JP2008007853A - 圧延線材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸洗処理によって容易に、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することができる圧延線材とその製造方法の提供。
【解決手段】（１）生地の鋼が質量％で、C：0.10〜0.30％及びCr：1.0〜3.0％を含有し、線材表面のスケールと地鉄との界面のCr濃化領域の厚さが3〜10μm、スケール中に占めるFe₃O₄の体積率が40％以上及び該Fe₃O₄中の空孔面積率が20〜70％である圧延線材。但し、Cr濃化領域とは、生地の鋼のCr特性Ｘ線強度の1.2倍以上となる領域を指す。（２）質量％で、C：0.10〜0.30％及びCr：1.0〜3.0％を含有する鋼片を、仕上げ圧延温度を950〜840℃として熱間圧延し、900〜820℃で捲取った後、捲取温度から600℃までの平均冷却速度を0.08〜5℃／秒、600℃から300℃までの平均冷却速度を0.05〜4℃／秒及び捲取温度から200℃までの平均冷却速度を0.1〜3℃／秒として冷却する。
【選択図】なし

Description

本発明は、圧延線材及びその製造方法に関し、詳しくは、デスケール処理、特に、酸洗処理によって容易に、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することができる伸線加工性に優れた圧延線材及びその製造方法に関する。

従来、機械構造部品のうちでシャフトやギヤ等の表面硬化部品は、例えば、JIS G 4053(2003)で規定されるＳＣｒ４２０やＳＣＭ４２０等の所謂「肌焼鋼」を素材として用い、一般的には「球状化焼鈍−伸線」又は「伸線−球状化焼鈍−スキンパス」による鋼線の製造、冷間鍛造や機械加工を経て所定の形状に成形され、次いで、疲労強度や耐摩耗性等の特性を改善するために浸炭、焼入れ及び焼戻しの各処理を順次行うことによって製造されている。なお、最近では、「球状化焼鈍」を省略して製造コストを低減することも行われている。

通常、「球状化焼鈍」又は「伸線」の前には、酸洗処理等によるデスケールが行われているが、酸洗処理の際、スケールが酸に溶解し難かったり、剥離し難い場合には、伸線加工時に残存スケールに起因したダイスの焼付きが生じて伸線加工性が劣化するし、また、ダイス寿命が低下してコストも嵩んでしまう。さらには、冷間鍛造時にかじりを引き起こすこととなる。

さらに、浸炭処理される部品の中には、例えば自動車のミッションシャフトのように、曲げ強度やねじり強度の確保を目的に、高い芯部強度を要求されるものがあり、このような部品の素材としては、焼入れ性の高い肌焼鋼、すなわち理想臨界直径ＤＩの値が高い肌焼鋼を用いることが有効である。しかしながら、こうした焼入れ性の高い鋼を素材とする圧延線材は、球状化焼鈍を省略すると硬いため、鋼線に加工する際にダイス寿命の著しい低下を招いてしまう。これは、上記圧延線材の伸線加工性が極めて低いことに基づくものである。

このため、伸線加工性やデスケーリング性に優れた圧延線材に対する要求が年々大きくなり、例えば、特許文献１の「酸洗性に優れた圧延線材およびその製造方法」には、Ｆｅの酸化物のうちでＦｅ₃Ｏ₄やＦｅ₂Ｏ₃は酸に溶け難いため酸洗性に劣り、また、剥離性にも劣るため、Ｆｅ₃Ｏ₄やＦｅ₂Ｏ₃に比べてポーラスな構造を有し、しかも軟質なＦｅＯの比率を増大させることによって、デスケーリング性を高める技術が提案されている。

具体的には、特許文献１に、熱間圧延線材を、６００〜４００℃の温度範囲を平均冷却速度０．５℃／ｓｅｃ以上で冷却することによって線材横断面におけるスケール中、Ｆｅ系酸化物全体に占めるＦｅＯの比率が厚さ比で７０％以上を満足することを特徴とする「酸洗性に優れた圧延線材」とその製造方法が開示されている。

特開２０００−２４６３２２号公報

前述の特許文献１で提案された技術は、必ずしも線材の長手方向におけるスケール性状のばらつきを抑えることができるものではなかった。このため、酸洗処理によって線材の長手方向に均一にスケールを除去することが困難でスケールが残存する部位が存在し、この残存スケールが伸線加工時にダイスの焼付きを引き起こし、さらには、冷間鍛造時における焼付き及びかじりの原因となっていた。

さらに、この特許文献１で提案された技術を適用しても、焼入れ性の高い鋼を素材とする圧延線材、なかでも、理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍ（４インチ）を超えるような鋼を素材とする圧延線材の場合には、球状化焼鈍を省略すると硬いため、鋼線に加工する際のダイス寿命の著しい低下を避けることができなかった。

そこで、本発明の目的は、デスケール処理、特に、酸洗処理によって容易に、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することができる伸線加工性に優れた圧延線材及びその製造方法を提供することである。

また、本発明のもう一つの目的は、素材となる鋼の焼入れ性が高く、特に、理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超えるような場合において、たとえ球状化焼鈍を省略しても、鋼線に加工する際に良好なダイス寿命を確保することが可能な、伸線加工性に優れる圧延線材及びその製造方法を提供することにある。

本発明者らは、前記した課題を解決するために、種々の検討を行った。その結果、先ず、下記（ａ）の知見を得た。

（ａ）圧延線材のスケールは、地鉄とスケールの界面から線材の表面に向かって順に、ＦｅＯ、Ｆｅ₃Ｏ₄及びＦｅ₂Ｏ₃の構造及び組成になっていることはよく知られているが、これらの酸化物のうちで、硬質であるばかりか緻密であるため酸洗処理時に酸洗液の浸透を妨げ、このため残存スケールが増大してしまうとされていたＦｅ₃Ｏ₄の中に空孔を適量存在させれば、空孔が酸洗液の浸透を促すため、スケールの剥離、溶解が容易になる。

そこで、Ｆｅ₃Ｏ₄の剥離性について調査した。その結果、下記（ｂ）及び（ｃ）の知見が得られた。

（ｂ）酸洗処理によって、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去するためには、Ｆｅ₃Ｏ₄の体積率を特定の値以上とするとともにＦｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率を特定の範囲に単に制御しただけでは足りず、上記に加えて、線材の長手方向に均一、且つ安定的にＦｅ₃Ｏ₄を生成させることが重要である。

（ｃ）上記（ｂ）項で述べたようなスケール性状を得るためには、線材表面に生成したスケールと地鉄との界面にＣｒ濃化領域を存在させることが効果的である。

そこでさらに検討を重ねた結果、下記の知見（ｄ）を得た。

（ｄ）線材表面に生成したスケールと地鉄との界面にＣｒ濃化領域が存在すると、スケールから地鉄への酸素の内向拡散、及び地鉄からスケールへのＦｅの外向拡散が阻害され、そのためＦｅＯの形成が抑制される。そして、さらに、圧延線材を製造する際の、仕上げ圧延温度，捲取温度，捲取後の冷却速度を特定の範囲に制御することにより、線材表面に生成したスケールと地鉄との界面にＣｒ濃化領域を厚さ３〜１０μｍ存在させ、Ｆｅ₃Ｏ₄の体積率が４０％以上で且つＦｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率が２０〜７０％というスケールが線材の円周方向及び長手方向に均一且つ安定的に得られる。そして、このようなスケール性状にすれば、酸洗処理によって線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することができ、その結果、伸線加工性に優れた圧延線材を得ることができる。

（ｅ）さらに、焼入れ性曲線から求めた理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超えるという焼入れ性の高い鋼を素材とする場合であっても、圧延線材の組織を、フェライトとパーライトの混合組織である「フェライト・パーライト組織」又はベイナイトの割合が１０％以下のフェライト、パーライト及びベイナイトの混合組織である「フェライト・パーライト・ベイナイト組織」とすることで、圧延線材の硬さはロックウェルＢ硬さで１００以下となり、球状化焼鈍を省略しても、鋼線に加工する際に良好なダイス寿命を確保できる。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記（１）及び（３）に示す圧延線材、並びに（２）及び（４）に示す圧延線材の製造方法にある。

（１）生地の鋼が質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％及びＣｒ：１．０〜３．０％を含有する圧延線材であって、線材表面のスケールと地鉄との界面のＣｒ濃化領域の厚さが３〜１０μｍ、スケール中に占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率が４０％以上及び該Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率が２０〜７０％である圧延線材。
但し、Ｃｒ濃化領域とは、生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍以上となる領域を指す。

（２）質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％及びＣｒ：１．０〜３．０％を含有する鋼片を、仕上げ圧延温度を９５０〜８４０℃として熱間圧延し、９００〜８２０℃の温度域で捲取った後、捲取温度から６００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０８〜５℃／ｓｅｃ、６００℃から３００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０５〜４℃／ｓｅｃ及び捲取温度から２００℃までの温度域の平均冷却速度を０．１〜３℃／ｓｅｃとして冷却することを特徴とする上記（１）に記載の圧延線材の製造方法。

（３）生地の鋼が質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％及びＣｒ：１．０〜３．０％を含有し、焼入れ性曲線から求めた理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超え、且つ、組織が、フェライト・パーライト組織又はベイナイトの割合が１０％以下のフェライト・パーライト・ベイナイト組織である圧延線材であって、線材表面のスケールと地鉄との界面のＣｒ濃化領域の厚さが３〜１０μｍ、スケール中に占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率が４０％以上及び該Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率が２０〜７０％である圧延線材。
但し、Ｃｒ濃化領域とは、生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍以上となる領域を指す。

（４）質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％及びＣｒ：１．０〜３．０％を含有し、焼入れ性曲線から求めた理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超える鋼片を、仕上げ圧延温度を９５０〜８４０℃として熱間圧延し、９００〜８２０℃の温度域で捲取った後、捲取温度から６００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０８〜１．５℃／ｓｅｃ、６００℃から３００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０５〜４℃／ｓｅｃ及び捲取温度から２００℃までの温度域の平均冷却速度を０．１〜３℃／ｓｅｃとして冷却することを特徴とする上記（３）に記載の圧延線材の製造方法。

なお、「生地」とは、圧延線材の素材鋼の化学組成を有する部分のことを指す。

「仕上げ圧延温度を９５０〜８４０℃として熱間圧延する」とは、仕上げ圧延機列での圧延仕上がり温度（仕上げ圧延機列出側温度）を８４０〜９５０℃として熱間圧延することを指す。

また、「フェライト・パーライト組織」とは、フェライトとパーライトの混合組織を指し、「フェライト・パーライト・ベイナイト組織」とは、フェライト、パーライト及びベイナイトの混合組織を指す。

以下、上記（１）及び（３）の圧延線材に係る発明、並びに、（２）及び（４）の圧延線材の製造方法に係る発明を、それぞれ、「本発明（１）」〜「本発明（４）」という。また、総称して「本発明」ということがある。

本発明の圧延線材は、デスケール処理、特に、酸洗処理によって容易に、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することができて伸線加工性に優れるので、シャフトやギヤ等の表面硬化部品の素材用に用いることができる。また、その伸線加工性に優れた圧延線材は、本発明の製造方法によって、製造することができる。

加えて、本発明（３）の圧延線材は、理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超えるという焼入れ性の高い鋼を素材とするにも拘わらず、球状化焼鈍を省略しても、鋼線に加工する際に良好なダイス寿命を確保することが可能である。このため、自動車のミッションシャフトのように、曲げ強度やねじり強度の確保を目的に、高い芯部強度を要求される表面硬化部品の素材として用いることができる。また、この本発明（３）の圧延線材は、本発明（４）の製造方法によって、製造することができる。

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、化学成分の含有量の「％」は「質量％」を意味する。

（Ａ）生地の鋼の化学組成：
本発明（１）及び本発明（３）に係る圧延線材の素材鋼、換言すれば圧延線材の生地の鋼は、Ｃを０．１０〜０．３０％及びＣｒを１．０〜３．０％含むものとする必要がある。

Ｃ：０．１０〜０．３０％
Ｃは、シャフトやギヤ等の表面硬化部品の生地の強度を確保するのに必要な元素であり、その含有量が０．１０％未満では添加効果に乏しい。一方、その含有量が０．３０％を超えると、前記表面硬化部品の生地の靱性が低下する。したがって、Ｃの含有量を０．１０〜０．３０％とした。なお、Ｃの含有量は０．１２〜０．２５％とすることが好ましい。さらに、焼入れ性曲線から求めた理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超える場合には、Ｃの含有量は０．１５〜０．２５％とすることがより好ましい。

Ｃｒ：１．０〜３．０％
Ｃｒは、シャフトやギヤ等の表面硬化部品の生地の焼入れ性を向上させる効果を有する。上記の効果を得るためには、１．０％以上のＣｒを含有させる必要がある。しかしながら、Ｃｒの含有量が３．０％を超えると、素材の被削性や機械加工性が劣化する。したがって、Ｃｒの含有量を１．０〜３．０％とした。なお、Ｃｒの含有量は１．２〜２．５％とすることが好ましい。

また、Ｃｒの含有量が低いと、圧延後の線材表面に生成したスケールと地鉄との界面において、Ｃｒ濃化領域の厚さが薄くなるので、スケール中のＦｅ₃Ｏ₄を線材の長手方向に安定的に生成しにくくなり、このため、酸洗処理によって線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することが困難になる。一方、Ｃｒの含有量が高くなると、圧延時に生成されるＣｒ濃化領域の厚さが厚くなり、酸洗処理してもそのＣｒ濃化領域を完全には除去できにくくなり、このため、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することが困難となる。

上記の理由から、本発明（１）及び本発明（３）においては、圧延線材の生地の鋼の化学組成を、Ｃを０．１０〜０．３０％及びＣｒを１．０〜３．０％含むものと規定した。

なお、本発明（１）に係る圧延線材の生地の鋼の化学組成は、前記Ｃ及びＣｒの含有量を規定するだけでよい。

しかしながら、特に、自動車のミッションシャフトのように、曲げ強度やねじり強度を確実に得ることを目的に、高い芯部強度、なかでもロックウェルＣ硬さ（以下、「ＨＲＣ硬さ」という。）で３５以上の高い芯部硬さを要求される表面硬化部品の素材として用いる本発明（３）に係る圧延線材の素材鋼は、焼入れ性試験における理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超えるものとする必要がある。

理想臨界直径ＤＩの値＞１０１．６ｍｍ
通常、表面硬化部品には浸炭焼入れの後、低温での焼戻しが施される。そして、この浸炭焼入れ−焼戻し後の表面硬化部品の芯部硬さが高い場合、特に、芯部硬さがＨＲＣ硬さで３５以上である場合に、曲げ強度やねじり強度を確実に確保することができる。

上記のような大きな芯部硬さを確保するためには、鋼に各種の合金成分を含有させて焼入れ性を高目に設定する必要がある。そして、圧延線材の生地の鋼が特に、理想臨界直径ＤＩの値で１０１．６ｍｍを超えるように成分設計を行うことで、例えば自動車のミッションシャフトのように、曲げ強度やねじり強度の確保が要求される表面硬化部品、より具体的には、浸炭焼入れの際に冷却速度が最も遅くなる部位において、例えば８００〜５００℃における冷却速度が、直径３５ｍｍの中実材を浸炭焼入れした場合と同等の１０℃／秒程度の冷却速度が得られる表面硬化部品に適用することができる。

したがって、本発明（３）に係る圧延線材の生地の鋼の化学組成を、Ｃを０．１０〜０．３０％及びＣｒを１．０〜３．０％含み、焼入れ性試験における理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超えるものと規定した。

なお、本発明（３）に係る圧延線材の生地の鋼の理想臨界直径ＤＩの値は、１０１．６ｍｍを超えておりさえすればよく、その上限は特に規定するものではないが、ＤＩの値が余りに大きくなると、合金成分を多量に含有させる必要があるのでコストが嵩んでしまう。したがって、本発明（３）に係る圧延線材の生地の鋼の理想臨界直径ＤＩの値の上限はコスト面を重視して、２００ｍｍ程度とすることが望ましい。

前述のとおり、本発明（１）に係る圧延線材の生地の鋼の化学組成は、前記Ｃ及びＣｒの含有量を規定するだけでよいが、好ましい化学組成として、例えば、下記の（イ）〜（ニ）を挙げることができる。

（イ）Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｃｒ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｍｎ：０．１５〜２．５０％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００１〜０．０７％、Ａｌ：０．０１〜０．０５％及びＮ：０．００２０〜０．０２００％を含み残部はＦｅ及び不純物からなる鋼。

（ロ）Ｆｅの一部に代えて、Ｍｏ：２．０％以下を含有する上記（イ）に記載の鋼。

（ハ）Ｆｅの一部に代えて、Ｂ：０．００５％以下を含有する上記（イ）又は（ロ）に記載の鋼。

（ニ）Ｆｅの一部に代えて、Ｔｉ：０．１５％以下、Ｎｂ：０．１０％以下及びＶ：０．１０％以下のうちの１種以上を含有する上記（イ）から（ハ）までのいずれかに記載の鋼。

また、本発明（３）に係る圧延線材の生地の鋼の化学組成は、例えば、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｃｒ：１．０〜３．０％及び上記（イ）〜（ニ）の成分元素範囲で、焼入れ性試験における理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超えるように成分設計した鋼であればよい。

以下、上記（イ）〜（ニ）の鋼におけるＣ及びＣｒ以外の元素について説明する。

Ｓｉ：
Ｓｉは不純物であり、冷間鍛造性の観点から生地の鋼のＳｉの含有量は０．１５％以下であることが望ましい。なお、一層望ましいＳｉの含有量は０．１２％以下である。

Ｍｎ：
Ｍｎは、焼入れ性を向上させる作用を有する。生地の鋼のＭｎの含有量は、焼入れ性の観点から０．１５％以上、一方、被削性や機械加工性の観点からは２．５０％以下とすることが望ましい。なお、一層望ましいＭｎの含有量は０．３０〜２．００％である。

Ｐ：
Ｐは、靱性を低下させる不純物であるため、生地の鋼のＰの含有量は０．０４％以下であることが望ましい。なお、一層望ましいＰの含有量は０．０３％以下である。

Ｓ：
Ｓは、被削性を向上させる作用を有する。生地の鋼のＳの含有量は、被削性の観点から０．００１％以上、一方、冷間鍛造性、熱間加工性、及びシャフトやギヤ等の表面硬化部品における表面硬化層の靱性の観点から０．０７％以下とするのが望ましい。なお、一層望ましいＳの含有量は０．０１〜０．０５％である。

Ａｌ：
Ａｌは、Ｎと結合してＡｌＮを形成し、オーステナイト領域での結晶粒粗大化を抑制する作用がある。この効果を得るためにはＡｌの含有量を０．０１％以上とするのが望ましい。しかしながら、Ａｌを多量に添加すると疲労破壊の起点となる巨大なアルミナ介在物を生成し、強度を低下させる場合がある。したがって、生地の鋼は、Ａｌの含有量が０．０５％以下とするのが望ましい。なお、一層望ましいＡｌの含有量は０．０２〜０．０４％である。

Ｎ：
Ｎは、Ａｌと結合してＡｌＮを形成し、オーステナイト領域での結晶粒粗大化を抑制する作用がある。この効果を得るためにはＮの含有量を０．００２０％以上とするのが望ましい。しかしながら、Ｎを過剰に含有すると冷間鍛造性の低下をきたし、特に、その含有量が０．０２００％を超えると熱間加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｎの含有量は０．０２００％以下とするのが望ましい。

なお、ＮはＢと結合してＢＮを形成し易く、ＢＮを形成したＢは焼入れ性向上に寄与しない。したがって、生地の鋼がＢを添加されたものである場合には、Ｎの含有量の上限はさらに低くするのがよく、０．０１００％以下とすることが望ましい。

生地の鋼における一層望ましいＮの含有量は０．０１８０％以下で、また、生地の鋼がＢを添加されたものである場合の一層望ましいＮの含有量は０．００８０％以下である。

Ｍｏ：
Ｍｏは、焼入れ性及びシャフトやギヤ等の表面硬化部品における生地の硬さを向上させる作用を有する。生地の鋼にＭｏを含有させる場合には、被削性や機械加工性の観点から、その含有量は２．０％以下であることが望ましい。なお、生地の鋼にＭｏを含有させる場合の一層望ましい含有量は０．０５〜１．０％である。

Ｂ：
Ｂは、焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。但し、コストを抑える観点より、０．００５％以下であることが望ましい。なお、生地の鋼にＢを含有させる場合の一層望ましい含有量は０．０００５〜０．００３％である。

Ｔｉ、Ｎｂ及びＶのうちの１種以上：
Ｔｉは、Ｃ及びＮとともに炭窒化物を形成し、その粒界ピン止め作用によって粗粒化を抑制する作用を有する。但し、冷間鍛造性の観点より、０．１５％以下であることが望ましい。なお、生地の鋼にＴｉを含有させる場合の一層望ましい含有量は０．００５〜０．１０％、さらに望ましい含有量は０．０１〜０．１０％である。

Ｎｂは、前記Ｔｉと同様に、Ｃ及びＮとともに炭窒化物を形成し、その粒界ピン止め作用によって粗粒化を抑制する作用を有する。但し、冷間鍛造性の観点より、０．１０％以下であることが望ましい。なお、生地の鋼にＮｂを含有させる場合の一層望ましい含有量は０．００５〜０．０７％、さらに望ましい含有量は０．０１〜０．０７％である。

Ｖは、前記Ｔｉ及びＮｂと同様に、Ｃ及びＮとともに炭窒化物を形成し、その粒界ピン止め作用によって粗粒化を抑制する作用を有する。但し、冷間鍛造性の観点より、０．１０％以下であることが望ましい。なお、生地の鋼にＶを含有させる場合の一層望ましい含有量は０．００５〜０．０８％、さらに望ましい含有量は０．０１〜０．０８％である。

なお、上記のＴｉ、Ｎｂ及びＶは、そのうちのいずれか１種のみ、又は２種以上の複合で含有させることができる。

（Ｂ）圧延線材の組織：
本発明（１）に係る圧延線材の場合、その組織は特に規定する必要はない。

しかしながら、本発明（３）に係る圧延線材の場合、その組織は、フェライト・パーライト組織又はベイナイトの割合が１０％以下のフェライト・パーライト・ベイナイト組織とする必要がある。

理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超えるような焼入れ性の高い鋼を素材とする場合であっても、圧延線材の組織が、フェライト・パーライト組織又はベイナイトの割合が１０％以下のフェライト・パーライト・ベイナイト組織であれば、たとえ球状化焼鈍を省略しても、鋼線に加工する際のダイスへの負荷が小さくなるので、良好なダイス寿命を確保することができる。

本発明（３）に係る圧延線材の組織におけるベイナイトの割合は、８％以下であることがより一層好ましい。最も望ましい組織はベイナイトが０％の組織、すなわち、フェライト・パーライト組織である。

なお、「フェライト・パーライト組織」がフェライトとパーライトの混合組織を指し、また、「フェライト・パーライト・ベイナイト組織」がフェライト、パーライト及びベイナイトの混合組織を指すことは既に述べたとおりである。

（Ｃ）圧延線材表面のスケールと地鉄との界面のＣｒ濃化領域：
本発明に係る圧延線材は、先ず、線材表面のスケールと地鉄との界面に、生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍以上となるＣｒ濃化領域を有するものでなければならない。

これは、Ｃｒが濃化した領域であっても、生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍を下回る場合には、線材の円周方向及び長手方向に均一且つ安定的にＦｅ₃Ｏ₄を生成させることができない。これは、生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍を下回るとＦｅＯが生成しやすくなり、その結果、線材の円周方向及び長手方向へのＦｅ₃Ｏ₄生成がばらついてしまったものと考えられる。そのため、酸洗処理によって線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することができないからである。

次に、本発明に係る圧延線材におけるＣｒ濃化領域、つまり、Ｃｒ特性Ｘ線強度の１．２倍以上となる領域は、その厚さが３〜１０μｍでなければならない。

これは、たとえ線材表面のスケールと地鉄との界面に、上述した生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍以上となるＣｒ濃化領域を有する場合であっても、厚さが３μｍ未満であれば、ＦｅＯが生成しやすくなり、線材の長手方向に均一且つ安定的にＦｅ₃Ｏ₄を生成させることができず、また、厚さが１０μｍを超えると、酸洗処理してもそのＣｒ濃化領域を完全には除去できないので、いずれの場合にも、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することができないからである。

上記の理由から、本発明においては、生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍以上となるＣｒ濃化領域の厚さを３〜１０μｍとした。

なお、上記Ｃｒ濃化領域の厚さは４〜９μｍとすることが好ましい。

（Ｄ）スケール性状：
本発明に係る圧延線材における表面のスケールは、そのスケールに占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率が４０％以上及び該Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率が２０〜７０％でなければならない。

これは、スケールに占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率が４０％未満の場合には、酸洗によるデスケーリングの際に、該Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔を介してのスケール中への酸洗液の浸透が困難となって、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することができないからである。

また、Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率が２０％未満の場合には、酸洗後の残存スケール量が増えるため、酸洗後に行う伸線加工の際にダイスの焼付きを生じてしまうし、Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率が７０％を超える場合には、酸洗浴まで搬送する途中にスケールが容易に剥離してしまうので、線材の生地同士が擦れ合うことになって表面疵を生じてしまう。

上記の理由から、本発明においては、線材表面のスケール中に占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率が４０％以上及び該Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率が２０〜７０％であることとした。

線材表面のスケール中に占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率は５０％以上であることが好ましく、該Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率は３０〜６０％であることが好ましい。なお、Ｆｅ₃Ｏ₄の体積率の上限は特に規定する必要がないが、Ｆｅ₃Ｏ₄の体積率が９０％を超えることは実質的にないので、線材表面のスケール中に占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率は実質的には９０％以下である。

（Ｅ）圧延線材の製造方法：
生地の鋼が前記（Ａ）項に記載の化学組成で、線材表面のスケールと地鉄との界面におけるＣｒ濃化領域が前記（Ｃ）項で述べた条件を満たすとともに表面スケール性状が前記（Ｄ）項に記載の条件を満たす本発明（１）に係る圧延線材は、例えば、前記（Ａ）項に記載の化学組成を有する鋼を溶製した後、連続鋳造や分塊圧延を行って得た鋼片を「仕上げ圧延温度を９５０〜８４０℃として熱間圧延し、９００〜８２０℃の温度域で捲取った後、捲取温度から６００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０８〜５℃／ｓｅｃ、６００℃から３００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０５〜４℃／ｓｅｃ及び捲取温度から２００℃までの温度域の平均冷却速度を０．１〜３℃／ｓｅｃとして冷却する」ことを特徴とする前記本発明（２）によって製造することができる。

また、生地の鋼が前記（Ａ）項に記載の化学組成で、（Ｂ）項に記載の組織を有し、線材表面のスケールと地鉄との界面におけるＣｒ濃化領域が前記（Ｃ）項で述べた条件を満たすとともに表面スケール性状が前記（Ｄ）項に記載の条件を満たす本発明（３）に係る圧延線材は、例えば、前記（Ａ）項に記載の化学組成を満たすように成分設計した鋼を溶製した後、連続鋳造や分塊圧延を行って得た鋼片を「仕上げ圧延温度を９５０〜８４０℃として熱間圧延し、９００〜８２０℃の温度域で捲取った後、捲取温度から６００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０８〜１．５℃／ｓｅｃ、６００℃から３００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０５〜４℃／ｓｅｃ及び捲取温度から２００℃までの温度域の平均冷却速度を０．１〜３℃／ｓｅｃとして冷却する」ことを特徴とする前記本発明（４）によって製造することができる。

（Ｅ−１）熱間圧延：
熱間圧延は仕上げ圧延温度を９５０〜８４０℃として行うのがよい。これは、仕上げ圧延温度が９５０℃を超えると、スケールの厚さが厚くなるので、酸洗でスケールを除去できなくなり、一方、仕上げ圧延温度が８４０℃未満の場合には、Ｆｅ₃Ｏ₄の生成量が少なくなるので、本発明であるＦｅ₃Ｏ₄の体積率４０％以上を満足できなくなるからである。

したがって、本発明（２）及び本発明（４）においては、仕上げ圧延温度を９５０〜８４０℃として熱間圧延することとした。なお、仕上げ圧延温度を９３０〜８６０℃として熱間圧延することがより好ましい。

既に述べたように、「仕上げ圧延温度を９５０〜８４０℃として熱間圧延する」とは、仕上げ圧延機列での圧延仕上がり温度（仕上げ圧延機列出側温度）を８４０〜９５０℃として熱間圧延することを指す。

なお、鋼片を熱間圧延する際の加熱温度は特に規定するものではないが、加熱時に生成するスケール厚さの点から、加熱温度の上限は１３００℃とすることが好ましく、また、Ｆｅ₃Ｏ₄を生成させるという観点から、加熱温度の下限は１０００℃とすることが好ましい。

（Ｅ−２）捲取り：
前記（Ｅ−１）項の熱間圧延を行った後は、９００〜８２０℃の温度域で捲取るのがよい。これは、捲取り温度が９００℃を超える場合には、スケールの厚さが厚くなるので、酸洗でスケールを除去できなくなり、一方、捲取り温度が８２０℃未満の場合には、線材表面のスケールに占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率が小さくなるためである。

したがって、本発明（２）及び本発明（４）においては、（Ｅ−１）項の熱間圧延を行った後、９００〜８２０℃の温度域で捲取ることとした。なお、８８０〜８４０℃の温度域で捲取ることがより好ましい。

（Ｅ−３）捲取り後の冷却：
前記（Ｅ−２）項の捲取りを行った後は、捲取温度から６００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０８〜５℃／ｓｅｃ、６００℃から３００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０５〜４℃／ｓｅｃ及び捲取温度から２００℃までの温度域の平均冷却速度を０．１〜３℃／ｓｅｃとして冷却するのがよい。

先ず、捲取温度から６００℃までの温度域の平均冷却速度が０．０８℃／ｓｅｃ未満の場合には、生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍以上となるＣｒ濃化領域の厚さが１０μｍを超えるため、酸洗処理してもそのＣｒ濃化領域を完全には除去できないので、また、前記温度域の平均冷却速度が５℃／ｓｅｃを超える場合には、Ｃｒ濃化層の厚さが３μｍ未満と薄くなって線材の長手方向に均一且つ安定的にＦｅ₃Ｏ₄を生成させることができず、線材表面のスケールに占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率が小さくなるため、いずれの場合にも、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することができないからである。

なお、理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超える鋼を素材とする場合には、捲取温度から６００℃までの温度域の平均冷却速度の上限は１．５℃／ｓｅｃとするのがよい。これは、上記のような焼入れ性の高い鋼を素材とする場合、前記温度域の平均冷却速度が１．５℃／ｓｅｃを超えると、圧延線材の組織が、フェライト・パーライト組織又はベイナイトの割合が１０％以下のフェライト・パーライト・ベイナイト組織にならず、球状化焼鈍を省略すれば、鋼線に加工する際に良好なダイス寿命を確保することができないからである。

次に、６００℃から３００℃までの温度域の平均冷却速度が０．０５℃／ｓｅｃ未満の場合には、生産性の著しい低下をきたす。また、前記温度域の平均冷却速度が４℃／ｓｅｃを超える場合には、線材表面のスケールに占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率が小さくなるため、酸洗によるデスケーリングの際に、該Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔を介してのスケール中への酸洗液の浸透が困難となって、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することができない。

さらに、捲取温度から２００℃までの温度域の平均冷却速度が０．１℃／ｓｅｃ未満の場合には、Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率が２０％未満となって、酸洗後の残存スケール量が増えるため、酸洗後に行う伸線加工の際にダイスの焼付きを生じてしまう。また、前記温度域の平均冷却速度が３℃／ｓｅｃを超える場合には、Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率が７０％を超え、酸洗浴まで搬送する途中にスケールが容易に剥離して線材の生地同士が擦れ合うことになるので表面疵の発生を招く。

上記の理由から、本発明（２）においては、（Ｅ−２）項の捲取りを行った後、捲取温度から６００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０８〜５℃／ｓｅｃ、６００℃から３００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０５〜４℃／ｓｅｃ及び捲取温度から２００℃までの温度域の平均冷却速度を０．１〜３℃／ｓｅｃとして冷却することとした。

なお、本発明（２）においては、捲取温度から６００℃までの温度域、６００℃から３００℃までの温度域及び捲取温度から２００℃までの温度域におけるそれぞれの平均冷却速度は、０．１０〜４℃／ｓｅｃ、０．１０〜３℃／ｓｅｃ及び０．２〜２．５℃／ｓｅｃとすることがより好ましい。

また、理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超える鋼を素材とする本発明（４）においては、（Ｅ−２）項の捲取りを行った後、捲取温度から６００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０８〜１．５℃／ｓｅｃ、６００℃から３００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０５〜４℃／ｓｅｃ及び捲取温度から２００℃までの温度域の平均冷却速度を０．１〜３℃／ｓｅｃとして冷却することとした。

なお、本発明（４）においては、捲取温度から６００℃までの温度域、６００℃から３００℃までの温度域及び捲取温度から２００℃までの温度域におけるそれぞれの平均冷却速度は、０．１０〜１．２５℃／ｓｅｃ、０．１０〜３℃／ｓｅｃ及び０．２〜２．５℃／ｓｅｃとすることがより好ましい。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。

（実施例１）
表１に示す化学組成を有する鋼Ａ〜Ｏを７０トン転炉で溶製し、連続鋳造して鋳片とした後、分塊圧延して、１６０ｍｍ角のビレットを作製した。

なお、表１中の鋼Ａ〜Ｇ及び鋼Ｊ〜Ｏは、化学組成が本発明（１）で規定する範囲内にある鋼である。一方、鋼Ｈ及び鋼Ｉは、化学組成が本発明（１）で規定する条件から外れた比較例の鋼である。

このようにして得た１６０ｍｍ角のビレットを１１００〜１２５０℃に加熱して直径３０ｍｍに熱間線材圧延した後コイル状に捲取り、捲取温度からの冷却条件を種々変化させて圧延線材を製造した。なお、各製造条件（各試験番号）について、２トンコイルを２つずつ合計４トン圧延した。

表２〜５に、具体的な圧延線材の製造条件を、仕上げ圧延温度、捲取温度及び捲取り後の冷却条件として記載した。表２と表４は同じ圧延線材、表３と表５は同じ圧延線材である。なお、２００℃未満の温度域における冷却は大気中での放冷とした。

表２〜５において、「仕上げ圧延温度」及び「捲取温度」はそれぞれ、各線材コイルで実測した最低温度と最高温度を用いて「最低温度／最高温度」として示した。また、「捲取り後の冷却条件」欄は、各温度域における平均冷却速度で表示した。

なお、「仕上げ圧延温度」欄においては、「最低温度／最高温度」として示した値の少なくとも一方が８４０〜９５０℃から外れる場合に、本発明（２）で規定する製造条件を外れるとして「＃」印を付した。

同様に、「捲取温度」欄においても、「最低温度／最高温度」として示した値の少なくとも一方が８２０〜９００℃から外れる場合に、本発明（２）で規定する製造条件を外れるとして「＃」印を付した。

上記のようにして得た各条件の２トンコイルの片方を用いて、線材表面のスケールと地鉄との界面のＣｒ濃化領域並びにスケール性状としてのスケールに占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率及び該Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率を調査した。

すなわち、直径３０ｍｍの線材に圧延した２トンコイルを８等分し、該８等分されたコイルそれぞれの任意の位置から１捲きずつ採取した。さらに、上記のようにして採取した１捲きをさらに８等分し、各条件について合計で６４の部位から、Ｃｒ濃化領域測定用横断試験片、Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率測定用横断試験片及びスケール組成分析用に各々長さ４５ｍｍの試験片を採取した。

線材表面のスケールと地鉄との界面のＣｒ濃化領域は、上記のようにして採取した試験片の横断面、つまり、長さ方向に直角な切断面を鏡面研磨した後、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて、スケールと地鉄との界面に直径１μｍの電子線を照射して線分析し、生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍以上となる領域の厚さを求め、各条件について合計で６４部位中の平均値、および最小値と最大値を求めた。

表面スケールに占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率は、先ず、前記したスケール組成分析用の長さ４５ｍｍの試験片を長手方向に圧縮してスケールを完全に剥離し、次いで、その剥離したスケールを粉末化してＸ線回折して、ＦｅＯ、Ｆｅ₃Ｏ₄及びＦｅ₂Ｏ₃のピーク強度比からＦｅ₃Ｏ₄の比率を算出し、各条件について合計で６４部位中の平均値と最小値を求めた。

また、Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率は、上記のようにして採取した試験片の横断面、つまり、長さ方向に直角な切断面を鏡面研磨した後、倍率を５００倍として光学顕微鏡を用いて、スケールの写真撮影を行い、その写真を画像解析し、各条件について合計で６４部位中の平均値、および最小値と最大値を求めた。

表２〜５に、上記の各調査結果を併せて示す。なお、表２及び表３において、「Ｃｒ濃化領域の厚さ」、「Ｆｅ₃Ｏ₄の体積率」及び「Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率」はそれぞれ、各条件についての合計６４部位中の平均値で表示した。

また、表４及び表５において、「Ｃｒ濃化領域の厚さ」及び「Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率」はそれぞれ、各条件についての合計６４部位中の最小値と最大値を用いて「最小値／最大値」として示し、「Ｆｅ₃Ｏ₄の体積率」欄は、各条件についての合計６４部位中の最小値で表示した。

一方、前記のようにして得た各条件の残りの片方の２トンコイルを用いて、伸線加工性を調査した。

すなわち、直径３０ｍｍの線材に圧延した２トンコイルを７０℃の２０％硫酸で１０分間酸洗してデスケーリングした後、下記条件でリン酸塩皮膜処理を施した。

「市販のリン酸亜鉛（日本パーカライジング株式会社製、商品名：パルボンド１８１Ｘ）の濃度：９０ｇ／Ｌの溶液（８０℃）に１０分間浸漬する方法で化成処理を施した後、水洗し、その後、市販の石けん（日本パーカライジング株式会社製、商品名：パルーブ２３５）の濃度：７０ｇ／Ｌの溶液（８０℃）に５分浸漬。」
次いで、乾式潤滑で、超硬ダイス（ダイス半角：７°）を用い、３０〜４０ｍ／ｍｉｎの伸線速度の条件で直径２８．８ｍｍまで単釜伸線加工した。なお、この伸線加工における総減面率は８％である。

上記伸線加工を施して得た各２トンの直径２８．８ｍｍの鋼線について、その全長を目視検査して、伸線加工時の焼付き発生の有無及び伸線加工後の表面潤滑皮膜、つまり、リン酸塩皮膜の剥離の状況を調査して伸線加工性を判定し、これに基づいて酸洗処理によるデスケーリング性を評価した。

表２〜５に、伸線加工性の調査結果を併せて示す。なお、「伸線加工性」は、伸線加工時における焼付きと伸線加工後の表面潤滑皮膜（つまり、リン酸塩皮膜）の剥離の双方ともが観察されなかった場合に伸線加工性が良好として「○」と表記し、また、前記の焼付きと表面潤滑皮膜の部分的な剥離の少なくとも一方が認められた場合に伸線加工性が劣るとして「×」と表記した。

表２〜５から、本発明（１）で規定する条件を満たす圧延線材は、良好な伸線加工性を有すること、したがって、酸洗処理によって容易に、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去されていることが明らかである。また、特殊な冷却方法を用いなくても、本発明（２）の方法によって、伸線加工性に優れた圧延線材が容易に得られることが明らかである。

これに対して、本発明（１）で規定する条件から外れた圧延線材は、伸線加工時における焼付きと伸線加工後の表面潤滑皮膜の部分的な剥離の少なくとも一方が認められ、伸線加工性に劣っている。

（実施例２）
表６に示す化学組成を有する鋼Ｐ〜Ｘを７０トン転炉で溶製し、連続鋳造して鋳片とした後、分塊圧延して、１６０ｍｍ角のビレットを作製した。

なお、表６中の鋼Ｐ〜Ｕ及び鋼Ｘ〜Ｚは、化学組成が本発明（３）で規定する範囲内にある鋼であり、したがって、本発明（１）で規定する範囲内にもある鋼である。

一方、鋼Ｖは、Ｃ及びＣｒの含有量並びに理想臨界直径ＤＩの値が本発明（３）で規定する条件から外れた比較例の鋼であり、したがって、本発明（１）で規定する範囲からも外れた鋼である。

また、鋼Ｗは、Ｃｒの含有量が本発明（３）で規定する条件から外れた比較例の鋼であり、したがって、本発明（１）で規定する範囲からも外れた鋼である。

このようにして得た１６０ｍｍ角のビレットの一端を切断し、１２５０℃に加熱した後鍛造して直径３０ｍｍの丸棒にした。

次いで、この直径３０ｍｍの丸棒に、JIS G 0561(1998)で規定される焼ならしを施し、「フランジ付き試験片」を採取し、ジョミニー式一端焼入れ試験を行い、その焼入れ性曲線を用いて、水冷端から５０％マルテンサイト組織までの距離を求め、これから各鋼の理想臨界直径ＤＩを導出した。なお、前記の表６には、各鋼の理想臨界直径ＤＩの値を併記した。

次に、上記のようにして得た１６０ｍｍ角のビレットの残部を１１００〜１２５０℃に加熱して直径２７ｍｍに熱間線材圧延してコイル状に捲取り、捲取温度からの冷却条件を種々変化させて圧延線材を製造した。なお、各製造条件（各試験番号）について、２トンコイルを１１コイルずつ合計２２トン圧延した。

表７及び表８に、具体的な圧延線材の製造条件を、仕上げ圧延温度、捲取温度及び捲取り後の冷却条件として記載した。なお、２００℃未満の温度域における冷却は大気中での放冷とした。

表７及び表８において、「仕上げ圧延温度」及び「捲取温度」はそれぞれ、各線材コイルで実測した最低温度と最高温度を用いて「最低温度／最高温度」として示した。また、「捲取り後の冷却条件」欄は、各温度域における平均冷却速度で表示した。

なお、「仕上げ圧延温度」、「捲取温度」及び「捲取り後の冷却条件」欄において、本発明（２）及び本発明（４）で規定する製造条件から外れる場合に「＃」印を付した。ここで、「仕上げ圧延温度」欄においては、「最低温度／最高温度」として示した値の少なくとも一方が８４０〜９５０℃から外れる場合に、本発明（２）及び本発明（４）で規定する製造条件から外れるとし、同様に、「捲取温度」欄においても、「最低温度／最高温度」として示した値の少なくとも一方が８２０〜９００℃から外れる場合に、本発明（２）及び本発明（４）で規定する製造条件から外れるとした。

また、「捲取り後の冷却条件」欄において、本発明（２）で規定する製造条件は満たすものの本発明（４）で規定する製造条件から外れる場合に「＃＃」印を付した。

上記のようにして得た各条件についての１１コイルの２トンコイルのうちの１コイルを用いて、線材の組織、線材表面のスケールと地鉄との界面のＣｒ濃化領域並びにスケール性状としてのスケールに占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率及び該Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率を調査した。

すなわち、直径２７ｍｍの線材に圧延した２トンコイルを８等分し、該８等分されたコイルそれぞれの任意の位置から１捲きずつ採取した。さらに、上記のようにして採取した１捲きをさらに８等分し、各条件について合計で６４の部位から、Ｃｒ濃化領域測定用横断試験片、組織とＦｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率測定用の横断試験片及びスケール組成分析用に各々長さ４５ｍｍの試験片を採取した。

線材表面のスケールと地鉄との界面のＣｒ濃化領域は、上記のようにして採取した試験片の横断面、つまり、長さ方向に直角な切断面を鏡面研磨した後、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて、スケールと地鉄との界面に直径１μｍの電子線を照射して線分析し、生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍以上となる領域の厚さを求め、各条件について合計で６４部位中の最小値と最大値を求めた。

表面スケールに占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率は、先ず、前記したスケール組成分析用の長さ４５ｍｍの試験片を長手方向に圧縮してスケールを完全に剥離し、次いで、その剥離したスケールを粉末化してＸ線回折して、ＦｅＯ、Ｆｅ₃Ｏ₄及びＦｅ₂Ｏ₃のピーク強度比からＦｅ₃Ｏ₄の比率を算出し、各条件について合計で６４部位中の最小値を求めた。

また、組織及びＦｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率は、上記のようにして採取した試験片の横断面、つまり、長さ方向に直角な切断面を鏡面研磨した後、倍率を５００倍として光学顕微鏡を用いて、組織及びスケールの写真撮影を行い、その写真を画像解析して求めた。

具体的には、組織は、鏡面研磨してからナイタールで腐食し、各条件について合計で６４部位について、倍率を５００倍として光学顕微鏡を用いて写真撮影し、その写真を画像解析して相（組織）の判定を行うとともにベイナイトの割合を算出した。なお、組織におけるベイナイトの割合は各条件について、それぞれ最大値を求めた。また、Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率は、鏡面研磨したままで、倍率を５００倍として光学顕微鏡を用いて、スケールの写真撮影を行い、その写真を画像解析し、各条件について合計で６４部位中の最小値と最大値を求めた。

表７及び表８に、上記の各調査結果を併せて示す。

なお、表７及び表８において、「組織」欄の相の記号は「Ｆ」がフェライト、「Ｐ」がパーライト、「Ｂ」がベイナイト、「Ｍ」はマルテンサイトを表す。そして、ベイナイトの割合は、各条件における最大値で表示した。

また、「Ｃｒ濃化領域の厚さ」及び「Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率」はそれぞれ、各条件についての合計６４部位中の最小値と最大値を用いて「最小値／最大値」として示した。さらに、「Ｆｅ₃Ｏ₄の体積率」欄は、各条件についての合計６４部位中の最小値で表示した。

一方、各条件について、前記のようにして得た２トンコイルの残り１０コイルの全てを用いて、伸線加工性を調査した。

すなわち、直径２７ｍｍの線材に圧延した２トンコイルを７０℃の２０％硫酸で１０分間酸洗してデスケーリングした後、下記条件でリン酸塩皮膜処理を施した。

「市販のリン酸亜鉛（日本パーカライジング株式会社製、商品名：パルボンド１８１Ｘ）の濃度：９０ｇ／Ｌの溶液（８０℃）に１０分間浸漬する方法で化成処理を施した後、水洗し、その後、市販の石けん（日本パーカライジング株式会社製、商品名：パルーブ２３５）の濃度：７０ｇ／Ｌの溶液（８０℃）に５分浸漬。」
次いで、乾式潤滑で、超硬ダイス（ダイス半角：７°）を用い、３０〜４０ｍ／ｍｉｎの伸線速度の条件で直径２５ｍｍまで単釜伸線加工した。なお、この伸線加工における総減面率は１４％である。

表７及び表８に、伸線加工性の調査結果を併せて示す。

なお、「伸線加工性」は、２トンコイルを１０コイル伸線加工し、
（１）伸線加工時の焼付きの有無、
（２）伸線加工後の表面潤滑皮膜（つまり、リン酸塩皮膜）剥離の有無、
（３）伸線途中でのダイス交換の有無、
から評価し、「◎」、「○」及び「×」で示した。

なお、「◎」は、伸線加工時の焼付き、伸線加工後の表面潤滑皮膜の剥離の双方ともが観察されず、しかも、ダイスの交換が必要とならなかったことを意味する。「○」は、伸線加工時の焼付き、伸線加工後の表面潤滑皮膜の剥離の双方ともが観察されなかったものの、ダイスの交換が必要であったことを意味する。「×」は、前記の焼付きと表面潤滑皮膜の部分的な剥離の少なくとも一方が認められ、しかも、ダイスの交換が必要であったことを意味する。

表７及び表８から、本発明（１）で規定する条件を満たす試験番号３４〜４４及び試験番号５０の圧延線材は、伸線加工性の評価が「◎」又は「○」であり、したがって、酸洗処理によって容易に、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去されていることが明らかである。また、特殊な冷却方法を用いなくても、本発明（２）の方法によって、伸線加工性の評価が「◎」又は「○」の圧延線材が容易に得られることが明らかである。

本発明（１）で規定する条件を満たす試験番号３４〜４４及び試験番号５０の圧延線材のうちでも、本発明（３）で規定する条件を満たす試験番号３４〜４４の圧延線材は、伸線加工性の評価が「◎」であり、理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超えるという焼入れ性の高い鋼を素材とするにも拘わらず、球状化焼鈍を省略しても、鋼線に加工する際に良好なダイス寿命を確保することができることが明らかである。

これに対して、試験番号４５〜４９及び試験番号５１〜５６の圧延線材は、伸線加工時における焼付きと伸線加工後の表面潤滑皮膜の部分的な剥離の少なくとも一方が認められ、しかも、ダイスの交換が必要であり、伸線加工性の評価は「×」で劣っている。

以上、実施例によって本発明を具体的に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例として開示のないものも本発明の要件を満たしさえすれば当然に本発明に含まれる。

本発明の圧延線材は、デスケール処理、特に、酸洗処理によって容易に、線材の円周方向及び長手方向において均一且つ安定してスケールを除去することができて伸線加工性に優れるので、シャフトやギヤ等の表面硬化部品の素材用に用いることができる。また、その伸線加工性に優れた圧延線材は、本発明の製造方法によって、製造することができる。

加えて、本発明（３）の圧延線材は、理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超えるという焼入れ性の高い鋼を素材とするにも拘わらず、球状化焼鈍を省略しても、鋼線に加工する際に良好なダイス寿命を確保することが可能である。このため、自動車のミッションシャフトのように、曲げ強度やねじり強度の確保を目的に、高い芯部強度を要求される表面硬化部品の素材として用いることができる。また、この本発明（３）の圧延線材は、本発明（４）の製造方法によって、製造することができる。

Claims (4)

1. 生地の鋼が質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％及びＣｒ：１．０〜３．０％を含有する圧延線材であって、線材表面のスケールと地鉄との界面のＣｒ濃化領域の厚さが３〜１０μｍ、スケール中に占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率が４０％以上及び該Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率が２０〜７０％である圧延線材。
   但し、Ｃｒ濃化領域とは、生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍以上となる領域を指す。
2. 質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％及びＣｒ：１．０〜３．０％を含有する鋼片を、仕上げ圧延温度を９５０〜８４０℃として熱間圧延し、９００〜８２０℃の温度域で捲取った後、捲取温度から６００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０８〜５℃／ｓｅｃ、６００℃から３００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０５〜４℃／ｓｅｃ及び捲取温度から２００℃までの温度域の平均冷却速度を０．１〜３℃／ｓｅｃとして冷却することを特徴とする請求項１に記載の圧延線材の製造方法。
3. 生地の鋼が質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％及びＣｒ：１．０〜３．０％を含有し、焼入れ性曲線から求めた理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超え、且つ、組織が、フェライト・パーライト組織又はベイナイトの割合が１０％以下のフェライト・パーライト・ベイナイト組織である圧延線材であって、線材表面のスケールと地鉄との界面のＣｒ濃化領域の厚さが３〜１０μｍ、スケール中に占めるＦｅ₃Ｏ₄の体積率が４０％以上及び該Ｆｅ₃Ｏ₄中の空孔面積率が２０〜７０％である圧延線材。
   但し、Ｃｒ濃化領域とは、生地の鋼のＣｒ特性Ｘ線強度の１．２倍以上となる領域を指す。
4. 質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％及びＣｒ：１．０〜３．０％を含有し、焼入れ性曲線から求めた理想臨界直径ＤＩの値が１０１．６ｍｍを超える鋼片を、仕上げ圧延温度を９５０〜８４０℃として熱間圧延し、９００〜８２０℃の温度域で捲取った後、捲取温度から６００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０８〜１．５℃／ｓｅｃ、６００℃から３００℃までの温度域の平均冷却速度を０．０５〜４℃／ｓｅｃ及び捲取温度から２００℃までの温度域の平均冷却速度を０．１〜３℃／ｓｅｃとして冷却することを特徴とする請求項３に記載の圧延線材の製造方法。