JPH07268465A - 伸線加工用ベイナイト線材または鋼線の製造方法 - Google Patents

伸線加工用ベイナイト線材または鋼線の製造方法

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JPH07268465A
JPH07268465A JP6401494A JP6401494A JPH07268465A JP H07268465 A JPH07268465 A JP H07268465A JP 6401494 A JP6401494 A JP 6401494A JP 6401494 A JP6401494 A JP 6401494A JP H07268465 A JPH07268465 A JP H07268465A
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JP
Japan
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wire
steel
wire rod
temperature
temperature range
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Application number
JP6401494A
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English (en)
Inventor
Akifumi Kawana
章文 川名
Hiroshi Oba
浩 大羽
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 伸線加工性に優れたベイナイト線材または鋼
線の製造方法を提供する。 【構成】 重量%で、C:0.70〜1.20%、M
n:0.30〜0.90%、Si:0.15〜1.00
%を含有し、合金成分としてさらにAl:0.006〜
0.100%、Ti:0.01〜0.35%のいずれか
1種または2種を含有し、P:0.02%以下、S:
0.01%以下に制限され、残部がFeおよび不可避的
不純物からなる組成の鋼片を線材に圧延後、1100〜
755℃の温度範囲から、カリウム硝酸塩系またはナト
リウム硝酸塩系塩を単独または複合して、350℃以上
500℃を超えない温度範囲の特定温度に加熱溶融して
なり、かつガス体による攪拌下にある溶融塩に浸漬し、
この温度範囲に特定時間以上保定することを特徴とする
伸線加工用ベイナイト線材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、伸線加工用ベイナイト
線材または鋼線の製造方法に関するものである。本発明
において、製品としての線材とは鋼片を線材に圧延後に
直接熱処理を施して伸線加工用とした線材を意味し、製
品としての鋼線とは伸線加工前または熱間圧延後に、伸
線加工に供すべく熱処理を施した鋼線、および熱間圧延
後冷間加工により第1次引抜加工を施した後に、第2次
引抜加工用として熱処理を施した鋼線を意味する。
【0002】
【従来の技術】通常、線材または鋼線は種々の最終製品
の用途に応じて、伸線加工されるが、この伸線加工の前
に、線材または鋼線を予め伸線加工に適した状態にして
おく必要がある。従来、高炭素鋼線材または鋼線に関し
ては、伸線加工前に組織を均一で微細なパーライトと少
量の初析フェライトの混合組織にする必要からパテンテ
ィングと呼ばれる線材または鋼線独特の熱処理が施され
る。これは線材または鋼線をオーステナイト化温度に加
熱した後、適度な冷却速度で冷却して、パーライト変態
を完了させて微細パーライトと少量の初析フェライトの
混合組織にする熱処理方法である。しかし、パーライト
組織では伸線加工工程において高減面率における延性の
劣化、捻回試験での割れの発生(以下デラミネーション
と称する)が問題となっている。
【0003】特開平5−117762号公報記載の線材
の製造方法では、鋼片を900〜1100℃の範囲に加
熱した後、線材に圧延し、得られた線材を850〜57
5℃の間を100℃/sec以上の冷却速度で冷却し、
次いで450〜500℃の温度範囲に、一定時間以上保
定することにより、ベイナイト線材とする熱処理を行っ
ており、線材組織をベイナイト組織にすることにより優
れた伸線加工性が得られるとしている。
【0004】しかし、線材圧延後のベイナイト線材を得
るために必要な冷却速度に関しては、それを実現するた
めの適正な冷却媒体に対する線径と冷媒温度の関係は明
確にされていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は線材または鋼
線の熱処理工程において、前記の如き問題点を生じない
伸線加工性に優れた線材または鋼線の製造方法を提供す
ることを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の前記の課題は、
本発明に従い特定量のC、Mn、SiとAlまたは、T
iの何れか1種または2種を含み、さらに必要に応じて
特定量のCrを含み、PおよびS量の上限値が制限され
た化学組成からなる鋼片からの熱間圧延後の線材を冷却
するにあたり、或いはオーステナイト化温度に加熱後の
前記化学組成からなる鋼線の熱処理において、カリウム
硝酸塩系またはナトリウム硝酸塩系塩を単独または複合
して、350℃以上500℃を超えない温度範囲で線径
により定まる一定温度以下に加熱溶融してなり、かつガ
ス体による攪拌下にある溶融塩に浸漬し、この温度範囲
に一定時間以上保定することにより、ベイナイト線材ま
たは鋼線が安定的に製造可能になることにより解決され
る。
【0007】すなわち、本発明の要旨とするところは下
記のとおりである。 (1)重量%でC:0.70〜1.20%、Mn:0.
30〜0.90%、Si:0.15〜1.00%を含有
し、合金成分としてさらにAl:0.006〜0.10
0%、Ti:0.01〜0.35%のいずれか1種また
は2種を含有し、P:0.02%以下、S:0.01%
以下に制限され、残部がFeおよび不可避的不純物から
なる組成の鋼片を線材に圧延後、1100〜755℃の
温度範囲から、カリウム硝酸塩系またはナトリウム硝酸
塩系塩を単独または複合して、350℃以上500℃を
超えない温度範囲で下記式(1)で定める温度Tに加熱
溶融してなり、かつガス体による攪拌下にある溶融塩に
浸漬し、この温度範囲に下記式(2)で定める時間Y秒
以上保定することを特徴とする伸線加工用ベイナイト線
材の製造方法。
【0008】T≦950−100×D ……(1) 但し、D:線材径(mmφ) Y=exp(19.83−0.0329×T) ……(2) 但し、T:保定温度(℃) (2)出発鋼片が合金成分として、さらにCr:0.1
0〜0.50%を含有する前項1記載の伸線加工用ベイ
ナイト線材の製造方法。 (3)重量%でC:0.70〜1.20%、Mn:0.
30〜0.90%、Si:0.15〜1.00%を含有
し、合金成分としてさらにAl:0.006〜0.10
0%、Ti:0.01〜0.35%のいずれか1種また
は2種を含有し、P:0.02%以下、S:0.01%
以下に制限され、残部がFeおよび不可避的不純物から
なる組成の鋼線を1100〜755℃の温度範囲に加熱
した後、カリウム硝酸塩系またはナトリウム硝酸塩系塩
を単独または複合して、350℃以上500℃を超えな
い温度範囲で下記式(1)で定める温度Tに加熱溶融し
てなり、かつガス体による攪拌下にある溶融塩に浸漬
し、この温度範囲に下記式(2)で定める時間Y秒以上
保定することを特徴とする伸線加工用ベイナイト鋼線の
製造方法。
【0009】T≦950−100×D ……(1) 但し、D:鋼線径(mmφ) Y=exp(19.83−0.0329×T) ……(2) 但し、T:保定温度(℃) (4)出発鋼線が合金成分として、さらにCr:0.1
0〜0.50%を含有する前項3記載の伸線加工用ベイ
ナイト鋼線の製造方法。
【0010】
【作用】本発明における構成要件の限定理由について述
べる。出発鋼片及び鋼線の化学組成の限定理由は次のと
おりである。Cは鋼の強度と延性を支配する基本的な元
素であり、高炭素化するほど強度が向上する。C量の下
限は焼入性と強度を確保するために0.70wt%と
し、上限は初析セメンタイトの発生を防止するために
1.20wt%とした。
【0011】Siは脱酸剤として0.15wt%以上加
える。またSiは鋼は固溶強化する元素であるととも
に、鋼線のリラクセーションロスを低減できる元素であ
る。しかし、スケール生成量を減少させメカニカルデス
ケーリング性を悪くするほか、線材のボンテ潤滑性をや
や低下させる。そのため上限は1.00wt%とした。
Mnは脱酸剤として0.30wt%以上加える。またM
nは鋼に固溶して強化する元素であるが、添加量を増加
させると線材中心部において偏析を生じやすくなる。偏
析部は焼入性が向上し変態終了時間が長時間側にずれる
ため、未変態部がマルテンサイトとなり伸線加工中の断
線につながる。そこでMnの上限は0.9wt%とし
た。
【0012】Alは脱酸作用をするほか、鋼中のNを固
定し、細粒オーステナイトにするために最も経済的な元
素であるが、Nが低い時はAlは必須の元素ではない。
上限は非金属介在物の増加を考慮して0.100%とし
た。下限はAlの効果が現れる0.006%とした。T
iは現在既にTi脱酸鋼、主として普通炭素鋼のオース
テナイト結晶粒の調整作用に利用されている。上限はT
i介在物の増加を抑えることと鋼中への固溶炭窒化物の
生成を抑えるため0.35%とした。下限はこれらの作
用が効果的に現れる0.01%とした。
【0013】本発明の線材および鋼線は、AlまたはT
iの両元素のいずれか1種あるいは2種を含有する。S
およびPは、結晶粒界に析出し、鋼の特性を劣化させる
ため、できる限り低く抑える必要がある。Pの上限は
0.02%、Sの上限は0.01%とした。Crは鋼の
強度を増加させる元素であり、必要に応じて添加され得
る。Crの添加により強度は増加するが、焼入性も向上
し、変態終了線が長時間側に移動する。これにより熱処
理に必要な時間も長くなるため、上限を0.50wt%
とし、下限は強度を増すために0.10wt%とした。
【0014】次に本発明のベイナイト線材および鋼線を
得るための圧延条件と熱処理条件について述べる。線材
圧延後の冷却開始温度または鋼線加熱温度を755〜1
100℃としたのは、755℃がオーステナイト変態点
の下限であり、一方1100℃を超えるとオーステナイ
ト粒の異常成長が生じるからである。
【0015】塩の組成をカリウム硝酸塩系またはナトリ
ウム硝酸塩系塩の単独または複合塩としたのは、他の塩
では線材の腐食が著しく、好ましくないためである。ま
た塩の融点が高くなると粘性が大きくなり、対流が抑制
されることによって塩の熱伝導性が低下する。この点に
おいて硝酸カリウム、硝酸ナトリウムは共に融点が40
0℃以下であり、これらの塩を複合すれば400℃以下
の範囲で、融点を調整することができる。
【0016】溶融塩の恒温保持温度範囲を350〜50
0℃と定めた理由は、350℃が上部ベイナイト組織生
成の下限温度であり、他方500℃が上部ベイナイト組
織生成の上限温度であるからである。350℃以上50
0℃を超えない温度範囲での溶融塩温度の上限は、線材
および鋼線の線径に依存する。ベイナイト組織生成に
は、臨界冷却速度60℃/sec以上の冷却速度を得る
必要がある。このため線径が太い場合は溶融塩温度を低
くし、冷却速度を臨界冷却速度以上にする必要があるの
で、溶融塩の加熱温度を下記(1)式で定める温度T
(℃)とした。
【0017】T≦950−100×D ……(1) 但し、D:線材または鋼線径(mmφ) 350〜500℃間の温度範囲での恒温保持に必要な時
間はTTT線図の変態終了線から求められるが、冷却槽
での浸漬時間が不十分な場合、マルテンサイトが発生
し、伸線加工中の断線の原因となる。そこで変態終了時
間以上に保持する必要があるので350〜500℃の温
度範囲に保持する時間の下限を下記(2)式で定める時
間Y秒とした。
【0018】 Y=exp(19.83−0.0329×T) ……(2) 但し、T:熱処理温度(℃)
【0019】
【実施例】
実施例1 表1に供試鋼の化学成分を示す。表1のA〜Dは本発明
鋼の例、EおよびFは比較鋼の例である。E鋼はC量が
上限以上、F鋼はMn量が上限以上である。
【0020】これらの供試鋼を連続鋳造設備により30
0×500mm鋳片とし、さらに分塊圧延により122
mm角断面の鋼片を製造した。これらの鋼片を表2に示
す直径の線材に圧延し、DLP(Direct Lea
d Patenting)冷却を行った。これらの線材
を平均減面率17%で1.00mmφまで伸線し引張試
験、捻回試験を行った。
【0021】引張試験はJISZ2201の2号試験片
を用い、JISZ2241記載の方法で行った。捻回試
験は試験片長さ100d+100に切断後、チャック間
距離100d、回転速度10rpmで破断するまで回転
させた。dは鋼線の直径を表わす。このようにして得ら
れた線材の特性値を表2に併わせて示す。
【0022】No.1〜No.4は本発明例であり、本
発明の熱処理条件を全て満たしているので、伸線後1.
0mmφにおいてもデラミネーションが発生せず伸線可
能である。No.5〜No.10は比較例である。N
o.5は溶融塩温度が高すぎたために冷却速度が遅くな
り、ベイナイト組織が生成せず、伸線加工性が低下し、
伸線途中で断線が生じた。
【0023】No.6は恒温変態温度が高すぎたために
パーライトが生成し、伸線加工性が低下し、伸線途中で
断線が生じた。No.7は冷却開始温度が低かったため
にベイナイト組織が生成せず、伸線加工性が低下し、伸
線途中で断線が生じた。No.8は線径が太すぎたため
に、冷却速度が遅くなり、ベイナイト組織が生成せず、
伸線加工性が低下し、伸線途中で断線が生じた。
【0024】No.9はC量が高すぎたため初析セメン
タイトが発生し、伸線加工性が低下した。No.10は
Mn量が高すぎたため中心偏析に伴うミクロマルテンサ
イトが発生し、伸線加工性が低下した。 実施例2 表3に供試鋼の化学成分を示す。
【0025】表3のA〜Dは本発明鋼の例、EおよびF
は比較鋼の例である。E鋼はC量が上限以上、F鋼はM
n量が上限以上である。これらの鋼線を表4に示す条件
でオーステナイト化温度に加熱して、熱処理した後、平
均減面率17%で1.00mmφまで伸線し、引張試
験、捻回試験を行った。
【0026】引張試験はJISZ2201の2号試験片
を用い、JISZ2241記載の方法で行った。捻回試
験は試験片長さ100d+100に切断後、チャック間
距離100d、回転速度10rpmで破断するまで回転
させた。dは鋼線の直径を表わす。このようにして得ら
れた鋼線の特性値を表4に併せて示す。
【0027】No.1〜No.4は本発明例であり、本
発明の熱処理条件を全て満たしているので、伸線後1.
0mmφにおいてもデラミネーションが発生せず伸線可
能である。No.5〜No.10は比較例である。N
o.5は溶融塩温度が高すぎたために冷却速度が遅くな
り、ベイナイト組織ガ生成せず、伸線加工性が低下し、
伸線途中で断線が生じた。
【0028】No.6は恒温変態温度が高すぎたために
パーライトが生成し、伸線加工性が低下し、伸線途中で
断線が生じた。No.7は冷却開始温度が低かったため
にベイナイト組織が生成せず、伸線加工性が低下し、伸
線途中で断線が生じた。No.8は線径が太すぎたため
に、冷却速度が遅くなり、ベイナイト組織が生成せず、
伸線加工性が低下し、伸線途中で断線が生じた。
【0029】No.9はC量が高すぎたため初析セメン
タイトが発生し、伸線加工性が低下した。No.10は
Mn量が高すぎたため中心偏析に伴うミクロマルテンサ
イトが発生し、伸線加工性が低下した。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】
【表3】
【0033】
【表4】
【0034】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、伸線加
工性に優れたベイナイト線材または鋼線を安定的にかつ
有利に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱処理パターンを示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でC:0.70〜1.20%、M
    n:0.30〜0.90%、Si:0.15〜1.00
    %を含有し、合金成分としてさらにAl:0.006〜
    0.100%、Ti:0.01〜0.35%のいずれか
    1種または2種を含有し、P:0.02%以下、S:
    0.01%以下に制限され、残部がFeおよび不可避的
    不純物からなる組成の鋼片を線材に圧延後、1100〜
    755℃の温度範囲から、カリウム硝酸塩系またはナト
    リウム硝酸塩系塩を単独または複合して、350℃以上
    500℃を超えない温度範囲で下記式(1)で定める温
    度Tに加熱溶融してなり、かつガス体による攪拌下にあ
    る溶融塩に浸漬し、この温度範囲に下記式(2)で定め
    る時間Y秒以上保定することを特徴とする伸線加工用ベ
    イナイト線材の製造方法。 T≦950−100×D ……(1) 但し、D:線材径(mmφ) Y=exp(19.83−0.0329×T) ……(2) 但し、T:保定温度(℃)
  2. 【請求項2】 出発鋼片が合金成分として、さらにC
    r:0.10〜0.50%を含有する請求項1記載の伸
    線加工用ベイナイト線材の製造方法。
  3. 【請求項3】 重量%でC:0.70〜1.20%、M
    n:0.30〜0.90%、Si:0.15〜1.00
    %を含有し、合金成分としてさらにAl:0.006〜
    0.100%、Ti:0.01〜0.35%のいずれか
    1種または2種を含有し、P:0.02%以下、S:
    0.01%以下に制限され、残部がFeおよび不可避的
    不純物からなる組成の鋼線を1100〜755℃の温度
    範囲に加熱した後、カリウム硝酸塩系またはナトリウム
    硝酸塩系塩を単独または複合して、350℃以上500
    ℃を超えない温度範囲で下記式(1)で定める温度Tに
    加熱溶融してなり、かつガス体による攪拌下にある溶融
    塩に浸漬し、この温度範囲に下記式(2)で定める時間
    Y秒以上保定することを特徴とする伸線加工用ベイナイ
    ト鋼線の製造方法。 T1 ≦950−100×D ……(1) 但し、D:鋼線径(mmφ) Y=exp(19.83−0.0329×T) ……(2) 但し、T:保定温度(℃)
  4. 【請求項4】 出発鋼線が合金成分として、さらにC
    r:0.10〜0.50%を含有する請求項3記載の伸
    線加工用ベイナイト鋼線の製造方法。
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