[发明专利]高强度弹簧用中空无缝管

说明书

技术领域

本发明涉及汽车等的内燃机的阀簧和悬架弹簧等所使用的高强度弹 簧用中空无缝管，特别是涉及降低了其内周面的脱碳的高品质的高强度弹 簧用中空无缝管。

背景技术

近年，随着以减排和改善燃油利用率为目的的汽车的轻量化和高输出 化的要求高涨，在发动机和离合器、吊架等所使用的阀簧、离合器弹簧、 悬架弹簧等中也有高应力设计的意向。为此，这些弹簧在高强度化、细径 化的方向上，有进一步增大负荷应力的倾向。为了对应这种倾向，强烈盼 望耐疲劳性和耐永久残余应变性也进一步得到提高的高性能的弹簧钢。

另外，为了在维持耐疲劳性和耐永久残余应变性的同时实现轻量化， 作为弹簧的原材所使用的并非是至今所使用的棒状的线材(即，实心线 材)，而是使用中空的管状的钢材即没有焊接部分的钢材(即，无缝管) 作为弹簧原材。

在用于制造上述这种中空无缝管的技术中，至今有各种提案。例如， 在专利文献1中提出了如下技术：在使用作为穿孔轧制机的代表性的曼内 斯曼式穿孔机进行穿孔后(曼内斯曼穿孔)，在冷态进行芯棒式无缝管轧 机轧制(延伸轧制)，在以10～30分钟的条件再加热到820～940℃，其 后进行终轧的技术。

另一方面，在专利文献2中提出了如下技术：进行热态静水压挤压， 形成中空无缝管的形状后，进行球状化退火，接着在冷态通过皮尔格轧机 轧制和拉拔加工等进行伸展(拉伸)。另外，在该技术中还显示最终在规 定温度进行退火。

在上述各技术中，在进行曼内斯曼穿孔和热静水压挤压时，需要加热 到1050℃以上，或在冷加工前、后进行退火，在热态的加热或加工时，还 有在其后的热处理工序中，在中空无缝管的内周面和外周面存在容易发生 脱碳的问题。另外，即使在加热处理后的冷却时，有时也会发生对于铁素 体和奥氏体中的碳的固溶量的不同引起的脱碳(铁素体脱碳)的情况。

在上述这种脱碳发生时，在弹簧制造时的淬火阶段，在外周面以及内 周面会发生表层部未充分硬化的情况，存在所形成的弹簧不能确保充分的 疲劳强度的问题。另外，在通常的弹簧中，一般会进行对外表面通过喷丸 硬化等赋予残余应力，提高疲劳强度，但在以中空无缝管成形的弹簧中， 存在不能对内周面进行喷丸硬化，以及现有的加工方法中在内周面容易发 生瑕疵，因此难以确保内周面的疲劳强度的问题。

作为解决上述问题的方法，还提出了专利文献3这种技术。在该技术 中，在对棒材进行热轧后，用深孔钻进行穿孔，通过冷加工(拉伸、轧制) 制造无缝钢管，由此回避穿孔和挤压时的加热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平1-247532号公报

专利文献2：日本特开2007-125588号公报

专利文献2：日本特开2010-265523号公报

但是，在专利文献3的技术中，在750℃以下的比较低的温度进行退 火(该点在专利文献2的技术中也同样)，在进行这种低温退火时，存在 碳化物的粗大化容易进行这种其他的问题。

粗大的碳化物在淬火加热时以未固溶状态残存，引起硬度降低或不完 全淬火组织的生成，成为疲劳强度(换言之，“耐久性”)降低的原因。特 别是，近年来，在弹簧制造时的淬火工序中，从实现减少脱碳和设备的集 成化的观点出发，高频加热的短时间热处理成为主流，存在未固溶状态的 碳化物的残存变得显著的倾向。

而且，现在要求比现有的要求水平更高的高度的疲劳强度，在迄今提 出的技术中，不能满足所要求的疲劳强度，耐久性也不充分。

发明内容

本发明鉴于这种情况而形成，其目的在于，提供极力降低内表层部(内 周面表层部)的脱碳的发生，并控制存在于内表面的瑕疵的形态，在所成 形的弹簧中能够确保充分的疲劳强度这样的高强度弹簧用中空无缝管。

解决技术课题的技术手段