JPH06299295A - 高強度ばね用鋼材およびその製造方法 - Google Patents
高強度ばね用鋼材およびその製造方法Info
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- JPH06299295A JPH06299295A JP8652693A JP8652693A JPH06299295A JP H06299295 A JPH06299295 A JP H06299295A JP 8652693 A JP8652693 A JP 8652693A JP 8652693 A JP8652693 A JP 8652693A JP H06299295 A JPH06299295 A JP H06299295A
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- steel
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- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 合金元素を添加することにより強度を高めた
ばね用鋼におけるスケールを低減して表面疵を少なくす
ると共に、耐疲労特性の改善された高強度ばね用鋼材、
およびその様な高強度ばね用鋼材を得ることができる方
法を提供する。 【構成】 Ｃ：０．３５〜０．５％，Ｓｉ：１〜４％，
Ｍｎ：０．２〜１．５％，Ｎｉ：３％未満，Ｃｒ：０．
３〜３％，Ｍｏ：０．０５〜２％，Ｖ：０．０５〜０．
５％を夫々含有し、残部鉄および不可避不純物よりなる
成分鋼を使用し、あるいは更に他の成分として、Ｃｕ：
０．１〜１％，Ａｌ：０．０１〜０．１％，Ｎｂ：０．
０５〜０．５％およびＣｏ：０．２〜５％等を含む成分
鋼を使用し、素線製造工程における熱間圧延時の加熱温
度および圧延終了温度を制御してスケールの膜厚を１０
μｍ以下としたものである。
ばね用鋼におけるスケールを低減して表面疵を少なくす
ると共に、耐疲労特性の改善された高強度ばね用鋼材、
およびその様な高強度ばね用鋼材を得ることができる方
法を提供する。 【構成】 Ｃ：０．３５〜０．５％，Ｓｉ：１〜４％，
Ｍｎ：０．２〜１．５％，Ｎｉ：３％未満，Ｃｒ：０．
３〜３％，Ｍｏ：０．０５〜２％，Ｖ：０．０５〜０．
５％を夫々含有し、残部鉄および不可避不純物よりなる
成分鋼を使用し、あるいは更に他の成分として、Ｃｕ：
０．１〜１％，Ａｌ：０．０１〜０．１％，Ｎｂ：０．
０５〜０．５％およびＣｏ：０．２〜５％等を含む成分
鋼を使用し、素線製造工程における熱間圧延時の加熱温
度および圧延終了温度を制御してスケールの膜厚を１０
μｍ以下としたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はばね用鋼材およびその製
造方法に関し、殊に内燃機関等の弁ばね用あるいは懸架
ばね用等として優れた性能、特に高強度で表面疵感受性
が小さく且つ耐疲労特性に優れたばねを得ることのでき
るばね用鋼材およびその様なばね用鋼材を製造する為の
方法に関するものである。
造方法に関し、殊に内燃機関等の弁ばね用あるいは懸架
ばね用等として優れた性能、特に高強度で表面疵感受性
が小さく且つ耐疲労特性に優れたばねを得ることのでき
るばね用鋼材およびその様なばね用鋼材を製造する為の
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のばね用鋼は、ＪＩＳ Ｇ ３５６
５〜３５６７やＪＩＳ Ｇ ４８０１等に規定されてい
る通り、主として高炭素鋼をベースとするものであり、
合金元素の添加量は比較的少ない。そしてこれら通常の
ばね用鋼では、耐へたり特性を高めるため少量のＳｉを
含有させるのが通例である。ところがＳｉは、圧延加熱
工程でＦｅ2 ＳｉＯ4 を生成し易く、このＦｅ2 ＳｉＯ
4 系スケールは、普通鋼を高温処理した時に生成するＦ
ｅＯ系スケールよりも酸洗性が悪いことが確認されてい
る。但し、上記の様なＪＩＳ規格のばね用鋼について
は、圧延後に塩酸や硫酸等で酸洗処理を行なうことによ
って、比較的簡単にスケールを除去することができる。
５〜３５６７やＪＩＳ Ｇ ４８０１等に規定されてい
る通り、主として高炭素鋼をベースとするものであり、
合金元素の添加量は比較的少ない。そしてこれら通常の
ばね用鋼では、耐へたり特性を高めるため少量のＳｉを
含有させるのが通例である。ところがＳｉは、圧延加熱
工程でＦｅ2 ＳｉＯ4 を生成し易く、このＦｅ2 ＳｉＯ
4 系スケールは、普通鋼を高温処理した時に生成するＦ
ｅＯ系スケールよりも酸洗性が悪いことが確認されてい
る。但し、上記の様なＪＩＳ規格のばね用鋼について
は、圧延後に塩酸や硫酸等で酸洗処理を行なうことによ
って、比較的簡単にスケールを除去することができる。
【０００３】ところで、近年自動車等の燃費低減あるい
は排ガス低減等を目的として車体の軽量化に対する要求
が高まるにつれて、ばね材についても大幅な硬度向上が
求められる様になり、こうした要望を満たすため最近で
は合金元素の添加量を次第に増加させる傾向が見受けら
れる。ところが合金元素の添加によって高強度化は増進
される反面、素線製造の末期に実施される通常の酸洗工
程でスケールを完全に除去し難くなり、残留スケールが
加工後に微細な表面疵を生ずる原因となり、耐疲労特性
にも悪影響が表れてくる。
は排ガス低減等を目的として車体の軽量化に対する要求
が高まるにつれて、ばね材についても大幅な硬度向上が
求められる様になり、こうした要望を満たすため最近で
は合金元素の添加量を次第に増加させる傾向が見受けら
れる。ところが合金元素の添加によって高強度化は増進
される反面、素線製造の末期に実施される通常の酸洗工
程でスケールを完全に除去し難くなり、残留スケールが
加工後に微細な表面疵を生ずる原因となり、耐疲労特性
にも悪影響が表れてくる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、合金
元素を添加することにより強度を高めたばね用鋼におけ
るスケールを低減して表面疵を少なくすると共に、耐疲
労特性の改善された高強度ばね用鋼材、およびその様な
高強度ばね用鋼材を得ることのできる方法を提供しよう
とするものである。
情に着目してなされたものであって、その目的は、合金
元素を添加することにより強度を高めたばね用鋼におけ
るスケールを低減して表面疵を少なくすると共に、耐疲
労特性の改善された高強度ばね用鋼材、およびその様な
高強度ばね用鋼材を得ることのできる方法を提供しよう
とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係るばね用鋼材とは、Ｃ：０．３５〜
０．５％，Ｓｉ：１〜４％，Ｍｎ：０．２〜１．５％，
Ｎｉ：３％未満，Ｃｒ：０．３〜３％，Ｍｏ：０．０５
〜２％，Ｖ：０．０５〜０．５％を夫々含有し、残部鉄
および不可避不純物よりなる成分鋼を使用し、必要によ
り更に所定量のＣｕ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｃｏ等を含む鋼を使
用し、素線製造工程における熱間圧延時の加熱温度およ
び圧延終了温度を制御してスケールの膜厚を１０μｍ以
下としたものであるところに要旨を有するものである。
のできた本発明に係るばね用鋼材とは、Ｃ：０．３５〜
０．５％，Ｓｉ：１〜４％，Ｍｎ：０．２〜１．５％，
Ｎｉ：３％未満，Ｃｒ：０．３〜３％，Ｍｏ：０．０５
〜２％，Ｖ：０．０５〜０．５％を夫々含有し、残部鉄
および不可避不純物よりなる成分鋼を使用し、必要によ
り更に所定量のＣｕ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｃｏ等を含む鋼を使
用し、素線製造工程における熱間圧延時の加熱温度およ
び圧延終了温度を制御してスケールの膜厚を１０μｍ以
下としたものであるところに要旨を有するものである。
【０００６】また本発明に係る高強度ばね用鋼材の製造
方法とは、上記の様なな高強度ばね用鋼材に対し、液温
度：３０℃以上、濃度：１０％以上の塩酸溶液中で酸洗
する点に要旨を有するものであり、こうした工程を付加
することによって、上記のばね用鋼材の特性を更に向上
させることができる。
方法とは、上記の様なな高強度ばね用鋼材に対し、液温
度：３０℃以上、濃度：１０％以上の塩酸溶液中で酸洗
する点に要旨を有するものであり、こうした工程を付加
することによって、上記のばね用鋼材の特性を更に向上
させることができる。
【０００７】
【作用】本発明者らは、かねてより優れた性能を発揮す
るばね用鋼材について様々な角度から検討してきた。そ
の結果、添加合金元素を含めてばね用鋼材の化学成分を
特定すると共に、素線製造工程における熱間圧延時の加
熱温度および圧延終了温度の上限を規定することによっ
て、圧延時に生成するスケールの絶対量を低減すると共
に、該スケールをその後の酸洗工程で除去し易い形態の
ものとし、それにより高強度を有すると共に表面疵感受
性が小さく、且つ耐疲労特性に優れたばね用鋼材を得る
ことに成功し、その技術的意義が認められたので先に出
願している（特願平４−２７２９４４号）。
るばね用鋼材について様々な角度から検討してきた。そ
の結果、添加合金元素を含めてばね用鋼材の化学成分を
特定すると共に、素線製造工程における熱間圧延時の加
熱温度および圧延終了温度の上限を規定することによっ
て、圧延時に生成するスケールの絶対量を低減すると共
に、該スケールをその後の酸洗工程で除去し易い形態の
ものとし、それにより高強度を有すると共に表面疵感受
性が小さく、且つ耐疲労特性に優れたばね用鋼材を得る
ことに成功し、その技術的意義が認められたので先に出
願している（特願平４−２７２９４４号）。
【０００８】そして本発明者らは、上記発明が完成され
た後においても、ばね用鋼材の性能をさらに高めるとい
う観点から更に検討してきた。その結果、先に提案した
方法によって得られたもののうち、スケールの膜厚が１
０μｍ以下のものは、特にその性能が良好で有ることが
わかった。またこのような高強度ばね用鋼材に対し、液
温度：３０℃以上、濃度：１０％以上の条件の塩酸溶液
中で酸洗すれば、スケールが更に除去され、ばね用鋼材
の性能を更に向上させるここができることもわかった。
以下本発明のばね用鋼材の成分組成および酸洗時の条件
を定めた理由を詳述する。まず、ばね用鋼材の成分組成
を定めた理由は次の通りである。
た後においても、ばね用鋼材の性能をさらに高めるとい
う観点から更に検討してきた。その結果、先に提案した
方法によって得られたもののうち、スケールの膜厚が１
０μｍ以下のものは、特にその性能が良好で有ることが
わかった。またこのような高強度ばね用鋼材に対し、液
温度：３０℃以上、濃度：１０％以上の条件の塩酸溶液
中で酸洗すれば、スケールが更に除去され、ばね用鋼材
の性能を更に向上させるここができることもわかった。
以下本発明のばね用鋼材の成分組成および酸洗時の条件
を定めた理由を詳述する。まず、ばね用鋼材の成分組成
を定めた理由は次の通りである。
【０００９】Ｃ：０．３５〜０．５％ Ｃは焼入れ・焼戻し後の強度向上に不可欠の元素であ
り、０．３５％未満では焼入れ後のマルテンサイトの硬
さが低くなり過ぎて焼入れ後の強度が不足気味となる。
しかし０．５％を超えると焼入れ後の靭性が劣化し、ば
ね材としての疲労特性を満足できなくなる。
り、０．３５％未満では焼入れ後のマルテンサイトの硬
さが低くなり過ぎて焼入れ後の強度が不足気味となる。
しかし０．５％を超えると焼入れ後の靭性が劣化し、ば
ね材としての疲労特性を満足できなくなる。
【００１０】Ｓｉ：１〜４％ Ｓｉは固溶硬化元素として必要な元素であり、１％未満
ではマトリックスの強度が不十分となる。一方、４％を
超えると焼入れ時に炭化物の溶込みが不十分になって焼
入れ・焼戻し後の強度が低下するばかりでなく、ばねと
したときの耐へたり特性も悪くなる。
ではマトリックスの強度が不十分となる。一方、４％を
超えると焼入れ時に炭化物の溶込みが不十分になって焼
入れ・焼戻し後の強度が低下するばかりでなく、ばねと
したときの耐へたり特性も悪くなる。
【００１１】Ｍｎ：０．２〜１．５％ Ｍｎは焼入れ性向上元素として少なくとも０．２％以上
必要である。しかしＭｎ量が多くなり過ぎると焼入れ・
焼戻し後の靭性が悪くなるので、上限を１．５％と定め
た。 Ｎｉ：３％未満 Ｎｉは焼入れ・焼戻し後の素材の靭性を向上させる作用
を有しているが、高価な元素であるので、経済性を考慮
して３％未満と定めた。
必要である。しかしＭｎ量が多くなり過ぎると焼入れ・
焼戻し後の靭性が悪くなるので、上限を１．５％と定め
た。 Ｎｉ：３％未満 Ｎｉは焼入れ・焼戻し後の素材の靭性を向上させる作用
を有しているが、高価な元素であるので、経済性を考慮
して３％未満と定めた。
【００１２】Ｃｒ：０．３〜３％ ＣｒはＭｎと同様に焼入れ性を向上させると共に、耐熱
性を改善するという効果も有しており、更にはばね特性
として重要な耐へたり特性を大幅に改善するという効果
もあり、これらの効果を有効に発揮させるには少なくと
も０．３％以上含有させければならない。しかしこれら
の諸効果は３％でほぼ飽和するので、それより多くなる
添加は経済的に無駄である。
性を改善するという効果も有しており、更にはばね特性
として重要な耐へたり特性を大幅に改善するという効果
もあり、これらの効果を有効に発揮させるには少なくと
も０．３％以上含有させければならない。しかしこれら
の諸効果は３％でほぼ飽和するので、それより多くなる
添加は経済的に無駄である。
【００１３】Ｍｏ：０．０５〜２％ Ｍｏは炭化物生成元素であり、焼入れ時に微細な合金炭
化物を析出させ、二次硬化を促進させることによって耐
へたり特性および耐疲労特性を向上させる作用を有して
おり、こうした作用は０．０５％以上含有させることに
よって有効に発揮される。しかし、それらの効果は約２
％の添加で飽和するので、それより多くなる添加は全く
無駄である。
化物を析出させ、二次硬化を促進させることによって耐
へたり特性および耐疲労特性を向上させる作用を有して
おり、こうした作用は０．０５％以上含有させることに
よって有効に発揮される。しかし、それらの効果は約２
％の添加で飽和するので、それより多くなる添加は全く
無駄である。
【００１４】Ｖ：０．０５〜０．５％ Ｖは結晶粒度を微細化して耐力比を高めることにより耐
へたり特性を改善する効果を有しており、この効果を有
効に発揮させるには０．０５％以上含有させなければな
らない。しかし多過ぎると、焼入れ加熱時にオーステナ
イト中に固溶されない合金炭化物の量が増大し大きな塊
状物となって残存し、疲労特性に悪影響を及ぼす様にな
るので、０．５％を上限として定めた。
へたり特性を改善する効果を有しており、この効果を有
効に発揮させるには０．０５％以上含有させなければな
らない。しかし多過ぎると、焼入れ加熱時にオーステナ
イト中に固溶されない合金炭化物の量が増大し大きな塊
状物となって残存し、疲労特性に悪影響を及ぼす様にな
るので、０．５％を上限として定めた。
【００１５】本発明における必須の構成元素は上記の通
りで、残部は鉄と不可避不純物からなるものであり、不
可避不純物としてはＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏ等を挙げることがで
きるが、これらはいずれも非金属介在物源となって耐疲
労特性等に悪影響を及ぼすので、できるだけ少なく抑え
ることが望ましい。
りで、残部は鉄と不可避不純物からなるものであり、不
可避不純物としてはＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏ等を挙げることがで
きるが、これらはいずれも非金属介在物源となって耐疲
労特性等に悪影響を及ぼすので、できるだけ少なく抑え
ることが望ましい。
【００１６】また本発明においては、上記必須構成元素
に加えてＣｕ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｃｏ等を含有させることに
よって、高強度ばね用鋼材としての特性を一段と高める
ことができる。これらの元素を含有させる場合の作用、
および適切な範囲は下記の通りである。
に加えてＣｕ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｃｏ等を含有させることに
よって、高強度ばね用鋼材としての特性を一段と高める
ことができる。これらの元素を含有させる場合の作用、
および適切な範囲は下記の通りである。
【００１７】Ｃｕ：０．１〜１％ Ｃｕは電気化学的に鉄より貴な元素であり、腐食環境中
で全面腐食を助長することによって耐孔食性を高め、腐
食疲労特性を改善する効果を有している。こうした効果
は０．１％以上含有させることによって有効に発揮され
るが、多くなり過ぎると熱間圧延時に素材の脆化を引起
こす原因となるので１％以下に抑えるべきである。
で全面腐食を助長することによって耐孔食性を高め、腐
食疲労特性を改善する効果を有している。こうした効果
は０．１％以上含有させることによって有効に発揮され
るが、多くなり過ぎると熱間圧延時に素材の脆化を引起
こす原因となるので１％以下に抑えるべきである。
【００１８】Ａｌ：０．０１〜０．１％ Ａｌは脱酸を容易にする元素であり、0.01％以上含有さ
せることによってその効果は有効に発揮される。しかし
0.1 ％を超えて含有させると、Ａｌ2 Ｏ3 の粗大介在物
を生成し、耐疲労特性を悪化させる原因となる。
せることによってその効果は有効に発揮される。しかし
0.1 ％を超えて含有させると、Ａｌ2 Ｏ3 の粗大介在物
を生成し、耐疲労特性を悪化させる原因となる。
【００１９】Ｎｂ：０．０５〜０．５％ Ｎｂは、Ｖと同様に結晶粒度を微細化し、耐力比を高め
ることによって耐へたり性を改善する効果を有してお
り、その効果は０．０５％以上含有させることによって
有効に発揮される。しかし０．５％を超えて含有させて
もそれ以上の耐へたり性向上効果は得られず、むしろ焼
入れ加熱時に粗大炭窒化物が生成して耐疲労寿命を悪化
させる。
ることによって耐へたり性を改善する効果を有してお
り、その効果は０．０５％以上含有させることによって
有効に発揮される。しかし０．５％を超えて含有させて
もそれ以上の耐へたり性向上効果は得られず、むしろ焼
入れ加熱時に粗大炭窒化物が生成して耐疲労寿命を悪化
させる。
【００２０】Ｃｏ：０．２〜５％ Ｃｏは靭性改善効果を有しており、その効果は０．２％
以上含有させることによって有意に発揮される。しかし
その効果は５％で飽和し、それを超えて添加することは
経済的に全く無駄である。上記成分組成の要件を満たす
鋼材にばね加工および熱処理を施すと、素線強度は２０
０Kgf/mm2 以上となり、高強度ばね用鋼材としての強度
特性を備えたものとなる。
以上含有させることによって有意に発揮される。しかし
その効果は５％で飽和し、それを超えて添加することは
経済的に全く無駄である。上記成分組成の要件を満たす
鋼材にばね加工および熱処理を施すと、素線強度は２０
０Kgf/mm2 以上となり、高強度ばね用鋼材としての強度
特性を備えたものとなる。
【００２１】本発明のばね用鋼材は、スケールの膜厚が
１０μｍ以下であることが必要であるがその為には、熱
間圧延時の加熱温度および圧延終了温度を適切に制御す
る必要がある。そのうちまず熱間圧延時の加熱温度は９
７５℃以下とする必要がある。即ち、熱間圧延時の温度
が９７５℃を超えるとスケール膜厚が急激に厚くなると
共に、スケール下層部でＦｅ2 ＳｉＯ4 および合金元素
が濃化したサブスケールの生成が急増してスケールの膜
厚を１０μｍ以下にするのが困難になる。しかも前記サ
ブスケールは母材表面を凹凸にし、圧延後の表面疵発生
の大きな原因にもなる。
１０μｍ以下であることが必要であるがその為には、熱
間圧延時の加熱温度および圧延終了温度を適切に制御す
る必要がある。そのうちまず熱間圧延時の加熱温度は９
７５℃以下とする必要がある。即ち、熱間圧延時の温度
が９７５℃を超えるとスケール膜厚が急激に厚くなると
共に、スケール下層部でＦｅ2 ＳｉＯ4 および合金元素
が濃化したサブスケールの生成が急増してスケールの膜
厚を１０μｍ以下にするのが困難になる。しかも前記サ
ブスケールは母材表面を凹凸にし、圧延後の表面疵発生
の大きな原因にもなる。
【００２２】一方、スケール生成量は圧延終了温度にも
大きな影響を受け、圧延終了温度が８００℃を超えると
その冷却過程でスケール膜厚が著しく増大し易くなっ
て、スケールの膜厚を１０μｍ以下にするのが困難にな
る。また、圧延終了温度が８００℃を超えると、素材表
面にＳｉＯ2 を含むα−Ｆｅ2 Ｏ3 主体の赤スケールが
生成し易くなり、この赤スケールもその後の酸洗工程で
除去が困難となる。従って、圧延終了温度は８００℃以
下にする必要がある。
大きな影響を受け、圧延終了温度が８００℃を超えると
その冷却過程でスケール膜厚が著しく増大し易くなっ
て、スケールの膜厚を１０μｍ以下にするのが困難にな
る。また、圧延終了温度が８００℃を超えると、素材表
面にＳｉＯ2 を含むα−Ｆｅ2 Ｏ3 主体の赤スケールが
生成し易くなり、この赤スケールもその後の酸洗工程で
除去が困難となる。従って、圧延終了温度は８００℃以
下にする必要がある。
【００２３】上記の様な圧延加熱温度および圧延終了温
度の範囲外では、スケールの膜厚が１０μｍを超えるこ
とになり、希望する特性が得られなくなる。また、本発
明のばね用鋼材には、Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｉ等を添加してい
るので、後述する様に、難溶性のスケールが生成し易
く、後工程での酸洗で除去し難くなり、ばね用鋼材の工
業的生産に支障を来たす恐れもある。こうした観点から
しても、スケールの膜厚を１０μｍにすることは極めて
有効である。
度の範囲外では、スケールの膜厚が１０μｍを超えるこ
とになり、希望する特性が得られなくなる。また、本発
明のばね用鋼材には、Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｉ等を添加してい
るので、後述する様に、難溶性のスケールが生成し易
く、後工程での酸洗で除去し難くなり、ばね用鋼材の工
業的生産に支障を来たす恐れもある。こうした観点から
しても、スケールの膜厚を１０μｍにすることは極めて
有効である。
【００２４】ところで通常、ばね用鋼材は、引抜加工や
伸線加工の際にスケール除去の為の酸洗が行なわれる
が、Ｓｉは難溶性のスケールを生成し、またＣｒは添加
量が多くなるとスケール下層にＣｒ ｒｉｃｈなスケー
ルを生成して難溶性となる。またＮｉはスケールと母材
の界面に濃縮して難溶性のスケールを形成する。従っ
て、本発明のばね用鋼材は、通常の酸洗条件では、スケ
ールの残存およびスマットの生成等によって引抜できな
い。即ち、酸洗工程において、量産をスムースに行なう
為には、所定の時間内に脱スケールを終了する必要があ
る。そこで本発明者は上記の様な要求を満たす酸洗条件
について検討した。その結果、塩酸水溶液の温度が室温
程度で且つ濃度が１０％未満では、酸洗時間が長くかか
り、工業的生産には不適当であり、上記の様な要求に合
致させる為には、液温度が３０℃以上、濃度が１０％以
上の条件を満たす塩酸水溶液中で酸洗することが極めて
有効であることが分かった。
伸線加工の際にスケール除去の為の酸洗が行なわれる
が、Ｓｉは難溶性のスケールを生成し、またＣｒは添加
量が多くなるとスケール下層にＣｒ ｒｉｃｈなスケー
ルを生成して難溶性となる。またＮｉはスケールと母材
の界面に濃縮して難溶性のスケールを形成する。従っ
て、本発明のばね用鋼材は、通常の酸洗条件では、スケ
ールの残存およびスマットの生成等によって引抜できな
い。即ち、酸洗工程において、量産をスムースに行なう
為には、所定の時間内に脱スケールを終了する必要があ
る。そこで本発明者は上記の様な要求を満たす酸洗条件
について検討した。その結果、塩酸水溶液の温度が室温
程度で且つ濃度が１０％未満では、酸洗時間が長くかか
り、工業的生産には不適当であり、上記の様な要求に合
致させる為には、液温度が３０℃以上、濃度が１０％以
上の条件を満たす塩酸水溶液中で酸洗することが極めて
有効であることが分かった。
【００２５】以下、実施例を挙げて本発明の構成及び作
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の
趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施するこ
とは、いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものであ
る。
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の
趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施するこ
とは、いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものであ
る。
【００２６】
【実施例】表１に示す成分組成の鋼材（鋼種Ａ〜Ｄ）を
溶製した後、１１５mm角のビレットに鍛造し、グライン
ダー加工を施して表面異常層を研磨除去した後、直径１
６．０mmの線径にまで圧延した。尚圧延は、下記表２に
示す通り加熱温度を９００〜１０００℃、圧延終了温度
を７５０〜９００℃の範囲で種々変更して実施した。
溶製した後、１１５mm角のビレットに鍛造し、グライン
ダー加工を施して表面異常層を研磨除去した後、直径１
６．０mmの線径にまで圧延した。尚圧延は、下記表２に
示す通り加熱温度を９００〜１０００℃、圧延終了温度
を７５０〜９００℃の範囲で種々変更して実施した。
【００２７】
【表１】
【００２８】圧延後の線材は、表２に示す様に５〜２０
％の塩酸と５０ｇ／リットルの２価のＦｅイオンを含む
２５〜５０℃の酸洗液を用いて３０分の酸洗を行なっ
た。得られた各線材のスケール膜厚（重量測定法）およ
び表面疵（横断面の顕微鏡観察）を測定し、表３に示す
結果を得た。また低温焼鈍した後、１０％塩酸と５０ｇ
／リットルの２価Ｆｅイオンを含む３０℃の酸洗液を用
いて３０分間酸洗し、残存スケールのうち横断面観察で
最も厚みの大きい部分の残存スケール厚みを測定し、そ
の結果を表３に示した。
％の塩酸と５０ｇ／リットルの２価のＦｅイオンを含む
２５〜５０℃の酸洗液を用いて３０分の酸洗を行なっ
た。得られた各線材のスケール膜厚（重量測定法）およ
び表面疵（横断面の顕微鏡観察）を測定し、表３に示す
結果を得た。また低温焼鈍した後、１０％塩酸と５０ｇ
／リットルの２価Ｆｅイオンを含む３０℃の酸洗液を用
いて３０分間酸洗し、残存スケールのうち横断面観察で
最も厚みの大きい部分の残存スケール厚みを測定し、そ
の結果を表３に示した。
【００２９】これらの鋼線材を引抜き加工に付して表面
形状を整えた後、試験片加工，熱処理及び試験片仕上加
工を順次行ない、得られた試験片の疲労強度を下記の方
法で測定し、結果を表３に併記した。 （疲労強度測定法）小野式回転曲げ疲労試験によって、
応力−繰り返し数線図を書き、１０6 回での応力を疲労
強度とした。
形状を整えた後、試験片加工，熱処理及び試験片仕上加
工を順次行ない、得られた試験片の疲労強度を下記の方
法で測定し、結果を表３に併記した。 （疲労強度測定法）小野式回転曲げ疲労試験によって、
応力−繰り返し数線図を書き、１０6 回での応力を疲労
強度とした。
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】表１〜３より次の様に考察することができ
る。Ｎｏ．５，６，１１，１２，１７，１８は本発明の
規定要件を満たす実施例であり、圧延後のスケール付着
量が少なく且つ表面疵も浅い。その結果、後工程の熱処
理で高強度でありながら高い疲労強度を有していること
が分かる。
る。Ｎｏ．５，６，１１，１２，１７，１８は本発明の
規定要件を満たす実施例であり、圧延後のスケール付着
量が少なく且つ表面疵も浅い。その結果、後工程の熱処
理で高強度でありながら高い疲労強度を有していること
が分かる。
【００３３】これに対してＮｏ．１９〜２４は、鋼材の
成分組成が規定要件を外れる比較例であり、合金元素量
が少ないため酸洗後の残存スケール量は少ないが、疲労
特性も不十分であり、高強度ばねとしての適性を欠く。
またＮｏ．１〜４，７〜１０，１３〜１６は、鋼材の成
分組成は本発明の規定要件を満たしているが、熱間圧延
温度または圧延終了温度が規定要件を外れる（高すぎ
る）ため酸洗後の残存スケール量が多く、そのため満足
な疲労強度が得られていない。
成分組成が規定要件を外れる比較例であり、合金元素量
が少ないため酸洗後の残存スケール量は少ないが、疲労
特性も不十分であり、高強度ばねとしての適性を欠く。
またＮｏ．１〜４，７〜１０，１３〜１６は、鋼材の成
分組成は本発明の規定要件を満たしているが、熱間圧延
温度または圧延終了温度が規定要件を外れる（高すぎ
る）ため酸洗後の残存スケール量が多く、そのため満足
な疲労強度が得られていない。
【００３４】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、合
金元素量を増加した特定成分組成の鋼材を使用し、且つ
素線製造時の熱間圧延温度および圧延終了温度を制御し
てスケールを膜厚１０μｍ以下に抑え、それにより表面
疵を少なくし、もって高強度で疵感受性および疲労特性
の優れたばね用鋼材を提供し得ることになった。
金元素量を増加した特定成分組成の鋼材を使用し、且つ
素線製造時の熱間圧延温度および圧延終了温度を制御し
てスケールを膜厚１０μｍ以下に抑え、それにより表面
疵を少なくし、もって高強度で疵感受性および疲労特性
の優れたばね用鋼材を提供し得ることになった。
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｃ：０．３５〜０．５％（重量％、以下
同じ），Ｓｉ：１〜４％，Ｍｎ：０．２〜１．５％，Ｎ
ｉ：３％未満，Ｃｒ：０．３〜３％，Ｍｏ：０．０５〜
２％，Ｖ：０．０５〜０．５％を夫々含有し、残部鉄お
よび不可避不純物よりなる鋼を使用し、素線製造工程に
おける熱間圧延時の加熱温度および圧延終了温度を制御
して、スケールの膜厚を１０μｍ以下としたものである
ことを特徴とする高強度ばね用鋼材。 - 【請求項２】 更に、Ｃｕ：０．１〜１％を含む成分鋼
を使用したものである請求項１に記載の高強度ばね用鋼
材。 - 【請求項３】 更に、Ａｌ：０．０１〜０．１％を含む
鋼を使用したものである請求項１または２に記載の高強
度ばね用鋼材。 - 【請求項４】 更に、Ｎｂ：０．０５〜０．５％を含む
鋼を使用したものである請求項１〜３のいずれかに記載
の高強度ばね用鋼材。 - 【請求項５】 更に、Ｃｏ：０．２〜５％を含む鋼と使
用したものである請求項１〜４のいずれかに記載の高強
度ばね用鋼材。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の高強度
ばね用鋼材に対し、液温度：３０℃以上、濃度：１０％
以上の塩酸溶液中で酸洗することを特徴とする高強度ば
ね用鋼材の製造方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載の方法によって得られた
ものである高強度ばね用鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8652693A JPH06299295A (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 高強度ばね用鋼材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8652693A JPH06299295A (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 高強度ばね用鋼材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06299295A true JPH06299295A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=13889442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8652693A Withdrawn JPH06299295A (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 高強度ばね用鋼材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06299295A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100823780B1 (ko) * | 2005-11-18 | 2008-04-21 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 산세성(酸洗性)이 우수한 스프링용 강선재(鋼線材) |
| CN103643149A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-03-19 | 马钢(集团)控股有限公司 | 屈服强度650MPa级大规格含钒钢拉杆用热轧圆钢及其热处理工艺 |
-
1993
- 1993-04-13 JP JP8652693A patent/JPH06299295A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100823780B1 (ko) * | 2005-11-18 | 2008-04-21 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 산세성(酸洗性)이 우수한 스프링용 강선재(鋼線材) |
| CN103643149A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-03-19 | 马钢(集团)控股有限公司 | 屈服强度650MPa级大规格含钒钢拉杆用热轧圆钢及其热处理工艺 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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