[发明专利]拉丝性优异的高强度弹簧用钢线材及其制造方法和高强度弹簧

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机的阀簧和汽车的悬架弹簧等所使用的，具有高加工性(拉丝性，此外还有后述的SV性)的高强度弹簧用钢线材及其制造方法，和使用该高强度弹簧用钢线材得到的高强度弹簧等。特别是本发明的高强度弹簧用钢线材是热轧后的线材(钢线材)，尽管抗拉强度在1050MPa以上，但具有高拉丝性(拉丝加工性)等。另外本发明还涉及在该线材的二次加工中，可以省略用于提高加工性的热处理的技术。

背景技术

近年来由环境问题引起的对汽车的燃油效率规定日益严格，汽车的低油耗化的实现成为当务之急。在汽车所使用的钢材的开发中，基于钢材的高强度化的车体的轻量化需求也很强烈，应对今后的燃油效率规定的强化而要求更高强度的钢材。另一方面，新兴国家的增长也造成市场竞争日趋激烈，从而需要进行高强度且低价格的钢材的开发。

在汽车所使用的弹簧中，已知主要有发动机所使用的阀簧，和缓和来自轮胎的振动的悬架弹簧等。作为一例，阀簧的制造方法如下。首先将精炼/开坯使之成为规定的化学成分组成的钢锭，经热轧而加工成直径：5.5～8.0mm左右的圆线，卷取成卷状进行冷却。其后，在700℃前后施加退火而使之软化，其次，实施除去表层的脱碳部的剥皮工序(以下，称为“SV工序”)。其后，为了提高加工性，而实施将线材加热至900℃以上而一下子使之奥氏体化后，再浸渍于保持在600℃左右的温度的铅浴或盐浴等的制冷剂中而使之恒温相变的热处理(称为“拉丝后退火”)。通过这一热处理而将组织整理成致密的珠光体之后，再拉丝加工至希望的线径(阀簧的情况下为直径：3～4mm左右)。之后，实施用于使弹簧特性提高的淬火-回火处理后，加工成弹簧形状。

用于上述的恒温相变的热处理，主要是为了防止加工中的断线等的制造故障所需要的。然而，这些热处理成为生产的瓶颈而成为使生产率恶化的原因。特别是随着钢材的高强度化，因为加工性恶化，所以用于提高加工性的热处理也有长时间化的倾向，成为抬高高强度弹簧用钢线材的价格的重大要因。特别是前述的拉丝后退火处理，有处理一捆2ton卷材需要数十小时的情况。因此，如果实现上述热处理的简略化(例如，使热处理时间更短等)，或上述热处理的完全省略，则生产上的益处极大。

此外，上述热处理除了当然成为CO₂排放源以外，还特别是使用有害物质的铅的铅淬火处理，环境负荷大。即实际情况是，如果可以省略上述热处理或使之简略化，则可预见到生产率大幅改善、成本降低、环境负荷减轻，因此希望实现“即使省略热处理或使之简略化，仍具有良好的加工性”的高强度弹簧用钢线材。

至今为止，着眼于热轧的条件而使弹簧用钢线材的加工性提高的技术也提出有几项。还有，在此所谓加工性，也包括从轧制到淬火-回火处理所进行的作为加工工序的剥皮工序(SV工序)和拉丝工序中的断线率和模具寿命等(以下，将SV工序时的加工性特称为“SV性”)。

作为与这一技术相关联的技术，例如在专利文献1中公开，使热轧的加热温度为1000℃以下，在1000℃以下进行终轧后，强制冷却至650～750℃之后卷取成卷状，接着以1～10℃/秒的冷却速度冷却至600℃，由此能够制造出实现断面收缩率值(絞り值)为40％以上，并且即使省略热处理也能够发挥出良好的拉丝性的线材。

此方法以抑制过冷组织的发生，得到微细的珠光体组织为目的，但为了使抗拉强度为1050MPa以上的高强度钢线材的加工性提高，单纯只是得到微细的珠光体组织并不充分。反而是存在伴随着珠光体组织的微细化而来的硬度上升，拉丝性降低，容易发生断线这样的问题。另外，在上述方法中，在制造过程中，对卷材载置前进行强制冷却至650～750℃。但是，若将这样的工序应用于高强度弹簧用钢线材，则可充分预想到变形阻抗增大而发生载置不良。

另一方面，在专利文献2中提出，在终轧后，将卷状载置时的环绕间距卷取得紧密而达到环绕直径的1/10以下并进行徐冷，从而减小轧制材的硬度，可以在轧制状态下实施SV工序的技术。在此方法中，虽然组织的硬度减小，但是徐冷中的晶粒的粗大化进行，结晶粒度的偏差也变大，因此确保钢线材优异的加工性困难。另外，徐冷中的脱碳也变大，使作为制品的弹簧的品质降低。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：专利第2761046号公报

专利文献2：特开平5-7812号公报

发明内容