DE60130087T2 - Walzdraht zum Ziehen, mit ausgezeichneten Verwindungseigenschaften und dessen Herstellungsverfahren - Google Patents

Walzdraht zum Ziehen, mit ausgezeichneten Verwindungseigenschaften und dessen Herstellungsverfahren Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Walzdraht zum Ziehen und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei der Walzdraht gute Verdrillungseigenschaften aufweist, wenn er zu einem Stahlseil, einer Drahtsäge und einem Stahldraht für ein PC-Drahtseil gezogen wird.
  • Ein harter, gezogener Stahldraht für ein Stahlseil und Drahtseile wird üblicherweise durch Kaltziehen aus Walzdraht, worauf patentiert wird, erzeugt. Das Ziehen verleiht dem Stahldraht eine Festigkeit. Der resultierende Stahldraht unterliegt jedoch einer Längsrissbildung, wenn er beim Ziehen eine übermäßig hohe Festigkeit erhält. Daher müssen Walzdrähte zum Ziehen grundsätzlich gute Zieheigenschaften aufweisen.
  • Der vorstehend genannte harte Stahldraht wird bezüglich der Qualität gemäß dem „Verdrillungstest", der in den Japanischen Industriestandards beschrieben ist, untersucht. Er sollte die Anforderungen bezüglich der Anzahl der Verdrillungen, des Bruchzustands, der Einheitlichkeit der Verdrillung, usw., die in dem Standard festgelegt sind, erfüllen. (Diese Anforderungen werden nachstehend als „Verdrillungseigenschaften" bezeichnet.) Eine der Eigenschaften, die für einen harten Stahldraht erforderlich sind, ist eine Beständigkeit gegen eine Längsrissbildung, die als Delaminierung bezeichnet wird.
  • Es ist übliche Praxis, bei der Herstellung des vorstehend genannten Stahldrahts eine Perlitumwandlung einzusetzen. Gemäß dieses Verfahrens werden Walzdrähte einem Erhitzen bei einer Temperatur (von z.B. 900 bis 1100°C) über dem A3-Umwandlungspunkt für eine austenitische Umwandlung (oder γ-Umwandlung), einem Abschrecken und einer isothermen Umwandlung (Patentieren) bei 550 bis 600°C, so dass die Perlitstruktur erhalten wird, und einem Kaltziehen unterzogen.
  • Walzdrähte, die zu einem Stahldraht gezogen werden sollen, müssen sowohl gute Zieheigenschaften als auch gute Verdrillungseigenschaften aufweisen.
  • Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 302120/1993 , die diese Anforderungen erfüllen soll, beschreibt ein Verfahren des Minimierens der netzwerkartigen oder dicken Zementitstruktur unter der Annahme, dass eine solche Zementitstruktur das Ziehvermögen beeinträchtigt. Gemäß dieser Offenbarung wird das Ziel durch Unterziehen des Stahldrahts einer austenitischen Umwandlung und Durchführen einer Patentierung mit dem Stahldraht, der gezogen wird, vor oder während der Umwandlung bei einer Temperatur unterhalb des A1-Umwandlungspunkts erreicht.
  • Diese Offenbarung legt nahe, dass der resultierende Stahldraht keine Delaminierung in dem Verdrillungstest aufweist. Tatsächlich sind jedoch die Verdrillungseigenschaften des resultierenden Stahldrahts nicht so stark verbessert, da das offenbarte Verfahren im Wesentlichen das Ziehvermögen verbessern soll.
  • Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 199978/1999 beschreibt einen Walzdraht zum Ziehen, der im Hinblick auf die Verbesserung der Verdrillungseigenschaften in einer Weise, dass ein eutektoidischer Stahl oder ein hypereutektoidischer Stahl einen Ferritteilchendurchmesser von durchschnittlich 4,0 μm aufweist, erzeugt wird. Die beschriebene Technologie erfüllt jedoch die neueren Anforderungen bezüglich des Ziehvermögens und der Verdrillungseigenschaften nicht.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das Vorstehende gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Walzdraht zum Ziehen, der hervorragende Verdrillungseigenschaften sowie ein hervorragendes Ziehvermögen aufweist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Walzdraht zum Ziehen, der hervorragende Verdrillungseigenschaften aufweist, gemäß der Definition im Anspruch 1. Der Walzdraht ist in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die Perlitknötchen darin eine Größe von nicht mehr als 20 μm aufweisen.
  • Der erfindungsgemäße Walzdraht ist aus einem eutektoidischen Stahl oder einem hypereutektoidischen Stahl gemäß der Definition im Anspruch 1 hergestellt. Die charakteristischen Eigenschaften des Walzdrahts werden abhängig von den zugesetzten Elementen unterschiedlich verbessert.
  • Der Walzdraht zum Ziehen, wie er in der vorliegenden Erfindung spezifiziert ist, wird durch Ziehen mit einer wahren Dehnung von 1,5 oder darüber und Patentieren bei einer Temperatur (T°C), die durch die nachstehende Gleichung (1) definiert ist, erzeugt. 354[C] + 5,15[Cr] + 1000[B] + 600 ≤ T ≤ 354[C] + 5,15[Cr] + 1000[B] + 620 (1)wobei [C], [Cr] und [B] den jeweiligen Gehalt (Massenprozent) von C, Cr und B bezeichnen.
  • Um den Walzdraht zum Ziehen, der die vorstehend genannten Anforderungen erfüllt, zu realisieren, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung umfangreiche Untersuchungen durchgeführt. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Aufgabe gelöst wird, wenn der Walzdraht aus einem eutektoidischen Stahl oder einem hypereutektoidischen Stahl, hergestellt ist, der Si und Mn in spezifischen Mengen enthält, worin die Perlitstruktur nicht weniger als 80 Flächenprozent der Mikrostruktur begründet und die maximale Länge von Ferrit als zweite Phase darin nicht größer als 10 μm ist. Diese Erkenntnis hat zur vorliegenden Erfindung geführt.
  • Die vorliegenden Erfinder haben ihre Forschungen unter der Annahme weitergeführt, dass die Verdrillungseigenschaften durch die maximale Länge des Ferrits als zweite Phase beeinflusst werden. Als Ergebnis wurde gefunden, dass der Hauptfaktor, der die maximale Länge eines Ferrits kontrolliert, die Austenit-Korngröße und der Gehalt an ungelöstem Carbid ist, der aus einem unzureichenden Erhitzen beim Patentieren resultiert. Das ungelöste Carbid wirkt als Ferritkeimbildungsstellen und verhindert auch das Wachstum von Austenitkristallkörnern.
  • Es ist bevorzugt, im Hinblick auf die Beseitigung von Ferritkeimbildungsstellen ungelöstes Carbid nahezu vollständig zu beseitigen. Eine geringe Menge an ungelöstem Carbid ist jedoch erforderlich, um die Austenitkorngröße zu steuern. Erfindungsgemäß werden die Bedingungen des Patentierens so eingestellt, dass die Austenitkorngröße und die Menge an ungelöstem Carbid gesteuert werden, wodurch die maximale Länge des Ferrits festgelegt wird. Folglich wurde es möglich, den Walzdraht zum Ziehen zu realisieren, der überlegene Verdrillungseigenschaften aufweist.
  • Ferner wird in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 199978/1999 vorgeschlagen, dass die maximale Korngröße (oder Länge der Hauptachse) des Ferrits vorzugsweise nicht größer als 12 μm sein sollte, um eine Längsrissbildung zu verhindern. Es ist jedoch kein konkretes Mittel beschrieben, um dieses Ziel zu erreichen. Es sollen die Verdrillungseigenschaften durch Festlegen der durchschnittlichen Korngröße des Ferrits verbessert werden, und zwar anstelle des Steuerns und Erfassens der tatsächlichen Korngröße des Ferrits unter Schwierigkeiten. Im Gegensatz dazu ermöglicht es die vorliegende Erfindung, die maximale Länge des Ferrits durch Festlegen der Zusammensetzung und der Wärmebehandlungsbedingungen bei nicht größer als 10 μm zu halten.
  • Die maximale Länge des Ferrits als die zweite Phase impliziert die Länge der Hauptachse des Kristallkorns von Ferrit, der keine Perlitstruktur aufweist. Erfindungsgemäß zeigt der Walzdraht gute Verdrillungseigenschaften, wenn die maximale Länge des Ferrits nicht größer als 10 μm ist. Wenn die maximale Länge des Ferrits 10 μm übersteigt, weist der Walzdraht schlechte Verdrillungseigenschaften auf und neigt zu einer Längsrissbildung, die als Delaminierung bezeichnet wird.
  • Der erfindungsgemäße Walzdraht enthält die Hauptphase mit Perlitstruktur, die durch Patentieren gebildet worden ist. Der Gehalt der Perlitstruktur in dem Walzdraht sollte nicht weniger als 80 Flächenprozent betragen. Ansonsten weist der Walzdraht aufgrund der Zunahme der Bainitstruktur ein schlechtes Ziehvermögen auf. Darüber hinaus sollte der erfindungsgemäße Walzdraht vorzugsweise keinen Ferrit enthalten, wie es aus dem Vorstehenden offensichtlich ist. Der Effekt des Ferrits kann jedoch durch angemessenes Steuern der Korngröße des Ferrits minimiert werden.
  • Das Steuern der maximalen Länge des Ferrits als zweite Phase ist genauso wichtig wie das Steuern der Austenitkorngröße. Es ist jedoch praktisch unmöglich, die Austenitkorngröße in dem Walzdraht zu messen, der einer Patentierung unterzogen worden ist, da die Korngrenze des Austenits nach dem Patentieren verschwindet. Im Hinblick auf die Tatsache, dass die Austenitkorngröße eine gute Korrelation mit der Knötchengröße (oder Blockgröße) aufweist, kann die Austenitkorngröße effektiv gesteuert werden, wenn die Knötchengröße bei nicht größer als 30 μm gehalten wird. Mit anderen Worten: Der Ferrit als die zweite Phase weist eine maximale Länge von nicht mehr als 10 μm auf, wenn die Knötchengröße bei nicht größer als 30 μm gehalten wird.
  • Erfindungsgemäß ist das Ausgangsmaterial für den Walzdraht zum Ziehen ein eutektoidischer Stahl oder ein hypereutektoidischer Stahl gemäß der Definition im Anspruch 1.
    C: 0,65 bis 1,2 Massenprozent
  • Dieses billige Element ist zur Erhöhung der Festigkeit effektiv. Die Kaltverfestigung aufgrund des Ziehens und die Festigkeit nach dem Ziehen nehmen proportional zur Menge von C zu. Eine Verminderung des Ferrits mit einer kleinen C-Menge ist schwer zu erreichen. Der erfindungsgemäße Walzdraht sollte aus einem eutektoidischen Stahl oder einem hypereutektoidischen Stahl hergestellt sein, der nicht weniger als 0,65 Massenprozent C enthält. Eine übermäßig große Menge an C bildet jedoch in der Korngrenze des Austenits netzartigen Zementit, der den Walzdraht zum Zeitpunkt des Ziehens bezüglich eines Bruchs empfindlich macht. Feine Drähte, die aus einem solchen Walzdraht gezogen werden, weisen eine beträchtlich schlechte Zähigkeit und Duktilität auf. Daher sollte der maximale C-Gehalt 1,2 Masse-% betragen. Die Untergrenze des C-Gehalts sollte vorzugsweise 0,7 Massenprozent, mehr bevorzugt 0,8 Massenprozent betragen. Die Obergrenze des C-Gehalts sollte vorzugsweise 1,1 Massenprozent betragen.
    Si: 0,1 bis 2,0 Massenprozent
  • Dieses Element wirkt als Desoxidationsmittel. Es spielt eine wichtige Rolle bei dem erfindungsgemäßen Walzdraht, der im Wesentlichen kein Al enthält, das zu Aluminiumoxid (Al2O3)-Einschlüssen Anlass gibt, die einen „Cuppy"-Bruch induzieren. Um zu bewirken, dass Si diesen Effekt vollständig erzeugt, sollte der Si-Gehalt nicht weniger als 0,1 Massenprozent betragen. Si in einem Überschussgehalt beeinträchtigt das mechanische Entzundern (abgekürzt MD) in dem Ziehverfahren. Die Obergrenze des Si-Gehalts sollte 2,0 Massenprozent, vorzugsweise 1 Massenprozent, mehr bevorzugt 0,5 Massenprozent betragen.
    Mn: 0,2 bis 2 Massenprozent
  • Wie Si wirkt auch dieses Element als Desoxidationsmittel. Eine effektive Desoxidation mit Si und Mn ist für den erfindungsgemäßen Walzdraht erforderlich, in den kein Al positiv einbezogen wird. Für einen maximalen Effekt sollte der Mn-Gehalt nicht weniger als 0,2 Massenprozent betragen. Der Mn-Gehalt sollte jedoch nicht mehr als 2,0 Massenprozent betragen, da Mn zu einer Ausscheidung neigt und überschüssiges Mn eine unterkühlte Struktur (wie z.B. Martensit und Bainit) an ausgeschiedenen Teilen bildet, wodurch das Ziehvermögen beeinträchtigt wird. Die bevorzugte Untergrenze des Mn-Gehalts beträgt 0,3 Massenprozent und die bevorzugte Obergrenze des Mn-Gehalts beträgt 1 Massenprozent.
    Cu: 0,05 bis 0,1 Massenprozent
  • Dieses Element erhöht die Korrosionsbeständigkeit von Stahldrähten effektiv. Es verbessert auch die Zunderablösbarkeit beim MD und verhindert ein Fressen von Matrizen. Für den maximalen Effekt sollte der Cu-Gehalt nicht weniger als 0,05 Massenprozent betragen. Übermäßiges Cu verursacht nach dem Warmwalzen jedoch selbst dann eine Blasenbildung, wenn der warmgewalzte Walzdraht bei einer hohen Temperatur von etwa 900°C gehalten wird. Die Blasenbildung bildet in der Stahlmatrix unterhalb von Blasen Magnetit und dieser Magnetit beeinträchtigt das MD. Darüber hinaus reagiert Cu mit S, so dass CuS in der Korngrenze ausgeschieden wird. Diese Ausscheidung verursacht während der Herstellung des Walzdrahts Flecken auf dem Walzdraht. Für die Verhinderung eines solchen nachteiligen Effekts sollte der Cu-Gehalt weniger als 0,1 Massenprozent betragen.
  • Der erfindungsgemäße Walzdraht zum Ziehen ist im Wesentlichen aus den vorstehend genannten Komponenten zusammengesetzt, wobei der Rest im Wesentlichen Fe ist. Er kann gegebenenfalls eine oder mehrere aus den folgenden Komponenten ausgewählte Komponente(n) enthalten.
    • (b) Nicht mehr als 0,8 Massenprozent Cr (0 Massenprozent ausgeschlossen),
    • (c) weniger als 1 Massenprozent Ni (0 Massenprozent ausgeschlossen),
    • (d) 0,0003 bis 0,005 Massenprozent B (nicht weniger als 0,0003 Massenprozent B in einer Feststofflösung)
    • (e) nicht mehr als 0,1 Massenprozent V (0 Massenprozent ausgeschlossen), nicht mehr als 0,1 Massenprozent Ti (0 Massenprozent ausgeschlossen), nicht mehr als 0,1 Massenprozent Nb (0 Massenprozent ausgeschlossen) und nicht mehr als 0,1 Massenprozent Mo (0 Massenprozent ausgeschlossen).
  • Die Verbesserung der Eigenschaften variiert abhängig von den zugesetzten Komponenten.
  • Der Gehalt optionaler Komponenten ist aus den nachstehend angegebenen Gründen festgelegt. Der erfindungsgemäße Walzdraht kann Spurenmengen zusätzlicher Komponenten (wie z.B. P, S, As, Sb und Sn als unvermeidliche Verunreinigungen) ohne nachteilige Effekte enthalten. Ein Walzdraht, der solche Komponenten enthält, liegt ebenfalls innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung.
    Cr: Nicht mehr als 0,8 Massenprozent (0 Massenprozent ausgeschlossen)
  • Dieses Element vermindert die lamellaren Abstände von Perlit, wodurch die Festigkeit und das Ziehvermögen des Walzdrahts verbessert werden. Für einen maximalen Effekt sollte der Cr-Gehalt nicht weniger als 0,05 Massenprozent betragen. Überschüssiges Cr bildet jedoch ungelösten Zementit oder verlängert die Zeit, die für die Vervollständigung einer Umwandlung erforderlich ist. Dies bildet eine unterkühlte Struktur (wie z.B. Martensit und Bainit) in dem warmgewalzten Walzdraht und beeinträchtigt das MD. Daher sollte die Obergrenze des Cr-Gehalts nicht mehr als 0,8 Massenprozent betragen.
    Ni: Nicht mehr als 1 Massenprozent (0 Massenprozent ausgeschlossen)
  • Dieses Element verbessert die Duktilität von Zementit und trägt somit zur Streckbarkeit bei. Es verhindert die durch Cu induzierte Warmrissbildung, wenn es in einer Menge zugesetzt wird, die mit derjenigen von Cu identisch oder geringfügig niedriger als diese ist. Die Obergrenze des Ni-Gehalts sollte nicht mehr als 1 Massenprozent sein, da Ni teuer ist, jedoch nicht so stark zur Festigkeit beiträgt.
    B: 0,0003 bis 0,005 Massenprozent (nicht weniger als 0,0003 Massenprozent B in einer Feststofflösung)
  • Dieses Element verhindert die Bildung von Ferrit. Es wird allgemein davon ausgegangen, dass Bor die Ferritbildung verhindert, da es an den Korngrenzen in einem hypoeutektoidischen Stahl ausgeschieden wird, wodurch die Korngrenzenenergie gesenkt und die Geschwindigkeit der Ferritbildung vermindet wird, jedoch erzeugt Bor dessen Effekt nicht in eutektoidischem Stahl und hypereutektoidischem Stahl. Es ist jedoch nunmehr bekannt, dass Bor die Ferritbildung in eutektoidischem Stahl und hypereutektoidischem Stahl sowie in hypoeutektoidischem Stahl unterdrückt und die Längsrissbildung effektiv verhindert. (Vgl. die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 356902/1999 .) Das Bor, das diesen Effekt in Stahl erzeugt, liegt nicht in der Form einer Verbindung vor, sondern in atomarer Form (als freies Bor bezeichnet), das eine Feststofflösung bildet. Bor in einer Menge von weniger als 0,0003 Massenprozent erzeugt den Effekt des Verhinderns einer Ferritbildung und einer Längsrissbildung nicht ausreichend. Bor in einer Menge von mehr als 0,005 Massenprozent bildet Verbindungen wie Fe23(CB)6, das die Menge an freiem Bor vermindert und somit den Effekt des Verhinderns einer Längsrissbildung abschwächt. Darüber hinaus tritt Fe23(CB)6 üblicherweise in der Form grober Körner auf, die beim Ziehen ein Brechen induzieren. Die Obergrenze des B-Gehalts sollte 0,0003 Massenprozent, vorzugsweise 0,0006 Massenprozent betragen, und die Untergrenze des B-Gehalts sollte 0,005 Massenprozent, vorzugsweise 0,004 Massenprozent betragen. Die Menge des in einer Feststofflösung gelösten B sollte nicht weniger als 0,0003 Massenprozent betragen.
    V: Nicht mehr als 0,1 Massenprozent (0 Massenprozent ausgeschlossen)
    Ti: Nicht mehr als 0,1 Massenprozent (0 Massenprozent ausgeschlossen)
    Nb: Nicht mehr als 0,1 Massenprozent (0 Massenprozent ausgeschlossen)
    Mo: Nicht mehr als 0,1 Massenprozent (0 Massenprozent ausgeschlossen)
  • Diese Elemente verbessern die Härtbarkeit und tragen zu einer hohen Festigkeit bei. Wenn sie jedoch im Übermaß vorliegen, bilden sie Carbide, wodurch die Menge an Kohlenstoff für lamellaren Zementit vermindert wird. Dies vermindert die Festigkeit oder bildet überschüssi gen Ferrit als zweite Phase. Die Obergrenze von deren Gehalt sollte 0,1 Massenprozent betragen.
  • Der vorstehend beschriebene Walzdraht wird mit dem im Folgenden erläuterten Verfahren hergestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt mit dem Ziehen mit einer wahren Denung von 1,5 oder darüber. Dieses Vorziehen ermöglicht beim Patentieren die schnelle Bildung einer Ferrit-Feststofflösung. Nach dem Ziehen wird ein Erhitzen zum Patentieren durchgeführt. Dieses Erhitzen ermöglicht die angemessene Bildung einer Feststofflösung aus Zementit, bevor Austenitkristallkörner schnell zu wachsen beginnen. Um diesen Effekt zu erzeugen, ist es erforderlich, zum Zeitpunkt des Ziehens eine wahre Dehnung von 1,5 oder mehr bereitzustellen. Die Obergrenze der wahren Dehnung ist nicht festgelegt, jedoch sollte sie vorzugsweise unter 3,0, mehr bevorzugt unter 2,5 liegen, so dass der Walzdraht glatt ohne Bruch gezogen wird.
  • Nach dem vorstehend genannten Ziehen sollte ein Patentieren unter Erhitzen bei einer Temperatur durchgeführt werden, die durch die vorstehende Gleichung (1) definiert ist. Obwohl die Temperatur des Erhitzens für das Patentieren herkömmlich etwa 900 bis 1100°C beträgt, zeigen die Ergebnisse der Untersuchung der vorliegenden Erfinder, dass sie unter Berücksichtigung der Acm-Linie in dem Zustandsdiagramm (der Grenzlinie für die Zementitausscheidung) eingestellt werden sollte, wenn das Lösen und die Ausscheidung von ungelösten Carbiden geeignet gesteuert werden sollen.
  • Mit anderen Worten: Die vorstehend angegebene Gleichung (1) bezeichnet die Temperatur des Erhitzens auf der Basis der Acm-Linie. Das Erhitzen bei einer Temperatur, die durch die Gleichung (1) definiert ist, ist zur Verhinderung eines anomalen Wachstums von Austenitkörnern und zur Unterdrückung von Ferrit als die zweite Phase, deren Keime durch ungelöste Carbide gebildet werden, effektiv. Das Patentieren bei einer Temperatur unter derjenigen, die in der Gleichung (1) definiert ist, erzeugt einen nachteiligen Effekt auf die Verdrillungseigenschaften, und zwar aufgrund der Zunahme der Menge an ungelösten Carbiden. Andererseits verursacht das Patentieren bei einer Temperatur über derjenigen, die in der Gleichung (1) definiert ist, ein anomales Wachstum von Austenit, was zu Ferrit als die zweite Phase mit einer Korngröße von größer als 10 μm führt. Ferner ist die Gleichung (1) allgemein auf einen Walzdraht anwendbar, und zwar ungeachtet davon, ob er Bor enthält oder nicht. Wenn der Walzdraht Cr und B enthält (wobei in diesem Fall die Acm-Linie geringfügig ansteigt), weist die Gleichung (1) 5,15[Cr] und 1000[B] als zusätzliche Parameter auf.
  • Beispiele
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele, die den Schutzbereich der Erfindung nicht beschränken sollen, detaillierter beschrieben.
  • Beispiel 1
  • Stahlblöcke (Nr. 1 bis 10) mit der in der Tabelle 1 gezeigten chemischen Zusammensetzung wurden hergestellt. Die Stähle Nr. 5 und 8 erfüllen die Anforderungen bezüglich der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung. Jeder Block wurde zu einem Stahlwalzdraht mit einem Durchmesser von 5,5 mm warmgewalzt. Dieser Walzdraht wurde durch Trockenziehen und Zwischenpatentieren zu einem dünneren Walzdraht (Durchmesser von 2,6 mm) ausgebildet. Der resultierende Walzdraht wurde einem Sekundärziehen mit einer wahren Dehnung von 1,542 unterzogen, so dass der Durchmesser auf 1,2 mm vermindert wurde. Nach diesem Ziehen wurde ein Patentieren bei variierten Temperaturen (800°C, 900°C, 925°C und 950°C) durchgeführt. Auf diese Weise wurden die gewünschten Proben von Walzdrähten zum Ziehen erhalten. Tabelle 1
    Stahl Nr. Chemische Zusammensetzung (Massenprozent) Durch die Gleichung (1) definierte Temperatur (°C)
    C Si Mn B B in Feststofflösung Andere
    1 0,77 1,45 0,95 - - - 873-893
    2 0,80 0,01 0,05 - - - 883-903
    3 0,80 0,20 0,40 - - Ni: 0,3 883-903
    4 0,82 0,20 0,50 - - - 890-910
    5 0,82 0,20 0,50 - - Cu: 0,06 890-910
    6 0,82 0,20 0,50 - - Cu: 0,18 890-910
    7 0,90 0,30 0,55 - - Nb: 0,08 919-939
    8 0,90 0,20 0,44 - - Cu: 0,08 V: 0,03 919-939
    9 0,98 0,16 0,38 - - Cr: 0,18 948-968
    10 0,97 0,21 0,41 0,0028 0,0020 Cr: 0,19 Nb: 0,03 944-964
  • Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Walzdrähte zum Ziehen wurden bezüglich der Größe des Ferrits der zweiten Phase und der Knötchengröße in der folgenden Weise untersucht.
  • • Messung der Größe des Ferrits der zweiten Phase
  • Der Querschnitt des Walzdrahts (der einem Patentieren unterzogen worden ist) wird unter einem Rasterelektronenmikroskop (1000-fache Vergrößerung) untersucht. Die Untersuchung wurde an vier Schnittflächen mit zueinander orthogonalen Durchmessern und einem Kreis mit der Hälfte eines Durchmessers durchgeführt. Die resultierende elektronenmikroskopische Photographie wird durch ein Bildanalysegerät bezüglich der maximalen Länge einer Ferritstruktur an jedem Untersuchungspunkt untersucht.
  • • Messung der Knötchengröße
  • Die Knötchengröße wird durch Untersuchen des Querschnitts des Walzdrahts gemessen, der mit einer Nital-Ätzlösung in der üblichen Weise behandelt worden ist. Die Knötchengrößenzahl G wird durch das Schneideerfahren gemäß JIS G0552 erhalten und dann durch die Formel d (μm) = 254/2( G-1)/ 2 in die Knötchengröße d umgerechnet.
  • Der in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltene Walzdraht wurde schließlich zu einem Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,2 mm gezogen. Der Stahldraht wurde bezüglich der Verdrillungseigenschaften getestet, wobei die Messlänge 40 mm betrug. Die Anzahl der Verdrillungen, die zum Brechen des Stahldrahts erforderlich war, wurde gezählt, und der Bruchzustand wurde untersucht. Jedwede Probe wird als akzeptabel betrachtet, wenn sie nach einem mehr als dreißigmaligen Verdrillen in normaler Weise ohne Delaminieren bricht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt. (Das Symbol „x" in den Tabellen 2 und 4 bezeichnet diejenigen Proben, bei denen ein normaler Bruch aufgetreten ist, und das Symbol „O" in den Tabellen 2 und 4 bezeichnet diejenigen Proben, die akzeptabel sind.) In der Tabelle 2 liegen die Werte mit Stern außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Das Gleiche gilt in den Tabellen 3 und 4. Tabelle 2
    Test Nr. Stahl Nr. Patentierungstemperatur (°C) Maximale Ferritgröße (μm) Knötchengröße (μm) Anzahl der Verdrillungen Bruchzustand Anmerkungen
    1 1 880 5 32 30 O Arbeitsbeispiele
    2 2 900 8 28 38 O
    3 3 900 7 20 36 O
    4 4 900 9 22 38 O
    5 5 900 10 26 32 O
    6 6 900 8 22 34 O
    7 7 925 7 27 36 O
    8 8 925 5 21 38 O
    9 9 955 6 26 32 O
    10 10 955 3 29 32 O
    11 1 900* 12* 32* 32 x Vergleichsbeispiele
    12 2 880* 12* 34* 30 x
    13 3 950* 15* 33* 28 x
    14 4 950* 14* 32* 26 x
    15 5 950* 16* 31* 24 x
    16 6 950* 16* 33* 26 x
    17 7 900* 15* 38* 22 x
    18 8 900* 13* 36* 20 x
    19 9 930* 17* 35* 16 x
    20 10 980* 21* 33* 18 x
  • Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die Stahlproben (in den Tests Nr. 1 bis 10), die einer Patentierung bei Temperaturen unterzogen worden sind, die in der vorliegenden Erfindung festgelegt sind, eine Ferritgröße und Knötchengröße aufweisen, wie sie in der vorliegenden Erfindung festgelegt sind, und Stahldrähte (mit einem Durchmesser von 0,2 mm) mit hervorragenden Verdrillungseigenschaften ergaben. Im Gegensatz dazu weisen die Stahlproben (in den Tests Nr. 11 bis 20), die einer Patentierung bei Temperaturen unterzogen worden sind, die außerhalb des Bereichs liegen, der in der vorliegenden Erfindung festgelegt ist, eine Ferritgröße und Knötchengröße außerhalb des Bereichs auf, der in der vorliegenden Erfindung festgelegt ist, und ergaben Stahldrähte (mit einem Durchmesser von 0,2 mm) mit schlechten Verdrillungseigenschaften.
  • Beispiel 2
  • Dieses Beispiel zeigt den Effekt der chemischen Zusammensetzung auf die Verdrillungseigenschaften. Stahlblöcke (Nr. 11 bis 22) mit den in der Tabelle 3 gezeigten chemischen Zusammensetzungen wurden hergestellt. Nur der Stahl Nr. 16 erfüllt die Anforderungen bezüglich der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung. Jeder Block wurde zu einem Stahlwalzdraht mit einem Durchmesser von 5,5 mm warmgewalzt. Dieser Stahldraht wurde durch Trockenziehen und Zwischenpatentieren zu einem dünneren Walzdraht (Durchmesser von 3,2 mm) ausgebildet. Einige der Drahtstäbe wurden durch zusätzliches Ziehen und Patentieren zu dünneren Walzdrähten ausgebildet. Tabelle 3
    Stahl Nr. Chemische Zusammensetzung (Massenprozent) Durch die Gleichung (1) (°C)
    C Si Mn B B in Feststofflösung Andere definierte Temperatur
    11 1,35* 0,30 0,50 - - - 1078-1098
    12 0,85 1,5 0,50 - - - 901-921
    13 0,85 2,1* 0,50 - - - 901-921
    14 0,90 1,20 1,0 - - - 919-939
    15 0,90 1,20 2,1* - - - 919-939
    16 0,90 1,20 0,40 - - Cu: 0,05 919-939
    17 0,98 0,20 0,40 - - Cu: 0,6* 947-967
    18 0,98 0,20 0,40 - - Cr: 1,1* 953-973
    19 1,00 0,20 0,40 - - Nb: 0,11* 954-974
    20 1,00 0,20 0,35 - - Ti: 0,3* 954-974
    21 0,80 0,22 0,36 0,0001* 0 - 883-903
    22 0,82 0,19 0,36 0,0052* 0,0032 - 890-910
  • Die resultierenden Walzdrähte (mit einem Durchmesser von 3,2 mm und 2,0 mm) wurden durch Ziehen mit einer wahren Dehnung von 1,96 und 1,02 und Patentieren bei variierten Temperaturen, die in der Tabelle 4 gezeigt sind, zu dünneren Walzdrähten (mit einem Durchmesser von 1,2 mm) ausgebildet. Auf diese Weise wurden die gewünschten Proben von Walzdrähten zum Ziehen erhalten. Der in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltene Walzdraht wurde schließlich zu einem Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,2 mm gezogen. Der Stahldraht wurde bezüglich der Verdrillungseigenschaften (der Anzahl der Verdrillungen und des Bruchzustands) in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 getestet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
    Test Nr. Stahl Nr. Wahre Dehnung Patentierungstemperatur (°C) Maximale Ferritgröße (μm) Knötchengröße (μm) Anzahl der Verdrillungen Bruchzustand Anmerkungen
    21 11 1,96 840 18* 42* nicht auf 0,2 mm ziehbar - Vgl.-Bsp.
    22 12 1,96 910 8 16 38 O Vgl.-Bsp.
    23 12 1,02 910 13* 16 32 x Vgl.-Bsp.
    24 13 1,96 920 7 18 nicht auf 0,2 mm ziehbar - Vgl.-Bsp.
    25 14 1,02 920 15* 17 21 x Vgl.-Bsp.
    26 15 1,96 920 9 19 15* x Vgl.-Bsp.
    27 16 1,96 920 3 14 36 O Bsp.
    28 17 1,96 950 9 18 nicht auf 0,2 mm ziehbar - Vgl:-Bsp.
    29 18 1,96 960 16* 32* 16* x Vgl.-Bsp.
    30 19 1,96 960 13* 35* 30 x Vgl.-Bsp.
    31 20 1,96 960 6 10 nicht auf 0,2 mm ziehbar - Vgl.-Bsp.
    32 21 1,96 890 15* 36* 32 x Vgl.-Bsp.
    33 22 1,96 900 8 14 32 x Vgl.-Bsp.
  • Aus der Tabelle 4 ergibt sich folgendes. Die Probe in dem Test Nr. 21 kann aufgrund des übermäßigen Kohlenstoffgehalts nicht zufrieden stellend gezogen werden, während die Probe in dem Test Nr. 22 zufrieden stellend gezogen werden kann.
  • Die Proben in den Tests Nr. 23 und 25 können aufgrund einer unzureichenden wahren Dehnung vor dem Erhitzen und somit einer übermäßig großen Ferritgröße (13 μm, 15 μm) nicht zufrieden stellend gezogen werden.
  • Die Probe in dem Test Nr. 24 kann aufgrund des übermäßigen Siliziumgehalts nicht zufrieden stellend gezogen werden. Die Probe in dem Test Nr. 26 ergibt aufgrund des übermäßigen Mangangehalts einen Stahldraht mit schlechten Verdrillungseigenschaften.
  • Die Probe in dem Test Nr. 27 (die alle Anforderungen der vorliegenden Erfindung erfüllt) zeigt ein gutes Ziehvermögen, während die Probe in dem Test Nr. 28 aufgrund des übermäßigen Kupfergehalts ein schlechtes Ziehvermögen aufweist.
  • Die Proben in den Tests Nr. 29 bis 33 (die chemische Zusammensetzungen außerhalb des in der vorliegenden Erfindung festgelegten Bereichs aufweisen) weisen ein schlechtes Ziehvermögen auf oder ergeben Stahldrähte mit schlechten Verdrillungseigenschaften.
  • Wie es vorstehend erwähnt worden ist, stellt die vorliegende Erfindung einen Walzdraht zum Ziehen bereit, der ein hervorragendes Ziehvermögen aufweist und Stahldrähte mit hervorragenden Verdrillungseigenschaften ergibt. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Walzdrahts bereit.

Claims (2)

  1. Walzdraht zum Ziehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial davon ein eutektoidischer Stahl oder ein hypereutektoidischer Stahl ist, enthaltend – 0,65-1,2 Massenprozent C, – 0,1-2,0 Massenprozent Si, – 0,2-2,0 Massenprozent Mn, – 0,05-0,1 Massenprozent Cu, und gegebenenfalls enthaltend – nicht mehr als 0,8 Massenprozent Cr (0 Massenprozent ausgeschlossen), – nicht mehr als 1 Massenprozent Ni (0 Massenprozent ausgeschlossen), – 0,0003-0,005 Massenprozent B, und wobei die eine Feststofflösung bildende Menge an B nicht weniger als 0,0003 Massenprozent beträgt, – eine oder mehrere Spezies, ausgewählt aus nicht mehr als 0,1 Massenprozent V (0 Massenprozent ausgeschlossen), nicht mehr als 0,1 Massenprozent Ti (0 Massenprozent ausgeschlossen), nicht mehr als 0,1 Massenprozent Nb (0 Massenprozent ausgeschlossen), und nicht mehr als 0,1 Massenprozent Mo (0 Massenprozent ausgeschlossen), wobei der Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen ist, wobei das Perlit eine Knötchengröße von nicht größer als 30 μm aufweist und die Perlitstruktur darin nicht weniger als 80 Flächenprozent der Mikrostruktur begründet und die maximale Länge von Ferrit als zweite Phase darin nicht größer als 10 μm ist.
  2. Verfahren zur Herstellung des wie in Anspruch 1 definierten Walzdrahtes zum Ziehen, wobei das Verfahren das Ziehen des Walzdrahtes mit einer wahren Dehnung von 1,5 oder darüber, und das Unterziehen des Walzdrahtes einem Patentieren bei einer Heiztemperatur umfasst, welche durch die nachstehende Gleichung (1) definiert ist: 354[C] + 5,15[Cr] + 1000[B] + 600 ≤ T ≤ 354[C] + 5,15[Cr] + 1000[B] + 620 (1)wobei [C], [Cr] und [B] den jeweiligen Gehalt (Massenprozent) an C, Cr und B bezeichnen.
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Inventor name: OCHIAI, KENJI, KOBE-SHI, HYOGO 657-0863, JP

Inventor name: IBARAKI, NOBUHIKO, KOBE-SHI, HYOGO 657-0863, JP

Inventor name: MINAMIDA, TAKAAKI, HYOGO 675-0137, JP

Inventor name: YAGUCHI, HIROSHI, NISHI-KU KOBE-SHI HYOGO 651-, JP

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