JP2004052048A

JP2004052048A - Method for producing oil-tempered wire

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Publication number: JP2004052048A
Application number: JP2002211954A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Onoda; 小野田　光芳
Original assignee: Suzuki Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Suzuki Metal Industry Co Ltd
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: CN1556866A; WO2004009856A1; EP1524323B1; US20040244883A1; EP1524323A1; JP3555892B2; HK1069414A1; CN1286992C; EP1524323A4

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method for producing an oil-tempered wire with which the improvement of quality and the reduction of cost can be obtained while simplifying a process after scalping. <P>SOLUTION: An isothermal transformation-heat treatment is applied to a wire rod controlling non-metallic inclusion content, and after pickling , a lubricate-coating is applied. Then, after scalping, the worked hardening layer developed on the surface when the scalping is performed, is softened with an annealing and wire drawing is performed and successively, the oil-tempering treatment is applied. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用内燃機関などに使用される弁ばね、クラツチ機構のトーシヨンばねなどのコイルばねに用いるオイルテンパー線の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コイルばね用オイルテンパー線の製造方法として、非金属介在物を制御した線材を使用して恒温変態熱処理し、酸洗後に潤滑被膜を施し、皮剥きを行つた後に、再び恒温変態熱処理をし、酸洗して潤滑被膜を施し、伸線加工後にオイルテンパー処理をすることが知られている。この時、線材での恒温変態熱処理は線材の加工性が向上されているので省略されることが多い。
【０００３】
従来の皮剥きを行つた後に恒温変態熱処理を行うオイルテンパー線の製造方法は、（ａ）線材を変態点以上に加熱するので脱炭の発生が懸念される。（ｂ）恒温変態熱処理はストランドでの走行処理が必要になるので、走行処理中及びハンドリングによる傷発生要因になる。（ｃ）恒温変態熱処理では熱処理中に発生する酸化スケール被膜の除去と、伸線加工のために酸洗後の潤滑被膜処理が必要になる。（ｄ）潤滑被膜のむらにより伸線後のオイルテンパー処理での酸化スケール被膜の付着状態が不均一になり、コイルばねの成形加工（コイリング）の弊害となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述の問題に鑑み、皮剥き後の工程を簡略化しつつ、品質の向上とコスト削減を果す、オイルテンパー線の製造方法を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の課題は線材の脱炭がなく、伸線加工とオイルテンパー処理を行つた後の表層に傷やスケールむらがなく、コイルばねの成形を容易にする、オイルテンパー線の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によるオイルテンパー線の製造方法は、非金属介在物を制御した線材に恒温変態熱処理を施し、酸洗後に潤滑被膜を施し、皮剥きを行つた後に、皮剥き時に表層に発生する加工硬化層を焼鈍により軟化させて伸線を行い、次いでオイルテンパー処理をすることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明者はコイルばねに用いるオイルテンパー線の製造方法として、非金属介在物を制御した線材の皮剥き後に焼鈍を行うことが、その後の伸線加工に有効であることを見い出した。つまり、本発明によるコイルばね用オイルテンパー線の製造方法は、線材の皮剥き中に線材の表層に発生する加工硬化層を、焼鈍により軟化させることにより無害化し、伸線を行つた後に、オイルテンパー処理をするものである。
【０００８】
伸線加工性と、伸線加工後のオイルテンパー処理時のオーステナイト化加熱によるセメンタイトの固溶状態とを考慮して、線材の焼鈍温度は５００〜６５０℃の温度域とする。焼鈍時の雰囲気は、窒素または窒素と酸素との混合ガスとし、特に酸素量を制御するのが好ましい。線材の焼鈍で発生する酸化スケール被膜は極く薄くかつ均一になるように制御する。これにより、伸線加工のための酸洗後の潤滑被膜処理を省略することができる。
【０００９】
線材の伸線加工前に焼鈍による酸化スケールの被膜を、シヨツトブラストなどによりデスケーリングを行つてもよい。線材の焼鈍による酸化スケール被膜を均一化することにより、続くオイルテンパー処理後の酸化スケール被膜（の厚さ）が均一になり、コイルばねの成形加工（コイリング）時の潤滑性を保つことができる。
【００１０】
【実施例】
本発明によるオイルテンパー線の製造方法は、線材を皮剥きし、その時に発生する加工硬化層を焼鈍により軟化させることにより無害化し、伸線を行つた後、オイルテンパー処理をすることを特徴とする。
【００１１】
［具体的実施例１］
オイルテンパー線として炭素０．５７％（以下、％は特に明記されていない限り重量％を意味する。）と、珪素１．４５％と、マンガン０．６９％と、燐０．０１４％と、硫黄０．００４％と、クロム０．６７％と、残部鉄とからなる合金鋼の介在物を制御された線材Ａ〜Ｈおよび比較材Ｊを用意し、各線材を恒温変態熱処理し、酸洗後に潤滑被膜を施し、表面の皮剥きを行つた。線材の皮剥き量は径で０．３ｍｍ（厚さ０．１５ｍｍ）である。次いで、バツチにより線材の焼鈍を行つた。
【００１２】
線材の焼鈍温度は４８０〜７００℃まで変化させ、各焼鈍温度における線材Ａ〜Ｈおよび比較材Ｊの伸線加工性を確認した。線材の焼鈍後の酸化スケール被膜の状態は、いずれも極く薄く均一なものであつた。また、焼鈍での線材Ａ〜Ｈに脱炭は認められなかつたが、図４に示すように、比較材Ｊには脱炭が認められた。
【００１３】
次に、伸線加工が良好な線材に対し、オイルテンパー処理を行つた。オイルテンパー処理時におけるセメンタイトの固溶状態（図２を参照）を確認した。オイルテンパー処理は加熱時間が短時間であるので、セメンタイトが球状化すると、加熱によるセメンタイトの固溶が不十分になり、適切な強度が得られない。
【００１４】
介在物を制御された線材Ａ〜Ｈおよび比較材Ｊを、恒温変態熱処理し、酸洗後に潤滑被膜を施し、表面の皮剥きを行つた後の焼鈍温度と伸線加工性との関係は次のとおりである。
【００１５】
線材Ａ：焼鈍温度４５０℃では、伸線加工中に断線が発生し、実用的なものではなかつた。
【００１６】
線材Ｂ：焼鈍温度４８０℃では、減面率８０％以上の伸線加工ができたものの、図１に示すように、線材の表面に微細な線軸に直角なクラツク状の割れが発生した。
【００１７】
線材Ｃ〜Ｆ：焼鈍温度５００〜６５０℃では、微細な線軸に直角なクラツク状の割れは認められず、また、セメンタイトの球状化は見られず、伸線加工後のオーステナイト化加熱により、セメンタイトは十分に固溶され、適切な強度が得られた。オイルテンパー処理後の酸化スケール被膜の外観にむらは認められなかつた。
【００１８】
線材Ｇ：温度７００℃での焼鈍では、セメンタイトの球状化が進んでおり、伸線加工後のオーステナイト化加熱により、球状化したセメンタイトの固溶は不十分になり、適切な強度は得られなかつた。
【００１９】
比較材Ｈ：オイルテンパー処理後の酸化スケール被膜の外観にはむらが認められた。
【００２０】
以上の各線材線材Ａ〜Ｈおよび比較材Ｊの評価状況を表１にまとめて表す。焼鈍温度は線材Ｃ〜Ｆの５００〜６５０℃が適切である。
【００２１】
オイルテンパー処理後にオフラインで全長に亘り、渦流探傷による傷の検査を行つた。バツチ式焼鈍処理を行つた線材Ｃ〜Ｆでは、１コイル当り（径６ｍｍ、長さ１５００ｍ）の傷の数が全くないのに対し、比較材Ｈ（皮剥き後恒温変態熱処理を行つたもの）では、１コイル当り７個の傷が発見された。
【００２２】

［具体的実施例２］
実施例１とは成分が異なる炭素０．６５％と、珪素１．５３％と、マンガン０．６９％と、燐０．００７％と、硫黄０．００８％と、クロム０．６８％と、残部鉄とからなる合金鋼の介在物を制御された線材を、恒温変態熱処理し、酸洗後に潤滑被膜を施し、表面を径で０．３ｍｍ（厚さ０．１５ｍｍ）の皮剥きを行つた。
【００２３】
次いで、バツチにより線材に焼鈍処理を行つた。この焼鈍温度は５００℃とした。線材に焼鈍処理を行つた後、適切な線径まで伸線を行い、次いでオイルテンパー処理を行つた。この時、伸線加工による異常、オイルテンパー処理における強度不足、スケールむらなどの異常は発生しなかつた。
【００２４】
［具体的実施例３］
高疲労強度材として使用されているオイルテンパー線として、炭素０．６４％と、珪素１．４３％と、マンガン０．７１％と、燐０．００６％と、硫黄０．００５％と、クロム１．４８％と、モリブデン０．４７％と、バナジウム０．１９％と、残部鉄とからなる合金鋼の介在物を制御された線材を、酸洗後に潤滑被膜を施し、表面を径で０．３ｍｍ（厚さ０．１５ｍｍ）の皮剥きを行つた。次いで、バツチにより線材に温度６００℃で焼鈍処理を行つた。次いで、線材に伸線加工を行つた後、オイルテンパー処理を行つた。
【００２５】
上述の高疲労強度材においても、伸線加工による異常、オイルテンパー処理における強度不足、スケールむらなどの異常は発生しなかつた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は上述のように、線材を皮剥き後、その時に発生する加工硬化層を焼鈍により軟化させて伸線を行つた後、オイルテンパー処理をするものであり、線材を皮剥き後焼鈍することにより、恒温変態熱処理を施さなくても８０％以上の伸線加工性が得られ、脱炭と傷の発生要因がなく、高品質のオイルテンパー線を得ることができる。
【００２７】
焼鈍による生じる均一な酸化被膜が、オイルテンパー線の酸化被膜を均一化させ、コイリング成形が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオイルテンパー線の製造方法による一線材の表面割れを示す写真である。
【図２】同オイルテンパー線の製造方法による一線材の固溶状態を示す写真である。
【図３】同オイルテンパー線の製造方法による線材のコイル巻状態での評価基準を表す概略図である。
【図４】比較線材の脱炭状態を示す写真である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an oil-tempered wire used for a coil spring such as a valve spring used for an internal combustion engine for an automobile or a torsion spring of a clutch mechanism.
[0002]
[Prior art]
As a method of manufacturing an oil-tempered wire for a coil spring, a non-metallic inclusion controlled wire material is subjected to a constant temperature transformation heat treatment, a lubricating film is applied after pickling, and after peeling, the constant temperature transformation heat treatment is performed again. It is known that a lubricating film is formed by pickling, and an oil tempering treatment is performed after wire drawing. At this time, the constant temperature transformation heat treatment on the wire is often omitted because the workability of the wire is improved.
[0003]
In a conventional method for producing an oil-tempered wire in which the skin is stripped and then subjected to a constant-temperature transformation heat treatment, (a) the wire is heated to a temperature equal to or higher than the transformation point, and there is a concern that decarburization may occur. (B) The constant temperature transformation heat treatment requires a running process on a strand, and thus becomes a factor of generating scratches during the running process and during handling. (C) In the isothermal transformation heat treatment, it is necessary to remove an oxide scale film generated during the heat treatment and to perform a lubricating film treatment after pickling for wire drawing. (D) Due to the unevenness of the lubricating film, the state of adhesion of the oxide scale film in the oil tempering treatment after wire drawing becomes non-uniform, which is an adverse effect on the coil spring forming process (coiling).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an oil-tempered wire that simplifies the steps after peeling, improves quality, and reduces costs while taking the above problems into consideration.
[0005]
Another object of the present invention is a method for manufacturing an oil-tempered wire, which does not cause decarburization of the wire, does not have any scratches or uneven scale on the surface layer after wire drawing and oil-tempering, and facilitates molding of a coil spring. Is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a method for producing an oil-tempered wire according to the present invention comprises applying a constant-temperature transformation heat treatment to a wire in which nonmetallic inclusions are controlled, applying a lubricating film after pickling, peeling the skin, It is characterized in that a work hardened layer generated on a surface layer at the time of peeling is softened by annealing, drawn, and then subjected to an oil tempering treatment.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present inventor has found that, as a method for manufacturing an oil-tempered wire used for a coil spring, annealing after stripping a wire rod in which nonmetallic inclusions are controlled is effective for subsequent drawing. In other words, the method of manufacturing an oil-tempered wire for a coil spring according to the present invention is that the work hardened layer generated on the surface layer of the wire during peeling of the wire is rendered harmless by softening by annealing, and after the wire is drawn, the oil is hardened. The tempering process is performed.
[0008]
Considering the drawability and the solid solution state of cementite by austenitizing heating during oil tempering after drawing, the annealing temperature of the wire is set to a temperature range of 500 to 650 ° C. The atmosphere at the time of annealing is nitrogen or a mixed gas of nitrogen and oxygen, and it is particularly preferable to control the amount of oxygen. The oxide scale film generated by annealing the wire is controlled to be extremely thin and uniform. This makes it possible to omit the lubricating film treatment after pickling for wire drawing.
[0009]
Before the wire drawing process, the coating of the oxide scale by annealing may be descaled by shot blasting or the like. By making the oxide scale film uniform by annealing the wire, (the thickness) of the oxide scale film after the subsequent oil tempering treatment becomes uniform, and the lubricity at the time of forming (coiling) the coil spring can be maintained. .
[0010]
【Example】
The method for producing an oil-tempered wire according to the present invention is characterized in that the wire is peeled, the work hardened layer generated at that time is rendered harmless by softening by annealing, drawing is performed, and then oil tempering is performed. I do.
[0011]
[Specific Example 1]
0.57% of carbon (hereinafter,% means% by weight unless otherwise specified), 1.45% of silicon, 0.69% of manganese, 0.014% of phosphorus as an oil-tempered wire; Preparing wires A to H and comparative material J with controlled inclusions of alloy steel consisting of 0.004% sulfur, 0.67% chromium, and the balance iron, heat-treating each wire at a constant temperature, and pickling. Later, a lubricating coating was applied and the surface was peeled off. The stripping amount of the wire is 0.3 mm in diameter (0.15 mm in thickness). Next, the wire was annealed by a batch.
[0012]
The annealing temperature of the wire was changed from 480 to 700 ° C., and the drawability of the wires A to H and the comparative material J at each annealing temperature was confirmed. The state of the oxide scale coating after annealing the wire was extremely thin and uniform. Although no decarburization was observed in the wires A to H during annealing, decarburization was observed in the comparative material J as shown in FIG.
[0013]
Next, an oil tempering treatment was performed on the wire rod having a good wire drawing process. The solid solution state of cementite during the oil tempering treatment (see FIG. 2) was confirmed. Since the heating time of the oil tempering treatment is short, if the cementite becomes spheroidized, the solid solution of the cementite by heating becomes insufficient, and an appropriate strength cannot be obtained.
[0014]
The relationship between the annealing temperature and wire drawing workability after the wires A to H and the comparative material J in which the inclusions are controlled are subjected to isothermal transformation heat treatment, a lubricating coating is applied after pickling, and the surface is peeled off is shown below. It is as follows.
[0015]
Wire A: At an annealing temperature of 450 ° C., breakage occurred during wire drawing, and was not practical.
[0016]
Wire B: At an annealing temperature of 480 ° C., although wire drawing with a reduction in area of 80% or more could be performed, cracks were generated on the surface of the wire at right angles to a fine wire axis as shown in FIG.
[0017]
Wires C to F: At an annealing temperature of 500 to 650 ° C., no crack-like cracks perpendicular to the fine wire axis were observed, no spheroidization of cementite was observed, and cementite was heated by austenite heating after wire drawing. Was sufficiently dissolved to obtain an appropriate strength. No unevenness was observed in the appearance of the oxide scale film after the oil tempering treatment.
[0018]
Wire G: In annealing at a temperature of 700 ° C., spheroidization of cementite is progressing, and austenitizing heating after wire drawing causes insufficient solid solution of spheroidized cementite, so that appropriate strength cannot be obtained and Was.
[0019]
Comparative material H: Unevenness was observed in the appearance of the oxide scale film after the oil tempering treatment.
[0020]
Table 1 summarizes the evaluation status of each of the wires A to H and the comparative material J described above. The appropriate annealing temperature is 500 to 650 ° C. for the wires C to F.
[0021]
After the oil tempering treatment, a flaw inspection by eddy current flaw detection was performed off-line over the entire length. In the case of the wire rods C to F subjected to the batch annealing treatment, there was no number of flaws per coil (diameter 6 mm, length 1500 m), while the comparative material H (constant temperature transformation heat treatment after peeling). Then, 7 wounds were found per coil.
[0022]

[Specific Example 2]
0.65% of carbon, 1.53% of silicon, 0.69% of manganese, 0.007% of phosphorus, 0.008% of sulfur, 0.68% of chromium, and components different from those of Example 1. The wire rod controlled for inclusions of the alloy steel consisting of the remaining iron was subjected to isothermal transformation heat treatment, a lubricating film was applied after pickling, and the surface was peeled to a diameter of 0.3 mm (thickness 0.15 mm). .
[0023]
Next, the wire was annealed by a batch. The annealing temperature was 500 ° C. After performing an annealing treatment on the wire, the wire was drawn to an appropriate wire diameter, and then subjected to an oil tempering treatment. At this time, no abnormalities such as abnormalities caused by wire drawing, insufficient strength in oil tempering, and unevenness of scale did not occur.
[0024]
[Specific Example 3]
Oil tempered wires used as high fatigue strength materials include carbon 0.64%, silicon 1.43%, manganese 0.71%, phosphorus 0.006%, sulfur 0.005%, and chromium. After the pickling, a wire having a controlled diameter of alloy steel consisting of 1.48%, molybdenum 0.47%, vanadium 0.19% and the balance iron was coated with a lubricating film, and the surface was reduced to a diameter of 0%. A 0.3 mm (0.15 mm thick) peel was performed. Next, the wire was annealed at a temperature of 600 ° C. with a batch. Next, after wire drawing was performed on the wire, oil tempering was performed.
[0025]
Even in the above-mentioned high fatigue strength materials, abnormalities such as abnormalities due to wire drawing, insufficient strength in oil tempering and unevenness in scale did not occur.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, after stripping the wire rod, the work hardened layer generated at that time is softened by annealing and drawn, and then subjected to an oil tempering process, and the wire rod is stripped and then annealed. By doing so, wire drawing workability of 80% or more can be obtained without performing a constant-temperature transformation heat treatment, and a high-quality oil-tempered wire can be obtained without causing decarburization and scratches.
[0027]
The uniform oxide film generated by annealing makes the oxide film of the oil-tempered wire uniform, and coiling can be easily performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a photograph showing a surface crack of a single rod by an oil-tempered wire manufacturing method according to the present invention.
FIG. 2 is a photograph showing a solid solution state of a single wire according to the method of manufacturing the oil-tempered wire.
FIG. 3 is a schematic diagram showing evaluation criteria in a coil wound state of a wire rod according to the method of manufacturing the oil-tempered wire.
FIG. 4 is a photograph showing a decarburized state of a comparative wire.

Claims

非金属介在物を制御した線材に恒温変態熱処理を施し、酸洗後に潤滑被膜を施し、皮剥きを行つた後に、皮剥き時に表層に発生する加工硬化層を焼鈍により軟化させて伸線を行い、次いでオイルテンパー処理をすることを特徴とする、オイルテンパー線の製造方法。A wire with controlled non-metallic inclusions is subjected to constant temperature transformation heat treatment, a lubricating film is applied after pickling, and after peeling, the work hardened layer generated on the surface layer during peeling is softened by annealing and drawn. And then performing an oil-tempering process.

前記焼鈍温度は５００〜６００℃である、請求項１に記載のオイルテンパー線の製造方法。The method for producing an oil-tempered wire according to claim 1, wherein the annealing temperature is 500 to 600C.

前記焼鈍は酸化スケール被膜抑制のため炉内雰囲気を窒素とする、請求項１に記載のオイルテンパー線の製造方法。The method for producing an oil-tempered wire according to claim 1, wherein the annealing is performed by setting the atmosphere in the furnace to nitrogen to suppress an oxide scale film.

前記焼鈍は酸化スケール被膜抑制のため炉内雰囲気を窒素と酸素の混合ガスとし、かつ酸素量を制御する、請求項１に記載のオイルテンパー線の製造方法。2. The method for producing an oil-tempered wire according to claim 1, wherein in the annealing, the atmosphere in the furnace is a mixed gas of nitrogen and oxygen for controlling an oxide scale film, and the amount of oxygen is controlled. 3.

前記線材がＳｉ−Ｃｉ　鋼である、請求項１に記載のオイルテンパー線の製造方法。The method for producing an oil-tempered wire according to claim 1, wherein the wire is Si-Ci steel.