JP3445674B2 - 耐捻回割れ性に優れた高強度鋼線 - Google Patents
耐捻回割れ性に優れた高強度鋼線Info
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Description
ルコード用等に使用される高強度極細鋼線に関するもの
である。詳しくは、ダイスを用いて冷間伸線加工強化さ
れた線径0.60〜0.05mm、強度3300〜60
00MPa級の極細鋼線に関するものである。
おいては、タイヤの軽量化の要求から、鋼線の高張力化
に対する要求が最近益々高まっている。このような要請
に応えるために多数の研究が精力的に展開された結果、
鋼線の高張力化を図る上での最大の課題は、鋼線の延
性、特に捩り試験中に鋼線の長手方向に生ずる割れの発
生を抑制する技術を確立することであることが分かって
きた。
INTERNATINALのVOLUME 16、1
983年、NO.4のページ50には、鋼線を構成する
パーライト組織のセメンタイトラメラ間隔を適正な大き
さに制御することにより、亜鉛めっき鋼線の長手方向の
割れを抑制できることが記載されている。また、特公昭
60−26805号公報および特公昭60−26806
号公報には、撚り線加工またはバネ巻取り加工等の成形
加工後に、加工歪取りのためのブルーイング処理(20
0〜400℃で数分間処理)を実施すると、鋼線の靱性
が低下するために捻回試験における長手方向の割れが問
題となるが、伸線後あるいは伸線中に特定の条件の矯直
加工を施すことにより、この長手方向の割れを抑制でき
ることが記載されている。
者らの研究によれば、前述の技術をもってしても、線径
0.60〜0.05mm、強度3300〜6000MP
a級の極細鋼線を製造しようとした場合、捻回試験にお
ける長手方向割れの発生を抑制することはできないこと
が判った。
に使用される超高張力極細鋼線の捻回試験中において長
手方向に生ずる割れの発生を抑制する技術を確立するこ
とを目的としてなされたものである。
めに、本発明では、鋼線中の硬度分布および表層残留応
力を制御することにより、高強度極細鋼線の延性、特に
捻回試験中において長手方向に生ずる割れの発生を抑制
するものである。すなわち、本発明の要旨とするところ
は下記のとおりである。
0〜1.10%の炭素鋼でフェライト/パーライトの2
相またはパーライト単相またはパーライト/セメンタイ
トの2相組織よりなり、かつ線径0.60〜0.05m
m、強度が3300〜4500MPaの鋼線中の硬度分
布が、R=0、R=0.8、R=0.95において、
0.960≦HV≦1.030の条件を満足することを
特徴とする耐捻回割れ性に優れた高強度鋼線。
意の位置と中心との距離をrとした場合、R=r/rO
を示す。HVはR=0.5の位置の硬度をHV0.5 と
し、位置Rの硬度をHVR とした場合、HV=HVR /
HV0.5 を示す。 (2)炭素含有量が重量%で、C:0.40〜1.10
%の炭素鋼でフェライト/パーライトの2相またはパー
ライト単相またはパーライト/セメンタイトの2相組織
よりなり、かつ線径0.60〜0.05mm、強度が3
300〜6000MPaの鋼線中の硬度分布が、R=
0、R=0.8、R=0.95において、0.960≦
HV≦1.030の条件を満足し、かつ表層の残留応力
を引張側+200MPa〜圧縮−1000MPaの範囲
内に制御したことを特徴とする耐捻回割れ性に優れた高
強度鋼線。
意の位置と中心との距離をrとした場合、R=r/rO
を示す。HVはR=0.5の位置の硬度をHV0.5 と
し、位置Rの硬度をHVR とした場合、HV=HVR /
HV0.5 を示す。
ェライト/パーライトの2相またはパーライト単相また
はパーライト/セメンタイトの2相組織とし、良好な伸
線加工性を付与した後に伸線加工される鋼線を対象とす
るものである。図1は、含有Cが0.8%の炭素鋼線材
を線径0.30mm、強度3800MPa級の強度に伸
線加工した鋼線の硬度分布と捻回試験中の縦割れ発生率
(N=30のサンプルの内の縦割れ発生割合)の関係を
示したものである。本発明の範囲内にある場合にのみ割
れが抑制可能であることが判る。
表層で最大となり、内部に進むに従い減少する。捻回試
験において縦割れが発生する場合、図2に示すように、
捻回の初期の段階、降伏直後に発生することから、特
に、鋼線表層近傍の延性を確保することが重要である。
鋼線の強度は、鋼線内の硬度の平均と対応すると考えら
れるが、表層の延性を確保するためには、表層近傍の硬
度が異常に高くなることを抑制することが必要である。
本発明者らの研究により、鋼線の高強度と表層近傍の延
性を確保することを両立させるためには、本発明の範囲
内に硬度分布を制御することが重要であることを見出し
た。
が原因となり、引抜き抵抗が高く、鋼線の表層にダイス
引抜き時に大きなせん断応力が発生すると、表層近傍の
加工硬化が優先的に進み、表層近傍の硬度が異常に高く
なって延性が劣化し、捻回試験中に縦割れが発生するこ
とになる。また、パテンティング処理中、特に溶体化条
件が適切でないと、表層近傍に脱炭、減炭層が発生した
場合、内部硬度が均一でも表層硬度が異常に低下し、本
発明の範囲内より外れる場合、表層の極端な強度不足よ
り、捻回試験中に縦割れが発生する。
は、伸線加工歪が均一に付与されていることを意味し、
鋼線表面の引張残留応力を低減する効果があり、そのこ
とが縦割れ発生の潜在的原因をなくすこととなり、捻回
特性の改善につながる。さらに、積極的に圧縮残留応力
を付与することが縦割れ抑制に効果的である。図3は、
含有C0.8%、線径0.05mmの鋼線において、硬
度分布を本発明の範囲内に制御した場合の表層残留応力
と捻回試験中の縦割れが発生しない限界強度の関係を示
したものである。残留応力の制御を積極的に行わない場
合、強度は請求項1の4500MPa級レベルが限界で
あるが、残留応力を請求項2の範囲内に制御することに
より、従来到達不可能であった鉄の理想強度の1/2レ
ベルの強度をも達成することが可能となる。
も、捻回特性が改善される。図4に示すように、0.8
%C、線径0.30mm、強度3800MPa級鋼線の
撚り加工速度の高速化が可能となる。ただし、残留応力
を圧縮の−1000MPaを超える値にしても効果が飽
和する上に、その処理を施すことが経済的に高価となる
ので、本発明の範囲を前記のように規定した。
の組み合わせにより達成される。 パテンティング処理条件の適正化による表層近傍の脱
炭、減炭、およびベーナイト層の発生を抑制する。 伸線工程の最終段近傍の減面率を11%以下にする。
特に、最終段および多くとも最終段手前4段までの減面
率を11%以下とする。また、最終段の減面率を2個の
ダイスに分割し、最終段を1.0%以上、5.0%以
下、その手前を5%以上、11%以下とする。
はダイス孔径)で、ダイスアプローチ角度12〜5度の
ダイスを使用する。特に、最終段近傍に上記の低減面率
伸線を行う場合は、10度以下のダイスを使用する。 低減面率伸線に加えて、伸線後または伸線途中、また
は伸線後かつ伸線途中でロール矯直加工を行う。
下記の手段がある。 伸線後にショットピーニング処理する。 伸線後にバックテンションを付与した矯直加工を行
う。 極細伸線の最終段に4%未満の低減面率伸線を行う。 本発明の含有C量を0.40〜1.10%の範囲に規定
したのは、0.40%未満ではパテンティング処理後組
織のフェライトの割合が多くなり過ぎるため、また1.
10%を超えると粒界の初析セメンタイトの析出が多く
なり過ぎて良好な捻回特性を確保することができないた
めである。
に詳しく説明する。
4(表3のつづき)に本発明の範囲内に含有C量、硬度
分布を制御した鋼線の捻回縦割れの発生状況を示した。
表5および表6(表5のつづき)には、本発明の範囲よ
り外れた場合の特性を示した。表1〜表4に示すよう
に、低減面伸線、矯直加工等により硬度分布を本発明の
範囲内に制御することにより、割れの発生抑制に効果的
であることが明白である。また、表7および表8(表7
のつづき)には残留応力を制御した例を示すが、高強度
での縦割れ抑制効果が大きいことが明白である。
は、鋼線の捻回試験中に発生する長手方向の割れの発生
を防止する技術について研究を進めた結果、鋼線中の硬
度分布および表層残留応力を制御することが割れの発生
を抑えるために極めて効果的であることを見出した。本
発明により一層の高張力の鋼線を製造することが可能と
なり、産業上の価値は極めて大きい。
布の影響を示す図である。
トルクの関係を示す図である。
度に及ぼす表層残留応力の影響を示す図である。
響を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 炭素含有量が重量%で、C:0.40〜
1.10%の炭素鋼でフェライト/パーライトの2相ま
たはパーライト単相またはパーライト/セメンタイトの
2相組織よりなり、かつ線径0.60〜0.05mm、
強度が3300〜4500MPaの鋼線中の硬度分布
が、R=0、R=0.8、R=0.95において、0.
960≦HV≦1.030の条件を満足することを特徴
とする耐捻回割れ性に優れた高強度鋼線。ただし、Rは
鋼線の半径をrO 、鋼線の任意の位置と中心との距離を
rとした場合、R=r/rO を示す。HVはR=0.5
の位置の硬度をHV0.5 とし、位置Rの硬度をHVR と
した場合、HV=HVR /HV0.5 を示す。 - 【請求項2】 炭素含有量が重量%で、C:0.40〜
1.10%の炭素鋼でフェライト/パーライトの2相ま
たはパーライト単相またはパーライト/セメンタイトの
2相組織よりなり、かつ線径0.60〜0.05mm、
強度が3300〜6000MPaの鋼線中の硬度分布
が、R=0、R=0.8、R=0.95において、0.
960≦HV≦1.030の条件を満足し、かつ表層の
残留応力を引張側+200MPa〜圧縮−1000MP
aの範囲内に制御したことを特徴とする耐捻回割れ性に
優れた高強度鋼線。ただし、Rは鋼線の半径をrO 、鋼
線の任意の位置と中心との距離をrとした場合、R=r
/rO を示す。HVはR=0.5の位置の硬度をHV
0.5 とし、位置Rの硬度をHVR とした場合、HV=H
VR /HV0.5 を示す。
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