弹簧钢及其制造方法技术

对于弹簧钢要求疲劳强度、韧性、冷加工时的延展性。对于本实施方式的弹簧钢，具有如下的化学组成：以质量％计含有C：0.4～0.7％、Si：1.1～3.0％、Mn：0.3～1.5％、P：0.03％以下、S：0.05％以下、Al：0.01～0.05％、稀土元素：0.0001～0.002％、N：0.015％以下、O：0.0030％以下、Ti：0.02～0.1％，作为任意元素含有Ca、Cr、Mo、W、V、Nb、Ni、Cu、及B，余量为Fe及杂质。弹簧钢中，等效圆直径为5μm以上的氧化物系夹杂物的个数为0.2个/mm2以下，所述氧化物系夹杂物为：Al系氧化物，含有REM、O及Al的复合氧化物，及含有REM、O、S及Al的复合氧硫化物中的任意氧化物系夹杂物。进而，氧化物系夹杂物的等效圆直径的最大值为40μm以下。

Spring steel and manufacturing method thereof

For spring steel, fatigue strength, ductility, ductility of cold working. For the implementation of the spring steel, are as follows: to the quality of the chemical composition containing C:0.4% ~ 0.7%, Si:1.1 ~ 3%, Mn:0.3 ~ 1.5%, P:0.03%, S:0.05%, following Al:0.01 ~ 0.05% and rare earth elements: 0.0001 ~ 0.002%, N:0.015%, O:0.0030%, Ti: below 0.02 ~ 0.1%, as any elements of Ca, Cr, Mo, W, V, Nb, Ni, Cu, and B containing, the rest is Fe and impurity. Spring steel, equivalent circle diameter for a number of more than 5 mu m oxide inclusions is 0.2 /mm2, the oxide inclusions: Al oxides, composite oxides containing REM, O and Al, and any oxide inclusions containing REM, O, S and Al composite oxygen sulfide the. Furthermore, the maximum value of the equivalent circle diameter of oxide inclusions is below 40 m.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及弹簧钢及其制造方法。
技术介绍
弹簧钢被用于汽车或一般机械。例如，作为汽车的悬架弹簧而使用弹簧钢的情况下，对于弹簧钢要求高的疲劳强度。最近，要求出于燃油消耗改善目的的、汽车的轻量化、高输出化。因此，对于发动机或悬架中使用的弹簧钢要求更高的疲劳强度。钢材中有时存在以氧化铝为代表的氧化物系夹杂物。若氧化物系夹杂物粗大，则疲劳强度降低。氧化铝在精炼工序中使钢水脱氧时生成。铁水包等包含氧化铝系耐火物的情况较多。因此，不仅是进行Al脱氧的情况下，用Al以外的元素(例如Si、Mn等)进行脱氧的情况下，也有时在钢水中生成氧化铝。钢水中的氧化铝容易聚集、容易集束(clustering)。即，氧化铝容易粗大化。使以氧化铝为代表的氧化物系夹杂物微细化的技术被公开于日本特开平5-311225号公报(专利文献1)、日本特开2009-263704号公报(专利文献2)、日本特开平9-263820号公报(专利文献3)、及日本特开平11-279695号公报(专利文献4)。专利文献1记载了以下事项。向钢水中添加Mg合金。由此，氧化铝减少，取而代之的是生成尖晶石(MgO·Al2O3)或MgO。因此，抑制由氧化铝的聚集而导致的氧化铝的粗大化。但是，专利文献1的制造方法的情况下，在连续铸造装置中有时喷嘴会阻塞。此时，钢水中容易混入粗大夹杂物。此时，钢的疲劳强度变低。专利文献2记载了以下事项。在钢丝材料的长度方向截面中的SiO2-Al2O3-CaO系氧化物的平均化学组成设为SiO2：30～60％、Al2O3：1～30％、CaO：10～50％，将上述氧化物的熔点控制在1400℃以下。进而，这些氧化物中含有0.1～10％的B2O3。由此，氧化物系夹杂物微细分散。但是，B2O3虽然对上述的氧化物是有效的，但有时难以抑制氧化铝的集束。此时，疲劳强度变低。专利文献3记载了以下事项。Al镇静钢的制造中，向钢水中投入由选自由Ca、Mg及稀土元素(REM)组成的组中的2种以上和Al形成的合金进行脱氧。但是，即使向弹簧钢中投入上述合金，也存在氧化物系夹杂物未微细化的情况。此时，弹簧钢的疲劳强度变低。专利文献4记载了以下事项。轴承用钢丝材料中，通过含有0.010％以下的REM(实施例中为0.003％)，使夹杂物球状化。但是，即使弹簧钢中含有上述含量的REM，也存在氧化物系夹杂物未微细化的情况。此时，弹簧钢的疲劳强度变低。进而，悬架弹簧具有吸收行驶中的由于路面的凹凸导致的车体振动的功能。因此，弹簧钢不仅要求疲劳强度、还要求高韧性。另外，弹簧的制造方法有热成形和冷成形。冷成形中，采用冷加工卷绕制造弹簧。因此，对于弹簧钢也要求冷加工时的高延展性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-311225号公报专利文献2：日本特开2009-263704号公报专利文献3：日本特开平9-263820号公报专利文献4：日本特开平11-279695号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于提供疲劳强度、韧性、及延展性优异的弹簧钢。对于本实施方式的弹簧钢，具有以质量％计含有C：0.4～0.7％、Si：1.1～3.0％、Mn：0.3～1.5％、P：0.03％以下、S：0.05％以下、Al：0.01～0.05％、稀土元素：0.0001～0.002％、N：0.015％以下、O：0.0030％以下、Ti：0.02～0.1％、Ca：0～0.0030％、Cr：0～2.0％、Mo：0～1.0％、W：0～1.0％、V：0～0.70％、Nb：0～不足0.050％、Ni：0～3.5％、Cu：0～0.5％、及B：0～0.0050％，余量为Fe及杂质的化学组成。弹簧钢中，等效圆直径为5μm以上的氧化物系夹杂物的个数为0.2个/mm2以下，所述氧化物系夹杂物为：Al系氧化物；含有REM、O及Al的复合氧化物；及含有REM、O、S及Al的复合氧硫化物中的任意氧化物系夹杂物。进而，氧化物系夹杂物的等效圆直径的最大值为40μm以下。本实施方式的弹簧钢的疲劳强度、韧性、及延展性优异。附图说明图1为本实施方式的弹簧钢中的含有Al、O(氧)、REM(本例为Ce)、和S的复合氧硫化物的SEM图像。图2为用于说明铸造工序中的铸坯的冷却速度的测定方法的铸坯的横截面图。图3A为超声波疲劳试验片的侧面图。图3B为示出为图3A中示出的超声波疲劳试验片的原材料的粗试验片的采取位置的示意图。具体实施方式对于本实施方式的弹簧钢，具有以质量％计含有C：0.4～0.7％、Si：1.1～3.0％、Mn：0.3～1.5％、P：0.03％以下、S：0.05％以下、Al：0.01～0.05％、稀土元素：0.0001～0.002％、N：0.015％以下、O：0.0030％以下、Ti：0.02～0.1％、Ca：0～0.0030％、Cr：0～2.0％、Mo：0～1.0％、W：0～1.0％、V：0～0.70％、Nb：0～不足0.050％、Ni：0～3.5％、Cu：0～0.5％、及B：0～0.0050％，余量为Fe及杂质的化学组成。弹簧钢中，等效圆直径为5μm以上的氧化物系夹杂物的个数为0.2个/mm2以下，所述氧化物系夹杂物为：Al系氧化物；含有REM、O及Al的复合氧化物；及含有REM、O、S及Al的复合氧硫化物中的任意氧化物系夹杂物。进而，氧化物系夹杂物的等效圆直径的最大值为40μm以下。对于本实施方式的弹簧钢，Al系氧化物、复合氧化物(含有REM、且含有Al、O的夹杂物)、及复合氧硫化物(含有REM、且含有Al、O、S的夹杂物)中的任意氧化物系夹杂物被微细分散。因此，疲劳强度高。进而，本实施方式的弹簧钢含有Ti，因此具有高韧性。因此，本实施方式的弹簧钢的延展性优异。上述弹簧钢的化学组成也可以含有Ca：0.0001～0.0030％。上述弹簧钢的化学组成也可以含有选自由Cr：0.05～2.0％、Mo：0.05～1.0％、W：0.05～1.0％、V：0.05～0.70％、Nb：0.002～不足0.050％、Ni：0.1～3.5％、Cu：0.1～0.5％、及B：0.0003～0.0050％组成的组中的1种或2种以上。本实施方式的弹簧钢的制造方法具备：对具有上述化学组成的钢水进行精炼的工序、使用精炼后的钢水利用连续铸造法制造铸坯的工序、和对铸坯进行热加工的工序。对钢水进行精炼的工序包含：在钢包精炼时使用Al使钢水脱氧的工序，和使用Al的脱氧后，使用REM进行5分钟以上使钢水脱氧的工序。制造铸坯的工序包含：在铸模内搅拌钢水，使其在水平方向以0.1m/分钟以上的流速进行旋转的工序，和以1～100℃/分钟的冷却速度对浇铸中的铸坯进行冷却的工序。精炼工序中，在钢包精炼时依次实施Al脱氧、REM脱氧，且实施5分钟以上REM脱氧。进而，连续铸造工序中以上述的流速进行旋转、以上述的冷却速度进行冷却。通过该制造方法，能够制造满足上述的粗大氧化物系夹杂物的个数及粗大氧化物系夹杂物的等效圆直径的最大值的弹簧钢。以下，针对本实施方式的弹簧钢详细地进行说明。各元素的含量的“％”是指“质量％”。[化学组成]本实施方式的弹簧钢的化学组成含有以下的元素。C：0.4～0.7％碳(C)提高钢的强度。C含量过低时，得不到该效果。另一方面，C含量过高时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弹簧钢，其具有以质量％计含有C：0.4～0.7％、Si：1.1～3.0％、Mn：0.3～1.5％、P：0.03％以下、S：0.05％以下、Al：0.01～0.05％、稀土元素：0.0001～0.002％、N：0.015％以下、O：0.0030％以下、Ti：0.02～0.1％Ca：0～0.0030％、Cr：0～2.0％、Mo：0～1.0％、W：0～1.0％、V：0～0.70％、Nb：0～不足0.050％、Ni：0～3.5％、Cu：0～0.5％、及B：0～0.0050％，余量为Fe及杂质的化学组成，所述弹簧钢中，等效圆直径为5μm以上的氧化物系夹杂物的个数为0.2个/mm2以下，所述氧化物系夹杂物为：Al系氧化物；含有REM、O及Al的复合氧化物；及含有REM、O、S及Al的复合氧硫化物中的任意氧化物系夹杂物，所述氧化物系夹杂物的等效圆直径的最大值为40μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.23 JP 2014-0894201.一种弹簧钢，其具有以质量％计含有C：0.4～0.7％、Si：1.1～3.0％、Mn：0.3～1.5％、P：0.03％以下、S：0.05％以下、Al：0.01～0.05％、稀土元素：0.0001～0.002％、N：0.015％以下、O：0.0030％以下、Ti：0.02～0.1％Ca：0～0.0030％、Cr：0～2.0％、Mo：0～1.0％、W：0～1.0％、V：0～0.70％、Nb：0～不足0.050％、Ni：0～3.5％、Cu：0～0.5％、及B：0～0.0050％，余量为Fe及杂质的化学组成，所述弹簧钢中，等效圆直径为5μm以上的氧化物系夹杂物的个数为0.2个/mm2以下，所述氧化物系夹杂物为：Al系氧化物；含有REM、O及Al的复合氧化物；及含有REM、O、S及Al的复合氧硫化物中的任意氧化物系夹杂物，所述氧化物系夹杂物的等效圆直径的最大值为40μm以下。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：桥村雅之，山本隼也，水上和实，吉田直嗣，宫嵜雅文，宫本健一郎，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP