高强度弹簧用中空无缝管的制作方法

高强度弹簧用中空无缝管的制作方法
【专利摘要】本发明的高强度弹簧用中空无缝管，由适当调整了化学成分组成的钢材构成，内表层部的总脱碳层的深度为100μm以下，并且，存在于内表面的瑕疵的深度为40μm以下，瑕疵的宽度为60μm以下，并且，存在于内表层部的以当量圆直径计为500nm以上的碳化物的个数密度为1.8×10-2个/μm2以下。
【专利说明】高强度弹簧用中空无缝管

【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车等的内燃机的阀簧和悬架弹簧等所使用的高强度弹簧用中空无 缝管，特别是涉及降低了其内周面的脱碳的高品质的高强度弹簧用中空无缝管。

【背景技术】
[0002] 近年，随着以减排和改善燃油利用率为目的的汽车的轻量化和高输出化的要求高 涨，在发动机和离合器、吊架等所使用的阀簧、离合器弹簧、悬架弹簧等中也有高应力设计 的意向。为此，这些弹簧在高强度化、细径化的方向上，有进一步增大负荷应力的倾向。为 了对应这种倾向，强烈盼望耐疲劳性和耐永久残余应变性也进一步得到提高的高性能的弹 黃钢。
[0003] 另外，为了在维持耐疲劳性和耐永久残余应变性的同时实现轻量化，作为弹簧的 原材所使用的并非是至今所使用的棒状的线材（即，实心线材），而是使用中空的管状的钢 材即没有焊接部分的钢材（即，无缝管）作为弹簧原材。
[0004] 在用于制造上述这种中空无缝管的技术中，至今有各种提案。例如，在专利文献1 中提出了如下技术：在使用作为穿孔轧制机的代表性的曼内斯曼式穿孔机进行穿孔后（曼 内斯曼穿孔），在冷态进行芯棒式无缝管轧机轧制（延伸轧制），在以10?30分钟的条件 再加热到820?940°C，其后进行终轧的技术。
[0005] 另一方面，在专利文献2中提出了如下技术：进行热态静水压挤压，形成中空无 缝管的形状后，进行球状化退火，接着在冷态通过皮尔格轧机轧制和拉拔加工等进行伸展 (拉伸）。另外，在该技术中还显示最终在规定温度进行退火。
[0006] 在上述各技术中，在进行曼内斯曼穿孔和热静水压挤压时，需要加热到1050°C以 上，或在冷加工前、后进行退火，在热态的加热或加工时，还有在其后的热处理工序中，在中 空无缝管的内周面和外周面存在容易发生脱碳的问题。另外，即使在加热处理后的冷却时， 有时也会发生对于铁素体和奥氏体中的碳的固溶量的不同引起的脱碳（铁素体脱碳）的情 况。
[0007] 在上述这种脱碳发生时，在弹簧制造时的淬火阶段，在外周面以及内周面会发生 表层部未充分硬化的情况，存在所形成的弹簧不能确保充分的疲劳强度的问题。另外，在通 常的弹簧中，一般会进行对外表面通过喷丸硬化等赋予残余应力，提高疲劳强度，但在以中 空无缝管成形的弹簧中，存在不能对内周面进行喷丸硬化，以及现有的加工方法中在内周 面容易发生瑕疵，因此难以确保内周面的疲劳强度的问题。
[0008] 作为解决上述问题的方法，还提出了专利文献3这种技术。在该技术中，在对棒材 进行热轧后，用深孔钻进行穿孔，通过冷加工（拉伸、乳制）制造无缝钢管，由此回避穿孔和 挤压时的加热。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本特开平1-247532号公报
[0012] 专利文献2 :日本特开2007-125588号公报
[0013] 专利文献2 :日本特开2010-265523号公报
[0014] 但是，在专利文献3的技术中，在750°C以下的比较低的温度进行退火（该点在专 利文献2的技术中也同样），在进行这种低温退火时，存在碳化物的粗大化容易进行这种其 他的问题。
[0015] 粗大的碳化物在淬火加热时以未固溶状态残存，引起硬度降低或不完全淬火组织 的生成，成为疲劳强度（换言之，"耐久性"）降低的原因。特别是，近年来，在弹簧制造时的 淬火工序中，从实现减少脱碳和设备的集成化的观点出发，高频加热的短时间热处理成为 主流，存在未固溶状态的碳化物的残存变得显著的倾向。
[0016] 而且，现在要求比现有的要求水平更高的高度的疲劳强度，在迄今提出的技术中， 不能满足所要求的疲劳强度，耐久性也不充分。


【发明内容】

[0017] 本发明鉴于这种情况而形成，其目的在于，提供极力降低内表层部（内周面表层 部）的脱碳的发生，并控制存在于内表面的瑕疵的形态，在所成形的弹簧中能够确保充分 的疲劳强度这样的高强度弹簧用中空无缝管。
[0018] 解决技术课题的技术手段
[0019] 能够实现上述目的的本发明的高强度弹簧用中空无缝管具有如下要点，包括如下 钢材，且内表层部的总脱碳层的深度为ΙΟΟμπι以下，并且，存在于内表面的瑕疵的深度为 40μπι以下，瑕疵的宽度为60μπι以下，且存在于内表层部的以当量圆直径计为500nm以上 的碳化物的个数密度为1.8ΧΚΓ 2个/μπι2以下，所述钢材分别含有C:0.2?0.7% ( "质 量％ "的意思，关于化学成分组成以下相同）、Si :0. 5?3%、Mn :0. 1?2%、A1 :大于0% 且在0. 1%以下、Cr :大于0%且在3%以下、Ρ :大于0%且在0. 02%以下，S :大于0%且在 0.02%以下以及N:大于0%且在0.02%以下。还有，所述"当量圆直径"是指着眼于碳化物 的大小，将其换算成相同面积的圆时的直径。
[0020] 在本发明的中空无缝管中，在作为原材使用的钢材中，根据需要含有如下等成分 也有用，（a)B :大于0%且在0. 015%以下；(b)从V :大于0%且在1%以下、Ti :大于0%且 在0. 3%以下以及Nb :大于0%且在0. 3%以下中选出的一种以上；（c)从Ni :大于0%且在 3 %以下以及Cu :大于0 %且在3 %以下中选出的一种以上；（d) Mo :大于0 %且在2 %以下； (e)从Ca :大于0%且在0. 005%以下、Mg :大于0%且在0. 005%以下以及REM :大于0%且 在0.02%以下中选出的一种以上；（〇从21':大于0%且在0.1%以下、了&:大于0%且在 0. 1%以下以及Hf:大于0%且在0. 1%以下中选出的一种以上，根据所含有的元素的种类， 能够进一步改善中空无缝管（即，所成形的弹簧）的特性。
[0021] 发明效果
[0022] 在本发明中，通过适当调整作为原材的钢材的化学成分组成，并且，严密限定其制 造条件，由此，能够实现极力降低内表层部的脱碳层的深度，并控制存在于内表面的瑕疵的 形态，并降低了存在于内表层部的粗大碳化物的个数的中空无缝管，在根据这种中空无缝 管形成的弹簧中能够确保充分的疲劳强度。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 图1(a)?（b)是用于说明存在于内表面的瑕疵的形态的图。
[0024] 图2(a)?（b)是显示实施扭转疲劳试验的状态的说明图。

【具体实施方式】
[0025] 本
【发明者】们从各个角度对实现高疲劳强度化提高耐久性所需的必要控制因素进 行了研究。作为提高耐久性的支配因素，至今认为是脱碳层深度和瑕疵深度等，并且从该观 点出发而提出了各种技术。但是，在更高的应力区域下，至今提出的技术对于提高耐久性存 在局限性，需要探究其他的要因。
[0026] 其结果是，判明了在总脱碳层（以下，也称为脱碳层）深度和瑕疵深度之外，存在 于钢管内表面的瑕疵的形态的影响也很大。即，通过以存在于钢管内表面的瑕疵的宽度成 为60 μ m以下的方式控制形态，从而能够显著提高中空无缝管的耐久性，特别是在高应力 区域，该效果显著。
[0027] 还有，本说明书中的总脱碳层遵循JISG0558 :2007中的定义。
[0028] 图1(a)?（b)是用于说明存在于内表面的瑕疵的形态的图，图1(a)是钢管横截 面，图1(b)是模式化地显示内表面瑕疵的放大图。如图1(a)?（b)所示，存在于内表面的 瑕疵在管的圆周方向上具有宽度，在壁厚方向（半径方向）上具有深度。
[0029] 存在于内表面的瑕疵的深度和瑕疵的宽度受制造条件的影响。作为控制瑕疵的形 态的方法，考虑有控制酸洗工序和冷加工工序的条件，但本
【发明者】们，作为别的方法，尝试 了最终工序的机械加工。该机械加工是使用制作成比最终制品尺寸厚壁的无缝钢管（中空 无缝管），研磨除去内周面的表层精加工成规定尺寸的加工。
[0030] 在现有技术中也提出了通过中间工序的深孔钻穿孔减轻瑕疵的技术（所述专利 文献3)，在该方法中不能控制后续工序的瑕疵的发生，这是实情。即，不能完全控制酸洗时 的凹坑生成和冷加工中的瑕疵的生成。在这种技术中，如果不对酸洗工序中的凹坑生成、冷 加工工序中的瑕疵的生成进行控制，则难以实现特别是在高应力下发挥优异的耐久性的中 空无缝管。
[0031] 本
【发明者】们使用砂纸对钢管的内表层进行研磨，进一步研究研磨条件对于存在于 内表面的瑕疵的形态和提高耐久性的影响。其结果是，通过使用磨粒粒度比24#大（磨粒尺 寸小）的砂纸，将内表层研磨100 μ m以上，能够使内表层部的脱碳层深度为100 μ m以下， 存在于内表面的瑕疵的深度为40 μ m以下（优选为30 μ m以下，更优选为20 μ m以下），并 且，能够将瑕疵的宽度控制在60 μ m以下（优选为40 μ m以下，更优选为20 μ m以下），通过 形成这种瑕疵的形态，能够显著提高耐久性。
[0032] 关于内表层部的脱碳层的深度，如以下进行测量。将中空无缝管横向截断作为试 验片，根据JIS G0558进行光学显微镜观察，测定内表层部中的脱碳层（总脱碳层）的深度。
[0033] 关于存在于内表面的瑕疵的深度和宽度，如以下进行测量。为了观察任意的横截 面（管轴的直角截面），而进行切断、树脂包埋、研磨而作为观察试样，用光学显微镜进行观 察，观察内表面瑕疵的形态。而且，测量在横截面所观察到的最深的瑕疵的深度以及宽度。
[0034] 另外，通过将内表层研磨100 μ m以上，能够使脱碳层深度为100 μ m以下（优选为 80 μ m以下，更优选为60 μ m以下）。除去此时的内表面瑕疵，瑕疵的深度变小，但如果所使 用的砂纸的磨粒粒度比24#小（磨粒尺寸变大时），则瑕疵的宽度比60 μ m大，不能提高耐 久性。
[0035] 在迄今的制造方法中，在750°C以下的比较低的温度进行退火（所述专利文献2， 3)，进行这种低温退火时，还有存在于内表层部（内面表层部）的钢中的碳化物的粗大化容 易进行这种其他的问题存在。关于该点，本
【发明者】们进行了研究，发现通过适当控制退火条 件，能够实现粗大的碳化物的降低，进一步提高耐久性。即，通过如后所述地适当控制退火 条件，能够使以当量圆直径计为500nm以上的这种粗大碳化物的个数密度为1. 8X ΚΓ2个/ μ m2以下。还有，碳化物的个数密度优选为1.5ΧΚΓ2个/μ m2以下，更优选为1.0ΧΚΓ2个 /μ m2以下。另外，本发明中作为对象的碳化物，在存在于金属组织中的渗碳体（Fe3C)之外， 还包含钢材成分中的碳化物形成元素（例如，Mn、Cr、V、Ti、Nb、Mo、Zr、Ta、Hf)的碳化物。
[0036] 关于存在于内表层部的以当量圆直径计为500nm以上的碳化物的个数密度，如以 下进行测量。为了观察任意的横截面（钢管轴的直角截面），进行切断、树脂包埋、研磨、苦 醛腐蚀溶液腐蚀而作为观察试样，用扫描型电子显微镜（SEM)对距内表面100?150 μ m位 置的表层部进行观察（倍率：3000倍）。基于SEM照片（测量位置：3处），使用图像分析软 件（ImaGe-Pro)测量碳化物面积，换算为当量圆直径。而且，对于以当量圆直径计500nm以 上的碳化物，测量个数密度并进行平均。
[0037] 本发明的中空无缝管，可以对适当调整了化学成分组成的钢材（关于适当的化学 成分组成后面记述），按照下述顺序进行制造。对该制造方法的各工序，进行更具体的说明。
[0038] [中空化方法]
[0039] 首先，作为中空化方法，在通过热挤压制作荒管后，反复多次进行轧制或拉伸等冷 加工，以及软化退火、酸洗处理，直到形成规定的直径（外径、内径）、长度。其中，关于内径， 预先考虑后述的研磨的减少量。
[0040] [热挤压时的加热温度：低于1050°c ]
[0041] 在上述热挤压中，优选其加热温度低于1050°C。此时的加热温度在1050°C以上 时，全部脱碳（总脱碳）变多。优选为1020°C以下为佳。
[0042] [热挤压后的冷却条件：到挤压后720°C为止的平均冷却速度为1. 5°C /秒以上]
[0043] 以上述条件进行热挤压后，通过较快地冷却到720°C，能够减轻冷却中的脱碳。为 了发挥这种效果，到720°C为止的平均冷却速度为1. 5°C /秒以上即可。此时的平均冷却速 度优选为2°C/秒以上即可。
[0044] 对于通过热挤压得到的荒管，反复实施冷加工、退火、酸洗制造成规定尺寸的大 小。此时，在退火、酸洗中，为了防止脱碳和瑕疵的发生，需要以适当条件实施。
[0045] [冷加工]
[0046] 作为钢管的冷加工，通常为轧制、拉伸。轧制可以进行比较大的减面率的加工，对 此，拉伸具有加工速度快，尺寸精度高的优点，可以根据情况分开使用。
[0047] [退火工序]
[0048] 在冷加工后，多数情况是材料的硬度变高，难以进行下道工序的作业，根据需要进 行退火。在进行该退火时，通过将其气氛控制为非氧化性气氛，能够显著减轻退火中发生的 脱碳。另外，由于能够极力减薄生成氧化皮，从而能够缩短退火后实施的酸洗时的浸渍时 间，对于抑制深的酸洗凹坑的生成有效。另外，退火时的加热温度优选为950°C以上。关于 退火温度，在现有技术中（所述专利文献2, 3)，通常在750°C以下比较低的温度进行退火。 但是，退火温度在750°C以下时，碳化物的粗大化得到促进。在本发明中，着眼于该点，关于 退火温度，并非是现有的这种低温，而是在碳化物熔解的这种高温进行退火。
[0049] 关于该退火温度，也有采用820?940°C左右的温度的情况（例如，所述专利文 献1)，但在该温度区域，对于使碳化物固溶依然不充分。而且，900°C前后的温度区域是铁 素体脱碳最容易发生的温度区域。因此，在本发明中将退火温度设定在950°C以上，促进碳 化物的固溶，同时回避铁素体脱碳的生成。该退火温度更优选为970°C以上，进一步优选为 990°C，但过于成为高温时，全部脱碳（总脱碳）增加，并且冷加工性也劣化。由此，优选退 火温度为ll〇〇°C以下，更优选为1080°C以下，进一步优选为1040°C以下。通过控制为这种 温度范围同时进行退火，能够降低氧化皮，同时抑制深的酸洗凹坑的生成，而且，减少脱碳 层深度，能够制造粗大碳化物少的中空无缝管。
[0050] [酸洗工序]
[0051] 在进行了上述的退火后，在材料表层仅少量的氧化皮生成，由于对轧制、拉伸等后 续工序造成不良影响，因此使用硫酸或盐酸等实施酸洗处理。但是，在酸洗处理长时，生成 大的酸洗凹坑，作为瑕疵残存。从该观点出发，缩短酸洗时间是有利的，具体优选为30分钟 以内（更优选为20分钟以内）。
[0052] [内表层部研磨]
[0053] 为了使存在于钢管内表面的瑕疵的深度为40 μ m以下，瑕疵的宽度为60 μ m以下， 并使内表层部的脱碳层深度为l〇〇ym以下，退火以及酸洗后，使用砂纸在管的全长范围对 内表层进行研磨。此时的磨粒粒度（#)至少为24以上（优选为30以上），另外，研磨量（壁 厚减少量）为70 μ m以上（优选为100 μ m以上）。
[0054] 关于本发明的中空无缝管，对作为原材的钢材的化学成分组成进行适当调整也是 重要的。接着，对化学成分的范围的限定理由进行说明。
[0055] [C :0.2 ?0.7%]
[0056] C是用于确保高强度的必要元素，为此需要含有0.2%以上。C含量优选为0.30% 以上，更优选为〇. 35%以上。但是，C含量过量时，难以确保延展性，因此，需要在0. 7%以 下。C含量优选为0.65%以下，更优选为0.60%以下。
[0057] [Si :0.5 ?3%]
[0058] Si是对于提高弹簧所需要的耐永久残余应变性有效的元素，为了向本发明中作为 对象的强度水平的弹簧赋予必要的耐永久残余应变性，需要Si含量为0. 5%以上。优选为 1.0%以上，更优选为1.5%以上。但是，Si是促进脱碳的元素，因此，Si过量含有时，促进 钢材表面的脱碳层的形成。其结果是，需要用于削除脱碳层的剥皮工序，因此，在制造成本 方面不利。由此，本发明中的Si含量的上限为3%。优选为2. 5%以下，更优选为2. 2%以 下。
[0059] [Mn :0.1 ?2%]
[0060] Μη是作为脱氧元素被利用，并且，与钢材中作为有害元素的S形成MnS而无害化的 有益元素。为了有效地发挥这种效果，Μη需要含有0.1 %以上。优选为0.15%以上，更优 选为0.20%以上。但是，Μη含量过量时，偏析带形成产生材质偏差。由此，本发明的Μη含 量的上限为2%。优选为1.5%以下，更优选为1.0%以下。
[0061] [A1 :0· 1% 以下（不含 0% )]
[0062] A1主要作为脱氧元素而添加。另外，和N形成A1N使固溶N无害化，并有助于组 织的微细化。特别是为了使固溶N固定，优选含有超过N含量2倍的A1。但是，A1和Si同 样是促进脱碳的元素，因此，在大量含有Si的弹簧钢中，需要抑制A1的大量添加，本发明为 0.1%以下。优选为0.07%以下，更优选为0.05%以下。A1含量的下限没有特别限定，例 如，A1为lOppm以上。
[0063] [Cr :3% 以下（不含 0% )]
[0064] 从提高冷加工性的观点出发，Cr含量越少越为优选，但Cr是对于回火后的强度 确保和提高耐腐蚀性有效的元素，特别是对于要求高标准的耐腐蚀性的悬架弹簧重要的元 素。这种效果随着Cr含量的增大而变大，为了优先发挥这种效果，优选含有Cr为0. 2%以 上。更优选为0.5%以上为佳。但是，Cr含量过量时，容易形成过冷组织，并且，渗碳体稠化 使塑性变形能降低，导致冷加工性的劣化。另外，Cr含量过量时，容易形成与渗碳体不同的 Cr碳化物，强度和延展性的平衡变差。由此，在本发明使用的钢材中，将Cr含量抑制为3% 以下。优选为2.0%以下，更优选为1.7%以下。
[0065] [P :0· 02 % 以下（不含 0 % )]
[0066] P是使钢材的韧性和延展性劣化的有害元素，需要极力减少，在本发明中其上限为 0.02%。优选为0.010%以下，更优选抑制为0.008%以下即可。还有，P是钢材中不可避 免地含有的杂质，使其含量为〇%在工业生产上困难。
[0067] [S :0· 02 % 以下（不含 0 % )]
[0068] S与上述P同样是使钢材的韧性和延展性劣化的有害元素，因此需要极力降低，在 本发明中抑制在0.02%以下。优选为0.010%以下，更优选为0.008%以下。还有，S是钢 材中不可避免地含有的杂质，使其含量为0%在工业生产上困难。
[0069] [N :0· 02% 以下（不含 0% )]
[0070] N在Al、Ti等存在时形成氮化物具有使组织微细化的效果，但以固溶状态存在时， 会使钢材的韧性延展性以及耐氢脆化特性劣化。本发明中，N量的上限为0.02%以下。优 选为0. 010%以下，更优选为0. 0050%以下。N含量的下限没有特别限定，例如，N为20ppm 以上。
[0071] 在本发明适用的钢材中，上述成分之外（余量）由铁以及不可避免的杂质（例如， Sn、As等）构成，但也可以含有不损害其特性程度的微量成分（允许成分），这种钢材也包 含在本发明的范围内。
[0072] 另外，根据需要，还含有如下等也是有效的：（a)B :0.015%以下（不含0% ) ;(b) 从V:l%以下（不含0%)、Ti :0.3%以下（不含0%)以及Nb :0.3%以下（不含0%)中 选出的一种以上；（c)Ni :3%以下（不含0% )和/或Cu :3%以下（不含0% ) ;(d)Mo :2% 以下（不含〇% ) ; (e)从Ca :0· 005%以下（不含0% )、Mg :0· 005%以下（不含0% )以及 REM:0.02%以下（不含0% )中选出的一种以上；（f)从Zr :0· 1%以下（不含0% )、Ta: 0· 1%以下（不含0% )以及Hf :0· 1%以下（不含0% )中选出的一种以上。含有这些成 分时的范围限定理由如下所述。
[0073] [B :0.015% 以下（不含 0% )]
[0074] B具有在钢材的淬火、回火后抑制来自旧奥氏体晶界的破坏的效果。为了实现该效 果，优选含有B为0. 001 %以上。但是，B过量含有时，形成粗大的碳硼化物损害钢材特性。 另外，B含有所需以上时，成为轧制材的瑕疵发生的原因。由此，B含量的上限为0.015%。 更优选为〇. 010%以下，进一步优选为〇. 0050%以下为佳。
[0075] [从V:l%以下（不含0% )、Ti :0.3%以下（不含0% )以及Nb :0.3%以下（不 含0%)中选出的一种以上]
[0076] V、Ti以及Nb和C、N、S等形成碳/氮化物（碳化物、氮化物以及碳氮化物）、或硫 化物等，具有使这些元素无害化的作用。另外，形成上述碳、氮化物还发挥使组织微细化的 效果。另外，还有改善耐延迟破坏特性的效果。为了发挥这些效果，优选含有V、Ti以及Nb 的至少一种为〇. 02%以上（含有2种以上时合计为0. 02%以上）。但是，这些元素的含量 过量时，形成粗大的碳/氮化物，有时会使韧性和延展性劣化。由此，本发明中，优选V、Ti 以及Nb的含量的上限分别为1 %以下、0.3%以下、0.3%以下。更优选为V :0.5%以下、Ti : 0. 1%以下、Nb :0. 1%以下。另外，从降低成本的观点出发，优选V :0. 3%以下、Ti :0. 05% 以下、Nb :0. 05%以下。
[0077] [Ni :3%以下（不含0% )和/或Cu :3%以下（不含0% )]
[0078] Ni考虑到降低成本时控制其添加，因此，其下限没有特别限定，但在抑制表层脱碳 或提高耐腐蚀性时，优选含有〇. 1%以上。但是，Ni含量过量时，乳制材形成过冷组织，或淬 火后存在残留奥氏体，会有使钢材特性劣化的情况。由此，含有Ni时，其含量为3%以下。 从降低成本的观点出发，优选为2.0%以下，更优选为1.0%以下为佳。
[0079] Cu与上述Ni同样是对抑制表层脱碳或提高耐腐蚀性有效的元素。为了发挥该效 果，优选含有Cu为0. 1 %以上。但是，Cu含量过量时，会有形成过冷组织，或在热加工时产 生裂纹的情况。由此，含有Cu时，其上限为3%以下。从降低成本的观点出发，优选为2.0% 以下，更优选为1.0%以下为佳。
[0080] [Mo :2% 以下（不含 0% )]
[0081] Mo是对确保回火后的强度、提1?初性有效的兀素。因此，含有Mo时，优选为0. 2% 以上。但是，Mo含量过量时，韧性劣化。为此，优选Mo含量的上限为2%以下。更优选为 0. 5%以下为佳。
[0082] [从 Ca:0.005% 以下（不含 0%)，Mg:0.005% 以下（不含 0%)以及 REM:0.02% 以下（不含0%)中选出的一种以上]
[0083] Ca、Mg以及REM(稀土元素）均形成硫化物，通过防止MnS的伸长，具有改善韧性的 效果，可以根据要求特性而添加。因此，含有从Ca、Mg以及REM中选出的一种以上时，优选 从Ca、Mg以及REM中选出的一种以上为5ppm以上。但是，分别超出上述上限含有时，相反会 使韧性劣化。各自的优选上限为，Ca :0. 0030%以下、Mg :0. 0030%以下、REM :0. 010%以下。 还有，本发明中，REM包括镧系元素（从La到Ln的15个元素）以及Sc (钪）和Y (钇）。
[0084] [从Zr :0· 1%以下（不含0% )、Ta :0· 1%以下（不含0% )以及Hf :0· 1%以下 (不含0% )中选出的一种以上]
[0085] 这些元素和N结合形成氮化物，抑制稳定加热时奥氏体（Y )粒径的成长，使最终 组织微细化，具有改善韧性的效果。因此，含有从Zr、Ta以及Hf中选出的一种以上时，优选 从Zr、Ta以及Hf中选出的一种以上为0. 03 %以上。但均超过0. 1 %过量含有时，氮化物粗 大化，使疲劳特性劣化，因此不为优选。由此，各自含量为0.1%以下。更优选的含量均为 0. 050%以下，进一步优选含量为0. 040%以下。
[0086] 以下通过实施例对本发明进行更详细地说明，但下述实施例并非限定本发明，根 据前后宗旨进行设计变更均包含在本发明的技术范围内。
[0087] 实施例
[0088] 通过通常的熔炼法对下述表1所示的化学成分组成的各种钢水（中碳钢）进行 熔炼，并冷却钢水开坯轧制后形成截面形状为155_X 155_的钢坯后，通过热锻成形为直 径：150mm的圆棒，通过机械加工制作挤压坯料。还有，下述表1中，REM以含有20%左右的 La和40?50%左右的Ce的混合稀土金属的形态添加。下述表1中表示未添加元素。
[0089] [表 1]
[0090]

【权利要求】
1. 一种高强度弹簧用中空无缝管，其特征在于，包括如下钢材，且内表层部的总脱碳层 的深度为1〇〇 μ m以下，并且存在于内表面的瑕疵的深度为40 μ m以下，瑕疵的宽度为60 μ m 以下，且存在于内表层部的以当量圆直径计为500nm以上的碳化物的个数密度是1. 8X 1(Γ2 个/μ m2以下， 该钢材分别含有(：：0.2?0.7质量％、51:0.5?3质量％、111:0.1?2质量％41 :大 于〇质量％且在〇. 1质量％以下、Cr :大于0质量％且在3质量％以下、P :大于0质量％且 在0. 02质量％以下，S :大于0质量％且在0. 02质量％以下以及N :大于0质量％且在0. 02 质量％以下。
2. 根据权利要求1所述的高强度弹簧用中空无缝管，其中，还包括含有从以下的（a)? (f)中选出的一种以上的钢材， (a) B :大于0质量％且在0· 015质量％以下； (b) 从V :大于0质量％且在1质量％以下、Ti :大于0质量％且在0. 3质量％以下以 及Nb :大于0质量％且在0. 3质量％以下中选出的一种以上； (c) 从Ni :大于0质量％且在3质量％以下以及Cu :大于0质量％且在3质量％以下 中选出的一种以上； (d) Mo :大于0质量％且在2质量％以下； (e) 从Ca :大于0质量％且在0. 005质量％以下、Mg :大于0质量％且在0. 005质量％ 以下以及REM :大于0质量％且在0. 02质量％以下中选出的一种以上； (f) 从Zr :大于0质量％且在0. 1质量％以下、Ta :大于0质量％且在0. 1质量％以下 以及Hf :大于0质量％且在0. 1质量％以下中选出的一种以上。
【文档编号】C21D9/02GK104204258SQ201380016853
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年4月2日 优先权日:2012年4月2日
【发明者】高知琢哉, 畑野等, 田村荣一, 丰武孝太郎, 矢岛隆, 丹下彰 申请人:株式会社神户制钢所, 神钢金属制品株式会社, 日本发条株式会社