高强度弹簧用轧制材和高强度弹簧用钢丝的制作方法

文档序号:10693596阅读:339来源:国知局
高强度弹簧用轧制材和高强度弹簧用钢丝的制作方法
【专利摘要】本发明目的在于提供一种轧制材以及由这种轧制材得到的高强度弹簧用钢丝。所述轧制材是高强度弹簧用的原材,其是即使抑制合金元素的添加量,仍能够在淬火回火后发挥优异的腐蚀疲劳特性的轧制材。本发明的高强度弹簧用轧制材以质量%计分别含有C:0.39~0.65%,Si:1.5~2.5%,Mn:0.15~1.2%,P:高于0%且0.015%以下,S:高于0%且0.015%以下,Al:0.001~0.1%,Cu:0.10~0.80%,Ni:0.10~0.80%,以及O:高于0%且0.0010%以下,余量是铁和不可避免的杂质,平均直径为25μm以上的氧化物系夹杂物在每100g钢材中有30个以下,并且非扩散性氢量为0.40质量ppm以下。
【专利说明】
高强度弹黃用扯制材和高强度弹黃用钢竺
技术领域
[0001] 本发明设及高强度弹黃用社制材和使用其的高强度弹黃用钢丝。详细地说,就是 作为W调质即泽火回火的状态使用的高强度弹黃的原材有用的社制材和高强度弹黃用钢 丝,特别是设及泽火回火后的腐蚀疲劳特性优异的社制材,和即使线材加工后的抗拉强度 为1900MPaW上的高强度,腐蚀疲劳特性仍优异的高强度弹黃用钢丝。
【背景技术】
[0002] 用于汽车等的螺旋弹黃,例如发动机和悬挂等所使用的阀弹黃、悬架弹黃等,为了 减少尾气和提高燃油效率而要求轻量化,并要求高强度化。高强度化的弹黃缺乏初性延展 性,容易发生氨脆性,腐蚀疲劳特性降低。因此,对用于弹黃制造的高强度弹黃用钢线 下,有将钢线记述为钢丝的情况)要求腐蚀疲劳特性优异。腐蚀疲劳破坏是由于腐蚀而产生 的氨侵入到钢中,产生因该氨造成的钢材脆化而发生的,因此,为了改善腐蚀疲劳特性,需 要改善钢材的耐腐蚀性和耐氨脆性。
[0003] 作为提高高强度弹黃用钢丝的腐蚀疲劳特性的方法,已知有控制化学组成等。但 是,在运些方法中,因为大量使用合金元素,所W从制造成本的增加和节约资源的观点出发 未必最好。
[0004] 那么,作为弹黃的制造方法,已知有将钢线加热到泽火溫度而热成形为弹黃形状 之后,再进行油冷回火的方法,和对于钢线进行泽火回火之后,再冷成形为弹黃形状的方 法。另外还可知,在后者的冷成形方法中,W高频加热进行成形前的泽火回火,例如在专利 文献1中公开有一项技术,其是将线材进行冷拉拔之后,通过高频感应加热进行泽火回火而 调整组织的技术。在此技术中,使珠光体的组织分率为30% W下,由马氏体和贝氏体构成的 组织分率为70% W上,之后W既定的断面收缩率进行冷拉拔,接着进行泽火回火,由此减少 未烙化碳化物,使延迟断裂特性提高。
[0005] 在专利文献2中,实施例中对社制线材进行拉丝,高频加热而进行泽火回火处理。 在此技术中,将着眼点放置于使高强度和卷绕性等的成形性兼顾上,而对于腐蚀疲劳特性 则没有任何考虑。
[0006] 在专利文献3中,提出有一种在强拉丝加工条件下的拉丝加工性优异的热社线材, 其着眼于根据从室溫升溫至35(TC时放出的总氨量评价的钢中氨量。但是在专利文献3中, 仅仅注重的是强拉丝运样的特殊的加工中的拉丝性,而对于在悬架弹黃等之中最重要的泽 火回火后的腐蚀疲劳特性则未予任何考虑。
[0007] 现有技术文献 [000引专利文献
[0009] 专利文献1:日本特开2004-143482号公报
[0010] 专利文献2:日本特开2006-183137号公报
[0011] 专利文献3:日本特开2007-231347号公报

【发明内容】

[0012] 发明要解决的课题
[0013] 本发明鉴于上述运样的情况而形成,其目的在于,提供一种社制材和由运样的社 制材得到的高强度弹黃用钢丝。所述社制材是热卷和冷卷的高强度弹黃用的原材,其是即 使抑制合金元素的添加量,仍能够在泽火回火后发挥优异的腐蚀疲劳特性的社制材。
[0014] 用于解决课题的手段
[0015] 能够解决上述课题的本发明的高强度弹黃用社制材的特征在于,
[0016] W质量%计分别含有
[0017] C:0.39 ~0.65%、
[001 引 Si:1.5~2.5%、
[0019] Mn:0.15 ~1.2%、
[0020] P:高于 0% 且 0.015%? 下、
[0021] S:高于 0% 且 0.015%? 下、
[0022] Al:0.001 ~0.1%、
[0023] Cu:〇.l〇 ~0.80%、
[0024] 化:0.10~0.80%,W及
[0025] 0:局于0%且0.0010% W下,余量是铁和不可避免的杂质,
[0026] 平均直径为25皿W上的氧化物系夹杂物在每lOOg钢材中有30个W下,并且非扩散 性氨量为0.40质量卵m W下。
[0027] 还有,求得氧化物系夹杂物的平均直径时,WEPMA化lectron ProbeMicro Analyser:电子探针微量分析仪)观察,分别测量氧化物系夹杂物的长径和短径,将氧化物 系夹杂物的长径和短径的平均值,即长径和短径之和除W2的值作为平均直径。该平均值为 25wiiW上的夹杂物,为本发明中的个数测量对象。
[0028] 本发明的高强度弹黃用社制材,还优选W质量%计还含有属于W下的(a)~(d)中 的任意一种W上。
[0029] (a)Cr:高于 0% 且 1.2%W 下
[0030] (b)Ti:高于 0% 且 0.13%W 下
[0031] (c)B:高于 0% 且 0.01%W 下
[0032] (d)Nb:高于0%且0.1 % W下和Mo:高于0%且0.5% W下中的至少一种
[0033] 本发明也包括由上述任意一项所述的钢的化学成分构成,回火马氏体的面积率为 80%W上,抗拉强度为1900MPaW上的高强度弹黃用钢丝。
[0034] 发明效果
[0035] 根据本发明,即使不大量添加合金元素,因为可减少社制材中的氧化物系夹杂物 并且抑制非扩散性氨量,所W在泽火回火后仍能够发挥优异的腐蚀疲劳特性。在运样的社 制材中,即使抑制钢材成本仍能够提高钢丝的腐蚀疲劳特性,因此能够廉价地提供腐蚀疲 劳破坏极难发生的高强度的弹黃,例如,作为汽车用零件之一的悬架弹黃等螺旋弹黃。
【附图说明】
[0036] 图1是表示社制材中的夹杂物数和非扩散性氨量对腐蚀疲劳特性产生的影响的图 解。
【具体实施方式】
[0037] 若钢丝的腐蚀进行,则线材表面发生凹坑,并且因腐蚀导致的减薄造成线材的线 径变细。另外,因腐蚀而产生的氨侵入到钢中,发生氨导致的钢材脆化。腐蚀疲劳破坏W运 些腐蚀凹坑、减薄处、钢材脆化部为起点而发生。因此,腐蚀疲劳破坏能够通过提高线材的 耐氨脆性和耐腐蚀性来加 W改善。
[0038] 本发明人等对于给耐氨脆性和耐腐蚀性造成影响的因素从各种角度进行研究。其 结果发现,如果对于适当控制了钢中的既定大小的氧化物系夹杂物的个数、和钢中氨量之 中特别是非扩散性氨量二者的社制材进行泽火回火处理,则腐蚀疲劳特性大幅提高。查明 若钢中大量存在大的氧化物系夹杂物,则不仅大气耐久性降低,而且在其周围形成"应变 场",成为氨聚集处,特别是使其周围的晶界脆化,使腐蚀疲劳特性降低。
[0039] 通过适当控制氧化物系夹杂物和氨量,即使减少耐腐蚀性改善元素的添加量,电 能够使腐蚀疲劳特性提高。W下,对于本发明中规定的氧化物系夹杂物个数、钢中的非扩散 性氨量、化学组成的要件进行说明。
[0040] 氧化物系夹杂物个数
[0041] 若钢中存在大的氧化物系夹杂物,则不仅大气耐久性降低,而且在其周围形成应 变场,成为氨聚集处,特别是使其周围的晶界脆化,使腐蚀疲劳特性降低。为了减少对腐蚀 疲劳特性的不良影响,需要使平均直径为25皿W上的氧化物系夹杂物的个数在每lOOg钢材 中处于30个W下下,表述为"30个/lOOgW下")。氧化物系夹杂物的个数优选为20个/ lOOgW下,更优选为10个/lOOgW下。为了使腐蚀疲劳特性提高,没必要设置氧化物系夹杂 物的个数的下限,因为要达到0个/lOOg会花费制造成本,所W在工业生产上优选为2个/ lOOgW上。若氧化物系夹杂物的平均直径为25皿W上,则作为应力集中源成为破坏起点,使 腐蚀疲劳特性降低,但平均直径低于25WI1的氧化物系夹杂物,则不会给腐蚀疲劳特性带来 不利影响。
[0042] 非扩散性氨量
[0043] 在本发明的社制材中,需要使非扩散性氨量为0.40质量卵mW下。若社制材中的非 扩散性氨量多,则在泽火回火后的钢丝中,非扩散性氨也变多。若钢丝的非扩散性氨多,贝U 进一步侵入直到线材脆化的氨的允许量减少,作为弹黃,即使在使用中侵入的少量的氨也 会导致线材脆化发生,容易过早破坏,耐氨脆性降低。非扩散性氨量优选为0.35质量ppmW 下,更优选为0.30质量卵mW下。非扩散性氨量越少越优选,但成为0质量ppm有困难,下限为 0.01质量卵m左右。
[0044] 还有,所谓非扩散性氨,是W后述的实施例所述的方法测量的氨量,具体来说,意 思是W l〇〇°C /小时升溫钢材时,在300~600°C放出的氨量的总量。
[0045] 本发明的高强度弹黃用社制材是抑制了合金元素的含量的低合金钢,其化学组成 如下。还有,本发明还包括在对于上述社制材进行拉丝之后进行泽火回火的钢丝,其化学组 成与社制材的化学组成相同。在本说明书,化学组成W质量%表示。
[0046] C:0.39~0.65 %
[0047] C是用于确保弹黃用钢丝的强度所需要的元素,并且在用于使作为氨捕集点的微 细碳化物生成上也是需要的。从运样的观点出发,将C量定为0.39% W上。C量的优选的下限 为0.45% W上,更优选为0.50% W上。但是,若C量过剩,则即使在泽火回火后仍容易生成粗 大的残留奥氏体和未固溶的碳化物,有耐氨脆性反而降低的情况。另外,C也是使耐腐蚀性 劣化的元素,因此为了提高作为最终制品的悬架弹黃等弹黃制品的腐蚀疲劳特性,需要抑 审化量。从运样的观点出发,将C量定为0.65% W下。C量的优选的上限为0.62% W下,更优选 为0.60% W下。
[0048] Si: 1.5 ~2.5%
[0049] Si是用于确保强度所需要的元素,并且具有使碳化物微细的效果。为了使运样的 效果有效地发挥,将Si量定为1.5% W上。Si量的优选的下限为1.7% W上,更优选为1.9% W上。另一方面,Si也是促进脱碳的元素,因此若Si量过剩,则线材表面的脱碳层形成被促 进,需要用于削除脱碳层的剥皮工序,招致制造成本的增加。另外,未固溶碳化物也变多,耐 氨脆性降低。从运样的观点出发,将Si量定为2.5% W下。Si量的优选的上限为2.3% W下, 更优选为2.2 % W下,进一步优选为2.1 % W下。
[0化0] Mn:0.15 ~1.2%
[0051] Mn作为脱氧元素被利用,并且与钢中作为有害元素的S反应而形成MnS,是对S的无 害化有益的元素。另外,Mn也是有助于强度提高的元素。为了有效地发挥运些效果,将Mn量 定为0.15 % W上。Mn量的优选的下限为0.2 % W上,更优选为0.3 % W上。但是,若Mn量过剩, 则初性降低,钢材脆化。从运样的观点出发,将Mn量定为1.2% W下。Mn量的优选的上限为 1.〇%^下,更优选为〇.85%^下。
[0化2] P:高于0%且0.015%?下
[0053] P是使线材等的社制材的延展性,例如卷绕性劣化的有害元素,因此优选尽可能少 的方法。另外,P容易在晶界偏析,招致晶界脆化,在氨作用下导致晶界容易断裂,对耐氨脆 性造成不利影响。从运样的观点出发,将P量定为0.015% W下。P量的优选的上限为0.010% W下,更优选为0.008 % W下。P量越少越为优选,但通常含有0.001 %左右。
[0化4] S:高于0%且0.015%?下
[0055] S与上述的P同样,是使社制材的卷绕性等延展性劣化的有害元素,因此优选尽可 能少的方法。另外,S容易在晶界偏析,招致晶界脆化,在氨作用下容易导致晶界断裂,对耐 氨脆性造成不良影响。从运样的观点出发,将S量定为0.015% W下。S量的优选的上限为 0.010 % W下,更优选为0.008 % W下。S量越少越优选,但通常含有0.001 %左右。
[0056] Al:0.001 ~0.1%
[0057] A1主要作为脱氧元素添加。另外,与N反应而形成A1N,使固溶N无害化,并且也有助 于组织的微细化。为了充分地发挥运些效果,将A1量定为0.001% W上。A1量的优选的下限 为0.002% W上,更优选为0.005% W上。但是,A1与Si同样,也是促进脱碳的元素,因此在大 量含有Si的弹黃用钢中需要抑制A1量,在本发明中,将A1量定为0.1 % W下。A1量的优选的 上限为0.07 % W下,更优选为0.030 % W下,特别优选为0.020 % W下。
[0化引 Cu :0.10 ~0.80 %
[0059]化是对于表层脱碳的抑制和耐腐蚀性的提高有效的元素。因此化量定为0.10% W 上。Cu量的优选的下限为0.15% W上,更优选为0.20% W上。但是,若Cu被过剩地含有,则热 加工时发生裂纹或成本增加。因此,将Cu量定为0.80% W下。化量的优选的上限为0.70% W 下,更优选为0.60% W下。还优选Cu量为0.48% W下,0.35% W下和0.30% W下。
[0060]化:0.10~0.80%
[0061 ] Ni与Cu同样,对于表层脱碳的抑制和耐腐蚀性的提高是有效的元素。因此将Ni量 定为0.10% W上。Ni量的优选的下限为0.15% W上,更优选为0.20% W上。但是,若Ni过剩 地含有,则成本增加。因此,将Ni量定为0.80% W下。Ni量的优选的上限为0.70% W下,更优 选为0.60% W下。还优选Ni量为0.48% W下,0.35% W下和0.30% W下。
[0062] 0:高于 0% 且 0.0010%? 下
[0063] 若钢材中存在氧,则形成Al2〇3、Si化、CaO、MgO、Ti〇2等氧化物系夹杂物。氧化物系 夹杂物为硬质,由于与周围的基体的硬度差,导致氧化物系夹杂物的周边产生应变。在此应 变聚集氨,使周围的晶界脆化。因此,重要的是使氧量减少,从而提高腐蚀疲劳特性。因此,0 量的上限定为0.0010 % W下。优选为0.0008 % W下,更优选为0.0006 % W下。另一方面,0量 的下限,工为生产上一般为0.0002%?上。
[0064] 本发明的社制材的基本成分如上述,余量实质上是铁。但是,当然允许因原材料、 物资、制造设备等的状况而混入的化、Mg、N等的不可避免的杂质包含在钢中。本发明的弹黃 用社制材凭借上述的化学组成,能够在高强度下达成优异的卷绕性和耐氨脆性,根据用途, W耐腐蚀性的提高等为目的,可W还含有下述元素。
[00化]Cr:高于 〇%,1.2%W 下
[0066] Cr是对耐腐蚀性的提高有效的元素。为了使运样的效果有效地发挥,Cr量优选为 0.05% W上,更优选为0.08% W上,进一步优选为0.10% W上。但是,Cr的碳化物生成倾向 强,在钢材中形成独自的碳化物,并且是在渗碳体中容易W高浓度渗透的元素。虽然含有少 量的Cr有效,但在高频加热中,因为泽火工序的加热时间为短,所W使碳化物、渗碳体等渗 透到母材中的奥氏体化容易不充分。因此,若大量含有化,则发生Cr系碳化物和金属化高浓 度固溶的渗碳体的未融化,成为应力集中源而容易断裂,耐氨脆性劣化。因此,Cr量优选为 1.2% W下,更优选为0.8% W下,进一步优选为0.6% W下。
[0067] Ti:高于 0% 且 0.13%W 下
[0068] Ti与S反应而形成硫化物,对于实现S的无害化是有用的元素。另外,Ti形成碳氮化 物,也具有使组织微细化的效果。为了使运样的效果有效地发挥,Ti量优选为0.02% W上, 更优选为0.05% W上,进一步优选为0.06% W上。但是,若Ti量变得过剩,则粗大的Ti硫化 物形成,延展性劣化。因此,Ti量优选为0.13% W下。从降低成本的观点出发,优选为0.10% W下,更优选为〇.〇9%W下。
[0069] B:高于 0% 且 0.01%W 下
[0070] B是泽火性提高元素,另外具有使旧奥氏体结晶晶界强化的效果,是有助于抑制断 裂的元素。为了使运样的效果有效地发挥,B量优选为0.0005%?上,更优选为0.0010%? 上。但是,即使B量过剩,上述效果也饱和,因此B量优选为0.01 % W下,更优选为0.0050 % W 下,进一步优选为0.0040 % W下。
[0071] 佩:高于0%且0.1 % W下和Mo:高于0%且0.5% W下中的至少一种
[0072] Nb与C和N形成碳氮化物,主要是有助于组织微细化的元素。为了使运样的效果有 效地发挥,Nb量优选为0.003 % W上,更优选为0.005 % W上,进一步优选为0.01 % W上。但 是,若Nb量变得过剩,则粗大碳氮化物形成而使钢材的延展性劣化。因此,Nb量优选为0.1 % W下。从降低成本的观点出发,优选为0.07% W下。
[0073] Mo也与Nb同样,与C和N形成碳氮化物,是有于组织微细化的元素。另外对于确保回 火后的强度也是有效的元素。为了使运样的效果有效地发挥,Mo量优选为0.15% W上,更优 选为0.20 % W上,进一步优选为0.25 % W上。但是,若Mo量变得过剩,则形成粗大碳氮化物 而使钢材的延展性,例如卷绕性劣化。因此,Mo量优选为0.5% W下,更优选为0.4% W下。
[0074] Nb和Mo可W分别单独含有,也可W组合两种含有。另外,本发明的社制材作为不可 避免的杂质含有N,其量优选调整至下述范围。
[0075] N:高于 0% 且0.007%? 下
[0076] N量是不可避免的杂质中包含的元素,但越多越会与Ti、Al-起形成粗大的氮化 物,给疲劳特性带来不利影响,因此优选N量尽可能少的方法。N量例如可W为0.007 % W下, 更优选为0.005% W下。另一方面,若N量过度减少,则生产率显著降低。另外,N与A1-起形 成氮化物而有助于晶粒的微细化。从运一观点出发,优选使N量为0.001 % W上,更优选为 0.002%?上,进一步优选为0.003%?上。
[0077] 接着,对于本发明的社制材的制造方法进行说明。在烙炼具有上述化学组成的钢, 并进行连续铸造、开巧社制、热社运一系列的工序中,通过调整(A)钢液阶段的氨量,(B)开 巧社制前的均质化处理溫度和时间,(C)热社后的400~100°C的冷却速度中的至少一个,能 够控制社制材的非扩散性氨量。
[0078] 为了减少凝固后的钢中的氨,需要通过扩散除去钢中的氨,为了使氨从钢材表面 放出,应该加快氨的扩散速度,高溫且长时间的加热是有效的。具体来说,作为减少钢中的 氨量的方法,可列举在钢液阶段的调整、在凝固后l〇〇〇°CW上的连续铸造材料的阶段的调 整、在热社前的加热阶段的调整、在社制加热中的阶段的调整、和在社制后的冷却阶段的调 整。其中,特别有效的是进行W下所示的(A)~(C)的非扩散性氨的降低处理中的至少一个。
[0079] (A)在钢液处理中进行脱气处理,使钢液中的氨量达到2.5质量ppmW下。
[0080] 例如,有效的是在二次精炼工序中,在诱包中装配具备两根浸溃管的真空槽,从一 方的浸溃管侧面喷送Ar气,进行利用其浮力使钢液向真空槽环流的真空脱气。运一方法的 氨除去能力优异。钢液中的氨量优选为2.0质量ppm W下,更优选为1.5质量ppm W下,特别优 选为1.0质量卵mW下。
[0081 ] (B)开巧社制前的均质化处理(加热)在1100 °C W上,优选在1200°C W上进行10小 时W上。
[0082] (C)热社后的400~100°C的平均冷却速度为0.5°C/秒W下,优选为0.3°C/秒W下。
[0083] 特别是钢材的断面积大时,需要长时间的加热,但若长时间加热钢材则脱碳促进, 因此运样的情况下,优选进行上述(A)来降低钢中的氨量。
[0084] 另外,热社后的卷材卷取溫度化、卷取后的400~10(TC的溫度范围W外的冷却条 件没有特别限定。
[0085] 卷材卷取溫度化,例如能够为900°CW上且1000°CW下,优选为910°CW上,更优选 为930°C W上。另外,卷材卷取溫度化~650°C的平均冷却速度能够为2°C/秒W上且5°C/秒 W下。卷材卷取溫度化~650°C的平均冷却速度的下限优选为2.3°C/秒W上,更优选为2.5 °C/秒W上。另外,卷材卷取溫度化~65(TC的平均冷却速度的上限优选为4.5TV秒W下,更 优选为4°C/秒W下。此外,650~400°C的平均冷却速度可W为2°C/秒W下。650~400°C的平 均冷却速度优选为i.5°c/秒W下,更优选为rc/秒W下。该平均冷却速度的下限没有特别 限定,例如为〇.3°C/秒左右。
[0086] 氧化物系夹杂物的减少
[0087] 为了减少氧化物系夹杂物,需要使线材的氧含量处于规定值W下。另外,W侣、娃 充分地进行脱氧,并且充分地进行脱气,能够减少夹杂物,实现高洁净化,能够减少氧化物 系夹杂物。
[0088] 为了制造例如用于汽车等的螺旋弹黃,需要对于上述的社制材进行线材加工即拉 丝加工而制造钢丝,例如在冷卷弹黃中,线材加工后W高频加热等进行泽火回火,运样的钢 丝也包含在本发明中。
[0089] 抗拉强度为1900MPaW上的高强度钢丝,通过对社制材进行线材加工即拉丝加工 后,W高频加热等进行泽火回火而得到。具体来说,对于社制材W5~35%左右的断面收缩 率进行拉丝加工,之后W900~1000°C左右进行泽火,W300~520°C左右进行回火。为了充 分奥氏体化,泽火溫度优选为9〇o°cw上,为了防止晶粒粗大化而优选为looorw下。另外, 回火的加热溫度符合钢丝强度的目标值而在300~520°C的范围内设定为适当的溫度即可。 另外,通过高频加热进行泽火回火时,泽火回火的时间分别为10~60秒左右。
[0090] 对于泽火回火后的组织而言,需要使回火马氏体组织为80面积% ^上。若组织中 未固溶的铁素体和残留奥氏体的比例多,则强度降低。泽火回火后的组织中,优选回火马氏 体组织为85面积%^上。为了使回火马氏体组织的比例为80面积% ^上,还优选在泽火加 热时加热到900°CW上,使之充分地奥氏体化,其后,通过水冷或油冷冷却至100°CW下。
[0091] 如此得到的本发明的钢丝能够实现1900MPaW上的高抗拉强度。抗拉强度匹配弹 黃设计强度选择即可,通常,选择为1900MI^~2200MPa。抗拉强度的上限没有特别限定,大 致为2500M化左右。另外本发明的钢丝因为使用本发明的社制材,所W即使为1900M化W上 的高强度,仍能够发挥优异的腐蚀疲劳特性。
[0092] 本申请基于2014年2月28日申请的日本国专利申请第2014-039368号主张优先权。 2014年2月28日申请的日本国专利申请第2014-039368号的说明书的全部内容,在本申请中 用于参考而援引。
[0093] W下,列举实施例更具体地说明本发明。本发明不受W下的实施例限制,在能够符 合前述、后述的主旨的范围,当然也可W适当加 W变更实施,运些均包含在本发明的技术范 围内。
[0094] 实施例
[00M]通过转炉烙炼,烙化下述表1~3所示的化学成分组成的钢材,经连续铸造后,在 1100°CW上进行均质化处理。均质化处理后进行开巧社制,W1000~1280°C加热后进行热 牵L得到直径14.3mm的社制材,即线材。前述方法中的钢液有无脱气处理,卷取后有无冷却, 即社制后是否W〇.5°C/秒W下的平均冷却速度进行了 400~100°C的冷却,如下述表4~6所 示。另外,表4~6所示的钢液中的0量,通过控制由侣、娃进行的脱氧的程度来进行调整。 [0096] 运时,热社后的卷材卷取溫度化为950°C,卷取后的其他的冷却中,化~650°CW4 °C/秒的平均冷却速度冷却,650~400°C W rc/秒的平均冷却速度冷却。另外均质化处理一 栏中记述为"实施"的试验例中,1100°c下的均顾化处理进行10小时W上,记述为的试验 例中,1100°C下的均质化处理的时间低于10小时。
[0097] 对于得到的线材,按W下的要领测量非扩散性氨量、氧化物系夹杂物的个数。其结 果显示在表4~6中。还有,在表4~6中,社制材中的平均直径为25wiiW上的氧化物系夹杂物 的个数表述为"社制材中的25WI1W上的夹杂物个数"。
[0098] 非扩散性氨量
[0099] 从所述社制材即线材切下宽20mmX长40mm的试验片。使用气相色谱分析装置,W lOOtV小时的升溫速度升溫该试验片,测量300~600°C下的放出氨量,将其作为非扩散性 氨量。
[0100] 氧化物系夹杂物的个数
[0101] 氧化物系夹杂物的个数,是求得6个50g的社制材试样的调查结果的平均值,换算 成每lOOg的个数计算。夹杂物个数通过酸溶解法调查。用酸溶解上述50g的试样,使未溶的 夹杂物残存在滤纸上,利用EPMA炼选平均直径为25叫iW上的夹杂物,WEDX化nergy Dispersive X-ray spectrometry:能量色散型X射线分析)进行分析,炼选氧化物系夹杂 物。对于所述6个各试样,测量平均直径25皿W上的氧化物系夹杂物的个数,求其平均值,换 算成每lOOg钢材中的个数。运时,由酸进行的溶解中,使用W不会溶解氧化物系夹杂物的方 式进行了调整的硝酸。氧化物系夹杂物的平均直径表示长径与短径的平均值,即长径与短 径之和除W2的值。还有,为了减少氧化物夹杂物个数,在转炉烙炼时充分地进行真空脱气, 实施去氧。
[0102] 接下来,将所述线材拉丝至直径12.5mm,即实施冷拉拔加工,进行泽火回火。所述 拉丝加工的断面收缩率约23.6%,泽火回火的条件如下。
[0103] 泽火回火条件
[0104] ?高频加热
[0105] ?加热速度:200°C/秒
[0106] ?泽火:950 °C,20秒,水冷却
[0107] ?回火:300~520°C的各溫度,20秒,水冷却
[0108] 通过进行上述的泽火回火,能够得到回火马氏体的面积率占80% W上的组织。在 此试验中,全部确认到回火马氏体的面积率为80 % W上。
[0109] 对于拉丝和泽火回火后的钢丝,进行抗拉强度、腐蚀疲劳特性的评价。其结果一并 记述在下述表4~6中。
[0110] 抗拉强度的测量
[0111] 将泽火回火后的钢丝切断为既定长度,设为卡盘间距200mm、拉伸速度5mm/min,遵 循JIS 22241(2011)进行拉伸试验。
[0112] 腐蚀疲劳特性的评价
[0113] 腐蚀疲劳特性,是在实施腐蚀处理后,进行小野式旋转弯曲疲劳试验,依据其断裂 寿命进行评价。试验片是切削经泽火回火的钢丝,制作JIS 22274(1978)的1号试验片。用 800号砂纸研磨该试验片的平行部。对表面不实施喷丸硬化而实施试验。首先,对于加工的 试验片,在W下的条件实施腐蚀处理。
[0114] 腐蚀处理
[0115]使用35°C、5%化C1水溶液,进行8小时盐水喷雾后进行干燥,在35°C、相对湿度 60%的湿润环境中保持16小时,W此作为1个循环,全部反复进行10个循环,对于试验片实 施腐蚀处理。对于腐蚀处理后的试验片,实施旋转弯曲试验,评价腐蚀疲劳特性。各试验使 用10个试验片,负荷应力设定在500MPa而实施小野式旋转弯曲疲劳试验,测量各试验片达 到破损的疲劳寿命。测量10个试验片的疲劳寿命的平均值,将疲劳寿命的平均值为10万次 W上评价为腐蚀疲劳寿命优异。
[0116][表 1]
[0117]
[011引 L巧;



[0127]
[012引由运些结果,能够进行如下考察。即,表4所示的试验No. 1~16和表6所示的试验 No.32~48,因为是根据上述优选的制造条件制造钢材的化学组成得到恰当调整的钢,所W 氧化物系夹杂物的个数、非扩散性氨量满足本发明所规定的范围。对于运样的线材进行拉 丝加工、泽火回火之后的钢丝,均具有1900MPaW上的优异的抗拉强度。而且,泽火回火后的 钢丝均发挥出10万次W上的疲劳寿命,腐蚀疲劳特性优异。
[0129] 相对于此,表5所示的试验No. 17~31,因为本发明中规定的钢材的化学组成、氧化 物系夹杂物的个数、非扩散性氨量的要件的至少任意一项不当,所W在腐蚀疲劳特性中为 差的结果。
[0130] 试验No.l7、18是没有添加Cu、Ni,或使用了不满足规定的下限的钢种17、18的例 子,腐蚀疲劳特性劣化。试验No. 19~24中,脱氧处理不充分,钢中的0量变得过剩,社制材中 的氧化物系夹杂物的个数变多,腐蚀疲劳特性劣化。
[0131] 试验No. 25~29,钢中的0量控制在适当的范围,但均未进行上述的非扩散性氨减 少处理,社制材中的非扩散性氨量变多,疲劳寿命低于10万次,腐蚀疲劳特性劣化。
[0132] 试验No. 30、31,因为脱氧处理不充分,钢中的0量过剩,另外均未进行上述的非扩 散性氨减少处理,所W社制材中的氧化物系夹杂物的个数多,另外社制材中的非扩散性氨 量多,疲劳寿命均低于10万次,腐蚀疲劳特性劣化。
[0133] 基于运些结果,社制材中的氧化物系夹杂物的个数和非扩散性氨量对腐蚀疲劳特 性造成的影响显示在图1中。在图1是,0标记的发明例,表示表4的试验No. 1~16,X标记的 比较例,表示表5的试验No. 19~31,社制材中的氧化物系夹杂物的个数表述为"夹杂物数"。 由此结果可知,严密地规定氧化物系夹杂物的个数和非扩散性氨量,在使腐蚀疲劳特性提 高上有效。
[0134] 产业上的可利用性
[0135] 本发明的社制材和钢丝能够适用于汽车等所用的螺旋弹黃,例如发动机和悬挂等 所使用的阀弹黃、悬架弹黃等,在工业上有用。
【主权项】
1. 一种高强度弹簧用乳制材,以质量%计分别含有 C:0.39 ~0.65%, Si:1.5 ~2.5%, Μη:0·15 ~1.2%, Ρ:高于0%且0.015%以下, S:高于0%且0.015%以下, Α1:0·001 ~0.1%, Cu:0.10 ~0.80%, Ni:0.10 ~0.80%,以及 0:高于0%且0.0010%以下,余量是铁和不可避免的杂质, 平均直径为25μπι以上的氧化物系夹杂物在每100g钢材中有30个以下,并且非扩散性氢 量为0.40质量ppm以下。2. 根据权利要求1所述的高强度弹簧用乳制材,其中,以质量%计还含有属于以下的 (a)~(d)中的任意一种以上, (a) Cr:高于0%且1.2%以下; (b) Ti:高于0%且0.13%以下; (c) B:高于0%且0.01 %以下; (d) Nb:高于0%且0.1 %以下和Mo:高于0%且0.5%以下中的至少一种。3. -种高强度弹簧用钢丝,其特征在于,由权利要求1或2所述的钢的化学成分构成,回 火马氏体的面积率为80 %以上,抗拉强度为1900MPa以上。
【文档编号】C21D8/06GK106062229SQ201580010254
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月3日
【发明人】竹田敦彦, 增田智, 增田智一, 高山将
【申请人】株式会社神户制钢所
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