(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ばね用低合金鋼からなるオイルテンパー線の線表面から多くとも深さ２００μｍにかけて硬度を低下させた脱炭層を有し、前記線表面の硬さがＨＶ４２０から、線内部の硬さよりＨＶ５０低い硬さの範囲にあり、かつ前記脱炭層の深さを超える線内部の硬さがＨＶ５５０以上であるばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線を製造するにあたり、オイルテンパー処理用走行式連続加熱炉の炉体貫通パイプに、出発材のばね用低合金鋼線を連続的に装入し走行させて加熱する際に、該炉体貫通パイプの入側ないしは該炉体貫通パイプの任意の中間位置から該炉体貫通パイプ内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスとそれに反応して水蒸気を生成する酸素ガスまたは酸素含有ガスを添加し、該酸素ガスまたは酸素含有ガスの添加量を制御することにより前記炉体貫通パイプ内の脱炭雰囲気の露点を調整して出発材のばね用低合金鋼線に脱炭処理を施し、次いで焼入れ、焼戻しすることを特徴とするばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【請求項２】
出発材のばね用低合金鋼線が、
重量％で、
Ｃ：０．４５〜０．８０％、
Ｓｉ：１．２〜２．５％、
Ｍｎ：０．５〜１．５％、
Ｃｒ：０．５〜２．０％
を含有し、残部はＦｅと不可避的不純物からなるものであることを特徴とする請求項１記載のばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【請求項３】
出発材のばね用低合金鋼線が、
さらに、
Ｍｏ：０．１〜０．７％、
Ｎｉ：０．２〜２．０％、
Ｖ：０．０５〜０．６０％、
Ｎｂ：０．０１〜０．２０％
のいずれか１種もしくは２種以上を含有するものである請求項２記載のばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【請求項４】
水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスおよび酸素ガスまたは酸素含有ガスの前記炉体貫通パイプへの添加位置より前記走行式連続加熱炉前方から該炉体貫通パイプ内に不活性ガスを添加して、該炉体貫通パイプ内に生成した水蒸気雰囲気を前記走行式連続加熱炉後方へ連続的に押し出すことにより安定した脱炭雰囲気を形成させて出発材のばね用低合金鋼線に脱炭処理を施し、次いで焼入れ、焼戻しすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【請求項５】
オイルテンパー処理用走行式連続加熱炉の炉体貫通パイプに、出発材のばね用低合金鋼線を連続的に装入し走行させて加熱する際に、該炉体貫通パイプの入側ないしは該炉体貫通パイプの任意の中間位置から該炉体貫通パイプ内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスとそれと反応して水蒸気を生成する酸素ガスまたは酸素含有ガスを添加するとともに、これら各ガスの前記炉体貫通パイプへの前記添加位置より前記走行式連続加熱炉前方から該炉体貫通パイプ内に不活性ガスを添加し、該不活性ガスの添加量を制御することにより前記炉体貫通パイプ内の脱炭雰囲気の露点を調整してばね用低合金鋼線に脱炭処理を施し、次いで焼入れ、焼戻しすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【請求項６】
水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスおよび酸素ガスまたは酸素含有ガスの前記炉体貫通パイプへの添加位置を変化させて、出発材のばね用低合金鋼線が脱炭雰囲気に曝される時間を変えることにより、前記ばね用低合金鋼線表面の硬さを調節する脱炭処理を施し、次いで焼入れ、焼戻しすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の内燃機関やサスペンション等に使用される疲労強度が高くへたり量の少ないばね成形加工性に優れた高強度ばね用オイルテンパー線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関やサスペンション等に使用されているばねは、高出力化等により小型化が行われている。このためばね材料についても近年、材料の高強度化が行われており、さらに焼戻し軟化抵抗を向上させるべくＭｏやＶを添加したばね材料も提案されている。
【０００３】
しかしながら、この様なばね材料は、ばね疲労強度の向上をもたらす一方で、ばね成形加工が難しくなり、ばね使用中でさえも疲労起点にならないような微細な表面欠陥があっても、ばね成形加工中に折損を起こす場合もあり、安定したばねの製造が難しいという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みて創案されたものであって、高強度オイルテンパー線のばね成形加工性を向上させるとともに、安定したばねの製造を可能とし、かつ高い疲労強度および高い耐へたり性のばね用オイルテンパー線の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記従来技術の課題を解決するため、種々検討した結果、オイルテンパー処理用走行式連続加熱炉内の露点を調整して、出発材のばね用低合金鋼線に脱炭処理を施した後にオイルテンパー処理を施し、得られたオイルテンパー線の表層に所定の深さの脱炭層を形成させて硬さを低下させるとともに、線表面の硬さを所定の範囲に規定し、かつ前記脱炭層の深さを超える線内部の硬さを所定の値に規定することにより高強度オイルテンパー線のばね成形加工性の向上が達成され得ることを知見した。なお、オイルテンパー処理の前工程でパテンチング処理を施す場合は、パテンチング工程で脱炭処理を行っても構わない。
【０００６】
しかして、本発明は斯かる知見に基づき、鋭意研究の結果、より具体的には、オイルテンパー線が、線表面から多くとも深さ２００μｍにかけて硬度を低下させた脱炭層を有し、線表面の硬さがＨＶ４２０から、線内部の硬さよりＨＶ５０低い硬さの範囲にあり、かつ前記脱炭層の深さを超える線内部の硬さがＨＶ５５０以上であるように規定することによって、ばね成形加工性が顕著に優れた高強度オイルテンパー線を提供しようとするものである。
【０００７】
本発明に従い、線表面から多くとも深さ２００μｍにかけて硬度を低下させた脱炭層を具備せしめ、かつ表面硬さをＨＶ４２０から内部硬さより５０ＨＶ低い硬さに低下させて、切り欠き感受性を低下させることにより高強度オイルテンパー線に安定したばね成形加工性を付与することができる。
この表面硬さの範囲は、ばね加工でのＤ／ｄ（コイル平均径／線径）で選択する。
【０００８】
なお、一般的には表面硬さを低下させたばねは、疲労強度が低下するが、本発明に従い表層の硬さを低下させたオイルテンパー線は、ばね成形加工後に窒化処理およびハードショットピーニングを行うことにより表面硬さの低下を回復ないしは向上させることができ、その結果疲労強度が高くかつ耐へたり性に優れた高強度ばねの製造が可能となる。
【０００９】
さらに、本発明者らは、本発明に従ったばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線を安定的に製造するためのオイルテンパー処理用走行式連続加熱炉内の雰囲気制御方法について種々検討した。
一般に密閉加熱炉では窒化処理や浸炭処理等に代表されるように炉内雰囲気の制御が行われている。しかしながら、本発明が対象とするオイルテンパー処理用走行式連続加熱炉（被処理鋼線を連続して走行させながらインラインで焼入れ焼戻しを施す加熱炉）の場合には、加熱炉の入口・出口からの大気の流入を完全に遮断することは難しく、安定した炉内雰囲気制御を行うことは困難である。
【００１０】
そこで、オイルテンパー処理用走行式連続加熱炉における炉内雰囲気制御方法について、鋭意検討した結果、オイルテンパー処理用走行式連続加熱炉の炉体貫通パイプに出発材のばね用低合金鋼線を連続的に装入し走行させて加熱する際に、該炉体貫通パイプの入側ないしは該炉体貫通パイプの任意の中間位置から該炉体貫通パイプ内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスとそれに反応して水蒸気を生成する酸素ガスまたは酸素含有ガスを添加し、該酸素ガスまたは酸素含有ガスの添加量を制御することにより前記炉体貫通パイプ内の雰囲気の露点を調整して出発材のばね用低合金鋼線に脱炭処理を施し得ることを知見した。さらに、水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスおよび酸素ガスまたは酸素含有ガスの前記炉体貫通パイプへの添加位置より前記走行式連続加熱炉前方から該炉体貫通パイプ内にＡｒガス、窒素ガス等の不活性ガスを添加して、該炉体貫通パイプ内に生成した水蒸気雰囲気を該走行式連続加熱炉後方へ連続的に押し出すことにより安定した脱炭雰囲気を形成させ得ることを確かめた。さらに、前記水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスおよび酸素ガスまたは酸素含有ガスの前記炉体貫通パイプへの添加位置を変化させて、出発材のばね用低合金鋼線が脱炭雰囲気に曝される時間を変えることにより、前記ばね用低合金鋼線表面の硬さを調節することができることを知見した。
【００１１】
本発明は前記した種々の新規な知見に基づいて構成されたもので、その要旨とするところは下記のとおりである。
【００１２】
（１）ばね用低合金鋼からなるオイルテンパー線の線表面から多くとも深さ２００μｍにかけて硬度を低下させた脱炭層を有し、前記線表面の硬さがＨＶ４２０から、線内部の硬さよりＨＶ５０低い硬さの範囲にあり、かつ前記脱炭層の深さを超える線内部の硬さがＨＶ５５０以上であるばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線を製造するにあたり、オイルテンパー処理用走行式連続加熱炉の炉体貫通パイプに、出発材のばね用低合金鋼線を連続的に装入し走行させて加熱する際に、該炉体貫通パイプの入側ないしは該炉体貫通パイプの任意の中間位置から該炉体貫通パイプ内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスとそれに反応して水蒸気を生成する酸素ガスまたは酸素含有ガスを添加し、該酸素ガスまたは酸素含有ガスの添加量を制御することにより前記炉体貫通パイプ内の脱炭雰囲気の露点を調整して出発材のばね用低合金鋼線に脱炭処理を施し、次いで焼入れ、焼戻しすることを特徴とするばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【００１３】
（２）出発材のばね用低合金鋼線が、
重量％で、
Ｃ：０．４５〜０．８０％、
Ｓｉ：１．２〜２．５％、
Ｍｎ：０．５〜１．５％、
Ｃｒ：０．５〜２．０％
を含有し、残部はＦｅと不可避的不純物からなるものであることを特徴とする前項１記載のばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【００１４】
（３）出発材のばね用低合金鋼線が、
さらに、
Ｍｏ：０．１〜０．７％、
Ｎｉ：０．２〜２．０％、
Ｖ：０．０５〜０．６０％、
Ｎｂ：０．０１〜０．２０％
のいずれか１種もしくは２種以上を含有するものである前項２記載のばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【００１５】
（４）水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスおよび酸素ガスまたは酸素含有ガスの前記炉体貫通パイプへの添加位置より前記走行式連続加熱炉前方から該炉体貫通パイプ内に不活性ガスを添加して、該炉体貫通パイプ内に生成した水蒸気雰囲気を前記走行式連続加熱炉後方へ連続的に押し出すことにより安定した脱炭雰囲気を形成させて出発材のばね用低合金鋼線に脱炭処理を施し、次いで焼入れ、焼戻しすることを特徴とする前項１〜３のいずれか１項に記載のばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【００１６】
（５）オイルテンパー処理用走行式連続加熱炉の炉体貫通パイプに、出発材のばね用低合金鋼線を連続的に装入し走行させて加熱する際に、該炉体貫通パイプの入側ないしは該炉体貫通パイプの任意の中間位置から該炉体貫通パイプ内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスとそれと反応して水蒸気を生成する酸素ガスまたは酸素含有ガスを添加するとともに、これら各ガスの前記炉体貫通パイプへの前記添加位置より前記走行式連続加熱炉前方から該炉体貫通パイプ内に不活性ガスを添加し、該不活性ガスの添加量を制御することにより前記炉体貫通パイプ内の脱炭雰囲気の露点を調整してばね用低合金鋼線に脱炭処理を施し、次いで焼入れ、焼戻しすることを特徴とする前項１〜４のいずれか１項に記載のばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【００１７】
（６）水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスおよび酸素ガスまたは酸素含有ガスの前記炉体貫通パイプへの添加位置を変化させて、出発材のばね用低合金鋼線が脱炭雰囲気に曝される時間を変えることにより、前記ばね用低合金鋼線表面の硬さを調節する脱炭処理を施し、次いで焼入れ、焼戻しすることを特徴とする前項１〜５のいずれか１項に記載のばね成形加工性に優れた高強度オイルテンパー線の製造方法。
【００１８】
前記した構成を採る本発明の製造方法により、安定した脱炭層を有した高強度オイルテンパー線を製造でき、ばね作動時に問題とならない様な微細な表面欠陥があっても、ばね成形加工時に折損を起こすことが少なくなり、安定したばね成形加工ができるようになる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の製造方法によって得られた高強度オイルテンパー線は、ばね作動中に疲労起点とならないような微細な表面欠陥が存在する場合でも、ばね成形中に折損がなく、安定したばね加工を行うことができるという優れたばね成形加工性を有する。
さらに窒化処理およびハードショットピーニング処理を施すことにより高い疲労強度のばねの製造が可能となる。
【００２０】
また、本発明の製造方法によれば、ばね成形加工性に著しく優れた安定した品質のオイルテンパー線を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明が対象とするオイルテンパー線は、化学成分的に特に限定されるものではなく、オイルテンパー線として例えばＪＩＳ  Ｇ  ３５６５、３５６６、３５６７により規格化されている弁ばね用クロムバナジウム鋼オイルテンパー線、弁ばね用シリコンクロム鋼オイルテンパー線、ばね用シリコンマンガン鋼オイルテンパー線を包含し得ることは勿論であるが、本発明の効果は、本明細書の請求項２および３に実施の態様として挙げたばね用低合金鋼からなる線に適用することで、より一層有利に発揮されるものである。但し、本発明が対象とするばね用低合金鋼材はこれに限定されるものでないことは勿論である。
【００２２】
本発明で例示したばね用低合金鋼は、重量比で、Ｃ：０．４５〜０．８０％、Ｓｉ：１．２〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：０．５〜２．０％を含有し、さらに必要に応じて、Ｍｏ：０．１〜０．７％、Ｖ：０．０５〜０．６０％、Ｎｉ：０．２〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２０％のうちの１種もしくは２種以上を含有し、残部はＦｅと不可避的不純物からなるばね用低合金鋼である。
【００２３】
前記ばね用低合金鋼の化学成分組成の限定理由は以下のとおりである。
Ｃ：Ｃは鋼の強度を高めるのに有効な元素であるが、０．４５％未満では所望強度が得られず、０．８０％を超えて添加しても強度向上の効果が少ないので、その範囲を０．４５〜０．８０％とした。
Ｓｉ：Ｓｉはフェライト中に固溶し、鋼の強度を高める効果があり、さらに焼戻しを遅延させ、焼戻し軟化抵抗を高めるのに有効な元素であるが、１．２％未満ではその効果は認められず、２．５％を超えても、その効果の向上が認められないので、その範囲を１．２〜２．５％とした。
【００２４】
Ｍｎ：Ｍｎは焼入れ性を向上させるのに有効な元素であるが、０．５％未満ではその効果が少なく、１．５％を超えても効果の向上は認められないので、その範囲を０．５〜１．５％とした。
Ｃｒ：Ｃｒは焼入れ性を向上させるのに有効な元素であるが、０．５％未満ではその効果は少なく、２．０％を超えると炭化物形成のため強度の低下を招くので、その範囲を０．５〜２．０％とした。
【００２５】
Ｍｏ：Ｍｏは焼戻し軟化抵抗を高め、また強度、靱性を付与するのに有効な元素であるが、０．１％未満ではその効果は認められず、０．７％を超えるとその効果が飽和し、炭化物を形成し靱性を低下させるため、その範囲を０．１〜０．７％とした。
Ｖ：Ｖは結晶粒度の微細化およびバナジウム炭化物の析出による強度の向上に有効な元素であるが、０．０５％未満では効果が認められず、０．６０％を超えて添加しても効果の向上は認められないので、その範囲を０．０５〜０．６０％とした。
【００２６】
Ｎｉ：Ｎｉは靱性を向上させるのに有効な元素であるが、０．２％未満ではその効果が少なく、２．０％を超えて添加しても効果の向上は認められないため、その範囲を０．２〜２．０％とした。
Ｎｂ：Ｎｂは、Ｖと同様に結晶粒径の微細化に有効な元素であるが、０．０１％未満ではその効果が少なく、０．２０％を超えると炭化物を形成し靱性を低下させるため、その範囲を０．０１〜０．２０％とした。
以下に本発明を実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２７】
表１に、本実施例で使用した供試材（ばね用低合金鋼線材）の化学組成を示す。
【００２８】
【表１】
0003541375.tif 000002
【００２９】
また、図１にオイルテンパー処理用走行式連続加熱炉（以下走行式連続加熱炉と略称する）の概略図および各ガスの添加位置を示す。走行式連続加熱炉には炉長５ｍの電気炉を使用した。
図において、１は電気炉、２は炉体貫通パイプ、３はばね用低合金鋼線材、丸付き数字１〜４はガス添加位置を示す。
【００３０】
なお、電気炉１の出側に配置したオイルテンパー処理手段の図示は省略してある。
表１に示す供試材Ｎｏ．１のばね用低合金鋼線材を用い、線径３．４ｍｍの鋼線に伸線し、これを走行式連続加熱炉によりオイルテンパー処理して比較材としてのオイルテンパー線Ａ、Ｂを得た。表２に脱炭雰囲気条件とオイルテンパー線の特性値を示す。
【００３１】
【表２】
0003541375.tif 000003
【００３２】
図２に比較材Ａの表層硬さ分布を示す。比較材Ａは炉体貫通パイプ２に大気のみを添加した後、オイルテンパー処理を施すことにより得られたオイルテンパー線である。大気に含まれる酸素の添加により脱炭現象が発生するが、その程度は小さく酸素だけでは十分な脱炭の効果は奏されない。また酸素によりスケール反応が起き、表面のスケールが剥離した部分が生じてしまう。
【００３３】
図３に比較材Ｂの表層硬さ分布を示す。比較材Ｂは炉体貫通パイプ２のガス添加位置１（図１中丸付き数字１の位置）よりＨ2 ＋Ｎ2 の混合ガスおよび大気を添加した後、オイルテンパー処理を施すことにより得られたオイルテンパー線である。加熱雰囲気の露点の上昇により脱炭層は形成されているが、炉体貫通パイプ２内の露点雰囲気が滞留するため、得られたオイルテンパー線の長手方向の硬さが安定していないことが分かる。
【００３４】
表１に示す供試材Ｎｏ．２のばね用低合金鋼線材を用い、これを線径３．４ｍｍの鋼線に伸線し、これを走行式連続加熱炉によりオイルテンパー処理して表２に示す本発明材としてのオイルテンパー線Ｃを得た。
図４に本発明材Ｃの表層硬さ分布を示す。本発明材Ｃは炉体貫通パイプ２のガス添加位置２（図１中丸付き数字２の位置）よりＨ2 ＋Ｎ2 の混合ガスと大気を添加し、ガス添加位置１（図１中丸付き数字１の位置）より不活性ガス（Ａｒガス）を添加して脱炭処理した後、オイルテンパー処理を施すことにより得られたオイルテンパー線である。
【００３５】
このオイルテンパー処理による場合、炉内雰囲気が不活性ガス添加により滞留せず走行式連続加熱炉後方へ排出されるため、得られるオイルテンパー線長手方向の脱炭程度も同じであり、安定した脱炭層が形成されている。また酸素のみの添加材よりも脱炭反応が早く、線表面のスケール剥離も生じない。
すなわち、本発明に従い、Ｈ2 ＋Ｎ2 の混合ガスと大気を添加し、さらにＨ2 ＋Ｎ2 の混合ガス添加位置より走行式連続加熱炉前方から不活性ガスを添加することにより炉内雰囲気が走行式連続加熱炉の後方へ排出されるので、高露点の雰囲気を炉内に滞留させることなく安定した雰囲気制御が可能となり、脱炭反応をオイルテンパー線長手方向において均一かつ効率的に実施することが可能となった。
【実施例２】
【００３６】
表１に示す供試材Ｎｏ．２のばね用低合金鋼線材を用い、これを線径３．４ｍｍの鋼線に伸線し、走行式連続加熱炉によりオイルテンパー処理して本発明材としてのオイルテンパー線Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを得た。
本発明材Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈは炉体貫通パイプ２のガス添加位置１（図１中丸付き数字１の位置）より不活性ガスを添加し、同じくガス添加位置２（図１中丸付き数字２の位置）よりＨ2 ガスとＮ2 ガスの混合ガスおよび大気を添加して脱炭処理した後、オイルテンパー処理して得られたオイルテンパー線である。
【００３７】
表３に脱炭雰囲気条件と本発明材Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの特性値を示す。
【００３８】
【表３】
0003541375.tif 000004
【００３９】
また、図５に添加大気量と露点および不活性ガス添加量と露点の関係を、図６に露点とオイルテンパー線の表面硬さの関係を示す。
Ｈ2 ガスと大気中の酸素との反応により水蒸気が発生し露点が上昇する。この露点の上昇によりオイルテンパー線の表面の硬さが低下する。また露点は添加する大気量の変化で制御することができる。さらに走行式連続加熱炉前方から添加する不活性ガス量を変化させても露点を制御することができる。
【００４０】
すなわち、本発明に従って、炉体貫通パイプ２に添加する大気量および走行式連続加熱炉前方より添加する不活性ガス量を変化させて脱炭雰囲気の露点を制御することにより脱炭の制御（表面硬さの制御）が可能となる。
【実施例３】
【００４１】
表１に示す供試材Ｎｏ．２のばね用低合金鋼線材を用い、これを線径３．４ｍｍの鋼線に伸線し、走行式連続加熱炉によりオイルテンパー処理して本発明材としてのオイルテンパー線Ｌ、Ｍおよび比較材としてのオイルテンパー線Ｉ、Ｊ、Ｋを得た。
表４に脱炭雰囲気条件およびこれらオイルテンパー線の特性値を示す。
【００４２】
【表４】
0003541375.tif 000005
【００４３】
本発明材Ｌ、Ｍと比較材Ｉ、Ｊ、Ｋについてばね成形加工性を巻き付け試験で評価した。ばね成形加工は、一般的な弁ばねの場合Ｄ／ｄ（コイル平均径／線径）が５程度である。本実施例ではそれより厳しいＤ／ｄ＝４およびＤ／ｄ＝２（自径巻き）で行った。
図７にオイルテンパー線の表面硬さと巻き付け試験結果を示す。結果は１００巻当たりの折損回数で評価した。Ｄ／ｄが２の場合、表面硬さと線表面からの深さが２００μｍ以上の内部硬さとの差（内部硬さ−表面硬さ）がＨＶ５０以上であると、折損が殆ど発生しない。またＤ／ｄが４の場合は、表面硬さと線表面からの深さが２００μｍ以上の内部硬さとの差（内部硬さ−表面硬さ）がＨＶ２５以上であると、折損が殆ど発生しない。
【００４４】
一方、表面硬さが低下した材料は疲労強度が低い。このため、比較材Ｊ、Ｋと本発明材Ｌ、Ｍについてばねを製造し、疲労強度を調べた。これらのばねは成形加工後、窒化処理およびハードショットピーニングを施したものである。
ばね製造に使用したこれらオイルテンパー線の表面硬さと疲労強度との関係を図８に示す。表面硬さがＨＶ４２０未満になると疲労強度の低下が起こっている。
【００４５】
図９にオイルテンパー線の表面硬さと脱炭深さとの関係を示す。線表面の硬さの低下に伴って脱炭深さが大きくなっており、線表面の硬さがＨＶ４２０の場合の脱炭深さは２００μｍとなっている。以上の結果より、本発明においてはばね成形加工性と疲労強度の点からオイルテンパー線の線表面から多くとも深さ２００μｍまでの線表層を脱炭し、その際の線表面硬さをＨＶ４２０から内部硬さよりＨＶ５０低い硬さに規定することとした。
【実施例４】
【００４６】
表１に示す供試材Ｎｏ．３のばね用低合金鋼線材を用い、これを線径３．４ｍｍの鋼線に伸線し、走行式連続加熱炉によりオイルテンパー処理して本発明材としてのオイルテンパー線Ｎ、Ｏおよび比較材としてのオイルテンパー線Ｐを得た。
表５に脱炭雰囲気条件およびこれらオイルテンパー線の特性値を示す。
【００４７】
【表５】
0003541375.tif 000006
【００４８】
本発明材Ｎ、Ｏ、比較材Ｐは焼戻し温度を変えることにより内部硬さを変化させた試料である。
図１０に内部硬さと疲労強度の関係を示す。内部硬さがＨＶ５５０未満であると疲労強度の低下が起こっている。
以上の結果から、本発明では、脱炭層の深さを超える線内部の硬さをＨＶ５５０以上に規定するものである。
【実施例５】
【００４９】
表１に示す供試材Ｎｏ．２のばね用低合金鋼線材を用い、これを線径３．４ｍｍの鋼線に伸線し、走行式連続加熱炉によりオイルテンパー処理して本発明材としてのオイルテンパー線Ｑ、Ｒ、Ｓを得た。
表６に脱炭雰囲気条件およびこれらオイルテンパー線の特性値を示す。
【００５０】
【表６】
0003541375.tif 000007
【００５１】
本発明材Ｑ、Ｒ、Ｓについて表面硬さを調べた。結果を図１１に示す。
本実施例では、水蒸気を生成するＨ2 ＋Ｎ2 ガスと大気の炉体貫通パイプ２への添加位置を２（図１中丸付き数字２の位置）、３（図１中丸付き数字３の位置）および４（図１中丸付き数字４の位置）と変えて実施した。
以上の結果から、Ｈ2 ガスとＮ2 ガスの混合ガスおよび大気を添加する位置を変えることによりオイルテンパー線の表面硬さを制御することができることが分かる。
【００５２】
なお、表７に、図８、図１０に示す疲労試験結果に使用したばねのばね仕様と窒化条件を示す。
【００５３】
【表７】
0003541375.tif 000008
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のオイルテンパー線を製造するためのオイルテンパー処理用走行式連続加熱炉の概略図である。
【図２】比較材Ａの表面層硬さ分布を示す図である。
【図３】比較材Ｂの表面層硬さ分布を示す図である。
【図４】本発明材Ｃの表面層硬さ分布を示す図である。
【図５】炉体貫通パイプ２への添加大気量と脱炭雰囲気の露点および同じく不活性ガス添加量と脱炭雰囲気の露点の関係を示す図である。
【図６】脱炭雰囲気の露点とオイルテンパー線の表面硬さの関係を示す図である。
【図７】オイルテンパー線の内部硬さと同表面硬さの差の値と巻付け試験結果（１００巻当たりの折損回数）の関係を示す図である。
【図８】ばね製造に使用したオイルテンパー線の表面硬さと疲労強度の関係を示す図である。
【図９】ばね製造に使用したオイルテンパー線の表面硬さと脱炭深さの関係を示す図である。
【図１０】ばね製造に使用したオイルテンパー線の内部硬さと疲労強度の関係を示す図である。
【図１１】炉体貫通パイプ２におけるＨ2 ＋Ｎ2 混合ガスおよび大気の添加位置とオイルテンパー低合金鋼線表面硬さの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
図１において、
１：電気炉、
２：炉体貫通パイプ、
３：ばね用低合金鋼線材、
丸付き数字１、２、３、４：ガス添加位置
【図１】
0003541375.tif 000009
【図２】
0003541375.tif 000010
【図３】
0003541375.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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