JPH1180895A - ばね用オイルテンパー線およびその製造方法 - Google Patents
ばね用オイルテンパー線およびその製造方法Info
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- JPH1180895A JPH1180895A JP25785997A JP25785997A JPH1180895A JP H1180895 A JPH1180895 A JP H1180895A JP 25785997 A JP25785997 A JP 25785997A JP 25785997 A JP25785997 A JP 25785997A JP H1180895 A JPH1180895 A JP H1180895A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高強度でかつ高靱性を有するばね用オイルテ
ンパー線とその製造方法を提供する。 【解決手段】 重量％でＣ：0.5〜0.9％、Ｓｉ：0.8〜
3.0％、Ｍｎ：0.4〜1.0％、Ｃｒ：0.4〜1.0％を含有
し、焼入焼戻処理を施した鋼線であって、焼入時に生成
する残留オーステナイトの一部より焼戻後の冷却中に生
ずる未焼戻のマルテンサイトの量を体積比で0.5％以下
とする。この鋼線は焼戻処理までに線材を−50℃以下に
冷却することや、焼入焼戻処理の後に第二の焼戻し処理
を施すことで得られる。
ンパー線とその製造方法を提供する。 【解決手段】 重量％でＣ：0.5〜0.9％、Ｓｉ：0.8〜
3.0％、Ｍｎ：0.4〜1.0％、Ｃｒ：0.4〜1.0％を含有
し、焼入焼戻処理を施した鋼線であって、焼入時に生成
する残留オーステナイトの一部より焼戻後の冷却中に生
ずる未焼戻のマルテンサイトの量を体積比で0.5％以下
とする。この鋼線は焼戻処理までに線材を−50℃以下に
冷却することや、焼入焼戻処理の後に第二の焼戻し処理
を施すことで得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はオイルテンパー線に
関するもので、特に自動車エンジン弁ばねやトランスミ
ッションおよびクラッチ内部で用いられる高強度高耐疲
労ばね用のオイルテンパー線に関するものである。
関するもので、特に自動車エンジン弁ばねやトランスミ
ッションおよびクラッチ内部で用いられる高強度高耐疲
労ばね用のオイルテンパー線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の低燃費化に対応して近年、自動
車のエンジンやトランスミッションの小型軽量化が進め
られており、エンジンの弁ばねやトランスミッションに
使用されるばねに負荷される応力は年々厳しくなって、
用いられるばね材料はより一層の高強度化が求められて
いる。これらエンジンの弁ばねやトランスミッションの
ばねには主として弁ばね用シリコンクロム鋼オイルテン
パー線や、さらにこれに炭素量を増やしたり炭化物形成
元素を添加した高強度シリコンクロム鋼オイルテンパー
線が用いられている。
車のエンジンやトランスミッションの小型軽量化が進め
られており、エンジンの弁ばねやトランスミッションに
使用されるばねに負荷される応力は年々厳しくなって、
用いられるばね材料はより一層の高強度化が求められて
いる。これらエンジンの弁ばねやトランスミッションの
ばねには主として弁ばね用シリコンクロム鋼オイルテン
パー線や、さらにこれに炭素量を増やしたり炭化物形成
元素を添加した高強度シリコンクロム鋼オイルテンパー
線が用いられている。
【０００３】オイルテンパー線は焼入焼戻工程（オイル
テンパー工程）において金属組織を焼戻マルテンサイト
にすることによって強度と靱性を確保している。この焼
入焼戻工程における温度履歴は図１に示すようになる
が、この焼入時に高温のオーステナイト相からマルテン
サイト変態を起こしてマルテンサイト相が生成する。そ
の際、ばね用オイルテンパー線はその成分値の特性上、
オーステナイト相が全てマルテンサイト相に変態するの
ではなく室温の状態（図１のＡ領域）に冷却しても体積
比で数％のオーステナイト相が不可避的に残る。そして
このオーステナイト相は残留オーステナイトと呼ばれて
いる。
テンパー工程）において金属組織を焼戻マルテンサイト
にすることによって強度と靱性を確保している。この焼
入焼戻工程における温度履歴は図１に示すようになる
が、この焼入時に高温のオーステナイト相からマルテン
サイト変態を起こしてマルテンサイト相が生成する。そ
の際、ばね用オイルテンパー線はその成分値の特性上、
オーステナイト相が全てマルテンサイト相に変態するの
ではなく室温の状態（図１のＡ領域）に冷却しても体積
比で数％のオーステナイト相が不可避的に残る。そして
このオーステナイト相は残留オーステナイトと呼ばれて
いる。
【０００４】この残留オーステナイトそのものは応力が
作用するとその応力によって応力誘起マルテンサイト変
態を起こし、その分変形量は稼げることもあり、靱性に
直接悪影響を与えることはない。むしろ、例えば特開平
7-322266号、特開平3-162550号、ばね技術研究会1997年
度春季講演会講演論文集Ｐ13〜16に示されるように、積
極的に残留オーステナイトの量を増やして残留オーステ
ナイトの応力誘起変態を利用することで靱性を向上させ
ることが提案されている。
作用するとその応力によって応力誘起マルテンサイト変
態を起こし、その分変形量は稼げることもあり、靱性に
直接悪影響を与えることはない。むしろ、例えば特開平
7-322266号、特開平3-162550号、ばね技術研究会1997年
度春季講演会講演論文集Ｐ13〜16に示されるように、積
極的に残留オーステナイトの量を増やして残留オーステ
ナイトの応力誘起変態を利用することで靱性を向上させ
ることが提案されている。
【０００５】また、焼入れた際に不可避的または意図的
に生じる残留オーステナイトの一部は焼戻中にマルテン
サイトに分解することが知られている。すなわち、図１
のＢ領域において残留オーステナイトの一部がマルテン
サイトに分解する。ただこれらのマルテンサイトは分解
と同時に焼戻されるので靱性に悪影響を与えることはな
い。
に生じる残留オーステナイトの一部は焼戻中にマルテン
サイトに分解することが知られている。すなわち、図１
のＢ領域において残留オーステナイトの一部がマルテン
サイトに分解する。ただこれらのマルテンサイトは分解
と同時に焼戻されるので靱性に悪影響を与えることはな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、発明者らは焼
戻後の冷却中（図１のＣ領域）にも残留オーステナイト
が分解して体積比で0.5％以上のマルテンサイトが生じ
ること、さらにこのマルテンサイトは焼戻されていない
ため靱性に悪影響を与えることを見い出した。
戻後の冷却中（図１のＣ領域）にも残留オーステナイト
が分解して体積比で0.5％以上のマルテンサイトが生じ
ること、さらにこのマルテンサイトは焼戻されていない
ため靱性に悪影響を与えることを見い出した。
【０００７】これまでも例えば門間、須藤著『鉄鋼材料
とその熱処理』（日本金属学会）Ｐ134〜136に示すよう
に、マルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）が低い鋼種
においては焼入時に生成した残留オーステナイトの一部
が焼戻後の冷却時にマルテンサイト変態を起こすことが
知られている。しかし、これは高速度鋼やダイス鋼のよ
うに炭素量が0.95％以上かＣｒまたはＮｉを２％以上含
有する鋼種に関するものである。成分が異なる上にＭｓ
点が低くないばね用鋼においては残留オーステナイトが
焼戻後の冷却中にマルテンサイト変態を起こし、未焼戻
のマルテンサイトが存在することは知られていない。
とその熱処理』（日本金属学会）Ｐ134〜136に示すよう
に、マルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）が低い鋼種
においては焼入時に生成した残留オーステナイトの一部
が焼戻後の冷却時にマルテンサイト変態を起こすことが
知られている。しかし、これは高速度鋼やダイス鋼のよ
うに炭素量が0.95％以上かＣｒまたはＮｉを２％以上含
有する鋼種に関するものである。成分が異なる上にＭｓ
点が低くないばね用鋼においては残留オーステナイトが
焼戻後の冷却中にマルテンサイト変態を起こし、未焼戻
のマルテンサイトが存在することは知られていない。
【０００８】また、残留オーステナイト量を減らす方法
として特開平4-311529号に示すように油焼入後すみやか
に水焼入をする方法があるが、この方法でも焼戻後の冷
却中に生成するマルテンサイト量を体積比で0.5％以下
とすることはできない。
として特開平4-311529号に示すように油焼入後すみやか
に水焼入をする方法があるが、この方法でも焼戻後の冷
却中に生成するマルテンサイト量を体積比で0.5％以下
とすることはできない。
【０００９】従って、本発明の主目的は、オイルテンパ
ー線に存在する未焼戻のマルテンサイトを体積比で0.5
％以下にし、高強度でかつ高靱性のばね用オイルテンパ
ー線を提供することにある。
ー線に存在する未焼戻のマルテンサイトを体積比で0.5
％以下にし、高強度でかつ高靱性のばね用オイルテンパ
ー線を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の知見に基
づいてなされたもので、その特徴は、未焼戻で存在する
マルテンサイトの量を体積比で0.5％以下にすることに
ある。
づいてなされたもので、その特徴は、未焼戻で存在する
マルテンサイトの量を体積比で0.5％以下にすることに
ある。
【００１１】このオイルテンパー線は、重量％でＣ：0.
5〜0.9％、Ｓｉ：0.8〜3.0％、Ｍｎ：0.4〜1.0％、Ｃ
ｒ：0.4〜1.0％を含有し、焼入焼戻処理を施す線材を対
象とする。
5〜0.9％、Ｓｉ：0.8〜3.0％、Ｍｎ：0.4〜1.0％、Ｃ
ｒ：0.4〜1.0％を含有し、焼入焼戻処理を施す線材を対
象とする。
【００１２】化学成分として、さらに重量％でＶ：0.05
〜0.6％，Ｍｏ：0.05％〜0.5％およびＮｂ：0.05〜0.2
％から選択された少なくとも１種を添加してもよい。
〜0.6％，Ｍｏ：0.05％〜0.5％およびＮｂ：0.05〜0.2
％から選択された少なくとも１種を添加してもよい。
【００１３】また、本発明オイルテンパー線の製造方法
は、重量％でＣ：0.5〜0.9％、Ｓｉ：0.8〜3.0％、Ｍ
ｎ：0.4〜1.0％、Ｃｒ：0.4〜1.0％を含有する線材に焼
入焼戻処理を施すばね用オイルテンパー線の製造方法で
あって、焼戻処理までに線材を−50℃以下に冷却するこ
とを特徴とする。
は、重量％でＣ：0.5〜0.9％、Ｓｉ：0.8〜3.0％、Ｍ
ｎ：0.4〜1.0％、Ｃｒ：0.4〜1.0％を含有する線材に焼
入焼戻処理を施すばね用オイルテンパー線の製造方法で
あって、焼戻処理までに線材を−50℃以下に冷却するこ
とを特徴とする。
【００１４】線材を−50℃以下に冷却する具体的手順と
しては、 室温に焼入れてから焼戻までの間に冷却工程を設けて
線材を−50℃以下に冷却する、 焼入の冷媒を−50℃以下にすることで線材を−50℃以
下に冷却する、ことが挙げられる。
しては、 室温に焼入れてから焼戻までの間に冷却工程を設けて
線材を−50℃以下に冷却する、 焼入の冷媒を−50℃以下にすることで線材を−50℃以
下に冷却する、ことが挙げられる。
【００１５】さらにもう一つの製造方法は、前記と同様
の化学成分を有する線材に焼入焼戻処理を施すばね用オ
イルテンパー線の製造方法であって、この焼入焼戻処理
の後に第二の焼戻処理を行い、焼入焼戻処理後の冷却中
に残留オーステナイトの分解により生じたマルテンサイ
トを焼戻すことを特徴とする。
の化学成分を有する線材に焼入焼戻処理を施すばね用オ
イルテンパー線の製造方法であって、この焼入焼戻処理
の後に第二の焼戻処理を行い、焼入焼戻処理後の冷却中
に残留オーステナイトの分解により生じたマルテンサイ
トを焼戻すことを特徴とする。
【００１６】以下に本発明鋼線およびその製造方法にお
ける鋼組成限定理由ならびに製造条件の特定理由を説明
する。 ＜Ｃ：0.5〜0.9重量％＞Ｃは鋼線の強度を高めるために
必須の元素であるが0.5％未満では十分な強度が得られ
ず、逆に0.9％を超えると結晶粒界にセメンタイトが析
出し著しく靱性が低下するためである。
ける鋼組成限定理由ならびに製造条件の特定理由を説明
する。 ＜Ｃ：0.5〜0.9重量％＞Ｃは鋼線の強度を高めるために
必須の元素であるが0.5％未満では十分な強度が得られ
ず、逆に0.9％を超えると結晶粒界にセメンタイトが析
出し著しく靱性が低下するためである。
【００１７】＜Ｓｉ：0.8〜3.0重量％＞Ｓｉは鋼中に置
換型元素として固溶し、鋼の強度や耐熱性を高めるのに
有効な元素である。0.8％未満ではその効果は十分では
なく、逆に3.0％を超えると固溶しきれず冷間での加工
性を著しく損ねるためである。
換型元素として固溶し、鋼の強度や耐熱性を高めるのに
有効な元素である。0.8％未満ではその効果は十分では
なく、逆に3.0％を超えると固溶しきれず冷間での加工
性を著しく損ねるためである。
【００１８】＜Ｍｎ：0.4〜1.0重量％＞Ｍｎは鋼の焼入
れ性を向上させ、鋼中のＳを固定し、その害を阻止する
が0.4％未満ではその効果がほとんどなく、また1.0％超
えると靱性が低下するためである。
れ性を向上させ、鋼中のＳを固定し、その害を阻止する
が0.4％未満ではその効果がほとんどなく、また1.0％超
えると靱性が低下するためである。
【００１９】＜Ｃｒ：0.4〜1.0％＞ＣｒはＭｎ同様焼入
れ性を高めるとともに焼戻時の軟化抵抗性を高め、高強
度化するのに効果的な元素である。0.4％未満ではその
効果がなく、1.0 ％を超えると炭化物の固溶を抑制し強
度低下を招くためである。
れ性を高めるとともに焼戻時の軟化抵抗性を高め、高強
度化するのに効果的な元素である。0.4％未満ではその
効果がなく、1.0 ％を超えると炭化物の固溶を抑制し強
度低下を招くためである。
【００２０】＜Ｖ：0.05〜0.6％＞Ｖは焼入れ焼戻時に
炭化物を形成し軟化抵抗を増大させる元素であるが、0.
05％未満ではその効果は極めて限定的であり、0.6％を
超えると形成される炭化物が粗大化し靱性を低下させる
からである。
炭化物を形成し軟化抵抗を増大させる元素であるが、0.
05％未満ではその効果は極めて限定的であり、0.6％を
超えると形成される炭化物が粗大化し靱性を低下させる
からである。
【００２１】＜Ｍｏ：0.05〜0.5％＞ＭｏはＶ同様炭化
物を形成し、焼戻軟化抵抗を増大させる元素であるが、
0.05％未満ではその効果はなく、0.6％を超えると形成
される炭化物が粗大化し靱性を著しく低下させるからで
ある。
物を形成し、焼戻軟化抵抗を増大させる元素であるが、
0.05％未満ではその効果はなく、0.6％を超えると形成
される炭化物が粗大化し靱性を著しく低下させるからで
ある。
【００２２】＜Ｎｂ：0.05〜0.2％＞Ｎｂは炭化物を形
成し、焼戻軟化抵抗を増大させる元素であるが、0.05％
未満ではその効果はほとんどなく、0.2％を超えると形
成される炭化物が粗大化し靱性を大幅に低下させるから
である。
成し、焼戻軟化抵抗を増大させる元素であるが、0.05％
未満ではその効果はほとんどなく、0.2％を超えると形
成される炭化物が粗大化し靱性を大幅に低下させるから
である。
【００２３】＜−50℃以下への線材の冷却＞焼入時また
は焼入後焼戻までに線材を低温にすることによって残留
オーステナイト量を減少させ、焼戻後冷却中に生じるマ
ルテンサイト量を減少できるが、線材の到達温度が−50
℃より高いと残留オーステナイト量の減少量が十分でな
く、焼戻後の冷却中に体積比で0.5％を超えるマルテン
サイトを生じるからである。
は焼入後焼戻までに線材を低温にすることによって残留
オーステナイト量を減少させ、焼戻後冷却中に生じるマ
ルテンサイト量を減少できるが、線材の到達温度が−50
℃より高いと残留オーステナイト量の減少量が十分でな
く、焼戻後の冷却中に体積比で0.5％を超えるマルテン
サイトを生じるからである。
【００２４】
【発明の実施の形態】表１に示す化学成分を有する試料
を溶解、圧延、熱処理、伸線によって線径3.0mmφの線
とした後、表２に示す条件で焼入焼戻を行った。焼入の
冷媒または焼入後の冷却における冷媒には、−７０〜−
３０℃についてはエチルアルコールとドライアイスの混
合液を、−１９６℃については液体窒素を用いた。焼入
後の冷却は室温まで焼入れた後、１回目の焼戻しの前に
冷却工程を設けて行った。２回目の焼戻しが請求項４の
「第二の焼戻し」に相当する。
を溶解、圧延、熱処理、伸線によって線径3.0mmφの線
とした後、表２に示す条件で焼入焼戻を行った。焼入の
冷媒または焼入後の冷却における冷媒には、−７０〜−
３０℃についてはエチルアルコールとドライアイスの混
合液を、−１９６℃については液体窒素を用いた。焼入
後の冷却は室温まで焼入れた後、１回目の焼戻しの前に
冷却工程を設けて行った。２回目の焼戻しが請求項４の
「第二の焼戻し」に相当する。
【００２５】それぞれのサンプルについて、引張り強さ
の測定，Ｘ線回折による残留オーステナイト量の測定，
透過型電子顕微鏡による鋼線中の未焼戻のマルテンサイ
ト量の測定を行った。さらに靱性評価として線表面に深
さ30μｍで先端部が0.2mmRの疵をつけ、その疵を外側に
してシャルピー衝撃試験を行い吸収エネルギーを測定し
た。その結果を表３に示す。
の測定，Ｘ線回折による残留オーステナイト量の測定，
透過型電子顕微鏡による鋼線中の未焼戻のマルテンサイ
ト量の測定を行った。さらに靱性評価として線表面に深
さ30μｍで先端部が0.2mmRの疵をつけ、その疵を外側に
してシャルピー衝撃試験を行い吸収エネルギーを測定し
た。その結果を表３に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】表３に示すように、すべての実施例（比較
材以外のもの）は比較材と比べ強度レベルは同等である
が未焼戻のマルテンサイト量が体積比で0.5％以下であ
る。そしてシャルピー衝撃値吸収エネルギーが30kg・m/c
m2以上となっており、明らかに優れた靱性を示してい
る。
材以外のもの）は比較材と比べ強度レベルは同等である
が未焼戻のマルテンサイト量が体積比で0.5％以下であ
る。そしてシャルピー衝撃値吸収エネルギーが30kg・m/c
m2以上となっており、明らかに優れた靱性を示してい
る。
【００３０】
【発明の効果】以上各項において説明したように、本発
明によれば高強度でかつ高靱性を有するばね用オイルテ
ンパー線を提供することができる。
明によれば高強度でかつ高靱性を有するばね用オイルテ
ンパー線を提供することができる。
【図１】焼入れ焼戻し処理における温度履歴を示すグラ
フである。
フである。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％でＣ：0.5〜0.9％、Ｓｉ：0.8〜
3.0％、Ｍｎ：0.4〜1.0％、Ｃｒ：0.4〜1.0％を含有す
る線材に焼入焼戻処理を施したばね用オイルテンパー線
であって、 焼入時に生成する残留オーステナイトの一部より焼戻後
の冷却中に生ずる未焼戻のマルテンサイトの量が体積比
で0.5％以下であることを特徴とするばね用オイルテン
パー線。 - 【請求項２】 さらに重量％でＶ：0.05〜0.6％，Ｍ
ｏ：0.05％〜0.5％およびＮｂ：0.05〜0.2％から選択さ
れた少なくとも１種を添加してあることを特徴とする請
求項１記載のばね用オイルテンパー線。 - 【請求項３】 重量％でＣ：0.5〜0.9％、Ｓｉ：0.8〜
3.0％、Ｍｎ：0.4〜1.0％、Ｃｒ：0.4〜1.0％を含有す
る線材に焼入焼戻処理を施すばね用オイルテンパー線の
製造方法であって、 焼戻処理までに線材を−50℃以下に冷却することを特徴
とするばね用オイルテンパー線の製造方法。 - 【請求項４】 重量％でＣ：0.5〜0.9％、Ｓｉ：0.8〜
3.0％、Ｍｎ：0.4〜1.0％、Ｃｒ：0.4〜1.0％を含有す
る線材に焼入焼戻処理を施すばね用オイルテンパー線の
製造方法であって、 前記焼入焼戻処理の後に第二の焼戻処理を行い、焼入焼
戻処理後の冷却中に残留オーステナイトの分解により生
じたマルテンサイトを焼戻すことを特徴とするばね用オ
イルテンパー線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25785997A JP3405391B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | ばね用オイルテンパー線およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25785997A JP3405391B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | ばね用オイルテンパー線およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1180895A true JPH1180895A (ja) | 1999-03-26 |
| JP3405391B2 JP3405391B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=17312171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25785997A Expired - Lifetime JP3405391B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | ばね用オイルテンパー線およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3405391B2 (ja) |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| WO2007018048A1 (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | オイルテンパー線およびその製造方法 |
| WO2012018144A1 (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-09 | 日本発條株式会社 | ばねおよびその製造方法 |
| JP2012111992A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Nhk Spring Co Ltd | ばねおよびその製造方法 |
| CN102965490A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-03-13 | 遵义市顺通机械有限公司 | 一种弹簧热处理工艺 |
| JP2021535278A (ja) * | 2018-08-21 | 2021-12-16 | ポスコPosco | 靭性及び腐食疲労特性が向上されたスプリング用線材、鋼線及びその製造方法 |
| CN119685715A (zh) * | 2024-11-15 | 2025-03-25 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种耐延迟断裂性能优异的高强度弹簧钢及其热处理工艺 |
-
1997
- 1997-09-04 JP JP25785997A patent/JP3405391B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3405391B2 (ja) | 2003-05-12 |
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