JPH11124655A - 超微細粒を有する鋼線、線材及び棒鋼並びにそれらの製造方法 - Google Patents
超微細粒を有する鋼線、線材及び棒鋼並びにそれらの製造方法Info
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- JPH11124655A JPH11124655A JP28954797A JP28954797A JPH11124655A JP H11124655 A JPH11124655 A JP H11124655A JP 28954797 A JP28954797 A JP 28954797A JP 28954797 A JP28954797 A JP 28954797A JP H11124655 A JPH11124655 A JP H11124655A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中、低炭素鋼に関して、均質な組織によっ
て高強度化、高延性化および高靱性化を達成した、新規
な鋼線、線材及び棒鋼を提案する。 【解決手段】 フェライトを主相とし、平均フェライト
粒径が２μm 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5
未満であることを特徴とする超微細粒を有する鋼線、線
材、棒鋼、条鋼。
て高強度化、高延性化および高靱性化を達成した、新規
な鋼線、線材及び棒鋼を提案する。 【解決手段】 フェライトを主相とし、平均フェライト
粒径が２μm 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5
未満であることを特徴とする超微細粒を有する鋼線、線
材、棒鋼、条鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、条鋼のなかでも
中、低炭素鋼の鋼線や、鋼線の材料である線材、更には
鋼棒の分野に関するものであり、特に高強度、高延性、
高加工性を有する材料を、その有利な方法と共に提案し
ようとするものである。
中、低炭素鋼の鋼線や、鋼線の材料である線材、更には
鋼棒の分野に関するものであり、特に高強度、高延性、
高加工性を有する材料を、その有利な方法と共に提案し
ようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】中、低炭素の線材、棒鋼は、例えば、蛇
かご用ワイヤー、高力ボルト（80kgf/mm2 、100 kgf/mm
2 ）やＰＣ鋼棒に使用される。これらの用途において
は、強度および延性などに優れることが肝要であり、特
に、ある程度の高強度化を得ながら、延性、靱性に優れ
る材料の要求が強い。
かご用ワイヤー、高力ボルト（80kgf/mm2 、100 kgf/mm
2 ）やＰＣ鋼棒に使用される。これらの用途において
は、強度および延性などに優れることが肝要であり、特
に、ある程度の高強度化を得ながら、延性、靱性に優れ
る材料の要求が強い。
【０００３】このような中低炭素鋼の鋼線に関して、高
強度、高延性の鋼線を製造する方法が特公平２−３３７
７２号公報に開示されている。この特公平２−３３７７
２号公報に記載された発明は、鋼線の素材となる線材に
ついて、針状マルテンサイト、ベイナイトまたはこれら
の混合組織からなる低温変態生成相が、フェライト相に
対して所定体積分率でフェライト相中に分散されてなる
複合組織の線材を用いることとし、この線材に高い減面
率での冷間伸線を加熱処理と組み合わせて行う方法であ
る。つまり、所定組織の線材を用いることによって線材
の加工限界を高め、これにより二次加工における加工度
を高めて3000Ｎ／mm2 前後の引張り強さを有する高い強
度の鋼線を得ている。しかし、この特公平２−３３７７
２号公報の発明は、鋼線を得る際に高強度を得べく、高
い加工率の伸線加工を施しているため、得られる金属線
の径は当然に小さくなるのであって、上記公報では線径
が概ね数百μm 乃至数十μm といった極細鋼線を製造す
るものである。なお、一般的な高強度鋼線の強度レベル
は ５mmφのピアノ線で2000Ｎ／mm2、１mmφのもので
最大2500Ｎ／mm2 程度が得られているが、延性に劣るこ
とが問題となる。
強度、高延性の鋼線を製造する方法が特公平２−３３７
７２号公報に開示されている。この特公平２−３３７７
２号公報に記載された発明は、鋼線の素材となる線材に
ついて、針状マルテンサイト、ベイナイトまたはこれら
の混合組織からなる低温変態生成相が、フェライト相に
対して所定体積分率でフェライト相中に分散されてなる
複合組織の線材を用いることとし、この線材に高い減面
率での冷間伸線を加熱処理と組み合わせて行う方法であ
る。つまり、所定組織の線材を用いることによって線材
の加工限界を高め、これにより二次加工における加工度
を高めて3000Ｎ／mm2 前後の引張り強さを有する高い強
度の鋼線を得ている。しかし、この特公平２−３３７７
２号公報の発明は、鋼線を得る際に高強度を得べく、高
い加工率の伸線加工を施しているため、得られる金属線
の径は当然に小さくなるのであって、上記公報では線径
が概ね数百μm 乃至数十μm といった極細鋼線を製造す
るものである。なお、一般的な高強度鋼線の強度レベル
は ５mmφのピアノ線で2000Ｎ／mm2、１mmφのもので
最大2500Ｎ／mm2 程度が得られているが、延性に劣るこ
とが問題となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】中低炭素鋼の鋼線にお
いて、ピアノ線ほどの高強度でなくとも、従来の合金組
成から期待される以上の強度が得られる技術に対する基
本的な要望が依然として存在している。そのような高強
度鋼線においても、延性に優れていることへの要請は強
く、高強度で延性に優れるという、両立し難い特性を兼
ね備えた鋼線が望まれるところである。
いて、ピアノ線ほどの高強度でなくとも、従来の合金組
成から期待される以上の強度が得られる技術に対する基
本的な要望が依然として存在している。そのような高強
度鋼線においても、延性に優れていることへの要請は強
く、高強度で延性に優れるという、両立し難い特性を兼
ね備えた鋼線が望まれるところである。
【０００５】また、鋼線ばかりでなく、線材（鋼線素
材）においても高強度で延性等に優れているならば、こ
の線材を材料とした鋼線等の二次加工製品も高強度、延
性等の優れた機械的性質が得られ易いため、線材の分野
においても、高強度や高延性の線材を得ること求められ
ている。更に、棒鋼の分野や、条鋼の分野においても高
強度で延性に優れる材料が得られるならば、新たな用途
開拓も可能となるため、このような材料が望まれている
ところである。
材）においても高強度で延性等に優れているならば、こ
の線材を材料とした鋼線等の二次加工製品も高強度、延
性等の優れた機械的性質が得られ易いため、線材の分野
においても、高強度や高延性の線材を得ること求められ
ている。更に、棒鋼の分野や、条鋼の分野においても高
強度で延性に優れる材料が得られるならば、新たな用途
開拓も可能となるため、このような材料が望まれている
ところである。
【０００６】そこで、この発明は、均質な組織によって
高強度化および高延性化を達成した、新規な鋼線、線材
及び棒鋼を提案することを目的とする。
高強度化および高延性化を達成した、新規な鋼線、線材
及び棒鋼を提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の要旨構成は次
のとおりである。 ・ フェライトを主相とし、平均フェライト粒径が２μ
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満である
ことを特徴とする超微細粒を有する鋼線。 ・ フェライトを主相とし、平均フェライト粒径が２μ
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満である
ことを特徴とする超微細粒を有する線材。 ・ フェライトを主相とし、平均フェライト粒径が２μ
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満である
ことを特徴とする超微細粒を有する棒鋼。 ・ フェライトを主相とし、平均フェライト粒径が２μ
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満である
ことを特徴とする超微細粒を有する条鋼。 ・線材に伸線加工を施す際、動的再結晶域での加工を５
回以上行うことを特徴とする超微細粒を有する鋼線の製
造方法。 ・ 線材用素材に熱間加工を施す際、動的再結晶域での
加工を連続して５回以上行うことを特徴とする超微細粒
を有する線材の製造方法。 ・ 棒鋼用素材に熱間加工を施す際、動的再結晶域での
加工を連続して５回以上行うことを特徴とする超微細粒
を有する棒鋼の製造方法。 この発明の鋼線、線材は、Ｃ：0.05〜0.15wt％、Si：2.
0 wt％以下、Mn：1.0wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、
Ｓ：0.05wt％以下を含み、残部は実質的に鉄の組成を代
表組成として挙げることができ、また、棒鋼において
は、Ｃ：0.05〜0.35wt％、Si：2.0 wt％以下、Mn：1.0
wt％以下、Ｓ：0.05wt％以下を含有し、残部は実質的に
鉄の組成を代表組成として挙げることができる。
のとおりである。 ・ フェライトを主相とし、平均フェライト粒径が２μ
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満である
ことを特徴とする超微細粒を有する鋼線。 ・ フェライトを主相とし、平均フェライト粒径が２μ
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満である
ことを特徴とする超微細粒を有する線材。 ・ フェライトを主相とし、平均フェライト粒径が２μ
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満である
ことを特徴とする超微細粒を有する棒鋼。 ・ フェライトを主相とし、平均フェライト粒径が２μ
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満である
ことを特徴とする超微細粒を有する条鋼。 ・線材に伸線加工を施す際、動的再結晶域での加工を５
回以上行うことを特徴とする超微細粒を有する鋼線の製
造方法。 ・ 線材用素材に熱間加工を施す際、動的再結晶域での
加工を連続して５回以上行うことを特徴とする超微細粒
を有する線材の製造方法。 ・ 棒鋼用素材に熱間加工を施す際、動的再結晶域での
加工を連続して５回以上行うことを特徴とする超微細粒
を有する棒鋼の製造方法。 この発明の鋼線、線材は、Ｃ：0.05〜0.15wt％、Si：2.
0 wt％以下、Mn：1.0wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、
Ｓ：0.05wt％以下を含み、残部は実質的に鉄の組成を代
表組成として挙げることができ、また、棒鋼において
は、Ｃ：0.05〜0.35wt％、Si：2.0 wt％以下、Mn：1.0
wt％以下、Ｓ：0.05wt％以下を含有し、残部は実質的に
鉄の組成を代表組成として挙げることができる。
【０００８】この発明において、フェライト粒のアスペ
クト比とは、フェライト粒の長径と短径との比をいう。
実用上は、フェライト粒は加工方向に伸びるので、加工
方向断面上の長径と短径の比で代用される。また、この
発明において、フェライト粒の平均粒径は、常法に従
い、加工方向断面における平均粒径とする。また、この
発明における主相とは、フェライト相が体積分率で50％
以上有することをいう。
クト比とは、フェライト粒の長径と短径との比をいう。
実用上は、フェライト粒は加工方向に伸びるので、加工
方向断面上の長径と短径の比で代用される。また、この
発明において、フェライト粒の平均粒径は、常法に従
い、加工方向断面における平均粒径とする。また、この
発明における主相とは、フェライト相が体積分率で50％
以上有することをいう。
【０００９】
【発明の実施の形態】さて、発明者らは、高強度で延性
に優れる鋼線を得べく結晶粒の微細化に着目して鋭意研
究を重ねた結果、線材を熱間加工する際、Ar3 変態点以
上の動的再結晶域での加工を５回以上連続して繰り返す
ことにより、フェライトを超微細粒にすることができる
ことを見出した。しかも、そのフェライト粒のアスペク
ト比が1.5 未満であるため、機械的特性の異方性も解消
されることを併せて見出した。このようにフェライト粒
が微細かつ、球状になるのは、おそらく、動的再結晶に
より結晶粒が生成し、成長しようとするときに加工を繰
り返されるために、従来では得られなかったような超微
細な結晶粒が得られ、かつ加工による変形をほとんど受
けないためにアスペクト比が小さいものと考えられる。
に優れる鋼線を得べく結晶粒の微細化に着目して鋭意研
究を重ねた結果、線材を熱間加工する際、Ar3 変態点以
上の動的再結晶域での加工を５回以上連続して繰り返す
ことにより、フェライトを超微細粒にすることができる
ことを見出した。しかも、そのフェライト粒のアスペク
ト比が1.5 未満であるため、機械的特性の異方性も解消
されることを併せて見出した。このようにフェライト粒
が微細かつ、球状になるのは、おそらく、動的再結晶に
より結晶粒が生成し、成長しようとするときに加工を繰
り返されるために、従来では得られなかったような超微
細な結晶粒が得られ、かつ加工による変形をほとんど受
けないためにアスペクト比が小さいものと考えられる。
【００１０】上記のような平均のフェライト粒径が２μ
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満である
鋼線は、結晶粒が微細であるから、強度、じん性、延性
などの機械的特性が特に優れているばかりでなく、その
異方性も少ない。
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満である
鋼線は、結晶粒が微細であるから、強度、じん性、延性
などの機械的特性が特に優れているばかりでなく、その
異方性も少ない。
【００１１】なお、強度と延性を両立する手法として組
織の細粒化が知られ、この細粒化には伸線加工の加工量
を増加する方法が有効であるが、このような従来技術で
は細粒化が十分ではないので、強度、延性も不十分であ
るばかりか、伸線加工の加工量の増大により、却って延
性が劣化する場合もみられた。これに対し、この発明で
は、平均フェライト粒径２μm 未満という、極微細な粒
を得ているため、優れた強度、延性が得られる。図１に
線材におけるフェライト粒径と降伏強度及び延性との関
係を示す。ここで、粒径２μm 未満の線材は、この発明
の方法により製造した。
織の細粒化が知られ、この細粒化には伸線加工の加工量
を増加する方法が有効であるが、このような従来技術で
は細粒化が十分ではないので、強度、延性も不十分であ
るばかりか、伸線加工の加工量の増大により、却って延
性が劣化する場合もみられた。これに対し、この発明で
は、平均フェライト粒径２μm 未満という、極微細な粒
を得ているため、優れた強度、延性が得られる。図１に
線材におけるフェライト粒径と降伏強度及び延性との関
係を示す。ここで、粒径２μm 未満の線材は、この発明
の方法により製造した。
【００１２】上記の知見から、更に、線材や棒鋼を熱間
加工により製造する際においても、その熱間加工時に、
動的再結晶域での加工を連続して５回以上行うことによ
り、フェライトを主相とし、平均フェライト粒径が２μ
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満での超
微細粒を有する線材や棒鋼が得られることを見いだし
た。
加工により製造する際においても、その熱間加工時に、
動的再結晶域での加工を連続して５回以上行うことによ
り、フェライトを主相とし、平均フェライト粒径が２μ
m 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5 未満での超
微細粒を有する線材や棒鋼が得られることを見いだし
た。
【００１３】かかる超微細粒を有する線材や棒鋼は、高
強度かつ高延性、高靱性を有するため、これらを素材と
した二次加工製品（鋼線）も高強度かつ高延性、高靱性
を有することができ、しかも、粒径が２μm 以上の鋼線
に比べて粒界面積が大きいため、固溶Ｃが結晶粒界に多
くトラップされる。したがって、その後の伸線加工時に
かかる固溶Ｃが粒内に拡散して転位を固着するために更
なる高強度が得られるのである。また、例えばＰＣ鋼棒
などとして、そのまま用いても優れた機械的性質を発揮
することができる。
強度かつ高延性、高靱性を有するため、これらを素材と
した二次加工製品（鋼線）も高強度かつ高延性、高靱性
を有することができ、しかも、粒径が２μm 以上の鋼線
に比べて粒界面積が大きいため、固溶Ｃが結晶粒界に多
くトラップされる。したがって、その後の伸線加工時に
かかる固溶Ｃが粒内に拡散して転位を固着するために更
なる高強度が得られるのである。また、例えばＰＣ鋼棒
などとして、そのまま用いても優れた機械的性質を発揮
することができる。
【００１４】以上のような特質を具備するこの発明に従
う鋼線、中低炭素鋼線として、幅広い分野、用途に適用
することが可能である。したがって、フェライト単相又
は第２相として少量のパーライトないしはセメンタイト
を含有する組織になる鋼線ばかりでなく、複合組織を有
する鋼線にも適用することができる。
う鋼線、中低炭素鋼線として、幅広い分野、用途に適用
することが可能である。したがって、フェライト単相又
は第２相として少量のパーライトないしはセメンタイト
を含有する組織になる鋼線ばかりでなく、複合組織を有
する鋼線にも適用することができる。
【００１５】この発明の鋼線、線材の成分組成は、従来
から鋼線、線材として用いられている成分組成範囲であ
れば良いが、代表的な組成範囲を挙げると次のとおりで
ある。Ｃ：0.05〜0.15wt％、Si：2.0 wt％以下、Mn：1.
0 wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.05wt％以下を含
み、残部は実質的に鉄の組成。これらの成分組成によ
り、微細なフェライト粒を有するフェライト−パーライ
トの組織が得られる。
から鋼線、線材として用いられている成分組成範囲であ
れば良いが、代表的な組成範囲を挙げると次のとおりで
ある。Ｃ：0.05〜0.15wt％、Si：2.0 wt％以下、Mn：1.
0 wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.05wt％以下を含
み、残部は実質的に鉄の組成。これらの成分組成によ
り、微細なフェライト粒を有するフェライト−パーライ
トの組織が得られる。
【００１６】（Ｃ：0.05〜0.15wt％、Ｃは、鋼線、線材
の強度を向上させるのに特に有利な成分であり、必要な
強度を得るために0.05wt％以上を含有させることが好ま
しい。また、Ｃ量が0.05wt％に満たないと、結晶粒が粗
大化し、この発明で目的とするフェラト平均結晶粒径２
μm 以下が達成できないこともある。一方、0.15wt％を
超えるような多量添加では、過剰なセメンタイトが生
じ、延性が劣化して、加工時に破断することもあるの
で、0.15wt％程度以下にすることが好ましい。
の強度を向上させるのに特に有利な成分であり、必要な
強度を得るために0.05wt％以上を含有させることが好ま
しい。また、Ｃ量が0.05wt％に満たないと、結晶粒が粗
大化し、この発明で目的とするフェラト平均結晶粒径２
μm 以下が達成できないこともある。一方、0.15wt％を
超えるような多量添加では、過剰なセメンタイトが生
じ、延性が劣化して、加工時に破断することもあるの
で、0.15wt％程度以下にすることが好ましい。
【００１７】（Si：2.0 wt％以下）Siは、フェライトに
固溶し、固溶強化により強度が上昇し、また、γ→α変
態に際し、フェライト分率を増加させ、更に、固溶体と
してα結晶粒界の移動を妨げ、微細化に寄与する。しか
し、２wt％を超えて含有すると動的再結晶が起こりにく
いうえ、延性も劣化する。
固溶し、固溶強化により強度が上昇し、また、γ→α変
態に際し、フェライト分率を増加させ、更に、固溶体と
してα結晶粒界の移動を妨げ、微細化に寄与する。しか
し、２wt％を超えて含有すると動的再結晶が起こりにく
いうえ、延性も劣化する。
【００１８】（Mn：1.0 wt％以下）Mnは、鋼線や線材の
強度を向上させるために有用であり、また、有害な固溶
ＳをMnS として無害化する作用を有するが、あまりに多
量の添加はパーライトの分率を多くし鋼が硬化して延性
を劣化させ、また介在物が多くなって伸線性が低下する
ので上限を1.0 wt％とする。
強度を向上させるために有用であり、また、有害な固溶
ＳをMnS として無害化する作用を有するが、あまりに多
量の添加はパーライトの分率を多くし鋼が硬化して延性
を劣化させ、また介在物が多くなって伸線性が低下する
ので上限を1.0 wt％とする。
【００１９】（Ｐ：0.05wt％以下）Ｐは、粒界に偏析
し、加工性や脆性劣化の原因となるため、上限は0.05wt
％とする。 （Ｓ：0.05wt％以下）Ｓは非金属介在物を形成する有害
な成分であり、異方性を助長するため、できるだけ少な
くする方が好ましいことから、上限を0.05wt％とする。
し、加工性や脆性劣化の原因となるため、上限は0.05wt
％とする。 （Ｓ：0.05wt％以下）Ｓは非金属介在物を形成する有害
な成分であり、異方性を助長するため、できるだけ少な
くする方が好ましいことから、上限を0.05wt％とする。
【００２０】以上の成分の他、所望の強度に応じ、Ti、
Nb、Cu等の以下の成分を含有させることができる。Ti、
Nb、Ｖ、Moは、炭窒化物を形成して結晶粒を微細化する
ため、２μm 未満という超微細な組織を得るこの発明に
おいても有用な成分であり、また、析出強化により強度
を向上させる作用もある。これらの作用を発揮させるた
めには、0.01wt％以上を含有されるのが好ましく、あま
りに多量の添加では、作用が飽和する他にコストアップ
の要因になるので、上限は0.3 wt％、より好ましくは0.
1 wt％以下とする。
Nb、Cu等の以下の成分を含有させることができる。Ti、
Nb、Ｖ、Moは、炭窒化物を形成して結晶粒を微細化する
ため、２μm 未満という超微細な組織を得るこの発明に
おいても有用な成分であり、また、析出強化により強度
を向上させる作用もある。これらの作用を発揮させるた
めには、0.01wt％以上を含有されるのが好ましく、あま
りに多量の添加では、作用が飽和する他にコストアップ
の要因になるので、上限は0.3 wt％、より好ましくは0.
1 wt％以下とする。
【００２１】Cr、Cu、NiもMn同様に強化成分として必要
に応じて含有させることができるが、あまりに多量の添
加ではかえって強度−延性バランスを劣化させるので上
限は1.0 wt％程度とする。なお、その作用効果を十分に
発揮させるためには、0.01wt％程度は含有させるのが好
ましい。
に応じて含有させることができるが、あまりに多量の添
加ではかえって強度−延性バランスを劣化させるので上
限は1.0 wt％程度とする。なお、その作用効果を十分に
発揮させるためには、0.01wt％程度は含有させるのが好
ましい。
【００２２】Ca、REM 、Ｂは、硫化物の形状制御や粒界
強度の上昇を通じて加工性を改善する効果があるため、
必要に応じて含有させることができるが、過剰な添加で
は清浄性や再結晶性に悪影響を及ぼすおそれがあるの
で、0.01wt％程度以下が好ましい。
強度の上昇を通じて加工性を改善する効果があるため、
必要に応じて含有させることができるが、過剰な添加で
は清浄性や再結晶性に悪影響を及ぼすおそれがあるの
で、0.01wt％程度以下が好ましい。
【００２３】次に、この発明の棒鋼の成分組成は、従来
から棒鋼として用いられている成分組成範囲であれば良
いが、例えば、ＰＣ鋼棒の用途に好適な組成範囲を挙げ
ると次のとおりである。Ｃ：0.05〜0.35wt％、Si：2.0
wt％以下、、Mn：1.0 wt％以下、Ｓ：0.05wt％以下を含
有し、残部は実質的に鉄の組成。これらの成分組成によ
り、超微細なフェライト粒を有する、フェライト−パー
ライトの組織が得られる。
から棒鋼として用いられている成分組成範囲であれば良
いが、例えば、ＰＣ鋼棒の用途に好適な組成範囲を挙げ
ると次のとおりである。Ｃ：0.05〜0.35wt％、Si：2.0
wt％以下、、Mn：1.0 wt％以下、Ｓ：0.05wt％以下を含
有し、残部は実質的に鉄の組成。これらの成分組成によ
り、超微細なフェライト粒を有する、フェライト−パー
ライトの組織が得られる。
【００２４】（Ｃ：0.05〜0.35wt％）Ｃは、強度を向上
させる成分であるため、0.05wt％以上を含有させるが、
0.35wt％を超えるような多量の添加では、加工性が劣化
するので、0.05〜0.35wt％程度にすることが好ましい。
させる成分であるため、0.05wt％以上を含有させるが、
0.35wt％を超えるような多量の添加では、加工性が劣化
するので、0.05〜0.35wt％程度にすることが好ましい。
【００２５】（Si：2.0 wt％以下）Siはi は、フェライ
トに固溶し、固溶強化により強度が上昇し、また、γ→
α変態に際し、フェライト分率を増加させ、更に、固溶
体としてα結晶粒界の移動を妨げ、微細化に寄与する。
しかし、２wt％を超えて含有すると動的再結晶が起こり
にくいうえ、延性も劣化する。
トに固溶し、固溶強化により強度が上昇し、また、γ→
α変態に際し、フェライト分率を増加させ、更に、固溶
体としてα結晶粒界の移動を妨げ、微細化に寄与する。
しかし、２wt％を超えて含有すると動的再結晶が起こり
にくいうえ、延性も劣化する。
【００２６】（Mn：1.0 wt％以下）Mnは棒鋼の強度を向
上させるために有用であり、また、有害な固溶ＳをMnS
として無害化する作用を有するが、あまりに多量の添加
はパーライトの分率を多くし鋼が硬化して延性を劣化さ
せ、また介在物が多くなって加工性が低下するので上限
を1.0 wt％とする。
上させるために有用であり、また、有害な固溶ＳをMnS
として無害化する作用を有するが、あまりに多量の添加
はパーライトの分率を多くし鋼が硬化して延性を劣化さ
せ、また介在物が多くなって加工性が低下するので上限
を1.0 wt％とする。
【００２７】（Ｓ：0.05wt％以下）Ｓは非金属介在物を
形成する有害な成分であり、異方性を助長するため、で
きるだけ少なくする方が好ましいことから、上限を0.05
wt％とする。
形成する有害な成分であり、異方性を助長するため、で
きるだけ少なくする方が好ましいことから、上限を0.05
wt％とする。
【００２８】上記以外の成分は、次のとおりである。
【００２９】Ｐは、粒界に偏析し、加工性や脆性劣化の
原因となるため、上限は0.05wt％とする。Ti、Nb、Ｖ、
Moは、炭窒化物を形成して結晶粒を微細化するため、２
μm 以下という超微細な組織を得るこの発明において有
用な成分であり、また、析出強化により強度を向上させ
る作用もある。これらの作用を発揮させるためには、0.
01wt％以上を含有されるのが好ましく、あまりに多量の
添加では、作用が飽和する他にコストアップの要因にな
るので、上限は1.0 wt％、より好ましくは0.5 wt％以下
とする。
原因となるため、上限は0.05wt％とする。Ti、Nb、Ｖ、
Moは、炭窒化物を形成して結晶粒を微細化するため、２
μm 以下という超微細な組織を得るこの発明において有
用な成分であり、また、析出強化により強度を向上させ
る作用もある。これらの作用を発揮させるためには、0.
01wt％以上を含有されるのが好ましく、あまりに多量の
添加では、作用が飽和する他にコストアップの要因にな
るので、上限は1.0 wt％、より好ましくは0.5 wt％以下
とする。
【００３０】Cr、Cu、NiもMn同様に強化成分として必要
に応じて含有させることができるが、あまりに多量の添
加ではかえって強度−延性バランスを劣化させるので上
限はCuは3.0 wt％、NiやCrは1.0 wt％程度とする。な
お、その作用効果を十分に発揮させるためには、0.01wt
％程度は含有させるのが好ましい。Ca、REM 、Ｂは、硫
化物の形状制御や粒界強度の上昇を通じて加工性を改善
する効果があるため、必要に応じて含有させることがで
きるが、過剰な添加では清浄性や再結晶性に悪影響を及
ぼすおそれがあるので、0.01wt％程度以下が好ましい。
に応じて含有させることができるが、あまりに多量の添
加ではかえって強度−延性バランスを劣化させるので上
限はCuは3.0 wt％、NiやCrは1.0 wt％程度とする。な
お、その作用効果を十分に発揮させるためには、0.01wt
％程度は含有させるのが好ましい。Ca、REM 、Ｂは、硫
化物の形状制御や粒界強度の上昇を通じて加工性を改善
する効果があるため、必要に応じて含有させることがで
きるが、過剰な添加では清浄性や再結晶性に悪影響を及
ぼすおそれがあるので、0.01wt％程度以下が好ましい。
【００３１】上述のような所定の成分組成に調製した出
発材に熱間加工を施して、鋼線、線材、棒鋼を製造す
る。熱間加工は、この発明の鋼材を製造するうえで最も
重要な点である。すなわち、鋼線を製造する場合におい
ては、熱間加工を、Ar3 変態点以上の動的再結晶域で、
５回以上の熱間加工にて行うことが、この発明で所期し
たフェライト平均結晶粒径２μm 未満、アスペクト比1.
5 未満の組織を得るために肝要である。ここで、動的再
結晶域での加工は、次式
発材に熱間加工を施して、鋼線、線材、棒鋼を製造す
る。熱間加工は、この発明の鋼材を製造するうえで最も
重要な点である。すなわち、鋼線を製造する場合におい
ては、熱間加工を、Ar3 変態点以上の動的再結晶域で、
５回以上の熱間加工にて行うことが、この発明で所期し
たフェライト平均結晶粒径２μm 未満、アスペクト比1.
5 未満の組織を得るために肝要である。ここで、動的再
結晶域での加工は、次式
【数１】 で表される数値で定義して、Ｚ≧1019となる範囲で達成
できる。かかる動的再結晶域での熱間加工を加えるに
は、例えば、連続圧延機での熱間加工の際に、素材の温
度低下を極力防止しながら連続する５回以上での圧延を
加えることが有効であり、その際、その最初の圧延機の
入側と最後の圧延機の出側の鋼線の温度差が60℃以下、
より好ましくは30℃以下にすると良い。
できる。かかる動的再結晶域での熱間加工を加えるに
は、例えば、連続圧延機での熱間加工の際に、素材の温
度低下を極力防止しながら連続する５回以上での圧延を
加えることが有効であり、その際、その最初の圧延機の
入側と最後の圧延機の出側の鋼線の温度差が60℃以下、
より好ましくは30℃以下にすると良い。
【００３２】良好なアスペクト比を得るためには、動的
再結晶域での熱間圧延は、最終の圧延機を含むことが好
ましい。また、容易に動的再結晶域での加工を実現する
ために、Ar3 変態点直上で、圧下を加えるのが望まし
い。動的再結晶域での圧延加工の圧下率は、合計で60％
以上が好ましい。これは、動的再結晶による細粒化を十
分進行させるためであり、圧下率が60％に満たないと、
目的のフェライト粒径を安定して得るのが困難になり、
また、アスペクト比が増大する傾向を示す。
再結晶域での熱間圧延は、最終の圧延機を含むことが好
ましい。また、容易に動的再結晶域での加工を実現する
ために、Ar3 変態点直上で、圧下を加えるのが望まし
い。動的再結晶域での圧延加工の圧下率は、合計で60％
以上が好ましい。これは、動的再結晶による細粒化を十
分進行させるためであり、圧下率が60％に満たないと、
目的のフェライト粒径を安定して得るのが困難になり、
また、アスペクト比が増大する傾向を示す。
【００３３】線材、棒鋼を製造する際は、熱間加工を施
す際、動的再結晶域での加工を連続して５回以上行うこ
とが肝要である。すなわち、これらの鋼材を製造する場
合においては、熱間圧延などの熱間加工を、Ar3 変態点
以上の動的再結晶域で、連続した５回以上の加工工程
（圧延）にて行うことが、この発明で所期したフェライ
ト平均結晶粒径２μm 未満、アスペクト比1.5 未満の組
織を得るために肝要である。ここで、動的再結晶域での
加工は、次式
す際、動的再結晶域での加工を連続して５回以上行うこ
とが肝要である。すなわち、これらの鋼材を製造する場
合においては、熱間圧延などの熱間加工を、Ar3 変態点
以上の動的再結晶域で、連続した５回以上の加工工程
（圧延）にて行うことが、この発明で所期したフェライ
ト平均結晶粒径２μm 未満、アスペクト比1.5 未満の組
織を得るために肝要である。ここで、動的再結晶域での
加工は、次式
【数２】 で表される数値で定義して、Ｚ≧1019となる範囲で達成
できる。かかる動的再結晶域での熱間加工を加えるに
は、例えば、連続する圧延スタンドでの熱間加工におい
て、圧延素材の温度低下を極力防止しながら連続する５
回以上での加工を加えることが有効であり、その際、そ
の最初の圧延機の入側と最後の圧延機の出側の鋼線の温
度差が60℃以下、より好ましくは30℃以下にすると良
い。例えば、ＰＣ鋼棒を製造する際には、連続ロール伸
線により熱間加工を行う。良好なアスペクト比を得るた
めには、動的再結晶域での熱間加工は、最終の圧延スタ
ンドを含むことが好ましい。また、容易に動的再結晶域
での加工を実現するために、Ar3 変態点直上で、圧下を
加えるのが望ましい。動的再結晶域での熱間加工の圧下
率は、合計で60％以上が好ましい。これは、動的再結晶
による細粒化を十分進行させるためであり、圧下率が60
％に満たないと、目的のフェライト粒径を安定して得る
のが困難になり、また、アスペクト比が増大する傾向を
示す。
できる。かかる動的再結晶域での熱間加工を加えるに
は、例えば、連続する圧延スタンドでの熱間加工におい
て、圧延素材の温度低下を極力防止しながら連続する５
回以上での加工を加えることが有効であり、その際、そ
の最初の圧延機の入側と最後の圧延機の出側の鋼線の温
度差が60℃以下、より好ましくは30℃以下にすると良
い。例えば、ＰＣ鋼棒を製造する際には、連続ロール伸
線により熱間加工を行う。良好なアスペクト比を得るた
めには、動的再結晶域での熱間加工は、最終の圧延スタ
ンドを含むことが好ましい。また、容易に動的再結晶域
での加工を実現するために、Ar3 変態点直上で、圧下を
加えるのが望ましい。動的再結晶域での熱間加工の圧下
率は、合計で60％以上が好ましい。これは、動的再結晶
による細粒化を十分進行させるためであり、圧下率が60
％に満たないと、目的のフェライト粒径を安定して得る
のが困難になり、また、アスペクト比が増大する傾向を
示す。
【００３４】熱間加工後の鋼線、線材、棒鋼は、常法に
従って処理を行う。この発明の線材は、高強度で加工性
が良く、しかも靱性に優れているので、その後の冷間伸
線工程により、高強度鋼線を製造することができる。以
上、この発明を、条鋼のなかでも中、低炭素鋼の鋼線
や、鋼線の材料である線材、更には鋼棒に基づいて説明
したが、この発明は、条鋼のうち、形鋼にも適用するこ
とができ、この場合にも、熱間圧延の際、動的再結晶域
での圧下を連続する５スタンド以上で行うことにより、
超微細フェライト粒を有する形鋼を製造することがで
き、そのような超微細粒を有する形鋼は、高強度で延
性、靱性に優れている。
従って処理を行う。この発明の線材は、高強度で加工性
が良く、しかも靱性に優れているので、その後の冷間伸
線工程により、高強度鋼線を製造することができる。以
上、この発明を、条鋼のなかでも中、低炭素鋼の鋼線
や、鋼線の材料である線材、更には鋼棒に基づいて説明
したが、この発明は、条鋼のうち、形鋼にも適用するこ
とができ、この場合にも、熱間圧延の際、動的再結晶域
での圧下を連続する５スタンド以上で行うことにより、
超微細フェライト粒を有する形鋼を製造することがで
き、そのような超微細粒を有する形鋼は、高強度で延
性、靱性に優れている。
【００３５】
（実施例１）Ｃ：0.25wt％、Si：0.4 wt％、Mn：0.79wt
％、Ｐ：0.015 wt％、Ｓ：0.008 wt％を含み、残部は実
質的に鉄の組成になる線材を用意した。この線材を減面
率：20％の熱間加工を７スタンドの連続圧延機により、
最初の圧延機の入側の鋼線の温度が850 ℃、最後の圧延
機の出側の鋼線の温度が820 ℃の条件で施し（合計減面
率：78％）、φ9.0 mmの鋼線を得た。また、比較鋼とし
て、同じ材料を、圧延機入り側温度970 ℃、出側温度90
0 ℃の条件で鋼線とした。かくして得られた鋼線の断面
組織を走査型電子顕微鏡で観察して粒径を測定するとと
もに、その径方向における硬さ、長手方向における強度
及び延性について評価した。その測定および評価結果を
表１に示す。なお、強度及び延性は、通常の引張試験に
よる引張強さで評価した。
％、Ｐ：0.015 wt％、Ｓ：0.008 wt％を含み、残部は実
質的に鉄の組成になる線材を用意した。この線材を減面
率：20％の熱間加工を７スタンドの連続圧延機により、
最初の圧延機の入側の鋼線の温度が850 ℃、最後の圧延
機の出側の鋼線の温度が820 ℃の条件で施し（合計減面
率：78％）、φ9.0 mmの鋼線を得た。また、比較鋼とし
て、同じ材料を、圧延機入り側温度970 ℃、出側温度90
0 ℃の条件で鋼線とした。かくして得られた鋼線の断面
組織を走査型電子顕微鏡で観察して粒径を測定するとと
もに、その径方向における硬さ、長手方向における強度
及び延性について評価した。その測定および評価結果を
表１に示す。なお、強度及び延性は、通常の引張試験に
よる引張強さで評価した。
【００３６】
【表１】
【００３７】（実施例２）Ｃ：0.12wt％、Si：0.50wt
％、Mn：0.35wt％、Ｐ：0.017 wt％、Ｓ：0.013 wt％を
含み、残部は実質的に鉄の組成になる線材用素材を900
℃に加熱したのち、粗圧延、中間圧延を施したのち、仕
上げ圧延機で圧延するに際して、圧延加工を８スタンド
の連続圧延機により、最初の圧延機の入側の材料の温度
が840 ℃、最後の圧延機の出側の材料の温度が860 ℃の
条件で施し（合計減面率：81％）、φ10mmの線材を得
た。また、比較鋼として、同じ材料を、圧延機入り側温
度970 ℃、出側温度900 ℃の条件で線材とした。かくし
て得られた線材の断面組織を走査型電子顕微鏡で観察し
て粒径を測定するとともに、その長手方向における強
度、延性及び靱性について評価した。その測定および評
価結果を表２に示す。
％、Mn：0.35wt％、Ｐ：0.017 wt％、Ｓ：0.013 wt％を
含み、残部は実質的に鉄の組成になる線材用素材を900
℃に加熱したのち、粗圧延、中間圧延を施したのち、仕
上げ圧延機で圧延するに際して、圧延加工を８スタンド
の連続圧延機により、最初の圧延機の入側の材料の温度
が840 ℃、最後の圧延機の出側の材料の温度が860 ℃の
条件で施し（合計減面率：81％）、φ10mmの線材を得
た。また、比較鋼として、同じ材料を、圧延機入り側温
度970 ℃、出側温度900 ℃の条件で線材とした。かくし
て得られた線材の断面組織を走査型電子顕微鏡で観察し
て粒径を測定するとともに、その長手方向における強
度、延性及び靱性について評価した。その測定および評
価結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】次にこれらの線材を素材として、この線材
を１ダイス当たりの減面率：約20％の伸線加工を６スタ
ンドの連続伸線機により伸線し、（合計減面率：73
％）、φ5.2 mmの鋼線を得た。かくして得られた鋼線の
断面組織を走査型電子顕微鏡で観察して粒径を測定する
とともに、その長手方向における強度、延性について評
価した。その測定および評価結果を表３に示す。
を１ダイス当たりの減面率：約20％の伸線加工を６スタ
ンドの連続伸線機により伸線し、（合計減面率：73
％）、φ5.2 mmの鋼線を得た。かくして得られた鋼線の
断面組織を走査型電子顕微鏡で観察して粒径を測定する
とともに、その長手方向における強度、延性について評
価した。その測定および評価結果を表３に示す。
【００４０】
【表３】
【００４１】（実施例３）Ｃ：0.25wt％、Si：0.30wt
％、Mn：0.76wt％、Ｐ：0.012 wt％、Ｓ：0.010wt％を
含み、残部は実質的に鉄の組成になる線材用素材を950
℃に加熱したのち、粗圧延、中間圧延を施した後、仕上
げ圧延機で圧延するに際して、減面率：18％の圧延加工
を７スタンドの連続圧延機により、最初の圧延機の入側
の材料の温度が830 ℃、最後の圧延機の出側の材料の温
度が800 ℃の条件で施し（合計減面率：76％）、20mmφ
の棒鋼を得た。た、比較鋼として、同じ材料を、圧延機
入り側温度970 ℃、出側温度900 ℃の条件で棒鋼とし
た。かくして得られた棒鋼の断面組織を走査型電子顕微
鏡で観察して粒径を測定するとともに、その長手方向に
おける強度、及び延性について評価した。その測定およ
び評価結果を表４に示す。
％、Mn：0.76wt％、Ｐ：0.012 wt％、Ｓ：0.010wt％を
含み、残部は実質的に鉄の組成になる線材用素材を950
℃に加熱したのち、粗圧延、中間圧延を施した後、仕上
げ圧延機で圧延するに際して、減面率：18％の圧延加工
を７スタンドの連続圧延機により、最初の圧延機の入側
の材料の温度が830 ℃、最後の圧延機の出側の材料の温
度が800 ℃の条件で施し（合計減面率：76％）、20mmφ
の棒鋼を得た。た、比較鋼として、同じ材料を、圧延機
入り側温度970 ℃、出側温度900 ℃の条件で棒鋼とし
た。かくして得られた棒鋼の断面組織を走査型電子顕微
鏡で観察して粒径を測定するとともに、その長手方向に
おける強度、及び延性について評価した。その測定およ
び評価結果を表４に示す。
【００４２】
【表４】
【００４３】
【発明の効果】この発明によれば、ミクロ的に均質な組
織が得られるため、高強度化そして延性及び靱性の向上
が有利に実現され、諸特性に優れた、鋼線、線材及び棒
鋼を提供できる。
織が得られるため、高強度化そして延性及び靱性の向上
が有利に実現され、諸特性に優れた、鋼線、線材及び棒
鋼を提供できる。
【図１】線材におけるフェライト粒径と降伏強度及び延
性との関係を示す図である。
性との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古君 修 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 岡田 進 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 フェライトを主相とし、平均フェライト
粒径が２μm 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5
未満であることを特徴とする超微細粒を有する鋼線。 - 【請求項２】 フェライトを主相とし、平均フェライト
粒径が２μm 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5
未満であることを特徴とする超微細粒を有する線材。 - 【請求項３】 フェライトを主相とし、平均フェライト
粒径が２μm 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5
未満であることを特徴とする超微細粒を有する棒鋼。 - 【請求項４】 フェライトを主相とし、平均フェライト
粒径が２μm 未満、フェライト粒のアスペクト比が1.5
未満であることを特徴とする超微細粒を有する条鋼。 - 【請求項５】 Ｃ：0.05〜0.15wt％、Si：2.0 wt％以
下、Mn：1.0 wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.05wt
％以下を含み、残部は実質的に鉄の組成になる請求項１
記載の超微細粒を有する鋼線。 - 【請求項６】 Ｃ：0.05〜0.15wt％、Si：2.0 wt％以
下、Mn：1.0 wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.05wt
％以下を含み、残部は実質的に鉄の組成になる請求項２
記載の超微細粒を有する線材。 - 【請求項７】 Ｃ：0.05〜0.35wt％、Si：2.0 wt％以
下、Mn：1.0 wt％、Ｓ：0.05wt％以下を含有し、残部は
実質的に鉄の組成になる請求項３記載の超微細粒を有す
る棒鋼。 - 【請求項８】 線材に伸線加工を施す際、動的再結晶域
での加工を連続して５回以上行うことを特徴とする超微
細粒を有する鋼線の製造方法。 - 【請求項９】 線材用素材に熱間加工を施す際、動的再
結晶域での加工を連続して５回以上行うことを特徴とす
る超微細粒を有する線材の製造方法。 - 【請求項１０】 棒鋼用素材に熱間加工を施す際、動的
再結晶域での加工を連続して５回以上行うことを特徴と
する超微細粒を有する棒鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28954797A JP3463538B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 超微細粒を有する鋼線、線材及び棒鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28954797A JP3463538B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 超微細粒を有する鋼線、線材及び棒鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11124655A true JPH11124655A (ja) | 1999-05-11 |
| JP3463538B2 JP3463538B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=17744666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28954797A Expired - Fee Related JP3463538B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 超微細粒を有する鋼線、線材及び棒鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3463538B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001075186A1 (fr) * | 2000-04-04 | 2001-10-11 | Nippon Steel Corporation | Barre a fil ou barre d'acier laminee a chaud pour utilisation dans des structures de machine pouvant se dispenser de recuit, et procede de fabrication associe |
-
1997
- 1997-10-22 JP JP28954797A patent/JP3463538B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001075186A1 (fr) * | 2000-04-04 | 2001-10-11 | Nippon Steel Corporation | Barre a fil ou barre d'acier laminee a chaud pour utilisation dans des structures de machine pouvant se dispenser de recuit, et procede de fabrication associe |
| US6896746B2 (en) | 2000-04-04 | 2005-05-24 | Nippon Steel Corporation | Hot-rolled steel wire rods and bars usable for machine structural use without annealing and method for producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3463538B2 (ja) | 2003-11-05 |
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