[发明专利]疲劳特性优异的高洁净度弹簧用钢及高洁净度弹簧

说明书

技术领域

本发明涉及疲劳特性优异的高洁净度弹簧用钢及疲劳特性优异的高 洁净度弹簧，涉及降低硬质且延展性极小的非金属夹杂物，且提高了疲劳 特性的高洁净度弹簧用钢及使用该钢得到的疲劳特性优异的高洁净度弹 簧。由该高洁净度弹簧用钢得到的弹簧作为要求极高疲劳特性的汽车用发 动机的阀弹簧及离合器弹簧、制动器弹簧有效使用。

背景技术

近年来，例如在汽车领域，随着轻量化及高输出化的要求的提高，用 于发动机及悬架等的阀弹簧及悬架弹簧、尤其是离合器弹簧等也正在指向 高应力设计。因此在这些弹簧中，为对应负荷应力的增大，而强烈期望耐 疲劳特性及耐永久变形性优异的产品。尤其对于阀弹簧增强疲劳强度的要 求非常强烈，在现有钢中即使疲劳强度高的SWOSC-V[JIS G 3566]也难 以应对。

在要求高的疲劳强度的弹簧用钢材中，需要极力降低钢材中存在的硬 质的非金属夹杂物。从这种观点考虑，作为用于上述用途的钢材通常使用 极力降低了上述非金属夹杂物的存在的高洁净度钢。起因于非金属夹杂物 的断线、疲劳折损的危险性随着原材的高强度化的进行而提高，因此，成 为其主要原因的上述非金属夹杂物的减少·小型化的要求更严格。

从实现钢材中的硬质的非金属夹杂物的降低·小型化的观点，到目前 为止提出有各种各样的技术。例如在非专利文献1中公示有在阀弹簧用钢 中，控制成熔点比1400～1500℃范围更低的CaO-Al₂O₃-SiO₂三成分系夹 杂物，没有成为疲劳破坏的起点，提高疲劳特性。

另外，在专利文献1中，非金属夹杂物在热轧时良好延伸，且在冷轧 或拉伸工序中破碎分散成微细的形状，通过规定该非金属夹杂物的平均组 成，实现冷加工性和疲劳特性提高了的高洁净度钢。另外，在专利文献2 中也规定在热轧制及冷轧制、拉伸中容易拉伸、微细化的非金属夹杂物的 组成。

另一方面，在专利文献3中公示有，将氧化物类夹杂物的熔点设定为 1500℃以下，制成热、冷轧制时容易延伸的低熔点组成的夹杂物的技术。

另外，在专利文献4中，作为在热轧制·冷轧制时容易延伸、低熔点 组成的夹杂物，限定Al₂O₃-SiO₂-MgO系中含有的MgO和/或CaO的 量。

非专利文献1：“第182·183回西山纪念技术讲座”、(社)日本钢铁 协会编、第131～134页

专利文献1：(日本)特开昭62-99436号公报

专利文献2：(日本)特开昭62-99437号公报

专利文献3：(日本)特开平5-320827号公报

专利文献1：(日本)特开昭63-140068号公报

迄今为止，在提出的各种现有技术中，通常是通过控制夹杂物的平均 组成来实现良好的疲劳强度。但是，近年，阀弹簧要求下述(Ⅰ)及(Ⅱ) 的特性。

(Ⅰ)为有利于确保为了用于步行者保护的确保碰撞安全性的机罩下 空间，因此要求降低发动机高度即降低弹簧高度。

(Ⅱ)由于燃油费提高，因此要求弹簧的轻量化。

为了实现上述弹簧高度的降低及轻量化，要求弹簧用钢更进一步高的 强度化，但是，只是现有技术中不能适应更高强度化的要求。作为其理由， 迄今为止仍存在难以进行已经为极高水平的夹杂物控制，折损夹杂物极少 存在，而难以减少至其以上的问题。另外，已经知道硬质结晶类的夹杂物 是有害的，但是在该硬质结晶类的夹杂物中，尤其还不知道如何区别有害 的和无关的。

另外，在迄今为止提出的各种技术中，将夹杂物组成控制到低熔点区 域，以实现微细化为目标的成为研究中心，但是，在该组成区域为含有SiO₂的情况下，通过理论的相分离而生成SiO₂。尤其是在阀弹簧钢中，在锻造 后轧制前进行加热，因此这时通过相分离提高了发生SiO₂生成的可能性。 这样生成的SiO₂是硬质的，在轧制时难以变形，容易残存于最终制品中。 在最终制品中残存的SiO₂虽然是极少数也可能成为线材折损的原因，不能 实现要求更进一步清洁化的能够与近年要求相适应的高洁净度钢。

发明内容