高强度中空弹簧用无缝钢管的制作方法

专利名称：高强度中空弹簧用无缝钢管的制作方法
技术领域：
本发明涉及高强度的中空弹簧用无缝钢管，特别是涉及适于汽车所使用的中空形状的悬架弹簧等的制造的高品质的无缝钢管。
背景技术：
一般来说，卷簧是卷绕实心的单线而形成，但为了使其轻量化，已知使用中空的单线、即管状的单线的想法在专利文献I等中被提出，但是，其制造困难，加上过去的市场需求也不那么强烈，从而处于还没有达到实用化的状况。另一方面，近年来，对于以汽车为中心的各种车辆的轻量化的需求正在进一步提高，不仅是受到尾气限制的汽油车，即使是今后期望的电动汽车，从削减消耗能源的观点出 发，也把车体整体的轻量化作为将来需要贯彻的不可或缺的主题加以定位，随之而来的现状是，关于使作为悬吊的主要部件的悬架弹簧中空化的技术再次受到注目，面向其实用化的真正的开发得到推进。可是，该中空悬架弹簧是以直径16mm左右的小径的钢管(仅称为管)为原材，以热态或冷态进行弹簧成形，接着实施淬火、回火等的热处理，最终进行装配、喷丸硬化等而成为制品，但因为作为原材的钢管会很大程度左右悬架弹簧的特性，所以重要的是维持并使该原材钢管的品质提闻。作为该中空弹簧用原材钢管，当初从制造成本的方面出发，研究的是电焊钢管(焊接管)，但弹簧用钢材(JISG4801) —般是含有O. 5%以上的C的高C钢，另外含有Si和Mn等的合金元素，因此判明不适合造管，不适合必须进行焊接工序的这种制造，以至无缝钢管的应用得到研究。关于无缝钢管的制法，一般是通过需要特殊的穿孔工序(曼内斯曼穿孔)的被称为曼内斯曼法的热轧法，或者不需要这种穿孔工序的热挤压法等，而进行坯锭的热加工，再进行冷加工，从而得到制品尺寸的钢管，作为前者的以采用曼内斯曼法为前提的技术，提出有专利文献2所述的技术。该技术规定曼内斯曼穿孔前的加热温度条件和中间热处理条件，一边确保一定的品质一边改善加工性，但生产率差的方面，因为以上述可以穿孔的原材为前提，所以制造强度高的钢管有困难，此外还有在钢管的内周面发生表面伤痕等的问题。为了消除这一问题，使用后者的热挤压法的技术在专利文献3和4中被提出。两个文献所公开的技术，作为热挤压法均采用静水压挤压。然而，以在这些现有技术中所得到的无缝钢管为原材的中空弹簧的强度水平充其量停留在IlOOMPa级，为了进一步轻量化，期望开发出具有更高强度的耐久性优异的中空弹簧用的无缝钢管。先行技术文献专利文献专利文献I :日本特公昭58-137666号公报专利文献2 :日本专利第2512984号公报
专利文献3 :日本特开2007-125588号公报专利文献4 :日本特开2007-127227号公报

发明内容
本发明鉴于上述的技术背景而做，其课题在于，提供一种可以制造高强度、耐久性优异的中空弹簧的高品质的无缝钢管。本发明作为用于解决上述课题的手段，在此提出以下面的内容作为要旨的高强度中空弹簧用无缝钢管。(I) 一种高强度中空弹簧用无缝钢管，其特征在于，包括C 0. 20 O. 70质量％、Si :(λ 5 3. O 质量％、Μη :(λ I 3· O 质量％、P :0. 030 质量％ 以下(含 0% )、S :0· 030 质量％以下(含0% )、N:0.02质量％以下(含0% )，余量是Fe和不可避免的杂质，碳化物以当量圆直径计为I. 00 μ m以下。(2)根据(I)所述的高强度中空弹簧用无缝钢管，其中，还含有从如下之中选择的一种以上，Cr :3. O质量％以下(不含0%，下同)、B :0. 0150质量％以下、Al :0. 10质量％以下、V :1. O质量％以下、Ti :0. 30质量％以下、Nb :0. 30质量％以下、Ni :3.0质量％以下、Cu :3. O质量％以下、Mo :2. O质量％以下、Ca :0. 0050质量％以下、Mg :0. 0050质量％以下、REM :0. 020质量％以下、Zr :0. 10质量％以下、Ta :0. 10质量％以下、Hf :0. 10质量％以下。根据本发明，能够提供可以制造1150MPa级以上的高强度、耐久性优异的中空弹簧的高品质的无缝钢管。另外，根据本发明，能够推进悬架弹簧等的悬吊部件的中空化，能够实现汽车等车辆的进一步轻量化。
具体实施例方式本发明者们着眼于根据所述背景技术中阐述的专利文献3和4所公开的技术而取得的无缝钢管的强度提高中存在极限，就此问题进行了锐意研究，其结果探明，这些现有技术的高强度化的阻害要因是存在于钢管的金属组织中的粗大碳化物。S卩，在专利文献3和4的现有技术中，在无缝钢管的制造过程中为了确保其加工性，会反复实施以650 750°C加热原材而使之软化的热处理(参照专利文献3的公报、
和专利文献4的公报
、
所述的加热工序(D)、(H))，即所谓的球状化退火。因此制造的钢管成为含有粗大化的碳化物的组织。然后，虽然在以该钢管为原材的中空弹簧的制造工序中进行淬火处理，但是上述粗大化的碳化物不能完全固溶，而是以未固溶的状态残存，该碳化物使弹簧的硬度降低，如前述，可知会阻碍高强度化。特别是近年来，在进行弹簧钢材的淬火处理时，从加热时的防脱碳、旧奥氏体粒径的微细化带来的弹簧特性的提高的观点出发，处于采用高频加热等的急速加热，使加热时间缩短化的倾向，因此在这样的淬火处理的条件下,钢中的未固溶的粗大碳化物的残存显著呈现。另外，在专利文献3和4的现有技术中，虽然可以使淬火处理的条件中的热温度达到高温而使碳化物完全固溶，但在这种情况下，奥氏体粒径粗大化，产生弹簧的疲劳特性劣化的问题而不为优选。
连同上述发现一起，对于可以使无缝钢管的钢中的碳化物固溶和抑制奥氏体粒径的粗大化的适当的条件进一步进行研究、实验时确认，通过将钢管的金属组织中的碳化物的尺寸控制在一定值以下，能够提供作为所述课题的能够制造高强度、耐久性优异的中空弹簧的无缝钢管，直至完成了所述解决手段中展示的本发明。以下，对于本发明的内容，按照本发明无缝钢管的金属组织、成分和实施例的顺序进行详述。〔 I〕本钢管的金属组织 (I)碳化物的尺寸以当量圆计为I. 00 μ m以下在本发明中，显著的特征在于，存在于无缝钢管的金属组织中的渗碳体(Fe3C)等的金属元素的碳化物(M3C，M7C3, 123(6等)的尺寸以当量圆计为Ι.ΟΟμπι以下。还有，在里所说的所谓金属元素的碳化物，是以上述渗碳体为首的例如Mn、Cr、V、Ti、Nb、Ta、Hf等的碳化物及其复合碳化物，此外还意味着在所述碳化物和复合碳化物的一部中含有Fe的碳化物等。如此,使组织中的碳化物的尺寸为I. 00 μ m以下，在中空弹簧的制造时的淬火处理中，能够使碳化物迅速完全地固溶，且也能够抑制奥氏体粒径的粗大化，使之维持在很小的20μπι以下，其结果是，可以制造1150MPa级以上的高强度、耐久性优异的中空弹簧。该碳化物的尺寸为Ι.ΟΟμπι以下即可，但越微细，在淬火处理的加热时越容易固溶，因此能够使奥氏体粒径进一步微细化，对于提高弹簧的大气疲劳特性、即耐久性有利。因此，碳化物的尺寸优选为O. 80 μ m以下，更优选为O. 60 μ m以下，进一步优选为O. 40 μ m以下。(2)得到本钢管的金属组织的制造方法作为此使本发明的金属组织的碳化物的尺寸微小化达I. 00 μ m以下的方法，是在具有本发明规定的钢成分的无缝钢管的制造方法中，基本上使最终退火工序中的加热温度、即退火温度超过750°C即可。通常，在无缝钢管的制造时，为了改善加工性而多次实施使钢中的碳化物球状化的球状化退火,但在本发明中,在这一退火之中最后的退火工序中，作为该退火温度采用超过750°C而使碳化物熔化的高温退火来替代现有的球状化退火。当然，存在多个退火工序时，不仅上述最终退火工序，其余的退火工序的一部分或全部，其进行也可以使这一加热温度为超过750°C的高温。在现有技术中，如前述，使热处理温度为650 750°C，而超过750°C，退火效果也是饱和，因此在经济上不为优选。然而，在本发明作为对象的钢材成分中，在750°C以下的温度域时，碳化物在退火中不会熔化，成为粗大的状态。因此，在本发明中通过采用与加热至750°C以下的现有技术不同的高温退火的，而使碳化物在退火中完全熔化，以消除粗大碳化物。另外，通过该高温退火能够使钢材软化，当然还能够同时达到加工性的改善。然后，在其后的冷却中，虽然固溶的碳化物再析出，但再析出碳化物为I. 00 μ m以下的微细的尺寸，如此能够得到具有本发明的金属组织的无缝钢管。如果最终退火温度超过750°C，则碳化物完全固溶，能够得到本发明作为目标的无缝钢管，但若最终退火时间过长，则退火中脱碳等表面性状劣化，因此优选退火时间短的方法。对于退火时间的短时间化有效的是上升加热温度，如果加热温度提高，则碳化物的固溶在短时间内完毕。从这一观点出发，优选最终退火温度为800°C以上，更优选为850°C以上，进一步优选为900°C以上，更进一步优选为925°C以上。但是，在超过1000°C的高温的退火中，在冷却过程生成贝氏体和马氏体等的脆的硬质组织，因此退火温度在1000°c以下为宜。另外，该最终退火的冷却为空冷，期望其冷却速度为O. 5 10°C /sec。用于得到作为本发的明特征的金属组织的具体的方法如上，但关于制造本无缝钢管的整体的方法，原则上依据专利文献3所公开的方法。其中，热加工、冷加工的方式及其条件因为不作为本发明的特征，所以也能够采用历来已知的加工法，例如热加工，则可以采用专利文献3、4所提出 的热等静压挤压法，另外也可以利用轧制法等。其加工条件也能够采用任意的方法。若说明制造本无缝钢管时推荐的方法的概要，则首先，将调整至本发明规定的高强度弹簧用钢的成分范围的开还轧制还锭成形为例如外径为143mm,壁厚为52mm的钢管还锭。将成形好的圆筒状坯锭加热至1050 1300°C后，通过热挤压装置实施热加工，成为钢管第一中间体。其次，将该第一中间体加热至650 750°C而进行第一中间退火。对于经过该中间退火的第一中间体，利用周期式轧管机或拔管机进行第一次冷加工而成为钢管第二中间体。接着，与第一中间体的时一样，将的钢管第二中间体加热至650 750°C而进行第二次中间退火。接着，对于经过第二次中间退火的钢管第二中间体，利用周期式轧管机或拔管机进行第二次冷加工而成为钢管第三中间体。然后，将该钢管第三中间体加热至超过750°C 1000°C的高温而进行最终退火。对于如此得到的钢管进行矫正，酸洗等的精制而最终成为例如其外径为16mm,壁厚为4mm的制品(无缝钢管)。还有,上述热加工后的中间退火也能够省略，另外关于之前各退火工序中的本发明的高温退火的应用如说明的，在最终退火以外的中间退火工序，也可以根据需要，采用超过750°C的高温退火。〔2〕本钢管的成分关于本发明的钢管的成分，如所述解决手段(I)和(2)所述，解决手段(2)记述的元素是在解决手段(I)所述的元素基础上进一步选择性地添加，以进一步提高高强度弹簧的特性。对于此各成分的规定理由等进行说明。还有，％均为质量％的意思。(I)C :0· 20 O. 70%C对钢材的强度的影响大。为了适用于高强度弹簧而需要添加O. 20%以上。另一方面，若增加C量，则在淬火时生成脆的透镜马氏体，弹簧疲劳特性劣化。因此需要在O. 70%以下。另外，关于该C量的下限，更优选为O. 30%以上，进一步优选为035%以上，更进一步优选为O. 40%以上，关于其上限，更优选为O. 65%以下，进一步优选为O. 60%以下，更进一步优选为O. 55%以下。(2)Si :0· 5 3. 0%已知Si在500°C以下的回火软化阻抗大。是确保以比较低的温度进行回火处理的弹簧的强度所需要的元素，需要添加O. 5%以上。另一方面，Si增量抑制回火时的渗碳体析出，使残留Y增加，但由于残留Y的增加会导致弹簧特性劣化，因此需要在3.0%以下。另外，关于该Si量的下限，更优选为I. 0%以上，进一步优选为I. 4%以上，更进一步优选为I. 7%以上，关于其上限，更优选为2. 8%以下，进一步优选为2. 6%以下，更进一步优选为2. 4%以下。(3)Mn :0· I 3. 0%
Mn将有害元素S作为MnS固定，抑制韧性劣化。为此需要添加O. 1%以上。另一方面，虽然Mn在渗碳体中固溶使之稳定化，但若随着Mn增量，渗碳体中的Mn比变高，则在加热时渗碳体难以熔化。因此需要在3.0%以下。另外，关于该Mn量的下限，更优选为O. 15%以上，进一步优选为O. 20%以上，更进一步优选为O. 30%以上，关于其上限，更优选为2. 5%以下，进一步优选为2.0%以下，更进一步优选为I. 5%以下。(4) P :0· 030 % 以下(含 O % )P发生晶界偏析而使韧性劣化，因此越低越好。为了确保作为高强度弹簧的特性，需要在O. 030%以下。另外，关于该P量的上限，更优选为O. 020%以下，进一步优选为O. 015%以下，更进一步优选为O. 010%以下。 (5) S :0· 030 % 以下(含 O % )S由于使晶界脆化和形成粗大硫化物致使韧性劣化，因此越低越好。为了确保作为高强度弹簧的特性需要控制在O. 030%以下。另外，关于该S量的上限，更优选为O. 020%以下，进一步优选为O. 015%以下，更进一步优选为O. 010%以下。(6) N :0· 02 % 以下(含 O % )N与Al和Ti等形成氮化物，使组织微细化而有助于韧性提高，但若以固溶状态存在，则使韧性劣化。因此在本发明中，需要使N量在O. 02%以下。另外，关于该N量的上限，更优选为O. 015%以下，进一步优选为O. 010%以下，更进一步优选为O. 005%以下。(7)Cr :3.0% 以下(不含 0% )Cr对于确保回火后的强度和提高耐腐蚀性有效，是有利于弹簧的高强度化的元素。为了发挥这一效果，优选添加0.20%以上。另一方面，Cr在渗碳体中固溶使之稳定化，但若由于Cr增量导致渗碳体中的Cr比变高，则在加热时渗碳体难以熔化，因此需要在3. 0%以下。另外，关于Cr量的下限，更优选为O. 40%以上，进一步优选为O. 60%以上，更进一步优选为O. 80%以上，关于其上限，更优选为2. 5%以下，进一步优选为2.0%以下，更进一步优选为I. 5%以下。(8)B :0· 0150% 以下(不含 0% )B减轻P的晶界偏析，具有抑制韧性劣化的效果。为了呈现这一效果添加O. 0010%以上即可。另一方面，若过剩添加，则生成粗大的碳硼化物，强度降低，招致韧性劣化，因此需要在O. 0150%以下。另外，关于该B量的下限，更优选为O. 0015%以上，进一步优选为O. 0020 %以上，更进一步优选为O. 0025 %以上，关于其上限，更优选为O. 0120 %以下，进一步优选为O. 0100%以下，更进一步优选为O. 0070%以下。(9) Al 0. 10% 以下(不含 0% )Al将N作为AlN固定，在抑制由固溶N造成的韧性劣化上，使组织微细化而有助于韧性提高。为了发挥这一效果，添加O. 001%以上即可。但是，Al与Si同样抑制回火时的渗碳体析出，具有使残留Y增加的效果，若Al增量，则残留Y的增加，由此造成弹簧特性劣化。因此需要在O. 10%以下。另外，关于此Al量的下限，更优选为O. 002%以上，进一步优选为O. 005%以上，更进一步优选为O. 010%以上，关于其上限，更优选为O. 070%以下，进一步优选为O. 050%以下，更进一步优选为O. 030%以下。(IO)V :1· 0% 以下(不含 0% )V形成碳氮化物而有助于组织微细化，对于韧性提高有效。为了发挥这一效果，添加O. 020%以上即可。但是，过剩添加则碳氮化物粗大化，使韧性劣化。从这一观点出发，需要在1.0%以下。此外，从削减成本的观点出发，期望添加所需最小限度。另外，关于此V量的下限，更优选为O. 030%以上，进一步优选为O. 050%以上，更进一步优选为O. 070%以上，关于其上限，更优选为O. 50%以下，进一步优选为O. 30%以下，更进一步优选为O. 20%以下。(Il)Ti :0.30% 以下(不含 0% )Ti形成碳氮化物而有助于组织微细化，在韧性提高上有效。为了发挥这一效果，添加O. 020%以上即可。但是，过剩添加则碳氮化物粗大化，使韧性劣化。从这一观点出发需要在O. 30%以下。此外，从削减成本的观点出发，期望添加所需最小限度。
另外，关于该Ti量的下限，更优选为O. 030%以上，进一步优选为O. 050%以上，更进一步优选为O. 070%以上，关于其上限，更优选为O. 25%以下，进一步优选为O. 20%以下，更进一步优选为O. 15%以下。(12)Nb :0· 30% 以下(不含 0% )Nb形成碳氮化物而有助于组织微细化，在韧性提高上有效。为了发挥这一效果，添加O. 02%以上即可。但是，过剩添加则碳氮化物粗大化，使韧性劣化。从这一观点出发，需要在O. 30%以下。此外，从削减成本的观点出发，期望添加所需最小限度。另外，关于该Nb量的下限，更优选为O. 030%以上，进一步优选为O. 050%以上，更进一步优选为O. 070%以上，关于其上限，更优选为O. 25%以下，进一步优选为O. 20%以下，更进一步优选为O. 15%以下。(13)Ni :3.0% 以下(不含 0% )已知Ni通过添加而使韧性提高，另外，还有抑制加热时的脱碳的效果，有助于弹簧耐久特性提高。为了发挥这些效果，添加O. 1%以上即可。另一方面，若过剩添加，则使残留Y增加而使弹簧特性劣化。因此，需要在3.0%以下。此外，从削减成本的观点出发，期望添加所需最小限度。另外，关于该Ni量的下限，更优选为O. 20%以上，进一步优选为O. 40%以上，更进一步优选为O. 60%以上，关于其上限，更优选为2. 5%以下，进一步优选为2.0%以下，更进一步优选为I. 5%以下。(14)Cu :3.0% 以下(不含 0% )Cu具有抑制加热时的脱碳的效果，有助于弹簧耐久特性提高。为了发挥这一效果，添加O. 10%以上即可。另一方面，若过剩添加，则使残留Y增加，使弹簧特性劣化。因此，需要在3.0%以下。此外，从削减成本的观点出发，期望添加所需最小限度。另外，关于该Cu量的下限，更优选为O. 20%以上，进一步优选为O. 40%以上，更进一步优选为O. 60%以上，关于其上限，更优选为2. 5%以下，进一步优选为2.0%以下，更进一步优选为I. 5%以下。(15)Mo :2· 0% 以下(不含 0% )Mo减轻P的晶界偏析，具有抑制韧性劣化的效果。另外，形成碳化物而有助于组织微细化，使韧性提高。为了呈现这些效果，需要添加O. 2%以上。另一方面，若过剩添加，则形成显著的凝固偏析带，招致韧性劣化。因此需要在2.0%以下。此外，从削减成本的观点出发，期望添加所需最小限度。另外，关于该Mo量的下限，更优选为O. 30%以上，进一步优选为O. 50%以上，更进一步优选为O. 70%以上，关于其上限，更优选为I. 8%以下，进一步优选为I. 6%以下，更进一步优选为I. 4%以下。(16) Ca :0· 0050% 以下(不含 0% ) Ca以微量添加而使硫化物微细化，有助于韧性提高。为了呈现这一效果，添加O. 0001%以上即可。另一方面，若过剩添加，则反而招致韧性劣化。因此，需要在O. 0050%以下。另外，关于该Ca量的下限，更优选为O. 0002%以上，进一步优选为O. 0003 %以上，更进一步优选为O. 0004 %以上，关于其上限，更优选为O. 0030 %以下，进一步优选为O. 0020%以下，更进一步优选为O. 0010%以下。(17) Mg :0· 0050 % 以下(不含 O % )Mg以微量添加使硫化物微细化，有助于韧性提高。为了呈现这一效果，添加O. 0001%以上即可。另一方面，若过剩添加，则反而招致韧性劣化。因此需要在O. 0050%以下。另外，关于该Mg量的下限，更优选为O. 0002%以上，进一步优选为O. 0003%以上，更进一步优选为O. 0004 %以上，关于其上限，更优选为O. 0030 %以下，进一步优选为O. 0020%以下，更进一步优选为O. 0010%以下。(18) REM :0· 020% 以下(不含 0% )REM以微量添加使硫化物微细化，有助于韧性提高。为了呈现这一效果，添加O. 0001%以上即可。另一方面，若过剩添加，则反而招致韧性劣化。因此，需要在O. 020%以下。另外，关于该REM量的下限，更优选为O. 0002%以上，进一步优选为O. 0003%以上，更进一步优选为O. 0004%以上，关于其上限，更优选为O. 010%以下，进一步优选为O. 0050%以下，更进一步优选为O. 0010%以下。还有，在本发明中所谓REM，是指镧系元素(从La至Ln的15种元素)和Sc、Y合计。(19) Zr :0. 10 % 以下(不含 O % )Zr形成碳氮化物而有助于组织微细化，在韧性提高上有效。为了发挥这一效果，添加O. 010%以上即可。但是，过剩添加则碳氮化物粗大化，使韧性劣化。从这一观点出发需要在O. 10%以下。此外，从削减成本的观点出发，期望添加所需最小限度。另外，关于该Zr量的下限，更优选为O. 020%以上，进一步优选为O. 025%以上，更进一步优选为O. 030%以上，关于其上限，更优选为O. 080%以下，进一步优选为O. 060%以下，更进一步优选为O. 040%以下。(20) Ta :0. 10 % 以下(不含 O % )Ta形成碳氮化物而有助于组织微细化，在韧性提高上有效。为了发挥这一效果，添加O. 01%以上即可。但是，过剩添加则碳氮化物粗大化，使韧性劣化。从这一观点出发需要在O. 10%以下。此外，从削减成本的观点出发，期望添加所需最小限度。另外，关于该Ta量的下限，更优选为O. 020%以上，进一步优选为O. 025%以上，更进一步优选为O. 030%以上，关于其上限，更优选为O. 080%以下，进一步优选为O. 060%以下，更进一步优选为O. 040%以下。(2I)Hf :0· 10% 以下(不含 0% ) Hf形成碳氮化物而有助于组织微细化，在韧性提高上有效。为了发挥这一效果，添加O. 010%以上即可。但是，过剩添加则碳氮化物粗大化，使韧性劣化。从这一观点出发需要在O. 10%以下。此外，从削减成本的观点出发，期望添加所需最小限度。另外，关于该Hf量的下限，更优选为O. 020%以上，进一步优选为O. 025%以上，更进一步优选为O. 030%以上，关于其上限，更优选为O. 080%以下，进一步优选为O. 060%以下，更进一步优选为O. 040%以下。〔3〕实施例为了验证本发明的效果，实施下述的实验。(I)无缝钢管的制造将具有表I所示的成分，外径143mm，壁厚50mm的各钢管坯锭加热至1000°C，通过热等静压装置进行热加工，成为外径60_，壁厚15_的荒管，再通过拔管机对其进行冷加工，制作成外径16mm，壁厚4mm的钢管。如表2所示，以700 950°C的温度(退火温度)对这些钢管实施最终退火，进行酸洗等的精制处理而得到制品的无缝钢管。还有，最终退火的冷却通过空冷进行，其冷却速度为I. 50C /S。(2)钢管的碳化物尺寸的评价将上述所得到的各无缝钢管，使其任意的横截面为观察面而进行切断，埋入树脂，实施湿式研磨，加工成镜面。其后，以苦醇进行蚀刻，使用SEM进行金属组织观察。观察位置在管壁厚中央部(t/2位置)，以3000 5000倍拍摄5个视野。对观察照片进行图像处理，使金属组织中的碳化物(渗碳体)与当量圆近似，求得其最大值。该值作为碳化物的尺寸记述在表2中。(3)钢管的淬火处理为了掌握将钢管作为中空弹簧时的特性，进行上述各无缝钢管的淬火处理(淬火、回火)。淬火通过高频加热加热至1000 1150°C，保持10秒钟后进行水冷。另外，回火使用电炉，以400°C保持60分钟后进行空冷。(4)钢管的淬火处理后的耐久試验对于进行了上述淬火处理的各无缝钢管，以最大负荷应力1150MPa和1200MPa实施大气耐久试验。在寿命10万次以上为合格线的基础上，低于10万次评价为X (不合格)，10万次以上、低于30万次评价为Λ (合格)，30万回以上、低于50万次评价为〇(合格)，50万次以上评价为 (合格)。该耐久试验的结果显示在表2中。(5)淬火处理后的旧奥氏体粒径调查
使所述淬火处理后的各无缝钢管的任意的横截面作为观察面，如此将其切断，埋入树脂，实施湿式研磨，加工成镜面。其后，使用苦味酸饱和水溶液进行蚀刻，使旧奥氏体晶界出现，使用光学显微镜进行观察。观察位置为管壁厚中央部(t/2位置)，以400倍拍摄5个视野。由观察照片以切断法求得旧奥氏体粒径的平均值。该旧奥氏体粒径的值显示在表2。(6)淬火处理后的未固溶碳化物的调查对于淬火处理后的各无缝钢管，使其任意的横截面为观察面而进行切断，埋入树月旨，实施湿式研磨，加工成镜面。其后，以苦醇进行蚀刻，使用SEM进行金属组织观察，调查有无未固溶的碳化物。关于其结果也同样显示在表2中。由表2的结果判明，本发明例的无缝钢管与比较例的同钢管相比具备更优异的品质，即，淬火处理后的强度在1150MPa级以上且经具有经受得住10万次以上的耐久试验的大气疲劳特性，具备高强度和耐久性，能够有利用地应用为高强度中空弹簧用的无缝钢 管。还有，在表2的各比较例中，不能得到本发明的作为上述目标的强度和耐久性的，有钢材 No. Al-1、A5-1、A6-1、All-1、A15-1、A28-1、A29-1、A30-1、A32-1、A34-1、A35-1、A36-1和A46-1，因为分别不满足本发明规定的钢成分的范围，另外有钢材No. A7-2、A7-3、A14-2、A14-3、A18-2、A23-2、A37-2、A37-3、A42-2和A42-3，因为不满足本发明规定的碳化物的尺寸，此外还有钢材No. A16-1和A35-1，因为不满足本发明规定的钢成分和碳化物的尺寸的双方。表I
权利要求
1.一种高强度中空弹簧用无缝钢管，其特征在于，含有c :0. 20 O. 70质量％、Si O. 5 3. O质量％、Mn 0. I 3. O质量％、P 0. 030质量％以下且含0%、S 0. 030质量％以下且含O %、N :0. 02质量％以下且含O %，余量是Fe和不可避免的杂质，并且，碳化物以当量圆直径计为I. 00 μ m以下。
2.根据权利要求I所述的高强度中空弹簧用无缝钢管，其中，还含有从如下元素之中选择的一种以上的兀素Cr 3. O质量％以下但不含0%、B 0. 0150质量％以下但不含0%、Al :0. 10质量％以下但不含0%、V:1.0质量％以下但不含0%、Ti 0. 30质量％以下但不含0%,Nb 0. 30质量％以下但不含0%、Ni :3. O质量％以下但不含0%、Cu :3. O质量％以下但不含0%、Mo :2. O质量％以下但不含0%、Ca :0. 0050质量％以下但不含0%、Mg :0. 0050质量％以下但不含0%、REM :0. 020质量％以下但不含0%、Zr :0. 10质量％以下但不含0%、Ta :0. 10质量％以下但不含0%、Hf :0. 10质量％以下但不含0%。
全文摘要
本发明的高强度中空弹簧用无缝钢管，其特征在于，由如下构成，C0.20～0.70质量％、Si0.5～3.0质量％、Mn0.1～3.0质量％、P0.030质量％以下(含0％)、S0.030质量％以下(含0％)、N0.02质量％以下(含0％)、余量Fe和不可避免的杂质，碳化物以当量圆直径计为1.00μm以下。由此，能够制造高强度耐久性优异的中空弹簧。
文档编号C21D9/08GK102741444SQ201180008289
公开日2012年10月17日 申请日期2011年3月3日 优先权日2010年3月4日
发明者丰武孝太郎, 畑野等, 高知琢哉 申请人:株式会社神户制钢所