JPH1143721A - High strength spring steel and its manufacture - Google Patents
High strength spring steel and its manufactureInfo
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- JPH1143721A JPH1143721A JP19950397A JP19950397A JPH1143721A JP H1143721 A JPH1143721 A JP H1143721A JP 19950397 A JP19950397 A JP 19950397A JP 19950397 A JP19950397 A JP 19950397A JP H1143721 A JPH1143721 A JP H1143721A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、高強度ばね用鋼
材及びその製造方法に関し、鋼の化学成分を調整し、調
整された化学成分からなる鋼の熱間圧延条件を調整する
ことにより、圧延終了温度がフェライト及びオーステナ
イトの2相域となるようにして熱間圧延を施し、次い
で、熱間圧延後の冷却速度を適切に調整し、そして、更
にフェライトの面積率が調整されたマルテンサイト組織
にし、あるいは、更に冷間加工を施して高強度を付与し
た、ばね用鋼材及びその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steel material for a high-strength spring and a method for producing the same. Hot rolling is performed so that the termination temperature is in the two-phase region of ferrite and austenite, then the cooling rate after hot rolling is appropriately adjusted, and further, the martensite structure in which the area ratio of ferrite is adjusted Or a cold-worked steel material having high strength imparted thereto, and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、自動車用の懸架用ばねは、線材か
ら熱間成形及び冷間成形の2通りの方法で製造されてい
る。この内、熱間成形によるばねの製造では、ばね用鋼
材を熱間で巻いた後、焼入れ・焼戻しを行なうことによ
り所定の強度に調質された線材から熱間成形される。一
方、冷間成形によるばねの製造では、ばね鋼鋼材を熱間
圧延で線材とした後、球状化焼きなまし又はパテンティ
ング処理を行なった後、冷間で伸線加工を行ない、これ
をオイルテンパー処理し、冷間でコイリング(成形)す
る。2. Description of the Related Art Conventionally, suspension springs for automobiles are manufactured from a wire by two methods, hot forming and cold forming. Among these, in the production of a spring by hot forming, a steel material for a spring is hot-rolled, and then quenched and tempered to hot-form the wire material that has been tempered to a predetermined strength. On the other hand, in the production of a spring by cold forming, after a spring steel material is formed into a wire by hot rolling, a spheroidizing annealing or patenting process is performed, followed by a cold drawing process, and an oil tempering process. And cold coiled (formed).
【0003】例えば、特開昭59−170241号公報
には、鋼材の化学成分組成を適切に選定し、制御圧延を
行なって鋼材の結晶粒度を9番以上の細粒とすることに
より、耐へたり性だけでなく疲労強度を高めた高強度・
高靱性ばね用鋼材を得る技術(以下、先行技術という)
を開示している。[0003] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-170241 discloses that the chemical composition of steel is appropriately selected and controlled rolling is performed to reduce the crystal grain size of the steel to a fine grain of 9 or more. High strength with increased fatigue strength as well as ruggedness
Technology for obtaining high toughness spring steel (hereinafter referred to as prior art)
Is disclosed.
【0004】ところで、最近では、自動車や各種産業機
械などの製造において、製造工程の省略化やエネルギー
消費量の削減などによるコストの低減が強く要求されて
いる。In recent years, in the manufacture of automobiles and various industrial machines, there has been a strong demand for cost reduction by omitting manufacturing steps and reducing energy consumption.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術によ
れば、疲労強度に優れた高強度・高靱性ばね用鋼材が得
られるという利点を有している。しかしながら、先行技
術及び従来法によるばね用鋼材の製造方法では、ばねの
成形工程が熱間成形あるいは冷間成形のいずれの場合で
あっても、ばねの製造過程のいずれかにおいて、焼入れ
・焼戻し工程が必要であり、そのため所定の設備を要
し、エネルギーコストも高くつく。According to the above-mentioned prior art, there is an advantage that a high-strength and high-toughness spring steel material excellent in fatigue strength can be obtained. However, in the method of manufacturing a spring steel material according to the prior art and the conventional method, the quenching / tempering step is performed in any of the spring manufacturing processes, regardless of whether the spring forming step is hot forming or cold forming. Is required, so that predetermined equipment is required and energy costs are high.
【0006】そこで、本発明者等は、上記問題を解決す
るために、鋼材のミクロ組織の制御の適正化により、焼
入れ・焼戻しをせずに高強度を付与することに着眼し、
鋼の成分設計並びに熱間圧延条件及び圧延後の冷却速度
と、制御されたミクロ組織と、鋼材の強度及び延性との
関係を研究した。そして、従来のばね製造工程の省略化
及びエネルギーコスト低減のために、焼入れ・焼戻し処
理工程が行われる従来のばねと同等乃至それ以上の高強
度を備えたばねを、焼入れ・焼戻しを行わずに製造する
技術を開発することにした。こうして、この発明の目的
は、上述した課題を解決することにより、ばねの製造工
程において焼入れ・焼戻しを必要としない、高強度ばね
用鋼材及びその製造方法を提供することにある。In order to solve the above problems, the present inventors have focused on imparting high strength without quenching and tempering by optimizing the control of the microstructure of steel.
The relationship between steel composition design, hot rolling conditions and cooling rate after rolling, controlled microstructure, and strength and ductility of steel materials were studied. Then, in order to omit the conventional spring manufacturing process and reduce the energy cost, a spring having a strength equal to or higher than that of the conventional spring in which the quenching / tempering process is performed is manufactured without performing quenching / tempering. We decided to develop technology to do that. Thus, an object of the present invention is to provide a high-strength steel material for a spring and a method for manufacturing the same, which does not require quenching and tempering in a spring manufacturing process by solving the above-mentioned problems.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から、高強度ばね用鋼材及びその製造方法を開発す
べく鋭意研究を重ねた。その結果、鋼の成分組成並びに
圧延条件及び圧延後の冷却速度を種々変化させ、鋼材の
ミクロ組織をフェライト+マルテンサイトからなる適正
な面積比率の2相組織とすることにより、従来から用い
られているばね用鋼材の焼入れ・焼戻し処理成品と同等
乃至それ以上の高強度の成品を得ることが可能であるこ
とを見い出した。更に、適正な加工率の冷間加工を施す
ことにより、一層高強度のばね用鋼材が得られること、
及び、2相組織のフェライトの面積比率の適正範囲を拡
大することが可能であることを見い出した。SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have conducted intensive studies from the above viewpoints in order to develop a high-strength steel material for a spring and a method for producing the same. As a result, the composition of the steel, the rolling conditions and the cooling rate after the rolling are variously changed, and the microstructure of the steel material is changed to a two-phase structure composed of ferrite and martensite with an appropriate area ratio, whereby the steel is conventionally used. It has been found that it is possible to obtain a high-strength product equivalent to or higher than a quenched / tempered product of a spring steel material. Furthermore, by performing cold working at an appropriate working rate, a steel material for springs with higher strength can be obtained,
In addition, they have found that it is possible to expand the appropriate range of the area ratio of ferrite having a two-phase structure.
【0008】この発明は、上記知見に基づきなされたも
のであり、下記特徴を有する。請求項1記載の高強度ば
ね用鋼材は、化学成分組成としてC:0.30〜0.6
0 mass%、及び、Si:0.60〜3.00 mass%を含
む鋼塊又は鋼片を製造し、これに、圧延終了温度がAc
1 +30℃〜Ac3 −20℃の温度範囲内である熱間圧
延を施し、熱間圧延後の鋼材の冷却速度を10〜50℃
/sec の範囲内に制御する。こうして、冷却後の鋼材の
ミクロ組織が、面積率でフェライトが20〜50%で残
部がマルテンサイトのミクロ組織に調整されたものであ
ることに特徴を有するものである。なお、この場合、鋼
材の化学成分の内、C及びSi含有率以外の成分組成
は、従来の高強度ばね用鋼のそれに準じるものであれば
よい。例えば、JIS B2702 熱間成形コイルば
ね用材料としてのJIS G4801に規定されたSU
P7及びSUP9等がそれに該当する。[0008] The present invention has been made based on the above findings, and has the following features. The steel material for a high-strength spring according to claim 1 has a chemical composition of C: 0.30 to 0.6.
0 mass% and a steel ingot or a slab containing Si: 0.60 to 3.00 mass%, and the rolling end temperature is Ac
1 + 30 ° C. to Ac 3 -20 ° C. hot rolling is performed, and the cooling rate of the steel material after hot rolling is 10 to 50 ° C.
Control within the range of / sec. Thus, the microstructure of the steel material after cooling is characterized in that the ferrite is adjusted to a microstructure of martensite with an area ratio of ferrite of 20 to 50% and a balance of martensite. In this case, among the chemical components of the steel material, the component composition other than the C and Si contents may be the same as that of the conventional high-strength spring steel. For example, SU specified in JIS G4801 as a material for JIS B2702 hot-formed coil springs
P7 and SUP9 correspond thereto.
【0009】請求項2記載の高強度ばね用鋼材は、請求
項1記載の発明において、その鋼塊又は鋼片の化学成分
組成が、C:0.30〜0.60 mass%、Si:0.6
0〜3.00 mass%、Mn:1.20〜3.50 mass
%、及び、Cr:0.20〜1.50 mass%が含まれる
化学成分組成からなることに特徴を有するものである。[0009] The steel material for a high-strength spring according to the second aspect is the invention according to the first aspect, wherein the chemical composition of the steel ingot or the billet is C: 0.30 to 0.60 mass%, Si: 0. .6
0 to 3.00 mass%, Mn: 1.20 to 3.50 mass
% And Cr: 0.20 to 1.50 mass%.
【0010】請求項3記載の高強度ばね用鋼材の製造方
法は、化学成分組成としてC:0.30〜0.60 mas
s%、及び、Si:0.60〜3.00 mass%を含む鋼塊
又は鋼片を製造し、これを、圧延終了温度がAc1 +3
0℃〜Ac3 −20℃の温度範囲内である熱間圧延を施
し、次いで熱間圧延後の鋼材を冷却速度10〜50℃/
sec の範囲内で冷却し、そして、こうして得られた冷却
後の鋼材のフェライト面積率が20〜50%で、残部が
マルテンサイトからなるミクロ組織となるように制御す
ることに特徴を有するものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing a high-strength spring steel material, wherein C: 0.30 to 0.60 mas as a chemical component composition.
A steel ingot or a slab containing s% and Si: 0.60 to 3.00 mass% was manufactured, and the rolling end temperature was set to Ac 1 +3.
Hot rolling in a temperature range of 0 ° C. to Ac 3 -20 ° C. is performed, and then the steel material after hot rolling is cooled at a cooling rate of 10 to 50 ° C. /
It is characterized in that it is cooled within the range of sec, and controlled so that the ferrite area ratio of the thus obtained steel material after cooling is 20 to 50% and the remainder is a microstructure composed of martensite. is there.
【0011】請求項4記載の高強度ばね用鋼材の製造方
法は、請求項3記載の発明において、その鋼塊又は鋼片
として、C:0.30〜0.60 mass%、Si:0.6
0〜3.00 mass%、Mn:1.20〜3.50 mass
%、及び、Cr:0.20〜1.50 mass%を含む化学
成分組成からなるものを使用することに特徴を有するも
のである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a steel material for a high-strength spring according to the third aspect of the present invention, wherein the steel ingot or slab is C: 0.30 to 0.60 mass%, Si: 0. 6
0 to 3.00 mass%, Mn: 1.20 to 3.50 mass
% And Cr: 0.20 to 1.50 mass%.
【0012】請求項5記載の高強度ばね用鋼材の製造方
法は、化学成分組成として、C:0.30〜0.60 m
ass%、及び、Si:0.60〜3.00 mass%を含む鋼
塊又は鋼片を製造し、これを、圧延終了温度がAc1 +
30℃〜Ac3 −20℃の温度範囲内である熱間圧延を
施し、次いで熱間圧延後の鋼材を冷却速度5〜50℃/
sec の範囲内で冷却し、そして、こうして得られた冷却
後の鋼材のフェライト面積率が20〜70%の範囲内と
し、残部がマルテンサイトからなるミクロ組織となるよ
うに制御し、次いで、上記ミクロ組織を有する上記冷却
後の鋼材を、加工率5〜20%未満の範囲内の冷間加工
により加工硬化させることに特徴を有するものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a high-strength spring steel material, wherein the chemical composition is C: 0.30 to 0.60 m
A steel ingot or a slab containing ass% and Si: 0.60 to 3.00 mass% is manufactured, and the rolling end temperature is Ac 1 +
Hot rolling in the temperature range of 30 ° C. to Ac 3 -20 ° C. is performed, and then the steel material after hot rolling is cooled at a cooling rate of 5 to 50 ° C. /
The temperature is controlled so that the ferrite area ratio of the thus obtained steel material after cooling is within the range of 20 to 70%, and the remainder is a microstructure composed of martensite. It is characterized in that the steel material after cooling having a microstructure is work-hardened by cold working within a working ratio of less than 5 to 20%.
【0013】請求項6記載の高強度ばね用鋼材の製造方
法は、請求項5記載の発明において、その鋼塊又は鋼片
として、C:0.30〜0.60 mass%、Si:0.6
0〜3.00 mass%、Mn:1.20〜3.50 mass
%、及び、Cr:0.20〜1.50 mass%を含む化学
成分組成からなるものを使用することに特徴を有するも
のである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a steel material for a high-strength spring according to the fifth aspect of the present invention, wherein the steel ingot or slab is C: 0.30 to 0.60 mass%, Si: 0. 6
0 to 3.00 mass%, Mn: 1.20 to 3.50 mass
% And Cr: 0.20 to 1.50 mass%.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態としては、
上述した請求項1から6までの各々に記載した発明の特
徴を従来技術の中に採用したものが望ましい。即ち、鋼
塊又は鋼片の製造は、転炉及び電気炉等の製鋼炉で精錬
され、取鍋に出鋼され、次いで適宜RH脱ガス装置等の
2次精錬炉で処理された、所定の化学成分組成からなる
溶鋼を連続鋳造法又は造塊法等で鋳造する。鋳造された
鋼塊又は鋳片を所定の加熱炉に装入し、所定の温度に加
熱し、本発明の範囲内の圧延終了温度で線材に圧延す
る。ここで、圧延終了温度としては、当該線材の化学成
分組成に依存して定まるAc1 変態点及びAc3 変態点
に応じて決定する。即ち、Ac1 及びAc3 に基づき、
フェライト+オーステナイトの安定した2相域温度を圧
延終了温度として所定断面寸法の線材に圧延した後、直
接冷却する。この冷却は本発明の範囲内の冷却速度に調
節して行なうことにより、線材のミクロ組織をフェライ
ト+マルテンサイトの2相組織とし、両者の面積率を適
正な範囲内に調整する。あるいは、上記適正範囲の面積
率を一定の範囲内で超えたものに対して、所定加工率の
冷間加工を施す。また、一層高強度のばね用鋼材を得る
ためには、上記適正範囲内のフェライト面積率を有する
ものに対して、所定加工率の冷間加工を施す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention include:
It is desirable that the features of the invention described in each of the first to sixth aspects described above be adopted in the prior art. That is, the production of ingots or billets is performed by refining in a steelmaking furnace such as a converter and an electric furnace, tapping into a ladle, and then appropriately processing in a secondary refining furnace such as an RH degassing device. A molten steel having a chemical composition is cast by a continuous casting method or an ingot casting method. The cast steel ingot or slab is charged into a predetermined heating furnace, heated to a predetermined temperature, and rolled into a wire at a rolling end temperature within the range of the present invention. Here, the rolling end temperature is determined according to the Ac 1 transformation point and the Ac 3 transformation point determined depending on the chemical composition of the wire. That is, based on Ac 1 and Ac 3 ,
After rolling into a wire having a predetermined cross-sectional dimension using a stable two-phase region temperature of ferrite and austenite as a rolling end temperature, it is directly cooled. This cooling is performed by adjusting the cooling rate within the range of the present invention so that the microstructure of the wire is a two-phase structure of ferrite + martensite, and the area ratio of both is adjusted within an appropriate range. Alternatively, cold working at a predetermined working rate is performed on the area ratio exceeding the appropriate range within a certain range. Further, in order to obtain a steel material for a spring having higher strength, a steel having a ferrite area ratio within the above-mentioned appropriate range is subjected to cold working at a predetermined working ratio.
【0015】次に、この発明において、鋼の化学成分組
成、圧延終了温度、圧延後の冷却速度、冷却後の鋼材の
ミクロ組織、及び冷間加工率を上述したように限定した
理由について述べる。Next, the reasons for limiting the chemical composition of the steel, the rolling end temperature, the cooling rate after the rolling, the microstructure of the steel after the cooling, and the cold working ratio in the present invention as described above will be described.
【0016】〔化学成分組成〕 (1)C Cは、ばねとしての必要な強度を与えるために含有させ
る。しかしながら、その含有率が0.30 mass%未満で
は、ばねとして必要な強度を確保しにくくなる。一方、
C含有率は0.60 mass%を超えると、Fe−C系状態
図から推定される通り、C含有率の上昇につれて共析点
に接近し、フェライト+オーステナイトの2相温度域が
狭くなる。従って、2相域圧延を行なうことが困難にな
る。従って、C含有率は0.30〜0.60 mass%の範
囲内に限定する。[Chemical Component Composition] (1) C C is contained in order to give necessary strength as a spring. However, if the content is less than 0.30 mass%, it becomes difficult to secure the necessary strength as a spring. on the other hand,
If the C content exceeds 0.60 mass%, as estimated from the Fe-C phase diagram, the C content approaches the eutectoid point as the C content increases, and the two-phase temperature region of ferrite + austenite narrows. Therefore, it is difficult to perform two-phase rolling. Therefore, the C content is limited to the range of 0.30 to 0.60 mass%.
【0017】(2)Si Siは、フェライト中に固溶することにより鋼の強度を
向上させ、ばねの耐へたり性を向上させるのに有効に作
用する。また、Siはフェライト形成元素として作用
し、フェライトの延性を向上させるのに必要な元素であ
る。これらの両方を満たすためには、Siを0.60 m
ass%以上含有することが必要である。更に、Siの添加
によりAc3 線が高温側に移行するので、2相域温度が
拡がり、C含有率の増加に伴う2相温度域の狭幅化が緩
和される。従って、フェライト+オーステナイトの2相
域圧延がやり易くなる。一方、Siを3.00 mass%を
超えて多量に添加することは製鋼作業上困難であるだけ
でなく、SiO2 などの非金属介在物が増加し、鋼の清
浄性を害し、疲労破壊の起点になり易くなる。従って、
Si含有率は0.60〜3.00 mass%の範囲内に限定
する。(2) Si Si forms a solid solution in ferrite to improve the strength of steel and effectively acts to improve the sag resistance of the spring. Further, Si acts as a ferrite forming element and is an element necessary for improving the ductility of ferrite. To satisfy both of these, Si must be 0.60 m
It is necessary to contain ass% or more. Further, since the Ac 3 wire shifts to a higher temperature side by the addition of Si, the temperature of the two-phase region is expanded, and the narrowing of the two-phase temperature region due to an increase in the C content is alleviated. Therefore, the two-phase rolling of ferrite + austenite is facilitated. On the other hand, adding a large amount of Si exceeding 3.00 mass% is not only difficult in steelmaking work, but also increases nonmetallic inclusions such as SiO 2 , impairs cleanliness of steel, and causes fatigue fracture. It becomes easy to be a starting point. Therefore,
The Si content is limited to the range of 0.60 to 3.00 mass%.
【0018】(3)Mn Mnは、鋼の脱酸に有効であると共に、鋼の焼入れ性を
向上させるのに有効な元素である。また、マルテンサイ
ト形成元素として重要であり、フェライト中に固溶して
フェライト中のC固溶量を減らし、マルテンサイト中の
C固溶量を高めて、高強度を付与するのに有効である。
これらを同時に満たすためには、Mnを1.20 mass%
以上含有させることが望ましい。一方、Mnを3.50
mass%を超えて含有させると、焼入れ性が大きくなり、
靱性が低下傾向を示すと共に、加工性も低下傾向を示
す。従って、Mn含有率は1.20〜3.50 mass%の
範囲内に限定することが望ましい。(3) Mn Mn is an element that is effective in deoxidizing steel and also effective in improving the hardenability of steel. In addition, it is important as a martensite forming element, and is effective for providing high strength by forming a solid solution in ferrite to reduce the amount of C solid solution in ferrite and increasing the amount of C solid solution in martensite. .
In order to satisfy these simultaneously, Mn must be 1.20 mass%
It is desirable to contain the above. On the other hand, Mn was 3.50.
If the content exceeds mass%, the hardenability will increase,
The toughness tends to decrease, and the workability also tends to decrease. Therefore, it is desirable that the Mn content be limited to the range of 1.20 to 3.50 mass%.
【0019】(4)Cr Crは、高炭素鋼の脱炭や黒鉛化を抑制するのに有効な
元素である。しかしながら、その含有率が0.20 mas
s%未満ではこれらの効果が十分に発揮されない。一方、
Cr含有率が1.50 mass%を超えると、靱性が低下傾
向を示す。従って、Cr含有率は0.20〜1.50 m
ass%の範囲内に限定することが望ましい。(4) Cr Cr is an element effective in suppressing decarburization and graphitization of high carbon steel. However, its content is 0.20 mas
If it is less than s%, these effects cannot be sufficiently exerted. on the other hand,
If the Cr content exceeds 1.50 mass%, the toughness tends to decrease. Therefore, the Cr content is 0.20 to 1.50 m
It is desirable to limit it within the range of ass%.
【0020】〔圧延温度及び圧延後の冷却速度〕 (1)予備試験 本発明者等は、各種成分組成の鋼のフェライト+オース
テナイト2相域温度の把握、並びに、2相域圧延により
形成されるミクロ組織の定量的把握、及びこのミクロ組
織と強度との関係を把握するために、本発明の範囲内及
び範囲外の種々の化学成分組成の鋼塊を用い、下記の通
り2回焼入れ試験を行なった。[Rolling Temperature and Cooling Rate After Rolling] (1) Preliminary Test The inventors of the present invention grasped the ferrite + austenite two-phase region temperature of steels having various component compositions and formed by two-phase region rolling. In order to grasp the microstructure quantitatively, and to grasp the relationship between the microstructure and the strength, using a steel ingot of various chemical composition within and outside the range of the present invention, a two-time quenching test was performed as follows. Done.
【0021】(2回焼入れ試験)表1に、この試験で用
いた鋼塊の化学成分組成で、本発明の範囲内の化学成分
組成(本発明鋼1〜6)、及び本発明の範囲外の化学成
分組成(比較鋼1〜7)を示す。表1に示した13種の
化学成分組成の断面180×180mmの150kg鋼
塊を調製し、各々を20mmφに熱間で鍛伸し、長さ3
00mm単位に切断した。次いで、下記(イ)及び
(ロ)の試験に供した。 (イ)上記20mmφ×300mmの試験材に、図1に
示す熱処理パターンの2回焼入れを行なった。この2回
焼入れでは、オーステナイト域からの1次焼入れにより
均一なマルテンサイト組織とし、次いで、焼入れ温度
を、実用的な圧延温度である750〜850℃の範囲内
から5種水準(750、775、800、825及び8
50℃)を設定し2次焼入れを行なった。こうして得ら
れた試験材につき、硬さ測定及びミクロ組織観察を行な
った。 (ロ)上記20mmφ×300mmの別の試験材に、図
2に示す熱処理を施した。得られた試験材から試験片を
切り出し加工し、高周波加熱方式による全自動変態点測
定装置により、各鋼の加熱変態点Ac1及びAc3を測定し
た。上記(イ)及び(ロ)で得られた結果の内、2次焼
入れ温度が800℃の場合のフェライト面積率を含めた
ミクロ組織、及びAc1及びAc3を表1に併記し、そし
て、各鋼についての硬さに及ぼす2次焼入れ温度の影響
を示すグラフを、図3及び4に示す。なお、これらの図
には、この発明の高強度ばねとして備えるべき強度の引
張強さ1500N/mm2 以上に対応する硬さとして、
ビッカース硬さ(HV10)で470以上を図示した。(Twice Quenching Test) Table 1 shows the chemical composition of the steel ingot used in this test, which is within the scope of the present invention (steel 1 to 6 of the present invention) and out of the scope of the present invention. 2 shows the chemical composition of Comparative Examples (Comparative Steels 1 to 7). A 150 kg steel ingot having a cross section of 180 × 180 mm having the 13 kinds of chemical component compositions shown in Table 1 was prepared, and each was hot forged to 20 mmφ, and the length was 3 mm.
It was cut into 00 mm units. Then, it was subjected to the following tests (a) and (b). (A) The test material of 20 mmφ × 300 mm was hardened twice with the heat treatment pattern shown in FIG. In this double quenching, a uniform martensite structure is obtained by primary quenching from the austenite region, and then the quenching temperature is set to five levels (750, 775, 800, 825 and 8
(50 ° C.) and secondary quenching was performed. The test material thus obtained was subjected to hardness measurement and microstructure observation. (B) A heat treatment shown in FIG. 2 was applied to another test material of 20 mmφ × 300 mm. A test piece was cut out from the obtained test material, and the heating transformation points Ac 1 and Ac 3 of each steel were measured by a fully automatic transformation point measuring device using a high-frequency heating method. Among the results obtained in (a) and (b) above, the microstructure including the ferrite area ratio when the secondary quenching temperature is 800 ° C., and Ac 1 and Ac 3 are also shown in Table 1, and Graphs showing the effect of the secondary quenching temperature on the hardness for each steel are shown in FIGS. In these figures, the hardness corresponding to the tensile strength of 1500 N / mm 2 or more to be provided as the high-strength spring of the present invention is as follows.
The Vickers hardness (HV10) of 470 or more is shown.
【0022】[0022]
【表1】 [Table 1]
【0023】表1並びに図3及び4に示した結果より、
下記事項がわかる。 フェライトの面積率が50%を超えている比較鋼1〜
3は、ばね用鋼として実用的な引張強さの最低値である
1500N/mm2 (ビッカース硬さHV10で470
に相当)を熱処理のみで得ることは困難である。このよ
うにC含有率が低い領域では、冷間加工を組み合わせて
も、引張強さを1500N/mm2 以上に確保するのが
困難である。従って、C含有率は0.30 mass%以上に
限定するのがよいことがわかる。From the results shown in Table 1 and FIGS. 3 and 4,
The following matters are understood. Comparative steel 1 where the area ratio of ferrite exceeds 50%
No. 3 is 1500 N / mm 2 (470 Vickers hardness HV10, which is a minimum value of tensile strength practical for spring steel).
Is difficult to obtain by heat treatment alone. In such a low C content region, it is difficult to secure a tensile strength of 1500 N / mm 2 or more even when cold working is combined. Therefore, it is understood that the C content is preferably limited to 0.30 mass% or more.
【0024】フェライト面積率が20%未満である比
較鋼6及び7は、表1に示した2相温度の領域が極めて
狭く(Ac3 −Ac1 の値が小さく)、2相域圧延は実
際上困難である。従って、C含有率は0.60 mass%以
下にするのがよいことがわかる。In Comparative Steels 6 and 7 having a ferrite area ratio of less than 20%, the two-phase temperature range shown in Table 1 is extremely narrow (the value of Ac 3 -Ac 1 is small). It is difficult. Therefore, it is understood that the C content is preferably set to 0.60 mass% or less.
【0025】本発明鋼1及び2、並びに比較鋼4は、
C含有率を0.35 mass%程度で一定とし、Mn含有率
を変化させて焼入れ性を変えたものである。図4より、
比較鋼4(Mn:0.55 mass%)では、Mn含有率が
低いため十分なマルテンサイト組織が得られず、2次焼
入れ硬さも低い値となっている。これに対して、本発明
鋼2(Mn:1.40 mass%)及び本発明鋼1(Mn:
3.35 mass%)では、十分なマルテンサイト組織が得
られ、2次焼入れ硬さも確保され、問題ない値となって
いる。The steels 1 and 2 of the present invention and the comparative steel 4 are:
The hardenability was changed by changing the Mn content while keeping the C content constant at about 0.35 mass%. From FIG.
In Comparative Steel 4 (Mn: 0.55 mass%), a sufficient martensite structure was not obtained due to a low Mn content, and the secondary quench hardness was also low. On the other hand, Steel 2 of the present invention (Mn: 1.40 mass%) and Steel 1 of the present invention (Mn:
At 3.35 mass%), a sufficient martensite structure is obtained, and the secondary quenching hardness is also ensured, which is a value without any problem.
【0026】本発明鋼1(Si:2.00 mass%)、
比較鋼5(Si:0.30 mass%)、本発明鋼3(S
i:0.63 mass%)、本発明鋼4(Si:2.87 m
ass%)は、2次焼入れ硬さに及ぼすSi含有率の影響を
試験したものである。図4より、Si含有率が0.60
mass%以上のものは、2次焼入れ温度が高い領域で安定
した高硬さが得られており、Si含有率が0.60 mas
s%以上必要なことがわかる。Inventive steel 1 (Si: 2.00 mass%)
Comparative steel 5 (Si: 0.30 mass%), inventive steel 3 (S
i: 0.63 mass%), Steel 4 of the present invention (Si: 2.87 m)
(ass%) tests the effect of the Si content on the secondary quench hardness. FIG. 4 shows that the Si content is 0.60
In the case of mass% or more, stable high hardness is obtained in the region where the secondary quenching temperature is high, and the Si content is 0.60 mas
It turns out that s% or more is necessary.
【0027】(2)圧延終了温度 上述したように、本発明の鋼材に適したC、Si及びM
n含有率の範囲と、熱間圧延後の焼入れ温度の適正範囲
についての概略値を、ミクロ組織と関連づけて把握し
た。これらの結果を考慮し、本発明における圧延終了温
度及び圧延後の鋼材の冷却速度を限定した。即ち、圧延
終了温度をAc1 +30℃〜Ac3 −20℃の温度範囲
内に限定した理由は、下記の通りである。(2) Rolling Finish Temperature As described above, C, Si and M suitable for the steel material of the present invention are used.
The approximate values of the range of the n content and the appropriate range of the quenching temperature after hot rolling were grasped in association with the microstructure. In consideration of these results, the rolling end temperature and the cooling rate of the steel material after rolling in the present invention were limited. That is, the reason why the rolling end temperature is limited to the temperature range of Ac 1 + 30 ° C. to Ac 3 −20 ° C. is as follows.
【0028】熱間圧延後冷却前の線材のミクロ組織をフ
ェライト+オーステナイトの2相組織に調整するために
は、少なくとも圧延終了温度はフェライト+オーステナ
イトの2相域であることが必須であり、更に、圧延後の
冷却速度の調整によりフェライト面積率を本発明の範囲
内に調整するためには、圧延開始から終了までの間の温
度である圧延温度範囲の大部分を2相域に保持すること
が望ましい。In order to adjust the microstructure of the wire after hot rolling and before cooling to a two-phase structure of ferrite + austenite, it is essential that at least the rolling end temperature is in the two-phase region of ferrite + austenite. In order to adjust the ferrite area ratio within the range of the present invention by adjusting the cooling rate after rolling, most of the rolling temperature range, which is the temperature from the start to the end of rolling, is maintained in the two-phase range. Is desirable.
【0029】圧延終了温度が、Ac1 +30℃未満で
は、圧延終了後に冷却速度制御に入るまでの温度降下に
より鋼材温度がAc1 以下になる場合がある。一方、圧
延終了温度が、Ac3 −20℃以上の場合、Ac3 を超
える温度での圧延時間が長くなり過ぎる傾向があり、A
c3 超えのときはフェライト+オーステナイト2相組織
が得られずオーステナイト単相組織となり、フェライト
面積率を適正な範囲内に調整することができなくなる。If the rolling end temperature is less than Ac 1 + 30 ° C., the steel material temperature may become Ac 1 or lower due to a temperature drop from the end of rolling to the start of cooling rate control. On the other hand, when the rolling end temperature is equal to or higher than Ac 3 -20 ° C., the rolling time at a temperature exceeding Ac 3 tends to be too long.
c 3 exceeded becomes an austenite single-phase structure can not be obtained ferrite + austenite dual phase structure when the, can not be adjusted ferrite area ratio within a proper range.
【0030】ところで、圧延終了温度が、Ac1 +30
℃〜Ac3 −20℃の温度範囲内になるようにすれば、
通常の操業条件下であれば、圧延後の温度降下を考慮し
ても、冷却開始温度である焼入れ温度は常に2相域温度
に確保される。従って、焼入れ後の鋼材のミクロ組織を
フェライト面積率を調節したマルテンサイト組織にする
ための必要条件が満たされることになる。By the way, when the rolling end temperature is Ac 1 +30
℃-Ac 3 -20 ℃ If the temperature range is
Under normal operating conditions, the quenching temperature, which is the cooling start temperature, is always maintained at the two-phase region temperature, even if the temperature drop after rolling is considered. Therefore, the necessary conditions for changing the microstructure of the steel material after quenching to a martensite structure in which the ferrite area ratio is adjusted are satisfied.
【0031】(3)圧延後の冷却速度 圧延後の冷却速度を限定した理由を説明する。 (イ)請求項1〜4において、10〜50℃/sec の範
囲内とした理由 マルテンサイトを発生させるためには冷却速度を大きく
することが必要であるが50℃/sec を超えると、圧延
後のフェライト面積率が20%未満となり、伸び及び絞
りが低下し、ばねの冷間でのコイリングに耐えられな
い。一方、圧延後の冷却速度が10℃/sec 未満では、
線材のフェライト面積率が50%を超えるため、圧延後
に冷間加工を行なわない場合には、ばねとしての実用的
な引張強さの最低値である1500N/mm2 が確保さ
れないからである。(3) Cooling rate after rolling The reason for limiting the cooling rate after rolling will be described. (A) The reason for setting the temperature in the range of 10 to 50 ° C./sec in claims 1 to 4 In order to generate martensite, it is necessary to increase the cooling rate. The subsequent ferrite area ratio is less than 20%, and the elongation and the drawing are reduced, so that the spring cannot withstand cold coiling. On the other hand, if the cooling rate after rolling is less than 10 ° C./sec,
This is because the ferrite area ratio of the wire exceeds 50%, and if cold working is not performed after rolling, 1500 N / mm 2, which is the minimum value of practical tensile strength as a spring, cannot be secured.
【0032】(ロ)請求項5及び6において、5〜50
℃/sec の範囲内とした理由 上記冷却速度の内、冷却速度が10〜50℃/sec の範
囲内においては、所定の加工率の冷間加工を施すことに
より、線材の強度を一層向上させることができる利点が
あるからである。これに対して、冷却速度が10℃/se
c 未満の場合には、上記(イ)の中で述べたように、フ
ェライト面積率が大きくなるのでばねとしての実用的な
引張強さを確保するためには、所定の冷間加工を施すこ
とが必要となる。その場合、冷却後の線材のミクロ組織
のフェライト面積率が50%を超えても70%以下であ
れば、所定量の冷間加工により、上記実用的な引張強さ
の最低値( 1500N/mm2)を確保でき、且つ延性水
準も確保される。このようにフェライト面積率を70%
以下に抑えるためには、冷却速度を5℃/sec 以上に調
整すればよい。(B) In Claims 5 and 6, 5 to 50
Reason for setting within the range of ° C / sec Of the above cooling rates, when the cooling rate is within the range of 10 to 50 ° C / sec, the strength of the wire is further improved by performing cold working at a predetermined working rate. It is because there is an advantage that can be. On the other hand, when the cooling rate is 10 ° C./se
If it is less than c, as described in (a) above, the area ratio of ferrite becomes large. To ensure practical tensile strength as a spring, perform predetermined cold working. Is required. In this case, if the ferrite area ratio of the microstructure of the wire after cooling exceeds 70% even if it exceeds 50%, the minimum value of the practical tensile strength (1500 N / mm) is obtained by a predetermined amount of cold working. 2 ) can be secured, and the level of ductility can be secured. Thus, the ferrite area ratio is 70%.
In order to keep the cooling rate below, the cooling rate may be adjusted to 5 ° C./sec or more.
【0033】このように、冷却速度が10〜50℃/se
c の範囲内の場合には、強度を一層向上させるために冷
間加工を施すが、5〜10℃/sec の範囲内の場合に
は、所要の最低強度を確保するために冷間加工を施す。
しかしながら、いずれにしても、請求項5及び6におい
ては、圧延後冷却速度を5〜50℃/sec の範囲内に限
定する。As described above, the cooling rate is 10 to 50 ° C./se.
When the temperature is within the range of c, cold working is performed to further improve the strength. When the temperature is within the range of 5 to 10 ° C./sec, cold working is performed to secure the required minimum strength. Apply.
However, in any case, in claims 5 and 6, the cooling rate after rolling is limited to the range of 5 to 50 ° C / sec.
【0034】〔冷却後の鋼材のミクロ組織〕線材のミク
ロ組織を、フェライト+マルテンサイトの2相組織にす
る理由は、ばねとして必要な機械的特性値である強度及
び延性の両方に優れていることが必要であるからであ
る。そして、請求項1〜4ではフェライトの面積率を、
20〜50%の範囲内に限定し、請求項5及び6ではフ
ェライトの面積率を、20〜70%の範囲内に限定する
理由を説明する。 (イ)請求項1〜4において、フェライトの面積率を2
0〜50%の範囲内とした理由:上述したように、線材
のフェライト面積率を20〜50%の範囲内とし、残部
をマルテンサイトの2相組織に調整すると、冷間加工な
しで所望の機械的特性を満たすからである。 (ロ)請求項5及び6において、フェライトの面積率を
20〜70%の範囲内とした理由:線材のフェライト面
積率が20〜50%の範囲内とし、残部をマルテンサイ
トの2相組織に調整すると、所定量の冷間加工を施すこ
とにより、強度を一層向上させることができるからであ
り、また、フェライト面積率が50超え〜70%の範囲
内のときは、所定量の冷間加工を施すことにより、所望
の強度を確保できるからである。[Microstructure of Steel after Cooling] The reason for changing the microstructure of the wire into a two-phase structure of ferrite + martensite is that both the strength and ductility, which are the mechanical properties required for a spring, are excellent. It is necessary. And in Claims 1-4, the area ratio of ferrite is
The reason why the area ratio of ferrite is limited to the range of 20 to 70% will be described. (A) In claim 1, the area ratio of ferrite is 2
Reason for being in the range of 0 to 50%: As described above, when the ferrite area ratio of the wire is set in the range of 20 to 50% and the remainder is adjusted to a martensite two-phase structure, the desired ratio can be obtained without cold working. This is because mechanical properties are satisfied. (B) In Claims 5 and 6, the reason why the area ratio of ferrite is within the range of 20 to 70%: the area ratio of ferrite of the wire is within the range of 20 to 50%, and the remainder is a two-phase structure of martensite. When adjusted, the strength can be further improved by performing a predetermined amount of cold working, and when the ferrite area ratio is in the range of more than 50 to 70%, a predetermined amount of cold working is performed. This is because a desired strength can be ensured by applying.
【0035】〔冷間加工率〕請求項5及び6において
は、鋼の化学成分組成並びに熱間圧延及び圧延後の冷却
速度を上述した条件に限定して線材を製造し、更に、こ
の線材を冷間加工して硬化させ強度の向上を図る。この
際の冷間加工率を5〜20%未満の範囲内の冷間加工に
限定する。冷間加工率をこのように限定する理由は、5
%未満の冷間加工では、加工硬化の効果が十分には発揮
されない。一方、20%以上の冷間加工を施すと、伸び
及び絞り等の延性の低下が大きく、実用的でなくなるか
らである。[Cold work ratio] According to claims 5 and 6, a wire is manufactured by limiting the chemical composition of steel and the hot rolling and the cooling rate after rolling to the above-described conditions. Cold working and hardening to improve strength. The cold working rate at this time is limited to the cold working within a range of 5 to less than 20%. The reason for limiting the cold working ratio in this way is 5
%, The effect of work hardening is not sufficiently exhibited. On the other hand, if cold working of 20% or more is performed, ductility such as elongation and drawing is greatly reduced, and this is not practical.
【0036】[0036]
【実施例】次に、この発明を、実施例によって更に詳細
に説明する。 (試験1)表2及び4に示す19種の化学成分組成を含
む横断面が180mm×180mmの150kg鋼塊を
調製した。上記鋼塊を116mm×116mm断面のビ
レットに熱間鍛伸し、次いで所定の温度に加熱し、熱間
で線材圧延を行なって12mmφの線材にし、この内一
部の線材については、更に冷間伸線を行なってばね用鋼
線を製造した。線材圧延では、圧延温度及び圧延後の冷
却速度を種々変化させ、また、冷間伸線では伸線減面率
を種々変化させた。Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. (Test 1) A 150 kg steel ingot having a cross section of 180 mm × 180 mm containing the 19 chemical composition shown in Tables 2 and 4 was prepared. The steel ingot is hot forged into a billet having a cross section of 116 mm x 116 mm, then heated to a predetermined temperature, and hot rolled into a 12 mmφ wire, and a part of the wire is further cold-rolled. The wire was drawn to produce a steel wire for a spring. In the wire rod rolling, the rolling temperature and the cooling rate after the rolling were variously changed, and in the cold drawing, the wire drawing reduction rate was variously changed.
【0037】こうして、本発明の範囲内の製造方法によ
り得られた熱間圧延線材及び冷間伸線線材(実施例)、
並びに、本発明の範囲外の製造方法により得られた熱間
圧延線材及び冷間伸線線材(比較例)の全てについて、
Ac1及びAc3変態点の測定試験、ミクロ組織試験、引張
強さ、伸び及び絞りの機械的性質試験、並びに、ばねの
冷間でのコイリング性調査を行なった。なお、比較例の
中には、従来実用されている熱間成形コイルばね用材料
(JISB2702)としての線材SUP7(JIS
G4801)の熱処理材が含まれている(比較例6〜
7)。Thus, the hot-rolled wire and the cold-drawn wire obtained by the manufacturing method within the scope of the present invention (Example),
In addition, for all of the hot-rolled wire and the cold-drawn wire (comparative example) obtained by the manufacturing method outside the scope of the present invention,
Measurement tests of the Ac 1 and Ac 3 transformation points, microstructure tests, tensile strength, elongation and mechanical properties tests of drawing, and investigation of cold coiling properties of springs were performed. Some of the comparative examples include a wire rod SUP7 (JIS) as a material for a hot-formed coil spring (JISB2702) conventionally used in practice.
G4801) (Comparative Examples 6 to 6).
7).
【0038】上記試験条件及び試験結果を、表2〜5に
示す。The test conditions and test results are shown in Tables 2 to 5.
【0039】[0039]
【表2】 [Table 2]
【0040】[0040]
【表3】 [Table 3]
【0041】[0041]
【表4】 [Table 4]
【0042】[0042]
【表5】 [Table 5]
【0043】表2〜5から、下記事項がわかる。 圧延温度が諸特性に及ぼす影響について 比較例1、2及び実施例1、2からわかるように、比較
例1、2は圧延温度が本発明の範囲から外れているの
で、フェライト+マルテンサイトの2相組織が得られ
ず、伸び及び絞りの低下が著しく、冷間でのコイリング
ができない。Tables 2 to 5 show the following. Effect of Rolling Temperature on Various Properties As can be seen from Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2, in Comparative Examples 1 and 2, the rolling temperature was out of the range of the present invention. A phase structure cannot be obtained, elongation and reduction of drawing are remarkable, and cold coiling cannot be performed.
【0044】圧延後の冷却速度が諸特性に及ぼす影響
について 実施例3、4及び比較例3、4からわかるように、比較
例3は、冷却速度が10℃/sec より小さく、本発明の
範囲を下に外れているため、ばね用鋼として実用的な引
張強さの最低値1500N/mm2 を確保できない。一
方、比較例4は、冷却速度が50℃/sec より大きく本
発明の範囲を上に外れているため、フェライトが20%
に達せず、伸び及び絞りが低く、冷間でのコイリングが
できない。Influence of Cooling Rate after Rolling on Various Properties As can be seen from Examples 3 and 4 and Comparative Examples 3 and 4, Comparative Example 3 has a cooling rate of less than 10 ° C./sec and is within the scope of the present invention. , The minimum value of 1500 N / mm 2 of practical tensile strength as spring steel cannot be secured. On the other hand, in Comparative Example 4, since the cooling rate was larger than 50 ° C./sec and was out of the range of the present invention, the ferrite content was 20%.
, The elongation and drawing are low, and cold coiling is not possible.
【0045】冷間伸線の減面率が強度及び延性に及ぼ
す影響について 実施例5〜7からわかるように、鋼の化学成分組成及び
圧延温度が本発明の範囲内であって、圧延後の冷却速度
が10〜50℃/sec の範囲内で、フェライト面積率が
20〜50%で残部がマルテンサイトのミクロ組織に調
整されている場合には、減面率20%未満の冷間伸線に
より、実施例の線材の強度は更に向上し、且つ伸び及び
絞りも確保される。そして、比較例5を参照すると、減
面率20%が伸線限界であり、これ以上の減面率では、
伸び及び絞りの低下が著しく、冷間コイリングはできな
いことがわかる。但し、上記実施例5〜7の条件の内、
圧延後の冷却速度が10℃/sec 未満のために、フェラ
イト面積率が50%超えで残部マルテンサイトのミクロ
組織が得られた場合には、10〜15%の伸線加工が可
能であり、ばねとしての必要強度が確保され、且つ延性
も確保され、冷間コイリング性も十分となる(実施例8
〜11参照)。Influence of Cold Wire Drawing Reduction Ratio on Strength and Ductility As can be seen from Examples 5 to 7, the chemical composition of the steel and the rolling temperature are within the range of the present invention, and When the cooling rate is in the range of 10 to 50 ° C./sec, the ferrite area ratio is 20 to 50%, and the remainder is adjusted to a martensite microstructure, cold drawing with a reduction in area of less than 20% is performed. Thereby, the strength of the wire rod of the embodiment is further improved, and the elongation and the drawing are secured. Then, referring to Comparative Example 5, the wire-drawing limit is 20% of the area reduction rate.
It can be seen that the elongation and the reduction in drawing were remarkable, and cold coiling was not possible. However, among the conditions of the above Examples 5 to 7,
Since the cooling rate after rolling is less than 10 ° C./sec, when the ferrite area ratio exceeds 50% and the microstructure of the remaining martensite is obtained, wire drawing of 10 to 15% is possible, The required strength as a spring is ensured, the ductility is also ensured, and the cold coiling property is also sufficient (Example 8).
To 11).
【0046】上述した実施例5〜11、及び比較例5の
結果を併合すると、この発明の圧延後の冷却速度、及び
フェライトの面積率の範囲は、それぞれ5〜50℃/se
c 、及び20〜70%の範囲内であることとなり、この
発明に対する適用範囲が広いことを示している。When the results of Examples 5 to 11 and Comparative Example 5 are combined, the range of the cooling rate after rolling and the area ratio of ferrite of the present invention are 5 to 50 ° C./se, respectively.
c, and within the range of 20 to 70%, which indicates that the present invention is widely applicable.
【0047】なお、比較例6〜7は、JIS B270
2 熱間成形コイルばね用材料として従来使用されてい
るSUP7熱処理材である。 (試験2)表2〜5に示した実施例1〜11、及び比較
例6〜8で製造した各線材を用いて、表6に示すばね諸
元の冷間成形ばねを製造した。Note that Comparative Examples 6 and 7 are JIS B270
2 A SUP7 heat-treated material conventionally used as a material for a hot-formed coil spring. (Test 2) Cold-formed springs having the spring specifications shown in Table 6 were produced using the wires produced in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 6 to 8 shown in Tables 2 to 5.
【0048】[0048]
【表6】 [Table 6]
【0049】上記各ばねに対して、しめつけ応力110
0N/mm2 で、雰囲気温度20℃、しめつけ時間72
時間のしめつけ試験を実施した。その結果を表7に示
す。表7より、実施例は全て現行のSUP27熱処理材
である比較例6〜7と同等の耐へたり性を有することが
わかる。For each of the above springs, a tightening stress 110
0 N / mm 2 , ambient temperature 20 ° C., tightening time 72
A time crimping test was performed. Table 7 shows the results. From Table 7, it can be seen that all of the examples have the same sag resistance as Comparative Examples 6 and 7, which are current SUP27 heat-treated materials.
【0050】[0050]
【表7】 [Table 7]
【0051】更に、上記実施例1〜11、及び比較例6
〜8から表6の諸元で製造した冷間成形ばねに対して、
応力600±500N/mm2 で、雰囲気温度20℃、
周期60Hz、そして3.00×107 回で試験打ち切
りの疲労試験を行なった。その結果を表8に示す。表8
より、実施例は全て現行のSUP27熱処理材である比
較例6〜7と同等の耐久性を有することがわかる。Further, the above Examples 1 to 11 and Comparative Example 6
From ~ 8 to the cold-formed spring manufactured according to the specifications in Table 6,
Stress 600 ± 500N / mm 2 , ambient temperature 20 ℃,
A fatigue test was performed at a cycle of 60 Hz and a cutoff of 3.00 × 10 7 times. Table 8 shows the results. Table 8
Thus, it can be seen that all the examples have the same durability as Comparative Examples 6 and 7, which are the current SUP27 heat-treated materials.
【0052】[0052]
【表8】 [Table 8]
【0053】[0053]
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
ばね用鋼としての適正な化学成分組成を有し、鋼材のミ
クロ組織を適正なフェライト面積率のフェライト+マル
テンサイトの2相組織を有し、必要に応じて更に冷間加
工硬化による強度増大を付与されたばね用鋼材を製造す
ることができる。こうして、この発明は、高強度ばね用
鋼材及びその製造方法を提供することができ、工業上有
用な効果がもたらされる。As described above, according to the present invention,
It has an appropriate chemical composition as a spring steel, and has a microstructure of a steel material with a two-phase structure of ferrite and martensite with an appropriate ferrite area ratio, and further increases the strength by cold work hardening as necessary. The applied spring steel material can be manufactured. Thus, the present invention can provide a steel material for a high-strength spring and a method for producing the same, and bring about an industrially useful effect.
【図1】課題解決のための試験での2回焼入れ試験方法
を示す熱処理パターンである。FIG. 1 is a heat treatment pattern showing a twice quenching test method in a test for solving a problem.
【図2】加熱変態点Ac1及びAc3を測定するための試験
片の熱処理パターンである。2 is a heat treatment pattern of the test piece for measuring heat transformation point Ac 1 and Ac 3.
【図3】各種成分組成の鋼についての硬さに及ぼす2次
焼入れ温度の影響を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the effect of a secondary quenching temperature on the hardness of steel having various component compositions.
【図4】他の各種成分組成の鋼についての硬さに及ぼす
2次焼入れ温度の影響を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the effect of the secondary quenching temperature on the hardness of steels having other various component compositions.
Claims (6)
び、 Si:0.60〜3.00 mass% を含む化学成分組成からなる鋼塊又は鋼片に、圧延終了
温度がAc1 +30℃〜Ac3 −20℃の温度範囲内で
ある熱間圧延を施し、次いで前記熱間圧延後の鋼材の冷
却速度を10〜50℃/sec の範囲内に制御し、更に、
前記冷却後の鋼材のフェライト面積率が20〜50%で
残部がマルテンサイトのミクロ組織に調整されたことを
特徴とする、高強度ばね用鋼材。1. A steel ingot or a slab having a chemical composition containing C: 0.30 to 0.60 mass% and Si: 0.60 to 3.00 mass% has a rolling end temperature of Ac 1. Hot rolling in a temperature range of + 30 ° C. to Ac 3 −20 ° C., and then controlling a cooling rate of the steel material after the hot rolling to a range of 10 to 50 ° C./sec.
A steel material for a high-strength spring, wherein the steel material after cooling has a ferrite area ratio of 20 to 50% and a balance adjusted to a martensite microstructure.
求項1記載の高強度ばね用鋼材。2. The steel ingot or slab comprises: C: 0.30 to 0.60 mass%, Si: 0.60 to 3.00 mass%, Mn: 1.20 to 3.50 mass%, and The steel material for a high-strength spring according to claim 1, wherein the steel material has a chemical composition containing 0.20 to 1.50 mass% of Cr.
び、 Si:0.60〜3.00 mass% を含む化学成分組成からなる鋼塊又は鋼片を、圧延終了
温度がAc1 +30℃〜Ac3 −20℃の温度範囲内で
ある熱間圧延を施し、次いで前記熱間圧延後の鋼材を冷
却速度10〜50℃/sec の範囲内で冷却し、こうして
得られた前記冷却後の鋼材のフェライト面積率を20〜
50%で残部をマルテンサイトのミクロ組織に制御する
ことを特徴とする、高強度ばね用鋼材の製造方法。3. A steel ingot or a slab having a chemical composition containing 0.30 to 0.60 mass% of C and 0.60 to 3.00 mass% of Si is rolled at a rolling end temperature of Ac 1. Hot rolling in a temperature range of + 30 ° C. to Ac 3 -20 ° C., and then cooling the steel material after the hot rolling at a cooling rate of 10 to 50 ° C./sec. The ferrite area ratio of the steel material after
A method for producing a high-strength steel for springs, characterized in that the balance is controlled to a martensite microstructure at 50%.
とする、請求項3記載の高強度ばね用鋼材の製造方法。4. The steel ingot or slab as follows: C: 0.30 to 0.60 mass%, Si: 0.60 to 3.00 mass%, Mn: 1.20 to 3.50 mass%, and 4. The method for producing a high-strength spring steel material according to claim 3, wherein a material having a chemical composition containing 0.20 to 1.50 mass% of Cr is used.
び、 Si:0.60〜3.00 mass% を含む化学成分組成からなる鋼塊又は鋼片を、圧延終了
温度がAc1 +30℃〜Ac3 −20℃の温度範囲内で
ある熱間圧延を施し、次いで前記熱間圧延後の鋼材を冷
却速度5〜50℃/sec の範囲内で冷却し、こうして得
られた冷却後の鋼材のフェライト面積率を20〜70%
の範囲内とし、残部をマルテンサイトのミクロ組織に制
御し、次いで、前記ミクロ組織を有する前記冷却後の鋼
材を、加工率5〜20%未満の範囲内の冷間加工により
加工硬化させることを特徴とする、高強度ばね用鋼材の
製造方法。5. A steel ingot or a steel slab having a chemical composition containing C: 0.30 to 0.60 mass% and Si: 0.60 to 3.00 mass% is rolled at an end temperature of Ac 1. Hot rolling in a temperature range of + 30 ° C. to Ac 3 -20 ° C., and then cooling the hot-rolled steel at a cooling rate of 5 to 50 ° C./sec. 20% to 70% ferrite area ratio of steel
And the remainder is controlled to a martensitic microstructure, and then the steel material after cooling having the microstructure is work hardened by cold working within a working ratio of less than 5 to 20%. A method for producing a high-strength spring steel material.
とする、請求項5記載の高強度ばね用鋼材の製造方法。6. The steel ingot or steel slab includes: C: 0.30 to 0.60 mass%, Si: 0.60 to 3.00 mass%, Mn: 1.20 to 3.50 mass%, and 6. The method for producing a high-strength steel material for a spring according to claim 5, wherein a material having a chemical composition containing 0.20 to 1.50 mass% of Cr is used.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19950397A JPH1143721A (en) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | High strength spring steel and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
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JP19950397A JPH1143721A (en) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | High strength spring steel and its manufacture |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1143721A true JPH1143721A (en) | 1999-02-16 |
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ID=16408911
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Country | Link |
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JP (1) | JPH1143721A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102492371A (en) * | 2011-11-03 | 2012-06-13 | 友达光电股份有限公司 | Adhesive tape structure and solar module applied by same |
US10663045B2 (en) | 2015-04-02 | 2020-05-26 | Nsk Ltd. | Screw shaft, manufacturing method thereof, and ball screw device |
CN115261569A (en) * | 2022-08-22 | 2022-11-01 | 大冶特殊钢有限公司 | Spheroidizing annealing method for 60Cr3 steel |
-
1997
- 1997-07-25 JP JP19950397A patent/JPH1143721A/en active Pending
Cited By (4)
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CN115261569B (en) * | 2022-08-22 | 2023-10-31 | 大冶特殊钢有限公司 | 60Cr3 steel ball annealing method |
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