[發明專利]彈簧鋼

有效

• 申請號: 201380009193.0
• 申請日: 2013-02-14
• 公開（公告）號: CN104114732B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 本莊稔;上井清史;三田尾真司
• 申請（專利權）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C22C38/60;C21D8/06;C21D9/02
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 金龍河,穆德駿

技術領域

本發明涉及作為例如汽車用懸架彈簧、扭力桿以及穩定桿等的原材的高強度彈簧鋼、特別是涉及高強度并且耐脫碳性優良、適合作為汽車用行駛部件的彈簧鋼。

背景技術

近年來，從地球環境問題的觀點出發，要求汽車的燃料效率提高、以及二氧化碳排出量的削減，隨之，汽車的輕量化的要求越來越強。特別是對于作為汽車的行駛部件之一的懸架彈簧的輕量化的要求強，采用了使用淬火-回火后的強度達到2000MPa以上的、高強度化的原材的高應力設計。

通用的彈簧用鋼是JIS G4801等中規定的、淬火-回火后的強度達到約1600～約1800MPa的彈簧用鋼，通過熱軋制造成規定的線材后，在熱成形彈簧的情況下，加熱的同時成形為彈簧狀后，進行淬火-回火處理，在冷成形彈簧的情況下，拉拔加工后，進行淬火-回火處理，成形為彈簧狀。

例如，在懸架彈簧中，作為至今為止通常使用的原材，使用JIS G4801中記載的SUP7。SUP7含有1.8～2.2質量％的Si，在通過熱軋制造成規定的線材時，在表層容易發生脫碳，特別是容易發生鐵素體脫碳，對作為彈簧的特性(例如疲勞特性)產生不良影響。鐵素體脫碳是奧氏體組織隨著脫碳而發生鐵素體相變的現象，在鋼原材加熱時或熱軋工序中，由于鋼原材的表面發生脫碳而產生，此外，在將彈簧用鋼線材加熱、熱成形或淬火的過程中也會產生。該鐵素體脫碳的抑制除了確保彈簧的疲勞特性之外，也帶來省略用于削去脫碳層的剝離工序等、提高成品率等各種優點，因此，為了抑制鐵素體脫碳，進行了各種提案。

例如，專利文獻1中記載的技術通過控制Cu與Ni的合計添加量(Cu+Ni)，實現了鐵素體脫碳的抑制。但是，鐵素體脫碳是由于鋼材表層區域中的碳減少從而表層區域成為鐵素體單相組織的現象，即使將Cu+Ni控制在0.20質量％至0.75質量％的范圍內，也難以確實地抑制鐵素體脫碳。

專利文獻2中公開了一種彈簧用鋼線材，其通過控制C、Si、Mn、Cr、P、S的添加量、控制線材的結晶粒徑，使耐脫碳性以及拉絲加工性優良。但是，鐵素體脫碳是由于鋼材表層區域中的碳減少從而表層區域成為鐵素體單相組織的現象，即使通過調整C、Si、Mn、Cr、P、S的添加量來控制線材的結晶粒徑，也難以確實地抑制鐵素體脫碳。

專利文獻3中，在表面溫度為800～1000℃的溫度范圍內結束精軋后，在將軋制后的鋼帶卷取前不進行水冷而卷取成卷材狀，在卷取后的冷卻過程中，不迅速改變冷卻條件而是以空冷以下的速度冷卻至完成相變，由此，抑制鐵素體脫碳的發生。但是，鐵素體脫碳是由于鋼材表層區域中的碳減少從而表層區域成為鐵素體單相組織的現象，僅僅控制制造條件，難以抑制鐵素體脫碳。

專利文獻4中，在制造彈簧鋼時，通過控制作為通常包含的微量成分的Ni、Cu、S的組合量，降低脫碳。但是，鐵素體脫碳是由于鋼材表層區域中的碳減少從而表層區域成為鐵素體單相組織的現象，即使控制Ni、Cu、S的組合量，也難以確實地避免表層的碳的降低，難以抑制鐵素體脫碳。

專利文獻5中，通過控制C、Si、Mn以及Sb的添加量，抑制鐵素體脫碳。該文獻5中，作為實施例公開了含有0.55質量％以上的C的鋼，由于添加的C量多，因此，對鐵素體脫碳的抑制有利。但是，即使能夠抑制鐵素體脫碳，但由于含有的C、Sb多，因此，在難以抑制脫碳(在此為總脫碳)、抑制拉絲性降低的方面仍存在問題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-105496號公報

專利文獻2：日本特開2009-68030號公報

專利文獻3：日本特開2003-268453號公報

專利文獻4：日本特開平8-176737號公報

專利文獻5：日本特公平6-72282號公報

發明內容

發明要解決的問題

如上所述，從提高汽車的燃料效率、以及削減二氧化碳排出量的觀點出發，期望作為汽車的行駛部件之一的懸架彈簧的進一步高強度化。但是，在彈簧的表層發生鐵素體脫碳時，由于對作為彈簧的特性(例如疲勞特性)產生不良影響，因此，抑制鐵素體脫碳(以下，也稱為耐脫碳性)成為課題。另外，由于增加C、添加Cu、Ni、Sb等合金元素，在拉絲前的彈簧原材中容易生成硬質的組織，因此，拉絲性降低也成為課題。

本發明是為了解決上述課題而完成的，通過對以往的高強度彈簧鋼進行C、Si、Mn、Cr、Mo、Sb以及Sn的添加量的適當化，提供高強度、并且不會損害彈簧鋼的各種特性的、耐脫碳性優良的彈簧鋼。