[发明专利]疲劳特性优异的高强度钢材

说明书

技术领域

本发明涉及疲劳特性，特别是弹簧的疲劳特性优异的高强度钢材。所述高强度钢材包括对拉丝材实施淬火回火而得到的弹簧用钢线；对该弹簧用钢线实施卷簧而得到的弹簧；和对拉丝材实施弹卷簧之后进行淬火回火而得到的弹簧。

背景技术

伴随汽车等的轻量化和高应力化，在发动机、离合器等所使用的阀弹簧、离合器弹簧等之中，也指向高应力化。由此导致对弹簧的外加应力增大，因此对于该弹簧，要求疲劳特性和耐永久残余应变性优异，特别是要求难以因内部缺陷而发生疲劳断裂，疲劳特性优异。

近年来，阀弹簧和离合器弹簧等的大部分是通过如下方式制造，即，对于拉丝材实施被称为油回火的淬火回火，对所得到的回火马氏体组织的钢线，以常温(冷态)实施卷簧而制造。另外虽只有少量，但也有对拉丝材以常温实施卷簧后进行淬火回火而得到的弹簧。无论是以何种方法制造的情况，构成弹簧的钢材的组织都是回火马氏体。

上述回火马氏体，具有便于得到高强度，另外也能够提高疲劳强度和耐永久残余应变性的优点。但是，伴随高强度化而来的韧性延展性的降低，导致以钢材中的夹杂物等的内部缺陷为起因的折损容易发生，其结果是疲劳特性有可能降低。

针对使组织为回火马氏体时伴随上述高强度化而来的疲劳特性的降低，提出有以下的改善对策。例如在专利文献1中，通过以质量基准计在0.020ppm～20ppm的范围内使total-Li含有，“从而在炼钢时Li被复合氧化物摄取而形成单相的复合氧化物(例如，CaO-Al₂O₃-SiO₂-MnO-MgO-Li₂O系复合氧化物等)。若将该钢材加热至热态温度，则该含Li复合氧化物系夹杂物进行相分离而成为玻璃质相和结晶质相，成为在玻璃质状的单相的夹杂物中有作为平衡相的结晶相微细析出的状态，若在此状态下进行开坯轧制和热轧，则因为玻璃质的部分为低融点·低粘性，所以富于延伸性，可以良好地延伸，而另一方面，在结晶相与玻璃相的界面，由于轧制时的应力集中，极度容易发生分裂，所以夹杂物变得非常微细”(段落[0022])。其结果指出，能够改善疲劳特性。但是在该技术中，为了得到上述单相的复合氧化物，需要进行炼钢工序中的控制，这说不上容易，另外还容易受到制造中的加热条件、热处理温度等外部因素的影响。

另外在专利文献2中公开有一种弹簧用钢线，其是对钢材进行铅淬火，并拉丝之后，再进行淬火回火而得到的弹簧用钢线，其特征在于，所述铅淬火，是以900～1050℃加热钢材60～180秒而使之奥氏体化之后，再以600～750℃加热20～100秒而使之等温相变的条件下进行，具有回火马氏体组织，以质量％计含有C：0.50～0.75％、Si：1.80～2.70％、Mn：0.1～0.7％、Cr：0.70～1.50％、Co：0.02～1.00％，余量由Fe和杂质构成，淬火回火后的断面收缩值为40％以上，淬火回火后以420℃以上、480℃以下进行2小时以上的热处理后的剪切屈服应力为1000MPa以上。即，通过规定铅淬火热处理、淬火·回火后的断面收缩值、和相当于氮化处理的热处理后的剪切屈服应力，从而确保疲劳特性和高韧性。但是上述钢线以Co为必须，并且Cr的添加量也多，因此有合金成本高这样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4417792号公报

专利文献2：日本专利第4357977号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明着眼于上述这样的情况而形成，其目的在于，提供一种疲劳特性优异的高强度弹簧等的钢材，特别是提供更容易提高高强度区域的疲劳特性，并且不会使合金成本上升的高强度弹簧等的钢材。还有，本发明中的所谓“高强度”，是指伴随高强度化而韧延性有可能降低，钢线或弹簧的内部硬度以维氏硬度(HV)为600以上的。该维氏硬度(HV)的上限大约为670以下。本发明是在此高强度区域提高疲劳特性，即提高承受高疲劳载荷的弹簧等的钢材的疲劳特性。

用于解决课题的手段

能够解决上述课题的本发明的疲劳特性优异的高强度钢材，具有的特征在于，以质量％计含有

C：0.5～1.0％、

Si：1.5～2.50％、

Mn：0.5～1.50％、

P：高于0％并在0.020％以下、

S：高于0％并在0.020％以下、

Cr：高于0％并在0.2％以下、

Al：高于0％并在0.010％以下、