ばね鋼の製造には、その性能要件と製造プロセスを知る必要があります

ばねは衝撃や振動、あるいは長期にわたる横応力を受ける状態で使用されるため、ばね鋼には高い引張強度、弾性限界、高い疲労強度が要求されます。 その際、ばね鋼には一定の焼入性、脱炭しにくいこと、良好な表面品質が要求されます。 炭素ばね鋼は、WC の炭素含有量が 0.6% ～ 0.9% の範囲にある高品質の炭素構造用鋼です。 合金ばね鋼は主にシリコマンガン鋼グレードであり、炭素含有量はわずかに低く、主にケイ素含有量 Wsi を増やすことによって性能が向上します。このほか、硌、タングステン、バナジウムなどの合金ばね鋼もあります。 近年、我が国の資源を結集し、自動車やトラクターの設計における新技術の要求に応じて、ケイ素マンガン鋼にホウ素、ニオブ、モリブデンなどの元素を添加した新しい鋼種が開発されてきました。ばねの寿命延長とばね品質の向上を目的に開発されました。

パフォーマンス要件

ばねは衝撃や振動、あるいは長期にわたる横応力を受けて使用されるため、ばね鋼には高い引張強さ、弾性限界、高い疲労強度が求められます。 その際、ばね鋼には一定の焼入性、脱炭しにくいこと、良好な表面品質が要求されます。 炭素ばね鋼は、WC の炭素含有量が 0.6% ～ 0.9% の範囲にある高品質の炭素構造用鋼です。 合金ばね鋼は主にシリコマンガン鋼グレードであり、炭素含有量はわずかに低く、主にケイ素含有量 Wsi を増やすことによって性能が向上します。このほか、硌、タングステン、バナジウムなどの合金ばね鋼もあります。 近年、我が国の資源を結集し、自動車やトラクターの設計における新技術の要求に応じて、ケイ素マンガン鋼にホウ素、ニオブ、モリブデンなどの元素を添加した新しい鋼種が開発されてきました。ばねの寿命延長とばね品質の向上を目的に開発されました。

生産工程

一般的なばね鋼は、電気炉、平炉、酸素転炉などで製造できます。より優れた品質または特殊な特性を備えた高品質のばね鋼は、エレクトロスラグ炉または真空炉によって製造できます。 ばね鋼の炭素、マンガン、シリコンなどの主要元素の含有量の規定範囲は比較的狭く、製錬時の化学組成は厳密に管理する必要があります。 ケイ素含有量が多いと気泡などの欠陥が発生しやすく、鍛造、圧延後の鋼塊が冷却されていない場合に白斑が発生しやすくなる。 そのため、製錬に使用する原料を乾燥させてガスや介在物を可能な限り除去し、溶鋼の過熱を防ぐ必要があります。 圧延中のばね鋼の脱炭と表面品質には特別な注意を払う必要があります。 鋼の表面が著しく脱炭されると、鋼の疲労限界が大幅に低下します。 70Si3MnA などの高ケイ素ばね鋼の場合は、黒鉛化を避けるように注意する必要があります。 したがって、熱間加工時の停止温度は低すぎず（850℃以上）、黒鉛化が起こりやすい温度範囲（650～800℃）での滞留時間が長すぎないように注意してください。 ばねの製造後、ショットピーニング処理によりばねの表面に残留圧縮応力を発生させ、表面の加工応力の一部を相殺し、表面亀裂の形成を抑制することができ、ばねの疲労限界を大幅に向上させることができます。