JPH0578785A - 高強度ばね用鋼 - Google Patents

高強度ばね用鋼

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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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JP
Japan
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steel
spring
strength
spring steel
strength spring
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Application number
JP14746091A
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English (en)
Inventor
Tsuyoshi Abe
強 安部
Nobumasa Umezawa
信正 梅沢
Tatsuo Fukuzumi
達夫 福住
Katsuyuki Uchibori
勝之 内堀
Hiroharu Motomura
博春 元村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
2)=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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0026】又、表5は同じく供試ばねの締付試験の結
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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP14746091A 1991-02-22 1991-06-19 高強度ばね用鋼 Pending JPH0578785A (ja)

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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

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19950718