[发明专利]弹簧以及弹簧的制造方法

说明书

技术领域

本说明书公开的技术涉及一种弹簧。详细来说，涉及 一种用于提高弹簧(例如，阀门弹簧及离合器用的弹簧等)的疲劳强 度的技术。

背景技术

现有技术中，公知一种为了提高弹簧的疲劳强度而通 过喷丸使材料的表面产生压缩残余应力的技术(例如，日本发明专利 公开公报特开平10-118930号)。在该技术中，改变投射材料的粒径 和材质而进行多次喷丸。从而，即使是具有较高硬度的弹簧，也能够 提高其疲劳强度。

发明内容

本说明书的目的在于提供一种疲劳强度被进一步提 高了的弹簧。

本说明书所公开的弹簧具有钢材层和形成于钢材层 的表面的含有氮化物的化合物层。化合物层含有ε相，该ε相的压缩 残余应力为800～1400MPa。

在该弹簧中，在钢材层的表面形成有含有氮化物的化 合物层，该化合物层含有的ε相的压缩残余应力为800～1400MPa。 如后所述，本申请的发明者专心研究的结果表明，在钢材层的表面形 成有化合物层(氮化物)的弹簧中，由于化合物层含有的ε相产生的 压缩残余应力，弹簧的疲劳强度被极大地提高。在该弹簧中，由于化 合物层含有的ε相的压缩残余应力被调整为800～1400MPa，因而能 够使弹簧具有良好的疲劳强度。

另外，本说明书提供一种用于制造上述的弹簧的新的 方法，该方法包括：除去形成于弹簧线材的表面的表面瑕疵的工序； 对表面瑕疵被除去后的弹簧线材进行氮化处理的工序；在氮化处理工 序后，对弹簧线材的表面进行喷丸处理的工序。并且，在喷丸处理工 序中，进行多次喷丸，最后进行的喷丸所使用的投射材料的硬度为 1100～1300HV。

在该制造方法中，在通过氮化处理使弹簧线材的表面 硬化之前，除去弹簧线材的表面上的表面瑕疵。因此，不仅能够抑制 弹簧线材的表面粗糙，还能够除去表面瑕疵。另外，通过将喷丸所使 用的投射材料的硬度设定为高硬度(1100～1300HV)，能够使氮化 处理后的弹簧线材产生较大的压缩残余应力。其结果为，能够制造出 具有良好的疲劳强度的弹簧。

附图说明

图1是本实施例所涉及的弹簧的剖视图。

图2是表示本实施例所涉及的弹簧的制造过程的流程图。

图3是表示本实施例所涉及的弹簧的表面产生的压缩残余应力 (ε相的压缩残余应力和α相的压缩残余应力的关系)的图。

图4是表示针对本实施例所涉及的弹簧的疲劳强度的测定结果(ε 相的压缩残余应力和疲劳强度的关系)的图。

图5是表示针对本实施例所涉及的弹簧的疲劳强度的测定结果(ε 相的半宽度(full-widthathalfmaximum)和疲劳强度的关系)的图。

具体实施方式

在本说明书所公开的弹簧中，ε相的半宽度可以不足 4.0。若ε相的半宽度变大，则ε相的压缩残余应力也变大，从而能够 提高弹簧的疲劳强度。然而，如后述的测定结果所示，若ε相的半宽 度为4.0以上，反之弹簧的疲劳强度会降低。因此，通过使ε相的半 宽度不足4.0，能够防止ε相产生过剩的压缩残余应力，抑制弹簧的 疲劳强度的降低。

在本说明书所公开的弹簧中，ε相的压缩残余应力可 以为1100～1300MPa。采用这种结构时，能够进一步提高疲劳强度。

在本说明书所公开的弹簧中，以质量百分比计算，钢 材层含有0.60～0.80％的C、1.30～2.50％的Si、0.30～1.00％的Mn、 0.40～1.40％的Cr，并且可以含有Mo、V和W中的至少一种，Mo、 V和W的含量分别为0.05～0.25％、0.05～0.60％和0.08～0.20％，该 钢材层含有的其他成分为铁和不可避免的杂质。采用这种结构时，由 于利用适当的材料形成用于形成弹簧的钢材，因而能够进一步提高疲 劳强度。

(实施例)对实施例所涉及的弹簧10进行说明。弹 簧10被用作汽车引擎用的阀门弹簧。弹簧10由成形为螺旋形的弹簧 线材构成，在邻接的弹簧线材之间设置有规定间隔。