弹簧用空心无缝钢管制造技术

一种弹簧用空心无缝钢管，是以质量％计，含有C：0.2～0.7％、Si：0.5～3％、Mn：0.1～2％、Cr：高于0％并在3％以下、Al：高于0％并在0.1％以下、P：高于0％并在0.02％以下、S：高于0％并在0.02％以下及N：高于0％并在0.02％以下，余量是铁和不可避免的杂质的空心无缝钢管，其中，由下述(1)式计算的壁厚偏离率为7.0％以下。壁厚偏离率＝(最大壁厚－最小壁厚)/(平均壁厚)/2×100    (1)。

Hollow seamless steel tube for spring

With a hollow seamless steel pipe spring, is the quality of%, containing C:0.2 ~ 0.7%, Si:0.5 ~ 3%, Mn:0.1 ~ 2%, Cr above 0% and below 3% Al, higher than 0% and below 0.1% P, higher than 0% and below 0.02%, S: above 0% and below 0.02% and N: above 0% and below 0.02%, margin is a hollow seamless steel pipe, impurity iron and unavoidable which, by the following formula (1) wall thickness deviation rate is below 7%. The wall thickness deviation rate = (maximum thickness - minimum wall thickness) / (average wall thickness) /2 * 100 (1).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弹簧用空心无缝钢管
本专利技术涉及弹簧用空心无缝钢管，特别是涉及适于汽车等所使用的空心形状的钢制悬架弹簧等的制造的高强度弹簧用空心无缝钢管。
技术介绍
近年来，随着以减少废气和改善燃油效率为目的的汽车的轻量化和高输出功率化的要求高涨，在悬挂系统、发动机、离合器等所使用的悬架弹簧、阀弹簧、离合器弹簧等之中，也致力于高应力设计。因此，这些弹簧朝着高强度化、细直径化的方向，有载荷应力进一步增大的倾向。为了应对这种倾向，强烈希望在抗疲劳性和抗弹减性上也具有更高性能的弹簧钢。另外，为了一边维持抗疲劳性和抗弹减性一边实现轻量化，能够使用空心的管状钢材、无焊接接头的钢管(以下，称空心无缝钢管)作为弹簧的原材，以之取代作为弹簧的原材至今都在使用的棒状的线材，即代替实心线材的使用。用于制造这样的空心无缝钢管的技术，至今为止提出有种种。例如，在专利文献1中提出有一种技术，其是对于由弹簧钢钢材构成的原材，进行作为穿孔轧机代表的曼内斯曼穿孔，其后用芯棒式无缝管轧机进行延伸轧制，再以820～940℃再加热10～30分钟，之后终轧的技术。另外在专利文献2中公开有一种技术，其是对于圆筒状的坯段进行热静液挤压加工而制造无缝钢管中间体，加热所述无缝钢管中间体之后，对于加热后的所述无缝钢管中间体进行周期式轧管机轧制和拉拔加工之中至少一个，例如进行拉伸等使之伸展，加热伸展的所述无缝钢管中间体的技术。在专利文献3中，与专利文献2同样，也是在加热挤压用空心坯段后，进行热挤压，并进行冷加工等而制造无缝钢管。此外，专利文献4公开有一种技术，其是通过热轧制造棒材后，以枪孔钻穿孔，并进行冷态的轧制和拉伸(冷加工)而制造无缝管，由此避免穿孔和挤压时的加热，以减轻脱碳的技术。这些现有技术想通过降低脱碳和减少疵点而使疲劳特性提高，但目前要求的是比现有的要求水平更高的疲劳强度。因此，在至今为止提出的这些技术中，并不能满足所要求的疲劳强度，耐久性这一点不充分。特别是在更高的应力区域下，至今所提出的技术在耐久性提高方向存在局限，对于其他的要因也需要进行研究。【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】日本专利第4705456号公报【专利文献3】日本特开2012－111979号公报【专利文献4】日本专利第5324311号公报
技术实现思路
本专利技术在这种状况之下形成，其目的在于，提供一种高强度弹簧用空心无缝钢管，其所成形的弹簧能够确保充分的疲劳强度。达成上述课题的本专利技术，在降低钢管的壁厚的偏差这一点上具有特征。即，本专利技术的弹簧用空心无缝钢管，在以下方面具有要旨：所述空心无缝钢管以质量％计含有C：0.2～0.7％、Si：0.5～3％、Mn：0.1～2％、Cr：高于0％并在3％以下、Al：高于0％并在0.1％以下、P：高于0％并在0.02％以下、S：高于0％并在0.02％以下和N：高于0％并在0.02％以下，余量是铁和不可避免的杂质，其中，由下述(1)式计算的壁厚偏离率为7.0％以下。壁厚偏离率＝(最大壁厚－最小壁厚)/(平均壁厚)/2×100(1)本专利技术的弹簧用空心无缝钢管，优选跨越其总长，由下述(2)式计算的壁厚偏离率的最大值在7.0％以下，内表面疵点深度为50μm以下，且内表面总脱碳层深度为100μm以下。壁厚偏离率＝(最大壁厚－最小壁厚)/{(最大壁厚+最小壁厚)/2}/2×100(2)本专利技术的弹簧用空心无缝钢管，根据需要，优选以质量％计，还含有以下的(a)～(f)中的至少任意一种。(a)B：高于0％并在0.015％以下(b)从V：高于0％并在1％以下、Ti：高于0％并在0.3％以下及Nb：高于0％并在0.3％以下所构成的群中选择的一种以上(c)从Ni：高于0％并在3％以下和Cu：高于0％并在3％以下所构成的群中选择的一种以上(d)Mo：高于0％并在2％以下(e)从Ca：高于0％并在0.005％以下、Mg：高于0％并在0.005％以下和REM：高于0％并在0.02％以下所构成的群中选择的一种以上(f)Zr：高于0％并在0.1％以下，Ta：高于0％并在0.1％以下和Hf：高于0％并在0.1％以下所构成的群中选择的一种以上根据本专利技术，因为作为钢管的壁厚偏差指标的壁厚偏离率被高度降低为7.0％以下，所以能够提供疲劳强度高，耐久性优异的高强度空心弹簧用的无缝钢管。本专利技术的效果特别是在高应力区域能够显著地发挥其效果。附图说明图1是表示钢管的壁厚t对于外径D的比t/D，与壁厚不均造成的内表面应力的变动率的关系的曲线图。图2是表示钢管的壁厚t对于外径D的比t/D与轻量化率的关系的曲线图。图3是针对每种壁厚绘制出壁厚公差0.1mm之时的壁厚偏离率的曲线图。图4是表示后述的实施例中，用于扭转疲劳试验的试验片的形状的图。图5是表示后述的实施例1中，壁厚偏离率与扭转疲劳试验的耐久次数的关系的曲线图。图6是表示后述的实施例2中，跨越钢管的总长的壁厚偏离率的最大值，与扭转疲劳试验的耐久次数的关系的曲线图。具体实施方式在高强度空心弹簧中，存在的课题是不能实施喷丸硬化的内表面其疲劳强度的提高，至今为止，内表面的脱碳抑制和疵点减少等都受到研究。相对于此，本专利技术者们作为其他影响因素而对于钢管的壁厚的影响进行了锐意研究。其结果判明，空心的钢管的壁厚偏离率会对疲劳强度造成影响。在上述专利文献1～4这样的现有技术中，疵点和脱碳的改善是重要的课题，而对于壁厚偏离率则未予以任何考虑。但是，本专利技术者们着眼于壁厚偏离率而进行研究的结果表明，壁厚偏离率对疲劳特性的影响巨大，特别是通过使壁厚偏离率为7.0％以下，则能够提高无缝钢管的疲劳强度。壁厚偏离率优选为5.0％以下，更优选为3.0％以下。壁厚偏离率越小越好，但其下限通常为0.5％左右。此外，因为跨越钢管的总长，壁厚不均匀，壁厚偏离率也不同，所以为了得到稳定的疲劳强度，认为优选的是跨越总长而抑制壁厚的偏差。即，本专利技术的优选的一个实施方式中表明，通过跨越钢管的总长而使壁厚偏离率的最大值为7.0％以下，能够提高无缝钢管的疲劳强度。跨越钢管的总长的壁厚偏离率的最大值更优选为5.0％以下，进一步优选为3.0％以下。跨越钢管的总长的壁厚偏离率越小越好，但其下限通常为0.5％左右。在本专利技术中，壁厚偏离率由下述(1)式给出。壁厚偏离率＝(最大壁厚－最小壁厚)/(平均壁厚)/2×100(1)在此，最大壁厚和最小壁厚，意思分别是在同一断面内，例如每隔90°测量的4处这样在多处测量到的壁厚的最大值和最小值，平均壁厚意思是在所述多处测量的壁厚的平均值。另外，跨越钢管的总长的壁厚偏离率由下述(2)式给出。壁厚偏离率＝(最大壁厚－最小壁厚)/{(最大壁厚+最小壁厚)/2}/2×100(2)在此，最大壁厚和最小壁厚意思分别是，在一个部分例如通过超声波探针等在钢管的全周测量到的壁厚的最大值和最小值。跨越钢管的总长实施使用该(2)式的壁厚偏离率的测量，将得到的壁厚偏离率的最大值作为“跨越钢管的总长的壁厚偏离率”。还有，在本专利技术的弹簧用空心无缝钢管中，所谓“由(1)式计算的壁厚偏离率在7.0％以下”，可期待实质上跨越钢管的总长，壁厚偏离率大致为7.0％以下。因此，在例如从管端部等的任意的部分提取的断面中，多是由(1)式计算出的壁厚偏离率在7.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弹簧用空心无缝钢管，是以质量％计含有C：0.2～0.7％、Si：0.5～3％、Mn：0.1～2％、Cr：高于0％并在3％以下、Al：高于0％并在0.1％以下、P：高于0％并在0.02％以下、S：高于0％并在0.02％以下和N：高于0％并在0.02％以下，余量是铁和不可避免的杂质的空心无缝钢管，其中，由下述(1)式计算的壁厚偏离率为7.0％以下，壁厚偏离率＝(最大壁厚－最小壁厚)/(平均壁厚)/2×100  (1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.07 JP 2015-001710;2015.01.07 JP 2015-001711.一种弹簧用空心无缝钢管，是以质量％计含有C：0.2～0.7％、Si：0.5～3％、Mn：0.1～2％、Cr：高于0％并在3％以下、Al：高于0％并在0.1％以下、P：高于0％并在0.02％以下、S：高于0％并在0.02％以下和N：高于0％并在0.02％以下，余量是铁和不可避免的杂质的空心无缝钢管，其中，由下述(1)式计算的壁厚偏离率为7.0％以下，壁厚偏离率＝(最大壁厚－最小壁厚)/(平均壁厚)/2×100(1)。2.根据权利要求1所述的弹簧用空心无缝钢管，其中，跨越钢管的总长，由下述(2)式计算的壁厚偏离率的最大值为7.0％以下，内表面疵点深度为50μm以下，且内表面总脱碳层深度为100μm以下，壁厚偏离率＝(最大壁厚－最小壁厚)/{(最大壁厚+最小壁厚)/2}/2×100(2)。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：高知琢哉，畑野等，丰武孝太郎，
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，
类型：发明
国别省市：日本,JP