CN102803537A - 高疲劳强度板弹簧用钢以及板弹簧零件 - Google Patents

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Abstract

一种高疲劳强度板弹簧用钢以及使用其成形的高疲劳强度板弹簧零件，所述高疲劳强度板弹簧用钢，以质量％计，含有C：0.40～0.54％、Si：0.40～0.90％、Mn：0.40～1.20％、Cr：0.70～1.50％、Ti：0.070～0.150％、B：0.0005～0.0050％、N：0.0100％以下，剩余部分由Fe以及杂质元素组成。板弹簧用钢中，Ti与N的含有率满足Ti/N≥10。优选在负荷弯曲应力650～1900MPa的状态下，且在室温～400℃的温度范围内，对板弹簧零件实施喷丸处理(shot peening)。

Description

高疲劳强度板弹簧用钢以及板弹簧零件
技术领域
本发明涉及，施行了高强度喷丸处理的板弹簧能显示稳定的优异的疲劳强度，且高强度下的韧性以及氢脆化特性优异的高疲劳强度板弹簧用钢以及其制成的板弹簧零件。
背景技术
作为汽车用悬架弹簧，使用板弹簧、用圆钢材作为材料的弹簧负荷扭转应力的弹簧(扭杆弹簧(Torsion-Bar)、稳定器(Stabilizer)、(大直径)螺旋弹簧(Coil spring)等。以下，酌情称为圆钢弹簧。)。螺旋弹簧一般多使用在轿车中，板弹簧多使用在卡车中。此板弹簧、圆钢弹簧，是汽车悬挂零件中大重量零件中的一个，是为了使其轻量化，而从以前开始就持续研究其高强度化的零件。
此高强度化中，疲劳强度的改善是特别重要的，材料的高硬度化作为对此的一个对策。
然而，据知圆钢弹簧也好、板弹簧也好，若通过高硬度化来增强拉伸强度，在通常环境下，有改善疲劳强度的效果，但在腐蚀性环境下，相反地疲劳强度大幅下降。因此，单纯的使高硬度化来增强拉伸强度的对策不能解决问题，是以前研发中最大的课题。此外，通常，板弹簧、圆钢弹簧经涂饰以后使用，由于安装在靠近地面的部分中使用，行驶中被石头等碰上，表面的涂饰就损伤了，于是就发生腐蚀，有引起断裂的可能。此外，在冬季为了防止路面冻结，有时候撒引起腐蚀的原因的融雪剂。
由于这样的理由，强烈希望即使是高硬度化其腐蚀疲劳强度也很难降低的钢材的开发。
对腐蚀环境下的强度，特别是疲劳特性的降低，从以前开始就进行了种种的研究，许多文献中明确，腐蚀反应发生的同时，发生了氢侵入钢中，此氢是材料脆化的原因。于是，作为这种情况的对策，例如专利文献1～3中所报告的技术。
已知技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平11-29839号公报
专利文献2：日本专利特开平9-324219号公报
专利文献3：日本专利特开平10-1746号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，如上述的专利文献等所述，作为氢脆性对策被提出的以往的弹簧钢，大部分是以适用于气门弹簧(Valve spring)、悬架弹簧等的螺旋弹簧，稳定器、扭杆弹簧等以圆钢材作为材料的圆钢弹簧作为前提的物质，对以适用于板弹簧作为前提的弹簧钢的开发几乎没有。
因此，能解决圆钢弹簧明显不产生，但板弹簧明显产生的特有的问题的最合适的成分系还没有形成。
特别是最近，为了使板弹簧的疲劳强度改善，例如150～350℃的温度范围内，且在负荷赋予板弹簧弯曲应变的弯曲应力的状态下，尝试进行喷丸处理(以下，此处理适当地记为“高强度喷丸处理”)。虽然此高强度喷丸处理，有提高板弹簧的疲劳强度改善的效果，但在对进行过这个处理的板弹簧进行疲劳试验的时候，可知有这样的情况：一部分的板弹簧没有得到寿命充分改善的效果。
此外，需要考虑的是，板弹簧与圆钢弹簧的材料相比较，因为最终产品的截面积相当大，与棒钢、线材等制成的圆钢弹簧相比较轧制后的冷却速度变小的同时，由于轧制而引起的截面积的减少率也变小，所以脱碳层容易残留在最终产品中。
进一步地，板弹簧中，需要解决的也包括与圆钢弹簧共同的课题，即改善耐氢脆性、改善高硬度范围内的韧性，需要在考虑这一点的基础上，提供最适合的板弹簧用钢。
本发明是为了解决这样的问题点所做的事情，要提供：即使在为了高强度化而增强硬度，氢脆化成为问题的硬度范围内也能确保优异的韧性，通过高强度的喷丸处理，能达到可靠地提高寿命的目的的高疲劳强度板弹簧用钢以及板弹簧零件。
解决课题的手段
本申请的发明人，对在进行高强度喷丸处理的时候，一部分的板弹簧发生早期断裂的原因进行专心研究，结果发现在产生早期断裂的板弹簧中，破坏的起点不在疲劳试验中应力最高的表面，而在内部，确认内部起点中粗大的贝氏体(Bainite)组织的存在，认为此贝氏体组织是寿命下降的原因。于是，如后所述，通过在0.07～0.15％的范围内积极地添加Ti，以满足Ti/N≥10的条件，能抑制贝氏体组织的产生，其结果为即使进行高强度的喷丸处理也能得到稳定优异的疲劳寿命。
此外，本申请的发明人如同后述的，发现在制造板弹簧的时候铁素体脱碳层难以形成，且能确保高硬度范围内有优异的特性的成分系。发现通过与上述添加Ti结合实施对策，能制造能稳定地确保高硬度范围内的优异的疲劳寿命的板弹簧零件，从而完成本申请的发明。
即，本发明的第1个方面是一种高疲劳强度板弹簧用钢，其特征在于，以质量％计，含有C：0.40～0.54％、Si：0.40～0.90％、Mn：0.40～1.20％、Cr：0.70～1.50％、Ti：0.070～0.150％、B：0.0005～0.0050％、N：0.0100％以下，其余部分由Fe以及杂质元素组成，
Ti与N的含有率满足Ti/N≥10。
第2个方面是一种高疲劳强度板弹簧用钢，其特征在于，以质量％计，还含有C：0.40～0.54％、Si：0.40～0.90％、Mn：0.40～1.20％、Cr：0.70～1.50％、Ti：0.070～0.150％、B：0.0005～0.0050％、N：0.0100％以下，
进一步地，以质量％计，含有选自Cu：0.20～0.50％、Ni：0.20～1.00％、V：0.05～0.30％以及Nb：0.01～0.30％中的一种以上，
剩余部分由Fe以及杂质元素组成的，
Ti与N的含有率满足Ti/N≥10。
第3个方面是一种板弹簧零件，其特征在于，使用第1个方面或第2个方面的高疲劳强度板弹簧用钢成形。
发明的效果
第1以及第2方面的高疲劳强度板弹簧用钢含有上述的特定组成。
特别是，由于Ti以及Ti/N的范围如上述规定的，所以能够析出微细的TiC，淬火加热时能获得微细的奥氏体(Austenite)晶粒。因此，上述板弹簧用钢，能抑制淬火回火时可能发生的粗大的贝氏体的生成。所以，即使使用上述板弹簧用钢制造施行高强度喷丸处理的板弹簧零件，也能防止粗大的贝氏体作为起点的早期断裂，能发挥优异的疲劳强度。
此外，微细的TiC可形成氢陷阱点。因此，即使氢侵入钢中也难以引起氢脆化，上述的板弹簧用钢能显示优异的耐氢脆化特性。
此外在上述板弹簧用钢中，如上述，通过在使C的含有率比较低的同时，不产生脱炭量增加的问题的上述特定范围内含有Si，能使回火软化阻力增高，而在更高的温度下回火。进一步地，通过添加Ti以及B作为必须成分，提高耐氢脆性的同时达到改善晶界强度的目的。
结果，能在高硬度范围内，显示优异的韧性。特别的，在HV510以上的高硬度范围内，其效果变得显著。
像这样，根据上述第1以及第2方面，能提供高疲劳强度板弹簧用钢，其即使在为了高强度化而硬度增强、氢脆化成为问题的硬度范围内也能确保优异的韧性，通过高强度的喷丸处理，能达到可靠地提高寿命的目的。
此外，第3个方面的板弹簧零件是，使用第1方面或第2方面的高疲劳强度板弹簧用钢成形的。具体的为，上述板弹簧零件可以这样制造，将上述板弹簧用钢成形为弹簧形状，进行淬火以及回火制造成的。
上述板弹簧零件，由于使用上述第1或者第2方面的高疲劳强度板弹簧用钢，所以即使在为了高强度化而增强硬度、氢脆化成为问题的硬度范围内也能确保优异的韧性，通过高强度的喷丸处理，能达到可靠地提高寿命的目的。
特别的，在HV510以上的高硬度范围内，改善韧性的效果变得显著。
附图说明
图1：表示实施例中，碳(C)量与冲击值间的关系的说明图。
图2：表示实施例中，硅(Si)量与冲击值间的关系的说明图。
图3：表示实施例中，硅(Si)量与脱碳层深度间的关系的说明图。
图4：表示实施例中，钛(Ti)量与旧γ晶体粒径间的关系的说明图。
图5：表示实施例中，Ti/N比率与旧γ晶体粒径间的关系的说明图。
图6：表示实施例中，钛(Ti)量与氢脆化强度比间的关系的说明图。
图7：表示实施例中，Ti/N比率与氢脆化强度比间的关系的说明图。
图8：表示实施例中，硬度与冲击值间的关系的说明图。
具体实施方式
上述板弹簧用钢，如上所述，含有上述特定的组成范围的C、Si、Mn、Cr、Ti、B以及N。
以下，对每个成分的含有率的范围的限定理由进行说明。
C：0.40～0.54％
C是确保淬火回火处理后具有充分优异的强度以及硬度所不可缺的元素。
C的含有率不满0.4％的时候，弹簧的强度可能会不足。此外，如果C的含有率降低，为了得到高硬度特别是HV510以上的硬度，不得不在低的温度下进行回火。其结果可能是，使氢脆化强度比变低，变得容易发生氢脆化。
另一方面，超过0.54％的时候，在高硬度范围内即使添加Ti、B，韧性也可能有下降的倾向，同时可能容易引起氢脆化。为了使韧性格外提高，优选上限不满0.50％。
此外，在本申请的发明中，C含有率限制在上述特定范围内且含有Ti以及B。因此，上述弹簧用钢能兼备更高水平的硬度与韧性。
即，通常，在低硬度范围内C含有率低的韧性变大。但是，作为本发明对象的弹簧零件，为了达到高硬度(优选的为HV510以上)，C含有率在百分之零点四几的时候，为了得到高硬度需要降低回火温度，到低温回火脆性范围的可能性变高。结果，与C含有率为百分之零点五几的时候相比反而产生下降这样的逆转现象。但是，如同本发明，通过添加Ti、B两者作为必须成分，作为百分之零点四几这样的弹簧用钢，即使是低C含有率，也能提高在高硬度范围内的韧性，与C含有率超过0.54％的情况相比能进一步地提高韧性。特别是，C含有率未满0.50％的情况下提高韧性的效果显著。
Si：0.40～0.90％
Si有提高回火软化阻力的效果，即使是在意图达到高硬度的时候，设定更高的回火温度也成为可能。结果，是在确保高强度以及高韧性的同时，防止由于氢引起的脆化，使改善腐蚀疲劳强度成为可能的元素。
Si的含有率不满0.40％的时候，如果回火温度不降低，就有不能得到目标的硬度，韧性恐怕不能充分改善。此外，这样的情况下，有不能充分抑制氢脆化的可能。另一方面，超过0.90％的情况下，与以圆钢材作为材料的弹簧相比截面积大、轧制后的冷却速度变小的板弹簧用钢中，促进铁素体脱炭，成为疲劳强度下降的原因。
此外，从可以进一步提高韧性的观点考虑，优选Si的含有率超过0.50％。
Mn：0.40～1.20％
Mn是为了确保作为板弹簧用钢所需要的淬火性而必不可缺的元素。
Mn的含有率不满0.40％的时候，确保作为板弹簧用钢所需要的淬火性可能会变得困难。另一方面，超过1.20％的时候，淬火性变得过剩，淬裂可能变得容易发生。
Cr：0.70～1.50％
Cr是为了确保作为板弹簧用钢所需要的淬火性而必不可缺的元素。
Cr的含有率不满0.70％的时候，确保作为板弹簧用钢所需要的淬火性以及回火软化阻力性可能会变得困难。另一方面，超过1.50％的时候，淬火性变得过剩，淬裂可能变得容易发生。
Ti：0.070～0.150％
Ti成为可以形成氢陷阱的TiC在钢中存在，有提高耐氢脆性的效果。此外，与钢中的C一起形成微小的TiC，使淬火回火组织微细化，可以抑制粗大的贝氏体的生成。此外，通过与N结合成为TiN，抑制BN的生成，具有防止不能得到添加B带来的后述的效果的效果。
Ti的含有率不满0.70％的时候，可能不能充分地得到添加Ti带来的上述的效果。另一方面，超过0.15％的时候，有TiC容易粗大化的可能。
B：0.0005～0.0050％
B是为了确保作为板弹簧用钢所需要的淬火性的元素，进一步地对改善晶界强度也有效果。
B的含有率不满0.0005％的时候，作为板弹簧用钢所需要的淬火性的确保以及晶界强度的改善可能会变得困难。此外，B是含有极少量的就可以得到效果的元素，即使大量含有其效果也饱和了。从而，B含有率的上限可以是如上述的0.0050％。
N：0.0100％以下
上述的B是非常容易与N结合的元素，与以作为杂质含有的N结合，以BN存在的时候，可能不能充分地得到B带来的上述效果。从而，使N的含有率在0.0100％以下。
Ti与N的含有率满足Ti/N≥10。像这样抑制粗粒的TiN的生成，能生成微细的TiC。结果能使晶粒微细化，提高疲劳强度。此外，能提高耐氢脆化特性。
Ti/N＜10的时候，由于TiC的生成不充分，就有晶粒就粗大化了，疲劳强度降低，有耐氢脆化特性劣化的可能。
此外，如后述的实施例中所示，作为Ti≥0.07、Ti/N≥10的钢，能大幅抑制氢的充入引起的强度下降。
上述第1个方面的板弹簧用钢，如上所述，含有上述特定的组成范围的C、Si、Mn、Cr、Ti、B，以及N，剩余部分由Fe以及杂质元素组成。
另一方面，上述第2个方面的板弹簧用钢，与上述的第1个方面同样的，含有上述特定量的C、Si、Mn、Cr、Ti、B，以及N，进一步地含有选自Cu：0.20～0.50％、Ni：0.20～1.00％、V：0.05～0.30％、以及Nb：0.01～0.30％中的1种以上，剩余部分由Fe以及杂质元素组成。
像这样的，含有选自上述特定含有率的Cu、Ni、V、以及Nb中的1种以上的时候，能更加提高硬度范围内的韧性、以及耐腐蚀性。
以下，对限定Cu、Ni、V以及Nb各个成分的含有率的各个范围的理由进行说明。
Cu以及Ni有抑制腐蚀环境下生成的腐蚀斑点的成长，提高耐腐蚀性的效果。
Cu以及Ni的含有率不满0.20％的时候，可能不能充分地得到由于这些添加元素带来的提高改善耐腐蚀性的效果。此外，如果含有大量的Cu，由于改善耐腐蚀性的效果饱和，同时有热加工性变差的可能，所以优选的Cu的含有率的上限为0.50％。此外，即使含有大量的Ni，改善耐腐蚀性的效果饱和了，成为高成本的原因，因此优选的Ni的含有率的上限为1.00％。
此外，V以及Nb，使组织经淬火回火微细化，有平衡良好地提高强度以及韧性的效果。
V的含有率不满0.05％的时候或者Nb的含有率不满0.01％的时候，可能不能充分地得到这些添加元素带来的晶粒细微化的效果。此外，即使含有大量的V以及Nb，韧性的效果也饱和了，成为高成本的原因，因此优选的V以及Nb的含有率的上限为0.30％。
另外，上述板弹簧用钢可以含有作为杂质的脱酸处理中所需要的量的Al(0.040％以下左右)，该脱酸处理为制造钢时所必须的工序。
上述板弹簧零件，可以由上述板弹簧用钢成形，进行淬火以及回火制造成。像这样经回火可以形成马氏体(Martensite)组织。
此外，上述板弹簧零件，优选在负荷弯曲应力650～1900MPa的状态下，且在室温～400℃的温度范围内，进行实施喷丸处理。
即，上述板弹簧零件，优选实施高强度喷丸处理。在这个情况下，能发挥优异的疲劳强度。
此外，优选上述板弹簧零件的维氏硬度(Vickers hardness)在510以上会很好。
本発明的板弹簧用钢，适用于高硬度的板弹簧零件的时候，能发挥优异的韧性以及疲劳强度，如上所述在维氏硬度510以上的高硬度范围内，这样的作用效果变得显著。
维氏硬度通过在淬火后进行控制回火的温度，例如控制得较低，可以调整到如上所述的510以上。
实施例
实施例1
本例是对上述板弹簧用钢所涉及的实施例和比较例进行说明。
首先，准备两种以上的含有表1中所示的化学成分的板弹簧用钢(样本E1～样本E13、以及样本C1～样本C10)。另外，关于表1中所述的成分中Cu、Ni，其中的一部分显示作为杂质的含有率。
表1中所示的板弹簧用钢中，上述样本E1～样本E13是本发明的钢，上述样本C1～样本C7是C、Si、Ti、TiN等的一部分成分的含有率与本发明的钢不相同的比较钢，样本C8是以前的钢SUP10，样本C9是以前的钢SUP11A，样本C10是以前的钢SUP6。
[表1]
Figure BPA00001565499400091
表1中所示成分的钢材，使用真空感应熔炼炉熔制，得到的钢锭经锻造加工成
Figure BPA00001565499400092
的圆钢材后，通过施行正火处理加工成圆钢材，作为后述的试验用的供试材料。此外，至于用与实际的板弹簧相同的形状进行的试验，将上述钢锭轧制成钢坯，进一步地，热压成宽度为70mm，厚度20mm后，实施正火处理从而准备好试验样本。
使用像这样得到的圆钢材以及板材，制造后述的各种评价试验中使用的试验样本(圆钢材试验样本或者板材试验样本)，进行各种评价。具体的为，针对圆钢材实施后述的冲击试验、脱炭试验、旧奥氏体晶体粒径测定、以及氢脆化特性试验，针对板材实施后述的轧制材料脱炭试验、耐久试验、以及耐腐蚀性评价。
接着，对评价方法进行说明。
<冲击试验>
用上述的圆钢材制作U切口试验样本，考虑成分的差异引起的回火软化阻力的差异，使目标硬度成为HV540(维氏硬度)，调整回火温度，实施淬火以及回火(以下记载的“淬火回火”也相同)，组织经回火后形成马氏体组织。然后，在室温下实施冲击试验。
像这样测定各个样本(样本E1～样本E13、以及样本C1～样本C10)的冲击值。结果见表2。
此外，碳元素(C)的含有率与冲击值、以及硅元素(Si)的含有率与冲击值间的关系绘制在图中。C含有率与冲击值的关系表示于图1中，Si的含有率与冲击值间的关系表示于图2中。
<脱炭试验>
首先，将
Figure BPA00001565499400101
的圆钢材通过切削制造成直径
Figure BPA00001565499400102
高度12mm的圆柱形试验样本(试验前的脱碳量为0)。接着，对圆柱形试验样本在真空中以900℃/分的升温速度进行加热，保持温度900℃5分钟。然后在大气环境下，以与预先测量的上述的板材制造时的热轧后的冷却曲线同等的冷却速度进行冷却。接着，切断试验样本，研磨后，用奈塔尔(ナイタ一ル，硝酸乙醇)进行腐蚀。然后，用光学显微镜测定表层的脱炭层深度(DM-F)。结果见表2。
此外，硅元素(Si)的含有率与脱碳层深度的关系绘制在图中。其如图3所示。
<旧奥氏体晶体粒径的测定>
在温度950℃下加热
Figure BPA00001565499400103
的圆钢试验样本，用油淬火形成马氏体组织。接着，将试验样本切断研磨后，浸泡在苦味酸水溶液中出现旧奥氏体晶粒边界，用光学显微镜测定晶体粒径(旧γ晶体粒径)。结果见表2。
此外，钛元素(Ti)的含有率与旧γ晶体粒径、以及Ti/N比例与旧γ晶体粒径的关系绘制在图中。Ti含有率与旧γ晶体粒径的关系表示于图4中，Ti/N比例与旧γ晶体粒径间的关系表示于图5中。
<氢脆化特性试验>
在圆柱形状的试验样本
Figure BPA00001565499400111
的平行部分中赋予深度为1mm的环状切口，来制造试验样本，实施淬火以及回火，使达到目标硬度540(维氏硬度)，回火得到马氏体组织。接着，将此试验样本浸泡在5wt％的硫氰酸铵水溶液(温度50℃)中30分钟，实施氢的充入。接着，将试验样本从水溶液中提出，5分钟后实施拉伸试验。
拉伸试验在应变速率2×10-5/sec的条件下进行，评估断裂时的负荷。为了比较，对没有进行氢充入的试验样本也进行同样的试验。
对于各试验样本，测定实施氢充入的情况下的断裂负荷(WA)以及未实施氢充入的情况下的断裂负荷(WB)，氢脆化强度比(W)通过式W＝WA/WB计算出来。结果见表2。
此外，钛(Ti)的含有率与氢脆化强度比、以及Ti/N比例与氢脆化强度比的关系绘制在图中。Ti含有率与氢脆化强度比的关系表示于图6中，Ti/N比例与氢脆化强度比的关系表示于图7中。
<轧制材料脱炭试验>
将由轧制制造的宽70mm×厚20mm的轧制材料用垂直于纵向的截面切断，用光学显微镜测定脱炭层深度(DM-F)。结果见表2。此外，为了明确板材的形状、截面积等的差异对脱炭层深度的影响，用与板材制造中使用的钢锭相同的钢锭进行轧制，制造
Figure BPA00001565499400112
的圆钢，同样，切断截面，测定脱炭层深度(DM-F)。结果见表2。
<耐久试验>
将使用热轧制造的宽70mm×厚20mm的轧制材料成形加工成板弹簧形状。接着，施行淬火以及回火，使达到目标硬度HV540(维氏硬度)，回火得到马氏体组织后，施行高强度喷丸处理。高强度喷丸处理在温度为300℃、弯曲应力为1400MPa的条件下进行。对于像这样得到的施行喷丸处理的板弹簧零件，在760±600MPa的应力下实施耐久试验直到断裂，测定由各样本得到的板弹簧零件的断裂寿命以及破坏起点。
对断裂寿命进行评价，测定产生断裂为止的次数，超过40万次的，作为“○”，40万次以下的作为“×”。结果见表2。此外，观察断裂面，调查破坏起点。破坏起点在表面的情况，作为“表面”，在内部的情况作为“内部”，其结果表示于表2中。进一步地，对于破坏起点在内部的情况，通过显微镜确认破坏起点是在粗大组织上还是在夹杂物上。结果见表2。
<耐腐蚀性评价>
对通过轧制制造的宽70mm×厚20mm的轧制材料实施淬火以及回火得到马氏体组成后，通过切削制造宽30mm×厚8mm×长100mm的板状试验样本。接着，在板状试验样本上，喷雾浓度5wt％、温度35℃的氯化钠水溶液(盐水)喷雾两小时(盐水喷雾处理)，在温度60℃的热风下干燥4小时(干燥处理)，进一步地在温度50℃、湿度95％以上的条件下湿润2小时(湿润处理)。将这些盐水喷雾处理、干燥处理、以及湿润处理作为1个循环，反复进行合计60循环。然后，除去试验样本表面生成的腐蚀生成物，用光学显微镜测定腐蚀部分的截面中出现的最大的腐蚀斑点的深度。结果见表2。
[表2]
Figure BPA00001565499400131
如表2以及图1～图7可知，C的含有率过低的样本C1以及Si含有率过低的样本C3，为了确保HV540而需要降低回火温度，其影响是容易引起氢脆化。此外，C的含有率过高的样本C2，不仅仅氢脆化特性劣化，韧性也差。
此外，Si的含有率过高的样本C4，其铁素体脱炭量增加，疲劳寿命降低。在此，样本C4中，为了比较，相当于汽车的螺旋弹簧的形状以及尺寸的的棒钢的脱炭层深度也同时显示，然而尽管Si含有率高，也不能确认到铁素体脱炭层。根据这个结果可知，
Figure BPA00001565499400141
左右使用于汽车等的螺旋弹簧、进一步地细小的气门弹簧等的没有问题的高Si材料作为板弹簧使用时，由于脱炭，疲劳强度下降的可能性也高。
此外，可知Ti的含有率过低的样本C5，氢脆化特性劣化。进一步地，样本C5，由于旧γ晶体粒径变大，内部的粗大组织容易破坏，耐久性变差。另一方面，Ti含有率过高的样本C6，内部组织产生夹杂物，此夹杂物使断裂变得容易，自然耐久性差。
此外，Ti/N比例过低的样本C7，旧γ晶体粒径变大，由于内部的粗大组织而容易引起破坏，耐久性变差。
此外，以往的钢样本C8以及样本C9，如同本例硬度高的时候，冲击值低，韧性差。此外，氢脆化特性也低，进一步地旧γ晶体粒径大，由于内部的粗大组织而变得容易引起破坏，耐久性也差。此外，以往的钢C10，铁素体脱炭量多。
而本申请发明的样本E1～样本E12，即使在负荷弯曲应力，在比室温高的温度下实施喷丸处理的情况(即，施行高强度喷丸处理的情况)，不易产生由于内部起点而引起的断裂，耐久性优异，能发挥优异的疲劳强度。此外，氢脆化特性优异，即使钢中侵入氢也难以脆化。进一步地，平衡良好地兼备强度以及韧性，耐久性也优异。因此，能适用于例如大货车等的汽车用板弹簧等中。
此外，本发明中的Si的含有率的下限为0.40％，如根据表2以及图2可知，为了提高高硬度范围内的冲击值，更加提高韧性，优选将Si的含有率提高到超过0.50％的量。
如上可知，例如维氏硬度为510以上的高硬度的板弹簧零件中，含有以质量％计的，C：0.40～0.54％、Si：0.40～0.90％、Mn：0.40～1.20％、Cr：0.70～1.50％、Ti：0.070～0.150％、B：0.0005～0.0050％、N：0.0100％以下，其余部分由Fe以及杂质元素组成，满足Ti/N≥10的板弹簧用钢(样本E1～样本E13)是适合的。通过采用像这样的板弹簧，能实现：即使在为了高强度化而提高硬度，氢脆化成为问题的硬度范围内，也能确保优异的韧性，通过高强度的喷丸处理，能实现可靠地达到提高寿命的目的板弹簧用零件。
(实施例2)
实施例1中，将HV540作为目标硬度，但本例中，对目标硬度变更的试验样本进行冲击试验，调查硬度与冲击值的关系。
即，实施例1的样本E1、样本E12、样本C3、以及样本C8中，改变目标硬度实施淬火以及回火，制造试验样本，进行与实施例1同样的冲击试验。结果如表3以及图8所示。图8的横坐标轴取各样本的维氏硬度(HV)，纵坐标轴取各样本的冲击值，表示硬度与冲击值间的关系。
[表3]
Figure BPA00001565499400151
如根据表3以及图8可知，Si的含有率低的样本C3以及作为以前的钢SUP10的样本C8，如果硬度增高，冲击值下降，韧性劣化。
而在本申请发明的组成范围中的样本E1以及样本E12，可知即使硬度增高，也维持高的冲击值，兼备优异的强度与韧性。
例如货车中的板弹簧，即使与其他的零件相比较也是重量相当大的零件，如果开发使轻量化成为可能的技术，其效果是很大的。为了加大轻量化效果，仅在高硬度范围内改善韧性、改善耐氢脆性还不充分，负荷弯曲应力的且在高于室温的温度下进行喷丸处理，即通过高强度喷丸处理提高效果的材料的开发是必要的。本发明完全满足此需求，可期待有很大的效果。

Claims (5)

1.一种高疲劳强度板弹簧用钢，其特征在于，以质量％计，含有C：0.40～0.54％、Si：0.40～0.90％、Mn：0.40～1.20％、Cr：0.70～1.50％、Ti：0.070～0.150％、B：0.0005～0.0050％、N：0.0100％以下，剩余部分由Fe以及杂质元素组成，
Ti与N的含有率满足Ti/N≥10。
2.一种高疲劳强度板弹簧用钢，其特征在于，以质量％计，含有C：0.40～0.54％、Si：0.40～0.90％、Mn：0.40～1.20％、Cr：0.70～1.50％、Ti：0.070～0.150％、B：0.0005～0.0050％、N：0.0100％以下，
以质量％计，还含有选自Cu：0.20～0.50％、Ni：0.20～1.00％、V：0.05～0.30％以及Nb：0.01～0.30％中的一种以上，
剩余部分由Fe以及杂质元素组成，
Ti与N的含有率满足Ti/N≥10。
3.一种高疲劳强度板弹簧零件，其特征在于，使用权利要求1或者2中所述的板弹簧用钢成形。
4.如权利要求3中所述的高疲劳强度板弹簧零件，其特征在于，在负荷弯曲应力650～1900MPa的状态下，且在室温～400℃的温度范围，对所述板弹簧零件实施喷丸处理。
5.如权利要求3或4中所述的高疲劳强度板弹簧零件，其特征在于，其维氏硬度在510以上。
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