JP6460883B2 - 加工性に優れた熱処理鋼線の製造方法 - Google Patents
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Description
Cは、ばねの強度、耐へたり性の向上に有効な元素である。このような効果を有効に発揮させるには、C含有量は0.5%以上、好ましくは0.55%以上、より好ましくは0.6%以上である。C含有量の増加に伴ってばねの強度・耐へたり性は向上するが、添加量が過剰になると粗大セメンタイトを多量に析出し、ばね加工性、ばね特性に悪影響を及ぼす。そのためC含有量は0.8%以下、好ましくは0.7%以下、より好ましくは0.65%以下である。
Siは、鋼の脱酸、及びばねの強度、耐へたり性の向上に有効な元素である。このような効果を有効に発揮させるには、Si含有量は1.0%以上、好ましくは1.2%以上、より好ましくは1.4%以上である。一方、Si含有量が過剰になると、材料を硬化させるだけでなく、延性・靭性を低下させる他、表面の脱炭量が増加して疲労特性を低下させることがある。そのためSi含有量は2.5%以下、好ましくは2.4%以下、より好ましくは2.3%以下である。
Mnは、鋼の脱酸、鋼中SをMnSとして固定することに加えて、焼入れ性を高めてばね強度の向上に貢献する。このような効果を有効に発揮させるには、Mn含有量は0.5%以上、好ましくは0.6%以上、より好ましくは0.7%以上である。一方、Mn含有量が過剰になると、焼入れ性が過度に向上するため、マルテンサイト、ベイナイト等の過冷組織が生成しやすくなる。そのため、Mn含有量は1.5%以下、好ましくは1.4%以下、より好ましくは1.3%以下である。
Pは旧オーステナイト粒界に偏析し、組織を脆化させるため疲労特性が低下する。そのためP含有量は、0.02%以下、好ましくは0.018%以下である。P含有量は少ないほど好ましいが、ゼロとするのは製造上困難であり、0.003%程度は不可避不純物として含有することがある。
Sは旧オーステナイト粒界に偏析し、組織を脆化させるため疲労特性が低下する。そのためS含有量は、0.02%以下、好ましくは0.015%以下である。S含有量は少ないほど好ましいが、ゼロとするのは製造上困難であり、0.003%程度は不可避不純物として含有することがある。
Crは、焼入れ性を向上させて、ばね強度を向上させることに加え、Cの活量を低下させて圧延時や熱処理時の脱炭を防止する効果がある。このような効果を有効に発揮させるにはCr含有量は、0.3%以上、好ましくは0.4%以上、より好ましくは0.5%以上である。一方、Cr含有量が多いと、熱処理時に粗大な未溶解炭化物が生成し疲労強度を低下させる。そのためCr含有量は2.0%以下、好ましくは1.8%以下、より好ましくは1.5%以下である。
Alは、鋼中でAl2O3やAlNの介在物を形成する。これらの介在物はばねの疲労寿命を著しく低下させる。そのためAl含有量は0.01%以下、好ましくは0.005%以下である。
NはAlと結合してAlNの介在物を形成する。AlN介在物はばねの疲労寿命を著しく低下させる。またNは伸線加工中の時効脆化を促進するため、二次加工を難しくする。そのためN含有量は0.007%以下、好ましくは0.005%以下である。
Oは過剰に含有されると粗大な非金属介在物を生成して疲労強度を低下させる。そのためO含有量は0.005%以下、好ましくは0.003%以下である。
Niは、焼入れ性を向上させて、ばね強度を向上させることに加えて、更にばねの靭性を向上させる効果がある。このような効果を有効に発揮させるにはNi含有量は、好ましくは0.05%以上、より好ましくは0.1%以上である。一方、Ni含有量が多いとコスト面で劣るだけでなく、焼入れ性が過度に向上するため、マルテンサイト、ベイナイト等の過冷組織が生成しやすくなる。そのため、Ni含有量は好ましくは0.3%以下、より好ましくは0.25%以下、更に好ましくは0.2%以下である。
Vは、熱処理時に結晶粒を微細化する作用があり、延性、靭性を向上させる。また、ばね成形後の歪取焼鈍時に2次析出硬化を起こしてばねの強度の向上に寄与する。このような効果を有効に発揮させるには、V含有量は好ましくは0.03%以上、より好ましくは0.07%以上である。一方、V含有量が多くなると、熱処理時に粗大な未溶解炭化物が生成し疲労強度を低下させる。そのため、V含有量は好ましくは0.5%以下、より好ましくは0.40%以下、更に好ましくは0.35%以下である。
Bは、焼入れ性の向上とオーステナイト結晶粒界の清浄化作用があり、延性・靭性を向上させる。この様な効果を有効に発揮させるには、B含有量は好ましくは0.001%以上、より好ましくは0.015%以上、更に好ましくは0.002%以上である。一方、Bを過剰に含有させるとFeとBの複合化合物が析出し、熱間圧延時の割れを引き起こす危険がある。また、焼入れ性が過度に向上するため、マルテンサイト、ベイナイト等の過冷組織が生成しやすくなる。そのため、B含有量は好ましくは0.01%以下、より好ましくは0.008%以下、更に好ましくは0.006%以下である。
JIS G 0551(2013年)に記載の「オーステナイト結晶粒度の測定」に基づいて結晶粒度を測定した。結晶粒度番号13.0以上を微細化された旧γ結晶粒と判定した。
オートグラフ(島津製作所製)にて評価間距離を200mm、ひずみ速度20mm/minとして引張り試験を行い引張強度、測定を行い、破面形状から絞りを測定した。絞りが45%以上であれば靭延性に優れると判定した。
図1に示す方法で3点曲げ押し込み試験を行い割れが発生した曲げ深さを測定した。押し込みによる曲げ深さ30mm以上を曲げ加工性に優れる「P」(Pass)、30mm未満を曲げ加工性に劣る「F」(Failure)と判定した。また曲げ深さが35mmに到達した試験片は「破断なし」と記載した。
熱処理鋼線の横断面を埋め込み研磨し、ピクリン酸を用いた化学腐食を実施した後、表層を倍率1000倍でランダムに10視野(合計面積約6,000μm2)のSEM観察を行った。円相当直径で10μm超の炭化物を確認できなかった場合は「なし」、確認できた場合は「あり」と表中に記載した。
Claims (3)
- 質量%で、
C :0.5〜0.80%、
Si:1.0〜2.5%、
Mn: 0.5〜1.5%、
P :0%超、0.02%以下、
S :0%超、0.02%以下、
Cr:0.3〜2.0%、
Al:0%超、0.01%以下、
N :0%超、0.007%以下、
O :0%超、0.005%以下を含有し、
残部が鉄および不可避不純物からなる鋼を熱間圧延して伸線加工した後、焼入れ、焼戻し処理を施こす際に、
前記焼入れ処理は2回以上の加熱−焼入れ工程を含み、且つ
最後に行われる加熱−焼入れ工程は850〜950℃の範囲で加熱すると共に、前記加熱温度までの平均加熱速度を100℃/秒以上、
前記加熱温度での保持時間を5秒以下、
とする加工性に優れた熱処理鋼線の製造方法。 - 更に、質量%で、
Ni:0%超、0.3%以下、
V :0%超、0.5%以下、
B :0%超、0.01%以下、
よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含むものである請求項1に記載の熱処理鋼線の製造方法。 - 前記最後に行われる加熱−焼入れ工程以外の加熱−焼入れ工程は850〜950℃の範囲内で加熱すると共に、
該加熱温度以上での保持時間を20〜120秒、
とする請求項1または2に記載の熱処理鋼線の製造方法。
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| JP2015070530A JP6460883B2 (ja) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | 加工性に優れた熱処理鋼線の製造方法 |
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| JP2015070530A JP6460883B2 (ja) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | 加工性に優れた熱処理鋼線の製造方法 |
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