高强度弹簧及其制造方法和高强度弹簧用钢及其制造方法技术

一种高强度弹簧，其中，以质量％计，含有C：0.40～0.50％、Si：1.00～3.00％、Mn：0.30～1.20％、Ni：0.05～0.50％、Cr：0.35～1.50％、Mo：0.03～0.50％、Cu：0.05～0.50％、Al：0.005～0.100％、V：0.05～0.50％、Nb：0.005～0.150％、及N：超过0.0100％且在0.0200％以下，P被限制在0.015％以下，S被限制在0.010％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，所述高强度弹簧包括Nb化合物，其包括Nb碳化物、Nb氮化物、及Nb碳氮化物中的至少一种；及V化合物，其包括在所述Nb化合物的周围析出的V碳化物和V碳氮化物中的至少一种。物和V碳氮化物中的至少一种。物和V碳氮化物中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
高强度弹簧及其制造方法和高强度弹簧用钢及其制造方法
[0001]本申请是国际申请号为PCT/JP2017/020501，国际申请日为2017年6月1日的PCT国际申请进入中国阶段后国家申请号为201780002753.8的标题为“高强度弹簧及其制造方法和高强度弹簧用钢及其制造方法”的中国专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及高强度弹簧及其制造方法和高强度弹簧用钢及其制造方法。

技术介绍

[0003]高强度弹簧应用在汽车等中。高强度弹簧具有较高的强度，所以可由细线材形成，并可对汽车的轻量化乃至汽车的节油做出贡献。但是，一旦提高弹簧的强度，则腐蚀环境下的疲劳强度、耐氢脆性、耐延迟断裂性等就会下降。
[0004]因此，在专利文献1所公开的弹簧用钢中，通过采用由含有V等的析出物所构成的氢捕捉点(hydrogen trap site)对从外部环境侵入钢中的氢进行捕捉，可抑制钢中的氢扩散。
[0005][现有技术文献][0006][专利文献][0007][专利文献1]日本国特开2001－288539号公报

技术实现思路

[0008][专利技术要解决的课题][0009]为了确保耐氢脆性，增加作为氢捕捉点的析出物的数量是一种有效的手段。析出物含有V等。
[0010]但是，若只增加V等元素的含量，仅形成粗大的析出物，则存在析出物的数量不能增加的问题。
[0011]另外，为了获得较高的强度，增加C的含量是一种有效的手段，然而，C的含量一旦过多，则腐蚀耐久性会降低。
>[0012]为了以较少含量的C获得较高的强度，低温回火(tempering treatment)处理是一种有效的手段，然而，一旦N的含量较多，则会发生低温回火脆性。其结果为，由于韧性降低，导致耐延迟断裂性也下降。
[0013]本专利技术是上述课题而提出的，其目的在于，提供一种耐氢脆性、腐蚀耐久性、及耐延迟断裂性都较优的高强度弹簧。
[0014][用于解决课题的手段][0015]为了解决上述课题，根据本专利技术的一个形态，提供一种高强度弹簧，以质量％计，其含有C：0.40～0.50％、Si：1.00～3.00％、Mn：0.30～1.20％、Ni：0.05～0.50％、Cr：0.35～1.50％、Mo：0.03～0.50％、Cu：0.05～0.50％、Al：0.005～0.100％、V：0.05～0.50％、Nb：0.005～0.150％、及N：0.0100～0.0200％，还含有P和S，P被限制在0.015％以下，S被限制在
0.010％以下，剩余部分则由Fe和不可避免的杂质构成，
[0016]所述高强度弹簧包括
[0017]Nb化合物，其包括Nb碳化物、Nb氮化物、及Nb碳氮化物中的至少一种；及
[0018]V化合物，其包括在所述Nb化合物的周围析出的、V碳化物和V碳氮化物中的至少一种。
[0019][专利技术效果][0020]根据本专利技术，能够提供一种耐氢脆性、腐蚀耐久性、及耐延迟断裂性都较优的高强度弹簧和高强度弹簧用钢。
附图说明
[0021][图1]基于实施例1的回火处理后的钢的截面的一部分的SEM照片。
[0022][图2]基于实施例1的回火处理后的钢的截面的其他部分的SEM照片。
[0023][图3]实施例1和比较例1的旋转弯曲疲劳试验的结果图。
[0024][图4]实施例3和比较例2的耐久性试验的结果图。
具体实施方式
[0025]以下，对用于实施本专利技术的方式进行说明。
[0026]高强度弹簧例如作为汽车的悬架弹簧来进行使用。这里，高强度是指，拉伸强度(tensile strength)为1800MPa以上的意思。拉伸强度测定中所使用的试样(specimen)的形状遵循日本工业标准(JIS Z2241)中记载的4号试样的形状。
[0027]高强度弹簧可为线圈弹簧。线圈弹簧通过热成形弹簧、冷成形弹簧等工艺进行制造。热成形弹簧工艺是先将线材加热成形为线圈状后再进行淬火(quenching)处理和回火处理。而冷成形弹簧工艺则是先对线材进行淬火处理和/或回火处理后再将线材冷成形为线圈状。
[0028]需要说明的是，高强度弹簧在本实施方式中为线圈弹簧，但也可为板弹簧等。对高强度弹簧的形态并无特别限定。另外，高强度弹簧的用途也不仅限于汽车的悬架装置。
[0029]高强度弹簧由高强度弹簧用钢构成。高强度弹簧用钢是被进行了淬火处理和/或回火处理的钢，并具有通过淬火处理所获得的马氏体(martensite)组织。淬火处理之前，珠光体(pearlite)组织占主导地位，淬火温度下，奥氏体(austenite)组织占主导地位，而淬火处理之后，马氏体组织占主导地位。
[0030]高强度弹簧用钢只要是被进行了淬火处理和/或回火处理的钢即可，对其形状并无特别限定。例如，在热成形弹簧的情况下，高强度弹簧用钢可具有弹簧形状(例如，线圈状)。另一方面，在冷成形弹簧的情况，高强度弹簧用钢可具有弹簧形状，也可具有被加工成弹簧形状之前的形状(例如，棒状)。
[0031]高强度弹簧用钢以质量％计含有C：0.40～0.50％、Si：1.00～3.00％、Mn：0.30～1.20％、Ni：0.05～0.50％、Cr：0.35～1.50％、Mo：0.03～0.50％、Cu：0.05～0.50％、Al：0.005～0.100％、V：0.05～0.50％、Nb：0.005～0.150％、及N：0.0100～0.0200％，还含有P和S，P被限制在0.015％以下，S被限制在0.010％以下，剩余部分则由Fe和不可避免的杂质构成。以下，对各成分进行说明。在各成分的说明中，「％」是指“质量％”的意思。
[0032]C是提高钢的强度的有效元素。C的含量为0.40～0.50％。如果C的含量小于0.40％，则无法获得作为弹簧所需的强度。另一方面，如果C的含量超过0.50％，则腐蚀耐久性会降低。
[0033]Si是通过固溶在铁氧体(ferrite)中以提高钢的强度的有效元素。Si的含量为1.00～3.00％。如果Si的含量小于1.00％，则不能获得作为弹簧所需的强度。另一方面，如果Si的含量超过3.00％，则当对弹簧进行加热成形时，容易发生表面脱碳，会导致弹簧的耐久性降低。
[0034]Mn是提高钢的淬火性的有效元素。Mn的含量为0.30～1.20％。如果Mn的含量小于0.30％，则无法充分获得提高淬火性的效果。另一方面，如果Mn的含量超过1.20％，则韧性会发生恶化。
[0035]Ni是增加钢的腐蚀耐久性的必要元素。Ni的含量为0.05～0.50％。如果Ni的含量小于0.05％，则难以充分获得增加钢的腐蚀耐久性的效果。此外，由于Ni的价格很高，所以Ni的含量的上限为0.50％。
[0036]Cr是提高钢的强度的有效元素。Cr的含量为0.35～1.50％。如果Cr的含量小于0.35％，则很难充分获得提高钢的强度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度弹簧，其中，以质量％计，含有C：0.40～0.50％、Si：1.00～3.00％、Mn：0.30～1.20％、Ni：0.05～0.50％、Cr：0.35～1.50％、Mo：0.03～0.50％、Cu：0.05～0.50％、Al：0.005～0.100％、V：0.05～0.50％、Nb：0.005～0.150％、及N：超过0.0100％且在0.0200％以下，P被限制在0.015％以下，S被限制在0.010％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，所述高强度弹簧包括Nb化合物，其包括Nb碳化物、Nb氮化物、及Nb碳氮化物中的至少一种；及V化合物，其包括在所述Nb化合物的周围析出的V碳化物和V碳氮化物中的至少一种。2.如权利要求1所述的高强度弹簧，其中，所述Nb化合物和所述V化合物形成复合析出物，所述复合析出物的平均粒径为0.01μm以上且1μm以下，且所述复合析出物的单位面积的个数为100个/mm2以上且100000个/mm2以下。3.如权利要求1或2所述的高强度弹簧，其中，V含量以质量％计为0.25～0.50％。4.一种高强度弹簧的制造方法，其中，对钢进行淬火温度为950℃以上且1000℃以下的淬火处理和回火温度为250℃以上且小于390℃的回火处理，所述钢以质量％计含有C：0.40～0.50％、Si：1.00～3.00％、Mn：0.30～1.20％、Ni：0.05～0.50％、Cr：0.35～1.50％、Mo：0.03～0.50％、Cu：0.05～0.50％、Al：0.005～0.100％、V：0.05～0.50％、Nb：0.005～0.150％、及N：超过0.0100％且在0.0200％以下，P被限制在0.015％以下，S被限制在0.010％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，在所述淬火温度下，使包括V碳化物和V碳氮化物中的至少一种的V化合物固溶在Fe中，之后，在包括Nb碳化物、Nb氮化物、及Nb碳氮化物中的至少一种的Nb化合物的周围使所述V化合物析出。5.如权利要求4所述的高强度弹簧的制造方法，其中，所述Nb化合物和所述V化合物形成复合析出物，所述复合析出物的平均粒径为0.01μm以上且1μm以下，且所述复合析出物的单位面积的个数为100个/mm2以上且100000个/mm2以下。6.如权利要求4或5所述的高强度弹簧的制造方法，其中，V含量以质量％计为0.25～0.50％。7.如权利要求4或5所述的高强度弹簧的制造方法，其中，回火处理中的回火温度为250℃以上350℃以下。8.一种高强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边幹，蓑口光树，大石裕之，
申请(专利权)人：三菱制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：