TW208719B - - Google Patents

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«I A6 B6 經濟部中央標準局®工消6:合作社印製 五、發明説明（3 ) 本發明偽關於彈簧用油回火鋼線材料之製造法，詳言 之，傜關於將螺旋彈簧等高強度高韌性之彈簧用油回火鋼 線材料予以連鑛油回火之熱處理方法。 使用油回火綱線之彈簧，一般而言，像將加工成線狀 之綱線素材連續實行油淬火、回火（通常是使用鹽浴）等之 熱處理後，成形加工（二次加工）為彈簧。又，有一部份彈 簧則以綱線素材熱軋成形加工為彈簧並連缠施以油淬火、 回火等熱處理而製成。 採用汕淬火作為淬火法之理由為該種用途之鋼種像如 JIS(日本産業國家標準）G 4801規格中所規定之SUP6、 511卩7(5卜1^纲線：0.56〜0.64%(：)、511?12(3卜(：「鋼線： 0.51〜0.59 % C)—般，用水淬火處理時會發生淬火裂紋等 ,而在實用上發生問題。又，連缠實行油淬火及回火的理 由是為提高其生産性。 一般所諝淬火係將被處理物保持於較Ac3變態點為高 之溫度，使碩化物等固溶而成為沃斯田鐵（austenite)之 後，藉種種冷卻媒體急速冷卻而獲得麻田散戡（m a r t e n s ί t e )組織；由於冷卻用媒體種類的關傜，有時會發生梓火失 當或淬火裂紋等缺點，故有種種艏別的對策業經開發實施。 例如，①在淬火時，較少發生缺點之冷媒多使用，以 礦油為主而加入各種特性之添加物，以調整冷卻溫度與時 間之關係，且冷卻能力適合各種需要之淬火油。該淬火油 之最適當使用溫度，如將粘度考慮在内，一般認為80Ό左 右為宜。 本紙張尺渡適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） (請先閲*.3背面之注意事項再塡寫本頁) •裝. 訂· 線'·~ν! Α6 Β6 丨修正 補充- 五、發明説明（4 ) ② 又，近年來開發有將油乳化於水中所成之冷卻液， 而冷卻能力接近淬火油之製品亦在使用。然而，從高溫急 速冷卻至近常溫時，即隨著材料之冷卻所發生之收縮變形 與隨著麻田散鐵變態所發生之膨脹變形之差很大，發生内 外之變形差，成為淬火裂紋等之原因，因此，目前一般所 使用者通常是以高於常溫之液溫，或於材料溫度較高之狀 態下油出者。 ③ 另一方面，在厚板高張力銷之領域中，有人提出一 種由一次淬火及二次淬火所構成之兩段式淬火法，俾在同 一之冷媒（水）中控制淬火效果；而該淬火法為可諝之“兩 段慢速淬火法”，但該法並未在彈簧鋼中使用。 在近年來汽車輕量化之趨勢當中，彈簧正走向高應力 化，故有更高強度之彈簧用鋼線之必要性。因此，需要強 度高但韌性劣化少之銷材。一般而言，钢的強度愈高，其 靭性愈劣化；但為了要強度高且要確保韌性，可考慮減少 綱材中之碩（C ),而所需的淬火性乃經由添加種種合金元 素來權得。 然而，習知彈簧用油回火鋼線，由於俗賁施連绩油淬 火、回火之熱處理法，故對含C量高而合金元素少之鋼種 ,則只要油泮火即可得充分的淬火效果。又，雖然淬火效 果有若干不足，但尚可應付所要強度之霈求。然而，如上 述，對為了要更高強度且要確保靱性而減少C量且添加合 金元素以提高淬火性之網種而言，只靠油淬火並無法得到 充分的淬火效果，因此，無法藉回火狀態，而獲得可維持 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉甲4规格（210 X 297公釐） ----：---.------卜！小乂-----裝------訂------線(I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局β工消费合作社印製 4 '俜正 補充 希年|v月孓 ^06719 Λ6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 付上述材料設計面之 度之彈簧用油回火鋼 用銅之領域亦進一步 料設計方面，亦試著 合金元素藉以資應付 到質量充分的麻田散 度且確保勒性之彈簧 淬火性之彈簧用油回 如何。在連缠熱處理 可得充分的淬火效果 五、發明説明（° ) 靱性且強度髙（例如2000N/mm2以上）的彈簧 [發明之摘要] 本發明之目的在於提供一種可應 要求，而維持高度勒性同時具有高強 線材料之連續熱處理（油回火）方法。 由於最近輕量化之需求，在彈簧 進行材料之高強度化，相對地，在材 增加合金元素之添加量，或添加新的 ,但使用習知之油粹火法已經無法得 鐵組織。 因此，本發明人等為了獲得高強 綱，而就減低相對C量，同時，.提高 火鋼線（中硕低合金鋼）加以銳意研究 線上，避免發生淬火裂紋等缺點，且 結果乃發現一種可對應新的材料設計需求之連續熱處 理法，其法為在習知汕淬火之後，設置更低溫（常溫以下） 之第二段冷卻帶，藉以在第一段使之淬火臨界區域急冷， 危險區域則徐冷，使内外之溫度差小而穏定（抑制内外之 變形差）之後，將所殘留之沃斯田鐵組織，藉第二段之冷 卻而促進形成麻田散鐵組織，結果，内外之變形差少，且 麻田散鐵組織充分而穩定，而使材料為更高強度化。 主要地，本發明偽在僅靠油淬火無法實質地完成麻ω 散鐵變態之中磺低合金鋼製彈簧用油回火銷線材料連缅施 --------*-----------'·-!-----裝------#線{ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標华（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 5 補充 1 LOSlw丄d A6 —- ----- ，_BG_ ζ* 五、發明説明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以淬火、回火時，首先用油淬火實施淬火之後，迅速實行 水淬火之第二段加速淬火，再繼缅回火處理之方法。 首先，在本發明中，係僅以靠油淬火無法完成麻田散 鐵變態之中碩低合金綱作為彈簧用油回火鋼線之銷種。 如前述，使用於油淬火之淬火油，因粘度等之限制， 其最適合使用溫度為8〇υ左右，而以往-用該種性能之冷媒 無法得到充分量之麻田散鐵組織之理由，係因其具有使鋼 之Mf點（麻田散鐵變態終了溫度）低於8〇υ之化學成份。因 此，換言之，只靠油淬火無法完成麻田散鐵變態之中碩低 合金銅，可謊為M f點在8 ο υ以下（以1 0〜7 0 1C為宜）之綱種。 又，可獲得高強度高韌性彈簧之中磺低合金鋼種係屬 中磺量（0.40〜0.65重量％ )，除以Si, Μη為必需成份外， 其中復含有C r、Ni、Μ ο、V當中至少一種以上之成份。 鋼之Mf點，可用周知之方法算出。例如，可用Mf = 2δ5-333Χ C(重量 ％ )-34x Μη(重量 ％ )-35Χ V(重量 ％ )-20 x Cr(重量？i )-17x Hi (重量 ％ )-llx Mo(重量 ％ )-l〇x Cu( 重量？i )-5x W (重量 ％ )+15x Co (重量 ％ )+3〇x A1 (重量 ％ ) 法 m: 理 處 熱 知 習 依 Λ9 所 種 鋼 該 由 為 材 素 線 鋼 用 簧 〇31 式若 公 之 經濟部中央標準局員工消泞合作社印製 田組 麻鐵 之散 多田 許麻 生該 發 ， 而後 火然 淬 。 油織 因組 會鐵 , 田 理斯 處沃 火留 回殘 、份 uv B· ^ΛΠ 淬及 油織 續組 連鐵 之散 鐵(fc 斑鐵 糙靱 為變 解出 分析 被份 而部 火鐵 回田 於r 由沃 EIJ留 織殘 從變 會未 但 留 •殘 織並 組織 e)組 乏 缺 生 産 性 靭 的 分 〇 充度 到強 得高 法提 無法 故無 ,然 織當 組 ， ft is和 田材 斯之 沃性 之勞 態耐 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 補充 $ 年 C087i9

Λ6 RG 五、發明説明（7 ) (請先閲*:!?背面之注意事項再填·"本頁) 相對地，依照本發明之連鑛熱處理方法，由於兩段捽 火而殘留沃斯田鐵組織少（10 %以下），且其餘φ定生成之 充分量麻田散鐵組織乃藉繼後之回火處理，而從該麻田散 鐵組繊得到充分析出有磺化物等之最適當色培體組織，不 但可保持高靱性，同時，材料可高強度化。 亦即，在木發明中，首先，實施習知之油淬火作為第 一段之淬火，因而産生麻田散鐵組織與部份殘留沃斯田鐵 組織。淬火所使用之冷媒與習知者相同，係使用具有種種 冷卻功能之淬火油，其最適合使用溫度為8 0 υ左右。又， 將油於乳化水中所成之冷卻液亦包含在淬火油内。淬火加 熱溫度為銅之Ac3變態點以上。 又，賁行油淬火而表面有油分附著時，有害爾後水淬 火之淬火效果，應使用刷子等擦拭以除去油分為宜。 經濟部个央^準局員工^^贫合作社^"*'私 然後，在該第一段油淬火之後，迅速地實施水淬火作 為第二段淬火。在此所謂水淬火，傺指以適當水溫（冷卻 速度）將材料冷卻至M f點以下。經由該水淬火，可穩定地 生成充份的麻田散鐵組織（純為麻田散鐵，或麻田散鐵組 織含有若干殘留沃斯田鐵組織）。關於麻田散鐵組織之最 適當生成量，可以調整第二段水淬火之液溫作為對應·對 材料之種類（M f點）之變化亦可簡單地對應之。 其次，擗於該第二段淬火後，實行回火處理•而可得 最適合於高強度高韌性彈簧之糙斑鐵組織。而回火溫度大 致上如同以往即可，但以3 ο ο υ至5 ο ο υ為適當。 又，本發明連續性熱處理法中，被處理材料之形狀除 7 本紙張尺·度適用中國國家桴準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 丨修 正 補充 斗Μ :08719 A6 B6 經濟部中央標準局S工消费合作社印製 五、發明説明（8 ) 銅線素材之原形（即未成形加工為彈簧之素材）之外，亦可 處理以熱軋成形加工之彈簧素材等。將本發明使用於前者 *· 銅線素材時，係實施連續兩段淬火、回火處理，之後作二 次成形加工而製成彈簧。又，熱軋成形加工之彈策素材使 用本發明時，可按本發明將該彈簧作連缠性二段碎火、回 火處理。 [本發明之最佳態樣] Η掲示本發明之一實施例如下，當然，本發明並非限 定於該實施例。 [實施例] 將具有表1中所示化學成份（Mf點）之網，用一般方法 予以熔製、禱造、加工而獲得彈簧用銅線（11.0mm),並以 表2所示之熱處理條件，連續施予淬水、回火處理。就所 得之材料調查其機械性質結果如表3所示。 從表3可明白顯示，依照本發明方法，尤其是在Mf點 低之合金銅中，可藉二段加速淬火而得充分的麻田散鐵組 織，並可藉回火處理而維持高勒性（收縮值：約2 0 %以上） ，冏時獲得高強度（T S :約2 0 0 0 N / m id 2 )。因此，使用該材料 而成形加工之彈簧具備有高強度高靱性乃至為明白且可確 認。另一方面，淬火法如只靠習知油淬火方法•不僅是碩 綱，連M f點低之合金綱亦無法得到高強度。 如以上所述，依照本發明，對降低C量並添加合金元 素之彈簧用中磺低合金鋼線材料，使用二段加速淬火法而 實施連續淬火、回火處理（油回火）時，可容易得到高強度 ------:------------{-----裝------訂------線f - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張凡度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 8 補充 03νί9 Λ6 Β6 五、發明説明（(J ) 高靱性之彈笛材料，對因輕量化之需求而産生的彈簧用材 料之高強度化貢獻效果極大。 -----i:-----------1-----裝------ΐτ------線(' , (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 绶濟部中央標準局員工消ιί-合作杜印製 Μ_1 鋼種 試用鋼之化學成份 Mf C Si Μη Ρ S Ni Cr Mo V ⑻ A 0.60 1.65 0.85 0.007 0.007 0.01 - - - 56 B 0.55 1.40 0.70 0.007 0.007 0.01 0.70 - - 64 C 0.60 1.45 0.45 0.007 0.007 0.01 0.60 - 0.175 52 D 0.50 1.70 0.49 0.008 0.004 0.10 0.69 - 0.172 50 E 0.49 2.06 1.03 0.007 0.003 1.99 1.05 0.21 0.210 22 7 本紙張又度適用中國國家標準（CN\S)甲4规格（210 X 297公釐） 修正 補充 ,08719 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（/Θ) 浒 S 熘钟 蒯 σ o CX? ΓΓ3 σ 〇 00 s卟 m> CU S V 或 誠 (nan 940 940 940 940 940 ... 940 940 940 940 940 加熱溫度 (V) 〇0 oo OO OO OO OO OO OO OO OO 油淬火後 之溫度 (υ) 500 j 500 500 500 500 500 500 500 500 500 冷却速度 (Ό /ain) ro cn IS5 Cn ΓΟ ζ^ι ro cn to cn 1 水淬火後 之溫度 CC) 100 100 丨 100 1 _1 100 100 1 冷却速度 CC /lain) CO to CO <〇 cn CO 05 CO 05 oo to CD <〇 CO ro CO 躲葙兴 田茶 岫璉泠 ^ mm N- 460 460 460 460 460 460 460 f 460 460 460 1 回火溫度 (V) ——μ----I---------> -----^------，玎------il (請先閲¾背面之注*-事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） C7 補充 ▲f 年 08719 AG B6 五、發明説明（n) 表_3 經部中央標準局員工消费合作社印製 區分 綱 種 記 號 抗拉強度 (N / in in 2 ) 收縮值 {% ) 彎曲試驗 之結果 習 知 法 Λ 1814 43.0 良好 Β 1765 44.5 良好 C 1888 35.5 良好 D 1907 2 1.5 良好 Ε 1873 30.5 良好 本 發 明 法 A 1853 39.5 良好 Β 1824 40.5 良好 C 1956 38.0 良好 D 20 0 1 35.5 良好 E 20 0 5 38.0 良好 (請先閲讀背而之注意事,fi再填寫本頁) 本纸張尺度適用t國Η家標準（C1VS)甲4规格（210 X 297公釐） 11

Claims (1)

1. A7 B7 [修正 謂年細/曰 :本 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 ^ ...... D7 1992 .12.31 六、申請專利範園 公 本 1 . 一 種 高 強 度 高 靱 性 彈 簧 用 油 回 火 銷 線 之 製 造 方 法 t 僳 將 僅 汕 淬 火 無 法 實 質 地 k£=t 兀 成 麻 田 散 鐵 變 態 之 中 磺 低 合 金 銅 » 該 中 磺 低 合 金 鋼 含 有 * 0 . 40 0 . 65 重 量 % 之 C， 以 Si 及 Μ η 為 必、 要 之 成 份 9 並 且 Cr N i 以 及 V 中 至 少 一 種 以 上 為 任 意 之 添 加 成 份 » 而 旦 具 有 以 下 式 : Mf = 285 - 333 X C ( 重 量 % ) - 34 X Μη (重量％ ) - 3 5 X V (重量？ /0 ) - 20 X C r ( 重 量 % ) - 17 X N i ( 軍 量 % ) - 11 X Mo (重量？· ) - 1 0 X C u ( 重 量 °/ 〇 - 5 X V (重量％ ) + 1 5 X C 0 ( 重 量 % ) + 30 X A 1 (重 量 % ) 所 計 算 而 得 之 Μ 「點 在 80 V 以 下 之 化 學 成 份 1 在 將 該 中 碳 低 合 金 銷 所 製 成 之 簧 用 油 回 火 鋼 線 材 料 連 m 施 以 梓 火 t 回 火 時 9 施 行 首 先 以 油 淬 火 (淬火 溫 度 以 8 0 "C 為 宜 )施行淬火處理後， 迅速以水淬火之2 段 加 速 淬 火 處 理 , 由 此 獲 得 殘 留 沃 斯 田 鐵 組 織 為 8 體 m % 以 下 之 組 織 , 然 後 繼 續 施 以 回 火 處 理 而 製 得 者 〇 2 .如 申 專 利 範 圍 第 1 項 之 方 法 梦 其 中 t 實 行 油 淬 火 之 後 9 復 藉 擦 拭 而除 去 附 著 於 綱 線 表 面 之 油 分 $ 然 後 實 行 水 淬 火 二 IX -tJ 〇 3 .如 _ 請 專 利 範 圍第 1 項 之 方 法 其 中 ， 藉 兩 段 加 速淬 火 所 m 得 之 組 織為 殘 留 沃 斯 田 鐵 組 織 為 8體積 ¥以下， 且 其 餘 為 m 定 生成 之 麻 田 散 鐵 組 繊 9 接 箸 9 Μ 回 火 處 (請先閲讀背面之注意事項再is寫本頁) 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 告本 ,087x9 A7. B7 C7 D7 六、中請專利範圆 理而得到糙斑鐵組織者。 .如申請專利範圍第1項之方法， 熱溫度為300〜5001C者。 其中，回火處理之加 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --裝_ 訂. 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 本紙張尺度適用中®國家標準（CNS>甲4规格（210 X 297公釐） 13