JPH07179985A - 耐食性に優れた高強度懸架ばねおよびその製法 - Google Patents
耐食性に優れた高強度懸架ばねおよびその製法Info
- Publication number
- JPH07179985A JPH07179985A JP32784593A JP32784593A JPH07179985A JP H07179985 A JPH07179985 A JP H07179985A JP 32784593 A JP32784593 A JP 32784593A JP 32784593 A JP32784593 A JP 32784593A JP H07179985 A JPH07179985 A JP H07179985A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- suspension spring
- layer
- spring
- corrosion resistance
- iron nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ｃ：０．３〜０．７％（重量％）、Ｓｉ：
１．０〜４．０％およびＭｎ：０．２〜１．５％を含有
し、或はこれらに加えて所定量のＮｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｖ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｃｏなどを含有し、残部鉄およ
び不可避不純物からなり、表面に５０μｍ以上の窒素拡
散層が形成されると共に、最表層部が厚さ３μｍ以上の
ε鉄窒化物層であり、内部硬さがＨＲＣ４９．０以上の
懸架ばねを開示する。 【効果】 使用する鋼材の成分組成を特定すると共に、
表層部に所定深さの窒素拡散層を形成すると共に、最表
層部を所定厚さのε鉄窒化物層とすることのよって、優
れた耐食性を有し、過酷な腐食環境下においても高い腐
食疲労寿命を発揮する高強度の懸架ばねを提供できる。
１．０〜４．０％およびＭｎ：０．２〜１．５％を含有
し、或はこれらに加えて所定量のＮｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｖ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｃｏなどを含有し、残部鉄およ
び不可避不純物からなり、表面に５０μｍ以上の窒素拡
散層が形成されると共に、最表層部が厚さ３μｍ以上の
ε鉄窒化物層であり、内部硬さがＨＲＣ４９．０以上の
懸架ばねを開示する。 【効果】 使用する鋼材の成分組成を特定すると共に、
表層部に所定深さの窒素拡散層を形成すると共に、最表
層部を所定厚さのε鉄窒化物層とすることのよって、優
れた耐食性を有し、過酷な腐食環境下においても高い腐
食疲労寿命を発揮する高強度の懸架ばねを提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性に優れた高強度
懸架ばねとその製法に関し、殊に表面に窒化処理を施す
ことにより、耐食性と共に疲労特性も改善した高強度懸
架ばねおよびその製法に関するものである。
懸架ばねとその製法に関し、殊に表面に窒化処理を施す
ことにより、耐食性と共に疲労特性も改善した高強度懸
架ばねおよびその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ばね用鋼の化学成分はＪＩＳ Ｇ３５６
５〜Ｇ３５６７，Ｇ４８０１等に規定されており、それ
から製造された圧延材に対して所定の線径まで伸線加工
し、その後オイルテンパー処理後ばね加工（冷間成形）
したり、あるいは圧延材を伸線加工した後、加熱してば
ね成形してから焼入れ焼戻し（熱間成形）を行なう等に
より、各種ばねが製造されている。また、近年ばねに対
する要求特性が次第に厳しくなるにつれて、ＪＩＳに規
定されているばね鋼以外に、種々の合金鋼に熱処理を施
したものも多く利用されている。
５〜Ｇ３５６７，Ｇ４８０１等に規定されており、それ
から製造された圧延材に対して所定の線径まで伸線加工
し、その後オイルテンパー処理後ばね加工（冷間成形）
したり、あるいは圧延材を伸線加工した後、加熱してば
ね成形してから焼入れ焼戻し（熱間成形）を行なう等に
より、各種ばねが製造されている。また、近年ばねに対
する要求特性が次第に厳しくなるにつれて、ＪＩＳに規
定されているばね鋼以外に、種々の合金鋼に熱処理を施
したものも多く利用されている。
【０００３】ところで現在実用化されている懸架ばね用
鋼は、焼入れ焼戻し後の硬さがＨＲＣ４７．０〜５１．
０程度であるが、最近では硬さがＨＲＣ５０．０レベル
以上の高強度懸架ばね用鋼が要求される様になってき
た。こうした要望に沿うための手段として、従来材に熱
処理を施すことによりＨＲＣ５０．０以上の硬さを得る
ことも可能であるが、一般的にばね用鋼では、素鋼線の
強度が高くなるにつれて、ばね特性の一つである腐食疲
労特性が著しく低下する傾向がある。腐食疲労特性が悪
化する一つの理由として、懸架ばねの表面には使用時に
深さ約１００μｍ程度の腐食ピットが生じ、それが応力
集中源となって疲労亀裂発生・進展の起点となることが
挙げられ、特に北米などの高速道路の様に凍結防止のた
め冬季に塩がまかれる様な厳しい腐食環境下に曝される
自動車用懸架ばね等としての使用は懸念されている。
鋼は、焼入れ焼戻し後の硬さがＨＲＣ４７．０〜５１．
０程度であるが、最近では硬さがＨＲＣ５０．０レベル
以上の高強度懸架ばね用鋼が要求される様になってき
た。こうした要望に沿うための手段として、従来材に熱
処理を施すことによりＨＲＣ５０．０以上の硬さを得る
ことも可能であるが、一般的にばね用鋼では、素鋼線の
強度が高くなるにつれて、ばね特性の一つである腐食疲
労特性が著しく低下する傾向がある。腐食疲労特性が悪
化する一つの理由として、懸架ばねの表面には使用時に
深さ約１００μｍ程度の腐食ピットが生じ、それが応力
集中源となって疲労亀裂発生・進展の起点となることが
挙げられ、特に北米などの高速道路の様に凍結防止のた
め冬季に塩がまかれる様な厳しい腐食環境下に曝される
自動車用懸架ばね等としての使用は懸念されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決するためになされたものであって、その目的は、厳し
い腐食環境下に曝された場合でも優れた耐食性を示し、
腐食疲労特性の良好な高強度懸架ばねおよびその製法を
提供しようとするものである。
決するためになされたものであって、その目的は、厳し
い腐食環境下に曝された場合でも優れた耐食性を示し、
腐食疲労特性の良好な高強度懸架ばねおよびその製法を
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高強度懸架ばねの構成は、 Ｃ：０．３〜０．７％ Ｓｉ：１〜４％ Ｍｎ：０．２〜１．５％ を含有し、或はこれらに加えてＮｉ：４％以下、Ｃｒ：
５％以下およびＭｏ：２％以下よりなる群から選択され
る少なくとも１種の元素を含有し、もしくは更に他の元
素としてＶ：０．０５〜０．５％および／もしくはＮ
ｂ：０．０５〜０．５％を含有し、もしくは更に他の元
素として、Ａｌ：０．１〜１．０％を含有し、もしくは
これらに加えて、Ｃｕ：０．１〜１％および／またはＣ
ｏ：０．１〜５％を含有し、残部鉄および不可避不純物
からなり、表面に５０μｍ以上の窒素拡散層が形成され
ると共に、最表層部が厚さ３μｍ以上のε鉄窒化物層で
あり、内部硬さがＨＲＣ４９．０以上であるところに要
旨を有するものである。
のできた本発明に係る高強度懸架ばねの構成は、 Ｃ：０．３〜０．７％ Ｓｉ：１〜４％ Ｍｎ：０．２〜１．５％ を含有し、或はこれらに加えてＮｉ：４％以下、Ｃｒ：
５％以下およびＭｏ：２％以下よりなる群から選択され
る少なくとも１種の元素を含有し、もしくは更に他の元
素としてＶ：０．０５〜０．５％および／もしくはＮ
ｂ：０．０５〜０．５％を含有し、もしくは更に他の元
素として、Ａｌ：０．１〜１．０％を含有し、もしくは
これらに加えて、Ｃｕ：０．１〜１％および／またはＣ
ｏ：０．１〜５％を含有し、残部鉄および不可避不純物
からなり、表面に５０μｍ以上の窒素拡散層が形成され
ると共に、最表層部が厚さ３μｍ以上のε鉄窒化物層で
あり、内部硬さがＨＲＣ４９．０以上であるところに要
旨を有するものである。
【０００６】そして、この様な高強度懸架ばねは、上記
成分組成の要件を満たす鋼材をばね状に加工した後焼入
れ・焼戻し処理し、もしくは焼入れ後に窒化処理雰囲気
中で焼戻しを行ない、表面に５０μｍ以上の窒素拡散層
を形成すると共に、最表層部に厚さ３μｍ以上のε鉄窒
化物層を形成し、内部硬さをＨＲＣ４９．０以上とする
ことによって得ることができる。
成分組成の要件を満たす鋼材をばね状に加工した後焼入
れ・焼戻し処理し、もしくは焼入れ後に窒化処理雰囲気
中で焼戻しを行ない、表面に５０μｍ以上の窒素拡散層
を形成すると共に、最表層部に厚さ３μｍ以上のε鉄窒
化物層を形成し、内部硬さをＨＲＣ４９．０以上とする
ことによって得ることができる。
【０００７】
【作用】従来のばね用鋼では、弾性限を高めるという観
点から炭素含有量の比較的高い鋼が用いられてきたので
あるが、鋼材の靭性向上を図るという観点からすると、
炭素量を従来のばね用鋼よりも大幅に減少させることが
有効である。但し、炭素量を大幅に減少させると、焼入
れ焼戻し後の硬さが低下し、ＨＲＣ５０レベル以上の硬
さを達成できなくなるので炭素低減にも自ずと限界があ
る。そして、強度、靭性および耐食性を総合的に高める
には、合金元素を適切な範囲に調整しつつ添加する必要
がある。
点から炭素含有量の比較的高い鋼が用いられてきたので
あるが、鋼材の靭性向上を図るという観点からすると、
炭素量を従来のばね用鋼よりも大幅に減少させることが
有効である。但し、炭素量を大幅に減少させると、焼入
れ焼戻し後の硬さが低下し、ＨＲＣ５０レベル以上の硬
さを達成できなくなるので炭素低減にも自ずと限界があ
る。そして、強度、靭性および耐食性を総合的に高める
には、合金元素を適切な範囲に調整しつつ添加する必要
がある。
【０００８】一方、前述の如く一般にばね用鋼は高強度
化するにつれて腐食疲労特性が著しく低下する。これ
は、高強度化に伴って傷等の欠陥に対する感受性が敏感
になるためと考えられ、腐食環境下に曝されるとばね表
面に腐食ピットが生じ、それが亀裂発生・進行の起点と
なって切損するためと考えられる。このため、腐食環境
に曝された場合でも表面に腐食ピットを生じさせない様
に耐食性向上の為の合金元素を添加する必要がある。
化するにつれて腐食疲労特性が著しく低下する。これ
は、高強度化に伴って傷等の欠陥に対する感受性が敏感
になるためと考えられ、腐食環境下に曝されるとばね表
面に腐食ピットが生じ、それが亀裂発生・進行の起点と
なって切損するためと考えられる。このため、腐食環境
に曝された場合でも表面に腐食ピットを生じさせない様
に耐食性向上の為の合金元素を添加する必要がある。
【０００９】本発明では、上記の様な諸特性を確保する
ための前提として鋼材の化学成分を特定するものであっ
て、夫々の限定理由は下記の通りである。 Ｃ：０．３〜０．７％ Ｃは焼入れ焼戻し後の強度を確保するために必須の元素
であり、０．３％未満では、焼入れ焼戻し後の硬さが不
十分になる。しかし、０．７％を超えて過多に添加する
と焼入れ焼戻し後の靭性が低下し、希望する疲労特性お
よび腐食疲労特性が得られなくなる。そのため、望まし
くは０．６％以下に抑えるのがよい。
ための前提として鋼材の化学成分を特定するものであっ
て、夫々の限定理由は下記の通りである。 Ｃ：０．３〜０．７％ Ｃは焼入れ焼戻し後の強度を確保するために必須の元素
であり、０．３％未満では、焼入れ焼戻し後の硬さが不
十分になる。しかし、０．７％を超えて過多に添加する
と焼入れ焼戻し後の靭性が低下し、希望する疲労特性お
よび腐食疲労特性が得られなくなる。そのため、望まし
くは０．６％以下に抑えるのがよい。
【００１０】Ｓｉ：１〜４％ Ｓｉは固溶強化元素として必要であり、１％未満では十
分なマトリックス強度が得られない。しかし、４％を超
えて添加すると、焼入れ加熱時に炭化物の溶け込みが不
十分になったり、あるいは高温に加熱しないと均一にオ
ーステナイト化しなくなる等、焼入れ焼戻し後の硬さが
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。窒化処理に伴う焼戻し軟化抵抗を増大させ
て高強度を得る上では、１．５％以上含有させることが
望ましい。
分なマトリックス強度が得られない。しかし、４％を超
えて添加すると、焼入れ加熱時に炭化物の溶け込みが不
十分になったり、あるいは高温に加熱しないと均一にオ
ーステナイト化しなくなる等、焼入れ焼戻し後の硬さが
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。窒化処理に伴う焼戻し軟化抵抗を増大させ
て高強度を得る上では、１．５％以上含有させることが
望ましい。
【００１１】Ｍｎ：０．２〜１．５％ Ｍｎは、焼入れ性向上元素として不可欠の元素であり、
また窒化層の硬さを高めるためにも０．２％以上含有さ
せなければならない。しかし、１．５％を超えて過度に
添加すると、焼入性が向上し過ぎて残留オーステナイト
量が増大し、かえって硬さが低下してくる。
また窒化層の硬さを高めるためにも０．２％以上含有さ
せなければならない。しかし、１．５％を超えて過度に
添加すると、焼入性が向上し過ぎて残留オーステナイト
量が増大し、かえって硬さが低下してくる。
【００１２】本発明のばね鋼における必須の構成元素は
上記の通りであり、残部はＦｅと不可避不純物からなる
ものであるが、この他、次に示す様にＮｉ，Ｃｒ，Ｍｏ
の１種以上、Ｖおよび／またはＮｂ、Ａｌ、更にはＣｕ
および／またはＣｏを適量含有させることによって、懸
架ばねの特性を一段と高めることも可能である。また不
可避不純物としてはＰやＳ等が挙げられるが、これらは
非金属介在物として靭性を悪化させるばかりでなく耐食
性にも悪影響を及ぼすので、できるだけ少なくすること
が望まれる。
上記の通りであり、残部はＦｅと不可避不純物からなる
ものであるが、この他、次に示す様にＮｉ，Ｃｒ，Ｍｏ
の１種以上、Ｖおよび／またはＮｂ、Ａｌ、更にはＣｕ
および／またはＣｏを適量含有させることによって、懸
架ばねの特性を一段と高めることも可能である。また不
可避不純物としてはＰやＳ等が挙げられるが、これらは
非金属介在物として靭性を悪化させるばかりでなく耐食
性にも悪影響を及ぼすので、できるだけ少なくすること
が望まれる。
【００１３】Ｎｉ：４％以下、Ｃｒ：５％以下およびＭ
ｏ：２％以下の１種以上 Ｎｉは、焼入れ焼戻し後の素材靭性を向上させる作用が
あり、ＨＲＣ５４．０を超える高レベルの硬さが要求さ
れる場合には添加することが望まれる。また、Ｎｉは鋼
の耐食性を高めるうえでも有効に作用する。しかし、４
％を超えて過度に添加するとＭｓ点が下がり、残留オー
ステナイト量の増大により所定の硬さが得られなくな
る。
ｏ：２％以下の１種以上 Ｎｉは、焼入れ焼戻し後の素材靭性を向上させる作用が
あり、ＨＲＣ５４．０を超える高レベルの硬さが要求さ
れる場合には添加することが望まれる。また、Ｎｉは鋼
の耐食性を高めるうえでも有効に作用する。しかし、４
％を超えて過度に添加するとＭｓ点が下がり、残留オー
ステナイト量の増大により所定の硬さが得られなくな
る。
【００１４】またＣｒは、Ｍｎと同様に焼入性向上に有
効であり、また、耐熱性を高める作用も有しており、焼
戻し時におけるマトリックスの軟化を防止すると共に、
焼戻し後の窒化層の硬さを増大させるのにも有効であ
り、更には耐食性の向上にも寄与するなど、多くの作用
効果を有している。ところが、それらの効果は約５％で
飽和するばかりでなく、それ以上添加すると却って耐食
性が低下し、孔食が発生し易くなる。
効であり、また、耐熱性を高める作用も有しており、焼
戻し時におけるマトリックスの軟化を防止すると共に、
焼戻し後の窒化層の硬さを増大させるのにも有効であ
り、更には耐食性の向上にも寄与するなど、多くの作用
効果を有している。ところが、それらの効果は約５％で
飽和するばかりでなく、それ以上添加すると却って耐食
性が低下し、孔食が発生し易くなる。
【００１５】Ｍｏは炭化物形成元素であり、焼戻し時に
微細な炭化物を析出し、２次硬化を促進させることによ
ってマトリックスの軟化を防止するほか、窒化層の硬さ
を増大させる作用も発揮するが、それらの効果は約２％
で飽和する。
微細な炭化物を析出し、２次硬化を促進させることによ
ってマトリックスの軟化を防止するほか、窒化層の硬さ
を増大させる作用も発揮するが、それらの効果は約２％
で飽和する。
【００１６】Ｖ：０．０５〜０．５％および／またはＮ
ｂ：０．０５〜０．５％ Ｖは、結晶粒を微細化して耐力比を高め、へたり性の向
上に有効に作用する。しかも、窒化層の硬さを高めると
共に、窒化層深さを増大させる効果も有しており、それ
らの効果は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％を超えて過多に添加す
ると、焼入れ加熱時にγ鉄中に固溶されない合金炭化物
量の増大により大きな塊状物となって残存し、疲労寿命
を悪化させる。
ｂ：０．０５〜０．５％ Ｖは、結晶粒を微細化して耐力比を高め、へたり性の向
上に有効に作用する。しかも、窒化層の硬さを高めると
共に、窒化層深さを増大させる効果も有しており、それ
らの効果は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％を超えて過多に添加す
ると、焼入れ加熱時にγ鉄中に固溶されない合金炭化物
量の増大により大きな塊状物となって残存し、疲労寿命
を悪化させる。
【００１７】Ｎｂは、Ｖと同様に結晶粒度を微細化して
耐力比を高め、耐へたり性を改善するのに有効であり、
それらの効果は０．０５％以上の添加で有効に発揮され
る。しかしながら、０．５％を超えて過多に添加しても
その効果が飽和するばかりでなく、焼入れ加熱時に粗大
な炭窒化物が生成して耐疲労寿命を劣化させる。
耐力比を高め、耐へたり性を改善するのに有効であり、
それらの効果は０．０５％以上の添加で有効に発揮され
る。しかしながら、０．５％を超えて過多に添加しても
その効果が飽和するばかりでなく、焼入れ加熱時に粗大
な炭窒化物が生成して耐疲労寿命を劣化させる。
【００１８】Ａｌ：０．１〜１．０％ Ａｌは窒化層の硬さを増大させると共に、ε鉄窒化物を
安定化させる作用があり、それらの効果は０．１％以上
の添加で有効に発揮される。しかし１．０％を超える
と、Ａｌ2 Ｏ3 系の粗大介在物が生成して耐疲労特性を
低下させる。
安定化させる作用があり、それらの効果は０．１％以上
の添加で有効に発揮される。しかし１．０％を超える
と、Ａｌ2 Ｏ3 系の粗大介在物が生成して耐疲労特性を
低下させる。
【００１９】Ｃｕ：０．１〜１％および／またはＣｏ：
０．１〜５％ Ｃｕは電気化学的に鉄より貴な元素であり、腐食環境中
での全面腐食を促進させて耐孔食性を高める効果があ
る。０．１％未満ではその効果が有効に発揮されず、一
方、１％を超えて添加してもそれ以上の耐孔食性向上効
果は得られず、むしろ熱間圧延時に素材脆化を引き起こ
す恐れが生じてくる。また、Ｃｏも同様に耐食性の向上
に寄与するほか、固溶強化元素としても有効に作用し、
且つ靭性を劣化させないという特性を有している。それ
らの効果は０．１％以上の添加で有効に発揮されるが、
Ｃｏは高価な元素であるため５％を上限とした。
０．１〜５％ Ｃｕは電気化学的に鉄より貴な元素であり、腐食環境中
での全面腐食を促進させて耐孔食性を高める効果があ
る。０．１％未満ではその効果が有効に発揮されず、一
方、１％を超えて添加してもそれ以上の耐孔食性向上効
果は得られず、むしろ熱間圧延時に素材脆化を引き起こ
す恐れが生じてくる。また、Ｃｏも同様に耐食性の向上
に寄与するほか、固溶強化元素としても有効に作用し、
且つ靭性を劣化させないという特性を有している。それ
らの効果は０．１％以上の添加で有効に発揮されるが、
Ｃｏは高価な元素であるため５％を上限とした。
【００２０】本発明では、上記化学成分の要件を満たす
鋼材をばね状に加工した後、加熱焼入れにより硬質化し
た後、更に窒化処理雰囲気下で焼戻し処理あるいは、焼
戻し後窒化処理を行なうことにより表面に窒化層を形成
する。このとき形成される窒化層の構成は、懸架ばねと
しての耐食性や疲労特性、耐摩耗性と密接な関連を有し
ており、鋭意追求研究の結果、下記の事実が明らかにさ
れた。
鋼材をばね状に加工した後、加熱焼入れにより硬質化し
た後、更に窒化処理雰囲気下で焼戻し処理あるいは、焼
戻し後窒化処理を行なうことにより表面に窒化層を形成
する。このとき形成される窒化層の構成は、懸架ばねと
しての耐食性や疲労特性、耐摩耗性と密接な関連を有し
ており、鋭意追求研究の結果、下記の事実が明らかにさ
れた。
【００２１】即ち、窒化処理雰囲気下で焼戻し処理ある
いは、焼戻し後、窒化処理を行なうと、窒化層の形成に
より表層部が硬化し、圧縮残留応力が付与されることに
よって疲労特性や耐摩耗性が向上すること、そしてこう
した効果は、窒素拡散層深さを０．１ｍｍ以上とするこ
とによって有効に発揮される。しかも、これらの処理工
程では最表面にε鉄窒化物層が形成され、その表面保護
効果によって耐食性が著しく高められること、そしてこ
うした表面保護効果は、ε鉄窒化物層の厚みを３μｍ以
上、より好ましくは５μｍ以上とすることによって有効
に発揮されることが確認された。
いは、焼戻し後、窒化処理を行なうと、窒化層の形成に
より表層部が硬化し、圧縮残留応力が付与されることに
よって疲労特性や耐摩耗性が向上すること、そしてこう
した効果は、窒素拡散層深さを０．１ｍｍ以上とするこ
とによって有効に発揮される。しかも、これらの処理工
程では最表面にε鉄窒化物層が形成され、その表面保護
効果によって耐食性が著しく高められること、そしてこ
うした表面保護効果は、ε鉄窒化物層の厚みを３μｍ以
上、より好ましくは５μｍ以上とすることによって有効
に発揮されることが確認された。
【００２２】該ε鉄窒化物層の厚みの上限は特に存在し
ないが、ε鉄窒化物層が厚くなり過ぎると大気雰囲気下
での疲労特性が低下傾向を示す様になるので、好ましく
は５０μｍ程度以下に抑えることが望ましい。
ないが、ε鉄窒化物層が厚くなり過ぎると大気雰囲気下
での疲労特性が低下傾向を示す様になるので、好ましく
は５０μｍ程度以下に抑えることが望ましい。
【００２３】従って本発明においては、前記化学成分の
要件に加えて、窒素拡散層の深さが５０μｍ以上で且つ
最表層部に３μｍ以上のε鉄窒化物層が形成されている
ことが必須の要件となる。
要件に加えて、窒素拡散層の深さが５０μｍ以上で且つ
最表層部に３μｍ以上のε鉄窒化物層が形成されている
ことが必須の要件となる。
【００２４】尚、上記の様な窒化層を形成する為の条件
は特に限定されないが、一般的なのは、焼入れ・焼戻し
処理の後で、アンモニアガス、アンモニア分解ガス等の
窒化ガスの存在する常圧もしくは加圧雰囲気下、４００
〜６００℃で２〜６時間程度加熱保持して窒化する方法
であり、窒素拡散層の深さおよびε鉄窒化物層の厚さ
は、主として窒化処理の温度および時間によって適宜制
御することができる。
は特に限定されないが、一般的なのは、焼入れ・焼戻し
処理の後で、アンモニアガス、アンモニア分解ガス等の
窒化ガスの存在する常圧もしくは加圧雰囲気下、４００
〜６００℃で２〜６時間程度加熱保持して窒化する方法
であり、窒素拡散層の深さおよびε鉄窒化物層の厚さ
は、主として窒化処理の温度および時間によって適宜制
御することができる。
【００２５】尚、焼入れ後に行なわれる焼戻し処理を窒
化ガス雰囲気下で行ない、焼戻しと同時に窒化処理を行
なうことも可能であり、この方法を採用すれば焼戻しと
窒化処理を同時に行うことができるので、処理工程の簡
素化および生産性向上の観点からも極めて有効である。
化ガス雰囲気下で行ない、焼戻しと同時に窒化処理を行
なうことも可能であり、この方法を採用すれば焼戻しと
窒化処理を同時に行うことができるので、処理工程の簡
素化および生産性向上の観点からも極めて有効である。
【００２６】
【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明はもと
より下記実施例によって制限を受けるものではなく、前
後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施
することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に含まれる。
より下記実施例によって制限を受けるものではなく、前
後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施
することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に含まれる。
【００２７】実施例１ 表１に示すＮｏ．１〜１１の化学成分鋼を溶製した後、
鍛造により１１５ｍｍの角ビレットを製作し、次いで線
材圧延によって１１ｍｍφの線材まで圧延した。焼鈍お
よび伸線加工を施した後、焼入加熱温度９５０℃の熱間
で下記諸元のばね形状にばね加工してから油焼入を行な
い、焼戻温度４５０℃で焼戻しを行なった。その後、下
記の条件で窒化処理を行ない、腐食試験供した。また、
窒化処理後ショットピーニングを施したばねを用いてば
ね疲労試験を行なった。
鍛造により１１５ｍｍの角ビレットを製作し、次いで線
材圧延によって１１ｍｍφの線材まで圧延した。焼鈍お
よび伸線加工を施した後、焼入加熱温度９５０℃の熱間
で下記諸元のばね形状にばね加工してから油焼入を行な
い、焼戻温度４５０℃で焼戻しを行なった。その後、下
記の条件で窒化処理を行ない、腐食試験供した。また、
窒化処理後ショットピーニングを施したばねを用いてば
ね疲労試験を行なった。
【００２８】（ばね諸元） 材料の線径 ：９ｍｍ コイルの平均径：８５ｍｍ 総巻数 ：７巻 有効巻数 ：５．５巻 自由高さ ：３２０ｍｍ （窒化処理条件） 雰囲気 ：ＮＨ3 100％ 雰囲気温度 ：４００，４５０，５００，６００℃ 窒化時間 ：４ｈｒ （腐食試験方法） 腐食条件 ：１サイクル 塩水噴霧×８ｈｒ→３５
℃，６０％ＲＨ×１６ｈｒ サイクル数 ：１４サイクル 腐食ピット深さ：レーザー顕微鏡にて測定し、最大腐食
ピット深さを推定 （ばねの大気疲労試験） τmax ：１１８０Ｎ／ｍｍ2 回転数 ：１００ｒｐｍ 雰囲気 ：大気中，室温 （ばねの腐食後疲労試験） ：上記腐食１４サイクルを施したばねを使用、疲労条件
は大気疲労試験と同じ
℃，６０％ＲＨ×１６ｈｒ サイクル数 ：１４サイクル 腐食ピット深さ：レーザー顕微鏡にて測定し、最大腐食
ピット深さを推定 （ばねの大気疲労試験） τmax ：１１８０Ｎ／ｍｍ2 回転数 ：１００ｒｐｍ 雰囲気 ：大気中，室温 （ばねの腐食後疲労試験） ：上記腐食１４サイクルを施したばねを使用、疲労条件
は大気疲労試験と同じ
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】表２，３から明らかである様に、窒化処理
なしのばねは、腐食ピット深さが深くなる傾向が見られ
るが、窒化処理を施すと腐食ピット深さが浅くなる。さ
らに、最表層部の鉄窒化物層が３μｍ以上になると腐食
ピット深さが明らかに浅くなる傾向を示し、特に５μｍ
以上の厚さになるとその効果が顕著になる。また、鉄窒
化物層が２０μｍ以上になると、腐食ピット深さが浅く
なるため腐食疲労寿命は顕著に増大している。
なしのばねは、腐食ピット深さが深くなる傾向が見られ
るが、窒化処理を施すと腐食ピット深さが浅くなる。さ
らに、最表層部の鉄窒化物層が３μｍ以上になると腐食
ピット深さが明らかに浅くなる傾向を示し、特に５μｍ
以上の厚さになるとその効果が顕著になる。また、鉄窒
化物層が２０μｍ以上になると、腐食ピット深さが浅く
なるため腐食疲労寿命は顕著に増大している。
【００３３】また、窒素拡散層の増大に伴って表面部の
硬さ増大および圧縮残留応力が付与され、大気疲労寿命
が増大することが分かる。しかし、鉄窒化物が５０μｍ
を超えると、ばねとしての内部硬さや大気疲労寿命が悪
化傾向を示している。
硬さ増大および圧縮残留応力が付与され、大気疲労寿命
が増大することが分かる。しかし、鉄窒化物が５０μｍ
を超えると、ばねとしての内部硬さや大気疲労寿命が悪
化傾向を示している。
【００３４】実施例２ 上記実施例１において、ばね形状に加工を施してから油
焼入れを行ない、その後の焼戻しを下記の窒化処理雰囲
気下で行なって窒化焼戻し処理した以外は全く同様にし
て実験を行なった。結果を表４，５に示す。 （焼戻し条件） 雰囲気 ：ＮＨ3 １００％ 雰囲気温度 ：４００，４５０，５００，６００℃ 焼戻し時間 ：２ｈｒ
焼入れを行ない、その後の焼戻しを下記の窒化処理雰囲
気下で行なって窒化焼戻し処理した以外は全く同様にし
て実験を行なった。結果を表４，５に示す。 （焼戻し条件） 雰囲気 ：ＮＨ3 １００％ 雰囲気温度 ：４００，４５０，５００，６００℃ 焼戻し時間 ：２ｈｒ
【００３５】
【表４】
【００３６】
【表５】
【００３７】表４，５は、窒素雰囲気下の焼戻し条件を
変えて窒素拡散層の深さ及びε鉄窒化物層の厚さを変え
た場合の、耐食性や内部硬さ及び疲労特性に与える影響
を調べた結果を示したものである。この結果より、窒素
拡散層深さが５０μｍ以上であり且つε鉄窒化物層の厚
さが３μｍ以上であるものは、耐食性、内部硬さおよび
疲労特性のいずれにおいても良好な結果が得られてい
る。
変えて窒素拡散層の深さ及びε鉄窒化物層の厚さを変え
た場合の、耐食性や内部硬さ及び疲労特性に与える影響
を調べた結果を示したものである。この結果より、窒素
拡散層深さが５０μｍ以上であり且つε鉄窒化物層の厚
さが３μｍ以上であるものは、耐食性、内部硬さおよび
疲労特性のいずれにおいても良好な結果が得られてい
る。
【００３８】尚、窒化処理雰囲気での焼戻し温度が４０
０〜５００℃では、概して良好な内部硬さが得られてい
るが、いずれの鋼種でも温度が６００℃の高温になる
と、結晶粒の粗大化によるものか、内部硬さが低下して
きている。また、処理温度を高めるにつれて腐食ピット
深さが浅くなっているが、これはε鉄窒化物層が厚くな
って耐食保護層としての機能が向上したためと考えられ
る。更に、窒素拡散層が深くなるにつれて疲労寿命が増
大しているが、これは、窒素拡散による表層部の固さ増
大と圧縮残留応力の付与が好結果をもたらしたものと考
えられる。
０〜５００℃では、概して良好な内部硬さが得られてい
るが、いずれの鋼種でも温度が６００℃の高温になる
と、結晶粒の粗大化によるものか、内部硬さが低下して
きている。また、処理温度を高めるにつれて腐食ピット
深さが浅くなっているが、これはε鉄窒化物層が厚くな
って耐食保護層としての機能が向上したためと考えられ
る。更に、窒素拡散層が深くなるにつれて疲労寿命が増
大しているが、これは、窒素拡散による表層部の固さ増
大と圧縮残留応力の付与が好結果をもたらしたものと考
えられる。
【００３９】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、使
用する鋼材の成分組成を特定すると共に、表層部に所定
深さの窒素拡散層を形成すると共に、最表層部を所定厚
さのε鉄窒化物層とすることによって、優れた耐食性を
有し、過酷な腐食環境下においても高い腐食疲労寿命を
発揮する高強度の懸架ばねを提供し得ることになった。
用する鋼材の成分組成を特定すると共に、表層部に所定
深さの窒素拡散層を形成すると共に、最表層部を所定厚
さのε鉄窒化物層とすることによって、優れた耐食性を
有し、過酷な腐食環境下においても高い腐食疲労寿命を
発揮する高強度の懸架ばねを提供し得ることになった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 8/26 (72)発明者 川口 康信 兵庫県神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会 社神戸製鋼所神戸製鉄所内
Claims (7)
- 【請求項１】Ｃ：０．３〜０．７％（重量％の意味、以
下同じ） Ｓｉ：１〜４％ Ｍｎ：０．２〜１．５％ を含有し、残部鉄および不可避不純物からなり、表面に
５０μｍ以上の窒素拡散層が形成されると共に、最表層
部は厚さ３μｍ以上のε鉄窒化物層であり、内部硬さが
ＨＲＣ４９．０以上であることを特徴とする耐食性に優
れた高強度懸架ばね。 - 【請求項２】 他の元素として Ｎｉ：４％以下 Ｃｒ：５％以下 Ｍｏ：２％以下 よりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有
するものである請求項１に記載の高強度懸架ばね。 - 【請求項３】 更に他の元素として、Ｖ：０．０５〜
０．５％および／もしくはＮｂ：０．０５〜０．５％を
含有するものである請求項１または２に記載の高強度懸
架ばね。 - 【請求項４】 更に他の元素として、Ａｌ：０．１〜
１．０％を含有するものである請求項１〜３のいずれか
に記載の高強度懸架ばね。 - 【請求項５】 更に他の元素として、Ｃｕ：０．１〜１
％および／またはＣｏ：０．１〜５％を含有するもので
ある請求項１〜４のいずれかに記載の高強度懸架ばね。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載された成
分組成の鋼材をばね状に加工した後焼入れ・焼戻しを行
ない、次いで窒化処理を行なって、表面に５０μｍ以上
の窒素拡散層を形成すると共に、最表層部に厚さ３μｍ
以上のε鉄窒化物層を形成せしめ、ＨＲＣ４９．０以上
の内部硬さを得ることを特徴とする耐食性に優れた高強
度懸架ばねの製法。 - 【請求項７】 請求項１〜５のいずれかに記載された成
分組成の鋼材をばね状に加工した後焼入れし、次いで窒
化処理雰囲気中で焼戻しを行なって、表面に５０μｍ以
上の窒素拡散層を形成すると共に、最表層部に厚さ３μ
ｍ以上のε鉄窒化物層を形成せしめ、ＨＲＣ４９．０以
上の内部硬さを得ることを特徴とする耐食性に優れた高
強度懸架ばねの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32784593A JPH07179985A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 耐食性に優れた高強度懸架ばねおよびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32784593A JPH07179985A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 耐食性に優れた高強度懸架ばねおよびその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07179985A true JPH07179985A (ja) | 1995-07-18 |
Family
ID=18203630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32784593A Withdrawn JPH07179985A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 耐食性に優れた高強度懸架ばねおよびその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07179985A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2764219A1 (fr) * | 1997-06-04 | 1998-12-11 | Ascometal Sa | Procede de fabrication d'un ressort en acier, ressort obtenu et acier pour la fabrication d'un tel ressort |
| JP2004183099A (ja) * | 2002-11-20 | 2004-07-02 | Chuo Spring Co Ltd | 弁ばねの製造方法 |
| JP2011074429A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Chuo Spring Co Ltd | 腐食疲労強度に優れるばね用鋼及びばね |
| EP2548976A1 (en) * | 2010-03-18 | 2013-01-23 | Nhk Spring Co., Ltd. | Spring steel and surface treatment method for steel material |
| EP2559781A1 (en) * | 2010-04-14 | 2013-02-20 | Nhk Spring Co., Ltd. | Spring and method for producing same |
| US20130127099A1 (en) * | 2010-08-03 | 2013-05-23 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | High-strength spring |
| US8789817B2 (en) | 2009-09-29 | 2014-07-29 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Spring steel and spring having superior corrosion fatigue strength |
| JP2015086890A (ja) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 中央発條株式会社 | ばね及びばねの製造方法 |
| US9068615B2 (en) | 2011-01-06 | 2015-06-30 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Spring having excellent corrosion fatigue strength |
| WO2016153009A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | 新日鐵住金株式会社 | 耐摩耗性と耐ピッティング性に優れた窒化、軟窒化処理部品および窒化、軟窒化処理方法 |
| CN107299273A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-10-27 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 耐大气腐蚀钢轨及其制造方法 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP32784593A patent/JPH07179985A/ja not_active Withdrawn
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2764219A1 (fr) * | 1997-06-04 | 1998-12-11 | Ascometal Sa | Procede de fabrication d'un ressort en acier, ressort obtenu et acier pour la fabrication d'un tel ressort |
| EP0884399A1 (fr) * | 1997-06-04 | 1998-12-16 | Ascometal | Procédé de fabrication d'un ressort en acier, ressort obtenu et acier pour la fabrication d'un tel ressort |
| JP2004183099A (ja) * | 2002-11-20 | 2004-07-02 | Chuo Spring Co Ltd | 弁ばねの製造方法 |
| JP4615208B2 (ja) * | 2002-11-20 | 2011-01-19 | 中央発條株式会社 | 弁ばねの製造方法 |
| JP2011074429A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Chuo Spring Co Ltd | 腐食疲労強度に優れるばね用鋼及びばね |
| US8936236B2 (en) | 2009-09-29 | 2015-01-20 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Coil spring for automobile suspension and method of manufacturing the same |
| US8789817B2 (en) | 2009-09-29 | 2014-07-29 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Spring steel and spring having superior corrosion fatigue strength |
| EP2548976A1 (en) * | 2010-03-18 | 2013-01-23 | Nhk Spring Co., Ltd. | Spring steel and surface treatment method for steel material |
| US9469895B2 (en) | 2010-03-18 | 2016-10-18 | Nhk Spring Co., Ltd. | Spring steel and surface treatment method for steel material |
| EP2548976A4 (en) * | 2010-03-18 | 2014-10-01 | Nhk Spring Co Ltd | SPRING STEEL AND SURFACE TREATMENT METHOD FOR A STEEL MATERIAL |
| EP2559781A4 (en) * | 2010-04-14 | 2014-12-10 | Nhk Spring Co Ltd | SPRING AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| EP2559781A1 (en) * | 2010-04-14 | 2013-02-20 | Nhk Spring Co., Ltd. | Spring and method for producing same |
| US20130127099A1 (en) * | 2010-08-03 | 2013-05-23 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | High-strength spring |
| US9068615B2 (en) | 2011-01-06 | 2015-06-30 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Spring having excellent corrosion fatigue strength |
| JP2015086890A (ja) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 中央発條株式会社 | ばね及びばねの製造方法 |
| WO2015064202A1 (ja) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 中央発條株式会社 | ばね及びばねの製造方法 |
| CN105593559A (zh) * | 2013-10-28 | 2016-05-18 | 中央发条株式会社 | 弹簧以及弹簧的制造方法 |
| WO2016153009A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | 新日鐵住金株式会社 | 耐摩耗性と耐ピッティング性に優れた窒化、軟窒化処理部品および窒化、軟窒化処理方法 |
| CN107406959A (zh) * | 2015-03-25 | 2017-11-28 | 新日铁住金株式会社 | 耐磨性和耐点蚀性优异的氮化处理部件和软氮化处理部件以及氮化处理方法、软氮化处理方法 |
| JPWO2016153009A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2017-12-28 | 新日鐵住金株式会社 | 耐摩耗性と耐ピッティング性に優れた窒化、軟窒化処理部品および窒化、軟窒化処理方法 |
| CN107406959B (zh) * | 2015-03-25 | 2020-02-04 | 日本制铁株式会社 | 耐磨性和耐点蚀性优异的氮化处理部件和软氮化处理部件以及氮化处理方法、软氮化处理方法 |
| US10570496B2 (en) | 2015-03-25 | 2020-02-25 | Nippon Steel Corporation | Nitrided or soft nitrided part with excellent wear resistance and pitting resistance, and nitriding and soft nitriding method |
| CN107299273A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-10-27 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 耐大气腐蚀钢轨及其制造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2003222B1 (en) | A quenched and tempered steel for spring-use | |
| EP2412840B1 (en) | High-strength and high-ductility steel for spring, method for producing same, and spring | |
| WO2001002615A1 (en) | Cold workable steel bar or wire and process | |
| JPH05195153A (ja) | 高強度ばね用鋼 | |
| JPH03188217A (ja) | 高炭素薄鋼板の製造方法 | |
| JP3562192B2 (ja) | 高周波焼入用部品およびその製造方法 | |
| CN113737087A (zh) | 一种超高强双相钢及其制造方法 | |
| JPH0892690A (ja) | 耐疲労特性に優れた浸炭部品およびその製造方法 | |
| JPH07179985A (ja) | 耐食性に優れた高強度懸架ばねおよびその製法 | |
| JP4057930B2 (ja) | 冷間加工性に優れた機械構造用鋼及びその製造方法 | |
| JP3932995B2 (ja) | 高周波焼もどし用鋼およびその製造方法 | |
| JPH05214484A (ja) | 高強度ばね用鋼およびその製造方法 | |
| CN114134431B (zh) | 一种方坯连铸连轧2000Mpa级高强高韧高淬透性弹簧钢及其制造方法 | |
| JPH11152542A (ja) | 高い疲れ限度比を有する熱間鍛造非調質鋼およびその製造方法 | |
| JPH09324219A (ja) | 耐水素脆性に優れた高強度ばねの製造方法 | |
| JPS62199718A (ja) | 機械構造用鋼の圧延材直接軟質化法 | |
| JP3550886B2 (ja) | 被削性および疲労強度に優れた高周波焼入用の歯車用鋼材の製造方法 | |
| US20060057419A1 (en) | High-strength steel product excelling in fatigue strength and process for producing the same | |
| JP4344126B2 (ja) | ねじり特性に優れる高周波焼もどし鋼 | |
| JPH05148581A (ja) | 高強度ばね用鋼および高強度ばねの製造方法 | |
| JPH07188840A (ja) | 耐水素脆化特性に優れた高強度鋼およびその製法 | |
| JPH07157846A (ja) | 高強度ばね用鋼 | |
| JPH05255733A (ja) | 耐遅れ破壊性浸炭肌焼鋼材の製造方法 | |
| JPH06228734A (ja) | クラッチダイヤフラムスプリング用鋼の製造方法 | |
| JPH06299296A (ja) | 耐脱炭性に優れた高強度ばね用鋼 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010306 |