[发明专利]高强度弹簧用钢线、高强度弹簧以及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合汽车等的悬挂弹簧的高强度弹簧、作为其坯料的高强度弹簧用钢线以及它们的制造方法。

背景技术

由于对汽车用部件的轻质化的要求，所以要求悬挂弹簧等高强度化。在使悬挂弹簧高强度化方面的重要课题是改善腐蚀疲劳特性。虽然悬挂弹簧是实施涂装后使用，但是会由于汽车在行走时小石头等的弹跳、弹簧的线间接触等产生的涂装剥离是不可避免的，因此难免产生腐蚀、点腐蚀。以该点腐蚀产生的浸蚀孔为起点，悬挂弹簧产生疲劳龟裂，所以报道了调整弹簧以及弹簧用钢线的成分来抑制浸蚀孔的技术(例如，中山武典等，《高强度悬挂弹簧用钢的腐蚀疲劳特性及其改善》，神户制钢技报，第47卷、第2号、1997年7月、株式会社神户制钢所发行，P50-53；木村和良等，《合金元素对弹簧钢的腐蚀疲劳寿命的影响》，电气制钢，第75卷，第1号，2004年1月，电气制钢研究会，P19-25；红林丰、米口明雄，《1200MPa级高强度弹簧钢“ND120S”》，电气制钢，第71卷，第1号，2000年1月，电气制钢研究会，P95-101)。

然而，对于适合汽车用悬挂弹簧的低合金钢，难以通过调整合金元素来抑制腐蚀，无法抑制腐蚀、点腐蚀的产生以充分改善腐蚀疲劳特性。另外，在道路上散布融雪剂的区域对于悬挂弹簧来说是极为苛刻的腐蚀条件，即使添加少量的合金元素，也无法获得抑制腐蚀的效果。

因此，为了改善弹簧悬架的腐蚀疲劳特性，可以认为不去控制腐蚀等表面反应，而是控制钢材的机械性质以提高疲劳特性是有效的。为了控制悬挂弹簧这样具有回火马氏体组织的钢材的机械性质，重要的是控制回火时析出的析出物。特别是，弹簧用钢由于碳含量比较多，所以所析出的铁碳化物也必然多，另外，为了得到高强度而在比较低的温度下回火，会由于低温下析出的铁碳化物的状态变化而使得钢材的性质发生很大变化。

还报道了使用差示扫描量热测定(Differential scanning calorimetry，DSC)来分析上述的弹簧用钢的回火过程中的铁碳化物的析出以及转变行为的方法(长尾护等、《使用了DSC的Si添加中碳钢的回火行为的评价》，CAMP-ISIJ，Vol.17，2004年，日本钢铁协会，P359-362)。但是，没有记载铁碳化物的析出和转变行为与钢材的机械性质的关系。

另外，作为通过控制析出物来改善高强度弹簧的延迟断裂特性的技术，提出了使弹簧用钢线的组织细微化、控制未熔解碳化物量的方法(例如，日本专利第3764715号公报，日本特开2006-183137号公报)。该技术是对抑制氢环境下的断裂以及提高韧性有效的技术。然而，这些方法对腐蚀疲劳特性的改善仍然不足，而且也没有记载回火时析出的微细的碳化物。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种适合汽车等的悬挂弹簧、腐蚀疲劳特性优异的高强度弹簧、高强度弹簧用钢线以及它们的制造方法。

本发明是抑制渗碳体(以下有时简单用θ表示)的析出而抑制腐蚀疲劳特性的降低、使ε(epsilon)铁碳化物(称作ε碳化物)析出而实现了高强度的弹簧、以及作为弹簧坯料的弹簧用钢线、适当控制回火的温度和时间与钢的成分组成的关系的制造方法。其主要内容如下所述。

(1)一种高强度弹簧用钢线，其特征在于：以质量％计含有C：0.35～0.50％，Si：1.00～3.00％，Mn：0.10～2.00％，并限制P：0.015％以下，S：0.015％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，在50℃到600℃的温度范围内以0.25℃/s的速度升温进行差示扫描量热测定时，放热反应的峰只存在于450℃以上。

(2)上述(1)记载的高强度弹簧用钢线，其特征在于：以质量％计进一步含有Ti：0.100％以下，B：0.0010～0.0100％，并限制N：0.0100％以下，Ti和N的含量满足Ti≥3.5N。

(3)上述(1)或(2)记载的高强度弹簧用钢线，其特征在于：以质量％计进一步含有Mo：0.05～1.00％，Cr：0.05～1.50％，Ni：0.05～1.00％，Cu：0.05～1.00％，Nb：0.010～0.100％，V：0.05～0.20％，Sb：0.001～0.050％中的1种或2种以上。

(4)一种高强度弹簧，其特征在于：以上述(1)～(3)中任一项记载的高强度弹簧用钢线作为坯料。