CN102597291B - 钢线锯用线材及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

关于C、Si、Mn及Cr的含量，用下述（式1）表示的参数P的值在1000以上。金属组织以98%以上的面积率含有拉线加工珠光体，直径为0.05mm～0.18mm，抗拉强度为4000MPa以上，在夹钳间隔为100mm、且负载了张力的扭转试验中的扭转次数为5次以上，所述张力的大小为抗拉强度×线材的截面积×0.5。P＝1098×[C]＋98×[Si]－20×[Mn]＋167×[Cr]（式1），（式1）中，[C]、[Si]、[Mn]及[Cr]分别为C、Si、Mn及Cr的含量（质量%）。

Description

钢线锯用线材及其制造方法
技术领域
本发明涉及金属材料、陶瓷材料及半导体材料等的切断中使用的钢线锯用线材及其制造方法。
背景技术
在Si单晶、Si多晶、蓝宝石、SiC单晶等的切断中使用钢线锯。而且，提出了钢线锯用钢琴线及钢线锯用钢线等（专利文献1及2）。对于钢线锯，要求线径细且高强度。
此外，对于轮胎及传送带等的增强中所用的钢丝绳的线材，也与钢线锯同样，要求线径细且高强度。而且，提出了钢丝绳用的多种线材（专利文献3～9）。
作为钢线锯，已知有游离磨粒钢线锯及固定磨粒钢线锯。固定磨粒钢线锯例如通过将金刚石等磨粒通过Ni电沉积在钢线锯用线材上而构成。固定磨粒钢线锯可用于发光二极管（LED）的基板等中采用的蓝宝石及半导体部件等中采用的SiC单晶等的切断。蓝宝石及SiC单晶比Si单晶价格高。因此，在从蓝宝石及SiC单晶的锭切出基板时，重要的是减小切削费用。所以，要求固定磨粒钢线锯用线材的线径更细。目前，作为固定磨粒钢线锯用线材，主要采用比钢丝绳细的线径为0.18mm左右的线材。
但是，如果采用线径细的钢线锯进行被切断材料的切断，则在切断中钢线锯容易断裂。如果切断中钢线锯断裂，则不得不中止切断，因此成品率下降。所以，被切断材料越是高价的，抑制钢线锯断裂的必要性越高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-309627号公报
专利文献2：日本特开2002-212676号公报
专利文献3：日本特开2003-334606号公报
专利文献4：日本特开平8-291369号公报
专利文献5：日本特开平6-293938号公报
专利文献6：日本特开平11-199980号公报
专利文献7：日本特开2009-280836号公报
专利文献8：日本特开平11-323496号公报
专利文献9：日本特开平11-269607号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于，提供一种能够抑制在切断被切断材料时发生的断线的钢线锯用线材及其制造方法。
用于解决问题的手段
本发明人等对产生断线的原因进行了锐意研究，结果发现：在切断被切断材料时钢线锯产生扭转，该扭转为断线的主要原因。
另外，本发明人等发现：对于抑制这样的断线，在负载了规定的张力的扭转试验中产生断裂的扭转次数是重要的。以往，采用拉伸试验中的颈缩率及断裂延伸率以及扭转试验中的扭转次数等作为线材的延展性的指标，但用这些指标来评价耐断线性是困难的。
此外，本发明人等还发现：要提高耐断线性，抑制拉线加工珠光体以外的组织（铁素体、贝氏体）的生成及抑制拉线加工应变是重要的。再有，推测通过抑制拉线加工应变耐断线性提高，是因为可抑制珠光体的渗碳体间间隔（层状间隔）的不均。这里，所谓拉线加工珠光体，是由珠光体构成的组织通过拉线加工而变形形成的组织。所以，在拉线加工珠光体中，因受拉线加工的影响铁素体及渗碳体向拉线方向延伸，铁素体及渗碳体层叠在与拉线方向在大致垂直的方向。
另外，本发明人等还发现：要通过抑制拉线加工应变来制造高强度的钢线锯用线材，C、Si、Mn及Cr的各含量满足规定的关系是重要的。
本发明是基于这些发现而完成的。作为本发明的要旨的地方如下。
（1）一种钢线锯用线材，其特征在于，以质量%计含有：
C：0.87%～1.2%、
Si：0.02%～2.0%、
Mn：0.1%～1.0%、及
Cr：0.5%以下，
关于C、Si、Mn及Cr的含量，用下述（式1）表示的参数P的值在1000以上，
P含量为0.015%以下，
S含量为0.015%以下，
N含量为0.01%以下，
剩余部分包含Fe及不可避免的杂质；
金属组织以98%以上的面积率含有拉线加工珠光体；
直径为0.05mm～0.18mm；
抗拉强度为4000MPa以上；
在夹钳间隔为100mm、且负载了张力的扭转试验中的扭转次数为5次以上，所述张力的大小为抗拉强度×线材的截面积×0.5；
P＝1098×[C]＋98×[Si]－20×[Mn]＋167×[Cr]    （式1）
（（式1）中，[C]、[Si]、[Mn]及[Cr]分别为C、Si、Mn及Cr的含量（质量%）。）
（2）根据上述（1）所述的钢线锯用线材，其特征在于，
C含量为0.92质量%以上，
所述参数P的值在1050以上，
所述金属组织以99%以上的面积率含有所述拉线加工珠光体。
（3）根据上述（1）或（2）所述的钢线锯用线材，其特征在于，扭转抗拉强度为抗拉强度的85%以上。
（4）根据上述（1）～（3）中任一项所述的钢线锯用线材，其特征在于，扭转拉伸延伸率为2%以上。
（5）根据上述（1）～（4）中任一项所述的钢线锯用线材，其特征在于，表层部与中心部之间的维氏硬度的差为100以下，所述表层部是在距所述钢线锯用线材的表面的深度为直径×0.2以下的范围内，所述中心部是在距所述钢线锯用线材的中心的距离为直径×0.2以下的范围内。
（6）根据上述（1）～（5）中任一项所述的钢线锯用线材，其特征在于，所述钢线锯用线材的表层部的残留应力为－100MPa以下。
（7）根据上述（1）～（6）中任一项所述的钢线锯用线材，其特征在于，以质量%计，含有选自以下元素中的至少一种：
Ni：1.0%以下、
Cu：0.5%以下、
Mo：0.5%以下、
V：0.5%以下、及
B：0.0050%以下。
（8）一种钢线锯用线材的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
对钢坯进行热轧，以10℃/秒以上的速度进行冷却，得到线径为6mm以下、且含有97%以上的珠光体的组织的热轧线材的工序，该珠光体中的渗碳体厚度为0.03μm以下，
进行所述热轧线材的一次拉线加工，得到一次拉线加工材的工序，
对所述一次拉线加工材进行最终的铅浴淬火处理，得到含有98%以上的珠光体的组织的铅浴淬火材的工序，该珠光体中的渗碳体厚度为0.02μm以下，和
将拉线加工应变ε规定为低于4.5，进行所述铅浴淬火材的精拉线加工的工序；
其中，所述钢坯以质量%计含有：
C：0.87%～1.2%、
Si：0.02%～2.0%、
Mn：0.1%～1.0%、及
Cr：0.5%以下，
关于C、Si、Mn及Cr的含量，用下述（式1）表示的参数P的值在1000以上，
P含量为0.015%以下，
S含量为0.015%以下，
N含量为0.01%以下，
剩余部分包含Fe及不可避免的杂质；
关于所述拉线加工应变ε，用下述（式2）表示的参数Q的值为380以上，
P＝1098×[C]＋98×[Si]－20×[Mn]＋167×[Cr]（式1）
Q＝99×[C]＋2.7×exp（ε/2）/（0.075－0.0112×[C]）（式2）
（（式1）及（式2）中，[C]、[Si]、[Mn]及[Cr]分别为C、Si、Mn及Cr的含量（质量%）。）
（9）根据上述（8）所述的钢线锯用线材的制造方法，其特征在于，
所述钢坯的C含量为0.92质量%以上，
所述参数P的值为1050以上，
所述参数Q的值超过440，
所述热轧线材的组织以98%以上的量含有渗碳体厚度为0.03μm以下的珠光体，
所述铅浴淬火材的组织以99%以上的量含有渗碳体厚度为0.02μm以下的珠光体。
（10）根据上述（8）或（9）所述的钢线锯用线材的制造方法，其特征在于，所述钢坯以质量%计进一步含有选自以下元素中的至少一种：
Ni：1.0%以下、
Cu：0.5%以下、
Mo：0.5%以下、
V：0.5%以下、及
B：0.0050%以下。
（11）根据上述（8）～（10）中任一项所述的钢线锯用线材的制造方法，其特征在于，所述热轧的精轧温度为850℃以上。
（12）根据上述（8）～（11）中任一项所述的钢线锯用线材的制造方法，其特征在于，通过对所述一次拉线加工材进行最终的铅浴淬火处理而得到所述铅浴淬火材的工序具有下述工序：
将所述一次拉线加工材保持在950℃～1100℃的工序，和
接着，将所述一次拉线加工材保持在520℃～600℃的工序。
发明效果
根据本发明，能够兼顾高强度及高耐断线性。所以，如果采用该钢线锯用线材构成钢线锯，能够减小切削费用，同时能够抑制在切断被切断材料时发生的断线。
附图说明
图1是表示张力扭转次数与断线次数的关系的图。
具体实施方式
本发明人对切断蓝宝石及SiC单晶等被切断材料时发生的钢线锯的断裂和钢线锯用线材的延展性的关系进行了详细的分析。结果明确：在拉伸试验中的颈缩率及断裂延伸率、以及扭转试验中的扭转次数等以往的指标，不能充分地评价钢线锯用线材的耐断线性。以往，在扭转试验中，以线径的100倍的间隔牢固地夹持试验片的两端，一边以不弯曲的程度拉紧线材，一边使一方夹钳向固定方向旋转，测定断裂时的扭转次数。
因而，本发明人等对用于评价钢线锯用线材的耐断线性的新指标进行了研究。其结果发现：在负载了规定的张力的扭转试验中产生断裂的扭转次数（张力扭转次数）是重要的。例如，在将夹钳间隔规定为100mm、负载的张力为线材的抗拉强度×线材的截面积×0.5的扭转试验中的扭转次数是重要的。在以往的扭转试验中，在线材的线径为0.3mm的情况下，夹钳间隔为30mm，线材所负载的张力最大为线材的抗拉强度×线材的截面积×0.1左右。所以，在将夹钳间隔规定为100mm、负载的张力为线材的抗拉强度×线材的截面积×0.5的扭转试验中，与以往的扭转试验相比较，夹钳间隔延长，负载的张力增大。
由于负载了规定的张力的扭转试验中的扭转次数是重要的，因此认为耐断线性是否优良受到钢线锯用线材发生断线的部位的曲率及钢线锯用线材所负载的张力的影响较大。
另外判明：在不负载张力而赋予多次扭转的状态下夹持钢线锯用线材、直接进行拉伸试验时的抗拉强度及延伸率，对于耐断线性的评价也是有效的指标。
而且判明：作为如此的指标，特别是在赋予5次扭转的状态下的抗拉强度（扭转抗拉强度）相对于在不赋予扭转的状态下的抗拉强度的比例（扭转抗拉强度率）、及在赋予5次扭转的状态下的断裂延伸率（扭转拉伸延伸率）是有效的。这些指标之所以有效，认为是因为在实际的被切断材料的切断时，钢线锯产生扭转，而且负载张力。这里，所谓在不赋予扭转的状态下的抗拉强度，是可通过通常的拉伸试验求出的抗拉强度。
此外，本发明人等对张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率与钢线锯用线材的组织形态、残留应力及与拉线加工方向垂直的截面上的硬度分布的关系进行了种种分析。其结果是，判明：晶界铁素体及贝氏体等珠光体（拉线加工珠光体）以外的组织（非珠光体组织）的百分数（比例）、表层部和中心部之间的硬度差、以及表层部的残留应力影响张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。另外，还判明：珠光体中的渗碳体的间隔（层状间隔）的不均及渗碳体的厚度也对耐断线性产生影响。
即，本发明人等发现：对于抑制钢线锯用线材的断线，抑制非珠光体组织的生成、减小表层部和中心部之间的硬度差、及向表层部赋予压缩残留应力也是有效的。此外，还得到了下述见识：定性地降低层状间隔的不均及降低渗碳体的厚度对于提高耐断线性是有效的。再有，晶界铁素体与和渗碳体形成层状的铁素体（层状铁素体）不同，是生成于原奥氏体的晶界上的铁素体被拉线加工而成的铁素体。
晶界铁素体及贝氏体等非珠光体组织成为局部应变集中的原因。因此，要提高钢线锯用线材的耐断线性，特别是降低非珠光体组织的百分数是有效的。晶界铁素体及贝氏体由于在对热轧后的线材进行冷却时生成，因此例如通过提高热轧后的冷却速度，能够抑制非珠光体组织的生成，能够提高热轧线材的珠光体组织的百分数。
此外，在珠光体组织中，越是层状间隔大的部分强度越低，应变越容易集中在该部分。因此，在层状间隔不均匀的情况下，在层状间隔大的部分容易发生断线。所以，更优选降低层状间隔的不均。有拉线加工应变越大，层状间隔的不均越增大的倾向，因而认为通过抑制拉线加工应变可提高耐断线性。
另外，本发明人等对用于制造张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率高的抗拉强度为4000MPa以上的钢线锯用线材的条件进行了研究。在制造钢线锯用线材时，例如对高碳钢的热轧线材进行一次拉线加工形成规定的线径，然后进行最终的铅浴淬火处理、镀黄铜处理及精拉线加工等。此外，根据要制造的钢线锯用线材的线径，在一次拉线加工后，在最终的铅浴淬火处理工序前，根据需要进行中间热处理及中间拉线加工（二次拉线加工）。也就是说，进行与钢丝绳的线材同样的处理。这里，所谓铅浴淬火处理，是在通过加热保持一次拉线加工材使组织奥氏体化后，为了使其恒温相变成珠光体而迅速冷却到珠光体相变温度并保持的热处理。
为了使钢线锯用线材高强度化，优选提高拉线加工应变。另一方面，如果拉线加工应变（实际应变）增大，则如上所述，因层状间隔的不均而使耐断线性降低。其结果是，有张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率降低的倾向。也就是说，高强度化和耐断线性的提高具有折衷选择的关系。因此，如果以提高耐断线性为目的而减小拉线加工应变，则难以确保4000MPa以上的强度。特别是，为了确保4300MPa以上的强度，重要的是将拉线加工应变规定为4.5以上，但如果将拉线加工应变规定为4.5以上，则有层状间隔的不均增大，耐断线性容易降低的倾向。
因而，本发明人等为了能够抑制拉线加工应变，对有助于提高钢线锯用线材的强度的元素的含量的平衡反复进行了锐意研究。其结果是，发现：关于C、Si、Mn及Cr的各含量，只要用下述（式1）表示的参数P的值在1000以上，即使抑制了拉线加工应变，也可得到4000MPa以上的强度，如果在1050以上，则可得到超过4300MPa的强度。
P＝1098×[C]＋98×[Si]－20×[Mn]＋167×[Cr]    （式1）
式中，[C]、[Si]、[Mn]及[Cr]分别为C、Si、Mn及Cr的含量（质量%）。
另外，本发明人等发现：在制造钢线锯用线材时，化学成分及热轧后的冷却速度对热轧线材的渗碳体的厚度及铅浴淬火处理后的渗碳体的厚度产生影响。即，在参数P的值为1000以上的情况下，如果将热轧后的冷却速度规定为10℃/秒以上，则可得到含有97%以上的珠光体的组织的热轧线材，该珠光体中的渗碳体厚度为0.03μm以下。此外，在参数P的值为1050以上的情况下，如果将热轧后的冷却速度规定为10℃/秒以上，则可得到含有98%以上的珠光体的组织的热轧线材，该珠光体中的渗碳体厚度为0.03μm以下。
另外判明：如果对热轧线材进行一次拉线加工，根据需要进行中间热处理及中间拉线加工（二次拉线加工），进行最终的铅浴淬火处理，则在参数P的值在1000以上时，可得到含有98%以上的珠光体的组织的铅浴淬火材，该珠光体中的渗碳体厚度为0.02μm以下；在参数P的值在1050以上时，可得到含有99%以上的珠光体的组织的铅浴淬火材，该珠光体中的渗碳体厚度为0.02μm以下。而且判明：从如此的铅浴淬火材得到的钢线锯用线材的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率显著提高。
接着，对钢线锯用线材的组成进行说明。
本发明的实施方式的固定磨粒钢线锯用线材以质量%计，含有C：0.87%～1.2%、Si：0.02%～2.0%、Mn：0.1%～1.0%及Cr：0.5%以下。关于C、Si、Mn及Cr的含量，用上述（式1）表示的参数P的值在1000以上。此外，P含量为0.015%以下，S含量为0.015%以下，N含量为0.01%以下。另外，剩余部分包含Fe及不可避免的杂质。
C：C能够提高铅浴淬火处理后的抗拉强度的增加及拉线加工中的硬化率，可通过小的拉线加工应变提高抗拉强度。如果C含量低于0.87%，则难以通过小的拉线加工应变确保4000MPa以上的强度，如果C含量低于0.92%，则难以确保超过4300MPa的强度。另一方面，如果C含量超过1.2%，则耐断线性下降，此外，铅浴淬火处理时初析渗碳体在奥氏体晶界析出，使拉线加工性劣化。因此，将C含量规定为0.87%～1.2%。此外，为了确保超过4300MPa的强度，将C含量规定为0.92%～1.2%。
Si：Si在通过强化珠光体中的铁素体提高抗拉强度的同时，还呈现脱氧作用。在Si含量低于0.02%时，上述效果不充分。另一方面，如果Si含量超过2.0%，则容易产生使拉线加工性降低的硬质的SiO2系夹杂物，另外，在热轧线材中非珠光体组织即铁素体及贝氏体增加。因此，将Si含量规定为0.02%～2.0%。
Mn：Mn在呈现脱氧及脱硫的作用的同时，通过提高淬透性使铅浴淬火处理后的抗拉强度提高。如果Mn含量低于0.1%，则上述效果不充分。另一方面，如果Mn含量超过1.0%，则在热轧线材中容易产生贝氏体，而且使铅浴淬火处理时的珠光体相变完成所需的处理时间延长，使生产率下降。因此，将Mn含量规定为0.1%～1.0%。
Cr：Cr是有助于热轧后及铅浴淬火处理后的珠光体中的渗碳体的间隔（层状间隔）的微细化的有用元素。为了在提高铅浴淬火处理后的抗拉强度的同时，提高拉线加工硬化率，优选含有0.01%以上的Cr。此外，为了提高强度，提高耐断线性，Cr含量更优选为0.03%以上，进一步优选为0.05%以上。另一方面，如果Cr含量超过0.5%，则在热轧线材中容易产生贝氏体，而且使铅浴淬火处理时的珠光体相变完成所需的处理时间延长，使生产率下降。因此，将Cr含量规定为0.5%以下。
另外，在本实施方式中，重要的是用上述（式1）表示的参数P的值为1000以上，优选为1050以上。如果参数P的值低于1000，则非珠光体组织百分数的降低及渗碳体厚度的降低变得困难，难以提高耐断线性。另外，因铅浴淬火材的强度不充分，如果为了提高耐断线性而将拉线加工应变抑制在较低，则难确保4000MPa以上的抗拉强度。这样，如果参数P的值低于1000，则难以在确保强度的同时通过降低层状间隔的不均来提高耐断线性。此外，参数P的值低于1050的情况下，如果将拉线加工应变抑制在低于4.5，则难以确保超过4300MPa的抗拉强度。再有，因确定了C、Si、Mn及Cr的含量的范围，所以参数P的值为1595.1以下。
P：P使拉线加工性及延展性降低。因此将P含量规定为0.015%以下。
S：S使拉线加工性及延展性降低。因此将S含量规定为0.015%以下。
N：N使延展性降低。因此将N含量规定为0.01%以下。
此外，本实施方式的钢线锯用线材也可以含有选自Ni：1.0%以下、Cu：0.5%以下、Mo：0.5%以下、V：0.5%以下及B：0.0050%以下之中的至少一种。
Ni：Ni具有使铅浴淬火处理时通过相变生成的珠光体成为拉线加工性良好的珠光体的作用。可是，即使Ni含量超过1.0%，也得不到与含量相称的效果。因此，优选将Ni含量规定为1.0%以下。此外，在Ni含量低于0.05%时，难得到上述效果。因此，优选将Ni含量规定为0.05%以上。
Cu：Cu是通过析出硬化有助于高强度化的元素。可是，即使Cu含量超过0.5%，也得不到与含量相称的效果。因此，优选将Cu含量规定为0.5%以下。此外，在Cu含量低于0.01%时，难得到上述效果。因此，优选将Cu含量规定为0.01%以上。
Mo：Mo具有使珠光体的层状间隔微细化，提高铅浴淬火处理后的抗拉强度的效果。可是，如果Mo含量超过0.5%，就得不到与含量相称的效果。此外，珠光体相变延迟，处理时间延长，使生产率下降。因此，优选将Mo含量规定为0.5%以下。此外，在Mo含量低于0.05%时，难得到上述效果。因此，优选将Mo含量规定为0.05%以上。
V：V具有使珠光体的层状间隔微细化，提高铅浴淬火处理后的抗拉强度的效果。可是，即使V含量超过0.5%，也得不到与含量相称的效果。因此，优选将V含量规定为0.5%以下。此外，在V含量低于0.05%时，难得到上述效果。因此，优选将V含量规定为0.05%以上。
B：B具有抑制铁素体的生成的效果。可是，如果B含量超过0.0050%，则拉线加工性下降。因此，优选将B含量规定为0.0050%以下。此外，在B含量低于0.0001%时，难得到上述效果。因此，优选将B含量规定为0.0001%以上。
再有，也可以含有Nb、Ti及Al，但Nb含量优选为0.01%以下，Ti含量优选为0.01%以下，Al含量优选为0.005%以下。如果Nb含量超过0.01%，则Nb的碳氮化物的生成量增大，同时该碳氮化物容易变得粗大。因此，有时钢线锯断线的频率增加。如果Ti含量超过0.01%，则因与Nb同样的理由，有时钢线锯断线的频率增加。如果Al含量超过0.005%，则Al的氧化物增加，拉线加工时的断线及钢线锯断线的频率容易增加。因这些理由，优选Nb含量为0.01%以下，Ti含量为0.01%以下，Al含量为0.005%以下。
接着，对本发明的实施方式的钢线锯用线材的组织进行说明。再有，在本实施方式的钢线锯用线材的组织中不产生微小的空隙。
在本实施方式的钢线锯用线材中，金属组织以98%以上的面积率含有拉线加工珠光体组织。如果拉线加工珠光体组织的面积率低于98%，则即使层状间隔的不均在规定的范围内，也难得到良好的张力扭转次数，难以兼顾高强度及耐断线性。为了得到4300MPa以上的抗拉强度，拉线加工珠光体组织的面积率优选为99%以上。
而且，为了提高耐断线性，优选尽量减小拉线加工珠光体组织中的层状间隔的不均。不均的程度没有特别的限定，但例如优选减小与拉线加工方向垂直的截面上的层状间隔的最大值和最小值的比，特别优选将该比值规定为10以下。为了抑制层状间隔的不均，优选降低拉线加工应变。
本实施方式的钢线锯用线材的线径为0.05mm～0.18mm，优选为0.08mm～0.16mm。如此因线径非常细，因而能够降低被切断材料的切断费用。也就是说，能够提高被切断材料的利用效率。其结果是，在将蓝宝石及SiC单晶等高价材料切断为较薄时等能够优选采用。如果线径低于0.05mm，则有时抗拉强度及耐断线性不充分。此外，如果线径超过0.18mm，则切断时的切断费用增大，被切断材料的利用效率降低。
如此，由于本实施方式的钢线锯用线材非常细，因而要求高的抗拉强度。为了高精度地切断被切断材料，因此需要负载高的张力。本实施方式的钢线锯用线材由于抗拉强度为4000MPa以上，优选超过4300MPa，因而在切断蓝宝石及SiC单晶等被切断材料的情况下，可负载高的张力。再有，抗拉强度的上限尽管没有特别的限定，但是优选为5200MPa以下。因为如果抗拉强度超过5200MPa，则有耐断线性下降的可能性。
此外，在本实施方式中，距表面的深度为线径×0.2以下的范围内的表层部与距中心的距离为线径×0.2以下的范围内的中心部之间的维氏硬度的差（HV硬度差）优选为100以下。在该HV硬度差为100以下时，能够进一步得到优良的延展性及扭转特性。另外，HV硬度差更优选为50以下。要降低HV硬度差，通过调整钢线锯用线材所含的成分来提高强度是有效的，参数P的值为1000以上是特别重要的。
此外，为了降低HV硬度差，抑制精拉线加工中的加工发热是重要的。而且，为了抑制加工发热，例如降低拉线加工速度、使用金刚石拉丝模、调整拉丝模角度等拉丝模形状、将最终拉丝模的断面收缩率控制在10%以下、使用摩擦系数为0.1以下的润滑剂、将润滑剂的温度控制在70℃以下等的技术是有效的。此外，通过在精拉线加工后实施矫直加工，还可以降低HV硬度差。通过适宜组合这些技术，可更确实且容易地降低HV硬度差。
在采用含有本实施方式的钢线锯用线材的钢线锯，例如固定磨粒钢线锯、游离磨粒钢线锯来切断锭时，对钢线锯用线材负载张力。因此，为了抑制断线，优选对钢线锯用线材的表层部赋予压缩残留应力。例如，优选表层部中的残留应力为－100MPa以下。由于残留应力的符号将拉伸方向作为正，因此残留应力为－100MPa以下是指压缩残留应力为100MPa以上。在线材表层部的残留应力为－100MPa以下时，能够得到更加优良的耐断线性。这里，所谓表层部，例如是距钢线锯用线材的表面的深度为直径×0.2以下的范围内的部分。
为了使表层部的残留应力形成压缩残留应力，钢线锯用线材所含的成分的调整是有效的，参数P的值在1000以上是特别重要的。此外，无论是通过将最终拉丝模的断面收缩率控制在10%以下，还是通过在精拉线加工后进行矫直加工或喷丸处理，都能够对表层部赋予－100MPa以下的残留应力。
如上所述，将夹钳间隔为100mm、且负载的张力为线材的抗拉强度×线材的截面积×0.5的扭转试验中的扭转次数（张力扭转次数）作为钢线锯用线材的耐断线性的指标是非常有效的。图1中示出张力扭转次数与切断蓝宝石时的固定磨粒钢线锯的断线次数的关系的一例子。纵轴的断线次数表示固定磨粒钢线锯的每1000km单位的断线次数。从图1得知，在张力扭转次数低于5次时，断线次数显著提高，如果拉伸扭转次数为5次以上，则断线次数极度降低。所以，将张力扭转次数规定为5次以上。此外，如图1所示，如果张力扭转次数为8次以上，则断线次数进一步降低，因而拉伸扭转次数优选为8次以上。在张力扭转次数为8次以上时，能够得到更加优良的耐断线性。
此外，在本实施方式的钢线锯用线材中，扭转抗拉强度相对于在不赋予扭转的状态下的抗拉强度的比例（扭转抗拉强度率）优选为85%以上。另外，扭转拉伸延伸率优选为2%以上。如上所述，扭转抗拉强度及扭转拉伸延伸率是在赋予5次扭转的情况下直接进行拉伸试验时的抗拉强度及断裂延伸率。扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率适合作为包含钢线锯用线材的钢线锯的耐断线性的指标。为了进一步降低断线频率，扭转抗拉强度率更优选为90%以上。
再有，在测定扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率时，例如将夹钳间隔规定为100mm，在不负载张力而赋予5次扭转的状态下夹持试验片的两端，直接进行拉伸试验就可以。
作为在赋予5次扭转的状态下进行拉伸试验时的抗拉强度及延伸率的劣化的原因，认为层状间隔的不均及非珠光体组织是原因。所以，要提高扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率，优选谋求降低层状间隔的不均及减少非珠光体组织。
接着，对本实施方式的钢线锯用线材的制造方法进行说明。
在制造本实施方式的钢线锯用线材时，首先，在进行了具有上述化学成分的钢坯的热轧后，通过冷却得到热轧线材。接着，通过进行热轧线材的一次拉线加工，得到一次拉线加工材。然后，通过对一次拉线加工材进行最终的铅浴淬火处理，得到铅浴淬火材。然后，进行铅浴淬火材的精拉线加工。
再有，根据要制造的钢线锯用线材的线径，有时只通过一次拉线加工难以得到规定的线径。在此种情况下，也可以在一次拉线加工和最终的铅浴淬火处理之间，进行中间热处理及中间拉线加工（二次拉线加工）。
此外，也可以在最终的铅浴淬火处理和精拉线加工之间，对铅浴淬火材进行镀覆处理。在此种情况下，只要对镀覆处理过的铅浴淬火材进行精拉线加工就可以。
在本实施方式中，将热轧线材的线径规定为6mm以下。如果热轧线材的线径超过6mm，则只通过一次拉线加工难以得到规定的线径，为了得到规定的线径需要增加上述中间拉线加工及中间热处理的次数，使生产率下降。此外，如果中间拉线加工及中间热处理的次数增加，则铅浴淬火材的表皮粗糙，因此最终钢线锯用线材的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率降低。再有，为了进一步降低中间拉线加工及中间热处理的次数，优选将热轧线材的线径规定为5mm以下。此外，优选将热轧线材的线径规定为3mm以上。这是因为如果将热轧线材的线径规定为低于3mm，则热轧时的线材的生产率降低。
热轧的温度条件没有特别的限定，但优选将进行精轧的温度（精加工温度）规定为850℃以上。如果精加工温度低于850℃，则有在热轧后的冷却时生成许多晶界铁素体，难以得到包含规定量的珠光体的组织的热轧线材的可能性。
在本实施方式中，将热轧后的冷却的速度规定为10℃/秒以上。如上所述，在参数P的值在1000以上的情况下，只要将热轧后的冷却速度规定为10℃/秒以上，就可得到含有97%以上的珠光体的组织的热轧线材，该珠光体中的渗碳体厚度为0.03μm以下。此外，在参数P的值在1050以上的情况下，只要将热轧后的冷却速度规定为10℃/秒以上，就可得到含有98%以上的珠光体的组织的热轧线材，该珠光体中的渗碳体厚度为0.03μm以下。冷却速度例如可通过送风来控制。此外也可根据热轧后的线径进行控制。对于冷却速度，为了抑制非珠光体组织、特别是抑制贝氏体的生成，特别优选在从精加工温度到珠光体相变开始的520℃～650℃的范围内进行控制。此外，也可以在热轧后将线材迅速浸渍在520℃～580℃的熔融盐浴中进行铅浴淬火处理。在此种情况下，在熔融盐浴中的冷却速度为150℃/秒以上。
如果珠光体的百分数低于97%，则在非珠光体部发生微空隙，使钢线锯用线材的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率降低。此外，如果珠光体中所含的渗碳体的厚度超过0.03μm，则一次拉线加工时在渗碳体附近生成微小的微空隙，使钢线锯用线材的延展性下降。所以，在热轧线材的组织中以97%以上的量、优选以98%以上的量含有渗碳体厚度为0.03μm以下的珠光体。
如上所述，所谓铅浴淬火处理，是为了在通过加热保持一次拉线加工材使组织奥氏体化后使其恒温相变为珠光体，而迅速冷却到珠光体相变温度并保持的热处理。如果在一次拉线加工后进行如此的铅浴淬火处理，则如上所述，在参数P的值为1000以上时，可得到含有98%以上的珠光体的组织的铅浴淬火材，该珠光体中的渗碳体厚度为0.02μm以下；在参数P的值为1050以上时，可得到含有99%以上的珠光体的组织的铅浴淬火材，该珠光体中的渗碳体厚度为0.02μm以下。
在铅浴淬火处理中，优选将使组织奥氏体化的加热保持的温度规定为950℃～1100℃，优选将恒温相变（珠光体相变）为珠光体的冷却保持的温度规定为520℃～600℃。此外，恒温相变为珠光体的温度更优选为550℃以上及/或580℃以下。为了进行珠光体相变而采用的浴虽没有特别的限定，但优选Pb浴、流化床炉。
为了得到充分的钢线锯用线材的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率，将最终的铅浴淬火处理后的铅浴淬火材的组织中的珠光体的百分数规定为98%以上，优选规定为99%以上。如果珠光体的百分数低于98%，则在精拉线加工时，有时因以非珠光体组织即铁素体及贝氏体为起点生成微空隙而发生断线。此外，如果非珠光体组织增加，则有时钢线锯用线材的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率不足。
此外，如果铅浴淬火材的珠光体中所含的渗碳体厚度超过0.02μm，则在精拉线加工时在渗碳体附近生成微小的微空隙，使钢线锯用线材的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率下降。所以，在热轧线材的组织中以98%以上的量、优选以99%以上的量含有渗碳体厚度为0.02μm以下的珠光体。
要使最终的铅浴淬火处理后的渗碳体厚度在0.02μm以下，关于钢坯的组织，重要的是在将参数P的值规定为1000以上、优选规定为1050以上后，将恒温相变为珠光体的温度规定为520℃～600℃。
在本实施方式中，将精拉线加工后的线径规定为0.05mm～0.18mm。这是为了削减采用钢线锯用线材的钢线锯的切削费用等。
本发明人等对钢线锯用线材的抗拉强度及耐断线性与C含量及精拉线加工的拉线加工应变（拉线加工的实际应变）的关系进行了研究。其结果是发现：关于精拉线加工的拉线加工应变ε，用下述（式2）表示的参数Q的值只要为380以上，就可得到优良的抗拉强度及丝耐断线性。
Q＝99×[C]＋2.7×exp（ε/2）/（0.075－0.0112×[C]）    （式2）
这里，[C]为C的含量（质量%）。
如果参数Q的值低于380，则难以确保4000MPa以上的抗拉强度。为了确保超过4300MPa的抗拉强度，参数Q的值优选超过440。此外，如上所述，如果拉线加工应变ε为4.5以上，则层状间隔的不均增大，张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率下降，耐断线性容易下降。所以，将拉线加工应变ε规定为低于4.5。再有，由于确定了C含量及拉线加工应变的范围，因而参数Q的值为535以下。而且，如果参数Q的值超过535，则钢线锯用线材的耐断线性容易下降。
精拉线加工的方法没有特别的限定，但优选例如以规定的拉线加工速度，采用金刚石拉丝模进行。拉丝模角度等拉丝模形状以及最终拉丝模的断面收缩率及润滑剂的种类等加工条件没有特别的限定，但如上所述，优选按照表层部与中心部之间的维氏硬度的差（HV硬度差）为100以下的方式进行选择，所述表层部是在距钢线锯用线材的表面的深度为线径×0.2以下的范围内，所述中心部是在距中心的距离为线径×0.2以下的范围内，以得到优良的延展性及扭转特性。
在精拉线加工前及/或后，根据需要进行Cu-Zn镀覆、Cu镀覆及/或Ni镀覆，也可以在线材的表面形成镀覆皮膜。此外，也可以在精拉线加工后，进行用于除去应力的发蓝处理。发蓝处理优选在150℃～400℃的温度范围内进行。
也可以在精拉线加工后进行矫直加工。在此种情况下，能够在更进一步降低钢线锯用线材的表层部和中心部之间的HV硬度差的同时，对钢线锯用线材的表层部容易地赋予－100MPa以下的残留应力。通过在精拉线加工后进行喷丸处理，也能够容易地使钢线锯用线材的表层部的残留应力在－100MPa以下。
如此一来，能够制造本实施方式的钢线锯用线材。
而且，本实施方式的钢线锯用线材具有线径细、抗拉强度高、耐断线性优良的性质。因此，特别是如果在钢线锯中采用该钢线锯用线材，则能够减小切断蓝宝石及SiC单晶等高价锭等时的切削费用。此外，能够防止切断操作中的断线。所以，产业上的贡献是非常显著的。再有，本实施方式的钢线锯用线材非常适合用于固定磨粒钢线锯，但也可用于游离磨粒钢线锯。
实施例
接着，对本发明人等所做的实验进行说明。这些实验中的条件等是为了确认本发明的可实施性及效果而采用的例子，本发明并不限定于这些例子。
（第1实验）
在第1实验中，首先，对具有表1所示的化学成分的钢坯（钢No.1A～1W）进行热轧，然后通过以表2所示的冷却速度进行冷却，得到表2所示的线径的热轧线材（试验No.1-1～No.1-44）。热轧的精轧在920℃～950℃的温度范围内进行。冷却速度通过送风来控制。然后，用以下所示的方法测定了热轧线材的珠光体组织的百分数及渗碳体的厚度。其结果示于表2。
在热轧线材的珠光体组织的百分数的测定中，采用扫描式电子显微镜（SEM），以2000倍的倍率，摄影15个视场以上的照片。然后，通过图像处理测定各视场的珠光体组织的面积百分数，将其平均值作为该热轧线材的珠光体组织的百分数。再有，观察（摄影）的部位为距热轧线材的表层大约d/4的位置（d：热轧线材的线径）。
在热轧线材的渗碳体厚度的测定中，从热轧后卷绕成卷状的热轧线材的线材重叠部采集透射式电子显微镜（TEM）观察用的试样。然后，采用TEM，选择与渗碳体板垂直的视场，以10000倍～20000倍的倍率，摄影10个视场以上的照片。然后，测定各视场的渗碳体厚度，将其平均值作为该热轧线材的渗碳体厚度。再有，观察（摄影）的部位为距热轧线材的表层大约d/4的位置。
表2
注)下划线是指在本发明的范围外。
然后，通过一次拉线加工，得到规定线径的一次拉线加工材。接着，通过进行最终的铅浴淬火处理，得到表3所示的线径的铅浴淬火材。在最终的铅浴淬火处理中，在980℃的奥氏体化温度下保持45秒钟，在575℃的珠光体相变温度下保持30秒钟。作为进行珠光体相变的浴采用Pb浴。再有，在试验No.1-44中，将最终的铅浴淬火处理中的珠光体相变温度规定为620℃。
然后，用以下所示的方法，对铅浴淬火材的珠光体组织的百分数及渗碳体的厚度进行了测定。此外，按照JIS Z 2241测定了铅浴淬火材的抗拉强度。其结果示于表3。
铅浴淬火材的珠光体组织的百分数的测定用与热轧线材的珠光体组织的百分数的测定相同的方法进行。其中，观察（摄影）的部位为距铅浴淬火材的表层大约dp/4的位置（dp：铅浴淬火材的线径）。
铅浴淬火材的渗碳体厚度的测定用与热轧线材的渗碳体厚度的测定相同的方法进行。其中，观察（摄影）的部位为距铅浴淬火材的表层大约dp/4的位置（dp：铅浴淬火材的线径）。
表3
注)下划线是指在本发明的范围外或在优选范围外。
接着，对铅浴淬火材实施黄铜镀覆。然后，通过进行精拉线加工得到表4所示的线径的钢线锯用线材。关于精拉线加工，在表4所示的拉线加工应变下，采用拉丝模角度为10°的金刚石拉丝模，以拉线速度为900m／分钟的条件进行。此外，最终拉丝模的断面收缩率为4%～7%。此外，采用摩擦系数为0.1以下的润滑剂，将润滑剂的温度控制在70℃以下。在精拉线加工后，采用辊型的矫直加工机实施矫直加工。
表4
注)下划线是指在本发明的范围外或在优选范围外。
对如此制造的钢线锯用线材，用以下所示的方法，对拉线加工珠光体组织的百分数、层状间隔的最大值和最小值的比、抗拉强度、张力扭转次数、扭转抗拉强度率、扭转拉伸延伸率、维氏硬度的差（HV硬度差）及表层部的残留应力进行了测定。其结果示于表5。
在钢线锯用线材的拉线加工珠光体组织百分数的测定中，采用SEM，以10000倍～20000倍的倍率，摄影15个视场以上的照片。然后，通过图像处理测定各视场的拉线加工珠光体组织的面积百分数，将其平均值作为该钢线锯用线材的拉线加工珠光体组织的百分数。再有，观察（摄影）的部位为距钢线锯用线材的表层大约dw/4的位置（dw：钢线锯用线材的线径）。
在层状间隔的最大值和最小值的比的测定中，采用TEM，以100000倍的倍率进行组织的观察，测定层状间隔的最大值和最小值，算出其比。
钢线锯用线材的抗拉强度按照JIS Z 2241进行了测定。此时，夹钳间隔为100mm。
在张力扭转次数的测定中，将夹钳间隔规定为100mm，一边赋予抗拉强度×线材的截面积×0.5的张力，一边将扭转速度规定为60rpm进行扭转试验，测定直到断裂的扭转次数。每种钢线锯用线材试验5根，将其平均值作为张力扭转次数。
在扭转抗拉强度率的测定及扭转拉伸延伸率的测定中，在将夹钳间隔规定为线径的100倍，对钢线锯用线材赋予了5次旋转的扭转后，进行拉伸试验，测定抗拉强度及延伸率。然后，用通过该拉伸试验得到的抗拉强度除以没有赋予扭转的状态下的抗拉强度，算出得到的商（扭转抗拉强度率）。每种钢线锯用线材试验5根，将上述商（扭转抗拉强度率）及延伸率的平均值分别作为扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。
在维氏硬度的差（HV硬度差）的测定中，按照JIS Z 2244，对距钢线锯用线材的表面的深度为线径×0.2以下的范围内的表层部、及距钢线锯用线材的中心的距离为线径×0.2以下的范围内的中心部的维氏硬度进行了测定。然后，算出它们的差。
在钢线锯用线材的表层部的残留应力的测定中，无间隙地排列长度为100mm的钢线锯用线材，采用X射线测定了排列的钢线锯用线材的中央部的拉线方向的残留应力。
表5
注)下划线是指在本发明的范围外或在优选范围外。
如表5所示，在本发明的实施例即试验No.1-1～No.1-34中，抗拉强度为4000MPa以上，张力扭转次数为5次以上，扭转抗拉强度率为80%以上，扭转拉伸延伸率为2%以上，较为优异。也就是说，实现了高强度且高延展性的钢线锯用线材。
与此相对，试验No.1-35～No.1-41为钢坯的化学成分及/或精拉线加工的条件脱离本发明范围的比较例。
即，在试验No.1-35中，C含量小于本发明范围，不含Cr，用（式1）表示的参数P的值低于1000。在试验No.1-36中，C含量小于本发明范围，参数P的值低于1000。因此，在试验No.1-35及No.1-36中，热轧线材、铅浴淬火材及钢线锯用线材中的珠光体组织的百分数小于本发明范围。此外，加工硬化率低。因而，为了得到4000MPa以上的抗拉强度，进行了拉线加工应变为4.5以上的精拉线加工。其结果是，没有得到充分的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。此外，在试验No.1-35及No.1-36的钢线锯用线材的与拉线方向垂直的截面，采用TEM以100000倍的倍率进行了组织观察，结果定性地确认，层状间隔的不均增大。
在试验No.1-37中，Si含量超过本发明范围，过剩地生成非珠光体组织。因此，在试验No.1-37中，热轧线材、铅浴淬火材及钢线锯用线材的珠光体组织的百分数小于本发明范围。所以，没有得到充分的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。
在试验No.1-38中，没有添加Cr。因此，加工硬化率低。因而，为得到4000MPa以上的抗拉强度，进行了拉线加工应变为4.5以上的精拉线加工。其结果是，没有得到充分的钢线锯用线材的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。此外，进行了与试验No.1-35及No.1-36的钢线锯用线材同样的TEM观察，结果定性地确认，层状间隔的不均增大。
在试验No.1-39中，C含量超过本发明范围，产生初析渗碳体。因此，在试验No.1-39中，在精拉线加工中频频发生断线，不能制造钢线锯用线材。
在试验No.1-40中，Mn含量超过本发明范围。在试验No.1-41中，Cr含量超过本发明范围。因此，在试验No.1-40及No.1-41中，热轧线材及铅浴淬火材过剩地含有贝氏体，热轧线材、铅浴淬火材及钢线锯用线材中的珠光体组织的百分数小于本发明范围。所以，没有得到充分的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。
试验No.1-42及No.1-43是热轧条件脱离本发明范围的比较例。
即，在试验No.1-42中，热轧后的冷却速度比本发明范围慢，渗碳体增厚。因此，在钢线锯用线材处产生微小的空隙，没有得到充分的张力扭转次数及扭转抗拉强度率。
在试验No.1-43中，热轧线材的线径超过本发明范围，因而重复进行中间拉线加工及中间热处理。其结果是，没有得到充分的钢线锯用线材的张力扭转次数及扭转抗拉强度率。
在试验No.1-44中，铅浴淬火材的渗碳体厚度超过本发明范围，在钢线锯用线材处产生微小的空隙。所以，没有得到充分的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。再有，在试验No.1-44中，铅浴淬火处理的温度（620℃）高于优选的温度范围（520℃～600℃）。
（第2实验）
在第2实验中，首先，对具有表6所示的化学成分的钢坯（钢No.2A～2W）进行热轧，然后通过以表7所示的冷却速度进行冷却，得到表7所示的线径的热轧线材（试验No.2-1～No.2-45）。热轧的精轧在920℃～950℃的温度范围内进行。冷却速度通过送风来控制。然后，用与第1实验相同的方法测定了热轧线材的珠光体组织的百分数及渗碳体的厚度。其结果示于表7。
表7
注)下划线是指在本发明的范围外。
然后，通过进行一次拉线加工，得到规定线径的一次拉线加工材。接着，通过进行最终的铅浴淬火处理，得到表8所示的线径的铅浴淬火材。在最终的铅浴淬火处理中，在980℃的奥氏体化温度下保持45秒钟，在575℃的珠光体相变温度下保持30秒钟。作为进行珠光体相变的浴采用Pb浴。再有，在试验No.2-45中，将最终的铅浴淬火处理中的珠光体相变温度规定为620℃。
然后，用与第1实验相同的方法，对铅浴淬火材的抗拉强度、珠光体组织百分数及渗碳体厚度进行了测定。其结果示于表8。
表8
注)下划线是指在本发明的范围外。
接着，对铅浴淬火材实施黄铜镀覆。然后，通过进行精拉线加工得到表9所示的线径的钢线锯用线材。关于精拉线加工，在表9所示的拉线加工应变下，采用拉丝模角度为10°的金刚石拉丝模，以拉线速度为900m／分钟的条件进行。此外，最终拉丝模的断面收缩率为4%～7%。此外，采用摩擦系数为0.1以下的润滑剂，将润滑剂的温度控制在70℃以下。在精拉线加工后，采用辊型矫直加工机实施矫直加工。
表9
注)下划线是指在本发明的范围外。
对如此制造的钢线锯用线材，用与第1实验相同的方法，对拉线加工珠光体组织的百分数、层状间隔的最大值和最小值的比、抗拉强度、张力扭转次数、扭转抗拉强度率、扭转拉伸延伸率、维氏硬度的差（HV硬度差）及表层部的残留应力进行了测定。其结果示于表10。
表10
注)下划线是指在本发明的范围外。
如表10所示，在本发明的实施例即试验No.2-1～No.2-35中，抗拉强度为优选的4300MPa以上，张力扭转次数为5次以上，扭转抗拉强度率为80%以上，扭转拉伸延伸率为2%以上，较为优异。也就是说，实现了高强度且高延展性的钢线锯用线材。
与此相对应，试验No.2-36～No.2-42为钢坯的化学成分及/或精拉线加工的条件脱离本发明范围的比较例。
即，在试验No.2-36中，C含量小于本发明范围，不含Cr，参数P的值低于1000。在试验No.2-37中，C含量小于本发明范围，参数P的值低于1000。因此，在试验No.2-36及No.2-37中，热轧线材、铅浴淬火材及钢线锯用线材中的珠光体组织的百分数小于本发明范围。此外，加工硬化率低。因而，为了得到4000MPa以上的抗拉强度，进行了拉线加工应变为4.5以上的精拉线加工。其结果是，没有得到充分的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。此外，TEM观察的结果是，定性地确认了层状间隔的不均增大。
在试验No.2-38中，Si含量超过本发明范围，过剩地生成非珠光体组织。因此，在试验No.2-38中，热轧线材、铅浴淬火材及钢线锯用线材的珠光体组织的百分数小于本发明范围。所以，没有得到充分的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。
在试验No.2-39中，没有添加Cr。因此，加工硬化率低。因而，为得到4000MPa以上的抗拉强度，进行了拉线加工应变为4.5以上的精拉线加工。其结果是，没有得到充分的钢线锯用线材的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。此外，TEM观察的结果是，定性地确认了层状间隔的不均增大。
在试验No.2-40中，C含量超过本发明范围，产生初析渗碳体。因此，在试验No.2-40中，在精拉线加工中频频发生断线，不能制造钢线锯用线材。
在试验No.2-41中，Mn含量超过本发明范围。在试验No.2-42中，Cr含量超过本发明范围。因此，在试验No.2-41及No.2-42中，热轧线材及铅浴淬火材过剩地含有贝氏体，热轧线材、铅浴淬火材及钢线锯用线材中的珠光体组织的百分数小于本发明范围。所以，没有得到充分的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。
试验No.2-43及No.2-44是热轧条件脱离本发明范围的比较例。
即，在试验No.2-43中，热轧后的冷却速度比本发明范围慢，渗碳体增厚。因此，在钢线锯用线材处产生微小的空隙，没有得到充分的张力扭转次数及扭转抗拉强度率。
在试验No.2-44中，热轧线材的线径超过本发明范围，因而重复进行中间拉线加工及中间热处理。其结果是，没有得到充分的钢线锯用线材的张力扭转次数及扭转抗拉强度率。
在试验No.2-45中，铅浴淬火材的渗碳体的厚度超过本发明范围，在钢线锯用线材处产生微小的空隙。因此，没有得到充分的张力扭转次数、扭转抗拉强度率及扭转拉伸延伸率。再有，在试验No.2-45中，铅浴淬火处理的温度（620℃）高于优选的温度范围（520℃～600℃）。
产业上的可利用性
本发明能够在例如多种材料的切断中使用的钢线锯的相关产业中应用。

Claims (10)

1.一种钢线锯用线材，其特征在于，以质量％计含有：
C：0.87％～1.2％、
Si：0.02％～2.0％、
Mn：0.1％～1.0％、及
Cr：0.5％以下，
关于C、Si、Mn及Cr的含量，用下述式1表示的参数P的值在1000以上，
P含量为0.015％以下，
S含量为0.015％以下，
N含量为0.01％以下，
剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成；
金属组织以98％以上的面积率含有拉线加工珠光体；
直径为0.05mm～0.18mm；
抗拉强度为4000MPa以上；
表层部与中心部之间的维氏硬度的差为100以下，所述表层部是在距所述钢线锯用线材的表面的深度为直径×0.2以下的范围内，所述中心部是在距所述钢线锯用线材的中心的距离为直径×0.2以下的范围内；
在夹钳间隔为100mm、且负载了张力的扭转试验中的扭转次数为5次以上，所述张力的大小为抗拉强度×线材的截面积×0.5；
P＝1098×[C]+98×[Si]－20×[Mn]+167×[Cr]     式1
式1中，[C]、[Si]、[Mn]及[Cr]分别为C、Si、Mn及Cr的含量，所述含量为质量％。
2.根据权利要求1所述的钢线锯用线材，其特征在于，
C含量为0.92质量％以上，
所述参数P的值在1050以上，
所述金属组织以99％以上的面积率含有所述拉线加工珠光体。
3.根据权利要求1或2所述的钢线锯用线材，其特征在于，在赋予5次扭转的状态下进行拉伸时的抗拉强度是在不赋予扭转的状态下进行拉伸时的抗拉强度的85％以上。
4.根据权利要求1或2所述的钢线锯用线材，其特征在于，在赋予5次扭转的状态下进行拉伸时的断裂延伸率为2％以上。
5.根据权利要求1或2所述的钢线锯用线材，其特征在于，所述钢线锯用线材的表层部的残留应力为－100MPa以下。
6.根据权利要求1或2所述的钢线锯用线材，其特征在于，以质量％计，含有选自以下元素中的至少一种：
Ni：1.0％以下、
Cu：0.5％以下、
Mo：0.5％以下、
V：0.5％以下、及
B：0.0050％以下。
7.一种钢线锯用线材的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
对钢坯进行热轧，以10℃/秒以上的速度进行冷却，得到线径为6mm以下、且含有97％以上的珠光体的组织的热轧线材的工序，该珠光体中的渗碳体厚度为0.03μm以下，
进行所述热轧线材的一次拉线加工，得到一次拉线加工材的工序，
对所述一次拉线加工材进行最终的铅浴淬火处理，得到含有98％以上的珠光体的组织的铅浴淬火材的工序，该珠光体中的渗碳体厚度为0.02μm以下，和
将拉线加工应变ε规定为低于4.5，且将最终拉丝模的断面收缩率控制在10％以下，进行所述铅浴淬火材的精拉线加工的工序；
通过对所述一次拉线加工材进行最终的铅浴淬火处理而得到所述铅浴淬火材的工序具有下述工序：
将所述一次拉线加工材保持在950℃～1100℃的工序，和
接着，将所述一次拉线加工材保持在520℃～600℃的工序；
其中，所述钢坯以质量％计含有：
C：0.87％～1.2％、
Si：0.02％～2.0％、
Mn：0.1％～1.0％、及
Cr：0.5％以下，
关于C、Si、Mn及Cr的含量，用下述式1表示的参数P的值在1000以上，
P含量为0.015％以下，
S含量为0.015％以下，
N含量为0.01％以下，
剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成；
关于所述拉线加工应变ε，用下述式2表示的参数Q的值为380以上，
P＝1098×[C]+98×[Si]－20×[Mn]+167×[Cr]     式1
Q＝99×[C]+2.7×exp(ε/2)/(0.075－0.0112×[C])     式2
式1及式2中，[C]、[Si]、[Mn]及[Cr]分别为C、Si、Mn及Cr的含量，所述含量为质量％。
8.根据权利要求7所述的钢线锯用线材的制造方法，其特征在于，
所述钢坯的C含量为0.92质量％以上，
所述参数P的值为1050以上，
所述参数Q的值超过440，
所述热轧线材的组织以98％以上的量含有渗碳体厚度为0.03μm以下的珠光体，
所述铅浴淬火材的组织以99％以上的量含有渗碳体厚度为0.02μm以下的珠光体。
9.根据权利要求7或8所述的钢线锯用线材的制造方法，其特征在于，所述钢坯以质量％计进一步含有选自以下元素中的至少一种：
Ni：1.0％以下、
Cu：0.5％以下、
Mo：0.5％以下、
V：0.5％以下、及
B：0.0050％以下。
10.根据权利要求7或8所述的钢线锯用线材的制造方法，其特征在于，所述热轧的精轧温度为850℃以上。
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