JPWO2019240127A1 - ステンレス鋼線およびその製造方法、ならびに、ばね部品 - Google Patents
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Abstract
Ｃ：０．００５〜０．１５％、Ｓｉ：０．１〜４．０％、Ｍｎ：０．１〜８．０％、Ｎｉ：１．０〜１０．０％、Ｃｒ：１３．０〜２０．０％、Ｍｏ：０．０１〜３．００％、Ｃｕ：０．８０％超〜４．００％、Ｎ：０．００５〜０．２０％を含有し、必要に応じてＶ等を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、下記式（ａ）で示されるＭｄ３０が−２０〜４０であることを特徴とするステンレス鋼線用の線材。この線材から耐デラミネーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線が得られる。Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ … （ａ）但し、式（ａ）中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出する。
Description
本発明は、ステンレス鋼線用の線材、ステンレス鋼線およびその製造方法、ならびに、ばね部品に関する。
従来、コイルばねに代表されるような、高強度ステンレス製品は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６を代表とするオーステナイト系ステンレス鋼線材、鋼線を素材として加工・成型され製造されてきた。しかしながら、上記のようなオーステナイト系ステンレス鋼線材から加工、製造されたステンレス製品の強度特性や耐デラミネーション特性は精密部品に十分対応できず、用途の制限を受ける欠点があった。
上記課題に対して、加工誘起マルテンサイト（以下本明細書において加工誘起α’という場合がある）による強化を利用する技術が検討されている（例えば、特許文献１、２、および３）。
特許文献１の発明は、冷間加工性に優れた高強度準安定ステンレス鋼の提供を、特許文献２および３の発明は、剛性率に優れた高強度ステンレス鋼線の提供を目的としており、これらの発明では、冷間伸線加工時の縦割れ（時効割れ）について検討されている。なお、特許文献３では、加工誘起マルテンサイトと温度を制御した伸線加工を組み合わせて耐伸線縦割れ性の向上を図っているが、そのような方法は製造コストを上昇させる。
ここで、ステンレス鋼線には、種々の力が付与されたときに剥離しにくい特性、すなわち、耐デラミネーション特性が求められる。特に、ばね部品などの自動車用部品においては、ねじり降伏点近傍で生じるデラミネーションに対する特性に優れていることが求められる。しかし、上記の特許文献１〜３の発明では、耐デラミネーション特性について一切検討されていない。
本発明の課題は、耐デラミネーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線およびその製造方法を提供することにある。
本発明者らは、上記の課題を解決するために、ステンレス鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率に着目して検討を重ねた。らせん転位分率とは、鋼線のＬ断面において、鋼線の表層から２００μｍ位置において、Ｘ線回折にてＣｕＫα線を用いて測定を行い、（１１１）、（２００）、（２２０）（３１１）の半価幅を測定し、得られたデータからｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ−Ｈａｌｌ式を用いて、求めることができる。
そして、本発明者らは、らせん転位分率が０．９以下である場合に、優れた耐デラミネーション特性が得られることを見出した。本発明者らは、らせん転位分率が０．９以下である鋼線を得るための伸線加工条件についての検討をした結果、総減面率、パス回数および最終パスにおける減面率を適切に管理することが特に重要であることを見出した。
本発明の要旨は下記のとおりである。
本発明の要旨は下記のとおりである。
（１） 質量％で、
Ｃ ：０．００５〜０．１５％、
Ｓｉ：０．１〜４．０％、
Ｍｎ：０．１〜８．０％、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：１３．０〜２０．０％、
Ｍｏ：０．０１〜３．００％、
Ｃｕ：０．８０％超〜４．００％、
Ｎ ：０．００５〜０．２０％、
Ｖ ：０〜２．５％、
Ｂ ：０〜０．０１２％、
Ａｌ：０〜２．０％、
Ｗ ：０〜２．５％、
Ｇａ：０〜０．０５００％、
Ｃｏ：０〜２．５％、
Ｓｎ：０〜２．５％、
Ｔｉ：０〜１．０％、
Ｎｂ：０〜２．５％、
Ｔａ：０〜２．５％、
Ｃａ：０〜０．０１２％、
Ｍｇ：０〜０．０１２％、
Ｚｒ：０〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０〜０．０５％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
下記式（ａ）で示されるＭｄ３０が−２０〜４０である、
ステンレス鋼線用の線材。
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ … （ａ）
但し、式（ａ）中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出する。
Ｃ ：０．００５〜０．１５％、
Ｓｉ：０．１〜４．０％、
Ｍｎ：０．１〜８．０％、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：１３．０〜２０．０％、
Ｍｏ：０．０１〜３．００％、
Ｃｕ：０．８０％超〜４．００％、
Ｎ ：０．００５〜０．２０％、
Ｖ ：０〜２．５％、
Ｂ ：０〜０．０１２％、
Ａｌ：０〜２．０％、
Ｗ ：０〜２．５％、
Ｇａ：０〜０．０５００％、
Ｃｏ：０〜２．５％、
Ｓｎ：０〜２．５％、
Ｔｉ：０〜１．０％、
Ｎｂ：０〜２．５％、
Ｔａ：０〜２．５％、
Ｃａ：０〜０．０１２％、
Ｍｇ：０〜０．０１２％、
Ｚｒ：０〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０〜０．０５％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
下記式（ａ）で示されるＭｄ３０が−２０〜４０である、
ステンレス鋼線用の線材。
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ … （ａ）
但し、式（ａ）中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出する。
（２） 質量％で、
Ｃ ：０．００５〜０．１５％、
Ｓｉ：０．１〜４．０％、
Ｍｎ：０．１〜８．０％、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：１３．０〜２０．０％、
Ｍｏ：０．０１〜３．００％、
Ｃｕ：０．８０％超〜４．００％、
Ｎ ：０．００５〜０．２０％、
Ｖ ：０〜２．５％、
Ｂ ：０〜０．０１２％、
Ａｌ：０〜２．０％、
Ｗ ：０〜２．５％、
Ｇａ：０〜０．０５００％、
Ｃｏ：０〜２．５％、
Ｓｎ：０〜２．５％、
Ｔｉ：０〜１．０％、
Ｎｂ：０〜２．５％、
Ｔａ：０〜２．５％、
Ｃａ：０〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０１２％、
Ｚｒ：０〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０〜０．０５％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
下記式（ａ）で示されるＭｄ３０が−２０〜４０であり、
加工誘起マルテンサイト相が２０〜９５ｖｏｌ．％である金属組織を有し、
鋼線の表層から２００μｍの位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率が０．９以下である、
ステンレス鋼線。
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ … （ａ）
但し、式（ａ）中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出する。
Ｃ ：０．００５〜０．１５％、
Ｓｉ：０．１〜４．０％、
Ｍｎ：０．１〜８．０％、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：１３．０〜２０．０％、
Ｍｏ：０．０１〜３．００％、
Ｃｕ：０．８０％超〜４．００％、
Ｎ ：０．００５〜０．２０％、
Ｖ ：０〜２．５％、
Ｂ ：０〜０．０１２％、
Ａｌ：０〜２．０％、
Ｗ ：０〜２．５％、
Ｇａ：０〜０．０５００％、
Ｃｏ：０〜２．５％、
Ｓｎ：０〜２．５％、
Ｔｉ：０〜１．０％、
Ｎｂ：０〜２．５％、
Ｔａ：０〜２．５％、
Ｃａ：０〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０１２％、
Ｚｒ：０〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０〜０．０５％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
下記式（ａ）で示されるＭｄ３０が−２０〜４０であり、
加工誘起マルテンサイト相が２０〜９５ｖｏｌ．％である金属組織を有し、
鋼線の表層から２００μｍの位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率が０．９以下である、
ステンレス鋼線。
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ … （ａ）
但し、式（ａ）中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出する。
上記（２）のステンレス鋼線は、前記金属組織が、オーステナイト相を含むのが好ましい。また、上記（２）のステンレス鋼線は、引張強さが１６００ＭＰａ以上、デラミネーションを発生するせん断ひずみ速度が３．０×１０−４／ｓ以上であることが好ましい。
（３）上記（１）の線材を伸線加工して上記（２）のステンレス鋼線を製造する方法であって、
前記伸線加工を、総減面率：４０〜９０％、パス回数：７回以上、最終パスの減面率：０．５〜２５％の条件で行う、ステンレス鋼線の製造方法。
前記伸線加工を、総減面率：４０〜９０％、パス回数：７回以上、最終パスの減面率：０．５〜２５％の条件で行う、ステンレス鋼線の製造方法。
（４）上記（２）のステンレス鋼線を用いたばね部品。
本発明によれば、耐デラミネーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線を提供できる。
１．ステンレス鋼線用線材
先ず、ステンレス鋼線用の線材の化学組成について説明する。なお、以下の説明における（％）は特に断りがない限り、質量（％）である。
先ず、ステンレス鋼線用の線材の化学組成について説明する。なお、以下の説明における（％）は特に断りがない限り、質量（％）である。
Ｃ ：０．００５〜０．１５％
Ｃは、伸線加工後に高強度を得るために、０．００５％以上含有させる。しかしながら、Ｃを過剰に含有させると、伸線加工時に縦割れが発生し、また、耐デラミネーション特性を低下させるため、Ｃ含有量は０．１５％以下とする。好ましい下限は０．０６％であり、好ましい上限は０．１３％である。
Ｃは、伸線加工後に高強度を得るために、０．００５％以上含有させる。しかしながら、Ｃを過剰に含有させると、伸線加工時に縦割れが発生し、また、耐デラミネーション特性を低下させるため、Ｃ含有量は０．１５％以下とする。好ましい下限は０．０６％であり、好ましい上限は０．１３％である。
Ｓｉ：０．１〜４．０％
Ｓｉは、伸線加工後に高強度を得るために、０．１％以上含有させる。しかしながら、Ｓｉを過剰に含有させると、伸線加工性が悪くなり、また、耐デラミネーション特性を低下させるため、その含有量を４．０％以下にする。好ましくは１．０％以下である。
Ｓｉは、伸線加工後に高強度を得るために、０．１％以上含有させる。しかしながら、Ｓｉを過剰に含有させると、伸線加工性が悪くなり、また、耐デラミネーション特性を低下させるため、その含有量を４．０％以下にする。好ましくは１．０％以下である。
Ｍｎ：０．１〜８．０％
Ｍｎは、高価なＮｉの代替元素として有効であり、伸線加工後に高強度を得るのに有効な元素である。このため、Ｍｎは０．１％以上含有させる。しかしながら、Ｍｎを過剰に含有させると、鋼線の耐デラミネーション特性を劣化させるため、その含有量を８．０％以下に限定する。好ましくは３．０％以下とする。
Ｍｎは、高価なＮｉの代替元素として有効であり、伸線加工後に高強度を得るのに有効な元素である。このため、Ｍｎは０．１％以上含有させる。しかしながら、Ｍｎを過剰に含有させると、鋼線の耐デラミネーション特性を劣化させるため、その含有量を８．０％以下に限定する。好ましくは３．０％以下とする。
Ｎｉ：１．０〜１０．０％
Ｎｉは、耐デラミネーション特性を確保するため、１．０％以上含有させる。好ましくは、Ｎｉ量を４．０％以上とする。しかしながら、過剰に含有させると、γ中のＭｄ３０値が低くなり、強度に有効な加工誘起α’の生成を抑制するため、その含有量を１０．０％以下にする。好ましくは、９．０％以下である。
Ｎｉは、耐デラミネーション特性を確保するため、１．０％以上含有させる。好ましくは、Ｎｉ量を４．０％以上とする。しかしながら、過剰に含有させると、γ中のＭｄ３０値が低くなり、強度に有効な加工誘起α’の生成を抑制するため、その含有量を１０．０％以下にする。好ましくは、９．０％以下である。
Ｃｒ：１３．０〜２０．０％
Ｃｒは、耐食性を確保するため、１３．０％以上含有させる。好ましくはＣｒ量を１５．０％以上とする。しかしながら、Ｃｒを過剰に含有させると、鋼線の耐デラミネーション特性を劣化させるため、その含有量を２０．０％以下にする。好ましくは、１９．０％以下である。
Ｃｒは、耐食性を確保するため、１３．０％以上含有させる。好ましくはＣｒ量を１５．０％以上とする。しかしながら、Ｃｒを過剰に含有させると、鋼線の耐デラミネーション特性を劣化させるため、その含有量を２０．０％以下にする。好ましくは、１９．０％以下である。
Ｍｏ：０．０１〜３．００％
Ｍｏは、耐食性と耐デラミネーション特性を得るために、０．０１％以上含有させる。しかしながら、Ｍｏを過剰に含有させると、その効果は飽和し、逆に耐デラミネーション特性が低下するため、上限を３．００％以下にする。好ましくは１．００％以下である。
Ｍｏは、耐食性と耐デラミネーション特性を得るために、０．０１％以上含有させる。しかしながら、Ｍｏを過剰に含有させると、その効果は飽和し、逆に耐デラミネーション特性が低下するため、上限を３．００％以下にする。好ましくは１．００％以下である。
Ｃｕ：０．８０％超〜４．００％
Ｃｕは、鋼線のらせん転位分率を低下させる効果があり、０．８０％を超えて含有させる。しかしながら、Ｃｕを過剰に含有させると、熱間加工性が劣化することに加え、強度が低下するため、その含有量を４．００％以下とする。好ましくは、３．００％以下であり、更に好ましくは２．００％以下、更に好ましくは１．５０％以下である。
Ｃｕは、鋼線のらせん転位分率を低下させる効果があり、０．８０％を超えて含有させる。しかしながら、Ｃｕを過剰に含有させると、熱間加工性が劣化することに加え、強度が低下するため、その含有量を４．００％以下とする。好ましくは、３．００％以下であり、更に好ましくは２．００％以下、更に好ましくは１．５０％以下である。
Ｎ ：０．００５〜０．２０％
Ｎは、伸線加工後に高強度を得るために、０．００５％以上含有させる。しかしながら、Ｎを過剰に含有させると、伸線加工時に縦割れが発生し、また耐デラミネーション特性を低下させるため、Ｎ量を０．２０％以下とする。好ましくは０．１０％以下である。Ｎ量は０．０２以上が好ましい。
Ｎは、伸線加工後に高強度を得るために、０．００５％以上含有させる。しかしながら、Ｎを過剰に含有させると、伸線加工時に縦割れが発生し、また耐デラミネーション特性を低下させるため、Ｎ量を０．２０％以下とする。好ましくは０．１０％以下である。Ｎ量は０．０２以上が好ましい。
Ｖ ：０〜２．５％
Ｖは、炭窒化物を形成して結晶粒径を微細にして、線材、鋼線の強度と伸線加工性を改善するため、含有させてもよい。しかしながら、Ｖを過剰に含有させると、粗大介在物が生成し、伸線加工性と耐デラミネーション特性が低下するため、含有させる場合の上限を２．５％とする。好ましい範囲は１．０％以下であり、更に好ましい範囲は０．５％以下である。前記効果を発現させるためには、Ｖ量を０．００１％以上とするのが好ましい。
Ｖは、炭窒化物を形成して結晶粒径を微細にして、線材、鋼線の強度と伸線加工性を改善するため、含有させてもよい。しかしながら、Ｖを過剰に含有させると、粗大介在物が生成し、伸線加工性と耐デラミネーション特性が低下するため、含有させる場合の上限を２．５％とする。好ましい範囲は１．０％以下であり、更に好ましい範囲は０．５％以下である。前記効果を発現させるためには、Ｖ量を０．００１％以上とするのが好ましい。
Ｂ ：０〜０．０１２％
Ｂは、粒界強度を向上させて、線材、鋼線の強度を向上させるのに有効であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｂを過剰に含有させると、粗大なボライド生成により、逆に伸線加工性と耐デラミネーション特性が低下するため、含有させる場合の上限を０．０１２％とする。好ましくは０．００５％以下である。前記効果を発現させるためには、Ｂ量を０．００１％以上とするのが好ましい。
Ｂは、粒界強度を向上させて、線材、鋼線の強度を向上させるのに有効であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｂを過剰に含有させると、粗大なボライド生成により、逆に伸線加工性と耐デラミネーション特性が低下するため、含有させる場合の上限を０．０１２％とする。好ましくは０．００５％以下である。前記効果を発現させるためには、Ｂ量を０．００１％以上とするのが好ましい。
Ａｌ：０〜２．０％
Ａｌは、脱酸を促進して介在物清浄度レベルを向上させるため、含有させてもよい。しかしながら、Ａｌを過剰に含有させると、その効果は飽和し、材料自体の強度と耐デラミネーション特性が劣化するため、含有させる場合の上限を２．０％とする。好ましくは１．０％以下であり、更に好ましくは０．３％以下である。前記効果を発現させるには、Ａｌ量を０．００１％以上とするのが好ましい。
Ａｌは、脱酸を促進して介在物清浄度レベルを向上させるため、含有させてもよい。しかしながら、Ａｌを過剰に含有させると、その効果は飽和し、材料自体の強度と耐デラミネーション特性が劣化するため、含有させる場合の上限を２．０％とする。好ましくは１．０％以下であり、更に好ましくは０．３％以下である。前記効果を発現させるには、Ａｌ量を０．００１％以上とするのが好ましい。
Ｗ ：０〜２．５％
Ｗは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｗを過剰に含有させると、その効果は飽和し、逆に耐デラミネーション特性が劣化するおそれがある。そのため、含有させる場合の上限を２．５％とする。より好ましくは、２．０％以下であり、更に好ましくは１．５％以下である。前記効果を発現させるには、Ｗ量を０．０５％以上とすることが好ましい。より好ましくは、０．１０％以上である。
Ｗは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｗを過剰に含有させると、その効果は飽和し、逆に耐デラミネーション特性が劣化するおそれがある。そのため、含有させる場合の上限を２．５％とする。より好ましくは、２．０％以下であり、更に好ましくは１．５％以下である。前記効果を発現させるには、Ｗ量を０．０５％以上とすることが好ましい。より好ましくは、０．１０％以上である。
Ｇａ：０〜０．０５００％
Ｇａは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｇａを過剰に含有させると、熱間加工性を低下させる。そのため、含有させる場合の上限を、０．０５００％とする。前記効果を発現させるには、Ｇａ量を０．０００４％以上とすることが好ましい。
Ｇａは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｇａを過剰に含有させると、熱間加工性を低下させる。そのため、含有させる場合の上限を、０．０５００％とする。前記効果を発現させるには、Ｇａ量を０．０００４％以上とすることが好ましい。
Ｃｏ：０〜２．５％
Ｃｏは、鋼線の強度を向上させる効果を有するため、含有させてもよい。しかしながら、Ｃｏを過剰に含有させると、その効果は飽和し、逆に鋼線の耐デラミネーション特性が劣化するおそれがある。そのため、含有させる場合の上限を２．５％とする。より好ましくは、１．０％以下であり、更に好ましくは０．８％以下である。前記効果を発現させるには、Ｃｏ量を０．０５％以上とすることが好ましく、０．１０％以上含有させることがより好ましい。
Ｃｏは、鋼線の強度を向上させる効果を有するため、含有させてもよい。しかしながら、Ｃｏを過剰に含有させると、その効果は飽和し、逆に鋼線の耐デラミネーション特性が劣化するおそれがある。そのため、含有させる場合の上限を２．５％とする。より好ましくは、１．０％以下であり、更に好ましくは０．８％以下である。前記効果を発現させるには、Ｃｏ量を０．０５％以上とすることが好ましく、０．１０％以上含有させることがより好ましい。
Ｓｎ：０〜２．５％
Ｓｎは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｓｎを過剰に含有させると、その効果は飽和し、逆に耐デラミネーション特性が劣化するおそれがある。そのため、含有させる場合の上限を２．５％とする。より好ましくは、１．０％以下であり、更に好ましくは０．２％以下である。前記効果を発現させるには、Ｓｎ量を０．０１％以上とすることが好ましい。より好ましくは、０．０５％以上である。
Ｓｎは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｓｎを過剰に含有させると、その効果は飽和し、逆に耐デラミネーション特性が劣化するおそれがある。そのため、含有させる場合の上限を２．５％とする。より好ましくは、１．０％以下であり、更に好ましくは０．２％以下である。前記効果を発現させるには、Ｓｎ量を０．０１％以上とすることが好ましい。より好ましくは、０．０５％以上である。
Ｔｉ：０〜１．０％
Ｎｂ：０〜２．５％
Ｔａ：０〜２．５％
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａは、炭窒化物を形成して結晶粒径を微細にして、鋼線の強度と耐デラミネーション特性を改善するため、含有させてもよい。しかしながら、これら各元素を過剰に含有させると、粗大介在物が生成し、鋼線の耐デラミネーション特性が低下するおそれがある。そのため、含有させる場合の上限を、Ｔｉは１．０％、Ｎｂは２．５％、Ｔａは２．５％とする。Ｔｉは、０．７％以下とするのが好ましく、０．５％以下とするのがより好ましい。Ｎｂは、１．５％以下とするのが好ましく、０．９％以下とするのがより好ましい。Ｔａは、１．５％以下とするのが好ましく、０．９％以下とするのがより好ましい。前記効果を発現させるには、Ｔｉは０．０１％以上、Ｎｂは０．０１％以上、Ｔａは０．０１％以上含有させるのが好ましい。Ｔｉは、０．０３％以上とするのが好ましく、０．０５％以上とするのがより好ましい。Ｎｂは、０．０４％以上とするのが好ましく、０．０８％以上とするのがより好ましい。Ｔａは、０．０４％以上とするのが好ましく、０．０８％以上とするのがより好ましい。
Ｎｂ：０〜２．５％
Ｔａ：０〜２．５％
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａは、炭窒化物を形成して結晶粒径を微細にして、鋼線の強度と耐デラミネーション特性を改善するため、含有させてもよい。しかしながら、これら各元素を過剰に含有させると、粗大介在物が生成し、鋼線の耐デラミネーション特性が低下するおそれがある。そのため、含有させる場合の上限を、Ｔｉは１．０％、Ｎｂは２．５％、Ｔａは２．５％とする。Ｔｉは、０．７％以下とするのが好ましく、０．５％以下とするのがより好ましい。Ｎｂは、１．５％以下とするのが好ましく、０．９％以下とするのがより好ましい。Ｔａは、１．５％以下とするのが好ましく、０．９％以下とするのがより好ましい。前記効果を発現させるには、Ｔｉは０．０１％以上、Ｎｂは０．０１％以上、Ｔａは０．０１％以上含有させるのが好ましい。Ｔｉは、０．０３％以上とするのが好ましく、０．０５％以上とするのがより好ましい。Ｎｂは、０．０４％以上とするのが好ましく、０．０８％以上とするのがより好ましい。Ｔａは、０．０４％以上とするのが好ましく、０．０８％以上とするのがより好ましい。
Ｃａ：０〜０．０１２％
Ｍｇ：０〜０．０１２％
Ｚｒ：０〜０．０１２％
ＲＥＭ：０〜０．０５％
Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭは、脱酸のため、必要に応じて、含有させてもよい。しかしながら、粗大介在物が生成して鋼線の耐デラミネーション特性と伸線加工性とが低下するおそれがある。そのため、含有させる場合の上限は、Ｃａは０．０１２％、Ｍｇは０．０１２％、Ｚｒは０．０１２％、ＲＥＭは０．０５％とする。Ｃａは、０．０１０％以下とするのが好ましく、０．００５％以下とするのがより好ましい。Ｍｇは、０．０１０％以下とするのが好ましく、０．００５％以下とするのがより好ましい。Ｚｒは、０．０１０％以下とするのが好ましく、０．００５％以下とするのがより好ましい。ＲＥＭは、０．０５％以下とするのが好ましい。前記効果を発現させるには、Ｃａは０．０００２％以上、Ｍｇは０．０００２％以上、Ｚｒは０．０００２％以上、ＲＥＭは０．０００２％以上含有させるのが好ましい。Ｃａは、０．０００４％以上とするのが好ましく、０．００１％以上とするのがより好ましい。Ｍｇは、０．０００４％以上とするのが好ましく、０．００１％以上とするのがより好ましい。Ｚｒは、０．０００４％以上とするのが好ましく、０．００１％以上とするのがより好ましい。ＲＥＭは、０．０００４％以上とするのが好ましく、０．００１％以上とするのがより好ましい。
Ｍｇ：０〜０．０１２％
Ｚｒ：０〜０．０１２％
ＲＥＭ：０〜０．０５％
Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭは、脱酸のため、必要に応じて、含有させてもよい。しかしながら、粗大介在物が生成して鋼線の耐デラミネーション特性と伸線加工性とが低下するおそれがある。そのため、含有させる場合の上限は、Ｃａは０．０１２％、Ｍｇは０．０１２％、Ｚｒは０．０１２％、ＲＥＭは０．０５％とする。Ｃａは、０．０１０％以下とするのが好ましく、０．００５％以下とするのがより好ましい。Ｍｇは、０．０１０％以下とするのが好ましく、０．００５％以下とするのがより好ましい。Ｚｒは、０．０１０％以下とするのが好ましく、０．００５％以下とするのがより好ましい。ＲＥＭは、０．０５％以下とするのが好ましい。前記効果を発現させるには、Ｃａは０．０００２％以上、Ｍｇは０．０００２％以上、Ｚｒは０．０００２％以上、ＲＥＭは０．０００２％以上含有させるのが好ましい。Ｃａは、０．０００４％以上とするのが好ましく、０．００１％以上とするのがより好ましい。Ｍｇは、０．０００４％以上とするのが好ましく、０．００１％以上とするのがより好ましい。Ｚｒは、０．０００４％以上とするのが好ましく、０．００１％以上とするのがより好ましい。ＲＥＭは、０．０００４％以上とするのが好ましく、０．００１％以上とするのがより好ましい。
ステンレス鋼線用の線材の化学組成は、上記の各元素を含有し、残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。代表的な不可避的不純物としては、Ｏ、Ｓ、Ｐなどが挙げられ、通常、鉄鋼の製造プロセスで不可避的不純物として０．０００１〜０．１％の範囲で混入する。
以上説明した各元素の他にも、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることが出来る。その他の成分について本発明では特に規定するものではないが、一般的な不純物元素でありＰ、Ｓ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｈ等は可能な限り低減することが好ましい。これらの元素は、本発明の課題を解決する限度において、その含有割合が制御され、必要に応じて、Ｐ≦４００ｐｐｍ、Ｓ≦１００ｐｐｍ、Ｚｎ≦１００ｐｐｍ、Ｂｉ≦１００ｐｐｍ、Ｐｂ≦１００ｐｐｍ、Ｓｅ≦１００ｐｐｍ、Ｓｂ≦５００ｐｐｍ、Ｈ≦１００ｐｐｍの１種以上を含有する。
Ｍｄ３０値：−２０〜４０
Ｍｄ３０値は、伸線加工後の加工誘起マルテンサイトの体積分率と成分の関係をそれぞれ調査して得られた指標であり、高強度と鋼線の耐温間リラクセーション特性を安定的に確保するために制御する必要がある。
Ｍｄ３０値は、伸線加工後の加工誘起マルテンサイトの体積分率と成分の関係をそれぞれ調査して得られた指標であり、高強度と鋼線の耐温間リラクセーション特性を安定的に確保するために制御する必要がある。
Ｍｄ３０値は、下記式（ａ）より求められる値であり、オーステナイト相中のこの値が−２０を下回ると、加工誘起α’を生成し難くなり、強度特性を劣位にする。一方、Ｍｄ３０値が４０を超える場合、オーステナイト相が不安定となり、伸線加工で初期に生成した加工誘起マルテンサイト相が伸線加工性と耐デラミネーション特性を低下させる。そのため、Ｍｄ３０値を−２０以上、４０以下に限定する。好ましくは、Ｍｄ３０値の下限値は０とする。上限値は２０とする。
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ … （ａ）
但し、式（ａ）中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出する。
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ … （ａ）
但し、式（ａ）中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出する。
本実施形態に係る線材は、上述の化学組成を有し、Ｍｄ３０値が−２０〜４０を満足するものとなる。そのため、当該線材を用いてステンレス鋼線を製造した場合に、当該ステンレス鋼線は、加工誘起マルテンサイト相の体積分率が２０〜９５ｖｏｌ．％となり、耐デラミネーション特性に優れた高強度ステンレス鋼線を得やすくなる。
２．ステンレス鋼線
本実施形態に係るステンレス鋼線の化学組成およびＭｄ３０値は、線材の化学組成およびＭｄ３０値と同様であるので、説明を割愛する。
本実施形態に係るステンレス鋼線の化学組成およびＭｄ３０値は、線材の化学組成およびＭｄ３０値と同様であるので、説明を割愛する。
加工誘起マルテンサイト相：２０〜９５ｖｏｌ．％
鋼線の加工誘起α’の体積分率について、２０ｖｏｌ．％未満では、強度特性を得られない。そのため、本発明の鋼線の加工誘起α’分率は２０ｖｏｌ．％以上にする。一方、加工誘起α’の体積分率が９５ｖｏｌ．％を超える場合、伸線加工性と耐デラミネーション特性を低下させるため、上限を９５ｖｏｌ．％以下とする。好ましくは、３０ｖｏｌ．％以上である。また、好ましくは、７０ｖｏｌ．％以下である。
鋼線の加工誘起α’の体積分率について、２０ｖｏｌ．％未満では、強度特性を得られない。そのため、本発明の鋼線の加工誘起α’分率は２０ｖｏｌ．％以上にする。一方、加工誘起α’の体積分率が９５ｖｏｌ．％を超える場合、伸線加工性と耐デラミネーション特性を低下させるため、上限を９５ｖｏｌ．％以下とする。好ましくは、３０ｖｏｌ．％以上である。また、好ましくは、７０ｖｏｌ．％以下である。
なお、加工誘起マルテンサイト相は、強磁性を有し、一方、オーステナイト相は常磁性であるので、相率の測定には、電磁気的測定方法を用い、加工誘起マルテンサイト相をｖｏｌ．％で求めることができる。不可避的析出物相は存在したとしても１．０ｖｏｌ．％以下であり、加工誘起マルテンサイト相およびオーステナイト相に比べてごくわずかである。したがって、不可避的不純物相の１．０ｖｏｌ．％は無視できるので、オーステナイト相のｖｏｌ％は、１００％から加工誘起マルテンサイト相のｖｏｌ．％を引いた値となる。
鋼線の表層から２００μｍの位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率：０．９以下
鋼線の表層から２００μｍの位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率は、耐デラミネーション特性に寄与する。そして、らせん転位分率が過剰に高くなると、変形し難くなり、耐デラミネーション特性が低下するため、その上限を０．９以下とする。好ましくは０．８以下、更に好ましくは０．７以下、更に好ましくは０．６以下である。らせん転位分率の下限は定める必要がないが、低すぎると強度が劣化するおそれがあるので、らせん転位分率は０．００１以上とするのが好ましい。好ましい下限は、０．０１であり、より好ましい下限は、０．０５である。
鋼線の表層から２００μｍの位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率は、耐デラミネーション特性に寄与する。そして、らせん転位分率が過剰に高くなると、変形し難くなり、耐デラミネーション特性が低下するため、その上限を０．９以下とする。好ましくは０．８以下、更に好ましくは０．７以下、更に好ましくは０．６以下である。らせん転位分率の下限は定める必要がないが、低すぎると強度が劣化するおそれがあるので、らせん転位分率は０．００１以上とするのが好ましい。好ましい下限は、０．０１であり、より好ましい下限は、０．０５である。
引張強さ：１６００ＭＰａ以上
鋼線の引張強さが１６００ＭＰａ未満の場合、強度が劣化するため、本発明の効果が発現しない。そのため、引張強さの下限を１６００ＭＰａ以上とする。好ましくは１７００ＭＰａ以上であり、更に好ましくは１８００ＭＰａ以上、更に好ましくは１９００ＭＰａ以上である。
鋼線の引張強さが１６００ＭＰａ未満の場合、強度が劣化するため、本発明の効果が発現しない。そのため、引張強さの下限を１６００ＭＰａ以上とする。好ましくは１７００ＭＰａ以上であり、更に好ましくは１８００ＭＰａ以上、更に好ましくは１９００ＭＰａ以上である。
デラミネーションを発生するせん断ひずみ速度：３．０×１０−４／ｓ以上
次に、鋼線のデラミネーションを発生するせん断ひずみ速度が３．０×１０−４／ｓ未満の場合、耐デラミネーション特性が低くなるため、本発明の効果が発現しない。そのため、下限を３．０×１０−４／ｓ以上とする。好ましくは７．０×１０−４／ｓ以上であり、更に好ましくは２．０×１０−３／ｓ以上であり、更に好ましくは３．５×１０−３／ｓ以上である。
次に、鋼線のデラミネーションを発生するせん断ひずみ速度が３．０×１０−４／ｓ未満の場合、耐デラミネーション特性が低くなるため、本発明の効果が発現しない。そのため、下限を３．０×１０−４／ｓ以上とする。好ましくは７．０×１０−４／ｓ以上であり、更に好ましくは２．０×１０−３／ｓ以上であり、更に好ましくは３．５×１０−３／ｓ以上である。
本実施形態に係る鋼線は、上述の本発明に係る線材と同様の化学組成を有し、また、Ｍｄ３０値が−２０〜４０を満足する鋼線となる。さらに、加工誘起α’の体積分率が２０〜９５ｖｏｌ．％となり、鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率が０．９以下となるため、耐デラミネーション特性に優れた高強度ステンレス鋼線となる。そのうえ、引張強さが１６００以上となり、デラミネーションを発生するせん断ひずみ速度が３．０×１０−４／ｓ以上の鋼線となる。
３．ステンレス鋼線の製造方法
次に、本実施形態に係る高強度ステンレス鋼線および線材の製造方法について説明する。なお、本発明の高強度ステンレス鋼線および線材の製造方法は、以下に記載した条件に限るものではないことはもちろんである。
次に、本実施形態に係る高強度ステンレス鋼線および線材の製造方法について説明する。なお、本発明の高強度ステンレス鋼線および線材の製造方法は、以下に記載した条件に限るものではないことはもちろんである。
上記成分組成を有する鋼を溶製し、所定の径を有する鋳片に鋳造したのち、鋳片に対し熱間の線材圧延を行う。その後は、必要に応じて適宜、溶体化処理、酸洗を行い線材とする。
本実施形態に係るステンレス鋼線は、上述の線材を冷間で伸線加工することにより得られる。具体的には、鋼線材または鋼線を下記の条件で伸線加工してステンレス鋼線を製造する。
総減面率：４０〜９０％
伸線加工における総減面率は、加工誘起α’量を確保し、高強度化するために、４０％以上とする。一方、総減面率が大きくなりすぎると、加工誘起α’量が増加しすぎて、耐デラミネーション特性が劣化するので、総減面率の上限は９０％とする。総減面率の下限は５０％とするのが好ましく、上限は８０％とするのが好ましい。
伸線加工における総減面率は、加工誘起α’量を確保し、高強度化するために、４０％以上とする。一方、総減面率が大きくなりすぎると、加工誘起α’量が増加しすぎて、耐デラミネーション特性が劣化するので、総減面率の上限は９０％とする。総減面率の下限は５０％とするのが好ましく、上限は８０％とするのが好ましい。
パス回数：７回以上
伸線加工は、パス回数が７回以上の多パス伸線により行う。パス回数とは、線材等のワークがダイスを通る回数を意味する。パス回数が少なすぎると、鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率を上昇させ、耐デラミネーション特性を劣化させるため、パス回数７回以上とする。好ましくは、１５回以上とし、更に好ましくは、２１回以上とする。
伸線加工は、パス回数が７回以上の多パス伸線により行う。パス回数とは、線材等のワークがダイスを通る回数を意味する。パス回数が少なすぎると、鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率を上昇させ、耐デラミネーション特性を劣化させるため、パス回数７回以上とする。好ましくは、１５回以上とし、更に好ましくは、２１回以上とする。
最終パスの減面率：０．５〜２５％
耐デラミネーション特性を向上するためには、最終パスの減面率を所定の範囲内で行うことが重要である。すなわち、最終パスの減面率は、大きすぎると、鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率を上昇させ、耐デラミネーション特性を劣化させるため、２５％以下とする。好ましくは、２０％以下とし、更に好ましくは１０％以下、更に好ましくは５％以下である。一方、最終パスの減面率が０．５％未満となると、鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率が上昇し、耐デラミネーション特性の向上が不十分となるため、下限を０．５％以上とする。
耐デラミネーション特性を向上するためには、最終パスの減面率を所定の範囲内で行うことが重要である。すなわち、最終パスの減面率は、大きすぎると、鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率を上昇させ、耐デラミネーション特性を劣化させるため、２５％以下とする。好ましくは、２０％以下とし、更に好ましくは１０％以下、更に好ましくは５％以下である。一方、最終パスの減面率が０．５％未満となると、鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率が上昇し、耐デラミネーション特性の向上が不十分となるため、下限を０．５％以上とする。
以上の製造方法により、本実施形態に係る耐デラミネーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線を得ることができる。
以下に本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
表１および表２に実施例の鋼の化学組成（鋼種Ａ〜ＡＲ）、オーステナイト（γ）相中のＭｄ３０値を示す。なお、表２中の下線は本発明範囲から外れているものを示す。
これらの化学組成の鋼は、ステンレス鋼の安価溶製プロセスであるＡＯＤ溶製を想定し、１００ｋｇの真空溶解炉にて溶解し、φ１８０ｍｍの鋳片に鋳造した。得られた鋳片を１１００℃で２００分の加熱後、φ５．５ｍｍまで熱間の線材圧延（減面率：９９．９％）を行い、１０５０℃で熱間圧延を終了した。その直後に連続して、溶体化処理として１０５０℃で３分のインライン熱処理を実施して水冷し、酸洗を行い線材とした。その後、φ４．０ｍｍまで冷間で伸線加工を施した。得られたφ４．０ｍｍのステンレス鋼線に、１０５０℃で３分の中間ストランド焼鈍を施し、引き続きφ２．０ｍｍまで冷間で伸線加工を施し、高強度ステンレス鋼線とした。また、その際の総減面率は７５％、パス回数は７回、最終パスの減面率は１０％とした。
そして、上記方法により製造した鋼線について、下記の方法に従って、の加工誘起マルテンサイト分率（α’分率）、鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率、引張強さ、デラミネーション発生のせん断ひずみ速度を評価した。
［加工誘起マルテンサイト分率（加工誘起α’分率）］
鋼線の加工誘起α’分率は、「鋼線」と「鋼線を１０５０℃×３分の熱処理した材料」を直流磁束計にて１．０×１０４Ｏｅの磁場を付与した時の飽和磁化値を測定し、以下の式（Ｂ）にて求めた。飽和磁化値の測定には、直流磁化特性試験装置（メトロン技研（株）製）を用いた。
α’分率（ｖｏｌ．％）＝｛（σｓ−σ１０５０）／σｓ（ｂｃｃ）｝×１００ ・・・（Ｂ）
ここで、σｓは製品の飽和磁化値（Ｔ）、σ１０５０は製品を１０５０℃×３分の熱処理した材料の飽和磁化値（Ｔ）、σｓ（ｂｃｃ）はγが１００％マルテンサイト（α’）変態した時の飽和磁化値（下記式（Ｃ）で表される計算値）を示す。下記式（Ｃ）中のＣｒｅｑは下記式（Ｄ）で表される。
σｓ（ｂｃｃ）＝２．１４−０．０３０×Ｃｒｅｑ ・・・（Ｃ）
Ｃｒｅｑ＝Ｃｒ＋１．８×Ｓｉ＋Ｍｏ＋０．５×Ｎｉ＋０．９×Ｍｎ＋３．６（Ｃ＋Ｎ）＋１．２５×Ｐ＋２．９１×Ｓ ・・・（Ｄ）
鋼線の加工誘起α’分率は、「鋼線」と「鋼線を１０５０℃×３分の熱処理した材料」を直流磁束計にて１．０×１０４Ｏｅの磁場を付与した時の飽和磁化値を測定し、以下の式（Ｂ）にて求めた。飽和磁化値の測定には、直流磁化特性試験装置（メトロン技研（株）製）を用いた。
α’分率（ｖｏｌ．％）＝｛（σｓ−σ１０５０）／σｓ（ｂｃｃ）｝×１００ ・・・（Ｂ）
ここで、σｓは製品の飽和磁化値（Ｔ）、σ１０５０は製品を１０５０℃×３分の熱処理した材料の飽和磁化値（Ｔ）、σｓ（ｂｃｃ）はγが１００％マルテンサイト（α’）変態した時の飽和磁化値（下記式（Ｃ）で表される計算値）を示す。下記式（Ｃ）中のＣｒｅｑは下記式（Ｄ）で表される。
σｓ（ｂｃｃ）＝２．１４−０．０３０×Ｃｒｅｑ ・・・（Ｃ）
Ｃｒｅｑ＝Ｃｒ＋１．８×Ｓｉ＋Ｍｏ＋０．５×Ｎｉ＋０．９×Ｍｎ＋３．６（Ｃ＋Ｎ）＋１．２５×Ｐ＋２．９１×Ｓ ・・・（Ｄ）
［鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率］
鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率は、Ｘ線ラインプロファイル解析で測定した。鋼線のＬ断面において、鋼線の表層から２００μｍ位置において、Ｘ線回折にてＣｕＫα線を用いて測定を行い、（１１１）、（２００）、（２２０）（３１１）の半価幅を測定し、得られた半価幅を以下のｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ−Ｈａｌｌ式（Ｅ）へ代入する。
ΔＫ＝０．９／Ｄ＋√（（πＭ２ｂ２ρ）／２）ＫＣ１／２＋Ｏ（Ｋ２Ｃ） ・・・（Ｅ）
鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率は、Ｘ線ラインプロファイル解析で測定した。鋼線のＬ断面において、鋼線の表層から２００μｍ位置において、Ｘ線回折にてＣｕＫα線を用いて測定を行い、（１１１）、（２００）、（２２０）（３１１）の半価幅を測定し、得られた半価幅を以下のｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ−Ｈａｌｌ式（Ｅ）へ代入する。
ΔＫ＝０．９／Ｄ＋√（（πＭ２ｂ２ρ）／２）ＫＣ１／２＋Ｏ（Ｋ２Ｃ） ・・・（Ｅ）
なお、式（Ｅ）において、Ｄ は結晶子サイズ（ｎｍ）、ρは転位密度（ｍ−２），ｂはバーガースベクトルの大きさ（ｎｍ）、Ｍ は転位密度ρ と転位の相互作用距離Ｒｅ（ｎｍ）に関する定数であり，Ｃ は転位の平均コントラスト因子である。また、ＫおよびΔＫは、下記の通りである。
Ｋ＝２ｓｉｎθ／λ、
ΔＫ＝２βｃｏｓθ／λ
Ｋ＝２ｓｉｎθ／λ、
ΔＫ＝２βｃｏｓθ／λ
上記式において、β、θおよびλは、それぞれ各回折線の半値幅（ｒａｄ）、ブラッグ反射角（ｒａｄ）およびＸ線波長（ＣｕＫα＝０．１５４０５ｎｍ）である。
ここで、式（Ｅ）の両辺を２乗し，高次項である Ｏ（Ｋ２Ｃ）を無視し，α＝（０．９／Ｄ）２、γ＝πＭ２ｂ２ρ／２ とすると、式（Ｆ）が得られる。
[（ΔＫ）２−α]/Ｋ２＝γＣ ・・・（Ｆ）
ここで、式（Ｅ）の両辺を２乗し，高次項である Ｏ（Ｋ２Ｃ）を無視し，α＝（０．９／Ｄ）２、γ＝πＭ２ｂ２ρ／２ とすると、式（Ｆ）が得られる。
[（ΔＫ）２−α]/Ｋ２＝γＣ ・・・（Ｆ）
上記式において、Ｃ＝Ｃｈ００（１−ｑＨ２）である。そして、ｑは転位の種類とその割合を含むパラメータであり、Ｈ（＝（ｈ２ｋ２＋ｈ２ｌ２＋ｋ２ｌ２）／（ｈ２＋ｋ２＋ｌ２）２）は回折線の指数ｈ, ｋ, ｌ の関数である。Ｃｈ００は弾性定数から求められる定数である。
上記のｑ値を測定し、下記式（Ｇ）から、オーステナイトのらせん転位分率Ｓを算出することができる。
Ｓ＝（ｑ−ｑｅ）／（ｑｓ−ｑｅ）・・・（Ｇ）
上記のｑ値を測定し、下記式（Ｇ）から、オーステナイトのらせん転位分率Ｓを算出することができる。
Ｓ＝（ｑ−ｑｅ）／（ｑｓ−ｑｅ）・・・（Ｇ）
上記式において、ｑｅとｑｓはそれぞれ１００％刃状転位、らせん転位の場合のｑ値であり、弾性定数から決まる定数である。
［引張強さ］
鋼線の引張強さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の引張試験での引張強さにて評価した。
鋼線の引張強さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の引張試験での引張強さにて評価した。
［デラミネーション発生のせん断ひずみ速度］
鋼線のデラミネーション発生のせん断ひずみ速度は、捻回試験にて評価した。捻回試験は、鋼線の線径ｄを２．０ｍｍ、チャック間距離Ｌを１５０ｍｍとし、回転速度Ｒ（ｒｐｍ）を変化させ、最表層のせん断歪み速度γ’（／ｓ）を制御し、捻回試験を行った。種々のせん断歪み速度にて、０．３％耐力以降にトルク低下の生じたものをデラミネーション発生とし、デラミネーションを発生したせん断歪み速度を耐デラミネーション特性の指標とした。
鋼線のデラミネーション発生のせん断ひずみ速度は、捻回試験にて評価した。捻回試験は、鋼線の線径ｄを２．０ｍｍ、チャック間距離Ｌを１５０ｍｍとし、回転速度Ｒ（ｒｐｍ）を変化させ、最表層のせん断歪み速度γ’（／ｓ）を制御し、捻回試験を行った。種々のせん断歪み速度にて、０．３％耐力以降にトルク低下の生じたものをデラミネーション発生とし、デラミネーションを発生したせん断歪み速度を耐デラミネーション特性の指標とした。
その評価結果を表３および表４に示す。
表３に示すとおり、本発明例１〜３３の鋼線において、加工誘起α’分率は２０〜９０ｖｏｌ．％であり、引張強さは１６００ＭＰａ以上であり、鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率は０．９以下であった。また、本発明例１〜３３のデラミネーション発生のせん断ひずみ速度は、３．０×１０−４／ｓ以上であった。一方、比較例３４〜４８の鋼線は、引張強さ、および、耐デラミネーション特性のいずれかの性能が劣化していた。なお、比較例Ｎｏ．４１においては、耐食性不良であったので、引張強さとデラミネーションについては評価をしなかった。
次に、製造条件の影響について調査した。
表１に示す鋼種Ｒを用いて、上記と同様の方法で作製した、種々の径を有するステンレス鋼線を表５に示す伸線加工条件で伸線することにより、φ２．０ｍｍの鋼線を作製した。いずれの例においても鋼線の最終線径がφ２．０ｍｍとなるように、伸線加工に供する鋼線径および最終パス前の鋼線径を調整した。そして、得られた鋼線について、前記と同様の方法で、加工誘起マルテンサイト（α’）の体積率、鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率、引張強さおよびデラミネーション発生のせん断ひずみ速度を測定し、評価した。評価結果を表５および表６に示す。
試験Ｎｏ．４５〜５３に示す本発明例の鋼線は、いずれも加工誘起α’分率は２０〜９０ｖｏｌ．％であり、鋼線の表層から２００μｍ位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率は０．９以下であり、引張強さが１６００ＭＰａ以上、デラミネーション発生のせん断ひずみ速度は、３．０×１０−４／ｓ以上であった。これに対して、伸線加工を適切な条件で行わなかった比較例５４〜５８の鋼線は、引張強さ、および、耐デラミネーション特性のいずれかの性能が劣化していた。
本発明によれば、耐デラミネーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線を提供することができるので、産業上極めて有用である。このステンレス鋼線をばね部品などに適用することで、耐デラミネーション特性に優れるばね部品などを提供することができる。なお、ばね部品とは、自動車用ばねや産業機械用ばね、家電用ばね等を意味する。
Claims (8)
- 質量％で、
Ｃ ：０．００５〜０．１５％、
Ｓｉ：０．１〜４．０％、
Ｍｎ：０．１〜８．０％、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：１３．０〜２０．０％、
Ｍｏ：０．０１〜３．００％、
Ｃｕ：０．８０％超〜４．００％、
Ｎ ：０．００５〜０．２０％、
Ｖ ：０〜２．５％、
Ｂ ：０〜０．０１２％、
Ａｌ：０〜２．０％、
Ｗ ：０〜２．５％、
Ｇａ：０〜０．０５００％、
Ｃｏ：０〜２．５％、
Ｓｎ：０〜２．５％、
Ｔｉ：０〜１．０％、
Ｎｂ：０〜２．５％、
Ｔａ：０〜２．５％、
Ｃａ：０〜０．０１２％、
Ｍｇ：０〜０．０１２％、
Ｚｒ：０〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０〜０．０５％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
下記式（ａ）で示されるＭｄ３０が−２０〜４０である、
ステンレス鋼線用の線材。
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ … （ａ）
但し、式（ａ）中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出する。 - 更に質量％で、
Ｖ ：０．００１〜２．５％、
Ｂ ：０．００１〜０．０１２％、
Ａｌ：０．００１〜２．０％、
Ｗ ：０．０５〜２．５％、
Ｇａ：０．０００４〜０．０５００％、
Ｃｏ：０．０５〜２．５％、
Ｓｎ：０．０１〜２．５％、
Ｔｉ：０．０１〜１．０％、
Ｎｂ：０．０１〜２．５％、
Ｔａ：０．０１〜２．５％、
Ｃａ：０．０００２〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０００２〜０．０１２％、
Ｚｒ：０．０００２〜０．０１２％および
ＲＥＭ：０．０００２〜０．０５％から選択される一種以上を含有する、
請求項１に記載のステンレス鋼線用の線材。 - 質量％で、
Ｃ ：０．００５〜０．１５％、
Ｓｉ：０．１〜４．０％、
Ｍｎ：０．１〜８．０％、
Ｎｉ：１．０〜１０．０％、
Ｃｒ：１３．０〜２０．０％、
Ｍｏ：０．０１〜３．００％、
Ｃｕ：０．８０％超〜４．００％、
Ｎ ：０．００５〜０．２０％、
Ｖ ：０〜２．５％、
Ｂ ：０〜０．０１２％、
Ａｌ：０〜２．０％、
Ｗ ：０〜２．５％、
Ｇａ：０〜０．０５００％、
Ｃｏ：０〜２．５％、
Ｓｎ：０〜２．５％、
Ｔｉ：０〜１．０％、
Ｎｂ：０〜２．５％、
Ｔａ：０〜２．５％、
Ｃａ：０〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０１２％、
Ｚｒ：０〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０〜０．０５％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
下記式（ａ）で示されるＭｄ３０が−２０〜４０であり、
加工誘起マルテンサイト相が２０〜９５ｖｏｌ．％である金属組織を有し、
鋼線の表層から２００μｍの位置におけるオーステナイト相のらせん転位分率が０．９以下である、
ステンレス鋼線。
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ … （ａ）
但し、式（ａ）中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出する。 - 更に質量％で、
Ｖ ：０．００１〜２．５％、
Ｂ ：０．００１〜０．０１２％、
Ａｌ：０．００１〜２．０％、
Ｗ ：０．０５〜２．５％、
Ｇａ：０．０００４〜０．０５００％、
Ｃｏ：０．０５〜２．５％、
Ｓｎ：０．０１〜２．５％、
Ｔｉ：０．０１〜１．０％、
Ｎｂ：０．０１〜２．５％、
Ｔａ：０．０１〜２．５％、
Ｃａ：０．０００２〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０００２〜０．０１２％、
Ｚｒ：０．０００２〜０．０１２％および
ＲＥＭ：０．０００２〜０．０５％から選択される一種以上を含有する、
請求項３に記載のステンレス鋼線。 - 前記金属組織が、オーステナイト相を含む、
請求項３または請求項４に記載のステンレス鋼線。 - 引張強さが１６００ＭＰａ以上、デラミネーションを発生するせん断ひずみ速度が３．０×１０−４／ｓ以上である、
請求項３から請求項５までの何れか一項に記載のステンレス鋼線。 - 請求項１または請求項２に記載の線材を伸線加工して請求項３から請求項６までの何れか一項に記載のステンレス鋼線を製造する方法であって、
前記伸線加工を、総減面率：４０〜９０％、パス回数：７回以上、最終パスの減面率：０．５〜２５％の条件で行う、ステンレス鋼線の製造方法。 - 請求項３から請求項６までの何れか一項に記載のステンレス鋼線を用いたばね部品。
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