CN106414786B

CN106414786B - 钢线

Info

Publication number: CN106414786B
Application number: CN201580029164.XA
Authority: CN
Inventors: 平上大辅; 小此木真; 真锅敏之
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2019-01-08
Anticipated expiration: 2035-06-04
Also published as: CN106414786A; WO2015186801A1; KR20170002541A; KR101882123B1; JPWO2015186801A1; JP6288265B2

Abstract

本发明的目的在于提供高强度且耐氢脆化特性优异的珠光体钢线。该钢线具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.80％～1.20％、Si：0.10％～2.00％、Mn：0.20％～1.00％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、O：0.0100％以下、N：0.0010％～0.0100％，选择性地含有选自Al、Cr、Mo、V、B、Ti、Nb、Zr、Ni、Cu、Ca、Mg中的1种以上，剩余部分包含Fe及杂质。钢线的组织以面积率计90％以上为珠光体；平均珠光体块粒径以当量圆直径计为5μm～20μm；具有平均珠光体块粒径的0.1倍以下的当量圆直径的珠光体块在珠光体中所占的面积率为3％以上且30％以下。该钢线的抗拉强度为1800MPa以上。

Description

钢线

技术领域

本发明涉及用于钢筋混凝土等中的、不会使制造性降低、不会使拉丝加工性及绞合特性变差、抗拉强度为1800MPa以上、且使耐氢脆化特性提高了的高强度的钢线。

本申请基于2014年6月4日在日本申请的特愿2014-116004号主张优先权，将其内容引用于此。

背景技术

主要在用于土木/建筑结构物的钢筋混凝土的张紧中使用的钢线被称为PC钢线。

以往，将钢琴线材进行韧化处理、将其组织形成为珠光体后，进行拉丝加工和绞线加工而得到的线被称为钢绞线。通过将该钢绞线在最终工序中进行时效热处理，制造了PC钢绞线用珠光体钢线。

另外，以下，有时将“PC钢绞线用珠光体钢线”简单地记载为“钢线”或“珠光体钢线”。

近年来，为了施工成本的降低或结构物的轻量化，要求抗拉强度超过1800MPa的高强度的PC钢绞线用珠光体钢线。

但是，伴随着PC钢绞线用珠光体钢线的高强度化，存在钢线的耐氢脆化特性降低的课题。

作为使钢线的耐氢脆化特性提高的技术，专利文献1中提出了在PC钢线的表层的至少1/10d(d为钢线的半径)的深度的区域中，使珠光体中的板状渗碳体的平均长宽比为30以下的高强度PC钢线。

但是，为了得到专利文献1中记载的PC钢线，需要在冷拉丝加工后的最终工序中进行急速加热、并在450℃以上保持5秒以上等的处理，制造方法变得复杂。

此外，专利文献2中提出了在将PC钢线的线径设为D时，使距离表面为0.1D的区域的硬度为内部的硬度的1.1倍以下的高强度PC钢线。

此外，为了得到专利文献2中记载的硬度，例如，需要如下的复杂的制造方法：将线材加热到900℃～1100℃后，在600℃～650℃的温度范围中保定并实施部分的珠光体相变处理后，接着在540℃以上且低于600℃的温度范围中保持；或者通过热轧在700℃～950℃中精轧后，冷却到500℃～600℃的温度范围；或者在拉丝加工后在超过450℃且为650℃以下的温度范围中保持2秒～30秒，接着实施250℃～450℃下的烧蓝处理等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004－360005号公报

专利文献2：日本特开2009－280836号公报

发明内容

发明所要解决的课题

这样，使具有拉丝加工性和绞合特性、高强度的钢线的耐氢脆化特性提高的以往技术的制造方法复杂，制造性降低，难以兼顾钢线的抗拉强度和耐氢脆化特性。

因此，本发明鉴于这样的实情，目的在于提供不会使制造性降低、不会使拉丝加工性及绞合特性变差、高强度且耐氢脆化特性优异的高强度的珠光体钢线。

用于解决课题的手段

首先，钢线的组织需要形成为在拉丝时容易高强度化的珠光体。本发明者们详细调查了对抗拉强度为1800MPa以上的高强度的钢线的耐氢脆化特性有影响的化学成分与组织的关系。其结果是，本发明者们对于能使高强度的钢线的耐氢脆化特性提高、并能使生产性提高而廉价地制造的珠光体钢线，发现了以下见解。

将线材浸渍在Pb浴、或者设置在热轧线中的熔融盐槽中，进行为了使珠光体相变完成的韧化处理，然后，对经韧化处理的线材进行拉丝加工。然后，对于拉丝加工后的线材，进行时效热处理、或边赋予张力边进行加热处理的热伸张处理，由此高强度的珠光体钢线通常被制造得到。

本发明者们发现为了使珠光体钢线的耐氢脆化特性提高，下述方法是有效的。其是在通过拉丝加工而伸长化的珠光体块中、使高应变区域的珠光体块回复或再结晶而微细化的方法。该方法有效的理由未必清楚，但是，推测通过局部的高应变和时效热处理，可得到耐氢脆化特性的提高效果。

首先，通过拉丝加工而局部地成为高应变的部位(局部区域)局部地延性降低，从该延性降低了的局部区域发生氢脆化。然后，通过时效热处理使该高应变的局部区域回复或再结晶，从而能局部地使延性回复，能使钢线的耐氢脆化特性提高。此外，由于回复或再结晶的区域为局部，因此钢线自身的抗拉强度几乎未变化。

这样，本发明者们发现通过使用局部的高应变对钢线的组织进行改良，能使高强度的珠光体钢线的耐氢脆化特性比以往技术提高。

本发明基于上述见解而作出，其要旨如下所述。

(1)本发明的一个方式涉及的钢线，作为化学成分，以质量％计含有C：0.80％～1.20％、Si：0.10％～2.00％、Mn：0.20％～1.00％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、O：0.0100％以下、N：0.0010％～0.0100％，选择性地含有Al：0.100％以下、Cr：2.00％以下、Mo：1.00％以下、V：0.30％以下、B：0.0050％以下、Ti：0.050％以下、Nb：0.050％以下、Zr：0.050％以下、Ni：2.00％以下、Cu：1.00％以下、Ca：0.010％以下、Mg：0.010％以下中的1种以上，剩余部分为Fe及杂质，组织包含珠光体，所述珠光体的面积率为90％以上，平均珠光体块粒径以当量圆直径计为5μm～20μm，具有所述平均珠光体块粒径的0.1倍以下的所述当量圆直径的珠光体块在所述珠光体中所占的面积率为3％以上且30％以下，抗拉强度为1800MPa以上。

(2)在上述(1)中记载的钢线中，作为所述化学成分，以质量％计含有选自Al：0.005％～0.100％、Cr：0.01％～2.00％、Mo：0.01％～1.00％、V：0.01％～0.30％、B：0.0001％～0.0050％、Ti：0.001％～0.050％、Nb：0.001％～0.050％、Zr：0.001％～0.050％、Ni：0.01％～2.00％、Cu：0.01％～1.00％、Ca：0.0001％～0.010％、Mg：0.0001％～0.010％中的1种以上。

发明效果

根据上述(1)及(2)的各方式，能提供耐氢脆化特性优异、且抗拉强度为1800MPa以上的高强度的珠光体钢线。并且，该高强度的珠光体钢线有助于土木/建筑物的施工成本的降低和轻量化，产业上的效果极其显著。

具体实施方式

如上所述，通常，高强度的珠光体钢线按照如下所述制造。首先，对通过热轧制造的线材利用Pb浴或者设置在热轧线上的熔融盐槽进行韧化处理。接着，对该线材进行拉丝加工。然后，对该线材实施时效热处理、或边赋予张力边进行加热处理的“热伸张处理”。

为了使高强度的珠光体钢线的耐氢脆化特性提高，如上所述，通过时效热处理使拉丝加工后的高应变存在的局部区域的珠光体块回复或再结晶而微细化是有效的。即，在拉丝加工后实施了时效热处理的钢线中，通过局部地成为高应变后延性降低的脆化区域消失，也能够抑制氢裂纹的龟裂的发生。因此，即使为高强度也能抑制耐氢脆化特性的劣化。

即，在钢线中，珠光体的面积率为90％以上，平均珠光体块粒径以当量圆直径计为5μm～20μm，且将具有该平均珠光体块粒径的0.1倍以下的当量圆直径的珠光体块在全部珠光体中所占的面积率设为3％以上且30％以下，从而能够使拉丝加工、时效热处理及热伸张处理后的钢线的强度成为1800MPa以上，并且，能不使钢线的耐氢脆化特性劣化。

这样，通过拉丝加工后的时效热处理使由拉丝加工导入的高应变存在的区域回复或再结晶，从而使具有与平均珠光体块粒径相比非常小的粒径的珠光体块(微细珠光体块)生成，通过控制该微细珠光体块在全部珠光体中所占的面积率，与以往技术相比，即使抗拉强度为1800MPa以上，也能使钢线的耐氢脆化特性提高。

这里，微细珠光体块具体表示具有平均珠光体块粒径(当量圆直径)的0.1倍以下的当量圆直径的珠光体块。例如，微细珠光体块的大小优选为0.1μm～2.0μm。

对本实施方式涉及的钢线进行说明。

首先，对限定本实施方式的钢线含有的化学成分的范围的理由进行说明。另外，以下的说明中的％是指质量％。

C：0.80％～1.20％

C是为了使钢线的组织成为珠光体、确保拉丝加工后的钢线的抗拉强度而需要的元素。

C含量低于0.80％时，在线材中生成先共析铁素体，例如，难以确保1800Mpa的规定的抗拉强度。因此，将C含量的下限设为0.80％。为了更稳定地提高抗拉强度，C含量优选为0.85％以上，更优选为0.90％以上。

另一方面，C含量超过1.20％时，线材中先共析渗碳体增加，线材的拉丝加工性劣化。为此，将C含量的上限设为1.20％。为了避免不均匀、更稳定地得到拉丝加工性，C含量优选为1.15％以下，更优选为1.10％以下。

Si：0.10％～2.00％

Si是为了提高松弛特性、并通过固溶强化提高抗拉强度而需要的元素。

Si含量低于0.10％时，这些效果不充分。为此，将Si含量的下限设为0.10％。为了得到更高的松弛特性，Si含量优选为0.30％以上，更优选为0.50％以上。

另一方面，Si含量超过2.00％时，这些效果饱和，并且线材的拉丝加工性劣化，钢线的制造性降低。为此，将Si含量的上限设为2.00％。为了更稳定地在热轧中不产生裂纹，Si含量优选为1.80％以下，更优选为1.50％以下。

Mn：0.20％～1.00％

Mn是为了提高珠光体相变后的钢的抗拉强度而需要的元素。

Mn含量低于0.20％时，该效果不充分。为此，将Mn含量的下限设为0.20％。为了更稳定地提高抗拉强度，Mn含量优选为0.30％以上，更优选为0.50％以上。

另一方面，Mn含量超过1.00％时，因偏析而导致局部的强度变高，因此绞合特性降低。为此，将Mn含量的上限设为1.00％。从合金成本的观点出发，Mn含量优选为0.90％以下，更优选为0.80％以下。

P：0.030％以下

P作为杂质而在钢线中含有，是在粒界偏析而使耐氢脆化特性劣化的元素。

特别是P含量超过0.030％时，耐氢脆化特性的劣化变得显著。因此，P含量限制在0.030％以下。P含量优选为0.015％以下，更优选为0.010％以下。

另外，P含量的下限包含0％。但是，考虑到现状的精炼技术和制造成本，P含量的下限优选为0.0001％。

S：0.030％以下

S也与P同样，作为杂质在钢线中含有，是在粒界中偏析而使耐氢脆化特性劣化的元素。

特别是S含量超过0.030％时，耐氢脆化特性的劣化变得显著。因此，S含量限制在0.030％以下。S含量优选为0.015％以下，更优选为0.010％以下。

另外，S含量的下限包含0％。但是，考虑到现状的精炼技术和制造成本，S含量的下限优选为0.0001％。

O：0.0100％以下

O是在钢线中不可避免地含有，以Al、Ti或Mn等的氧化物的形式存在的元素。

特别是O含量超过0.0100％时，生成粗大的氧化物，在拉丝加工时成为断线的原因。因此，O含量限制在0.0100％以下。O含量优选为0.0080％以下，更优选为0.0050％以下。

另外，O含量的下限包含0％。但是，考虑到现状的精炼技术和制造成本，O含量的下限优选为0.0001％。

N：0.0010％～0.0100％

N是为了与Al、Ti、Nb、V形成氮化物/碳氮化物、将晶体粒径细粒化、使钢线的延性提高而需要的元素。

N含量低于0.0010％时，得不到该效果。为此，将N含量的下限设为0.0010％。为了更稳定地使延性提高，N含量优选为0.0015％以上，更优选为0.0025％以上。

另一方面，N含量超过0.0100％时，微细析出物增加而使钢线的延性降低。为此，将N含量的上限设为0.0100％。为了更稳定地得到钢线的延性，N含量优选为0.0070％以下，更优选为0.0050％以下。

以上为本实施方式涉及的钢线的基本的成分组成，剩余部分为铁及杂质。另外，“剩余部分为Fe及杂质”中的“杂质”是指在工业上制造钢时，从作为原料的矿石、废铁或制造环境等中不可避免地混入的物质。

除了上述的基本成分及杂质之外，在本实施方式的钢线中可以进一步选择性地含有选自Al、Cr、Mo、V、B、Ti、Nb、Zr、Ni、Cu、Ca及Mg中的1种以上。

以下，对这些成分的数值限定范围和其限定理由进行说明。这里，记载的％为质量％。

Al：0.100％以下

Al作为脱氧元素起作用，并通过形成AlN，将晶粒细粒化。其结果是，具有使钢线的延性提高的效果。此外，具有将晶粒微细化、使钢线的耐氢脆化特性提高的效果。

在希望得到这样的效果的情况下，优选将Al含量设为0.005％以上。

另一方面，Al含量超过0.100％时，这些效果饱和，并有使制造性劣化的担忧。为此，Al含量优选为0.100％以下。

Al含量更优选为0.008％～0.070％，进一步优选为0.010％～0.050％。

Cr：2.00％以下

Cr具有提高珠光体相变后的钢的抗拉强度的效果。

在想要得到这样的效果的情况下，优选将Cr含量设为0.01％以上。

另一方面，Cr含量超过2.00％时，有不仅合金成本升高，而且容易在本实施方式的钢线中生成不需要的马氏体组织，使拉丝加工性和钢线的耐氢脆化特性劣化的担忧。为此，Cr含量优选为2.00％以下。

Cr含量更优选为0.05％～1.00％，进一步优选为0.10％～0.50％。

Mo：1.00％以下

Mo具有提高时效热处理后的钢线的抗拉强度的效果。

在希望得到这样的效果的情况下，优选将Mo含量设为0.01％以上。

另一方面，Mo含量超过1.00％时，有不仅合金成本升高，而且容易在本实施方式的钢线中生成不需要的马氏体组织，使拉丝加工性和钢线的耐氢脆化特性劣化的担忧。为此，Mo含量优选为1.00％以下。

Mo含量更优选为0.03％～0.50％，进一步优选为0.05％～0.30％。

V：0.30％以下

V以碳化物VC的形式析出，具有提高抗拉强度，并使钢线的耐氢脆化特性提高的效果。

在希望得到这样的效果的情况下，优选将V含量设为0.01％以上。

另一方面，V含量超过0.30％时，合金成本增加，制造性降低。为此，V含量优选为0.30％以下。

V含量更优选为0.03％～0.20％，进一步优选为0.05％～0.15％。

B：0.0050％以下

B具有提高时效热处理后的钢线的抗拉强度的效果和使钢线的耐氢脆化特性提高的效果。

在希望得到这样的效果的情况下，优选将B含量设为0.0001％以上。

另一方面，B含量超过0.0050％时，这些效果饱和，制造性降低。为此，B含量优选为0.0050％以下。

B含量更优选为0.0003％～0.0040％，进一步优选为0.0005％～0.0020％。

Ti：0.050％以下

Ti作为脱氧元素起作用，并具有使碳化物和氮化物析出而提高钢线的抗拉强度的效果、和将晶粒细粒化而提高钢线的延性的效果。

在希望得到这样的效果的情况下，优选将Ti含量设为0.001％以上。

另一方面，Ti含量超过0.050％时，这些效果饱和，并且有生成粗大的氧化物而使钢线的拉丝加工性劣化的担忧。为此，Ti含量优选为0.050％以下。

Ti含量更优选为0.003％～0.040％，进一步优选为0.005％～0.030％。

Nb：0.050％以下

Nb具有使碳化物和氮化物析出而提高钢线的抗拉强度的效果、和将晶粒细粒化而使钢线的延性提高的效果。

在希望得到这样的效果的情况下，优选将Nb含量设为0.001％以上。

另一方面，Nb含量超过0.050％时，这些效果饱和，并有使钢线的绞合特性劣化的担忧。为此，Nb含量优选为0.050％以下。

Nb含量更优选为0.003％～0.040％，进一步优选为0.005％～0.030％。

Zr：0.050％以下

Zr作为脱氧元素起作用，并具有通过形成硫化物而降低固溶S、使钢线的耐氢脆化特性提高的效果。

在希望得到这样的效果的情况下，优选将Zr含量设为0.001％以上。

另一方面，Zr含量超过0.050％时，这些效果饱和，并具有生成粗大的氧化物而使钢线的拉丝加工性劣化的担忧。为此，Zr含量优选为0.050％以下。

Zr含量更优选为0.003％～0.040％，进一步优选为0.005％～0.030％。

Ni：2.00％以下

Ni具有抑制氢的侵入的效果。

在希望得到这样的效果的情况下，优选将Ni含量设为0.01％以上。

另一方面，Ni含量超过2.00％时，有不仅合金成本升高，而且容易在本实施方式的钢线中生成不需要的马氏体组织，使钢线的拉丝加工性和耐氢脆化特性劣化的担忧。为此，Ni含量优选为2.00％以下。

Ni含量更优选为0.04％～1.00％，进一步优选为0.06％～0.60％。

Cu：1.00％以下

Cu具有抑制氢的侵入的效果。

在希望得到这样的效果的情况下，优选将Cu含量设为0.01％以上。

另一方面，Cu含量超过1.00％时，有不仅阻碍热轧性从而制造性劣化，并且容易在本实施方式的钢线中生成不需要的马氏体组织，使钢线的拉丝加工性和耐氢脆化特性劣化的担忧。为此，Cu含量优选为1.00％以下。

Cu含量更优选为0.02％～0.50％，进一步优选为0.03％～0.30％。

Ca：0.010％以下

Ca作为脱氧元素起作用，并具有通过形成硫化物而降低固溶S、使耐氢脆化特性提高的效果。在希望得到这样的效果的情况下，优选将Ca含量设为0.0001％以上。

另一方面，Ca含量超过0.010％时，这些效果饱和，并且有生成粗大的氧化物而使拉丝加工性劣化的担忧。为此，Ca含量优选为0.010％以下。

Ca含量更优选为0.0003％～0.0050％，进一步优选为0.0010％～0.0030％。

Mg：0.010％以下

Mg作为脱氧元素起作用，并且具有通过形成硫化物而降低固溶S、使耐氢脆化特性提高的效果。

在希望得到这样的效果的情况下，优选将Mg含量设为0.0001％以上。

另一方面，Mg含量超过0.010％时，这些效果饱和，并有生成粗大的氧化物、使拉丝加工性劣化的担忧。为此，Mg含量优选为0.010％以下。

Mg含量更优选为0.0003％～0.0050％，进一步优选为0.0010％～0.0030％。

接着，对本实施方式的钢线的组织进行说明。

本实施方式的钢线的组织包含珠光体。

该珠光体的面积率低于90％时，拉丝加工及时效热处理后的钢线的抗拉强度降低，或者绞合特性劣化。因此，将该珠光体的面积率设为90％以上。优选珠光体的面积率为95％以上。另外，珠光体的面积率可以为100％。

另一方面，本实施方式的钢线的组织的剩余部分即珠光体以外的组织为铁素体、贝氏体、先共析渗碳体及马氏体的非珠光体组织。这些非珠光体组织在拉丝加工时产生裂纹、或者使拉丝加工和时效热处理后的钢线的耐氢脆化特性劣化。为此，将非珠光体组织的面积率设为10％以下。

另外，珠光体的面积率可以从100％中减去非珠光体组织的面积率而求出。

具体而言，珠光体的面积率可通过下述方法求出。另外，本段落中的d表示钢线的半径(单位mm)。

在钢线的试样(样品)中，将与钢线的长度方向平行的L截面进行镜面研磨后进行蚀刻。然后，在经蚀刻的L截面的距离表层为50μm深度、1/4d、1/2d的3个位置中，分别使用SEM，以倍率2000倍拍摄5个视野。另外，每1个视野的面积为60μm×40μm。

使用得到的各视野的SEM照片，通过通常的图像解析的方法，求出马氏体、贝氏体、铁素体等非珠光体组织的面积率，将它们从整体除去后的值、即从100％减去非珠光体组织的面积率而得到的值作为珠光体的面积率而得到。

此外，珠光体块的大小与拉丝加工性具有非常强的相关关系，通过将珠光体微细化，能使钢线的拉丝加工性提高。该效果可通过平均珠光体块粒径的控制而得到。

平均珠光体块粒径以当量圆直径计超过20μm时，得不到钢线的拉丝加工性的提高效果。为此，将平均珠光体块粒径设为以当量圆直径计20μm以下。

另一方面，使平均珠光体块粒径过小时，具体而言，使平均珠光体块粒径低于5μm时，得不到由具有高应变的局部区域的回复或再结晶带来的钢线的抗拉强度的提高效果。为此，将平均珠光体块粒径设为以当量圆直径计5μm以上。

另外，平均珠光体块粒径的当量圆直径为圆的直径，可以使用电子背散射衍射装置(EBSD)进行测定。

本实施方式的钢线中，除了平均珠光体块粒径以外，在具有高应变的局部区域中，需要对通过拉丝加工及时效热处理进行回复或再结晶而得到的微细的珠光体块的粒径进行控制。

在具有高应变的局部区域中，通过拉丝加工及时效热处理进行回复或再结晶而得到的微细的珠光体块的粒径以当量圆直径计最大为平均珠光体块粒径的0.1倍。即，这些微细的珠光体块的粒径为包含这些微细的珠光体块的平均珠光体块粒径的0.1倍以下。

通过拉丝加工后的时效热处理进行回复或再结晶的局部区域大时，具有该平均珠光体块粒径的0.1倍以下的当量圆直径的微细的珠光体块在全部珠光体中所占的面积率(微细珠光体块的面积率)超过30％。其结果是，钢线的强度降低。为此，具有平均珠光体块粒径的0.1倍以下的当量圆直径的微细的珠光体块在全部珠光体中所占的面积率(微细珠光体块的面积率)设为30％以下。

另一方面，通过拉丝加工后的时效热处理进行回复或再结晶的局部区域不充分、高应变残存的区域残留时，具有该平均珠光体块粒径的0.1倍以下的当量圆直径的微细的珠光体块在全部珠光体中所占的面积率(微细珠光体块的面积率)低于3％。其结果是，拉丝加工和时效热处理后的钢线的耐氢脆化特性劣化。为此，具有平均珠光体块粒径的0.1倍以下的当量圆直径的微细的珠光体块在全部珠光体中所占的面积率(微细珠光体块的面积率)设为3％以上。

另外，关于珠光体块的大小，在将钢线的直径(线径)以单位mm计设为D时，将钢线的L截面研磨，在距离表层的深度为0.01×D、0.25×D、0.5×D处，使用透射型电子显微镜以200kV的加速电压通过利用TEM-Precession法的解析而得到。

首先，在TEM-Precession法中，以10nm以下的束直径，以15nm间距测定6μm×6μm的视野，其中，在拉丝方向上测定18个视野，在与钢线的拉丝方向(长度方向)和钢线的长度方向垂直的垂直方向上测定5个视野，测定连续的合计90个视野，将各视野连接起来。

接着，关于珠光体块粒界，通过对铁素体的衍射斑点进行解析，确定各测定点中的晶体方位，制作晶体方位图，将具有10°以上的方位差的粒界作为块粒界。

然后，珠光体块的大小、即珠光体块粒径通过由被块粒界包围的各块的面积求出的当量圆直径来定义。

通过将各视野中得到的珠光体块粒径的面积合计，进行面积平均，从而能得到本实施方式的钢线的平均珠光体块粒径。

通过满足上述的化学组成和组织，能得到具有1800MPa以上的抗拉强度、耐氢脆化特性优异的适合作为PC钢线的钢线。抗拉强度低于1800MPa时，作为PC钢绞线用珠光体钢线，无法实现施工成本的降低和结构物的轻量化的目的。因此，本实施方式的钢线的抗拉强度设为1800MPa以上。为了得到上述的钢线，通过后述的制造方法制造钢线即可。接着，对本实施方式的钢线的优选的制造方法进行说明。

本实施方式的钢线可以如下所述制造。另外，以下说明的钢线的制造方法为用于得到本实施方式的钢线的一例，并非以以下的顺序及方法进行限定，只要是能实现本发明的构成的方法，可以采用任意的方法。

首先，将成为上述化学成分的钢熔炼后，通过连续铸造制造钢坯。另外，可以在连续铸造后对钢坯实施开坯轧制。

将得到的钢坯加热至1050℃以上，将精轧温度设为850℃进行热轧，得到线材。

将精轧后得到的线材卷取成环状。此时，使卷取温度为950℃以下。

为了使平均珠光体块粒径以当量圆直径计为5μm～20μm，将卷取后的线材浸渍在570℃以下的熔融盐槽中，进行珠光体相变处理。该处理通常被称为韧化处理。此时，熔融盐槽的温度过低时，钢线的组织成为贝氏体，因此，需要使熔融盐槽温度为450℃以上。

为了更稳定地得到平均珠光体块粒径和具有该平均珠光体块粒径的0.1倍以下的当量圆直径的微细的珠光体块在全部珠光体中所占的面积率，熔融盐槽温度的低温化是有效的，优选使熔融盐槽温度低于500℃。

此外，珠光体相变处理可以将在热轧后以冷却速度5℃/s～30℃/s冷却至室温为止的线材再加热至950℃以上的温度域后，浸渍在Pb浴或盐浴中并保持在500℃～600℃。

然后，将这些线材以断面收缩率75％～90％拉丝加工成4mmφ～6mmφ的钢线而赋予抗拉强度，在拉丝加工后进行450℃以上0.5秒以上～低于5秒的时间的时效热处理。

时效热处理时间低于0.5秒时，再结晶或回复不充分，高应变残存的区域变多，作为结果，钢线的抗拉强度降低。另一方面，时效热处理时间为5秒以上时，无法得到微细的珠光体块，作为结果，无法兼顾钢线的耐氢脆化特性和高强度。

通过上述制造方法，能制造不使制造性降低、不使拉丝加工性及绞合特性劣化、耐氢脆化特性优异、抗拉强度为1800MPa以上的高强度钢线。

实施例

以下，举出本发明的钢线的实施例，更具体地说明本实施方式涉及的钢线的效果。其中，实施例的条件为用于确认本发明的可实施性及效果而采用的一个条件例，本发明并不限定于下述实施例。在不脱离本发明的要旨、实现本发明的目的的范围内，也可以在符合宗旨的范围内适当增加变更而实施。因此，本发明可以采用各种条件，它们均包含在本发明的技术特征中。

以下通过实施例来更具体地说明本发明的效果。

使用由表1－1及表1－2中所示的化学成分构成的钢材，加热至表2－1及表2－2中所示的加热温度，进行热轧，在表2－1及表2－2所示的卷取温度下进行卷取。

接着，浸渍在热轧线后方的熔融盐槽中进行韧化处理，将得到的线材进行拉丝加工及在拉丝加工后进行加热而进行时效热处理，制作了钢线。

表2－1及表2－2中示出了钢线的技术特征、即珠光体的面积率、由面积平均求出的钢线的平均珠光体块粒径(当量圆直径)、微细珠光体块的面积率(具有平均珠光体块粒径的0.1倍以下的当量圆直径的珠光体块在全部珠光体中所占的面积率)及钢线的抗拉强度。

表2－1的试验编号2是未在热轧后在熔融盐槽中进行韧化处理，使用斯太尔摩法进行鼓风冷却，然后进行拉丝加工及时效热处理而得到的钢线。该试验编号2是珠光体的面积率超出本发明的范围、拉丝加工和时效热处理后的钢线的抗拉强度不满足1800MPa的比较例。

试验编号7是熔融盐温度高、珠光体的面积率超出本发明的范围、拉丝加工和时效热处理后的钢线的抗拉强度不满足1800MPa的比较例。

试验编号10是由于拉丝加工后的时效热处理时间长、从而微细珠光体块的面积率超出本发明的范围、时效热处理后的钢线的抗拉强度不满足1800MPa的比较例。

试验编号12是由于拉丝加工后的时效热处理温度低、从而微细珠光体块的面积率不满足本发明的范围的比较例。

试验编号16是由于珠光体的面积率超出本发明的范围、从而时效热处理后的钢线的抗拉强度低于1800MPa的比较例。

试验编号43是由于C含量低于本发明的范围、从而时效热处理后的钢线的抗拉强度低于1800MPa的比较例。

试验编号46是由于Si含量低于本发明的范围、从而时效热处理后的钢线的抗拉强度低于1800MPa的比较例。

试验编号53是由于Mn含量低于本发明的范围、从而时效热处理后的钢线的抗拉强度低于1800MPa的比较例。

表3是将热轧后的线材再加热后进行韧化处理的例子。在表3所示的条件下进行再加热、韧化处理、拉丝加工及时效热处理。示出了珠光体的面积率、钢线的平均珠光体块粒径、微细珠光体块的面积率(具有平均珠光体块粒径的0.1倍以下的当量圆直径的微细的珠光体块在全部珠光体中所占的面积率)及钢线的抗拉强度。

表3的试验编号66是由于时效热处理温度低、从而微细珠光体块的面积率(具有平均珠光体块粒径的0.1倍以下的当量圆直径的微细的珠光体块在全部珠光体中所占的面积率)不满足本发明的范围的比较例。

试验编号67是由于时效热处理时间长、微细珠光体块的面积率比本发明的范围大、从而钢线的抗拉强度不满足1800MPa的比较例。

试验编号68是由于时效热处理温度低、从而微细珠光体块的面积率不满足本发明的范围的比较例。

使用表2－1、表2－2及表3中记载的各试验编号的钢线评价耐氢脆化特性。另外，关于抗拉强度低于1800MPa的钢线，由于不满足必要的强度，因而未评价耐氢脆化特性。此外，关于不满足作为钢线的特性的拉丝加工性及绞合特性中的一者或者两者的钢线，除了试验编号48及54以外，未进行耐氢脆化特性的评价。此外，关于满足拉丝加工性及绞合特性的两者的钢线，对于合金成本增加等制造性降低的钢线，未进行耐氢脆化特性的评价。

耐氢脆化特性通过FIP试验进行评价。将各试验编号的钢线浸渍在50℃的20％的NH₄SCN溶液中，负载断裂载荷的0.8倍的载荷，评价断裂时间。另外，比液量设为12cc/cm²。FIP试验对于各试验编号评价了12个，将其平均值作为氢脆化断裂时间。耐氢脆化特性依赖于钢线的抗拉强度，因此在抗拉强度为1800MPa以上的钢线的情况下，将20小时以上判定为耐氢脆化特性良好，表4－1及4－2中作为“良”示出。

此外，关于拉丝加工性，将在拉丝加工时在达到目标线径之前不发生断线或者不发生在长度方向表层产生裂纹的纵裂纹的情况判定为“拉丝加工性良好”，在表4－1及表4－2中作为“良”示出。关于绞合特性，在将夹头间距离设为直径的100倍、将扭转旋转速度设为5rpm/min以上的条件下，通过扭转试验进行评价，将不发生层离的情况判定为“绞合特性良好”，在表4－1及表4－2中作为“良”示出。

此外，制造成本评价以包含合金成本的炼钢成本及轧制成本为基准，将按包含选择元素的元素的成分范围的中心值计算的合金成本以下及按通常的轧制条件计算的制造成本以下的情况设为“制造成本低”，在表4－1及表4－2中作为“低”示出。另一方面，在表4－1及表4－2中，将合金成本等制造成本增加的情况作为“高”示出，判定为钢线的制造性降低。

将这些结果示于表4－1及表4－2。时效热处理后的微细珠光体块的面积率超出本发明的范围的试验编号12、67、68均氢脆化特性不良，相对于此，作为本发明例的实施例均耐氢脆化特性良好。

试验编号44是由于P含量高于本发明的范围、从而耐氢脆化特性不良的比较例。

试验编号48是由于Cr含量高于本发明的范围、从而耐氢脆化特性不良的比较例。

试验编号49是由于N含量高于本发明的范围、从而耐氢脆化特性不良的比较例。

试验编号52是由于S含量高于本发明的范围、从而耐氢脆化特性不良的比较例。

试验编号54是由于Mo含量高于本发明的范围、从而耐氢脆化特性不良的比较例。

试验编号61是由于Ni含量高于本发明的范围、从而耐氢脆化特性不良的比较例。

试验编号62是由于Cu含量高于本发明的范围、从而耐氢脆化特性不良的比较例。

试验编号65是由于N含量低于本发明的范围、平均珠光体块粒径超过本发明的范围、从而耐氢脆化特性不良的比较例。

试验编号47、50、51、56、58～60、63及64分别由于Mn含量、O含量、Si含量、C含量、Ti含量、Nb含量、Zr含量、Ca含量及Mg含量高于本发明的范围，从而不满足拉丝加工性及绞合特性中的一者或两者。因此，未进行耐氢脆化特性的评价。

此外，试验编号45、55及57分别由于Al含量、V含量及B含量高于本发明的范围，从而钢线的制造性降低。

表4－1

表4－2

下划线表示本发明的范围外。

产业上的可利用性

根据本发明，能不使制造性降低地得到抗拉强度为1800MPa以上、且不会使拉丝加工性及绞合特性降低、使耐氢脆化特性提高了的用于钢筋混凝土等中的高强度的钢线，产业上的贡献极其显著。

Claims

1.一种钢线，其特征在于，作为化学成分，以质量％计含有

C：0.80％～1.20％、

Si：0.10％～2.00％、

Mn：0.20％～1.00％、

P：0.030％以下、

S：0.030％以下、

O：0.0100％以下、

N：0.0010％～0.0100％，

选择性地含有选自

Al：0.100％以下、

Cr：2.00％以下、

Mo：1.00％以下、

V：0.30％以下、

B：0.0050％以下、

Ti：0.050％以下、

Nb：0.050％以下、

Zr：0.050％以下、

Ni：2.00％以下、

Cu：1.00％以下、

Ca：0.010％以下、

Mg：0.010％以下中的1种以上，

剩余部分为Fe及杂质；

组织包含珠光体；

所述珠光体的面积率为90％以上；

平均珠光体块粒径以当量圆直径计为5μm～20μm；

具有所述平均珠光体块粒径的0.1倍以下的所述当量圆直径的珠光体块在所述珠光体中所占的面积率为3％以上且30％以下；

抗拉强度为1800MPa以上。

2.根据权利要求1所述的钢线，其特征在于，

作为所述化学成分，以质量％计含有选自

Al：0.005％～0.100％、

Cr：0.01％～2.00％、

Mo：0.01％～1.00％、

V：0.01％～0.30％、

B：0.0001％～0.0050％、

Ti：0.001％～0.050％、

Nb：0.001％～0.050％、

Zr：0.001％～0.050％、

Ni：0.01％～2.00％、

Cu：0.01％～1.00％、

Ca：0.0001％～0.010％、

Mg：0.0001％～0.010％中的1种以上。