高强度弹簧用钢和高强度弹簧用热处理钢线制造技术

本发明专利技术提供在冷态下卷绕的、能够兼有充分的大气强度和卷绕加工性的抗拉强度为２０００ＭＰａ以上的弹簧用热处理钢线、以及用于该钢线的弹簧用钢。本发明专利技术的高强度弹簧用热处理钢线，其特征在于：按质量％计，含有Ｃ：０．５～０．９％、Ｓｉ：１．０～３．０％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｃｒ：１．０～２．５％、Ｖ：超过０．１５％～１．０％以下、Ａｌ：０．００５％以下，Ｎ限制在０．００７％以下，进而含有Ｎｂ：０．００１％～不足０．０１％、Ｔｉ：０．００１％～不足０．００５％中的１种或２种，抗拉强度为２０００ＭＰａ以上，且关于金相磨片表面上占有的渗碳体系球状碳化物和合金系球状碳化物，满足圆相当径为０．２μｍ以上的碳化物的占有面积率为７％以下、圆相当径为０．２μｍ以上的碳化物的存在密度为１个／μｍ↑［２］以下，且原始奥氏体晶粒度号为１０号以上，残余奥氏体为１５质量％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在冷态下巻绕的、具有高强度和高韧性的弹簧用钢、和弹 簧用热处理钢线。
技术介绍
伴随着汽车的轻量化、高性能化，弹簧也高强度化，热处理后抗拉强度超过1500MPa的高强度钢被用于弹簧。近年来，也一直需求抗拉强度超 过l卯OMPa的钢线。这是因为在制造弹簧时，即使由于消应力退火和氮化 处理等加热而导致稍樹:软化，仍可确保作为弹簧没有问题的材料石t变的缘 故。另外，众所周知，通过氮化处理、喷丸硬化处理，表层硬度提高， 弹簧的疲劳耐久性格外地升高，但是关于弹簧的弹力减弱特性，并不是 由表面硬度决定的，弹簧原材料内部的强度或硬度有很大影响。因此， 内部硬度能够保持非常高的成分调整是重要的。作为其方法，有专利技术(例如参考特开昭57-32353号公报)指出，通过 添加V、 Nb、 Mo等元素，生成在淬火中固溶、在回火中析出的微细碳化 物，由此限制位错的移动，4吏抗弹力减弱特性提高。另一方面，在钢盘簧的制造方法中，有将加热到钢的奥氏体区进行 巻绕然后进行淬火回火的热巻绕，和预先对钢实施了淬火回火的高强度钢 线进行冷态巻绕的冷巻绕。在冷巻绕中，制造钢线时能够使用可快速加热 和快速冷却的油回火处理、高频处理等，因此可减小弹簧材料的原始奥氏 体粒径，其结果，能够制造断裂特性优异的弹簧。而且，弹簧生产线上的 加热炉等设备可以简单化，所以对于弹簧生产厂家来说，具有带来设备成本减低等的优点，最近弹簧的冷化正在发展。对于悬挂弹簧而言，虽然与 阀簧相比，线材使用粗的钢线，但是由于上述的优点，也正在导入冷巻绕。但是，冷巻绕弹簧用钢线的强度增大时，在冷巻绕时发生折损、不能 成形为弹簧形状的情况也多。迄今为止，由于强度和加工性不能兼有，因 此工业上不得不采用可以说是不利的加热巻绕、和巻绕后的淬火回火等的 方法以兼有强度和加工性。另外，在对高强度的热处理钢线进行冷巻绕加工、进行氮化确保强度的场合，可以认为在钢中大量添加可析出微细的碳化物的V、 Nb等所谓的 合金元素是有效的。但是，当大量添加合金元素时，在淬火时的加热中不 能固溶、生长得粗大，成为所谓的未溶解^1化物，成为冷态下巻绕时折损 的原因。因此，也可看到对未溶解碳化物予以关注的技术。还有下述的专利技术(例如参考特开2002-180198号公报)通过不仅控 制这样的合金元素，，也控制在钢中较多地存在的渗碳体为中心的碳化物， 来谋求性能提高。
技术实现思路
本专利技术的课题在于，提供在冷态下巻绕的、能够兼有充分的大气强度 和巻绕加工性的抗拉强度为2000MPa以上的弹簧用热处理钢线、和用于该 钢线的弹簧用钢，本专利技术者们发现，通过控制迄今为止未被注意的N，即使添加合金元 素也能够抑制未溶解碳化物的生成，能够确保韧性和加工性，从而开发出 兼有高强度和巻绕性的弹簧用热处理钢线。即，本专利技术的要旨如下。(1) 一种高强度弹簧用钢，其特征在于含有以质量％计C: 0.5~ 0.9%、 Si: 1.0 ~ 3.0%、 Mn: 0.1 ~ 1.5%、 Cr: 1.0 ~ 2.5%、 V:超过0.15%~ 1.0%以下、Al: 0.005%以下，N限制在0.007%以下，而且含有Nb: 0.001% ~ 不足0.01%、 Ti: 0.001%~不足0.005%之中的l种或2种，其余量由Fe 和不可避免的杂质组成。(2) 根据(1)所述的高强度弹簧用钢，其特征在于进一步含有以质量％计\￥: 0.05°/o~0.5%、 Mo: 0.05% ~ 0.5%中的1种或2种。(3)根据(1)或(2)所述的高强度弹簧用钢，其特征在于进一步含有以质量％计Ni: 0.05% ~ 3.0%、 Cu: 0.05% ~ 0.5%、 Co: 0.05% ~ 3.0%、B: 0.0005% ~ 0.006%中的l种或2种以上。U)根据(l) ~ (3)中的任一项所述的高强度弹簧用钢，其特征在于进一步含有以质量。/o计Te: 0.0002% ~ 0.01%、 Sb: 0.0002% ~ 0.01%、Mg: 0.0001% ~ 0.0005%、 Zr: 0.0001% ~ 0.0005%、 Ca: 0.0002% ~ 0.01%、Hf: 0.0002% ~ 0.01%中的1种或2种以上。(5) —种高强度弹簧用热处理钢线，其特征在于具有上述(l) ~ (4)中的任一项所述的钢成分，抗拉强度为2000MPa以上，且关于金相磨片表面上占有的渗碳体系球状碳化物及合金系球状碳化物，满足圆相当径为0.2 pm以上的碳化物的占有面积率为7%以下、圆相当径为0.2 pm以上的碳化物的存在密度为1个/"1112以下，且原始奥氏体晶粒度号为10号以上，残余奥氏体为15质量％以下。附图说明图l是说明减低N时添加Nb的效果(回火温度与夏比冲击值的关系) 的图。图2中(a)是表示采用扫描式电子显微镜对未溶解碳化物的观察例的 照片，(b)是表示合金系未溶解碳化物X的X射线元素分析例的图，(c) 是表示渗碳体系未溶解碳化物Y的X射线元素分析例的图。具体实施方式本专利技术者为了得到高强度，通过规定化学成分、并由热处理控制钢中 的碳化物形状，专利技术出确保了足以制造弹簧的巻绕特性的钢线。其细节如下所示。首先，就限定高强度弹簧用钢的化学成分以及成分 范围的理由进行说明。C:是对钢材的基本强度有很大影响的元素，过去就为了得到充分的强度而确定为0.5~0.9%。在不足0.5%时，不能得到充分的强度。特别在 省略了用于提高弹簧性能的氮化的场合，为了确保充分的弹簧强度，也需 要0.5%以上的(:。在超过0.9%时，由于实质上变成过共析，粗大的渗碳 体大量冲斤出，因此使韧性显著降低。这同时使巻绕特性降低。而且，也与 显微组织的关系密切，在不足0.5%时碳化物数量少，因此碳化物分布，局 部地比其它部分少的区域(下称"碳化物稀薄区")的面积率容易增加， 不容易得到充分的强度和韧性或者巻绕性(延性)。因此，碳优选为0.55% 以上，从强度-巻绕性相平衡的观点出发，进一步优选为0.6%以上。另一方面，在C量多的场合，合金系、渗碳体系的碳化物在淬火时的 加热中存在固溶困难的倾向，在热处理的加热温度高的场合、加热时间短 的场合，强度和巻绕性不足的情况也多。而且，未溶解碳化物也影响碳化 物稀薄区，当钢中的C形成未溶解碳化物时，基体中实质C减少，因此如 上述那样，碳化物稀薄区面积率也会增加。此外知道，当C量增加时，回 火时的马氏体形态在中碳钢中是一般的板条马氏体，与此相对，在C量多 的场合，会使其形态变成透镜马氏体。研究开发的结果发现，将透镜马氏 体回火而生成的回火马氏体组织的碳化物分布，与将板条马氏体回火的场 合的碳化物分布相比较，碳化物密度低。因此，由于通过增加C量，透镜 马氏体、未溶解碳化物增加，因而也有时碳化物稀薄区增加。所以，碳优 选为0.7%以下，进一步优选为0.65%以下，由此能够比较容易地使碳化物 稀薄这减少。Si:是为了确保弹簧的强度、硬度和抗弹力减弱性所必需的元素，在 较少的场合，必要的强度和抗弹力减弱性不足，因此下限确定为1.0%。而 且，Si具有将晶界的碳化物系析出物球化、细化的效果，通过主动地添加， 具有减小晶界析出物的在晶界的占有面积率的效果。但是，当过于大量添 加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度弹簧用钢，其特征在于：含有以质量％计Ｃ：０．５％～０．９％、Ｓｉ：１．０％～３．０％、Ｍｎ：０．１％～１．５％、Ｃｒ：１．０％～２．５％、Ｖ：超过０．１５％～１．０％以下、Ａｌ：０．００５％以下，Ｎ限制在０．００７％以下，而且含有Ｎｂ：０．００１％～不足０．０１％、Ｔｉ：０．００１％～不足０．００５％之中的１种或２种，其余量由Ｆｅ和不可避免的杂质组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：桥村雅之，萩原博，金须贵之，山崎浩一，越智达朗，藤田崇史，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]