JP3487957B2 - 伸線加工性の優れた線材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はタイヤ、ベルトコードな
どのゴムおよび有機材料の補強用に使用されているスチ
ールコードや弁バネ、ロープなどの高強度で高延性の硬
鋼線の製造に用いられる線材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炭素鋼よりなる線材は、一般的に熱間
圧延によって４．０ｍｍφから１６ｍｍφの線径に加工
した後、線材の機械的特性を調整するために調整冷却を
行い線材となる。

【０００３】その後、調整冷却された線材は、冷間での
引き抜き加工による伸線と中間熱処理を繰り返すことで
より細い線径に加工し、例えば、弁バネであればスパイ
ラル状に成形後、焼入れ、焼き戻しを行い最終製品とし
たり、最終パテンティング処理を行いさらに伸線加工で
加工をおこない高強度のワイヤとするなどして使用され
ている。

【０００４】従って最終製品を製造するにあたっては、
熱間圧延後の線材の加工性が優れているほど、製造コス
トを低減することが容易となる。

【０００５】従来から熱間圧延線材の機械的性質を調整
する方法として、衝風冷却によるステルモア法や冷却媒
体として溶融塩を用いるＤＬＰ方法がある。溶融塩を用
いるものとしては特公昭５９−３７７２５があるが、加
工性を良くする事より鉛パテンティング相当の高強度が
得られるような直接熱処理法となるものである。

【０００６】ベイナイトを利用するものとしては特開平
６−１７１９０、特開平６−１７１９１、特開平６−１
７１９２などが開示されているが、これらはベイナイト
組織を８０％以上とし、所定の強度延性に調整すること
を特徴とする加工性の優れた鋼線材である。しかし、こ
の公報に示されるベイナイト率を８０％以上にする事
は、５．０ｍｍφ以上の線径では極めて困難である問題
点がある。

【０００７】また、高炭素ベイナイト組織を利用する技
術として特開昭６２−２４１１３６が開示されている
が、これは１．２ｍｍφ以下の線材を鉛パテンティング
処理によって上部ベイナイト組織とし、伸線加工により
０．３ｍｍφ以下の疲労特性の優れたワイヤとするもの
である。

【０００８】近年、最終製品ワイヤの製造コストを低減
するために、最終熱処理工程までの加工ができるだけ容
易となる加工性の優れた高炭素鋼線材の開発が求められ
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】Ｃ量が重量％で０．６
％以上含まれる高炭素鋼の分野において加工性が優れた
線材に関し、詳しくは引き抜きダイスを用いた伸線加工
において線径が３．０ｍｍφ以上の線径において真歪み
で３．７以上の加工性を具備する線材を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）熱間圧
延によって得られたＣ量が重量％で０．６％以上で、ベ
イナイト組織、パーライト組織あるいはこれらの混合組
織の鋼線材において、線材横断面に存在するセメンタイ
トが下記の特徴を持つ伸線加工性の優れた線材。ｉ． 平均のセメンタイトの長さが０．７μｍ以下。ii ． セメンタイトの平均間隔が９００Å以上。

【００１１】（２）鋼成分が重量％で Ｃ ：０．６％以上１．５％以下 Ｓｉ：０．１％以上２．０％以下 Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下 となる鋼からなることを特徴とする前記（１）の伸線加
工性の優れた線材。

【００１２】（３）：下記の成分の一種以上添加する事
を特徴とする前記（２）の伸線加工性の優れた線材。 Ｃｒ：０．１％以上２．０％以下 Ｎｉ：０．１％以上２．０％以下 Ｃｕ：０．１％以上２．０％以下 Ｍｏ：０．１％以上２．０％以下 Ｃｏ：０．０１％以上２．０％以下。

【００１３】（４）下記の成分の一種以上を添加する事
を特徴とする前記（２）または（３）の伸線加工性の優
れた線材。 Ｔｉ：０．００５％以上０．０３％以下 Ｎｂ：０．００５％以上０．０３％以下 Ｖ ：０．００５％以上０．０３％以下 Ａｌ：０．００５％以上０．０３％以下 Ｂ ：０．０００１％以上０．００３％以下。

【００１４】（５） Ｐ ：０．０２％以下 Ｓ ：０．０２％以下 であることを特徴とする前記（２）または（３）または
（４）の伸線加工性の優れた線材。

【００１５】

【作用】線材の加工性は、線材内のセメンタイト形態に
大きく影響されている。線材横断面に観察されるセメン
タイトの長さが短かければ短いほど加工中に導入される
転位の増殖が抑えられるので、少なくとも平均のセメン
タイトの長さを０．７μｍ以下とする必要がある。平均
のセメンタイトの長さと伸線加工性の関係を図１に示
す。

【００１６】また同様に線材横断面に観察されるセメン
タイトの平均間隔が大きければ大きいほど加工中に導入
される転位の増殖が抑えられるので、少なくともセメン
タイトの平均間隔が９００Å以上とする必要がある。セ
メンタイトの平均間隔と伸線加工性の関係を図２に示
す。

【００１７】上記の形態にセメンタイトを調整できれ
ば、線材の初期強度を低下させると共に加工硬化率を下
げることができるので加工性の優れた線材とすることが
できる。

【００１８】次に鋼中の成分元素の限定理由について述
べる。Ｃは経済的かつ有効な強化元素である。鋼線とし
ての必要強度を確保するためにはＣは少なくとも０．６
％以上とすることが必要である。高すぎると延性が低下
するので上限は１．５％とする。

【００１９】Ｓｉは鋼の脱酸のために必要な元素であ
り、従ってその含有量があまりに少ないとき脱酸効果が
不十分になるので下限を０．１％とする。また、Ｓｉは
熱処理後に形成されるパーライト中のフェライト相に固
溶しパテンティング後の強度を上げるが、反面フェライ
トの延性を低下させるので、伸線後性に悪影響を与えな
い２．０％以下とする。

【００２０】Ｍｎは鋼の焼き入れ性を確保するために
０．１％以上添加する。しかし、多量のＭｎ添加は偏析
を引き起こしパテンティングの際にベイナイト、マルテ
ンサイトという過冷組織が発生しその後の伸線性を害す
るため２．０％以下とする。

【００２１】Ｓは多量に含まれると線材の延性を害する
のでその含有量を０．０２％以下とするのが望ましい。
ＰもＳと同様に線材の延性を害するのでその含有量を
０．０２％以下とするのが望ましい。

【００２２】Ｃｒはこのようなセメンタイトの異常部の
出現を抑制しさらに、パーライトを微細にする効果を持
っている。しかし、多量の添加は熱処理後のフェライト
中の転移密度を上昇させるため、引き抜き加工後の極細
線の延性を著しく害することになる。従って、Ｃｒの添
加量はその効果が期待できる０．１％以上としフェライ
ト中の転移密度を増加させ延性を害することの無い２．
０％以下とする。

【００２３】ＮｉもＣｒと同じ効果があるため、必要に
よりその効果を発揮する０．１％以上添加する。Ｎｉも
添加量が多くなり過ぎるとフェライト相の延性を低下さ
せるので上限を２．０％とする。

【００２４】Ｃｕは線材の腐食疲労特性を向上させる元
素であるので、必要によりその効果を発揮する０．１％
以上添加することが望ましい。Ｃｕも添加量が多くなり
過ぎるとフェライト相の延性を低下させるので上限を
２．０％とする。

【００２５】Ｍｏは線材の焼き入れ性を向上するために
添加する元素で、必要によりその効果を発揮する０．１
％以上添加することが望ましい。Ｍｏも添加量が多くな
り過ぎると焼入れ性が高まり、偏析部にミクロマルテン
サイトが析出しやすくなるので上限を２．０％とする。

【００２６】Ｃｏは線材の延性を向上するために添加す
る元素で、必要によりその効果を発揮する０．０１％以
上添加することが望ましい。Ｃｏは高価な元素であるの
で経済性を損なわない２．０％以下の添加とする。

【００２７】Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌはγ粒径を微細にし
その後に形成される組織単位を微細にし、靭性値を向上
することが出来るのでその効果を発揮する０．００５％
以上を添加し、その他の特性に悪影響を与える事のない
０．０３％以下とする。

【００２８】Ｂは焼入れ性を改善するのに添加し、その
効果が認められる０．０００１％以上添加し、焼入れ性
が高くなり過ぎるためその処理が困難となる０．００３
％以下とする。

【００２９】

【実施例】表１に示す成分の鋼を用いて、圧延後の調整
冷却によってベイナイト組織、パーライト組織、これら
の混合組織と造り分けを行いセメンタイトの形態を調整
する方法で線材を製造した。

【００３０】試料１２２ｍｍ角のビレットを熱間圧延に
よって４．５〜１６．０ｍｍφに圧延し、調整冷却を行
い表２に示す組織の線材とした。

【００３１】本発明鋼１〜４５は、本発明に従い最大変
形応力、全伸び、降伏比のいずれも請求項１に示す条件
を満足している。

【００３２】比較鋼４６、４７、４８は、セメンタイト
の長さが０．７μｍ超と長い事が本発明鋼と異なる。比
較鋼４９、５０、５１は、セメンタイトの間隔が９００
Å未満と小さい事が本発明と異なる。

【００３３】これらの供試鋼の生引き性の試験を乾式伸
線を用いて行った。伸線は、各パスにおける減面率が１
５〜２０％の間となるようにして伸線加工を行った。生
引き性は、伸線限界まで加工を行い、真ひずみで３．８
以上の加工が可能であった場合を○、できなかった場合
を×で表２に示した。

【００３４】本発明鋼１〜４５はセメンタイトの形状が
本発明に従って調整されているため、優れた生引き性を
示す。反対に、比較鋼４６〜５１は本発明と先に述べた
違いがあるため生引き性が劣っている。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【発明の効果】５ｍｍから１６ｍｍの線材において従来
鋼に比べ伸線加工性の優れた線材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、平均のセメンタイト長さと伸線加工性の関
係を示す図。

【図２】は、セメンタイトの平均間隔と伸線限界歪みの
関係を示す図。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱間圧延によって得られたＣ量が０．６％
   以上で、ベイナイト組織、パーライト組織あるいはこれ
   らの混合組織の鋼線材において、線材横断面に存在する
   セメンタイトの形状が下記の特徴を持つ伸線加工性の優
   れた線材。ｉ． 平均のセメンタイトの長さが０．７μｍ以下。ii ． セメンタイトの平均間隔が９００Å以上。
2. 【請求項２】鋼成分が重量％で Ｃ ：０．６％以上１．５％以下 Ｓｉ：０．１％以上２．０％以下 Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下 となる鋼からなることを特徴とする請求項１の伸線加工
   性の優れた線材。
3. 【請求項３】下記の成分の一種以上添加することを特徴
   とする請求項２の伸線加工性の優れた線材。 Ｃｒ：０．１％以上２．０％以下 Ｎｉ：０．１％以上２．０％以下 Ｃｕ：０．１％以上２．０％以下 Ｍｏ：０．１％以上２．０％以下 Ｃｏ：０．０１％以上〜２．０％以下
4. 【請求項４】下記の成分の一種以上を添加することを特
   徴とする請求項２または請求項３の伸線加工性の優れた
   線材。 Ｔｉ：０．００５％以上０．０３％以下 Ｎｂ：０．００５％以上０．０３％以下 Ｖ ：０．００５％以上０．０３％以下 Ａｌ：０．００５％以上０．０３％以下 Ｂ ：０．０００１％以上０．００３％以下
5. 【請求項５】Ｐ ：０．０２％以下 Ｓ ：０．０２％以下 であることを特徴とする請求項２または３または４の伸
   線加工性の優れた線材。