JPS63128152A - 耐へたり性と耐疲労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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐へたり性と耐疲労性の優れたばね用銅に関し
、さらに詳しくは、高速、高回転化に耐えられる高性能
を存する耐へたり性と耐疲労性にすぐれたばね用銅に関
する。

［従来技術］ 従来より、ばね用銅の化学成分はＪ　Ｉ　Ｓ　Ｇ３５６
５〜Ｇ　３５６７、Ｇ４８０１に規定されており、これ
らのばね用銅から製造されたロッドを、伸線を繰り返し
て４φ前後のばねに加工したり、また、ロッド→１回伸
線後ＯＴ処理ばね加工（冷間巻きばね）、さらに、１回
伸線後、加熱→ばね加工→焼戻しく熱間巻きばね）によ
って製作されている。そして、このような工程によって
製作されたばねの重要特性として耐へたり性および耐疲
労性が挙げられる。

しかし、上記の化学成分系ではどうしても対応できない
ような、高速、高回転化に耐える高性能を有するばねが
要求されるようになり、現在のばね用銅では充分に満足
できなくなってきている。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記に説明したように従来におけるばね鋼の問
題点に鑑み、本発明者が鋭意研究を行い、検討を重ねた
結果、耐へたり性および耐疲労性に優れ、さらに、高速
、高回転化の耐える高性能のばね用銅を開発したのであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る耐へたり性および耐疲労性の優れたばね用
銅の特徴とするところは、 Ｇ　０．３（１〜０．８０ｗｔ％、Ｓ　ｉ　０．５０〜
２．００ｗｔ％、Ｍｎ　０．４０〜１．５０ｗｔ％、Ｃ
ｒ　０．２０〜１．００ｗｔ％、Ａ１０．０４〜０．１
０ｗｔ％、ｗ　ｏ、ｏａ〜１．Ｏｈｔ％、Ｎ　０．００
２〜０．０１５ｗｔ％ を含有し、さらに、 Ｍｏ　０．０５〜２．００ｗｔ％、Ｖ　０．０５〜０．
５ｖｔ％の１種または２種 を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることに
ある。

本発明に係る耐へたり性と耐疲労性の優れたばね用銅に
ついて以下詳細に説明する。

先ず、本発明に係る耐へたり性と耐疲労性の優れたばね
用銅の含有成分および含有割合について説明する。

Ｃは含有量が０Ｊｈｔ％未満では所定の強度が得られず
、また、０．８０ｖｔ％を越えて含有されると絞りが低
下する。さらには、ばね製造時の表面脱炭および表面疵
を除去するための切削および研削による素材加工を容易
にすることを狙いとしている。よって、Ｃ含有量は　０
．３０〜０．８０ｖｔ％とする。

Ｓｉは含有量が０．５０ｗｔ％未満ではＳｉによるマト
リックスの強化が充分得られなくなり、耐へたり性を向
上させることが充分できなく、また、Ｓｉ含有量の上限
を２．００ｗｔ％としたのはＳｉによるマトリックス強
化が飽和する点であるため耐へたり性に対する効果が望
むことができず、さらに、Ｓｉ含有量の増加に伴い内部
酸化が進行し、ばね用銅として有害である脱炭を生じさ
せるようになるからである。よって、Ｓｉ含有量は０．
５０〜２．００ｗｔ％とする。

Ｍｎは含有量が０．４０ｗｔ％未満ではばね用銅として
強度が不足し、さらには、焼入れ性の点で不充分であり
、また、ｌ　、　５０ｗｔ％を越えて含有されるとへた
り性に対して有害である残留オーステナイト量を抑制す
ることができない。よって、Ｍｎ含有量は０．４０〜１
．５ｈｔ％とする。

Ｃｒは焼入れ性を良好とし、耐熱性を向上させる元素で
あり、含有量が０．２０ｗｔ％未満では充分な焼入れ性
効果が得られず、また、１．００ｗｔ％を越えて多く含
有させても耐へたり性に効果がない。

よって、Ｏｒ含有量は０．２０〜１．０ｈｔ％とする。

ＡＩは結晶粒度を微細化し、耐へたり性を改善する元素
であり、含有量が０．０４ｗｔ％未満では耐へたり性の
効果が不充分であり、また、０．ｌｈｔ％を越えて含有
されると窒化物量が鋼中に増加し、非金属介在物が肥大
し、耐疲労性が悪くなる。よって、ＡＩ含有量は０．０
４〜０．　ｌｏｖｔ％とする。

Ｗは鋼中で炭化物を形成し、焼戻し時に析出することに
より、微細析出強化を付与する元素であり、含有量が０
．０３ｗｔ％未満では析出量が不足し、また、１．００
ｗｔ％を越えて含有されると効果が飽和する。よって、
Ｗ含有量は０．０３〜１．０ｈｔ％とする。

ＮはＡＩと結合して結晶粒度を微細化し、耐へたり性を
向上させるためには、含有ｍは少なくとも０．００２ｗ
ｔ％は必要であり、また、０．０１！ｍ％を越えて含有
されると粗大なＡＩＮがオーステナイト粒界に析出し、
鋼の分塊加工時に割れが発生したり、オイルテンパー線
においても材料の延性が低下する。よって、Ｎ含有量は
０．００２〜０．０１５ｗｔ％とする。

Ｍｏは含有量が０．０５ｗｔ％未満ではへたりおよび疲
労に対して充分な効果が得られず、また、２．００ｗｔ
％を越えて含有させても耐へたり性に効果はない。よっ
て、Ｍｏ含有量は０．０５〜２．００ｗｔ％とする。

■は結晶粒度を微細化し、耐力比を上げることにより耐
へたり性に効果がある元素であり、含有量が０．０５ｗ
ｔ％未満ではへたりおよび疲労に対して効果か得られず
、また、０．５ｗｔ％を越えて含有されると、オーステ
ナイト中に溶解されない合金炭化物が増加し、大きな塊
となって残り非金属介在物となって耐疲労性を損なう。

よって、■含有量は０．０５〜０．５ｗｔ％とする。

し実　施　例］ 次ぎに、本発明に係る耐へたり性と耐疲労性の優れたば
ね用銅の実施例を説明する。

実施例 第１表に示す含有成分および含有割合の鋼を次ぎに示す
（１）によりばね加工を行った。（１）溶製−分塊また
は連続鋳造−圧延一熱処理一皮削り伸線→ばね加工 製作されたばねの機械的性質および残留Ｉｆ断歪、疲労
限について試験を行い、その結果を第２表に示す。

［試験］ （１）残留剪断歪＝へたり くばね諸元〉 材料の線径　　（ｍｍ）ｄ　　　　　　４．０コイル平
均径　（ｎｕｎ）Ｄ　　　　　　２８．０総巻数　　　
　（巻）　ｎ　　　　　　６．５有効巻数　　　（巻）
ｎｅ　　　　　４．５自由高さ　　　（ｍｍ）　Ｈ，６
０，０くセッチング応力〉 引張強さの１／２の応力 〈試験条件〉 締付応力　：　　７０　Ｋｇｆ／ｍｌ１１”（ワールの
修正係数含む） 試験温度　：　２３０℃×９６時間 く残留剪断歪の算出方法〉 τ　＝８Ｄ／πｄ３・△Ｐ−会・・・　（１）ｙ τ　　＝Ｇγ　　・・・・・・・・　（２）（１）式（
２）式より ７ａｐ　＝　ｒ　ＡＰ　／　Ｇ　Ｘ　１００　（％）た
だし、 τ４．＝荷重損失量に相当するねじり応力（Ｋｇｆ’／
ｎｕ＋＋す ｄ　＝線径（ａｕ＊） Ｄ＝コイル平均径（ａｒｍ） ッ＝荷重損失量 Ｇ＝横連弾性係数Ｋｇｆ／１つ （８０００Ｋｇｆ／ｎ″を採用） （２）疲労限＝疲労 く試験条件〉 試験温度　：　室温 時間寿命　：　１０７回をクリアー 表面状態　：　°ショットピーニング済〈疲労限の判定
〉 １０７回をｎ＝２　　クリアーした時の試験応力この第
２表より本発明に係る耐へたり性と耐疲労性の優れたば
ね用銅は、比較鋼に比べて優れていることがわかる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る耐へたり性と耐疲労
性の優れたばね用銅は上記の構成であるから、高速、高
回転化に耐える高性能であり、さらに、耐へたり性およ
び耐疲労性に優れた効果を有するしのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ０．３０〜０．８０ｗｔ％、Ｓｉ０．５０〜２．００
   ｗｔ％、Ｍｎ０．４０〜１．５０ｗｔ％、Ｃｒ０．２０
   〜１．００ｗｔ％、Ａｌ０．０４〜０．１０ｗｔ％、Ｗ
   ０．０３〜１．００ｗｔ％、Ｎ０．００２〜０．０１５
   ｗｔ％ を含有し、さらに、 Ｍｏ０．０５〜２．００ｗｔ％、Ｖ０．０５〜０．５ｗ
   ｔ％の１種または２種 を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを
   特徴とする耐へたり性と耐疲労性の優れたばね用鋼。