JPS6250436A

JPS6250436A - 冷間伸線性にすぐれた低炭素鋼線材

Info

Publication number: JPS6250436A
Application number: JP19102685A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Yuzutori; 柚鳥　登明; Masaaki Katsumata; 勝亦　正昭
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1985-08-29
Filing date: 1985-08-29
Publication date: 1987-03-05

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、冷間伸線性にすくれた低炭素鋼線材に関する
。

（従来の技術）径故菖１乃至径故十μｍ径に伸線された極細鋼線は、そ
の径に応じて、ＰＣワイヤー、各種スプリング用ワイヤ
ー、ロープワイヤ、ビードワイヤ、タイヤコード用ワイ
ヤ、高圧ホース用ワイヤ、スイッチングワイヤー、コロ
ナワイヤー、ドツトプリンタ用ワイヤー等、種々の用途
に用いられている。なかでも、極細鋼線は、従来は、通
常、高炭素鋼５．５　＋ｎ径圧延線材から中途に数度の
パテンティング処理を行なって、伸線加工ごとに伸線材
の靭性が低下するのを防止しつつ、数次にわたる冷間伸
線加工によって製造されているので、多くの製造工程数
を必要とすると共に、製造費用が高くならざるを得ない
。

他方、純鉄や低炭素フェライト・パーライト鋼線材によ
れば、強加工による極細線への伸線自体は可能であるが
、伸線加工による強度の上昇が少ないので、最終製品と
しての極細鋼線における強度が低い。即ち、９５〜９９
％強加工伸線の場合でも、その強度は７０〜１３−Ｏｋ
ｇｆ／ｍｍ２であり、１７０Ｊｆ／ｍｍ２以上の強度を
達成することはできない。また、加工率９９％以上の伸
線加工によっても、強度は１９０　ｋｇｆ／ｍｍ２以下
である。

また、熱処理によって焼入れ、焼戻しした焼戻しマルテ
ンサイト組織を有する線材が知られている。しかし、か
かる線材は、焼入れままでは良好な加工性を得ることが
できないので、焼戻し処理して線材の強度を大幅に低下
させて、加工性を得るものであり、従って、高強度高延
性極細鋼線を得ることができない。他方、焼入れままで
は、伸線前処理としての酸洗工程において、表面割れが
発生しやす（、延性自体も不足することが免れない。

本発明者らは、従来のフェライト・パーライト線材、パ
ーライト線材及び焼戻しマルテンサイト線材に代えて、
冷間伸線性にすぐれた高強度低炭素鋼線材を得るべく、
鋭意研究した結果、所定の化学成分を有すると共に、一
部残留オーステナイトを含有していてもよい針状のベイ
ナイト、マルテンサイト又はこれらの混合Ｍｉ織からな
る微細な低温変態生成相がフェライト相中に均一に分散
されてなる複合組織を有する線材がすぐれた強加工性を
有する′ことを見出したが、尚、かかる冷間伸線性にす
くれる線材においても、高速伸線加工した場合、延性が
劣化し、場合によっては断線することがあることも見出
した。

即ち、このように高速伸線するときは、本来、冷間伸線
性にすぐれた金属組織を有する低炭素鋼線材であっても
、木質的に時効性が高いために、加工中の温度上昇によ
って延性が劣化する。しかも、伸線加工によって伸線強
度が上昇し、引張強度が約１５０　ｋｇｆ／ｍｍ２以上
になるとき、水素の影響が現れやすくなる。特に、この
水素の影口は、強度が約２００　ｋｇｆ／＋ｎｍ２以上
の場合に顕著である。

（発明の目的）そこで、本発明者らはかかる問題を解決するために鋭意
研究した結果、所定の化学成分を有する鋼を線材に圧延
した後、又はこの線材を再加熱した後、冷却して、オー
ステナイトを含有していてもよいマルテンサイト、ベイ
ナイト又はこれらの混合組織からなる低温変態生成相を
有する複合組織線材を製造する際に、上記冷却の過程に
おいて、所定の条件下にて線材を脱水素処理して、線材
の金属組織においてフェライト相中に固溶する（Ｃ＋Ｎ
）重量を４０ｐｐｍ以下に規制するごとによって、かか
る組織が有する本来すぐれた加工性が保持される結果、
伸線速度によらずに、安定して高延性である伸線を得る
ことができることを見出し、また、一旦、上記のような
複合組織線材を製造した後、これを所定の条件にて過時
効処理を施すごとによっても、同様に、伸線速度によら
ずに、安定して高延性である伸線を得ることができるこ
とを見出した。

従って、本発明は、一般的には、冷間伸線性にずくれた
低炭素鋼高強度線材の製造方法を提供することを目的と
し、特に、伸線速度によらずに、安定して高延性である
伸線を製造し得る冷間伸線性にすぐれた低炭素鋼線材の
製造方法を提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明による冷間伸線性にずくれた低炭素鋼線材は、重
量％でＣ０．０２〜０．３０％、Ｓｉ２．５％以下、及びＭｎ２．５％以下、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、一部残留オーステ
ナイトを含有していてもよいマルテンサイト、ベイナイ
ト又はこれらの混合ｆＪ１ｍからなる低温変態生成相が
体積分率ｌＯ〜７６％の範囲にてフェライト相吊に均一
に分散されてなる複合＆［を有すると共に、フェライト
相中に固溶している（Ｃ＋−Ｎ）重量が４０ｐｐｍ以下
であることを特徴とする特に、本発明においては、線材の金属組織における低温
変態生成相が針状であって、且つ、その体積分率が１０
〜５０％の範囲にあることが好ましい。

先ず、本発明による低炭素鋼線材における化学成分につ
いて説明する。

Ｃは、鋼片からの熱間圧延−線材に所定の複合組織を有
せしめると共に、所要の強度を与えるために、少なくと
も０．０２％を添加することが必要である。しかし、過
多に添加するときは、マルテンサイト、ベイナイト又は
これらの混合組織からなる低温変態生成相（以下、単に
第２相ということがある。）の延性が劣化するようにな
るので、添加量の上限を０．３０％とする。

Ｓｉは、フェライト相の強化元素として有効であるが、
２．５％を越えて過多に添加するときは、変態温度を著
しく高温側にずらせ、また、線材の表面の脱炭を起こし
やすくするので、添加量は２゜５％を上限とし、好まし
くは１．５％とする。

Ｍｎは、線材を強化すると共に、第２相の焼入れ性を高
め、また、その形態を好ましくは針状化するために添加
されるが、２．５％を越えて過多に添加しても、これら
効果が飽和するので、Ｍｎの添加量の上限は２．５％と
する。他方、添加量が余りに少ないときは、上記効果に
乏しいので、Ｍｎは好ましくは０．３％以上添加される
。

本発明においては、線材の金属組織を微細化するために
、Ｎｂ、■及びＴｉから選ばれる少な（とも１種の元素
を更に添加することができる。この組織の微細化のため
には、いずれの元素についても０．ＯＯ５％以上の添加
を必要とするが、しかし、過多に添加してもその効果が
飽和し、また、経済的にも不利であるので、その上限は
、Ｎｂについては０．２％、■及びＴｉについてはそれ
ぞれ０．３％とする。

更に、本発明における線材に不可避的に含まれる元素又
は含まれてもよい元素について説明する。

Ｓは線材中のＭｎ５ｆｉｌを少なくするために、０．０
０５％以下とするのがよく、これにより線材の延性が向
上する。また、耐水素特性を向上させるためには、０．
ＯＯ３％以下とすることが好ましい。

Ｐは粒界偏析の著しい元素であるので、その含有量を０
．０１％以下とするのが好ましい。

Ｎは固溶状態で存在すると、最も時効しやすい元素であ
る。従って、加工中に時効して加工性を阻害し、或いは
加工後にも時効して、伸線により得られる極細線の延性
を劣化させるので、０．００４％以下とするのが好まし
い。特に望ましくは、０、　ＯＯ２％以下である。

ＡＮは酸化物系介在物を形成し、この酸化物系介在物は
変形し難いために、線材の加工性を阻害する場合があり
、線材を伸線する間にこの介在物を起点として破断が生
じやすい。従って、八！の含有量は、通常、０．０１％
以下であるが、特に好ましくは、０．００３以下である
。

また、線材におけるＳｉ／Ａ／！比が大きくなるとき、
シリケート系介在物が増大し、特に、Ａｌ量が少ないと
きには、急激にシリケート系介在物が増大して、線材の
伸線性を劣化させるのみならず、伸線して得られる伸線
材の疲労特性が劣化する。従って、本発明においては、
好ましくは５ｉｌＡｌ比を４００以下、特に好ましくは
２５０以下とする。更に、本発明によれば、Ｓｔ／Ｍｎ
比を０．７以下とすることが好ましい。特に望ましくは
、０．４以下とする。Ｓｉ／Ｍｎ比が０．７を越えると
きは、介在物の組成や形態等が変化し、介在物の分散や
分布が原因となって、線材の伸線性を劣化させることが
あるからである。

一方、ＣａやＣｅ等の希土類元素を添加することによっ
て、ＭｎＳ介在物の形状を調整することも好ましい。

また、前記したＮｂ、■及びＴｉを含めて、Ａ！等を添
加することにより、固溶ＣやＮを固定することもできる
。更に、本発明による極細線の用途に応じて、用いる線
材にはＣｒ、Ｃｕ及び／又はＭＯをそれぞれ１．０％以
下、Ｎ＋を６％以下、Ａ７！及び／又はＰをそれぞれ０
．１％以下、Ｂを０゜０２％以下適宜に添加することも
できる。

更に、本発明による線材は、フェライト相中に固溶して
いる（Ｃ＋Ｎ）重量が４０ｐｐｍ以下であることを要す
る。即ち、本発明においては、線材において、フェライ
ト相中に固溶している（Ｃ＋Ｎ）重量を４０ｐｐｍ以下
とすることによって、伸線速度によらずに、安定して高
延性である伸線を得ることができる。（Ｃ＋Ｎ）重量が
４０ｐｐｍを越えるときは、加工度が大きくなるにつれ
て、伸線の延性が劣化し、引張強度２００　ｋｇｆ／ｍ
ｍ２以上の高強度伸線を得ることが困難となる。

本発明によるかかる線材は、前記した化学成分を含む鋼
を線材に圧延した後、又はこの線材を再加熱した後、冷
却して、一部残留オーステナイトを含有していてもよい
マルテンサイト、ベイナイト又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中に均一に分散され
てなる複合組織を有する線材を製造する際に、上記低温
変態生成相の体積分率を１０〜７０％の範囲とすると共
に、上記線材の冷却に際して、５５０〜２００°Ｃの温
度範囲における平均冷却速度を４０°Ｃ／秒以下とする
ことによって得ることができる。

線材における上記低温変態生成相の体積分率が１０％よ
りも少ないときは、得られる線材が強度に劣り、他方、
７０％を越えるときは、複合組織線材としての特徴が低
下し、高強度かえられるものの、冷間伸線性に劣るよう
になるからである。

上記のような混合組織を有する線材を得るためには、次
の方法によることができる。

その第１は、上記鋼片を線材に圧延工程中に上記複合組
織とする方法であって、鋼片を制御圧延するか、又は熱
間圧延した後に加速冷却する。この場合の冷却速度は５
°Ｃ／秒以上とすることが好ましい。これよりも小さい
冷却速度では、通常のフェライト・パーライト組織とな
るからである。

第２の方法は、圧延線材を改めて熱処理する方法であり
、鋼をＡＣ３点以上に加熱した後に調整冷却する。

前記冷却に際しての５５０〜２００℃での平均冷却速度
が４０℃／秒を越える場合は、線材の過時効や脱水素が
不十分であるので、高速伸線性にすぐれた線材を得るこ
とが困難である。特に実用的な観点から好ましい平均冷
却速度は、通常Ａｌ〜ｂては、上記冷却の途中で５５０〜２００°Ｃの温度範囲
において５秒以上の間、保持することを含むものとする
。

次に、特に、本発明においては、線材の金属組織におけ
る前記低温変態生成相は、微細な針状であって、且つ、
フェライト相中に体積分率１０〜５０％の範囲にて均一
に分散分布されていることが好ましい。かかる複合組織
を有する線材は、例えば、前記した化学成分を有する鋼
片から前記のようにして、複合Ｘ１織を有する線材を得
た後、この線材をＡ（１〜Ａｃ３温度域に加熱して、オ
ーステナイト化を進行させ、次いで、このようにして得
た線材を平均冷却速度４０〜ｂ００〜５５０℃まで冷却することによって得ることがで
きる。

このように、従来のフェライト・パーライト組織に代え
て、残留オーステナイトを含有していてもよいマルテン
サイト、ベイナイト又はこれらの混合組織からなる線材
を得た後、この線材をＡｃ＋〜ＡＣ３域に加熱し、冷却
することにより、極めて微細な針状の低温変態生成相が
フェライト相中に均一に分散された複合Ｍｎ織を有する
線材を得ることができる。Ａ　Ｃ１””　Ａ　Ｃ＊域へ
の加熱及び冷却の条件が上記範囲をはずれるときは、第
２相が塊状化し、或いは第２相に塊状の粒子が混在して
、強加工性を損なうことがあるので、好ましくない。

また、本発明による線材は、前記した所定の化学成分を
含む鋼を線材に圧延した後、又はこの線材を再加熱した
後、冷却して、一部残留オーステナイトを含有していて
もよいマルテンサイト、ベイナイト又はこれらの混合組
織からなる低温変態生成相がフェライト相中に均一に分
散されてなる複合組織を有する線材を得た後、この線材
を２００〜６００℃の温度範囲において、好ましくは５
秒以上再加熱して、過時効処理を施すことによっても、
得ることができる。この方法において、上記範囲をはず
れる加熱温度は、過時効処理温度として適切でない。尚
、加熱温度にもよるが、処理時間が５秒よりも短いとき
は、過時効処理の効果が乏しく、目的とする線材を得る
ことができない場合がある。

（発明の効果）以上のように、本発明による低炭素鋼線材は、本来、冷
間伸線性にすぐれる線材に所定の条件にて脱水素処理を
施し、又は過時効処理を施すことによって、フェライト
中の（Ｃ十Ｎ）Ｎを所定値以下に抑えるので、すぐれた
伸線性が保持されることとなり、従って、伸線速度にか
かわらずに、高延性である線材を得ることができ、勿論
、高速伸線に際しても断線がない。

特に、本発明の線材によれば、伸線速度２０ｍ／分以上
の伸線速度にて、且つ、合計減面率３０％以上にて、強
度１５０ｋｇｆ／ｍｍ”以上であり、しかも、高延性で
ある伸線を安定して得ることができる。

（実施例）以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例によって何ら限定されるものではない。

実施例１第１表に示す化学組成を有する符号Ｒ１の鋼を径ｉｏａ
ｍの線材に圧延した後、ステルモア冷却によって、５５
０〜２００℃の範囲の温度における平均冷却速度を２°
Ｃ／秒として調整冷却して、フェライト中にマルテンサ
イトが体積分率１６％にて均一に分散されてなる複合Ｍ
ｉ織綿線材製造した。

また、符号Ｒ２の鋼からなる鋼を径５．５關線材に圧延
した後、直接焼入れして、フェライト中にマルテンサイ
トが体積分率７０％にて均一に分散されてなる複合ｍ織
線材を製造し、次いで、この線材を３３０℃で５分間過
時効処理した。これら線材における内部摩擦による固溶
（Ｃ＋Ｎ）重量の測定結果を第１表に示す。

このようにして得た各線材を酸洗、潤滑処理後、伸線に
供した。第１図に結果を示すように、符号Ｒ１からなる
上記線材は、伸線速度による伸線の延性の劣化がない。

また、第２図に示すように、符号Ｒ２の線材を伸線速度
５０ｍ／分にて伸線して、引張強度２００ｋＩＸ１″／
ｍｍ”以上の高強度高延性伸線を製造することができる
。

実施例２第１表に示す化学組成を有する鋼Ａ及びＢをそれぞれ径
５．５　ｍ＊″ｇＡ材に圧延し、直接焼入れして、マル
テンサイト主体の組織を有せしめた。次いで、この線材
をフェライト・オーステナイト２相域に再加熱し、冷却
して、低温変態生成相の形態を針状とした。この低温変
態生成相の体積分率は、鋼Ａからの線材は２０％、鋼Ｂ
からの線材は２５％であった。これら線材における内部
摩擦による固溶（Ｃ＋Ｎ）重量の測定結果を第１表に示
す。

次に、これらの線材Ａ及びＢを再加熱した後、冷却し、
ここに、再加熱温度８００℃から水冷して得た線材をそ
れぞれ比較例線材Ａ１及びＢ１としく５５０〜２００°
Ｃの範囲における平均冷却速度は１１５℃／秒）、また
、線材Ａについて、水冷の途中において、約５５０℃か
ら調整冷却して得た線材を本発明線材Ａ２とする（５５
０〜２００℃の温度における平均冷却速度は２５°Ｃ／
秒）。

同様に、線材Ｂについて、８００℃から水冷して、約３
５０℃で１０秒間冷却停止して得た線材を本発明線材Ｂ
２とする。

上記各線材を熱処理した後、冷間伸線するまでの延性の
経時変化を破断絞り（％）にて評価して、第２表に示す
。比較例線材であるＡ１及びＢ１共に、熱処理後の時間
経過による延性の劣化が顕著であり、また、酸洗による
延性劣化も顕著である。

即ち、これらの線材は、水素感受性が高いことが理解さ
れる。

次に、比較例線材ＡＩ及び本発明線材Ａ２の伸線結果を
第３図に示す。これらは共に、強冷間伸線加工性にすぐ
れる金属組織を有する線材であるが、Ａ１は高速伸、腺
の過程において、伸線歪約３以上にて延性の劣化がみら
れる。しかし、Ａ２は、高速伸線によっても、伸線歪６
以上の伸線が可能であって、しかも、２５０　ｋｇｆ／
ｍｍ２以上の高強度高延性伸線を得ることができる。

また、比較例線材Ｂ１及び本発明線材Ｂ２も共に強冷間
伸線加工性にすぐれる金属組織を有する線材であるが、
第４図に示すように、水冷ままの線材Ｂ１は、高速伸線
の過程において延性の劣化を生じ、２００ｋｇｆ／ｍｍ
”以上の高強度高延性伸線を得ることができない。また
、伸線歪５以上の伸線加工は困難である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の方法による線材の伸線歪
と得られる伸線の引張強度及び破断絞りとを異なる伸線
速度に対して示すグラフ、第３図及び第４図は、本発明
の方法による線材と比較例としての線材について、高速
伸線したときの伸線歪と得られる伸線の引張強度及び破
断絞りとを示すグラフである。 ’Ｑ：’ｒ、ｉ・　ミー／叉５．７第１図第２図；細粗Ｖｘｉ（ＪＯ（’Ａ）仲ｐｉＬ：、ｔ、、俊）第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＣ０．０２〜０．３０％、Ｓｉ２．５％以下、及びＭｎ２．５％以下、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、一部残留オーステ
ナイトを含有していてもよいマルテンサイト、ベイナイ
ト又はこれらの混合組織からなる低温変態生成相が体積
分率１０〜７０％の範囲にてフェライト相中に均一に分
散されてなる複合組織を有すると共に、フェライト相中
に固溶している（Ｃ＋Ｎ）重量が４０ｐｐｍ以下である
ことを特徴とする冷間伸線性にすぐれた低炭素鋼線材。
（２）上記低温変態生成相が針状であって、且つ、その
体積分率が１０〜５０％の範囲にあることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の冷間伸線性にすぐれた低炭
素鋼線材。
（３）重量％でＣ０．０２〜０．３０％、Ｓｉ２．５％以下、Ｍｎ２．５％以下、及びＡｌ０．０１％以下、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、一部残留オーステ
ナイトを含有していてもよいマルテンサイト、ベイナイ
ト又はこれらの混合組織からなる低温変態生成相が体積
分率１０〜７０％の範囲にてフェライト相中に均一に分
散されてなる複合組織を有すると共に、フェライト相中
に固溶している（Ｃ＋Ｎ）重量が４０ｐｐｍ以下である
ことを特徴とする冷間伸線性にすぐれた低炭素鋼線材。
（４）上記低温変態生成相が針状であって、且つ、その
体積分率が１０〜５０％の範囲にあることを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載の冷間伸線性にすぐれた低炭
素鋼線材。