JPS5993856A - ステンレス鋼細線 - 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】 本発明は精密フィルター、防虫網、又はガラスおよびプ
リント基板等への印刷用等として用いるファインメツシ
ュ金網の織成に好適に採用しうるステンレス鋼細線に関
する。

ステンレス鋼細線、とくに５０μｍ程度以下の直径の微
細線を編成してなる精密金網、いわゆるファインメツシ
ュ金網が多用されつつあるが、このような用途に用いる
ステンレス鋼細線は、連続した線引き中での引き切れを
防いで生産および歩留りを向上し、又メソシュに織成す
る際の作業性等の観点から、大きい引張強さと両力（以
下両者を含め強度という）を有するとともに、高い伸び
率を具え、しかもキンクが発生しにくいものであること
が要請されている。しかしながら、一般にステンレス鋼
においては強度と伸び率との両特性は二律背反の特性と
なる。他方、編成された後の精密金網としては、耐摩耗
性と高強度であり、Ｌ７かも、歪、編目のずれを防ぎ又
長い耐久寿命をうるには、伸び率は反対に小であるのが
望ましい。

また、熱処理後の材料は、熱処理加工前の、加工率、加
工温度等の伸線加工条件によって異なり、熱処理後にお
いて高い強度をうるには、加工硬化性に優れた材料を用
いるとともに、その前加工である伸線加工において大き
な加工率を設定する必要があることが知られている。

しかし、ステンレス鋼のうちで加工硬化性の優れた鋼種
として、いわゆる１８−８系で代表される５ＵＳ３０４
　（ＪＩＳ規格）ステンレス鋼があり、この５ＵＳ３０
４ステンレス鋼の化学成分は、炭素０．０８％以下、ケ
イ素１％以下、マンガン２％以下、リン０．０４０％以
下、硫黄０．０３０％以下、ニッケル８．００〜１０．
５０％、クロＪい１８，００・〜２０．００％、その他
若干の成分を含有するものであるが、この鋼種は、そあ
組成とともに鋼中に存在する非金属介在物にも起因して
伸線加工性に劣り極細線（５０μｒｎ程度以下）にまで
伸線することば極めて困難であった。

なお、ステンレス鋼線として５ＬＪＳ３１６（ＪＩｓ規
格）ステンレス鋼があるが、この鋼種は比較的大きな伸
び率を有するものの、強度不足によって引ぎ切れが生じ
やすい。ただし伸び率（標点距δ［１００ｍｍにおける
伸び率をいう、以下同じ）ノについても、その限界が、
３５％程度であり伸び率もあまり大とはいいえない。

又これらの鋼種を、編成するときには、強度が小である
ことにより硬度も低く、従って弾性率が相対的に小とな
るためいわゆるキンクが発生しやすく、又伸び率、強度
も低く断線も生じやすい等作業能率に劣る。又織成に伴
なう加工により強度は増加するとはいえ、その加工硬化
率が低いため、織成により得られる精密金網の腰が弱い
という欠点がある。それは第３図に比較材２として従来
のｍｆｆｆｉ（ＳＵＳ３１６ステンレス蛸）の場合を示
すように、比較材２は、初期における伸び率が大でない
一方、加工に伴い伸び率が低下する度合、勾配が小であ
ることに起因しており、その結果、編成後においても伸
びが発生し易すく、得られた金網に歪、網目のズレが生
じがちであり、長期にわたり、正しい網目を維持しえな
いという前記欠点を招き、さらに、強度に相応して必然
的に耐摩耗性にも劣るという問題点があった。

従って高い強度と、高い伸び率とを併有し、伸線性、耐
摩耗性に優れ、しかも腰が強い精密金網を織成しうるス
テンレス鋼細線の開発が希求されていた。なおステンレ
ス鋼線の前記した各特性ば、鋼種、伸線加工率、伸線温
度や伸線速度、さらには非金属介在物による影響が考え
られるが、本発明右は主として鋼種即ちステンレス鋼の
化学成分の観点からの研究の結果、本発明を完成したも
のであって、本発明は、炭素（Ｃ）０．０８％以下、ケ
イ素（Ｓｌ）１．００％以下、マンガン（Ｍｎ）が２゜
００９６以下、リン（Ｐ）０．０４５％以下、硫黄（Ｓ
）が０．０３０％以下、ニッケル（Ｎｉ）が８．０〜１
１．０％、クロム（Ｃｒ）が１７．　Ｑ　〜２０．０％
、モリブデン（Ｍｏ）が０．６％以下、窒素（Ｎ）が０
．０１５％〜０．１０％で残りは実質的に鉄からなり、
かつ次式で示されるニッケル当量が２１〜２３％の範囲
であってしかも引張強さが９．０　ｋｇ　ｆ　／　ｕ＋
２以上、伸び率が４０％以上を有することを特徴とする
ステンレス鋼細線である。

ニッケル当１＝Ｎｉ＋ｏ、６５ｃｒ＋０．９８Ｍ。

＋１．０５Ｍｎ　＋０．３５３　ｉ　＋１２．６　（Ｃ
＋Ｎ）ここで、炭素（Ｃ）は強力なオーステナイト生成
元素であり、強度を増大させる反面、炭化物を形成し、
種々の組織欠陥を発生させやすいため、０゜０８％以下
、好ましくは０．０５％以下とした。

ケイ素（Ｓｔ）は脱酸剤であり、かつ強力なフェライト
生成元素である。一般にケイ素を含有することによって
、引張強さ、弾性限を増加させるとはいえ、じん性をも
減少させやすく、従って１゜００％以下、好ましくは０
．５％以下とした。

マンガン（Ｍｎ）は脱硫、脱酸剤として作用するが、耐
食性を劣化させるため、２．００％以下、好ましくは０
．５％以下とした。

ニッケル（Ｎｉ）はステンレス鋼の基本的元素であり、
オーステナイトを安定させ、耐食性を廁上するが、強度
を低下させるため、８．０〜１１．０％、好ましくは８
．０〜９．０％と低目にした。

クロム（Ｃｒ）もステンレス鋼の基本的元素であり、耐
酸化性を向上させるとはいえ、硬さ、引張強さ、ｎ値を
低下する傾向があるため、１７．０〜２０．０％、好ま
しくは１８．０−１　！３．０％と低目とした。

モリブデン（ＭＯ）は基地を強化し、さらに炭化物を形
成して高温強さ、クリープ破断強さを高め、しん性を改
善できるため、０．６％以下を含有させる。

窒素（Ｎ）は結晶粒を著しく微細化し、じん性を向上す
るため（１０１５〜０．１０％を含有させる。

又その他の元素として、リン（Ｐ）０．０４５％以下、
イオウ（Ｓ）０．０３０％以下とし、又残余は実質的に
鉄からなる。

上記成分元素はニッケル当量が２１〜２３％、好ましく
は２１〜２２．５％に調整する。

ここでニッケル当量は、熱化学的立場から導入された化
学組成上のオーステナイト安定度を示す値であり、固溶
化処理した材料について、ニッケル当量と引張度、伸び
率は実験により第１図に示す状態となることが判明した
。

即ち、引張強さは、ニッケル当量が低くなるほど増加す
る反面、２３％程度を境にそれ以降はほぼ横ばいとな滞
。又ニッケル当量２１％では約１２０ｋｇｆ　／ｍａ２
、同２３％で約１０２　ｋｒｆ　／ｗ’、同２４％で約
９５　ｋｇｆ　７１ｍ２、を示しており、それ以降は９
０　ｋｇｆ　／１ｍ２程度で大して変化しないことを示
している。

他方、伸び率については、ニッケル当量が２３％である
点を頂点とし、例えばニッケル当量２１％では伸び率約
４０％、同２３％では伸び率約５０％を示しそれ以降は
ニッケルＮ１当量の増加に伴って減少していることがわ
かる。なお第１図は本発明の完成過程において、得られ
た本発明の実施例品を示しており、熱処理条件（温度、
速度）等によって数値自体は変化するが、はぼ同様な傾
向を示すものである。

本発明では、引張り強さが９０　ｋｚ　ｆ　／　１１１
１ノ以上かつ伸びが４０％以上を併有しうるよう、ニッ
ケル当量を２１〜２３％上の範囲に設定している。

これば引張強度と伸び率のバランスがよく、メソシュの
織成に際して、経験上、最も作業性に優れた範囲の値で
ある。つまり、ボビンを走行させながら織るシャトル方
式、爪でワイ−１−を引掛けつつ織成するバンドレピア
方式の、いずれの自動織機においても、１サイクル当り
、０．５〜１秒（１〜２ｍ／秒）と、糸は高速で移動す
るため、伸び率を増加することによって移動に伴うショ
ックを材料内部で吸収させ、同時に材料の引張り強さも
、できる限り大きく設定することにより断線を防ぎうる
のであり、又強度を高めることば、弾性率が増し、織成
時のキンクの発生を抑制しうるとともに硬度が向上する
ことにより、編成された金網の耐摩耗性も良好であり耐
久寿命を改善できるのである。

又窒素（Ｎ）を０．０１５〜０．１０シロ含有させるこ
とによって、結晶粒を微細化させ材料の基地のしん性を
増大させ伸線加工時の引抜き応力を低下させうるのであ
って、かかる観点により成分値の他、ニッケル当量、引
張強度、伸び率を前記範囲に設定したものである。

なお本発明のステンレス鋼細線の製造にあたっては、非
金属介在物を抑止する必要がある。通常ステンレス鋼に
は各種の非金属介在物が包含されるが、線径の太い場合
は伸線上はとんど影響ないが、線径が数１０μｍ程度の
極細線では伸線や織成時の断線を惹起し作業効率を著し
く低下する原因となる。この非金属介在物はほとんど粒
状であり、熱間圧延や伸線加工によっても微細化、変形
されにくいものであり、従って本発明の実施のためには
これらの非金属介在物の発生を極力抑止するため厳選さ
れた原料を用いるとともに、例えば真空熔解等の？’８
　ｆＷ、を入念に繰り返すことにより、非金属介在物を
除去せしめた処理棒鋼を用いるのがよい。さらに伸線加
工においては、熱処理を繰り返しながら細線化し、最終
の伸線加工率を９０％以上に加工した後、約９００度以
」二の温度で固溶化熱処理することにより微小径のステ
ンレス鋼を得る。

実施例 （１）鋼種 第１表に示すごとく炭素、ケイ素、マンガン、ニッケル
、クロムラ低？Ｒｔ、っつ、ニッケル当Ｅｔ　ヲ調整し
たステンレス鋼を、真空熔解を繰返した後、熱間圧延に
よって５．５Φ鶴の処理棒鋼を製造した。

なお比較材（１）・（２）として選定した５ＵＳ３０４
．５ＵＳ３１（ｉステンレス鋼線の成分をｆｆ１１表に
併記している。

第１表　　　　（単位　％） 第１表は試験に先立ち、ヂエソク分析した値を示す。

（２）伸線性 この処理棒鋼を伸線、熱処理行程をくり返しながら細線
化し、最終伸線加工率９９．３％で０．０３０φ鰭に伸
線した。

比較材（１１の５ＵＳ３０４材は、各含有成分値の内、
炭素、ケイ素、マンガンの比率が犬、又窒素が小である
こと等によって、材料の強度、じん性に劣り、引抜き抵
抗が大きく糸切れのため、最大９３％しか伸線できず、
０．０３０φ鶴の極細線を得ることはできなかった。

一方、比較材（２）の５ＵＳ３１６材は、高い加工率（
９９，３％）かえられたが、第２図に示すごとく、加工
による引張強さの増加即ち加工硬化性が本発明祠と比べ
大きく劣る。なおこの差は、最終熱処理後の強度におい
てもそのまま現れる。

他方、実施例材は、９９．３％加工の伸線加工も可能で
あり、しかも９９．３％加工率における引張強さは第２
図に示すように、３１０　ｋｇｆ　／　鴎２と非電に高
い数値を示した。

（３）＠終熱処理後の特性 （ａ）伸線後に電気焼鈍炉内かつ無酸化雰囲気中におい
て１０５０℃の固溶化熱処理を行なった結果を第２表に
示す（比較材（１）は引切れのため測定できず）。

実施例材ば、引張強ざ１００．７　ｋｇｆ　／　龍２、
伸び率４８％であり、比較材（２）の５ＵＳ３１６材に
比して、大巾に優れていることが４１＋する。

第２表 （ｂ）　　加工率の増加による伸び率の低下を測定した
結果を第３図に示す。

実施例品は比較材（２）に比べて加工による伸び率の低
下度合、勾配が大であり加工による硬化の度合が大きい
ことが判る。

（４）　　メツシュ織成後の材料特性 編成後の特性を比較し、た結果を第３表に示す。

なお織成によって材料は波付けされておりさらに経糸、
緯糸の交点には四部が発生しているため、引張試験に代
えて材料の硬度（マイクロビカース硬度）を測定し、引
張強さと伸び率を推定した。

実施例材は引張強さが大である一方、加］ニ後で′は伸
び率が低下しているのが判る。

第３表 （５）非金属介在物 なお各村について各々１１ＪＪｉ面を顕微鏡で６０視野
観察した。介在物の最大径、１ｌｌｊ数、その合計全面
債を念のため第４表に示す。

第４表 実施例材は、その成分とともに、前記したごとく、熔解
をくり返しているため、非金属介在物が大幅に減じてい
る。

比較材（１）の伸線性が悪いことは、その介在物の多さ
からも首肯できる。

叙上のごとく、本発明のステンレス鋼細線は、前記した
成分およびニッケル当量を有する結果、強度（引張強さ
、耐力）、伸び率が向上し、かつ窒素成分による結晶粘
度の微細化によってじん性が向上し、伸線加工時の引抜
き応力が低下することにも由来して、引切れすくことが
なく、高加工にバススケジュールが設定でき、工程、工
、織成作業性も著しく向上する。

また、加工率に伴う伸び率の変化を第３図に示したよう
に、本発明は熱処理後の加工歪のない初期状態では、比
較材（２）よりも伸び率が大であるが、軽度の加工によ
って急激に減小し０、例えば１５％の加工率では、比較
材（２）よりも伸び率が低くなることが判る。この特性
はメソシュに織性する際には伸びによって織成を容易に
する一方、織成時に伴う曲げ（約１５％〜２５％程度）
によって強度の増加とと６に伸び率が大巾に減じるため
金網としては、腰が強く、また伸びが少ない、長期間の
使用に対しても、目ズレや歪がなく、耐久寿命、耐摩耗
性にも富む、という特性も発揮できるのである。このよ
うに多大の優れた特徴をもつステンレス鋼細線は、いわ
ゆる微小径の細線の他、比較的細径の、例えば直径２鰭
稈度のロープ祠用として構成することもでき、かかる場
合も、本発明の技術的範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ニッケル当量と、伸び率および引張強さとの
関係を示す線図、第２図は加工率による引張強さの増加
を例示する線図、第３図は、加工率による伸び率の低下
を例示する線図である。 特許出願人　　　日本精線株式会社 代理人　弁理士　苗　　村　　　　正 −２ピ 第２図 カロ二　牟（’／、） ｆか　３０ 加工圭（’１０）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　　炭１（ｃ）ｏ、ｏａ％以下、ケイ素（Ｓｔ）
   　１．００％以下、マンガン（Ｍｎ）が２．００％以下
   、リン（Ｐ）０．０４５％以下、硫黄（Ｓ）が０．０３
   ０％以下、ニッケル（Ｎｉ）が８．０〜１１．０％、ク
   ロム（Ｃｒ）が１７．０〜２０．０％、モリブデン（Ｍ
   Ｏ）が０．６％以下、窒素（Ｎ）が０．０１５％〜０．
   １０％で残りは実質的に鉄からなり、かつ次式で示され
   るニッケル当量が２１〜２３％の範囲であうてしかも引
   張強さが９０　ｋｉｒ　ｆ　／　＋＋ｎ’以上、伸び率
   が４０％以上を有することを特徴とするステンレス鋼細
   線。 ニッケル当１Ｒ＝Ｎ　ｌ＋０．６５　Ｃｒ−１−０，９
   ８Ｍ。 →−１，Ｏ５Ｍｎ＋０．３５３ｉ＋１２．６　（Ｃ−１
   −Ｎ）（２）炭素（Ｃ）が０．０５％以下、ケイ素（Ｓ
   ｉ）が０−５９６以下、マンガン（Ｍｎ）が０．５％以
   下、ニッケル（Ｎｉ）が８．０〜９．０％、クロム（Ｃ
   ｒ）が１８゜０％〜１９．０％でニッケル当量が２１〜
   ２２．５％の範囲であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のステンレス鋼細線。