JP6467441B2 - 針用の線 - Google Patents

Description

本発明は、メリヤス針、フェルト針、ミシン針、釣り針等の、様々な針及びこれらの針の部品に加工されうる線に関する。

針は、様々な用途に用いられている。針の典型的な材質は、金属である。針の材質に関する種々の提案が、なされている。

特開平４−８８１４９号公報には、繊維機械に適用される針が開示されている。この針は、所定の組成を有する炭素鋼から形成されている。針の例として、ミシン針、メリヤス針及びフェルト針が開示されている。

特開平５−３２０８２４号公報には、釣り針用の線が開示されている。この線は、所定の組成を有する炭素鋼から形成されている。

一般的なメリヤス針は、主部とラッチとを有している。ラッチは主部に軸着されており、この主部に対して揺動しうる。この主部とラッチとによって形成されたループは、糸を保持する。このメリヤス針を有する自動編み機により、編み物が製造されうる。

このメリヤス針では、主部は板に対する塑性加工（打ち抜き加工、曲げ加工等）によって形成される。一方、ラッチは、製造コストの観点から、線材に対する塑性加工によって形成される。この線材は、伸線又は圧延によって得られる。ラッチは、主部に取り付けられる。その後に、主部とラッチとの組み立て体に焼入れ及び焼戻しが施され、メリヤス針が得られる。

特開平４−８８１４９号公報 特開平５−３２０８２４号公報

主部の材質は、打ち抜きに適している。一方、ラッチの材質は、伸線に適している。主部の材質は、ラッチの材質と異なる。従って、主部に適した焼入れ条件は、ラッチには適していない。一方、ラッチに適した焼入れ条件は、主部に適していない。主部とラッチとの組み立て体に焼入れ及び焼戻しが施されて得られるメリヤス針では、主部及びラッチのうちのいずれかにおいて、硬度が不十分である。このメリヤス針が繰り返し使用されると、主部及びラッチのうちのいずれかにおいて、早期に摩耗が進行する。摩耗が進行したメリヤス針では、主部とラッチとの噛み合わせ不良が生じる。摩耗が進行したメリヤス針は、取り替えられる必要がある。このメリヤス針の耐久性は、不十分である。

本発明の目的は、耐久性に優れた針が得られうる線の提供にある。

本発明に係る針用の線は、０．９５質量％以上１．０３質量％以下のＣ、０．１５質量％以上０．３５質量％以下のＳｉ、０．６０質量％以上０．８０質量％以下のＭｎ、０．３５質量％以上０．４５質量％以下のＣｒ、０．０１質量％以上０．０５質量％以下のＭｏ、０．１０質量％以下のＮｉ及び０．０２６質量％以下のＰを含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼から形成される。この線は、その金属組織内に炭化物粒子を含んでいる。この炭化物の平均粒径は、０．１０μｍ以上１．０μｍ以下である。炭化物の面積率は、１０％以上３０％以下である。

好ましくは、鋼におけるＳの含有率は、０．００３％以下である。

好ましくは、線のビッカース硬度は、２００以上３００以下である。

この線が適する用途として、メリヤス針のラッチが挙げられる。

本発明に係る針用の線の製造方法は、
母線を準備する工程
及び
この母線に熱処理と塑性加工とを繰り返し施してこの母線を長尺化及び細径化させる工程
を含む。この線は、その金属組織内に炭化物粒子を含む。この炭化物の平均粒径は、０．１０μｍ以上１．０μｍ以下である。この炭化物の面積率は、１０％以上３０％以下である。

好ましくは、この製造方法は、
長尺化及び細径化された母線に焼鈍を施して球状化組織を得る工程
をさらに含む。

本発明に係る針用の線では、組成及び組織が適正である。この線から得られた針は、耐久性に優れる。

図１は、本発明の一実施形態に係る針用の線の一部が示された斜視図である。 図２は、図１の線から得られたラッチを有するメリヤス針の一部が示された正面図である。 図３は、図１の線の金属組織が示された顕微鏡写真である。 図４は、図３の金属組織における、炭化物の粒径と粒子数との関係が示されたヒストグラムである。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１に示された針用の線２は、鋼からなる。本実施形態では、この線２は、メリヤス針のラッチの材料である。線２が所定長さに切断され、この線２に塑性加工が施されることで、ラッチが得られる。

図２に、このラッチ４を有するメリヤス針６の一部が示されている。このメリヤス針６は、ラッチ４以外に、主部８及び軸１０を有している。ラッチ４は、軸１０によって主部８に取り付けられている。図２に矢印で示される通り、ラッチ４は、軸１０を中心として、主部８に対して揺動しうる。図２では、倒れたラッチ４が実線２で示されており、起立したラッチ４が仮想線で示されている。ラッチ４が倒れたとき、このラッチ４と主部８とにより、ループ１２が形成される。このループ１２に、編み物用の糸が保持される。軸１０以外の手段でラッチ４が揺動してもよい。

このメリヤス針６の製造方法では、板が打ち抜かれ、かつこの板に曲げ加工が施されて、主部８が得られる。一方、前述の通り、ラッチ４は線２から得られる。このラッチ４は、主部８に取り付けられる。その後に、主部８とラッチ４との組み立て体に、焼入れ及び焼戻しが施される。

この線２の鋼の組成は、以下の通りである。
Ｃ:０．９５質量％以上１．０３質量％以下
Ｓｉ：０．１５質量％以上０．３５質量％以下
Ｍｎ：０．６０質量％以上０．８０質量％以下
Ｃｒ：０．３５質量％以上０．４５質量％以下
Ｍｏ：０．０１質量％以上０．０５質量％以下
Ｎｉ：０．１０質量％以下
Ｐ：０．０２６質量％以下
残部：Ｆｅ及び不可避的不純物

Ｃは、侵入型の固溶元素である。適量なＣを含むラッチ４は、高い硬度を有する。Ｃは、ラッチ４の強度に寄与する。さらにＣは、組織に炭化物を生成させる。この炭化物は、ラッチ４の耐摩耗性に寄与する。これらの観点から、Ｃの量は０．９５質量％以上が好ましく、０．９７質量％以上が特に好ましい。線２の冷間加工性の観点から、この量は１．０３質量％以下が好ましく、１．０１質量％以下が特に好ましい。

Ｓｉは、精錬時に脱酸剤として機能する。適量なＳｉを含むラッチ４は、高い硬度を有する。Ｓｉは、ラッチ４の強度に寄与する。これらの観点から、Ｓｉの量は０．１５質量％以上が好ましく、０．２０質量％以上が特に好ましい。線２の冷間加工性の観点から、この量は０．３５質量％以下が好ましく、０．３０質量％以下が特に好ましい。

Ｍｎは、インゴットの溶製時に、脱酸剤として機能する。さらにＭｎは、不純物であるＳの悪影響を抑制する。これらの観点から、Ｍｎの量は０．６０質量％以上が好ましく、０．６５質量％以上が特に好ましい。線２の加工性の観点から、この量は０．８０質量％以下が好ましく、０．７５質量％以下が特に好ましい。

Ｃｒを含むラッチ４は、耐食性に優れる。Ｃｒは、Ｃと結合して炭化物を形成する。この炭化物は、ラッチ４の耐摩耗性に寄与する。この観点から、Ｃｒの量は０．３５質量％以上が好ましく、０．３７質量％以上が特に好ましい。線２の冷間加工性の観点及びメリヤス針６の材料コストの観点から、この量は０．４５質量％以下が好ましく、０．４３質量％以下が特に好ましい。

前述の通り、ラッチ４は焼入及び焼戻を経て得られる。Ｍｏを含むラッチ４は、焼戻後において、十分な硬度を有する。このラッチ４は、強度に優れる。Ｍｏは、Ｃと結合して炭化物を形成する。この炭化物は、ラッチ４の耐摩耗性に寄与する。これらの観点から、Ｍｏの量は０．０１質量％以上が好ましく、０．０２質量％以上が特に好ましい。線２の冷間加工性の観点から、この量は０．０５質量％以下が好ましく、０．０４質量％以下が特に好ましい。

Ｎｉは、鋼の焼入れ性を高める。Ｎｉを含むラッチ４は、靱性に優れる。この観点から、Ｎｉの量は０．０１質量％以上が好ましく、０．０２質量％以上が特に好ましい。Ｎｉは、高価である。メリヤス針６の材料コストの観点から、Ｎｉの量は０．１０質量％以下が好ましく、０．０７質量％以下が特に好ましい。

典型的な不純物は、Ｐである。Ｐは、結晶粒界に偏析する。Ｐは、線２の冷間加工性を阻害する。Ｐは、ラッチ４の強度を低下させる。これらの観点から、Ｐの量は少ないほど好ましい。具体的には、この量は０．０２６質量％以下が好ましく、０．０１０質量％以下が特に好ましい。理想的には、Ｐの量はゼロである。

他の典型的な不純物は、Ｓである。Ｓは、線２の冷間加工性を阻害する。Ｓは、Ｍｎ等と結合して介在物を形成する。この介在物は、ラッチ４の強度を低下させる。この観点から、Ｓの量は少ないほど好ましい。具体的には、この量は０．００３質量％以下が好ましく、０．００１質量％以下が特に好ましい。理想的には、Ｓの量はゼロである。

この線２は、その金属組織内に多数の炭化物粒子を含んでいる。これら炭化物粒子の平均粒径は、０．１０μｍ以上１．０μｍ以下である。

平均粒径が０．１０μｍ以上である線２では、炭化物とマトリクスとの接触面積が過大でない。従って、メリヤス針６の焼入れ時及び焼戻し時にマトリクスに固溶するＣの量が、過大でない。よって、ラッチ４の硬度が高すぎない。この観点から、平均粒径は０．１１μｍ以上が特に好ましい。

平均粒径が１．０μｍ以下である線２では、炭化物とマトリクスとの接触面積が過小でない。従って、メリヤス針６の焼入れ時及び焼戻し時にマトリクスに固溶するＣの量が、過小でない。よって、ラッチ４の硬度が低すぎない。この観点から、平均粒径は０．６μｍ以下がより好ましく、０．４２μｍ以下が特に好ましい。

前述の通り、炭化物粒子の平均粒径が０．１０μｍ以上１．０μｍ以下である線２から得られたラッチ４は、適切な硬度を有する。このラッチ４を有するメリヤス針６では、ラッチ４の硬度と主部８の硬度との差が小さくなり得る。このメリヤス針６では、偏った摩耗が生じにくい。このメリヤス針６は、耐久性に優れる。

この線２では、金属組織内の炭化物粒子の面積率は、１０％以上３０％以下である。

面積率が１０％以上である線２では、メリヤス針６の焼入れ時及び焼戻し時にマトリクスに固溶するＣの量が、過小でない。よって、ラッチ４の硬度が低すぎない。この観点から、面積率は１５％以上がより好ましく、１７％以上が特に好ましい。

面積率が３０％以下である線２では、メリヤス針６の焼入れ時及び焼戻し時にマトリクスに固溶するＣの量が、過大でない。よって、ラッチ４の硬度が高すぎない。この観点から、面積率は２５％以下がより好ましく、２２％以下が特に好ましい。

前述の通り、面積率が１０％以上３０％以下である線２から得られたラッチ４は、適切な硬度を有する。このラッチ４を有するメリヤス針６では、ラッチ４の硬度と主部８の硬度との差が小さくなり得る。このメリヤス針６では、偏った摩耗が生じにくい。このメリヤス針６は、耐久性に優れる。

炭化物の平均粒径及び面積率の測定には、画像解析ソフト「Image J」が用いられる。測定では、線２の半径方向に沿った断面を走査型電子顕微鏡で撮影し、倍率が５０００倍であるＳＥＭ写真が得られる。この写真の一例が、図３に示されている。この写真の画像ファイルが上記画像解析ソフトにて二値化され、炭化物粒子の領域と他の領域とが色分けされる。それぞれの炭化物粒子の面積が、算出される。この面積と同じ面積を有する円が想定され、この円の直径がこの粒子の径とされる。径が０．０５μｍ以上である炭化物の径と個数とが、ヒストグラム化される。ヒストグラムの一例が、図４に示されている。径が０．０５μｍ未満である炭化物をカウントから除外する理由は、
（１） 径が０．０５μｍ未満である炭化物は極めて小さく、従って面積率や線２の特性に大きな影響を与えない。
及び
（２）径が０．０５μｍ未満である炭化物の検出には困難を伴う。
の、２点にある。

このヒストグラムに基づき、炭化物の平均粒径が算出される。さらに、図３の写真の全面積に対する、径が０．０５μｍ以上である炭化物の合計面積の比率が、面積率として算出される。

図３及び４に示された例では、炭化物粒子の数は４８０であり、最大の炭化物粒子の径は２．４９μｍであり、炭化物粒子の平均径は０．４２μｍであり、面積率は１６．５％である。

線２のビッカース硬度は、２００以上３００以下が好ましい。硬度がこの範囲内である線２に焼入れ及び焼戻しが施されることにより、適正な硬度を有するラッチ４が得られうる。このラッチ４を有するメリヤス針６では、ラッチ４の硬度と主部８の硬度との差が小さくなり得る。このメリヤス針６では、偏った摩耗が生じにくい。このメリヤス針６は、耐久性に優れる。しかもこの線２の、ラッチ４への塑性加工は容易である。これらの観点から、硬度は２１０以上２５０以下が特に好ましい。

ビッカース硬度は、「ＪＩＳ Ｚ ２２４４」の規定に準拠して測定される。測定は、明石製作所社の硬度計「ＭＶＫ−Ｇ１」によってなされる。測定時の荷重は、２００ｇｆである。

この線２の製造では、まず溶製により、インゴットが得られる。このインゴットに熱間圧延が施され、母線が得られる。この母線に、熱処理と塑性加工とが繰り返し施される。典型的な熱処理は、パテンティングである。パテンティングにより、パーライト組織が得られる。典型的な塑性加工として、冷間伸線及び冷間圧延が挙げられる。冷間伸線が好ましい。熱処理と塑性加工との繰り返しにより、母線が長尺化し、かつ細径化する。この母線に、焼鈍が施される。焼鈍により組織が球状化し、線２が得られる。焼鈍後に、さらに塑性加工が施され、線２が得られてもよい。典型的な線２の直径は、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。

焼鈍の温度は、６３０℃以上８５０℃以下が好ましい。温度が６３０℃以上である焼鈍により、球状化組織が得られうる。換言すれば、温度が６３０℃以上である焼鈍により、塑性加工に起因する歪みが除去された組織が得られうる。この線２から得られたラッチ４の硬度は、過大でない。この観点から、焼鈍の温度は６４０℃以上がより好ましく、６６０℃以上が特に好ましい。温度が８５０℃以下である焼鈍により、パーライト組織の生成が抑制される。この線２から得られたラッチ４の硬度は、過小でない。この観点から、焼鈍の温度は８３０℃以下が好ましく、８１０℃以下が特に好ましい。

焼鈍時には、母線が、上記温度に所定時間保持される。保持時間は、２．０時間以上２４時間以下が好ましい。保持時間が２．０時間以上である焼鈍では、適正温度が採用されうる。この観点から、保持時間は３．０時間以上が好ましく、３．５時間以上が特に好ましい。保持時間が２４時間以下である焼鈍では、エネルギーコストが低い。この観点から、保持時間は２０時間以下が特に好ましい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
成分を調製した溶湯から、インゴットを得た。このインゴットに熱間圧延を施し、母線を得た。この母線の直径は、５．５ｍｍであった。この母線にパテンティングと冷間伸線とを繰り返し施した。これらの冷間伸線により、母線は長尺化し、かつ細径化した。この母線に焼鈍を施して、ラッチ用の線を得た。この焼鈍では、温度は６７０℃であり、保持時間は４．０時間であった。焼鈍により、球状化組織が得られた。この線の組成は、以下の通りであった。
Ｃ：０．９７質量％
Ｓｉ：０．２４質量％
Ｍｎ：０．６９質量％
Ｃｒ：０．４０質量％
Ｍｏ：０．０３質量％
Ｎｉ：０．０２質量％
Ｐ：０．０１質量％
Ｓ：０．００２質量％
残部：Ｆｅ及び不可避的不純物
この線の直径は、０．４ｍｍであった。この線では、粒径が０．０５μｍ以上である炭化物の平均粒径は０．１１μｍであり、その面積率は１７．３％であった。この線の、荷重が２００ｇｆの条件で測定されたビッカース硬度は、２４０であった。

［実施例２及び３並びに比較例１及び２］
パテンティング、冷間伸線及び焼鈍の条件を変更した他は実施例１と同様にして、実施例２及び３並びに比較例１及び２の線を得た。

［メリヤス針の製作］
各実施例及び各比較例の線から、ラッチを形成した。このラッチを主部に取り付けた後、このラッチ及び主部に焼入れ及び焼戻しを施して、メリヤス針を得た。このメリヤス針における、ラッチの硬度と主部の硬度を測定し、その差を算出した。この差の絶対値が、下記の表１に示されている。

表１に示されるように、各実施例に係る線から得られたラッチの硬度は、主部の硬度に近い。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係る線から、様々な針が製作されうる。本発明に係る線から、様々な針の部品が製作されうる。

２・・・線
４・・・ラッチ
６・・・メリヤス針
８・・・主部
１０・・・軸

Claims (6)

1. ０．９５質量％以上１．０３質量％以下のＣ、０．１５質量％以上０．３５質量％以下のＳｉ、０．６０質量％以上０．８０質量％以下のＭｎ、０．３５質量％以上０．４５質量％以下のＣｒ、０．０１質量％以上０．０５質量％以下のＭｏ、０．０１質量％以上０．１０質量％以下のＮｉ、及び０．０２６質量％以下のＰを含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼から形成されており、
   その金属組織内に炭化物粒子を含んでおり、
   上記炭化物の平均粒径が０．１０μｍ以上１．０μｍ以下であり、
   上記炭化物の面積率が１０％以上３０％以下である針用の線。
2. 上記鋼におけるＳの含有率が０．００３％以下である請求項１に記載の線。
3. そのビッカース硬度が２００以上３００以下である請求項１又は２に記載の線。
4. その用途がメリヤス針のラッチである請求項１から３のいずれかに記載の線。
5. 母線を準備する工程
   及び
   この母線に熱処理と塑性加工とを繰り返し施してこの母線を長尺化及び細径化させる工程
   を含む針用の線の製造方法であって、
   上記線が、０．９５質量％以上１．０３質量％以下のＣ、０．１５質量％以上０．３５質量％以下のＳｉ、０．６０質量％以上０．８０質量％以下のＭｎ、０．３５質量％以上０．４５質量％以下のＣｒ、０．０１質量％以上０．０５質量％以下のＭｏ、０．０１質量％以上０．１０質量％以下のＮｉ、及び０．０２６質量％以下のＰを含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物である鋼から形成されており、
   上記線が、その金属組織内に炭化物粒子を含んでおり、
   上記炭化物の平均粒径が０．１０μｍ以上１．０μｍ以下であり、
   上記炭化物の面積率が１０％以上３０％以下である製造方法。
6. 上記長尺化及び細径化された母線に焼鈍を施して球状化組織を得る工程をさらに含む請求項５に記載の製造方法。
   
   

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