JPS605646B2

JPS605646B2 - 高張力鋼線の製造方法

Info

Publication number: JPS605646B2
Application number: JP10552977A
Authority: JP
Inventors: 稔彦高橋; 厳之浅野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1977-09-02
Filing date: 1977-09-02
Publication date: 1985-02-13
Also published as: JPS5439315A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は伸線後の引張強ごが１６０ｋｇ′協以上の高張
力鋼線を得るための製造方法に関するものである。

ピアノ線、ロープ素線ト架橋用鋼線、高圧ホース用素線
、ステイールコード等の硬鋼線に対して高強度化の要求
は強い。

しかし一般鋼材の場合と同じく、硬鋼線においても高強
度化は延靭性の劣化を招き易い。硬鋼線の強化手段は、
素材の強化と伸線量の増加に大別できる。

硬鋼線は、パーラィト組織を主体にしているので、素材
の強度は「｛１）パーラィト中のセメンタィトラメラ間
隔の微細化と、‘２）フェライト地の強化によって増加
させることができる。

フェライト地の強度は「固溶体硬化、析出硬化を利用す
ることによって増加させ得る。しかし上に述べた強化要
因が鋼線の延鋤性に及ぼす効果は、従来ほとんど不明の
ままで、強鞠性にすぐれた鋼線を得るための基本的な指
針は全く確立されていない。

従って鋼線素材の成分設計「圧延・熱処理法、伸線量の
とり方は経験の城を出ず明確な根拠を持っていない。そ
こで本発明者等は鋼線の延跡性に及ぼす上記諸要因の効
果について基礎的な研究を進めた結果、強鞠性にすぐれ
た鋼線を得るために最もすぐれた方法を見し、出した。

本発明の要部ま、強鞠曲こすぐれた鋼線を得るためには
、伸線量に応じて素材強度の最適化を計ることが必要で
あること「及びこの最適素材強度は「セメンタィトラ
メラ間隔の寄与による強度とフェライト地の強度の組合
せで広範囲にとり得ることを見い出した点にある。

以下本発明について詳細に説明する。

まず強轍性鋼線を得るためには、伸線量に応じて素材強
度をびＢ＝１３０−３１．３ｏ＆。

ご＋１２．０×Ｓｉ（％）で与えるべき理由について説
明する。第軍図は、Ｃ量０．７％から０．９５％「Ｓｉ
量０．２５％の鋼線でＭｎ、Ｃｒ量、パテンティング処
理の鉛温度を変えて鋼線強度を広範囲に変化させ、強度
と絞り値の関係を調べた結果を示したものである。伸線
量一定の条件で見ると、絞り値は鋼線強度で一義的に決
り、ある強度のところで最高値を示す関係にある。とこ
ろが伸線量がちがう場合には絞り値は強度では一義的に
決らず、鋼線強度と絞り値の関係は高強度側へシフトし
たような形になる。例えば鋼線強度２２０ｋｇ′孫のと
ころの絞り値は〜伸線量を大きくとって強化した材料の
方がすぐれている。一方鋼線強度についても本発明者等
は系統的な研究の結果、伸線量どのところでの鋼線強度
ＯＢ（ご）は、フェライト地の強度をｏｏ（ご）、セメ
ンタイトラメラ間隔をＳ（ｒ）とするとＯＢ（ご）＝〇
。

（ご）＋ｋＳ（ど）‐１′２■なるＰｅｔｃｈの関係で
与えられることを見い出した。ｋ‘ま定数である。び。
（ご）は。

〇（ど）＝７２．６十３１．３×ご（３１で与えられる
。これは８５．５％の伸線で２２０ｋｇ／桝の強度を確
保した場合の方が７７．８％伸線で２２０ｋ９′柵を確
保した場合に比べ、フェライト地強度の寄与が大きいこ
とを示している。従って上の結果はフェライト地強化に
よる方がセメンタィトラメラ間隔微細化によるよりも鋼
線の絞り値を向上させる上で好ましいことを示している
。これはまた強化要因という立場で見れば、フェライト
地の強度とセメンタィトラメラ間隔が異つた効果を持つ
ことを示している。そこで鋼線のラメラ間隔で絞り値を
整理したのが第２図である。鋼線の絞り値は伸線量によ
らず常にラメラ間隔に対して同じ関係を示し、最高の絞
り値も常に同じラメラ間隔の所に現われる。

フェライト地強化の効果は絞り値の絶対値レベルを下げ
るのみである。ラメラ間隔Ｓ（ｚ）は、素材のラメラ間
隔をＳ。

とするとＳＷ＝Ｓ。

ｅＸｐ（−き側で与えられ、伸線量が増えるほどラメラ
間隔は細かくなるのでト各伸線量で最高の絞り値を持っ
た鋼線を得るためには、素材のラメラ間隔を粗くしてお
くことが必要である。

素材の強度はやはりラメラ間隔に対してＰｅｔｃｈの関
係を示すので、伸線量を大きくとる場合ほど素材の強度
を低くしておくことが必要である。すなわち、前記の第
１図の説明においても記述したように、鋼線の絞り値が
最高値を示す強度は、伸線量の増加とともに高強度側に
シフトする。

例えば伸線量７７．８％の鋼線の絞り値が最高を示す強
度は１８２ｋｇ／柵、同じく伸線量８５．５％のときに
は２０３ｋ９′柵、伸線量９１．８％のときには２２８
ｋ９／めである。第３図に素材強度と鋼線強度との関係
を伸線量別に示したが、この図から例えば伸線量７７．
８％（伸線歪１．４８）で１８２ｋｇ′孫の強度を得る
ためには、素材強度として１２５ｋｇ／紘、同じく伸線
量８５．５％で２０３ｋ９′磯を得るためには１２１ｋ
９′磯、伸線量９１．８％で２２８ｋｇ／桝を得るには
１１６ｋ９′柵が必要であることがわかる。第４図は、
このようにして求めた伸線量とその伸線量で最高の絞り
値を示す鋼線強度を得るために必要な素材強度との関係
をプロットしたもので、この図から明らかなように伸線
歪の対数と素材強度の実数の間には直線関係が成立して
おり「この関係はＯＢ＝１３２．５一３１．３ｏｇ，
。

ご（ｋ９′柵）‘５）で近似的に表わすことができる。
この関係を満足するように素材強度を選べば、各伸線量
で最高の絞り値を持った鋼線を製造することができるが
、伸線量を大きくとる場合ほど素材強度が低く抑えられ
るので、伸線量を大きくとって高強度化するという点で
は不利である。

一方鋼線の製造工程面から見ても、伸線量を自由に選択
できる範囲は大きくない。また製造コストの面からも所
要強度をできるだけ少ない伸線量で確保するのが望まし
い。しかし所要伸線量で所要強度を確保するために必要
な素材強度が【５｝式で与えられる強度を超えることは
延性面から見れば明らかに好ましくない。

ところが第１図に示されているように、伸線量の増加に
よってフェライト地が強化されれば絞り値が最高値を示
す強度は高強度化する。本発明者等は、これらの事実か
ら素材のフェライト地を固溶体硬化によって強化すれば
、鋼線の最高絞り値を示す強度を高強度化できること、
及び固溶体硬化作用を示す元素の内「Ｓｊが最も効果的
であることを見し、出した。

以下この点について詳細に説明する。第５図は、Ｓｊを
１％に増量した鋼線の強度と延性（絞り値）の関係をＳ
ｊｏ．２５％の鋼線の伸線量７７．８％と８５．５％の
ときの鋼線強度と絞り値との関係（第１図に示したもの
、但し、見易くするためにデータ点を省略してある。

）と比較して示したものである。この図からも明らかな
ように、伸線量が一定の場合でも、強度と延性の関係は
Ｓｉ量によって異なり、Ｓｉ量が増えるとほぼ固溶体硬
化分だけ高強度側にシフトし、最高絞り値を示す強度も
同じように高くなる。例えば伸線量７７．８％あるいは
８５．５％の鋼線において、０．２５％Ｓｉ系のものと
１％Ｓｉ系のものとを比較すると、１％Ｓｉ系の鋼線の
方が絞り値がピークを示す強度は矢印で示したように高
強度側にシフトしている。具体的にいえば７７．８％伸
線材の場合、１８３ｋ９′地以上の強度ではラメラ間隔
の微細化によるよりもＳｊを０．２５％以上に増して固
溶体硬化で強化を計る方が絞り値のすぐれた鋼線を得る
上ですぐれている。Ｓｉによる固溶体硬化はＳｉｌ％当
り１２ｋ９／ゆである。従って所要伸線量で最高絞り値
を持った鋼線を得るための素材強度は、Ｓｊ量を増すこ
とによってＯＢ＝１３０一３１．３１ｏ＆ｏご＋１２．
０×Ｓｉ（％）（ｋ９′秘）（６’のように高強度化さ
せることができる。（６｝式は、伸線量ごで所要強度を
持った鋼線を製造するに際し、素材強度を１３０−３１
．３１ｏｇ，。

ご（ｋｇ′秘）まではセメンタィトラメラ間隔の微細化
で、それ以上の強度は、Ｓｉを利用した固溶体硬化によ
って確保することが、最高の絞り値を持った鋼線を製造
する方法であることを意味している。ここでセメンタィ
トラメラ間隔に依存する強度は成分調節、熱処理条件の
調節、圧延・冷却条件の調節のいずれによって確保して
も良い。次に各元素の添加範囲を定めた理由を述べる。

Ｓｉについては、第４図に示したように、各伸線量で絞
り値が最高値を示す強度は３ｋ９′桝程度の中を持って
おり、これはＳｉ量にして土０．１５％に相当するので
・剛戦意（りＢ−１３０十３１．３ｏ＆。

ご）士０．１５％とした。ただし、０．５％以下では所
望の強度が得られないので０．５％を下限とした。また
できるだけ最高値の近傍が好ましいので、望ましし・剛
ま歓（ＯＢ−１３０十３１・３０ｇ１０ご）土０．１５
％である。また３％以上添加すると「伸線加工性の点で
好ましくないので、これを上限とした。Ｃは「硬鋼線と
して必要な最低強度を確保するためには０．６５％は必
要で、これを下限とした。一方Ｃが１％を超えると、伸
線加工性が著しく劣化するため１％を上限とした。Ｍｎ
は銅の脱酸、競入性制御の点で最低０．３％は必要であ
る。

一方１．５％を超えると、競入性が上り、パテンティン
グ処理の際の変態終了時間が著しく長時間化して実際的
でないので、１．５％を上限とした。ＡＩは脱酸調整「
オーステナィト粒度調整のために使用されるが、０．１
％を超えると、ＡＩＮ、山２０５等に起因する伸線加工
性の劣化が生ずるので、０．１％を上限とした。

その他、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｔｉを必要に応じて添加す
るが、その範囲を決めた理由を以下に述べる。

Ｃｒはパーライトのセメンタイトラメラ間隔を著しく微
細化するが、２％以上では変態終了時間が著しく長時間
化するので、２％を限度として添加して良い。またＣｏ
もセメンタィトラメラ間隔を微細化するが、高価な元素
であり、２％以上の添加は実際的でない。

Ｎｂはオーステナィト粒度の微細化のために極めて有効
であるが、０．１％以上の添加は粗大介在物の生成を容
易にし、伸線加工性を劣化させるので「０．１％を上限
とした。

Ｔｊはオーステナィトの微細化に有効であるが、０．２
％以上添加すると、介在物の原因となり「伸線加工性を
劣化させるので、これを上限とした。

また伸線量を０．７としたのは、最低０．７以上の伸線
量をとらないと、十分な繊維組織が発達せず「鋼線とし
ての使用に耐える延轍性を示さないためである。

実施例以下に、具体的な実施例を示して本発明の有用性を明ら
かにする。

表１の実施例１「２、３「４、５「６は、伸線量
７７．８％で製品強度１９０ｋｇ／地、２００ｋ９／磯
、２１０ｋｇ〆桝の鋼線を製造したときの実績である。

この内２〜４、６が本発明になる高炭素鋼によるもの
である。いずれの場合にも、■式を満足するようにＳｉ
量を添加して素材強度を確保した鋼線（実施例２、４、
６）の方が絞り値がすぐれている。

特に高強度の鋼線においてＳｉ量調節の効果が顕著であ
る。同じく実施例７、８、９、１０は、伸線量８５．５
％で製品強度２１０ｋ９′協、２２０ｋ９′桝の鋼線を
製造したときの実績で、８、１０が本発明になる高炭素
鋼によるものである。やはりト側式を満足するようにＳ
ｉ量を調節した鋼線の絞り値がはるかにすぐれている。
実施例１１、１２、１３１へ１ふ１６は、伸線量９
１．８％で製品強度２３５ｋ９／柵、２４５ｋ９′秘、
２５５ｋ９／秘を確保した場合の結果で１２、１ム１６
が本発明になる高炭素鋼によるものである。

‘６ー式に基づくＳｉ量調節の効果は明白である。＆漣舵船母 ○ 法欄球蓮三三様雲員ゴ三球Ｌ員め山Ｒ員三Ｑ蓮」型

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼線の強度と絞り値の関係を示す図、第２図は
鋼線のラメラ間隔と絞り値の関係を示す図、第３図は素
材強度と鋼線強度との関係を伸線量別に示す図、第４図
は最も絞り値のすぐれた鋼線を得るための素材強度と伸
線量の関係を示す図、第５図は鋼線強度と絞り値の関係
に及ぼすＳｉ量の効果を示す図である。第１図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】１重量（％）でＳｉを０．５％以上３．０％以下で、
かつｋｇ／ｍｍ＾２で表わした素材の引張強さσ＿Ｂ、
直径Ｄ＿０からＤまで冷間伸線した場合にｓ＝ｌｎｅ（
Ｄ＿０／Ｄ）＾２で表わされる伸線量εによってＳｉを
Ｓｉ（％）＝１／（１２．０）（σ＿Ｂ−１３０＋３１
．３ｌｏｇ＿１＿０ε）±０．１５を満足するように含
有させ、さらにＣ≧０．６％、Ｍｎ０．３〜１．８％を
含み残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる圧延まま
線材あるいは圧延後再熱処理した線材を伸線後の強さ１
６０ｋｇ／ｃｍ＾２以上を得るように伸線することを特
徴とする高張力鋼線の製造方法。２重量（％）でＳｉを０．５以上３．０％以下で、か
つｋｇ／ｍｍ＾２で表わした素材の引張強さσ＿Ｂ、直
径Ｄ＿０からＤまで冷間伸線した場合にε＝ｌｎｅ（Ｄ
＿０／Ｄ）＾２で表わされる伸線量εによってＳｉをＳ
ｉ（％）＝１／（１２．０）（σ＿Ｂ−１３０＋３１．
３ｌｏｇ＿１＿０ε）±０．１５を満足するように含有
させ、さらにＣ≧０．６％、Ｍｎ０．３〜１．８％を含
むとともにＣｒ≦２．０およびＣｏ≦２．０％の一種ま
たは二種を含有させ残部がＦｅおよび不可避的不純物か
らなる圧延まま線材あるいは圧延後再熱処理した線材を
伸線強さ１６０ｋｇ／ｍｍ＾２以上を得るように伸線す
ることを特徴とする高張力鋼線の製造方法。３重量（％）でＳｉを０．５％以上３．０以下で、か
つｋｇ／ｍｍ＾２で表わした素材の引張強さσ＿Ｂ、直
径Ｄ＿０からＤまで冷間伸線した場合にε＝ｌｎｅ（Ｄ
＿０／Ｄ）＾２で表わされる伸線量εによってＳｉをＳ
ｉ（％）＝１／（１２．０）（σ＿Ｂ−１３０＋３１．
３ｌｏｇ＿１＿０ε）±０．１５を満足するように含有
させ、さらにＣ≦０．６％、Ｍｎ０．３〜１．８％を含
むとともにＡｌ≦０．１％、Ｎｂ≦０．１％、Ｔｉ≦０
．２％の一種または二種以上を含有させ残部がＦｅおよ
び不可避的不純物からなる圧延まま線材あるいは圧延後
再熱処理した線材を伸線後の強さ１６０ｋｇ／ｍｍ＾２
以上を得るように伸線することを特徴とする高張力鋼線
の製造方法。４重量（％）でＳｉを０．５％以上３．０％以下で、
かつｋｇ／ｍｍ＾２で表わした素材の引張強さσ＿Ｂ、
直径Ｄ＿０からＤまで冷間伸線した場合にε＝ｌｎｅ（
Ｄ＿０／Ｄ）＾２で表わされる伸線量εによってＳｉを
Ｓｉ（％）＝１／（１２．０）（σ＿Ｂ−１３０＋３１
．３ｌｏｇ＿１＿０ε）±０．１５を満足するように含
有させ、さらにＣ≧０．６％、Ｍｎ０．３〜１．８％を
含むとともにＣｒ≦２．０％およびＣｏ≦２．０％の一
種または二種およびＡｌ≦０．１％、Ｎｂ≦０．１％、
Ｔｉ≦０．２％の一種または二種以上を含有させ、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる圧延まま線材ある
いは圧延後再熱処理した線材を伸線後の強さ１６０ｋｇ
／ｍｍ＾２以上を得るように伸線することを特徴とする
高張力鋼線の製造方法。