[发明专利]剥皮性优异的高强度弹簧用钢线材和高强度弹簧

说明书

技术领域

本发明涉及作为汽车的离合器、发动机、燃料喷射装置、悬挂机构等所使用的高强度弹簧(特别是阀弹簧)的原材有用的高强度弹簧用钢线材和高强度弹簧，特别是涉及在剥皮工序中能够发挥良好的剥皮性的高强度弹簧用钢线材和由该高强度弹簧用钢线材得到的高强度弹簧。

背景技术

在上述这样的环境下使用的弹簧，由于长期在高应力下使用，所以要求有高水平的耐疲劳特性。为了改善耐疲劳特性，而要求优异的表面性状和优异的夹杂物控制。其中对于表面性状而言，虽然在弹簧成形后会通过喷丸硬化和氮化处理等进行平坦化和硬化处理，但如果有仅仅数十微米左右的瑕疵残存或发生，则在弹簧的使用中会发生以表面瑕疵为起点的折损。

因此，会实施除去轧制后的线材表层的脱碳部和线材表层的微细瑕疵的剥皮处理(以下，称为“SV处理”)。该SV处理是使用削片机模具将线材的表层全周沿深度方向削去数百微米左右的处理，但在SV处理性(剥皮处理性)差的线材中，除了在SV处理中发生断线以外，还有削片机模具的缺损，线材表面的杂乱，工具寿命变短等的问题。另外，在SV处理性差的线材中，用于细小地切断剥屑而提高剥屑排出性的破碎机上会缠绕剥屑，若用于驱动破碎机的电机负荷过大，则也会产生由于装置停止而成品率降低这样的问题。

通过使SV处理性提高，可以大幅提高成品率及提高品质。作为使SV处理性提高的技术，组织控制和夹杂物组成控制等为主流的这样的技术迄今为止也提出多种。

例如在专利文献1中，提出使奥氏体结晶粒度粗大来改善被削性。但是，为了在弹簧钢中实现高疲劳强度，需要微细的晶粒，另外若考虑SV处理、拉丝加工等制造性，则优选微细的结晶粒度。

在专利文献2中，通过规定氧化物系夹杂物的组成和存在于表层的氧化物系夹杂物的尺寸、分布密度而使SV处理性提高。但现状是，使SV处理性降低的要因是影响组织的延展性、韧性的合金系碳化物、氮化物等的影响大。

另一方面，在专利文献3中，通过规定机械特性来提高SV处理性，但在此技术中，合金添加量变多，而在合金系碳化物和氮化物等的析出多的弹簧钢中，现状是只满足机械特性并不能改善SV处理性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-256785号公报

专利文献2：日本特开2010-222604号公报

专利文献3：日本特开2000-239797号公报

发明所要解决的课题

特别在阀弹簧中，需要高疲劳强度、高疲劳寿命。为了满足这些特性，要求弹簧的表面性状良好，为了除去轧制材的脱碳层和表面瑕疵而实施SV处理。此SV处理由用于提高轧制材的正圆性并防止削偏的光整工序、和使用了削片机模具的剥皮工序构成，为了防止光整工序中的断线，要求轧制时适当控制传送机上的冷却条件，使得轧制材组织中不含过冷组织(贝氏体和马氏体)。

另外，在用削片机模具的剥皮工序中，要求能够对2吨卷材的全长进行剥皮且没有划痕等，有稳定的线材表皮品质。因此，在轧制材组织，除了不含容易成为断线的原因的过冷组织以外，需要难以使削片机模具发生缺损、对工具的负荷小等、剥皮性优异的轧制材。此外，虽然利用削片机模具剥皮时产生的剥屑会利用破碎机细小地切断后排出，但也需要容易被破碎机切断的剥屑，即需要剥屑的排出性良好。

发明内容

本发明为了解决这样的现有技术中的课题而完成的，其目的在于，提供一种剥皮性和剥屑排出性良好，且在SV处理时不发生断线这样的、能够发挥良好的SV处理性的高强度弹簧用钢线材、以及以这样的高强度弹簧用钢线材作为原材而得到的高强度弹簧。

用于解决课题的手段

能够解决上述课题的本发明的高强度弹簧用钢线材是热轧后的钢线材，在以下方面具有要点，分别含有C：0.4％以上且小于1.2％(表示“质量％”，对于化学成分组成，以下均同样)；Si：1.5～3.0％；Mn：0.5～1.5％；Cr：0.02～0.5％和Al：0.010％以下，余量由铁和不可避免的杂质构成，是珠光体面积率为90％以上的组织，珠光体团的粒度编号的平均值Pave满足下述(1)式，并且表层的全脱碳层深度在0.20mm以下，且Cr系合金碳化物量相对于所述钢线材总质量在7.5％以下。

6.0≤Pave≤12.0...(1)