JPH0578785A - 高強度ばね用鋼 - Google Patents
高強度ばね用鋼Info
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- JPH0578785A JPH0578785A JP14746091A JP14746091A JPH0578785A JP H0578785 A JPH0578785 A JP H0578785A JP 14746091 A JP14746091 A JP 14746091A JP 14746091 A JP14746091 A JP 14746091A JP H0578785 A JPH0578785 A JP H0578785A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動車、各種車輌、航空機器、各種産業機械
等において使用される高強度ばね用鋼を提供する。 【構成】 重量%でC:0.50〜0.70%、Si:
1.00〜2.50%、Mn:0.50〜1.20%、
Cr:0.80〜1.20%未満、Mo:0.05〜
0.30%、V:0.05〜0.30%、Nb:0.0
1〜0.30%、Al:0.005〜0.100%及び
Fe、不可避不純物よりなるもの。 【効果】 耐久回数すなわち、寿命及び耐へたり性がす
ぐれている高強度ばね用鋼である。
等において使用される高強度ばね用鋼を提供する。 【構成】 重量%でC:0.50〜0.70%、Si:
1.00〜2.50%、Mn:0.50〜1.20%、
Cr:0.80〜1.20%未満、Mo:0.05〜
0.30%、V:0.05〜0.30%、Nb:0.0
1〜0.30%、Al:0.005〜0.100%及び
Fe、不可避不純物よりなるもの。 【効果】 耐久回数すなわち、寿命及び耐へたり性がす
ぐれている高強度ばね用鋼である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車、各種車輌、航
空機器、各種産業機械等において使用される高強度ばね
用鋼に関するものである。
空機器、各種産業機械等において使用される高強度ばね
用鋼に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車は燃料費節減のため、軽量
化が強く要求されていて、この要望は種々のパーツに及
んでおり、懸架装置もその例外ではない。その対策の一
つとしては、懸架ばねの設計応力を高くすることが考え
られる。すなわち、ばねを高強度化することが効果的で
ある。現在、懸架ばね用鋼としては、Si−Mn鋼系で
はJISのSUP7,Si−Cr鋼系ではSUP12が
主に用いられているが、さらに設計応力を高くするに
は、これらの鋼種を高強度化したものを用いる必要があ
る。
化が強く要求されていて、この要望は種々のパーツに及
んでおり、懸架装置もその例外ではない。その対策の一
つとしては、懸架ばねの設計応力を高くすることが考え
られる。すなわち、ばねを高強度化することが効果的で
ある。現在、懸架ばね用鋼としては、Si−Mn鋼系で
はJISのSUP7,Si−Cr鋼系ではSUP12が
主に用いられているが、さらに設計応力を高くするに
は、これらの鋼種を高強度化したものを用いる必要があ
る。
【0003】一般に鉄鋼材料の強度は、高度と相関性が
強いので、高強度化ということはすなわち高硬度化する
ことである。
強いので、高強度化ということはすなわち高硬度化する
ことである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ばね用鋼を高
硬度化すると、シャルピー衝撃値などの靭性が低下する
心配があった。要するに現用のばね用鋼以上の硬さを得
るには靭性の低下は免れられないことであった。そこ
で、懸架ばねを高硬度化して強度の向上をはかる際に、
その信頼性を保証するには靭性も現用鋼以上にする必要
があった。
硬度化すると、シャルピー衝撃値などの靭性が低下する
心配があった。要するに現用のばね用鋼以上の硬さを得
るには靭性の低下は免れられないことであった。そこ
で、懸架ばねを高硬度化して強度の向上をはかる際に、
その信頼性を保証するには靭性も現用鋼以上にする必要
があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、硬さと靭
性に及ぼす各種の元素の影響を調査した結果、次の関係
式が得られた。
性に及ぼす各種の元素の影響を調査した結果、次の関係
式が得られた。
【0006】硬さ(Hv)=460+112.6(C
%)+46.82(Si%)+4.581(Mn%)+
21.11(Cr%)+14.20(Mo%)+17
2.2(V%)−158.0(Nb%)−122.3
(Al%)…(1)式 靭性(JIS3号シャルピー衝撃値kgf−m/c
m2)=2.297−1.166(C%)+0.504
(Si%)−0.130(Mn%)+0.505(Cr
%)+1.904(Mo%)+1.260(V%)+
3.993(Nb%)+9.643(Al%)…(2)
式 ただし、上記関係式はそれぞれの供試鋼を焼入れによっ
て十分にマルテンサイト組織にしたものを380℃の温
度で焼きもどした場合の計算式である。これらの結果に
より、硬さ及び靭性は合金元素と非常に高い相関性が得
られることが判明した。すなわち、高硬度を得るには、
C、Si、Mn、Cr、Mo及びVの量をそれぞれ調整
し、一方、靭性を高くするにはSi、Cr、Mo、V、
Nb及びAlの量を調整することによって、高硬度でか
つ高靭性を有する高強度ばね用鋼が得られという知見を
得て、本発明を完成した。
%)+46.82(Si%)+4.581(Mn%)+
21.11(Cr%)+14.20(Mo%)+17
2.2(V%)−158.0(Nb%)−122.3
(Al%)…(1)式 靭性(JIS3号シャルピー衝撃値kgf−m/c
m2)=2.297−1.166(C%)+0.504
(Si%)−0.130(Mn%)+0.505(Cr
%)+1.904(Mo%)+1.260(V%)+
3.993(Nb%)+9.643(Al%)…(2)
式 ただし、上記関係式はそれぞれの供試鋼を焼入れによっ
て十分にマルテンサイト組織にしたものを380℃の温
度で焼きもどした場合の計算式である。これらの結果に
より、硬さ及び靭性は合金元素と非常に高い相関性が得
られることが判明した。すなわち、高硬度を得るには、
C、Si、Mn、Cr、Mo及びVの量をそれぞれ調整
し、一方、靭性を高くするにはSi、Cr、Mo、V、
Nb及びAlの量を調整することによって、高硬度でか
つ高靭性を有する高強度ばね用鋼が得られという知見を
得て、本発明を完成した。
【0007】すなわち、本発明は重量%で、C:0.5
0〜0.70%、Si:1.00〜2.50%、Mn:
0.50〜1.20%、Cr:0.80〜1.20%未
満、Mo:0.05〜0.30%、V:0.05〜0.
30%、Nb:0.01〜0.30%、Al:0.00
5〜0.100%を含有し、残部はFe及び不可避的不
純物からなることを特徴とする高強度ばね用鋼である。
0〜0.70%、Si:1.00〜2.50%、Mn:
0.50〜1.20%、Cr:0.80〜1.20%未
満、Mo:0.05〜0.30%、V:0.05〜0.
30%、Nb:0.01〜0.30%、Al:0.00
5〜0.100%を含有し、残部はFe及び不可避的不
純物からなることを特徴とする高強度ばね用鋼である。
【0008】
【作用】本発明における成分の限定理由は次のとおりで
ある。
ある。
【0009】C:Cは鋼の強度を高めるのに有効な元素
であるが、0.50%未満ではばねとしての必要な強度
を得ることができず、0.70%を超えるとばねが脆く
なりすぎるので0.50〜0.70%の範囲とした。
であるが、0.50%未満ではばねとしての必要な強度
を得ることができず、0.70%を超えるとばねが脆く
なりすぎるので0.50〜0.70%の範囲とした。
【0010】Si:Siはフェライト中に固溶すること
により鋼の強度を向上させるのに有効な元素であるが、
1.00%未満では、ばねとしての必要な強度を得るこ
とができず、2.50%を超えるとばねを熱間で成形す
る際に、表面の脱炭を生じやすく、ばねの耐久性に悪い
影響を与えるので、1.00〜2.50%の範囲内とし
た。
により鋼の強度を向上させるのに有効な元素であるが、
1.00%未満では、ばねとしての必要な強度を得るこ
とができず、2.50%を超えるとばねを熱間で成形す
る際に、表面の脱炭を生じやすく、ばねの耐久性に悪い
影響を与えるので、1.00〜2.50%の範囲内とし
た。
【0011】Mn:Mnは鋼の焼入性改善のために必要
であり、その最適範囲は0.50〜1.20%である。
であり、その最適範囲は0.50〜1.20%である。
【0012】Cr:Crは鋼の強度を高めるのに有効な
元素であるが、0.80%未満ではばねとしての必要な
強度を与えることができず、1.20%以上添加しても
効果が飽和するので、その範囲を0.80〜1.20%
未満とした。
元素であるが、0.80%未満ではばねとしての必要な
強度を与えることができず、1.20%以上添加しても
効果が飽和するので、その範囲を0.80〜1.20%
未満とした。
【0013】Mo:Moは鋼の焼入性を確保し、鋼の強
度と靭性を高める元素であるが、0.05%未満ではそ
れらの効果を十分に期待することができず、又、0.3
0%を超えると粗大な炭化物を析出しやすく、ばね特性
を劣化させるので、その範囲を0.05〜0.30%と
した。
度と靭性を高める元素であるが、0.05%未満ではそ
れらの効果を十分に期待することができず、又、0.3
0%を超えると粗大な炭化物を析出しやすく、ばね特性
を劣化させるので、その範囲を0.05〜0.30%と
した。
【0014】V:Vは鋼の強度を高める元素であるが、
0.05%未満ではその効果を十分に期待することがで
きず、又、0.30%を超えるとオーステナイト中に溶
解されない炭化物が増加し、ばね特性を劣化させるた
め、その範囲を0.05〜0.30%とした。
0.05%未満ではその効果を十分に期待することがで
きず、又、0.30%を超えるとオーステナイト中に溶
解されない炭化物が増加し、ばね特性を劣化させるた
め、その範囲を0.05〜0.30%とした。
【0015】Nb:Nbは結晶粒を微細化し、靭性を向
上させる元素であり、0.01%未満ではその効果が十
分に期待することができず、又、0.30%を超えると
オーステナイト中に溶解されない炭化物が増加し、ばね
特性を劣化させるため、その範囲を0.01〜0.30
%とした。
上させる元素であり、0.01%未満ではその効果が十
分に期待することができず、又、0.30%を超えると
オーステナイト中に溶解されない炭化物が増加し、ばね
特性を劣化させるため、その範囲を0.01〜0.30
%とした。
【0016】Al:Alは鋼の脱酸剤及びオーステナイ
ト結晶粒度の調整を図るために必要な元素であり、0.
005%未満では結晶粒の微細化が図れず、一方、0.
100%を超えると鋳造性を低下させ易くなるから、そ
の範囲を0.005〜0.100%とした。
ト結晶粒度の調整を図るために必要な元素であり、0.
005%未満では結晶粒の微細化が図れず、一方、0.
100%を超えると鋳造性を低下させ易くなるから、そ
の範囲を0.005〜0.100%とした。
【0017】本発明鋼は以上のような成分を有するもの
であるが、その製造に際しては、通常の製鋼、造塊ある
いは連続鋳造、分塊圧延さらに棒鋼圧延又は線材圧延の
工程を経てばね鋼を得ることができる。その後、熱間コ
イルばね成形、焼入れ、焼戻し、ショットピーニング及
びセッチングなどの加工処理を行い、高強度コイルばね
が得られる。
であるが、その製造に際しては、通常の製鋼、造塊ある
いは連続鋳造、分塊圧延さらに棒鋼圧延又は線材圧延の
工程を経てばね鋼を得ることができる。その後、熱間コ
イルばね成形、焼入れ、焼戻し、ショットピーニング及
びセッチングなどの加工処理を行い、高強度コイルばね
が得られる。
【0018】
【実施例】表1に本発明鋼の実施例と比較例の鋼の化学
成分を示す。
成分を示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1に示す各供試鋼につき焼入れ後380
℃で焼戻したときの硬さとシャルピー衝撃値との関係を
表2に示す。
℃で焼戻したときの硬さとシャルピー衝撃値との関係を
表2に示す。
【0021】
【表2】 表2の結果と(1)及び(2)式より求めた予測値との
関係をそれぞれ図1及び図2に示す。表2から発明鋼が
比較鋼に比べてシャルピー衝撃値が高いことがわかる。
関係をそれぞれ図1及び図2に示す。表2から発明鋼が
比較鋼に比べてシャルピー衝撃値が高いことがわかる。
【0022】次に発明鋼No.7、比較鋼No.22を
用いて鋼塊を作成し、圧延比50以上で熱間圧延し、こ
れらの鋼材を熱間でばね成形し、焼入れ、焼戻し、ショ
ットピーニング及びセッチングを行い供試ばねとした。
用いて鋼塊を作成し、圧延比50以上で熱間圧延し、こ
れらの鋼材を熱間でばね成形し、焼入れ、焼戻し、ショ
ットピーニング及びセッチングを行い供試ばねとした。
【0023】表3は供試ばねの諸元である。ばねの硬さ
は発明鋼がHv620、比較鋼がHv530になるよう
に調整した。
は発明鋼がHv620、比較鋼がHv530になるよう
に調整した。
【0024】
【表3】 これらの供試ばねを用いて耐久試験を行った。結果を表
4に示す。
4に示す。
【0025】
【表4】 発明鋼は比較鋼より応力を高めても同等の寿命を確保
できることを示している。
できることを示している。
【0026】又、表5は同じく供試ばねの締付試験の結
果である。
果である。
【0027】
【表5】 (試験条件:80℃×96hr) 発明鋼は比較鋼より高応力の条件の下でも比較鋼と同等
の耐へたり性を確保できることを示している。すなわ
ち、発明鋼は従来鋼より高応力で使用されるばねに適用
することができる高強度ばね鋼である。したがって、従
来より高強度、すなわち高硬度にしてもシャルピー衝撃
値が高いので、ばねの信頼性を確保することができる。
の耐へたり性を確保できることを示している。すなわ
ち、発明鋼は従来鋼より高応力で使用されるばねに適用
することができる高強度ばね鋼である。したがって、従
来より高強度、すなわち高硬度にしてもシャルピー衝撃
値が高いので、ばねの信頼性を確保することができる。
【0028】
【発明の効果】本発明鋼はばねに適用した場合、耐久回
数すなわち寿命及び耐へたり性がすぐれている高強度ば
ね用鋼で、自動車を始め各種産業用機器の機械要素とし
て組み込んでその効果は大きい。
数すなわち寿命及び耐へたり性がすぐれている高強度ば
ね用鋼で、自動車を始め各種産業用機器の機械要素とし
て組み込んでその効果は大きい。
【図1】鋼の硬さの計算値と実測値との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図2】鋼の靭性の計算値と実測値との関係を示すグラ
フである。
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内堀 勝之 東京都江東区東雲1−9−31 三菱製鋼株 式会社技術開発センター内 (72)発明者 元村 博春 東京都江東区東雲1−9−31 三菱製鋼株 式会社技術開発センター内
Claims (1)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.50〜0.70%、
Si:1.00〜2.50%、Mn:0.50〜1.2
0%、Cr:0.80〜1.20%未満、Mo:0.0
5〜0.30%、V:0.05〜0.30%、Nb:
0.01〜0.30%、Al:0.005〜0.100
%を含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする高強度ばね用鋼。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14746091A JPH0578785A (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 高強度ばね用鋼 |
| CA002057190A CA2057190C (en) | 1991-02-22 | 1991-12-06 | High strength spring steel |
| US07/805,202 US5183634A (en) | 1991-02-22 | 1991-12-09 | High strength spring steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14746091A JPH0578785A (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 高強度ばね用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0578785A true JPH0578785A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=15430873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14746091A Pending JPH0578785A (ja) | 1991-02-22 | 1991-06-19 | 高強度ばね用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0578785A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011149036A (ja) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Chuo Spring Co Ltd | 自動車懸架用コイルばねの製造方法及び自動車懸架用コイルばね |
| US8789817B2 (en) | 2009-09-29 | 2014-07-29 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Spring steel and spring having superior corrosion fatigue strength |
| US9068615B2 (en) | 2011-01-06 | 2015-06-30 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Spring having excellent corrosion fatigue strength |
| EP3988682A4 (en) * | 2019-07-12 | 2023-03-29 | POSCO Co., Ltd | WIRE ROD AND STEEL WIRE FOR HIGH STRENGTH SPRING AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5827959A (ja) * | 1981-08-11 | 1983-02-18 | Aichi Steel Works Ltd | 耐へたり性の優れたばね用鋼 |
| JPS5827956A (ja) * | 1981-08-11 | 1983-02-18 | Aichi Steel Works Ltd | 耐へたり性の優れたばね用鋼 |
| JPS62256950A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Nippon Steel Corp | 伸線加工性のすぐれた高強度鋼線材 |
| JPH032354A (ja) * | 1989-05-29 | 1991-01-08 | Aichi Steel Works Ltd | 耐久性,耐へたり性に優れたばね鋼 |
-
1991
- 1991-06-19 JP JP14746091A patent/JPH0578785A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5827959A (ja) * | 1981-08-11 | 1983-02-18 | Aichi Steel Works Ltd | 耐へたり性の優れたばね用鋼 |
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| US8789817B2 (en) | 2009-09-29 | 2014-07-29 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Spring steel and spring having superior corrosion fatigue strength |
| US8936236B2 (en) | 2009-09-29 | 2015-01-20 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Coil spring for automobile suspension and method of manufacturing the same |
| JP2011149036A (ja) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Chuo Spring Co Ltd | 自動車懸架用コイルばねの製造方法及び自動車懸架用コイルばね |
| US9068615B2 (en) | 2011-01-06 | 2015-06-30 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Spring having excellent corrosion fatigue strength |
| EP3988682A4 (en) * | 2019-07-12 | 2023-03-29 | POSCO Co., Ltd | WIRE ROD AND STEEL WIRE FOR HIGH STRENGTH SPRING AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19950718 |