JP2002302736A - 高強度高延性高炭素極細鋼線および線材 - Google Patents

高強度高延性高炭素極細鋼線および線材

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JP2002302736A
JP2002302736A JP2001106121A JP2001106121A JP2002302736A JP 2002302736 A JP2002302736 A JP 2002302736A JP 2001106121 A JP2001106121 A JP 2001106121A JP 2001106121 A JP2001106121 A JP 2001106121A JP 2002302736 A JP2002302736 A JP 2002302736A
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JP
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wire
steel wire
tensile strength
ductility
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Kenichi Nakamura
謙一 中村
Hitoshi Tashiro
均 田代
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤ等の補強材として使用されるスチール
コード用鋼線、特に延性の優れた高強度高炭素極細鋼線
およびその素材となる熱間圧延線材に関する。 【解決手段】 伸線加工一週間経過後と伸線加工直後の
引張強さの差が50 MPa以上、350 MPa未満であるこ
とを特徴とする線径が0.4mm以下で伸線加工1週間経
過後の引張強さが(1)式を満たす高強度高延性高炭素
極細鋼線。 引張強さ (MPa)≧3450−1500× log(do)……(1) do:線径(mm)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤ等の補強材
として使用されるスチールコード用鋼線、特に延性の優
れた高強度高炭素極細鋼線およびその素材となる熱間圧
延線材に関する。
【0002】
【従来の技術】タイヤ等の補強材として使用されるスチ
ールコードは直径がおよそ0.2mm程度の鋼線を撚って
製造される。近年、タイヤ等の軽量化の要求から、引張
強さが4500 MPa以上といった高強度の鋼線が求めら
れている。鋼線の最終強度は、加工歪が大きいほど高く
なるが、伸線加工後の室温放置での歪時効による引張強
さの増加が大きくなり、延性が劣化するため、その後の
撚り線加工工程において断線が多発する。しかし、高強
度化には歪時効による引張強さの増加を利用することが
必要不可欠であるため、歪時効による引張強さの増加を
利用して安定した高強度鋼線を得ることが求められてい
た。
【0003】また、鋼線の最終強度を大きくするための
もう一つの方法として、C量の増加、合金元素の添加が
ある。この要求に応えるため、特開2000−3557
36号公報では、B,Tiを添加し、Nを制御すること
で表層部のフェライト面積率を低減して高強度で且つデ
ラミネーションが発生しない鋼線を提案している。しか
し、伸線加工後の歪時効による引張強さの増加が考慮さ
れておらず、工業的には利用できない。
【0004】更に、従来は撚り加工性をデラミネーショ
ンの有無で評価する手法が主流であったが、線径0.2
mmで4500 MPaを越える高強度鋼線においてはデラミ
ネーションが発生しなくても、撚り線加工工程で断線が
多発してしまい、デラミネーションのみで撚り線加工性
を評価することが困難であるため、デラミネーション防
止だけでは工業的に意味がない。また、特開2000−
313937号公報では、S,O,Nを適正化し、非金
属介在物を制御した上でCu,Ni,Cr,Mo,W,
V,Nb,Co,B,REM(希土類元素)を添加する
成分系が提案されているが、実施例においては最終パテ
ンティング線径が1.2mm、最終線径が0.2mmであ
り、これでは伸線加工度が小さく、引張強さとしては4
000 MPa以下である。この方法では引張強さが450
0 MPaを越える鋼線では撚り線断線が増加してしまうの
で工業的に意味が無く、伸線加工後の歪時効による引張
強さの増加が考慮されていないので実際には利用できな
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は伸線加工後の
歪時効による引張強さの増加を利用することにより高強
度で且つ延性の高い鋼線およびその素材となる線材を提
供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、伸線加工
後の歪時効による引張強さの増加と機械的性質、撚り線
加工性の関係についての詳細な解析を進めた結果、歪時
効による引張強さの増加が伸線加工一週間経過後で50
MPa以上、350 MPa未満の範囲、すなわち、伸線加工
一週間経過後と伸線加工直後の引張強さの差が50 MPa
以上350 MPa未満であれば、伸線加工一週間経過後の
引掛強度が引張強さの70%以上、鋼線横断面表層部と
中心部のミクロビッカース硬度差が45以下、捻回試験
時にデラミネーションが発生しないという条件を満たせ
ば安定した高強度極細鋼線を得ることが出来ることを見
出した。
【0007】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
で、その要旨は以下の通りである。 (1)伸線加工一週間経過後と伸線加工直後の引張強さ
の差が50 MPa以上、350 MPa未満であることを特徴
とする線径が0.4mm以下で伸線加工1週間経過後の引
張強さが(1)式を満たす高強度高延性高炭素極細鋼
線。 引張強さ (MPa)≧3450−1500× log(do)……(1) do:線径(mm) (2)伸線加工一週間経過後の引掛強度が引張強さの7
0%以上、鋼線横断面表層部と中心部のミクロビッカー
ス硬度差が45以下であり、捻回試験時にデラミネーシ
ョンが発生しないことを特徴とする上記(1)の高強度
高延性高炭素極細鋼線。 (3)重量%で、C:0.8〜1.4%、Si:0.1
〜0.5%、Mn:0.1〜1.0%を含有することを
特徴とする(1)または(2)の高強度高延性高炭素極
細鋼線。 (4)更に重量%で、Cr:0.02〜0.04%、M
o:0.02〜0.20%、V:0.02〜0.20
%、W:0.02〜0.20%の少なくとも1種以上を
含有する上記(1)〜(3)のいずれかの項に記載の高
強度高延性高炭素極細鋼線。 (5)上記(1)〜(4)のいずれかの項に記載の高強
度高延性高炭素極細鋼線を製造するための熱間圧延線
材。
【0008】
【発明の実施の形態】まず、本発明の対象とする鋼線の
線径の限定理由について述べる。0.4mmより線径が太
い場合、鋼線の表層部と中心部で加工の差が大きいた
め、表層部と中心部の特性の差が大きくなり、引張強さ
≧3450−1500× log(do)、do:線径(m
m)の強度では延性を確保することが出来ないため、線
径を0.4mm以下に限定した。
【0009】伸線加工後の歪時効による引張強さの増加
量が50 MPa未満では高強度化には利用できないため、
伸線加工一週間経過後と伸線加工直後の引張強さの差を
50MPa以上と限定した。一方、伸線加工一週間経過後
と伸線加工直後の引張強さの差が350 MPa以上になる
場合、すなわち歪時効による引張強さの増加量が350
MPa以上の場合は鋼線表層部と中心部の特性の差が大き
くなり、延性劣化を生じるため、引掛強度の低下、デラ
ミネーションの発生が起こり、撚り線加工性が極めて低
くなってしまい、工業的に利用することが困難である。
このため、伸線加工一週間経過後と伸線加工直後の引張
強さの差を350 MPa未満に限定した。
【0010】伸線加工一週間経過後と伸線加工直後の引
張強さの差で限定する理由について述べる。伸線加工時
のセメンタイトの分解によりフェライト中に固溶したC
原子により、伸線加工時の室温放置でも歪時効により引
張強さが増加する。一週間経過後での歪時効による引張
強さの増加が50 MPa以上350 MPa未満であれば、そ
の後の室温放置による歪時効起因の引張強さの増加は小
さく、延性には影響しないため、引張強さの増加分を安
定して利用した高強度でかつ高延性の極細鋼線を実現で
きるためである。なお、伸線加工直後の引張強さは伸線
加工後10分以内の値であり、伸線加工一週間経過後は
伸線加工後168±12時間での値である。
【0011】引張強さが上記(1)式を満たす高強度鋼
線においては、デラミネーションが発生しなくても撚り
線加工時に断線が多発し、デラミネーションの有無によ
る評価のみでは撚り線加工性を評価できない。上記
(1)式の強度範囲においては伸線加工一週間経過後の
引掛強度が引張強さの70%以上、鋼線横断面表層部と
中心部のミクロビッカース硬度差が45以下、捻回試験
時にデラミネーションが発生しないという条件を同時に
満たさない場合には撚り線加工時に断線が多発してしま
い、撚り線加工性が悪化する。このため、伸線加工一週
間経過後の引掛強度が引張強さの70%以上、鋼線横断
面表層と中心のミクロビッカース硬度差が45以下、捻
回試験時にデラミネーションが発生しないことと限定し
た。なお、引掛強度、ミクロビッカース硬度測定は伸線
加工後168±12時間での測定とする。また、ミクロ
ビッカース測定での表層部は埋め込み方法等の影響を少
なくするため、最表層から0.1d内側での測定とし、
測定荷重は50g以下が望ましい。
【0012】次に本発明の対象とする鋼線の成分限定理
由について述べる。Cは最終の伸線加工材の強度を高め
るために必須の元素である。Cが0.8%未満では前記
したCの効果が十分期待できず、一方、1.4%を越え
ると初析セメンタイトの粗大析出を防止することが困難
である。粗大な初析セメンタイトにより伸線加工性が悪
化、延性劣化が激しくなるため0.8〜1.4%の範囲
に限定した。
【0013】Siは鋼の脱酸のために有効な元素であ
り、また同一C量でも初析セメンタイトの析出を抑制さ
せる効果がある。更にパーライト中のフェライト強度を
増加させる作用を持つうえ、セメンタイトの分解を防止
する作用がある。0.1%未満では上記の効果が得られ
ず、さらに表面疵が発生しやすくなる。0.5%以上で
は上記の効果が飽和してしまうため、0.1〜0.5%
の範囲に限定した。
【0014】Mnは脱酸のために必要な元素であり、か
つ鋼の焼入性を向上させ強度を高めるために有効な元素
であるが、0.1%未満では上記の効果が得られない。
一方、1.0%以上では上記の効果が飽和するうえ、ベ
イナイトやマルテンサイトなどの過冷組織がでやすくな
るため0.1〜1.0%の範囲に限定した。Cr,M
o,V,Wはいづれも炭化物形成元素であり、パテンテ
ィング材強度は高める効果を持つとともに、伸線加工時
のパーライト中のセメンタイトの分解を抑制する。これ
等の元素の添加量が0.02%未満では上記の効果を発
揮できず、また、Crは0.40%以上、Mo,V,W
は0.20%以上ではパテンティング処理が困難であ
り、強度が増加しすぎ、延性が劣化するので、上記の範
囲に限定した。
【0015】本発明で規定する高強度高延性高炭素極細
鋼線は、上述した成分組成を有する熱間圧延線材を使用
して、伸線加工時のダイス/鋼線間の摩擦係数を0.1
5以下、伸線加工中の鋼線温度を200℃以下に制御す
ることにより得ることが出来る。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明の効果をさらに具
体的に説明する。表1、表2は0.15〜0.42mm極
細鋼線の化学成分、伸線加工直後、伸線加工一週間経過
後の引張強さおよびこの両者の差、伸線加工一週間経過
後の引掛強度、鋼線横断面表層部と中心部のミクロビッ
カース硬度差、捻回試験時のデラミネーションの有無お
よび撚り線加工性を示したものである。真空溶解により
所定の成分に作製した鋼材を使用して、5.5mm熱間圧
延線材を製造し、この線材より0.15mm〜0.42mm
極細鋼線を作製して特性を調査した。捻回試験はチャッ
ク間隔を線径の100倍として行った。また、同時に撚
り線加工を行い、加工性を評価した。
【0017】本発明例であるNo.2〜5,8,9,1
2,14,16,18,20,22,24,26〜35
はいずれも(1)式を満たす引張強さを実現し、且つ、
伸線加工一週間経過後の引掛強度が70%、鋼線横断面
表層部と中心部のミクロビッカース硬度差が45以下、
捻回試験時にデラミネーションが発生しないという条件
を同時に満たしており、撚り線加工性は良好である。
【0018】これに対して比較例であるNo.1は線径
が太いために(1)式を満たす引張強さでは伸線加工一
週間後の引掛強度が70%以下、鋼線横断面表層部と中
心部のミクロビッカース硬度差が45以上、捻回試験時
にデラミネーションが発生してた例であり、撚り線加工
性が不良である。また、No.6は引張強さは(1)式
を満たしているが、歪時効による引張強さの増加が大き
いため、伸線加工直後と伸線加工一週間経過後の引張強
さの差が350よりも大きいために、伸線加工一週間後
の引掛強度が70%以下、鋼線横断面表層部と中心部の
ミクロビッカース硬度差が45以上、念回試験時にデラ
ミネーションが発生し、撚り線加工性が不良となった例
である。No.7は伸線加工一週間後の引掛強度、鋼線
横断面表層部と中心部のミクロビッカース硬度差は問題
なく、デラミネーションも発生しないため、撚り線加工
性は良好であるが、C量が低いために引張強さが低く、
(1)式を満たさない。No.10はC量が高すぎるた
め、初析セメンタイトが粗大化し、伸線加工時に断線が
発生した例である。No.11はSi量が低いために表
面疵が発生してしまい、伸線加工時に断線が発生した。
【0019】No.12は伸線加工一週間後の引掛強度
は70%以上、鋼線横断面表層部と中心部のミクロビッ
カース硬度差は45以下、デラミネーションは発生せ
ず、撚り線加工性が良好であるが、Mn量が低いために
焼入性が不足し、引張強さが低く、(1)式を満たさな
い。No.15はMn量が高いため、マルテンサイトが
発生してしまい、伸線加工時に断線した。No.17,
19,21はデラミネーションは発生しないが、それぞ
れCr,Mo,W量が高いために伸線加工一週間後の引
掛強度が低く、鋼線横断面表層部と中心部のミクロビッ
カース硬度差が大きいために撚り線加工性が不良となっ
た例である。No.23はデラミネーションは発生せ
ず、伸線加工一週間後の引掛強度も70%以上である
が、V量が多いため、鋼線横断面表層部と中心部のミク
ロビッカース硬度差が大きく、撚り線加工性が不良とな
った例である。No.25はCr,Mo,V,W量が全
て高いため、パテンティング時にマルテンサイトが発生
し、伸線加工時に断線した例である。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は伸線加工
後の歪時効による引張強さの増加を利用することにより
高強度で且つ延性の高い鋼線および線材を提供するもの
である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 伸線加工一週間経過後と伸線加工直後の
    引張強さの差が50MPa以上、350 MPa未満であるこ
    とを特徴とする線径が0.4mm以下で伸線加工1週間経
    過後の引張強さが(1)式を満たす高強度高延性高炭素
    極細鋼線。 引張強さ (MPa)≧3450−1500× log(do)……(1) do:線径(mm)
  2. 【請求項2】 伸線加工一週間経過後の引掛強度が引張
    強さの70%以上、鋼線横断面表層部と中心部のミクロ
    ビッカース硬度差が45以下であり、捻回試験時にデラ
    ミネーションが発生しないことを特徴とする請求項1に
    記載の高強度高延性高炭素極細鋼線。
  3. 【請求項3】 質量%で、C:0.8〜1.4%、S
    i:0.1〜0.5%、Mn:0.1〜1.0%を含有
    することを特徴とする請求項1または2に記載の高強度
    高延性高炭素極細鋼線。
  4. 【請求項4】 更に質量%で、Cr:0.02〜0.4
    0%、Mo:0.02〜0.20%、V:0.02〜
    0.20%、W:0.02〜0.20%の少なくとも1
    種以上を含有することを特徴とする請求項1〜3のいず
    れかの項に記載の高強度高延性高炭素極細鋼線。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかの項に記載の高
    強度高延性高炭素極細鋼線を製造するための熱間圧延線
    材。
JP2001106121A 2001-04-04 2001-04-04 高強度高延性高炭素極細鋼線および線材 Withdrawn JP2002302736A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7258756B2 (en) 2003-10-23 2007-08-21 Kobe Steel, Ltd. Very thin, high carbon steel wire and method of producing same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7258756B2 (en) 2003-10-23 2007-08-21 Kobe Steel, Ltd. Very thin, high carbon steel wire and method of producing same

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