KR101529186B1

KR101529186B1 - 스프링 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101529186B1
Application number: KR1020140112048A
Authority: KR
Inventors: 정희종; 박철우
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2015-06-16

Abstract

내식성이 우수한 스프링 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다
본 발명에 따른 스프링은 중량%로, 탄소(C) 0.53~0.56%, 실리콘(Si) : 2.0~2.3%, 망간(Mn) : 1.2~1.5%, 인(P) : 0.015% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 구리(Cu) : 0.25~0.30%, 니켈(Ni) : 0.25~0.30%, 크롬(Cr) : 0.05~0.10%, 몰리브덴(Mo) : 0.20~0.25%, 알루미늄(Al) : 0.02~0.03%, 티타늄(Ti) : 0.02~0.03%, 니오븀(Nb) : 0.01~0.02% 및 보론(B) : 0.002~0.003%를 포함하고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 하기 식에 의해 정해지는 공식(Pitting Corrosion; PC)이 20 이하를 나타내는 것을 특징으로 한다.
PC = 4.2([C]+[Mn])+0.1((1/[Si])+(1/[Mo]))+20.3[Cr] ([ ]는 각 성분의 중량%)

Description

스프링 및 그 제조 방법 {SPRING AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 자동차 현가 장치 등에 적용되는 스프링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강도 및 내식성이 우수한 스프링 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

스프링은 외부에서 전달되는 충격과 진동을 흡수하여 다른 부품에 전달되지 않도록 하는 역할을 한다.

예를 들어, 자동차 현가 장치에 적용되는 차량의 주행시 노면으로부터 전해오는 충격과 진동을 효과적으로 흡수, 분산시키는 역할을 한다.

이러한 스프링은 피로에 강해야 하므로 기본적으로 높은 인장강도가 요구되며, 그 외에도 경도 및 충격인성이 우수하여야 한다.

본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 특허등록공보 제10-0328087호(2002.04.17. 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 절삭가공성이 우수한 고응력 스프링용 강 및 이 강을 이용한 스프링의 제조 방법이 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 강도 및 부식성이 우수한 스프링 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 스프링 제조 방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) 0.53~0.56%, 실리콘(Si) : 2.0~2.3%, 망간(Mn) : 1.2~1.5%, 인(P) : 0.015% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 구리(Cu) : 0.25~0.30%, 니켈(Ni) : 0.25~0.30%, 크롬(Cr) : 0.05~0.10%, 몰리브덴(Mo) : 0.20~0.25%, 알루미늄(Al) : 0.02~0.03%, 티타늄(Ti) : 0.02~0.03%, 니오븀(Nb) : 0.01~0.02% 및 보론(B) : 0.002~0.003%를 포함하고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강선을 스프링 형상으로 성형하는 단계; 및 (b) 상기 성형된 결과물을 후처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 (a) 단계는 상기 강선을 가열하여 열간에서 스프링 형상으로 성형하는 단계와, 상기 성형된 결과물을 소입 처리하는 단계와, 상기 소입 처리된 결과물을 소려 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 (a) 단계는 상기 강선을 고주파 열처리하는 단계와, 상기 고주파 열처리된 결과물을 냉간에서 스프링 형상으로 성형하는 단계와, 상기 냉간에서 성형된 결과물을 소려 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 (b) 단계는 상기 성형된 결과물에 압축력을 가하여 1차 프리세팅(pre-setting)하는 단계와, 상기 1차 프리세팅된 결과물을 쇼트피닝(shot peening)하여 표면을 단련하는 단계와

상기 쇼트피닝된 결과물에 압축력을 가하여 2차 프리세팅하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 스프링은 중량%로, 탄소(C) 0.53~0.56%, 실리콘(Si) : 2.0~2.3%, 망간(Mn) : 1.2~1.5%, 인(P) : 0.015% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 구리(Cu) : 0.25~0.30%, 니켈(Ni) : 0.25~0.30%, 크롬(Cr) : 0.05~0.10%, 몰리브덴(Mo) : 0.20~0.25%, 알루미늄(Al) : 0.02~0.03%, 티타늄(Ti) : 0.02~0.03%, 니오븀(Nb) : 0.01~0.02% 및 보론(B) : 0.002~0.003%를 포함하고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 하기 식에 의해 정해지는 공식(Pitting Corrosion; PC)이 20 이하를 나타내는 것을 특징으로 한다.

PC = 4.2([C]+[Mn])+0.1((1/[Si])+(1/[Mo]))+20.3[Cr] ([ ]는 각 성분의 중량%)

또한, 상기 스프링은 인장강도 2000MPa 이상 및 로크웰 경도(HRC) : 55 이상을 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 스프링 제조 방법에 의하면, 내식성에 악영향을 미치는 바나듐(V)과 크롬(Cr)을 배제 또는 저감하고, 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등의 함량을 증대시킴으로써, 스프링 성형 공정 및 후처리 공정을 통하여 강도 및 내식성이 우수한 스프링을 제조할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 스프링은 자동차의 현가 장치 등에 유용하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스프링 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 열간 스프링 성형을 이용할 때의 스프링 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 냉간 스프링 성형을 이용할 때의 스프링 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스프링 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

스프링

본 발명에 따른 스프링은 일 예로 코일 스프링으로서, 중량%로, 탄소(C) 0.53~0.56%, 실리콘(Si) : 2.0~2.3%, 망간(Mn) : 1.2~1.5%, 인(P) : 0.015% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 구리(Cu) : 0.25~0.30%, 니켈(Ni) : 0.25~0.30%, 크롬(Cr) : 0.05~0.10%, 몰리브덴(Mo) : 0.20~0.25%, 알루미늄(Al) : 0.02~0.03%, 티타늄(Ti) : 0.02~0.03%, 니오븀(Nb) : 0.01~0.02% 및 보론(B) : 0.002~0.003%를 포함한다.

상기 합금 성분들 외 나머지는 철(Fe)과 제강 과정 등에서 발생하는 불가피한 불순물로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 스프링에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 소입성을 통하여 스프링의 강도 확보에 기여한다.

상기 탄소는 스프링 전체 중량의 0.53~0.56중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 탄소의 함량이 0.53중량% 미만일 경우, 소입성이 충분하지 못한 문제점이 있다. 반대로, 탄소 함량이 0.56중량%를 초과하는 경우 소재의 탈탈이 쉽게 발생할 수 있으며, 인성이 저하될 수 있다.

실리콘(Si)

스프링에서 실리콘의 역할은 페라이트 내에 고용되어 모재 강도를 강화시키고, 또한 입실론 카바이드 석출물 안정화를 통하여 피로특성 및 영구변형 저항성을 향상시키는데 기여한다.

상기 실리콘은 스프링 전체 중량의 2.0~2.3중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 2.0중량% 미만에서는 상기의 실리콘 첨가효과가 불충분할 수 있다. 반대로, 실리콘 첨가량이 2.3중량%를 초과하는 경우, 영구변형저항성 포화 및 열처리시 표면 탈탄 발생 우려가 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 스프링 제조시 소입성을 향상시켜 강도 확보에 기여한다.

상기 망간은 스프링 전체 중량의 1.2~1.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간 첨가량이 1.2중량% 미만에서는 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간 첨가량이 1.5중량%를 초과하는 경우에는 인성 저하의 문제점이 있다.

인(P), 황(S)

인(P)은 결정입계에 편석되어, 충격인성을 저하시키는 요인이 된다. 이에 본 발명에서는 인의 함량을 스프링 전체 중량의 0.015중량% 이하로 제한하였다.

황(S)은 저융점 원소로서 입계 편석되어 충격인성을 저하시키고, 유화물을 형성시켜 스프링 특성에 유해한 영향을 미친다. 이에 본 발명에서는 황의 함량을 0.01중량% 이하로 제한하였다.

구리(Cu)

구리(Cu)는 소입성 향상을 통한 강도 확보에 기여하고, 부식 피트의 생성을 방지하는 역할을 한다.

상기 구리는 스프링 전체 중량의 0.25~0.30중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 구리의 첨가량이 0.25중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 구리의 첨가량이 0.30중량%를 초과하는 경우, 표면 농화에 의해 스프링 표면 품질을 저하시킬 수 있다.

니켈(Ni)

니켈(Ni)은 소입성 및 충격인성 향상에 기여한다. 특히, 니켈(Ni)은 Cu 화합물의 녹는점을 높여 Cu의 액상 필름(liquid film) 형성을 억제함으로써, 구리(Cu) 농화 방지에 효과적으로 기여한다.

상기 니켈은 스프링 전체 중량의 0.25~0.30중량%로 첨가되는 것이 바람직하고, 구리 함량과의 차이가 0.01% 이하와 같이 구리 함량과 거의 동일한 것이 보다 바람직하다. 니켈의 첨가량이 0.25중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 니켈의 첨가량이 0.30중량%를 초과하는 경우에는 피로특성이 저하될 수 있다.

크롬(Cr)

크롬은 탄소의 확산속도를 낮추어 표면탈탄을 억제하고, 소입성 향상을 통한 스프링 제조시 강도 확보에 기여한다.

이러한 효과를 최대한 발휘하기 위하여, 일반적인 스프링에서 크롬은 0.7중량% 정도 포함된다. 그러나, 크롬의 경우, 0.1중량% 초과 첨가시 부식 피트 생성에 악영향을 미치는 문제점이 있는 바, 본 발명에서는 크롬 함량의 상한을 0.1중량%로 하였다.

상기 크롬은 스프링 전체 중량의 0.05~0.1중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬의 첨가량이 0.05중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬의 첨가량이 0.1중량%를 초과하는 경우, 부식 피트 생성에 악영향을 미친다.

몰리브덴(Mo)

몰리브덴(Mo)은 강도 향상에 기여한다.

본 발명의 경우, 크롬(Cr) 함량 저감 및 바나듐(V) 배제로 인하여 강도 저하가 발생할 수 있는데, 이러한 강도 보상의 일환으로 본 발명에서는 몰리브덴을 0.2중량% 이상 첨가하였다.

상기 몰리브덴은 스프링 전체 중량의 0.20~0.25중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴의 첨가량이 0.20중량% 미만일 경우, 강도 보상 효과가 불충분하다. 반대로, 몰리브덴의 첨가량이 0.25중량%를 초과하는 경우, 스프링 제조시 성형성이 저하될 수 있다.

알루미늄(Al), 티타늄(Ti)

티타늄(Ti)은 탄질화물을 형성하여 결정립을 미세화시키는 역할을 한다. 상기 티타늄은 스프링 전체 중량의 0.02~0.03중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 티타늄의 첨가량이 0.02중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 티타늄의 첨가량이 0.03중량%를 초과하는 경우, 조대한 탄질화물을 형성하는 문제점이 있다.

알루미늄(Al)은 탈산제로 작용하며, 또한 티타늄과 마찬가지로 결정립 미세화에 기여한다. 상기 알루미늄은 스프링 전체 중량의 0.02~0.03중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 0.02중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 알루미늄의 첨가량이 0.03중량%를 초과하는 경우 조대한 탄질화물을 형성하는 문제점이 있다.

니오븀(Nb)

니오븀(Nb)은 결정립 미세화를 통하여 강도 향상에 기여한다.

상기 니오븀은 스프링 전체 중량의 0.01~0.02중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 니오븀의 첨가량이 0.01중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 니오븀의 첨가량이 0.02중량%를 초과하는 경우, 조대한 탄질화물 형성에 의해 스프링의 피로특성을 저하시킬 수 있다.

한편, 바나듐(V) 역시 결정립 미세화를 통하여 강도 향상에 기여할 수 있으나, 바나듐은 부식 피트를 발생시키는 원소인 바, 본 발명에서는 바나듐의 의도적인 첨가를 배제하였다.

보론(B)

보론(B)은 0.002중량%만 첨가되어도 소입성을 향상시키는데 기여할 수 있으며, 특히, 보론의 첨가는 표면에 생성하는 녹을 치밀화시켜 내식성을 높이는 역할을 한다. 다만, 보론의 첨가량이 0.003중량%를 초과하면 탄질화물계 석출물이 조대화되어 피로특성에 악영향을 미칠 수 있다.

이에, 본 발명에서는 보론의 첨가량을 스프링 전체 중량의 0.002~0.003중량%로 제한하였다.

본 발명에 따른 스프링은 상기의 합금 성분을 통하여, 하기 식에 의해 정해지는 공식(Pitting Corrosion; PC)이 20 이하를 나타낼 수 있다.

상기 식에서 공식 값이 낮을수록 내피팅성, 즉 내식성이 우수하다고 볼 수 있다. 또한, 상기 식에서 크롬의 함량이 공식 값에 가장 큰 영향을 미치는 바, 크롬의 함량이 낮을수록 공식 값을 낮추는데 유리하다고 볼 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 스프링은 전술한 합금성분과 함께 후술하는 스프링 성형 공정 및 후처리 공정 제어에 의하여, 인장강도 2000MPa 이상 및 로크웰 경도(HRC) : 55 이상을 나타낼 수 있다.

스프링 제조 방법

이하, 본 발명에 따른 스프링 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스프링 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스프링 제조 방법은 크게, 스프링 성형 단계(S110) 및 후처리 단계(S120)를 포함한다.

스프링 성형 단계(S110)는 전술한 합금 조성을 갖는 강선을 스프링 형상, 예를 들어 코일 스프링 형상으로 성형한다. 성형은 도 2에 도시된 예와 같은 열간 성형이 적용될 수 있다.

강선은 선재로부터 제조되며, 선재는 반제품 강을 페야라이트(Fayalite) 생성온도 이하인 1070℃ 이하에서 대략 2~3시간 정도 재가열한 후 열간압연 및 냉간에서 선재압연을 수행함으로써 제조될 수 있다.

후처리 단계(S120)는 스프링의 탄성 한도 향상 및 표면 경도 향상을 위하여 수행된다. 이러한 후처리 단계는 도 2에 도시된 예와 같은 프리세팅(pre-setting), 쇼트피닝(shot peening)이 포함될 수 있다.

도 2는 열간 스프링 성형을 이용할 때의 스프링 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 도시된 스프링 제조 방법은 열간 스프링 성형 단계(S211), 소입 처리 단계(S212), 소려 처리 단계(S213), 1차 프리세팅 단계(S221), 쇼트피닝 단계(S222) 및 2차 프리세팅 단계(S223)를 포함한다.

열간 스프링 성형 단계(S211)에서는 본 발명에 따른 합금성분을 갖는 강선을 상변태 온도 이상으로 가열하여, 열간에서 스프링 형상으로 성형한다.

열간 스프링 성형 이전에는 바이트를 이용하여 강선 표면을 절삭하여 치수 조정 및 표면결함을 제거하는 필링(peeling) 공정이 더 수행될 수 있다.

소입 처리 단계(S212)에서는 성형된 결과물의 강도 향상을 위하여 소입 처리한다. 소입 처리는 일 예로, 성형된 결과물을 850~1000℃로 가열하여 30초 내지 30분동안 유지한 후 200℃/sec 이상의 평균냉각속도로 냉각하는 방식으로 수행될 수 있다.

소려 처리 단계(S213)에서는 소입 처리에 의해 소재에 취성이 증가한 것을 해소하기 위하여, 소입 처리된 결과물을 소려 처리한다. 소려 처리는 일 예로, 소입 처리된 결과물을 350~600℃에서 30분~3시간동안 유지하는 방식으로 수행될 수 있다.

1차 프리세팅 단계(S221)에서는 소입/소려 처리가 완료된 결과물에 압축하중을 인가하여 일정부분 영구변형을 일으켜 스프링의 탄성한도를 높인다.

쇼트피닝 단계(S222)에서는 1차 프리세팅된 결과물에 강 입자 등을 분사하여 소재 표면의 산화막 제거 및 표면을 단련시켜 경도를 향상시킨다.

2차 프리세팅 단계(S223)에서는 1차 프리세팅과 마찬가지로, 쇼트피닝이 완료된 결과물에 압축하중을 인가하여 일정부분 영구변형을 일으켜 스프링의 탄성한도를 높인다.

도 3은 냉간 스프링 성형을 이용할 때의 스프링 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 도시된 스프링 제조 방법은 고주파 열처리 단계(S311), 냉간 스프링 성형 단계(S312), 소려 처리 단계(S313), 1차 프리세팅 단계(S321), 쇼트피닝 단계(S322) 및 2차 프리세팅 단계(S323)를 포함한다.

고주파 열처리 단계(S311)에서는 고주파를 이용하여 본 발명에 따른 합금성분을 갖는 강선을 열처리한다. 고주파 열처리는 고주파에 의한 소입 및 소려가 포함될 수 있다.

냉간 스프링 성형 단계(S312)에서는 냉간, 보다 바람직하게는 상온에서 스프링 형상으로 성형한다.

소려 처리 단계(S313)에서는 고주파 열처리 및 냉간 성형에 의해 소재에 증가된 취성을 제거한다. 이러한 소려 처리는 일 예로, 소입 처리된 결과물을 350~600℃에서 30분~3시간동안 유지하는 방식으로 수행될 수 있다.

이후, 1차 프리세팅 단계(S321), 쇼트피닝 단계(S322) 및 2차 프리세팅 단계(S323)가 수행된다.

1차 프리세팅 단계(S321)에서는 소입/소려 처리가 완료된 결과물에 압축하중을 인가하여 일정부분 영구변형을 일으켜 스프링의 탄성한도를 높인다.

쇼트피닝 단계(S322)에서는 1차 프리세팅된 결과물에 강 입자 등을 분사하여 소재 표면의 산화막 제거 및 표면을 단련시켜 경도를 향상시킨다.

2차 프리세팅 단계(S323)에서는 1차 프리세팅과 마찬가지로, 쇼트피닝이 완료된 결과물에 압축하중을 인가하여 일정부분 영구변형을 일으켜 스프링의 탄성한도를 높인다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 스프링의 제조

표 1에 기재된 합금조성을 갖는 강선을 850℃에서 열간 스프링 성형, 950℃에서 20분간 유지 후 유냉하는 소입 처리, 400℃에서 40분동안 유지하는 소려 처리, 1차 프리세팅, 쇼트피닝, 2차 프리세팅을 통하여 실시예 1 및 비교예 1에 따른 스프링을 제조하였다.

실시예 2에 따른 스프링의 경우, 표 1에 기재된 합금조성을 갖는 강선을 강선을 고주파 유도가열기를 이용하여 고주파 열처리한 후, 상온에서 냉간 스프링 성형, 400℃에서 40분동안 유지하는 소려 처리, 1차 프리세팅, 쇼트피닝, 2차 프리세팅하여 제조하였다.

[표 1]

2. 물성 평가

실시예 1~2 및 비교예 1~2에 따라 제조된 시편들에 대하여 크랙 발생 여부, 인장 시험, 로크웰 경도 및 충격인성 테스트를 실시하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

[표 2]

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

표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 합금 성분 범위를 만족하는 실시예 1 및 실시예 2에 따른 스프링의 경우, 열간 스프링 성형 및 냉간 스프링 성형에 관계없이 강도 및 경도가 비교예 1과 유사한 기계적 물성을 나타내었다.

그러나, 실시예 1, 2에 따른 스프링의 경우, 공식(PC) 값이 비교예 1에 비하여 현저히 낮았으며, 이를 통하여 본 발명에 따른 스프링의 경우 고강도와 함께 내식성이 우수하다고 볼 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims

(a) 중량%로, 탄소(C) 0.53~0.56%, 실리콘(Si) : 2.0~2.3%, 망간(Mn) : 1.2~1.5%, 인(P) : 0.015% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 구리(Cu) : 0.25~0.30%, 니켈(Ni) : 0.25~0.30%, 크롬(Cr) : 0.05~0.10%, 몰리브덴(Mo) : 0.20~0.25%, 알루미늄(Al) : 0.02~0.03%, 티타늄(Ti) : 0.02~0.03%, 니오븀(Nb) : 0.01~0.02% 및 보론(B) : 0.002~0.003%를 포함하고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강선을 스프링 형상으로 성형하는 단계; 및
(b) 상기 성형된 결과물을 후처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는
상기 강선을 가열하여 열간에서 스프링 형상으로 성형하는 단계와,
상기 성형된 결과물을 소입 처리하는 단계와,
상기 소입 처리된 결과물을 소려 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는
상기 강선을 고주파 열처리하는 단계와,
상기 고주파 열처리된 결과물을 냉간에서 스프링 형상으로 성형하는 단계와,
상기 냉간에서 성형된 결과물을 소려 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는
상기 성형된 결과물에 압축력을 가하여 1차 프리세팅(pre-setting)하는 단계와,
상기 1차 프리세팅된 결과물을 쇼트피닝(shot peening)하여 표면을 단련하는 단계와,
상기 쇼트피닝된 결과물에 압축력을 가하여 2차 프리세팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 제조 방법.
중량%로, 탄소(C) 0.53~0.56%, 실리콘(Si) : 2.0~2.3%, 망간(Mn) : 1.2~1.5%, 인(P) : 0.015% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 구리(Cu) : 0.25~0.30%, 니켈(Ni) : 0.25~0.30%, 크롬(Cr) : 0.05~0.10%, 몰리브덴(Mo) : 0.20~0.25%, 알루미늄(Al) : 0.02~0.03%, 티타늄(Ti) : 0.02~0.03%, 니오븀(Nb) : 0.01~0.02% 및 보론(B) : 0.002~0.003%를 포함하고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고,
하기 식에 의해 정해지는 공식(Pitting Corrosion; PC)이 20 이하를 나타내는 것을 특징으로 하는 스프링.
PC = 4.2([C]+[Mn])+0.1((1/[Si])+(1/[Mo]))+20.3[Cr] ([ ]는 각 성분의 중량%)
제5항에 있어서,
상기 스프링은 인장강도 2000MPa 이상 및 로크웰 경도(HRC) : 55 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 스프링.