钢线制造技术

本发明专利技术提供：在制成弹簧的情况下，具有优异的疲劳极限的钢线。基于本实施方式的钢线的化学组成以质量％计而包含：C：0.53～0.59％；Si：2.51～2.90％；Mn：0.70～0.85％；P：0.020％以下；S：0.020％以下；Cr：1.40～1.70％；Mo：0.17～0.53％；V：0.23～0.33％；Cu：0.050％以下；Ni：0.050％以下；Al：0.0050％以下；Ti：0.050％以下；N：0.0070％以下；Ca：0～0.0050％；Nb：0～0.020％；和由Fe和杂质构成的剩余部分，最大直径为2～10nm的V系析出物(10)的个数密度为500～8000个/μm2。。。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢线
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][0001]本专利技术涉及钢线，更详细而言，涉及成为以减震器弹簧、阀门弹簧为代表的弹簧的原材料的钢线。
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技术介绍
][0002]在车辆或通常机械中，利用了大量的弹簧。在车辆、通常机械中使用的弹簧中，减震器弹簧具有吸收来自外部的冲击或振动的作用。减震器弹簧，例如，用于将车辆的动力传达至变速器的变矩器中。在将减震器弹簧用于变矩器中的情况下，减震器弹簧吸收车辆的内燃机(例如发动机)的振动。因此，减震器弹簧中，需要较高的疲劳极限。
[0003]此外，车辆、通常机械中使用的弹簧中，阀门弹簧具有调节车辆、通常机械的机器内的阀门的开闭的作用。阀门弹簧，例如用于车辆的内燃机(发动机)的给气排气阀门的开闭控制中。为了调节阀门的开闭，阀门弹簧在1分钟内重复数千次压缩。因此，与减震器弹簧同样，在阀门弹簧中，需要较高的疲劳极限。阀门弹簧，特别是，在1分钟重复数千次压缩，其压缩频率远高于减震器弹簧。因此，阀门弹簧中，需要具有比减震器弹簧高的疲劳极限。具体而言，减震器弹簧中，需要在107次的重复次数下具有较高的疲劳极限，与之相对，在阀门弹簧中，需要在108次的重复次数下具有较高的疲劳极限。
[0004]以减震器弹簧、阀门弹簧为代表的弹簧的制造方法的一个实例如下所述。对于钢线实施调质处理(淬火处理和回火处理)。对于调质处理后的钢线，实施冷卷，形成线圈状的中间钢材。对中间钢材实施去应变退火处理。实施去应变退火处理，并根据需要实施氮化处理。即，可以实施或不实施氮化处理。去应变退火处理后或氮化处理后，根据需要实施喷丸处理，对表层赋予压缩残留应力。通过以上的工序，制造弹簧。
[0005]最近，需要进一步提高弹簧的疲劳极限。
[0006]涉及提高弹簧的疲劳极限的技术，公开于：日本特开平2
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57637号公报(专利文献1)、日本特开2010
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163689号公报(专利文献2)、日本特开2007
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302950号公报(专利文献3)和日本特开2006
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183137号公报(专利文献4)。
[0007]专利文献1中公开的高疲劳极限弹簧用钢线以重量％计而含有C：0.3～1.3％，Si：0.8～2.5％，Mn：0.5～2.0％，Cr：0.5～2.0％，作为任选元素而含有Mo：0.1～0.5％，V：0.05～0.5％，Ti：0.002～0.05％，Nb：0.005～0.2％，B：0.0003～0.01％，Cu：0.1～2.0％，Al：0.01～0.1％和N：0.01～0.05％中的1种或2种以上，剩余部分由Fe和无法避免的杂质构成，这样的钢通过在奥氏体化处理后于250～500℃下保持3秒～30分钟后进行空气冷却或急冷而制造，屈强比为0.85以下。该文献中，基于弹簧的疲劳极限依赖弹簧的屈服强度，弹簧的屈服强度越高，弹簧的疲劳极限也越高这样的知识(参见专利文献1的第2页右上栏第1行～第5行)，提出了具有上述构成的高疲劳极限弹簧用钢线。
[0008]专利文献2中公开的弹簧使用具有回火马氏体组织的油回火线而制造，油回火线以质量％计而含有C：0.50～0.75％，Si：1.50～2.50％，Mn：0.20～1.00％，Cr：0.70～2.20％，V：0.05～0.50％，剩余部分由Fe和无法避免的杂质构成。在对该油回火线在450℃
下进行了2小时的气体软氮化处理的情况下，形成在油回火线的线表面部的、氮化层的晶格常数为2.881～2.890
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。此外，在对该油回火线在450℃下进行了2小时的加热的情况下，拉伸强度为1974MPa以上，屈服应力为1769MPa以上，拉拔值超过40％。该文献中，将油回火线限定为经过氮化处理而制造的弹簧的原材料。在通过氮化处理制造弹簧的情况下，随着氮化处理时间变长，弹簧的钢材的屈服强度和拉伸强度会降低。该情况下，钢材内部的硬度降低，疲劳极限降低。因此，专利文献2中记载了：通过使用即使延长氮化处理的处理时间，钢材的屈服强度也不会降低的油回火线，能够制造疲劳极限较高的弹簧(参见专利文献2的0025和0026段)。
[0009]专利文献3中公开的高强度弹簧用钢线具有下述化学组成，其含有C：0.5～0.7％，Si：1.5～2.5％，Mn：0.2～1.0％，Cr：1.0～3.0％，V：0.05～0.5％，抑制为Al：0.005％以下(不包含0％)，剩余部分为Fe和无法避免的杂质。钢线中，以等效圆直径计为10～100nm的球状渗碳体为30个/μm2以上，并且，渗碳体中的Cr浓度以质量％计为20％以上，V浓度为2％以上。该文献中记载了：对于疲劳极限和抗下垂性的提高，钢线的高强度化是有效的(参见专利文献3的0003段)。并且，通过将圆等效直径为10～100nm的细小的球状渗碳体的个数设为30个/μm2以上，并且，将渗碳体中的Cr浓度设为以质量％计20％以上，将V浓度设为2％以上，即使在制造工序中的去应变退火处理、氮化处理这样的热处理中，也能够抑制渗碳体的分解和消失，能够保持钢线的强度(0011段)。
[0010]专利文献4中公开的、成为弹簧的原材料的钢线以质量％计而包含：C：0.45～0.7％，Si：1.0～3.0％，Mn：0.1～2.0％，P：0.015％以下，S：0.015％以下，N：0.0005～0.007％，t
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O：0.0002～0.01％和由铁和无法避免的杂质构成的剩余部分，拉伸强度为2000MPa以上，检镜面中，圆等效直径为0.2μm以上的渗碳体类球状碳化物和合金类碳化物的占有面积率为7％以下，圆等效直径0.2～3μm的渗碳体类球状碳化物和合金类碳化物的丰度密度为1个/μm2以下，圆等效直径超过3μm的渗碳体类球状碳化物和合金类碳化物的丰度密度为0.001个/μm2以下，旧奥氏体粒度编号为10号以上，残留奥氏体为15mass％以下，圆等效直径为2μm以上的渗碳体类球状碳化物的丰度密度较小的稀薄区域的面积率为3％以下。该文献中记载了：为了进一步提高疲劳、下垂等弹簧性能，需要进一步的高强度化。该文献中还记载了：通过微观组织的控制和对渗碳体类的细小碳化物的分布进行控制，能够实现弹簧的高强度化，提高疲劳、下垂等弹簧性能(参见专利文献4的0009和0021段)。
[0011][现有技术文献][0012][专利文献][0013][专利文献1]日本特开平2
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57637号公报
[0014][专利文献2]日本特开2010
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163689号公报
[0015][专利文献3]日本特开2007
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302950号公报
[0016][专利文献4]日本特开2006
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183137号公报
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技术实现思路
][0017][专利技术所解决的技术问题][0018]上述专利文献1～4所述的技术中，均采用了下述技术思想，即通过提高成为弹簧的原材料的钢材的强度(硬度)，提高疲劳极限、下垂等弹簧特性。然而，也可以通过其他技
术思想来提高弹簧的疲劳极限。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种钢线，其化学组成以质量％计而包含：C：0.53～0.59％；Si：2.51～2.90％；Mn：0.70～0.85％；P：0.020％以下；S：0.020％以下；Cr：1.40～1.70％；Mo：0.17～0.53％；V：0.23～0.33％；Cu：0.050％以下；Ni：0.050％以下；Al：0.0050％以下；Ti：0.050％以下；N：0.0070％以下；Ca：0～0.0050％；Nb：0～0.020％；和由Fe和杂质构成的剩余部分，最大直径为2～10nm的V系析出物的个数密度为500～8000个/μm2。2.根据权利要求1所述的钢线，其中，所述化...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺本真也，根石豊，青野通匡，小泽修司，峰田晓，越智达朗，铃木章一，
申请(专利权)人：日铁铃木加普腾钢线株式会社，
类型：发明
国别省市：