JP3954338B2

JP3954338B2 - 耐ひずみ時効脆化特性および耐縦割れ性に優れる高強度鋼線およびその製造方法

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Publication number: JP3954338B2
Application number: JP2001272905A
Authority: JP
Inventors: 護長尾; 浩家口; 憲二落合; 信彦茨木; 高明南田; 範明平賀
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2021-09-10
Also published as: US20030066575A1; JP2003082437A; KR20030022715A; EP1293582A3; US6800147B2; CN1143903C; EP1293582A2; CN1405350A; KR100503545B1; EP1293582B1

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、冷間加工を受けたまま、ブルーイング等の熱処理が施されることなく製品とされる高強度鋼線であって、スチールコードワイヤー、ワイヤロープ等の素線として使用される高強度鋼線、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用スチールタイヤ等の補強材として使用されるスチールコードワイヤやビードワイヤ等は、通常、３１０kgf ／mm²以上の高強度を有する直径０．１５〜０．４mm程度の極細鋼線を撚ったストランドで構成されている。
前記鋼線は、共析鋼あるいは過共析鋼からなる高炭素鋼の熱延線材を伸線して小径化し、パテンティング処理を施し、酸洗後、ブラスめっき皮膜等の金属潤滑皮膜を形成し、最終伸線として冷間の湿式伸線によって０．２mm程度の極細線に加工されたものである。前記パテンティング処理は、５００〜５５０℃付近でオーステナイトを均一で微細なパーライト組織に変態させることによって、鋼を強靱化する処理である。
【０００３】
近年、自動車用タイヤに耐久性の向上が求められており、前記鋼線にもより一層の高強度化が要求されている。高強度化のためにはＣ量の増加が有効であるが、十分な延性を確保する必要がある。延性を確保することなく、高強度化を進めると捻回時に縦割れと呼ばれる長手方向に沿った破壊が生じる。
【０００４】
縦割れを防止する方策として、例えば、次の技術が提案されている。特公平６−９９７４６号公報には鋼成分としてＣｒ、Ｃｏを添加し、パーライトラメラ組織を微細化することが、また特開平９−９９３１２号公報には連続的にダイスにて伸線する際に、伸線加工歪量に応じて減面率を制御する伸線方法が記載されている。また、近年、提案された技術として、特開平１０−１２１１９９号公報には微細パーライトを主体とし、そのラメラセメンタイトをアモルファスとすることが、特開平１１−１９９９８０号公報にはパーライト組織におけるフェライト中の固溶Ｃを１．５原子％以下にすることが、特開平１１−２６９６０７号公報には鋼線組織中のセメンタイト量をＣ量に応じて制御するとともに、その平均粒径を２〜１０ｎｍとすることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの技術によって、ある程度の高強度化が図られるようになったが、近年ますます高強度の鋼線が要求される傾向にある。また、たとえ高強度化が実現されたとしても、『材料とプロセス』CAMP-ISIJ Vol.12(1999)p461に記載されているように、伸線加工された高炭素鋼線は室温で放置してもひずみ時効が進行し、強度が上昇することが知られている。このように、高炭素鋼線ではひずみ時効による高強度化が生じるため、耐縦割れ性がますます不足する傾向があり、ひずみ時効による強度の上昇が生じても耐縦割れ性が劣化しないように、十分な延性を確保することができる高強度高炭素鋼線が必要とされている。
【０００６】
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、高強度にして十分な延性を有し、もって耐ひずみ時効脆化特性および耐縦割れ性に優れた高強度鋼線およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、高炭素鋼線において、適切な伸線を実施して、適切な組織に調整し、強度を線径と炭素量で規定されるある範囲に制御することによって耐ひずみ時効脆化特性に優れる高強度高炭素鋼線が得られることを見出した。
また、耐縦割れ性を確保するためには、セメンタイトをアモルフアス化することが重要であるが、さらに耐ひずみ時効性を確保するためには、冷間湿式伸線中に進行するひずみ時効を極力低減することが重要であることを見出した。
さらに詳しく説明すると、鋼線の強度を従来レベル超の高強度にするには、最終伸線前のパテンティング処理後の鋼線の強度をできるだけ高くすることが望ましいが、パテンティング処理条件を最適に制御しても限度がある。したがって、鋼線の高強度化を進めるには、伸線加工量を高める必要があり、真ひずみεで３．０を超える加工は避けられない。伸線によって線径が細くなっていくと、ダイスの通線速度が大きくなり主に摩擦による加工発熱量が増大する。このため、この段階の伸線は冷却しながら伸線を行う湿式伸線が適用される。従来の湿式伸線条件では、伸線中のひずみ時効は生じないと思われてきたが、εが３．０を超える強加工を与えると、εが３．０を超えるあたりからひずみ時効による脆化が顕著になることが見出された。その結果、最終的に得られた鋼線の線径と強度によっては縦割れが発生したり、伸線直後には縦割れが発生しなくても、室温で放置しておくと延性が劣化し、縦割れが発生し始めることが分かった。
【０００８】
本発明は以上の知見をもとになされたものであり、本発明の高強度炭素鋼線は、化学成分がmass％で
Ｃ：０．７５〜１．２０％、
Ｓｉ：０．１〜１．５％、
Ｍｎ：０．３〜１．２％、
Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．０２％以下、
Ａｌ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００８％以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、加工されたパーライト組織を有し、線径Ｄ（mm）が０．１５〜０．４mmの鋼線であって、
組織中のラメラセメンタイトが分解が抑制されたアモルファスセメンタイトであり、表層にＣｕ，Ｎｉ，Ｚｎの１種あるいはこれらの金属の合金を主相とする金属潤滑皮膜を有し、Ｃ％を［Ｃ］で表したとき、引張強さが３５００×Ｄ^-0.145ＭＰａ以上、（３５００×Ｄ^-0.145＋８７×［Ｃ］^-5）ＭＰａ以下とされたものである。化学成分としては、さらに、(1) Ｎｉ：０．１０〜１．０％、Ｃｒ：０．１０〜１．０％、Ｍｏ：０．１０〜０．５％のいずれか１種以上、(2) Ｃｕ：０．０５％以上、０．２０％未満、(3) Ｃｏ：２．０％以下、(4) Ｂ：０．０００３〜０．００５０％を単独で、あるいは複合して含有することができる。
【０００９】
また、本発明の高強度鋼線の製造方法は、熱間圧延した鋼線材を伸線し、パテンティング処理し、酸洗し、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎの１種あるいはこれらの金属の合金を主相とする金属潤滑皮膜を形成した後、最終伸線によって線径Ｄ（mm）を０．１５〜０．４mmに伸線するものであって、
前記鋼線材は前記化学成分を有し、
前記パテンティング処理はＣ％を［Ｃ］で表したとき、処理後の鋼線の引張強さが（５４０×［Ｃ］＋１０５５）ＭＰａ以上、（５４０×［Ｃ］＋１０６５）ＭＰａ以下になるように処理条件を調整し、
前記最終伸線は真ひずみが２．０以上となるパスに対して冷間の湿式伸線を行い、さらに真ひずみεが３．０超となるパスに対してダイヤモンドダイスを使用するとともに下記の▲１▼〜▲４▼に列挙した内、少なくとも２条件を満足させ、
▲１▼ダイヤモンドダイスのアプローチ角を６〜１２度とすること
▲２▼ダイヤモンドダイスのベアリング部の長さがその内径をｄとしたとき０．３ｄ〜０．５ｄとすること
▲３▼湿式伸線に用いる潤滑液の液温を３５±１０℃に制御すること
▲４▼ダイヤモンドダイスによる伸線の減面率を２０％以下にすること
前記最終伸線における伸線速度は生産速度をＶ（ｍ／分）としたとき、線径Ｄ（mm）とＶとの積ＤＶを２００mm・ｍ／分以下とする製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の高強度鋼線は、化学成分（mass％）が
Ｃ：０．７５〜１．２０％、
Ｓｉ：０．１〜１．５％、
Ｍｎ：０．３〜１．２％、
Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．０２％以下、
Ａｌ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００８％以下
および残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるものであり、以下、成分限定理由について説明する。
【００１１】
Ｃ：０．７５〜１．２０％
Ｃは強度の上昇に有効で、かつ経済的な元素であり、Ｃ量の増加に伴って伸線時の加工硬化量、伸線後の強度が増大する。更に、Ｃ量が少ないとフェライト量を低減させることが困難となる。従って、本発明ではその下限を０．７５％、好ましくは０．８０％とする。一方、Ｃ量が過多になるとオーステナイト粒界にネット状の初析セメンタイトが生成して伸線加工時に断線が発生しやすくなるだけでなく、最終伸線後における極細鋼線の靱性・延性を著しく劣化させるため、Ｃ量の上限を１．２０％、好ましくは１．１０％とする。
【００１２】
Ｓｉ：０．１〜１．５％
Ｓｉは脱酸剤として有用な元素であり、特に本発明の場合、基本的にＡｌを含有しない鋼線材を対象とするため、その役割は重要である。０．１％未満では脱酸作用が過少であるため、Ｓｉ量の下限を０．１％とする。−方、Ｓｉ量が多すぎるとメカニカルデスケーリング（以下、ＭＤと略記する。）による伸線工程が困難になるので、Ｓｉ量の上限を１．５％、好ましくは１．０％、より好ましくは０．５％とする。
【００１３】
Ｍｎ：０．３〜１．２％
ＭｎもＳｉと同様、脱酸剤として有用な元素であり、本発明のようにＡｌを積極的に含有しない鋼線材の場合には、ＳｉだけでなくＭｎも添加して、上記脱酸作用を有効に発揮させることが必要である。また、Ｍｎは鋼中のＳをＭｎＳとして固定し、鋼の靱性・延性を高める作用も有するほか、鋼の焼入性を高めて圧延材の初析フェライトを低減させる効果がある。これらの効果を有効に発揮させるため、Ｍｎ量の下限を０．３％、好ましくは０．４％とする。一方、Ｍｎは偏析しやすい元素でもあるため、過剰に添加するとＭｎの偏析部にマルテンサイト、ベイナイトなどの過冷組織が生成して伸線加工性を劣化させるおそれがある。このため、Ｍｎ量の上限を１．２％、好ましくは１．０％とする。
【００１４】
Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：０．００８％以下
これらの不純物元素は延性を低下させるため、少ない程よい。Ｐ，Ｓが各々０．０２％超、Ｎが０．００８％超になると、延性の劣化が大きくなるので、本発明ではＰ，Ｓ，Ｎ量を上記の範囲に止める。なお、Ｎは後述するＢと結合してＢＮを生成し、固溶Ｂを減少させるため、Ｂを添加する場合には好ましくは０．００５０％以下、より好ましくは０．００３５％以下にするのがよい。
【００１５】
Ａｌ：０．００５％以下
Ａｌは脱酸元素として有効であるが、Ａｌ₂Ｏ₃を生成する。この非金属介在物は極細鋼線の延性を阻害し、伸線加工性を著しく妨げるため、本発明では０．００５％以下に止める。
【００１６】
本発明の鋼線の化学成分は以上のほか、残部Ｆｅおよび不可避的不純物によって形成されるが、上記各元素の作用、効果を損なわず、材質を向上させる元素として下記の範囲で(1) Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏから１種以上、(2) Ｃｕ、(3) Ｃｏ、(4) Ｂのうち、１種以上を単独あるいは複合して添加することができる。
【００１７】
Ｎｉ：０．１０〜１．０％、Ｃｒ：０．１０〜１．０％、Ｍｏ：０．１０〜０．５％の内から１種以上
これらの元素はパテンティング処理によって生成するパーライトのセメンタイト間隔を微細化し、引張強さを高めるとともに伸線加工性を向上させる作用を有する。Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏの各々が０．１０％未満ではかかる作用が過少であるため、各元素の下限を０．１０％とする。しかし、Ｎｉ１．０％超、Ｃｒ１．０％超、Ｍｏ０．５％超と添加しても作用効果が飽和し、さらにＣｒの場合では未溶解セメンタイトが生成しやすくなったり、変態終了時間が長くなり、熱間圧延線材中にマルテンサイトやベイナイトなどの過冷組織が生じるおそれが生じる。このため、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏの添加範囲を上記の範囲とする。
【００１８】
Ｃｕ：０．０５％以上、０．２０％未満
Ｃｕは極細鋼線の耐食性を高めると共にスケール剥離性を向上させ、ダイスの焼き付きなどのトラブルを防止するのに有効な元素である。この様な作用を有効に発揮させるには、０．０５％以上の添加が必要である。一方、過剰に添加すると、熱間圧延後の線材載置温度を９００℃程度の高温にした場合でさえ、線材表面にブリスターが生成し、このブリスター下の鋼母材にマグネタイトが生成するため、メカニカルデスケーリング性が劣化する。更に、ＣｕはＳと反応して粒界中にＣｕＳを偏析するため、線材製造過程で鋼塊や線材などに庇を発生させる。この様な悪影響を防止するために、Ｃｕ量を０．２０％未満、好ましくは０．１０％未満とする。
【００１９】
Ｃｏ：２．０％以下
Ｃｏは初析セメンタイトの生成を抑制し、延性、伸線加工性の向上に有効である。このため、２．０％以上の添加が好ましい。一方、２．０％を超えて過度に添加すると、パテンティング処理の際にパーライト変態するのに長くかかり、生産性が低下するようになる。このため、本発明ではＣｏ量の上限を２．０％に止める。
【００２０】
Ｂ：０．０００３〜０．００５０％
フリーＢ（固溶状態のＢ）はフェライトの生成を抑制する作用がある。かかるフリーＢを確保するには、添加Ｂ量（全Ｂ量）として最低０．０００３％は必要である。一方添加Ｂ量が０．００５０％を超えると、ＢはＦｅ₂₃(ＣＢ)₆を生成し、かえって伸線性を阻害するようになる。このため、上限を０．００５０％、好ましくは０．００４０％とする。フェライトを抑制することが可能なＢは添加Ｂではなく、鋼中で化合物を生成しないフリーＢである。フリーＢを確保するためにはＢＮを生成しないことが必要である。本発明ではＮ量が０．００８％以下、好ましくは０．００５０％以下、より好ましくは０．００３５％以下に規制されるので、固溶Ｂを確保することができる。フェライト生成抑制効果を発揮させるにはフリーＢとして０．０００３％は必要であり、多いほど望ましいが、添加Ｂ量の制限からその上限は自ずから定まる。
【００２１】
本発明の鋼線は、加工されたパーライト組織を有し、組織中のラメラセメンタイトが分解が抑制されたアモルファスセメンタイトで形成されている。前記パーライト組織は鉄鋼材料の金属組織中で伸線加工性に優れており、本発明の対象とする直径０．１５〜０．４mmの極細鋼線を得るのに最適な組織である。さらに、パーライト組織のラメラセメンタイトをアモルファスで形成することによって、高強度下において、高靭性・延性を示して耐縦割れ性を向上させることができる。
【００２２】
前記アモルファスとは、アモルファス的な場合を含み、下記の▲１▼〜▲３▼のいずれかの方法、基準により判断される場合を意味する。
▲１▼ 透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察による方法であり、１ｎｍ以下のビーム径でディフラクションパターン（回析パターン）を撮ってもハローパターンを示し、かつ格子像を見ても結晶性が確認できない場合
▲２▼ メスバウワー分光分析による方法であり、前記ラメラセメンタイトのメスバウワースペクトルにおいて、強磁性成分を示すピークの最大値をＰｆ、超常磁性成分を示すピークの最大値をＰｓｐとしたとき、Ｐｆ＜Ｐｓｐを満足する場合
▲３▼ Ｘ線回折分析による方法であり、前記ラメラセメンタイトのＸ線回折パターンにおいて、最大ピークの半値幅（２θ）が３ｒａｄ以上である場合
組織中のラメラセメンタイトをアモルフアス化するには、鋼線の最終伸線にあたって、真ひずみεが２．０以上のパスを冷却を施しながら実施することが必要であり、本発明の製造方法では、εが２．０以上の最終伸線を冷間の湿式伸線で行い、しかも少なくともεが３．０を超えるパスでは熱伝導性の良好なダイヤモンドダイスを用いている。
【００２３】
本発明の鋼線には、金属潤滑皮膜が形成されている。これは、本発明の鋼線は強加工の伸線によって得られるので、ダイスの摩耗劣化を防止するため、最終伸線前にパテンティング処理後の鋼線に形成された金属潤滑皮膜が残存したものものである。金属潤滑皮膜としては、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉめっき皮膜が経済的には望ましいが、これらの金属を主成分とする合金、例えば黄銅（ブラス）のめっき皮膜でもよい。なお、ブラスめっき皮膜、Ｃｕめっき皮膜は、スチールコードワイヤ用の鋼線の場合、ゴムとの密着性を確保する役目をも果たす。
【００２４】
さらに、本発明の鋼線は、Ｃ量（mass％）を［Ｃ］で表すとき、鋼線の引張強さＴＳ（ＭＰａ）が３５００×Ｄ^-0.145ＭＰａ以上、（３５００×Ｄ^-0.145＋８７×［Ｃ］^-5）ＭＰａ以下の範囲に限定される。この適切なＴＳの範囲は、後述の実施例から明らかなとおり、ＴＳ下限値未満では最終伸線直後の縦割れは抑制されるが、ひずみ時効脆化が進行しやすく、時間の経過により縦割れが発生し易くなる。一方、ＴＳ上限値はＣ量によって左右され、ＴＳ上限値超では伸線直後の縦割れ発生確率が著しく上昇し、たとえ縦割れが発生しない場合でも、その後時効により脆化が進行し、やがては縦割れが発生するに至る。このため、本発明では鋼線のＴＳを前記範囲に規定する。ＴＳの下限値がＣ量に影響されないのは、耐縦割れ性がＣ量の影響よりも線径の影響を強く受けるためである。一方、ＴＳの上限値がＣ量の影響を受けるのは、耐ひずみ時効性が母材のＣ量の影響を強く受けるためである。
【００２５】
次ぎに、上記鋼線の好適な製造方法について説明する。
本発明の鋼線は、前記化学成分の鋼片を分塊圧延してビレットを製造し、これを熱間圧延し、得られた鋼線材を必要に応じて中間パテンティング処理（軟化熱処理）を施して中間伸線し、最終伸線に適した線径の鋼線を得た後、最終パテンティング処理を施し、酸洗後、金属潤滑皮膜を形成し、最終伸線として冷間の湿式伸線によって線径０．１５〜４．０mmに加工される。なお、前記最終伸線とは、金属潤滑皮膜が形成された、最終パテンティング処理後の鋼線（以下、パテンティング鋼線という場合がある。）を一連のダイスを通して最終線径（本発明では０．１５〜０．４mm）の鋼線に連続的に伸線する工程である。
【００２６】
前記熱延線材の線径は３．５〜１０mm程度にすることが好ましい。３．５mm以下では生産性に劣り、１０mmを超えると伸線性を得ることが困難になる。一方、中間伸線後の鋼線（パテンティング鋼線）の線径は１．０〜２．５mm程度とすることが好ましい。１．０mm未満では最終伸線における伸線加工度を確保することができないようになり、一方２．５mmを超えるとパテンティング処理において鋼線の中心部まで組織制御することが困難になり、伸線性が劣化するようになる。
【００２７】
前記パテンティング処理は、オーステナイト化温度に加熱保持後、変態温度に冷却保持することによって、組織を微細パーライトにする熱処理である。この処理におけるオーステナイト化温度は８５０〜１０５０℃程度とすることが好ましい。８５０℃未満ではオーステナイト化が困難であるが、１０５０℃超になると表面スケールの生成や結晶粒の粗大化により伸線性が劣化する。オーステナイト化温度での保持時間については、１０〜７５秒程度でよい。１０秒未満では加熱不足であり、７５秒超では表面スケールの生成や結晶粒の粗大化が生じ、やはり伸線性が劣化するようになる。一方、変態温度は５５０〜５６５℃程度とすることが好ましい。５５０℃未満ではベイナイト組織が主体となり、伸線性が劣化する。５６５℃超ではパーライトの微細化が困難になり、パテンティング処理後の鋼線の強度が低下し、最終伸線後の強度が不足するようになる。５５０〜５６５℃の温度にて１０〜８０秒程度保持することによって、Ｃ量に応じて、（５４０×［Ｃ］＋１０５５）℃以上、（５４０×［Ｃ］＋１０６５）℃以下と、鋼線の強度を１０ＭＰａの狭幅に安定させることができ、最終伸線における極細線化に対して安定的な操業を可能にすることができる。
【００２８】
最終伸線を冷間の湿式伸線によって行うのは、微細パーライトのラメラセメンタイトをアモルファス化するためである。ラメラセメンタイトをアモルファス化するには、真ひずみεが２．０以上の最終伸線を冷却しながら行うことが必要であり、最終伸線として冷間の湿式伸線を適用する。さらに、本発明では、少なくともεが３．０を超えるパスでの加工発熱を極力低減し、アモルファス化を促進するため、それらのパスのダイスを熱伝導性の良好なダイヤモンドダイスとする。
【００２９】
また、本発明では、前記少なくともεが３．０を超えるパスでの最終伸線において、ダイヤモンドダイスを用いるほか、下記▲１▼〜▲４▼の４種の伸線条件の内、少なくとも２種を採用する。これは、高速伸線によりダイスと鋼線との摩擦が顕著となる伸線領域での加工発熱によって、アモルファス化したラメラセメンタイトが非アモルファスに変質しないように、また伸線中のひずみ時効を抑制するため、伸線時の冷却を促進するためである。
▲１▼アプローチ角が６〜１２度のダイスを使用すること
▲２▼ベアリング部の長さｌがベアリング部の内径をｄとしたときｌ＝０．３ｄ〜０．５ｄのダイスを使用すること
▲３▼潤滑液の液温を３５±１０℃に制御すること
▲４▼減面率を２０％以下にすること
なお、前記アプローチ角θとは、図１に示すように、伸線後の線径を決定するダイスのベアリング部（最小孔部）１に鋼線が導入されるテーパ面によって形成されたアプローチ部（リダクション部ともいう。）２の開き角θを意味し、前記ベアリング部の長さとは前記ベアリング部２の伸線方向の長さｌを意味する。なお、前記ベアリング部２の内径ｄは伸線方向に沿って略同寸法に形成されている。
【００３０】
本発明では、伸線速度Ｖ（ｍ／分）は、このＶと最終鋼線の直径Ｄ（mm）との積ＶＤ（mm・ｍ／分）が２００以下、好ましくは１５０以下、さらに好ましくは１００以下に制限する必要がある。ＶＤが２００超では、真ひずみが３．０超での伸線において、上記の冷却促進手段を講じても、加工発熱によるアモルファスセメンタイトの分解と、伸線中のひずみ時効を抑制することが困難になる。
【００３１】
以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明はかかる実施例によって限定的に解釈されるものではない。
【００３２】
【実施例】
下記表１に記載した化学成分の鋼を、転炉出鋼後、二次精錬処理を行って溶製し、連続鋳造法により鋳造した鋳片を分塊圧延してビレットを製造し、線径３．５〜１０．０mmに熱間圧延した後、調整冷却を行うことによって熱延線材を製造した。調整冷却はステルモア冷却にて行った。
【００３３】
この熱延線材を中間伸線と中間パテンティング処理によって線径１．０〜２．５mmの鋼線を得て、表２に示した条件にて最終パテンティング処理を施し、パテンティング鋼線を得た。パテンティング鋼線の引張強さＴＳを本発明において規定する上限、下限とともに同表に併せて示す。
【００３４】
パテンティング鋼線を酸洗した後、金属潤滑皮膜として表３、表４に示す材質のめっき皮膜を形成し、最終伸線として冷間の湿式伸線を実施して同表に示す最終線径Ｄ（mm）の極細鋼線（フィラメント）を得た。同表には最終伸線における伸線速度Ｖ（ｍ／分）とＤとの積も併記した。湿式伸線においては、真ひずみεが３以下のパスにおいては超硬ダイスを用い、εが３超のパスにおいてはダイヤモンドダイスを用いた。また、εが３超のパスにおける伸線条件を下記▲１▼〜▲４▼、▲１▼’〜▲４▼’のように種々設定した。▲１▼〜▲４▼は本発明を満足する伸線条件であり、▲１▼’〜▲４▼’は比較条件である。表３、表４中、○を付した条件は▲１▼〜▲４▼の条件を採用したことを意味し、○を付していない条件は▲１▼’〜▲４▼’の条件を採用したことを意味する。
・発明伸線条件
▲１▼ダイヤモンドダイスのアプローチ角を８度とすること
▲２▼ダイヤモンドダイスのベアリング長さをその内径ｄの０．４ｄとすること
▲３▼湿式伸線に用いる潤滑液の液温を３５±５℃に制御すること
▲４▼ダイヤモンドダイスによる伸線の減面率を１８％とすること
・比較伸線条件
▲１▼’ダイヤモンドダイスのアプローチ角を１４度とすること
▲２▼’ダイヤモンドダイスのベアリング長さをその内径ｄの０．６ｄとすること
▲３▼’湿式伸線に用いる潤滑液の液温を１５±５℃に制御すること
▲４▼’ダイヤモンドダイスによる伸線の減面率を２２％とすること
【００３５】
上記の条件にて最終伸線した製品鋼線の組織をＴＥＭにて観察し、半径１．０ｎｍのビーム径で回折パターンを撮ってパーライト組織のラメラセメンタイトの結晶状態を判断した。パターンがハローであればアモルファス化しているものと判断される。また、製品鋼線の引張強さＴＳを測定するとともに捻回試験を行い、縦割れの発生状態を調べた。捻回試験は、最終伸線直後（最終伸線後５時間）の当初製品鋼線から採取された直径Ｄ（mm）×２００長さの試験片を用いて、捻回数が３０回程度となるまで捻回し、その途中で縦割れが発生したものはそこで試験を中止し、その捻回数で縦割れ発生有りとした。また、縦割れが発生しなかったものについては、その捻回数で縦割れ発生無しとした。さらに３０日経過後、引張試験と捻回試験を行い縦割れ発生状況を再度調べた。これらの調査結果を表３、表４に併せて示す。なお、表３、表４には、最終伸線直後の当初製品鋼線が備えるべき本発明の引張強さＴＳの上限、下限をともに記載した。また、発明例について鋼線の線径Ｄmmと鋼線強度（引張強さ）ＭＰａとの関係を整理したグラフを図２に、発明例および比較例についてＣ量mass％と（鋼線強度ＴＳ−本発明による鋼線強度の下限値（３５００×Ｄ^-0.145））ＭＰａとの関係を整理したグラフを図３に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【表２】

【００３８】
【表３】

【００３９】
【表４】

【００４０】
表３、表４より、本発明の製造条件を満足して製造され、製品鋼線の引張強さが発明条件範囲内にある試料No. １〜１１（発明例）の鋼線は、捻回数が２８回以上でも縦割れが発生せず、また３０日経過後においても１８回以上の捻回数においても縦割れが発生せず、耐ひずみ時効脆化性に優れることがわかる。
【００４１】
一方、比較例の試料No. ２１〜２８は成分、パテンティング鋼線強度、あるいは真ひずみが３．０超での最終伸線条件が不適であるため、当初の製品鋼線に縦割れが発生するものが多く、縦割れが発生しなかったもの（No. ２１，２８）でも３０日経過後ではわずかの捻回数で縦割れが発生した。また、試料No. ２９〜３５は、 No. ３２の他は成分が発明範囲外であり、また最終伸線の伸線速度が大きいため、製品鋼線のラメラセメンタイトがアモルファスになっておらず、当初には縦割れが多発し、３０日経過後ではわずかの捻回数ですべて縦割れが発生した。また、試料No. ３７〜３９は、成分は発明条件を満足しているものの、No. ３７はパテンティング鋼線の強度が低く、かつ伸線速度が大きいため、ラメラセメンタイトがアモルファス化されておらず、製品の強度が所定の範囲内にあるが、製造当初に縦割れが発生しなかったものの、３０日経過後には捻回数が１０回で縦割れが発生した。また、No. ３８および３９はパテンティング鋼線の強度が低過ぎるため、製品鋼線の強度が発明範囲未満となり、製造当初には縦割れが発生しなかったが、３０日経過後では捻回数１１回、１６回で縦割れが発生した。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の高強度鋼線によれば、所定成分、線径の下、パーライト組織中のラメラセメンタイトが分解が抑制されたアモルファスセメンタイトであり、引張強さが線径とＣ濃度とによって決定される所定の範囲内に設定されているので、最終伸線直後の耐縦割れ性のみならず、放置後の耐縦割れ性にも優れ、高強度でありながら優れた耐ひずみ時効脆化特性を有する。また、本発明の製造方法によれば、前記高強度鋼線を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】伸線ダイスの各部の名称説明図である。
【図２】最終伸線後の本発明にかかる鋼線の線径Ｄmmと鋼線強度（引張強さ）ＭＰａとの関係を整理したグラフである。
【図３】最終伸線後の鋼線のＣ量mass％と（鋼線強度ＴＳ−本発明による鋼線強度の下限値（３５００×Ｄ^-0.145））ＭＰａとの関係を整理したグラフである。○は最終伸線直後のみならず３０日経過後においても鋼線に縦割れが発生しなかったもの、△は最終伸線直後の鋼線には縦割れが発生しなかったが、３０日経過には縦割れが発生したもの、×は最終伸線直後の鋼線に縦割れが発生したものを示す。

Claims

化学成分がmass％で
Ｃ：０．７５〜１．２０％、
Ｓｉ：０．１〜１．５％、
Ｍｎ：０．３〜１．２％、
Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．０２％以下、
Ａｌ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００８％以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、加工されたパーライト組織を有し、線径Ｄ（mm）が０．１５〜０．４mmの鋼線であって、
組織中のラメラセメンタイトが分解が抑制されたアモルファスセメンタイトであり、表層にＣｕ，Ｎｉ，Ｚｎの１種あるいはこれらの金属の合金を主相とする金属潤滑皮膜を有し、Ｃ％を［Ｃ］で表したとき、引張強さが３５００×Ｄ^-0.145ＭＰａ以上、（３５００×Ｄ^-0.145＋８７×［Ｃ］^-5）ＭＰａ以下である、耐ひずみ時効脆化特性および耐縦割れ性に優れる高強度鋼線。
化学成分としてさらに
Ｎｉ：０．１０〜１．０％、
Ｃｒ：０．１０〜１．０％、
Ｍｏ：０．１０〜０．５％
のいずれか１種以上を含有する請求項１に記載した高強度鋼線。
化学組成としてさらにＣｕ：０．０５％以上、０．２０％未満を含有する請求項１または２に記載した高強度鋼線。
化学組成としてさらにＣｏ：２．０％以下を含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載した高強度鋼線。
化学組成としてさらにＢ：０．０００３〜０．００５０％を含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載した高強度鋼線。
熱間圧延した鋼線材を伸線し、パテンティング処理し、酸洗し、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎの１種あるいはこれらの金属の合金を主相とする金属潤滑皮膜を形成した後、最終伸線によって線径Ｄ（mm）を０．１５〜０．４mmに伸線する高強度鋼線の製造方法であって、
前記鋼線材は請求項１〜５のいずれか１項に記載した化学成分を有し、
前記パテンティング処理はＣ％を［Ｃ］で表したとき、処理後の鋼線の引張強さが（５４０×［Ｃ］＋１０５５）ＭＰａ以上、（５４０×［Ｃ］＋１０６５）ＭＰａ以下になるように処理条件を調整し、
前記最終伸線は真ひずみが２．０以上となるパスに対して冷間の湿式伸線を行い、さらに真ひずみεが３．０超となるパスに対してダイヤモンドダイスを使用するとともに下記の▲１▼〜▲４▼に列挙した内、少なくとも２条件を満足させ、
▲１▼ダイヤモンドダイスのアプローチ角を６〜１２度とすること
▲２▼ダイヤモンドダイスのベアリング部の長さがその内径をｄとしたとき０．３ｄ〜０．５ｄとすること
▲３▼湿式伸線に用いる潤滑液の液温を３５±１０℃に制御すること
▲４▼ダイヤモンドダイスによる伸線の減面率を２０％以下にすること
前記最終伸線における伸線速度は生産速度をＶ（ｍ／分）としたとき、線径Ｄ（mm）とＶとの積ＤＶを２００mm・ｍ／分以下とする、高強度鋼線の製造方法。