[发明专利]耐腐蚀性优异的弹簧用线材、钢丝及其制造方法

说明书

本发明的一方面涉及一种耐腐蚀性优异的弹簧用线材，以重量％计，其包含：C:0.5～0.7％、Si:1.2～2.0％、Mn:0.3～1.0％、Cr:0.01～0.50％、Cu:0.01～0.50％、Ni:0.01～0.50％、Ti:0.0001～0.10％、B:0.0001～0.0050％、余量Fe以及其他不可避免的杂质，且所述C、Si、Cr、Cu以及Ni满足如下关系式1，关系式1：([Si]+[Cu]+[Ni])/([C]+[Cr])≥1.85其中，所述关系式1中的[Si]、[Cu]、[Ni]、[C]以及[Cr]表示以重量％表示的对应合金元素的含量的值。

技术领域

本发明涉及一种耐腐蚀性优异的弹簧用线材、钢丝及其制造方法。

背景技术

将单纯减轻用于汽车的钢材的零部件作为提升汽车燃油效率的方案时，由于单位重量可支撑的载重已确定，因此可能会引起致命的汽车安全问题。因此，应该在实现零部件的高强度化之后进而进行零部件的轻量化。

但是，当实现零部件的高强度化时，会因晶界脆化等而导致韧性下降、加工或者使用过程中出现早期断裂以及因腐蚀疲劳而引起早期断裂等。因此，汽车材料以及包括弹簧在内的汽车零部件需要高强度化的同时，需要高韧性以及抗腐蚀疲劳。

作为提高弹簧抗腐蚀疲劳的现有技术，有增加合金元素的种类和添加量的方法。

在专利文献1中，通过增加Ni含量至0.55重量％，从而得到了提高耐腐蚀性的效果，在专利文献2中，通过增加Si含量并细化回火(tempering)时析出的碳化物，从而提高了腐蚀疲劳强度。并且，在专利文献3中，通过适当调节强氢气置换元素(trapping site)的Ti析出物和弱氢气置换元素(V、Nb、Zr、Hf)的析出物，提高了抗氢气的延迟断裂，从而提高了弹簧的腐蚀疲劳寿命。

但是，Ni作为非常昂贵的元素，大量添加时会导致材料成本上升，Si是促使脱碳的代表性元素，因此增加添加量时会引起相当大的危险，Ti、V、Nb等析出物形成元素在材料凝固时从液相结晶形成粗大的碳氮化物，因此反而降低腐蚀疲劳寿命。

另一方面，用于弹簧的高强度化的现有技术，有添加合金元素方法和降低回火温度的方法。

添加合金元素以获得高强度化的方法基本包括利用C、Si、Mn、Cr等提高淬透硬度的方法和利用高价的合金元素Mo、Ni、V、Ti、Nb等通过快速冷却和回火热处理提高钢材的强度的方法。但是，这种方法因使用高价元素等而具有费用上升的问题。

此外，还有无需改变合金成分，仅通过改变现有的成分系的热处理条件，而增加钢材强度的方法。即，在低温下进行回火能提高原料的强度。但是，当回火温度降低时，断面减少率降低，因此发生韧性下降的问题，并且在弹簧的成型和使用中发生早期断裂等问题。

除上述方法以外，还有充分利用作为提高耐蚀性元素而周知的Cr的方法，但是，通过盐水喷雾循环(cycle)实验结果发现，添加Cr反而降低耐蚀性。

为解决上述问题，还有将Cr的含量限制在0.25重量％以下且适当控制Cr含量与Cu+Ni含量关系的技术。即是，随着环境腐蚀并在表层形成Cu，Ni钝化层，从而提升耐腐蚀性的技术。但是，当在环境中暴露一段时间后发生一定量的腐蚀，导致表面发生坑(pit)，因此具有疲劳特性降低的问题。不仅如此，在要求高强度的弹簧钢的前提下，将Cr的含量限制在0.25重量％以下，会降低强度，同时增加Cu+Ni含量，使得材料成本上升。

因此，为提高弹簧钢的耐腐蚀性，不仅要减少Cr的含量，还需以适当标准控制C，Si，Mn和Cr的含量，以保证强度和腐蚀疲劳寿命。

现有技术文献

(专利文献1)日本公开专利第2008-190042号

(专利文献2)日本公开专利第2011-074431号