JPH0488123A - 高疲労強度ばねの製造法 - Google Patents
高疲労強度ばねの製造法Info
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- JPH0488123A JPH0488123A JP20406690A JP20406690A JPH0488123A JP H0488123 A JPH0488123 A JP H0488123A JP 20406690 A JP20406690 A JP 20406690A JP 20406690 A JP20406690 A JP 20406690A JP H0488123 A JPH0488123 A JP H0488123A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
・本発明は、ばねの疲労特性向上方法にかかわり、さら
に詳しくはエンジンの弁ばね、車のリーフばねあるいは
懸架ばねの製造に際し、使用性能、特に疲労強度の向上
を可能としたばねの製造方法に関するものである。
に詳しくはエンジンの弁ばね、車のリーフばねあるいは
懸架ばねの製造に際し、使用性能、特に疲労強度の向上
を可能としたばねの製造方法に関するものである。
（従来の技術）
自動車等に使用されるばねは、高疲労強度と耐へたり性
が重要である。疲労強度に対しては、ショットピーニン
グ処理を行うことが、今や常識となっている。これは、
ショットピーニングによって、ばねの表層部に圧縮残留
応力を付与し、外荷重の実効値を低下させることにある
。へたりは、・一種の緩和現象であるから、ばねに予め
過負荷をかけて、すなわちセッチィングを行って、使用
中緩和現象を先取りすることで耐へたり性の向上が計ら
れている。
が重要である。疲労強度に対しては、ショットピーニン
グ処理を行うことが、今や常識となっている。これは、
ショットピーニングによって、ばねの表層部に圧縮残留
応力を付与し、外荷重の実効値を低下させることにある
。へたりは、・一種の緩和現象であるから、ばねに予め
過負荷をかけて、すなわちセッチィングを行って、使用
中緩和現象を先取りすることで耐へたり性の向上が計ら
れている。
最近、自動車用ばねは、さらなる高性能化が要求される
ようになってきた。そのために、ＪＩＳに規定されたば
ね鋼より強靭な鋼を用いて、この要求に対処しようとす
る考えがある。例えば、「飯久保、他：を気製鋼、５７
（１９８６） ＮＣＬＩ 、 ３３ Ｊに記載されて
いるものなどがそれである。すなわち、ＪＩＳのばね鋼
より高合金の鋼を高疲労強度ばね用鋼として使用しよう
というものである。この種の高合金銅は、同文献にも記
載されているように、高合金になるほど、残留オーステ
ナイトが多くなる。この量が少ない場合は、ばねの疲労
強度に影響をおよぼすことはないようであるが、さらに
、強靭化するために高合金化すると、残留オーステナイ
トが多くなり、ばねの疲労強度に影響を及ぼすようにな
る。また、このように、ばねの強度を高めてくると、ば
ねは硬くなり、十分なシヨ・、トビーニング効果を得る
ことが困難になる。
ようになってきた。そのために、ＪＩＳに規定されたば
ね鋼より強靭な鋼を用いて、この要求に対処しようとす
る考えがある。例えば、「飯久保、他：を気製鋼、５７
（１９８６） ＮＣＬＩ 、 ３３ Ｊに記載されて
いるものなどがそれである。すなわち、ＪＩＳのばね鋼
より高合金の鋼を高疲労強度ばね用鋼として使用しよう
というものである。この種の高合金銅は、同文献にも記
載されているように、高合金になるほど、残留オーステ
ナイトが多くなる。この量が少ない場合は、ばねの疲労
強度に影響をおよぼすことはないようであるが、さらに
、強靭化するために高合金化すると、残留オーステナイ
トが多くなり、ばねの疲労強度に影響を及ぼすようにな
る。また、このように、ばねの強度を高めてくると、ば
ねは硬くなり、十分なシヨ・、トビーニング効果を得る
ことが困難になる。
また、機械部品を浸炭、浸炭窒化焼入れあるいは高Ｃ鋼
を単に焼入れたとき、その表層のみに残留するオーステ
ナイトをサブゼロ処理（液体窒素中に３０分間浸漬）を
して、マルテンサイトに変態させ、そのことによって発
生する圧縮残留応力を浸炭あるいは浸炭窒化する機械部
品の疲労強度向上手段とすることは、特願平１−２７４
０１４号に記載されている。この場合は、サブゼロとい
う特殊な手段を必要とするとともに、ばねに適用しよう
とするとき、表層のみという条件を満足させることが難
しい。
を単に焼入れたとき、その表層のみに残留するオーステ
ナイトをサブゼロ処理（液体窒素中に３０分間浸漬）を
して、マルテンサイトに変態させ、そのことによって発
生する圧縮残留応力を浸炭あるいは浸炭窒化する機械部
品の疲労強度向上手段とすることは、特願平１−２７４
０１４号に記載されている。この場合は、サブゼロとい
う特殊な手段を必要とするとともに、ばねに適用しよう
とするとき、表層のみという条件を満足させることが難
しい。
（発明が解決しようとする課Ｂ）
本発明も、ばねの疲労強度を高めることを目的とし、そ
の手段として、ばねの強度を高めようとすることは従来
の考え方と変わらないが、そのための使用鋼材の高合金
化および残留オーステナイトのマルテンサイト化は上記
のような新たな課題が生じる。本発明はこれらの課題を
克服したばねの疲労特性向上方法を提供しようとするも
のである。
の手段として、ばねの強度を高めようとすることは従来
の考え方と変わらないが、そのための使用鋼材の高合金
化および残留オーステナイトのマルテンサイト化は上記
のような新たな課題が生じる。本発明はこれらの課題を
克服したばねの疲労特性向上方法を提供しようとするも
のである。
（課題を解決するための手段）
本発明の要旨とするところは、Ｃ：０．４〜０．６５％
、Ｓｔ ： １．０〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜１．５
％、ｃｒ二０．２〜１．５％を含有し、Ｎｉ：２．５％
以下、台０：０．６％以下、Ｃｕ ： ０．６％以下、
Ｖ ： ０．６％以下、Ｎｂ ： ０．０６％以下ある
いはＡｌ ： ０．０５％以下の一種または二種以上を
添加し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を用
いて、ばねを成形し、オーステナイト状態から常温〜２
００℃の冷却剤中に焼入れし、マルテンサイトと７％以
上の残留オーステナイトを含有する組織としたものを、
室温〜４００℃でセッチィングし、必要に応じてショッ
トピーニングすることを特徴とする高疲労強度ばねの製
造法にある。
、Ｓｔ ： １．０〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜１．５
％、ｃｒ二０．２〜１．５％を含有し、Ｎｉ：２．５％
以下、台０：０．６％以下、Ｃｕ ： ０．６％以下、
Ｖ ： ０．６％以下、Ｎｂ ： ０．０６％以下ある
いはＡｌ ： ０．０５％以下の一種または二種以上を
添加し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を用
いて、ばねを成形し、オーステナイト状態から常温〜２
００℃の冷却剤中に焼入れし、マルテンサイトと７％以
上の残留オーステナイトを含有する組織としたものを、
室温〜４００℃でセッチィングし、必要に応じてショッ
トピーニングすることを特徴とする高疲労強度ばねの製
造法にある。
（作 用）
本発明者らはばねの高疲労強度化を実現するために、合
金鋼を用いてばねを成形し、焼入れた時に残留する不可
避のオーステナイトを積極的に利用することに着目して
、種々検討を行なった。
金鋼を用いてばねを成形し、焼入れた時に残留する不可
避のオーステナイトを積極的に利用することに着目して
、種々検討を行なった。
本発明は上述した特願平１−２７４０１４号に関連した
ものであって、焼入れしたばねに適量のオーステナイト
を残留させ、それをマルテンサイトに変態させた時に生
じる圧縮残留応力をばねの疲労強度向上手段とする。し
かし、ばねは比較的肉厚が小さいので、サブゼロ処理に
よって、表層の残留オーステナイトだけをマルテンサイ
ト化することは難しい。一方、ばねは耐へたり性向上の
ために、ばね特有のセッチィング処理が必須なので、こ
の処理時に残留オーステナイトをマルテンサイト化する
ことを考えた。
ものであって、焼入れしたばねに適量のオーステナイト
を残留させ、それをマルテンサイトに変態させた時に生
じる圧縮残留応力をばねの疲労強度向上手段とする。し
かし、ばねは比較的肉厚が小さいので、サブゼロ処理に
よって、表層の残留オーステナイトだけをマルテンサイ
ト化することは難しい。一方、ばねは耐へたり性向上の
ために、ばね特有のセッチィング処理が必須なので、こ
の処理時に残留オーステナイトをマルテンサイト化する
ことを考えた。
上記の考えを具現化するためには、成形したばねを焼入
れた時点で、７％以上の残留オーステナイトを含有する
マルテンサイト組織でなければならない。また、ばね製
品として、必要最小限の靭性が必要である。これらの２
点から、適用鋼材の化学成分および焼入れ条件が限定さ
れる。以下にこれらの限定条件について述べる。
れた時点で、７％以上の残留オーステナイトを含有する
マルテンサイト組織でなければならない。また、ばね製
品として、必要最小限の靭性が必要である。これらの２
点から、適用鋼材の化学成分および焼入れ条件が限定さ
れる。以下にこれらの限定条件について述べる。
必要な残留オーステナイトを生成させるのに重要な化学
成分は、Ｃ，Ｓｉ、 Ｍｎ、 ＣｒおよびＮｉであるが
、さらに目標強度、靭性に応じて、これら各元素の適量
を組合せなければならない。
成分は、Ｃ，Ｓｉ、 Ｍｎ、 ＣｒおよびＮｉであるが
、さらに目標強度、靭性に応じて、これら各元素の適量
を組合せなければならない。
Ｃは、０．４％未満では十分な強度および残留オーステ
ナイトを得ることができないが、０．６５％超では靭性
が得られない。
ナイトを得ることができないが、０．６５％超では靭性
が得られない。
Ｓｉ、 Ｍｎ、 Ｃｒは、それぞれ１．０％未満、０．
３％未満、０．２未満では十分な強度および残留オース
テナイトを得ることができないが、それぞれ２．５％超
、１．５％超、１．５％超では靭性が得られない。
３％未満、０．２未満では十分な強度および残留オース
テナイトを得ることができないが、それぞれ２．５％超
、１．５％超、１．５％超では靭性が得られない。
Ｎｉは、靭性およびオーステナイトを残留させるために
有効であるので、必要に応じて２．５％以下添加する。
有効であるので、必要に応じて２．５％以下添加する。
Ｍｏ、 Ｃｕは、強度への寄与もさることながら、残留
オーステナイトの増加および耐食性向上のために、必要
に応じてそれぞれ０．６％以下添加する。
オーステナイトの増加および耐食性向上のために、必要
に応じてそれぞれ０．６％以下添加する。
■は、強度とともに組織を微細化するに有用な元素であ
り、Ｎｂ、＾！は、組織を微細化するに有用な元素であ
って、必要に応じてそれぞれ０．６％以下、０．０６％
以下、０．０５％以下を添加する。
り、Ｎｂ、＾！は、組織を微細化するに有用な元素であ
って、必要に応じてそれぞれ０．６％以下、０．０６％
以下、０．０５％以下を添加する。
なお、前記Ｎｉ、 Ｍｏ、 Ｃｕ、 ＶＳＮｂ、＾ｌは
必要に応じて−・種または二種以上が前記の目的で選択
的に添加される。
必要に応じて−・種または二種以上が前記の目的で選択
的に添加される。
このような化学成分からなる鋼をオーステナイト状態か
ら、常温〜２００℃の冷却剤中に焼入れを行う、ここで
、常温〜２００℃としたのは、必要な残留オーステナイ
ト量を確保するために必要であって、Ｃ，Ｎｉ等の多い
ものは常温の冷却剤でもよいが、これら元素の少ない場
合は冷却剤の温度を高める必要がある。２００″Ｃ超で
は必要以上の残留オーステナイト量となる場合も考えら
れるので、２００℃を上限とした。
ら、常温〜２００℃の冷却剤中に焼入れを行う、ここで
、常温〜２００℃としたのは、必要な残留オーステナイ
ト量を確保するために必要であって、Ｃ，Ｎｉ等の多い
ものは常温の冷却剤でもよいが、これら元素の少ない場
合は冷却剤の温度を高める必要がある。２００″Ｃ超で
は必要以上の残留オーステナイト量となる場合も考えら
れるので、２００℃を上限とした。
これらの条件のもとに生成した残留オーステナイトの内
、ばねの表層に存在する残留オーステナイトを、室温〜
４００℃でのセッチィング時に、マルテンサイト化し、
圧縮残留応力を付与する。
、ばねの表層に存在する残留オーステナイトを、室温〜
４００℃でのセッチィング時に、マルテンサイト化し、
圧縮残留応力を付与する。
このとき初期残留オーステナイト量が７％未満では効果
が十分ではない。この残留オーステナイト−量の測定方
法は、Ｘ線回折法による。また、セッチィング温度を室
温〜４００℃としたのは、ばねの表層に存在する残留オ
ーステナイトをできるだけ多く、マルテンサイト化させ
ること、素材のＣ量によっては従来の焼戻し処理の機能
を兼ねさせることおよびセッチィング処理本来の耐へた
り性向上のためであるが、４００″Ｃ超の温度になると
、付加した圧縮残留応力の緩和が著しくなる。
が十分ではない。この残留オーステナイト−量の測定方
法は、Ｘ線回折法による。また、セッチィング温度を室
温〜４００℃としたのは、ばねの表層に存在する残留オ
ーステナイトをできるだけ多く、マルテンサイト化させ
ること、素材のＣ量によっては従来の焼戻し処理の機能
を兼ねさせることおよびセッチィング処理本来の耐へた
り性向上のためであるが、４００″Ｃ超の温度になると
、付加した圧縮残留応力の緩和が著しくなる。
以上の工程を経て製造されたばねにおいて、ばねの表層
に十分な圧縮残留応力が存在すれば、必ずしもショット
ピーニング処理を必要としない。
に十分な圧縮残留応力が存在すれば、必ずしもショット
ピーニング処理を必要としない。
しかし、焼入れ時の残留オーステナイトが最表層で一様
に分布し、それが−様にマルテンサイト化するという保
証がないので、本発明においても、補助的にショットピ
ーニング処理を行うことが望ましい。
に分布し、それが−様にマルテンサイト化するという保
証がないので、本発明においても、補助的にショットピ
ーニング処理を行うことが望ましい。
以下に、本発明の効果を実施例により、さらに具体的に
示す。
示す。
（実施例）
表１に示す化学成分の鋼を用いて、４腫φの皮剥きした
線材を用いて、ばね径３６腫、高さ５５■、有効巻数４
．５のコイルばねを制作し、真空中で９２０℃×１０分
間オーステナイト化した後、鋼種毎に油温（表２）を種
々変えた油中に焼入れしたものを各温度（表２）でセッ
チィングした。
線材を用いて、ばね径３６腫、高さ５５■、有効巻数４
．５のコイルばねを制作し、真空中で９２０℃×１０分
間オーステナイト化した後、鋼種毎に油温（表２）を種
々変えた油中に焼入れしたものを各温度（表２）でセッ
チィングした。
その後、一部のものについてはショットピーニング処理
も行った。これらについて、τ−８０±５０ｋｇｆ／閣
８で疲労試験をし、疲労寿命を調べた。その結果を表２
に示す。同表に示す比較ばねは、Ｓ Ａ Ｅ ９２５４
鋼を用いた従来製造法に基づく、同形状のばねである。
も行った。これらについて、τ−８０±５０ｋｇｆ／閣
８で疲労試験をし、疲労寿命を調べた。その結果を表２
に示す。同表に示す比較ばねは、Ｓ Ａ Ｅ ９２５４
鋼を用いた従来製造法に基づく、同形状のばねである。
表
供試鋼の化学成分
表２
ばねの処理条件と疲労試験結果
（ｗｔ％）
＊印：
＊＊：
較用ばねを示す。
Ｅ９２５４ ｍを用いた従来製造法に基づく、ね。
同形状の
以上の結果から、本発明によれば、比較用ばねおよび従
来法のばねの疲労寿命に比べて、優れた疲労寿命を有す
るばねが得られることがわかる。
来法のばねの疲労寿命に比べて、優れた疲労寿命を有す
るばねが得られることがわかる。
（発明の効果）
以上述べた如く、本発明にしたがい事前に残留オーステ
ナイトを確保するように鋼材の化学成分や焼入れ時の冷
却条件を限定して、適量のオーステナイトを残留させ、
これをセッチィング処理時にマルテンサイト化し、その
際に発止する顕著な圧縮残留応力によりばねの疲労特性
を大幅に向上させることができるので、本発明は産業上
極めて有用である。
ナイトを確保するように鋼材の化学成分や焼入れ時の冷
却条件を限定して、適量のオーステナイトを残留させ、
これをセッチィング処理時にマルテンサイト化し、その
際に発止する顕著な圧縮残留応力によりばねの疲労特性
を大幅に向上させることができるので、本発明は産業上
極めて有用である。
Claims (2)
- （１）Ｃ：０．４〜０．６５％、Ｓｉ：１．０〜２．５
％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：０．２〜１．５％
を含有し、Ｎｉ：２．５％以下、Ｍｏ：０．６％以下、
Ｃｕ：０．６％以下、Ｖ：０．６％以下、Ｎｂ：０．０
６％以下あるいはＡｌ：０．０５％以下の一種または二
種以上を添加し、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
る鋼を用いて、ばねを成形し、オーステナイト状態から
常温〜２００℃の冷却剤中に焼入れし、マルテンサイト
と７％以上の残留オーステナイトを含有する組織とした
ものを、室温〜４００℃でセッチィングすることを特徴
とする高疲労強度ばねの製造法。 - （２）Ｃ：０．４〜０．６５％、Ｓｉ：１．０〜２．５
％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：０．２〜１．５％
を含有し、Ｎｉ：２．５％以下、Ｍｏ：０．６％以下、
Ｃｕ：０．６％以下、Ｖ：０．６％以下、Ｎｂ：０．０
６％以下あるいはＡｌ：０．０５％以下の一種または二
種以上を添加し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる
鋼を用いて、ばねを成形し、オーステナイト状態から常
温〜２００℃の冷却剤中に焼入れし、マルテンサイトと
７％以上の残留オーステナイトを含有する組織としたも
のを、室温〜４００℃でセッチィングした後、さらにシ
ョットピーニングすることを特徴とする高疲労強度ばね
の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204066A JPH0713269B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | 高疲労強度ばねの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204066A JPH0713269B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | 高疲労強度ばねの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0488123A true JPH0488123A (ja) | 1992-03-23 |
| JPH0713269B2 JPH0713269B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=16484199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2204066A Expired - Lifetime JPH0713269B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | 高疲労強度ばねの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713269B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2784119A1 (fr) * | 1998-10-01 | 2000-04-07 | Nippon Steel Corp | Fil d'acier pour ressorts et son procede de production |
| CN1098937C (zh) * | 1999-08-26 | 2003-01-15 | 陆挺 | 一种钢材 |
| CN100445408C (zh) * | 2003-03-28 | 2008-12-24 | 株式会社神户制钢所 | 加工性优异的高强度弹簧用钢丝以及高强度弹簧 |
| US20090205753A1 (en) * | 2006-03-31 | 2009-08-20 | Masayuki Hashimura | High strength spring-use heat treated steel |
| WO2022064249A1 (en) * | 2020-09-23 | 2022-03-31 | Arcelormittal | Steel for leaf springs of automobiles and a method of manufacturing of a leaf thereof |
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| JPS5867847A (ja) * | 1981-10-17 | 1983-04-22 | Aichi Steel Works Ltd | 耐へたり性の優れたばね用鋼 |
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| JPS63109144A (ja) * | 1986-10-24 | 1988-05-13 | Daido Steel Co Ltd | 高強度ばね用鋼 |
| JPH01184259A (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-21 | Nippon Steel Corp | 高強度ばね鋼 |
-
1990
- 1990-08-01 JP JP2204066A patent/JPH0713269B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| CN116113720A (zh) * | 2020-09-23 | 2023-05-12 | 安赛乐米塔尔公司 | 汽车的片簧用钢及其片的制造方法 |
| JP2023542952A (ja) * | 2020-09-23 | 2023-10-12 | アルセロールミタル | 自動車の板ばね用鋼及びそのばね板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0713269B2 (ja) | 1995-02-15 |
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