專利名稱：：具有優(yōu)良冷加工性能的高強度和高韌性彈簧用鋼線材，生產(chǎn)所述鋼線材的方法及通過使...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)良冷加工性能的高強度和高韌性彈簧用鋼線材(steelwirerod)，生產(chǎn)所述鋼線材的方法，及通過4吏用所述鋼線材生產(chǎn)彈簧的方法，更具體而言，涉及一種高強度同時具有高韌性的彈簧用鋼線材，所述彈簧用作汽車螺旋彈簧、鋼板彈簧、扭桿和穩(wěn)定器，所述鋼線材具有優(yōu)良的冷加工性能，從而使得在后續(xù)處理中對于剝皮或刮削無需進行退火，涉及生產(chǎn)所述鋼線材的方法，及使用所述鋼線材生產(chǎn)彈簧的方法。
背景技術(shù)：
：近來，使用的化石燃料、特別是油燃料的量迅速增加，由于燃燒油燃料而產(chǎn)生的污染源，全球出現(xiàn)了嚴(yán)重的空氣污染。此外，不僅會發(fā)生大型油輪的油泄露，而且油價也迅速上升。因此，為避免油燃料的有害影響，從不同角度對減少油燃料使用量的技術(shù)進行了研究。有的汽車需要油燃料。汽車生產(chǎn)商已進行了多種嘗試和研究來減少油燃料的使用量。目前正在開發(fā)和應(yīng)用改進汽車燃料效率的方法，這是一種減少油燃料使用量的常規(guī)方法。還有一種方法是改進發(fā)動機的燃燒效率和功率傳輸效率。另外，還有一種方法是通過減輕車身重量來減少在單位距離運動中所需的能量。為減輕車身重量，一種方法是用具有低比重的輕型材料來替代汽車部件。但是，至今，很少有材料能替代鋼產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，迄今為止，仍存在許多使用鋼產(chǎn)品作為汽車部件的情形，而且通常是嘗試通過減輕鋼產(chǎn)品重量來改進汽車的燃料效率。當(dāng)只是減輕鋼產(chǎn)品的重量時，由于單位重量的可承受負(fù)載是確定的，可能會引起汽車安全性方面的致命問題。因此，減輕部件重量可在解決了生產(chǎn)具有高強度部件的問題之后體現(xiàn)出來。特別是，汽車用彈簧為一種極需要同高強度類似的優(yōu)良的抗永久變形能力的部件。所述抗永久變形能力表示對彈簧在使用較長時間后高度改變并且不能夠恢復(fù)彈性的永久變形的抗性。為增加彈簧的抗永久變形能力，通常使用添加了大量Si的鋼線材作為彈簧用材料。Si能增加鋼的屈服強度，從而防止永久變形。此外，Si屬于周期表中IV族的一種元素，并且在熱力學(xué)方面的行為同c類似。如上所述，還需要改進彈簧的強度，即抗拉強度。為改進該強度，必需添加c元素。添加c較容易。c通過與其他所添加的合金元素一起改進沉淀強度來改進鋼的強度。但是，當(dāng)將C與大量Si同時添加到合金中時，由于C和Si的熱力學(xué)行為類似，C和Si會竟?fàn)幫晃恢?，從而產(chǎn)生c從合金中除去的脫碳現(xiàn)象。對于含有Si的彈簧用鋼，有SAE9250。由于彈簧用鋼中Si含量為1.8-2.0重量％，因此C從鋼中除去的表面脫碳現(xiàn)象變得更加嚴(yán)重。結(jié)果，鋼的疲勞壽命由于表面脫碳層而減少，從而使得難于將該鋼用于彈簧。為解決所述問題，日本專利申請No.1998-110247和1996-176737、韓國專利申請No.1997-0073576及韓國專利公開文本No.1999-0048929公開了高拉伸彈簧鋼，其中降低了碳的總體含量并添加Ni來防止在表面出現(xiàn)脫碳部分，更多地增加Si的量來修復(fù)由于碳量減少產(chǎn)生的強度的降低，并且另外添加Mo，從而4吏最大i殳計韌性增加至1200Mpa。但是，對于常規(guī)鋼，由于在合金設(shè)計方面是通過增加Si量來改進屈服強度和抗變形能力，因此在連續(xù)澆鑄時會發(fā)生Si分離。由于Si分離通常形成于鋼線材中間，該分離的發(fā)生導(dǎo)致鐵素體的形成，這導(dǎo)致了中間微結(jié)構(gòu)的不均勻性，從而產(chǎn)生了較寬范圍的性能改變并且使彈簧韌性變差。另外，由于常規(guī)的具有較大應(yīng)力的鋼含有大量的合金元素，因此生產(chǎn)成本增加。此外，由于大量合金元素的添加，雖然在生產(chǎn)鋼線材時以相對較低的速度緩慢冷卻鋼線材，但是產(chǎn)生了低溫結(jié)構(gòu)例如貝氏體和馬氏體的復(fù)合結(jié)構(gòu)。當(dāng)在生產(chǎn)鋼線材的同時出現(xiàn)低溫結(jié)構(gòu)時，可能會在后續(xù)處理過程中產(chǎn)生問題。即，由于在轉(zhuǎn)化中產(chǎn)生內(nèi)部韌性，因此低溫結(jié)構(gòu)例如貝氏體或馬氏體具有高硬度。所述低溫結(jié)構(gòu)使得難于對鋼絲條進行剝皮或刮削來控制該鋼絲條直徑或在使用該鋼線材形成彈簧之前改進其表面品質(zhì)。因此，為順利進行剝皮或刮削，對鋼線材進行熱處理例如軟化熱處理，這導(dǎo)致額外的生產(chǎn)成本的增加和可加工性能的變差。此外，通常而言，由于強度和韌性是相互對立的兩個概念，因此很難同時提供強度和韌性。即，通常地，為改進彈簧強度，必需在鋼線材中形成一種剛性結(jié)構(gòu)例如馬氏體或貝氏體。但是，由于具有脆性，因此該剛性結(jié)構(gòu)例如馬氏體或貝氏體具有較差的沖擊韌性。如上所述，彈簧需要高強度來提供高的抗永久變形能力和疲勞強度及除高強度之外的高韌性。迄今為止，仍未開發(fā)出既具有高強度又具有高韌性的彈簧用鋼。并且，由于在彈簧用鋼的一部分中產(chǎn)生低溫結(jié)構(gòu)，因此彈簧定制公司必須進行軟化熱處理。發(fā)明的技術(shù)問題本發(fā)明的一個方面提供一種高強度和高韌性彈簧用鋼線材，所述鋼線材在后續(xù)處理中具有優(yōu)良的冷加工性能，并且提供一種生產(chǎn)所述鋼線材的方法。本發(fā)明的一個方面還提供一種通過使用所述鋼線材生產(chǎn)高強度和高韌性彈簧的方法。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種鋼線材，其組成包括以重量%計，C:0.4-0.7%、Si:1.5-3.5%、Mn:0.3-1.0%、Cr:0.01-1.5%、Ni:0.01-1.0%、Cu:0.01-1.0%、B:0.005-0.02%、Al:0.1"/?；蚋佟:0.0020%或更少、P:0.02。/?；蚋佟:0.02。/o或更少、N:0.02%或更少，其余為Fe,及其他不可避免的雜質(zhì)，所述鋼線材具有由鐵素體和珠光體形成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)中之前的奧氏體晶粒大小為8jim或更小。在此情況下，鋼線材內(nèi)部結(jié)構(gòu)中貝氏體和馬氏體結(jié)構(gòu)的面積分?jǐn)?shù)之和可能小于1%。鋼線材的組成中還可包括以重量％計的V:0.5%或更少和Ti:0.5%或更少。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種生產(chǎn)具有優(yōu)良冷加工性能的高強度和高韌性彈簧用鋼線材的方法，其中，當(dāng)熱軋組成包括以重量％計，C:0.4-0.7%、Si:1.5-3.5%、Mn:0.3-1.0%、Cr:0.01-1.5%、Ni:0.01-1.0%、Cu:0.01-1.0%、B:0.005-0.02%、Al:0.1%或更少、O:0.0020%或更少、P:0.02。/o或更少、S:0.02。/?；蚋?、N:0.02。/o或更少，其余為Fe，及其他不可避免的雜質(zhì)的坯料生產(chǎn)鋼線材時，從最終軋機起的第二個軋機和之后的軋4幾中的軋制溫度為850。C或更j氐。鋼線材的組成還可包括以重量％計的V:0.5%或更少和Ti:0.5%或更少。軋制溫度可為Ar3或更高。軋制的鋼線材可以5tV秒的冷卻速率從700-850t:的溫度開始冷卻至室溫。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種生產(chǎn)具有優(yōu)良冷加工性能的高強度和高韌性彈簧用鋼線材，所述鋼線材的組成包括以重量％計，C:0.4國0.70/0、Si:1.5-3,5%、Mn:0.3國1.0%、Cr:0.01-1.5%、Ni:0.01-1.0%、Cu:0.01-1.0%、B:0.005-0.02%、Al:0.1。/o或更少、O:0.0020%或更少、P:0.027?；蚋?、S:0.02。/?；蚋?、N:0.02%或更少，其余為Fe,及其他不可避免的雜質(zhì)，所述鋼線材具有由鐵素體和珠光體形成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)中之前的奧氏體晶粒大小為8jim或更小，所述方法包括對鋼線材進行剝皮和刮削而無需退火；使鋼線材奧氏體化；將奧氏體化的鋼線材進行油冷卻；將經(jīng)油冷卻的鋼線材進行回火；和將經(jīng)回火的鋼線材冷加工成彈簧形狀。根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種生產(chǎn)具有優(yōu)良冷加工性能的高強度和高韌性彈簧用鋼線材的方法，所述鋼線材的組成包括以重量％計，C:0.4-0.7%、Si:1.5-3.5%、Mn:0.3-1.0%、Cr:0.01-1.5%、Ni:0.01-1.0%、Cu:0.01-1.0%、B:0.005-0.02%、Al:0.1。/o或更少、O:0.0020%或更少、P:0.02%或更少、S:0.02%或更少、N:0.02%或更少，其余為Fe，及其他不可避免的雜質(zhì)，所述鋼線材具有由鐵素體和珠光體形成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)中之前的奧氏體晶粒大小為8jim或更小，所述方法包括對鋼線材進行剝皮和刮削而無需退火；將鋼線材熱加工成彈簧形狀；將經(jīng)熱加工的彈簧奧氏體化；將奧氏體化的鋼線材進行油冷卻；和將經(jīng)油冷卻的彈簧進行回火。在此情況下，奧氏體化溫度可為900-1000°C。此外，回火溫度可為350-450°C。有益效果根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，不僅可以提供高強度、高韌性彈簧，而且由于所生產(chǎn)的用來提供彈簧的鋼線材的優(yōu)良的冷加工性能，剝皮和刮削加工可以在不進行特別熱處理的情況下進行。圖1為示例說明;陂冷卻的普通鋼線材的CCT圖；圖2為示例說明具有細小晶粒的鋼線材在軋制之后進行冷卻的CCT圖；和圖3為示例說明當(dāng)降低從最終軋機起第二個軋機和之后的軋機的軋制溫度時晶粒大小以及與其相反情況下的晶粒大小的圖。具體實施例方式下文中，將詳細描述本發(fā)明的實施方案。通常地，抗拉強度和沖擊韌性具有彼此相反的性能。因此，重要的是在增加沖擊韌性值的同時減小抗拉強度值的降低。相應(yīng)地，以下描述的彈簧用鋼的組成可以在保持抗拉強度高的同時增加沖擊韌性。為使所述技術(shù)構(gòu)思具體化，本發(fā)明的發(fā)明人將鋼線材的組成控制如下，從而在使用具有以下組成的鋼線材生產(chǎn)彈簧時，通過在鋼線材中形成基于氧/碳/氮的Al、B、V和Ti的沉淀物提供強度并改善韌性，同時通過使用B改進淬火性能增強了熱處理時的淬火性能，并強化了晶界。下文中，將對鋼線材的組分進行描述。C:0.4-0.7重量％C是一種為提供彈簧強度而添加的一種基本元素。當(dāng)C的含量小于0.4重量％時，由于無法提供淬火性能，因此也無法提供彈簧用鋼所需的強度。此外，當(dāng)C的含量大于0.7重量％時，當(dāng)進行淬火和回火時，形成了雙晶馬氏體結(jié)構(gòu)并且在材料中產(chǎn)生了裂紋，從而顯著降低了疲勞強度。另外，由于難以提供對于高強度而言足夠的韌性和控制由于添加大量Si所產(chǎn)生的材料的脫碳，因此可將C含量限制在0.4-0.7重量％范圍內(nèi)。Si:1.5-3.5重量％Si在鐵素體中使用，并且可改進基礎(chǔ)材料的強度和抗變衫能力。但是，當(dāng)Si含量小于1.5重量％時，效果并不充分。Si含量的下限可為1.5重量％。當(dāng)81含量大于3.5重量％時，改進抗變形能力的效果不再增加，并且沒有產(chǎn)生其他效應(yīng)。并且，在熱處理過程中引起表面脫碳。因此，Si含量可限制在1.5-3.5重量％范圍內(nèi)。Mn:0.3-1.0重量％當(dāng)鋼中存在Mn時，能改進鋼的淬火性能從而提供強度。當(dāng)Mn含量小于0.3重量％時，難于獲得高強度彈簧用材料所需的強度和淬火性能。當(dāng)Mn含量大于1.0重量％時，韌性降低。因此，Mn含量可限制在0.3-1.0重量％范圍內(nèi)。Cr:0.01-1.5重量％Cr可用于提供抗氧化性和回火軟化性，防止表面脫碳，并提供淬火性能。但是，當(dāng)0含量小于0.01重量％時，難于提供抗氧化性、回火軟化性、防止表面脫碳及淬火性能。當(dāng)Cr含量大于1.5重量。/。時，抗變形能力的降低會導(dǎo)致強度下降。因此，Cr含量可以限制在0.01-1.5重量%范圍內(nèi)。Ni:0.01-1.0重量％M—種為改進淬火性能和韌性而添加的元素。當(dāng)Ni含量小于0.01重量％時，改進淬火性能和韌性的效果不充分。當(dāng)Ni含量大于1.0重量%時，由于殘余奧氏體的量增加，因此疲勞壽命減小。并且，由于Ni的價格較高，會導(dǎo)致生產(chǎn)成本的急劇增加。因此，M含量可限制在0.01-1.0重量％范圍內(nèi)。Cu:0.01-1.0重量％添加Cu可用于防止表面脫碳和改進抗腐蝕性。脫碳層會顯著降低加工之后彈簧的疲勞壽命。當(dāng)Cu含量小于0.01重量。/o時，防止表面脫碳和改進抗腐蝕性的效果不顯著。并且當(dāng)Cu含量大于1.0重量％時，在軋制過程中由于脆變而產(chǎn)生缺陷。9B:0.005-0.02重量％添加B具有使在表面形成的銹密實的效應(yīng)，增加抗腐蝕性，并通過改進淬透性來增加晶界強度。當(dāng)B含量小于0.005重量％時，由于無法提供淬火性能，因此不能夠提供彈簧用鋼所需的強度。當(dāng)B含量大于0.02重量％時，基于碳氮化物的沉淀物粗化從而對疲勞性能具有不利影響。O:0.0020重量％或更少當(dāng)O含量大于0.0020重量％時，形成基于氧化物的粗粒的非金屬夾雜物，從而急劇降低了疲勞壽命。因此優(yōu)選鋼中含有0.0020重量％或更少的O。Al:0.1重量％或更少添加Al可使晶粒大小精化并改善韌性。當(dāng)Al含量大于0.1重量y。時，所產(chǎn)生的基于氧化物的沉淀物的量增加，同時粗化，從而對疲勞性能具有不利的影響。P和S:各自為0.02重量％或更少P和S的含量均限制在0.02重量或更少。由于P從晶界中分離出并且P能減小韌性，因此P含量的上限可限制為0.02重量％。由于S具有較低的熔點，會從晶界中分離出，使韌性減小，形成乳狀液，.并且對彈簧性能具有不利的影響。N:0.02重量％或更少N易與B作用形成BN及降低淬火性能。因此，盡可能降低N含量比較好。但是，考慮到工藝負(fù)荷，N含量可限制為0.02重量％或更少。僅通過使用所述組成即可獲得滿意效果。但是，鋼的強度和韌性能夠通過添加V和Ti至如下所述的鋼的有利組成而得到改進。V:0.005-0.5重量％或更少，Ti:0.005-0.5重量％或更少V和Ti是對彈簧用鋼的組成而言更有利的元素，V和Ti通過單獨地或復(fù)合地添加可形成碳化物或氮化物，并使沉淀硬化，從而改進彈簧性能。V和Ti含量分別限制在0.005-0.5重量％和0.005-0.5重量％范圍內(nèi)。當(dāng)含量降低時，由于基于V和Ti的碳化物和氮化物的沉淀減少，因此控制晶界和改進彈簧性能例如疲勞性能和抗永久變形能力的效果不充分。當(dāng)含量較高時，生產(chǎn)成本急劇增加并且通過使用所述沉淀物未產(chǎn)生改進彈簧性能的其他效果。并且，當(dāng)熱處理奧氏體時不溶于基礎(chǔ)材料的粗合金碳化物的量增加并形成非金屬夾雜物，從而降低了疲勞性能和強化沉淀的效果。當(dāng)通過使用具有以上所述組成的鋼線材生產(chǎn)彈簧時，可以獲得具有優(yōu)良強度和韌性的彈簧。但是，如上所述，當(dāng)控制組成以改進彈簧強度時，當(dāng)冷卻鋼線材時易形成低溫結(jié)構(gòu)，這使得鋼線材的硬度也增加。相應(yīng)地，由于冷加工性能變差，雖然使用具有所述組成的鋼線材，通過使用常規(guī)的生產(chǎn)方法也不可能提供優(yōu)良的冷加工性能。對所述問題產(chǎn)生的原因進行研究的一個結(jié)果是，使用常規(guī)組成的彈簧用鋼，盡管進行相對較慢的冷卻，圖1中所示CCT圖上的冷卻曲線也不能穿過鐵素體和珠光體區(qū)域，而是直接進入貝氏體和馬氏體區(qū)域。因此，可以得知的是，產(chǎn)生了大量的低溫結(jié)構(gòu)例如貝氏體或馬氏體。因而，可能有人認(rèn)為可通過減慢冷卻速率使其穿過珠光體或鐵素體區(qū)域來使得不產(chǎn)生低溫結(jié)構(gòu)。但是，本發(fā)明的發(fā)明人的一個研究結(jié)果是，冷卻速率應(yīng)小于3x:/秒才可使常規(guī)組成的彈簧用鋼一一包括本發(fā)明的組成_—的冷卻曲線穿過CCT圖上的鐵素體或珠光體區(qū)域。但是，目前通常使用的用于冷卻鋼線材的裝置的冷卻能力為51C/秒或更小。很難精確地控制冷卻速率至小于3x:/秒。因此，不希望通過減慢冷卻速率來生產(chǎn)具有優(yōu)良冷加工性能的鋼線材。還有一種方法是使圖1中所示的珠光體前緣向左移，以使得冷卻曲線在相對較高的冷卻溫度下一一即使用少量時間(CCT圖的橫軸為時間)一一能充分穿過珠光體或鐵素體區(qū)域。此情況下的CCT圖如圖2中所示。通常，CCT圖的形狀取決于組成。但是，本發(fā)明的發(fā)明人的一個研究結(jié)果是，能夠驗證，CCT圖的形狀可通過控制晶粒大小來得到控制，盡管鋼線材的組成不變。即，在生產(chǎn)鋼線材的常規(guī)方法中，冷卻之前鋼線材內(nèi)部結(jié)構(gòu)中奧氏體的晶粒大小為約12jim。此情況下的CCT圖的形狀如圖1中所示。但是，本發(fā)明的一種重要情形是，當(dāng)冷卻之前將奧氏體的晶粒大小控制為8jim或更小時，CCT圖具有的形狀為珠光體和鐵素體區(qū)域明顯向左移，即向較短時間的方向移動，如圖2中所示。鐵素體或珠光體的晶粒在晶界進行轉(zhuǎn)化。當(dāng)轉(zhuǎn)化之前奧氏體晶粒大小(AGS)較細小時，鐵素體或珠光體轉(zhuǎn)化所需的晶界界面快速增加，這使得所轉(zhuǎn)化的鐵素體或珠光體的量增加。因此，在不改變組成的情況下，由于在相對較高的冷卻溫度下硬度不高，因此為生產(chǎn)具有優(yōu)良冷加工性能的鋼線材，重要的是控制冷卻之前的AGS為8jun或更小。因此，本發(fā)明的鋼線材具有有利的組成，其中內(nèi)部結(jié)構(gòu)由鐵素體和珠光體形成并且內(nèi)部結(jié)構(gòu)中之前的奧氏體晶粒大小為8jim或更小。并且，較好的是，低溫結(jié)構(gòu)例如貝氏體和馬氏體盡可能不形成。由于不可避免地會形成一定程度的低溫結(jié)構(gòu)，其量可小于整個結(jié)構(gòu)面積分率的1%?？墒褂枚喾N方法來控制AGS。即，AGS在很大程度上取決于熱軋過程中轉(zhuǎn)化的量和速率及熱軋的溫度。通過控制熱軋條件，可發(fā)生靜態(tài)重結(jié)晶、動態(tài)重結(jié)晶、半動態(tài)重結(jié)晶和晶粒生長。當(dāng)加工的材料例如熱軋的鋼線材的橫截面為圓形并且軋制速度較高時，很難改變轉(zhuǎn)化的量和速度。因此，重結(jié)晶行為和晶粒生長行為可通過控制熱軋溫度來控制。為通過控制熱軋溫度來獲得細小的晶粒，通常使用的一種方法是，在進行軋制時，同時保持整個精軋工段的溫度較低，從而抑制重結(jié)晶并使奧氏體晶粒的形狀為薄餅狀且細小。但是，在此情況下，由于在整個精軋過程中對軋機增加負(fù)荷，設(shè)備上存在負(fù)荷，從而對功率消耗和設(shè)備壽命具有不利影響。但是，根據(jù)本發(fā)明，如圖3中所示，雖然在整個軋制工段進行軋制，但是軋制工段_一其從最終軋機起含有一個第二個軋機和一個之后的軋機——實際上對AGS具有影響。當(dāng)將軋機的軋制溫度保持在750-850。C時，AGS可以控制在8nm或更小。圖3中，方形標(biāo)記表示以常規(guī)生產(chǎn)方式生產(chǎn)鋼線材的情形，其中口表示溫度特性，國表示AGS的變化。類似地，圓形標(biāo)記表示以本發(fā)明生產(chǎn)方式生產(chǎn)鋼線材的情形，其中O表示溫度特性，參表示AGS的變化。如圖3中所示，在本發(fā)明生產(chǎn)方式下，當(dāng)保持從最終軋機起第二個軋機和下一個軋機的軋制溫度為850n時，AGS最終小于5jim。在常規(guī)生產(chǎn)方式下，從最終軋機起第二個軋機和之后的軋機的軋制溫度為950匸或更高，所生產(chǎn)的鋼線材中的晶粒大小顯示為12fim或更大。由于半動態(tài)重結(jié)晶發(fā)生在軋制過程的前半部分，因此鋼線材的晶粒大小沒有很大改變。另一方面，在軋制過程的后半部分，特別是在從最終軋機起第二個軋機和下一個軋機中，由于發(fā)生鋼線材的靜態(tài)重結(jié)晶，因此重結(jié)晶行為減慢并且晶粒生長延遲，從而通過軋制獲得了細化晶粒的效果。因此，重要的是保持從最終軋機起第二個軋機和下一個軋機的軋制溫度為850r或更低。但是，當(dāng)精軋溫度為Ar3或更低時，在通過軋制細化奧氏體之前會發(fā)生奧氏體/鐵素體的轉(zhuǎn)化，從而形成粗鐵素體。因此，精軋溫度可大于Ar3。Ar3取決于鋼線材的組成。有關(guān)本發(fā)明鋼線材的Ar3^C確定為約740。C。在生產(chǎn)鋼線材的過程中，除控制從最終軋機起笫二個軋機和下一個軋機的溫度外，其他與生產(chǎn)鋼線材的常規(guī)方法類似。即，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過使用多種公知技術(shù)經(jīng)再加熱、初軋、精軋和冷卻坯料容易地生產(chǎn)彈簧用鋼線材，其中需要控制兩個或多個最終軋機的溫度。冷卻可以5。C/秒或更小的速率從700-850X:的溫度開始并在室溫結(jié)束。其后，可對通過所述方法生產(chǎn)的鋼線材進行剝皮、刮削、奧氏體化加工、油冷卻之后回火，以及冷加工成彈簧形狀或熱加工成彈簧形狀而無需在后續(xù)處理中進行軟化熱處理。另一方面，可將鋼線材在850-1000x:的溫度熱加工成彈簧形狀、進行奧氏體化加工、油冷卻，以及回火，從而制得彈簧。彈簧生產(chǎn)方法的大致溫度范圍同常規(guī)彈簧生產(chǎn)條件相同。只是，本發(fā)明的彈簧生產(chǎn)方法的特點是不進行軟化熱處理。因此，剝皮條件、刮削條件、奧氏體化溫度、油冷卻溫度，及淬火溫度均基于常規(guī)彈簧生產(chǎn)條件。但是，奧氏體化在900-1000C的溫度進行以防止重結(jié)晶產(chǎn)生粗晶粒。即，當(dāng)奧氏體化溫度低于9oox:時，由于溫度較低在冷卻過程中產(chǎn)生先共析鐵素體。當(dāng)溫度高于iooox:時，引起脫碳和晶粒生長。奧氏體化之后，通過快速冷卻完成淬火。經(jīng)淬火的彈簧具有高強度。但是，由于馬氏體結(jié)構(gòu)無助于改進韌性，可隨后進行回火。通過回火內(nèi)部結(jié)構(gòu)由馬氏體變?yōu)榛鼗瘃R氏體。回火溫度可為350-45OX:。當(dāng)回火溫度低于350"C時，回火馬氏體的效果不充分，從而使彈簧韌性變差。當(dāng)回火溫度高于450匸時，馬氏體可能轉(zhuǎn)化為更高溫的結(jié)構(gòu)。因此，回火溫度可為350-450匸。實施例下文中，將對本發(fā)明的發(fā)明實例進行詳細描述。只是本發(fā)明并不限于所述的發(fā)明實例。而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到的是，在不偏離本發(fā)明原則和主旨的情況下可以對這些實例進行改變，本發(fā)明的范圍通過權(quán)利要求書進行限定，及其等同方式。(實施方案)通過鑄造具有下表1中所示組成的鋼來生產(chǎn)坯料并在表2中所示條件下對該坯料進行熱軋，從而制得鋼線材。將經(jīng)熱軋的鋼線材加工成彈簧形狀，在950t:熱處理，油冷卻，并在如表3中所示的3卯和420"C的回火溫度下進行熱處理，從而制得試樣。當(dāng)加工成彈簧形狀時，參照表2，由于發(fā)明實例l-6具有優(yōu)良的冷加工性能，因此將其進行剝皮、刮削并加工成彈簧形狀，無需進行另外的軟化熱處理。但是，由于對照實例缺乏冷加工性能，因此直接進行剝皮和刮削，擔(dān)心會破壞材料。因此，將對照實例在500-700C進行軟化熱處理120-180分鐘，剝皮，刮削，并加工成彈簧。為檢測在表2中所示條件下制得的鋼線材的冷加工性能，進行了拉伸試驗。拉伸試驗的試樣通過沿軋制方向取樣并加工成ASTM-Sub大小而制得。以2mm/min的卡頭速率(crossheadspeed)進行拉伸試驗。詳細值示于表2中。14表l<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>其中除N和O的含量以ppm表示之外，各元素的含量均以重量％表示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>其中低溫結(jié)構(gòu)分率表示面積分率，鋼線材強度表示抗拉強度。并且，從最終軋機起第四個軋機直至最終軋機的溫度實際上保持相同。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>從表2中可知，當(dāng)冷卻速率為3C/秒和5X:/秒時，在對照實例l-4中，其中組成和軋機的軋制溫度均在本發(fā)明所定義范圍之外，顯示出大于2%的非常高的低溫結(jié)構(gòu)分率。其結(jié)果是，鋼線材的強度遠高于本發(fā)明實例l-6的強度。另一方面，對于本發(fā)明的實例1-6,低溫結(jié)構(gòu)分率小于1%,這屬于適于冷加工的范圍。起結(jié)果是，鋼線材的強度較為有利，小于1000MPa。只是當(dāng)冷卻速率為7X:/秒時，甚至在本發(fā)明的實例中，也檢測到低溫結(jié)構(gòu)分率大于1%并且鋼線材的抗拉強度相對較高，大于1000MPa。對照實例和本發(fā)明實例的差異由冷卻之前的AGS造成。對照實例中，使得室溫AGS能夠被檢測的之前的AGS為12jim或更大。另一方面，對于本發(fā)明的實例，之前的AGS為6nm或更小，不同于對照實例。此外，從表3中已知，對于滿足本發(fā)明組成的本發(fā)明實例，其抗拉強度為2000MPa或更大，這是一個令人滿意的值。對于對照實例1-4,其抗拉強度特別不令人滿意。所述有利效果由本發(fā)明的鋼的組成引起。即，在本發(fā)明定義的鋼組成中，降低所添加的Si的量來減小表面脫碳效應(yīng)，復(fù)合添加B、V和Ti來彌補由于Si的減少引起的強度損失。添加B、V和Ti是為了，通過在淬火過程中由沉淀物例如V(C，N)和Ti(C，N)進行的晶粒細化作用來降低強度和韌性的減小，和通過B增加淬火特性及晶界強化作用，以及通過回火過程中引起的沉淀強化來改進強度。權(quán)利要求1.一種具有優(yōu)良冷加工性能的高強度和高韌性彈簧用鋼線材，所述鋼線材組成包含以重量％計，C0.4-0.7％、Si1.5-3.5％、Mn0.3-1.0％、Cr0.01-1.5％、Ni0.01-1.0％、Cu0.01-1.0％、B0.005-0.02％、Al0.1％或更少、O0.0020％或更少、P0.02％或更少、S0.02％或更少、N0.02％或更少，其余為Fe，及其他不可避免的雜質(zhì)，所述鋼線材具有由鐵素體和珠光體形成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)中之前的奧氏體晶粒大小為8μm或更小。2.權(quán)利要求l的鋼線材，其中鋼線材內(nèi)部結(jié)構(gòu)中貝氏體和馬氏體結(jié)構(gòu)的面積分率之和小于1%。3.權(quán)利要求1或2的鋼線材，其中鋼線材的組成還包括以重量％計，V:0.5%或更少和Ti:0.5%或更少。4.一種生產(chǎn)具有優(yōu)良冷加工性能的高強度和高韌性彈簧用鋼線材的方法，其中，當(dāng)熱軋組成包括以重量％計，C:0.4-0.7%、Si:1.5-3.5%、Mn:0.3-1.0%、Cr:0.01-1.5%、Ni:0.01-1.0%、Cu:0.01-1.0%、B:0.005-0.02%、Al:0.1。/o或更少、O:0.0020%或更少、P:0.02。/o或更少、S:0.02。/?；蚋?、N:0.02。/。或更少，其余為Fe,及其他不可避免的雜質(zhì)的坯料來生產(chǎn)鋼線材時，從最終軋機起第二個軋機和之后的軋機的軋制溫度為850X:或更低。5.權(quán)利要求4的方法，其中鋼線材的組成還包括以重量。/。計，V:0.5%或更少和Ti:0.5%或更少。6.權(quán)利要求4或5的方法，其中軋制溫度為Ar3或更高。7.權(quán)利要求4或5的方法，其中軋制的鋼線材以5X:/秒的冷卻速率從700-850x:的溫度開始冷卻至室溫。8.—種生產(chǎn)具有優(yōu)良冷加工性能的高強度和高韌性彈簧用鋼線材的方法，所述鋼線材組成包括以重量％計，C:0.4-0.7%、Si:1.5-3.5%、Mn:0.3-1.0%、Cr:0.01-1.5%、Ni:0.01-1.0o/o、Cu:0.01-1.0%、B:0.005-0.02%、Al:0.1。/o或更少、O:0.0020%或更少、P:0.02。/o或更少、S:0.02。/?；蚋?、N:0.02。/?；蚋伲溆酁镕e,及其他不可避免的雜質(zhì)，所述鋼線材具有由鐵素體和珠光體形成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)中之前的奧氏體晶粒大小為8jun或更小，該方法包括對鋼線材進行剝皮和刮削而無需退火；使鋼線材奧氏體化；將奧氏體化的鋼線材進行油冷卻；將經(jīng)油冷卻的鋼線材進行回火；和將經(jīng)回火的鋼線材冷加工成彈簧形狀。9.一種生產(chǎn)具有優(yōu)良冷加工性能的高強度和高韌性彈簧用鋼線材的方法，所述鋼線材組成包括以重量％計，C:0.4-0.7%、Si:1.5-3.5%、Mn:、0:0.01-1.5%、Ni:0.01畫1.0°/0、Cu:0.01-1.0%、B:0.005-0.02%、Al:0.1%或更少、O:0.0020%或更少、P:0.02%或更少、S:0.02。/?；蚋?、N:0.02。/o或更少，其余為Fe，及其他不可避免的雜質(zhì)，所述鋼線材具有由鐵素體和珠光體形成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)中之前的奧氏體晶粒大小為8nm或更小，該方法包括對鋼線材進行剝皮和刮削而無需退火；將鋼線材熱加工成彈簧形狀；將經(jīng)熱加工的彈簧奧氏體化；將經(jīng)奧氏體化的彈簧進行油冷卻；和將經(jīng)油冷卻的彈簧進行回火。10.權(quán)利要求8或9的方法，其中奧氏體化溫度為900-1000"C。11.權(quán)利要求8或9的方法，其中回火溫度為350-450"C。全文摘要提供一種具有優(yōu)良冷加工性能的高強度和高韌性彈簧用鋼線材，所述鋼線材組成包括以重量％計，C0.4-0.7％、Si1.5-3.5％、Mn0.3-1.0％、Cr0.01-1.5％、Ni0.01-1.0％、Cu0.01-1.0％、B0.005-0.02％、Al0.1％或更少、O0.0020％或更少、P0.02％或更少、S0.02％或更少、N0.02％或更少，其余為Fe，及其他不可避免的雜質(zhì)，所述鋼線材具有由鐵素體和珠光體形成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)中之前的奧氏體晶粒大小為8μm或更小。文檔編號C22C38/08GK101522931SQ200780038085公開日2009年9月2日申請日期2007年10月10日優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日發(fā)明者崔相佑,徐正道,樸炳柱,李在勝,李德洛,辛容兌,鄭會榮,鄭載馨申請人:Posco公司