而，本发明的压缩螺旋弹簧，使用以重量％含有0. 45%?0. 80%的C、0. 15%? 2. 50%的Si、0. 3%?I. 0%的Mn、其余部由铁及不可避免的杂质构成的当量圆直径为I. 5mm 以上3mm以下的钢线材，其特征在于，任意的线材横截面中的内部硬度为570?700HV ;在 表层部具有超过钢线材中含有的C的平均浓度的C浓化层；在线材的螺旋弹簧内径侧， 为 130MPa.mm 以上。
[0021] 以下，说明在本发明中规定的数值范围的限定理由。首先，对在本发明中使用的钢 线材的化学成分的限定理由进行说明。在本发明中，使用含有0. 45%?0. 80%的C、0. 15%? 2. 50%的Si、0. 3%?1. 0%的Mn、其余部由铁及不可避免的杂质构成的钢线材。另外，在以 下的说明中意味着"重量％"。
[0022] (1)材料成分 C :0. 45% ?0. 80% C有助于强度提高。在C的含有量不到0. 45%下，不能充分得到强度提高的效果，所以 耐疲劳性、耐弹力减弱性变得不充分。另一方面，如果C的含有量超过0. 80%，则韧性下降而 容易发生裂纹。因此，C的含有量设为0. 45%?0. 80%。
[0023] Si :0· 15% ?2. 50% Si对于钢的脱氧是有效的，并且有助于强度提高及回火软化抗力提高。在Si的含有 量不到0. 15%时，不能充分得到这些效果。另一方面，如果Si的含有量超过2. 50%，则韧性 下降而容易发生裂纹，并且助长脱碳而导致线材表面强度的下降。因此，Si的含有量设为 0. 15% ?2. 50%。
[0024] Mn :0· 3% ?L 0% Mn有助于淬火性的提高。在Mn的含有量不到0. 3%时，难以确保充分的淬火性，此外， 还缺乏对于延韧性有害的S的固着（MnS生成）的效果。另一方面，如果Mn的含有量超过 1. 〇%，则延展性下降，容易发生裂纹或表面伤痕。因此，Mn的含有量设为0. 3%?1. 0%。
[0025] 另外，这些添加元素在构成本发明方面是最低限度需要的元素，也可以再添加其 他元素。即，在本发明中，使作为弹簧钢的成分组成通常使用的Cr、B、Ni、Ti、Cu、Nb、V、Mo、 W等元素中的1种或2种以上为0. 005%?4. 5%，可以根据其目的而适当添加，结果，还能够 制造更高性能或更适合于用途的螺旋弹簧。例如，关于添加 Cr的情况在以下叙述。
[0026] Cr :0· 5% ?2. 0% Cr对于防止脱碳是有效的，并且有助于强度提高及回火软化抗力提高，对于耐疲劳性 的提高是有效的。此外，对于温暖下的耐弹力减弱性提高也是有效的。因此，在本发明中， 优选的是还含有0. 5%?2. 0%的Cr。在Cr的含有量不到0. 5%时，不能充分得到这些效果。 另一方面，如果Cr的含有量超过2. 0%，则韧性下降，容易发生裂纹或表面伤痕。
[0027] (2)硬度分布 作为在高负荷应力下使用的气门弹簧或离合器阻尼弹簧等，为了满足被要求的耐疲劳 性和耐弹力减弱性，与作为螺旋弹簧后述的压缩残留应力分布同时，线材自身的强度也是 重要的。即，任意的横截面中的线材内部硬度需要为570?700HV的范围，在不到570HV的 情况下，因为其材料强度较低而不能得到充分的耐疲劳性和耐弹力减弱性。此外，在超过 700HV的情况下，因为伴随着韧性的下降的缺口感受性的变高，在盘绕时通过与工具类的擦 碰发生的表面伤痕、或因以通过喷丸硬化形成的线材表面粗糙度的谷部为起点的龟裂发生 带来的早期折损的危险性增大，不适合作为可靠性重要的汽车零件使用。
[0028] (3) C 浓化层 为了提高线材表面的硬度而使屈服应力提高，在线材的表层部通过渗碳处理形成C浓 化层。通过使屈服应力提高，能够通过然后进行的喷丸硬化赋予较大的表面压缩残留应力。 此外，能够改善线材的表面粗糙度。因此，有能够使耐疲劳性进一步提高的效果。使该C浓 化层含有超过线材中含有的C的平均浓度的浓度的C。此外，为了充分得到这些效果，优选 的是，C浓化层中的最大C浓度为0. 7?0. 9重量％，C浓化层(渗碳深度）形成到距线材表 面0. 01?0,1mm的深度。在C浓化层的最大C浓度超过0. 9重量％的情况或C浓化层的 厚度超过〇. Imm的情况下，为了有效率地进行渗碳反应而必须在高温下进行处理，所以结 晶粒度变差，容易导致耐疲劳性的下降。此外，在C浓度超过0. 9重量％的情况下，因为不 能固溶到母相中的C作为碳化物在结晶晶粒边界较多地析出而韧性下降，在此情况下也容 易导致耐疲劳性的下降。
[0029] 此外，优选的是，C浓化层的硬度比线材的内部硬度高50HV以上。这是因为，通过 线材表面的C浓化层比内部硬度高，能够在表面附近得到更高的压缩残留应力，能够防止 以表面附近(包括最表面)为起点的疲劳龟裂的发生。如果上述数值不到50HV，则这些效果 不能显著地显现。
[0030] (4)残留应力分布 本发明者等根据作为气门弹簧或离合器阻尼弹簧被要求的作用应力、与可能成为疲劳 折损起点的各种各样的因素(延韧性、非金属系夹杂物、不完全淬火组织等异常组织、表面 粗糙度、表面伤痕等）的关系中的破坏力学的计算、以及通过实际的耐久试验等的验证，关 于在螺旋弹簧的线材表面附近需要的压缩残留应力，得到了以下的结论。另外，本发明中的 压缩残留应力，是对弹簧加载压缩载荷的情况下的大致最大主应力方向、即相对于线材的 轴向+45°方向上的压缩残留应力。
[0031] 弹簧中的遍及从线材表面到内部的压缩残留应力分布通过喷丸硬化及整定给出。 如上述那样，对于作为弹簧的耐疲劳性提高，不仅是线材表面的压缩残留应力提高，还需要 将内部的压缩残留应力更大且深地导入，特别是，使实质成为破坏起点的深度〇. 1?〇. 4mm 左右的范围的压缩残留应力更大是重要的。并且，作为表示其线材内部的压缩残留应力分 布的指标，在当量圆直径为2. 5mm以上IOmm以下的钢线材的情况下，在对弹簧内径侧的弹 簧加载压缩载荷的情况下发生的大致最大主应力方向上，使无负荷时的深度0. 2mm处的压 缩残留应力为200MPa以上且使深度0· 4mm处的压缩残留应力为60MPa以上，在当量圆直径 为I. 5mm以上3mm以下的钢线材的情况下，使深度0· 15mm处的压缩残留应力为300MPa以 上且使深度〇. 3mm处的压缩残留应力为50MPa以上。在不满足这些数值的情况下，对于抑 制内部起点的疲劳破坏不充分。
[0032] 此外，关于表示压缩残留应力的内部的大小或深度的另一指标的Li3k，在当量圆 直径为2. 5mm以上IOmm以下的钢线材的情况下，在对弹簧内径侧的弹簧加载压缩载荷的 情况下发生的大致最大主应力方向上，无负荷时的L i3rS 160MPa_mm以上，在当量圆直径 为I. 5mm以上3mm以下的钢线材的情况下为130MPa_mm以上。在对弹簧内径侧的弹簧加 载压缩载荷的情况下发生的大致最大主应力方向上，作为表面的无负荷时的最大压缩残留 应力，在以高负荷应力作用的气门弹簧或离合器阻尼弹簧为对象的情况下优选的为900MPa 以上。通过这样设定压缩残留应力分布，能够得到耐疲劳性良好的压缩螺旋弹簧。
[0033] 本发明的压缩残留应力分布优选的是通过喷丸硬化处理形成。在喷丸硬化处理中 实施多级喷丸硬化的情况下，优选的是在后实施的喷丸硬化中使用的弹丸的当量球直径比 在先实施的喷丸硬化中使用的弹丸的当量球直径小。具体而言，喷丸硬化处理优选的是多 级喷丸硬化处理，所述多级喷丸硬化处理由通过粒径0. 6?I. 2mm的弹丸的第1喷丸硬化 处理、通过粒径0. 2?0. 8mm的弹丸的第2喷丸硬化处理和通过粒径0. 02?0. 30mm的弹 丸的第3喷丸硬化处理构成。由此，能够将比通过先实施的喷丸硬化增加的表面粗糙度通 过后实施的喷丸硬化而降低。
[0034] 另外，喷丸硬化处理中的弹丸直径及级数并不限定于上述，根据要求性能，只要能 够得到需要的残留应力分布及表面粗糙度等就可以。因而，弹丸直径及材质、级数等适当选 择。此外，根据投射速度及投射时间，导入的压缩残留应力分布也不同，所以将它们也根据 需要而适当设定。
[0035] (5)螺旋弹簧形状 本发明适合于盘绕时的加工度较大、需要较高的耐疲劳性的、以下举出的规格的压缩 螺旋弹簧。本发明可以用在线材的当量圆直径(根据线材横截面积计算出的为正圆的情况 下的直径，也包括以方形或蛋形为代表的非圆形截面）为1. 5?10mm、弹簧指数为3?20、 一般被冷成形的压缩螺旋弹簧中。
[0036] 其中，对于在盘绕时的加工度较大（S卩，在冷成形中通过盘绕加工发生的线圈内径 侧的拉伸残留应力较大)、并且需要较高的耐疲劳性的气门弹簧或离合器阻尼弹簧等中使 用的当量圆直径为1. 5?9. 0_、弹簧指数为3?8的压缩螺旋弹簧是适当的。
[0037] 此外，本发明的压缩螺旋弹簧可以通过热成形法或冷成形法得到。在用热成形法 制作的情况下，也由于与以往的热成形法不同而使用后述的螺旋弹簧成形机，所以在盘绕 加工时不需要金属芯。因而，能够成形的弹簧形状的自由度较高。即，作为本发明的螺旋弹 簧形状，以作为螺旋弹簧代表性的在全部匝中线圈外径几乎没有变化的圆筒形为代表，也 能够应用到其以外的形状的螺旋弹簧中。例如，也可以成形圆锥形、吊钟形、鼓形、桶形等异 形弹簧。
[0038] (6)结晶粒径 粒度测量方法由JIS G0551规定，为了耐疲劳性提高，旧奥氏体粒平均结晶粒度号G优 选的为10号以上。在此情况下，由于旧奥氏体结晶粒是微细的，所以能够防止疲劳龟裂前 端的应力集中部处的滑动的移动，所以抑制龟裂进展的效果较大，能够得到希望的耐疲劳 性。另一方面，在不到10号的情况下，缺乏龟裂进展抑制效果，难以得到充分的耐疲劳性。
[0039] 此外，使用 SEM/EBSD (Electron Back Scatter Diffraction ;电子背散射衍射） 法测量的平均结晶粒径(将方位角度差5°以上的边界作为晶粒边界）优选的为2. 0 μπι以 下。在平均结晶粒径超过2.0μπι的情况下，难以得到充分的耐疲劳性。并且，