JP4112676B2 - 高強度鋼線の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は伸線直前の熱処理方法によるワイヤーロープ、ＰＣ鋼線、バネ、スチールコード等に使用する伸線加工性の優れた高強度鋼線の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高強度鋼線は伸線時の中間熱処理として各種のパテンティング、すなわち圧延熱利用の直接パテンティング、鉛パテンテイング、あるいは空気パテンティングの後、伸線加工等の冷間加工が施され、その後ブルーイング処理あるいは焼入焼戻処理等を経てワイヤーロープ、ＰＣ鋼線、バネ、スチールコード等の高強度鋼線の製造に提供されている。
【０００３】
伸線加工性を向上させるための手段として特公昭47-51684号公報等に示されるように、炭化物あるいは窒化物を微細化させることによりパテンティング時のオーステナイト粒を微細化することが広く行われている。
【０００４】
しかしながら、このような伸線加工性を向上させるための手段を施した材料であっても搬送時の取扱いによって生ずる疵に対しては効果がなく、搬送時に疵が生じても耐断線性を劣化させない製造方法が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術の問題点は、材質面の改善で伸線加工性を向上させても、搬送時に取扱いにより疵が生じ、鋼表面に塑性加工を受けた硬化組織が生成し、該材料を伸線すると耐断線性が劣化する。
【０００６】
本発明は搬送時に疵が生じても耐断線性を劣化させない高強度鋼線の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
ワイヤーロープ、ＰＣ鋼線、バネ、スチールコードなどは二次加工メーカで所定の線径および強度などの材質特性を確保する。製鉄所から二次加工メーカへ搬送する必要があり搬送時に多かれ少なかれ取り扱い疵が生じ、疵の直下は母材強度より高い塑性加工を受けた硬化組織が生成する。
【０００８】
伸線加工性の優れた鋼材を使用しても疵により硬化組織が生成した場合、断線率が高くなる。このため塑性加工を受けた硬化組織が生成しても伸線加工性を低下させない耐断線性の優れた鋼材が必要とされる。
【０００９】
本発明者らは搬送時に生じる取り扱い疵を調査し、伸線加工性におよぼす塑性加工を受けた硬化組織の影響を調査し、以下のことをあきらかにした。
【００１０】
▲１▼塑性加工を受けた硬化組織の生成により伸線加工性が低下する。
▲２▼600℃未満の温度領域で焼戻による表層の硬化組織の軟化は伸線加工性の向上に有効である。
▲３▼600℃以上の温度領域では塑性加工を受けた硬化組織内のセメンタイトの球状化により伸線加工性が低下する。
【００１１】
すなわち、焼戻は表層の硬化組織の硬さの低減により、硬化組織自体の伸線加工性を向上することができる。しかしながら、取扱による疵で塑性加工を受けた硬化組織では転位密度の増加によりCが拡散しやすくなり、高温で焼戻すとセメンタイトが粗大に球状化する。その後伸線加工を実施すると粗大に球状化したセメンタイトを起点としてボイドが生成し断線率が高くなる。
【００１２】
よって本発明は、重量％で、Ｃ ：０．２５〜１．２％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜１．１％、Ｐ ：０．０２％以下、Ｓ ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下を含有し、さらに、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０３５％、Ｖ ：０．００５〜０．０６０％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、Ｃｒ：０．０５〜０．５％、Ｍｏ：０．０５〜０．３５％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００７％、ＲＥＭ：０．０００５〜０．００５％、Ｂ ：０．０００５〜０．００５％の１種または２種以上を含有し、残部が鉄および不可避的不純物である組織の７０％以上がパーライト、もしくはベイナイトあるいはその混合組織である線材で伸線前に３００℃以上６００℃未満の温度領域に加熱し、該温度域で１００ｓ以下の時間保持した後に、放冷または水冷することにより、線材の表層の硬化組織を軟化させる焼戻を行なうことを特徴とする耐断線性の優れた高強度鋼線の製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明における伸線加工性に優れた高強度鋼線の熱処理方法の限定理由について化学成分を規定した理由を述べる。
【００１５】
C： Cは鋼の強度と延性を支配する基本的な元素であり、一般に高C化するほど強度が向上する。強度と焼入性を確保するためには0.6％以上とした。しかし、1.2％超のCでは初析セメンタイトが生成し伸線加工性を低下させるため、上限値を1.2％とした。
【００１６】
Si： Siは脱酸元素として0.01％以上添加する必要がある。また、鋼を固溶強化する。しかし、過量に添加するとデスケーリングが悪くなり、伸線加工性を低下させるためその上限値を2.0％とした。
【００１７】
Mn： Mnは脱酸元素として0.2％以上添加する必要がある。また、焼入性を改善して線材断面内に均一なパーライトを生成させる効果がある。しかし、Mnは偏析し易い元素であるため通常のパテンティング条件では1.1％を超えると中心偏析部のMn偏析ピーク上に大型のマルテンサイトが生成し、伸線加工性を著しくそこなうため上限を1.1％とした。
【００１８】
P，S： PおよびSは、結晶粒界に偏析し鋼の特性を劣化させるためできる限り低く抑える必要がある。Pの上限を0.02％以下、Sの上限を0.01％以下とした。
【００１９】
以上は必須元素であるが、必要に応じて以下の元素を添加する。
Nb，Ti： Nb，Ti，Alは炭化物あるいは窒化物を形成して線材の延性を向上させるため１種類ないしは２種類以上を添加する。Nbの下限は0.005％、Tiは下限は0.005％である。しかし、Nbは0.05％、Tiは0.035％を超えると効果が飽和するため、Nbは0.05％、Tiは0.035％を上限値とする。
【００２０】
Al： Alは脱酸元素であり、鋼中のNを固定し細粒オーステナイトにするため添加する。0.1％を超えると効果が飽和するため、0.1％を上限値とする。
【００２１】
Cu，Ni，Cr，Mo，V： Cu，Ni，CrおよびMoは鋼の強化作用が大きいため、Cuについては0.05〜1.0％、Niについては0.05〜1.0％、Crについては0.05〜0.5％、Moについては0.05〜0.35％、Vについては0.005〜0.060％の範囲内で１種ないしは２種類以上添加する。
【００２２】
Ca，Mg，REM： Ca，MgおよびREMは鋼は鋼中で微細な酸化物を生成しオーステナイトを細粒にするため、0.0005％以上添加する。しかし、Caで0.005％、Mgで0.007％、REMで0.005％超添加すると酸化物が粗大化し伸線加工性を低下させる。Caについては0.0005〜0.005％、Mgについては0.0005〜0.007％、REMについては0.0005〜0.005％の範囲内で１種ないしは２種類以上添加する。
【００２３】
B： Bはわずかの添加により焼入性を向上させる元素であるりその下限値は0.0005％である。0.005％より多く添加するとBNとして析出し焼入性の改善効果は得られなくなる。Bの添加範囲を0.0005〜0.005％とした。
【００２４】
本発明鋼の熱処理条件は、鋼材搬送後に表層に塑性加工を受けた硬化組織が生成した場合、伸線加工前に焼戻を実施するものである。母材として伸線加工性を確保し高強度化をはかるためにはパーライトまたはベイナイトである必要があり、面積分率で70％以上を必要とする。焼戻温度として300℃以上にしないと硬化組織を軟化させることができない。
【００２５】
また、600℃とすると著しくセメンタイトが粗大に球状化し、耐断線性が低下する。焼戻は主として温度で第一義的に決定できるが500℃以上の高温域では100ｓ超ではセメンタイトが球状化するため100ｓ以下とする。冷却速度は成分と目標温度により異なるため、水冷または空冷とした。
【００２６】
なお、表層の硬化組織の割れや割れの進展を抑制するために、望ましくは表層の塑性加工による硬化組織の硬さが400Hv以下となり母材と硬化組織の硬度差が200Hv以下とする。
【００２７】
【実施例】
表１に示す化学成分の連続鋳造後分解圧延した122mm角断面のビレットを、1100℃加熱後、5.5〜13mmに線材圧延した。該線材の表層に人工的に塑性加工を受けた硬化組織を生成させるためにプレスノッチ加工を実施した。
【００２８】
プレスノッチは線径に対して10％以下のＶノッチとした。焼戻条件は表２に示すように実施し、その後伸線した。伸線条件は減面率15〜25％で行い伸線限界を求めた。鋼Ａ〜Ｈは本発明鋼であり所定の強度に対して良好な伸線加工性が得られ、硬化組織があっても耐断線性は低下しない。
【００２９】
鋼Ｉ〜Ｋは鋼の化学成分が適切ではないため耐断線性が低下した。鋼ＩはC量が多く、最硬化組織の硬さが高いため伸線加工性が低下した。鋼ＪはMn量が多く、鋼ＫはSi量が多いため早期に断線した。
【００３０】
鋼Ｌ〜Ｏは製造方法が適正でないために良好な材質特性が得られない。鋼Ｌは焼戻温度が低いため最硬化組織が硬く伸線加工性が低下した。鋼Ｍは焼戻温度が高く、鋼Ｎでは焼戻時間が長いため伸線加工性が低下した鋼Ｏは母材のパーライトまたはベイナイト分率が低いため伸線加工性が低下した。
【００３１】
【表１】
Figure 0004112676
【００３２】
【表２】
Figure 0004112676
【００３３】
【発明の効果】
本発明により耐断線性の優れた高強度鋼線を得ることができ工業的に非常に有効である。

Claims (1)

  1. 重量％で
    Ｃ ：０．２５〜１．２％
    Ｓｉ：０．０１〜２．０％
    Ｍｎ：０．２〜１．１％
    Ｐ ：０．０２％以下
    Ｓ ：０．０１％以下
    Ａｌ：０．１０％以下
    を含有し、さらに、
    Ｎｂ：０．００５〜０．０５％
    Ｔｉ：０．００５〜０．０３５％
    Ｖ ：０．００５〜０．０６０％
    Ｃｕ：０．０５〜１．０％
    Ｎｉ：０．０５〜１．０％
    Ｃｒ：０．０５〜０．５％
    Ｍｏ：０．０５〜０．３５％
    Ｃａ：０．０００５〜０．００５％
    Ｍｇ：０．０００５〜０．００７％
    ＲＥＭ：０．０００５〜０．００５％
    Ｂ ：０．０００５〜０．００５％
    の１種または２種以上を含有し、
    残部が鉄および不可避的不純物である組織の７０％以上がパーライト、もしくはベイナイトあるいはその混合組織である線材で伸線前に３００℃以上６００℃未満の温度領域に加熱し、該温度域で１００ｓ以下の時間保持した後に、放冷または水冷することにより、線材の表層の硬化組織を軟化させる焼戻を行なうことを特徴とする耐断線性の優れた高強度鋼線の製造方法。
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