CN1526032A - 延韧性·刚性模量优良的高强度不锈钢钢丝及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了规定基本成分和氧、硫，使用晶粒微细化和由冷拔丝加工的奥氏体形变热处理的强韧化效果，显著提高延韧性和刚性模量的高强度不锈钢钢丝及其制造方法，该钢丝以质量％计，含有C：0.03～0.14％、Si：0.1～4.0％、Mn：0.1～5.0％、Ni：5.0～9.0％、Cr：14.0～19.0％、N：0.005～0.20％、O：0.001～0.01％、S：0.0001～0.012％，其余由Fe和不可避免的杂质构成，并且，2C+N为0.17～0.32％，下述式(1)的Ni当量(％)的值为20～24，H4ppm。Ni当量(％)＝Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.06Mn+0.35Si+12.6(C+)(1)。

Description

延韧性·刚性模量优良的高强度不锈钢钢丝及其制造方法
技术领域
本发明涉及高强度不锈钢钢丝，更详细地说，涉及高强度奥氏体系不锈钢钢丝的通过冷拔丝加工提高延韧性(延性、韧性)和刚性模量的技术。
背景技术
历来，弹簧用等高强度不锈钢钢丝存在冷拔丝加工时产生纵裂(时效裂纹)问题，于是提出了对其规定成分、氢量和拔丝加工后应变致生的马氏体量以防止发生该问题的技术(特开平10-121208)。
另外，关于钢铁材料的强韧化技术(改善延韧性技术)，长久以来，在碳素钢中，研究了加工后在热或温的状态下，对奥氏体组织进行冷却转变成马氏体的奥氏体形变热处理的方法。(例如，日本金属学会会报第27卷第8号，1988年，p623～639)。但是，这种方法必须在热温度或温温度区域加工奥氏体组织后立即进行淬火，因此受到较大限制，在工业上几乎没有普及。
在现有技术中，对提高用于弹簧用等的不锈钢钢丝的延韧性(延性和韧性)和刚性模量的策略没有进行过研究。特别是作为高强度弹簧用钢丝的延韧性的指标，扭转次数是重要的。
在高强度不锈钢弹簧的使用中，从防止发生折损事故和提高弹簧常数并使之稳定、轻量化的观点出发，提高高强度不锈钢钢丝的延韧性(扭转次数)和刚性模量成为最重要的课题。
因而，本发明的目的在于，提供一种除了规定基本成分和纯净度(氧、硫)以外，利用晶粒微细化和由冷拔丝加工造成的奥氏体形变热处理的强韧化效果，显著地提高延韧性和刚性模量地高强度不锈钢钢丝及其制造方法。
发明内容
本发明人为解决上述课题进行了种种研究，结果发现，在奥氏体系不锈钢中，除了规定母体金属的基本成分和纯净度(氧、硫)以外，限定组织、强度和冷拔丝加工条件，利用晶粒微细化和奥氏体形变热处理的强韧化效果，可以稳定地得到显著提高延韧性和刚性模量的高强度不锈钢钢丝。本发明就是基于这样的发现而完成的。
即，本发明的要点如下所述。
本发明是延韧性·弹性模量优良的高强度不锈钢钢丝，其特征在于，以质量％计，含有C：0.03～0.14％、Si：0.1～4.0％、Mn：0.1～5.0％、Ni：5.0～9.0％、Cr：14.0～19.0％、N：0.005～0.20％、O：0.001～0.01％、S：0.0001～0.012％，其余由Fe和不可避免的杂质构成，并且，2C+N为0.17～0.32％，下述式(1)的Ni当量(％)的值为20～24，H≤4ppm，
Ni当量(质量％)＝Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.06Mn+0.35Si+12.6(C+N)
                (1)
另外，本发明的上述钢丝还可以含有以质量％计，以下A、B、C中的任1种或1种以上。
A：Al、Nb、Ti、Zr、Ta、W的任1种或1种以上，分别为0.01～0.30％
B：V为0.1～0.5％，
C：Mo为0.2～3.0％
另外，本发明的上述钢丝优选下述式(2)的GI的值为30或30以下。
GI(％)＝16C+2Mn+9Ni-3Cr+8Mo+15N              (2)
另外，本发明是延韧性·弹性模量优良的高强度不锈钢钢丝的制造方法，该方法为在将以质量％计，含有C：0.03～0.14％、Si：0.1～4.0％、Mn：0.1～5.0％、Ni：5.0～9.0％、Cr：14.0～19.0％、N：0.005～0.20％、O：0.001～0.01％、S：0.0001～0.012％，其余由Fe和不可避免的杂质构成，并且，2C+N为0.17～0.32％，下述式(1)的Ni当量(％)的值为20～24的钢进行热轧制成盘条并进行固溶处理后，或者使该盘条进行1次或1次以上的固溶处理和冷拔丝加工制成粗丝后，实施冷精加工制成钢丝的一系列工序中，至少在不含氢气的气氛中进行最后的固溶处理，使钢中的H为4ppm或4ppm以下，按照用式(3)表示的拔丝加工量ε在式(4)的范围内进行冷精加工的拔丝加工。
Ni当量(％)＝Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.06Mn+0.35Si+12.6(C+N)
                                   (1)
ε＝ln(A0/A)                      (3)
其中，A0：冷拔丝加工前的盘条或粗丝的断面积
      A：冷拔丝加工后的钢丝的断面积
0.15×(Ni当量)-2.28≤ε≤0.15×(Ni当量)-0.88    (4)
另外，本发明是延韧性·弹性模量优良的高强度不锈钢钢丝的制造方法，该方法为在将以质量％计，含有C：0.03～0.14％、Si：0.1～4.0％、Mn：0.1～5.0％、Ni：5.0～9.0％、Cr：14.0～19.0％、N：0.005～0.20％、O：0.001～0.01％、S：0.0001～0.012％，并且，2C+N为0.17～0.32％，下述式(1)的Ni当量(％)的值为20～24，其余由Fe和不可避免的杂质构成的钢进行热轧制成盘条并进行固溶处理后，或者使该盘条进行1次或1次以上的固溶处理和冷拔丝加工制成粗丝后，作为实施精加工冷拔丝加工将其制成钢丝的一系列工序中的一个工序，在不含氢气的气氛中实施脱氢处理，使钢中的H为4ppm或4ppm以下，按照用式(3)表示的拔丝加工量ε在式(4)的范围内的方式进行精加工冷拔丝加工。
Ni当量(％)＝Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.06Mn+0.35Si+12.6(C+N)
                                            (1)
ε＝ln(A0/A)                                 (3)
其中，A0：冷拔丝加工前的盘条或粗丝的断面积
      A：冷拔丝加工后的钢丝的断面积
0.15×(Ni当量)-2.28≤ε≤0.15×(Ni当量)-0.88    (4)
另外，在本发明的制造方法中，上述钢、盘条或粗丝还可以含有以质量％计，选自下述的A、B、C中的任一种或以上。
A：Al、Nb、Ti、Zr、Ta、W的任1种或1种以上，分别为0.01～0.30％
B：V为0.1～0.5％
C：Mo为0.2～3.0％
另外，在本发明的制造方法中，优选使上述盘条或粗丝的冷拔丝加工前的奥氏体平均晶粒直径为30μm或30μm以下。
具体实施方式
首先叙述本发明的不锈钢钢丝的成分范围。另外，在以下的说明中，只要不事先特别说明，％就全部表示质量％。
为了与N一起得到冷拔丝加工后的高强度，添加0.03％或0.03％以上的C。但是，超过0.14％添加时，在晶界上析出Cr碳化物，会降低延韧性，因而将其上限定为0.14％。
为了脱氧，添加0.1％或0.1％以上的Si。但是，超过4.0％添加时，不仅其效果饱和，而且制造性差，另外，由于相反延韧性变差，所以将其上限定为4.0％。
为了脱氧和为了调整Ni当量，添加0.1％或0.1％以上的Mn。但是，超过5.0％添加时，刚性模量降低，因而将其上限定为5.0％。
为了确保延韧性和调整Ni当量，添加5.0％或5.0％以上的Ni。但是，超过9.0％添加时，刚性模量降低，因而将其上限定为5.0％。
为了确保抗腐蚀性和调整Ni当量，添加14.0％或14.0％以上的Cr。但是，超过19.0％添加时，延韧性劣化，因而将其上限定为19.0％。
为了与C一起得到冷拔丝加工后的高强度，添加0.005％或0.005％以上的N。但是，超过0.20％添加时，制造时会生成气孔，制造性显著变差，因而将其上限定为0.20％。
为了确保扭转次数，规定O为0.01％或0.01％以下。但是，若控制在0.001％或0.001％以下时，工业上成本增高，价格性能比变差，因而将其下限定为0.001％。
为了确保扭转次数，限定S为0.012％或0.012％以下。但是，若控制在0.0001％或0.0001％以下时，工业上成本增高，价格性能比变差，因而将其下限定为0.0001％。
为了确保延韧性，钢中的氢定为4ppm或4ppm以下。特别优选在1.5ppm或1.5ppm以下。
Al、Nb、Ti、Zr、Ta、W可以形成微细的碳氮化物，使钢丝的固溶处理后的奥氏体晶粒稳定地微细化，提高延韧性，因而根据需要分别添加0.01％或0.01％以上的任1种或1种以上。但是，在添加0.30％或0.30％以上时，其效果饱和，不仅不经济，相反延韧性降低，因而将其上限定为0.30％。
特别是Al和Nb，在提高热加工性的同时，通过析出强化效果有利于高强度化，所以有效。
V与Al、Nb、Ti、Zr、Ta、W同样可以形成微细的碳氮化物，使钢丝的固溶处理后的奥氏体晶粒稳定地微细化，提高了延韧性，因而根据需要添加0.1％或0.1％以上。但是，在添加0.5％或0.5％以上时，其效果饱和，相反延韧性降低，因而将其上限定为0.5％。
Mo对抗腐蚀性有效，因而根据需要添加0.2％或0.2％以上。但是，在超过3.0％添加时，其效果饱和，相反弹性模量降低，因而将其上限定为3.0％。特别优选取为2.0％或2.0％以下。
Cu可以抑制奥氏体组织的加工硬化，降低冷拔丝加工后的钢丝的强度，因而根据需要，优选降低至0.8％或0.8％以下。
P是使延韧性降低的元素，因而根据需要，优选将其降低至0.02％或0.02％以下。
以下说明冷拔丝加工后的钢丝的强度和应变致生的马氏体的量。
冷拔丝加工后的钢丝的抗拉强度低于1700N/mm2的场合，由于基本上是延韧性高，所以不能显著地显现本发明的效果。与此相对，冷拔丝加工后的钢丝的抗拉强度成为1700N/mm2或1700N/mm2以上的高强度材时，由于延韧性降低，所以就可以使晶粒微细化和奥氏体形变热处理等的本发明的效果明确。因而优选将冷拔丝加工后的钢丝的抗拉强度限定为1700N/mm2或1700N/mm2以上。特别优选为1900N/mm2或1900N/mm2以上，但上限值定为2800N/mm2为好。
另外，冷拔丝加工后的钢丝的应变致生的马氏体量低于20％的场合，通常冷拔丝加工后的钢丝的抗拉强度会低于1700N/mm2，不能显著地显现本发明的高延韧性的效果，另外，刚性模量也变低。因此优选应变致生的马氏体量在20％或20％以上。另一方面，冷拔丝加工后的应变致生的马氏体量超过80％时，奥氏体形变热处理的强韧的马氏体量本身会减少，延韧性降低。因此，优选将上限定为80％。特别是为了最大限度地发挥由奥氏体形变热处理产生的强韧化和高刚性模量，优选将冷拔丝加工后的钢丝的应变致生的马氏体量限定为40％～70％。
另外，该应变致生的马氏体量(体积％)的测定，例如可以用由直流磁化特性的测定装置等测定的饱和磁通密度求出。另外，用简易的铁氧体仪(フエライトメ—タ)等测定的场合必须用丝径修正。
以下说明在本发明中规定的2C+N量(％)和式(1)、式(2)。
2C+N(％)是由调查C、N对冷拔丝加工后的钢丝的抗拉强度的影响的结果得到的。为了确保冷拔丝加工后的钢丝的抗拉强度在1700N/mm2或1700N/mm2以上，就将2C+N限定在0.17(％)或0.17(％)以上。但是，超过0.32(％)时，由于延韧性降低，所以将上限定为0.32(％)。特别是从稳定的高强度化(抗拉强度≥1900N/mm2)和高延韧性的观点出发，优选在0.20(％)～0.30(％)。
另外，式(1)的Ni当量是调查各元素对冷拔丝加工后的钢丝的延韧性的影响的结果得出的，是表示有效元素对延韧性的影响程度。
Ni当量(％)＝Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.06Mn+0.35Si+12.6(C+N)
                                      (1)
Ni当量值超过24(％)时，冷拔丝加工后的钢丝的应变致生的马氏体量减少，强度降低，本发明的效果减弱，所以定为24(％)或24(％)以上。另一方面，Ni当量的值低于20(％)时，冷拔丝加工后的钢丝的奥氏体形变热处理的马氏体本身会减少，延韧性降低，因而将下限定为20％。特别是为了最大限度地利用由通常的冷拔丝加工的奥氏体形变热处理的强韧化，优选将Ni当量定为21(％)～23(％)。
另外，式(2)的GI(％)是由调查各元素对冷拔丝加工后的刚性模量的影响的结果的得到的，是表示对刚性模量有效的元素和影响程度。
GI(％)＝16C+2Mn+9Ni-3Cr+8Mo+15N                    (2)
根据需要将GI的值定为30(％)或30(％)以下。GI的值超过30(％)时，由于冷拔丝加工后的刚性模量低，所以优选将其上限定为30(％)。特别优选定为25(％)或25(％)以下。
以下概要地说明本发明的钢丝的制造工序。
本发明的钢丝可以用以下①、②的任一工序制造。
即，将调整到所要成分的钢进行热轧制成不锈钢盘条，并使其固溶处理(也包括轧制后的连续处理)后，①用精加工冷拔丝加工而制成钢丝(最终制品)，或②最终钢丝直径和不锈钢盘条直径目差大的场合，使上述固溶处理的不锈钢盘条反复1次或1次以上的冷拔丝加工、退火(固溶处理)，制成粗丝(线)，对该粗丝实施多条连续退火(固溶处理)后，实施精加工冷拔丝加工而制成钢丝(最终制品)。在该一系列工序中，固溶处理(包括多条连续退火)无论在含有氢气的气氛中或不含有氢气的气氛中进行都可以，但是，如本发明后术那样，至少最后的固溶处理，在不含有氢气的气氛中进行，在特定条件下进行精加工冷拔丝加工。另外，这里所说的固溶处理是指使碳化物成为固溶状态。
另外，在本发明中，作为上述的一系列工序中的一个工序，在不含有氢气的气氛中进行脱氢处理，在特定的条件下进行精加工冷拔丝加工。
以下，对冷拔丝加工的条件进行说明。
式(3)表示固溶处理后的盘条或粗丝的冷拔丝加工量，式(4)表示其范围。
ε＝ln(A0/A)                           (3)
其中，A0：冷拔丝加工前的盘条或粗丝的断面积
      A：冷拔丝加工后的钢丝的断面积
0.15×(Ni当量)-2.28≤ε≤0.15×(Ni当量)-0.88    (4)
在室温下实施一般的冷拔丝加工的场合，用式(3)规定的冷拔丝加工量ε的值落入用式(4)规定的范围内。比式(4)的范围更小的场合，冷拔丝加工后的钢丝的抗拉强度降低，另外刚性模量也变低。另一方面，比式(4)的范围更大的场合，冷拔丝加工后的钢丝的马氏体量增加，延韧性降低。因此，用式(3)、式(4)限定固溶处理后的冷拔丝加工量。
以下说明盘条或粗丝的固溶处理(包括多条连续退火)和脱氢处理的条件。
如前所述，延韧性与钢丝中的氢量显示出依存性。在含有氢气的还原性气体的气氛中进行固溶处理时，因吸收氢，钢会含有超过4ppm的氢，延韧性变差。因此，上述工序中的至少最后的固溶处理时要在不含有氢气的氩气、氮气、大气等气氛下进行，使钢中氢的含量成为4ppm或4ppm以下。特别优选在氩气等气氛下进行，以防止表面氧化。
另外，为了使钢中的氢量成为4ppm或4ppm以下，作为上述一系列工序中的一个工序，例如，在盘条固溶处理的前后、制成粗丝的冷拔丝加工的固溶处理的前后、或者精加工冷拔丝加工的固溶处理的前后等中，实施脱氢处理。即，若在200～600℃的不含有氢气的气氛中实施脱氢处理，则可以提高延韧性。此时，在200℃或200℃以下时，其效果不明确，超过600℃时，氧化铁皮变厚，制造性变差。因此优选在200～600℃的、更优选在200～400℃的不含有氢气的氩气、氮气、大气等气氛下进行脱氢处理。
以下说明盘条或粗丝的冷拔丝加工前的奥氏体组织的晶粒直径。
冷拔丝加工前的盘条或粗丝的奥氏体组织的平均晶粒直径超过30μm的场合，冷拔丝加工后的钢丝的延韧性降低。因此，根据需要，调整冷拔丝加工前的盘条或粗丝的固溶处理条件，例如用以平均5℃/秒或5℃/秒以上的冷却速度从950℃～1150℃的温度范围急冷至500℃或500℃以下，使奥氏体组织的平均晶粒直径在30μm或30μm以下。
实施例
以下基于本发明的实施例进一步具体地说明本发明。
本发明，特别是作为冷拔丝加工后的钢丝的目标特性，其抗拉强度在1700N/mm2或1700N/mm2以上、弹簧用钢丝的延韧性的重要因素的扭转次数在10次或10次以上，弹簧用钢丝的弹性模量的重要因素的刚性模量在63GPa或63GPa以上。作为弹性模量的重要因素还有杨氏模量，但在本发明中以刚性模量作为其代表值而进行规定。
实施例的供试验用材料是在通常的不锈钢线材的制造工序中，进行熔炼、在热态下进行盘条轧制直至Φ5.5mm、并在1000℃下终轧得到的。对得到的盘条实施1050℃、5分钟的热处理(固溶处理)，并进行水冷。然后，一部分实施脱氢处理，制成中间的冷拔丝加工的粗丝。其后将该粗丝在多条连续退火炉中氩气气氛下实施1050℃的固溶处理后，实施精加工冷拔丝加工而制成钢丝。
而且，调查该精加工冷拔丝加工前(固溶处理后)的粗丝的奥氏体的平均晶粒直径和精加工冷拔丝加工后钢丝的氢量、应变致生的马氏体量、抗拉强度、扭转次数、刚性模量。
将粗丝的横断面在10％的硝酸溶液中进行电解腐蚀，然后用图像分析求出各结晶每一个的断面积，以换算该面积的换算直径(d)的10个点的平均值，表示冷拔丝加工前的粗丝的奥氏体的平均晶粒直径。
从冷拔丝加工后的钢丝中提取试样，用惰性气体熔融-热传导测定法测定氢量。
用直流式BH示踪器测定饱和磁化强度，求出精加工冷拔丝加工后的钢丝的应变致生的马氏体量。
用JIS Z2241的拉伸试验测定冷拔丝加工后的钢丝的拉伸强度。
用进行扭转试验直至断裂的扭转次数评价冷拔丝加工后的钢丝的扭转次数。
用扭转摆法测定冷拔丝加工后的钢丝的刚性模量。
首先叙述本发明的基本成分的效果。供试验材料取以下那样制得的钢丝：将热态下进行盘条轧制和实施固溶处理后的盘条施加中间的冷拔丝加工制成Φ3.4mm的粗丝、接着在氩气气氛下实施固溶处理、其后实施精加工冷拔丝直至Φ1.6mm。表1示出了实施例的基本成分和钢丝的特性。
对本发明例No.1～No.19和比较例No.20～No.32调查了基体成分C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Mo、Cu、O、N对钢丝各特性的影响。
本发明例的全部钢丝的抗拉强度在1700N/mm2或1700N/mm2以上、扭转次数在10次或10次以上、刚性模量在63Gpa或63Gpa以上，在高强度下扭转次数和刚性模量优良。另外，本发明的No.1和No.19相比较，因使P降低，提高了扭转次数。
但是，在比较例No.20中，C量低，虽然扭转次数和弹性模量不低，但因强度低，所以本发明的效果并不明显。
在比较例No.21中，C量高，扭转次数低。
在比较例No.22中，N量高，由于发生气孔等材料缺陷，所以扭转次数低。
在比较例No.23中，Si量高，扭转次数低。
在比较例No.24中，Mn量高，扭转次数低。
在比较例No.25中，Ni量高，应变致生的马氏体量低，刚性模量差。
在比较例No.26中，Ni量低，应变致生的马氏体量高，扭转次数低。
在比较例No.27中，Cr量低，应变致生的马氏体量高，扭转次数低。
在比较例No.28中，Cr量高，不仅扭转次数低，而且应变致生的马氏体量也低，刚性模量也差。
在比较例No.29中，Mo量高，刚性模量差。
在比较例No.30中，Cu量高，由于抗拉强度低，所以不仅本发明的高扭转次数的效果不明确，而且应变致生的马氏体量也低，刚性模量也差。
在比较例No.31和No.32中，O量和S量分别高，扭转次数低。
然后，叙述本发明的晶粒微细化和添加晶粒微细化元素的效果。供试验材料取以下那样制得的钢丝：将热态下进行盘条轧制和实施固溶处理后的盘条施加中间的冷拔丝加工制成Φ3.4mm的粗丝、接着在氩气气氛下实施固溶处理、其后实施精加工冷拔丝直至Φ1.6mm。。表2示出了实施例的基本成分和钢丝的特性。
对本发明例No.33～No.44和比较例No.45、No.46调查了晶粒微细化和添加晶粒微细化元素对钢丝的扭转次数的效果。
在本发明例No.34～No.44中，为了晶粒微细化，添加了Al、Nb、Ti、Zr、Ta、W、V，平均晶粒直径成为10μm，与本发明例No.33相比，扭转次数明显地进一步提高。表明了晶粒微细化对高扭转次数的效果。另外，将表2的本发明例No.34～No.44(Ni当量全部为21.7～22.1％)中的抗拉强度在2000N/mm2或2000N/mm2以上的No.35、36、38、44的扭转次数(分别为29次、25次、32次、25次)，与表1的未添加晶粒微细化元素的本发明例No.1～No.19中的Ni当量在21.7～22.1％而且抗拉强度在2000N/mm2或2000N/mm2以上的No.3、11、12、18的扭转次数(分别为13次、13次、11次、13次)相比较，可以明显地看出添加晶粒微细化元素的效果。
但是，在比较例No.45、No.46中，因过度地添加了Al或Nb，所以扭转次数反而降低。
以下，叙述本发明的降低氢量的效果和谋求降低氢量的制造方法的效果。表3示出了实施例的制造条件和特性。关于供试验用材料，是将表1的钢种A在热态下进行盘条轧制并固溶处理后、将该盘条的一部分在表3中的条件下实施脱氢处理。然后实施中间的冷拔丝直至Φ3.4mm、制成粗丝，接着，在表3中的各气氛气体的条件下实施多条连续退火(固溶处理)，其后将该粗丝实施精加工冷拔丝加工制成Φ1.6mm的钢丝。
本发明例No.47～No.55和比较例No.56、No.57是调查晶粒微细化和添加晶粒微细化元素对钢丝的扭转次数的效果的例子。
在本发明例No.47～No.55中，因氢量低而扭转次数高。特别是本发明例No.50～No.55，因实施脱氢处理，进一步降低了氢量，所以扭转次数也进一步提高。这表明了由降低氢产生的高扭转次数的效果。
另外，比较例No.56、No.57在含有氢气的气氛中退火，因材料中的氢量高，所以扭转次数低。
以下，叙述本发明的冷拔丝加工方法的效果。表4示出了实施例的冷拔丝条件和特性，关于供试验用材料，是将表2的钢种AH、表1的钢种I和钢种L以热轧方式进行盘条轧制并实施固溶处理后，对该盘条实施中间的冷拔丝加工直至Φ3.4mm，制成粗丝，接着，在氩气气氛下实施多条连续退火(固溶处理)，其后以表4中的冷拔丝加工量对该粗丝实施精加工冷拔丝加工，制成钢丝。另外，表4中还示出了由式(3)、式(4)计算的最佳的冷拔丝加工量的范围。
本发明例No.58～No.66和比较例No.67～No.72是调查冷拔丝加工量对钢丝的抗拉强度、扭转次数、刚性模量的效果的例子。
本发明例No.58～No.66，因冷拔丝加工量合适，所以抗拉强度高，而且显示高的扭转次数和刚性模量。
但是，比较例No.67、No.69、No.71，因冷拔丝加工量低，所以抗拉强度低，不仅本发明的高扭转次数的效果不明确，而且应变致生的马氏体量低，刚性模量差。
比较例No.68、No.70、No.72，冷拔丝加工量过高，因应变致生的马氏体量多，扭转次数低。
如以上实施例表明的那样，可以清楚看出，本发明的高强度不锈钢钢丝在扭转次数(延韧性)和刚性模量方面极为优良。
表1
*：在本发明以外。
表2
 No. 钢种                                                     化学成分(质量％) 2C+N(％)   Ni当量(％) GI(％)   氢量(ppm)   平均晶粒直径(μm)    应变致生的马代体量(体积％)     抗拉强度(N/mm2)    扭转次数(次)    刚性模量(GPa)
 C  Si  Mn  P  S   Ni   Cr   Mo   Cu   O   N     (其它)
本发明例  33 AF  0.1  0.7  1.7  0.03 0.0033   6.9   17   0.1   0.2   0.005   0.06 0.26   22.0 17.8   3.1   50     55.0     2000     18     67
 34 AG  0.09  0.8  1.6  0.02 0.0043   7.1   16.9   0.2   0.1   0.002   0.05     Al；0.02 0.23   21.9 20.2   2.1   10     63.0     1980     34     67
 35 AH  0.11  0.6  1.5  0.03 0.0008   7.1   17.1   0.3   0.1   0.004   0.04     Al；0.06 0.26   22.1 20.4   2.5   10     54.0     2000     29     68
 36 AI  0.1  0.8  1.4  0.02 0.0029   7   17   0.1   0.2   0.002   0.06     Al；0.18 0.26   21.8 18.1   1.9   10     53.0     2000     25     68
 37 AJ  0.1  0.8  1.4  0.02 0.0029   7   17   0.1   0.2   0.005   0.06     Nb；0.08 0.26   21.8 18.1   2.2   20     52.0     1990     31     67
 38 AK  0.09  0.7  1.5  0.03 0.0035   6.9   17.1   0.2   0.1   0.006   0.05     Nb；0.25 0.23   21.7 17.6   3   10     70.0     2000     32     68
 39 AL  0.1  0.8  1.6  0.03 0.0044   7   17   0.3   0.1   0.003   0.05     Ti；0.07 0.25   22.1 20.0   1.8   10     56.0     1980     24     67
 40 AM  0.09  0.8  1.5  0.02 0.0008   7.2   17   0.2   0.1   0.003   0.05     Zr；0.22 0.23   22.0 20.6   2.2   10     58.0     1950     25     66
 41 AN  0.09  0.8  1.5  0.02 0.0008   7.2   17   0.2   0.1   0.003   0.05     Ta；0.15 0.23   22.0 20.6   2.2   10     60.0     1950     23     67
 42 AO  0.1  0.7  1.6  0.03 0.0016   7.1   16.9   0.1   0.2   0.004   0.06     W；0.17 0.26   22.0 19.7   2.2   20     50.0     1980     24     66
 43 AP  0.09  0.8  1.5  0.02 0.0021   7   17   0.1   0.2   0.004   0.05     Al；0.03，Nb；0.1 0.23   21.7 18.0   2.2   10     54.0     1980     33     68
 44 AQ  0.1  0.7  1.5  0.02 0.0034   7.1   17.1   0.1   0.1   0.005   0.05     V；0.3 0.25   22.0 18.8   2.2   10     58.0     2010     25     87
比较  45 AR  0.09  0.7  1.6  0.03 0.0005   7.1   17.1   0.1   0.1   0.002   0.06     Al；0.38* 0.24   22.1 18.9   2.2   10     57.0     1970     5     57
 46 AS  0.1  0.8  1.5  0.03 0.0011   7.1   17.1   0.1   0.1   0.005   0.06     Nb；0.50* 0.26   22.1 18.9   2.2   10     50.0     2000     6     66
*：在本发明以外。
表3
  No. 钢种 脱氢处理 多条连续退火气氛的气体 氢量(ppm) 平均晶粒直径(μm) 应变致生的马氏体量(体积％) 抗拉强度(N/mm2) 扭转次数(次) 刚性模量(GPa)
本发明例   47   A     未处理     氩气     2.2     10     60   2000   17   67
  48   A     未处理     氮气     2.5     10     63   1980   17   67
  49   A     未处理     大气     2.1     10     61   2050   16   68
  50   A   300℃-24h，大气     氩气     0.8     10     58   2040   22   67
  51   A   300℃-24h，氮气     氩气     0.9     10     62   2030   21   68
  52   A   250℃-24h，大气     氩气     1.2     10     63   2000   20   67
  53   A   150℃-24h，大气     氩气     2     10     65   1990   18   67
  54   A   450℃-24h，大气     氩气     0.7     10     59   2020   25   68
  55   A   550℃-24h，大气     氩气     1.1     10     60   2030   22   68
比较   56   A     未处理   含氢气体*     6.3*     10     61   2050   7*   66
  57   A   300℃-24h，大气   含氢气体*     5.3*     10     62   2100   5*   65
*：在本发明以外。
表4
  No.   钢种   Ni当量(％)   冷拔丝加工量，ε最佳范围   实际冷拔丝加工量；ε     氢量(ppm)    平均晶粒直径(μm)  应变致生的马氏体量(体积％)  抗拉强度(N/mm2)  扭转次数(次)  刚性模量(GPa)
本发明例   58   AH   22.1   1.035～2.435     1.51     2.4     10     55   2000   29   68
  59   AH   22.1   1.035～2.435     1.16     2.3     10     30   1860   43   65
  60   AH   22.1   1.035～2.435     2.08     2.1     10     75   2210   12   68
  61   I   23.5   1.245～2.645     1.51     1.8     40     40   1950   34   65
  62   I   23.5   1.245～2.645     1.27     2     40     25   1820   48   64
  63   I   23.5   1.245～2.645     2.45     2.1     40     76   2080   20   66
  64   L   20.8   0.84～2.24     1.51     2.8     30     70   2100   12   67
  65   L   20.8   0.84～2.24     0.87     2.5     30     30   1830   19   64
  66   L   20.8   0.84～2.24     2.00     2.4     30     78   2200   10   68
  比较例   67   AH   22.1   1.035～2.435     0.96*     2.5     10     18*   1650   45   62*
  68   AH   22.1   1.035～2.435     2.45*     2.3     10     83*   2200   5*   68
  69   I   23.5   1.245～2.645     1.06*     1.9     40     10*   1640   50   62*
  70   I   23.5   1.245～2.645     2.89*     2.3     40     84*   2240   5*   66
  71   L   20.8   0.84～2.24     0.78*     2.8     30     18*   1680   23   62*
  72   L   20.8   0.84～2.24     2.45*     3     30     90*   2240   2*   68
*：在本发明范围外。
根据本发明的延韧性·刚性模量优良的高强度不锈钢钢丝及其制造方法，除了规定奥氏体系不锈钢钢丝的母体金属的基本成分和纯净度(氧、硫)以外，限定组织、强度和冷拔丝加工条件，使用晶粒微细化和奥氏体形变热处理的强韧化效果，可以稳定地得到显著提高延韧性和刚性模量的高强度不锈钢钢丝。

Claims (8)

1.一种延韧性·刚性模量优良的高强度不锈钢钢丝，其特征在于，以质量％计，含有C：0.03～0.14％、Si：0.1～4.0％、Mn：0.1～5.0％、Ni：5.0～9.0％、Cr：14.0～19.0％、N：0.005～0.20％、O：0.001～0.01％、S：0.0001～0.012％，其余由Fe和不可避免的杂质构成，并且，2C+N为0.17～0.32％，下述式(1)的Ni当量(％)的值为20～24，H≤4ppm，
Ni当量(％)＝Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.06Mn+0.35Si+12.6(C+N)
                                 (1)。
2.根据权利要求1所述的延韧性·刚性模量优良的高强度不锈钢钢丝，其特征在于，所述钢丝进一步含有以质量％计，以下A、B、C的任1种或1种以上，
A：Al、Nb、Ti、Zr、Ta、W的任1种或1种以上，分别为0.01～0.30％
B：V为0.1～0.5％，
C：Mo为0.2～3.0％。
3.根据权利要求1或2所述的延韧性·刚性模量优良的高强度不锈钢钢丝，其特征在于，所述钢丝的下述式(2)的GI的值为30或30以下，
GI(％)＝16C+2Mn+9Ni-3Cr+8Mo+15N      (2)。
4.一种延韧性·刚性模量优良的高强度不锈钢钢丝的制造方法，其特征在于，在将以质量％计，含有C：0.03～0.14％、Si：0.1～4.0％、Mn：0.1～5.0％、Ni：5.0～9.0％、Cr：14.0～19.0％、N：0.005～0.20％、O：0.001～0.01％、S：0.0001～0.012％，其余由Fe和不可避免的杂质构成，并且，2C+N为0.17～0.32％，下述式(1)的Ni当量(％)的值为20～24的钢进行热轧制成盘条并进行固溶处理后，或者使该盘条进行1次或1次以上的固溶处理和冷拔丝加工制成粗丝后，实施精加工冷拔丝加工制成钢丝的一系列工序中，至少最后的固溶处理在不含氢气的气氛中进行，使钢中的H为4ppm或4ppm以下，按照用式(3)表示的冷拔丝加工量ε在式(4)的范围内的方式进行精加工冷拔丝加工，
Ni当量(％)＝Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.06Mn+0.35Si+12.6(C+N)
                                    (1)
ε＝ln(A0/A)                        (3)
其中，A0：冷拔丝加工前的盘条或粗丝的断面积
      A：冷拔丝加工后的钢丝的断面积
0.15×(Ni当量)-2.28≤ε≤0.15×(Ni当量)-0.88      (4)。
5.一种延韧性·弹性模量优良的高强度不锈钢钢丝的制造方法，其特征在于，在将以质量％计，含有C：0.03～0.14％、Si：0.1～4.0％、Mn：0.1～5.0％、Ni：5.0～9.0％、Cr：14.0～19.0％、N：0.005～0.20％、O：0.001～0.01％、S：0.0001～0.012％，并且，2C+N为0.17～0.32％，下述式(1)的Ni当量(％)的值为20～24，其余由Fe和不可避免的杂质构成的钢进行热轧制成盘条并进行固溶处理后，或者使该盘条进行1次或1次以上的固溶处理和冷拔丝加工制成粗丝后，实施精拔冷加工制成钢丝的一系列工序中，作为其中的一个工序，在不含氢气的气氛中实施脱氢处理，使钢中的H为4ppm或4ppm以下，按照用式(3)表示的拔丝加工量ε在式(4)的范围内的方式进行精加工冷拔丝加工，
Ni当量(％)＝Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.06Mn+0.35Si+12.6(C+N)
                                 (1)
ε＝ln(A0/A)                     (3)
其中，A0：冷拔丝加工前的盘条或粗丝的断面积
      A：冷拔丝加工后的钢丝的断面积
0.15×(Ni当量)-2.28≤ε≤0.15×(Ni当量)-0.88            (4)。
6.根据权利要求4或5所述的延韧性·刚性模量优良的高强度不锈钢钢丝的制造方法，其特征在于，上述钢、盘条或粗丝进一步含有以质量％计，下述的A、B、C的任1种或1种以上。
A：Al、Nb、Ti、Zr、Ta、W的任1种或1种以上，分别为0.01～0.30％
B：V为0.1～0.5％
C：Mo为0.2～3.0％。
7.根据权利要求4或5所述的延韧性·弹性模量优良的高强度不锈钢钢丝的制造方法，其特征在于，上述盘条或粗丝的冷拔丝加工前的奥氏体平均晶粒直径为30μm或30μm以下。
8.根据权利要求4或5所述的延韧性·刚性模量优良的高强度不锈钢钢丝的制造方法，其特征在于，上述钢、盘条或粗丝进一步含有以质量％计，下述的A、B、C的任1种或1种以上，并且，上述盘条或粗丝的冷拔丝加工前的奥氏体平均晶粒直径在30μm或30μm以下，
A：Al、Nb、Ti、Zr、Ta、W的任1种或1种以上，分别为0.01～0.30％
B：V为0.1～0.5％
C：Mo为0.2～3.0％。
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