JP3303575B2 - 精密加工性に優れた鋼線およびその製造方法 - Google Patents
精密加工性に優れた鋼線およびその製造方法Info
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Description
鋼線とその製造方法に関するものである。
一(組織の均一性,機械的特性(引張強度など)の均一
性など)であることが要求され、特に製造条件において
もその点に注意が払われている。一般的な製造工程は、
溶解鋳造後、熱間圧延した線材または必要に応じて所定
のサイズまで下引き伸線した線材を鉛浴中などで恒温変
態し、パーライト組織としたものを目的の線径まで冷間
伸線加工を行う。これらの工程の中で、長さ方向に均一
性を維持するため、圧延、熱処理、伸線加工などで温度
の管理が重要となっている。
れることなどである。このため、PC用鋼線、ばね用鋼
線、スチールコードなどの広い分野に応用されており、
従来までは、高強度化、高靱性化を目的とした開発に注
力されがちであった。例えば、特開平4-289148号,同4-
346618号,同6-2071号,同6-2039号公報などが公知例と
して挙げられる。これらの発明の直接の目的は高強度化
であるが、基本的には精密加工への可能性もあり、組織
的な均一性を確保する技術である。
均一性だけでは、近年ますます要求の高くなる加工後の
形状精度を満足するのは困難になってきている。例え
ば、ばねのコイリング加工において、特に精度の要求さ
れるのは自由長の均一さである。昨今のオートメーショ
ン化、ロボット化の発展により、コイリングマシンで加
工されたばねは、連続的にロボットにより次の部品に取
り付けられる。そのため、自由長がばらつくとうまく取
り付けが行えず、操業での大きな支障となる。自由長の
ばらつきは線材長さ方向の均一性を改善することである
程度向上できるが、コイル径を決める曲げ加工と、ピッ
チを決める捻り加工が施されるばねの場合、単に長さ方
向の均一性だけでは要求を満足できなくなってきた。従
って、本発明の目的は、捻じり加工が付加される線材の
精密加工性を飛躍的に向上できる線材とその製造方法を
提供することにある。
消するためになされたもので、その第一の特徴は、C:
0.6〜1.0重量%,Si:0.1〜0.5重量%,
Mn:0.3〜0.6重量%を含有する鋼線において、
伸線加工後の組織が次の条件を満たすことにある。 パーライト組織のラメラ間隔が0.09〜0.13μ
m。 セメンタイト組織全体に対し、長さが10μm以上
で、長さ方向に対する角度が5°以内のセメンタイトの
割合が95%以上。 第二の特徴は、上記の鋼線において、1%の引張歪みの
付与に対して0.15%以上の永久変形が認められるこ
とにある。第三の特徴は、上記のいずれかの鋼線におい
て、伸線加工後の線表面が下記の条件の少なくとも一つ
を満たすことにある。 表面粗さ(10点平均Rtm)のn=10の標準偏差が
0.5〜2μm。 表面粗さにおける中間高さ(高い10点の平均と低い
10点の平均との中間値)よりも高い部分の面積が全面
積の60〜80%。 周方向の4箇所における表面粗さ(10点平均Rtm)
のn=10の標準偏差のばらつきが20%以下。 これらの鋼線には、Crが0.05〜0.15重量%含
まれていることが好適である。
は、次の工程を含むことを特徴とする。 (1)C:0.6〜1.0重量%,Si:0.1〜0.
5重量%,Mn:0.3〜0.6重量%を含有する炭素
鋼を熱間圧延する工程。 (2)次の条件でγ化し、恒温変態を行う工程。 γ化温度:930〜1030℃ 恒温変態させるための冷媒温度: 570+(x−y)1/2 ×t±5℃ x:Cの含有量(重量%) y:Siの含有量(重量
%) t:鉛浴またはソルト浸漬時間(秒) (3)その後、150℃以下の温度で冷間引き抜き加工
を行う工程。
ず、化学成分比は公知の高炭素鋼を基準としており、一
般にパーライト鋼の線引材料成分でよい。
ラメラ間隔が0.09〜0.13μmであり、セメンタ
イト組織全体に対し、長さ10μm以上で、長さ方向に
対する角度が5°以内のセメンタイトの割合が95%以
上であれば加工性に優れる。これは、従来は熱処理後の
組織に注目していることが多かったが、精密加工性を向
上させるためには、伸線後の組織が重要であることを意
味する。また、セメンタイトは熱処理後にすでに小さい
ものが存在したり(疑似パーライト、ベイナイトとよば
れる)、伸線加工中に寸断されたりして短くなることが
あるが、これら短いものはいずれも精密加工性を劣化す
る。
後、引張を除去したときの永久変形を0.15%以上と
したのは、これ未満の変形では精密加工性に劣るからで
ある。表面粗さに関しては、上記〜の条件を限定し
ている。このような限定を行ったのは、これらの範囲外
では、特に曲げ加工などの加工治具と強く接触するとこ
ろでの摩擦、発熱、弾塑性変形の不均一性のために精密
加工性が劣化するからである。以上の成分,組織,機械
的特性,表面粗さの限定は、全て精密加工性の向上に寄
与するが、組み合わせでさらに精密加工性が向上するこ
とは明らかである。
や恒温変態させるための冷媒温度あるいは冷間引き抜き
加工時の温度を限定することによって、精密加工性を改
善することができる。これを外れる温度範囲では、熱処
理後のパーライトのラメラ間隔が大きくなるだけではな
く、伸線加工後のラメラ間隔も大きくなる。また、伸線
加工方向に垂直になったセメンタイトが加工中に寸断さ
れ易くなる。
分の合金を溶解鋳造し、1100℃の加熱後、熱間圧延
で5.5mmに加工した。その後、2.9mmにまで下
引き伸線を行い、供試材とした。この供試材を以下の試
験例における各条件で熱処理(オーステナイト化、恒温
変態)し、その後1.0mmまで150℃以下の冷間で
伸線加工を行った。そして、得られた線材で下記の諸元
のばねを1000個作製し、自由長を測定して標準偏差
を算出し、そのばらつきを調べた。
関係)オーステナイト化温度を930℃、恒温変態温度
を次のA〜Eのそれぞれとし、伸線後の線材におけるパ
ーライト組織のラメラ間隔を測定した。 A:550+(x−y)1/2 ×t±5℃(t=3〜15) B:570+(x−y)1/2 ×t−5℃(t=3〜15) C:570+(x−y)1/2 ×t−5℃(t=3〜15) D:570+(x−y)1/2 ×t−5℃(t=3〜15) E:590+(x−y)1/2 ×t±5℃(t=3〜15) その結果、ラメラ間隔は、A:0.075μm,B:
0.095μm,C:0.11μm,D:0.13μ
m,E:0.16μmであった。そして、各サンプルを
用いてばねを作製し、自由長の標準偏差を算出した。ラ
メラ間隔と標準偏差の関係を図1のグラフに示す。標準
偏差0.1mm以下のものを成形性良好とした(以下の
各実施例でも同様)が、同図に示すように、ラメラ間隔
が0.09〜0.13μmのものは自由長のばらつきが
小さいことがわかる。
加工性の関係)次に、恒温変態温度を一定{570+
(x−y)1/2 ×t±5℃(t=3〜15)}にし、オ
ーステナイト化温度を変化させて得られた線材でばねを
作製し、その自由長のばらつきを調べてみた。その結果
を図2に示す。同図に示すように、オーステナイト化温
度が930〜1030℃のものにおいてばらつきが小さ
く、良好な結果が得られた。
ーステナイト化温度を930〜1030℃、恒温変態に
おける冷媒温度を 570+(x−y)1/2 ×t±5℃(t=3〜15) とし、その後1.0mmφまで線引した。これらについ
て組織分析を行い、セメンタイト組織全体に対し、所定
の長さと長さ方向に対する角度をもつセメンタイトの占
める割合が95%のものを選択してばね加工を行い、そ
の自由長のばらつきを標準偏差で評価した。図3におい
て、1は長さが10μm以上で、長さ方向に対する角度
が5°以内のセメンタイト、2は長さが10μmに満た
ないセメンタイト、3は長さ方向に対する角度が5°を
越えるセメンタイトを示している。その結果を図4に示
す。同図に示すように、長さが10μm以上、かつ長さ
方向に対する角度が5°以内のものが良好であることが
わかる。
係)オーステナイト化温度を930〜1030℃、恒温
変態における冷媒温度を 570+(x−y)1/2 ×t±5℃(t=3〜15) とし、熱処理条件の異なる計18種類の線材を作製し
た。これらについて組織分析を行い、セメンタイト組織
全体に対し、長さが10μm以上で、長さ方向に対する
角度が5°以内のセメンタイトの占める割合とパーライ
ト組織のラメラ間隔を調査した。また、1%の引張変形
を与え、引張を除去した後、永久変形を調査した。その
結果、永久変形0.1%〜0.2%のものが得られた。
そして、上記セメンタイトの割合が93〜97%のもの
を選択してばね加工を行い、その自由長のばらつきを標
準偏差で評価した。ラメラ間隔と標準偏差の関係を図5
(A)〜(D)に示す。同図に示すように、上記セメン
タイトの割合が95%以上で、ラメラ間隔が0.09〜
0.13μmのものは自由長のばらつきが小さい。さら
に、永久変形との関係も併せてみると、0.15%以上
のものでばらつきの小さいことがわかる。
係)オーステナイト化温度を950℃、恒温変態におけ
る冷媒温度を 570+(x−y)1/2 ×t±5℃(t=3〜15) とし、得られた線材を冷間伸線(2.9mm→1mm)
する際、伸線潤滑剤やダイス摩耗などの条件を変え、表
面粗さの異なる供試材を得た。そして、各供試材を用い
てばねを作製し、その自由長のばらつきを標準偏差で評
価した。第一の評価基準は、10点平均粗さ(Rtm:ド
イツ規格)によるものである。このRtmを10回測定
し、それらの標準偏差と自由長の標準偏差との関係を調
べた。第二の評価基準は、図6に示すように、表面粗さ
における中間高さM(高い10点の平均と低い10点の
平均の中間値)よりも高い部分Hが全表面積に占める比
率によるものである。この比率と自由長の標準偏差との
関係を調べた。第三の評価基準は、線材周方向における
表面粗さのばらつきによるものである。図7に示すよう
に、線材外周を4等分する各位置A〜Dにおける表面粗
さRtmを10回測定し、各部の標準偏差のばらつき
{(標準偏差の最大値−その最小値)/4箇所における
標準偏差の平均値}を算出した。そして、その値と自由
長の標準偏差の関係を調べた。
の関係を図8(A)〜(C)に示す。まず同図(A)に
示すように、10点平均粗さの標準偏差が0.5〜2.
0μmのとき、自由長のばらつきが小さいことがわか
る。また、同図(B)に示すように、中間高さよりも高
い部分が60〜80%のとき、自由長のばらつきが小さ
いことがわかる。さらに、同図(C)に示すように、周
方向のばらつきが20%以下のとき、自由長のばらつき
が小さいことがわかる。
特に捻じり加工,曲げ加工における加工精度を向上させ
ることができる。特に、ばね加工した際の自由長のばら
つきを極力小さく抑えることができ、精密加工に適す
る。
ラフである。
係を示すグラフである。
す説明図である。
示すグラフである。
ラフで、(A)は永久変形が0.10%のもの、(B)
は同0.13%のもの、(C)は同0.15%のもの、
(D)は同0.20%のものを示す。
の関係を示すグラフ、(B)は中間高さよりも高い面積
率と自由長の標準偏差との関係を示すグラフ、(C)は
周方向の表面粗さのばらつきと自由長の標準偏差との関
係を示すグラフである。
°以内のセメンタイト 2 長さが10μmに満たないセメンタイト 3 長さ方向に対する角度が5°を越えるセメンタイト
Claims (4)
- 【請求項1】 C:0.6〜1.0重量%,Si:0.
1〜0.5重量%,Mn:0.3〜0.6重量%を含有
する鋼線において、伸線加工後の組織が次の条件を満た
すことを特徴とする精密加工性に優れた鋼線。 パーライト組織のラメラ間隔が0.09〜0.13μ
m。 セメンタイト組織全体に対し、長さが10μm以上
で、長さ方向に対する角度が5°以内のセメンタイトの
割合が95%以上。 - 【請求項2】 1%の引張歪みの付与に対して0.15
%以上の永久変形が認められることを特徴とする請求項
1記載の精密加工性に優れた鋼線。 - 【請求項3】 伸線加工後の線表面が下記の条件の少な
くとも一つを満たすことを特徴とする請求項1または2
記載の精密加工性に優れた鋼線。 表面粗さ(10点平均Rtm)のn=10の標準偏差が
0.5〜2μm。 表面粗さにおける中間高さ(高い10点の平均と低い
10点の平均との中間値)よりも高い部分の面積が全面
積の60〜80%。 周方向の4箇所における表面粗さ(10点平均Rtm)
のn=10の標準偏差のばらつきが20%以下。 - 【請求項4】 次の工程を含むことを特徴とする鋼線の
製造方法。 (1)C:0.6〜1.0重量%,Si:0.1〜0.
5重量%,Mn:0.3〜0.6重量%を含有する炭素
鋼を熱間圧延する工程。 (2)次の条件でγ化し、恒温変態を行う工程。 γ化温度:930〜1030℃ 恒温変態させるための冷媒温度: 570+(x−y)1/2 ×t±5℃ x:Cの含有量(重量%) y:Siの含有量(重量
%) t:鉛浴またはソルト浸漬時間(秒) (3)その後、150℃以下の温度で冷間引き抜き加工
を行う工程。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33407094A JP3303575B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 精密加工性に優れた鋼線およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33407094A JP3303575B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 精密加工性に優れた鋼線およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08170151A JPH08170151A (ja) | 1996-07-02 |
JP3303575B2 true JP3303575B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=18273182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33407094A Expired - Lifetime JP3303575B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 精密加工性に優れた鋼線およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3303575B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69839353T2 (de) * | 1997-08-28 | 2009-06-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Stahldraht und verfahren zu dessen herstellung |
KR100481367B1 (ko) * | 2000-11-30 | 2005-04-07 | 주식회사 포스코 | 바나듐첨가 고탄소강 선재의 항온변태 열처리방법 |
KR100470646B1 (ko) * | 2000-12-13 | 2005-03-07 | 주식회사 포스코 | 고탄소강 선재의 제조방법 |
JP6416709B2 (ja) | 2015-07-21 | 2018-10-31 | 新日鐵住金株式会社 | 高強度pc鋼線 |
-
1994
- 1994-12-15 JP JP33407094A patent/JP3303575B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08170151A (ja) | 1996-07-02 |
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