JPS61177326A

JPS61177326A - 耐候性高強度ワイヤ用線材の製造法

Info

Publication number: JPS61177326A
Application number: JP1555585A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ochiai; 落合　征雄; Yoji Hida; 飛田　洋史
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-01-31
Filing date: 1985-01-31
Publication date: 1986-08-09

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】（産業上の利用分野）本発明はｐｃコンクリート構造物、　ＡＣＳＲ（Ａｌｕ
勤１−ｎｕｌｌＣｏｎｄｕｃｔｏｒ　５ｔｅｅｌ　Ｒｅ
１ｎｆｏｒｃｅｄ　）、バネ等に使用される高炭素鋼の
ワイヤ用線材の製造方法に関するものである。

（従来技術及び問題点）従来高炭素鋼線の高強度化は■成分系、■熱処理等から
検討されている。

（１）本発明に関連する従来鋼はＪＩＳＧ　３５０２．
ＪＩＳに３５０６に規定される鋼線材であるが、高強度
化を計るための成分系に関する検討は、特公昭５３−５
２４５号公報でＳｉ、Ｏｒ、Ｍｎ系による成分系が検討
されておリ、又特公昭５５−０．００４８０号公報には
Ｓｉ系による成分系の検討がなされている。又特公昭４
７−４３７２２号公報には！３ｉ、Ｃｒ系による鋼線ま
での製造法が示されている。これらにより、高強度化は
達成出来る様になって来ている。しかしながら、より高
強度鋼を得るためにはＳｉ、Ｏｒ、Ｍｎのみでは十分で
はなく、かつ上記した成分系によるワイヤの耐候性は必
ずしも十分ではない６本発明はワイヤのより高強度化を
計るためＣｕ元素添加の検討を行なったものである。

（２）一方、熱処理による方法は、鉛浴によるパテンテ
ィングが現在の流動層（特公昭４Ｂ−８８９１号）９強
制冷却（特公昭４２−１５４８３号）、温水による冷却
（特公昭４５−８５３ｆ１号）の熱処理方法が提案され
ているが、現状ではその性能の安定さから鉛浴によるパ
テンティングが最良と考えられている。なお鉛浴法とほ
ぼ同等の熱処理方法としてソルト浴によるパテンティン
グも提案されている。

鉛パテンテイングによる強度の増加は、周知の様に鉛浴
温度を低下させる程上昇する。しかしながら、５００℃
以下ではパーライト変態が十分進まなくなるため、温度
を４５０℃以下とすると適冷組織を混在する様になり、
温度低下による高強度化は限界がある。このため従来の
熱処理方法だけでは高強度化は限界がある。

その他ワイヤの実使用に於ける耐錆性がよく長寿命化の
要請が強くなって来ており、従来の成分系では必ずしも
十分な耐錆化が得られない現状にある。　Ｃｒ元素は平
均的な耐錆性は必ずしも悪くないが、ビット状腐食を生
じ易く、強度の低下、特に疲労強度を低下させる問題点
がある。

本発明はこれらの問題点の解消を行なうもので、耐候性
のあるＣｕを有効に使って高炭素鋼の高強度化を検討し
たものである。

（発明の目的）本発明は高炭素鋼にＣｕを含有させ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ
、Ｖ等による強化作用と合わせて高強度化を計るもので
ある。　Ｃｕの添加目的はその析出強化作用と耐候性の
向上効果を生じさせるためである。高強度化のためには
析出強化作用を十分おこさせるためフェライト中パーラ
イト変態完了後、保持熱処理を行なうことを特徴として
おり、その為に４００℃〜５００℃で５分〜１０時間の
保持熱処理を行なう必要がある。そうすることにより高
強度化が達成される。

（発明の構成）本発明は（１）Ｃ０．５〜１．０％、　Ｓｉ　０．１〜２．０％
、Ｍｎ０．３〜１．２％、　Ｃｕ　０．２〜２％に、必
要に応じＡＬ　０．０１〜０．１０％を含有した鋼片ま
たは鋳片から線材に熱間圧延後、オーステナイト域から
冷却しフェライト及びパーライト変態させた後、４００
〜５５０℃の温度で５分〜１０時間保持熱処理すること
を特徴とする耐候性高強度ワイヤ用線材の製造法。

（２）Ｃ０．５〜１．０％、　Ｓｉ　０．１〜２．０％
、　Ｍｎ　０．３〜１．２％、　Ｃｕ　０．２〜２％、
　Ｃｒ　０．２〜１．Ｑ％に、必要に応じＡｌ　０．０
１〜０．１０％を含有した鋼片または鋳片から線材に熱
間圧延後、オーステナイト域から冷却しフェライト及び
パーライト変態させた後、４００〜５５０℃の温度で５
分〜１０時間保持熱処理することを特徴とする耐候性高
強度ワイヤ用線材の製造法。

（３）Ｃ０．５〜１．０％、　Ｓｉ　０．１〜２．０％
、　Ｍｎ　０．３〜１．２％、Ｃｕ０．２〜２％、　Ｖ
　０．０１〜０．３０％を含有し、必要に応じＣｒ　０
．２〜１．０％、　Ａｌ　０．０１〜０．１％を含有し
た鋼片または鋳片から線材に熱間圧延後、オーステナイ
ト域から冷却しフェライト及びパーライト変態させた後
、４００〜５５０℃の温度で５分〜１０時間保持熱処理
することを特徴とする耐候性高強度ワイヤ用線材の製造
法、である。

次に本発明の化学成分及び製造条件の限定理由を説明す
る。

まず鋼の化学成分を限定した理由について述べる。

Ｃ：鋼の強度と延性を支配する基本的成分である。Ｃの
増加で鋼は高強度化するが一方延性は低下する。上限を
１％と限定したのは、これ以上の０％においては網目状
のセメンタイトが□組織中に生ずる様になり、鋼の延性
、靭性を急激に悪化させる、従って上限を１．０％と限
定した。下限を０．５％と限定したのは、高強度ワイヤ
を経済的に得るために必要なパーライト組織を確保する
ための下限である。このため０．５％とした。

Ｓｉ：鋼の脱酸元素でありかつ鋼を固溶強化する元素で
あり、又ワイヤのりラクセーションロスを低減出来る元
素である。一方線材のボンデ潤滑性をやや悪くする元素
でもある。下限を０．１％としたのはりラクセーション
ロスの低減化を行なうための必要最低限として求めた。

上限は表面ボンデ処理性をそこなわない範囲で２．０％
とした。

Ｍｎ：鋼の組織を微細にし、強度および靭性を確保する
為に必要である韻調の熱間加工性の改善に必要であり、
Ｍｓ／Ｓ≧ｌＯを１つの目安として下限値０．１０％を
規定した。上限は鋼変態を短時間で完了させるために１
．２％とした。

Ａｌ二強力な脱酸作用をする他、鋼中のＮを固定し、オ
ーステナイト細粒化に著しい効果を示す。

下限は脱酸作用が顕著に生ずる点であり０．０１％とし
た。上限は介在物増加を引き起こさぬ限界として０．１
０％とした。

Ｃｕ：鋼の耐候性を向上させる重要な元素であるが、そ
の他本発明者らは高炭素鋼の含銅鋼に特定の熱処理を与
え析出強化作用で高強度化出来ることを本発明者等は見
い出した。その効果は０．２％以上で顕著に生ずるので
下限は０．２％とした。上限を２％と定めたのは、それ
以上の添加量では鋳造組織中に銅が析出し著しく加工性
を低下させるためである。

ｖ二Ｎ又はＣと結合し炭窒化物を生成し析出強化作用に
より、高張力化に役立つ。この他熱間加工に際しオース
テナイト結晶粒の成長阻止に極めて効果的である。下限
を０．０１％としたのはこれ以上でその効果は顕著にな
るため０．Ｏｌを下限とした。上限はその効果が飽和す
る点であり０．３％とした。

Ｃｒ：高炭素鋼にＣｒを添加すると、焼入性を向上させ
ミクロ組織、特にパーライト組織の微細化に効果があり
高強度化する。又耐候性の改善効果も見られるが、一方
ピット状腐食をしやすい問題点も有する。下限を０．２
％としたのは１強度の増加効果が生じる点である。一方
上限を１．０％としたのは、焼入性が高くなり過ぎ、適
冷組織を生ずる様になる限界である。

次に圧延条暫及び熱処理条件を規定した理由を述べる。

鋼片又は鋳片から線材に熱間圧延後フェライト＋パーラ
イト変態させる０本発明はこのフェライト＋パーライト
変態は特に規定しないが、高強度ワイヤを得るためには
鉛パテンテイング、ソルトパテンティング又は衝風冷却
による冷却で冷却するのが望ましい。

次に４００〜５５０℃の温度で５分〜ｌＯ時間保持熱処
理することの必要理由を述べる。

フェライト＋パーライト変態後析出熱処理をするが、第
１図に示す様に室温近くまで冷却後再加熱により析出す
る方法（Ａ）とパーライト変態後直ちに析出熱処理する
方法（Ｂ）との２方法あるが。

いずれも本発明法とする。これら（Ａ）、（Ｂ）の方法
はＣｕの析出効果を利用するために必須であり、この根
拠は実験結果により求めた。第２図に１．５％ｆＥｕ添
加鋼（鋼Ｎｏ、Ｂ）析出熱処理した時の強度変化例を示
す、ここで温度と時間の関係を述べる。第２図に示す様
に温度上限で熱処理した場合は１強度上昇のピークは短
時間で生ずることがわかる。

一方、温度下限で熱処理した場合は熱処理時間の上限で
強度の上昇のピーク値が生じ、温度と時間は相反する関
係にある。以上の理由により熱処理の温度と時間を規定
した。

（実施例）第１表に本発明鋼及び比較鋼の化学成分を示す０本発明
鋼も比較鋼もいずれも２５０Ｔｏｎ転炉で溶製後連続鋳
造で鋳片を製造し、分塊圧延後鋼片とした後熱間圧延で
９ｍｓ丸の線材に線材圧延し、衝風冷却又はソルトパテ
ンティングで冷却しパーライト変態後析出熱処理をした
ものか、線材圧延後冷却し再びオーステナイト域に加熱
し鉛パテンテイング及び析出熱処理を連続して施したも
のである。

第２表に第１表鋼の線材をパーライト変態した後の析出
熱処理条件と析出熱処理による線材強度の変化および線
材の大気曝露による腐食度合を示した。

第１表まずＡ−１はＡ鋼を衝風冷却したものであり、比較法で
ある。又Ａ−２は従来法に本発明熱処理を施したもので
あるが、比較鋼Ａに本発明熱処理を行なっても強度上昇
は起こらず、むしろ強度低下が生じてしまう、しかるに
Ｂ−１はＣｕを１．５％を含有した発明鋼を衝風冷却で
パーライト変態させたのみの比較法である。Ｂ−２はＢ
−１に本発明の保持熱処理（５００℃×３０分）を行な
った本発明法である。Ｂ−１とＢ−２の強度を比較する
とＢ−２は著しく強度が増加しており、本発明法は高炭
素鋼線材の高強度化に有効な方法であることがわかる。

Ｂ−３は発明鋼をンルト熱処理で変態させた比較法であ
り、Ｂ−４はＢ−３を本発明法の熱処理を行なった本発
明法である。Ｂ−４はソルトパテンティング後直ちに熱
処理を行ったものである。

Ｂ−３とＢ−４の強度を比較すると、Ｂ−４は強度が増
加していることがわかる。

この様にソルトパテンティングに引続き熱処理を行なっ
ても高強度化することを示している。

Ｃ−２はＣ「を含有する鋼の例を比較法Ｃ−１と較べた
ものである。Ｄ−２はＶを含有する鋼の例を比較法Ｄ　
ｒ　１と較べたものである。Ｅ−２はＯｒ、Ｖ、Ｃｕを
含有する鋼の例を比較法Ｅ−１と較べたものである。い
ずれの場合も本発明の適用により高強度化しており、本
発明法は高炭素鋼の高強度化にきわめて有効であること
を示している。

次に本発明鋼の耐候性（耐食性）について述べる。耐食
性の比較のため大気曝露後の局部深さで較べた。ここで
Ａ鋼の局部腐食量を１００として比率で表わし、各鋼種
の値を第２表に示す。表に示すように本発明鋼は耐食性
が良好であることがわかる。

（発明の効果）以上述べて来た如く、本発明法はＣｕ添加しかつ熱処理
を施すことにより高強度化を達成することが出来る上、
耐食性も著しく増加させることが出来、その結果ｐＣコ
ンクリート構造物、　ＡＣＳＲ、バネ等に使用される高
強度ワイヤ用線材の製造法を安価に提供するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱処理方法を示す図、第２図は本発明
の熱処理時間と引張強さの関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ０．５〜１．０％、Ｓｉ０．１〜２．０％、Ｍ
ｎ０．３〜１．２％、Ｃｕ０．２〜２％に、必要に応じ
ＡＬ０．０１〜０．１０％を含有した鋼片または鋳片か
ら線材に熱間圧延後、オーステナイト域から冷却しフェ
ライト及びパーライト変態させた後、４００〜５５０℃
の温度で５分〜１０時間保持熱処理することを特徴とす
る耐候性高強度ワイヤ用線材の製造法。
（２）Ｃ０．５〜１．０％、Ｓｉ０．１〜２．０％、Ｍ
ｎ０．３〜１．２％、Ｃｕ０．２〜２％、Ｃｒ０．２〜
１．０％に、必要に応じＡｌ０．０１〜０．１０％を含
有した鋼片または鋳片から線材に熱間圧延後、オーステ
ナイト域から冷却しフェライト及びパーライト変態させ
た後、４００〜５５０℃の温度で５分〜１０時間保持熱
処理することを特徴とする耐候性高強度ワイヤ用線材の
製造法。
（３）Ｃ０．５〜１．０％、Ｓｉ０．１〜２．０％、Ｍ
ｎ０．３〜１．２％、Ｃｕ０．２〜２％、Ｖ０．０１〜
０．３０％を含有し、必要に応じＣｒ０．２〜１．０％
、Ａｌ０．０１〜０．１％を含有した鋼片または鋳片か
ら線材に熱間圧延後、オーステナイト域から冷却しフェ
ライト及びパーライト変態させた後、４００〜５５０℃
の温度で５分〜１０時間保持熱処理することを特徴とす
る耐候性高強度ワイヤ用線材の製造法。