JP3429185B2 - 延性及び靱性に優れた高強度鋼線及びその製造方法 - Google Patents
延性及び靱性に優れた高強度鋼線及びその製造方法Info
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Description
た高強度鋼線及びその製造方法に関し、詳細にはスティ
ールコード素線,亜鉛メッキ鋼線,PC鋼線,ワイヤロ
ープ等に代表される高炭素鋼線(特にC含有量で0.9
%以上)であって、高強度であるにも係らず延性及び靱
性に優れた高強度鋼線とその製造方法に関するものであ
る。
使用される鋼線を製造するにあたっては、高炭素鋼線材
にパテンティング処理を行った後、冷間伸線加工を施す
のが一般的である。この冷間伸線加工によって鋼線の高
強度化を図ることができる。但し、伸線加工により強度
を高め過ぎると、鋼線の靱性が低下して縦割れが生じた
り、また延性が低下する場合がある。一方、延性の向上
を目的として、伸線後にブルーイングと呼ばれる熱処理
を施す方法も採用されているが、ブルーイング処理にお
ける加熱温度が高過ぎたり等すると強度が低下する場合
もあった。従って、従来の製造方法では、靱性と延性と
のバランスから鋼線の高強度化には限界があるものと考
えられていた。
細パーライト等の組織におけるラメラセメンタイトの結
晶粒を数十nmオーダーの超微細に制御することにより
強度,延性及び靱性のバランスのとれた鋼線を得ること
ができることを見出しており、その高強度高靱・延性鋼
線に関する技術は特開平8−120407号公報に開示
されている。
前提とした場合には、延性及び靱性が十分に向上してい
るとは言えず、改善の余地を残していた。
目してなされたものであり、高炭素鋼線(特にC量が
0.9%以上)であっても優れた延性及び靱性を発揮す
る高強度鋼線とその製造方法を提供しようとするもので
ある。
明の高強度鋼線とは、炭素を0.9質量%以上含有し、
微細パーライト,疑似パーライト,ベイナイトから選ば
れる1種以上の組織からなる鋼線であって、180〜2
20℃の温度範囲における内部摩擦値の最大値が8.0
0×10-4〜3.00×10-3であることを要旨とする
ものである。尚、前記「微細パーライト,疑似パーライ
ト,ベイナイトから選ばれる1種以上の組織からなる」
には、不可避的に微量の他相が生成する場合を含むもの
とする。
炭素を0.9質量%以上含有する鋼線材にブルーイング
処理を施す上記高強度鋼線の製造方法であって、ブルー
イング処理時における均熱温度を250〜440℃と
し、室温から上記均熱温度までを100℃/秒以上で加
熱し、0.1〜15分間の均熱処理を行い、その後直ち
に100℃/秒以上の冷却速度で室温まで冷却すること
を要旨とするものである。
り、425℃以上475℃以下で0.1分間以上1分間
未満の均熱処理を行った後、30℃以上温度を低下させ
て、更に250℃以上425℃未満で0.1〜15分間
の均熱処理を行えば、より一層機械的特性が向上して望
ましい。また、ブルーイング処理中に2GPa未満(0
を含まない)の応力を付加する方法も推奨される。
料に外部から初期振動を与えて、その後自由振動させた
際に、その初期振動の振幅Aが半分になるまでの振動回
数Qの逆数Q-1で求められる値であり、具体的にはブル
ーイング処理を行った鋼線から、長さ:1000mm、
厚さ:1mm、幅:5mmの短冊状の試験片を切り出し
た後、真空雰囲気の試験装置内に吊り下げ、試験片の下
端に磁力を作用させて初期振動を与え、以降自由振動さ
せて、初期振動の振幅Aが半分になるまでの振動回数の
逆数の値である。
制御することにより高強度で且つ高延性および高靱性を
発揮する鋼線の研究開発を行ってきた。その結果、伸線
後のブルーイング処理を特定の条件で行えば鋼線の内部
摩擦特性に変化が見られ、この様な内部摩擦特性に影響
を与える内部組織の変化が高強度鋼線の延性及び靱性の
向上に非常に効果的であることを見出し、本発明に想到
した。
とは、材料内部の何らかの変化により生じる振動減衰を
測定して、材料内部の変化を非破壊試験で調べる方法で
あり、例えば、Cは30℃前後で鋼組織中に拡散し、そ
の際に振動減衰が起こることが知られており、内部摩擦
特性変化の一例として挙げられる。
ミキルド鋼の5mm伸線材の内部摩擦特性の測定結果で
あり、伸線後に100〜500℃の種々の均熱温度でブ
ルーイング処理を行った鋼線について測定し整理したグ
ラフである。尚、加熱速度は100℃/秒,均熱時間は
5分間,冷却速度は100℃/秒,付加応力は0で統一
してあり、また磁力によって最初に与えられた振動の振
動数は2Hzである。均熱温度条件により高さは異なる
が、測定温度200℃近傍にピーク(又は変曲点)が現
れていることが分かる。即ち、鋼線のブルーイング処理
条件によっては、通常、パーライト鋼やベイナイト鋼で
通常内部摩擦値のピークが観察されることのない200
℃近傍に内部摩擦値のピークが見られるようになるので
ある。
が、本発明者らの検討によれば、延性との相関が最も良
く現れるのは180〜220℃の温度範囲における内部
摩擦の最大値である。ブルーイング処理条件によって
は、上記200℃近傍のピークの頂点が測定される温度
は多少変化する。場合によっては、ピーク頂点の位置は
180〜220℃の温度範囲を外れ、その値(即ち、内
部摩擦の最大値)も本発明で規定する範囲を外れるケー
スがある。しかしながら、その様なケースであっても、
180〜220℃の温度範囲における内部摩擦の最大値
が本発明で規定する範囲内であれば、目的とする高強度
高延性鋼線が得られることを本発明者らは確認してい
る。
20℃の温度範囲における内部摩擦の最大値が8.00
×10-4未満であるか、3.00×10-3を超える場合
には、強度と延性及び靱性とのバランスが悪くなってし
まう。尚、180〜220℃の温度範囲における内部摩
擦値の最大値の下限は、1.50×10-3以上であるこ
とが望ましく、一方上限は1.80×10-3以下である
ことが好ましい。
より、通常観測されない内部摩擦ピークが得られること
や上記ピークが延性に影響を及ぼす原因については、完
全に解明された訳ではないが、特定条件のブルーイング
処理を行うことにより、パーライトの構成組織における
ラメラセメンタイト中の炭化物の析出状態が変化し、延
性に対して好ましい影響を与えているものと考えられ
る。
イング処理条件は、以下の通りである。即ち、まず室温
から250〜440℃の均熱温度までを、10℃/秒以
上の加熱速度で急速加熱する。加熱速度が低過ぎると強
度が低くなり絞りの値も小さくなる。好ましい加速速度
は、50℃/秒以上であり、80℃/秒以上であればよ
り好ましい。また均熱温度が低過ぎると延性が乏しくな
るので下限は250℃以上とすべきであり、300℃以
上が好ましく、375℃以上であればより望ましい。一
方均熱温度が高過ぎると、強度は低下し、絞りの値も小
さくなるので、上限は440℃以下とすべきであり、4
25℃以下にすることが望ましい。
得られなくなるので0.1分間以上必要であり、1分間
以上が望ましい。一方、均熱時間が長過ぎると強度が低
くなるので15分間以下とすることが必要であり、5分
間以下が好ましい。
速度は、低過ぎると強度が低くなり絞りの値も小さくな
るので、10℃/秒以上必要であり、50℃/秒以上で
あれば好ましく、80℃/秒以上であればより好まし
い。
温度において短時間で熱処理を行い、次いで均熱温度を
下げて再度均熱処理を施す2段均熱処理を行うと更に優
れた延性及び靱性を得ることができる。具体的には、ま
ず425℃以上475℃以下で0.1分間以上1分間未
満の均熱処理を行った後、30℃以上温度を低下させ
て、更に250℃以上425℃未満で0.1〜15分間
の均熱処理を行うことで機械的特性の向上を図ることが
できる。尚、1段目の均熱処理において1分間以上の熱
処理を行うと、靱性が大幅に劣化するので注意が必要で
ある。
(0を含まない)の応力を付加すると、機械的強度が上
昇して望ましい。これは応力誘起拡散が生じて機械的強
度が上昇するものと考えられ、鋼線製造時には、オンラ
インの張力がかかった状態で熱処理炉を通せばよい。
尚、下記の実施例では、鋼線に重りを吊した状態で熱処
理を施した。
過時効処理を施すことも好ましく、200〜350℃
で、10〜60秒間の時効処理を施すことにより、特に
降伏強度を増加させることが可能である。
質量%以上含有し、微細パーライト,疑似パーライト,
ベイナイトから選ばれる1種以上の組織からなる鋼線で
あればよく、その他の組成を限定するものではない。但
しSiに関しては、不可避不純物でもあり強度の観点か
らも0.1%以上含有させても良いが、多過ぎると延性
が劣化するので2%以下とすることが望ましい。
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲内に含まれるものである。
ド鋼で、化学量論的に窒素を十分に固定できるアルミ量
を含有しているものであり、12.5mmφに圧延した
後、パテンティング処理を施し、5mmφまで伸線を行
った。その後、ソルトバス中に1〜5分間浸漬してか
ら、表1に示す種々の条件でブルーイング処理を行っ
た。この様にして得られた鋼線の引張強度(TS),伸
び(EL),絞り(RA)を測定し、それらの積算値
(TS×EL×RA)で強度,延性及び靱性による機械
的特性のバランスを評価した。また鋼線の一部から、長
さ:1000mm,厚さ:1mm,幅:5mmの短冊状
のサンプルを切り出した後、試験装置に吊り下げ、下端
に磁力による振動(振動数:2Hz)を与えて、以降自
由振動させて内部摩擦を測定した。ブルーイング条件及
び実験結果は表1に併記する。
る場合の比較例であり、いずれも延性が乏しい。No.
5及びNo.10は均熱温度が高過ぎ、絞りの値が低
い。No.11は加熱速度が低過ぎる場合の比較例、N
o.12は均熱処理時間が長過ぎる場合の比較例、N
o.13は冷却速度が低過ぎる場合の比較例であり、い
ずれも強度が低く、絞りの値も小さい。No.16,1
7は均熱温度が高過ぎる場合の比較例であり、強度が低
く、絞りの値も小さい。No.18はブルーイング処理
時の応力が大き過ぎる場合の比較例であり、絞りの値が
小さい。No.19は均熱時間が短過ぎる場合の比較例
であり延性が低い。
(No.3〜4,No.8〜9,No.14〜15)
は、いずれもTS×EL×RAの値が高く、高強度で高
延性及び高靱性であることが分かる。特に、No.1
4,15は、均熱処理を2段で行ったものであり、延性
及び靱性にも非常に優れた高強度鋼線を得ることができ
た。
で、強度,延性及び靱性のいずれにも優れた特性を発揮
する高強度鋼線とその製造方法が提供できることとなっ
た。
5mm伸線材における内部摩擦値の測定結果を示すグラ
フである。
Claims (4)
- 【請求項1】 炭素を0.9質量%以上含有し、微細パ
ーライト,疑似パーライト,ベイナイトから選ばれる1
種以上の組織からなる鋼線であって、 180〜220℃の温度範囲における内部摩擦値の最大
値が8.00×10-4〜3.00×10-3であることを
特徴とする延性及び靱性に優れた高強度鋼線。 - 【請求項2】 炭素を0.9質量%以上含有する鋼線材
にブルーイング処理を施す請求項1に記載の高強度鋼線
の製造方法であって、 ブルーイング処理時における均熱温度を250〜440
℃とし、室温から上記均熱温度までを100℃/秒以上
で加熱し、0.1〜15分間の均熱処理を行い、その後
直ちに100℃/秒以上の冷却速度で室温まで冷却する
ことを特徴とする延性及び靱性に優れた高強度鋼線の製
造方法。 - 【請求項3】 炭素を0.9質量%以上含有する鋼線材
にブルーイング処理を施す請求項1に記載の高強度鋼線
の製造方法であって、 ブルーイング処理において、室温から425℃以上47
5℃以下までを100℃/秒以上で加熱し、該温度で
0.1分間以上1分間未満の均熱処理を行った後、30
℃以上温度を低下させて、更に250℃以上425℃未
満で0.1〜15分間の均熱処理を行い、その後直ちに
100℃/秒以上の冷却速度で室温まで冷却することを
特徴とする延性及び靱性に優れた高強度鋼線の製造方
法。 - 【請求項4】 ブルーイング処理中に2GPa未満(0
を含まない)の応力を付加する請求項2または3に記載
の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP07781198A JP3429185B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 延性及び靱性に優れた高強度鋼線及びその製造方法 |
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JP07781198A JP3429185B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 延性及び靱性に優れた高強度鋼線及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11269557A JPH11269557A (ja) | 1999-10-05 |
JP3429185B2 true JP3429185B2 (ja) | 2003-07-22 |
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ID=13644418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP07781198A Expired - Lifetime JP3429185B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 延性及び靱性に優れた高強度鋼線及びその製造方法 |
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Families Citing this family (4)
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---|---|---|---|---|
JP5124113B2 (ja) * | 2006-08-04 | 2013-01-23 | 株式会社ブリヂストン | 金属線材の延性回復方法 |
JP5315790B2 (ja) * | 2008-05-19 | 2013-10-16 | 新日鐵住金株式会社 | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度pc鋼線 |
EP2327806B1 (en) | 2008-08-20 | 2017-01-04 | Bridgestone Corporation | Method for manufacturing high-strength metal wire rod |
CN102645482A (zh) * | 2012-05-03 | 2012-08-22 | 马钢(集团)控股有限公司 | 一种if钢鉴定方法 |
-
1998
- 1998-03-25 JP JP07781198A patent/JP3429185B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH11269557A (ja) | 1999-10-05 |
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