[发明专利]高强度弹簧用中空无缝管

说明书

技术领域

本发明涉及汽车等的内燃机的阀弹簧和悬架弹簧等所使用的高强度弹簧用中空无缝管，特别是涉及降低了其外周面和内周面的脱碳的高强度弹簧用中空无缝管。

背景技术

近年来，随着以减少尾气和改善油耗为目的的汽车的轻量化和高输出功率化的要求提高，在发动机、离合器和悬架等所使用的阀弹簧、离合器弹簧、悬架弹簧等之中，也致力于高应力设计。因此，这些弹簧面向高强度化/细直径化的方向，处于负荷应力进一步增大的倾向。为了应对这一倾向，强烈期望在耐疲劳性和耐永久残余应变性中也有更高性能的弹簧钢。

另外，为了一边维持耐疲劳特性和耐永久残余应变性一边实现轻量化，作为弹簧的原材，并不是以前所使用的棒状的线材(即，实心的线材)，而是使用中空的管状的钢材且没有焊接部分(即无缝管)作为弹簧的原材。

关于用于制造上述这样的中空无缝管的技术，迄今也提出有各种样的技术。例如在专利文献1中提出有一种技术，其使用应该是穿孔轧机的代表的曼内斯曼穿孔机(mannesmann piercer)进行穿孔后(曼内斯曼穿孔)，进行冷间芯棒式无缝轧管(mandrel mill)，再以10～30分的条件再加热至820～940℃，其后进行终轧。

另一方面，在专利文献2中提出有一种技术，其进行热等静压挤压，成为中空无缝管的形状后，进行球状化退火，继续通过冷周期式轧管轧制和拉拔加工等进行伸展(拔管)。另外，在该技术中还显示，最终以规定的温度进行退火。

在上述这样的各技术中，在进行曼内斯曼穿孔和热等静压挤压时，需要加热至1050℃以上，或在冷加工前/后进行退火，在热环境下加热或加工时，在其后进一步的热处理工序中，存在中空无缝管的内周面和外周面容易发生脱碳这样的问题。另外，在加热处理后的冷却时，还存在的情况是，发生因碳向铁素体和奥氏体中的固溶量不同而引起的脱碳(铁素体脱碳)。

若发生上述这样的脱碳，则在弹簧制造时的淬火阶段，在外周面和内周面会发生表层部未充分硬化的情况，在成形的弹簧中，产生不能确保充分的疲劳强度这样的问题。另外，在通常的弹簧中通常会进行的是，以喷丸硬化对外表面赋予残留应力，使疲劳强度提高，但在由中空无缝管成形的弹簧中，不能对内周面进行喷丸硬化，以及在现有的加工方法中，在内周面容易发生伤痕，因此还有难以确保内面的疲劳强度这样的问题。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平1-247532号公报

专利文献2：日本特开2007-125588号公报

发明内容

本发明在这种状况下而做，其目的在于，提供一种高强度弹簧用中空无缝管，其极力降低内周面和外周面的脱碳的发生，在弹簧制造时的淬火阶段，在外周面和内周面，表层部能够充分硬化，在成形的弹簧中能够确保充分的疲劳强度。

本发明包括以下的形态。

(1)一种高强度弹簧用中空无缝管，由分别含有如下成分的钢材构成：C：0.2～0.7质量％；Si：0.5～3质量％；Mn：0.1～2质量％；Al：大于0、在0.1质量％以下；P：大于0、在0.02质量％以下、S：大于0、在0.02质量％以下和N：大于0、在0.02质量％以下，中空无缝管的内周面和外周面的C含量为0.10质量％以上，并且所述内周面和外周面各自的全脱碳层的厚度为200μm以下。

(2)根据(1)所述的高强度弹簧用中空无缝管，其中，内面表层部的铁素体的平均晶粒直径为10μm以下。

(3)根据(1)所述的高强度弹簧用中空无缝管，其中，存在于内周面的伤痕的最大深度为20μm以下。

(4)根据(2)所述的高强度弹簧用中空无缝管，其中，存在于内周面的伤痕的最大深度为20μm以下。

(5)根据(1)～(4)中任一项所述的高强度弹簧用中空无缝管，其中，还含有以下的(a)～(g)群的至少一群。

(a)Cr：大于0、在3质量％以下；

(b)B：大于0、在0.015质量％以下；

(c)从V：大于0、在1质量％以下；Ti：大于0、在0.3质量％以下和Nb：大于0、在0.3质量％以下构成的群中选出的1种以上；

(d)从Ni：大于0、在3质量％以下和Cu：大于0、在3质量％以下构成的群中选出的一种以上；

(e)Mo：大于0、在2质量％以下；

(f)从Ca：大于0、在0.005质量％以下；Mg：大于0、在0.005质量％以下和REM：大于0、在0.02质量％以下构成的群中被选出的1种以上；