KR20150002848A

KR20150002848A - 코일링성과 내수소취성이 우수한 고강도 스프링용 강선 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150002848A
Application number: KR1020147032284A
Authority: KR
Inventors: 아츠히코 다케다; 나오 요시하라
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2015-01-07
Also published as: MX2014014448A; CN104321454B; WO2013179934A1; EP2857540A1; EP2857540A4; US20150101715A1; CN104321454A; JP2014005532A; TW201408802A; TWI496924B; JP5364859B1

Abstract

합금 원소를 다량으로 첨가하지 않아도 고강도를 나타내고, 코일링성이 우수하며, 또한 내수소취성이 향상된 냉간 코일 스프링을 얻기 위한 스프링용 강선을 제공한다. 해당 스프링용 강선은, C: 0.40∼0.65%(질량%), Si: 1.0∼3.0%, Mn: 0.6∼2.0%, P: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않음), S: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않음), 및 Al: 0.001∼0.10%를 만족시키고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며, 전체 조직에 대하여, 템퍼링 마텐자이트: 70면적% 이상, 및 잔류 오스테나이트: 6∼15면적%임과 더불어, JIS G 0551에 규정된 방법으로 구해지는 구 오스테나이트 결정 입도 번호가 10.0번 이상이고, 또한 인장 강도가 1900MPa 이상인 점에 특징을 갖는다.

Description

코일링성과 내수소취성이 우수한 고강도 스프링용 강선 및 그의 제조 방법{STEEL WIRE FOR HIGH-STRENGTH SPRING HAVING EXCEPTIONAL COILING PERFORMANCE AND HYDROGEN EMBRITTLEMENT RESISTANCE, AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은 코일링성 및 내수소취성(내수소취화 특성)이 우수한 고강도 스프링용 강선 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 조질(調質, 담금질 템퍼링)한 상태로 사용되며, 인장 강도가 1900MPa 이상으로 고강도이고, 코일링성 및 내수소취성이 우수한 스프링(예컨대 코일 스프링)용 강선과 그의 제조 방법에 관한 것이다.

자동차 등에 이용되는 코일 스프링(예컨대 엔진이나 서스펜션 등에 사용되는 밸브 스프링, 현가(懸架) 스프링 등)은 배기 가스의 저감이나 연비 향상을 위해서 경량화가 요구되고 있고, 고강도화가 요구되고 있다.

상기 코일 스프링의 제조 방법에는, 열간 코일과 냉간 코일의 2가지 방법이 있다. 상기 냉간 코일은 스프링용 강선재를 신선(伸線)하여, 담금질과 템퍼링을 행한 후, 냉간에서 코일링하고, 그 후 변형 교정 소둔, 세팅, 쇼트 피닝(shot peening), 도장을 순차적으로 행하여 코일 스프링을 제조하는 방법이다.

상기 냉간 코일의 경우, 상기 열간 코일과 같이 스프링 코일 가공 후에 담금질 템퍼링하여 강도를 조정하는 것은 아니고, 담금질 템퍼링 후에 스프링 코일 가공(코일링)을 실시한다. 따라서, 해당 스프링 코일 가공에는, 고강도이고 가공성이 낮은 강선이 이용되게 되어, 스프링 코일 시에 파손되기 쉬워진다. 이와 같은 경향은 고강도화가 진행됨에 따라서 현저해진다. 따라서, 상기 냉간 코일의 경우, 스프링 코일 가공에 제공되는 담금질 템퍼링 후의 강선에는, 우수한 연성(코일링성)이 구비되어 있을 것이 요구된다. 또한, 고강도화된 스프링은 수소 취성이 생기기 쉽기 때문에, 해당 스프링의 제조에 이용되는 스프링용 강선에는, 내수소취성이 우수할 것도 요구된다.

그런데 최근에는, 상기 담금질 템퍼링을, 비교적 단시간에 행할 수 있는 고주파 가열로 행하는 것이 시도되고 있다. 상기 우수한 연성(코일링성)과 내수소취성을 겸비하는 강선을, 고주파 가열로 담금질 템퍼링하여 얻는 기술이 몇 가지 제안되어 있다.

예컨대 특허문헌 1에는, 고용 C량과, Cr 함유 석출물로서 포함되는 Cr량과, 소정의 식으로 표시되는 TS값을 제어하는 것에 의해, 내취성파괴 특성을 개선할 수 있다는 것이 나타나 있다. 또한 특허문헌 1에는, 제조 방법으로서, 진변형이 0.10 이상인 소성 가공; 200℃ 이상에서의 평균 승온 속도: 20K/s 이상으로 T1: 850∼1100℃까지 가열한 후, 평균 냉각 속도: 30K/s 이상으로 200℃ 이하까지 냉각하는 담금질 처리; 300℃ 이상에서의 평균 승온 속도를 20K/s 이상으로 하고, 소정의 식에 의해서 정해지는 온도(T2℃) 이상으로 가열하며, 300℃ 이상에서의 체재 시간 t1을 240sec 이하로 하고, 다시 300℃ 이하까지 냉각하는 템퍼링 처리를 실시하는 것이 나타나 있다.

특허문헌 2에는, 부식 환경 하에서 사용되는 것을 고려하여, 내식성을 확보하기 위해서, 담금질 템퍼링 후의 잔류 오스테나이트량을 20체적% 이하로 억제하는 것이 나타나 있다.

특허문헌 3에는, 성분 조성을 제어함과 더불어, 탄화물의 사이즈나 밀도, 및 구 오스테나이트 결정 입도 번호를 제어하는 것에 의해, 코일링성이나 피로 특성을 향상시킬 수 있다는 것이 나타나 있다.

특허문헌 4에는, 구 오스테나이트 평균 입경과; 잔류 오스테나이트의 양, 평균 입경 및 최대 입경을 제어함으로써, 코일링성과 내수소취화 특성을 개선할 수 있었던 것이 나타나 있다.

그런데 비용 절하의 관점에서, Cr 등의 합금 원소의 사용이 억제되고 있다. 또한, 부식 환경 하에서 발생하는 부식 피트의 형상을 적정하게(얕게) 해서 부식 피로 특성을 개선한다는 관점에서, Cr량을 억제할 것이 요구되고 있다.

그러나, 상기 Cr 등의 합금 원소량을 억제하면, 고강도를 확보하는 것이 곤란해진다.

특허문헌 5에는, 상기 Cr 등의 합금 원소를 필수로 하지 않고서, 구 오스테나이트 결정립의 입도와, 일정 사이즈의 미용해 탄화물의 밀도를 제어하는 것에 의해, 지연 파괴 특성을 개선할 수 있었던 취지가 제안되어 있다.

일본 특허공개 2007-191776호 공보 일본 특허공개 2006-291291호 공보 일본 특허공개 2002-180198호 공보 일본 특허 제4423254호 공보 일본 특허공개 2004-143482호 공보

그러나, 상기 특허문헌 5에 개시된 실시예는 Cr을 이용한 예가 대부분이며, Cr을 사용하지 않는 것을 전제로 하는 것이 아니다. 또한, 상기 특허문헌 5에 개시된 실시예에 있어서, Cr을 포함하지 않는 실시예에서는 Cu, Ti, Nb 등의 합금 원소가 이용되고 있다.

즉, 특허문헌 5의 기술에서는, 강도 확보를 위해서, Cr 또는 그 밖의 합금 원소(Cu, Ti, Nb)가 이용되고 있다. 따라서 특허문헌 5에는, 이들 Cr 등을 이용하지 않아도 고강도를 달성할 수 있다는 것까지 나타나 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 사정에 착안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 고주파 가열로 담금질 템퍼링하여 얻어지는 스프링용 강선으로서, Cr을 이용하지 않고, 또한 Cu 등의 합금 원소를 필수로 하지 않아도, 1900MPa 이상의 고강도를 나타내면서 코일링성과 내수소취성이 우수한 스프링용 강선을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명의 고강도 스프링용 강선은, C: 0.40∼0.65%(질량%의 의미, 화학 성분에 대하여 이하 동일), Si: 1.0∼3.0%, Mn: 0.6∼2.0%, P: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않음), S: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않음), 및 Al: 0.001∼0.10%를 만족시키고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며, 전체 조직에 대하여, 템퍼링 마텐자이트: 70면적% 이상, 및 잔류 오스테나이트: 6∼15면적%를 만족시킴과 더불어, JIS G 0551에 규정된 방법으로 구해지는 구 오스테나이트 결정 입도 번호가 10.0번 이상이고, 또한 인장 강도가 1900MPa 이상인 점에 특징을 갖는다.

상기 고강도 스프링용 강선은 상기 성분 조성으로 원하는 특성을 확보할 수 있지만, 용도에 따라, 더한층의 내식성 등의 구비를 목적으로, 추가로 하기 (a), (b)에 나타내는 원소를 포함하고 있어도 좋다.

(a) Cu: 0.05∼1.5% 및 Ni: 0.05∼1.5%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소;

(b) Ti: 0.10% 이하(0%를 포함하지 않음), B: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않음), Nb: 0.10% 이하(0%를 포함하지 않음), Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), 및 V: 0.3% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소.

본 발명에는, 상기 고강도 스프링용 강선을 이용하여 얻어진 스프링도 포함된다.

또한 본 발명에는, 상기 고강도 스프링용 강선의 제조 방법도 포함된다. 해당 제조 방법은, 상기 성분 조성을 만족시키는 강재를 이용하여, 신선 후에 행하는 담금질 템퍼링을, 하기의 담금질 조건 및 하기의 템퍼링 조건의 모두를 만족시키도록 행한다는 점에 특징을 갖는다.

(담금질 조건)

·100℃로부터 하기 담금질 가열 온도(T1)까지의 평균 승온 속도(HR1): 40℃/s 이상

·담금질 가열 온도(T1): 850∼1000℃

·담금질 가열 온도에서의 유지 시간(t1): 90초 이하

·담금질 가열 후의 300℃로부터 80℃까지의 평균 냉각 속도(CR1): 5∼30℃/s

(템퍼링 조건)

·100℃로부터 하기 템퍼링 가열 온도(T2)까지의 평균 승온 속도(HR2): 30℃/s 이상

·템퍼링 가열 온도(T2): 350∼550℃

·템퍼링 가열 온도에서의 유지 시간(t2): 5∼90초

·템퍼링 가열 후의, 상기 T2(단, 상기 T2가 400℃ 이상인 경우는 400℃)로부터 100℃까지의 평균 냉각 속도(CR2): 30℃/s 이상

본 발명에 의하면, Cr을 이용하지 않고, 또한 Cu 등의 합금 원소를 필수로 하지 않고서, 고주파 가열로 담금질 템퍼링을 행하여, 1900MPa 이상의 고강도를 나타냄과 더불어 코일링성과 내수소취성이 우수한 스프링용 강선이 얻어진다. 본 발명의 스프링용 강선은, 상기와 같이 Cr을 이용하고 있지 않기 때문에, 제조 비용을 억제할 수 있고, 또한 내식성이 우수하다. 게다가 본 발명의 스프링용 강선은, 상기와 같이 Cu 등의 합금 원소가 필수가 아니기 때문에, 해당 강선의 제조 비용을 보다 억제할 수 있다. 그 결과, 수소 취화가 극히 생기기 어려운 고강도의 스프링(예컨대 자동차용 부품 중 하나인 현가 스프링 등의 코일 스프링)을 저렴하게 공급할 수 있다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 우선 Cr 등의 합금 원소를 이용하지 않고서, 고강도를 나타냄과 더불어 코일링성과 내수소취성이 우수한 스프링용 강선을 얻기 위해서 예의 연구를 거듭했다. 그 결과, 고가인 합금 원소를 이용하지 않아도, 기본적인 성분으로 이루어지는 조성을 제어함과 더불어, 특히 제조 공정에 있어서의 담금질 템퍼링 조건을 제어하여, 강도를 저하시키는 일 없이 하기에 설명하는 조직을 확보하면, 상기 우수한 특성을 달성할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성했다.

우선, 본 발명에 있어서 조직을 규정한 이유에 대하여 설명한다.

[조직]

〔잔류 오스테나이트(잔류 γ)량: 6∼15면적%〕

오스테나이트는 유연하여 본질적으로 연성이 높은 상(相)이다. 따라서, 경질인 마텐자이트 중에 잔류 오스테나이트를 적절히 분산시키는 것에 의해, 조임이 향상되어 양호한 코일링성을 확보할 수 있다. 게다가 잔류 오스테나이트는 수소 트랩 사이트로서 유효하게 작용하기 때문에, 수소 취화에 대한 감수성을 저감시켜 내수소취성의 향상에도 기여한다. 본 발명에서는, 우수한 코일링성과 내수소취성의 양 특성을 확보하기 위해, 잔류 오스테나이트량을 6면적% 이상으로 했다. 잔류 오스테나이트량은, 바람직하게는 8면적% 이상, 보다 바람직하게는 10면적% 이상이다.

한편, 잔류 오스테나이트량이 지나치게 많으면, 가공 유기(誘起) 마텐자이트 변태에 의해 고경도부가 생성되고, 조임이 저하되어, 우수한 코일링성이 얻어지기 어려워진다. 또한, 생성된 고경도부가 응력 집중원으로서 작용하여 취화되기 때문에, 내수소취성의 저하도 초래한다. 그래서, 잔류 오스테나이트량의 상한을 15면적%로 했다. 잔류 오스테나이트량은, 바람직하게는 13면적% 이하이다.

한편, 전술한 특허문헌 1의 기술에서는, 잔류 오스테나이트량이 체적률로 5% 이하로 적기 때문에(특허문헌 1의 단락 0034), 코일링성과 내수소취성의 양 특성을 확보하는 것은 어렵다고 생각된다.

〔구 오스테나이트 결정 입도 번호: 10.0번 이상〕

구 오스테나이트 결정립의 미세화에 의해 코일링성과 내수소취성이 향상된다. 그 때문에, 본 발명에서는 JIS G 0551에 규정된 방법으로 구해지는 구 오스테나이트(구 γ) 결정 입도 번호를 10.0번 이상으로 했다. 해당 구 γ 결정 입도 번호는, 바람직하게는 10.5번 이상, 보다 바람직하게는 11.0번 이상이다. 한편, 상기 구 γ 결정 입도 번호의 상한은 14.0번 정도이다.

〔템퍼링 마텐자이트: 70면적% 이상〕

본 발명의 강재(강선)는 조직이 템퍼링 마텐자이트 주체(전체 조직에서 차지하는 비율로 70면적% 이상)이다. 고강도 및 고인성을 확보하기 위해, 후술하는 담금질 템퍼링 처리를 행하여, 상기 템퍼링 마텐자이트 주체의 조직으로 할 필요가 있다. 템퍼링 마텐자이트는, 바람직하게는 80면적% 이상이다.

그 밖의 조직으로서, 베이나이트, 페라이트, 펄라이트 등을 포함할 수 있지만, 이들은 포함되어 있어도 10면적% 이하이다. 바람직하게는 0면적%이다.

다음으로, 본 발명의 성분 조성을 규정한 이유를 설명한다.

〔C: 0.40∼0.65%〕

C는 고강도를 확보하는 데 필요한 원소이며, 또한 미세한 탄화물 형성에 의해 내수소취성을 향상시키는 데 유효한 원소이기도 하다. 그 때문에 C를 0.40% 이상 함유시킨다. C량은, 바람직하게는 0.50% 이상, 보다 바람직하게는 0.58% 이상이다. 그러나 C량이 과잉이 되면, 담금질 템퍼링 후의 잔류 오스테나이트량이 필요 이상으로 증가하여, 내수소취성이 오히려 저하되는 경우가 있다. 또한 C는, 내식성을 열화시키는 원소이기도 하기 때문에, 최종 제품인 스프링 제품(현가 스프링 등)의 부식 피로 특성을 높이기 위해서는 C량을 억제할 필요가 있다. 따라서 본 발명에서는 C량을 0.65% 이하로 했다. C량은, 바람직하게는 0.62% 이하이다.

〔Si: 1.0∼3.0%〕

Si는 강도를 확보하는 데 필요한 원소임과 더불어, 탄화물을 미세하게 하는 효과가 있다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 Si를 1.0% 이상 함유시킬 필요가 있다. Si량은, 바람직하게는 1.3% 이상, 보다 바람직하게는 1.8% 이상이다. 한편, Si는 탈탄을 촉진시키는 원소이기도 하다. 과도하게 Si가 포함되어 있으면, 강선의 제조 공정에 있어서, 강재 표면의 탈탄층 형성이 촉진된다. 그 결과, 해당 탈탄층의 삭제를 위해서 필링 공정이 필요해져, 제조 비용의 증가를 초래한다. 따라서, 본 발명에서는 Si량의 상한을 3.0%로 했다. Si량은, 바람직하게는 2.5% 이하, 보다 바람직하게는 2.2% 이하이다.

〔Mn: 0.6∼2.0%〕

Mn은 탈산 원소로서 이용됨과 더불어, 강 중의 유해 원소인 S와 MnS를 형성하여 S의 무해화에 유익한 원소이다. 또한, 강도 향상에 기여하는 원소이기도 하다. 이들 효과를 유효하게 발휘시키기 위해, Mn량을 0.6% 이상으로 한다. Mn량은, 바람직하게는 0.7% 이상, 보다 바람직하게는 0.8% 이상이다. 그러나 Mn이 과잉으로 포함되면, 잔류 γ량이 필요 이상으로 증가되기 쉬워져, 내수소취성나 연성(코일링성)이 오히려 저하된다. 이들 이유로부터, 본 발명에서는 Mn량을 2.0% 이하로 한다. Mn량은, 바람직하게는 1.6% 이하, 보다 바람직하게는 1.3% 이하이다.

〔P: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않음)〕

P는 강재의 연성(코일링성)을 열화시키는 유해 원소이다. 따라서 P량은 낮은 편이 바람직하고, 그의 상한을 0.015%로 한다. P량은, 바람직하게는 0.010% 이하, 보다 바람직하게는 0.008% 이하이다.

〔S: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않음)〕

S도 상기 P와 마찬가지로 강재의 연성(코일링성)을 열화시키는 유해 원소이다. 따라서 S량은 낮은 편이 바람직하고, 그의 상한을 0.015%로 한다. S량은, 바람직하게는 0.010% 이하, 보다 바람직하게는 0.008% 이하이다.

〔Al: 0.001∼0.10%〕

Al은 주로 탈산 원소로서 첨가된다. 또한, N과 AlN을 형성하여 고용 N을 무해화함과 더불어 조직의 미세화에도 기여한다. 이들 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는 Al량을 0.001% 이상으로 할 필요가 있다. Al량은, 바람직하게는 0.002% 이상이다. 그러나, Al은 Si와 마찬가지로 탈탄을 촉진시키는 원소이기도 하다. 따라서, Si를 많이 함유하는 스프링용 강선에서는 Al량을 억제할 필요가 있고, 본 발명에서는 Al량을 0.10% 이하로 했다. Al량은, 바람직하게는 0.07% 이하, 보다 바람직하게는 0.030% 이하, 더 바람직하게는 0.020% 이하이다.

본 발명의 강재의 성분은 상기와 같으며, 잔부는 철 및 불가피 불순물로 이루어진다.

본 발명의 스프링용 강선은 상기와 같이 Cr을 포함하는 것이 아니다. 또한 Cu 등의 합금 원소를 이용하지 않아도 상기 성분 조성으로 고강도이면서 우수한 코일링성과 내수소취성을 달성할 수 있다. 용도에 따라 내식성 등의 더한층의 구비를 목적으로 하기 원소를 추가로 함유시켜도 좋다.

〔Cu: 0.05∼1.5% 및 Ni: 0.05∼1.5%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소〕

Cu는 표층 탈탄의 억제나 내식성의 향상에 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 발휘시키기 위해서는 Cu량을 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이다. 그러나 Cu가 과도하게 포함되면, 열간 가공 시에 균열이 발생하거나, 담금질 후의 잔류 오스테나이트량이 극단적으로 불어나, 강재의 연성이 열화되는 경우가 있다. 따라서, 본 발명에서는 Cu량을 1.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. Cu량은, 보다 바람직하게는 1.3% 이하, 더 바람직하게는 0.7% 이하, 보다 더 바람직하게는 0.4% 이하이다. 한편, Cu량이 0.5%를 초과하는 경우에는, Cu와 동량 또는 그 이상의 Ni를 존재시키는 것[Ni량(질량%)≥Cu량(질량%)]에 의해 Cu에 의한 열간 취성을 억제할 수 있다.

Ni는 Cu와 마찬가지로 표층 탈탄의 억제나 내식성의 향상에 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 발휘시키기 위해서는 Ni량을 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ni량은, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이다. 그러나 Ni가 과도하게 포함되면, 담금질 후의 잔류 오스테나이트량이 극단적으로 불어나, 강재의 연성이 열화되는 경우가 있다. 따라서, 본 발명에서는 Ni량을 1.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 특히, 열간 가공 균열의 방지나 비용 저감의 관점에서는, Ni량을 0.7% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 0.4% 이하이다.

〔Ti: 0.10% 이하(0%를 포함하지 않음), B: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않음), Nb: 0.10% 이하(0%를 포함하지 않음), Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), 및 V: 0.3% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소〕

Ti는 S와 황화물을 형성하여 S의 무해화를 도모하는 데 유용한 원소이다. 또한 Ti는 탄질화물을 형성하여 조직을 미세화하는 효과도 갖는다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서는 0.02% 이상의 Ti를 함유시키는 것이 바람직하다. Ti량은, 보다 바람직하게는 0.05% 이상이다. 그러나 Ti량이 과잉이 되면, 조대한 Ti 황화물이 형성되어 연성이 열화되는 경우가 있다. 따라서 본 발명에서는 Ti량을 0.10% 이하로 하는 것이 바람직하다. 비용 저감의 관점에서는 Ti량을 0.07% 이하로 억제하는 것이 보다 바람직하다.

B는 담금질성 향상 원소이다. 또한 B는 오스테나이트 결정립계를 강화하는 효과가 있어, 파괴의 억제에 기여하는 원소이기도 하다. 이들 효과를 발휘시키기 위해, B량은 0.0005% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0010% 이상이다. 그러나 B를 과잉으로 첨가해도 상기 효과는 포화되기 때문에, B량은 0.010% 이하인 것이 바람직하다. B량은, 보다 바람직하게는 0.0050% 이하이다.

Nb는 C나 N과 탄질화물을 형성하여, 주로 조직 미세화에 기여하는 원소이다. 이와 같은 효과를 발휘시키기 위해, Nb량은 0.003% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.005% 이상이다. 그러나 Nb량이 과잉이 되면, 조대 탄질화물이 형성되어 강재의 연성(코일링성)이 열화된다. 그 때문에 Nb량은 0.10% 이하인 것이 바람직하다. 비용 저감의 관점에서 Nb량은 0.07% 이하로 억제하는 것이 보다 바람직하다.

Mo는 상기 Nb와 마찬가지로 C나 N과 탄질화물을 형성하여, 조직 미세화에 기여하는 원소이다. 또한 Mo는 템퍼링 후의 강도 확보에 유효한 원소이기도 하다. 이들 효과를 충분히 발휘시키기 위해, Mo량은 0.15% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.20% 이상이다. 그러나 Mo량이 과잉이 되면, 조대 탄질화물이 형성되어 강재의 연성(코일링성)이 열화된다. 따라서 Mo량은 0.5% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4% 이하이다.

V는 석출 강화에 의해 강재의 고강도화에 유효하게 작용하는 원소이다. 또한 V는 인성을 높여 내처짐성의 향상에 기여하는 것 외에, 결정립을 미세화하여 강도나 내력비를 향상시키는 원소이다. 이러한 작용을 발휘시키기 위해, V량은 0.03% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상, 더 바람직하게는 0.10% 이상이다. 그러나 V량이 과잉이 되면, 조대한 탄질화물이 형성되어 인성과 부식 피로 특성이 열화된다. 따라서 V량은 0.3% 이하인 것이 바람직하다. V량은, 보다 바람직하게는 0.25% 이하, 더 바람직하게는 0.22% 이하, 보다 더 바람직하게는 0.20% 이하이다.

다음으로, 본 발명의 스프링용 강선을 제조하기 위한 방법에 대하여 설명한다.

[제조 방법]

본 발명의 스프링용 강선의 상기 조직을 용이하게 확보하기 위해서는, 예컨대 강재를 용제 후, 압연하여 선재를 얻은 후에 신선 가공을 실시하고, 이어서 담금질 템퍼링 처리하는 공정에 있어서, 해당 담금질 템퍼링 처리를 하기 요령으로 행할 필요가 있다.

본 발명의 스프링용 강선은 일정량의 잔류 오스테나이트를 포함하는 것이다. 이 잔류 오스테나이트는 일반적으로 탄소강을 담금질 처리하면, 적지 않게 존재하는 조직이다. 종래 기술과 같이, 강재의 고강도화를 도모하기 위해서 C량과 합금 성분을 증가시키면, 담금질 시에 존재하는 잔류 오스테나이트가 증가하고, 템퍼링 시에 분해하기 어려워져, 잔류 오스테나이트를 확보할 수 있다. 그러나 본 발명에서는, 잔류 오스테나이트의 확보에 유효한 합금 원소를 필수로 하는 것은 아니다. 본 발명에서는, 스프링용 강선의 제조 공정에 있어서, 신선 후, 고주파 가열 장치를 이용하여 후술하는 조건(특히, 담금질 및 템퍼링에 있어서, 급속 가열·단시간 가열을 행한다)으로 담금질 템퍼링을 실시하는 것에 의해, 고강도화와 잔류 오스테나이트의 확보를 도모한다. 본 발명에서는, 후술하는 담금질 템퍼링을, 상기와 같이 고주파 가열을 이용하여 행하는 것에 의해, 구 오스테나이트 결정립의 미세화를 용이하게 도모할 수도 있다.

〔담금질 공정〕

(100℃로부터 담금질 가열 온도(T1)까지의 평균 승온 속도(HR1): 40℃/s 이상)

100℃로부터 담금질 가열 온도(T1)까지의 평균 승온 속도(HR1)가 40℃/s보다도 느리면, 구 오스테나이트 결정립이 조대화되어, 특성(코일링성 및 내수소취성)이 저하된다. 따라서, 상기 HR1을 40℃/s 이상으로 한다. 상기 HR1은, 바람직하게는 50℃/s 이상, 보다 바람직하게는 100℃/s 이상이다. 한편, 상기 HR1의 상한은 온도 제어의 관점에서 400℃/s 정도이다.

한편, 실온으로부터 100℃까지의 평균 승온 속도는 특별히 한정되지 않는다.

(담금질 가열 온도(T1): 850∼1000℃)

담금질 가열 온도(T1)가 1000℃보다도 높으면, 구 오스테나이트 결정립이 조대화되어, 특성(코일링성 및 내수소취성)이 저하된다. 따라서 상기 T1을 1000℃ 이하로 한다. 상기 T1은, 바람직하게는 980℃ 이하, 보다 바람직하게는 930℃ 이하이다. 한편, 상기 T1이 850℃보다도 낮으면, 탄화물이 충분히 고용되지 않아, 오스테나이트화를 충분히 도모할 수 없다. 그 결과, 이 담금질 템퍼링 공정에서 템퍼링 마텐자이트 조직을 충분히 확보할 수 없어, 고강도가 얻어지지 않는다. 따라서 상기 T1은 850℃ 이상으로 한다. 상기 T1은, 바람직하게는 870℃ 이상, 보다 바람직하게는 900℃ 이상이다.

(담금질 가열 온도에서의 유지 시간(t1): 90초(sec) 이하)

담금질 가열 온도(T1)에서의 유지 시간(t1)이 90초보다도 길면, 구 오스테나이트 결정립이 조대화되어, 특성(코일링성 및 내수소취성)이 저하된다. 따라서 상기 t1은 90초 이하로 한다. 상기 t1은, 바람직하게는 60초 이하, 보다 바람직하게는 40초 이하이다.

한편, 탄화물의 용입(溶入) 부족에 의한 오스테나이트화의 부족을 방지하여, 규정된 조직(템퍼링 마텐자이트 주체로 하고, 규정량의 잔류 오스테나이트를 포함하는 조직)을 얻기 위해서는, 이 t1을 5초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 t1은, 보다 바람직하게는 10초 이상, 더 바람직하게는 15초 이상이다.

(300℃로부터 80℃까지의 평균 냉각 속도(CR1): 5∼30℃/s)

담금질 가열 후의 300℃로부터 80℃까지의 평균 냉각 속도(CR1)가 30℃/s보다도 빠르면, 마텐자이트 변태가 진행되어, 템퍼링 후의 잔류 오스테나이트량이 규정 범위의 하한치를 하회한다. 따라서 본 발명에서는 상기 CR1을 30℃/s 이하로 한다. 상기 CR1은, 바람직하게는 25℃/s 이하, 보다 바람직하게는 20℃/s 이하이다. 한편, 상기 CR1이 지나치게 작으면, 잔류 오스테나이트량이 규정 범위의 상한을 상회하여, 전술한 바와 같이 코일링성이나 내수소취성의 저하를 초래한다. 따라서 본 발명에서는 상기 CR1을 5℃/s 이상으로 한다. 상기 CR1은, 바람직하게는 10℃/s 이상, 보다 바람직하게는 15℃/s 이상이다.

냉각 방법으로서, 수냉(수조에 침지 등), 스프레이 냉각, 미스트 냉각, He 가스에 의한 냉각 등을 들 수 있지만, 본 발명이 저비용으로 제조하는 것인 점 및 300℃로부터 80℃까지의 평균 냉각 속도(상기 CR1)를 상기 범위 내로 제어할 필요가 있는 점 때문에, 담금질 시의 냉각은 스프레이 냉각이나 미스트 냉각을 채용하여, 해당 스프레이나 미스트의 수량을 조정하는 방법이 바람직하다.

본 발명에서는, 상기와 같이, 담금질 시의 냉각 속도를 비교적 완만하게 제어하여 잔류 오스테나이트를 확보한다. 이에 비하여 특허문헌 1에서는, 담금질 가열 후의 평균 냉각 속도 CR1을 30K/s 이상으로 해서 200℃ 이하까지 냉각시키고 있어, 잔류 오스테나이트량은 체적률로 5% 이하로 적다. 또한 특허문헌 2 및 5에서도 담금질 템퍼링 시의 냉각이 수냉이며, 특허문헌 3에 있어서도 담금질 후의 냉각이 수냉이기 때문에, 어느 쪽도 담금질 시의 냉각을 제어하여 잔류 오스테나이트를 확보하고자 하는 것이 아니다.

한편, 상기 CR1에서의 냉각 온도역(300∼80℃)보다도 높은 온도역, 즉 상기 T1에서 가열 유지 후 700℃로부터 300℃까지는, 담금질하기 위해서 50℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각하는 것이 좋다. 해당 냉각의 방법으로서, 예컨대 수냉, 스프레이 냉각, 미스트 냉각 등을 들 수 있다.

〔템퍼링 공정〕

(100℃로부터 템퍼링 가열 온도(T2)까지의 평균 승온 속도(HR2): 30℃/s 이상)

상기 평균 승온 속도(HR2)가 느리면, 잔류 오스테나이트가 분해되어 감소하여, 규정량의 잔류 오스테나이트를 확보할 수 없다. 따라서 본 발명에서는 상기 HR2를 30℃/s 이상으로 한다. 상기 HR2는, 바람직하게는 40℃/s 이상, 보다 바람직하게는 50℃/s 이상이다. 한편, 상기 평균 승온 속도(HR2)가 지나치게 빠르면, 온도 제어가 곤란해져 강도 편차가 생기기 쉬워진다. 따라서 상기 HR2는, 바람직하게는 300℃/s 이하이며, 보다 바람직하게는 200℃/s 이하이다.

한편, 실온으로부터 100℃까지의 평균 승온 속도에 대해서는 특별히 따지지 않는다.

(템퍼링 가열 온도(T2): 350∼550℃)

템퍼링 가열 온도(T2)가 지나치게 낮으면, 충분히 템퍼링되지 않고, 강도가 지나치게 높아져, 조임이 극단적으로 저하되는 것과 같은 문제가 생긴다. 따라서, 상기 T2는 350℃ 이상으로 한다. 한편, 상기 T2가 550℃를 초과하면, 인장 강도 1900MPa 이상을 달성하는 것이 곤란해진다. 따라서 상기 T2는 550℃ 이하로 한다. 템퍼링 가열 온도(상기 T2)의 최적 범위는 350∼550℃의 범위 내에서 요구 강도에 따라 적절히 결정할 수 있다.

(템퍼링 가열 온도에서의 유지 시간(t2): 5∼90초(sec))

템퍼링 가열 온도(T2)에서의 유지 시간(t2)이 90초보다도 길면, 잔류 γ가 분해되어, 규정량의 잔류 γ가 얻어지지 않는다. 상기 t2는, 바람직하게는 70초 이하, 보다 바람직하게는 50초 이하, 더 바람직하게는 40초 이하, 보다 더 바람직하게는 12초 이하이다. 한편, 본 발명은 고주파 가열을 행하는 것을 전제로 하는 것이며, 상기 t2가 지나치게 짧으면, 태경(太徑) 강선의 경우, 원주 방향의 단면 내의 경도 편차가 생기기 쉬워, 안정된 강도 향상을 도모하는 것이 곤란해진다. 따라서 본 발명에서는, 상기 t2는 5초 이상으로 한다. 상기 t2는, 바람직하게는 7초 이상, 보다 바람직하게는 10초 이상이다.

한편, 상기 t2는 상기 범위 내에서 요구 강도에 따라 적절히 조정하면 된다.

(T2(단, T2가 400℃ 이상인 경우는 400℃)로부터 100℃까지의 평균 냉각 속도(CR2): 30℃/s 이상)

템퍼링 가열 후의, 상기 T2(단, 상기 T2가 400℃ 이상인 경우는 400℃)로부터 100℃까지의 평균 냉각 속도(CR2)가 느리면, 잔류 오스테나이트가 분해, 감소되어, 규정량의 잔류 오스테나이트를 확보할 수 없다. 따라서 본 발명에서는 상기 평균 냉각 속도(상기 CR2)를 30℃/s 이상으로 한다. 상기 CR2는, 바람직하게는 40℃/s 이상, 보다 바람직하게는 50℃/s 이상이다. 한편, 상기 CR2의 상한은 300℃/s 정도이다.

상기 냉각의 방법으로서는 수냉, 미스트 냉각 등을 들 수 있다. 또한 100℃로부터 실온까지의 평균 냉각 속도는 특별히 한정되지 않는다.

상기 성분 조성·조직을 만족시키는 본 발명의 스프링용 강선은 인장 강도가 1900MPa 이상이고, 후술하는 인장 시험에서 측정되는 조임이 45% 이상이다. 이 인장 시험에서 구해지는 조임은 재료의 연성을 나타내는 지표의 하나이다. 이 조임이 높아질수록, 연성이 높아지고, 스프링 성형 중의 파손이 생기기 어려워지기 때문에, 코일링성이 양호해진다.

본 발명의 스프링용 강선은 상기와 같이 고강도이면서 코일링성과 내수소취성이 우수하기 때문에, 냉간 성형 스프링용 강선(특히, 현가 스프링용 강선)으로서 적합하다. 본 발명의 스프링용 강선을 이용하여, 고강도이면서 내수소취성이 우수한 코일 스프링(예컨대 엔진이나 서스펜션 등에 사용되는 밸브 스프링, 현가 스프링 등)을 실현할 수 있다.

본원은 2012년 5월 31일에 출원된 일본 특허출원 제2012-124581호 및 2013년 3월 6일에 출원된 일본 특허출원 제2013-044766호에 기초하는 우선권의 이익을 주장하는 것이다. 2012년 5월 31일에 출원된 일본 특허출원 제2012-124581호의 명세서의 전체 내용 및 2013년 3월 6일에 출원된 일본 특허출원 제2013-044766호의 명세서의 전체 내용이 본원의 참고를 위해 원용된다.

실시예

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.

표 1 및 표 2에 나타내는 화학 성분 조성의 강재를 소형 진공 용해로에서 용제하고, 155mm 각의 빌렛으로 단조한 후, 열간 압연하여 직경 14.3mm의 선재를 얻었다. 그리고, 해당 선재를 직경 13.0mm까지 17%의 감면율로 인발 가공(신선)하고 나서, 고주파 유도 가열로에서 표 3 및 표 4에 나타내는 조건으로 담금질 템퍼링을 행하여 스프링용 강선을 얻었다.

상기 담금질은 다음과 같이 하여 행했다. 즉, 표 3 및 표 4에 나타내는 평균 승온 속도(HR1)로 100℃로부터 표 3 및 표 4에 나타내는 담금질 가열 온도(T1)까지 가열하고, 해당 T1에서 유지했다(유지 시간(t1)은 표 3 및 표 4에 나타내는 바와 같음). 그 후, 모든 실시예를, 상기 가열 온도(T1)로부터 300℃까지는 스프레이 냉각을 행하여 50℃/s 이상으로 냉각하고, 300℃로부터 80℃까지는 각각 표 3 및 표 4에 나타내는 평균 냉각 속도(CR1)로 냉각했다. 이 300℃로부터 80℃까지의 냉각은 스프레이 냉각 또는 수조에 침지 또는 일부의 예에서는 He 가스를 이용한 냉각(실험 규모)으로 행했다. 한편, 80℃로부터 실온까지는 방랭(放冷)으로 했다.

이어서 템퍼링은 다음과 같이 하여 행했다. 즉, 표 3 및 표 4에 나타내는 평균 승온 속도(HR2)로 100℃로부터 350∼550℃의 온도역(T2)까지 가열하고, 해당 T2에서 유지했다(유지 시간(t2)은 표 3 및 표 4에 나타내는 바와 같음). 그 후, 상기 T2(단, T2가 400℃ 이상인 경우는 400℃)로부터 100℃까지 표 3 및 표 4에 나타내는 평균 냉각 속도(CR2)로 냉각했다. 이 냉각은 스프레이 냉각으로 행했다. 한편, 100℃로부터 실온까지는 방랭으로 했다. 한편, 표 4에 있어서의 No. 45∼69와 No. 70∼94는 상기 템퍼링 가열 온도(T2)를 변경했기 때문에, 후기의 표 6에 나타내는 바와 같이, 강도 등이 상이한 스프링용 강선이 얻어졌다.

얻어진 강선을 이용하여, 이하의 방법으로 강 조직의 평가(잔류 오스테나이트량과 구 오스테나이트 결정 입도 번호의 측정), 인장 특성의 평가(인장 강도와 조임의 측정) 및 내수소취성의 평가를 행했다.

〔강 조직의 평가〕

(잔류 오스테나이트량의 측정)

잔류 오스테나이트량은 X선 회절로 측정했다. 분석 장치는 주식회사 리가쿠제 2차원 미소부 X선 회절 장치 RINT-RAPIDII를 이용하고, 스폿 지름은 직경 300㎛로 했다. α-Fe의 피크 강도(110)와 γ-Fe의 피크 강도(200)로부터 잔류 오스테나이트량(잔류 γ량)을 구했다.

한편, 상기 X선 회절로 구해지는 잔류 γ량은 체적률로서 산출되지만, 이 체적률의 값은 그대로 면적률로 대체 적용할 수 있다. 따라서 본 발명에서는, 잔류 γ량의 단위를 면적률로 간주하여 취급한다.

(구 오스테나이트 결정 입도 번호의 측정)

강선의 횡단면(스프링용 강선의 중심축에 수직인 단면)의 D(직경)/4 위치가 관찰면으로 되도록 시료를 채취했다. 이 채취한 시료를 수지에 매설하여, 연마 후에 피크르산계의 부식액을 이용해 구 오스테나이트 결정립계를 현출시키고, JIS G 0551에 규정된 방법으로 구 오스테나이트 결정 입도 번호를 구했다.

한편, 모든 실시예의 조직이, 전체 조직에 대하여, 템퍼링 마텐자이트가 70면적% 이상인 것을 광학 현미경에 의해 배율 400배로 확인했다.

〔인장 특성의 평가(코일링성의 평가)〕

얻어진 강선을 이용하여, JIS 14호 시험편으로 가공했다. 해당 시험편을 이용하여, JIS Z 2241에 따라서, 만능 시험기에 의해 크로스헤드 스피드 10mm/min의 조건으로 인장 시험을 행하여, TS(인장 강도)와 조임을 측정했다. 그리고, 인장 강도가 1900MPa 이상인 것을 고강도라고 평가했다. 또한, 조임이 45% 이상인 것을 코일링성이 우수하다고 평가했다.

〔내수소취성의 평가(수소 취화 시험)〕

강선으로부터 폭 10mm×두께 1.5mm×길이 65mm의 시험편을 잘라냈다. 해당 시험편에 대하여 4점 굽힘에 의해 1400MPa의 응력을 작용시킨 상태에서, 해당 시험편을 황산(0.5mol/L)과 싸이오사이안산 칼륨(0.01mol/L)의 혼합 용액에 침지시켰다. 그리고, 포텐쇼스탯(potentiostat)을 이용하여 SCE 전극보다도 낮은 -700mV의 전압을 걸어, 균열이 발생하기까지의 시간(파단 시간)을 측정했다. 해당 파단 시간이 700초(sec) 이상인 경우를 내수소취성이 우수하다고 평가했다.

한편, 하기 표 5의 실시예 No. 9, 10 및 17은 인장 특성의 평가에서 조임이 합격 기준(45% 이상)을 만족시키지 않기 때문에, 상기 내수소취성의 평가를 행하지 않았다.

이들의 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다. 표 5 및 표 6에 있어서, 판정 항목에서 (OK)라고 기재된 예는 본 발명에서 규정하는 요건을 모두 만족시키는 실시예이다. 이에 비하여, 판정 항목에서 (NG)라고 기재된 예는 본 발명에서 규정하는 어느 하나의 요건을 결여하는 것이며, 코일링성과 내수소취성 중 적어도 어느 하나가 열화되어 있다.

표 1∼6으로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다(하기의 No.는 표 3∼6의 실시예 No.를 나타낸다). 즉, No. 1∼4, 6, 7, 11∼16, 18∼21, 25, 26, 28, 29, 33∼35, 37, 38, 41 및 45∼94는 본 발명에서 규정하는 요건을 만족시키고 있으며, 고강도이고 코일링성 및 내수소취성이 우수하다.

이에 비하여, No. 5, 8∼10 및 17은 규정된 성분 조성을 만족시키고 있지 않기 때문에, 코일링성과 내수소취성 중 적어도 어느 하나가 열화되었다. 상세는 다음과 같다.

우선 No. 5는 C량이 과잉이기 때문에, 담금질 템퍼링 후의 잔류 오스테나이트량이 과잉으로 되어, 내수소취성 및 코일링성이 저하되었다.

No. 8은 Mn량이 과잉이기 때문에, 담금질 템퍼링 후의 잔류 오스테나이트량이 과잉으로 되어, 내수소취성 및 코일링성이 저하되었다.

No. 9는 P량이 과잉이기 때문에, No. 10은 S량이 과잉이기 때문에, 또한 No. 17은 Nb량이 과잉이기 때문에, 모두 조임이 작아 코일링성이 저하되었다.

No. 22∼24, 27, 30∼32, 36, 39, 40 및 42∼44는 규정하는 성분 조성의 강재를 이용하고 있지만, 제조 공정에 있어서, 담금질 템퍼링을 규정된 조건으로 행하지 않은 예이다. 이들 예에서는, 규정하는 조직이 얻어지지 않고, 그 결과 코일링성이나 내수소취성이 열화되었다. 상세는 다음과 같다.

우선 No. 22는 100℃로부터 담금질 가열 온도(T1)까지의 평균 승온 속도(HR1)가 느리기 때문에, 구 오스테나이트 결정립의 조대화가 생기고, 그 결과 코일링성과 내수소취성이 열화되었다.

No. 23 및 24는 모두 담금질 가열 온도(T1)가 지나치게 높기 때문에, 구 오스테나이트 결정립의 조대화가 생기고, 그 결과 코일링성과 내수소취성이 열화되었다.

No. 27 및 43은 담금질 가열 온도에서의 유지 시간(t1)이 지나치게 길기 때문에, 구 오스테나이트 결정립의 조대화가 생기고, 그 결과 코일링성과 내수소취성이 열화되었다.

No. 30∼32는 일반적인 조건으로 담금질을 행한 예이지만, 담금질 시의 평균 냉각 속도(CR1)가 지나치게 빠르기 때문에, 규정량의 잔류 오스테나이트를 확보할 수 없어, 코일링성과 내수소취성 중 적어도 어느 하나가 열화되었다.

No. 36은 담금질 시의 평균 냉각 속도(CR1)가 지나치게 느리기 때문에, 잔류 오스테나이트량이 과잉으로 되고, 그 결과 코일링성과 내수소취성이 열화되었다.

No. 39는 템퍼링 시의 평균 승온 속도(HR2)가 지나치게 느리기 때문에, 잔류 오스테나이트가 분해되어서, 규정량의 잔류 오스테나이트를 확보할 수 없어, 코일링성과 내수소취성이 열화되었다.

No. 40 및 44는 템퍼링 가열 온도에서의 유지 시간(t2)이 지나치게 길기 때문에, 잔류 오스테나이트가 분해되어서, 규정량의 잔류 오스테나이트를 확보할 수 없어, 코일링성과 내수소취성이 열화되었다.

No. 42는 템퍼링 시의 평균 냉각 속도(CR2)가 지나치게 느리기 때문에, 잔류 오스테나이트가 분해되어서, 규정량의 잔류 오스테나이트를 확보할 수 없어, 코일링성과 내수소취성이 열화되었다.

Claims

C: 0.40∼0.65%(질량%의 의미, 화학 성분에 대하여 이하 동일),
Si: 1.0∼3.0%,
Mn: 0.6∼2.0%,
P: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않음),
S: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않음), 및
Al: 0.001∼0.10%
를 만족시키고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며,
전체 조직에 대하여,
템퍼링 마텐자이트: 70면적% 이상, 및
잔류 오스테나이트: 6∼15면적%를 만족시킴과 더불어,
JIS G 0551에 규정된 방법으로 구해지는 구 오스테나이트 결정 입도 번호가 10.0번 이상이고, 또한
인장 강도가 1900MPa 이상인 것을 특징으로 하는 코일링성과 내수소취성이 우수한 고강도 스프링용 강선.
제 1 항에 있어서,
추가로 Cu: 0.05∼1.5% 및 Ni: 0.05∼1.5%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 고강도 스프링용 강선.
제 1 항에 있어서,
추가로
Ti: 0.10% 이하(0%를 포함하지 않음),
B: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않음),
Nb: 0.10% 이하(0%를 포함하지 않음),
Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), 및
V: 0.3% 이하(0%를 포함하지 않음)
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 고강도 스프링용 강선.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 스프링용 강선을 이용하여 얻어진 스프링.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 스프링용 강선을 제조하는 방법으로서,
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 만족시키는 강재를 이용하여, 신선 후에 행하는 담금질 템퍼링을, 하기의 담금질 조건 및 템퍼링 조건의 모두를 만족시키도록 행하는 것을 특징으로 하는 코일링성과 내수소취성이 우수한 고강도 스프링용 강선의 제조 방법.
(담금질 조건)
·100℃로부터 하기 담금질 가열 온도(T1)까지의 평균 승온 속도(HR1): 40℃/s 이상
·담금질 가열 온도(T1): 850∼1000℃
·담금질 가열 온도에서의 유지 시간(t1): 90초 이하
·담금질 가열 후의 300℃로부터 80℃까지의 평균 냉각 속도(CR1): 5∼30℃/s
(템퍼링 조건)
·100℃로부터 하기 템퍼링 가열 온도(T2)까지의 평균 승온 속도(HR2): 30℃/s 이상
·템퍼링 가열 온도(T2): 350∼550℃
·템퍼링 가열 온도에서의 유지 시간(t2): 5∼90초
·템퍼링 가열 후의, 상기 T2(단, 상기 T2가 400℃ 이상인 경우는 400℃)로부터 100℃까지의 평균 냉각 속도(CR2): 30℃/s 이상