高強度彈簧用軋制材和高強度彈簧用鋼絲的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明目的在于提供一種軋制材以及由這種軋制材得到的高強度彈簧用鋼絲。所述軋制材是高強度彈簧用的原材，其是即使抑制合金元素的添加量，仍能夠在淬火回火后發(fā)揮優(yōu)異的腐蝕疲勞特性的軋制材。本發(fā)明的高強度彈簧用軋制材以質(zhì)量％計分別含有C：0.39～0.65％，Si：1.5～2.5％，Mn：0.15～1.2％，P：高于0％且0.015％以下，S：高于0％且0.015％以下，Al：0.001～0.1％，Cu：0.10～0.80％，Ni：0.10～0.80％，以及O：高于0％且0.0010％以下，余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)，平均直徑為25μm以上的氧化物系夾雜物在每100g鋼材中有30個以下，并且非擴散性氫量為0.40質(zhì)量ppm以下。
【專利說明】
高強度彈黃用扯制材和高強度彈黃用鋼竺
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明設及高強度彈黃用社制材和使用其的高強度彈黃用鋼絲。詳細地說，就是 作為W調(diào)質(zhì)即澤火回火的狀態(tài)使用的高強度彈黃的原材有用的社制材和高強度彈黃用鋼 絲，特別是設及澤火回火后的腐蝕疲勞特性優(yōu)異的社制材，和即使線材加工后的抗拉強度 為1900MPaW上的高強度，腐蝕疲勞特性仍優(yōu)異的高強度彈黃用鋼絲。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于汽車等的螺旋彈黃，例如發(fā)動機和懸掛等所使用的閥彈黃、懸架彈黃等，為了 減少尾氣和提高燃油效率而要求輕量化，并要求高強度化。高強度化的彈黃缺乏初性延展 性，容易發(fā)生氨脆性，腐蝕疲勞特性降低。因此，對用于彈黃制造的高強度彈黃用鋼線 下，有將鋼線記述為鋼絲的情況)要求腐蝕疲勞特性優(yōu)異。腐蝕疲勞破壞是由于腐蝕而產(chǎn)生 的氨侵入到鋼中，產(chǎn)生因該氨造成的鋼材脆化而發(fā)生的，因此，為了改善腐蝕疲勞特性，需 要改善鋼材的耐腐蝕性和耐氨脆性。
[0003] 作為提高高強度彈黃用鋼絲的腐蝕疲勞特性的方法，已知有控制化學組成等。但 是，在運些方法中，因為大量使用合金元素，所W從制造成本的增加和節(jié)約資源的觀點出發(fā) 未必最好。
[0004] 那么，作為彈黃的制造方法，已知有將鋼線加熱到澤火溫度而熱成形為彈黃形狀 之后，再進行油冷回火的方法，和對于鋼線進行澤火回火之后，再冷成形為彈黃形狀的方 法。另外還可知，在后者的冷成形方法中，W高頻加熱進行成形前的澤火回火，例如在專利 文獻1中公開有一項技術(shù)，其是將線材進行冷拉拔之后，通過高頻感應加熱進行澤火回火而 調(diào)整組織的技術(shù)。在此技術(shù)中，使珠光體的組織分率為30% W下，由馬氏體和貝氏體構(gòu)成的 組織分率為70% W上，之后W既定的斷面收縮率進行冷拉拔，接著進行澤火回火，由此減少 未烙化碳化物，使延遲斷裂特性提高。
[0005] 在專利文獻2中，實施例中對社制線材進行拉絲，高頻加熱而進行澤火回火處理。 在此技術(shù)中，將著眼點放置于使高強度和卷繞性等的成形性兼顧上，而對于腐蝕疲勞特性 則沒有任何考慮。
[0006] 在專利文獻3中，提出有一種在強拉絲加工條件下的拉絲加工性優(yōu)異的熱社線材， 其著眼于根據(jù)從室溫升溫至35(TC時放出的總氨量評價的鋼中氨量。但是在專利文獻3中， 僅僅注重的是強拉絲運樣的特殊的加工中的拉絲性，而對于在懸架彈黃等之中最重要的澤 火回火后的腐蝕疲勞特性則未予任何考慮。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻 [000引專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本特開2004-143482號公報
[0010] 專利文獻2:日本特開2006-183137號公報
[0011] 專利文獻3:日本特開2007-231347號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明要解決的課題
[0013] 本發(fā)明鑒于上述運樣的情況而形成，其目的在于，提供一種社制材和由運樣的社 制材得到的高強度彈黃用鋼絲。所述社制材是熱卷和冷卷的高強度彈黃用的原材，其是即 使抑制合金元素的添加量，仍能夠在澤火回火后發(fā)揮優(yōu)異的腐蝕疲勞特性的社制材。
[0014] 用于解決課題的手段
[0015] 能夠解決上述課題的本發(fā)明的高強度彈黃用社制材的特征在于，
[0016] W質(zhì)量％計分別含有
[0017] C:0.39 ~0.65%、
[001 引 Si:1.5~2.5%、
[0019] Mn:0.15 ~1.2%、
[0020] P:高于 0% 且 0.015%? 下、
[0021] S:高于 0% 且 0.015%? 下、
[0022] Al:0.001 ~0.1%、
[0023] Cu:〇.l〇 ~0.80%、
[0024] 化:0.10~0.80%，W及
[0025] 0:局于0%且0.0010% W下，余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)，
[0026] 平均直徑為25皿W上的氧化物系夾雜物在每lOOg鋼材中有30個W下，并且非擴散 性氨量為0.40質(zhì)量卵m W下。
[0027] 還有，求得氧化物系夾雜物的平均直徑時，WEPMA化lectron ProbeMicro Analyser:電子探針微量分析儀)觀察，分別測量氧化物系夾雜物的長徑和短徑，將氧化物 系夾雜物的長徑和短徑的平均值，即長徑和短徑之和除W2的值作為平均直徑。該平均值為 25wiiW上的夾雜物，為本發(fā)明中的個數(shù)測量對象。
[0028] 本發(fā)明的高強度彈黃用社制材，還優(yōu)選W質(zhì)量％計還含有屬于W下的(a)~(d)中 的任意一種W上。
[0029] (a)Cr:高于 0% 且 1.2%W 下
[0030] (b)Ti:高于 0% 且 0.13%W 下
[0031] (c)B:高于 0% 且 0.01%W 下
[0032] (d)Nb:高于0%且0.1 % W下和Mo:高于0%且0.5% W下中的至少一種
[0033] 本發(fā)明也包括由上述任意一項所述的鋼的化學成分構(gòu)成，回火馬氏體的面積率為 80%W上，抗拉強度為1900MPaW上的高強度彈黃用鋼絲。
[0034] 發(fā)明效果
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，即使不大量添加合金元素，因為可減少社制材中的氧化物系夾雜物 并且抑制非擴散性氨量，所W在澤火回火后仍能夠發(fā)揮優(yōu)異的腐蝕疲勞特性。在運樣的社 制材中，即使抑制鋼材成本仍能夠提高鋼絲的腐蝕疲勞特性，因此能夠廉價地提供腐蝕疲 勞破壞極難發(fā)生的高強度的彈黃，例如，作為汽車用零件之一的懸架彈黃等螺旋彈黃。
【附圖說明】
[0036] 圖1是表示社制材中的夾雜物數(shù)和非擴散性氨量對腐蝕疲勞特性產(chǎn)生的影響的圖 解。
【具體實施方式】
[0037] 若鋼絲的腐蝕進行，則線材表面發(fā)生凹坑，并且因腐蝕導致的減薄造成線材的線 徑變細。另外，因腐蝕而產(chǎn)生的氨侵入到鋼中，發(fā)生氨導致的鋼材脆化。腐蝕疲勞破壞W運 些腐蝕凹坑、減薄處、鋼材脆化部為起點而發(fā)生。因此，腐蝕疲勞破壞能夠通過提高線材的 耐氨脆性和耐腐蝕性來加 W改善。
[0038] 本發(fā)明人等對于給耐氨脆性和耐腐蝕性造成影響的因素從各種角度進行研究。其 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果對于適當控制了鋼中的既定大小的氧化物系夾雜物的個數(shù)、和鋼中氨量之 中特別是非擴散性氨量二者的社制材進行澤火回火處理，則腐蝕疲勞特性大幅提高。查明 若鋼中大量存在大的氧化物系夾雜物，則不僅大氣耐久性降低，而且在其周圍形成"應變 場"，成為氨聚集處，特別是使其周圍的晶界脆化，使腐蝕疲勞特性降低。
[0039] 通過適當控制氧化物系夾雜物和氨量，即使減少耐腐蝕性改善元素的添加量，電 能夠使腐蝕疲勞特性提高。W下，對于本發(fā)明中規(guī)定的氧化物系夾雜物個數(shù)、鋼中的非擴散 性氨量、化學組成的要件進行說明。
[0040] 氧化物系夾雜物個數(shù)
[0041] 若鋼中存在大的氧化物系夾雜物，則不僅大氣耐久性降低，而且在其周圍形成應 變場，成為氨聚集處，特別是使其周圍的晶界脆化，使腐蝕疲勞特性降低。為了減少對腐蝕 疲勞特性的不良影響，需要使平均直徑為25皿W上的氧化物系夾雜物的個數(shù)在每lOOg鋼材 中處于30個W下下，表述為"30個/lOOgW下"）。氧化物系夾雜物的個數(shù)優(yōu)選為20個/ lOOgW下，更優(yōu)選為10個/lOOgW下。為了使腐蝕疲勞特性提高，沒必要設置氧化物系夾雜 物的個數(shù)的下限，因為要達到0個/lOOg會花費制造成本，所W在工業(yè)生產(chǎn)上優(yōu)選為2個/ lOOgW上。若氧化物系夾雜物的平均直徑為25皿W上，則作為應力集中源成為破壞起點，使 腐蝕疲勞特性降低，但平均直徑低于25WI1的氧化物系夾雜物，則不會給腐蝕疲勞特性帶來 不利影響。
[0042] 非擴散性氨量
[0043] 在本發(fā)明的社制材中，需要使非擴散性氨量為0.40質(zhì)量卵mW下。若社制材中的非 擴散性氨量多，則在澤火回火后的鋼絲中，非擴散性氨也變多。若鋼絲的非擴散性氨多，貝U 進一步侵入直到線材脆化的氨的允許量減少，作為彈黃，即使在使用中侵入的少量的氨也 會導致線材脆化發(fā)生，容易過早破壞，耐氨脆性降低。非擴散性氨量優(yōu)選為0.35質(zhì)量ppmW 下，更優(yōu)選為0.30質(zhì)量卵mW下。非擴散性氨量越少越優(yōu)選，但成為0質(zhì)量ppm有困難，下限為 0.01質(zhì)量卵m左右。
[0044] 還有，所謂非擴散性氨，是W后述的實施例所述的方法測量的氨量，具體來說，意 思是W l〇〇°C /小時升溫鋼材時，在300~600°C放出的氨量的總量。
[0045] 本發(fā)明的高強度彈黃用社制材是抑制了合金元素的含量的低合金鋼，其化學組成 如下。還有，本發(fā)明還包括在對于上述社制材進行拉絲之后進行澤火回火的鋼絲，其化學組 成與社制材的化學組成相同。在本說明書，化學組成W質(zhì)量％表示。
[0046] C:0.39~0.65 %
[0047] C是用于確保彈黃用鋼絲的強度所需要的元素，并且在用于使作為氨捕集點的微 細碳化物生成上也是需要的。從運樣的觀點出發(fā)，將C量定為0.39% W上。C量的優(yōu)選的下限 為0.45% W上，更優(yōu)選為0.50% W上。但是，若C量過剩，則即使在澤火回火后仍容易生成粗 大的殘留奧氏體和未固溶的碳化物，有耐氨脆性反而降低的情況。另外，C也是使耐腐蝕性 劣化的元素，因此為了提高作為最終制品的懸架彈黃等彈黃制品的腐蝕疲勞特性，需要抑 審化量。從運樣的觀點出發(fā)，將C量定為0.65% W下。C量的優(yōu)選的上限為0.62% W下，更優(yōu)選 為0.60% W下。
[0048] Si: 1.5 ~2.5%
[0049] Si是用于確保強度所需要的元素，并且具有使碳化物微細的效果。為了使運樣的 效果有效地發(fā)揮，將Si量定為1.5% W上。Si量的優(yōu)選的下限為1.7% W上，更優(yōu)選為1.9% W上。另一方面，Si也是促進脫碳的元素，因此若Si量過剩，則線材表面的脫碳層形成被促 進，需要用于削除脫碳層的剝皮工序，招致制造成本的增加。另外，未固溶碳化物也變多，耐 氨脆性降低。從運樣的觀點出發(fā)，將Si量定為2.5% W下。Si量的優(yōu)選的上限為2.3% W下， 更優(yōu)選為2.2 % W下，進一步優(yōu)選為2.1 % W下。
[0化0] Mn:0.15 ~1.2%
[0051] Mn作為脫氧元素被利用，并且與鋼中作為有害元素的S反應而形成MnS，是對S的無 害化有益的元素。另外，Mn也是有助于強度提高的元素。為了有效地發(fā)揮運些效果，將Mn量 定為0.15 % W上。Mn量的優(yōu)選的下限為0.2 % W上，更優(yōu)選為0.3 % W上。但是，若Mn量過剩， 則初性降低，鋼材脆化。從運樣的觀點出發(fā)，將Mn量定為1.2% W下。Mn量的優(yōu)選的上限為 1.〇%^下，更優(yōu)選為〇.85%^下。
[0化2] P:高于0%且0.015%?下
[0053] P是使線材等的社制材的延展性，例如卷繞性劣化的有害元素，因此優(yōu)選盡可能少 的方法。另外，P容易在晶界偏析，招致晶界脆化，在氨作用下導致晶界容易斷裂，對耐氨脆 性造成不利影響。從運樣的觀點出發(fā)，將P量定為0.015% W下。P量的優(yōu)選的上限為0.010% W下，更優(yōu)選為0.008 % W下。P量越少越為優(yōu)選，但通常含有0.001 %左右。
[0化4] S:高于0%且0.015%?下
[0055] S與上述的P同樣，是使社制材的卷繞性等延展性劣化的有害元素，因此優(yōu)選盡可 能少的方法。另外，S容易在晶界偏析，招致晶界脆化，在氨作用下容易導致晶界斷裂，對耐 氨脆性造成不良影響。從運樣的觀點出發(fā)，將S量定為0.015% W下。S量的優(yōu)選的上限為 0.010 % W下，更優(yōu)選為0.008 % W下。S量越少越優(yōu)選，但通常含有0.001 %左右。
[0056] Al:0.001 ~0.1%
[0057] A1主要作為脫氧元素添加。另外，與N反應而形成A1N，使固溶N無害化，并且也有助 于組織的微細化。為了充分地發(fā)揮運些效果，將A1量定為0.001% W上。A1量的優(yōu)選的下限 為0.002% W上，更優(yōu)選為0.005% W上。但是，A1與Si同樣，也是促進脫碳的元素，因此在大 量含有Si的彈黃用鋼中需要抑制A1量，在本發(fā)明中，將A1量定為0.1 % W下。A1量的優(yōu)選的 上限為0.07 % W下，更優(yōu)選為0.030 % W下，特別優(yōu)選為0.020 % W下。
[0化引 Cu :0.10 ~0.80 %
[0059]化是對于表層脫碳的抑制和耐腐蝕性的提高有效的元素。因此化量定為0.10% W 上。Cu量的優(yōu)選的下限為0.15% W上，更優(yōu)選為0.20% W上。但是，若Cu被過剩地含有，則熱 加工時發(fā)生裂紋或成本增加。因此，將Cu量定為0.80% W下。化量的優(yōu)選的上限為0.70% W 下，更優(yōu)選為0.60% W下。還優(yōu)選Cu量為0.48% W下，0.35% W下和0.30% W下。
[0060]化:0.10~0.80%
[0061 ] Ni與Cu同樣，對于表層脫碳的抑制和耐腐蝕性的提高是有效的元素。因此將Ni量 定為0.10% W上。Ni量的優(yōu)選的下限為0.15% W上，更優(yōu)選為0.20% W上。但是，若Ni過剩 地含有，則成本增加。因此，將Ni量定為0.80% W下。Ni量的優(yōu)選的上限為0.70% W下，更優(yōu) 選為0.60% W下。還優(yōu)選Ni量為0.48% W下，0.35% W下和0.30% W下。
[0062] 0:高于 0% 且 0.0010%? 下
[0063] 若鋼材中存在氧，則形成Al2〇3、Si化、CaO、MgO、Ti〇2等氧化物系夾雜物。氧化物系 夾雜物為硬質(zhì)，由于與周圍的基體的硬度差，導致氧化物系夾雜物的周邊產(chǎn)生應變。在此應 變聚集氨，使周圍的晶界脆化。因此，重要的是使氧量減少，從而提高腐蝕疲勞特性。因此，0 量的上限定為0.0010 % W下。優(yōu)選為0.0008 % W下，更優(yōu)選為0.0006 % W下。另一方面，0量 的下限，工為生產(chǎn)上一般為0.0002%?上。
[0064] 本發(fā)明的社制材的基本成分如上述，余量實質(zhì)上是鐵。但是，當然允許因原材料、 物資、制造設備等的狀況而混入的化、Mg、N等的不可避免的雜質(zhì)包含在鋼中。本發(fā)明的彈黃 用社制材憑借上述的化學組成，能夠在高強度下達成優(yōu)異的卷繞性和耐氨脆性，根據(jù)用途， W耐腐蝕性的提高等為目的，可W還含有下述元素。
[00化]Cr:高于 〇%，1.2%W 下
[0066] Cr是對耐腐蝕性的提高有效的元素。為了使運樣的效果有效地發(fā)揮，Cr量優(yōu)選為 0.05% W上，更優(yōu)選為0.08% W上，進一步優(yōu)選為0.10% W上。但是，Cr的碳化物生成傾向 強，在鋼材中形成獨自的碳化物，并且是在滲碳體中容易W高濃度滲透的元素。雖然含有少 量的Cr有效，但在高頻加熱中，因為澤火工序的加熱時間為短，所W使碳化物、滲碳體等滲 透到母材中的奧氏體化容易不充分。因此，若大量含有化，則發(fā)生Cr系碳化物和金屬化高濃 度固溶的滲碳體的未融化，成為應力集中源而容易斷裂，耐氨脆性劣化。因此，Cr量優(yōu)選為 1.2% W下，更優(yōu)選為0.8% W下，進一步優(yōu)選為0.6% W下。
[0067] Ti:高于 0% 且 0.13%W 下
[0068] Ti與S反應而形成硫化物，對于實現(xiàn)S的無害化是有用的元素。另外，Ti形成碳氮化 物，也具有使組織微細化的效果。為了使運樣的效果有效地發(fā)揮，Ti量優(yōu)選為0.02% W上， 更優(yōu)選為0.05% W上，進一步優(yōu)選為0.06% W上。但是，若Ti量變得過剩，則粗大的Ti硫化 物形成，延展性劣化。因此，Ti量優(yōu)選為0.13% W下。從降低成本的觀點出發(fā)，優(yōu)選為0.10% W下，更優(yōu)選為〇.〇9%W下。
[0069] B:高于 0% 且 0.01%W 下
[0070] B是澤火性提高元素，另外具有使舊奧氏體結(jié)晶晶界強化的效果，是有助于抑制斷 裂的元素。為了使運樣的效果有效地發(fā)揮，B量優(yōu)選為0.0005%?上，更優(yōu)選為0.0010%? 上。但是，即使B量過剩，上述效果也飽和，因此B量優(yōu)選為0.01 % W下，更優(yōu)選為0.0050 % W 下，進一步優(yōu)選為0.0040 % W下。
[0071] 佩:高于0%且0.1 % W下和Mo:高于0%且0.5% W下中的至少一種
[0072] Nb與C和N形成碳氮化物，主要是有助于組織微細化的元素。為了使運樣的效果有 效地發(fā)揮，Nb量優(yōu)選為0.003 % W上，更優(yōu)選為0.005 % W上，進一步優(yōu)選為0.01 % W上。但 是，若Nb量變得過剩，則粗大碳氮化物形成而使鋼材的延展性劣化。因此，Nb量優(yōu)選為0.1 % W下。從降低成本的觀點出發(fā)，優(yōu)選為0.07% W下。
[0073] Mo也與Nb同樣，與C和N形成碳氮化物，是有于組織微細化的元素。另外對于確?；?火后的強度也是有效的元素。為了使運樣的效果有效地發(fā)揮，Mo量優(yōu)選為0.15% W上，更優(yōu) 選為0.20 % W上，進一步優(yōu)選為0.25 % W上。但是，若Mo量變得過剩，則形成粗大碳氮化物 而使鋼材的延展性，例如卷繞性劣化。因此，Mo量優(yōu)選為0.5% W下，更優(yōu)選為0.4% W下。
[0074] Nb和Mo可W分別單獨含有，也可W組合兩種含有。另外，本發(fā)明的社制材作為不可 避免的雜質(zhì)含有N，其量優(yōu)選調(diào)整至下述范圍。
[0075] N:高于 0% 且0.007%? 下
[0076] N量是不可避免的雜質(zhì)中包含的元素，但越多越會與Ti、Al-起形成粗大的氮化 物，給疲勞特性帶來不利影響，因此優(yōu)選N量盡可能少的方法。N量例如可W為0.007 % W下， 更優(yōu)選為0.005% W下。另一方面，若N量過度減少，則生產(chǎn)率顯著降低。另外，N與A1-起形 成氮化物而有助于晶粒的微細化。從運一觀點出發(fā)，優(yōu)選使N量為0.001 % W上，更優(yōu)選為 0.002%?上，進一步優(yōu)選為0.003%?上。
[0077] 接著，對于本發(fā)明的社制材的制造方法進行說明。在烙煉具有上述化學組成的鋼， 并進行連續(xù)鑄造、開巧社制、熱社運一系列的工序中，通過調(diào)整(A)鋼液階段的氨量，（B)開 巧社制前的均質(zhì)化處理溫度和時間，（C)熱社后的400~100°C的冷卻速度中的至少一個，能 夠控制社制材的非擴散性氨量。
[0078] 為了減少凝固后的鋼中的氨，需要通過擴散除去鋼中的氨，為了使氨從鋼材表面 放出，應該加快氨的擴散速度，高溫且長時間的加熱是有效的。具體來說，作為減少鋼中的 氨量的方法，可列舉在鋼液階段的調(diào)整、在凝固后l〇〇〇°CW上的連續(xù)鑄造材料的階段的調(diào) 整、在熱社前的加熱階段的調(diào)整、在社制加熱中的階段的調(diào)整、和在社制后的冷卻階段的調(diào) 整。其中，特別有效的是進行W下所示的(A)~(C)的非擴散性氨的降低處理中的至少一個。
[0079] (A)在鋼液處理中進行脫氣處理，使鋼液中的氨量達到2.5質(zhì)量ppmW下。
[0080] 例如，有效的是在二次精煉工序中，在誘包中裝配具備兩根浸潰管的真空槽，從一 方的浸潰管側(cè)面噴送Ar氣，進行利用其浮力使鋼液向真空槽環(huán)流的真空脫氣。運一方法的 氨除去能力優(yōu)異。鋼液中的氨量優(yōu)選為2.0質(zhì)量ppm W下，更優(yōu)選為1.5質(zhì)量ppm W下，特別優(yōu) 選為1.0質(zhì)量卵mW下。
[0081 ] (B)開巧社制前的均質(zhì)化處理(加熱）在1100 °C W上，優(yōu)選在1200°C W上進行10小 時W上。
[0082] (C)熱社后的400~100°C的平均冷卻速度為0.5°C/秒W下，優(yōu)選為0.3°C/秒W下。
[0083] 特別是鋼材的斷面積大時，需要長時間的加熱，但若長時間加熱鋼材則脫碳促進， 因此運樣的情況下，優(yōu)選進行上述(A)來降低鋼中的氨量。
[0084] 另外，熱社后的卷材卷取溫度化、卷取后的400~10(TC的溫度范圍W外的冷卻條 件沒有特別限定。
[0085] 卷材卷取溫度化，例如能夠為900°CW上且1000°CW下，優(yōu)選為910°CW上，更優(yōu)選 為930°C W上。另外，卷材卷取溫度化~650°C的平均冷卻速度能夠為2°C/秒W上且5°C/秒 W下。卷材卷取溫度化~650°C的平均冷卻速度的下限優(yōu)選為2.3°C/秒W上，更優(yōu)選為2.5 °C/秒W上。另外，卷材卷取溫度化~65(TC的平均冷卻速度的上限優(yōu)選為4.5TV秒W下，更 優(yōu)選為4°C/秒W下。此外，650~400°C的平均冷卻速度可W為2°C/秒W下。650~400°C的平 均冷卻速度優(yōu)選為i.5°c/秒W下，更優(yōu)選為rc/秒W下。該平均冷卻速度的下限沒有特別 限定，例如為〇.3°C/秒左右。
[0086] 氧化物系夾雜物的減少
[0087] 為了減少氧化物系夾雜物，需要使線材的氧含量處于規(guī)定值W下。另外，W侶、娃 充分地進行脫氧，并且充分地進行脫氣，能夠減少夾雜物，實現(xiàn)高潔凈化，能夠減少氧化物 系夾雜物。
[0088] 為了制造例如用于汽車等的螺旋彈黃，需要對于上述的社制材進行線材加工即拉 絲加工而制造鋼絲，例如在冷卷彈黃中，線材加工后W高頻加熱等進行澤火回火，運樣的鋼 絲也包含在本發(fā)明中。
[0089] 抗拉強度為1900MPaW上的高強度鋼絲，通過對社制材進行線材加工即拉絲加工 后，W高頻加熱等進行澤火回火而得到。具體來說，對于社制材W5~35%左右的斷面收縮 率進行拉絲加工，之后W900~1000°C左右進行澤火，W300~520°C左右進行回火。為了充 分奧氏體化，澤火溫度優(yōu)選為9〇o°cw上，為了防止晶粒粗大化而優(yōu)選為looorw下。另外， 回火的加熱溫度符合鋼絲強度的目標值而在300~520°C的范圍內(nèi)設定為適當?shù)臏囟燃纯伞?另外，通過高頻加熱進行澤火回火時，澤火回火的時間分別為10~60秒左右。
[0090] 對于澤火回火后的組織而言，需要使回火馬氏體組織為80面積％ ^上。若組織中 未固溶的鐵素體和殘留奧氏體的比例多，則強度降低。澤火回火后的組織中，優(yōu)選回火馬氏 體組織為85面積％^上。為了使回火馬氏體組織的比例為80面積％ ^上，還優(yōu)選在澤火加 熱時加熱到900°CW上，使之充分地奧氏體化，其后，通過水冷或油冷冷卻至100°CW下。
[0091] 如此得到的本發(fā)明的鋼絲能夠?qū)崿F(xiàn)1900MPaW上的高抗拉強度。抗拉強度匹配彈 黃設計強度選擇即可，通常，選擇為1900MI^~2200MPa。抗拉強度的上限沒有特別限定，大 致為2500M化左右。另外本發(fā)明的鋼絲因為使用本發(fā)明的社制材，所W即使為1900M化W上 的高強度，仍能夠發(fā)揮優(yōu)異的腐蝕疲勞特性。
[0092] 本申請基于2014年2月28日申請的日本國專利申請第2014-039368號主張優(yōu)先權(quán)。 2014年2月28日申請的日本國專利申請第2014-039368號的說明書的全部內(nèi)容，在本申請中 用于參考而援引。
[0093] W下，列舉實施例更具體地說明本發(fā)明。本發(fā)明不受W下的實施例限制，在能夠符 合前述、后述的主旨的范圍，當然也可W適當加 W變更實施，運些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范 圍內(nèi)。
[0094] 實施例
[00M]通過轉(zhuǎn)爐烙煉，烙化下述表1~3所示的化學成分組成的鋼材，經(jīng)連續(xù)鑄造后，在 1100°CW上進行均質(zhì)化處理。均質(zhì)化處理后進行開巧社制，W1000~1280°C加熱后進行熱 牽L得到直徑14.3mm的社制材，即線材。前述方法中的鋼液有無脫氣處理，卷取后有無冷卻， 即社制后是否W〇.5°C/秒W下的平均冷卻速度進行了 400~100°C的冷卻，如下述表4~6所 示。另外，表4~6所示的鋼液中的0量，通過控制由侶、娃進行的脫氧的程度來進行調(diào)整。 [0096] 運時，熱社后的卷材卷取溫度化為950°C，卷取后的其他的冷卻中，化~650°CW4 °C/秒的平均冷卻速度冷卻，650~400°C W rc/秒的平均冷卻速度冷卻。另外均質(zhì)化處理一 欄中記述為"實施"的試驗例中，1100°c下的均顧化處理進行10小時W上，記述為的試驗 例中，1100°C下的均質(zhì)化處理的時間低于10小時。
[0097] 對于得到的線材，按W下的要領測量非擴散性氨量、氧化物系夾雜物的個數(shù)。其結(jié) 果顯示在表4~6中。還有，在表4~6中，社制材中的平均直徑為25wiiW上的氧化物系夾雜物 的個數(shù)表述為"社制材中的25WI1W上的夾雜物個數(shù)"。
[0098] 非擴散性氨量
[0099] 從所述社制材即線材切下寬20mmX長40mm的試驗片。使用氣相色譜分析裝置，W lOOtV小時的升溫速度升溫該試驗片，測量300~600°C下的放出氨量，將其作為非擴散性 氨量。
[0100] 氧化物系夾雜物的個數(shù)
[0101] 氧化物系夾雜物的個數(shù)，是求得6個50g的社制材試樣的調(diào)查結(jié)果的平均值，換算 成每lOOg的個數(shù)計算。夾雜物個數(shù)通過酸溶解法調(diào)查。用酸溶解上述50g的試樣，使未溶的 夾雜物殘存在濾紙上，利用EPMA煉選平均直徑為25叫iW上的夾雜物，WEDX化nergy Dispersive X-ray spectrometry:能量色散型X射線分析）進行分析，煉選氧化物系夾雜 物。對于所述6個各試樣，測量平均直徑25皿W上的氧化物系夾雜物的個數(shù)，求其平均值，換 算成每lOOg鋼材中的個數(shù)。運時，由酸進行的溶解中，使用W不會溶解氧化物系夾雜物的方 式進行了調(diào)整的硝酸。氧化物系夾雜物的平均直徑表示長徑與短徑的平均值，即長徑與短 徑之和除W2的值。還有，為了減少氧化物夾雜物個數(shù)，在轉(zhuǎn)爐烙煉時充分地進行真空脫氣， 實施去氧。
[0102] 接下來，將所述線材拉絲至直徑12.5mm，即實施冷拉拔加工，進行澤火回火。所述 拉絲加工的斷面收縮率約23.6%，澤火回火的條件如下。
[0103] 澤火回火條件
[0104] ?高頻加熱
[0105] ?加熱速度:200°C/秒
[0106] ?澤火:950 °C，20秒，水冷卻
[0107] ?回火:300~520°C的各溫度，20秒，水冷卻
[0108] 通過進行上述的澤火回火，能夠得到回火馬氏體的面積率占80% W上的組織。在 此試驗中，全部確認到回火馬氏體的面積率為80 % W上。
[0109] 對于拉絲和澤火回火后的鋼絲，進行抗拉強度、腐蝕疲勞特性的評價。其結(jié)果一并 記述在下述表4~6中。
[0110] 抗拉強度的測量
[0111] 將澤火回火后的鋼絲切斷為既定長度，設為卡盤間距200mm、拉伸速度5mm/min，遵 循JIS 22241(2011)進行拉伸試驗。
[0112] 腐蝕疲勞特性的評價
[0113] 腐蝕疲勞特性，是在實施腐蝕處理后，進行小野式旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗，依據(jù)其斷裂 壽命進行評價。試驗片是切削經(jīng)澤火回火的鋼絲，制作JIS 22274(1978)的1號試驗片。用 800號砂紙研磨該試驗片的平行部。對表面不實施噴丸硬化而實施試驗。首先，對于加工的 試驗片，在W下的條件實施腐蝕處理。
[0114] 腐蝕處理
[0115]使用35°C、5%化C1水溶液，進行8小時鹽水噴霧后進行干燥，在35°C、相對濕度 60%的濕潤環(huán)境中保持16小時，W此作為1個循環(huán)，全部反復進行10個循環(huán)，對于試驗片實 施腐蝕處理。對于腐蝕處理后的試驗片，實施旋轉(zhuǎn)彎曲試驗，評價腐蝕疲勞特性。各試驗使 用10個試驗片，負荷應力設定在500MPa而實施小野式旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗，測量各試驗片達 到破損的疲勞壽命。測量10個試驗片的疲勞壽命的平均值，將疲勞壽命的平均值為10萬次 W上評價為腐蝕疲勞壽命優(yōu)異。
[0116][表 1]
[0117]
[011引 L巧;



[0127]
[012引由運些結(jié)果，能夠進行如下考察。即，表4所示的試驗No. 1~16和表6所示的試驗 No.32~48,因為是根據(jù)上述優(yōu)選的制造條件制造鋼材的化學組成得到恰當調(diào)整的鋼，所W 氧化物系夾雜物的個數(shù)、非擴散性氨量滿足本發(fā)明所規(guī)定的范圍。對于運樣的線材進行拉 絲加工、澤火回火之后的鋼絲，均具有1900MPaW上的優(yōu)異的抗拉強度。而且，澤火回火后的 鋼絲均發(fā)揮出10萬次W上的疲勞壽命，腐蝕疲勞特性優(yōu)異。
[0129] 相對于此，表5所示的試驗No. 17~31，因為本發(fā)明中規(guī)定的鋼材的化學組成、氧化 物系夾雜物的個數(shù)、非擴散性氨量的要件的至少任意一項不當，所W在腐蝕疲勞特性中為 差的結(jié)果。
[0130] 試驗No.l7、18是沒有添加Cu、Ni，或使用了不滿足規(guī)定的下限的鋼種17、18的例 子，腐蝕疲勞特性劣化。試驗No. 19~24中，脫氧處理不充分，鋼中的0量變得過剩，社制材中 的氧化物系夾雜物的個數(shù)變多，腐蝕疲勞特性劣化。
[0131] 試驗No. 25~29,鋼中的0量控制在適當?shù)姆秶?，但均未進行上述的非擴散性氨減 少處理，社制材中的非擴散性氨量變多，疲勞壽命低于10萬次，腐蝕疲勞特性劣化。
[0132] 試驗No. 30、31，因為脫氧處理不充分，鋼中的0量過剩，另外均未進行上述的非擴 散性氨減少處理，所W社制材中的氧化物系夾雜物的個數(shù)多，另外社制材中的非擴散性氨 量多，疲勞壽命均低于10萬次，腐蝕疲勞特性劣化。
[0133] 基于運些結(jié)果，社制材中的氧化物系夾雜物的個數(shù)和非擴散性氨量對腐蝕疲勞特 性造成的影響顯示在圖1中。在圖1是，0標記的發(fā)明例，表示表4的試驗No. 1~16，X標記的 比較例，表示表5的試驗No. 19~31，社制材中的氧化物系夾雜物的個數(shù)表述為"夾雜物數(shù)"。 由此結(jié)果可知，嚴密地規(guī)定氧化物系夾雜物的個數(shù)和非擴散性氨量，在使腐蝕疲勞特性提 高上有效。
[0134] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0135] 本發(fā)明的社制材和鋼絲能夠適用于汽車等所用的螺旋彈黃，例如發(fā)動機和懸掛等 所使用的閥彈黃、懸架彈黃等，在工業(yè)上有用。
【主權(quán)項】
1. 一種高強度彈簧用乳制材，以質(zhì)量％計分別含有 C:0.39 ~0.65%， Si:1.5 ~2.5%， Μη:0·15 ~1.2%， Ρ:高于0%且0.015%以下， S:高于0%且0.015%以下， Α1:0·001 ~0.1%， Cu:0.10 ~0.80%， Ni:0.10 ~0.80%，以及 0:高于0%且0.0010%以下，余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)， 平均直徑為25μπι以上的氧化物系夾雜物在每100g鋼材中有30個以下，并且非擴散性氫 量為0.40質(zhì)量ppm以下。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度彈簧用乳制材，其中，以質(zhì)量％計還含有屬于以下的 (a)~(d)中的任意一種以上， (a) Cr:高于0%且1.2%以下； (b) Ti:高于0%且0.13%以下； (c) B:高于0%且0.01 %以下； (d) Nb:高于0%且0.1 %以下和Mo:高于0%且0.5%以下中的至少一種。3. -種高強度彈簧用鋼絲，其特征在于，由權(quán)利要求1或2所述的鋼的化學成分構(gòu)成，回 火馬氏體的面積率為80 %以上，抗拉強度為1900MPa以上。
【文檔編號】C21D8/06GK106062229SQ201580010254
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年2月3日
【發(fā)明人】竹田敦彥, 增田智, 增田智一, 高山將
【申請人】株式會社神戶制鋼所