BRPI0500201B1

BRPI0500201B1 - Fio-máquina de aço de alto carbono superior em estirabilidade e método para produzir o mesmo

Info

Publication number: BRPI0500201B1
Application number: BRPI0500201-0A
Authority: BR
Inventors: Mamoru Nagao
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2005-01-18
Publication date: 2014-12-30
Also published as: EP1559805B1; US20050155672A1; KR20050076674A; EP1559805A1; US7393422B2; JP2005206853A; DE602005027014D1; KR100651302B1; BRPI0500201A

Description

"FIO-MÁQUINA DE AÇO DE ALTO CARBONO SUPERIOR EM ESTIRABILIDADE E MÉTODO PARA PRODUZIR O MESMO". Antecedentes da invenção 1. Campo da invenção A presente invenção relaciona-se com fio-máquina de aço de alto carbono com uma resistência reduzida à extração em uma matriz de extração e superior em estirabilidade de fio, em um estado como laminado a quente. 2. Descrição da técnica relacionada Como fios-máquina a serem submetidos a extração para fios muito finos para uso em cordas de aço ou fios-serra de corte de semicondutor, fios-máquina de aço de alto carbono (correspondente a JIS G3502: SWRS 72A, SWRS82A) são usados os quais têm um teor de carbono de cerca de 0,7 a 0,8% e um diâmetro de 5,0 mm ou mais. Se estes fios-máquina de alto carbono se partirem em um trabalho de extração de fio, a produtividade é prejudicada notadamente. Para evitar isto, os fios-máquina de alto carbono necessitam ter excelente estirabilidade.

Até agora, para conseguir uma excelente estirabilidade de fio de um fio-máquina de alto carbono, tem sido adotado um método onde após laminação a quente, o fio-máquina é resfriado com água e então submetido a resfriamento por sopro de ar para transformar a estrutura do fio-máquina em uma estrutura de perlita fina, ou um método onde o fio-máquina é adicionalmente submetido a patenteamento intermediário uma ou duas vezes antes ou durante um processo de extração de fio.

Recentemente, fios de aço de alto carbono têm sido requeridos a ter diâmetros de fio menores. Para atender a este requisito e também do ponto de vista de melhorar a produtividade, é desejado prover um material de patenteamento direto ou um material de extração direta que permita a omissão do tratamento de patenteamento antes ou durante a extração do fio. Para aumentar a produtividade, os fios-máquina de aço de alto carbono têm sido crescentemente requeridos a ter uma resistência à ruptura mais excelente e a vida de matriz melhorada.

Para atender tais requisitos, várias técnicas para melhorar a estirabilidade de fio de fios-máquina de aço de alto carbono têm sido propostas. 0 pedido de patente japonês examinado publicado N° 3-60900, por exemplo, propõe uma técnica para controlar a resistência â tração e a proporção de perlita grosseira, que é reconhecível sob um microscópio óptico de 500X, contida em perlita dentro de valores apropriados dependentemente de equivalente de C de um fio-máquina de aço de alto carbono. O pedido de patente japonesa em aberto N° 2000-63987 propõe uma técnica onde um diâmetro médio de domínio da estrutura da perlita em um fio-máquina de aço de alto carbono seja definido em 150 μιη ou menor e um espaçamento lamelar médio seja definido em 0,1 a 0,4 μιη para desta forma melhorar a estirabilidade do fio. Incidentalmente, o domínio indica uma região onde direções lamelares de perlita são regulares. Os vários domínios formam um nódulo ou um bloco que é uma região onde a orientação do cristal de ferrita é constante. Como descrito nestas técnicas, o fio-máquina após laminação a quente é produzido ajustando sua temperatura de bobinamento por resfriamento a água e então ajustando a quantidade de sopro de ar por um resfriador ajustável Stelmor.

De acordo com a técnica descrita no pedido de patente japonês examinado publicado n° 3-060900, a vida da matriz é melhorada porque uma perlita grosseira tendo um espaçamento lamelar grosseiro está presente em cerca de 10% a 30%. A técnica entretanto sofre de resistência insuficiente à ruptura de fio durante extração do fio e também de uma estirabilidade de fio insuficiente, ambas requeridas para um material de patenteamento direto ou um material de extração direta. A técnica do pedido de patente japonesa em aberto N° 2000-63987 pode melhorar a vida da matriz tornando o espaçamento lamelar um pouco mais grosseiro, isto é, para 0,1 a 0,4 μπι. Tornar o espaçamento lamelar mais grosseiro como este resulta em um diâmetro de domínio médio de tão grosseiro quanto 40 μπι ou mais (veja seus Exemplos de trabalho). Isto é uma resistência à ruptura insuficiente requerida para um material de patenteamento direto ou um material de extração direta. A patente U.S. N° 6,783,609 propõe uma técnica onde para melhorar a vida da matriz, o espaçamento lamelar da perlita seja tornado um pouco mais amplo para diminuir a resistência do fio-máquina, em adição a reduzir um diâmetro médio de grão de um nódulo de perlita o qual tem um significado físico como um grão de cristal para um certo valor ou menor. A técnica melhora a resistência à ruptura e consegue excelente estirabilidade mesmo no caso de uma estrutura de perlita tendo um espaçamento lamelar relativamente amplo. O pedido de patente japonesa em aberto N° 11-302743 propõe uma técnica para produzir um fio-máquina de aço de alta resistência onde a resistência à ruptura não seja deteriorada mesmo quando o fio-máquina puder sofrer defeito durante transporte com conseqüente formação de uma estrutura dura submetida a deformação plástica na superfície do aço. De acordo com a técnica, um fio-máquina de aço de alto carbono onde 70% ou mais da estrutura é perlita ou bainita ou uma mistura das duas é aquecido para e mantido por 100 segundos ou mais curto em uma temperatura de 300°C a 600°C antes de extrair o fio, seguindo o que o fio-máquina é resfriado sendo deixado como está ou com água. Ò pedido de patente japonês deixado em aberto N° 2001-179325 propõe uma técnica onde uma bobina é submetida a resfriamento lento e é amolecida. A técnica entretanto não é pretendida para uso em um material de patenteamento direto ou um material de extração direta. Especificamente, a técnica divulga que a taxa de resfriamento da bobina em um transportador de bobinas após laminação a quente é controlada ajustando componentes do aço, diâmetro do grão de austenita no início do resfriamento lento, diâmetro do fio, espaçamento das espiras, e a temperatura em um resfriamento lento.

Entretanto, as técnicas da patente U.S. N° 6,783,609 e pedido de patente japonesa em aberto N° 11-302743, não têm ponto de vista de diminuir a resistência à extração de uma matriz de extração de fio e melhorar a estirabilidade de fio, e falha em ter uma estirabilidade de fio suficiente requerida para um material de patenteamento direto ou um material de extração direta. Adicionalmente, simplesmente amolecer um fio-máquina de aço de alto carbono após laminação a quente (pedido de patente japonesa em aberto N° 2001-179325) também é insuficiente em estirabilidade de fio.

Sumário da invenção A presente invenção foi concretizada para resolver os problemas e almeja prover um fio-máquina de aço de alto carbono que permita omissões de um tratamento de patenteamento antes ou durante extração do fio e o qual, em um estado de como laminado a quente, seja superior em estirabilidade de fio em uma resistência reduzida à extração em uma matriz de extração, bem como um método para produzir o mesmo.

De acordo com a presente invenção, para conseguir o objetivo acima mencionado, é provido um fio-máquina de aço de alto carbono superior em estirabilidade de fio e contendo em % em massa, 0,65% a 1,20% de C, 0,05% a 1,2% de Si, 0,2% a 1,0% de Mn, e 0,35% ou menos (incluindo 0%) de Cr, contendo adicionalmente P e S cada um em uma quantidade restrita a 0,02% ou menor, com o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis, onde 80% da estrutura do metal seja constituída por uma estrutura de perlita e a relação de TS < V(λ/Ceq) + 290 exista entre uma tensão média à tração TS (MPa) e um espaçamento médio lamelar λ (nm) do fio-máquina de aço de alto carbono, na expressão, Ceq é igual a %C + %Mn/5 + %Cr/4, em vista do teor de C da %C, teor de Mn da %Mn, e teor de Cr da %Cr no fio-máquina de aço de alto carbono.

De acordo com a presente invenção, para conseguir o objetivo acima mencionado, também é provido um método para produzir o fio-máquina de aço de alto carbono superior em estirabilidade de fio, onde no momento de resfriar o fio-máquina de aço de alto carbono para temperatura ambiente após o fim da laminação, um tempo de resfriamento para resfriar o fio-máquina de aço de alto carbono de 450°C para 300°C seja definido no período de 60 segundos a 200 segundos, e depois disto o fio-máquina seja resfriado para temperatura ambiente.

Os presentes inventores mostraram a seguinte descoberta. Em uma condição onde uma resistência média real de tração TS (resistência real à tração) de um fio-máquina de aço de alto carbono seja mais baixa que uma resistência à tração (resistência prevista à tração) do fio-máquina de aço de alto carbono que seja prevista a partir de um espaçamento lamelar médio λ e um equivalente de carbono Ceq do fio-máquina, um fio-máquina de aço de alto carbono seja obtido o qual é superior em estirabilidade de fio, permite a omissão de tratamento de patenteamento antes ou durante extração de fio, e exibe, em um estado como laminado a quente, uma resistência reduzida à extração em uma matriz de extração de fio. TS na expressão representa uma resistência média real à tração e 8700/V(X/Ceq) + 290 no lado direito da expressão representa uma resistência prevista à tração do fio-máquina de aço de alto carbono calculada a partir do Ceq real e espaçamento lamelar médio λ do fio-máquina. 0 Ceq = %C + %Mn/5 + %Cr/4 na expressão foi definido originalmente na presente invenção. 0 fio-máquina de aço de alto carbono tendo sido resfriado sob controle após laminação a quente é constituído por uma estrutura de perlita tendo uma cementita lamelar com um certo espaçamento lamelar. Uma vez que na presente invenção, quando a resistência média real à tração TS do fio-máquina de aço de alto carbono satisfaz a expressão e é menor que a resistência à tração prevista, é presumido que, nesta estrutura de fio-máquina de aço de alto carbono, as propriedades mecânicas da cementita lamelar estejam suavizadas embora a estrutura lamelar do fio-máquina de aço de alto carbono seja mantida.

De acordo com os tratamentos de amolecimento convencionais acima mencionados para o fio-máquina de aço de alto carbono, o próprio espaçamento lamelar λ se torna mais grosseiro. Se o espaçamento lamelar λ na expressão da resistência à tração prevista se torna maior, a resistência à tração real falharia em se tornar mais baixa que a resistência à tração prevista, isto é, a resistência à tração prevista torna-se menor, diferentemente da presente invenção. Além disso, a resistência à ruptura do fio na extração de fio se torna insuficiente e portanto a estirabilidade de fio satisfatória como um material de patenteamento direto ou um material de extração direta não é obtida. Deve ser notado que o fio-máquina de aço de alto carbono da presente invenção é diferente do convencional o qual é meramente amolecido para abaixar a resistência à tração como aquele em um estado meramente recozido.

Também no caso de um fio-máquina de aço de alto carbono onde uma cementita lamelar não é amolecida, a resistência média real à tração TS do fio-máquina se torna mais alta. Diferentemente da presente invenção, a resistência real à tração não se torna mais baixa que a resistência prevista â tração, isto é a resistência prevista à tração se torna mais baixa. Como um resultado, como em qualquer amolecimento simples descrito nas técnicas mencionadas anteriormente, a resistência à ruptura de fio durante extração do fio se torna deficiente e portanto uma estirabilidade de fio satisfatória requerida para um material de patenteamento direto ou um material de extração direta não é obtida. A resistência prevista à tração resulta da previsão a partir do real espaçamento lamelar médio λ e do equivalente de carbono Ceq. Em outras palavras, a resistência prevista à tração como referida aqui é uma resistência prevista à tração que corresponde ao grau real de amolecimento da cementita lamelar ou ao espaçamento lamelar médio real λ e equivalente de carbono Ceq no fio-máquina de aço de alto carbono. Mais especificamente, a resistência prevista à tração é uma resistência média à tração, ou uma resistência â tração aproximada da mesma, de um fio-máquina de aço de alto carbono onde a cementita lamelar não está amolecida ou amolecida do modo convencional. Deve ser notado que a resistência prevista à tração da presente invenção não é uma base de amolecimento meramente calculada ou estatística mas é uma base limite de amolecimento possível de ser esperada a partir do espaçamento lamelar e do equivalente de carbono enquanto a estrutura lamelar no real fio-máquina de aço de alto carbono for mantida. Tal relação (base) entre a resistência média real à tração e a resistência prevista à tração do fio-máquina de aço de alto carbono na presente invenção é necessária a partir do ponto que, como na presente invenção, mesmo se propriedades mecânicas da cementita lamelar forem suavizadas, o próprio amolecimento da cementita lamelar não pode ser medido diretamente quantitativamente. A relação também é necessária a partir do ponto em que a estrutura amolecida da cementita lamelar não pode ser distinguida de uma estrutura não amolecida da cementita lamelar mesmo sob um método de observação convencional de estrutura tal como TEM ou SEM.

Portanto, na presente invenção, não somente a resistência à tração do fio-máquina de aço de alto carbono é abaixada como o amolecimento simples convencional, mas também as propriedades mecânicas da cementita lamelar são suavizadas enquanto a estrutura lamelar é mantida. Como um resultado, a quantidade de diminuição de resistência à tração é leve até uma extensão tal como uma resistência predeterminada à tração obtida por endurecimento por trabalho a frio em condições ordinárias de extração de fio e por tratamento térmico, como requerido, após extração do fio. Tal leve diminuição de resistência à tração serve para omitir o tratamento de patenteamento antes ou durante extração do fio, e provê um fio-máquina de aço de alto carbono que é superior em estirabilidade de fio, e exibe uma baixa resistência à extração em uma matriz de extração de fio como em um estado laminado a quente.

Descrição resumida dos desenhos A fig. 1 é um diagrama explanatório mostrando a diferença entre uma resistência média real à tração TS (B) de fios-máquina de aço de alto carbono e uma resistência prevista à tração (A) dos fios-máquina de aço versus um tempo de resfriamento para resfriar os fios-máquina de 450°C para 3 0 0 ° C; e A fig. 2 é um diagrama explanatório mostrando uma relação entre uma quantidade de diminuição de resistência à extração dos fios-máquina de aço de alto carbono e o tempo de resfriamento para resfriar os fios-máquina de 450°C para 300°C.

Descrição das configurações preferidas (Estrutura do metal) Na presente invenção, 80% ou mais da estrutura do metal no fio-máquina de aço de alto carbono é uma estrutura de perlita. Esta estrutura de perlita indica uma estrutura na qual ferrita e cementita estão arranjadas lado a lado de uma forma lamelar, a qual é obtida por transformação eutectóide quando o fio-máquina de aço é resfriado a partir do estado de austenita. Tornar a estrutura do metal em tal estrutura de perlita é fundamental para garantir basicamente uma alta resistência e estirabilidade de fio do fio-máquina de aço. Se a proporção da estrutura de perlita for menor que 80% e aquela de uma estrutura super-resfriada tal como bainita exceder 20% da estrutura do metal, a estirabilidade de fio do fio-máquina de aço basicamente não é obtida. (Resistência à tração) Na presente invenção, como descrito anteriormente, a resistência média real à tração TS (resistência real à tração) do fio-máquina de aço de alto carbono é tornada mais baixa que a resistência à tração (resistência prevista à tração) do fio-máquina de aço de alto carbono prevista a partir do espaçamento lamelar médio real λ e do equivalente de carbono Ceq real do fio-máquina de aço de alto carbono. Se a resistência média real à tração não for tornada mais baixa que aquela da resistência prevista â tração, é impossível obter o fio-máquina de aço de alto carbono que permita a omissão do tratamento de patenteamento antes ou durante extração do fio e, em um estado como laminado a quente, exiba uma resistência reduzida à extração em uma matriz de extração e seja superior em estirabilidade de fio.

Como um fato conhecido, a resistência â tração TS (MPa) é usualmente determinada pelo espaçamento lamelar S (μπι) e tem a relação de TS = σΟ + KS 1/2, onde σΟ e K são constantes.

Com base na relação entre a resistência à tração e o espaçamento lamelar, os presentes inventores tentaram aproximar a resistência à tração prevista a partir do espaçamento lamelar real tão próxima quanto possível da resistência real à tração de um fio-máquina de aço de alto carbono onde a cementita lamelar não seja amolecida ou amolecida do modo convencional. Para esta finalidade, os presentes inventores definiram a resistência prevista à tração pela expressão de 8700/V(λ/Ceq) + 290, considerando o espaçamento lamelar médio real λ (nm) e o equivalente de carbono real Ceq do fio-máquina de aço de alto carbono. Nesta expressão, Ceq também é definido pela expressão de Ceq = %C + %Mn/5 + %Cr/4 em vista do teor de C de %C, teor de Mn de %Mn, e teor de Cr de %Cr do fio-máquina de aço de alto carbono.

Como descrito acima, no caso do fio-máquina de aço de alto carbono com a cementita lamelar não amolecida ou amolecida do modo convencional, a resistência real à tração não se torna mais baixa que a resistência prevista â tração como definido acima. Reciprocamente, a resistência prevista â tração torna-se mais baixa. Como um resultado, em qualquer caso, a resistência à ruptura de fio na extração de fio torna-se deficiente e uma estirabilidade de fio satisfatória como um material de patenteamento direto ou um material de extração direta não é obtida.

Isto é, a tensão média real à tração TS do fio-máquina de aço de alto carbono com cementita lamelar amolecida torna-se mais baixa que a tensão prevista à tração do fio-máquina de aço de alto carbono. Por outro lado, no caso de um fio-máquina de aço de alto carbono com cementita lamelar não amolecida ou amolecida do modo convencional, sua resistência média real à tração TS se torna mais alta que a resistência prevista à tração do fio-máquina de aço de alto carbono.

Como descrito acima, a presente invenção objetiva suavizar as propriedades mecânicas da cementita lamelar enquanto retendo a estrutura lamelar do fio-máquina de aço de alto carbono. A diferença em resistência média real â tração TS entre o fio-máquina de aço de alto carbono assim amolecido e o fio-máquina não amolecido é: cerca de 30 MPa no caso de um fio-máquina com carbono relativamente baixo; e menos que cerca de 200 MPa mesmo no caso de um fio-máquina com carbono relativamente alto. (veja os exemplos de trabalho) Do mesmo modo, a diferença em resistência prevista à tração TS entre o fio-máquina amolecido do modo mencionado anteriormente e o fio-máquina amolecido de um outro modo onde a resistência prevista à tração do fio-máquina de aço de alto carbono e as propriedades mecânicas da cementita lamelar são suavizadas é: tão pouco quanto menos que cerca de 10 MPa no caso de um fio-máquina de um teor de carbono relativamente pequeno; e menor que cerca de 50 MPa mesmo no caso de um fio=máquina de um teor de carbono relativamente alto. (veja os exemplos de trabalho) A razão pela qual a diferença em resistência à tração é tão pequena é que a resistência prevista à tração do fio-máquina de aço de alto carbono não é uma simples resistência à tração prevista a partir do equivalente de carbono Ceq mas é um valor previsto levando em conta o espaçamento lamelar médio real λ do fio-máquina de aço de alto carbono. Uma outra razão é que as propriedades mecânicas da cementita lamelar são suavizadas enquanto a estrutura lamelar do fio-máquina de aço de alto carbono é mantida.

Além disso, como na presente invenção, para tornar a resistência média real à tração TS do fio-máquina de aço de alto carbono menor do que a resistência prevista à tração do fio-máquina, em outras palavras, para suavizar as propriedades mecânicas da cementita lamelar, é necessário adotar um método de tratamento térmico específico. 0 método de tratamento térmico é conduzido tal que, ao resfriar o fio-máquina de aço de alto carbono para temperatura ambiente após o fim da laminação, o período de tempo para resfriar o fio-máquina de 450°C para 300 °C deve ser mantido na faixa de 60 segundos a 200 segundos, seguido por resfriamento para temperatura ambiente.

Na presente invenção, a resistência à tração do fio-máquina de aço de alto carbono não é diminuída grandemente como em simples amolecimento, mas é diminuída ligeiramente até uma extensão tal para obter uma resistência predeterminada à tração, p. ex., endurecimento por trabalho a frio nas condições usuais de extração de fio ou por tratamento térmico conduzido à medida do requerido após extração do fio. O processo para abaixar ligeiramente a resistência à tração pode omitir o tratamento de patenteamento antes ou durante o trabalho de extração do fio e auxilia a obter um fio-máquina de aço de alto carbono que, em um estado de como laminado a quente, exibe uma resistência reduzida à extração em uma matriz de extração e é superior em estirabilidade de fio. (Componentes de fio de aço) Daqui por diante, os componentes químicos do fio-máquina de aço de alto carbono da presente invenção e a razão pela qual cada elemento é restringido será explicada. Aquelas são informações necessárias ou preferíveis para satisfazer propriedades tais como alta resistência, alta característica de fadiga e alta encordoabilidade que são aplicadas para cordas de aço e fios-serra para corte de semicondutor requerendo fios muito finos, bem como a estirabilidade do fio.

Para satisfazer as características requeridas, uma composição básica do fio-máquina de aço de alto carbono de acordo com a presente invenção contém, em % em massa, 0,65% a 1,20% de C, 0,05% a 1,2% de Si, 0,2% a 1,0% de Mn, 0,35% ou menos (incluindo 0%) de Cr, 0,02% ou menos de P, e 0,02% ou menos de S, com o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis. À medida do requerido, o fio-máquina de aço de alto carbono da presente invenção adicionalmente contém, em % em massa, em adição aos componentes básicos, um ou mais selecionados de 0,005% a 0,30% de V, 0,05% a 0,25% de Cu, 0,05% a 0,30% de NI, 0,05% a 0,25% de Mo, 0,10% ou menos de Nb,, 0,010% ou menos de Ti, 0,0005% a 0,0050% de B, e 2,0% ou menos de Co, ou um ou mais selecionados de 0,0005% a 0,005% de Ca, 0,005% a 0,005% de REM, e 0,0005% a 0,007% de Mg. (C: 0,65% a 1,20%) C é um elemento de reforço econômico e efetivo. À medida que o teor de C aumenta, uma quantidade de endurecimento por trabalho a frio na extração do fio e a resistência após a extração do fio também aumentam. 0 elemento C também é efetivo para diminuir uma quantidade de ferrita. Para permitir estas funções serem exibidas até uma extensão satisfatória, o teor de C do aço de alto carbono necessita ser 0,65% ou maior. Entretanto, se o teor de C for muito alto, uma cementita pró-eutectóide como rede será produzida em limites de grão de austenita, tal que não somente ruptura de fio esteja apta a ocorrer durante extração de fio, mas também a estirabilidade de fio, e a tenacidade e estirabilidade de um fio muito fino após a extração final do fio, são marcadamente deterioradas, com conseqüente deterioração da encordoabilidade de fio em alta velocidade. 0 limite superior do teor de C é definido em 1,20%. (Si: 0,05% a 1,2%) Si é um elemento necessário para a desoxidação do aço e é particularmente requerido para desoxidação na ausência de Al. Si também é efetivo para reforçar a resistência após patenteamento dissolvendo-se na fase de ferrita contida na perlita que é formada após o tratamento térmico de patenteamento. Se o teor de Si é mais baixo que 0,05%, o efeito desoxidante e o efeito de melhoria de resistência não serão exibidos em uma extensão satisfatória. Um limite inferior do teor de Si é portanto definido em 0,05%. Se o teor de Si for muito alto, é difícil executar um processo de extração de fio que utilize descarepação mecânica (referida como MD, daqui por diante); além disso, a estirabilidade da ferrita contida na perlita e aquela de um fio muito fino após extração do fio serão deterioradas. 0 limite superior do teor de Si é definido em 1,2%. (Mn: 0,2% a 1,0%) Mn também é efetivo como um desoxidante como Si. No caso de um fio-máquina de aço da presente invenção o qual não contenha positivamente Al, é necessário que a ação desoxidante seja exibida efetivamente pela adição de não somente Si mas também de Mn. Mn não somente funciona para fixar S no aço como MnS e assim reforçar a tenacidade e estirabilidade do aço mas também é efetivo para intensificar a endurecibilidade de aço para diminuir a ferrita pró-eutectóide na matéria-prima da laminação. Se o teor de Mn for menor que 0,2%, não terá efeito. Para permitir aqueles efeitos serem efetivamente exibidos, o limite inferior do teor de Mn é definido em 0,2%. Por outro lado, uma vez que Mn está apto a passar por segregação, um excesso de teor de Mn excedendo 1,0% provocará segregação e produzirá estruturas super-resfriadas tais como bainita e martensita na porção segregada de Μη, o que portanto prejudica a subseqüente estirabilidade do fio. O limite superior de Mn é definido em 1,0%. [Cr: 0,35% ou menor (incluindo 0%)] Cr é um elemento opcional a adicionar. Cr, ao contrário dos outros elementos opcionais, quando contido no fio-máquina de aço de alto carbono, necessita ser aproximado tão próximo quanto possível à resistência média à tração do fio-máquina de aço de alto carbono com sua cementita lamelar não amolecida ou amolecida do modo convencional. 0 teor de Cr, portanto, deve ser levado em conta na expressão de cálculo de Ceq para aproximação pela expressão da resistência prevista à tração. A presente invenção define o teor de Cr como 0,35% ou menor (incluindo 0%) .

Cr não somente melhora a endurecibilidade mas também torna a estrutura lamelar da perlita fina e logo torna a perlita fina. Conseqüentemente, Cr é efetivo para melhorar a resistência de um fio de aço de alto carbono muito fino e a estirabilidade do fio de um fio-máquina. Para permitir tais funções serem efetivamente exibidas, Cr está preferivelmente contido em uma quantidade de 0,005% ou maior. Se a quantidade de Cr for muito grande, cementita não dissolvida é passível de ser formada ou o tempo requerido para o término da transformação torna-se mais logo, com um conseqüente temor de formação de tais estruturas super-resfriadas como martensita e bainita no fio-máquina laminado a quente, bem como a deterioração da propriedade de MD. O limite superior do teor de Cr é definido em 0,35%. (Um ou mais de V, Cu, Ni, Mo, Nb, Ti, B e Co) Cada um de V, Cu, Ni, Mo, Nv, Ti, B e Co, tem uma função similar no reforço do aço. Portanto, para permitir as funções destes elementos serem exibidas efetivamente, um ou mais destes elementos são contidos opcionalmente. (V: 0,005% a 0,30%) V é efetivo para prover a endurecibilidade e produzir um fio de aço muito fino com alta resistência. Para permitir as funções serem exibidas efetivamente, V está contido opcionalmente em uma quantidade de 0,005% ou mais. Se V estiver contido muito, carbetos serão produzidos para exceder a diminuição do conteúdo de C a ser usado como uma cementita lamelar. Isto pode reciprocamente fazer a resistência ser abaixada ou uma ferrita de segunda fase ser produzida em uma grande quantidade. O teor limite superior de V é definido a ser 0,30%. (Cu: 0,05% a 0,25%) Cu é efetivo não somente para reforçar aço mas também para intensificar a resistência à corrosão de um fio de aço muito fino, mas também para melhorar a propriedade de descarepação em MD para assim evitar problema tal como descamação da matriz usada. Para permitir tais funções serem efetivamente exibidas, Cu é opcionalmente contido em uma quantidade de 0,05% ou mais. Se o teor de Cu for muito alto, mesmo se os fios-máquina após o fim da laminação forem mantidos sob a alta temperatura de cerca de 90°C, ampolas serão formadas na superfície do fio-máquina e magnetita também será produzida na matriz do aço que fica por baixo da ampola, resultando na deterioração da propriedade de MD. Adicionalmente, Cu reage com S, fazendo CuS ser segregado em limites de grão, tal que um lingote de aço ou o fio-máquina possa ter defeito no processo de fabricação do fio-máquina. O limite superior do teor de Cu é definido a ser 0,25%. (Ni: 0,05% a 0,30%) Ni não somente reforça o aço mas também melhora um efeito de ductilidade de cementita, e assim efetivamente melhora a ductilidade tal como estirabilidade do fio. Para permitir tais funções serem efetivamente exibidas, Ni é contido opcionalmente em uma quantidade de 0,05% ou mais. O limite superior de N é definido em 0,30% porque Ni é caro. (Mo: 0,05% a 0,25%) Mo é efetivo para melhorar a endurecibilidade e a resistência de um fio muito fino. Para permitir tais funções serem efetivamente exibidas, Mo é contido opcionalmente em uma quantidade de 0,05% ou mais. Se Mo for contido muito, carbetos serão produzidos em excesso para diminuir o conteúdo de C a ser usado como uma cementita lamelar. Isto reciprocamente diminui a resistência e forma excessivamente uma ferrita de segunda fase. 0 limite superior de Mo é definido em 0,25%. (Nb: 0,020% a 0,10%) Nb efetivamente reforça o aço e suprime a recuperação, recristalização e crescimento de grão da austenita. Isto acelera a transformação da perlita para diminuir adicionalmente a resistência à tração TS e micro-dimensiona o nódulo, melhorando a estirabilidade do fio. Para permitir estas funções serem efetivamente exibidas, Nb é opcionalmente contido em uma quantidade de 0,020% ou maior. Se o conteúdo de Nb exceder 0,10%, a estirabilidade do fio é um tanto deteriorada devido a excessivo reforço por precipitação. O limite superior do teor de Nb é definido em 0,10%. (Ti: 0,005% a 0,010%) Ti melhora não somente a resistência do aço mas também a estirabilidade do fio-máquina formando um carbeto ou nitreto. Para permitir estas funções serem efetivamente exibidas, Ti é opcionalmente contido em uma quantidade de 0,005% ou maior. Se o conteúdo de Ti exceder 0,010%, a estirabilidade do fio é um tanto deteriorada devido a excessivo reforço por precipitação. 0 limite superior do teor de Ti é definido em 0,010%. (B: 0,0005% a 0,0050%) B é efetivo para melhorar a estirabilidade e para suprimir a formação de uma ferrita de limite de grão produzida no tratamento de patenteamento. B no fio-máquina pode servir para suprimir a ferrita de limite de grão, que poderia ser um ponto de partida para provocar deslaminação, e assim para mais positivamente contribuir para a supressão da deslaminação. Para permitir tais funções serem efetivamente exibidas, B é opcionalmente contido em uma quantidade de 0,0005% ou mais. Se B for contido muito, o B livre capaz de exibir tais efeitos pode diminuir, resultando em que um composto mais grosseiro está propenso a ser produzido para deteriorar a estirabilidade. O limite superior do teor de B é definido em 0,0050%. (Co: 0,005% a 2,0%) Co não somente reforça o aço mas também suprime a formação de cementita pró-eutectóide para assim melhorar a estirabilidade e estirabilidade do fio. Portanto, Co é opcionalmente contido em uma quantidade de 0,005% ou maior como um valor limite inferior preferível. Se Co for contido muito, um tempo mais longo será requerido para a transformação da perlita no tratamento de patenteamento com conseqüente deterioração da produtividade. O limite superior do teor de Co é definido em 2,0%. (Um ou mais de Ca, REM e Mg) Ca, REM e Mg efetivos na formação de um óxido fino em aço e tornando austenita em grãos finos. Para permitir tais funções serem efetivamente exibidas, um ou mais de Ca, REM e Mg são opcionalmente contidos em uma quantidade de 0,0005% ou mais como um valor limite inferior de cada elemento. Se Ca, REM e Mg forem contidos em quantidades excedendo 0,005%, excedendo 0,005% e excedendo 0,007%, respectivamente, um óxido a ser formado tornar-se-á grosseiro, fazendo a estirabilidade do fio ser deteriorada. Portanto, estas quantidades devem ser definidas como teores-limite superiores respectivos, mais especificamente, 0,0005% a 0,005% de Ca, 0,0005% a 0,005% de REM e 0,0005% a 0,007% de Mg deve estar contidos. (Ρ: Ο,02% ou menor) Ρ é um elemento de impureza, e quanto menos, melhor. Particularmente, na solubilização-sólida de ferrita, P exerce uma grande influência na deterioração da estirabilidade do fio. Na presente invenção, portanto, o teor de P é definido em 0,02% ou menor. (S: 0,03% ou menor) S, que também é um elemento de impureza, produz um MnS como uma inclusão e deteriora a estirabilidade do fio e portanto o teor de S é definido em 0,03% ou menor. N também é um elemento de impureza que se dissolve em ferrita, provoca endurecimento por idade devido à geração de calor durante extração de fio, e portanto exerce uma grande influência na diminuição da estirabilidade de fio. Portanto, quanto mais baixo, melhor. O teor de N é preferivelmente definido em 0,005% ou menor. (Método de fabricação) A seguir, condições preferidas para produzir o fio-máquina de aço de alto carbono da presente invenção serão descritas abaixo.

Na presente invenção, como descrito acima, a resistência média real à tração TS do fio-máquina de aço de alto carbono é definida mais baixa que a resistência prevista à tração do fio-máquina de aço de alto carbono. Em outras palavras, a produção pode vantajosamente ser feita basicamente pelo método convencional exceto o período para resfriar o fio-máquina de aço de alto carbono de 450°C para 300°C após o fim da laminação, cujo período de resfriamento é para suavizar as propriedades mecânicas da cementita lamelar.

Mais especificamente, um aço de alto carbono da composição química é fundido e então submetido a fundição contínua, ou um lingote de aço da mesma é submetido a desbaste, para formar tarugos. Então, após aquecer os tarugos se necessário, a temperatura de acabamento é definida, por exemplo, na faixa de 1050°C a 800°C para completar a laminação a quente. Definir a temperatura de acabamento em uma baixa temperatura de 1050°C ou mais baixa leva à supressão da recuperação, recristalização e crescimento de grão de austenita, permitindo o nódulo ser fino. Se o limite inferior da temperatura de acabamento for muito baixo, a carga no laminador torna-se muito grande e é portanto definida em uma temperatura de 800°C ou mais alta, preferivelmente 900°C ou mais alta.

As condições de resfriamento sob controle após a laminação de acabamento serão descritas abaixo. Incidentalmente, embora as condições de resfriamento sob controle difiram dependentemente do diâmetro do fio-máquina, estas condições de resfriamento sob controle são aplicáveis se o diâmetro do fio após a laminação de acabamento for, p. ex., 3 a 8 mm, que é a faixa de diâmetro de fio convencional dos fios-máquina de aço de alto carbono.

Resfriar o fio-máquina para 450°C é basicamente executado sob condições de têmpera para tornar 80% ou mais da estrutura do metal do fio-máquina de aço de alto carbono em uma estrutura de perlita. Especificamente, a têmpera é executada em uma tal alta taxa de resfriamento de 5°C/s ou mais por, p. ex., um resfriamento forçado por meio de resfriamento por água, resfriamento por sopro de ar, ou de etapa de resfriamento como uma combinação destas. Tal resfriamento forçado pode tornar 80% ou mais da estrutura do metal do fio-máquina de aço de alto carbono em uma estrutura de perlita, e suprimir a recuperação, recristalização e crescimento de grão de austenita para assim tornar o nódulo de perlita fino. A taxa de resfriamento inferior a 5°C/s sofre a desvantagem abaixo. Resfriar para uma temperatura excedendo 450°C necessita muito mais tempo para resultar em um tempo de retenção mais longo na temperatura excedendo 450°C. Isto faz a cementita lamelar ser grosseira de uma forma particular, resultando em que o fio-máquina é submetido a separação mais fácil ou a rasgamento e portanto o fio-máquina durante a extração de fio torna-se mais fácil para romper. Por outro lado, se a taxa de resfriamento exceder 20°C/s, a propriedade de descamação possivelmente pode ser deteriorada.

Na presente invenção, o tempo de resfriamento (tempo de retenção) para resfriar o fio-máquina de 450°C para 300°C é definido no período de 60 segundos a 200 segundos. Se o tempo de resfriamento estiver fora desta faixa, o fio-máquina satisfazendo a relação de resistência à tração definida na presente invenção não será obtido mesmo se a estrutura da perlita for otimizada pelo resfriamento controlado executado. Por exemplo, quando a temperatura do fio-máquina a ser mantida exceder 450°C, como descrito acima, a cementita lamelar se tornará grosseira de uma forma particular com conseqüente deterioração da estirabilidade do fio. Se a temperatura do fio-máquina a ser mantida for inferior a 300°C, como descrito acima, a resistência média real à tração TS do fio-máquina de aço de alto carbono não pode ser tornada mais baixa que a resistência prevista â tração do fio-máquina de aço de alto carbono. Em outras palavras, as propriedades mecânicas da cementita lamelar não podem ser suavizadas enquanto a estrutura lamelar for mantida, falhando em melhorar a estirabilidade do fio.

Se o tempo de resfriamento (tempo de retenção) para resfriar o fio-máquina de 450°C para 300°C for mais curto que 60 segundos, a resistência média real à tração TS do fio-máquina de aço de alto carbono não pode ser tornada mais baixa que a resistência prevista â tração do fio-máquina de aço de alto carbono. Em outras palavras, é impossível suavizar as propriedades mecânicas da cementita lamelar e portanto impossível melhorar a estirabilidade do fio.

Se o tempo de resfriamento (tempo de retenção) para resfriar o fio-máquina de 450°C para 300°C exceder 200 segundos, a resistência voltará ao estado original e portanto a resistência média real à tração do fio-máquina de aço de alto carbono não pode ser diminuída mais do que a resistência prevista à tração do fio-mãquina. Em outras palavras, é impossível suavizar as propriedades mecânicas da cementita lamelar enquanto retendo a estrutura lamelar, falhando em melhorar a estirabilidade do fio. Portanto, para definir o tempo de resfriamento (tempo de retenção) para resfriar o fio-máquina de 450°C para 300°C dentro do período de 60 segundos a 200 segundos, é necessário garantir uma certa extensão de uma linha de transportador de resfriamento para o fio-máquina após a laminação a quente. Incidentalmente, se a linha de transportador de resfriamento for curta, é impossível manter o fio-máquina na faixa de temperatura pelo tempo predeterminado. Após a certa extensão ser garantida, a taxa de resfriamento para a espira no transportador de resfriamento pode ser controlada através da instalação de uma tampa de resfriamento lento ou do ajuste da quantidade de ar de resfriamento por sopro de ar, dependendo de condições tais como componentes de aço, diâmetro do,fio, e passo de espira.

Como para resfriar para temperatura ambiente após o resfriamento controlado, podem existir opções tais como duração para resfriar, resfriamento lento, e resfriamento rápido. No resfriamento para temperatura ambiente, se a temperatura do fio-máquina for mais baixa que 300°C, o fio-máquina pode ser mantido naquela temperatura. [Exemplo 1] Exemplos da presente invenção serão descritos abaixo. No Exemplo 1, fios-máquina de aço de alto carbono foram obtidos mudando variadamente condições de resfriamento controladas (especialmente o tempo de resfriamento para os fios-máquina de 450°C para 300°C), cujos fios-máquina foram então avaliados quanto a propriedades mecânicas, estirabilidade de fio e resistência à extração.

Dentre as composições mostradas na Tabela 1 abaixo, tarugos de aço de alto carbono de Aço Tipo 3 foram usados em laminação comum e a quente e resfriamento controlado subseqüente foi executado sob várias condições de A a G mostradas na Tabela 2 para produzir fios-máquina tendo um diâmetro de 5,5 mm. No resfriamento por sopro de ar em temperaturas de temperatura de resfriamento para 450°C, como uma guia de juízo, A, B, C, E, F, e G na Tabela 2 podem ser um resfriamento por sopro de ar forte e D um resfriamento por sopro de ar fraco.

Com relação a estes fios-máquina, a área (%) porcentual de perlita, espaçamento lamelar médio (nm), resistência média TS por teste de tração, e RA (redução de área: %), foram medidos. Os resultados das medições são mostrados na Tabela 3. Incidentalmente, como para RA (%) e resistência à tração TS, um fio-máquina comprido de 4 m contínuo produziu amostras arbitrariamente, a partir destes fios-máquina amostrados, dezesseis peças de teste JIS9B foram continuamente amostradas, e a partir de tanto as dezesseis peças de teste JIS9b quanto do RA medido, valores médios foram determinados para resistência à tração. A área porcentual de perlita foi determinada cortando um fio-máquina para obter uma amostra, polindo uma seção transversal da amostra para uma superfície espelhada, atacando a amostra com o uso de uma solução misturada de ácido nítrico e etanol, e observando a estrutura em uma posição central entre a superfície e o centro do fio-máquina com uso de SEM (microscópio eletrônico de varredura ampliando 1000 diâmetros). O espaçamento lamelar foi obtido polindo a superfície espelhada do mesmo modo como acima, atacando a amostra do mesmo modo como acima, observando a posição central da amostra atacada com SEM, tirando fotografias de 5000X em dez campos visuais, extraindo segmentos perpendiculares à lamelas em três pontos mais finos ou nos pontos mais finos seguintes dentro de cada um dos campos visuais com uso das fotografias em cada campo visual, determinando um espaçamento lamelar a partir da extensão de cada segmento e do número de lamelas passando através do segmento, e tirando a média dos espaçamentos lamelares em todos os segmentos.

Com base nos componentes mostrados na Tabela 1, Ceq = %C + %Mn/5 + %Cr/4 foi calculado. Então, uma resistência média prevista à tração (A) de cada fio-máquina de aço de alto carbono foi determinada pela expressão 8700//(λ/Ceq) + 290) através da expressão do Ceq e o espaçamento lamelar médio λ obtido. Também foram obtidas uma relação em magnitude entre a resistência média prevista à tração (A) de cada fio-máquina de aço de alto carbono e a resistência real à tração TS (B) do fio-máquina de aço de alto carbono, bem como a diferença entre (A) e (B) [(A) - (B) ] . Os resultados obtidos também são mostrados na Tabela 3.

Depois disto, os fios-máquina de aço foram submetidos a extração de fio diretamente para o diâmetro de 2,3 mm em uma taxa de extração de fio de 400 m/min por tratamento não de patenteamento por meio de uma máquina de extração de fio multiestágio e foram então avaliados quanto à estirabilidade de fio. Com relação ao processo de extração de fio, os fios-máquina foram imersos em ácido clorídrico para efetuar descamação completamente e então, para lubrificar as superfícies dos fios-máquina de aço, uma película de fosfato de zinco foi formada na superfície de cada fio-máquina de aço por tratamento com fosfato de zinco.

Adicionalmente, os fios-máquina de 2,3 mm de diâmetro foram medidos para valor de resistência à extração. Enquanto os fios-máquina foram submetidos a extração de fio em uma taxa de 15 m/min por meio de uma máquina de extração de fio de bloco simples, uma resistência â extração (kgf) foi medida com uso de uma célula de carga. Um ângulo de aproximação da matriz foi definido em 15°. Um valor diminuído de resistência à extração também foi calculado em comparação com um valor de resistência à extração no Exemplo Comparativo 1 na Tabela 3. Os resultados obtidos também estão estabelecidos na Tabela 3.

Como é aparente a partir das Tabelas 1 e 2, os fios-máquina de aço dos Exemplos 3 a 6 da presente invenção mostrados na Tabela 3 compreendem Aço Tipo 3 de uma composição química caindo sob o escopo da presente invenção, nos quais pelo menos 94% da estrutura do metal é uma estrutura de perlita. Também como para condições de resfriamento controladas após laminação, os tempos de resfriamento B a F para resfriar os fios-máquina de 450°C a 300°C caem sob o escopo da presente invenção.

Como um resultado, nos Exemplos 3 a 6 mostrados na Tabela 3, a resistência média real à tração TS (B) dos fios-máquina de aço de alto carbono é mais baixa que a resistência média prevista à tração (A) dos fios-máquina de aço. Portanto, como mostrado na Tabela 3, a estirabilidade de fio nas porções (5,5 mm a 2,3 mm de diâmetro) que são maiores em diâmetro de fio é superior e a resistência à extração em porções (2,3 mm a 2,0 mm de diâmetro) que são menores em diâmetro de fio é menor. Uma quantidade de diminuição de resistência â extração é maior que aquela do Exemplo Comparativo 1.

Nos Exemplos Comparativos 1 e 2, Aço Tipo 3 de uma composição química caindo sob o escopo da presente invenção é usado e pelo menos 95% da estrutura do metal é uma estrutura de perlita, mas os tempos de resfriamento para resfriar o fio-máquina de 450°C para 300°C são mais curtos que 60 segundos, o que é muito curto em (A) e (B). Como um resultado, nos Exemplos Comparativos 1 e 2, a resistência média real â tração TS (B) para cada fio-máquina de aço de alto carbono é mais alta que a resistência média prevista à tração (A) do fio-máquina de aço. Conseqüentemente, a estirabilidade do fio em porções de diâmetro de fio maior é um tanto superior, mas a resistência à extração em porções de diâmetro de fio menor é grande e uma quantidade de diminuição de resistência à extração é muito menor que nos Exemplos de trabalho da presente invenção.

Também no Exemplo Comparativo 7, Aço Tipo 3 de uma composição química caindo sob o escopo da presente invenção é usado e 93% da estrutura do metal é uma estrutura de perlita, mas o tempo de resfriamento para resfriar o fio-máquina de 450°C para 300°C excede o limite superior de 200 segundos, o que é muito longo em (G) . Como um resultado, no Exemplo Comparativo 7, a resistência média real à tração TS (B) do fio-máquina de aço de alto carbono é mais alta que a resistência média prevista à tração (A) do fio-máquina de aço.

Conseqüentemente, a estirabilidade de fio em porções de diâmetro de fio maior é um tanto superior, mas a resistência â extração em porções de diâmetro de fio pequeno é maior, e uma quantidade de diminuição de resistência â extração é extremamente menor que nos Exemplos de trabalho da presente invenção.

As figs. 1 e 2 mostram um diagrama explanatório exibindo os resultados estabelecidos na Tabela 3. A fig. 1 mostra a diferença (MPa: eixo geométrico das ordenadas) entre a resistência média real à tração TS (B) de cada fio-máquina de aço de alto carbono e a resistência média prevista à tração (A) do fio-máquina de aço versus o tempo de resfriamento (s: eixo geométrico das abscissas) para resfriar o fio-máquina de 450°C a 300°C. A fig. 2 mostra a quantidade de diminuição de resistência à extração versus o tempo de resfriamento (s: eixo geométrico das abscissas) para resfriar o fio-máquina de 450°C para 300°C. Os números nas figs. 1 e 2 correspondem aos números dos exemplos na Tabela 3. Nas figs. 1 e 2, somente no Exemplo 4 da presente invenção, linhas pontilhadas foram usadas embora linhas sólidas sejam usadas nos outros Exemplos e Exemplos Comparativos, porque a condição de resfriamento no Exemplo 4 é um resfriamento por sopro de ar fraco D (amolecimento). A partir dos resultados obtidos nos Exemplos e mostrados nas figs. 1 e 2, um significado crítico do tempo de resfriamento para resfriar o fio-máquina de 450°C para 300°C sendo definido no período de 60 segundos a 200 segundos na presente invenção é visto em conexão com a definição da resistência média à tração TS de cada fio-máquina de aço de alto carbono em TS < 8700/V(X/Ceq) + 290 e aumentando a quantidade de diminuição de resistência à extração. Adicionalmente, um significado crítico das condições definidas na presente invenção para a estirabilidade do fio e para o efeito de diminuição de resistência à extração em porções de diâmetro de fio pequeno também é visto a partir dos Exemplos.

Tabela 1 *Ceq = %C + %Mn/5 + %Cr/4 Continuação da tabela 1 *Ceq = %C + %Mn/5 + %Cr/4 [Tabela 2] [Tabela 3] * A quantidade de diminuição de resistência â extraçao é a diferença em resistência à extração do Exemplo Comparativo 1 [Exemplo 2] A seguir, os resultados obtidos no Exemplo 2 são mostrados na Tabela 4. No Exemplo 2, fios-máquina de aço de 5,5 mm de diâmetro das composições 1 a 10 na Tabela 1 foram laminados na Tabela 2, então como pares dos mesmos tipos de aço, foram submetidos a diferentes condições de resfriamento controlado A (Exemplo Comparativo) e E (Exemplo Inventivo). Fios-máquina de aço de alto carbono assim obtidos foram então submetidos a extração de fio da mesma maneira que no Exemplo 1.

Então, do mesmo modo que no Exemplo 1, a área (%) porcentual de perlita, RA (%), resistência média TS por teste de tração, espaçamento lamelar médio (nm), estirabilidade de fio, resistência à extração, e quantidade de diminuição de resistência, dos fios-máquina de aço de alto carbono foram medidos e avaliados. Os resultados obtidos são mostrados na Tabela 4. As quantidades de diminuição de resistência à extração mostrados na Tabela 4 são comparações (diferenças) entre os exemplos comparativos seguintes e exemplos da presente invenção com relação aos mesmos tipos de aço, com somente diferenças entre condições de resfriamento controladas após laminação.

Com referência à Tabela 4, comparações serão agora feitas entre o Exemplo Comparativo 8 e Exemplo Inventivo 9, entre o Exemplo Comparativo 10 e o Exemplo Inventivo 11, entre o Exemplo Comparativo 12 e o Exemplo Inventivo 13, entre o Exemplo Comparativo 14 e o Exemplo Inventivo 15, entre o Exemplo Comparativo 16 e o Exemplo Inventivo 17, entre o Exemplo Comparativo 18 e o Exemplo Inventivo 19, e entre o Exemplo Comparativo 20 e o Exemplo Inventivo 21. Como fica aparente a partir destas comparações, mesmo no caso de fios-máquina de aço de aço tipos 1 a 7 como com os componentes químicos caindo sob o escopo da presente invenção e com 80% ou mais das estruturas do metal sendo estruturas de perlita, nos Exemplos Comparativos onde as condições de resfriamento controlado (tempo de resfriamento para resfriar cada fio-máquina de aço de 450°C para 300°C) após laminação correspondem a A (muito curto), as tensões médias reais à tração TS (B) dos fios-máquina de aço de alto carbono são mais altas que a tensão média prevista à tração (A) dos fios-máquina de aço. Conseqüentemente, a estirabilidade de fio em porções de diâmetro de fio maior é um tanto superior, mas a resistência à extração em porções de diâmetro de fio pequeno é grande e a quantidade de diminuição de resistência à extração é extremamente menor que nos Exemplos Inventivos onde as condições de resfriamento controlado correspondem a E.

Esta tendência também foi verdadeira para os Exemplos Comparativos 22 e 23 na Tabela 4, mas uma vez que nestes exemplos comparativos Aço Tipo 8 (C é muito alto) que está fora do escopo da presente invenção é usado, a ruptura de fio ocorre por cementita pró-eutectóide mesmo em porções de diâmetro de fio maior e portanto a medição de resistência à extração em porções de diâmetro de fio pequeno foi não factível.

Isto também foi verdadeiro para os Exemplos Comparativos 24 a 27 na Tabela 4, na qual uma vez que o Aço Tipo 9 (Si é muito alto) e o Aço Tipo 10 (Mn é muito alto) na Tabela 1 os quais estão fora do escopo da presente invenção são usados, a ruptura de fio ocorre por estruturas super-resfriadas mesmo em porções de diâmetro maior e portanto a resistência à extração em porções de diâmetro de fio pequeno não poderíam ser medidas.

Os resultados mencionados acima mostram que as composições químicas definidas na presente invenção, bem como a definição de resistência à tração e aquela do tempo de resfriamento para resfriar o fio-máquina de 450°C para 300°C na presente invenção, têm um significado crítico para a estirabilidade de fio e para o efeito de diminuir a resistência à extração em porções de diâmetro de fio pequeno. [Tabela 4] * A quantidade de diminuição de resistência à extração é a diferença em resistência â extração a partir do Exemplo Comparativo 1 *FP1 - O fio partiu (cementita pró-eutectóide) *FP2 - O fio partiu (estruturas super-resfriadas) N.A. - sem avaliação A presente invenção, como descrito acima, permite um fio-máquina de aço de alto carbono no qual um tratamento de patenteamento pode ser omitido antes e durante a extração do fio, e o qual é superior em estirabilidade de fio, e exibe uma baixa resistência à extração em uma matriz de extração de fio como no estado de laminado a quente bem como um método para produzir o mesmo.

Claims

1. Fio-máquina de aço de alto carbono superior em estirabilidade de fio contendo, em % em massa, 0,65% a 1,20% de C, 0,05% a 1,2% de Si, 0,2% a 1,0% de Mn, e 0,35% ou menos (incluindo 0%) de Cr, adicionalmente contendo P e S cada um em uma quantidade restrita a 0,02% ou menos; opcionalmente adicionalmente conter pelo menos um selecionado de 0,005% a 0,30% de V, 0,05% a 0,25% de Cu, 0,05% a 0,30% de Ni, 0,05% a 0,25% de Mo, 0,020% a 0,10% de Nb, 0,005% a 0,010% de Ti, 0,0005% a 0,0050% de B, e 0,005% a 2,0% de Co; e adicionalmente conter pelo menos um selecionado de 0,0005% a 0,005% de Ca, 0,0005% a 0,005% de REM, e 0,0005% a 0,007% de Mg; o balanço consistindo em ferro e impurezas inevitáveis; car ac ter i zado pelo fato de 80% ou mais da estrutura do metal ser constituída por uma estrutura de perlita; e uma resistência média à tração TS (MPa) e um espaçamento lamelar médio λ (nm) do fio-máquina de aço de alto carbono mostrar a relação de TS ^ 8700/V (λ/Ceq) + 290, na qual Ceq = %C + %Mn/5 + %Cr/4, em vista do teor de C de %C, teor de Mn de %Mn, e teor de Cr de %Cr no fio-máquina de aço de alto carbono.

2. Fio-máquina de aço de alto carbono, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de conter pelo menos um selecionado de 0,005% a 0,30% de V, 0,05% a 0,25% de Cu, 0,05% a 0,30% de Ni, 0,05% a 0,25% de Mo, 0,020% a 0,10% de Nb, 0,005% a 0,010% de Ti, 0,0005% a 0,0050% de B, e 0,005% a 2,0% de Co.

3. Método para produzir o fio-máquina de aço de alto carbono conforme qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de ao resfriar o fio-máquina de aço de alto carbono para temperatura ambiente após o fim da laminação, a etapa de resfriamento do fio-mãquina a 450°C ser realizada a uma taxa de resfriamento de 5°C/s a 20°C/s, e o período de tempo para resfriar o fio-máquina de 450°C para 300°C ser mantido na faixa de 60 segundos a 200 segundos, seguido por resfriamento para temperatura ambiente.