JPH0123524B2 - - Google Patents
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- JPH0123524B2 JPH0123524B2 JP9801982A JP9801982A JPH0123524B2 JP H0123524 B2 JPH0123524 B2 JP H0123524B2 JP 9801982 A JP9801982 A JP 9801982A JP 9801982 A JP9801982 A JP 9801982A JP H0123524 B2 JPH0123524 B2 JP H0123524B2
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- tempering
- spring steel
- peening
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/02—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for springs
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、コイルばねや板ばね、自動車用スタ
ビライザ等に使用されるばね用鋼を高強度化させ
る方法に関する。
ビライザ等に使用されるばね用鋼を高強度化させ
る方法に関する。
従来、ばね用鋼の耐疲労性を向上させる目的で
シヨツトピーニングを施すことが知られている。
この種のピーニング加工法としては、一般に、 焼入れ・焼もどしを行なつたソルバイト組織
のばね鋼に常温下でピーニングを加える方法
と、 焼入れ・焼もどしを行なつたソルバイト組織
のばね鋼を、焼もどし後に200〜400℃の温間域
でピーニングを加える方法がある。
シヨツトピーニングを施すことが知られている。
この種のピーニング加工法としては、一般に、 焼入れ・焼もどしを行なつたソルバイト組織
のばね鋼に常温下でピーニングを加える方法
と、 焼入れ・焼もどしを行なつたソルバイト組織
のばね鋼を、焼もどし後に200〜400℃の温間域
でピーニングを加える方法がある。
これらはいずれもソルバイト組織をマトリツク
ス（母体）としたものであつて、硬く強靭である
ため一般ばね用としては充分な性質を有してい
る。しかしながら近時、車輛用ばねの軽量化等を
図る目的で、より高強度なばね用鋼が要求されて
おり、従来のばね鋼では高強度ばねを得る上で比
例限や耐へたり性、耐疲労性等の機械的性質に多
少難点があつた。
ス（母体）としたものであつて、硬く強靭である
ため一般ばね用としては充分な性質を有してい
る。しかしながら近時、車輛用ばねの軽量化等を
図る目的で、より高強度なばね用鋼が要求されて
おり、従来のばね鋼では高強度ばねを得る上で比
例限や耐へたり性、耐疲労性等の機械的性質に多
少難点があつた。
ところで焼入れされた鋼を焼もどしする場合、
焼もどし温度を種々に変化させて機械的性質を測
定すると、単なる温度による漸進的な変化の他
に、第１段階，第２段階，第３段階と呼ばれる特
異な変化が見られることが知られている。これら
各段階を生じる温度は、例えば中炭素鋼では、第
１段階は200℃以下、第２段階は200〜300℃付近、
第３段階は250℃以上で生じるのである。
焼もどし温度を種々に変化させて機械的性質を測
定すると、単なる温度による漸進的な変化の他
に、第１段階，第２段階，第３段階と呼ばれる特
異な変化が見られることが知られている。これら
各段階を生じる温度は、例えば中炭素鋼では、第
１段階は200℃以下、第２段階は200〜300℃付近、
第３段階は250℃以上で生じるのである。
すなわち、第１段階では変態転位の炭素原子に
よる固着と炭化物の析出により、破断応力，降伏
応力，比例限の上昇が見られる。また、第２段階
では残留オーステナイトが低炭素マルテンサイト
とε炭化物に分解し、硬化を伴なう。更に第３段
階に至るとε炭化物が溶解し、セメンタイトが析
出する。この段階で弾性限界は極大を示す。
よる固着と炭化物の析出により、破断応力，降伏
応力，比例限の上昇が見られる。また、第２段階
では残留オーステナイトが低炭素マルテンサイト
とε炭化物に分解し、硬化を伴なう。更に第３段
階に至るとε炭化物が溶解し、セメンタイトが析
出する。この段階で弾性限界は極大を示す。
第１図は中炭素鋼の場合の焼もどし温度と各機
械的性質の関係を示す実測例であつて、ａは破断
応力，ｂは降伏応力，ｃは比例限，ｄは破断塑性
伸びを示している。この実測例からも明らかなよ
うに、ばね用鋼として重要な降伏応力ｂと比例限
ｃは焼もどし温度が150℃を越える付近から高ま
り、250℃のとき、つまり第２段階の温度域のと
ころに最大値があり、しかも疲れ強さに悪影響を
及ぼす破断塑性伸びｄは、第３段階で最小となる
ことが判る。
械的性質の関係を示す実測例であつて、ａは破断
応力，ｂは降伏応力，ｃは比例限，ｄは破断塑性
伸びを示している。この実測例からも明らかなよ
うに、ばね用鋼として重要な降伏応力ｂと比例限
ｃは焼もどし温度が150℃を越える付近から高ま
り、250℃のとき、つまり第２段階の温度域のと
ころに最大値があり、しかも疲れ強さに悪影響を
及ぼす破断塑性伸びｄは、第３段階で最小となる
ことが判る。
一方、シヨツトピーニングを施こす場合の温度
と残留応力との関係は、実測によると第２図に示
すようになる。すなわち、室温でシヨツトピーニ
ングを行なつた場合の残留応力ｅ（実線で示す曲
線）が最も大きく、温度が上昇するほどピーニン
グ効果が漸減することが判る。（曲線ｆ…300℃
時，曲線ｇ…350℃時，曲線ｈ…400℃時） 特に350℃以上では室温下でのピーニングに比
べてかなり効果が低下する。つまり、鋼表面に圧
縮残留応力を生じさせるためには、なるべく室温
に近く、少なくとも350℃以下好ましくは300℃以
下の温度でピーニングを行なうことが必要であ
る。本発明者らは、このピーニングの残留応力に
よる強度向上に加えて前記した焼もどし温度組織
変化が機械的性質に及ぼす影響に着目し、焼もど
し温度を第３段階変化を生じる温度までとし、こ
の焼もどし過程で焼もどしと同時にピーニングを
施すことにより、表面層に強加工を与え、炭化物
の微細析出の促進と転位の固着との相互作用によ
つてばね用鋼の高強度化が図れることを見出し
た。
と残留応力との関係は、実測によると第２図に示
すようになる。すなわち、室温でシヨツトピーニ
ングを行なつた場合の残留応力ｅ（実線で示す曲
線）が最も大きく、温度が上昇するほどピーニン
グ効果が漸減することが判る。（曲線ｆ…300℃
時，曲線ｇ…350℃時，曲線ｈ…400℃時） 特に350℃以上では室温下でのピーニングに比
べてかなり効果が低下する。つまり、鋼表面に圧
縮残留応力を生じさせるためには、なるべく室温
に近く、少なくとも350℃以下好ましくは300℃以
下の温度でピーニングを行なうことが必要であ
る。本発明者らは、このピーニングの残留応力に
よる強度向上に加えて前記した焼もどし温度組織
変化が機械的性質に及ぼす影響に着目し、焼もど
し温度を第３段階変化を生じる温度までとし、こ
の焼もどし過程で焼もどしと同時にピーニングを
施すことにより、表面層に強加工を与え、炭化物
の微細析出の促進と転位の固着との相互作用によ
つてばね用鋼の高強度化が図れることを見出し
た。
本発明は上記事情にもとづきなされたものでそ
の目的とするところは、焼戻しマルテンサイトを
母体として、比例限，引張り強さ，降伏応力が高
く耐へたり性、耐切欠感受性に優れるとともに耐
疲労性の優れた高強度のばねが得られるばね用鋼
の強化方法を提供することにある。
の目的とするところは、焼戻しマルテンサイトを
母体として、比例限，引張り強さ，降伏応力が高
く耐へたり性、耐切欠感受性に優れるとともに耐
疲労性の優れた高強度のばねが得られるばね用鋼
の強化方法を提供することにある。
すなわち本発明方法は、焼入れ処理を施したば
ね用鋼を、焼もどしの第３段階変化を生じるまで
の温度でかつ350℃越えない温度で焼もどすとと
もに、この焼もどしの途中で同時にシヨツトピー
ニングを施こすようにしたばね用鋼の強化方法で
ある。
ね用鋼を、焼もどしの第３段階変化を生じるまで
の温度でかつ350℃越えない温度で焼もどすとと
もに、この焼もどしの途中で同時にシヨツトピー
ニングを施こすようにしたばね用鋼の強化方法で
ある。
以下本発明の一実施例について図面を参照して
説明する。第３図は本発明方法を実施する装置の
一例を示したものであり、図中Ａはコイリングさ
れたばね用鋼を示す。このばね用鋼Ａの両端部に
は加熱装置１を構成する電極２，２が取着され、
図示しない電源トランスを介して所望の通電量を
与えられるようになつている。３は制御用コンピ
ユータであつて、加熱速度や加熱温度，加熱保持
時間等を制御できるようになつている。また、ば
ね用鋼Ａの表面温度を検出する温度測定器４が設
けられている。この温度測定器４としては、周知
の放射温度計を採用し、検出した温度信号を上記
制御用コンピユータ３に入力するようになつてい
る。
説明する。第３図は本発明方法を実施する装置の
一例を示したものであり、図中Ａはコイリングさ
れたばね用鋼を示す。このばね用鋼Ａの両端部に
は加熱装置１を構成する電極２，２が取着され、
図示しない電源トランスを介して所望の通電量を
与えられるようになつている。３は制御用コンピ
ユータであつて、加熱速度や加熱温度，加熱保持
時間等を制御できるようになつている。また、ば
ね用鋼Ａの表面温度を検出する温度測定器４が設
けられている。この温度測定器４としては、周知
の放射温度計を採用し、検出した温度信号を上記
制御用コンピユータ３に入力するようになつてい
る。
また、上記ばね用鋼Ａにピーニング処理を施こ
すためのシヨツトピーニング装置５，５が設けら
れている。このシヨツトピーニング装置５，５は
周知の一般的なものであつてもよく、好ましくは
上記制御用コンピユータ３によつてカバレージや
アークハイト、投射時間等を制御できるようなも
のがよい。
すためのシヨツトピーニング装置５，５が設けら
れている。このシヨツトピーニング装置５，５は
周知の一般的なものであつてもよく、好ましくは
上記制御用コンピユータ３によつてカバレージや
アークハイト、投射時間等を制御できるようなも
のがよい。
上記実施例装置を用いてばね用鋼Ａを強化する
には、予めコイリングされかつ焼入れ処理を施し
たばね用鋼Ａに、電極２，２を通じて通電し、短
時間たとえば30秒程度で急速加熱して、焼もどし
の第３段階の変化を生じる温度またはこれ以下の
温度（中炭素鋼で350℃以下、好ましくは200℃〜
250℃程度）で焼もどしを行なう。このときの加
熱速度や加熱温度、保持時間等は、温度測定器４
によつてばね用鋼Ａの表面温度を検出しつつ、そ
の温度信号にもとづいて制御用コンピユータ３に
よつて制御する。
には、予めコイリングされかつ焼入れ処理を施し
たばね用鋼Ａに、電極２，２を通じて通電し、短
時間たとえば30秒程度で急速加熱して、焼もどし
の第３段階の変化を生じる温度またはこれ以下の
温度（中炭素鋼で350℃以下、好ましくは200℃〜
250℃程度）で焼もどしを行なう。このときの加
熱速度や加熱温度、保持時間等は、温度測定器４
によつてばね用鋼Ａの表面温度を検出しつつ、そ
の温度信号にもとづいて制御用コンピユータ３に
よつて制御する。
そして上記焼もどし工程において同時にシヨツ
トピーニング装置５，５を作動させ、制御用コン
ピユータ３によつて制御される所定のカバレー
ジ，アークハイト，投射時間で温間ピーニングを
実施する。このシヨツトピーニング加工を付加す
ることにより、ばね用鋼Ａの表面層に強加工が与
えられ、材料表面での生成転位が固着して微細析
出が助長される。すなわち加工誘起析出がなされ
るものであり、このときのばね用鋼Ａの温度は焼
入れマルテンサイトの第３段階までの焼もどし時
効硬化を生じる温度に保持されているから、この
温度域での焼戻し途中でのピーニングは微細析出
を得る上できわめて効果的となり、焼もどしマル
テンサイトを母体とした高強度のばね用鋼が得ら
れるのである。
トピーニング装置５，５を作動させ、制御用コン
ピユータ３によつて制御される所定のカバレー
ジ，アークハイト，投射時間で温間ピーニングを
実施する。このシヨツトピーニング加工を付加す
ることにより、ばね用鋼Ａの表面層に強加工が与
えられ、材料表面での生成転位が固着して微細析
出が助長される。すなわち加工誘起析出がなされ
るものであり、このときのばね用鋼Ａの温度は焼
入れマルテンサイトの第３段階までの焼もどし時
効硬化を生じる温度に保持されているから、この
温度域での焼戻し途中でのピーニングは微細析出
を得る上できわめて効果的となり、焼もどしマル
テンサイトを母体とした高強度のばね用鋼が得ら
れるのである。
しかも上記のように350℃以下の温度であれば、
前記したように（第２図）、従来の室温シヨツト
ピーニングとほぼ同等の圧縮残留応力を付与する
ことができるから、耐疲労性に関して従来とほぼ
同等の効果が得られる。
前記したように（第２図）、従来の室温シヨツト
ピーニングとほぼ同等の圧縮残留応力を付与する
ことができるから、耐疲労性に関して従来とほぼ
同等の効果が得られる。
しかもこの温度域においては、前記したように
（第１図参照）、比例限と降伏応力が最大となるか
ら、耐へたり性と疲れ強さが向上し、シヨツトピ
ーニング効果との相乗効果によつて優れた高強度
ばねが得られるものである。
（第１図参照）、比例限と降伏応力が最大となるか
ら、耐へたり性と疲れ強さが向上し、シヨツトピ
ーニング効果との相乗効果によつて優れた高強度
ばねが得られるものである。
本実施例では150℃〜250℃に焼戻してこの温度
域でシヨツトピーニングを施こしたところ、特に
焼もどし温度が200℃付近において最も良好な結
果を得ることができた。
域でシヨツトピーニングを施こしたところ、特に
焼もどし温度が200℃付近において最も良好な結
果を得ることができた。
しかも本実施例によれば、焼もどし工程とシヨ
ツトピーニング工程を同時に行なうため、従来の
ように焼もどしたのちシヨツトピーニングする場
合に比べて短時間で能率良く作業を実施できる。
また、ばね用鋼に直接通電して急速加熱を行なう
ため、従来の雰囲気炉で数十分以上必要とした焼
もどし時間が数十秒程度に短縮でき、作業能率を
大幅に向上できる。
ツトピーニング工程を同時に行なうため、従来の
ように焼もどしたのちシヨツトピーニングする場
合に比べて短時間で能率良く作業を実施できる。
また、ばね用鋼に直接通電して急速加熱を行なう
ため、従来の雰囲気炉で数十分以上必要とした焼
もどし時間が数十秒程度に短縮でき、作業能率を
大幅に向上できる。
なお、焼もどし温度が第３段階の変化を生じる
温度を越えると、比例限と降伏応力が漸減し、耐
へたり性が低下するとともに、破断塑性伸びが最
小となるため疲れ強さに悪影響を及ぼすことにな
る。また、350℃を越える高温ではシヨツトピー
ニング効果が大幅に減少し、所望の圧縮残留応力
が得られなくなる。よつて本発明では、焼もどし
温度の上限を第３段階変化を生じる温度域までと
し、かつ350℃を越えない温度とする。また、焼
もどし温度が150℃未満では前記したように（第
１図参照）降伏応力と比例限の増加が望めないた
め、150℃以上の焼もどし温度とする。
温度を越えると、比例限と降伏応力が漸減し、耐
へたり性が低下するとともに、破断塑性伸びが最
小となるため疲れ強さに悪影響を及ぼすことにな
る。また、350℃を越える高温ではシヨツトピー
ニング効果が大幅に減少し、所望の圧縮残留応力
が得られなくなる。よつて本発明では、焼もどし
温度の上限を第３段階変化を生じる温度域までと
し、かつ350℃を越えない温度とする。また、焼
もどし温度が150℃未満では前記したように（第
１図参照）降伏応力と比例限の増加が望めないた
め、150℃以上の焼もどし温度とする。
なお焼もどし第３段階の変化を生じる温度は一
般的には250℃程度からであるが、ばね用鋼の組
成によつても変化するため具体的数値は本実施例
に制約されるものではない。
般的には250℃程度からであるが、ばね用鋼の組
成によつても変化するため具体的数値は本実施例
に制約されるものではない。
また、本発明は上記した直接通電加熱装置１以
外の加熱炉を用いても所期の目的は勿論達成でき
る。
外の加熱炉を用いても所期の目的は勿論達成でき
る。
また、本発明はコイルばねを始めとして板ばね
やトーシヨンバー、車輛用スタビライザなどに用
いられる各種のばね用鋼に同様に適用できる。
やトーシヨンバー、車輛用スタビライザなどに用
いられる各種のばね用鋼に同様に適用できる。
本発明は前記したように、焼もどしの第３段階
の変化を生じる温度域またはそれ以下の温度域で
かつ350℃を越えない温度で焼もどすため、焼入
れマルテンサイトの時効硬化による炭化物の析出
によつて強く硬い焼戻しマルテンサイトを母体と
したばね用鋼が得られ、比例限，降伏応力，引張
り強さが向上する。そしてこの焼もどしの過程に
おいて上記温度域でシヨツトピーニングを実施す
るようにしたから、従来の室温ピーニングとほぼ
同等の圧縮残留応力をばね用鋼表面に付与できる
とともに、この温間ピーニングによつて炭化物の
微細析出と転位の固着の相互作用が促進され疲れ
強さと耐へたり性が大幅に改善される。
の変化を生じる温度域またはそれ以下の温度域で
かつ350℃を越えない温度で焼もどすため、焼入
れマルテンサイトの時効硬化による炭化物の析出
によつて強く硬い焼戻しマルテンサイトを母体と
したばね用鋼が得られ、比例限，降伏応力，引張
り強さが向上する。そしてこの焼もどしの過程に
おいて上記温度域でシヨツトピーニングを実施す
るようにしたから、従来の室温ピーニングとほぼ
同等の圧縮残留応力をばね用鋼表面に付与できる
とともに、この温間ピーニングによつて炭化物の
微細析出と転位の固着の相互作用が促進され疲れ
強さと耐へたり性が大幅に改善される。
しかも上記条件下で行なわれるシヨツトピーニ
ングによつて、ばね用鋼の表面疵が大幅に減少
し、肌目がこまかくなりかつ圧縮残留応力を付与
できることから、いわゆる耐切欠感受性が向上し
て耐疲労性が大幅に向上するなど、これらの相乗
効果によつて耐疲労性に優れた高強度のばねを得
ることができる。
ングによつて、ばね用鋼の表面疵が大幅に減少
し、肌目がこまかくなりかつ圧縮残留応力を付与
できることから、いわゆる耐切欠感受性が向上し
て耐疲労性が大幅に向上するなど、これらの相乗
効果によつて耐疲労性に優れた高強度のばねを得
ることができる。
第１図はばね用鋼の機械的性質と焼もどし温度
との関係を示す図、第２図はシヨツトピーニング
効果と温度との関係を示す図、第３図は本発明を
実施するための一実施例装置の概略図である。 １……加熱装置、５……シヨツトピーニング装
置、Ａ……ばね用鋼。
との関係を示す図、第２図はシヨツトピーニング
効果と温度との関係を示す図、第３図は本発明を
実施するための一実施例装置の概略図である。 １……加熱装置、５……シヨツトピーニング装
置、Ａ……ばね用鋼。
Claims (1)
- １ 焼入れ処理を施したばね用鋼を150℃以上350
℃以下の温度範囲内でかつ焼もどし第３段階変化
を生じる温度域またはそれ以下の温度で焼もどす
とともに、この焼もどしの過程で同時にシヨツト
ピーニングを施すことを特徴とするばね用鋼の強
化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9801982A JPS58213825A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | ばね用鋼の強化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9801982A JPS58213825A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | ばね用鋼の強化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58213825A JPS58213825A (ja) | 1983-12-12 |
| JPH0123524B2 true JPH0123524B2 (ja) | 1989-05-02 |
Family
ID=14208142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9801982A Granted JPS58213825A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | ばね用鋼の強化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58213825A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPWO2004085685A1 (ja) * | 2003-03-26 | 2006-06-29 | 中央発條株式会社 | 高強度ばねの製造方法 |
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| WO2024075314A1 (ja) * | 2022-10-05 | 2024-04-11 | 日本発條株式会社 | コイルばねの製造方法 |
-
1982
- 1982-06-08 JP JP9801982A patent/JPS58213825A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58213825A (ja) | 1983-12-12 |
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