JPH116033A - 高強度高靱性ばね用オイルテンパー線およびその製造方法 - Google Patents
高強度高靱性ばね用オイルテンパー線およびその製造方法Info
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Abstract
ンパー線とその製造方法を提供する。 【解決手段】 重量%でC:0.5〜0.9 %,Si:0.8〜
3.0 %,Mn:0.4〜1.0 %、Cr:0.4〜1.0 %を含有
するばね用オイルテンパー線であって、直径0.2 μm以
上の球状炭化物が存在せず、かつ結晶粒度番号(JIS G
0051)を10以上とした。
Description
特に自動車のエンジン弁ばねやトランスミッション内部
で用いられるばね等の高強度ばね用として用いられる高
強度高靱性オイルテンパー線に関するものである。
動車のエンジンやトランスミッションの小型軽量化が進
められている。それに伴ってエンジンの弁ばねやトラン
スミッション用のばねに負荷される応力は年々厳しくな
っており、用いられるばね材料にも一層の高強度化が求
められている。これらエンジンの弁ばねやトランスミッ
ションのばねには主として弁ばね用シリコンクロム鋼オ
イルテンパー線や、さらにこれらに炭素量を増やしたり
炭化物形成元素を添加した高強度シリコンクロム鋼オイ
ルテンパー線が用いられている。
を高強度化するのに伴い材料の靱性が劣化し、ばね成形
中に折損を起こすという問題点がある。
報に示されるように添加V量と焼入れ条件を規定して結
晶粒度番号を10以上にすることによって靱性を向上させ
る例がある。しかし、この条件では靱性に悪影響を与え
る炭化物を焼入れの加熱時に完全に固溶することができ
ず、特に靱性に大きく影響する直径0.2 μm以上の球状
炭化物が残ってしまい大幅な靱性の向上を図ることが不
可能である。
減らす方法として、特開平8-176730号公報に示されるよ
うに、焼入れ時の加熱温度を比較的高温にする方法があ
る。しかし、この方法では球状炭化物は減少するものの
結晶粒径が粒度番号で8〜9程度と粗大になり、靱性を
飛躍的に向上させることはできない。
ように加熱温度が比較的高温であるものの加熱時間を短
くすることで球状炭化物の密度を減らす方法があり、こ
の方法では結晶粒度の粗大化が起こる可能性も低いと考
えられる。しかし、この方法で規定された加熱条件で
は、まだ小数ながら直径0.2 μm以上の球状炭化物が
残存する、直径0.15μm以上で著しく靱性に悪影響を
与えるクロム炭化物も完全には溶解しきれないという問
題があり、靱性の向上に限界がある。
高靱性を有するばね用オイルテンパー線とその製造方法
を提供することにある。
行った結果、下記の各構成により強度と靱性を両立で
き、前記の目標を達成できることを見い出した。
でC:0.5〜0.9 %,Si:0.8〜3.0 %,Mn:0.4〜
1.0 %、Cr:0.4〜1.0 %を含有する鋼であって、直
径0.2 μm以上の球状炭化物が存在せず、かつ結晶粒度
番号を10以上としたことにある。この結晶粒度番号はJI
S G 0051の規定に基づく。
量%でV:0.05〜0.6 %,Mo:0.05〜0.5 %,Nb:
0.05〜0.2 %から選択された1種以上を添加したことに
ある。
ム炭化物が存在しないことにある。
化物の75%以上をバナジウム、ニオブ、モリブテンのい
ずれか1種以上を主成分とする炭化物としたことであ
る。
ー線を製造する方法で、焼入れ焼戻し工程における焼入
れ加熱を、加熱速度300 ℃/sec以上で、加熱温度をT
(℃)=790 +80×(10×〔C%〕)1/2 +10×(10×
〔Cr%〕)1/2 +20×(10×〔V%〕)1/2 で決まる
温度以上かつ1150℃以下とし、加熱開始から焼入れ開始
までの時間をK(秒)=2+2×〔線径(mm)〕であ
らわされる時間以内とすることにある。
る。先ず本発明オイルテンパー線の鋼組成の限定理由を
説明する。
%未満では十分な強度が得られず、逆に0.9 %を超える
と結晶粒界にセメンタイトが析出し著しく靱性が低下す
るためである。
性を高めるのに有効な元素である。0.8 %未満ではその
効果は十分ではなく、逆に3.0 %を超えると固溶しきれ
ず冷間での加工性を著しく損ねるためである。
の害を阻止するが0.4%未満ではその効果がほとんどな
く、また1.0 %を超えると靱性が低下するためである。
化抵抗性を高め、高強度化するのに効果的な元素であ
る。0.4 %未満ではその効果がなく1.0 %以上では炭化
物の固溶を抑制し強度低下を招くためである。
せる元素であるが、0.05%未満ではその効果は極めて限
定的であり、0.6 %を超えると形成される炭化物が粗大
化し靱性を低下させるからである。
せる元素であるが、0.05%未満ではその効果はなく、0.
6 %を越えると形成される炭化物が粗大化し靱性を著し
く低下させるからである。
素であるが、0.05%未満ではその効果はほとんどなく、
0.2 %を越えると形成される炭化物が粗大化し靱性を大
幅に低下させるからである。
μmとした理由 球状炭化物はばね成形等の曲げ加工時に破壊の起点とな
ることが知られているが、破壊の起点として作用するか
どうかは直径に依存する。直径が0.2 μm未満であれば
起点として作用することは少ないためである。
著に現れる結晶粒度番号で10以上であるからである。
0.15μmとした理由 球状炭化物は通常直径0.2 μmを上回る靱性を著しく低
下させるがクロム炭化物の場合、炭化物周辺のマトリク
スのC濃度低下が大きいこともあり、他の炭化物よりも
小さな直径0.15μmを超えると靱性を著しく低下させる
からである。
の75%以上がバナジウム、ニオブ、モリブテンのいずれ
か1種以上を主成分とする炭化物である理由 0.05μm以上0.2 未満の球状炭化物の中で特に、バナジ
ウム炭化物、ニオブ炭化物、モリブテン炭化物はマトリ
クスとの整合性がよく靱性への悪影響が少ない。従っ
て、このサイズ域の炭化物の大部分(75%以上)をバナ
ジウム、ニオブ、モリブテンのいずれか1種以上を主成
分とする炭化物とするものである。
は次の熱処理によって得られる。球状炭化物の溶け込み
を図り、大きな炭化物を消滅させるためにはT(℃)=
790 +80×(10×〔C%〕)1/2 +10×(10×〔Cr
%〕)1/2 +20×(10×〔V%〕)1/2 で決まる温度以
上に加熱する必要がある。しかし、加熱温度が1150℃を
超えると結晶粒粗大化が起こるためこの温度以下でなけ
ればならない。また、加熱開始から焼入れ開始までの時
間をK(秒)=2+2×〔線径(mm)〕であらわされ
る時間以内で実施しないと結晶粒の粗大化が起こり靱性
が低下する。さらに、加熱速度が300 ℃/sec以下だとK
(秒)=2+2×〔線径(mm)〕以内の加熱で十分な
炭化物の固溶が行えず、直径0.2 μmを超える球状炭化
物が残存し靱性を低下させる。
を溶解、圧延、熱処理、伸線によって線径3.0 mmφの
線とした後、表2に示す条件で焼入れ焼戻しを行った。
さらに線径の影響を見るため試料Bについては線径6.0
mmφの線も作製した。これらの試料の焼入れ焼戻し条
件についても表2に示す。
定、光学顕微鏡による結晶粒度番号(JIS G 0051)の測
定、分析透過型電子顕微鏡(分析TEM)による球状炭
化物の大きさの測定と成分分析を実施した。さらに靱性
評価として線表面に深さ30μmで先端部0.2 mmRの疵
をつけ、その疵を外側にしてシャルピー衝撃試験を行い
吸収エネルギーを測定した。その結果を表3に示す。
ギーが30kg・m/cm2以上となっており、比較例と比べ強度
レベルは同じであるが明らかに優れた靱性を示してい
る。なお、比較例B1,C1 は加熱温度がT℃[790 +80×
(10×〔C%〕)1/2 +10×(10×〔Cr%〕)1/2 +
20×(10×〔V%〕)1/2 ]未満、比較例B2,C2 は加熱
速度が300 ℃/sec未満、比較例B3,C3 は加熱温度が1150
℃を超え、比較例B4,C4は焼入れ開始までの時間がK秒
[2+2×〔線径(mm)〕]を超えている。また、比
較例B5は焼入れ開始までの時間が前記K秒を超えてい
る。
強度でかつ高靱性を有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】 重量%でC:0.5〜0.9 %,Si:0.8〜
3.0 %,Mn:0.4〜1.0 %、Cr:0.4〜1.0 %を含有
し、直径0.2 μm以上の球状炭化物が存在せず、かつ結
晶粒度番号が10以上であることを特徴とする高強度高靱
性ばね用オイルテンパー線。 - 【請求項2】 重量%で、V:0.05〜0.6 %,Mo:0.
05〜0.5 %,Nb:0.05〜0.2 %から選択された1種以
上を添加してあることを特徴とする請求項1記載の高強
度高靱性ばね用オイルテンパー線。 - 【請求項3】 直径が0.15μmを超える球状クロム炭化
物が存在しないことを特徴とする請求項1または2記載
の高強度高靱性ばね用オイルテンパー線。 - 【請求項4】 観察される直径0.05μm以上の球状炭化
物の75%以上がバナジウム、ニオブ、モリブテンのいず
れか1種以上を主成分とする炭化物であることを特徴と
する請求項2記載の高強度高靱性ばね用オイルテンパー
線。 - 【請求項5】 焼入れ焼戻し工程における焼入れ加熱
を、加熱速度300 ℃/sec以上で、加熱温度をT(℃)=
790 +80×(10×〔C%〕)1/2 +10×(10×〔Cr
%〕)1/2 +20×(10×〔V%〕)1/2 で決まる温度以
上かつ1150℃以下とし、加熱開始から焼入れ開始までの
時間をK(秒)=2+2×〔線径(mm)〕であらわさ
れる時間以内とすることを特徴とする高強度高靱性ばね
用オイルテンパー線の製造方法。
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---|---|---|---|
JP09176414A JP3097606B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 高強度高靱性ばね用オイルテンパー線およびその製造方法 |
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JPH116033A true JPH116033A (ja) | 1999-01-12 |
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JP09176414A Expired - Lifetime JP3097606B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 高強度高靱性ばね用オイルテンパー線およびその製造方法 |
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1997
- 1997-06-16 JP JP09176414A patent/JP3097606B2/ja not_active Expired - Lifetime
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