CN102292460A - 线材、钢丝及线材的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线材，其至少包含0.90～1.30质量％的C、0.1～1.2质量％的Si、0.1～1.0质量％的Mn、超过0.1质量％且小于0.6质量％的Al、0～0.02质量％的P、0～0.02质量％的S、10～60ppm的N、10～40ppm的O以及含有Fe和不可避免杂质的剩余部分，所述线材的相对于长度方向垂直的截面的97％以上的面积被珠光体组织占据，所述截面的中心区域的0.5％以下的面积和所述截面的第1表层区域的0.5％以下的面积被初析渗碳体组织占据。

Description

线材、钢丝及线材的制造方法

技术领域

本发明涉及线材、钢丝及线材的制造方法。更详细地说，本发明涉及适于钢琴线、PC钢丝、PC绞线、绳子、桥梁用PWS金属线等用途的轧制线材及其制造方法以及将该轧制线材进行拉伸所获得的钢丝。

本申请基于2010年1月25日在日本申请的特愿2010-013278号主张优先权，并在此引用其内容。

背景技术

作为PC钢丝、PC绞线、绳子、桥梁用PWS金属线等使用的钢丝一般如下制作：对热轧后经过调整冷却的直径为5～16mm的线材进行拉丝加工，使其直径达到2～8mm，根据需要在拉丝后或者拉丝过程中的阶段实施热浸镀锌，通过进行绞合或者不进行绞合地直接捆束，从而成型为线状。

一般来说，当在将线材加工成钢丝时发生断线或者在对钢丝进行扭绞加工时发生纵向裂纹(分层)时，生产率和成品率大大降低。因而，强烈要求属于上述技术领域的线材或钢丝在拉丝加工时或者扭绞或捆束加工时不会断线。

这种制品要求在需要确保以往1600Mpa以上的强度的同时、对于通过扭转试验等评价的韧性延展性而言也要求确保充分的性能，近年来出于各种目的，将金属丝轻量化的动向逐渐增加。

因而，对于上述各种制品开始要求高强度，C含量小于0.9质量％的碳钢丝材等无法获得所需的高强度。因而，对0.9质量％以上的C含量的钢丝的要求有所提高。但是，当提高C含量时，由于初析渗碳体(以下有时表示为初析θ)的生成，拉丝加工性或扭转特性(耐分层性)降低，因而断线频率提高。因而，极大地需求C含量高且可确钢丝的高强度、而且拉丝加工性也优异的线材。

面对来自上述近年来的产业界的期望，提出了超过1％的高碳线材的制造技术。

例如，专利文献1公开了由具有特定化学组成的钢材构成、且规定了初析渗碳体的含有平均面积率的“高强度高韧性极细钢丝用线材、高强度高韧性极细钢丝以及使用了该极细钢丝的扭绞制品和该极细钢丝的制造方法”。但是，该公报提出的线材由于含有作为昂贵元素的Ni和Co的1种以上作为必需成分，因而制造成本增加。

专利文献2提出了通过添加0.6％以上的Al来抑制超过1％的高碳钢的初析渗碳体生成的技术。但是，由于Al为强脱氧元素，过量添加会使导致拉丝时断线的硬质夹杂物量增加，因而难以适用于高强度钢丝用的线材。另外，过量的Al添加会促进贝氏体生成，因而难以获得均匀的珠光体组织。

另一方面，专利文献3提出了下述技术：将高碳线材加热至奥氏体温度区域后，冷却至823～1023K的温度范围，在该温度区域内进行加工度为15～80％的塑性加工后，在823～923K的温度区域内使其恒温相变，从而抑制初析渗碳体。但是，为了在这种温度区域内实施规定加工，需要大规模的设备投资，会导致制造成本的增加。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2609387号公报

专利文献2：日本特开2003-193129号公报

专利文献3：日本特开平8-283867号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明鉴于上述现状而完成，其目的在于在高生产率下成品率良好且廉价地提供适于PC钢丝、PC绞线、桥梁用PWS金属丝等用途的拉丝性优异的高强度线材。

用于解决课题的手段

本发明为了解决上述课题而采用以下的构成和方法。

(1)本发明的第1方式为一种线材，其包含0.90～1.30质量％的C、0.1～1.2质量％的Si、0.1～1.0质量％的Mn、超过0.1且小于0.6质量％的Al、0～0.02质量％的P、0～0.02质量％的S、10～60ppm的N、10～40ppm的O、0～0.5质量％的Cr、0～0.5质量％的Ni、0～0.5质量％的Co、0～0.5质量％的V、0～0.2质量％的Cu、0～0.1质量％的Nb、0～0.2质量％的Mo、0～0.2质量％的W、0～0.1质量％的Ti、0～30ppm的B、0～50ppm的REM、0～50ppm的Ca、0～50ppm的Mg、0～100ppm的Zr以及含有Fe和不可避免杂质的剩余部分。该线材的相对于长度方向垂直的截面的97％以上的面积被珠光体组织占据，上述截面的中心区域的0.5％以下的面积和上述截面的第1表层区域的0.5％以下的面积被初析渗碳体组织占据。

(2)上述(1)所述的线材的上述截面还可被上述珠光体组织、上述初析渗碳体、贝氏体组织、伪珠光体组织、铁素体组织、晶界铁素体组织、马氏体组织占据。

(3)本发明的第2方式为上述(1)或(2)所述的线材的制造方法，其具备以下工序：对钢坯进行热轧以获得轧制线材的工序，所述钢坯包含0.90～1.30质量％的C、0.1～1.2质量％的Si、0.1～1.0质量％的Mn、超过0.1质量％且小于0.6质量％的Al、0～0.02质量％的P、0～0.02质量％的S、10～60ppm的N、10～40ppm的O、0～0.5质量％的Cr、0～0.5质量％的Ni、0～0.5质量％的Co、0～0.5质量％的V、0～0.2质量％的Cu、0～0.1质量％的Nb、0～0.2质量％的Mo、0～0.2质量％的W、0～0.1质量％的Ti、0～30ppm的B、0～50ppm的REM、0～50ppm的Ca、0～50ppm的Mg、0～100ppm的Zr以及含有Fe和不可避免杂质的剩余部分；将上述轧制线材进行卷绕的工序；对850℃～920℃的上述轧制线材开始冷却，按照将上述轧制线材的从850℃冷却至650℃的期间的冷却速度Y(℃/s)控制成满足Y≥exp((C％-0.9)/0.08)(式1)的方式进行骤冷，并在所述轧制线材为500℃以上且小于650℃的温度下结束珠光体相变，从而进行钢丝韧化的工序。

(4)本发明的第3方式为上述(1)或(2)所述的线材的制造方法，其具备以下工序：对钢坯进行热轧以获得轧制线材的工序，所述钢坯包含0.90～1.30质量％的C、0.1～1.2质量％的Si、0.1～1.0质量％的Mn、超过0.1质量％且小于0.6质量％的Al、0～0.02质量％的P、0～0.02质量％的S、10～60ppm的N、10～40ppm的O、0～0.5质量％的Cr、0～0.5质量％的Ni、0～0.5质量％的Co、0～0.5质量％的V、0～0.2质量％的Cu、0～0.1质量％的Nb、0～0.2质量％的Mo、0～0.2质量％的W、0～0.1质量％的Ti、0～30ppm的B、0～50ppm的REM、0～50ppm的Ca、0～50ppm的Mg、0～100ppm的Zr以及含有Fe和不可避免杂质的剩余部分；将上述轧制线材进行卷绕的工序；将850℃～920℃的上述轧制线材在上述卷绕工序后立即直接浸渍于500℃～600℃的熔融盐中或者进行鼓风冷却，从而按照将从850℃冷却至650℃的期间的冷却速度Y(℃/s)控制成满足Y≥exp((C％-0.9)/0.08)(式1)的方式进行钢丝韧化处理的工序。

(5)本发明的第4方式为一种钢丝，其是通过将线材进行拉丝而获得的，所述线材包含0.90～1.30质量％的C、0.1～1.2质量％的Si、0.1～1.0质量％的Mn、超过0.1质量％且小于0.6质量％的Al、0～0.02质量％的P、0～0.02质量％的S、10～60ppm的N、10～40ppm的O、0～0.5质量％的Cr、0～0.5质量％的Ni、0～0.5质量％的Co、0～0.5质量％的V、0～0.2质量％的Cu、0～0.1质量％的Nb、0～0.2质量％的Mo、0～0.2质量％的W、0～0.1质量％的Ti、0～30ppm的B、0～50ppm的REM、0～50ppm的Ca、0～50ppm的Mg、0～100ppm的Zr以及含有Fe和不可避免杂质的剩余部分，并且该线材的相对于长度方向垂直的截面的97％以上的面积被珠光体组织占据，上述截面的中心区域的0.5％以下的面积和上述截面的第1表层区域的0.5％以下的面积被初析渗碳体组织占据。该钢丝具有1800MPa以上的抗拉强度，且相对于钢丝长度方向垂直的截面的第2表层区域的0.5％以下的面积被初析渗碳体占据。

(6)上述(5)所述的钢丝，其还可具有镀锌层或镀铝-锌合金层。

发明效果

根据本发明，可在高生产率下成品率良好且廉价地提供适于PC钢丝、PC绞线、桥梁用PWS金属丝等用途的拉丝性优异的高强度线材。

附图说明

图1表示产生于线材的表层区域的初析渗碳体的例子。

图2表示线材的Al量与线材的第1表层区域的初析θ的面积率的关系。

图3表示线材的Al量与线材的中心区域的初析θ的面积率的关系。

图4表示线材的C量与线材的第1表层区域的初析θ的面积率的关系。

图5表示线材的C量与线材的中心区域的初析θ的面积率的关系。

图6表示从850℃冷却至650℃的冷却速度和C量对初析θ的析出量的影响。

具体实施方式

本发明人等对线材的化学组成和机械性质对拉丝加工性的影响进行了反复调查和研究，结果获得以下发现。

(a)为了提高抗拉强度，增加C、Si、Mn、Cr等合金元素的含量即可。特别是，通过使C增加至1质量％以上、且相对地降低用于获得目标强度的加工变形，从而在高度保持钢丝的延展性的同时寻求高强度化。

(b)当增加C含量时，在钢丝韧化处理时的从奥氏体区域冷却的过程中，在从冷却开始至珠光体相变开始的期间，在过冷奥氏体中易于析出图1箭头所示的初析渗碳体。该倾向在冷却速度变慢的线材中心区域内变得显著。当在线材中心区域中大量生成初析渗碳体时，在拉丝时会导致断线。

(c)能够抑制初析渗碳体生成的临界冷却速度可以用C量的函数表示。通过在其以上的速度下冷却母相奥氏体并接着实施恒温处理，可以抑制冷却速度变慢的线材中心区域的初析渗碳体的生成。

(d)在通常的线材轧制生产线中，在精轧后在恒定的温度下卷绕线材，并利用传送带运送至斯太尔摩冷却线(Stelmor)等钢丝韧化处理区域。在再加热钢丝韧化生产线中，虽然没有线材的卷绕工序，但从加热带出口侧运送至用于钢丝韧化的冷却带需要一定的时间。对于高C材而言，由于渗碳体析出温度(奥氏体→奥氏体+渗碳体温度)很高，因而在以往的加热-运送条件下，在运送中接触到大气的线材最表层数十μm深度的区域处的温度降低，在开始用于钢丝韧化处理的冷却之前，有可能在线材最表层生成初析渗碳体。图1表示在线材表层区域生成的初析渗碳体的例子。这种表层区域的渗碳体由于是很脆的组织，因而在拉丝时会导致表层裂纹，会导致通过拉丝获得的钢丝发生分层等，钢丝的延展性显著降低。

(e)作为抑制这种线材中心区域和线材表层区域的初析渗碳体的方法，有效的是添加0.1～0.6质量％的较少量的Al，并且加快钢丝韧化处理中从850℃附近向650℃附近的母相奥氏体的冷却速度。用于抑制初析渗碳体的临界冷却速度可以用C量的函数表示。

(f)当线材的C含量为0.9～1.1质量％且直径小于10mm时，通过斯太尔摩冷却线(鼓风冷却)，可获得上述临界冷却速度以上的冷却速度，当C含量为1.0质量％以上且直径为18mm以下时，通过DLP，可获得上述临界冷却速度以上的冷却速度。

此外，DLP是指将轧制线材直接浸渍于熔融盐中进行钢丝韧化处理的Direct In-line Patenting处理。

(g)对上述线材进行拉丝时，为了使纤维结构发达且抑制分层，优选使实际变形为1.3～1.8。

以下，详细地说明基于上述发现的本发明的实施方式。

(第1实施方式)

(线材的构成)

本发明的第1实施方式为相对于线材的长度方向垂直的截面的中心区域的0.5％以下的面积和上述截面的表层区域(第1表层区域)的0.5％以下的面积被初析渗碳体组织占据的线材。

根据本发明人等的探讨，拉丝前的线材表层区域和线材中心区域的初析渗碳体率与拉丝后的钢丝的延展性有关，当能够将线材表层区域的渗碳体的面积率抑制为0.5％以下时，通过拉丝获得的钢丝的耐分层性提高，通过将线材中心区域的渗碳体的面积率抑制为0.5％以下，可以抑制拉丝断线。

这里，线材的表层区域(第1表层区域)是指在垂直于线材长度方向的截面中相当于从线材表面(截面中的周边部)到50μm深度的区域。

线材中心区域是指垂直于线材长度方向的截面的距离中心点为半径100μm的区域。

初析渗碳体是指在旧奥氏体晶界中生成的、拉丝前的厚度为100nm以上的变形能小的渗碳体。

另外，本实施方式的线材中，相对于线材长度方向垂直的截面的97％以上的面积被珠光体组织占据。剩余部分可以是初析渗碳体、贝氏体组织、伪珠光体组织、铁素体组织、晶界铁素体组织、马氏体组织等。

(线材的制造条件)

为了将0.9～1.3质量％的高C材的轧制线材的表层区域的初析渗碳体抑制为上述面积率，在将钢坯热轧成直径7～18mm时，有必要使利用盐槽或斯太尔摩冷却线等开始用于钢丝韧化的冷却时的线材温度达到850℃以上。为此，优选在高于850℃的温度区域内进行卷绕。另一方面，当开始冷却时的线材温度过高、即卷绕温度过高时，线材的奥氏体粒径粗大化、延展性(拉深值)降低，因而优选开始冷却时的线材温度为920℃以下。

线材中心区域的初析渗碳体产生量依赖于从850℃冷却至650℃期间的冷却速度Y。本发明人等发现，有效的是通过使冷却速度Y[℃/s]及线材的碳含量C％[质量％]满足Y≥exp((C％-0.9)/0.08)(式1)的方法将轧制线材骤冷，并且之后在500～600℃的温度下结束珠光体相变。

(基本元素)

本实施方式的线材含有C、Si、Mn、Al、N、O。以下对各成分的含量进行说明。

C：0.90～1.30质量％

C是对提高线材强度有效的元素，其含量小于0.90质量％时，难以稳定高强度并将其赋予给最终制品。另一方面，当C含量过多时，在奥氏体晶界生成网状的初析渗碳体，不仅在拉丝加工时易于发生断线，而且会显著恶化最终拉丝后的极细线材的韧性和延展性。因而，将C的含量规定为0.90～1.30质量％。为了获得高强度钢丝，优选为0.95质量％以上、更优选为1.0质量％以上。

Si：0.1～1.2质量％

Si是对提高线材强度有效的元素。还具有抑制钢丝的热浸镀锌时的强度降低的效果。小于0.1质量％时，高强度化的效果很小。而Si量过多时，在过共析钢中也会促进初析铁素体的析出、同时拉丝加工中的临界加工度降低。因而，将Si的含量规定为0.1～1.2质量％。

Mn：0.1～1.0质量％

Mn与Si同样，是作为脱氧剂有用的元素。另外，对于提高淬火性、提高线材强度也有效。而且，Mn具有使钢中的S固定为MnS以防止热脆性的作用。其含量小于0.1质量％时，难以获得上述效果。另一方面，Mn是易于偏析的元素，当超过1.0质量％时，特别是会偏析至线材的中心区域、在该偏析部生成马氏体或贝氏体，因而拉丝加工性降低。因此将Mn的含量规定为0.1～1.0质量％。

Al：超过0.1质量％～小于0.6质量％

Al是对抑制初析渗碳体有效的元素。还具有提高线材强度的效果。而Al量过多时，在过共析钢中也会促进初析铁素体的析出、同时导致断线的硬质夹杂物增加。因而，将Al的含量规定为超过0.1质量％且小于0.6质量％。优选为0.2～0.5质量％、进一步优选为0.26～0.35质量％。

N：10～60ppm

N具有在钢中与Al、Ti、B生成氮化物以防止加热时的奥氏体粒度的粗大化的作用，该效果在使其含有10ppm以上时得以有效地发挥。但是，当含量变得过多时，由于固溶N有可能会促进拉丝中的时效，因而将上限规定为60ppm。

O：10ppm～40ppm

O通过与Si等形成复合夹杂物，可以形成不会对拉丝特性造成不良影响的软质夹杂物。这种软质夹杂物可在轧制后将其微细分散，具有通过喷砂强化效应将γ粒径微细化以提高钢丝韧化线材的延展性的效果。因而，将下限规定为10ppm。O含量为20ppm以上时，可以更强地获得喷砂强化效应。但是，当含量变得过多时，由于会形成硬质夹杂物、拉丝特性恶化，因而将O的上限规定为40ppm。

(不可避免的杂质)

本实施方式的线材中作为杂质含有的P和S的含量并无特别限定，从确保延展性的观点出发，优选分别限制为0.02质量％以下。但即便是P和S分别以低于0.0005质量％的量含有，其效果也是有限的。

(选择元素)

本实施方式的线材除了上述元素之外，为了进一步提高强度、韧性、延展性等机械特性，还可以选择性地含有Cr、Ni、Co、V、Cu、Nb、Mo、W、Ti、B、REM、Ca、Mg和Zr中的1种以上的元素。以下对各成分的含量进行说明。

Cr：0～0.5质量％

Cr是对微细化珠光体的层间隔以提高线材的强度或拉丝加工性等有效的元素。为了有效地发挥这种作用，优选添加0.1质量％以上。而Cr量过多时，相变结束时间延长，热轧制线材中有可能会生成马氏体或贝氏体等过冷组织，而且机械去氧化皮性也变差，因而将其上限规定为0.5质量％。

Ni：0～0.5质量％

Ni是基本不会对线材的强度提高起作用、但会提高拉丝材料的韧性的元素。为了有效地发挥这种作用，优选添加0.1质量％以上。而当过量地添加Ni时，由于相变结束时间延长，因而将上限值规定为0.5质量％。

Co：0～0.5质量％

Co是对抑制轧制材料中的初析渗碳体的析出有效的元素。为了有效地发挥这种作用，优选添加0.1质量％以上。另一方面，即便是过量地添加Co，其效果也达到饱和，经济上很浪费，因而将其上限值规定为0.5质量％。

V：0～0.5质量％

V通过在铁素体中形成微细的碳氮化物，从而在防止加热时的奥氏体粒的粗大化的同时、对轧制后的强度提高也发挥作用。为了有效地发挥这种作用，优选添加0.05质量％以上。但是，当过量地添加时，碳氮化物的形成量变得过多，同时碳氮化物的粒径也增大，因而将上限规定为0.5质量％。

Cu：0～0.2质量％

Cu具有提高极细钢丝的耐腐蚀性的效果。为了有效地发挥这种作用，优选添加0.1质量％以上。但是，当过量地添加时，其会与S反应而在晶界中偏析CuS，因而在线材制造过程中会在钢锭或线材等中产生瑕疵。为了防止这种不良影响，将其上限规定为0.2质量％。

Nb：0～0.1质量％

Nb具有提高极细钢丝的耐腐蚀性的效果。为了有效地发挥这种作用，优选添加0.05质量％以上。但是，当过量地添加Nb时，由于相变结束时间延长，因而将上限值规定为0.1质量％。

Mo：0～0.2质量％

Mo具有在珠光体成长界面浓缩、通过所谓的溶质拖曳效应来抑制珠光体成长的效果。通过适量添加，可以仅抑制600℃以上高温区域的珠光体的成长，可抑制层间隔大的粗珠光体的生成。另外，Mo还具有抑制铁素体生成、淬火性提高的效果，对于非珠光体组织的减少也是有效的。当Mo为过量时，会抑制整个温度区域的珠光体成长、钢丝韧化需要很长时间、导致生产率的降低，同时粗大的Mo₂C碳化物析出、拉丝加工性降低。因而，将Mo的含量规定为0.2质量％以下。优选的含量为0.005～0.06质量％。

W：0～0.2质量％

W与Mo同样，具有在珠光体成长界面浓缩、通过所谓的溶质拖曳效应来抑制珠光体成长的效果。通过适量添加，可以仅抑制600℃以上高温区域的珠光体的成长，可抑制层间隔大的粗珠光体的生成。另外，W还具有抑制铁素体生成、淬火性提高的效果，对于非珠光体组织的减少也是有效的。当W为过量时，会抑制整个温度区域的珠光体成长、钢丝韧化需要很长时间、导致生产率的降低，同时粗大的W₂C碳化物析出、拉丝加工性降低。因而，将W的含量规定为0.2质量％以下。优选的含量为0.005～0.06质量％。

Ti：0～0.1质量％

Ti是脱氧元素，还具有将促进拉丝后的时效效果的N固定的效果。过量的添加会促进硬质的Ti碳化物的析出、导致钢丝的延展性恶化和拉丝性恶化，因而规定为包括0质量％的0.1质量％以下。

B：0～30ppm

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、贝氏体等非珠光体析出的生成。B含量为4ppm以上时，可以强烈地获得该效果。而当过量添加B时，会在奥氏体中促进粗大的Fe₃(CB)₆碳化物的析出，对拉丝性造成不良影响。为了满足上述特性，将B含量的上限值规定为30ppm。优选的含量为4～15ppm、更优选为8～12ppm。

REM：0～50ppm

REM对于S的无害化是有效的，但过度添加会生成氧化物，导致断线，因而将含量的上限规定为50ppm。

Ca：0～50ppm

Ca对于减少硬质氧化铝系夹杂物是有效的，但过度添加会生成氧化物，导致断线，因而将含量的上限规定为50ppm。

Mg：0～50ppm

Mg变为微细的氧化物，将钢的组织微细化，从而提高延展性。超过50ppm时，由于以氧化物为起点易于发生断线，因而将含量的上限规定为50ppm。

Zr：0～100ppm

Zr由于以ZrO的形式成为奥氏体的析晶核，因而具有提高奥氏体的等轴率、降低中心偏析的效果，但超过100ppm时，由于以氧化物为起点易于发生断线，因而将含量的上限规定为100ppm。

(第2实施方式)

(钢丝的构成)

本发明的第2实施方式为通过对第1实施方式的线材以1.3以上的实际变形实施冷拉丝而获得的抗拉强度为1800MPa以上的钢丝。该钢丝的相对于钢丝长度方向垂直的截面的表层区域(第2表层区域)的0.5％以下的面积被初析渗碳体占据。

这里，第2表层区域是指从钢丝表层(截面中的边缘部)至20μm内部的区域。

对如此获得的钢丝还可实施钢铁发蓝处理、热浸镀锌、热浸镀铝-锌合金等作为最终处理。

实施例

以下举出实施例进一步具体地说明本发明，但本发明当然并不仅限于下述实施例，当然可在能够适于本发明主旨的范围内适当加以变更进行实施，这些方式均包含在本发明的技术范围内。

表1和表2中示出本发明的实施例1～15及比较例1～19中所用的A钢～V钢的化学成分。此外，表1～6中，对于不属于上述规定范围内的数值或不利结果等标以下划线。

对含有表1和表2所示化学成分的钢的钢坯进行加热后，利用热轧加工成直径为7～18mm的线材，在规定温度下卷绕后，实施钢丝韧化处理。

将轧制线材卷绕成环状后，利用直接熔融盐浸渍(DLP)或斯太尔摩冷却线实施钢丝韧化处理。对于从850℃至650℃的冷却速度Y而言，当为DLP时，使用相同成分和直径的线材制作4根600mm长度的试验片，在其中心部埋入热电偶，使用电炉加热至850℃以上后，浸渍于盐槽中，测定时间和温度，计算出从850℃冷却至650℃时的平均冷却速度。当为斯太尔摩冷却线(鼓风冷却)时，在传送带上利用放射温度计测定线材重叠部的温度，计算出从850℃冷却至650℃时的平均冷却速度。

为了测定轧制线材的珠光体组织的面积率和初析渗碳体面积率，将直径为1.0～1.5m的环状的线材1环分成8等分，鉴定TS最高的部位和最低的部位。从连续的环的相当于这些部位的部分切出10mm长度的样品，按照能够观察到垂直于长度方向的截面(C截面)的方式进行树脂填埋后，实施氧化铝研磨，使用饱和苦醛进行腐蚀，并实施SEM观察。

关于珠光体组织的面积率而言，在距离上述2部位(TS最高的部位和最低的部位)的表层为1/4D深度的部分(D＝直径)的200×200μm的正方形区域上在圆周方向上每隔90度选定出4个位置。用3000倍测定该选定位置，将除去了渗碳体分散为粒状的伪珠光体部、板状渗碳体以比周围粗3倍以上的层间隔分散的贝氏体部、沿着奥氏体析出的晶界铁素体部以及初析渗碳体部后的面积率作为珠光体组织的面积率，利用图像解析进行测定，将4个位置的平均值作为珠光体组织的面积率求得。

对初析渗碳体的面积率的SEM拍摄位置进行说明。

线材中心区域是选定TS最低部位的截面上距离中心点为半径100μm的区域。

线材表层区域是在TS最高部位的截面上的边缘部附近的50×50μm正方形的区域上在圆周方向上每隔90度选定出4个位置。

以5000倍测定这些选定位置，利用图像解析测定厚度为100nm左右以上的初析渗碳体的面积率。

此外，对于表层区域，使用4个位置的测定结果的最大值。

线材的拉丝特性如下确认：准备通过酸洗除去轧制线材的氧化皮后再利用磷酸盐处理赋予了磷酸锌覆膜的长度为10m的线材，进行每1道次的断面收缩率为16～20％的单头式拉丝，获得直径为3～10mm的高强度拉丝材料。观察此时拉丝中有无断裂，确认了拉丝特性。另外，对进行拉丝得到的钢丝根据需要实施了钢铁发蓝处理、热浸镀锌、热浸镀铝-锌合金等。之后进行绞线试验，确认了是否发生分层。

另外，为了测定进行拉丝得到的钢丝的初析渗碳体面积率，由直径为3～8mm的钢丝中切出10mm长度的样品，按照能够观察到垂直于长度方向的截面(C截面)的方式进行树脂填埋后，实施氧化铝研磨，使用饱和苦醛进行腐蚀，并实施SEM观察。

SEM的拍摄位置是选定钢丝截面上的周边部附近的20μm×50μm的长方形区域。

以10000倍测定该选定位置，利用图像解析测定厚度为50nm以上的初析渗碳体的面积率。

由这些结果确认了，当抑制轧制线材的表层区域和中心区域的初析渗碳体分率时，在拉丝后的钢丝中可以抑制分层和拉丝时的断线。将上述测定结果示于表3～6。

表3～表6中示出实施例1～15及比较例1～19的线材及钢丝的制造条件和测定结果。

由表3、表4所示的实施例1～15可知，通过在适当地控制线材的含有元素的量的基础上抑制了轧制线材的表层和中心区域的初析渗碳体分率时，可以抑制拉丝后的钢丝中的分层及拉丝断线的发生。另外，还可获得很高的最终拉丝TS。

比较例1中，虽然使用了B钢，但由于熔融盐温度低，因而生成了大量贝氏体组织，发生了分层。

比较例2、4、5、8、9中，虽然分别使用了G钢、H钢、I钢、K钢、L钢，但由于奥氏体区域(850℃至650℃)的冷却速度慢于规定值，因而在线材表层区域和中心区域无法抑制初析渗碳体。

比较例3中，虽然使用了G钢，但由于卷绕温度和冷却开始时的线材温度过高，因而线材的延展性恶化，在拉丝过程中发生了断线。

比较例6中，虽然使用了I钢，但由于冷却开始时的线材温度高，因而线材的延展性降低，在拉丝过程中发生了断线。

比较例7中，虽然使用了J钢，但卷绕温度和冷却开始时的线材温度过低，用于钢丝韧化的冷却开始温度时的线材温度降低，生成了初析渗碳体。因而，发生了拉丝过程中的断线或在拉丝材料中发生了分层。

另外，比较例10～13中，由于分别使用了Al量过少的M钢、N钢、O钢、P钢，因而无法抑制初析渗碳体的生成。

比较例14中，由于使用了Al量过多的Q钢，因而生成了大量贝氏体组织，发生了分层。

比较例15中，由于使用了C量过多的R钢，因而生成了初析渗碳体，在拉丝过程中发生了断线。

比较例16中，由于使用了C量过少的S钢，因而钢丝无法满足规定的TS。

比较例17中，由于使用了Si量过多的T钢，因而生成了大量贝氏体组织，发生了分层。

比较例18中，由于使用了Mn量过多的U钢，因而在中心偏析部生成了微马氏体，线材的延展性恶化，在拉丝过程中发生了断线。

比较例19中，由于使用了O量过多的V钢，因而生成了粗大的夹杂物，在拉丝过程中发生了断线。

图2、3示出Al添加量与线材表层区域和中心区域的初析渗碳体面积率的关系，图4、5示出C添加量与线材表层区域和中心区域的初析渗碳体面积率的关系。通过多于0.1质量％的Al的添加，可以抑制初析渗碳体。图6示出850～650℃的奥氏体区域的冷却速度和C添加量与初析渗碳体面积率的关系。可知通过在满足Y≥exp((C％-0.9)/0.08)(式1)的条件下对具有本发明组成的钢进行冷却并实施钢丝韧化，可以抑制初析渗碳体，而即便是在满足式(1)的条件下对具有比较例组成的钢进行冷却并实施钢丝韧化也无法抑制初析渗碳体。

产业上的可利用性

根据本发明，可以在高生产率下成品率良好且廉价地提供适于PC钢丝、PC绞线、桥梁用PWS金属丝等用途的拉丝性优异的高强度线材。因而，本发明充分具有产业上的可利用性。

Claims (6)

1.一种线材，其包含0.90～1.30质量％的C、0.1～1.2质量％的Si、0.1～1.0质量％的Mn、超过0.1质量％且小于0.6质量％的Al、0～0.02质量％的P、0～0.02质量％的S、10～60ppm的N、10～40ppm的O、0～0.5质量％的Cr、0～0.5质量％的Ni、0～0.5质量％的Co、0～0.5质量％的V、0～0.2质量％的Cu、0～0.1质量％的Nb、0～0.2质量％的Mo、0～0.2质量％的W、0～0.1质量％的Ti、0～30ppm的B、0～50ppm的REM、0～50ppm的Ca、0～50ppm的Mg、0～100ppm的Zr以及含有Fe和不可避免杂质的剩余部分，

其特征在于，该线材的相对于长度方向垂直的截面的97％以上的面积被珠光体组织占据，所述截面的中心区域的0.5％以下的面积和所述截面的第1表层区域的0.5％以下的面积被初析渗碳体组织占据。

2.根据权利要求1所述的线材，其特征在于，所述线材的所述截面被所述珠光体组织、所述初析渗碳体、贝氏体组织、伪珠光体组织、铁素体组织、晶界铁素体组织、马氏体组织占据。

3.权利要求1或2所述的线材的制造方法，其特征在于，具备以下工序：

对钢坯进行热轧以获得轧制线材的工序，所述钢坯包含0.90～1.30质量％的C、0.1～1.2质量％的Si、0.1～1.0质量％的Mn、超过0.1质量％且小于0.6质量％的Al、0～0.02质量％的P、0～0.02质量％的S、10～60ppm的N、10～40ppm的O、0～0.5质量％的Cr、0～0.5质量％的Ni、0～0.5质量％的Co、0～0.5质量％的V、0～0.2质量％的Cu、0～0.1质量％的Nb、0～0.2质量％的Mo、0～0.2质量％的W、0～0.1质量％的Ti、0～30ppm的B、0～50ppm的REM、0～50ppm的Ca、0～50ppm的Mg、0～100ppm的Zr以及含有Fe和不可避免杂质的剩余部分；

将所述轧制线材进行卷绕的工序；

对850℃～920℃的所述轧制线材开始冷却，按照将所述轧制线材的从850℃冷却至650℃的期间的冷却速度Y控制成满足式1的方式进行骤冷，并在所述轧制线材为500℃以上且小于650℃的温度下结束珠光体相变，从而进行钢丝韧化的工序，其中所述冷却速度Y的单位为℃/s，

Y≥exp((C％-0.9)/0.08)式1。

4.权利要求1或2所述的线材的制造方法，其特征在于，具备以下工序：

对钢坯进行热轧以获得轧制线材的工序，所述钢坯包含0.90～1.30质量％的C、0.1～1.2质量％的Si、0.1～1.0质量％的Mn、超过0.1质量％且小于0.6质量％的Al、0～0.02质量％的P、0～0.02质量％的S、10～60ppm的N、10～40ppm的O、0～0.5质量％的Cr、0～0.5质量％的Ni、0～0.5质量％的Co、0～0.5质量％的V、0～0.2质量％的Cu、0～0.1质量％的Nb、0～0.2质量％的Mo、0～0.2质量％的W、0～0.1质量％的Ti、0～30ppm的B、0～50ppm的REM、0～50ppm的Ca、0～50ppm的Mg、0～100ppm的Zr以及含有Fe和不可避免杂质的剩余部分；

将所述轧制线材卷绕的工序；

将850℃～920℃的所述轧制线材在所述卷绕工序后立即直接浸渍于500℃～600℃的熔融盐中或者进行鼓风冷却，从而按照将从850℃冷却至650℃的期间的冷却速度Y控制成满足式1的方式进行钢丝韧化处理的工序，其中所述冷却速度Y的单位为℃/s，

Y≥exp((C％-0.9)/0.08)式1。

5.一种钢丝，其特征在于，其是通过将线材进行拉丝而获得的，所述线材包含0.90～1.30质量％的C、0.1～1.2质量％的Si、0.1～1.0质量％的Mn、超过0.1质量％且小于0.6质量％的Al、0～0.02质量％的P、0～0.02质量％的S、10～60ppm的N、10～40ppm的O、0～0.5质量％的Cr、0～0.5质量％的Ni、0～0.5质量％的Co、0～0.5质量％的V、0～0.2质量％的Cu、0～0.1质量％的Nb、0～0.2质量％的Mo、0～0.2质量％的W、0～0.1质量％的Ti、0～30ppm的B、0～50ppm的REM、0～50ppm的Ca、0～50ppm的Mg、0～100ppm的Zr以及含有Fe和不可避免杂质的剩余部分；并且相对于长度方向垂直的截面的97％以上的面积被珠光体组织占据，所述截面的中心区域的0.5％以下的面积和所述截面的第1表层区域的0.5％以下的面积被初析渗碳体组织占据，

所述钢丝具有1800MPa以上的抗拉强度，且相对于长度方向垂直的截面的第2表层区域的0.5％以下的面积被初析渗碳体占据。

6.根据权利要求5所述的钢丝，其特征在于，其具有镀锌层或镀铝-锌合金层。

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