KR101328253B1

KR101328253B1 - 소우 와이어용 소선 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101328253B1
Application number: KR1020127009245A
Authority: KR
Inventors: 도시미 다루이; 겐이찌 나까무라; 마사시 사까모또
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2013-11-14
Also published as: WO2011126073A1; EP2557191A4; CN102597291B; JP4943564B2; KR20120051093A; JPWO2011126073A1; EP2557191A1; MY158506A; CN102597291A; US20120318410A1; EP2557191B1; IN2012DN02384A

Abstract

C, Si, Mn 및 Cr의 함유량에 관한 것으로, 하기 (식 1)에서 나타내어지는 파라미터 P의 값이 1000 이상이다. 금속 조직이, 신선 가공 펄라이트를 98% 이상의 면적률로 함유하고, 직경이 0.05㎜ 내지 0.18㎜이며, 인장 강도가 4000MPa 이상이며, 그립 간격이 100㎜, 인장 강도×소선의 단면적×0.5의 장력을 부하한 비틀림 시험에서의 비틀림 횟수가 5회 이상이다.
P=1098×[C]＋98×[Si]-20×[Mn]＋167×[Cr] … (식 1)
[(식 1)에 있어서, [C], [Si], [Mn] 및 [Cr]은, 각각 C, Si, Mn 및 Cr의 함유량(질량％)임]

Description

소우 와이어용 소선 및 그 제조 방법 {WIRE MATERIAL FOR SAW WIRE AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 금속 재료, 세라믹스 재료 및 반도체 재료 등의 절단에 사용되는 소우 와이어용 소선 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Si 단결정, Si 다결정, 사파이어, SiC 단결정 등의 절단에 소우 와이어가 사용된다. 그리고 소우 와이어용 피아노선 및 와이어 소우용 강선 등이 제안되어 있다(특허 문헌 1 및 2). 소우 와이어에는, 선 직경이 가늘고, 또한 고강도인 것이 요구된다.

또한, 타이어 및 벨트 등의 보강에 사용되는 스틸 코드의 소선에도, 소우 와이어와 마찬가지로, 선 직경이 가늘고, 또한 고강도인 것이 요구된다. 그리고 스틸 코드용의 다양한 소선이 제안되어 있다(특허 문헌 3 내지 9).

소우 와이어로서, 유리 지립 소우 와이어 및 고정 지립 소우 와이어가 알려져 있다. 고정 지립 소우 와이어는, 예를 들어 다이아몬드 등의 지립이 소우 와이어용 소선에 Ni 전착되어서 구성되어 있다. 고정 지립 소우 와이어는, 발광 다이오드(LED)의 기판 등에 사용되는 사파이어 및 반도체 부재 등에 사용되는 SiC 단결정 등의 절단에 사용된다. 사파이어 및 SiC 단결정은 Si 단결정보다도 고가이다. 이로 인해, 사파이어 및 SiC 단결정의 잉곳으로부터 기판을 잘라낼 때는, 절삭 값을 작게 하는 것이 중요하다. 따라서, 고정 지립 소우 와이어용 소선의 선 직경을 보다 가늘게 하는 것이 요청되고 있다. 현재 상태에서는, 고정 지립 소우 와이어용 소선으로서, 주로 스틸 코드보다도 가는 직경의 선 직경이 0.18㎜ 정도인 것이 사용되고 있다.

그러나 선 직경이 가는 소우 와이어를 사용해서 피 절단재의 절단을 행하면, 절단 중에 소우 와이어가 파단되기 쉽다. 절단 중에 소우 와이어가 절단되면, 거기서 절단을 중지해야만 하므로, 수율이 저하된다. 따라서, 피 절단재가 고가인 것일수록, 소우 와이어의 파단을 억제할 필요성이 높다.

[특허 문헌 1] : 일본 특허 출원 공개 평10-309627호 공보 [특허 문헌 2] : 일본 특허 출원 공개 제2002-212676호 공보 [특허 문헌 3] : 일본 특허 출원 공개 제2003-334606호 공보 [특허 문헌 4] : 일본 특허 출원 공개 평8-291369호 공보 [특허 문헌 5] : 일본 특허 출원 공개 평6-293938호 공보 [특허 문헌 6] : 일본 특허 출원 공개 평11-199980호 공보 [특허 문헌 7] : 일본 특허 출원 공개 제2009-280836호 공보 [특허 문헌 8] : 일본 특허 출원 공개 평11-323496호 공보 [특허 문헌 9] : 일본 특허 출원 공개 평11-269607호 공보

본 발명은, 피 절단재의 절단 시의 단선을 억제할 수 있는 소우 와이어용 소선 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 단선이 발생하는 원인에 대해서 예의 검토를 행한 결과, 피 절단재를 절단할 때에 소우 와이어에 비틀림이 발생하고, 이 비틀림이 단선의 요인이 되고 있는 것을 발견했다.

그리고 본 발명자들은, 이러한 단선의 억제에는 소정의 장력을 부하한 비틀림 시험에서 파단이 발생하는 비틀림 횟수가 중요한 것을 발견했다. 종래, 인장 시험에 있어서의 교축 및 파단 신장, 및 비틀림 시험에 있어서의 비틀림 횟수 등이 소선 연성의 지표로서 사용되고 있지만, 이들의 지표로 내단선성을 평가하는 것은 곤란하다.

또한, 본 발명자들은 내단선성을 높이기 위해서는 신선 가공 펄라이트 이외의 조직(페라이트, 베이나이트)의 생성 억제 및 신선 가공 변형의 억제가 중요한 것도 발견했다. 또, 신선 가공 변형의 억제에 의해 내단선성이 향상되는 것은, 펄라이트의 시멘타이트 간 간격[러멜러(lamella) 간격]의 편차가 억제되기 때문이라고 추정된다. 여기서, 신선 가공 펄라이트라 함은 펄라이트로 이루어지는 조직이 신선 가공에 의해 변형된 조직이다. 따라서, 신선 가공 펄라이트 중에서는 신선 가공의 영향을 받아 페라이트 및 시멘타이트가 신선 방향으로 연장되고 있어, 페라이트 및 시멘타이트는 신선 방향에 대하여 거의 수직인 방향으로 적층하고 있다.

또한, 본 발명자들은 신선 가공 변형을 억제해서 고강도의 소우 와이어용 소선을 제조하기 위해서는, C, Si, Mn 및 Cr의 각 함유량이 소정의 관계를 충족시키고 있는 것이 중요한 것도 발견했다.

본 발명은, 이들의 지식을 기초로 하여 이루어진 것이다. 본 발명의 요지로 하는 바는, 이하와 같다.

(1) 질량％로,

C : 0.87% 내지 1.2％,

Si : 0.02% 내지 2.0％,

Mn : 0.1% 내지 1.0% 및

Cr : 0.5% 이하를 함유하고,

C, Si, Mn 및 Cr의 함유량에 관한 것으로, 하기 (식 1)에서 나타내어지는 파라미터 P의 값이 1000 이상이며,

P 함유량이 0.015% 이하이며,

S 함유량이 0.015% 이하이며,

N 함유량이 0.01% 이하이며,

잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

금속 조직이 신선 가공 펄라이트를 98% 이상의 면적률로 함유하고,

직경이 0.05㎜ 내지 0.18㎜이며,

인장 강도가 4000MPa 이상이며,

그립 간격이 100㎜, 인장 강도×소선의 단면적×0.5의 장력을 부하한 비틀림 시험에서의 비틀림 횟수가 5회 이상인 것을 특징으로 하는 소우 와이어용 소선.

P=1098×[C]＋98×[Si]-20×[Mn]＋167×[Cr] … (식 1)

[(식 1)에 있어서, [C], [Si], [Mn] 및 [Cr]은, 각각 C, Si, Mn 및 Cr의 함유량(질량％)임]

(2)

C 함유량이 0.92 질량％ 이상이며,

상기 파라미터 P의 값이 1050 이상이며,

상기 금속 조직이 상기 신선 가공 펄라이트를 99% 이상의 면적률로 함유하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 소우 와이어용 소선.

(3)

비틀림 인장 강도가 인장 강도의 85% 이상인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 소우 와이어용 소선.

(4)

비틀림 인장 신장이 2% 이상인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 소우 와이어용 소선.

(5)

상기 소우 와이어용 소선의 표면으로부터의 깊이가 직경×0.2 이하의 범위 내인 표층부와, 상기 소우 와이어용 소선의 중심으로부터의 거리가 직경×0.2 이하의 범위 내인 중심부와의 사이의 비커스 경도의 차가 100 이하인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 소우 와이어용 소선.

(6)

상기 소우 와이어용 소선의 표층부의 잔류 응력이 -100MPa 이하인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 소우 와이어용 소선.

(7)

질량％로,

Ni : 1.0% 이하,

Cu : 0.5% 이하,

Mo : 0.5% 이하,

V : 0.5% 이하 및

B : 0.0050% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 소우 와이어용 소선.

(8)

강편의 열간 압연을 행하고, 10℃/초 이상의 속도로 냉각하여, 선 직경이 6㎜ 이하이며, 시멘타이트의 두께가 0.03㎛ 이하인 펄라이트를 97% 이상 함유하는 조직의 열간 압연 선재를 얻는 공정과,

상기 열간 압연 선재의 1차 신선 가공을 행하여, 1차 신선 가공재를 얻는 공정과,

상기 1차 신선 가공재에 대하여 최종 파텐팅 처리를 행하여, 시멘타이트의 두께가 0.02㎛ 이하인 펄라이트를 98% 이상 함유하는 조직의 파텐팅재를 얻는 공정과,

신선 가공 변형ε을 4.5 미만으로 하여, 상기 파텐팅재의 마무리 신선 가공을 행하는 공정을 갖고,

상기 강편은

질량％로,

C : 0.87% 내지 1.2％,

Si : 0.02% 내지 2.0％,

Mn : 0.1% 내지 1.0% 및

Cr : 0.5% 이하를 함유하고,

P 함유량이 0.015% 이하이며,

S 함유량이 0.015% 이하이며,

N 함유량이 0.01% 이하이며,

잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

상기 신선 가공 변형ε에 관한 것으로, 하기 (식 2)에서 나타내어지는 파라미터 Q의 값이 380 이상인 것을 특징으로 하는 소우 와이어용 소선의 제조 방법.

P=1098×[C]＋98×[Si]-20×[Mn]＋167×[Cr] … (식 1)

Q=99×[C]＋2.7×exp(ε/2)/(0.075-0.0112×[C]) … (식 2)

[(식 1) 및 (식 2)에 있어서, [C], [Si], [Mn] 및 [Cr]은, 각각 C, Si, Mn 및 Cr의 함유량(질량％)임]

(9)

상기 강편의 C 함유량이 0.92 질량％ 이상이며,

상기 파라미터 P의 값이 1050 이상이며,

상기 파라미터 Q의 값이 440 초과이며,

상기 열간 압연 선재의 조직이, 시멘타이트의 두께가 0.03㎛ 이하인 펄라이트를 98% 이상 함유하고,

상기 파텐팅재의 조직이, 시멘타이트의 두께가 0.02㎛ 이하인 펄라이트를 99% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 (8)에 기재된 소우 와이어용 소선의 제조 방법.

(10)

상기 강편이, 또한

질량％로,

Ni : 1.0% 이하,

Cu : 0.5% 이하,

Mo : 0.5% 이하,

V : 0.5% 이하 및

B : 0.0050% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 (8) 또는 (9)에 기재된 소우 와이어용 소선의 제조 방법.

(11)

상기 열간 압연의 마무리 온도가 850℃ 이상인 것을 특징으로 하는 (8) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 소우 와이어용 소선의 제조 방법.

(12) 상기 1차 신선 가공재에 대하여 최종 파텐팅 처리를 행하여, 상기 파텐팅재를 얻는 공정은,

상기 1차 신선 가공재를 950℃ 내지 1100℃로 보유 지지하는 공정과,

계속해서, 상기 1차 신선 가공재를 520℃ 내지 600℃로 보유 지지하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 (8) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 소우 와이어용 소선의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 고강도 및 고내단선성을 양립할 수 있다. 따라서, 이 소우 와이어용 소선을 사용해서 소우 와이어를 구성하면, 절삭 값을 작게 하면서, 피 절단재의 절단 시의 단선을 억제할 수 있다.

도 1은 장력 비틀림 횟수와 단선 횟수와의 관계를 도시하는 도면이다.

본 발명자는, 사파이어 및 SiC 단결정 등의 피 절단재를 절단할 때에 발생하는 소우 와이어의 파단과 소우 와이어용 소선의 연성과의 관계에 대해서, 상세한 해석을 행했다. 이 결과, 인장 시험에 있어서의 교축 및 파단 신장, 및 비틀림 시험에 있어서의 비틀림 횟수 등의 종래의 지표에서는, 소우 와이어용 소선의 내단선성을 충분히 평가할 수 없는 것이 명확해졌다. 종래, 비틀림 시험에서는 시험편의 양단부를 선 직경의 100배의 간격으로 단단하게 잡고, 소선을 휘지 않을 정도로 긴장하면서, 한쪽 그립을 일정 방향으로 회전시켜, 파단했을 때의 비틀림 횟수를 측정하고 있다.

따라서, 본 발명자들은 소우 와이어용 소선의 내단선성을 평가하기 위한 새로운 지표에 대해서 검토했다. 이 결과, 소정의 장력을 부하한 비틀림 시험에서 파단이 발생하는 비틀림 횟수(장력 비틀림 횟수)가 중요한 것을 발견했다. 예를 들어, 그립 간격을 100㎜로 하고, 소선의 인장 강도×소선의 단면적×0.5의 장력을 부하한 비틀림 시험에서의 비틀림 횟수가 중요하다. 종래의 비틀림 시험에서는, 소선의 선 직경이 0.3㎜인 경우, 그립 간격은 30㎜이며, 소선에 부하하는 장력은 최대라도 소선의 인장 강도×소선의 단면적×0.1 정도이다. 따라서, 그립 간격을 100㎜로 하고, 소선의 인장 강도×소선의 단면적×0.5의 장력을 부하한 비틀림 시험에서는, 종래의 비틀림 시험과 비교하여, 그립 간격이 길어져 부하하는 장력이 커진다.

소정의 장력을 부하한 비틀림 시험에서의 비틀림 횟수가 중요하므로, 내단선성의 양부는 소우 와이어용 소선의 단선이 발생하는 부위의 곡률 및 소우 와이어용 소선에 부하되는 장력의 영향을 크게 받고 있다고 생각된다.

또한, 장력을 부하하지 않고 수회의 비틀림을 부여한 상태에서 소우 와이어용 소선을 잡고, 그대로 인장 시험을 행했을 때의 인장 강도 및 신장도, 내단선성의 평가에 유효한 지표인 것도 판명되었다.

그리고 이러한 지표로서는, 특히 5회의 비틀림을 부여한 상태에서의 인장 강도(비틀림 인장 강도)의, 비틀림을 부여하지 않는 상태에서의 인장 강도에 대한 비율(비틀림 인장 강도율) 및 5회의 비틀림을 부여한 상태에서의 파단 신장(비틀림 인장 신장)이 유효한 것이 판명되었다. 이들 지표가 유효한 것은, 실제 피 절단재의 절단 시에는 소우 와이어에 비틀림이 발생하고, 게다가 장력이 부하되기 때문이라고 생각된다. 여기서, 비틀림을 부여하지 않는 상태에서의 인장 강도라 함은 통상의 인장 시험에 의해 구해지는 인장 강도이다.

또한, 본 발명자들은 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장과, 소우 와이어용 소선의 조직 형태, 잔류 응력 및 신선 가공 방향에 수직인 단면에 있어서의 경도 분포와의 관계에 대해서 다양한 해석을 행했다. 이 결과, 입계 페라이트 및 베이나이트 등의 펄라이트(신선 가공 펄라이트) 이외의 조직(비펄라이트 조직)의 분율(비율), 표층부와 중심부 사이의 경도의 차, 및 표층부의 잔류 응력이 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장에 영향을 미치고 있는 것이 판명되었다. 또한, 내단선성에는 펄라이트 중의 시멘타이트의 간격(러멜러 간격)의 편차 및 시멘타이트의 두께가 영향을 미치고 있는 것도 판명되었다.

즉, 본 발명자들은 소우 와이어용 소선의 단선 억제에, 비펄라이트 조직의 생성을 억제하는 것, 표층부와 중심부 사이의 경도의 차를 작게 하는 것 및 표층부에 압축 잔류 응력을 부여하는 것도 유효한 것을 발견했다. 또한, 정성적으로 러멜러 간격의 편차의 저감 및 시멘타이트의 두께 저감이 내단선성의 향상에 유효하다고 하는 지식도 얻게 되었다. 또, 입계 페라이트는 시멘타이트와 층상을 이루는 페라이트(러멜러 페라이트)와는 달리, 구 오스테나이트의 입계에 생성된 페라이트가 신선 가공된 것이다.

입계 페라이트 및 베이나이트 등의 비펄라이트 조직은, 국소적으로 변형이 집중되는 원인이 된다. 이로 인해, 소우 와이어용 소선의 내단선성을 높이기 위해서는, 특히 비펄라이트 조직의 분율을 저하시키는 것이 유효하다. 입계 페라이트 및 베이나이트는, 열간 압연 후의 선재를 냉각할 때에 생성되므로, 예를 들어 열간 압연 후의 냉각 속도를 높임으로써, 비펄라이트 조직의 생성을 억제할 수 있어, 열간 압연 선재의 펄라이트 조직의 분율을 높게 할 수 있다.

또한, 펄라이트 조직에서는 러멜러 간격이 넓은 부분만큼 강도가 낮아, 이 부분에 변형이 집중되기 쉽다. 이로 인해, 러멜러 간격이 불균일한 경우, 러멜러 간격이 넓은 부분에 있어서, 단선이 발생되기 쉬워진다. 따라서, 러멜러 간격의 편차를 저감하는 것이 더욱 바람직하다. 신선 가공 변형이 커질수록, 러멜러 간격의 편차가 커지는 경향이 있어서, 신선 가공 변형의 억제에 의해 내단선성이 향상된다고 생각된다.

또한, 본 발명자들은 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 높아, 인장 강도가 4000MPa 이상인 소우 와이어용 소선을 제조하기 위한 조건에 대해서 검토를 행했다. 소우 와이어용 소선의 제조 시에는, 예를 들어 고탄소강의 열간 압연 선재의 1차 신선 가공을 행해서 소정의 선 직경으로 하고, 그 후 최종 파텐팅 처리, 황동 도금 처리 및 마무리 신선 가공 등을 행한다. 또한, 제조하려고 하는 소우 와이어용 소선의 선 직경에 따라서는, 1차 신선 가공 후, 최종 파텐팅 처리 공정 전에, 필요에 따라서 중간 열 처리 및 중간 신선 가공(2차 신선 가공)을 행한다. 즉, 스틸 코드의 소선과 마찬가지의 처리를 행한다. 여기서, 파텐팅 처리라 함은, 1차 신선 가공재를 가열 보유 지지하여 조직을 오스테나이트화한 후, 펄라이트에 항온 변태시키기 위해, 빠르게 펄라이트 변태 온도로 냉각 보유하는 열 처리이다.

소우 와이어용 소선을 고강도화하기 위해서는, 신선 가공 변형을 높이는 것이 바람직하다. 한편, 신선 가공 변형[진(眞) 변형]이 커지면, 상술한 바와 같이, 러멜러 간격의 편차에 의해 내단선성이 저하된다. 그 결과, 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 저하되는 경향이 있다. 즉, 고강도화와 내단선성의 향상은 트레이드오프의 관계에 있다. 이로 인해, 내단선성의 향상을 목적으로 하여 신선 가공 변형을 작게 하면, 4000MPa 이상의 강도를 확보하는 것이 곤란하다. 특히, 4300MPa 이상의 강도를 확보하기 위해서는, 신선 가공 변형을 4.5 이상으로 하는 것이 중요하지만, 신선 가공 변형을 4.5 이상으로 하면, 러멜러 간격의 편차가 커져서 내단선성이 저하되기 쉽다고 하는 경향이 판명되었다.

따라서, 본 발명자들은 신선 가공 변형의 억제를 가능하게 하기 위해, 소우 와이어용 소선의 강도 향상에 기여하는 원소의 함유량의 밸런스에 대해서 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, C, Si, Mn 및 Cr의 각 함유량에 관한 것으로, 하기 (식 1)에서 나타내어지는 파라미터 P의 값이 1000 이상이면 신선 가공 변형을 억제해도 4000MPa 이상의 강도가 얻어지고, 1050 이상이면 4300MPa 초과의 강도가 얻어지는 것을 발견했다.

P=1098×[C]＋98×[Si]-20×[Mn]＋167×[Cr] … (식 1)

여기서, [C], [Si], [Mn] 및 [Cr]은, 각각 C, Si, Mn 및 Cr의 함유량(질량％)이다.

또한, 본 발명자들은 소우 와이어용 소선을 제조할 때에, 화학 성분 및 열간 압연 후의 냉각 속도가 열간 압연 선재의 시멘타이트의 두께 및 파텐팅 처리 후의 시멘타이트의 두께에 영향을 미치는 것을 발견했다. 즉, 파라미터 P의 값이 1000 이상인 경우에, 열간 압연 후의 냉각 속도를 10℃/초 이상으로 하면, 시멘타이트의 두께가 0.03㎛ 이하인 펄라이트를 97% 이상 함유하는 조직의 열간 압연 선재가 얻어지는 것을 발견했다. 또한, 파라미터 P의 값이 1050 이상인 경우에, 열간 압연 후의 냉각 속도를 10℃/초 이상으로 하면, 시멘타이트의 두께가 0.03㎛ 이하인 펄라이트를 98% 이상 함유하는 조직의 열간 압연 선재가 얻어지는 것도 발견했다.

또한, 열간 압연 선재에 1차 신선 가공을 행하고, 필요에 따라서 중간 열 처리 및 중간 신선 가공(2차 신선 가공)을 행하고, 최종 파텐팅 처리를 행하면, 파라미터 P의 값이 1000 이상인 경우는 시멘타이트의 두께가 0.02㎛ 이하인 펄라이트를 98% 이상 함유하는 조직의 파텐팅재가 얻어지고, 파라미터 P의 값이 1050 이상인 경우는 시멘타이트의 두께가 0.02㎛ 이하인 펄라이트를 99% 이상 함유하는 조직의 파텐팅재가 얻어지는 것도 판명되었다. 그리고 이러한 파텐팅재로부터 얻어지는 소우 와이어용 소선의 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 현저하게 향상되는 것이 판명되었다.

다음에, 소우 와이어용 소선의 조성에 대해서 설명한다.

본 발명의 실시 형태에 관한 고정 지립 소우 와이어용 소선은, 질량％로, C : 0.87% 내지 1.2%, Si : 0.02 내지 2.0%, Mn : 0.1 내지 1.0% 및 Cr : 0.5% 이하를 함유한다. C, Si, Mn, Cr의 함유량에 관한 것으로, 상기 (식 1)에서 나타내어지는 파라미터 P의 값이 1000 이상이다. 또한, P 함유량이 0.015% 이하이며, S 함유량이 0.015% 이하이며, N 함유량이 0.01% 이하이다. 그리고 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

C : C는 파텐팅 처리 후의 인장 강도의 증가 및 신선 가공에 있어서의 경화율을 향상시켜 작은 신선 가공 변형으로 인장 강도를 높일 수 있다. C의 함유량이 0.87% 미만이면, 작은 신선 가공 변형으로 4000MPa 이상의 강도를 확보하는 것이 곤란해지고, C의 함유량이 0.92% 미만이면, 4300MPa 초과의 강도를 확보하는 것이 곤란해진다. 한편, C의 함유량이 1.2%를 초과하면, 내단선성이 저하되고, 또한 파텐팅 처리 시에 초석 시멘타이트가 오스테나이트 입계에 석출되어 신선 가공성을 열화시킨다. 그로 인해, C의 함유량은 0.87% 내지 1.2%로 한다. 또한, 4300MPa 초과의 강도를 확보하기 위해서는, C의 함유량은 0.92% 내지 1.2%로 한다.

Si : Si는 펄라이트 중의 페라이트를 강화시켜서 인장 강도를 향상시키는 동시에, 탈산 작용을 나타낸다. Si의 함유량이 0.02% 미만에서는, 상기의 효과가 불충분하다. 한편, Si의 함유량이 2.0%를 초과하면, 신선 가공성을 저하시키는 경질의 SiO₂계 개재물이 발생되기 쉬워지고, 또한 열간 압연 선재 중에 비펄라이트 조직인 페라이트 및 베이나이트가 증가된다. 그로 인해, Si의 함유량은 0.02% 내지 2.0%로 한다.

Mn : Mn은 탈산 및 탈황의 작용을 나타내는 동시에, 켄칭성을 높여 파텐팅 처리 후의 인장 강도를 향상시킨다. Mn의 함유량이 0.1% 미만이면, 상기의 효과가 불충분하다. 한편, Mn의 함유량이 1.0%를 초과하면, 열간 압연 선재에 있어서 베이나이트가 발생되기 쉬워지고, 또한 파텐팅 처리 시의 펄라이트 변태를 완료시키기 위한 처리 시간이 길어져 생산성이 저하된다. 그로 인해, Mn의 함유량은 0.1% 내지 1.0%로 한다.

Cr : Cr은 열간 압연 후 및 파텐팅 처리 후의 펄라이트에 있어서의 시멘타이트의 간격(러멜러 간격)의 미세화에 기여하는 유용한 원소이다. 파텐팅 처리 후의 인장 강도를 높이는 동시에, 신선 가공 경화율을 향상시키기 위해, 0.01% 이상의 Cr이 함유되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 강도를 높여, 내단선성을 향상시키기 위해, Cr의 함유량은 0.03% 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.05% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, Cr의 함유량이 0.5%를 초과하면, 열간 압연 선재에 있어서 베이나이트가 발생되기 쉬워지고, 또한 파텐팅 처리 시의 펄라이트 변태를 완료시키기 위한 처리 시간이 길어져 생산성이 저하된다. 그로 인해, Cr의 함유량은 0.5% 이하로 한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상기 (식 1)에서 나타내어지는 파라미터 P의 값이 1000 이상인 것이 중요하며, 1050 이상인 것이 바람직하다. 파라미터 P의 값이 1000 미만이면, 비펄라이트 조직 분율의 저감 및 시멘타이트 두께의 저감이 곤란해져, 내단선성의 향상이 곤란해진다. 또한, 파텐팅재의 강도가 불충분해지므로, 내단선성 향상을 위해 신선 가공 변형을 작게 억제하면, 4000MPa 이상의 인장 강도를 확보하는 것이 곤란해진다. 이와 같이, 파라미터 P의 값이 1000 미만이면, 강도를 확보하면서, 러멜러 간격의 편차를 저감시켜 내단선성을 향상시키는 것이 곤란해진다. 또한, 파라미터 P의 값이 1050 미만일 경우에는 신선 가공 변형을 4.5 미만으로 억제하면, 4300MPa 초과의 인장 강도를 확보하는 것이 곤란해진다. 또, C, Si, Mn 및 Cr의 함유량의 범위가 정해져 있으므로, 파라미터 P는 1595.1 이하가 된다.

P : P는 신선 가공성 및 연성을 저하시킨다. 이로 인해, P의 함유량은 0.015% 이하로 한다.

S : S는 신선 가공성 및 연성을 저하시킨다. 이로 인해, S의 함유량은 0.015% 이하로 한다.

N : N은 연성을 저하시킨다. 이로 인해, N의 함유량은 0.01% 이하로 한다.

또한, 본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선이 Ni : 1.0% 이하, Cu : 0.5% 이하, Mo : 0.5% 이하, V : 0.5% 이하 및 B : 0.0050% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고 있어도 된다.

Ni : Ni는 파텐팅 처리 시에 변태에 의해 생성되는 펄라이트를 신선 가공성이 양호한 것으로 하는 작용을 갖는다. 그러나 Ni의 함유량이 1.0%를 초과해도, 함유량에 걸맞을 만큼의 효과가 얻어지지 않는다. 이로 인해, Ni의 함유량은 1.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Ni의 함유량이 0.05% 미만에서는 상기의 효과를 얻기 어렵다. 이로 인해, Ni의 함유량은 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Cu : Cu는 석출 경화에 의해 고강도화에 기여하는 원소이다. 그러나 Cu의 함유량이 0.5%를 초과해도, 함유량에 걸맞을 만큼의 효과가 얻어지지 않는다. 이로 인해, Cu의 함유량은 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Cu의 함유량이 0.01% 미만에서는 상기의 효과를 얻기 어렵다. 이로 인해, Cu의 함유량은 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Mo : Mo는 펄라이트의 러멜러 간격을 미세화하고, 파텐팅 처리 후의 인장 강도를 높이는 효과가 있다. 그러나 Mo의 함유량이 0.5%를 초과하고 있으면, 함유량에 걸맞을 만큼의 효과가 얻어지지 않는다. 또한, 펄라이트 변태가 지연되어 처리 시간이 길어져 생산성이 저하된다. 이로 인해, Mo의 함유량은 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Mo의 함유량이 0.05% 미만에서는 상기의 효과를 얻기 어렵다. 이로 인해, Mo의 함유량은 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

V : V는 펄라이트의 러멜러 간격을 미세화하고, 파텐팅 처리 후의 인장 강도를 높이는 효과가 있다. 그러나 V의 함유량이 0.5%를 초과해도, 함유량에 걸맞을 만큼의 효과가 얻어지지 않는다. 이로 인해, V의 함유량은 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, V의 함유량이 0.05% 미만에서는 상기의 효과를 얻기 어렵다. 이로 인해, V의 함유량은 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

B : B는 페라이트의 생성을 억제하는 효과가 있다. 그러나 B의 함유량이 0.0050%를 초과하고 있으면, 신선 가공성이 저하된다. 이로 인해, B의 함유량은 0.0050% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, B의 함유량이 0.0001% 미만에서는 상기의 효과를 얻기 어렵다. 이로 인해, B의 함유량은 0.0001% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또, Nb, Ti 및 Al이 함유되어 있어도 되지만, Nb 함유량은 0.01% 이하, Ti 함유량은 0.01% 이하, Al 함유량은 0.005% 이하인 것이 바람직하다. Nb 함유량이 0.01%를 초과하면, Nb의 탄질화물의 생성량이 많아지는 동시에, 이 탄질화물이 조대해지기 쉽다. 이로 인해, 소우 와이어의 단선의 빈도가 증가되는 경우가 있다. Ti 함유량이 0.01%를 초과하면, Nb과 같은 이유로 소우 와이어의 단선의 빈도가 증가되는 경우가 있다. Al 함유량이 0.005%를 초과하면, Al의 산화물이 증가되어 신선 가공 시의 단선 및 소우 와이어의 단선의 빈도가 증가되기 쉽다. 이들의 이유로부터, Nb 함유량은 0.01% 이하, Ti 함유량은 0.01% 이하, Al 함유량은 0.005% 이하인 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명의 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선의 조직에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선의 조직에는, 미소한 보이드가 발생하고 있지 않다.

본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선에서는, 금속 조직이 신선 가공 펄라이트 조직을 98% 이상의 면적률로 함유하고 있다. 신선 가공 펄라이트 조직의 면적률이 98% 미만이면, 러멜러 간격의 편차가 소정의 범위 내라도 양호한 장력 비틀림 횟수를 얻는 것이 곤란해져, 고강도 및 내단선성의 양립이 곤란해진다. 4300MPa 이상의 인장 강도를 얻기 위해, 신선 가공 펄라이트 조직의 면적률이 99% 이상인 것이 바람직하다.

그리고 내단선성을 향상시키기 위해, 신선 가공 펄라이트 조직에 있어서의 러멜러 간격의 편차는, 최대한 작게 되어 있는 것이 바람직하다. 편차의 정도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 신선 가공 방향에 수직인 단면에 있어서의 러멜러 간격의 최대 값과 최소 값과의 비를 작게 하는 것이 바람직하고, 이 비를 10 이하로 하는 것이 특히 바람직하다. 러멜러 간격의 편차를 억제하기 위해서는, 신선 가공 변형을 저감하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선의 선 직경은 0.05㎜ 내지 0.18㎜이며, 0.08㎜ 내지 0.16㎜인 것이 바람직하다. 이와 같이 선 직경이 매우 가늘기 때문에, 피 절단재의 절단 값을 저감할 수 있다. 즉, 피 절단재의 이용 효율을 향상할 수 있다. 이 결과, 사파이어 및 SiC 단결정 등의 고가인 재료를 얇게 절단할 때 등에 바람직하게 사용할 수 있다. 선 직경이 0.05㎜ 미만이면, 인장 강도 및 내단선성이 불충분해지는 경우가 있다. 또한, 선 직경이 0.18㎜를 초과하고 있으면, 절단 시의 절단 값이 커져, 피 절단재의 이용 효율이 낮아진다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선은 매우 가늘므로, 높은 인장 강도가 필요해진다. 고정밀도로 피 절단재를 절단하기 위해서는, 높은 장력을 부하할 필요가 있기 때문이다. 본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선에서는, 인장 강도가 4000MPa 이상, 바람직하게는 4300MPa 초과이므로, 사파이어 및 SiC 단결정 등의 피 절단재를 절단할 경우에, 높은 장력을 부하하는 것이 가능하다. 또, 인장 강도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 5200MPa 이하인 것이 바람직하다. 인장 강도가 5200MPa를 초과하고 있으면, 내단선성이 저하될 가능성이 있기 때문이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 표면으로부터의 깊이가 선 직경×0.2 이하의 범위 내의 표층부와, 중심으로부터의 거리가 선 직경×0.2 이하의 범위 내의 중심부와의 사이에서의 비커스 경도의 차(HV 경도차)가 100 이하인 것이 바람직하다. 이 HV 경도차가 100 이하일 경우, 보다 한층 우수한 연성 및 비틀림 특성을 얻을 수 있다. 또한, HV 경도차는 50 이하인 것이 보다 바람직하다. HV 경도차를 저감하기 위해서는, 소우 와이어용 소선에 포함되는 성분의 조정에 의해 강도를 높이는 것이 유효하며, 파라미터 P의 값이 1000 이상인 것이 특히 중요하다.

또한, HV 경도차의 저감을 위해서는, 마무리 신선 가공에 있어서의 가공 발열을 억제하는 것이 중요하다. 그리고 가공 발열을 억제하기 위해서는, 예를 들어 신선 가공 속도의 저하, 다이아몬드 다이스의 사용, 다이스 각도 등의 다이스 형상의 조정, 최종 다이스의 단면 감소율을 10% 이하로 제어, 마찰 계수가 0.1 이하가 되는 윤활제의 사용, 윤활제의 온도를 70℃ 이하로 제어 등의 기술이 유효하다. 또한, 마무리 신선 가공 후에 교직(矯直) 가공을 행함으로써도 HV 경도차를 저감하는 것이 가능하다. 이들의 기술을 적절하게 조합함으로써, 보다 확실하게, 또한 용이하게 HV 경도차를 저감하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선을 포함하는 소우 와이어, 예를 들어 고정 지립 소우 와이어, 유리 지립 소우 와이어를 사용해서 잉곳을 절단할 때에는 소우 와이어용 소선에 장력이 부하된다. 이로 인해, 단선을 억제하기 위해서는 소우 와이어용 소선의 표층부에 압축 잔류 응력이 부여되고 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 표층부에 있어서의 잔류 응력이 -100MPa 이하인 것이 바람직하다. 잔류 응력의 부호는 인장 방향을 플러스로 하므로, 잔류 응력이 -100MPa 이하인 것은 압축 잔류 응력이 100MPa 이상인 것을 의미한다. 소선 표층부의 잔류 응력이 -100MPa 이하인 경우, 보다 한층 우수한 내단선성을 얻을 수 있다. 여기서, 표층부라 함은, 예를 들어 소우 와이어용 소선의 표면으로부터의 깊이가 직경×0.2 이하의 범위 내의 부분이다.

표층부의 잔류 응력을 압축 잔류 응력으로 하기 위해서는, 소우 와이어용 소선에 포함되는 성분의 조정이 유효하며, 파라미터 P의 값이 1000 이상인 것이 특히 중요하다. 또한, 최종 다이스의 단면 감소율을 10% 이하로 제어함으로써도, 마무리 신선 가공 후에 교직 가공 또는 숏피닝 처리를 행함으로써도, 표층부에 -100MPa 이하의 잔류 응력을 부여할 수 있다.

상술한 바와 같이, 그립 간격을 100㎜로 하고, 소선의 인장 강도×소선의 단면적×0.5의 장력을 부하한 비틀림 시험에서의 비틀림 횟수(장력 비틀림 횟수)는 소우 와이어용 소선의 내단선성의 지표로서 매우 유효하다. 도 1에, 장력 비틀림 횟수와 사파이어를 절단했을 때의 고정 지립 소우 와이어의 단선 횟수와의 관계의 일례를 나타낸다. 종축의 단선 횟수는, 고정 지립 소우 와이어의 길이 1000㎞당의 단선 횟수를 나타내고 있다. 도 1로부터 명백해진 바와 같이, 장력 비틀림 횟수가 5회 미만에서는 단선 횟수가 현저하게 많고, 인장 비틀림 횟수가 5회 이상이면 단선 횟수가 극단적으로 저감된다. 따라서, 장력 비틀림 횟수는 5회 이상으로 한다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 장력 비틀림 횟수가 8회 이상이면, 단선 횟수가 더욱 저감되므로 인장 비틀림 횟수는 8회 이상인 것이 바람직하다. 장력 비틀림 횟수가 8회 이상인 경우, 보다 한층 우수한 내단선성을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선에서는 비틀림 인장 강도의 비틀림을 부여하지 않는 상태에서의 인장 강도에 대한 비율(비틀림 인장 강도율)은 85% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 비틀림 인장 신장은 2% 이상인 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 비틀림 인장 강도 및 비틀림 인장 신장은 5회의 비틀림을 부여한 채 인장 시험을 행했을 때의 인장 강도 및 파단 신장이다. 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장은 소우 와이어용 소선을 포함하는 소우 와이어의 내단선성의 지표로서 적합하다. 단선 빈도를 한층 더 저감시키기 위해, 비틀림 인장 강도율이 90% 이상인 것이 보다 바람직하다.

또, 비틀림 인장 강도 및 비틀림 인장 신장을 측정할 때는, 예를 들어 그립 간격을 100㎜로 하고, 장력을 부하하지 않고 5회의 비틀림을 부여한 상태에서 시험편의 양단부를 쥐고, 그대로 인장 시험을 행하면 좋다.

5회의 비틀림을 부여한 상태에서 인장 시험을 행했을 때의 인장 강도 및 신장 열화의 원인으로서는, 러멜러 간격의 편차 및 비펄라이트 조직이 원인이라고 생각된다. 따라서, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장을 높이기 위해서는, 러멜러 간격의 편차 저감 및 비펄라이트 조직의 저감을 도모하는 것이 바람직하다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선의 제조 시에는, 우선 상기 화학 성분을 갖는 강편의 열간 압연을 행한 후, 냉각함으로써, 열간 압연 선재를 얻는다. 계속해서 열간 압연 선재의 1차 신선 가공을 행함으로써, 1차 신선 가공재를 얻는다. 그 후, 1차 신선 가공재에 대하여 최종 파텐팅 처리를 행함으로써, 파텐팅재를 얻는다. 계속해서, 파텐팅재의 마무리 신선 가공을 행한다.

또, 제조하려고 하는 소우 와이어용 소선의 선 직경에 따라서는, 1차 신선 가공만으로는 소정의 선 직경을 얻기 어려운 경우가 있다. 이러한 경우에는, 1차 신선 가공과 최종 파텐팅 처리 사이에, 중간 열 처리 및 중간 신선 가공(2차 신선 가공)을 행해도 된다.

또한, 최종 파텐팅 처리와 마무리 신선 가공 사이에, 파텐팅재에 도금 처리를 해도 된다. 이 경우, 도금 처리한 파텐팅재에 마무리 신선 가공을 행하면 좋다.

본 실시 형태에서는, 열간 압연 선재의 선 직경을 6㎜ 이하로 한다. 열간 압연 선재의 선 직경이 6㎜를 초과하면, 1차 신선 가공만으로는 소정의 선 직경을 얻기 어려워지고, 소정의 선 직경을 얻기 위해 상기 중간 신선 가공 및 중간 열 처리의 횟수를 늘릴 필요가 생겨 생산성이 저하된다. 또한, 중간 신선 가공 및 중간 열 처리의 횟수가 증가되면, 파텐팅재의 표면질이 거칠어지므로, 최종적으로 소우 와이어용 소선의 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 저하된다. 또, 중간 신선 가공 및 중간 열 처리의 횟수를 보다 줄이기 위해 열간 압연 선재의 선 직경은 5㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 열간 압연 선재의 선 직경은 3㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 열간 압연 선재의 선 직경을 3㎜ 미만으로 하면, 열간 압연 시의 선재의 생산성이 저하되기 때문이다.

열간 압연의 온도 조건은 특별히 한정되지 않지만, 마무리 압연을 행하는 온도(마무리 온도)를 850℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 마무리 온도가 850℃ 미만이면, 열간 압연 후의 냉각 시에 많은 입계 페라이트가 생성되어, 소정량의 펄라이트를 포함하는 조직의 열간 압연 선재를 얻기 어려워질 가능성이 있다.

본 실시 형태에서는, 열간 압연 후의 냉각 속도를 10℃/초 이상으로 한다. 상기와 같이, 파라미터 P의 값이 1000 이상인 경우에, 열간 압연 후의 냉각 속도를 10℃/초 이상으로 하면, 시멘타이트의 두께가 0.03㎛ 이하인 펄라이트를 97% 이상 함유하는 조직의 열간 압연 선재가 얻어진다. 또한, 파라미터 P의 값이 1050 이상인 경우에, 열간 압연 후의 냉각 속도를 10℃/초 이상으로 하면, 시멘타이트의 두께가 0.03㎛ 이하인 펄라이트를 98% 이상 함유하는 조직의 열간 압연 선재가 얻어진다. 냉각 속도는, 예를 들어 송풍에 의해 제어할 수 있다. 또한, 열간 압연 후의 선 직경에 의해 제어하는 것도 가능하다. 냉각 속도는 비펄라이트 조직, 특히 베이나이트의 생성을 억제하기 위해, 마무리 온도로부터 펄라이트 변태가 개시되는 520℃ 내지 650℃까지의 범위 내로 제어하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 열간 압연 후에 선재를 빠르게 520℃ 내지 580℃의 용융 솔트욕에 침지해서 파텐팅 처리를 행해도 된다. 이 경우, 용융 솔트에서의 냉각 속도는 150℃/초 이상이 된다.

펄라이트의 분율이 97% 미만이면, 비펄라이트부에 마이크로 보이드가 발생되어, 소우 와이어용 소선의 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 저하된다. 또한, 펄라이트에 포함되는 시멘타이트의 두께가 0.03㎛ 초과이면, 1차 신선 가공 시에 시멘타이트 부근에 미소한 마이크로 보이드가 생성되어, 소우 와이어용 소선의 연성이 저하된다. 따라서, 열간 압연 선재의 조직에는 시멘타이트의 두께가 0.03㎛ 이하인 펄라이트를 97% 이상, 바람직하게는 98% 이상 함유하게 된다.

상기와 같이, 파텐팅 처리라 함은, 1차 신선 가공재를 가열 보유해서 조직을 오스테나이트화한 후, 펄라이트에 항온 변태시키기 위해, 빠르게 펄라이트 변태 온도로 냉각 보유하는 열 처리이다. 1차 신선 가공 후에 이러한 파텐팅 처리를 행하면, 상기와 같이 파라미터 P의 값이 1000 이상인 경우는, 시멘타이트의 두께가 0.02㎛ 이하인 펄라이트를 98% 이상 함유하는 조직의 파텐팅재가 얻어지고, 파라미터 P의 값이 1050 이상인 경우는, 시멘타이트의 두께가 0.02㎛ 이하인 펄라이트를 99% 이상 함유하는 조직의 파텐팅재가 얻어진다.

파텐팅 처리에서는, 조직을 오스테나이트화하는 가열 보유 지지의 온도를 950℃ 내지 1100℃로 하는 것이 바람직하고, 펄라이트에 항온 변태(펄라이트 변태) 시키는 냉각 보유 지지의 온도를 520℃ 내지 600℃로 하는 것이 바람직하다. 또한, 펄라이트에 항온 변태시키는 온도는 550℃ 이상 및/또는 580℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 펄라이트 변태시키기 위해 사용하는 욕은, 특별히 한정되지 않지만 Pb욕, 유동층노가 바람직하다.

최종 파텐팅 처리 후의 파텐팅재의 조직에 있어서의 펄라이트의 분율은, 충분한 소우 와이어용 소선의 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장을 얻기 위해, 98% 이상, 바람직하게는 99% 이상으로 한다. 펄라이트의 분율이 98% 미만이면, 마무리 신선 가공 시에 비펄라이트 조직인 페라이트 및 베이나이트를 기점으로 하여, 마이크로 보이드가 생성되어 단선이 발생되는 경우가 있다. 또한, 비펄라이트 조직이 증가되면 소우 와이어용 소선의 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 불충분해지는 경우가 있다.

또한, 파텐팅재의 펄라이트에 포함되는 시멘타이트의 두께가 0.02㎛ 초과이면, 마무리 신선 가공 시에 시멘타이트 부근에 미소한 마이크로 보이드가 생성되어, 소우 와이어용 소선의 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 저하된다. 따라서, 열간 압연 선재의 조직에는 시멘타이트의 두께가 0.02㎛ 이하인 펄라이트를 98% 이상, 바람직하게는 99% 이상 함유하게 된다.

최종 파텐팅 처리 후의 시멘타이트의 두께를 0.02㎛ 이하로 하기 위해서는, 강편 조성에 관해서 파라미터 P의 값을 1000 이상, 바람직하게는 1050 이상으로 한 다음, 펄라이트에 항온 변태시키는 온도를 520℃ 내지 600℃로 하는 것이 중요하다.

본 실시 형태에서는, 마무리 신선 가공 후의 선 직경을 0.05㎜ 내지 0.18㎜로 한다. 소우 와이어 소선을 사용한 소우 와이어의 절삭 값의 삭감 등을 위해서이다.

본 발명자들은, 소우 와이어용 소선의 인장 강도 및 내단선성과, C 함유량 및 마무리 신선 가공의 신선 가공 변형(신선 가공의 진 변형)과의 관계에 대해서 검토를 행했다. 그 결과, 마무리 신선 가공의 신선 가공 변형ε에 관한 것으로, 하기 (식 2)에서 나타내어지는 파라미터 Q의 값이 380 이상이면, 우수한 인장 강도 및 내단선성이 얻어지는 것을 발견했다.

Q=99×[C]＋2.7×exp(ε/2)/(0.075-0.0112×[C]) … (식 2)

여기서, [C]는 C 함유량(질량％)이다.

파라미터 Q의 값이 380 미만이면, 4000MPa 이상의 인장 강도를 확보하는 것이 곤란하다. 4300MPa 초과의 인장 강도를 확보하기 위해서는, 파라미터 Q의 값이 440 초과인 것이 바람직하다. 또한, 상기와 같이 신선 가공 변형ε이 4.5 이상이면 러멜러 간격의 편차가 커져, 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 저하되어 내단선성이 저하되기 쉽다. 따라서, 신선 가공 변형ε은 4.5 미만으로 한다. 또, C의 함유량 및 신선 가공 변형의 범위가 정해져 있으므로, 파라미터 Q의 값은 535 이하가 된다. 그리고 파라미터 Q의 값이 535 초과이면, 소우 와이어용 소선의 내단선성이 저하되기 쉽다.

마무리 신선 가공의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 소정의 신선 가공 속도로, 다이아몬드 다이스를 사용해서 행하는 것이 바람직하다. 다이스 각도 등의 다이스 형상, 및 최종 다이스의 단면 감소율 및 윤활제의 종류 등의 가공 조건은 특별히 한정되지 않지만, 상기와 같이 소우 와이어용 소선의 표면으로부터의 깊이가 선 직경×0.2 이하의 범위 내의 표층부와, 중심으로부터의 거리가 선 직경×0.2 이하의 범위 내의 중심부와의 사이에서의 비커스 경도의 차(HV 경도차)가 100 이하가 되도록 선택하는 것이 바람직하다. 우수한 연성 및 비틀림 특성을 얻기 위해서이다.

마무리 신선 가공 전 및/또는 후에, 필요에 따라서 Cu-Zn 도금, Cu 도금 및/또는 Ni 도금을 행하여, 선재의 표면에 도금 피막을 형성해도 좋다. 또한, 마무리 신선 가공 후에 응력 제거를 위한 블루잉 처리를 행해도 된다. 블루잉 처리는 150℃ 내지 400℃의 온도 범위 내에서 행하는 것이 바람직하다.

마무리 신선 가공 후에 교직 가공을 행해도 된다. 이 경우, 소우 와이어용 소선의 표층부와 중심부 사이의 HV 경도차를 한층 더 줄일 수 있는 동시에, 소우 와이어용 소선의 표층부에 쉽게 -100MPa 이하의 잔류 응력을 부여할 수 있다. 마무리 신선 가공 후에 숏피닝 처리를 행함으로써도, 소우 와이어용 소선의 표층부의 잔류 응력을 쉽게 -100MPa 이하로 할 수 있다.

이와 같이 하여, 본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선을 제조할 수 있다.

그리고 본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선에는, 선 직경이 가늘고, 인장 강도가 높아 내단선성이 우수하다고 하는 성질이 있다. 이로 인해, 특히 이 소우 와이어용 소선을 소우 와이어에 사용하면, 사파이어 및 SiC 단결정 등의 고가인 잉곳 등을 절단할 때의 절삭 값을 작게 할 수 있다. 또한, 절단 조업 중의 단선을 방지할 수 있다. 따라서, 산업상의 공헌이 매우 현저하다. 또, 본 실시 형태에 관한 소우 와이어용 소선은 고정 지립 소우 와이어에 매우 적합하지만, 유리 지립 소우 와이어에 사용하는 것도 가능하다.

<실시예>

다음에, 본 발명자들이 행한 실험에 대해서 설명한다. 이들의 실험에 있어서의 조건 등은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 예이며, 본 발명은, 이들의 예에 한정되는 것은 아니다.

(제1 실험)

제1 실험에서는, 우선 표 1에 나타내는 화학 성분을 갖는 강편(강 No.1A 내지 1W)의 열간 압연을 행한 후, 표 2에 나타내는 냉각 속도로 냉각함으로써, 표 2에 나타내는 선 직경의 열간 압연 선재를 얻었다(시험 No.1-1 내지 No.1-44). 열간 압연의 마무리 압연은 920℃ 내지 950℃의 온도 범위 내에서 행했다. 냉각 속도는 송풍에 의해 제어했다. 그리고 이하에 나타내는 방법으로, 열간 압연 선재의 펄라이트 조직의 분율 및 시멘타이트의 두께를 측정했다. 이들의 결과를 표 2에 나타낸다.

열간 압연 선재의 펄라이트 조직의 분율 측정에서는, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용해서 2000배의 배율로, 15 시야 이상의 사진을 촬영했다. 그리고 화상 처리에 의해 각 시야에서의 펄라이트 조직의 면적 분율을 측정하고, 그 평균값을 당해 열간 압연 선재의 펄라이트 조직의 분율로 했다. 또, 관찰(촬영)하는 장소는, 열간 압연 선재의 표층으로부터 약 d/4의 위치로 했다(d : 열간 압연 선재의 선 직경).

열간 압연 선재의 시멘타이트 두께의 측정에서는, 열간 압연 후에 코일 형상으로 감긴 열간 압연 선재의 선재 겹침부로부터 투과형 전자 현미경(TEM) 관찰용의 시료를 채취했다. 그리고 TEM을 이용하여, 시멘타이트판에 수직인 시야를 선택하고, 10000배 내지 20000배의 배율로 10 시야 이상의 사진을 촬영했다. 그리고 각 시야에서의 시멘타이트의 두께를 측정하고, 그 평균값을 당해 열간 압연 선재의 시멘타이트의 두께로 했다. 또, 관찰(촬영)하는 장소는 열간 압연 선재의 표층으로부터 약 d/4의 위치로 했다.

주) 밑줄은 본 발명의 범위 밖 또는 바람직한 범위 밖인 것을 의미한다.

주) 선택 원소의「-」는 의도적으로 첨가하고 있지 않은 것을 의미한다.

주) 밑줄은 본 발명의 범위 밖인 것을 의미한다.

그 후, 1차 신선 가공을 행함으로써, 소정의 선 직경의 1차 신선 가공재를 얻었다. 계속해서, 최종 파텐팅 처리를 행함으로써, 표 3에 나타내는 선 직경의 파텐팅재를 얻었다. 최종 파텐팅 처리에서는, 980℃의 오스테나이트화 온도에서 45초간 보유 지지하고, 575℃의 펄라이트 변태 온도에서 30초간 보유 지지했다. 펄라이트 변태를 행하는 욕에는 Pb욕을 사용했다. 또, 시험 No.1-44에서는, 최종 파텐팅 처리에 있어서의 펄라이트 변태 온도를 620℃로 했다.

그리고 이하에 나타내는 방법으로, 파텐팅재의 펄라이트 조직의 분율 및 시멘타이트의 두께를 측정했다. 또한, 파텐팅재의 인장 강도를, JIS　Z　2241에 준거해서 측정했다. 이들의 결과를 표 3에 나타낸다.

파텐팅재의 펄라이트 조직의 분율 측정은, 열간 압연 선재의 펄라이트 조직의 분율 측정과 마찬가지의 방법으로 행했다. 단, 관찰(촬영)하는 장소는 파텐팅재의 표층으로부터 약 d_p/4의 위치로 했다(d_p : 파텐팅재의 선 직경).

파텐팅재의 시멘타이트의 두께 측정은, 열간 압연 선재의 시멘타이트 두께의 측정과 마찬가지의 방법으로 행했다. 단, 관찰(촬영)하는 장소는 파텐팅재의 표층으로부터 약 d_p/4의 위치로 했다(d_p : 파텐팅재의 선 직경).

계속해서, 파텐팅재에 황동 도금을 했다. 그 후, 마무리 신선 가공을 행함으로써, 표 4에 나타내는 선 직경의 소우 와이어용 소선을 얻었다. 마무리 신선 가공은, 표 4에 나타내는 신선 가공 변형으로, 다이스 각도가 10°인 다이아몬드 다이스를 사용하여, 신선 속도가 900m/분인 조건으로 행했다. 또한, 최종 다이스에서의 단면 감소율은 4% 내지 7%로 했다. 또한, 마찰 계수가 0.1 이하인 윤활제를 사용하여, 윤활제의 온도는 70℃ 이하로 제어했다. 마무리 신선 가공 후에는 롤러형의 교직 가공기를 사용하여, 교직 가공을 했다.

이와 같이 하여 제조된 소우 와이어용 소선에 대해서, 이하에 나타내는 방법으로, 신선 가공 펄라이트 조직의 분율, 러멜러 간격의 최대 값과 최소 값과의 비, 인장 강도, 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율, 비틀림 인장 신장, 비커스 경도의 차(HV 경도차) 및 표층부의 잔류 응력을 측정했다. 이들의 결과를 표 5에 나타낸다.

소우 와이어용 소선의 신선 가공 펄라이트 조직의 분율 측정에서는, SEM을 이용하여 10000배 내지 20000배의 배율로, 15 시야 이상의 사진을 촬영했다. 그리고 화상 처리에 의해 각 시야에서의 신선 가공 펄라이트 조직의 면적분율을 측정하고, 그 평균 값을 당해 소우 와이어용 소선의 신선 가공 펄라이트 조직의 분율로 했다. 또한, 관찰(촬영)하는 장소는 소우 와이어용 소선의 표층으로부터 약 d_w/4의 위치로 했다(d_w : 소우 와이어용 소선의 선 직경).

러멜러 간격의 최대 값과 최소 값과의 비의 측정에서는, TEM을 이용하여 100000배의 배율로 조직 관찰을 행하고, 러멜러 간격의 최대 값 및 최소 값을 측정하여, 이 비를 산출했다.

소우 와이어용 소선의 인장 강도는 JIS Z 2241에 준거해서 측정했다. 이때, 그립 간격은 100㎜로 했다.

장력 비틀림 횟수의 측정에서는, 그립 간격을 100㎜로 하고, 인장 강도×소선의 단면적×0.5의 장력을 부여하면서, 비틀림 속도를 60rpm으로 하여 비틀림 시험을 행하고, 파단까지의 비틀림 횟수를 측정했다. 소우 와이어용 소선마다 5개의 시험을 행하고, 그 평균 값을 장력 비틀림 횟수로 했다.

비틀림 인장 강도율의 측정 및 비틀림 인장 신장의 측정에서는, 그립 간격을 선 직경의 100배로 하여 5회전의 비틀림을 소우 와이어용 소선에 부여한 후, 인장 시험을 행하고, 인장 강도 및 신장을 측정했다. 그리고 이 인장 시험에서 얻어진 인장 강도를, 비틀림을 부여하고 있지 않은 상태에서의 인장 강도로 나누어 얻어지는 몫(비틀림 인장 강도율)을 산출했다. 소우 와이어용 소선마다 5개의 시험을 행하여, 상기 몫(비틀림 인장 강도율) 및 신장 평균 값을, 각각 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장으로 했다.

비커스 경도의 차(HV 경도차)의 측정에서는, JIS Z 2244에 준거하여 소우 와이어용 소선의 표면으로부터의 깊이가 선 직경×0.2 이하의 범위 내인 표층부 및 소우 와이어용 소선의 중심으로부터의 거리가 선 직경×0.2 이하의 범위 내인 중심부의 비커스 경도를 측정했다. 그리고 이들의 차를 산출했다.

소우 와이어용 소선의 표층부의 잔류 응력의 측정에서는, 길이가 100㎜인 소우 와이어용 소선을 간극 없이 배열하여, X선을 이용하여, 배열한 소우 와이어용 소선의 중앙부에 있어서의 신선 방향의 잔류 응력을 측정했다.

표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예인 시험 No.1-1 내지 No.1-34에서는, 인장 강도가 4000MPa 이상, 장력 비틀림 횟수가 5회 이상, 비틀림 인장 강도율이 80% 이상, 비틀림 인장 신장이 2% 이상으로 우수했다. 즉, 고강도로 고연성의 소우 와이어용 소선을 실현할 수 있었다.

이에 반해, 시험 No.1-35 내지 No.1-41은, 강편의 화학 성분 및/또는 마무리 신선 가공의 조건이 본 발명의 범위로부터 벗어나는 비교예이다.

즉, 시험 No.1-35에서는, C 함유량이 본 발명의 범위보다 적어, Cr이 함유되어 있지 않고, (식 1)에서 나타내어지는 파라미터 P의 값이 1000 미만이다. 시험 No.1-36에서는, C 함유량이 본 발명의 범위보다 적어, 파라미터 P의 값이 1000 미만이다. 이로 인해, 시험 No.1-35 및 No.1-36에서는, 열간 압연 선재, 파텐팅재 및 소우 와이어용 소선에 있어서의 펄라이트 조직의 분율이 본 발명의 범위보다 작아졌다. 또한, 가공 경화율이 낮았다. 따라서 4000MPa 이상의 인장 강도를 얻기 위해서, 신선 가공 변형이 4.5 이상인 마무리 신선 가공을 행했다. 이들의 결과, 충분한 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 얻어지지 않았다. 또한, 시험 No.1-35 및 No.1-36의 소우 와이어용 소선의 신선 방향에 수직인 단면으로, TEM을 이용하여 100000배의 배율로 조직의 관찰을 행한 결과, 정성적으로 러멜러 간격의 편차가 커지고 있는 것이 확인되었다.

시험 No.1-37에서는, Si 함유량이 본 발명의 범위를 초과하고 있어, 비펄라이트 조직이 과잉으로 생성되었다. 이로 인해, 시험 No.1-37에서는 열간 압연 선재, 파텐팅재 및 소우 와이어용 소선의 펄라이트 조직의 분율이 본 발명의 범위보다 작아졌다. 따라서, 충분한 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 얻어지지 않았다.

시험 No.1-38에서는, Cr이 첨가되어 있지 않다. 이로 인해, 가공 경화율이 낮았다. 따라서, 4000MPa 이상의 인장 강도를 얻기 위해, 신선 가공 변형이 4.5 이상인 마무리 신선 가공을 행했다. 이 결과, 충분한 소우 와이어용 소선의 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 얻어지지 않았다. 또한, 시험 No.1-35 및 No.1-36의 소우 와이어용 소선과 같은 TEM 관찰을 행한 바, 정성적으로 러멜러 간격의 편차가 커지고 있는 것이 확인되었다.

시험 No.1-39에서는, C 함유량이 본 발명의 범위를 초과하고 있어, 초석 시멘타이트가 발생하였다. 이로 인해, 시험 No.1-39에서는, 마무리 신선 가공에서 단선이 빈발하여 소우 와이어용 소선을 제조할 수 없었다.

시험 No.1-40에서는, Mn 함유량이 본 발명의 범위를 초과하고 있다. 시험 No.1-41에서는, Cr 함유량이 본 발명의 범위를 초과하고 있다. 이로 인해, 시험 No.1-40 및 No.1-41에서는, 열간 압연 선재 및 파텐팅재에 베이나이트가 과잉으로 함유되어 있어, 열간 압연 선재, 파텐팅재 및 소우 와이어용 소선에 있어서의 펄라이트 조직의 분율이 본 발명의 범위보다 작아졌다. 따라서, 충분한 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 얻어지지 않았다.

시험 No.1-42 및 No.1-43은, 열간 압연의 조건이 본 발명의 범위로부터 벗어나는 비교예이다.

즉, 시험 No.1-42에서는, 열간 압연 후의 냉각 속도가 본 발명의 범위보다 늦어, 시멘타이트가 두꺼워졌다. 이로 인해, 소우 와이어용 소선에 미소한 보이드가 발생하여, 충분한 장력 비틀림 횟수 및 비틀림 인장 강도율이 얻어지지 않았다.

시험 No.1-43에서는, 열간 압연 선재의 선 직경이 본 발명의 범위를 초과하고 있으므로, 중간 신선 가공 및 중간 열 처리를 반복 행했다. 이 결과, 충분한 소우 와이어용 소선의 장력 비틀림 횟수 및 비틀림 인장 강도율이 얻어지지 않았다.

시험 No.1-44에서는, 파텐팅재의 시멘타이트의 두께가 본 발명의 범위를 초과하고 있어, 소우 와이어용 소선에 미소한 보이드가 발생했다. 이로 인해, 충분한 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 얻어지지 않았다. 또, 시험 No.1-44에서는 파텐팅 처리의 온도(620℃)가, 바람직한 온도 범위(520℃ 내지 600℃)보다도 높다.

(제2 실험)

제2 실험에서는, 우선 표 6에 나타내는 화학 성분을 갖는 강편(강 No.2A 내지 2W)의 열간 압연을 행한 후, 표 7에 나타내는 냉각 속도로 냉각함으로써, 표 7에 나타내는 선 직경의 열간 압연 선재를 얻었다(시험 No.2-1 내지 No.2-45). 열간 압연의 마무리 압연은 920℃ 내지 950℃의 온도 범위 내에서 행했다. 냉각 속도는 송풍에 의해 제어했다. 그리고 제1 실험과 마찬가지의 방법으로 열간 압연 선재의 펄라이트 조직의 분율 및 시멘타이트의 두께를 측정했다. 이들의 결과를 표 7에 나타낸다.

주) 밑줄은 본 발명의 범위 밖인 것을 의미한다.

그 후, 1차 신선 가공을 행함으로써, 소정의 선 직경의 1차 신선 가공재를 얻었다. 계속해서, 최종 파텐팅 처리를 행함으로써, 표 8에 나타내는 선 직경의 파텐팅재를 얻었다. 최종 파텐팅 처리에서는, 980℃의 오스테나이트화 온도에서 45초간 보유 지지하고, 575℃의 펄라이트 변태 온도에서 30초간 보유 지지했다. 펄라이트 변태를 행하는 욕에는, Pb욕을 사용했다. 또, 시험 No.2-45에서는 최종 파텐팅 처리에 있어서의 펄라이트 변태 온도를 620℃로 했다.

그리고 제1 실험과 마찬가지의 방법으로, 파텐팅재의 인장 강도, 펄라이트 조직의 분율 및 시멘타이트의 두께를 측정했다. 이들의 결과를 표 8에 나타낸다.

주) 밑줄은 본 발명의 범위 밖인 것을 의미한다.

계속해서, 파텐팅재에 황동 도금을 했다. 그 후, 마무리 신선 가공을 행함으로써, 표 9에 나타내는 선 직경의 소우 와이어용 소선을 얻었다. 마무리 신선 가공은, 표 9에 나타내는 신선 가공 변형으로, 다이스 각도가 10°인 다이아몬드 다이스를 사용하여, 신선 속도가 900m/분인 조건으로 행했다. 또한, 최종 다이스에서의 단면 감소율은 4% 내지 7%로 했다. 또한, 마찰 계수가 0.1 이하인 윤활제를 사용하여, 윤활제의 온도는 70℃ 이하로 제어했다. 마무리 신선 가공 후에는 롤러형의 교직 가공기를 사용하여, 교직 가공을 했다.

주) 밑줄은 본 발명의 범위 밖인 것을 의미한다.

이와 같이 하여 제조된 소우 와이어용 소선에 대해서, 제1 실험과 마찬가지의 방법으로, 신선 가공 펄라이트 조직의 분율, 러멜러 간격의 최대 값과 최소 값과의 비, 인장 강도, 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율, 비틀림 인장 신장, 비커스 경도의 차(HV 경도차) 및 표층부의 잔류 응력을 측정했다. 이들의 결과를 표 10에 나타낸다.

주) 밑줄은 본 발명의 범위 밖인 것을 의미한다.

표 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예인 시험 No.2-1 내지 No.2-35에서는 인장 강도가 바람직한 4300MPa 이상, 장력 비틀림 횟수가 5회 이상, 비틀림 인장 강도율이 80% 이상, 비틀림 인장 신장이 2% 이상으로 우수했다. 즉, 고강도로 고연성의 소우 와이어용 소선을 실현할 수 있었다.

이에 반해, 시험 No.2-36 내지 No.2-42는 강편의 화학 성분 및/또는 마무리 신선 가공의 조건이 본 발명의 범위로부터 벗어나는 비교예이다.

즉, 시험 No.2-36에서는 C 함유량이 본 발명의 범위보다 적어, Cr이 함유되어 있지 않으며, 파라미터 P의 값이 1000 미만이다. 시험 No.2-37에서는, C 함유량이 본 발명의 범위보다 적어, 파라미터 P의 값이 1000 미만이다. 이로 인해, 시험 No.2-36 및 No.2-37에서는, 열간 압연 선재, 파텐팅재 및 소우 와이어용 소선에 있어서의 펄라이트 조직의 분율이 본 발명의 범위보다 작아졌다. 또한, 가공 경화율이 낮았다. 따라서, 4000MPa 이상의 인장 강도를 얻기 위해, 신선 가공 변형이 4.5 이상인 마무리 신선 가공을 행했다. 이들의 결과, 충분한 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 얻어지지 않았다. 또한, TEM 관찰의 결과, 정성적으로 러멜러 간격의 편차가 커지고 있는 것이 확인되었다.

시험 No.2-38에서는, Si 함유량이 본 발명의 범위를 초과하고 있어, 비펄라이트 조직이 과잉으로 생성되었다. 이로 인해, 시험 No.2-38에서는, 열간 압연 선재, 파텐팅재 및 소우 와이어용 소선의 펄라이트 조직의 분율이 본 발명의 범위보다 작아졌다. 따라서, 충분한 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 얻어지지 않았다.

시험 No.2-39에서는, Cr이 첨가되어 있지 않다. 이로 인해, 가공 경화율이 낮았다. 따라서, 4000MPa 이상의 인장 강도를 얻기 위해, 신선 가공 변형이 4.5 이상인 마무리 신선 가공을 행했다. 이 결과, 충분한 소우 와이어용 소선의 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 얻어지지 않았다. 또한, TEM 관찰의 결과, 정성적으로 러멜러 간격의 편차가 커지고 있는 것이 확인되었다.

시험 No.2-40에서는, C 함유량이 본 발명의 범위를 초과하고 있어, 초석 시멘타이트가 발생했다. 이로 인해, 시험 No.2-40에서는, 마무리 신선 가공에서 단선이 빈발하여, 소우 와이어용 소선을 제조할 수 없었다.

시험 No.2-41에서는, Mn 함유량이 본 발명의 범위를 초과하고 있다. 시험 No.2-42에서는 Cr 함유량이 본 발명의 범위를 초과하고 있다. 이로 인해, 시험 No.2-41 및 No.2-42에서는, 열간 압연 선재 및 파텐팅재에 베이나이트가 과잉으로 포함되어 있어, 열간 압연 선재, 파텐팅재 및 소우 와이어용 소선에 있어서의 펄라이트 조직의 분율이 본 발명의 범위보다 작아졌다. 따라서, 충분한 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 얻어지지 않았다.

시험 No.2-43 및 No.2-44는, 열간 압연의 조건이 본 발명의 범위로부터 벗어나는 비교예이다.

즉, 시험 No.2-43에서는, 열간 압연 후의 냉각 속도가 본 발명의 범위보다 늦어, 시멘타이트가 두꺼워졌다. 이로 인해, 소우 와이어용 소선에 미소한 보이드가 발생하여, 충분한 장력 비틀림 횟수 및 비틀림 인장 강도율이 얻어지지 않았다.

시험 No.2-44에서는, 열간 압연 선재의 선 직경이 본 발명의 범위를 초과하고 있으므로, 중간 신선 가공 및 중간 열 처리를 반복 행했다. 이 결과, 충분한 소우 와이어용 소선의 장력 비틀림 횟수 및 비틀림 인장 강도율이 얻어지지 않았다.

시험 No.2-45에서는, 파텐팅재의 시멘타이트의 두께가 본 발명의 범위를 초과하고 있어, 소우 와이어용 소선에 미소한 보이드가 발생했다. 이로 인해, 충분한 장력 비틀림 횟수, 비틀림 인장 강도율 및 비틀림 인장 신장이 얻어지지 않았다. 또, 시험 No.2-45에서는 파텐팅 처리의 온도(620℃)가 바람직한 온도 범위(520℃ 내지 600℃)보다도 높다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명은, 예를 들어 다양한 재료의 절단에 사용되는 소우 와이어의 관련 산업에 있어서 이용할 수 있다.

Claims

질량％로,
C : 0.87% 내지 1.2％,
Si : 0.02% 내지 2.0％,
Mn : 0.1% 내지 1.0% 및
Cr : 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음)를 함유하고,
C, Si, Mn 및 Cr의 함유량에 관한 것으로, 하기 (식 1)에서 나타내어지는 파라미터 P의 값이 1000 이상이며,
P 함유량이 0.015% 이하이며,
S 함유량이 0.015% 이하이며,
N 함유량이 0.01% 이하이며,
잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
금속 조직이, 신선 가공 펄라이트를 98% 이상의 면적률로 함유하고,
직경이 0.05㎜ 내지 0.18㎜이며,
인장 강도가 4000MPa 이상이며,
표면으로부터의 깊이가 직경×0.2 이하의 범위 내인 표층부와, 중심으로부터의 거리가 직경×0.2 이하의 범위 내인 중심부와의 사이의 비커스 경도의 차가 100 이하이고,
그립 간격이 100㎜, 인장 강도×소선의 단면적×0.5의 장력을 부하한 비틀림 시험에서의 비틀림 횟수가 5회 이상인 것을 특징으로 하는, 소우 와이어용 소선.
P=1098×[C]＋98×[Si]-20×[Mn]＋167×[Cr] … (식 1)
[(식 1)에 있어서, [C], [Si], [Mn] 및 [Cr]은, 각각 C, Si, Mn 및 Cr의 함유량(질량％)임]
제1항에 있어서, 질량％로,
Ni : 1.0% 이하,
Cu : 0.5% 이하,
Mo : 0.5% 이하,
V : 0.5% 이하 및
B : 0.0050% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는, 소우 와이어용 소선.
제1항 또는 제2항에 있어서, C 함유량이 0.92 질량％ 내지 1.2 질량%이며,
상기 파라미터 P의 값이 1050 이상이며,
상기 금속 조직이 상기 신선 가공 펄라이트를 99% 이상의 면적률로 함유하는 것을 특징으로 하는, 소우 와이어용 소선.
제1항 또는 제2항에 있어서, 5회의 비틀림을 부여한 상태에서 인장한 때의 인장 강도가, 비틀림을 부여하지 않은 상태에서 인장한 때의 인장 강도의 85% 이상인 것을 특징으로 하는, 소우 와이어용 소선.
제1항 또는 제2항에 있어서, 5회의 비틀림을 부여한 상태에서 인장한 때의 파단 신장이 2% 이상인 것을 특징으로 하는, 소우 와이어용 소선.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 소우 와이어용 소선의 표층부의 잔류 응력이 -100MPa 이하인 것을 특징으로 하는, 소우 와이어용 소선.
강편의 열간 압연을 행하고, 10℃/초 이상의 속도로 냉각하여, 선 직경이 6㎜ 이하이며, 시멘타이트의 두께가 0.03㎛ 이하인 펄라이트를 97% 이상 함유하는 조직의 열간 압연 선재를 얻는 공정과,
상기 열간 압연 선재의 1차 신선 가공을 행하여, 1차 신선 가공재를 얻는 공정과,
상기 1차 신선 가공재에 대하여 최종 파텐팅 처리를 행하여, 시멘타이트의 두께가 0.02㎛ 이하인 펄라이트를 98% 이상 함유하는 조직의 파텐팅재를 얻는 공정과,
신선 가공 변형ε을 4.5 미만으로 하고, 또한 최종 다이스의 단면 감소율을 10% 이하로 하여, 상기 파텐팅재의 마무리 신선 가공을 행하는 공정을 갖고,
상기 강편은
질량％로,
C : 0.87% 내지 1.2％,
Si : 0.02% 내지 2.0％,
Mn : 0.1% 내지 1.0% 및
Cr : 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음)를 함유하고,
C, Si, Mn 및 Cr의 함유량에 관한 것으로, 하기 (식 1)에서 나타내어지는 파라미터 P의 값이 1000 이상이며,
P 함유량이 0.015% 이하이며,
S 함유량이 0.015% 이하이며,
N 함유량이 0.01% 이하이며,
잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
상기 신선 가공 변형ε에 관한 것으로, 하기 (식 2)에서 나타내어지는 파라미터 Q의 값이 380 이상인 것을 특징으로 하는, 소우 와이어용 소선의 제조 방법.
P=1098×[C]＋98×[Si]-20×[Mn]＋167×[Cr] … (식 1)
Q=99×[C]＋2.7×exp(ε/2)/(0.075-0.0112×[C]) … (식 2)
[(식 1) 및 (식 2)에 있어서, [C], [Si], [Mn] 및 [Cr]은, 각각 C, Si, Mn 및 Cr의 함유량(질량％)임]
제7항에 있어서, 상기 강편이, 또한
질량％로,
Ni : 1.0% 이하,
Cu : 0.5% 이하,
Mo : 0.5% 이하,
V : 0.5% 이하 및
B : 0.0050% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는, 소우 와이어용 소선의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 강편의 C 함유량이 0.92 질량％ 내지 1.2 질량%이며,
상기 파라미터 P의 값이 1050 이상이며,
상기 파라미터 Q의 값이 440 초과이며,
상기 열간 압연 선재의 조직이, 시멘타이트의 두께가 0.03㎛ 이하인 펄라이트를 98% 이상 함유하고,
상기 파텐팅재의 조직이, 시멘타이트의 두께가 0.02㎛ 이하인 펄라이트를 99% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는, 소우 와이어용 소선의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 열간 압연의 마무리 온도가 850℃ 이상인 것을 특징으로 하는, 소우 와이어용 소선의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 1차 신선 가공재에 대하여 최종 파텐팅 처리를 행하여, 상기 파텐팅재를 얻는 공정은,
상기 1차 신선 가공재를 950℃ 내지 1100℃로 보유 지지하는 공정과,
계속해서, 상기 1차 신선 가공재를 520℃ 내지 600℃로 보유 지지하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 소우 와이어용 소선의 제조 방법.
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