JP2003328076A - 中炭素鋼高強度鋼線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間圧延された線材から製造されるスティー
ルコードをより簡単で、かつ安価に製造しうる中炭素鋼
高強度鋼線を提供する。 【解決手段】 中炭素鋼を伸線加工して得られる鋼線で
あって、その組織が実質的にフェライトファイバーから
なり、かつ該フェライトファイバーの厚みが１５nm以下
で、該フェライトファイバー中に固溶もしくはクラスタ
ーとして存在する炭素が０．３〜０．６質量％である
４．０GPa 以上、絞りが３０％以上の中炭素鋼高強度鋼
線であり、また、鋼線の組織中に存在するＸ線回析法ま
たはメスバウワー分光分析法で検出されるセメンタイト
が実質的に存在しない中炭素鋼高強度鋼線。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピアノ線、スティ
ールコード、ホースワイヤ、ビードワイヤ、コントロー
ルケーブル、釣り糸、カットワイヤ、ソーワイヤなど伸
線加工によって製造される中炭素鋼高強度鋼線に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スティールコードなどに用いる
０．６質量％以上の炭素（Ｃ）を含む高炭素鋼からなる
ワイヤは、熱間圧延により直径５〜１６mmの形状に加工
された後、パテンティング処理などによりパーライト組
織を有する線材とされる。このような線材の製造方法の
例としては、特開昭６０−２０４８６５号公報に、Ｍｎ
含有量を０．３質量％未満に規制して鉛パテンティング
処理後の過冷組織の発生を抑え、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎなどの
元素量を適量に規制することによって撚り線時の断線が
少なく高強度、高靱性、高延性の極細線およびスティー
ルコード用高炭素鋼線材を製造する方法が開示されてお
り、また、特開昭６３−２４０４６号公報には、Ｓｉ含
有量を１．００質量％以上添加することによって鉛パテ
ンティング材の引張強さを高くして伸線加工率を小さく
した高靱性高延性の極細線用線材が開示されている。

【０００３】このような高強度が要求される線材は、よ
り高強度のワイヤを製造する技術が必要とされている
が、従来の技術では５．５mm径の線材を伸線加工して、
中間パテンティング処理することが必要不可欠であっ
た。このため、パテンティング処理するためにオーステ
ナイト域に加熱する炉と恒温変態させるための鉛浴或い
は流動層炉が必要となる。そこで、より簡素な設備構成
で製造可能な高強度のスティールコードの開発が切望さ
れていた。

【０００４】一方、特開昭６０−１５２６５５号公報に
は、Ｃ含有量：０．０１〜０．３０質量％を含有する鋼
で、針状粒子の平均換算粒子径が３μｍ以下の針状マル
テンサイト組織、ベイナイト組織、またはこれらの混合
組織からなる低温変態生成相がフェライト組織に対して
１５〜４０％の体積分率でフェライト組織中に均一に分
散された金属組織を有する強伸線加工に優れた高強度低
炭素線材が開示されている。しかし、このような方法で
は、平均換算粒子径が３μｍ以下である針状マルテンサ
イト組織、ベイナイト組織を生成させるためには２０％
以上の微細なオーステナイト組織が存在するように加熱
しなければならないため組織調整が困難になるという問
題がある。そのため、この従来技術以上に簡単に製造し
うるより高強度の極細鋼線の開発が望まれていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱間圧延さ
れた線材から製造されるスティールコードなどに用いら
れる極細鋼線においてより高強度で簡便に製造すること
ができる高強度鋼線を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、その要旨は、 （１）中炭素鋼を伸線加工して得られる鋼線であって、
その組織が実質的にフェライトファイバーからなり、か
つ該フェライトファイバーの厚みが１５nm以下で、該フ
ェライトファイバー中に固溶もしくはクラスターとして
存在する炭素が０．３〜０．６質量％であることを特徴
とする中炭素鋼高強度鋼線。 （２）Ｘ線回析法またはメスバウワー分光分析法で検出
されるセメンタイトが前記鋼線の組織中に実質的に存在
しないことを特徴とする（１）記載の中炭素鋼高強度鋼
線。 （３）前記高強度鋼線の引張強さが４．０GPa 以上、絞
りが３０％以上であることを特徴とする（１）または
（２）記載の中炭素鋼高強度鋼線。 （４）前記高強度鋼線が、質量％で、Ｃ：０．３〜０．
６％，Ｓｉ：０．１〜１．０％，Ｍｎ：０．１〜１．０
％，Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする
（１）〜（３）の何れかの項に記載の中炭素鋼高強度鋼
線。 （５）前記高強度鋼線が、質量％で、Ｃ：０．３〜０．
６％，Ｓｉ：０．１〜１．０％，Ｍｎ：０．１〜１．０
％，Ｃｒ：０．１〜０．５％，Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．０２％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物か
らなることを特徴とする（１）〜（３）の何れかの項に
記載の中炭素鋼高強度鋼線。

【０００７】

【発明の実施の形態】先ず、本発明で規定した鋼組成と
その限定理由について説明する。なお、本発明で規定す
る成分は全て質量％である。

【０００８】Ｃは、鋼の強化に有効な元素であり、高強
度の鋼線を得るためにはＣ量を０．３％以上添加する必
要があるが、その含有量が高過ぎると強加工後の伸線ワ
イヤの延性を低下させるのでＣ量の上限を伸線性が劣化
しない０．６％以下とする。

【０００９】Ｓｉは、鋼の脱酸のために必要な元素であ
り、０．１％以下では脱酸効果が不十分となり、更に、
Ｓｉは熱処理後に形成されるパーライト中のフェライト
相に固溶しパテンティング後の強度を上げるが、反面、
熱処理性を阻害するので上限を１．０％とする。

【００１０】Ｍｎは、鋼の焼入れ性を確保するために少
量のＭｎを添加することが望ましい。しかし、多量のＭ
ｎの添加は偏析部分のパーライト変態を遅らすので１．
０％以下とする。

【００１１】Ｃｒは、パテンティング後の強度および伸
線加工後の強度を向上させるために必要により添加する
が、下限はその効果が期待できる０．１％以上とし、上
限はパテンティング時の変態遅延による熱処理性が劣化
することのない０．５％以下とする。

【００１２】ＰならびにＳは、鋼中に多量に存在すると
鋼の伸線加工性が低下するので両者とも０．０２％以下
とする。上述した元素以外にも目的に応じて一般的に知
られている鋼の添加元素がパーライト組織を調整するこ
とが可能であれば添加されていてもよい。

【００１３】次に、本発明による中炭素鋼高強度鋼線の
製造方法についてみると、鋼組成として、Ｃ量が０．３
〜０．６％と共析炭素鋼より低いＣ量であっても、パテ
ンティング条件を適切に調整することにより亜共析鋼を
実質的にパーライト組織の鋼とすることも可能である。
そこで、パーライト組織に調整された線材を伸線加工を
用いて真歪みで３．５以上の加工を行う。その後、２０
０〜４００℃の温度範囲に１０〜１２００秒間、再結晶
させない熱処理を行うことにより伸線されたワイヤの延
性を回復させる。更に、その後、伸線加工を行い、総加
工量を真歪みで６以上とする。これらの工程を経ること
により従来以上の強加工をすることが可能となり、その
結果、鋼線の組織が実質的にフェライトファイバーとな
り、そのフェライトファイバーの厚みを１５nm以下に調
整することができる。また、伸線加工された鋼線中の固
溶もしくはクラスターとして存在するＣ量が０．３〜
０．６％に調整することができる。なお、伸線加工され
た固溶量が前記範囲で存在するフェライトファイバーの
幅方向の大きさが１５nmを超える場合には組織が均一と
ならないため延性が低下するため、フェライトファイバ
ーの大きさを１５nm以下とする必要がある。このよう
に、上述した強加工を施すことにより引張強さを４GPa
以上とすることも可能となる。

【００１４】更に、パーライト組織を有する鋼を伸線加
工することによりセメンタイト組織が実質的に存在しな
い状態にすることもできる。このセメンタイト組織の存
在を確認する方法として透過電子顕微鏡を用いるが、こ
の場合には任意の測定点のうち回析パターンの得られな
い測定点が、全測定点の９５％以上存在する状態で実質
的にセメンタイト組織が存在するか、しないかを判定す
る。この時、セメンタイト組織は伸線加工により固溶状
態かクラスター状態であれば透過電子顕微鏡を用いたＸ
線回析法を用いてもセメンタイト組織として回析パター
ンを得ることができない。なお、上記Ｘ線回析法に代え
てメスバウワー分光分析法を採用しても同様の観察結果
が得られるので、この分析法を採用しても良い。

【００１５】

【実施例】表１に示す化学成分を有する鋼に調整された
鋼を溶製後、ブルーム或いはビレットに連続鋳造した。
なお、ブルームに鋳造されたものはビレットに圧延され
た。このビレットを加熱後熱間圧延され任意の線径の線
材に加工した。熱間圧延後の調整冷却は組織が全てパー
ライト組織となるように直接パテンティング処理する
か、別途パテンティング処理を行って全てパーライト組
織となるように調整した。表１のＡ−１からＡ−８は本
発明で規定する化学組成を満たす実施例で、Ａ−９はＣ
含有量が多く本発明範囲を外れた比較例で、Ａ−１０は
Ｃ含有量が少なく本発明範囲を外れた比較例である。

【００１６】次いで、これらの線材は、デスケーリング
後、表面に潤滑剤引き込まれ易いように燐酸塩被膜処
理、ボラックス処理、電解ボンデ処理などのいずれかの
処理を行った。その後、表２に示すような伸線加工を行
い、途中で２５０℃〜３５０℃の温度範囲で焼鈍を行っ
た後、再度ボンデ処理或いはブラスメッキ処理を行い、
伸線加工を行って所定の線径を有する製材を製造した。

【００１７】表３に得られたワイヤの引張強さ、絞り
値、ならびにフェライトファイバーの幅を示した。ファ
ライトファイバーの幅はＴＥＭ観察を行い、Ｘ線回析に
よりフェライトファイバーの単位を同定し、得られた１
０個以上のファイバーの幅の平均値として求めた。表３
から分かるように、本発明による実施例Ａ−１〜Ａ−８
は何れも４０００MPa 以上の強度と３０％以上の高い絞
り値を示している。一方、比較例Ａ−９，Ａ−１０は何
れも最後までの伸線加工ができなかった。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、中
間パテンティング処理を実施することなく中炭素鋼で高
強度の鋼線を容易に得ることができる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中炭素鋼を伸線加工して得られる鋼線で
   あって、その組織が実質的にフェライトファイバーから
   なり、かつ該フェライトファイバーの厚みが１５nm以下
   で、該フェライトファイバー中に固溶もしくはクラスタ
   ーとして存在する炭素が０．３〜０．６質量％であるこ
   とを特徴とする中炭素鋼高強度鋼線。
2. 【請求項２】 Ｘ線回析法またはメスバウワー分光分析
   法で検出されるセメンタイトが前記鋼線の組織中に実質
   的に存在しないことを特徴とする請求項１記載の中炭素
   鋼高強度鋼線。
3. 【請求項３】 前記高強度鋼線の引張強さが４．０GPa
   以上、絞りが３０％以上であることを特徴とする請求項
   １または２記載の中炭素鋼高強度鋼線。
4. 【請求項４】 前記高強度鋼線が、質量％で、Ｃ：０．
   ３〜０．６％，Ｓｉ：０．１〜１．０％，Ｍｎ：０．１
   〜１．０％，Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以
   下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴
   とする請求項１〜３の何れかの項に記載の中炭素鋼高強
   度鋼線。
5. 【請求項５】 前記高強度鋼線が、質量％で、Ｃ：０．
   ３〜０．６％，Ｓｉ：０．１〜１．０％，Ｍｎ：０．１
   〜１．０％，Ｃｒ：０．１〜０．５％，Ｐ：０．０２％
   以下、Ｓ：０．０２％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不
   純物からなることを特徴とする請求項１〜３の何れかの
   項に記載の中炭素鋼高強度鋼線。