JPH073398A - 高強度ばね用鋼及び高強度ばね - Google Patents
高強度ばね用鋼及び高強度ばねInfo
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- JPH073398A JPH073398A JP17499193A JP17499193A JPH073398A JP H073398 A JPH073398 A JP H073398A JP 17499193 A JP17499193 A JP 17499193A JP 17499193 A JP17499193 A JP 17499193A JP H073398 A JPH073398 A JP H073398A
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- spring
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ばねを高強度化し、耐疲労性を高めることを目
的とする。 【構成】ばね用鋼の組成を重量基準でＣ：０．３８〜
０．６５％，Ｓｉ：０．１５〜２．６０％，Ｍｎ：０．
３〜１．５０％，Ｐ：０．０２５％以下，Ｓ：０．０３
０％以下，希土類元素：０．００５〜０．１０％，残部
Ｆｅ及び不可避的不純物から成る組成とする。
的とする。 【構成】ばね用鋼の組成を重量基準でＣ：０．３８〜
０．６５％，Ｓｉ：０．１５〜２．６０％，Ｍｎ：０．
３〜１．５０％，Ｐ：０．０２５％以下，Ｓ：０．０３
０％以下，希土類元素：０．００５〜０．１０％，残部
Ｆｅ及び不可避的不純物から成る組成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は自動車，航空機，各種
産業機械，各種農業機械等において使用される、熱間成
形コイルばねや冷間成形コイルばねとして用いることが
可能な高強度ばね用鋼及びその鋼を用いた高強度ばねに
関する。
産業機械，各種農業機械等において使用される、熱間成
形コイルばねや冷間成形コイルばねとして用いることが
可能な高強度ばね用鋼及びその鋼を用いた高強度ばねに
関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
コイルばねの製造方法は大別して熱間成形型により行う
場合と冷間成形型により行う場合とがある。これらのう
ち熱間成形型による場合は、熱間でコイリングを行った
後焼入れ・焼戻し処理を行い、その後ショットピーニン
グ及びセッティングを行うようにしていた。また冷間成
形型による場合は、素材にオイルテンパー処理を施した
後冷間でコイリングを行い、その後ショットピーニング
及びセッティングを行うようにしていた。
コイルばねの製造方法は大別して熱間成形型により行う
場合と冷間成形型により行う場合とがある。これらのう
ち熱間成形型による場合は、熱間でコイリングを行った
後焼入れ・焼戻し処理を行い、その後ショットピーニン
グ及びセッティングを行うようにしていた。また冷間成
形型による場合は、素材にオイルテンパー処理を施した
後冷間でコイリングを行い、その後ショットピーニング
及びセッティングを行うようにしていた。
【０００３】ところで、ばねは機械等の重要部分に用い
られるものであり、しかも使用時に繰り返し変形を受け
るものであって、その繰返し変形により疲労破壊を起こ
す問題があり、そこで従来ばねの高強度化，疲労強度の
向上について種々研究が行われている。
られるものであり、しかも使用時に繰り返し変形を受け
るものであって、その繰返し変形により疲労破壊を起こ
す問題があり、そこで従来ばねの高強度化，疲労強度の
向上について種々研究が行われている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような事情
を背景としてなされたもので、その要旨は、ばね用鋼の
組成を重量基準でＣ：０．３８〜０．６５％，Ｓｉ：
０．１５〜２．６０％，Ｍｎ：０．３〜１．５０％，
Ｐ：０．０２５％以下，Ｓ：０．０３０％以下，希土類
元素：０．００５〜０．１０％，残部Ｆｅ及び不可避的
不純物から成る組成と成し、かかる組成のばね用鋼にて
ばねを製造することにある（請求項１，５）。
を背景としてなされたもので、その要旨は、ばね用鋼の
組成を重量基準でＣ：０．３８〜０．６５％，Ｓｉ：
０．１５〜２．６０％，Ｍｎ：０．３〜１．５０％，
Ｐ：０．０２５％以下，Ｓ：０．０３０％以下，希土類
元素：０．００５〜０．１０％，残部Ｆｅ及び不可避的
不純物から成る組成と成し、かかる組成のばね用鋼にて
ばねを製造することにある（請求項１，５）。
【０００５】本発明においては、その一態様として更に
Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖの１種又は２種以上をＮｉ：０．
１〜２．０％，Ｃｒ：０．３〜２．０％，Ｍｏ：０．１
０〜１．０％，Ｖ：０．１０〜０．６％の範囲で含有さ
せることができ（請求項２，５）、またＡｌ：０．０１
０〜０．０４０％の範囲で含有させるができる（請求項
３，５）。
Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖの１種又は２種以上をＮｉ：０．
１〜２．０％，Ｃｒ：０．３〜２．０％，Ｍｏ：０．１
０〜１．０％，Ｖ：０．１０〜０．６％の範囲で含有さ
せることができ（請求項２，５）、またＡｌ：０．０１
０〜０．０４０％の範囲で含有させるができる（請求項
３，５）。
【０００６】更に本発明は、焼入れ及び焼戻し後の製品
としての使用時の硬さがＨＲＣで５２以上とするのが望
ましい（請求項４，５）。
としての使用時の硬さがＨＲＣで５２以上とするのが望
ましい（請求項４，５）。
【０００７】
【作用及び発明の効果】本発明は鋼中のＯの固定のため
の成分としてセリウム等の希土類元素を含有させるよう
にしたことを特徴とするものである。従来のばね用鋼、
例えばＳｉ−Ｍｎ鋼であるＳＵＰ７においては、鋼中の
Ｏを固定する成分としてＡｌを含有させるようにしてい
るが、この場合鋼中に非金属介在物としてＡｌ2Ｏ3が析
出し、このものはマトリックスとの界面における接着強
度が弱く、このことがかかる介在物を起点としたクラッ
クの発生，進行を助長し、強度及び耐疲労性を弱める一
因と考えられている。
の成分としてセリウム等の希土類元素を含有させるよう
にしたことを特徴とするものである。従来のばね用鋼、
例えばＳｉ−Ｍｎ鋼であるＳＵＰ７においては、鋼中の
Ｏを固定する成分としてＡｌを含有させるようにしてい
るが、この場合鋼中に非金属介在物としてＡｌ2Ｏ3が析
出し、このものはマトリックスとの界面における接着強
度が弱く、このことがかかる介在物を起点としたクラッ
クの発生，進行を助長し、強度及び耐疲労性を弱める一
因と考えられている。
【０００８】ここにおいて本発明はＯの固定成分として
希土類元素を含有させるようにしたもので、本発明によ
ればばね用鋼の強度，耐疲労性を効果的に高め得ること
が確認されている。その理由は次の点にあるものと考え
られる。
希土類元素を含有させるようにしたもので、本発明によ
ればばね用鋼の強度，耐疲労性を効果的に高め得ること
が確認されている。その理由は次の点にあるものと考え
られる。
【０００９】即ち、希土類元素の場合Ａｌと同様Ｏと反
応して介在物を形成するが、希土類元素とＯとの介在物
の場合、界面におけるマトリックスとの接着強度が強
く、このことが介在物を起点としたクラックの発生，進
行を抑制し、ばね用鋼の強度，耐疲労性を高めるものと
考えられる。
応して介在物を形成するが、希土類元素とＯとの介在物
の場合、界面におけるマトリックスとの接着強度が強
く、このことが介在物を起点としたクラックの発生，進
行を抑制し、ばね用鋼の強度，耐疲労性を高めるものと
考えられる。
【００１０】本発明においては、上記成分に加えて更に
Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖの何れか１種又は２種以上をＮ
ｉ：０．１〜２．０％，Ｃｒ：０．３〜２．０％，Ｍ
ｏ：０．１０〜１．０％，Ｖ：０．１０〜０．６％の範
囲で含有させることが望ましく、これによりばね用鋼を
更に高強度化することができ、耐疲労性を高めることが
できる。
Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖの何れか１種又は２種以上をＮ
ｉ：０．１〜２．０％，Ｃｒ：０．３〜２．０％，Ｍ
ｏ：０．１０〜１．０％，Ｖ：０．１０〜０．６％の範
囲で含有させることが望ましく、これによりばね用鋼を
更に高強度化することができ、耐疲労性を高めることが
できる。
【００１１】更に本発明においては、従来鋼中に含有さ
れるＡｌの一部を希土類元素で置換する形態でないしは
Ａｌと共存させる形で（Ａｌ：０．０１０〜０．０４０
％）希土類元素を含有させることができ、これによって
も一定の効果を得ることができる。
れるＡｌの一部を希土類元素で置換する形態でないしは
Ａｌと共存させる形で（Ａｌ：０．０１０〜０．０４０
％）希土類元素を含有させることができ、これによって
も一定の効果を得ることができる。
【００１２】本発明は、ばね用鋼を焼入れ・焼戻し後に
おける硬さがＨＲＣ５２以上で使用する場合に適用して
特に効果が大きい。
おける硬さがＨＲＣ５２以上で使用する場合に適用して
特に効果が大きい。
【００１３】一般に、材料強度や硬さを高めると介在物
からの折損感受性が増大する。即ち介在物による影響が
より鋭敏となり、かかる介在物を起点とした疲労破壊が
生じ易くなる。しかるに希土類元素にて酸素固定し介在
物を生ぜしめた場合、材料を高硬度化した場合において
介在物を起点とした疲労破壊をより有効に抑制でき、従
来のＡｌによる酸素固定の場合に比べて耐疲労性を効果
的に高め得る利点が得られるのである。
からの折損感受性が増大する。即ち介在物による影響が
より鋭敏となり、かかる介在物を起点とした疲労破壊が
生じ易くなる。しかるに希土類元素にて酸素固定し介在
物を生ぜしめた場合、材料を高硬度化した場合において
介在物を起点とした疲労破壊をより有効に抑制でき、従
来のＡｌによる酸素固定の場合に比べて耐疲労性を効果
的に高め得る利点が得られるのである。
【００１４】次に本発明における各成分の限定理由を詳
述する。 ［限定理由］ Ｃ：０．３８〜０．６５％ Ｃは鋼の強度を高め、またばねとして必要な強度を確保
するため０．３８％以上含有させる。但し０．６５％を
超えると網状のセメンタイトが出易くなり、ばねの疲労
強度が損なわれるので上限を０．６５％とする。
述する。 ［限定理由］ Ｃ：０．３８〜０．６５％ Ｃは鋼の強度を高め、またばねとして必要な強度を確保
するため０．３８％以上含有させる。但し０．６５％を
超えると網状のセメンタイトが出易くなり、ばねの疲労
強度が損なわれるので上限を０．６５％とする。
【００１５】Ｓｉ０．１５〜２．６０％ Ｓｉはフェライト中に固溶することにより鋼の強度を向
上させ、ばねの耐ヘタリ性を向上させる。この目的のた
めに本発明では０．１５％以上含有させる。一方２．６
０％を超えると靱性が劣化するとともに熱処理により遊
離炭素を生じる恐れがあるため、上限を２．６０％とす
る。
上させ、ばねの耐ヘタリ性を向上させる。この目的のた
めに本発明では０．１５％以上含有させる。一方２．６
０％を超えると靱性が劣化するとともに熱処理により遊
離炭素を生じる恐れがあるため、上限を２．６０％とす
る。
【００１６】Ｍｎ：０．３〜１．５０％ Ｍｎは鋼の脱酸，脱硫に有効な元素であり、また鋼の焼
入れ性を向上させるのに有効である。本発明ではこの目
的のために０．３％以上含有させる。一方１．５０％を
超えると焼入れ性が過大となって靱性を劣化させるとと
もに変形の原因ともなるので上限を１．５０％とする。
入れ性を向上させるのに有効である。本発明ではこの目
的のために０．３％以上含有させる。一方１．５０％を
超えると焼入れ性が過大となって靱性を劣化させるとと
もに変形の原因ともなるので上限を１．５０％とする。
【００１７】Ｐ：０．０２５％以下 Ｐは基地の脆化を抑制し、また延性低下を防止するため
に０．０２５％以下に抑える。
に０．０２５％以下に抑える。
【００１８】Ｓ：０．０３０％以下 Ｓは熱間加工性を低下させる傾向にあるため、含有量を
０．０３０％以下に抑える。
０．０３０％以下に抑える。
【００１９】Ｎｉ：０．１〜２．０％ Ｎｉは焼入れ・焼戻し後の靱性を改善するのに有効な元
素であり、０．１％以上含有させる。但し２．０％を超
えると焼入れ・焼戻し後の残留オ−ステナイト量が増大
し、ばねの疲れ限度の向上に悪影響を及ぼす。そこで上
限を２．０％とする。
素であり、０．１％以上含有させる。但し２．０％を超
えると焼入れ・焼戻し後の残留オ−ステナイト量が増大
し、ばねの疲れ限度の向上に悪影響を及ぼす。そこで上
限を２．０％とする。
【００２０】Ｃｒ：０．３〜２．０％ Ｃｒは高炭素鋼の脱炭・黒鉛化を防止する目的で０．３
％以上含有させる。但し２．０％を超えると靱性が劣化
するので上限を２．０％とする。
％以上含有させる。但し２．０％を超えると靱性が劣化
するので上限を２．０％とする。
【００２１】Ｍｏ：０．１０〜１．０％ Ｍｏは０．１０％以上で耐ヘタリ性を有効に改善でき
る。一方１．０％を超えるとその効果が飽和し、またオ
−ステナイト中に溶解されない複合炭化物が形成される
ことがあって、この複合炭化物の量が増大して塊状とな
った場合には非金属介在物と同様の害をもたらすので上
限を１．０％とする。
る。一方１．０％を超えるとその効果が飽和し、またオ
−ステナイト中に溶解されない複合炭化物が形成される
ことがあって、この複合炭化物の量が増大して塊状とな
った場合には非金属介在物と同様の害をもたらすので上
限を１．０％とする。
【００２２】Ｖ：０．１０〜０．６％ Ｖは０．１０％以上含有させることによって結晶粒を微
細化し、また焼入れ・焼戻し時の析出硬化にも寄与して
耐ヘタリ性を向上させる。一方０．６％を超えると靱性
が劣化するとともにばね特性を低下させるので上限を
０．６％とする。
細化し、また焼入れ・焼戻し時の析出硬化にも寄与して
耐ヘタリ性を向上させる。一方０．６％を超えると靱性
が劣化するとともにばね特性を低下させるので上限を
０．６％とする。
【００２３】Ａｌ：０．０１０〜０．０４０％ Ａｌは脱酸元素として有効であるが、多すぎると介在物
生成による疲労破壊の原因となるので範囲を０．０１０
〜０．０４０％とする。
生成による疲労破壊の原因となるので範囲を０．０１０
〜０．０４０％とする。
【００２４】
【実施例】次に本発明の特徴を更に明確にすべく、以下
にその実施例を詳述する。電気炉製鋼，取鍋精錬，強制
ガス撹拌，真空脱ガス等を行って表１に示す組成の鋼を
溶製し、これより小野式回転曲げ疲労試験用の試験片を
作製した。これを焼入れ・焼戻し処理し、小野式回転曲
げ試験に供した。試験の結果が表１に示してある。但し
疲労強度の欄の数値は疲労寿命が１０7回となるような
限界の応力値である。
にその実施例を詳述する。電気炉製鋼，取鍋精錬，強制
ガス撹拌，真空脱ガス等を行って表１に示す組成の鋼を
溶製し、これより小野式回転曲げ疲労試験用の試験片を
作製した。これを焼入れ・焼戻し処理し、小野式回転曲
げ試験に供した。試験の結果が表１に示してある。但し
疲労強度の欄の数値は疲労寿命が１０7回となるような
限界の応力値である。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１の結果より、Ａｌに代えて或いはＡｌ
とともに希土類元素を含ませるようにすることによって
耐疲労性が向上すること、また特にＨＲＣ５２以上で希
土類元素の含有効果が大きく表れていることが分る。
とともに希土類元素を含ませるようにすることによって
耐疲労性が向上すること、また特にＨＲＣ５２以上で希
土類元素の含有効果が大きく表れていることが分る。
【００２７】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において、当業者の知識に基づき種々変更を加えた態
様で実施可能である。
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において、当業者の知識に基づき種々変更を加えた態
様で実施可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 彰一 愛知県名古屋市千種区向陽町３丁目23番地 向陽ハイツ405
Claims (5)
- 【請求項１】重量基準で Ｃ：０．３８〜０．６５％ Ｓｉ：０．１５〜２．
６０％ Ｍｎ：０．３〜１．５０％ Ｐ：０．０２５％以下 Ｓ：０．０３０％以下 希土類元素：０．００５〜０．１０％ 残部Ｆｅ及び不可避的不純物から成る高強度ばね用鋼。 - 【請求項２】 請求項１のばね用鋼において、更にＮ
ｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖの１種又は２種以上を Ｎｉ：０．１〜２．０％ Ｃｒ：０．３〜２．０
％ Ｍｏ：０．１０〜１．０％ Ｖ：０．１０〜０．６
％ の範囲で含有させて成る高強度ばね用鋼。 - 【請求項３】 請求項１又は２のばね用鋼において、更
にＡｌ：０．０１０〜０．０４０％の範囲で含有させて
成る高強度ばね用鋼。 - 【請求項４】 焼入れ及び焼戻し後の製品としての使用
時の硬さがＨＲＣで５２以上である請求項１，２又は３
に記載の高強度ばね用鋼。 - 【請求項５】 請求項１，２，３又は４に記載の高強度
ばね用鋼から成る高強度ばね。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17499193A JPH073398A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 高強度ばね用鋼及び高強度ばね |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17499193A JPH073398A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 高強度ばね用鋼及び高強度ばね |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH073398A true JPH073398A (ja) | 1995-01-06 |
Family
ID=15988312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17499193A Pending JPH073398A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 高強度ばね用鋼及び高強度ばね |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073398A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006242277A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Nhk Spring Co Ltd | 気体ばね装置 |
| WO2014174587A1 (ja) * | 2013-04-23 | 2014-10-30 | 新日鐵住金株式会社 | 耐疲労特性に優れたばね鋼及びその製造方法 |
| CN106947920A (zh) * | 2015-09-22 | 2017-07-14 | Posco公司 | 疲劳特性优异的弹簧用钢及其制造方法 |
-
1993
- 1993-06-21 JP JP17499193A patent/JPH073398A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006242277A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Nhk Spring Co Ltd | 気体ばね装置 |
| WO2014174587A1 (ja) * | 2013-04-23 | 2014-10-30 | 新日鐵住金株式会社 | 耐疲労特性に優れたばね鋼及びその製造方法 |
| CN105121680A (zh) * | 2013-04-23 | 2015-12-02 | 新日铁住金株式会社 | 耐疲劳特性优异的弹簧钢及其制造方法 |
| JP6036997B2 (ja) * | 2013-04-23 | 2016-11-30 | 新日鐵住金株式会社 | 耐疲労特性に優れたばね鋼及びその製造方法 |
| US10350676B2 (en) | 2013-04-23 | 2019-07-16 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Spring steel with excellent fatigue resistance and method of manufacturing the same |
| CN106947920A (zh) * | 2015-09-22 | 2017-07-14 | Posco公司 | 疲劳特性优异的弹簧用钢及其制造方法 |
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