(57)【要約】【課題】Ｓｉ含有量が比較的高いようなばね用鋼線であっても、テンパー処理時に形成されるスケールの密着性を高めることによって、曲げ加工性を良好にできるような熱処理鋼線を製造するための有用な方法を提供する。【解決手段】本発明方法は、所定の化学成分組成を満足する圧延鋼線材を伸線加工して鋼線とした後、テンパー処理を施すに際し、加熱開始から最高到達温度までの所要時間を３０秒以上１２０秒以下として、８８０℃以上９２０℃以下の最高到達温度まで、８８０℃以上から最高到達温度の温度範囲内にある時間が１〜１５秒となるように加熱した後、７５０℃以上８８０℃未満で１０〜４０秒加熱する２段階の熱処理を行ない、その後焼入れを施す。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ  ：０．１〜１．５質量％、
Ｃｒ：０．０１〜３質量％、
Ｓｉ：１．０〜２．５質量％、および
Ｍｎ：０．０１〜２質量％、
を夫々含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり、前記不可避不純物に含まれるＰおよびＳの含有量が、夫々０質量％超、０．０５質量％以下に抑制された圧延鋼線材を伸線加工して鋼線とした後、テンパー処理を施すに際し、
加熱開始から最高到達温度までの所要時間を３０秒以上１２０秒以下として、８８０℃以上９２０℃以下の最高到達温度まで、８８０℃以上から最高到達温度の温度範囲内にある時間が１〜１５秒となるように加熱した後、７５０℃以上８８０℃未満で１０〜４０秒加熱する２段階の熱処理を行ない、その後焼入れを施すことを特徴とするスケール密着性に優れた熱処理鋼線の製造方法。
【請求項２】
更に、Ｍｏ：０質量％超、１質量％以下、Ｃｕ：０質量％超、０．４質量％以下、Ｎｉ：０質量％超、２質量％以下、Ｔｉ：０質量％超、０．３質量％以下、Ｖ：０質量％超、１質量％以下およびＮｂ：０質量％超、１質量％以下よりなる群から選ばれる１種以上を含有するものである請求項１に記載のスケール密着性に優れた熱処理鋼線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に弁ばねや懸架ばね等に使用されるばね用鋼線の製造方法に関する。より詳細には、伸線加工後に施されるテンパー処理条件を適切に制御し、鋼線表面に形成される酸化スケールの密着性を高めることによって、曲げ加工不良を招かないようにした熱処理鋼線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジン、燃料噴射装置等の内燃機関に使用される弁ばねや、自動車部品として使用される懸架ばね等は、ばね用鋼線をコイリングすることによって製造される。
【０００３】
またばね用鋼線は、下記のようにして製造されるのが一般的である。まず鋼片（例えばビレット）は加熱炉で９００〜１２００℃程度の温度範囲に加熱され、このとき生成された一次スケールは高圧水デスケーラで除去される。上記鋼片は、熱間によって粗圧延、仕上げ圧延が施され、巻き線機にて所定の線径に加工された後、コイル状に束ねられて圧延線材とされる。
【０００４】
得られた圧延線材は、皮削り加工され、その表面にボンデ皮膜等の潤滑皮膜が形成された後、所定の線径まで冷間で伸線加工される。伸線加工後、潤滑皮膜が電解酸洗等で除去され、テンパー処理が施されて鋼線となる。このテンパー処理は、加熱工程（オーステナイト化工程）、焼入れ、焼戻しの３工程があり、焼入れ工程では、油焼入れ、高周波焼入れ等の方式が採用される。このようにして製造された鋼線を、ばね形状に曲げ加工する際、鋼線表面に潤滑皮膜が形成される場合もある。
【０００５】
上記のようにして得られる鋼線（ばね用鋼線）では、テンパー処理時に形成される酸化スケール（以下、単に「スケール」と呼ぶ）の密着性が問題となる。ばね用鋼線を曲げ加工する際に、曲げ加工マシンの治具との接触によってスケールが剥離すると、潤滑皮膜の形成の如何に関わらず、鋼線地鉄が露出して潤滑不足を引き起こし、鋼線地鉄と治具との焼きつきが生じることがある。このような焼きつきが生じると、鋼線表面にツールマークが形成されたり、自由長ばらつきが生じる等の曲げ加工不良を招き、製造されるばねの品質に悪影響を及ぼすことになる。
【０００６】
こうしたことから、テンパー処理時に形成されるスケールは、鋼線表面との密着性が良好であることが必要であると認識されている。従来からスケール中の成分組成と密着性の関係が検討されている。そして従来の知見では、スケール中のＦｅ3Ｏ4（マグネタイト）の比率が高ければ高い方が、スケール密着性が良好になると考えられてきた（例えば非特許文献１）。
【０００７】
こうした観点から、スケール中のＦｅ3Ｏ4（マグネタイト）の比率を高めることによって、曲げ加工性を良好にする技術も様々提案されている（例えば、特許文献１〜３等）。
【０００８】
これまで提案されている技術は、スケール中のＦｅ3Ｏ4（マグネタイト）の比率を高めさえすれば、テンパー処理時に形成されるスケール密着性が高められ、曲げ加工性等の成形性が良好にするとの前提で開発されたものが殆どである。しかしながら、特にＳｉを比較的多く含む鋼線にあっては、スケール中のＦｅ3Ｏ4（マグネタイト）の比率を高めるだけでは、曲げ加工性が必ずしも良好になるとは限らない。
【０００９】
また、上記特許文献３の技術では、テンパー処理前に形成されたスケールも除去されずに残っており、スケールが２層構造である外層と内層の界面の密着性が弱いため、外層が剥離して鋼線の表面疵を発生させる場合もある。
【００１０】
一方、ばね用鋼線には、鋼線の強度を高めるために、１．０質量％以上のＳｉが含まれることが多い。このＳｉは、スケール密着性に影響を与えることになり、スケール中のＦｅ3Ｏ4（マグネタイト）の比率を高めるだけでは、テンパー処理時に形成されるスケールの密着性が高められるとは限らないのが実情である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】羽田ら、「塑性と加工」  第２６巻  ２９１号（１９８５年）ｐ．３４３−３４８
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−１４７７１号公報
【特許文献２】特開平６−２９３３号公報
【特許文献３】特許第４１１６３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記のような事情に着目してなされたものであって、その目的は、Ｓｉ含有量が比較的高いようなばね用鋼線であっても、テンパー処理時に形成されるスケールの密着性を高めることによって、曲げ加工性を良好にできるような熱処理鋼線を製造するための有用な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決し得た本発明の熱処理鋼線の製造方法は、
Ｃ：０．１〜１．５質量％、
Ｃｒ：０．０１〜３質量％、
Ｓｉ：１．０〜２．５質量％、および
Ｍｎ：０．０１〜２質量％、
を夫々含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり、前記不可避不純物に含まれるＰおよびＳの含有量が、夫々０質量％超、０．０５質量％以下に抑制された圧延鋼線材を伸線加工して鋼線とした後、テンパー処理を施すに際し、
加熱開始から最高到達温度までの所要時間を３０秒以上１２０秒以下として、８８０℃以上９２０℃以下の最高到達温度まで、８８０℃以上から最高到達温度の温度範囲内にある時間が１〜１５秒となるように加熱した後、７５０℃以上８８０℃未満で１０〜４０秒加熱する２段階の熱処理を行ない、その後焼入れを施すことを特徴とする。
【００１５】
本発明の熱処理鋼線には、必要によって更に、Ｍｏ：０質量％超、１質量％以下、Ｃｕ：０質量％超、０．４質量％以下、Ｎｉ：０質量％超、２質量％以下、Ｔｉ：０質量％超、０．３質量％以下、Ｖ：０質量％超、１質量％以下およびＮｂ：０質量％超、１質量％以下よりなる群から選ばれる１種以上を含有することも有用であり、これによって熱処理鋼線の特性が更に改善される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、テンパー処理条件、特に加熱条件を最適化し、Ｓｉの濃化状況を適切に制御すれば、スケールの成分組成を密着性の良いものに制御でき、これによってスケールの密着性を高めることができ、曲げ加工性を良好にした熱処理鋼線が実現できる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ｓｉ含有量が１．０〜２．５質量％程度と比較的多くのＳｉを含む熱処理鋼線（以下、「ばね用鋼線」で代表することがある）では、その表面にテンパー処理で形成されるスケールの構造は、次のようになることが予想される。即ち、スケール表面側では、ＦｅＯ（ウスタイト）、Ｆｅ3Ｏ4（マグネタイト）およびＦｅ2Ｏ3（ヘマタイト）等のＦｅ酸化物が形成されると共に、鋼線地鉄と接するスケールの下層側にはＳｉの濃化層が形成される。このＳｉ濃化層は、Ｆｅ酸化物とＳｉ酸化物の混合物からなり、Ｆｅ2ＳｉＯ4の複合酸化物の形態となっているものと考えられる。
【００１８】
本発明者らは、上記のような構造からなるスケールの密着性について、曲げ加工マシンの治具との接触を想定したスクラッチ試験により検討した。その結果、従来からの引張試験結果に基づいて、スケール密着性に相関関係があると言われていたＦｅ3Ｏ4の体積比率と、スクラッチ試験による密着性には明確な相関が認められないことが判明した。Ｓｉを比較的多く含む鋼線を対象とした場合には、鋼線中に含まれるＳｉがテンパー処理時に拡散移動し、鋼線地鉄とスケールの界面やスケール中にＳｉが濃化し、これがスケールの密着性と関係があるとの知見が得られた。即ち、スケールの密着性は、スケール中のＳｉの濃化状況と相関関係があることが判明した。
【００１９】
尚、本発明のばね用鋼線は、テンパー処理で形成されるスケールの構造だけに着目したものである。これは、テンパー処理する前に、熱間圧延後の鋼線材を冷間伸線して鋼線としているので、テンパー処理する前に形成されるスケールは除去されており、スケールが２層構造とはなっていないからである。
【００２０】
上記の着想に基づき本発明者らは、密着性の良いスケールをばね用鋼線表面に形成する手段について更に鋭意検討した。その結果、テンパー処理条件、特に加熱条件を最適化することで、Ｓｉの濃化状況を適切に制御すれば、スケールの成分組成を密着性の良いものに制御できることを見出し、本発明を完成した。
【００２１】
ばね用鋼線の表面に形成されるスケールは、鋼線表面上のスケールが２．０μｍ以上の厚みを持ち、鋼線表面のスケールと鋼線表面との界面におけるＳｉ濃度が２．０〜７．０原子％であり、且つ前記スケールに占めるＦｅ2ＳｉＯ4の体積比率が１０．０％以下であると共に、ＦｅＯの体積比率が１．０％以下となる。まずこれらの要件が、密着性に与える影響について説明する。
【００２２】
曲げ加工時、スケールは潤滑剤として機能するため、曲げ加工性を高めるにはスケール厚さを確保することが必要である。本発明者らが検討したところによれば、曲げ加工性を十分に確保するためには、少なくとも２．０μｍ以上のスケール厚さが必要であることが分かった。但し、スケール厚さが１０μｍを超えると、スケールの内部応力が増加し、却ってスケールが剥離しやすくなる。好ましくは、２．２μｍ以上、８μｍ以下であり、より好ましくは２．５μｍ以上、６μｍ以下である。
【００２３】
（鋼線表面のスケールと鋼線表面との界面におけるＳｉ濃度が２．０〜７．０原子％）
鋼線表面のスケールと鋼線表面との界面におけるＳｉがある程度界面に濃化することで、地鉄とスケールの界面の凹凸を増加させ、そのアンカー効果によってスケールの密着性を高めることになる。こうした効果を発揮させるためには上記Ｓｉ濃度（以下、「界面Ｓｉ濃度」と呼ぶことがある）は２．０原子％以上となる。好ましくは２．５原子％以上であり、より好ましくは３．０原子％以上である。
【００２４】
しかしながら、界面Ｓｉ濃度が過剰になると、上記アンカー効果が飽和すると共に、地鉄とスケールの界面の凹凸の原因となるＳｉ酸化物が多く生成され、スケールの密着性が却って低下するので、７．０原子％以下とする。好ましくは６．５原子％以下であり、より好ましくは６．０原子％以下である。
【００２５】
（スケール中に占めるＦｅ2ＳｉＯ4の体積比率が１０．０％以下）
Ｆｅ2ＳｉＯ4は、スケールと地鉄界面に生成するサブスケールであり、軟質な組成である。そのため、スケール中に占めるＦｅ2ＳｉＯ4の体積比率が高くなるとスケールの密着性が低下し、剥離し易くなる。従って、スケール中に占めるＦｅ2ＳｉＯ4の体積比率は１０．０％以下とする。このＦｅ2ＳｉＯ4の体積比率は、好ましくは８．０％以下であり、より好ましくは５．０％以下である。このＦｅ2ＳｉＯ4の体積比率は、０％であってもよい。
【００２６】
（スケール中に占めるＦｅＯの体積比率が１．０％以下）
スケール中のＦｅＯは、上記Ｆｅ2ＳｉＯ4と同様に軟質な組成である。そのため、スケール中に占めるＦｅＯの体積比率が高くなるとスケール密着性が低下し、剥離し易くなる。従って、スケール中に占めるＦｅＯの体積比率は１．０％以下とする。このＦｅＯの体積比率は、好ましくは０．８％以下であり、より好ましくは０．５％以下である。このＦｅＯの体積比率は、０％であってもよい。
【００２７】
スケール中には、上記のＦｅＯ（ウスタイト）、Ｆｅ3Ｏ4（マグネタイト）、Ｆｅ2Ｏ3（ヘマタイト）およびＦｅ2ＳｉＯ4の他に、（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ等が含まれることになり、残部は不可避不純物である。従って、Ｆｅ2ＳｉＯ4やＦｅＯの体積比率は、これらの合計（ＦｅＯ、Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ2ＳｉＯ4、および（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏの合計）を１００％としたときの値である。Ｆｅ2ＳｉＯ4およびＦｅＯ以外の各成分における体積比率の好ましい範囲は、下記の通りである。尚、上記成分のうち、（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏは、上記Ｆｅ2ＳｉＯ4と同様にスケールと地鉄界面に生成するサブスケールである。
Ｆｅ3Ｏ4：９０〜１００％、より好ましくは９５％以上、１００％以下
Ｆｅ2Ｏ3：０〜１０％、より好ましくは０％以上、５％以下
（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ：０〜０．５％、より好ましくは０％以上、０．１％以下
【００２８】
本発明に係るばね用鋼線は、最も基本的な成分としてＳｉを１．０〜２．５質量％で含むものであるが、その範囲設定理由は下記の通りである。
【００２９】
Ｓｉ：１．０〜２．５質量％
Ｓｉは、ばね用鋼線の強度を確保するために必要な元素である。また製鋼時の脱酸剤としても有用な元素である。これらの効果を発揮させるためには、１．０質量％以上含有させる必要がある。好ましくは１．２質量％以上、より好ましくは１．４質量％以上である。しかしながら、Ｓｉ含有量が過剰になると、材料を硬化させて冷間加工性を低下させるので、２．５質量％以下とする必要がある。好ましくは２．３質量％以下、より好ましくは２．０質量％以下である。
【００３０】
本発明のばね用鋼線におけるＳｉ以外の化学成分組成は、ばね用鋼線としての基本的な特性（強度、靭性、耐へたり性等）を発揮させる上で、下記のように調整されている必要がある。
【００３１】
Ｃ：０．１〜１．５質量％
Ｃは、鋼材の強度、およびばねの疲労強度や耐へたり性を確保するために有用な元素である。Ｃの含有量が少ないと、必要な引張強度が確保できないばかりか、疲労強度および耐へたり性を低下させるため、Ｃ含有量は０．１質量％以上とする必要がある。好ましくは０．２質量％以上であり、より好ましくは０．４質量％以上である。一方で、Ｃが過剰になると、粗大なセメンタイトが多量に析出し、延性や靱性の低下により、ばね加工性、ばね特性に悪影響を与えるため、Ｃ含有量は１．５質量％以下とする必要がある。好ましくは１．３質量％以下であり、より好ましくは１．１質量％以下である。
【００３２】
Ｃｒ：０．０１〜３質量％
Ｃｒは、圧延後、熱処理後の強度を向上させるために有用な元素である。こうした効果を発揮させるためには、Ｃｒは０．０１質量％以上含有させる必要がある。好ましくは０．０５質量％以上であり、より好ましくは０．１０質量％以上である。しかしながら、Ｃｒ含有量が過剰になると、焼入れ性が過度に向上するため、マルテンサイト、ベイナイト等の過冷組織が生成し、延性を著しく悪化させる。こうしたことから、Ｃｒ含有量は３質量％以下とする必要がある。好ましくは２．５質量％以下であり、より好ましくは２質量％以下である。
【００３３】
Ｍｎ：０．０１〜２質量％
Ｍｎは、鋼材の焼入れ性を高めてばねの強度や靭性の向上に貢献する元素である。こうした効果を発揮させるためには、Ｍｎは０．０１質量％以上含有させる必要がある。好ましくは０．０５質量％以上であり、より好ましくは０．１０質量％以上である。しかしながら、Ｍｎ量が過剰になると、焼入れ性が過度に向上するため、マルテンサイト、ベイナイト等の過冷組織が生成し、靭性や溶接性を悪化させるため、Ｍｎ量は２質量％以下とする必要がある。好ましくは１．８質量％であり、より好ましくは１．５質量％以下である。
【００３４】
本発明に係るばね用鋼線における基本成分は上記の通りであり、残部は鉄および不可避不純物（例えば、Ｐ、Ｓ等）であるが、該不可避不純物として、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素の混入が許容され得る。この不可避不純物のうち、ＰやＳについては、夫々下記のように抑制する必要がある。
【００３５】
Ｐ：０質量％超、０．０５質量％以下
Ｐは不可避不純物であり、できるだけ少ないほうが好ましい。特にフェライトを固溶強化するため、伸線性に悪影響を及ぼすことがある。こうした観点から、Ｐ含有量は０．０５質量％以下とする必要がある。好ましくは０．０３質量％以下であり、より好ましくは０．０１質量％以下である。Ｐ含有量は少ない方が望ましいものの、工業的に０．００１質量％未満とすることは困難であることから、Ｐ含有量の下限は概ね０．００１質量％以上である。
【００３６】
Ｓ：０質量％超、０．０５質量％以下
Ｓは不可避不純物であり、できるだけ少ないほうが好ましい。特に硫化物系介在物ＭｎＳを形成し、熱間加工時に偏析することで鋼材を脆化させることがある。こうした観点から、Ｓの含有量は０．０５質量％以下とする必要がある。好ましくは０．０３質量％以下であり、より好ましくは０．０１質量％以下である。Ｓ含有量は少ない方が望ましいものの、工業的に０．００１質量％未満とすることは困難であることから、Ｓ含有量の下限は概ね０．００１質量％以上である。
【００３７】
本発明のばね用鋼線には、上記成分の他に必要によって、更に、Ｍｏ：０質量％超、１質量％以下、Ｃｕ：０質量％超、０．４質量％以下、Ｎｉ：０質量％超、２質量％以下、Ｔｉ：０質量％超、０．３質量％以下、Ｖ：０質量％超、１質量％以下およびＮｂ：０質量％超、１質量％以下よりなる群から選ばれる１種以上を含有させることも有効である。これらの元素を含有させるときの適正な範囲および作用は以下の通りである。
【００３８】
Ｍｏ：０質量％超、１質量％以下
Ｍｏは、鋼線の強度を高めるのに有用な元素である。こうした効果を発揮させるためには、Ｍｏは０．０１質量％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．０８質量％以上、更に好ましくは０．１５質量％以上である。一方で、Ｍｏ含有量が過剰になると、延性の低下により、ばね加工性、ばね特性に悪影響を与えるため、Ｍｏ含有量は１質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．８質量％以下、更に好ましくは０．５質量％以下である。
【００３９】
Ｃｕ：０質量％超、０．４質量％以下
Ｃｕは、鋼線の強度を高めるのに有用な元素である。こうした効果を発揮させるためには、Ｃｕは０．００１質量％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．００５質量％以上である。一方で、Ｃｕ含有量が過剰になると、高温（１３５６Ｋ）で液相となり、熱間圧延での変形中にオーステナイト結晶粒界に侵入して表面割れを発生させるので、０．４質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．３質量％以下であり、更に好ましくは０．２質量％以下である。
【００４０】
Ｎｉ：０質量％超、２質量％以下
Ｎｉは、鋼線の強度を高めるのに有用な元素である。こうした効果を発揮させるためには、Ｎｉは０．００１質量％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．００５質量％以上である。一方で、Ｎｉ含有量が過剰になると、鋼線表面に不均一に濃化し、鋼線表面の凹凸を大きして表面性状を悪化させるので、２質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは１．８質量％以下であり、更に好ましくは１．５質量％以下である。
【００４１】
Ｔｉ：０質量％超、０．３質量％以下
Ｔｉは、脱酸剤として添加される元素である。その効果を発揮させるためには、Ｔｉは０．００１質量％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．００５質量％以上である。一方で、Ｔｉ含有量が過剰になると、鋼線の靭性を低下させるので、０．３質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．２質量％以下であり、更に好ましくは０．１質量％以下である。
【００４２】
Ｖ：０質量％超、１質量％以下
Ｖは、炭化物を形成して結晶粒を微細化することによって、鋼線の強度向上に寄与する元素である。こうした効果を発揮させるためには、Ｖは０．００１質量％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．００５質量％以上である。一方で、Ｖ含有量が過剰になると、コスト高の原因となるだけでなく、降伏点（降伏比）を上昇させて加工性を劣化させるので、１質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．５質量％以下であり、更に好ましくは０．１質量％以下である。
【００４３】
Ｎｂ：０質量％超、１質量％以下
Ｎｂは、Ｖと同様に、炭化物を形成して結晶粒を微細化することによって、鋼線の強度向上に寄与する元素である。こうした効果を発揮させるためには、Ｎｂは０．００１質量％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．００５質量％以上である。一方で、Ｎｂ含有量が過剰になると、コスト高の原因となるだけでなく、降伏点（降伏比）を上昇させて加工性を劣化させるので、１質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．５質量％以下であり、更に好ましくは０．１質量％以下である。
【００４４】
本発明の製造方法は、上記のような化学成分組成を有する鋼を用い、通常の条件で熱間圧延した後の鋼線材を伸線加工して鋼線とした後、テンパー処理を施すに際し、（ａ）加熱開始から最高到達温度までの所要時間を３０秒以上１２０秒以下として、８８０℃以上９２０℃以下の最高到達温度まで、８８０℃以上から最高到達温度の温度範囲内にある時間が１〜１５秒となるように加熱した後、（ｂ）７５０℃以上８８０℃未満で１０〜４０秒加熱する２段階の熱処理を行ない、その後焼入れを施す。こうした条件を満足させつつ、テンパー処理を施すことによって、界面Ｓｉ濃度を適正な範囲に調整できると共に、スケール中に占めるＦｅ2ＳｉＯ4の体積比率およびＦｅＯの体積比率を適正に抑制することができる。尚、上記加熱温度は、鋼線の表面温度で管理したものである。
【００４５】
上記（ａ）の工程(以下、「前段加熱」と呼ぶことがある)では、加熱開始から最高到達温度までの所要時間を３０秒以上１２０秒以下とすることによって、スケール厚さを適切な範囲に制御する。加熱開始から最高到達温度までの所要時間が３０秒未満の場合には、スケール厚さが２μｍ未満となり、曲げ加工性の基準を満たさなくなる。一方、所要時間が１２０秒を超えると、スケール厚さが１０μｍを超えることになり、スケールが剥離しやすくなる。この所要時間の好ましい下限は、３５秒以上であり、より好ましくは４０秒以上である。また所要時間の好ましい上限は１００秒以下であり、より好ましくは８０秒以下である。尚、加熱開始時の鋼線温度は、設備の設置地域（温度環境）という観点から−２０〜５０℃程度となる。
【００４６】
前段加熱での加熱温度が８８０℃に満たない場合や、８８０℃以上から最高到達温度の温度範囲内にある時間（以下、「加熱時間」と呼ぶことがある）が１秒に満たない場合には、オーステナイト化不足により、ばねに要求される強度、延び等の機械的特性が確保できない。このときの加熱温度は、好ましくは８８５℃以上であり、より好ましくは８９０℃以上である。また加熱時間は、好ましくは２秒以上であり、より好ましくは４秒以上である。
【００４７】
前段加熱における加熱温度が高い場合は、スケール中のＦｅＯの体積比率が増加するため、９２０℃以下とする必要がある。また前段加熱での加熱時間が長い場合は、Ｆｅ2ＳｉＯ4が増加するため、１５秒以下とする必要がある。このときの加熱温度は、好ましくは９１５℃以下であり、より好ましくは９１０℃以下である。また加熱時間は、好ましくは１３秒以下であり、より好ましくは１０秒以下である。
【００４８】
上記（ｂ）の工程(以下、「後段加熱」と呼ぶことがある)は、界面Ｓｉ濃度に影響を与える要件である。後段加熱における加熱温度や加熱時間を適切に調整することによって、界面Ｓｉ濃度が適切な範囲に調整される。このとき加熱温度や加熱時間が上記の範囲を外れると、界面Ｓｉ濃度が２．０〜７．０原子％の範囲から外れることになる。
【００４９】
こうした観点から、後段加熱での加熱温度は７５０℃以上、８８０℃未満とする必要がある。好ましい下限は７７０℃以上であり、より好ましくは７９０℃以上である。また好ましい上限は８７０℃以下であり、より好ましくは８５０℃以下である。後段加熱による効果を発揮させるためには、７５０℃以上８８０℃未満の温度範囲で加熱する時間（以下、「加熱時間」と呼ぶことがある）は１０〜４０秒とする必要がある。好ましい下限は１２秒以上であり、より好ましくは１４秒以上である。また好ましい上限は３５秒以下であり、より好ましくは３０秒以下である。
【００５０】
前段加熱と後段加熱の間では、バーナの炊き量を減らしたり、電気ヒータの出力を下げる等して、加熱温度を低下させる。或は、前段加熱での加熱温度から後段加熱での加熱温度まで制御冷却することによって、加熱温度を低下させる。
【００５１】
上記のような２段階の熱処理を行なうときの雰囲気は特に規定しないが、水蒸気を多く含む雰囲気で加熱した場合には、粒界酸化やＦｅＯの生成を促進するため、好ましくない。こうした観点から、上記の熱処理は、水蒸気の体積分率が１０％以下で、酸素の体積分率が１〜３０％以下であるような雰囲気で行なうことが好ましい。この雰囲気は、大気も含む。雰囲気中の水蒸気の体積分率は８％以下であることがより好ましく、更に好ましくは５％以下である。酸素の体積分率の下限は、より好ましくは２％以上であり、更に好ましくは５％以上である。酸素の体積分率の上限は、より好ましくは２５％以下であり、更に好ましくは２０％以下である。
【００５２】
尚、本発明のばね用鋼線は、主に弁ばねや懸架ばね等に使用されることを想定したものであり、その線径は通常１〜１５ｍｍである。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５４】
下記表１に示す化学成分組成の鋼を溶製し、ビレットを作製した。このビレットを１２００℃に加熱後、熱間圧延を施し、直径（線径）が８．５ｍｍの圧延線材に加工した。その後、圧延線材の表面を皮削り処理を施すことで、直径（線径）が６．０ｍｍの線材とした後、表面に潤滑皮膜を形成し、冷間伸線加工を施して直径（線径）が３．５ｍｍの鋼線とした。表面の潤滑皮膜を電解酸洗により除去した後、下記表２に示す条件（昇温時間、前段加熱、後段加熱）で加熱した後、油焼入れ、焼戻しを施した。加熱開始温度は２０℃である。このとき、油焼入れ温度は８０℃、焼戻し温度は４５０℃とした。また、加熱時の雰囲気は、水蒸気濃度：１体積％、酸素濃度：２０体積％とした。表１において、「−」は、無添加であることを意味し、「ｔｒ．」は測定限界未満であることを意味する。
【００５５】
尚、表２において、「昇温時間」とは、加熱開始から最高到達温度までの時間を意味する。また前段加熱での加熱時間とは、鋼線温度が８８０℃以上から最高到達温度の温度範囲内にある時間、即ち鋼線温度が、８８０℃以上から最高到達温度までに達した後、８８０℃未満まで降温するまでの時間を意味する。更に、後段加熱での加熱時間とは、鋼線温度が７５０℃以上から８８０℃未満の温度範囲内（表２の「加熱温度」はその最高到達温度）にある時間を意味する。但し、後段加熱での加熱温度が、７５０℃に満たない場合（表２の試験Ｎｏ．９）や、８８０℃以上となる場合（表２の試験Ｎｏ．１５）は、それらの温度を含めた温度範囲にある時間を意味する。
【００５６】
【表１】
2017082251.tif 000002
【００５７】
【表２】
2017082251.tif 000003
【００５８】
得られた鋼線について、下記の方法でスケール特性（スケール厚さ、組成分析、界面Ｓｉ濃度）、スケール密着性を評価した。
【００５９】
（スケール厚さの評価）
スケールの厚さについて、断面ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査型電子顕微鏡）観察によって測定した。測定は、鋼線の任意の表層２点を測定し、平均値を求めた。
【００６０】
（スケール組成分析の評価）
スケール特性については、油焼入れ、焼戻し処理後の鋼線表面スケールのＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：Ｘ線回折）で分析を行ない、得られたピーク強度と積分強度からＦｅＯ、Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ2ＳｉＯ4、（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ（同定物質）の体積比率を算出し、スケール中に含まれるＦｅ2ＳｉＯ4とＦｅＯの体積比率を算出した。また、断面ＳＥＭ観察を行ない、界面Ｓｉ濃度をＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ：エネルギー分散型Ｘ線分析装置）で測定した。測定は、鋼線の任意の表層２点を測定し、平均値を求めた。
【００６１】
（スケール密着性の評価）
スケール密着性は、鋼線表面をスクラッチ試験により評価した。このときダイヤモンド接触子（先端角度：１２０°、先端曲率半径０．２ｍｍ）を用いて、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で３０Ｎ／ｍｉｎで垂直荷重を増加させ、鋼線の地鉄が見えたときの荷重を測定した。このときの荷重が、１０Ｎ以上を合格とした（好ましくは１５Ｎ以上、より好ましくは２０Ｎ以上）。測定は、各２個の試料について行ない、平均値を求めた。
【００６２】
これら結果を、下記表３に示す。
【００６３】
【表３】
2017082251.tif 000004
【００６４】
この結果から、次のように考察できる。試験Ｎｏ．１〜４は、前段加熱の温度に対する影響を調査した結果である。このうち前段温度が上限を上回っている試験Ｎｏ．４では、スケール中のＦｅＯ比率が規定上限を超えており、スクラッチ試験で密着性が要求を満たさない。
【００６５】
試験Ｎｏ．５〜８は、前段加熱の時間に対する影響を調査した結果である。前段加熱時間が上限を上回っている試験Ｎｏ．８では、Ｆｅ2ＳｉＯ4比率が規定上限を超えており、スクラッチ試験で密着性が要求を満たさない。
【００６６】
試験Ｎｏ．９〜１５は、後段加熱の温度に対する影響を調査した結果である。後段温度の下限を下回っている試験Ｎｏ．９では、界面Ｓｉ濃度が下限を下回っており、後段温度の上限を上回っている試験Ｎｏ．１５では、界面Ｓｉ濃度が上限を超えており、いずれもスクラッチ試験で密着性が要求を満たさない。
【００６７】
試験Ｎｏ．１６〜２０は、後段加熱の時間に対する影響を調査した結果であり、後段加熱時間の下限を下回っている試験Ｎｏ．１６では、界面のＳｉ濃度が下限を下回っており、後段温度の上限を上回っている試験Ｎｏ．２０は、界面のＳｉ濃度上限が超えており、これらはスクラッチ試験で密着性が要求を満たさない。
【００６８】
試験Ｎｏ．２１〜２７は、前段加熱までの昇温時間に対する影響を調査した結果であり、昇温時間の下限を下回っている試験Ｎｏ．２１では、スケール厚さが薄くなっており、昇温時間の上限を上回っている試験Ｎｏ．２７は、スケール厚さが厚くなっており、これらはスクラッチ試験で密着性が要求を満たさない。
【００６９】
これらに対し、試験Ｎｏ．１〜３、５〜７、１０〜１４、１７〜１９、２２〜２６では、鋼線の化学成分組成も製造条件も適切に制御されているため、Ｆｅ2ＳｉＯ4およびＦｅＯの体積比率、界面Ｓｉ濃度が適切な範囲となり、優れたスケール密着性を実現している。