拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性优异的高强度弹簧用钢线材及其制造方法、和高 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及供汽车的阀弹簧等使用，拥有高加工性，具体来说是拥有拉丝加工性、 拉丝加工后的弯曲加工性、还有后述的剥皮性的高强度弹簧用钢线材及其制造方法，和由 该高强度弹簧用钢线材得到的高强度弹簧，例如硬拉弹簧、油回火弹簧。
【背景技术】
[0002] 汽车的发动机、离合器、燃料喷射装置等所使用的弹簧，因为长期在高应力下使 用，所以需要高水平的耐疲劳特性。另外，由于近年来的环境问题引发的汽车的油耗限制更 加严格，汽车的低油耗化的实现成为当务之急。因此以用于汽车的弹簧零件的轻量化为目 的的高强度化需求强烈。另一方面，由于新兴国的崛起导致市场竞争激化，需要进行高强度 且低价格的钢材的开发。
[0003] 用于汽车的燃料喷射装置的阀弹簧在指向高应力化中，为了改善疲劳强度、耐永 久残余应变性等的特性而添加了许多的合金。但是，随着合金添加量增多，材料的延展性有 降低的倾向，拉丝加工性、拉丝后的弯曲加工性，例如卷绕性等有恶化的倾向。
[0004] 以下，例示主要被使用于发动机的阀弹簧的制造方法的一例。首先，对于以既定的 成分精炼?开坯的钢锭进行热乳，并加工成直径5. 0~8. 0_左右的圆线，卷取成卷状冷却。 之后，对于钢线材（以下，有称为"热乳盘条"的情况）不实施热处理等，而是实施除去表层 的脱碳部的剥皮处理（以下，称为"SV处理"）。再之后，以高频等进行软化退火处理，拉丝 加工至期望的线径，例如阀弹簧时为直径3~4_左右。其后，实施用于使弹簧特性提高的 淬火一回火处理后，加工成弹簧状。
[0005] 上述的制造方法是一例，但由于热乳盘条的组织引起的拉丝加工性所带来的影响 会直至伴随奥氏体化的热处理工序的前工序。但是，拉丝加工中产生的内部缺陷等即使在 伴随奥氏体化的热处理后，仍会作为组织中的缺陷残存，对热处理后的金属丝的特性仍产 生影响。因此在生产工序的省工化推进硅酮今天，通过热乳盘条的延展性的提高来保证的 拉丝加工性、确保拉丝加工后的弯曲加工性成为非常重要的课题。
[0006] 因此，至今为止为了改善热乳盘条的延展性，也提出有设计热乳的制造条件而使 热乳盘条的加工性提高的技术。
[0007] 例如在专利文献1中，公开有一种拉丝加工性优异的高强度弹簧用钢线材，其调 整钢的化学成分组成，并且使乳制盘条的载置温度为900°C以上，将珠光体相变开始温度设 定于650~750°C而成为以珠光体为主体的组织，并且减少珠光体团的偏差。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开2012-72492号公报
[0011] 但是，本发明者们研究的结果发现，在上述专利文献1的组织中，残存有内部缺 陷，拉丝加工后的弯曲加工性恶化。
[0012] 如此，至今还没有拉丝加工性，以及拉丝加工后的弯曲加工性优异的弹簧用钢材。
【发明内容】
[0013] 本发明着眼于上述这样的情况而完成，其目的在于，提供一种拉丝加工性、拉丝加 工后的弯曲加工性优异的钢线材。特别是在于，本发明仅是通过不伴随奥氏体化的高软化 退火或高频加热的中间热处理的应用，就可以拉丝至作为弹簧使用的拉丝减面率85%左右 的最终线径，例如至q>2.0~4.0mm，此外，还提供拉丝后的弯曲加工性优异的高强度弹簧 用钢线材，和对于制造这样的高强度弹簧用钢线材有用的方法。
[0014] 能够解决上述课题的所谓本发明的高强度弹簧用钢线材，具有如下要旨，分别含 有C:0. 5~0. 8% (%是"质量％"的意思，涉及化学成分组成以下均同）、Si:1. 5~2. 5%、 Mn:0? 5 ~1. 5%、Ni:0? 05 ~0? 5%、Cr:0? 05 ~2. 5%、V:0? 05 ~0? 5%，余量由铁和不可 避免的杂质构成，珠光体组织在全体组织中所占的面积率为95%以上，抗拉强度（TS)和断 面收缩率（RA)满足下式（1)，并且抗拉强度的标准偏差（TS〇)和断面收缩率的标准偏差 (RA〇 )满足下式（2)，并且钢线材的直径dX1/4位置的具有0. 9ym以上的片层间隔的珠 光体组织的面积率为20%以下。
[0015] TS^ 1250MPa,RA^ 35% …（1)
[0016] TS〇 彡 55. 0,RA〇 彡 6. 0 …（2)
[0017] 在本发明中，作为化学成分组成，也可以还含有从Nb:高于0%且为0. 10%以下、 Mo:高于0%其为0. 50%以下、Cu:高于0%且为0. 50%以下、和B:0. 0010~0. 0100%所构 成的群中选择的至少一种。
[0018] 本发明中也包括由上述高强度弹簧用钢线材得到的高强度弹簧。
[0019] 另外，本发明包括上述高强度弹簧用钢线材的制造方法。具体来说，其有如下要 旨，将满足上述化学成分组成的热乳后的钢线材，以载置温度：750~890°C而卷取成卷状 后，在冷却输送机上以2. 0~10. 0°C/秒的平均冷却速度将卷材的密集部和卷材的稀疏部 冷却至缓冷的开始温度，接着以1. 〇°C/秒以下的平均冷却速度缓冷120秒以上，关于前述 缓冷的开始温度，使卷材的密集部和卷材的稀疏部的温度在600~650°C的范围内，并且使 前述卷材的密集部和前述卷材的稀疏部的温差为30°C以下。
[0020] 另外在本发明中还包括，对于上述高强度弹簧用钢线材，不进行热处理而实施剥 皮处理，其后，在实施软化退火或高频加热之后进行拉丝加工，然后，实施淬火回火处理而 成形加工成弹簧。
[0021] 【发明的效果】
[0022] 本发明，适当地控制化学成分组成和金属组织，并且使钢线材的抗拉强度和断面 收缩率为既定的范围，此外适当地控制了钢线材内部的既定的珠光体组织的面积率。其结 果是，能够提供拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性良好的高强度弹簧用钢线材。另外， 这样的高强度弹簧用钢线材作为用于制造高强度弹簧的原材极其有用。
【附图说明】
[0023] 图1是卷材的取样位置的概略说明图。
[0024]图2是表示冷却输送机上的卷材的状态的概略说明图。
[0025]图3是作为评价用试料的卷材的取样方法的概略说明图。
[0026]图4是作为评价用试料的盘条的剖面图，珠光体组织的测量位置的概略说明图。
[0027] 图5是表示具有0. 9 ym以上的片层间隔的珠光体域的附图代用照片。
【具体实施方式】
[0028] -般在弹簧用钢线材的制造中，将热乳后的钢线材卷取成卷状，载置于冷却输送 机上，进行风冷等而加以冷却。冷却输送机上的卷材的状态显示在图2中。若以这样的状 态进行冷却，则钢线材的比较紧密地重叠的部分（以下，称为"密集部"）和比较的松散的部 分（以下，称为"稀疏部"）致使冷却速度产生差异，冷却后的组织将会产生差异。
[0029] 本发明者们对于高强度弹簧用钢的乳制组织和加工性，具体来说，对于拉丝加工 性、拉丝加工后的弯曲加工性的关系进行了研究。其结果发现，除了将乳制组织控制为均匀 的珠光体主体组织以外，通过控制机械性质（以下，将抗拉强度和断面收缩率统称为"机械 性质"）的纵长方向的偏差，例如图3所示的圆周方向和片层间隔粗大的珠光体组织（以下， 称为"粗珠光体组织"）的面积率，则钢线材的拉丝加工性和拉丝加工后的弯曲加工性提高。
[0030] 在此，关于机械性质的纵长方向的偏差，重要的是减小纵长方向，即由于卷材密集 部、稀疏部的冷却速度引起的组织偏差。
[0031] 另外判明，关于片层间隔粗大的珠光体组织的抑制，通过控制冷却速度，从而适当 地控制在乳制输送机上珠光体相变开始的温度域也很重要。
[0032] 本发明者们在高强度弹簧用钢线材中，就用于省略乳制后的热处理而进行SV处 理，此外仅通过高频热处理等的软化退火，仍可确保充分的拉丝加工性和拉丝后的弯曲加 工性的条件，进一步进行了研究。其结果发现，如果使钢线材组织的面积率95%以上为珠光 体组织，并且使作为机械性质的抗拉强度（TS)与断面收缩率（RA)，以及作为机械性质的纵 长方向的偏差的指标的抗拉强度的标准偏差（TS〇 )与断面收缩率的标准偏差（RA〇 )满足 下式（1)、（2)而控制卷材密集部和稀疏部的冷却速度，除此之外，使成为拉丝加工中的内 部缺陷的具有〇. 9ym以上的片层间隔的珠光体组织的面积率为20%以下而控制珠光体相 变开始温度，则能够实现符合上述目的的高强度弹簧用钢线材，从而完成了本发明。
[0033]TS^ 1250MPa,RA^ 35% …（1)
[0034] TS〇 彡 55. 0,RA〇 彡 6. 0 …（2)
[0035] 规定上述的要件的理由如下。
[0036][珠光体组织的面积率：95%以上]
[0037] 本发明的弹簧用钢线材，以珠光体组织为主相。作为珠光体组织以外的组织，包含 贝氏体、马氏体等的过冷组织和铁素体。若贝氏体和马氏体等的过冷组织增加，则延展性和