WO2004009856A1 - オイルテンパー線の製造方法 - Google Patents

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    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/58—Oils

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an oil-tempered wire used for a coil spring such as a valve spring used in an internal combustion engine for an automobile or a torsion spring of a clutch mechanism.
  • a wire with controlled non-metallic inclusions is subjected to constant temperature transformation heat treatment, a lubricating film is applied after pickling, the skin is peeled off, and a constant temperature transformation heat treatment is performed again. It is known that a lubricating film is formed by pickling and then subjected to oil tempering after wire drawing. At this time, the isothermal transformation heat treatment of the wire is often omitted because the workability of the wire is improved.
  • the conventional method of manufacturing an oil-tempered wire in which the skin is stripped and then subjected to a constant-temperature transformation heat treatment is as follows: (a) Since the wire is heated above the transformation point, decarbonization may occur. (B) The constant temperature transformation heat treatment requires traveling treatment on strands, which causes damage during traveling treatment and handling. (C) In the isothermal transformation heat treatment, it is necessary to remove the oxide scale film generated during the heat treatment and lubricate the film after pickling for wire drawing. (D) The unevenness of the lubricating film makes the adhesion of the oxide scale film in the oil tempering process after wire drawing non-uniform, which is detrimental to coil spring forming (coiling). Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an oil-tempered wire that can improve quality and reduce costs while simplifying the steps after peeling in view of the above problems.
  • Another object of the present invention is a method of manufacturing an oil-tempered wire, which does not cause decarburization of the wire, does not have any scratches or uneven scale on the surface layer after wire drawing and oil-tempering, and facilitates the formation of a coil spring. Is to provide.
  • a method for producing an oil-tempered wire comprises: applying a constant-temperature transformation heat treatment to a wire in which nonmetallic inclusions are controlled; applying a lubricating film after pickling; It is characterized in that a work hardened layer generated in a surface layer at the time of peeling is softened by annealing, drawn, and then subjected to an oil tempering treatment.
  • the present inventor has found that, as a method for manufacturing an oil-tempered wire used for a coil spring, annealing after stripping a wire rod with controlled nonmetallic inclusions is effective for subsequent drawing.
  • the method for manufacturing an oil-tempered wire for a coil spring according to the present invention is characterized in that the work hardened layer generated on the surface of the wire during peeling of the wire is rendered harmless by softening by annealing, and after drawing, The oil tempering process is performed.
  • the annealing temperature of the wire is 500-65 ° C. Area.
  • the atmosphere during annealing is preferably nitrogen or a mixed gas of nitrogen and oxygen, and it is particularly preferable to control the amount of oxygen.
  • the oxide scale film generated during annealing of the wire is controlled to be extremely thin and uniform. This makes it possible to omit the lubrication coating treatment after the pickling for the wire drawing.
  • the coating of the oxide scale by annealing may be descaled by shot blasting or the like.
  • the oxide scale film uniform by annealing the wire, the oxide scale film (thickness) after the subsequent oil tempering process becomes uniform, and the lubricity during the coil spring forming process (coiling) is improved. Can be kept.
  • FIG. 1 is a photograph showing surface cracks of a single wire by the method of manufacturing an oil-tempered wire according to the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing a solid solution state of the single wire by the method of manufacturing the oil-tempered wire.
  • Fig. 3 is a schematic diagram showing the evaluation criteria in the coil wound state of the wire rod according to the method for producing the oil-tempered wire
  • Fig. 4 is a photograph showing the decarburized state of the comparative wire rod.
  • the method for producing an oil-tempered wire according to the present invention is characterized in that the wire is peeled, the work-hardened layer generated at that time is softened by annealing, thereby rendering it harmless, drawing, and then oil-tempering. I do.
  • the oil-tempered wire is 0.57% carbon (% means weight% unless otherwise specified), silicon 1.45%, manganese 0.69%, and phosphorus 0.014%. , Sulfur 0.004%, Chromium 0.67%, and the balance of iron, the inclusions of alloy steel consisting of controlled wires A to H and comparative material J were prepared, and each wire was subjected to isothermal transformation heat treatment, and acid After washing, a lubricating coating was applied and the surface was peeled. The stripping amount of the wire is 0.3 mm in diameter (0.15 mm in thickness). Next, the wire was annealed by batch.
  • the annealing temperature of the wire was changed from 480 to 700 ° C, and the drawability of the wires A to H and the comparative material J at each annealing temperature was confirmed.
  • the state of the oxide scale coating after annealing the wire is All were extremely thin and uniform. No decarburization was observed in the wires A to H during annealing, but as shown in Fig. 4, decarburization was observed in the comparative material J.
  • Wire A At an annealing temperature of 450 ° C, wire breakage occurred during wire drawing, making it impractical.
  • Wire B At an annealing temperature of 480 ° C, wire drawing was achieved with a reduction in area of 80% or more, but as shown in Fig. 1, cracks in the form of cracks perpendicular to the fine line axis were found on the surface of the wire. Occurred.
  • Wire rods C to F At an annealing temperature of 500 to 65 ° C, no crack-like cracks perpendicular to the fine wire axis were observed, and no spheroidal cementite was observed, and wire drawing was performed. Cementite was sufficiently solid-dissolved by the subsequent austenization heating, and appropriate strength was obtained. No unevenness was observed in the appearance of the oxide scale film after the oil tempering treatment.
  • Wire G Cementite spheroidization is progressing during annealing at a temperature of 700 ° C., and austenitization heating after drawing wire causes insufficient solid solution of the spheroidized cementite. No adequate strength was obtained.
  • Comparative material H The appearance of the oxide scale coating after oil tempering showed unevenness.
  • Table 1 summarizes the evaluation status of each of the wires A to H and the comparative material J described above. Annealing temperature The appropriate temperature is 500 to 650 ° C for wires C to F.
  • Example 1 The components differing from those of Example 1 are 0.65% of carbon, 1.53% of silicon, 0.69% of manganese, 0.07% of phosphorus, 0.008% of sulfur, and 0.6% of chromium.
  • a wire rod with controlled inclusions of alloy steel consisting of 8% and the balance of iron is subjected to isothermal transformation heat treatment, a lubricating coating is applied after pickling, and the surface is 0.3 mm in diameter (0.15 mm in thickness) Was peeled.
  • the wire was annealed by batch.
  • the annealing temperature was 5 ° CTC.
  • the wire was drawn to an appropriate wire diameter and then subjected to an oil tempering process. At this time, no abnormalities such as abnormalities due to wire drawing, insufficient strength in oil tempering, and uneven scale did not occur.
  • the oil-tempered wires used as high fatigue strength materials include carbon 0,64%, silicon 1.43%, manganese 0.71%, phosphorus 0.006%, and sulfur 0.005%. , 1.48% of chromium, 0.47% of molybdenum, 0.19% of vanadium, and a wire with controlled inclusion of alloy steel consisting of the balance iron
  • the surface was peeled with a diameter of 0.3 mm (thickness 0.15 mm). Next, the temperature is changed to 60 Annealing was performed at o ° c. Next, after the wire rod was subjected to wire drawing, an oil tempering treatment was performed.
  • the present invention is directed to a method for manufacturing an oil-tempered wire used for a valve spring of an internal combustion engine, a coil spring of a clutch mechanism, etc. This is useful in that the spring can be easily formed.

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Abstract

非金属介在物を制御した線材に恒温変態熱処理を施し、酸洗後に潤滑被膜を施し、皮剥きを行った後に、皮剥き時に表層に発生する加工硬化層を焼鈍により軟化させて伸線を行い、次いでオイルテンパー処理をする。

Description

明 細 書 オイルテンパー線の製造方法 技術分野
本発明は自動車用内燃機関などに使用される弁ばね、 クラツチ機構のトーションば ねなどのコイルばねに用いるオイルテンパー線の製造方法に関するものである。 背景技術
コイルばね用オイルテンパー線の製造方法として、 非金属介在物を制御した線材を 使用して恒温変態熱処理し、 酸洗後に潤滑被膜を施し、 皮剥きを行った後に、 再び恒温 変態熱処理をし、 酸洗して潤滑被膜を施し、 伸線加工後にオイルテンパー処理をするこ とが知られている。 この時、 線材での恒温変態熱処理は線材の加工性が向上されている ので省略されることが多い。
従来の皮剥ぎを行った後に恒温変態熱処理を行うオイルテンパー線の製造方法は、 ( a ) 線材を変態点以上に加熱するので脱炭の発生が懸念される。 （b ) 恒温変態熱処 理はス トランドでの走行処理が必要になるので、 走行処理中及びハン ドリングによる傷 発生要因になる。 （c ) 恒温変態熱処理では熱処理中に発生する酸化スケール被膜の除 去と、 伸線加工のために酸洗い後の潤滑被膜処理が必要になる。 （d ) 潤滑被膜のむら により伸線後のオイルテンパー処理での酸化スケ一ル被膜の付着状態が不均一になり、 コイルばねの成形加工 （コイリ ング） の弊害となる。 発明の開示
本発明の課題は上述の問題に鑑み、 皮剥き後の工程を簡略化しつつ、 品質の向上と コス卜削減を果す、 オイルテンパー線の製造方法を提供することにある。
本発明の他の課題は線材の脱炭がなく、 伸線加工とオイルテンパー処理を行った後 の表層に傷やスケールむらがなく、 コイルばねの成形を容易にする、 オイルテンパー線 の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、 本発明によるオイルテンパー線の製造方法は、 非金属 介在物を制御した線材に恒温変態熱処理を施し、 酸洗後に潤滑被膜を施し、 皮剥きを行 つた後に、 皮剥き時に表層に発生する加工硬化層を焼鈍により軟化させて伸線を行い、 次いでオイルテンパー処理をすることを特徵とする。 発明の作用
本発明者はコイルばねに用いるオイルテンパー線の製造方法として、 非金属介在物 を制御した線材の皮剥き後に焼鈍を行うことが、 その後の伸線加工に有効であることを 見い出した。 つまり、 本発明によるコイルばね用オイルテンパー線の製造方法は、 線材 の皮剥き中に線材の表層に発生する加工硬化層を、 焼鈍により軟化させることにより無 害化し、 伸線を行った後に、 オイルテンパー処理をするものである。
伸線加工性と、 伸線加工後のオイルテンパー処理時のオーステナイ ト化加熱による セメ ンタイ 卜の固溶状態とを考慮して、 線材の焼鈍温度は 5 0 0 - 6 5 0 °Cの温度域と する。 焼鈍時の雰囲気は、 窒素または窒素と酸素との混合ガスとし、 特に酸素量を制御 するのが好ましい。 線材の焼鈍で発生する酸化スケール被膜は極く薄くかつ均一になる ように制御する。 これにより、 伸線加工のための酸洗後の潤滑被膜処理を省略すること ができる。 線材の伸線加工前に焼鈍による酸化スケールの被膜を、 ショッ トブラストなどによ りデスケーリ ングを行ってもよい。 線材の焼鈍による酸化スケール被膜を均一化するこ とにより、 続くオイルテンパー処理後の酸化スケール被膜 （の厚さ） が均一になり、 コ ィルばねの成形加工 （コィリ ング） 時の潤滑性を保つことができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明に係るオイルテンパー線の製造方法による一線材の表面割れを示 す写真であり、 第 2図は、 同オイルテンパー線の製造方法による一線材の固溶状態を示 す写真であり、 第 3図は、 同オイルテンパー線の製造方法による線材のコイル巻状態で の評価基準を表す概略図であり、 第 4図は、 比較線材の脱炭状態を示す写真である。
発明を実施するための最良の形態
本発明によるオイルテンパー線の製造方法は、 線材を皮剥きし、 その時に発生する 加工硬化層を焼鈍により軟化させることにより無害化し、 伸線を行った後、 オイルテン パー処理をすることを特徴とする。
[実施例 1 ]
オイルテンパー線として炭素 0. 57% (以下、 ％は特に明記されていない限り重 量％を意味する。 ） と、 珪素 1. 45%と、 マンガン 0. 69%と、 燐 0. 014%と 、 硫黄 0. 004%と、 クロム 0. 67 %と、 残部鉄とからなる合金鋼の介在物を制御 された線材 A〜Hおよび比較材 Jを用意し、 各線材を恒温変態熱処理し、 酸洗後に潤滑 被膜を施し、 表面の皮剥きを行った。 線材の皮剥き量は径で 0. 3mm (厚さ 0. 15 mm) である。 次いで、 バッチにより線材の焼鈍を行った。
線材の焼鈍温度は 480〜700 °Cまで変化させ、 各焼鈍温度における線材 A〜H および比較材 Jの伸線加工性を確認した。 線材の焼鈍後の酸化スケール被膜の状態は、 いずれも極く薄く均一なものであった。 また、 焼鈍での線材 A〜Hに脱炭は認められな かったが、 図 4に示すように、 比較材 Jには脱炭が認められた。
次に、 伸線加工が良好な線材に対し、 オイルテンパー処理を行った。 オイルテンパ 一処理時におけるセメ ンタイ 卜の固溶状態 （図 2を参照） を確認した。 オイルテンパー 処理は加熱時間が短時間であるので、 セメ ンタイ 卜が球状化すると、 加熱によるセメ ン タイ 卜の固溶が不十分になり、 適切な強度が得られない。
介在物を制御された線材 A〜Hおよび比較材 Jを、 恒温変態熱処理し、 酸洗後に潤 滑被膜を施し、 表面の皮剥きを行った後の焼鈍温度と伸線加工性との関係は次のとおり である。
線材 A ：焼鈍温度 4 5 0 °Cでは、 伸線加工中に断線が発生し、 実用的なものではな かつた。
線材 B ：焼鈍温度 4 8 0 °Cでは、 減面率 8 0 %以上の伸線加工ができたものの、 図 1に示すように、 線材の表面に微細な線軸に直角なクラック状の割れが発生した。
線材 C〜F ：焼鈍温度 5 0 0 ~ 6 5 0 °Cでは、 微細な線軸に直角なクラック状の割 れは認められず、 また、 セメ ンタイ トの球状化は見られず、 伸線加工後のオーステナイ ト化加熱により、 セメ ンタイ トは十分に固溶され、 適切な強度が得られた。 オイルテン パー処理後の酸化スケール被膜の外観にむらは認められなかった。
線材 G ：温度 7 0 0 °Cでの焼鈍では、 セメンタイ 卜の球状化が進んでおり、 伸線加 ェ後のオーステナイ 卜化加熱により、 球状化したセメンタイ 卜の固溶は不十分になり、 適切な強度は得られなかった。
比較材 H ： オイルテンパー処理後の酸化スケール被膜の外観にはむらが認められた 以上の各線材線材 A〜Hおよび比較材 Jの評価状況を表 1にまとめて表す。 焼鈍温 度は線材 C〜Fの 50 0〜 650°Cが適切である。
表 1 評価結果
Figure imgf000006_0001
オイルテンパ一処理後にオフラインで全長に亘り、 渦流探傷による傷の検査を行つ た。 バッチ式焼鈍処理を行った線材 C〜Fでは、 1コイル当り （径 6mm、 長さ 1 50 0 m) の傷の数が全くないのに対し、 比較材 H (皮剥き後恒温変態熱処理を行ったもの ) では、 1コイル当り 7個の傷が発見された。 表 2 評価項目
Figure imgf000007_0001
[実施例 2]
実施例 1とは成分が異なる炭素 0. 65%と、 珪素 1. 53%と、 マンガン 0. 6 9%と、 燐 0. 0 0 7%と、 硫黄 0. 008%と、 クロム 0. 6 8%と、 残部鉄とから なる合金鋼の介在物を制御された線材を、 恒温変態熱処理し、 酸洗後に潤滑被膜を施し 、 表面を径で 0. 3mm (厚さ 0. 1 5 m m) の皮剥きを行った。
次いで、 バッチにより線材に焼鈍処理を行った。 この焼鈍温度は 5 ◦ CTCとした。 線材に焼鈍処理を行った後、 適切な線径まで伸線を行い、 次いでオイルテンパー処理を 行った。 この時、 伸線加工による異常、 オイルテンパー処理における強度不足、 スケ一 ルむらなどの異常は発生しなかった。
[実施例 3]
高疲労強度材として使用されているオイルテンパー線として、 炭素 0, 64%と、 珪素 1. 4 3%と、 マンガン 0. 7 1 %と、 燐 0. 006%と、 硫黄 0. 005%と、 クロム 1. 4 8%と、 モリブデン 0. 4 7%と、 バナジウム 0. 1 9%と、 残部鉄とか らなる合金鋼の介在物を制御された線材を、 酸洗後に潤滑被膜を施し、 表面を径で 0. 3 mm (厚さ 0. 1 5 mm) の皮剥きを行った。 次いで、 バッチにより線材に温度 6 0 o °cで焼鈍処理を行った。 次いで、 線材に伸線加工を行った後、 オイルテンパー処理を 行った。
上述の高疲労強度材においても、 伸線加工による異常、 オイルテンパー処理におけ る強度不足、 スケールむらなどの異常は発生しなかった。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明は内燃機関の弁ばね、 クラッチ機構のコイルばねなどに用いる オイルテンパー線の製造方法として、 伸線加工とオイルテンパー処理後の表層に傷ゃス ケールむらがなく、 コイルばねの成形が容易になるという点で有用である。

Claims

請 求 の 範 囲 非金属介在物を制御した線材に恒温変態熱処理を施し、 酸洗後に潤滑被膜を施し、 皮剥きを行った後に、 皮剥き時に表層に発生する加工硬化層を焼鈍により軟化させ て伸線を行い、 次いでオイルテンパー処理をすることを特徵とする、 オイルテンパ 一線の製造方法。
前記焼鈍温度は 5 0 0 ~ 6 0 0 °Cである、 請求項 1に記載のオイルテンパー線の製 造方法。
前記焼鈍は酸化スケール被膜抑制のため炉内雰囲気を窒素とする、 請求項 1に記載 のオイルテンパ一線の製造方法。
前記焼鈍は酸化スケール被膜抑制のため炉内雰囲気を窒素と酸素の混合ガスとし、 かつ酸素量を制御する、 請求項 1に記載のオイルテンパ一線の製造方法。
前記線材が Si- Cr 鋼である、 請求項 1に記載のオイルテンパー線の製造方法。
訂正された用紙 (規則 91)
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