JP3599551B2 - 生引き性に優れた線材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸線加工性に優れた線材に関するものであり、詳細には所定の強度が要求されるばね，ワイヤロープ，高強度ボルト等に用いられる線材で、特に生引き性に優れた線材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ばね等の様に所定の強度が要求される線材には、熱間圧延によって５．０〜２５ｍｍφの線径に加工した後、制御冷却を施すことが一般的である。制御冷却された線材は、冷間での引き抜き加工による伸線と熱処理を繰り返すことでより細い線径に加工し、所定の製品形状に成形後、焼入れ・焼戻しを施し最終製品となる。従って、最終製品を製造するにあたり、熱間圧延後の線材を伸線加工性が優れている程、製造コストを容易に低減することが可能となる。
【０００３】
高強度鋼線材の伸線加工性を改善を図る技術としては、特公平７−１１０６０号公報に、Ｍｎ偏析帯の幅を制限した高強度鋼線材が開示されているが、伸線前に鉛パテンティング処理を施すことを前提としていることから、パテンティング処理を施さなくとも伸線加工性の高い、即ち生引き性に優れた線材の開発が要望されていた。
【０００４】
尚、生引き性を改善する手段としては、特開平８−２９５９３１号に、引張試験における真応力−歪み線図を利用して主体とする組織をベイナイトにする方法が開示されているが、生引き性の改善が不十分であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に着目してなされたものであって、熱間加工に続く伸線加工において、伸線加工性に優れ、特に生引き性に優れた線材を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明の線材とは、質量％で、Ｃ：０．５０〜０．８０％，Ｓｉ：０．１５〜２．５０％，Ｍｎ：０．２０〜１．０％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、圧延材のパーライトノジュールサイズが１８μｍ以下であり、伸線圧延材の中心偏析度が１．１０以下であり、かつ圧延材のパーライト組織のラメラ間隔が１０００Å以下であることを要旨とするものである。
【０００８】
更にＣｒ：２．０％以下（０％を含まない）及び／又はＶ：０．２０％以下（０％を含まない）を含有させることが推奨される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者らは前述の課題を解決することを目的として、生引き性に及ぼすパーライトノジュールの影響に関して研究を行った。その結果、パーライトノジュールが大きくなると、ノジュール界面の面積が小さくなり圧延材の延性が低下するため伸線加工性が劣化することを見出し、本発明に想到した。図１は、高強度鋼線材のパーライトノジュールサイズと生引き時の伸線限界減面率の関係を示すグラフである。パーライトノジュールサイズが１８μｍ以下では伸線限界減面率が８５％以上と非常に優れた生引き性を示すことが分かる。
【００１０】
尚、伸線加工性には、圧延材の中心偏析や、圧延材のパーライト組織のラメラ間隔も影響を及ぼすものである。圧延材の中心偏析度が１．１以下になると偏析によるミクロ的な脆化の程度が小さくなり、伸線中に発生する内部クラックの発生が抑制されて伸線加工性が改善されるので、圧延材の中心偏析度は１．１以下とすることが推奨される。また圧延材のパーライト組織のラメラ間隔が大き過ぎると圧延材の靭性が低下し、伸線中の内部クラックが発生し易くなるので、圧延材のパーライト組織のラメラ間隔は１０００Å以下とすることが望ましい。
以下、本発明の化学成分範囲の設定理由について説明する。
【００１１】
Ｃは、強度を上げるために有効な元素であり、ばね等として十分な強度を発揮させるには少なくとも０．５％が含有させることが望ましい。但し、多過ぎると靭性が低下するので、上限は０．８％とすることが好ましい。
【００１２】
Ｓｉは、鋼の脱酸のために必要な元素であり、脱酸効果を有効に発揮させるには０．１５％以上含有させることが望ましい。但し、過剰に添加すると延性が劣化するので上限は２．０％とすることが好ましい。
【００１３】
Ｍｎは、Ｓｉと同様、脱酸元素であると共に、鋼の焼入れ性を向上させてばね等として強度・靭性を確保するためには０．２０％以上添加することが望ましい。但し、Ｍｎ量が多過ぎると、Ｍｎの偏析部が形成され、マルテンサイトやベイナイト等の過冷組織が生成して伸線加工性が劣化するので、１．０％を上限とすることが好ましい。
【００１４】
Ｃｒは、パーライト組織を微細化し、靭性の改善に効果があるので含有させることが望ましい。但し、多量に添加すると、熱処理後のフェライト中の転移密度を上昇させ、伸線加工後の線の延性を改善するので、上限は２．０％とすることが好ましい。
【００１５】
Ｖはγ粒径を微細化し、靭性値を向上させるので添加することが望ましい。但し、０．２０％以上添加すると炭化物が生成し、析出され圧延材が硬化し靭性を劣化させるので、０．２０％を上限とすることが好ましい。
【００１６】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲内に含まれるものである。
【００１７】
【実施例】
実施例１
Ｃ：０．５９％，Ｓｉ：１．３７％，Ｍｎ：０．６６％，Ｃｒ：０．６９％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる鋼を用いて、１５５ｍｍ角のビレットを８５０〜１０００℃に加熱し、熱間圧延にて８ｍｍφに加工し、８００〜６００℃における冷却速度を約２〜３℃／ｓｅｃにて調整冷却し、表１に示すパーライトノジュールサイズの線材を作製した。尚、パーライトノジュールサイズは、線材の横断面を光学顕微鏡にて４００倍で視野内の０．１２５ｍｍ角中にあるパーライトノジュールの大きさ（長軸の長さ）を５個測定し、平均した値である。
上記線材をダイス角度１５度で乾式伸線し、カッピー断線した際の減面率を伸線限界減面率とした。結果は表１及び図１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
Ｎｏ．１〜３は本発明鋼であり、伸線限界減面率が大きく生引き性に優れている。一方、パーライトノジュールサイズが本発明範囲外である比較鋼Ｎｏ．４〜７はいずれも伸線限界減面率が小さく生引き性が劣っている。
【００２０】
実施例２
表２に示す化学成分で種々の中心偏析を持つ１５５ｍｍ角のビレットを８ｍｍφに熱間圧延し、調整冷却により表２に示す種々の微細構造（ノジュールサイズ，ラメラ間隔）を有するパーライトからなる線材を製造した。尚、熱間圧延時の加熱温度は、Ｎｏ．３０が１０００℃で、これ以外は９００℃であり、また熱間圧延後の冷却速度はＮｏ．２８が７．５℃／ｓｅｃで、Ｎｏ．２９が１．０℃／ｓｅｃであり、これ以外のＮｏ．１１〜２７及びＮｏ．３０〜３１の冷却速度は２．５℃／ｓｅｃであった。
【００２１】
線材の中心偏析は、線材の中心偏析部を横断する方向でＥＰＭＡによる線分析を行い、Ｃ濃度の最大濃化部（Ｃ１ ）を測定し、図２のＣ１ ／Ｃ０ をもって偏析度とした。
【００２２】
ラメラ間隔については、断面観察で測定される値は、パーライトの切断方向が必ずしもラメラの垂直方向ではないことから実際の間隔よりも大きくなる。そこでＳＥＭにて横断面を７０００倍程度で観察し、同一のラメラ間隔を呈している２０個のパーライトコロニーのラメラ間隔を、１サンプルに対して測定し、ラメラ間隔の大きさの順に図３に示す様に並べ、外挿直線を引き縦軸との交点を当該サンプルのラメラ間隔の値とした（尚、図３の例の場合、ラメラ間隔は７５０Åである）。
上記線材をダイス角度１５度で乾式伸線し、カッピー断線した際の減面率を伸線限界減面率とした。結果は表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】
Ｎｏ．２０〜２７は、成分組成が本発明範囲をはずれている比較例であり、いずれも伸線減面率が小さく生引き性が劣っている。Ｎｏ．２８はラメラ間隔が大き過ぎる場合の比較例であり、Ｎｏ．２９は、パーライトノジュールサイズが大き過ぎ、Ｎｏ．３０は線材の中心偏析度が大き過ぎる場合の比較例であり、いずれも伸線限界減面率が小さく、生引き性が十分でない。
これに対して、本発明に係る要件を全て満足する本発明例Ｎｏ．１１〜１９は、伸線限界減面率が大きく、生引き性に優れている。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されているので、熱間加工に続く伸線加工において、伸線加工性に優れ、特に生引き性に優れた線材が提供できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】高強度鋼線材のパーライトノジュールサイズと生引き時の伸線限界減面率の関係を示すグラフである。
【図２】中心偏析度の算出方法を示す説明図である。
【図３】ラメラ間隔の値の決定方法を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸線加工性に優れた線材に関するものであり、詳細には所定の強度が要求されるばね，ワイヤロープ，高強度ボルト等に用いられる線材で、特に生引き性に優れた線材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ばね等の様に所定の強度が要求される線材には、熱間圧延によって５．０〜２５ｍｍφの線径に加工した後、制御冷却を施すことが一般的である。制御冷却された線材は、冷間での引き抜き加工による伸線と熱処理を繰り返すことでより細い線径に加工し、所定の製品形状に成形後、焼入れ・焼戻しを施し最終製品となる。従って、最終製品を製造するにあたり、熱間圧延後の線材を伸線加工性が優れている程、製造コストを容易に低減することが可能となる。
【０００３】
高強度鋼線材の伸線加工性を改善を図る技術としては、特公平７−１１０６０号公報に、Ｍｎ偏析帯の幅を制限した高強度鋼線材が開示されているが、伸線前に鉛パテンティング処理を施すことを前提としていることから、パテンティング処理を施さなくとも伸線加工性の高い、即ち生引き性に優れた線材の開発が要望されていた。
【０００４】
尚、生引き性を改善する手段としては、特開平８−２９５９３１号に、引張試験における真応力−歪み線図を利用して主体とする組織をベイナイトにする方法が開示されているが、生引き性の改善が不十分であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に着目してなされたものであって、熱間加工に続く伸線加工において、伸線加工性に優れ、特に生引き性に優れた線材を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明の線材とは、質量％で、Ｃ：０．５０〜０．８０％，Ｓｉ：０．１５〜２．５０％，Ｍｎ：０．２０〜１．０％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、圧延材のパーライトノジュールサイズが１８μｍ以下であり、伸線圧延材の中心偏析度が１．１０以下であり、かつ圧延材のパーライト組織のラメラ間隔が１０００Å以下であることを要旨とするものである。
【０００８】
更にＣｒ：２．０％以下（０％を含まない）及び／又はＶ：０．２０％以下（０％を含まない）を含有させることが推奨される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者らは前述の課題を解決することを目的として、生引き性に及ぼすパーライトノジュールの影響に関して研究を行った。その結果、パーライトノジュールが大きくなると、ノジュール界面の面積が小さくなり圧延材の延性が低下するため伸線加工性が劣化することを見出し、本発明に想到した。図１は、高強度鋼線材のパーライトノジュールサイズと生引き時の伸線限界減面率の関係を示すグラフである。パーライトノジュールサイズが１８μｍ以下では伸線限界減面率が８５％以上と非常に優れた生引き性を示すことが分かる。
【００１０】
尚、伸線加工性には、圧延材の中心偏析や、圧延材のパーライト組織のラメラ間隔も影響を及ぼすものである。圧延材の中心偏析度が１．１以下になると偏析によるミクロ的な脆化の程度が小さくなり、伸線中に発生する内部クラックの発生が抑制されて伸線加工性が改善されるので、圧延材の中心偏析度は１．１以下とすることが推奨される。また圧延材のパーライト組織のラメラ間隔が大き過ぎると圧延材の靭性が低下し、伸線中の内部クラックが発生し易くなるので、圧延材のパーライト組織のラメラ間隔は１０００Å以下とすることが望ましい。
以下、本発明の化学成分範囲の設定理由について説明する。
【００１１】
Ｃは、強度を上げるために有効な元素であり、ばね等として十分な強度を発揮させるには少なくとも０．５％が含有させることが望ましい。但し、多過ぎると靭性が低下するので、上限は０．８％とすることが好ましい。
【００１２】
Ｓｉは、鋼の脱酸のために必要な元素であり、脱酸効果を有効に発揮させるには０．１５％以上含有させることが望ましい。但し、過剰に添加すると延性が劣化するので上限は２．０％とすることが好ましい。
【００１３】
Ｍｎは、Ｓｉと同様、脱酸元素であると共に、鋼の焼入れ性を向上させてばね等として強度・靭性を確保するためには０．２０％以上添加することが望ましい。但し、Ｍｎ量が多過ぎると、Ｍｎの偏析部が形成され、マルテンサイトやベイナイト等の過冷組織が生成して伸線加工性が劣化するので、１．０％を上限とすることが好ましい。
【００１４】
Ｃｒは、パーライト組織を微細化し、靭性の改善に効果があるので含有させることが望ましい。但し、多量に添加すると、熱処理後のフェライト中の転移密度を上昇させ、伸線加工後の線の延性を改善するので、上限は２．０％とすることが好ましい。
【００１５】
Ｖはγ粒径を微細化し、靭性値を向上させるので添加することが望ましい。但し、０．２０％以上添加すると炭化物が生成し、析出され圧延材が硬化し靭性を劣化させるので、０．２０％を上限とすることが好ましい。
【００１６】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲内に含まれるものである。
【００１７】
【実施例】
実施例１
Ｃ：０．５９％，Ｓｉ：１．３７％，Ｍｎ：０．６６％，Ｃｒ：０．６９％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる鋼を用いて、１５５ｍｍ角のビレットを８５０〜１０００℃に加熱し、熱間圧延にて８ｍｍφに加工し、８００〜６００℃における冷却速度を約２〜３℃／ｓｅｃにて調整冷却し、表１に示すパーライトノジュールサイズの線材を作製した。尚、パーライトノジュールサイズは、線材の横断面を光学顕微鏡にて４００倍で視野内の０．１２５ｍｍ角中にあるパーライトノジュールの大きさ（長軸の長さ）を５個測定し、平均した値である。
上記線材をダイス角度１５度で乾式伸線し、カッピー断線した際の減面率を伸線限界減面率とした。結果は表１及び図１に示す。
【００１８】
【表１】
Ｎｏ．１〜３は本発明鋼であり、伸線限界減面率が大きく生引き性に優れている。一方、パーライトノジュールサイズが本発明範囲外である比較鋼Ｎｏ．４〜７はいずれも伸線限界減面率が小さく生引き性が劣っている。
【００２０】
実施例２
表２に示す化学成分で種々の中心偏析を持つ１５５ｍｍ角のビレットを８ｍｍφに熱間圧延し、調整冷却により表２に示す種々の微細構造（ノジュールサイズ，ラメラ間隔）を有するパーライトからなる線材を製造した。尚、熱間圧延時の加熱温度は、Ｎｏ．３０が１０００℃で、これ以外は９００℃であり、また熱間圧延後の冷却速度はＮｏ．２８が７．５℃／ｓｅｃで、Ｎｏ．２９が１．０℃／ｓｅｃであり、これ以外のＮｏ．１１〜２７及びＮｏ．３０〜３１の冷却速度は２．５℃／ｓｅｃであった。
【００２１】
線材の中心偏析は、線材の中心偏析部を横断する方向でＥＰＭＡによる線分析を行い、Ｃ濃度の最大濃化部（Ｃ１ ）を測定し、図２のＣ１ ／Ｃ０ をもって偏析度とした。
【００２２】
ラメラ間隔については、断面観察で測定される値は、パーライトの切断方向が必ずしもラメラの垂直方向ではないことから実際の間隔よりも大きくなる。そこでＳＥＭにて横断面を７０００倍程度で観察し、同一のラメラ間隔を呈している２０個のパーライトコロニーのラメラ間隔を、１サンプルに対して測定し、ラメラ間隔の大きさの順に図３に示す様に並べ、外挿直線を引き縦軸との交点を当該サンプルのラメラ間隔の値とした（尚、図３の例の場合、ラメラ間隔は７５０Åである）。
上記線材をダイス角度１５度で乾式伸線し、カッピー断線した際の減面率を伸線限界減面率とした。結果は表２に示す。
【００２３】
【表２】
Ｎｏ．２０〜２７は、成分組成が本発明範囲をはずれている比較例であり、いずれも伸線減面率が小さく生引き性が劣っている。Ｎｏ．２８はラメラ間隔が大き過ぎる場合の比較例であり、Ｎｏ．２９は、パーライトノジュールサイズが大き過ぎ、Ｎｏ．３０は線材の中心偏析度が大き過ぎる場合の比較例であり、いずれも伸線限界減面率が小さく、生引き性が十分でない。
これに対して、本発明に係る要件を全て満足する本発明例Ｎｏ．１１〜１９は、伸線限界減面率が大きく、生引き性に優れている。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されているので、熱間加工に続く伸線加工において、伸線加工性に優れ、特に生引き性に優れた線材が提供できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】高強度鋼線材のパーライトノジュールサイズと生引き時の伸線限界減面率の関係を示すグラフである。
【図２】中心偏析度の算出方法を示す説明図である。
【図３】ラメラ間隔の値の決定方法を示すグラフである。
Claims (3)
- 質量％で、
Ｃ ：０．５０〜０．８０％，
Ｓｉ：０．１５〜２．５０％，
Ｍｎ：０．２０〜１．０％
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、
圧延材のパーライトノジュールサイズが１８μｍ以下であり、圧延材の中心偏析度が１．１０以下であり、かつ圧延材のパーライト組織のラメラ間隔が１０００Å以下であることを特徴とする生引き性に優れた線材。 - 更に、Ｃｒ：２．０％以下（０％を含まない）を含有する請求項１に記載の線材。
- 更に、Ｖ：０．２０％以下（０％を含まない）を含有する請求項１または２に記載の線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP342098A JP3599551B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 生引き性に優れた線材 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP342098A JP3599551B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 生引き性に優れた線材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11199977A JPH11199977A (ja) | 1999-07-27 |
| JP3599551B2 true JP3599551B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=11556898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP342098A Expired - Fee Related JP3599551B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 生引き性に優れた線材 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3599551B2 (ja) |
Cited By (4)
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| US10385427B2 (en) | 2014-12-15 | 2019-08-20 | Nippon Steel Corporation | Wire rod |
| WO2022220238A1 (ja) | 2021-04-15 | 2022-10-20 | 東京製綱株式会社 | 熱処理鋼材および鋼材の熱処理方法 |
| KR20230169306A (ko) | 2021-04-15 | 2023-12-15 | 도쿄 세이꼬 가부시키가이샤 | 신선재 및 신선재의 제조 방법 |
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1998
- 1998-01-09 JP JP342098A patent/JP3599551B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR20230169306A (ko) | 2021-04-15 | 2023-12-15 | 도쿄 세이꼬 가부시키가이샤 | 신선재 및 신선재의 제조 방법 |
| KR20230170753A (ko) | 2021-04-15 | 2023-12-19 | 도쿄 세이꼬 가부시키가이샤 | 열처리 강재 및 강재의 열처리 방법 |
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| JPH11199977A (ja) | 1999-07-27 |
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