JPH10330840A - 耐疲労特性に優れたばねの製造方法 - Google Patents
耐疲労特性に優れたばねの製造方法Info
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- JPH10330840A JPH10330840A JP14072797A JP14072797A JPH10330840A JP H10330840 A JPH10330840 A JP H10330840A JP 14072797 A JP14072797 A JP 14072797A JP 14072797 A JP14072797 A JP 14072797A JP H10330840 A JPH10330840 A JP H10330840A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】耐疲労特性に優れたばねの製造方法を提供す
る。 【解決手段】体積比で５〜２０％の残留オーステナイト
を含有し残部は実質的に焼戻しマルテンサイトのオイル
テンパー線にばね成形加工を施し、ばね成形加工後に行
われる１次低温焼鈍処理工程の前にアークハイト値で
０．２０〜０．６０ｍｍＡのショットピーニングを行
う。
る。 【解決手段】体積比で５〜２０％の残留オーステナイト
を含有し残部は実質的に焼戻しマルテンサイトのオイル
テンパー線にばね成形加工を施し、ばね成形加工後に行
われる１次低温焼鈍処理工程の前にアークハイト値で
０．２０〜０．６０ｍｍＡのショットピーニングを行
う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐疲労特性に優れ
たばねの製造方法に関する。
たばねの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジンなど内燃機関に用いられ
るばねには、疲労強度の高いオイルテンパー線が用いら
れている。即ち通常ばねは、オイルテンパー線をばね成
形加工（常温での加工）し、その後で例えば４００℃に
２０分間加熱する第１次低温焼鈍を施し、その後でショ
ットピーニングを施し、その後で例えば２００℃に２０
分間加熱する第２次低温焼鈍を施して製造されている。
るばねには、疲労強度の高いオイルテンパー線が用いら
れている。即ち通常ばねは、オイルテンパー線をばね成
形加工（常温での加工）し、その後で例えば４００℃に
２０分間加熱する第１次低温焼鈍を施し、その後でショ
ットピーニングを施し、その後で例えば２００℃に２０
分間加熱する第２次低温焼鈍を施して製造されている。
【０００３】ばねの疲労強度の向上は、表面処理方法及
びばね材料の開発により図られて来た。まず表面処理の
面からは、第１次低温焼鈍後のショットピーニング処理
による圧縮の残留応力の導入によって疲労強度の向上が
図られ、また近年では軟窒化処理などのばねの表面の硬
さを上昇させることによっても疲労強度の向上が図られ
ている。
びばね材料の開発により図られて来た。まず表面処理の
面からは、第１次低温焼鈍後のショットピーニング処理
による圧縮の残留応力の導入によって疲労強度の向上が
図られ、また近年では軟窒化処理などのばねの表面の硬
さを上昇させることによっても疲労強度の向上が図られ
ている。
【０００４】一方ばね材料の面からは、ＭｏやＶを添加
し、耐熱性を向上させた鋼線や、Ｃ量を増し高強度化し
た鋼線などが用いられることによりばねの疲労強度の向
上が図られて来た。オイルテンパー線は、通常は焼戻し
マルテンサイト組織のものが用いられている。即ち残留
オーステナイトは軟質であり強度低下の原因となるた
め、高強度ばねには好ましくないと考えられている。こ
のため通常は、残留オーステナイトを例えば５％未満に
抑制した、残留オーステナイトが少ないオイルテンパー
線が用いられている。
し、耐熱性を向上させた鋼線や、Ｃ量を増し高強度化し
た鋼線などが用いられることによりばねの疲労強度の向
上が図られて来た。オイルテンパー線は、通常は焼戻し
マルテンサイト組織のものが用いられている。即ち残留
オーステナイトは軟質であり強度低下の原因となるた
め、高強度ばねには好ましくないと考えられている。こ
のため通常は、残留オーステナイトを例えば５％未満に
抑制した、残留オーステナイトが少ないオイルテンパー
線が用いられている。
【０００５】特開平３−１６２５５０号は本発明者等の
出願で、意図的に５〜２０体積％の残留オーステナイト
を含有させ、残部は実質的に焼戻しマルテンサイトより
なるオイルテンパー線を記載している。オーステナイト
を冷間加工すると加工誘起マルテンサイトが生成する事
はステンレス鋼の分野では知られているが、オイルテン
パー線の残留オーステナイトを加工誘起マルテンサイト
に変える知見は従来はなかった。特開平３−１６２５５
０号は、意図的に残留オーステナイトを含有させたオイ
ルテンパー線を用い、ばね成形加工の際の冷間加工によ
り、この残留オーステナイトを加工誘起マルテンサイト
に変えることを記載している。
出願で、意図的に５〜２０体積％の残留オーステナイト
を含有させ、残部は実質的に焼戻しマルテンサイトより
なるオイルテンパー線を記載している。オーステナイト
を冷間加工すると加工誘起マルテンサイトが生成する事
はステンレス鋼の分野では知られているが、オイルテン
パー線の残留オーステナイトを加工誘起マルテンサイト
に変える知見は従来はなかった。特開平３−１６２５５
０号は、意図的に残留オーステナイトを含有させたオイ
ルテンパー線を用い、ばね成形加工の際の冷間加工によ
り、この残留オーステナイトを加工誘起マルテンサイト
に変えることを記載している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、製造するばね
の形状によっては、ばね成形加工の際の加工量が異なる
ために、この加工量が小さいばねの場合は、残留オース
テナイトを加工誘起マルテンサイトとするための加工量
が不足し、このため加工誘起マルテンサイトの生成量が
不十分になるという問題点があった。本発明はこの問題
点を解決するものであり、オイルテンパー線に含有させ
た残留オーステナイトを最も有効に活用するばねの製造
方法を提供することにある。
の形状によっては、ばね成形加工の際の加工量が異なる
ために、この加工量が小さいばねの場合は、残留オース
テナイトを加工誘起マルテンサイトとするための加工量
が不足し、このため加工誘起マルテンサイトの生成量が
不十分になるという問題点があった。本発明はこの問題
点を解決するものであり、オイルテンパー線に含有させ
た残留オーステナイトを最も有効に活用するばねの製造
方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、体積比で５〜
２０％の残留オーステナイトを含有し残部は実質的に焼
戻しマルテンサイトの金属組織のオイルテンパー線を用
いて、ばね成形加工後に行われる１次低温焼鈍処理工程
の前にアークハイト値で０．２０〜０．６０ｍｍＡのシ
ョットピーニングを行う事を特徴とする、耐疲労特性に
優れたばねの製造方法である。
２０％の残留オーステナイトを含有し残部は実質的に焼
戻しマルテンサイトの金属組織のオイルテンパー線を用
いて、ばね成形加工後に行われる１次低温焼鈍処理工程
の前にアークハイト値で０．２０〜０．６０ｍｍＡのシ
ョットピーニングを行う事を特徴とする、耐疲労特性に
優れたばねの製造方法である。
【０００８】
【作用】本発明者は、オイルテンパー線に含有されてい
る残留オーステナイトを加工誘起マルテンサイトに変態
させるための加工方法を研究した結果、ばね成形加工の
際に加工誘起マルテンサイトにならなかった残留オース
テナイトは、１次低温焼鈍前に特定のアークハイト値の
ショットピーニングを施すことによって効率よくマルテ
ンサイトに変態させ得るという新たな知見を得て本発明
をなすに至った。
る残留オーステナイトを加工誘起マルテンサイトに変態
させるための加工方法を研究した結果、ばね成形加工の
際に加工誘起マルテンサイトにならなかった残留オース
テナイトは、１次低温焼鈍前に特定のアークハイト値の
ショットピーニングを施すことによって効率よくマルテ
ンサイトに変態させ得るという新たな知見を得て本発明
をなすに至った。
【０００９】即ち本発明では、ばね成形加工時に加工誘
起マルテンサイト変態しなかった残留オーステナイトを
ばね成形加工後、しかも１次低温焼鈍前にショットピー
ニング処理を加えることで強制的に加工誘起マルテンサ
イト変態をおこさせ、ばね表層部の硬さを十分に上昇さ
せるものであり、この結果ばねの疲労強度を更に向上さ
せる。
起マルテンサイト変態しなかった残留オーステナイトを
ばね成形加工後、しかも１次低温焼鈍前にショットピー
ニング処理を加えることで強制的に加工誘起マルテンサ
イト変態をおこさせ、ばね表層部の硬さを十分に上昇さ
せるものであり、この結果ばねの疲労強度を更に向上さ
せる。
【００１０】以下本発明を更に具体的に説明する。ばね
用低合金鋼線を加熱してオーステナイト状態とし、次に
残留オーステナイトが所望の体積％となるＭs点とＭf点
の間の温度に焼入れする。この温度は操業結果に基づ
き、あるいは鋼線の成分に基づく公知の方法により設定
する。その後、残留オーステナイトが分解しないように
焼戻しを行うと、焼入れマルテンサイトは焼戻しマルテ
ンサイトとなり、体積比で５〜２０％の残留オーステナ
イトを含有し、残部が実質的に焼戻しマルテンサイトよ
りなる混合組織で構成された、本発明のばね用オイルテ
ンパー線が得られる。
用低合金鋼線を加熱してオーステナイト状態とし、次に
残留オーステナイトが所望の体積％となるＭs点とＭf点
の間の温度に焼入れする。この温度は操業結果に基づ
き、あるいは鋼線の成分に基づく公知の方法により設定
する。その後、残留オーステナイトが分解しないように
焼戻しを行うと、焼入れマルテンサイトは焼戻しマルテ
ンサイトとなり、体積比で５〜２０％の残留オーステナ
イトを含有し、残部が実質的に焼戻しマルテンサイトよ
りなる混合組織で構成された、本発明のばね用オイルテ
ンパー線が得られる。
【００１１】この残留オーステナイトを５％以上含有さ
せたオイルテンパー線をばね成形加工すると残留オース
テナイトは加工誘起マルテンサイト変態を起こしばね表
層部の硬さが通常の加工硬化以上に上昇する。しかしば
ね成形加工においては加工度にもよるが、ばね指数６前
後のばね成形加工度では、残留オーステナイトの５０％
程度しか加工誘起マルテンサイト変態を起こさず、必ず
しも十分であるとは云えない。
せたオイルテンパー線をばね成形加工すると残留オース
テナイトは加工誘起マルテンサイト変態を起こしばね表
層部の硬さが通常の加工硬化以上に上昇する。しかしば
ね成形加工においては加工度にもよるが、ばね指数６前
後のばね成形加工度では、残留オーステナイトの５０％
程度しか加工誘起マルテンサイト変態を起こさず、必ず
しも十分であるとは云えない。
【００１２】そこで残った残留オーステナイトに、さら
に加工誘起マルテンサイト変態を起こさせるため、本発
明では、ショットピーニング処理をばね成形加工後で、
しかも１次低温焼鈍前に導入した。このことにより、残
留オーステナイトに更に強制的に加工誘起マルテンサイ
ト変態を起こさせ、ばね表層部の硬さの上昇を一層進め
ることができ、この結果ばねの疲労強度が更に向上す
る。
に加工誘起マルテンサイト変態を起こさせるため、本発
明では、ショットピーニング処理をばね成形加工後で、
しかも１次低温焼鈍前に導入した。このことにより、残
留オーステナイトに更に強制的に加工誘起マルテンサイ
ト変態を起こさせ、ばね表層部の硬さの上昇を一層進め
ることができ、この結果ばねの疲労強度が更に向上す
る。
【００１３】ここでこのショットピーニング処理は、従
来の圧縮残留応力を導入することを目的としたものでは
なく、残留オーステナイトの加工誘起マルテンサイト変
態を起こさせることを目的としたものである。またその
処理は、ばね成形加工後で、しかも１次低温焼鈍前に行
わなければならない。これは１次低温焼鈍後では、この
１次低温焼鈍処理時の加熱により加工誘起マルテンサイ
ト変態を発生させるための残留オーステナイトが分解し
てしまうからである。本発明においてもばねに圧縮応力
を付与するショットピーニング処理は、１次低温焼鈍後
に従来法と同様に実施するが、この１次焼鈍後のショッ
トピーニングは、ばねに圧縮の残留応力を導入して疲労
強度の向上に役立たせることができる。
来の圧縮残留応力を導入することを目的としたものでは
なく、残留オーステナイトの加工誘起マルテンサイト変
態を起こさせることを目的としたものである。またその
処理は、ばね成形加工後で、しかも１次低温焼鈍前に行
わなければならない。これは１次低温焼鈍後では、この
１次低温焼鈍処理時の加熱により加工誘起マルテンサイ
ト変態を発生させるための残留オーステナイトが分解し
てしまうからである。本発明においてもばねに圧縮応力
を付与するショットピーニング処理は、１次低温焼鈍後
に従来法と同様に実施するが、この１次焼鈍後のショッ
トピーニングは、ばねに圧縮の残留応力を導入して疲労
強度の向上に役立たせることができる。
【００１４】ショットピーニング処理の加工度は、アー
クハイトで管理するのが一般的であるが、本発明の１次
低温焼鈍前のショットピーニング処理条件は、アークハ
イトで０．２０ｍｍＡ以上、０．６０ｍｍＡ以下とす
る。この理由は０．２０ｍｍＡ未満だと十分な加工誘起
マルテンサイト変態が起こらないからである。また０．
６０ｍｍＡ以下としたのは、０．６０ｍｍＡ超になると
残留オーステナイトのマルテンサイト変態量は多いが、
ばねの表面の粗さが大きくなり疲労強度の低下をきたす
からである。
クハイトで管理するのが一般的であるが、本発明の１次
低温焼鈍前のショットピーニング処理条件は、アークハ
イトで０．２０ｍｍＡ以上、０．６０ｍｍＡ以下とす
る。この理由は０．２０ｍｍＡ未満だと十分な加工誘起
マルテンサイト変態が起こらないからである。また０．
６０ｍｍＡ以下としたのは、０．６０ｍｍＡ超になると
残留オーステナイトのマルテンサイト変態量は多いが、
ばねの表面の粗さが大きくなり疲労強度の低下をきたす
からである。
【００１５】また、ばね材料に５％以上の残留オーステ
ナイトが含有されていないと、ばね成形加工直後にショ
ットピーニング処理を行っても残留オーステナイトのマ
ルテンサイト変態が顕著に起こらず、このためばね表層
部の硬さの上昇は通常の加工硬化の範囲であるため、ば
ねも疲労強度の向上は起こらない。また残留オーステナ
イトが２０％超では、本発明を行ってもマルテンサイト
に変態しない残留オースナイトが残るため材料の強度が
低下する。
ナイトが含有されていないと、ばね成形加工直後にショ
ットピーニング処理を行っても残留オーステナイトのマ
ルテンサイト変態が顕著に起こらず、このためばね表層
部の硬さの上昇は通常の加工硬化の範囲であるため、ば
ねも疲労強度の向上は起こらない。また残留オーステナ
イトが２０％超では、本発明を行ってもマルテンサイト
に変態しない残留オースナイトが残るため材料の強度が
低下する。
【００１６】
【実施例】表１は供試材の化学成分である。本発明者は
表１の線材を用いて、残留オーステナイト量が異なる２
種類のオイルテンパー線を作成した。表２の材料Ｎｏ１
は残留オーステナイト量が少ない比較例で、材料Ｎｏ２
は残留オーステナイト量が５％以上の本発明である。図
１は、ばねの製造方法の説明図で、Ａ法は、ばね成形加
工と１次低温焼鈍の間にショットピーニングのない比較
例であり、Ｂ法はばね成形加工と１次低温焼鈍の間にア
ークハイトで０．２０〜０．６０ｍｍＡのショットピー
ニングを行った本発明である。
表１の線材を用いて、残留オーステナイト量が異なる２
種類のオイルテンパー線を作成した。表２の材料Ｎｏ１
は残留オーステナイト量が少ない比較例で、材料Ｎｏ２
は残留オーステナイト量が５％以上の本発明である。図
１は、ばねの製造方法の説明図で、Ａ法は、ばね成形加
工と１次低温焼鈍の間にショットピーニングのない比較
例であり、Ｂ法はばね成形加工と１次低温焼鈍の間にア
ークハイトで０．２０〜０．６０ｍｍＡのショットピー
ニングを行った本発明である。
【００１７】
【表１】 供試材の化学成分（ｗｔ％）
【００１８】
【表２】 供試オイルテンパー線の機械的性質、残留オ
ーステナイト量
ーステナイト量
【００１９】本発明者は、表２のオイルテンパー線を用
い、図１の方法により表３の仕様のばねを作成した。表
４に各ばねの作成の過程における残留オーステナイト量
の変化を示した。
い、図１の方法により表３の仕様のばねを作成した。表
４に各ばねの作成の過程における残留オーステナイト量
の変化を示した。
【００２０】
【表３】 ばねの仕様
【００２１】
【表４】 残留オーステナイト量の変化
【００２２】表４より明らかなように、ばね成形加工後
で１次低温焼鈍前にショットピーニングを行った本発明
の２Ｂは、このショットピーニングがない特開平３−１
６２５５０号の方法による２Ａに比べて、一次低温焼鈍
前における残留オーステナイト量が顕著に少なく、この
ため本発明の２Ｂではマルテンサイト変態が十分に進行
したことがわかる。
で１次低温焼鈍前にショットピーニングを行った本発明
の２Ｂは、このショットピーニングがない特開平３−１
６２５５０号の方法による２Ａに比べて、一次低温焼鈍
前における残留オーステナイト量が顕著に少なく、この
ため本発明の２Ｂではマルテンサイト変態が十分に進行
したことがわかる。
【００２３】図２は、表４の各ばねの１次低温焼鈍後の
硬さ分布を示す図である。図２にみられる如く、本発明
の２Ｂは、ばね成形加工とショットピーニングの両工程
で残留オーステナイトが十分に加工誘起マルテンサイト
に変態したため、ばね表層部の硬さが、ショットピーニ
ングを行わない２Ａよりも高い。また残留オーステナイ
トが５％未満の１Ｂはショットピーニングを行っても、
加工誘起マルテンサイトへの変態が少ないために、通常
の加工硬化範囲を超える顕著な硬度の上昇はない。
硬さ分布を示す図である。図２にみられる如く、本発明
の２Ｂは、ばね成形加工とショットピーニングの両工程
で残留オーステナイトが十分に加工誘起マルテンサイト
に変態したため、ばね表層部の硬さが、ショットピーニ
ングを行わない２Ａよりも高い。また残留オーステナイ
トが５％未満の１Ｂはショットピーニングを行っても、
加工誘起マルテンサイトへの変態が少ないために、通常
の加工硬化範囲を超える顕著な硬度の上昇はない。
【００２４】図３は、表４の各ばねの２次低温焼鈍後の
Ｓ−Ｎ線図である。オイルテンパー線の残留オーステナ
イトが５％未満の１Ａ，１Ｂは疲労強度が低い。ばね成
形加工で加工誘起マルテンサイトが形成された２Ａは疲
労強度が向上するが、しかし本発明の２Ｂより劣る。ば
ね成形加工とショットピーニングの両工程で加工誘起マ
ルテンサイトを十分に形成した本発明の２Ｂは疲労強度
の向上が顕著である。
Ｓ−Ｎ線図である。オイルテンパー線の残留オーステナ
イトが５％未満の１Ａ，１Ｂは疲労強度が低い。ばね成
形加工で加工誘起マルテンサイトが形成された２Ａは疲
労強度が向上するが、しかし本発明の２Ｂより劣る。ば
ね成形加工とショットピーニングの両工程で加工誘起マ
ルテンサイトを十分に形成した本発明の２Ｂは疲労強度
の向上が顕著である。
【００２５】
【発明の効果】本発明は５％以上の残留オーステナイト
を含有したオイルテンパー線を用いて残留オーステナイ
トの加工誘起マルテンサイト変態を最大限に起こさせる
ばねの製造方法である。この結果ばね成形加工によって
十分に加工誘起マルテンサイト変態しなかった残留オー
ステナイトにもショットピーニング処理を行うことによ
り加工誘起マルテンサイト変態をおこさせ、ばね表層部
の硬さを上昇させることにより、ばねの疲労強度の著し
い向上をもたらすことが出来る。
を含有したオイルテンパー線を用いて残留オーステナイ
トの加工誘起マルテンサイト変態を最大限に起こさせる
ばねの製造方法である。この結果ばね成形加工によって
十分に加工誘起マルテンサイト変態しなかった残留オー
ステナイトにもショットピーニング処理を行うことによ
り加工誘起マルテンサイト変態をおこさせ、ばね表層部
の硬さを上昇させることにより、ばねの疲労強度の著し
い向上をもたらすことが出来る。
【図１】：実施例における各ばねの製造方法の説明図。
【図２】：実施例の各ばねの１次低温焼鈍後の硬さの分
布を示す図。
布を示す図。
【図３】：実施例の各ばねのＳ−Ｎ線図
Claims (1)
- 【請求項１】体積比で５〜２０％の残留オーステナイト
を含有し残部は実質的に焼戻しマルテンサイトの金属組
織のオイルテンパー線にばね成形加工を施し、ばね成形
加工後に行われる１次低温焼鈍処理工程の前にアークハ
イト値で０．２０〜０．６０ｍｍＡのショットピーニン
グを行うことを特徴とする、耐疲労特性に優れたばねの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14072797A JPH10330840A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 耐疲労特性に優れたばねの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14072797A JPH10330840A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 耐疲労特性に優れたばねの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10330840A true JPH10330840A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=15275310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14072797A Pending JPH10330840A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 耐疲労特性に優れたばねの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10330840A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002063055A1 (fr) * | 2001-02-07 | 2002-08-15 | Nippon Steel Corporation | Fil d'acier traite thermiquement pour ressort a haute resistance |
-
1997
- 1997-05-30 JP JP14072797A patent/JPH10330840A/ja active Pending
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| WO2002063055A1 (fr) * | 2001-02-07 | 2002-08-15 | Nippon Steel Corporation | Fil d'acier traite thermiquement pour ressort a haute resistance |
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