JPH11302729A

JPH11302729A - 高強度鋼線の熱処理方法

Info

Publication number: JPH11302729A
Application number: JP10630898A
Authority: JP
Inventors: Hajime Ishikawa; 肇石川; Atsuhiko Yoshie; 淳彦吉江
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2018-04-16
Also published as: JP4272274B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は伸線直前の熱処理方法によるワイヤ
ーロープ、ＰＣ鋼線、バネ、スチールコード等に使用す
る伸線加工性の優れた高強度鋼線の製造方法に関するも
のである。【解決手段】重量％で、C：0.25〜1.2％、Si：0.01〜
2.0％、Mn：0.3〜1.1％、P：0.02％以下、S：0.01％以
下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物である組織
の70％以上が主としてパーライト、ベイナイトあるはそ
の混合組織である線材で伸線前に600〜750℃の温度領域
に加熱し、該温度域で100ｓ以下の時間保持した後に、
放冷または水冷することを特徴とする伸線工程で表層疵
を平滑化するための熱処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は伸線直前の熱処理方
法によるワイヤーロープ、ＰＣ鋼線、バネ、スチールコ
ード等に使用する伸線加工性の優れた高強度鋼線の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高強度鋼線は伸線時の中間熱処理として
各種のパテンティング、すなわち圧延熱利用の直接パテ
ンティング、鉛パテンテイング、あるいは空気パテンテ
ィングの後、伸線加工等の冷間加工が施され、その後ブ
ルーイング処理あるいは焼入焼戻処理等を経てワイヤー
ロープ、ＰＣ鋼線、バネ、スチールコード等の高強度鋼
線の製造に提供されている。

【０００３】伸線加工性を向上させるための手段として
特公昭47-51684号公報等に示されるように、炭化物ある
いは窒化物を微細化させることによりパテンティング時
のオーステナイト粒を微細化することが広く行われてい
る。

【０００４】しかしながら、このような伸線加工性を向
上させるための手段を施した材料であっても搬送時の取
扱いによって生ずる疵に対しては効果がなく、搬送時の
疵の幾何学形状が伸線加工性低下の要因となるため、伸
線時に疵を平滑化する製造方法が求められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点は、材質面の改善で伸線加工性を向上させても、
搬送時に取り扱いにより疵が生じ鋼表面に幾何学的な凹
凸が生じた場合、中間熱処理まで疵が残り、さらに該材
料を伸線すると耐断線性が劣化する。

【０００６】本発明は搬送時に疵が生じても中間熱処理
前までに鋼表面を平滑化する高強度鋼線の製造方法を提
供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ワイヤーロープ、ＰＣ鋼
線、バネ、スチールコードなどは二次加工メーカで所定
の線径および強度などの材質特性を確保する。製鉄所か
ら二次加工メーカへ搬送する必要があり搬送時に多かれ
少なかれ取り扱い疵が生じ、鋼表面に幾何学的な凹凸が
生じる。

【０００８】伸線加工性の優れた鋼材を使用しても、疵
表面は著しく加工硬化しており、その後の伸線加工でも
疵が消失せず断線の原因となる。このため凸凹した疵の
表層の硬化層に対する伸線前の熱処理によって中間熱処
理前までに伸線によって平滑化する製造方法が必要とさ
れている。

【０００９】本発明者らは搬送時に生じる取り扱い疵を
調査し、熱処理後の疵と伸線時の平滑化の関係を調査
し、以下のことをあきらかにした。焼戻による表層の
疵部の軟化は伸線時の疵の平滑化に効果がある。硬質
組織中の塑性加工を受けた母材組織(パーライト、ベイ
ナイト)では、高温で長時間焼戻すとセメンタイトが球
状化し、伸線時に割れが生ずる。

【００１０】すなわち、焼戻は表層の硬化組織の硬さの
低減により、硬化組織自体の伸線加工性を向上すること
ができる。しかしながら、取扱による疵で塑性加工を受
けた硬化組織では転位密度の増加によりCが拡散しやす
くなり、高温で焼戻すとセメンタイトが粗大に球状化す
る。その後伸線加工を実施すると粗大に球状化したセメ
ンタイトを起点としてボイドの生成による割れが発生し
表層の平滑化が阻害される。

【００１１】よって本発明は、重量％で C ：0.25〜1.2％ Si：0.01〜2.0％ Mn：0.3〜1.1％ P ：0.02％以下 S ：0.01％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物である組織の
70％以上が主としてパーライト、もしくはベイナイトあ
るいはその混合組織である線材で伸線前に600℃〜750℃
の温度領域に加熱し、該温度域で100ｓ以下の時間保持
した後に、放冷または水冷することを特徴とする伸線工
程で表層疵を平滑化するための熱処理方法である。

【００１２】さらに、線材の化学成分として Nb：0.005〜0.05％ Ti：0.005〜0.035％ Al：0.10％以下 V ：0.005〜0.060％ Cu：0.05〜1.0％ Ni：0.05〜1.0％ Cr：0.05〜0.5％ Mo：0.05〜0.35％、 Ca：0.0005〜0.005％ Mg：0.0005〜0.007％ REM：0.0005〜0.005％ B ：0.0005〜0.005％の１種または２種以上を含有することを特徴とする前記
の表層疵を平滑化するための熱処理方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明における伸線加工性に優れ
た高強度鋼線の熱処理方法の限定理由について化学成分
を規定した理由を述べる。

【００１４】C： Cは鋼の強度と延性を支配する基本的
な元素であり、一般に高C化するほど強度が向上する。
強度と焼入性を確保するためには0.25％以上とした。し
かし、1.2％超のCでは鋼表面の塑性変形を受けた組織の
セメンタイトが粗大化し伸線時に割れが発生するため、
上限値を1.2％とした。

【００１５】Si： Siは脱酸元素として0.01％以上添加
する必要がある。また、鋼を固溶強化する。しかし、過
量に添加するとデスケーリングが悪くなり、表層の平滑
化を阻害する。その上限値を2.0％とした。

【００１６】Mn： Mnは脱酸元素として0.2％以上添加
する必要がある。また、焼入性を改善して線材断面内に
均一なパーライトを生成させる効果がある。しかし、1.
1％を超えると効果が飽和するため上限を1.1％とした。

【００１７】P，S： PおよびSは、結晶粒界に偏析し鋼
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の上限を0.02％以下、Sの上限を0.01％以下とし
た。

【００１８】以上は必須元素であるが、必要に応じて以
下の元素を添加する。 Nb，Ti： Nb，Ti，Alは炭化物あるいは窒化物を形成し
て線材の延性を向上させるため１種類ないしは２種類以
上を添加する。Nbの下限は0.005％、Tiは下限は0.005％
である。しかし、Nbは0.05％、Tiは0.035％を超えると
効果が飽和するため、Nbは0.05％、Tiは0.035％を上限
値とする。

【００１９】Al： Alは脱酸元素であり、鋼中のNを固
定し細粒オーステナイトにするため添加する。0.1％を
超えると効果が飽和するため、0.1％を上限値とする。

【００２０】Cu，Ni，Cr，Mo，V： Cu，Ni，CrおよびM
oは鋼の強化作用が大きいため、Cuについては0.05〜1.0
％、Niについては0.05〜1.0％、Crについては0.05〜0.5
％、Moについては0.05〜0.35％、Vについては0.005〜0.
060％の範囲内で１種ないしは２種類以上添加する。

【００２１】Ca，Mg，REM： Ca，MgおよびREMは鋼中で
微細な酸化物を生成しオーステナイトを細粒にするた
め、0.0005％以上添加する。しかし、Caで0.005％、Mg
で0.007％、REMで0.005％超添加すると酸化物が粗大化
し伸線加工性を低下させる。Caについては0.0005〜0.00
5％、Mgについては0.0005〜0.007％、REMについては0.0
005〜0.005％の範囲内で１種ないしは２種類以上添加す
る。

【００２２】B： Bはわずかの添加により焼入性を向上
させる元素であるりその下限値は0.0005％である。0.00
5％より多く添加するとBNとして析出し焼入性の改善効
果は得られなくなる。Bの添加範囲を0.0005〜0.005％と
した。

【００２３】本発明鋼の熱処理条件は、鋼材搬送後に表
層にマルテンサイトが生成した場合、伸線加工前に焼戻
を実施するものである。母材として伸線加工性を確保し
高強度化をはかるためには面積率で70％以上のパーライ
トまたはベイナイトである必要がある。焼戻温度として
600℃以上にしないとマルテンサイトを含む硬質組織を
軟化させることができない。

【００２４】また、750℃とするとセメンタイトが著し
く粗大に球状化し、伸線時に鋼表面に割れが発生し表面
の平滑化を阻害する。焼戻は主として温度で第一義的に
決定できるが該温度域で100ｓ超ではセメンタイトが球
状化し、伸線時に割れが発生するためするため100ｓ以
下とする。冷却速度は成分と目標温度により異なるた
め、水冷または空冷とした。

【００２５】なお、本発明では伸線限界について言及し
ないが、600〜750℃の温度範囲での熱処理を実施した線
材では、その後の伸線加工では鋼種によってことなる
が、真歪で約２以下で終了し、次の熱処理をする事が望
ましい。

【００２６】

【実施例】表１に示す化学成分の連続鋳造後分解圧延し
た122mm角断面のビレットを、1100℃加熱後、5.5mmに線
材圧延した。該線材の表層に人工的に塑性加工を受けた
硬化組織を生成させるためにグラインダー掛けを実施し
疵を再現した。グラインダー掛けは線径に対して0.5mm
の深さとした。焼戻条件は表２に示すように実施し、そ
の後伸線した。

【００２７】伸線条件は減面率15〜25％で行い、平滑化
は2.95mmまで伸線加工した時のグラインダー掛け部の疵
の深さの測定と割れの有無により判断した。図１は高温
で焼戻し伸線加工をした例である。表面のグラインダー
による疵はほとんどないがセメンタイトの球状化による
割れが発生している。割れの有無は図１に示すような断
面観察から判断した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】鋼Ａ〜Ｈは本発明鋼であり所定の強度に対
して良好な鋼表面の平滑化がはかられている。鋼Ｉ〜Ｊ
は鋼の化学成分が適切ではないため鋼表面の平滑化耐断
線性が阻害された。鋼ＩはC量が多く、球状化が促進さ
れるため平滑化が阻害された。鋼ＪはSi量が多いため元
々の延性が低く平滑化が阻害された。

【００３１】鋼Ｋ〜Ｎは製造方法が適正でないために良
好な材質特性が得られない。鋼Ｋは焼戻温度が低いため
最硬化組織の平滑化がはかれない。鋼Ｌは焼戻温度が高
く、鋼Ｍでは焼戻時間が長いためセメンタイトが球状化
し割れが発生した。鋼Ｎは母材のパーライトまたはベイ
ナイト分率が低いため表層の平滑化がはかれない。

【００３２】

【発明の効果】本発明により高強度鋼線の伸線時の平滑
化がはかれ工業的に非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】グラインダーによりあらかじめ疵をつけた線材
を高温で焼戻し伸線加工した後の断面観察結果である。
伸線前は0.5mmの深さであった疵は伸線加工後消失し平
滑化されているが、高温で焼戻したためにセメンタイト
の球状化により疵生成時に加工硬化を受けた組織から割
れが発生している。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で C ：0.25〜1.2％ Si：0.01〜2.0％ Mn：0.3〜1.1％ P ：0.02％以下 S ：0.01％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物である組織の
70％以上が主としてパーライト、もしくはベイナイトあ
るいはその混合組織である線材で伸線前に600〜750℃の
温度領域に加熱し、該温度域で100ｓ以下の時間保持し
た後に、放冷または水冷することを特徴とする伸線工程
で表層疵を平滑化するための熱処理方法。
【請求項２】さらに、線材の化学成分として Nb：0.005〜0.05％ Ti：0.005〜0.035％ Al：0.10％以下 V ：0.005〜0.060％ Cu：0.05〜1.0％ Ni：0.05〜1.0％ Cr：0.05〜0.5％ Mo：0.05〜0.35％、 Ca：0.0005〜0.005％ Mg：0.0005〜0.007％ REM：0.0005〜0.005％ B ：0.0005〜0.005％の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求
項１の表層疵を平滑化するための熱処理方法。