(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．７５〜０．８５％、
Ｓｉ：１．５〜２．５％、
Ｍｎ：０．５〜１．０％、
Ｃｒ：０．３〜１．０％、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１５％以下、
Ｎ：０．００１〜０．００７％、
Ｗ：０．０５〜０．３％
残部が鉄および不可避的不純物からなり、引張強度２０００ＭＰａ以上、かつ検鏡面に占めるセメンタイト系球状炭化物に関して、
円相当径０．２μｍ以上の占有面積率が７％以下、
円相当径０．２〜３μｍの存在密度が１個／μｍ2以下、
円相当径３μｍ超の存在密度が０．００１個／μｍ2以下
を満たし、かつ旧オーステナイト粒度番号が１０番以上、残留オーステナイトが１２質量％以下、最大炭化物径が１５μｍ以下かつ最大酸化物径が１５μｍ以下であることを特徴とする高強度ばね用熱処理鋼線。
【請求項２】
さらに、
Ｍｏ：０．０５〜０．２％、
Ｖ：０．０５〜０．２％
の内の１種または２種を含むことを特徴とする請求項１記載の高強度ばね用熱処理鋼線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷間でコイリングされ、高強度かつ高靭性を有するばね用鋼線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の軽量化、高性能化に伴い、ばねも高強度化され、熱処理後に引張強度１５００ＭＰａを超えるような高強度鋼がばねに供されている。近年では引張強度１９００ＭＰａを超える鋼線も要求されている。それはばね製造時の歪取り焼鈍や窒化処理など、加熱によって少々軟化してもばねとして支障のない材料硬度を確保するためである。
【０００３】
その手法としては特開昭５７−３２３５３号公報ではＶ、Ｎｂ、Ｍｏ等の元素を添加することで焼入れで固溶し、焼戻しで析出する微細炭化物を生成させ、それによって転位の動きを制限し、耐へたり特性を向上させるとしている。
【０００４】
一方、鋼のコイルばねの製造方法では鋼のオーステナイト域まで加熱してコイリングし、その後、焼入れ焼戻しを行う熱間コイリングとあらかじめ鋼に焼入れ焼戻しを施した高強度鋼線を冷間にてコイリングする冷間コイリングがある。冷間コイリングでは鋼線の製造時に急速加熱急速冷却が可能なオイルテンパー処理や高周波処理などを用いることができるため、ばね材の旧オーステナイト粒径を小さくすることが可能で、結果として破壊特性に優れたばねを製造できる。またばね製造ラインにおける加熱炉などの設備を簡略化できるため、ばねメーカーに取っても設備コストの低減につながるなどの利点があり、最近ではばねの冷間化が進められている。
【０００５】
しかし冷間コイリングばね用鋼線の強度が大きくなると、冷間コイリング時に折損し、ばね形状に成形できない場合も多い。強度と加工性が両立しないために工業的には不利ともいえる方法でコイリングせざるを得なかった。通常、弁ばねの場合、オンラインでの焼入れ焼戻し処理、いわゆるオイルテンパー処理した鋼線を冷間でコイリングするが、例えば特開平０５−１７９３４８号公報では９００〜１０５０℃に加熱してコイリングし、その後４２５〜５５０℃で焼戻し処理するなど、コイリング時の折損を防止するためにコイリング時に線材を加熱して変形を容易な温度でコイリングし、その後、高強度を得るためにコイリング後の調質処理を行っている。このようなコイリング時の加熱とコイリング後の調質処理は、ばね寸法の熱処理ばらつきの原因になったり、処理能率が極端に低下したりするため、コスト、精度の点で冷間コイリングされたばねに比べ劣る。
【０００６】
また炭化物の粒径に関しては例えば特開平１０−２５１８０４号公報のようにＮｂ、Ｖ系の炭化物の平均粒径に注目した発明がなされているが、Ｖ、Ｎｂ系炭化物の平均粒径の制御だけでは不十分であることを示している。この先行技術では圧延中の冷却水によって異常組織が生じることを懸念する記述があり、実質的には乾式圧延を推奨している。このことは工業的には非定常作業であり、通常の圧延と明らかに異なることが推定され、たとえ平均粒径を制御しても周辺マトリックス組織に不均一を生じると圧延トラブルを生じることを示唆している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は冷間でコイリングされ、十分な大気強度とコイリング加工性を両立できる引張強度２０００ＭＰａ以上のばね用鋼線を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者らは従来のばね鋼線では注目されていなかった鋼中炭化物、特にセメンタイトの大きさを制限することで高強度とコイリング性を両立させたばね用鋼線を開発するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は次に示す鋼線を要旨とする。
【００１０】
（１）  質量％で、
Ｃ：０．７５〜０．８５％、
Ｓｉ：１．５〜２．５％、
Ｍｎ：０．５〜１．０％、
Ｃｒ：０．３〜１．０％、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１５％以下、
Ｎ：０．００１〜０．００７％、
Ｗ：０．０５〜０．３％
残部が鉄および不可避的不純物からなり、引張強度２０００ＭＰａ以上、かつ検鏡面に占めるセメンタイト系球状炭化物に関して、
円相当径０．２μｍ以上の占有面積率が７％以下、
円相当径０．２〜３μｍの存在密度が１個／μｍ2以下、
円相当径３μｍ超の存在密度が０．００１個／μｍ2以下
を満たし、かつ旧オーステナイト粒度番号が１０番以上、残留オーステナイトが１２質量％以下、最大炭化物径が１５μｍ以下かつ最大酸化物径が１５μｍ以下であることを特徴とする高強度ばね用熱処理鋼線。
【００１１】
（２）  さらに、
Ｍｏ：０．０５〜０．２％、
Ｖ：０．０５〜０．２％
の内の１種または２種を含むことを特徴とする上記（１）記載の高強度ばね用熱処理鋼線。
【００１２】
【発明の実施の形態】
発明者は高強度を得るために化学成分を規定しつつ、熱処理によって鋼中炭化物形状を制御することで、ばねを製造するに十分なコイリング特性を確保した鋼線を発明するに至った。
【００１３】
その詳細を以下に示す。
【００１４】
まず、鋼成分を限定した理由を説明する。
【００１５】
Ｃは鋼材の基本強度に大きな影響を及ぼす元素であり、従来より十分な強度を得られるように０．７５〜０．８５％とした。０．７５％未満では十分な強度を得られない。特にばね性能向上のための窒化を省略した場合でも十分なばね強度を確保するには０．７５％以上のＣが必要である。０．８５％超では過共析となり、粗大セメンタイトを多量に析出するため、靭性を著しく低下させる。このことは同時にコイリング特性を低下させる。
【００１６】
Ｓｉはばねの強度、硬度と耐へたり性を確保するために必要な元素であり、少ない場合、必要な強度、耐へたり性が不足するため、１．５％を下限とした。またＳｉは粒界の炭化物系析出物を球状化、微細化する効果があり、積極的に添加することで粒界析出物の粒界占有面積率を小さくする効果がある。しかし多量に添加しすぎると、材料を硬化させるだけでなく、脆化する。そこで焼入れ焼戻し後の脆化を防ぐために２．５％を上限とした。
【００１７】
Ｍｎは硬度を十分に得るため、また鋼中に存在するＳをＭｎＳとして固定し、強度低下を抑制するために０．５％を下限とする。またＭｎによる脆化を防止するために上限を１．０％とした。
【００１８】
Ｎは鋼中マトリックスを硬化させるが、Ｔｉ、Ｖなどの合金元素が添加されている場合には窒化物として存在し、鋼線の性質に影響を与える。Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖを添加した鋼では炭窒化物の生成が容易になり、オーステナイト粒微細化のピン止め粒子となる炭化物、窒化物および炭窒化物の析出サイトになりやすい。そのため、ばね製造までに施される様々な熱処理条件で安定的にピン止め粒子を生成することができ、鋼線のオーステナイト粒径を微細に制御することができる。このような目的から０．００１％以上のＮを添加させる。一方、過剰なＮは窒化物および窒化物を核として生成した炭窒化物および炭化物の粗大化を招く。例えばＴｉを添加する場合には粗大なＴｉＮを析出したり、Ｂを添加するとＢＮを析出し、破壊特性を損なう。そこでそのような弊害の伴わない０．００７％を上限とする。
【００１９】
Ｐは鋼を硬化させるが、さらに偏析を生じ、材料を脆化させる。特にオーステナイト粒界に偏析したＰは衝撃値の低下や水素の侵入により遅れ破壊などを引き起こす。そのため少ない方がよい。そこで脆化傾向が顕著となる０．０１５％以下に制限した。
【００２０】
ＳもＰと同様に鋼中に存在すると鋼を脆化させる。Ｍｎによって極力その影響を小さくするが、ＭｎＳも介在物の形態をとるため、破壊特性は低下する。特に高強度鋼では微量のＭｎＳから破壊を生じることもあり、Ｓも極力少なくすることが望ましい。その悪影響が顕著となる０．０１５％を上限とした。
【００２１】
Ｃｒは焼入れ性および焼戻し軟化抵抗を向上させるために有効な元素であるが、添加量が多いとコスト増を招くだけでなく、焼入れ焼戻し後に見られるセメンタイトを粗大化させる。結果として線材は脆化するためにコイリング時に折損を生じやすくする。そこで焼入れ性および焼戻し軟化抵抗の確保のために０．３％を下限とし、脆化が顕著となる１．０％を上限とした。
【００２２】
特にＣ量０．７５％以上と共析成分に近い場合にはＣｒ量を抑制した方が粗大炭化物生成を抑制でき、強度とコイリング性を両立しやすい。一方、窒化処理を行う場合にはＣｒが添加されている方が窒化による硬化層を深くできる。従って０．３〜１．０％と規定した。
【００２３】
Ｗは焼入れ性を向上させるとともに、鋼中で炭化物を生成し、強度を高める働きがある。従って極力添加する方が好ましい。Ｗの特徴は他の元素とは異なり、セメンタイトを含む炭化物の形状を微細にすることである。その添加量が０．０５％未満では効果は見られず、０．３％超では粗大な炭化物を生じ、かえって延性などの機械的性質を損なう恐れがあるのでＷの添加量を０．０５〜０．３％とした。
【００２４】
ＭｏおよびＶは鋼中で窒化物、炭化物、炭窒化物として析出する。従ってこれらの元素を１種または２種を添加すれば、これら析出物を生成し、焼戻し軟化抵抗を得ることができ、高温での焼戻しや工程で入れられる歪取り焼鈍や窒化などの熱処理を経ても軟化せず高強度を発揮させることができる。このことは窒化後のばね内部硬度の低下を抑制したり、ホットセッチングや歪取り焼鈍を容易にするため、最終的なばねの疲労特性を向上させることとなる。しかしＭｏおよびＶは添加量が多すぎると、それらの析出物が大きくなりすぎ、鋼中炭素と結びついて粗大炭化物を生成する。このことは鋼線の高強度化に寄与すべきＣ量を減少させ、添加したＣ量相当の強度が得られなくなる。さらに粗大炭化物が応力集中源となるためコイリング中の変形で折損しやすくなる。
【００２５】
Ｍｏは０．０５〜０．２％を添加することで焼入れ性を向上させるとともに、焼戻し軟化抵抗を与えることができる。すなわち強度を制御する際の焼戻し温度を高温化させることができる。この点は粒界炭化物の粒界占有面積率を低下させるのに有利である。すなわちフィルム状に析出する粒界炭化物を高温で焼戻すことで球状化させ、粒界面積率を低減することに効果がある。またＭｏは鋼中ではセメンタイトとは別にＭｏ系炭化物を生成する。特にＶ等に比べその析出温度が低いので炭化物の粗大化を抑制する効果がある。その添加量は０．０５％未満では効果が認められない。ただしその添加量が多いと、圧延や伸線前の軟化熱処理などで過冷組織を生じやすく、割れや伸線時の断線の原因となりやすい。すなわち、伸線時にはあらかじめ鋼材をパテンチング処理によってフェライト−パーライト組織としてから伸線することが好ましい。しかし、Ｍｏが０．２％を超えると、パーライト変態終了までの時間が長くなり、通常のパテンチング設備ではパーライト変態を終了させることがで疵、鋼材中の不可避的なミクロ偏析部にマルテンサイトの生成を招く。このマルテンサイトは、伸線時に断線の原因になったり、断線せず、内部クラックとして存在した場合には、最終製品の特性を大きく劣化させる。そのためこのマルテンサイト組織の生成を抑制し、工業的に安定して圧延、伸線が容易な０．２％を上限とした。
【００２６】
また、Ｖについては窒化物、炭化物、炭窒化物の生成によるオーステナイト粒径の粗大化抑制のほかに焼戻し温度での鋼線の硬化や窒化時の表層の硬化に利用することもできる。その添加量は０．０５％未満では添加した効果がほとんど認められない。また多量添加は粗大な未固溶介在物を生成し、靭性を低下させるとともに、Ｍｏと同様、過冷組織を生じやすく、割れや伸線時の断線の原因となりやすい。そのため工業的に安定した取り扱いが容易な０．２％を上限とした。
【００２７】
炭化物規定に関して説明する。強度と加工性の両立には鋼中の炭化物の形態が重要になってくる。ここでいう鋼中炭化物とは鋼中に熱処理後に鋼中に認められるセメンタイトおよびそれに合金元素の固溶した炭化物、（以後、両者を総じてセメンタイトと記す）およびＮｂ、Ｖ、Ｔｉ等の合金元素の炭化物および炭窒化物のことである。これら炭化物は鋼線を鏡面研磨し、エッチングすることで観察することができる。
【００２８】
図１に典型的な観察例を示す。これによると鋼中には針状と球状の２種の炭化物が認められる。一般に鋼は焼入れによって、マルテンサイトの針状組織を形成し、焼戻しによって炭化物を生成させることで強度と靭性を両立させることが知られている。しかし本発明では図１にあるように必ずしも針状組織だけではなく、球状炭化物１も多く残留していることに注目し、この球状の炭化物の分布がばね用鋼線の性能に大きく影響することを見出した。この球状の炭化物はオイルテンパー処理や高周波処理による焼入れ焼戻しにおいて、十分に固溶されず、焼入れ焼戻し工程で球状化かつ成長または縮小した炭化物と考えられる。この寸法の炭化物は焼入れ焼戻しによる強度と靭性には全く寄与しない。そのため、鋼中Ｃを固定して単に添加Ｃを浪費しているだけでなく、応力集中源にもなるため、鋼線の機械的性質を低下させる要因となることを見出した。
【００２９】
本材料のように鋼を焼入れ焼戻ししてから冷間コイリングする場合、炭化物がそのコイリング特性、すなわち破断までの曲げ特性に影響する。これまで高強度を得るためにＣだけでなく、Ｃｒ、Ｖ等の合金元素を多量に添加することが一般的であったが、強度が高すぎて、変形能が不足し、コイリング特性を劣化させる弊害があった。その原因は鋼中に析出している粗大な炭化物が考えられる。
【００３０】
図２（ａ）および（ｂ）にＳＥＭに取り付けたＥＤＸによる解析例を示す。この結果は透過電子顕微鏡でのレプリカ法でも同様の解析結果が得られる。従来の発明はＶ、Ｎｂ等の合金元素系の炭化物だけに注目しており、その一例が図２（ａ）であり、炭化物中にＦｅピークが非常に小さいことが特徴である。しかし本発明では従来の合金元素系炭化物だけでなく、図２（ｂ）に示すように、円相当径３μｍ以下のＦｅ3Ｃとそれに合金元素がわずかに固溶した、いわゆるセメンタイト系炭化物の析出形態が重要であることを見出した。本発明のように従来鋼線以上の高強度と加工性の両立を達成する場合には３μｍ以下のセメンタイト系球状炭化物が多いと、加工性が大きく損なわれる。以後、このように球状かつ図２（ｂ）に示したようなＦｅとＣを主成分とする炭化物をセメンタイト系炭化物と記す。
【００３１】
これらの鋼中炭化物は鏡面研磨したサンプルにピクラールなどのエッチングを施すことで観察可能であるが、その寸法などの詳細な観察評価には走査型電子顕微鏡により３０００倍以上の高倍率で観察する必要があり、ここで対象とするセメンタイト系球状炭化物は円相当径０．２〜３μｍである。通常、鋼中炭化物は鋼の強度、焼戻し軟化抵抗を確保する上で不可欠ではあるが、その有効な粒径は０．１μｍ以下で、逆に１μｍを超えるとむしろ強度やオーステナイト粒径微細化への貢献はなく、単に変形特性を劣化させるだけである。しかし、従来技術ではこの重要性がそれほど認識されず、Ｖ、Ｎｂなどの合金系炭化物にのみ注目し、円相当径３μｍ以下の炭化物、特にセメンタイト系球状炭化物は無害と考えられ、本発明で主に対象としている０．１〜５μｍ程度の炭化物に関しては検討された例は見当たらない。
【００３２】
また本発明で対象としている３μｍ以下のセメンタイト系球状炭化物の場合には寸法だけでなく、数も大きな要因となる。従ってその両者を考慮して本発明範囲を規定した。すなわち円相当径の平均粒径で０．２〜３μｍと小さくとも、その数が非常に多く、検鏡面における存在密度が１個／μｍ2を超えるとコイリング特性の劣化が顕著になるのでこれを上限とする。
【００３３】
さらに炭化物の寸法が３μｍを超えると寸法の影響がより大きくなるため、検鏡面における存在密度が０．００１個／μｍ2を超えるとコイリング特性の劣化が顕著になる。従って炭化物円相当径３μｍ超の炭化物の検鏡面における存在密度０．００１個／μｍ2を上限とし、本発明の範囲をそれ以下とした。
【００３４】
またセメンタイト系球状炭化物の寸法に関わらず、その検鏡面における占有面積が７％を超えるとコイリング特性の劣化が顕著になり、コイリングできなくなる。そこで本発明では検鏡面における占有面積を７％以下と規定した。
【００３５】
一方、旧オーステナイト粒径は炭化物と並んで鋼線の基本的性質に大きな影響をもつ。すなわち、旧オーステナイト粒径が小さい方が疲労特性やコイリング性に優れる。しかし、いくらオーステナイト粒径が小さくとも上記炭化物が規定以上に多く含まれていると、その効果は少ない。一般にオーステナイト粒径を小さくするには加熱温度を低くすることが有効であるが、そのことは逆に上記炭化物を増加させることになる。従って炭化物量と旧オーステナイト粒径のバランスのとれた鋼線に仕上げることが重要である。ここで炭化物が上記規定を満たしている場合について旧オーステナイト粒度番号が１０番未満であると十分な疲労特性を得られれないので旧オーステナイト粒度番号１０番以上と規定した。
【００３６】
残留オーステナイトは偏析部や旧オーステナイト粒界付近に残留することが多い。残留オーステナイトは加工誘起変態によってマルテンサイトとなるが、ばね成形時に誘起変態すると材料に局部的な高硬度部が生成され、むしろばねとしてのコイリング特性を低下させることを見出した。また、最近のばねはショットピーニングやセッチングなど塑性変形による表面強化をおこうが、このように塑性変形を加える工程を複数含む製造工程を有する場合、早い段階で生じた加工誘起マルテンサイトが破壊歪を低下させ、加工性や使用中のばねの破壊特性を低下させる。また、打ち疵等の工業的に不可避の変形が導入された場合にもコイリング中に容易に折損する。従って、残留オーステナイトを極力低減し、加工誘起マルテンサイトの生成を抑制することで、加工性を向上させる。具体的には残留オーステナイト量が１２％（質量％）を超えると、打ち疵などの感受性が高くなり、コイリングやその他取り扱いにおいて容易に折損するため、１２％以下に制限した。
【００３７】
特に本発明のようにＣ量０．７５％以上のような場合、マルテンサイト生成温度（開始温度Ｍｓ点、終了温度Ｍｆ点）が低温になると、焼入れ時にかなりの低温にしなければマルテンサイトを生成せず、残留オーステナイトが残留しやすい。工業的な焼入れでは水またはオイルが用いられるが、残留オーステナイトの抑制は高度な熱処理制御が必要となる。具体的には冷却冷媒を低温に維持したり、冷却後も極力低温を維持し、マルテンサイトへの変態時間を長く確保するなどの制御が必要となる。工業的には連続ラインで処理されるため、冷却冷媒の温度は容易に１００℃近くまで上昇するが、６０℃以下に維持することが好ましい。
【００３８】
また合金元素系炭化物等を含む全炭化物の最大炭化物および最大酸化物の粒径はともに１５μｍを超えると疲労特性を低下させるため、これを１５μｍを上限として制限した。
【００３９】
一般にばね鋼は連続鋳造後にビレット圧延、線材圧延を経て伸線され、冷間コイリングばねではオイルテンパー処理や高周波処理によって強度を付与する。セメンタイト系球状炭化物を抑制するにはオイルテンパー処理や高周波処理などの鋼線の強度を決定する最終熱処理だけでなく、伸線に先立つ圧延時にも注意を払う必要がある。すなわちセメンタイト系球状炭化物は圧延などでの未溶解のセメンタイトや合金炭化物が核となって成長したと考えられることから、圧延などの各加熱工程において十分成分を固溶させることが重要である。本発明では圧延においても十分に高揚できる高温に加熱して圧延し、伸線に供することが重要である。
【００４０】
【実施例】
表１にφ４ｍｍで処理した場合の本発明と比較鋼の化学成分、円相当径０．２μｍ以上のセメンタイト系球状炭化物占有面積率、円相当径０．２〜３μｍのセメンタイト系球状炭化物存在密度、円相当径３μｍ超のセメンタイト系球状炭化物存在密度、最大炭化物径および最大酸化物径、旧オーステナイト粒度番号、残留オーステナイト量（質量％）、引張強度、コイリング特性（ノッチ曲げ角度）および平均疲労強度を示す。
【００４１】
本発明の発明例１は２５０ｔ転炉によって精錬したものを連続鋳造によってビレットを作成した。またその他の実施例は２ｔ−真空溶解炉で溶製後、圧延によってビレットを作成した。その際、発明例では１２００℃以上の高温に一定時間保定した。その後いずれの場合もビレットからφ８ｍｍに圧延し、伸線によってφ４ｍｍとした。一方、比較例は通常の圧延条件で圧延され伸線に供した。
【００４２】
化学成分によって炭化物量、強度は異なってくるが、本発明については引張強度２１００ＭＰａ程度かつ請求項に示す規定を満たすように化学成分にあわせて熱処理した。一方、比較例に関しては単に引張強度をあわせるように熱処理した。
【００４３】
焼入れ焼戻し処理（オイルテンパー処理）では伸線材を連続的に加熱炉を通過させ、鋼内部温度が十分に加熱されるよう、加熱炉通過時間を設定した。本実施例ではでは加熱温度９５０℃、加熱時間１５０ｓｅｃ、焼入れ温度５０℃（オイル槽）とした。さらに焼戻し温度４００〜５００℃、焼戻し時間１ｍｉｎで焼戻し、強度を調整した。その結果得られた大気雰囲気での引張強度は表１中に明記したとおりである。
【００４４】
【表１】
0003851095.tif 000002
【００４５】
得られた鋼線はそのまま炭化物の評価、引張特性、ノッチ曲げ試験に供した。一方、疲労特性評価に関しては表面にばね製作時の歪取り焼鈍を模した熱処理４００℃×２０ｍｉｎを施したのち、ショットピーニング処理（カットワイヤーφ０．６ｍｍ×２０ｍｉｎ）を行い、さらに低温歪取り１８０℃×２０ｍｉｎを施して疲労試験片とした。
【００４６】
炭化物の寸法および数の評価は熱処理ままの鋼線の長手方向断面に鏡面まで研磨し、さらにピクリン酸によってわずかにエッチングして炭化物を浮き出させた。光学顕微鏡レベルでは炭化物の寸法測定は困難なため、鋼線の１／２Ｒ部を走査型電子顕微鏡で倍率×５０００倍にて無作為に１０視野の写真を撮影した。走査型電子顕微鏡に取り付けたＸ線マイクロアナライザーにてその球状炭化物がセメンタイト系球状炭化物であることを確認しつつ、その写真から球状炭化物を画像処理装置を用いて２値化することで、その寸法、数、占有面積を測定した。全測定面積は３０８８．８μｍ2ある。
【００４７】
残留オーステナイトの測定は、直流磁化装置によって発生させたサンプルの磁束密度を測定し、磁束密度を残留オーステナイト量に換算して求めた。換算にはあらかじめ磁束密度と残留オーステナイト量の関係を求めておいた校正曲線を用いた。
【００４８】
引張特性はＪＩＳ  Ｚ  ２２０１  ９号試験片によりＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して行い、その破断荷重から引張強度を算出した。
【００４９】
ノッチ曲げ試験の概要を図３（ａ）および（ｂ）に示す。ノッチ曲げ試験は以下のような手順で行った。先端半径５０μｍのポンチによって鋼線の長手方向に直角に最大深さ３０μｍの溝（ノッチ）を付け、図３（ａ）に示すように、その溝部に最大引張応力が負荷させるように荷重２により３点曲げ変形を加えた。ノッチ部から破断するまで曲げ変形を加え続け、図３（ｂ）に示すように、破断時の曲げ角度を測定した。測定角度３は、図３（ｂ）に示すとおりで、角度が大きいほどコイリング特性が良好である。経験的にはφ４ｍｍの鋼線においてノッチ曲げ角度２５°以下ではコイリングは困難である。
【００５０】
疲労試験は中村式回転曲げ疲労試験であり、１０本のサンプルが５０％以上の確率で１０7サイクル以上の寿命を示す最大負荷応力を平均疲労強度とした。
【００５１】
表１に示すとおり、φ４ｍｍの鋼線に関しては化学成分が規定範囲外であると炭化物の制御が困難になり、コイリング性の指標となるノッチ曲げ試験における曲げ角度が小さくコイリング特性が劣ったり、中村式回転曲げ疲労強度が劣る。また化学成分が規定範囲内であっても事前の焼鈍による炭化物の安定化や焼入れ時の加熱不足による未固溶炭化物の残留、焼入れの冷却不足など、熱処理条件の不備により最大酸化物径や旧オーステナイト粒度番号が本規定範囲外にある比較材もコイリング特性あるいは疲労特性が劣る。一方、炭化物に関する規定を満たしても強度が不足していると疲労強度が不足し、高強度ばねには使用できない。
【００５２】
【発明の効果】
本発明鋼線は、冷間コイリングばね用鋼線中のセメンタイトを含む球状炭化物の占有面積率、存在密度、オーステナイト粒径、残留オーステナイト量を小さくすることで、強度を２０００ＭＰａ以上に高強度化するとともに、コイリング性を確保し高強度かつ破壊特性に優れたばねを製造可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼の焼入れ焼戻し組織を示す顕微鏡写真である。
【図２】球状炭化物分析例を示す図で、（ａ）は合金系球状炭化物、（ｂ）はセメンタイト系球状炭化物の分析例を示す図である。
【図３】ノッチ曲げ試験方法の概要を示す図で、（ａ）は荷重前、（ｂ）荷重後を示す図である。
【符号の説明】
１  球状炭化物
２  荷重
３  測定角度
【図１】
0003851095.tif 000003
【図２】
0003851095.tif 000004
【図３】
0003851095.tif 000005