JPS63238220A - 伸線用高炭素鋼線材の製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、ゴム製品の補強材やワイヤロープ素材等と
しても好適な、強度の高い鋼線を得るための延性や伸線
性の良好な伸線用高炭素鋼線材の製造方法に関するもの
である。

〈背景技術〉 従来、高強度が要求されるスプリングやワイヤローブ用
素材には共析若しくは亜共析領域のパーライト組織を有
する高炭素伸線強化鋼線が採用されてきたが、近年にな
ると、このような伸線強化鋼線が自動車用タイヤやコン
ベヤベルト等のゴム製品の補強材として大量に使用され
るようになり、しかもそれら製品の更なる性能向上要求
に伴って“より細径”で“より強度の高いもの”への要
望が強まっている。

勿論、伸線強化鋼線に求められる最重要な特性は“強度
”であるが、これまで、例えばコードワイヤークラスの
線径のものでは、伸線強化によって得られる鋼線強度は
３４　（１ｋｇ／ｍａｒ”程度が限界とされていた。と
ころが、コードワイヤー等に見られるように、伸線強化
鋼線に対する最近の高強度化要求は高まる一方で、この
ような線径クラスのものにも３８０〜４００　ｋｇ／ｍ
ｍ２級の強度を有するものの開発が求められるようにな
ってきた。

ところで、伸線強化鋼線は、一般に、共析若しくは亜共
析領域の高炭素鋼熱延線材を荒引きして得た素材にパテ
ンティング処理を施し、これによって伸線作業に耐え得
る強度と伸線性とを付与した後所望の細径線にまで線引
きして製造されている（このパテンティング処理のヒー
トパターンを第１図に“従来法”として示した）。そし
て、このような高炭素鋼線材を使った伸線強化鋼線の特
性は、伸線前組織（パテンティング組織）の影響を強く
受けることが知られている。

特に、伸線強化鋼線の強度は“パテンティング強度（パ
テンティング処理後の強度）”と“伸線性”によって決
まることが明らかとなっており、またパテンティング強
度は、共折鋼の場合にはパーライトラメラ間隔と結晶粒
度（ブロックサイズ）によって決まることが解明されて
いた。

つまり、高炭素鋼線材のパテンティング組織は、その後
の伸線工程で作られる伸線強化鋼線の特性を決定してし
まうものであった【ただ、パーライトラメラ間隔と結晶
粒度によって決まるパテンティング強度が前記伸線性に
も少なからぬ影響を及ぼすことが知られてはいたが、伸
線強化鋼線の強度に影響する該伸線性とパテンティング
組織との関係は必ずしも十分に明らかではなかった）。

そして、従来は、パテンティング組織を決定する因子の
中でも“パーライトラメラ間隔”が伸線強化鋼線の特性
に及ぼす影響は特に顕著なものと考えられており、しか
も変態温度の制御により任意のラメラ間隔をもつ組織を
比較的簡単に得ることができたこともあって、前記パー
ライトラメラ間隔の調整を主体として伸線強化鋼線の特
性制御が行われてきた。なお、パーライトラメラ間隔に
ついては、本発明者等も特開昭６１−１８６１１８号公
報等において開示している如く、ある特定の値に調整す
ることによって初めて最も良好な伸線性と到達強度の極
大値が得られることが知られている。

このように、これまでは、伸線強化鋼線の“伸線性”或
いは“強度等の詩、性そのもの”の制御がパーライトラ
メラ間隔の調整に頬って実施されていたのである。

しかしながら、上述のようにパーライトラメラ間隔の様
々な制御を試みて伸線強化鋼線の強度改善を行なおうと
しても、コードワイヤクラスの線径で４００　ｋｇ／ｍ
ｍ”級の強度を安定して達成することは極めて困難であ
り、そのような強度要求には十分に応えられないのが現
状であった。

一方、パテンティング組織を決定する因子のもう１つの
柱である“パーライトブロックサイズ”については、従
来、その制御が難しいこともあって伸線強化鋼線の特性
制御に余り利用されることは無く、ただ必要以上の高温
加熱を避けて粗粒化を防止する程度の注意が払われてい
たのみであって、機械的性質や伸線性への影響の程度は
それほど具体的に明らかとなってはいなかった。

もっとも、過去、このパーライトブロックサイズの微細
化のため、加熱温度の低減や低温域での加工等を実施し
てγ粒を微細化する方法も提唱されはしたが、十分な効
果を得るには至らず、構造用鋼等で利用されるところの
“結晶粒微細化のためのＮｂ、　Ｂ等の添加処理”も試
みられたが、熱処理として従来通りのパテンティング処
理が適用されたこともあって、やはり＋゛分な効果を得
ることができなかった。

〈問題点を解決する手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、パーライトラメ
ラ間隔のみに着目したパテンティング組織の制御では伸
線強化＊Ｎａに対する厳しい強度要求に対応できないと
の認識に立ち、伸線強化鋼線の特性に大きな影響を及ぼ
すと考えられるもう１つの因子たる「パテンティング組
織のブロックサイズ」に関して基本的な検討を行うと共
に、一段と強度の高い伸線強化鋼線の安定製造を１指し
て研究を重ねた結果、 （ａ）　　Ｃ含有量が０．７〜０．９％（以下、成分割
合を表わす％は重量％とする）の高炭素鋼にＮｂ及びＢ
を添加し、これに先ず“急速加熱−急冷”を繰り返すヒ
ートパターンの熱処理を施してから通常のパテンティン
グ処理を行うと、従来より迩かに高いレベルのパテンテ
ィング組織微細化が実現できる、（ｂ）　　そして、こ
の微細パテンティング組織は鋼材の引張り特性や伸線性
の著しい改善をもたらし、それ故に極めて強度の高い伸
線強化Ｗ４線の製造が可能となる、 （Ｃ）　　更に、鋼に添加する前記Ｎｂ及びＢの添加量
を調整することにより、この改善効果が一段と顕著化す
る、 との知見を得るに至ったのである。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 Ｃ−０，７〜０．９％。

Ｂ　＝０．００１〜０．００２％。

Ｎｂ＝０．０５〜０．２％ を含有する高炭素鋼線材に、第１図で示す如く、昇温速
度；１０℃／秒以上で加熱してオーステナイト化した後
油焼入れする処理を２回以上繰り返し、次いでパテンテ
ィング処理することにより、パーライトブロックサイズ
を従来よりはるかに細くした微細粒パテンティング組織
を有だ、高強度の伸線強化鋼線を実現し得るところの“
強度と延性のバランスが良好でかつ伸線限界が著しく向
上した伸線用高炭素鋼線材”を工業的に安定して製造で
きるようにした点、 に特徴を有するものである。

なお、第２図は、Ｃ：　０，８２％、　Ｓｔ　：　０．
２０％及びＭｎ　：　ｏ、’７ｏ％を含むと共に残部が
実質的にＦｅからなる鋼に第１図の「従来法」と表示し
たヒートパターンのパテンティング処理を施した鋼材（
従来法）と、前記組成鋼に更に０．００１４％のＢと０
．０８％のＮｂとを含有せしめた鋼を第１図の「本発明
法」と表示したヒートパターン（パテンティングの前に
２回の“急速加熱−急冷処理”実施）でパテンティング
処理した鋼材（本発明法）との引張り強さ、絞り並びに
限界加工度を比較したものであるが、この第２図からも
、本発明に係る方法によって強度の高い伸線強化鋼線製
造用の鋼材として優れた特性を備えた材料を得られるこ
とが明らかである。

上述のように、この発明は、パーライトブロックサイズ
を細かくして微細粒パテンティング組織を実現すること
により、延性や伸線性を向上させ、伸線後の鋼線の強度
及び延性を向上させ得るようにした伸線用高炭素鋼線材
を安定して量産する方法に関するものであるが、以下、
この発明の方法において線材のＣ，Ｂ及びＮｂ含有量並
びに熱処理のヒートパターンを前記の如くに限定した理
由を説明する。

Ａ）　Ｃ含有量 Ｃは鋼線の強度を確保するのに必要な成分であり、その
含有量が０．７％未満では伸線強化鋼線に目標とする３
８０〜４００　ｋｇ／ｍｍ”クラスの強度を達成するこ
とができず、一方０．９％を超えて含有させると、初析
セメンタイトが発生して伸線限界が低下するため却って
到達強度が低下することから、Ｃ含有量は０．７〜０．
９％と定めた。

Ｂ）　Ｂ含有量 Ｂがパテンティング組織の結晶粒度に及ぼす影響は、従
来通りのパテンティング処理では明瞭でなかったが、こ
の発明で規定する方法通りの熱処理によると顕著な伸線
性の改善と言う効果となって現れる。即ち、Ｂにはパテ
ンティング組織の微細化を通じて延性を向上し、鋼材の
伸線性を大幅に改善する作用があるが、その含有量が０
．００１未満では前記作用に十分な効果が得られず、一
方、０．００２％を超えて含有させてもそれ以上の伸線
性改善効果が得られないことから、Ｂ含有量はＱ、ＯＯ
１〜０．００２％と定めた。

なお、第３図は、０．８１％Ｃ，０，０７％Ｎｂ及びＢ
を含有する鋼を第１図の「本発明法」と表示したヒート
パターン（パテンティングの前に２回の“急速加熱−急
冷処理”実施）でパテンティング処理したものについて
の“伸線性（限界加工度）に及ぼすＢ含有量の影響を示
したグラフ”であるが、この第３図からも、Ｂ含有量が
０．００１未満では伸線限界加工度が急激に低下し、ま
たＢ含有量が０．００２％を超えても伸線限界加工度が
それ以上顕著に改善されないことが分かる。

Ｃ）　Ｎｂ含有量 Ｎｂはオーステナイト及びフェライト粒を微細化する作
用を有しており、Ｂとの複合添加により本発明に係る“
急速加熱−急冷の繰り返し処理”を通じてパテンティン
グ組織を微細化し、伸線性を改善する効果を発揮するが
、その含有量が０．０５％未満では所望の効果が得られ
ず、一方、０．２％を超えて含有させてもそれ以上の伸
線性改善効果が得られないことから、Ｎｂ含有量は０．
０５〜０．２％と定めた。

なお、第４図は、０．８１％Ｃ，０，００１５％Ｂ及び
Ｎｂを含有する鋼を第１図の「本発明法」と表示したヒ
ートパターンでパテンティング処理したものについての
、“伸線性（限界加工度）に及ぼすＮｂ含有量の影響を
示したグラフ”であるが、この第４図からも、Ｎｂ含有
量が０．０５未満では伸線限界加工度が急激に低下し、
またＮｂ含有量が０．２％を超えても伸線限界加工度が
それ以上顕著に改善されないことが分かる。

Ｄ）加熱する際の昇温速度 本発明の方法においては、線材を加熱する際の昇温速度
もその後のパテンティング組織に影響し、その結果、伸
線限界加工度にも影響を与える。そして、この昇温速度
が　１０℃／秒を下回ると所望の伸線性を確保すること
ができず、従って目的強度の伸線強化鋼線が得られなく
なる。

第５図は、０．８１％Ｃ，Ｏ，０Ｑ１５％Ｂ及び０．０
７３１０Ｎｂを含有する鋼を第１図の「本発明法」と表
示したヒートパターンでパテンティング処理したものに
ついての、“伸線性（限界加工度）に及ぼす昇温速度の
影響を示したグラフ１であるが、この第５図からも、昇
温速度が遅くなるとオーステナイトの細粒化が不十分と
なって伸線限界加工度が低下し、特に昇温速度が　１０
℃／秒を下回ると急激に伸線限界加工度の低下を来すこ
とが分かる。

Ｅ）オーステナイト域への加熱回数 パテンティング処理に際してのオーステナイト域への加
熱回数もその後のパテンティング組織に影響し、その結
果、やはり伸線限界加工度にも影響を与える。そして、
該加熱回数が２回未満ではオーステナイトの細粒化が不
十分となって所望の伸線性を確保することができず、目
的強度の伸線強化鋼線が得られない。

第６図は、０．８１％Ｃ，０，００１５％Ｂ及び０，０
７％Ｎｂを含有する鋼を種々の加熱回数で“急速加熱（
加熱速度；１０℃）秒）−急冷”した後パテンティング
処理したものについての、“伸線性（限界加工度）に及
ぼす加熱回数の影響を示したグラフ”であるが、この第
６図からも、加熱回数が２回に達しないと十分な伸線限
界加工度を確保できないことが分かる。

続いて、この発明を実施例により比較例と対比しながら
説明する。

〈実施例〉 まず、真空溶解炉にて第１表に示される成分組成の鋼を
各２００ｋｇ溶製し、熱間圧延によって直径が５　、５
ｍｍφの線材とした。

次いで、これら線材に第２表に示す如き急速加熱と油冷
とを施した後、鉛浴中に浸漬してパテンティング処理し
た。

得られた伸線用線材について“パーライトブロックサイ
ズ”、“引張強さ”及び“絞り”を測定すると共に、こ
れらをそれぞれ連続伸線機で伸線限界まで伸線した。な
お、伸線限界は、連続伸線を始める前に採取したカット
サンプルについて引張り試験での絞りが２０％以下にな
るパスを求め、その１つ前のバスをそれと定めた。

そして、このようにして得られた伸線強化鋼線の引張り
特性をも調査した。　　。

これらの結果を第２表に併せて示す。

第２表において、試験番号１乃至４は素材鋼線における
Ｃ含有量の影響を比較したものであるが、試験番号１で
はＣ含有量が０．６２％と本発明の条件を下回っている
ため“限界加工度”及び“伸線後の引張強度（到達強度
）′″とも十分ではな（、目標の３８０　ｋｇ／ｍｍ”
の引張強さが達せられていない。

これに対して、試験番号２及び３では本発明で規定する
条件を満足するＣ含有量であるので“限界加工度２が高
く、“到達強度”も３９１〜３９７ｋｇ／ｍｍ”と目標
の３８０ｋｇ／ｍｍ”を超えており、更に絞り値も高い
値を示していることが分かる。

また、試験番号４は素材鋼線のＣ含有量が０．９３％と
極めて高いものを使用した例であるが、この場合には初
析セメンタイトの影響で“限界加工度”及び“到達強度
”ともに低い値となっている。

試験番号５乃至９は素材鋼線におけるＢ及びＮｂ添加の
効果を比較したものである。このうち、試験番号５及び
６は、それぞれＮｂ又はＢを単独添加した素材鋼線を使
用した例であるが、この場合には添加効果が認められず
、“限界加工度”も“到達強度”も低い値となっている
。また、試験番号７ではＢ及びＮｂを複合添加した素材
鋼線を使用したが、その添加量が本発明で規定する条件
を下回っていたことから、やはり添加効果を認めること
が出来ない。これに対して、試験番号８及び９では本発
明で規定する範囲内でＢ及びＮｂを複合添加した素材鋼
線を使用しているので、“限界加工度”及び“到達強度
”ともに十分に高い値となっていることが分かる。

試験番号ｌＯ乃至１７は、伸線強化鋼線製造時の熱処理
条件の影響を比較したものである。このうち、試験番号
１０及び１１では昇温速度が本発明で規定する条件を下
回っていたので、また試験番号１２では加熱回数が１回
のみであったため、何れもパテンティング組織の細粒化
が不十分となって、“到達強度”も３４５〜３５１ｋｇ
／ｎ＋ｍ”と目標の３８０ｋｇ／１ＩＩＩＩＩ２に達し
ていない。これに対して、試験番号１３及び１４では昇
温速度及び加熱回数とも本発明で規定する条件を満たし
ており、“到達強度”も４０７〜４１４　ｋｇ／ｍｍ”
と目標の３８０ｋｇ／ｍｍ”を大きく上回っていること
が分かる。

なお、試験番号１５では、加熱温度を１０００℃に上げ
た上で加熱回数を１回としたものであるが、この場合で
もやはり６到達強度”は２９８　ｋｇ／ｍｍ”と目標に
達しないことが分かる。

更に、試験番号１６及び１７では、加熱温度を１０００
℃にすると共に、鉛浴温度を６２０℃に代えた場合の例
であるが、この場合でも処理条件が本発明の条件を満足
していることから、十分に良好な結果を得られることが
分かる。

く効果の総括〉 一以上に説明した如く、この発明によれば、微細な結晶
粒くパーライトブロックサイズ）のパテンティング組織
を有する伸線用高炭素鋼線材を製造することができ、非
常に良好な作業性の下で３８０〜４００　ｋｇ／ｍｍ”
級の伸線強化鋼線を安定して提供すくことが可能となる
など、産業上極めて有用な効果がもたらされるのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高炭素鋼線材のパテンティング処理における
“従来法”と“本発明法”のヒートパターン例を示した
線図、 第２図は、“従来法”と“本発明法”によって製造され
た伸線用高炭素鋼線材の特性を比較したグラフ、 第３図は、伸線性（限界加工度）に及ぼすＢ含を量の影
響を示したグラフ、 第４図は、伸線性（限界加工度）に及ぼすＮｂ含有量の
影響を示したグラフ、 第５図は、伸線性（限界加工度）に及ぼす昇温速度の影
響を示したグラフ、 第６図は、伸線性（限界加工度）に及ぼす加熱回数の影
響を示したグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量割合にて Ｃ＝０．７〜０．９％、 Ｂ＝０．００１〜０．００２％、 Ｎｂ＝０．０５〜０．２％ を含有する高炭素鋼線材に、昇温速度：１０℃／秒以上
   で加熱してオーステナイト化した後油焼入れする処理を
   ２回以上繰り返し、次いでパテンティング処理すること
   を特徴とする、伸線用高炭素鋼線材の製造方法。