JP3848474B2 - 低合金耐海水腐食性鋼線材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、耐海水腐食性が良好、軟質であって伸線性が良好、加工硬化が小さく金網成形性が良好で、更にめっき性が良好である低合金耐海水腐食性鋼線材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記の低合金耐海水腐食性鋼線材に関する従来技術として、例えば特開昭５９−６４７５０号公報には、耐海水性低合金鋼として、Ｃ：０．１０mass％以下、Ｓｉ：０．３０mass％以下、Ｍｎ：０．２０〜０．５０mass％、Ｐ：０．０２５〜０．０５０mass％、Ｃｕ：０．２０〜０．４０mass％及びＣｒ：０．５０〜１．５０mass％を含有する成分系の鋼材が開示されている（以下、先行技術という）。
【０００３】
この先行技術では、５．５ｍｍφから３．３ｍｍφに伸線後の鋼線（めっきなし裸線）で実海水による腐食減量が開示鋼でも１５０ｍｇ／ｃｍ2 ／年程度であり、比較軟鋼の２００ｍｇ／ｃｍ2 ／年程度の約７５％とその効果は大きいとは言えない。裸線で比較軟鋼が１８カ月で破断したのに対して、開示鋼が２５ヶ月以上の耐用があったけれども、生け簀や牡蠣養殖ワイヤ等、実際の海水用には、裸線では開示鋼を用いても安心して使用できるものとはいえない。また、Ｚｎ付着量４４ｇ／ｍ2 の３．２ｍｍφＺｎめっき線の実海水による腐食減量についても、開示鋼で１０〜２０ｍｇ／ｃｍ2 ／年であり、比較軟鋼の２０ｍｇ／ｃｍ2 ／年程度に比べ、その効果は大きいものではない。更に、Ｚｎ付着量が４４ｇ／ｍ2 では、実海水による耐食性を考慮した場合には少なく、６００ｇ／ｍ2 程度のＺｎ付着量が必要である。また、開示鋼では、生け簀や牡蠣養殖ワイヤ等を冷間で伸線加工し、金網成形するときのひずみ時効を積極的には抑えていないので、金網の強度ばらつきや金網の耐久性のばらつきにつながる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように先行技術によれば、耐海水腐食性が比較軟鋼材より向上してはいるが十分ではなく、またＺｎめっき線にしても実海水での耐食性に問題がある。また金網に成形した後の強度や耐久性のばらつきが懸念される。そして、このような先行技術の欠点を克服する低合金耐海水腐食性鋼線材の提案は見当たらない。
【０００５】
そこで、この発明では耐海水腐食性に優れ、軟質で伸線性が良好で且つ加工硬化が小さくて金網成形性が良好で、十分な付着量を確保できるめっき性の良好な低合金耐海水腐食性鋼線材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した観点から鋭意研究を重ね、上記目的を達成し得る成分系の低合金耐海水腐食性鋼線材を製造開発した。この発明は、化学成分組成として、Ｃ：０．０２〜０．０９mass％、Ｓｉ：０．０３〜０．１０mass％、Ｍｎ：０．１０〜０．２０mass％、Ｐ：０．０１５〜０．０５０mass％、Ｓ：０．０１５mass％以下、Ｃｕ：０．０５〜０．３０mass％、Ｃｒ：０．３０〜１．００mass％、及び、sol.Ａｌ：０．０１５〜０．０３５mass％を含有し、更に、Ｎｉを次の（１）式：０．８０≦Ｃｕ／Ｎｉ≦３．２０--------（１）を満たす量添加し、そしてＴｉを次の（２）式：−０．００５mass％≦Ｔｉ−（４７．８８／１４．０１）Ｎ≦０．０２０mass％--------（２）を満たす量添加し、残部はＦｅ及び不可避不純物からなる化学成分組成をもつことに特徴を有するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明は、先ず、▲１▼鋼線材の冷間加工性を確保するために、Ｃ、Ｓｉ及びＭｎ含有率を低く抑え、▲２▼耐海水腐食性を確保するために、Ｐ、Ｃｕ及びＣｒを用いる。但し、Ｐ、Ｃｕ及びＣｒは過剰添加によりいずれも軟質性及び延靱性を劣化させるので、適量以下に制限する。更にＣｕによる鋼の熱間脆性を防止するために、Ｃｕ含有率に応じてＮｉを添加する。次に、▲３▼鋼線材の冷間加工後の強度及び耐用性のばらつきを抑えるために、Ｆｒｅｅ Ｎによるひずみ時効を防止する。そのために、Ｎ含有率に応じた適量のＴｉ添加によりＦｒｅｅ Ｎ量を制御する。ここで、ＴｉによるＮの固定は、Ｔｉを過剰に添加すれば完全になるが、反面、過剰Ｔｉにより軟質性を阻害する。そこで、Ｔｉの適切な添加量を設定した。この発明は、特に、上記事項の適切な組み合わせからなるものである。
【０００８】
以下、本発明の構成要件の限定理由について説明する。
（１）Ｃ：
Ｃは鋼の強度を高めるのに有効な元素であるが、０．０２mass％未満では、実用品としての金網の強度及び耐久性を確保し難い。一方、Ｃ含有率が０．０９mass％を超えると冷間加工性を劣化させる。従って、Ｃ含有率は０．０２〜０．０９mass％の範囲内とした。
【０００９】
（２）Ｓｉ：
Ｓｉはフェライト中に固溶することにより、鋼の強度を向上させると共に、脱酸剤として有効な元素である。また、Ｓｉは耐海水腐食性を備えるために行なう溶融亜鉛めっき時の亜鉛付着量を確保する作用もある。これらの作用・効果はＳｉ含有率が０．０３mass％未満では得難く、一方、０．１０mass％を超えると、溶融亜鉛めっき焼けが発生し易くなり、耐海水腐食性を損なうばかりでなく、金網成形時の冷間加工性を劣化させる。従って、Ｓｉ含有率は０．０３〜０．１０mass％の範囲内とした。
【００１０】
（３）Ｍｎ：
Ｍｎは鋼の脱酸に有効であると共に、鋼の強度を上げるのに有効な元素である。これらの効果は、Ｍｎ含有率が０．１０mass％未満では得難く、一方、０．２０mass％を超えると、特に軟質で金網成形性が良好であるという特徴を損なう。従って、Ｍｎ含有率は０．１０〜０．２０mass％の範囲内とした。
【００１１】
（４）Ｐ：
Ｐは耐海水腐食性を向上させるのに有効である。しかし、０．０１５mass％未満ではその効果は得難く、一方、０．０５０mass％を超えると、Ｐはフェライト中に固溶することにより、鋼の強度を著しく高め、軟質であることと延靱性とを損なう。従って、Ｐ含有率は０．０１５〜０．０５０mass％の範囲内とした。
【００１２】
（５）Ｓ：
ＳはＭｎと結合して主にＭｎＳを形成し、鋼中介在物として存在する。そして、Ｓは０．０１５mass％を超えると、延性、特に金網成形性を損なう。従って、Ｓ含有率は０．０１５mass％以下とした。
【００１３】
（６）Ｃｕ：
ＣｕはＰと共に、耐海水腐食性を向上させるのに有効である。しかし、Ｃｕは０．０５mass％未満ではその効果は得難く、一方、０．３０mass％を超えると、フェライト中に固溶することにより、鋼の強度を著しく高め、軟質であることと延靱性とを損なう。従って、Ｃｕ含有率は０．０５〜０．３０mass％の範囲内とした。
【００１４】
（７）Ｃｒ：
ＣｒはＣｕ及びＰと共に、耐海水腐食性の向上に有効である。しかし、Ｃｒは０．３０mass％未満ではその効果を十分に発揮することができない。一方、１．００mass％を超えると、強度が著しく高くなり、軟質であることを損なう。従って、Ｃｒ含有率は０．３０〜１．００mass％の範囲内とした。
【００１５】
（８）Ａｌ：
Ａｌは強力な脱酸剤であると共に、Ｎと結合しＡｌＮとして結晶粒を微細化させ、靱性を向上させる効果がある。これら効果は、Ａｌが鋼中に酸可溶Ａｌ（sol.Ａｌ）として、０．０１５mass％未満の存在ではでは得難く、一方、０．０３５mass％を超えると、Ａｌ2 Ｏ3 のような非延性の酸化物系が多くなり、延性、特に金網成形性を損なう。従って、Ａｌはsol.Ａｌとして、０．０１５〜０．０３５mass％の範囲内とした。
【００１６】
（９）Ｎｉ：
Ｎｉは、Ｃｕの熱間脆性、特に、表面の脆化防止に有効であり、そのためにはＣｕ／Ｎｉで１．００から２．００程度の添加が望ましい。Ｃｕ／Ｎｉが０．８０未満ではその効果が得難く、一方、Ｃｕ／Ｎｉが３．２０を超えてもその効果が飽和する。また、Ｎｉはフェライト中に固溶して強度を著しく高めるので、軟質であることを損なわないようにする必要がある。上記観点から、Ｎｉ含有率として、下記（１）式：
０．８０≦Ｃｕ／Ｎｉ≦３．２０ ----------------------------（１）
を満たすＮｉの範囲内に限定した。
【００１７】
（１０）Ｔｉ：
Ｔｉは、脱酸元素、Ｎの固定及びＳの固定元素として作用し、また、結晶粒を微細化させ、延性及び加工性の向上効果をもつ元素である。特に、生け簀や牡蠣養殖ワイヤ等を冷間で伸線加工し、金網成形するときのＦｒｅｅ Ｎによるひずみ時効を抑えるという効果を発揮させる点において、Ｔｉは本発明においては特に重要な働きをする。即ち、ＴｉによるＮの固定作用にもかかわらず固定されていないＮ、いわゆるＦｒｅｅ Ｎの量の調整が、鋼線材製品の強度ばらつきや耐久性のばらつきを抑えるために不可欠である。ここで、Ｆｒｅｅ Ｎの量は、トータルＮからＴｉによる固定Ｎを差し引いた量で表わされるから、Ｆｒｅｅ Ｎ＝Ｎ−（１４．０１／４７．８８）Ｔｉで算出される。なお、上式右辺のＴｉの係数：１４．０１／４７．８８は、化学反応式Ｔｉ＋Ｎ＝ＴｉＮに基づき鋼中ＮがＴｉによりＴｉＮの形態で固定される場合の、Ｔｉ：１mass％と結合すべきＮの量（mass％）を示す。即ち、国際原子量表より、Ｎの原子量：１４．００６７と、Ｔｉの原子量：４７．８８との比１４．００６７ ／４７．８８より設定した定数である。
【００１８】
本発明者等は、Ｆｒｅｅ Ｎの算出値と金網成形時のひずみ時効との関係について次の知見を得た。Ｆｒｅｅ Ｎの算出値が−０．００６０mass％未満では、Ｎの固定に使用されないＴｉが多く、この残留Ｔｉにより鋼の強度は著しく上昇して鋼線材の軟質化を損なう。一方、Ｆｒｅｅ Ｎの算出値が＋０．００１５mass％超えでは、Ｔｉで固定されないＦｒｅｅ Ｎが多く、鋼線材の冷間加工時にひずみ時効が発生し、成形後の金網の脆化が大きくなる。
【００１９】
上記ではＴｉの作用・効果をＦｒｅｅ Ｎの算出値をパラメーターとして把握したものである。これを鋼中へのＴｉ添加量の観点から把握するために、Ｆｒｅｅ Ｎと表裏の関係にある過剰Ｔｉの算出値をパラメーターとして把握すると、次の通りである。過剰Ｔｉ（ΔＴｉ）は、トータルＴｉからＮの固定に使用されたＴｉを差し引いた量で表わされるから、ΔＴｉ＝Ｔｉ−（４７．８８／１４．０１）Ｎで算出される。ΔＴｉの算出値が−０．００５mass％未満では、Ｔｉで固定されないＦｒｅｅ Ｎが多く、鋼線材の冷間加工時にひずみ時効が発生し、成形後の金網の脆化が大きくなる。一方、ΔＴｉの算出値が＋０．０２０mass％超えでは、Ｎの固定に使用された残部Ｔｉが多く存在し、この残留Ｔｉにより鋼の強度は著しく上昇して鋼線材の軟質化を損なう。
従って、上記知見により、Ｔｉ含有率として、下記（２）式：
を満たす範囲内のＴｉに限定した。
【００２０】
【実施例】
次に、この発明を、実施例によって更に詳細に説明する。
（試験１）
表１に、試験に用いた供試鋼の化学成分組成、並びにＣｕ／Ｎｉ及び過剰Ｔｉ：Ｔｉ−（４７．８８／１４．０１）Ｎの算出値を示す。試験Ｎo.１〜５は、本発明の範囲内の成分組成をもつ供試鋼（本発明鋼）、そして試験Ｎo.６〜９は本発明の範囲外の成分組成をもつ供試鋼（比較鋼）である。
【００２１】
【表１】
【００２２】
表１に示した化学成分組成を有する鋼を溶製し、鋳片を経て所定の鋼片を調製した。次いでこれを５．５ｍｍφの線材に熱間圧延し、そして３．０６ｍｍφに冷間伸線した後、これに溶融亜鉛めっきを施して３．２ｍｍφの亜鉛めっき線とした。そして、次の確性試験を行ない、試験結果を上記表１に併記した。
５．５ｍｍφ熱間圧延線材：引張強さ、及び、絞り
３．０６ｍｍ冷間伸線材：引張強さ、絞り、及び、捻回値
３．２ｍｍφ亜鉛めっき線：引張強さ、絞り、捻回値、及び、亜鉛付着量
本発明鋼のそれぞれを用いて製造した上記３種の鋼材（試験Ｎo.１〜５に対応してそれぞれ、実施例１〜５と呼ぶ）、及び比較鋼のそれぞれを用いて製造した上記３種の鋼材（試験Ｎo.６〜９に対応してそれぞれ、比較例６〜９と呼ぶ）の試験結果より、実施例は、比較例に比べ、特に３．０６ｍｍ冷間伸線材や３．２ｍｍφ亜鉛めっき線の絞り及び捻回値において全般的に優れていることがわかる。また、３．２ｍｍφ亜鉛めっき線の亜鉛付着量は、実施例は比較例より一層多いことがわかる。
【００２３】
（試験２）
試験１で行なった実施例１〜５、及び比較例６〜９における５．５ｍｍφ熱間圧延線材、３．０６ｍｍ冷間伸線材、及び３．２ｍｍφ亜鉛めっき線のそれぞれから採取した試験材につき、海水腐食試験を行なった。海水腐食試験の方法は、干潮・満潮間の海水飛沫帯に試験材を設置し、そこでの腐食試験を行なった。この試験は実質的には、干潮・満潮間の海水飛沫帯における大気と海水との間の暴露試験である。
【００２４】
▲１▼海水腐食による腐食減量を測定した。図１、２及び３のそれぞれに、５．５ｍｍφ熱間圧延線材、３．０６ｍｍ冷間伸線材、及び３．２ｍｍφ亜鉛めっき線についての腐食減量測定値を示す。
めっきが施されていない、５．５ｍｍφ熱間圧延線材及び３．０６ｍｍ冷間伸線材では、それぞれ、２４ヶ月以後及び１８ヶ月以後において、比較例６〜９は破断して測定不能となった。これに対して実施例１〜５はいずれも、３６ヶ月以上十分に耐用している。そして、腐食減量についても、実施例は比較例に比べて少ないことがわかる。
３．２ｍｍφ亜鉛めっき線においても、実施例１〜５は比較例６〜９に比べ、腐食減量が少なく、耐海水腐食性に優れていることがわかる。
【００２５】
▲２▼海水腐食環境下での引張強さ、及び絞りの経時変化を測定した。図４、５及び６のそれぞれに、５．５ｍｍφ熱間圧延線材、３．０６ｍｍ冷間伸線材、及び３．２ｍｍφ亜鉛めっき線についての引張強さの測定値を示し、図７、８及び９のそれぞれに、同じく５．５ｍｍφ材、３．０６ｍｍ材、及び３．２ｍｍφ亜鉛めっき線についての絞りの測定値を示す。
実施例１〜５及び比較例６〜９のいずれにおいても、引張強さ及び絞り共に、海水腐食による経時変化は比較的小さく、海水腐食前の機械的性質を維持している。
【００２６】
試験１及び２の結果より、実施例である本発明品は、比較例である比較品よりも個別的にもまた総合的にも、耐海水腐食性に優れていることがわかる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、軟質で、伸線加工性に優れ、ひずみ時効が抑えられ、加工硬化が小さく、その結果例えば、生け簀や牡蠣養殖ワイヤ等を冷間で伸線加工し金網成形するときの強度ばらつきが小さくなり、耐久性も安定した鋼線材が得られる。更に、亜鉛めっき付着性にも優れ、また亜鉛めっき線としてだけでなく、めっきなしでも耐海水腐食性に優れた鋼線材が得られる。このような低合金耐海水腐食性鋼線材を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】海水腐食試験における５．５ｍｍφ熱間圧延線材の腐食減量の経時変化を示すグラフである。
【図２】海水腐食試験における３．０６ｍｍ冷間伸線材の腐食減量の経時変化を示すグラフである。
【図３】海水腐食試験における３．２ｍｍφ亜鉛めっき線の腐食減量の経時変化を示すグラフである。
【図４】海水腐食試験における５．５ｍｍφ熱間圧延線材の引張強さの経時変化を示すグラフである。
【図５】海水腐食試験における３．０６ｍｍ冷間伸線材の引張強さの経時変化を示すグラフである。
【図６】海水腐食試験における３．２ｍｍφ亜鉛めっき線の引張強さの経時変化を示すグラフである。
【図７】海水腐食試験における５．５ｍｍφ熱間圧延線材の絞りの経時変化を示すグラフである。
【図８】海水腐食試験における３．０６ｍｍ冷間伸線材の絞りの経時変化を示すグラフである。
【図９】海水腐食試験における３．２ｍｍφ亜鉛めっき線の絞りの経時変化を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
この発明は、耐海水腐食性が良好、軟質であって伸線性が良好、加工硬化が小さく金網成形性が良好で、更にめっき性が良好である低合金耐海水腐食性鋼線材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記の低合金耐海水腐食性鋼線材に関する従来技術として、例えば特開昭５９−６４７５０号公報には、耐海水性低合金鋼として、Ｃ：０．１０mass％以下、Ｓｉ：０．３０mass％以下、Ｍｎ：０．２０〜０．５０mass％、Ｐ：０．０２５〜０．０５０mass％、Ｃｕ：０．２０〜０．４０mass％及びＣｒ：０．５０〜１．５０mass％を含有する成分系の鋼材が開示されている（以下、先行技術という）。
【０００３】
この先行技術では、５．５ｍｍφから３．３ｍｍφに伸線後の鋼線（めっきなし裸線）で実海水による腐食減量が開示鋼でも１５０ｍｇ／ｃｍ2 ／年程度であり、比較軟鋼の２００ｍｇ／ｃｍ2 ／年程度の約７５％とその効果は大きいとは言えない。裸線で比較軟鋼が１８カ月で破断したのに対して、開示鋼が２５ヶ月以上の耐用があったけれども、生け簀や牡蠣養殖ワイヤ等、実際の海水用には、裸線では開示鋼を用いても安心して使用できるものとはいえない。また、Ｚｎ付着量４４ｇ／ｍ2 の３．２ｍｍφＺｎめっき線の実海水による腐食減量についても、開示鋼で１０〜２０ｍｇ／ｃｍ2 ／年であり、比較軟鋼の２０ｍｇ／ｃｍ2 ／年程度に比べ、その効果は大きいものではない。更に、Ｚｎ付着量が４４ｇ／ｍ2 では、実海水による耐食性を考慮した場合には少なく、６００ｇ／ｍ2 程度のＺｎ付着量が必要である。また、開示鋼では、生け簀や牡蠣養殖ワイヤ等を冷間で伸線加工し、金網成形するときのひずみ時効を積極的には抑えていないので、金網の強度ばらつきや金網の耐久性のばらつきにつながる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように先行技術によれば、耐海水腐食性が比較軟鋼材より向上してはいるが十分ではなく、またＺｎめっき線にしても実海水での耐食性に問題がある。また金網に成形した後の強度や耐久性のばらつきが懸念される。そして、このような先行技術の欠点を克服する低合金耐海水腐食性鋼線材の提案は見当たらない。
【０００５】
そこで、この発明では耐海水腐食性に優れ、軟質で伸線性が良好で且つ加工硬化が小さくて金網成形性が良好で、十分な付着量を確保できるめっき性の良好な低合金耐海水腐食性鋼線材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した観点から鋭意研究を重ね、上記目的を達成し得る成分系の低合金耐海水腐食性鋼線材を製造開発した。この発明は、化学成分組成として、Ｃ：０．０２〜０．０９mass％、Ｓｉ：０．０３〜０．１０mass％、Ｍｎ：０．１０〜０．２０mass％、Ｐ：０．０１５〜０．０５０mass％、Ｓ：０．０１５mass％以下、Ｃｕ：０．０５〜０．３０mass％、Ｃｒ：０．３０〜１．００mass％、及び、sol.Ａｌ：０．０１５〜０．０３５mass％を含有し、更に、Ｎｉを次の（１）式：０．８０≦Ｃｕ／Ｎｉ≦３．２０--------（１）を満たす量添加し、そしてＴｉを次の（２）式：−０．００５mass％≦Ｔｉ−（４７．８８／１４．０１）Ｎ≦０．０２０mass％--------（２）を満たす量添加し、残部はＦｅ及び不可避不純物からなる化学成分組成をもつことに特徴を有するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明は、先ず、▲１▼鋼線材の冷間加工性を確保するために、Ｃ、Ｓｉ及びＭｎ含有率を低く抑え、▲２▼耐海水腐食性を確保するために、Ｐ、Ｃｕ及びＣｒを用いる。但し、Ｐ、Ｃｕ及びＣｒは過剰添加によりいずれも軟質性及び延靱性を劣化させるので、適量以下に制限する。更にＣｕによる鋼の熱間脆性を防止するために、Ｃｕ含有率に応じてＮｉを添加する。次に、▲３▼鋼線材の冷間加工後の強度及び耐用性のばらつきを抑えるために、Ｆｒｅｅ Ｎによるひずみ時効を防止する。そのために、Ｎ含有率に応じた適量のＴｉ添加によりＦｒｅｅ Ｎ量を制御する。ここで、ＴｉによるＮの固定は、Ｔｉを過剰に添加すれば完全になるが、反面、過剰Ｔｉにより軟質性を阻害する。そこで、Ｔｉの適切な添加量を設定した。この発明は、特に、上記事項の適切な組み合わせからなるものである。
【０００８】
以下、本発明の構成要件の限定理由について説明する。
（１）Ｃ：
Ｃは鋼の強度を高めるのに有効な元素であるが、０．０２mass％未満では、実用品としての金網の強度及び耐久性を確保し難い。一方、Ｃ含有率が０．０９mass％を超えると冷間加工性を劣化させる。従って、Ｃ含有率は０．０２〜０．０９mass％の範囲内とした。
【０００９】
（２）Ｓｉ：
Ｓｉはフェライト中に固溶することにより、鋼の強度を向上させると共に、脱酸剤として有効な元素である。また、Ｓｉは耐海水腐食性を備えるために行なう溶融亜鉛めっき時の亜鉛付着量を確保する作用もある。これらの作用・効果はＳｉ含有率が０．０３mass％未満では得難く、一方、０．１０mass％を超えると、溶融亜鉛めっき焼けが発生し易くなり、耐海水腐食性を損なうばかりでなく、金網成形時の冷間加工性を劣化させる。従って、Ｓｉ含有率は０．０３〜０．１０mass％の範囲内とした。
【００１０】
（３）Ｍｎ：
Ｍｎは鋼の脱酸に有効であると共に、鋼の強度を上げるのに有効な元素である。これらの効果は、Ｍｎ含有率が０．１０mass％未満では得難く、一方、０．２０mass％を超えると、特に軟質で金網成形性が良好であるという特徴を損なう。従って、Ｍｎ含有率は０．１０〜０．２０mass％の範囲内とした。
【００１１】
（４）Ｐ：
Ｐは耐海水腐食性を向上させるのに有効である。しかし、０．０１５mass％未満ではその効果は得難く、一方、０．０５０mass％を超えると、Ｐはフェライト中に固溶することにより、鋼の強度を著しく高め、軟質であることと延靱性とを損なう。従って、Ｐ含有率は０．０１５〜０．０５０mass％の範囲内とした。
【００１２】
（５）Ｓ：
ＳはＭｎと結合して主にＭｎＳを形成し、鋼中介在物として存在する。そして、Ｓは０．０１５mass％を超えると、延性、特に金網成形性を損なう。従って、Ｓ含有率は０．０１５mass％以下とした。
【００１３】
（６）Ｃｕ：
ＣｕはＰと共に、耐海水腐食性を向上させるのに有効である。しかし、Ｃｕは０．０５mass％未満ではその効果は得難く、一方、０．３０mass％を超えると、フェライト中に固溶することにより、鋼の強度を著しく高め、軟質であることと延靱性とを損なう。従って、Ｃｕ含有率は０．０５〜０．３０mass％の範囲内とした。
【００１４】
（７）Ｃｒ：
ＣｒはＣｕ及びＰと共に、耐海水腐食性の向上に有効である。しかし、Ｃｒは０．３０mass％未満ではその効果を十分に発揮することができない。一方、１．００mass％を超えると、強度が著しく高くなり、軟質であることを損なう。従って、Ｃｒ含有率は０．３０〜１．００mass％の範囲内とした。
【００１５】
（８）Ａｌ：
Ａｌは強力な脱酸剤であると共に、Ｎと結合しＡｌＮとして結晶粒を微細化させ、靱性を向上させる効果がある。これら効果は、Ａｌが鋼中に酸可溶Ａｌ（sol.Ａｌ）として、０．０１５mass％未満の存在ではでは得難く、一方、０．０３５mass％を超えると、Ａｌ2 Ｏ3 のような非延性の酸化物系が多くなり、延性、特に金網成形性を損なう。従って、Ａｌはsol.Ａｌとして、０．０１５〜０．０３５mass％の範囲内とした。
【００１６】
（９）Ｎｉ：
Ｎｉは、Ｃｕの熱間脆性、特に、表面の脆化防止に有効であり、そのためにはＣｕ／Ｎｉで１．００から２．００程度の添加が望ましい。Ｃｕ／Ｎｉが０．８０未満ではその効果が得難く、一方、Ｃｕ／Ｎｉが３．２０を超えてもその効果が飽和する。また、Ｎｉはフェライト中に固溶して強度を著しく高めるので、軟質であることを損なわないようにする必要がある。上記観点から、Ｎｉ含有率として、下記（１）式：
０．８０≦Ｃｕ／Ｎｉ≦３．２０ ----------------------------（１）
を満たすＮｉの範囲内に限定した。
【００１７】
（１０）Ｔｉ：
Ｔｉは、脱酸元素、Ｎの固定及びＳの固定元素として作用し、また、結晶粒を微細化させ、延性及び加工性の向上効果をもつ元素である。特に、生け簀や牡蠣養殖ワイヤ等を冷間で伸線加工し、金網成形するときのＦｒｅｅ Ｎによるひずみ時効を抑えるという効果を発揮させる点において、Ｔｉは本発明においては特に重要な働きをする。即ち、ＴｉによるＮの固定作用にもかかわらず固定されていないＮ、いわゆるＦｒｅｅ Ｎの量の調整が、鋼線材製品の強度ばらつきや耐久性のばらつきを抑えるために不可欠である。ここで、Ｆｒｅｅ Ｎの量は、トータルＮからＴｉによる固定Ｎを差し引いた量で表わされるから、Ｆｒｅｅ Ｎ＝Ｎ−（１４．０１／４７．８８）Ｔｉで算出される。なお、上式右辺のＴｉの係数：１４．０１／４７．８８は、化学反応式Ｔｉ＋Ｎ＝ＴｉＮに基づき鋼中ＮがＴｉによりＴｉＮの形態で固定される場合の、Ｔｉ：１mass％と結合すべきＮの量（mass％）を示す。即ち、国際原子量表より、Ｎの原子量：１４．００６７と、Ｔｉの原子量：４７．８８との比１４．００６７ ／４７．８８より設定した定数である。
【００１８】
本発明者等は、Ｆｒｅｅ Ｎの算出値と金網成形時のひずみ時効との関係について次の知見を得た。Ｆｒｅｅ Ｎの算出値が−０．００６０mass％未満では、Ｎの固定に使用されないＴｉが多く、この残留Ｔｉにより鋼の強度は著しく上昇して鋼線材の軟質化を損なう。一方、Ｆｒｅｅ Ｎの算出値が＋０．００１５mass％超えでは、Ｔｉで固定されないＦｒｅｅ Ｎが多く、鋼線材の冷間加工時にひずみ時効が発生し、成形後の金網の脆化が大きくなる。
【００１９】
上記ではＴｉの作用・効果をＦｒｅｅ Ｎの算出値をパラメーターとして把握したものである。これを鋼中へのＴｉ添加量の観点から把握するために、Ｆｒｅｅ Ｎと表裏の関係にある過剰Ｔｉの算出値をパラメーターとして把握すると、次の通りである。過剰Ｔｉ（ΔＴｉ）は、トータルＴｉからＮの固定に使用されたＴｉを差し引いた量で表わされるから、ΔＴｉ＝Ｔｉ−（４７．８８／１４．０１）Ｎで算出される。ΔＴｉの算出値が−０．００５mass％未満では、Ｔｉで固定されないＦｒｅｅ Ｎが多く、鋼線材の冷間加工時にひずみ時効が発生し、成形後の金網の脆化が大きくなる。一方、ΔＴｉの算出値が＋０．０２０mass％超えでは、Ｎの固定に使用された残部Ｔｉが多く存在し、この残留Ｔｉにより鋼の強度は著しく上昇して鋼線材の軟質化を損なう。
従って、上記知見により、Ｔｉ含有率として、下記（２）式：
【００２０】
【実施例】
次に、この発明を、実施例によって更に詳細に説明する。
（試験１）
表１に、試験に用いた供試鋼の化学成分組成、並びにＣｕ／Ｎｉ及び過剰Ｔｉ：Ｔｉ−（４７．８８／１４．０１）Ｎの算出値を示す。試験Ｎo.１〜５は、本発明の範囲内の成分組成をもつ供試鋼（本発明鋼）、そして試験Ｎo.６〜９は本発明の範囲外の成分組成をもつ供試鋼（比較鋼）である。
【００２１】
【表１】
表１に示した化学成分組成を有する鋼を溶製し、鋳片を経て所定の鋼片を調製した。次いでこれを５．５ｍｍφの線材に熱間圧延し、そして３．０６ｍｍφに冷間伸線した後、これに溶融亜鉛めっきを施して３．２ｍｍφの亜鉛めっき線とした。そして、次の確性試験を行ない、試験結果を上記表１に併記した。
５．５ｍｍφ熱間圧延線材：引張強さ、及び、絞り
３．０６ｍｍ冷間伸線材：引張強さ、絞り、及び、捻回値
３．２ｍｍφ亜鉛めっき線：引張強さ、絞り、捻回値、及び、亜鉛付着量
本発明鋼のそれぞれを用いて製造した上記３種の鋼材（試験Ｎo.１〜５に対応してそれぞれ、実施例１〜５と呼ぶ）、及び比較鋼のそれぞれを用いて製造した上記３種の鋼材（試験Ｎo.６〜９に対応してそれぞれ、比較例６〜９と呼ぶ）の試験結果より、実施例は、比較例に比べ、特に３．０６ｍｍ冷間伸線材や３．２ｍｍφ亜鉛めっき線の絞り及び捻回値において全般的に優れていることがわかる。また、３．２ｍｍφ亜鉛めっき線の亜鉛付着量は、実施例は比較例より一層多いことがわかる。
【００２３】
（試験２）
試験１で行なった実施例１〜５、及び比較例６〜９における５．５ｍｍφ熱間圧延線材、３．０６ｍｍ冷間伸線材、及び３．２ｍｍφ亜鉛めっき線のそれぞれから採取した試験材につき、海水腐食試験を行なった。海水腐食試験の方法は、干潮・満潮間の海水飛沫帯に試験材を設置し、そこでの腐食試験を行なった。この試験は実質的には、干潮・満潮間の海水飛沫帯における大気と海水との間の暴露試験である。
【００２４】
▲１▼海水腐食による腐食減量を測定した。図１、２及び３のそれぞれに、５．５ｍｍφ熱間圧延線材、３．０６ｍｍ冷間伸線材、及び３．２ｍｍφ亜鉛めっき線についての腐食減量測定値を示す。
めっきが施されていない、５．５ｍｍφ熱間圧延線材及び３．０６ｍｍ冷間伸線材では、それぞれ、２４ヶ月以後及び１８ヶ月以後において、比較例６〜９は破断して測定不能となった。これに対して実施例１〜５はいずれも、３６ヶ月以上十分に耐用している。そして、腐食減量についても、実施例は比較例に比べて少ないことがわかる。
３．２ｍｍφ亜鉛めっき線においても、実施例１〜５は比較例６〜９に比べ、腐食減量が少なく、耐海水腐食性に優れていることがわかる。
【００２５】
▲２▼海水腐食環境下での引張強さ、及び絞りの経時変化を測定した。図４、５及び６のそれぞれに、５．５ｍｍφ熱間圧延線材、３．０６ｍｍ冷間伸線材、及び３．２ｍｍφ亜鉛めっき線についての引張強さの測定値を示し、図７、８及び９のそれぞれに、同じく５．５ｍｍφ材、３．０６ｍｍ材、及び３．２ｍｍφ亜鉛めっき線についての絞りの測定値を示す。
実施例１〜５及び比較例６〜９のいずれにおいても、引張強さ及び絞り共に、海水腐食による経時変化は比較的小さく、海水腐食前の機械的性質を維持している。
【００２６】
試験１及び２の結果より、実施例である本発明品は、比較例である比較品よりも個別的にもまた総合的にも、耐海水腐食性に優れていることがわかる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、軟質で、伸線加工性に優れ、ひずみ時効が抑えられ、加工硬化が小さく、その結果例えば、生け簀や牡蠣養殖ワイヤ等を冷間で伸線加工し金網成形するときの強度ばらつきが小さくなり、耐久性も安定した鋼線材が得られる。更に、亜鉛めっき付着性にも優れ、また亜鉛めっき線としてだけでなく、めっきなしでも耐海水腐食性に優れた鋼線材が得られる。このような低合金耐海水腐食性鋼線材を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】海水腐食試験における５．５ｍｍφ熱間圧延線材の腐食減量の経時変化を示すグラフである。
【図２】海水腐食試験における３．０６ｍｍ冷間伸線材の腐食減量の経時変化を示すグラフである。
【図３】海水腐食試験における３．２ｍｍφ亜鉛めっき線の腐食減量の経時変化を示すグラフである。
【図４】海水腐食試験における５．５ｍｍφ熱間圧延線材の引張強さの経時変化を示すグラフである。
【図５】海水腐食試験における３．０６ｍｍ冷間伸線材の引張強さの経時変化を示すグラフである。
【図６】海水腐食試験における３．２ｍｍφ亜鉛めっき線の引張強さの経時変化を示すグラフである。
【図７】海水腐食試験における５．５ｍｍφ熱間圧延線材の絞りの経時変化を示すグラフである。
【図８】海水腐食試験における３．０６ｍｍ冷間伸線材の絞りの経時変化を示すグラフである。
【図９】海水腐食試験における３．２ｍｍφ亜鉛めっき線の絞りの経時変化を示すグラフである。
Claims (1)
- Ｃ ：０．０２〜０．０９mass％、
Ｓｉ：０．０３〜０．１０mass％、
Ｍｎ：０．１０〜０．２０mass％、
Ｐ ：０．０１５〜０．０５０mass％、
Ｓ ：０．０１５mass％以下、
Ｃｕ：０．０５〜０．３０mass％、
Ｃｒ：０．３０〜１．００mass％、及び、
sol.Ａｌ：０．０１５〜０．０３５mass％
を含有し、更に、下記（１）式：
０．８０≦Ｃｕ／Ｎｉ≦３．２０ ----------------------------（１）
を満たすＮｉ、及び、下記（２）式：
を満たすＴｉを含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる化学成分組成をもつ低合金耐海水腐食性鋼線材。
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