単位はセルシウス温度ではなく絶対温度である。
(Tempering process S104)
Tempering conditions: After quenching, tempering is performed under the conditions of formula (2) in order to achieve both high strength and high toughness.
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000 Expression (2)
Here, T: tempering temperature (K), t: tempering time (s), [C %]: C content [mass %], [Cr %]: Cr content [mass %]. Note that logt is the common logarithm of t. The unit of tempering temperature is absolute temperature, not Celsius.

(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)が58000未満の場合は、焼戻しが不十分で降伏比が低く、ばねのへたり特性が低下し、また焼戻脆性により靭性が低下する。(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)が62000を超える場合はセメンタイト(θ)が析出して靭性が低下する。なお、式中のC及びCrの含有量の項は、CおよびCrが持つ、ε炭化物からθへの遷移の開始温度を低くし、且つ短時間にする効果を考慮したものである。焼戻し条件における、(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)の値の好適な下限は、59000である。また、好適な上限は、61000である。なお、焼戻し後の冷却の手段は、空冷、水冷のどちらでも良く、特に規定しない。 When (T + 700 × [C%] + 50 × [Cr%]) × (51.7 + logt) is less than 58000, the tempering is insufficient, the yield ratio is low, the fatigue properties of the spring are reduced, and the temper embrittlement toughness is lowered by When (T+700*[C%]+50*[Cr%])*(51.7+logt) exceeds 62000, cementite ([theta]) precipitates and toughness decreases. The term of the content of C and Cr in the formula takes into consideration the effect of C and Cr to lower the temperature at which the transition from ε carbide to θ starts and shorten the time. A preferred lower limit for the value of (T+700*[C%]+50*[Cr%])*(51.7+logt) in tempering conditions is 59,000. A preferred upper limit is 61,000. The means for cooling after tempering may be either air cooling or water cooling, and is not particularly specified.

なお、図3に示すように、熱間でばね加工を行わず、線材の直線のままで焼入れ処理S103及び焼戻し処理S104を行って製造したばね用鋼線を、図6に示すように、冷間でばね加工S100し、続いて歪み取り焼鈍を行っても良い。歪み取り焼鈍は、例えば公知文献Aに記載の条件で実施すればよい。熱間加工、又は冷間加工によって製造されたばねは、共にショットピーニング、塗装、セッチングなどの工程を経て、懸架ばねとして使用される。
公知文献A:ばね論文集、第58号(2013)p.49
As shown in FIG. 3, the steel wire for spring manufactured by performing the quenching treatment S103 and the tempering treatment S104 while the straight wire rod is straight without being subjected to hot spring processing, is cooled as shown in FIG. Spring processing S100 may be performed between them, followed by strain relief annealing. The strain relief annealing may be carried out under the conditions described in the publication A, for example. Springs manufactured by hot working or cold working are used as suspension springs after undergoing processes such as shot peening, painting, and setting.
Publicly Known Literature A: Spring Papers, No. 58 (2013) p. 49

すなわち、本発明にかかるばねは、以下の2形態を含む。
(1)ばねA:素材である線材に、所望の線径となる引き抜き加工を実施し、焼入れ処理S103および焼戻し処理S104を加えて本発明にかかるばね用鋼線とした後に、冷間加工によりばね加工S100を加えてばね形状とし、続いて歪み取り焼鈍を加えて製造されるばね。
(2)ばねB:本発明にかかるばね用鋼線の素材となりうる線材に、熱間加工S101または冷間加工S102を加えてばね形状としたあとに、焼入れ処理S103および焼戻し処理S104を加えて製造されるばね。
ばねAは、焼入れ処理S103および焼戻し処理S104によって形成されたばね用鋼線の金属組織および鉄炭化物の状態が、その後の処理であるばね加工S100および歪み取り焼鈍を経ても維持されたものである。そのため、ばねAは、本発明にかかるばね用鋼線と共通する金属組織および鉄炭化物の状態を有し、発揮される特性としても同水準である。
ばねBは、金属組織に影響を与える熱処理である焼入れ処理S103および焼戻し処理S104が、ばね用鋼線の製造工程での焼入れ処理S103および焼戻し処理S104と一致するため、本発明にかかるばね用鋼線と共通する金属組織および鉄炭化物の状態を有し、発揮される特性としても同水準である。
すなわち、本発明にかかるばね(ばねAおよびばねB)は、形状こそ鋼線ではないものの、本発明にかかるばね用鋼線と共通する化学組成、金属組織および鉄炭化物の状態を有する。
That is, the spring according to the present invention includes the following two forms.
(1) Spring A: A wire rod, which is a raw material, is drawn to a desired wire diameter, subjected to quenching treatment S103 and tempering treatment S104 to obtain a spring steel wire according to the present invention, and then subjected to cold working. A spring manufactured by applying spring processing S100 to obtain a spring shape and then applying strain relief annealing.
(2) Spring B: A wire rod that can be the material for the spring steel wire according to the present invention is subjected to hot working S101 or cold working S102 to form a spring shape, and then to quenching treatment S103 and tempering treatment S104. Spring manufactured.
In the spring A, the state of the metal structure and iron carbide of the spring steel wire formed by the quenching treatment S103 and the tempering treatment S104 is maintained even after the spring processing S100 and strain relief annealing, which are the subsequent treatments. Therefore, the spring A has the metal structure and iron carbide state common to those of the spring steel wire according to the present invention, and exhibits the same level of characteristics.
In the spring B, the quenching treatment S103 and the tempering treatment S104, which are heat treatments that affect the metal structure, match the quenching treatment S103 and the tempering treatment S104 in the spring steel wire manufacturing process. It has the same metal structure and iron carbide state as wires, and exhibits the same level of characteristics.
That is, the springs (spring A and spring B) according to the present invention have the same chemical composition, metallographic structure and state of iron carbide as the steel wire for springs according to the present invention, although their shapes are not steel wires.

本実施形態に係るばねおよびばね用鋼線は、前記の方法で焼入れ、焼戻しを行うため、その組織は焼戻しマルテンサイト組織である。ここでいう焼戻しマルテンサイト組織とは、焼入れ焼戻しによって形成された焼戻しマルテンサイト主体の組織を指し、残留オーステナイト、鉄炭化物もその組織中に含む。金属組織において、明らかに焼戻しマルテンサイト組織とは区別できるフェライト、パーライト、ベイナイトについては、面積率で合計5%以下に抑制する必要がある。焼入れが不十分であると、上記の非・焼戻しマルテンサイト(フェライト、パーライト、ベイナイト)を5%よりも多く含む組織が形成され、強度が不十分となる。金属組織の測定にあたっては、ばねおよびばね鋼線を長手方向に垂直に切断した場合の断面において、断面半径をRとしたときの、表面からの深さがR/2である地点(中心および表面の両方から等距離にある地点)において、視野広さ100μm×100μmの範囲を光学顕微鏡によって観察することにより測定する。 Since the spring and the steel wire for the spring according to the present embodiment are quenched and tempered by the above method, the structure thereof is a tempered martensitic structure. The term "tempered martensite structure" as used herein refers to a structure mainly composed of tempered martensite formed by quenching and tempering, and includes retained austenite and iron carbide. In the metal structure, ferrite, pearlite, and bainite, which can be clearly distinguished from the tempered martensite structure, must be suppressed to a total area ratio of 5% or less. Insufficient quenching results in formation of a structure containing more than 5% of non-tempered martensite (ferrite, pearlite, bainite), resulting in insufficient strength. When measuring the metallographic structure, the point (center and surface at a point equidistant from both), and measured by observing an area with a field width of 100 μm×100 μm with an optical microscope.

以下に、実施例により本発明をさらに説明する。 The invention is further illustrated by the following examples.

表1に示す化学成分を有する鋼材を、転炉溶製及び連続鋳造、又は試験炉真空溶解及びインゴット鋳造により製造した。意図的に添加されていない合金の含有量は、表1において空欄とした。また、表1に示される全ての化学成分の単位は質量%であり、その残部は鉄及び不純物であった。表1において、発明範囲外の値には下線を付した。なお、その他の表においても、発明範囲外の値、又は合否基準に満たない値には下線を付した。
必要に応じて、鋼材に均熱拡散処理を実施した。その後、連続鋳造材は、分塊圧延工程及び熱間圧延工程を経て、直径が13mmの線材形状とした。インゴット鋳造材は、熱間鍛造及び切削加工を経て、直径13mmの線材形状とした。
Steel materials having chemical compositions shown in Table 1 were produced by converter smelting and continuous casting, or by test furnace vacuum melting and ingot casting. Contents of alloys not intentionally added are left blank in Table 1. In addition, the unit of all chemical components shown in Table 1 is % by mass, and the balance is iron and impurities. In Table 1, values outside the scope of the invention are underlined. In other tables as well, values outside the scope of the invention or values not meeting the pass/fail criteria are underlined.
If necessary, the steel material was subjected to soaking diffusion treatment. After that, the continuously cast material was made into a wire rod shape having a diameter of 13 mm through blooming and hot rolling processes. The ingot cast material was formed into a wire shape with a diameter of 13 mm through hot forging and cutting.

次に、線材を直径12mmに引き抜き加工した後、加熱炉で950℃に加熱して30分(1800s)保持し、その後直ちに油中へ投入すること(油焼入れ)により、線材に焼入れを行った。ただし、一部の線材については、油焼入れに代えて、高周波誘導加熱炉で980℃に加熱して10秒保持し、その後噴水冷却すること(水焼入れ)により焼入れを行った。次に、焼入れ線材に対して、表2に示す条件で焼戻しを行った。焼戻し方法は、油焼入れ材については炉加熱及び空冷とし、水焼入れ材については高周波誘導加熱及び水冷、とした。 Next, the wire was drawn to a diameter of 12 mm, heated to 950° C. in a heating furnace, held for 30 minutes (1800 s), and then immediately put into oil (oil quenching) to quench the wire. . However, for some wires, instead of oil quenching, they were quenched by heating to 980° C. in a high-frequency induction heating furnace, holding for 10 seconds, and then cooling with a fountain (water quenching). Next, the quenched wire was tempered under the conditions shown in Table 2. The tempering method was furnace heating and air cooling for the oil-quenched material, and high-frequency induction heating and water cooling for the water-quenched material.

焼入れ焼戻しを行ったばね用鋼線から、JIS Z 2241:2011に準拠して、平行部の直径が6mmの14A号引張試験片を作製し、さらにJIS Z 2242:2005に準拠して長さ55mmの2mm-Uノッチ衝撃試験片(サブサイズ、幅5mm)を作製した。これら試験片それぞれを、JIS Z 2241:2011に準拠した引張試験、及びJIS Z 2242:2005に準拠したシャルピー衝撃試験に供した。 From the quenched and tempered spring steel wire, a No. 14A tensile test piece with a parallel part diameter of 6 mm was produced in accordance with JIS Z 2241: 2011, and a length of 55 mm was produced in accordance with JIS Z 2242: 2005. A 2 mm-U notch impact test specimen (subsize, width 5 mm) was prepared. Each of these test pieces was subjected to a tensile test according to JIS Z 2241:2011 and a Charpy impact test according to JIS Z 2242:2005.

また、各ばね用鋼線の一部を切り出し、焼戻しマルテンサイト組織の形成状態を確認した。具体的には、各ばね用鋼線を長手方向に垂直に切断し、研磨することにより金属組織観察用の試験片を作製した。ばね用鋼線の半径をRとしたときに、表面から深さR/2の地点において、視野広さ100μm×100μmの範囲を光学顕微鏡で確認し、非・焼戻しマルテンサイトに該当する組織が5%以上存在するか否かを確認した。結果、表3に示すように、いずれの試験片においても、金属組織において5%以上の非・焼戻しマルテンサイトは観察されず、いずれの試験片においても焼戻しマルテンサイト組織が形成されていることが確認された(表3において、組織欄の「焼戻M」は、金属組織が焼戻しマルテンサイト組織であることを示す)。 Also, a part of each spring steel wire was cut out to confirm the formation state of the tempered martensite structure. Specifically, each spring steel wire was cut perpendicularly to the longitudinal direction and polished to prepare a test piece for metallographic observation. Assuming that the radius of the spring steel wire is R, a range with a field of view of 100 μm×100 μm was confirmed with an optical microscope at a point at a depth of R/2 from the surface, and five structures corresponding to non-tempered martensite were found. % or more was confirmed. As a result, as shown in Table 3, no non-tempered martensite of 5% or more was observed in the metal structure in any of the test pieces, indicating that a tempered martensite structure was formed in any of the test pieces. (In Table 3, "Tempered M" in the structure column indicates that the metal structure is a tempered martensite structure.)

ばね用鋼線の機械特性については以下のように評価した。引張試験では引張強度及び0.2%耐力を測定し、降伏比を求めた。高強度懸架ばねとして好適な引張強度及び降伏比は、それぞれ、2000MPa以上及び85%以上とした。これを満足すれば、懸架ばねとして使用する際に、強度及びへたり特性が良好である、と判定した。シャルピー衝撃試験の試験温度は20℃とした。また、衝撃値が60J/cm以上のものを、靭性が良好な鋼線とみなした。The mechanical properties of the spring steel wire were evaluated as follows. In the tensile test, the tensile strength and 0.2% proof stress were measured to obtain the yield ratio. The tensile strength and yield ratio suitable for high-strength suspension springs are 2000 MPa or more and 85% or more, respectively. If this condition was satisfied, it was determined that the strength and settling properties were good when used as a suspension spring. The test temperature of the Charpy impact test was 20°C. Steel wires with an impact value of 60 J/cm 2 or more were considered to have good toughness.

また、焼入れ焼戻しを行ったばね用鋼線から、示差走査熱量測定用の試験片(直径3mm×厚さ1mm)を採取した。示差走査熱量計は、島津製作所製DSC-60を用いた。示差走査熱量の測定条件は以下の通りとした。
・雰囲気ガス:N(30ml/分)
・測定温度範囲:50℃~600℃
・セル:アルミニウム製
・リファレンス:α-Al
・昇温速度:0.25℃/s
この条件でDSC曲線を測定し、発熱反応のDSC曲線におけるピークの450℃以下の領域の面積率(%)を算出した。これらの試験結果を表3にまとめて示した。ここで、表3における「450℃以下ピーク面積率(%)」とは、図2に示されているように、発熱反応のピーク全体の面積3に対する、発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積4の割合を意味する。なお、上述した通り、本発明のばねは、本発明のばね用鋼線と同一の化学成分及び特性を有する。したがって、実施例において、ばねについては、化学成分及び機械特性がばね用鋼線と一致しているため、これらの値の記載を省略した。
なお、表3における試験番号No.1~35および2aのすべてにおいて、ピーク2に対応する発熱反応として10mW/g以上のピークが観測された。
Further, a test piece (3 mm in diameter×1 mm in thickness) for differential scanning calorimetry was sampled from the quenched and tempered spring steel wire. DSC-60 manufactured by Shimadzu Corporation was used as a differential scanning calorimeter. The measurement conditions for differential scanning calorimetry were as follows.
Atmospheric gas: N 2 (30 ml/min)
・Measurement temperature range: 50°C to 600°C
・Cell: Made of aluminum ・Reference: α-Al 2 O 3
・Temperature increase rate: 0.25°C/s
A DSC curve was measured under these conditions, and the area ratio (%) of the peak region below 450° C. in the DSC curve of the exothermic reaction was calculated. These test results are summarized in Table 3. Here, the "450°C or lower peak area ratio (%)" in Table 3 refers to the area of the exothermic reaction peak at 450°C or lower relative to the total area 3 of the exothermic reaction peak. It means the ratio of the area 4 of the region. In addition, as described above, the spring of the present invention has the same chemical composition and properties as the spring steel wire of the present invention. Therefore, in the examples, since the chemical composition and mechanical properties of the spring are the same as those of the spring steel wire, description of these values is omitted.
In addition, test number No. in Table 3. A peak of 10 mW/g or more was observed as an exothermic reaction corresponding to peak 2 in all of 1 to 35 and 2a.

表3に示したように、本発明の実施例No.1~23のばね用鋼線は、特性に優れていた。 As shown in Table 3, example no. Spring steel wires Nos. 1 to 23 had excellent properties.

一方、No.24は、C含有量が本発明の範囲を下回るため、充分な引張強度が得られなかった。
No.25は、C含有量が本発明の範囲を超えているため、高い衝撃値が得られなかった。
No.26は、Si含有量が本発明の範囲を下回るため、高い引張強度が得られなかった。
No.27は、Mn含有量が本発明の範囲を下回るため、十分な引張強度が得られなかった。
No.28は、Mn含有量が本発明の範囲を超えるため、十分な衝撃値が得られなかった。
No.29は、Cr含有量が本発明の範囲を下回るため、十分な引張強度が得られなかった。
No.30は、Cr含有量が本発明の範囲を超えるため、十分な衝撃値が得られなかった。
No.31は、Ti含有量が本発明の範囲を下回るため、充分な衝撃値が得られなかった。
No.32は、B含有量が本発明の範囲を下回るため、充分な衝撃値が得られなかった。
No.33は、Ti含有量およびN含有量は本発明の範囲内だが、Ti-3.5Nが本発明の範囲を下回るため、充分な衝撃値が得られなかった。
No.34は、化学成分が本発明の範囲内だが、焼戻し条件が不適切であった。No.34の製造段階で、焼戻しが過度に進んだ結果、No.34のDSC曲線においては、高温側ピークが小さくなり、相対的に低温側領域の割合が増えたため、発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積率が、発熱反応のピークの全ピーク面積の30%を超過していた。そのため、No.34は、十分な強度、衝撃値が得られなかった。
No.35は、化学成分が本発明の範囲内だが、焼戻し条件が不適切であり、十分な降伏比、衝撃値が得られなかった。なお、No.35のDSC曲線においては、発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積が、発熱反応のピークの全ピーク面積の30%を超過していた。従って、No.35のばね用鋼線は、ε炭化物が不足していたと推定される。
On the other hand, No. In No. 24, sufficient tensile strength was not obtained because the C content was below the range of the present invention.
No. In No. 25, the C content exceeded the range of the present invention, so a high impact value could not be obtained.
No. In No. 26, the Si content was below the range of the present invention, so high tensile strength could not be obtained.
No. In No. 27, sufficient tensile strength was not obtained because the Mn content was below the range of the present invention.
No. In No. 28, the Mn content exceeded the range of the present invention, so a sufficient impact value could not be obtained.
No. In No. 29, the Cr content was below the range of the present invention, so sufficient tensile strength could not be obtained.
No. In No. 30, the Cr content exceeded the range of the present invention, so a sufficient impact value could not be obtained.
No. In No. 31, the Ti content was below the range of the present invention, so a sufficient impact value could not be obtained.
No. In No. 32, the B content was below the range of the present invention, so a sufficient impact value could not be obtained.
No. In No. 33, the Ti content and N content were within the range of the present invention, but Ti-3.5N was below the range of the present invention, so sufficient impact value could not be obtained.
No. In No. 34, the chemical composition was within the scope of the present invention, but the tempering conditions were inappropriate. No. In the manufacturing stage of No. 34, as a result of excessive tempering, No. In the DSC curve of No. 34, the high-temperature side peak became smaller and the ratio of the low-temperature side region increased relatively, so the area ratio of the region below 450 ° C. among the exothermic reaction peaks was the total peak area of the exothermic reaction peaks. exceeded 30% of Therefore, No. No. 34 did not have sufficient strength and impact value.
No. In No. 35, although the chemical composition was within the scope of the present invention, the tempering conditions were inappropriate, and sufficient yield ratio and impact value could not be obtained. In addition, No. In the DSC curve of No. 35, the area of the exothermic reaction peak below 450° C. exceeded 30% of the total peak area of the exothermic reaction peak. Therefore, No. It is presumed that the spring steel wire of No. 35 was deficient in ε carbide.

上述の通り、表に記載の発明例は、焼入れ焼戻し後に機械加工及び歪取焼鈍に供されていない鋼(ばね用鋼線、およびばね成形後に焼入れ焼戻しのなされたばね:前述のばねB)を想定したものである。この鋼に属するばね用鋼線が機械加工及び歪取焼鈍に供されてばね(前述のばねA)とされた後も、必要な機械特性を有していることを確認するために、さらなる調査を行った。具体的には、No.2のばね用鋼線を、減面率5%となる冷間引き抜き加工に供したのち、400℃30minの歪み取り焼鈍を行って得られたサンプル(No.2aと表記)についても、同様の調査を行った。
その結果、DSC曲線、引張強度、降伏比、及び衝撃値に関し、機械加工及び歪取焼鈍の前後で大きな変化が認められなかった。すなわち、本発明にかかるばね用鋼線に機械加工および歪取焼鈍を加えてばねとしたものにおいても、DSC曲線において鋼線と同じ特性を示し、ばねとして優れた特性を示す。
As described above, the invention examples described in the table assume steel that has not been subjected to machining and stress relief annealing after quenching and tempering (spring steel wire and spring that has been quenched and tempered after spring forming: spring B described above). It is what I did. In order to confirm that the spring steel wire belonging to this steel has the necessary mechanical properties even after being subjected to machining and strain relief annealing to make a spring (the above-mentioned spring A), further investigation was carried out. did Specifically, No. The same applies to the sample (denoted as No. 2a) obtained by subjecting the spring steel wire of No. 2 to cold drawing with an area reduction of 5% and then performing strain relief annealing at 400° C. for 30 minutes. I did some research.
As a result, no significant change was observed before and after machining and stress relief annealing with respect to the DSC curve, tensile strength, yield ratio and impact value. That is, the steel wire for spring according to the present invention which is machined and strain relief annealed to make a spring exhibits the same characteristics as the steel wire in the DSC curve and exhibits excellent characteristics as a spring.

Figure 0007260838000001
Figure 0007260838000001

Figure 0007260838000002
Figure 0007260838000002

Figure 0007260838000003
Figure 0007260838000003

1 ピークの第1頂点
2 ピークの第2頂点
3 発熱反応のピークのピーク面積
4 発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積
1 first apex of peak 2 second apex of peak 3 peak area of exothermic reaction peak 4 area of region below 450° C. among exothermic reaction peaks

Claims (7)

質量%で、化学成分として、
C:0.50%超0.60%以下、
Si:1.00~3.00%、
Mn:0.10~1.50%、
Cr:0.15~1.20%、
Al:0.001~0.050%、
P:0.015%以下、
S:0.015%以下、
Ti:0.010~0.100%、
B:0.0010~0.0060%、及び
N:0.0070%以下、
を含有し、残部がFe及び不純物からなり、
TiとNの含有量が、式1を満足し、
長手方向に垂直に切断した断面において、中心および表面の両方から等距離にある地点の金属組織が焼戻しマルテンサイト組織であり、
50℃から600℃までの温度範囲を0.25℃/sで昇温して示差走査熱量を測定することにより得られる発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積が、発熱反応のピークの全ピーク面積の30%以下である
ことを特徴とするばね用鋼線。
[Ti]≧3.5×[N] ・・・(式1)
式1において、[Ti]と[N]には、TiとNの質量%での前記含有量が代入される。
In mass %, as a chemical component,
C: more than 0.50% and 0.60% or less,
Si: 1.00 to 3.00%,
Mn: 0.10-1.50%,
Cr: 0.15-1.20%,
Al: 0.001 to 0.050 %,
P: 0.015% or less,
S: 0.015% or less,
Ti: 0.010 to 0.100%,
B: 0.0010 to 0.0060%, and N: 0.0070% or less,
and the balance consists of Fe and impurities,
The content of Ti and N satisfies Equation 1,
In a cross section cut perpendicular to the longitudinal direction, the metal structure at a point equidistant from both the center and the surface is the tempered martensite structure,
Among the peaks of the exothermic reaction obtained by measuring the differential scanning calorimetry by increasing the temperature from 50°C to 600°C at a rate of 0.25°C/s, the area of the region below 450°C is the peak of the exothermic reaction. 30% or less of the total peak area of the spring steel wire.
[Ti]≧3.5×[N] (Formula 1)
In Formula 1, [Ti] and [N] are substituted with the above contents in mass % of Ti and N.
さらに、質量%で、前記化学成分として、
Mo:0~1.00%、
Ni:0~1.00%、
Cu:0~1.00%
Nb:0~0.100%、
V:0~0.50%
Sb:0~0.050%
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のばね用鋼線。
Furthermore, in mass%, as the chemical component,
Mo: 0 to 1.00%,
Ni: 0 to 1.00%,
Cu: 0-1.00%
Nb: 0 to 0.100%,
V: 0-0.50%
Sb: 0-0.050%
The steel wire for a spring according to claim 1, characterized by containing one or more of
請求項1又は2に記載の化学成分を有するばねであって、
50℃から600℃までの温度範囲を0.25℃/sで昇温して示差走査熱量を測定することにより得られる発熱反応のピークのうち450℃以下の領域の面積が、発熱反応のピークの全ピーク面積の30%以下であることを特徴とするばね。
A spring having the chemical composition according to claim 1 or 2,
Among the peaks of the exothermic reaction obtained by measuring the differential scanning calorimetry by increasing the temperature from 50°C to 600°C at a rate of 0.25°C/s, the area of the region below 450°C is the peak of the exothermic reaction. 30% or less of the total peak area of the spring.
請求項1又は2に記載のばね用鋼線の製造方法であって
請求項1又は2に記載の化学成分からなる線材を、850~1050℃に加熱して焼入れ処理する工程と、
焼戻し温度T[K]、焼戻し時間t[s]、並びにCの含有量C%[質量%]及びCrの含有量C%[質量%]が式2を満足する条件で、焼戻し処理する工程と、
を備えるばね用鋼線の製造方法。
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000・・・(式2)
A method of manufacturing the steel wire for spring according to claim 1 or 2, wherein the wire rod composed of the chemical composition according to claim 1 or 2 is heated to 850 to 1050° C. and quenched;
A step of tempering under conditions where the tempering temperature T [K], the tempering time t [s], the C content C% [mass%], and the Cr content C% [mass%] satisfy Equation 2; ,
A method for manufacturing a steel wire for a spring.
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000 (Formula 2)
請求項3に記載のばねの製造方法であって、
請求項1又は2に記載の化学成分からなる線材を、ばね形状に冷間加工する工程と、
850~1050℃に加熱して焼入れ処理をする工程と、
焼戻し温度T[K]、焼戻し時間t[s]、並びにCの含有量C%[質量%]及びCrの含有量C%[質量%]が式2を満足する条件で、焼戻し処理を行う工程と
を備えるばねの製造方法。
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000・・・(式2)
A method for manufacturing the spring according to claim 3,
a step of cold-working a wire comprising the chemical composition according to claim 1 or 2 into a spring shape;
A step of heating to 850 to 1050 ° C. and quenching;
Tempering temperature T [K], tempering time t [s], C content C% [mass%] and Cr content C% [mass%] satisfy formula 2. A step of performing tempering treatment A method of manufacturing a spring comprising:
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000 (Formula 2)
請求項3に記載のばねの製造方法であって、
請求項1又は2に記載の化学成分からなる線材を、850~1050℃に加熱してばね形状に熱間加工する工程と、
前記ばね形状を有する線材を焼入れ処理する工程と、
焼戻し温度T[K]、焼戻し時間t[s]、並びにCの含有量C%[質量%]及びCrの含有量C%[質量%]が式2を満足する条件で、焼戻し処理をする工程と、
を備えるばねの製造方法。
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000・・・(式2)
A method for manufacturing the spring according to claim 3,
A step of hot-working a wire made of the chemical composition according to claim 1 or 2 to a spring shape by heating it to 850 to 1050° C.;
a step of quenching the wire having the spring shape;
A step of tempering under conditions where the tempering temperature T [K], the tempering time t [s], the C content C% [mass%], and the Cr content C% [mass%] satisfy Equation 2. and,
A method of manufacturing a spring comprising:
58000≦(T+700×[C%]+50×[Cr%])×(51.7+logt)≦62000 (Formula 2)
請求項1又は2に記載のばね用鋼線にばね加工をする工程を備えるばねの製造方法。 A method for manufacturing a spring, comprising the step of subjecting the spring steel wire according to claim 1 or 2 to spring processing.
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