[發明專利]耐腐蝕性優異的彈簧用線材、鋼絲及其制造方法

有效

• 申請號: 201611123930.1
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106987765B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 金寬鎬
• 申請（專利權）人: POSCO公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/34;C22C38/50;C22C38/54;C21D8/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;王朋飛

本發明的一方面涉及一種耐腐蝕性優異的彈簧用線材，以重量％計，其包含：C:0.5～0.7％、Si:1.2～2.0％、Mn:0.3～1.0％、Cr:0.01～0.50％、Cu:0.01～0.50％、Ni:0.01～0.50％、Ti:0.0001～0.10％、B:0.0001～0.0050％、余量Fe以及其他不可避免的雜質，且所述C、Si、Cr、Cu以及Ni滿足如下關系式1，關系式1：([Si]+[Cu]+[Ni])/([C]+[Cr])≥1.85其中，所述關系式1中的[Si]、[Cu]、[Ni]、[C]以及[Cr]表示以重量％表示的對應合金元素的含量的值。

技術領域

本發明涉及一種耐腐蝕性優異的彈簧用線材、鋼絲及其制造方法。

背景技術

將單純減輕用于汽車的鋼材的零部件作為提升汽車燃油效率的方案時，由于單位重量可支撐的載重已確定，因此可能會引起致命的汽車安全問題。因此，應該在實現零部件的高強度化之后進而進行零部件的輕量化。

但是，當實現零部件的高強度化時，會因晶界脆化等而導致韌性下降、加工或者使用過程中出現早期斷裂以及因腐蝕疲勞而引起早期斷裂等。因此，汽車材料以及包括彈簧在內的汽車零部件需要高強度化的同時，需要高韌性以及抗腐蝕疲勞。

作為提高彈簧抗腐蝕疲勞的現有技術，有增加合金元素的種類和添加量的方法。

在專利文獻1中，通過增加Ni含量至0.55重量％，從而得到了提高耐腐蝕性的效果，在專利文獻2中，通過增加Si含量并細化回火(tempering)時析出的碳化物，從而提高了腐蝕疲勞強度。并且，在專利文獻3中，通過適當調節強氫氣置換元素(trapping site)的Ti析出物和弱氫氣置換元素(V、Nb、Zr、Hf)的析出物，提高了抗氫氣的延遲斷裂，從而提高了彈簧的腐蝕疲勞壽命。

但是，Ni作為非常昂貴的元素，大量添加時會導致材料成本上升，Si是促使脫碳的代表性元素，因此增加添加量時會引起相當大的危險，Ti、V、Nb等析出物形成元素在材料凝固時從液相結晶形成粗大的碳氮化物，因此反而降低腐蝕疲勞壽命。

另一方面，用于彈簧的高強度化的現有技術，有添加合金元素方法和降低回火溫度的方法。

添加合金元素以獲得高強度化的方法基本包括利用C、Si、Mn、Cr等提高淬透硬度的方法和利用高價的合金元素Mo、Ni、V、Ti、Nb等通過快速冷卻和回火熱處理提高鋼材的強度的方法。但是，這種方法因使用高價元素等而具有費用上升的問題。

此外，還有無需改變合金成分，僅通過改變現有的成分系的熱處理條件，而增加鋼材強度的方法。即，在低溫下進行回火能提高原料的強度。但是，當回火溫度降低時，斷面減少率降低，因此發生韌性下降的問題，并且在彈簧的成型和使用中發生早期斷裂等問題。

除上述方法以外，還有充分利用作為提高耐蝕性元素而周知的Cr的方法，但是，通過鹽水噴霧循環(cycle)實驗結果發現，添加Cr反而降低耐蝕性。

為解決上述問題，還有將Cr的含量限制在0.25重量％以下且適當控制Cr含量與Cu+Ni含量關系的技術。即是，隨著環境腐蝕并在表層形成Cu，Ni鈍化層，從而提升耐腐蝕性的技術。但是，當在環境中暴露一段時間后發生一定量的腐蝕，導致表面發生坑(pit)，因此具有疲勞特性降低的問題。不僅如此，在要求高強度的彈簧鋼的前提下，將Cr的含量限制在0.25重量％以下，會降低強度，同時增加Cu+Ni含量，使得材料成本上升。

因此，為提高彈簧鋼的耐腐蝕性，不僅要減少Cr的含量，還需以適當標準控制C，Si，Mn和Cr的含量，以保證強度和腐蝕疲勞壽命。

現有技術文獻

(專利文獻1)日本公開專利第2008-190042號

(專利文獻2)日本公開專利第2011-074431號