特許 5653022 腐食疲労強度に優れるばね用鋼、及びばね

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5653022

(24)【登録日】2014年11月28日

(45)【発行日】2015年1月14日

(54)【発明の名称】腐食疲労強度に優れるばね用鋼、及びばね

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20141218BHJP

   C22C 38/54 20060101ALI20141218BHJP

   F16F 1/02 20060101ALI20141218BHJP

   C21D 6/00 20060101ALN20141218BHJP

   C21D 7/06 20060101ALN20141218BHJP

   C21D 9/02 20060101ALN20141218BHJP

【ＦＩ】

   C22C38/00 301Z

   C22C38/54

   F16F1/02 A

   !C21D6/00 W

   !C21D7/06 A

   !C21D9/02 A

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2009-225424(P2009-225424)

(22)【出願日】2009年9月29日

(65)【公開番号】特開2011-74431(P2011-74431A)

(43)【公開日】2011年4月14日

【審査請求日】2012年7月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000210986

【氏名又は名称】中央発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中野 智弘

(72)【発明者】

【氏名】久野 隆紀

(72)【発明者】

【氏名】榊原 隆之

(72)【発明者】

【氏名】脇田 将見

【審査官】 佐藤 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１９５１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１７３５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６３５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２４４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１１４４９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−２９１２９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３８／００−３８／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

焼戻マルテンサイトを含むばね用鋼であって、
質量％で、Ｃ：０．３５％以上０．５５％以下、Ｍｎ：０．２０％以上１．５０％以下、Ｃｒ：０．１０％以上０．３０％以下、Ｔｉ：０．００５％以上０．０３０％以下、Ｂ：０．００１５％以上０．００２５％以下を含み、
さらに、Ｎｉ：０．４０％以上３．００％以下、Ｍｏ：０．０５％以上０．５０％以下及びＶ：０．０５％以上０．５０％以下からなる群から選択される少なくともＮｉを含む１種又は２種以上を含み、
前記鋼材中に含まれるＳｉ量が、鋼全体の２．１％以上２．４％以下であり、
残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、
焼戻マルテンサイトに含まれる炭化物のうち、最小長さが１５ｎｍ未満の炭化物の数が炭化物の全数の４０％以上であることを特徴とする、ばね用鋼。

【請求項2】

Ｍｎが０．４０％以上０．５０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載のばね用鋼。

【請求項3】

Ｎｉが０．５０％以上０．６０％以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のばね用鋼。

【請求項4】

焼入れ焼戻し処理後において、腐食耐久回数が４００００回以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のばね用鋼。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかに記載のばね用鋼よりなる、ばねであって、
ロックウェル硬さＨＲＣ５３以上ＨＲＣ５６以下である、ばね。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ばね用鋼及びばねに関し、より詳しくは腐食疲労強度に優れるばね用鋼、及びばねに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、各種の要請からより高強度のばね用鋼及びばねが求められるようになってきている。高強度ばねにあって、耐へたり性を確保するために硬度を高めると、耐衝撃性、靭性、腐食疲労強度が低下する傾向にあった。こうした観点から様々な材料が検討されている。特許文献１には、腐食疲労強度を向上させるために、下記式（１）〜（３）を満たし、且つ、直径１０μｍ以上の介在物が１００ｍｍ^２視野当たり１０個以下という条件を満足するばね用鋼が開示されている。
１．２％≦Ｃ（％）＋Ｍｎ（％）＋Ｃｒ（％）≦２．０％・・・式（１）
１．４％≦Ｓｉ（％）／３＋Ｃｒ（％）／２＋Ｍｎ（％）≦２．４％・・・式（２）
０．４％≦Ｃｕ（％）＋Ｎｉ（％）・・・式（３）
なお、上記式（１）〜（３）のパーセントは、質量パーセントである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２００６／０２２００９号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献に記載される組成であっても、これらの要請を好ましいレベルでしかも低コストで充足することは困難であった。
そこで、本発明は、高強度であっても腐食疲労強度に優れるばね用鋼及びばねを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明者らは、ばね用鋼について種々検討したところ、高い強度を確保しつつ良好な腐食疲労強度を発揮するばね用鋼を得るための条件を見出し、本発明を完成した。本発明によれば、以下の手段が提供される。

【0006】

本発明によれば、焼戻マルテンサイトを含むばね用鋼であって、その鋼材中に含まれるＳｉ量が、質量％で、鋼全体の２．１％以上２．４％以下であることを特徴とする、ばね用鋼が提供される。
なお、本明細書でいう「焼戻マルテンサイト」とは、鋼材を高温で焼き入れした後に冷却することによってオーステナイト組織からマルテンサイト組織に変態させ、さらに所定温度（オーステナイトに変態する温度よりも低温）に加熱した後に冷却した鋼のことをいう。

【0007】

本ばね用鋼は、焼戻マルテンサイトに含まれる炭化物のうち、最小長さが１５ｎｍ未満の炭化物の数が炭化物の全数の４０％以上であってもよい。
なお、本明細書でいう「最小長さ」とは、炭化物の外縁に接する矩形を形成したときに、その矩形の短辺の長さのことをいう。炭化物の形状が球の場合、直径に相当する。炭化物が針状の場合、厚み（幅）に相当する。

【0008】

本ばね用鋼は、質量％で、Ｃ：０．３５％以上０．５５％以下、Ｍｎ：０．２０％以上１．５０％以下、Ｃｒ：０．１０％以上１．５０％以下を含み、さらに、Ｎｉ：０．４０％以上３．００％以下、Ｍｏ：０．０５％以上０．５０％以下及びＶ：０．０５％以上０．５０％以下からなる群から選択される１種又は２種以上の元素を前記濃度で含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とするものであってもよい。

【0009】

さらに、本ばね用鋼は、Ｍｎが０．４０％以上０．５０％以下であってもよい。さらにまた、本ばね用鋼は、Ｎｉが０．５０％以上０．６０％以下であってもよい。

【0010】

また、本ばね用鋼は、焼入れ焼戻し処理後において、腐食耐久回数が４００００回以上（好ましくは４５０００回以上、より好ましくは５００００回以上）であってもよい。

【0011】

本発明によれば、上記のいずれかのばね用鋼よりなる、ばねも提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】炭化物のサイズと、炭化物の全数に対する累積割合の関係を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明のばね用鋼によれば、焼戻マルテンサイトを含むばね用鋼において、その鋼材中に含まれるＳｉ量を２．１％以上２．４％以下に調整することで、腐食疲労強度等の良好な耐久性を有するばねを製造することができる。Ｓｉ量を上記範囲に調整することにより、焼入れ焼戻しにより、所望の強度、典型的には、ＨＲＣ５３〜ＨＲＣ５６程度の強度のばね用鋼を容易に実現することができるようになる。なお、特許文献１には、鋼材中に含まれるＳｉ量を１.８０％以上２.８０％以下に調整することが開示されている。詳細は後述するが、特許文献１に記載のＳｉ量では、所望する腐食疲労強度が得られなかったり、鋼材を圧延するときの脱炭量が増加することがある。以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0014】

（ばね用鋼）
本発明のばね用鋼は、焼戻マルテンサイトを含んでおり、鋼材中に含まれるＳｉ（ケイ素）量が２．１％以上２．４％以下に調整されている。本ばね用鋼において、Ｓｉがこの範囲であると、耐へたり性、焼戻し特性及び腐食疲労強度の向上に有効である。この範囲であると、良好な耐へたり性、焼戻し特性及び腐食疲労強度を得ることができる。２．１％未満では、焼戻マルテンサイト中に大きなサイズの炭化物が析出しやすくなるので、腐食疲労強度が低下しやすくなる。２．４％を超えると、鋼を圧延するときに脱炭が生じやすくなり、疲労強度や腐食疲労強度等が低下するおそれがある。本ばね用鋼では、腐食疲労強度の観点から、好ましくは、Ｓｉ量は、２．２％以上２．４％以下である。より好ましくは、２．３％以上２．４％以下である。また、「腐食疲労強度」は、後述する実施例記載の試験方法によって得られるものであることが好ましい。

【0015】

（炭化物）
炭素鋼をオーステナイトから急冷すると、マルテンサイトに変態する。その後、所定の温度に加熱することにより焼戻マルテンサイトになり、焼戻マルテンサイト中には炭化物が存在する。ばね用鋼において、焼戻マルテンサイト中の炭化物のサイズは、強度や腐食疲労強度に影響を及ぼす。本発明のばね用鋼では、焼戻マルテンサイトに含まれる炭化物のうち、最小長さが１５ｎｍ未満の炭化物の数が炭化物の全数の４０％以上になるように調整する。なお、最小長さが１５ｎｍ未満の小サイズ炭化物の数が増加すると、相対的に最小長さが１５ｎｍ以上の粗大な炭化物の数が減少する。以下の説明では、最小長さが１５ｎｍ未満の炭化物を「小サイズ炭化物」と称し、最小長さが１５ｎｍ以上の炭化物を「粗大炭化物」と称すことがある。
焼戻マルテンサイト中の粗大炭化物の割合を減少させることにより、良好な強度を維持しつつ、腐食疲労強度に優れたばね用鋼を実現することができる。すなわち、炭化物のサイズとその割合を適値に調整することにより、ＨＲＣ５３〜ＨＲＣ５６程度の強度を実現しつつ、腐食疲労強度が良好なばね用鋼を容易に実現することができる。なお、焼戻マルテンサイト中の小サイズ炭化物の割合は、好ましくは５０％以上であり、より好ましくは６０％以上である。

【0016】

本ばね用鋼は、上記Ｓｉ量の範囲だけを充足することもできるが、好ましくは、上記Ｓｉ量の範囲及び上記小サイズ炭化物の割合を充足する。こうすることで、強度や腐食疲労強度に優れたばね用鋼を容易に得ることができる。

【0017】

本ばね用鋼は、質量％で、Ｃ：０．３５％以上０．５５％以下、Ｍｎ：０．２０％以上１．５０％以下、Ｃｒ：０．１０％以上１．５０％以下を含有していてもよい。

【0018】

（Ｃ：炭素）
Ｃは、０．３５％以上０．５５％以下含有することが好ましい。本ばね用鋼において、Ｃがこの範囲であると、焼入れ焼戻しにより良好な強度のばね用鋼を得ることができる。０．３５％未満であると、焼入れ焼戻しにより良好な強度のばね用鋼を得ることができない。また、０．５５％を超えると靭性が低下して、水焼入れ時に焼割れが生じる可能性がある。さらに、疲労強度や腐食疲労強度が低下するおそれがある。他の合金成分との関係もあるが、好ましくは、Ｃは、０．４５％以上０．５０％以下である。この範囲であると、良好な強度を実現しやすいとともに、他の合金成分との関係でも良好な腐食疲労強度を初めとする耐久性を得られやすくなる。より好ましくは、上限は、０．４９％であり、さらに好ましくは０．４８％である。また下限は、好ましくは０．４６％であり、より好ましくは０．４７％である。

【0019】

（Ｍｎ：マンガン）
Ｍｎは、０．２０％以上１．５０％以下であることが好ましい。本ばね用鋼において、Ｍｎがこの範囲であると、良好な腐食疲労強度を得ることができる。Ｍｎが１．５０％を超えると、腐食疲労強度が低下する傾向にあり、Ｍｎが０．２０％未満であると、強度や焼入れ性が不足する傾向があり、圧延時に割れやすくなる傾向がある。本ばね用鋼では、これらの観点から、より好ましくは上限は０．７０％であり、さらに好ましくは０．５０％以下である。また、より好ましくは、下限は０．４０％である。

【0020】

（Ｃｒ：クロム）
Ｃｒは、０．１０％以上１．５０％以下であることが好ましい。本ばね用鋼において、Ｃｒがこの範囲であると強度確保や焼入れ性向上に有用である。Ｃｒが０．１０％未満であると、こうした効果が不十分であり、また、１．５０％を超えると、焼戻し組織が不均一になり、耐へたり性を阻害するおそれが生じやすくなる。好ましくは、上限は０．３０％である。また、好ましくは、下限は０．２０％である。

【0021】

本発明のばね用鋼は、Ｎｉ：０．４０％以上３．００％以下、Ｍｏ：０．０５％以上０．５０％以下及びＶ：０．０５％以上０．５０％以下からなる群から選択される１種又は２種以上の元素を前記濃度で含有していることが好ましい。本ばね用鋼は、好ましくは、全ての元素を前記濃度で含有している。こうすることで、良好な靭性が得られるほか、良好な腐食疲労強度が得られる。

【0022】

（Ｎｉ：ニッケル）
Ｎｉは０．４０％以上３．００％以下であることが好ましい。本ばね用鋼においては、Ｎｉがこの範囲であると耐腐食性の向上に効果がある。０．４０％未満であると、その効果が不十分であり、３．００％を超えると、耐腐食性向上効果が飽和する傾向がある。より好ましくは、上限は１．００％であり、さらに好ましくは、０．６０％である。本ばね用鋼は、Ｎｉ、Ｍｏ及びＶのうち、少なくともＮｉを含有していることが好ましい。

【0023】

（Ｍｏ：モリブデン）
Ｍｏは、０．０５％以上０．５０％以下であることが好ましい。本ばね用鋼においては、Ｍｏがこの範囲であると、腐食疲労強度を向上させることができる。０．０５％未満であると、この効果が不十分であり、０．５０％を超えると、効果が飽和する傾向がある。好ましくは、０．２０％以下である。より好ましくは０．１０％以下である。

【0024】

（Ｖ：バナジウム）
Ｖは、０．０５％以上０．５０％以下であることが好ましい。本ばね用鋼においてＶがこの範囲であると、結晶粒の微細化、析出硬化に効果的である。０．０５％未満であると、その効果が不十分であり、０．５０％を超えると、炭化物が鋼表面において腐食ピットを形成して、亀裂破壊の起点となるおそれがある。また、靭性が低下する。より好ましくは、０．３０％以下であり、さらに好ましくは、０．２０％以下である。一層好ましくは、０．１０％以下である。

【0025】

さらに、本ばね用鋼は、Ｐ（リン）を含有することができる。Ｐは、結晶粒界を脆弱化させる傾向があるため、０．０１０％以下とすることが好ましく、より好ましくは、０．００５％以下である。

【0026】

また、本ばね用鋼は、Ｓ（硫黄）を含有することができる。ＳはＰと同様、結晶粒界を脆弱化させる傾向があるため、０．０１０％以下であることが好ましい。より好ましくは０．００５％以下である。

【0027】

本ばね用鋼は、Ｃｕ（銅）を含むことができる。本ばね用鋼においては、好ましくは、０．２０％以下であることが好ましく、より好ましくは、０．０５％以下である。

【0028】

本ばね用鋼は、以上説明した合金成分のほか、Ｔｉ（チタン：好ましくは、０．００５％以上０．０３０％以下）を含有することができる。また、Ｂ（ホウ素：好ましくは、０．００１５％以上０．００２５％以下）を含有することができる。本ばね用鋼は、これら合金成分を含有するほか、残部はＦｅ（鉄）であるとともに、不可避不純物からなる。

【0029】

（腐食疲労強度）
ばねが腐食疲労により破壊する原因として、腐食によってばねの表面に微細な穴（ピット）が生じ（以下、腐食ピットと称す）、その腐食ピットに応力が集中することが挙げられる。腐食ピットの生成を抑制することは困難であり、腐食ピットが生成しても疲労強度が低下しない鋼材が望まれる。ばねの耐腐食疲労性は、腐食疲労強度試験により数値化することができる。すなわち、腐食疲労強度試験を繰り返し行い、ばねが破壊するまでの繰り返し回数により、ばね用鋼の耐腐食疲労性を評価することができる。

【0030】

本ばね用鋼は、焼入れ焼戻し処理後において硬さがＨＲＣ５３以上ＨＲＣ５６以下に調質されていることが好ましい。こうした範囲であると、軽量でかつ高強度なばねを得ることができる。また、本ばね用鋼は、焼入れ焼戻し処理後において、腐食耐久回数が４００００回以上であることが好ましい。より好ましくは４５０００回以上であり、特に好ましくは５００００回以上である。

【0031】

次に、こうしたばね用鋼を用いてばねを製造する方法について説明する。本明細書に開示されるばね用鋼は、公知の熱間成形法、冷間成形法、温間成形法等を適用して各種ばねを製造できる。例えば、コイルばねを製造するには、以下のようにすることができる。すなわち、本明細書に開示されるばね用鋼を丸鋼、線材又は線あるいは板材等とした後、コイル状に成形し、成形後のコイルに対して温間ショットピーニングを行い、温間ショットピーニング後のコイルに対してホットセッチングを行うことでばねを製造することができる。こうした製法を適用することで、耐へたり性、耐久性に優れた自動車懸架用コイルばねを得ることができる。より具体的な実施形態としては、本明細書に開示されるばね用鋼を用いて、コイル成形、熱処理、ホットセッチング、温間ショットピーニング、冷間ショットピーニング、冷間セッチングの各工程を行うことによって自動車懸架用コイルばねを製造する形態が挙げられる。コイル成形工程は、熱間（線材の再結晶温度以上の温度）で行ってもよいし、温間（線材の再結晶温度未満の温度）又は冷間（室温）で行ってもよい。また、コイル状に成形する方法には、従来公知の種々の方法を用いることができ、例えば、コイリングマシンを用いて成形してもよいし、心金に巻き付ける方法によって成形してもよい。

【0032】

熱処理工程では、上記の成形工程によってコイル状に成形されたコイルに対して熱処理を行う。この工程で行われる熱処理は、上記の成形工程を熱間で行ったか、温間又は冷間で行ったかによって異なる。すなわち、上記の成形工程を熱間で行った場合には、焼入れと焼戻しを行う。焼入れ焼戻しにより、コイルには強度と靭性が付与される。一方、上記の成形工程を冷間で行った場合には、低温焼鈍を行う。低温焼鈍により、コイル内部及び表面の有害な残留応力（引張りの残留応力）を除去することができる。コイルの焼入れ焼戻し、並びに、コイルの低温焼鈍の方法は、従来知られているいずれの方法によっても行うことができる。

【0033】

ホットセッチング工程では、コイルの温度を温間とした状態でセッチングを行う。ホットセッチングにより、コイルに方向性のある圧縮残留応力が付加されて耐久性が向上し、また、コイルに比較的大きな塑性変形が生じることでコイルの耐へたり性が向上する。ここで、ホットセッチングを行う温度は、線材の再結晶温度以下で、かつ、室温より高い温度となる温度範囲内で適宜設定することができる。例えば、コイルの温度を１５０℃以上４００℃以下程度の範囲で行うことができる。このような温度範囲でセッチングを行うことで、コイルに付与される塑性変形量を大きくでき、耐へたり性を向上することができる。また、セッチングのへたり代δｈは、自動車懸架用コイルばねの全長Ｌ（セット時の全長Ｌｓ）に応じて適宜決定することができる。なお、セッチングには、従来知られている種々の方法を用いることができる。

【0034】

温間ショットピーニング工程では、上記の熱処理が行われたコイルを温間でショットピーニングする。温間ショットピーニングにより、コイル表面に大きな圧縮残留応力が付与され、コイルの耐久性、耐腐食疲労性が向上する。ここで、ショットピーニングを行う温度は、線材の再結晶温度以下で、かつ、室温より高い温度となる温度範囲内で適宜設定することができる。例えば、コイルの温度を１５０℃以上４００℃以下程度とすることができる。なお、鋼球のショット方法には、従来知られている種々の方法を用いることができる。

【0035】

冷間ショットピーニング工程では、コイルの温度を常温にした状態でショットピーニングを行う。温間ショットピーニングに加えてさらに冷間ショットピーニングを行うことにより、コイルの耐久性を一層向上させることができる。なお、冷間ショットピーニングで用いる鋼球の径を、温間ショットピーニングで用いる鋼球の径より小さくすることが好ましい。例えば、温間ショットピーニングに使用する鋼球の径を直径１．２ｍｍとした場合、冷間ショットピーニングに使用する鋼球の径を０．８ｍｍとする。温間ショットピーニングと冷間ショットピーニングを行うことで、先に行われる温間ショットピーニングでコイルに大きな圧縮残留応力が付与され、後に行われる冷間ショットピーニングでコイルの表面粗さが改善され、コイルの耐久性、耐腐食疲労性が一層向上する。なお、鋼球のショット方法には、従来知られている種々の方法を用いることができる。

【0036】

冷間セッチング工程では、コイルの温度を常温にした状態でセッチングを行う。上記ホットセッチングに加えて冷間セッチングを行うことにより、コイルの耐へたり性を一層向上させる。冷間セッチングのへたり代δｃは、自動車懸架用コイルばねの全長Ｌ（セット時の全長Ｌｓ）に応じて適宜決定することができる。なお、冷間セッチングのへたり代δｃは、温間セッチングのへたり代δｈより小さいことが好ましい。

【0037】

なお、上記の冷間ショットピーニング、冷間セッチングの各工程を省略し、温間ショットピーニング及びホットセッチングのみを行うこともできる。また、上記の各工程以外の他の工程を含んでいてもよい。例えば、ホットセッチング後に水冷する工程を行うようにしてもよい。

【0038】

以上説明したように、本発明によれば、高強度でかつ腐食疲労強度など耐久性に優れるばね用鋼及びばねを得ることができる。こうしたばねは、車両用懸架装置等に使用するコイルばね，板ばね，トーションバー，スタビライザ等に好適に用いられる。

【実施例】

【0039】

以下、本発明を具現化した実施例について説明する。なお、以下の実施例は、本発明を説明するための具体例であって、本発明を限定するものではない。

【0040】

以下の表１に示す化学組成を有する実施例、参照例及び比較例の鋼を、以下の２種類の製法で製造した。実施例１〜３、参照例１及び比較例３の鋼は下記（２）の製法で製造し、比較例１，２の鋼は下記（１）の製法で製造した。
（１）鋼を高炉又は電炉で量産相当で溶製して得た鋼塊を分塊圧延し、その後、線材圧延した。
（２）鋼を真空溶解炉で２トン溶解後、分塊圧延し、その後 線材圧延した。

【0041】

【表1】

【0042】

これらの鋼につき、以下の方法で各種項目の試験を行った。
１．腐食疲労試験
（１）試験片の調製
試験片は、各鋼の線材を、表面研削後、焼入れ加熱し、その後熱間成形し、焼入れ（油冷）し、焼戻することにより、コイルばねとした。なお、焼入れ加熱条件は、高周波誘導加熱９９０℃とし、ばね硬さ（焼戻し後硬さ）は、ＨＲＣ５５に調整した。得られたコイルばねの概要を以下の表２に示す。

【0043】

【表2】

【0044】

（２）試験方法
得られたばねに人工的にピットを付与し、腐食環境中で疲労試験（ＪＡＳＯＣ６０４）を実施した。ピットは、主応力振幅が最大となる箇所（コイル端末から3.1巻）におけるばねの外側表面に小さな穴のあいたマスキングをし、電解研磨により直径600μm、深さ300μmの半球状の穴（人工ピット）を付与した。このピットによるねじり負荷における垂直応力（主応力）の応力集中係数は，有限要素法解析によると2.2である。電解液としては、塩化アンモニウム水溶液を用いた。腐食環境は、腐食液として5％NaCl水溶液を用いて、噴霧装置にて人工ピット部のみを16時間腐食させた後、5％NaCl水溶液を含ませた脱脂綿で人工ピット部周辺を覆い、その周りをエチレンラップで包んで乾燥を防いだ状態とした。この状態で疲労試験を実施し、折損までの繰返し回数を評価した。疲労試験は、繰返し速度2Hzとし、フラットな座を使用して平行圧縮で加振した。試験高さは人工ピット付与位置における人工ピットがない状態での主応力条件が507±196MPaとなる条件（最大荷重（４０３１Ｎ）時高さ220mm、最小荷重（２０７９Ｎ）時高さ270mm）とした。結果を以下の表３に示す。また、表３には、実施例、参照例及び比較例の鋼に含まれるＳｉ量（％）も併せて示す。

【0045】

【表3】

【0046】

２．炭化物割合の測定
（１）試験片の調整
試験片は、腐食疲労試験で使用する鋼材と同じものについて、ばね胴中部の１箇所を１０×５×３〜５ｍｍに切り出し、切断面を鏡面仕上げした後に、電解液を利用して電解研磨した。電解研磨液として、８vol％の過塩素酸、１０vol％のブトキシエタノール、７０vol％のエタノール及び１２vol％の蒸留水を混合した電解液を使用した。
（２）炭化物の特定
試験片の切断面を鏡面仕上げした後に、その試験片の電解研磨面をFE-SEM (Field Emission - Scanning Electron Microscope)で観察した。観察は、一般的な部位について25000倍でおこなった。その後、観察した一般的な部位を3箇所写真撮影し、写真上で炭化物を特定した。なお、写真撮影も、25000倍でおこなった。また、写真上のサイズは、５．１３×３．８２μｍである。
（３）小サイズ炭化物の測定
特定された炭化物の全てについて、炭化物の最小長さ、すなわち、炭化物の幅を計測し、その炭化物のサイズを特定した。その後、炭化物の個数を５ｎｍ毎に計測し、夫々のサイズの個数を炭化物の全数で除すことにより、炭化物の全数に対するサイズ毎の割合を算出した。炭化物のサイズと、炭化物の全数に対する累積割合の関係を図１に示す。グラフの横軸は炭化物のサイズ（ｎｍ）を示し、縦軸は炭化物の全数に対する累積割合（％）を示す。なお、図１は、実施例１〜３、参照例１及び比較例１〜３の累積割合について示す。また、実施例１〜３、参照例１及び比較例１〜３のばね用鋼について、サイズが１５ｎｍ以下の炭化物の割合を表３に併せて示す。

【0047】

表３に示すように、実施例１〜３及び参照例１は、比較例１〜３と比べ、いずれも良好な腐食耐久回数を有していることがわかった。すなわち、実施例１〜３及び参照例１は、いずれも腐食耐久回数が４．０万回を超えている。なかでも、実施例１，２は５．０万回を超えている。特に、実施例１は、腐食耐久回数が５．５万回を超えており、比較例１〜３よりも、耐腐食疲労性が顕著に向上していることがわかった。実施例１〜３及び参照例１は、いずれもＳｉ量が２．１％以上という特徴を有している。実施例１，２は、Ｓｉ量が２．３％以上という特徴を有している。実施例１〜３及び参照例１はさらに、小サイズ炭化物の累積割合が４０％以上という特徴も有している。実施例１，２は、小サイズ炭化物の累積割合が６０％を超えている。また、表１に示すように、実施例１〜３は、Ｍｎ量が０．４０％以上０．５０％以下という特徴を有している。実施例１〜３はさらに、Ｎｉ量が０．５０％以上０．６０％以下という特徴も有している。なお、図１に示すように、ばね用鋼に含まれるＳｉ量が多くなるほど、小サイズ炭化物の割合が多くなることがわかった。Ｓｉ量２．０％では小サイズ炭化物の割合が４０％に満たないが、Ｓｉ量２．１％では小サイズ炭化物の割合が炭化物の全数の過半数を占めることがわかった。

【0048】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【図1】