JPH09143621A - 疲労特性に優れたばね用オイルテンパー線およびその製造方法 - Google Patents
疲労特性に優れたばね用オイルテンパー線およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH09143621A JPH09143621A JP32226695A JP32226695A JPH09143621A JP H09143621 A JPH09143621 A JP H09143621A JP 32226695 A JP32226695 A JP 32226695A JP 32226695 A JP32226695 A JP 32226695A JP H09143621 A JPH09143621 A JP H09143621A
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- Japan
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- quenching
- spring
- wire
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ばね用オイルテンパー線において、疲労強度
と耐へたり性を両立させる。 【解決手段】 炭素を０．５〜０．８重量％含有する鋼
であって、残留γ相の割合が体積率を、全体では１％以
上５％以下であり、かつ深さが線径の１／１０である表
層部では５％超１４％以下とする。
と耐へたり性を両立させる。 【解決手段】 炭素を０．５〜０．８重量％含有する鋼
であって、残留γ相の割合が体積率を、全体では１％以
上５％以下であり、かつ深さが線径の１／１０である表
層部では５％超１４％以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オイルテンパー
線、特に自動車のエンジン弁ばねなどに用いられる高強
度ばね用として好適なオイルテンパー線に関するもので
ある。
線、特に自動車のエンジン弁ばねなどに用いられる高強
度ばね用として好適なオイルテンパー線に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】自動
車の弁ばねは高応力、高回転で用いられており、最も厳
しい使用環境にあるばねである。近年自動車エンジンの
小型化、低燃費化のためにさらに厳しい条件下で使用さ
れるようになってきている。このため弁ばね用材料とし
てさらなる高強度化が要求されている。弁ばね用材料と
しては主として弁ばね用クロムバナジウム鋼オイルテン
パー線や弁ばね用シリコンクロム鋼オイルテンパー線が
用いられており、これらの高強度化が進んでいる。
車の弁ばねは高応力、高回転で用いられており、最も厳
しい使用環境にあるばねである。近年自動車エンジンの
小型化、低燃費化のためにさらに厳しい条件下で使用さ
れるようになってきている。このため弁ばね用材料とし
てさらなる高強度化が要求されている。弁ばね用材料と
しては主として弁ばね用クロムバナジウム鋼オイルテン
パー線や弁ばね用シリコンクロム鋼オイルテンパー線が
用いられており、これらの高強度化が進んでいる。
【０００３】しかし、これら材料を高強度化すると材料
の靱延性が劣化し、ばね成形中に折損を起こすという問
題がある。これに対し、特開平3-162550号公報に示され
るように、オイルテンパー線の焼入れ、焼戻し後のマト
リクス組織である焼戻しマルテンサイト中に残留オース
テナイト相を５〜２０％存在させることにより靱性を確
保し、ばね成形中の折損を防止する方法がある。しか
し、残留オーステナイト相が多量に存在するとばねとし
て使用中に残留オーステナイト相がマルテンサイト相に
変態し、体積膨張することによりばねに永久歪みが生じ
る。すなわち耐へたり性が劣化するという問題があっ
た。
の靱延性が劣化し、ばね成形中に折損を起こすという問
題がある。これに対し、特開平3-162550号公報に示され
るように、オイルテンパー線の焼入れ、焼戻し後のマト
リクス組織である焼戻しマルテンサイト中に残留オース
テナイト相を５〜２０％存在させることにより靱性を確
保し、ばね成形中の折損を防止する方法がある。しか
し、残留オーステナイト相が多量に存在するとばねとし
て使用中に残留オーステナイト相がマルテンサイト相に
変態し、体積膨張することによりばねに永久歪みが生じ
る。すなわち耐へたり性が劣化するという問題があっ
た。
【０００４】また、特公平7-13269 号公報に示されるよ
うに、ばね成形後に焼入れして形成させた残留オーステ
ナイト相を室温〜４００℃でセッティング中にマルテン
サイト変態させることによりばね線表面に圧縮残留応力
を生じさせる方法もある。従って、本発明の目的は、ば
ね使用中の耐へたり性を劣化させることなく、高い疲労
強度を有するばね用オイルテンパー線を提供することに
ある。
うに、ばね成形後に焼入れして形成させた残留オーステ
ナイト相を室温〜４００℃でセッティング中にマルテン
サイト変態させることによりばね線表面に圧縮残留応力
を生じさせる方法もある。従って、本発明の目的は、ば
ね使用中の耐へたり性を劣化させることなく、高い疲労
強度を有するばね用オイルテンパー線を提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、炭素を０．５〜０．８重量％含有する鋼で
あって、残留γ（オーステナイト）相の割合が体積率で
全体では１％以上５％以下であり、かつ深さが線径（直
径）の１／１０である表層部では５％超１４％以下であ
ることを特徴とする。このような線材を得る方法は、焼
入れ・焼戻しを行うオイルテンパー線の製造方法におい
て、上記炭素含有量の鋼線材に焼入れを２回行った後、
焼戻しを行うことを特徴とする。
決するため、炭素を０．５〜０．８重量％含有する鋼で
あって、残留γ（オーステナイト）相の割合が体積率で
全体では１％以上５％以下であり、かつ深さが線径（直
径）の１／１０である表層部では５％超１４％以下であ
ることを特徴とする。このような線材を得る方法は、焼
入れ・焼戻しを行うオイルテンパー線の製造方法におい
て、上記炭素含有量の鋼線材に焼入れを２回行った後、
焼戻しを行うことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】より具体的に上記の発明を説明す
る。本発明のオイルテンパー線は、線材の表層部と内部
とで残留オーステナイト相の分布量が異なるよう構成
し、疲労強度と耐へたり性の両立を図るものである。即
ち、表層部の残留オーステナイト相を多くすることで疲
労強度を確保し、内部のオーステナイト相を少なくする
ことで耐へたり性を確保している。
る。本発明のオイルテンパー線は、線材の表層部と内部
とで残留オーステナイト相の分布量が異なるよう構成
し、疲労強度と耐へたり性の両立を図るものである。即
ち、表層部の残留オーステナイト相を多くすることで疲
労強度を確保し、内部のオーステナイト相を少なくする
ことで耐へたり性を確保している。
【０００７】このような線材を作製するには２回の焼入
れを行った後に焼戻しを行う。その際、２回目の焼入れ
領域を線径の１／１０の深さである表層部のみとするこ
とが好ましい。表層部のみ焼入れする具体的な手段とし
ては高周波加熱が挙げられる。また、２回目の焼入れ加
熱温度を１回目の焼入れ加熱温度以上とすることが好適
である。さらに、２回目の焼入れの際の冷却速度を１回
目の焼入れの際の冷却速度よりも遅くすると望ましい。
れを行った後に焼戻しを行う。その際、２回目の焼入れ
領域を線径の１／１０の深さである表層部のみとするこ
とが好ましい。表層部のみ焼入れする具体的な手段とし
ては高周波加熱が挙げられる。また、２回目の焼入れ加
熱温度を１回目の焼入れ加熱温度以上とすることが好適
である。さらに、２回目の焼入れの際の冷却速度を１回
目の焼入れの際の冷却速度よりも遅くすると望ましい。
【０００８】各構成の限定理由は次の通りである。 ＜炭素：０．５〜０．８重量％＞炭素量が０．５％未満
または０．８％超の鋼においても残留オーステナイト相
量の線断面分布を制御することはできる。しかし、ばね
用オイルテンパー線として用いる場合には、０．５％未
満ではばね線としての強度が得られず、０．８％超では
熱間圧延線材から所定の線径にするための引き抜き加工
時やばね加工時に靱性が低く、加工できなくなるからで
ある。
または０．８％超の鋼においても残留オーステナイト相
量の線断面分布を制御することはできる。しかし、ばね
用オイルテンパー線として用いる場合には、０．５％未
満ではばね線としての強度が得られず、０．８％超では
熱間圧延線材から所定の線径にするための引き抜き加工
時やばね加工時に靱性が低く、加工できなくなるからで
ある。
【０００９】＜残留オーステナイト量（全体）：１〜５
％（体積率）＞焼き戻しマルテンサイト中に存在する残
留オーステナイト相は疲労強度や靱性を向上するが、体
積率１％未満ではその効果がなく、５％を越えるとばね
使用中のマルテンサイト変態により耐へたり性が劣化す
るからである。
％（体積率）＞焼き戻しマルテンサイト中に存在する残
留オーステナイト相は疲労強度や靱性を向上するが、体
積率１％未満ではその効果がなく、５％を越えるとばね
使用中のマルテンサイト変態により耐へたり性が劣化す
るからである。
【００１０】＜残留オーステナイト量（表層部）：深さ
が線径の１／１０の表層部に５％超１４％以下（体積
率）＞ばね使用中にばね線に作用する応力は線表面で最
も高くなる。そこで、表層部に残留オーステナイト相を
多く分布させ、そのマルテンサイト相への変態によって
圧縮残留応力を生じさせて応力を緩和する。表層部の深
さは線径の１／１０が好適であり、これより小さいと効
果がなく、大きいと耐へたり性が劣化する。また、表層
部での残留オーステナイト相量が５％以下では疲労強度
向上に効果が小さく、１４％超では残留オーステナイト
相量を５％以下にすることができない上、へたりが増大
することが予想されるからである。
が線径の１／１０の表層部に５％超１４％以下（体積
率）＞ばね使用中にばね線に作用する応力は線表面で最
も高くなる。そこで、表層部に残留オーステナイト相を
多く分布させ、そのマルテンサイト相への変態によって
圧縮残留応力を生じさせて応力を緩和する。表層部の深
さは線径の１／１０が好適であり、これより小さいと効
果がなく、大きいと耐へたり性が劣化する。また、表層
部での残留オーステナイト相量が５％以下では疲労強度
向上に効果が小さく、１４％超では残留オーステナイト
相量を５％以下にすることができない上、へたりが増大
することが予想されるからである。
【００１１】＜２回の焼入れ＞残留オーステナイト相の
分布を制御するためには一度の焼き入れでは不十分であ
るため２回行う必要がある。 ＜２回目の焼入れ領域が線径の１／１０の深さである表
層部のみ＞線材表層部のオーステナイト相の分布を制御
するには上記表層部のみに再度焼入れ処理を施す必要が
あるからである。
分布を制御するためには一度の焼き入れでは不十分であ
るため２回行う必要がある。 ＜２回目の焼入れ領域が線径の１／１０の深さである表
層部のみ＞線材表層部のオーステナイト相の分布を制御
するには上記表層部のみに再度焼入れ処理を施す必要が
あるからである。
【００１２】＜２回目の焼入れ加熱温度が１回目のそれ
よりも高い＞２回目の焼入れで残留オーステナイト相量
の多い領域を確保する場合、１回目よりも焼入れ温度を
高くすることで炭化物を固溶させ、マトリクス中の炭素
濃度を上げてオーステナイト相の安定度を高くするため
である。 ＜２回目の焼入れ冷却速度が１回目のそれよりも遅い＞
２回目の焼入れで残留オーステナイト相量の多い領域を
確保する場合、１回目よりも焼入れ冷却速度を遅くし、
マルテンサイト変態中の炭素の拡散時間を長くして、オ
ーステナイト相の炭素濃度を上げ、その安定度を高くす
るためである。
よりも高い＞２回目の焼入れで残留オーステナイト相量
の多い領域を確保する場合、１回目よりも焼入れ温度を
高くすることで炭化物を固溶させ、マトリクス中の炭素
濃度を上げてオーステナイト相の安定度を高くするため
である。 ＜２回目の焼入れ冷却速度が１回目のそれよりも遅い＞
２回目の焼入れで残留オーステナイト相量の多い領域を
確保する場合、１回目よりも焼入れ冷却速度を遅くし、
マルテンサイト変態中の炭素の拡散時間を長くして、オ
ーステナイト相の炭素濃度を上げ、その安定度を高くす
るためである。
【００１３】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
化学成分が重量％で、Ｃ：０．５５％、Ｓｉ：１．３９
％、Ｍｎ：０．６８％、Ｐ：０．００７％、Ｓ：０．０
０９％、Ｃｒ：０．７０％、残部：Ｆｅの熱間圧延線材
を引き抜き加工によって線径４．０mmとした後、表１に
示す焼入れ・焼戻し処理を行って、表２に示すオーステ
ナイト相量のオイルテンパー線を作製した。なお、表１
における「水冷」の冷却速度は約２５０℃／ｓｅｃで、
「油冷」の冷却速度は約５０℃／ｓｅｃである。
化学成分が重量％で、Ｃ：０．５５％、Ｓｉ：１．３９
％、Ｍｎ：０．６８％、Ｐ：０．００７％、Ｓ：０．０
０９％、Ｃｒ：０．７０％、残部：Ｆｅの熱間圧延線材
を引き抜き加工によって線径４．０mmとした後、表１に
示す焼入れ・焼戻し処理を行って、表２に示すオーステ
ナイト相量のオイルテンパー線を作製した。なお、表１
における「水冷」の冷却速度は約２５０℃／ｓｅｃで、
「油冷」の冷却速度は約５０℃／ｓｅｃである。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】これらの線材をばね成形し歪み取り焼鈍を
行った後にさらにショットピーニングと歪み取り焼鈍を
行ったばねについて平均応力を６４０MPa としたばね疲
労試験（試験回数５×１０7 回）を実施し、疲労強度を
評価した。また、試験応力６４０±３８０MPa における
試験後のばねの残留剪断歪み量で耐へたり性を評価し
た。その結果を表３に示す。
行った後にさらにショットピーニングと歪み取り焼鈍を
行ったばねについて平均応力を６４０MPa としたばね疲
労試験（試験回数５×１０7 回）を実施し、疲労強度を
評価した。また、試験応力６４０±３８０MPa における
試験後のばねの残留剪断歪み量で耐へたり性を評価し
た。その結果を表３に示す。
【００１７】
【表３】
【００１８】表３に示すように、比較例であるサンプル
Ｂは耐へたり性に優れるものの、疲労強度が不十分であ
る。また、同じく比較例であるサンプルＣは疲労強度に
優れるものの耐へたり性が不十分である。これに対して
実施例であるサンプルＡは疲労強度と耐へたり性とが両
立していることがわかる。
Ｂは耐へたり性に優れるものの、疲労強度が不十分であ
る。また、同じく比較例であるサンプルＣは疲労強度に
優れるものの耐へたり性が不十分である。これに対して
実施例であるサンプルＡは疲労強度と耐へたり性とが両
立していることがわかる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば疲
労強度と耐へたり性を両立するばね用オイルテンパー線
を得ることができる。
労強度と耐へたり性を両立するばね用オイルテンパー線
を得ることができる。
Claims (5)
- 【請求項１】 炭素を０．５〜０．８重量％含有する鋼
であって、残留γ相の割合が体積率で、全体では１％以
上５％以下であり、かつ深さが線径の１／１０である表
層部では５％超１４％以下であることを特徴とするばね
用オイルテンパー線。 - 【請求項２】 炭素を０．５〜０．８重量％含有する鋼
を焼入れ・焼戻しするばね用オイルテンパー線の製造方
法であって、焼入れを２回行った後、焼戻しを行うこと
を特徴とするばね用オイルテンパー線の製造方法。 - 【請求項３】 ２回目の焼入れ領域が線径の１／１０の
深さである表層部のみであることを特徴とする請求項２
記載のばね用オイルテンパー線の製造方法。 - 【請求項４】 ２回目の焼入れ加熱温度が１回目の焼入
れ加熱温度以上であることを特徴とする請求項２または
３記載のばね用オイルテンパー線の製造方法。 - 【請求項５】 ２回目の焼入れの際の冷却速度が１回目
の焼入れの際の冷却速度よりも遅いことを特徴とする請
求項２〜４のいずれかに記載のばね用オイルテンパー線
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32226695A JPH09143621A (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 疲労特性に優れたばね用オイルテンパー線およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32226695A JPH09143621A (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 疲労特性に優れたばね用オイルテンパー線およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09143621A true JPH09143621A (ja) | 1997-06-03 |
Family
ID=18141733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32226695A Pending JPH09143621A (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 疲労特性に優れたばね用オイルテンパー線およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09143621A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004036791A (ja) * | 2002-07-04 | 2004-02-05 | Shinjo Mfg Co Ltd | 耐熱ドリルねじ |
| JP2016191098A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 加工性に優れた熱処理鋼線の製造方法 |
| JP2019007081A (ja) * | 2013-03-12 | 2019-01-17 | 本田技研工業株式会社 | ばね用鋼線の製造方法 |
| JP2022541813A (ja) * | 2019-07-12 | 2022-09-27 | ポスコ | 高強度ばね用線材および鋼線並びにその製造方法 |
-
1995
- 1995-11-15 JP JP32226695A patent/JPH09143621A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004036791A (ja) * | 2002-07-04 | 2004-02-05 | Shinjo Mfg Co Ltd | 耐熱ドリルねじ |
| JP2019007081A (ja) * | 2013-03-12 | 2019-01-17 | 本田技研工業株式会社 | ばね用鋼線の製造方法 |
| JP2016191098A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 加工性に優れた熱処理鋼線の製造方法 |
| JP2022541813A (ja) * | 2019-07-12 | 2022-09-27 | ポスコ | 高強度ばね用線材および鋼線並びにその製造方法 |
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