彈簧用鋼絲及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及提高了耐彈力減弱性和疲勞特性的彈簧用鋼絲及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 作為彈簧用鋼絲及其制造方法，例如專利文獻1中提出了下述技術：反復進行表 層部的驟熱驟冷的循環(huán)，不通過利用表層部與中心部的溫度差自我冷卻而進行強制冷卻， 使表層部的晶粒微細化，并且使中心部反復進行熱循環(huán)，直至超過A1相變點，從而使整個 截面形成馬氏體組織。
[0003] 另外，專利文獻2中提出了下述技術：進行在僅鋼絲的表面?zhèn)刃纬纱慊瘃R氏體這 樣的加熱條件（溫度、冷卻速度）下加熱和驟冷的模式淬火，將該鋼絲再加熱進行回火，同 時實施熱卷繞，由此利用表層馬氏體的相變變形產(chǎn)生表面壓縮殘余應力。
[0004] 現(xiàn)有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1 :日本特公平2-35022號公報
[0007] 專利文獻2 :日本特公平7-91585號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明要解決的課題
[0009] 對于懸掛彈簧的小型輕量化，要求具有高的設計應力，對于高應力化，從耐彈力減 弱性、耐久性的觀點來看，需要對彈簧材料進行高強度化。但是，若進行高強度化，則對于 滯后斷裂的敏感性、對于因融雪材料等產(chǎn)生的腐蝕坑等缺陷的敏感性增大，因此正在開發(fā) 大量添加Ni、Cu、Cr、Ti、V等元素而降低了上述環(huán)境脆化的敏感性的合金。但是，與SUP7、 SUP 12等相比，這種合金存在通用性低、材料成本高的問題。
[0010] 另一方面，作為改善環(huán)境脆化的方法，已知晶粒微細化是有效的。關于晶粒微細 化，快速加熱快速冷卻是有效的，正在采用使用了高頻淬火的方法。另外，為了輕量化而以 高應力設計使用彈簧時，為了確保耐彈力減弱性而需要提高硬度。但是，若提高硬度，則裂 紋擴展速度提高，使疲勞特性變差。
[0011] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種彈簧用鋼絲及其制造方法，其不依賴于合金元 素的添加，能夠通過制造工藝提高耐彈力減弱性和疲勞特性。
[0012] 用于解決課題的方案
[0013] 作為通過制造工藝實現(xiàn)環(huán)境脆化的改善的方法，本發(fā)明人想到在高頻淬火后進一 步對表面輪廓部實施高頻淬火。由此，可以將鋼絲的表層部的晶粒超微細化，并且利用輪廓 淬火引起的HAZ軟化現(xiàn)象，在提高表面的硬度的同時降低裂紋擴展部位的硬度，能夠兼顧 耐彈力減弱性和疲勞特性的提尚。
[0014] 本發(fā)明是基于上述技術思想而進行的，涉及一種具有由淬火回火得到的組織的彈 簧用鋼絲，其特征在于，其由表面的第1層、位于該第1層的內(nèi)側(cè)的第2層、和位于該第2層 的內(nèi)側(cè)并達到中心的第3層構(gòu)成，該第2層比第1層和第3層的硬度低。
[0015] 若在彈簧的表面形成點蝕導致的腐蝕坑，則在腐蝕坑的底部產(chǎn)生初始裂紋，裂紋 擴展并發(fā)展為急劇的斷裂。本發(fā)明在作為硬的回火組織的第1、第3層之間設置有第2層， 該第2層與第1、第3層相比由軟質(zhì)的回火組織構(gòu)成。這種本發(fā)明中，即使形成于第1層的 腐蝕坑中產(chǎn)生初始裂紋，在比第1層軟質(zhì)的第2層中裂紋的擴展也會滯后。即，第2層作為 裂紋擴展的阻隔層發(fā)揮作用。因此，本發(fā)明中，能夠提高腐蝕疲勞特性（環(huán)境脆化特性）。
[0016] 另外，本發(fā)明中，由于使第1、第3層形成淬火回火組織，因而整體上具有與表面大 致相同程度的平均硬度。因此，本發(fā)明中能夠提高耐彈力減弱性。
[0017] 接著，本發(fā)明涉及上述彈簧用鋼絲的制造方法，其特征在于，具有以下工序：淬火 工序，將鋼絲整體加熱至高于奧氏體相變點的溫度，之后進行淬火；輪廓淬火工序，僅將鋼 絲的表層加熱至高于奧氏體相變點的溫度，中心部的溫度低于下一工序中的回火溫度，由 這樣的溫度狀態(tài)進行冷卻；和，回火工序，對鋼絲整體進行加熱。
[0018] 發(fā)明的效果
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，可得到下述效果：通過第2層而使疲勞特性提高，通過硬度高的第1 層和第3層而使耐彈力減弱性提高；等等。
【附圖說明】
[0020] 圖1是示出實施方式的彈簧用鋼絲的軸截面圖。
[0021] 圖2是示出實施方式的彈簧用鋼絲的熱處理模式的圖。
【具體實施方式】
[0022] 圖1是示出實施方式的彈簧用鋼絲的軸截面圖。該彈簧用鋼絲從中心起由第3層 3、第2層2和第1層構(gòu)成。對于第1層1，優(yōu)選比第2層2的平均結(jié)晶粒徑小。通過使第 1層1形成超微細晶粒組織，晶界面積增加，從腐蝕坑侵入結(jié)晶內(nèi)的氫離子被大量的晶界捕 獲，被無害化。此外，P、S、微細碳化物等向晶界的偏析被抑制，因而氫脆化特性進一步提高。
[0023] 第1層1~第3層3的優(yōu)選方式如下所述。
[0024] 第1層1是以回火馬氏體或屈氏體為主體的組織，原奧氏體結(jié)晶粒度優(yōu)選為 #12. 0~14. 0、硬度優(yōu)選為500~700HV。若粒度號低于#12. 0,則作為晶界的氫捕獲點的 效果變得不充分。另外，硬度小于500HV時，耐彈力減弱性降低，超過700HV時，腐蝕耐久性 和耐氫脆性降低。
[0025] 第2層2是以索氏體為主體的組織，原奧氏體結(jié)晶粒度優(yōu)選為#9. 0~11. 5、硬度 優(yōu)選為400~650HV。
[0026] 第3層3是以回火馬氏體或屈氏體為主體的組織，原奧氏體結(jié)晶粒度優(yōu)選為 #9. 0~11. 5、硬度優(yōu)選為500~700HV。若硬度小于500HV，則抗拉強度低，耐彈力減弱性 降低。
[0027] 第1層1的厚度優(yōu)選為0? 3~1. 5mm。若厚度小于0? 3mm，則晶粒微細化引起的氫 脆化特性的改善無法充分表現(xiàn)。另一方面，若厚度超過1. 5mm，則腐蝕坑的底部至第2層2 的距離長，裂紋伝播變得容易進行，因此腐蝕耐久性降低。
[0028] 第2層2的厚度優(yōu)選為0? 5~3. 0mm。若厚度低于0? 5mm，貝1J軟化層厚度小，因而 裂紋擴展壽命的改善效果小。另一方面，若厚度超過3. Omm，則耐彈力減弱性降低。
[0029] 接著，參照圖2對實施方式的彈簧用鋼絲的制造方法進行說明。實施方式的制造 方法具有以下工序：淬火工序，將鋼絲整體加熱至高于奧氏體相變點的溫度，之后進行淬 火；輪廓淬火工序，僅將鋼絲的表層加熱至高于奧氏體相變點的溫度，表層下具有向中心方 向的熱傳遞引起的溫度梯度，中心部的溫度低于下一工序中的回火溫度，從這樣的溫度狀 態(tài)進行淬火；和，回火工序，對鋼絲整體進行加熱。
[0030] 在上述熱處理中，在線路的最初配置卷開鋼絲的材料供給單元，在線路的最后配 置卷繞鋼絲的卷繞裝置。在淬火工序、輪廓淬火工序和回火工序中，鋼絲通過高頻加熱線 圈，接著通過冷卻夾套。在冷卻夾套中，制冷劑與鋼絲接觸，從而將鋼絲冷卻。
[0031] 如圖2所示，在淬火工序中，鋼絲整體被加熱至高于奧氏體相變點（TAe3)的溫度。 并且，以該溫度保持特定時間后，進行驟冷，從而使奧氏體相變?yōu)轳R氏體。
[0032] 如圖2所示，在輪廓淬火工序中，隨著從表層向中心部，溫度緩慢地降低，溫度T1、 T2、T3在圖2所示的溫度條件的范圍內(nèi)。即，在輪廓淬火工序中，僅鋼絲的表層即第1層被 加熱至高于奧氏體相變點（T Ae3)的溫度（T1)。具體地說，T1為8