CN101765672A - 延性优良的线材及高强度钢线以及它们的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明通过获取拉丝加工性优良的钢线材，可在高生产性下以良好的成品率廉价地提供以该钢线材为原材料的绞线性优良的钢线，本发明的延性优良的高强度线材的成分含有C：0.80～1.20％、Si：0.1～1.5％、Mn：0.1～1.0％、Al：0.01％以下、Ti：0.01％以下、选自W：0.005～0.2％和Mo：0.003～0.2％中的任意1种或2种、N：10～30ppm、B：4～30ppm、O：10～40ppm，剩余部分由Fe及杂质构成，在B中，固溶B为3ppm以上；珠光体组织的面积率为97％以上、剩余部分为非珠光体组织，并且非珠光体组织的面积率和粗的珠光体组织的面积率的合计为15％以下；通过对该延性优良的高强度线材进行拉丝，可得到抗拉强度在3600MPa以上、其中心部处的长度为5μm以上的空隙数密度在100个/mm2以下的延性优良的高碳钢线。

Description

延性优良的线材及高强度钢线以及它们的制造方法
技术领域
本发明涉及延性优良的线材、采用该线材制成的延性和绞线性优良的高强度钢线及它们的制造方法。更详细地说，涉及例如作为汽车的子午线轮胎或产业用带等的增强材料使用的钢线帘布、以及为得到适合用于缝合线(sewing wire)等用途的钢线的延性优良的轧制线材、由该轧制线材得到的高强度钢线及它们的制造方法。
背景技术
作为汽车的子午线轮胎、及各种带、软管的增强材料使用的钢线帘布用的钢线、或缝合线用的钢线，通常在将钢坯段热轧后，通过调整冷却形成线径(直径)为4～6mm的钢线材(轧制线材)，再对该轧制线材进行拉丝加工形成直径为0.15～0.40mm的极细钢线来制造。此外，将该极细钢线进一步通过绞线加工，将多根钢线相互绞合制成绞合钢线，从而可以制造钢线帘布。
在拉丝工序中，对4～6mm的轧制线材进行1次拉丝加工，使其直径为3～4mm，接着，进行中间铅淬火处理，再进行2次拉丝加工使其成为1～2mm的直径。然后，进行最终铅淬火处理，接着实施黄铜镀覆，再次施以最终湿式拉丝加工，形成直径为0.15～0.40mm的钢线。
近年来，出于降低制造成本的目的，多将中间铅淬火予以省略，直接由调整冷却后的轧制线材拉丝成作为最终铅淬火处理线径的1～2mm。为此，要求由轧制线材的直接拉丝特性即所谓的直接拉拔性，而且对于轧制线材的延性及加工性的要求也大大增加。
表示线材延性的指标即截面收缩率依赖于奥氏体粒径，通过奥氏体粒径微细化，截面收缩率提高。因此，通过将Nb、Ti、B等的碳化物或氮化物作为钉扎粒子使用，尝试进行奥氏体粒径的微细化。
例如，在日本特开平8-3639号公报中公开了含有Nb：0.01～0.1％、Zr：0.05～0.1％、Mo：0.02～0.5％中的1种以上作为添加元素，可进一步提高极细钢线的韧延性的技术。
在日本特开2001-131697号公报中也提出了使用NbC使奥氏体粒径微细化的技术。
可是，由于这些添加元素昂贵，故导致成本增高。此外，Nb形成粗大的碳化物、氮化物，Ti形成粗大的氧化物，因此如果拉丝到直径为0.40mm以下的细线径，则有时发生断线。而且，根据本发明者们的验证，确认了BN的钉扎越是对截面收缩率产生影响，就越难以使奥氏体粒径微细化。
另一方面，如日本特开平8-3639号公报所示，还提出了通过降低铅淬火温度而将线材的组织调整为贝氏体，由此提高高碳线材的拉丝加工性的技术。可是，为了以在线的方式将轧制线材形成贝氏体组织，必须浸渍在熔融盐中，而且有可能导致高成本，同时使机械除氧化皮性降低。
发明内容
本发明是鉴于上述现状而提出的，其目的在于：提供用于制造适合用于钢线帘布或缝合线等用途的钢线的延性优良的线材和由该线材制造的钢线、及在高生产性下以良好的成品率廉价地制造该线材和钢线的方法。
本发明者们对于使线材延性劣化的要因，注目于拉丝过程中产生的粗大的空隙。而且，发现只要能够抑制这样的空隙的产生，就能提高线材的直接拉拔性，同时可得到提高了绞线性的钢线。
基于上述见解，本发明通过下述(1)、(2)所述的线材、(3)所述的钢线、(4)所述的线材的制造方法、(5)所述的钢线的制造方法解决上述课题。
(1)一种延性优良的高强度钢线用线材，其特征在于，其成分以质量％计或质量ppm计含有C：0.80～1.20％、Si：0.1～1.5％、Mn：0.1～1.0％、Al：0.01％以下、Ti：0.01％以下、选自W：0.005～0.2％和Mo：0.003～0.2％中的任意1种或2种、N：10～30ppm、B：4～30ppm(其中，固溶B为3ppm以上)、O：10～40ppm，剩余部分由Fe及杂质构成，珠光体组织的面积率为97％以上，剩余部分为包含贝氏体、伪珠光体、初析铁素体的非珠光体组织，非珠光体组织的面积率与表观的层状间隔为600nm以上的粗的珠光体组织的面积率的合计为15％以下。
(2)根据上述(1)所述的延性优良的高强度钢线用线材，其特征在于，作为其成分，以质量％计进一步含有选自由Cr：0.5％以下、Ni：0.5％以下、Co：0.5％以下、V：0.5％以下、Cu：0.2％以下、Nb：0.1％以下所组成的组中的至少1种以上。
(3)一种延性优良的高强度钢线，其特征在于，其是在对上述(1)或(2)所述的线材进行了铅淬火处理后拉丝而成的钢线，其抗拉强度为3600MPa以上，其中心部处的长度为5μm以上的空隙数密度在100个/mm2以下。
(4)上述(1)或(2)所述的延性优良的高强度钢线用线材的制造方法，其特征在于，将上述(1)或(2)中所述的成分的钢坯热轧成线径为3～7mm的线材，在800～950℃的温度区域卷取该线材，然后用从800℃冷却到700℃之间的冷却速度为20℃/s以上的冷却方法进行铅淬火处理。
(5)上述(3)所述的延性优良的高强度钢线的制造方法，其特征在于，对利用上述(4)所述的制造方法制成的线材进行拉丝，在中间铅淬火后再实施冷拉丝。
通过应用本发明，能够在高生产性下以良好的成品率廉价地从延性优良的高强度线材得到用于钢线帘布或缝合线等的延性、尤其绞线性优良的高强度钢线。
附图说明
图1是表示采用含有Mo的钢制成的轧制线材的粗珠光体和非珠光体的面积率的合计值与拉丝后的空隙数密度的关系的图。
图2是表示采用含有Mo的钢制成的钢线的空隙数密度与绞线断线时的断裂应力(40％表示无断裂)的关系的图。
图3是表示采用含有Mo的钢制成的轧制线材的卷取后的800～700℃之间的冷却速度与冷却后的粗珠光体和非珠光体的面积率的合计值的关系的图。
图4是表示采用含有W的钢制成的轧制线材的粗珠光体和非珠光体的面积率的合计值与拉丝后的空隙率的关系的图。
图5是表示采用含有W的钢制成的钢线的空隙数密度与绞线断线时的断裂应力(40％表示无断裂)的关系的图。
图6是表示采用含有W的钢制成的轧制线材的卷取后的800～700℃之间的冷却速度与冷却后的粗珠光体和非珠光体的面积率的合计值的关系的图。
图7是使用了用于说明线材组织的照片的图，(a)表示非珠光体组织的例子、(b)表示粗珠光体组织的例子。
图8是使用了用于对拉丝后的钢线中形成的粗大空隙进行说明的照片的图。
具体实施方式
本发明者们就线材拉丝过程中生成的、拉丝后的钢线中残留的空隙对线材和钢线的延性所产生的影响进行了反复的调查研究，结果获得了如下的见解。
(a)拉丝加工性一般通过降低C量、增加软质相即铁素体、伪珠光体及贝氏体(以下将它们称为非珠光体组织)来提高。这是因为网络状分散的非珠光体组织接受由加工带来的变形，加工硬化在宏观上均匀地进行。
但是，如果为了稳定地得到高强度的钢线而使C量增加到0.7％以上、尤其增加到0.8％以上，则非珠光体组织分率下降，分散地存在。图7(a)中示出如此的非珠光体组织的一例子。
这样的分散状态的非珠光体组织在拉丝加工时局部接受大的变形，在早期产生空隙。特别是如果大的非珠光体组织分散，则产生粗大的空隙，并在后续的中间铅淬火、最终拉丝时被延续，使拉丝特性劣化。图8中示出粗大空隙的一例子。
(b)虽然是具有层状结构的珠光体组织，但具有层状间隔为平均层状间隔的数倍这样的层状结构的粗的珠光体组织是软质部，因与上述同样的理由使最终拉丝时的拉丝特性劣化。
在线材轧制后的利用斯太尔摩法(Stelmor法)的铅淬火时，有在卷取的线材的环形重叠部处冷却速度降低的倾向。认为这样的粗的珠光体是起因于冷却速度下降而在比较高的温度下生成的珠光体组织。
为了抑制拉丝时的延性劣化，有效的方法是使粗的珠光体组织的面积率降低、抑制粗大的空隙的产生。SEM的观察结果是，如果表观上的层状间隔为600nm以上这样的组织(以下称为粗珠光体)增加，则空隙率增加。再者，图7(b)中示出粗珠光体组织的一例子。
(c)为了抑制起因于非珠光体组织及粗珠光体的粗大的空隙的产生，抑制拉丝时的延性的劣化，有效的方法是将珠光体分率规定在97％以上，同时将非珠光体面积率和粗珠光体面积率的合计规定在15％以下。
(d)Mo及W在珠光体和母相奥氏体的界面处浓缩，具有通过所谓的溶质拖拽(solute drag)效应抑制珠光体的生长的效果。通过适量添加这些元素，可只抑制在600℃以上的高温区的珠光体的生长，能够采用以前的设备不降低生产性地抑制粗珠光体的生成。
再有，Mo及W具有提高淬火性抑制铁素体生成的效果，对于降低非珠光体组织也是有效的。
可是，如果过剩地添加这些元素，则抑制整个温度区的珠光体生长，铅淬火需要长时间，导致生产性下降，而且析出粗大的Mo2C碳化物或W2C碳化物，从而使拉丝加工性降低。
(e)B偏析于奥氏体晶界处，在从铅淬火处理时的奥氏体温度开始的冷却中，抑制从奥氏体晶界产生的铁素体、伪珠光体、贝氏体等非珠光体组织的产生，而且还通过上述淬火性提高效果来抑制粗珠光体的生成。
B与N形成化合物，因此偏析于晶界处的B量取决于总的B含量、N含量以及珠光体相变前的加热温度。如果固溶B量少，则上述效果小，如果固溶B量过剩，则在珠光体相变之前析出粗大的Fe23(CB)6，使拉丝加工性下降。
(f)通过将Mo、W中的1种或2种与B复合添加，在能够确保固溶B的热处理条件下进行铅淬火处理，可进一步抑制非珠光体组织和粗珠光体的生成。
(g)如上所述通过采用抑制了非珠光体组织和粗珠光体的面积率的线材进行拉丝，其结果是，抑制了粗大空隙的生成的钢线具有优良的绞线性。特别是有时钢线中存在的长度为5μm以上的空隙发展成龟裂，如果能够将这样的空隙数密度抑制在100个/mm2以下，则能抑制绞线时的断线。
本发明是基于以上的见解而完成的。下面依次对本发明进行说明。再者，在以下的说明中，成分含量的％、ppm分别表示质量％、质量ppm。
关于线材的组织、空隙：
通过热轧后的调整冷却对线材施以铅淬火处理，使珠光体组织的面积率为97％以上，并使剩余部分为包含贝氏体、伪珠光体、初析铁素体的非珠光体组织。这是因为如果低于97％，则不能确保必要的线材强度，且拉丝时的延性下降。
珠光体相变通过珠光体组织在奥氏体晶界处进行核生成、并生长来进行。由于在形成成为珠光体组织的核的层状组织之前，形成铁素体、渗碳体不规则地生长的非珠光体组织，所以通常线材的珠光体组织不会达到100％。
经过铅淬火处理的轧制线材的直接拉拔性与线材中的非珠光体组织及粗珠光体组织的面积率相关，只要能够将非珠光体组织和粗珠光体组织的面积率的合计抑制在15％以下，就能抑制拉丝时的早期的空隙的产生，从而提高中间铅淬火后的最终拉丝时的拉丝性(延性)。
此外，如果使线材的非珠光体组织和粗珠光体组织的面积率的合计在15％以下，则拉丝后的钢线中残留的粗大空隙的密度降低，钢线的延性提高，绞线加工时很少发生断线。
钢线中残留的空隙，如图8所示向拉丝方向长长延伸地存在。根据本发明者们的研究，得知：影响钢线延性的是长度为5μm以上的粗大空隙，如果使线材的非珠光体组织和粗珠光体组织的面积率的合计在15％以下，则如此的空隙的数密度在钢线的中心部为100个/mm2以下，因而钢线的绞线性提高。
图1中示出采用按后述的实施例1(采用单独含有Mo的钢的例子)得到的值制成的拉丝前的线材的非珠光体组织和粗珠光体组织的面积率的合计与拉丝后的钢线的空隙数密度的关系。此外，图2中示出同样制成的钢线的空隙数密度与绞线断线时的断裂应力(40％表示无断裂)的关系。
在这些图中，如果使线材的非珠光体和粗珠光体的面积率的合计在15％以下，则钢线的空隙的数密度为100个/mm2以下，表示能够无断裂地进行绞线加工。
对于这些非珠光体组织和粗珠光体组织的降低，除了按规定的范围调整钢坯的C、Si、Mn量以外，如前所述，有效的方法是在按Mo：0.003～0.2％、W：0.005～0.2％、B：4～30ppm的范围对Mo、W中的1种或2种与B进行复合添加后，将该钢坯热轧到线径为3～7mm，在800～950℃的温度区进行卷取，然后采用从800℃冷却到700℃之间的冷却速度为20℃/s以上的冷却方法进行铅淬火处理。
图3中示出按后述的实施例1得到的铅淬火处理时的800～700℃之间的冷却速度与铅淬火处理后的非珠光体组织和粗珠光体组织的面积率的合计的关系。
如果冷却速度低于20℃/s，即使采用上述成分的钢，由于B以BN析出，固溶B量降低，从而也难以抑制非珠光体组织和粗珠光体组织。优选的冷却速度为25℃/s以上。对于冷却速度的上限没有特别的限定，但如果过高地提高冷却速度，则珠光体相变后的抗拉强度(TS)提高到所需以上，损害直接拉拔性，因此优选为50℃/s以下。
关于冷却速度的调整，在斯太尔摩法中，通过将空气吹风机集中地配置在环形重叠部、或在侧面安装吹风机等来进行控制，以使环形重叠部的冷却速度达到20℃/s以上。
再者，可推断：珠光体组织的层状间隔依赖于温度，层状间隔粗的粗珠光体在650℃左右生成。在实际的环状线材的制造工序中，环的重叠部必然存在。在重叠部，冷却速度必然比周围的平均的部位的冷却速度低，因此即使将奥氏体温度区的冷却速度控制在20℃/s以上，要在重叠部抑制局部上升到650℃左右也是非常困难的。因此，可以说即使能够通过添加Mo或W与B来抑制粗珠光体的生成，事实上也不可能使其为零。
在上述中，将卷取温度范围规定为800～950℃的温度范围，其目的是确保除氧化皮性、并且通过抑制B的碳化物或氮化物的析出来确保固溶B、以及通过抑制奥氏体粒径的粗大化使非珠光体组织及粗珠光体组织微细化，从而使以这些组织为起点而发生的空隙的尺寸微细化。
线材及钢线的成分组成：
C：C是对提高强度有效的元素。在其含量低于0.80％时，难以稳定地对最终制品即钢线赋予3600MPa以上的高强度，同时促进在奥氏体晶界处析出初析铁素体，难以得到必要的珠光体组织面积率。另一方面，如果C的含量增加超过1.20％，则在奥氏体晶界处生成网状的初析渗碳体，不仅在拉丝加工时容易发生断线，而且还使最终拉丝后的极细线材的韧性及延性显著劣化。所以，将C的含量规定为0.80～1.20％。
Si：Si是对提高强度有效的元素。进而作为脱氧剂是有用的元素，在以不含Al的钢线材为对象时也是必要的元素。在其含量低于0.1％时脱氧作用过小。另一方面，如果Si量增加超过1.5％，则即使在过共析钢中也促进初析铁素体的析出，而且拉丝加工时的极限加工度下降。进而，利用机械除氧化皮(以下简称为MD)进行的拉丝工序变得困难。所以，将Si的含量规定为0.1～1.5％。Si量的优选的上限低于0.6％、更优选低于0.35％。
Mn：Mn也与Si同样是作为脱氧剂的有用元素。此外，对于提高淬火性、提高线材的强度也是有效的。而且，Mn具有将钢中的S以MnS的形式进行固定来防止热脆性的作用。在其含量低于0.1％时难得到上述效果。另一方面，Mn是容易偏析的元素，如果超过1.0％，则尤其偏析于线材的中心部，在其偏析部生成马氏体或贝氏体，因而使拉丝加工性降低。所以，将Mn的含量规定为0.1～1.0％。
Al：Al因生成硬质非变形的氧化铝系非金属夹杂物而成为延性劣化和拉丝性劣化的原因，因此为了不导致这样的劣化，将Al的含量规定为包括0％在内的0.01％以下。
Ti：Ti因生成硬质非变形的氧化物而成为延性劣化和拉丝性劣化的原因，因此为了不导致这样的劣化，将Ti的含量规定为包括0％在内的0.01％以下。
Mo、W：Mo及W在珠光体和母相奥氏体的界面处浓缩，具有通过所谓的溶质拖拽效应抑制珠光体的生长的效果，可分别单独添加或组合添加。
通过添加0.003％以上的Mo、添加0.005％以上的W，可只抑制600℃以上的高温区域的珠光体的生长，从而能够抑制粗珠光体的生成。此外，Mo及W对提高淬火性也有效果，对于抑制铁素体的生成、降低非珠光体组织也是有效的。
可是，如果其中任一个超过0.2％地过剩地添加，则抑制整个温度区域的珠光体生长，铅淬火需要长时间，导致生产性下降，而且粗大的Mo2C碳化物或W2C碳化物析出，使拉丝加工性下降。
所以，将Mo的含量规定为0.003～0.2％，将W的含量规定为0.005～0.2％。在添加Mo和W双方时，优选将合计量规定为0.2％以下、更优选规定为0.16％以下。
Mo的优选的范围为0.01％以上且0.15％以下，更优选的范围为0.02％以上且0.10％以下，进一步优选的范围为0.04％以上且0.08％以下。
此外，W的优选的范围为0.01％以上且0.15％以下，更优选的范围为0.02％以上且0.10％以下，进一步优选的范围为0.04％以上且0.08％以下。
N：N在钢中与B生成氮化物，具有防止加热时的奥氏体粒度粗大化的作用，通过含有10ppm以上可有效地发挥该效果。可是，如果含量过多而超过30ppm，则氮化物量过于增大，而使奥氏体中的固溶B量下降。而且担心固溶N促进拉丝中的时效。所以，将N的含量规定为10～30ppm。
O：O通过与Si等形成复合夹杂物，而有可能形成不会对拉丝特性施加不良影响的软质夹杂物。这样的软质夹杂物在轧制后可被微细分散，通过钉扎效果使γ粒径微细化，具有提高铅淬火线材的延性的效果。因此将下限规定为高于10ppm的值。可是，如果含量超过40ppm增加过多，则形成硬质夹杂物，使拉丝特性劣化，因此将O的含量规定为高于10ppm～40ppm。
再者，在单独含有Mo时，优选含有O超过20ppm。
B：B在以固溶状态存在于奥氏体中时，在晶界浓化，抑制铁素体、伪珠光体、贝氏体等非珠光体组织的生成。因此，固溶B必须在3ppm以上。另一方面，如果过于添加B，则在奥氏体中促进粗大的Fe3(CB)6碳化物的析出，对拉丝性产生不良影响。为了满足以上条件，将B含量的下限值规定为4ppm、将上限值规定为30ppm(其中，固溶B为3ppm以上)。
B的优选的范围为6ppm以上且20ppm以下，更优选的范围为8ppm以上且15ppm以下，进一步优选的范围为10ppm以上且13ppm以下。此外，固溶B的优选的范围优选为5ppm以上且15ppm以下，更优选的范围为6ppm以上且12ppm以下，进一步优选的范围为8ppm以上且10ppm以下。
P、S：它们是杂质，不特别规定它们的含量，但与以前的极细钢线一样，从确保延性的观点出发，优选分别规定为0.02％以下。
本发明中使用的钢线材以上述元素作为基本成分，但从进一步提高强度、靭性、延性等机械特性的目的出发，也可以积极地添加以下元素中的1种或2种以上。
Cr：0.5％以下、Ni：0.5％以下、Co：0.5％以下、V：0.5％以下、Cu：0.2％以下、Nb：0.1％以下。
以下，对各元素进行说明。
Cr：Cr是对于使珠光体的层状间隔微细化、提高钢线的强度和线材的拉丝加工性有效的元素。为了有效地发挥这样的作用，优选添加0.1％以上。另一方面，如果Cr量过多，则相变终止时间延长，除了担心在热轧后的线材中产生马氏体或贝氏体等过冷组织以外，机械除氧化皮性也变差，因此将添加时的上限规定为0.5％。
Ni：Ni不太有助于钢线的强度提升，但为提高靭性的元素。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，则相变终止时间延长，因此将添加时的上限值规定为0.5％。
Co：Co在抑制轧制线材中的初析渗碳体的析出方面是有效的元素。为了有效地发挥这样的作用，优选添加0.1％以上。另一方面，即使过剩地添加Co，其效果也饱和，在经济上也是浪费，因此将添加时的上限值规定为0.5％。
V：V通过在铁素体中形成微细的碳氮化物来防止加热时的奥氏体晶粒的粗大化，而且还有助于轧制后的强度提升。为了有效地发挥该作用，优选添加0.05％以上。可是，如果过剩地添加，则碳氮化物的形成量过于增高，而且碳氮化物的粒径也增大，因此将添加时的上限规定为0.5％。
Cu：Cu具有提高钢线的耐蚀性的效果。为了有效地发挥该作用，优选添加0.1％以上。可是如果过剩地添加，则与S反应而在晶界中偏析CuS，所以在线材制造过程中在钢块或线材等上产生缺陷。为了防止这样的不良影响，将添加时的上限规定为0.2％。
Nb：Nb具有提高钢线的耐蚀性的效果。为了有效地发挥该作用，优选添加0.05％以上。另一方面，如果过剩地添加Nb，则相变终止时间延长，因此将添加时的上限规定为0.1％。
轧制线材的制造条件：
在将含有上述成分的钢的坯段(钢坯)加热后，通过热轧形成符合最终制品径的线径为3～7mm的轧制线材。此时，如前所述将卷取温度规定为800～950℃的温度区域，而且在卷取后的冷却中，将从800℃冷却至700℃之间的冷却速度规定为20℃/s以上，由此可抑制初析铁素体或粗珠光体的生成。
拉丝条件：
在上述的制造条件下进行制造，对满足上述的成分组成、组织的条件的延性优良的钢线材进行冷拉丝，途中在施以1次最终铅淬火处理后，进行最终的冷拉丝，得到抗拉强度为3600MPa以上、钢线的中心处的长度为5μm以上的空隙数密度为100个/mm2以下的高强度钢线。此时，将冷拉丝的真应变规定为3以上、优选规定为3.5以上。
实施例
下面通过列举实施例对本发明进行更具体的说明，本发明并不限定于下述实施例，当然可以在符合本发明的宗旨的范围内施加适当变更地实施，这些都包含在本发明的技术范围内。
(实施例1)
实施例1是采用含有Mo的钢时的实施例，在将使用了表1所示的化学成分的钢得到的坯段加热后，通过热轧形成直径为3～7mm的线材，在规定温度下将轧制后的线材卷取成环状后，施以利用斯太尔摩法的铅淬火处理。
在利用斯太尔摩法的铅淬火处理中，线材的重叠部因冷却速度下降而使相变温度增高，容易产生粗珠光体。关于从800℃至700℃的冷却速度，通过在斯太尔摩传送带(Stelmor conveyor)上，采用非接触式的温度计每隔0.5m测定环形重叠部的温度，测定从800℃冷却至700℃所需要的时间t，以(800-700)/t求出冷却速度。
对于铅淬火后的轧制线材，切取规定的试样施以拉伸试验，而且为了测定非珠光体组织及粗珠光体组织的面积率，将直径为1.0～1.5m的环状的线材环分成8等分，从这8根线材切取10mm长的试样，在以能够观察线材长度方向(L方向)中心部的截面的方式埋入树脂后，用氧化铝研磨，用饱和苦醇进行腐蚀，施以SEM观察。
SEM的观察区域设定为1/4D部分，以2000倍测定200×300μm的区域，作为非珠光体组织，通过图像解析测定了渗碳体粒状分散的伪珠光体部、板状渗碳体以周围的珠光体层状间隔的3倍以上的间隔粗大地分散的贝氏体部、沿着奥氏体析出的初析铁素体部的面积率。此外，利用图像解析装置测定了表观上的层状间隔为600nm以上的粗珠光体组织的面积分率。采用上述8个试样进行这些测定，求出其平均值及最大值。
为了得到线材的拉丝特性，在通过酸洗将铅淬火处理后的轧制线材的氧化皮除去后，通过磷酸盐处理赋予磷酸锌皮膜，从而准备长度为10m的线材，进行每1道次的减面率为16～20％的单头式拉丝，在途中实施一次利用铅炉(LP)或流动床(FBP)而进行的铅淬火(最终铅淬火)，然后进行湿式连续拉丝，直到线径为0.15～0.3mm，得到最终拉丝径的钢线。从所得到的钢线采取试样，施以拉伸试验和空隙数密度的测定。
经过拉丝的钢线中的空隙数密度可按照如下所述来得到：以能观察长度为10mm的钢线的L截面中心部方式进行埋入研磨，用饱和苦醇进行腐蚀，用SEM以5000倍对线材中心部的长为10mm、宽为20μm的区域进行摄影，测定长度为5μm以上的空隙数，除以观察面积。
接着，采用如此制成的钢线，在钢线强度TS的40％的张力、10000rpm的条件下，施以绞线加工，调查断线发生的有无、及断裂时的断裂应力。断裂应力用断裂时的张力相对于钢线强度TS的比来表示。在上述加工条件下，40％表示无断裂。
表2中示出结果。表2中No.1～29分别为采用表1中对应的No.1～29的钢的例子，No.1～16为本发明例、No.17～29为比较例。比较例的钢线的特性栏中的“-”为在最终拉丝道次或其之前的道次中发生了断线的例子，最终拉丝径为此时的道次径。
基于表2中的值，图1中示出了非珠光体组织和粗珠光体组织的面积率的合计值与最终拉丝后的钢线的空隙数密度的关系，图2中示出了钢线的空隙数密度与绞线断线时的断裂应力的关系。此外，图3中示出了卷取后的线材的800～700℃之间的冷却速度与粗珠光体组织和非珠光体组织的面积率的合计值的关系。
图1中示出：在本发明例中，如果将非珠光体及粗珠光体的分率抑制在15％以下，则在拉丝后的钢线中能够将长度为5μm以上的粗大空隙的产生抑制在100个/mm2以下。此外，图2中示出：在本发明例中，如果将空隙的产生抑制在100个/mm2以下，则能够无断线地进行绞线加工。另外，图3中示出：通过将线材的800～700℃之间的冷却速度规定为20℃/s以上，能够将非珠光体及粗珠光体的分率抑制在15％以下。
如表2所示，在本发明例中，所有例子都未发生断线地得到了抗拉强度高的钢线，且能够不发生绞线断线地将该钢线加工成绞线。
相对于此，在比较例中存在以下的问题，在拉丝过程中发生断线、或在拉丝后的绞线加工发生绞线断线。
17是因卷取温度低，而在铅淬火处理前B的氮化物及碳化物析出，不能确保固溶B量，从而不能抑制非珠光体及粗珠光体的例子。
18是因B量低而不能抑制非珠光体及粗珠光体的例子。
19是B量过剩、大量的B碳化物及初析渗碳体在奥氏体晶界处析出，使得拉丝特性变差的例子。
20是Si量过剩、不能抑制非珠光体(初析铁素体)析出的例子。
21是因C量过剩、不能抑制初析渗碳体析出，从而因发生断线而不能进行拉丝的例子。
22是因Mn量过剩、轧制时珠光体相变没有终止，而使拉丝加工性降低、发生断线的例子。
23是因轧制后的卷取温度过高而在冷却过程中BN大量析出，此外因奥氏体粒径粗大化而生成粗大的晶界铁素体，使延性劣化的例子。
24是因Mo量过剩、轧制时珠光体相变没有终止，而不能进行一次拉丝的例子。
25～27是因没有添加B而不能够抑制非珠光体及粗珠光体的例子。
28是因卷取后的冷速低而抗拉强度(TS)也低，非珠光体、粗珠光体都多的例子。
29是因没有添加Mo而不能抑制粗珠光体的生成的例子。
Figure GPA00001009020900141
Figure GPA00001009020900151
(实施例2)
实施例2是采用含有Mo的钢时的实施例，采用表3所示的化学成分的钢坯段，与实施例1同样地形成直径为5mm、5.5mm的线材，在规定温度下将该线材卷取成环状后，施以利用Stelmor法的铅淬火处理或浸渍在熔融盐中的铅淬火处理(DLP)。
对于铅淬火后的轧制线材，与实施例1同样地采取试样，施以拉伸试验，同时施以SEM观察。
接着，为了得到线材的拉丝特性，与实施例1同样地进行拉丝，得到最终拉丝径的钢线。从所得到的钢线采取试样，施以拉伸试验和空隙数密度的测定。
此外，采用制成的钢线，与实施例1同样地施以绞线加工，调查断线发生的有无、及断裂时的断裂张力。
表4中示出轧制线材的制造条件、在轧制线材的拉丝途中进行的最终铅淬火条件、及所得到的线材及钢线的特性。在表4中，No.a～h分别为采用表3中对应的No.a～h的钢的例子，No.a～d为本发明例、No.e～h为比较例。
在本发明例中，所有例子都未发生断线地得到了抗拉强度高的钢线，且能够不发生绞线断线地将该钢线加工成绞线。
相对于此，在比较例中，钢的成分组成满足本发明的条件，能拉丝成钢线，但因卷取后的冷速低而使得线材的粗珠光体、非珠光体都多，拉丝后残留的空隙密度也高，因而在绞线加工中发生绞线断线。
Figure GPA00001009020900171
Figure GPA00001009020900181
(实施例3)
实施例3是主要采用含有W的钢、部分采用含有W和Mo双方的钢时的实施例，采用表5中示出的化学成分的钢坯段，与实施例1同样地形成直径为4～6mm的线材，在规定温度下将该线材卷取成环状后，施以利用Stelmor法的铅淬火处理。
对于铅淬火后的轧制线材，与实施例1同样地采取试样，施以拉伸试验，同时施以SEM观察。
接着，为了得到线材的拉丝特性，与实施例1同样地进行拉丝，得到最终拉丝径的钢线。从所得到的钢线采取试样，施以拉伸试验和空隙数密度的测定。
此外，采用制成的钢线，与实施例1同样地施以绞线加工，调查了断线发生的有无、及断裂时的断裂张力。
表6中示出轧制线材的制造条件、在轧制线材的拉丝途中进行的最终铅淬火条件、及所得到的线材及钢线的特性。
在表6中，No.1～16分别是采用了表5的本发明例的No.1～16的钢的本发明例，同样17至28是比较例。比较例的钢线的特性栏中的“-”为在最终拉丝道次或其之前的道次中发生了断线，最终拉丝径为此时的道次径。
基于表6中的值，在图4～6中示出了与实施例1的图1～3同样的关系。在图4～6中示出即使在采用含有W的钢时，也能得到与采用含有Mo的钢的实施例1同样的关系。
如表6所示，在本发明例中，所有例子都未发生断线地得到了抗拉强度高的钢线，且能够不发生绞线断线地将该钢线加工成绞线。
相对于此，在比较例存在以下的问题，在拉丝过程中发生断线、或在拉丝后的绞线加工发生绞线断线。
17是因卷取温度低，而在铅淬火处理前B的氮化物及碳化物析出，不能确保固溶B量，因此是不能抑制非珠光体及粗珠光体的例子。
18是因轧制后的卷取温度过高，而在冷却过程中BN大量析出、而且奥氏体粒径粗大化，因此生成粗大的晶界铁素体，使延性劣化的例子。
19、22、24、26、29是因B量低或未添加而不能抑制非珠光体及粗珠光体的例子。
19、26、30是因未添加W而不能抑制粗珠光体的生成的例子。
20是因冷速低而使得TS也低、粗珠光体、非珠光体都多的例子。
21是B量过剩、大量的B碳化物及初析渗碳体在奥氏体晶界处析出、使拉丝特性变差的例子。
23是Si量过剩、不能抑制非珠光体(初析铁素体)析出的例子。
25是因C量过剩、不能抑制初析渗碳体析出、从而在一次拉丝中断线的例子。
27是因Mn量过剩、轧制时珠光体相变没有终止而使拉丝加工性降低、发生断线的例子。
28是因W量过剩、轧制时珠光体相变没有终止而在一次拉丝中断线的例子。
Figure GPA00001009020900211
Figure GPA00001009020900221
(实施例4)
实施例4是采用含有W的钢时的实施例，采用表7所示的化学成分的钢坯段，与实施例1同样地形成直径为4mm、5.5mm的线材，在规定温度下将该线材卷取成环状后，施以利用Stelmor法的铅淬火处理或浸渍在熔融盐中的铅淬火处理(DLP)。
关于铅淬火后的轧制线材，与实施例1同样地采取试样，施以拉伸试验，同时施以SEM观察。
接着，为了获取线材的拉丝特性，与实施例1同样地进行拉丝，得到最终拉丝径的钢线。从所得到的钢线采取试样，施以拉伸试验和空隙数密度的测定。
此外，采用所得到的钢线，与实施例1同样地施以绞线加工，调查断线发生的有无、及断裂时的断裂张力。
表8中示出轧制线材的制造条件、在轧制线材的拉丝途中进行的最终铅淬火条件、及所得到的线材及钢线的特性。
在表8中，No.a～h分别采用表7中对应的No.a～h的钢，No.a～d为本发明例，No.e～h为比较例。
在本发明例中，所有例子都没发生断线地得到了抗拉强度高的钢线，且无绞线断线地将该钢线加工成绞线。
相对于此，在比较例中，钢的成分组成满足本发明的条件，可拉丝成钢线，但因卷取后的冷速低，线材的粗珠光体、非珠光体都增多，拉丝后残留的空隙密度也提高，因而在绞线加工中发生绞线断线。
Figure GPA00001009020900241
Figure GPA00001009020900251
通过应用本发明，能够从延性优良的高强度线材在高生产性下以良好的成品率廉价地得到用于钢线帘布及缝合线等的延性、尤其绞线性优良的高强度钢线，其在工业上的利用可能性大。

Claims (5)

1.一种延性优良的高强度钢线用线材，其特征在于，其成分以质量％计或质量ppm计含有C：0.80～1.20％、Si：0.1～1.5％、Mn：0.1～1.0％、Al：0.01％以下、Ti：0.01％以下、选自W：0.005～0.2％和Mo：0.003～0.2％中的任意1种或2种、N：10～30ppm、B：4～30ppm、O：10～40ppm，剩余部分由Fe及杂质构成，在所述B中，固溶B为3ppm以上；珠光体组织的面积率为97％以上，剩余部分为包含贝氏体、伪珠光体、初析铁素体的非珠光体组织，非珠光体组织的面积率与表观的层状间隔为600nm以上的粗的珠光体组织的面积率的合计为15％以下。
2.根据权利要求1所述的延性优良的高强度钢线用线材，其特征在于，作为其成分，以质量％计进一步含有选自由Cr：0.5％以下、Ni：0.5％以下、Co：0.5％以下、V：0.5％以下、Cu：0.2％以下、Nb：0.1％以下所组成的组中的至少1种以上。
3.一种延性优良的高强度钢线，其特征在于，其是在对权利要求1或2所述的线材进行了铅淬火处理后拉丝而成的钢线，其抗拉强度为3600MPa以上，其中心部处的长度为5μm以上的空隙数密度在100个/mm2以下。
4.权利要求1或2所述的延性优良的高强度钢线用线材的制造方法，其特征在于，将权利要求1或2中所述的成分的钢坯热轧成线径为3～7mm的线材，在800～950℃的温度区域卷取该线材，然后用从800℃冷却到700℃之间的冷却速度为20℃/s以上的冷却方法进行铅淬火处理。
5.权利要求3所述的延性优良的高强度钢线的制造方法，其特征在于，对利用权利要求4所述的制造方法制成的线材进行拉丝，在中间铅淬火后再实施冷拉丝。
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