悬架弹簧用钢及其制造方法技术

本发明专利技术提供抑制或者不需要高价的合金元素的添加、具有大的抗拉强度且耐延迟断裂特性及冷加工性优异的悬架弹簧用钢。该悬架弹簧用钢的特征在于，以质量％计含有C：0.40～0.70％、Si：0.80～2.20％、Mn：0.05～1.50％、Cr：0.05～1.00％，限制P：0.020％以下、S：0.020％以下，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，在与轧制方向平行的断面中，以面积率计90％以上的金属组织为回火马氏体，在与轧制方向平行的断面中，在从表面开始的直径或厚度的10％的范围中，原奥氏体晶粒的长轴方向的长度与上述长轴方向垂直的方向的长度之比为1.5以上，从轧制方向观察到的马氏体织构的＜011＞集合率/＜111＞集合率之比为3.0以上。

Suspension spring steel and its manufacturing method

The invention provides suspension spring steel with or without high cost alloy elements, large tensile strength, delayed fracture resistance and cold workability. Is the feature of the suspension spring steel, with quality% containing C:0.40 ~ 0.70%, Si:0.80 ~ 2.20%, Mn:0.05 ~ 1.50%, Cr:0.05 ~ 1%, limit below P:0.020%, below S:0.020%, the remaining part by Fe and inevitable impurities, in parallel with the rolling direction of the section, the area ratio of more than 90% meter metal structure is martensite, in parallel with the rolling direction of the section, in the range starting from the surface of the diameter or thickness of 10% in the direction of the long axis direction of the original austenite grain length with the long axis perpendicular to the direction of the length ratio is above 1.5, the rolling direction observed martensite texture is less than 011 < 111 > > collection rate / collection rate is above 3.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】悬架弹簧用钢及其制造方法
本专利技术涉及用于汽车等的悬架弹簧的弹簧用钢、优选具有1800MPa以上的抗拉强度的高强度悬架弹簧用钢及其制造方法。
技术介绍
弹簧通常通过下述方法制造：将热轧后的线材拉拔加工成规定的线径，实施淬火处理、回火处理后进行冷成形的冷弹簧加工法；或者，将拉拔加工的线材进行热成形，进行淬火处理、回火处理的方法。近年来，为了应对环境问题，对汽车要求进一步的轻量化、低燃料消耗化，一直在进行抗拉强度为1800MPa以上的高强度弹簧的开发。冷弹簧加工法由于弹簧形状的设计的自由度高、精度也高，因此是特别适合于高强度弹簧的弹簧加工法。在该加工法中，对于作为原材料的弹簧用钢，要求兼顾强度和冷加工性。加工性的指标为拉伸试验时的断裂部位的断面减少率即断面收缩率等，已经提出了使C量与中心偏析的关系适当而提高冷加工性的弹簧用线材(专利文献1)。此外，还提出了通过将热加工后的线材直接实施淬火、回火而使晶粒微细化，从而使强度及疲劳特性提高的方法(专利文献2)。此外，通常，如果将弹簧高强度化，则对在腐蚀环境中侵入到钢材中的氢的敏感性或对腐蚀坑等缺陷的敏感性提高，担心因延迟断裂导致的折损。耐延迟断裂特性以对试验片负载一定载荷而不断裂的上限的扩散性氢量(极限扩散性氢量)进行评价。对于耐延迟断裂特性的提高而言，使耐腐蚀特性提高的Ni或Cu、形成成为氢的捕集位点的析出物的V或Mo等合金元素的添加是有效的(专利文献3)。但是，由于添加合金元素时成本增高，因此提出了如下弹簧用钢：通过使表层的原奥氏体晶粒向轧制方向伸长而使极限扩散性氢量增加、使耐延迟断裂特性和耐氢疲劳特性提高的弹簧用钢(专利文献4)、将表层中的原奥氏体晶粒的伸长化与内部的原奥氏体粒径的微细化组合而实现了耐延迟断裂特性的改善的弹簧用钢(专利文献5)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平09-310151号公报专利文献2：日本特开平06-346146号公报专利文献3：日本特开2002-115023号公报专利文献4：日本特开2002-097551号公报专利文献5：日本特开2014-043612号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，专利文献1及2中记载的技术虽然对于冷加工性的提高是有效的，但是存在对于耐延迟断裂特性的提高没有帮助的问题。此外，专利文献3、专利文献4及专利文献5中记载的技术虽然对于耐延迟断裂特性的提高是有效的，但是未使冷加工性提高，因此，存在因今后的弹簧钢的进一步的高强度化而弹簧成形变得困难的问题。因此，希望得到抑制或者不需要高价的合金元素的添加、具有1800MPa以上的抗拉强度且耐延迟断裂特性及冷加工性优异的悬架弹簧用钢及其制造方法。用于解决课题的手段本专利技术人发现，如果控制马氏体组织的晶体方位，相对于弹簧用钢的轧制方向，＜011＞方位优先地显现，＜111＞方位被抑制，则相同强度的断面收缩率提高。并且，得到了如下见解：除了原奥氏体晶粒的伸长化之外，还通过进行马氏体组织的晶体方位的控制，能兼顾耐延迟断裂特性和冷加工性。进而，调查了用于稳定地得到这样的晶体方位所需要的热轧条件，结果成功地使原奥氏体晶粒稳定地伸长化，并相对于轧制方向，使马氏体组织的＜011＞方位集合，使＜111＞方位抑制。本专利技术的悬架弹簧用钢及其制造方法基于上述见解而做出，其要旨如下所述。(1)一种悬架弹簧用钢，其特征在于，以质量％计含有C：0.40～0.70％、Si：0.80～2.20％、Mn：0.05～1.50％、Cr：0.05～1.00％，限制P：0.020％以下、S：0.020％以下，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，在与轧制方向平行的断面中，以面积率计90％以上的金属组织为回火马氏体，在与轧制方向平行的断面中，在从表面开始的直径或厚度的10％的范围中，原奥氏体晶粒的长轴方向的长度与与上述长轴方向垂直的方向的长度之比为1.5以上，从轧制方向观察到的马氏体织构的＜011＞集合率/＜111＞集合率之比为3.0以上。(2)上述(1)所述的悬架弹簧用钢，其特征在于，以质量％计还含有Mo：0.50％以下、V：0.50％以下、Ni：1.00％以下、Cu：0.50％以下、B：0.0050％以下中的1种或2种以上。(3)上述(1)或(2)所述的悬架弹簧用钢，其特征在于，以质量％计还含有Al：0.500％以下、Ti：0.200％以下、Nb：0.100％以下中的1种或2种以上。(4)上述(1)～(3)中任一项所述的悬架弹簧用钢，其特征在于，抗拉强度为1800MPa以上，断面收缩率为40％以上，对至圆棒直径的10％深度为止带有60°圆环缺口的试验片负载抗拉强度的30％的试验载荷而测定的极限扩散性氢量为0.30ppm以上。(5)一种悬架弹簧用钢的制造方法，其是制造上述(1)～(4)中任一项所述的悬架弹簧用钢的方法，包含下述步骤：对具有上述(1)～(3)中任一项记载的钢成分的线材按如下方式实施热轧：在低于1150℃且为950℃以上的温度域中给予15％以上且低于30％的断面减少率，接着，在低于950℃且为750℃以上的温度域中给予20％以上的断面减少率并且给予以与上述低于1150℃且为950℃以上的温度域的断面减少率的累积计为40％以上的断面减少率；对经上述热轧而得到的钢线进行淬火，将在与轧制方向平行的断面中以面积率计90％以上的金属组织设为马氏体；以及对经上述淬火得到的钢线进行回火处理，从上述热轧的结束起至上述淬火的开始为止的时间为3秒以内。专利技术效果根据本专利技术，能够得到抑制或不需要高价的合金元素的添加、具有大的抗拉强度、即使是高强度悬架弹簧用钢、冷加工性及耐延迟断裂特性也优异的悬架弹簧用钢。附图说明图1是说明延迟断裂试验用的试验片的一例的图。具体实施方式原奥氏体金属组织为通过淬火进行马氏体相变之前的组织，在热加工后骤冷时，特别是表面的原奥氏体晶粒成为向轧制方向伸长的形状，原奥氏体晶粒的长轴方向实质上与弹簧用钢的轧制方向一致，例如，上述长轴方向与轧制方向的偏离为15°以下。延迟断裂从钢材的表面开始发生龟裂，沿着原奥氏体晶粒的晶界进展，因此，表层的原奥氏体晶粒向轧制方向伸长时，向线材的直径方向或板材的厚度方向的龟裂的进展被抑制。轧制后的原奥氏体晶粒的长轴方向实质上与弹簧用钢的轧制方向一致，与上述长轴方向垂直的方向实质上与垂直于上述轧制方向的方向一致，因此，表层的原奥氏体晶粒的长轴方向的长度与与上述长轴方向垂直的方向的长度之比(长宽比)大时，耐延迟断裂特性提高。另一方面，织构对钢的塑性变形产生影响，这一点尤其在薄钢板等中是已知的。因此，本专利技术人对为了在冷弹簧加工法中使冷加工性提高所要求的断面收缩率与织构的关系进行了研究。其结果得到了如下见解：作为使断面收缩率提高的方法，在钢材表层部的马氏体组织中，相对于轧制方向，使马氏体组织的＜011＞方位聚集，并将＜111＞方位抑制的方法是有效的。进而得到了如下见解：即使在成为延迟断裂的起点的钢材表层部中增大原奥氏体的长宽比，也不会对对于断面收缩率或抗拉强度产生影响的原奥氏体晶粒内部的织构形态产生影响。在钢材表层部中，为了使原奥氏体晶粒的长宽比增大，同时对马氏体织构进行适当地控制，需要将热轧条件最适化。即，在热轧工序中，在1150～950℃的温度域中给予15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种悬架弹簧用钢，其特征在于，以质量％计含有C：0.40～0.70％、Si：0.80～2.20％、Mn：0.05～1.50％、Cr：0.05～1.00％，限制P：0.020％以下、S：0.020％以下，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，在与轧制方向平行的断面中，以面积率计90％以上的金属组织为回火马氏体，在与轧制方向平行的断面中，在从表面开始的直径或厚度的10％的范围中，原奥氏体晶粒的长轴方向的长度与与所述长轴方向垂直的方向的长度之比为1.5以上，从轧制方向观察到的马氏体织构的＜011＞集合率/＜111＞集合率之比为3.0以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.27 JP 2015-1476971.一种悬架弹簧用钢，其特征在于，以质量％计含有C：0.40～0.70％、Si：0.80～2.20％、Mn：0.05～1.50％、Cr：0.05～1.00％，限制P：0.020％以下、S：0.020％以下，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，在与轧制方向平行的断面中，以面积率计90％以上的金属组织为回火马氏体，在与轧制方向平行的断面中，在从表面开始的直径或厚度的10％的范围中，原奥氏体晶粒的长轴方向的长度与与所述长轴方向垂直的方向的长度之比为1.5以上，从轧制方向观察到的马氏体织构的＜011＞集合率/＜111＞集合率之比为3.0以上。2.根据权利要求1所述的悬架弹簧用钢，其特征在于，以质量％计含含有Mo：0.50％以下、V：0.50％以下、Ni：1.00％以下、Cu：0.50％以下、B：0.0050％以下中的1种或2种以上。3.根据权利要求1或2所述的悬架弹簧用钢，其特征在于，以质量％计还含有Al：0.50％以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木崇久，千叶圭介，宫本裕嗣，岩永健吾，冈村司，藤原文昭，江花幸夫，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，高周波热炼株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP