[发明专利]高强度中空弹簧用钢的制造方法

说明书

提供一种制造抗氢脆性能优异的高强度中空弹簧用钢的方法。一种对于作为中空弹簧的原材使用的无缝管进行淬火、回火而得到的中空弹簧用钢的制造方法，其中，对于含有规定成分的无缝管，以满足下述(1)的淬火条件、和下述(2)的回火条件的方式进行热处理。(1)淬火条件26000≤(T1+273)×(log(t1)+20)≤29000…式(1)900℃≤T1≤1050℃，10秒≤t1≤1800秒。在此，T1的意思是淬火温度(℃)，t1意思是900℃以上的温度域的停留时间(秒)。(2)回火条件13000≤(T2+273)×(log(t2)+20)≤15500…式(2)T2≤550℃，t2≤3600秒。在此，T2意思是回火温度(℃)，t2意思是从加热开始至冷却完毕的合计时间(秒)。

技术领域

本发明涉及高强度中空弹簧用钢的制造方法。在本说明书中所谓“中空弹簧用钢”，意思是对于作为中空弹簧的原材所用的无缝管进行淬火、回火而得到的钢。

背景技术

随着汽车等的轻量化和高输出功率化的要求提高，发动机、离合器、悬挂系统等所使用的阀弹簧、离合器弹簧、悬架弹簧等的弹簧类，都处于高强度化·细直径化的方向。随之而来的是，抗氢脆性能、耐疲劳性和抗永久变形性等的弹簧所要求的特性日益提高，强烈希望提供可以制造这些特性更优异的弹簧的弹簧用钢。

为了得到抗氢脆性能、耐疲劳性等的弹簧特性优异且轻量的弹簧，作为弹簧用钢的原材，不是至今所使用的棒状钢材等的实心的钢材，而是中空的管状的钢材，且是没有焊接部分的钢材，即，使用的是无缝管。无缝管也称为无缝钢管。

但是，作为中空弹簧的原材而使用无缝管时，特别是从无缝管的制造上的观点出发，则存在各种问题。即，在非中空的作为弹簧的原材所使用的实心的钢材中，为了确保疲劳强度，一般进行的是通过喷丸硬化等使表层部硬化，给外表面赋予残余应力。相对于此，在无缝管中，外周面虽然能够同样进行喷丸硬化，但内周面去无法实施喷丸硬化，因此，若内周面侧的管表层部发生脱碳，则弹簧制造阶段的淬火时的内周面侧的硬化不充分，将不能确保弹簧所需要的疲劳强度。另外，若内周面的表层部存在瑕疵，则这里成为应力集中部，构成初期破损的原因。

另外，造成裂纹的原因的钢中氢，在钢材制造时不可避免地侵入并微量存在。在实心弹簧中，微量氢不构成问题，但在中空弹簧中却对耐久性造成严重影响。特别在中空弹簧中，如前述因为无法对内表面实施喷丸硬化，所以相比实心弹簧，对于氢脆化要求有更高的品质。

针对这一问题，从作为原材的无缝管制造的观点出发，进行过几个技术研究。在专利文献1中公开有一种无缝钢管，其通过进行热等静压挤压，成为中空无缝管的形状后，进行球状化退火，接着在冷态下通过皮尔格轧机轧制和拉拔加工等进行伸展(拉伸)。其结果是，能够将形成于钢管的内周面和外周面的连续缺损的深度，降低至距各面50μm以下。

在专利文献2中公开有一种高强度弹簧用中空无缝管，其通过对棒材进行热轧后，以枪孔钻穿孔，进行冷加工(拉伸、轧制)。其结果是，能够将内周面和外周面的C含量控制在0.10％以上，并且上述内周面和外周面各自的全脱碳层的厚度降低至200μm以下。

在专利文献3中，公开有一种针对无缝管的金属组织与耐久性的关系进行研究，碳化物以当量圆直径计为1.00μm以下的高强度中空弹簧用无缝钢管。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2007－125588号公报

【专利文献2】日本特开2010－265523号公报

【专利文献3】日本特开2011－184704号公报

另外，若弹簧的强度变高，则抗氢脆性能也会处于降低的倾向，因此盼望提供一种即使是高强度，抗氢脆性能也优异的弹簧。

发明内容