JPS59232223A - ばね部材 - Google Patents

ばね部材

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Publication number
JPS59232223A
JPS59232223A JP10427683A JP10427683A JPS59232223A JP S59232223 A JPS59232223 A JP S59232223A JP 10427683 A JP10427683 A JP 10427683A JP 10427683 A JP10427683 A JP 10427683A JP S59232223 A JPS59232223 A JP S59232223A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rolling
steel
spring member
strength
cooling rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10427683A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Isogawa
礒川 憲二
Kunio Namiki
並木 邦夫
Kenji Takahashi
建二 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Priority to JP10427683A priority Critical patent/JPS59232223A/ja
Publication of JPS59232223A publication Critical patent/JPS59232223A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ばね部材(ばね用中間素材およびばね製品
を含む。)に関し、例えば、自動車の懸架部品として使
用されるスタビライザー(イコライザー、トーションバ
ーと称することもある。)用の中間素材あるいは製品そ
のものとして好適に使用することができるばね部材に関
するものであり、特に熱処理を省略しても70 kgf
 / mm2以上の強度を得ることが可能であるばね部
材に関するものである。
例えば、自動車の懸架部品として用いられるスタビライ
ザー(安定装置)は、たとえばウィツシュボーン式独立
懸架装置や添伺図に示すリンク式懸架装置1を備えた自
動車において取付けられ、図示の如くこのスタビライザ
ー2は棒ばね部材を曲げ加工した形状をなすものであっ
て、自動車の旋回運動に際して車体がローリングして大
きく傾くのを防ぎ、乗心地および走行安定性を向」ニさ
せるために用いられる重要保安部品である。そのため、
このスタビライザー2においては、繰返しの応力振幅を
受けたときの耐久性が大きな問題となる。
従来、この種のスタビライザー2の素材としては、5U
P6や545C等の低合金ばね鋼や炭素鋼が用いられ、
この鋼を熱間圧延のままあるいは焼入れ焼もどしによっ
て種々の強度に調質して使用している。さらに最近では
、自動車の軽量化のためにSTKM  13A等の鋼管
が使用されることもある。
このスタビライザーに要求される特性としては、製品と
して十分な強度および耐久性を有していることがあげら
れるが、そのほか、製造時において塑性加工が容易であ
ることがあげられる。すなわち、通常の場合、スタビラ
イザーの製造にあたっては、第2図に示すように、熱間
圧延により加工した線材を熱間で曲げ加工したのち、そ
のまま焼入れ焼もどしするか、あるいは冷間で曲げ加工
を施し、その後塗装等の仕上げ加工を行うため、塑性加
工性に優れていることが要求される。
そして、特に鋼管を素材とする場合には、曲げ角度が大
きくなったり、曲げ部の半径が小さくなったりしたとき
に、曲げ部分で亀裂や折損を生ずることがあるため、塑
性加工性に十分優れていることが要求される。
この発明は、このような背景のもとになされたもので、
従来の強度70kgf/mm2以上に調質して用いる3
45C,5UP6等の炭素鋼やばね鋼の代替として、お
よびSTKM  13A等の鋼管の代替として使用可能
であり、しかも非調質で70 kgf / mm2以上
の強度が得られ、割れや折損等の不具合を生ずることな
く曲げ加工が著しく容易であるばね部材(ばね用中間素
材およびばね製品を含む)を提供することを目的として
いる。
この発明によるばね部材は、重量%で、C:0.05〜
0.3%、 Si:0.05〜0.8%、Mn:0.8〜2%、Nb
:0.005〜0.05%、 A文:O,O1〜0.05%、N:0.005〜0.0
25%、V:0.05〜0.25%、および必要に応じ
て、T i + 0 、05〜0.25%。
Zr:0.05〜0.25%の1種または2種をV+T
t+Zr:0.35%以下の範囲で含有し、残部Feお
よび不可避的不純物からなる鋼を素材とし、製品圧延に
際して1000℃以上1200°C以下に加熱した後、
仕上圧延を750〜950℃で行い、平均5〜50℃/
seeの冷却速度で冷却した線材を所定形状に曲げ加工
して成ることを特徴とするものである・ 次に、この発明によるばね部材の成分範囲(重量%)の
限定理由について説明する。
C:0.05〜0.3% Cは鋼の強度を確保するのに有効な元素であり、このた
めには0.05%以上含有させることが必要であるが、
0.3%を超えると加工性や靭性が劣化するので、0.
05〜0.3%の範囲とした。
Si:0.05〜0.8% Stは鋼の溶製時に脱酸剤として作用すると共に、基地
の固溶強化に役立つ元素であって、このためには0.0
5%以上含有させることが必要であるが、0.8%を超
えると冷間成形性等の加工性が低下するので0.05〜
0.8%の範囲とした。
M n : 0 、8〜2% Mnは鋼の溶製時に脱酸φ脱硫剤として作用し、Sによ
る害を阻止するのに有効であると共に、焼入性向上元素
としてはたらき、さらには基il!!811織を微細化
して靭性の向上に寄与する元素であって、このような効
果を得るためには0.8%以上含有させることが必要で
ある。しかし、2%を超えても」二記の効果は飽和し、
過剰の添加はMnの偏析度を増大して靭性を劣化するの
で0.8〜2%の範囲とした。
Nb : 0.005〜0.05%、A!;L:0.0
1〜0,05%、N:0.005〜0.025%Nb、
A1.Nはこの発明によるばね部材の主要な構成元素で
あり、Nb、A文、Nを上記の範囲とすることによって
圧延後の結晶粒微細化を達成することが可能である。そ
して、特にNを0.005〜0.025%の範囲で添加
することによってNbを極めて微量に抑えたときでも結
晶粒の微細化をはかることができ、非調質で70kgf
 7mm2以上の強度を得ることが可能である。
なお、Nbに付随してTaが含有されることもあり、N
bの一部をTaで置換してもかまわない。
V:0.05〜0.25% ■は炭窒化物を形成し、圧延前の比較的低い加熱温度で
これらが固溶し、圧延中にこれらの炭窒化物が微細に析
出して再結晶を抑制し、パーライト中フェライト組織を
微細化するとともに析出硬化して強度を高め、非調質で
あっても70kgf/nun2以上の強度を得るのに有
効な元素であり、このためには0.05%以上含有させ
ることが必要である。しかし、多すぎると靭性を劣化し
、製鋼上の取扱いも困難となるので、0.05〜0.2
5%の範囲とした。
Ti:0.05〜0.25%、Zr:0.05〜0.2
5% Ti、Zrは炭窒化物を形成し、圧延中にこれらの炭窒
化物が微細に析出して再結晶を抑制し、パーライト中フ
ェライト組織を微細化するとともに析出硬化して強度を
さらに高めるのに有効な元素であり、このためにはTi
:0.05〜0.25%、Zr:0.05〜0.25%
(7)1種または2種を必要に応じて添加する。しかし
、V、Ti、Zrの含有量が多すぎると靭性を劣化する
(7)で、V+Ti+Zrの合羽を0.35%以下とす
る必要がある。
この発明によるばね部材はFeを基地として以上のよう
な成分組成をもつものであり、析出硬化元素として主に
Vを選び、必要に応じてTI。
Zrを添加し、ざらにNb、A文、Nを添加したことに
特徴を有するものであって、非調質で70kgf 71
2以上の強度が得られることを特徴とするもの°である
。すなわち、この発明のごとき非調質鋼においては、圧
延後の冷却過程でV、Ti 。
Zr、Nb等の炭窒化物を析出させて強度の」二昇をは
かるが、そのためには圧延前の加熱によってこれらの析
出物を固溶させることが必要である。
そのため、従来のこの種の鋼では1150℃以上に加熱
したのち圧延が行われるが、圧延前の加熱温度が高いた
めに圧延前の初期結晶粒が粗大化することは避けられな
かった。また、圧延条件についても詳細に検討した結果
、中間および仕上げ圧延で低温圧延を行っても結晶粒の
微細化には初期結晶粒度の影響が残存することを見出し
た。したがって、製品圧延前の加熱に際して初期結晶粒
の粗大化を防止するためにはその加熱温度をなるべく低
くすることが必要であり、このような観点から本発明者
らは析出硬化元素について詳細に検討した結果、■が最
も低温で固溶することを見い出し、析出硬化元素として
■を含有させた。そして、上記のCおよびVの範囲では
製品圧延に際して1000°C以上に加熱すれば十分固
溶することを確かめた。そして、さらに、Nb、AM、
Nを適量添加することによってNbCおよびAuNを加
熱時に残存させ、初期結晶粒の粗大化防止に寄与させる
ことができた。しかし、この加熱温度が高すぎると圧延
前の初期結晶粒が粗大化するので、1200’C!以下
とする必要がある。このような理由から、この発明にお
いては、上記成分の鋼の製品圧延に際して、1000℃
以J:、 1200℃以下に加熱することとした。
次に、製品圧延後の仕上げ圧延においては、低温域で行
うことに特徴を有し、この発明では最終的に得られるフ
ェライト+パーライトM′i織を微細化するために75
0〜950°Cとした。そして、仕上げ圧延終了後線材
の巻取りおよび集束までの冷却条件は、フェライト+パ
ーライト組織の緻密度および炭窒化物の析出量を支配す
るので、この冷却条件について検討した結果、非調質で
70kgf 7mm2以上の強度を得るためには5〜5
0’O/secとする必要のあることを確かめた。
さらに、この発明によるばね部材では、第3図に例示す
る工程図にあるように、上記圧延を経て得られた線材に
対し冷間における曲げ加工を施し、この曲げ加工によっ
て曲げ部分に加工硬化を生じさせ、強度をさらに高めて
疲労強度をより一層向上させたことを特徴とするもので
ある。このような特徴は、使用時においてばね部材の特
に曲げ加工部分により大きな応力が加わるため、ばね部
材の信頼性向上および軽量化にとって有効なものである
以下、この発明の実施例について説明する。
第1表に示す化学成分の鋼を溶製したのち造塊し、14
6mm角に圧延したのち、第2表に示す圧延条件で直径
12.0mmに線材圧延し、ざらに冷間伸線によって直
径11.0闘とした後300℃でベーキングを行った。
続いて、得られた線材の結晶粒度および機械的性質を調
べたところ、第3第2表 第  3  表 名犬に示す結果より明らかなように、製品圧延に際して
の加熱温度が高いNo、 2 、5、圧延時の仕−Lけ
温度が高いNo、 4 、8、圧延後の冷却速度が小さ
いNo、6.10ではいずれも結晶粒が粗大化し、耐力
が低いと同時に伸びおよび絞り値も低いことが確かめら
れた。また、成分が本発明範囲から外れている鋼種Eの
場合にも結晶粒が大きく耐力が低いものであることが確
かめられた。
これに対し、この発明を満足するNo、1.3゜7.9
ではいずれも結晶粒が微細化しており、機械的性質も良
好であり、焼入れ・焼もどしを行った現用鋼345C(
鋼種F)と同等の引張強度が得られると共に仲ひおよび
絞り値が高く、靭性にも優れていることが確かめられた
次に、上記圧延および伸線によって得られた直径11.
0mmの線材を90°に曲げ加]二(曲げ部の半径は1
6および30mm)した後、300°Cでツルーイング
を行った時の曲げ部のビッカース硬さをA11l定した
ところ、第4表に示す結果が得られた。なお、第4表に
おいて、かっこ内の数(1rjは引張強度に換算したも
のである。また、この曲げ加工に際して割れや折損等の
発生は全くなく、良好な塑性加工性を示した。
第4表 第4表に示すように、曲げ加工によって曲げ部分の引張
強度は約10kgf 7mm2前後上昇しており、著し
く良好な結果をもたらすことが確かめられた。
さらに、耐久性を確認するために実用のスクビライザー
に仕上加工した後、±40kgf/mm2の応力で10
万回の振幅を加えた疲労試験を行ったところ、亀裂や破
損等の不具合の発生は全く認められず、耐疲労特性に優
れたものであることが確かめられた。
以」二説明してきたように、この発明によるばね部材(
ばね用中間素材あるいは製品そのもの)は、C,Si、
Mnを含む基本成分の鋼にNb。
AM、Nをバランス良く添加し、さらにVを適量添加し
、必要に応じてTi、Zrを適量添加し、製品圧延に際
しての加熱温度、仕」−げ圧延温度および圧延後の冷却
速度を規制し、さらに所定形状に曲げ加工して加工硬化
を生じさせたものであるかう、非調質であっても強度7
0kgf/mm2以上の高強度を得ることが可能であり
、調質を不要とするため生産性の向上および生産コスト
の低減を実現することかでき、調質に伴う品質のばらつ
きかなくなるため品質の安定化が実現され、疲労強度や
塑性加工性に優れたねじり棒ばね用の中間素材あるいは
ねじり棒ばねそのものを得ることができ、自動車懸架部
品として使用されるスタビライザーを始めとし種々の緩
衝および復元機構部材に使用することができるという著
大なる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は自動車用リンク式懸架装置の構造例を示す冊才
も図、第2図は従来のスタビライザーの製造工程例を示
す説明図、第3図はこの発明の一実施例によるスタビラ
イザーの製造工程例を示す説明図である。 ■・・・リンク式懸架装置、2・・・スタビライザー(
ばね部材)。 特許出願人   大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士  小  塩   豊

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、C:0.05〜0.3%、Si:0.
    05〜0.8%、Mn:0.8〜2%、Nb:0.00
    5〜0.05%、 A文:0.01〜0.05%、N:0.005〜0.0
    25%、V : 0 、05〜O、,25%、残部Fe
    および不可避的不純物からなる鋼を素材とし、製品圧延
    に際して1000°C以上1200°C以下に加熱した
    後、仕上圧延を750〜950℃で行い、平均5〜50
    °O/secの冷却速度で冷却した線材を所定形状に曲
    げ加工して成ることを特徴とするばね部材。
  2. (2)重量%で、C+0.05〜0.3%、Si:0.
    05〜0.8%、Mn:0.8〜2%、N’b:0.0
    05〜0.05%、入党:0.01〜0.05%、N:
    0.005〜0.025%、V:0.05〜0.25%
    、およびTi :0.05〜0.25%、Zr:0.0
    5〜0.25%の1種または2種をV+Ti+Zr:0
    .35%以下の範囲で含有し、残部Feおよび不可避的
    不純物からなる鋼を素材とし、製品圧延に際して100
    0℃以上1200℃以下に加熱した後、仕上圧延を75
    0〜95000で行い、平均5〜50℃/seeの冷却
    速度で冷却した線第1を所定形状に曲げ加工して成るこ
    とを特徴とするばね部材。
JP10427683A 1983-06-13 1983-06-13 ばね部材 Pending JPS59232223A (ja)

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JP10427683A JPS59232223A (ja) 1983-06-13 1983-06-13 ばね部材

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS648249A (en) * 1987-06-27 1989-01-12 Aichi Steel Works Ltd Spring steel having excellent resistance to permanent set in fatigue and durability
JPH03138333A (ja) * 1989-10-21 1991-06-12 Nippon Steel Corp 延性と疲労強度の優れた弁ばね用鋼線
KR100403963B1 (ko) * 1998-12-29 2004-02-11 주식회사 포스코 고강도스프링용선재의제조방법
CN108588557A (zh) * 2018-04-26 2018-09-28 东北大学 一种低碳V-N-Nb微合金化热轧带钢及其制备方法

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JPH03138333A (ja) * 1989-10-21 1991-06-12 Nippon Steel Corp 延性と疲労強度の優れた弁ばね用鋼線
KR100403963B1 (ko) * 1998-12-29 2004-02-11 주식회사 포스코 고강도스프링용선재의제조방법
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