JP6560881B2 - 極低透磁率ステンレス鋼線材、ならびに耐久性に優れる鋼線、異形線 - Google Patents
極低透磁率ステンレス鋼線材、ならびに耐久性に優れる鋼線、異形線 Download PDFInfo
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本発明は、耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線、異形線、ならびにそれらに用いられる線材に関するものである。
従来、非磁性が要求されるブラジャーワイヤーやブラジャーホック等の衣類用製品は、非磁性ステンレスＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６を代表とするオーステナイト系ステンレス鋼線材、鋼線を素材として加工・成型され製造されてきた。
しかしながら、上記のようなオーステナイト系ステンレス鋼線材、鋼線から加工・成型、製造されたステンレス製品には冷間加工時に加工誘起マルテンサイト（加工誘起α’）が生成されており、極低透磁率が望まれる上記衣類用製品等の用途には不向きという欠点があった。また、上記衣類用製品等の中でも高強度や繰り返し応力が付与される部位に用いるオーステナイト系ステンレス鋼線材、鋼線には、極低透磁率を保ちつつ優れた耐久性が要求されている。
しかしながら、上記のようなオーステナイト系ステンレス鋼線材、鋼線から加工・成型、製造されたステンレス製品には冷間加工時に加工誘起マルテンサイト（加工誘起α’）が生成されており、極低透磁率が望まれる上記衣類用製品等の用途には不向きという欠点があった。また、上記衣類用製品等の中でも高強度や繰り返し応力が付与される部位に用いるオーステナイト系ステンレス鋼線材、鋼線には、極低透磁率を保ちつつ優れた耐久性が要求されている。
上記課題に対して、Ｍｎ及びＮ、Ｎｉ当量の増加を図ることで、強加工しても磁性の増加を抑え、かつ高強度特性を有する非磁性ばね材の技術が検討されている（例えば、特許文献１）。
また特許文献２には、Ｎｂ，Ｖによる結晶粒微細化による高硬度非磁性ステンレス鋼が開示されている。
さらに特許文献３には、高い強度を必要とするガスケット部材に用いられる鋼板に好適な技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１に挙げられるように、Ｍｎ及びＮ、Ｎｉ当量の増加を図ることで磁性の増加を抑え、強度を高める従来技術では、高Ｎ量であることから加工性に劣る。さらにこのような従来技術によって得られるステンレス鋼線は、結晶粒微細化による非磁性かつ高強度化を図っているが、具体的手法は記載されていない。また、このような従来技術のステンレス鋼はＮｂ，Ｖ，Ｔｉ等を含有しないため、固溶化熱処理の際、局所的な粒成長によって、粗大オーステナイト粒（粗大γ粒）が冷間加工時に加工誘起α’を生成し、非磁性を損なうおそれがある。さらに、粗大γ粒によって結晶粒微細化強化量が小さくなると考えられる。
また、特許文献２に開示されているステンレス鋼はあくまでネジ用のステンレス鋼であり、耐久性については何ら言及されていない。
また、特許文献３は鋼板に関する技術であって、鋼線材に対する技術は開示されていない上、耐久性に関する記載はない。
また、特許文献２に開示されているステンレス鋼はあくまでネジ用のステンレス鋼であり、耐久性については何ら言及されていない。
また、特許文献３は鋼板に関する技術であって、鋼線材に対する技術は開示されていない上、耐久性に関する記載はない。
このように、近年では、衣類用製品等の中でも繰り返し応力が付与され、高強度を必要とされる部位に用いるオーステナイト系ステンレス鋼線材、鋼線には、極低透磁率を保ちつつ優れた耐久性が要求されているが、両者を兼ね備えた線材、鋼線は未だ開発されていないのが現状である。それ故、これまでの非磁性ステンレス鋼線材、鋼線、異形線は、耐久性を要する部品として幅広く使用されておらず、さらに従来の非磁性用素材では極低透磁率化と耐久性の向上が不充分であった。
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼鋼線、異形線、ならびにそれらに用いられる線材を提供することを課題とする。
本発明者らが検討した結果、ステンレス鋼線材の成分組成において、高Ｍｎ、低Ｎｉ化によって反強磁性化を図るとともに、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ添加によって結晶粒微細化を図りうることを見出した。また、ネール温度ＴＮと、γ安定度の指標であるＮｉｅｑの最適化によって低透磁率化、そして積層欠陥エネルギーの生成指標であるＳＦＥの最適化によって長手方向の残留応力、ならびにＣ断面の最大硬さと最小硬さの差を低減でき、耐久性の向上、低透磁率化を図り得ることを見出した。
そして、ステンレス鋼鋼線および異形線を製造するにあたり、上記の成分組成を有し、結晶粒の微細化が施された鋼線材を用いて製造することで、耐久性に優れかつ極低透磁率であるステンレス鋼鋼線および異形線を得ることができる。
本発明はこれら新たな知見によってなされたものであって、本発明の要旨は下記のとおりである。
そして、ステンレス鋼鋼線および異形線を製造するにあたり、上記の成分組成を有し、結晶粒の微細化が施された鋼線材を用いて製造することで、耐久性に優れかつ極低透磁率であるステンレス鋼鋼線および異形線を得ることができる。
本発明はこれら新たな知見によってなされたものであって、本発明の要旨は下記のとおりである。
（１） 質量％で、
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学組成を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、オーステナイト平均粒径が２０．０μｍ以下であり、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下、
であることを特徴とする極低透磁率ステンレス鋼線材。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。
（２） 質量％で、
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、オーステナイト平均粒径が２０．０μｍ以下であり、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下、
である極低透磁率ステンレス鋼線材であって、
この極低透磁率ステンレス鋼線材に対し伸線および光輝焼鈍を複数回施し、最終光輝焼鈍後の総伸線減面率の合計が７５％である冷間加工を施した場合に、長手方向の残留応力が４００ＭＰａ以下となる性能を有することを特徴とする極低透磁率ステンレス鋼線材。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。
（３） 更に質量％で、
Ａｌ：０．００１〜２．０％、
Ｂ ：０．０１２％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ :２．５％以下、
Ｔａ：２．５％以下、
Ｓｎ：２．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の極低透磁率ステンレス鋼線材。
（４） 更に質量％で、
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一項に記載の極低透磁率ステンレス鋼線材。
（５）衣類製品の部材として用いることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか一項に記載の極低透磁率ステンレス鋼線材。
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学組成を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、オーステナイト平均粒径が２０．０μｍ以下であり、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下、
であることを特徴とする極低透磁率ステンレス鋼線材。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。
（２） 質量％で、
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、オーステナイト平均粒径が２０．０μｍ以下であり、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下、
である極低透磁率ステンレス鋼線材であって、
この極低透磁率ステンレス鋼線材に対し伸線および光輝焼鈍を複数回施し、最終光輝焼鈍後の総伸線減面率の合計が７５％である冷間加工を施した場合に、長手方向の残留応力が４００ＭＰａ以下となる性能を有することを特徴とする極低透磁率ステンレス鋼線材。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。
（３） 更に質量％で、
Ａｌ：０．００１〜２．０％、
Ｂ ：０．０１２％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ :２．５％以下、
Ｔａ：２．５％以下、
Ｓｎ：２．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の極低透磁率ステンレス鋼線材。
（４） 更に質量％で、
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一項に記載の極低透磁率ステンレス鋼線材。
（５）衣類製品の部材として用いることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか一項に記載の極低透磁率ステンレス鋼線材。
（６） 質量％で、
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に、
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下であり、
冷間加工による長手方向の残留応力が４００ＭＰａ以下であることを特徴とする耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。
（７） 更に質量％で、
Ａｌ：０．００１〜２．０％、
Ｂ ：０．０１２％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ :２．５％以下、
Ｔａ：２．５％以下、
Ｓｎ：２．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（６）記載の極低透磁率ステンレス鋼線。
（８） 更に質量％で、
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（６）または（７）に記載の極低透磁率ステンレス鋼線。
（９）引張強さが１５００〜２５００ＭＰａであることを特徴とする上記（６）〜（８）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
（１０）Ｃ断面の最大硬さと最小硬さの差ΔＨｖが８０以下であることを特徴とする上記（６）〜（９）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
（１１）衣類製品の部材として用いることを特徴とする上記（６）〜（１０）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に、
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下であり、
冷間加工による長手方向の残留応力が４００ＭＰａ以下であることを特徴とする耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。
（７） 更に質量％で、
Ａｌ：０．００１〜２．０％、
Ｂ ：０．０１２％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ :２．５％以下、
Ｔａ：２．５％以下、
Ｓｎ：２．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（６）記載の極低透磁率ステンレス鋼線。
（８） 更に質量％で、
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（６）または（７）に記載の極低透磁率ステンレス鋼線。
（９）引張強さが１５００〜２５００ＭＰａであることを特徴とする上記（６）〜（８）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
（１０）Ｃ断面の最大硬さと最小硬さの差ΔＨｖが８０以下であることを特徴とする上記（６）〜（９）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
（１１）衣類製品の部材として用いることを特徴とする上記（６）〜（１０）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
（１２） 質量％で、
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に、
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下であり、
冷間加工による長手方向の残留応力が４００ＭＰａ以下であることを特徴とする耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。
（１３） 更に質量％で、
Ａｌ：０．００１〜２．０％、
Ｂ ：０．０１２％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ :２．５％以下、
Ｔａ：２．５％以下、
Ｓｎ：２．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（１２）に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
（１４） 更に質量％で、
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（１２）または（１３）に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
（１５）引張強さが１５００〜２５００ＭＰａであることを特徴とする上記（１２）〜（１４）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
（１６）Ｃ断面の最大硬さと最小硬さの差ΔＨｖが８０以下であることを特徴とする上記（１２）〜（１５）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
（１７）衣類製品の部材として用いることを特徴とする上記（１２）〜（１６）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に、
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下であり、
冷間加工による長手方向の残留応力が４００ＭＰａ以下であることを特徴とする耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。
（１３） 更に質量％で、
Ａｌ：０．００１〜２．０％、
Ｂ ：０．０１２％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ :２．５％以下、
Ｔａ：２．５％以下、
Ｓｎ：２．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（１２）に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
（１４） 更に質量％で、
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする上記（１２）または（１３）に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
（１５）引張強さが１５００〜２５００ＭＰａであることを特徴とする上記（１２）〜（１４）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
（１６）Ｃ断面の最大硬さと最小硬さの差ΔＨｖが８０以下であることを特徴とする上記（１２）〜（１５）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
（１７）衣類製品の部材として用いることを特徴とする上記（１２）〜（１６）の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
本発明によれば、耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線、異形線、ならびにそれらに用いられる線材を提供できる。
また、本発明によるステンレス鋼線、異形線は、耐久性に優れ、かつ極低透磁率であるため、耐久性と極低透磁率が要求される衣類用製品等に好適に適用できる。
また、本発明によるステンレス鋼線、異形線は、耐久性に優れ、かつ極低透磁率であるため、耐久性と極低透磁率が要求される衣類用製品等に好適に適用できる。
＜ステンレス鋼線材＞
本実施形態に係る極低透磁率ステンレス鋼線材（以下、単にステンレス鋼線材、線材ともいう。）は、質量％で、Ｃ：０．０９〜０．３５％、Ｍｎ：９．０〜２５．０％、Ｎｉ：２０．０％未満、Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、Ｎ：０．５０％以下、Ｓｉ：３．０％以下、Ｍｏ:３．０％以下、Ｃｕ：３．０％以下、を含有し、更に質量％でＴｉ：０．５％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、結晶粒径が２０．０μｍ以下であり、下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下、であることを特徴とする。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。
本実施形態に係る極低透磁率ステンレス鋼線材（以下、単にステンレス鋼線材、線材ともいう。）は、質量％で、Ｃ：０．０９〜０．３５％、Ｍｎ：９．０〜２５．０％、Ｎｉ：２０．０％未満、Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、Ｎ：０．５０％以下、Ｓｉ：３．０％以下、Ｍｏ:３．０％以下、Ｃｕ：３．０％以下、を含有し、更に質量％でＴｉ：０．５％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、結晶粒径が２０．０μｍ以下であり、下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下、であることを特徴とする。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。
以下に、先ず、ステンレス鋼線材の成分組成の限定理由について説明する。なお、以下の説明における（％）は特に断りがない限り、質量（％）である。
Ｃは、伸線加工後に高強度を得て、加工誘起α’を抑制するために、０．０９０％以上添加する。しかしながら、Ｃを０．３５０％を超えて添加すると、耐食性と靭性が低下傾向となるおそれがあるため、Ｃ量は０．３５０％以下とし、好ましくは０．１５０％以下とする。
Ｍｎは、後述するネール温度ＴＮを高める元素であり、γを反強磁性化にする作用を有し、極低透磁率化に有効である。これらの効果を享受するためＭｎ量は９．０％以上とする。好ましくは１０．０％以上である。しかしながら、Ｍｎを２５．０％超えて添加すると鋳造時にデルタフェライト（δＦｅ）を生成し、極低透磁率と耐久性を劣位にするため、上限を２５．０％に限定する。好ましくは２０．０％以下である。
Ｎｉは、後述するＮｉｅｑを高める元素であり、冷間加工による加工誘起α’の生成を抑制する元素であるが、ネール温度ＴＮを下げる元素でもあるため、Ｎｉ量を２０．０％以上添加すると透磁率を高める。そのため、Ｎｉ量は２０．０％未満とし、好ましくは１０．０％以下とする。Ｎｉ量の下限は特に限定しないが、Ｎｉｅｑを高める観点から、０．１％以上とすることが好ましい。
Ｃｒは、耐食性を確保するため、１０．０％以上添加する。好ましくはＣｒ量を１１．０％以上とする。しかしながら、Ｃｒを２５．０％を超えて添加すると、鋳造時にδＦｅを生成し、極低透磁率と耐久性を劣位にするため、上限を２５．０％にする。好ましくは、１１．０〜２０．０％である。
Ｎは、Ｎｉｅｑを高める元素であり、冷間加工による加工誘起α’の生成を抑制する。しかしながら、Ｎを０．５０％を超えて添加すると、冷間加工時に割れるおそれがあるため、Ｎ量は０．５０％以下とし、好ましくは０．４０％以下とする。Ｎ量の下限は特に限定しないが、Ｎｉｅｑを高める観点から、０．２５％以上とすることが好ましい。
Ｓｉは、脱酸を行い、脱酸生成物を少なくして耐久性を確保するため０．０５％以上添加することが好ましい。しかしながら、Ｓｉを３．０％を超えて添加するとその効果は飽和するばかりか伸線加工性と耐久性が悪くなり、また、鋼線、異形線の透磁率を高めるおそれがあるため、上限を３．０％未満にすることが好ましい。より好ましくは１．０％以下である。
Ｍｏは、耐食性を向上させる効果を有するため、０．０５％以上含有させることが好ましい。しかしながら、Ｍｏを３．０％を超えて含有すると、その効果は飽和するばかりか、逆に耐久性が劣化し、透磁率を高めるおそれがある。そのため、必要に応じて３．０％以下の範囲で含有させることが好ましい。より好ましくは、１．０％以下である。
Ｃｕは、冷間加工時の割れを防止するため、０．０５％以上含有させることが好ましい。しかしながら、Ｃｕを３．０％超えて含有すると、耐久性が低下するおそれがあることに加え、熱間加工性が劣位になる。そのため、必要に応じて３．０％以下の範囲で含有させることが好ましい。より好ましくは、１．０％以下である。
Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂは、炭窒化物を形成して結晶粒径を微細にして、線材、鋼線の強度、耐久性を改善するとともに、加工誘起α’の生成を抑制するため、Ｔｉ：０．５％以下，Ｖ：０．５％以下，Ｎｂ：０．５％以下の内、１種類以上を含有させ、かつＴｉ、Ｖ、Ｎｂの合計含有量を０．０１％超とする。しかしながら、これら各元素を各規定上限を超えて含有させると粗大介在物が生成し、線材、鋼線の耐久性が低下するおそれがある。これらのことから、各元素の好ましい範囲は、Ｔｉ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｎｂ：０．１％以下である。
前述の効果をより発揮させるためには、好ましくは、Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂは、Ｔｉ：０．０５％以上、Ｖ：０．０５％以上、Ｎｂ：０．０５％以上とする。
前述の効果をより発揮させるためには、好ましくは、Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂは、Ｔｉ：０．０５％以上、Ｖ：０．０５％以上、Ｎｂ：０．０５％以上とする。
本発明のステンレス線材は、上述してきた必須元素以外は、Ｆｅ及び不可避的不純物からなるが、後述する任意添加元素についても含有させることができる。
また、代表的な不可避的不純物としては、Ｏ，Ｓ，Ｐなどが挙げられ、通常、鉄鋼の製造プロセスで不可避的不純物として０．０００１〜０．１％の範囲で混入する。
また、代表的な不可避的不純物としては、Ｏ，Ｓ，Ｐなどが挙げられ、通常、鉄鋼の製造プロセスで不可避的不純物として０．０００１〜０．１％の範囲で混入する。
任意添加元素について、代表的なものを上記［２］〜［５］にて説明したが、詳細を以下で説明する。なお、本明細書中に記載されていない元素であっても、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることが出来る。
上記［２］にて記載した成分組成の限定理由について説明する。
Ａｌは、脱酸を促進して介在物清浄度レベルを向上させ、線材、鋼線の耐久性を向上させるのに有効な元素であるため０．００１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．００３％以上であり、さらに好ましくは０．００５％以上である。しかしながら、Ａｌを２．０％を超えて含有すると、その効果は飽和するばかりか、材料自体の耐久性が劣化することに加え、透磁率を高めるおそれがある。そのため、必要に応じて２．０％以下の範囲で含有させることが好ましい。より好ましくは、１．０％以下であり、更に好ましくは０．１％以下である。
Ｂは、粒界強度を向上させて、線材、鋼線の耐久性を向上させるのに有効な元素である。そのため、Ｂを０．０００４％以上含有させることが好ましく、０．００１％以上含有させることがより好ましい。しかしながら、Ｂを０．０１２％を超えて含有すると、粗大なボライド生成により、逆に耐久性が劣化し、透磁率を高めるおそれがある。そのため、必要に応じてＢを０．０１２％以下の範囲で含有させることが好ましい。より好ましくは、０．０１０％以下であり、更に好ましくは０．００５％以下である。
Ｃｏは、耐久性を向上させるのに有効な元素であるため、０．０１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは、０．０５％以上である。しかしながら、Ｃｏを２．５％を超えて含有すると、その効果は飽和するばかりか、逆に耐久性が劣化し、透磁率を高めるおそれがある。そのため、必要に応じて２．５％以下の範囲で含有させることが好ましい。より好ましくは、１．０％以下であり、更に好ましくは０．２％以下である。
Ｗは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、０．０５％以上含有させることが好ましい。より好ましくは、０．１％以上である。しかしながら、Ｗを２．５％を超えて含有すると、その効果は飽和するばかりか、逆に耐久性が劣化し、透磁率を高めるおそれがある。そのため、必要に応じて２．５％以下の範囲で含有させることが好ましい。より好ましくは、２．０％以下であり、更に好ましくは１．５％以下である。
Ｔａは、耐久性を向上させるのに有効な元素であるため、０．０１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは、０．０５％以上である。しかしながら、Ｔａを２．５％を超えて含有すると、その効果は飽和するばかりか、逆に耐久性が劣化し、透磁率を高めるおそれがある。そのため、必要に応じて２．５％以下の範囲で含有させることが好ましい。より好ましくは、１．０％以下であり、更に好ましくは０．２％以下である。
Ｓｎは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、０．０１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは、０．０５％以上である。しかしながら、Ｓｎを２．５％を超えて含有すると、その効果は飽和するばかりか、逆に耐久性が劣化し、透磁率を高めるおそれがある。そのため、必要に応じて２．５％以下の範囲で含有させることが好ましい。より好ましくは、１．０％以下であり、更に好ましくは０．２％以下である。
次に、上記［４］にて記載した成分組成の限定理由について説明する。
Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｒ，ＲＥＭは、脱酸のため、必要に応じて、Ｃａ：０．０１２％以下，Ｍｇ：０．０１２％以下，Ｚｒ：０．０１２％以下，ＲＥＭ：０．０５％以下の１種以上を含有させてもよい。しかしながら、これら各元素を各規定上限を超えて含有すると粗大介在物が生成して鋼線の耐久性が劣化し、透磁率を高めるおそれがある。これらのことから、各元素の好ましい範囲は、Ｃａ：０．０００４〜０．０１０％、Ｍｇ：０．０００４〜０．０１０％、Ｚｒ：０．０００４〜０．０１０％、ＲＥＭ：０．０００４〜０．０５％であり、更に好ましくはＣａ：０．００１〜０．００５％，Ｍｇ：０．００１〜０．００５％，Ｚｒ：０．００１〜０．００５％，ＲＥＭ：０．００１〜０．０５％である。
以上説明した各元素の他にも、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることが出来る。その他の成分について本発明では特に規定するものではないが、一般的な不純物元素でありＰ、Ｓ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｈ、Ｇａ等は可能な限り低減することが好ましい。これらの元素は、本発明の課題を解決する限度、すなわち本発明の効果を損なわない範囲内において、その含有割合が制御され、必要に応じて、Ｐ≦４００ｐｐｍ、Ｓ≦１００ｐｐｍ、Ｚｎ≦１００ｐｐｍ、Ｂｉ≦１００ｐｐｍ、Ｐｂ≦１００ｐｐｍ、Ｓｅ≦１００ｐｐｍ、Ｓｂ≦５００ｐｐｍ、Ｈ≦１００ｐｐｍ、Ｇａ≦５００ｐｐｍの１種以上を含有されてもよい。
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。
本実施形態に係る線材の金属組織は、その大部分がオーステナイト相であり、残部は不可避的相からなる。このような線材の金属組織において、線材のγ粒径が２０．０μｍ超えでは、耐久性が劣化することに加え、冷間加工時に加工誘起α’が生成し、透磁率を高めるおそれがある。そのため、線材のγ粒径の上限を２０．０μｍとする。好ましくは、１０．０μｍ以下である。線材のγ粒径の下限値は特に限定せず、耐久性、低透磁率の観点からは小さければ小さいほど好ましいが、測定可能なサイズがおおよそ０．０１μｍ程度であることから、０．０１μｍ以上とする。
本実施形態に係る線材の金属組織は、その大部分がオーステナイト相であり、残部は不可避的相からなる。このような線材の金属組織において、線材のγ粒径が２０．０μｍ超えでは、耐久性が劣化することに加え、冷間加工時に加工誘起α’が生成し、透磁率を高めるおそれがある。そのため、線材のγ粒径の上限を２０．０μｍとする。好ましくは、１０．０μｍ以下である。線材のγ粒径の下限値は特に限定せず、耐久性、低透磁率の観点からは小さければ小さいほど好ましいが、測定可能なサイズがおおよそ０．０１μｍ程度であることから、０．０１μｍ以上とする。
γ粒径の測定にあたっては、線材の横断面を、例えばＦＥ−ＳＥＭ／ＥＢＳＤで観察し、線材長手方向に直角となる直線L（μｍ）を引き、その直線Ｌ上に存在する大傾角粒の数Nを測定してγ粒の平均粒径を算出できる。本明細書では、この平均粒径を「γ粒径」と定義する。
次に、Ｎｉｅｑについて説明する。
Ｎｉｅｑは、伸線後の加工誘起マルテンサイト量と成分の関係をそれぞれ調査して得られた指標であり、極低透磁率を安定的に確保するために制御する必要がある。
Ｎｉｅｑは、下記式（ａ）より求められる値であり、この値が２５．０未満の場合、加工誘起α’量が生成しやすくなり、透磁率を高めてしまう。そのため、Ｎｉｅｑの下限を２５．０に限定する。好ましくは、Ｎｉｅｑを３０．０以上とする。
Ｎｉｅｑ＝=Ni+Cu+15.9*(C+N)+0.66*Mn+0.32*Si+0.47*Cr+0.64*Mo … （ａ）
Ｎｉｅｑは、伸線後の加工誘起マルテンサイト量と成分の関係をそれぞれ調査して得られた指標であり、極低透磁率を安定的に確保するために制御する必要がある。
Ｎｉｅｑは、下記式（ａ）より求められる値であり、この値が２５．０未満の場合、加工誘起α’量が生成しやすくなり、透磁率を高めてしまう。そのため、Ｎｉｅｑの下限を２５．０に限定する。好ましくは、Ｎｉｅｑを３０．０以上とする。
Ｎｉｅｑ＝=Ni+Cu+15.9*(C+N)+0.66*Mn+0.32*Si+0.47*Cr+0.64*Mo … （ａ）
次に、ネール温度ＴＮについて説明する。
ＴＮは、γの常磁性が反強磁性に遷移する温度であり、極低透磁率を安定的に確保するために制御する必要がある。
ＴＮは、下記式（ｂ）より求められる値であり、この値が１００未満の場合、反強磁性γの比率が低くなり、透磁率を高めてしまう。そのため、ＴＮの下限を１００に限定する。好ましくは、ＴＮを１８０以上とする。
ＴＮ＝99.81-1.37*Cr-3.14*Ni+8.83*Mn-12.68*Si+4.48*Mo-32.45*C-33.86*N …（ｂ）
ＴＮは、γの常磁性が反強磁性に遷移する温度であり、極低透磁率を安定的に確保するために制御する必要がある。
ＴＮは、下記式（ｂ）より求められる値であり、この値が１００未満の場合、反強磁性γの比率が低くなり、透磁率を高めてしまう。そのため、ＴＮの下限を１００に限定する。好ましくは、ＴＮを１８０以上とする。
ＴＮ＝99.81-1.37*Cr-3.14*Ni+8.83*Mn-12.68*Si+4.48*Mo-32.45*C-33.86*N …（ｂ）
次に、ＳＦＥについて説明する。
ＳＦＥは、積層欠陥エネルギーの生成指標を示すものであり、耐久性を安定的に確保するために制御する必要がある。
ＳＦＥは、下記式(ｃ)により求められる値である。ＳＦＥ値が１１０を超えると、軟質化するため、必要な耐久性が得られないばかりか、冷間加工後のΔＨｖを大きくし、残留応力を高める。そのため、ＳＦＥ値の上限を１１０に限定する。好ましくは、ＳＦＥを７０以下とし、更に好ましくは５０以下とする。
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ … （ｃ）
ＳＦＥは、積層欠陥エネルギーの生成指標を示すものであり、耐久性を安定的に確保するために制御する必要がある。
ＳＦＥは、下記式(ｃ)により求められる値である。ＳＦＥ値が１１０を超えると、軟質化するため、必要な耐久性が得られないばかりか、冷間加工後のΔＨｖを大きくし、残留応力を高める。そのため、ＳＦＥ値の上限を１１０に限定する。好ましくは、ＳＦＥを７０以下とし、更に好ましくは５０以下とする。
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ … （ｃ）
なお、上記式（ａ）〜式（ｃ）における元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味し、式中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出することとする。
なお、本実施形態に係る鋼線材は、当該線材に対し伸線および光輝焼鈍を複数回施し、最終光輝焼鈍後の総伸線減面率の合計が７５％である冷間加工を施し、ステンレス鋼鋼線、あるいは異形線とした場合、冷間加工による長手方向の残留応力が４００ＭＰａ以下となる性能を有する。
＜ステンレス鋼鋼線、異形線＞
次に、本実施形態に係る鋼線、異形線について説明する。
本実施形態に係る鋼線、異形線の化学組成は、線材と同様に上述してきた組成を有し、かつ上記Ｎｉｅｑ値、上記ＴＮ値、上記ＳＦＥ値を満足する。
次に、本実施形態に係る鋼線、異形線について説明する。
本実施形態に係る鋼線、異形線の化学組成は、線材と同様に上述してきた組成を有し、かつ上記Ｎｉｅｑ値、上記ＴＮ値、上記ＳＦＥ値を満足する。
次に、本実施形態に係る鋼線、異形線の冷間加工による長手方向の残留応力について説明する。
残留応力が４００ＭＰａを超えると、耐久性を低下させることに加え、鋼線・異形線内に局所的な高応力が付与されるため、加工誘起α’変態によって透磁率を高めるおそれがある。そのため、鋼線、異形線の冷間加工による長手方向の残留応力を４００ＭＰａ以下に限定する。好ましくは０ＭＰａ以下である。
残留応力を抑制するための制御方法としては特に限定せず、各工程において適宜調整すればよいが、例えば、スキンパスやダイス角度制御、ベアリング長さ制御、矯直制御、ショットピーニングが挙げられるが、本発明の鋼線、異形線の製造方法は、これに限るものではないことはもちろんである。
残留応力が４００ＭＰａを超えると、耐久性を低下させることに加え、鋼線・異形線内に局所的な高応力が付与されるため、加工誘起α’変態によって透磁率を高めるおそれがある。そのため、鋼線、異形線の冷間加工による長手方向の残留応力を４００ＭＰａ以下に限定する。好ましくは０ＭＰａ以下である。
残留応力を抑制するための制御方法としては特に限定せず、各工程において適宜調整すればよいが、例えば、スキンパスやダイス角度制御、ベアリング長さ制御、矯直制御、ショットピーニングが挙げられるが、本発明の鋼線、異形線の製造方法は、これに限るものではないことはもちろんである。
次に、鋼線または異形線の引張強さについて説明する。
引張強さは１５００〜２５００ＭＰａに限定する。引張強さが低いと、耐久性に劣るため、下限を１５００ＭＰａにする。また、引張強さが高すぎると、伸線時の割れによる耐久性の劣化や、局所的な高応力場における加工誘起α’の生成によって透磁率を高めるおそれがある。そのため、引張強さの上限を２５００ＭＰａにする。好ましくは１６００〜２５００ＭＰａである。
引張強さは１５００〜２５００ＭＰａに限定する。引張強さが低いと、耐久性に劣るため、下限を１５００ＭＰａにする。また、引張強さが高すぎると、伸線時の割れによる耐久性の劣化や、局所的な高応力場における加工誘起α’の生成によって透磁率を高めるおそれがある。そのため、引張強さの上限を２５００ＭＰａにする。好ましくは１６００〜２５００ＭＰａである。
次に、Ｃ断面（伸線方向に垂直な断面）の最大硬さと最小硬さの差ΔＨｖについて説明する。
ΔＨｖは鋼線および異形線の断面内における硬さ分布の不均一性を示す指標である。ΔＨｖが大きいと、鋼線および異形線に局所的な高応力場が形成され、加工誘起α’の生成によって透磁率を高める恐れがある。そのため、ΔＨｖの上限を８０にする。好ましくは４５以下である。
ΔＨｖを抑制するための制御方法としては特に限定せず、各工程において適宜調整すればよいが、例えば、スキンパスや伸線温度制御、ダイス角度制御、ベアリング長さ制御、矯直制御、ショットピーニングが挙げられるが、本発明の鋼線、異形線の製造方法は、これに限るものではないことはもちろんである。
ΔＨｖは鋼線および異形線の断面内における硬さ分布の不均一性を示す指標である。ΔＨｖが大きいと、鋼線および異形線に局所的な高応力場が形成され、加工誘起α’の生成によって透磁率を高める恐れがある。そのため、ΔＨｖの上限を８０にする。好ましくは４５以下である。
ΔＨｖを抑制するための制御方法としては特に限定せず、各工程において適宜調整すればよいが、例えば、スキンパスや伸線温度制御、ダイス角度制御、ベアリング長さ制御、矯直制御、ショットピーニングが挙げられるが、本発明の鋼線、異形線の製造方法は、これに限るものではないことはもちろんである。
以上説明したように、本実施形態に係る鋼線、異形線は、上記の線材を用いて製造され、残留応力、ΔＨｖ、引張強さが所定の範囲内とされ、耐久性、低透磁率を確保するものであり、その製造方法は特に限定されないが、例えば、以下のように制御することで耐久性により優れた低透磁率ステンレス鋼鋼線、異形線を製造できる。
上記成分組成を有する鋼を溶製し、所定の径を有する鋳片に鋳造したのち、鋳片に対し熱間の線材圧延を行う。その後は、必要に応じて適宜、溶体化処理、酸洗を行い線材とする。
引き続き得られた線材を、所定の径まで一次伸線した後、溶体化処理を実施し、減面率の合計が５０〜９０％となるように二次伸線を実施するとよい。このとき、二次伸線の伸線温度は１０〜４０℃、最終伸線減面率は０．１〜９％、ダイス角度（ダイス半角）は４〜１４ｄｅｇ、ベアリング長さは０．５〜１０ｍｍとするとよい。
引き続き得られた線材を、所定の径まで一次伸線した後、溶体化処理を実施し、減面率の合計が５０〜９０％となるように二次伸線を実施するとよい。このとき、二次伸線の伸線温度は１０〜４０℃、最終伸線減面率は０．１〜９％、ダイス角度（ダイス半角）は４〜１４ｄｅｇ、ベアリング長さは０．５〜１０ｍｍとするとよい。
次に、得られた鋼線を、三次伸線するが、この時の伸線減面率は好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上とするのがよい。引き続き冷間圧延機によって所定の形状に冷間加工し、スキンパスを施すことで異形線を製造できる。なお、異形線に矯直加工を施す際は、曲げ角度は０．５〜１４ｄｅｇ、送り速度は６〜４５ｍ／ｍｉｎとするとよい。また、当該異形線は時効熱処理を施し使用されてもよい。
以上説明した製法により、本発明による、耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線材および鋼線、異形線を得ることができるが、上述の各工程、各条件により本発明を限定するものではない。
以上説明した本発明によれば、耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼材、鋼線ならびに異形線を提供できる。
また、本発明によるステンレス鋼線、異形線を衣類用製品等に適用することで、耐久性に優れた極低透磁率である衣類用製品等を提供することができる。
また、本発明によるステンレス鋼線、異形線を衣類用製品等に適用することで、耐久性に優れた極低透磁率である衣類用製品等を提供することができる。
以下に本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
表１−１〜表２−２に実施例の鋼の化学組成（鋼種Ａ〜ＣＢ）、Ｎｉｅｑ、ＴＮ、ＳＦＥ、γの粒径を示す。なお、表中の下線は本発明範囲から外れているものを示す。
これらの化学組成の鋼は、ステンレス鋼の安価溶製プロセスであるＡＯＤ溶製を想定し、１００ｋｇの真空溶解炉にて溶解し、φ１８０ｍｍの鋳片に鋳造した。そしてその鋳片を１１００℃で２００分の加熱後、φ５．５ｍｍまで熱間の線材圧延（減面率：９９．９％）を行い、１０５０℃で熱間圧延を終了した。その直後に水冷、または熱間圧延終了から連続して、溶体化処理として１０５０℃で３分のインライン熱処理を実施して水冷し、酸洗を行い線材とした。引き続き得られた線材を、所定の径まで一次伸線した後、溶体化処理を実施し、減面率の合計が７５％となるように二次伸線を行った。次に、得られた鋼線を、表３のＮｏ．１の条件で三次伸線を行い、表４のＮｏ．２０の条件で冷間圧延を行い異形線を作製した。
得られた異形線の、引張強さ、残留応力、ΔＨｖ、耐久性、透磁率を表１−１〜表２−２に示す。
得られた異形線の、引張強さ、残留応力、ΔＨｖ、耐久性、透磁率を表１−１〜表２−２に示す。
次に、上記線材より製造した鋼線ならびに異形線において、残留応力、ΔＨｖ、耐久性、透磁率に及ぼす伸線温度と冷間加工（二次伸線）条件と異形線の矯直加工の条件の影響を調査した。
表１−１〜表１−４に示す成分組成のうち、鋼Ａ及び鋼Ｇを有するφ５．５ｍｍの線材を、φ４．０ｍｍまで一次伸線した後、溶体化処理として１０５０℃で３分の光輝焼鈍（ＢＡ）を実施して間接空冷を行い、総減面率が７０％となるように二次伸線を実施した。なお、表３に示す伸線温度と最終伸線減面率（最終減面率）、ダイス角度、ベアリング長さの条件で二次伸線を行った。
次に、得られた鋼線を伸線減面率７５％となるよう三次伸線した後、冷間圧延機によって異形線（１．０ｔ×３．０ｗ）を作製し、スキンパスを施した。当該異形線に対し、表４に示す曲げ角度と送り速度の条件によって矯直を行った。
次に、得られた鋼線を伸線減面率７５％となるよう三次伸線した後、冷間圧延機によって異形線（１．０ｔ×３．０ｗ）を作製し、スキンパスを施した。当該異形線に対し、表４に示す曲げ角度と送り速度の条件によって矯直を行った。
そして、得られた鋼線と異形線の引張強さ、残留応力、ΔＨｖ、耐久性、透磁率を評価した。その評価結果をそれぞれ表３と表４に示す。
残留応力はＸ線回折法によって測定した。供試材を電解研磨した後、マイクロＸ線回折試験にて鋼線および異形線表層の軸方向残留応力を評価した。残留応力は、入射Ｘ線角度固定法を用いて、２θ(回折ピーク)-Ψ(試料面法線と格子面法線とのなす角)を測定した後、残留応力σ（式（１））を計算した。
ここで、Ｅ:ヤング率［ＭＰａ］、ν:ポアッソン比とする。
残留応力が０ＭＰａ以下の場合を（◎），０〜４００ＭＰａの場合を(○)、４００ＭＰａを上回る場合を（×）として評価した。本発明例の鋼線と異形線の製品では、◎もしくは○であった。
残留応力が０ＭＰａ以下の場合を（◎），０〜４００ＭＰａの場合を(○)、４００ＭＰａを上回る場合を（×）として評価した。本発明例の鋼線と異形線の製品では、◎もしくは○であった。
ΔＨｖは鋼線または異形線のＣ断面のＨｖ硬さを表層と中心部、Ｄ／４、Ｄ／８、３Ｄ／８部の計５点行い（Ｄは、丸線の場合は直径であり、異形線の場合は短辺および長辺とする。）、最大Ｈｖ硬さと最小Ｈｖ硬さの差をΔＨｖとした。
ΔＨｖが４５以下の場合を（◎），４５〜８０の場合を(○)、８０を上回る場合を（×）として評価した。本発明例の鋼線と異形線の製品では、◎もしくは○であった。
ΔＨｖが４５以下の場合を（◎），４５〜８０の場合を(○)、８０を上回る場合を（×）として評価した。本発明例の鋼線と異形線の製品では、◎もしくは○であった。
鋼線の耐久性は、ＪＩＳ Ｚ ２２７４に準拠した回転曲げ疲労試験にて、回転曲げ応力５００および６００Ｎ／ｍｍ２を負荷して１０５回の回転を負荷させて鋼線が破断するか否かで評価した。両応力とも破断しない場合を非常に良い（◎），５００Ｎ／ｍｍ２のみ破断しない場合を良い（○），いずれも破断した場合を悪い（×）として評価した。
本発明例の鋼線の製品では、◎もしくは○であった。
本発明例の鋼線の製品では、◎もしくは○であった。
異形線の耐久性は、平面曲げ疲労試験にて、曲げ応力５００および６００Ｎ／ｍｍ２を負荷して１０５回の回転を負荷させて異形線が破断するか否かで評価した。両応力とも破断しない場合を非常に良い（◎），５００Ｎ／ｍｍ２のみ破断しない場合を良い（○），いずれも破断した場合を悪い（×）として評価した。
本発明例の異形線の製品では、◎もしくは○であった。
本発明例の異形線の製品では、◎もしくは○であった。
鋼線および異形線の比透磁率は、低透磁率測定装置（メトロン技研(株)製）によって測定した。本装置は任意印加磁場Ｈ（Ｏｅ）に対する磁束φ（J）を検出し、式(２)より比透磁率μを算出する。今回、印加磁場を1000Ｏｅして、比透磁率を測定した。
μ＝φ/Ｈ・・・式(２)
比透磁率が１．００２以下の場合を（◎），１．００２〜１．００５の場合を(○)、１．００５を上回る場合を（×）として評価した。本発明例の鋼線の製品では、◎もしくは○であった。
μ＝φ/Ｈ・・・式(２)
比透磁率が１．００２以下の場合を（◎），１．００２〜１．００５の場合を(○)、１．００５を上回る場合を（×）として評価した。本発明例の鋼線の製品では、◎もしくは○であった。
なお、本実施例において、線材の粒径の測定方法は、線材の横断面をＦＥ−ＳＥＭ／ＥＢＳＤで観察し、長手方向に直角となる直線L（μｍ）を引き、その直線上に存在した大傾角粒の数Nから下記（３）式を用いて算出した。
平均粒径（μm）＝Ｌ／Ｎ ・・・ （３）
γの粒径が１０．０μｍ以下の場合を（◎），１０．０〜２０．０μｍの場合を(○)、２０．０μｍを上回る場合を（×）として評価した。本発明例の線材の製品では、◎もしくは○であった。
平均粒径（μm）＝Ｌ／Ｎ ・・・ （３）
γの粒径が１０．０μｍ以下の場合を（◎），１０．０〜２０．０μｍの場合を(○)、２０．０μｍを上回る場合を（×）として評価した。本発明例の線材の製品では、◎もしくは○であった。
鋼線と異形線の引張強さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の引張試験での引張強さにて評価した。引張強さが１５００〜２５００ＭＰａの範囲内である場合を(○)、１５００ＭＰａを下回る場合を（×）として評価した。
本発明例の鋼線と異形線の製品では、全て１５００〜２５００ＭＰａ（○）であり、強度特性に優れていた。
本発明例の鋼線と異形線の製品では、全て１５００〜２５００ＭＰａ（○）であり、強度特性に優れていた。
以上の各実施例から明らかなように、本発明により、耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線材および鋼線、異形線を提供でき、当該鋼線、異形線を衣類用製品等に適用することで、耐久性と極低透磁率が要求されるブラジャーワイヤーやブラジャーホックなどの衣類用製品等の提供を可能とし、産業上極めて有用である。
Claims (17)
- 質量％で、
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に、
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、オーステナイト平均粒径が２０．０μｍ以下であり、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下、
であることを特徴とする極低透磁率ステンレス鋼線材。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。 - 質量％で、
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に、
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、オーステナイト平均粒径が２０．０μｍ以下であり、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下
である極低透磁率ステンレス鋼線材であって、
この極低透磁率ステンレス鋼線材に対し、伸線および光輝焼鈍を複数回施し、最終光輝焼鈍後の総伸線減面率の合計が７５％である冷間加工を施した場合に、長手方向の残留応力が４００ＭＰａ以下となる性能を有することを特徴とする極低透磁率ステンレス鋼線材。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。 - 更に質量％で、
Ａｌ：０．００１〜２．０％、
Ｂ ：０．０１２％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ :２．５％以下、
Ｔａ：２．５％以下、
Ｓｎ：２．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の極低透磁率ステンレス鋼線材。 - 更に質量％で、
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の極低透磁率ステンレス鋼線材。 - 衣類製品の部材として用いることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の極低透磁率ステンレス鋼線材。
- 質量％で、
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に、
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下であり、
冷間加工による長手方向の残留応力が４００ＭＰａ以下であることを特徴とする耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。 - 更に質量％で、
Ａｌ：０．００１〜２．０％、
Ｂ ：０．０１２％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ :２．５％以下、
Ｔａ：２．５％以下、
Ｓｎ：２．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項６記載の極低透磁率ステンレス鋼線。 - 更に質量％で、
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項６または７に記載の極低透磁率ステンレス鋼線。 - 引張強さが１５００〜２５００ＭＰａであることを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
- Ｃ断面の最大硬さと最小硬さの差ΔＨｖが８０以下であることを特徴とする請求項６〜９の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
- 衣類製品の部材として用いることを特徴とする請求項６〜１０の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス鋼線。
- 質量％で、
Ｃ：０．０９０〜０．３５０％、
Ｍｎ：９．０〜２５．０％、
Ｎｉ：２０．０％未満、
Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、
Ｎ：０．５０％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｏ:３．０％以下、
Ｃｕ：３．０％以下を含有し、
更に、
Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ ：０．５％以下、Ｎｂ:０．５％以下の内、１種類以上を含有し、かつＴｉ＋Ｖ＋Ｎｂ＞０．０１％とするとともに、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、
金属組織がオーステナイト相を主体とし、
下記（ａ）式で示されるオーステナイト相中のＮｉｅｑが２５．０以上、下記（ｂ）式で示されるＴＮが１００以上、
下記（ｃ）式で示されるＳＦＥが１１０以下であり、
冷間加工による長手方向の残留応力が４００ＭＰａ以下であることを特徴とする耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６Ｍｎ＋０．３２Ｓｉ＋０．４７Ｃｒ＋０．６４Ｍｏ …（a）
ＴＮ＝９９．８１−１．３７Ｃｒ−３．１４Ｎｉ＋８．８３Ｍｎ−１２．６８Ｓｉ＋４．４８Ｍｏ−３２．４５Ｃ−３３．８６Ｎ …（ｂ）
ＳＦＥ＝−５３＋６．２Ｎｉ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ …（ｃ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。 - 更に質量％で、
Ａｌ：０．００１〜２．０％、
Ｂ ：０．０１２％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ :２．５％以下、
Ｔａ：２．５％以下、
Ｓｎ：２．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１２に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。 - 更に質量％で、
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。 - 引張強さが１５００〜２５００ＭＰａであることを特徴とする請求項１２〜１４の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
- Ｃ断面の最大硬さと最小硬さの差ΔＨｖが８０以下であることを特徴とする請求項１２〜１５の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
- 衣類製品の部材として用いることを特徴とする請求項１２〜１６の何れか一項に記載の耐久性に優れる極低透磁率ステンレス異形線。
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