KR820001821B1 - High strenght spring steel and its manufacturing process - Google Patents

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KR820001821B1
KR820001821B1 KR7900553A KR790000553A KR820001821B1 KR 820001821 B1 KR820001821 B1 KR 820001821B1 KR 7900553 A KR7900553 A KR 7900553A KR 790000553 A KR790000553 A KR 790000553A KR 820001821 B1 KR820001821 B1 KR 820001821B1
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spring
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다까오 야마사끼
도시오 히지가다
기요히꼬 후지다
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아리가 다까오
고슈하네쓰렌 가부시기가이샤
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Abstract

This method is related to the high strength spring steel with the surface layer having the super microscopic structure. The heating temp. of the steel surface is between the higher AC3 transformation point and the lower Ar1 transformation point. At that temp. the steel is alteted repeatedly in a short period of time. When the steel material is heated, the temp. of the steel center becomes more intense. After that, the steel material is cooled at the short time. So, the high strength spring steel having the detailed crystal grain is manufactured.

Description

고강인(高强靭)스프링용 강재의 제조방법Manufacturing Method of Steel for High Tenacity Spring

첨부 도면은 본 발명의 열 사이클을 설명하기 위한 선도.The accompanying drawings are diagrams for explaining the thermal cycle of the present invention.

본 발명은 강재의 표면온도를 Ac3변태점 이상의 온도와 Ar1변태점 이하의 온도와의 사이를 단시간 동안에 주기적으로 반복 변화시키는 표면가열을 당해 강재에 가해서 전체 가열상태 내지 이에 가까운 상태로 하고, 그 후 열처리하여 결정입도가 중심부로 부터 표면층에 향함에 따라서 미세화 되고, 또한 표면층의 결정입도가 초미세 조직이 되어 있는 것을 특징으로 하는 고강인(高强靭)스프링용 강재와 그 제조방법에 관한 것이다.In the present invention, the surface heating of the steel is applied to the steel and subjected to surface heating that periodically changes the temperature between the Ac 3 transformation point and the Ar 1 transformation point for a short time in a short time. The present invention relates to a steel material for high toughness springs and a method for producing the same, characterized in that the grain size is refined as it is heat-treated to the surface layer from the center, and the grain size of the surface layer is an ultrafine structure.

본 발명에 관한 고강인 스프링용 장재는, 보다 구체적으로는, 표면가열에 의해 강재표면온도를 Ac3변태 온도점 이상으로 한 후에 가열을 정지해서 당해 강재의 표면온도를 Ar1변태점 온도보다 저하시킨다는 급열 냉각의 열처리 사이클을 전체가열 또는 이에 가까운 가열상태로 될 때까지 연속적으로 반복한 후 열처리 하므로서 제조되는 것이다.More specifically, the high-strength spring mounting material according to the present invention, after heating the steel surface temperature above the Ac 3 transformation temperature point by surface heating, stops heating to lower the surface temperature of the steel material below the Ar 1 transformation point temperature. The heat treatment cycle of the quenching cooling is produced by continuously heat-treating and then repeatedly heating until it becomes a heating state or the entire heating.

코일스프링, 토오션바아(torsionbar) 등의 탄성재는 높은 피로강도 특히로 높은 비틀림 피로강도가 가장 필요한 특성으로서 요구된다. 이 종류의 스프링은, 그 사용시의 변형을 분석하면, 그것에 가해지는 꾸부림, 비틀림 등의 응력이 탄성 선재의 중립축(neutal axis)을 중심으로 해서 표면에 향함에 따라서 증가하여, 표면층에 최대 응력이 생기는 것이 명백하며, 이 응력분포에 대응하는 강재 조직을 형성하는 것이 본 발명의 주 목적이다.Elastic materials such as coil springs and torsion bars require high fatigue strength, in particular high torsional fatigue strength, as the most necessary characteristic. When this type of spring is analyzed for deformation in use, stresses such as squeezing and twisting applied to the spring increase toward the surface centered on the neutral axis of the elastic wire rod, so that the maximum stress in the surface layer is increased. It is evident that the main purpose of the present invention is to form a steel structure corresponding to this stress distribution.

그러나, 종래, 예를들면, 코일스프링을 제조하는데는 스프링용 강재를 뽑아낸 후, 오일 템퍼(oil temper) 처리를 행하여 고 강도로 한 선재를 냉간에서, 코일로 성형하거나, 또는 스프링용 강재를 코일로 성형 후 열처리를 행해서 강도를 부여한다는 방법에 의하고 있으며, 어느 경우도 통상의 열처리에 의해서 단면전체에 걸쳐서 균일한 열처리 조직을 얻는 데 불과하였다.However, conventionally, for example, in manufacturing a coil spring, after extracting the steel for spring, an oil temper treatment is performed to form a high strength wire rod in cold, coiled, or spring steel It is based on a method of imparting strength by performing heat treatment after molding into a coil, and in any case, it was only to obtain a uniform heat treatment structure over the entire cross section by normal heat treatment.

따라서 종래의 스프링용 강재의 제조방법으로는, 당해 스프링의 사용시에 주어지는 응력분포에 대응하는 조밀 조직을 형성할 수가 없었다. 더우기 종래의 코일스프링의 제조방법 혹은 스프링용 강선의 열처리 공정에 있어서는 강재의 심부에 이르기까지의 단면전체를 한번만 Ac3변태점 이상으로 가열한 후 즉시 열처리 하였으므로 미세한 결정립을 만들수도 없었다.Therefore, in the conventional method for producing steel for springs, it is not possible to form a dense structure corresponding to the stress distribution given when the spring is used. Moreover, in the conventional method of manufacturing a coil spring or the heat treatment process of the spring steel wire, the entire cross-section up to the core portion of the steel was heated only once after the Ac 3 transformation point and immediately heat-treated, thus making it impossible to form fine grains.

스프링의 제조분야 외에서 금속결정립을 미세화 하는 처리법이 연구되어 있으나, 그 일레인 미국특허 제 3,178,324호는 금속체를 단면전체에 걸쳐서 Ac3 점이상으로 가열 후, 강제 냉각하여 마르텐사이트(mart ensite) 조직을 형성시키는 처리를 2회 이상하여 조직전체를 미세화 하는 반복 방법으로서, 내 피로강도의 직접적인 개량과는 무관계이다. 강인 스프링 강재의 개량을 위하여 강재 단면 전역의 조직을 어느정도의 결정으로 하면 좋은가 라는 생각방법을 탈피해서, 지금까지 예기되지 않았던 고도의 당해 개량을 달성하는 것으로서, 전술과 같이 변형시에 생기는 응력분포에 대응하는 조직 결정의 조밀 분포를 형성시키는 본 발명은 타에 전례가 없는 참신한 것이다.Although a treatment method for miniaturizing metal grains has been studied outside of the field of manufacturing springs, Elaine U.S. Patent No. 3,178,324 discloses that the martensite structure is heated by forcibly cooling the metal body to at least Ac 3 points throughout its cross section. It is a repetitive method of miniaturizing the whole tissue by forming two or more treatments, and has nothing to do with the direct improvement of fatigue strength. In order to improve the strength of spring steels, it is necessary to decide how much the structure of the entire steel cross section should be decided, and to achieve the above-mentioned highly improved improvement. The invention of forming a dense distribution of corresponding tissue crystals is novel and unprecedented.

본 발명의 목적은 스프링의 사용시에, 당해 스프링에 주어지는 꾸부림, 비틀림 등의 응력 분포에 적합한 강도 분포를 가지고, 또한 최표면층에는 초 미세조직을 가진 고강도, 고인성(高强靭)으로서, 고 피로 강도를 가진 스프링용 강재를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is a high strength, high toughness, high fatigue, high fatigue, having an ultra-fine structure in the outermost surface layer having a strength distribution suitable for stress distribution such as squeezing, torsion, etc. given to the spring when the spring is used. To provide a spring steel with strength.

본 발명에 관한 고강인 스프링용 강재는 고주파 유도 가열법을 이용한 표면가열에 의해서 강재 표면은 도를 Ac3변태점 이상으로 한 후 가열을 정지하고, 강재의 열전도를 이용하여 당해 강재의 표면온도를 Ar1변태점보다 저하시킨다는 급열 냉각의 열 사이클을 연속적으로 반복해서 부여한 후, 전체 가열 또는 이것에 가까운 가열 상태로 하고, 그러한 후에 열처리 하므로서 얻어진다.Spring steel, which is a high steel according to the present invention, is subjected to surface heating using a high frequency induction heating method, the steel surface stops heating after the degree is higher than Ac 3 transformation point, and the surface temperature of the steel is Ar using the thermal conductivity of the steel. It is obtained by continuously giving a thermal cycle of rapid cooling to lower than one transformation point, and then bringing it into the entire heating or near heating state, and then heat treating it.

본 발명을 첨부 도면을 인용하면서 이하 상세히 설명한다. 전술한 바와 같이 종래의 코일스프링의 제조방법에서의 강도 부여방법은 통상의 열 처리에 의해서 강재의 단면전체에 걸처서 균일한 열처리 조직을 얻는 것을 목표로 하고 있는 것이므로, 스프링의 사용시에 부여되는 응력분포에 적합한 강도 분포의 스프링을 제조하는 것은 곤란하며, 더우기 열 처리는 강재의 심부에 이르기까지의 단면전체를 한번만 Ac3점으로 가열한 후 즉시 열처리하는 것이므로, 결정립의 미세화는 도모되어 있지 않다.The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. As described above, the strength imparting method in the conventional coil spring manufacturing method aims to obtain a uniform heat treatment structure over the entire cross-section of the steel by the usual heat treatment. It is difficult to produce a spring having a strength distribution suitable for the distribution, and furthermore, since the heat treatment is to heat the entire cross-section up to the core portion of the steel only once with an Ac 3 point, and then immediately heat-treat it, the crystal grains are not refined.

한편, 이것도 전술한 바와 같이, 스프링의 제조방법에는 사용고 있지 않으나, 결정립의 미세화의 한 방법으로서의 반복 열처리법도 잘 알려져 있다.On the other hand, as described above, although not used in the method for producing the spring, the repeated heat treatment method as a method for miniaturizing the crystal grains is also well known.

이 방법은 다음과 같은 구성으로 되어 있는 즉 강재를 단면전체에 걸처서 금속 가열해서 Ac3변태점 이상으로 한 후에 강제 냉각해서, 당해 강재의 온도를 실온으로 내린다는 급열 급냉의 열 사이클을 반복 행하므로서 강재의 결정립의 미세화를 진행시켜, 강재의 강도나 피로강도를 증대시키는 것이다.This method is composed of the following configuration, that is, by heating the steel throughout the cross-section of the metal to the Ac 3 transformation point or more, and forced cooling, and repeating the rapid cycle of rapid quenching to lower the temperature of the steel to room temperature The finer grain size of the steel is advanced to increase the strength and fatigue strength of the steel.

상기 공지 기술에 대한 본 발명의 특징은 다음과 같다.Features of the present invention with respect to the known art are as follows.

1) 상기의 스프링 제조 기술에 있어서도, 강재의 결정립 미세화기술에 있어서도, 급냉 급열에 의해 강재의 단면전체에 걸처서 Ac3변태점 이상의 온도로 하지만, 본 발명에 있어서는 강재의 표면층만을 Ac3변태점 이상으로 가열한다.1) In the above-described spring manufacturing technique and also in the grain refining technique of the steel, the temperature is higher than the Ac 3 transformation point over the entire cross section of the steel by quenching and quenching. However, in the present invention, only the surface layer of the steel is not less than the Ac 3 transformation point. Heat.

2) 상기 공지 기술 즉 강재의 결정립 미세화 기술에 있어서는 강재의 단면전체에 걸처서 반복열처리하여 결정립의 미세화를 얻는데에 대하여, 본 발명에 있어서는, 반복 표면 가열을 행하는 것만으로 반복 가열하는 동안에 행하여지는 냉각은 강재 자체의 열 전도에 의해 Ar1변태점보다 저하시키면 된다.2) In the above known technique, that is, the crystal grain refinement technique of steel, the cooling is performed during repeated heating only by performing repeated surface heating in the present invention, while repeating heat treatment is applied to the entire cross section of the steel to obtain refinement of crystal grains. when Ar 1 transformation point is lower than that by the thermal conduction of the steel itself.

3) 상기 공지 기술, 즉 스프링 제조 기술에 있어서나, 강제의 결정립미세화 기술에 있어서도, 단면전체에 걸처서 Ac3변태점 이상으로 한 온도를 강제 냉각에 의해서 실온까지 내리나, 본 발명에 있어서는 반복가열에서의 최종단의 가열을 제외하고 강재의 표층부만의 온도를 Ac3변태점 이상으로 하므로, 열 전도에 의한 강재 자체의 냉각 작용에 의해서 표층부의 온도는 가열 정치후 강제 냉각을 이용하는 일 없이, 단시간에 Ar1변태점 이하로 저하한다.3) In the above known technique, i.e., the spring manufacturing technique or the forced grain refinement technique, the temperature at which the Ac 3 transformation point or more is reduced to room temperature by forced cooling over the entire cross-section, but in the present invention is repeated heating. The temperature of the surface layer portion of the steel except for the heating of the final stage is equal to or higher than Ac 3 transformation point. Therefore, the temperature of the surface portion of the steel layer is reduced to Ar by a short time without using forced cooling after heating. It falls below 1 transformation point.

즉, 상기 공지 기술에 있어서는 급열 정지후, 단면전체를 강제 냉각에 의해서 실온 까지 저하시키나, 본 발명에 있어서는 급열정지후, 강제냉각을 이용하는 일 없이 단시간에 표층부의 온도가 Ar1변태점 이하(실온이 아님)로 저하한다는 열 사이클을 반복하므로서 심부를 서서히 승온시켜서 전제 가열 또는 그것에 가까운 상태로 한 후, 급냉열처리 한다.That is, in the above known technique, after the rapid stop, the whole cross section is lowered to room temperature by forced cooling, but in the present invention, after the sudden stop, the temperature of the surface layer portion is lower than or equal to Ar 1 transformation point in a short time without using forced cooling. The core part is gradually heated up while repeating the heat cycle of lowering the temperature, and the quenching and heat treatment are performed after the heating is completed or near the entire heating.

따라서, 상기 공지 기술 즉 강재의 결정립 미세화 기술은 결정립의 미세화 효과를, 강재의 단면전체에 걸처서 균일하게 부여하는 것을 특징으로 하는데 대하여, 본 발명은 강재의 심부에서 표층부로 감에 따라 결정 입도가 미세화 되고, 표층부의 결정입도를 초미세화 조직으로 한강재를 제공하는 점에서 이질적이며 스프링 사용 상태에 적합한 강도 분포를 부여하도록 한 점에 있어서 스프링용 강재의 제법으로서 획기적이다.Accordingly, the above known technique, that is, the grain refinement technique of steel, is characterized in that the grain refinement effect is uniformly imparted to the entire cross section of the steel, but the present invention provides the grain size as it goes from the deep portion of the steel to the surface layer portion. It is remarkable as a manufacturing method of steel materials for springs in that it provides a strength distribution that is heterogeneous and suitable for spring use conditions in terms of providing a steel material with a finer, finer grain size of the surface layer portion.

또한 상술한 Ac3변태점 및 Ar1변태점은 강철종류 및 조성 성분에 따라서 정해진다는 것은 당업자에 있어서 자명한 일이다. 본 발명은 소재에 고주파 전력에 의한 단시간 표면 가열을 소정의 휴지시간을 두어서 반복 부여하므로서 소재의 단면전체에 걸친 전체가열 또는 그것에 가까운 가열상태로 해서, 열처리한 후, 고주파 유도가열법, 기타의 가열법에 의해 템퍼링하는 것을 요지로 한다.In addition, it is apparent to those skilled in the art that the above-described Ac 3 transformation point and Ar 1 transformation point are determined according to the type of steel and the composition component. According to the present invention, a short time surface heating by a high frequency power is repeatedly applied to a material with a predetermined rest time, so that the entire heating of the entire cross section of the material or a heating state close thereto is performed, followed by heat treatment, followed by a high frequency induction heating method, and the like. Tempering by a heating method makes it a summary.

본 발명을 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다. 도면은 고주파 유도가열법을 이용해서 본 발명은 실시한 경우에서의 강재의 표면층과 심부와의 온도의 변화를 표시한 것으로서, 세로축은 온도, 가로축은 시간을 표시한다.The present invention will be described in detail in accordance with the illustrated embodiment. The figure shows the change of the temperature of the steel surface layer and core part in the case of implementing this invention using the high frequency induction heating method, The vertical axis | shaft shows temperature and the horizontal axis | shaft shows time.

L1∼L4는 강선재의 이송통로에 연해서 소정 간격을 사이에 두고, 직렬로 배치된 고주파 유도가열 코일이고, 화살표 방향으로 이송되는 선재 W가 고주파 유도가열코일 L1∼L4를 통과하는 과정에서, 당해선재 W에 본 발명에 의한 열 사이클이 반복된다. 강선재의 치수와 적용 고주파 전력의 주파수와의 관계를 적당히 선정해야될 것은 물론이지만, 피가열 강재 W의 이송 속도에 관련하여 이송통로에 주어지는 유도 가열 코일 L1∼L4의 수, 각기의 코일 길이 l1∼l4, 인접하는 유도가열 코일 간격 d1∼d4, 유도가열 코일에의 투입전력 밀도 P1∼P4등의 제원을 적의 설정하므로서, 선재 W의 유도가열 코일 L1∼L4에 의한 가열 사이클은 도시한바와 같이 선재 W의 표층면은 A로 하여 표시하는 것과 같은 승온 특성을, 또 선재 W의 심부는 B로 하여 표시한 것과 같은 승온 특성을 표시하도록 하는 것이 가능하다.L 1 to L 4 are high frequency induction heating coils arranged in series with a predetermined interval in connection with the transfer passage of the steel wire, and wires W fed in the direction of the arrow pass through the high frequency induction heating coils L 1 to L 4 . In the process, the heat cycle according to the present invention is repeated for the wire W. Of course, the relationship between the dimensions of the steel wire and the frequency of the applied high-frequency power should be appropriately selected, but the number of induction heating coils L 1 to L 4 given to the transfer path in relation to the feed rate of the heated steel W and the respective coils Induction heating coils L 1 to L of wire rod W by appropriately setting specifications such as length l 1 to l 4 , adjacent induction heating coil spacing d 1 to d 4 , and input power density P 1 to P 4 to the induction heating coil. As shown in FIG. 4 , the heating cycle by 4 can display the temperature rising characteristic as shown by the surface layer surface of the wire rod W as A, and the temperature rising characteristic as shown by the core part of the wire rod W as B is shown.

즉, 선재 W는 유도가열 코일 L1에 의한 제1의 열 사이클에서의 t1초간의 가열에 의해, 그 표면층의 온도는 AC3변태점 이상이 되나, 유도가열 코일 L1을 이탈해서 유도가열 코일 L2에 들어갈때까지의 사이에서의 t1' 초간의 공냉에 의해, 표층면의 온도는 Ar1변태점 이하로 저하한다.That is, the wire rod W is heated by t 1 second in the first heat cycle by the induction heating coil L 1 , and the temperature of the surface layer becomes higher than the AC 3 transformation point, but leaves the induction heating coil L 1 to induce the heating coil. by air-cooling of the t 1 'seconds between until it is in L 2, the temperature of the surface layer side is lowered below the Ar 1 transformation point.

유도가열 코일 L2에 의한 제 2의 열사이클에서의 t2초간의 가열에 의해 표층부는 재차 AC3변태점 이상이 되고, 선재 W가 유도가열 코일 L2를 이탈한 후, t2' 초간 공냉되고, 표층부의 온도는 Ar1변태점 이하로 저하한다.Induction heating coil L the surface layer by the heating of the second of t seconds, in a second thermal cycle by 2 again AC is more than 3 transformation point, and then the wire W is leaving the induction heating coil L 2, t 2 'seconds and air cooling The temperature of the surface layer portion decreases below the Ar 1 transformation point.

이하 순차로 마찬가지의 열 사이클을 반복한다. 한편 선재 W의 심부는 유도가열 코일 L1에 의한 제1의 열 사이클에서는 아직 상온에 가까우나, 열 사이클을 반복하므로서 순차로 승온되고, 예를들면, 도면에서의 유도가열 코일 L4에 의한 열 사이클이 종료한 단계에서는 AC3변태점 이상이 되고, 한편, 그 단계에서는 표층부의 온도도 t4'초의 공냉에 의해서는 Ar3변태점 이하로 저하되는 일은 없고, 그것에 의해 전체 가열된 것과 마찬가지 상태로 된다.The same heat cycle is repeated in the following order. On the other hand, the core portion of the wire W is still close to room temperature in the first heat cycle by the induction heating coil L 1 , but is heated up sequentially by repeating the heat cycle, for example, heat by the induction heating coil L 4 in the drawing. At the end of the cycle, the temperature becomes more than the AC 3 transformation point. On the other hand, the temperature of the surface layer portion is not lowered below the Ar 3 transformation point by the air cooling of t 4 'seconds. .

이 단계에서 급냉하므로서 선재는 하아드닝된다. 하아드닝이 완료되면, 피가열재가 선재이면 계속적으로, 또 일정치수의 막대현상이면,하아드닝과 연속적으로, 또는 다른 라인에서, 고주파유로 가열법 기타의 공지된 가열법을 이용해서 템퍼링을 행하여 강재에 소요로 하는 기계적 성질을 부여한다. 본 발명자는 본 발명을 효과를 확인하기 위해서 여러가지의 실험을 시도하였다.The wire rod is hardened by quenching at this stage. When hardening is completed, if the material to be heated is a wire rod, and if it is a rod of a certain size, it is tempered by high frequency flow heating or other well-known heating method continuously with hardening or on another line. It imparts mechanical properties required to. The present inventors have tried various experiments to confirm the effect of the present invention.

그 일부를 설명하면 다음과 같다.A part of the explanation is as follows.

[실험예 1]Experimental Example 1

1) 실험조건1) Experimental conditions

(1) 시험편(試驗片)(1) test piece

직경 10㎜10mm in diameter

화학적조성 JIS SUP6을 사용하었다. 그 규격은 다음과 같이 되어있다.Chemical composition JIS SUP6 was used. The standard is as follows.

C 0.55∼0.65 P 0.35 이하C 0.55 to 0.65 P 0.35 or less

Si 1.50∼1.80 S 0.335 이하Si 1.50-1.80 S 0.335 or less

Mn 0.70∼1.00Mn 0.70 to 1.00

(2) 유도가열 코일의 배치(2) Arrangement of induction heating coil

도시한 바와 같이, 유도가열 코일 L1∼L4를 선재 이송통로에 각기 소정 간격을 두어서 배치하였다.As shown, induction heating coils L 1 to L 4 were arranged at predetermined intervals in the wire feed passage.

a) 유도가열 코일 L1,L2, L3및 L4의 각기의 코일길이a) Coil lengths of induction heating coils L 1 , L 2 , L 3 and L 4 respectively

L1∼L3: 30㎜, L4: 180㎜L 1- L 3 : 30 mm, L 4 : 180 mm

b) 각 유도가열 코일간의 간격 d1, d2, d3: 120㎜ d4: 360㎜b) spacing between each induction heating coil d 1 , d 2 , d 3 : 120 mm d 4 : 360 mm

(3) 가열조건(3) heating condition

a) 각 유도가열 코일 L1∼L4에의 투입전력a) Input power to each induction heating coil L 1 to L 4

Figure kpo00001
Figure kpo00001

b) 선재의 이송속도 120㎜/secb) feedrate of wire 120mm / sec

2) 실험방법2) Experiment Method

상기 실험 조건에 따라서 본 발명에 의한 열 사이클을 반복하고, 제 4 회의 열 사이클 종료와 동시에, 냉각수를 사용하여 급냉하었다. 각 열 사이클에서의 유도 가열에 의한 가열시간은 t1∼t3에서는 0.25초, t4에서는 1.5초이고, 그 동안에 시험편의 표면온도는 880℃∼900℃로 상승하였다.The heat cycle according to the present invention was repeated according to the above experimental conditions, and at the same time as the end of the fourth heat cycle, quenching was performed using cooling water. The heating time by induction heating in each thermal cycle was 0.25 second at t 1 to t 3 and 1.5 second at t 4 , during which the surface temperature of the test piece rose to 880 ° C. to 900 ° C.

하아드닝 후, 연속해서 당해 시험편에 고주파 가열에 의해 500℃, 2초의 템퍼링 처리를 행하었다.After hardening, the said test piece was continuously subjected to the tempering treatment of 500 degreeC for 2 second by high frequency heating.

3) 실험결과3) Experiment result

이렇게 해서 얻어진 실험편의 단면 결정입도와, 당해 시험편과 동일화학 조성으로 동일한 직경의 선재를 단 한번의 가열로 880℃∼900℃로 3초 고주파 유도가열한 후 하아드닝 하고, 그러한 후 상기와 동일한 템퍼링 처리를 한 그것과 비교한 결과는 제1표에 표시한 바와같았다.Thus obtained cross-sectional crystal grain size and the same diameter of the wire rod with the same chemical composition as the test piece was hardened by high-frequency induction heating at 880 ° C to 900 ° C for 3 seconds and then hardened, and then tempered as described above. The results compared with those treated were as shown in the first table.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00002
Figure kpo00002

[실험예 2]Experimental Example 2

1) 실험조건1) Experimental conditions

(1) 시험편(1) test piece

직경 10㎜ø10 mm diameter

화학적조성 실험예 1과 같음.Chemical composition As in Experimental Example 1.

2)실험방법2) Experiment Method

상기 시험편에 실험예 1에서와 또 같이, 4열사이클의 가열을 반복한 후, 하아드닝, 템퍼링을 하였다.As in Experiment 1, the test piece was repeatedly heated in four heat cycles, followed by hardening and tempering.

이 시험편의 인장감도 및 교번 피로강도를 당해 시험편과 동일한 화학조성으로 동일 직경의 선재를 80℃∼900℃로 3초간 고주파유도 가열한 후 하아드닝 하고, 그 다음에 동일한 템퍼링 처리한 그것과 통상의 오일템퍼 처리한 그것과 비과하였다. 결과는 제2표에 표시한 바와 같다.Tensile sensitivity and alternating fatigue strength of this test piece were subjected to high-frequency induction heating at 80 ° C to 900 ° C for 3 seconds in the same chemical composition as the test piece, followed by hardening, followed by the same tempering treatment. Compared with oil-tempered one. The results are as shown in the second table.

[표 2]TABLE 2

Figure kpo00003
Figure kpo00003

또한 본 발명자가 행한 다른 실험결과에 의하면, C의 함유량이 0.3% 이상인 선재, 또는 C의 함유량이 0.3 이하라도, 예를들면 공지된 바같이 Mn 및 B의 함유량을 각각 1% 및 0.001% 이상으로 한 것, 또는 제3표에 예시되는 것과 같은 하아드닝 가능하게 한 선재를 소재로 해서, 본 발명에 열 사이클을 반복하면, 상기 실시예 에서와 마찬가지인 효과를 얻을 수 있는 것이 확인되고 있다.According to other experimental results conducted by the present inventors, even if the content of C is 0.3% or more, or the content of C is 0.3 or less, for example, as is known, the content of Mn and B is 1% and 0.001% or more, respectively. It has been confirmed that the same effect as in the above embodiment can be obtained by repeating the heat cycle in the present invention using a hardening-enabled wire rod as illustrated in the one or the third table.

[표 3]TABLE 3

Figure kpo00004
Figure kpo00004

또 열 사이클 수도 상기 실시예에서와 같이 4회에 한정되지 않는 것은 물론이고, 사용하는 소재 선재의 화학조성, 선재 표면의 가열 온도 등에 의해 2회 이상 복수회의 열 사이클에 의해서 선재를 전체 가열 또는 이에 가까운 상태로 한 후에 급냉하는 모든 경우가 포함된다.In addition, the number of thermal cycles is not limited to four times as in the above-described embodiment, and of course, the wire rod is heated or not heated at least twice by a plurality of heat cycles depending on the chemical composition of the wire rod used and the heating temperature of the wire rod surface. All cases of quenching after being brought into close proximity are included.

물론, 가열 사이클의 중단시에 병행적으로 외부에서 공냉 등의 보조수단을 이용하여 적당한 표면온도를 얻는 방법을 사용하여도 되는 것은 물론이다.Of course, when the heating cycle is interrupted, it is a matter of course that a method of obtaining an appropriate surface temperature using an auxiliary means such as air cooling from the outside may be used in parallel.

이상의 실험 결과에서도 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의하면, 고주파전력에 의한 단시간 표면가열을 소정의 휴지시간을 두어서 반복하므로서 선재의 결정구조의 변태를 단시간에 반복시키므로서 심부로부터 표층부로 항함에 따라서 결정입도가 미세화 되고, 표면층은 초미세 조직으로 하는 것이 가능하므로, 스프링의 사용시에 당해 스프링에 주어지는 꾸부림, 비틀림 등의 응력에 적합한 강도 분포를 가지고, 종래의 열 처리 방법에 의해서는 얻을 수 없는 고 강인성을 가진 스프링용 강재의 실현이 가능하게 되었다.As can be seen from the above experimental results, according to the present invention, the short-term surface heating by the high frequency power is repeated for a predetermined rest time, and thus the transformation of the crystal structure of the wire rod is repeated in a short time. Since the grain size can be made fine and the surface layer can be made into an ultrafine structure, it has a strength distribution suitable for stresses such as curling and torsion applied to the spring when the spring is used, and cannot be obtained by a conventional heat treatment method. It is possible to realize spring steel with high toughness.

또한, 본 발명을 적용함에 있어서는, 복수의 유도가열 코일을 소정간격을 두어서 배치하고, 당해 가열 코일내에 강재를 보내서 열 사이클을 반복한다는 방법에 의해서도, 혹은 길이가 짧은 강재를 고정적으로 가열코일도 마찬가지의 열 사이클을 반복한다는 방법에 의해서도 되며, 요는 강재에 상술한 바와 같은 열 사이클을 부여할 수가 있으면 어떠한 방법을 사용하여도 된다.In addition, in the application of the present invention, a plurality of induction heating coils are arranged at predetermined intervals, and the steel coils are sent in the heating coils to repeat the heat cycle, or the steel coils are fixedly fixed to the heating coils. The same thermal cycle may be repeated, and any method may be used as long as the yaw can be given a thermal cycle as described above.

본 발명에 의한 반복 열 사이클의 적용에 있어서는 가열표면의 내각은 강재 자체의 열 전도에 의한 온도 저하를 이용하고 있기 때문에 투입되는 열 에너지는 하등 손실되지 않고, 본 명세서의 서두에서 설명한 미세한 법에 있어서와 같이, 외부로 부터의 강제냉각에 의한 열 사이클의 반복을 행할 경우와 비교하면 소요에너지의 차는 명백하여, 본 실험예의 경우를 종래 방법과 비교한 경우, 대략 1/3의 전력으로 충분하고, 본 발명은 극히 경제적인 제조방법이라고 할 수 있다.In the application of the repeated heat cycle according to the present invention, since the inner surface of the heating surface utilizes the temperature drop caused by the heat conduction of the steel itself, the thermal energy input is not lost at all, and in the fine method described at the beginning of the present specification, As can be seen, the difference in the energy required is obvious compared with the case of repeating the thermal cycle by forced cooling from the outside, so that about 1/3 of the power is sufficient when the present example is compared with the conventional method. The present invention can be said to be an extremely economical manufacturing method.

Claims (1)

강재 표면의 가열온도를 AC3변태점 이상의 온도와 Ar1변태점 이하의 온도와의 사이를 단시간 동안에 반복 변화시켜, 당해 가열 온도의 상하 변화가 계속되는 주기 동안, 강제 중심부 온도가 상승해서 강재를 완전 혹은 이에 가까운 상태의 전체 가열상태로 시킨 후, 급냉 하아드닝 해서 제조된 심부에서 표면층으로 향하여 순차로 미세화된 결정입도를 가진 고 강인 스프링용의 강재의 제조방법.The heating temperature of the steel surface is repeatedly changed between the temperature above the AC 3 transformation point and the temperature below the Ar 1 transformation point for a short time, and during the period in which the vertical change of the heating temperature continues, the forced center temperature rises to completely or completely A method for producing a steel for high strength springs having crystal grain size that is gradually refined toward the surface layer from a deep portion prepared by hardening hardening after bringing it to a near-to-full heating state.
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