[发明专利]弹簧钢

说明书

技术领域

本发明涉及作为例如汽车用悬架弹簧、扭力杆以及稳定杆等的原材的高强度弹簧钢、特别是涉及高强度并且耐脱碳性优良、适合作为汽车用行驶部件的弹簧钢。

背景技术

近年来，从地球环境问题的观点出发，要求汽车的燃料效率提高、以及二氧化碳排出量的削减，随之，汽车的轻量化的要求越来越强。特别是对于作为汽车的行驶部件之一的悬架弹簧的轻量化的要求强，采用了使用淬火-回火后的强度达到2000MPa以上的、高强度化的原材的高应力设计。

通用的弹簧用钢是JIS G4801等中规定的、淬火-回火后的强度达到约1600～约1800MPa的弹簧用钢，通过热轧制造成规定的线材后，在热成形弹簧的情况下，加热的同时成形为弹簧状后，进行淬火-回火处理，在冷成形弹簧的情况下，拉拔加工后，进行淬火-回火处理，成形为弹簧状。

例如，在悬架弹簧中，作为至今为止通常使用的原材，使用JIS G4801中记载的SUP7。SUP7含有1.8～2.2质量％的Si，在通过热轧制造成规定的线材时，在表层容易发生脱碳，特别是容易发生铁素体脱碳，对作为弹簧的特性(例如疲劳特性)产生不良影响。铁素体脱碳是奥氏体组织随着脱碳而发生铁素体相变的现象，在钢原材加热时或热轧工序中，由于钢原材的表面发生脱碳而产生，此外，在将弹簧用钢线材加热、热成形或淬火的过程中也会产生。该铁素体脱碳的抑制除了确保弹簧的疲劳特性之外，也带来省略用于削去脱碳层的剥离工序等、提高成品率等各种优点，因此，为了抑制铁素体脱碳，进行了各种提案。

例如，专利文献1中记载的技术通过控制Cu与Ni的合计添加量(Cu+Ni)，实现了铁素体脱碳的抑制。但是，铁素体脱碳是由于钢材表层区域中的碳减少从而表层区域成为铁素体单相组织的现象，即使将Cu+Ni控制在0.20质量％至0.75质量％的范围内，也难以确实地抑制铁素体脱碳。

专利文献2中公开了一种弹簧用钢线材，其通过控制C、Si、Mn、Cr、P、S的添加量、控制线材的结晶粒径，使耐脱碳性以及拉丝加工性优良。但是，铁素体脱碳是由于钢材表层区域中的碳减少从而表层区域成为铁素体单相组织的现象，即使通过调整C、Si、Mn、Cr、P、S的添加量来控制线材的结晶粒径，也难以确实地抑制铁素体脱碳。

专利文献3中，在表面温度为800～1000℃的温度范围内结束精轧后，在将轧制后的钢带卷取前不进行水冷而卷取成卷材状，在卷取后的冷却过程中，不迅速改变冷却条件而是以空冷以下的速度冷却至完成相变，由此，抑制铁素体脱碳的发生。但是，铁素体脱碳是由于钢材表层区域中的碳减少从而表层区域成为铁素体单相组织的现象，仅仅控制制造条件，难以抑制铁素体脱碳。

专利文献4中，在制造弹簧钢时，通过控制作为通常包含的微量成分的Ni、Cu、S的组合量，降低脱碳。但是，铁素体脱碳是由于钢材表层区域中的碳减少从而表层区域成为铁素体单相组织的现象，即使控制Ni、Cu、S的组合量，也难以确实地避免表层的碳的降低，难以抑制铁素体脱碳。

专利文献5中，通过控制C、Si、Mn以及Sb的添加量，抑制铁素体脱碳。该文献5中，作为实施例公开了含有0.55质量％以上的C的钢，由于添加的C量多，因此，对铁素体脱碳的抑制有利。但是，即使能够抑制铁素体脱碳，但由于含有的C、Sb多，因此，在难以抑制脱碳(在此为总脱碳)、抑制拉丝性降低的方面仍存在问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-105496号公报

专利文献2：日本特开2009-68030号公报

专利文献3：日本特开2003-268453号公报

专利文献4：日本特开平8-176737号公报

专利文献5：日本特公平6-72282号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，从提高汽车的燃料效率、以及削减二氧化碳排出量的观点出发，期望作为汽车的行驶部件之一的悬架弹簧的进一步高强度化。但是，在弹簧的表层发生铁素体脱碳时，由于对作为弹簧的特性(例如疲劳特性)产生不良影响，因此，抑制铁素体脱碳(以下，也称为耐脱碳性)成为课题。另外，由于增加C、添加Cu、Ni、Sb等合金元素，在拉丝前的弹簧原材中容易生成硬质的组织，因此，拉丝性降低也成为课题。

本发明是为了解决上述课题而完成的，通过对以往的高强度弹簧钢进行C、Si、Mn、Cr、Mo、Sb以及Sn的添加量的适当化，提供高强度、并且不会损害弹簧钢的各种特性的、耐脱碳性优良的弹簧钢。