KR20090078814A

KR20090078814A - 피로 특성과 드로잉 특성이 우수한 스프링용 강선

Info

Publication number: KR20090078814A
Application number: KR1020097008917A
Authority: KR
Inventors: 나오 요시하라
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2009-07-20
Also published as: JP4310359B2; CN101528965A; WO2008053884A1; US20100034691A1; JP2008133539A; EP2096184A4; CN101528965B; US8192562B2; EP2096184A1; KR101121341B1; EP2096184B1

Abstract

본 발명은, 드로잉 가공 후에 담금질·템퍼링 처리하여 강철 스프링으로 가공되는 냉간 코일 스프링용 강선으로서의 사용은 물론, 드로잉한 채로 강철 스프링으로 가공되는 냉간 코일 스프링용 강선으로서도 우수한 드로잉 특성을 나타냄과 아울러, 스프링 형상으로 가공한 후에는 우수한 피로 특성의 스프링을 제공하는, 스프링용 강선을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 스프링용 강선은 C, Si, Mn, Cr, Ti, B 등의 함유량이 특정되고, B, Ti, N의 함유량(질량%)이 하기 수학식 1의 관계를 만족하는 외에, 고용 B량이 0.0005 내지 0.0040%이고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강으로 이루어지며, 상기 고용 B가 퍼라이트 노듈의 입계에 농축되어 있는 피로 특성과 드로잉 특성이 우수한 스프링용 강선으로 이루어진다.

[수학식 1]

0.03≤B/(Ti/3.43-N)≤5.0

Description

피로 특성과 드로잉 특성이 우수한 스프링용 강선{STEEL WIRE FOR SPRING EXCELLENT IN FATIGUE PROPERTY AND DRAWING PROPERTY}

본 발명은 피로 특성과 드로잉 특성이 우수한 스프링용 강선에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 드로잉 가공 후에 담금질·템퍼링 처리하여 강철 스프링으로 가공되는 냉간 코일 스프링용 강선으로서의 사용은 물론, 드로잉한 채로 강철 스프링으로 가공되는 냉간 코일 스프링용 강선으로서도 우수한 드로잉 특성을 나타냄과 아울러 스프링 형상으로 가공한 후에는 우수한 피로 특성의 스프링을 얻을 수 있는 스프링용 강선에 관한 것이다.

자동차 등의 경량화나 고응력화에 따른, 엔진, 클러치, 서스펜션 등에 사용되는 밸브 스프링이나 클러치 스프링 또는 현가 스프링에 대해서도 고응력화가 지향되고 있고, 그것에 따라 스프링에 대한 부하 응력은 점점 더 증대하는 경향이 있기 때문에, 피로 강도가 우수한 스프링이 요구되고 있다.

최근, 밸브 스프링이나 현가 스프링 등의 대부분은 오일 템퍼선이라 불리는 담금질·템퍼링 처리된 스프링용 강선을 사용하고, 상온에서 스프링 형상으로 감아 가공하여 제조되고 있다.

이러한 오일 템퍼선은 금속 조직이 템퍼링 마텐사이트이기 때문에 고강도를 얻기 쉽고, 또한 피로 특성이나 복원성도 우수하다는 이점을 갖는 반면, 담금질·템퍼링 등의 열처리에 대규모 설비와 처리 비용이 필요하다는 결점이 있다. 그래서, 드로잉한 채로 냉간 코일 스프링 형상으로 가공하는 타입의 강선도 알려져 있고, 예컨대 JIS 규격의 피아노선(JIS G3522) 중에서, 특히 밸브 스프링이나 이것에 준하는 스프링용으로서는 피아노선 V종(種)이 정해져 있다.

상기와 같은 담금질·템퍼링의 열처리를 하지 않고 냉간 인발에 의해 제조되는 스프링(이하에서는, 이 종류의 스프링을 「경인(硬引) 스프링」이라 부르는 경우가 있음)은 열처리를 필요로 하지 않으므로, 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 그런데, 열처리 없이 페라이트·퍼라이트 조직이나 퍼라이트 조직의 강선재를 드로잉한 스프링용 강선은 피로 특성이나 복원성이 낮다는 결점이 있고, 이러한 강선재를 소재로서 이용했다면, 더욱 더 고도화되고 있는 최근의 요구를 만족시키는 성능의 강철 스프링은 얻기 어렵다.

저비용으로 제조할 수 있는 경인 스프링에 대해서도, 보다 고레벨의 스프링 성능을 얻도록 다양한 연구가 행해지고 있고, 본 출원인도 이전에 일본 특허 공개 제2002-180200호 공보(특허 문헌 1)에 개시된 기술을 제공하고 있다. 이 특허 문헌 1은 경인 스프링용 강선의 퍼라이트 비율을 탄소 함유량과의 관계로 규정하고, 또한 V를 필수 원소로서 함유시킴으로써 퍼라이트 노즐 크기의 미세화를 도모하여, 예컨대 선 직경 3.5㎜이고 인장 강도 1,890㎫ 레벨 이상의 고강도를 얻음과 아울러, 우수한 복원성도 확보하고 있다.

그러나, 단지 탄소량을 많게 하여 고강도화한 것은 드로잉 가공성이나 인성(靭性)의 저하를 피할 수 없고, 또한 퍼라이트 비율을 높인다고 해도 공업적인 생산성에 한계가 있다. 또한, V를 첨가하면 강의 담금질 특성이 증가하므로, 퍼라이트 조직을 얻기 위해 드로잉 전에 필요하게 되는 패턴팅(patenting) 처리 공정에서 선속(線束)을 저하시켜야 하고, 생산성의 저하에 따라 제조 비용도 상승한다.

한편, 본 출원인은 다른 기술로서, 스틸 코드나 와이어 로프와 같은 가는 선재의 제조에 이용하는 고탄소 강재로서, 주상(主相)이 퍼라이트이고 표층부의 페라이트 면적율을 제한하는 것에 의해 내(耐) 세로 깨짐 특성을 개선한 강선을 개발하고, 먼저 일본 특허 공개 제2000-355736호 공보(특허 문헌 2)를 개시했다.

이 강선은, 1) 주상이 퍼라이트이고 표층부의 페라이트 면적율을 제한하고 있는 점, 2) 표층부에서의 페라이트의 생성량을 제한하기 때문에, B 함량을 Ti나 N 함량의 관계로 규정하고 있는 점, 또한 3) 총 B량(강 중 B량과 마찬가지)뿐만 아니라 고용(固溶) B량까지도 제어하고 있는 점에서, 본 발명과 유사하다.

그러나, 이 특허 문헌 2에 개시된 기술은, 상대적으로 탄소 함량이 많은 고탄소 강선으로 이루어지는 스틸 코드나 비드 와이어, 와이어 로프와 같은 극세 선재를 적용 대상으로 하여, 강한 드로잉 가공에 따른 내 세로 깨짐 특성의 개선을 목적으로 하는 강재로서, 중탄소강으로 이루어지는 밸브 스프링이나 현가 스프링 등의 스프링용 강선을 대상으로 하고, 스프링 피로 특성이나 드로잉 특성의 개선을 의도하는 본 발명과는 용도와 요구 특성이 모두 다르다.

더구나, 이 기술은 드로잉 한계에만 착안한 것으로 피로 특성에 대해서는 언 급하지 않았고, 또한 후술하는 바와 같이, 퍼라이트 노듈(nodule)에의 프리 B(고용 B)의 편석(segregation)에 의한 불순물 원소(인 등)의 편석 억제나, 그에 따른 드로잉 특성이나, 더욱이는 강도나 연성의 향상과 같은 관점에 대해 전혀 고려하지 않았다는 점에서 본 발명과는 다른 발명이다.

또한 본 발명자들이 확인한 바에 따르면, 상기 특허 문헌 2에 개시된 강선은, 가는 직경으로 4,000㎫ 레벨의 고강도를 갖고 있는 점에서 매우 유용한 강 종류이지만, 스프링용 강선으로서 만족할 수 있을만한 것은 얻어지지 않았다.

(발명의 개시)

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 열연 후의 드로잉 가공성이나 패턴팅 처리 후의 드로잉 가공성을 높이면서, 피로 특성이나, 더욱이는 고강도화와 고응력화를 증진할 수 있는 스프링용 강선을 제공하는 것, 구체적으로는, 퍼라이트 비율을 향상시키기 위해 페라이트 비율을 극력 감소시킴으로써 피로 특성의 향상 및 스프링용 강선 자체의 강도를 높임과 아울러, 고용 B의 존재 상태를 연구함으로써 우수한 드로잉 특성을 갖는 강철 스프링을 제공하는, 스프링용 강선을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명의 스프링용 강선은,

C: 0.50 내지 0.70% (화학 성분의 경우는 질량%을 나타냄, 이하 동일),

Si: 1.0 내지 2.5%,

Mn: 0.5 내지 1.5%,

Cr: 0.5 내지 1.5%,

Ti: 0.005 내지 0.10%,

B: 0.0010 내지 0.0050%,

N: 0.005% 이하,

P: 0.015% 이하,

S: 0.015% 이하,

Al: 0.03% 이하,

O: 0.0015% 이하

를 포함하고, 상기 B, Ti, N의 함유량(질량%)이 다음 수학식 1의 관계를 만족시키는 외에, 고용 B량이 0.0005 내지 0.0040%이고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 된 강철로 이루어지고, 강선의 직경을 D로 했을 때, 표면으로부터 깊이 방향 1/4·D 위치에서의 페라이트 비율이 1면적% 이하이고, 또한 상기 고용 B가 퍼라이트 노듈의 입계에 농축되어 있는 것에 특징이 있다.

[수학식 1]

0.03≤B/(Ti/3.43-N)≤5.0

본 발명에서 이용하는 상기 강은, 또 다른 원소로서,

V: 0.07 내지 0.4%,

Nb: 0.01 내지 0.1%,

Mo: 0.01 내지 0.5%,

Ni: 0.05 내지 0.8%,

Cu: 0.01 내지 0.7%

로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유시킴으로써, 더욱 개선을 도모하는 것도 효과적이다.

그리고, 본 발명의 상기 스프링용 강선을 이용하여 제조되는 강철 스프링은 우수한 피로 특성을 갖는 바, 이 스프링도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

본 발명에 따르면, C 함량이 0.50 내지 0.70%이고, Si, Mn, Cr 등의 함유량이 특정된 중탄소강을 대상으로 하여, 적정량의 B와 적정량의 고용 B를 함유시킴으로써 초석(初析) 페라이트의 생성을 억제함과 아울러, 강선의 직경을 D로 했을 때, 표면으로부터 깊이 방향 1/4·D 위치에서의 페라이트 비율을 1면적% 이하로 억제하고, 또한 고용 B를 퍼라이트 노듈의 결정 입계에 농축하여 존재시키며, 상기 결정 입계에의 P 등의 편석(偏析)을 억제함으로써 취화(脆化)를 저지하여, 강도나 드로잉 특성이 우수함과 아울러 스프링 가공 후에는 우수한 피로 특성을 발휘하는 스프링용 강선을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스프링용 강선의 EPMA 라인 정량 분석에 의한 퍼라이트 노듈 결정 입계에의 B의 농축 상태를 나타내는 차트이다.

도 2는 페라이트 비율이 피로 파손율에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

(발명의 실시를 위한 최선의 형태)

본 발명들의 지견에 따르면, 스프링용 강선의 고강도화를 기하여 C의 양을 증가시켰다고 해도, 공업 생산성을 생각하면 퍼라이트 비율에는 그 자체로 한계가 있기 때문에, 제 2 상 조직으로서 존재하는 초석 페라이트를 기점으로 하여 드로잉 가공 중에 단선되거나, 스프링의 사용 중에 피로 파손을 일으켜, 이것이, 스프링의 피로 수명을 저하시키거나 피로 수명의 편차를 크게 하는 원인이 된다는 확신을 얻었다. 초석 페라이트의 생성 원인으로서는, 아마도, 열간 압연이나 드로잉 전의 열처리(패턴팅) 공정에서 생기는 탈탄(脫炭)에 의한 것도 포함된다고 추측된다.

이들 지견에 근거하여, 표층부에서의 피로 수명 편차의 원인이라고 생각되는 초석 페라이트의 생성을 억제하면, 고강도와 인성의 밸런스를 유지하면서, 드로잉 가공성을 향상시킴과 아울러 스프링 피로 특성의 안정성을 도모할 수 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 도출한 것이다. 이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 발명에서의 특징적 요소를 정리하면 다음과 같다.

1) 중탄소강에 적정량의 B를 첨가함으로써, 초석 페라이트의 생성을 억제한다.

2) Ti를 첨가함으로써 강 중에 불가피하게 혼입되는 N을 포착하고, B를 프리 B(고용 B)로서 존재시킴으로써 초석 페라이트의 생성을 억제한다.

3) 또한, 프리 B를 퍼라이트 노듈의 입계에 농축하여 석출시킴으로써, P 등의 불순물 원소가 퍼라이트 노듈의 입계에 편석되는 것을 억제하여, 강의 취화를 방지함으로써 드로잉 특성을 향상시킴과 아울러, 강도·피로 강도·연성을 향상시킨다.

4) 초석 페라이트 비율을 감소시킴으로써 드로잉재의 강도를 높이고, 또한 스프링 피로 수명을 향상시켜, 편차를 감소시킨다.

즉, 본 발명에서는 이들의 특징을 살리기 위해, 강 중에 합금 원소로서 B를 첨가하고, 또한 적정량의 Ti를 함유시켜 B를 고용 B로 하는 것에 의해 페라이트의 생성을 억제하고, 더욱이는 고용 B를 적정 위치에 농축하여 존재시킴으로써 P 등의 편석을 억제하여 취화를 저지하고 있으며, 이것에 의해, 우수한 드로잉 특성 및 스프링 피로 특성을 안정하게 확보할 수 있도록 하고 있다.

이하, 우선 본 발명에서 정하는 강재의 성분 조성에 대하여, 각 원소의 함유율과 그 한정 이유를 명확하게 한다.

C: 0.50 내지 0.70%

C는 드로잉재의 인장 강도를 높여, 피로 특성이나 복원성을 확보하기 위해 유용한 원소이며, 보통의 피아노선에서는 보통 0.8% 정도 이상 포함되어 있다. 그러나, 본 발명에서 목적으로 하는 고강도의 스프링용 강선에서는, C의 함유량이 0.70%를 초과하면 결함 감수성이 증대하고, 표면 하자나 개재물로부터의 균열의 진전이 용이해지는 등, 피로 수명이 현저히 열화하므로, 0.70%를 C 함량의 상한으로 한다. 한편, C 함량이 지나치게 적으면, 고응력 스프링로서 필요한 인장 강도를 확보할 수 없게 되는 외에, 초석 페라이트량이 증대하여 피로 수명의 저하를 억제할 수 없게 되므로, 적어도 0.50% 이상 함유시켜야 한다. C의 바람직한 함유량은 0.55% 이상 0.68% 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.60% 이상 0.65% 이하이다.

Si: 1.0 내지 2.5%

Si는 고용 강화 원소로서 강도 향상에 기여하고, 피로 특성과 복원성의 개선에 공헌하는 원소이다. 또한, 스프링 가공 공정에서는, 코일링 후의 교정을 위해 400℃ 이상으로 열처리(어닐링)되지만, Si는 그 때의 연화 저항을 높이는 작용도 갖고 있어서, 이러한 작용을 효과적으로 발휘시키기 위해서는, 적어도 1.0% 이상 함유시켜야 한다. 그러나, 지나치게 많으면 표면 탈탄을 증진하여 피로 특성을 열화시키므로, 많아도 2.5% 이하로 억제해야 한다. Si 함유율의 바람직한 하한은 1.6%, 바람직한 상한은 2.2%이다.

Mn: 0.5 내지 1.5%

Mn은 주상으로 되는 퍼라이트를 치밀하게 정연(整然)한 것으로 하고, 피로 특성을 높이는데 필수인 원소이다. 이러한 효과는 Mn을 0.5% 이상 함유시키는 것에 의해 효과적으로 발휘되지만, 지나치게 많으면 열간 압연이나 패턴팅 처리 시에 베이나이트 조직이 생성하기 쉽게 되어 드로잉 가공성을 저해하므로, 1.5%를 상한으로 한다. Mn 함량의 바람직한 하한은 0.70%이고, 바람직한 상한은 1.0%이다.

Cr: 0.5 내지 1.5%

Cr은 퍼라이트의 라멜라 간격을 좁게 하여, 열간 압연 후나 드로잉 전열 처리로서 실시되는 패턴팅 후의 강도를 높여, 복원성이나 피로 강도를 높이는데 필수인 원소이며, 이러한 효과를 효과적으로 발휘시키기 위해서는, 0.5% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 지나치게 많으면 퍼라이트 변태의 종료를 지연시키고, 그 결과로서 패턴팅의 선속을 낮추어야 하는 것으로 되어 생산성을 저해할 뿐만 아니라, 세멘타이트가 지나치게 강화되어 인성이나 연성도 열화하므로, 1.5%를 상한으로 한다. Cr 함량의 바람직한 하한은 0.7%, 바람직한 상한은 1.2%이다.

Ti: 0.005 내지 0.10%

Ti는 B를 프리 B로서 존재시키기 때문에, 강 중에 불가피하게 존재하는 N이 B와 결합하지 않도록, N을 TiN으로서 고정하기 위해 첨가한다. 또한 Ti는 미세한 탄화물(TiC)을 생성하여 퍼라이트 노듈을 미세화시키고, 드로잉 특성이나 인성의 향상에도 기여한다. 이들의 작용을 효과적으로 발휘시키기 위해, 하한을 0.005%로 정했다. 그러나 지나치게 Ti를 첨가하면, 잉여 Ti에 의해 과잉량의 TiC가 생성되고, 라멜라 페라이트의 석출 강화에 의해 드로잉 특성을 오히려 열화시키는 외에, TiN 자체도 조대화(粗大化)하여 개재물 기점의 피로 파손을 유발하는 원인이 되기 때문에, 상한을 0.10%로 했다. 또 Ti량의 하한은, 후술하는 바와 같이, 식(1)으로 규정하는 B 및 N의 함유량도 고려하여 정해야 한다. Ti량의 바람직한 하한은 0.01%이다.

B(붕소): 0.0010 내지 0.0050%, 고용 B로서 0.0005 내지 0.0040%

B는 강선의 표층부에서의 페라이트의 생성을 억제하기 위해 첨가하는 중요한 원소이다. 일반적으로 B는, 아공석강(亞共析鋼)에 있어서 구(舊) 오스테나이트(prior austenite) 결정 입계에 편석하여 입계 에너지를 낮춰 페라이트 생성 속도를 저하시키므로, 초석 페라이트의 저감에 효과적으로 작용한다. 일반적으로 공석강(共析鋼)이나 과공석강(過共析鋼)에서는, B는 페라이트 억제 효과가 없어진다라고 생각되지만, 본 발명과 같이, 가령, 공석이나 과공석의 성분계이더라도, 탈탄에 의해 표층의 C 함량이 저하된다고 추정되는 강 종류에서는, 표층부의 초석 페라이트 억제 원소로서 효과적으로 작용하는 것으로 생각된다.

그 경우의 B의 존재 형태는, 일반적으로 프리 B라고 불리는, 강 중 개재물이 아니라 원자로서 존재하는 고용 B이다. 고용 B는 또한, 퍼라이트 노듈의 입계에의 P 등의 불순물 원소의 편석을 억제하고, 퍼라이트 노듈 강도를 높여 스프링용 강선의 강도를 향상시킴과 아울러, 드로잉 가공성도 향상시킨다. B가 0.0010% 미만이고, 고용 B가 0.0005% 미만인 경우는, 상술한 B 및 고용 B의 효과가 불충분해진다. 한편, B가 지나치게 많아지면, Fe₂₃(CB)₆등의 B 화합물이 생성되고, 프리 B로서 존재할 수 있는 B가 적어져 피로 강도의 편차 저감에 기여할 수 없게 된다. 더구나, Fe₂₃(CB)₆등의 B 화합물은 조대(粗大)인 경우가 많고, 피로 파손의 기점으로 되어 피로 강도를 열화시킨다. 따라서 B량은 0.0050% 이하, 고용 B는 0.0040% 이하로 억제되고 있다. B량의 바람직한 범위는 0.0020 내지 0.0040%이며, 고용 B량의 바람직한 범위는 0.0010 내지 0.0030%이다.

[수학식 1]

0.03≤B/(Ti/3.43-N)≤5.0

상기 수학식 1의 (Ti/3.43-N)는, N이 Ti에 의해 모두 고정되었다고 할 수 있는 경우의 잉여 Ti량을 나타내고, B/(Ti/3.43-N)의 값이 0.03 미만에서는, B 함량에 대하여 잉여의 Ti량이 지나치게 많기 때문에, TiC의 석출에 의해 드로잉 특성의 열화를 야기한다. 한편, B/(Ti/3.43-N)의 값이 5.0을 초과하면, B 함량에 대하여 잉여의 Ti가 지나치게 적기 때문에 N의 고정이 불충분하게 되어 프리 B량이 과소(過少)로 되어, 만족할만한 페라이트의 석출 억제 작용을 얻을 수 없다. 이러한 이유로, B/(Ti/3.43-N)의 하한값은 0.03, 상한값은 5.0으로 정했다. 바람직한 하한값은 0.10, 더욱 바람직하게는 0.20이며, 바람직한 상한값은 4.0, 더욱 바람직하게는 2.5이다.

또한 본 발명에서는, 총 B량(강 중 B량)이나 프리 B량(고용 B량)에 더하여, 프리 B의 존재 위치가 스프링용 강선으로서의 드로잉 특성을 높이는데 있어 매우 중요하게 된다. 즉, 전술한 특허 문헌 2를 포함한 종래의 강 종류에서는 강의 강도나 가공성 등의 관점에서 총 B량이나 프리 B량을 규제하는 것이 시도되고 있지만, 특히 본 발명의 대상이 되는 스프링용 강선에 있어서는 퍼라이트 노듈의 어느 영역에 고용 B를 존재시켰을 때에 최선의 효과가 발휘되는 가라는 관점에서 추구되어진 것이 아니다. 그런데 본 발명자들이 이러한 관점에서 연구를 거듭한 결과, 고용 B를 퍼라이트 노듈의 결정 입계에 농축하여 존재시키면, 안정하게 고레벨의 드로잉 특성을 발휘하는 스프링용 강선이 얻어지는 것을 알았다.

여기서, 「고용 B가 퍼라이트 노듈의 결정 입계에 농축하여 존재한다」란, 후기하는 실시예의 항목에 기재한 측정 방법에 근거하여, 퍼라이트 노듈의 결정 입계에 존재하는 고용 B의 농도를 측정했을 때, 상기 결정 입계에 존재하는 고용 B량(특히, 편석 B량이라 부르는 경우가 있음)이 0.05% 이상인 것을 의미한다. 퍼라이트 노듈의 결정 입계는, 대체로, 1 내지 20㎛의 간격으로 존재한다. 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, 편석 B량이 0.05% 이상으로 되면, 드로잉 특성이 향상된다. 바람직하게는, 상기한 바와 같이 하여 측정한 편석 B량이 0.05% 이상이고, 또한 강 중의 고용 B의 평균 농도를 1로 했을 때, 편석 B의 농도가 50 이상인 것을 만족하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 고용 B를 퍼라이트 노듈의 결정 입계에 농축하여 존재시키는 것에 의해 고레벨의 드로잉 특성이 얻어지는 이유는, 아직 완전히 해명되지는 않았지만, 다음과 같이 생각되고 있다. 즉, 고용 B를 퍼라이트 노듈의 결정 입계에 농축하여 존재시키면, 상기 입계에 편석하여 드로잉 특성을 현저히 열화시키는 불순 원소(특히 P나 S 등)의 편석이 상기 고용 B의 존재에 의해 저지되고, 이들 불순 원소가 결정 입자 내에 분산 상태로 존재하게 되기 때문이라고 생각된다. 그 결과, 드로잉 특성뿐만 아니라, 드로잉 후의 연성도 향상하여, 스프링으로 가공할 때의 성형 가공성이 현저히 개선되는 것이다.

이와 같은 것으로부터 본 발명에서는, 강선 내에서의 고용 B의 존재 상태까지도 규정하고, 고용 B가 퍼라이트 노듈의 결정 입계에 농축되어 존재하는 것이 필수적인 요건으로 되어있다. 또한, 이러한 고용 B의 농축 상태를 얻기 위한 제조 조건에 관해서는 후술한다.

N(질소): 0.005% 이하

본 발명에서는, 상술한 바와 같이 적정량의 Ti를 함유시킴으로써, 불가피하게 혼입되는 N을 고정하여 고용 B를 확보하는 것으로 하고 있지만, Ti 첨가량을 적게 하기 위해서는 N이 적을수록 바람직하다. 그러나 지나치게 탈(脫)질을 진행시키는 것은 제강 비용을 높이는 원인이 되므로, 실제 조업성을 고려하여 N량의 허용 한계를 0.005%로 정했다. 바람직하게는 0.0035% 이하, 더욱 바람직하게는 0.002% 이하로 억제하는 것이 좋다.

P(인): 0.015% 이하

P는 구 오스테나이트 입계에 편석하여 입계를 취화시키고, 드로잉 특성을 저하시키기 때문에, 될 수 있는 한 낮은 편이 좋지만, 실제 조업에서의 탈인 효율을 고려하여, 0.015% 정도를 허용 한계로 한다.

S(황): 0.015% 이하

S도 구 오스테나이트립계에 편석하여 입계를 취화시키고, 드로잉 특성을 저하시키기 때문에, 될 수 있는 한 적은 편이 좋고, 실제 조업에서의 탈황 효율을 고려하여 마찬가지로 0.015%를 상한으로 한다.

Al: 0.03% 이하

Al은 제강 시에 첨가하는 탈산제로서 포함되고 있지만, 지나치게 많으면 조대인 비금속 개재물이 되어 피로 강도를 열화시키므로, 0.03% 이하로 억제해야 하며, 바람직하게는 0.005% 이하로 억제하는 것이 좋다.

O(산소): 0.0015% 이하

O는, 지나치게 많으면 조대인 비금속 개재물의 생성원으로 되어 피로 강도를 열화시키므로, 많더라도 0.0015% 이하로 억제해야 하며, 바람직하게는 0.0010% 이하로 억제하는 것이 좋다.

본 발명에서 이용하는 강재의 성분 조성은 상기와 같으며, 잔부 성분은 실질적으로 철이다. 여기서 「실질적으로」란, 스크랩을 포함한 강 원료나 제철·제강 공정, 더욱이는 제강 예비 처리 공정 등에서 불가피하게 혼입되는 미량 원소의 혼입을, 본 발명의 특징을 손상하지 않는 범위에서 허용한다고 하는 의미이다.

본 발명에서는, 또 다른 원소로서, V: 0.07 내지 0.4%, Nb: 0.01 내지 0.1%, Mo: 0.01 내지 0.5%, Ni: 0.05 내지 0.8%, Cu: 0.01 내지 0.7%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하여도 좋다. 이들을 단독으로 포함하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 상관없다. 이하, 이들 선택 성분에 대하여 자세히 설명한다.

V: 0.07 내지 0.4%

V는 퍼라이트 노듈 크기를 미세화하여 드로잉 가공성을 높이고, 또한 스프링의 인성이나 복원성의 향상에도 기여하는 유용한 원소이다. 이러한 효과를 효과적으로 발휘시키기 위해서는, 0.07% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 지나치게 함유시키면, 담금질 특성이 증대하여 열간 압연 후에 마텐사이트 조직이나 베이나이트 조직이 생성되어 후공정이 곤란하게 되고, 또한 패턴팅 처리 시의 선속도를 내려야만 하게 되어 생산성을 저하시키며, 더욱이는, V 탄화물을 생성하고, 라멜라 세멘타이트로서 사용되야 하는 C를 감소시킴으로써 오히려 강도를 낮추거나, 초석 페라이트를 지나치게 생성하거나, 혹은 페라이트 탈탄을 유발시키는 등의 장해를 초래하므로, 많더라도 0.4% 이하로 억제하는 것이 바람직하다. V 함량의 더욱 바람직한 하한은 0.1%, 더욱 바람직한 상한은 0.2%이다.

Nb: 0.01 내지 0.1%

Nb는 퍼라이트 노듈을 미세화하여 드로잉 가공성이나 스프링 인성 및 복원성을 향상시키는 유용한 원소이며, 이들의 효과를 효과적으로 발휘시키기 위해서는, 적어도 0.01% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 지나치게 함유시키면 탄화물을 과도하게 생성하고, 라멜라 세멘타이트로서 사용되야 되는 C량을 감소시켜 강도를 저하시키거나, 혹은 초석 페라이트를 과도하게 생성시키는 원인이 되므로, 0.1%를 상한으로 하는 것이 바람직하다. Nb 함량의 더욱 바람직한 하한은 0.02%, 더더욱 바람직한 상한은 0.05%이다.

Mo: 0.01 내지 0.5%

Mo는 담금질 특성을 향상시킴과 아울러, 연화 저항을 높여 복원성을 향상시키는데 있어 유용한 원소이며, 이러한 효과는, 바람직하게는, 0.01% 이상 함유시키는 것에 의해 효과적으로 발휘된다. 그러나, 지나치게 많으면 패턴팅 시간이 지나치게 길어지는 외에, 드로잉 특성도 열화하므로, 0.5%를 상한으로 하는 것이 바람직하다.

Ni: 0.05 내지 0.8%

Ni는 세멘타이트의 연성을 향상시켜 드로잉 특성을 높이는 작용을 갖는 외에, 강선 자체의 드로잉 특성 향상에도 기여한다. 또한, 열간 압연 시나 패턴팅 처리 시의 표층부의 탈탄을 억제하는 작용도 갖고 있고, 그들의 효과를 효과적으로 발휘시키기 위해서는, 적어도 0.05% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 지나치게 많으면 담금질 특성이 높아져, 열간 압연 후에 마텐사이트 조직이나 베이나이트 조직이 생성되어 후가공이 곤란해지는 외에, 패턴팅 처리 시의 선속을 낮춰야 해서 제조 비용을 높이는 원인이 되므로, 0.8%를 상한으로 하는 것이 바람직하다. Ni 함량의 더욱 바람직한 하한은 0.15%, 더더욱 바람직한 하한은 0.2%이며, 더욱 바람직한 상한은 0.7%이다.

Cu: 0.01 내지 0.7%

Cu는 전기 화학적으로 Fe보다 귀한 원소이며, 내식성을 높임과 아울러, 기계적 디스케일링 시의 스케일 박리성을 개선하고, 다이스에 시저(seizure) 등이 발생하는 문제를 방지하는데 유효한 원소이다. 또한, 열간 압연 시의 페라이트 탈탄을 억제하고, 표층부의 초석 페라이트 비율을 저하시키는 작용도 갖고 있다. 이들 작용을 효과적으로 발휘시키기 위해서는, Cu를 적어도 0.01% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 지나치게 많으면 열간 압연 파괴를 야기할 우려가 있으므로, 0.7%를 상한으로 하는 것이 바람직하다. Cu의 더욱 바람직한 하한은 0.2%, 더욱 바람직한 상한은 0.5%이다.

이상, 본 발명의 강 중의 성분에 대하여 설명했다.

또한 본 발명에서는 강선재의 표층측 조직으로서, 강선을 직경 D로 했을 때에, 표면으로부터 깊이 방향 1/4·D 위치를 단면 관찰했을 때, 페라이트 비율이 1면적% 이하인 것을 필수적인 요건으로 한다. 덧붙여서 말하면, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 강선재에서, 제 2 상 조직으로서의 생성을 완전히 회피하기 어려운 초석 페라이트는 피로 수명을 저하시키거나, 혹은 피로 수명의 편차를 크게 하는 원인이 된다. 따라서 본 발명에서는, 초석 페라이트의 비율을 아주 작게 억제하는 것이 중요하다. 그래서 본 발명에서는, 목적 달성을 위해 요구되는 페라이트 비율의 기준으로서, 강선을 직경 D로 했을 때에, 표면으로부터 깊이 방향 1/4·D 위치를 단면 관찰했을 때의 페라이트 비율을 1면적% 이하로 정하고 있다.

덧붙여서 말하면, 상기 페라이트 비율이 1면적%을 초과하면, 후술하는 실시예(도 2)에서도 밝힌 바와 같이 선재의 피로 파손율이 분명히 증대하고, 스프링 소재로서의 품질을 보증할 수 없게 된다. 또 본 발명에서는, 상술한 바와 같이 적정량의 B를 함유시킴과 아울러, 이러한 B의 페라이트 억제 효과를 효과적으로 발휘시키기 위해, Ti나 N의 함량, 더욱이는 상기 (1)식의 관계를 규정하는 것이다.

다음에 상기 성분 조성의 강재를 이용하여 스프링용 강선을 제조할 때의 바람직한 조건에 대하여 설명한다.

우선, 강재를 연속 주조에 의해 제조할 때는, 주조 후의 냉각 속도를 바람직하게는 0.1℃/sec 이상, 더욱 바람직하게는 0.5℃/sec 이상으로 높이는 것이 좋고, 이와 같이 주조 후의 냉각 속도를 높임으로써 강 중에 생성하는 TiN 개재물의 조대화가 극력 억제된다.

또, 주조편을 열간 압연하는데 있어서는, 본 발명에서 특히 중요한 고용 B의 양을 확보하기 위해, 마무리 압연의 후 탑재 온도(바람직하게는, 이하에 나타내는 바와 같이, 900℃ 이상)로부터 850℃까지의 온도 영역을 30초 이내로 냉각하는 것이 바람직하다. 850℃ 미만의 온도 영역에서는, 항온 유지 등을 하지 않고 통상적 방법으로 방냉하는 한, 강재 중의 고용 B는 N과 화합하지 않아, 권취 후에도 B는 고용 상태로 유지된다. 그에 따라, 페라이트의 생성도 가급적 억제된다.

또한, 열연 그대로 패턴팅 처리하지 않고 드로잉 가공을 행하는 공정도 고려하면, 압연 후의 상태로 페라이트 비율을 충분히 감소시켜 두는 것이 바람직하다. 그것을 위해서는, 압연 후의 탑재 온도를 바람직하게는 900℃ 이상으로 하고, 그 탑재 온도로부터 700℃까지의 냉각 속도를 바람직하게는 3℃/sec 이상, 더욱 바람직하게는 5℃/sec 이상으로 한다. 구체적으로는, 송풍기에 의한 에어나 미스트 분무 등의 보조 냉각 수단을 채용하는 것이 요망된다.

이어서 실시되는 패턴팅 처리에서는, 「Ae₃ 변태점(오스테나이트와 페라이트가 평형하게 공존할 수 있는 상한 온도)보다 높은 온도 영역」으로 유지(항온 유지)한 후, 상기 「Ae₃ 변태점보다 높은 온도 영역」부터 Ae₁ 변태점(페라이트와 세멘타이트가 평형하게 공존할 수 있는 상한 온도) 이하의 온도 영역까지 급냉하는 것이 바람직하다. 상기의 항온 유지에는, 열 전도율이 높은 열 매체를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 지르콘 샌드와 같은 열용량이 큰 분입체(粉粒體)를 열 매체로 하는 유동조(流動槽)나 연욕(鉛浴)을 사용하고, 또한 오스테나이트화를 위한 가열 화로로부터 항온 유지 화로로 들어가는 동안에 에어나 미스트를 이용한 강제 냉각 공정을 마련하는 것이 바람직하다. 이 때의 바람직한 냉각 속도는 3℃/sec 이상, 더욱 바람직하게는 5℃/sec 이상이다.

상기의 패턴팅 처리에서, 「Ae₃ 변태점보다 높은 온도 영역」으로 가열하여 유지하는 것은 고용 B를 퍼라이트 노듈의 결정 입계에 적극 농축하여 편석시키고, 불순물 원소인 P 등이 결정 입계에 편석하는 것을 저지하기 위함이며, 되도록 이면 고온으로 가열하는 것이 바람직하다. 상기의 「Ae₃ 변태점보다 높은 온도」는, 구체적으로는, 대체로 950 내지 1,050℃로 하는 것이 바람직하다. 덧붙여서 말하면, 가열 온도가 950℃ 미만에서는 고용 B량이 적어져 퍼라이트 노듈에의 고용 B의 농축이 일어나지 않게 되고, 또한 1,050℃를 초과하여 온도가 지나치게 높아지면 오스테나이트 결정 입자의 조대화에 따라 퍼라이트 노듈도 점차 조대화된다.

또한, 상기 「Ae₃ 변태점보다 높은 온도 영역」에서의 유지 시간이 지나치게 길어지면, 강선 표층부의 탈탄이 진행하는 외에 퍼라이트 노듈도 조대화하고, 또한 고용 B량도 적어지기 때문에 퍼라이트 노듈에의 B의 농축이 일어나지 않게 되어, 상기 온도 영역에서의 유지 시간은 30 내지 180초의 범위로 하는 것이 좋다. 한편, 30초 미만에서는 합금 원소의 용입 부족으로 인해 강도 부족이 된다. 더욱 바람직한 유지 시간은 50 내지 150초이다.

또한, 본 발명의 스프링용 강선을 드로잉 가공 그대로 이용하는 경우, 스프링용 강선의 인장 강도(TS)는 스프링용 강선의 선 직경(d;㎜)과의 관계로 다음 수학식 2로 규정하는 것이 좋고, 드로잉 가공 시의 면 감소율은 75 내지 93%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 75% 미만에서는, 퍼라이트 조직의 배향성이 정리되지 않아 균일한 드로잉 가공 조직이 얻어지지 않기 때문에 피로 수명의 편차가 발생하기 쉽게 되고, 반대로 93%를 초과하면, 드로잉 한계에 가까워지기 때문에 내부 크랙이 생기거나 표면 균열을 유발하고, 그 후의 스프링 코일링 시나 스프링으로서의 사용 시에 파손될 우려가 있기 때문이다.

[수학식 2]

-13.1d³+160d²-671d+2800≤TS≤-13.1d³+160d²-671d+3200

[상기 식에서, d는 스프링용 강선의 직경(mm)으로, 1.O≤d≤10.0]

이하, 실시예를 들어 본 발명의 구성 및 작용 효과를 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한되는 것이 아니라, 전·후기의 취지에 적합한 범위로 적당히 변경을 가하여 실시할 수 있고, 그것들은 어느 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

(실시예)

표 1에 나타내는 화학 성분의 강(강 종류 A 내지 K)을 소형 진공 화로로 용제(溶製)하여 주조한 후, 표 2에 나타낸 냉각 속도로 냉각하고 나서 열간 단조를 행하여, 155㎜각의 봉재를 수득했다. 다음에, 표 2에 나타낸 압연 조건으로 열간 압연을 행하고, 직경 9.0㎜의 강선재를 얻은 후, 피삭(皮削)을 행하여 직경을 8.4㎜로 조정하고, 그 후, 표 2에 나타낸 조건으로 패턴팅 처리한 후, 표 2에 나타낸 선 직경까지 드로잉 가공을 행하여 드로잉재(강선)를 수득했다.

구체적으로는, 상기의 패턴팅 처리 공정에서는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 오스테나이트화 가열 온도 및 가열 유지 시간을 변화시킴과 아울러, 냉각 속도(선속)를 조정하여 패턴팅 시간(연욕 중의 선의 통과 시간)을 강 종류마다 변동시켰 다. 연욕 온도는 620℃로 설정했다. 또한, 연욕과 오스테나이트화를 위한 가열 화로 사이에 고압 에어를 분무하여 강제 냉각을 행하고, 급냉 후에 연욕으로 들어가도록 했다.

또한, 상기의 드로잉 가공에서는 연속 드로잉기를 사용하고, 최종 다이스 이외의 각 다이스의 면 감소율을 15 내지 25%로 하여, 최종 다이스의 면 감소율을 5%로 설정했다. 표 2는, 드로잉 시의 전체 면 감소율을 나타내고 있다. 드로잉 속도는 최종 다이스를 통과할 때의 속도로서 200m/min으로 했다. 또한, 드로잉에 따른 선재의 온도 상승을 막기 위해, 패턴팅 후의 선재를 직접 냉각하면서 냉각하는 냉각 드로잉법을 채용했다.

이어서, 각 드로잉재에 대하여 이하의 특성을 측정했다.

(인장 강도의 측정)

상기한 바와 같이 하여 수득된 드로잉재를 직선으로 교정한 것을 인장력 시험에 제공하여 인장 강도를 구했다.

(총 B량 및 고용 B량의 측정)

총 B량(강 중 B량)은 JIS K0116으로 규정하는 ICP 발광 분석법(장치로는 시마즈 제작소제의 상품명 「ICPV-1017」)에 의해 구했다.

또한, 고용 B량은 상기의 총 B량과 이하의 방법에서 측정되는 석출 B량의 차이로서 구했다.

드로잉재로부터 전해 추출한 잔류물에 대하여 쿨크민 흡광 광도법(JIS G1227-1980)을 이용하여 B량(석출 B량)을 구했다. 전해 추출 조건은, 10% 아세틸 아세톤-1% 테트라메틸암모늄클로라이드-메탄올 용액을 전해액으로서 사용하여, 200A/㎡ 이하의 전류로 추출하고, 석출 B의 여과에는 망의 눈 폭이 O.1㎛인 필터를 이용하였다.

(편석 B량의 측정)

퍼라이트 노듈 결정 입계에 농축하여 존재하는 고용 B량(편석 B량)은 하기의 EPMA 라인 정량 분석법에 의해 실시했다.

EPMA 측정 장치: 일본 전자사 제품의 상품명 「JXA-8900 RL」을 사용

공시재(供試材): 드로잉재를 수지에 매립하고, 드로잉 방향에 수직인 단면을 연마제로 경면 마무리한 후, 전도성을 유지하기 위해 오스뮴을 증착했다.

가속 전압: 15㎸

조사 전류: 0.3㎂

정량 분석: 본 실시예에서는, B량이 0.01% 이상으로 농축되어 있는 것을 「피크값」이라 간주하고, 「피크값」을 300점 측정하여, 그들의 평균값을 「편석 B량」으로서 산출했다.

본 발명에 따른 스프링용 강선의 EPMA 라인 정량 분석 차트의 일례를 도 1에 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명예에서는, 퍼라이트 노듈 직경에 대응하는 1 내지 20㎛의 간격으로 B량의 피크가 반복하여 나타나고 있고, 퍼라이트 노듈 결정 입계에 고용 B가 농축되어 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 1에서는 B량이 마이너스(-)까지 흔들리고 있지만, 이것은 분석 장치의 기구 상 회피할 수 없는 편차이며, 마이너스로 흔들리고 있는 부분은 B량이 0이라고 판단했다.

본 실시예에서는, 상기한 바와 같이 하여 측정한 편석 B량이 0.05% 이상인 것을, 「고용 B가 퍼라이트 노듈의 입계에 농축되어 있다」라고 평가했다. 또한, 이와 같이 하여 측정한 「편석 B량」과 상술한 「고용 B량」의 비(편석 B량/고용 B량)를 산출하고, 편석 B량이 0.05% 이상이고, 또한, 상기의 비가 50 이상의 것을, 「고용 B가 퍼라이트 노듈의 입계에, 더 농축되어 있다」라고 평가했다.

(페라이트 비율의 측정)

페라이트 비율은 드로잉 후의 강선의 횡단면을 바프 연마하여, 나이탈 부식액에 의해 에칭한 후, 일본 전자사 제품의 상품명 「JXA-8900 RL」을 이용하여 표층부의 페라이트 조직을 SEM 조직 사진 촬영하고, 상기 사진 화상으로부터, Adobe사 제품 소프트의 포토샵으로 페라이트부를 빈틈없이 칠한 부분의 면적율에 의해 구했다.

(드로잉 특성의 평가)

상기 드로잉 공정에서, 드로잉 가공 중에 단선되지 않는 것은 물론, 비틀기 시험에서 비틀기 회수가 25회 이상인 것을 「드로잉 특성이 우수하다」(합격)고 평가했다.

다음에 아래와 같이 하여 스프링 특성 시험을 행하여, 피로 한계 특성를 평가했다.

스프링 특성 시험:

각 공시(供試) 강선을 이용하여 상온에서 스프링 성형하고, 교정 어닐링(400℃×20min), 좌면(座面) 연마, 2단샷 피닝(직경 0.6㎜의 라운드 컷 와이어 HRc60에 의해 커버리지 95% 이상, 투사 속도 80m/s로 15분간 샷을 행한 후, 직경 0.1㎜의 라운드 컷 와이어 HRc65에 의해 커버리지 100% 이상, 투사 속도 200m/s로 20분간 샷), 저온 어닐링(230℃×20min) 및 온도간 셋칭(200℃, τ_max=1,200㎫ 상당)을 행한다. 수득된 각 스프링에 588±441㎫의 전단 응력을 부여하고, 스프링 50개의 1,000만회까지의 파손율에 의해 판정하고, 피로 파손율이 0이면 「○(피로 특성이 우수하다)」고 하고, 그 이외의 경우를 「×」라고 평가했다.

표 3으로부터, 아래와 같이 고찰할 수 있다.

우선, 본 발명의 요건을 만족하는 A-1, B-1, C-1, D-1, E-1, F-1, G-1은, 모두 편석 B량이 0.05% 이상이기 때문에 비틀기 회수가 25회 이상으로 되어 드로잉 특성이 우수함과 아울러, 고용 B량이 0.0005% 이상이기 때문에 페라이트 비율이 1면적% 이하로 되고, 피로 파손율이 0으로 되어 피로 특성도 우수하다.

이에 대하여, 본 발명에서 규정하는 요건의 어느 하나를 만족하지 않는 이하의 예는 하기에 나타내는 이유로, 드로잉 특성 및 피로 특성의 양쪽에서 뒤떨어지고 있다.

A-2 및 F-2는 패턴팅 처리의 가열 온도가 낮으며, 또한 A-2에 관해서는 가열 유지 시간이 더 길기 때문에 고용 B량이 적고 페라이트 비율이 높은 예이다.

A-3, B-3, C-2, D-2 및 E-2는 패턴팅 처리에서의 냉각 속도가 느리기 때문에 페라이트 비율이 큰 예이다.

B-2는 패턴팅 처리에서의 가열 온도가 낮고, 또한 가열 유지 시간이 길기 때문에, 고용 B량 및 편석 B량이 적고, 「편석 B량/고용 B량」의 비가 작으며, 페라이트 비율이 높은 예이다.

G-2는 압연 후의 탑재 온도가 낮기 때문에 고용 B량 및 편석 B량이 적고, 페라이트 비율이 큰 예이다.

H-1, K-1 및 K-2는 모두 B 무첨가의 강 종류 H 및 K를 사용하고 있기 때문에 페라이트 비율이 큰 예이다.

I-1은 식(1)을 만족하지 않고, 또한 압연 시의 탑재 내지 700℃의 냉각 속도가 낮기 때문에 고용 B량 및 편석 B량이 적고, 또한 「편석 B량/고용 B량」의 비도 작으며, 페라이트 비율이 큰 예이다.

J-1은 식(1)을 만족하지 않기 때문에 고용 B량이 적은 표 1의 강 종류 J를 이용한 예이며, 페라이트 비율이 크다.

본 발명의 스프링용 강선은 피로 특성과 드로잉 특성이 우수하므로, 예컨대 드로잉 가공 후에 담금질·템퍼링 처리하여 강철 스프링으로 가공되는 냉간 코일 스프링용 강선, 드로잉한 채로 강철 스프링으로 가공되는 냉간 코일 스프링용 강선 등에 적합하게 사용된다. 본 발명의 스프링용 강선은, 예컨대 엔진, 클러치, 서스펜션 등에 사용되는 밸브 스프링이나 클러치 스프링 혹은 현가 스프링에 적합하게 사용된다.

Claims

C: 0.50 내지 0.70% (화학 성분의 경우는 질량%을 나타낸다, 이하 동일),

Si: 1.0 내지 2.5%,

Mn: 0.5 내지 1.5%,

Cr: 0.5 내지 1.5%,

Ti: 0.005 내지 0.10%,

B: 0.0010 내지 0.0050%,

N: 0.005% 이하,

P: 0.015% 이하,

S: 0.015% 이하,

Al: 0.03% 이하,

O: 0.0015% 이하

를 포함하고,

상기 B, Ti, N의 함유량(질량%)이 다음 수학식 1의 관계를 만족시키는 외에, 고용 B량이 0.0005 내지 0.0040%이고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강으로 이루어지고, 강선의 직경을 D로 했을 때, 표면으로부터 깊이 방향 1/4·D 위치에서의 페라이트 비율이 1면적% 이하이고, 또한 상기 고용 B가 퍼라이트 노듈의 입계에 농축되어 있는

것을 특징으로 하는 피로 특성과 드로잉 특성이 우수한 스프링용 강선.

[수학식 1]

0.03≤B/(Ti/3.43-N)≤5.0
제 1 항에 있어서,

상기 강이, 추가로 다른 원소로서,

V: 0.07 내지 0.4%,

Nb: 0.01 내지 0.1%,

Mo: 0.01 내지 0.5%,

Ni: 0.05 내지 0.8%,

Cu: 0.01 내지 0.7%

로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 것인 스프링용 강선.
청구항 1 또는 2에 기재된 스프링용 강선을 이용하여 제조된 것인 피로 특성이 우수한 스프링.