高強(qiáng)度彈簧及其制造方法和高強(qiáng)度彈簧用鋼及其制造方法技術(shù)

一種高強(qiáng)度彈簧，其中，以質(zhì)量％計(jì)，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：超過(guò)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和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述高強(qiáng)度彈簧包括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種；及V化合物，其包括在所述Nb化合物的周?chē)龀龅腣碳化物和V碳氮化物中的至少一種。物和V碳氮化物中的至少一種。物和V碳氮化物中的至少一種。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
高強(qiáng)度彈簧及其制造方法和高強(qiáng)度彈簧用鋼及其制造方法
[0001]本申請(qǐng)是國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/JP2017/020501，國(guó)際申請(qǐng)日為2017年6月1日的PCT國(guó)際申請(qǐng)進(jìn)入中國(guó)階段后國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?01780002753.8的標(biāo)題為“高強(qiáng)度彈簧及其制造方法和高強(qiáng)度彈簧用鋼及其制造方法”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。


[0002]本專(zhuān)利技術(shù)涉及高強(qiáng)度彈簧及其制造方法和高強(qiáng)度彈簧用鋼及其制造方法。

技術(shù)介紹

[0003]高強(qiáng)度彈簧應(yīng)用在汽車(chē)等中。高強(qiáng)度彈簧具有較高的強(qiáng)度，所以可由細(xì)線材形成，并可對(duì)汽車(chē)的輕量化乃至汽車(chē)的節(jié)油做出貢獻(xiàn)。但是，一旦提高彈簧的強(qiáng)度，則腐蝕環(huán)境下的疲勞強(qiáng)度、耐氫脆性、耐延遲斷裂性等就會(huì)下降。
[0004]因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的彈簧用鋼中，通過(guò)采用由含有V等的析出物所構(gòu)成的氫捕捉點(diǎn)(hydrogen trap site)對(duì)從外部環(huán)境侵入鋼中的氫進(jìn)行捕捉，可抑制鋼中的氫擴(kuò)散。
[0005][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)][0006][專(zhuān)利文獻(xiàn)][0007][專(zhuān)利文獻(xiàn)1]日本國(guó)特開(kāi)2001－288539號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0008][專(zhuān)利技術(shù)要解決的課題][0009]為了確保耐氫脆性，增加作為氫捕捉點(diǎn)的析出物的數(shù)量是一種有效的手段。析出物含有V等。
[0010]但是，若只增加V等元素的含量，僅形成粗大的析出物，則存在析出物的數(shù)量不能增加的問(wèn)題。
[0011]另外，為了獲得較高的強(qiáng)度，增加C的含量是一種有效的手段，然而，C的含量一旦過(guò)多，則腐蝕耐久性會(huì)降低。
>[0012]為了以較少含量的C獲得較高的強(qiáng)度，低溫回火(tempering treatment)處理是一種有效的手段，然而，一旦N的含量較多，則會(huì)發(fā)生低溫回火脆性。其結(jié)果為，由于韌性降低，導(dǎo)致耐延遲斷裂性也下降。
[0013]本專(zhuān)利技術(shù)是上述課題而提出的，其目的在于，提供一種耐氫脆性、腐蝕耐久性、及耐延遲斷裂性都較優(yōu)的高強(qiáng)度彈簧。
[0014][用于解決課題的手段][0015]為了解決上述課題，根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)形態(tài)，提供一種高強(qiáng)度彈簧，以質(zhì)量％計(jì)，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％，還含有P和S，P被限制在0.015％以下，S被限制在
0.010％以下，剩余部分則由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0016]所述高強(qiáng)度彈簧包括
[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種；及
[0018]V化合物，其包括在所述Nb化合物的周?chē)龀龅摹碳化物和V碳氮化物中的至少一種。
[0019][專(zhuān)利技術(shù)效果][0020]根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，能夠提供一種耐氫脆性、腐蝕耐久性、及耐延遲斷裂性都較優(yōu)的高強(qiáng)度彈簧和高強(qiáng)度彈簧用鋼。
附圖說(shuō)明
[0021][圖1]基于實(shí)施例1的回火處理后的鋼的截面的一部分的SEM照片。
[0022][圖2]基于實(shí)施例1的回火處理后的鋼的截面的其他部分的SEM照片。
[0023][圖3]實(shí)施例1和比較例1的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)的結(jié)果圖。
[0024][圖4]實(shí)施例3和比較例2的耐久性試驗(yàn)的結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
[0025]以下，對(duì)用于實(shí)施本專(zhuān)利技術(shù)的方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0026]高強(qiáng)度彈簧例如作為汽車(chē)的懸架彈簧來(lái)進(jìn)行使用。這里，高強(qiáng)度是指，拉伸強(qiáng)度(tensile strength)為1800MPa以上的意思。拉伸強(qiáng)度測(cè)定中所使用的試樣(specimen)的形狀遵循日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS Z2241)中記載的4號(hào)試樣的形狀。
[0027]高強(qiáng)度彈簧可為線圈彈簧。線圈彈簧通過(guò)熱成形彈簧、冷成形彈簧等工藝進(jìn)行制造。熱成形彈簧工藝是先將線材加熱成形為線圈狀后再進(jìn)行淬火(quenching)處理和回火處理。而冷成形彈簧工藝則是先對(duì)線材進(jìn)行淬火處理和/或回火處理后再將線材冷成形為線圈狀。
[0028]需要說(shuō)明的是，高強(qiáng)度彈簧在本實(shí)施方式中為線圈彈簧，但也可為板彈簧等。對(duì)高強(qiáng)度彈簧的形態(tài)并無(wú)特別限定。另外，高強(qiáng)度彈簧的用途也不僅限于汽車(chē)的懸架裝置。
[0029]高強(qiáng)度彈簧由高強(qiáng)度彈簧用鋼構(gòu)成。高強(qiáng)度彈簧用鋼是被進(jìn)行了淬火處理和/或回火處理的鋼，并具有通過(guò)淬火處理所獲得的馬氏體(martensite)組織。淬火處理之前，珠光體(pearlite)組織占主導(dǎo)地位，淬火溫度下，奧氏體(austenite)組織占主導(dǎo)地位，而淬火處理之后，馬氏體組織占主導(dǎo)地位。
[0030]高強(qiáng)度彈簧用鋼只要是被進(jìn)行了淬火處理和/或回火處理的鋼即可，對(duì)其形狀并無(wú)特別限定。例如，在熱成形彈簧的情況下，高強(qiáng)度彈簧用鋼可具有彈簧形狀(例如，線圈狀)。另一方面，在冷成形彈簧的情況，高強(qiáng)度彈簧用鋼可具有彈簧形狀，也可具有被加工成彈簧形狀之前的形狀(例如，棒狀)。
[0031]高強(qiáng)度彈簧用鋼以質(zhì)量％計(jì)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％，還含有P和S，P被限制在0.015％以下，S被限制在0.010％以下，剩余部分則由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。以下，對(duì)各成分進(jìn)行說(shuō)明。在各成分的說(shuō)明中，「％」是指“質(zhì)量％”的意思。
[0032]C是提高鋼的強(qiáng)度的有效元素。C的含量為0.40～0.50％。如果C的含量小于0.40％，則無(wú)法獲得作為彈簧所需的強(qiáng)度。另一方面，如果C的含量超過(guò)0.50％，則腐蝕耐久性會(huì)降低。
[0033]Si是通過(guò)固溶在鐵氧體(ferrite)中以提高鋼的強(qiáng)度的有效元素。Si的含量為1.00～3.00％。如果Si的含量小于1.00％，則不能獲得作為彈簧所需的強(qiáng)度。另一方面，如果Si的含量超過(guò)3.00％，則當(dāng)對(duì)彈簧進(jìn)行加熱成形時(shí)，容易發(fā)生表面脫碳，會(huì)導(dǎo)致彈簧的耐久性降低。
[0034]Mn是提高鋼的淬火性的有效元素。Mn的含量為0.30～1.20％。如果Mn的含量小于0.30％，則無(wú)法充分獲得提高淬火性的效果。另一方面，如果Mn的含量超過(guò)1.20％，則韌性會(huì)發(fā)生惡化。
[0035]Ni是增加鋼的腐蝕耐久性的必要元素。Ni的含量為0.05～0.50％。如果Ni的含量小于0.05％，則難以充分獲得增加鋼的腐蝕耐久性的效果。此外，由于Ni的價(jià)格很高，所以Ni的含量的上限為0.50％。
[0036]Cr是提高鋼的強(qiáng)度的有效元素。Cr的含量為0.35～1.50％。如果Cr的含量小于0.35％，則很難充分獲得提高鋼的強(qiáng)度本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高強(qiáng)度彈簧，其中，以質(zhì)量％計(jì)，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：超過(guò)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和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述高強(qiáng)度彈簧包括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種；及V化合物，其包括在所述Nb化合物的周?chē)龀龅腣碳化物和V碳氮化物中的至少一種。2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度彈簧，其中，所述Nb化合物和所述V化合物形成復(fù)合析出物，所述復(fù)合析出物的平均粒徑為0.01μm以上且1μm以下，且所述復(fù)合析出物的單位面積的個(gè)數(shù)為100個(gè)/mm2以上且100000個(gè)/mm2以下。3.如權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度彈簧，其中，V含量以質(zhì)量％計(jì)為0.25～0.50％。4.一種高強(qiáng)度彈簧的制造方法，其中，對(duì)鋼進(jìn)行淬火溫度為950℃以上且1000℃以下的淬火處理和回火溫度為250℃以上且小于390℃的回火處理，所述鋼以質(zhì)量％計(jì)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：超過(guò)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和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，在所述淬火溫度下，使包括V碳化物和V碳氮化物中的至少一種的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種的Nb化合物的周?chē)顾鯲化合物析出。5.如權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)度彈簧的制造方法，其中，所述Nb化合物和所述V化合物形成復(fù)合析出物，所述復(fù)合析出物的平均粒徑為0.01μm以上且1μm以下，且所述復(fù)合析出物的單位面積的個(gè)數(shù)為100個(gè)/mm2以上且100000個(gè)/mm2以下。6.如權(quán)利要求4或5所述的高強(qiáng)度彈簧的制造方法，其中，V含量以質(zhì)量％計(jì)為0.25～0.50％。7.如權(quán)利要求4或5所述的高強(qiáng)度彈簧的制造方法，其中，回火處理中的回火溫度為250℃以上350℃以下。8.一種高強(qiáng)度...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：渡邊幹，蓑口光樹(shù)，大石裕之，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：三菱制鋼株式會(huì)社，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：