[發明專利]螺旋彈簧及其制造方法

有效

• 申請號: 201480039266.5
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN105358726B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 山本文男;鶴貝健吾;吉原直;增本慶;大浦宏之;神保鐵男;前畑俊男;山本賢治
• 申請（專利權）人: 日本發條株式會社;株式會社神戶制鋼所;神鋼鋼線工業株式會社
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C21D1/06;C21D9/02;C22C38/34;C22C38/48;F16F1/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 張玉玲

技術領域

本發明涉及螺旋彈簧及其制造方法，詳細地涉及耐疲勞性優異的螺旋彈簧及其制備方法。

背景技術

螺旋彈簧在汽車的發動機、離合器、懸架等中用作氣門彈簧、離合器彈簧、懸架彈簧等。螺旋彈簧長期以高應力反復使用，因此要求高水平的耐疲勞性。

例如作為發動機的氣門彈簧用線材，JIS中規定氣門彈簧用油回火線(SWO-V：JIS G 3561)、氣門彈簧用鉻釩鋼油回火線(SWOCV-V：JIS G 3565)和氣門彈簧用硅鉻鋼油回火線(SWOSC-V：JIS G 3566)等，一直以來，主要使用疲勞強度優異的SWOSC-V。

制造氣門彈簧的一般方法是：這些線材通過對軋制材拉絲后進行淬火·回火處理而制成所需的強度，使用所述線材，卷繞成所需形狀的彈簧后，通過進行氮化、噴丸、回火、凝固等處理，得到耐疲勞性優異的彈簧。

從環境保護或資源保護的觀點出發，對于汽車的排氣的凈化、提高燃油效率的要求提高，對此有很大幫助的是汽車的輕質化，還要持續不斷致力于構成車體的各部件的輕質化。

對于氣門彈簧，通過進一步提高其耐疲勞性，可使氣門彈簧小型化，并有助于發動機的輕質化。因此，提出了用于改善氣門彈簧耐疲勞性的方案。

例如專利文獻1公開了具有規定的成分組成且表面具備滲碳固化層(0.05～1.00mm)，同時將位于距表面0.02mm的硬度設在規定的范圍(650～1000Hv)內來提高耐疲勞性的技術。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-77367號公報

發明內容

發明要解決的問題

上述專利文獻1的耐疲勞性是5000萬次水平，但近年來汽車向更進一步的輕質化、高輸出功率化發展，隨之需求具有更優異耐疲勞性的螺旋彈簧。

本發明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種耐疲勞性優異的螺旋彈簧以及該耐疲勞性優異的螺旋彈簧的制造方法。

解決問題的手段

能夠解決上述課題的本發明具有如下特征：其由鋼構成，所述鋼含有C：0.40～0.70％(％表示“質量％”、對于化學成分組成以下均相同)、Si：1.50～3.50％、Mn：0.30～1.50％、Cr：0.10～1.50％、V：0.50～1.00％和Al：0.01％以下(不包括0％)，其余部分為鐵和不可避免的雜質，位于距表層0.3mm深度的原奧氏體結晶的平均晶粒度級別為11.0以上，所述原奧氏體結晶的晶粒度級別與最大頻率的晶粒度級別之差在小于3的范圍內，且具備距表層深度為0.30～1.00mm的滲碳固化層，同時，位于距表層深度方向(1/4)×直徑的維氏硬度平均值為600以上。

進一步地，作為上述螺旋彈簧的化學成分組成，其優選實施方式是含有Ni：1.50％以下(不包括0％)和/或Nb：0.50％以下(不包括0％)。

在制造如上述的耐疲勞性優異的螺旋彈簧時，推薦在1000℃以上進行真空滲碳處理。

發明效果

根據本發明，通過適當地控制化學成分組成和原奧氏體晶粒度，同時適當地控制距螺旋彈簧表層的滲碳固化層深度和維氏硬度，能夠提供耐疲勞性優異的螺旋彈簧。此外，根據本發明的方法，能夠提供上述耐疲勞性優異的螺旋彈簧。

附圖說明

圖1是螺旋彈簧的滲碳固化層測定位置和(1/4)×直徑位置的維氏硬度測定位置的說明示意圖。

圖2是螺旋彈簧的原奧氏體晶粒度測定位置的說明示意圖。

具體實施方式

本發明人等為了提供比既往進一步提高耐疲勞性、發揮后述實施例的斷裂壽命試驗中超過6000萬次的結果的具有優異耐疲勞性的螺旋彈簧，從各種角度進行了研究。專利文獻1中雖然提高C添加量的同時控制金屬組織，但僅僅如此還不能獲得6000萬次水平的斷裂壽命(專利文獻1的實施例4和模擬該實施例的表2的No.8)。

于是，本發明人等為了達到更優異的耐疲勞性，對化學成分組成和金屬組成等進行了研究，其結果發現螺旋彈簧的韌性和強度會對螺旋彈簧使用中的疲勞折損帶來影響，通過適當地對其進行控制，可以顯著提高耐疲勞性。