KR101601582B1 - Steel wire rod with excellent shavability for high-strength spring, and high-strength spring - Google Patents

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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

본 발명의 고강도 스프링용 강 선재는, 열간 압연 후의 강 선재이며, 소정의 화학 성분 조성을 갖고, 펄라이트 면적률이 90% 이상인 조직이고, 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave가 하기 (1)식을 만족함과 더불어, 표층의 전체 탈탄층 깊이가 0.20mm 이하이고, 또한 Cr계 합금 탄화물량이 상기 강 선재 전체 질량에 대하여 7.5% 이하이다.
6.0≤Pave≤12.0 …(1)
고강도 스프링용 강 선재, 및 이와 같은 고강도 스프링용 강 선재를 소재로 하여 얻어지는 고강도 스프링은, 피삭성 및 절삭 부스러기 배출성이 양호한 것에 더하여, SV 처리 시에 단선이 생기지 않는 것과 같은, 양호한 SV 처리성을 발휘한다.
The steel wire rod for high strength steel of the present invention is a steel wire rod after hot rolling and has a predetermined chemical composition and a pearlite area ratio of 90% or more, and the average value Pave of the particle size number of the pearlite nodule satisfies the following expression (1) , The total decarburized layer depth of the surface layer is 0.20 mm or less, and the amount of the Cr-based alloy carbide is 7.5% or less with respect to the total mass of the steel wire rod.
6.0? Pave? 12.0 ... (One)
Strength springs for high-strength springs and high-strength springs obtained by using such high-strength spring steel rods as materials are excellent in machinability and dischargeability of cutting debris and have excellent SV treatmentability .

Description

피삭성이 우수한 고강도 스프링용 강 선재 및 고강도 스프링{STEEL WIRE ROD WITH EXCELLENT SHAVABILITY FOR HIGH-STRENGTH SPRING, AND HIGH-STRENGTH SPRING}STEEL WIRE ROD WITH EXCELLENT SHAVABILITY FOR HIGH-STRENGTH SPRING, AND HIGH-STRENGTH SPRING

본 발명은, 자동차의 클러치, 엔진, 연료 분사 장치, 현가(懸架) 기구 등에 사용되는 고강도 스프링(특히 밸브 스프링)의 소재로서 유용한 고강도 스프링용 강 선재, 및 고강도 스프링에 관한 것으로, 특히 피삭(皮削) 공정에서 양호한 피삭성을 발휘할 수 있는 고강도 스프링용 강 선재, 및 이 고강도 스프링용 강 선재로부터 얻어지는 고강도 스프링에 관한 것이다. The present invention relates to a steel wire rod for a high strength spring useful as a material of a high strength spring (particularly a valve spring) used for a clutch, an engine, a fuel injecting device, a suspension mechanism of an automobile, Strength steel wire for a high-strength spring which can exert a satisfactory machinability in a cutting process, and a high-strength spring obtained from the steel wire for high strength steel.

상기와 같은 환경 하에서 사용되는 스프링은, 장기간에 걸쳐 고응력으로 사용되기 때문에, 높은 레벨의 내피로특성이 요구된다. 내피로특성을 개선하기 위해서는, 우수한 표면 성상이나 우수한 개재물 제어가 요구된다. 이 중 표면 성상에 대해서는, 스프링 성형 후에 쇼트 피닝(shot peening)이나 질화 처리 등으로 평탄화 및 경화 처리가 행해지지만, 겨우 수십 미크론 정도의 흠집이 잔존하거나 또는 발생한 경우는, 스프링의 사용 중에 표면 흠집을 기점으로 한 파손이 생긴다.Since the spring used under the circumstances described above is used with high stress over a long period of time, a high level of endothelial property is required. In order to improve the endothelial property, excellent surface properties and excellent inclusion control are required. Among them, the surface property is subjected to planarization and curing treatment by shot peening, nitriding treatment or the like after the spring forming, but when scratches of only about several tens of microns remain or occur, surface scratches One break occurs with the origin.

그래서, 압연 후의 선재 표층의 탈탄부 및 선재 표층의 미세 흠집을 제거하는 피삭 처리(이하, 「SV 처리」라고 부르는 경우가 있다)가 실시된다. 이 SV 처리는, 칩퍼(chipper) 다이스를 이용하여 선재의 표층 전체 둘레를 깊이 방향으로 수백 미크론 정도 삭취(削取)하는 처리이지만, SV 처리성(피삭 처리성)이 나쁜 선재에서는, SV 처리 중에 단선이 생기는 것 외에, 칩퍼 다이스의 깨짐, 선재 표면의 흐트러짐, 공구 수명이 짧아짐 등의 문제가 있다. 또한, SV 처리성이 나쁜 선재에서는, 절삭 부스러기를 잘게 분단하여, 절삭 부스러기 배출성을 높이기 위한 브레이커에 절삭 부스러기가 얽혀, 브레이커를 구동하기 위한 모터 부하가 과대해져, 장치가 정지함으로써 수율이 저하된다는 문제도 생긴다.Thus, a machining process (hereinafter also referred to as " SV treatment ") is carried out to remove fine decarburization of the decarburized portion and the wire rod surface layer of the wire rod surface layer after rolling. This SV treatment is a process of cutting the entire surface layer of the wire by several hundred microns in depth by using a chipper die, but in the case of a wire having poor SV treatmentability (machinability) There are disadvantages such as breakage of the chipping die, scattering of the surface of the wire rod, and shortening of the tool life. In addition, in the case of a wire rod having poor SV treatmentability, cutting chips are finely divided and cutter debris is entangled in the breaker for increasing the dischargeability of cutting debris, resulting in an excessive motor load for driving the breaker, Problems also arise.

SV 처리성을 향상시킴으로써 대폭적인 수율의 향상 및 품질의 향상이 가능해진다. SV 처리성을 향상시키는 기술로서는, 조직 제어나 개재물 조성 제어 등이 주류이지만, 이러한 기술은 이미 여러 가지 제안되어 있다.By improving the SV processability, it is possible to greatly improve the yield and improve the quality. As techniques for improving the SV processing property, there are main control methods such as the tissue control and the inclusion composition control, but such techniques have already been proposed.

예컨대 특허문헌 1에는, 오스테나이트 결정 입도를 거칠게 함으로써 피삭성을 개선하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 스프링 강으로 고피로강도를 실현하기 위해서는, 미세한 결정립이 필요로 되어 있고, 또한 SV 처리, 신선 가공 등의 제조성을 고려하면, 미세한 결정 입도인 것이 바람직하다.For example, Patent Document 1 proposes to improve machinability by roughening the austenite grain size. However, in order to realize the high fatigue strength with the spring steel, fine crystal grains are required, and it is preferable that the crystal grains have a fine grain size in consideration of the composition such as the SV treatment and the drawing process.

특허문헌 2에서는, 산화물계 개재물의 조성, 및 표층에 존재하는 산화물계 개재물의 사이즈, 분포 밀도를 규정함으로써 SV 처리성을 향상시키고 있다. 그러나, SV 처리성을 저하시키는 요인은, 조직의 연성, 인성을 좌우하는 합금계 탄화물, 질화물 등의 영향이 크다는 것이 현 상태이다.In Patent Document 2, the SV treatmentability is improved by defining the composition of the oxide inclusion, the size of the oxide inclusion present in the surface layer, and the distribution density. However, the reason for lowering the SV treatmentability is the fact that the effects of alloy-based carbides, nitrides, etc., which determine the ductility and toughness of the structure, are large.

한편, 특허문헌 3에서는, 기계적 특성을 규정함으로써 SV 처리성을 높이고 있지만, 이 기술에서는 합금 첨가량이 많아져 있어, 합금계 탄화물이나 질화물 등의 석출이 많은 스프링 강에서는, 기계적 특성을 만족시키는 것만으로는 SV 처리성을 개선할 수 없다는 것이 현 상태이다.On the other hand, in Patent Document 3, the SV treatmentability is improved by defining the mechanical properties. However, in this technique, the amount of alloy added is increased, and in spring steels such as alloyed carbide or nitride, Can not improve the SV processability.

일본 특허공개 2000-256785호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-256785 일본 특허공개 2010-222604호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-222604 일본 특허공개 2000-239797호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-239797

특히 밸브 스프링에서는, 고피로강도, 고피로수명일 것이 필요하다. 이들 특성을 만족시키기 위해서는, 스프링의 표면 성상이 양호할 것이 요구되어, 압연재의 탈탄층이나 표면 흠집을 제거하기 위해서, SV 처리가 실시된다. 이 SV 처리에서는, 압연재의 진원성을 높여 편삭(片削)을 방지하기 위한 스킨 패스(skin pass) 공정과, 칩퍼 다이스를 이용한 피삭 공정으로 구성되어 있으며, 스킨 패스 공정에서의 단선을 방지하기 위해서는 압연 시에 컨베이어 상에서의 냉각 조건을 적정히 제어하여, 압연재 조직에 과냉 조직(베이나이트나 마텐자이트)이 포함되지 않도록 할 것이 요구된다.Especially in valve springs, high fatigue strength and high fatigue life are required. In order to satisfy these characteristics, it is required that the surface property of the spring is good, and SV treatment is performed in order to remove the decarburized layer and surface scratches of the rolled material. This SV treatment consists of a skin pass process to increase the toughness of the rolled material to prevent chipping and a machining process using a chipping dice. In order to prevent disconnection in the skin pass process It is required to control the cooling condition on the conveyor properly during rolling so that the rolled material does not contain supercooled structure (bainite or martensite).

또한, 칩퍼 다이스에서의 피삭 공정에서는, 2톤(ton) 코일의 전체 길이가 피삭 가능하고, 또한 다이스 마크 등이 없는, 안정된 선피(線肌) 품질이 요구된다. 그 때문에, 압연재 조직에, 단선의 원인으로 되기 쉬운 과냉 조직이 포함되지 않는 것에 더하여, 칩퍼 다이스에 깨짐이 발생하기 어렵고, 공구에 대한 부하가 작은 등, 피삭성이 우수한 압연재일 것이 필요하다. 게다가, 칩퍼 다이스에서의 피삭 시에 생기는 절삭 부스러기는, 브레이커로 잘게 분단된 후에 배출되지만, 브레이커로 분단되기 쉬운 절삭 부스러기일 것, 즉 절삭 부스러기의 배출성이 양호할 것도 필요시 된다.In addition, in the machining process in the chipping dies, the entire length of the 2-ton (tone) coil can be machined, and stable, linear skin quality without die marks is required. For this reason, it is necessary that the rolled material is a rolled material having excellent machinability such that cracked structure is not included in the rolled material, which is likely to cause breakage, and cracks are unlikely to occur in the chippedper die and the load on the tool is small. In addition, it is also necessary that the cutting debris generated during the machining in the chipping die is discharged after being finely divided by the breaker, but it should be a cutting debris which is likely to be broken by the breaker, that is, good dischargeability of the cutting debris.

본 발명은 이러한 종래 기술에 있어서의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 피삭성 및 절삭 부스러기 배출성이 양호한 것에 더하여, SV 처리 시에 단선이 생기지 않는 것과 같은, 양호한 SV 처리성을 발휘할 수 있는 고강도 스프링용 강 선재, 및 이와 같은 고강도 스프링용 강 선재를 소재로 하여 얻어지는 고강도 스프링을 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a cutting tool which is excellent in machinability and dischargeability of cutting debris, A high strength spring wire for a high strength spring which can be used for a high strength spring, and a high strength spring obtained by using such a high strength steel wire for a spring as a material.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명의 고강도 스프링용 강 선재란, 열간 압연 후의 강 선재이며, C: 0.4% 이상 1.2% 미만(「질량%」의 의미, 화학 성분 조성에 대하여 이하 동일), Si: 1.5∼3.0%, Mn: 0.5∼1.5%, Cr: 0.02∼0.5% 및 Al: 0.010% 이하를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며, 펄라이트 면적률이 90% 이상인 조직이고, 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave가 하기 (1)식을 만족함과 더불어, 표층의 전체 탈탄층 깊이가 0.20mm 이하이고, 또한 Cr계 합금 탄화물량이 상기 강 선재 전체 질량에 대하여 7.5% 이하인 점에 요지를 갖는 것이다.The steel wire rod for high strength steel of the present invention which can solve the above problems is a steel wire rod after hot rolling and contains C: not less than 0.4% and not more than 1.2% (meaning "mass%", And the balance of iron and inevitable impurities and having a pearlite area ratio of 90% or more, and the pearlite The average value Pave of the particle size of the nodule satisfies the following expression (1), the depth of the entire decarburized layer in the surface layer is 0.20 mm or less, and the amount of the Cr-based alloy carbide is 7.5% or less with respect to the total mass of the steel wire rod .

6.0≤Pave≤12.0 …(1)6.0? Pave? 12.0 ... (One)

본 발명의 고강도 스프링용 강 선재에는, 필요에 따라 추가로 (a) V: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음)와 Nb: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음) 중 적어도 한쪽, (b) Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), (c) Ni: 1.0% 이하(0%를 포함하지 않음), (d) Cu: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), (e) B: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않음) 등을 함유시키는 것도 유효하며, 함유되는 성분에 따라 고강도 스프링용 강 선재의 특성이 더욱 개선된다.(A) at least one of V: 0.5% or less (not including 0%) and Nb: 0.5% or less (excluding 0%), ( b) Mo: not more than 0.5% (not including 0%), (c) Ni: not more than 1.0% (not including 0%), (d) Cu: not more than 0.5% (e) B: 0.010% or less (not including 0%) is also effective, and the characteristics of the high strength spring steel wire rod are further improved depending on the contained components.

본 발명에는, 상기와 같은 고강도 스프링용 강 선재로부터 얻어진 고강도 스프링도 포함한다.The present invention also includes a high-strength spring obtained from the above-mentioned high-strength spring steel wire rod.

본 발명에서는, 화학 성분 조성을 적절히 조정하고 제조 조건을 적절히 하는 것에 의해, 펄라이트 면적률이 90% 이상인 조직으로 함과 더불어, 펄라이트 노듈 입도 번호의 평균값 Pave가 소정 범위로 되도록 하고, 또한 표층 전체 탈탄층 깊이나 Cr계 합금 탄화물량을 적절히 제어하도록 했기 때문에, 피삭성 및 절삭 부스러기 배출성이 양호한 것에 더하여, SV 처리 시에 단선이 생기지 않는 것과 같은, 양호한 SV 처리성을 발휘할 수 있는 고강도 스프링용 강 선재가 실현될 수 있으며, 이와 같은 고강도 스프링용 강 선재는 고강도 스프링을 제조하기 위한 소재로서 매우 유용하다.In the present invention, by appropriately adjusting the chemical composition and appropriately preparing conditions, the pearlite area ratio is set to 90% or more, and the average value Pave of the pearlite nodule particle number is set to a predetermined range, It is possible to control the depth and the amount of the Cr-based alloy carbide appropriately so that the machinability and the dischargeability of the cutting debris are good and the steel wire rod for a high strength spring And the steel wire rod for a high strength spring is very useful as a material for manufacturing a high strength spring.

도 1은 평가용 시료의 샘플링 방법(링 분할 위치)을 나타내는 설명도이다.
도 2는 선재의 조직 관찰 위치를 모식적으로 나타내는 횡단면도이다.
도 3은 선재의 표면 탈탄 관찰 위치를 모식적으로 나타내는 횡단면도이다.
도 4는 시험 No. 2(발명예)에 있어서의 브레이커 전류값의 변위를 나타낸 그래프이다.
도 5는 시험 No. 27(비교예)에 있어서의 브레이커 전류값의 변위를 나타낸 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view showing a sampling method (ring splitting position) of a sample for evaluation. FIG.
Fig. 2 is a cross-sectional view schematically showing a position where a wire is observed.
3 is a cross-sectional view schematically showing a surface decarburization observation position of the wire rod.
Fig. 2 (in the case of the present invention).
Fig. 27 is a graph showing the displacement of the breaker current value in Comparative Example.

본 발명자들은 상기 목적에 들어맞는 고강도 스프링용 강 선재를 실현하고자 다양한 각도에서 검토했다. 그 결과, 압연재를 구성하는 화학 성분 조성, 조직, 펄라이트 노듈의 입도 번호, 표층 탈탄 깊이, 및 압연재 표층의 Cr계 합금 탄화물량 등을 적절히 제어함으로써, 피삭성 및 절삭 부스러기 배출성이 양호한 것에 더하여, SV 처리 시에 단선이 생기지 않는 것과 같은, SV 처리성이 비약적으로 향상된다는 것을 밝혀냈다. 한편, 이하에서는, 피삭성 및 절삭 부스러기 배출성을 포함해서, 「SV 처리성」이라고 부르는 경우가 있다. 다음으로, 본 발명에서 규정하는 각 요건에 대하여 설명한다.The present inventors have studied at various angles in order to realize a steel wire for high strength springs suitable for the above purpose. As a result, by appropriately controlling the composition of the chemical components constituting the rolled material, the texture, the particle size number of the pearlite nodules, the depth of the surface layer decarburization, the amount of the Cr-based alloy carbide in the surface layer of the rolled material, and the like, In addition, it has been found that the SV processability is remarkably improved such that disconnection does not occur in the SV process. On the other hand, hereinafter referred to as " SV processability ", including machinability and cutting debris dischargeability. Next, each of the requirements defined in the present invention will be described.

[펄라이트 면적률이 90% 이상인 조직][Tissue having pearlite area ratio of 90% or more]

본 발명의 강 선재(열간 압연 후의 강 선재: 압연 선재)는, 펄라이트 면적률이 90% 이상인 조직이다. 펄라이트 면적률이 90% 이상인 조직을 갖는 압연 선재란, 압연 선재 횡단면에서 차지하는 베이나이트, 마텐자이트의 과냉 조직 및 페라이트의 면적률이 10% 이하인 압연 선재를 의미한다. 펄라이트 면적률이 90% 이상인 압연 선재는, SV 처리 시에 단선되는 일 없이 SV 처리가 가능해지지만, 베이나이트, 마텐자이트 등의 과냉 조직이 면적률로 10% 이상 생긴 압연 선재에서는, 연성, 인성이 부족해져, SV 처리 시에 단선이 생기는 등, SV 처리성이 나빠진다.The steel wire rod (hot rolled steel wire: rolled wire) of the present invention is a structure having a pearlite area ratio of 90% or more. A rolled wire having a structure having a pearlite area ratio of 90% or more refers to a rolled wire having an area ratio of bainite, martensite, and ferrite occupying less than 10% in the cross section of the rolled wire. The rolled wire having a pearlite area ratio of 90% or more can be processed without being broken at the time of the SV treatment, but in the case of the rolled wire having a supercooled structure such as bainite or martensite having an area ratio of 10% or more, The SV processability is deteriorated such as disconnection occurs in the SV process.

또한 페라이트는, 베이나이트나 마텐자이트 등의 과냉 조직만큼 SV 처리성을 저하시키는 것은 아니며, 일부 포함하고 있어도 되지만, 그 양이 과잉으로 되면 조직이 불균일해지기 때문에 SV 처리성에는 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 본 발명의 강 선재에서는, 펄라이트의 면적률이 90면적% 이상인 것이 바람직하다. 펄라이트의 면적률은, 보다 바람직하게는 92면적% 이상(더 바람직하게는 95면적% 이상)이다.In addition, the ferrite does not lower the SV processability by a supercooled structure such as bainite or martensite but may contain a part thereof. If the amount is excessive, the structure becomes uneven and is not preferable for the SV processability. From this viewpoint, in the steel wire rod of the present invention, the area ratio of pearlite is preferably 90 percent by area or more. The area ratio of the pearlite is more preferably 92% by area or more (more preferably 95% by area or more).

[펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave: 6.0≤Pave≤12.0][Average value of particle size numbers of pearlite nodule Pave: 6.0? Pave? 12.0]

펄라이트 노듈의 입도 번호(이하, 「펄라이트 노듈 사이즈」라고 부르는 경우가 있다)의 평균값 Pave는 압연 선재의 연성에 큰 영향을 미친다. 펄라이트 노듈 사이즈가 작은 압연 선재는 연성이 부족하여, SV 처리 중의 단선 원인으로 된다. 또한, 펄라이트 노듈 사이즈는 클수록 연성은 향상되지만, 펄라이트 노듈을 극도로 미세하게 하기 위해서는, 열간 압연에서의 재치 온도를 극단적으로 저하시키고, 또한 급냉을 위해서 과대한 냉각 설비가 필요해지기 때문에, 현실적으로 제조는 어렵다. 이러한 관점에서, 펄라이트 노듈 사이즈의 평균값 Pave는 6.0≤Pave≤12.0으로 했다. 바람직하게는 7.0≤Pave≤11.0이다.The average value Pave of the particle number of the pearlite nodule (hereinafter sometimes referred to as " pearlite nodule size ") greatly affects the ductility of the rolled wire rod. A rolled wire rod having a small pearlite nodule size is deficient in ductility, resulting in disconnection in the SV treatment. The larger the pearlite nodule size is, the more ductility is improved. However, in order to extremely reduce the pearlitic nodule, an extremely large cooling capacity is required for the hot rolling since the temperature of the hot rolling is extremely lowered. it's difficult. From this viewpoint, the average value Pave of the pearlite nodule size was 6.0? Pave? 12.0. Preferably, 7.0? Pave? 11.0.

[표층의 전체 탈탄층 깊이: 0.20mm 이하][Total decarbonization layer depth in the surface layer: 0.20 mm or less]

표층의 탈탄은, 통상 SV 처리에 의해서 제거되지만, 표층 전체 탈탄층이 깊으면, SV 처리 시에 생기는 절삭 부스러기의 연성이 높아지기 때문에, 칩 브레이커에 의한 절삭 부스러기의 분단성이 나빠지고, 절삭 부스러기 배출성이 저하되어, SV 처리성이 저하된다. 또한 표층 전체 탈탄층이 깊은 경우에는, SV 처리 후에도 표층 전체 탈탄층이 잔존하여, 스프링의 피로 강도를 현저히 저하시키게 되기도 한다. 그 때문에, 표층 전체 탈탄층 깊이는 0.20mm 이하로 했다. 바람직하게는 0.15mm 이하(보다 바람직하게는 0.10mm 이하)이다.The decarburization of the surface layer is usually removed by the SV treatment. However, if the whole surface decarburization layer is deeper, the ductility of the cutting debris generated during the SV treatment becomes higher, so that the segmentation of the cutting debris by the chip breaker is deteriorated, So that the SV processability is lowered. Further, when the entire surface decarbonization layer is deep, the entire surface decarbonization layer remains even after the SV treatment, and the fatigue strength of the spring is remarkably lowered. Therefore, the depth of the entire decarbonization layer in the surface layer was set to 0.20 mm or less. Preferably 0.15 mm or less (more preferably 0.10 mm or less).

[강 선재 전체 질량에 대한 Cr계 합금 탄화물량≤7.5질량%][Amount of Cr-based alloy carbonized material to total weight of steel wire rod < = 7.5% by mass]

Cr계 합금 탄화물은, 철계 탄화물에 비하여 현저히 단단하기 때문에, 소량의 석출로 칩퍼 칼날 끝의 깨짐, 칩퍼 다이스의 수명 저하 및 절단 부스러기 배출성의 악화 등을 야기하여, SV 처리성을 저하시킨다. 그 때문에, 강 선재 전체 질량에 대한 Cr계 합금 탄화물량의 상한을 7.5%로 했다. Cr계 합금 탄화물량은, 바람직하게는 5.0% 이하(보다 바람직하게는 4.0% 이하)이다. 한편, 본 발명에서 대상으로 하는 Cr계 합금 탄화물은, 기본적으로 Cr을 주체로서 포함하는 탄화물이지만, V, Nb, Mo 등의 탄화물 형성 원소를 함유하는 경우에는, 이들과의 복합 합금 탄화물도 포함한다는 주지(主旨)이다. 또한, Cr계 합금 탄화물량에는, 미량의 질화물이나 탄질화물이 포함되는 경우가 있다.The Cr-based alloy carbide is remarkably harder than the iron-based carbide, so that a small amount of precipitation causes breakage of the end of the chipping blade, deterioration of the life of the chipping dies and deterioration of dischargeability of cutting chips. Therefore, the upper limit of the amount of the Cr-based alloy carbonaceous material with respect to the total mass of the steel wire rod was 7.5%. The amount of Cr-based alloy carbide is preferably 5.0% or less (more preferably 4.0% or less). On the other hand, the Cr-based alloy carbide to be used in the present invention is basically a carbide containing Cr as a main component, but when it contains carbide forming elements such as V, Nb and Mo, it also includes a composite alloy carbide It is the main point. Further, the amount of the Cr-based alloy carbonized material may contain a small amount of nitride or carbonitride.

상기와 같은 고강도 스프링용 강 선재를 제조함에 있어서는, 그의 제조 조건도 적절히 제어할 필요가 있다. 고강도 스프링용 강 선재를 제조하기 위한 순서는 다음과 같다. 우선, 소정의 화학 성분 조성을 갖는 강 빌렛을 열간 압연하여, 원하는 선 직경으로 가공한다. 이 압연 시의 가열 온도에 대해서는, 지나치게 높으면 구(舊) 오스테나이트 결정 입도의 조대화에 수반하는 조직 취화(脆化)의 원인으로 되어, SV 처리성을 저하시킨다. 가열 온도가 지나치게 낮으면, 강재의 변형 저항이 높아지기 때문에, 압연기의 부하가 높아져 제조성을 저하시킨다. 그 때문에, 압연 전의 가열 온도는 900℃ 이상 1100℃ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 950℃ 이상 1050℃ 이하이다.In manufacturing such a steel wire rod for high strength springs, it is necessary to appropriately control the production conditions thereof. The procedure for manufacturing a high strength steel wire for a spring is as follows. First, a steel billet having a predetermined chemical composition is hot-rolled to a desired wire diameter. Regarding the heating temperature at the time of rolling, if too high, it becomes a cause of brittleness accompanying the coarsening of the old austenite grain size, and the SV processability is lowered. If the heating temperature is too low, the deformation resistance of the steel becomes high, so that the load of the rolling mill is increased and the productivity is lowered. Therefore, it is preferable that the heating temperature before rolling is 900 DEG C or more and 1100 DEG C or less. More preferably 950 DEG C or more and 1050 DEG C or less.

계속해서, 열간 압연 후의 강 선재를 코일 형상으로 하여 냉각 컨베이어 상에 재치하는데, 이때의 온도(재치 온도)가 1100℃를 초과하면 구 오스테나이트 결정 입도가 조대화되어, 펄라이트 노듈 사이즈의 조대화에 수반하는 조직 취화의 원인으로 되고, 또한 860℃ 미만이 되면 깊은 표층 탈탄이 생기기 쉬우며, 또한 변형 저항이 높아져, 권취 형상 불량이 생기기 쉬워진다. 이러한 것 때문에 재치 온도는 860∼1100℃인 것이 바람직하고, 이러한 온도 범위로 제어함으로써, 펄라이트 노듈 사이즈의 조대화 및 표층 탈탄을 억제할 수 있다. 재치 온도는 보다 바람직하게는 900℃ 이상 1050℃ 이하이다.Subsequently, the hot-rolled steel wire rod is placed on a cooling conveyor in the form of a coil. When the temperature (setting temperature) at this time exceeds 1100 ° C, the grain size of the old austenite crystal is increased, It becomes a cause of accompanying texture embrittlement. When it is less than 860 DEG C, deep surface layer decarburization tends to easily occur, and the deformation resistance is increased, and the wound shape defect tends to occur easily. For this reason, it is preferable that the setting temperature is 860 to 1100 占 폚. By controlling the temperature within this range, coarsening of the pearlite nodule size and surface layer decarburization can be suppressed. The deposition temperature is more preferably 900 DEG C or more and 1050 DEG C or less.

컨베이어 재치 후, 펄라이트 변태의 종료 온도역인 600℃까지의 평균 냉각 속도를 1.0℃/초 이상(바람직하게는 3.5℃/초 이상) 10℃/초 이하(바람직하게는 8℃/초)로 하여, 펄라이트 주체의 조직이고, 또한 펄라이트 노듈 사이즈의 조대화를 억제한 압연재 조직이 얻어진다. 또한 600℃ 미만으로부터 400℃까지의 평균 냉각 속도를 3℃/초 이상(바람직하게는 3.5℃/초 이상) 10℃/초 이하(바람직하게는 8℃/초 이하)로 하여, 400℃ 이하(바람직하게는 375℃ 이하)까지 냉각시킴으로써, 펄라이트 주체의 조직 중에 Cr계 합금 탄화물의 석출을 억제한, SV 처리성이 우수한 압연 선재가 얻어진다.The average cooling rate up to 600 占 폚, which is the end temperature of the pearlite transformation, is set to 1.0 占 폚 / sec or more (preferably 3.5 占 폚 / sec or more) and 10 占 폚 / sec or less (preferably 8 占 폚 / sec) A rolled material structure in which pearlite-based structure and pearlite nodule-size coarsening are suppressed is obtained. And the average cooling rate from 600 deg. C to 400 deg. C is set at 3 deg. C / sec or more (preferably 3.5 deg. C / sec or more) at 10 deg. C / Preferably 375 DEG C or lower), precipitation of the Cr-based alloy carbide in the structure of the pearlite main body is suppressed, and a rolled wire rod excellent in SV treatment property is obtained.

본 발명의 고강도 스프링용 강 선재는, 최종 제품(고강도 스프링)으로서의 특성을 발휘시키기 위해서, 그의 화학 성분 조성을 적절히 조정할 필요가 있다. 그의 화학 성분 조성에 있어서의 각 성분(원소)에 따른 범위 한정 이유는 다음과 같다.The steel wire rod for high-strength spring of the present invention needs to appropriately adjust its chemical composition in order to exhibit properties as a final product (high-strength spring). The reason for limiting the range according to each component (element) in the chemical composition is as follows.

[C: 0.4% 이상 1.2% 미만][C: 0.4% or more and less than 1.2%]

C는 강재에 있어서의 기본적인 강도를 확보하여, 스프링의 강도·내피로성의 상승에 유효한 원소이며, 그를 위해서는 0.4% 이상 함유시킬 필요가 있다. C 함유량의 증가에 수반하여 스프링의 강도·내피로성은 향상되지만, 과잉으로 되면 조대 시멘타이트가 다량으로 석출되고, 연성·인성이 저하되어, 스프링 가공성이나 스프링 특성에 악영향을 미치게 된다. 이러한 관점에서, C 함유량은 1.2% 미만으로 할 필요가 있다. C 함유량의 바람직한 하한은 0.5% 이상이며, 바람직한 상한은 1.0% 이하이다.C is an element effective in securing the basic strength in the steel material and raising the strength and fatigue resistance of the spring. For this, it is necessary to contain 0.4% or more of the element. As the C content increases, the strength and fatigue resistance of the springs are improved. However, if the C content is excessive, a large amount of coarse cementite precipitates and the ductility and toughness deteriorate, adversely affecting spring workability and spring characteristics. From this viewpoint, the C content needs to be less than 1.2%. A preferable lower limit of the C content is 0.5% or more, and a preferable upper limit is 1.0% or less.

[Si: 1.5∼3.0%][Si: 1.5 to 3.0%]

Si는 강의 탈산을 위해서 필요한 원소이며, 또한 스프링의 강도, 경도와 내피로성을 확보하기 위해서도 필요한 원소이다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서는, Si는 1.5% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Si 함유량이 과잉으로 되면, 재료를 경화시킬 뿐만 아니라, 연성·인성을 저하시키는 것 외에, 표면의 탈탄이 증가하여 SV 처리성 및 피로 특성을 저하시키기 때문에, 3.0% 이하로 할 필요가 있다. Si 함유량의 바람직한 하한은 1.6% 이상(보다 바람직하게는 1.7% 이상)이며, 바람직한 상한은 2.8% 이하(보다 바람직하게는 2.5% 이하)이다.Si is an element necessary for deoxidation of steel and is also an element necessary for ensuring strength, hardness and fatigue resistance of springs. In order to exhibit these effects, it is necessary to contain not less than 1.5% of Si. However, if the Si content is excessive, not only the material is hardened but also the ductility and toughness are lowered, besides the decarbonization of the surface is increased and the SV treatment property and the fatigue property are lowered. . The lower limit of the Si content is preferably 1.6% or more (more preferably 1.7% or more), and the upper limit is preferably 2.8% or less (more preferably 2.5% or less).

[Mn: 0.5∼1.5%][Mn: 0.5 to 1.5%]

Mn도 Si와 마찬가지로, 강의 탈산을 위해서 필요한 원소이며, 또한 강 중의 S를 MnS로서 고정하는 것에 더하여, 담금질성을 높여 스프링 강도의 향상에 공헌한다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서는, 0.5% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Mn 함유량이 과잉으로 되면, 담금질성이 과도하게 높아져, 마텐자이트, 베이나이트 등의 과냉 조직이 생성되기 쉬워진다. 그 때문에, Mn 함유량은 1.5% 이하로 할 필요가 있다. Mn 함유량의 바람직한 하한은 0.6% 이상(보다 바람직하게는 0.7% 이상)이며, 바람직한 상한은 1.4% 이하(보다 바람직하게는 1.3% 이하)이다.Mn, like Si, is an element necessary for deoxidation of steel, and in addition to fixing S in the steel as MnS, it contributes to the improvement of the hardenability and the improvement of the spring strength. In order to exhibit these effects, it is necessary to contain not less than 0.5%. However, if the Mn content is excessive, the quenching property becomes excessively high, and undercoating structures such as martensite and bainite are easily produced. Therefore, the Mn content should be 1.5% or less. The lower limit of the Mn content is preferably 0.6% or more (more preferably 0.7% or more), and the upper limit is preferably 1.4% or less (more preferably 1.3% or less).

[Cr: 0.02∼0.5%][Cr: 0.02-0.5%]

Cr은 담금질성 및 뜨임 연화 저항을 향상시켜, 스프링 강도를 향상시키는 것에 더하여, C의 활량을 저하시켜 압연 시나 열처리 시의 탈탄을 방지하는 효과가 있다. 그러나, Cr의 함유량이 과잉으로 되면, Cr계 합금 탄화물, 질화물, 탄질화물의 석출이 과잉으로 되어, SV 처리성을 저하시킨다. 그 때문에, Cr 함유량은 0.5% 이하로 할 필요가 있다(바람직한 상한은 0.45% 이하(보다 바람직하게는 0.40% 이하)이다). 상기 효과를 발휘시키기 위해서는, Cr 함유량은 0.02% 이상이다. Cr 함유량의 보다 바람직한 하한은 0.05% 이상(더 바람직하게는 0.10% 이상)이다.Cr improves the hardenability and softening resistance and improves the spring strength. In addition, it reduces the amount of C to prevent decarburization at the time of rolling or heat treatment. However, if the Cr content is excessive, precipitation of Cr-based alloy carbides, nitrides and carbonitrides becomes excessive, thereby lowering the SV processability. Therefore, the Cr content should be 0.5% or less (the preferred upper limit is 0.45% or less (more preferably 0.40% or less)). In order to exhibit the above effect, the Cr content is 0.02% or more. A more preferable lower limit of the Cr content is at least 0.05% (more preferably at least 0.10%).

[Al: 0.010% 이하][Al: 0.010% or less]

Al은 탈산 원소이지만, 강 중에서 Al2O3나 AlN의 개재물을 형성한다. 이들 개재물은 스프링의 피로 수명을 현저히 저감시키기 때문에, Al은 최대한 저감해야 한다. 이러한 관점에서, Al 함유량은 0.010% 이하, 바람직하게는 0.008% 이하로 할 필요가 있다. 보다 바람직하게는 0.005% 이하로 하는 것이 좋다.Al is a deoxidizing element, but forms inclusions of Al 2 O 3 and AlN in the steel. Since these inclusions significantly reduce the fatigue life of the spring, Al must be reduced as much as possible. From this viewpoint, the Al content should be 0.010% or less, preferably 0.008% or less. More preferably 0.005% or less.

본 발명에 따른 고강도 스프링용 강 선재에 있어서의 기본 성분은 상기한 바와 같으며, 잔부는 철 및 불가피 불순물(예컨대 P, S 등)이다. 본 발명에 따른 고강도 스프링용 강 선재에는, 필요에 따라 (a) V: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음)와 Nb: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음) 중 적어도 한쪽, (b) Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), (c) Ni: 1.0% 이하(0%를 포함하지 않음), (d) Cu: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), (e) B: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않음) 등을 함유시켜도 좋고, 함유시키는 원소의 종류에 따라, 강 선재의 특성이 더욱 개선된다. 이들 원소의 바람직한 범위 설정 이유는 하기하는 바와 같다.The basic components of the steel wire rod for high-strength spring according to the present invention are as described above, and the remainder are iron and unavoidable impurities (for example, P, S and the like). (A) at least one of V: not more than 0.5% (excluding 0%) and Nb: not more than 0.5% (not including 0%), (b) a steel wire rod for high strength steel according to the present invention, ) Mo: not more than 0.5% (not including 0%), (c) Ni: not more than 1.0% (not including 0%), (d) Cu: not more than 0.5% e) B: not more than 0.010% (not including 0%), and the properties of the steel wire rod are further improved depending on the kind of element to be contained. The reasons for setting the preferable ranges of these elements are as follows.

[V: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음)와 Nb: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음) 중 적어도 한쪽][At least one of V: not more than 0.5% (not including 0%) and Nb: not more than 0.5% (not including 0%)]

V 및 Nb는 모두 열간 압연 및 담금질 뜨임 처리에서 결정립을 미세화시키는 작용이 있어, 연성, 인성을 향상시킨다. 이 중 V는, 스프링 성형 후의 변형 교정 소둔 시에 2차 석출 경화를 일으켜 스프링의 강도의 향상에 기여하는 효과도 있다. 그러나, 과잉으로 함유시키면, Cr과, V나 Nb의 복합 합금 탄화물의 석출이 과잉으로 되어, SV 처리성을 저하시킨다. 그 때문에, 모두 함유량은 0.5% 이하가 바람직하다. 상기 효과를 발휘시키기 위한 바람직한 하한은 모두 0.05% 이상(보다 바람직하게는 0.10% 이상)이며, 보다 바람직한 상한은 모두 0.45% 이하(더 바람직하게는 0.40% 이하)이다.Both V and Nb have the function of refining the crystal grains in hot rolling and quenching tempering treatment, thereby improving ductility and toughness. Among these, V has an effect of contributing to the improvement of the strength of the spring by causing secondary precipitation hardening at the time of deformation correcting annealing after the spring forming. However, if it is contained in excess, precipitation of Cr and composite alloy carbide of V or Nb becomes excessive, and the SV processability is lowered. Therefore, it is preferable that the content is 0.5% or less. The lower limit for achieving the above effect is preferably not less than 0.05% (more preferably not less than 0.10%), and more preferably not more than 0.45% (more preferably not more than 0.40%).

[Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음)][Mo: 0.5% or less (not including 0%)]

Mo는 스프링 성형 후의 변형 교정 소둔 시에 2차 석출 경화를 일으켜 스프링의 강도의 향상에 기여한다. 그러나, Mo 함유량이 과잉으로 되면, Cr과 Mo의 복합 합금 탄화물의 석출이 과잉으로 되어, SV 처리성을 저하시킨다. 그 때문에, Mo 함유량은 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 효과를 발휘시키기 위한 바람직한 함유량은 0.05% 이상이다. Mo 함유량의 보다 바람직한 하한은 0.10% 이상이며, 보다 바람직한 상한은 0.45% 이하(더 바람직하게는 0.40% 이하)이다.Mo causes secondary precipitation hardening at the time of deformation correcting annealing after the spring forming, thereby contributing to improvement of the strength of the spring. However, if the Mo content is excessive, precipitation of the composite alloy carbide of Cr and Mo becomes excessive and the SV treatment property is deteriorated. Therefore, the Mo content is preferably 0.5% or less. A preferable content for exhibiting the above effect is 0.05% or more. A more preferable lower limit of the Mo content is 0.10% or more, and a more preferable upper limit is 0.45% or less (more preferably 0.40% or less).

[Ni: 1.0% 이하(0%를 포함하지 않음)][Ni: not more than 1.0% (not including 0%)]

Ni는 열간 압연 시의 탈탄을 억제하는 것 외에, 담금질 뜨임 후의 연성, 인성 및 내부식성의 향상에 기여한다. 그러나, 함유량이 과잉으로 되면 담금질성이 과도하게 향상되기 때문에, 마텐자이트, 베이나이트 등의 과냉 조직이 생성되기 쉬워진다. 또한, OT선(오일 템퍼링선)의 제조 공정인 담금질 뜨임에서 잔류 오스테나이트가 과도하게 생성되기 때문에, 스프링의 내피로성을 현저히 저하시킨다. 그 때문에, Ni 함유량은 1.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. Ni 함유량의 바람직한 하한은 0.05% 이상(보다 바람직하게는 0.10% 이상)이며, 보다 바람직한 상한은 0.9% 이하(더 바람직하게는 0.8% 이하)이다.Ni not only inhibits decarburization during hot rolling but also contributes to improvement in ductility, toughness and corrosion resistance after quenching and tempering. However, when the content is excessive, the quenchability is excessively improved, and therefore supercooled structure such as martensitic or bainite is easily produced. Further, since the retained austenite is excessively produced in the quenching tempering process, which is a manufacturing process of the OT line (oil tempering line), the fatigue resistance of the spring is remarkably lowered. Therefore, the Ni content is preferably 1.0% or less. The lower limit of the Ni content is preferably not less than 0.05% (more preferably not less than 0.10%), and more preferably not more than 0.9% (more preferably not more than 0.8%).

[Cu: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음)][Cu: not more than 0.5% (not including 0%)]

Cu는 열간 압연 시의 탈탄을 억제하는 것 외에, 내부식성의 향상에 기여한다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 열간 연성을 저하시켜, 열간 압연 시에 균열을 발생시킬 위험이 있다. 그 때문에, Cu 첨가량은 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. Cu 함유량의 바람직한 하한은 0.05% 이상(보다 바람직하게는 0.1% 이상)이며, 보다 바람직한 상한은 0.45% 이하(더 바람직하게는 0.40% 이하)이다.Cu not only inhibits decarburization in hot rolling but also contributes to improvement of corrosion resistance. However, if it is contained in an excessive amount, there is a risk that the hot ductility is lowered and cracks are generated during hot rolling. Therefore, the amount of Cu added is preferably 0.5% or less. The lower limit of the Cu content is preferably 0.05% or more (more preferably 0.1% or more), and the more preferable upper limit is 0.45% or less (more preferably 0.40% or less).

[B: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않음)][B: not more than 0.010% (not including 0%)]

B는 담금질성의 향상과 오스테나이트 결정 입계의 청정화에 의한 연성·인성의 향상 효과가 있다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 Fe와 B의 복합 화합물이 석출되어, 열간 압연 시의 균열을 야기할 위험이 있다. 또한, 담금질성이 과도하게 향상되기 때문에, 마텐자이트, 베이나이트 등의 과냉 조직이 생성되기 쉬워진다. 그 때문에, B 함유량은 0.010% 이하로 하는 것이 바람직하다. B 함유량의 바람직한 하한은 0.0010% 이상(보다 바람직하게는 0.0015% 이상, 더 바람직하게는 0.0020% 이상)이며, 보다 바람직한 상한은 0.0080% 이하(더 바람직하게는 0.0060% 이하)이다.B has the effect of improving the hardenability and improving the ductility and toughness by the purification of the austenite grain boundary. However, if it is contained in excess, there is a risk that a composite compound of Fe and B is precipitated, causing cracking during hot rolling. Further, since the quenching property is excessively improved, supercooled textures such as martensite and bainite are easily produced. Therefore, the B content is preferably 0.010% or less. The lower limit of the B content is preferably 0.0010% or more (more preferably 0.0015% or more, and still more preferably 0.0020% or more), and still more preferably 0.0080% or less (more preferably 0.0060% or less).

본 발명의 고강도 강 선재는, 열간 압연 후의 것을 상정한 것이지만, 이 고강도 강 선재는, 그 후 피삭 처리, 소둔, 신선 전처리(산세(酸洗) 처리), 신선, 코일링, 담금질 뜨임 처리, 표면 처리 등이 실시되는 것에 의해, 고강도 스프링으로 성형된다. 이렇게 하여 얻어지는 고강도 스프링은 양호한 특성을 발휘하는 것으로 된다.The high-strength steel wire rod according to the present invention is one obtained after hot-rolling. The high-strength steel wire rod is then subjected to machining, annealing, fresh pre-treatment (pickling treatment), drawing, coiling, Treatment or the like is carried out to form a high strength spring. The high-strength spring thus obtained exhibits good characteristics.

실시예Example

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니며, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is of course not limited by the following Examples, and it is needless to say that the present invention can be carried out by modifying it appropriately within a range suitable for the purposes And are all included in the technical scope of the present invention.

하기 표 1, 2에 나타내는 화학 성분 조성의 강괴를 전로에서 용제한 후, 이 강괴를 분괴 압연하여 단면이 155mm×155mm인 강 빌렛을 제작하고, 1000℃로 가열한 후, 열간 압연하여, 하기 표 3, 4에 나타내는 컨베이어 재치 온도(압연 후의 재치 온도), 평균 냉각 속도(재치 온도로부터 600℃까지, 및 600℃ 미만으로부터 400℃까지의 평균 냉각 속도)로 냉각시키고, 선 직경: 8.0mmφ, 단중(單重) 2ton의 코일을 제조했다(시험 No. 1∼31).The steel billets having the chemical compositions shown in Tables 1 and 2 were melted in a converter, and the steel billets were crushed and rolled to prepare steel billets having a section of 155 mm x 155 mm. After heating to 1000 deg. C, (An average cooling rate from 600 deg. C to less than 400 deg. C), the diameter of the conveyor was 8.0 mm, the diameter of the shaft was 8.0 mm, (Test No. 1 to 31).

Figure 112014090211495-pct00001
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Figure 112014090211495-pct00002
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Figure 112014090211495-pct00003
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Figure 112014090211495-pct00004
Figure 112014090211495-pct00004

얻어진 각 코일의 펄라이트 면적률, 펄라이트 노듈 사이즈, 전체 탈탄층 깊이, Cr계 합금 탄화물량, SV 처리성을 조사했다. SV 처리성의 조사는 2톤 코일 전체량을 이용했다. SV 처리성의 조사 외에는, 각 가공성 조사용의 2톤 코일의 단말로부터 1개의 링씩 잘라내어, 도 1에 나타내는 바와 같이 원주 방향으로 8분할(선재 길이 방향의 8분할에 상당)해서 채취한 샘플을 사용하고, 각각의 측정값을 평균하는 것에 의해, 각 코일의 대표값을 구했다.The pearlite area ratio, pearlite nodule size, total decarburized layer depth, Cr-based alloy carbonization amount and SV treatment property of each of the obtained coils were examined. Investigation of the SV processability was carried out using the total amount of two-tone coils. Except for the investigation of the SV treatmentability, one ring was cut out from the terminal of the two-tone coil for each working condition, and as shown in Fig. 1, a sample taken in eight parts in the circumferential direction (corresponding to eight parts in the longitudinal direction of the wire) , And a representative value of each coil was obtained by averaging each measured value.

펄라이트 면적률은, 압연 선재의 상기 8부위에 있어서, 도 2(조직 관찰 위치를 모식적으로 나타낸 횡단면도)에 나타내는 바와 같이, 각 표층(2시야), 표면으로부터 1/4D 위치(D는 선재 직경: 2시야), 1/2D(D/4∼D/4의 중앙 영역: 1시야)의 부분에 있어서(합계 5시야), 광학 현미경을 이용하여 측정했다. 열간 압연 선재의 횡단면을 매립하여 연마하고, 피르크산을 이용한 화학 부식을 실시한 후, 광학 현미경에 의해, 배율 400배로 200㎛×200㎛의 영역의 조직 사진을 촬영하여, 화상 해석 소프트(「Image Pro Plus」, Media Cybemetics사제)를 이용해 화상을 2치화한 후, 펄라이트 면적률을 구하고, 평균값을 산출했다. 8부위에서 각각 5시야의 펄라이트 면적률을 구하고, 그들을 평균함으로써, 코일마다의 펄라이트 면적률을 산출했다. 한편, 표층에 탈탄층이 존재하는 경우에는, JIS G 0558의 4에서 규정되는 전체 탈탄부는 측정 부위로부터 제외했다. 펄라이트 면적률이 90% 이상인 조직을 P, 펄라이트가 90% 미만이고 베이나이트나 마텐자이트가 생성되어 있는 경우에는 「P+B+M」 또는 「B+M」이라고 표기했다.As shown in Fig. 2 (a cross-sectional view schematically showing the structure observation position), the pearlite area ratio is set to 1 / 4D position (D: wire diameter (Total area of 5 o'clock) of 1 / 2D (a central area of D / 4 to D / The cross-section of the hot-rolled wire was buried and polished, and chemical etching was performed using pyric acid. Then, a tissue photograph of an area of 200 mu m x 200 mu m at a magnification of 400x was taken by an optical microscope, Quot; Pro Plus ", manufactured by Media Cybemetics), the pearlite area ratio was obtained, and the average value was calculated. The pearlite area ratios of the five fields of view at each of the eight sites were obtained and averaged, thereby calculating the perlite area ratio for each coil. On the other hand, when a decarburized layer is present in the surface layer, the entire decarburized portion specified in JIS G 0558-4 is excluded from the measurement site. P + B + M " or " B + M " when the structure having pearlite area ratio of 90% or more is defined as P and the pearlite is less than 90% and bainite or martensite is produced.

펄라이트 노듈 사이즈의 측정은, 열간 압연 선재의 8부위에 있어서, 상기 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 표층(2시야), 표면에서 1/4D 위치(D는 선재 직경: 2시야), 1/2D(D/4∼D/4의 중앙 영역: 1시야)의 부분에 있어서(합계 5시야), 광학 현미경을 이용하여 측정했다. 여기서, 펄라이트 노듈이란, 펄라이트 조직 중의 페라이트 결정립이 동일 방위를 나타내는 영역을 나타내고, 그의 측정 방법은 이하와 같다. 우선 열간 압연 선재의 횡단면을 매립하여 연마하고, 진한 질산(62%):알코올 = 1:100(체적비)의 용액을 이용하여 부식시킨 후(페라이트 입자의 결정면에 대한 부식량의 차로 인해 펄라이트 노듈 입자가 떠올라 관찰된다), 펄라이트 노듈의 입도 번호를 측정했다. 8부위에서 각각 5시야의 펄라이트 노듈의 입도 번호를 측정하고, 그들을 평균함으로써, 코일마다의 펄라이트 노듈 사이즈의 평균값 Pave를 산출했다. 펄라이트 노듈의 입도 번호의 측정은 JIS G 0551에 기재된 「오스테나이트 결정 입도의 측정」에 준하여 그의 입도 번호를 측정했다.As shown in Fig. 2, the pearlite nodule size was measured at each of the eight surface portions of the hot-rolled wire rods in the order of 1 / 4D (D: wire rod diameter: 2) (A total area of 5 o'clock) in a region of the center (a central area of D / 4 to D / 4: 1 field of view) using an optical microscope. Here, the pearlite nodule refers to a region in which the ferrite grains in the pearlite structure exhibit the same orientation, and the measuring method thereof is as follows. First, the cross-sectional surface of the hot-rolled wire was embedded and polished, and the steel was corroded using a solution of concentrated nitric acid (62%): alcohol = 1: 100 (volume ratio) (pearlite nodule particles And the particle size of the pearlite nodule was measured. The particle size numbers of the pearlite nodules at the five fields of view at each of the eight sites were measured and averaged to calculate the average value Pave of the pearlite nodule size for each coil. The particle size number of the pearlite nodule was measured in accordance with "Measurement of the austenite crystal grain size" described in JIS G 0551.

전체 탈탄층 깊이의 측정은, 열간 압연 선재의 8부위에 있어서, 도 3(탈탄 관찰 위치를 모식적으로 나타낸 횡단면도)에 나타내는 바와 같이, 각 표층 8개소에서, 광학 현미경을 이용하여 측정했다. 열간 압연 선재의 횡단면을 매립하여 연마하고, 피르크산을 이용한 화학 부식을 실시한 후에 관찰을 행하여, 8개소의 최대 깊이를 각 부위에서 측정하고, 8부위에서 가장 깊은 전체 탈탄층 깊이를, 그 코일의 전체 탈탄층 깊이로 했다. 측정은 JIS G 0558에 기재된 「강의 탈탄층 깊이 측정 방법」에 준하여 그의 전체 탈탄층 깊이를 구했다.The total decarburized layer depth was measured at eight locations on each surface layer using an optical microscope as shown in Fig. 3 (a cross-sectional view schematically showing decarburized observation positions) at eight sites of hot-rolled wire rods. The cross-sectional surface of the hot-rolled wire was buried and polished, and chemical etching was carried out using pyric acid. Observation was performed, and the maximum depth of eight locations was measured at each site. Of the total decarburized depth. The depth of the entire decarburized layer was determined in accordance with "Method for measuring the depth of decarburized layer of steel" described in JIS G 0558.

Cr계 합금 탄화물량은 전해 추출법에 의해서 구했다. 우선, 압연 선재의 스케일을 샌드 페이퍼로 제거하고, 아세톤으로 세정한 후, 이 샘플을 전해액(아세틸 아세톤을 10질량% 함유하는 에탄올 용액) 중에 침지시켜(선재 표층으로부터 전해량을 0.4∼0.5g 정도로 한 후, 샘플을 취출했음), 모상의 금속 Fe를 전기 분해하여, 전해액에 존재하는 강 중의 합금 석출물(탄화물, 및 미량의 질화물, 탄질화물을 포함함)을 잔사(殘渣)로서 채취하고, 그의 잔사 질량을 전해량으로 나눔으로써, Cr계 합금 탄화물량(질량%)을 구했다. 측정되는 합금 석출물은, 주로 Cr계의 합금 탄화물이지만, 선택 원소를 첨가했을 때에는, Cr과, V, Nb, Mo 등의 복합 합금 탄화물을 포함한다. 한편, 잔사를 채취하기 위한 필터로서, 메시 직경 0.1㎛의 필터[어드밴테크동양(주)(Advantec Toyo Kaisha, Ltd.)제 멤브레인 필터 등]를 사용했다.The amount of Cr-based alloy carbonized material was determined by an electrolytic extraction method. First, the scale of the rolled wire rod was removed with a sandpaper, and the sample was washed with acetone. The sample was immersed in an electrolytic solution (ethanol solution containing 10% by mass of acetylacetone) (the electrolytic amount was 0.4 to 0.5 g (The sample is taken out), the metal Fe of the mother phase is electrolyzed to collect alloy precipitates (including carbide and trace amounts of nitride and carbonitride) in the steel present in the electrolytic solution as a residue, By dividing the residue mass by the electrolytic amount, the amount of Cr-based alloy carbide (mass%) was obtained. The alloy precipitates to be measured are mainly Cr-based alloy carbides, but when the selected elements are added, they include Cr and composite alloy carbides such as V, Nb and Mo. On the other hand, a filter having a mesh diameter of 0.1 mu m (membrane filter made by Advantec Toyo Kaisha, Ltd.) was used as a filter for collecting the residue.

SV 처리성은, 코일에 열처리를 가하는 일 없이 SV 처리를 실시하여, 이 SV 처리에서의 단선의 유무, 칩퍼 다이스의 입구측에 세팅되어 있는 절삭 부스러기를 분단하는 브레이커의 부하, 칩퍼 다이스의 깨짐의 유무 등으로 평가했다.The SV processability is determined by performing SV treatment without applying a heat treatment to the coil, determining whether there is a break in the SV process, a load of a breaker for dividing the cutting debris set on the entrance side of the chipping die, .

[SV 처리성의 평가 기준][Evaluation Criteria of SV Processability]

(1) 단선의 유무: 2톤 코일 전체량을 SV 처리했을 때에, 단선이 생기지 않은 코일을 SV 처리성이 좋음: ○, 단선이 1회 이상 생긴 코일을 SV 처리성이 나쁨: ×라고 평가했다.(1) The presence or absence of disconnection: When the total amount of two-tone coils was subjected to the SV treatment, the coils in which the disconnection did not occur were evaluated as having excellent SV treatmentability: .

(2) 브레이커의 부하: 브레이커의 전류값의 변위(0∼10A)를 데이터 로거로 샘플링 간격 1초로 측정하고, SV 처리 시의 TOP, BOT의 각 단말 10kg을 제외한 데이터를 사용했다. 측정 데이터의 60점 평균 이동선의 일부의 값이 9A를 초과하지 않는 코일을 SV 처리성이 좋음: ○, 60점 평균 이동선의 일부의 값이 9A를 초과하는 코일을 SV 처리성이 나쁨: ×라고 평가했다(후기 도 4, 5 참조).(2) Load of breaker: The displacement (0 to 10A) of the current value of the breaker was measured with a data logger at a sampling interval of 1 second, and the data excluding the terminal 10 kg of the TOP and BOT at the time of the SV processing were used. 60 points of measurement data Average of the moving average of the moving line is not more than 9A. SV: Good: SV: Average of 60 points Average moving line: (See later Figs. 4 and 5).

(3) 칩퍼 다이스의 깨짐: 2톤 코일 전체량을 SV 처리한 후, 칩퍼 다이스를 떼어내, 실체 현미경으로 칩퍼 다이스의 와이어 접촉 부분의 깨짐을 확인했다. 칩퍼 다이스의 와이어 접촉 부분에 깨짐(칩퍼 깨짐)이 없었던 코일을 SV 처리성이 좋음: ○, 와이어 접촉 부분에 깨짐이 발생한 코일을 SV 처리성이 나쁨: ×라고 평가했다.(3) Breaking of Chipper Dice: The entire amount of two-tone coils was subjected to SV treatment, the chipping dies were removed, and the breakage of the wire contact portions of the chipping dies was confirmed by a stereoscopic microscope. The coil having no breakage (chipping crack) in the wire contact portion of the chippers dice was evaluated as having good SV treatmentability: o, and the coil in which the breakage occurred in the wire contact portion was poor in SV treatmentability.

이들 평가 결과를, 압연 선재 조직(펄라이트 면적률, 펄라이트 노듈 사이즈의 평균값 Pave), Cr계 합금 탄화물량과 함께, 하기 표 5, 6에 나타낸다.The results of these evaluations are shown in Tables 5 and 6 together with the rolled wire structure (pearlite area ratio, average value of pearlite nodule size Pave) and Cr-based alloy carbide amount.

Figure 112014090211495-pct00005
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Figure 112014090211495-pct00006
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시험 No. 1∼15의 것(표 5)은, 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하는 예, 시험 No. 16∼23의 것(표 6)은, 화학 성분 조성은 만족하지만(강종 B1, B2, C1, C2, E1, G1, G2, L1), 본 발명의 강재를 얻는 데 필요한 제조 조건이 만족되어 있지 않은 예, 시험 No. 24∼31의 것(표 6)은, 화학 성분 조성이 본 발명에서 규정하는 범위를 벗어나는 것(강종 P∼W)이다.Test No. Examples 1 to 15 (Table 5) show examples satisfying the requirements specified in the present invention, Test No. 1, (Steel materials B1, B2, C1, C2, E1, G1, G2, and L1) satisfying the chemical composition, but the production conditions necessary for obtaining the steel material of the present invention are not satisfied For example, 24 to 31 (Table 6) are those in which the chemical composition is out of the range specified by the present invention (steel types P to W).

이들 결과로부터, 다음과 같이 고찰할 수 있다. 우선 시험 No. 1∼15는 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하고 있어, 이들 강 선재는 SV 처리성의 모든 항목(단선의 유무, 브레이커 부하, 칩퍼 깨짐)에 있어서 양호한 결과가 얻어졌다.From these results, it can be considered as follows. First, 1 to 15 satisfied the requirements specified in the present invention, and these steel wire rods obtained satisfactory results in all the items of the SV treatmentability (presence of disconnection, breaker load, and chip breakage).

이에 반하여, 시험 No. 16은 압연 후의 재치 온도가 높기 때문에, 압연재의 펄라이트 노듈 사이즈가 거칠어져 있어, SV 처리에서 단선이 발생했다. 시험 No. 17은 압연 후의 재치 온도가 낮기 때문에, 압연 선재 표층의 전체 탈탄층이 깊어져 있어, 브레이커의 부하가 상승했다.On the contrary, 16, the pearlite nodule size of the rolled material was coarse because of the high placement temperature after rolling, and breakage occurred in the SV treatment. Test No. 17, since the placement temperature after rolling is low, the entire decarburized layer of the rolled wire rod surface layer is deepened, and the load of the breaker is increased.

시험 No. 18, 21은 컨베이어 재치 후 600℃까지의 평균 냉각 속도가 느리기 때문에, 압연재의 펄라이트 노듈 사이즈가 거칠어져 있어, SV 처리에서 단선이 발생했다. 시험 No. 19, 22는 600℃ 미만으로부터 400℃까지의 평균 냉각 속도가 느리기 때문에, Cr계 합금 탄화물량이 증가하여, 브레이커에서의 부하가 커짐과 더불어, 칩퍼에서의 깨짐이 발생했다.Test No. 18, and 21, since the average cooling rate to 600 ° C was slow after the conveyor was mounted, the pearlite nodule size of the rolled material was rough, resulting in breakage in the SV treatment. Test No. 19, and 22, the average cooling rate from less than 600 ° C to 400 ° C was slow, so that the amount of Cr-based alloy carbide increased, so that the load on the breaker was increased and cracking occurred in the chippers.

시험 No. 20은 컨베이어 재치 후 600℃까지의 평균 냉각 속도가 빠르기 때문에, 펄라이트 단상의 조직으로는 되지 않고, 마텐자이트나 베이나이트가 생성되어, SV 처리 시에 단선이 생겼다. 시험 No. 23은 600℃ 미만으로부터 400℃까지의 평균 냉각 속도가 빠르기 때문에, 펄라이트 단상의 조직으로는 되지 않고, 마텐자이트나 베이나이트가 생성되어, SV 처리 시에 단선이 생겼다.Test No. 20 had an average cooling rate of up to 600 ° C after the conveyor was installed. Therefore, martensite or bainite was produced, resulting in breakage in the SV treatment. Test No. 23 had an average cooling rate of less than 600 DEG C to 400 DEG C, so that the structure of the pearlite single phase was not formed, and martensite or bainite was formed, resulting in breakage during the SV treatment.

시험 No. 24는 Si 함유량이 과잉인 강종(표 2의 강종 P)을 이용한 예이며, 압연 선재 표층의 전체 탈탄층이 깊어져 있어, 브레이커의 부하가 상승했다.Test No. 24 is an example using a steel having an excessive Si content (steel grade P in Table 2), and the entire decarburized layer of the rolled wire rod surface layer was deepened, and the load of the breaker was increased.

시험 No. 25, 26, 31은 각 성분(Mn, Ni, B)의 함유량이 과잉인 강종(표 2의 강종 Q, R, W)을 이용한 예이며, 담금질성이 과도하게 상승했기 때문에, 펄라이트 단상으로는 되지 않고, 베이나이트나 마텐자이트가 생성되어, SV 처리 시에 단선이 생겼다.Test No. 25, 26, and 31 are examples using a steel grade (steel grade Q, R, W in Table 2) in which the content of each component (Mn, Ni, B) is excessive and the hardenability is excessively increased, But bainite and martensite were generated, and breakage occurred in the SV treatment.

시험 No. 27∼30은 각 성분(Cr, V, Mo, Nb)의 함유량이 과잉인 강종(표 2의 강종 S, T, U, V)을 이용한 예이며, Cr계 합금 탄화물량이 증가하여, 브레이커에서의 부하가 커짐과 더불어, 칩퍼에서의 깨짐이 발생했다.Test No. 27 to 30 are examples using a steel grade (steel grade S, T, U, V in Table 2) having an excessive content of each component (Cr, V, Mo and Nb), and the amount of Cr-based alloy carbide increases, As the load increased, there was a break in the chippers.

도 4는 시험 No. 2(발명예)에서의 브레이커 전류값의 변위를 나타낸 것으로, 전류값이 안정되어 있다는 것을 알 수 있다. 이에 반하여, 도 5는 시험 No. 27(비교예)에서의 브레이커 전류값의 변위를 나타낸 것으로, 브레이커의 부하가 부분적으로 높아져 있다는 것을 알 수 있다(파선으로 둘러싼 부분의 브레이커 부하가 높고, 전류값이 크다).Fig. 2 (state of the art), and it can be seen that the current value is stable. On the other hand, Fig. 27 (comparative example), it can be seen that the load of the breaker is partially increased (the breaker load at the portion surrounded by the broken line is high and the current value is large).

Claims (7)

열간 압연 후의 강 선재이며, C: 0.4% 이상 1.2% 미만(「질량%」의 의미, 화학 성분 조성에 대하여 이하 동일), Si: 1.5∼3.0%, Mn: 0.6∼1.5%, Cr: 0.02∼0.5% 및 Al: 0.008% 이하를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며, 펄라이트 면적률이 90% 이상인 조직이고, 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave가 하기 (1)식을 만족함과 더불어, 표층의 전체 탈탄층 깊이가 0.20mm 이하이고, 또한 Cr계 합금 탄화물량이 상기 강 선재 전체 질량에 대하여 7.5% 이하인 것을 특징으로 하는 피삭성이 우수한 고강도 스프링용 강 선재.
6.0≤Pave≤12.0 …(1)
C: not less than 0.4% and not more than 1.2% (meaning "mass%", the same applies hereinafter for chemical composition), Si: 1.5 to 3.0%, Mn: 0.6 to 1.5%, Cr: 0.5% and Al: 0.008% or less, the balance being iron and inevitable impurities, the pearlite area ratio being 90% or more, and the average value Pave of the particle size numbers of the pearlite nodules satisfying the following expression (1) The steel wire rod for high strength steel wire excellent in machinability, wherein the total decarburized layer depth of the surface layer is not more than 0.20 mm and the amount of Cr-based alloy carbide is not more than 7.5% with respect to the total mass of the steel wire rod.
6.0? Pave? 12.0 ... (One)
제 1 항에 있어서,
V: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음),
Nb: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음),
Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음),
Ni: 1.0% 이하(0%를 포함하지 않음),
Cu: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), 및
B: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 고강도 스프링용 강 선재.
The method according to claim 1,
V: not more than 0.5% (not including 0%),
Nb: not more than 0.5% (not including 0%),
Mo: not more than 0.5% (not including 0%),
Ni: not more than 1.0% (not including 0%),
Cu: not more than 0.5% (not including 0%), and
And B: not more than 0.010% (excluding 0%).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고강도 스프링용 강 선재로부터 얻어진 고강도 스프링.A high-strength spring obtained from the steel wire rod for high-strength springs according to claim 1 or 2.
KR1020147026596A 2012-03-30 2013-03-25 Steel wire rod with excellent shavability for high-strength spring, and high-strength spring KR101601582B1 (en)

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