CN101208446A - 拉丝性能优异的高强度线材及其制造方法 - Google Patents

拉丝性能优异的高强度线材及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种高强度线材，其是通过在对确定了成分的硬钢线材热轧后进行直接熔融盐淬火处理，或者再奥氏体化后进行熔融盐或铅淬火处理来制得的，其中初析铁素体的面积率在3％以下，并且珠光体组织的面积率在90％以上。

Description

拉丝性能优异的高强度线材及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于拉丝加工成PC钢丝、镀锌钢股线、弹簧用钢丝、吊桥用缆索等的拉丝性能优良的高强度的热轧线材及其制造方法，以及将此种线材拉丝而得到的钢丝。
本申请基于2005年6月29日申请的日本专利申请第2005-190259号来主张优先权，并在此处引用其内容。
背景技术
作为以往钢丝的强度，例如即使是桥梁用钢丝一般来说强度为1600MPa已是极限了。可是，随着最近的桥梁的大型化，一直在要求钢丝的高强度化。另外，PC钢丝等其它钢丝也同样要求高强度化。在为了高强度化而制造高碳硬钢丝时，通常根据需要对热拉线材进行韧化处理，然后拉丝加工，制成规定线径的钢丝。对于钢丝，一直在要求通过如此的处理来确保1600MPa以上的强度，同时对于通过断裂拉深值等来评价的延韧性也确保有良好的性能。
针对上述这样的要求，进行了通过控制偏析或显微组织，或者通过含有特定的元素来提高高碳线材的拉丝加工性的尝试。
韧化处理后的线材的拉深值依赖于奥氏体粒径，因为通过使奥氏体粒径微细化可提高拉深值，因此还进行了通过采用Nb、Ti、B等的碳化物或氮化物作为喷丸硬化粒子来使奥氏体粒径微细化的尝试。
已提出了一种线材，其是在高碳线材中，以质量％计含有选自由Nb：0.01～0.1重量％、Zr：0.05～0.1重量％、Mo：0.02～0.5重量％组成的组中的1种以上作为成分元素(例如，参照专利文献1：日本专利第2609387号公报)。
此外，提出了通过在高碳线材中含有NbC来使奥氏体粒径微细化而得到的线材(例如，参照专利文献2：特开2001-131697号公报)。
专利文献1所述的线材通过含有上述成分元素，形成提高了钢丝的延韧性的成分组成。但是，专利文献1所述的线材由于所添加的成分元素都是高价格的，因此有制造成本上升的可能性。
专利文献2所述的线材通过采用NbC作为喷丸硬化粒子来提高了拉丝加工性。但是，专利文献2所述的线材由于所含有的成分元素都是高价格的，因此有制造成本上升的可能性。此外，由于Nb形成粗大的碳化物、氮化物，Ti形成粗大的氧化物，因此这些物质有可能成为破坏的起点、从而降低线材的拉丝性。
可是，对于高碳钢丝的高强度化来说，已确认增大钢材成分中的C量及Si量是最经济的且有效的方法。但是，由于伴随着Si的增加，在钢材中促进了铁素体析出，同时抑制了渗碳体的析出，因此即使是C量超过0.8％的过共析组成，在进行韧化处理时，也有在从奥氏体区冷却时初析铁素体沿着奥氏体晶界以板状析出的倾向。因此，韧化处理后的线材的断裂拉深值下降，延韧性劣化，同时拉丝加工中的断线频率也增高，导致生产率和成品率下降。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于以廉价的构成提供一种成品率高、拉丝性能优异的高强度线材及其制造方法、以及拉丝性能优异的高强度钢丝。
本发明人们进行了深入研究，结果发现，通过使与C量及Si量相应的量的固溶B存在于韧化处理前的奥氏体中，可使渗碳体析出和铁素体析出的驱动力平衡，能得到初析铁素体(也称为先共析铁素体)量小的高碳珠光体线材，可以兼具由优异的拉丝性能产生的加工性和高强度，由此完成了本发明。
即，作为本发明的主旨的构成如下。
本发明的第1方案的高强度线材以质量％计含有C：0.7～1.2％、Si：0.6～1.5％、Mn：0.1～1.0％、N：0.001～0.006％、Al：0.005～0.1％，还按以0.009～0.0060％供给的范围含有B，并且固溶B量在0.0002％以上，剩余部分为Fe及不可避免的杂质，抗拉强度TS(MPa)用下式(1)表示，初析铁素体的面积率在3％以下，并且珠光体组织的面积率在90％以上，
TS≥(1000×C(％)-10×线径(mm)+320)    (1)。
本发明的第2方案的高强度线材以质量％计含有C：0.7～1.2％、Si：0.6～1.5％、Mn：0.1～1.0％、N：0.001～0.006％、Ti：0.005～0.1％，还按以0.0009～0.0060％供给的范围含有B，并且固溶B量在0.0002％以上，剩余部分为Fe及不可避免的杂质，抗拉强度TS(MPa)用下式(1)表示，初析铁素体的面积率在3％以下，并且珠光体组织的面积率在90％以上，
TS≥(1000×C(％)-10×线径(mm)+320)    (1)。
本发明的第3方案的高强度线材是具有上述第2方案的构成、且还以质量％计含有Al：0.1％以下的拉丝性能优异的高强度线材。
本发明的第4方案的高强度线材具有上述第1～第3方案的任何一方案所述的构成，且还含有选自由Cr：0.5％以下但不包括0％、Ni：0.5％以下但不包括0％、Co：0.5％以下但不包括0％、V：0.5％以下但不包括0％、Cu：0.2％以下但不包括0％、Mo：0.2％以下但不包括0％、W：0.2％以下但不包括0％、Nb：0.1％以下但不包括0％组成的组中的至少1种以上。
本发明的第5方案是拉丝性能优异的高强度线材的制造方法，其中，在将具有上述第1～第4方案所述的化学组成的钢坯热轧后，在以Tr＝800℃～950℃的温度卷取后，接着在热轧后的冷却及卷取工序后，在下式(2)所示的时间t1(秒)以内开始冷却，将从冷却开始温度到700℃的温度的冷却速度设定在5℃/s以上进行冷却，并进行韧化处理，
t1＝0.0008×(Tr-815)2+4×(B-0.0003)/(N-Ti/3.41-B+0.0003)(2)
其中，在4×(B-0.0003)/(N-Ti/3.41-B+0.0003)是零以下或t1(由式(2)得出的数值)大于40秒时，设定t1(在上述制造方法中使用的数值)＝40秒。
本发明的第6方案是一种高强度钢丝，其具有上述第1～第4方案所述的拉丝性能优异的高强度线材的成分组成，抗拉强度在1600MPa以上，初析铁素体的面积率在3％以下，并且珠光体组织的面积率在90％以上。
根据本发明的拉丝性能优异的高强度线材，其被构成为：以质量％计含有C：0.7～1.2％、Si：0.6～1.5％、Mn：0.1～1.0％、N：0.001～0.006％、A1：0.005～0.1％，还按以0.0009～0.0060％供给的范围含有B，并且固溶B量在0.0002％以上，剩余部分为Fe及不可避免的杂质，抗拉强度TS(MPa)用式{TS≥(1000×C(％)-10×线径(mm)+320)}表示，初析铁素体的面积率在3％以下，并且珠光体组织的面积率在90％以上。
通过将各成分组成的关系规定为上述关系，使与C量及Si量相应的固溶B存在于韧化处理前的奥氏体中，从而可使渗碳体析出和铁素体析出的驱动力平衡，抑制初析铁素体，由此可提高延韧性，同时能够防止拉丝加工时的断线，从而提高生产率和成品率。
此外，可得到具有以珠光体为主体的组织、并且初析铁素体的面积率的平均值在3％以下的硬钢丝，可改善作为PC钢丝、镀锌钢丝、弹簧用钢丝、吊桥用缆索等的性能。
附图说明
图1是B、N量不同时的BN的析出曲线实例。
图2是表示在韧化处理后的线材中线材的线径和从线材表面到中心部的断面内的初析铁素体的面积率的关系的曲线图。在本发明的高强度线材(◆为表2的值、●为表4的值)中，不管线径如何都能稳定地使初析铁素体的面积率为3％以下，而在比较例的以往的线材(◇为表2的值、○为表4的值)中，初析铁素体的面积率都为超过3％的数值。
图3是表示韧化处理后的线材的抗拉强度TS和拉深值的关系的曲线图。从图3的曲线看出，在抗拉强度TS相同的情况下，本发明的高强度线材(◆为表2的值、●为表4的值)的拉深值优于比较例的以往线材(◇为表2的值、○为表4的值)。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的拉丝性能优异的高强度线材的实施方式进行说明。
另外，该实施方式是为了更好地理解发明的宗旨而进行详细说明的，因此只要没有特别的声明，就用于不限定本发明。
本实施方式的拉丝性能优异的高强度线材被制成的构成是：以质量％计含有C：0.7～1.2％、Si：0.6～1.5％、Mn：0.1～1.0％、N：0.001～0.006％、Al：0.005～0.1％，还按以0.0009～0.0060％供给的范围含有B，并且固溶B量在0.0002％以上，剩余部分为Fe及不可避免的杂质，抗拉强度TS(MPa)用下式(1)表示，初析铁素体的面积率在3％以下，并且珠光体组织的面积率在90％以上，
TS≥(1000×C(％)-10×线径(mm)+320)    (1)。
此外，在本实施方式的拉丝性能优异的高强度线材中，在以质量％计含有0.005～0.1％的范围内的Ti来代替上述成分中的Al的情况下，可以形成如下的成分组成：具有按以0.0009～0.0060％供给的范围含有B，并且固溶B量在0.0002％以上的成分，还含有0.1％以下的Al。
另外，本实施方式的拉丝性能优异的高强度线材可以制成如下的构成：除上述成分外，以质量％计还含有选自由Cr：0.5％以下但不包括0％、Ni：0.5％以下但不包括0％、Co：0.5％以下但不包括0％、V：0.5％以下但不包括0％、Cu：0.2％以下但不包括0％、Mo：0.2％以下但不包括0％、W：0.2％以下但不包括0％、Nb：0.1％以下但不包括0％组成的组中的至少1种以上。
在本实施方式中，通过基于后述的理由限定线材的成分组成，同时限定轧制时的卷取温度、从卷取到韧化处理的时间、以及韧化处理时的冷却速度，从而抑制珠光体相变时的初析铁素体的析出，制成强度性能及拉丝加工性能优异的线材。
成分组成：
以下，对本实施方式的拉丝性能优异的高强度线材的各成分组成的限定理由进行说明。
C：0.7～1.2％
C(碳)是对提高线材强度有效的元素。在线材中的C含量低于0.7％时，难以稳定地对最终制品赋予式(1)中规定的高强度，同时也难促进初析铁素体在奥氏体晶界的析出以得到均匀的珠光体组织。另一方面，如果C含量过多，则在奥氏体晶界生成网状的初析渗碳体，拉丝加工时不仅容易发生断线，而且还使最终拉丝后的极细线材的韧性及延展性显著劣化。因此，将线材中的C含量以质量％计规定在0.7～1.2％的范围内。
Si：0.6～1.5％
Si(硅)是对提高线材强度有效的元素。另外还是可用作脱氧剂的元素，在以不含Al的钢丝材为对象时也是必需的元素。另一方面，如果线材中的Si含量过多，则即使在过共析钢中，也促进初析铁素体的析出，同时拉丝加工时的极限加工度也下降。另外，利用机械韧化处理(以下简称为MD。)进行的拉丝工序变得困难。因此，将线材中的Si含量以质量％计规定在0.6～1.5％的范围内。
Mn： 0.1～1.0％
Mn(锰)也与Si同样，是可用作脱氧剂的元素。此外，对于提高淬硬性，提高线材的强度也有效。另外，Mn还具有以MnS的形式固定钢中的S从而防止热脆性的作用。如果其含量低于0.1质量％，则难得到上述效果。另一方面，Mn是容易偏析的元素，如果超过1.0质量％，则特别向线材的中心部偏析，在该偏析部生成马氏体或贝氏体，因而使拉丝加工性下降。所以，将线材中的Mn含量以质量％计规定在0.1～1.0％的范围内。
Al：0.005～0.1％
Al(铝)作为脱氧材料是有效的。此外，具有固定N并抑制时效、并且增加固溶B的效果。Al含量优选以质量％计在0.005～0.1％的范围内。如果线材中的Al含量低于0.005％，则难得到固定N的作用。如果Al含量超过0.1％，则生成大量的硬质非变形的氧化铝系非金属夹杂物，因而使钢丝的延展性及拉丝性降低。
另外，在添加后述的Ti的情况下，通过该Ti固定N，即使不添加Al也可得到上述效果，因此无需规定Al的下限，Al的含量也可以是0％。
Ti：0.005～0.1％
Ti(钛)作为脱氧剂也是有效的。此外，以TiN的形式析出，有助于防止奥氏体粒度的粗大化，同时对于通过固定N来确保奥氏体中的固溶B量也是有效的必需元素。如果Ti含量低于0.005％，则难得到上述效果。如果Ti含量超过0.1％，则有可能在奥氏体中产生粗大的碳化物，从而拉丝性下降。因此，将线材中的Ti含量以质量％计规定在0.005～0.1％的范围内。
N：0.001～0.006％
N(氮)在钢中与Al、B或Ti生成氮化物，具有防止加热时奥氏体粒度粗大化的作用，该效果通过含量为0.001％以上而能够被有效发挥。但是，如果含量过多，则氮化物量过于增大，使奥氏体中的固溶B量下降。另外，固溶N有促进拉丝中的时效的可能性。因此，将N含量以质量％计规定在0.001～0.006％的范围内。
B：0.0009～0.0060％
B(硼)在以固溶状态存在于奥氏体中时，具有下述的效果：在晶界浓化，抑制初析铁素体的析出，同时促进初析渗碳体的析出。因此，通过根据C及Si量的平衡而在线材中添加适量B，可抑制初析铁素体的生成。由于B形成氮化物，因此其添加量是为了确保固溶状态的B量，除需要考虑与C、Si的平衡以外，还需要考虑与N量的平衡。另一方面，如果过量添加B，则有可能不仅促进初析渗碳体的析出，而且在奥氏体中生成粗大的Fe3(CB)6碳化物，从而使拉丝性降低。关于上述关系，本发明人们进行了反复实验，将线材中的B的含量的最佳范围以质量％计规定为0.0009～0.0060％。另外，B在韧化处理之前需要以固溶状态存在，轧制后的线材中的固溶B量需要在0.0002％以上。
另外，作为杂质的P(磷)和S(硫)不特别规定，但与以往的极细钢丝同样，从确保延展性的观点考虑，优选各自以质量％计在0.02％以下。
在本实施方式中所说明的高强度的钢丝材是以上述的成分作为基本成分的，但另外以强度、韧性、延展性等机械性能的提高为目的，也可以形成积极地含有1种或2种以上的以下说明的选择性的容许添加元素的成分组成。
Cr：0.5％以下
Cr(铬)是对于使珠光体的层状间隔微细化、提高线材的强度或拉丝加工性等是有效的元素。为了有效地发挥这样的作用，优选添加0.1％以上的Cr。另一方面，如果Cr量过多，则除有可能使相变结束时间延长，在热轧线材中产生马氏体或贝氏体等过冷组织以外，机械韧化处理性也变差。因此，将Cr添加量的上限值以质量％计设定为0.5％。
Ni：0.5％以下
Ni(镍)是不太有助于线材的强度提高，但是可提高拉丝材的韧性的元素。为了有效地发挥这样的作用，优选添加0.1％以上。另一方面，如果过剩地添加Ni，则相变结束时间延长。因此，将Ni添加量的上限值以质量％计设定为0.5％。
Co：0.5％以下
Co(钴)是对于抑制轧制材中的初析渗碳体的析出有效的元素。为了有效地发挥这样的作用，优选添加0.1％以上。另一方面，即使过剩地添加Co，其效果也饱和，过剩含有的部分也是浪费，有制造成本上升的可能性。因此，将Co添加量的上限值以质量％计设定为0.5％。
V：0.5％以下
V(钒)通过在铁素体中形成微细的碳氮化物，可防止加热时奥氏体粒子粗大化，同时还有助于轧制后的强度提高。为了有效地发挥这样的作用，优选添加0.05％以上。但是，如果过剩地添加V，则碳氮化物的形成量过于增加，同时碳氮化物的粒子直径也增大。因此，将V添加量的上限值以质量％计设定为0.5％。
Cu：0.2％以下
Cu(铜)具有提高极细钢丝的耐蚀性的效果。为了有效地发挥这样的作用，优选添加0.1％以上。但是如果过剩地添加，则与S反应，在晶界中偏析出CuS，因此在线材制造过程中钢坯或线材等产生缺陷，为了防止这样的不良影响，将Cu添加量的上限值以质量％计设定为0.2％。
Mo：0.2％以下
Mo(钼)具有提高极细钢丝的耐蚀性的效果。为了有效地发挥这样的作用，优选添加0.1％以上。另一方面，如果过剩地添加Mo，则相变结束时间延长，因此将Mo添加量的上限值以质量％计设定为0.2％。
W：0.2％以下
W(钨)具有提高极细钢丝的耐蚀性的效果。为了有效地发挥这样的作用，优选添加0.1％以上。另一方面，如果过剩地添加W，则相变结束时间延长，因此，将W添加量的上限值以质量％计设定为0.2％。
Nb：0.1％以下
Nb(铌)具有提高极细钢丝的耐蚀性的效果。为了有效地发挥这样的作用，优选添加0.05％以上。另一方面，如果过剩地添加Nb，则相变结束时间延长，因此将Nb添加量的上限值以质量％计设定为0.1％。
线材的组织：
本发明人们进行了多种研究，结果发现，对Si量在0.6％以上这样的线材的拉丝加工性产生特别影响的是，在该线材的原奥氏体晶界析出的初析铁素体。如本实施方式的线材那样，通过将断面内的初析铁素体的面积率设定在3％以下，确认可抑制分层的发生。在实施方式中，通过使用满足上述成分组成的要件的线材用钢，在将其热轧后直接韧化处理，可得到主要的组织由珠光体构成并且初析铁素体的面积率在3％以下的线材或钢丝。
此外，由于珠光体组织是层状结构，因此是强度高、且拉丝性能最好的组织，优选面积率在90％以上。如果珠光体组织的面积率低于90％，则线材的强度及拉丝时的延展性下降。
制造方法：
为了采用按本实施方式规定的成分组成的钢来得到具有按本实施方式规定的组织及抗拉强度的线材，必须在从轧制后的卷取到韧化处理的输送中不形成B碳化物或氮化物，并且以韧化处理时的值以上的速度进行冷却。根据本发明人们的研究，测定了在加热到1050℃后，在1秒钟以内急冷到750～950℃的温度，接着在以此温度保温一定时间后进行吹风冷却后的线材的组织及固溶B量，结果表明，如图1所示，含有0.0002％以上的固溶B的极限的保温时间为由B量和N量的组合决定的C曲线，其时间t1可用下式表示。
t1＝0.0008×(Tr-815)2+4×(B-0.0003)/(N-Ti/3.41-B+0.0003)  (2)
在式(2)中，Tr表示卷取温度。式(2)在4×(B-0.0003)/(N-Ti/3.41-B+0.0003)大于零的成分范围内有效，当在零以下时，对保温时间没有限制。在实际的轧制中，在卷取后到韧化处理开始几乎用不了40秒以上，因此以40秒为上限。以以上内容为基础，需要用1050℃以上将轧制的线材水冷，以800℃以上、优选为850℃以上、更优选为950℃以下的温度卷取，并且将从卷取到韧化处理开始的时间设定在式(2)以内。如果卷取时的温度低于800℃，则B在线材中以碳化物的形式析出，以固溶B的形式抑制非珠光体组织的效果变得不充分。如果卷取时的温度超过950℃，则γ粒径粗大化，线材的拉深值下降。
在卷取了线材后，接着进行韧化处理。线材的韧化处理利用吹风冷却或其它冷却方法等，需要至少将从冷却开始温度到700℃的温度区的冷却速度设定为5℃/s以上来进行。如果冷却速度低于5℃/s，则不能得到规定的强度。
通过上述的韧化处理，可将初析铁素体的面积率抑制在3％以下，并且能确保用下式(1)所表示的以上的抗拉强度。
(1000×C(％)-10×线径(mm)+320)MPa
另外，在本实施方式中，通过将线材的直径规定在5.5～18mm的范围内，可稳定地得到优异的拉丝性能和高强度。
实施例
试样制作方法
利用连续铸造设备将具有表1及表3中按各元素的质量％表示的成分的供试钢制成截面尺寸为300×500mm的铸坯，然后通过分块轧制来制造122mm方形截面的钢坯。然后，轧制成表2及表4所示直径的线材，在以规定温度卷取后，在规定的时间内进行吹风韧化处理(Direct Patenting＝DP)，得到本发明的拉丝性能优异的高强度线材(本发明)1～30、以及以往的线材(比较钢)31～55。各线材的制造条件如表2及表4所示。
评价试验方法：
固溶B：
用姜黄色素吸光光度法测定在韧化处理后的线材的电解提取残渣中以化合物的形式存在的B量，通过求出与总B量的差来得到固溶B量。
初析铁素体组织分率：
将韧化处理后的线材及拉丝材埋入并研磨，在实施了采用了苦味酸的化学腐蚀后，通过SEM观察，确定与线材的长度方向平行的断面(L断面)中的初析铁素体的面积率。所谓轧制线材的初析铁素体的面积率，是从线材的中心到半径的±5％的部位，通过切断及研磨出现L断面，用图像分析法测定线径(半径方向)×线径的2倍(长度方向)的面积的初析铁素体面积，作为初析铁素体的面积率。
珠光体面积率是：在线材的L断面的表层的1/4D、1/2D的部分，利用SEM观察以2000倍的倍率将100μm×100μm区域的组织照片各摄影5个视野，通过图像分析来测定该面积率的平均值。此时，将渗碳体点列状分散的伪珠光体或贝氏体除外。拉丝材的初析铁素体的面积率是：从线材的中心到半径的45％的部位，通过切断及研磨来使L断面显现，通过SEM观察以4000倍的倍率将深40μm×宽40μm区域的组织照片各摄影5个视野，通过图像分析来测定该面积率的平均值。通过该测定，确认拉丝前的初析铁素体的面积率和拉丝后的初析铁素体的面积率大致一致。另外，在表层存在脱碳层的情况下，从测定部位除去由JIS G0558的4规定的总脱碳部。
抗拉强度：
将计测长度设定为200mm，以10mm/min的速度进行拉伸试验，测定n＝3的平均值。
表2、表4中示出韧化处理后的材料的强度、初析铁素体(α)面积率、珠光体面积率、固溶B量等的评价结果。
表1
  No.   元素
  C   Si   Mn   P   S   B   Al   Ti   N   Cr     Mo   Ni   Cu   V   Co     W     Nb
  123456789101112131415   本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢   0.700.800.920.920.820.870.971.200.900.871.120.720.920.820.87   0.601.500.600.800.901.000.951.200.901.001.001.000.600.801.20   0.450.70.70.50.70.50.60.50.80.40.30.50.50.50.5   0.0190.0150.0190.0250.0250.0080.0080.0100.0100.0150.0150.0150.0250.0250.008   0.0250.0130.0250.0200.0200.0070.0070.0090.0090.0130.0130.0130.0200.0200.007   0.00450.00400.00410.00510.00420.00520.00350.00220.00300.00280.00340.00430.00480.00490.0054   0.0290.0310.0320.0300.0300.0300.0310.0000.0000.0000.0300.0280.0800.0300.030   0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0100.0050.0100.0000.0000.0000.0000.000   0.00250.00240.00340.00400.00250.00500.00200.00500.00300.00250.00250.00250.00400.00350.0045   -----0.200.200.20-0.20----0.20     ------0.20--------   --0.10-----0.10------   -------0.10-------   ----0.20------0.20-0.20-   ---------0.300.30----     ---0.10--------0.10--     ---0.10--------0.10--
  3132333435363738394041424344   比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢   0.701.200.900.871.300.920.920.820.800.800.870.701.201.20   0.401.200.901.601.000.610.800.800.600.611.201.500.400.60   0.60.50.80.40.31.50.50.50.450.450.50.50.50.5   0.0080.0100.0100.0150.0150.0150.0250.0250.0190.0190.0080.0080.0080.008   0.0070.0090.0090.0130.0130.0130.0200.0200.0250.0250.0070.0070.0070.007   0.00390.00070.00800.00340.00390.00350.00110.00080.00390.00400.00080.00800.00200.0006   0.0300.0000.0000.0000.0300.0250.0350.0300.0360.0360.0300.0300.0300.030   0.0000.0100.0050.0100.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.010   0.00200.00500.00300.00250.00250.00250.00400.00350.00250.00250.00450.00600.00100.0010   -0.20-0.20------0.200.200.200.20     0.20-------------   --0.10-----------   -0.10------------   -----0.20-0.20------   ----0.30---------     ------0.10--------     ------0.10--------
表2
No.   轧制线径(mm) 线材卷取温度(℃)   卷取-韧化处理时间(s) 上限时间 韧化处理方法   冷却速度(℃/s)   韧化处理后的材料强度(MPa) TS阈值(MPa)     韧化处理后的线材的拉深值(％) 初析α面积率(％) 珠光体面积率(％) 固溶B量
  123456789101112131415   本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢   5.518.05.58.012.513.59.010.05.512.515.012.06.09.014.5   900900910880950910890860900910905920900900905   8.411.78.49.110.510.59.110.58.411.711.710.58.49.111.7   404040404040404040404040404040   DPDPDPDPDPDPDPDPDPDPDPDPDPDPDP   24624161091412241081021148   117012691284135412081268141714501394127814601138121612731289   965940118511601015105512001420116510651290920118010501045     525049465351454148504352535149     2.52.41.62.82.21.60.90.40.82.41.12.72.11.91.1     959696959696979897989795969697  0.00110.00050.00090.00080.00130.00040.00050.00130.00110.00230.00040.00230.00060.00120.0008
  3132333435363738394041424344   比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢   5.512.05.513.013.55.5607.013.513.512.012.012.012.0   750890880900910920900900900900900900900900   8.410.58.410.510.58.48.48.410.510.510.510.510.510.5   406404040407.36.840406.5405.8-   DPDPDPDPDPDPDPDPAPAPDPDPDPDP   241024982422193210101010   106614601465136814361286137612769219311318112015121530   9651400116510601485118511801070985985107090014001400     4730383929413841525240403532     3.34.20.96.30.82.14.24.60.80.84.20.23.84.3     9888948292898372939782948887  0.0006＜0.00020.00360.00250.00070.0004＜0.00020.00090.00110.00120.00280.0031＜0.0002-
表3
No.     元素
  C   Si   Mn  P  S  B  Al  Ti  N  Cr   Mo   Ni   Cu   V  Co   W   Nb
  161718192021222324252627282930   本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢   0.700.800.920.870.850.870.971.100.900.870.850.720.720.820.87   0.800.620.600.900.901.100.950.800.901.100.901.501.450.801.20   0.450.70.70.750.750.50.60.50.80.50.750.50.50.50.5  0.0190.0150.0190.0080.0080.0080.0080.0100.0100.0080.0080.0150.0150.0250.008  0.0250.0130.0250.0050.0050.0070.0070.0090.0090.0070.0050.0130.0130.0200.007  0.00250.00220.00310.00180.00180.00210.00260.00120.00120.00190.00200.00480.00290.00120.0025  0.0290.0310.0320.0450.0450.0300.0420.0000.0000.0300.0450.0280.0280.0300.030  0.0000.0000.0000.0100.0050.0000.0000.0100.0000.0000.0000.0000.0000.0400.000  0.00250.00240.00520.00450.00350.00330.00360.00450.00300.00330.00320.00550.00210.00510.0045  ---0.030.010.200.200.20-0.010.20---0.20   ------0.20--------   --0.100.03----0.10------   ---0.03---0.10-------   -----------0.20-0.20-  ----------0.30----   ------------0.10--   ------------0.10--
  4546474849505152535455   比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢   0.700.900.870.920.920.701.100.700.870.871.20   0.600.901.600.620.801.600.601.500.901.100.80   0.60.80.41.50.50.50.50.50.750.50.5  0.0080.0100.0150.0150.0250.0080.0080.0080.0080.0080.008  0.0070.0090.0130.0130.0200.0070.0070.0070.0050.0070.007  0.00160.00620.00210.00180.00030.00110.00030.00090.00180.0013-  0.0300.0000.0000.0250.0350.0300.0300.0300.0450.0300.001  0.0000.0050.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000  0.00200.00600.00360.00250.00400.00600.00280.00260.00350.00330.0036  --0.20--0.200.200.200.030.200.20   0.20----------   -0.10------0.03--   --------0.03--   ---0.20-------  -----------   ----0.10------   ----0.10------
表4
No.   轧制线径(mm)   线材卷取温度(℃)   卷取-韧化处理时间(s) 上限时间     韧化处理方法   冷却速度(℃/s)   韧化处理后的材料强度(MPa) TS阈值(MPa) 韧化处理后的线材的拉深值(％)     初析α面积率(％)    珠光体面积率(％) 固溶B量
 161718192021222324252627282930 本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢本发明钢   5.017.06.013.011.513.510.09.05.012.014.013.06.58.014.0   850850855825875825890860900875825920940810905   6.07.06.07.07.07.06.66.66.07.07.07.06.06.07.0     404013.8404013.34018.58.711.51240404015.3     DPDPDPDPDPDPDPDPDPDPDPDPDPDPDP   24623121391416241091122149   124612111218128812861338131112861291133812861423141112581363     97095011801060105510551190133011701070103091097510601050 515150465047474749474843464945     2.41.62.62.21.60.90.40.82.41.12.72.11.91.31.2     969695969897989796979596929394  0.00020.00030.00020.00110.00070.00050.00020.00070.00020.00030.00030.00040.00080.00090.0002
 4546474849505152535455 比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢比较钢   8.35.513.05.56.07.010.012.012.013.512.5   750880900920850825900820825825900   8.48.410.58.48.48.47.810.510.510.510.5     404015.330.6-1-1.956.23.1-     DPDPDPDPDPDPDPDPDPDPDP   1821102321191513131213   11961291146312231268144612361421128813381296     93711651060118511809501320900107010551395 4239294133353036393839     1.61.81.41.35.24.25.24.23.84.65.5  0.00040.0020.00040.0003＜0.0002＜0.0002＜0.0002＜0.0002＜0.0002＜0.0002-
在表1及表2中，1～15是本发明的高强度线材，31～44是以往的线材(比较钢)。
图2是表示在韧化处理后的线材中线材的线径和从线材表面到中心部的断面内的初析铁素体的面积率的关系的曲线图。用◆表示的表2的本发明的高强度线材不管线径如何都能稳定地使初析铁素体的面积率为3％以下，而在用◇表示的表2的比较例的以往的线材中，初析铁素体的面积率都为超过3％的数值。
1～15所示的本发明钢的B含量都满足以0.0009～0.0060％供给的范围，并且从卷取后到韧化处理开始的时间满足t1＝0.0008×(Tr-815)2+4×(B-0.0003)/(N-Ti/3.41-B+0.0003)以下，因此可确保固溶B量在0.0002％以上，从线材表层到中心部的断面内的初析铁素体的面积率为3％以下。
图3是表示韧化处理后的线材的抗拉强度TS和拉深值的关系的曲线图。◆表示表2的本发明例，◇表示表2的比较例，由此可知，本发明的开发材的拉深值提高。
此外，韧化处理后的材料强度(表2中韧化处理后的材料强度)也超过用TS＝(1000×C(％)-10×线径(mm)+320)表示的强度(表2中的TS阈值)。
与此相对，31所示的比较钢的线材由于卷取温度低到750℃，在韧化处理前B的碳化物析出，不能抑制初析铁素体的生成。
37、38、43所示的比较钢的线材从卷取后到韧化处理开始的时间比t1＝0.0008×(Tr-815)2+4×(B-0.0003)/(N-Ti/3.41-B+0.0003)长，因此不能确保固溶B，不能抑制初析铁素体。
在33、42所示的比较钢的线材中，B含量相对于规定量过剩，B碳化物及初析渗碳体析出。
在34所示的比较钢的线材中，Si含量过剩到1.6％，所以不能抑制初析铁素体的生成。
在35所示的比较钢的线材中，C含量过剩到1.3％，所以不能抑制初析铁素体的析出。
在36所示的比较钢的线材中，Mn含量过剩到1.5％，所以不能抑制显微马氏体的生成。
39、40所示的比较钢的线材由于韧化处理时的冷却速度比规定的冷却速度低，所以不能满足规定的LP材的抗拉强度及拉丝后的抗拉强度。
在32、41、44所示的比较钢的线材中，B含量未满足规定的量，因此不能抑制初析铁素体的生成，结果达到3％以上。
在表3及表4中，16～30是本发明的高强度线材，45～55是以往的线材(比较钢)。
图2是表示在韧化处理后的线材中线材的线径和从线材表面到中心部的断面内的初析铁素体的面积率的关系的曲线图。用●表示的表4的本发明的高强度线材，不管线径如何都能稳定地使初析铁素体的面积率为3％以下，而在用○表示的表4的比较例的以往的线材中，初析铁素体的面积率都为超过3％的数值。
16～30所示的本发明钢的B含量都满足以0.0009～0.0060％供给的范围，并且从卷取后到韧化处理开始的时间满足t1＝0.0008×(Tr-815)2+4×(B-0.0003)/(N-Ti/3.41-B+0.0003)以下，因此可确保固溶B量在0.0002％以上，从线材表层到中心部的断面内的初析铁素体的面积率为3％以下。
图3是表示韧化处理后的线材的抗拉强度TS和拉深值的关系的曲线图。●表示表4的本发明例，○表示表4的比较例，由此可知，本发明的开发材的拉深值提高。
此外，在实施例中，韧化处理后的材料强度(表4中韧化处理后的材料强度)，也超过用TS＝(1000×C(％)-10×线径(mm)+320)表示的强度(表4中TS阈值)。
与此相对，45所示的比较钢的线材由于卷取温度低到750℃，在韧化处理前B的碳化物析出，不能抑制初析铁素体的生成。
50、52、53、54所示的比较钢的线材由于从卷取后到韧化处理开始的时间比t1＝0.0008×(Tr-815)2+4×(B-0.0003)/(N-Ti/3.41-B+0.0003)长，因此不能确保固溶B，不能抑制初析铁素体的生长，结果达到3％以上。
在46所示的比较钢的线材中，B含量相对于规定量过剩，B碳化物及初析渗碳体析出。
此外，在47所示的比较钢的线材中，Si含量过剩到1.6％，因此不能抑制初析铁素体的生成。
在48所示的比较钢的线材中，Mn含量过剩到1.6％，因此不能抑制显微马氏体的生成。
此外，在49、51、55所示的比较钢的线材中，B含量未满足规定的量，因此不能抑制初析铁素体的生成，结果达到3％以上。
另外，采用实施例中的开发钢19、21、26，试制了φ5.2mm的PWS用钢丝，结果制作了TS分别为1932MPa、1930MPa、1910MPa的未发生分层的钢丝。而在采用比较钢的54进行同样的试制时，TS为2010MPa，但发生了分层。
在上述构成的本发明中，通过将使用的钢材的成分组成确定，使与C量及Si量相应的量的固溶B存在于韧化处理前的奥氏体中，从而能够使渗碳体析出和铁素体析出的驱动力平衡，抑制初析铁素体，由此线材的延韧性提高，同时能够防止拉丝加工中的断线，从而提高钢丝的生产率和成品率。
此外，能够得到具有以珠光体为主体的组织、并且初析铁素体的面积率的平均值在3％以下的硬钢丝。结果能够改善作为PC钢丝、镀锌钢丝、弹簧用钢丝、吊桥用缆索等的钢丝的性能。

Claims (6)

1.一种高强度线材，其以质量％计含有C：0.7～1.2％、Si：0.6～1.5％、Mn：0.1～1.0％、N：0.001～0.006％、Al：0.005～0.1％，还按以0.009～0.0060％供给的范围含有B，并且固溶B量在0.0002％以上，剩余部分为Fe及不可避免的杂质，抗拉强度TS(MPa)用下式(1)表示，初析铁素体的面积率在3％以下，并且珠光体组织的面积率在90％以上，
TS≥(1000×C(％)-10×线径(mm)+320)    (1)。
2.一种高强度线材，其以质量％计含有C：0.7～1.2％、Si：0.6～1.5％、Mn：0.1～1.0％、N：0.001～0.006％、Ti：0.005～0.1％，还按以0.0009～0.0060％供给的范围含有B，并且固溶B量在0.0002％以上，剩余部分为Fe及不可避免的杂质，抗拉强度TS(MPa)用下式(1)表示，初析铁素体的面积率在3％以下，并且珠光体组织的面积率在90％以上，
TS≥(1000×C(％)-10×线径(mm)+320)    (1)。
3.一种拉丝性能优异的高强度线材，其是权利要求2所述的高强度线材，且还以质量％计含有Al：0.1％以下。
4.如权利要求1～3的任何一项所述的高强度线材，其还含有选自由Cr：0.5％以下但不包括0％、Ni：0.5％以下但不包括0％、Co：0.5％以下但不包括0％、V：0.5％以下但不包括0％、Cu：0.2％以下但不包括0％、Mo：0.2％以下但不包括0％、W：0.2％以下但不包括0％、Nb：0.1％以下但不包括0％组成的组中的至少1种以上。
5.一种拉丝性能优异的高强度线材的制造方法，其中，在将具有权利要求1～4的任何一项所述的化学组成的钢坯热轧后，在以Tr＝800℃～950℃的温度卷取后，接着在热轧后的冷却及卷取工序后，在下式(2)所示的时间t1(秒)以内开始冷却，将从冷却开始温度到700℃的温度的冷却速度设定在5℃/s以上进行冷却，并进行韧化处理，
t1＝0.0008×(Tr-815)2+4×(B-0.0003)/(N-Ti/3.41-B+0.0003)(2)
其中，在4×(B-0.0003)/(N-Ti/3.41-B+0.0003)是零以下或t1大于40秒时，设定t1＝40秒。
6.一种高强度线材，其具有权利要求1～4的任何一项所述的拉丝性能优异的高强度线材的成分组成，抗拉强度在1600MPa以上，初析铁素体的面积率在3％以下，并且珠光体组织的面积率在90％以上。
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