TW591114B - A high strength heat treated steel wire for spring - Google Patents

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591114 A7 ____B7__ 五、發明説明（1 ) [技術領域] 本發明係有關於一種藉冷軋加以盤捲並具有高強度及 高韌性之彈簧用鋼線者。 [習知背景] 隨著汽車之輕量化及高性能化，彈簧亦被高強度化， 而熱處理後拉伸強度超過1500MPa之高強度鋼則供彈簧 使用。近年來亦需要有拉伸強度超過19〇〇MPa之鋼線，其 係為了於彈簧製造時之歪曲移除退火或氮化處理等中，即 使因加熱而稍微軟化，亦能確保作成之彈簧無故障之材料 硬度者。 其手法係於特許公開公報特開昭57— 32353號中，藉 由添加V、Nb、Mo等元素，生成利用淬火固溶並利用回 火析出之微細碳化物，藉此限制移位之活動，提昇抗下垂 特性。 另一方面，於鋼之螺旋彈簧之製造方法中，包含有： 加熱至鋼之沃斯田體區為止並盤捲，接著進行淬火回火之 熱軋盤捲’及藉冷軋盤捲預先對鋼施行過淬火回火處理之 咼強度鋼線之冷軋盤捲。冷軋盤捲中，由於鋼線製造時可 使用可急速加熱急速冷卻之油回火處理或高周波處理等， 因此可能會使彈簧材料之舊沃斯田體粒徑變小，結果可製 造出於破壞特性方面優異之彈簧。又，由於可使彈簧製造 線上之加熱爐等之設備簡化，因此，對彈簧製造者而言， 亦具有減低設備成本之優點，而使最近彈簧之冷軋盤捲化 仍在加快發展中。 本紙張尺A4麻⑵GX297公釐) -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-4- 591114 2 五、發明説明（ 然而，若冷軋盤捲彈簧用鋼線之強度變大，則會於冷 軋盤捲時折損且常會發生彈簧形狀無法成形之情形，因: 不得不以強度與加工性不兩立之所謂工業性上不利之方法 來進行盤捲。通常，若為閥彈簧時，藉冷乾盤捲經過在線 上之淬火、.回火處理，即所謂之油回火處理後之鋼線，舉 例言之，料公開公報特開+ 〇5一 17934 並盤捲，接著,425〜5心進行回火處^ 專：為了防止盤捲時之折損，係於盤捲時加熱線材並以容 易變形之溫度進行盤捲，然後，進行為了得到高強度之盤 捲後之调質處理。此種盤捲時之加熱及盤捲後之調質處理 成為彈簧尺寸之熱處理偏差之原因，且處理效能大大地降 低，因此，於成本、精度方面較冷軋盤捲之彈簧差。 線 又，關於碳化物之粒徑，舉例言之，如特許公開公報 特開平10— 251804號中所揭示之著眼於Nb、v系碳化物 之平均粒徑之發明，然而，該發明僅揭示v、Nb系碳化物 之平均粒徑之控制，而對於強度及韌性方面則不夠充分。 且’該習知技藝中記載有恐怕因壓延中之冷卻水而產生異 常組織，而實質上推薦乾式壓延者。此暗示其於工業上係 非正々作業’且被被認定為與通常之壓延明顯不同，即使 控制平均粒徑，也會產生周邊基質組織不均一與壓延問題。 [發明之揭示] 本發明之目的係提供一種藉冷軋加以盤捲，且可兼具 充足之大氣強度與盤捲加工性之拉伸強度大於2〇〇〇MPa 之彈簧用鋼線者。 本紙張«i|顺_緖準（cns) A4規格（210X297公釐） 591114 五、發明説明（ 發明人發現藉由限制於習知之彈黃鋼線中未受到注目 之鋼中碳化物，特別是滲㈣之大小，可得到兼具高強度 與盤捲性之彈簧用鋼線。本發明之要旨如下。 (1) 一種高強度彈簧用熱處理鋼線，依質量％ ，含有： C:〇.75〜O.85〇/0、Si:1.5〜2.5%、Mn:〇.5〜1〇%、Cr: 〇·3 〜1·⑽、P : 0·015% 以下、s : 〇 〇15% 以下、n : 〇 〇〇ι 〜0.007%、W:G.G5〜G.3%，而剩餘部分含有鐵及不可避 免之雜質，X，拉伸強度為2000MPa以上，且關於可佔據 於顯微鏡檢查面之滲碳體系球狀碳化物，係滿足以下條 件：當量圓直徑0·2μπι以上之佔有面積率為7%以下、當 量圓直徑0.2〜3μηι之存在密度為！個小“以下、及當量 圓直徑超過3μιη之存在密度為〇·〇〇1個小历2以下，並且該 熱處理鋼線係舊沃斯田體粒徑編號為1〇號以上，殘留沃斯 田體為12質量％以下，最大碳化物徑為15^m以下且最大 氧化物徑為15 μπι以下者。 (2) 如上述（1)之高強度彈簧用熱處理鋼線，更包含有

Mo : 0.05 〜0.2% 與 V : 0.05 〜0.2% 中之；1 種或 2 種。 [發明之最佳實施形態] 發明人為了得到高強度，藉由規定化學成分並藉熱處 理控制鋼中碳化物形狀，而發明了於製造彈簧時可確保充 份之盤捲特性之鋼線。詳細情形如以下所示。 首先，說明限定鋼成分之理由。 C係對於鋼材之基本強度影響極大之元素，以往為了 得到充分之強度，而設定為〇.75〜〇·85%。若含量小於〇 75

二，Ο J 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂！ :線· -6 - 591114 A7 明(4 ) — - ^則無法得到充分之強度。特別地，為了即使省略為提 向彈簧性能之氮化時亦可確保充分之彈簧強度，G 75%以 上之C是必要的。若含量大於〇85% ，則會過共析，並且 析出多置之粗大滲碳體，因此使韌性顯著降低，同時使盤 捲特性降低。

Si係確保彈簧之強度、硬度及抗下垂特性之必要元 素，在少數情況中，由於強度、抗下垂特性不足，因此以 1·5%作為下限。又，si係具有將晶界之碳化物系析出物球 狀化及微細化之效果，因此藉由積極地添加，可具有使晶 界析出物之晶界佔有面積率縮小之效果。然而，若添加過 量，不僅使材料硬化且會使其脆化。因此，為了防止於淬 火回火後之脆化，係以2.5%作為上限。 為了得到充份之硬度，又，為了使存在於鋼中之8成 為MnS而固定並抑制強度降低，因此Μιι之含量以〇.5% 為下限。又，為了防止因Μη產生之脆化，因此以丨〇%作 為上限。 Ν係使鋼中基質硬化，於添加Ti、ν等之合金元素之 晴况下作為氮化物存在，並影響鋼線之性質。在添加、 I Nb、v之鋼中，容易生成碳氮化物，且容易成為沃斯田體 粒微細化之支撐粒子之碳化物、氮化物及碳氮化物之析出 位置。因此，於直到彈簧製造前所實施之各種熱處理條件 下’可安定生成支撐粒子，並可細微地控制鋼線之沃斯田 體粒徑。因此目的，故添加〇.〇〇1%以上之N。另一方面， 過剩之N導致氮化物與以氮化物作為核心而生成之碳氮化 ^ W U I % ^ ίΧ ____ 本紙張尺度適财關家鮮（CNS) Α4規格⑵GX297公爱） --

訂— :線丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -7- 591114 五、發明説明（ 物及碳化物之粗大化。舉例言之，添加Ti時會析出粗大之 TiN，而添加B時則析出BN，並損害破壞特性。因此以不 會產生上述弊端之0·007%作為上限。 Ρ係使鋼硬化，更產生偏析使材料硬化。特別是於沃 斯田體晶界偏析之ρ會由於衝擊值之降低落及氫之侵入而 引起延遲斷裂等。因此以含量少者為佳。故限制為脆化傾 向顯著之0.015%以下。 S係與Ρ相同，若存在於鋼中則會使鋼脆化。雖可藉 Μη盡可能地減低其影響，然而由於MnS亦成為夾雜物之 形態’ S此會破壞特性降低。特別地，在高強度鋼中亦有 由微量之MnS產生破壞者，因此s之含量宜盡可能地減 少。故以其負面影響顯著之〇 〇15%作為上限。 Cr係一用以提昇可淬性及回火軟化阻力之有效之元 素，然而，若添加量過多，不僅導致生產成本增加，亦使 淬火回火後之滲碳體粗大化。結果，由於線材脆化，因 於盤捲時易產生折損。故，為了確保可淬性及回火軟化 力而以0.3%作為下限，並以使脆化顯著之1〇%作為 限。特別地，在C量大於〇·75%與共析成分相近時，抑制 Cr量可抑制粗大碳化物生成，使強度與盤捲性容易兼得。 另一方面，進行氮化處理時添加〇可加深藉由氮化產生之 硬化層。因此規定為〇.3〜1〇% 。 W係於提昇可淬性之同時，具有於鋼中生成碳化物並 提咼強度之機能。因此宜儘量地添加。w之特徵與其他 兀素相異，其係使含有滲碳體之碳化物之形狀微細化者 此 阻 上 之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可| ;線丨 591114 A7 ----—-—-__B7__—__ 五、發明説明（6 ) — ~ ' 其添加量若小於0.05%，則效果無法顯現，若大於〇·扣， 則會生成粗大之碳化物，反而有損害延展性等之機械性質 之虞，因此，w之添加量設定為0 05〜〇 3% 。 、

Mo及V係於鋼中作為氮化物、碳化物、碳氮化物析 出。因此，若添加i種或2種該等元素，可生成該等析出 物並具有回火軟化阻力，即使經過高溫中之回火或於程序 中包含之歪曲移除退火或氮化等之熱處理亦不會軟化，而 可發揮高強度。此係由於抑制氮化後之彈簧内部硬度降 低，並易於高溫固化與歪曲移除退火，因此可提昇最後之 彈簧之疲勞特性。然而，若添加過量之M〇及V，則該等 析出物變得過大，且會與鋼中碳化物結合而生成粗大碳化 物。此減少應有助於鋼線之高強度化之C量，而無法得到 與所添加C量相當之強度。|，由於粗大碳化物成為應力 集中源，故在盤捲中之變形時會容易折損。

Mo係藉由添加〇.〇5〜0.2%之量提昇可淬性，同時可 賦與回火軟化阻力。此可使控制強度時之回火溫度高溫 化，而這一點有助於降低晶界碳化物之晶界佔有面積率。 即’藉由在高溫下回火可呈薄膜狀析出之晶界碳化物，並 使其球狀化’具有減少晶界面積率之效果。又，於鋼 中生成與渗碳體相異之Mo系碳化物。特別地，與v等相 較由於其析出溫度低，因此具有抑制碳化物粗大化之效 果。該添加量若小於0.05% ，則效果無法顯現。然而，若 該添加量多時，則藉壓延或拉線前之軟化熱處理等時易產 生過冷組織，易成為切割或拉線時斷線之原因。即，宜藉 ----— ___ 本紙張起姻抑‘家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁) 訂— :線丨 -9- 591114 A7 ----~___ B7 五、發明説明（7 ) 由於拉線時預先將鋼材韌化處理，作成肥粒體波來體組織 後再拉線。然而，若M〇之含量大於,則直到波來體 I態終了為止之時間增長，通常之韌化設備中無法使波來 體交態終了’導致鋼材中之不可避免地於顯微偏析部生成 麻田散體。該麻田散體成為拉線時斷線之原因，或未斷線 而以内部裂縫存在時，會使最終製品之特性大為劣化。因 此以抑制该麻田散體組織之生成，並安定於工業，易於壓 延、拉線之0.2%作為上限。 又V除了可利用於藉由生成氮化物、碳化物、碳氮 化物來抑制沃斯田體粒徑之粗大化外，尚可利用於在回火 λ度之鋼線之硬化與氮化時之表層之硬化。該添加量若小 於0.05% ，則添加之效果幾乎無法顯現。又，若多量添加 則生成粗大之未固溶夾雜物並使韌性降低，同時，與Μ0 相同地易產生過冷組織，易成為切割或拉線時之斷線之原 因。因此以工業上安定之處理方面容易達成之0.2%作為 上限。 以下就碳化物規定加以說明。欲兼具強度與加工性， 鋼中之碳化物之形態變得很重要。在此所謂之鋼中碳化 物’係於熱處理後所認定之渗碳體與於其中固溶有合金元 素之碳化物（以下，綜合兩者以滲碳體稱之）及Nb、ν、Ti 等之合金元素之碳化物與碳氮化物者。該等碳化物將鋼線 鏡面研磨，並可藉由餘刻加以觀察。 第1圖係顯示典型之觀察例。藉此可認定鋼中針狀與 球狀之兩種碳化物。一般而言，鋼係藉由利用淬火形成麻 本紙張尺k適a啦ίρΑ標準（CNS) A4規格U10 X 297公釐）

-10- 591114 A7 ___ B7 五、發明説明（8 ) 田散體之針狀組織並利用回火生成碳化物而兼具強度與韌 性。然而在本發明中，如第丨圖所示，未必只是針狀組織， .且著眼於球狀碳化物1亦有多量殘留者，並發現該球狀碳 化物之分布大大地影響彈簧用鋼線之性能。該球狀碳化物 於藉由油回.火處理與高周波處理所進行之淬火回火中並未 充分固溶，且係在淬火回火程序中球狀化且成長或縮小之 碳化物。該尺寸之碳化物對於藉由淬火回火所產生之強度 及初ϋ元全，又有幫助。因此，吾人已發現固定鋼中c不僅 單單浪費添加C，亦成為應力集中源，故成為使鋼線之機 械性質低落之要因。 如本材料，於使鋼淬火回火後冷軋盤繞之情況下，碳 化物影響其盤捲特性，即破裂前之彎曲特性。以往為了得 到高強度，一般不僅是添加C ,亦添加多量之Cr、V等之 合金元素，然而，若強度過高，則會有使可變形性不足， 並使盤捲特性劣化之弊端。一般認為其原因係鋼中析出之 粗大之碳化物所致。 第2(a)、（b)圖係顯示安裝於SEM之EDX之解析例。 I其、…果了仲與利用透射電子顯微鏡之複製法相同之解析結 果。習知之發明僅著眼於V、Nb等之合金元素系之碳化 物，其一例係如第2(a)圖所示，且其特徵是碳化物中Fe 峰值非常小。然而，本發明中吾人發現不僅是習知之合金 元素碳化物，如第2(b)圖所示，當量圓直徑3μηι以下之 Fe3C與合金元素已稍微固溶於其中之所謂滲碳體系碳化 物之析出形態也是重要的。在本發明中，在欲達成習知鋼 货:腎標準(⑽)A4規格(210X297公釐) "" - -11-

-----^----------- :線丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 591114 A7 —-___ _ B7 __ 五、發明説明（9 ) ~^ ~~- 線以上之兼具高強度與加工性之情況下，若3 μηι以下之滲 碳體系球狀碳化物過多，則加工性將大為損失。以下將以 此種球狀且如第2(b)圖所示之Fe與C作為主成分之碳化 物稱為滲碳體系碳化物。 該等鋼中碳化物可藉由對業經鏡面研磨之樣品實施苦 酸腐蝕液等之蝕刻來觀察，其尺寸等之詳細之觀察評價必 須藉由掃瞄式電子顯微鏡3000倍以上之高倍率來觀察，在 此作為對象之渗碳體系球狀碳化物之當量圓直徑為〇. 2〜 3 μιη。通常，鋼中碳化物係於確保鋼之強度、回火軟化阻 力方面不可欠缺者，其有效粒徑為0.1 μιη以下，反之，若 大於1 μηι，則不但無益於強度與沃斯田粒徑微細化，且僅 會使變形特性劣化而已。然而，習知技藝中對於其重要性 並無如此程度之認識，而僅著眼於V、Nb等之合金系碳化 物’並認為當量圓直徑3μιη以下之碳化物，特別是滲碳體 系球狀碳化物係無害者，且沒有關於本發明中以〇1〜5μιη 之碳化物作為主要對象之檢討例。 又’本發明中作為對象之3μηι以下之滲碳體系球狀碳 化物’並不僅是尺寸，數量因素亦為重要之因素。故同時 考慮該兩者而定出本發明之範圍。即，即使當量圓直徑之 平均粒徑小到只有〇·2〜3μιη，但是若其數量非常多，使於 顯微鏡檢查面中之存在密度大於1個/μιη2 ,則會使盤捲特 性之劣化顯著，故以此作為上限。 再者’碳化物之尺寸若大於3μπι，則尺寸之影響變為 較大’因此’於顯微鏡檢查面中之存在密度若大於〇.〇〇1 本紙張度爽乳少漁_家標準（CNS) Α4規格（210X297公董） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} .訂— :線丨 -12- 591114 A7 _____B7 _ 五、發明説明（10 ) 個/μπι2，則會使盤捲特性之劣化顯著。因此，碳化物當量 圓直徑大於3μιη之碳化物之於顯微鏡檢查面中之存在密度 以0.001個/μπι2作為上限，並以此上限以下者作為本發明 之範圍。 又，不論滲碳體系球狀碳化物之尺寸為何，若於其顯 微鏡檢查面之佔有面積率大於7% ,則會使盤捲特性之劣 化顯著而無法盤捲。因此本發明中規定於顯微鏡檢查面中 之佔有面積率為7%以下。 另一方面，舊沃斯田體粒徑係與碳化物同樣地對於鋼 線之基本性質有很大之影響。即，舊沃斯田體粒徑小者於 疲勞特性與盤捲性方面較佳。然而，即使沃斯田體粒徑再 小，但上述碳化物含量多於規定量以上時，則其效果依然 不彰。一般而言，欲使沃斯田體粒徑縮小，將加熱溫度降 低係有效的’然而這反而會增加上述碳化物。因此，對於 已取得碳化物量與舊沃斯田體粒徑之平衡之鋼線加工係重 要者。在此，碳化物在滿足上述規定之情況下，舊沃斯田 體粒徑編號若小於1〇號，則無法得到充足之疲勞特性，因 此規定舊沃斯田體粒徑編號為1〇號以上。 殘留沃斯田體多殘留於偏析部或舊沃斯田體晶界附 近。殘留沃斯田體藉由加工誘導變態成為麻田散體，然而， 若於彈箸形成時誘導變態，則會發現材料生成局部之高硬 度部，而使作為彈簧之盤捲特性低下。又，最近之彈簧係 藉由珠擊處理或固化等塑性變形進行表面強化，然而，若 是在此種具有包含有複數個加以塑性變形程序之製造程序 本紙張尺4適漆中^4標準 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •、可丨 :線丨 -13- 寺在早期階段產生之加工誘導麻田散體將使斷裂歪曲低 下，並減低加工性或使用中之彈簧之破壞特性。又，即使 導入凹痕等之工業上不可避免之變形時，亦容易於盤捲中 產生折損。SU匕，藉由盡可能地減低殘留沃斯田體並抑制 加工誘導麻田散體之生成，可提昇加卫性。具體而言，若 殘邊沃斯田體量大於12% (質量％ )，則由於凹痕等之敏感 险i曰回使知於盤捲或其他處理時容易折損，因此限制為 12%以下。 特別地，在如本發明之c量為〇·75%以上時，麻田散 體生成溫度（開始溫度Ms點、終了溫度Mf點）若為低溫， 則於/卒火時若非相當之低溫，即無法生成麻田散體，且易 殘留殘留沃斯田體。卫業上之淬火係使用水或油，而殘留 沃斯田體之抑制係需要高度之熱處理控制。具體而言，將 冷部冷媒維持於低溫，且冷卻後亦盡力維持低溫，以長時 間確保對麻田散體之變態時間等之控制是必要的。由於工 業上係以連續線進行處理，因此冷卻冷媒之溫心易上昇 至將近100 C，故以維持於6〇°c以下為佳。 又，含有合金元素系石炭化物等之全碳化物之最大碳化 物及最大氧化物之粒徑若皆大於15μιη騎使疲勞特性降 低’因此限制上限為其15 。 一般而言，彈簧鋼於連續铸造I，經過鋼胚壓延、線 材壓延而拉線，且冷軋盤捲彈簧係藉由油回火處理與高周 波處理來賦予強度。於欲抑制滲碳體系球狀碳化物時，不 僅需要可決线回火處理與高周波處理等之鋼線強度之最 591114 A7 _ B7 五、發明説明（12 ) 終熱處理，而且於先行拉線之壓延時亦必須加以注意。即， 由於滲碳體系球狀碳化物係被認為在壓延等時未溶解之參 碳體與合金碳化物成為核而成長，因此於壓延等之各加熱 粒序中使成为充为固〉谷疋重要的。於本發明中，即使於壓 延時亦加熱至可充分提高之高溫而壓延，並供拉線使用也 是重要的。 實施例 表1係顯示以04mm處理時，本發明與比較鋼之化學 成分、當量圓直徑0·2μηι以上之滲碳體系球狀碳化物佔有 面積率、當量圓直徑0.2〜3μιη之滲碳體系球狀碳化物存 在密度、當量圓直徑大於3μηι之滲碳體系球狀碳化物存在 岔度、最大碳化物徑與最大氧化物徑、舊沃斯田體粒度編 號、殘留沃斯田體量（質量％ )拉伸強度、盤捲特性（缺口彎 曲角度）及平均疲勞強度。 本發明之發明例1係藉由連續鑄造將藉25〇t轉爐精鍊 之物作成鋼胚。又，其他之實施例係於2t 一真空熔解爐熔 製後，藉壓延作成鋼胚。此時，發明例於一定時間内保持 1200°C以上之高溫。然後無論何種情形下皆由鋼胚壓延至 08mm，並藉由拉線作成04mm。另一方面，比較例於通常 之壓延條件下壓延並供拉線使用。 儘管碳化物量、強度依化學成分而有不同，然而本發 明中係配合化學成分而進行熱處理，使其滿足拉伸強度為 2100MPa且如巾請專利範圍所示之規定。另—方面，比較 例則僅進行熱處理使其符合拉伸強度。 5献_細國雜A4規格(7^^---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、ir— :線丨 -15- 591114 A7 ------- —__B7 五、發明説明（13^~-- 於淬火回火處理（油回火處理）中，為了使拉線材連續通 過加熱爐而使鋼内部溫度充分加熱，因此設定加熱爐通過 時間。於本實施例中，加熱溫度設定為95(rc，加熱時間 為150sec /卒火’皿度為50 C (油槽）。且，回火溫度為4〇〇 〜500°C，於回火時間i分鐘時回火，並調整強度。其結果 所得到之大氣環境下之拉伸強度係記載於表丨中。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ· · :線丨 本紙張^1皮^&^家標準（〇«^4規格（210\297公釐） -16- 591114 A7 B7 五 發明説明（14 ) 迴轉 彎曲 疲勞 MPa 卜 s π to 00 m 00 y? 00 〇o CO 00 LO in 00 UTl 00 κη i/5 00 m CO 5X? IS i O s CO 〇0 m CO 卜 r—4 CM a〇 δ m GO <T3 00 cn ① CO CO eo GT> ΪΟ ¢0 CO crt to CO a <〇 c^- rH CO iS =*r**"l 00 05 — S.: ¢:鲥 es s； 8 s 2074 ! Φ CD 00 cn s s in i£> to IS* 〇0 8¾ s 2101 2209 ς〇 2200 CO «Λ m. CV1 03 爸 o CM CM 〇J i CM — <N — CO c5 03 Ψ^4 CO ab —： i^· OJ 殘留 沃斯 田體 % ； o 〇Q r^4 e- cn ms ALAJ 10,3 I ad 10‘ 5 HX5 <SI !«-» cri O — 1(K8 卜 αί m Q〇 to <30 ad «η 1—4 〇 CM CO — o cr: 1 ll,3| mu <NI CO — O — SJ 04 ψ·^ CM — ca GO <r^ PM r·· 04 rH ca r-t CO cn o: 最矢 氧化i 物徑 μ m 1L0 f-H 110.9 in 10.0 .p^t ； ψ4< m p^4 c^. oj 04 Ξ2 KO o; \ 卜 CSJ ψ"< o r·# ¢^4 f-H |_ — o — 〇0 CM iH：; in fH 24. Oj CM o 10.4 04 CM — ιοΤβΙ §i £ oa KO 4/> ΓΪ2.4 CM — ，: Οϊ 竹:: 5^ r4 Ψ^4 CSJ ς〇 r«』 O Ch 10、0 30.0 |10*4 ;，： m mi C4 — o t-HT o S yq 〇 〇 *•4 — i ή c4 m <n Λ I <0.0001 | <0.0001 I <0.0001 <0.0001 [<0« 00011 <0.00011 1 <〇. oooi 1 I 1 9^4 1 墨 r-"* § i i ! ·#ΜΊ i CO 8 1 — § r*< § § § ! i i o o o :φ 〇 o Ο O o d V o o o o O O cp ca «Μ cn 〇 04 s s； n 0^4- CT3 to U5 s s t2 <JD 笤 §3 iO CSJ CO <Ti c3 § O o d o d d c> 0 o o O； ο O' 〇 »«4 f^« o O o O d d cr> ¢^¾ r Ul C4 O if) o U*5 卜 in i-M 04 :一 OQ d 0¾ 一 *-4； d ：.00 <yi cn cs σι 00 o 4Λ CO cn 04 to w tn ιό c〇 cn 菇 s rH M? — U5 53 00 Cfi S C^l CM IS m ΙΛ iK»w4 •^r f3 :¾丨 5 Ά S S in B O fH s o — 25： g o o 8 8 § g 3 s s 8 i § S § 毫:: § i 1 § o o § o o O ο 〇 d o o o O ο d d o| :〇..; O o o d o d d O 3 ¢^ o s Μη uO e3 2 CNJ a〇 r-l ψ^* Ξ2 cn s S 3 d d o d o d 〇 d 〇 o o o d O > 〇3： w $»*· 00 ·»—< ΙΟ CS3 00 xr： Οϊ CQ co rnmtt <ri in 5 S 0.32] S o 〇 d d Ο O Q d d d 点 d o ：m S3 σ> P^· c〇 r—l : S S5 2 s <N r*·» Μ s — C4 8 s S d 〇 d d d d o o o o o o o d o d ύ |0. 50 P^>* CO *>〇« CO ft 棼 〇» trt ΙΛ (〇 00 £ S s S § § s d d :ci o d 〇 o o ο o o o d d o o o d φ oo I i-Hl o «η s i 8 O § i 1 1 O 1 1 a S S3 O s 8 Cs» «ΜΜ* o o o 1 〇〇 8 cn 8 o 8 1 d d d d 〇 d o d d ,〇 d ο d d o O o d d d O d o 〇 ja Q- 1 00 1： o ：〇 i § 2 O i in 8 i g 1 1 8 CSJ 3 § i i i 1 i § i 1 G> o o O o o O O d o C? d d o d d d d d O d o d S s N 0> s s 5g s ^91 §§ g s S g Si 00 £ τη 茬 s o 运 S 3 系 d d d d 〇· o o d d ο d d d o d d d d d o d d σ! g f-H s S 2.00 3 ψ^4 ««•Η! |L86j XI* to 00 s — 00 ίβ 一 a> p^4 n-4 K 1.92 L91 «Μ»* C-? s 卜 σ» s kO s g S JS So 1—< 00 00 s σ> s —4 cn CM <Ji s in tn c***· CO o ο d ci d o o’ o o o d d o o o d o O 〇 :ci O d 〇 6 2： #·**· οα CO 兮 tn iJ3 ao o — — <M CO 9Μ» ^3· i2 00 σ> o CM c3：· S3 ?3 p 篆 爆 S: 豕 签 s s 蘧 s S S g Έ i s s 5 S u M 溢 M M M M 1 邋 u 槲 槲 m 餸 娘 m 翻1 m m m ±ί ±ί ±ί 甲 ±i ii i3 請 先閲讀 背面之注 意事項 再 填 寫 本 頁 本紙張克度龜®囪家標準（CNS) A4規格U10X297公釐） -17- 591114 A7 B7 五、發明説明（15 所得之鋼線直接供碳化物之評價、拉伸特性、缺口彎 曲4驗使用。另一方面，關於疲勞特性評價方面，於表面

施行仿照彈簧製作時之歪曲移除退火之熱處理4〇〇它X 2〇min後’進行珠擊處理（切線0〇.6mm><2〇min)，且施行低 /皿歪曲移除18〇°c X 20min，並作成疲勞試驗片。 石厌化物之尺寸及數量之評價係研磨熱處理狀態之鋼線 之長向截面至鏡面，再藉苦味酸稍微蝕刻使碳化物浮出。 由於在光學顯微鏡標準下碳化物之尺寸測定有困難，因此 利用倍率X 5000倍之掃瞄式電子顯微鏡將鋼線之i/2R部

Ik機拍攝10視野之照片。於安裝於掃瞄式電子顯微鏡之X 線微量分析器上確認該球狀碳化物為滲碳體系球狀碳化 物’並使用圖像處理裝置自該照片將球狀碳化物2值化， 藉此測定其尺寸、數量、佔有面積。全測定面積為 3088·8μηι 〇 殘留沃斯田體之測定係藉由直流磁化裝置測定發生之 樣品之磁通量密度並將磁通量密度換算為殘留沃斯田體量 而求得。換算係利用預先求取磁通量密度與殘留沃斯田體 量之關係之校正曲線。 拉伸特性係藉由JIS Ζ 2201 9號試驗片以JIS Ζ 2241 為基準進行，並由其破裂荷重算出拉伸強度。 缺口彎曲試驗之概要圖係如第3(a)、（b)圖所示。缺口 彎曲試驗係依以下之順序進行。藉由端部半徑50μιη之衝 床於鋼線之拉伸方向直角地形成最大深度3〇μπι之溝（缺 口），如第3(a)圖所示，為了於其溝部負荷最大拉伸應力， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公楚） (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) ·、τ_· -線丨 -18- 五、發明説明（16 ) 藉由荷重2於3點加以彎曲變形。持續加以彎曲變形直到 自缺口部破裂為止，如第3(b)圖所示，測定破裂時之彎曲 角度。測定角度3係如第3(b)圖所示，角度愈大則盤捲特 性愈佳。以經驗而言，於04mm之鋼線中，若缺口彎曲角 度為25°以下則盤捲困難。 疲勞試驗係中村式迴轉彎曲疲勞試驗，以1〇個樣品有 5〇〇/〇以上之機率顯示出有107次以上之壽命之最大負荷應 力作為平均疲勞強度。 如表1所示，關於04mm之鋼線方面，若化學成分於 規定範圍外，則碳化物之控制變得困難，為盤捲性指標之 缺口彎曲試驗中之彎曲角度小，盤捲特性劣化且中村式迴 轉彎曲疲勞強度劣化。又，即使化學成分於規定範圍内， 由於因事前之退火之碳化物之安定化或因淬火時之加熱不 足之未固溶碳化物之殘留或淬火之冷卻不足等之熱處理條 件之不完全，使最大氧化物徑與舊沃斯田體粒徑位於本規 定範圍外之比較材亦於盤捲特性或疲勞特性方面劣化。另 一方面，即使滿足關於碳化物之規定，若強度不足，則疲 勞強度不足，並且無法用於高強度彈簧。 [產業上可利用性] 本發明之鋼線，係藉由使含有冷軋盤捲彈簧用鋼線中 之滲碳體之球狀碳化物之佔有面積率、存在來 、 么及、沃斯田 體粒徑、殘留沃斯田體量減少，可使強度高強度化至 2000MPa，同時可確保盤捲性並可製造高強度且破壞特， 優越之彈簧。 591114 五 A7 B7 、發明説明（17 ) [圖式之簡單說明] 第1圖係顯示鋼之淬火回火組織之顯微鏡照片者。 第2圖係顯示球狀碳化物分析例之圖，第2(a)圖係顯 示合金系球狀碳化物之分析例之圖，第2(b)圖係顯示渗碳 體系球狀碳化物之分析例之圖。 第3圖係顯示缺口彎曲試驗方法之概要之圖，第3(a) 圖係顯示荷重前之圖，第3(b)圖係顯示荷重後之圖。 [元件標號對照] 1…球狀碳化物 2 · · ·荷重 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :線— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇x297公釐） -20-

Claims (1)

1. 591114 A8 B8 C8 D8 1. 2. 六、申請專利範圍 -種高強度彈簧用熱處理鋼線，依質量％ ，含有：c: 〇·75 〜〇·85%、Sl:1·5 〜2.5%、Μη:〇·5 〜1.0%、Cr: 〇·；3 1·0/α 、p · 〇 〇15% 以下、$ : 〇 〇15% 以下、N : 0.001 0.007/" w : 〇 〇5〜，而剩餘部分含有鐵 及不可避免之雜質’又，拉伸強度為2000MPa以上， 且關於可佔據於顯微鏡檢查面之滲碳體系球狀碳化 物係滿足以下條件：當量圓直徑〇·2㈣以上之佔有 面積率為7%以下、當量圓直徑0.2〜3μπι之存在密度 為1個/μηι2以下、乃^ 及§ 3：圓直控超過3 之存在密度 為〇.〇(H個/〆以下，並且該熱處理鋼線係舊沃斯= 體粒徑編號為10號以上，殘留沃斯田體為12質量 以下，最大碳化物徑為15μιη以下且最大 丄 15μηι以下者。 ^為 如申請專利範圍第丨項之高強度彈簧用熱處理銅線， 更包含有Mo : 〇·〇5〜〇·2%與ν : 〇〇5〜〇·2%中、 種或2種。 1 -------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Κ紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -21 ·