JPS5842754A - 耐熱性の優れたばね用鋼 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の弁ばね、クラッチばねなどに使用
されるばね用銅に関するもので、耐熱性に優れ、かつ高
強度、高槻性が容易に得られ、高い疲労強度と優れ九耐
へ九シ性を有し、線材の圧延から、ばねの製造加工に至
るまでその調造が容易で、かつ性能の信頼性が高いこと
をＩＩＩＩｇｌｌとするばね用銅に関するものである。

従来ヒのようなばね用オイルテンパー線には。

主としテ、ＪＩ８に規定されてい、るｓｗｏ−ｖ、　ｓ
ｗｏｏｖ−ｖ。

ｆｆ０８０−Ｖなどが用いられている。近”都省エネル
ギーの観点よ〉、自動車の軽量化が要望されており。

また、高速通路網の発達に伴表う高速走行の機会が増大
し、内燃機関用の弁ばね、クラッチばね。

ブレーキばねなどＫも、よ〉小型軽量化かつよに一層品
質の優秀性及び安定性、信頼性が要望されている。

このような状況の下に本発明者らは、従来使用されてい
るオイルテンパー線以上に優れた耐熱性を有し、また高
い疲労強度を有する等性能の信頼性が高いことを目的と
して詳細な研究を行なった結果、鋼種としてＷｏｅ　ａ
ｔ、　Ｍ！Ｉ、　Ｏｒ、　Ｖを崎定量組み合わせて含有
せしめ、さらに６！ｐ１’に応じて幻。

Ｚｒ、Ｎｂ、テｉを添加するととＫよシ、この目的を達
し得ることを知見した。

すなわち本発明は、００．５〜Ｏ，テチ、　８１　Ｏ，
６〜ｔｓ１Ｍｎ０．１〜ｌｌ、　Ｏｒｏ、８＝０．９１
６．　Ｖ　ｏ、ｏｓ〜ｏ、＋＊を含有し、更に必要に応
じてＡＩ　　０．０１５　＝　１　％　、　Ｚｒ　Ｏ，
Ｏｆｆ　〜０．１　’Ｉｌｉ、　Ｎｂ　Ｏ，０９〜０．
ＩＩｓ、　ＴｉＯ，Ｏｇ　〜０．１１１ｉ　　０１種又
は３種以上を含有し、残部鉄及び不純物からなる耐熱性
に優れ九ばね用銅２である。

次に本発明のばね鋼の成分限定理由を述べる〇〇は、ば
ね用銅に対して１強度を付与する九めに必要な元素であ
るが、０．５−未満では充分な強度が得られず、Ｏ６り
一層では、Ｉｌ性が劣化するので。

００．６〜０．７　’ＩＡとした。

８ｉは安価で、オイルテンパー処理後の炭化物距離を小
さくシ、特に耐へた夛性に有効な元素である゛ため添加
するものであるが、０．６−以下では、その効果がなく
、１８１超では靭性が極端に低下し。

製造の安定性も低下する。また、　８１は０の活量を高
め熱処理時の脱炭を助長し、かつ製鋼上非金属介在物の
生成原因となシ、げ、ねとしての性能の信頼性を低下さ
せるため、　８１０．６〜１．８　％とした０なお、脱
炭を軽減し、ｊｌ造の安定性を確保する場合ＫａＳｉＯ
，６〜ｌ−未満とするのが望ましい。

−は、鋼中の８の害を阻止し、ｔた脱酸に有用な成分で
あるが、　　０．１−未満で社効来がない。ま九Ｍｖｓ
は耐へたシ性に対し、特に改善効果はなく。

１％超では熱間圧延時に焼入性が増大し、ベイナイトあ
るいはマルテンサイト組織になる可能性が高く、靭性を
劣化させ製造の容易性、安定性を阻害するので、０．１
〜１チとした。

Ｏｒは安価で、熱間圧延後の直接パテンティング処理後
の靭性を付与し、オイルテンパー処理時の焼戻し軟化抵
抗性を高め、高強度化するのに有用表元素であシ、また
。Ｃの活量を低下せしめ、熱処理時の脱炭防止に有用で
あシ、製造止め安ｉ性および品質の信頼性を高めるため
に添加するものであるが、０．８−未満ではその効果は
少な（，０，９−超では、耐へたシ性の極端な低下を紹
き、ｔた焼入性が増大し、熱間圧延時にベイナイトある
いはマルテンサイトの組織となる゛可能性が大きく。

この傾向は、制御圧延及び熱間圧延後の制御冷却−でも
同様であｃ、ｍ性の低下をもたらすので、　Ｏｒｏ、８
〜０．９　％とするが、望ましくはＯｒ　０．８〜０．
６１１未満である。

■は、特に耐へ九〕性を増大させ、　Ｏｒと同様に腕脚
防止に有用な元素で、を九結晶粒を微細にし靭性を付与
し、性能の信頼性を高める九めに添加するものであるが
、　Ｏ，ＯＳ−未満では効果が夕なく０．４０−超で社
、高価となシ、かつ製造上の取シ扱いが困難となるので
、　ｖ　ｏ、ｏｓ〜０．４０ｆｉとし九〇本発明におい
ては必要に応じてＡＩ　、　Ｚｒ　、　Ｎｂ、　ＴＩの
１種又は１種以上を添加でき、これらの元素の添加によ
シ、その性能の向上および信頼性を一層増すことができ
る。ＡＩは鋼中の窒素と結合して結晶粒度を微細にし、
靭性を付与するとと亀に耐へたシ性を増大させ９品質の
信頼性を高めるのに有用であシ、０．１％超では、Ｈ鋼
上取り扱いが困難となり、　ｏ、ｏｉｓ＊未満では、効
果が小さく　、　０．０１５〜０．１−とし九６　Ｚｒ
ｇ　Ｎｂ、　ＴＩもＡＩとほぼ同様の効果を有し、　０
．１−超では製鋼上の取り扱いが困難となｆｉ　、　０
．０１５−未満では効果が少ないので、　０．０１５〜
０．１−とした。

尚、脱酸、脱硫、脱燐等、不純書元素の低減、非金属介
在物の減少、偏析の軽減を図に、清浄鋼を得るために、
溶銑、１１１鋼中への偽添加、希土類元素添加、Ａｒガ
スの吹込み等の清浄化処理を施こしても本発明鋼の特性
に害を及ぼさず尚処理による該鋼の製造も本発明に含ま
れる。

次に本発明の実施例を比較例と共に示す。　　　　。

従来ばね用として使用されているオイルテンパー線と本
発明のオイルテンパー線の常温の機械的性質及びそれら
のオイルナンバー線を使用したコイルばねの常温及び熱
間における静的並びに動的試験によシヘタリを比較する
ために１．また常温における疲労試験により耐久性を調
査する丸め、第１表に表示する器鋼種をとシあげ引張強
さが１９０〜１９５即／−になるようにオイルテンパー
処理を行なり九。

第１表　鋼の成分（Ｗ重、−） 実施例１ 引張強さが１９０〜１９５Ｗ−になるようにオイルテン
パー処理を行なった約径４．０Ｘの鋼線の常温における
引張試験を行なつ九結果を第３表に示す。尚比較鋼ＢＫ
ついてはＪＩ８規格強度のオイルテンパー線についても
実施した。

第２表　機械的性質及び焼戻温度 高強度水準において本発明鋼Ａ、Ｂ、０は比較鋼り、Ｈ
に比し耐力比（σａ＆／σｍ）が高＜、ｍ性に優れ、ま
た高い焼戻温度において高強度を得ることが可能と認め
られる。

奥施例雪 実施例１のオイルテンパー線を用いてばね定数２．６の
コイルばｉに成形後、引張強さの号の応力に相当する高
さまでセフチングを施し、締付応力１が７ｏ　ｒｅ／Ｊ
となるようにコイルばねを８０　Ｈｒ　連続して締付け
、常温及び高温における締付試験を行なった結果を第３
表に示す。

尚、比較鋼１ｔ−１（第２表）社叔性が極めて乏しくば
ね成形に問題が大きく、実施例としてはｇ−ｇを用いた
。

第８表　ばねによる熱間締付は試験 本発明鋼人、Ｂ、０は比較鋼り、Ｈに比し常温。

高温においてへタリが極めて少ないことが認められる。

実施例８ 実施例りと同様のばねを用い、平均応力　８０．０勢−
９応力振幅２０　Ｋ／／と、なるように繰返し応力を。

与え、常温、高温における繰返し数！１００万回後のへ
タリを第４表に示す。本発明鋼Ａ、Ｂ、０は比較鋼り、
Ｈに比し、常温、高温においてへタリが極めて少ないこ
とが認められる。

第４表　ばねＫよる高温疲労試験 実施例４ 実施例２と同様のばねを用い、さらには、ばね成形後シ
ョットピーニングを施行したばねをも用いて、ショット
ピーニング未施行のものは平均広・力５０　剪り、ショ
ットピーニング施行したものは平均応力ｂ５ｙｔ／１１
１’とし、振幅応力を変えて１０７回まで繰返し応力を
加え、ばねが破壊し々い応力振幅を疲労限界応力とする
試験を行なった結果を第５表に示す。

本発明鋼Ａ、Ｂ、Ｏは比較鋼り、Ｅに比し、疲労強度が
高いことが認められる。

第５表　ばね疲労試験

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）０　０．５−０．フ　嘩、　　８１　０．６−１
   ．８Ｓ、　　Ｍｎ０．１−１１゜Ｏｒ　０．８　＝０．
   ９　ｍ　、　Ｖ　Ｏ，０８＝０．４　％　　を含有し、
   残部鉄及び不純物からなる耐熱性に優れたばね用銅。
2. （２）　ＯＯ，５〜０．７チ、　ｓ＋　ｏ、ａ−ｔ、ｓ
   ％、施０．１〜ｌチ。 Ｏｒ　ＯＪ　＝　０．９１！　、　Ｖ　Ｏ，０８〜０．
   ４−　を含み、更に１０．０１５〜０．１　％　、　Ｚ
   ｒ　ｏ、ｏｇ　〜０．１　％　、　Ｎｂ　Ｏ，０Ｂ−０
   ，１Ｓｔ丁ｔ　ｏ、ｏｇ〜０．１−の１種又は３種以上
   を含有し、残部鉄及び不純瞼からなる耐熱性に優れたば
   ね用銅。