[发明专利]高强度弹簧用热处理钢

说明书

本申请是申请号为200780000426.5、发明名称为“高强度弹簧用热处理钢”、申请日为2007年3月29日、进入中国国家阶段日期为2007年10月26日的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及可在热态或冷态下被卷绕的、高强度且具有高韧性的、特别是在冷态下被卷绕、且经氮化处理的高强度热处理弹簧用钢。

背景技术

伴随汽车的重量减轻和高性能化，弹簧也高强度化，在热处理后抗拉强度超过1500MPa那样的高强度钢被用作弹簧。近年来，还需求抗拉强度超过2100MPa的钢线。这是为了即使在制造弹簧时由于消除应力退火和氮化处理等加热而稍微发生软化，也可确保作为弹簧不出现问题的材料硬度。

另外已知，采用氮化处理、喷丸硬化时，表层硬度提高，弹簧疲劳耐久性格外地提高，但关于弹簧的弹力减弱特性，并不由表层硬度决定，弹簧坯料内部的强度或硬度影响很大。因此，调成可将内部硬度维持得非常高的成分是重要的。

作为其方法有下述发明（参照例如特开昭57-32353号公报）：通过添加V、Nb、Mo等元素，使其生成经淬火而固溶、经回火而析出的微细碳化物，由此限制位错的移动，使耐弹力减弱特性。

另一方面，在钢卷簧的制造方法中，有：加热至钢的奥氏体区以进行卷绕，然后进行淬火回火的热态卷绕、和在冷态下卷绕预先对钢实施淬火回火的高强度钢线的冷态卷绕。采用冷态卷绕时，在制造钢线时能够采用可快速加热快速冷却的油回火处理和高频处理等，因此能够减小弹簧材料的原始奥氏体粒径，结果可以制造断裂特性优异的弹簧。而且，可以简化弹簧制造线上的加热炉等设备，因此对于弹簧制造厂来说也具有降低设备成本等优点，最近正在进行弹簧的冷态化。对于悬架弹簧，与阀簧相比，虽然线材可以使用较粗的钢线，但是由于上述优点，因此正导入冷态卷绕。

但是，冷态卷绕弹簧用钢线的强度增大时，冷态卷绕时发生折损，不能成形为弹簧形状的情况也较多。迄今为止，由于不能兼备强度和加工性，因此不得不采用工业上可以说是不利的加热卷绕、卷绕后的淬火回火等方法来使强度和加工性兼备。

另外，在冷卷加工高强度的热处理钢线，并进行氮化以确保强度的场合，可以认为，大量添加在钢中可析出微细碳化物的V、Nb等所谓的合金元素是有效的。但是，现实中大量添加时，在淬火时的加热中不能固溶，从而粗大地长大，成为所谓的未溶解碳化物，成为冷态下卷绕时的折损原因。因此，也可看到着眼于未溶解碳化物的技术。

有下述发明（参照例如特开2002-180198号公报）：通过不只控制这样的合金元素，也控制钢中较多地存在的以渗碳体为中心的碳化物来谋求性能提高。

在这些专利中，对球状碳化物进行了详细规定，从而谋求兼备加工性和弹簧高强度化，但即使抑制这种比较明确的球状碳化物（合金系、渗碳体系）的碳化物，在进一步高强度化和提高弹簧性能上也存在极限。即，这些规定抑制“缺陷”、抑制加工性劣化的方面很强，在弹簧性能的直接强化上还存在极限。

发明内容

本发明的课题在于，提供可在冷态下卷绕的、能够兼备充分的常温强度和卷绕加工性的抗拉强度为2000MPa以上的、经弹簧成形后的热处理能够提高弹簧性能的弹簧用热处理钢。

本发明者们通过控制迄今未被关注的N，开发了：即使添加合金元素也能够抑制未溶解碳化物的生成，作为韧性和加工性可兼备高强度和卷绕性，采用其后的氮化等加热处理，可最大限度地利用目前不认为成问题的析出型微细碳化物，能够使弹簧性能提高的热处理钢。

即，本发明的方案如下。

（1）一种高强度弹簧用热处理钢，其特征在于，按质量%计，含有C：0.4～0.9%、Si：1.0～3.0%、Mn：0.1～2.0%、V：大于0.1%但为1.0%以下，并且将N限制在0.007%以下，其余量由Fe及不可避免的杂质构成，根据热处理后的提取残渣分析值，[用0.2μm过滤器过滤的滤液中的V量（质量%）]≥[钢中V量（质量%）]×0.4。