JPH02197524A - 極細用高張力鋼線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、伸線加工性が良好でかつ、伸線後の靭性に
すぐれた０、５ｍ＋ａφ以下の極細用高張力鋼線の製造
方法に関するものである。

［従来の技術］ 自動車タイヤ、産業用各種ベルト類、ゴムホースなどの
補強用に使用されている極細用鋼線は熱間圧延された鋼
線材から伸線加工によって製造されている。伸線加工す
るために前処理としてパテンティングが行われる。パテ
ンティングにより引張強さが高く、かつ伸線加工に適し
た微細パーライト組織とする。鋼線のハイテン化のため
にはパテンティング後の引張強さが高く、かつ伸線加工
性の良好なことが必要である。伸線加工による冷間加工
硬化作用をできるだけ多く利用するためには伸線加工歪
を大きくする必要がある。２０μｍ以上のような大きな
硬質介在物がない場合には、鋼線径が小さくなればなる
ほど均一加工が可能となり、伸線加工歪が大きくとれ、
到達強度が高くなる。

これはＪＩＳ　Ｇ３５２２のピアノ線の線径毎の引張強
さを見てもわかる。従来極細用鋼線材の成分系として種
々提案されているが、最も高強度なものとして特公昭４
６−６７０２があげられる。特公昭４６−６７０２では
０．０７６ｍｍφで４９２ｋｇ１０ｈｍ２が可能として
いる。

しかし特公昭４６−６７０２は伸線前のパテンティング
処理を５００℃以下でやっている。これはパテンティン
グ材の引張強さを高くするためと微細パーライトにし伸
線加工歪を大きくとるためである。

しかしこの成分系ではパーライト変態の鼻の温度は５５
０℃付近のため非常にベーナイト組織が出やすくなって
いる。そのため、高強度鋼線の安定製造はむずかしく、
靭性が不良となる危険性が大きい。特公昭４６−６７０
２には高い引張強さと強靭性をもつという表現があるが
、実施例には具体的な靭性に関する記述は見当らない。

当時はハイテン化といえば強度のみが優先されていたこ
とと、用途が今日はど多種多様ではなかったためである
。最近の自動車タイヤ、産業用各種ベルト類、ゴムホー
スなどの補強用途などではとても実用に耐えるものでは
ない。

そのため工業的な利用には至っていないのが現状である
。

最近、２相鋼を利用した高強度鋼線の製造法も提案され
ている０日本金属学会講演概要（１９８８年３月号、Ｐ
５５）には２５−１００μｍφで４００〜４７５ｋｇ／
ｍｍ２の超高強度鋼線が紹介されている。しかし、これ
は熱処理後の強度が低いために伸線加工歪を７〜９もと
る必要があり、伸線加工に多大な労力を要する。

また利用線径が２５〜１００μｍφと極めて細いところ
に限定される。これは太径になると出発線径が大きくな
り、均一変形がむずかしくなるためである。　以上述べ
たように工業的に利用できる極細用高張力鋼線はないと
いえる。

［発明が解決しようとする課題］ 鋼線のハイテン化ニーズは年を追う毎に強くなっている
。特に極細線分野で顕著である。鋼線径は細くなればな
るほど均一変形が可能となり伸線性は良くなる。しかし
Ａ　Ｑ　、０．　、　Ｓｉｎ、などの硬質介在物が存在
すると伸線あるいは撚線加工時断線が発生する。また疲
労特性も劣化する。そのため硬質介在物が発生しにくい
鋼組成にしておく必要がある。また伸線加工性をよくす
るためにはパーライト組織を微細にし、かつ整合性のよ
いものにする必要がある。

パテンティング時、ベーナイトが発生すると伸線加工が
できなくなるのでパーライト変態しやすい鋼組成が必要
である。鋼線の高強度化に冷間加工硬化の寄与は大であ
るが、伸線加工度が大きくなればなるほど伸線時のダイ
ス数が多くなり、生産性を低下させる。そのためパテン
ティング後の引張強さが高いことが必要である。

高強度鋼線の場合、引張強さが高いことは必須条件であ
るが、同時に靭性が必要である。靭性としては従来絞り
、捻回特性が使用されていたが、最近用途が多様化して
いるためにこれだけでは評価として不十分であり、疲労
、撚り加工特性などが重要となっている。疲労特性につ
いては設計強度をきめる因子なので特に重要となってい
る。従来極細線の疲労特性のデータはあまり多くとられ
ていなかった。

極細線は単線で使われることよりも撚って使われること
が多いので撚り加工ができるかどうかということが工業
利用上重要である。それ故、ここではこれらの要求特性
を総称して靭性と称する。

本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもの
であり、靭性のすぐれた高強度鋼線を安定供給する゛製
造方法に関するものである。

［課題を解決するための手段および作用］すなわち、本
発明は Ｃ：０．８０〜１．２０％、　　Ｓｉ：０．７０〜１．
５０％。

Ｍｎ　：　０．２０〜０．７０％、　　Ｃｒ　：　０．
３０〜１．００％。

Ｃｏ　：　１．０〜５．０％、　　　Ｎｉ　：　０．１
０〜２．００％。

０　：　０．００１５〜０．００４５％、　Ａ　Ｑ　：
Ｏ，０Ｏ０５〜０．００５０％。

残部鉄および不可避的不純物からなる鋼線材を５７０〜
６３０℃の温度でパーライト変態させた後、伸線加工歪
３．５〜５．５　（伸線加工歪＝　Ｑ　ｎ（ｄｏ／ｄｎ
）”　＋ｄｏ：パテンティング線径、ｄｎ：最終伸線径
）の伸線を行うことを特徴とする極細用高張力鋼線の製
造方法である。

本発明者らはパーライト組織に及ぼす合金元素の研究に
より、ｎ４線材の組成を特定することにより整列した微
細パーライトを生成させ、かつ硬質介在物を出さないこ
とができることを見出した。

本発明者らは更に熱処理組織を安定させ、仲線加工後の
靭性が確保できる条件を見出し、発明を完成させるに至
った。

即ちこの発明の要旨は下記工程を結合したものである。

■Ｃ：０．８０〜１．２０％、　Ｓ　ｉ：ｏ、７０〜１
．５０％、Ｍｎ：０．２０−０．７０％、　Ｃｒ：０．
３０〜１．００％、Ｃｏ：１，０〜５．０％。

Ｎｉ：Ｏ，ｌＯ〜２．００％、　Ｏ：０．００１５〜０
．００４５％、Ａ　ｆｌ　：０．０００５〜０．００５
０％、で残部鉄および不可避的不純物からなる鋼線材を
使用すること。

■上記線材を５７０〜６３０℃の温度でパーライト変態
させ整列した微細パーライト組織とすること。

■上記熱処理材を伸線加工歪３．５〜５．５の範囲で伸
線を行い強度ばかりでなく靭性も良好に保つことである
。

以上についての限定理由を説明する。

まずＣであるがＣは鋼の強度を上げる最も重要な元素で
ある。それ故可能な限り利用する。Ｃが０．８０％以上
ないと他の合金元素をいくら添加してもパテンティング
後の引張強さが１５０ｋｇ／＋＋ｍ”以上とならないの
で下限とした。他方、　１．２０％以上とするとＣｏを
添加しても粗大初析セメンタイトの発生が抑えられず、
伸線加工時のカッピー断線を抑制できない。

Ｓｉは従来固溶硬化元素として知られている。パテンテ
ィング後の引張強さを１５０ｋｇ／＋ｍ”以上とするに
はＳｉは０．７０％以上必要である。またＳｉが１．５
０％以上になると硬質の２０μＩ以上の介在物の出現が
防止できず、　０．５＋ａｍφ以下に伸線できない。

そのため１．５０％以下に限定した。

Ｍｎはパーライト変態を遅らせ、ベーナイトを発生しや
すくなる６本発明ではＳＬ、Ｃｒ、Ｎｉも利用している
ので、これらの添加量内でパテンティング時のベイナイ
ト発生を防止するために０．７０％以下とした。鋼は熱
間圧延されて線材にされるが、　Ｍｎが０．２０％以下
になると表面割れを防止できなくなる。

線材に表面割れがあると伸線時潤滑不良がおこり、断線
が発生し、　０．５ｍｍφ以下まで加工できなくなる。

そのため０．２０％以上とした。

Ｃｒはパーライトラメラ−組織を微細化させる最も有効
な元素である。パテンティング後の引張強さを１５０ｋ
ｇ／ａｍ”以上とするには０．３０％以上の添加が必要
である。他方Ｃｒが１．００％以上になるとパーライト
組織のセメンタイトが層状より粒状に分断されるように
なり、伸線加工性を阻害するとともにパーライト変態終
了時間が１分以上となり工業的に利用できるパテンティ
ング許容時間を超えてしまう。そのため１．００％以下
とした。

ＣＯはパーライト変態を促進する元素として知られてい
る。合金鋼の場合でもパーライト変態を促進し、パーラ
イト変態終了時間を１分以内とするには、１．０％以上
の添加が必要である。　Ｓｉ、Ｃｒを同時添加した場合
、パーライトラメラ−形状を整ったものとするためにも
１．０％以上必要である。

これは同時にＮｉを添加することにより効果が顕著にな
る。ｃｏを５．０％以上添加するのはコスト上から工業
的利用を制約することになるので上限として規制した。

ＮｉはＣｏと同時添加することによりパーライトラメラ
−整列化効果を発揮する。パーライトラメラ−整列化効
果を発現させるにはＮｉは０．１０％以上必要である。

　２．００％以上添加するとパーライト変態終了時間を
長くするとともにパーライトコロニーサイズを大きくす
る。パーライト変態終了時間を１分以内に抑えかつパー
ライトコロニーサイズを小さくし、パテンティング後の
絞りを３０％以下とするため２．００％以下とした。

０は鋼中に固溶しないので酸化物系介在物の源である。

現在の製鋼技術ではＯをｏ、ｏｏｏｔ％未満に抑えるこ
とはできないので、酸化物系介在物は発生する。そのた
め軟質化を図る必要がある。０を０．００１５％以上と
することにより硬質介在物の発生はなくなる。０が高く
なればなるほど酸化物系介在物総量は多くなる。延伸し
た軟質介在物が捻回。

疲労、撚り加工特性に影響を及ぼさないようにするため
にはＯを０．００４５％以下にしておく必要がある。鋼
中の介在物中で最も硬いものは単体のＡｇ２Ｏ，である
。しかし複合介在物の場合１，０．は酸化物系介在物中
にとけ込み融点を下げ軟質化させる作用がある。この場
合、合金元素添加によって最適値が異なる。本発明の場
合にはＡｌがｏ、ｏｏ。

５％以下だと酸化物系介在物軟質化作用がないのでｏ、
ｏｏｏｓ％以上とした。また０．００５０％以上になる
とＡｌ２０３単体介在物が発生するので０．００５０％
以下に規制した。これにより硬質介在物の出現が抑えら
れ０　、５ｍｍφ以下の極細伸線が可能となる。

次にパーライト変態条件であるが、５７０℃以下である
と局部的にベーナイトが発生することを完全には防止で
きないため、５７０℃以上とした。

６３０℃以上になると、セメンタイト形状が粒状化して
くるので６３０℃以下とした。セメンタイト形状が粒状
化した場合、伸線加工歪が３以上の伸線は不可能となり
高強度化が図れない。

伸線加工歪であるが０．５ａ＋ｍφ以下の極細線の場合
、本発明の鋼組成ではパーライト組織中のセメンタイト
の伸線方向への配向が伸線加工歪３．５で完成する。そ
のため下限を３．５とした。伸線加工歪が３゜５以上に
なると靭性も安定した状態で強度が高められる。しかし
、伸線加工歪が５．５以上になるとフェライト−セメン
タイト界面の剥離が起り、靭性が急激に劣化する。それ
故伸線加工歪は５．５以下とした。

本発明により安定して０．５ｍｍφ以下の３５０ｋｇ／
ｍ＋＋＋２以上の高張力鋼線の製造が可能になった。

以下実施例によって本発明を説明する。

［実施例］ ５０ｋｇ真空溶解炉を用いて第１表に示す成分の鋼を溶
製した。○については真空溶解後の脱ガス時間で調整し
た。他の合金元素は純金属を添加した。

これらの鋼を５　、５ｍｍφ線材に圧延後、伸線加工し
た。５　、５ｍｍφ線材を単釜伸線機、連続伸線機で伸
線し２．０〜０．３０ｍｍφ鋼線とした。これを鉛パテ
ンテイング後、最終伸線加工を行った。

第２表に伸線条件と得られた鋼線の特性値を示す。

第１表において鋼種Ａ、Ｘ、Ｚが本発明鋼である。

鋼種ＢはＣの下限外れ、ＤはＣの上限外れである。

ＥはＳｉの下限外れ、ＦはＳｉの上限外れ、ＧはＭｎの
下限外れ、ＨはＭｎの上限外れ、ＩはＣｒの下限外れ。

ＪはＣｒの上限外れ、ＫはＣｏの下限外れ、ＬはＮｉの
下限外れ、ＭはＮｉの上限外れ、ＮはＯの下限外れ、Ｑ
は０の上限外れである。ＲはＡｌの下限外れ、ＴはＡｌ
の上限外れの鋼種である。

第２表において試験Ｎｏ、１．１７，１８，２３，２４
，２５が本発明である。

極細用高張力鋼線として工業的に利用されている現行の
ピアノ線材の５ＷＲ３８２Ａを用いた場合、０．３０１
１Ｉｍφの引張強さは３４０ｋｇ／ａｍ”、応力１００
ｋｇ／ａｍ”での破断までの疲労寿命は２０，０００回
程度であり、これが最高の強度、靭性のレベルである。

試験Ｎｏ、１がいかに引張強さが高く、靭性に優れてい
るかがわかる。Ｎｏ、２はＣが低いので引張強さ、疲労
特性ともに低い。疲労は従来５ＶＲ３８２Ａ並みである
。Ｎｏ、３はＣが高いので網目状セメンタイトの存在に
より伸線途中で断線したものである＊Ｎｏ、４はＳｉが
低いためＮｏ、２と同様引張強さ、疲労特性ともに低い
。Ｎｏ、５はＳｉが高いため、２０μ１以上の硬質のＳ
ｉＯ□が発生し断線した。Ｎｏ、６はＭｎが低いため鉛
パテンテイング後でも表面割れが存在し、潤滑不良が発
生し断線した。Ｎ＜１．７はＭｎが高いためベーナイト
が発生し断線した。Ｎｏ、８はＣｒが低いためＮｏ。

２やＮｏ、４と同様に引張強さ、疲労特性ともに低い。

ＮＯ，９はＣｒが高いため１部粒状セメンタイトが発生
し断線したものである。Ｎｏ、１０はＣｏが低いため、
Ｎｏ、１１はＮｉが低いため、パーライトラメラ−の整
列が良くないので伸線後の捻回、撚り、疲労特性が悪い
５Ｎｏ−１２はＮｉが高いため、パーライトコロニーサ
イズが大きくなりすぎたため、捻回、撚り、疲労特性が
悪い、　Ｎｏ、１３，１５．１６はいずれも硬質介在物
により伸線途中で断線したものである。

Ｎｏ、１４は引張強さは４００ｋｇ／ａｍ”以上となっ
たが、酸化物系介在物総量がふえたため撚り、疲労特性
が５ＷＩＩＳ８２Ａより劣ったレベルとなっている。

Ｎｏ、１７．１８は本発明であり引張強さも４００ｋｇ
／ａｍ”以上、捻回等の靭性も良好である。Ｎｏ、１９
はパーライト変態温度が低く、ベーナイトが発生し伸線
途中で断線が発生した。　Ｎｏ、２０はパーライト変態
温度が高いため、セメンタイトの１部が粒状化したため
撚り、疲労特性が悪い。Ｎｏ、２１は伸線加工歪が小さ
いため疲労寿命が従来の５ＷＲ５８２Ａ　レベルにまで
達していない。Ｎｏ、２２は伸線加工歪が太きすぎるた
め捻回値が小さく、疲労寿命も極めて低い、　Ｎｏ、２
３．２４．２５は本発明であり、引張強さも高く、靭性
も良好である。

以上の実施例からも本発明がいかに靭性の優れた高張力
鋼線の製造法であるかがわかる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明により現在の製鋼技術、熱処理
技術、伸線技術でも工業的に安定した極細用高張力鋼線
の製造が可能である。

特許出願人　　新日本製鐵株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃ：０．８０〜１．２０％、Ｓｉ：０．７０〜１．５０
   ％、Ｍｎ：０．２０〜０．７０％、Ｃｒ：０．３０〜１
   ．００％、Ｃｏ：１．０〜５．０％、Ｎｉ：０．１０〜
   ２．００％、０：０．００１５〜０．００４５％、Ａｌ
   ：０．０００５〜０．００５０％、残部鉄および不可避
   的不純物からなる鋼線材を５７０〜６３０℃の温度でパ
   ーライト変態させた後、伸線加工歪３．５〜５．５（伸
   線加工歪＝ｌ＿ｎ（ｄｏ／ｄｎ）＾２、ｄｏ：パテンテ
   ィング線径、ｄｎ：最終伸線径）の伸線を行うことを特
   徴とする極細用高張力鋼線の製造方法。