JPWO2018174270A1 - 線材、及び平鋼線 - Google Patents

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Abstract

本発明の一態様に係る線材は、所定の化学組成を有し、中心部において測定される、複合酸化物の組成比εの平均値が０．００≦ε＜３．００であり、中心部において測定される複合酸化物の円相当径の平均値が６．０μｍ以下である。本発明の別の態様に係る平鋼線は、所定の化学組成を有し、中央部において測定される、複合酸化物の組成比εの平均値が０．００≦ε＜３．００であり、中央部において測定される複合酸化物の円相当径の平均値が３．０μｍ以下である。

Description

本発明は、線材、及び平鋼線に関する。
本願は、２０１７年３月２４日に、日本に出願された特願２０１７−０５９１１１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
海底で採掘される天然ガス、原油等を高圧で輸送するために用いられるフレキシブルパイプには、補強材として平鋼線が用いられている。この種の平鋼線は、熱間圧延線材に４０〜８０％の平圧加工を施すことで成形され、加工組織のまま、もしくは焼入れ焼き戻しして使用されている。近年は、採掘場所が深海域となってきており、採掘物の輸送距離も長くなってきているため、フレキシブルパイプとその補強材である平鋼線には、高強度化の要望が高まっている。また、フレキシブルパイプは硫化水素を含むサワー環境下で使用されることから、平鋼線には水素誘起割れ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｒａｃｋｉｎｇ；ＨＩＣ）が起きにくい特性、即ち耐水素誘起割れ特性が必要である。
しかし、平鋼線を高強度化した場合には、平鋼線の水素感受性が高まり水素誘起割れが助長される。さらに、線材に４０〜８０％の平圧加工を施すと線材中に存在する硫化物が伸長することで、鉄と硫化物との間に剥離が生じ、剥離によって生じた空隙に水素が集まることで水素誘起割れが一層発生しやすくなる。このため、サワー環境で使用されるフレキシブルパイプに適用する、高強度かつ耐水素誘起割れ特性に優れた平鋼線を製造できる熱間圧延線材の開発が望まれている。これまで、このようなサワー環境で使用される高強度材を提供する技術として、特許文献１が提案されている。
特許文献１には、パーライト組織の高炭素鋼に冷間加工を施して、短時間焼き戻しを行い、耐水素脆化特性に優れた高強度平鋼線を得る技術が記載されている。
日本国特表２０１３−５３４９６６号公報
特許文献１には、引張り強さ１３００ＭＰａ以上の強度を有しながらｐＨ５．６以上の環境において優れた耐水素誘起割れ特性を持つ平鋼線が開示されているが、この平鋼線は、ｐＨ５．５以下のＨＩＣ試験では、引張り強さを１１００ＭＰａとした場合でも割れが形成される。本発明者らは、介在物剥離による耐水素脆化特性の低下が強く発現することが、特許文献１の平鋼線の耐水素誘起割れ特性が不足した原因であると考えた。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、引張り強さが１１００ＭＰａ以上であり、耐水素誘起割れ特性に優れた平鋼線を得ることが可能な線材を課題とする。
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係る線材は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．８５％、Ｓｉ：０．１０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、Ｎ：０．００２０〜０．００８０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｏ：０．００５０％以下、Ｃｒ：０〜１．００％、Ｖ：０〜０．１５％、Ｔｉ：０〜０．０５０％、Ｎｂ：０〜０．０５０％、Ｃｕ：０〜１．００％、Ｎｉ：０〜１．５０％、Ｍｏ：０〜１．００％、Ｂ：０〜０．０１００％、ＲＥＭ：０〜０．０１００％、Ｚｒ：０〜０．１０００％、残部：Ｆｅ及び不純物である線材であって、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを含み、且つ式Ａ及び式Ｂを満たす酸化物が複合酸化物と定義され、前記線材の圧延方向と垂直な断面における、前記線材の中心軸から前記線材の直径の１／１０の範囲内である中心部において測定される、式Ｃによって定義される前記複合酸化物の組成比εの平均値が０．００≦ε＜３．００であり、前記断面の前記中心部において測定される前記複合酸化物の円相当径の平均値が６．０μｍ以下である。
（酸化物中のＣａ、Ａｌ以外の酸化物形成元素の単位ｍｏｌ％での含有量）＜（１／３）×（酸化物中の単位ｍｏｌ％でのＣａ含有量又はＡｌ含有量のうち多い方）：式Ａ
（単位ｍｏｌ％での酸化物中のＯ含有量）≧（単位ｍｏｌ％での酸化物中のＳ含有量）：式Ｂ
（組成比ε）＝（単位質量％での前記複合酸化物中のＣａＯ濃度）／（単位質量％での前記複合酸化物中のＡｌ２Ｏ３濃度）：式Ｃ
（２）上記（１）に記載の線材では、前記化学組成が、質量％で、Ｃｒ：０．０５〜１．００％を含有してもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の線材では、前記化学組成が、質量％で、Ｖ：０．０２〜０．１５％、Ｔｉ：０．００２〜０．０５０％及びＮｂ：０．００２〜０．０５０％の１種又は２種以上を含有してもよい。
（４）上記（１）〜（３）の何れか一項に記載の線材では、前記化学組成が、質量％で、Ｃｕ：０．０１〜１．００％、Ｎｉ：０．０１〜１．５０％、Ｍｏ：０．０１〜１．００％及びＢ：０．０００２〜０．０１００％の１種又は２種以上を含有してもよい。
（５）上記（１）〜（４）の何れか一項に記載の線材では、前記化学組成が、質量％で、ＲＥＭ：０．０００２〜０．０１００％及びＺｒ：０．０００２〜０．１０００％の１種又は２種以上を含有してもよい。
（６）上記（１）〜（５）の何れか一項に記載の線材では、引張強さが６００〜１４００ＭＰａであってもよい。
（７）本発明の別の態様に係る平鋼線は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．８５％、Ｓｉ：０．１０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、Ｎ：０．００２０〜０．００８０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｏ：０．００５０％以下、Ｃｒ：０〜１．００％、Ｖ：０〜０．１５％、Ｔｉ：０〜０．０５０％、Ｎｂ：０〜０．０５０％、Ｃｕ：０〜１．００％、Ｎｉ：０〜１．５０％、Ｍｏ：０〜１．００％、Ｂ：０〜０．０１００％、ＲＥＭ：０〜０．０１００％、及びＺｒ：０〜０．１０００％、残部：Ｆｅ及び不純物である平鋼線であって、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを含み、且つ式Ａ及び式Ｂを満たす酸化物が複合酸化物と定義され、前記平鋼線の圧延方向及び短径方向に平行であって、且つ前記平鋼線の中央軸を含む断面における、前記中央軸から前記平鋼線の短径の１／７以内の範囲内である中央部において測定される、下記式Ｃによって定義される前記複合酸化物の組成比εの平均値が０．００≦ε＜３．００であり、前記断面の前記中央部において測定される前記複合酸化物の円相当径の平均値が３．０μｍ以下である。
（酸化物中のＣａ、Ａｌ以外の酸化物形成元素の単位ｍｏｌ％での含有量）＜（１／３）×（酸化物中の単位ｍｏｌ％でのＣａ含有量又はＡｌ含有量のうち多い方）：式Ａ
（単位ｍｏｌ％での酸化物中のＯ含有量）≧（単位ｍｏｌ％での酸化物中のＳ含有量）：式Ｂ
（組成比ε）＝（単位質量％での前記複合酸化物中のＣａＯ濃度）／（単位質量％での前記複合酸化物中のＡｌ２Ｏ３濃度）：式Ｃ
（８）上記（７）に記載の平鋼線では、前記中央部における組織が、９８面積％以上の焼戻しマルテンサイトを含んでもよい。
（９）上記（７）に記載の平鋼線では、前記中央部における組織が、２０〜６０面積％のフェライトと４０〜６０面積％のベイナイトとを含んでもよい。
（１０）上記（７）〜（９）の何れか一項に記載の平鋼線では、引張強さが１１００〜１５００ＭＰａであってもよい。
（１１）上記（７）〜（１０）の何れか一項に記載の平鋼線では、前記化学組成が、質量％で、Ｃｒ：０．０５〜１．００％を含有してもよい。
（１２）上記（７）〜（１１）の何れか一項に記載の平鋼線では、前記化学組成が、質量％で、Ｖ：０．０２〜０．１５％、Ｔｉ：０．００２〜０．０５０％及びＮｂ：０．００２〜０．０５０％の１種又は２種以上を含有してもよい。
（１３）上記（７）〜（１２）の何れか一項に記載の平鋼線では、前記化学組成が、質量％で、Ｃｕ：０．０１〜１．００％、Ｎｉ：０．０１〜１．５０％、Ｍｏ：０．０１〜１．００％及びＢ：０．０００２〜０．０１００％の１種又は２種以上を含有してもよい。
（１４）上記（７）〜（１３）の何れか一項に記載の平鋼線では、前記化学組成が、質量％で、ＲＥＭ：０．０００２〜０．０１００％及びＺｒ：０．０００２〜０．１０００％の１種又は２種以上を含有してもよい。
本発明の線材は、引張強さ１１００ＭＰａ以上であり、ｐＨ５．５以下の厳しいサワー環境で優れた耐水素誘起割れ特性を備える、本実施形態にかかる平鋼線を製造可能である。本実施形態にかかる平鋼線は、引張強さ１１００ＭＰａ以上且つ耐水素誘起割れ特性に優れるので、例えば厳しいサワー環境で用いられるフレキシブルパイプの張力補強用の平鋼線として用いることができる。
本実施形態に係る線材のＣ断面の模式図である。 本実施形態に係る平鋼線のＣ断面の模式図である。 本実施形態に係る平鋼線のＬ断面の模式図である。
本発明者らは、上述した課題を解決するために種々の検討を実施した。従来から、Ｃａ等の添加により硫化物が無害化されていたが、この場合でも線材及び平鋼線の中心軸付近でＨＩＣが生じる事があった。本発明者らは、中心軸付近の割れ部分ではＡｌ２Ｏ３、及びＣａＯを含む複合酸化物の存在がＨＩＣに影響している事を見出した。そして本発明者らは、中心軸付近でのＡｌ２Ｏ３、及びＣａＯを含む複合酸化物の組成と大きさとを制御する事で、ＨＩＣを効果的に防ぐことが可能である旨を見出した。即ち、下記（ａ）〜（ｄ）の知見を得た。
（ａ）平鋼線の水素誘起割れは、鋼中の粗大な硫化物を起点に発生する。特に、ＭｎＳなどの硫化物が粗大である場合、熱間圧延した線材を平圧加工する際に、硫化物の周囲に空隙が生じ、ｐＨ５．５以下の厳しいサワー環境において水素誘起割れを促進する要因となる。
（ｂ）そのため、線材に含有される硫化物をなるべく微細化する必要がある。硫化物を微細化するためには、ＣａあるいはＭｇを微量添加し、ＣａやＭｇを一部含むＭｎＳ、またはＣａＳやＭｇＳとすることが効果的である。
（ｃ）Ｃａを添加すると、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを含む酸化物（以下、複合酸化物と称する場合がある）が生じる場合があり、平圧加工時には、これら複合酸化物の周囲に空隙が生じ、ｐＨ５．５以下の厳しいサワー環境において水素誘起割れを促進する要因となる。
（ｄ）よって、平圧加工時に複合酸化物周囲の空隙形成を抑制する必要がある。そのためには、複合酸化物のサイズおよび組成比を制御して、平圧加工時に複合酸化物が粉砕されるようにすることが効果的である。粉砕した複合酸化物は母材と良く密着しているため、高強度かつｐＨ５．５以下の厳しいサワー環境における水素誘起割れの発生が大きく低減される。
本実施形態に係る線材、及びこれを圧延して得られる本実施形態に係る平鋼線は、上記の知見に基づいて完成されたものである。以下に、まず本実施形態に係る線材について説明する。
（Ａ）化学組成について：
以下、本実施形態に係る線材の化学組成について詳細に説明する。なお、化学組成の含有量は質量％である。
Ｃ：０．１５〜０．８５％
Ｃは、鋼を強化する元素である。この効果を得るにはＣを０．１５％以上含有させなくてはならない。一方、Ｃの含有量が０．８５％を超えると、強度が上がりすぎてしまうために平圧加工時に内部に割れが形成され、耐水素誘起割れ特性が劣化する。したがって、適切なＣの含有量は０．１５〜０．８５％である。さらに、き裂形成抑制の観点からＣの含有量を０．２０％以上とすることが好ましく、さらには０．３０％以上、０．３５％以上、又は０．４０％以上とすることが好ましい。一方、炭化物の割れ抑制の観点から、Ｃの含有量を０．７５％以下とすることが好ましく、さらに耐水素誘起割れ特性を向上させるには０．６５％以下、０．６０％以下、又は０．５０％以下とすることが望ましい。
Ｓｉ：０．１０〜２．００％
Ｓｉはマトリックスに固溶し、平鋼線の強度を向上させる元素である。この効果を得るには０．１０％以上のＳｉを含有させなくてはならない。しかし、２．００％を超えてＳｉを含有させると平圧加工の際、線材に割れが生じる。よって、Ｓｉの含有量は０．１０％〜２．００％である。より強度を高めたい場合には、Ｓｉは０．３０％以上含有させればよく、０．５０％以上、０．５５％以上、０．６０％以上、又は０．７０以上含有させれば一層好ましい。平鋼線へ加工する際に線材の割れを抑制したい場合には、Ｓｉ含有量を２．００％未満とすることが好ましく、１．８０％以下、１．７０％以下、又は１．５０％以下とすることがより好ましい。
Ｍｎ：０．３０〜１．５０％
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を高める効果があり、熱処理後の平鋼線の高強度化に必要な元素である。この効果を得るには０．３０％以上のＭｎを含有させなくてはならない。しかし、Ｍｎの含有量が１．５０％を超えると、線材の強度が高くなりすぎてしまい、線材を平鋼線へ加工する際に線材に割れが発生するなどの問題が生じる。そのため、本実施形態に係る線材におけるＭｎの含有量は０．３０〜１．５０％である。なお、平鋼線の焼入れ性を上げて高強度化するには、Ｍｎ含有量は、好ましくは０．４０％以上であり、０．５０％以上、０．６０％以上、０．７０％以上、０．８０％以上、又は０．９０％以上含有させることが一層好ましい。平鋼線へ加工する際に線材の割れを抑制したい場合には、Ｍｎ含有量は１．３０％以下とすることが好ましく、１．１０％以下、１．０５％以下、又は１．００％以下であればより一層好ましい。
Ｓ：０．０２０％以下
Ｓは、不純物である。Ｓの含有量が０．０２０％を超えると、ＭｎＳは延伸された形態となり、耐水素誘起割れ特性を低下させる。耐水素誘起割れ特性を改善するには、ＣａなどのＳと結合して硫化物を生成しやすい元素とのバランスを考えて、含有するＳの上限を制御しなければならない。よって、Ｓの含有量の上限は０．０２０％以下とする。耐水素誘起割れ特性を改善する観点からＳの含有量は０．０１０％未満であれば好ましく、０．００８％未満、又は０．００５％未満であればより一層好ましい。製鋼コストの観点から、Ｓ含有量を０．００１％以上、０．００３％以上、又は０．００５％以上としてもよい。
Ｐ：０．０２０％以下
Ｐは、不純物である。Ｐの含有量が０．０２０％を超えると、水素誘起割れが発生しやすくなり、平鋼線では、ｐＨ５．５以下の厳しいサワー環境で水素誘起割れを抑制することができない。よって、Ｐの含有量は０．０２０％以下とする。耐水素誘起割れ特性を改善する観点から、Ｐの含有量は０．０１５％以下が好ましく、０．０１３％未満、又は０．０１０％未満であれば更に好ましく、０．００８％未満であればより一層好ましい。製鋼コストの観点からＰ含有量を０．００３％以上、又は０．００５％以上としてもよい。
Ａｌ：０．００１〜０．０８０％
Ａｌは脱酸作用を有する元素であり、線材中の酸素量低減のために必要である。この効果を得るためには、０．００１％以上のＡｌを含有させなくてはならない。好ましいＡｌ含有量は０．００２以上、又は０．００５％以上であり、より好ましくは０．０１５％以上であり、さらに好ましくは０．０２０％以上、又は０．０２５％以上である。一方、Ａｌの含有量が０．０８０％を超えると、粗大な酸化物が生成し、耐水素誘起割れ特性が劣化する。よって、Ａｌ含有量を、０．０８０％以下とする。粗大な酸化物の生成を抑制するため、Ａｌ含有量は０．０６０％以下であることが好ましく、さらには０．０５０％以下、０．０４５％以下、又は０．０４０％以下であることが一層好ましい。
Ｎ：０．００２０〜０．００８０％
Ｎはフェライト相に固溶し、平鋼線の強度を向上する効果がある。さらにＮには、Ａｌ及びＴｉなどと結合して窒化物や炭窒化物を生成し、熱間圧延時のオーステナイト粒を微細化する効果があり、平鋼線の耐水素誘起割れ特性を改善する効果がある。これらの効果を得るために、Ｎは０．００２０％以上含有させなければならず、０．００３０％以上、０．００３５％以上、又は０．００４０％以上含有させることが好ましい。しかし、Ｎを線材に過剰に含有させると、窒化物や炭窒化物が粗大化して延性を低下、平圧延加工時に内部割れが生じることから、Ｎの含有量を０．００８０％以下とする必要がある。Ｎ含有量は好ましくは０．００６０％以下であり、０．００５５％以下、０．００５０％以下、０．００４５％以下、又は０．００４０％以下、とするのがより一層好ましい。
Ｏ：０．００５０％以下
Ｏは不純物である。Ｏは粗大な酸化物を形成し、鋼の耐水素誘起割れ特性を低下させる。したがって、Ｏ含有量は低い方が好ましい。Ｏ含有量は０．００５０％以下である。好ましいＯ含有量は０．００５０％未満であり、より好ましくは０．００４０％未満であり、さらに好ましくは、０．００３５％未満である。製鋼コストの観点から、Ｏ含有量を０．０００７％以上、又は０．００１０％以上としてもよい。
Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％
Ｃａは、ＭｎＳ中に含まれることで、ＭｎＳを微細に分散する効果がある。ＭｎＳを微細に分散することで、ＭｎＳに起因にした水素誘起割れを抑制できる。Ｃａによる水素誘起割れ抑制効果を得るためには、Ｃａは０．０００２％以上含有させればよく、より高い効果を得たい場合には、０．０００５％以上、０．０００８％以上、０．００１０％以上、又は０．００１５％以上を含有させれば良い。しかし、Ｃａの含有量が０．００５０％を超えると、その効果は飽和するし、Ａｌとともに鋼中の酸素と反応して生成する酸化物が粗大となるとともに、平圧加工時に酸化物の粉砕が困難になるため、かえって耐水素誘起割れ特性の低下を招く。したがって、含有させる場合の適正なＣａの含有量は、０．００５０％以下である。耐水素誘起割れ特性を向上させる観点から、Ｃａの含有量は０．００４０％以下であることが好ましく、０．００３０％以下、０．００２５％以下、又は０．００２０％以下であれば一層好ましい。
（Ｂ）任意成分について：
本実施形態に係る線材には、後述する残部のＦｅの一部に代えて、必要に応じて、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｂ、ＲＥＭ、Ｚｒから選択される少なくとも１種または２種以上の元素を含有させてもよい。ただし、これら任意元素を含有することなく本実施形態に係る線材はその課題を解決することができるので、任意元素の含有量の下限値は０％である。以下、任意元素であるＣｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｂ、ＲＥＭ、Ｚｒの作用効果と、含有量の限定理由について説明する。任意成分についての％は質量％である。
Ｃｒ：０〜１．００％
Ｃｒは、Ｍｎと同様に、鋼の焼入れ性を高めて、平鋼線を高強度化するために、線材に０．０５％以上含有させても良い。一方、Ｃｒの含有量が１．００％を超えると、線材の強度が高くなりすぎてしまい、平鋼線へ加工する際に線材に割れが発生する問題が生じる。そのため、本実施形態に係る線材における適正なＣｒの含有量は１．００％以下である。なお、平鋼線の焼入れ性を上げる場合、Ｃｒは０．１０％以上含有させるのが好ましく、０．２０％以上含有させれば一層好ましい。平鋼線へ冷間加工する際に線材の割れを抑制したい場合には、Ｃｒ含有量を０．８０％以下とすることが好ましく、０．６０％以下であればより一層好ましい。
Ｔｉ：０〜０．０５０％
Ｔｉは、ＮやＣと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成し、それらのピンニング効果によって熱間圧延時にオーステナイト粒を微細化する効果があり、平鋼線の耐水素誘起割れ特性を改善する効果があるため、含有させても良い。この効果を得るために、Ｔｉは０．００２％以上含有させることが好ましい。耐水素誘起割れ特性を改善する観点から、Ｔｉの含有量を０．００５％以上とするのが好ましく、０．０１０％以上とすることが一層好ましい。一方、Ｔｉの含有量が０．０５０％を超えると、その効果が飽和するだけでなく、粗大なＴｉＮが多数生成し、平圧加工時に割れが形成される原因となり、耐水素誘起割れ特性を劣化させる可能性がある。よって、Ｔｉの含有量は０．０５０％以下とし、０．０３５％以下であることが一層好ましい。
Ｎｂ：０〜０．０５０％
Ｎｂは、ＮやＣと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成し、それらのピンニング効果によって熱間圧延時にオーステナイト粒を微細化する効果があり、平鋼線の耐水素誘起割れ特性を改善する効果があるため、含有させても良い。この効果を得るために、Ｎｂは０．００２％以上含有させることが好ましい。耐水素誘起割れ特性を改善する観点から、Ｎｂの含有量を０．００５％以上とするのが好ましく、０．０１０％以上とすることが一層好ましい。一方、Ｎｂの含有量が０．０５０％を超えると、その効果が飽和するだけでなく、鋼塊や鋳片を鋼片に分塊圧延する工程で鋼片に割れが生じるなど鋼の製造性に悪影響を及ぼす。よって、Ｎｂの含有量は０．０５０％以下とし、０．０３５％以下であることが好ましく、０．０３０％以下であることが一層好ましい。
Ｖ：０〜０．１５％
ＶはＣ及びＮと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成し、平鋼線の強度を高めることが出来る。この効果を得るためにはＶを、０．０２％以上含有させることが好ましい。一方、Ｖの含有量が０．１５％を超えると、析出する炭化物や炭窒化物によって平鋼線の強度が増大し、平圧加工時に割れが形成される場合がある。よって、Ｖの含有量は０．１５％以下とする。平圧加工時の割れを抑制する観点から、Ｖの含有量は、０．１０％以下であることがより好ましく、０．０８％以下であれば一層好ましい。なお、前述したＶの効果を安定して得るためには、Ｖの含有量の下限は０．０３％以上であることが一層好ましい。
Ｃｕ：０〜１．００％
Ｃｕは、鋼の焼入れ性を高める元素であり、含有させても良い。焼入れ性を高める効果を得るためには、Ｃｕを０．０１％以上含有させることが好ましい。しかし、Ｃｕの含有量が１．００％を超えると、線材の強度が高くなりすぎてしまい、平鋼線へ加工する際に線材に割れが発生するなどの問題が生じる。したがって、含有させる場合のＣｕの含有量は１．００％以下である。焼入れ性を向上させる観点から含有させる場合のＣｕの含有量は０．１０％以上であることが好ましく、０．３０％以上含有させれば一層好ましい。なお、平鋼線への加工性を考慮して、含有させる場合のＣｕの含有量は０．８０％以下とすることが好ましく、０．５０％以下であればより一層好ましい。
Ｎｉ：０〜１．５０％
Ｎｉは、鋼の焼入れ性を高める元素であり、含有させても良い。焼入れ性を高める効果を得るためには、Ｎｉを０．０１％以上含有させることが好ましい。しかし、Ｎｉの含有量が１．５０％を超えると、線材の強度が高くなりすぎてしまい、平鋼線へ加工する際に線材に割れが発生するなどの問題が生じる。したがって、含有させる場合のＮｉの含有量は１．５０％以下である。焼入れ性を向上させる観点から、含有させる場合のＮｉの含有量は０．１０％以上であることが好ましく、０．３０％以上含有させれば一層好ましい。なお、平鋼線への加工性を考慮して、含有させる場合のＮｉの含有量は１．００％以下とすることが好ましく、０．６０％以下であればより一層好ましい。
Ｍｏ：０〜１．００％
Ｍｏは、鋼の焼入れ性を高める元素であり、含有させても良い。焼入れ性を高める効果を得るためには、Ｍｏを０．０１％以上含有させることが好ましい。しかし、Ｍｏの含有量が１．００％を超えると、線材の強度が高くなりすぎてしまい、平鋼線へ加工する際に線材に割れが発生するなどの問題が生じる。したがって、含有させる場合のＭｏの含有量は１．００％以下である。焼入れ性を向上させる観点から含有させる場合のＭｏの含有量は０．０２％以上であることが好ましく、０．０５％以上含有させればより一層好ましい。なお、平鋼線への加工性を考慮して、含有させる場合のＭｏの含有量は０．５０％以下とすることが好ましく、０．３０％以下であればより一層好ましい。
Ｂ：０〜０．０１００％
Ｂは、微量添加することで鋼の焼入れ性を高めるのに有効であり、この効果を得たい場合には０．０００２％以上含有させても良い。一方、０．０１００％を超えてＢを含有させても効果が飽和するだけでなく、粗大な窒化物が生成するので、水素誘起割れが発生しやすくなる。したがって、含有させる場合のＢの含有量は０．０１００％以下である。さらに焼入れ性を高めたい場合には、Ｂの含有量を０．００１０％以上とすればよく、０．００２０％以上であればより一層好ましい。なお、耐水素誘起割れ特性を向上させるためには、Ｂの含有量は０．００５０％以下とすることが好ましく、０．００３０％以下であればより一層好ましい。
ＲＥＭ：０〜０．０１００％
ＲＥＭは希土類金属の総称であり、Ｃａと同じようにＭｎＳ中に含まれることで、ＭｎＳを微細に分散する効果がある。ＭｎＳを微細に分散することで、耐水素誘起割れ特性を改善することが出来るため、ＲＥＭを含有させてもよい。水素誘起割れを抑制する効果を得るためには、ＲＥＭは０．０００２％以上含有させればよく、より高い効果を得たい場合には、０．０００５％以上を含有させれば良い。しかし、ＲＥＭの含有量が０．０１００％を超えても、その効果は飽和するし、鋼中の酸素と反応して生成する酸化物が粗大となり、平圧加工時の割れの原因となる。したがって、含有させる場合の、ＲＥＭの含有量は、０．０１００％以下である。平鋼線への加工性の観点から、ＲＥＭの含有量は０．００５０％以下であることが好ましく、０．００３０％以下であれば一層好ましい。
なお、ＲＥＭ（希土類元素）は、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。これらの元素を添加する場合、単独で添加しても良く、混合物として添加しても良い。ＲＥＭの含有量とは、これら１７元素の含有量の合計値を意味する。
Ｚｒ：０〜０．１０００％
Ｚｒは、Ｏと反応して酸化物を生成し、微量に添加すれば酸化物を微細に分散させて、水素誘起割れを抑制する効果があり、その効果を得たい場合に含有させても良い。水素誘起割れを抑制する効果を得るためには、Ｚｒは０．０００２％以上含有させればよく、より高い効果を得たい場合には、０．００１０％以上を含有させれば良い。しかし、Ｚｒの含有量が０．１０００％を超えた場合、その効果は飽和するし、鋼中のＮやＳと反応し、粗大な窒化物や硫化物を生成するため、逆に耐水素誘起割れ特性の低下を招く。したがって、含有させる場合のＺｒの含有量は、０．１０００％以下である。耐水素誘起割れ特性に悪影響を与える酸化物を低減させる観点から、Ｚｒの含有量は０．０８００％以下であることが好ましく、０．０５００％以下であれば一層好ましい。
線材の化学組成の残部はＦｅ及び不純物を含む。「不純物」とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入するものであって、本実施形態に係る線材の特性に実質的な影響を与えないものを指す。
（Ｃ）酸化物の特性について：
上述の成分を有する線材は、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを所定量以上含む酸化物を含有するものとなる。本発明者らは、線材を平圧加工する際にこの酸化物の周囲に生じる空隙が、水素誘起割れを促進することを知見した。また、この酸化物の組成比とサイズとを適当な範囲に制御することで、平圧加工時にこれを微細に粉砕することが可能となるとともに、粉砕時には酸化物が母材に追従して移動することで母材と酸化物との間の密着性も良好となり、平圧加工後の耐水素誘起割れ特性が向上することを本発明者らは知見した。この効果を得るためには酸化物の組成比やサイズを厳正に制御する必要がある。
まず、本実施形態に係る線材において制御対象とされる酸化物について説明する。線材及び平鋼線の耐水素誘起割れ特性に影響する酸化物は、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを含み、且つ式Ａ及び式Ｂを満たす酸化物である。以下、「ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを含み且つ式Ａ及び式Ｂを満たす酸化物」を「複合酸化物」と略す場合がある。
（単位ｍｏｌ％での酸化物中のＣａ、Ａｌ以外の酸化物形成元素の含有量）＜（１／３）×（単位ｍｏｌ％での酸化物中のＣａ含有量又はＡｌ含有量のうち多い方）：式Ａ
（単位ｍｏｌ％での酸化物中のＯ含有量）≧（単位ｍｏｌ％での酸化物中のＳ含有量）：式Ｂ
上記式Ａに記載の「Ｃａ、Ａｌ以外の酸化物形成元素」とは、上述の本実施形態に係る線材の化学組成の中ではＳｉ、Ｍｇ、及びＭｎである。
複合酸化物は、水素誘起割れを生じさせるものであり、本実施形態に係る線材において改善の対象とされる。従って本実施形態に係る線材においては、複合酸化物の組成及びサイズが限定される。
一方、本発明者らが確認した限りでは、複合酸化物以外の種々の介在物は水素誘起割れに実質的に影響しない。従って、本実施形態に係る線材において、複合酸化物以外の種々の介在物は特に限定されない。
例えば本実施形態に係る線材において、ＣａＯ及びＡｌ２Ｏ３以外の酸化物は、線材の化学組成に起因して微量である。従ってＣａＯ及びＡｌ２Ｏ３以外の酸化物は、水素誘起割れに影響しない。また、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを含む酸化物であっても、Ｓｉ、Ｍｇ、及びＭｎなどのその他酸化物形成元素の含有量（ｍｏｌ％）がＣａ含有量（ｍｏｌ％）又はＡｌ含有量（ｍｏｌ％）の１／３以上である複合酸化物は、線材及び平鋼線の評価試験において割れの起点に存在せず、水素誘起割れに影響しないと考えられる。同様の理由により、Ｏ含有量（ｍｏｌ％）がＳ含有量（ｍｏｌ％）よりも少ない介在物、即ち式Ｂを満たさない介在物も、耐水素誘起割れ特性に影響しないと考えられる。
以上の事項に鑑みて、本実施形態に係る線材においては、制御対象とされる複合酸化物を、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを含み、且つ以下の式Ａ及びＢを満たすものに限定される。
また、本実施形態に係る線材において制御対象とされる複合酸化物を、実質的にＣａＯとＡｌ２Ｏ３とからなる酸化物に限定してもよい。
複合酸化物の評価は、線材のＣ断面の中心部、即ち線材の圧延方向に垂直な断面の中心部において実施される。図１に示されるように、線材１のＣ断面の中心部１１とは、線材１のＣ断面が略円形である場合、線材のＣ断面の中心から線材の直径ｄの１／１０の範囲を意味する。即ち、略円形の線材１のＣ断面の中心部１１は、直径が１／５ｄ（２／１０ｄ）である、線材１の断面の同心円内の領域である。線材１のＣ断面が略円形ではない場合、線材１のＣ断面の相似比１／５の相似形であって、線材１のＣ断面とその幾何中心が一致する領域を、上述の線材１のＣ断面の中心部１１とみなす。なお、複合酸化物は鋳片の中心部に集まりやすく、従って鋳片を圧延して得られる線材においても、複合酸化物はその中心部に集まりやすい。中心部における複合酸化物の組成は、その周辺部におけるものと実質的に同じであり、また中心部において粗大な複合酸化物の析出が抑制されていれば、その周辺部においても抑制がなされていると考えられる。以上の理由により、複合酸化物の評価は線材のＣ断面の中心部において行われる。
線材圧延方向と垂直な断面上に観察される複合酸化物は、以下の式Ｃによって算出されるＣａＯとＡｌ２Ｏ３との組成比εが０．００≦ε＜３．００である場合に脆化するため、平圧加工時に粉砕することが可能となる。
（組成比ε）＝（単位質量％での前記酸化物中のＣａＯ濃度）／（単位質量％での前記酸化物中のＡｌ２Ｏ３濃度）：式Ｃ
具体的には、εが０．００に近い場合、すなわち複合酸化物の成分がＡｌ２Ｏ３主体となる場合や、εが３．００よりも小さい場合、複合酸化物は平圧加工時に粉砕される。従って、線材の中心部における複合酸化物の組成比εの平均値を上記範囲内に制御することが、平圧加工後の線材（即ち平鋼線）の耐水素誘起割れ特性を向上させるために必要とされる。一方、線材の中心部における複合酸化物の組成比εの平均値が３．００以上の場合には、複合酸化物の成分がＣａＯ主体となり、サイズ制御に関係なく平圧加工後の耐水素誘起割れ特性が劣化する。以上の理由により、線材の中心部における複合酸化物の組成比εの平均値は０以上３．００以下と規定される。より安定な耐水素誘起割れ特性を得るためには、線材の中心部の複合酸化物の組成比εの平均値の上限は１．００以下が好ましく、より好ましくは０．６０以下である。また、線材の中心部の複合酸化物の組成比εの平均値の下限を０．０２、０．０５、０．１０、０．１５、又は０．２０としてもよい。
また、線材の中心部の複合酸化物の組成比εの平均値が上記条件を満たしていたとしても、その円相当径が６．０μｍよりも大きい複合酸化物（粗大複合酸化物）が線材の中心部に含まれる場合、平鋼線の耐水素誘起割れ特性を十分に向上させることができない。粗大複合酸化物が線材に含まれる場合、線材に平圧加工を施しても、円相当径３μｍ超の複合酸化物が平鋼線に残存し、母材と複合酸化物の界面に剥離が生じるため、平鋼線の耐水素誘起割れ特性が劣化する。一方、加工率４０％以上の平圧加工を線材に施した場合、６．０μｍ以下のサイズの複合酸化物は、概ね３μｍ以下に破砕される。よって、複合酸化物の円相当径の平均値を６．０μｍ以下とする。複合酸化物の円相当径の平均値の下限値は特に限定されないが、２．０μｍ、２．５μｍ、３．０μｍ、３．５μｍ、又は４．０μｍと規定してもよい。
（Ｄ）評価方法について
次に、本実施形態に係る線材の複合酸化物の評価方法を説明する。なお、線材が含む複合酸化物はクラスター状に存在することがあるが、この場合であっても、クラスターを構成する各複合酸化物を独立したものとして取り扱う。クラスター全体を１つの複合酸化物とみなすことはしない。
（Ｄ−１）複合酸化物の化学組成
複合酸化物の化学組成は、そのサイズによらず、一の線材において実質的に一様であると考えられる。従って、線材の中心部のＣ断面における１０視野において観察を行い、各視野において最大の円相当径を有する複合酸化物（最も化学組成の分析が容易な複合酸化物）に関してのみ化学組成の分析及び組成比εの算出を行い、この１０視野における複合酸化物の組成比εの平均することにより求められる値を、線材の中心部において測定される複合酸化物の組成比εの平均値とみなすことができる。この値が上述した本実施形態に係る線材の要件を満たせば、その線材は本実施形態に係る線材の要件を満たすものとみなされる。線材の複合酸化物の化学組成の具体的な分析方法に関して以下に説明する。
線材のＣ断面（すなわち線材の圧延方向に垂直な切断面）を鏡面研磨した後、電界放射型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて倍率１０００倍で複合酸化物などの介在物を観察できるように反射電子像で１０箇所を観察し、写真撮影する。１視野あたりの面積は、８０００μｍ２（縦１００μｍ、横８０μｍ）以上とする。この際、合わせてＥＤＳを用いて各介在物の化学組成を測定し、これにより介在物が本実施形態にかかる線材において制御対象とされる複合酸化物であるか否かを判断する。次いで、それぞれの写真での最大サイズの複合酸化物に対してエネルギー分散型Ｘ線分析器（ＥＤＳ）を用いて特性Ｘ線スペクトルを得ることで元素分析を行う。これにより、複合酸化物の組成を評価することができる。得られた特性Ｘ線スペクトルのピークエネルギーから、複合酸化物に含まれる元素を特定し、ピークの高さからそれら元素の含有量（ｍｏｌ％）を定量する。そして、複合酸化物中のＣａは全てＣａＯとして、Ａｌは全てＡｌ２Ｏ３として存在すると仮定して、その複合酸化物の質量比のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３を算出することにより、各視野における最大サイズの複合酸化物の組成比εを求める。そして、１０視野におけるこれら組成比εを平均することにより、線材の中心部において測定される複合酸化物の組成比εの平均値が算出される。
ただし、Ｓｉ、Ｍｇ、及びＭｎなどのその他酸化物形成元素の含有量（ｍｏｌ％）が、Ｃａ含有量（ｍｏｌ％）及びＡｌ含有量（ｍｏｌ％）のうち多い方の１／３以上である酸化物（即ち上記式Ａを満たさない酸化物）は、例えば、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２を含む酸化物であって、本実施形態に係る線材において制御対象とされないものと判断する。また、Ｏ含有量（ｍｏｌ％）がＳ含有量（ｍｏｌ％）よりも少ない介在物（即ち上記式Ｂを満たさない介在物）は硫化物系介在物であって、本実施形態に係る線材において制御対象とされないものと判断する。このような介在物は、複合酸化物の状態を確認するにあたっては無視される。
（Ｄ−２）複合酸化物サイズ
線材の中心部に含まれる全ての複合酸化物の円相当径を測定することは現実的ではない。以下に説明する方法によって得られる値を、線材のＣ断面の中心部において測定される複合酸化物の円相当径の平均値であるとみなすことができる。
線材のＣ断面（すなわち圧延方向に垂直な切断面）を鏡面研磨した後、電界放射型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて倍率１０００倍で介在物を観察できるように１０箇所を観察し、写真撮影する。１視野あたりの面積は、８０００μｍ２（縦１００μｍ、横８０μｍ）以上とする。この際、合わせてＥＤＳを用いて各介在物の化学組成を測定し、これにより介在物が本実施形態にかかる線材において制御対象とされる複合酸化物であるか否かを判断する。次いで、得られた各写真について、通常の画像解析により最大サイズの複合酸化物の面積をそれぞれの写真から測定し、面積から求められる円相当径を算出する。円相当径を測定するための写真は、反射電子像とすることがよい。上記方法により求めた、１０箇所の写真の最大の複合酸化物の円相当径の平均値を求めることにより、線材のＣ断面の中心部において測定される複合酸化物の円相当径の平均値が得られる。
上述した要件が満たされる限り、本実施形態に係る線材のその他の構成は特に限定されない。例えば線材の金属組織は、平鋼線の耐水素誘起割れ特性に実質的に影響しない。上述のように、硫化物及び複合酸化物の状態が平鋼線の耐水素誘起割れ特性に関して支配的であるからである。従って線材の金属組織は限定されない。ただし、加工性を考慮する場合には、線材の金属組織をパーライト組織やフェライト組織、ベイナイト組織に制御することが好ましい。従って、線材の金属組織を、合計９９面積％以上のパーライト組織、フェライト組織、及びベイナイト組織を含むものと規定してもよい。
線材の径についても特に限定されない。現在市場に流通する平鋼線用の線材の径は７〜１６ｍｍとされることが通常であるので、本実施形態に係る線材の径を７〜１６ｍｍと規定しても良い。
線材の引張強さも特に限定されない。線材の化学組成に鑑みると、線材の引張強さは６００〜１４００ＭＰａ程度になることが多いと考えられる。従って、本実施形態に係る線材の引張強さの下限値を６００ＭＰａ、又は７００ＭＰａと規定してもよい。また、本実施形態に係る線材の引張強さの上限値を１４００ＭＰａ、又は１３５０ＭＰａと規定しても良い。
硫化物系介在物の形態などを限定する必要もない。線材の化学組成、並びに複合酸化物の化学組成及び粒径を適切に制御した場合、硫化物系介在物は必然的に微細分散され、無害化されるからである。また、本発明者らの実験によれば、Ｃａ等によって硫化物が無害化されている場合、平鋼線の評価試験において硫化物を起点とする割れは生じなかった。この点に鑑みても、硫化物系介在物の形態などを限定しないことが妥当であると考えられる。
（Ｅ）製造方法について
本実施形態にかかる線材の製造方法では、水素誘起割れを抑制するために、溶鋼段階でＣａを添加してＣａＯ及びＡｌ２Ｏ３を含む酸化物の組成比εを適正化し、さらにこの複合酸化物のサイズを制御する。
本実施形態に係る線材の要件を満たせば、線材の製造方法によらず、本実施形態に係る線材の効果を得ることが出来るが、例えば、下記に示す製造方法によって、線材を製造すればよい。なお、下記の製造プロセスは一例であり、下記以外のプロセスによって化学組成及びその他の要件が本実施形態に係る線材の範囲である線材を得られた場合であっても、その線材が本実施形態に係る線材に含まれることはいうまでもない。
具体的には、溶銑の脱硫後に転炉で溶鋼の成分を調整し、Ｃａ合金を溶鋼に添加後に、連続鋳造を用いて鋼片を得る。その後、鋼片を再加熱して熱間で製品圧延し、所定の径の鋼材に仕上げる。以下に、溶鋼の製造方法の一例を、より詳細に説明する。
高炉から出銑された溶銑に脱硫剤を加えて攪拌し、硫黄を取り除くＫＲ（Ｋａｎｂａｒａ Ｒｅａｃｔｏｒ）法などで脱硫し、続いて転炉で脱燐、脱炭を行う。そして転炉から溶鋼鍋に溶鋼を出鋼する際、目標とする化学組成のうちＣａ、ＲＥＭ、Ｚｒを除く元素について、金属Ａｌ等の合金を添加して溶鋼の成分を調整する。続いて、ＲＨ（Ｒｕｈｒｓｔａｈｌ−Ｈｅｒａｅｕｓ）にて溶鋼の脱ガスを行い、Ｃａ合金を溶鋼に添加する。Ｃａ合金の組成は例えばＣａ：４０質量％、Ｓｉ：６０質量％である。またＣａ合金の添加方法は、例えば、Ｃａ合金の粉末を不活性ガスとともに鋼中に吹込む粉体インジェクション法により行う。
ここでＣａ合金を添加するタイミングは、金属Ａｌ添加から３０分以上、６０分以下とする。Ｃａ合金の添加を、金属Ａｌ添加から３０分未満とした場合、鋼中に添加されたＣａの一部が、鋼中を浮上している粗大なＡｌ２Ｏ３と反応することで消費されるので、Ｃａによる硫化物無害化効果が得られない。また、Ｃａ合金の添加を、金属Ａｌ添加から３０分未満とした場合、粗大なＡｌ２Ｏ３が残存するために圧延後の線材中の酸化物の円相当径は６．０μｍ以下にならない。一方、Ｃａ合金の添加が、金属Ａｌ添加から６０分より大きい場合、鋼中に存在するＡｌ２Ｏ３が少なくなり、εを３．００未満に制御することが困難である。なお、ＲＥＭ及びＺｒの片方または両方を溶鋼に含有させる場合は、Ｃａ合金の添加と同時もしくは添加後に、ＲＥＭ及びＺｒの片方または両方を含む合金を添加する。Ａｌとの関係において、ＲＥＭ及びＺｒはＣａと同様の挙動を示すからである。
以上の工程により製造された溶鋼では、複合酸化物の組成比ε（ＣａＯ質量％／Ａｌ２Ｏ３質量％）が０．００≦ε＜３．００となる。この溶鋼を、連続鋳造法を用いて鋼片にする。鋼片にする際の鋳造速度は０．６ｍ／ｍｉｎ〜１．４ｍ／ｍｉｎが好ましい。鋳造時に、介在物の一部は浮上して鋼片に残存しなくなるが、その他の介在物は下降して鋼片に残存する。０．６ｍ／ｍｉｎ未満で鋳造した場合、いったん浮上した介在物が再度下降するので、鋳片に粗大な介在物が増加することがある。一方、１．４ｍ／ｍｉｎ超で鋳造すると、下降する介在物が増えるので、鋼片に粗大な介在物が増加することがある。
得られた鋼片を熱間圧延して、線材を製造する。熱間圧延は、鋼片を１０２０℃以上に加熱して行う。熱間圧延の最終仕上げ温度は８００〜９６０℃とする。また、熱間圧延線材と、熱間圧延前の鋼片との断面積比（鋼片の断面積（ｍｍ２）／熱間圧延線材の断面積（ｍｍ２））が１００．０以上となるように熱間圧延を行う。最終仕上げ圧延での圧延温度が８００℃未満または９６０℃超であったり、断面積比が１００．０未満であったりすると熱間圧延時の複合酸化物の粉砕が不十分となり、線材の複合酸化物のサイズが６．０μｍ以下にならない。以上の工程によって複合酸化物のサイズと組成比を制御できる。
次に、本実施形態に係る平鋼線について以下に説明する。本実施形態に係る平鋼線は、本実施形態に係る線材を圧延することによって得られるものである。平鋼線２の形状は特に限定されないが、そのＣ断面の形状は、図２に例示されるように、円を押しつぶしたような形状とされることが好ましい。
本実施形態にかかる平鋼線２においては、Ｃ断面の短径を平鋼線２の厚さｔと称し、Ｃ断面の長径を平鋼線２の幅ｗと称する。
また、後述する平鋼線２のＬ断面とは、平鋼線の圧延方向及び短径方向に平行であって、且つ平鋼線の中央軸を実質的に含む断面を意味する。平鋼線の中央軸とはＣ断面の中央を通り圧延方向に平行な軸である。平鋼線の短径方向とは、平鋼線の圧延方向に垂直な断面の短径方向である。
平鋼線２のＬ断面における中央部２１とは、図３に示されるように、平鋼線２の中央軸から平鋼線２の短径（平鋼線２の厚さｔ）の１／７以内の範囲内の領域を意味する。換言すると、平鋼線のＬ断面における中央部２１は、Ｌ断面における、平鋼線の表面から深さ５／１４ｔ以上の領域である。
以下、平鋼線２のＬ断面における中央部２１を、単に「中央部」と称する場合がある。平鋼線２のＣ断面が実質的に円形であり、そのＣ断面の短軸及び長軸を特定できない場合、平鋼線のＣ断面の中心を通る任意の軸、及びこれに垂直な軸を長軸及び短軸とみなせば良い。
平鋼線の化学組成は、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．８５％、Ｓｉ：０．１０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、Ｎ：０．００２０〜０．００８０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｏ：０．００５０％以下、Ｃｒ：０〜１．００％、Ｖ：０〜０．１５％、Ｔｉ：０〜０．０５０％、Ｎｂ：０〜０．０５０％、Ｃｕ：０〜１．００％、Ｎｉ：０〜１．５０％、Ｍｏ：０〜１．００％、Ｂ：０〜０．０１００％、ＲＥＭ：０〜０．０１００％、及びＺｒ：０〜０．１０００％、並びにＦｅ及び不純物を含む残部を含む。平鋼線は線材を圧延して得られるものであるので、本実施形態に係る平鋼線の化学組成は、本実施形態に係る線材の化学組成と一致する。なお、線材の化学組成における各元素に関して上述された好ましい上限値、及び好ましい下限値は、平鋼線の化学組成においても当然適用されうるものである。
本実施形態にかかる平鋼線においてもＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを含む酸化物（複合酸化物）の形態が規定される。平鋼線の複合酸化物及びその組成比εの定義は、線材の複合酸化物及びその組成比εの定義と同じである。平鋼線の中央部において観察される複合酸化物の組成比εの平均値は、０．００≦ε＜３．００とされる。平鋼線は線材を圧延して得られるものであるので、本実施形態に係る平鋼線の複合酸化物の化学組成は、本実施形態に係る線材の複合酸化物の化学組成と一致する。
平鋼線の中央部において観察される複合酸化物の円相当径の平均値は３．０μｍ以下とされる。平鋼線の中央部において観察される複合酸化物の円相当径の平均値が３．０μｍ超である場合、複合酸化物の周囲に生じる空隙によって平鋼線の耐水素誘起割れ特性が損なわれる。
上述した要件が満たされる限り、本実施形態に係る平鋼線のその他の構成は特に限定されない。
例えば平鋼線の金属組織は、線材の金属組織と同様に、平鋼線の耐水素誘起割れ特性に大きく影響しない。従って平鋼線の金属組織は特に限定されない。例えば、平鋼線の中央部における組織が９８面積％以上の焼戻しマルテンサイトを含む場合、平鋼線の引張強さを一層向上させることができるので好ましい。一方、例えば平鋼線の中央部における組織が２０〜６０面積％のフェライトと４０〜６０面積％のベイナイトとを含む場合、平鋼線の靭性などを向上させられるので好ましい。
平鋼線の幅ｗ及び厚さｔについても特に限定されない。現在市場に流通する平鋼線の幅は１３〜１６ｍｍとされ、厚さｔは２〜７ｍｍとされることが通常であるので、本実施形態に係る平鋼線の幅及び厚さをこのように規定しても良い。
平鋼線の引張強さも特に限定されない。平鋼線の用途に鑑みると、平鋼線の引張強さは１１００〜１５００ＭＰａ程度とされることが望ましく、これは平鋼線の熱処理条件を適宜調整することで達成可能である。
平鋼線の硫化物系介在物も、線材の硫化物系介在物と同じ理由で、その形態などを限定する必要はない。
平鋼線の複合酸化物の評価方法は、原則的に線材の複合酸化物の評価方法に準じる。ただし、線材の複合酸化物の評価は線材のＣ断面の中心部において実施されるが、平鋼線の複合酸化物の評価は平鋼線のＬ断面の中央部において実施される点においてのみ、平鋼線と線材との間で複合酸化物の評価方法が相違する。なお、本実施形態における平鋼線のＬ断面は、平鋼線の中央軸を含む断面であるが、複合酸化物の評価の際は、平鋼線の中央軸からわずかに離れた断面を測定面として用いて、複合酸化物の評価をしてもよい。この場合、この測定面の圧延方向に平行な軸を平鋼線の中央軸とみなして、測定面における中央部を特定すればよい。測定面と平鋼線の中央軸との間にわずかな間隔があったとしても、複合酸化物の評価結果に実質的な影響は及ばない。
本実施形態にかかる平鋼線の製造方法は、本実施形態にかかる線材を平圧加工する工程を備える。平圧加工における減面率は４０％以上とされる。減面率が４０％未満である場合、線材中の複合酸化物が十分に粉砕されないので、平鋼線の複合酸化物の円相当径の最大値を３．０μｍ以下にすることが困難である。平鋼線の引張強さの調整のために、平圧加工前の線材、または平圧加工後の平鋼線に適宜熱処理をしてもよい。通常の鋼のための熱処理温度において複合酸化物及び硫化物の形態が著しく変化することはないからである。
以下に実施例によって本発明を具体的に説明する。
具体的には、表１、表２−１、及び表２−２に示す化学組成の鋼を溶製し、以下の方法で線材及び平鋼線を作製した。なお、これら表中の「−」の表記は、当該元素の含有量が不純物レベルであり、実質的に含有されていないと判断できることを示す。
表１に示す化学組成の鋼Ａ、Ｂを以下の方法で製造した。高炉から出銑された溶銑にＫＲ法を用いて脱硫を行い、転炉にて脱燐、脱炭を行った。その後、上記化学組成のうちＣａ、ＲＥＭ、Ｚｒを除く元素を調整するために金属Ａｌなどを溶鋼に添加した。溶鋼から分析用サンプルを採取して成分分析を実施し、Ｃａ、ＲＥＭ、Ｚｒ以外の化学組成を調整した。その後、ＲＨにて溶鋼の脱ガスを行い、ＣａＳｉ合金を溶鋼に添加した。ＣａＳｉ合金の組成はＣａ：４０質量％、Ｓｉ：６０質量％であった。ＣａＳｉ合金の添加はＣａＳｉ合金の粉末を不活性ガスとともに鋼中に吹込む粉体インジェクション法により行った。試験番号Ａ１、Ａ４、Ａ５およびＢ１ではＣａＳｉ合金の添加を金属Ａｌ添加から４０分後に行った。試験番号Ａ２およびＢ２ではＣａＳｉ合金の添加を金属Ａｌ添加から２５分後に行った。試験番号Ａ３およびＢ３ではＣａＳｉ合金の添加タイミングを金属Ａｌ添加から７０分後に行った。
このように得た溶鋼を鋳込んで鋼塊とした。鋳造速度は０．９ｍ／ｍｉｎとした。その後、この鋼塊を１２５０℃で１２ｈｒ再加熱した後、１２２ｍｍ角の鋼片に分塊圧延し、圧延用素材とした。次いでＡ１〜Ａ３、Ａ５およびＢ１〜Ｂ３については、圧延用素材を１０５０℃に加熱して直径１２ｍｍの線材に圧延した。Ａ４については１２５０℃に加熱後に直径１６ｍｍまで熱間圧延を行い、１５００ｍｍ長さに切断し、直径１２ｍｍになるまで研削を施した。圧延もしくは研削後、線材の表面を潤滑処理した後、直径１１ｍｍの線材となるよう１次伸線加工を行った。その後、すべての鋼材について、伸線加工した線材を冷間圧延機で平圧延（平圧加工）し、幅１５ｍｍ、厚み３ｍｍの平鋼線に成形した。試験番号Ａ１〜Ａ４および試験番号Ｂ１〜Ｂ３は平鋼線とした後に９００℃で１５ｍｉｎの加熱を行った後、コールド油に浸積して焼入れ処理を行い、４５０℃の温度で６０ｍｉｎの焼き戻し処理を行った。一方で、試験番号Ａ５は平圧延（平圧加工）後に４５０℃で６０ｍｉｎの焼鈍処理を行った。
また、表２−１及び表２−２に示す化学組成の鋼ａ〜ａｕ（表４−１及び表４−２の試験番号１〜４７）を鋼Ａ１と同様の方法で溶製し、得た鋼塊を１２５０℃で１２ｈｒ加熱した後、１２２ｍｍ角の鋼片に分塊圧延した鋼片を圧延用素材とした。次いで圧延用素材を１０５０℃で加熱して直径１２ｍｍの線材に平圧延（平圧加工）した。その後、線材の表面を潤滑処理して、直径１１ｍｍの線材となるよう１次伸線加工を行った。その後、伸線加工した線材を冷間圧延機で圧延し、幅１５ｍｍ、厚さ３ｍｍの平鋼線に成形した。成形した平鋼線について、冷間圧延後に９００℃で１５ｍｉｎの加熱を行った後、コールド油に浸積して焼入れ処理を行い、４５０℃の温度で６０ｍｉｎの加熱処理を行った。平鋼線に冷間圧延した際に平鋼線に割れが生じた試料は、熱処理以降の工程を行わずに試験及び評価を中止した。このような試料の評価結果欄には符号「−」を記載した。なお、表２−１及び表２−２中のアンダーラインは成分組成が本発明範囲から外れていることを示す。
Figure 2018174270
Figure 2018174270
Figure 2018174270
上記方法で作製した線材の複合酸化物の組成比εの平均値、複合酸化物の円相当径の平均値、引張強度、並びに平鋼線の複合酸化物の円相当径の平均値、組織、引張強度、及び耐水素誘起割れ特性について調査した結果を表３−１〜表４−２に示す。表３−１において、好ましい製造条件を外れる値には下線を付した。表３−１〜表４−２において、本発明の範囲外となる値にも下線を付した。また、これら表において、「複合酸化物組成比ε」は線材の中心部における複合酸化物の組成比εの平均値を示し、「平均円相当径」は線材の中心部又は平鋼線の中央部における複合酸化物の円相当径の平均値を示す。なお、平鋼線の中央部における複合酸化物の組成比εの平均値は、線材の中心部におけるそれと実質的に一致するので、測定されていない。
なお、線材の中心部における複合酸化物の組成比εの平均値、線材の中心部又は平鋼線の中央部における複合酸化物の円相当径の平均値は、上述の方法によって調査した。線材の引張強度、並びに平鋼線の組織、引張強度、及び耐水素誘起割れ特性は、それぞれ下記に記載する方法によって調査した。
〈１〉線材の引張強度
線材を３４０ｍｍ長さに切断し、上下７０ｍｍを油圧チャックで固定し引張試験を行った。得られた最大荷重を線材の断面積で除することで引張強さを算出した。引張強さが６００ＭＰａ以上であることが好ましいため、引張強さ６００ＭＰａ以上を合格品と評価した。
〈２〉平鋼線の組織
平鋼線のＬ断面を鏡面研磨した後、ピクラールで腐食し、ＦＥ−ＳＥＭを用いて倍率２０００倍でＬ断面の中央部においてそれぞれ任意の５箇所を観察し、5枚の写真を撮影した。得られた各写真にＯＨＰシートを重ね、各透明シートにおけるフェライト組織、ベイナイト組織と重なる領域に色を塗った。次いで、各透明シートにおける「色を塗った領域」の面積率を画像解析ソフトにより求めることにより、上記５箇所それぞれにおけるフェライト組織及びベイナイト組織の面積率を求めた。そして、５箇所のフェライト組織及びベイナイト組織の面積率を平均することで、平鋼線におけるフェライト組織及びベイナイト組織の面積率を算出した。また、フェライト、ベイナイト、及びマルテンサイト以外の組織がいずれの平鋼線においても実質的に確認されなかったので、フェライト組織及びベイナイト組織の面積率を１００％から差し引いた値を、マルテンサイト組織の面積率の平均値とみなした。
〈３〉平鋼線の引張強度：
平鋼線を４００ｍｍ長さに切断し、上下１００ｍｍを油圧チャックで固定し引張試験を行った。得られた最大荷重を平鋼線の断面積で除することで引張応力を算出した。引張強さが１１００ＭＰａ以上であることが好ましいため、引張強さ１１００ＭＰａ以上を合格品と評価した。
〈４〉平鋼線の耐水素誘起割れ特性の調査：
１５０ｍｍ長さに切断した平鋼線を用いて耐水素誘起割れ特性を評価した。試験片への水素供給のための溶液は、５％ＮａＣｌ＋ＣＨ３ＣＯＯＮａ水溶液を用いてｐＨ５．０に調整したものを用いた。窒素ガスで脱気後、硫化水素（Ｈ２Ｓ）＋二酸化炭素（ＣＯ２）混合ガスを導入し、溶液中に平鋼線を浸積して割れの発生を調査した。このとき、硫化水素の分圧は０．１ＭＰａ、試験温度は２５℃であり、試験時間は９６時間であった。試験後、平鋼線の厚み方向に対して周波数１０ｋＨｚの超音波探傷試験（ＵＳＴ：Ｕｌｔｒａ ｓｏｎｉｃ Ｔｅｓｔ）によって割れ発生の有無を確認した。超音波探傷試験によって割れが生じたと判定される割れ発生部の面積の合計を画像解析によって求め、下記式Ｄを用いて水素誘起割れ発生率（χ（％））を求めた。水素誘起割れが生じた平鋼線を、耐水素誘起割れ特性に関して不合格と判定した。
χ＝（Ａｆ／（ｗ×Ｌ））×１００…式Ｄ
ここで、Ａｆ：ＵＳＴで測定された割れ発生部の合計面積（ｍｍ２）、ｗ：平鋼線の幅（ｍｍ）、Ｌ：平鋼線の長さ（ｍｍ）である。
Figure 2018174270
Figure 2018174270
表３−１及び表３−２に示されるように、化学組成及び製造条件が適切であった本発明例は、平圧加工後も水素誘起割れが発生しておらず、問題ない。
これに対して、試験番号Ａ２およびＢ２は、金属Ａｌを添加してからＣａＳｉ合金を添加するまでの時間が２５分であったため、線材の複合酸化物が粗大化し、平鋼線に水素誘起割れが発生している。
試験番号Ａ３およびＢ３は、金属Ａｌを添加してからＣａＳｉ合金を添加するまでの時間が７０分であったため、線材の複合酸化物の組成比εの平均値が３．００以上となり、平鋼線に水素誘起割れが発生している。
試験番号Ａ４は熱間圧延時の断面積減少量が小さく、熱間圧延時の酸化物の粉砕が不十分であったため、線材の複合酸化物の最大サイズが本発明の範囲外となり、平鋼線に水素誘起割れが発生している。
Figure 2018174270
Figure 2018174270
表４−１及び表４−２に示されるように、化学組成及び製造条件が適切である本発明例は、平圧加工後でも水素誘起割れが発生しておらず、問題ない。
試験番号１６、１７、２０および４６は、化学組成が本発明の範囲外であり、平鋼線に冷間圧延した際（平圧加工時）に、平鋼線に割れが生じたため、熱処理以降の工程を行わずに試験を中止した。
試験番号１６はＭｎおよびＣａの含有量が本発明の範囲外であり、平圧加工時に割れが発生している。
試験番号１７はＣの含有量が本発明の範囲外であり、平圧加工時に割れが発生している。
試験番号２０はＳｉの含有量が本発明の範囲外であり、平圧加工時に割れが発生している。
試験番号１８および１９は、鋼の化学組成の何れかが本発明の範囲外であり、水素誘起割れが発生した。
試験番号１８はＳの含有量が本発明の範囲外であり、水素誘起割れが発生している。
試験番号１９はＣａが添加されておらず、ＭｎＳが微細化されず、また、複合酸化物の最大サイズが本発明の範囲外となり、水素誘起割れが発生している。
試験番号２１はＣおよびＮの含有量が本発明の範囲外であり、引張強度が１１００ＭＰａに達していない。
試験番号２２はＣａの含有量が本発明の範囲外であり、また、複合酸化物の組成比が本発明の範囲外であり、水素誘起割れが発生している。
試験番号４２はＳｉの含有量が本発明の範囲外であり、引張強度が１１００ＭＰａに達していない。
試験番号４３はＭｎの含有量が本発明の範囲外であり、引張強度が１１００ＭＰａに達していない。
試験番号４４はＡｌおよびＯの含有量が本発明の範囲外であり、複合酸化物の最大サイズが本発明の範囲外となり、水素誘起割れが発生している。
試験番号４５はＡｌの含有量が本発明の範囲外であり、複合酸化物の最大サイズが本発明の範囲外となり、水素誘起割れが発生している。
試験番号４６はＮの含有量が本発明の範囲外であり、平圧加工時に割れが発生している。
試験番号４７はＣａの含有量が本発明の範囲外であり、ＭｎＳが微細化されず、また、複合酸化物の最大サイズが本発明の範囲外となり、水素誘起割れが発生している。
１ 線材
１１ 中心部
２ 平鋼線
２１ 中央部

Claims (14)

  1. 化学組成が、質量％で、
    Ｃ：０．１５〜０．８５％、
    Ｓｉ：０．１０〜２．００％、
    Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、
    Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、
    Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、
    Ｎ：０．００２０〜０．００８０％、
    Ｐ：０．０２０％以下、
    Ｓ：０．０２０％以下、
    Ｏ：０．００５０％以下、
    Ｃｒ：０〜１．００％、
    Ｖ：０〜０．１５％、
    Ｔｉ：０〜０．０５０％、
    Ｎｂ：０〜０．０５０％、
    Ｃｕ：０〜１．００％、
    Ｎｉ：０〜１．５０％、
    Ｍｏ：０〜１．００％、
    Ｂ：０〜０．０１００％、
    ＲＥＭ：０〜０．０１００％、
    Ｚｒ：０〜０．１０００％、
    残部：Ｆｅ及び不純物である線材であって、
    ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを含み、且つ式Ａ及び式Ｂを満たす酸化物が複合酸化物と定義され、
    前記線材の圧延方向と垂直な断面における、前記線材の中心軸から前記線材の直径の１／１０の範囲内である中心部において測定される、式Ｃによって定義される前記複合酸化物の組成比εの平均値が０．００≦ε＜３．００であり、
    前記断面の前記中心部において測定される前記複合酸化物の円相当径の平均値が６．０μｍ以下である
    ことを特徴とする線材。
    （酸化物中のＣａ、Ａｌ以外の酸化物形成元素の単位ｍｏｌ％での含有量）＜（１／３）×（酸化物中の単位ｍｏｌ％でのＣａ含有量又はＡｌ含有量のうち多い方）：式Ａ
    （単位ｍｏｌ％での酸化物中のＯ含有量）≧（単位ｍｏｌ％での酸化物中のＳ含有量）：式Ｂ
    （組成比ε）＝（単位質量％での前記複合酸化物中のＣａＯ濃度）／（単位質量％での前記複合酸化物中のＡｌ２Ｏ３濃度）：式Ｃ
  2. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｃｒ：０．０５〜１．００％
    を含有することを特徴とする請求項１に記載の線材。
  3. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｖ：０．０２〜０．１５％、
    Ｔｉ：０．００２〜０．０５０％及び
    Ｎｂ：０．００２〜０．０５０％
    の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の線材。
  4. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｃｕ：０．０１〜１．００％、
    Ｎｉ：０．０１〜１．５０％、
    Ｍｏ：０．０１〜１．００％及び
    Ｂ：０．０００２〜０．０１００％
    の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の線材。
  5. 前記化学組成が、質量％で、
    ＲＥＭ：０．０００２〜０．０１００％及び
    Ｚｒ：０．０００２〜０．１０００％
    の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の線材。
  6. 引張強さが６００〜１４００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の線材。
  7. 化学組成が、質量％で、
    Ｃ：０．１５〜０．８５％、
    Ｓｉ：０．１０〜２．００％、
    Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、
    Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、
    Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、
    Ｎ：０．００２０〜０．００８０％、
    Ｐ：０．０２０％以下、
    Ｓ：０．０２０％以下、
    Ｏ：０．００５０％以下、
    Ｃｒ：０〜１．００％、
    Ｖ：０〜０．１５％、
    Ｔｉ：０〜０．０５０％、
    Ｎｂ：０〜０．０５０％、
    Ｃｕ：０〜１．００％、
    Ｎｉ：０〜１．５０％、
    Ｍｏ：０〜１．００％、
    Ｂ：０〜０．０１００％、
    ＲＥＭ：０〜０．０１００％、及び
    Ｚｒ：０〜０．１０００％、
    残部：Ｆｅ及び不純物である平鋼線であって、
    ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とを含み、且つ式Ａ及び式Ｂを満たす酸化物が複合酸化物と定義され、
    前記平鋼線の圧延方向及び短径方向に平行であって、且つ前記平鋼線の中央軸を含む断面における、前記中央軸から前記平鋼線の短径の１／７以内の範囲内である中央部において測定される、下記式Ｃによって定義される前記複合酸化物の組成比εの平均値が０．００≦ε＜３．００であり、
    前記断面の前記中央部において測定される前記複合酸化物の円相当径の平均値が３．０μｍ以下である
    ことを特徴とする平鋼線。
    （酸化物中のＣａ、Ａｌ以外の酸化物形成元素の単位ｍｏｌ％での含有量）＜（１／３）×（酸化物中の単位ｍｏｌ％でのＣａ含有量又はＡｌ含有量のうち多い方）：式Ａ
    （単位ｍｏｌ％での酸化物中のＯ含有量）≧（単位ｍｏｌ％での酸化物中のＳ含有量）：式Ｂ
    （組成比ε）＝（単位質量％での前記複合酸化物中のＣａＯ濃度）／（単位質量％での前記複合酸化物中のＡｌ２Ｏ３濃度）：式Ｃ
  8. 前記中央部における組織が、９８面積％以上の焼戻しマルテンサイトを含むことを特徴とする請求項７に記載の平鋼線。
  9. 前記中央部における組織が、２０〜６０面積％のフェライトと４０〜６０面積％のベイナイトとを含むことを特徴とする請求項７に記載の平鋼線。
  10. 引張強さが１１００〜１５００ＭＰａであることを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の平鋼線。
  11. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｃｒ：０．０５〜１．００％
    を含有することを特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載の平鋼線。
  12. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｖ：０．０２〜０．１５％、
    Ｔｉ：０．００２〜０．０５０％及び
    Ｎｂ：０．００２〜０．０５０％
    の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項７〜１１の何れか一項に記載の平鋼線。
  13. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｃｕ：０．０１〜１．００％、
    Ｎｉ：０．０１〜１．５０％、
    Ｍｏ：０．０１〜１．００％及び
    Ｂ：０．０００２〜０．０１００％
    の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項７〜１２の何れか一項に記載の平鋼線。
  14. 前記化学組成が、質量％で、
    ＲＥＭ：０．０００２〜０．０１００％及び
    Ｚｒ：０．０００２〜０．１０００％
    の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項７〜請求項１３の何れか一項に記載の平鋼線。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114746567A (zh) * 2019-11-26 2022-07-12 日本制铁株式会社 热冲压成形品及热冲压用钢板
SE545660C2 (en) * 2021-10-28 2023-11-28 Suzuki Garphyttan Ab Flat wire and method for production thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001181788A (ja) * 1999-12-17 2001-07-03 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼線材及び鋼線材用鋼の製造方法
JP2007002294A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Kobe Steel Ltd 伸線性および疲労特性に優れた鋼線材並びにその製造方法
JP2007092164A (ja) * 2005-09-05 2007-04-12 Kobe Steel Ltd 伸線性と疲労特性に優れた鋼線材およびその製造方法
WO2012118093A1 (ja) * 2011-03-01 2012-09-07 新日本製鐵株式会社 伸線性及び伸線後の疲労特性に優れた高炭素鋼線材
JP2013534966A (ja) * 2010-05-31 2013-09-09 アルセロールミタル・ワイヤ・フランス 水素脆化に対する耐性を示す高い機械的特性を有する鋼で作製された異形線
JP2015163735A (ja) * 2014-01-29 2015-09-10 株式会社神戸製鋼所 疲労特性に優れたばね用鋼線材、およびばね
WO2015162928A1 (ja) * 2014-04-23 2015-10-29 新日鐵住金株式会社 ばね鋼及びその製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5824401B2 (ja) * 2012-03-30 2015-11-25 株式会社神戸製鋼所 耐水素誘起割れ性に優れた鋼板およびその製造方法
US10350676B2 (en) * 2013-04-23 2019-07-16 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Spring steel with excellent fatigue resistance and method of manufacturing the same
DE102013012118A1 (de) * 2013-07-18 2015-01-22 C.D. Wälzholz GmbH Kaltgewalztes Schmalband in Form von Flachdraht oder Profilen aus einem hochfesten Stahl für den Einsatz in flexiblen Rohren, insbesondere in flexiblen Rohren für Offshore-Anwendungen sowie Verfahren zur Herstellung derartiger kaltgewalzter Schmalbänder
JP6648896B2 (ja) 2015-09-18 2020-02-14 Ｎｅｃソリューションイノベータ株式会社 組織改善活動支援システム、情報処理装置、方法およびプログラム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001181788A (ja) * 1999-12-17 2001-07-03 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼線材及び鋼線材用鋼の製造方法
JP2007002294A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Kobe Steel Ltd 伸線性および疲労特性に優れた鋼線材並びにその製造方法
JP2007092164A (ja) * 2005-09-05 2007-04-12 Kobe Steel Ltd 伸線性と疲労特性に優れた鋼線材およびその製造方法
JP2013534966A (ja) * 2010-05-31 2013-09-09 アルセロールミタル・ワイヤ・フランス 水素脆化に対する耐性を示す高い機械的特性を有する鋼で作製された異形線
WO2012118093A1 (ja) * 2011-03-01 2012-09-07 新日本製鐵株式会社 伸線性及び伸線後の疲労特性に優れた高炭素鋼線材
JP2015163735A (ja) * 2014-01-29 2015-09-10 株式会社神戸製鋼所 疲労特性に優れたばね用鋼線材、およびばね
WO2015162928A1 (ja) * 2014-04-23 2015-10-29 新日鐵住金株式会社 ばね鋼及びその製造方法

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