CN106232848B - 高强度钢帘线用长丝 - Google Patents
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Abstract
一种高强度钢帘线用长丝,其线径R为0.1mm以上且0.4mm以下;所述高强度钢帘线用长丝的成分组成以质量%计为C:0.70%以上且1.20%以下、Si:0.15%以上且0.60%以下、Mn:0.10%以上且1.00%以下、N:0.0010%以上且0.0050%以下、Al:超过0%且0.0100%以下,剩余部分为Fe及杂质;所述高强度钢帘线用长丝具有表层部和中心部,表层部的厚度为0.01×R以上且0.10×R以下,中心部按面积%计以95%以上且100%以下的比例含有珠光体组织,表层部的C含量为中心部的C含量的40%以上且95%以下,表层部的厚度的中心处的片状渗碳体的厚度相对于中心部的片状渗碳体的厚度的比例为95%以下,所述高强度钢帘线用长丝具有高强度性和加工性,可防止起因于剥离现象的裂纹等。
Description
技术领域
本发明涉及作为汽车用轮胎、高压橡胶软管、传送带等橡胶制品的增强材料使用的高强度钢帘线用长丝。
本申请基于2014年4月24日在日本申请的特愿2014-090604号而主张优先权,将其内容援引于此。
背景技术
例如,在汽车用轮胎等橡胶制品中,作为增强材料,可使用人造丝、尼龙、聚酯等化学纤维、或由以线材制造的长丝制造的钢帘线。这些增强材料发挥汽车用轮胎的骨架的作用,对安装了该汽车用轮胎的车辆的燃料消耗量、高速耐久性、操纵稳定性造成大的影响。近年来,从提高这些特性的观点出发,作为增强材料的钢帘线的使用比例在增加。
其中,关于钢帘线,例如像专利文献6、7中公开的那样,广泛提出了将多个钢线材坯料(以下称为“长丝”。)合股加捻而得到的绞线结构。
这样的使用了长丝的钢帘线经由以下那样的工序而制造。
首先,对线径为3.5~8.0mm的线材进行干式拉丝,制成线径为1.0~4.0mm左右的钢线,对钢线实施被称为钢丝韧化(patenting)处理的热处理而使钢线软化。
接着,在经软化的钢线的表面,为了确保橡胶与钢帘线的密合性而形成黄铜镀层,进而,进行湿式拉丝(最终拉丝),形成线径为0.15~0.35mm的长丝。
通过将这样得到的长丝进行绞线加工,从而制造了绞线结构的钢帘线。
近年来,从降低环境负荷的观点出发,为了推进汽车的低燃料消耗量化而开展了汽车用轮胎的轻量化,对于钢帘线要求高强度化。因此,对于作为材料的钢帘线用的长丝也要求高强度化。
为了形成高强度的钢帘线,需要在钢丝韧化处理后进行高强度化,通过增加C含量等成分调整来谋求高强度化。
然而,就仅凭只增加C含量的成分调整的高强度化而言,钢丝韧化后的拉丝加工时的延展性不足而加工性降低。因此,在湿式拉丝(最终拉丝)加工及绞线加工中,产生裂纹等缺陷。
专利文献1的目的是廉价地提供适合于钢帘线等用途的拉丝加工性优异、即使以真应变量计超过2.60地进行拉丝加工也不会产生断线的高碳钢线材,其公开了一种线材,在钢线材的横截面中,从外周至上述钢线材的半径的1/50的深度的位置为止的区域中的C含量的平均值相对于线材的C含量为0.6~0.9×C%。
专利文献2的目的是提供不易引起以因搬运时的处理等而产生的缺陷为起因的断线的线材,其公开了一种高强度的直接钢丝韧化线材,其是直径为4.0mm到16mm的直接钢丝韧化线材,其中,距离其表层300μm的层的碳量为整个截面中的平均碳量的0.97倍以下,且上述层内的平均的片层间距成为95nm以上的、在表层难以生成摩擦马氏体的层。
专利文献3的目的是提供作为钢帘线等制造原材料合适的冷加工性优异的线材,其公开了一种线材,其将线材中珠光体块的大小调整为以钢的奥氏体晶体粒度序号计为6~8号,将初析渗碳体的生成量调整为以体积率计为0.2%以下,将珠光体中的渗碳体厚度调整为20nm以下,进而将该渗碳体中包含的Cr的含量调整为1.5%以下。
专利文献4公开了一种拉丝加工用高碳钢线材,其在将高碳钢线材的直径设为D时,将距离高碳钢线材的表面0.05D以下的部位作为表层部,将距离表面超过0.20D的部位作为内部,表层部的组织的90%以上为片层间距为0.10μm以上的粗片状珠光体组织,并且内部的组织的95%以上为片层间距低于0.10μm的微细珠光体组织或伪珠光体组织。
专利文献5公开了一种高碳钢线材,在与长度方向垂直的截面中,珠光体的面积率为95%以上,剩余部分为包含贝氏体、伪珠光体、初析铁素体、初析渗碳体的1种以上的非珠光体组织,珠光体的平均块粒径为15μm~35μm,块粒径为50μm以上的珠光体的面积率为20%以下,在从表面至深度1mm为止的区域中,上述珠光体中的片层间距为150nm以下的区域为20%以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-119805号公报
专利文献2:日本特开2001-181793号公报
专利文献3:日本特开2004-091912号公报
专利文献4:日本特开2011-219829号公报
专利文献5:国际公开第2014/208492号公报
专利文献6:日本特开2005-054260号公报
专利文献7:日本特开2005-036356号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而,专利文献1~专利文献5中公开的由线材制造的长丝、或专利文献6~专利文献7中公开的长丝存在产生剥离现象的问题。
所谓剥离现象是指在对长丝实施扭转变形时产生沿长度方向裂开的纵向裂纹的现象,若长丝的强度变高则容易产生。
特别是若提高强度,则产生起因于剥离现象的扭绞缺陷,变得无法良好地进行绞线加工。
像这样,以往无法得到在最终拉丝工序之后为高强度的同时维持加工性、并且能够防止起因于剥离现象的裂纹等的钢帘线用长丝。
本发明的目的是提供在最终拉丝工序之后为高强度的同时维持加工性、并且能够防止起因于剥离现象的裂纹等的钢帘线用长丝。
用于解决问题的方法
发明人们进行了深入研究开发,结果发现以下事实。即,若钢帘线用长丝具有后述的成分组成,并且具有表层部和中心部,表层部与上述中心部相比C含量低、并且使片状渗碳体变细,则成为断线的起点的渗碳体的裂纹变得微细,中心部的强度确保且表层部的延展性显著提高。
本发明是基于上述的认识而进行的,其主旨如下所述。
(1)本发明的第1方式为一种高强度钢帘线(steel cord)用长丝,其线径R为0.1mm以上且0.4mm以下;
所述高强度钢帘线用长丝的成分组成以质量%计为C:0.70%以上且1.20%以下、Si:0.15%以上且0.60%以下、Mn:0.10%以上且1.00%以下、N:0.0010%以上且0.0050%以下、Al:超过0%且0.0100%以下,剩余部分为Fe及杂质;
所述高强度钢帘线用长丝具有表层部和中心部,上述表层部覆盖上述中心部;
上述表层部的厚度为0.01×R以上且0.10×R以下;
上述中心部按面积%计以95%以上且100%以下的比例含有珠光体组织;
上述表层部的C含量为上述中心部的C含量的40%以上且95%以下;
上述表层部的厚度的中心处的片状渗碳体的厚度相对于上述中心部的片状渗碳体的厚度的比例为95%以下。
(2)在上述(1)的方式中,
上述成分组成也可以进一步以质量%计包含Ti:超过0%且0.1000%以下、Cr:超过0%且0.5000%以下、Co:超过0%且0.5000%以下、V:超过0%且0.5000%以下、Cu:超过0%且0.2000%以下、Nb:超过0%且0.1000%以下、Mo:超过0%且0.2000%以下、W:超过0%且0.200%以下、B:超过0%且0.0030%以下、REM:超过0%且0.0050%以下、Ca:超过0.0005%且0.0050%以下、Mg:超过0.0005%且0.0050%以下、Zr:超过0.0005%且0.0100%以下中的1种或2种以上。
发明效果
本发明的上述方式所述的高强度钢帘线用长丝发挥表层部的延展性提高、在中心部强度得到确保、抑制剥离现象的产生并防止扭绞缺陷的产生、并且其抗拉强度达到3200MPa以上这样的显著的效果。
附图说明
图1是作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝的截面说明图。
图2是表示作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝的制造方法的流程图。
图3是表示拉丝珠光体钢的C含量与片状渗碳体厚度的关系的概念图。
图4是表示拉丝珠光体钢的表层部的厚度的中心处的片状渗碳体的厚度相对于中心部的片状渗碳体的厚度的比例与延展性的关系的概念图。
图5是使用作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝的截面图来说明测量作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝的片状渗碳体的厚度的方法的图。
具体实施方式
本发明的实施方式为以下的(A)或(B)中记载的高强度钢帘线用长丝。
(A)本发明的第1方式为一种高强度钢帘线用长丝,
线径R为0.1mm以上且0.4mm以下;
成分组成以质量%计为C:0.70%以上且1.20%以下、Si:0.15%以上且0.60%以下、Mn:0.10%以上且1.00%以下、N:0.0010%以上且0.0050%以下、Al:超过0%且0.0100%以下,剩余部分为Fe及杂质;
具有表层部和中心部,上述表层部覆盖上述中心部;
上述表层部的厚度为0.01×R以上且0.10×R以下;
上述中心部按面积%计以95%以上且100%以下的比例含有珠光体组织;
上述表层部的C含量为上述中心部的C含量的40%以上且95%以下;
上述表层部的厚度的中心处的片状渗碳体的厚度相对于上述中心部的片状渗碳体的厚度的比例为95%以下。
(B)在上述(A)的方式中,
上述成分组成也可以进一步以质量%计包含Ti:超过0%且0.1000%以下、Cr:超过0%且0.5000%以下、Co:超过0%且0.5000%以下、V:超过0%且0.5000%以下、Cu:超过0%且0.2000%以下、Nb:超过0%且0.1000%以下、Mo:超过0%且0.2000%以下、W:超过0%且0.200%以下、B:超过0%且0.0030%以下、REM:超过0%且0.0050%以下、Ca:超过0.0005%且0.0050%以下、Mg:超过0.0005%且0.0050%以下、Zr:超过0.0005%且0.0100%以下中的1种或2种以上。
<金属组织的特征>
使用图1,对作为本实施方式的高强度钢帘线用长丝的金属组织的特征进行说明。
关于作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝20,其直径即线径(以下称为“线径”。)R为:
0.10mm≤R≤0.40mm (式1),
而且,具有表层部21和中心部22。优选为:
0.15mm≤R≤0.35mm (式2)。
(表层部)
如图1中所示的那样,表层部21为高强度钢帘线用长丝20的距外周面的厚度为t的部分。此外,表层部21的厚度(以下,称为“表层部的厚度”。)t相对于高强度钢帘线用长丝20的线径R为:
0.01×R≤t≤0.10×R (式3)
的范围内的区域。优选为:
0.03×R≤t≤0.07×R (式4)。
表层部21与中心部22相比C含量低,为高强度钢帘线用长丝20的中心部22的C含量的40%以上且95%以下。
对表层部的厚度t相对于线径R被设定为0.01×R以上且0.10×R以下的理由进行说明。
第1,若表层部的厚度t被设定为0.01×R以上且0.10×R以下,则能够充分确保加工性,在最终拉丝加工及绞线加工中,能够抑制裂纹等缺陷产生。
第2,若表层部的厚度t被设定为0.10×R以下,则能够充分确保钢帘线的强度。
接着,将距离外周面为深度t/2的位置、即图1中以虚线表示的位置定义为表层部的厚度的中心(以下称为“表层部的中心”。)。
表层部的中心处的片状渗碳体的厚度为后述的中心部22的片状渗碳体的厚度的95%以下。
(中心部)
中心部22为包含高强度钢帘线用长丝20的中心O在内、且除表层部以外的部分。
中心部22的C含量大致恒定,为按面积%计以95%以上且100%以下的比例含有珠光体组织的金属组织的区域。
通过这样构成,在中心部22中,强度得到充分确保,能够谋求钢帘线的轻量化。
(片状渗碳体的厚度测量)
关于片状渗碳体厚度,在距离表层同一深度,在长丝的截面中对每隔中心角90°的4处用TEM以500000倍拍摄照片,在观察照片的最小片层间距部,由与100nm的线段垂直地交叉的片状渗碳体求出各视野中的片状渗碳体厚度,设为4处的平均值。
此外,求出这样求出的表层部中的片状渗碳体的厚度相对于长丝的中心部的片状渗碳体的厚度的比例(%)。
以下,使用图5对测量点进行说明。
图5是使用作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝的截面图来说明作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝的片状渗碳体的厚度测量方法的图。
在作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝20的截面图中,从其中心以放射状每隔中心角90°引出4条虚线,4个黑点26为中心部的测量点,4个白点25为表层部的测量点。
若将表层部的片状渗碳体的厚度的平均值设为ds,将中心部的片状渗碳体的厚度的平均值设为di,则表层部的厚度的中心处的片状渗碳体的厚度相对于中心部的片状渗碳体的厚度的比例p作为下式而求出:
p=(ds/di)×100(%) (式5)
p为95%以下是作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝的特征。
(作用效果)
作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝发挥下述显著的效果:表层部的延展性提高,在中心部强度得到确保,具有高强度,同时在制造钢帘线时实施的绞线加工中,具有优异的加工性。
<成分组成>
成分组成以质量%计为C:0.70%以上且1.20%以下、Si:0.15%以上且0.60%以下、Mn:0.10%以上且1.00%以下、N:0.0010%以上且0.0050%以下、Al:超过0%且0.0100%以下,剩余部分为Fe及杂质。
上述成分组成也可以进一步包含Ti:超过0%且0.1000%以下、Cr:超过0%且0.5000%以下、Co:超过0%且0.5000%以下、V:超过0%且0.5000%以下、Cu:超过0%且0.2000%以下、Nb:超过0%且0.1000%以下、Mo:超过0%且0.2000%以下、W:超过0%且0.200%以下、B:超过0%且0.0030%以下、REM:超过0%且0.0050%以下、Ca:超过0.0005%且0.0050%以下、Mg:超过0.0005%且0.0050%以下、Zr:超过0.0005%且0.0100%以下中的1种或2种以上。
(C:0.70%以上且1.20%以下)
C为提高钢的强度的元素。为了得到作为共析组织的珠光体组织,优选将C含量设定在0.8%附近。其中,C含量低于0.70%时,成为亚共析,变成非珠光体组织较多地存在。另一方面,若C含量超过1.20%,则初析渗碳体析出,有可能长丝的加工性降低。因此,将C含量设定在0.70%以上且1.20%以下的范围内。
(Si:0.15%以上且0.60%以下)
Si为对于钢的脱氧有效的元素,为具有固溶于铁素体中而提高强度的作用的元素。其中,Si含量低于0.15%时,有可能无法充分地发挥上述的作用效果。另一方面,若Si含量超过0.60%,则有可能加工性降低。因此,将Si含量设定在0.15%以上且0.60%以下的范围内。
(Mn:0.10%以上且1.00%以下)
Mn为对于钢的脱氧有效的元素,具有将钢中的S固定而抑制钢的脆化的作用效果。其中,Mn含量低于0.10%时,有可能无法充分地发挥上述的效果。另一方面,若Mn含量超过1.00%,则有可能加工性降低。
因此,将Mn含量设定在0.10%以上且1.00%以下的范围内。
(N:0.0010%以上且0.0050%以下)
N为具有与Al、Ti形成氮化物而抑制奥氏体粒径的粗大化的作用效果的元素。其中,N含量低于0.0010%时,有可能无法充分地发挥上述的作用效果。另一方面,若N含量超过0.0050%,则有可能延展性降低。
因此,将N含量设定在0.0010%以上且0.0050%以下的范围内。
(Al:超过0%且0.0100%以下)
Al为具有脱氧作用的元素。为了防止生成硬质非变形的氧化铝系夹杂物而导致长丝的延展性劣化和拉丝性劣化,设定为超过0%且0.010%以下。
另外,低于0.001%为Al检测界限值。
另外,作为杂质的P和S没有特别规定,但从确保与以往的长丝相同程度的延展性的方面出发,优选分别设定为0.0200%以下。
除了上述的基本成分及杂质元素以外,本实施方式所述的高强度钢帘线用线材也可以进一步含有Ti、Cr、Co、V、Cu、Nb、Mo、W、B、REM、Ca、Mg、Zr中的至少1种作为选择成分。以下,说明选择成分的数值限定范围和其限定理由。其中,记载的%为质量%。
(Ti:超过0%且0.1000%以下)
Ti为具有脱氧作用的元素。此外,具有形成氮化物而抑制奥氏体粒径的粗大化的作用效果。
其中,若Ti含量超过0.1000%,则有可能因粗大的碳氮化物(TiCN等)而导致加工性降低。
Ti含量低于0.005%时,有可能无法充分地发挥上述的作用效果,通常将Ti含量设定为0.005%以上。但是,在含有Al的情况下,也可以将Ti的含量设定为低于0.0050%。
因此,将Ti含量设定在超过0%且0.1000%以下的范围内,更优选Ti含量为0.0050%以上且0.1000%以下的范围。
(Cr:超过0%且0.5000%以下)
Cr将珠光体的片层间距微细化,提高长丝的强度。为了得到该效果,Cr含量优选为超过0%且0.5000%以下。
更优选Cr含量为0.0010%以上且0.5000%以下。Cr含量超过0.5000%时,有可能珠光体相变被过度抑制而在钢丝韧化处理中的线材的金属组织中残留奥氏体,在钢丝韧化处理后的线材的金属组织中产生马氏体或贝氏体等过冷组织。此外,有时利用机械除氧化皮的表面氧化物的除去变得困难。
(Co:超过0%且0.5000%以下)
Co为抑制初析渗碳体的析出的元素。为了得到该效果,Co含量优选为超过0%且0.5000%以下。更优选Co含量为0.0010%以上且0.5000%以下。Co含量超过0.5000%时,其效果饱和,有时含有成本变得浪费。
(V:超过0%且0.5000%以下)
V为通过形成微细的碳氮化物,抑制高温区域下的奥氏体晶粒的粗大化、并且使长丝的强度上升的元素。为了得到这些效果,V含量优选为超过0%且0.5000%以下。
更优选V含量为0.0010%以上且0.5000%以下。V含量超过0.5000%时,由于碳氮化物的形成量变多,碳氮化物的粒径也变大,所以有时长丝的延展性降低。
(Cu:超过0%且0.2000%以下)
Cu为提高耐腐蚀性的元素。为了得到该效果,Cu含量优选为超过0%且0.2000%以下。
更优选Cu含量为0.0001%以上且0.2000%以下。Cu含量超过0.2000%时,由于与S反应而在晶界中作为CuS偏析,所以有时使长丝中产生缺陷。
(Nb:超过0%且0.1000%以下)
Nb具有提高耐腐蚀性的效果。此外,Nb为形成碳化物或氮化物而抑制高温区域下的奥氏体晶粒的粗大化的元素。为了得到这些效果,Nb含量优选为超过0%且0.1000%以下。
更优选Nb含量为0.0005%以上且0.1000%以下。
Nb含量超过0.1000%时,有时钢丝韧化处理中的珠光体相变被抑制。
(Mo:超过0%且0.2000%以下)
Mo为在珠光体生长界面浓缩,通过所谓的溶质拖拽效应来抑制珠光体的生长的元素。此外,Mo为抑制铁素体生成,而减少非珠光体组织的元素。为了得到这些效果,Mo含量优选为超过0%且0.2000%以下。
更优选Mo含量为0.0010%以上且0.2000%以下。
进一步优选为0.005%以上且0.0600%以下。
Mo含量超过0.2000%时,珠光体生长被抑制,钢丝韧化处理需要长时间,有时导致生产率的降低。
此外,Mo含量超过0.2000%时,有时析出粗大的Mo2C碳化物,拉丝加工性降低。
(W:超过0%且0.2000%以下)
W为与Mo同样地在珠光体生长界面浓缩,通过所谓的溶质拖拽效应来抑制珠光体的生长的元素。此外,W为抑制铁素体生成而减少非珠光体组织的元素。为了得到这些效果,W含量优选为超过0%且0.2000%以下。
更优选W含量为0.0005%以上且0.2000%以下。
进一步优选为0.0050%以上且0.0600%以下。
W含量超过0.20%时,珠光体生长被抑制,钢丝韧化处理需要长时间,有时导致生产率的降低。此外,W含量超过0.2000%时,有时析出粗大的W2C碳化物,拉丝加工性降低。
(B:超过0%且0.0030%以下)
B为抑制铁素体、伪珠光体、贝氏体等非珠光体的生成的元素。此外,B为形成碳化物或氮化物而抑制高温区域下的奥氏体晶粒的粗大化的元素。为了得到这些效果,B含量优选为超过0%且0.0030%以下。
更优选B含量为0.0004%以上且0.0025%以下。
进一步优选为0.0004%以上且0.0015%以下。
最优选为0.0006%以上且0.0012%以下。
B含量超过0.0030%时,有时促进粗大的Fe23(CB)6碳化物的析出,对延展性带来不良影响。
(REM:超过0%且0.0050%以下)
REM(Rare Earth Metal)为脱氧元素。此外,REM为通过形成硫化物而将作为杂质的S无害化的元素。为了得到该效果,REM含量优选为超过0%且0.0050%以下。
更优选REM含量为0.0005%以上且0.0050%以下。
REM含量超过0.0050%时,有时形成粗大的氧化物,引起拉丝时的断线。另外,所谓REM为从原子序号为57的镧到71的镥为止的15种元素加上原子序号为21的钪和原子序号为39的钇的合计17种元素的总称。通常以这些元素的混合物即混合稀土金属的形态被供给,被添加到钢中。
(Ca:超过0.0005%且0.0050%以下)
Ca为减少硬质的氧化铝系夹杂物的元素。此外,Ca为作为微细的氧化物生成的元素。其结果是,长丝的珠光体块尺寸微细化,长丝的延展性提高。为了得到这些效果,Ca含量优选为超过0.0005%且0.0050%以下。
更优选Ca含量为0.0005%以上且0.0040%以下。
Ca含量超过0.0050%时,有时形成粗大的氧化物,引起拉丝时的断线。另外,在通常的操作条件下,Ca不可避免地含有0.0003%左右。
(Mg:超过0.0005%且0.0050%以下)
Mg为在钢中作为微细的氧化物生成的元素。其结果是,长丝的珠光体块尺寸微细化,长丝的延展性提高。为了得到该效果,Mg含量优选为超过0.0005%且0.0050%以下。
更优选Mg含量为超过0.0005%且0.0040%以下。
Mg含量超过0.0050%时,有时形成粗大的氧化物,引起拉丝时的断线。
另外,在通常的操作条件下,Mg不可避免地含有0.0001%左右。
(Zr:超过0.0005%且0.0100%以下)
Zr由于以ZrO的形式进行结晶析出而成为奥氏体的结晶析出核,所以为提高奥氏体的等轴率、将奥氏体晶粒微细化的元素。
其结果是,长丝的珠光体块尺寸微细化,长丝的延展性提高。为了得到该效果,Zr含量优选为超过0.0005%且0.010%以下。
更优选Zr含量为0.0005%以上且0.0050%以下。
Zr含量超过0.0100%时,有时形成粗大的氧化物,引起拉丝时的断线。
(作用效果)
通过为这样的成分组成及金属组织,作为本实施方式的高强度钢帘线用长丝的中心部按面积%计以95%以上且100%以下的比例含有珠光体组织,在中心部,强度得到充分确保,并且具有优异的延展性。
其结果是,能够抑制剥离现象的产生而防止扭绞缺陷的产生,并且能够谋求钢帘线的轻量化。
<制造方法>
对作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝的制造方法进行说明。
作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝的制造方法大致有两种方法。
第1方法通过在将实施了后述的在线热处理工序S02的高强度钢帘线用线材实施粗拉丝后进行最终拉丝来制造。
第2方法通过将没有实施后述的在线热处理工序S02的线材在后述的钢丝韧化工序S07中,将钢线在氧化气氛中加热至950℃以上且1250℃以下,从钢线表层促进脱碳,制成钢丝韧化后具有C含量不同的表层部及中心部的钢线后,实施粗拉丝后进行最终拉丝来制造。
以下,主要使用图2进行详细说明。
(成分组成)
在作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝的制造时,使用调整为以下那样的成分组成的钢坯。
例如,成分组成以质量%计为C:0.70%以上且1.20%以下、Si:0.15%以上且0.60%以下、Mn:0.10%以上且1.00%以下、N:0.0010%以上且0.0050%以下、Al:超过0%且0.0100%以下,剩余部分为Fe及杂质。
上述成分组成也可以进一步以质量%计包含Ti:超过0%且0.1000%以下、Cr:超过0%且0.5000%以下、Co:超过0%且0.5000%以下、V:超过0%且0.5000%以下、Cu:超过0%且0.2000%以下、Nb:超过0%且0.1000%以下、Mo:超过0%且0.2000%以下、W:超过0%且0.200%以下、B:超过0%且0.0030%以下、REM:超过0%且0.0050%以下、Ca:超过0.0005%且0.0050%以下、Mg:超过0.0005%且0.0050%以下、Zr:超过0.0005%且0.0100%以下中的1种或2种以上。
(热轧工序S01)
是将钢坯以加热炉加热至950℃以上且1250℃以下,进行热精轧至3.5mm以上且8.0mm以下的线径的工序。精轧温度为950℃~1050℃,φ8mm以下的线径的精轧所需要的时间为0.1~10秒。
在以加热炉加热时,按照轧制后的线材的表层附近的C含量成为中心O处的C含量的40%以上且95%以下的方式通过加热炉气氛、加热温度及加热时间来控制从表层的脱碳量。
如图3中所示的那样,通过脱碳量控制,在热轧后的线材的中心附近和表层部21中C含量变得不同,形成中心部22及表层部21。
(在线热处理工序S02)
将经精轧的线材在900℃±100℃下卷取,以10℃/秒~20℃/秒进行风冷,在500℃~600℃下实施保持或DLP。在500℃~600℃下实施保持或DLP的期间,线材的中心的温度为530℃~630℃。
发明人们发现:通过本在线热处理工序,线材的表层部的厚度的中心处的片状渗碳体的厚度相对于线材的中心部的片状渗碳体的厚度的比例成为95%以下。
如上所述,通过热轧工序S01及在线热处理工序S02,制造了线材的表层部的厚度的中心处的片状渗碳体的厚度相对于线材的中心部的片状渗碳体的厚度的比例成为95%以下的高强度钢帘线用线材。
通过使用像这样制造的高强度钢帘线用线材,能够制造表层部的中心的C含量成为中心部的C含量的40%以上且95%以下的具有表层部21及中心部22的高强度钢帘线用长丝。
(风冷工序S03)
经精轧的线材在不实施在线热处理工序S02的情况下,在风冷工序S03中,实施利用斯太尔摩(Stelmor)的强制风冷或放冷。
(钢丝韧化工序S04)
对于经由上述风冷工序S03的线材,有时实施利用再加热的热处理。
通过风冷工序S03及钢丝韧化工序S04,制造了高强度钢帘线用线材。
(除氧化皮工序S05)
关于经由在线热处理工序S02、或风冷工序S03及钢丝韧化工序S04而制造的高强度钢帘线用线材,将形成于其表面的氧化皮通过酸洗等化学处理或机械处理而除去。
(粗拉丝工序S06)
对于除去了氧化皮的高强度钢帘线用线材实施干式拉丝,制造了线径为1.0mm以上且3.5mm以下的钢线。
(钢丝韧化工序S07)
(S07-1)不进行在线热处理工序S02的情况
使用经由风冷工序S03及钢丝韧化工序S04而制造的高强度钢帘线用线材、或仅经由风冷工序S03而制造的高强度钢帘线用线材并通过粗拉丝工序S06而制造的高强度钢帘线用钢线被加热至850℃以上且1000℃以下后,立即在530℃以上且580℃以下的温度条件下实施钢丝韧化处理而使其高强度化。
发明人们发现:若在该钢丝韧化的加热工序中按照表层部的中心的C含量成为中心部的C含量的40%以上且95%以下的方式控制从表层的脱碳量,则在钢丝韧化后的钢线的中心部22和表层部21中C含量变得不同,能够制造形成了中心部及减碳后的表层部的钢线。
(S07-2)进行了在线热处理工序S02的情况
使用经由在线热处理工序S02而制造的高强度钢帘线用线材并通过粗拉丝工序S04而制造的高强度钢帘线用钢线被加热至850℃以上且1000℃以下后,立即在530℃以上且580℃以下的温度条件下实施钢丝韧化处理使其高强度化。
通过将上述的高强度钢帘线用钢线进行最终拉丝加工,能够制造表层部的中心的C含量成为中心部的C含量的40%以上且95%以下的具有表层部21及中心部22的高强度钢帘线用长丝。
即,即使在钢丝韧化工序S07之后,作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用钢线的表层部的C含量低的状态也被延续,在高强度钢帘线用长丝中,表层部的C含量也低,表层部的片状渗碳体细的状态得到维持。
(黄铜镀覆工序S08)
对于高强度钢帘线用钢线,对表面实施黄铜镀覆。黄铜镀覆是为了确保橡胶与钢帘线的密合性而形成的。
(最终拉丝工序S09)
对于经黄铜镀覆的高强度钢帘线用钢线进行湿式拉丝,线径设定为0.1mm以上且0.4mm以下,优选0.15mm以上且0.35mm以下。
由此,制造了作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝。
图3是表示拉丝珠光体钢的C含量与片状渗碳体厚度的关系的概念图。图3中,横轴为C含量,纵轴为片状渗碳体的厚度。横轴中越往右则C含量越高,纵轴中越往上则片状渗碳体厚度越厚。
作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝伴随着表层部的C含量降低,如图3中所示的那样表层片状渗碳体厚度薄。
图4是表示拉丝珠光体钢的表层部的厚度的中心处的片状渗碳体的厚度相对于中心部的片状渗碳体的厚度的比例与延展性的关系的概念图。图4中,横轴为表层部的厚度的中心处的片状渗碳体的厚度相对于中心部的片状渗碳体的厚度的比例,纵轴为延展性。横轴中越往右则表层部的厚度的中心处的片状渗碳体的厚度相对于中心部的片状渗碳体的厚度的比例越高,纵轴中越往上则延展性越高。
如图4中所示的那样,若表层部21与中心部22的渗碳体厚度的比达到95%以下,则延展性提高。
(绞线加工工序S10)
使用作为本发明的实施方式的多根高强度钢帘线用长丝进行绞线加工。由此,制造了制成绞线结构的高强度钢帘线。
(作用效果)
作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝发挥下述显著的效果:表层部的延展性提高,在中心部强度得到确保,具有高强度,同时在制造钢帘线时实施的绞线加工中,具有优异的加工性。
以上,对作为本发明的实施方式的高强度钢帘线用长丝进行了说明,但关于热轧线材的线径或高强度钢帘线用长丝的线径等,只要在本实施方式的范围内,则并不限定于以下所示的实施例。
实施例1
对于成分组成以质量%计为C:0.70%以上且1.20%以下、Si:0.15%以上且0.60%以下、Mn:0.10%以上且1.00%以下、N:0.0010%以上且0.0050%以下、Al:超过0%且0.0100%以下且剩余部分为Fe及杂质的情况,使用本发明例和比较例来说明本发明的效果。
表1中,记载了本发明例和比较例的成分组成。
表1的Al组成中,“---”的记载表示低于Al检测界限值。
表1
本发明例1-24及比较例25-34的高强度钢帘线用长丝是通过1)将实施了在线热处理工序S02的高强度钢帘线用线材实施粗拉丝后进行最终拉丝而制造的。
关于最终拉丝,对经黄铜镀覆的高强度钢帘线用钢线进行湿式拉丝,线径设定为0.15mm以上且0.35mm以下。
对所制造的高强度钢帘线用长丝,评价中心珠光体面积率(%)、拉丝后的线径R(mm)、表层部厚度(μm)、表层部与中心部的片状渗碳体的厚度比(%)、剥离的有无及抗拉强度(MPa)。
另外,剥离的产生的有无通过对长丝进行扭转试验来判定。在对长丝进行扭转试验时,由于若产生剥离,则通过扭转断裂产生的断口不是剪切断口而是变成沿着纵向裂纹的断口,所以可以通过目视检查扭转断裂后的钢线的断裂形状,从而判定剥离的有无。
此外,抗拉强度TS通过依据JIS Z 2241“金属材料的拉伸试验方法”的拉伸试验来求出。
表2
将评价结果示于表2中。
本发明例1-24的长丝的抗拉强度为3200MPa以上,没有剥离现象的产生,综合评价为优良(G)。
比较例25~34的综合评价为不良(B)。以下,对比较例25~34的综合评价为不良(B)的理由进行说明。
比较例25由于C含量为低于下限的0.68%,所以长丝的中心珠光体面积率为低于下限的93%,抗拉强度为3134Mpa,是低于3200MPa的值。
比较例26由于C含量为超过上限的1.23%,所以产生剥离。
比较例27由于Si含量为低于下限的0.12%,所以抗拉强度为3142MPa,是低于3200MPa的值。
比较例28由于Si含量为超过上限的0.65%,所以产生剥离。
比较例29由于Mn含量为低于下限的0.09%,所以抗拉强度为3136MPa,是低于3200MPa的值。
比较例30由于Mn含量为超过上限的1.04%,所以产生剥离。
比较例31由于Al含量为超过上限的0.012%,所以产生剥离。
比较例32由于N含量为超过上限的0.0055%,所以产生剥离。
比较例33由于表层部为测定下限以下,所以产生剥离。另外,所谓表层部为测定下限以下是指表层的C含量变成超过中心部的C含量的95%的情况。该情况下,片状渗碳体厚度比成为96%,是超过95%的值。在测量时,将通过(式3)或(式4)预先确定的部位视为表层部而测量片状渗碳体厚度比。
比较例34由于表层部的厚度超过上限的21.3μm,所以长丝的抗拉强度为3108MPa,是低于3200MPa的值。
实施例2
对于成分组成进一步以质量%计包含Ti:超过0%且0.1000%以下、Cr:超过0%且0.5000%以下、Co:超过0%且0.5000%以下、V:超过0%且0.5000%以下、Cu:超过0%且0.2000%以下、Nb:超过0%且0.1000%以下、Mo:超过0%且0.2000%以下、W:超过0%且0.200%以下、B:超过0%且0.0030%以下、REM:超过0%且0.0050%以下、Ca:超过0.0005%且0.0050%以下、Mg:超过0.0005%且0.0050%以下、Zr:超过0.0005%且0.0100%以下中的1种或2种以上的情况,使用本发明例和比较例来说明本发明的效果。
表3中记载了本发明例和比较例的成分组成。
表3的Al组成中,“---”的记载表示低于Al检测界限值。
表3中,除Al以外的成分组成中,“---”的记载表示不含有。
本发明例35-58及比较例59-68的高强度钢帘线用长丝是通过1)将实施了在线热处理工序S02的高强度钢帘线用线材实施粗拉丝后进行最终拉丝而制造的。
关于最终拉丝,对经黄铜镀覆的高强度钢帘线用钢线进行湿式拉丝,线径设定为0.15mm以上且0.35mm以下。
对所得到的高强度钢帘线用长丝,评价中心珠光体面积率(%)、线径R(mm)、表层部的厚度(μm)、表层部与中心部的片状渗碳体的厚度比(%)、剥离的有无及抗拉强度(MPa)。
关于最终拉丝,对经黄铜镀覆的高强度钢帘线用钢线进行湿式拉丝,线径设定为0.15mm以上且0.35mm以下。
另外,剥离的产生的有无通过对长丝进行扭转试验来判定。在对产生剥离的长丝进行扭转试验时,由于通过扭转断裂产生的断口不是剪切断口而是变成沿着纵向裂纹的断口,所以可以通过目视检查扭转断裂的钢线的断裂形状,从而判定剥离的有无。
此外,抗拉强度TS通过依据JIS Z 2241“金属材料的拉伸试验方法”的拉伸试验来求出。
表4
将评价结果示于表4中。
本发明例35-58的长丝的抗拉强度为3200MPa以上,没有剥离现象的产生,综合评价为优良(G)。
比较例59~68的综合评价为不良(B)。以下,对比较例59~68的综合评价为不良(B)的理由进行说明。
比较例59由于C含量为低于下限的0.68%,所以长丝的中心珠光体面积率变成低于下限的94%,抗拉强度为3146MPa,是低于3200MPa的值。
比较例60由于C含量为超过上限的1.23%,所以产生剥离。
比较例61由于Si含量为低于下限的0.12%,所以抗拉强度为3168MPa,是低于3200MPa的值。
比较例62由于Si含量为超过上限的0.65%,所以产生剥离。
比较例63由于Mn含量为低于下限的0.09%,所以抗拉强度为3154MPa,是低于3200MPa的值。
比较例64由于Mn含量为超过上限的1.04%,所以产生剥离。
比较例65由于Al含量为超过上限的0.012%,所以产生剥离。
比较例66由于N含量为超过上限的0.0055%,所以产生剥离。
比较例67由于表层部为测定下限以下,所以产生剥离。另外,所谓表层部为测定下限以下是指表层的C含量变成超过中心部的C含量的95%的情况。该情况下,片状渗碳体厚度比变成96%,是超过95%的值。在测量时,将通过(式3)或(式4)预先确定的部位视为表层部而测量片状渗碳体厚度比。
比较例68由于表层部的厚度为超过上限的21.1μm,所以长丝的抗拉强度为3129MPa,是低于3200MPa的值。
由以上事实确认,根据本发明,能够提供强度高、且加工性优异、能够稳定地制造高强度的钢帘线的高强度钢帘线用长丝。
产业上的可利用性
本发明的高强度钢帘线用长丝能够用于钢帘线的制造。
符号说明
20 高强度钢帘线用长丝
21 表层部
22 中心部
25 表层部的测量点
26 中心部的测量点
Claims (2)
1.一种高强度钢帘线用长丝,其特征在于,其线径R为0.1mm以上且0.4mm以下;
所述高强度钢帘线用长丝的成分组成以质量%计为C:0.70%以上且1.20%以下、Si:0.15%以上且0.60%以下、Mn:0.10%以上且1.00%以下、N:0.0010%以上且0.0050%以下、Al:超过0%且0.0100%以下,剩余部分为Fe及杂质;
所述高强度钢帘线用长丝具有表层部和中心部,所述表层部覆盖所述中心部;
所述表层部的厚度为0.01×R以上且0.10×R以下;
所述中心部按面积%计以95%以上且100%以下的比例含有珠光体组织;
所述表层部的C含量为所述中心部的C含量的40%以上且95%以下;
所述表层部的厚度的中心处的片状渗碳体的厚度相对于所述中心部的片状渗碳体的厚度的比例为71%以上95%以下。
2.根据权利要求1所述的高强度钢帘线用长丝,其特征在于,所述成分组成进一步以质量%计包含Ti:超过0%且0.1000%以下、Cr:超过0%且0.5000%以下、Co:超过0%且0.5000%以下、V:超过0%且0.5000%以下、Cu:超过0%且0.2000%以下、Nb:超过0%且0.1000%以下、Mo:超过0%且0.2000%以下、W:超过0%且0.200%以下、B:超过0%且0.0030%以下、REM:超过0%且0.0050%以下、Ca:超过0.0005%且0.0050%以下、Mg:超过0.0005%且0.0050%以下、Zr:超过0.0005%且0.0100%以下中的1种或2种以上。
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