JPS6130650A - 高強度ばね鋼 - Google Patents
高強度ばね鋼Info
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- JPS6130650A JPS6130650A JP14916384A JP14916384A JPS6130650A JP S6130650 A JPS6130650 A JP S6130650A JP 14916384 A JP14916384 A JP 14916384A JP 14916384 A JP14916384 A JP 14916384A JP S6130650 A JPS6130650 A JP S6130650A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
この発明は、ばね素材として利用される高強度ばね鋼に
関し、とくに素材となる鋼の成分および線材圧延の最終
工程での圧延条件を適切にコントロールすることにより
、フェライト十オーステナイトの２相域での圧延を行い
、かつ圧延後の冷却速度を制御して最終的にフェライト
＋マルテンサイト組織となるようにして高強度が得られ
るようにし、さらにより高強度を狙う場合には圧延後引
抜等の加工による加工硬化を利用して強度をより一層高
めることにより、従来の焼入れ焼戻し処理をしたものと
同等の高い強度を非調質で得られる２相組織を有する非
調質高強度ばね鋼に関するものである。 （従来技術） 従来、自動車用懸架ばねおよび産業用ばねは、熱開成形
と冷間成形の２通りで製造されている。 これらのうち、熱開成形によるばねの製造では、ばね素
材を熱間で巻いたあと焼入れ・焼戻しを行うことにより
所望の強度に調質するもの〒あり、冷開成形によるばね
の製造は、あらかじめばね素材に焼入れ・焼戻しの熱処
理を施したあと、冷開成形してばねを製造するものであ
る。ところで、最近では、自動車や産業機械等の製造に
おいて、加工工程の省略、エネルギー消費量の削減等に
よるコストの低減が強く要求されている。 （発明の目的） そこで、本発明者等はこれらの要求に対処するため、ば
ねの製造において加工工程の省略が実現されるようにす
ることを目的として、素材の成分組成および製造条件に
ついて種々検討した結果、組織的にはフェライト＋マル
テンサイトの２相組織とすることにより従来から用いら
れているばね鋼の焼入れ・焼戻し材に匹敵する強度特性
の得られることを見出した。 （発明の構成） すなわち、この発明による非調質高強度ばね鋼は、主成
分として、Ｃ：０．２５〜０．６０重量％、Ｓｆ：０．
５０〜４．０重量％、ソノ他焼入れ性向上元素等を含む
鋼を素材とし、かつ圧延温度を制御してフェライト十オ
ーステナイトの２相城での圧延を行い、圧延後ではフェ
ライトの面積割合が２０〜５０％残部がマルテンサイト
組織であることを特徴としている。 また、圧延後のフェライト面積割合が５０％を超えてい
るとしても、冷間圧延後に冷間加工を行って加工硬化さ
せることにより強度を高め、これによって高強度のばね
鋼が非調質で得られることを確かめた。すなわち、この
発明の第２発明による非調質高強度ばね鋼は、主成分と
して、Ｃ：０．２５〜０．６０重量％、Ｓｉ：０．５０
〜４．０重量％、その他焼入れ性向上元素等を含む鋼を
素材とし、圧延温度を制御してフェライト十オーステナ
イトの２相域での圧延を行い、成分系と圧延条件を制御
して、圧延後ではフェライトの面積割合が２０％以上残
部がマルテンサイト組織であり、圧延後の冷間加工によ
り加工硬化させたことを特徴としている。 この発明による非調質高強度ばね鋼において、成分的に
は、フェライト形成元素としてＳｆをコントロールし、
またマルテンサイト形成元素としてＭｎをコントロール
すると共に、ばねとして必要な強度を与えるためにはＣ
が重要であり、焼入れ性向上のためにはＣｒが重要であ
ることを見出した。すなわち、Ｆｅ−Ｃ系状態図におい
そ、Ｃの低い領域では、２相温度域が広いが、Ｃが高く
なって共析点に近づくにつれて２相温度域は狭くなり、
２相域圧延が困難となる。そこで、このような場合にＳ
ｉを添加することによりＡＣ３線を高温側へ移動させて
２相温度域を広げるようにすれば、２相域での圧延を可
能にすることができ、この発明ではこのような観点から
も成分組成を定めた。 この発明の一実施態様においては、素材となる鋼として
、重量％でＣ：０．２５〜０．６０％、Ｓｉ：０．５〜
４．０％、Ｍｎ：１．０〜５．０％、Ｃｒ：０．１〜２
．０％、および必要に応じてＢ： ０．０００５〜０．
０５％を含み、残部Ｆｅおよび不純物からなるものを使
用することが′でき、疲労強度のより一層の向上をはか
るために、上記不純物中において、Ｓ：０．０１０重量
％以下、［Ｏ］ ：０．００１５重量％以下に規制した
ものを使用することができる。 次に、上記実施態様において使用しうるばね鋼素材の成
分範囲（重量％）の限定理由について説明すると次のと
おりである。 Ｃ（炭素）： Ｃは鋼の強度を高めるのに有効な元素であるが、０．２
５％未満ではばねとしての必要な強度を得ることができ
にくくなり、０．６０％を超えると線材圧延時にフェラ
イト十オーステナイトの２相城での圧延が困難になり、
圧延後にフェライト＋マルテンサイト組織を得ることが
できがたくなるので、０．２５〜０．６０％の範囲とす
るのがよい。 Ｓｉ（けい素）： Ｓｉはフェライト中に固溶することにより鋼の強度を向
上し、ばねの酎へたり性を向上させるのに有効な元素で
ある。それと同時に、フェライト形成元素として有効な
元素であり、フェライトの延性を向上させるのに必要で
ある。そして、この両方を満足させるには、０．５％以
上含有させることが望ましい。一方、Ｓｉを多量に含有
すると製鋼作業が困難となり、かつ５ｆ０２等の非金属
介在物が増加し、鋼の清浄度を害する要因となるので４
．０％以下にすることが望ましい。 Ｍｎ（マンガン）： Ｍｎは鋼の脱酸に有効であると共に鋼の焼入性を向上さ
せるのに有効な元素である。さらに、マルテンサイト形
成元素として重要な元素であり、フェライト中に固溶し
て当該フェライト中のＣ固溶量を減少させてマルテンサ
イト中のＣ含有量を高めて高強度を与える役割を果たす
、そして、これらを同時に満足させるには、１．０％以
上含有させることが望ましい。しかし、Ｍｎを多量に含
有させると焼入れ性が過大になって靭性を劣化すると共
に加工性の劣化をきたすことから５．０％以下とするこ
とが望ましい。 Ｃｒ（クロム）： Ｃｒは高炭素鋼の脱炭および黒鉛化を防止するのに有効
な元素であるが、０．１％未満ではこれらの効果を十分
に期待することがむつかしく、２．０％を超えると靭性
が劣化するおそれがあるので０．１〜２．０％の範囲と
するのがよい。 Ｂ（はう素）： Ｂは鋼の焼入性を著しく向上させるのに有効な元素であ
るので、このような効果を得るために０．０００５％以
上含有させるのもよい。しかし、多量に添加しても効果
の向上は小さく、かえって靭性や製造性を害するおそれ
があるので０．０５％以下とするのがよい。 Ｓ（いおう）： ＳはＭｎＳ介在物を形成し、これが孔食の起点となり、
ばね折損に至らしめることがあるので。 ＭｎＳの形成を極力防止し、耐食性を付与する観点から
、ｏ、ｏｔｏ％以下とすることがより望ましい。 ［Ｏ］ （酸素）： ［Ｏ］は酸化物系介在物を生成し、これが疲労破壊の起
点となりやすいので、使用目的等に応じてその含有量を
規制するのが良い。この場合、０．００１５％以下であ
れば疲労破壊の起点となりにくいので、０．００１５％
以下とすることがより望ましい。 （実施例１） 表１に示す１３種の供試鋼を５０ｋｇ高周波誘導炉で溶
製し、５０ｋｇ鋼塊とした後、直径２０ｍｍに鍛伸した
。次に、得られた各鍛伸材を長さ６０ＩＩＩＩ１１に切
断した後、第１図に示す熱処理を行なって硬さ測定およ
びミクロ組織観察用試料とした。また、第２図に示す熱
処理を行った後試験片を切り出してＦｏｒｍａｓｔｅｒ
を用いて各組の加熱変態点を測定した。この結果を同じ
く表１に示す。 木実験は、２相域圧延によって形成される組織を２回焼
入れ処理により模擬的に調べたものである。すなわち、
１次焼入れにより均一なマルテンサイト組織を形成し、
２次焼入れの温度範囲を７５０℃〜８５０℃の実用圧延
温度に設定して、硬さの変化を検討した。 第３図および第４図に硬さに及ぼす焼入れ温度の影響を
示す。表１においてフェライトの面積率が５０％を超え
ている供試鋼１ｔ、ｌ、２．３では、ばね用線材として
要求される引張強さの最低ライン１６０ ｋｇｆ／ｍｍ
２に相当する硬さレベルＨｖ〜４７５を熱処理のみで得
ることはむつかしい。 したがって、実際にはＣの低い領域では冷間加工を組み
合わせることを考慮してＣは０．２５％以上にするのが
良いことが明らかである。 一方、フェライトの面積率が２０％未満となっているＮ
ｏ、１２．１３では表１に示す２相温度域（Ａｃ３−Ａ
ｃ１）が極端に狭くなっており、実際上の２相域圧延は
困難となる。したがって、Ｃは０．６０％以下にするの
がよいことが明らかで一方、供試鋼陽、４，５．６はＣ
量を０．３％に固定してＭｎ量を変化させて焼入れ性を
変えたものであるが、第４図より明らかなように、Ｎｏ
、 ６ （Ｍｎ ： ０ 、４７％）ではＭｎが低いた
め十分なマルテンサイト組織が得られず、２次焼入れ硬
さは低い結果となっている。これに対しテＮｏ、 ５
（Ｍｎ ： １ 、２％） 、Ｎｏ、 ４ （Ｍｎ
：３．４％）では十分なマルテンサイト組織が得られて
いるので問題ないことが明らかである。 他方、供試鋼Ｎｏ、７（Ｓｔ：０．２５％）。 陽、８（Ｓｉ：０．５１％）、Ｎｏ、４（Ｓｉ：２．１
％）、Ｎｏ、９ （Ｓｉ：３．０％）は２次焼入れ硬さ
に及ぼすＳｉ量の影響を調べたものであるが、第４図よ
り明らかなように、Ｓｉ量が０．５％以上のもの〒は、
焼入れ温度の高い温度範囲ではほぼ一定の硬さを示して
おり、Ｓｔは０．５％以上必要であることが確かめられ
た。 （実施例２） 表２に示すＮｏ、１４〜Ｎｏ、２４の化学成分を有する
鋼を電気炉溶解したのち、造塊９分塊圧延。 線材圧延、冷間引抜の工程によりばね用鋼線を製造した
。この表２において、一般に通常の熱処理ばね鋼（ＳＵ
Ｐ）ではＳ、［Ｏ］量を規制しないため、特に言及する
ものを除いては記載していないが、およそＳ量は０．０
１５０〜０．０２０重量％、［Ｏ］量は０．００２〜０
．００３重量％のレベルである。 なお、線材圧延では圧延温度を変えることにより、また
冷間引抜では減面率を変えることによりそれぞれ機械的
特性の調整を行なった。表２に各供試鋼の引張強さ、伸
び、絞りの値を併わせて示す。 表２において、供試鋼崩、１４〜Ｎｏ、１７は、圧延条
件の効果を検討したもので、Ｎｏ、１４゜１５では圧延
温度が２相域を外れているために最終製品でフェライト
中マルテンサイトの２相組織を得ることができず、絞り
が大きく低下していて冷間コリングは不可である。 また、供試鋼ｍ、ｉａ〜Ｉｌ＆）、 ２１は線引率の影
響をみたものであるが、２０％が加工限界であり、それ
以上は線引できなかった。また、２０％の線引をしたも
のは、線引はできたが、伸び、絞りが大きく減少し、冷
間コイリングはできなかった。 次に、表２の中で陥、１６，１７，１８，１９゜２０．
２５．２６．２７の８種の供試鋼を選択して表３に示す
仕様の冷間成形コイルばねを製造し、締付応力１１０Ｋ
ｇｆ／ｌ１ｍ２１７）下で７２ｈｒの締付は試験を実施
した。その結果を表４に示す。 表 ３ 表 ４ 表４に示すように、残留せん断ひずみγの判断基準を５
〜６Ｘ１０−４とすると、本発明鋼はいずれもこれを満
足し、現行の５ＵＰ７熱処理材に匹敵するレベルにある
ことがわかる。 さらに今度は、表２の中でＮｏ、１６．１７゜１８．１
９，２０，２２，２３，２４，２５゜２６．２７の１１
種の供試鋼について、前記衣３に示したと同じ仕様の冷
間成形コイルばねを製造し、実体コイルばね疲労試験を
応力６０±５０Ｋｇｆ／ｍｍ２の下で実施した。その結
果を表５に示表 ５ 表５に示すように、この発明による２相組織ばね鋼の寿
命は、現行の５ＵＰ７熱処理ばね（Ｎｏ。 ２５．２６．２７）の寿命に比べてやや低下するものも
一部あるものの、いずれも判断基準である２０万回を満
足しており、耐久性においても問題ないことが明らかで
あった。 そして、特に（０）とＳの低減は疲労強度にかなり効果
的である。すなわち、供試鋼尚、２２ （Ｓ：０．０１
５１％、（０）：０．００２２％）、崩、２３ （Ｓ：
０．０１５３％、（０）：０．０００９％）、１１＆）
、２４（Ｓ：０．００４９％、（０）：０．００１０％
）はＳと
関し、とくに素材となる鋼の成分および線材圧延の最終
工程での圧延条件を適切にコントロールすることにより
、フェライト十オーステナイトの２相域での圧延を行い
、かつ圧延後の冷却速度を制御して最終的にフェライト
＋マルテンサイト組織となるようにして高強度が得られ
るようにし、さらにより高強度を狙う場合には圧延後引
抜等の加工による加工硬化を利用して強度をより一層高
めることにより、従来の焼入れ焼戻し処理をしたものと
同等の高い強度を非調質で得られる２相組織を有する非
調質高強度ばね鋼に関するものである。 （従来技術） 従来、自動車用懸架ばねおよび産業用ばねは、熱開成形
と冷間成形の２通りで製造されている。 これらのうち、熱開成形によるばねの製造では、ばね素
材を熱間で巻いたあと焼入れ・焼戻しを行うことにより
所望の強度に調質するもの〒あり、冷開成形によるばね
の製造は、あらかじめばね素材に焼入れ・焼戻しの熱処
理を施したあと、冷開成形してばねを製造するものであ
る。ところで、最近では、自動車や産業機械等の製造に
おいて、加工工程の省略、エネルギー消費量の削減等に
よるコストの低減が強く要求されている。 （発明の目的） そこで、本発明者等はこれらの要求に対処するため、ば
ねの製造において加工工程の省略が実現されるようにす
ることを目的として、素材の成分組成および製造条件に
ついて種々検討した結果、組織的にはフェライト＋マル
テンサイトの２相組織とすることにより従来から用いら
れているばね鋼の焼入れ・焼戻し材に匹敵する強度特性
の得られることを見出した。 （発明の構成） すなわち、この発明による非調質高強度ばね鋼は、主成
分として、Ｃ：０．２５〜０．６０重量％、Ｓｆ：０．
５０〜４．０重量％、ソノ他焼入れ性向上元素等を含む
鋼を素材とし、かつ圧延温度を制御してフェライト十オ
ーステナイトの２相城での圧延を行い、圧延後ではフェ
ライトの面積割合が２０〜５０％残部がマルテンサイト
組織であることを特徴としている。 また、圧延後のフェライト面積割合が５０％を超えてい
るとしても、冷間圧延後に冷間加工を行って加工硬化さ
せることにより強度を高め、これによって高強度のばね
鋼が非調質で得られることを確かめた。すなわち、この
発明の第２発明による非調質高強度ばね鋼は、主成分と
して、Ｃ：０．２５〜０．６０重量％、Ｓｉ：０．５０
〜４．０重量％、その他焼入れ性向上元素等を含む鋼を
素材とし、圧延温度を制御してフェライト十オーステナ
イトの２相域での圧延を行い、成分系と圧延条件を制御
して、圧延後ではフェライトの面積割合が２０％以上残
部がマルテンサイト組織であり、圧延後の冷間加工によ
り加工硬化させたことを特徴としている。 この発明による非調質高強度ばね鋼において、成分的に
は、フェライト形成元素としてＳｆをコントロールし、
またマルテンサイト形成元素としてＭｎをコントロール
すると共に、ばねとして必要な強度を与えるためにはＣ
が重要であり、焼入れ性向上のためにはＣｒが重要であ
ることを見出した。すなわち、Ｆｅ−Ｃ系状態図におい
そ、Ｃの低い領域では、２相温度域が広いが、Ｃが高く
なって共析点に近づくにつれて２相温度域は狭くなり、
２相域圧延が困難となる。そこで、このような場合にＳ
ｉを添加することによりＡＣ３線を高温側へ移動させて
２相温度域を広げるようにすれば、２相域での圧延を可
能にすることができ、この発明ではこのような観点から
も成分組成を定めた。 この発明の一実施態様においては、素材となる鋼として
、重量％でＣ：０．２５〜０．６０％、Ｓｉ：０．５〜
４．０％、Ｍｎ：１．０〜５．０％、Ｃｒ：０．１〜２
．０％、および必要に応じてＢ： ０．０００５〜０．
０５％を含み、残部Ｆｅおよび不純物からなるものを使
用することが′でき、疲労強度のより一層の向上をはか
るために、上記不純物中において、Ｓ：０．０１０重量
％以下、［Ｏ］ ：０．００１５重量％以下に規制した
ものを使用することができる。 次に、上記実施態様において使用しうるばね鋼素材の成
分範囲（重量％）の限定理由について説明すると次のと
おりである。 Ｃ（炭素）： Ｃは鋼の強度を高めるのに有効な元素であるが、０．２
５％未満ではばねとしての必要な強度を得ることができ
にくくなり、０．６０％を超えると線材圧延時にフェラ
イト十オーステナイトの２相城での圧延が困難になり、
圧延後にフェライト＋マルテンサイト組織を得ることが
できがたくなるので、０．２５〜０．６０％の範囲とす
るのがよい。 Ｓｉ（けい素）： Ｓｉはフェライト中に固溶することにより鋼の強度を向
上し、ばねの酎へたり性を向上させるのに有効な元素で
ある。それと同時に、フェライト形成元素として有効な
元素であり、フェライトの延性を向上させるのに必要で
ある。そして、この両方を満足させるには、０．５％以
上含有させることが望ましい。一方、Ｓｉを多量に含有
すると製鋼作業が困難となり、かつ５ｆ０２等の非金属
介在物が増加し、鋼の清浄度を害する要因となるので４
．０％以下にすることが望ましい。 Ｍｎ（マンガン）： Ｍｎは鋼の脱酸に有効であると共に鋼の焼入性を向上さ
せるのに有効な元素である。さらに、マルテンサイト形
成元素として重要な元素であり、フェライト中に固溶し
て当該フェライト中のＣ固溶量を減少させてマルテンサ
イト中のＣ含有量を高めて高強度を与える役割を果たす
、そして、これらを同時に満足させるには、１．０％以
上含有させることが望ましい。しかし、Ｍｎを多量に含
有させると焼入れ性が過大になって靭性を劣化すると共
に加工性の劣化をきたすことから５．０％以下とするこ
とが望ましい。 Ｃｒ（クロム）： Ｃｒは高炭素鋼の脱炭および黒鉛化を防止するのに有効
な元素であるが、０．１％未満ではこれらの効果を十分
に期待することがむつかしく、２．０％を超えると靭性
が劣化するおそれがあるので０．１〜２．０％の範囲と
するのがよい。 Ｂ（はう素）： Ｂは鋼の焼入性を著しく向上させるのに有効な元素であ
るので、このような効果を得るために０．０００５％以
上含有させるのもよい。しかし、多量に添加しても効果
の向上は小さく、かえって靭性や製造性を害するおそれ
があるので０．０５％以下とするのがよい。 Ｓ（いおう）： ＳはＭｎＳ介在物を形成し、これが孔食の起点となり、
ばね折損に至らしめることがあるので。 ＭｎＳの形成を極力防止し、耐食性を付与する観点から
、ｏ、ｏｔｏ％以下とすることがより望ましい。 ［Ｏ］ （酸素）： ［Ｏ］は酸化物系介在物を生成し、これが疲労破壊の起
点となりやすいので、使用目的等に応じてその含有量を
規制するのが良い。この場合、０．００１５％以下であ
れば疲労破壊の起点となりにくいので、０．００１５％
以下とすることがより望ましい。 （実施例１） 表１に示す１３種の供試鋼を５０ｋｇ高周波誘導炉で溶
製し、５０ｋｇ鋼塊とした後、直径２０ｍｍに鍛伸した
。次に、得られた各鍛伸材を長さ６０ＩＩＩＩ１１に切
断した後、第１図に示す熱処理を行なって硬さ測定およ
びミクロ組織観察用試料とした。また、第２図に示す熱
処理を行った後試験片を切り出してＦｏｒｍａｓｔｅｒ
を用いて各組の加熱変態点を測定した。この結果を同じ
く表１に示す。 木実験は、２相域圧延によって形成される組織を２回焼
入れ処理により模擬的に調べたものである。すなわち、
１次焼入れにより均一なマルテンサイト組織を形成し、
２次焼入れの温度範囲を７５０℃〜８５０℃の実用圧延
温度に設定して、硬さの変化を検討した。 第３図および第４図に硬さに及ぼす焼入れ温度の影響を
示す。表１においてフェライトの面積率が５０％を超え
ている供試鋼１ｔ、ｌ、２．３では、ばね用線材として
要求される引張強さの最低ライン１６０ ｋｇｆ／ｍｍ
２に相当する硬さレベルＨｖ〜４７５を熱処理のみで得
ることはむつかしい。 したがって、実際にはＣの低い領域では冷間加工を組み
合わせることを考慮してＣは０．２５％以上にするのが
良いことが明らかである。 一方、フェライトの面積率が２０％未満となっているＮ
ｏ、１２．１３では表１に示す２相温度域（Ａｃ３−Ａ
ｃ１）が極端に狭くなっており、実際上の２相域圧延は
困難となる。したがって、Ｃは０．６０％以下にするの
がよいことが明らかで一方、供試鋼陽、４，５．６はＣ
量を０．３％に固定してＭｎ量を変化させて焼入れ性を
変えたものであるが、第４図より明らかなように、Ｎｏ
、 ６ （Ｍｎ ： ０ 、４７％）ではＭｎが低いた
め十分なマルテンサイト組織が得られず、２次焼入れ硬
さは低い結果となっている。これに対しテＮｏ、 ５
（Ｍｎ ： １ 、２％） 、Ｎｏ、 ４ （Ｍｎ
：３．４％）では十分なマルテンサイト組織が得られて
いるので問題ないことが明らかである。 他方、供試鋼Ｎｏ、７（Ｓｔ：０．２５％）。 陽、８（Ｓｉ：０．５１％）、Ｎｏ、４（Ｓｉ：２．１
％）、Ｎｏ、９ （Ｓｉ：３．０％）は２次焼入れ硬さ
に及ぼすＳｉ量の影響を調べたものであるが、第４図よ
り明らかなように、Ｓｉ量が０．５％以上のもの〒は、
焼入れ温度の高い温度範囲ではほぼ一定の硬さを示して
おり、Ｓｔは０．５％以上必要であることが確かめられ
た。 （実施例２） 表２に示すＮｏ、１４〜Ｎｏ、２４の化学成分を有する
鋼を電気炉溶解したのち、造塊９分塊圧延。 線材圧延、冷間引抜の工程によりばね用鋼線を製造した
。この表２において、一般に通常の熱処理ばね鋼（ＳＵ
Ｐ）ではＳ、［Ｏ］量を規制しないため、特に言及する
ものを除いては記載していないが、およそＳ量は０．０
１５０〜０．０２０重量％、［Ｏ］量は０．００２〜０
．００３重量％のレベルである。 なお、線材圧延では圧延温度を変えることにより、また
冷間引抜では減面率を変えることによりそれぞれ機械的
特性の調整を行なった。表２に各供試鋼の引張強さ、伸
び、絞りの値を併わせて示す。 表２において、供試鋼崩、１４〜Ｎｏ、１７は、圧延条
件の効果を検討したもので、Ｎｏ、１４゜１５では圧延
温度が２相域を外れているために最終製品でフェライト
中マルテンサイトの２相組織を得ることができず、絞り
が大きく低下していて冷間コリングは不可である。 また、供試鋼ｍ、ｉａ〜Ｉｌ＆）、 ２１は線引率の影
響をみたものであるが、２０％が加工限界であり、それ
以上は線引できなかった。また、２０％の線引をしたも
のは、線引はできたが、伸び、絞りが大きく減少し、冷
間コイリングはできなかった。 次に、表２の中で陥、１６，１７，１８，１９゜２０．
２５．２６．２７の８種の供試鋼を選択して表３に示す
仕様の冷間成形コイルばねを製造し、締付応力１１０Ｋ
ｇｆ／ｌ１ｍ２１７）下で７２ｈｒの締付は試験を実施
した。その結果を表４に示す。 表 ３ 表 ４ 表４に示すように、残留せん断ひずみγの判断基準を５
〜６Ｘ１０−４とすると、本発明鋼はいずれもこれを満
足し、現行の５ＵＰ７熱処理材に匹敵するレベルにある
ことがわかる。 さらに今度は、表２の中でＮｏ、１６．１７゜１８．１
９，２０，２２，２３，２４，２５゜２６．２７の１１
種の供試鋼について、前記衣３に示したと同じ仕様の冷
間成形コイルばねを製造し、実体コイルばね疲労試験を
応力６０±５０Ｋｇｆ／ｍｍ２の下で実施した。その結
果を表５に示表 ５ 表５に示すように、この発明による２相組織ばね鋼の寿
命は、現行の５ＵＰ７熱処理ばね（Ｎｏ。 ２５．２６．２７）の寿命に比べてやや低下するものも
一部あるものの、いずれも判断基準である２０万回を満
足しており、耐久性においても問題ないことが明らかで
あった。 そして、特に（０）とＳの低減は疲労強度にかなり効果
的である。すなわち、供試鋼尚、２２ （Ｓ：０．０１
５１％、（０）：０．００２２％）、崩、２３ （Ｓ：
０．０１５３％、（０）：０．０００９％）、１１＆）
、２４（Ｓ：０．００４９％、（０）：０．００１０％
）はＳと
〔０〕の低減効果をみたものであるが、Ｓと〔
０〕の両者を規制したものでは、いづれも５０万回を満
足しており、疲労特性が著しく向上していることが認め
られた。 （発明の効果） 以上説明してきたように、この発明の第１発明による非
調質高強度ばね鋼は、主成分として、Ｃ：０．２５〜０
．６０重量％、Ｓｉ：０．５０〜４．０重量％、その他
焼入れ性向上元素等を含む鋼を素材とし、かつ圧延温度
を制御してフェライト十オーステナイトの２相域での圧
延を行い、圧延後ではフェライトの面積割合が２０〜５
０％残部がマルテンサイト組織となっているものであり
、第２発明による非調質高強度ばね鋼は、主成分として
、Ｃ：０．２５〜０６６０重量％、Ｓｉ：０．５０〜４
．０重量％、その他焼入れ性向上元素等を含む鋼を素材
とし、かつ圧延温度を制御してフェライト十オーステナ
イトの２相域での圧延を行い、圧延後ではフェライトの
面積割合が２０％以上、残部がマルテンサイト組織であ
り、圧延後の冷間加工により加工効果させたものである
から、非調質であっても高強度でかつ冷間コイリング性
、耐へたり性、耐疲労特性に優れたばね鋼であり、従来
のように焼入れ焼戻しを施さなくとも上記特性の著しく
優れたばねを得ることができ、加工工程の省略、エネル
ギー消費量の削減等によるコストの低減要求に十分対処
しうるものであるという著大なる効果を奏するものであ
る。
０〕の両者を規制したものでは、いづれも５０万回を満
足しており、疲労特性が著しく向上していることが認め
られた。 （発明の効果） 以上説明してきたように、この発明の第１発明による非
調質高強度ばね鋼は、主成分として、Ｃ：０．２５〜０
．６０重量％、Ｓｉ：０．５０〜４．０重量％、その他
焼入れ性向上元素等を含む鋼を素材とし、かつ圧延温度
を制御してフェライト十オーステナイトの２相域での圧
延を行い、圧延後ではフェライトの面積割合が２０〜５
０％残部がマルテンサイト組織となっているものであり
、第２発明による非調質高強度ばね鋼は、主成分として
、Ｃ：０．２５〜０６６０重量％、Ｓｉ：０．５０〜４
．０重量％、その他焼入れ性向上元素等を含む鋼を素材
とし、かつ圧延温度を制御してフェライト十オーステナ
イトの２相域での圧延を行い、圧延後ではフェライトの
面積割合が２０％以上、残部がマルテンサイト組織であ
り、圧延後の冷間加工により加工効果させたものである
から、非調質であっても高強度でかつ冷間コイリング性
、耐へたり性、耐疲労特性に優れたばね鋼であり、従来
のように焼入れ焼戻しを施さなくとも上記特性の著しく
優れたばねを得ることができ、加工工程の省略、エネル
ギー消費量の削減等によるコストの低減要求に十分対処
しうるものであるという著大なる効果を奏するものであ
る。
第１図は表１に示す素材から硬さ測定およびミクロ組織
観察用試料を得る場合に採用した熱処理条件を示す説明
図、第２図は同じく表１に示す鋼素材から加熱変態点測
定用試料を得る場合に採用した熱処理条件を示す説明図
、第３図および第４図は表１に示す鋼素材における２次
焼入れ温度と硬さとの関係を調べた結果を示すグラフで
ある。
観察用試料を得る場合に採用した熱処理条件を示す説明
図、第２図は同じく表１に示す鋼素材から加熱変態点測
定用試料を得る場合に採用した熱処理条件を示す説明図
、第３図および第４図は表１に示す鋼素材における２次
焼入れ温度と硬さとの関係を調べた結果を示すグラフで
ある。
Claims (8)
- （１）主成分として、Ｃ：０．２５〜０．６０重量％、
Ｓｉ：０．５０〜４．０重量％、その他焼入れ性向上元
素等を含む鋼を素材とし、かつ圧延温度を制御してフェ
ライト＋オーステナイトの２相域での圧延を行い、圧延
後ではフェライトの面積割合が２０〜５０％残部がマル
テンサイト組織であることを特徴とする非調質高強度ば
ね鋼。 - （２）素材となる鋼が、重量％で、Ｃ：０．２５〜０．
６０％、Ｓｉ：０．５〜４．０％、Ｍｎ：１．０〜５．
０％、Ｃｒ：０．１〜２．０％を含み、残部Ｆｅおよび
不純物からなることを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項記載の非調質高強度ばね鋼。 - （３）素材となる鋼が、重量％で、Ｃ：０．２５〜０．
６０％、Ｓｉ：０．５〜４．０％、Ｍｎ：１．０〜５．
０％、Ｃｒ：０．１〜２．０％、Ｂ：０．０００５〜０
．０５％を含み、残部Ｆｅおよび不純物からなることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の非調質高強
度ばね鋼。 - （４）不純物中において、Ｓ：０．０１０重量％以下、
［Ｏ］：０．００１５重量％以下に規制したことを特徴
とする特許請求の範囲第（２）項または第（３）項記載
の非調質高強度ばね鋼。 - （５）主成分として、Ｃ：０．２５〜０．６０重量％、
Ｓｉ：０．５０〜４．０重量％、その他焼入れ性向上元
素等を含む鋼を素材とし、かつ圧延温度を制御してフェ
ライト＋オーステナイトの２相域での圧延を行い、圧延
後ではフェライトの面積割合が２０％以上残部がマルテ
ンサイト組織であり、圧延後の冷間加工により加工硬化
させたことを特徴とする非調質高強度ばね鋼。 - （６）素材となる鋼が、重量％で、Ｃ：０．２５〜０．
６０％、Ｓｉ：０．５〜４．０％、Ｍｎ：１．０〜５．
０％、Ｃｒ：０．１〜２．０％を含み、残部Ｆｅおよび
不純物からなることを特徴とする特許請求の範囲第（５
）項記載の非調質高強度ばね鋼。 - （７）素材となる鋼が、重量％で、Ｃ：０．２５〜０．
６０％、Ｓｉ：０．５〜４．０％、Ｍｎ：１．０〜５．
０％、Ｃｒ：０．１〜２．０％、Ｂ：０．０００５〜０
．０５％を含み、残部Ｆｅおよび不純物からなることを
特徴とする特許請求の範囲第（５）項記載の非調質高強
度ばね鋼。 - （８）不純物中において、Ｓ：０．０１０重量％以下、
［Ｏ］：０．００１５重量％以下に規制したことを特徴
とする特許請求の範囲第（６）項または第（７）項記載
の非調質高強度ばね鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14916384A JPS6130650A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 高強度ばね鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14916384A JPS6130650A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 高強度ばね鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6130650A true JPS6130650A (ja) | 1986-02-12 |
Family
ID=15469169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14916384A Pending JPS6130650A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 高強度ばね鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6130650A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63206453A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-25 | Kobe Steel Ltd | 非調質高強度ばね用鋼線及びその製造法 |
| JPH04183819A (ja) * | 1990-11-19 | 1992-06-30 | Shinko Kosen Kogyo Kk | ばね用ステンレス鋼線 |
| US5591028A (en) * | 1993-12-28 | 1997-01-07 | J. Morita Manufacturing Corporation | Dental cutting tool holder |
-
1984
- 1984-07-18 JP JP14916384A patent/JPS6130650A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63206453A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-25 | Kobe Steel Ltd | 非調質高強度ばね用鋼線及びその製造法 |
| JPH04183819A (ja) * | 1990-11-19 | 1992-06-30 | Shinko Kosen Kogyo Kk | ばね用ステンレス鋼線 |
| US5591028A (en) * | 1993-12-28 | 1997-01-07 | J. Morita Manufacturing Corporation | Dental cutting tool holder |
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