[發(fā)明專(zhuān)利]耐疲勞特性?xún)?yōu)異的硅鎮(zhèn)靜鋼線材和彈簧

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200780045339.1
• 申請(qǐng)日: 2007-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101553587A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杉村朋子;坂本浩一
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株式會(huì)社神戶制鋼所
• 主分類(lèi)號(hào): C22C38/00
• 分類(lèi)號(hào): C22C38/00;B21B3/00;C22C38/06;C22C38/58;C21C7/00;C21C7/04
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李貴亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及耐疲勞特性?xún)?yōu)異的硅鎮(zhèn)靜鋼線材和由此鋼線材得到的彈簧，例如作為高強(qiáng)度彈簧(特別是閥彈簧)等時(shí)能夠發(fā)揮出高的耐疲勞特性，作為要求有如此特性的汽車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的閥彈簧和離合器彈簧、制動(dòng)器彈簧、此外還有懸架彈簧和鋼絲簾線等的原材有用。

背景技術(shù)

最近，隨著汽車(chē)的輕量化和高輸出功率化的要求提高，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)和懸架等所使用的閥彈簧和懸架彈簧等中也定向?yàn)楦邞?yīng)力設(shè)計(jì)。因此在這些彈簧中，為了對(duì)應(yīng)負(fù)荷應(yīng)力的增大，而強(qiáng)烈期望其耐疲勞性和抗彈減性?xún)?yōu)異。特別是對(duì)于閥彈簧的疲勞強(qiáng)度增大的要求非常強(qiáng)烈，即使在現(xiàn)有的鋼中被認(rèn)為是疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的SWOSC-V(JIS?G?3566)也難以對(duì)應(yīng)。

要求有高的疲勞強(qiáng)度的彈簧用線材，需要極力降低存在于線材中的成為折損起點(diǎn)的非金屬夾雜物。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，作為被用于如上述用途的鋼材，一般采用將上述非金屬夾雜物的存在極力降低的高純凈鋼。另外，隨著原材的高強(qiáng)度化被實(shí)現(xiàn)，非金屬夾雜物引起的斷線、疲勞折損的危險(xiǎn)性提高，因此成為其主要原因的非金屬夾雜物的降低、小型化的要求更加嚴(yán)格。

從實(shí)現(xiàn)鋼材中的硬質(zhì)的非金屬夾雜物的降低、小型化這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，至今為止也提出有各種各樣的技術(shù)。例如非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載，將夾雜物保持為玻璃質(zhì)，軋制時(shí)使夾雜物微細(xì)化，和作為CaO-Al₂O₃-SiO₂系的成分在玻璃穩(wěn)定的組成中存在夾雜物。另外還提出，為了促進(jìn)玻璃部分的變形，降低夾雜物的熔點(diǎn)有效(例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

另外在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)，通過(guò)將Ca、Mg、(La+Ce)的量控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，同時(shí)適當(dāng)調(diào)整鋼材的化學(xué)成分組成，且使鋼中的非金屬夾雜物的平均的組成的構(gòu)成比(SiO₂、MnO、Al₂O₃、MgO和CaO的構(gòu)成比)為適當(dāng)?shù)姆秶纱四軌虻玫侥推谔匦詢(xún)?yōu)異的彈簧鋼。

另一方面，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中提出一種發(fā)揮著優(yōu)異的“回彈特性(へたり特性)”的高強(qiáng)度彈簧用線材，其是控制C、Si、Mn、Cr等基本成分，并且在0.0005～0.005％的范圍含有Ca、Mg、Ba、Sr之中1種以上，且使非金屬夾雜物的大小在20μm以下等。

至今為止提出的各種現(xiàn)有技術(shù)，均是以著眼于將夾雜物組成控制在低熔點(diǎn)區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)微細(xì)化為中心。例如CaO-Al₂O₃-SiO₂三成分系夾雜物，在一般已知的三元系相圖中，雖然可知三成分在某一組成范圍存在低熔點(diǎn)區(qū)域，但在任何一種成分變高的組成中，熔點(diǎn)變高將使鋼材的疲勞強(qiáng)度降低。這一傾向在MgO-Al₂O₃-SiO₂三成分系夾雜物的情況下也一樣。

上述各種技術(shù)顯示的是用于提高疲勞強(qiáng)度等特性的方向性。然而，在熱加工時(shí)的加熱時(shí)間和溫度下，僅僅控制為例如非專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的這種組成，并不一定能夠維持完全的玻璃狀態(tài)，而是會(huì)生成結(jié)晶。另外，為了應(yīng)對(duì)近年來(lái)更進(jìn)一步的鋼疲勞強(qiáng)度化的需求，需要更為促進(jìn)玻璃部的變形。

此外，隨著鋼的高強(qiáng)度化，鋼的成分高Si化，所處的傾向是對(duì)現(xiàn)有已知的CaO-Al₂O₃-SiO₂系的目標(biāo)組成的精確控制的難度變高，例如如專(zhuān)利文獻(xiàn)4所示，不僅需要控制總量，而且需要進(jìn)行控制溶存成分等這種高度的控制。

另外，作為用于使夾雜物無(wú)害化(針對(duì)疲勞)的技術(shù)，公開(kāi)有控制夾雜物組成的技術(shù)。例如在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)，閥彈簧用鋼，若將夾雜物控制為熔點(diǎn)比1400～1500℃左右更低的CaO-Al₂O₃-SiO₂三成分系夾雜物，則其不會(huì)成為所謂疲勞破壞的起點(diǎn)，耐疲勞特性提高。

另外在專(zhuān)利文獻(xiàn)5中公開(kāi)，在軋制鋼材的L截面中，長(zhǎng)(l)與寬(d)的比l/d≤5的非金屬夾雜物的平均組成含有SiO₂：20～60％、MnO：10～80％，以及CaO：50％以下和MgO：15％以下的一種或兩種，由此能夠得到冷加工性和耐疲勞特性?xún)?yōu)異的純凈鋼。