高强度弹簧用中空无缝管制造技术

本发明专利技术的高强度弹簧用中空无缝管，由适当调整了化学成分组成的钢材构成，内表层部的总脱碳层的深度为100μm以下，并且，存在于内表面的瑕疵的深度为40μm以下，瑕疵的宽度为60μm以下，并且，存在于内表层部的以当量圆直径计为500nm以上的碳化物的个数密度为1.8×10-2个/μm2以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的高强度弹簧用中空无缝管，由适当调整了化学成分组成的钢材构成，内表层部的总脱碳层的深度为100μm以下，并且，存在于内表面的瑕疵的深度为40μm以下，瑕疵的宽度为60μm以下，并且，存在于内表层部的以当量圆直径计为500nm以上的碳化物的个数密度为1.8×10-2个/μm2以下。【专利说明】高强度弹簧用中空无缝管
本专利技术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。
技术介绍
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 黃钢。 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°C，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°C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、乳制）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°C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。
技术实现思路
本专利技术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 能够实现上述目的的本专利技术的高强度弹簧用中空无缝管具有如下要点，包括如下 钢材，且内表层部的总脱碳层的深度为ΙΟΟμπι以下，并且，存在于内表面的瑕疵的深度为 40μπι以下，瑕疵的宽度为60μπι以下，且存在于内表层部的以当量圆直径计为500nm以上 的碳化物的个数密度为1.8ΧΚΓ 2个/μπι2以下，所述钢材分别含有C:0.2?0.7% ( "质 量％ "的意思，关于化学成分组成以下相同）、Si :0. 5?3%、Mn :0. 1?2%、A1 :大于0% 且在0. 1%以下、Cr :大于0%且在3%以下、Ρ :大于0%且在0. 02%以下，S :大于0%且在 0.02%以下以及N:大于0%且在0.02%以下。还有，所述"当量圆直径"是指着眼于碳化物 的大小，将其换算成相同面积的圆时的直径。 在本专利技术的中空无缝管中，在作为原材使用的钢材中，根据需要含有如下等成分 也有用，（a)B :大于0%且在0. 015%以下；(b)从V :大于0%且在1%以下、Ti :大于0%且 在0. 3%以下以及Nb :大于0%且在0. 3%以下中选出的一种以上；（c)从Ni :大于0%且在 3 %以下以及Cu :大于0 %且在3 %以下中选出的一种以上；（d) Mo :大于0 %且在2 %以下； (e)从Ca :大于0%且在0. 005%以下、Mg :大于0%且在0. 005%以下以及REM :大于0%且 在0.02%以下中选出的一种以上；（〇从21':大于0%且在0.1%以下、了&:大于0%且在 0. 1%以下以及Hf:大于0%且在0. 1%以下中选出的一种以上，根据所含有的元素的种类， 能够进一步改善中空无缝管（即，所成形的弹簧）的特性。 专利技术效果 在本专利技术中，通过适当调整作为原材的钢材的化学成分组成，并且，严密限定其制 造条件，由此，能够实现极力降低内表层部的脱碳层的深度，并控制存在于内表面的瑕疵的 形态，并降低了存在于内表层部的粗大碳化物的个数的中空无缝管，在根据这种中空无缝 管形成的弹簧中能够确保充分的疲劳强度。 【专利附图】【附图说明】 图1(a)?（b)是用于说明存在于内表面的瑕疵的形态的图。 图2(a)?（b)是显示实施扭转疲劳试验的状态的说明图。 【具体实施方式】 本【专利技术者】们从各个角度对实现高疲劳强度化提高耐久性所需的必要控制因素进 行了研究。作为提高耐久性的支配因素，至今认为是脱碳层深度和瑕疵深度等，并且从该观 点出发而提出了各种技术。但是，在更高的应力区域下，至今提出的技术对于提高耐久性存 在局限性，需要探究其他的要因。 其结果是，判明了在总脱碳层（以下，也称为脱碳层）深度和瑕疵深度之外，存在 于钢管内表面的瑕疵的形态的影响也很大。即，通过以存在于钢管内表面的瑕疵的宽度成 为60 μ m以下的方式控制形态，从而能够显著提高中空无缝管的耐久性，特别是在高应力 区域，该效果显著。 还有，本说明书中的总脱碳层遵循JISG0558 :2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度弹簧用中空无缝管，其特征在于，包括如下钢材，且内表层部的总脱碳层的深度为100μm以下，并且存在于内表面的瑕疵的深度为40μm以下，瑕疵的宽度为60μm以下，且存在于内表层部的以当量圆直径计为500nm以上的碳化物的个数密度是1.8×10‑2个/μm2以下，该钢材分别含有C：0.2～0.7质量％、Si：0.5～3质量％、Mn：0.1～2质量％、Al：大于0质量％且在0.1质量％以下、Cr：大于0质量％且在3质量％以下、P：大于0质量％且在0.02质量％以下，S：大于0质量％且在0.02质量％以下以及N：大于0质量％且在0.02质量％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高知琢哉，畑野等，田村荣一，丰武孝太郎，矢岛隆，丹下彰，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，神钢金属制品株式会社，日本发条株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP