JPWO2014196308A1 - ばね用鋼、ばね及びばねの製造方法 - Google Patents

Abstract

本開示のばね用鋼は、質量％で、Ｃ：０．３５％以上０．５５％以下、Ｓｉ：１．６０％以上３．００％以下、Ｍｎ：０．２０％以上１．００％以下、Ｃｒ：０．１０％以上１．５０％以下、Ｎｉ：０．０５％以上０．３０％以下、Ｃｕ：０．０５％以上１．００％以下を含み、Ｖを実質的に含まず、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。本開示のばね用鋼によると、Ｎｉの添加量を低減するとともにＶを添加しなくても、ばねとしての性能を確保することができる

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１３年６月４日に出願された日本国特許出願である特願２０１３−１１７８７４の関連出願であり、この日本出願に基づく優先権を主張するものであり、この日本出願に記載された全ての内容を援用するものである。
本明細書は、ばね用鋼、ばね及びばねの製造方法に関する。

近年、高強度のばね用鋼及びばねが求められるようになってきている。特許文献１〜４には、耐久性、耐へたり性に優れたばねや、耐腐食疲労強度に優れたばねが開示されている。

特開平３−２３５４号公報 特開２００８−１０６３６５号公報 特開２００３−５５７４１号公報 特開２００４−３１５９４４号公報 特開２００４−１４３４８２号公報 特開２００８−２０２１２４号公報

しかしながら、特許文献１〜４に記載のばねには、いずれもＮｉ，Ｖが添加されている。Ｎｉは、耐食性の向上を意図して添加され、Ｖは、靱性の向上や耐腐食疲労性の向上を意図して添加されている。これらのばねは、質量％にして、０．３０％以上３．００％以下のＮｉを含み、０．０５％以上０．５０％以下のＶを含んでいる。Ｎｉ，Ｖのコストは高く、結果として、これらのばね全体のコストは高くなりがちである。

本発明者らは、ばね用鋼の合金組成について種々検討したところ、Ｎｉの添加量を低減するとともにＶを添加しなくても、ばねとしての性能を確保できる合金組成を見出した。本明細書によれば、こうした知見に基づき、以下の手段が提供される。

本開示によれば、質量％で、Ｃ：０．３５％以上０．５５％以下、Ｓｉ：１．６０％以上３．００％以下、Ｍｎ：０．２０％以上１．００％以下、Ｃｒ：０．１０％以上１．５０％以下、Ｎｉ：０．０５％以上０．３０％以下、Ｃｕ：０．０５％以上１．００％以下を含み、Ｖを実質的に含まず、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる、ばね用鋼が提供される。

質量％で、Ｎｉ：０．１８％以上であってもよい。また、質量％で、Ｎｉ：０．１８％以上０．２５％以下であってもよい。さらにまた、質量％で、Ｍｎ：０．４５％以上０．６５％以下であってもよい。また、質量％で、Ｃｕ：０．２０％以上０．３０％以下であってもよい。さらに、Ｔｉ；０．０３０％以上０．１００％以下であってもよい。さらに、Ｂ；０．００１０％以上０．００５０％以下であってもよい。

また、質量％でＰ：０．０１５％以下であってもよく、Ｓ：０．０１５％以下であってもよい。本開示によれば、上記のいずれかのばね用鋼によって製造される、ばねも提供される。

本開示によれば、ばねの製造方法であって、質量％で、Ｃ：０．３５％以上０．５５％以下、Ｓｉ：１．６０％以上３．００％以下、Ｍｎ：０．２０％以上１．００％以下、Ｃｒ：０．１０％以上１．５０％以下、Ｎｉ：０．０５％以上０．３０％以下、Ｃｕ：０．０５％以上１．００％以下を含み、Ｖを実質的に含まず、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる、ばね用鋼を用いる、ばねの製造方法も提供される。

ばねの製造方法は、さらに、コイル状に成形され熱処理を施されたばね用鋼に対してホットセッチングを行うホットセッチング工程と、ホットセッチング後のばね用鋼に対して温間ショットピーニングを行う温間ショットピーニング工程と、を備えていてもよい。ばねの製造方法は、さらに、コイル状に成形され熱処理を施されたばね用鋼に対して温間ショットピーニングを行う温間ショットピーニング工程と、温間ショットピーニング後のばね用鋼に対してホットセッチングを行うホットセッチング工程と、を備えていてもよい。

耐久試験の結果を示すグラフ。 締付けへたり試験の結果を示すグラフ。 腐食疲労試験の結果を示すグラフ。

本明細書に開示されるばね用鋼（以下では「本ばね用鋼」と呼ぶ）によれば、Ｎｉの添加量を、質量％で、０．０５％以上０．３０％以下に低減し、かつ、Ｖを添加しないことによって、比較的安価なばねを製造することができる。以下、本明細書に開示される実施形態について詳細に説明する。なお、以下、質量％を単に％として示す。

以下、本開示の代表的かつ非限定的な具体例について、適宜図面を参照して詳細に説明する。この詳細な説明は、本開示の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。また、以下に開示される追加的な特徴ならびに発明は、さらに改善されたばね用鋼、ばね及びばねの製造方法を提供するために、他の特徴や発明とは別に、又は共に用いることができる。

また、以下の詳細な説明で開示される特徴や工程の組み合わせは、最も広い意味において本開示を実施する際に必須のものではなく、特に本開示の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。さらに、上記及び下記の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、独立及び従属クレームに記載されるものの様々な特徴は、本開示の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組合せなければならないものではない。

本明細書及び／又はクレームに記載された全ての特徴は、実施例及び／又はクレームに記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。さらに、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。

（ばね用鋼）
本ばね用鋼は、質量％で、Ｃ：０．３５％以上０．５５％以下、Ｓｉ：１．６０％以上３．００％以下、Ｍｎ：０．２０％以上１．００％以下、Ｃｒ：０．１０％以上１．５０％以下、Ｎｉ：０．０５％以上０．３０％以下及びＣｕ：０．０５％以上１．００％以下、を含む。

（Ｃ：炭素）
Ｃは、０．３５％以上０．５５％以下含有することが好ましい。本ばね用鋼において、Ｃがこの範囲であると、焼入れ焼戻しにより良好な強度のばね用鋼を得ることができる。０．３５％未満であると、焼入れ焼戻しにより良好な強度のばね用鋼を得ることができない。また、０．５５％を超えると靭性が低下して、疲労強度や耐腐食疲労強度が低下するおそれがある。他の合金成分との関係もあるが、好ましくは、Ｃは、０．４０％以上０．５５％以下である。より好ましくは、下限は、０．４３％であり、さらに好ましくは、０．４５％である。最も好ましくは０．４５％以上０．５３％以下である。

（Ｓｉ：ケイ素）
Ｓｉは、１．６０％以上３．００％以下であることが好ましい。本ばね用鋼において、Ｓｉがこの範囲であると、耐へたり性、焼戻し特性及び腐食疲労強度の向上に有効である。１．６０％未満では、これらにつき十分な効果が得られにくく、３．００％を超えると、圧延時及び熱処理（焼入れ）時の脱炭が助長される。本ばね用鋼においては、腐食疲労強度等の観点から、より好ましくは、下限は１．８０％であり、さらに好ましくは、１．９０％である。また、より好ましくは、上限は、２．５０％であり、さらに好ましくは２．０５％である。最も好ましくは、１．９０％以上２．０５％以下である。

（Ｍｎ：マンガン）
Ｍｎは、０．２０％以上１．００％以下であることが好ましい。Ｍｎが１．００％を超えると、靱性が低下する傾向にあり、Ｍｎが０．２０％未満であると、強度や焼入れ性が不足する傾向があり、圧延時に割れやすくなる傾向がある。本ばね用鋼では、Ｎｉ添加量の低減による腐食疲労強度を補う観点を含めて、より好ましくは、下限は、０．３０％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。また、より好ましくは、上限は０．９０％であり、さらに好ましくは０．８０％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．６５％である。最も好ましくは０．４５％以上０．６５％以下である。

（Ｃｒ：クロム）
Ｃｒは、０．１０％以上１．５０％以下であることが好ましい。本ばね用鋼において、Ｃｒがこの範囲であると強度確保や焼入れ性向上に有用である。Ｃｒが０．１０％未満であると、こうした効果が不十分であり、また、１．５０％を超えると、焼戻し組織が不均一になり、耐へたり性を阻害するおそれが生じやすくなる。より好ましくは、上限は１．０％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは、０．４０％である。また、より好ましくは、下限は０．２０％であり、さらに好ましくは０．２５％である。最も好ましくは、０．２５％以上０．４０％以下である。

（Ｎｉ：ニッケル）
Ｎｉは０．０５％以上０．３０％以下であることが好ましい。Ｎｉは、鋼の靱性向上に効果を有するとともに、鋼の腐食を抑制し、腐食疲労強度を向上させる効果を有する。本ばね用鋼においては、Ｎｉがこの範囲であると従来のばねと比較して、安価なばねが提供される。より好ましくは、上限は０．３０％未満であり、さらに好ましくは０．２７％であり、さらに好ましくは０．２５％である。より好ましくは、下限は０．１０％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．１８％である。典型的には、０．１８％以上０．３０％以下が好ましく、０．１８％以上０．３０％未満がより好ましく、０．１８％以上０．２５％以下がさらに好ましい。

（Ｃｕ：銅）
Ｃｕは０．０５％以上１．００％以下であることが好ましい。本ばね用鋼において、Ｃｕがこの範囲であると、耐食性を向上や焼き入れ性向上に有用である。Ｃｕが０．０５％未満であると、こうした効果が不十分であり、また、１．００％を超えると、コストが大きくなる。本ばね用鋼では、これらの観点から、より好ましくは、上限は０．７０％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．３０％である。より好ましくは、下限は０．１０％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。また、好ましくは０．１０％以上０．５０％以下であり、より好ましくは０．２０％以上０．３０％以下である。

（Ｔｉ：チタン）
Ｔｉは、０．０３０％以上０．１００％以下であることが好ましい。本ばね用鋼において、Ｔｉがこの範囲であると、焼き入れ後の旧オーステナイト結晶粒を微粒化して靱性が向上する。Ｔｉが０．０３０％未満であると、こうした効果が不十分であり、また、０．１００％を超えると、粗大な介在物が析出し、靱性が低下するおそれがある。本ばね用鋼では、さらに、Ｎｉを低減しＶを実質的に添加していない等の観点から、より好ましくは、上限は０．０９５％であり、さらに好ましくは０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８５％である。より好ましくは、下限は０．０４５％であり、さらに好ましくは０．０５０％である。こうした範囲であると、より効果的に、靱性や耐腐食疲労性を確保することができる。最も好ましくは、０．０５０％以上０．０９５％以下である。

（Ｂ：ホウ素）
Ｂは、０．００１０％以上０．００５０％以下であることが好ましい。本ばね用鋼において、Ｂがこの範囲であると、鋼線の延性や靱性が向上する。Ｂが０．００１０％未満であると、こうした効果が不十分であり、また、０．００５０％を超えると、こうした効果が飽和する。本ばね用鋼では、さらに、Ｎｉを低減しＶを実質的に添加していない等の観点から、より好ましくは、上限は０．００４０％であり、より好ましくは、０．００３５％である。より好ましくは、下限は０．００１３％である。最も好ましくは、０．００１３％以上０．００３５％以下である。

さらに、本ばね用鋼は、Ｐ（リン）を含有することができる。Ｐは、結晶粒界を脆弱化させる傾向があるため、０．０１５％以下とすることが好ましく、より好ましくは、０．０１０％以下である。

また、本ばね用鋼は、Ｓ（イオウ）を含有することができる。ＳはＰと同様、結晶粒界を脆弱化させる傾向があるため、０．０１５％以下であることが好ましい。より好ましくは０．０１０％以下である。

本ばね用鋼は、以上説明した合金成分を含むが、実質的にＶを含んでいない。Ｖを実質的に含まないとは、不可避不純物と同程度に含まれていないことを意味する。具体的には、Ｖは、０．０３％以下であることが好ましい。より好ましくは０．０２％以下であり、さらに好ましくは０．０１％以下であり、さらに好ましくは０．００５％以下である。本ばね用鋼は、残部はＦｅ（鉄）であるとともに、不可避不純物からなる。

（ばねの製造方法）
次に、こうしたばね用鋼を用いてばねを製造する方法について説明する。本ばね用鋼、公知の熱間成形法、冷間成形法、温間成形法等を適用して各種ばねを製造できる。例えば、コイルばねを製造するには、以下のようにすることができる。すなわち、本ばね用鋼を丸鋼、線材又は線あるいは板材等とした後、コイル状に成形する。さらに、成形後のコイルに対してホットセッチング及び温間ショットピーニングを行うことでばねを製造することができる。ホットセッチング及び温間ショットピーニングを行う順序は、問わない。ホットセッチングを行った後に、温間ショットピーニングを行う方式を正順方式、温間ショットピーニングを行った後に、ホットセッチングを行う方式を逆順方式と呼ぶ。こうした製法を適用することで、耐へたり性、耐久性に優れた自動車懸架用コイルばねを得ることができる。

特に、正順方式によると、耐久性に優れたばねを得ることができる。また、逆順方式によると、耐へたり性に優れたばねを得ることができる。即ち、本ばね用鋼は、正順方式と逆順方式とをばねの用途に応じて使い分けることができる。より具体的な実施形態としては、本ばね用鋼を用いて、成形、熱処理、ホットセッチング、温間ショットピーニング、冷間ショットピーニング、冷間セッチング、塗装、の各工程をこの順序で行うことによって自動車懸架用コイルばねを製造する形態が挙げられる。成形工程は熱間（線材の再結晶温度以上の温度）で行ってもよいし、温間（線材の再結晶温度未満の温度）又は冷間（室温）で行ってもよい。また、コイル状に成形する方法には、従来公知の種々の方法を用いることができる。例えば、コイリングマシンを用いて成形してもよいし、心金に巻き付ける方法によって成形してもよい。

熱処理工程では、上記の成形工程によってコイル状に成形されたコイルに対して熱処理を行う。この工程で行われる熱処理は、上記の成形工程を熱間で行ったか、温間又は冷間で行ったかによって異なる。すなわち、上記の成形工程を熱間で行った場合には、焼入れと焼戻しを行う。焼入れ焼戻しにより、コイルには強度と靭性が付与される。焼き入れの温度条件は、８００℃以上１０００℃以下とすることができる。焼き戻しの温度条件は、３００℃以上５００℃以下とすることができる。一方、上記の成形工程を冷間で行った場合には、低温焼鈍を行う。低温焼鈍により、コイル内部及び表面の有害な残留応力（引張りの残留応力）を除去することができる。低温焼鈍の条件は３００℃以上５００℃以下で２０分以上６０分以下とすることができる。コイルの焼入れ焼戻し、並びに、コイルの低温焼鈍の方法は、従来知られているいずれの方法によっても行うことができる。

ホットセッチング工程では、コイルの温度を温間とした状態でセッチングを行う。ホットセッチングにより、コイルに方向性のある圧縮残留応力が付加されて耐久性が向上する。また、コイルに比較的大きな塑性変形が生じることでコイルの耐へたり性が向上する。ここで、ホットセッチングを行う温度は、線材の再結晶温度以下で、かつ、室温より高い温度となる温度範囲内で適宜設定することができる。例えば、コイルの温度を１５０℃以上４００℃以下程度の範囲で行うことができる。このような温度範囲でセッチングを行うことで、コイルに付与される塑性変形量を大きくでき、耐へたり性を向上することができる。また、ホットセッチングのへたり代δｈは、自動車懸架用コイルばねの全長Ｌ（セット時の全長Ｌｓ）に応じて適宜決定することができる。なお、セッチングには、従来知られている種々の方法を用いることができる。

温間ショットピーニング工程では、上記のホットセッチングが行われたコイルを温間でショットピーニングする。温間ショットピーニングにより、コイル表面近傍に大きな圧縮残留応力が付与され、コイルの耐久性、耐腐食疲労性が向上する。ここで、ショットピーニングを行う温度は、線材の再結晶温度以下で、かつ、室温より高い温度となる温度範囲内で適宜設定することができる。例えば、コイルの温度を１５０℃以上４００℃以下程度とすることができる。なお、正順方式では、ホットセッチングを行うときの温度より低い温度で温間ショットピーニングを行うようにすれば、ホットセッチング後にコイルを加熱する必要がないため好ましい。一方において、逆順方式では、温間ショットピーニングを行うときの温度より低い温度でホットセッチングを行うようにすれば、温間ショットピーニング後にコイルを加熱する必要がないため好ましい。硬球のショット方法には、従来知られている種々の方法を用いることができる。

冷間ショットピーニング工程では、コイルの温度を常温にした状態でショットピーニングを行う。冷間ショットピーニング工程の前に、コイルを常温に冷却する必要があるが、例えば、コイルを水冷してもよいし、放置冷却してもよい。温間ショットピーニングに加えてさらに冷間ショットピーニングを行うことにより、コイルの耐久性を一層向上させることができる。なお、冷間ショットピーニングで用いる鋼球の径を、温間ショットピーニングで用いる鋼球の径より小さくすることが好ましい。例えば、温間ショットピーニングに使用する鋼球の径を直径１．２ｍｍとした場合、冷間ショットピーニングに使用する鋼球の径を０．８ｍｍとする。温間ショットピーニングと冷間ショットピーニングを行うことで、先に行われる温間ショットピーニングでコイルの表面近傍に大きな圧縮残留応力が付与され、後に行われる冷間ショットピーニングでコイルの表面粗さが改善されるとともに、コイルの表面に圧縮残留応力が付与される。その結果、コイルの耐久性、耐腐食疲労性が一層向上する。なお、冷間ショットピーニングの諸条件、すなわち、投射速度、カバレージ、投射時間及び処理回数は、適宜設定することができる。

冷間セッチング工程では、コイルの温度を常温にした状態でセッチングを行う。上記ホットセッチングに加えて冷間セッチングを行うことにより、コイルの耐へたり性を一層向上させる。冷間セッチングのへたり代δｃは、自動車懸架用コイルばねの全長Ｌ（セット時の全長Ｌｓ）に応じて適宜決定することができる。なお、冷間セッチングのへたり代δｃは、ホットセッチングのへたり代δｈより小さいことが好ましい。冷間セッチングが終わると、コイル表面を塗装して自動車懸架用コイルばねが完成する。

なお、上記の冷間ショットピーニング、冷間セッチングの各工程を省略し、温間ショットピーニング及びホットセッチングのみを行うこともできる。また、冷間ショットピーニング、ホットセッチングの各工程を省略し、温間ショットピーニング及び冷間セッチングのみを行うこともできる。また、温間ショットピーニング、冷間セッチングの各工程を省略し、冷間ショットピーニング及びホットセッチングのみを行うこともできる。また、温間ショットピーニング、ホットセッチングの各工程を省略し、冷間ショットピーニング及び冷間セッチングのみを行うこともできる。即ち、ショットピーニング工程（温間及び冷間）のうち、少なくとも１つ以上の工程を行い、かつ、セッチング工程（ホット及び冷間）のうち、少なくとも１つ以上の工程を行えばよい。また上記の各工程以外の他の工程を含んでいてもよい。例えば、熱間成形でコイル状に成形する場合には、その熱間成形前に熱処理（焼入れ）を行うようにしてもよい。また、冷間成形でコイル状に成形する場合には、その冷間成形前に熱処理（高周波焼入れ・焼戻し）を行うようにしてもよい。また、ホットセッチング後に水冷する工程を行うようにしてもよい。

以上説明したように、本開示によれば、Ｎｉの添加量を低減しＶを含んでいなくても、従来のばね鋼と同等以上の性能を確保されたばね用鋼及びばねを得ることができる。こうしたばねは、車両用懸架装置等に使用するコイルばね，板ばね，トーションバー，スタビライザ等に好適に用いられる。

以下、本開示を具現化した実施例について説明する。なお、以下の実施例は、本開示を説明するための具体例であって、本開示を限定するものではない。
１．耐久試験
（１）ばねの調製

以下の表１に示す化学組成を有するばね用鋼である試料１によって、ばね１〜３を調製し、比較試料１によって、比較ばね１を調製した。その製法を説明する。なお、表１の各数字は、各試料の質量に対する各成分の質量％を表す。まず、各物質を高炉又は電炉で量産相当で溶製して得た鋼塊を、分塊圧延し、その後、線材圧延した。

試料１及び比較試料１の鋼の線材に対して、オイルテンパー処理を施した後に、冷間成形、低温焼鈍、ホットセッチング、温間ショットピーニング、水冷、冷間ショットピーニング、冷間セッチングをこの順序（正順方式）で行い、ばね１、２、及び、比較ばね１を製造した。低温焼鈍の条件は、ばね１では４３０℃で２０分とし、ばね２及び比較ばね１では４００℃で２０分とした。ホットセッチング時のコイルの温度を３３０℃とした。温間ショットピーニング時のコイルの温度を３００℃とした。上記の正順方式の工程を行ったものとは別の試料１の鋼の線材に対して、オイルテンパー処理を施した後に、冷間成形、低温焼鈍、温間ショットピーニング、ホットセッチング、水冷、冷間ショットピーニング、冷間セッチングをこの順序（逆順方式）で行い、ばね３を製造した。低温焼鈍の条件は４００℃で２０分とした。温間ショットピーニング時のコイルの温度を３５０℃とした。ホットセッチング時のコイルの温度を２００℃とした。

（２）試験方法
耐久試験では、コイルばねに作用する荷重を周期的に変化させ、コイルばねが破損するまでの加振回数（耐久回数）を測定した。ここで、コイルばねに加える応力は平均主応力で７３５ＭＰａとし、主応力振幅を変化させ、耐久回数を測定した。試験の結果を図１に示す。図１において、主応力振幅が大きく、かつ、耐久回数が多い場合に、耐久性が高い。即ち、プロットがグラフの右上に位置する程、耐久性が高いといえる。ばね１及び２のプロットは、比較ばね１のプロットよりもグラフの右上に位置する傾向にある。従って、ばね１及び２は、比較ばね１よりも耐久性が高いことが分かった。

２．締め付けへたり試験
（１）ばねの調製
耐久性試験の場合と同様の方法で、ばね１〜３及び比較ばね１を製造した。

（２）試験方法
締め付けへたり試験は、コイルばねに最大荷重時高さで締め付けを行い、所定時間恒温槽に投入する試験である。試験前後での取付け高さでの荷重の変化を測定し、残留せん断歪量を算出した。ここで、締め付け応力は１１５０ＭＰａ及び１３５０ＭＰａとした。恒温槽温度を８０℃とし、試験時間を９６時間とした。また、この締め付けへたり試験では、各ばねを２本ずつ用意し、それぞれについて同じ試験を行った。試験の結果を図２に示す。図２に示すように、１１５０ＭＰａ及び１３５０ＭＰａのいずれの締め付け応力においても、ばね３の残留せん断歪量は、比較ばね１の残留せん断歪量より小さかった。即ち、逆順方式によると、耐へたり性の高いばねが得られることが分かった。

３．腐食疲労試験
（１）ばねの調製
まず、試料１及び比較試料１の鋼に対して、オイルテンパー処理を施した後に、冷間成形、低温焼鈍を行い、ばね４及び比較ばね２をそれぞれ調製した。ただし、ばね４及び比較ばね２のばね緒元は表２に示すとおりである。

さらに、以下の表３に示す化学組成を有する試料２及び比較試料２によって、ばね５及び比較ばね３を調製した。その製法を説明する。なお、表３の各数字は、各試料の質量に対する各成分の質量％を表す。各物質を高炉又は電炉で量産相当で溶製して得た鋼塊を、分塊圧延し、その後、線材圧延した。

試料２及び比較試料２の鋼の線材に対して、オイルテンパー処理を施した後に、冷間成形、低温焼鈍を行い、ばね５及び比較ばね３を製造した。処理条件及び処理温度は、それぞれ、ばね１及び比較ばね１の製法と同一である。なお、ばね５及び比較ばね３のばね緒元は表４に示すとおりである。

得られた各ばねに人工的にピットを付与し、腐食環境中で疲労試験を実施した。ピットは、主応力振幅が最大となる箇所（ばね４及び比較ばね２ではコイル端末から２巻、ばね５及び比較ばね３では３．１巻）におけるばねの外側表面に小さな穴のあいたマスキングをした。さらに、電解研磨により直径６００μｍ、深さ３００μｍの半球状の穴（人工ピット）を付与した。電解液としては、塩化アンモニウム水溶液を用いた。腐食環境は、腐食液として５％ＮａＣｌ水溶液を用いて、噴霧装置にて人工ピット部のみを１６時間腐食させた。そして、５％ＮａＣｌ水溶液を含ませた脱脂綿で人工ピット部周辺を覆い、その周りをエチレンラップで包んで乾燥を防いだ状態とした。この状態で疲労試験を実施し、折損までの繰返し回数を評価した。疲労試験は、繰返し速度２Ｈｚとし、フラットな座を使用して平行圧縮で加振した。試験高さは人工ピット付与位置における人工ピットがない状態での主応力条件が４９５±３００ＭＰａとなる条件とした。結果を図３に示す。図３に示すように、ばね４及び比較ばね２は、腐食耐久回数の平均値は同等程度であるため、両ばねの耐腐食疲労強度は同等程度であった。また、ばね５及び比較ばね３の腐食耐久回数の平均値は同等程度であるため、両ばねの耐腐食疲労強度は同等程度であった。

以上のことから、本ばね用鋼は、Ｎｉを低減しＶを実質的含まないにも関わらず、靱性と耐腐食疲労強度を維持していることがわかった。また、耐へたり性に関して、本ばね用鋼は、正順方式と逆順方式とをばねの用途に応じて使い分けることができる。

Claims (13)

1. 質量％で、Ｃ：０．３５％以上０．５５％以下、Ｓｉ：１．６０％以上３．００％以下、Ｍｎ：０．２０％以上１．００％以下、Ｃｒ：０．１０％以上１．５０％以下、Ｎｉ：０．０５％以上０．３０％以下、Ｃｕ：０．０５％以上１．００％以下を含み、
   Ｖを実質的に含まず、
   残部がＦｅ及び不可避不純物からなる、ばね用鋼。
2. 質量％で、Ｎｉ：０．１８％以上である、請求項１に記載のばね用鋼。
3. 質量％で、Ｎｉ：０．１８％以上０．２５％以下である、請求項１又は２に記載のばね用鋼。
4. 質量％で、Ｍｎ：０．４５％以上０．６５％以下である、請求項１〜３のいずれかに記載のばね用鋼。
5. 質量％で、Ｃｕ：０．２０％以上０．３０％以下である、請求項１〜４のいずれかに記載のばね用鋼。
6. 質量％で、Ｔｉ；０．０３０％以上０．１００％以下である、請求項１〜５のいずれかに記載のばね用鋼。
7. 質量％で、Ｂ；０．００１０％以上０．００５０％以下である、請求項１〜６のいずれかに記載のばね用鋼。
8. 質量％で、Ｃｕ：０．１０％以上０．５０％以下であり、Ｎｉ：０．１８％以上０．３０％未満である、請求項１〜７のいずれかに記載のばね用鋼。
9. 質量％で、Ｃｕ：０．２０％以上０．３０％以下であり、Ｎｉ：０．１８％以上０．２５％以下である、請求項１〜８のいずれかに記載のばね用鋼。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のばね用鋼によって製造される、ばね。
11. ばねの製造方法であって、
    質量％で、Ｃ：０．３５％以上０．５５％以下、Ｓｉ：１．６０％以上３．００％以下、Ｍｎ：０．２０％以上１．００％以下、Ｃｒ：０．１０％以上１．５０％以下、Ｎｉ：０．０５％以上０．３０％以下、Ｃｕ：０．０５％以上１．００％以下を含み、
    Ｖを実質的に含まず、
    残部がＦｅ及び不可避不純物からなる、ばね用鋼を用いる、ばねの製造方法。
12. さらに、
    コイル状に成形され熱処理を施された前記ばね用鋼に対してホットセッチングを行うホットセッチング工程と、
    ホットセッチング後の前記ばね用鋼に対して温間ショットピーニングを行う温間ショットピーニング工程と、
    を備える、請求項１１に記載の製造方法。
13. さらに、
    コイル状に成形され熱処理を施された前記ばね用鋼に対して温間ショットピーニングを行う温間ショットピーニング工程と、
    温間ショットピーニング後の前記ばね用鋼に対してホットセッチングを行うホットセッチング工程と、
    を備える、請求項１１に記載の方法。