JPH08232046A - 耐捻回割れ性に優れた高強度鋼線 - Google Patents

耐捻回割れ性に優れた高強度鋼線

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JPH08232046A
JPH08232046A JP3574495A JP3574495A JPH08232046A JP H08232046 A JPH08232046 A JP H08232046A JP 3574495 A JP3574495 A JP 3574495A JP 3574495 A JP3574495 A JP 3574495A JP H08232046 A JPH08232046 A JP H08232046A
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JP
Japan
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steel wire
hardness
strength
pearlite
wire
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JP3574495A
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English (en)
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Shoichi Ohashi
章一 大橋
Kenichi Nakamura
謙一 中村
Hitoshi Tashiro
均 田代
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/06Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
    • D07B1/0606Reinforcing cords for rubber or plastic articles
    • D07B1/066Reinforcing cords for rubber or plastic articles the wires being made from special alloy or special steel composition
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B2205/00Rope or cable materials
    • D07B2205/30Inorganic materials
    • D07B2205/3021Metals
    • D07B2205/3025Steel
    • D07B2205/3035Pearlite

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車タイヤスチールコード用に使用される
耐捻回割れ性に優れた高強度鋼線を提供する。 【構成】 炭素含有量が重量%で、C:0.40〜1.
10%の炭素鋼でフェライト/パーライトの2相または
パーライト単相またはパーライト/セメンタイトの2相
組織よりなり、かつ線径0.60〜0.10mm、強度
が3000〜4000MPaの鋼線中の硬度分布が、
0.020TS−105≦(HVR=0.8−HVR=0 )≦
−0.060TS+260の条件を満足する耐捻回割れ
性に優れた高強度鋼線(ただし、Rは鋼線の半径を
0 、鋼線の任意の位置と中心との距離をrとした場
合、R=r/r0 を示す。HVR=0.8−HVR=0 はR=
0.8の位置の硬度から中心部の硬度を差し引いた値を
示す。)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車タイヤのスチー
ルコード用等に使用される高強度極細鋼線に関するもの
である。詳しくは、ダイスを用いて冷間伸線加工強化さ
れた線径0.60〜0.10mm、強度3000〜40
00MPa級の極細鋼線に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車タイヤスチールコード用ワイヤに
おいては、タイヤの軽量化の要求から鋼線の高張力化に
対する要求が最近益々高まっている。このような要請に
応えるために多数の研究が精力的に展開された結果、鋼
線の高張力化を図る上での最大の課題は、鋼線の延性、
特に捩り試験中に鋼線の長手方向に生ずる割れの発生を
抑制する技術を確立することであることが分かってき
た。
【0003】かかる技術に関連して、WIRE JOU
RNAL INTERNATIONALのVOLUME
16、1983年、NO.4のページ50には、鋼線
を構成するパーライト組織のセメンタイトラメラ間隔を
適正な大きさに制御することにより、亜鉛めっき鋼線の
長手方向の割れを抑制できることが記載されている。ま
た、特公昭60−26805号公報および特公昭60−
26806号公報には、撚り線加工またはバネ巻取り加
工等の成形加工後に、加工歪取りのためのブルーイング
処理(200〜400℃で数分間処理)を実施すると、
鋼線の靱性が低下するために捻回試験における長手方向
の割れが問題となるが、伸線後あるいは伸線中に特定の
条件の矯直加工を施すことにより、この長手方向の割れ
を抑制できることが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの研究によれば、前述の技術をもってしても、線径
0.60〜0.10mm、強度3000〜4000MP
a級の極細鋼線を製造しようとした場合、捻回試験にお
ける長手方向割れの発生を抑制することはできないこと
が分かった。
【0005】本発明は、自動車タイヤスチールコード用
の超高張力極細鋼線の捻回試験に際して、長手方向に生
ずる割れの発生を抑制する技術を確立することを目的と
してなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明は、鋼線中の硬度分布および表層残留応力
を制御することにより、高強度極細鋼線の延性の向上、
特に捻回試験中において長手方向に生ずる割れの発生の
抑制を図ろうとするものである。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。
【0007】(1)炭素含有量が重量%で、C:0.4
0〜1.10%の炭素鋼でフェライト/パーライトの2
相またはパーライト単相またはパーライト/セメンタイ
トの2相組織よりなり、かつ線径0.60〜0.10m
m、強度が3000〜4000MPaの鋼線中の硬度分
布が、0.020TS−105≦(HVR=0.8 −HV
R=0 )≦−0.060TS+260の条件を満足するこ
とを特徴とする耐捻回割れ性に優れた高強度鋼線。
【0008】ただし、Rは鋼線の半径をr0 、鋼線の任
意の位置と中心との距離をrとした場合、R=r/r0
を示す。HVR=0.8 −HVR=0 はR=0.8の位置の硬
度から中心部の硬度を差し引いた値を示す。TSは鋼線
のSI単位の引張強さを示す。 (2)炭素含有量が重量%で、C:0.40〜1.10
%の炭素鋼でフェライト/パーライトの2相またはパー
ライト単相またはパーライト/セメンタイトの2相組織
よりなり、かつ線径0.60〜0.10mm、強度が3
000〜4000MPaの鋼線中の硬度分布が、0.0
20TS−105≦(HVR=0.8 −HV R=0 )≦−0.
060TS+260の条件を満足し、かつ表層の残留応
力を引張側+200MPa〜圧縮側−1000MPaの
範囲内に制御したことを特徴とする耐捻回割れ性に優れ
た高強度鋼線。
【0009】ただし、Rは鋼線の半径をr0 、鋼線の任
意の位置と中心との距離をrとした場合、R=r/r0
を示す。HVR=0.8 −HVR=0 はR=0.8の位置の硬
度から中心部の硬度を差し引いた値を示す。TSは鋼線
のSI単位の引張強さを示す。
【0010】
【作用】本発明は、パテンティング熱処理等を施し、フ
ェライト/パーライトの2相またはパーライト単相また
はパーライト/セメンタイトの2相組織とし、良好な伸
線加工性を付与した後に伸線加工される鋼線を対象とす
るものである。図1は、含有Cが0.8%の炭素鋼線材
を線形0.30mm、強度3000〜4000MPa級
の強度に伸線加工した鋼線の硬度分布と捻回試験中の縦
割れ発生率(N=30のサンプルの内の縦割れ発生割
合)の関係を示したものである。本発明の範囲内にある
場合にのみ割れが抑制可能であることが分かる。
【0011】捻回試験においては、せん断応力は鋼線の
表層で最大となり、内部に進むに従い減少する。捻回試
験において縦割れが発生する場合、図2に示すように、
捻回の初期の段階、降伏直後に発生することから、特
に、鋼線表層近傍の延性を確保することが重要である。
鋼線の強度は、鋼線内の硬度の平均と対応すると考えら
れるが、表層の延性を確保するためには、表層近傍の硬
度が異常に高くなることを抑制することが必要である。
本発明者らの研究により、鋼線の高強度と表層近傍の延
性を確保することを両立させるためには、本発明の範囲
内に硬度分布を制御することが重要であることを見出し
た。
【0012】例えば、伸線工程での潤滑剤の潤滑能不足
が原因となり、引抜き抵抗が高く、鋼線の表層にダイス
引抜き時に大きなせん断応力が発生すると、表層近傍の
加工硬化が優先的に進み、表層近傍の硬度が異常に高く
なって延性が劣化し、捻回試験中に縦割れが発生するこ
とになる。また、パテンティング処理中、特に溶体化条
件が適切でないと、表層近傍に脱炭、減炭層が発生した
場合、内部硬度が均一でも表層硬度が異常に低下し、本
発明の範囲内より外れる場合、表層の極端な強度不足よ
り、捻回試験中に縦割れが発生する。
【0013】本発明の範囲内に硬度分布を制御すること
は、伸線加工歪が均一に付与されていることを意味し、
鋼線表面の引張残留応力を低減する効果があり、そのこ
とが縦割れ発生の潜在的原因をなくすこととなり、捻回
特性の改善につながる。さらに、積極的に圧縮残留応力
を付与することが縦割れ抑制に効果的である。図3に示
すように、0.8%C、線径0.30mm、強度400
0MPa級鋼線の撚り加工速度の高速化が可能となる。
ただし、残留応力を圧縮の−1000MPaを超える値
にしても効果が飽和する上に、その処理を施すことが経
済的に高価となるので、本発明の範囲を規定した。
【0014】本発明の硬度分布は下記のいくつかの手段
の組み合わせにより達成される。 パテンティング処理条件の適正化による表層近傍の脱
炭、減炭、およびベーナイト層の発生を抑制する。 伸線工程の最終段近傍の減面率を11%以下にする。
特に、最終段および多くとも最終段手前4段までの減面
率を11%以下とする。また、最終段の減面率を2個の
ダイスに分割し、最終段を1.0%以上、5.0%以
下、その手前を5%以上、11%以下とする。
【0015】ベアリング長さ0.20〜0.4d(d
はダイス孔径)で、ダイスアプローチ角度12〜5度の
ダイスを使用する。特に、最終段近傍に上記の低減面率
伸線を行う場合は、10度以下のダイスを使用する。 低減面率伸線に加えて、伸線後または伸線途中、また
は伸線後かつ伸線途中でロール矯直加工を行う。
【0016】さらに、残留応力を制御する方法としては
下記の手段がある。 伸線後のショットピーニング処理する。 伸線後にバックテンションを付与した矯直加工を行
う。 極細伸線の最終段に4%未満の低減面率伸線を行う。 本発明の含有C量を0.40〜1.10%の範囲に規定
したのは、0.40%未満ではパテンティング処理後組
織のフェライトの割合が多くなりすぎるためであり、ま
た1.10%を超えると粒界の初析セメンタイトの析出
が多くなりすぎて良好な捻回特性を確保することができ
ないためである。
【0017】以下に実施例を示して本発明の効果をさら
に詳しく説明する。
【0018】
【実施例】表1、表2(表1のつづき)、表3、表4
(表3のつづき)に、本発明の範囲内に含有C量、硬度
分布、残留応力を制御した鋼線の捻回縦割れの発生状況
を示した。表5、表6(表5のつづき)には、本発明の
範囲より外れた場合の特性を示した。
【0019】表1〜表4に示すように、低減面伸線、矯
直加工等により硬度分布を本発明の範囲内に制御するこ
とにより、割れの発生抑制に効果的であることは明白で
ある。また、表7、表8(表7のつづき)、表9、表1
0(表9のつづき)には残留応力を制御した例を比較例
とともに示すが、本発明の範囲内に制御することにより
高強度での縦割れ抑制効果が大きいことが明白である。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】
【表6】
【0026】
【表7】
【0027】
【表8】
【0028】
【表9】
【0029】
【表10】
【0030】
【発明の効果】以上に詳しく説明したように、本発明に
従って鋼線中の硬度分布および表層残留応力を制御する
ことにより、耐捻回性に優れた高強度鋼線、特に自動車
タイヤスチールコード用の高強度鋼線を提供することが
できるので、本発明の産業上の価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋼線の捻回試験中の縦割れ発生に及ぼす硬度分
布の影響を示す図である。
【図2】鋼線の捻回試験中の縦割れ発生時の捻回角度と
トルクの関係を示す図である。
【図3】鋼線の撚り加工速度に及ぼす表層残留応力の影
響を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素含有量が重量%で、C:0.40〜
    1.10%の炭素鋼でフェライト/パーライトの2相ま
    たはパーライト単相またはパーライト/セメンタイトの
    2相組織よりなり、かつ線径0.60〜0.10mm、
    強度が3000〜4000MPaの鋼線中の硬度分布
    が、0.020TS−105≦(HVR= 0.8 −H
    R=0 )≦−0.060TS+260の条件を満足する
    ことを特徴とする耐捻回割れ性に優れた高強度鋼線。た
    だし、Rは鋼線の半径をr0 、鋼線の任意の位置と中心
    との距離をrとした場合、R=r/r0 を示す。HV
    R=0.8 −HVR=0 はR=0.8の位置の硬度から中心部
    の硬度を差し引いた値を示す。TSは鋼線のSI単位の
    引張強さを示す。
  2. 【請求項2】 炭素含有量が重量%で、C:0.40〜
    1.10%の炭素鋼でフェライト/パーライトの2相ま
    たはパーライト単相またはパーライト/セメンタイトの
    2相組織よりなり、かつ線径0.60〜0.10mm、
    強度が3000〜4000MPaの鋼線中の硬度分布
    が、0.020TS−105≦(HVR= 0.8 −H
    R=0 )≦−0.060TS+260の条件を満足し、
    かつ表層の残留応力を引張側+200MPa〜圧縮側−
    1000MPaの範囲内に制御したことを特徴とする耐
    捻回割れ性に優れた高強度鋼線。ただし、Rは鋼線の半
    径をr0 、鋼線の任意の位置と中心との距離をrとした
    場合、R=r/r0 を示す。HVR=0.8 −HVR=0 はR
    =0.8の位置の硬度から中心部の硬度を差し引いた値
    を示す。TSは鋼線のSI単位の引張強さを示す。
JP3574495A 1995-02-23 1995-02-23 耐捻回割れ性に優れた高強度鋼線 Withdrawn JPH08232046A (ja)

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