[发明专利]油回火线及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油回火线及其制造方法、以及使用油回火线的弹簧。特别地涉及一种油回火线，其在对钢线进行弹簧加工并进行了氮化处理时，具有疲劳强度和韧性的高平衡性。

背景技术

近来，与汽车的低油耗化对应，汽车的发动机或变速器的小型轻量化得到发展。与之相伴，发动机的气门弹簧或变速器用的弹簧所负载的应力持续增加，所使用的弹簧材料也寻求提高疲劳强度，特别是寻求具有疲劳强度和韧性的平衡性的材料。在这些发动机的气门弹簧或变速器的弹簧中，典型地使用硅铬类的油回火线。

作为与该油回火线相关的技术，具有专利文献1和专利文献2所述的技术。

专利文献1涉及弹簧用钢线，其公开了一种油回火线，其以保持时间：0.5～30sec、升温速度：50～2000℃/s进行淬火时及回火时的加热。由此，通过将旧奥氏体结晶粒径细微化，使结晶粒内的碳化物形状纤维化，从而使碳化物具有强化纤维的功能，实现疲劳极限的提高。

另一方面，专利文献2涉及弹簧钢，其公开了一种油回火线，该油回火线规定适当的化学成分，同时规定了规定尺寸的渗碳体类球状碳化物的存在密度。由此，能够实现弹簧钢的高强度化，在轧制后的热处理中，控制钢中的碳化物形状，即防止渗碳体类碳化物的粗大化而确保卷绕特性。

另外，专利文献3涉及弹簧用钢线，其公开了一种方法，即，通过使淬火回火后的油回火线中，0.2％耐力和抗拉强度之比小于或等于0.85％，从而提高卷绕特性。另外，公开了一种方法，其对油回火线以420℃×20分钟加热后，使0.2％耐力上升大于或等于300MPa，从而能够提高耐疲劳性。

专利文献1：特开2002-194496号公报

专利文献2：特开2002-180196号公报

专利文献3：特开2004-315968号公报

发明内容

但是，在上述任一文献所涉及的发明中，均没有公开在对钢线进行弹簧加工并进行了氮化处理时，得到高疲劳强度和韧性的油回火线。在疲劳极限高强度化的要求变高的情况下，在近来的弹簧制造中，对钢线进行弹簧加工后进行氮化处理成为主流。因此，重要的是如何提高该氮化处理后的弹簧的特性。

首先，在专利文献1记载的弹簧用钢线中，通过规定淬火及回火工序中的加热保持时间和升温速度，使碳化物形状成为纤维状而实现疲劳极限的提高。这里所谓的碳化物形状，表示对钢线进行淬火回火后的状态，并非实际进行弹簧加工并进行氮化处理后的形状。在考虑弹簧特性的情况下，氮化处理后的碳化物的状态很重要。另外，观察该钢线的制造方法，其特征在于进行短时间的淬火回火，在该制造方法中，难以确保氮化处理后的油回火线的韧性，难以使氮化处理后的碳化物尺寸变小，从而难以确保高疲劳强度和韧性。特别地，为了提高使用油回火线的弹簧的疲劳极限，需要提高钢线的韧性，仅通过控制在上述回火过程中析出的碳化物形状并不充分，需要在奥氏体化时充分地溶解未固溶碳化物。但是，在专利文献1中，没有公开用于溶解该未固溶碳化物的方法。

另一方面，在专利文献2记载的弹簧钢中，该制造方法的特征仅在于，除了限定钢材的组分之外，在轧制后的热处理中实现高强度化和提高韧性，由该技术无法期望提高氮化处理后的弹簧的疲劳极限。

另外，在专利文献3记载的技术中，没有公开任何进行长时间的加热、适于相当于氮化的热处理之后的材料特性。鉴于近来对弹簧进行的氮化处理的长时间化(420℃～500℃下1～4小时)，进行更长时间的热处理后的材料特性很重要。另外，提高疲劳极限的重要因素是屈服应力(0.2％耐力)的绝对值。关于这一点没有明确的记述，根据专利文献3的记述，难以进一步提高疲劳特性。

本发明就是鉴于上述问题提出的，其目的之一在于，提供一种油回火线和其制造方法，其在氮化处理后兼具高疲劳强度和韧性。

另外，本发明的另一个目的在于，提供一种弹簧，其作为对油回火线进行弹簧加工形成而成的弹簧，兼具高疲劳强度和韧性。

(油回火线及弹簧)

本发明的油回火线的第一构成为，一种具有回火马氏体组织的油回火线，其特征在于，在对该油回火线进行了氮化处理的情况下，在线表面部形成的氮化层的晶格常数大于或等于2.870而小于或等于2.890

另外，本发明的油回火线的第二构成为，一种具有回火马氏体组织的油回火线，其特征在于，使以420℃～500℃加热2小时后的屈服应力及以该温度加热4小时后的屈服应力，大于或等于以该温度加热1小时后的屈服应力。