JP6491983B2 - 高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線材、高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線 - Google Patents
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Description
本発明は、強度・延性バランスに優れた高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線材および高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線に関する。
従来、スクリーン印刷メッシュ等にステンレス鋼極細線が使用されてきたが、ハイテク技術の進歩に伴い、メッシュの高精度・高強度化が進んでいる。高強度・高精度のメッシュを編んで製造するには、その素材であるステンレス鋼極細線に細線化・高強度化・高延性化が求められる。とりわけ、直径≦２０μｍサイズの極細線への超伸線性と、極細線製品にした場合に、良好な強度・延性バランスが求められる。
これまで、ステンレス鋼の極細線には、極細線への超伸線性のため、特殊溶解により再溶解され、介在物を極限まで低減した高清浄度鋼の素材が使用されてきた。
とりわけ、真空中で再溶解する特殊溶解では、酸化物を還元し易く、より清浄度が向上する。
とりわけ、真空中で再溶解する特殊溶解では、酸化物を還元し易く、より清浄度が向上する。
一方、延性に優れる高強度ステンレス鋼極細線（引張強さ≧１２００ＭＰａ以上、伸び率≧１０％）としては、Ｎを０．１％以上添加したステンレス鋼線が提案されている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、高Ｎ含有素材は伸線後の延性劣化が大きいために素材の伸線性も低下する。とりわけ、直径≦２０μｍサイズへの伸線性に大きく影響を及ぼす。
しかしながら、高Ｎ含有素材は伸線後の延性劣化が大きいために素材の伸線性も低下する。とりわけ、直径≦２０μｍサイズへの伸線性に大きく影響を及ぼす。
また、Ｃ、Ｎを調整し、真空鋳造法で鋳造された精密金網用ステンレス極細線が開示されている（例えば、特許文献２）。しかしながら、強度を高めようとすると、強度・延性のばらつきが大きくなり、伸線性も劣化する。
さらに、極細線への伸線性を高めようとＡｌ，Ｏ，Ｓ等を規制し、低温で焼鈍する製造方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
さらに、極細線への伸線性を高めようとＡｌ，Ｏ，Ｓ等を規制し、低温で焼鈍する製造方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
以上のように、ステンレス鋼極細線において、ばらつきが小さく、強度・延性バランスに優れ、さらには、直径が２０μｍ以下の超極細線において、超伸線性を有する高強度ステンレス鋼極細線用線材および高強度ステンレス鋼線は提案されていない。
本発明の解決すべき課題は、強度・延性バランスに優れ、強度・延性のばらつきが小さい高強度極細線用で、さらには、直径が２０μｍ以下での超伸線性を有する高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線材および高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線を安価に提供することである。特許文献１の高Ｎ含有素材は、短時間の最終焼鈍時の再結晶挙動が変動し、極細線製品の強度・延性バランスのばらつきが大きい（引張強さの挙動＞５０ＭＰａ、伸びの変動＞５％）。スクリーン印刷メッシュ等への製鋼性を考慮すると、高強度ステンレス鋼極細線の引張強さのばらつきは１００ＭＰａ以下かつ伸びのばらつき５％以下であることが求められる。
本発明者等は、上記課題を解決するために種々検討した結果、オーステナイト系ステンレス鋼において、Ｃ、Ｎ、Ｍｏ等の含有量を規定することで、極細線の超伸線性と安定した高強度・高延性の製品特性を確保でき、Ｏ、Ａｌ、Ｎ、Ｓ等を規定して、真空中での特殊溶解を適用することで、伸線に有害な介在物を低減でき、極細線への超伸線性をさらに向上できる知見を得た。本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）質量％で、
Ｃ：０．０９〜０．１７％、
Ｎ：０．１％未満、
Ｓｉ：０．１〜３．０％、
Ｍｎ：０．１〜１０．０％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
Ｎｉ：５．０〜１５．０％、
Ｃｒ：１４．０〜２５．０％、
Ｍｏ：０．１〜５．０％、
Ａｌ：０．００５％以下、
Ｏ：０．００３％以下を含有し、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有することを特徴とする高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（２）介在物の平均長径≦２．５μｍ、介在物の平均短径≦１．５μｍ、介在物の清浄度が１００個／ｍｍ２以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（３）更に質量％で、
Ｃ＞３Ｎであることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（４）更に質量％で、
Ｃｕ：０．０５〜１．０％を含有することを特徴とする前記（１）〜（３）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（５）更に質量％で、
Ｂ：０．０１％以下、
Ｃｏ：０．０５〜３．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（４）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（６）更に質量％で、
Ｗ: ０．０５〜１．０％、
Ｓｎ：０．０１〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（５）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（７）更に質量％で、
Ｔｉ：０．０３〜１．０％、
Ｖ：０．０４〜１．０％、
Ｎｂ：０．０４〜１．０％、
Ｔａ：０．０４〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（６）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（８）更に質量％で、
Ｃａ：０．０００４〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０００４〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０．０００４〜０．１％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（７）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（９）質量％で、
Ｃ：０．０９〜０．１７％、
Ｎ：０．１％未満、
Ｓｉ：０．１〜３．０％、
Ｍｎ：０．１〜１０．０％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
Ｎｉ：５．０〜１５．０％、
Ｃｒ：１４．０〜２５．０％、
Ｍｏ：０．１〜５．０％、
Ａｌ：０．００５％以下、
Ｏ：０．００３％以下を含有し、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有することを特徴とする高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１０）更に質量％で、
Ｃ＞３Ｎであることを特徴とする前記（９）に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１１）更に質量％で、
Ｃｕ：０．０５〜１．０％を含有することを特徴とする前記（９）または（１０）に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１２）更に質量％で、
Ｂ：０．０１％以下、
Ｃｏ：０．０５〜３．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（９）〜（１１）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１３）更に質量％で、
Ｗ: ０．０５〜１．０％、
Ｓｎ：０．０１〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（９）〜（１２）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１４）更に質量％で、
Ｔｉ：０．０３〜１．０％、
Ｖ：０．０４〜１．０％、
Ｎｂ：０．０４〜１．０％、
Ｔａ：０．０４〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（９）〜（１３）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１５）更に質量％で、
Ｃａ：０．０００４〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０００４〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０．０００４〜０．１％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（９）〜（１４）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
Ｃ：０．０９〜０．１７％、
Ｎ：０．１％未満、
Ｓｉ：０．１〜３．０％、
Ｍｎ：０．１〜１０．０％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
Ｎｉ：５．０〜１５．０％、
Ｃｒ：１４．０〜２５．０％、
Ｍｏ：０．１〜５．０％、
Ａｌ：０．００５％以下、
Ｏ：０．００３％以下を含有し、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有することを特徴とする高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（２）介在物の平均長径≦２．５μｍ、介在物の平均短径≦１．５μｍ、介在物の清浄度が１００個／ｍｍ２以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（３）更に質量％で、
Ｃ＞３Ｎであることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（４）更に質量％で、
Ｃｕ：０．０５〜１．０％を含有することを特徴とする前記（１）〜（３）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（５）更に質量％で、
Ｂ：０．０１％以下、
Ｃｏ：０．０５〜３．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（４）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（６）更に質量％で、
Ｗ: ０．０５〜１．０％、
Ｓｎ：０．０１〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（５）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（７）更に質量％で、
Ｔｉ：０．０３〜１．０％、
Ｖ：０．０４〜１．０％、
Ｎｂ：０．０４〜１．０％、
Ｔａ：０．０４〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（６）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（８）更に質量％で、
Ｃａ：０．０００４〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０００４〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０．０００４〜０．１％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（７）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
（９）質量％で、
Ｃ：０．０９〜０．１７％、
Ｎ：０．１％未満、
Ｓｉ：０．１〜３．０％、
Ｍｎ：０．１〜１０．０％、
Ｐ：０．０５％以下、
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Ｎｉ：５．０〜１５．０％、
Ｃｒ：１４．０〜２５．０％、
Ｍｏ：０．１〜５．０％、
Ａｌ：０．００５％以下、
Ｏ：０．００３％以下を含有し、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有することを特徴とする高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１０）更に質量％で、
Ｃ＞３Ｎであることを特徴とする前記（９）に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１１）更に質量％で、
Ｃｕ：０．０５〜１．０％を含有することを特徴とする前記（９）または（１０）に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１２）更に質量％で、
Ｂ：０．０１％以下、
Ｃｏ：０．０５〜３．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（９）〜（１１）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１３）更に質量％で、
Ｗ: ０．０５〜１．０％、
Ｓｎ：０．０１〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（９）〜（１２）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１４）更に質量％で、
Ｔｉ：０．０３〜１．０％、
Ｖ：０．０４〜１．０％、
Ｎｂ：０．０４〜１．０％、
Ｔａ：０．０４〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（９）〜（１３）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
（１５）更に質量％で、
Ｃａ：０．０００４〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０００４〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０．０００４〜０．１％の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（９）〜（１４）の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
本発明によれば、直径が２０μｍ以下の極細線まで安定して伸線加工が可能であり、また、伸線後に焼鈍を施すことで極細線の製品にばらつき少なく安定して高強度と高延性を付与し、スクリーンメッシュ等への優れた製網性の効果を発揮する高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線材および高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線を提供できる。
＜ステンレス鋼線材＞
本発明の高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線材（以下、単に「ステンレス鋼線材」、「線材」とも言う。）は、質量％で、Ｃ：０．０７％超え、０．１７％以下、Ｎ：０．１％未満、Ｓｉ：０．１〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜１０．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎｉ：５．０〜１５．０％、Ｃｒ：１４．０〜２５．０％、Ｍｏ：０．１〜５．０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有する。
本発明の高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線材（以下、単に「ステンレス鋼線材」、「線材」とも言う。）は、質量％で、Ｃ：０．０７％超え、０．１７％以下、Ｎ：０．１％未満、Ｓｉ：０．１〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜１０．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎｉ：５．０〜１５．０％、Ｃｒ：１４．０〜２５．０％、Ｍｏ：０．１〜５．０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有する。
以下に、先ず、ステンレス鋼線材の成分組成の限定理由について説明する。なお、以下の説明における（％）は特に断りがない限り、質量（％）である。
Ｃは、伸線後の延性ばかりでなく、最終焼鈍後の極細線製品の強度・延性バランスを改善するため０．０７％を超えて（以下、全て質量％）添加する。しかしながら、Ｃを０．１７％を超えて添加すると、粗大なＣｒ炭窒化物が生成し、伸線性を劣化させる。そのため、Ｃの上限を０．１７％とする。Ｃの好ましい範囲は、０．０８％〜０．１５％である。
Ｎは、極細線製品の強度を確保するために有効であるが、伸線後の延性の低下を引き起こしやすく、伸線性を劣化させる。また、含有量の成分変動により最終焼鈍時の再結晶挙動がばらつくために極細線製品の強度・延性バランスが不安定になる。さらに、Ｎを０．１％以上含有すると、超伸線性に好ましい介在物制御を真空中で行うことが困難となる。そのため、Ｎを０．１％未満とし、好ましくは０．０８％以下とする。
Ｓｉは、脱酸のために０．１％以上添加する。しかしながら、Ｓｉを３．０％を超えて添加すると、その効果は飽和するばかりか延性が悪くなり、伸線性が劣化するため、Ｓｉの上限を３．０％とし、好ましくは１．０％超、２．５％以下とする。
Ｍｎは、脱酸のために０．１％以上添加する。しかしながら、Ｍｎを１０．０％を超えて添加すると、介在物清浄度が劣化し、伸線性が劣化するため、Ｍｎの上限を１０．０％とする。Ｍｎの好ましい範囲は、０．１％〜３．０％である。
Ｐは、極細線の伸線性を劣化させるため、０．０５％以下に限定する。Ｐは、好ましくは、０．０３５％以下である。
Ｓは、介在物を生成させて極細線の伸線性を劣化させるため、０．０１％以下に限定する。Ｓは、好ましくは、０．００３％以下である。
Ｎｉは、オーステナイト相を安定化させて延性を確保して伸線性を確保するために、５．０％以上添加する。しかしながら、Ｎｉを１５．０％を超えて添加すると、極細線製品の強度が低下するため、Ｎｉの上限を１５．０％とする。Ｎｉの好ましい範囲は、７．０％〜１２．０％である。
Ｃｒは、オーステナイト相を安定化させて延性を確保して伸線性を確保するために、１４．０％以上添加する。しかしながら、Ｃｒを２５．０％を超えて添加すると、延性が低下し、極細線の伸線性が劣化するため、Ｃｒの上限を２５．０％とする。Ｃｒの好ましい範囲は、１５．０％〜２０．０％である。
Ｍｏは、極細線の単時間焼鈍時の再結晶のばらつきを抑制し、再結晶粒を微細化して、極細線製品の強度・延性バランスや伸線性を向上させるために、０．１％以上添加する。しかしながら、Ｍｏを５．０％を超えて添加すると、延性が低下し、極細線の伸線性が劣化するため、Ｍｏの上限を５．０％とする。Ｍｏの好ましい範囲は、０．２５％〜３．０％である。
任意添加元素について、代表的なものを上記（３）〜（８）で規定しているが、詳細を以下で説明する。
上記（２）に記載した限定理由について説明する。
Ａｌは、脱酸のために添加するが、非常に介在物への影響が大きく、伸線性を大きく左右し、０．００５％を超えて添加すると、介在物が粗大になり、清浄度も劣化して、極細線の伸線性が劣化するため、Ａｌの上限を好ましくは０．００５％とする。Ａｌのより好ましい範囲は、０．０００５％〜０．００３％である。
Ａｌは、脱酸のために添加するが、非常に介在物への影響が大きく、伸線性を大きく左右し、０．００５％を超えて添加すると、介在物が粗大になり、清浄度も劣化して、極細線の伸線性が劣化するため、Ａｌの上限を好ましくは０．００５％とする。Ａｌのより好ましい範囲は、０．０００５％〜０．００３％である。
Ｏは、伸線性に大きく影響を及ぼすために、Ｏの上限を好ましくは０．００３％とする。しかしながら、Ｏを０．０００３％以下には、工業的に低減できないため、Ｏは、工業的に好ましくは０．０００３％以上である。さらに、Ｏの工業的により好ましい範囲は、０．０００５％〜０．００２％である。
介在物の平均長径、介在物の平均短径および介在物の清浄度は、伸線性に大きく影響を及ぼす。伸線性を確保するために、真空中で溶解する特殊溶解を施して、酸素をピックアップさせることなく、介在物中のＡｌ含有量を低減させることで、介在物を軟化させ、熱間の線材圧延にて展伸・分断して微細分散化させることが重要である。従って、Ａｌ，Ｏ量と特殊熔解の適用により、介在物の平均長径≦２．５μｍ、介在物の平均短径≦１．５μｍ、介在物の清浄度が１００個／ｍｍ２以下とすることが好ましい。さらに、より好ましくは、介在物の平均長径≦２μｍ、介在物の平均短径≦１μｍ、介在物の清浄度が８０個／ｍｍ２以下である。
上記（３）に記載した限定理由について説明する。
Ｃは、伸線後の延性を向上させるのに有利であり、Ｎは、逆に伸線後の延性を低下させる。特に、Ｃ＞３Ｎの条件でＣを添加して、Ｎを抑制すると、極細線の強度・延性バランスを確保し、かつ、極細線の伸線性も確保できる。そのため、必要に応じて、Ｃ＞３Ｎに限定することが好ましい。
Ｃは、伸線後の延性を向上させるのに有利であり、Ｎは、逆に伸線後の延性を低下させる。特に、Ｃ＞３Ｎの条件でＣを添加して、Ｎを抑制すると、極細線の強度・延性バランスを確保し、かつ、極細線の伸線性も確保できる。そのため、必要に応じて、Ｃ＞３Ｎに限定することが好ましい。
上記（４）に記載した限定理由について説明する。
Ｃｕは、伸線後の延性を向上させて極細線の伸線性を向上させる。しかしながら、Ｃｕを１．０％を超えて添加すると、極細線製品の強度が低下する。そのため、必要に応じて、Ｃｕを１．０％以下の範囲で添加する。Ｃｕのより好ましい範囲は、０．０５％〜０．８％である。
Ｃｕは、伸線後の延性を向上させて極細線の伸線性を向上させる。しかしながら、Ｃｕを１．０％を超えて添加すると、極細線製品の強度が低下する。そのため、必要に応じて、Ｃｕを１．０％以下の範囲で添加する。Ｃｕのより好ましい範囲は、０．０５％〜０．８％である。
上記（５）に記載した限定理由について説明する。
Ｂ，Ｃｏは、必要に応じて、Ｂ：０．０１％以下、Ｃｏ：０．０５〜３．０％の内、１種類以上を含有させてもよい。
Ｂは、粒界強度を向上させて、極細線の伸線性を向上させる。しかしながら、Ｂを０．０１％を超えて添加すると、逆にボライドが生成して、逆に延性が低下して極細線の伸線性を劣化させる。そのため、必要に応じて、Ｂを０．０１％以下の範囲で添加する。Ｂのより好ましい範囲は、０．００３５％以下である。
Ｂ，Ｃｏは、必要に応じて、Ｂ：０．０１％以下、Ｃｏ：０．０５〜３．０％の内、１種類以上を含有させてもよい。
Ｂは、粒界強度を向上させて、極細線の伸線性を向上させる。しかしながら、Ｂを０．０１％を超えて添加すると、逆にボライドが生成して、逆に延性が低下して極細線の伸線性を劣化させる。そのため、必要に応じて、Ｂを０．０１％以下の範囲で添加する。Ｂのより好ましい範囲は、０．００３５％以下である。
Ｃｏは、極細線の伸線性を向上させる。しかしながら、Ｃｏを３．０％を超えて添加すると、逆に極細線の伸線性が劣化する。そのため、必要に応じて、Ｃｏを０．０５％〜３．０％の範囲で添加する。Ｃｏのより好ましい範囲は、１．０％以下である。
上記（６）に記載した限定理由について説明する。
Ｗ，Ｓｎは、必要に応じて、Ｗ：０．１％以下、Ｓｎ：１．０％以下の内、１種類以上を含有させてもよい。
Ｗは、耐食性を向上させる。しかしながら、Ｗを１．０％を超えて含有すると、その効果は飽和するばかりか、逆に極細線の伸線性が劣化する。そのため、必要に応じて、Ｗを１．０％以下の範囲で含有させる。Ｗのより好ましい範囲は、０．０５％〜０．８％である。
Ｗ，Ｓｎは、必要に応じて、Ｗ：０．１％以下、Ｓｎ：１．０％以下の内、１種類以上を含有させてもよい。
Ｗは、耐食性を向上させる。しかしながら、Ｗを１．０％を超えて含有すると、その効果は飽和するばかりか、逆に極細線の伸線性が劣化する。そのため、必要に応じて、Ｗを１．０％以下の範囲で含有させる。Ｗのより好ましい範囲は、０．０５％〜０．８％である。
Ｓｎは、耐食性を向上させる。しかしながら、Ｓｎを１．０％を超えて含有すると、その効果は飽和するばかりか、逆に極細線の伸線性が劣化する。そのため、必要に応じて、Ｓｎを１．０％以下の範囲で含有させる。Ｓｎのより好ましい範囲は、０．０１％〜０．４％である。
上記（７）に記載した限定理由について説明する。
Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａは、炭窒化物を形成して結晶粒径を微細にして、極細線の伸線性を改善するため、必要に応じて、Ｔｉ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｎｂ：１．０％以下、Ｔａ：１．０％以下の内、１種類以上を含有させてもよい。しかしながら、これら各元素を各規定上限を超えて含有させると、粗大介在物が生成し、線材、鋼線のねじり加工性が低下する。これらのことから、各元素の好ましい範囲は、Ｔｉ：０．０３％〜０．７％、Ｖ：０．０４％〜０．７％、Ｎｂ：０．０４％〜０．７％、Ｔａ：０．０４％〜０．７％である。
Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａは、炭窒化物を形成して結晶粒径を微細にして、極細線の伸線性を改善するため、必要に応じて、Ｔｉ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｎｂ：１．０％以下、Ｔａ：１．０％以下の内、１種類以上を含有させてもよい。しかしながら、これら各元素を各規定上限を超えて含有させると、粗大介在物が生成し、線材、鋼線のねじり加工性が低下する。これらのことから、各元素の好ましい範囲は、Ｔｉ：０．０３％〜０．７％、Ｖ：０．０４％〜０．７％、Ｎｂ：０．０４％〜０．７％、Ｔａ：０．０４％〜０．７％である。
上記（８）に記載した限定理由について説明する。
Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｒ，ＲＥＭは、脱酸のため、必要に応じて、Ｃａ：０．０１２％以下、Ｍｇ：０．０１２％以下、Ｚｒ：０．０１２％以下、ＲＥＭ：０．１％以下の内、１種以上を含有させてもよい。しかしながら、これら各元素を各規定上限を超えて含有させると、粗大介在物が生成して極細線の伸線性が低下する。これらのことから、各元素の好ましい範囲は、Ｃａ：０．０００４％〜０．０１０％、Ｍｇ：０．０００４％〜０．０１０％、Ｚｒ：０．０００４％〜０．０１０％、ＲＥＭ：０．０００４％〜０．０５％である。
ここで、ＲＥＭ（希土類元素）は一般的な定義に従い、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。ＲＥＭは、単独で添加してもよいし、混合物であってもよい。
Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｒ，ＲＥＭは、脱酸のため、必要に応じて、Ｃａ：０．０１２％以下、Ｍｇ：０．０１２％以下、Ｚｒ：０．０１２％以下、ＲＥＭ：０．１％以下の内、１種以上を含有させてもよい。しかしながら、これら各元素を各規定上限を超えて含有させると、粗大介在物が生成して極細線の伸線性が低下する。これらのことから、各元素の好ましい範囲は、Ｃａ：０．０００４％〜０．０１０％、Ｍｇ：０．０００４％〜０．０１０％、Ｚｒ：０．０００４％〜０．０１０％、ＲＥＭ：０．０００４％〜０．０５％である。
ここで、ＲＥＭ（希土類元素）は一般的な定義に従い、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。ＲＥＭは、単独で添加してもよいし、混合物であってもよい。
本発明のステンレス鋼線材は、上述してきた元素以外は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分から構成される。
一般的な不純物元素のＺｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｈ、Ｇａ等は可能な限り低減することが好ましい。これらの元素は、本発明の課題を解決する限度、すなわち本発明の効果を損なわない範囲内において、その含有割合が制御され、必要に応じて、Ｐ≦４００ｐｐｍ、Ｓ≦１００ｐｐｍ、Ｚｎ≦１００ｐｐｍ、Ｂｉ≦１００ｐｐｍ、Ｐｂ≦１００ｐｐｍ、Ｓｅ≦１００ｐｐｍ、Ｓｂ≦５００ｐｐｍ、Ｈ≦１００ｐｐｍ、Ｇａ≦５００ｐｐｍの１種以上を含有されてもよい。
一般的な不純物元素のＺｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｈ、Ｇａ等は可能な限り低減することが好ましい。これらの元素は、本発明の課題を解決する限度、すなわち本発明の効果を損なわない範囲内において、その含有割合が制御され、必要に応じて、Ｐ≦４００ｐｐｍ、Ｓ≦１００ｐｐｍ、Ｚｎ≦１００ｐｐｍ、Ｂｉ≦１００ｐｐｍ、Ｐｂ≦１００ｐｐｍ、Ｓｅ≦１００ｐｐｍ、Ｓｂ≦５００ｐｐｍ、Ｈ≦１００ｐｐｍ、Ｇａ≦５００ｐｐｍの１種以上を含有されてもよい。
＜ステンレス鋼線＞
本発明の高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線（以下、単に「ステンレス鋼線」とも言う。）は、上記のステンレス鋼線材を素材として製造されたものである。
本発明のステンレス鋼線の化学組成は、上記のステンレス鋼線材と同様に上述してきた組成を有する。
本発明の高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線（以下、単に「ステンレス鋼線」とも言う。）は、上記のステンレス鋼線材を素材として製造されたものである。
本発明のステンレス鋼線の化学組成は、上記のステンレス鋼線材と同様に上述してきた組成を有する。
本発明のステンレス鋼線は、上記のステンレス鋼線材を伸線加工とストランド焼鈍を繰り返すことにより、高強度と高延性を有するものであり、その製造方法は特に限定されない。
以上説明した本発明によれば、高強度と高延性を有し、スクリーンメッシュ等への優れた製網性の効果を発揮する高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線材および高強度・高延性の極細線用ステンレス鋼線を提供できる。
以下に、本発明の効果を確認するため、以下のような実施例を行った。なお、本実施例は本発明の一実施例を示すものであり、以下の構成に限定されるものではない。本実施例は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
なお、表中の下線は本発明の範囲から外れているものを示す。
表１に実施例のステンレス鋼線材の化学組成を示し、表３に比較例のステンレス鋼線材の化学組成を示す。
なお、表中の下線は本発明の範囲から外れているものを示す。
表１に実施例のステンレス鋼線材の化学組成を示し、表３に比較例のステンレス鋼線材の化学組成を示す。
これらの化学組成の鋼は、真空溶解と真空鋳造を施した。そして、その鋳片を直径５．５まで熱間の線材圧延を行い、引き続き、１０５０℃で３０分の熱処理を施し、酸洗を行い線材とした。その後、通常の伸線加工とストランド焼鈍を繰り返し、直径１７μｍの極細線とした。なお、仕上げ工程は、ストランド焼鈍後の直径１００μｍの鋼線を加工率９７％で直径１７μｍへダイヤモンドダイスにて仕上げ伸線加工を施し、７００℃〜９００℃で１秒〜５秒のストランド焼鈍を施し、極細線の製品とした。
その後、極細線の引張強さと伸び（延性）をＮ＝１０で測定し、強度・延性バランスを評価した。平均の引張強さが１２００ＭＰａ以上、平均の伸びが１０％以上で、引張強さのばらつきが１００ＭＰａ以下、伸びのばらつきが５％以下であれば、強度・延性バランスを○とした。これらの項目を１つでも満たしていない場合を×とした。また、引張強さのばらつきが１００ＭＰａ〜５０ＭＰａ超の場合を○、引張強さのばらつきが５０ＭＰａ以下の場合を◎とした。
また、極細線の伸線性を、仕上げ伸線加工における１０ｋｇ当たりの断線回数で評価した。断線回数が１０回を超えるなら×、１０回以下なら○、５回以下なら◎で評価した。
また、素材であるステンレス鋼線材に含まれる介在物評価について、線材の縦断面中心に埋め込み・研磨を行い、光学顕微鏡を用いて、介在物の平均サイズ（平均長径、平均短径）と清浄度（個数：１ｍｍ２当たりの個数）を測定した。より詳細には、４００倍の光学顕微鏡像を１画素：０．１〜０．２μｍの画面に取り込み、画像解析を実施し、１００視野の平均値で算出した。
その評価結果を表２および表４に示す。
また、極細線の伸線性を、仕上げ伸線加工における１０ｋｇ当たりの断線回数で評価した。断線回数が１０回を超えるなら×、１０回以下なら○、５回以下なら◎で評価した。
また、素材であるステンレス鋼線材に含まれる介在物評価について、線材の縦断面中心に埋め込み・研磨を行い、光学顕微鏡を用いて、介在物の平均サイズ（平均長径、平均短径）と清浄度（個数：１ｍｍ２当たりの個数）を測定した。より詳細には、４００倍の光学顕微鏡像を１画素：０．１〜０．２μｍの画面に取り込み、画像解析を実施し、１００視野の平均値で算出した。
その評価結果を表２および表４に示す。
本発明のステンレス鋼線材から製造された極細線は、平均の引張強さが１２００ＭＰａ以上、平均の伸びが１０％以上でばらつきも小さく、強度・延性バランスに優れ、評価は全て○であった。
本発明のステンレス鋼線材から製造された極細線の伸線性は良好であり、評価は全て○または◎であった。
本発明のステンレス鋼線材に含まれる介在物は、平均長径が２．５μｍ以下、平均短径が１．５μｍ以下でサイズも小さく、また、清浄度が１００個／ｍｍ２以下と少なく、極細線の伸線性に好適であった。
本発明の実施例であるＮｏ．６〜１１，１４，１５，１８〜３０では、成分が適正化され、また、ＥＢＲで溶解されてＡｌ，Ｏ量が制御されているため、介在物が極細線の伸線性に好適であり、特に、極細線の伸線性に優れていた。
本発明のステンレス鋼線材から製造された極細線の伸線性は良好であり、評価は全て○または◎であった。
本発明のステンレス鋼線材に含まれる介在物は、平均長径が２．５μｍ以下、平均短径が１．５μｍ以下でサイズも小さく、また、清浄度が１００個／ｍｍ２以下と少なく、極細線の伸線性に好適であった。
本発明の実施例であるＮｏ．６〜１１，１４，１５，１８〜３０では、成分が適正化され、また、ＥＢＲで溶解されてＡｌ，Ｏ量が制御されているため、介在物が極細線の伸線性に好適であり、特に、極細線の伸線性に優れていた。
一方、比較例であるＮｏ．３１，４０，４８では、Ｃ，Ｎｉ，Ｃｕ量が本発明の範囲から外れており、極細線の引張強さが低く、強度・延性バランスに劣っていた。
比較例であるＮｏ．４３では、Ｍｏ量が低く、単時間焼鈍での再結晶挙動がばらつくために、引張強さや伸びのばらつきが大きく、強度・延性バランスや伸線性に劣っていた。
比較例であるＮｏ．３２，３４，４５では、Ｃ，Ｓｉ，Ｎ量が本発明の範囲から外れており、極細線の延性が低いばかりか、伸線性も劣っていた。
比較例であるＮｏ．３３，３５〜３７，３９，４１，４２，４４，４６，４７，４９〜５２では、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｏ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｏ，Ｂ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｎ量が本発明の範囲から外れており、伸線性に劣っていた。
比較例であるＮｏ．３８，５３〜６０では、Ｓ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｒ，ＲＥＭが本発明の範囲から外れ、また、ステンレス鋼線材の介在物が伸線性に好適でないため、伸線性に劣っていた。
比較例であるＮｏ．４３では、Ｍｏ量が低く、単時間焼鈍での再結晶挙動がばらつくために、引張強さや伸びのばらつきが大きく、強度・延性バランスや伸線性に劣っていた。
比較例であるＮｏ．３２，３４，４５では、Ｃ，Ｓｉ，Ｎ量が本発明の範囲から外れており、極細線の延性が低いばかりか、伸線性も劣っていた。
比較例であるＮｏ．３３，３５〜３７，３９，４１，４２，４４，４６，４７，４９〜５２では、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｏ，Ｐ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｏ，Ｂ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｎ量が本発明の範囲から外れており、伸線性に劣っていた。
比較例であるＮｏ．３８，５３〜６０では、Ｓ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｒ，ＲＥＭが本発明の範囲から外れ、また、ステンレス鋼線材の介在物が伸線性に好適でないため、伸線性に劣っていた。
以上の各実施例から明らかなように、本発明により、強度・延性バランスに優れ、極細線への伸線性に優れた極細線用ステンレス鋼線材および極細線用ステンレス鋼線を安価に製造でき、特に、直径２０μｍ以下の超極細線製品を安定的に提供することができ、産業上極めて有用である。
Claims (15)
- 質量％で、
Ｃ：０．０９〜０．１７％、
Ｎ：０．１％未満、
Ｓｉ：０．１〜３．０％、
Ｍｎ：０．１〜１０．０％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
Ｎｉ：５．０〜１５．０％、
Ｃｒ：１４．０〜２５．０％、
Ｍｏ：０．１〜５．０％、
Ａｌ：０．００５％以下、
Ｏ：０．００３％以下を含有し、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有することを特徴とする高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。 - 介在物の平均長径≦２．５μｍ、介在物の平均短径≦１．５μｍ、介在物の清浄度が１００個／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。
- 更に質量％で、
Ｃ＞３Ｎであることを特徴とする請求項１または２に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。 - 更に質量％で、
Ｃｕ：０．０５〜１．０％を含有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。 - 更に質量％で、
Ｂ：０．０１％以下、
Ｃｏ：０．０５〜３．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。 - 更に質量％で、
Ｗ: ０．０５〜１．０％、
Ｓｎ：０．０１〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。 - 更に質量％で、
Ｔｉ：０．０３〜１．０％、
Ｖ：０．０４〜１．０％、
Ｎｂ：０．０４〜１．０％、
Ｔａ：０．０４〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。 - 更に質量％で、
Ｃａ：０．０００４〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０００４〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０．０００４〜０．１％の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線材。 - 質量％で、
Ｃ：０．０９〜０．１７％、
Ｎ：０．１％未満、
Ｓｉ：０．１〜３．０％、
Ｍｎ：０．１〜１０．０％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
Ｎｉ：５．０〜１５．０％、
Ｃｒ：１４．０〜２５．０％、
Ｍｏ：０．１〜５．０％、
Ａｌ：０．００５％以下、
Ｏ：０．００３％以下を含有し、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有することを特徴とする高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。 - 更に質量％で、
Ｃ＞３Ｎであることを特徴とする請求項９に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。 - 更に質量％で、
Ｃｕ：０．０５〜１．０％を含有することを特徴とする請求項９または１０に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。 - 更に質量％で、
Ｂ：０．０１％以下、
Ｃｏ：０．０５〜３．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項９〜１１の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。 - 更に質量％で、
Ｗ: ０．０５〜１．０％、
Ｓｎ：０．０１〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項９〜１２の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。 - 更に質量％で、
Ｔｉ：０．０３〜１．０％、
Ｖ：０．０４〜１．０％、
Ｎｂ：０．０４〜１．０％、
Ｔａ：０．０４〜１．０％の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項９〜１３の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。 - 更に質量％で、
Ｃａ：０．０００４〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０００４〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０．０００４〜０．１％の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項９〜１４の何れか一項に記載の高強度・高延性の直径２０μｍ以下の極細線用ステンレス鋼線。
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