[go: up one dir, main page]

KR20180067758A - Coil spring steel - Google Patents

Coil spring steel Download PDF

Info

Publication number
KR20180067758A
KR20180067758A KR1020160168516A KR20160168516A KR20180067758A KR 20180067758 A KR20180067758 A KR 20180067758A KR 1020160168516 A KR1020160168516 A KR 1020160168516A KR 20160168516 A KR20160168516 A KR 20160168516A KR 20180067758 A KR20180067758 A KR 20180067758A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
content
fatigue life
coil spring
corrosion
present
Prior art date
Application number
KR1020160168516A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박진우
김혁
박종휘
이규호
Original Assignee
현대자동차주식회사
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 현대제철 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020160168516A priority Critical patent/KR20180067758A/en
Priority to US15/697,280 priority patent/US20180163287A1/en
Priority to CN201711216007.7A priority patent/CN108220767B/en
Publication of KR20180067758A publication Critical patent/KR20180067758A/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D3/00—Diffusion processes for extraction of non-metals; Furnaces therefor
    • C21D3/02—Extraction of non-metals
    • C21D3/04—Decarburising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Springs (AREA)

Abstract

중량%로, 탄소(C) : 0.51~0.57%, 실리콘(Si) : 1.35~1.45%, 망간(Mn) : 0.95~1.05%, 인(P) : 0.003~0.015%, 황(S) : 0.003~0.010%, 크롬(Cr) : 0.70~0.90%, 구리(Cu) : 0.30~0.40%, 바나듐(V) : 0.10~0.15%, 알루미늄(Al) : 0.010~0.040%, 티타늄(Ti) : 0.010~0.033%, 몰리브덴(Mo) : 0.05~0.15%, 니켈(Ni) : 0.25~0.35%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 코일스프링강이 소개된다.(Si): 0.35 to 1.45%, manganese (Mn): 0.95 to 1.05%, phosphorus (P): 0.003 to 0.015%, sulfur (S): 0.003 (Al): 0.010 to 0.040%, titanium (Ti): 0.010%, and the like. (Fe) and other unavoidable impurities are introduced from the viewpoints of corrosion resistance, corrosion resistance, corrosion resistance, and corrosion resistance.

Description

코일스프링강 {COIL SPRING STEEL}{COIL SPRING STEEL}

본 발명은 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S), 크롬(Cr), 구리(Cu), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo)의 함량 제어를 통해 피로수명이 증대되고 인장강도가 향상된 코일스프링강에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device comprising the steps of: forming a first layer of silicon (Si), manganese (Mn), phosphorus (P), sulfur (S), chromium (Cr), copper (Cu), vanadium (V), aluminum (Al) Mo), which has an increased fatigue life and improved tensile strength.

최근 국내외 생산되는 차량에는 120K급 고응력 코일스프링이 적용되고 있으며 현재에는 130K급 고응력 코일스프링까지 양산 적용되고 있다. 소재가 110K ~ 130K로 고강도화 될수록, 선경/권수를 축소함으로써 자동차의 경량화를 가능케 하지만, 치핑/도장박리 후 부식에 의한 민감도가 증대되며, 선경을 축소함으로써 설계적 마진 미확보로 인한 강도 부족 및 파손 진행 시 완전한 절손에 이르기까지의 진행속도가 빨라지는 위험부담이 있다.Recently, 120K class high stress coil springs have been applied to domestic and overseas vehicles. Currently, 130K class high stress coil springs are applied in mass production. As material becomes stronger from 110K ~ 130K, it is possible to reduce the weight of the automobile by reducing the diameter of the wire / winding. However, the sensitivity due to corrosion after chipping / peeling is increased and the diameter of the wire is reduced. There is a risk of accelerating the progression to the complete destruction of the city.

이러한 위험을 줄이고자 일부 부식취약지역에 한하여 듀얼코팅 도장 등을 적용하고 있으나, 이는 근본적인 해결책은 아니며, 특히나 재료(도료)비 과다상승이라는 부작용을 포함한다. 따라서 이와 같은 소재의 강도/부식문제 개선을 통한 내구성 증대는 자동차산업이 현 시점에서 꼭 풀어야 할 숙제라고 할 수 있다. 최근의 자동차는 고성능, 고출력 및 고효율화가 되기 때문에 부품의 고강도화 및 경량화가 요구되고 있으며, 서스펜션용 철강재의 경우 기존과 같은 차량하중/부식조건 하에서 경량화를 해야 하기 때문에 재질의 강성과 내구성 확보는 필수적이다.In order to reduce these risks, only dual coatings are applied to some areas where corrosion is not feasible. However, this is not a fundamental solution, and in particular, includes the adverse effect of excessive material (paint) overage. Therefore, the improvement of durability through improvement of the strength / corrosion problem of such materials can be said to be a task that the automobile industry should solve at present. In recent years, high-performance, high-power, and high-efficiency automobiles have required high strength and light weight of parts. Suspension steel is required to be lightweight under the same load / corrosion conditions as existing vehicles. .

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.

공개특허공보 제10-2012-0133746호Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0133746

본 발명은 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S), 크롬(Cr), 구리(Cu), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo)의 함량 제어를 통해 피로수명이 증대되고 인장강도가 향상된 코일스프링강을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device comprising the steps of: forming a first layer of silicon (Si), manganese (Mn), phosphorus (P), sulfur (S), chromium (Cr), copper (Cu), vanadium (V), aluminum (Al) Mo) to control the content of the coil spring steel with improved fatigue life and improved tensile strength.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코일스프링강은 중량%로, 탄소(C) : 0.51~0.57%, 실리콘(Si) : 1.35~1.45%, 망간(Mn) : 0.95~1.05%, 인(P) : 0.003~0.015%, 황(S) : 0.003~0.010%, 크롬(Cr) : 0.70~0.90%, 구리(Cu) : 0.30~0.40%, 바나듐(V) : 0.10~0.15%, 알루미늄(Al) : 0.010~0.040%, 티타늄(Ti) : 0.010~0.033%, 몰리브덴(Mo) : 0.05~0.15%, 니켈(Ni) : 0.25~0.35%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.In order to achieve the above object, the coil spring steel according to the present invention comprises 0.51 to 0.57% carbon (C), 1.35 to 1.45% silicon (Si), 0.95 to 1.05% manganese (Mn) (P): 0.003 to 0.015%, S: 0.003 to 0.010%, Cr: 0.70 to 0.90%, Cu: 0.30 to 0.40%, vanadium (V): 0.10 to 0.15% (Fe) and other unavoidable impurities are contained in an amount of 0.010 to 0.040% of Al, 0.010 to 0.033% of titanium, 0.05 to 0.15% of molybdenum (Mo), 0.25 to 0.35% of nickel (Ni) do.

결정립(Grain)의 크기는 29㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 코일스프링강.And the size of the grain (Grain) is 29 占 퐉 or less.

코일스프링 성형 후 단품의 전탈탄 깊이는 0.50㎛ 이하이고, 페라이트 탈탄의 깊이는 1㎛이하일 수 있다.The total decarburization depth of the single piece after coil spring forming is 0.50 탆 or less, and the depth of the ferrite decarburization can be 1 탆 or less.

코일스프링 성형 후 단품 피로수명은 80만회 이상이고, 부식피로수명은 50만회 이상일 수 있다.After the coil spring molding, the single-piece fatigue life is more than 800,000 times, and the corrosion fatigue life can be more than 500,000 times.

인장강도가 2150MPa 이상일 수 있다.The tensile strength may be 2150 MPa or more.

개재물의 조대화를 방지하기 위해 알루미늄(Al)의 함량은 0.010~0.030%이며, 코일스프링 성형 후 단품 피로수명은 85만회 이상이고, 부식피로수명은 55만회 이상일 수 있다.In order to prevent coarsening of inclusions, the content of aluminum (Al) is 0.010 to 0.030%, and the fatigue life of individual products after coil spring formation is more than 850,000 times, and the corrosion fatigue life can be more than 550,000 times.

석출물의 조대화를 방지하기 위해 티타늄(Ti)의 함량은 0.010~0.030%이며, 코일스프링 성형 후 단품 피로수명은 85만회 이상이고, 부식피로수명은 55만회 이상일 수 있다.The content of titanium (Ti) is 0.010-0.030% in order to prevent coarsening of the precipitate. The fatigue life of the single piece after coil spring forming is more than 850,000 times, and the corrosion fatigue life can be more than 550,000 times.

상술한 바와 같은 본 발명의 코일스프링강에 따르면, 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S), 크롬(Cr), 구리(Cu), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo)의 함량을 적극 제어함에 따라 피로수명이 향상되는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 인장강도가 향상되어 그만큼 코일스프링의 중량을 줄여 결과적으로 차량의 연비향상이 가능해진다.According to the coil spring steel of the present invention as described above, it is possible to produce a coil spring steel which is made of silicon (Si), manganese (Mn), phosphorus (P), sulfur (S), chromium (Cr), copper (Cu), vanadium Al), titanium (Ti), and molybdenum (Mo), the fatigue life can be expected to be improved. In addition, the tensile strength is improved and the weight of the coil spring is reduced accordingly, resulting in improvement of the fuel economy of the vehicle.

도 1은 본 발명에서 실리콘(Si)의 함량 제어에 따른 인장강도를 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명에서 실리콘(Si)의 함량 제어에 따른 충격인성을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명에서 실리콘(Si)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 일반피로수명을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에서 실리콘(Si)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 부식피로수명을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명에서 실리콘(Si)의 함량 제어에 따른 전탈탄 깊이를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명에서 실리콘(Si)의 함량 제어에 따른 페라이트 탈탄 깊이를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명에서 망간(Mn)의 함량 제어에 따른 인장강도를 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명에서 망간(Mn)의 함량 제어에 따른 충격인성을 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명에서 망간(Mn)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 일반피로수명을 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명에서 망간(Mn)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 부식피로수명을 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명에서 인(P)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 일반피로수명을 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명에서 인(P)의 함량 제어에 따른 부식홈 깊이를 나타낸 그래프.
도 13은 본 발명에서 인(P)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 부식피로수명을 나타낸 그래프.
도 14는 본 발명에서 황(S)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 일반피로수명을 나타낸 그래프.
도 15는 본 발명에서 황(S)의 함량 제어에 따른 부식홈 깊이를 나타낸 그래프.
도 16은 본 발명에서 황(S)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 부식피로수명을 나타낸 그래프.
도 17은 본 발명에서 크롬(Cr)의 함량 제어에 따른 인장강도를 나타낸 그래프.
도 18은 본 발명에서 크롬(Cr)의 함량 제어에 따른 충격인성을 나타낸 그래프.
도 19는 본 발명에서 크롬(Cr)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 일반피로수명을 나타낸 그래프.
도 20은 본 발명에서 크롬(Cr)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 부식피로수명을 나타낸 그래프.
도 21은 본 발명에서 구리(Cu)의 함량 제어에 따른 부식속도를 나타낸 그래프.
도 22는 본 발명에서 구리(Cu)의 함량 제어에 따른 부식흠 깊이를 나타낸 그래프.
도 23은 본 발명에서 구리(Cu)의 함량 제어에 따른 충격인성을 나타낸 그래프.
도 24는 본 발명에서 구리(Cu)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 일반피로수명을 나타낸 그래프.
도 25는 본 발명에서 구리(Cu)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 부식피로수명을 나타낸 그래프.
도 26은 본 발명에서 바나듐(V)의 함량 제어에 따른 인장강도를 나타낸 그래프.
도 27은 본 발명에서 바나듐(V)의 함량 제어에 따른 충격인성을 나타낸 그래프.
도 28은 본 발명에서 바나듐(V)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 일반피로수명을 나타낸 그래프.
도 29는 본 발명에서 바나듐(V)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 부식피로수명을 나타낸 그래프.
도 30은 본 발명에서 알루미늄(Al)의 함량 제어에 따른 인장강도를 나타낸 그래프.
도 31은 본 발명에서 알루미늄(Al)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 일반피로수명을 나타낸 그래프.
도 32는 본 발명에서 알루미늄(Al)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 부식피로수명을 나타낸 그래프.
도 33은 본 발명에서 티타늄(Ti)의 함량 제어에 따른 인장강도를 나타낸 그래프.
도 34는 본 발명에서 티타늄(Ti)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 일반피로수명을 나타낸 그래프.
도 35는 본 발명에서 티타늄(Ti)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 부식피로수명을 나타낸 그래프.
도 36은 본 발명에서 몰리브덴(Mo)의 함량 제어에 따른 인장강도를 나타낸 그래프.
도 37은 본 발명에서 몰리브덴(Mo)의 함량 제어에 따른 충격인성을 나타낸 그래프.
도 38은 본 발명에서 몰리브덴(Mo)의 함량 제어에 따른 부식흠 깊이를 나타낸 그래프.
도 39는 본 발명에서 몰리브덴(Mo)의 함량 제어에 따른 코일스프링 단품의 부식피로수명을 나타낸 그래프.
도 40은 본 발명에 따른 실시예와 기존재 및 비교예의 인장강도를 나타낸 도표.
도 41은 본 발명에 따른 실시예와 기존재 및 비교예의 충격인성을 나타낸 도표.
도 42는 본 발명에서 실시예와 기존재 및 비교예의 코일스프링 단품의 일반피로수명을 나타낸 도표.
도 43은 본 발명에서 실시예와 기존재 및 비교예의 코일스프링 단품의 부식피로수명을 나타낸 도표.
도 44는 본 발명에서 실리콘(Si)의 함량 제어에 따른 페라이트 탈탄 깊이를 관찰한 사진.
도 45는 본 발명에서 알루미늄(Al)의 함량 제어에 따른 결정립(Grain) 크기 및 알루미늄 개재물을 관찰한 사진.
도 46은 본 발명에서 티타늄(Ti)의 함량 제어에 따른 결정립(Grain) 크기 및 티타늄 석출물을 관찰한 사진.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing tensile strength according to content control of silicon (Si) in the present invention. FIG.
2 is a graph showing impact toughness according to the content of silicon (Si) in the present invention.
3 is a graph showing general fatigue life of a single coil spring according to the control of silicon (Si) content in the present invention.
4 is a graph showing the corrosion fatigue life of a single coil spring according to the control of silicon (Si) content in the present invention.
5 is a graph showing the total decarburization depth according to the content of silicon (Si) in the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the depth of ferrite decarburization according to the control of the content of silicon (Si) in the present invention. FIG.
7 is a graph showing the tensile strength according to the content of manganese (Mn) in the present invention.
8 is a graph showing impact toughness according to the content of manganese (Mn) in the present invention.
9 is a graph showing general fatigue life of a single coil spring according to the content of manganese (Mn) in the present invention.
10 is a graph showing the corrosion fatigue life of a single coil spring according to the content of manganese (Mn) in the present invention.
11 is a graph showing general fatigue life of a single coil spring according to content control of phosphorus (P) in the present invention.
12 is a graph showing the depth of corrosion grooves according to content control of phosphorus (P) in the present invention.
13 is a graph showing the corrosion fatigue life of a single coil spring according to content control of phosphorus (P) in the present invention.
14 is a graph showing the general fatigue life of a single coil spring according to the content of sulfur (S) in the present invention.
15 is a graph showing the depth of corrosion grooves according to the content of sulfur (S) in the present invention.
16 is a graph showing the corrosion fatigue life of a single coil spring according to the content of sulfur (S) in the present invention.
17 is a graph showing the tensile strength according to the content of chromium (Cr) in the present invention.
18 is a graph showing the impact toughness according to the content of chromium (Cr) in the present invention.
19 is a graph showing the general fatigue life of a single coil spring according to the content of chromium (Cr) in the present invention.
20 is a graph showing the corrosion fatigue life of a single coil spring according to the content of chromium (Cr) in the present invention.
21 is a graph showing the corrosion rate according to the content of copper (Cu) in the present invention.
22 is a graph showing the depth of corrosion flaws according to the content of copper (Cu) in the present invention.
23 is a graph showing the impact toughness according to the content control of copper (Cu) in the present invention.
24 is a graph showing the general fatigue life of a single coil spring according to the content of copper (Cu) in the present invention.
25 is a graph showing the corrosion fatigue life of a single coil spring according to the content of copper (Cu) in the present invention.
26 is a graph showing the tensile strength according to the content of vanadium (V) in the present invention.
27 is a graph showing impact toughness according to the content of vanadium (V) in the present invention.
28 is a graph showing the general fatigue life of a single coil spring according to the control of the content of vanadium (V) in the present invention.
29 is a graph showing the corrosion fatigue life of a single coil spring according to the content of vanadium (V) in the present invention.
30 is a graph showing the tensile strength according to the content control of aluminum (Al) in the present invention.
31 is a graph showing general fatigue life of a single coil spring according to the content of aluminum (Al) in the present invention.
32 is a graph showing the corrosion fatigue life of the single coil spring according to the content of aluminum (Al) in the present invention.
33 is a graph showing the tensile strength according to the content control of titanium (Ti) in the present invention.
34 is a graph showing the general fatigue life of a single coil spring according to the content of titanium (Ti) in the present invention.
35 is a graph showing the corrosion fatigue life of a single coil spring according to the control of the content of titanium (Ti) in the present invention.
36 is a graph showing the tensile strength according to the content of molybdenum (Mo) in the present invention.
37 is a graph showing the impact toughness according to the content of molybdenum (Mo) in the present invention.
38 is a graph showing the depth of corrosion flaws according to the control of the content of molybdenum (Mo) in the present invention.
39 is a graph showing the corrosion fatigue life of a single coil spring according to the content of molybdenum (Mo) in the present invention.
40 is a graph showing tensile strengths of Examples and Comparative Examples according to the present invention.
Fig. 41 is a chart showing impact toughness according to an embodiment of the present invention and an existing and comparative example. Fig.
Fig. 42 is a chart showing the general fatigue life of the coil spring parts of the embodiments of the present invention and the existing and comparative examples; Fig.
43 is a graph showing the corrosion fatigue life of the coil spring parts of the embodiment and the present and comparative examples of the present invention.
44 is a photograph showing the depth of ferrite decarburization according to the control of the content of silicon (Si) in the present invention.
FIG. 45 is a photograph showing the grain size and aluminum inclusions observed in accordance with the content control of aluminum (Al) in the present invention. FIG.
FIG. 46 is a photograph showing the grain size and titanium precipitates observed under the control of the content of titanium (Ti) in the present invention. FIG.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 코일스프링강은 중량%로, 탄소(C) : 0.51~0.57%, 실리콘(Si) : 1.35~1.45%, 망간(Mn) : 0.95~1.05%, 인(P) : 0.003~0.015%, 황(S) : 0.003~0.010%, 크롬(Cr) : 0.70~0.90%, 구리(Cu) : 0.30~0.40%, 바나듐(V) : 0.10~0.15%, 알루미늄(Al) : 0.010~0.040%, 티타늄(Ti) : 0.010~0.033%, 몰리브덴(Mo) : 0.05~0.15%, 니켈(Ni) : 0.25~0.35%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.The coil spring steel according to the present invention comprises 0.51 to 0.57% of carbon (C), 1.35 to 1.45% of silicon (Si), 0.95 to 1.05% of manganese (Mn), 0.003 to 0.015 of phosphorus (Al): 0.010 to 0.040%, and the ratio of aluminum (Al): 0.003 to 0.010%, chromium (Cr): 0.70 to 0.90%, copper (Cu): 0.30 to 0.40% (Ti): 0.010 to 0.033%, molybdenum (Mo): 0.05 to 0.15%, nickel (Ni): 0.25 to 0.35%, the balance iron (Fe) and other unavoidable impurities.

이하, 본 발명의 코일스프링강에 있어서, 강의 성분조건을 제한하는 이유에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the reason for restricting the constituent conditions of steel in the coil spring steel of the present invention will be described in detail.

탄소(C) : 0.51~0.57%Carbon (C): 0.51 to 0.57%

탄소(C)는 강의 강도를 증가시키는데 가장 효과적이며 중요한 원소이다. 오스테나이트에 고용되어 마르텐사이트 조직을 형성시킨다. 탄소량 증가에 따라 경도를 향상시키는 반면, 인성을 저하시킨다. 철(Fe), 크롬(Cr), 바나듐(V) 등의 원소와 결합하여 탄화물을 형성하여 강도와 경도를 향상시키는 역할을 한다.Carbon (C) is the most effective and important element in increasing the strength of steel. And is dissolved in austenite to form a martensite structure. It improves the hardness with increasing amount of carbon, while lowering toughness. (Fe), chromium (Cr), and vanadium (V) to form carbides to improve strength and hardness.

0.51% 미만 첨가 시에는 인장강도 및 피로강도가 저하된다. 반면, 0.57% 초과 첨가 시에는 인성을 저하시키고 담금질(Quenching)하기 전 경도 상승에 따라 가공성이 저하된다. 따라서 탄소(C)의 함량을 0.51~0.57% 범위로 제한하였다.When less than 0.51% is added, tensile strength and fatigue strength are lowered. On the other hand, when the content is more than 0.57%, the toughness is lowered and the workability is lowered due to the hardness increase before quenching. Therefore, the content of carbon (C) was limited to 0.51 ~ 0.57%.

실리콘(Si) : 1.35~1.45%Silicon (Si): 1.35 to 1.45%

실리콘(Si)은 강의 경도 및 강도를 향상시키며 펄라이트 상을 강화시키지만, 신율과 충격치를 저하시키는 원소이다. 산소와 친화적인 특징을 갖는다.Silicon (Si) improves the hardness and strength of steel and strengthens the pearlite phase, but it is an element that lowers elongation and impact value. And has oxygen-friendly characteristics.

1.35% 미만 첨가 시에는 인장강도 및 피로강도가 저하된다. 반면, 1.45% 초과 첨가 시에는 탈탄 발생에 따른 피로강도를 저하시키고 담금질(Quenching)하기 전 경도 상승에 따라 가공성이 저하된다. 따라서 실리콘(Si)의 함량을 1.35~1.45% 범위로 제한하였다.When the content is less than 1.35%, tensile strength and fatigue strength are lowered. On the other hand, when it is added in excess of 1.45%, the fatigue strength due to decarburization is lowered and the workability is lowered due to the increase of hardness before quenching. Therefore, the content of silicon (Si) was limited to the range of 1.35 to 1.45%.

망간(Mn) : 0.95~1.05%Manganese (Mn): 0.95 to 1.05%

망간(Mn)은 담금질(Quenching)시 강의 경화능 및 강도를 향상시키지만 다량 함유될 경우 담금질균열, 열변형 및 인성저하를 유발시키게 되는 원소이다. 황(S)과의 반응으로 MnS 개재물을 형성한다.Manganese (Mn) improves the hardenability and strength of steel during quenching, but it causes elements such as quenching crack, thermal deformation, and toughness to deteriorate when contained in a large amount. And reacts with sulfur (S) to form MnS inclusions.

0.95% 미만 첨가 시에는 강의 소입성 개선이 미미해진다. 반면, 1.05% 초과 첨가 시에는 가공성 및 인성이 저하되고 MnS의 과다 생성에 따른 석출로 피로수명이 악화된다. 따라서 망간(Mn)의 함량을 0.95~1.05% 범위로 제한하였다.When the amount is less than 0.95%, improvement in the ingotability of the steel becomes insignificant. On the other hand, in the case of exceeding 1.05%, the workability and toughness are lowered, and the fatigue life is deteriorated due to precipitation due to over-production of MnS. Therefore, the content of manganese (Mn) was limited to 0.95 ~ 1.05%.

인(P) : 0.003~0.015%Phosphorus (P): 0.003 to 0.015%

인(P)은 강중에 균일하게 분포되어 있을 경우 문제가 되지 않으며 피삭성을 개선시키는 원소이다.Phosphorus (P) is not a problem when uniformly distributed in the steel and is an element that improves machinability.

0.003% 미만 첨가 시에는 피삭성이 저하되는 문제가 생긴다. 반면, 0.015% 초과 첨가 시에는 충격저항의 저하에 따른 노치 민감도를 증대시킨다. 또한, 템퍼링 취성을 촉진시키게 된다. 따라서 인(P)의 함량을 0.003~0.015% 범위로 제한하였다.When the amount is less than 0.003%, there arises a problem that the machinability is lowered. On the other hand, when the content exceeds 0.015%, the notch sensitivity is increased due to the decrease of the impact resistance. Further, the tempering brittleness is promoted. Therefore, the content of phosphorus (P) is limited within the range of 0.003 to 0.015%.

황(S) : 0.003~0.010%Sulfur (S): 0.003 to 0.010%

황(S)은 망간(Mn)과의 반응으로 MnS 개재물을 형성하여 강의 가공성을 향상시키는 원소이다.Sulfur (S) is an element that improves the processability of steel by forming MnS inclusions by reaction with manganese (Mn).

0.003% 미만 첨가 시에는 가공성이 저하되는 문제가 생긴다. 반면, 0.010% 초과 첨가 시에는 MnS를 균열 기점부로 하여 피로수명을 저하시키고 부식특성을 저하시킨다. 따라서 황(S)의 함량을 0.003~0.010% 범위로 제한하였다.When the amount is less than 0.003%, the workability is deteriorated. On the other hand, when the Mn content exceeds 0.010%, the MnS becomes the crack initiation site, which lowers the fatigue life and degrades the corrosion characteristics. Therefore, the content of sulfur (S) was limited within the range of 0.003 to 0.010%.

크롬(Cr) : 0.60~0.80%Cr (Cr): 0.60 to 0.80%

크롬(Cr)은 오스테나이트 내에 용해되어 경화능을 개선시키고 템퍼링 시의 연화저항성을 억제하는 원소이다. 경화능 및 강도 등의 기계적물성을 보완시키기 위해 첨가한다. 고실리콘(Si)강에서 탈탄 방지효과를 갖는다.Chromium (Cr) is an element that dissolves in the austenite to improve the hardenability and suppress the softening resistance at the time of tempering. It is added to complement mechanical properties such as hardenability and strength. It has anti decarburization effect in high silicon (Si) steel.

0.60% 미만 첨가 시에는 강도 저하에 따른 강의 영구변형이 발생하는 문제가 생긴다. 반면, 0.80% 초과 첨가 시에는 경도의 상승 및 인성의 저하로 강에 균열이 발생한다. 또한, 원가가 상승하게 된다. 따라서 크롬(Cr)의 함량을 0.60~0.80% 범위로 제한하였다.When the amount is less than 0.60%, permanent deformation of the steel occurs due to a decrease in strength. On the other hand, when it is added in excess of 0.80%, cracks occur in the steel due to increase in hardness and decrease in toughness. In addition, the cost increases. Therefore, the content of chromium (Cr) was limited to the range of 0.60 to 0.80%.

구리(Cu) : 0.25~0.35%Copper (Cu): 0.25 to 0.35%

구리(Cu)는 강 표면의 부식산화물 치밀성을 향상시켜 내부로 부식이 진전되는 것을 방지시켜주는 원소이다. 다만, 다량 함유될 경우 고온에서의 취성(적열취성) 원인에 따라 강에 미세 크랙이 발생하게 된다.Copper (Cu) is an element that prevents corrosion from advancing to the inside by improving corrosion denseness of the surface of the steel. However, when it is contained in a large amount, microcracks are generated in the steel due to brittleness at a high temperature (red hot brittleness).

0.25% 미만 첨가 시에는 내식성 저하에 따른 강의 부식 및 피로수명 저하의 문제가 생긴다. 반면, 0.35% 초과 첨가 시에는 고온에서의 취성(적열취성)에 따른 균열 발생 및 원가 상승의 문제가 생긴다. 따라서 구리(Cu)의 함량을 0.25~0.35% 범위로 제한하였다.When it is added in an amount of less than 0.25%, there arises a problem of corrosion of steel and deterioration of fatigue life due to deterioration of corrosion resistance. On the other hand, when it is added in an amount exceeding 0.35%, there arises a problem of generation of cracks and cost increase due to brittleness (high-temperature brittleness) at high temperature. Therefore, the content of copper (Cu) was limited to the range of 0.25 to 0.35%.

바나듐(V) : 0.05~0.15%Vanadium (V): 0.05 to 0.15%

바나듐(V)은 고온에서 미세 석출물 형성으로 인한 결정립계(Grain Boundary) 크기의 조대화를 조직의 미세화를 통해 방지시켜주는 원소이다. 조직의 미세화에 따라 강도의 향상 및 인성의 확보가 가능하나, 다량 함유될 경우 석출물의 조대화로 인한 인성 및 피로수명 저하가 뒤따르게 된다.Vanadium (V) is an element that prevents fine grain size coarsening due to fine precipitate formation at high temperatures through microfabrication of the structure. As the texture becomes finer, strength and toughness can be secured. However, if it is contained in a large amount, toughness and fatigue life decrease due to coarsening of precipitates.

0.05% 미만 첨가 시에는 강도가 저하되고 결정립계(Grain Boundary) 크기의 조대화 문제가 생긴다. 반면, 0.15% 초과 첨가 시에는 인성이 저하되고 피로수명이 저하되며 원가가 상승하게 된다. 따라서 바나듐(V)의 함량을 0.05~0.15% 범위로 제한하였다.When the content is less than 0.05%, the strength is lowered and a grain boundary (grain boundary) size coarsening problem occurs. On the other hand, when the amount exceeds 0.15%, the toughness decreases, the fatigue life decreases, and the cost increases. Therefore, the content of vanadium (V) was limited to the range of 0.05 to 0.15%.

알루미늄(Al) : 0.010~0.040%Aluminum (Al): 0.010 to 0.040%

알루미늄(Al)은 오스테나이트를 미세화하고 강도 및 충격인성을 향상시킨다. 특히, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo)과 함께 첨가되어 고가원소인 결정립 미세화용 바나듐(V), 인성 확보용 니켈(Ni)의 첨가량의 절감을 가능하게 한다.Aluminum (Al) makes the austenite finer and improves strength and impact toughness. In particular, it is added together with titanium (Ti) and molybdenum (Mo) to reduce the addition amount of vanadium (V) for grain refinement and nickel (Ni) for securing toughness, which are expensive elements.

0.0010% 미만 첨가 시에는 강도 및 충격인성 향상 효과를 기대할 수 없다. 반면, 0.040% 초과 첨가 시에는 조대한 개재물(Al2O3)이 생성되고, 이러한 개재물이 피로기점으로 작용하여 강을 취약하게 하여 피로수명 등의 내구성을 저하시킨다. 따라서 알루미늄(Al)의 함량을 0.010~0.040% 범위로 제한하였다.When the amount is less than 0.0010%, improvement in strength and impact toughness can not be expected. On the other hand, when added in excess of 0.040%, coarse inclusions (Al 2 O 3 ) are formed, and these inclusions act as fatigue starting points to weaken the steel, thereby decreasing durability such as fatigue life. Therefore, the content of aluminum (Al) was limited to the range of 0.010 to 0.040%.

티타늄(Ti) : 0.010~0.033%Titanium (Ti): 0.010 to 0.033%

티타늄(Ti)은 결정립 재결정을 방지하고 성장을 억제한다. 또한, 티타늄(Ti)은 TiC, TiMoC와 같은 나노탄화물 형태의 석출물을 형성한다. 이에 따라 강도를 향상시키고, 파괴인성을 향상시키는 역할을 한다. 질소(N)와의 반응으로 TiN을 생성하여 결정립성장을 억제하고, TiB2을 형성하여 B가 N와 결합하는 것을 방해하여 BN의 소입성 저하를 최소화 한다.Titanium (Ti) prevents grain recrystallization and inhibits growth. In addition, titanium (Ti) forms precipitates in the form of nanocarbides such as TiC and TiMoC. Thereby improving the strength and improving the fracture toughness. TiN is generated by reaction with nitrogen (N) to inhibit grain growth, and TiB 2 is formed to prevent B from bonding with N, thereby minimizing the degradation of BN.

0.010% 미만 첨가 시에는 강도 및 파괴인성의 향상 효과를 기대할 수 없다. 반면, 0.033% 초과 첨가 시에는 원가상승을 초래하며, 각형의 석출물 형성에 따라 부품의 피로수명을 저하 시킨다. 따라서 티타늄(Ti)의 함량을 0.010~0.033% 범위로 제한하였다. When the amount is less than 0.010%, improvement in strength and fracture toughness can not be expected. On the other hand, addition of more than 0.033% leads to cost increase and fatigue life of parts is lowered due to the formation of prismatic precipitates. Therefore, the content of titanium (Ti) was limited to 0.010 to 0.033%.

몰리브덴(Mo) : 0.05~0.15%Molybdenum (Mo): 0.05 to 0.15%

몰리브덴(Mo)은 나노탄화물인 TiMoC 등의 석출물을 형성하여 강도를 향상시키고, 파괴인성을 향상시키는 역할을 한다.Molybdenum (Mo) plays a role of improving the strength and fracture toughness by forming precipitates such as TiCoC, which is a nano-carbide.

몰리브덴(Mo)의 함량이 0.05% 미만일 경우 강도 및 파괴인성의 향상효과가 크지 않게 된다. 반면, 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.15%를 초과할 경우 가공성이 저하되어 이에 따라 생산성이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서 몰리브덴(Mo)의 함량을 0.1~0.5% 범위로 제한한다.When the content of molybdenum (Mo) is less than 0.05%, the effect of improving the strength and fracture toughness is not significant. On the other hand, when the content of molybdenum (Mo) exceeds 0.15%, the workability is lowered and the productivity is lowered. Therefore, the content of molybdenum (Mo) is limited within the range of 0.1 to 0.5%.

니켈(Ni) : 0.25~0.35%Nickel (Ni): 0.25 to 0.35%

니켈(Ni)은 강의 조직을 미세화시키고 오스테나이트에 잘 고용되어 기지강화에 이용되는 원소이다. 우수한 경화능을 나타내며 특히 내식성 향상의 효과를 갖는다.Nickel (Ni) is an element that is used for strengthening the base by fine-graining the steel structure and being well employed in austenite. Exhibits excellent hardenability and particularly has an effect of improving corrosion resistance.

0.25% 미만 첨가 시에는 내식성 저하에 따른 강의 부식 및 피로수명이 저하되는 문제가 생긴다. 반면, 0.35% 초과 첨가 시에는 원가가 상승하는 문제가 발생한다. 따라서 니켈(Ni)의 함량을 0.25~0.35% 범위로 제한하였다.When the content is less than 0.25%, there arises a problem that the corrosion resistance and the fatigue life of the steel decrease due to the decrease in corrosion resistance. On the other hand, when 0.35% is added, the cost increases. Therefore, the content of nickel (Ni) was limited to the range of 0.25 to 0.35%.

(( 실시예Example 및  And 비교예Comparative Example ))

실리콘(Si)의 함량 제어에 따른 효과를 구체적으로 살펴보면, 하기의 표 1 및 도 1 내지 도 6을 통해 확인할 수 있다.The effect of controlling the content of silicon (Si) will be described in detail in the following Table 1 and FIGS. 1 to 6.

(표 1)(Table 1)

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 표 1의 비교예 및 실시예들은 다른 원소는 본 발명에 따른 스프링강의 제한범위 내에서 동등한 수준으로 제어하고 실리콘(Si)만 제어변수로 하였다.In the comparative examples and the examples of Table 1, other elements were controlled to an equivalent level within the limit of the spring steel according to the present invention, and only silicon (Si) was a control variable.

실리콘(Si)의 함량을 1.35~1.45% 범위로 제한하였으므로 비교예 1 및 비교예 2의 경우 실리콘(Si)의 함량이 1.35%에 미달하며, 비교예 3의 경우 실리콘(Si)의 함량이 1.45%를 초과한다.Since the content of silicon (Si) was limited to the range of 1.35 to 1.45%, the content of silicon (Si) in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was less than 1.35%, the content of silicon (Si) in Comparative Example 3 was 1.45 %.

도 1 및 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 실리콘(Si)의 함량이 증가할수록 인장강도 및 스프링 단품의 일반피로수명도 함께 상승한다. 다만, 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 실리콘(Si)의 함량이 증가할수록 충격인성은 감소하며, 1.45%와 1.53% 사이를 경계로 하여 급속하게 감소하게 된다.As can be seen from Figs. 1 and 3, as the content of silicon (Si) increases, the tensile strength and the general fatigue life of the spring alone increase. However, as shown in FIG. 2, as the content of silicon increases, the impact toughness decreases and rapidly decreases with a boundary between 1.45% and 1.53%.

인장강도의 경우 KS B 0801레 따른 표준 인장시험편을 사용하여 측정되고 충격인성의 경우 KS D ISO 148-1에 따른 표준 충격시험편을 사용하여 측정된다.Tensile strength is measured using standard tensile specimens according to KS B 0801 and impact toughness is measured using standard impact specimens according to ISO 148-1.

또한, 코일스프링강 단품의 일반피로수명의 경우 20~120kgf/mm3의 반복 응력하에서 수명을 평가하는 스프링 전용 피로시험 장비를 사용하여 측정된다.In addition, for general fatigue life of a single coil spring steel, it is measured using a spring-only fatigue testing equipment that evaluates the life under cyclic stress of 20 to 120 kgf / mm 3 .

도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 실리콘(Si)의 함량에 따른 스프링 단품의 부식피로수명은 함량 1.35~1.45%에서 최적구간을 형성함을 알 수 있다. 이는 부식흠에 대한 노치 효과로 인해 충격인성이 급격하게 감소하는 구간(1.45%와 1.53% 사이)에서 스프링 단품의 부식피로수명도 함께 감소하게 된다.As can be seen from FIG. 4, the corrosion fatigue life of the single spring according to the content of silicon (Si) is found to be optimal from 1.35 to 1.45%. This results in a reduction in the corrosion fatigue life of the spring alone in the region where the impact toughness decreases sharply (between 1.45% and 1.53%) due to the notch effect on the corrosion flaw.

코일스프링강 단품의 부식피로수명의 경우 온도 35℃에서 5% NaCl 수용액의 분무가 이루어지면서 20~60kgf/mm3의 반복 응력하에서 수명을 평가하는 스프링 전용 피로시험 장비를 사용하여 측정된다. Corrosion fatigue life of a coil spring steel is measured using a spring-only fatigue testing equipment that evaluates the life under a cyclic stress of 20 to 60 kgf / mm 3 while spraying a 5% NaCl aqueous solution at a temperature of 35 ° C.

도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 실리콘(Si)의 함량 1.35~1.45%까지는 전탈탄 깊이가 40~50㎛ 수준을 유지하다가 1.45%와 1.53% 사이를 경계로 하여 급속하게 증가한다. 전탈탄 깊이는 코일스프링강의 탄소가 열처리에 의해 손실되면서 경도가 저하되는 깊이를 의미한다. 이는 전탈탄 깊이가 깊으면 깊을수록 코일스프링 단품의 일반피로수명 및 부식피로수명의 저하요인으로 작용하게 됨을 의미한다.As can be seen from FIG. 5, the depth of the decarburization is maintained at a level of 40 to 50 탆 within a range of 1.35 to 1.45% of silicon (Si), and rapidly increases between 1.45% and 1.53%. The total decarburization depth means the depth at which the hardness decreases as the carbon in the coil spring steel is lost by the heat treatment. This means that the deeper the depth of decarburization, the deeper the deeper the deeper the deeper the deeper the deeper the deeper the decline in the fatigue life and corrosion fatigue life.

전탈탄의 깊이 측정은 경도법을 통해 이루어진다. 표면으로부터 경도가 급격히 증가하기 전까지의 깊이가 전탈탄의 깊이가 되는 것이다.The depth of pre-decarburization is measured by the hardness method. The depth from the surface until the hardness is abruptly increased becomes the depth of the decarburization.

한편, 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이 실리콘(Si)의 함량 1.35~1.45%까지는 페라이트 탈탄의 깊이가 1㎛ 이하 수준을 유지하다가 1.45%와 1.53% 사이를 경계로 하여 급속하게 증가한다. 페라이트 탈탄의 깊이는 코일스프링강의 표면에 탄소 손실 정도가 클때 나타나는 백색의 페라이트 조직을 의미하는 것으로 1㎛ 이하의 페라이트 탈탄의 깊이까지는 일반피로수명 및 부식피로수명에 큰 영향을 주지 못하나, 1㎛을 초과하게 되면 전탈탄의 깊이와 마찬가지로 코일스프링 단품의 일반피로수명 및 부식피로수명의 저하요인으로 작용하게 된다.Meanwhile, as can be seen from FIG. 6, the depth of ferrite decarburization is maintained at a level of 1 탆 or less up to the content of silicon (Si) of 1.35 to 1.45%, and rapidly increases between 1.45% and 1.53%. The depth of ferrite decarburization means a white ferrite structure which appears when the degree of carbon loss is large on the surface of coil spring steel. The depth of ferrite decarburization of 1 μm or less does not greatly affect the general fatigue life and corrosion fatigue life, It will act as a cause of degradation of the general fatigue life and corrosion fatigue life of the single coil spring as well as the depth of decarburization.

페라이트 탈탄의 깊이 측정은 현미경법을 통해 이루어진다. 현미경을 통해 단면을 찍어 백색의 페라이트 조직의 깊이를 측정하는 것이다. 이는 도 44에서 확인할 수 있는 바와 같이 백색의 페라이트 탈탄의 깊이가 1㎛ 이하로 형성되어 백색의 페라이트 조직을 명확하게 관찰할 수 없음을 알 수 있다.The depth of ferrite decarburization is measured by microscopy. The cross section is taken through a microscope to measure the depth of the white ferrite structure. As can be seen from FIG. 44, the depth of the white ferrite decarburization is less than 1 mu m, and the white ferrite structure can not be clearly observed.

따라서 상기와 같은 이유로 실리콘(Si)의 함량은 1.35~1.45% 범위로 제한함이 타당하다.Therefore, it is appropriate that the content of silicon (Si) is limited within the range of 1.35 to 1.45%.

망간(Mn)의 함량 제어에 따른 효과를 구체적으로 살펴보면, 하기의 표 2 및 도 7 내지 도 10을 통해 확인할 수 있다.The effect of controlling the content of manganese (Mn) will be described in detail with reference to Table 2 and FIG. 7 to FIG.

(표 2)(Table 2)

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 표 2의 비교예 및 실시예들은 다른 원소는 본 발명에 따른 코일스프링강의 제한범위 내에서 동등한 수준으로 제어하고 망간(Mn)만 제어변수로 하였다.In the comparative examples and the examples of Table 2, other elements were controlled to the same level within the limit of the coil spring steel according to the present invention, and only manganese (Mn) was a control variable.

망간(Mn)의 함량을 0.95~1.05% 범위로 제한하였으므로 비교예 4 및 비교예 5의 경우 망간(Mn)의 함량이 0.95%에 미달하며, 비교예 6의 경우 망간(Mn)의 함량이 1.05%를 초과한다.The content of manganese (Mn) in Comparative Example 4 and Comparative Example 5 was less than 0.95%, and the content of manganese (Mn) in Comparative Example 6 was 1.05 %.

도 7 및 도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이 망간(Mn)의 함량이 증가할수록 인장강도 및 코일스프링 단품의 일반피로수명도 함께 상승한다. 다만, 도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이 망간(Mn)의 함량이 증가할수록 충격인성은 감소하는 추세이며, 1.05%와 1.17% 사이를 경계로 하여 급속하게 감소하게 된다.As can be seen from FIGS. 7 and 9, as the content of manganese (Mn) increases, the tensile strength and the general fatigue life of a single coil spring also increase. However, as shown in FIG. 8, as the content of manganese (Mn) increases, the impact toughness tends to decrease, and rapidly decreases with the boundary between 1.05% and 1.17%.

도 10에서 확인할 수 있는 바와 같이 망간(Mn)의 함량에 따른 스프링 단품의 부식피로수명은 함량 0.95~1.05%에서 최적구간을 형성함을 알 수 있다. 이는 부식흠에 대한 노치 효과로 인해 충격인성이 급격하게 감소하는 구간(1.05%와 1.17% 사이)에서 스프링 단품의 부식피로수명도 함께 감소하게 되는 것이다.10, it can be seen that the corrosion fatigue life of the single spring according to the content of manganese (Mn) forms an optimum section at a content of 0.95 to 1.05%. This is because the corrosion fatigue life of the spring alone decreases with the notch effect on the corrosion flaws (1.05% and 1.17%), where the impact toughness decreases sharply.

한편, 전탈탄 및 페라이트 탈탄의 깊이는 망간(Mn)의 함유에 따라 거의 영향을 받지 않았다.On the other hand, depths of decarburization and ferrite decarburization were hardly affected by the content of manganese (Mn).

인(P)의 함량 제어에 따른 효과를 구체적으로 살펴보면, 하기의 표 3 및 도 11 내지 도 13을 통해 확인할 수 있다.The effect of the content control of phosphorus (P) will be described in detail with reference to Table 3 and FIG. 11 to FIG.

(표 3)(Table 3)

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 표 3의 비교예 및 실시예들은 다른 원소는 본 발명에 따른 코일스프링강의 제한범위 내에서 동등한 수준으로 제어하고 인(P)만 제어변수로 하였다.In the comparative examples and the examples in Table 3, other elements were controlled to the same level within the limit of the coil spring steel according to the present invention, and only the phosphorus (P) was set as a control variable.

인(P)의 함량을 0.003~0.015% 범위로 제한하였으므로 비교예 7 및 비교예 8의 경우 인(P)의 함량이 0.015%를 초과한다.Since the content of phosphorus (P) is limited within the range of 0.003 to 0.015%, the content of phosphorus (P) in Comparative Examples 7 and 8 exceeds 0.015%.

도 11에서 확인할 수 있는 바와 같이 인(P)의 함량이 증가하여도 코일스프링 단품의 일반피로수명은 약 80만회 이상을 유지한다. 이는 인(P)의 함량 제어가 코일스프링 단품의 일반피로수명에는 큰 영향을 주지 않는다는 것을 의미한다.As can be seen from FIG. 11, even though the content of phosphorus (P) increases, the general fatigue life of a single coil spring maintains about 800,000 times or more. This means that the content control of phosphorus (P) does not significantly affect the general fatigue life of a single coil spring.

반면, 도 12 및 도 13에서 확인할 수 있는 바와 같이 인(P)의 함량이 증가할수록 부식흠의 깊이가 깊어지고 코일스프링 단품의 부식피로수명이 감소함을 알 수 있다. 더구나, 0.015%와 0.021% 사이를 경계로 하여 부식흠의 깊이가 급속하게 깊어지고 코일스프링 단품의 부식피로수명이 급속하게 감소하게 된다. 이는 인(P)의 함량이 경계를 넘어서면서 충격저항을 저하되고 템퍼링 취성을 촉진되기 때문이다.On the other hand, as can be seen from FIGS. 12 and 13, it can be seen that as the content of phosphorus (P) increases, the depth of corrosion flaw becomes deeper and the corrosion fatigue life of single coil spring decreases. Moreover, the depth of corrosion bumps deepens rapidly with the boundary between 0.015% and 0.021%, and the corrosion fatigue life of a single coil spring is rapidly reduced. This is because the content of phosphorus (P) exceeds the boundary and the impact resistance is lowered and the tempering brittleness is promoted.

부식흠의 깊이(㎛)의 경우 360시간 동안 온도 35℃에서 5% NaCl 수용액의 분무를 통해 내부식성을 평가한다. 부식흠의 깊이가 얕을수록 부식특성이 우수하다.For corrosion depths (㎛), corrosion resistance is assessed by spraying a 5% NaCl aqueous solution at 35 ° C for 360 hours. Corrosion The shallow depth of the scratches results in excellent corrosion characteristics.

따라서 상기와 같은 이유로 인(P)의 함량은 0.003~0.015% 범위로 제한함이 타당하다.Therefore, the content of phosphorus (P) should be limited within the range of 0.003 to 0.015%.

황(S)의 함량 제어에 따른 효과를 구체적으로 살펴보면, 하기의 표 4 및 도 14 내지 도 16을 통해 확인할 수 있다.The effect of controlling the content of sulfur (S) will be described in detail with reference to Table 4 and FIG. 14 to FIG.

(표 4)(Table 4)

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 표 4의 비교예 및 실시예들은 다른 원소는 본 발명에 따른 코일스프링강의 제한범위 내에서 동등한 수준으로 제어하고 황(S)만 제어변수로 하였다.In the comparative examples and the examples in Table 4, other elements were controlled to an equivalent level within the limit of the coil spring steel according to the present invention, and only sulfur (S) was a control variable.

황(S)의 함량을 0.003~0.010% 범위로 제한하였으므로 비교예 9 및 비교예 10의 경우 황(S)의 함량이 0.010%를 초과한다.Since the content of sulfur (S) is limited within the range of 0.003 to 0.010%, the content of sulfur (S) in Comparative Example 9 and Comparative Example 10 exceeds 0.010%.

도 14에서 확인할 수 있는 바와 같이 황(S)의 함량이 증가하여도 코일스프링 단품의 일반피로수명은 약 80만회 이상으로 동등수준을 유지하다가 0.010%와 0.021% 사이를 경계로 하여 코일스프링 단품의 일반피로수명이 급격하게 감소한다. 이는 황(S)의 함량이 경계를 넘어서면서 MnS 개재물의 영향이 커지기 때문이다.As can be seen from FIG. 14, even when the content of sulfur (S) increases, the general fatigue life of a single coil spring maintains the same level as about 800,000 times or more, while the boundary between 0.010% and 0.021% The general fatigue life is drastically reduced. This is because the influence of MnS inclusions increases as the content of sulfur (S) exceeds the boundary.

또한, 도 15 및 도 16에서 확인할 수 있는 바와 같이 황(S)의 함량이 증가할수록 부식흠의 깊이가 깊어지고 코일스프링 단품의 부식피로수명이 감소함을 알 수 있다. 더구나, 0.010%와 0.021% 사이를 경계로 하여 부식흠의 깊이가 급속하게 깊어지고 코일스프링 단품의 부식피로수명이 급속하게 감소하게 된다. 이는 황(S)의 함량이 경계를 넘어서면서 MnS 개재물이 표면의 부식 초기 시작점 역할을 하기 때문이다.15 and 16, it can be seen that as the content of sulfur (S) increases, the depth of corrosion flaw becomes deeper and the corrosion fatigue life of single coil spring decreases. Moreover, the depth of corrosion bumps deepens rapidly with the boundary between 0.010% and 0.021%, and the corrosion fatigue life of a single coil spring is rapidly reduced. This is because the content of sulfur (S) exceeds the boundary and MnS inclusions serve as an initial point of corrosion of the surface.

따라서 상기와 같은 이유로 황(S)의 함량은 0.003~0.010% 범위로 제한함이 타당하다.Therefore, it is appropriate that the content of sulfur (S) is limited within the range of 0.003 to 0.010%.

크롬(Cr)의 함량 제어에 따른 효과를 구체적으로 살펴보면, 하기의 표 5 및 도 17 내지 도 20을 통해 확인할 수 있다.The effect of controlling the content of chromium (Cr) will be described in detail in Table 5 and FIGS. 17 to 20 below.

(표 5)(Table 5)

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 표 5의 비교예 및 실시예들은 다른 원소는 본 발명에 따른 코일스프링강의 제한범위 내에서 동등한 수준으로 제어하고 크롬(Cr)만 제어변수로 하였다.In the comparative examples and the examples of Table 5, other elements were controlled to an equivalent level within the limit of the coil spring steel according to the present invention, and only chromium (Cr) was a control variable.

크롬(Cr)의 함량을 0.70~0.90% 범위로 제한하였으므로 비교예 11의 경우 크롬(Cr)의 함량이 0.70%에 미달하며, 비교예 12의 경우 크롬(Cr)의 함량이 0.90%를 초과한다.Since the content of chromium (Cr) was limited to the range of 0.70 to 0.90%, the content of chromium (Cr) in Comparative Example 11 was less than 0.70%, and the content of chromium (Cr) in Comparative Example 12 exceeded 0.90% .

도 17 및 도 19에서 확인할 수 있는 바와 같이 크롬(Cr)의 함량이 증가할수록 인장강도 및 코일스프링 단품의 일반피로수명도 함께 상승한다. 다만, 도 18에서 확인할 수 있는 바와 같이 크롬(Cr)의 함량이 증가할수록 충격인성은 감소하는 추세이며, 0.90%와 0.94% 사이를 경계로 하여 급속하게 감소하게 된다.As can be seen from Figs. 17 and 19, as the content of chromium (Cr) increases, the tensile strength and the general fatigue life of the single coil spring also increase. However, as can be seen from FIG. 18, as the content of chromium (Cr) increases, the impact toughness tends to decrease, and rapidly decreases with the boundary between 0.90% and 0.94%.

도 20에서 확인할 수 있는 바와 같이 크롬(Cr)의 함량에 따른 스프링 단품의 부식피로수명은 함량 0.70~0.90%에서 최적구간을 형성함을 알 수 있다. 이는 부식흠에 대한 노치 효과로 인해 충격인성이 급격하게 감소하는 구간(0.90%와 0.94% 사이)에서 스프링 단품의 부식피로수명도 함께 감소하게 되는 것이다.As can be seen from FIG. 20, the corrosion fatigue life of the single spring according to the content of chromium (Cr) is found to form an optimum section at a content of 0.70 to 0.90%. This is because the corrosion fatigue life of the spring alone decreases with the notch effect on the corrosion flaws (0.90% and 0.94%) where the impact toughness decreases sharply.

구리(Cu)의 함량 제어에 따른 효과를 구체적으로 살펴보면, 하기의 표 6 및 도 21 내지 도 25를 통해 확인할 수 있다.The effect of controlling the content of copper (Cu) will be described in detail with reference to Table 6 and FIGS. 21 to 25 below.

(표 6)(Table 6)

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 표 6의 비교예 및 실시예들은 다른 원소는 본 발명에 따른 코일스프링강의 제한범위 내에서 동등한 수준으로 제어하고 구리(Cu)만 제어변수로 하였다.In the comparative examples and the examples of Table 6, other elements were controlled to an equivalent level within the limit of the coil spring steel according to the present invention, and only Cu was a control variable.

구리(Cu)의 함량을 0.30~0.40% 범위로 제한하였으므로 비교예 13의 경우 구리(Cu)의 함량이 0.30%에 미달하며, 비교예 14의 경우 구리(Cu)의 함량이 0.40%를 초과한다.The content of copper (Cu) in the case of Comparative Example 13 was less than 0.30%, and the content of copper (Cu) in Comparative Example 14 exceeded 0.40% because the content of copper was limited to the range of 0.30 to 0.40% .

도 21 및 도 22에서 확인할 수 있는 바와 같이 구리(Cu)의 함량이 증가할수록 부식속도 및 부식흠의 깊이가 감소한다.As can be seen from Figs. 21 and 22, as the content of copper (Cu) increases, the corrosion rate and depth of corrosion flaws decrease.

부식속도(A/cm2)의 경우 온도 35℃에서 5% NaCl 수용액에 시편을 침지하여 전류밀도를 통해 내부식성을 평가한다. 전류밀도가 낮을수록 부식특성이 우수하다. For corrosion rate (A / cm 2 ), the corrosion resistance is evaluated by the current density by immersing the specimen in a 5% NaCl aqueous solution at a temperature of 35 ° C. The lower the current density, the better the corrosion characteristics.

구리(Cu)의 함량이 증가할수록 최표면 부식산화물의 치밀화로 인해 부식이 내부로 진전되는 속도가 감소하게 된다. 이는 곧 부식피로수명의 증가요인으로 작용하게 된다.As the content of copper (Cu) increases, the rate at which corrosion progresses inside due to the densification of the outermost surface oxides decreases. This is the cause of the increase of corrosion fatigue life.

도 23에서 확인할 수 있는 바와 같이 충격인성은 구리(Cu)의 함량이 증가할수록 낮아지는 추세이며 0.40%와 0.43% 사이를 경계로 하여 급속하게 감소하게 된다.As can be seen from FIG. 23, impact toughness tends to be lowered as the content of copper (Cu) increases, and rapidly decreases with a boundary between 0.40% and 0.43%.

코일스프링 단품의 일반피로수명의 경우 도 24에서 확인할 수 있는 바와 같이 구리(Cu)의 함량이 증가하여도 큰 차이가 없다.In the case of the general fatigue life of the single coil spring, as shown in FIG. 24, there is no significant difference even if the content of copper (Cu) increases.

도 25에서 확인할 수 있는 바와 같이 구리(Cu)의 함량에 따른 코일스프링 단품의 부식피로수명은 함량 0.30~0.40%에서 최적구간을 형성함을 알 수 있다. 이는 구리(Cu)의 함량이 임계점을 넘으면 표면부 농화층 생성에 의한 취성이 증대되어 크랙의 발생이 많아지므로 구간(0.40%와 0.43% 사이)에서 코일스프링 단품의 부식피로수명도 급격히 감소하게 되는 것이다.As can be seen from FIG. 25, the corrosion fatigue life of the single coil spring according to the content of copper (Cu) is found to be optimum at a content of 0.30 to 0.40%. This is because when the content of copper exceeds the critical point, the brittleness due to the formation of the superficial layer is increased and the occurrence of cracks increases, so that the corrosion fatigue life of the coil spring is also drastically reduced at the interval (between 0.40% and 0.43%) will be.

따라서 상기와 같은 이유로 구리(Cu)의 함량은 0.30~0.40% 범위로 제한함이 타당하다.Therefore, it is appropriate that the content of copper (Cu) is limited within the range of 0.30 to 0.40%.

바나듐(V)의 함량 제어에 따른 효과를 구체적으로 살펴보면, 하기의 표 7 및 도 26 내지 도 29를 통해 확인할 수 있다.The effect of controlling the content of vanadium (V) can be confirmed in detail by referring to Table 7 and FIG. 26 to FIG.

(표 7)(Table 7)

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 표 7의 비교예 및 실시예들은 다른 원소는 본 발명에 따른 코일스프링강의 제한범위 내에서 동등한 수준으로 제어하고 바나듐(V)만 제어변수로 하였다.In the comparative examples and the examples of Table 7, other elements were controlled to an equivalent level within the limit of the coil spring steel according to the present invention, and only vanadium (V) was a control variable.

바나듐(V)의 함량을 0.10~0.15% 범위로 제한하였으므로 비교예 15의 경우 바나듐(V)의 함량이 0.10%에 미달하며, 비교예 16의 경우 바나듐(V)의 함량이 0.15%를 초과한다.Since the content of vanadium (V) was limited to the range of 0.10 to 0.15%, the content of vanadium (V) in Comparative Example 15 was less than 0.10%, and in Comparative Example 16, the content of vanadium (V) .

도 26 및 도 28에서 확인할 수 있는 바와 같이 바나듐(V)의 함량이 증가할수록 인장강도 및 코일스프링 단품의 일반피로수명도 함께 상승한다. 다만, 도 27에서 확인할 수 있는 바와 같이 바나듐(V)의 함량이 증가할수록 충격인성은 감소하는 추세이며, 0.15%와 0.17% 사이를 경계로 하여 급속하게 감소하게 된다.As can be seen from Figs. 26 and 28, as the content of vanadium (V) increases, the tensile strength and the general fatigue life of a single coil spring also increase. However, as can be seen from FIG. 27, as the content of vanadium (V) increases, the impact toughness tends to decrease and rapidly decreases with the boundary between 0.15% and 0.17%.

도 29에서 확인할 수 있는 바와 같이 바나듐(V)의 함량에 따른 스프링 단품의 부식피로수명은 함량 0.10~0.15%에서 최적구간을 형성함을 알 수 있다. 석출물 조대화에 의한 취성 및 크랙민감도 증가에 의한 충격인성이 감소하는 구간에서 동일하게 단품의 부식피로수명이 감소한다.As can be seen from FIG. 29, it can be seen that the corrosion fatigue life of the single spring according to the content of vanadium (V) forms an optimum section at a content of 0.10 to 0.15%. The corrosion fatigue life of the single component decreases in the section where impact toughness due to brittleness and crack sensitivity due to precipitation coarsening is reduced.

따라서 상기와 같은 이유로 바나듐(V)의 함량은 0.10~0.15% 범위로 제한함이 타당하다.Therefore, it is appropriate that the content of vanadium (V) is limited within the range of 0.10 to 0.15%.

알루미늄(Al)의 함량 제어에 따른 효과를 구체적으로 살펴보면, 하기의 표 8 및 도 30 내지 도 32를 통해 확인할 수 있다.The effect of controlling the content of aluminum (Al) will be described in detail with reference to Table 8 and FIG. 30 to FIG.

(표 8)(Table 8)

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 표 8의 비교예 및 실시예들은 다른 원소는 본 발명에 따른 코일스프링강의 제한범위 내에서 동등한 수준으로 제어하고 알루미늄(Al)만 제어변수로 하였다.In the comparative examples and the examples of Table 8, other elements were controlled to an equivalent level within the limit of the coil spring steel according to the present invention, and only aluminum (Al) was a control variable.

알루미늄(Al)의 함량을 0.010~0.040% 범위로 제한하였고 보다 바람직하게는 0.010~0.030% 범위로 제한하였으므로 비교예 17 및 비교예 18의 경우 알루미늄(Al)의 함량이 0.10%에 미달하며, 실시예 22의 경우 알루미늄(Al)의 함량이 0.030%를 초과한다.The content of aluminum (Al) was limited within the range of 0.010 to 0.040%, and more preferably, within the range of 0.010 to 0.030%. Thus, in Comparative Example 17 and Comparative Example 18, the content of aluminum (Al) was less than 0.10% In the case of Example 22, the content of aluminum (Al) exceeds 0.030%.

도 30에서 확인할 수 있는 바와 같이 알루미늄(Al)의 함량 변화에도 불구하고 인장강도에는 큰 변화가 없다.As can be seen in FIG. 30, there is no significant change in the tensile strength despite the change in the content of aluminum (Al).

도 31 및 도 32에서 확인할 수 있는 바와 같이 알루미늄(Al)의 함량에 따른 스프링 단품의 일반피로수명 및 부식피로수명은 함량 0.010~0.030%에서 최적구간을 형성함을 알 수 있다. 알루미늄(Al)의 첨가 목적은 조직을 미세화함으로써 피로수명을 향상시키기 위함인데 알루미늄(Al) 성분이 증가될수록 단품의 일반피로수명 및 부식피로수명은 증대되다가 급격히 감소하는 구간이 존재하게 된다.As can be seen from FIGS. 31 and 32, it can be seen that the general fatigue life and corrosion fatigue life of a single spring according to the content of aluminum form an optimal section at a content of 0.010 to 0.030%. The purpose of aluminum (Al) addition is to improve the fatigue life by miniaturizing the structure. As the aluminum (Al) component is increased, the general fatigue life and corrosion fatigue life of the single component are increased, and there is a period of rapid decrease.

단품의 일반피로수명 및 부식피로수명이 증대되는 구간은 알루미늄(Al)의 첨가에 의한 결정립의 미세화 효과에 의한 것이다. 단품의 일반피로수명 및 부식피로수명이 감소하는 구간은 알루미늄(Al) 개재물의 조대화 영향에 의한 것이다.The section in which the general fatigue life and the corrosion fatigue life of the single component are increased is due to the effect of refining the crystal grains by the addition of aluminum (Al). The interval in which the general fatigue life and corrosion fatigue life of the single component decreases is due to the coarsening effect of aluminum (Al) inclusions.

도 45에서 확인할 수 있는 것과 같이 알루미늄(Al)의 함량이 증가할수록 결정립의 크기는 감소하나 일정 이상을 초과할 경우 개재물이 형성된다.As can be seen from FIG. 45, as the content of aluminum (Al) increases, the size of the crystal decreases, but when it exceeds a certain level, inclusions are formed.

비교예 17은 결정립의 크기가 36㎛이고 비교예 18은 33㎛이었으나 실시예 20는 27㎛이고 실시예 21는 24㎛이다가 실시예 22로 가면서 다시 결정립의 크기는 25㎛로 증대되었다. 이에 따라 0.030%와 0.040% 사이에서 단품의 일반피로수명 및 부식피로수명이 급격하게 감소한다.In Comparative Example 17, the size of the crystal grains was 36 mu m, and Comparative Example 18 was 33 mu m, while Example 20 was 27 mu m and Example 21 was 24 mu m. As a result, the general fatigue life and corrosion fatigue life of single components are drastically reduced between 0.030% and 0.040%.

따라서 상기와 같은 이유로 알루미늄(Al)의 함량은 0.010~0.040% 범위로, 보다 바람직하게는 0.010~0.030% 범위로 제한함이 타당하다.Therefore, it is appropriate that the content of aluminum (Al) is limited to the range of 0.010 to 0.040%, more preferably 0.010 to 0.030%.

티타늄(Ti)의 함량 제어에 따른 효과를 구체적으로 살펴보면, 하기의 표 9 및 도 33 내지 도 35를 통해 확인할 수 있다.The effect of controlling the content of titanium (Ti) will be described in detail with reference to Table 9 and FIG. 33 to FIG.

(표 9)(Table 9)

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 표 9의 비교예 및 실시예들은 다른 원소는 본 발명에 따른 코일스프링강의 제한범위 내에서 동등한 수준으로 제어하고 티타늄(Ti)만 제어변수로 하였다.In the comparative examples and the examples of Table 9, other elements were controlled to an equivalent level within the limit of the coil spring steel according to the present invention, and only titanium (Ti) was a control variable.

티타늄(Ti)의 함량을 0.010~0.033% 범위로 제한하였고 보다 바람직하게는 0.010~0.030% 범위로 제한하였으므로 비교예 19 및 비교예 20의 경우 티타늄(Ti)의 함량이 0.10%에 미달하며, 실시예 25의 경우 티타늄(Ti)의 함량이 0.030%를 초과한다.The content of titanium (Ti) was limited within the range of 0.010 to 0.033%, and more preferably, within the range of 0.010 to 0.030%. Therefore, the content of titanium (Ti) in Comparative Example 19 and Comparative Example 20 was less than 0.10% In Example 25, the content of titanium (Ti) exceeds 0.030%.

도 33에서 확인할 수 있는 바와 같이 티타늄(Ti)의 함량 변화에도 불구하고 인장강도에는 큰 변화가 없다.As can be seen from FIG. 33, there is no significant change in the tensile strength despite the change in the content of titanium (Ti).

도 34 및 도 35에서 확인할 수 있는 바와 같이 티타늄(Ti)의 함량에 따른 스프링 단품의 일반피로수명 및 부식피로수명은 함량 0.010~0.030%에서 최적구간을 형성함을 알 수 있다. 티타늄(Ti)의 첨가 목적은 조직을 미세화함으로써 피로수명을 향상시키고 입계 강화원소인 보론 효과를 극대화하기 위함인데 티타늄(Ti) 성분이 증가될수록 단품의 일반피로수명 및 부식피로수명은 증대되다가 급격히 감소하는 구간이 존재하게 된다.As can be seen from FIGS. 34 and 35, the general fatigue life and corrosion fatigue life of the single spring according to the content of titanium (Ti) are found to be optimum from 0.010 to 0.030%. The purpose of the addition of titanium (Ti) is to improve the fatigue life by miniaturizing the structure and to maximize the boron effect, which is the strengthening element of the grain boundary. As the titanium (Ti) component increases, the general fatigue life and corrosion fatigue life of the single component increase, .

단품의 일반피로수명 및 부식피로수명이 증대되는 구간은 티타늄(Ti)의 첨가에 의한 결정립의 미세화 효과에 의한 것이다. 단품의 일반피로수명 및 부식피로수명이 감소하는 구간은 고경도의 TiN 등과 같은 석출물의 조대화 영향에 따른 피로기점으로 작용한 효과에 의한 것이다.The section where the general fatigue life and corrosion fatigue life of the single component is increased is due to the effect of grain refinement by the addition of titanium (Ti). The section where the general fatigue life and the corrosion fatigue life of the single component are reduced is due to the effect of acting as a fatigue starting point due to the coarsening effect of precipitates such as high-hardness TiN.

도 46에서 확인할 수 있는 것과 같이 티타늄(Ti)의 함량이 증가할수록 결정립의 크기는 감소하나 일정 이상을 초과할 경우 석출물이 형성된다.As can be seen from FIG. 46, as the content of titanium (Ti) increases, the grain size decreases, but when it exceeds a certain level, precipitates are formed.

비교예 19은 결정립의 크기가 38㎛이고 비교예 20은 35㎛이었으나 실시예 23은 29㎛이고 실시예 24는 25㎛이다가 실시예 25로 가면서 다시 결정립의 크기는 26㎛로 증대되었다. 이에 따라 0.030%와 0.033% 사이에서 단품의 일반피로수명 및 부식피로수명이 급격하게 감소한다.In Comparative Example 19, the size of the crystal grains was 38 탆, and that of Comparative Example 20 was 35 탆, while that of Example 23 was 29 탆, and that of Example 24 was 25 탆. As a result, the general fatigue life and corrosion fatigue life of single components are drastically reduced between 0.030% and 0.033%.

따라서 상기와 같은 이유로 티타늄(Ti)의 함량은 0.010~0.033% 범위로, 보다 바람직하게는 0.010~0.030% 범위로 제한함이 타당하다.Therefore, it is appropriate to limit the content of titanium (Ti) to a range of 0.010 to 0.033%, more preferably to a range of 0.010 to 0.030%.

몰리브덴(Mo)의 함량 제어에 따른 효과를 구체적으로 살펴보면, 하기의 표 10 및 도 36 내지 도 39를 통해 확인할 수 있다.The effects of controlling the content of molybdenum (Mo) will be described in detail with reference to Table 10 and FIGS. 36 to 39 below.

(표 10)(Table 10)

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 표 10의 비교예 및 실시예들은 다른 원소는 본 발명에 따른 코일스프링강의 제한범위 내에서 동등한 수준으로 제어하고 몰리브덴(Mo)만 제어변수로 하였다.In the comparative examples and the examples in Table 10, other elements were controlled to an equivalent level within the limit of the coil spring steel according to the present invention, and only molybdenum (Mo) was used as a control variable.

몰리브덴(Mo)의 함량을 0.05~0.15% 범위로 제한하였으므로 비교예 21 및 비교예 22의 경우 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.05%에 미달하며, 비교예 23 및 비교예 24의 경우 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.15%를 초과한다.Molybdenum (Mo) content was less than 0.05% in the case of Comparative Example 21 and Comparative Example 22, and the content of molybdenum (Mo) in Comparative Example 23 and Comparative Example 24 was less than 0.05% Is more than 0.15%.

도 36에서 확인할 수 있는 바와 같이 몰리브덴(Mo)의 함량이 증가할수록 인장강도도 함께 상승한다. 다만, 도 37에서 확인할 수 있는 바와 같이 몰리브덴(Mo)의 함량이 증가할수록 충격인성은 감소하는 추세이며, 0.15%와 0.17% 사이를 경계로 하여 급속하게 감소하게 된다.As can be seen from FIG. 36, the tensile strength also increases as the content of molybdenum (Mo) increases. However, as can be seen from FIG. 37, as the content of molybdenum (Mo) increases, the impact toughness tends to decrease and rapidly decreases with the boundary between 0.15% and 0.17% as the boundary.

도 38에서 확인할 수 있는 바와 같이 몰리브덴(Mo)의 함량이 증가할수록 부식흠의 깊이가 깊어짐을 알 수 있다. 도 39에서 확인할 수 있는 바와 같이 몰리브덴(Mo)의 함량이 증가할수록 단품의 부식피로수명은 증가하다가 함량이 0.15%를 넘어가면서 향상효과가 미미해진다. 단품의 부식피로수명 증대구간은 소재 강도 향상 및 부식흠의 깊이 감소에 의한 것이고 단품의 부식피로수명 미변화구간은 부식흠의 깊이는 감소하나 충격인성 감소 동반에 따른 것이다.As can be seen from FIG. 38, it can be seen that as the content of molybdenum (Mo) increases, the depth of erosion becomes deeper. As can be seen from FIG. 39, as the content of molybdenum (Mo) increases, the corrosion fatigue life of the single component increases, but the improvement effect becomes insignificant as the content exceeds 0.15%. The increase in the corrosion fatigue life of the single component is due to the improvement of the strength of the material and the reduction of the depth of the corrosion flaw. The corrosion fatigue life of the single component is not changed.

본 발명에 따른 조성을 갖는 코일스프링강의 경우 기존재 및 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S) 크롬(Cr), 구리(Cu), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 몰리브덴(Mo) 등이 본 발명의 함량 미만이거나, 초과하는 경우와 비교하여 우수한 특성을 가짐을 하기 표 11 및 도 40 내지 도 43을 통해 확인할 수 있다.In the case of the coil spring steel having the composition according to the present invention, the presence of the base and the presence of silicon, manganese, phosphorus, sulfur, chromium, copper, vanadium, aluminum ), Titanium (Ti), molybdenum (Mo), and the like have an excellent characteristic as compared with the content of the present invention in the case of less than or exceeding the content of the present invention, as shown in Table 11 and FIGS. 40 to 43.

(표 11)(Table 11)

Figure pat00011
Figure pat00011

도 40 및 도 41에서 확인할 수 있는 바와 같이 충격인성의 경우 기존재와 유사한 수준의 인성을 확보하였으나 인장강도의 경우 2150MPa 이상이 되어 기존의 코일스프링 단품당 무게를 3kg이하로 감소시킬 수 있게 됨으로써 차량에 적용 시 경량화를 이룰 수 있다.40 and 41, the toughness of the impact toughness is maintained at a level similar to that of the existing toughness but the tensile strength is 2150 MPa or more so that the weight per conventional coil spring can be reduced to 3 kg or less, It can be lightened.

도 42 및 도 43에서 확인할 수 있는 바와 같이 코일스프링강 단품의 일반피로수명의 경우 80만회 이상이고 부식피로수명의 경우 50만회 이상으로 형성됨을 확인할 수 있다.As can be seen from Figs. 42 and 43, it can be confirmed that the general coil spring steel product has a general fatigue life of 800,000 times or more and a corrosion fatigue life of 500,000 times or more.

내부식성을 보완하는 수단으로 우레탄호스 등을 필요로 했던 기존재와 달리 본 발명에 따른 코일스프링강의 경우 내부식성이 향상되어 별도로 우레탄호스 등을 필요로 하지 않고 이는 곧 원가절감으로 이어지게 된다.The corrosion resistance of the coil spring steel according to the present invention is improved, unlike the prior art, which requires a urethane hose or the like as a means for supplementing corrosion resistance, so that a urethane hose or the like is not separately required.

(제조방법)(Manufacturing method)

중량%로, 탄소(C) : 0.51~0.57%, 실리콘(Si) : 1.35~1.45%, 망간(Mn) : 0.95~1.05%, 인(P) : 0.003~0.015%, 황(S) : 0.003~0.010%, 크롬(Cr) : 0.70~0.90%, 구리(Cu) : 0.30~0.40%, 바나듐(V) : 0.10~0.15%, 알루미늄(Al) : 0.010~0.040%, 티타늄(Ti) : 0.010~0.033%, 몰리브덴(Mo) : 0.05~0.15%, 니켈(Ni) : 0.25~0.35%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재의 선재가공 및 필링공정이 이루어진다.(Si): 0.35 to 1.45%, manganese (Mn): 0.95 to 1.05%, phosphorus (P): 0.003 to 0.015%, sulfur (S): 0.003 (Al): 0.010 to 0.040%, titanium (Ti): 0.010%, and the like. (Fe) and other unavoidable impurities are carried out in the wire roving and peeling process of the steel containing 0.05-0.13%, 0.05-0.15% molybdenum (Mo), 0.25-0.35% nickel (Ni)

이 후 상기 선재를 일정고온에서 일정시간 동안 유지한 후 공랭함으로써 결정립을 미세화하고 조직을 균질화 하는 제어열처리공정을 거친다. 상기 제어열처리공정은 950~1000℃에서 4~6분 유지한다. 이는 최표면 경도저하를 최소화하기 위함이다. 이 후 상기 균질화된 선재에 강도와 인성을 부여하는 담금질 및 뜨임공정을 함으로써 코일스프링이 만들어진다.Thereafter, the wire rod is kept at a certain high temperature for a certain period of time and air-cooled, thereby finely grinding the grain and homogenizing the structure. The control annealing process is maintained at 950 to 1000 ° C for 4 to 6 minutes. This is to minimize the decrease of the surface hardness. Thereafter, the coil spring is produced by performing quenching and tempering processes for imparting strength and toughness to the homogenized wire rod.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

Claims (7)

중량%로, 탄소(C) : 0.51~0.57%, 실리콘(Si) : 1.35~1.45%, 망간(Mn) : 0.95~1.05%, 인(P) : 0.003~0.015%, 황(S) : 0.003~0.010%, 크롬(Cr) : 0.70~0.90%, 구리(Cu) : 0.30~0.40%, 바나듐(V) : 0.10~0.15%, 알루미늄(Al) : 0.010~0.040%, 티타늄(Ti) : 0.010~0.033%, 몰리브덴(Mo) : 0.05~0.15%, 니켈(Ni) : 0.25~0.35%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 코일스프링강.(Si): 0.35 to 1.45%, manganese (Mn): 0.95 to 1.05%, phosphorus (P): 0.003 to 0.015%, sulfur (S): 0.003 (Al): 0.010 to 0.040%, titanium (Ti): 0.010%, and the like. To 0.033% molybdenum (Mo), from 0.05 to 0.15% molybdenum (Ni), from 0.25 to 0.35% nickel, and the balance iron (Fe) and other unavoidable impurities. 청구항 1에 있어서,
결정립(Grain)의 크기는 29㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 코일스프링강.The method according to claim 1,
And the size of the grain (Grain) is 29 占 퐉 or less. 청구항 1에 있어서,
코일스프링 성형 후 단품의 전탈탄 깊이는 0.50㎛ 이하이고, 페라이트 탈탄의 깊이는 1㎛이하인 것을 특징으로 하는 코일스프링강.The method according to claim 1,
Wherein the total decarburization depth of the single product after the coil spring forming is 0.50 占 퐉 or less and the depth of the ferrite decarburization is 1 占 퐉 or less. 청구항 1에 있어서,
코일스프링 성형 후 단품 피로수명은 80만회 이상이고, 부식피로수명은 50만회 이상인 것을 특징으로 하는 코일스프링강.The method according to claim 1,
A coil spring steel characterized in that the single-piece fatigue life after the coil spring molding is at least 800,000 times, and the corrosion fatigue life is at least 500,000 times. 청구항 1에 있어서,
인장강도가 2150MPa 이상인 것을 특징으로 하는 코일스프링강.The method according to claim 1,
And a tensile strength of 2150 MPa or more. 청구항 2에 있어서,
개재물의 조대화를 방지하기 위해 알루미늄(Al)의 함량은 0.010~0.030%이며,
코일스프링 성형 후 단품 피로수명은 85만회 이상이고, 부식피로수명은 55만회 이상인 것을 특징으로 하는 코일스프링강.The method of claim 2,
In order to prevent coarsening of inclusions, the content of aluminum (Al) is 0.010 to 0.030%
A coil spring steel characterized in that the single piece fatigue life after coil spring molding is at least 850,000 times and the corrosion fatigue life is at least 550,000 times. 청구항 2에 있어서,
석출물의 조대화를 방지하기 위해 티타늄(Ti)의 함량은 0.010~0.030%이며,
코일스프링 성형 후 단품 피로수명은 85만회 이상이고, 부식피로수명은 55만회 이상인 것을 특징으로 하는 코일스프링강.
The method of claim 2,
In order to prevent coarsening of the precipitate, the content of titanium (Ti) is 0.010 to 0.030%
A coil spring steel characterized in that the single piece fatigue life after coil spring molding is at least 850,000 times and the corrosion fatigue life is at least 550,000 times.
KR1020160168516A 2016-12-12 2016-12-12 Coil spring steel KR20180067758A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160168516A KR20180067758A (en) 2016-12-12 2016-12-12 Coil spring steel
US15/697,280 US20180163287A1 (en) 2016-12-12 2017-09-06 Coil spring steel
CN201711216007.7A CN108220767B (en) 2016-12-12 2017-11-28 Coil spring steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160168516A KR20180067758A (en) 2016-12-12 2016-12-12 Coil spring steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180067758A true KR20180067758A (en) 2018-06-21

Family

ID=62488436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160168516A KR20180067758A (en) 2016-12-12 2016-12-12 Coil spring steel

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20180163287A1 (en)
KR (1) KR20180067758A (en)
CN (1) CN108220767B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6221031B1 (en) * 2016-12-16 2017-11-01 日本電産リード株式会社 Contact probe and electrical connection jig
BR112021013694A2 (en) * 2019-02-26 2021-09-21 Nv Bekaert Sa HELICOIDAL COMPRESSION SPRING FOR AN ACTUATOR FOR OPENING AND CLOSING A DOOR OR A REAR COVER OF A CAR

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120133746A (en) 2011-06-01 2012-12-11 현대자동차주식회사 Coil-spring having fortified anti-corrosiveness and producing method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3262352B2 (en) * 1991-11-18 2002-03-04 日本発条株式会社 Manufacturing method of high strength spring
CN1773112A (en) * 2005-09-02 2006-05-17 中国科学院上海技术物理研究所 Moving Magnet Linear Compressor
JP4027956B2 (en) * 2006-01-23 2007-12-26 株式会社神戸製鋼所 High strength spring steel having excellent brittle fracture resistance and method for producing the same
JP5250609B2 (en) * 2010-11-11 2013-07-31 日本発條株式会社 Steel for high strength spring, method for producing high strength spring, and high strength spring
KR101745210B1 (en) * 2015-12-15 2017-06-09 현대자동차주식회사 High durability coil spring steel

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120133746A (en) 2011-06-01 2012-12-11 현대자동차주식회사 Coil-spring having fortified anti-corrosiveness and producing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN108220767B (en) 2021-04-02
CN108220767A (en) 2018-06-29
US20180163287A1 (en) 2018-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5079788B2 (en) Non-tempered steel for martensitic hot forging and hot-forged non-tempered steel parts
KR101325328B1 (en) Steel wire material for spring
KR100949373B1 (en) Heat-treated steel for high strength springs
JP6452454B2 (en) Rolled material for high strength spring and wire for high strength spring
JP5064060B2 (en) Steel wire for high-strength spring, high-strength spring, and manufacturing method thereof
JP5195009B2 (en) Steel wire rod excellent in cold forgeability after annealing and manufacturing method thereof
KR20140064929A (en) Steel wire for bolt, bolt, and manufacturing processes therefor
KR20070058345A (en) High strength spring steel wire with excellent coiling and hydrogen embrittlement characteristics
JP6212473B2 (en) Rolled material for high-strength spring and high-strength spring wire using the same
KR101726251B1 (en) Steel for nitrocarburizing and nitrocarburized component, and methods for producing said steel for nitrocarburizing and said nitrocarburized component
KR20170117561A (en) Manufacturing method of hot-rolled steel sheet, steel material and hot-rolled steel sheet
KR101789944B1 (en) Coil spring, and method for manufacturing same
WO2016148206A1 (en) Age-hardenable steel, and method for manufacturing components using age-hardenable steel
KR20180067758A (en) Coil spring steel
JP2017066460A (en) Age hardening steel
KR100999676B1 (en) Wire rod for valve spring with excellent tensile strength and fatigue strength and its manufacturing method
KR101446135B1 (en) Steel for suspension spring with high strength and excellent fatigue and method producing the same
KR101745210B1 (en) High durability coil spring steel
KR20170118882A (en) Heat treated wire with excellent fatigue properties
JP2008266782A (en) Steel for spring excellent in hydrogen embrittlement resistance and corrosion fatigue strength and high strength spring part using the same
KR101736590B1 (en) Non heat treated wire rod having excellent high strength and method for manafacturing thereof
JP5151662B2 (en) Method of manufacturing steel for soft nitriding
KR101745211B1 (en) High durability coil spring steel
KR101776462B1 (en) Coil spring steel
JP4975261B2 (en) Manufacturing method of high strength steel with excellent delayed fracture resistance

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20161212

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20211129

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20161212

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20230320

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20230531

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20230320

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I