[发明专利]具有增强的韧性和腐蚀疲劳性能的弹簧用线材和钢丝、及其各自的制造方法

说明书

公开了弹簧用线材，所述线材具有增强的韧性和腐蚀疲劳性能。所公开的线材以重量％计包含：0.4％至0.7％的C、1.2％至2.3％的Si、0.2％至0.8％的Mn、0.2％至0.8％的Cr、以及余量的Fe和不可避免的杂质，其中晶粒尺寸为13.2μm或更小，并且夏氏冲击能为38J/cm²或更大。

技术领域

本公开内容涉及弹簧用线材、弹簧用钢丝、及其制造方法，并且特别地，涉及能够确保强度并具有改善的韧性和腐蚀疲劳性能的弹簧用线材、弹簧用钢丝、及其制造方法。

背景技术

近年来，为了改善车辆的燃料效率，对于车辆用材料的轻量化的需求大大增加，特别地，为了响应对于轻量化的需求，悬架弹簧已经被设计成使用在淬火和回火之后具有1800MPa或更高的强度的高强度材料来制造。

通过使用弹簧用钢通过热轧来生产预定的线材，然后，在热轧弹簧的情况下，顺序地进行加热工艺、成型工艺、以及淬火和回火工艺，并且在冷轧弹簧的情况下，顺序地进行拉拔工艺以及淬火和回火工艺，从而形成弹簧。

通常，当实现材料的高强度时，由于晶界脆化等而导致韧性劣化并且裂纹敏感性增加。因此，尽管实现了材料的高强度，但当材料的耐腐蚀性劣化时，暴露于外部的组件(例如车辆的悬架弹簧)具有在油漆从其剥离的部分处形成的腐蚀坑。因此，组件可能由于从腐蚀坑扩展的疲劳裂纹而在早期阶段被损坏。

特别地，由于在冬季用于防止道路表面结冰的熔雪剂的喷洒的增加而使悬架弹簧的腐蚀环境变得更加严峻，因此，对于具有高强度和优异的耐腐蚀疲劳性能的弹簧用钢的需求增加。

悬架弹簧的腐蚀疲劳是这样的现象：弹簧表面的油漆被道路表面上的砾石、或异物剥离，油漆从其剥离的部分的材料暴露于外部而引起点蚀反应，产生的腐蚀坑逐渐生长，产生裂纹并从腐蚀坑扩展，从外部流入的氢在某点处集中在裂纹上，而导致氢脆化，并因此弹簧断裂。

为了改善弹簧的耐腐蚀疲劳性能，在相关技术中已经使用了增加合金元素的类型和含量的方法。在日本专利特许公开第2008-190042号中，增加Ni的含量至0.55重量％以改善耐腐蚀性，从而改善弹簧的腐蚀疲劳寿命。在日本专利特许公开第2011-074431号中，增加Si的含量以获得将在回火期间析出的细碳化物，从而增加腐蚀疲劳强度。

此外，在日本专利特许公开第2005-023404号中，将作为强的氢捕获位点的Ti析出物以及作为弱的氢捕获位点的V、Nb、Zr和Hf析出物适当地组合以改善氢延迟断裂抗性，从而改善弹簧的腐蚀疲劳寿命。

然而，Ni是非常昂贵的元素，并且当添加大量的Ni时，材料成本增加。由于Si是引起脱碳的代表性元素，因此Si含量的增加可能是显著危险的。构成析出物的元素如Ti、V和Nb可能由于当材料固化时元素从液体中结晶出粗的碳氮化物而使弹簧的腐蚀疲劳寿命劣化。

同时，为了增加弹簧的强度，在相关技术中已经使用了添加合金元素的方法和降低回火温度的方法。作为通过添加合金元素来增加弹簧的强度的方法，基本上利用通过使用C、Si、Mn、Cr等来增加淬火硬度的方法。通过使用作为昂贵的合金元素的Mo、Ni、V、Ti、Nb等经由快速冷却和回火热处理来增加钢材料的强度。然而，在这些技术的情况下，成本价格可能增加。

此外，使用通过改变一般组件系统中的热处理条件而不改变合金组成来增加钢材料的强度的方法。即，在低温下进行回火的情况下，材料的强度增加。然而，当回火温度降低时，材料的断面收缩率(area reduction rate)降低，这可能导致韧性的劣化。因此，在早期阶段在弹簧的成型和使用期间可能发生断裂。因此，需要开发具有改善的韧性和腐蚀疲劳性能并且能够确保强度的弹簧用钢。

发明内容

技术问题

本公开内容的实施方案提供了具有改善的腐蚀疲劳性能能够确保韧性的弹簧用线材、钢丝、及其制造方法。

技术方案