[发明专利]中空弹簧用无缝钢管

说明书

技术领域

本发明涉及汽车等的内燃机的阀弹簧和悬架弹簧等所使用的中空弹簧用无缝钢管。

背景技术

近年来，以减少废气和改善燃油效率为目的的汽车的轻量化和高输出功率化的要求高涨，在发动机、离合器和悬架等所使用的阀弹簧、离合器弹簧、悬架弹簧等之中，也力求高应力设计。因此，这些弹簧面向高强度化、细径化的方向，有负荷应力进一步增大的倾向。为了应对这一倾向，就强烈期望在耐疲劳性和耐永久残余应变性上也有更高性能的弹簧用钢。

另外，为了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，不是使用迄今为止所采用的棒状的线材(即，实心线材)，而是使用中空的管状的钢材且没有焊接部分的材料(即，无缝管)作为弹簧的原材。

在用于制造上述这样的中空无缝管的技术中，迄今也提出有各种。例如，在专利文献1中提出有一种技术，其是关于使用应该以称为穿孔轧机为代表的曼内斯曼穿孔机进行穿孔后(曼氏穿孔)，在冷态下进行芯棒式无缝管轧机轧制(延伸轧制)，再以10～30分钟的条件再加热至820～940℃，其后进行精轧的技术。

另一方面，在专利文献2中公开有一种技术，其是关于进行热态下的静水压挤压，成为中空无缝管的形状之后，进行球状化退火，接着在冷态下通过周期式轧管机轧制和拉拔加工等进行延展(拉伸)，从而一并改善生产率、品质的技术。另外，在该技术中还公开，最终以规定的温度进行退火。

在上述这样的各技术中，进行曼氏穿孔和热静液挤压时，需要加热到1050℃以上，或在冷加工前/后进行退火，在热态下的加工或加工时，还有其后的热处理工序中，存在中空无缝管的内周面和外周面容易发生脱碳这样的问题。另外在加热处理后的冷却时，存在由于碳向铁素体和奥氏体中的固溶量不同而引起脱碳(铁素体脱碳)发生的情况。

若上述这样的脱碳发生，则在弹簧制造时的淬火阶段，就会产生在外周面和内周面其表层部无法充分硬化的局面，发生在成形的弹簧中不能确保充分的疲劳强度这样的问题。另外，若瑕疵存在，则其成为应力集中部，构成早期折损的因素。

另外在通常的弹簧中，通常会进行的是，以喷丸硬化等对外表面赋予残留应力，使疲劳强度提高，但在由中空无缝管成形的弹簧中，由于不能对内周面实施喷丸硬化，以及利用现有的加工方法会导致内周面容易发生瑕疵，所以相比实心材，需要更严格地控制脱碳和瑕疵等的品质。

作为解决上述这样的问题的方法，也提出有专利文献3这样的技术。在该技术中，对棒材进行热轧后，以枪钻穿孔，冷加工(拉伸、轧制)制造无缝钢管，从而避免穿孔和挤压时的加热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开平1-247532号公报

专利文献2：日本国特开2007-125588号公报

专利文献3：日本国特开2010-265523号公报

但是，在专利文献3的技术中，是以750℃以下的较低温进行退火(关于这一点，在专利文献2的技术中也同样)，若进行这样的低温退火，则有碳化物的粗大化容易进展这样的其他问题。

粗大的碳化物在淬火加热时以未固溶状态残存，引起硬度降低和不完全淬火组织生成，成为疲劳强度的降低(有时称为“耐久性劣化”的情况)的原因。特别是近年来，在弹簧制造时的淬火工序中，从力求减少脱碳和设备的小型化的观点出发，利用高频加热的短时间热处理成为主流，未固溶状态的碳化物的残存有容易变得显著的倾向。

而且目前，要求的是比现有的要求水平更高的疲劳强度，而在迄今为止提出的技术中，尚不能满足所要求的疲劳强度，在耐久性这一点上并不充分。

发明内容

本发明是在这样的状况之下形成的，其目的在于，提供一种中空弹簧用无缝钢管，通过控制钢管(管)内表层部(内周面的表层部)的金属组织，能够在成形的弹簧中确保充分的疲劳强度。

用于解决课题的手段