JPH11199982A

JPH11199982A - 高清浄度圧延鋼材

Info

Publication number: JPH11199982A
Application number: JP267998A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kuroda; 武司黒田; Nobuhiko Ibaraki; 信彦茨木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1999-07-27
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JP3718586B2

Abstract

(57)【要約】【課題】最近のばね用鋼や極細鋼線に要望される高レ
ベルの伸線加工性や疲労特性にも安定して確実に応え得
る様な高清浄度圧延鋼材を提供すること。【解決手段】圧延鋼材の軸心を含む縦断面に観察され
る非金属系介在物の個数とサイズが、下記の要件を満た
す、ばね用あるいは極細鋼線用として優れた疲労特性や
伸線加工性を備えた高清浄度圧延鋼材を開示する。 (1) 酸化物系介在物のうち、幅方向のサイズが５μｍ以
上のものが、２０個／１０００ｍｍ² 以下、(2) 上記
(1)の要件を満たす酸化物系介在物には、１５μｍ以上
のものが実質的に存在せず、(3) １０μｍ以上１５μｍ
未満の介在物の存在率が３０％以下で且つその硬さがい
ずれもＨｖ：６５０未満、(4) ５μｍ以上１０μｍ未満
である酸化物系介在物の存在率が７０％以上で且つその
うち８０％以上がＨｖ：６５０未満の硬さを有し、更に
(5) 酸化物以外のＴｉ系介在物の幅方向サイズが５μｍ
以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷間加工性や疲労
特性に優れた高清浄度圧延鋼材に関し、特に自動車用エ
ンジンや懸架装置に用いられる高強度ばね、あるいはス
チールコードやワイヤソー等として用いられる極細鋼線
用として優れた性能を発揮する清浄度の高い圧延鋼材に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年自動車などの輸送機械においては、
排ガス低減や燃費低減を期して車体の軽量化や高出力化
の要請が強く、それに伴ってエンジン、サスペンション
等に用いられる弁ばねや懸架ばねなどについても高応力
設計が指向されている。こうした傾向の下で、ばね用鋼
についても負荷応力の増加に対応するため一段と高疲労
特性が要求される様になっている。またスチールコード
やワイヤソー等の極細鋼線においても、軽量化や歩留向
上の要請から細径化が指向され、それに伴って優れた伸
線性の要求が高まっている。

【０００３】ところが、これらばねや細径鋼線用の素材
として用いられる従来の鋼材では、大型介在物を起点と
する折損がしばしば発生し、優れた伸線性や疲労特性が
得られないことがあり、こうした介在物に起因する伸線
性や疲労特性の劣化を改善するため、鋼材の高清浄度化
が求められている。こうした状況の下で、高清浄度鋼や
その製法について多くの研究が進められている。

【０００４】例えば高清浄度鋼の製法に関し特公平６−
１０２２４９号には、Ａｌ含有量が０．００２％以下の
Ｓｉ脱酸鋼を用いて溶鋼処理および連続鋳造を行なう際
に、溶鋼と接触する耐火物のＡｌ₂ Ｏ₃ 含有量を１０％
以下に低減することによってアルミナ系介在物の混入量
を可及的に低減し、高清浄化することにより疲労特性を
高める技術を開示している。また特開昭６２−１０７０
４４号には、組成がＡｌ₂ Ｏ₃ ：２０％以下、ＭｎＯ：
１０〜８０％、ＳｉＯ₂ ：２０〜６０％で、且つＭｇ
Ｏ：１５％以下またはＣａＯ：５０％以下からなる非金
属系介在物の総量をＪＩＳ規格で２０％以下に抑えるこ
とにより、疲労特性が改善される旨記載され、更に特公
平６−７４４８５号には、圧延鋼材のＬ断面におけるサ
イズ1/d ≦５の非金属介在物の組成をＳｉＯ₂ ：３５〜
７５％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：３０％以下、ＣａＯ：５０％以
下、ＭｇＯ：２５％以下に制御することにより、疲労特
性が高められる旨記述されている。

【０００５】更に特開平６−１５８２２６号や同５−３
２０８２７号には、疲労特性を高めるには上記酸化物系
介在物の制御のみでは不十分であり、チタンを主成分と
する炭化物や窒化物系介在物（以下、Ｔｉ系介在物とい
う）の大きさを規定することで疲労特性が一層高められ
ることを明らかにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術の殆んどは酸化物系介在物に注目しているだけで、そ
れ以外の有害不純物の影響については明らかにされてお
らず、疲労特性について一層の性能向上を求める最近の
需要者の要望には応じ切れなくなっている。

【０００７】そこで最近では、酸化物系介在物以外の有
害な介在物としてＴｉ系介在物（炭化物や窒化物など）
についても検討されているが、それらにしても酸化物系
介在物やＴｉ系介在物の最大サイズを規定するに止まっ
ており、それら介在物の粒径分布状況まで追求して疲労
特性や加工性等への影響を調べた公知技術は見られな
い。

【０００８】即ちこれまでの介在物調査では、酸化物系
介在物については、その介在物組成を制御して融点を低
下させることによって熱間圧延による圧下に伴う介在物
の微細化を進める方向の研究が殆んどであり、具体的に
は酸化物系介在物の融点が可及的に低くなる様な組成制
御を行なうと共に、その粒径を１５μｍ程度以下に抑
え、熱間圧延工程で該酸化物系介在物が微細化し得る様
な組成制御を行ない、また熱間圧延工程で微細化し難い
Ｔｉ系介在物については、その粒径を５μｍ以下に抑え
ることによって、介在物に起因する疲労破壊の改善を図
っているのである。

【０００９】ところが本発明者らが更なる疲労特性の改
善を期して研究を進めるうち、それら従来の介在物制御
では、近年における高強度化や高負荷応力化の要請に十
分に対応することができず、それら不純介在物が伸線性
や疲労特性に及ぼす影響をより厳密且つ定量的に把握し
なければ、一段と高性能化を志向する需要者の要望には
到底応えきれないと考えた。

【００１０】本発明はこの様な状況の下で鋭意研究の結
果完成されたものであって、その目的は、最近のばね用
鋼や極細鋼線に要望される高レベルの伸線加工性や疲労
特性にも安定して確実に応え得る様な高清浄度圧延鋼材
を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る高清浄度圧延鋼材とは、圧延鋼材
の軸心を含む縦断面に観察される非金属系介在物の個数
とサイズが、下記の要件を満たすものであるところに特
徴を有している。(1) 酸化物系介在物のうち、幅方向サ
イズが５μｍ以上のものが、２０個／１０００ｍｍ² 以
下、(2) 上記(1) の要件を満たす酸化物系介在物には、
１５μｍ以上のものが実質的に存在しない、(3) 上記
(1) の要件を満たす酸化物系介在物のうち、１０μｍ以
上１５μｍ未満である介在物の存在率が３０％以下であ
り、且つそれらの硬さがＨｖ：６５０未満、(4) 上記
(1) の要件を満たす酸化物系介在物のうち、５μｍ以上
１０μｍ未満である介在物の存在率が７０％以上であ
り、且つそのうち８０％以上がＨｖ：６５０未満の硬さ
を有する介在物である、(5) 酸化物以外のＴｉ系介在物
の幅方向サイズが５μｍ以下である。

【００１２】上記要件を満たす高清浄度圧延鋼材のう
ち、特にばね用として好ましいのは、下記化学成分、
Ｃ：０．４５〜０．７５質量％、Ｓｉ：１．０〜２．５
質量％、Ｍｎ：０．２〜１．５質量％、Ｃｒ：０．５〜
１．５質量％、を含み、あるいはこれらに加えてＮｉ：
０．５質量％以下（０質量％を含まない）、Ｍｏ：０．
４質量％以下（０質量％を含まない）、Ｖ：０．２５質
量％以下（０質量％を含まない）、Ｎｂ：０．２５質量
％以下（０質量％を含まない）、よりなる群から選択さ
れる少なくとも１種の元素を含む鋼材であり、また極細
線用として特に好ましいのは、Ｃ：０．６０〜１．０５
質量％、Ｓｉ：０．１５〜１．２質量％、Ｍｎ：０．１
５〜１．２質量％、を含む鋼材である。

【００１３】

【発明の実施の形態】前述した如く介在物については、
圧延工程で介在物が十分に微細化される様、その組成制
御により融点を低下させる方法が主体であり、介在物サ
イズについては、圧延工程での該微細化の程度を考慮し
てその最大サイズを規定することによって十分に目的が
達成できると考えられていた。

【００１４】ところが本発明者らが検討したところで
は、介在物組成や介在物サイズの上限を厳密に規定した
としても必ずしも確実な改質効果が得られるとは限ら
ず、たとえ前述した様な従来技術の規定要件を満たすも
のであっても、最近一段と高度化している要求性能を満
足できないことがあり、品質安定性に問題がある。

【００１５】本発明では、こうした品質の不安定を解消
し、伸線性や疲労特性についての高度の要求を安定して
確実に達成し得る様な技術を確立するものであり、上記
の様に非金属系介在物のサイズと個数および硬さが伸線
性や疲労特性に及ぼす影響を定量的に把握し、高度の要
求性能を確実に満たすための要件として、前述の如く非
金属系介在物のサイズと個数および硬さを厳密に規定し
ている。以下、それらの限定理由を明らかにする。

【００１６】まず本発明では、圧延鋼材の軸心を含む縦
断面に観察される非金属系介在物の幅方向サイズによっ
て清浄度を評価する。しかして線材の折損や疲労破壊に
影響を及ぼすのは、伸線方向に対して幅方向の介在物サ
イズであり、線材の長手方向サイズは殆んど影響を及ぼ
さないからである。

【００１７】そして本発明では、非金属系介在物のうち
酸化物系介在物について、まず(1) 酸化物系介在物のう
ち、幅方向サイズが５μｍ以上のものが２０個／１０００ｍｍ² 以下であることが必須となる。即ちばね用鋼や極細鋼線用の
圧延鋼材として優れた疲労特性や伸線性を確保するに
は、５μｍ以上の粗大な酸化物系介在物の個数を２０個
／１０００ｍｍ² 以下に抑えることが前提となる。ここ
で幅方向サイズの下限を５μｍと定めたのは、５μｍ未
満の酸化物系介在物の個数と折損の間には何らの相関性
も認められず、該微細な酸化物系介在物は伸線加工時の
折損や疲労破壊に殆んど悪影響を及ぼさない、という確
認結果に基づいている。しかし、５μｍ以上の酸化物系
介在物になると折損に明らかな影響が表われ、その個数
が２０個／１０００ｍｍ² を超えると、以下に詳述する
他の要件を如何にコントロールしても、本発明で意図す
る優れた特性を確実に得ることができなくなる。

【００１８】本発明では、酸化物系介在物が上記(1) の
要件を満足するという条件の下で、更に前記(2) 〜(4)
の要件を満たすことが必須となる。(2) の要件として
「上記酸化物系介在物には１５μｍ以上のものが実質的
に存在しない」ことを規定したのは、１５μｍを超える
粗大な酸化物系介在物が例え僅かでも存在するときは、
該粗大介在物が起点となって折損を起こし、満足のいく
伸線性や疲労特性が得られなくなるからである。

【００１９】また(3) の要件として「上記酸化物系介在
物のうち、１０μｍ以上１５μｍ未満である介在物の存
在率が３０％以下であり、且つそれらの硬さがＨｖ：６
５０未満」と定めたのは、１０μｍ以上１５μｍ未満の
範囲の酸化物系介在物は単独では折損の原因になること
はないが、その数が多くなるにつれて折損の発生に顕著
な影響を及ぼす様になり、前記(1) の要件を満たす酸化
物系介在物のうち３０％以上が１０μｍ以上１５μｍ未
満の比較的粗大なものであるときは、折損に少なからず
悪影響を及ぼす様になるからである。又折損の起点にな
るか否かはサイズのみならずその硬さも大きな影響を及
ぼし、該サイズ範囲の酸化物系介在物に起因する折損を
無くすには、ビッカース硬さでＨｖ：６５０以上のもの
を含まないことが必須となる。即ち、たとえ１０μｍ以
上１５μｍ未満の幅方向サイズの介在物の存在率が３０
％以下であったとしても、その中の一部がＨｖ：６５０
を超える硬質の介在物であるときは、該硬質の酸化物系
介在物を起点とする折損の可能性が生じてくるからであ
る。

【００２０】次に(4) の要件として「上記酸化物系介在
物のうち、５μｍ以上１０μｍ未満である介在物の存在
率が７０％以上であり、且つそのうち８０％以上がＨ
ｖ：６５０未満の硬さを有する介在物」と定めたのは、
該サイズ範囲の酸化物系介在物は折損に与える悪影響が
あまり認められず、その個数が全体の７０％以上である
限り、伸線性や疲労特性に実質的な障害とはならない。
ただしこのサイズ範囲の酸化物系介在物のうち硬質のも
のが多くなり過ぎると、たとえ相対的に微細なものと雖
も折損原因になる恐れがでてくるので、該サイズ範囲の
酸化物系介在物のうち少なくとも８０％以上は、ビッカ
ース硬さでＨｖ：６５０未満の軟質なものでなければな
らない。

【００２１】なお、酸化物系介在物の硬さの測定法は特
に制限されないが、本発明では微細な介在物の個々の硬
さを正確に測定できる様、ＡＫＡＳＨＩ製作所社製の微
小硬さ測定計を用い、ＪＩＳＺ２２４４に準じるた
め圧子は２〜１０ｇのものを使用した。

【００２２】なお上記(3),(4) では酸化物系介在物の硬
さを規定したが、該硬さをＨｖ：６５０未満に抑えるに
は酸化物系介在物の組成制御が有効であり、好ましくは
溶製時のスラグコントロールによって酸化物系介在物の
組成がＳｉＯ₂ ：３５〜７５質量％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：３５
質量％以下、ＣａＯ：５０質量％以下、ＭｇＯ：３０質
量％以下となる様に制御することが望ましい。しかし
て、酸化物系介在物中のＳｉＯ₂ 量が３５質量％未満に
なると、介在物がＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＣａＯまたはＭｇＯ主体
の硬質介在物になり易く、逆に７５質量％を超えると、
ＳｉＯ₂ 量が過度にリッチとなってやはり硬質介在物に
なるからである。またＡｌ₂ Ｏ₃ が３５質量％を超える
と、コランダムやスピネル等の硬質介在物が生成し易く
なり、またＣａＯが５０質量％を超え、あるいはＭｇＯ
が３０質量％を超えても、やはり酸化物系介在物が硬質
化し易くなる。尚ＭｎＯについては特に規定していない
が、ＭｎＯは酸化物系介在物を軟質化させると考えられ
ており、多少のＭｎＯが含まれていても介在物起因の折
損原因になることはない。

【００２３】次に前記(5) の要件として「酸化物以外の
Ｔｉ系介在物の幅方向サイズが５μｍ以下」と定めたの
は、次の様な理由による。すなわち該Ｔｉ系介在物は、
その形状が長方形に近く且つ角が非常にシャープで応力
集中を起こし易い形状特性を有しており、相対的に微細
なものであっても伸線性や疲労特性に顕著な悪影響を及
ぼす。しかも該Ｔｉ系介在物は硬質で圧延による微細化
も期待し難いので、スラグコントロールの段階で十分に
微細化しておくことが必要であり、こうしたＴｉ系介在
物の悪影響を確実に抑えるには、そのサイズを５μｍ以
下にすることが必須となる。

【００２４】この様に本発明では、非金属系介在物とし
て含まれる酸化物系介在物のサイズと個数およびビッカ
ース硬さを規定した点に特徴を有しているが、酸化物系
介在物のサイズや個数は、圧延鋼材を溶製する際の清浄
化処理条件、例えばランスからの吹込みガスや底吹きガ
スの種類や流量などにより溶鋼−スラグ反応を適正に制
御すれば良く、またＴｉ系介在物については、鋼中のＴ
ｉ含有量を１５ｐｐｍ以下に抑えると共に、Ｔｉ系介在
物の主たる形成成分となるＮの含有量を５０ｐｐｍ以下
に抑えれば、Ｔｉ系介在物のサイズと個数を十分に小さ
く且つ少なく抑えることができる。

【００２５】また、被検面となる圧延鋼材の軸心を含む
縦断面の面積は、試料毎の測定値のばらつきを少なくす
るため広い方が望ましく、少なくとも３０００ｍｍ² 以
上の面積を測定し、望ましくは試料の長手方向から５〜
１０箇所以上の縦断面をアトランダムに採取し、各縦断
面からの測定値の平均値として求めれば、当該製造ロッ
ト全体の清浄度をほぼ正確に評価することができる。

【００２６】又縦断面における被検面の位置も特に制限
されないが、本発明者らの経験によると、ばね鋼の如く
疲労特性が重要視される鋼材では、圧延線材の表面から
深さ１／４・Ｄ（Ｄは線材の直径）までの位置を被検面
とすることにより、介在物による疲労特性の良否をより
正確に評価できることを確認している。これは、ばね鋼
の場合、負荷応力の勾配が表面で最大となり軸心部では
０となり、軸心部に存在する介在物等に由来する折損は
殆んど問題にならないからである。

【００２７】一方、極細鋼線の如く高度の冷間加工性が
求められる鋼材の場合は、伸線負荷が鋼材全体に加わる
ので、被検面を縦断面の全域から万遍なく選択すること
が望ましい。

【００２８】本発明では、上記の様に圧延鋼材の軸心を
含む縦断面に観察される酸化物系介在物とＴｉ系介在物
のサイズと個数、硬さを規定したところに特徴を有して
おり、こうした要件を規定することによってそれらの介
在物を起点とする折損を確実に阻止し、より高レベルの
伸線加工性や疲労特性が確実に発揮される様にしたとこ
ろに特徴を有しているが、こうした特徴をばね用あるい
は極細線材用としてより効果的に発揮させるには、それ
ぞれの用途に応じた化学成分の鋼材を使用することが望
ましいので、以下、ばね用と極細鋼線用に分けて夫々の
好ましい化学成分について説明する。

【００２９】まずばね用に用いられる鋼材としては、
Ｃ：０．４５〜０．７５質量％（以下、質量％を示す場
合は単に％と記す）Ｓｉ：１．０〜２．５％、Ｍｎ：
０．２〜１．５％、Ｃｒ：０．５〜１．５％、を含み、
あるいは更に他の元素としてＮｉ：０．５％以下（０％
を含まない）、Ｍｏ：０．４％以下（０％を含まな
い）、Ｖ：０．２５％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：
０．２５％以下（０％を含まない）、よりなる群から選
ばれる少なくとも１種の元素を含む鋼材が好ましく、上
記各元素の作用は下記の通りである。

【００３０】Ｃ：０．４５〜０．７５％Ｃは焼入れ焼戻し後の強度を確保するために必要な元素
であり、Ｃ含有量が０．４５％未満では強度不足とな
り、一方０．７５％を超えると靭性が低下してばね成形
時に折損を生じ易くなる。ばね用鋼としてのＣのより好
ましい下限値は０．５０％、より好ましい上限値は０．
７０％である。

【００３１】Ｓｉ：１．０〜２．５％Ｓｉは脱酸と介在物組成の制御に有効に作用する他、フ
ェライト中に固溶して鋼素地の強度を高めるのに有効な
元素であり、それらの効果を有効に発揮させるには１．
０％以上含有させなければならない。しかし、多過ぎる
と靭性や疲労特性に悪影響を及ぼす様になるので、２．
５％以下に抑えなければならない。ばね用鋼としてのよ
り好ましいＳｉ量の下限値は１．２％、上限値は２．１
％である。

【００３２】Ｍｎ：０．２〜１．５％Ｍｎは焼入れ性向上元素として有効に作用し、その効果
は０．２％以上含有させることによって有効に発揮され
る。しかし、多過ぎると靭性や疲労特性に悪影響を及ぼ
す様になるので、１．５％以下に抑えなければならな
い。ばね用鋼としてのより好ましいＭｎ量の下限値は
０．４％、上限値は１．２％である。

【００３３】Ｃｒ：０．５〜１．５％Ｃｒも鋼素材の強化に有効に作用し、またＣ活量を低下
させて圧延や熱処理工程で脱炭を抑えると共に炭化物の
黒鉛化を抑制して疲労強度を高める作用を有しており、
こうした効果は０．５％以上含有させることによって有
効に発揮される。しかしながら、多過ぎると靭性や延性
に悪影響を及ぼす傾向が生じてくるので１．５％以下に
抑えなければならない。Ｃｒ量のより好ましい下限値は
０．６％、より好ましい上限値は１．２％である。

【００３４】ばね用として使用する場合の必須元素は上
記の４元素であるが、更に高強度のばねを得たい場合
は、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂから選択される少なくとも１
種の元素を下記含有量となる様に添加することが望まし
い。

【００３５】Ｎｉ：０．５％以下Ｎｉは焼入れ性を高めて靭延性を高めると共にばね成形
性を高める作用を有しており、それらの効果は、好まし
くは０．１％以上含有させることによって有効に発揮さ
れる。しかし、それらの効果は０．５％で飽和するので
それ以上の添加は経済的に無駄である。

【００３６】Ｍｏ：０．４％以下Ｍｏは焼入れ性を高めてばね用鋼の高強度化に寄与する
元素であり、その効果は、好ましくは０．１％以上含有
させることによって有効に発揮されるが、多過ぎると靭
延性を極端に悪化させるので、０．４％以下に抑えなけ
ればならない。

【００３７】Ｖ：０．２５％以下，Ｎｂ：０．２５％以
下これらの元素は焼入れ焼戻し等の熱処理時に結晶粒を微
細化し、靭延性の向上に寄与し、それらの効果は夫々好
ましくは０．０５％以上含有させることによって有効に
発揮される。しかし、多過ぎると焼入れ加熱時に溶解し
ない粗大な炭化物が生成し、靭延性を却って低下させ疲
労特性にも悪影響を及ぼす様になるので、夫々０．２５
％以下に抑えなければならない。

【００３８】次に、極細鋼線に用いられる鋼材として
は、Ｃ：０．６０〜１．０５％、Ｓｉ：０．１５〜１．
２％、Ｍｎ：０．１５〜１．２％、を含む鋼材が好まし
く、これら各元素の作用は下記の通りである。

【００３９】Ｃ：０．６０〜１．０５％Ｃは強化元素として作用し、極細鋼線として十分な強度
を確保するには０．６０％以上含有させなければならな
い。しかしＣは偏析し易い元素であり、多過ぎると中心
偏析を起こして伸線加工時の断線を起こす原因になるの
で、１．０５％以下に抑えなければならない。極細鋼線
用としてのＣのより好ましい下限値は０．６５％、より
好ましい上限値は１．００％である。

【００４０】Ｓｉ：０．１５〜１．２％Ｓｉは脱酸と介在物組成の制御のため０．１５％以上含
有させることが必要であるが、反面ＳｉはＡ₃ 変態点を
高め、パテンティング処理中にオーステナイト組織の生
成を阻害し、最終湿式伸線加工時に断線を起こす原因に
なることがあるので１．２％以下に抑えなければならな
い。極細鋼線用としてのより好ましいＳｉ量の下限値は
０．２０％、上限値は１．０％である。

【００４１】Ｍｎ：０．１５〜１．２％Ｍｎは介在物組成の制御と焼入れ性の向上に有効に作用
し、その効果は０．１５％以上含有させることによって
有効に発揮される。しかし、多過ぎると偏析を起こして
偏析部にマルテンサイトが生成し、伸線加工時に断線を
起こし易くなるので１．２％以下に抑えなければならな
い。極細鋼線用としてのより好ましいＭｎ量の下限値は
０．２０％、上限値は１．０％である。

【００４２】本発明に係る高清浄度圧延鋼材をばね用、
あるいは極細鋼線用として実用化する際の好ましい含有
元素は以上の通りであり、残部は実質的にＦｅである
が、その他の元素については、上記各用途に応じた鋼材
特性に悪影響を及ぼさない範囲で不可避不純物量の含有
が許容される。

【００４３】いずれにしても本発明によれば、前述の如
く鋼材の圧延方向縦断面に現われる酸化物系介在物とＴ
ｉ系介在物のサイズと個数、更には硬さを規定すること
によって、ばね用として卓越した疲労特性を有し、ある
いは極細鋼線用として非常に優れた伸線加工性を有する
鋼材を安定して提供し得ることになった。

【００４４】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明をより具体的に説
明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を
受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で
適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、そ
れらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

【００４５】実施例表１に示す符号Ａ１〜Ａ７，Ｂ１〜Ｂ１１の鋼材を溶製
した。この溶製段階でＳｉ，Ｃｒ，Ｍｎなどの合金を添
加して成分調整を行ない、また合金中に含まれるＴｉ量
を調整することによって各溶鋼中のＴｉ系介在物量をコ
ントロールした。また酸化物系介在物については、取鍋
処理段階で溶鋼表面のＳｉＯ₂ −Ａｌ₂Ｏ₃ −ＣａＯ−
ＭｇＯ系スラグの組成割合をコントロールすると共に、
ランスあるいは底吹きノズルから吹き込む不活性ガス
（Ａｒなど）の流量を調整して溶鋼−スラグ反応を制御
することによって、その組成とサイズ、個数を調整し
た。

【００４６】得られた各溶鋼を用いて鋳造、鍛造、圧延
を行ない、直径５．５ｍｍの線材を作製し、各圧延線材
の軸心を含む縦断面を研磨して各断面に現われる介在物
のサイズと個数を調べた。結果を表２に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】次いで、符号Ａ１〜Ａ４及びＢ１〜Ｂ６に
ついては、直径５．５ｍｍまで伸線加工した後オイルテ
ンパー処理を行ない、引張強度がＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ
４は２０５ｋｇｆ／ｍｍ² 、Ａ４，Ｂ５，Ｂ６は２１５
ｋｇｆ／ｍｍ² のオイルテンパー鋼線を作製した。

【００５０】その後ショットピーニング処理および２０
０℃焼鈍処理を行なった後、中村式回転曲げ疲労試験機
を用いて疲労試験を行なった。このとき、試験応力はＡ
１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ４は８５ｋｇｆ／ｍｍ² 、Ａ４，Ｂ
５，Ｂ６は８６．５ｋｇｆ／ｍｍ² とした。

【００５１】結果は下記表３に示す通りであり、本発明
の規定要件を満たすＡ１〜Ａ４の高清浄度鋼は、全サン
プルについて回転曲げ回数３×１０⁷ の試験で折損が認
められず優れた疲労特性を有しており、ばね用として卓
越した性能を発揮し得るものであるのに対し、本発明で
定める何れかの要件を欠くＢ１〜Ｂ６では、酸化物系介
在物あるいはＴｉ系介在物を起点とする折損が高い確率
で発生しており、ばね用としての性能に劣るものである
ことが分かる。

【００５２】

【表３】

【００５３】また、符号Ａ５〜Ａ７およびＢ７〜Ｂ１１
については、前記直径５．５ｍｍの線材を、伸線途中で
鉛パテンティング処理を行ないながら直径１．５ｍｍの
伸線材とした後、更に鉛パテンティング処理を行なって
直径０．０５ｍｍの極細線材にまで湿式伸線加工を行な
い、夫々について断線回数を調べた。

【００５４】結果は下記表４に示す通りであり、本発明
の規定要件を満たすＡ５〜Ａ７は、本発明で定めるいず
れかの要件を欠くＢ７〜１１に比べて断線回数が格段に
少ない。またＢ７〜Ｂ１１では、酸化物系介在物または
Ｔｉ系介在物を起点とする疲労破壊によって断線を起こ
しているが、Ａ５〜Ａ７で生じた断線の疲労起点に酸化
物系介在物やＴｉ系介在物は確認されなかった。即ちＡ
５〜Ａ７で生じた断線は、不純介在物以外の要因（具体
的な要因は明確でない）によるものと思われるが、Ｂ７
〜Ｂ１１では不純介在物を起点とする断線が優先的に起
こり、それ以外の要因による断線は実質的に生じなかっ
たものと思われる。いずれにしても本発明によれば、介
在物を起点とする断線回数を大幅に減少でき、極細鋼線
を得る際の伸線加工性を著しく高め得ることが分かる。

【００５５】

【表４】

【００５６】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、圧
延鋼材の軸心を含む縦断面に観察される特定サイズの酸
化物系介在物の個数と硬さを規定すると共に、Ｔｉ系介
在物のサイズを制限することによって、疲労特性や伸線
加工性の優れた高清浄度圧延鋼材を提供し得ることにな
った。またこうした清浄度の要件に加えて、鋼材の化学
成分を適正に制御すれば、ばね用として卓越した疲労特
性を有し、或は極細鋼線用として卓越した伸線加工性を
有する鋼材を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延鋼材の軸心を含む縦断面に観察され
る非金属系介在物の個数とサイズが、下記の要件を満た
すことを特徴とする高清浄度圧延鋼材。 (1) 酸化物系介在物のうち、幅方向サイズが５μｍ以上
のものが２０個／１０００ｍｍ² 以下、 (2) 上記(1) の要件を満たす酸化物系介在物には、１５
μｍ以上のものが実質的に存在しない、 (3) 上記(1) の要件を満たす酸化物系介在物のうち、１
０μｍ以上１５μｍ未満である介在物の存在率が３０％
以下であり、且つそれらの硬さがいずれもＨｖ：６５０
未満、 (4) 上記(1) の要件を満たす酸化物系介在物のうち、５
μｍ以上１０μｍ未満である介在物の存在率が７０％以
上であり、且つそのうち８０％以上がＨｖ：６５０未満
の硬さを有する介在物である、 (5) 酸化物以外のＴｉ系介在物の幅方向サイズが５μｍ
以下である。
【請求項２】鋼材が、Ｃ：０．４５〜０．７５質量％、Ｓｉ：１．０〜２．５質量％、Ｍｎ：０．２〜１．５質量％、Ｃｒ：０．５〜１．５質量％、を含むものである請求項１に記載の高清浄度圧延鋼材。
【請求項３】鋼材が、Ｃ：０．４５〜０．７５質量％、Ｓｉ：１．０〜２．５質量％、Ｍｎ：０．２〜１．５質量％、Ｃｒ：０．５〜１．５質量％、を含有すると共に、Ｎｉ：０．５質量％以下（０質量％を含まない）、Ｍｏ：０．４質量％以下（０質量％を含まない）、Ｖ：０．２５質量％以下（０質量％を含まない）、Ｎｂ：０．２５質量％以下（０質量％を含まない）、よりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む
ものである請求項１または２に記載の高清浄度圧延鋼
材。
【請求項４】ばね用として使用されるものである請求
項２または３に記載の高清浄度圧延鋼材。
【請求項５】鋼材が、Ｃ：０．６０〜１．０５質量％、Ｓｉ：０．１５〜１．２質量％、Ｍｎ：０．１５〜１．２質量％、を含むものである請求項１に記載の高清浄度圧延鋼材。
【請求項６】極細線用として使用されるものである請
求項５に記載の高清浄度圧延鋼材。