JP6528920B2 - Wire rod and method of manufacturing steel wire - Google Patents

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Description

本発明は、線材、及び鋼線の製造方法に関する。
本願は、2017年5月18日に、日本に出願された特願2017−099227号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention, wires, a method of manufacturing a beauty steel wire.
Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2017-099227, filed May 18, 2017, the content of which is incorporated herein by reference.

本発明は、自動車等のタイヤの補強材であるワイヤーや、アルミ送電線などの補強用ワイヤー、PC鋼線、橋梁等に用いられるロープ用ワイヤーなどに使用される高強度鋼線の素材として幅広く用いられる線材に関するものである。また、本発明は、この線材を用いた鋼線の製造方法に関するものである。 The present invention is widely used as a material of high-strength steel wire used as a wire reinforcing material for tires such as automobiles, reinforcing wire for aluminum transmission wire, PC steel wire, wire for rope used for bridge etc. It relates to the wire used. The present invention also relates to a method of manufacturing a steel wire using this wire.

線材は、熱間圧延によって製造され、所定の線径にまで伸線加工することによって、ワイヤーに加工される。伸線加工の途中でパテンティング処理を1〜2回程度施し、細い鋼線にまで伸線加工されるので、線材には高い伸線加工性を有することが要求される。   The wire is manufactured by hot rolling and is processed into a wire by drawing to a predetermined wire diameter. Since the patenting process is performed about once or twice during wire drawing and wire drawing is performed to a thin steel wire, the wire is required to have high wire drawing workability.

たとえば、大型自動車用タイヤなどに使用される線径0.5mm以上の補強材では、生産性向上が要求されるようになっている。安定した熱間圧延によって製造可能な線径3.5mm以上の線材から、線径0.5mm〜1.5mmの鋼線を低コストで安定して製造できる線材が求められている。そのため、伸線加工途中で行なう中間パテンティング工程を省略できる伸線加工性を有し、且つ、伸線加工後に安定したねじり特性を発揮することができる線材の開発が進められている。   For example, a reinforcing material having a wire diameter of 0.5 mm or more used for a large automobile tire or the like is required to improve productivity. From a wire rod having a wire diameter of 3.5 mm or more which can be produced by stable hot rolling, a wire rod capable of stably producing a steel wire having a wire diameter of 0.5 mm to 1.5 mm at low cost is required. Therefore, development of a wire rod having wire drawability capable of omitting an intermediate patenting step performed in the course of wire drawing and capable of exhibiting stable twisting characteristics after wire drawing processing has been advanced.

しかしながら、高伸線加工度まで伸線加工する工程によって製造されるワイヤーでは、伸線加工途中での断線がより発生しやすい状況になっている。さらに、高伸線加工度まで伸線加工した鋼線は、ねじり特性が劣化する傾向にある。更には、鋼線の材料である線材の線径が太いことは、鋼線のねじり特性にとって不利となる。   However, in the case of a wire manufactured by the step of drawing to a high drawing degree, it is in a situation where a break occurs more easily in the middle of the drawing. Furthermore, the steel wire that has been drawn to a high drawing degree tends to have a deterioration in torsional characteristics. Furthermore, the fact that the wire diameter of the wire which is the material of the steel wire is large is disadvantageous for the torsion characteristics of the steel wire.

線材の伸線加工中の断線を防止するために、線材の組織の改善手法が様々提案されている。こうした技術として、例えば特許文献1(特開2014−055316号公報)には、アスペクト比を10以上としたラメラセメンタイトが、ラメラセメンタイトの総数に対し個数基準で50%以上存在された高強度鋼線用線材であって、このようなラメラセメンタイトとすることにより伸線加工性低下を防止した高強度鋼線用線材が提案されている。   Various methods for improving the structure of the wire have been proposed in order to prevent disconnection during wire drawing of the wire. As such a technology, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-055316), a high strength steel wire in which lamella cementite having an aspect ratio of 10 or more is present 50% or more on a number basis with respect to the total number of lamella cementite. A wire rod for high strength steel wire, which is a wire rod for which reduction in drawability is prevented by adopting such lamellar cementite, has been proposed.

また、特許文献2(特開2000−119756号公報)には、初析フェライトの分率が10%以下で残りはセメンタイト(cementite)が不連続的に形成されたパーライト(pearlite)を包含して構成することによって、伸線加工性低下を防止した高強度鋼線用線材が提案されている。   In addition, Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-119756) includes pearlite in which the fraction of pro-eutectoid ferrite is 10% or less and the remainder is discontinuously formed of cementite. The wire rod for high strength steel wires which prevented the wire-drawing property fall is proposed by comprising.

これらの技術は、いずれも線材のセメンタイトの形態を制御することによって線材の伸線加工性を良好にすることによって、線径0.1〜0.4mmの鋼線を得るまでの伸線加工工程においてカッピー断線等が発生しないようにしたものである。しかし、セメンタイトの形態を制御しただけでは、鋼線の断面内の強度ばらつきを抑制できない。そのため、これら特許文献に開示された技術によって線径0.5mm以上の鋼線を製造した場合には、断線の発生抑制とねじり特性の劣化抑制との両立が効果的になされず、上記の問題が発生することがある。   In these techniques, the wire drawing process up to obtaining a steel wire with a wire diameter of 0.1 to 0.4 mm by making the wire drawability of the wire better by controlling the form of cementite of the wire. In the above, it is intended to prevent the occurrence of a cutie break or the like. However, just controlling the form of cementite can not suppress the variation in strength within the cross section of the steel wire. Therefore, when a steel wire having a wire diameter of 0.5 mm or more is manufactured by the techniques disclosed in these patent documents, coexistence of suppression of occurrence of breakage and deterioration of torsion characteristics is not effectively achieved, and the above problem May occur.

こうしたことから、高伸線加工度まで伸線加工して太径(例えば線径0.5mm以上)の鋼線を製造するような工程において断線が発生しにくく、伸線加工後のねじり特性が良好となる線材の実現が望まれている。   Because of this, in the process of producing a steel wire with a large diameter (for example, a wire diameter of 0.5 mm or more) by wire drawing up to a high drawing rate, breakage does not easily occur, and the torsion characteristics after wire drawing It is desired to realize a wire rod that becomes good.

日本国特開2014−055316号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-055316 日本国特開2000−119756号公報Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2000-119756

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、太径のワイヤー等の素材としても好適な、高い強度と優れたねじり特性とを有する鋼線を、伸線加工中の断線を抑制して安定して製造し得る線材を提供することを課題とする。また、本発明は、高い強度と優れたねじり特性とを有する鋼線の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and suppresses breakage during wire drawing of a steel wire having high strength and excellent torsional characteristics, which is also suitable as a material for a large diameter wire or the like. It is an object of the present invention to provide a wire which can be stably manufactured. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a steel wire having high strength and excellent torsional characteristics.

本発明者らは、前記した課題を解決するために種々の検討を実施した。その結果、下記の知見を得た。   The present inventors conducted various studies in order to solve the above-mentioned problems. As a result, the following findings were obtained.

(I)線径5.5mm以上の線材を、線径0.5mmレベルまで伸線加工する場合、伸線加工ひずみは4.5以上となる。伸線加工性が悪い共析鋼又は過共析鋼にこのような高伸線加工度で伸線加工を行う場合、伸線加工途中でのパテンティングが必須となる。一方、セメンタイト分率の小さい亜共析鋼を線材の材料として用いることで、線材の伸線加工性の向上が可能となり、伸線加工ひずみが4.5以上となる伸線加工に線材を供することが可能になることがわかった。   (I) When drawing a wire having a wire diameter of 5.5 mm or more to a wire diameter of 0.5 mm, the drawing strain is 4.5 or more. In the case of performing drawing with such a high drawing degree to eutectoid steel or hyper-eutectoid steel having poor drawability, patenting in the middle of drawing becomes essential. On the other hand, by using a hypoeutectoid steel with a small cementite fraction as the material of the wire, it is possible to improve the drawability of the wire, and provide the wire to drawing with a drawing strain of 4.5 or more. It turned out that it would be possible.

(II)一方で、亜共析鋼の線材の横断面(すなわち線材の長さ方向に直角な切断面)における中心部においてフェライトの面積率が45%超になった場合には、フェライト組織が塊状かつ粗大になるために、亜共析鋼の線材であっても伸線加工性が不足することがわかった。また、結晶粒径が粗大になった場合(すなわち大角粒界密度が少ない場合)には、線材の絞り値が低く延性が悪いため、伸線加工中に線材内部に粗大なき裂が形成されやすく、伸線加工性が低下した。また、亜共析鋼の線材の横断面において、表層部でのフェライトの面積率が45%超になった場合には、伸線加工後のねじり特性が低下することがわかった。これは、フェライト組織に変形が集中するためと考えられる。   (II) On the other hand, when the area ratio of ferrite exceeds 45% at the center of the cross section of the hypoeutectoid steel wire (that is, the cut surface perpendicular to the longitudinal direction of the wire), the ferrite structure becomes It turned out that even if it is a wire rod of hypoeutectoid steel, wire drawability runs short because of becoming massive and coarse. In addition, when the grain size becomes coarse (that is, when the large-angle grain boundary density is small), a large crack is likely to be formed inside the wire during wire drawing because the wire has a low reduction value and poor ductility. , Wire drawability decreased. Moreover, in the cross section of the wire rod of a hypoeutectoid steel, when the area ratio of the ferrite in a surface layer part becomes more than 45%, it turned out that the torsion characteristics after wire drawing processing fall. This is considered to be because deformation concentrates on the ferrite structure.

(III)パーライト変態後には、パーライト組織中の層状フェライト(以下、ラメラフェライト)中に亜粒界が多量に導入される。本発明者らは、線材の亜粒界密度と、線材の伸線加工後のねじり特性(以下、単にねじり特性と略する場合がある)との関係を調べた。その結果、基本的には、パーライト組織中の亜粒界密度が大きいほど良好なねじり特性が得られることがわかった。これは亜粒界が多いほど、伸線加工中に均一に加工ひずみが導入されて、鋼線の断面中の強度ばらつきが低減するためと考えられる。   (III) After pearlite transformation, a large number of subgrain boundaries are introduced into layered ferrite (hereinafter, lamellar ferrite) in pearlite structure. The present inventors investigated the relationship between the sub-grain boundary density of the wire and the twisting characteristics after wire drawing of the wire (hereinafter sometimes referred to simply as the twisting characteristics). As a result, it was found that, basically, the higher the density of sub-grain boundaries in the pearlite structure, the better the twisting property is obtained. This is considered to be because as the number of sub-grain boundaries is increased, processing strain is uniformly introduced during wire drawing, and the variation in strength in the cross section of the steel wire is reduced.

(IV)本発明者らは、亜粒界密度の向上の手段について検討した。亜粒界は、パーライト変態時にラメラフェライトとパーライト組織中の層状セメンタイト(以下、ラメラセメンタイト)とが協調的に成長する際に、両相のミスフィットを解消するために導入されると考えられる。亜粒界密度は、パーライト変態温度、及びラメラフェライトに固溶する合金元素(たとえばSi)の含有量を用いて調整できることを本発明者らは知見した。   (IV) The present inventors examined the means of improvement of the grain boundary density. Subgrain boundaries are considered to be introduced in order to eliminate the misfit of both phases when lamellar ferrite and layered cementite in the pearlite structure (hereinafter, lamellar cementite) grow cooperatively during pearlite transformation. The inventors of the present invention have found that the subgrain density can be adjusted using the pearlite transformation temperature and the content of an alloy element (eg, Si) dissolved in lamellar ferrite.

パーライト変態温度と亜粒界密度との関係について具体的に説明すると、パーライト変態温度が550℃以下では、パーライト変態温度が低いほど、ラメラフェライト中の亜粒界密度が低下することがわかった。これはラメラセメンタイトの成長が分断される箇所が増加するためと考えられる。一方、パーライト変態温度が550℃よりも高温の領域では、高温になるに従って亜粒界密度は徐々に低下する傾向にあった。これは、パーライト変態温度が550℃よりも高い場合、高温ほどラメラ間隔が粗大化していき、ラメラセメンタイトの枚数が減少してミスフィットの総量が減るため、ラメラフェライト中の亜粒界密度が低減していくと考えられる。これらの結果より、パーライト変態温度が550℃近傍となるように冷却条件を制御した場合、最も多量の亜粒界が導入されることがわかった。   The relationship between the pearlite transformation temperature and the subgrain boundary density is specifically described. It was found that when the pearlite transformation temperature is 550 ° C. or less, the subgrain boundary density in lamellar ferrite decreases as the pearlite transformation temperature decreases. This is considered to be due to an increase in locations where the growth of lamellar cementite is disrupted. On the other hand, in the region where the pearlite transformation temperature is higher than 550 ° C., the grain boundary density tends to gradually decrease as the temperature becomes higher. This is because when the pearlite transformation temperature is higher than 550 ° C., the lamellar spacing becomes coarser as the temperature increases, and the number of lamella cementite decreases and the total amount of misfits decreases, so the subgrain density in lamellar ferrite decreases. It is thought that it will continue. From these results, it was found that when the cooling conditions are controlled so that the pearlite transformation temperature is around 550 ° C., the largest amount of subgrain boundaries are introduced.

また、合金元素量と亜粒界密度との関係について具体的に説明すると、Siに代表されるような合金元素の含有量を増やすことで、ラメラフェライトとラメラセメンタイトとの界面のミスフィットが増加し、亜粒界密度が上昇すると考えられる。   In addition, specifically describing the relationship between the amount of alloying elements and the density of subgrain boundaries, the misfit at the interface between lamellar ferrite and lamellar cementite increases by increasing the content of alloying elements represented by Si. And the grain boundary density is thought to increase.

(V)しかしながら、上述の知見に基づいてパーライト組織中の亜粒界密度を高める実験を重ねたところ、亜粒界密度が大きいにもかかわらず伸線加工後のねじり特性が低い線材が認められた。原因は明らかではないが、600℃未満でパーライト変態させて亜粒界密度を高めた場合には、伸線加工後のねじり回数が低下する傾向が認められた。従って、亜粒界密度を最大化できる550℃近傍ではなく、600℃〜620℃でパーライト変態させて、ラメラフェライト中の亜粒界密度を増加させすぎないことで、伸線加工性と伸線加工後のねじり特性とを両立する線材を得ることができると考えられる。   (V) However, based on the above findings, repeated experiments to increase the density of subgrain boundaries in pearlite structure show that a wire rod with low torsional characteristics after wire drawing although the density of subgrain boundaries is large The Although the cause is not clear, when the grain boundary density is increased by pearlite transformation at less than 600 ° C., the number of twists after wire drawing tends to decrease. Therefore, wire drawability and wire drawing can be achieved by perlite transformation at 600 ° C. to 620 ° C., not at around 550 ° C. where the grain boundary density can be maximized, so as not to increase the grain boundary density in lamellar ferrite too much. It is believed that a wire can be obtained that is compatible with the torsional properties after processing.

上記(I)〜(V)の知見から、太径のワイヤー等の素材としても好適な高い強度と優れたねじり特性を有する鋼線を、伸線加工中の断線を抑制して安定して製造し得る線材を実現するためには、線材の材料として亜共析鋼を用いる必要がある。さらに、合金元素の含有量や熱間圧延後の調整冷却条件を調整し、パーライト変態温度を適切な範囲内に調整することにより、線材のフェライト分率、大角粒界密度、及び亜粒界密度を適切な範囲に制御する必要もある。このように、合金元素の含有量や熱間圧延後の調整冷却条件を調整し、大角粒界密度、亜粒界密度を増加させることで得られる線材は、強度水準がこれと同じ他の線材よりも伸線加工性や伸線加工後のねじり特性が優れることを本発明者らは見出した。   Based on the findings of (I) to (V) above, steel wires having high strength and excellent twisting properties suitable as materials for large diameter wires and the like are stably manufactured by suppressing disconnection during wire drawing. In order to realize a possible wire rod, it is necessary to use hypoeutectoid steel as a material of the wire rod. Furthermore, by adjusting the content of alloy elements and the adjustment cooling conditions after hot rolling, and adjusting the pearlite transformation temperature within an appropriate range, the ferrite fraction of the wire, the large angle grain boundary density, and the subgrain boundary density Needs to be controlled to an appropriate range. Thus, the wire obtained by adjusting the content of the alloying element and the adjustment cooling conditions after hot rolling and increasing the large angle grain boundary density and the sub-grain boundary density has the same strength level as the other wire The present inventors have found that wire drawability and torsional properties after wire drawing are superior to those of the prior art.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の通りである。
(1)本発明の一態様に係る線材は、化学組成が、質量%で、C:0.30〜0.75%、Si:0.80〜2.00%、Mn:0.30〜1.00%、N:0.0080%以下、P:0.030%以下、S:0.020%以下、O:0.0070%以下、Al:0〜0.050%、Cr:0〜1.00%、V:0〜0.15%、Ti:0〜0.050%、Nb:0〜0.050%、B:0〜0.0040%、Ca:0〜0.0050%、及びMg:0〜0.0040%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、前記線材の表面から深さ150〜400μmの範囲である表層部と、前記線材の中心軸から前記線材の直径の1/10の範囲である中心部との両方において、主たる組織がパーライト組織であり、前記線材の長さ方向に直角な横断面におけるフェライト組織の面積率が45%以下であり、前記横断面における非パーライトかつ非フェライト組織の面積率が5%以下であり、前記パーライト組織中の、ラメラフェライトの結晶方位の角度差2°以上15°未満となる亜粒界の密度ρ1が70/mm≦ρ1≦600/mmであり、全組織中での、フェライト結晶方位の角度差15°以上となる大角粒界の密度ρ2が200/mm以上である。
(2)上記(1)に記載の線材では、前記化学組成が、質量%で、Al:0.010〜0.050%を含有してもよい。
(3)上記(1)または(2)に記載の線材では、前記化学組成が、質量%で、Cr:0.05〜1.00%を含有してもよい。
(4)上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の線材では、前記化学組成が、質量%で、V:0.005〜0.15%、Ti:0.002〜0.050%、及びNb:0.002〜0.050%からなる群から選ばれる1種又は2種以上を含有してもよい。
(5)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の線材では、前記化学組成が、質量%で、B:0.0001〜0.0040%を含有してもよい。
(6)上記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の線材では、前記化学組成が、質量%で、Ca:0.0002〜0.0050%、及びMg:0.0002〜0.0040%からなる群から選ばれる1種又は2種を含有してもよい。
(7)上記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の線材では、前記線材の前記表層部及び前記中心部において、前記亜粒界の前記密度ρ1が、下記式1を満たしてもよい。
220×(C)+100<ρ1<220×(C)+300:式1
前記式1における(C)は、前記線材の前記化学組成における質量%でのC含有量である。
(8)上記(1)〜(7)のいずれか一項に記載の線材では、前記線材の前記直径が3.5〜7.0mmであってもよい。
(9)上記(1)〜(8)のいずれか一項に記載の線材は、鋼線の材料として用いられてもよい
10)本発明の別の態様に係る鋼線の製造方法は、上記(1)〜(9)のいずれか一項に記載の線材を伸線加工して鋼線を得る工程を備え、前記鋼線の直径が0.5〜1.5mmである。
The present invention has been completed based on the above findings, the gist of which is as follows.
(1) The wire according to one aspect of the present invention has a chemical composition in mass%, C: 0.30 to 0.75%, Si: 0.80 to 2.00%, Mn: 0.30 to 1 .00%, N: 0.0080% or less, P: 0.030% or less, S: 0.020% or less, O: 0.0070% or less, Al: 0 to 0.050%, Cr: 0 to 1 .00%, V: 0 to 0.15%, Ti: 0 to 0.050%, Nb: 0 to 0.050%, B: 0 to 0.0040%, Ca: 0 to 0.0050%, and Mg: 0 to 0.0040%, the balance being Fe and impurities, and a surface layer portion having a depth of 150 to 400 μm from the surface of the wire, and 1 of the diameter of the wire from the central axis of the wire In both the central part, which is in the range of 10/10, the main structure is pearlite structure, and a transverse direction perpendicular to the longitudinal direction of the wire The area ratio of the ferrite structure in the plane is 45% or less, the area ratio of non-pearlite and non-ferrite structure in the cross section is 5% or less, and the crystal orientation angle difference of 2 ° of the lamellar ferrite in the pearlite structure The density 11 of the subgrain boundary which is less than 15 ° is 70 / mm ≦≦ 1 ≦ 600 / mm, and the density 22 of the large angle grain boundary which has an angular difference of 15 ° or more in the entire structure is 200 / Mm or more.
(2) In the wire described in the above (1), the chemical composition may contain Al: 0.010 to 0.050% by mass.
(3) In the wire rod according to (1) or (2), the chemical composition may contain, by mass%, Cr: 0.05 to 1.00%.
(4) In the wire rod according to any one of the items (1) to (3), the chemical composition is, in mass%, V: 0.005 to 0.15%, Ti: 0.002 to 0. You may contain 1 type, or 2 or more types selected from the group which consists of 050% and Nb: 0.002-0.050%.
(5) In the wire rod according to any one of the above (1) to (4), the chemical composition may contain B: 0.0001 to 0.0040% by mass.
(6) In the wire rod according to any one of the above (1) to (5), the chemical composition is, by mass%, Ca: 0.0002 to 0.0050%, and Mg: 0.0002 to 0 It may contain one or two selected from the group consisting of .0040%.
(7) In the wire rod according to any one of (1) to (6), the density 11 of the subgrain boundary in the surface layer portion and the central portion of the wire rod satisfies the following formula 1 It is also good.
220 × (C) +100 <ρ1 <220 × (C) +300: Formula 1
(C) in the said Formula 1 is C content in the mass% in the said chemical composition of the said wire.
(8) In the wire according to any one of the above (1) to (7), the diameter of the wire may be 3.5 to 7.0 mm.
(9) The wire rod according to any one of the above (1) to (8) may be used as a material of a steel wire .
( 10 ) A method of manufacturing a steel wire according to another aspect of the present invention includes the step of drawing a wire rod according to any one of the above (1) to (9) to obtain a steel wire, The diameter of the steel wire is 0.5 to 1.5 mm.

本発明の一態様に係る線材によれば、ワイヤー等の素材として好適な高い強度と優れたねじり特性を有する鋼線を、伸線加工中の断線を抑制して安定して製造でき、産業上極めて有用である。本発明の一態様に係る鋼線の製造方法は、ワイヤーの素材として好適な高い強度と優れたねじり特性を有する鋼線を、伸線加工中の断線を抑制して安定して製造できるので、産業上極めて有用である。 According to the wire rod according to one aspect of the present invention, a steel wire having high strength and excellent twisting characteristics suitable as a material such as a wire can be stably manufactured by suppressing disconnection during wire drawing, and industrially It is extremely useful . The method of manufacturing a steel wire according to an aspect of the present invention can stably manufacture a steel wire having high strength and excellent twisting characteristics suitable as a material of the wire, while suppressing disconnection during wire drawing. It is extremely useful in industry.

本実施形態に係る線材の表層部及び中心部を示す概略図である。It is the schematic which shows the surface layer part and center part of the wire which concern on this embodiment. パーライト組織の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a pearlite structure | tissue.

以下、本発明に係る線材の一例である実施形態について詳細に説明する。
なお、図1に示されるように、本実施形態に係る線材1においては、便宜上、線材の表面から深さ150〜400μmの範囲を表層部11と定義し、線材の中心軸から線材の直径dの1/10の範囲を中心部12と定義する。また、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
Hereinafter, an embodiment which is an example of a wire rod according to the present invention will be described in detail.
In addition, as shown in FIG. 1, in the wire 1 according to the present embodiment, for convenience, a range of 150 to 400 μm in depth from the surface of the wire is defined as the surface layer portion 11, and The range of 1/10 of is defined as the central portion 12. Moreover, in the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as the lower limit value and the upper limit value.

本実施形態の線材は、自動車等のタイヤの補強材であるワイヤーや、アルミ送電線などの補強用ワイヤー、PC鋼線、橋梁等に用いられるロープ用ワイヤーなどの素材として好適な鋼線の材料として用いることが可能な線材である。
なお、線材の伸線加工性とは、線材を伸線加工して鋼線を得る際の、断線の生じにくさを示す指標である。線材の伸線加工後のねじり特性とは、線材を伸線加工して得られた鋼線にねじり試験を行った際の、デラミネーションの発生しにくさ、及びねじり断線の発生しにくさ等を示す指標である。本実施形態に係る線材は、直径6.0mmの線材を50kg準備して、これを直径0.5mmまで伸線した際の断線回数が0回となるような伸線加工性を有することが好ましい。さらに、伸線加工後の鋼線は、引張強度が2800MPa以上であることが好ましい。また、ワイヤーに用いられる鋼線は、ねじり試験を10本行ってもデラミネーションが1回も発生せず、且つねじり回数の平均値が23回以上となるようなねじり特性を有することが好ましい。ねじり回数が23回以上の鋼線は、伸線加工後の矯正などの取扱で破断しないだけの十分な延性があると判断できる。
The wire according to the present embodiment is a steel wire material suitable as a wire reinforcement material for tires such as automobiles, a wire for reinforcement such as an aluminum transmission wire, a PC steel wire, a wire for rope used for a bridge, etc. It is a wire that can be used as
In addition, wire-drawing workability of a wire is a parameter | index which shows a hardness to generation | occurrence | production of a disconnection at the time of drawing a wire, and obtaining a steel wire. The twisting characteristics after wire drawing of wire rod means that it is difficult for delamination to occur when a steel wire obtained by wire drawing rod wire is subjected to a twisting test, and for wire breakage etc. Is an indicator that The wire according to the present embodiment preferably has a wire drawability so that the number of wire breakages when preparing a wire with a diameter of 6.0 mm to 50 kg and drawing this wire to a diameter of 0.5 mm is zero. . Furthermore, the steel wire after wire drawing preferably has a tensile strength of 2800 MPa or more. In addition, it is preferable that the steel wire used for the wire has a twisting property such that delamination does not occur even once even if ten twist tests are performed, and the average value of the number of twists is 23 times or more. It can be determined that a steel wire having 23 or more twists has sufficient ductility so as not to break in handling such as correction after wire drawing.

次に、本実施形態の線材の化学組成およびミクロ組織(金属組織)について詳細に説明する。なお、各元素の含有量の「%」は「質量%」を意味する。   Next, the chemical composition and microstructure (metal structure) of the wire according to the present embodiment will be described in detail. In addition, "%" of content of each element means "mass%."

(A)化学組成について
まず、本実施形態の線材の化学組成について説明する。以下、化学組成の含有量の単位は質量%である。
(A) Chemical Composition First, the chemical composition of the wire according to the present embodiment will be described. Hereinafter, the unit of content of a chemical composition is mass%.

C:0.30〜0.75%
Cは、鋼を強化する元素である。この効果を得るにはCを0.30%以上含有させなくてはならない。一方、Cの含有量が0.75%超になると、セメンタイト分率が大きくなり、伸線加工性が低下する。したがって、適切なCの含有量は0.30%以上0.75%以下である。さらに、き裂形成抑制の観点からCの含有量を0.35%以上とすることが好ましく、さらには0.40%以上であることが好ましい。一方、伸線加工性向上の観点からC含有量を0.75%未満、又は0.70%以下とすることが好ましく、0.65%以下とすることがより好ましい。C含有量を0.42%以上、又は0.45%以上としてもよい。C含有量を0.60%以下、又は0.55%以下としてもよい。
C: 0.30 to 0.75%
C is an element that strengthens steel. In order to obtain this effect, 0.30% or more of C must be contained. On the other hand, if the C content exceeds 0.75%, the cementite fraction increases and the wire drawability decreases. Therefore, the appropriate content of C is 0.30% or more and 0.75% or less. Furthermore, from the viewpoint of suppressing crack formation, the content of C is preferably 0.35% or more, and more preferably 0.40% or more. On the other hand, the C content is preferably less than 0.75%, or 0.70% or less, and more preferably 0.65% or less, from the viewpoint of improving wire drawability. The C content may be 0.42% or more, or 0.45% or more. The C content may be 0.60% or less, or 0.55% or less.

Si:0.80〜2.00%
Siは、線材の強度を高めるだけでなく亜粒界密度の増加に寄与する成分である。しかし、線材のSi含有量が0.80%未満では、Siを含有することによる亜粒界密度増加の効果が十分に得られない。一方、線材のSi含有量が2.00%を超えると、フェライト分率が上昇し、伸線加工性が低下する。そこで、線材のSiの含有量は0.80〜2.00%の範囲内と定めた。また、安定して所望のミクロ組織を有する線材を得るために、線材のSi含有量を1.00%以上、1.15%以上、1.30%以上、又は1.50%以上としてもよい。線材のSi含有量を1.90%以下、1.80%以下、1.75%以下、又は1.70%以下としてもよい。
Si: 0.80 to 2.00%
Si is a component that not only enhances the strength of the wire but also contributes to the increase in the density of grain boundaries. However, if the Si content of the wire is less than 0.80%, the effect of increasing the grain boundary density by containing Si can not be sufficiently obtained. On the other hand, when the Si content of the wire exceeds 2.00%, the ferrite fraction increases and the wire drawability decreases. Then, content of Si of a wire was defined in the range of 0.80 to 2.00%. In addition, in order to stably obtain a wire having a desired microstructure, the Si content of the wire may be 1.00% or more, 1.15% or more, 1.30% or more, or 1.50% or more. . The Si content of the wire may be 1.90% or less, 1.80% or less, 1.75% or less, or 1.70% or less.

Mn:0.30〜1.00%
Mnは、鋼線の強度を高める作用に加えて、鋼中のSをMnSとして固定して鋼線の熱間脆性を防止する作用を有する元素である。しかしながら、Mn含有量が0.30%未満では上記作用が十分でない。このため、Mn含有量の下限値は0.30%以上とする。さらに、鋼線の強度確保及び熱間脆性の防止をより高いレベルで実現するためには、Mn含有量を0.35%以上とすることが好ましく、0.40%以上とすることがより好ましい。Mn含有量を0.50%以上、又は0.55%以上としてもよい。
一方、Mnは偏析しやすい元素である。1.00%を超えてMnを含有させると、特に中心部にMnが濃化し、中心部にマルテンサイトやベイナイトが生成されて、伸線加工性が低下してしまう。また、粗大なMnSが形成されることも伸線加工性の低下の一因となる。Mnは0.90%以下とすることが好ましく、0.80%以下であればより一層好ましい。Mn含有量を0.75%以下、又は0.70%以下としてもよい。
Mn: 0.30 to 1.00%
Mn is an element having a function of fixing S in the steel as MnS to prevent hot brittleness of the steel wire in addition to the function of enhancing the strength of the steel wire. However, if the Mn content is less than 0.30%, the above effect is not sufficient. Therefore, the lower limit value of the Mn content is 0.30% or more. Furthermore, in order to realize the securing of the strength of the steel wire and the prevention of hot embrittlement at a higher level, the Mn content is preferably 0.35% or more, more preferably 0.40% or more. . The Mn content may be 0.50% or more, or 0.55% or more.
On the other hand, Mn is an element which tends to segregate. When Mn is contained in excess of 1.00%, Mn is particularly concentrated in the central portion, martensite and bainite are generated in the central portion, and wire drawability deteriorates. In addition, the formation of coarse MnS also contributes to the decrease in wire drawability. The Mn content is preferably 0.90% or less, and more preferably 0.80% or less. The Mn content may be 0.75% or less, or 0.70% or less.

N:0.0080%以下
Nは、冷間での伸線加工中に転位に固着することにより線材の強度を上昇させる反面、ねじり特性を低下させてしまう元素である。線材のN含有量が0.0080%を超えると、ねじり特性の低下が著しくなる。そこで、線材のN含有量は0.0080%以下に規制することとした。N含有量の好ましい上限は0.0060%以下、又は0.0050%以下である。N含有量は低いほど良く、Nは線材に含有しなくてもよい。N含有量を0.0045%以下、又は0.0040%以下としてもよい。N含有量を0.0010%以上、又は0.0025%以上としてもよい。
N: 0.0080% or less N is an element that increases the strength of the wire by adhering to dislocations during cold wire drawing, but reduces the twisting characteristics. When the N content of the wire exceeds 0.0080%, the deterioration of the twisting characteristics becomes remarkable. Therefore, the N content of the wire is regulated to 0.0080% or less. The preferable upper limit of the N content is 0.0060% or less, or 0.0050% or less. The lower the N content, the better, and N may not be contained in the wire. The N content may be 0.0045% or less, or 0.0040% or less. The N content may be 0.0010% or more, or 0.0025% or more.

P:0.030%以下
Pは、線材の粒界に偏析してねじり特性を低下させてしまう元素である。線材のP含有量が0.030%を超えると、ねじり特性の低下が著しくなる。そこで、線材のP含有量は0.030%以下に規制することとした。P含有量の上限は0.025%以下であることが好ましい。P含有量は低いほど良く、Pは線材に含有しなくてもよい。P含有量を0.020%以下、0.015%以下、又は0.010%以下としてもよい。P含有量を0.002%以上、0.005%以上、又は0.008%以上としてもよい。
P: 0.030% or less P is an element which is segregated in the grain boundaries of the wire and reduces the torsion characteristics. When the P content of the wire exceeds 0.030%, the deterioration of the twisting characteristics becomes remarkable. Therefore, the P content of the wire is regulated to 0.030% or less. The upper limit of the P content is preferably 0.025% or less. The lower the P content, the better, and P may not be contained in the wire. The P content may be 0.020% or less, 0.015% or less, or 0.010% or less. The P content may be 0.002% or more, 0.005% or more, or 0.008% or more.

S:0.020%以下
Sは、MnSを形成して、伸線加工性を低下させてしまう元素である。そして、線材のS含有量が0.020%を超えると、伸線加工性の低下が著しくなる。このことから、線材のS含有量は0.020%以下に規制することとした。S含有量の好ましい上限は0.010%以下である。S含有量は低いほど良く、Sは線材に含有しなくてもよい。S含有量を0.015%以下、0.008%以下、又は0.005%以下としてもよい。S含有量を0.001%以上、0.002%以上、又は0.005%以上としてもよい。
S: 0.020% or less S is an element that forms MnS and reduces wire drawability. And when S content of a wire exceeds 0.020%, the fall of wire-drawing property becomes remarkable. From this, it was decided that the S content of the wire is regulated to 0.020% or less. The preferred upper limit of the S content is 0.010% or less. The lower the S content, the better, and S may not be contained in the wire. The S content may be 0.015% or less, 0.008% or less, or 0.005% or less. The S content may be 0.001% or more, 0.002% or more, or 0.005% or more.

O:0.0070%以下
Oは、酸化物を形成することで線材の延性を低下させてしまう元素である。線材のO含有量が0.0070%を超えると、ねじり特性の低下が著しくなる。そこで、線材のO含有量は0.0070%以下に規制することとした。O含有量の上限は0.0050%以下であることが好ましい。O含有量は低いほど良く、Oは線材に含有しなくてもよい。O含有量を0.0005%以上、又は0.0010%以上としてもよい。O含有量を0.0045%以下、又は0.0040%以下としてもよい。
O: 0.0070% or less O is an element that reduces the ductility of the wire by forming an oxide. When the O content of the wire exceeds 0.0070%, the deterioration of the twisting characteristics becomes remarkable. Therefore, the O content of the wire is regulated to 0.0070% or less. The upper limit of the O content is preferably 0.0050% or less. The lower the O content, the better, and O may not be contained in the wire. The O content may be 0.0005% or more, or 0.0010% or more. The O content may be 0.0045% or less, or 0.0040% or less.

(B)線材の組織について
次に、本実施形態に係る線材の金属組織について説明する。なお、以下に説明される線材の金属組織に関する要件は、線材1の表層部11及び中心部12の両方において満たされる必要がある。
(B) Structure of wire rod Next, the metal structure of the wire rod according to the present embodiment will be described. In addition, the requirement regarding the metal structure of the wire demonstrated below needs to be satisfy | filled in both the surface layer part 11 and the center part 12 of the wire 1. As shown in FIG.

線材の表層部及び中心部は、主たる組織はパーライト組織であり、線材の横断面において面積率で45%以下がフェライト組織、非パーライトかつ非フェライト組織が面積率で5%以下であり、パーライト組織中のラメラフェライトの結晶方位の角度差2°以上15°未満となる亜粒界密度ρ1が70/mm≦ρ1≦600/mmであり、全組織でのフェライト結晶方位の角度差15°以上となる大角粒界密度ρ2が200/mm以上となる金属組織を有する必要がある。なお「主たる組織」とは、金属組織において最も大きな面積率を占める組織を意味する。「面積率」とは、線材の長さ方向に直角な横断面において測定される面積率を意味し、その測定方法は後述される。パーライトの量に関する上述の要件を換言すると、本実施形態に係る線材の表層部及び中心部は、パーライト組織を面積率で50%以上含む。   The main structure is a pearlite structure in the surface layer portion and the central portion of the wire, and a ferrite structure is 45% or less in area ratio in the cross section of the wire, and a non-perlite and non-ferrite structure is 5% or less in area ratio; Subgrain boundary density 11 which makes the angle difference of crystal orientation of lamellar ferrite in medium 2 ° or more and less than 15 ° is 70 / mm ≦ ρ1 ≦ 600 / mm, and the angle difference of ferrite crystal orientation in all structures is 15 ° or more It is necessary to have a metallographic structure in which the large-angle grain boundary density な る 2 is 200 / mm or more. The "main structure" means a structure that occupies the largest area ratio in the metal structure. The "area ratio" means an area ratio measured in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the wire, and the measurement method will be described later. In other words, the surface layer portion and the central portion of the wire according to the present embodiment include the pearlite structure in an area ratio of 50% or more.

このような金属組織を表層部及び中心部において有する線材は、引張試験時の絞り値が高く、伸線加工性に優れる。また、このような金属組織を表層部及び中心部において有する線材によれば、これを直径1mm以下の鋼線に伸線加工し、これの引張強度2800MPa以上とした場合に、優れたねじり特性を有する鋼線が得られる。なお、線材の金属組織において、フェライト組織、パーライト組織を除く残部の主たる組織(非パーライトかつ非フェライト組織)はベイナイト、及びマルテンサイト等である。   A wire having such a metal structure in the surface layer portion and the central portion has a high reduction value at the time of a tensile test and is excellent in wire drawability. In addition, according to a wire having such a metal structure in the surface layer portion and the central portion, when it is drawn into a steel wire having a diameter of 1 mm or less and the tensile strength thereof is 2800 MPa or more, excellent torsional characteristics are obtained. The steel wire which it has is obtained. In the metal structure of the wire, the main structure (non-pearlite and non-ferrite structure) of the remaining portion excluding ferrite structure and pearlite structure is bainite, martensite or the like.

ここでパーライト組織の粒界について補足説明する。
通常の技術常識においては、パーライトは、オーステナイトから生じる共析反応によってラメラフェライトとラメラセメンタイトが層状に配列したラメラ組織を呈し、その内部には階層的下部組織が形成されていると説明される。大角粒界で囲まれた領域をブロックと称し、そのブロックの中でラメラの配向が同じ領域をコロニーと称している。換言すると、フェライト組織の各粒内にセメンタイト板がいくつかの配向を持ちながら分散した組織がパーライトであると認識されている。
Here, the grain boundaries of the pearlite structure are additionally described.
In the ordinary technical common sense, perlite is described as having a lamellar structure in which lamellar ferrite and lamellar cementite are arranged in layers by the eutectoid reaction arising from austenite, and a hierarchical substructure is formed inside the lamellar structure. An area surrounded by large-angle grain boundaries is referred to as a block, and in the block, an area having the same lamellar orientation is referred to as a colony. In other words, it is recognized that the cementite plate dispersed in each grain of the ferrite structure has some orientation and is dispersed as pearlite.

しかし、実際のパーライト組織はそれほど単純ではないと考えられる。図2にパーライト組織を単純化した一例の模式図を示す。図2に示される金属組織においては、旧γ粒界21(旧オーステナイト粒界)を起点として、湾曲した大角粒界22に囲まれたブロックが生成され、そのブロックの中に亜粒界23が形成されている。ブロックの中の結晶方位は多くのランダムな方位に変化しており、図2の組織では亜粒界23を示す鎖線の長さの合計を、亜粒界23の合計長さと認識できる。また、図2の模式図ではブロックの外周等を構成する大角粒界22の長さ(ブロックを囲む太い実線の長さ)の合計を、大角粒界22の長さと認識できる。なお、図2中に、ラメラ組織を構成するラメラセメンタイト31とラメラフェライト32との層状構造について拡大表示しておく。   However, the actual pearlite organization is considered not so simple. FIG. 2 shows a schematic view of an example in which the pearlite structure is simplified. In the metal structure shown in FIG. 2, a block surrounded by curved large-angle grain boundaries 22 is generated starting from the old γ grain boundaries 21 (old austenite grain boundaries), and the subgrain boundaries 23 are formed in the block. It is formed. The crystal orientation in the block changes in many random orientations, and in the structure of FIG. 2, the sum of the lengths of the dashed lines indicating the subgrain boundaries 23 can be recognized as the total length of the subgrain boundaries 23. Further, in the schematic view of FIG. 2, it is possible to recognize the sum of the lengths (lengths of thick solid lines surrounding the block) of the large angle grain boundaries 22 constituting the outer periphery of the block and the like as the lengths of the large angle grain boundaries 22. In FIG. 2, the layered structure of lamella cementite 31 and lamella ferrite 32 constituting a lamella structure is enlarged.

なお、本実施形態に係る線材の「パーライト組織」は、いわゆる疑似パーライト組織(ラメラセメンタイト31が板状に成長することなく生成されたパーライト組織)を含むものとする。疑似パーライト組織は、SEMで観察した場合にラメラセメンタイト31がブロック内で分断されている様子が認められる点で、通常のパーライト組織とは相違する。しかし本実施形態では、パーライト組織と疑似パーライト組織とを同一のものとして取り扱う。   The “pearlite structure” of the wire according to the present embodiment includes a so-called pseudo-pearlite structure (a pearlite structure generated without the lamellar cementite 31 growing in a plate shape). The pseudo-perlite structure is different from a normal perlite structure in that the lamellar cementite 31 is observed to be divided in the block when observed by SEM. However, in the present embodiment, the pearlite tissue and the pseudo-pearlite tissue are treated as the same.

実際の鋼材ではパーライト組織に加えて他の組織も混在し、図2の組織よりも遙かに複雑な組織になっているので、本実施形態に係る線材では、亜粒界、大角粒界を以下のように定義付けている。パーライト組織中の、隣り合うラメラフェライトの結晶方位の角度差が2°以上15°未満となる境界面を亜粒界と称し、検査視野中のパーライトの単位面積当たりの亜粒界の長さの総計を亜粒界密度<ρ1>と称す。また、全組織での、隣り合うフェライト結晶方位の角度差が15°以上となる境界面を大角粒界と称し、検査視野の単位面積当たりの大角粒界の長さの総計を大角粒界密度<ρ2>と称す。大角粒界の特定に用いられるフェライトには、通常のフェライト組織と、パーライト組織を構成するラメラフェライトとの両方が含まれるものとする。なお、それぞれの測定方法については後述する。   In the actual steel material, in addition to the pearlite structure, other structures are mixed, and the structure is much more complicated than the structure of FIG. 2, so in the wire rod according to this embodiment, subgrain boundaries and large angle grain boundaries It is defined as follows. The boundary surface where the angle difference between the crystal orientations of adjacent lamellar ferrites in the pearlite structure is 2 ° or more and less than 15 ° is referred to as a subgrain boundary, and the length of the subgrain boundary per unit area of pearlite in the inspection visual field The total is referred to as subgrain density <ρ1>. Also, the boundary where the angle difference between adjacent ferrite crystal orientations in all the structures is 15 ° or more is referred to as a large angle grain boundary, and the total length of large angle grain boundaries per unit area of inspection visual field is a large angle grain boundary density It is called <ρ2>. Ferrites used to identify large-angle grain boundaries include both normal ferrite structures and lamellar ferrites constituting pearlite structures. The respective measurement methods will be described later.

<フェライト組織の面積率、及び非パーライトかつ非フェライト組織の面積率>
線材の横断面におけるフェライト組織の面積率は、線材中心部、表層部ともに45%以下である必要がある。線材中心部で45%超の場合には、フェライトが塊状かつ粗大に析出するために伸線加工性が低下する。また、線材表層部でフェライト組織の面積率が45%超の場合は、伸線加工後のねじり回数が低下する。これは表層部のフェライト部に変形が集中するためと考えられる。なお、フェライト組織の面積率の下限値を特に規定する必要はない。線材の中心部又は表層部において、フェライト組織の面積率が0%であってもよい。線材の中心部又は表層部において、フェライトの面積率を43%以下、40%以下、35%以下、又は30%以下としてもよい。線材の中心部又は表層部において、フェライトの面積率を10%以上、15%以上、20%以上、又は27%以上としてもよい。
<Area ratio of ferrite structure, and area ratio of non-pearlite and non-ferrite structure>
The area ratio of the ferrite structure in the cross section of the wire needs to be 45% or less for both the wire core and the surface layer. If it exceeds 45% at the wire core, the drawability of the wire is reduced because ferrite precipitates in a massive and coarse manner. In addition, when the area ratio of the ferrite structure in the surface layer portion of the wire is more than 45%, the number of times of twisting after wire drawing decreases. It is considered that this is because deformation concentrates on the ferrite part of the surface layer part. The lower limit of the area ratio of the ferrite structure does not have to be particularly defined. The area ratio of the ferrite structure may be 0% in the central portion or the surface portion of the wire. The area ratio of the ferrite may be 43% or less, 40% or less, 35% or less, or 30% or less in the central portion or the surface portion of the wire. The area ratio of ferrite may be 10% or more, 15% or more, 20% or more, or 27% or more in the central portion or the surface layer portion of the wire.

また、非フェライトかつ非パーライト組織の面積率は5%以下である必要がある。換言すると、フェライト組織及びパーライト組織の合計の面積率が95%超である必要がある。非フェライトかつ非パーライト組織が5%超となった場合、伸線加工中に非フェライトかつ非パーライト組織を起点としたき裂が形成されやすく伸線加工性が低下する。なお、非フェライトかつ非パーライト組織の面積率の下限値を特に規定する必要はない。線材の中心部又は表層部において、非フェライトかつ非パーライト組織の面積率が0%であってもよい。即ち、フェライト組織及びパーライト組織の合計の面積率が100%であってもよい。非フェライトかつ非パーライト組織の面積率を4%以下、3%以下、2%以下、又は1%以下(即ち、フェライト組織及びパーライト組織の合計の面積率を96%超、97%超、98%超、又は99%超)としてもよい。非フェライトかつ非パーライト組織の面積率を1%以上、又は2%以上(即ち、フェライト組織及びパーライト組織の合計の面積率を99%未満、又は98%未満)としてもよい。   In addition, the area ratio of the non-ferrite and non-pearlite structure needs to be 5% or less. In other words, the total area ratio of the ferrite structure and the pearlite structure needs to be more than 95%. When the non-ferrite and non-pearlite structure exceeds 5%, a crack originating from the non-ferrite and non-pearlite structure is likely to be formed during wire drawing, and the wire drawability is reduced. The lower limit of the area ratio of the non-ferrite and non-pearlite structure does not have to be particularly defined. The area ratio of the non-ferrite and non-pearlite structure may be 0% in the central portion or the surface portion of the wire. That is, the total area ratio of the ferrite structure and the pearlite structure may be 100%. Area ratio of non-ferrite and non-pearlite structure is 4% or less, 3% or less, 2% or less, or 1% or less (that is, the total area ratio of ferrite structure and pearlite structure is more than 96%, more than 97%, 98% Or more than 99%). The area ratio of non-ferrite and non-pearlite structures may be 1% or more, or 2% or more (that is, the total area ratio of ferrite structures and perlite structures may be less than 99%, or less than 98%).

<パーライト組織中のラメラフェライト結晶方位の角度差2°以上15°未満となる亜粒界の密度ρ1>
線材の中心部及び表層部において、亜粒界密度ρ1(パーライト組織中のラメラフェライトの結晶方位の角度差2°以上15°未満となる亜粒界の密度)は、70/mm〜600/mmである必要がある。このような金属組織を有する線材であることによって、伸線加工後に引張強度2800MPa以上であり、且つねじり特性に優れる鋼線が安定して得られる。線材の中心部及び表層部において、亜粒界密度を70/mm以上とすることにより、伸線加工後の鋼線の強度のばらつきを抑制でき、ねじり試験中の変形の局在化を低減できるため、高強度の鋼線であっても良好なねじり特性を得ることができる。逆に線材の中心部及び表層部において亜粒界密度が70/mm未満であると、伸線加工後に得られる鋼線の引張強度が2800MPa以上ではねじり特性が向上しない。また、パーライト変態温度が600℃未満の場合、前述のようにねじり特性が低下する傾向があり、この時の線材の中心部及び表層部における亜粒界密度が600/mm超であったため、これの上限を600/mmとすることが好ましい。このため、線材の中心部及び表層部において、パーライト組織中のラメラフェライトの結晶方位の角度差2°以上15°未満となる亜粒界の密度は、70/mm〜600/mmの範囲内とする。線材の表層部又は中心部において、亜粒界密度は、好ましくは100/mm以上とし、より好ましくは120/mm以上とする。線材の表層部又は中心部において、亜粒界密度を150/mm以上、又は180/mm以上としてもよい。線材の表層部又は中心部において、亜粒界密度を550/mm以下、500/mm以下、400/mm以下、又は350/mm以下としてもよい。
<Density of subgrain boundary 粒 1> where angle difference of lamellar ferrite crystal orientation in pearlite structure is 2 ° or more and less than 15 °
Sub-grain boundary density 11 (density of sub-grain boundary where angle difference of crystal orientation of lamellar ferrite in the pearlite structure is 2 ° or more but less than 15 °) is 70 / mm to 600 / mm in the central part and the surface part of wire rod It needs to be. By being a wire having such a metal structure, a steel wire having a tensile strength of 2800 MPa or more after wire drawing and excellent in torsional characteristics can be stably obtained. By setting the grain boundary density to 70 / mm or more in the central portion and the surface portion of the wire, variation in strength of the steel wire after wire drawing can be suppressed, and localization of deformation during torsion test can be reduced. Therefore, even if it is a high strength steel wire, a good twisting characteristic can be obtained. Conversely, if the subgrain boundary density is less than 70 / mm in the central portion and the surface portion of the wire, the torsional characteristics do not improve when the tensile strength of the steel wire obtained after wire drawing is 2800 MPa or more. In addition, when the pearlite transformation temperature is less than 600 ° C., the twisting characteristics tend to deteriorate as described above, and the density of subgrain boundaries in the central portion and the surface portion of the wire at this time is more than 600 / mm. It is preferable to set the upper limit of to 600 / mm. For this reason, in the central portion and the surface portion of the wire, the density of the subgrain boundary which makes the angular difference of 2 ° or more and less than 15 ° of the crystal orientation of lamellar ferrite in the pearlite structure is within the range of 70 / mm to 600 / mm. Do. In the surface layer portion or the central portion of the wire, the subgrain boundary density is preferably 100 / mm or more, more preferably 120 / mm or more. The subgrain boundary density may be set to 150 / mm or more or 180 / mm or more in the surface layer portion or the central portion of the wire. The subgrain boundary density may be 550 / mm or less, 500 / mm or less, 400 / mm or less, or 350 / mm or less in the surface layer portion or the central portion of the wire.

線材の表層部及び中心部において、亜粒界密度ρ1は、下記式1を満たすことが好ましい。式1における(C)は、線材の化学組成における、単位質量%でのC含有量である。
220×(C)+100<ρ1<220×(C)+300:式1
線材の化学組成におけるC含有量が大きいほど、線材の表層部及び中心部におけるフェライト組織の面積率が小さくなり、パーライト組織の面積率が大きくなる。パーライト組織の面積率が大きくなるほど、セメンタイトの成長距離が大きくなり、パーライト組織中に亜粒界が導入されやすくなると考えられる。そのため本発明者らは、亜粒界密度の好ましい範囲は線材の化学組成におけるC含有量に依存すると考えた。本発明者らの知見によれば、線材の表層部及び中心部において亜粒界密度が上記式1を満たす場合には、線材の捻回値のばらつきが小さくなることにより、ねじり特性が一層向上される。
In the surface layer portion and the central portion of the wire, it is preferable that the sub-grain boundary density 11 satisfy the following equation 1. (C) in Formula 1 is C content in unit mass% in the chemical composition of a wire.
220 × (C) +100 <ρ1 <220 × (C) +300: Formula 1
As the C content in the chemical composition of the wire increases, the area ratio of the ferrite structure in the surface layer portion and the central portion of the wire decreases, and the area ratio of the pearlite structure increases. As the area ratio of the pearlite structure increases, the growth distance of cementite increases, and it is considered that subgrain boundaries are more easily introduced into the pearlite structure. Therefore, the present inventors considered that the preferable range of subgrain density depends on the C content in the chemical composition of the wire. According to the findings of the present inventors, when the sub-grain boundary density in the surface layer portion and the central portion of the wire satisfies the above equation 1, the variation in the twist value of the wire is reduced, thereby further improving the torsion characteristics Be done.

<鋼材組織中のフェライトの結晶方位の角度差15°以上となる大角粒界の密度ρ2>
線材の表層部及び中心部において、大角粒界密度ρ2(フェライト結晶方位の角度差15°以上となる大角粒界の密度)は、200/mm以上である必要がある。大角粒界密度が十分に大きい場合、線材の延性が高く、伸線加工中の粗大なき裂の形成を抑制できるので、伸線加工性が向上する。逆に線材の表層部及び中心部において大角粒界密度が200/mm未満であると、伸線加工性が低下する。このため、線材の表層部及び中心部において、フェライト結晶方位の角度差15°以上となる大角粒界の密度は、200/mm以上の範囲内とする。線材の表層部又は中心部において、大角粒界密度は、好ましくは230/mm以上とする。線材の表層部又は中心部における大角粒界密度の上限は特に定めないが、大角粒界密度を500/mm以上とすることは製造上困難であるため、線材の表層部又は中心部における大角粒界密度の上限を500/mmとすることが好ましい。線材の表層部又は中心部における大角粒界密度を220/mm以上、250/mm以上、又は280/mm以上としてもよい。線材の表層部又は中心部における大角粒界密度を400/mm以下、380/mm以下、又は350/mm以下としてもよい。
<Density of large angle grain boundary と な る 2 where angle difference of crystal orientation of ferrite in steel structure is 15 ° or more>
The large angle grain boundary density 部 2 (the density of the large angle grain boundary which makes the angle difference of the ferrite crystal orientation 15 ° or more) in the surface layer portion and the central portion of the wire needs to be 200 / mm or more. When the large-angle grain boundary density is sufficiently large, the ductility of the wire is high, and the formation of coarse cracks during wire drawing can be suppressed, so the wire drawing workability is improved. Conversely, if the large-angle grain boundary density is less than 200 / mm in the surface layer portion and the central portion of the wire, wire drawability is reduced. Therefore, in the surface layer portion and the central portion of the wire, the density of the large angle grain boundary, which has an angle difference of 15 ° or more at the ferrite crystal orientation, is in the range of 200 / mm or more. In the surface layer portion or the central portion of the wire, the large angle grain boundary density is preferably 230 / mm or more. Although the upper limit of the large angle grain boundary density in the surface layer portion or central portion of the wire is not particularly defined, it is difficult in manufacture to set the large angle grain boundary density to 500 / mm or more, the large angle grain in the surface layer portion or central portion of the wire It is preferable to set the upper limit of the field density to 500 / mm. The large angle grain boundary density in the surface layer portion or central portion of the wire may be 220 / mm or more, 250 / mm or more, or 280 / mm or more. The large angle grain boundary density in the surface layer portion or the central portion of the wire may be 400 / mm or less, 380 / mm or less, or 350 / mm or less.

(C)評価方法について
次に、本実施形態に係る線材の金属組織の各条件について、測定方法を説明する。
(C) Evaluation Method Next, a measurement method will be described for each condition of the metal structure of the wire according to the present embodiment.

<組織の面積率>
線材の横断面(すなわち線材の長さ方向に直角な切断面)を鏡面研磨した後、ピクラールで腐食し、電界放射型走査型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて倍率2000倍で表層部と中心部の任意の位置におけるそれぞれ10箇所を観察し、写真撮影する。1視野あたりの面積は、2.7×10−3mm(縦0.045mm、横0.060mm)とする。
<Area rate of organization>
After mirror polishing the cross section of the wire (that is, the cut surface perpendicular to the longitudinal direction of the wire), it is corroded with picral, and surface layer with 2000 times magnification using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) Observe and photograph 10 places at any position in the center. The area per visual field is 2.7 × 10 −3 mm 2 (0.045 mm in length, 0.060 mm in width).

次いで、得られた各写真に透明シート(例えばOHP(Over Head Projector)シート)を重ねる。この状態で、各透明シートにおける「フェライト組織」に色を塗る。次いで、各透明シートにおける「色を塗った領域」の面積率を画像解析ソフトにより求め、その平均値をフェライト組織の面積率の平均値として算出する。このようにしてフェライト面積率を求めることができる。次いで、別の透明シートに「パーライト組織以外、フェライト組織以外である組織と重なる領域」に色を塗り、その面積率を求める。以上の手法によって非パーライトかつ非フェライト組織の面積率を求めることができる。なお、フェライト組織やパーライト組織は等方的な組織であることから、線材の横断面における組織の面積率は、線材の組織の体積率と同じである。パーライト組織の面積率は、フェライト面積率と、非パーライトかつ非フェライト面積率の和を100面積%から引くことで算出できる。   Next, a transparent sheet (for example, an OHP (Over Head Projector) sheet) is superimposed on each obtained photograph. In this state, the "ferrite structure" in each transparent sheet is colored. Next, the area ratio of the “colored area” in each transparent sheet is determined by image analysis software, and the average value is calculated as the average value of the area ratio of the ferrite structure. Thus, the ferrite area ratio can be determined. Next, a color is applied to another transparent sheet in the “area overlapping with the structure other than the pearlite structure and other than the ferrite structure”, and the area ratio is determined. The area ratio of non-pearlite and non-ferrite structures can be determined by the above method. Since the ferrite structure and the pearlite structure are isotropic structures, the area ratio of the structure in the cross section of the wire is the same as the volume ratio of the structure of the wire. The area ratio of the pearlite structure can be calculated by subtracting the sum of the ferrite area ratio and the non-pearlite and non-ferrite area ratio from 100 area%.

<パーライト組織中の亜粒界密度および全組織中の大角粒界密度>
線材の横断面(すなわち長さ方向に直角な切断面)を鏡面研磨した後、コロイダルシリカで研磨し、電界放射型走査型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて倍率400倍で線材表層部(表面から深さ150〜400μmの範囲)および中心部において各4視野を観察し、EBSD測定(電子線後方散乱回折法による測定)を行う。1視野あたりの面積は、0.0324mm(縦0.18mm、横0.18mm)とし、測定時のステップは0.3μmとする。
<Subgrain boundary density in pearlite structure and large angle grain boundary density in whole structure>
After mirror polishing the cross section of the wire (that is, the cut surface perpendicular to the length direction), it is polished with colloidal silica, and the wire surface layer portion (magnification of 400 times using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) Each of the four fields of view is observed at a depth of 150 to 400 μm from the surface and in the center, and EBSD measurement (measurement by electron beam backscattering diffraction method) is performed. The area per field of view is 0.0324 mm 2 (0.18 mm in length, 0.18 mm in width), and the measurement step is 0.3 μm.

次いで、得られた各測定視野における結果について、2°以上15°未満の亜粒界の持つラインの全長、及び15°以上の大角粒界を持つラインの全長を測定する。たとえば、OIM analysis(OIM:Orientation Imaging Microscopy)を用いることで亜粒界の持つラインの総長さ、および、大角粒界の持つラインの総長さを得ることができる。亜粒界はパーライト組織の部分にのみ存在するので、各測定視野において得られた亜粒界の持つラインの全長を、各測定視野に含まれるパーライト面積で除した値を、各測定視野における亜粒界密度ρ1と定義する。   Next, for the results in each of the obtained measurement fields of view, the total length of the line having a subgrain boundary of 2 ° or more and less than 15 ° and the total length of the line having a large angle grain boundary of 15 ° or more are measured. For example, by using OIM analysis (OIM: Orientation Imaging Microscopy), it is possible to obtain the total line length of sub-grain boundaries and the total line length of large-angle grain boundaries. Since subgrain boundaries exist only in the part of pearlite structure, the value obtained by dividing the total length of the lines of the subgrain boundaries obtained in each measurement field of view by the pearlite area included in each measurement field of view is the subfield in each measurement field of view It is defined as grain boundary density 11.

大角粒界はフェライト組織とパーライト組織の境界にも存在するので、各測定視野において得られた大角粒界の持つラインの全長を、各測定視野の面積で除した値を、各測定視野における大角粒界密度ρ2と定義する。
表層部及び中心部それぞれの解析結果の平均値を、表層部及び中心部のパーライト組織中のフェライト結晶方位の角度差2°以上15°未満の亜粒界密度ρ1、並びに、表層部及び中心部の全組織中のフェライト結晶方位の角度差15°以上となる大角粒界密度ρ2とする。なお、EBSD結果はノイズに大きく左右されるため、average CI(confidence index)は0.60以上の結果を用いることとし、またCIが0.10以下のものはノイズとして除去することとする。なお、CIの0.10以下の除去は、OIM analysis内で可能である。
Since the large angle grain boundary also exists at the boundary between the ferrite structure and the pearlite structure, the value obtained by dividing the total length of the line of the large angle grain boundary obtained in each measurement field by the area of each measurement field is large angle in each measurement field It is defined as grain boundary density 22.
Sub-grain boundary density 11 at an angle difference of 2 ° or more and less than 15 ° between ferrite crystal orientations in the pearlite structure of the surface layer part and the center part, and the surface layer part and the center part The large angle grain boundary density ρ2 is set such that the angle difference of the ferrite crystal orientation in the entire structure of the above is 15 ° or more. In addition, since the EBSD result is greatly affected by noise, the average CI (confidence index) uses a result of 0.60 or more, and CI of 0.10 or less is removed as noise. In addition, the removal of 0.10 or less of CI is possible within OIM analysis.

上述したように、亜粒界密度ρ1及び大角粒界密度ρ2の値は線材表層部(表面から深さ150〜400μmの範囲)において前述の範囲であるだけでなく、線材中心部においても同様の範囲であることが必要となる。線材中心部での亜粒界密度ρ1が70/mm〜600/mm、大角粒界密度ρ2が200/mm以上の範囲であっても表層部が上述の範囲でない場合や、線材表層部が上述の範囲であっても中心部が上述の範囲でない場合には線材として目的の求める特性が得られない。線材表層部のρ1、ρ2および線材中心部のρ1、ρ2が上述の範囲内であることが確認できれば、線材全体でρ1及びρ2が上述の範囲に入っていると認識できる。   As described above, the values of the subgrain boundary density 11 and the large angle grain boundary density 22 are not only in the above-mentioned range in the surface layer of the wire (in the range of 150 to 400 μm from the surface), but also in the wire center It is necessary to be a range. Even if the grain boundary density 11 at the wire core is 70 / mm to 600 / mm and the large angle grain boundary density 22 is 200 / mm or more, the surface layer is not in the above range, or the wire surface layer is Even if it is within the above range, when the central portion is not within the above range, the desired characteristics as a wire can not be obtained. If it can be confirmed that ρ1 and 22 in the surface portion of the wire and ρ1 and 22 in the center of the wire are within the above-mentioned range, it can be recognized that ρ1 and ρ2 fall within the above-mentioned range in the whole wire.

(D)製造方法について
本実施形態に係る線材の製造方法では、線材のねじり特性を向上するために、パーライト変態時の種々の条件を適正化し、組織を制御する。
本実施形態に係る線材の上記要件を満たす線材は、その製造方法によらず、本実施形態に係る線材の効果を得ることが出来るが、例えば、下記に示す製造方法によって、本実施形態に係る線材を製造すればよい。なお、下記の製造プロセスは一例であり、下記以外のプロセスによって化学組成及びその他の要件が本実施形態に係る線材の範囲である線材を得られた場合であっても、その線材が本発明に含まれることはいうまでもない。
(D) Manufacturing Method In the method of manufacturing a wire according to this embodiment, various conditions at the time of pearlite transformation are optimized to control the structure in order to improve the twisting characteristics of the wire.
Although the wire satisfying the above requirements of the wire according to the present embodiment can obtain the effect of the wire according to the present embodiment regardless of its manufacturing method, for example, according to the manufacturing method shown below, the present embodiment A wire may be manufactured. The following manufacturing process is an example, and even if a wire having a chemical composition and other requirements in the range of the wire according to the present embodiment is obtained by a process other than the following process, the wire is used in the present invention. Needless to say, it is included.

まず、上記成分となるように鋼を溶製した後、連続鋳造によって鋼片を製造し、熱間圧延を行う。なお、鋳造後、分塊圧延を行ってもよい。得られた鋼片を熱間圧延する際には、鋼片が1000〜1250℃になるように加熱し、仕上げ温度を900〜1000℃としてφ5.5〜7.0mmに熱間圧延する。
熱間圧延前の鋼片の加熱温度は1000℃以上、1250℃以下とする。鋼片の加熱温度が1000℃未満では熱間圧延の際の反力が上昇し、鋼片の加熱温度が1250℃超では脱炭が進行するからである。
熱間圧延の仕上げ圧延温度は900℃以上とする。仕上げ圧延温度が900℃未満では仕上げ圧延の反力が上昇し形状精度が悪くなるからである。一方で、仕上げ圧延温度は1000℃以下とする。1000℃超で熱間圧延を行うとオーステナイト粒径が大きくなり、パーライト変態後の大角粒界密度が低下するからである。
First, steel is melted so as to become the above components, and then steel slabs are manufactured by continuous casting, and hot rolling is performed. Slab rolling may be performed after casting. When hot-rolling the obtained billet, it is heated so that a billet may become 1000-1250 ° C, and it hot-rolls to φ5.5-7.0 mm as finishing temperature 900-1000 ° C.
The heating temperature of the billet before hot rolling shall be 1000 ° C or more and 1250 ° C or less. When the heating temperature of the billet is less than 1000 ° C., the reaction force in the hot rolling increases, and when the heating temperature of the billet is more than 1250 ° C., decarburization proceeds.
The finish rolling temperature of hot rolling is 900 ° C. or more. When the finish rolling temperature is less than 900 ° C., the reaction force of the finish rolling is increased and the shape accuracy is deteriorated. On the other hand, the finish rolling temperature is set to 1000 ° C. or less. When hot rolling is performed at temperatures higher than 1000 ° C., the austenite grain size increases, and the large-angle grain boundary density after pearlite transformation decreases.

熱間圧延後には、以下の四段階の冷却を施して、フェライト面積率や亜粒界密度、大角粒界密度を調整する。一次冷却では、早い冷却速度で冷却を行うことでオーステナイトの粒成長を抑え、微細なオーステナイト組織を生成させることを目的とする。二次冷却では、一次冷却時の線材表層部と中心部に存在する温度差を小さくするために除冷を行い、線材表層部から中心部まで均一な温度にすることを目的とする。三次冷却では、線材表層部から中心部までできるだけ均一に冷却でき、かつフェライト変態を抑制できる冷却速度で、狙いのパーライト変態温度まで冷却することを目的とする。四次冷却では、線材表層部から中心部までをできるだけ均一にパーライト変態させるために除冷を行って、亜粒界密度、大角粒界密度を目的の範囲になるようにパーライト変態を進行させることを目的とする。詳細を以下に示す。なお、以下に記載される一次〜四次冷却の平均冷却速度とは、一次〜四次冷却の開始から終了までの線材温度の低下量を、一次〜四次冷却の開始から終了までの時間で割った値である。一次〜四次冷却の到達温度とは、一次〜四次冷却の終了時の線材の温度である。   After hot rolling, the following four stages of cooling are applied to adjust the ferrite area ratio, the density of subgrain boundaries, and the density of large angle grain boundaries. In primary cooling, it aims at suppressing grain growth of austenite by performing cooling at a rapid cooling rate, and generating a fine austenite structure. In secondary cooling, in order to make the temperature difference which exists in the wire surface layer part and the central part at the time of primary cooling small, it cools and aims to make uniform temperature from the wire surface part to the central part. In tertiary cooling, it is an object of the present invention to cool to a target pearlite transformation temperature at a cooling rate at which cooling can be performed as uniformly as possible from the surface portion of the wire rod to the center and ferrite transformation can be suppressed. In the fourth-order cooling, in order to perform pearlite transformation from the surface part of the wire rod to the central part as uniformly as possible, cooling is performed to progress the pearlite transformation so that the subgrain boundary density and the large angle grain boundary density become within the target range. With the goal. Details are shown below. The average cooling rate of primary to quaternary cooling described below refers to the amount of decrease in wire temperature from the start to the end of primary to fourth cooling in the time from the start to the end of primary to fourth cooling It is the divided value. The ultimate temperature of primary to quaternary cooling is the temperature of the wire at the end of primary to quaternary cooling.

熱間圧延後には、水冷によって、平均冷却速度50〜200℃/秒の範囲内で、830〜870℃まで一次冷却を行う。なお、一次冷却の開始及び終了とは、冷媒(水)の吹き付けの開始及び終了のことである。
粒成長速度の大きい870℃以上の温度域での平均冷却速度が50℃/秒未満であり、この温度域に存在する時間が長い場合、オーステナイトの粒成長が促進されるので、パーライト変態後には大角粒界密度が低下することになる。一次冷却における平均冷却速度の上限はないが、製造設備の制約上、200℃/秒超の平均冷却速度は困難であるので、200℃/秒以下を一次冷却における平均冷却速度の上限とした。
一次冷却での到達温度が830℃未満の場合、表層部でのみフェライト変態が多量に進行する恐れがあり、表層部のフェライト面積率が増加し、45%以下に制御することが困難になる。そのため、一次冷却での到達温度を830℃以上とする。870℃を超える温度で冷却を停止すると、オーステナイト粒が大きく成長し、パーライト変態後の大角粒界密度が低下する。そのため、一次冷却での到達温度を870℃以下とした。
After the hot rolling, primary cooling is performed by water cooling to 830 to 870 ° C. at an average cooling rate of 50 to 200 ° C./sec. The start and the end of the primary cooling are the start and the end of the spraying of the refrigerant (water).
If the average cooling rate in the temperature range of 870 ° C or higher where grain growth rate is large is less than 50 ° C / sec, and the time for which this temperature range exists is long, grain growth of austenite is promoted. Large angle grain boundary density will be reduced. Although there is no upper limit of the average cooling rate in primary cooling, the average cooling rate of more than 200 ° C./s is difficult due to the restriction of manufacturing facilities, so 200 ° C./s or less is made the upper limit of the average cooling rate in primary cooling.
When the temperature reached in the primary cooling is less than 830 ° C., there is a possibility that ferrite transformation proceeds in large amounts only in the surface layer, and the area fraction of ferrite in the surface layer increases, making it difficult to control to 45% or less. Therefore, the ultimate temperature in primary cooling is set to 830 ° C. or higher. When cooling is stopped at a temperature exceeding 870 ° C., austenite grains grow large, and the large-angle grain boundary density after pearlite transformation decreases. Therefore, the ultimate temperature in primary cooling was set to 870 ° C. or less.

その後、大気による空冷によって、平均冷却速度5℃/秒未満で、790℃以上820℃以下の範囲内まで二次冷却を行う。なお、二次冷却の開始の時点は、一次冷却における冷媒の吹き付けの終了の時点に等しく、二次冷却の終了の時点は、三次冷却における冷媒の吹き付けの開始の時点に等しい。二次冷却は、一次冷却時に生じる線材の表層部と中心部との温度差を小さくし、線材表層部から中心部までのパーライト変態温度を均一にするための冷却である。
二次冷却において5℃/秒以上の平均冷却速度とされた場合、表層部と中心部との温度差が残存してしまい、パーライト変態後には線材の表層の大角粒界密度と亜粒界密度とを制御できたとしても、線材の中心部での大角粒界密度が低下する。そのため、二次冷却での平均冷却速度は5℃/秒未満とする。
二次冷却の到達温度が790℃未満では、フェライト変態が生じてフェライト面積率が向上する可能性がある。そのため、二次冷却の到達温度は790℃以上とする。一方、820℃超で二次冷却を止めると、線材の表層部と中心部との間のパーライト変態温度までの温度差が大きくなり、三次冷却時に表層部と中心部との間で再度温度差が生じる。そのため、二次冷却の到達温度は820℃以下とした。Siの含有量が多い鋼種では、Ac1温度が高温側に移行するので、二次冷却での到達温度が特に重要となる。
なお、二次冷却時間(二次冷却の開始と終了との間の経過時間)を5秒以上12秒以内とすることが望ましい。12秒超の二次冷却時間をかけると、オーステナイト粒の粒成長が促進されるためである。一方で、5秒以内の二次冷却時間では、線材中の温度差が残存する可能性がある。
Then, secondary cooling is performed to the range of 790 ° C. or more and 820 ° C. or less at an average cooling rate of less than 5 ° C./sec by air cooling with the atmosphere. The point of time of start of secondary cooling is equal to the point of end of spraying of the refrigerant in primary cooling, and the point of end of secondary cooling is equal to the point of start of spraying of the refrigerant in tertiary cooling. The secondary cooling is a cooling for reducing the temperature difference between the surface layer portion and the central portion of the wire rod which occurs at the time of primary cooling, and making the pearlite transformation temperature from the surface portion of the wire rod to the central portion uniform.
If the average cooling rate is 5 ° C / sec or more in secondary cooling, the temperature difference between the surface layer and the center remains, and after pearlite transformation, the large angle grain boundary density and subgrain boundary density of the surface layer of the wire And the large-angle grain boundary density at the center of the wire decreases. Therefore, the average cooling rate in secondary cooling is less than 5 ° C./second.
If the ultimate temperature of the secondary cooling is less than 790 ° C., ferrite transformation may occur to improve the area fraction of ferrite. Therefore, the ultimate temperature of secondary cooling is 790 ° C. or higher. On the other hand, if secondary cooling is stopped above 820 ° C., the temperature difference to the pearlite transformation temperature between the surface layer portion and the central portion of the wire becomes large, and the temperature difference again between the surface layer portion and the central portion during tertiary cooling Will occur. Therefore, the ultimate temperature of secondary cooling is set to 820 ° C. or less. In a steel type having a high content of Si, the Ac1 temperature shifts to the high temperature side, so the ultimate temperature in secondary cooling is particularly important.
The secondary cooling time (the elapsed time between the start and the end of the secondary cooling) is preferably 5 seconds or more and 12 seconds or less. This is because grain growth of austenite grains is promoted when secondary cooling time of more than 12 seconds is applied. On the other hand, in the secondary cooling time within 5 seconds, the temperature difference in the wire may remain.

その後、衝風冷却によって、平均冷却速度20℃/秒超30℃/秒以下で、600℃以上620℃以下の範囲内まで三次冷却を行う。なお、三次冷却の開始及び終了とは、大気の吹き付けの開始及び終了のことである。三次冷却ではフェライト変態を抑制できる冷却速度で、最適な亜粒界密度、大角粒界密度を得られるパーライト変態温度まで冷却を行う。
三次冷却の平均冷却速度が20℃/秒以下では、フェライト変態が生じてフェライト面積率が過剰となる。そのため、平均冷却速度は20℃/秒超とする。一方で、30℃/秒超の平均冷却速度で三次冷却を施した場合、線材表層部のみが狙いの温度まで冷却され、線材中心部の温度が過剰な状態で四次冷却が開始されてしまう。そのため、平均冷却速度は30℃/秒以下とする。
三次冷却での到達温度が600℃未満の場合、パーライト組織が過剰に高強度化して捻回特性が低下する。そのため、三次冷却の到達温度は600℃以上とする。一方、三次冷却の到達温度が620℃超である場合、パーライト変態温度が高くなり、大角粒界密度と亜粒界密度が低下するとともにパーライト変態後の引張強度も低下する。そのため、三次冷却の到達温度は620℃以下とした。
After that, third cooling is performed to a range of 600 ° C. or more and 620 ° C. or less at an average cooling rate of more than 20 ° C./s and less than or equal to 30 ° C./s. The start and the end of the tertiary cooling are the start and the end of the blowing of the atmosphere. In tertiary cooling, cooling is performed to a pearlite transformation temperature at which an optimum subgrain boundary density and large-angle grain boundary density can be obtained at a cooling rate at which ferrite transformation can be suppressed.
When the average cooling rate of tertiary cooling is 20 ° C./sec or less, ferrite transformation occurs and the ferrite area ratio becomes excessive. Therefore, the average cooling rate is more than 20 ° C./second. On the other hand, when tertiary cooling is performed at an average cooling rate of more than 30 ° C./second, only the wire surface layer portion is cooled to the target temperature, and quaternary cooling is started with the temperature of the wire core portion being excessive. . Therefore, the average cooling rate is set to 30 ° C./second or less.
When the temperature reached in the third cooling is less than 600 ° C., the pearlite structure is excessively strengthened and the twisting characteristics are degraded. Therefore, the ultimate temperature of tertiary cooling is set to 600 ° C. or more. On the other hand, when the ultimate temperature of tertiary cooling is over 620 ° C., the pearlite transformation temperature increases, the large angle grain boundary density and the subgrain boundary density decrease, and the tensile strength after the pearlite transformation also decreases. Therefore, the ultimate temperature of the third cooling was set to 620 ° C. or less.

その後、大気による空冷によって平均冷却速度10℃/秒以下で550℃以下まで四次冷却を行う。なお、四次冷却の開始の時点は、三次冷却における大気の吹き付けの終了の時点に等しい。四次冷却の終了の時点は、空冷を中止した時点、即ち線材に再加熱、又は冷媒の吹き付けが開始された時点である。ただし、線材の温度が550℃以下になるまで空冷を実施した場合、線材の温度が550℃になった時点を四次冷却の終了の時点とみなす。四次冷却では、パーライト変態中の線材断面内の温度差を小さくすることで、表層部から中心部まで均一な大角粒界密度、亜粒界密度を有する線材を得ることを目的とする。
四次冷却における平均冷却速度が10℃/秒超の場合、表層の温度変化が大きく、亜粒界密度が低下する。そのため、四次冷却における平均冷却速度は10℃/秒以下とする。四次冷却における平均冷却速度の下限は限定しないが、線材を放冷した場合の冷却速度は2℃/秒以上となることが通常である。そのため、2℃/秒を四次冷却における平均冷却速度の下限としてもよい。
四次冷却の到達温度が550℃超の場合、パーライト変態が終了しない可能性がある。そのため、四次冷却の到達温度は550℃以下とする。なお、550℃以下の温度域での冷却速度が組織に与える影響は軽微であるので、四次冷却を550℃以下の温度まで実施した後に水冷などの加速冷却を実施してもよい。後述する実施例においては、本発明例は四次冷却により550℃以下まで冷却した後に放冷で室温まで冷却されているが、四次冷却の完了後に他の冷却手段により冷却した場合でも同様の組織が形成される。
Thereafter, fourth cooling is performed by air cooling with the atmosphere at an average cooling rate of 10 ° C./s or less to 550 ° C. or less. Note that the time of the start of the fourth cooling is equal to the time of the end of the air blowing in the third cooling. The end point of the fourth cooling is the point when the air cooling is stopped, that is, when the reheating of the wire or the blowing of the refrigerant is started. However, when the air cooling is performed until the temperature of the wire becomes 550 ° C. or less, the time when the temperature of the wire becomes 550 ° C. is regarded as the time of the end of the fourth cooling. In the fourth-order cooling, the object is to obtain a wire having uniform large-angle grain boundary density and sub-grain boundary density from the surface layer portion to the central portion by reducing the temperature difference in the wire cross section during pearlite transformation.
When the average cooling rate in the fourth-order cooling is more than 10 ° C./sec, the temperature change of the surface layer is large, and the grain boundary density decreases. Therefore, the average cooling rate in quaternary cooling is set to 10 ° C./second or less. The lower limit of the average cooling rate in the fourth-order cooling is not limited, but the cooling rate when the wire is allowed to cool is usually 2 ° C./sec or more. Therefore, 2 ° C./sec may be set as the lower limit of the average cooling rate in fourth-order cooling.
If the ultimate temperature of the fourth cooling is over 550 ° C., pearlite transformation may not end. Therefore, the ultimate temperature of the fourth cooling is set to 550 ° C. or less. Since the influence of the cooling rate in a temperature range of 550 ° C. or less on the structure is minor, accelerated cooling such as water cooling may be performed after quaternary cooling is performed to a temperature of 550 ° C. or less. In the examples described later, although the invention examples are cooled to 550 ° C. or lower by quaternary cooling and then allowed to cool to room temperature by cooling, the same is true even when cooled by other cooling means after completion of quaternary cooling. An organization is formed.

(E)任意成分について:
本実施形態の線材は、残部のFeの一部に代えて、必要に応じて、Al,Cr,V,Ti,Nb,B,Ca,Mgからなる群から選択される少なくとも1種または2種以上の元素を含有させてもよい。ただし、これら任意元素を含むことなく本実施形態に係る線材はその課題を解決することが出来るので、これら任意元素の下限値は0%である。以下、任意元素であるAl,Cr,V,Ti,Nb,B,Ca,Mgの作用効果と、含有量の限定理由について説明する。任意成分についての%は質量%である。
(E) Optional components:
The wire rod of the present embodiment is at least one or two types selected from the group consisting of Al, Cr, V, Ti, Nb, B, Ca, and Mg, as necessary, in place of a part of the remaining Fe. The above elements may be contained. However, since the wire according to the present embodiment can solve the problem without including these optional elements, the lower limit value of these optional elements is 0%. The action and effects of the optional elements Al, Cr, V, Ti, Nb, B, Ca and Mg and the reasons for limiting the contents will be described below. % For optional components is mass%.

Al:0〜0.050%
本実施形態の線材においてAlは含有させなくても良い。Alは、AlNとなって析出し、フェライト結晶方位の角度差15°以上の大角粒界密度を増加させることができる元素である。効果を確実に得たい場合には0.010%以上のAlを含有させることが好ましい。一方で、Alは、硬質な酸化物系介在物を形成しやすい元素であるため、線材のAl含有量が0.050%を超えると、粗大な酸化物系介在物が著しく形成されやすくなり、ねじり特性の低下が顕著になる。したがって、線材のAlの含有量の上限は0.050%とする。Al含有量の好ましい上限は0.040%以下であり、より好ましい上限は0.035%以下であり、さらに好ましい上限は0.030%以下である。
Al: 0 to 0.050%
It is not necessary to contain Al in the wire of this embodiment. Al is an element that precipitates as AlN and can increase the large-angle grain boundary density with an angle difference of 15 ° or more at the ferrite crystal orientation. In order to obtain the effect surely, it is preferable to contain 0.010% or more of Al. On the other hand, Al is an element that easily forms hard oxide inclusions, so when the Al content of the wire exceeds 0.050%, coarse oxide inclusions are easily formed, The deterioration of the twisting characteristics is remarkable. Therefore, the upper limit of the Al content of the wire is set to 0.050%. The upper limit of the Al content is preferably 0.040% or less, more preferably 0.035% or less, and still more preferably 0.030% or less.

Cr:0〜1.00%
本実施形態の線材においてCrは含有させなくても良い。Crは、Mnと同様に、鋼の焼入れ性を高めて、鋼を高強度化する元素である。この効果を確実に得るためには、0.05%以上のCrを含有させることが好ましい。一方、Crの含有量が1.00%を超えると、ねじり特性が劣化する。そのため、Crの含有量は1.00%以下である。なお、鋼の焼入れ性を上げる場合、Crは0.10%以上含有させるのが好ましく、0.30%以上含有させれば一層好ましい。Crの上限は、0.90%以下とすることが好ましく、0.80%以下であればより一層好ましい。
Cr: 0 to 1.00%
It is not necessary to contain Cr in the wire of this embodiment. Cr, like Mn, is an element that enhances the hardenability of the steel and strengthens the steel. In order to ensure this effect, it is preferable to contain 0.05% or more of Cr. On the other hand, if the content of Cr exceeds 1.00%, the torsional characteristics deteriorate. Therefore, the content of Cr is 1.00% or less. In addition, when raising the hardenability of steel, it is preferable to contain Cr 0.10% or more, and it is further more preferable to contain 0.30% or more. The upper limit of Cr is preferably 0.90% or less, and more preferably 0.80% or less.

V:0〜0.15%
本実施形態の線材においてVは含有させなくても良い。Vは、NやCと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成し、それらのピンニング効果によって熱間圧延時にオーステナイト粒を微細化する効果があり、鋼のねじり特性を改善する効果がある。この効果を確実に得るためには0.005%以上のVを含有させることが好ましい。ねじり特性を改善する観点からは、Vの含有量を0.02%以上とするのが好ましく、0.03%以上含有させることが一層好ましい。一方、Vの含有量が0.15%を超えると、その効果が飽和するだけでなく、鋼塊や鋳片を鋼片に分塊圧延する工程で鋼片に割れが生じるなど鋼の製造性に悪影響を及ぼすので、V含有量は0.15%以下とする。Vの含有量は0.10%以下であることが好ましく、さらには0.07%以下であることが一層好ましい。
V: 0 to 0.15%
V may not be contained in the wire of this embodiment. V combines with N and C to form carbides, nitrides or carbonitrides, and has an effect of refining austenite grains during hot rolling due to their pinning effect, and an effect of improving torsion characteristics of steel There is. In order to reliably obtain this effect, it is preferable to contain 0.005% or more of V. From the viewpoint of improving the twisting characteristics, the content of V is preferably 0.02% or more, and more preferably 0.03% or more. On the other hand, when the content of V exceeds 0.15%, not only the effect is saturated but also the steel pieces are cracked in the process of rolling the steel ingots and slabs into steel pieces, etc. The V content is made 0.15% or less because it adversely affects the The content of V is preferably 0.10% or less, and more preferably 0.07% or less.

Ti:0〜0.050%
本実施形態の線材においてTiは含有させなくても良い。Tiは、NやCと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成し、それらのピンニング効果によって熱間圧延時にオーステナイト粒を微細化する効果があり、鋼のねじり特性を改善する効果がある。この効果を確実に得るために、Tiは0.002%以上含有させることが好ましい。ねじり特性を改善する観点から、Tiの含有量を0.005%以上とするのが好ましく、0.010%以上のTiを含有させることが一層好ましい。一方、Tiの含有量が0.050%を超えると、その効果が飽和するだけでなく、鋼塊や鋳片を鋼片に分塊圧延する工程で鋼片に割れが生じるなど鋼の製造性に悪影響を及ぼす。よって、Tiの含有量は0.050%以下とする。またTiの含有量は0.025%以下であることが一層好ましい。
Ti: 0 to 0.050%
It is not necessary to contain Ti in the wire of this embodiment. Ti combines with N and C to form carbides, nitrides or carbonitrides, and has an effect of refining austenite grains during hot rolling due to their pinning effect, and an effect of improving steel torsion characteristics There is. In order to ensure this effect, it is preferable to contain Ti in an amount of 0.002% or more. From the viewpoint of improving the torsional characteristics, the content of Ti is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.010% or more. On the other hand, when the content of Ti exceeds 0.050%, the effect is not only saturated but also the steel pieces are cracked in the process of rolling the steel ingots and slabs into steel pieces, etc. Adversely affect Therefore, the content of Ti is set to 0.050% or less. Further, the content of Ti is more preferably 0.025% or less.

Nb:0〜0.050%
本実施形態の線材においてNbは含有させなくても良い。Nbは、NやCと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成し、それらのピンニング効果によって熱間圧延時にオーステナイト粒を微細化する効果があり、鋼のねじり特性を改善する効果がある。この効果を確実に得るためには、Nbは0.002%以上含有させることが好ましい。ねじり特性を改善する観点から、Nbの含有量を0.003%以上とするのがより好ましく、0.004%以上のNb含有させることが一層好ましい。一方、Nbの含有量が0.050%を超えると、その効果が飽和するだけでなく、鋼塊や鋳片を鋼片に分塊圧延する工程で鋼片に割れが生じるなど鋼の製造性に悪影響を及ぼすので、Nbの含有量は0.050%以下とする。また、Nbの含有量は0.030%以下であることが一層好ましい。
Nb: 0 to 0.050%
It is not necessary to contain Nb in the wire of this embodiment. Nb combines with N and C to form carbides, nitrides or carbonitrides, and has an effect of refining austenite grains during hot rolling due to their pinning effect, and an effect of improving steel torsion characteristics There is. In order to reliably obtain this effect, Nb is preferably contained in an amount of 0.002% or more. From the viewpoint of improving the torsional characteristics, the content of Nb is more preferably 0.003% or more, and it is further more preferably 0.004% or more. On the other hand, when the Nb content exceeds 0.050%, not only the effect is saturated, but also the steel pieces are cracked in the process of rolling the steel ingots and slabs into steel pieces, etc. The content of Nb is made 0.050% or less. Further, the content of Nb is more preferably 0.030% or less.

B:0〜0.0040%
本実施形態の線材においてBは含有させなくても良い。Bは、微量含有されることで鋼のフェライト組織を低減する効果があり、効果を確実に得たい場合には0.0001%以上のBを含有させることが好ましい。0.0040%超のBを含有させても、効果が飽和するだけでなく、粗大な窒化物が生成するので、ねじり特性が低下する。したがって、含有させる場合のBの含有量は0.0040%以下とする。パーライト組織の面積率を増やしたい場合には、Bの含有量を0.0004%以上とすることが好ましく、0.0007%以上であればより一層好ましい。なお、ねじり特性を向上させるためのBの含有量は0.0035%以下とすることが好ましく、0.0030%以下であればより一層好ましい。
B: 0 to 0.0040%
B may not be contained in the wire of this embodiment. B has an effect of reducing the ferrite structure of the steel by being contained in a small amount, and when it is desired to obtain the effect surely, it is preferable to contain B of 0.0001% or more. The inclusion of B in excess of 0.0040% not only saturates the effect but also results in the formation of coarse nitrides, which reduces the torsional properties. Therefore, the content of B when it is contained is made 0.0040% or less. When it is desired to increase the area ratio of pearlite structure, the B content is preferably 0.0004% or more, and more preferably 0.0007% or more. The content of B for improving the twisting property is preferably 0.0035% or less, and more preferably 0.0030% or less.

Ca:0〜0.0050%
本実施形態の線材においてCaは含有させなくても良い。Caは、MnS中に固溶し、MnSを微細に分散する効果がある。MnSを微細に分散させることで、MnSに起因にした伸線加工中の断線を抑制できる。Caによる効果を確実に得るためには、Caは0.0002%以上含有させることが好ましい。より高い効果を得たい場合には、0.0005%以上のCaを含有させれば良い。しかし、Caの含有量が0.0050%を超えると、その効果は飽和する。さらに、Caの含有量が0.0050%を超えると、鋼中の酸素と反応して生成する酸化物が粗大となり、かえって伸線加工性の低下を招く。そのため、含有させる場合の適正なCaの含有量は、0.0050%以下である。Caの含有量は0.0030%以下であることが好ましく、0.0025%以下であれば一層好ましい。
Ca: 0 to 0.0050%
Ca may not be contained in the wire rod of the present embodiment. Ca is dissolved in MnS and has the effect of finely dispersing MnS. By finely dispersing MnS, it is possible to suppress disconnection during wire drawing caused by MnS. In order to obtain the effect by Ca certainly, it is preferable to contain Ca 0.0002% or more. In order to obtain a higher effect, 0.0005% or more of Ca may be contained. However, when the content of Ca exceeds 0.0050%, the effect is saturated. Furthermore, if the content of Ca exceeds 0.0050%, the oxide produced by reaction with oxygen in the steel becomes coarse, which in turn causes a reduction in wire drawability. Therefore, the appropriate content of Ca in the case of containing it is 0.0050% or less. The content of Ca is preferably 0.0030% or less, and more preferably 0.0025% or less.

Mg:0〜0.0040%
本実施形態の線材においてMgは含有させなくても良い。Mgは脱酸元素であり、酸化物を生成するが、硫化物も生成することでMnSとの相互関係を有する元素であり、MnSを微細に分散させる効果がある。この効果によりMnSに起因した伸線加工中の断線を抑制できる。Mgによる効果を確実に得るためには、Mgは0.0002%以上含有させることが好ましい。より高い効果を得たい場合には、0.0005%以上のMgを含有させれば良い。しかし、Mgの含有量が0.0040%を超えると、その効果は飽和するし、MgSを大量に生成し、かえって伸線加工性の低下を招く。したがって、含有させる場合の適正なMgの含有量は、0.0040%以下である。Mgの含有量は0.0035%以下であることが好ましく、0.0030%以下であれば一層好ましい。
Mg: 0 to 0.0040%
It is not necessary to contain Mg in the wire of this embodiment. Mg is a deoxidizing element and forms an oxide, but it is also an element having an interaction with MnS by forming a sulfide, and has an effect of finely dispersing MnS. This effect can suppress disconnection during wire drawing caused by MnS. In order to obtain the effect by Mg certainly, it is preferable to contain Mg 0.0002% or more. In order to obtain a higher effect, 0.0005% or more of Mg may be contained. However, when the content of Mg exceeds 0.0040%, the effect is saturated, a large amount of MgS is generated, and the wire drawability is lowered. Therefore, the appropriate content of Mg when it is contained is 0.0040% or less. The content of Mg is preferably 0.0035% or less, and more preferably 0.0030% or less.

化学組成の残部は「Fe及び不純物」を含む。「不純物」とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから鋼材に混入するものを指す。   The remainder of the chemical composition contains "Fe and impurities". "Impurity" refers to what mixes in steel materials from the ore as a raw material, scrap, or a manufacturing environment etc., when manufacturing steel materials industrially.

本実施形態に係る線材の直径は特に限定されないが、現在市場に流通する線材の直径は3.5〜7.0mmとされることが通常であるので、これを本実施形態に係る線材の直径の上下限値としてもよい。線材の直径を3.5mm以上とした場合、線材製造時の熱間圧延の負担を軽減することができて好ましい。線材の直径を7.0mm以下とした場合、線材の伸線加工時の伸線ひずみ量を抑制することが出来るので好ましい。   The diameter of the wire according to the present embodiment is not particularly limited, but the diameter of the wire currently distributed in the market is usually 3.5 to 7.0 mm, so this is the diameter of the wire according to the present embodiment. The upper and lower limits may be used. When the diameter of the wire is 3.5 mm or more, the load of hot rolling at the time of wire production can be reduced, which is preferable. When the diameter of the wire is 7.0 mm or less, it is preferable because the amount of wire drawing strain at the time of wire drawing of the wire can be suppressed.

本発明の別の態様に係る鋼線は、本実施形態に係る線材を伸線加工することによって得られる。鋼線の直径は、用途を考慮すると、0.5〜1.5mmとされることが通常である。本実施形態に係る鋼線は、原材料である本実施形態に係る線材の化学組成、金属組織の構成、亜粒界密度ρ1、及び大角粒界密度ρ2が上述の範囲内とされているので、優れた引張強さ及びねじり特性を有する。   The steel wire which concerns on another aspect of this invention is obtained by wire-drawing the wire which concerns on this embodiment. The diameter of the steel wire is usually 0.5 to 1.5 mm in consideration of the application. In the steel wire according to the present embodiment, the chemical composition of the wire according to the present embodiment, which is the raw material, the configuration of the metal structure, the subgrain boundary density 11, and the large angle grain boundary density 22 are within the above ranges. Has excellent tensile strength and torsional properties.

なお、本実施形態に関する鋼線は、歪量が非常に大きい伸線加工を経て製造されるので、その金属組織は著しい変形を受けている。例えば、本実施形態に係る鋼線の断面の拡大写真を見ると、粒界に囲まれた相は著しく潰れており、その種類が判別できない。また、亜粒界及び大角粒界の存在を特定することも著しく困難である。即ち、通常の組織特定方法(例えば、金属組織写真の撮影、及びEBSDによる結晶構造解析など)によって本実施形態に係る鋼線の金属組織、その他構成の特定をすることは極めて困難である。本実施形態に係る鋼線の金属組織をその構造又は特性により直接特定することは不可能であるか、又はおよそ実際的でない。   In addition, since the steel wire concerning this embodiment is manufactured through a wire drawing which has a very large amount of strain, its metal structure is significantly deformed. For example, when the enlarged photograph of the cross section of the steel wire according to the present embodiment is seen, the phase surrounded by the grain boundary is significantly crushed and the type can not be determined. It is also extremely difficult to identify the presence of subgrain boundaries and large angle grain boundaries. That is, it is extremely difficult to specify the metallographic structure and other configuration of the steel wire according to the present embodiment by a usual method of specifying the structure (for example, taking a photograph of metallographic structure, crystal structure analysis by EBSD, etc.). It is impossible or almost not practical to directly identify the metallographic structure of the steel wire according to the present embodiment by its structure or characteristics.

本発明の別の態様に係る鋼線の製造方法は、本実施形態に係る線材を伸線加工する工程を備える。伸線加工は、最終的に得られる鋼線の直径が0.5〜1.5mmとなるような減面率で実施される。本実施形態に係る線材の化学組成、金属組織の構成、亜粒界密度ρ1、及び大角粒界密度ρ2が上述の範囲内とされているので、これを用いる本実施形態に係る鋼線の製造方法は、断線回数を極めて低い水準に抑制することができ、また、優れた引張強さ及びねじり特性を有する鋼線を得ることが出来る。   The method for manufacturing a steel wire according to another aspect of the present invention includes the step of drawing a wire according to the present embodiment. The wire drawing is performed at a reduction of area such that the diameter of the finally obtained steel wire is 0.5 to 1.5 mm. Since the chemical composition of the wire according to the present embodiment, the structure of the metal structure, the subgrain boundary density 11 and the large angle grain boundary density 22 are within the above ranges, the production of the steel wire according to the present embodiment using them The method can suppress the number of breaks to a very low level, and can obtain a steel wire having excellent tensile strength and torsional characteristics.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited by the following examples.

表1、表2に示す化学組成の鋼を溶製し、以下の方法で線材を作製した。なお、表1、表2中の「−」の表記は、当該元素の含有量が不純物レベルであり、実質的に含有されていないと判断できることを示す。表1及び表2に示された鋼の化学組成の残部は鉄及び不純物である。   Steels having the chemical compositions shown in Tables 1 and 2 were melted, and wire rods were produced by the following method. In addition, the description of "-" in Table 1 and Table 2 shows that content of the said element is an impurity level and it can be judged that it does not contain substantially. The balance of the chemical composition of the steels shown in Tables 1 and 2 is iron and impurities.

まず、表1に示す化学組成の鋼Aを転炉によって溶製した後、通常の方法での分塊圧延によって、122mm角のビレットを得た。次に鋼片が1050〜1150℃になるように加熱した後、仕上げ温度900〜1000℃の範囲で、φ6mmに熱間圧延した。   First, a steel A having a chemical composition shown in Table 1 was melted by a converter, and a billet of 122 mm square was obtained by mass rolling in a usual manner. Next, after heating so that a steel piece might be set to 1050-1150 degreeC, it hot-rolled to (phi) 6 mm in the range of 900-1000 degreeC of finishing temperature.

仕上げ圧延後の調整冷却は、表3−1〜表3−3に示された(A1)〜(A21)に示す条件で冷却を行った。
具体的には、(A1)〜(A7)に関しては水冷によって平均冷却速度50〜200℃/秒の範囲内で、830〜870℃に冷却(1次冷却)した後、その後、大気による風冷によって平均冷却速度5℃/秒未満で790℃以上820℃以下の範囲内まで空冷(二次冷却)した。その後、20℃/秒超30℃/秒以下で600〜620℃まで冷却(三次冷却)を施し、550℃以下まで10℃/秒以下で冷却(四次冷却)し、その後、放冷により室温まで冷却を行った。
(A8)〜(A17)に関しては、上記の冷却条件と異なる条件で四種類の調整冷却を行い、線材を得た。なお、表3−1中のアンダーラインが付された値は、本発明に係る線材の製造条件における不適切な値である。
The adjustment cooling after finish rolling performed cooling on the conditions shown to (A1)-(A21) shown by Table 3-1-Table 3-3.
Specifically, with regard to (A1) to (A7), after cooling (primary cooling) to 830 to 870 ° C. within the range of an average cooling rate of 50 to 200 ° C./sec by water cooling, then air cooling by the atmosphere Air cooling (secondary cooling) within the range of 790 ° C. or more and 820 ° C. or less at an average cooling rate of less than 5 ° C./sec. After that, cooling (third cooling) is applied to 600 to 620 ° C. at more than 20 ° C./s and not more than 30 ° C./s, cooling to 10 ° C./s or less to 550 ° C. or less (quaternary cooling). It cooled down.
About (A8)-(A17), four types of adjustment cooling were performed on the conditions different from said cooling conditions, and the wire was obtained. The underlined values in Table 3-1 are inappropriate values under the manufacturing conditions of the wire according to the present invention.

(A18)〜(A21)に関しては、四種類の調整冷却を実施せず、表3−2〜表3−4に示す条件で冷却を行った。なお、これら表における「一次冷却」等の用語は、単に冷却段階を区別するためのものであり、本発明の製造方法に含まれる一次冷却〜四次冷却とは異なる。
具体的には、(A18)に関しては、本発明の製造方法における三次冷却及び四次冷却に代わり、550℃のソルト浴への浸漬を実施した。
(A19)に関しては、上述の熱間圧延終了後の線材に対して、950℃への再加熱及び60秒の温度保持を実施し、この温度保持終了の直後に550℃のソルト浴への浸漬を実施した。
(A20)に関しては、一次冷却を実施後に送風にて冷却を施し、平均1.0℃/秒で680℃まで冷却後に放冷に切り替えて550℃以下まで冷却を施した。
(A21)に関しては、一次冷却を実施後に衝風冷却を施して10℃/秒で700℃まで線材を冷却し、その後空冷にて5℃/秒で550℃以下まで冷却を施した。
With regard to (A18) to (A21), four types of adjustment cooling were not performed, and cooling was performed under the conditions shown in Tables 3-2 to 3-4. The terms “primary cooling” and the like in these tables are merely to distinguish the cooling stages, and are different from the primary cooling to the fourth cooling included in the manufacturing method of the present invention.
Specifically, as for (A18), immersion in a salt bath at 550 ° C. was performed instead of the third cooling and the fourth cooling in the production method of the present invention.
With regard to (A19), reheating to 950 ° C. and temperature holding for 60 seconds are carried out on the wire after completion of the above-mentioned hot rolling, and immersion in a salt bath of 550 ° C. immediately after the temperature holding is completed. Carried out.
With regard to (A20), after primary cooling was carried out, cooling was performed by blowing air, and after cooling to 680 ° C. at an average of 1.0 ° C./sec, it was switched to free cooling and was cooled to 550 ° C. or less.
With regard to (A21), after primary cooling was carried out, blast cooling was performed to cool the wire to 700 ° C. at 10 ° C./sec, and then cooling was performed to 550 ° C. at 5 ° C./sec by air cooling.

また、表2に示す化学組成の鋼a〜zから、表3−1の(A1)と同様の方法で熱間圧延線材を作成した。その後、乾式伸線加工、めっき処理、湿式伸線加工を実施して、線径0.5mmの鋼線を得た。表2においてアンダーラインが付された値は、本発明の望ましい範囲外である。   Moreover, the hot rolling wire rod was created from steel az of a chemical composition shown in Table 2 by the method similar to (A1) of Table 3-1. Thereafter, dry wire drawing, plating, and wet wire drawing were performed to obtain a steel wire with a wire diameter of 0.5 mm. The underlined values in Table 2 are outside the desirable range of the present invention.

Figure 0006528920
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以上のようにして得られた試験番号A1〜A21および試験番号1〜26の線材について、引張強度、絞り値、フェライト面積率、非パーライトかつ非フェライト面積率、パーライト組織中の亜粒界密度ρ1(パーライト組織中のラメラフェライトの結晶方位の角度差2°以上15°未満となる亜粒界の密度)、大角粒界密度ρ2(観察組織全体においてフェライト結晶方位の角度差15°以上となる大角粒界の密度)を求めた。なお、各線材のパーライト面積率は、100%からフェライト面積率及び非パーライトかつ非フェライト面積率を除すことによって得られる値である。   The tensile strength, reduction of area, ferrite area ratio, non-pearlite and non-ferrite area ratio, subgrain density パ ー 1 in pearlite structure for the wires of test numbers A1 to A21 and test numbers 1 to 26 obtained as described above (Density of subgrain boundary where angle difference of crystal orientation of lamellar ferrite in pearlite structure is 2 ° or more and less than 15 °), large angle grain boundary density 2 2 (large angle of angle difference of ferrite crystal orientation of 15 or more in whole observation structure) The density of grain boundaries was determined. The pearlite area ratio of each wire is a value obtained by dividing the ferrite area ratio and the non-pearlite and non-ferrite area ratio from 100%.

それらの結果を以下の表4−1〜表4−3、及び表5−1〜表5−3に示す。表4−1、表4−2、表5−1、及び表5−2中のアンダーラインが付された値は、本発明の範囲外である値である。表4−3及び表5−3中のアンダーラインが付された値は、本発明の合否基準に満たない値である。   The results are shown in Tables 4-1 to 4-3 and Tables 5-1 to 5-3 below. Underlined values in Tables 4-1, 4-2, 5-1, and 5-2 are values outside the scope of the present invention. Underlined values in Tables 4-3 and 5-3 are values that do not meet the acceptance criteria of the present invention.

線材の表層部及び中心部におけるフェライト組織の面積率、非フェライトかつ非パーライト組織の面積率、亜粒界密度ρ1、大角粒界密度ρ2、直径6mmの線材を直径0.5mmまで伸線した際の断線回数、伸線加工前の線材及び伸線加工後の鋼線の引張強さ(鋼線強度)、並びに伸線加工後の鋼線のねじり特性(ねじり回数、ねじり回数ばらつき、及びデラミネーション有無)は、それぞれ下記に記載する方法によって調査した。   When area ratio of ferrite structure in surface layer part and center part of wire, area ratio of non-ferrite and non pearlite structure, subgrain boundary density 11, large angle grain boundary density 22, wire of diameter 6mm is drawn to 0.5mm in diameter Number of breaking of wire, wire rod before wire drawing and tensile strength of steel wire after wire drawing (steel wire strength), and torsion characteristics of steel wire after wire drawing (twisting number, twisting number variation, and delamination) The presence or absence) was investigated by the method described below, respectively.

〈1〉線材のフェライト組織の面積率、非フェライトかつ非パーライト組織の面積率:
線材の横断面を鏡面研磨した後、ピクラールで腐食し、FE−SEMを用いて倍率2000倍で線材表層部および中心部における任意の10箇所を観察し、写真撮影した。1視野あたりの面積は、2.7×10−3mm(縦0.045mm、横0.060mm)とする。得られた各写真にOHPシートを重ね、各透明シートにおける「フェライト組織」および「非パーライトかつ非フェライト組織と重なる領域」に色を塗った。次いで、各透明シートにおける「色を塗った領域」の面積率を画像解析ソフトにより求め、その平均値をそれぞれフェライト組織および非パーライトかつ非フェライト組織の面積率の平均値として算出した。
Area ratio of ferrite structure of the wire <1>, area ratio of non-ferrite and non-pearlite structure:
After the cross section of the wire was mirror-polished, it was corroded with picral, and 10 arbitrary points in the surface portion of the wire and in the center were observed at a magnification of 2000 times using FE-SEM, and photographed. The area per visual field is 2.7 × 10 −3 mm 2 (0.045 mm in length, 0.060 mm in width). An OHP sheet was overlaid on each of the obtained photographs, and colors were applied to the "ferrite structure" and "the area overlapping the non-perlite and non-ferrite structure" in each transparent sheet. Subsequently, the area ratio of the "colored area" in each transparent sheet was determined by image analysis software, and the average value was calculated as an average value of the area ratio of ferrite structure and non-perlite and non-ferrite structure, respectively.

〈2〉線材の亜粒界密度ρ1および大角粒界密度ρ2:
線材の横断面を鏡面研磨した後、コロイダルシリカで研磨し、FE−SEMを用いて倍率400倍で線材表層部と中心部における各4箇所を観察し、TSL(TexSEM Laboratories)社製のEBSD測定装置を用いて解析を行った。測定時の領域は180×180μmとし、ステップは0.3μmとした。次いで、得られた各結果について、OIM analysisを用いて2°以上15°未満の角度差を持つ亜粒界のラインの全長と、15°以上の角度差を持つ大角粒界のラインの全長をそれぞれ測定した。2°以上15°未満の角度差を持つ亜粒界のラインの全長をパーライト面積率の平均値で除することで亜粒界密度を求め、15°以上の角度差を持つ大角粒界のラインの全長を1視野の面積で除することで大角粒界密度を求めた。
Subgrain boundary density 11 and large angle grain boundary density 22 of wire rod:
The cross section of the wire is mirror-polished and then polished with colloidal silica, and four points in the surface portion of the wire and the center are observed at a magnification of 400 times using FE-SEM, and EBSD measurement made by TSL (TexSEM Laboratories) The analysis was performed using the device. The area at the time of measurement was 180 × 180 μm 2 , and the step was 0.3 μm. Then, for each result obtained, using OIM analysis, the total length of subgrain boundaries with an angle difference of 2 ° or more and less than 15 °, and the total length of large angle grain boundaries with an angle difference of 15 ° or more Each was measured. Sub-grain boundary density is determined by dividing the total length of sub-grain boundary line having an angle difference of 2 ° or more and less than 15 ° by the average value of pearlite area ratio, and the line of large angle grain boundary having an angle difference of 15 ° or more Large-angle grain boundary density was determined by dividing the total length of H by the area of one field of view.

〈3〉線材の伸線加工性
伸線加工を50kgの各線材に行い、伸線加工中の断線回数を記録した。なお、断線回数が3回以上の場合、3回目の断線以降の伸線加工を中止した。そして、50kgの線材を直径6.0mmから直径0.5mmまで伸線した際の断線回数が0回の場合に、伸線加工性が良好と評価し、断線回数が1回以上の場合に、伸線加工性が悪いと評価した。なお、伸線加工を中止した線材に関しては、明らかに鋼線の材料として不適切なものであると判断し、その後の評価試験を実施しなかった。評価されなかった項目には、符号「−」を記載した。
<3> Wire drawing processability of wire material A wire drawing process was performed on 50 kg of each wire material, and the number of disconnections during the wire drawing process was recorded. In addition, when the frequency | count of disconnection was 3 times or more, the wire-drawing process after the 3rd disconnection was stopped. And when the frequency | count of disconnection at the time of drawing a 50 kg wire from 6.0 mm in diameter to diameter 0.5 mm is 0 times, wire drawability is evaluated as favorable, and the frequency | count of disconnection is 1 or more times, It evaluated that wire drawability was bad. In addition, regarding the wire which stopped drawing, it was judged that it was obviously unsuitable as a material of a steel wire, and the subsequent evaluation test was not implemented. In the items which were not evaluated, the code "-" was described.

〈4〉線材および伸線加工後の鋼線の引張強度:
線材および鋼線を200mm長さに切断し、上下50mmをくさびチャックもしくはエアーチャックで固定し引張試験を行った。得られた最大荷重を断面積で除することで引張強さを算出した。その後、線材の引張試験後のもっとも線径の細くなった箇所の線径を測定し、引張試験前後の断面積の変化量を引張試験前の断面積で除し、100%をかけることで絞り値を算出した。
<4> Wire rod and tensile strength of steel wire after wire drawing:
The wire rod and the steel wire were cut to a length of 200 mm, and the upper and lower 50 mm were fixed by a wedge chuck or an air chuck and subjected to a tensile test. The tensile strength was calculated by dividing the obtained maximum load by the cross-sectional area. After that, measure the wire diameter at the narrowest point of the wire diameter after the tensile test, divide the amount of change in cross sectional area before and after the tensile test by the cross sectional area before the tensile test, and multiply by 100%. The value was calculated.

自動車用タイヤの補強材であるワイヤーに用いられる鋼線は、引張強度が2800MPa以上であることが好ましいため、引張強度2800MPa以上を合格品と評価した。なお、線材の引張強度に関しては特に合否基準を設けなかった。   Since it is preferable that the tensile strength is 2800 Mpa or more, the steel wire used for the wire which is a reinforcing material of a tire for motor vehicles evaluated the tensile strength 2800 Mpa or more as a passing goods. As for the tensile strength of the wire, no pass / fail criteria were set.

〈5〉伸線加工後の鋼線のねじり特性:
ねじり試験は、線径(直径)の100倍の長さの鋼線を15rpmで断線するまでねじり、デラミネーションが生じたかどうかをトルク(ねじりに対する抵抗力)曲線で判定し、ねじり回数を測定した。トルク曲線での判定は、断線前に急激にトルクが減少した場合にデラミネーションが生じたと判断する方法により行った。ねじり試験は、各鋼線について10本ずつ行い、1本もデラミネーションが発生せず、10本の鋼線のねじり回数の平均値が23回以上の場合、ねじり特性が良好であると評価した。
<5> Torsional characteristics of wire after wire drawing:
The torsion test was to twist a steel wire having a length of 100 times the wire diameter (diameter) until it broke at 15 rpm, and it was judged whether or not delamination occurred by a torque (resistance to torsion) curve, and the number of twists was measured. . The determination on the torque curve was performed by a method of determining that delamination occurred when the torque decreased sharply before disconnection. The torsion test was performed for each steel wire 10 each, no delamination occurred, and when the average value of the number of times of torsion of 10 steel wires was 23 or more, the torsion characteristics were evaluated as good. .

また、上述の10回のねじり試験におけるねじり回数のばらつきが小さい場合、ねじり特性が一層良好であると判断することが出来る。そこで、10本の鋼線のねじり回数のばらつき(10本の鋼線のねじり回数の最大値と上記平均値との差、及び10本の鋼線のねじり回数の最小値と上記平均値との差、のうち大きい方)を算出した。ばらつきが3回以下になる鋼線を、ねじり回数ばらつきが良好であると判断した。
ねじり回数の平均値、デラミネーション、及びねじり回数ばらつきの全てが良好と判断された鋼線は、ねじり特性が非常に良好である。ただし、鋼線のねじり回数ばらつきが3回超であったとしても、その他のねじり特性評価に関して良好と判断された鋼線は、その想定される用途に鑑みても、ねじり特性が良好であると言える。
Moreover, when the dispersion | variation in the frequency | count of a twist in the above-mentioned 10 twist tests is small, it can be judged that a twist characteristic is still more favorable. Therefore, the variation in the number of twists of 10 steel wires (the difference between the maximum value of the number of twists of 10 steel wires and the above average value, and the minimum value of the number of twists of 10 steel wires and the above average value The difference, whichever is larger, was calculated. It was judged that the variation in twisting number was good for a steel wire where the variation was 3 times or less.
A steel wire in which the average value of the number of times of twisting, the delamination, and the variation in the number of times of twisting are all judged to be good has very good twisting characteristics. However, even if the number of times of twisting of the steel wire is more than three times, it is considered that the steel wire judged to be good for the evaluation of other twisting characteristics has good twisting characteristics even in view of the expected application. I can say that.

以上それぞれ評価した結果を以下の表にまとめて記載する。   The results evaluated above are summarized in the following table.

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表に示されるように、本発明例であるA1〜A7の試料は、いずれも本発明要件を満足し、かつ鋼材の製造条件が適切であることから、伸線加工後の強度が2800MPa以上で、ねじり回数が23回以上であるとともにデラミネーションが発生しておらず、問題のない線材であった。   As shown in the table, all of the samples A1 to A7 according to the present invention satisfy the requirements of the present invention and the manufacturing conditions of the steel material are appropriate, so that the strength after wire drawing is 2800 MPa or more The number of twisting was 23 or more, and no delamination occurred, resulting in no problem.

これに対して、A8の試料では一次冷却における平均冷却速度が低く、オーステナイト粒径が粗大化したためにρ2が低下し伸線加工時に断線が発生し伸線加工性が悪かった。
A9の試料では一次冷却での到達温度が低いために表層でフェライト面積率が増加しねじり回数が低下した。
A10の試料では一次冷却での到達温度が高くオーステナイト粒径が粗大化したためにρ2が低下し断線が発生した。
A11の試料では二次冷却での時間が長く、オーステナイト粒径が粗大化したためにρ2が低下し断線が発生した。
A12の試料では二次冷却での到達温度が低いために、フェライト面積率が高く、伸線加工性が悪く、鋼線強度、ねじり特性ともに低かった。
A13の試料では三次冷却における平均冷却速度が小さく、フェライト変態が進行し、フェライト面積率が高くなって伸線加工性が悪く、鋼線強度、ねじり特性ともに低くなっている。
A14の試料では、三次冷却の到達温度が高く、高温でパーライト変態してρ1、ρ2共に低く、伸線加工時に断線が発生し、且つ、ねじり特性も悪かった。
A15の試料では三次冷却での到達温度が低く、ρ1が高くなりすぎたので、ねじり特性が悪かった。
A16の試料では四次冷却における平均冷却速度が高く、線材表層部でのρ1が低下しねじり試験時にデラミネーションが発生し、ねじり特性が悪かった。
A17の試料は、四次冷却において線材温度が表に示される温度になった時点で、空冷を中止して衝風冷却を開始する製造条件によって得られた。A17の試料では四次冷却での到達温度が高く、パーライト変態が終了しておらず非パーライトかつ非フェライト面積率が高いために伸線加工性が低下した。
A18の試料では、二次冷却後に線材を550℃のソルト浴に浸漬させたため、線材が550℃まで急速冷却された。その結果、A18ではρ1が高く、ねじり試験時にデラミネーションが発生し、ねじり特性が悪かった。
A19の試料では、線材の再加熱及び温度保持後に、線材を550℃のソルト浴に浸漬させたため、線材が550℃まで急速冷却された。その結果、A19ではρ1が高く、ねじり試験時にデラミネーションが発生し、ねじり特性が悪かった。
A20の試料では、熱間圧延後の冷却速度が遅く、高温でパーライト変態が生じた。パーライト変態温度が高かったので、A20ではρ1、ρ2ともに低く、伸線加工時に断線が発生し、且つ、ねじり特性も悪かった。
A21の試料では、二次冷却後に衝風冷却にて700℃まで線材を冷却しているため、線材の表層部が急速冷却され、表層部のρ1が高くなり、ねじり試験時にデラミネーションが発生し、ねじり特性が悪かった。
On the other hand, in the sample of A8, the average cooling rate in primary cooling was low, and the austenite grain size was coarsened, so that ρ2 was decreased, wire breakage occurred during wire drawing, and wire drawability was poor.
In the sample of A9, the ferrite surface ratio increased in the surface layer and the number of times of twisting decreased because the temperature reached in the primary cooling was low.
In the sample of A10, the temperature reached in the primary cooling was high, and the grain size of the austenite was coarsened, so that が 2 decreased and a break occurred.
In the sample of A11, the time for secondary cooling was long, and since the austenite grain size was coarsened, ρ2 decreased and a break occurred.
In the sample of A12, the temperature reached in the secondary cooling was low, so the ferrite area ratio was high, the drawability was poor, and both the steel wire strength and the torsion characteristics were low.
In the sample of A13, the average cooling rate in tertiary cooling is small, ferrite transformation progresses, the ferrite area ratio becomes high, the wire drawability is poor, and both the steel wire strength and the torsion characteristics are low.
In the sample of A14, the ultimate temperature of the third-order cooling was high, pearlite transformation was performed at high temperature, both ρ1 and ρ2 were low, disconnection occurred at the time of wire drawing, and the torsional characteristics were also poor.
In the sample of A15, the ultimate temperature in the third-order cooling was low, and が 1 was too high, so that the torsional characteristics were poor.
In the sample of A16, the average cooling rate in the fourth-order cooling was high, ρ1 at the surface portion of the wire decreased, delamination occurred during the torsion test, and the torsion characteristics were poor.
The sample of A17 was obtained according to the manufacturing conditions in which air cooling was stopped and blast cooling was started when the temperature of the wire reached the temperature shown in the table in the fourth cooling. In the sample of A17, the ultimate temperature in the fourth cooling was high, and pearlite transformation did not end, and wire drawability decreased because the non-pearlite and non-ferrite area ratio were high.
In the sample of A18, since the wire was immersed in a salt bath of 550 ° C. after secondary cooling, the wire was rapidly cooled to 550 ° C. As a result, in A18, ρ1 was high, delamination occurred during the torsion test, and the torsion characteristics were poor.
In the sample of A19, since the wire was immersed in a salt bath of 550 ° C. after reheating and holding the temperature of the wire, the wire was rapidly cooled to 550 ° C. As a result, in A19, ρ1 was high, delamination occurred during the torsion test, and the torsion characteristics were poor.
In the A20 sample, the cooling rate after hot rolling was slow, and pearlite transformation occurred at high temperature. Since the pearlite transformation temperature was high, in A20, both 低 く 1 and で は 2 were low, disconnection occurred at the time of wire drawing, and the torsional characteristics were also poor.
In the sample of A21, since the wire is cooled to 700 ° C. by blast cooling after secondary cooling, the surface portion of the wire is rapidly cooled, and ρ1 in the surface portion is increased, and delamination occurs during the torsion test. , Torsional characteristics were bad.

また、表に示す結果から、本発明例である試験番号1〜19、及び26の試料では化学組成が本発明の望ましい範囲を満足し、かつ線材の製造条件も適切であることから、伸線加工性が良好で、伸線加工後のねじり特性が良好であるとともに必要な引張強さも有している。   Further, from the results shown in the table, in the samples of the test numbers 1 to 19 and 26 of the present invention example, the chemical composition satisfies the desirable range of the present invention, and the production conditions of the wire are also appropriate. It has good processability, good torsional properties after wire drawing, and also has the necessary tensile strength.

しかし、試験番号20の試料は、Cの含有量が低く、フェライト面積率が大きくなりすぎ、鋼線が強度不足だった。
試験番号21の試料は、Cの含有量が高く、鋼が過剰に硬化したので、伸線加工性が低下し、伸線加工中に断線が発生した。
試験番号22の試料は、Siの含有量が低いためにρ1が低く、ねじり試験時にデラミネーションが発生した。
試験番号23の試料は、Mnの含有量が高過ぎ、非フェライトかつ非パーライト組織が多いために伸線加工時に断線が発生した。
試験番号24の試料は、Siの含有量が低く、ρ1が低く、ねじり試験時にデラミネーションが発生した。
試験番号25の試料は、Mnの含有量が低く、ρ1が低く、ねじり試験時にデラミネーションが発生した。
However, the sample of Test No. 20 had a low content of C, the ferrite area ratio became too large, and the strength of the steel wire was insufficient.
The sample of Test No. 21 had a high content of C, and the steel was hardened excessively, so the wire drawability decreased, and a break occurred during wire drawing.
The sample of Test No. 22 had low ρ 1 due to the low content of Si, and delamination occurred during the torsion test.
In the sample of Test No. 23, the content of Mn was too high, and a large amount of non-ferrite and non-pearlite structure caused breakage during wire drawing.
The sample of Test No. 24 had a low content of Si and a low ρ 1, and delamination occurred during the torsion test.
The sample of Test No. 25 had a low content of Mn and a low ρ1, and delamination occurred during the torsion test.

表に示す結果から、C、Si、Mn、N、P、Sを先に説明した望ましい範囲に規定した線材であって、主たる組織がパーライトであり、フェライト組織が45%以下であり、非フェライトかつ非パーライト組織が5%以下であり、パーライト組織中のラメラフェライトの結晶方位の角度差2°以上15°未満となる亜粒界密度ρ1が70/mm≦ρ1≦600/mmであり、全体でのフェライト結晶方位の角度差15°以上となる大角粒界密度ρ2が200/mm以上となることを満たす線材であるならば、伸線加工した後に高い引張強さが得られ、かつ伸線加工後のねじり試験時にデラミネーションが発生せずに安定してねじることができる鋼線を製造可能な、伸線加工性が良好である伸線加工用線材を提供できることが分かった。即ち、ワイヤー等の素材として好適な高い強度を有し、更に優れたねじり特性を有する鋼線を、伸線加工中の断線を抑制して安定して製造し得る伸線加工用線材を提供することができた。   It is a wire which specified C, Si, Mn, N, P, and S in the desirable range described above from the results shown in the table, and the main structure is pearlite, and the ferrite structure is 45% or less, non-ferrite And the grain boundary density 11 at which the non-pearlite structure is 5% or less and the angular difference of the crystal orientation of lamellar ferrite in the pearlite structure is 2 ° or more but less than 15 ° is 70 / mm ≦ ρ1 ≦ 600 / mm, High tensile strength can be obtained after wire drawing if the wire material satisfies the fact that the large angle grain boundary density と な る 2 with an angle difference of 15 ° or more at a ferrite crystal orientation at 200 ° C. is 200 / mm or more It has been found that it is possible to provide a wire rod for wiredrawing, which is capable of producing a steel wire which can be stably twisted without occurrence of delamination during a torsion test after processing, and which has excellent wiredrawing properties. That is, there is provided a wire rod for wiredrawing processing which can stably produce a steel wire having high strength suitable as a material such as wire and further having excellent torsional characteristics while suppressing disconnection during wiredrawing. I was able to.

1 線材
11 表層部
12 中心部
21 旧γ粒界
22 大角粒界
23 亜粒界
31 ラメラセメンタイト
32 ラメラフェライト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wire 11 Surface layer part 12 Center part 21 Former gamma grain boundary 22 Large angle grain boundary 23 Subgrain boundary 31 Lamellar cementite 32 Lamellar ferrite

Claims (10)

線材であって、
化学組成が、質量%で、
C:0.30%〜0.75%、
Si:0.80〜2.00%、
Mn:0.30〜1.00%、
N:0.0080%以下、
P:0.030%以下、
S:0.020%以下、
O:0.0070%以下、
Al:0〜0.050%、
Cr:0〜1.00%、
V:0〜0.15%、
Ti:0〜0.050%、
Nb:0〜0.050%、
B:0〜0.0040%、
Ca:0〜0.0050%、及び
Mg:0〜0.0040%
を含有し、残部がFe及び不純物からなり、
前記線材の表面から深さ150〜400μmの範囲である表層部と、前記線材の中心軸から前記線材の直径の1/10の範囲である中心部との両方において、主たる組織がパーライト組織であり、前記線材の長さ方向に直角な横断面におけるフェライト組織の面積率が45%以下であり、前記横断面における非パーライトかつ非フェライト組織の面積率が5%以下であり、前記パーライト組織中の、ラメラフェライトの結晶方位の角度差2°以上15°未満となる亜粒界の密度ρ1が70/mm≦ρ1≦600/mmであり、全組織中での、フェライト結晶方位の角度差15°以上となる大角粒界の密度ρ2が200/mm以上である
ことを特徴とする線材。
Wire rod,
The chemical composition is in mass%,
C: 0.30% to 0.75%,
Si: 0.80 to 2.00%,
Mn: 0.30 to 1.00%,
N: 0.0080% or less,
P: 0.030% or less,
S: 0.020% or less,
O: 0.0070% or less,
Al: 0 to 0.050%,
Cr: 0 to 1.00%,
V: 0 to 0.15%,
Ti: 0 to 0.050%,
Nb: 0 to 0.050%,
B: 0 to 0.0040%,
Ca: 0 to 0.0050%, and Mg: 0 to 0.0040%
And the balance consists of Fe and impurities,
The main structure is pearlite in both the surface layer portion having a depth of 150 to 400 μm from the surface of the wire and the central portion ranging from the central axis of the wire to 1/10 of the diameter of the wire The area ratio of ferrite structure in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the wire is 45% or less, and the area ratio of non-pearlite and non-ferrite structure in the cross section is 5% or less, in the pearlite structure And the density ρ1 of the sub-grain boundary where the angular difference in the crystal orientation of lamellar ferrite is 2 ° or more and less than 15 ° is 70 / mm ≦≦ 1 ≦ 600 / mm, and the angle difference of ferrite crystal orientation in all the structures is 15 ° A wire characterized in that the density 22 of the large angle grain boundary which is the above is 200 / mm or more.
前記化学組成が、質量%で、
Al:0.010〜0.050%
を含有することを特徴とする請求項1に記載の線材。
The chemical composition is, in mass%,
Al: 0.010 to 0.050%
The wire according to claim 1, characterized in that
前記化学組成が、質量%で、
Cr:0.05〜1.00%
を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の線材。
The chemical composition is, in mass%,
Cr: 0.05 to 1.00%
The wire according to claim 1 or 2, characterized in that
前記化学組成が、質量%で、
V:0.005〜0.15%、
Ti:0.002〜0.050%、及び
Nb:0.002〜0.050%
からなる群から選ばれる1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の線材。
The chemical composition is, in mass%,
V: 0.005 to 0.15%,
Ti: 0.002 to 0.050%, and Nb: 0.002 to 0.050%
The wire according to any one of claims 1 to 3, which contains one or more selected from the group consisting of
前記化学組成が、質量%で、
B:0.0001〜0.0040%
を含有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の線材。
The chemical composition is, in mass%,
B: 0.0001 to 0.0040%
The wire according to any one of claims 1 to 4, which contains
前記化学組成が、質量%で、
Ca:0.0002〜0.0050%、及び
Mg:0.0002〜0.0040%
からなる群から選ばれる1種又は2種を含有することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の線材。
The chemical composition is, in mass%,
Ca: 0.0002 to 0.0050%, and Mg: 0.0002 to 0.0040%
The wire rod according to any one of claims 1 to 5, containing one or two selected from the group consisting of
前記線材の前記表層部及び前記中心部において、前記亜粒界の前記密度ρ1が、下記式1を満たすことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の線材。
220×(C)+100<ρ1<220×(C)+300:式1
前記式1における(C)は、前記線材の前記化学組成における質量%でのC含有量である。
The wire according to any one of claims 1 to 6, wherein the density 11 of the subgrain boundary in the surface layer portion and the central portion of the wire satisfies the following Formula 1.
220 × (C) +100 <ρ1 <220 × (C) +300: Formula 1
(C) in the said Formula 1 is C content in the mass% in the said chemical composition of the said wire.
前記線材の前記直径が3.5〜7.0mmであることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の線材。   The wire according to any one of claims 1 to 7, wherein the diameter of the wire is 3.5 to 7.0 mm. 鋼線の材料として用いられることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の線材 The wire according to any one of claims 1 to 8, which is used as a material of a steel wire . 請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の線材を伸線加工して鋼線を得る工程を備え、
前記鋼線の直径が0.5〜1.5mmである
ことを特徴とする鋼線の製造方法。
A process of drawing a wire according to any one of claims 1 to 10 to obtain a steel wire,
The diameter of the said steel wire is 0.5-1.5 mm, The manufacturing method of the steel wire characterized by the above-mentioned.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115161558A (en) * 2022-07-12 2022-10-11 鞍钢股份有限公司 Wire rod for ultrahigh-strength steel cord, steel wire, cord and manufacturing method
CN115161558B (en) * 2022-07-12 2024-04-16 鞍钢股份有限公司 Wire rod for ultra-high strength steel wire cord, steel wire, cord and manufacturing method

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220106134A (en) * 2019-12-02 2022-07-28 닛데쓰마이크로메탈가부시키가이샤 Copper bonding wires for semiconductor devices and semiconductor devices
CN112195391A (en) * 2020-09-17 2021-01-08 武汉钢铁有限公司 Production method of high-carbon high-silicon steel wire rod for large-span low-sag aluminum-clad wire
TWI741884B (en) * 2020-11-24 2021-10-01 中國鋼鐵股份有限公司 Dual-phase steel wire rod and method of making the same
KR102497435B1 (en) * 2020-12-18 2023-02-08 주식회사 포스코 Wire rod for graphitization heat treatment and graphite steel
KR102497429B1 (en) * 2020-12-18 2023-02-10 주식회사 포스코 Wire rod for graphitization heat treatment and graphite steel with excellent cuttability and soft magnetism
CN113684423B (en) * 2021-10-26 2022-01-28 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 High-carbon steel wire rod

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58141334A (en) * 1982-02-12 1983-08-22 Nippon Steel Corp Production of hot rolled steel plate having >=60kgf/mm2 tensile strength and excellent workability and weldability
US6758919B2 (en) * 1998-01-23 2004-07-06 Columbus Steel Castings Co. Cast steel composition for railway components
JPH11315349A (en) * 1998-04-30 1999-11-16 Kobe Steel Ltd High strength wire rod excellent in delayed fracture resistance, its production, and high strength bolt
US6264759B1 (en) 1998-10-16 2001-07-24 Pohang Iron & Steel Co., Ltd. Wire rods with superior drawability and manufacturing method therefor
CN1307319C (en) * 2002-10-18 2007-03-28 杰富意钢铁株式会社 Steel material for mechanical structure excellent in suitability for rolling, quenching crack resistance, and torsional property and drive shaft
JP4476846B2 (en) * 2005-03-03 2010-06-09 株式会社神戸製鋼所 High strength spring steel with excellent cold workability and quality stability
JP5162875B2 (en) * 2005-10-12 2013-03-13 新日鐵住金株式会社 High strength wire rod excellent in wire drawing characteristics and method for producing the same
JP4646850B2 (en) * 2006-04-28 2011-03-09 株式会社神戸製鋼所 High carbon steel wire rod with excellent resistance to breakage of copper
JP4310359B2 (en) * 2006-10-31 2009-08-05 株式会社神戸製鋼所 Steel wire for hard springs with excellent fatigue characteristics and wire drawability
JP5169839B2 (en) * 2007-01-31 2013-03-27 新日鐵住金株式会社 PWS plated steel wire with excellent twisting characteristics and manufacturing method thereof
TWI412608B (en) * 2009-06-22 2013-10-21 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp High strength extra-fine steel wire and manufacturing method thereof
KR101382659B1 (en) * 2010-01-25 2014-04-07 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 Wire rod, steel wire, and method for manufacturing wire rod
CN102301024B (en) * 2010-02-01 2014-03-05 新日铁住金株式会社 Wire material, steel wire, and processes for production of those products
BR112012025089A2 (en) * 2010-04-01 2017-09-12 Kobe Steel Ltd HIGH CARBON STEEL WIRE EXCELLENT IN WIRE STAMPABILITY AND FATIGUE PROPERTY AFTER WIRE DRAINING
JP5521885B2 (en) * 2010-08-17 2014-06-18 新日鐵住金株式会社 Steel wire for machine parts with high strength and excellent hydrogen embrittlement resistance, machine parts and method for producing the same
JP5671400B2 (en) 2011-03-31 2015-02-18 株式会社神戸製鋼所 Steel wire for springs excellent in wire drawing workability and fatigue properties after wire drawing, and steel wire for springs excellent in fatigue properties and spring workability
CN102644029A (en) * 2012-05-14 2012-08-22 武汉科技大学 Micro-alloyed cord steel wire rod with high strain drawing performance
JP5945196B2 (en) 2012-09-11 2016-07-05 株式会社神戸製鋼所 High strength steel wire
US10435765B2 (en) * 2014-04-24 2019-10-08 Nippon Steel Corporation Wire rod for high strength steel cord
JP2016020537A (en) * 2014-06-16 2016-02-04 株式会社神戸製鋼所 Steel for machine structural use for cold working and manufacturing method therefor
JP2016014168A (en) * 2014-07-01 2016-01-28 株式会社神戸製鋼所 Wire rod for steel wire and steel wire
CN106661694B (en) * 2014-08-15 2018-09-11 新日铁住金株式会社 Wire drawing steel wire
KR101952527B1 (en) * 2014-12-05 2019-02-26 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 High-carbon-steel wire rod having excellent wire drawing properties

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115161558A (en) * 2022-07-12 2022-10-11 鞍钢股份有限公司 Wire rod for ultrahigh-strength steel cord, steel wire, cord and manufacturing method
CN115161558B (en) * 2022-07-12 2024-04-16 鞍钢股份有限公司 Wire rod for ultra-high strength steel wire cord, steel wire, cord and manufacturing method

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