JP5224009B2 - 鋼線材及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ＰＣ鋼線、亜鉛めっき鋼線、ばね用鋼線、及び、吊り橋用ケーブルなどの鋼線の素材となる、高強度で、かつ、高延性な鋼線材とその製造方法とに関する。
本願は、２０１１年３月１４日に、日本に出願された特願２０１１−０５６００６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
鋼線は、通常、熱間圧延と、必要に応じて施されるパテンティング処理とによって製造される鋼線材に、伸線加工を施して、所定の線径と強度となるように製造される。鋼線材の段階で、鋼線材が低強度であると、伸線加工時に、所定の強度にまで加工硬化させるための加工ひずみが大きくなり、その結果、伸線加工によって製造された鋼線が低延性となる。鋼線が低延性であると、鋼線がねじり変形を受けた際に、鋼線の伸線方向に沿って、デラミネーションといわれる縦割れが変形初期に発生する場合がある。このデラミネーションが発生すると、このデラミネーションの発生個所に応力が集中し、最終的に鋼線の破断を促進する場合がある。このような鋼線のデラミネーション発生を抑制し、高強度で高延性な鋼線を得るためには、伸線前の段階の鋼線材が、高い強度と高い延性とを有することが求められている。
一般に、結晶粒径が微細化されると、強度が向上することが知られている。また同様に、鋼線材の延性の指標である絞り値（ＲＡ：Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒｅａ）もオーステナイト粒径に依存し、オーステナイト粒径が微細化されると、この絞り値も向上する。このような理由により、これまで、Ｎｂ、Ｂ等の炭化物や窒化物をピニング粒子として用いることによって、鋼線材のオーステナイト粒径を微細化する試みがなされてきた。
例えば、特許文献１には、高炭素鋼線材に、質量％で、Ｎｂ：０．０１〜０．１％、Ｚｒ：０．０５〜０．１％、Ｍｏ：０．０２〜０．５％よりなる群から１種以上を含有させた鋼線材が提案されている。
また、特許文献２には、高炭素鋼線材に、ＮｂＣを含有させることによりオーステナイト粒径を微細化した鋼線材が提案されている。
しかし、特許文献１および２に記載の鋼線材は、Ｎｂなどの高価な元素を添加しているため、製造コストが高くなるおそれがある。加えて、Ｎｂは粗大な炭化物及び窒化物を形成するため、これらが破壊の起点となり、鋼線材の延性を低下させるおそれもある。
特許文献３には、Ｎｂ等の高価な元素を使わず、直接パテンティング（ＤＬＰ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｑｕｉｄ Ｐａｔｅｎｔｉｎｇ）処理を適用し、高強度で高絞り値となる鋼線材の製造方法が提案されている。
確かに、特許文献３に記載の製造方法による鋼線材は、高価な元素を添加することなく、高強度、高絞り値を得る。しかし、現在では、さらなる強度及び延性の向上が要求されている。特許文献３では、その実施例に記載されているように、１２００ＭＰａ以上の引張強度（ＴＳ：Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を確保しようとする場合、絞り値が４５％未満となる。
鋼線材を素材とするＰＣ鋼線、亜鉛めっき鋼線、ばね用鋼線、及び、吊り橋用ケーブルなどの性能を改善するためには、鋼線材の径をできるだけ細径化することが効果的である。これは、細径の鋼線材から伸線することにより、伸線加工時の減面率を小さくすることができるので、伸線された鋼線の延性が高く保たれるからである。その結果、鋼線のデラミネーション発生が抑制される。そのため、細径で、かつ、高強度及び高延性（即ち、高絞り値）である鋼線材が求められている。具体的には、線径が１０ｍｍ以下である場合、引張強度が１２００ＭＰａ以上で、絞り値が４５％以上となる鋼線材が求められている。
日本国特開平０４−３７１５４９号公報 日本国特開２００１−１３１６９７号公報 日本国特開２００８−００７８５６号公報
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高価な元素を添加することなく、従来以上の強度及び延性を有する、具体的には、引張強度が１２００ＭＰａ以上で、絞り値が４５％以上となる鋼線材とその製造方法とを提供することを目的とする。特に、線径が１０ｍｍ以下である場合でも、引張強度が１２００ＭＰａ以上で、絞り値が４５％以上となる鋼線材とその製造方法とを提供することを目的とする。
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一実施態様に係る鋼線材は、化学成分が、質量％で、Ｃ：０．７０％〜１．００％、Ｓｉ：０．１５％〜０．６０％、Ｍｎ：０．１％〜１．０％、Ｎ：０．００１％〜０．００５％、Ｎｉ：０．００５％〜０．０５０％未満を含有し、Ａｌ：０．００５％〜０．１０％、Ｔｉ：０．００５％〜０．１０％のうちの少なくとも１つを含有し、かつ、下記の式４を満足し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、金属組織が、面積％で、パーライトを９５％以上１００％以下含み、周面から中心までの距離を単位ｍｍでｒとするとき、前記中心からｒ×０．９９までの領域である中心部の平均パーライトブロックサイズが１μｍ以上２５μｍ以下で、前記周面からｒ×０．０１までの領域である表層部の平均パーライトブロックサイズが１μｍ以上２０μｍ以下であり、前記中心部の前記パーライトの最小ラメラ間隔を単位ｎｍでＳとした場合に、下記の式１を満足する。
Ｓ＜１２ｒ＋６５ ・・・（式１）
０．００５（％）≦Ａｌ＋Ｔｉ≦０．１（％） ・・・（式４）
（２）上記（１）に記載の鋼線材では、前記化学成分が、さらに、質量％で、Ｃｒ：０％超〜０．５０％、Ｃｏ：０％超〜０．５０％、Ｖ ：０％超〜０．５０％、Ｃｕ：０％超〜０．２０％、Ｎｂ：０％超〜０．１０％、Ｍｏ：０％超〜０．２０％、Ｗ：０％超〜０．２０％、Ｂ：０％超〜０．００３０％、Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｍｅｔａｌ：０％超〜０．００５０％、Ｃａ：０．０００５％超〜０．００５０％、Ｍｇ：０．０００５％超〜０．００５０％、Ｚｒ：０．０００５％超〜０．０１０％、のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の鋼線材では、引張強さを単位ＭＰａでＴＳと、絞り値を単位％でＲＡとするとき、下記の式２と、下記の式３と、を両方とも満足してもよい。
ＲＡ≧１００−０．０４５×ＴＳ ・・・（式２）
ＲＡ≧４５ ・・・（式３）
（４）本発明の一実施態様に係る鋼線材の製造方法は、（１）又は（２）に記載の化学成分からなる鋳片を得る鋳造工程と；前記鋳片を、１０００℃以上１１００℃以下の温度に加熱する加熱工程と；前記加熱工程後の鋳片を、仕上げ温度が８５０℃以上１０００℃以下となるように制御して熱間仕上圧延を行って熱延鋼を得る熱間圧延工程と；前記熱延鋼を、７８０℃以上８４０℃以下の温度範囲内で巻き取る巻き取り工程と；前記巻き取り工程後の前記熱延鋼を、前記巻き取り工程後１５秒以内に、４８０℃以上５８０℃以下の温度に保持された溶融ソルトに直接浸漬するパテンティング工程と；前記パテンティング工程後に、室温まで冷却して鋼線材を得る冷却工程と；を有する。
本発明の上記態様によれば、高価な元素を添加することなく、従来以上の強度（引張強度１２００ＭＰａ以上）及び延性（絞り値４５％以上）を有する鋼線材を得ることができる。その結果、伸線加工後の鋼線の延性が高く保たれて、鋼線のデラミネーション発生が抑制される。すなわち、高強度で、破断が抑制される鋼線を製造することが可能となる。
また、上記鋼線材を用いることで、線径が細径（１０ｍｍ以下）で、かつ、高強度及び高延性である鋼線材から伸線加工を行うことができるので、伸線減面率が低く抑制され、伸線された鋼線の延性を高く保つことが可能となる。その結果、ＰＣ鋼線、亜鉛めっき鋼線、ばね用鋼線、及び、吊り橋用ケーブルなどの鋼線としての特性が改善される。
加えて、本発明の上記態様によれば、上記したような一般的な熱間圧延条件によって、高強度で高延性な鋼線材を製造することができる。高強度で高延性な鋼線材を製造するために、高圧下率や、低圧延温度であるような厳しい熱間圧延条件を選択する必要がない。
鋼線材のＮｉ含有量と、鋼線材の絞り値との関係である。 鋼線材の絞り値と、鋼線材中心部金属組織の平均パーライトブロックサイズとの関係である。 鋼線材の線径と、鋼線材中心部金属組織のパーライトの最小ラメラ間隔との関係である。 鋼線材の引張強度と、鋼線材の絞り値との関係である。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただ、本発明は本実施形態に開示の構成のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に置いて種々の変更が可能である。
本発明者らは、高価な元素を添加することなく、従来以上の強度及び延性を有する鋼線材について鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
まず、オーステナイト結晶粒の粗大化を抑制する効果を有するＡｌ及びＴｉのうちの少なくとも１つを添加し、なおかつ、微量に含有された場合にのみ強度と延性とを改善する効果を有するＮｉを微量添加することによって、高強度で、かつ、高延性な鋼線材を得ることができることを見出した。
これは、鋼線材の金属組織に関して、パーライトブロックサイズ（ＰＢＳ：Ｐｅｒｌｉｔｅ Ｂｌｏｃｋ Ｓｉｚｅ）が制御され、そして、パーライトのラメラ間隔が微細化されることに起因する。Ａｌ及びＴｉのうちの少なくとも１つを含有させることで、ＡｌＮまたはＴｉＮが好適に析出するので、高温度域でのオーステナイト粒の粗大化が抑制される。その結果、パーライト変態後のパーライトブロックサイズの粗大化も抑制される。また、Ｎｉを微量含有させることで、パテンティング処理におけるパーライト変態の開始時間と終了時間とが長時間側に推移するので、鋼線材製造時のパーライト変態温度が、製造上で実質的に低下する。その結果、パーライトブロックサイズとラメラ間隔との両方が微細化される。これらの効果により、鋼線材が高強度で、かつ、高延性となる。
また、製造方法として、熱延鋼を巻き取る巻き取り工程後から、パテンティング工程までの時間を、極めて短時間に制御することが効果的であることを見出した。
巻き取り工程後からパテンティング工程までの時間を、極めて短時間に制御することで、金属組織をオーステナイトからパーライトへ優先的に変態させることができるので、非パーライト組織の分率が低い鋼線材を得ることができる。上部ベイナイト、初析フェライト、疑似パーライト、初析セメンタイト等の非パーライト組織は、鋼線材の特性を劣化させる要因となる。この非パーライト組織の分率を低い値に制御し、そして、パーライト分率を高い値とすることで、鋼線材が高強度で、かつ、高延性となる。
以下、本実施形態に係る鋼線材の基本成分について、数値限定範囲とその限定理由とについて説明する。ここで、記載する％は、質量％である。
Ｃ：０．７０％〜１．００％
Ｃ（炭素）は、強度を高める元素である。Ｃ含有量が０．７０％未満では、強度が不足し、また、オーステナイト粒界に初析フェライトの析出が促進され、均一なパーライト組織を得ることが困難となる。一方、Ｃ含有量が１．００％超では、鋼線材表層部で初析セメンタイトが生成しやすくなり、そのため、鋼線材の破断絞り値が低下し、伸線加工時に断線が発生しやすくなる。したがって、Ｃ含有量を０．７０％〜１．００％とする。より好ましいＣ含有量は、０．７０％〜０．９５％である。さらに好ましくは０．７０％〜０．９０％である。
Ｓｉ：０．１５％〜０．６０％
Ｓｉ（シリコン）は、強度を高める元素であり、また、脱酸元素である。Ｓｉ含有量が０．１５％未満では、これらの効果を得ることができない。一方、Ｓｉ含有量が０．６０％超では、鋼線材の延性を低下させ、過共析鋼においても初析フェライトの析出を促進し、また、メカニカルデスケーリングによる表面酸化物の除去が困難になる。したがって、Ｓｉ含有量を０．１５％〜０．６０％とする。より好ましいＳｉ含有量は、０．１５％〜０．３５％である。さらに好ましくは０．１５％〜０．３２％である。
Ｍｎ：０．１０％〜１．００％
Ｍｎ（マンガン）は、脱酸元素であり、また、強度を高める元素である。更に、Ｍｎは、鋼中のＳをＭｎＳとして固定することで熱間での脆化を抑制する元素である。Ｍｎ含有量が０．１０％未満では、これらの効果を得ることができない。一方、Ｍｎ含有量が１．００％超では、鋼線材の中心部にＭｎが偏析し、その偏析部にはマルテンサイトやベイナイトが生成するので、絞り値及び伸線加工性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量を０．１０％〜１．００％とする。より好ましいＭｎ含有量は、０．１０％〜０．８０％である。
Ｎ：０．００１％〜０．００５％
Ｎ（窒素）は、鋼中で窒化物を形成することで、高温度域でのオーステナイト粒の粗大化を抑制する元素である。Ｎ含有量が０．００１％未満では、この効果を得ることができない。一方、Ｎ含有量が０．００５％超では、窒化物量が増大し過ぎて破壊の起点となって鋼線材の延性を低下させるおそれがあり、また、鋼中の固溶Ｎが伸線後の時効硬化を促進するおそれがある。従って、Ｎ含有量を０．００１％〜０．００５％とする。より好ましいＮ含有量は、０．００１％〜０．００４％である。
Ｎｉ：０．００５％〜０．０５０％未満
Ｎｉ（ニッケル）は、鋼に固溶することで、鋼自体の延性を改善する元素である。また、Ｎｉは、パーライト変態を抑制して、パテンティング処理におけるパーライト変態の開始時間と終了時間とを長時間側に推移させる元素である。そのため、Ｎｉを含む鋼は、Ｎｉを含まない鋼と比較して、冷却速度が同一である場合、パテンティング処理においてパーライト変態が開始するまでに温度がより低下する。これは、パーライト変態の変態温度が、実質的に低温度となることを意味する。その結果、パーライトブロックサイズとパーライトラメラ間隔との両方が微細化される。パーライトブロックサイズが微細化されるほど、鋼線材の絞り値が向上し、また、パーライトラメラ間隔が微細化されるほど、鋼線材の強度が向上する。
Ｎｉ含有量が０．００５％未満では、上記効果を得ることができない。一方、Ｎｉ含有量が０．０５０％以上では、パーライト変態が抑制されすぎてパテンティング処理中の鋼線材の金属組織にオーステナイトが残留し、パテンティング処理後の鋼線材の金属組織にミクロマルテンサイトが多く形成される。そのため、鋼線材の絞り値が低下する。図１に、鋼線材のＮｉ含有量と、鋼線材の絞り値との関係を示す。この図に示されるように、Ｎｉ含有量が０．００５％〜０．０５０％未満である場合に、鋼線材の絞り値が向上する効果を得られる。より好ましいＮｉ含有量は、０．００５％〜０．０３０％である。なお、通常の操業条件では、不可避的に、Ｎｉが０．０００５％程度含有される。
Ａｌ：０．００５％〜０．１０％
Ａｌ（アルミニウム）は、脱酸元素である。また、Ａｌは、Ｎと化合してＡｌＮとして析出する元素である。ＡｌＮは、高温度域でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、また、鋼中の固溶Ｎを低減させて、伸線後の時効硬化を抑制する効果がある。高温度域でのオーステナイト粒の粗大化が抑制されると、パテンティング処理後の鋼線材金属組織のパーライトブロックサイズが微細化される。その結果、鋼線材の絞り値が向上する。Ａｌ含有量が０．００５％未満では、上記効果を得ることができない。一方、Ａｌ含有量が０．１０％超では、多量の硬質で変形能を有さないアルミナ系非金属介在物が形成されて、鋼線材の延性が低下する。したがって、Ａｌ含有量を０．００５％〜０．１０％とする。より好ましいＡｌ含有量は、０．００５％〜０．０５０％である。
Ｔｉ：０．００５％〜０．１０％
Ｔｉ（チタニウム）は、Ａｌと同様に、脱酸元素である。また、Ｔｉは、Ａｌと同様に、Ｎと化合してＴｉＮとして析出する元素である。ＴｉＮは、高温度域でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、また、鋼中の固溶Ｎを低減させて、伸線後の時効硬化を抑制する効果がある。ＴｉＮにより、パテンティング処理後の鋼線材金属組織のパーライトブロックサイズが微細化される結果、鋼線材の絞り値が向上する。Ｔｉ含有量が０．００５％未満では、上記効果を得ることができない。一方、Ｔｉ含有量が０．１％超では、オーステナイト中で粗大な炭化物を形成し、延性が低下するおそれがある。従って、Ｔｉ含有量を、０．００５％〜０．１０％とする。より好ましいＴｉ含有量は、０．００５％〜０．０５０％である。さらに好ましくは、０．００５％〜０．０１０％である。
上記したように、ＡｌとＴｉとは、同様の作用効果を有する。よって、Ａｌが含有される場合には、ＡｌがＮと化合してＡｌＮとして析出するため、Ｔｉを添加しなくとも上記効果が得られる。同様に、Ｔｉが含有される場合には、ＴｉがＮと化合してＴｉＮとして析出するため、Ａｌを添加しなくとも上記効果が得られる。従って、Ａｌ及びＴｉのうちの少なくとも１つを含有すればよい。Ａｌ及びＴｉの両方を含有させる場合は、各元素の質量％で示した含有量が、下記の式Ａを満足することが好ましい。下記の式Ａの下限値が０．００５未満では、上記効果を得ることができない。一方、下記の式Ａの上限値が０．１０超では、アルミナ系非金属介在物またはＴｉ系炭化物が過度に形成されて、鋼線材の延性が低下する。より好ましくは、下記の式Ａの上限値を０．０５％以下とする。
０．００５≦Ａｌ＋Ｔｉ≦０．１０ ・・・（式Ａ）
上記した基本成分の他に、本実施形態に係る鋼線材は、不可避的不純物を含有する。ここで、不可避的不純物とは、スクラップ等の副原料や、製造工程から不可避的に混入する、Ｐ、Ｓ、Ｏ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｚｎ等の元素を意味する。この中で、Ｐ、Ｓ、及びＯは、上記効果を好ましく発揮させるために、以下のように制限してもよい。ここで、記載する％は、質量％である。また、不純物含有量の制限範囲には０％が含まれるが、工業的に安定して０％にすることが難しい。
Ｐ：０．０２０％以下
Ｐ（リン）は、不純物であり、オーステナイト粒界に偏析して旧オーステナイト粒界を脆化させ、粒界割れの原因となる元素である。Ｐ含有量が０．０２％超では、この影響が顕著となるおそれがある。したがって、Ｐ含有量を０．０２％以下に制限することが好ましい。Ｐ含有量は少ないほど望ましいので、上記制限範囲に０％が含まれる。しかし、Ｐ含有量を０％にするのは、技術的に容易でなく、また、安定的に０．００１％未満とするにも、製鋼コストが高くなる。よって、Ｐ含有量の制限範囲は、０．００１％〜０．０２０％であることが好ましい。さらに好ましくは、Ｐ含有量の制限範囲を０．００１％〜０．０１５％とする。なお、通常の操業条件では、不可避的に、Ｐが０．０２０％程度含有される。
Ｓ：０．０２０％以下
Ｓ（硫黄）は、不純物であり、硫化物を形成する元素である。Ｓ含有量が０．０２％超では、粗大な硫化物が形成されて、鋼線材の延性が低下する場合がある。したがって、Ｓ含有量を０．０２０％以下に制限することが好ましい。Ｓ含有量は少ないほど望ましいので、上記制限範囲に０％が含まれる。しかし、Ｓ含有量を０％にするのは、技術的に容易でなく、また、安定的に０．００１％未満とするにも、製鋼コストが高くなる。よって、Ｓ含有量の制限範囲は、０．００１％〜０．０２０％であることが好ましい。さらに好ましくは、Ｓ含有量の制限範囲を０．００１％〜０．０１５％とする。なお、通常の操業条件では、不可避的に、Ｓが０．０２０％程度含有される。
Ｏ：０．００３０％以下
Ｏ（酸素）は、不可避的に含有される不純物であり、酸化物系介在物を形成する元素である。Ｏ含有量が０．００３０％超では、粗大な酸化物が形成されて、鋼線材の延性が低下する場合がある。従って、Ｏ含有量を０．００３０％以下に制限することが好ましい。Ｏ含有量は少ないほど望ましいので、上記制限範囲に０％が含まれる。しかし、Ｏ含有量を０％にするのは、技術的に容易でなく、また、安定的に０．００００５％未満とするにも、製鋼コストが高くなる。よって、Ｏ含有量の制限範囲は、０．００００５％〜０．００３０％であることが好ましい。さらに好ましくは、Ｏ含有量の制限範囲を０．００００５％〜０．００２５％とする。なお、通常の操業条件では、不可避的に、Ｏが０．００３５％程度含有される。
上記した基本成分及び不純物元素の他に、本実施形態に係る鋼線材は、更に、選択成分として、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、ＲＥＭ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒのうちの少なくとも１つを含有してもよい。以下に、選択成分の数値限定範囲とその限定理由とを説明する。ここで、記載する％は、質量％である。
Ｃｒ：０％超〜０．５０％
Ｃｒ（クロミウム）は、パーライトのラメラ間隔を微細化し、鋼線材の強度を向上させる元素である。この効果を得るためには、Ｃｒ含有量が０％超〜０．５％であることが好ましい。より好ましくは、Ｃｒ含有量が０．００１０％〜０．５０％である。Ｃｒ含有量が０．５０％超では、パーライト変態が抑制されすぎてパテンティング処理中の鋼線材の金属組織にオーステナイトが残留し、パテンティング処理後の鋼線材の金属組織にマルテンサイトやベイナイトなどの過冷組織が生じる恐れがある。また、メカニカルデスケーリングによる表面酸化物の除去が困難になる場合がある。
Ｃｏ：０％超〜０．５０％
Ｃｏ（コバルト）は、初析セメンタイトの析出を抑制する元素である。この効果を得るためには、Ｃｏ含有量が０％超〜０．５０％であることが好ましい。より好ましくは、Ｃｏ含有量が０．００１０％〜０．５０％である。Ｃｏ含有量が０．５０％超では、その効果が飽和して、添加コストが無駄となる場合がある。
Ｖ：０％超〜０．５０％
Ｖ（バナジウム）は、微細な炭窒化物を形成することで、高温度域でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、また、鋼線材の強度を上昇させる元素である。これらの効果を得るためには、Ｖ含有量が０％超〜０．５０％であることが好ましい。より好ましくは、Ｖ含有量が０．００１０％〜０．５０％である。Ｖ含有量が０．５０％超では、炭窒化物の形成量が多くなり、炭窒化物の粒子径も大きくなるため、鋼線材の延性が低下する場合がある。
Ｃｕ：０％超〜０．２０％
Ｃｕ（銅）は、耐食性を高める元素である。この効果を得るためには、Ｃｕ含有量が０％超〜０．２０％であることが好ましい。より好ましくは、Ｃｕ含有量が０．０００１％〜０．２０％である。Ｃｕ含有量が０．２０％超では、Ｓと反応して粒界中にＣｕＳとして偏析するため、鋼線材の延性を低下させ、鋼線材に疵を発生させる場合がある。
Ｎｂ：０％超〜０．１０％
Ｎｂ（ニオブ）は、耐食性を高める効果がある。また、Ｎｂは、炭化物や窒化物を形成して、高温度域でのオーステナイト粒の粗大化を抑制する元素である。これらの効果を得るためには、Ｎｂ含有量が０％超〜０．１０％であることが好ましい。より好ましくは、Ｎｂ含有量が０．０００５％〜０．１０％である。Ｎｂ含有量が０．１％超では、パテンティング処理中のパーライト変態が抑制される場合がある。
Ｍｏ：０％超〜０．２０％
Ｍｏ（モリブデン）は、パーライト成長界面に濃縮し、いわゆるソリュートドラッグ効果によりパーライトの成長を抑制する元素である。また、Ｍｏは、フェライト生成を抑制し、非パーライト組織を低減させる元素である。これらの効果を得るためには、Ｍｏ含有量が０％超〜０．２０％であることが好ましい。より好ましくは、Ｍｏ含有量が０．００１０％〜０．２０％である。さらに好ましくは、０．００５％〜０．０６％である。Ｍｏ含有量が０．２０％超では、パーライト成長が抑制され、パテンティング処理に長時間を要し、生産性の低下を招く場合がある。また、Ｍｏ含有量が０．２０％超では、粗大なＭｏ２Ｃ炭化物が析出し、伸線加工性が低下する場合がある。
Ｗ：０％超〜０．２０％
Ｗ（タングステン）は、Ｍｏと同様に、パーライト成長界面に濃縮し、いわゆるソリュートドラッグ効果によりパーライトの成長を抑制する元素である。また、Ｗは、フェライト生成を抑制し、非パーライト組織を低減させる元素である。これらの効果を得るためには、Ｗ含有量が０％超〜０．２０％であることが好ましい。より好ましくは、Ｗ含有量が０．０００５％〜０．２０％である。さらに好ましくは、０．００５％〜０．０６０％である。Ｗ含有量が０．２０％超では、パーライト成長が抑制され、パテンティング処理に長時間を要し、生産性の低下を招く場合がある。また、Ｗ含有量が０．２％超では、粗大なＷ２Ｃ炭化物が析出し、伸線加工性が低下する場合がある。
Ｂ：０％超〜０．００３０％
Ｂ（ホウ素）は、フェライト、擬似パーライト、ベイナイト等の非パーライト析出の生成を抑制する元素である。また、Ｂは、炭化物や窒化物を形成して、高温度域でのオーステナイト粒の粗大化を抑制する元素である。これらの効果を得るためには、Ｂ含有量が０％超〜０．００３０％であることが好ましい。より好ましくは、Ｂ含有量が０．０００４％〜０．００２５％である。さらに好ましくは、０．０００４％〜０．００１５％である。最も好ましくは、０．０００６％〜０．００１２％である。Ｂ含有量が０．００３０％超では、粗大なＦｅ２３（ＣＢ）６炭化物の析出を促進し、延性に悪影響を及ぼす場合がある。
ＲＥＭ：０％超〜０．００５０％
ＲＥＭ（Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｍｅｔａｌ）は、脱酸元素である。また、ＲＥＭは、硫化物を形成することで、不純物であるＳを無害化する元素である。この効果を得るためには、ＲＥＭ含有量が０％超〜０．００５０％であることが好ましい。より好ましくは、ＲＥＭ含有量が０．０００５％〜０．００５０％である。ＲＥＭ含有量が０．００５０％超では、粗大な酸化物が形成されて、鋼線材の延性を低下させ、伸線時の断線を引き起こす場合がある。
なお、ＲＥＭとは原子番号が５７のランタンから７１のルテシウムまでの１５元素に、原子番号が２１のスカンジウムと原子番号が３９のイットリウムとを加えた合計１７元素の総称である。通常は、これらの元素の混合物であるミッシュメタルの形で供給され、鋼中に添加される。
Ｃａ：０．０００５％超〜０．００５０％
Ｃａ（カルシウム）は、硬質なアルミナ系介在物を低減する元素である。また、Ｃａは、微細な酸化物として生成する元素である。その結果、鋼線材のパーライトブロックサイズが微細化し、鋼線材の延性が向上する。これら効果を得るためには、Ｃａ含有量が０．０００５％超〜０．００５０％であることが好ましい。より好ましくは、Ｃａ含有量が０．０００５％〜０．００４０％である。Ｃａ含有量が０．００５０％超では、粗大な酸化物が形成されて、鋼線材の延性を低下させ、伸線時の断線を引き起こす場合がある。なお、通常の操業条件では、不可避的に、Ｃａが０．０００３％程度含有される。
Ｍｇ：０．０００５％超〜０．００５０％
Ｍｇ（マグネシウム）は、微細な酸化物として生成する元素である。その結果、鋼線材のパーライトブロックサイズが微細化し、鋼線材の延性が向上する。この効果を得るためには、Ｍｇ含有量が０．０００５％超〜０．００５０％であることが好ましい。より好ましくは、Ｍｇ含有量が０．０００５％〜０．００４０％である。Ｍｇ含有量が０．００５０％超では、粗大な酸化物が形成されて、鋼線材の延性を低下させ、伸線時の断線を引き起こす場合がある。なお、通常の操業条件では、不可避的に、Ｍｇが０．０００１％程度含有される。
Ｚｒ：０．０００５％超〜０．０１０％
Ｚｒ（ジルコニウム）は、ＺｒＯとして晶出してオーステナイトの晶出核となるため、オーステナイトの等軸率を高め、オーステナイト粒を微細化する元素である。その結果、鋼線材のパーライトブロックサイズが微細化し、鋼線材の延性が向上する。この効果を得るためには、Ｚｒ含有量が０．０００５％超〜０．０１０％であることが好ましい。より好ましくは、Ｚｒ含有量が０．０００５％〜０．００５０％である。Ｚｒ含有量が０．０１０％超では、粗大な酸化物が形成されて、伸線時の断線を引き起こす場合がある。
次に、本実施形態に係る鋼線材の金属組織について説明する。
本実施形態に係る鋼線材の金属組織は、面積％で、パーライトを９５％以上１００％以下含み、鋼線材の周面から中心までの距離を単位ｍｍでｒとするとき、鋼線材の中心からｒ×０．９９までの領域である中心部の平均パーライトブロックサイズが１μｍ以上２５μｍ以下で、鋼線材の周面からｒ×０．０１までの領域である表層部の平均パーライトブロックサイズが１μｍ以上２０μｍ以下であり、上記中心部のパーライトの最小ラメラ間隔を単位ｎｍでＳとした場合に、下記の式Ｂを満足する。
Ｓ＜１２ｒ＋６５ ・・・（式Ｂ）
パーライト：９５％以上１００％以下
金属組織にパーライトが、９５％以上１００％以下含まれると、上部ベイナイト、初析フェライト、疑似パーライト、初析セメンタイト等の非パーライト組織の分率が低減するので、鋼線材の強度と延性とが向上する。金属組織中のパーライトを１００％として、非パーライト組織を完全に抑制することが理想であるが、実際には、非パーライト組織をゼロにまで低減させる必要がない。金属組織にパーライトが、９５％以上１００％以下含まれる場合、鋼線材の強度及び延性の向上が充分に達成される。
鋼線材の金属組織の観察は、試料にピクリン酸を用いた化学腐食を施した後、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察すればよい。鋼線材の長手方向と平行な断面（Ｌ断面）を観察面とし、ＳＥＭにより２０００倍の倍率で、少なくとも５視野の金属組織写真を撮影し、画像解析によりパーライト面積率の平均値を求めればよい。
鋼線材中心部の平均パーライトブロックサイズ：１μｍ以上２５μｍ以下
パーライトブロックサイズ（ＰＢＳ）は、鋼線材の延性や伸線後である鋼線の延性を支配する因子である。ＰＢＳは、高温度域でのオーステナイト粒が微細となるか、または、パテンティング処理時のパーライト変態温度が低温度となると微細化する。そして、鋼線材の延性が向上する。図２に、鋼線材の絞り値と、鋼線材中心部金属組織の平均パーライトブロックサイズとの関係を示す。この図に示されるように、鋼線材の絞り値を充分に高めて４５％以上とするには、鋼線材中心部の平均ＰＢＳが２５μｍ以下である必要がある。鋼線材中心部の平均ＰＢＳが２０μｍ以下であるとより好ましい。さらに好ましくは１５μｍ以下である。また、鋼線材中心部のＰＢＳは微細であるほど好ましいが、平均ＰＢＳが１μｍ以上ならば、鋼線材の上記特性が満足される。
鋼線材表層部の平均パーライトブロックサイズ：１μｍ以上２０μｍ以下
鋼線材表層部は、鋼線がねじり変形を受けた際に、デラミネーションが発生する領域である。鋼線材の伸線加工性を確実に高めて、鋼線のデラミネーション発生を抑制するためには、鋼線材表層部のＰＢＳを鋼線材中心部よりも微細にする。したがって、鋼線材表層部の平均ＰＢＳが２０μｍ以下である必要がある。鋼線材表層部の平均ＰＢＳが１５μｍ以下であるとより好ましい。さらに好ましくは１０μｍ以下である。また、鋼線材表層部のＰＢＳは微細であるほど好ましいが、平均ＰＢＳが１μｍ以上ならば、鋼線材の上記特性が満足される。
鋼線材のパーライトブロックサイズは、ＥＢＳＤ（電子後方散乱回折像法、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ）法により求めればよい。鋼線材のＬ断面を樹脂に埋め込み後、切断研磨し、鋼線材中心部及び表層部の１５０μｍ×２５０μｍである視野を少なくとも３視野ＥＢＳＤ測定し、方位差９°の境界で囲まれた領域を一つのブロック粒とみなして、Ｊｏｈｎｓｏｎ−Ｓａｌｔｙｋｏｖの測定方法を用いて解析し、平均値を求めればよい。
鋼線材中心部のパーライトの最小ラメラ間隔Ｓ
ラメラ間隔は、鋼線材の強度や伸線後である鋼線の強度を支配する因子である。ラメラ間隔は、パテンティング処理時のパーライト変態温度が低温度となると微細化する。そして、鋼線材の強度が高くなる。よって、合金化元素を調整し、パーライト変態温度を変化させることで、ラメラ間隔を制御することができる。また、鋼線材の線径もラメラ間隔に影響を与える。鋼線材が細径であるほど、熱間圧延後の鋼線材の冷却速度が速くなるため、ラメラ間隔も微細化する。図３に、鋼線材の線径と、鋼線材中心部金属組織のパーライトの最小ラメラ間隔Ｓとの関係を示す。この図中では、上記した化学成分及び金属組織を満たす鋼線材の結果が菱形印で示され、従来の鋼線材の結果が四角形印で示される。また、図中でＳ＝１２ｒ＋６５を直線Ｉとして示す。この図から分かるように、上記した化学成分及び金属組織を満たす鋼線材の最小ラメラ間隔Ｓは、直線Ｉを境界として、いずれの線径においても、従来の鋼線材の最小ラメラ間隔Ｓよりも値が小さくなる。つまり、本実施形態に係る鋼線材の最小ラメラ間隔Ｓは、上記の式Ｂ（Ｓ＜１２ｒ＋６５）を満足することとなる。その結果、従来の鋼線材より、鋼線材の強度が高くなる。
鋼線材のパーライトの最小ラメラ間隔Ｓは、ＳＥＭで観察すればよい。鋼線材の長手方向と直交する断面（Ｃ断面）を観察面とし、樹脂に埋め込み後、切断研磨し、ＳＥＭにより１００００倍の倍率で、少なくとも鋼線材中心部の５箇所の金属組織写真を撮影し、各観察視野における最小ラメラ間隔を測定して、平均値を求めればよい。
また、本実施形態に係る鋼線材は、引張強さを単位ＭＰａでＴＳと、絞り値を単位％でＲＡとするとき、下記の式Ｃと、下記の式Ｄと、を両方とも満足することが好ましい。一般に、絞り値ＲＡは、引張強度ＴＳに反比例することが知られている。上述したように、現在、絞り値ＲＡが４５％以上となる鋼線材が要求されているが、引張強度ＴＳがそれほど要求されない鋼線材の場合には、絞り値ＲＡが４５％よりもさらに大きな値であることが好ましい。図４に、鋼線材の引張強度と、鋼線材の絞り値との関係を示す。この図中では、上記した鋼線材の結果が菱形印で示され、従来の鋼線材の結果が四角形印で示される。また、図中で、ＲＡ＝１００−０．０４５×ＴＳを直線ＩＩとして、ＲＡ＝４５を直線ＩＩＩとして示す。この図から分かるように、上記した鋼線材は、直線ＩＩと直線ＩＩＩとを境界として、従来の鋼線材よりも絞り値ＲＡの値が大きくなる。このように、引張強度ＴＳの値に依存して、下記の式Ｃと下記の式Ｄとを満足するように、絞り値ＲＡの値が大きくなることが好ましい。また、より好ましくは、ＲＡ＞４６である。さらに好ましくは、ＲＡ＞４８である。最も好ましくは、ＲＡ＞５０である。絞り値ＲＡの上限値は特に限定しないが、一般的に絞り値ＲＡが６０％であれば、伸線において充分に加工が行える。よって、絞り値ＲＡは６０％を上限値とすればよい。
ＲＡ≧１００−０．０４５×ＴＳ ・・・（式Ｃ）
ＲＡ≧４５ ・・・（式Ｄ）
上述した化学成分と金属組織と満足する鋼線材とすることで、従来以上の強度及び延性を有する鋼線材を得ることができる。上述した金属組織を有する鋼線材を得るためには、後述する製造方法により鋼線材を製造すればよい。
次に、本実施形態に係る鋼線材の製造方法について説明する。
鋳造工程として、上記した基本成分、選択成分、及び、不可避不純物からなる溶鋼を、鋳造して鋳片を製造する。鋳造方法は特に限定されるものではないが、真空鋳造法や連続鋳造法等を用いれば良い。
また、必要に応じて、鋳造工程後の鋳片に、均熱拡散処理、分塊圧延等を施してもよい。
次に、加熱工程として、上記鋳造工程後の鋳片を、１０００℃以上１１００℃以下の温度に加熱する。１０００℃以上１１００℃以下の温度範囲に加熱する理由は、鋳片の金属組織をオーステナイトとするためである。１０００℃未満では、次工程である熱間圧延中に、オーステナイトから他の組織に変態する場合がある。１１００℃超では、オーステナイト粒が成長して粗大になる。
続いて、熱間圧延工程として、上記加熱工程後の鋳片を、仕上げ圧延温度が８５０℃以上１０００℃以下となるように制御して熱間仕上圧延を行って熱延鋼を得る。ここで、仕上圧延とは、複数Ｐａｓｓの熱間圧延を行う熱間圧延工程における最終Ｐａｓｓの圧延を意味する。仕上げ圧延温度を８５０℃以上１０００℃以下の温度範囲とする理由は、パーライトブロックサイズ（ＰＢＳ）を制御するためである。仕上げ圧延温度が８５０℃未満では、熱間圧延中に、オーステナイトから他の組織に変態する場合がある。仕上げ圧延温度が１０００℃超では、次工程以降での温度制御が困難となり、その結果、ＰＢＳを制御できない。また、仕上圧延での圧下率が１０％以上６０％未満であることが好ましい。仕上圧延での圧下率が１０％以上で、オーステナイト粒を微細化する効果を好適に得ることができる。一方、仕上圧延での圧下率が６０％以上では、製造設備への負荷が大きく、製造コストを上昇させる。
巻き取り工程として、熱間圧延工程後の熱延鋼を、７８０℃以上８４０℃以下の温度範囲内で巻き取る。巻き取る温度範囲を７８０℃以上８４０℃以下とする理由は、ＰＢＳを制御するためである。巻き取り温度が７８０℃未満では、冷却しやすい表層部のみでパーライト変態が容易に開始してしまう。巻き取り温度が８４０℃超では、巻き取った際の重なり部と非重なり部との冷却速度の違いによりＰＢＳのバラツキが大きくなる。巻き取り温度の上限値は、ＰＢＳを微細化し、鋼線材の絞り値を高めるため、８００℃未満とすることが望ましい。
パテンティング工程として、巻き取り工程後の熱延鋼を、巻き取り工程後１５秒以内に、４８０℃以上５８０℃以下の温度に保持された溶融ソルトに直接浸漬（ＤＬＰ）する。巻き取り工程後１５秒以内に、熱延鋼を４８０℃以上５８０℃以下の温度範囲内で等温保持する理由は、パーライト変態を優先的に進行させるためである。その結果、非パーライト組織が低分率となる金属組織を得ることが可能となる。溶融ソルト温度が４８０℃未満では、軟質な上部ベイナイトが増加し、鋼線材の強度が向上しない。一方、溶融ソルト温度が５８０℃超では、パーライト変態温度として高温であり、ＰＢＳが粗大となり、また、ラメラ間隔も粗大となる。また、１５秒超では、オーステナイト粒径が粗大化する場合があり、また、初析セメンタイト等が形成して非パーライト組織が高分率となる。より好ましくは、１０秒以内とする。この秒数の下限値は、０秒であることが理想であるが、実際には、２秒以上とすることが好ましい。
冷却工程として、パテンティング工程後に、パテンティング処理を施されてパーライト変態が終了した上記熱延鋼を、室温まで冷却して鋼線材を得る。この鋼線材は、上記した金属組織を有する鋼線材となる。
実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限り、種々の条件を採用し得る。
サンプル作製方法
表１及び表２に示す成分の実施例１〜４８及び比較例４９〜８５を連続鋳造設備により３００ｍｍ×５００ｍｍの鋳片に鋳造した（鋳造工程）。この鋳片を分塊圧延により１２２ｍｍ角断面である形状とした。これらの鋼片（鋳片）を１０００℃以上１１００℃以下に加熱した（加熱工程）。加熱後、８５０℃以上１０００℃以下の仕上圧延温度で仕上げ圧延を行い、表３及び表４に示す線径（直径）の熱延鋼とした（熱間圧延工程）。この熱延鋼を７８０℃以上８４０℃以下で巻取った（巻き取り工程）。巻取後にパテンティング処理を行った（パテンティング工程）。一部の熱延鋼は、巻取から１５秒以内に４８０℃以上５８０℃以下のソルト浴に浸漬してパテンティング処理を行った。パテンティング処理後に室温まで冷却して鋼線材を得た（冷却工程）。なお、表１〜４中で、下線で示す数値は、本発明の範囲外であることを示す。また、表１中で、空欄は、その選択成分が無添加であることを示す。
また上記製造した鋼線材を用いて、伸線加工を行った。伸線加工は、上記鋼線材のスケールを酸洗にて除去した後、ボンデ処理によりリン酸亜鉛皮膜を付与し、アプローチ角１０度のダイスを使用して、１パス当たりの減面率１０〜２５％の伸線を行い、直径１．５〜４．５ｍｍの高強度鋼線を得た。伸線加工時の加工ひずみと、伸線加工後の鋼線の線径（直径）を表３及び表４に示す。
評価方法
パーライト面積分率
鋼線材を樹脂に埋め込んで研磨し、ピクリン酸を用いた化学腐食を実施した後、ＳＥＭで観察した。鋼線材の長手方向と平行な断面（Ｌ断面）を観察面とし、粒界フェライト、ベイナイト、初析セメンタイト、ミクロマルテンサイトを非パーライト組織として、残部をパーライト面積分率とした。パーライト面積分率の評価は、鋼線材の直径を単位ｍｍでＤとしたとき、鋼線材Ｌ断面における１／４Ｄの領域を鋼線材中心に対して９０°づつ回転させた計４箇所と、鋼線材Ｌ断面における１／２Ｄの領域である鋼線材芯部の１箇所との、合計５箇所をＳＥＭにより観察して評価した。ＳＥＭ観察では倍率を２０００倍として、縦１００μｍ×横１００μｍの領域の組織写真を撮影し、この組織写真を画像解析することでパーライト面積分率の平均値を測定した。評価として、面積％で、パーライトが９５％以上１００％以下を合格とした。
平均パーライトブロックサイズ
鋼線材のパーライトブロックサイズ（ＰＢＳ）は、ＥＢＳＤ法により求めた。鋼線材のＬ断面を樹脂に埋め込んで研磨し、鋼線材の周面から中心までの距離を単位ｍｍでｒとするとき、鋼線材の中心からｒ×０．９９までの領域である中心部と、鋼線材の周面からｒ×０．０１までの領域である表層部とを評価した。鋼線材中心部及び表層部の１５０μｍ×２５０μｍである視野を少なくとも３箇所ＥＢＳＤ測定し、方位差９°の境界で囲まれた領域を一つのブロック粒とみなして、Ｊｏｈｎｓｏｎ−Ｓａｌｔｙｋｏｖの測定方法を用いて解析し、平均値を求めた。評価として、中心部の平均パーライトブロックサイズが１μｍ以上２５μｍ以下、表層部の平均パーライトブロックサイズが１μｍ以上２０μｍ以下を合格とした。
最小ラメラ間隔
鋼線材中心部の最小ラメラ間隔Ｓは、鋼線材の長手方向と直交する断面（Ｃ断面）を観察面とし、ＳＥＭで観察した。ＳＥＭにより１００００倍の倍率で、少なくとも鋼線材中心部の５箇所の金属組織写真を撮影し、各観察視野における最小ラメラ間隔を測定して、平均値を求めた。評価として、鋼線材の周面から中心までの距離である上記ｒと上記Ｓとが、Ｓ＜１２ｒ＋６５を満足する場合を合格とした。
機械的性質
鋼線材及び鋼線の長手方向を引張方向として、ゲージ長さ２００ｍｍの試験片を準備して、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り試験を行った。そして、引張強度（ＴＳ）及び絞り値（ＲＡ）を、少なくとも３回の試験結果から平均値を求めた。評価として、引張強度（ＴＳ）が１２００ＭＰａ以上、絞り値（ＲＡ）が４５％を合格とした。
デラミネーション発生の有無
デラミネーション発生の有無は、伸線加工後の鋼線を用いて評価した。伸線加工後の鋼線を、ねじり試験機を用いて、鋼線の線径をｄとしたとき標点間距離１００×ｄで回転速度１０ｒｐｍのねじり試験を行った。そして、少なくとも３回のねじり試験を行って、１回でも目視でデラミネーション発生が確認された場合をデラミネーション「あり」、デラミネーション発生が確認されない場合をデラミネーション「なし」と判断した。評価として、デラミネーション「なし」を合格とした。
表１〜４に、上記製造結果及び評価結果を示す。実施例である１〜４８は、強度及び延性が優れた鋼線材となっており、また、これらの鋼線材から伸線した鋼線は、高強度で、かつ、デラミネーションの発生が抑制されている。
一方、比較例であるＮｏ．４９〜８５は、本発明の範囲から外れた鋼線材であり、そして、これらの鋼線材から伸線した鋼線では、デラミネーションの発生が確認された。
比較例４９は、Ａｌ＋Ｔｉ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。比較例５０は、Ｃｒ含有量が過多なために、鋼線材のパーライト分率が不十分となった例である。比較例５１は、Ｃｏ含有量が過多なために、高価な元素が多く含まれコストが増大した例である。比較例５２は、Ｖ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。比較例５３は、Ｃｕ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。比較例５４は、Ｎｂ含有量が過多なために、鋼線材のパーライト分率が不十分となった例である。比較例５５は、Ｍｏ含有量が過多なために、鋼線材のパーライト分率が不十分となった例である。比較例５６は、Ｗ含有量が過多なために、鋼線材のパーライト分率が不十分となった例である。比較例５７は、Ｂ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。比較例５８は、ＲＥＭ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。比較例５９は、Ｃａ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。比較例６０は、Ｍｇ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。比較例６１は、Ｚｒ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。
比較例６２は、Ｃ含有量が少ないために、鋼線材のＴＳとＲＡとが不十分となった例である。比較例６３は、Ｃ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。
比較例６４は、Ｓｉ含有量が少ないために、鋼線材のＴＳとＲＡとが不十分となった例である。比較例６５は、Ｓｉ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。
比較例６６は、Ｍｎ含有量が少ないために、鋼線材のＴＳとＲＡとが不十分となった例である。比較例６７は、Ｍｎ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。
比較例６８は、Ｎ含有量が少ないために、鋼線材中心部の平均ＰＢＳと鋼線材表層部の平均ＰＢＳとが不十分となった例である。比較例６９は、Ｎ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。
比較例７０は、Ｎｉ含有量が少ないために、鋼線材中心部の平均ＰＢＳ及び鋼線材表層部の平均ＰＢＳ、及び、鋼線材中心部の最小ラメラ間隔が不十分となった例である。比較例７１は、Ｎｉ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。
比較例７２は、Ａｌ含有量が少ないために、鋼線材中心部の平均ＰＢＳと鋼線材表層部の平均ＰＢＳとが不十分となった例である。比較例７３は、Ａｌ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。
比較例７４は、Ｔｉ含有量が少ないために、鋼線材中心部の平均ＰＢＳと鋼線材表層部の平均ＰＢＳとが不十分となった例である。比較例７５は、Ｔｉ含有量が過多なために、鋼線材のＲＡが不十分となった例である。
比較例７６は、加熱工程での加熱温度が低いために、鋼線材のパーライト分率が不十分となった例である。比較例７７は、加熱工程での加熱温度が高いために、鋼線材中心部の平均ＰＢＳと鋼線材表層部の平均ＰＢＳとが不十分となった例である。
比較例７８は、熱間圧延工程での仕上圧延圧下率が低いために、鋼線材中心部の平均ＰＢＳと鋼線材表層部の平均ＰＢＳとが不十分となった例である。
比較例７９は、熱間圧延工程での仕上圧延温度が低いために、鋼線材のパーライト分率が不十分となった例である。比較例８０は、熱間圧延工程での仕上圧延温度が高いために、鋼線材中心部の平均ＰＢＳと鋼線材表層部の平均ＰＢＳとが不十分となった例である。
比較例８１は、巻き取り工程での巻き取り温度が低いために、鋼線材のパーライト分率が不十分となった例である。比較例８２は、巻き取り工程での巻き取り温度が高いために、鋼線材中心部の平均ＰＢＳと鋼線材表層部の平均ＰＢＳとが不十分となった例である。
比較例８３は、パテンティング工程での巻き取り工程後からの時間が長いために、鋼線材のパーライト分率、鋼線材中心部の平均ＰＢＳ、及び、鋼線材表層部の平均ＰＢＳが不十分となった例である。
比較例８４は、パテンティング工程での溶融ソルト温度が低いために、鋼線材のパーライト分率が不十分となった例である。比較例８５は、パテンティング工程での溶融ソルト温度が高いために、鋼線材中心部の最小ラメラ間隔が不十分となった例である。
Figure 0005224009
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本発明の上記態様によれば、高価な元素を添加することなく、従来以上の強度及び延性を有する鋼線材を得ることができる。その結果、デラミネーションの発生が抑制されて、かつ、高強度である鋼線を製造することが可能となるので、産業上の利用可能性が高い。

Claims (4)

  1. 化学成分が、質量％で、
    Ｃ：０．７０％〜１．００％、
    Ｓｉ：０．１５％〜０．６０％、
    Ｍｎ：０．１％〜１．０％、
    Ｎ：０．００１％〜０．００５％、
    Ｎｉ：０．００５％〜０．０５０％未満、
    を含有し、
    Ａｌ：０．００５％〜０．１０％、
    Ｔｉ：０．００５％〜０．１０％
    のうちの少なくとも１つを含有し、かつ、下記の式４を満足し、
    残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、
    金属組織が、面積％で、パーライトを９５％以上１００％以下含み、
    周面から中心までの距離を単位ｍｍでｒとするとき、前記中心からｒ×０．９９までの領域である中心部の平均パーライトブロックサイズが１μｍ以上２５μｍ以下で、
    前記周面からｒ×０．０１までの領域である表層部の平均パーライトブロックサイズが１μｍ以上２０μｍ以下であり、
    前記中心部の前記パーライトの最小ラメラ間隔を単位ｎｍでＳとした場合に、下記の式１を満足する
    ことを特徴とする鋼線材。
    Ｓ＜１２ｒ＋６５ ・・・（式１）
    ０．００５（％）≦Ａｌ＋Ｔｉ≦０．１（％） ・・・（式４）
  2. 前記化学成分が、さらに、質量％で、
    Ｃｒ：０％超〜０．５０％、
    Ｃｏ：０％超〜０．５０％、
    Ｖ ：０％超〜０．５０％、
    Ｃｕ：０％超〜０．２０％、
    Ｎｂ：０％超〜０．１０％、
    Ｍｏ：０％超〜０．２０％、
    Ｗ：０％超〜０．２０％、
    Ｂ：０％超〜０．００３０％、
    Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｍｅｔａｌ：０％超〜０．００５０％、
    Ｃａ：０．０００５％超〜０．００５０％、
    Ｍｇ：０．０００５％超〜０．００５０％、
    Ｚｒ：０．０００５％超〜０．０１０％、
    のうちの少なくとも１つを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の鋼線材。
  3. 引張強さを単位ＭＰａでＴＳと、絞り値を単位％でＲＡとするとき、下記の式２と、下記の式３と、を両方とも満足する
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼線材。
    ＲＡ≧１００−０．０４５×ＴＳ ・・・（式２）
    ＲＡ≧４５ ・・・（式３）
  4. 請求項１又は２に記載の化学成分からなる鋳片を得る鋳造工程と；
    前記鋳片を、１０００℃以上１１００℃以下の温度に加熱する加熱工程と；
    前記加熱工程後の鋳片を、仕上げ温度が８５０℃以上１０００℃以下となるように制御して熱間仕上圧延を行って熱延鋼を得る熱間圧延工程と；
    前記熱延鋼を、７８０℃以上８４０℃以下の温度範囲内で巻き取る巻き取り工程と；
    前記巻き取り工程後の前記熱延鋼を、前記巻き取り工程後１５秒以内に、４８０℃以上５８０℃以下の温度に保持された溶融ソルトに直接浸漬するパテンティング工程と；
    前記パテンティング工程後に、室温まで冷却して鋼線材を得る冷却工程と；を有する
    ことを特徴とする鋼線材の製造方法。
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