高強度中空彈簧用無縫鋼管的製作方法

2023-06-03 19:06:46

專利名稱：高強度中空彈簧用無縫鋼管的製作方法
技術領域：
本發明涉及高強度的中空彈簧用無縫鋼管，特別是涉及適於汽車所使用的中空形狀的懸架彈簧等的製造的高品質的無縫鋼管。
背景技術：
一般來說，卷簧是卷繞實心的單線而形成，但為了使其輕量化，已知使用中空的單線、即管狀的單線的想法在專利文獻I等中被提出，但是，其製造困難，加上過去的市場需求也不那麼強烈，從而處於還沒有達到實用化的狀況。另一方面，近年來，對於以汽車為中心的各種車輛的輕量化的需求正在進一步提高，不僅是受到尾氣限制的汽油車，即使是今後期望的電動汽車，從削減消耗能源的觀點出 發，也把車體整體的輕量化作為將來需要貫徹的不可或缺的主題加以定位，隨之而來的現狀是，關於使作為懸吊的主要部件的懸架彈簧中空化的技術再次受到注目，面向其實用化的真正的開發得到推進。可是，該中空懸架彈簧是以直徑16mm左右的小徑的鋼管(僅稱為管)為原材，以熱態或冷態進行彈簧成形，接著實施淬火、回火等的熱處理，最終進行裝配、噴丸硬化等而成為製品，但因為作為原材的鋼管會很大程度左右懸架彈簧的特性，所以重要的是維持並使該原材鋼管的品質提聞。作為該中空彈簧用原材鋼管，當初從製造成本的方面出發，研究的是電焊鋼管(焊接管)，但彈簧用鋼材(JISG4801) —般是含有O. 5%以上的C的高C鋼，另外含有Si和Mn等的合金元素，因此判明不適合造管，不適合必須進行焊接工序的這種製造，以至無縫鋼管的應用得到研究。關於無縫鋼管的製法，一般是通過需要特殊的穿孔工序(曼內斯曼穿孔)的被稱為曼內斯曼法的熱軋法，或者不需要這種穿孔工序的熱擠壓法等，而進行坯錠的熱加工，再進行冷加工，從而得到製品尺寸的鋼管，作為前者的以採用曼內斯曼法為前提的技術，提出有專利文獻2所述的技術。該技術規定曼內斯曼穿孔前的加熱溫度條件和中間熱處理條件，一邊確保一定的品質一邊改善加工性，但生產率差的方面，因為以上述可以穿孔的原材為前提，所以製造強度高的鋼管有困難，此外還有在鋼管的內周面發生表面傷痕等的問題。為了消除這一問題，使用後者的熱擠壓法的技術在專利文獻3和4中被提出。兩個文獻所公開的技術，作為熱擠壓法均採用靜水壓擠壓。然而，以在這些現有技術中所得到的無縫鋼管為原材的中空彈簧的強度水平充其量停留在IlOOMPa級，為了進一步輕量化，期望開發出具有更高強度的耐久性優異的中空彈簧用的無縫鋼管。先行技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特公昭58-137666號公報專利文獻2 :日本專利第2512984號公報
專利文獻3 :日本特開2007-125588號公報專利文獻4 :日本特開2007-127227號公報

發明內容
本發明鑑於上述的技術背景而做，其課題在於，提供一種可以製造高強度、耐久性優異的中空彈簧的高品質的無縫鋼管。本發明作為用於解決上述課題的手段，在此提出以下面的內容作為要旨的高強度中空彈簧用無縫鋼管。(I) 一種高強度中空彈簧用無縫鋼管，其特徵在於，包括C 0. 20 O. 70質量％、Si :(λ 5 3. O 質量％、Μη :(λ I 3· O 質量％、P :0. 030 質量％ 以下(含 0% )、S :0· 030 質量％以下(含0% )、N:0.02質量％以下(含0% )，餘量是Fe和不可避免的雜質，碳化物以當量圓直徑計為I. 00 μ m以下。(2)根據(I)所述的高強度中空彈簧用無縫鋼管，其中，還含有從如下之中選擇的一種以上，Cr :3. O質量％以下(不含0%，下同)、B :0. 0150質量％以下、Al :0. 10質量％以下、V :1. O質量％以下、Ti :0. 30質量％以下、Nb :0. 30質量％以下、Ni :3.0質量％以下、Cu :3. O質量％以下、Mo :2. O質量％以下、Ca :0. 0050質量％以下、Mg :0. 0050質量％以下、REM :0. 020質量％以下、Zr :0. 10質量％以下、Ta :0. 10質量％以下、Hf :0. 10質量％以下。根據本發明，能夠提供可以製造1150MPa級以上的高強度、耐久性優異的中空彈簧的高品質的無縫鋼管。另外，根據本發明，能夠推進懸架彈簧等的懸吊部件的中空化，能夠實現汽車等車輛的進一步輕量化。
具體實施例方式本發明者們著眼於根據所述背景技術中闡述的專利文獻3和4所公開的技術而取得的無縫鋼管的強度提高中存在極限，就此問題進行了銳意研究，其結果探明，這些現有技術的高強度化的阻害要因是存在於鋼管的金屬組織中的粗大碳化物。S卩，在專利文獻3和4的現有技術中，在無縫鋼管的製造過程中為了確保其加工性，會反覆實施以650 750°C加熱原材而使之軟化的熱處理(參照專利文獻3的公報、
和專利文獻4的公報
、
所述的加熱工序(D)、(H))，即所謂的球狀化退火。因此製造的鋼管成為含有粗大化的碳化物的組織。然後，雖然在以該鋼管為原材的中空彈簧的製造工序中進行淬火處理，但是上述粗大化的碳化物不能完全固溶，而是以未固溶的狀態殘存，該碳化物使彈簧的硬度降低，如前述，可知會阻礙高強度化。特別是近年來，在進行彈簧鋼材的淬火處理時，從加熱時的防脫碳、舊奧氏體粒徑的微細化帶來的彈簧特性的提高的觀點出發，處於採用高頻加熱等的急速加熱，使加熱時間縮短化的傾向，因此在這樣的淬火處理的條件下,鋼中的未固溶的粗大碳化物的殘存顯著呈現。另外，在專利文獻3和4的現有技術中，雖然可以使淬火處理的條件中的熱溫度達到高溫而使碳化物完全固溶，但在這種情況下，奧氏體粒徑粗大化，產生彈簧的疲勞特性劣化的問題而不為優選。
連同上述發現一起，對於可以使無縫鋼管的鋼中的碳化物固溶和抑制奧氏體粒徑的粗大化的適當的條件進一步進行研究、實驗時確認，通過將鋼管的金屬組織中的碳化物的尺寸控制在一定值以下，能夠提供作為所述課題的能夠製造高強度、耐久性優異的中空彈簧的無縫鋼管，直至完成了所述解決手段中展示的本發明。以下，對於本發明的內容，按照本發明無縫鋼管的金屬組織、成分和實施例的順序進行詳述。〔 I〕本鋼管的金屬組織 (I)碳化物的尺寸以當量圓計為I. 00 μ m以下在本發明中，顯著的特徵在於，存在於無縫鋼管的金屬組織中的滲碳體(Fe3C)等的金屬元素的碳化物(M3C，M7C3, 123(6等)的尺寸以當量圓計為Ι.ΟΟμπι以下。還有，在裡所說的所謂金屬元素的碳化物，是以上述滲碳體為首的例如Mn、Cr、V、Ti、Nb、Ta、Hf等的碳化物及其複合碳化物，此外還意味著在所述碳化物和複合碳化物的一部中含有Fe的碳化物等。如此,使組織中的碳化物的尺寸為I. 00 μ m以下，在中空彈簧的製造時的淬火處理中，能夠使碳化物迅速完全地固溶，且也能夠抑制奧氏體粒徑的粗大化，使之維持在很小的20μπι以下，其結果是，可以製造1150MPa級以上的高強度、耐久性優異的中空彈簧。該碳化物的尺寸為Ι.ΟΟμπι以下即可，但越微細，在淬火處理的加熱時越容易固溶，因此能夠使奧氏體粒徑進一步微細化，對於提高彈簧的大氣疲勞特性、即耐久性有利。因此，碳化物的尺寸優選為O. 80 μ m以下，更優選為O. 60 μ m以下，進一步優選為O. 40 μ m以下。(2)得到本鋼管的金屬組織的製造方法作為此使本發明的金屬組織的碳化物的尺寸微小化達I. 00 μ m以下的方法，是在具有本發明規定的鋼成分的無縫鋼管的製造方法中，基本上使最終退火工序中的加熱溫度、即退火溫度超過750°C即可。通常，在無縫鋼管的製造時，為了改善加工性而多次實施使鋼中的碳化物球狀化的球狀化退火,但在本發明中,在這一退火之中最後的退火工序中，作為該退火溫度採用超過750°C而使碳化物熔化的高溫退火來替代現有的球狀化退火。當然，存在多個退火工序時，不僅上述最終退火工序，其餘的退火工序的一部分或全部，其進行也可以使這一加熱溫度為超過750°C的高溫。在現有技術中，如前述，使熱處理溫度為650 750°C，而超過750°C，退火效果也是飽和，因此在經濟上不為優選。然而，在本發明作為對象的鋼材成分中，在750°C以下的溫度域時，碳化物在退火中不會熔化，成為粗大的狀態。因此，在本發明中通過採用與加熱至750°C以下的現有技術不同的高溫退火的，而使碳化物在退火中完全熔化，以消除粗大碳化物。另外，通過該高溫退火能夠使鋼材軟化，當然還能夠同時達到加工性的改善。然後，在其後的冷卻中，雖然固溶的碳化物再析出，但再析出碳化物為I. 00 μ m以下的微細的尺寸，如此能夠得到具有本發明的金屬組織的無縫鋼管。如果最終退火溫度超過750°C，則碳化物完全固溶，能夠得到本發明作為目標的無縫鋼管，但若最終退火時間過長，則退火中脫碳等表面性狀劣化，因此優選退火時間短的方法。對於退火時間的短時間化有效的是上升加熱溫度，如果加熱溫度提高，則碳化物的固溶在短時間內完畢。從這一觀點出發，優選最終退火溫度為800°C以上，更優選為850°C以上，進一步優選為900°C以上，更進一步優選為925°C以上。但是，在超過1000°C的高溫的退火中，在冷卻過程生成貝氏體和馬氏體等的脆的硬質組織，因此退火溫度在1000°c以下為宜。另外，該最終退火的冷卻為空冷，期望其冷卻速度為O. 5 10°C /sec。用於得到作為本發的明特徵的金屬組織的具體的方法如上，但關於製造本無縫鋼管的整體的方法，原則上依據專利文獻3所公開的方法。其中，熱加工、冷加工的方式及其條件因為不作為本發明的特徵，所以也能夠採用歷來已知的加工法，例如熱加工，則可以採用專利文獻3、4所提出 的熱等靜壓擠壓法，另外也可以利用軋製法等。其加工條件也能夠採用任意的方法。若說明製造本無縫鋼管時推薦的方法的概要，則首先，將調整至本發明規定的高強度彈簧用鋼的成分範圍的開還軋制還錠成形為例如外徑為143mm,壁厚為52mm的鋼管還錠。將成形好的圓筒狀坯錠加熱至1050 1300°C後，通過熱擠壓裝置實施熱加工，成為鋼管第一中間體。其次，將該第一中間體加熱至650 750°C而進行第一中間退火。對於經過該中間退火的第一中間體，利用周期式軋管機或拔管機進行第一次冷加工而成為鋼管第二中間體。接著，與第一中間體的時一樣，將的鋼管第二中間體加熱至650 750°C而進行第二次中間退火。接著，對於經過第二次中間退火的鋼管第二中間體，利用周期式軋管機或拔管機進行第二次冷加工而成為鋼管第三中間體。然後，將該鋼管第三中間體加熱至超過750°C 1000°C的高溫而進行最終退火。對於如此得到的鋼管進行矯正，酸洗等的精製而最終成為例如其外徑為16mm,壁厚為4mm的製品(無縫鋼管)。還有,上述熱加工後的中間退火也能夠省略，另外關於之前各退火工序中的本發明的高溫退火的應用如說明的，在最終退火以外的中間退火工序，也可以根據需要，採用超過750°C的高溫退火。〔2〕本鋼管的成分關於本發明的鋼管的成分，如所述解決手段(I)和(2)所述，解決手段(2)記述的元素是在解決手段(I)所述的元素基礎上進一步選擇性地添加，以進一步提高高強度彈簧的特性。對於此各成分的規定理由等進行說明。還有，％均為質量％的意思。(I)C :0· 20 O. 70%C對鋼材的強度的影響大。為了適用於高強度彈簧而需要添加O. 20%以上。另一方面，若增加C量，則在淬火時生成脆的透鏡馬氏體，彈簧疲勞特性劣化。因此需要在O. 70%以下。另外，關於該C量的下限，更優選為O. 30%以上，進一步優選為035%以上，更進一步優選為O. 40%以上，關於其上限，更優選為O. 65%以下，進一步優選為O. 60%以下，更進一步優選為O. 55%以下。(2)Si :0· 5 3. 0%已知Si在500°C以下的回火軟化阻抗大。是確保以比較低的溫度進行回火處理的彈簧的強度所需要的元素，需要添加O. 5%以上。另一方面，Si增量抑制回火時的滲碳體析出，使殘留Y增加，但由於殘留Y的增加會導致彈簧特性劣化，因此需要在3.0%以下。另外，關於該Si量的下限，更優選為I. 0%以上，進一步優選為I. 4%以上，更進一步優選為I. 7%以上，關於其上限，更優選為2. 8%以下，進一步優選為2. 6%以下，更進一步優選為2. 4%以下。(3)Mn :0· I 3. 0%
Mn將有害元素S作為MnS固定，抑制韌性劣化。為此需要添加O. 1%以上。另一方面，雖然Mn在滲碳體中固溶使之穩定化，但若隨著Mn增量，滲碳體中的Mn比變高，則在加熱時滲碳體難以熔化。因此需要在3.0%以下。另外，關於該Mn量的下限，更優選為O. 15%以上，進一步優選為O. 20%以上，更進一步優選為O. 30%以上，關於其上限，更優選為2. 5%以下，進一步優選為2.0%以下，更進一步優選為I. 5%以下。(4) P :0· 030 % 以下(含 O % )P發生晶界偏析而使韌性劣化，因此越低越好。為了確保作為高強度彈簧的特性，需要在O. 030%以下。另外，關於該P量的上限，更優選為O. 020%以下，進一步優選為O. 015%以下，更進一步優選為O. 010%以下。 (5) S :0· 030 % 以下(含 O % )S由於使晶界脆化和形成粗大硫化物致使韌性劣化，因此越低越好。為了確保作為高強度彈簧的特性需要控制在O. 030%以下。另外，關於該S量的上限，更優選為O. 020%以下，進一步優選為O. 015%以下，更進一步優選為O. 010%以下。(6) N :0· 02 % 以下(含 O % )N與Al和Ti等形成氮化物，使組織微細化而有助於韌性提高，但若以固溶狀態存在，則使韌性劣化。因此在本發明中，需要使N量在O. 02%以下。另外，關於該N量的上限，更優選為O. 015%以下，進一步優選為O. 010%以下，更進一步優選為O. 005%以下。(7)Cr :3.0% 以下(不含 0% )Cr對於確保回火後的強度和提高耐腐蝕性有效，是有利於彈簧的高強度化的元素。為了發揮這一效果，優選添加0.20%以上。另一方面，Cr在滲碳體中固溶使之穩定化，但若由於Cr增量導致滲碳體中的Cr比變高，則在加熱時滲碳體難以熔化，因此需要在3. 0%以下。另外，關於Cr量的下限，更優選為O. 40%以上，進一步優選為O. 60%以上，更進一步優選為O. 80%以上，關於其上限，更優選為2. 5%以下，進一步優選為2.0%以下，更進一步優選為I. 5%以下。(8)B :0· 0150% 以下(不含 0% )B減輕P的晶界偏析，具有抑制韌性劣化的效果。為了呈現這一效果添加O. 0010%以上即可。另一方面，若過剩添加，則生成粗大的碳硼化物，強度降低，招致韌性劣化，因此需要在O. 0150%以下。另外，關於該B量的下限，更優選為O. 0015%以上，進一步優選為O. 0020 %以上，更進一步優選為O. 0025 %以上，關於其上限，更優選為O. 0120 %以下，進一步優選為O. 0100%以下，更進一步優選為O. 0070%以下。(9) Al 0. 10% 以下(不含 0% )Al將N作為AlN固定，在抑制由固溶N造成的韌性劣化上，使組織微細化而有助於韌性提高。為了發揮這一效果，添加O. 001%以上即可。但是，Al與Si同樣抑制回火時的滲碳體析出，具有使殘留Y增加的效果，若Al增量，則殘留Y的增加，由此造成彈簧特性劣化。因此需要在O. 10%以下。另外，關於此Al量的下限，更優選為O. 002%以上，進一步優選為O. 005%以上，更進一步優選為O. 010%以上，關於其上限，更優選為O. 070%以下，進一步優選為O. 050%以下，更進一步優選為O. 030%以下。(IO)V :1· 0% 以下(不含 0% )V形成碳氮化物而有助於組織微細化，對於韌性提高有效。為了發揮這一效果，添加O. 020%以上即可。但是，過剩添加則碳氮化物粗大化，使韌性劣化。從這一觀點出發，需要在1.0%以下。此外，從削減成本的觀點出發，期望添加所需最小限度。另外，關於此V量的下限，更優選為O. 030%以上，進一步優選為O. 050%以上，更進一步優選為O. 070%以上，關於其上限，更優選為O. 50%以下，進一步優選為O. 30%以下，更進一步優選為O. 20%以下。(Il)Ti :0.30% 以下(不含 0% )Ti形成碳氮化物而有助於組織微細化，在韌性提高上有效。為了發揮這一效果，添加O. 020%以上即可。但是，過剩添加則碳氮化物粗大化，使韌性劣化。從這一觀點出發需要在O. 30%以下。此外，從削減成本的觀點出發，期望添加所需最小限度。
另外，關於該Ti量的下限，更優選為O. 030%以上，進一步優選為O. 050%以上，更進一步優選為O. 070%以上，關於其上限，更優選為O. 25%以下，進一步優選為O. 20%以下，更進一步優選為O. 15%以下。(12)Nb :0· 30% 以下(不含 0% )Nb形成碳氮化物而有助於組織微細化，在韌性提高上有效。為了發揮這一效果，添加O. 02%以上即可。但是，過剩添加則碳氮化物粗大化，使韌性劣化。從這一觀點出發，需要在O. 30%以下。此外，從削減成本的觀點出發，期望添加所需最小限度。另外，關於該Nb量的下限，更優選為O. 030%以上，進一步優選為O. 050%以上，更進一步優選為O. 070%以上，關於其上限，更優選為O. 25%以下，進一步優選為O. 20%以下，更進一步優選為O. 15%以下。(13)Ni :3.0% 以下(不含 0% )已知Ni通過添加而使韌性提高，另外，還有抑制加熱時的脫碳的效果，有助於彈簧耐久特性提高。為了發揮這些效果，添加O. 1%以上即可。另一方面，若過剩添加，則使殘留Y增加而使彈簧特性劣化。因此，需要在3.0%以下。此外，從削減成本的觀點出發，期望添加所需最小限度。另外，關於該Ni量的下限，更優選為O. 20%以上，進一步優選為O. 40%以上，更進一步優選為O. 60%以上，關於其上限，更優選為2. 5%以下，進一步優選為2.0%以下，更進一步優選為I. 5%以下。(14)Cu :3.0% 以下(不含 0% )Cu具有抑制加熱時的脫碳的效果，有助於彈簧耐久特性提高。為了發揮這一效果，添加O. 10%以上即可。另一方面，若過剩添加，則使殘留Y增加，使彈簧特性劣化。因此，需要在3.0%以下。此外，從削減成本的觀點出發，期望添加所需最小限度。另外，關於該Cu量的下限，更優選為O. 20%以上，進一步優選為O. 40%以上，更進一步優選為O. 60%以上，關於其上限，更優選為2. 5%以下，進一步優選為2.0%以下，更進一步優選為I. 5%以下。(15)Mo :2· 0% 以下(不含 0% )Mo減輕P的晶界偏析，具有抑制韌性劣化的效果。另外，形成碳化物而有助於組織微細化，使韌性提高。為了呈現這些效果，需要添加O. 2%以上。另一方面，若過剩添加，則形成顯著的凝固偏析帶，招致韌性劣化。因此需要在2.0%以下。此外，從削減成本的觀點出發，期望添加所需最小限度。另外，關於該Mo量的下限，更優選為O. 30%以上，進一步優選為O. 50%以上，更進一步優選為O. 70%以上，關於其上限，更優選為I. 8%以下，進一步優選為I. 6%以下，更進一步優選為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細化，有助於韌性提高。為了呈現這一效果，添加O. 0001%以上即可。另一方面，若過剩添加，則反而招致韌性劣化。因此，需要在O. 0050%以下。另外，關於該Ca量的下限，更優選為O. 0002%以上，進一步優選為O. 0003 %以上，更進一步優選為O. 0004 %以上，關於其上限，更優選為O. 0030 %以下，進一步優選為O. 0020%以下，更進一步優選為O. 0010%以下。(17) Mg :0· 0050 % 以下(不含 O % )Mg以微量添加使硫化物微細化，有助於韌性提高。為了呈現這一效果，添加O. 0001%以上即可。另一方面，若過剩添加，則反而招致韌性劣化。因此需要在O. 0050%以下。另外，關於該Mg量的下限，更優選為O. 0002%以上，進一步優選為O. 0003%以上，更進一步優選為O. 0004 %以上，關於其上限，更優選為O. 0030 %以下，進一步優選為O. 0020%以下，更進一步優選為O. 0010%以下。(18) REM :0· 020% 以下(不含 0% )REM以微量添加使硫化物微細化，有助於韌性提高。為了呈現這一效果，添加O. 0001%以上即可。另一方面，若過剩添加，則反而招致韌性劣化。因此，需要在O. 020%以下。另外，關於該REM量的下限，更優選為O. 0002%以上，進一步優選為O. 0003%以上，更進一步優選為O. 0004%以上，關於其上限，更優選為O. 010%以下，進一步優選為O. 0050%以下，更進一步優選為O. 0010%以下。還有，在本發明中所謂REM，是指鑭系元素(從La至Ln的15種元素)和Sc、Y合計。(19) Zr :0. 10 % 以下(不含 O % )Zr形成碳氮化物而有助於組織微細化，在韌性提高上有效。為了發揮這一效果，添加O. 010%以上即可。但是，過剩添加則碳氮化物粗大化，使韌性劣化。從這一觀點出發需要在O. 10%以下。此外，從削減成本的觀點出發，期望添加所需最小限度。另外，關於該Zr量的下限，更優選為O. 020%以上，進一步優選為O. 025%以上，更進一步優選為O. 030%以上，關於其上限，更優選為O. 080%以下，進一步優選為O. 060%以下，更進一步優選為O. 040%以下。(20) Ta :0. 10 % 以下(不含 O % )Ta形成碳氮化物而有助於組織微細化，在韌性提高上有效。為了發揮這一效果，添加O. 01%以上即可。但是，過剩添加則碳氮化物粗大化，使韌性劣化。從這一觀點出發需要在O. 10%以下。此外，從削減成本的觀點出發，期望添加所需最小限度。另外，關於該Ta量的下限，更優選為O. 020%以上，進一步優選為O. 025%以上，更進一步優選為O. 030%以上，關於其上限，更優選為O. 080%以下，進一步優選為O. 060%以下，更進一步優選為O. 040%以下。(2I)Hf :0· 10% 以下(不含 0% ) Hf形成碳氮化物而有助於組織微細化，在韌性提高上有效。為了發揮這一效果，添加O. 010%以上即可。但是，過剩添加則碳氮化物粗大化，使韌性劣化。從這一觀點出發需要在O. 10%以下。此外，從削減成本的觀點出發，期望添加所需最小限度。另外，關於該Hf量的下限，更優選為O. 020%以上，進一步優選為O. 025%以上，更進一步優選為O. 030%以上，關於其上限，更優選為O. 080%以下，進一步優選為O. 060%以下，更進一步優選為O. 040%以下。〔3〕實施例為了驗證本發明的效果，實施下述的實驗。(I)無縫鋼管的製造將具有表I所示的成分，外徑143mm，壁厚50mm的各鋼管坯錠加熱至1000°C，通過熱等靜壓裝置進行熱加工，成為外徑60_，壁厚15_的荒管，再通過拔管機對其進行冷加工，製作成外徑16mm，壁厚4mm的鋼管。如表2所示，以700 950°C的溫度(退火溫度)對這些鋼管實施最終退火，進行酸洗等的精製處理而得到製品的無縫鋼管。還有，最終退火的冷卻通過空冷進行，其冷卻速度為I. 50C /S。(2)鋼管的碳化物尺寸的評價將上述所得到的各無縫鋼管，使其任意的橫截面為觀察面而進行切斷，埋入樹脂，實施溼式研磨，加工成鏡面。其後，以苦醇進行蝕刻，使用SEM進行金屬組織觀察。觀察位置在管壁厚中央部(t/2位置)，以3000 5000倍拍攝5個視野。對觀察照片進行圖像處理，使金屬組織中的碳化物(滲碳體)與當量圓近似，求得其最大值。該值作為碳化物的尺寸記述在表2中。(3)鋼管的淬火處理為了掌握將鋼管作為中空彈簧時的特性，進行上述各無縫鋼管的淬火處理(淬火、回火)。淬火通過高頻加熱加熱至1000 1150°C，保持10秒鐘後進行水冷。另外，回火使用電爐，以400°C保持60分鐘後進行空冷。(4)鋼管的淬火處理後的耐久試驗對於進行了上述淬火處理的各無縫鋼管，以最大負荷應力1150MPa和1200MPa實施大氣耐久試驗。在壽命10萬次以上為合格線的基礎上，低於10萬次評價為X (不合格)，10萬次以上、低於30萬次評價為Λ (合格)，30萬回以上、低於50萬次評價為〇(合格)，50萬次以上評價為 (合格)。該耐久試驗的結果顯示在表2中。(5)淬火處理後的舊奧氏體粒徑調查
使所述淬火處理後的各無縫鋼管的任意的橫截面作為觀察面，如此將其切斷，埋入樹脂，實施溼式研磨，加工成鏡面。其後，使用苦味酸飽和水溶液進行蝕刻，使舊奧氏體晶界出現，使用光學顯微鏡進行觀察。觀察位置為管壁厚中央部(t/2位置)，以400倍拍攝5個視野。由觀察照片以切斷法求得舊奧氏體粒徑的平均值。該舊奧氏體粒徑的值顯示在表2。(6)淬火處理後的未固溶碳化物的調查對於淬火處理後的各無縫鋼管，使其任意的橫截面為觀察面而進行切斷，埋入樹月旨，實施溼式研磨，加工成鏡面。其後，以苦醇進行蝕刻，使用SEM進行金屬組織觀察，調查有無未固溶的碳化物。關於其結果也同樣顯示在表2中。由表2的結果判明，本發明例的無縫鋼管與比較例的同鋼管相比具備更優異的品質，即，淬火處理後的強度在1150MPa級以上且經具有經受得住10萬次以上的耐久試驗的大氣疲勞特性，具備高強度和耐久性，能夠有利用地應用為高強度中空彈簧用的無縫鋼 管。還有，在表2的各比較例中，不能得到本發明的作為上述目標的強度和耐久性的，有鋼材 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，因為分別不滿足本發明規定的鋼成分的範圍，另外有鋼材No. A7-2、A7-3、A14-2、A14-3、A18-2、A23-2、A37-2、A37-3、A42-2和A42-3，因為不滿足本發明規定的碳化物的尺寸，此外還有鋼材No. A16-1和A35-1，因為不滿足本發明規定的鋼成分和碳化物的尺寸的雙方。表I
權利要求
1.一種高強度中空彈簧用無縫鋼管，其特徵在於，含有c :0. 20 O. 70質量％、Si O. 5 3. O質量％、Mn 0. I 3. O質量％、P 0. 030質量％以下且含0%、S 0. 030質量％以下且含O %、N :0. 02質量％以下且含O %，餘量是Fe和不可避免的雜質，並且，碳化物以當量圓直徑計為I. 00 μ m以下。
2.根據權利要求I所述的高強度中空彈簧用無縫鋼管，其中，還含有從如下元素之中選擇的一種以上的兀素Cr 3. O質量％以下但不含0%、B 0. 0150質量％以下但不含0%、Al :0. 10質量％以下但不含0%、V:1.0質量％以下但不含0%、Ti 0. 30質量％以下但不含0%,Nb 0. 30質量％以下但不含0%、Ni :3. O質量％以下但不含0%、Cu :3. O質量％以下但不含0%、Mo :2. O質量％以下但不含0%、Ca :0. 0050質量％以下但不含0%、Mg :0. 0050質量％以下但不含0%、REM :0. 020質量％以下但不含0%、Zr :0. 10質量％以下但不含0%、Ta :0. 10質量％以下但不含0%、Hf :0. 10質量％以下但不含0%。
全文摘要
本發明的高強度中空彈簧用無縫鋼管，其特徵在於，由如下構成，C0.20～0.70質量％、Si0.5～3.0質量％、Mn0.1～3.0質量％、P0.030質量％以下(含0％)、S0.030質量％以下(含0％)、N0.02質量％以下(含0％)、餘量Fe和不可避免的雜質，碳化物以當量圓直徑計為1.00μm以下。由此，能夠製造高強度耐久性優異的中空彈簧。
文檔編號C21D9/08GK102741444SQ201180008289
公開日2012年10月17日 申請日期2011年3月3日 優先權日2010年3月4日
發明者豐武孝太郎, 畑野等, 高知琢哉 申請人:株式會社神戶制鋼所