JPS62107044A - 疲労強度の優れたばね鋼 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は疲労強度の優れたばね儒に係り、特に耐へたり
注に加えてばね疲労強度も優れたばね鋼に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来、自動車用等の懸架装置に用いられるばね用銅とし
てけＳｕｐ　６　、Ｓｕｐ　９が主なものであった。

近年自動車の軽量化が要請され、懸架装置自体の軽量化
も強く求められる工うになってきた。これに対して、懸
架装置全般にわたって各種の手段が試みられているが、
その中でもばねの設計応力全上昇させる手段が効果的と
されている。

このような高応力設計にともない、従来の上記ばね用！
ａ１１全素材としてばねｔ製作した場合、へたりが増大
するという問題が発生した。特に乗用上に用いた場合、
へたりの増大はノ々ンパ高さの低下につながり、安全上
大きな問題となった。

そこで、各種の研究がなされた結果、ばね用鋼中の８１
自有ｔｔ増加させると耐へたり注が向上するということ
が見い出され、近時Ｓｕｐ　６エりもさらに８ｉ含有量
が多く、ＪＩＳｆ１４ＲＯ１に規定きれるばね用鋼中で
は最も高８＋のＳｕｐ　７が乗用本＠架用ばね用銅とし
て広く使用されるに至っている。

し〃するに、懸架ばねの軽量化に対する要求は厳しいも
のがあり、８ｕｐ７Ｊ１．りもさらに耐へたり性のすぐ
れたばね用銅の開発が強く望まれていた。

これに対処する技術として、たとえば特公昭５９−４１
５０２号公報には耐へたり注のすぐれたばね用銅が提案
されている。しかしながら、この技術は耐へたり注にす
ぐれたばね用銅は提供【７ているものの、ばね用銅とし
て必要な耐疲労性、靭性についてはＳｕｐ　７と同等の
性能を有するに過ぎない。

即ち、ばね用銅としては耐へたり注と共にばね疲労性が
要求されている。疲労強度は材料の引張強さの増大と共
に増加するが、高強度材となると疲労強度の増加割合は
低下して来る。これは材料の高強度化に伴って非金属介
在物を主とする材料欠陥に対する疲労感受性が高くなる
ためである。

材料欠陥の大きさが同程度であっても、引張強さ１１’
ｌ　Ｏｋｆｆ／−程度のばね鋼であっては疲労強度の向
上は困難となる。したがって、従来許容されていた程度
の大きさの非金属介在物であっても、材料が高強度化さ
れた為に非金部介在物の大きさ金肥に小さくする必要が
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は以上の如き問題点を解決するべくなされたもの
であって、耐へたり注のみならずｈ　４エ労強度も極め
て優れたばね用銅−を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、重量％でＯＯ，５０〜０．８０％。

８４１．５０〜２．５０％、Ｍｎ　０．５〜１．５％、
ＣｔＯ，１０〜０．９０％と、Ｖ　Ｏ，０５〜０．５０
％、　　Ｎｂ０．０５〜０．５０％、Ｍｏ　Ｏ，０５〜
０．５０　’Ｘのうち１樗又け２種以上を含有し、残部
けＦｅ及び不可避不純物からなり、さらに年金８介在物
の総量がＪＩＳ法で０．２０％以下で、かつその組成が
Ａ１１．２０５２０％以下、Ｍｎ０１０〜Ｒ０％、８ｉ
０２２０〜６０％、及びＭｇＵ　１５％以下又はｆｌａ
ｏ　５０％以下の一方又は両方を含むことを特徴とする
疲労強度の優れたばね鋼である。

本発明者らけＮｉｋ検討の結果、鋼材に含まれる非金属
介在物を融点の低いものに特定することに１って、鋼材
の熱間圧廷中に非金属介在物が変形し、介在物断面積が
縮少することに工す、疲労感受性が低下するという全く
新たな知見を待って本発明をなしたのである。

以下に本発明の詳細な説明する。

（作用） 最初に本発明対１ｆｌの成分限定理由について述べる。

まず、（１け焼入れ焼もどしにエリ高応力ばね鋼として
十分な強度を得るための元素であり、０．５％以上必要
であるが、０．８％を超えると過共析鋼となり、靭性の
低下が著しるしくなるためその範囲を０．５〜０．８比
とした。

つぎにＳ　　Ｓｔけフェライト中に同容することに工す
素地の強度を上げ、耐へたり性を改善する友めの元素で
あり、ｘ、５ｏｙ６以上必要であるが、２．５０％を超
えると靭性の低下が著しるしく、又表面性状を劣化させ
るため、その範囲を１．５０〜２．５０％とした。

また、　Ｍｎは焼入性を高め、ばね用銅としての強度を
得るための元素であり、０．５０％以上必要であるが、
１．５θ％を超えて含有させると靭性を阻害するため、
その範囲’ｉ０．５０〜１．５０％とした。

さらに、（］ｒは０．１％未満でｉ１’　ｎの黒鉛化が
進み、鋼中ｒＣ黒鉛が発生して疲労起点となり充分な疲
労強度が得られないためであり、０．９％超では（〕、
の大きな炭化物が発生し、ばねへたり注に悪影＃を与え
るので、Ｉ〕ｒの軸回ｉ０．１０−０．９０％とした。

以上が本発明の対象とする鋼の基本成分であるが、本発
明においてはばねの耐へたり注改善の目的でＶ、Ｎｈ、
Ｍｏの１種又は２種以上を含有する。

これらＶ　、　Ｎｂ　、　Ｍｏは結晶粒の微細化及び微
細炭化物の析出に工りばねへたり注を得るための元素で
あり、各々０．０５％以上で効果を示すが、０５％を超
えるとその効果が飽和し、刀）つオーステナイト中ＶＣ
Ｍ解されない合金炭化物が増加し、これがばね鋼を疲労
低下させるためその範囲を各々０．０５〜０．５０％と
し％　ｌ欅メけ２棟以上含有することとした。

なお、これら３成分の合計としてはほぼ０．５０％以上
が望ましい。

次に、本発明においては非金属介在物の量及び種類を特
定することとしたが、こ′ｒＬは熱間圧延中に変形し断
面積が縮少するような低融点の非金属介在物を含有する
ように規定したものである。

まず、非金属介在物のａ含有ＮｄＪＩＳ法で０．２０％
以下とする必要があり、０．２０％超では非金属介在物
が巨大化し、低融点化しても熱間圧延で断面積全十分縮
少出来ない。なお、この場合のＪＩＳ法とけ、、ｒ　ｔ
ｓＧｏ５５５−１９７．７「鋼の非金属介在物の顕微鏡
試験方法」に漁拠する測定法を指すものである。

この工うに介在物を低融化するためには、その組成とし
てｋｌｋ２０５−８１０２−　ＭｎＯ系にＭｇＯ又けＯ
ａＯの一方又は両方が含まれることが必要である。

まず％ＡＺ２０５については介在物総量中に２０％以下
含まれることが必要である。２０％超ではアルミナ糸の
介在物が多発し、疲労強度が低下する。

次に、　ＭｎＯについては介在物総量中に１０〜８０％
含まれることが必要である。１０％未満では介在物中の
ＳｉＯ２が増加し、介在物の低融点化が実現しないし、
又８０％超ではＭｎＯのみを組成とする介在物が発生す
る。この介在物は単体で高融点であるため、疲労強度を
低下させる。

次に、Ｓ１０□については介在物総量中に２０〜６０％
含まれることが必要である。２０％未満では鋼中の酸化
物が増加し、又６０％超ではＳｉＯ２糸の介在物が多発
し疲労個展が低下する。

さらに、ＭｇＯ又けＯａＯの一方又は両方を含有せしめ
ることによって、アルミナ系非金属介在物及びシリケイ
ト系非金属介在物に対してＭｎＯ系介在物と共に塩基性
成分として作用し７％これらを低融点化する効果があり
、熱間圧延中の介在物断面積の縮少に効果を有する。

ます、ＭｇＯを１５％ｐス下としたのけ、１５％以下で
あればアルミナ糸、シリケイト糸の介在物に対し　Ｍｎ
Ｏと共に低融点化をもたら（７、疲労向上に効果がある
が、１５％超ではｈｉｇｏを主とする非金属介在物が発
生し、疲労低下をもたらすためである。

次に、　　ｌ”！ａｏを５０％以下としたのけ、５０％
は下であればアルミナ系、シリケイト系の介在物に対し
ＭｎＯと共に低融点化をもたらし、疲労向上に効果があ
るが、５ｏ％超ではｔｉａｏが主となる非金属介在物が
発生し、疲労低下をもたらすためアある。

つぎに、本発明の効果を実施例にＬすさらに具体的に述
べる。

（実施例） 第１表は供試鋼の化学成分を示したものである。

第１表においてＡ１〜Ａ７鋼は本発明例であり、Ｂ１−
Ｂ５鋼は比較材である。

供試ばねは、鋳造後圧延比５０以上で熱間圧延、ビーリ
ング、ばね成形し、最終硬さＨＲ，ｎ　５　！となる工
うに焼入れ焼戻しを行った。

第２表は供試はねの諸元である。

供試ばねは、アークハイト０．５１ｆｌｌのショットピ
ーニングを実施したのち、素線のせん断応力τ＝１２６
．５　ｋｇｆ／−となるようにセツチングを加えた後、
ばね疲労試験を行った。

第３表はばね疲労試験の結果である。

第３表の結果から明らかな如く、本発明例はばね疲労試
験において全て３０万回を達成したのに対し、比較材は
全て３０万回未請で破断した。又、破面にはフィッシュ
アイを伴なう介在物ｌが観察された。

第２表　コイルばねの諸元 第３表　ばね疲労試験 （発明の効果） 上述の如く、本発明鋼はばね疲労の改善に成功したもの
で、特に乗用兎の懸架ばね用銅として極めて高い実用性
を有するものである。

代理人　弁理士　　秋　沢　政　光 他２名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　重量％でＯ０．５０〜０．８０％、Ｓｉ１．５
   ０〜２．５０％、 Ｍｎ０．５〜１．５％、 Ｃｒ０．１０〜０．９０％ と、 Ｖ０．０５〜０．５０％、 Ｎｈ０．０５〜０．５０％、 Ｍｏ０．０５〜０．５０％ のうち１種又は２種以上を含有し、残部はＦｅ及び不可
   避不純物からなり、さらに非金属介在物の総量がＪＩＳ
   法で０２０％以下で、かつその組成がＡｌ＿２Ｏ＿３２
   ０％以下、 Ｍｎ０１０〜８０％、 ＳｉＯ＿２２０〜６０％、 及び ＭｇＯ１５％以下 又は ＣａＯ５０％以下 の一方又は両方を含むことを特徴とする疲労強度の優れ
   たばね鋼。