KR20120084810A - High-strength spring steel - Google Patents

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KR20120084810A
KR20120084810A KR1020127016111A KR20127016111A KR20120084810A KR 20120084810 A KR20120084810 A KR 20120084810A KR 1020127016111 A KR1020127016111 A KR 1020127016111A KR 20127016111 A KR20127016111 A KR 20127016111A KR 20120084810 A KR20120084810 A KR 20120084810A
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spring steel
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사야카 나가마츠
도모타다 마루오
나오 요시하라
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

C: 0.15?0.40%, Si: 1?3.5%, Mn: 0.20?2.0%를 함유함과 아울러, Ti: 0.005?0.10%, Nb: 0.005?0.05%, 및 V: 0.25% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상, Cr: 0.05?1.20%, P: 0.030% 이하, S: 0.02% 이하를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며, 하기 수학식 1로 표시되는 탄소 당량 Ceq1이 0.55 이하인 스프링용 강.
[수학식 1]
Ceq1=[C]+0.108×[Si]-0.067×[Mn]+0.024×[Cr]-0.05×[Ni]+0.074×[V]
(상기 수학식 1 중, []은 각 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.)
From C: 0.15 to 0.40%, Si: 1 to 3.5%, Mn: 0.20 to 2.0%, Ti: 0.005 to 0.10%, Nb: 0.005 to 0.05%, and V: 0.25% or less 1 or more selected, Cr: 0.05 to 1.20%, P: 0.030% or less, S: 0.02% or less, the balance consists of iron and inevitable impurities, and the carbon equivalent Ceq 1 represented by the following formula (1) is Spring steel less than 0.55.
[Equation 1]
Ceq 1 = [C] + 0.108 x [Si]-0.067 x [Mn] + 0.024 x [Cr]-0.05 x [Ni] + 0.074 x [V]
(In said Formula (1), [] shows content (mass%) of each element.)

Description

고강도 스프링용 강{HIGH-STRENGTH SPRING STEEL}High Strength Spring Steel {HIGH-STRENGTH SPRING STEEL}

본 발명은, 코일 스프링의 소재로서 유용한 스프링용 강(스프링 강)에 관한 것이며, 구체적으로는, 코일 스프링을 제조할 때에 이용하는 스프링용 강으로서, 담금질 그대로의 상태로 인장 강도가 1900MPa급이 되는 스프링용 강에 관한 것이다. The present invention relates to a spring steel (spring steel) useful as a material of a coil spring, and specifically, a spring steel used when manufacturing a coil spring, and a spring having a tensile strength of 1900 MPa in a quenched state. It is about the molten steel.

자동차 등에 사용되는 스프링(현가 스프링 등)에는, 배기 가스 저감이나 연료 소비율 향상을 위해 경량화가 요구되고, 그 일환으로서 고강도화가 지향되고 있다. 고강도화된 스프링은, 결함 감수성이 늘어, 예컨대, 융설제(融雪劑)의 부착에 의해 발생한 부식 피트로부터의 파괴가 일어나기 쉽게 되어, 부식 피로에 의한 조기 파손이 문제가 된다. 그래서, 고강도이고, 더구나 부식 피로 특성이 우수한 스프링이 요구되고 있다. 예컨대, 출원인이 스프링용 강으로서 먼저 개발한 「UHS1900」은, 스프링 형상으로 코일링한 후, 담금질[燒入] 뜨임[燒戾]하는 것으로, 인장 강도가 1900MPa급으로 고강도이면서, 양호한 부식 피로 특성을 달성할 수 있다. 따라서 이 스프링용 강으로부터 얻어지는 코일 스프링은, 고강도와 양호한 부식 피로 특성을 양립한 것이 된다. Springs (suspension springs, etc.) used in automobiles and the like are required to be lighter in order to reduce exhaust gas and improve fuel consumption, and as a part thereof, high strength is being oriented. The spring with increased strength has a high susceptibility to defects, for example, the breakage from corrosion pits caused by adhesion of a snow melting agent tends to occur, and premature failure due to corrosion fatigue becomes a problem. Therefore, there is a demand for a spring having high strength and excellent corrosion fatigue characteristics. For example, "UHS1900", which was first developed by the applicant as a spring steel, is quenched and tempered after coiling in a spring shape, and has a high tensile strength of 1900 MPa class and good corrosion fatigue characteristics. Can be achieved. Therefore, the coil spring obtained from this spring steel is compatible with high strength and favorable corrosion fatigue characteristics.

이러한 코일 스프링은, 일반적으로, 스프링용 강(선재)을 인발(引拔), 마봉(磨棒)한 후, 가열하고, 열간에서 코일링한 후, 담금질, 뜨임을 행하고, 세팅(setting)하여 제작된다. 열간 코일링 후의 담금질, 뜨임 처리는, 스프링의 강도를 조정하기 위해서 실시된다. 담금질 뜨임 처리 같은 열처리시에는 많은 CO2가 배출된다. 그런데, 최근에는, 지구 환경에 대하는 부하를 저감하는 것을 목적으로 하여, 지구 온난화 방지책의 하나로서 CO2 삭감이 강하게 요구되고 있다. 그 때문에, 코일 스프링의 제조 공정에 있어서도 CO2의 배출량을 저감하는 것이 요구되고 있다. In general, such a coil spring is drawn, pulverized, and heated in spring steel, and then coiled in hot, then quenched and tempered, and then set. Is produced. Quenching and tempering after hot coiling are performed in order to adjust the strength of a spring. During heat treatment, such as quenching and tempering treatment, large amounts of CO 2 are emitted. By the way, in recent years, for the purpose of reducing the load on the global environment to treat, as a preventive measure for global warming it has become a strongly reduced CO 2 requirements. Therefore, even in the manufacturing process of the coil spring it is not required to reduce the emissions of CO 2.

한편, 특허문헌 1에는, 열간 성형 후 즉시 물담금질하고, 뜨임을 행하지 않는 물 담금질 그대로, 상온 인성과 저온 인성을 개선한 스태빌라이저용 강이 제안되어 있다. 이 스태빌라이저용 강은, 성분 조성을 저C-고Mn-Cr계, 또는 저C-고Mn-B-Cr계에 Ti, V, Nb 중 1종 또는 2종 이상을 첨가한 것으로 조정한다는 점에 특징이 있다. 이 특허문헌 1에서 대상으로 하고 있는 스태빌라이저는, 코일링 스프링과 기술 분야가 다르고, 예컨대, 강도 레벨은 부식 피로 특성이 문제가 되지 않는 800MPa급이며, 부식 피로 특성과의 양립이 요구되는 고강도역(예컨대, 1900MPa급)의 스프링과는 관련이 없다. On the other hand, Patent Literature 1 proposes a stabilizer steel in which water quenching is performed immediately after hot forming and water quenching is performed without tempering, thereby improving room temperature toughness and low temperature toughness. This stabilizer steel is characterized by adjusting the component composition by adding one or two or more of Ti, V, and Nb to a low C-high Mn-Cr system or a low C-high Mn-B-Cr system. There is this. The stabilizer targeted by this patent document 1 is different from the coiling spring in the technical field. For example, the strength level is 800 MPa class where the corrosion fatigue characteristics are not a problem, and the high strength region where compatibility with the corrosion fatigue characteristics is required ( For example, 1900 MPa class).

또한, 일반적으로 철강 재료의 강도는, 경도의 상승과 함께 증가하고, 또한 경도가 상승하면 인성이 저하된다. 즉, 철강 재료의 강도가 증가하면 인성이 저하되지만, 스프링용 재료에서는, 스프링이 가혹한 사용 환경에 견딜 수 있는 파괴 특성이 요구되어, 고강도화된 현가 스프링 등의 스프링에 있어서도, 인성, 특히 한냉지에서의 사용에서 중요해지는 저온 인성을 확보하는 것이 필요하게 된다. In general, the strength of the steel material increases with the increase in hardness, and the toughness decreases when the hardness increases. In other words, when the strength of steel materials increases, the toughness decreases. However, in the spring material, the springs are required to have a fracture characteristic that can withstand harsh use environments. It is necessary to secure low temperature toughness which becomes important in the use of.

예컨대, 특허문헌 2는 각종 성분을 조절함으로써, 고강도 스프링 강에 있어서 연성과 인성이 개선되었다는 것을 개시하고 있고, 또한 특허문헌 3은 각종 성분을 조절함으로써, 경도와 인성을 겸비한 스프링 강이 수득되었다는 것을 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 2 및 3은 어느 것이나 상온에서의 인성에 주목할 뿐으로, 저온 인성에 관해서는 고려되어 있지 않다. 저온에서의 인성은, 통상, 상온에서의 인성보다도 뒤떨어지는 것이며, 특허문헌 2 및 3에 개시된 상온 인성으로부터 고려하면, 특허문헌 2 및 3의 기술에 있어서의 저온 인성은 불충분하다. For example, Patent Document 2 discloses that ductility and toughness is improved in high strength spring steel by adjusting various components, and Patent Document 3 discloses that spring steel having hardness and toughness is obtained by adjusting various components. It is starting. However, Patent Documents 2 and 3 only pay attention to toughness at normal temperature, and are not considered regarding low temperature toughness. Toughness at low temperature is usually inferior to toughness at normal temperature, and considering the normal temperature toughness disclosed in patent documents 2 and 3, the low temperature toughness in the technique of patent documents 2 and 3 is inadequate.

일본 특허 제4406341호 공보Japanese Patent No.4406341 일본 특허 제3577411호 공보Japanese Patent No. 3577411 일본 특허 제3246733호 공보Japanese Patent No. 3246733

본 발명은 상기와 같은 사정에 주목하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 코일 스프링으로 가공할 때에, 담금질 후의 뜨임 처리를 생략하더라도 고강도와 양호한 부식 피로 특성을 양립시키고, 또한 저온 인성도 우수한 코일 스프링을 제조할 수 있는 스프링용 강을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 이 스프링용 강으로부터 얻어지는 스프링을 제공하는 것에 있다. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to produce a coil spring having both high strength and good corrosion fatigue characteristics and excellent low temperature toughness even when omitting tempering after quenching when working with a coil spring. It is to provide spring steel which can be done. Moreover, another object of this invention is to provide the spring obtained from this spring steel.

상기 과제를 해결할 수 있는 본 발명에 따른 고강도 스프링용 강은, C: 0.15?0.40%(질량%의 의미. 이하 동일.), Si: 1?3.5%, Mn: 0.20?2.0%를 함유함과 아울러, Ti: 0.005?0.10%, Nb: 0.005?0.05%, 및 V: 0.25% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상, Cr: 0.05?1.20%, P: 0.030% 이하, S: 0.02% 이하를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물이며, 하기 수학식 1로 표시되는 탄소 당량 Ceq1이 0.55 이하이다. High strength spring steel according to the present invention that can solve the above problems, C: 0.15 ~ 0.40% (the meaning of mass%. The same.), Si: 1 ~ 3.5%, Mn: 0.20 ~ 2.0% Further, at least one selected from the group consisting of Ti: 0.005 to 0.10%, Nb: 0.005 to 0.05%, and V: 0.25% or less, Cr: 0.05 to 1.20%, P: 0.030% or less, and S: 0.02% or less And the remainder are iron and unavoidable impurities, and the carbon equivalent Ceq 1 represented by the following formula (1) is 0.55 or less.

Figure pct00001
Figure pct00001

(상기 수학식 1 중, []은 각 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.)(In said Formula (1), [] shows content (mass%) of each element.)

본 발명의 스프링용 강은, 필요에 따라 (a) Ni: 0.05?2% 및 Cu: 0.05?0.50%, (b) Ni: 0.15?2% 및 Cu: 0.05?0.50%, (c) B: 0.005% 이하 및/또는 Mo: 0.60% 이하를 함유하고 있더라도 좋다. The spring steel of this invention is (a) Ni: 0.05-2% and Cu: 0.05-0.50%, (b) Ni: 0.15-2% and Cu: 0.05-0.50%, (c) B: as needed It may contain 0.005% or less and / or Mo: 0.60% or less.

또한, 본 발명의 스프링용 강은, Ti: 0.035?0.10%, Nb: 0.005?0.05%, 및 V: 0.05?0.25%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하고, 담금질 후의 결정 입도가 7.5번 이상인 것도 바람직하다. In addition, the steel for springs of this invention contains 1 or more types chosen from the group which consists of Ti: 0.035-0.10%, Nb: 0.005-0.05%, and V: 0.05-0.25%, The crystal grain size after quenching is 7.5 It is also preferable that it is more than times.

상기 스프링용 강을 이용하여, 이 스프링용 강을 열간에서 코일링하고, 담금질한 후, 뜨임을 생략한 채로 세팅하면, 상기 특성을 양립시킬 수 있는 스프링을 제조할 수 있다. By using the spring steel, the spring steel is hot coiled, quenched, and set to omit tempering to produce a spring capable of achieving the above characteristics.

본 발명의 스프링용 강은, 특정한 합금 원소의 원소량과 배합 균형을 적절히 제어하고 있기 때문에, 이 스프링용 강을 이용하여 코일 스프링을 제조할 때는, 담금질 후의 뜨임 처리를 생략할 수 있어, 담금질 그대로의 상태로 고강도와 양호한 부식 피로 특성을 양립시켜, 더욱 양호한 저온 인성을 갖는 스프링을 제조할 수 있다. Since the spring steel of this invention controls the element amount and compounding balance of a specific alloying element suitably, when manufacturing a coil spring using this spring steel, the tempering process after hardening can be skipped and it hardens as it is. It is possible to produce a spring having better low temperature toughness by making high strength and good corrosion fatigue characteristics compatible in the state of.

도 1은 실시예 1에서 수득된 시험편의 탄소 당량(Ceq1)과, 수소 취화 균열 수명의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는, 실시예 2에서 수득된 시험편의 인장 강도와 저온 인성(vE-50)의 관계를 나타내는 그래프이다.
1 is a graph showing the relationship between the carbon equivalent (Ceq 1 ) of a test piece obtained in Example 1 and the hydrogen embrittlement crack life.
2 is a graph showing a relationship between tensile strength and low temperature toughness (vE- 50 ) of a test piece obtained in Example 2. FIG.

본 발명자들은, 스프링용 강을 코일링하여 스프링을 제조하는 데에 있어서, 코일링 후에 행하는 담금질 후의 뜨임 처리를 생략하여 고강도와 양호한 부식 피로 특성을 양립시키고, 더욱이 저온 인성도 우수한 스프링을 제조할 수 있는 스프링용 강을 제공하기 위해서 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 스프링용 강에 함유시키는 기본 합금 원소의 종류를 C, Si, Mn, Cr와, Ti, Nb 및 V의 1종 이상으로 좁히거나, 이들 원소군에 추가로 i) Ni, 및 Cu를 가한 것이나, 추가로 (ii) B 및/또는 Mo를 가한 것으로 좁히고, 또한, 이들 원소 중, C, Ti, Nb, V, Cr, Ni, 및 Cu의 양은 될 수 있는 한 저감하는 한편으로, Si와 Mn을 적극적으로 함유시키면, 이 스프링용 강을 코일링하여 스프링을 제조할 때에, 담금질 후의 뜨임 처리를 생략할 수 있고, 담금질 그대로의 상태로 1900MPa급의 인장 강도와 양호한 부식 피로 특성을 양립시키고, 또한 Ti, Nb 및 V의 함유량을 보다 엄밀히 조정함으로써 저온 인성도 우수한 스프링을 제공할 수 있는 것을 알아내어 본 발명을 완성했다. The inventors of the present invention can produce a spring having high strength and good corrosion fatigue characteristics by further eliminating the tempering after quenching performed after coiling in coiling the spring steel to produce a spring. In order to provide a spring steel which has been intensively studied intensively. As a result, the types of basic alloy elements contained in the spring steel are narrowed down to at least one of C, Si, Mn, Cr, Ti, Nb, and V, or i) Ni and Cu are added to these element groups. In addition, the amount of C, Ti, Nb, V, Cr, Ni, and Cu in these elements is reduced as much as possible, while further narrowing down by adding (ii) B and / or Mo. When actively containing and Mn, when the spring steel is coiled to produce a spring, the tempering after quenching can be omitted, and both the tensile strength of 1900 MPa grade and the good corrosion fatigue property can be achieved while being quenched. The present invention was completed by finding that a spring excellent in low temperature toughness can be provided by more precisely adjusting the contents of Ti, Nb and V.

본 발명의 스프링용 강에서는, 특히, C량을 통상의 스프링용 강에 사용되는 C량보다도 저감하고 있는 점에 특징이 있다. C량을 저감함으로써, 강중에 석출하는 탄화물량을 저감할 수 있기 때문에, 통상의 스프링 제조 과정에서 실시되고 있는 담금질 후의 뜨임을 생략할 수 있다. 즉, 스프링은, 상술한 바와 같이, 통상, 스프링용 강(선재)를 인발, 마봉한 후, 가열하고, 열간에서 코일링한 후, 담금질, 뜨임을 하고, 세팅하여 제작된다. 세팅 후는, 필요에 따라, 숏 피닝된 후, 도장이 실시된다. 그러나 본 발명의 스프링용 강은 C량을 저감하고 있기 때문에, 담금질 후의 뜨임을 생략하고 그대로 세팅하더라도 스프링의 강도를 확보할 수 있다. In the spring steel of this invention, it is especially characterized by reducing the amount of C than the amount of C used for normal spring steel. By reducing the amount of C, the amount of carbides deposited in the steel can be reduced, so that tempering after quenching performed in the usual spring manufacturing process can be omitted. That is, as described above, the spring is usually produced by drawing and finishing the spring steel (wire rod), heating, coiling in hot, and then quenching and tempering to set. After setting, as needed, after shot peening, painting is performed. However, in the spring steel of the present invention, since the amount of C is reduced, the strength of the spring can be ensured even if the tempering after the quenching is omitted and set as it is.

한편, 본 발명의 스프링용 강에서는, Si와 Mn을 적극적으로 첨가하고 있다. Si와 Mn은 입수하기 쉬운 원소이며, Si와 Mn을 증량하더라도 안정 공급성을 유지할 수 있다. 또한, Si와 Mn은, 인성을 저하시키는 일 없이 강도를 높이는 작용을 갖기 때문에, Si와 Mn을 적극적으로 첨가함으로써 고강도와 양호한 부식 피로 특성을 양립시킬 수 있다. On the other hand, in the spring steel of the present invention, Si and Mn are actively added. Si and Mn are easy to obtain elements, and stable supplyability can be maintained even if Si and Mn are increased. In addition, since Si and Mn have a function of increasing the strength without lowering the toughness, by adding Si and Mn actively, both high strength and good corrosion fatigue characteristics can be achieved.

이상의 지견에 근거하면서, 고강도와 양호한 부식 피로 특성을 확실히 양립시키기 위해서는, 각 원소의 양을 엄밀히 규정하고, 또한 그들의 관계도 규정해야 한다. 즉, 본 발명에서는, 스프링용 강의 성분 조성을 다음과 같이 설계하고, 하기 수학식 1로 표시되는 탄소 당량 Ceq1을 0.55 이하로 했다. 하기 수학식 1중, []은 강중의 각 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다. Based on the above findings, in order to ensure both high strength and good corrosion fatigue characteristics, the amount of each element must be strictly defined and their relationship must also be defined. That is, in the present invention, was to design, and the following composition Steel components for a spring for the carbon equivalent Ceq represented by equation (1) 1 to less than 0.55. In following formula (1), [] shows content (mass%) of each element in steel.

<스프링용 강의 성분 조성> <Component composition of steel for spring>

C: 0.15?0.40%, Si: 1?3.5%, Mn: 0.20?2.0%를 함유함과 아울러, Ti: 0.005?0.10%, Nb: 0.005?0.05%, 및 V: 0.25% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상, Cr: 0.05?1.20% From C: 0.15 to 0.40%, Si: 1 to 3.5%, Mn: 0.20 to 2.0%, Ti: 0.005 to 0.10%, Nb: 0.005 to 0.05%, and V: 0.25% or less 1 or more types selected, Cr: 0.05-1.20%

[수학식 1][Equation 1]

Ceq1=[C]+ 0.108×[Si]-0.067×[Mn]+ 0.024×[Cr]-0.05×[Ni]+ 0.074×[V]Ceq 1 = [C] + 0.108 x [Si]-0.067 x [Mn] + 0.024 x [Cr]-0.05 x [Ni] + 0.074 x [V]

각 원소의 첨가량 설정 이유와, 탄소 당량 Ceq1의 규정 이유는 이하와 같다. The reasons for setting the amount of each element added and the reasons for the regulation of the carbon equivalent Ceq 1 are as follows.

C를 0.15% 이상으로 한 것은, 담금질성을 높여, 강도를 확보하기 위해서이다. 또한, C를 0.40% 이하로 한 것은, 인성과 부식 피로 특성의 열화를 방지하기 위해서이다. C량의 하한은, 바람직하게는 0.2% 이상, 보다 바람직하게는 0.25% 이상이며, C량의 상한은 바람직하게는 0.35% 이하, 보다 바람직하게는 0.34% 이하, 특히 바람직하게는 0.33% 이하이다. C was made 0.15% or more in order to improve hardenability and to ensure strength. In addition, C is made 0.40% or less in order to prevent deterioration of toughness and corrosion fatigue characteristics. The lower limit of the amount of C is preferably 0.2% or more, more preferably 0.25% or more, and the upper limit of the amount of C is preferably 0.35% or less, more preferably 0.34% or less, particularly preferably 0.33% or less. .

Si를 1% 이상으로 한 것은, Si를 고용 강화 원소로서 작용시켜, 강도를 확보하기 위해서이다. Si가 1% 미만이면, 매트릭스 강도가 부족하다. 한편, Si량이 과잉이 되면, 담금질 가열시에 탄화물의 용해가 불충분해져, 균일하게 오스테나이트화시키기 위해서 보다 고온의 가열이 필요해져 표면의 탈탄이 진행하여, 스프링의 피로 특성이 나빠진다. 그래서, Si를 3.5% 이하로 하는 것에 의해, 상기한 탈탄의 억제나 입계 산화 등의 발생을 억제할 수 있고, 이상 조직이 생성되어 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. Si는, 바람직하게는 1.5% 이상, 3.0% 이하, 보다 바람직하게는 1.80% 이상, 2.5% 이하이다. Si is made 1% or more in order to make Si act as a solid solution strengthening element, and to ensure strength. If Si is less than 1%, the matrix strength is insufficient. On the other hand, when the amount of Si becomes excessive, dissolution of carbides at the time of quenching heating becomes inadequate, and in order to make it austenite uniformly, higher temperature heating is needed, surface decarburization advances, and the fatigue characteristic of a spring worsens. Therefore, by making Si into 3.5% or less, generation | occurrence | production of said suppression of decarburization, grain boundary oxidation, etc. can be suppressed, and abnormal structure is produced | generated and it can prevent that strength falls. Si is preferably 1.5% or more, 3.0% or less, more preferably 1.80% or more and 2.5% or less.

Mn은, 0.20% 이상으로 함으로써 담금질성을 높이고, 강도를 확보할 수 있다. 더욱이 황화물계 개재물이 생성됨으로써 S에 의한 입계 취화를 억제하여, 인성과 부식 피로 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, Mn은, 2.0% 이하로 함으로써 과냉 조직이 발생하여 인성과 부식 피로 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 과잉의 황화물계 개재물의 생성이나 조대화를 억제하여, 인성과 부식 피로 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다. Mn량의 하한은, 바람직하게는 0.5% 이상, 보다 바람직하게는 0.80% 이상이며, Mn량의 상한은 바람직하게는 1.8% 이하, 특히 바람직하게는 1.5% 이하이다. By making Mn 0.20% or more, hardenability can be improved and strength can be ensured. Furthermore, the formation of sulfide inclusions can suppress grain boundary embrittlement by S, thereby improving the toughness and corrosion fatigue properties. In addition, by setting the Mn to 2.0% or less, it is possible to prevent the supercooled structure from occurring and deterioration of the toughness and corrosion fatigue properties. In addition, generation and coarsening of excess sulfide inclusions can be suppressed to prevent deterioration in toughness and corrosion fatigue properties. The lower limit of the amount of Mn is preferably 0.5% or more, more preferably 0.80% or more, and the upper limit of the amount of Mn is preferably 1.8% or less, particularly preferably 1.5% or less.

Ti를 0.005% 이상으로 한 것은, 담금질 후의 구오스테나이트 결정립을 미세화하여, 강도나 내력비를 향상시켜, 인성과 부식 피로 특성을 향상시키기 위해서이다. 인성을 향상시키는 것에 의해 내처짐성(sag resistance)을 향상시킬 수 있다. 또한, Ti를 0.10% 이하로 한 것은, 조대한 개재물(예컨대, Ti 질화물)이 석출하는 것을 방지하여, 부식 피로 특성의 열화를 억제하기 위해서이다. Ti량의 하한은, 바람직하게는 0.01% 이상(특히 바람직하게는 0.05% 이상)이며, Ti량의 상한은, 바람직하게는 0.080% 이하, 보다 바람직하게는 0.07% 이하이다. Ti is made 0.005% or more in order to refine the quenched austenite grains, to improve strength and yield strength, and to improve toughness and corrosion fatigue characteristics. By improving the toughness, sag resistance can be improved. In addition, Ti is made into 0.10% or less in order to prevent coarse inclusions (for example, Ti nitride) from precipitation, and to suppress deterioration of a corrosion fatigue characteristic. The lower limit of the amount of Ti is preferably 0.01% or more (particularly preferably 0.05% or more), and the upper limit of the amount of Ti is preferably 0.080% or less, and more preferably 0.07% or less.

V는, 담금질성을 한층 더 높여 강도를 높이는 데 유효하게 작용하는 원소이다. 또한 인성을 높여 내처짐성의 향상에 기여하는 외에, 결정립을 미세화하여 강도나 내력비를 향상시키는 원소이다. 이러한 작용을 발휘시키기 위해서는, V는 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.08% 이상, 더욱 바람직하게는 0.1% 이상이다. 그러나 V가 과잉이 되면 조대한 탄질화물을 형성하여, 인성과 부식 피로 특성이 열화된다. 따라서 V는 0.25% 이하, 바람직하게는 0.22% 이하, 보다 바람직하게는 0.2% 이하이다. V is an element which acts effectively to raise hardenability further, and to raise strength. In addition, it is an element that increases the toughness and contributes to the improvement of the deflection resistance, and further refines the crystal grains to improve the strength and the strength ratio. In order to exhibit such an effect, it is preferable to contain V 0.05% or more, More preferably, it is 0.08% or more, More preferably, it is 0.1% or more. However, when V becomes excessive, coarse carbonitrides are formed, which deteriorate toughness and corrosion fatigue properties. Therefore V is 0.25% or less, preferably 0.22% or less, more preferably 0.2% or less.

Nb는, 인성을 높여 내처짐성의 향상에 기여하는 원소이며, 또한 결정립을 미세화하여 강도나 내력비를 향상시키는 원소이다. 이러한 작용을 발휘시키기 위해서, Nb량은 0.005% 이상으로 한다. Nb량은 바람직하게는 0.008% 이상이며, 보다 바람직하게는 0.01% 이상이다. 한편, Nb량이 과잉이 되면 인성에 악영향을 미친다. 따라서 Nb량은 0.05% 이하로 한다. Nb량은 바람직하게는 0.04% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.03% 이하이다. Nb is an element which increases toughness and contributes to improvement of deflection resistance, and is an element which refines crystal grains and improves strength and yield ratio. In order to exhibit such an effect, Nb amount is made into 0.005% or more. Nb amount becomes like this. Preferably it is 0.008% or more, More preferably, it is 0.01% or more. On the other hand, excessive Nb adversely affects toughness. Therefore, Nb amount is made into 0.05% or less. Nb amount is preferably 0.04% or less, and more preferably 0.03% or less.

Ti, V 및 Nb는 단독으로 첨가하더라도 좋고, 2종 이상을 조합하여 첨가하더라도 좋다. Ti, V 및 Nb의 함유량은 각각 Ti: 0.035?0.10%, Nb: 0.005?0.05%, V: 0.05?0.25%로서, 이들 중 1종 이상을 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 범위로 Ti, V 및 Nb를 함유시키는 것에 의해, 결정립 미세화 효과를 유효하게 발휘할 수 있고, 담금질 후의 결정 입도를 7.5번 이상으로 할 수 있는 결과, 양호한 저온 인성을 발휘할 수 있다. 담금질 후의 결정 입도는, 보다 바람직하게는 8.0번 이상이며, 더 바람직하게는 9.0번 이상이다. 본 발명의 스프링용 강의 저온 인성은, 예컨대 -50℃에서의 샤르피 흡수 에너지가 50J/cm2 이상이며, 바람직하게는 70J/cm2 이상, 보다 바람직하게는 80J/cm2 이상이다. Ti, V, and Nb may be added alone or in combination of two or more kinds. The contents of Ti, V and Nb are Ti: 0.035 to 0.10%, Nb: 0.005 to 0.05%, and V: 0.05 to 0.25%, respectively, and it is preferable to contain one or more of them. Moreover, by containing Ti, V, and Nb in such a range, the grain refinement effect can be exhibited effectively, and the crystal grain size after quenching can be made into 7.5 times or more, and as a result, favorable low-temperature toughness can be exhibited. The crystal grain size after quenching is more preferably 8.0 or more, and still more preferably 9.0 or more. Steel low temperature toughness for the spring of the present invention, for example, a Charpy absorbed energy at -50 ℃ more than 50J / cm 2, preferably 70J / cm 2, more preferably at least 80J / cm 2.

Cr은, 0.05% 이상으로 함으로써 고용 강화에 의해 강 매트릭스를 강화시킴과 아울러, 담금질성을 향상시켜 강도를 확보할 수 있다. 또한, 부식 조건하에서 표층부에 생성되는 녹을 비정질이고 치밀한 것으로 하여, 내식성의 향상에 기여하는 원소이다. 한편 Cr은, 1.20% 이하로 함으로써 Ms점이 저하되어 과냉 조직이 생성되는 것을 방지하여, 인성과 부식 피로 특성을 확보할 수 있고, 또, 담금질 시의 Cr 탄화물의 용해 부족에 의한 강도나 경도의 감소를 방지할 수 있다. Cr은, 바람직하게는 0.1% 이상, 1.10% 이하, 보다 바람직하게는 0.5% 이상, 1.05% 이하이다. Cr may be 0.05% or more to strengthen the steel matrix by solid solution strengthening, to improve the hardenability, and to secure the strength. Moreover, it is an element which contributes to the improvement of corrosion resistance, making rust produced | generated at surface part under corrosion conditions amorphous and dense. On the other hand, Cr is 1.20% or less, the Ms point is lowered to prevent the formation of supercooled structure, thereby securing toughness and corrosion fatigue properties, and also reducing the strength and hardness due to insufficient dissolution of Cr carbide during quenching. Can be prevented. Cr is preferably 0.1% or more and 1.10% or less, more preferably 0.5% or more and 1.05% or less.

본 발명의 스프링용 강의 잔부는 실질적으로 철이다. 단, 철 원료(스크랩을 포함한다)나 부원료 등의 자재, 제조 설비 등의 상황에 따라서 반입되는 불가피 불순물이 강중에 포함되는 것은 당연히 허용된다. 불가피 불순물 중, 특히 P는 0.030% 이하, S는 0.02% 이하로 정했다. 이러한 범위를 정한 이유는 이하와 같다. The remainder of the spring steel of the present invention is substantially iron. However, it is naturally acceptable that steel contains unavoidable impurities brought in according to the situation of raw materials such as iron raw materials (including scrap), subsidiary materials, and manufacturing facilities. Among the unavoidable impurities, in particular, P was set at 0.030% or less, and S was set at 0.02% or less. The reason for determining this range is as follows.

P를 0.030% 이하로 한 것은, 구오스테나이트립계에 편석하여 입계를 취화시키는 것을 억제하여, 인성과 부식 피로 특성을 열화시키는 것을 방지하기 위해서이다. P는, 바람직하게는 0.02% 이하, 보다 바람직하게는 0.01% 이하이다. P는 적으면 적을 수록 바람직하지만, 통상 0.001% 정도 포함된다. P is made 0.030% or less in order to prevent segregation at the old austenite grain boundary and embrittlement of grain boundaries and to deteriorate toughness and corrosion fatigue characteristics. P becomes like this. Preferably it is 0.02% or less, More preferably, it is 0.01% or less. Although there are few P, it is more preferable, but it is contained normally about 0.001%.

S를 0.02% 이하로 한 것은, 강중에 황화물계 개재물을 형성하여, 이것이 조대화되어 부식 피로 특성이 저하되는 것을 방지하기 위해서이다. S는, 바람직하게는 0.015% 이하, 특히 0.01% 이하이다. S도 P와 마찬가지로 적으면 적을 수록 바람직하지만, 통상 0.001% 정도 포함된다. S is made 0.02% or less in order to prevent sulfide inclusions from forming in the steel and coarsening thereof to lower the corrosion fatigue properties. S is preferably 0.015% or less, particularly 0.01% or less. The smaller the amount of S, the smaller the P is, the more preferable it is.

P와 S의 합계량은 0.015% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.010% 이하이다. It is preferable to make the total amount of P and S into 0.015% or less, More preferably, it is 0.010% or less.

상기 탄소 당량 Ceq1을 0.55 이하로 한 것은, 스프링용 강을 코일링하여 코일 스프링을 제조할 때에, 담금질 후의 뜨임 처리를 생략하더라도 스프링의 강도와 부식 피로 특성을 양립시키기 위해서이다. 즉, 상기 탄소 당량 Ceq1은, 담금질 후의 경도에 영향을 미치는 합금 원소의 기여도를 나타내고 있고, 이 수치를 작게 한 뒤에 담금질 후의 뜨임 처리를 생략함으로써, 스프링의 심부 경도를 확보할 수 있고, 고강도화를 달성할 수 있다. 또한, 상기 탄소 당량 Ceq1을 0.55 이하로 억제함으로써 합금 원소의 의존도를 낮출 수 있어, 안정 공급성을 높일 수 있다. 상기 탄소 당량 Ceq1은, 바람직하게는 0.53 이하, 보다 바람직하게는 0.50 이하이다. 한편, 상기 탄소 당량 Ceq1은, 될 수 있는 한 작게 되도록 성분 설계하는 편이 비용 삭감할 수 있지만, 고강도와 부식 피로 특성을 양립하기 위해서는 합금 원소를 어느 정도 첨가해야 한다. 따라서 탄소 당량 Ceq1의 하한치는 0.30이다. 한편, 하기 수학식 1을 계산하는 데 있어서, 함유되지 않는 원소가 있는 경우는, 그 원소의 함유량은 0질량%로 하여 계산하는 것으로 한다. The carbon equivalent Ceq 1 is set to 0.55 or less in order to make both the strength and the corrosion fatigue characteristics of the spring even when the tempering after quenching is omitted when coiling the spring steel to produce the coil spring. That is, the carbon equivalent Ceq 1 is, it represents the contribution of alloy elements influencing the hardness after quenching, by omitting tempering treatment after quenching after smaller this value, it is possible to secure the core hardness of the spring, an increase in strength Can be achieved. Further, by suppressing the carbon equivalent Ceq of 0.55 to less than 1 can reduce the dependence of the alloy elements, it is possible to increase the stable supply property. The carbon equivalent Ceq 1 is preferably 0.53 or less, and more preferably 0.50 or less. On the other hand, the carbon equivalent Ceq 1 can reduce the cost of the component design to be as small as possible, but in order to achieve both high strength and corrosion fatigue properties, an alloying element must be added to some extent. Therefore, the lower limit of the carbon equivalent Ceq 1 is 0.30. In addition, in calculating following formula (1), when there is an element which is not contained, content of the element shall be calculated as 0 mass%.

본 발명의 스프링용 강은, 상기 화학 성분 조성과, 상기 탄소 당량 Ceq1을 만족하는 것이지만, 더한 특성의 개선을 겨냥하여, Ni 및 Cu를 함유하거나, B 및/또는 Mo를 함유하더라도 좋다. The spring steel of the present invention satisfies the chemical composition and the carbon equivalent Ceq 1 , but may contain Ni and Cu or may contain B and / or Mo for the purpose of further improving the characteristics.

Ni 및 Cu를 함유(즉, Ni와 Cu의 병용)하는 경우는, Ni량을 0.05?2%, Cu량을 0.05?0.50%로 한다. Ni를 0.05% 이상으로 한 것은, 인성을 높여, 결함 감수성을 저감하여 부식 피로 특성을 향상시키기 위해서이다. 또한, Ni는 생성되는 녹을 비정질이고 치밀한 것으로 하여 내식성을 높이는 작용이 있고, 더욱이 스프링 특성으로서 중요한 처짐(sag) 특성을 개선하는 작용도 갖고 있다. 한편, Ni를 2% 이하로 함으로써 Ms점이 저하되어 과냉 조직이 생성되는 것을 방지하고, 인성과 부식 피로 특성을 확보할 수 있다. Ni는, 바람직하게는 0.15% 이상, 2% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.18% 이상, 1.5% 이하, 더 바람직하게는 0.20% 이상, 1% 이하, 특히 0.5% 이하이다. In the case of containing Ni and Cu (that is, using Ni and Cu together), the amount of Ni is made 0.05 to 2% and the amount of Cu is made 0.05 to 0.50%. Ni is made 0.05% or more in order to improve toughness, reduce defect susceptibility, and improve corrosion fatigue characteristics. In addition, Ni has an effect of improving the corrosion resistance by making the rust produced amorphous and dense, and also improving the sag characteristic, which is important as a spring characteristic. On the other hand, when Ni is 2% or less, the Ms point is lowered to prevent the formation of the supercooled structure, and the toughness and corrosion fatigue properties can be secured. Ni is preferably 0.15% or more and 2% or less, more preferably 0.18% or more, 1.5% or less, still more preferably 0.20% or more, 1% or less, particularly 0.5% or less.

Cu는 전기화학적으로 철보다 귀한(Noble) 원소이기 때문에 녹을 치밀화하여 내식성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 그래서 Cu를 함유하는 경우는, Cu량을 0.05% 이상으로 한다. 그러나 과잉으로 첨가하더라도 그 효과는 포화되고, 오히려 열간 압연에 의한 소재의 취화를 야기할 우려가 있다. 그래서 Cu량의 상한은 0.50% 이하로 했다. Cu는, 바람직하게는 0.1% 이상, 0.4% 이하, 보다 바람직하게는 0.15% 이상(특히 0.18% 이상), 0.3% 이하이다. Cu is an element that has a function of improving corrosion resistance by densifying rust because it is electrochemically more precious than iron. Therefore, when it contains Cu, Cu amount is made into 0.05% or more. However, even if it is added excessively, the effect is saturated, and there exists a possibility of causing brittleness of a raw material by hot rolling. Therefore, the upper limit of the amount of Cu was made into 0.50% or less. Cu is preferably 0.1% or more, 0.4% or less, more preferably 0.15% or more (particularly 0.18% or more) and 0.3% or less.

B는, 담금질성을 한층 더 높여 입계 강도를 높이고, 인성을 높여 내처짐성을 향상시키고, 더욱이 표면에 생성되는 녹을 치밀화하여 내식성을 향상시키는 원소이다. 이러한 작용을 발휘시키기 위해서는, B는 0.0005% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.001% 이상, 더욱 바람직하게는 0.0015% 이상이다. 그러나 B가 과잉이 되면 상기 효과가 포화되는 외에, 조대한 탄질화물을 형성하여, 인성과 부식 피로 특성이 열화된다. 따라서 B는 0.005% 이하, 바람직하게는 0.004% 이하, 보다 바람직하게는 0.003% 이하이다. B is an element which further improves hardenability, increases grain boundary strength, increases toughness, improves sag resistance, and further densifies rust formed on the surface to improve corrosion resistance. In order to exhibit such an effect, it is preferable to contain B 0.0005% or more, More preferably, it is 0.001% or more, More preferably, it is 0.0015% or more. However, when B becomes excessive, in addition to saturation of the above effects, coarse carbonitrides are formed and the toughness and corrosion fatigue properties deteriorate. Therefore, B is 0.005% or less, Preferably it is 0.004% or less, More preferably, it is 0.003% or less.

Mo는, 인성을 높여 내처짐성의 향상에 기여하는 원소이며, 또한 담금질성을 확보하여, 강의 강도와 인성을 높이는 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서 Mo량은 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.08% 이상이며, 더 바람직하게는 0.10% 이상이다. 한편, Mo량이 과잉으로 되어도 상기 효과는 포화된다. 그래서 Mo량은 0.60% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.50% 이하, 더 바람직하게는 0.35% 이하이다. B 및 Mo는, 단독으로 함유하더라도 좋고, 병용하더라도 좋다. Mo is an element which raises toughness and contributes to the improvement of deflection resistance, and also secures hardenability and improves the strength and toughness of steel. In order to exhibit such an effect effectively, the Mo amount is preferably 0.05% or more, more preferably 0.08% or more, and still more preferably 0.10% or more. On the other hand, even if Mo amount becomes excessive, the said effect is saturated. Therefore, the Mo amount is preferably 0.60% or less, more preferably 0.50% or less, and still more preferably 0.35% or less. B and Mo may be contained independently and may be used together.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 스프링용 강은, 각 합금 원소량을 엄밀히 규정함과 아울러, 그들의 관계를 규정하고 있는 점에 특징이 있고, 이 스프링용 강을 이용하면, 코일링 후에 행하는 담금질 후의 뜨임 처리를 생략할 수 있고, 담금질 그대로로도 인장 강도가 1900MPa 이상인 고강도와 양호한 부식 피로 특성을 양립시킨 스프링을 제조할 수 있다. 또한, 결정립 미세화 작용이 있는 원소(Ti, Nb 및 V)의 함유량을 보다 엄밀히 제어함으로써, 저온 인성을 향상시킬 수 있다. 이하, 상기 스프링용 강으로부터 스프링을 제조할 때의 방법에 대하여 설명한다. As described above, the steel for springs of the present invention is characterized in that the amount of each alloy element is strictly defined and their relations are defined, and when the spring steel is used, after the quenching performed after coiling The tempering treatment can be omitted, and a spring can be produced in which both high strength and good corrosion fatigue characteristics of tensile strength of 1900 MPa or more are achieved even with quenching. In addition, low-temperature toughness can be improved by more precisely controlling the content of elements (Ti, Nb and V) having a grain refining action. Hereinafter, the method at the time of manufacturing a spring from the said spring steel is demonstrated.

본 발명의 스프링용 강으로부터 스프링을 제조하는 데 있어서는, 담금질 후의 뜨임을 생략할 필요가 있다. 즉, 상기 화학 성분 조성을 만족하는 스프링용 강(선재)을, 인발, 마봉한 후, 가열하고, 열간에서 코일링하여 스프링 형상으로 성형하고, 담금질할 때까지는 종래와 같지만, 담금질 후, 뜨임을 생략한 채로 세팅할 필요가 있다. 본 발명의 스프링용 강은, C량을 종래의 스프링용 강보다도 저감하고 있기 때문에, 담금질 후에 뜨임하면, 지나치게 연화되어 인성과 부식 피로 특성이 열화된다. 따라서 담금질 후의 뜨임은 생략할 필요가 있다. In manufacturing a spring from the spring steel of this invention, it is necessary to omit tempering after quenching. That is, the spring steel (wire) which satisfies the above chemical composition is drawn, finished, heated, coiled in hot shape to be formed into a spring shape, and quenched. You need to set it to one. Since the spring steel of this invention reduces C quantity compared with the conventional spring steel, when tempering after quenching, it will soften too much and deteriorate toughness and corrosion fatigue characteristics. Therefore, tempering after quenching needs to be omitted.

여기서, 「뜨임의 생략」이란, 담금질 후에, 350℃를 넘는 온도로 가열되지 않는 것을 의미하고 있다. Here, "omission of tempering" means not heating to temperature exceeding 350 degreeC after hardening.

상기 세팅은, 냉간에서 행하더라도 좋고, 온간에서 행하더라도 좋다. 냉간 세팅할 때의 온도는, 상온으로 하면 되고, 온간 세팅할 때의 온도는, 200?250℃ 정도로 하면 된다. The setting may be performed cold or warm. What is necessary is just to make the temperature at the time of cold setting into normal temperature, and what is necessary is just to be about 200-250 degreeC in the temperature at the time of warm setting.

세팅 후는, 필요에 따라, 숏 피닝한 후, 도장할 수도 있다. 숏 피닝과 도장의 조건은 특별히 한정되지 않고, 통상적 방법의 조건을 채용할 수 있다. After setting, you may coat after shot peening as needed. The conditions of shot peening and painting are not specifically limited, The conditions of a conventional method can be employ | adopted.

이렇게 해서 얻어지는 스프링은, 고강도와 양호한 부식 피로 특성을 양립시킬 수 있고, 더욱이 저온 인성도 우수하다. The spring obtained in this way can make high strength and favorable corrosion fatigue characteristics compatible, and also is excellent in low-temperature toughness.

본 발명에 따른 스프링용 강의 제조 조건은 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 바람직한 태양인 결정 입도를 7.5번 이상으로 하기 위해서는, 예컨대 담금질 시의 가열 온도를 925℃ 이하로 하고, 가열 시간을 15분 이하로 하는 것이 추장된다. 상기 담금질 시의 가열 온도 및 가열 시간의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 통상, 가열 온도의 하한은 850℃ 정도, 가열 시간의 하한은 10분 정도이다. Although the manufacturing conditions of the spring steel which concerns on this invention are not specifically limited, In order to make the crystal grain size of 7.5 times or more which is a preferable aspect of this invention, the heating temperature at the time of quenching shall be 925 degreeC or less, and heating time shall be 15 minutes or less. It is recommended. Although the minimum of heating temperature and heating time at the time of said quenching is not specifically limited, Usually, the minimum of heating temperature is about 850 degreeC, and the minimum of heating time is about 10 minutes.

실시예Example

이하에, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한되는 것이 아니고, 전?후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그들은 어느 것이나 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. Although an Example is given to the following and this invention is demonstrated to it further more concretely, this invention is not restrict | limited to the following example, of course, It is a matter of course that it changes and implements suitably in the range which can be suitable for the meaning of the pre and later. Possible and they are all included in the technical scope of this invention.

실시예 1Example 1

하기 표 1에 나타내는 화학 성분 조성의 강(잔부는, 철 및 불가피 불순물)을 150kg의 진공 용해로로 용제하고 나서 1200℃로 유지한 후, 열간 단조하여 155mm각의 빌렛으로 하고, 이 빌렛을 열간 압연하여 직경 13.5mm의 스프링용 강(스프링용 선재)을 제작했다. 이 스프링용 선재에, 직경이 12.5mm가 되도록 마봉 가공을 실시한 후, 길이 70mm로 절단하고 나서 담금질을 행했다. 담금질은, 온도 925℃로 10분간 가열한 후, 온도 50℃의 유욕(油浴)에 넣어 행했다. 담금질 후, 기계가공하여 폭 10mm×두께 1.5mm×길이 65mm의 시험편을 잘라냈다. The steel (residues of iron and unavoidable impurities) of the chemical composition shown in the following Table 1 was dissolved in a 150 kg vacuum melting furnace and kept at 1200 ° C., followed by hot forging to form billets of 155 mm angle, and the billets were hot rolled. The spring steel (spring wire rod) of diameter 13.5mm was produced. The spring wire rod was subjected to a finish machining so as to have a diameter of 12.5 mm, and then quenched after cutting to a length of 70 mm. Quenching was performed after heating at the temperature of 925 degreeC for 10 minutes, putting it in the oil bath of temperature 50 degreeC. After quenching, it machined and cut out the test piece of width 10mm x thickness 1.5mm x length 65mm.

표 1에 나타낸 No. 29와 No. 30은, 고베제강소(KOBE STEEL, LTD)제의 스프링용 선재 「UHS1900」을 모의한 데이터이며, 이들 중 No. 30은, 담금질 후, 400℃에서 1시간 유지하여 뜨임을 행하고 나서 상기와 같은 조건으로 기계가공하여 시험편을 제작했다. 표 2에, 뜨임의 유무를 나타낸다. No. shown in Table 1 29 and No. 30 is data which simulated the spring wire rod "UHS1900" made by Kobe Steel Co., Ltd. (KOBE STEEL, LTD.). 30 was quenched, held at 400 ° C. for 1 hour, tempered, and machined under the same conditions as above to prepare a test piece. Table 2 shows the presence or absence of tempering.

또한, 강중의 화학 성분량과, 상기 수학식 1로부터 산출되는 탄소 당량(Ceq1)을 산출한 결과를 하기 표 1에 나타낸다. In addition, the chemical component amount in steel and the result of having computed the carbon equivalent (Ceq1) computed from said Formula ( 1 ) are shown in following Table 1.

수득된 시험편의 강도와 부식 피로 특성을 이하와 같이 하여 조사했다. The strength and corrosion fatigue characteristics of the obtained test piece were examined as follows.

시험편의 강도와 부식 피로 특성은, 세팅을 냉간 또는 온간에서 행하는 것을 모의하여 측정했다. 즉, 냉간 세팅을 모의하는 경우는, 상기 시험편을 그대로 각 시험에 이용하고, 온간 세팅을 모의하는 경우는, 상기 시험편을 200℃에서 60분간 가열한 것을 각 시험에 이용했다. 냉간 세팅과 온간 세팅의 어느 쪽을 모의했는가를 하기 표 2에 나타낸다. The strength and corrosion fatigue characteristics of the test pieces were measured by simulating the setting being cold or warm. That is, when simulating a cold setting, the said test piece was used for each test as it is, and when simulating a warm setting, what heated the said test piece at 200 degreeC for 60 minutes was used for each test. Table 2 shows which of the cold setting and the warm setting were simulated.

<강도><Strength>

시험편의 강도는, 시험편의 경도를 락웰 경도 시험기로, C 스케일로 측정하여 평가했다. C 경도의 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 본 발명에서는, HRC이 51 이상을 합격으로 한다. The strength of the test piece measured and evaluated the hardness of the test piece on the C scale with the Rockwell hardness tester. The measurement results of C hardness are shown in Table 2 below. In this invention, HRC makes 51 or more pass.

<부식 피로 특성>Corrosion Fatigue Characteristics

부식 피로 특성은, 수소 취화 균열 시험을 행하여 평가했다. 수소 취화 균열 시험은, 상기 시험편에 대하여 4점 굽힘에 의해 1400MPa의 응력을 작용시키면서, 이 시험편을 황산(0.5mol/L)과 싸이오사이안산 칼륨(KSCN; 0.01mol/L)의 혼합 수용액에 침지하고, 포텐쇼스타트를 이용하여 SCE 전극보다도 비(卑)한(Lower) -700mV의 전압을 걸어, 균열이 발생하기까지의 시간(이하, 수소 취화 균열 수명이라고 부른다.)을 측정했다. 수소 취화 균열 시험의 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 본 발명에서는, 균열 발생까지의 시간이 600초 이상인 경우를 합격으로 한다. Corrosion fatigue characteristics were evaluated by performing a hydrogen embrittlement crack test. In the hydrogen embrittlement crack test, the test piece was applied to a mixed aqueous solution of sulfuric acid (0.5 mol / L) and potassium thiocyanate (KSCN; 0.01 mol / L) while applying a stress of 1400 MPa by four-point bending. Immersion was carried out, and a potent-start was applied to a voltage of -700 mV lower than that of the SCE electrode, and the time until a crack was generated (hereinafter referred to as hydrogen embrittlement crack life) was measured. The measurement results of the hydrogen embrittlement crack test are shown in Table 2 below. In this invention, the case where time until a crack generation is 600 second or more is made into a pass.

한편, HRC가 51 이상, 균열 발생까지의 시간이 600초 이상이라는 기준은, 담금질 후에 뜨임을 행하고 수득된 종래의 현가 스프링(하기 표 2의 No. 30)과 동등 이상의 특성을 갖고 있는 것을 뜻하고 있다. On the other hand, the criterion that the HRC is 51 or more and the time to crack generation is 600 seconds or more means that it has characteristics equivalent to or more than the conventional suspension spring (No. 30 in Table 2) obtained by tempering after quenching. have.

도 1에, 탄소 당량(Ceq1)과 수소 취화 균열 수명(초)의 관계를 나타낸다. 도 1에서는, No. 1?15, 31, 33의 결과를 □로, No. 16?29, 32의 결과를 ●로, No. 30(뜨임 있음)의 결과를 ○로 나타내었다. 1 shows the relationship between the carbon equivalent (Ceq 1 ) and the hydrogen embrittlement crack life (seconds). In Fig. 1, No. The results of 1 to 15, 31, and 33 are shown in □, No. The results of 16 to 29 and 32 are indicated by ●. The result of 30 (with tempering) was shown by (circle).

도 1로부터 분명하듯이, 탄소 당량(Ceq1)을 작게 한 쪽이, 수소 취화 균열 수명을 길게 할 수 있어, 부식 피로 특성을 개선할 수 있다는 경향을 읽어낼 수 있다. As can be seen from FIG. 1, the smaller the carbon equivalent (Ceq 1 ) is, the longer the hydrogen embrittlement crack life can be lengthened, and the trend of corrosion fatigue characteristics can be read.

표 2로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. From Table 2, it can consider as follows.

No. 30은, 담금질 후에 뜨임을 행한 예이다. 이 예에서는, 심부 경도를 확보할 수 있고, 강도가 높고, 또한 수소 취화 균열 수명도 양호하고, 부식 피로 특성을 개선할 수 있다. 그러나 담금질 후에 뜨임 처리하고 있기 때문에, CO2 배출량을 삭감할 수 없다. No. 30 is an example of tempering after quenching. In this example, the core hardness can be ensured, the strength is high, the hydrogen embrittlement crack life is also good, and the corrosion fatigue characteristics can be improved. However, since it is tempered after quenching, CO 2 emissions cannot be reduced.

No. 29의 성분 조성은 상기 No. 30과 유사하지만, 담금질 후의 뜨임을 생략한 예이다. 이 예에서는, 뜨임 처리를 생략하고 있기 때문에 CO2 배출량을 삭감할 수 있지만, 탄소 당량이 0.55를 넘어 있어, 합금 원소량이 많음에도 불구하고 뜨임을 생략하고 있기 때문에, 심부 경도가 지나치게 딱딱해져 인성이 저하되어, 수소 취화 균열 수명이 짧게 되어 부식 피로 특성이 열화되고 있다. No. The component composition of 29 is described in No. Similar to 30, but omitting tempering after quenching. In this example, the CO 2 emissions can be reduced because the tempering treatment is omitted, but since the carbon equivalent exceeds 0.55 and tempering is omitted despite the large amount of alloying elements, the core hardness becomes too hard and the toughness is reduced. This lowers the hydrogen embrittlement crack life and shortens the corrosion fatigue characteristics.

No. 16?28, 32는 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하지 않는 예이며, 고강도와 양호한 부식 피로 특성을 양립시키고 있지 않다. 즉, 스프링용 강의 탄소 당량(Ceq1)이 본 발명에서 규정하는 범위를 넘고 있고, 더구나 담금질 후의 뜨임을 생략하고 있기 때문에 CO2 배출량을 삭감할 수 있지만, 심부 경도가 지나치게 딱딱해져 인성이 저하되어, 수소 취화 균열 수명이 짧게 되어 부식 피로 특성이 열화하고 있다. No. 16-28 and 32 are the examples which do not satisfy the requirements prescribed | regulated by this invention, and do not make both high strength and favorable corrosion fatigue characteristics compatible. That is, the carbon equivalent (Ceq 1 ) of the spring steel exceeds the range prescribed by the present invention, and furthermore, since the tempering after quenching is omitted, CO 2 emissions can be reduced, but the core hardness is too hard, resulting in lowered toughness. Hydrogen embrittlement crack life is shortened, and corrosion fatigue characteristics deteriorate.

No. 1?15, 33은 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하는 예이며, 고강도와 양호한 부식 피로 특성을 양립시키고 있다. 즉, 탄소 당량(Ceq1)을 0.55 이하로 억제한 데다가, 담금질 후의 뜨임을 생략하고 있기 때문에 CO2 배출량을 삭감할 수 있고, 더구나 심부 경도를 적절히 확보할 수 있고, 고강도를 달성하고 있다. 또한, 수소 취화 균열 수명도 길고, 부식 피로 특성도 개선되어 있다. 더구나, 스프링용 강의 탄소 당량(Ceq1)을 0.55 이하로 억제하고 있기 때문에, 합금 원소의 의존도를 낮출 수 있고, 안정 공급을 실현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 스프링용 강을 이용하면, 상기 「UHS1900」을 모의한 상기 No. 30과 같은 정도나, 그 이상의 특성을 발휘하는 스프링을 제공할 수 있음을 알 수 있다. No. 1-15 and 33 are the examples which satisfy | fill the requirements prescribed | regulated by this invention, and both high strength and favorable corrosion fatigue property are compatible. That is, since the carbon equivalent (Ceq 1 ) is suppressed to 0.55 or less and the tempering after quenching is omitted, CO 2 emissions can be reduced, and further, the core hardness can be adequately secured and high strength is achieved. In addition, the hydrogen embrittlement crack life is long, and the corrosion fatigue characteristics are also improved. In addition, since the carbon equivalent (Ceq 1 ) of the spring steel is suppressed to 0.55 or less, the dependence of the alloying element can be reduced, and stable supply can be realized. Therefore, when using the spring steel of this invention, the said No. which simulated the said "UHS1900". It can be seen that it is possible to provide a spring that exhibits the same or more characteristics as 30.

Figure pct00002
Figure pct00002

Figure pct00003
Figure pct00003

실시예 2Example 2

표 3에 나타내는 화학 성분 조성의 강재(잔부는 철 및 불가피 불순물)을 150kg의 진공 용해로로 용제한 후, 조괴법 또는 연속 주조법에 의해서 주조하고, 그 후, 분괴 압연에 의해서 155mm각의 빌렛을 작성하고, 추가로 열간 압연하여 직경 13.5mm의 선재로 가공하여 공시재로 했다. 이들 공시재를, 온도 925℃로 10분간 가열한 후, 50℃의 유욕에 넣어 담금질을 행했다. No. 2-24만, 상기 담금질 후에 400℃에서 1시간의 뜨임 처리를 행했다. The steel materials (residues of iron and unavoidable impurities) of the chemical composition shown in Table 3 were dissolved in a 150 kg vacuum melting furnace, cast by the ingot method or the continuous casting method, and then 155 mm square billets were made by ingot rolling. The material was further hot rolled and processed into a wire rod having a diameter of 13.5 mm to obtain a specimen. These test materials were heated at a temperature of 925 ° C for 10 minutes, and then quenched by placing them in a 50 ° C oil bath. No. Only 2-24 was tempered for 1 hour at 400 ° C after the quenching.

Figure pct00004
Figure pct00004

<저온 인성> <Low temperature toughness>

상기 담금질 후의 공시재로부터, 2mm U 노치부(付) 충격 시험편을 채취하고, JIS Z 2242에 따라서, -50℃에서의 샤르피 흡수 에너지(vE-50)를 구했다. 시험은 각 강종에 관하여 2개씩 행하여, 평균치를 각 강종의 샤르피 흡수 에너지로 했다. The 2 mm U notch impact test piece was extract | collected from the test material after the said quenching, and the Charpy absorbed energy (vE- 50 ) in -50 degreeC was calculated | required according to JISZ2242. Two tests were carried out for each steel grade, and the average value was taken as the Charpy absorbed energy of each steel grade.

<결정 입도 번호><Determination granularity number>

상기 담금질 후의 공시재의, D/4 위치(D는 선재의 직경)에 있어서, 임의의 15mm2의 영역을 광학 현미경으로 관찰하여(배율: 400배), JIS G 0551에 따라서 결정 입도 번호를 측정했다. 측정은 2시야에 대하여 행하여, 이들의 평균치를 오스테나이트 결정 입도로 했다. At the D / 4 position (D is the diameter of the wire rod) of the specimen after the quenching, an arbitrary area of 15 mm 2 was observed under an optical microscope (magnification: 400 times), and the crystal grain size number was measured according to JIS G 0551. . The measurement was performed about 2 fields, and these average values were made into the austenite crystal grain size.

결과를 표 4에 나타낸다. The results are shown in Table 4.

Figure pct00005
Figure pct00005

표 4의 No. 2-1? No. 2-14는, 본 발명의 요건을 만족하고, 특히 Ti, Nb 및 V량이 적절히 조정되어 있기 때문에, 고강도이고, 또한 저온 인성이 우수한 강이 실현되었다. No. of Table 4 2-1? No. Since 2-14 satisfies the requirements of the present invention and especially Ti, Nb and V amount are appropriately adjusted, steel having high strength and excellent low temperature toughness has been realized.

한편, No. 2-15?No. 2-24는, 본 발명의 요건 중 적어도 어느 하나를 만족시키고 있지 않기 때문에, 인성이 불충분했다. On the other hand, 2-15? Since 2-24 did not satisfy at least one of the requirements of this invention, toughness was inadequate.

No. 2-15?No. 2-19는, C량이 과잉이었던 예이며, 강도가 지나치게 상승함에 따라 저온 인성이 저하되었다. No. 2-15? 2-19 is an example where the amount of C was excessive, and low-temperature toughness fell as intensity | strength rose too much.

No. 2-20?No. 2-22는, Ti, Nb 및 V 중 어느 것도 함유하지 않기 때문에, 결정립 미세화 효과가 발휘되지 않아, 저온 인성이 저하되었다. No. 2-20? Since 2-22 does not contain any of Ti, Nb, and V, grain refinement effect was not exhibited and low-temperature toughness fell.

No. 2-23 및 No. 2-24는 어느 것이나 규격강의 9254에 상당하는 강종이며, No. 2-24는 담금질 후에 뜨임 처리를 행한 것이다. No. 2-23은 C량이 많아 강도가 지나치게 상승된 것과, Ti, Nb 및 V 중 어느 것도 함유하지 않는 것 때문에, 저온 인성이 저하되었다. 또한, No. 2-24는, 뜨임 처리를 했기 때문에 강도는 No. 2-23에 비하여 저하되어 있지만, Ti, Nb 및 V 중 어느 것도 함유하지 않기 때문에, 저온 인성이 저하되었다. No. 2-23 and No. All of 2-24 are steel grades corresponding to 9254 of standard steel. 2-24 is a tempering treatment after quenching. No. Low temperature toughness fell because 2-23 had a large amount of C and the strength was excessively increased and did not contain any of Ti, Nb and V. In addition, Since 2-24 was tempered, the strength was no. Although it fell compared with 2-23, since it did not contain any of Ti, Nb, and V, low-temperature toughness fell.

도 2는, No. 2-1?2-24에 대하여, 강도와 저온 인성(-50℃에서의 샤르피 흡수 에너지)의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 2에서는 No. 2-1?2-14, 2-25의 결과를 □로, No. 2-15?No. 2-23, 2-26의 결과를 ●로, No. 2-24의 결과를 ○로 나타내었다. 도 2에 의하면 본 발명의 요건을 만족시키는 강(도 2중, □로 나타낸다)은, 어느 것이나 샤르피 흡수 에너지가 50J/cm2 이상임과 아울러, 본 발명의 요건 중 어느 것인가를 만족시키지 않는 강(도 2 중, ● 및 ○로 나타낸다)에 비하여 같은 강도에서 비교한 경우에 고인성을 달성하고 있음을 알 수 있다.
2 is No. It is a graph which shows the relationship between intensity | strength and low-temperature toughness (Charpy absorption energy in -50 degreeC) with respect to 2-1 to 2-24. In Figure 2 No. Results of 2-1? 2-14 and 2-25 in □, No. 2-15? Results of 2-23 and 2-26 in ●, No. The result of 2-24 is shown by (circle). According to FIG. 2, the steel which satisfies the requirements of the present invention (indicated by □ in FIG. 2) has a Charpy absorbed energy of 50 J / cm 2 or more, and does not satisfy any of the requirements of the present invention. It can be seen that high toughness is achieved when compared at the same strength as shown in Figs.

Claims (6)

C: 0.15?0.40%(질량%의 의미. 이하, 동일.),
Si: 1?3.5%,
Mn: 0.20?2.0%를 함유함과 아울러,
Ti: 0.005?0.10%, Nb: 0.005?0.05%, 및 V: 0.25% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상,
Cr: 0.05?1.20%,
P: 0.030% 이하,
S: 0.02% 이하를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물이며,
하기 수학식 1로 표시되는 탄소 당량 Ceq1이 0.55 이하인 것을 특징으로 하는 뜨임을 생략한 고강도 스프링용 강.
[수학식 1]
Ceq1=[C]+0.108×[Si]-0.067×[Mn]+0.024×[Cr]-0.05×[Ni]+0.074×[V]
(상기 수학식 1 중, []은 각 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.)
C: 0.15-0.40% (mean of mass%. Hereinafter, same.),
Si: 1-3.5%,
Mn: while containing 0.20 to 2.0%
At least one selected from the group consisting of Ti: 0.005 to 0.10%, Nb: 0.005 to 0.05%, and V: 0.25% or less,
Cr: 0.05-1.20%,
P: 0.030% or less,
S: contains 0.02% or less, the remainder is iron and inevitable impurities,
Carbon steel Ceq 1 represented by the following formula (1) is 0.55 or less high-strength spring steel, characterized in that the tempering is omitted.
[Equation 1]
Ceq 1 = [C] + 0.108 x [Si]-0.067 x [Mn] + 0.024 x [Cr]-0.05 x [Ni] + 0.074 x [V]
(In said Formula (1), [] shows content (mass%) of each element.)
제 1 항에 있어서,
추가로, Ni: 0.05?2% 및 Cu: 0.05?0.50%를 함유하는 고강도 스프링용 강.
The method of claim 1,
Furthermore, high strength spring steel containing Ni: 0.05-2% and Cu: 0.05-0.50%.
제 2 항에 있어서,
Ni: 0.15?2%를 함유하는 고강도 스프링용 강.
The method of claim 2,
Ni: High strength spring steel containing 0.15-2%.
제 1 항에 있어서,
Ti: 0.035?0.10%, Nb: 0.005?0.05%, 및 V: 0.05?0.25%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하고,
담금질 후의 결정 입도가 7.5번 이상인 고강도 스프링용 강.
The method of claim 1,
At least one member selected from the group consisting of Ti: 0.035-0.10%, Nb: 0.005-0.05%, and V: 0.05-0.25%,
High strength spring steel with a grain size of 7.5 or more after quenching.
제 1 항에 있어서,
추가로, B: 0.005% 이하 및/또는 Mo: 0.60% 이하를 함유하는 고강도 스프링용 강.
The method of claim 1,
In addition, B: 0.005% or less and / or Mo: 0.60% or less.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 스프링용 강을 열간에서 코일링하고, 담금질한 후, 뜨임을 생략한 채로 세팅하는 것을 특징으로 하는 부식 피로 특성이 우수한 고강도 스프링의 제조방법. A method for producing a high strength spring having excellent corrosion fatigue characteristics, characterized in that the steel for springs according to any one of claims 1 to 5 is hot coiled, quenched, and set with the tempering omitted.
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