KR101311386B1

KR101311386B1 - 스프링강 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101311386B1
Application number: KR1020127028210A
Authority: KR
Inventors: 미노루 혼조; 카즈쿠니 하세; 히데토 기무라
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2013-09-25
Also published as: JP4900516B2; US9618070B2; US20130048158A1; JP2011246811A; EP2557195B1; EP2557195A4; CN102884216A; WO2011121887A1; CN102884216B; KR20130018808A; US20140060706A1; EP2557195A1; US8608874B2

Abstract

C: 0.35질량％ 초과 0.50질량％ 미만, Si: 1.75질량％ 초과 3.00질량％ 이하, Mn: 0.2질량％ 이상 1.0질량％ 이하, Cr: 0.01질량％ 이상 0.04질량％ 이하, P: 0.025질량％ 이하, S: 0.025질량％ 이하, Mo: 0.1질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및 O: 0.0015질량％ 이하를, PC＝4.2×([C]＋[Mn])＋0.1×(1/[Si]＋1/[Mo])＋20.3×[Cr]＋0.001×(1/[N])으로 산출되는 PC값이 3.3 초과 8.0 이하의 조건하에 함유하는 조성으로 함으로써, 부식시에 발생하는 공식(孔蝕)의 깊이를 억제하고, 고강도이면서, 내공식성 그리고 부식 피로 특성이 우수한 고강도 스프링강을 그 바람직한 제조 방법과 함께 제공한다.

Description

스프링강 및 그 제조 방법{SPRING STEEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 예를 들면 자동차용의 현가 스프링, 토션 바 및 스태빌라이저 등의 소재가 되는 고강도 스프링강, 특히 고강도이고 그리고 내공식성(耐孔蝕性;pitting corrosion resistance) 및 부식 피로 특성이 우수하여, 자동차용의 하부(under body) 부품으로서 적합한 고강도의 스프링강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 지구 환경 문제의 관점에서, 자동차의 연비 향상, 그리고 이산화탄소 배출량의 삭감이 요망되고 있어, 자동차의 경량화의 요망이 더욱더 높아지고 있다. 특히, 자동차의 하부 부품의 하나인 현가 스프링의 경량화에 대한 요망이 강하여, 퀀칭-템퍼링(quenching-tempering) 후의 강도가 2000MPa 이상이 되는, 고강도화된 소재를 이용한 고응력 설계가 적용되고 있다.

범용적인 스프링용 강은, JIS G4801 등에 규정되는, 퀀칭-템퍼링 후의 강도가 1600∼1800MPa 정도의 것으로, 열간 압연으로 소정의 선재로 제조 후, 열간 성형 스프링의 경우는 스프링 형상으로 가열 성형하고 나서 퀀칭-템퍼링 처리를 행하고, 냉간 성형 스프링의 경우는, 인발 가공 후, 퀀칭-템퍼링 처리를 행하여, 스프링 형상으로 성형된다.

예를 들면, 현가 스프링에 있어서는, 이제까지 일반적으로 사용되고 있는 소재로서, JIS G4801에 기재된 SUP 7이 있다. SUP 7은, 고강도화되면 대기 중의 피로 특성이 향상되지만, 부식 후의 피로 특성이 저하되기 때문에, 고강도화에 의한 부식 피로 특성의 저하가 문제가 되고 있다. 그 때문에, 사용 가능한 경도의 상한은 HRC 51레벨, 설계 응력으로서 1100MPa이 상한으로 되어 있어, 고강도화를 도모하는 데에는 한계가 있다.

퀀칭-템퍼링 처리 후의 강도 1900MPa 이상으로 고강도화된 소재에서는, 균열 감수성이 높아지기 때문에, 내공식성이 떨어지는 경우에는, 자동차용 하부 부품의 현가 스프링 등의, 외부로 노출되는 부품에서는, 작은 돌 등으로 도장이 벗겨진 개소에 부식 피트(corrosion pits)가 형성되어, 당해 부식 피트를 기점으로 하는 피로 균열의 전파에 의해, 부품이 파손되는 경우가 염려되고 있다.

그래서, 상기 문제를 극복하기 위해, 몇 개의 제안이 이루어지고 있다. 특허문헌 1에는, 성분 조성 그리고 FP값(하기 1a 식)을 2.5∼4.5의 사이로 제어함으로써, 압연 후의 조직 중에 과냉각 조직이 출현하는 일 없이, 압연 후의 강도는 냉간 가공이 용이한 1350MPa 정도 이하로 억제되고, 그 후의 퀀칭 템퍼링에 의해 균일하고 그리고 충분한 열처리가 들어가, 퀀칭 템퍼링 후의 강도로 1900MPa 레벨 이상을 달성할 수 있다고 되어 있다. 그러나, 내식성을 향상시키는 합금 원소를 첨가하는 것을 기본으로 하고 있어, FP값이 2.5∼4.5의 범위로 제어되어도, 반드시 내공식성 및 부식 피로 특성이 양호한 고강도 스프링강이 얻어진다고는 할 수 없다.

　　　　　　　　　　　　　　기

　FP＝(0.23[C]＋0.1)×(0.7[Si]＋1)×(3.5[Mn]＋1)×(2.2[Cr]＋1)×(0.4 [Ni]＋1)×(3[Mo]＋1) … (1 a)

단, [ ]는 각 원소의 함유량(질량％)을 나타낸다.

특허문헌 2에는, 스프링강 모재의 표면의 적어도 일부가 희생 양극(sacrificial anode)으로서 기능하는 방식막으로 피복된 스프링강에 있어서, 상기 스프링강 모재(base material)에 탄질화물 형성 원소가 첨가되어 상기 스프링강 모재에 탄질화물이 미분산되어 있는 스프링강이 개시되어 있다. 본 특허문헌에서는, 방식막으로서, 스프링강 모재보다도 전기 화학적으로 낮은 금속 또는 합금으로 이루어지는 금속막이나, 비(非)금속막 중에 스프링강 모재보다도 전기 화학적으로 낮은 금속 또는 그 합금을 다수 분산시킨 복합막이 이용되고 있다. 그러나, 스프링강에 방식막을 형성시키는 공정이 필요해지기 때문에, 제조 비용의 증가를 초래한다. 또한, 작은 돌 등에 의해 방식막이 벗겨진 경우에는, 부식 피트가 형성되어, 부식 피로 특성의 저하를 초래한다고 생각된다.

특허문헌 3에는, C가 부식 피로 강도의 저하 원인이라고 하여 C를 저감하는 것, 그리고 C의 저감에 의해 염려되는 새그 저항성(sag resistance)의 저하를 Si 첨가로 방지하여, Si/C의 비율이 중요하다는 것을 개시하고 있다. 그러나, 부식 피로 강도의 저하 억제에 유효한, C량 저감에는 한계가 있기 때문에, Si/C의 비율만으로는 반드시 내공식성 및 부식 피로 특성이 양호한 고강도 스프링강이 얻어진다고는 할 수 없다.

특허문헌 4에는, Cr 함유량의 저감에 의해, 부식 피트 선단(先端)에서의 발생 수소량을 억제할 수 있고, 강 중으로의 수소의 침입을 억제할 수 있어, 수소 취성을 억제할 수 있는 점, 또한, 수소가 강재 중에 침입한 경우에는, Ti, V에 의해 수소의 트랩을 행함으로써, 수소 취성을 억제할 수 있는 점에서, Cr, Ti, V의 양을 적절히 밸런스시키면 내부식 피로성을 개선할 수 있는 것이 개시되어 있다. 그러나, Cr, Ti, V량의 적정화만으로는 스프링강의 수소 취성을 억제할 수 있었다고 해도, 내공식성 및 부식 피로 특성이 양호한 고강도 스프링강이 얻어진다고는 할 수 없다.

특허문헌 5에서는, HRC 50.5∼55.0이 되도록 열처리를 행한 후, 표면하 0.2㎜ 위치에서 600MPa 이상의 잔류 응력을 발생시키도록 온간 숏 피닝(shot peening)을 행함으로써 내부식 피로 특성을 향상할 수 있는 것이 개시되어 있다. 그러나, 스프링강에 숏 피닝을 행하는 공정이 필요해지기 때문에, 제조 비용의 증가를 초래한다. 또한, 숏 피닝에 의한 잔류 응력의 부여는, 표면 균열 발생 억제에는 효과가 있기는 하지만, 내공식성 및 부식 피로 특성이 양호한 고강도 스프링강이 얻어진다고는 할 수 없다.

특허문헌 6에서는, 스프링강의 경도의 관점에서 C, Si, Mn, Cr, Ni, Cu의 양을, 피트 형상의 관점에서 C, Cr, Ni, Cu의 양을, 내수소 취성의 관점에서 C, Si, Mn, Cr, Ni, Cu, Ti, Nb의 양을 적정하게 밸런스시킴으로써, 부식 피로 특성이 우수한 스프링강에 대해서 개시되어 있다. 그러나, C, Cr, Ni, Cu량만으로, 피트의 형상의 최적화를 행하는 데에는 한계가 있다.

일본특허 제2932943호 공보 일본공개특허공보 평10-196697호 일본특허 제3896902호 공보 일본특허 제4280123호 공보 일본공개특허공보 2008-106365호 일본공개특허공보 2009-46764호

전술한 바와 같이, 자동차의 연비 향상, 그리고 이산화탄소 배출량의 삭감의 관점에서, 자동차의 하부 부품의 하나인 현가 스프링의 더 한층의 고강도화가 과제가 되고 있었다. 그러나, 고강도화에 수반하여 소재의 균열 감수성이 높아지기 때문에, 소재의 내공식성이 떨어지는 경우에는 부식 피로 손상성이 저하되는 것이 문제가 되고 있었다.

본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 종래의 고강도 스프링강에 대하여, C, Si, Mn, Cr 및 Mo의 첨가량의 적정화를 행함으로써, 부식시에 발생하는 공식의 깊이를 억제하고, 고강도이면서, 내공식성 그리고 부식 피로 특성이 우수한 고강도의 스프링강을 그 바람직한 제조 방법과 함께 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, C, Si, Mn, Cr 및 Mo의 첨가량을 변화시키고, 그리고 하기 (1) 식으로 나타나는 PC값을 변화시킨 고강도 스프링강을 제작하여, 내공식성 및 내부식 피로 특성에 대해서 예의 조사했다.

　　　　　　　　　　　　　　기

　PC＝4.2×([C]＋[Mn])＋0.1×(1/[Si]＋1/[Mo])＋20.3×[Cr]

　　　＋0.001×(1/[N]) … (1)

단, [ ]는 당해 괄호 내 성분의 함유량(질량％)

그 결과, C, Si, Mn, Cr 및 Mo의 첨가량의 최적화, 그리고 PC값을 적정 범위로 제어함으로써, 소재의 내공식성 그리고 내부식 피로 특성이 향상되는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 요지 구성은, 이하와 같다.

1. C: 0.35질량％ 초과 0.50질량％ 미만,

Si: 1.75질량％ 초과 3.00질량％ 이하,

Mn: 0.2질량％ 이상 1.0질량％ 이하,

Cr: 0.01질량％ 이상 0.04질량％ 이하,

P: 0.025질량％ 이하,

S: 0.025질량％ 이하,

Mo: 0.1질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및

O: 0.0015질량％ 이하를, 하기 (1) 식으로 산출되는 PC값이 3.3 초과 8.0 이하의 조건하에 함유하고, 잔부 불가피적 불순물 및 Fe의 성분 조성을 갖고, 또한, 마르텐사이트 분율이 90％ 이상인 조직을 갖고, 그리고 인장 강도가 1900MPa 이상인 스프링강.

　　　　　　　　　　　　　　　기

　PC＝4.2×([C]＋[Mn])＋0.1×(1/[Si]＋1/[Mo])＋20.3×[Cr]

　　　＋0.001×(1/[N]) … (1)

단, [ ]는 당해 괄호 내 성분의 함유량(질량％)

또한, N은 적극적으로 첨가하지 않아도, N량: 0.005질량％ 미만의 범위에서 불가피적 불순물로서 함유된다. 따라서, 상기 (1) 식에 있어서의 N 함유량[N］에 대해서는, 불가피적 불순물로서 함유되는 N의 함유량(질량％) 혹은, 후술하는 적극적으로 첨가한 경우에는 그 함유량(질량％), 의 값을 이용하는 것으로 한다.

2. 상기 성분 조성이, 추가로, 하기 (2) 식을 만족하는 상기 1에 기재된 스프링강.

　　　　　　　　　　　　　　　기

　[Cr]/[Mo]≤0.35　… (2)

단, [ ]는 당해 괄호 내 성분의 함유량(질량％)

3. 상기 성분 조성은, 추가로,

Al: 0.01질량％ 이상 0.50질량％ 이하,

Cu: 0.005질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및

Ni: 0.005질량％ 이상 2.0질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 상기 1 또는 2에 기재된 스프링강.

4. 상기 성분 조성은, 추가로,

　W: 0.001질량％ 이상 2.0질량％ 이하,

　Nb: 0.001질량％ 이상 0.1질량％ 이하,

　Ti: 0.001질량％ 이상 0.2질량％ 이하 및

　V: 0.002질량％ 이상 0.5질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 스프링강.

5. 상기 성분 조성은, 추가로,

B: 0.0002질량％ 이상 0.005질량％ 이하를 함유하는 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 스프링강.

6. 상기 성분 조성은, 추가로,

N: 0.005질량％ 이상 0.020질량％ 이하를 함유하는 상기 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 스프링강.

7. C: 0.35질량％ 초과 0.50질량％ 미만,

Si: 1.75질량％ 초과 3.00질량％ 이하,

Mn: 0.2질량％ 이상 1.0질량％ 이하,

Cr: 0.01질량％ 이상 0.04질량％ 이하,

P: 0.025질량％ 이하,

S: 0.025질량％ 이하,

Mo: 0.1질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및

O: 0.0015질량％ 이하를, 하기 (1) 식으로 산출되는 PC값이 3.3 초과 8.0 이하의 조건하에 함유하는 성분 조성을 갖는 강소재를, Ac₃점 이상 (Ac₃점＋200℃) 이하의 온도역으로 가열하고, 10℃/s 이상의 냉각 속도로 200℃ 이하까지 냉각하고, 그 후, 150℃ 이상 500℃ 이하의 온도역까지 가열하여, 냉각하는 스프링강의 제조 방법.

　　　　　　　　　　　　　　　기

　PC＝4.2×([C]＋[Mn])＋0.1×(1/[Si]＋1/[Mo])＋20.3×[Cr]

＋0.001×(1/[N]) … (1)

단, [ ]는 당해 괄호 내 성분의 함유량(질량％)

8. 상기 성분 조성이, 추가로, 하기 (2) 식을 만족하는 상기 7에 기재된 스프링강의 제조 방법.

　　　　　　　　　　　　　　　기

　[Cr]/[Mo] ≤0.35　… (2)

단, [ ]는 당해 괄호 내 성분의 함유량(질량％)

9. 상기 성분 조성은, 추가로,

Al: 0.01질량％ 이상 0.50질량％ 이하,

Cu: 0.005질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및

Ni: 0.005질량％ 이상 2.0질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 상기 7 또는 8에 기재된 스프링강의 제조 방법.

10. 상기 성분 조성은, 추가로,

W: 0.001질량％ 이상 2.0질량％ 이하,

Nb: 0.001질량％ 이상 0.1질량％ 이하,

Ti: 0.001질량％ 이상 0.2질량％ 이하 및

V: 0.002질량％ 이상 0.5질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 상기 7 내지 9 중 어느 하나에 기재된 스프링강의 제조 방법.

11. 상기 성분 조성은, 추가로,

B: 0.0002질량％ 이상 0.005질량％ 이하를 함유하는 상기 7 내지 10 중 어느 하나에 기재된 스프링강의 제조 방법.

12. 상기 성분 조성은, 추가로,

N: 0.005질량％ 이상 0.020질량％ 이하를 함유하는 상기 7 내지 11 중 어느 하나에 기재된 스프링강의 제조 방법.

즉, 본 발명의 스프링강은,

C: 0.35질량％ 초과 0.50질량％ 미만,

Si: 1.75질량％ 초과 3.00질량％ 이하,

Mn: 0.2질량％ 이상 1.0질량％ 이하,

Cr: 0.01질량％ 이상 0.04질량％ 이하,

P: 0.025질량％ 이하,

S: 0.025질량％ 이하,

Mo: 0.1질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및

O: 0.0015질량％ 이하를, 상기 (1) 식으로 산출되는 PC값이 3.3 초과 8.0 이하의 조건하에 함유하고, 혹은 추가로,

Al: 0.01질량％ 이상 0.50질량％ 이하,

Cu: 0.005질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및

Ni: 0.005질량％ 이상 2.0질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 혹은 추가로,

W: 0.001질량％ 이상 2.0질량％ 이하,

Nb: 0.001질량％ 이상 0.1질량％ 이하,

Ti: 0.001질량％ 이상 0.2질량％ 이하 및

V: 0.002질량％ 이상 0.5질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 혹은 추가로,

B: 0.0002질량％ 이상 0.005질량％ 이하를 함유하고, 혹은 추가로,

N: 0.005질량％ 이상 0.020질량％ 이하를 함유하고, 잔부 불가피적 불순물 및 Fe의 성분 조성을 갖는다.

또한, 본 발명의 스프링강의 제조 방법은, 상기 조성의 강소재에 상기 7에 기재된 열처리를 행하는 것이다.

본 발명에 의하면, 종래의 고강도 스프링강에 비해 훨씬 우수한 내공식성 및 부식 피로 특성을 갖는 고강도의 스프링강을, 안정되게 제조하는 것이 가능해진다. 나아가서는 자동차의 경량화에도 기여하기 때문에, 산업상 유익한 효과를 가져온다

도 1은 공식 깊이의 평가 결과를, PC값에 관하여 정리하여 나타낸 도면이다.
도 2는 내부식 피로 특성의 평가 결과를, PC값에 관하여 정리하여 나타낸 도면이다.
도 3은 부식 시험에 제공한 시험편의 형상을 나타내는 도면이다.
도 4는 새그 저항성 평가 시험에 제공한 시험편의 형상을 나타내는 도면이다.
도 5는 새그 저항서 시험의 시험기의 개략도이다.
도 6은 공식 깊이 측정용 샘플의 형상을 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

다음으로, 본 발명의 스프링강의 성분 조성 그리고 그 제조 조건에 대해서 설명한다.

C: 0.35질량％ 초과 0.50질량％ 미만

C는, 필요한 강도를 확보하기 위해 필수 원소이며, 0.35질량％ 이하에서는 소정의 강도 확보가 어렵고, 또한 소정 강도를 확보하기 위해서는, 합금 원소의 다량 첨가가 필요해져, 합금 비용의 상승을 초래하는 점에서, 0.35질량％ 초과로 한다. 한편, 0.50질량％ 이상의 첨가는, 강 중에 탄화물이 다량으로 생성되고, 탄화물-모상(母相) 계면의 우선 부식에 의해 내공식성이 저하되어, 부식 피로 특성의 저하나 인성의 저하를 초래한다. 이상으로부터, C량은 0.35질량％ 초과 0.50질량％ 미만으로 한다.

Si: 1.75질량％ 초과 3.00질량％ 이하

Si는, 탈산제로서, 또한, 고용(固溶) 강화나 템퍼링 연화 저항을 향상시킴으로써 강의 강도를 높여, 강의 새그 저항성을 향상한다. 또한, 내공식성도 향상시키기 위해 첨가되는 원소이며, 본 발명에서는, 1.75질량％ 초과로 첨가한다. 그러나, 3.00질량％를 초과하는 첨가는, 연성이 저하되어, 주조시에 소재에 균열이 발생하기 때문에, 소재의 손질이 필요해져 제조 비용의 증가를 초래한다. 또한, 강이 고강도화되기 때문에, 인성 및 코일링성(coiling properties)이 현저하게 저하된다. 따라서, Si의 상한은 3.00질량％로 한다. 이상으로부터, Si량은 1.75질량％ 초과 3.00질량％ 이하로 한다.

Mn: 0.2질량％ 이상 1.0질량％ 이하

Mn은, 강의 퀀칭성(hardenability)을 향상시켜 강도 증가에 유익하기 때문에, 0.2질량％ 이상 첨가한다. 그러나, 1.0질량％를 초과하는 첨가는, 강을 고강도화하기 때문에, 모재 인성의 저하를 초래한다. 또한, 강의 부식 속도를 증가시켜, 공식 깊이도 깊어지기 때문에, 부식 피로 특성의 저하를 초래한다. 따라서, Mn의 상한은, 1.0질량％로 한다. 이상으로부터, Mn량은, 0.2질량％ 이상 1.0질량％ 이하로 한다.

P, S: 0.025질량％ 이하

P 및 S는, 입계(grain boundary)에 편석하여 강의 모재 인성의 저하를 초래한다. 또한, 부식 속도를 증가시키고, 그에 수반하여, 공식 깊이도 깊어진다. 특히, S는 MnS로서 강 중에 존재하기 때문에, MnS의 용해에 의한 공식 깊이가 깊어진다. 이상으로부터, 이들 원소는 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 따라서, P 및 S는 모두 0.025질량％ 이하로 한다.

Cr: 0.01질량％ 이상 0.04질량％ 이하

Cr은, 강의 퀀칭성을 향상시켜 강도를 증가시키는 원소이다. 그 때문에, 0.01질량％ 이상은 첨가한다. 또한, 표층부에 생성하는 녹을 치밀화하여 부식을 억제하는 원소이다. 한편으로, 공식부의 pH값을 저하시키기 위해, 공식 깊이를 증대시켜, 내부식 피로 특성을 저하시키는 원소이다, 그 때문에, 본 발명에서는, 내공식성을 향상시키기 위해, Cr량은 0.04질량％ 이하로 제어한다. 이상으로부터, Cr량은 0.01질량％ 이상 0.04질량％ 이하로 한다.

Mo: 0.1질량％ 이상 1.0질량％ 이하

Mo는, 본 발명에 있어서 특히 중요한 원소이다. Mo는 부동태 피막의 형성에 의해 부식 억제 기능 그리고 내공식성을 향상시키는 원소이며, 0.1질량％ 이상으로 첨가할 필요가 있다. 그러나, 1.0질량％를 초과하여 첨가하면, 고강도화에 의한 인성의 저하를 초래하고, 또한 합금 비용의 상승도 초래한다. 이상으로부터, Mo량은 0.1∼1.0질량％로 한다.

O: 0.0015질량％ 이하

O는, Si나 Al과 결합하여, 경질인 산화물계 비금속 개재물을 형성하고, 피로 수명 특성의 저하를 초래하기 때문에, 가능한 한 낮은 것이 좋지만, 본 발명에서는, 0.0015질량％ 까지는 허용된다.

PC값(상기 (1) 식): 3.3 초과 8.0 이하

또한, 발명자들은, 성분 조성 그리고 PC값을 변화시켜 스프링강을 제작하여, 그 공식 깊이 및 내부식 피로 특성을 조사했다. 또한, 공식 깊이 그리고 부식 피로 특성은, 후술하는 시험 방법으로 실시했다. 표 1에 성분 조성을, 표 2에 공식 깊이 그리고 내부식 피로 특성의 평가 결과를, 각각 나타낸다. 또한, 도 1 및 도 2에, 공식 깊이 그리고 내부식 피로 특성의 평가 결과(세로축)를, PC값(가로축)에 관하여 정리해 나타냈다.

여기에서, 스프링강의 제조 조건은, 기준이 되는 강 이외는 동일하게 했다. 즉, 제조 조건은, 다음과 같다.

우선, 진공 용해로 용제한 빌렛(billet)을 1100℃로 가열 후, 열간 압연을 행하여, 직경 25㎜의 환봉으로 했다. 그 후, 950℃에서 1시간의 노멀라이징 처리를 행하고 나서, 직경 15㎜까지 연선(伸線) 가공을 행했다. 얻어진 선재에 대하여, 고주파 가열에 의한, 퀀칭-템퍼링 처리를 행했다. 이 열처리 조건은, 1000℃까지 100℃/초의 가열 속도로 가열을 행하고, 5초 유지 후, 50℃/초로 50℃까지 냉각했다. 템퍼링 조건은, 300℃까지 50℃/초의 가열 속도로 가열을 행하고, 20초 유지 후에 공랭(空冷)했다.

단, 기준이 되는 강(A-1: SUP 7 준거)에 대해서는, 직경 15㎜의 연선 가공 후, 퀀칭-템퍼링 처리를 실시했다. 퀀칭 조건은, 840℃로 전기로(electric furnace) 가열(이하, 단순히 로가열이라고도 함)을 행하고, 0.5시간 유지 후, 60℃의 기름으로 퀀칭을 행했다. 템퍼링 조건은, 퀀칭 후의 강을 510℃로 가열하고, 1시간 유지 후, 방랭(放冷)했다.

표 2, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, PC값이 8.0 초과가 되면 공식 깊이가 깊어져, 내부식 피로 특성이 저하되었다. 한편, PC값을 3.3 이하로 해도, 공식 깊이의 저감 및 내부식 피로 특성의 현저한 향상은 인정되지 않았다. 게다가, PC값이 3.3 이하인 경우에는, 첨가하는 합금 원소가 증가하기 때문에, 합금 비용이 증가하게 된다. 이상으로부터, PC값은, 3.3 초과 8.0 이하의 범위로 조정함으로써, 내공식성 및 내부식 피로 특성이 향상되는 것이 판명되었다.

[Cr]/[Mo]≤0.35

단, [ ]는 당해 괄호 내 성분의 함유량(질량％)

비 [Cr]/[Mo](이하, AR값이라고 함)는, Cr과 Mo의 첨가량의 비로 나타난다. 여기에, Cr은 첨가량의 증가에 수반하여 공식 깊이를 깊게 하는 원소이고, Mo는 첨가량의 증가에 수반하여 공식 깊이를 얕게 하는 원소이다. 그 때문에, 공식 깊이를 더욱 개선하고 싶은 경우는, 그 첨가량비도 관리하는 것이 바람직하다. 즉, AR값이 0.35 초과가 되면, Cr에 의한 공식 깊이가 깊어지고, Mo에 의한 공식 깊이의 억제 효과가 저하되기 때문에, AR값은 0.35 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 스프링강은, 강도를 높이거나, 강의 내공식성이나 부식 피로 특성을 향상시키거나 하기 때문에, 상기 성분에 더하여, 이하의 성분을 함유할 수 있다.

Al: 0.01질량％ 이상 0.50질량％ 이하, Cu: 0.005질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및 Ni: 0.005질량％ 이상 2.0질량％ 이하 중 1종 또는 2종 이상

Cu 및 Ni는, 퀀칭성이나 템퍼링 후의 강도를 높이고, 나아가서는, 강의 내식성을 향상시키는 원소이며, 선택하여 첨가할 수 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Cu 및 Ni는 0.005질량％ 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, Cu는 1.0질량％ 및 Ni는 2.0질량％를 초과하여 첨가하면, 오히려 합금 비용이 상승하기 때문에, Cu는 1.0질량％ 및 Ni는 2.0질량％를 상한으로 하여 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, Al은 탈산제로서 우수한 원소이고, 또한, 퀀칭시의 오스테나이트립 성장을 억제함으로써, 강도의 유지에 유효한 원소이기 때문에, 바람직하게는 0.01질량％ 이상으로 첨가한다. 그러나, 0.50질량％를 초과하여 첨가해도, 그 효과는 포화하여 비용 상승을 초래하는 불리가 발생하기 때문에, 냉간에서의 코일링성도 저하된다. 따라서, Al은 0.50질량％를 상한으로 하여 첨가하는 것이 바람직하다.

W: 0.001질량％ 이상 2.0질량％ 이하, Nb: 0.001질량％ 이상 0.1질량％ 이하, Ti: 0.001질량％ 이상 0.2질량％ 이하 및 V: 0.002질량％ 이상 0.5질량％ 이하 중 1종 또는 2종 이상

W, Nb, Ti 및 V는, 모두 퀀칭성이나 템퍼링 후의 강의 강도를 높이는 원소이며, 필요로 하는 강도에 따라서 선택하여 첨가할 수 있다. 또한, W는, 강의 내공식성도 향상시키는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, W, Nb 및 Ti는, 각각 0.001질량％ 이상, V는 0.002질량％ 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, V는 0.5질량％, Nb는 0.1질량％ 및 Ti는 0.2질량％를 초과하여 첨가하면, 강 중에 탄화물이 다량으로 생성되어, 탄화물-모상 계면의 우선 부식에 의해 내공식성이 저하되기 때문에, 내부식 피로 특성의 저하를 초래한다. Nb, Ti 및 V는, 각각 상기의 값을 상한으로 하여 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, W는 2.0질량％를 초과하여 첨가하면, 고강도화되어 인성이 저하되어, 합금 비용의 상승을 초래한다. 따라서, W는, 2.0질량％를 상한으로 하여 첨가하는 것이 바람직하다.

B: 0.0002질량％ 이상 0.005질량％ 이하

B는, 퀀칭성의 증대에 의해 템퍼링 후의 강의 강도를 높이는 원소이며, 필요에 따라서 함유할 수 있다. 상기 효과를 얻기 위해서는, 0.0002질량％ 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 0.005질량％를 초과하여 첨가하면, 냉간에서의 가공성이 열화된다. 따라서, B는 0.0002∼0.005질량％의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

N: 0.005질량％ 이상 0.020질량％ 이하

N은, 강재의 부식 억제 기능 그리고 내공식성을 향상시키는 원소이며, 이 효과를 발현시키기 위해 0.005질량％ 이상으로 첨가할 수 있다. 그러나, 0.020질량％를 초과하여 첨가하면, 입계에 질화물이 형성되기 쉬워져, 입계 부식이 일어나, 강의 내식성이 저하된다. 또한, 질화물-모상 계면의 우선 부식에 의해 내공식성이 저하되고, 부식 피로 특성의 저하나, 인성의 저하를 초래한다. 이상으로부터 N을 적극적으로 첨가하는 경우의 N량은 0.005∼0.020질량％로 한다.

또한, 상기한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, N을 적극적으로 첨가하지 않는 경우를 포함하며, 이 경우는 N량이 0.005질량％ 미만에서 불가피적 불순물로서 함유된다. 상기 (1) 식에 있어서의 N 함유량[N］에 대해서는, 불가피적 불순물로서 함유되는 N의 함유량(질량％) 혹은, 적극적으로 첨가한 경우에는 그 함유량(질량％), 의 값을 이용하는 것으로 한다.

이상 설명한 원소 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다.

이상의 성분 조성을 갖는 강괴는, 전로(轉爐)에 의한 용제에 있어서도 진공 용제에 의한 것이라도 사용할 수 있다. 그리고, 강괴(ingot), 슬래브(slab), 블룸 (bloom)또는 빌렛 등의 소재는, 가열되어 열간 압연되고, 산세정하여 스케일 제거된 후에 연선되어 소정의 굵기로 정돈되어, 스프링용 강에 제공된다.

또한, 얻어진 연선재에 퀀칭-템퍼링 처리를 행함으로써, 다음의 조직 및 기계적 특성을 부여한다.

마르텐사이트 분율: 90％ 이상

마르텐사이트는, 강도를 얻기 위해 필요한 조직이다. 본 발명의 경우에는, 체적율로 90％ 이상의 마르텐사이트 조직으로 함으로써, 우수한 특성이 얻어진다. 즉, 마르텐사이트의 체적율이 90％ 미만에서는, 강도의 상승에 기여하지 않는 잔류 오스테나이트상(相) 등의 미변태상이나, 탄화물 등의 석출물의 양이 지나치게 많아져, 인장 강도 1900MPa 이상이라는 고강도화의 달성은 곤란해진다. 이 마르텐사이트 분율은, 100％라도 좋다.

이상의 성분 조성 및 강 조직을 갖고, 그리고 인장 강도로 1900MPa 이상이 필요하다. 즉, 인장 강도가 1900MPa 미만에서는, 스프링강의 고강도화에 대응할 수 없기 때문에, 1900MPa 이상으로 한다.

다음으로, 상기 조직 및 인장 강도를 얻기 위한 제조 조건에 대해서 설명한다.

전술한 강을 얻기 위해서는, 전술한 성분 조성의 강소재에, 퀀칭-템퍼링 처리를 행하는 것이 유효하다. 즉, Ac₃점 이상으로 가열하여 퀀칭함으로써, 마르텐사이트 분율을 90％ 이상으로 할 수 있지만, (Ac₃점＋200℃)를 초과하는 온도역에서의 가열은, 구오스테나이트립(prior austenite grains)을 조대화시키게 된다. 그래서, 강소재의 사이즈에도 의하지만, Ac₃점 이상 (Ac₃점＋200℃) 이하의 온도역으로 유지하여 10℃/s 이상의 냉각 속도로 200℃ 이하까지 냉각하여 퀀칭하는 공정이, 전술한 마르텐사이트 분율 90％ 이상을 달성하는 데에 있어서 가장 유효하다.

또한, 템퍼링 처리에서는, 립 내 탄화물(carbides in a grain)을 가능한 한 세세하게 분산시키는 것이 중요해진다.

조대한 탄화물이 형성되면, 모상과 국부 전지(local battery)를 형성하여, 탄화물이 용해되어 공식이 형성되고, 공식 저부에서 부식이 촉진되어 공식 깊이가 깊어진다. 공식 깊이가 깊어짐으로써 부식 피로 특성이 저하된다. 또한, 상기 인장 강도를 달성하기 위해서도, 템퍼링 조건이 중요하다. 이를 위해서는, 150∼500℃의 온도역에서, 템퍼링을 행하고, 그 후 냉각하는 것이 유효하다.

또한, 강소재는, 열간 압연에 의해 선재 또는 봉강이 되어, 산세정에 의한 디스케일링(descaling), 또한 연선 처리를 거친 것이 적합하고, 스프링으로의 성형은, 전술한 퀀칭-템퍼링 처리 전, 퀀칭-템퍼링 처리 후 또는 퀀칭 처리 후에 실시하는 것이 바람직하다.

이렇게 하여 얻어진 고강도 스프링강은, 염가로 제조할 수 있음에도 불구하고, 고강도와, 우수한 내공식성 및 내부식 피로 특성을 갖고, 1900MPa 이상의 고강도를 필요로 하는, 예를 들면 자동차의 하부 부품인 현가 스프링으로의 적용이 가능하다.

실시예 1

표 3에 나타낸 성분 조성을 갖는 강을 진공 용해로에서 용제하고, 이들 강으로부터 제조한 빌렛을, 1100℃로 가열 후, 열간 압연을 행하여, 직경 25㎜의 환봉으로 했다. 그 후, 950℃에서 1시간의 노멀라이징 처리를 행하고 나서, 직경 15 ㎜ 까지 연선 가공을 행했다. 얻어진 선재에 대하여, 표 4에 나타내는 조건으로 고주파 가열에 의한 퀀칭-템퍼링 처리를 행했다.

이렇게 하여 얻어진 선재를, 이하에 나타내는, 인장 시험, 부식 시험, 공식 깊이 측정, 부식 피로 시험 및 새그 시험에 제공했다. 또한, 선재의 마르텐사이트 분율의 측정을, 다음과 같이 행했다.

[마르텐사이트 분율］

마르텐사이트 분율은, 선재 1/4D부(D는 선재의 직경) 부근으로부터 채취한 박막 형상의 샘플을 투과형 전자 현미경에 의해, 2만배의 배율로 20시야 관찰하고, 시멘타이트가 석출되어 있지 않은 영역의 면적을 측정하여, 그 측정 면적의 전체에 대한 비율에 기초하여, 마르텐사이트 분율로서 구했다.

[인장 시험］

인장 시험은, 평행부의 직경 6㎜φ×길이 32㎜, 그립부 12㎜φ의 인장 시험편을 1/2D(D는 선재의 지름)를 중심으로 하여 채취하고, 평점간 거리 25㎜ 및 인장 속도 5㎜/분으로 시험을 실시했다.

[부식 시험］

내공식성 그리고 내부식 피로 특성을 평가하려면, 실제로 스프링을 제조하고, 실차(實車) 시험을 실시하는 것이 바람직하지만, 그러면 대단히 많은 시간과 비용을 필요로 한다. 그 때문에, 도 3에 나타내는 시험편을 채취하여, 부식 시험에 제공했다. 이 부식 시험은, 염수 분무-항온 항습 사이클 시험으로 했다. 시험편은, 전(前)처리로서, 전(全)시험편에 대해서, 아세톤 중에서 10분간 초음파 세정하고, 전시험편에 대해서, 단부(端部) 및 그립부를 폴리에스테르 테이프로 마스킹을 행했다. 마스킹 후의 시험편을, 「염수 분무 8시간→ 항온 항습(35℃, 50％)하에서 16시간 유지」를 1사이클로 하여, 7사이클에 걸쳐 실시했다. 또한, 염수 분무 시험은, JIS Z2371에 준거하여 실시했다. 시험의 상세는 하기와 같다.

<염수 분무 시험>

분무 염수: 5％염수(50±5g/l), 비중 1.029∼1.036, pH 6.5∼7.2

시험조 내 온도: 35℃

분무량: 1.5±0.5ml/80㎠/1h

<항온 항습 시험>

시험조 내 온도: 35℃

시험조 내 습도: 50％RH

<시험기>

스가 시험기제(manufactured by suga test instruments.co.,Ltd.) 염건습 복합 사이클 시험기 CYP 90

<공식 깊이 측정>

전술한 부식 시험 종료 후, JIS　Z2371 참고표 1 화학적 부식 생성물 제거 방법에 준거하여, 20％ 구연산 수소 2암모늄 수용액 80℃ 에서 20분 침지로 제청(rust removal)했다. 그 후, 평행부를, 도 6에 나타내는 바와 같이 잘라내어, 공식의 깊이를 측정하고, 가장 깊은 공식의 깊이를 최대 공식 깊이로 정의했다.

[부식 피로 시험］

전술한 부식 시험 종료 후, JIS　Z2371 참고표 1 화학적 부식 생성물 제거 방법에 준거하여, 20％ 구연산 수소 2암모늄 수용액 80℃ 에서 20분 침지로 제청했다. 그 후, 시마즈 제작소제 시마즈 오노식 회전 굽힘 피로 시험기 H7형 시험기에 의해, 피로한계를 도출했다. 부식 피로 특성은, 각각의 강의 피로한계의 값을 기준재의 피로한계의 값으로 나누어 규격화를 행하고, 도출한 수치가 1.1 이상이 된 경우에 부식 피로 특성이 향상되었다고 판단했다.

[새그 시험］

스프링강의 중요 특성인 새그 저항성은, 실차 시험으로 평가하는 것이 바람직하지만, 그러면 대단히 많은 시간과 비용을 필요로 한다. 그 때문에, 새그 저항성은, 비틀림 크리프 시험으로 평가했다. 즉, 직경 15㎜로 연선 가공을 행한 샘플로부터, 도 4에 나타내는 시험편을 채취하여, 새그 시험에 제공했다. 새그 시험은, 스프링의 세팅을 모의하여 1％의 예비 변형을 부하한 후, 시험편에 비틀림 응력을 추로 부하하고, 추의 강하량(새그량)을 계측하여, 96시간 시험 후의 새그량을 가지고 새그 저항성을 평가했다. 도 5에, 새그 시험의 개요를 나타낸다.

표 5에, 인장 강도, 마르텐사이트 분율, 최대 공식 깊이, 내부식 피로 특성 및 새그 저항성 시험의 각 결과를 나타냈다. 본 발명의 성분 조성 및 PC값을 충족시키는, B-1∼4, B-6∼10, B-14∼15, B-17∼18 및 B-21∼25의 강은, 최대 공식 깊이가 얕고, 그리고 양호한 내부식 피로 특성을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 성분 조성이 본 발명 범위 내라도, PC값이 본 발명의 범위를 충족시키지 않는 B-5의 강은, 최대 공식 깊이가 깊고, 내부식 피로 특성이 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 성분 조성이 본 발명의 범위를 충족시키지 않는 B-11∼13, B-19∼20 및 B-27의 강은, 최대 공식 깊이가 깊고, 부식 피로 특성이 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, B-16과 같이 PC값이 본 발명의 범위보다 작은 경우, 내공식성 및 부식 피로 특성의 향상대가 작고, 포화되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, C량이 본 발명의 범위 외이기 때문에, 인장 강도가 본 발명 범위 외가 되어 있다. 또한, B-23과 같이, AR값이 0.35 이하를 만족하지 않는 경우, 다른 발명예와 비교하여 최대 공식 깊이가 깊고, 부식 피로 특성도 낮다.

실시예 2

표 6에 나타낸 성분 조성을 갖는 강을 진공 용해로에서 용제하여 제조했다. 이들 강으로부터 제조한 빌렛을 1100℃로 가열 후, 열간 압연을 행하여, 직경 25㎜φ의 환봉으로 했다. 그 후, 950℃에서 1시간의 노멀라이징 처리를 행하고 나서, 직경 15㎜φ까지 연선 가공을 행했다. 얻어진 선재에 대하여, 표 7에 나타내는 조건으로 고주파 가열에 의한 퀀칭-템퍼링 처리를 행했다. 얻어진 선재에 대하여, 전술한 시험을 실시해, 각각 평가를 행했다.

표 8에, 인장 강도, 마르텐사이트 분율, 최대 공식 깊이, 부식 피로 특성 및 새그 시험의 결과를 나타냈다. 본 발명의 성분 조성 및 PC값을 충족시키는, C-1∼4, C-6∼10, C-14∼15, C-17∼18, C-21∼24 및 C-27의 강은, 최대 공식 깊이가 얕고, 그리고 양호한 부식 피로 특성을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 성분 조성이 본 발명 범위 내라도, PC값이 본 발명의 범위를 충족시키지 않는 C-5의 강은, 최대 공식 깊이가 깊고, 부식 피로 특성이 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 성분 조성이 본 발명의 범위를 충족시키지 않는, C-11∼13, C-19∼20 및 C-26의 강은, 최대 공식 깊이가 깊고, 부식 피로 특성이 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, C-16과 같이 PC값이 본 발명의 범위보다 작은 경우, 내공식성 및 내부식 피로 특성의 향상대가 작고, 포화되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 첨가하는 합금 원소도 많기 때문에, 오히려 합금 비용의 상승을 초래한다. C-25는, 템퍼링 온도가 본 발명의 범위 외이기 때문에, 인장 강도가 낮고, 최대 공식 깊이가 깊으며, 부식 피로 특성이 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, C-23과 같이, AR값이 0.35 이하를 만족하지 않는 경우, 다른 발명예와 비교하여 최대 공식 깊이가 깊고, 부식 피로 특성도 낮다.

실시예 3

표 9에 나타낸 성분 조성을 갖는 강을 진공 용해로에서 용제하여 제조했다. 이들 강으로부터 제조한 빌렛을 1100℃로 가열 후, 열간 압연을 행하여, 직경 25㎜의 환봉으로 했다. 그 후, 950℃에서 1시간의 노멀라이징 처리를 행하고 나서, 직경 15㎜까지 연선 가공을 행했다. 얻어진 선재에 대하여, 표 10에 나타내는 조건으로 전기로 가열(이하, 로가열이라고 약기함)을 행하여, 퀀칭-템퍼링 처리를 행했다. 얻어진 선재에 대하여, 전술한 시험을 실시하여, 각각 평가를 행했다.

표 11에, 인장 강도, 마르텐사이트 분율, 최대 공식 깊이, 부식 피로 특성 및 새그 시험의 결과를 나타냈다. 본 발명의 성분 조성 및 PC값을 충족시키는, D-1∼4, D-6∼10, D-14∼15, D-17∼18, D-21∼29 및 D-31의 강은, 최대 공식 깊이가 얕고, 그리고 양호한 부식 피로 특성을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 성분 조성이 본 발명 범위 내라도, PC값이 본 발명의 범위를 충족시키지 않는 D-5의 강은, 최대 공식 깊이가 깊고, 부식 피로 특성이 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 성분 조성이 본 발명의 범위를 충족시키지 않는, D-11∼13 및 D-19∼20의 강은, 최대 공식 깊이가 깊고, 부식 피로 특성이 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, D-16과 같이 PC값이 본 발명의 범위보다 작은 경우, 내공식성 및 내부식 피로 특성의 향상대가 작고, 포화되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 첨가하는 합금 원소도 많기 때문에, 오히려 합금 비용의 상승을 초래한다. D-30의 강은, 템퍼링 온도가 본 발명의 범위 외이며, 인장 강도가 낮고, 최대 공식 깊이가 깊고, 부식 피로 특성이 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, D-23과 같이, AR값이 0.35 이하를 만족하지 않는 경우, 다른 발명예와 비교하여 최대 공식 깊이가 깊고, 부식 피로 특성도 낮다.

본 발명에 의하면, 종래의 고강도 스프링강에 비해 훨씬 우수한 내공식성 및 부식 피로 특성을 갖는 고강도의 스프링강을, 안정되게 제조하는 것이 가능해진다. 나아가서는, 자동차의 경량화에도 기여하기 때문에, 산업상 유익한 효과를 가져온다.

Claims

C: 0.35질량％ 초과 0.50질량％ 미만,
Si: 1.75질량％ 초과 3.00질량％ 이하,
Mn: 0.2질량％ 이상 1.0질량％ 이하,
Cr: 0.01질량％ 이상 0.04질량％ 이하,
P: 0.025질량％ 이하,
S: 0.025질량％ 이하,
Mo: 0.1질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및
O: 0.0015질량％ 이하를, 하기 (1) 식으로 산출되는 PC값이 3.3 초과 8.0 이하의 조건하에 함유하고, 잔부 불가피적 불순물 및 Fe의 성분 조성을 갖고, 또한, 마르텐사이트 분율이 90％ 이상인 조직을 갖고, 그리고 인장 강도가 1900MPa 이상인 스프링강.
　　　PC＝4.2×([C]＋[Mn])＋0.1×(1/[Si]＋1/[Mo])
　　　＋20.3×[Cr]＋0.001×(1/[N]) … (1)
단, [ ]는 당해 괄호 내 성분의 함유량(질량％)
제1항에 있어서,
상기 성분 조성이, 추가로, 하기 (2) 식을 만족하는 스프링강.
[Cr]/[Mo]≤0.35　… (2)
단, [ ]는 당해 괄호 내 성분의 함유량(질량％)
제1항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
Al: 0.01질량％ 이상 0.50질량％ 이하,
Cu: 0.005질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및
Ni: 0.005질량％ 이상 2.0질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 스프링강.
제1항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
W: 0.001질량％ 이상 2.0질량％ 이하,
Nb: 0.001질량％ 이상 0.1질량％ 이하,
Ti: 0.001질량％ 이상 0.2질량％ 이하 및
V: 0.002질량％ 이상 0.5질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 스프링강.
제3항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
W: 0.001질량％ 이상 2.0질량％ 이하,
Nb: 0.001질량％ 이상 0.1질량％ 이하,
Ti: 0.001질량％ 이상 0.2질량％ 이하 및
V: 0.002질량％ 이상 0.5질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 스프링강.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
B: 0.0002질량％ 이상 0.005질량％ 이하를 함유하는 스프링강.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
N: 0.005질량％ 이상 0.020질량％ 이하를 함유하는 스프링강.
제6항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
N: 0.005질량％ 이상 0.020질량％ 이하를 함유하는 스프링강.
C: 0.35질량％ 초과 0.50질량％ 미만,
Si: 1.75질량％ 초과 3.00질량％ 이하,
Mn: 0.2질량％ 이상 1.0질량％ 이하,
Cr: 0.01질량％ 이상 0.04질량％ 이하,
P: 0.025질량％ 이하,
S: 0.025질량％ 이하,
Mo: 0.1질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및
O: 0.0015질량％ 이하를, 하기 (1) 식으로 산출되는 PC값이 3.3 초과 8.0 이하의 조건하에 함유하는 성분 조성을 갖는 강소재를, Ac₃점 이상 (Ac₃점＋200℃) 이하의 온도역으로 가열하여, 10℃/s 이상의 냉각 속도로 200℃ 이하까지 냉각하고, 그 후, 150℃ 이상 500℃ 이하의 온도역까지 가열하여, 냉각하는 스프링강의 제조 방법.　　　　　　　　　　　　　　
　PC＝4.2×([C]＋[Mn])＋0.1×(1/[Si]＋1/[Mo])
＋20.3×[Cr]＋0.001×(1/[N]) … (1)
단, [ ]는 당해 괄호 내 성분의 함유량(질량％)
제9항에 있어서,
상기 성분 조성이, 또한, 하기 (2) 식을 만족하는 스프링강의 제조 방법.
[Cr]/[Mo] ≤0.35　… (2)
단, [ ]는 당해 괄호 내 성분의 함유량(질량％)
제9항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
Al: 0.01질량％ 이상 0.50질량％ 이하,
Cu: 0.005질량％ 이상 1.0질량％ 이하 및
Ni: 0.005질량％ 이상 2.0질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 스프링강의 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
W: 0.001질량％ 이상 2.0질량％ 이하,
Nb: 0.001질량％ 이상 0.1질량％ 이하,
Ti: 0.001질량％ 이상 0.2질량％ 이하 및
V: 0.002질량％ 이상 0.5질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 스프링강의 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
W: 0.001질량％ 이상 2.0질량％ 이하,
Nb: 0.001질량％ 이상 0.1질량％ 이하,
Ti: 0.001질량％ 이상 0.2질량％ 이하 및
V: 0.002질량％ 이상 0.5질량％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 스프링강의 제조 방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
B: 0.0002질량％ 이상 0.005질량％ 이하를 함유하는 스프링강의 제조 방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
N: 0.005질량％ 이상 0.020질량％ 이하를 함유하는 스프링강의 제조 방법.
제14항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로,
N: 0.005질량％ 이상 0.020질량％ 이하를 함유하는 스프링강의 제조 방법.