[发明专利]悬挂弹簧用钢及其制造方法

说明书

本发明的悬挂弹簧用钢是悬挂弹簧用的钢材，其化学成分以质量％计含有：C：大于0.40％且小于等于0.65％、Si：1.00～3.50％、Mn：大于2.00％且小于等于3.00％、Cr：0.01～2.00％、V：0.02～0.50％等，将P限制为0.020％以下、将S限制为0.020％以下、将N限制为0.0100％以下，剩余部分是Fe和杂质，Kf为280以上，组织含有面积率为90％以上的回火马氏体，所述回火马氏体中析出的Fe系碳化物是渗碳体，在板厚方向上距离所述钢材的表面为0.1mm、0.2mm和0.3mm的深度的沿所述钢材的长度方向伸长的长宽比超过3.0的原奥氏体粒的面积率的平均值为80％以上。

技术领域

本发明涉及汽车等的悬挂弹簧中使用的悬挂弹簧用钢及其制造方法。 本申请基于2015年3月10日在日本申请的特愿2015-046915号来要求优 先权，并将其内容援用于此。

背景技术

汽车用悬挂弹簧是汽车中使用的弹簧中的最大的弹簧，是比较重的部 件。因此，从改善汽车的耗油量的观点出发，要求轻质化。另外，悬挂弹 簧的轻质化还有助于所谓的弹簧下重量的减轻。如果能减轻弹簧下重量， 则有利于吸收行进中汽车受到的来自路面的冲击，所以悬挂弹簧的轻质化 还有助于提高汽车的乘坐舒适度、以及提高行进中的接地性和操纵稳定性。

如果将悬挂弹簧高强度化，则耐疲劳性和疲劳耐久性提高，能够在更 高的应力下使用，因而可以使弹簧的线径变细。因此，目前汽车中使用的 悬挂弹簧的拉伸强度是1800MPa左右，但从上述的轻质化的要求出发，需 要将悬挂弹簧进一步高强度化。

可是，铁钢材料存在着伴随高强度化，氢脆化感受性增加的问题，这 成为了悬挂弹簧的高强度化的主要阻碍要因。为了使高强度和高韧性两立， 汽车用的悬挂弹簧要通过淬火和回火来制造。因此，其组织是马氏体经受 了回火的组织即回火马氏体。具有这种组织的钢，一旦氢侵入到钢材中， 则原奥氏体(以下称为原γ)晶界脆化，其结果是，已知：即使在钢材的屈服 强度以下的应力下也会发生脆性断裂。另外，已知：越使钢材高强度化，越容易在少量的氢下或低的应力下发生脆性断裂。

悬挂弹簧通常是在涂饰的状态下使用，对于被涂饰的部分来说氢的侵 入得到抑制。可是，涂饰有可能因汽车行进中溅起的石头或弹簧的线间接 触等而损伤。当涂饰损伤时，有可能从该部位发生腐蚀，伴随腐蚀反应而 产生的一部分氢就会侵入到钢材中。因此，即使是涂饰后使用的悬挂弹簧 用钢，为了实现高强度化，也需要寻求应对氢脆化的对策。

为了抑制原γ晶界断裂，提高耐氢脆化特性，使马氏体组织的原γ粒 伸长是有效的。特别是使表层部的原γ粒伸长是有效的。

例如、在专利文献1、2中提出了一种高强度弹簧用钢，该高强度弹簧 用钢是通过将原γ粒的长宽比设定为1.5以上或2以上、从而提高钢材中吸 着了氢时的疲劳特性和耐延迟断裂特性。另外，在专利文献3、4中，对于 与悬挂弹簧用钢同样地、要求提高耐氢脆化特性(耐延迟断裂特性)的PC钢 棒(钢筋混凝土(PC)用受拉钢材中的通过淬火和回火来制造的材料)，也提出 了控制原γ粒的长宽比的技术。

可是，专利文献1～4中公开的技术是在γ(奥氏体)域的热加工中，通 过将终轧的温度控制为比通常低的温度，并且终轧后立即进行淬火，从而 在线材的表层部获得从未再结晶γ的状态骤冷的马氏体，即具有沿线材的 长度方向伸长的原γ粒的马氏体组织。上述的处理如果以热轧线材为原材 料，使用制造弹簧用钢的钢线的专用的制造生产线就能够实现。可是，使 用通用的轧制生产线时，具有伸长的原γ粒的马氏体组织是难以实现的。其理由如下所述。

(1)线材轧制的断面收缩率较大，并且是多个阶段的加工。因此，γ(奥 氏体)是一边反复进行再结晶一边被轧制成线材形状，所以γ粒径变得微细。 γ粒径如果微细，则终轧后容易发生再结晶。再结晶后的γ由于变成近似球 状的形状，所以线材轧制难以获得伸长的未再结晶γ。