JPH0830246B2 - 高強度ばね用鋼 - Google Patents
高強度ばね用鋼Info
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- JPH0830246B2 JPH0830246B2 JP62048837A JP4883787A JPH0830246B2 JP H0830246 B2 JPH0830246 B2 JP H0830246B2 JP 62048837 A JP62048837 A JP 62048837A JP 4883787 A JP4883787 A JP 4883787A JP H0830246 B2 JPH0830246 B2 JP H0830246B2
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Description
（産業上の利用分野） 本発明は、自動車，航空機器，各種産業機械，各種農
業機械等々において使用される高強度ばねの素材として
用いられ、熱間成形コイルばね用および冷間成形コイル
ばね用のいずれの素材としても用いることが可能である
高強度ばね用鋼に関するものである。 （従来の技術） 従来、コイルばねの製造方法としては、大別して、熱
間成形により行う場合と、冷間成形により行う場合とが
ある。 これらのうち、熱間成形により行う場合には、熱間で
コイリングを行ったあと焼入れおよび焼もどしの熱処理
を行い、その後ショットピーニングおよびセッチングを
行うようにしていた。 他方、冷間成形により行う場合には、素材にオイルテ
ンパー処理を施したのち冷間でコイリングを行い、その
後ショットピーニングおよびセッチングを行うようにし
ていた。 また、最近においてはばねの高強度化が盛んに試みら
れており、そのひとつの方法として、合金元素の添加に
よる高強度化が実施されている。このような高強度ばね
を冷間成形により製造する場合には、冷間成形性を向上
させるために、合金元素の種類とその量をコントロール
して、焼入れ後に残留オーステナイト量が10％以上とな
るようにし、残留オーステナイト量の増大によって冷間
成形性が向上された状態で冷間成形を行ったあと焼もど
しを行う工程をとることもあった。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、冷間成形用だけでなく、熱間成形用に
も適するばね鋼素材において、前記冷間成形性向上のた
めに意図的に残留オーステナイト量を多くするようにし
た場合には、とくに熱間成形によりばねの製造を行う際
に、熱間でのコイリングおよび焼入れのあとサブゼロ処
理を施すか、あるいは焼もどしを２回繰返すといった処
理を追加しないと残留オーステナイトが疲労強度を低下
させるという問題点があった。 他方、冷間成形によりばねの製造を行う際にも、残留
オーステナイト量を適度の値として一般的な成形工程、
すなわち、オイルテンパー処理を施した後冷間コイリン
グする工程をとるようにすることが望ましい。 （発明の目的） 本発明は、上述した従来の問題点に着目してなされた
もので、熱間成形コイルばね用および冷間成形コイルば
ね用のいずれの素材としても好適に使用することが可能
であり、しかも高強度のばねを得ることが可能である高
強度ばね用鋼を提供することを目的としているものであ
る。
業機械等々において使用される高強度ばねの素材として
用いられ、熱間成形コイルばね用および冷間成形コイル
ばね用のいずれの素材としても用いることが可能である
高強度ばね用鋼に関するものである。 （従来の技術） 従来、コイルばねの製造方法としては、大別して、熱
間成形により行う場合と、冷間成形により行う場合とが
ある。 これらのうち、熱間成形により行う場合には、熱間で
コイリングを行ったあと焼入れおよび焼もどしの熱処理
を行い、その後ショットピーニングおよびセッチングを
行うようにしていた。 他方、冷間成形により行う場合には、素材にオイルテ
ンパー処理を施したのち冷間でコイリングを行い、その
後ショットピーニングおよびセッチングを行うようにし
ていた。 また、最近においてはばねの高強度化が盛んに試みら
れており、そのひとつの方法として、合金元素の添加に
よる高強度化が実施されている。このような高強度ばね
を冷間成形により製造する場合には、冷間成形性を向上
させるために、合金元素の種類とその量をコントロール
して、焼入れ後に残留オーステナイト量が10％以上とな
るようにし、残留オーステナイト量の増大によって冷間
成形性が向上された状態で冷間成形を行ったあと焼もど
しを行う工程をとることもあった。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、冷間成形用だけでなく、熱間成形用に
も適するばね鋼素材において、前記冷間成形性向上のた
めに意図的に残留オーステナイト量を多くするようにし
た場合には、とくに熱間成形によりばねの製造を行う際
に、熱間でのコイリングおよび焼入れのあとサブゼロ処
理を施すか、あるいは焼もどしを２回繰返すといった処
理を追加しないと残留オーステナイトが疲労強度を低下
させるという問題点があった。 他方、冷間成形によりばねの製造を行う際にも、残留
オーステナイト量を適度の値として一般的な成形工程、
すなわち、オイルテンパー処理を施した後冷間コイリン
グする工程をとるようにすることが望ましい。 （発明の目的） 本発明は、上述した従来の問題点に着目してなされた
もので、熱間成形コイルばね用および冷間成形コイルば
ね用のいずれの素材としても好適に使用することが可能
であり、しかも高強度のばねを得ることが可能である高
強度ばね用鋼を提供することを目的としているものであ
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明に係る高強度ばね用鋼は、重量％で、C:0.30〜
0.75％、Si:1.0〜4.0％、Mn:0.5〜1.5％、Cr:0.1〜2.0
％、Ni:0.51〜2.0未満％、及びCu:0.1〜1.0％、Sb:0.01
〜0.3％、As:0.01〜0.3％,Sn:0.01〜0.3％のうちから選
ばれる１種または２種以上、必要に応じてV:0.05〜0.5
％,Mo:0.05〜2.0％のうちから選ばれる１種または２種
を含み、残部Feおよび不純物からなり、焼入れ後の残留
オーステナイト量を10％未満にしたことを特徴としてい
るものであり、より望ましくはＣ含有量,Si含有量およ
びNi含有量の関係を、 35・Ｃ（％）＋２・Si（％）＋Ni（％）＜23％ に規制して焼入れ後の残留オーステナイト量を10％未満
にしてばねの疲労強度を向上させるようにし、かつま
た、より望ましくは不純物中において、［Ｏ］:0.0015
％以下、［Ｎ］:0.010％以下、S:0.010％以下に規制し
てばねの耐久性をより一層向上させるようにしたことを
特徴としているものである。 次に、本発明に係る高強度ばね用鋼の成分範囲（重量
％）の限定理由を説明する。 C; Ｃは、鋼の強度を高めるのに有効な元素であるが、0.
30％未満ではばねとしての必要な強度を得ることができ
ず、0.75％を超えると網状のセメンタイトが出やすくな
り、ばねの疲労強度が損われるので、0.30〜0.75％の範
囲とした。 Si; Siは、フェライト中に固溶することにより鋼の強度を
向上し、ばねの耐へたり性を向上させるのに有効な元素
であるが、1.0％未満ではばねとして必要な耐へたり性
を得ることができず、4.0％を超えると靱性が劣化し、
且つ熱処理により遊離炭素を生じる恐れがあるため、1.
0〜4.0％の範囲とした。 Mn; Mnは、鋼の脱酸・脱硫に有効であると共に鋼の焼入性
を向上させるのに有効な元素であり、このためには0.5
％以上含有させることが必要である。しかし、1.5％を
超えると焼入性が過大になって靱性を劣化すると共に焼
入れ時の変形の原因となりやすいので、0.5〜1.5％の範
囲とした。 Cr; Crは、高炭素鋼の脱炭および黒鉛化を阻止するのに有
効な元素であるが、0.1％未満ではこれらの効果を十分
に期待することができず、2.0％を超えると靱性が劣化
するので、0.1〜2.0％の範囲とした。 Ni; Niは焼入れ・焼もどし後の靱性を改善するのに有効な
元素であり、このような靱性改善の意味からは0.51％以
上とする。しかしながら、Ni含有量が増大すると焼入れ
・焼もどし後の残留オーステナイト量が増大し、ばねの
疲労強度に対して悪影響を及ぼすこととなり、疲労強度
に優れた高強度ばねを得るためには、焼入れ・焼もどし
後の残留オーステナイト量を10％未満に制限する必要が
あることから、Niの含有量を2.0％未満とした。 V,Mo; V,Moは、ばねの耐へたり性を改善するのに有効な元素
であるので、必要に応じてこれらの１種または２種を添
加するのもよい。 これらのうち、Ｖは、低温圧延時における結晶粒微細
化効果が大きく、ばね特性の向上および信頼性の増大を
得ることができ、また焼入れ焼もどし時の析出硬化にも
寄与する元素であり、ばねの耐へたり性を改善する。そ
して、このような効果を得るためには0.05％以上含有さ
せることが必要である。しかし、0.5％を超えると靱性
が劣化すると共にばね特性を低下させるので、Ｖは0.05
〜0.5％の範囲とした。 他方、Moは0.05％未満では上記のような耐へたり性改
善の効果が十分に得られず、また２％を超えるとその効
果が飽和しかつオーステナイト中に溶解されない複合炭
化物が形成される。そして、その複合炭化物の量が増加
して大きな塊状となった場合には、非金属介在物と同等
の害をもたらすので鋼の疲労強度を低下させる恐れがあ
る。したがって、Moは0.05〜2.0％の範囲とした。 Cu,Sb,As,Sn; Cu,Sb,As,Snはフェライト脱炭を防止してばねの耐疲
労特性を向上させるのに有効な元素であるので、必要に
応じてこれらの１種または２種以上を添加するのもよ
い。また、Cuは析出硬化によって強度を高めるとともに
耐候性を向上させるのにも有効な元素である。この場合
に、上記のような効果を得るためには、Cuについては0.
1％以上,Sbについては0.01％以上,Asについては0.01％
以上,Snについては0.01％以上とするのがよい。しか
し、多すぎると靱・延性を損うこととなるので、Cuにつ
いては1.0％以下,Sbについては0.3％以下、Asについて
は0.3％以下,Snについては３％以下とするのがよい。 そのほか、Ｓはばねの疲労強度を損う元素であり、Ｓ
含有量が低いほどばねとしての信頼性を高めることがで
きるので、使用目的等に応じて、その上限を0.010％に
規制することも望ましく、［Ｏ］は酸化物系の介在物を
生成し、これが疲労破壊の起点となりやすいので、使用
目的等に応じてその上限を0.0015％に規制することも望
ましく、［Ｎ］はTiN系の介在物を生成して鋼の疲労強
度を低下させるので、使用目的等に応じてその上限を0.
010％に規制することも望ましい。 さらに、焼入れ後の残留オーステナイト量が10％未満
となるようにして高強度ばねの疲労強度を高めるように
することが必要であり、焼入れ後の残留オーステナイト
量が10％未満となるようにするために、とくに望ましく
は、例えばC,Ni,Siの３元素について、 35・Ｃ（％）＋２・Si（％）＋Ni（％）＜23％ となるように規制することが必要である。 （実施例） 次に、本発明の実施例を比較例とともに説明する。 まず、第１表に示すNo.1〜No.20の化学成分の鋼を溶
製したのち造塊し、分解圧延，線材圧延を行ってばね用
鋼線を製造した。次いで、これら各線材から残留せん断
ひみず量測定試験片および耐久限度測定試験片を準備
し、各試験片の硬さをいずれもHRC＝55の一定となるよ
うに焼入れ、焼もどしを行って調質した。 また、第１表には、 Ｙ＝35・Ｃ（％）＋２・Si（％）＋Ni（％） の値を示すとともに、焼入れ後の残留オーステナイト量
の測定結果を示した。 さらに、第１図には各供試鋼の耐久限度と焼入れ後の
残留オーステナイト量との関係を示した。 第１表および第１図に示す結果より明らかなように、
焼入れ後の残留オーステナイト量が10％以上になると耐
久限度の低下が著しいことが認められ、したがって、本
発明に係るばね用鋼の鋼種系では、焼入れ後の残留オー
ステナイト量を10％未満に規制してやることが必要であ
ることが確かめられた。 因みに、焼入れ状態で残留オーステナイト量が10％以
上となるものについては、焼入れ後にサブゼロ処理を施
して残留オーステナイト量を10％未満に減少させること
も可能ではあるが、ばねの量産工程を考えると、このサ
ブゼロ処理を施すことは好ましくない。そして、ばねの
量産工程を考慮すれば、あくまでも焼入れ・焼もどしの
調質処理で残留オーステナイト量が10％未満となるよう
にする必要がある。 さらに、焼入れ後の残留オーステナイト量が10％未満
となるようにするためには、第１表に例示した成分系を
含む多くの試料をもとにして、残留オーステナイト量に
対するC,Si,Niの影響について重回帰分析を実施した結
果、 35・Ｃ（％）＋２・Si（％）＋Ni（％）＜23％ を満足させるようにすることによって、目的が達せられ
ることがわかった。 次に、特に懸架ばねにおいては、耐へたり性の優劣が
設計上において大きなウエイトを占める。とくに、最近
では温間へたり特性に優れていることが要求されてい
る。 そこで、第１表に示すNo.1〜3No.6〜8,No.11〜13,No.
16〜19に示した残留オーステナイト量が少ない各供試鋼
について、各々の温間における耐へたり性を重錘式の捩
りクリープ試験機（最大トルク;25kgf・ｍ）を用いて評
価した。このときの試験条件を第２表に示す。また、こ
の試験結果を現用のSUP7の試験結果とともに第２図に示
す。 第２図に示す結果より明らかなように、残留オーステ
ナイト量が少ない供試鋼は現用のSUP7鋼に比較していず
れも72hr後の剪断クリープ歪が小さく、優れた耐へたり
性とくに、耐温間へたり性を有していることが認められ
る。 すなわち、懸架用コイルばねの高強度化は、主として
耐へたり性を対象として検討する場合が多いが残留オー
ステナイト量が少ない鋼は耐へたり性が従来鋼に比べて
かなり優れており、高強度ばねとしての特性を与えるば
ね用鋼であるといえる。 本発明に係る高強度ばね用鋼では、不純物中における
［Ｏ］量をより望ましくは0.0015％以下，［Ｎ］量をよ
り望ましくは0.010％以下、Ｓ量をより望ましくは0.010
％以下に規制することによって、ばねの耐久限度をさら
に向上させることが可能である。 すなわち、第３表に示すNo.21〜No.24の化学成分の鋼
を溶製したのち造塊し、分解圧延，線材圧延を行ってば
ね用鋼線を製造し、次いでこれら各線材から耐久限度測
定試験片を準備し、各試験片の硬さをいずれもHRC＝55
の一定となるように焼入れ・焼もどしを行って調質し
た。そして、各試験片により各供試鋼No.21〜24の耐久
限度を測定したところ、第３表に示す結果であった。 第３表に示すように、［Ｏ］，［Ｎ］,Sのうちの少な
くともいずれか１つの含有量を規制することにより、耐
久限度をさらに向上できることが確かめられた。 次に、通常の場合において、Siを２％程度以上含有す
る高Siばね用鋼は、素材の圧延過程および製品の熱処理
（焼入れ段階）でフェライト脱炭を生じ、ばねの疲労特
性に対して悪影響を及ぼすことがわかっている。 このような不具合を防止するためには、状態図におけ
るα＋γ領域を急熱・急冷することが良いとされている
が、Si含有量がさらに多くなると、例えばSi含有量が2.
50％以上になると、急熱・急冷だけではフェライト脱炭
の防止に限界があり、別途の対策をとることが必要であ
る。 そこで、本発明においては、上記のフェライト脱炭の
防止がCu,Sb,As,Snの添加によって可能となることを見
出した。 そこで、第４表に示すNo.31〜44の化学成分の鋼を溶
製したのち造塊し、分解圧延，線材圧延を行ってばね用
鋼線を製造し、次いで、これら各線材からフェライト脱
炭層深さ測定試験片を準備し、各試験片を900℃×10分
間加熱したのち油冷する焼入れを行って各供試鋼のフェ
ライト脱炭層深さを測定した。これらの結果を第４表お
よび第３図，第４図に示す。 第４表および第３図に示す結果より明らかなように、
Cu含有量を0.1％以上とすることによってフェライト脱
炭層深さを低減することが可能であり、Cuの添加がフェ
ライト脱炭の防止に有効であることが確かめられた。し
かし、Cu添加によるフェライト脱炭の防止効果は、その
含有量が1.0％で飽和することから、フェライト脱炭防
止のためのCu添加量は0.1〜1.0％とするのが望ましいこ
とが認められた。 また、第４表および第３図に示す結果より明らかなよ
うに、Sb含有量を0.01％以上とすることによってフェラ
イト脱炭層深さを低減することが可能であり、Sbの添加
がフェライト脱炭の防止に有効であることが確かめら
れ、Sb含有量を0.025％近辺とした場合にCu添加量を増
大することによって、フェライト脱炭の防止をさらに効
果的になしうることが確かめられた。しかし、Sb添加に
よるフェライト脱炭の防止効果は、その含有量が0.3％
で飽和することから、フェライト脱炭防止のためのSb添
加量は0.01〜0.3％とするのが望ましいことが認められ
た。 さらに、第４表に示す結果より明らかなように、Asお
よびSnの添加もフェライト脱炭防止に有効であり、フェ
ライト脱炭の防止のためには、Asについては0.01〜0.3
％、Snについても0.01〜0.3％とするのが望ましいこと
がわかった。
0.75％、Si:1.0〜4.0％、Mn:0.5〜1.5％、Cr:0.1〜2.0
％、Ni:0.51〜2.0未満％、及びCu:0.1〜1.0％、Sb:0.01
〜0.3％、As:0.01〜0.3％,Sn:0.01〜0.3％のうちから選
ばれる１種または２種以上、必要に応じてV:0.05〜0.5
％,Mo:0.05〜2.0％のうちから選ばれる１種または２種
を含み、残部Feおよび不純物からなり、焼入れ後の残留
オーステナイト量を10％未満にしたことを特徴としてい
るものであり、より望ましくはＣ含有量,Si含有量およ
びNi含有量の関係を、 35・Ｃ（％）＋２・Si（％）＋Ni（％）＜23％ に規制して焼入れ後の残留オーステナイト量を10％未満
にしてばねの疲労強度を向上させるようにし、かつま
た、より望ましくは不純物中において、［Ｏ］:0.0015
％以下、［Ｎ］:0.010％以下、S:0.010％以下に規制し
てばねの耐久性をより一層向上させるようにしたことを
特徴としているものである。 次に、本発明に係る高強度ばね用鋼の成分範囲（重量
％）の限定理由を説明する。 C; Ｃは、鋼の強度を高めるのに有効な元素であるが、0.
30％未満ではばねとしての必要な強度を得ることができ
ず、0.75％を超えると網状のセメンタイトが出やすくな
り、ばねの疲労強度が損われるので、0.30〜0.75％の範
囲とした。 Si; Siは、フェライト中に固溶することにより鋼の強度を
向上し、ばねの耐へたり性を向上させるのに有効な元素
であるが、1.0％未満ではばねとして必要な耐へたり性
を得ることができず、4.0％を超えると靱性が劣化し、
且つ熱処理により遊離炭素を生じる恐れがあるため、1.
0〜4.0％の範囲とした。 Mn; Mnは、鋼の脱酸・脱硫に有効であると共に鋼の焼入性
を向上させるのに有効な元素であり、このためには0.5
％以上含有させることが必要である。しかし、1.5％を
超えると焼入性が過大になって靱性を劣化すると共に焼
入れ時の変形の原因となりやすいので、0.5〜1.5％の範
囲とした。 Cr; Crは、高炭素鋼の脱炭および黒鉛化を阻止するのに有
効な元素であるが、0.1％未満ではこれらの効果を十分
に期待することができず、2.0％を超えると靱性が劣化
するので、0.1〜2.0％の範囲とした。 Ni; Niは焼入れ・焼もどし後の靱性を改善するのに有効な
元素であり、このような靱性改善の意味からは0.51％以
上とする。しかしながら、Ni含有量が増大すると焼入れ
・焼もどし後の残留オーステナイト量が増大し、ばねの
疲労強度に対して悪影響を及ぼすこととなり、疲労強度
に優れた高強度ばねを得るためには、焼入れ・焼もどし
後の残留オーステナイト量を10％未満に制限する必要が
あることから、Niの含有量を2.0％未満とした。 V,Mo; V,Moは、ばねの耐へたり性を改善するのに有効な元素
であるので、必要に応じてこれらの１種または２種を添
加するのもよい。 これらのうち、Ｖは、低温圧延時における結晶粒微細
化効果が大きく、ばね特性の向上および信頼性の増大を
得ることができ、また焼入れ焼もどし時の析出硬化にも
寄与する元素であり、ばねの耐へたり性を改善する。そ
して、このような効果を得るためには0.05％以上含有さ
せることが必要である。しかし、0.5％を超えると靱性
が劣化すると共にばね特性を低下させるので、Ｖは0.05
〜0.5％の範囲とした。 他方、Moは0.05％未満では上記のような耐へたり性改
善の効果が十分に得られず、また２％を超えるとその効
果が飽和しかつオーステナイト中に溶解されない複合炭
化物が形成される。そして、その複合炭化物の量が増加
して大きな塊状となった場合には、非金属介在物と同等
の害をもたらすので鋼の疲労強度を低下させる恐れがあ
る。したがって、Moは0.05〜2.0％の範囲とした。 Cu,Sb,As,Sn; Cu,Sb,As,Snはフェライト脱炭を防止してばねの耐疲
労特性を向上させるのに有効な元素であるので、必要に
応じてこれらの１種または２種以上を添加するのもよ
い。また、Cuは析出硬化によって強度を高めるとともに
耐候性を向上させるのにも有効な元素である。この場合
に、上記のような効果を得るためには、Cuについては0.
1％以上,Sbについては0.01％以上,Asについては0.01％
以上,Snについては0.01％以上とするのがよい。しか
し、多すぎると靱・延性を損うこととなるので、Cuにつ
いては1.0％以下,Sbについては0.3％以下、Asについて
は0.3％以下,Snについては３％以下とするのがよい。 そのほか、Ｓはばねの疲労強度を損う元素であり、Ｓ
含有量が低いほどばねとしての信頼性を高めることがで
きるので、使用目的等に応じて、その上限を0.010％に
規制することも望ましく、［Ｏ］は酸化物系の介在物を
生成し、これが疲労破壊の起点となりやすいので、使用
目的等に応じてその上限を0.0015％に規制することも望
ましく、［Ｎ］はTiN系の介在物を生成して鋼の疲労強
度を低下させるので、使用目的等に応じてその上限を0.
010％に規制することも望ましい。 さらに、焼入れ後の残留オーステナイト量が10％未満
となるようにして高強度ばねの疲労強度を高めるように
することが必要であり、焼入れ後の残留オーステナイト
量が10％未満となるようにするために、とくに望ましく
は、例えばC,Ni,Siの３元素について、 35・Ｃ（％）＋２・Si（％）＋Ni（％）＜23％ となるように規制することが必要である。 （実施例） 次に、本発明の実施例を比較例とともに説明する。 まず、第１表に示すNo.1〜No.20の化学成分の鋼を溶
製したのち造塊し、分解圧延，線材圧延を行ってばね用
鋼線を製造した。次いで、これら各線材から残留せん断
ひみず量測定試験片および耐久限度測定試験片を準備
し、各試験片の硬さをいずれもHRC＝55の一定となるよ
うに焼入れ、焼もどしを行って調質した。 また、第１表には、 Ｙ＝35・Ｃ（％）＋２・Si（％）＋Ni（％） の値を示すとともに、焼入れ後の残留オーステナイト量
の測定結果を示した。 さらに、第１図には各供試鋼の耐久限度と焼入れ後の
残留オーステナイト量との関係を示した。 第１表および第１図に示す結果より明らかなように、
焼入れ後の残留オーステナイト量が10％以上になると耐
久限度の低下が著しいことが認められ、したがって、本
発明に係るばね用鋼の鋼種系では、焼入れ後の残留オー
ステナイト量を10％未満に規制してやることが必要であ
ることが確かめられた。 因みに、焼入れ状態で残留オーステナイト量が10％以
上となるものについては、焼入れ後にサブゼロ処理を施
して残留オーステナイト量を10％未満に減少させること
も可能ではあるが、ばねの量産工程を考えると、このサ
ブゼロ処理を施すことは好ましくない。そして、ばねの
量産工程を考慮すれば、あくまでも焼入れ・焼もどしの
調質処理で残留オーステナイト量が10％未満となるよう
にする必要がある。 さらに、焼入れ後の残留オーステナイト量が10％未満
となるようにするためには、第１表に例示した成分系を
含む多くの試料をもとにして、残留オーステナイト量に
対するC,Si,Niの影響について重回帰分析を実施した結
果、 35・Ｃ（％）＋２・Si（％）＋Ni（％）＜23％ を満足させるようにすることによって、目的が達せられ
ることがわかった。 次に、特に懸架ばねにおいては、耐へたり性の優劣が
設計上において大きなウエイトを占める。とくに、最近
では温間へたり特性に優れていることが要求されてい
る。 そこで、第１表に示すNo.1〜3No.6〜8,No.11〜13,No.
16〜19に示した残留オーステナイト量が少ない各供試鋼
について、各々の温間における耐へたり性を重錘式の捩
りクリープ試験機（最大トルク;25kgf・ｍ）を用いて評
価した。このときの試験条件を第２表に示す。また、こ
の試験結果を現用のSUP7の試験結果とともに第２図に示
す。 第２図に示す結果より明らかなように、残留オーステ
ナイト量が少ない供試鋼は現用のSUP7鋼に比較していず
れも72hr後の剪断クリープ歪が小さく、優れた耐へたり
性とくに、耐温間へたり性を有していることが認められ
る。 すなわち、懸架用コイルばねの高強度化は、主として
耐へたり性を対象として検討する場合が多いが残留オー
ステナイト量が少ない鋼は耐へたり性が従来鋼に比べて
かなり優れており、高強度ばねとしての特性を与えるば
ね用鋼であるといえる。 本発明に係る高強度ばね用鋼では、不純物中における
［Ｏ］量をより望ましくは0.0015％以下，［Ｎ］量をよ
り望ましくは0.010％以下、Ｓ量をより望ましくは0.010
％以下に規制することによって、ばねの耐久限度をさら
に向上させることが可能である。 すなわち、第３表に示すNo.21〜No.24の化学成分の鋼
を溶製したのち造塊し、分解圧延，線材圧延を行ってば
ね用鋼線を製造し、次いでこれら各線材から耐久限度測
定試験片を準備し、各試験片の硬さをいずれもHRC＝55
の一定となるように焼入れ・焼もどしを行って調質し
た。そして、各試験片により各供試鋼No.21〜24の耐久
限度を測定したところ、第３表に示す結果であった。 第３表に示すように、［Ｏ］，［Ｎ］,Sのうちの少な
くともいずれか１つの含有量を規制することにより、耐
久限度をさらに向上できることが確かめられた。 次に、通常の場合において、Siを２％程度以上含有す
る高Siばね用鋼は、素材の圧延過程および製品の熱処理
（焼入れ段階）でフェライト脱炭を生じ、ばねの疲労特
性に対して悪影響を及ぼすことがわかっている。 このような不具合を防止するためには、状態図におけ
るα＋γ領域を急熱・急冷することが良いとされている
が、Si含有量がさらに多くなると、例えばSi含有量が2.
50％以上になると、急熱・急冷だけではフェライト脱炭
の防止に限界があり、別途の対策をとることが必要であ
る。 そこで、本発明においては、上記のフェライト脱炭の
防止がCu,Sb,As,Snの添加によって可能となることを見
出した。 そこで、第４表に示すNo.31〜44の化学成分の鋼を溶
製したのち造塊し、分解圧延，線材圧延を行ってばね用
鋼線を製造し、次いで、これら各線材からフェライト脱
炭層深さ測定試験片を準備し、各試験片を900℃×10分
間加熱したのち油冷する焼入れを行って各供試鋼のフェ
ライト脱炭層深さを測定した。これらの結果を第４表お
よび第３図，第４図に示す。 第４表および第３図に示す結果より明らかなように、
Cu含有量を0.1％以上とすることによってフェライト脱
炭層深さを低減することが可能であり、Cuの添加がフェ
ライト脱炭の防止に有効であることが確かめられた。し
かし、Cu添加によるフェライト脱炭の防止効果は、その
含有量が1.0％で飽和することから、フェライト脱炭防
止のためのCu添加量は0.1〜1.0％とするのが望ましいこ
とが認められた。 また、第４表および第３図に示す結果より明らかなよ
うに、Sb含有量を0.01％以上とすることによってフェラ
イト脱炭層深さを低減することが可能であり、Sbの添加
がフェライト脱炭の防止に有効であることが確かめら
れ、Sb含有量を0.025％近辺とした場合にCu添加量を増
大することによって、フェライト脱炭の防止をさらに効
果的になしうることが確かめられた。しかし、Sb添加に
よるフェライト脱炭の防止効果は、その含有量が0.3％
で飽和することから、フェライト脱炭防止のためのSb添
加量は0.01〜0.3％とするのが望ましいことが認められ
た。 さらに、第４表に示す結果より明らかなように、Asお
よびSnの添加もフェライト脱炭防止に有効であり、フェ
ライト脱炭の防止のためには、Asについては0.01〜0.3
％、Snについても0.01〜0.3％とするのが望ましいこと
がわかった。
以上説明してきたところから明らかなように、本発明
に係る高強度ばね用鋼は、重量％で、C:0.30〜0.75％、
Si:1.0〜4.0％、Mn:0.5〜1.5％、Cr:0.1〜2.0％、Ni:0.
51〜2.0未満％、及びCu:0.1〜1.0％、Sb:0.01〜0.3％、
As:0.01〜0.3％,Sn:0.01〜0.3％のうちから選ばれる１
種または２種以上、必要に応じてV:0.05〜0.5％、No:0.
05〜2.0％のうちから選ばれる１種または２種を含み、
残部Feおよび不純物からなり、焼入れ後の残留オーステ
ナイト量を10％未満にしたものであるから、熱間成形コ
イルばね用および冷間成形コイルばね用のいずれの素材
としても用いることが可能であり、熱間成形によってコ
イル等のばね製品を製造した場合でも残留オーステナイ
ト量が10％未満であるため耐疲労特性に優れた高強度ば
ねを得ることが可能であり、冷間成形によってコイル等
のばね製品を製造する場合でも残留オーステナイト量を
適度に調整することによって、その際の成形性を悪いも
のとすることがなくなり、耐疲労特性に優れた高強度ば
ねを得ることが可能であるという著しく優れた効果がも
たらされる。
に係る高強度ばね用鋼は、重量％で、C:0.30〜0.75％、
Si:1.0〜4.0％、Mn:0.5〜1.5％、Cr:0.1〜2.0％、Ni:0.
51〜2.0未満％、及びCu:0.1〜1.0％、Sb:0.01〜0.3％、
As:0.01〜0.3％,Sn:0.01〜0.3％のうちから選ばれる１
種または２種以上、必要に応じてV:0.05〜0.5％、No:0.
05〜2.0％のうちから選ばれる１種または２種を含み、
残部Feおよび不純物からなり、焼入れ後の残留オーステ
ナイト量を10％未満にしたものであるから、熱間成形コ
イルばね用および冷間成形コイルばね用のいずれの素材
としても用いることが可能であり、熱間成形によってコ
イル等のばね製品を製造した場合でも残留オーステナイ
ト量が10％未満であるため耐疲労特性に優れた高強度ば
ねを得ることが可能であり、冷間成形によってコイル等
のばね製品を製造する場合でも残留オーステナイト量を
適度に調整することによって、その際の成形性を悪いも
のとすることがなくなり、耐疲労特性に優れた高強度ば
ねを得ることが可能であるという著しく優れた効果がも
たらされる。
第１図は第１表に示した供試鋼において耐久限度と焼入
れ後の残留オーステナイト量との関係を調べた結果を示
すグラフ、第２図は第１表に示した供試鋼のうち残留オ
ーステナイト量が少ない鋼の耐へたり性（72hr後の剪断
クリープ歪）を調べた結果を示すグラフ、第３図および
第４図はフェライト脱炭層深さへの各CuおよびSbの添加
効果を調べた結果を示すグラフである。
れ後の残留オーステナイト量との関係を調べた結果を示
すグラフ、第２図は第１表に示した供試鋼のうち残留オ
ーステナイト量が少ない鋼の耐へたり性（72hr後の剪断
クリープ歪）を調べた結果を示すグラフ、第３図および
第４図はフェライト脱炭層深さへの各CuおよびSbの添加
効果を調べた結果を示すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項１】重量％で、C:0.30〜0.75％、Si:1.0〜4.0
％、Mn:0.5〜1.5％、Cr:0.1〜2.0％、Ni:0.51〜2.0未満
％、およびCu:0.1〜1.0％、Sb:0.01〜0.3％、As:0.01〜
0.3％,Sn:0.01〜0.3％のうちから選ばれる１種または２
種以上を含み、残部Feおよび不純物からなり、焼入れ後
の残留オーステナイト量を10％未満にしたことを特徴と
する高強度ばね用鋼。 - 【請求項２】Ｃ含有量,Si含有量およびNi含有量の関係
を、 35・Ｃ（％）＋２・Si（％）＋Ni（％）＜23％ に規制して焼入れ後の残留オーステナイト量を10％未満
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記
載の高強度ばね用鋼。 - 【請求項３】不純物中において、［Ｏ］:0.0015％以
下、［Ｎ］:0.010％以下、S:0.001％以下に規制したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第
（２）項に記載の高強度ばね用鋼。 - 【請求項４】重量％で、C:0.30〜0.75％、Si:1.0〜4.0
％、Mn:0.5〜1.5％、Cr:0.1〜2.0％、Ni:0.51〜2.0未満
％、およびCu:0.1〜1.0％,Sb:0.01〜0.3％,As:0.01〜0.
3％,Sn:0.01〜0.3％のうちから選ばれる１種または２種
以上、さらにV:0.05〜0.5％,Mo:0.05〜2.0％のうちから
選ばれる１種または２種を含み、残部Feおよび不純物か
らなり、焼入れ後の残留オーステナイト量を10％未満に
したことを特徴とする高強度ばね用鋼。 - 【請求項５】Ｃ含有量,Si含有量およびNi含有量の関係
を、 35・Ｃ（％）＋２・Si（％）＋Ni（％）＜23％ に規制して焼入れ後の残留オーステナイト量を10％未満
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第（４）項に記
載の高強度ばね用鋼。 - 【請求項６】不純物中において、［Ｏ］:0.0015％以
下、［Ｎ］:0.010％以下、S:0.010％以下に規制したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（４）項または第
（５）項に記載の高強度ばね用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048837A JPH0830246B2 (ja) | 1987-03-05 | 1987-03-05 | 高強度ばね用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048837A JPH0830246B2 (ja) | 1987-03-05 | 1987-03-05 | 高強度ばね用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63216951A JPS63216951A (ja) | 1988-09-09 |
| JPH0830246B2 true JPH0830246B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=12814357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62048837A Expired - Lifetime JPH0830246B2 (ja) | 1987-03-05 | 1987-03-05 | 高強度ばね用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830246B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04311529A (ja) * | 1991-04-10 | 1992-11-04 | Sugita Seisen Kojo:Kk | 高強度高靱性ばね用オイルテンパー鋼線の連続熱処理方法 |
| JP2842579B2 (ja) * | 1991-10-02 | 1999-01-06 | 株式会社 神戸製鋼所 | 疲労強度の優れた高強度ばね用鋼 |
| JPH08158013A (ja) | 1994-10-03 | 1996-06-18 | Daido Steel Co Ltd | 耐食性バネ用鋼 |
| KR20010060753A (ko) * | 1999-12-28 | 2001-07-07 | 이구택 | 저합금형 고응력 스프링의 제조방법 |
| JP6027302B2 (ja) * | 2009-12-22 | 2016-11-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 高強度焼戻し省略ばね用鋼 |
| KR20140117505A (ko) * | 2012-02-14 | 2014-10-07 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 스프링 강 |
| JP6225880B2 (ja) * | 2014-10-27 | 2017-11-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | ばね用鋼およびばね |
| JP6119717B2 (ja) * | 2014-10-27 | 2017-04-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | ばね用鋼およびばね |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6089553A (ja) * | 1983-10-19 | 1985-05-20 | Daido Steel Co Ltd | 高強度ばね用鋼および前記鋼を使用した高強度ばねの製造方法 |
| JPS61183442A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-16 | Daido Steel Co Ltd | 低脱炭バネ鋼 |
| JPH0796697B2 (ja) * | 1986-10-24 | 1995-10-18 | 大同特殊鋼株式会社 | 高強度ばね用鋼 |
-
1987
- 1987-03-05 JP JP62048837A patent/JPH0830246B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63216951A (ja) | 1988-09-09 |
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |