[发明专利]螺旋弹簧及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及螺旋弹簧及其制造方法，详细地涉及耐疲劳性优异的螺旋弹簧及其制备方法。

背景技术

螺旋弹簧在汽车的发动机、离合器、悬架等中用作气门弹簧、离合器弹簧、悬架弹簧等。螺旋弹簧长期以高应力反复使用，因此要求高水平的耐疲劳性。

例如作为发动机的气门弹簧用线材，JIS中规定气门弹簧用油回火线(SWO-V：JIS G 3561)、气门弹簧用铬钒钢油回火线(SWOCV-V：JIS G 3565)和气门弹簧用硅铬钢油回火线(SWOSC-V：JIS G 3566)等，一直以来，主要使用疲劳强度优异的SWOSC-V。

制造气门弹簧的一般方法是：这些线材通过对轧制材拉丝后进行淬火·回火处理而制成所需的强度，使用所述线材，卷绕成所需形状的弹簧后，通过进行氮化、喷丸、回火、凝固等处理，得到耐疲劳性优异的弹簧。

从环境保护或资源保护的观点出发，对于汽车的排气的净化、提高燃油效率的要求提高，对此有很大帮助的是汽车的轻质化，还要持续不断致力于构成车体的各部件的轻质化。

对于气门弹簧，通过进一步提高其耐疲劳性，可使气门弹簧小型化，并有助于发动机的轻质化。因此，提出了用于改善气门弹簧耐疲劳性的方案。

例如专利文献1公开了具有规定的成分组成且表面具备渗碳固化层(0.05～1.00mm)，同时将位于距表面0.02mm的硬度设在规定的范围(650～1000Hv)内来提高耐疲劳性的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-77367号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述专利文献1的耐疲劳性是5000万次水平，但近年来汽车向更进一步的轻质化、高输出功率化发展，随之需求具有更优异耐疲劳性的螺旋弹簧。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种耐疲劳性优异的螺旋弹簧以及该耐疲劳性优异的螺旋弹簧的制造方法。

解决问题的手段

能够解决上述课题的本发明具有如下特征：其由钢构成，所述钢含有C：0.40～0.70％(％表示“质量％”、对于化学成分组成以下均相同)、Si：1.50～3.50％、Mn：0.30～1.50％、Cr：0.10～1.50％、V：0.50～1.00％和Al：0.01％以下(不包括0％)，其余部分为铁和不可避免的杂质，位于距表层0.3mm深度的原奥氏体结晶的平均晶粒度级别为11.0以上，所述原奥氏体结晶的晶粒度级别与最大频率的晶粒度级别之差在小于3的范围内，且具备距表层深度为0.30～1.00mm的渗碳固化层，同时，位于距表层深度方向(1/4)×直径的维氏硬度平均值为600以上。

进一步地，作为上述螺旋弹簧的化学成分组成，其优选实施方式是含有Ni：1.50％以下(不包括0％)和/或Nb：0.50％以下(不包括0％)。

在制造如上述的耐疲劳性优异的螺旋弹簧时，推荐在1000℃以上进行真空渗碳处理。

发明效果

根据本发明，通过适当地控制化学成分组成和原奥氏体晶粒度，同时适当地控制距螺旋弹簧表层的渗碳固化层深度和维氏硬度，能够提供耐疲劳性优异的螺旋弹簧。此外，根据本发明的方法，能够提供上述耐疲劳性优异的螺旋弹簧。

附图说明

图1是螺旋弹簧的渗碳固化层测定位置和(1/4)×直径位置的维氏硬度测定位置的说明示意图。

图2是螺旋弹簧的原奥氏体晶粒度测定位置的说明示意图。

具体实施方式

本发明人等为了提供比既往进一步提高耐疲劳性、发挥后述实施例的断裂寿命试验中超过6000万次的结果的具有优异耐疲劳性的螺旋弹簧，从各种角度进行了研究。专利文献1中虽然提高C添加量的同时控制金属组织，但仅仅如此还不能获得6000万次水平的断裂寿命(专利文献1的实施例4和模拟该实施例的表2的No.8)。

于是，本发明人等为了达到更优异的耐疲劳性，对化学成分组成和金属组成等进行了研究，其结果发现螺旋弹簧的韧性和强度会对螺旋弹簧使用中的疲劳折损带来影响，通过适当地对其进行控制，可以显著提高耐疲劳性。