(57)【要約】【課題】ばね巻き性に優れたばね用鋼線を提供すること。【解決手段】本発明は、質量％で、Ｃ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．０１〜３％、Ｓｉ：１．０〜２．５％、およびＭｎ：０．０１〜２％を含有し、且つ、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、それぞれ０％超、０．０５％以下に抑制されており、表面に厚みが１μｍ以上５μｍ以下であるスケールを有し、且つ、前記スケールの構成元素が、質量％で、Ｃａ：０．５％〜１０％、ＳｉとＣｒの合計：５％以下、ＣとＭｎとＰとＳとＭｏとＣｕとＮｉとＴｉとＶとＮｂとＺｎの合計：１０％以下であり、且つ残部がＦｅとＯであることを特徴とする、ばね巻き性に優れたばね用鋼線及びその製造方法に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ばね巻き性に優れたばね用鋼線であって、質量％で、
Ｃ：０．１〜１．５％、
Ｃｒ：０．０１〜３％
Ｓｉ：１．０〜２．５％、および
Ｍｎ：０．０１〜２％を含有し、
且つ、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、それぞれ０％超、０．０５％以下に抑制されており、
表面に厚みが１μｍ以上５μｍ以下であるスケールを有し、且つ、前記スケールの構成元素が、質量％で、
Ｃａ：０．５％〜１０％、
ＳｉとＣｒの合計：５％以下、
ＣとＭｎとＰとＳとＭｏとＣｕとＮｉとＴｉとＶとＮｂとＺｎの合計：１０％以下であり、且つ残部がＦｅとＯであることを特徴とする、ばね用鋼線。
【請求項２】
更に、質量％で、Ｍｏ：０％超１％以下、Ｃｕ：０％超０．４％以下、Ｎｉ：０％超２％以下、Ｔｉ：０％超０．３％以下、Ｖ：０％超１％以下およびＮｂ：０％超１％以下よりなる群から選ばれる１種以上を含有する、請求項１に記載のばね用鋼線。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の化学成分を有する鋼を、熱間圧延及び伸線加工後、テンパー処理前に、カルシウムを含む溶液または樹脂を塗布することを特徴とする、請求項１又は２に記載のばね用鋼線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ばね巻き性に優れるばね用鋼線及びその製造方法に関する。特に、主に弁ばねや懸架ばね等に使用される鋼線に関する。
【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、ばね用鋼線をばね巻加工することによって製造される。
【０００３】
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）を加熱炉で９００〜１２００℃程度の温度範囲で加熱し、このとき生成された一次スケールを高圧水デスケーラで除去する。得られた鋼片は、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、伸線加工後、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、水焼入れ等の方式が採用される。鋼線は、その後ばね形状に加工されるが、ばね巻き加工時に、鋼線表面に潤滑皮膜が形成される場合もある。
【０００５】
ばね用鋼線をばね巻き加工する際に、ばね巻き用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は、鋼線表面でのにツールマークや自由長ばらつきの発生等の品質不良を招く。
【０００６】
このような事情から、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、スケールの密着性はその組織に影響され、スケール中のＦｅ３Ｏ４（マグネタイト）の含有量が多いものが良いと考えられてきた（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、ばね巻き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）。
【０００８】
特許文献１においては、鋼線表面に酸化皮膜を有するオイルテンパー線であって、前記酸化皮膜の少なくとも一部は、鋼線の上に形成される内層と、内層の上に積層される外層との２層から構成され、前記内層は外層に比べて薄く、内層においてマグネタイトの占める割合が８０体積％以上、外層においてマグネタイトの占める割合が５０体積％以上であることを特徴とする弁ばね用またはばね用のオイルテンパー線が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【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】
【００１０】
【特許文献１】特許第４１１６３８３号公報
【００１１】
しかしながら、これまで提案されている上記特許文献１等の技術は、後述するようなＳｉやＣｒを含む鋼線のテンパー処理の加熱工程で発生するＳｉ酸化物やＣｒ酸化物によるスケール制御の弊害を考慮しておらず、十分なばね巻き性を得ることができなかった。
【００１２】
よって、ＳｉやＣｒを含む鋼線であって、スケールと鋼線表面との密着性に優れ、ひいては良好なばね巻き性を有する鋼線が求められているのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の様な問題点に着目してなされたものであって、その目的は、ＳｉやＣｒを含む鋼線において、テンパー処理加熱時に形成されるスケールの密着性を高めることにより優れたばね巻き性を発揮するばね用鋼線を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは鋭意検討を重ね、下記構成によって上記課題が解決できることを見出した。
【００１５】
すなわち、本発明の一局面に係るばね用鋼線は、質量％で、Ｃ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．０１〜３％、Ｓｉ：１．０〜２．５％、およびＭｎ：０．０１〜２％を含有し、且つ、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、それぞれ０％超、０．０５％以下に抑制されており、表面に厚みが１μｍ以上５μｍ以下であるスケールを有し、且つ、前記スケールの構成元素が、質量％で、Ｃａ：０．５％〜１０％、ＳｉとＣｒの合計：５％以下、ＣとＭｎとＰとＳとＭｏとＣｕとＮｉとＴｉとＶとＮｂとＺｎの合計：１０％以下であり、且つ残部がＦｅとＯであることを特徴とする、ばね巻き性に優れたばね用鋼線である。
【００１６】
また、上記ばね用鋼線において、更に、質量％で、Ｍｏ：０％超１％以下、Ｃｕ：０％超０．４％以下、Ｎｉ：０％超２％以下、Ｔｉ：０％超０．３％以下、Ｖ：０％超１％以下およびＮｂ：０％超１％以下よりなる群から選ばれる１種以上を含有することが好ましい。
【００１７】
また、本発明の他の局面に関するばね用鋼線の製造方法は、上述したような化学成分を有する鋼を、熱間圧延及び伸線加工後、テンパー処理前に、カルシウムを含む溶液または樹脂を塗布することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ばね巻き性に優れたばね用鋼線及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の目的は、ガスバーナーや電気ヒータ等で加熱する方式のテンパー処理加熱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、優れたばね巻き性を発揮できるようなばね用鋼線を提供することである。
【００２０】
ばね巻き時、スケールは潤滑皮膜として機能することが知られている。このためテンパー処理の加熱工程では、酸化を促進し、鋼線表面にスケールを厚く生成させることが好ましい。ところがＳｉやＣｒを含む鋼線の場合、スケールの下層、地鉄の直上にＳｉやＣｒの酸化物の連続層が生成することで、地鉄からのＦｅの外方拡散が阻害される。そのため、スケール中にボイドが増加し、スケールの鋼線表面に対する密着性が低下してスケールが剥離してしまうことにより、ばね巻き性が著しく損なわれることが分かった。
【００２１】
そこで、本発明者らが、ＳｉやＣｒの酸化物の連続層制御について検討を重ねたところ、テンパー処理前にＣａを含む皮膜を鋼線表面に形成すれば、ＳｉやＣｒの酸化物の連続性が損なわれ、ボイド発生を抑制ができることを見出した。これは、ＣａがＳｉＯ２やＣｒ２Ｏ３と酸化還元反応することで、Ｓｉ酸化層の結晶構造の整合性が損なわれ、Ｆｅの拡散抵抗が減じたためと考えられる。また、ＣａＯは軟質であり、ばね巻き時にスケールにかかる負荷を緩和する効果があるため、スケールの破壊を防止し、ばね巻き性向上に寄与すると考えられる。そして、本発明者らはこのような知見に基づき、さらに研究を重ね本発明に至った。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態についてより具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００２３】
本実施形態における、ばね用鋼線は、質量％で（以下、％は成分について質量％を意味する）、Ｃ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．０１〜３％、Ｓｉ：１．０〜２．５％、およびＭｎ：０．０１〜２％を含有し、且つ、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、それぞれ０％超、０．０５％以下に抑制されており、表面に厚みが１μｍ以上５μｍ以下であるスケールを有し、且つ、前記スケールの構成元素が、Ｃａ：０．５％〜１０％、ＳｉとＣｒの合計：５％以下、ＣとＭｎとＰとＳとＭｏとＣｕとＮｉとＴｉとＶとＮｂとＺｎの合計：１０％以下であり、且つ残部がＦｅとＯであることを特徴とする。
【００２４】
このような構成によって、テンパー処理加熱時に形成されるスケールの密着性が高められ、優れたばね巻き性を発揮できるばね用鋼線を提供することができる。
【００２５】
なお、本明細書において『ばね巻き性』とは、ばね巻き加工のしやすさ、仕上がりの程度を意味する。また、このばね巻き性に優れるとは、後述の実施例におけるばね巻き性の評価試験において、合格レベルであることをさす。  以下、本発明で規定する各要件について説明する。
【００２６】
［スケール］
（厚みが１μｍ以上５μｍ以下）
本実施形態のばね用鋼線は、その表面に、厚みが１μｍ以上５μｍ以下であるスケールを有する。スケールの潤滑効果を十分に得て優れたばね巻き性を達成するために、スケールの厚みは１μｍ以上とする。好ましくは１．５μｍ以上、より好ましくは２μｍ以上である。一方、スケールが厚くなりすぎると、スケールの内部応力が増え、ばね巻き時の曲げ加工でスケールが剥離し、結果的に地鉄と焼き付いてしまいばね巻き性が著しく低下するおそれがある。そのため、スケールの厚みの上限は５μｍとする。好ましくは４．５μｍ以下、より好ましくは４μｍ以下である。
【００２７】
さらに、前記スケールの構成元素は以下の通りである。
【００２８】
（Ｃａ：０．５％〜１０％）
本実施形態のばね用鋼線においては、後述するように、鋼線にＳｉやＣｒが含有されていても、スケール中にＣａが含有されていることにより、ＳｉやＣｒの酸化物の連続性を阻害でき、Ｆｅの拡散抵抗が減じられることもない。よって、スケールと鋼線の十分な密着性を得ることができ、優れたばね巻き性を発揮できる。また、ばね巻き時の負荷緩和効果を得るために、スケール中のＣａ含有量は、０．５質量％以上である必要がある。好ましくは１質量％以上、より好ましくは１．５質量％以上である。しかしながら、スケール中のＣａ含有量が過剰になると、スケール全体が脆弱化し、ばね巻き時に容易に砕けるおそれがある。そのため、Ｃａ含有量は１０質量％以下とする必要がある。好ましくは８質量％以下、より好ましくは６質量％以下である。
【００２９】
（ＳｉとＣｒの合計：５％以下）
スケール中のＳｉとＣｒの合計が５質量％を超えると、Ｃａを含有していても、ＳｉやＣｒの酸化物の連続層の生成を抑制することができず、ボイドが生成してしまう。そのため、所望のばね巻き性が得られない。ＳｉとＣｒの合計は好ましくは４質量％以下、より好ましくは３質量％以下である。ＳｉとＣｒの合計量の下限値は特に限定はされないが、少量のＳｉとＣｒはスケールのボイドの発生がなく密着性を高める効果があるという観点から、合計で２質量％以上であることが好ましい。
【００３０】
（ＣとＭｎとＰとＳとＭｏとＣｕとＮｉとＴｉとＶとＮｂとＺｎの合計：１０％以下）
スケール中において、これらの元素は少量であれば、スケール厚さ、密着性には影響しない。ただし、多くスケールに混じれば、スケールが脆くなり、ばね巻性に劣るようになるため、合計で１０質量％以下とする。これらの元素の合計量の下限値は特に限定はされないが、少なければ少ない程好ましい。
【００３１】
本実施形態におけるスケールは、上記成分組成を満足するものであり、残部はＦｅおよびＯである。
【００３２】
［鋼種成分］
（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質量％以下である。
【００３３】
本実施形態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。
【００３４】
（Ｃ：０．１〜１．５％）
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％以上とする必要がある。好ましくは０．２％以上であり、より好ましくは０．４％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％以下とする必要がある。好ましくは１．３％以下であり、より好ましくは１．１％以下である。
【００３５】
（Ｃｒ：０．０１〜３％）
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％以上含有させる必要がある。好ましくは０．０５％以上であり、より好ましくは０．１０％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％以下とする必要がある。好ましくは２．５％以下であり、より好ましくは２％以下である。
【００３６】
（Ｍｎ：０．０１〜２％）
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％以上含有させる必要がある。好ましくは０．０５％以上であり、より好ましくは０．１０％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％以下とする必要がある。好ましくは１．８％であり、より好ましくは１．５％以下である。
【００３７】
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、それぞれ下記のように抑制する必要がある。
【００３８】
（Ｐ：０％超、０．０５％以下）
Ｐは不可避不純物であり、その含有量は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％以下とする必要がある。好ましくは０．０３％以下であり、より好ましくは０．０１％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％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％以上である。
【００３９】
（Ｓ：０％超、０．０５％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％以下とする必要がある。好ましくは０．０３％以下であり、より好ましくは０．０１％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％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％以上である。
【００４０】
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％超１％以下、Ｃｕ：０％超０．４％以下、Ｎｉ：０％超２％以下、Ｔｉ：０％超０．３％以下、Ｖ：０％超１％以下およびＮｂ：０％超１％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。
【００４１】
（Ｍｏ：０％超、１％以下）
Ｍｏは、鋼線の強度を高めるのに有用な元素であるため、０％超で含有させることが好ましい。特にこうした効果を発揮させるためには、Ｍｏは０．０１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．０８％以上、更に好ましくは０．１５％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％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．８％以下、更に好ましくは０．５％以下である。
【００４２】
（Ｃｕ：０％超、０．４％以下）
Ｃｕは、鋼線の強度を高めるのに有用な元素であるため、０％超で含有させることが好ましい。特にこうした効果を発揮させるためには、Ｃｕは０．００１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．００５％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％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．３％以下であり、更に好ましくは０．２％以下である。
【００４３】
（Ｎｉ：０％超、２％以下）
Ｎｉは、鋼線の強度を高めるのに有用な元素であるため、０％超で含有させることが好ましい。特にこうした効果を発揮させるためには、Ｎｉは０．００１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．００５％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％以下とすることが好ましい。より好ましくは１．８％以下であり、更に好ましくは１．５％以下である。
【００４４】
（Ｔｉ：０％超、０．３％以下）
Ｔｉは、脱酸剤として添加される元素であるため、０％超で含有させることが好ましい。特にその効果を発揮させるためには、Ｔｉは０．００１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．００５％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％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．２％以下であり、更に好ましくは０．１％以下である。
【００４５】
（Ｖ：０％超、１％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ため、０％超で含有させることが好ましい。特にこうした効果を発揮させるためには、Ｖは０．００１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．００５％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％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．５％以下であり、更に好ましくは０．１％以下である。
【００４６】
（Ｎｂ：０％超、１％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ため、０％超で含有させることが好ましい。特にこうした効果を発揮させるためには、Ｎｂは０．００１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．００５％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％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．５％以下であり、更に好ましくは０．１％以下である。
【００４７】
［製造方法］
次に、本実施形態の鋼線の製造方法について説明する。まず、テンパー処理に供される圧延線材は、一般的に下記のようにして製造される。まず加熱炉で鋼片（例えば、ビレット）を９００〜１２００℃程度まで加熱し、生成した一次スケールを高圧水デスケーラでデスケーリング処理し、その後粗圧延、仕上げ圧延を経て、巻き線機によって所定の線径に加工して圧延線材とすることができる。その後、圧延線材にテンパー処理を施すことによって、ばね用鋼線を得る。
【００４８】
特に、本実施形態のばね用鋼線を得るためには、熱間圧延および伸線加工後、テンパー処理前に、カルシウム含有化合物の溶液や樹脂を鋼線に塗布することが好ましい。それにより、Ｃａをスケール中に含む鋼線を得ることができる。
【００４９】
以下、各工程について、より詳細に説明する。尚、下記の熱処理（加熱）温度は、鋼材表面で測定した値である。
【００５０】
まず、鋼片を加熱する工程では、Ｃｒ系合金炭化物を十分に固溶させるため、圧延前に９００〜１２００℃程度で加熱することが好ましい。
【００５１】
その後、熱間圧延工程で所望の直径（線径）を有する圧延線材へと加工する。前記熱間圧延工程の条件としては、特に限定はされないが、例えば、７００〜１１００℃で圧延することができる。次いで、圧延材表層の脱炭層、疵等を取除くために、圧延線材の表面を皮削り処理することによって、さらに所望の直径（線径）を有する線材とする。
【００５２】
次に、必要に応じて、得られた線材表面に潤滑皮膜を形成し、その後、冷間伸線加工を施して所望の直径（線径）を有する鋼線とする。ここで形成される潤滑皮膜としては、リン酸亜鉛皮膜などが挙げられる。
【００５３】
次いで、表面の潤滑皮膜を、酸洗等によって除去した後、カルシウム含有化合物の溶液や樹脂を鋼線に塗布する。ここで前記潤滑皮膜は、ばね巻き性に悪影響を与えるおそれがあるため除去することが好ましいが、完全に除去する必要はなく、除去せずに残しておくこともできる。
【００５４】
塗布するカルシウム含有化合物としては、特に限定はされないが、例えば、ステアリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸水素ナトリウム等の溶液または樹脂が好適な例として挙げられる。中でも、ステアリン酸カルシウム溶液が、濡れ性がよく鋼線に付着しやすいという観点から好ましく使用される。
【００５５】
スケール中のＣａ含有量は、テンパー処理前のカルシウム含有化合物の溶液または樹脂の温度および塗布量、鋼線の線速を調整することによって制御することができる。また、スケールの厚みは、この時のカルシウム含有化合物の溶液の塗布量と、後のテンパー処理条件（特に、後述の抽出温度）を調節することによって制御できる。
【００５６】
より具体的には、例えば、ステアリン酸カルシウム溶液（融点約１５０℃）を用いる場合、溶液を４０〜１００℃の温度とし、塗布量を３〜１０（μm）とし、鋼線の線速を５〜４０ｍ／分とすること等によって調整することができる。
【００５７】
次に、テンパー処理について説明する。カルシウム含有化合物の溶液を塗布した後、酸化物を生成しない雰囲気下（例えば、Ｒｘガス雰囲気）にて加熱し７５０〜１０００℃で抽出する。前記加熱温度での保持時間は加熱温度での保持時間を１０秒以上、４０秒以下とすることが好ましい。その後、大気暴露を行い、焼き入れ・焼戻しを行う。前記大気暴露時間は０．１秒以上、１０秒以下とすることが好ましい。
【００５８】
その後に、例えば、油焼入れの場合、油温６０〜１００℃の油で０．１秒以上、１０秒以下焼入れし、焼き戻しは加熱温度３００℃以上、６００℃以下、加熱温度での保持時間を１０秒以上、１２０秒以下とすること本実施形態のばね用鋼線が得られる。
【００５９】
本実施形態の鋼線は、例えば、直径１〜１０ｍｍ（好ましくは、直径２〜９ｍｍ）のばね用鋼線に好適に採用できる。
【００６０】
このようにして得られた本実施形態の鋼線は、その後、ばね加工によってばねに成形される。そのばね加工としては、ばね巻きを施す公知の技術を特に限定なく使用することができる。
【００６１】
本実施形態のばね用鋼線は、例えば、自動車等に使用される弁ばねや架橋ばね等として好適に使用できる。
【００６２】
以上説明したように、本発明の一局面に係るばね用鋼線は、Ｃ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．０１〜３％、Ｓｉ：１．０〜２．５％、およびＭｎ：０．０１〜２％を含有し、且つ、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、それぞれ０％超、０．０５％以下に抑制されており、表面に厚みが１μｍ以上５μｍ以下であるスケールを有し、且つ、前記スケールの構成元素が、Ｃａ：０．５％〜１０％、ＳｉとＣｒの合計：５％以下、ＣとＭｎとＰとＳとＭｏとＣｕとＮｉとＴｉとＶとＮｂとＺｎの合計：１０％以下であり、且つ残部がＦｅとＯであることを特徴とする、ばね巻き性に優れたばね用鋼線である。
【００６３】
このような構成により、ＳｉやＣｒを含む鋼線において、テンパー処理加熱時に形成されるスケールの密着性を高めることにより優れたばね巻き性を発揮するばね用鋼線を提供することができる。
【００６４】
さらに、前記ばね用鋼線が、さらに、Ｍｏ：０％超１％以下、Ｃｕ：０％超０．４％以下、Ｎｉ：０％超２％以下、Ｔｉ：０％超０．３％以下、Ｖ：０％超１％以下およびＮｂ：０％超１％以下よりなる群から選ばれる１種以上を含有することが好ましい。それにより、より強度や靱性などの特性に優れたばね用鋼線を提供することができると考えられる。
【００６５】
また、本発明の他の局面に係るばね用鋼線の製造方法は、上述の化学成分を有する鋼を、熱間圧延及び伸線加工後、テンパー処理前に、カルシウムを含む溶液または樹脂を塗布することを特徴とする。このような構成により、上記のばね巻き性に優れたばね用鋼線を効率よくより確実に得ることができる。
【００６６】
本発明を、実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されない。
【実施例】
【００６７】
（鋼材の製造）
下記の表１に示す化学成分組成の鋼Ａ〜Ｇ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（リン酸亜鉛皮膜）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。表面の潤滑皮膜を酸洗により除去した後、ステアリン酸カルシウム溶液を塗布した。なお、例外的に、サンプルＮｏ．９では、酸洗浴の塩酸濃度を薄めることによってリン酸亜鉛皮膜を一部残留させ、サンプルＮｏ．１０では、酸洗を行わず、リン酸亜鉛皮膜除去を行わなかった。
【００６８】
ステアリン酸カルシウム溶液の塗布については、ステアリン酸カルシウムの融点は約１５０℃であるため、液体のステアリン酸カルシウムの温度と、鋼線の線速を調整することで、表２に示すような膜厚（単位面積当たりのＣａ量）を制御した。各実施例および比較例の鋼材における液体のステアリン酸カルシウム溶液の温度と、鋼線の線速と、ステアリン酸カルシウム溶液の塗布量をそれぞれ下記表２に示す。
【００６９】
その後、約１００秒程度かけて鋼線をＲｘガス中で加熱し、表２に示す種々の温度で抽出し、１〜２秒間大気暴露した。その後、８０℃の油槽に２秒間浸漬し、４００℃で６０秒間焼戻しを行った。尚、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。
【００７０】
【表１】
2017201051.tif 000002
【００７１】
（評価方法）
上記のようにして製造した鋼線表面のスケール厚さと各元素の濃度をＥＰＭＡの元素マッピング分析により求めた。また、それぞれの実施例および比較例の鋼材を用いてばね巻き加工を行い、Ｄ／ｄ＝３のばね巻を実施し、ばね巻き性を評価した。ばね巻き評価では、ばねを３５００個製造し、焼き付きによるツールマークや自由長ばらつき等の不良が出た条件を×（不合格）、３５００個でも不良が出ない製造条件を○（合格）とした。
【００７２】
結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
2017201051.tif 000003
【００７４】
（考察）
表２から明らかなように、サンプルＮｏ．１〜４では、ステアリン酸カルシウム量を変化させ、テンパー処理後のスケール中Ｃａ量を振って検討した。これらの結果から、スケール中のＣａ量が本発明の規定範囲から外れるとばね巻き性が劣化することが確認された。
【００７５】
次に、サンプルＮｏ．５〜７では、抽出温度を変化することでスケールに濃化するＳｉ、Ｃｒ量を制御し、その影響を評価した。これらの結果から、抽出温度が高くなりスケール中のＳｉ、Ｃｒが増加するとボイドが徐々に増加し、ばね巻き性が劣化することが確認された。
【００７６】
サンプルＮｏ．８〜１０では、潤滑皮膜であるリン酸亜鉛皮膜を完全除去したもの、少し残したもの、全く除去しなかったものにステアリン酸カルシウムを塗布し、テンパー処理を行った。その結果、潤滑皮膜を全く除去しないサンプルＮｏ．１０では、皮膜中のＺｎやＰが多くなり本発明の規定範囲を超え、スケールが脆くなることがわかった。
【００７７】
サンプルＮｏ．１１〜１４では、抽出温度を変化することでスケール厚さを変化させた。スケール厚さが本発明の規定範囲から外れるとばね巻き性が劣化することが確認された。
【００７８】
サンプルＮｏ．１５〜１６は、Ｃｒ含有量の高い鋼種ＦおよびＧを用いた実施例である。本発明によれば、このようにＣｒを高含有する鋼種を用いても、ばね巻き性に優れることが確認された。