KR101925735B1

KR101925735B1 - 신선 가공용 강선

Info

Publication number: KR101925735B1
Application number: KR1020177003505A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 다이토; 주니치 고다마; 마사시 사카모토
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2014-08-15
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2018-12-05
Also published as: EP3181713B1; KR20170028427A; EP3181713A1; JP6264462B2; JPWO2016024635A1; US20170241000A1; WO2016024635A1; EP3181713A4; CN106661694B; US10329646B2; CN106661694A

Abstract

이 신선 가공용 강선은, 화학 성분으로서, 질량%로, C : 0.9% 내지 1.2%, Si : 0.1% 내지 1.0%, Mn : 0.2% 내지 1.0%, Cr : 0.2% 내지 0.6%를 함유하고, Al, N, P 및 S를 소정의 범위로 제한하고, Mo : 0% 내지 0.20%, B : 0% 내지 0.0030%로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물이며, 조직은 펄라이트를 함유하고, 펄라이트의 체적률이 95% 이상이며, 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 50㎚ 내지 75㎚이며, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이가 2.0㎛ 내지 5.0㎛이며, 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율이 20% 이하이다.

Description

신선 가공용 강선{STEEL WIRE FOR WIRE DRAWING}

예를 들어, 자동차의 레이디얼 타이어의 보강용 선으로서, 또는 각종 산업용 벨트나 호스의 보강재로서 사용되는 스틸 코드, 또는 소잉 와이어 등의, 0.15㎜ 내지 0.40㎜의 가는 직경의 고강도 강선을 제조하기 위한 소재 중, 최종 열 처리를 행한 강선을, 본 발명에서는 신선 가공용 강선이라고 칭한다.

또한, 0.15㎜ 내지 0.40㎜의 가는 직경의 고강도 강선은, 일반적으로 극세 강선이라고 칭해진다.

본 발명은, 상술한 극세 강선의 소재로서 적합한, 신선 가공용 강선에 관한 것이다.

본 출원은, 2014년 8월 15일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2014-165345에 기초하여 우선권을 주장하고, 이 내용을 여기에 원용한다.

이하, 「0.15㎜ 내지 0.40㎜의 가는 직경의 고강도 강선」을 간단히 「극세 강선」이라고 칭하는 경우가 있다.

자동차의 레이디얼 타이어, 각종 산업용 벨트나 호스의 보강재로서 사용되는 스틸 코드, 또는 소잉 와이어 등으로서 사용되는 극세 강선은, 일반적으로 다음 방법에 의해 제조된다.

먼저, 강편을 열간 압연에 의해, 직경이 5㎜ 내지 6㎜인 강선재로 하고, 그 후 조정 냉각한다.

여기서, 이하, 강선재, 강선 및 신선 가공용 강선의 직경은 선 직경으로 하고, 「강선재」를 간단히 「선재」라고 칭하는 경우가 있다.

이어서, 강선재를 1차 신선 가공하여, 3㎜ 내지 4㎜인 선 직경으로 하고, 페이턴팅 처리라고 불리는 열 처리를 실시해서 중간 강선으로 한다. 계속해서, 그 중간 강선을 2차 신선 가공하여, 1㎜ 내지 2㎜인 선 직경으로 하고, 최종 페이턴팅 처리를 거쳐, 신선 가공용 강선을 얻는다.

그리고 얻어진 신선 가공용 강선에 브라스 도금 처리를 실시하고, 최종 신선 가공인 습식 신선 가공에 의해, 브라스 도금 처리된 신선 가공용 강선은, 0.15㎜ 내지 0.40㎜인 선 직경을 갖는 극세 강선이 된다.

이와 같이 하여 제조된 극세 강선은, 예를 들어 다시 연선 가공에 의해 복수개가 서로 꼬이게 해서 "연강선"이 되어, 스틸 코드 등이 된다.

또한, 여기서 페이턴팅 처리라 함은, 일반적으로 잘 알려져 있는 바와 같은 다음 방법이다.

먼저, 강선재나 강선을 오스테나이트 온도 영역으로 가열하여, 조직 전체를 오스테나이트 조직으로 한 후, A₁ 변태점 이하의 온도로 유지된 연욕, 유동층 등 안에 침지함으로써, 펄라이트 조직이 주체가 되는 온도 영역까지 급랭하고, 그 온도 영역에서 소정 시간 유지하는 처리이다.

또한, 본 발명에 있어서 "신선 가공용 강선"이라 함은, 상기와 같은 페이턴팅 처리에서 대표되는 열 처리를 실시한 후의 강선, 또는 복수회 페이턴팅 처리를 실시하는 경우에는 최종 페이턴팅 처리를 실시하여, 펄라이트 조직을 주체로 하는 조직으로 한 후에, 또한 스틸 코드, 또는 소잉 와이어 등에 사용되는 극세 강선에 요구되는 선 직경까지 최종 습식 신선 가공을 실시하기 전의 단계 강선을 의미한다.

최근 들어, 타이어의 경량화, 실리콘 웨이퍼 절단 시의 절삭 마진 저감 등, 여러 가지 목적에서 스틸 코드나 소잉 와이어 등의 경량화가 요구되는 경우가 많아지고 있다.

이로 인해, 상기한 스틸 코드나 소잉 와이어 등의 각종 제품에 대해서는, 한층 더 고강도가 요구되게 되어, 인장 강도의 향상에 기여하는 합금 원소를 함유시키지 않고는, 이와 같은 요구에 따를 수 없게 되어 오고 있다.

이러한 사정으로부터, Cr 등의 인장 강도의 향상에 기여하는 합금 원소를 첨가하여, 극세 강선에 높은 강도를 확보시키도록 되어 있다.

그러나 Cr 등의 합금 원소를 첨가해서 고강도화를 도모하는 것에 수반하여, 연선 가공 시의 균열 발생의 지표가 되는, 비틀림 시험에서의 디라미네이션이라고 불리는 세로 균열이 발생하기 쉬워지고 있는 것이 실정이다.

그로 인해, 고강도화해도, 디라미네이션이 발생하지 않는 극세 강선이, 강하게 요망되게 되었다.

상기 요망에 따르기 위해, 예를 들어 이하에 나타내는 특허문헌 1 내지 4에 기재된 기술이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 1에 있어서의 「고탄소강 선재」, 특허문헌 2에 있어서의 「신선 가공용 선재」 및 특허문헌 3에 있어서의 「고탄소 강선」은, 모두 상술한 본 발명의 「신선 가공용 강선」과 동일한 단계의 강선을 포함하고 있다.

특허문헌 1에는, C : 0.88% 내지 1.10% 등을 함유하고, 또한 B : 0.0050% 이하, Nb : 0.020% 이하의 1종 또는 2종을 함유하고, 또한 프리 N을 0.0005% 미만 함유하는 것을 특징으로 하는 고탄소강 선재가 개시되어 있다.

그러나 이 특허문헌 1의 기술에서는, B나 Nb의 첨가에 의해, 조대한 B 질화물, Nb 탄질화물이 생성되기 쉬워져, 그 결과, 신선 가공 시에 단선할 우려가 있었다.

그로 인해, 특허문헌 1의 기술은, 안정적으로 제조하는 수단으로서는 만족할 수 있는 것은 아니었다.

특허문헌 2에는, 공석강 또는 과공석강이며, 펄라이트를 80% 이상 갖고, 또한 제2상을 이루는 페라이트의 최대 길이가 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 비틀림 특성이 우수한 신선 가공용 선재가 개시되어 있다.

그러나 특허문헌 2의 단락 〔0015〕에, "오스테나이트 입경과 미용해 탄화물량을 제어하여"라고 기재되어 있는 바와 같이, 특허문헌 2의 기술에서는, 미용해 탄화물을 이용하고 있으므로, 중심 편석부에서 조대한 탄화물이 잔존하기 쉬워진다.

그로 인해, 특허문헌 2의 기술은, 최종 습식 신선 가공 시에 단선하기 쉬워져, 안정적으로 제조하는 수단으로서는 만족할 수 있는 것은 아니었다.

특허문헌 3에는, 주상이 펄라이트이며, 표면으로부터 50㎛의 깊이까지의 표층부에 있어서의 페라이트 면적률이 0.40% 이하인 것을 특징으로 하는, 내 종균열성이 우수한 고탄소 강선이 개시되어 있다.

그러나 양산에 있어서, 소재가 되는 열간 압연 선재는, 마무리 압연 후에 코일 형상으로 중첩한 상태에서 냉각되므로, 장소에 따라 냉각 속도나 분위기가 다르다. 그 결과, 탈탄층은 불균일하게 발생하므로, 특허문헌 3의 기술에서도 신선 가공용 강선의 전체 길이, 또한 전체 주위에 걸쳐 이러한 조직을 안정되게 만족시키는 것은 어렵다.

그로 인해, 특허문헌 3의 기술은, 안정적으로 제조하는 수단으로서는 만족할 수 있는 것은 아니었다.

특허문헌 4에는, C : 0.90% 내지 1.10%, Cr : 0.2% 내지 0.6%를 함유하고, 펄라이트 블록의 크기를 강의 오스테나이트 결정립도 번호가 6번 내지 8번으로, 초석 시멘타이트의 생성량을 체적률 0.2% 이하로, 펄라이트 중의 시멘타이트 두께를 20㎚ 이하로, 그리고 당해 시멘타이트 중에 함유되는 Cr의 농도를 1.5% 이하로 조정한 강선재가 개시되어 있다.

그러나 특허문헌 4의 청구항 1 및 청구항 2에 관한 기술은, 선 직경이 3㎜ 내지 4㎜에서 행하여지는 페이턴팅 처리를 생략하기 위한 것이다. 또한 청구항 3에는 가는 직경 고강도 강선의 제조 방법이 기재되어 있지만, 최종 열 처리의 조건이나 최종 열 처리 후의 조직에 대해서는 규정되어 있지 않으며, 상세한 설명에서도 최종 열 처리 후의 조직에 대해서 기재되어 있지 않다.

일본 특허 공개 제2005-163082호 공보 일본 특허 공개 제2002-146479호 공보 일본 특허 공개 제2000-355736호 공보 일본 특허 공개 제2004-91912호 공보

본 발명은, 이상의 사정을 배경으로 해서 이루어진 것으로, 스틸 코드나 소잉 와이어 등의 가는 직경의 고강도 강선을 제조하기 위해서 소재로서 사용되는 강선으로서 적합하며, 게다가 안정되게 제조할 수 있는 신선 가공성이 우수한 신선 가공용 강선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 신선 가공용 강선에 대하여, 최종 신선 가공인, 습식 신선 가공을 행함으로써, 인장 강도가 예를 들어 4200MPa 이상이며, 비틀림 특성이 우수한 강선을 얻을 수 있다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하고, 게다가 안정되게 제조할 수 있는 신선 가공성이 우수한 신선 가공용 강선을 얻기 위해서, 신선 가공용 강선의 화학 조성과 마이크로 조직이, 최종 습식 신선 가공 후의 극세 강선의 인장 강도와 비틀림 특성에 미치는 영향에 대해서 조사 및 연구를 거듭하였다.

그 결과, 하기 (a) 내지 (d)의 지견을 발견하였다.

여기서, 「최종 습식 신선 가공 후의 극세 강선」은, 간단히 「신선 가공 후의 강선」이라고 칭하는 경우가 있다.

(a) Cr 함유, 또는 Si 함유량이나 Mn 함유량의 증가에 의해, 신선 가공 후의 강선은 고강도화한다. 그러나 고강도화에 수반하여, 비틀림 시험에서의 디라미네이션이 발생하기 쉬워진다.

(b) Cr 함유, 또는 Si 함유량이나 Mn 함유량의 증가에 의해, 펄라이트 중의 시멘타이트의 길이가 짧아진다. 특히, 길이가 0.5㎛ 이하의 입상에 가까운 형상의 시멘타이트가 증가하는 경향이 있다. 이렇게 펄라이트 중의 시멘타이트의 길이가 짧아지고, 특히 길이가 0.5㎛ 이하의 입상에 가까운 형상의 시멘타이트가 증가하면, 신선 가공 후의 강선의 비틀림 시험에서의 디라미네이션이 발생하기 쉬워진다.

(c) 단, Cr 등의 합금 원소의 함유량을 증가시켜도, 페이턴팅 처리 시의 연욕, 또는 유동층의 온도와 침지 시간의 제어에 의해, 펄라이트 변태 온도를 제어할 수 있다. 펄라이트 변태 온도를 높이면, 펄라이트 중의 시멘타이트가 그다지 짧아지지 않고, 길이가 0.5㎛ 이하의 입상에 가까운 형상의 시멘타이트도 그다지 증가하지 않는다. 그로 인해, 신선 가공 후의 강선의 비틀림 시험에서의 디라미네이션이 발생하기 어려워진다.

(d) 한편, 펄라이트 변태 온도를 높이면, 펄라이트의 라멜라 간격이 커지고, 신선 가공용 강선의 인장 강도가 저하된다. 그로 인해, 신선 가공 후의 강선 고강도화와 비틀림 특성의 양립을 위해서는, 펄라이트 변태 온도를, 적절한 범위 내로 조정할 필요가 있다. 또한, 펄라이트 변태 종료 후에, Fe 원자가 장거리 확산할 수 있는 온도 영역인 550℃ 이상으로 유지되면, 시멘타이트의 입상화가 진행되므로, 펄라이트 변태 종료 후의 온도 관리도 필요하다.

이들 (a) 내지 (d)의 지견에 기초하여, 본 발명자들은 더욱 상세한 실험· 연구를 거듭하였다.

그 결과, 강의 합금 원소 및 불순물 원소의 양을 적절하게 조정 또는 제한하는 동시에, 펄라이트를 주체로 하는 조직의 조건, 특히 펄라이트의 체적률, 펄라이트의 평균 라멜라 간격, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이 및 펄라이트 중에 있어서의 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율을, 각각 적절한 범위 내로 조정함으로써, 상술한 과제를 해결할 수 있는, 가는 직경의 고강도 강선의 소재로서 사용되는 신선 가공용 강선이 얻어진다.

그리고 상술한 특징을 충족시킨 신선 가공용 강선을 소재로서 사용함으로써, 최종 제품이 되는 가는 직경의 고강도 강선이, 예를 들어 4200MPa 이상의 인장 강도를 가질 수 있고, 동시에 우수한 비틀림 특성을 가질 수 있는 것을 발견하였다.

또한, 본 발명자들은 신선 가공 후의 강선, 즉 최종 습식 신선 가공 후의 극세 강선에 있어서 고강도 및 비틀림 특성이 우수한 성능을 확보하면서, 양산 공정에서도 안정되게 제조할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 이루기에 이르렀다.

본 발명은, 상기 지견에 기초해서 이루어진 것이며, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 신선 가공용 강선은, 화학 성분으로서, 질량%로, C : 0.9% 내지 1.2%, Si : 0.1% 내지 1.0%, Mn : 0.2% 내지 1.0%, Cr : 0.2% 내지 0.6%를 함유하고, Al : 0.002% 이하, N : 0.007% 이하, P : 0.02% 이하, S : 0.01% 이하로 제한하고, Mo : 0% 내지 0.20%, B : 0% 내지 0.0030%로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물이며, 조직은 펄라이트를 포함하고, 상기 펄라이트의 체적률이 95% 이상이며, 상기 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 50㎚ 내지 75㎚이며, 상기 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이가 2.0㎛ 내지 5.0㎛이며, 상기 펄라이트 중의 상기 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율이 20% 이하이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 신선 가공용 강선은, 상기 화학 성분으로서, 질량%로, Mo : 0.02% 내지 0.20%, B : 0.0005% 내지 0.0030%로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 함유해도 된다.

본 발명의 상기 형태에 의하면, 스틸 코드용이나 소잉 와이어용 등으로서 적합한, 고강도이고, 또한 비틀림 특성도 우수한 가는 직경의 고강도 강선의, 소재로서 사용되는 신선 가공용 강선을, 높은 생산성 아래에서 안정되게 제조하는 것이 가능해진다.

그 결과, 산업상 매우 유용한 효과가 초래된다.

도 1은, 본 발명의 상기 형태에 관한 신선 가공용 강선의 길이 방향에 수직인 단면을, FE-SEM을 사용하여 임의의 위치에 있어서, 배율 10000배로 촬영한 조직 사진이다.

본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선에 대해서 설명한다.

먼저, 본 실시 형태에 있어서의 신선 가공용 강선의 화학 성분 조성의 한정 이유에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서의 %는, 질량%를 의미한다.

C : 0.9% 내지 1.2%

C는, 신선 가공 후의 강선의 인장 강도를 높이기 위해서 유효한 원소이다.

C 함유량이 0.9% 미만인 경우에는, 예를 들어 인장 강도가 4200MPa 등의 높은 인장 강도를, 안정되게 신선 가공 후의 강선에 부여시키는 것이 곤란하다. 그로 인해, C 함유량의 하한을 0.9%로 한다. 신선 가공 후에, 고강도의 강선을 안정되게 얻기 위해서는 C 함유량을 높이는 것이 유효하고, 4500MPa 이상의 인장 강도를 얻기 위해서는, C 함유량은 1.0% 이상이 바람직하다.

한편, C 함유량이 너무 많으면, 조직이 경질화하여, 신선 가공성이나 비틀림 특성의 저하를 초래한다. 특히, C 함유량이 1.2%를 초과하면, 구오스테나이트 입계에 따라 석출하는 시멘타이트, 즉 초석 시멘타이트의 생성을 억제하는 것이 공업적으로 곤란해져, 신선 가공성이나 비틀림 특성이 크게 저하된다. 그로 인해, C 함유량의 상한을 1.2%로 한다.

Si : 0.1% 내지 1.0%

Si는, 신선 가공 후의 강선의 인장 강도를 높이는데 유효한 원소이며, 또한 탈산제로서도 필요한 원소이다.

Si 함유량이 0.1% 미만에서는, Si를 함유하는 효과를 충분히 얻을 수 없다. 그로 인해, Si 함유량의 하한을 0.1%로 한다. 신선 가공 후에, 고강도의 강선을 안정되게 얻기 위해서는 Si 함유량을 높이는 것이 유효하고, 4500MPa 이상의 인장 강도를 얻기 위해서는, Si 함유량은 0.2% 이상이 바람직하다.

한편, Si 함유량이 1.0%를 초과하면, 신선 가공 후의 강선의 비틀림 특성이 저하된다. 그로 인해, Si 함유량의 상한은 1.0%로 한다. 단, Si는 신선 가공용 강선의 켄칭성이나 초석 시멘타이트의 생성에도 영향을 미치는 원소이므로, 신선 가공용 강선에 안정되게 원하는 마이크로 조직을 확보하는 관점에서, Si 함유량은 0.5% 이하가 바람직하다.

Mn : 0.2% 내지 1.0%

Mn은, 신선 가공 후의 강선 인장 강도를 높이는 효과 외에, 강 중의 S를 MnS로서 고정하여, 열간 취성을 방지하는 효과를 갖는 성분이다.

그러나 Mn 함유량이 0.2% 미만에서는, 충분한 효과를 얻을 수 없다. 그로 인해, Mn 함유량의 하한을 0.2%로 한다. 신선 가공 후에, 고강도의 강선을 안정되게 얻기 위해서는, Mn 함유량을 높이는 것이 유효하고, 4500MPa 이상의 인장 강도를 얻기 위해서는, Mn 함유량은 0.3% 이상이 바람직하다.

한편, Mn은 편석하기 쉬운 원소이다. 특히, Mn 함유량이 1.0%를 초과하면, 강선의 중심부에 Mn이 편석하고, 그 편석부에 마르텐사이트나 베이나이트가 생성되어서, 최종 신선 가공 공정인 습식 신선 가공 공정에서의, 신선 가공용 강선의 신선 가공성이 저하되어 버린다. 그로 인해, Mn 함유량의 상한을 1.0%로 한다. 단, Mn은, 신선 가공용 강선의 켄칭성이나 초석 시멘타이트의 생성에 영향을 미치는 원소이므로, 신선 가공용 강선에 안정되게 원하는 마이크로 조직을 확보하는 관점에서, Mn 함유량은 0.5% 이하가 바람직하다.

Cr : 0.2% 내지 0.6%

Cr은 펄라이트의 라멜라 간격을 작게 하여, 신선 가공 후의 강선의 인장 강도를 높이는 효과를 갖는다.

Cr 함유량이 0.2% 미만에서는, 신선 가공 후의 강선 인장 강도를 4200MPa 이상으로 할 수 없다. 그로 인해, Cr 함유량의 하한을 0.2%로 한다. 보다 안정되게 이 효과를 얻기 위해서는, Cr 함유량은 0.3% 이상이 바람직하다.

그러나 Cr 함유량이 0.6%를 초과하면, 신선 가공 후의 강선의 비틀림 특성이 저하된다. 그로 인해, Cr 함유량의 상한을 0.6%로 한다. 보다 바람직하게는, Cr 함유량은 0.4% 이하이다.

본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선에 있어서는, 또한 Al, N, P 및 S를, 이하와 같이 제한할 필요가 있다.

Al : 0.002% 이하

Al은, Al₂O₃을 주성분으로 하는 산화물계 개재물을 형성하여, 신선 가공용 강선의 신선 가공성을 저하시키는 원소이다.

특히, Al 함유량이 0.002%를 초과하면, 상기 산화물계 개재물이 조대화하여, 신선 가공 시에 단선이 다발한다. 그 결과, 최종 신선 가공 공정인 습식 신선 가공 공정에서의, 신선 가공용 강선의 신선 가공성의 저하가 현저해진다.

따라서, Al 함유량은 0.002% 이하로 제한한다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.0015% 이하이다.

또한, Al 함유량의 하한은 0%를 포함한다. 그러나 현 상황의 정련 기술과 제조 비용을 고려하면, Al 함유량의 하한은, 0.0001%가 바람직하다.

N : 0.007% 이하

N은, 냉간에서의 신선 가공 시에 전위에 고착하여, 신선 가공 후의 강선 인장 강도를 상승시키는 반면, 신선 가공용 강선의 신선 가공성을 저하시켜 버리는 원소이다.

특히, N 함유량이 0.007%를 초과하면, 최종 신선 가공 공정인 습식 신선 가공 공정에서의, 신선 가공용 강선의 신선 가공성의 저하가 현저해진다. 따라서, N 함유량을 0.007% 이하로 제한한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.006% 이하이다.

또한, N 함유량의 하한은 0%를 포함한다. 그러나 현 상황의 정련 기술과 제조 비용을 고려하면, N 함유량의 하한은, 0.0001%가 바람직하다.

P : 0.02% 이하

P는, 입계에 편석하여, 신선 가공용 강선의 신선 가공성을 저하시키는 원소이다.

특히, P 함유량이 0.02%를 초과하면, 최종 신선 가공 공정인 습식 신선 가공 공정에서의, 신선 가공용 강선의 신선 가공성의 저하가 현저해진다.

따라서, P 함유량은 0.02% 이하로 제한한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.015% 이하이다.

또한, P 함유량의 하한은 0%를 포함한다. 그러나 현 상황의 정련 기술과 제조 비용을 고려하면, P 함유량의 하한은, 0.001%가 바람직하다.

S : 0.01% 이하

S도, P와 마찬가지로, 신선 가공용 강선의 신선 가공성을 저하시키는 원소이다.

특히, S 함유량이 0.01%를 초과하면, 최종 신선 가공 공정인 습식 신선 가공 공정에서의, 신선 가공용 강선의 신선 가공성의 저하가 현저해진다.

따라서, S 함유량은 0.01% 이하로 제한한다.

또한, S 함유량의 하한은 0%를 포함한다. 그러나 현 상황의 정련 기술과 제조 비용을 고려하면, S 함유량의 하한은, 0.001%가 바람직하다.

이상이, 본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선의 기본적인 성분 조성이며, 잔부는, Fe 및 불순물이다. 또한, 「잔부가 Fe 및 불순물이다」에 있어서의 「불순물」이라 함은, 강을 공업적으로 제조할 때에, 원료로서의 광석, 스크랩 또는 제조 환경 등으로부터 불가피하게 혼입되는 것을 가리킨다.

그러나 본 실시 형태에 있어서의 신선 가공용 강선에서는, 이 기본 성분 외에, 잔부의 Fe의 일부 대신에 Mo 및 B로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 함유시켜도 된다.

Mo : 0% 내지 0.20%

Mo의 첨가는 임의이며, 그 함유량의 하한은 0%이다.

그러나 Mo의 첨가에 의해, 신선 가공 후의 강선의 인장 강도와 비틀림 특성의 밸런스를 높이는 효과를, 보다 안정되게 향수할 수 있다. 이 효과를 얻기 위해서는, Mo 함유량을 0.02% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 신선 가공 후의 강선의 인장 강도와 비틀림 특성의 밸런스를 얻는 관점에서는, Mo 함유량을 0.04% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, Mo 함유량이 0.20%를 초과하면, 강 중에 마르텐사이트가 생성되기 쉬워져, 최종 신선 가공 공정인 습식 신선 가공 공정에서의, 신선 가공용 강선의 신선 가공성이 저하되는 경우가 있다.

따라서, Mo 함유량의 상한은 0.20%가 바람직하다. 보다 바람직하게는, Mo 함유량은 0.10% 이하이다.

B : 0% 내지 0.0030%

B의 첨가는 임의이며, 그 함유량의 하한은 0%이다.

그러나 B는, 강 중에 고용한 N과 결합해서 BN을 형성하고, 고용 N을 저감하는 효과를 갖는다. 그로 인해, B의 첨가에 의해, 최종 신선 가공 공정인 습식 신선 가공 공정에서의, 신선 가공용 강선의 신선 가공성을 향상시킬 수 있다. 이 효과를 얻기 위해서는, B를 0.0005% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, B 함유량은 0.0007% 이상이다.

한편, B 함유량이 0.0030%를 초과하면, 선재 중에 조대한 탄화물이 형성되기 쉬워져, 최종 신선 가공 공정인 습식 신선 가공 공정에서의, 신선 가공용 강선의 신선 가공성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, B 함유량의 상한은 0.0030%가 바람직하다. 보다 바람직하게는, B 함유량의 상한은 0.0020%이다.

본 실시 형태에 있어서의 신선 가공용 강선에서는, 불순물로서 혼입되는 이상의 Ti 및 Zr은, 주조 시에 조대한 질화물을 형성하기 쉽고, 그것이 선재에도 잔존하여, 신선 가공용 강선의 신선 가공성을 저하시키므로, 잔부의 Fe의 일부 대신에 적극적으로 첨가하지 않는 편이 바람직하다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선의 조직에 대해서 설명한다.

<펄라이트의 체적률 : 95% 이상>

본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선의 조직은, 도 1에 도시한 바와 같이, 페라이트와 시멘타이트가 층상의 라멜라 구조로 되어 있는 펄라이트를 함유한다.

신선 가공용 강선에 있어서, 펄라이트의 체적률이 95% 미만이면, 신선 가공 후의 강선에 있어서, 인장 강도 4200MPa 이상의 고강도를 확보하고, 게다가 비틀림 시험에서의 디라미네이션의 발생을 억제할 수 없다. 그로 인해, 신선 가공용 강선의 펄라이트 체적률을 95% 이상으로 할 필요가 있다. 보다 안정되게, 신선 가공 후의 강선 고강도와 비틀림 특성을 양립시키기 위해서는, 신선 가공용 강선의 펄라이트 체적률은, 98% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 신선 가공용 강선의 펄라이트 체적률은, 100%라도 된다.

한편, 본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선에 있어서, 펄라이트 이외의 조직, 즉 잔부의 조직은 시멘타이트, 페라이트, 베이나이트로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어진다. 이 신선 가공용 강선에 있어서, 펄라이트 이외의 조직의 합계는, 체적률 5% 미만이다. 이 신선 가공용 강선에 있어서, 펄라이트 이외의 잔부의 조직은 2% 미만이 바람직하고, 0%라도 된다.

<펄라이트의 체적률 측정 방법>

본 실시 형태에 관한 펄라이트의 체적률은, 다음 방법에 의해 측정할 수 있다.

먼저, 신선 가공용 강선의 횡단면, 즉 신선 가공용 강선의 길이 방향에 수직인 절단면을, 경면 연마한다.

그 후, 경면 연마한 절단면을 피크럴로 부식하고, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 임의의 위치에 있어서, 배율 5000배로 10개소를 사진 촬영한다. 또한, 1 시야당의 면적은 세로 18㎛이고 가로 20㎛인 3.6×10^-4㎟이다.

계속해서, 그 촬영한 사진을 사용해서, 통상의 화상 해석에 의해, 펄라이트 이외의 조직의 면적률을 구한다. 이 면적률은 체적률과 동일하므로, 100에서 펄라이트 이외의 조직의 면적률을 나눈 값을, 그 시야의 펄라이트 체적률로 한다. 그리고 얻어진 10 시야분의 펄라이트 체적률을 평균함으로써, 그 신선 가공용 강선의 펄라이트 체적률은 얻을 수 있다.

<펄라이트의 평균 라멜라 간격 : 50㎚ 내지 75㎚>

신선 가공용 강선의 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 75㎚ 초과이면, 최종 제품이 되는 신선 가공 후의 강선에 있어서, 인장 강도가 4200MPa 이상인 고강도를 안정되게 얻을 수 없다. 그로 인해, 신선 가공용 강선에 있어서, 펄라이트의 평균 라멜라 간격을 75㎚ 이하로 한다. 보다 안정되게, 신선 가공 후의 강선 고강도와 비틀림 특성을 양립시키기 위해서는, 신선 가공용 강선의 펄라이트의 평균 라멜라 간격을, 70㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다.

한편, 신선 가공용 강선의 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 50㎚ 미만이면, 최종 습식 신선 가공 시에 단선이 발생해 버려, 신선 가공 후의 강선을 얻을 수 없다. 그로 인해, 신선 가공용 강선의 펄라이트의 평균 라멜라 간격을 50㎚ 이상으로 한다. 보다 안정되게, 신선 가공 시에, 단선을 발생시키지 않기 위해서는, 신선 가공용 강선의 펄라이트의 평균 라멜라 간격을 55㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

<펄라이트의 평균 라멜라 간격의 측정 방법>

본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선에 있어서의, 펄라이트의 평균 라멜라 간격은, 다음 방법에 의해 측정할 수 있다.

먼저, 신선 가공용 강선의 횡단면을 경면 연마한 후, 피크럴로 부식하고, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 배율 10000배로 임의의 개소를, 10 시야 촬영한다. 또한, 1 시야당의 면적은 세로 9㎛이고 가로 10㎛인 9.0×10^-5㎟이다.

이어서, 촬영한 각 10 시야의 조직 사진 중, 시야 내에서 라멜라의 방향이 정렬되어 있는 범위에 있어서, 라멜라의 5 간격분이 측정 가능한 개소를 복수 선택한다. 선택한 복수의 개소에 대해서, 라멜라의 긴 직경 방향에 대하여 수직으로 직선을 긋고, 라멜라의 5 간격분의 길이를 구한다. 이어서, 선택한 복수의 개소 중, 5 간격분의 길이가 작은 쪽에서 2개의 개소를 선택한다. 그리고 선택한 2개의 개소에 있어서, 각각 측정한 라멜라의 5 간격분의 길이를 5로 나눔으로써, 각 개소의 라멜라 간격을 구할 수 있다. 즉, 1 시야에서 2개소의 라멜라 간격을 구할 수 있다. 이렇게 구한 10 시야, 합계 20개소의 라멜라 간격의 평균값을, 그 신선 가공용 강선의 펄라이트의 평균 라멜라 간격으로 한다.

<펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이 : 2.0㎛ 내지 5.0㎛>

본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선에 있어서, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이가 2.0㎛ 미만인 경우에는, 단선이 발생해서 신선 가공을 할 수 없게 되어, 신선 가공 후의 강선이 4200MPa 이상인 인장 강도를 확보할 수 없고, 신선 가공 후의 강선의 비틀림 시험에서의 디라미네이션의 발생을 억제할 수 없게 된다. 그로 인해, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이를 2.0㎛ 이상으로 한다.

한편, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이가 5.0㎛를 초과하면, 최종 신선 가공 공정인 습식 신선 가공 공정에서의, 신선 가공용 강선의 신선 가공성의 저하가 현저해진다. 그로 인해, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이는, 5.0㎛ 이하로 한다. 또한, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이는, 바람직하게는 4.0㎛ 이하로 한다.

본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선에 있어서, 다른 요건을 충족시키고 있어도, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이가 2.0㎛ 내지 5.0㎛인 범위에 없을 경우, 신선 가공 후의 강선에 있어서, 고강도와 비틀림 특성을 양립할 수 없다.

<펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율 : 20% 이하>

본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선에 있어서, 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율이 20%를 초과하면, 신선 가공 후의 강선에 있어서, 4200MPa 이상의 인장 강도와, 비틀림 특성을 양립할 수 없다. 그로 인해, 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율을 20% 이하로 한다.

보다 안정되게 고강도와, 비틀림 시험에서의 디라미네이션의 발생 억제를 양립하기 위해서는, 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율은, 바람직하게는 15% 이하로 한다.

한편, 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율의 하한은, 특별히 한정되지 않는다. 그러나 공업적으로 안정되게, 신선 가공용 강선을 제조하는 관점에서, 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율은, 2% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선에 있어서, 다른 요건을 충족시키고 있어도, 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율이 20% 이하인 범위에 없을 경우, 신선 가공 후의 강선에 있어서, 고강도와 비틀림 특성을 양립할 수 없다.

<펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이 및 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율의 측정 방법>

본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선에 있어서, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이 및 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율은, 다음 방법에 의해 측정할 수 있다.

상기한 펄라이트의 평균 라멜라 간격을 구한 사진을 사용하고, 2㎛마다 수직 방향, 수평 방향으로 직선을 긋고, 그 직선의 교점 상에 있는 시멘타이트의 길이를 통상의 방법에 의해 측정한다. 또는, 교점 상에 시멘타이트가 없을 경우에는, 가장 근접한 시멘타이트의 길이를, 통상의 방법에 의해 측정한다.

또한, 1매의 사진당 16개소에서, 시멘타이트의 길이를 구하고, 이렇게 10매의 사진만큼, 즉 10 시야분에서 합계 160개소의 시멘타이트의 길이를 구한다. 이렇게 구한 합계 160개소의 시멘타이트의 길이를 평균하고, 그 평균값을, 본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선에 있어서의, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이로 한다. 여기서, 시멘타이트의 길이는 긴 직경 방향으로 한다.

그리고 이 160개소의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율을, 본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선에 있어서의, 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율로 한다.

상술한 화학 조성과 조직을 만족함으로써, 신선 가공 후의 강선에 있어서, 고강도와 비틀림 특성을 양립할 수 있는, 신선 가공용 강선을 얻을 수 있다. 상술한 신선 가공용 강선을 얻기 위해서는, 후술하는 제조 방법에 의해 신선 가공용 강선을 제조하면 된다. 이어서, 본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선의 바람직한 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선은, 이하와 같이 해서 제조할 수 있다. 또한, 이하에 설명하는 신선 가공용 강선의 제조 방법은, 본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선을 얻기 위한 일례이며, 이하의 순서 및 방법으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 구성을 실현할 수 있는 방법이면, 어떠한 방법도 채용하는 것이 가능하다.

본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선을 제조할 경우, 펄라이트의 체적률, 펄라이트의 평균 라멜라 간격, 펄라이트 중 시멘타이트의 평균 길이 및 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율이, 이미 설명한 각 조건을 확실하게 만족할 수 있도록, 강의 화학 성분이나 각 공정 및 각 공정에서의 조건을 설정하면 된다.

또한, 신선 가공 후의 강선 선 직경이나 필요해지는 인장 강도와 비틀림 특성에 따라, 제조 조건을 설정할 수 있다.

먼저, 상기한 화학 성분이 되도록 강을 용제한 후, 연속 주조에 의해 강편을 제조하고, 열간 압연을 행한다. 또한, 연속 주조 후, 분괴 압연을 행해도 된다. 얻어진 강편을 열간 압연할 때에는, 강편의 중심부가 1000℃ 내지 1100℃가 되도록, 일반적인 방법으로 가열하고, 마무리 온도를 900℃ 내지 1000℃로 하여, ø 4.0㎜ 내지 5.5㎜로 열간 압연한다.

마무리 압연 후, 1차 냉각으로서, 수랭 및 대기에 의한 풍랭을 조합하여, 평균 냉각 속도를 50℃/초 이상에서, 750℃ 내지 700℃로 냉각한다.

1차 냉각 후, 이차 냉각으로서, 대기에 의한 풍랭에 의해, 평균 냉각 속도를 5℃/초 내지 15℃/초에서, 600℃ 이하까지 냉각한다.

이와 같이 하여 얻어지는 선재에 대해서, 통상의 방법으로 탈스케일, 윤활 처리를 행한다. 그 후, 건식으로 선재를 냉간 신선 가공하고, ø 1.0㎜ 내지 2.0㎜의 중간 강선을 얻는다.

이어서, 아르곤 분위기의 가열로에 의해, 이 중간 강선을, 오스테나이트 온도 영역인 975℃ 내지 1000℃의 범위 내의 온도로, 5초 내지 10초간 유지한다.

그리고 유지 후 1초 이내에, 중간 강선을 605℃ 내지 615℃의 연욕에 침지하고, 7초 내지 10초간 유지하는 페이턴팅 처리를 한 후, 브러시에 의한 납의 제거를 행한다.

그리고 마지막으로, 실온까지 대기 중에서의 냉각을 행함으로써, 본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선을 얻을 수 있다.

상기한 제조 방법에 있어서의 열간 압연의 마무리 온도라 함은, 마무리 압연 직후의 선재의 표면 온도를 나타낸다. 또한, 처리 압연 후의 냉각 속도는, 선재의 표면 온도의 냉각 속도를 나타낸다.

또한, 아르곤 분위기의 가열로에서의 가열 온도는, 중간 강선의 표면 온도를 나타내고, 페이턴팅 처리에 있어서의 연욕 온도에 대해서는, 납의 온도를 나타낸다.

여기서, 상기한 제조 방법에서는, 연욕을 사용하는 경우의 페이턴팅 처리에 있어서의 연욕 온도를, 종래의 일반적인 페이턴팅 처리 온도보다도 높은, 605℃ 내지 615℃로 한다.

이러한 페이턴팅 처리에 의해, 전술한 바와 같은 화학 성분을 만족하고, 펄라이트의 체적률이 95% 이상이며, 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 50㎚ 내지 75㎚이며, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이가 2.0㎛ 내지 5.0㎛이며, 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율이 20% 이하인 조직을 확실하게 얻을 수 있다.

그러나 전술한 바와 같은 조직을 확실하게 얻기 위한, 최적인 페이턴팅 처리 조건이나 그 이외의 프로세스 조건은, 강의 화학 성분이나, 페이턴팅 처리까지의 가공 공정이나, 열 처리의 이력 등에 의해, 다른 것은 물론이다.

이하, 본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선의 실시예를 들어, 본 실시 형태에 관한 신선 가공용 강선의 효과를, 보다 구체적으로 설명한다. 단, 실시예에 있어서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 하나의 조건예이며, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가해서 실시하는 것도 가능하다. 따라서, 본 발명은 다양한 조건을 채용할 수 있고, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 특징에 포함되는 것이다.

실시예

표 1에 나타내는 화학 조성의 강 A 내지 M을 전로에 의해 용제한 후, 통상의 방법의 분괴 압연에 의해, 한변이 122㎜인 정방형의 강편을 얻었다.

이어서, 강편의 중심부가 1050℃ 내지 1100℃가 되도록 가열한 후, 마무리 온도를 900℃ 내지 950℃의 범위로 하여, ø5.0㎜로 열간 압연하였다.

마무리 압연 후는, 수랭 및 대기에 의한 풍랭을 조합해서 평균 냉각 속도 60℃/초 내지 80℃/초의 범위 내에서, 730℃ 내지 700℃로 1차 냉각하고, 그 후 대기에 의한 풍랭에 의해 평균 냉각 속도 7℃/초 내지 12℃/초의 범위 내에서, 600℃ 내지 550℃의 범위 내까지 이차 냉각을 행하였다.

이와 같이 하여 얻은 선재에 대해서, 통상의 방법으로 탈스케일, 윤활 처리를 행하고, 그 후에, 건식에서의 냉간 신선 가공에 의해 직경 ø1.6㎜의 중간 강선을 얻었다.

이와 같이 하여 얻은 중간 강선에 대해서, 표 2의 (a) 내지 (j)에 나타내는 다양한 조건에서의 페이턴팅 처리를 포함하는 열 처리를 실시하였다.

즉, 표 2에 있어서 "최고 가열 온도"라고 기재한 온도로 중간 강선을 가열하였다. 이어서, 가열한 중간 강선을, 970℃ 내지 1000℃의 범위 내의 온도로, 표 2에 기재한 유지 시간만큼 유지하였다. 그리고 즉시, 구체적으로는, 유지 후 0.5초 내지 0.8초 이내에, 표 2에 기재한 연욕 온도의 연욕에, 동일하게 표 2에 기재한 시간만큼 침지시켜서 페이턴팅 처리를 행하고, 직경 ø1.6㎜의 신선 가공용 강선을 제조하였다.

표 2에 기재한 각 조건으로 제조한 신선 가공용 강선에 대해서, 이하에 나타내는 방법으로, 펄라이트의 체적률, 펄라이트의 평균 라멜라 간격, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이 및 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율을 구하고, 표 3-1에 나타냈다.

구체적인 측정 방법은 다음과 같다.

실시예에 있어서, 신선 가공용 강선의 펄라이트 체적률은, 다음 방법으로 측정하였다.

먼저, 신선 가공용 강선의 횡단면, 즉 신선 가공용 강선의 길이 방향에 수직인 절단면을, 경면 연마한 후, 피크럴로 부식하고, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 임의의 위치에 있어서, 배율 5000배로 10개소를 사진 촬영하였다. 또한, 1 시야당의 면적은 세로 18㎛이고 가로 20㎛인 3.6×10^- ⁴㎟이다. 계속해서, 그 사진을 사용해서, 통상의 화상 해석에 의해, 펄라이트 이외의 조직 면적률을 구하였다. 이 면적률은 체적률과 동일하기 때문에, 100에서 펄라이트 이외의 조직의 면적률을 나눈 값을, 그 시야의 펄라이트 체적률로 하였다. 그리고 얻어진 10 시야분의 펄라이트의 체적률을 평균함으로써, 그 신선 가공용 강선의 펄라이트 체적률로 하였다.

실시예에 있어서, 펄라이트의 평균 라멜라 간격은, 다음의 방법으로 측정하였다.

먼저, 신선 가공용 강선의 횡단면을 경면 연마한 후, 피크럴로 부식하고, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 배율 10000배로, 임의의 개소를 10 시야 촬영하였다. 또한, 1 시야당의 면적은 세로 9㎛이고 가로 10㎛인 9.0×10^-5㎟이다.

이어서, 촬영한 각 10 시야의 조직 사진 중, 시야 내에서 라멜라의 방향이 정렬되어 있는 범위에 있어서, 라멜라의 5 간격분이 측정 가능한 개소를 다수 선택하였다. 선택한 복수의 개소에 대해서, 라멜라의 긴 직경 방향에 대하여 수직으로 직선을 긋고, 라멜라의 5 간격분의 길이를 구하였다. 이어서, 선택한 복수의 개소 중, 5 간격분의 길이가 작은 쪽으로부터 2개의 개소를 선택하였다. 그리고 선택한 2개의 개소에 있어서, 각각 측정한 라멜라의 5 간격분의 길이를 5로 나눔으로써, 각 개소의 라멜라 간격을 구하였다. 이렇게 구한 10 시야, 합계 20개소의 라멜라 간격의 평균값을, 그 신선 가공용 강선의 펄라이트의 평균 라멜라 간격으로 하였다.

실시예에 있어서, 신선 가공용 강선의 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이 및 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율은, 다음 방법에 의해 측정하였다.

상술한 펄라이트의 평균 라멜라 간격을 구한 사진을 사용하여, 2㎛마다 수직 방향, 수평 방향으로 직선을 긋고, 그 직선의 교점 상에 있는 시멘타이트의 길이를 통상의 방법에 의해 측정하였다. 또는, 교점 상에 시멘타이트가 없을 경우에는, 가장 근접한 시멘타이트의 길이를, 통상의 방법에 의해 측정하였다.

또한, 1매의 사진당 16개소에서 시멘타이트의 길이를 구하고, 이렇게 10매의 사진만큼, 즉 10 시야분에서 합계 160개소의 시멘타이트의 길이를 구하였다. 이렇게 해서 얻어진 합계 160개소의 시멘타이트의 길이를 평균하고, 그 평균값을, 신선 가공용 강선에 있어서의, 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이로 하였다. 여기서, 시멘타이트의 길이는 긴 직경 방향으로 하였다.

그리고 이 160개소의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율을, 신선 가공용 강선에 있어서의, 펄라이트 중의 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율로 하였다.

제조한 신선 가공용 강선을 평가하기 위해서, 신선 가공용 강선을 사용해서 최종 습식 신선 가공을 행하고, 신선 가공 후의 강선, 즉 극세 강선을 제조하였다.

먼저, 페이턴팅 처리를 행한 후의 신선 가공용 강선에 대하여, 계속해서 통상의 방법으로 브라스 도금을 행하였다.

이어서, 각 다이스에서의 감면율이 평균 20%가 되는 패스 스케줄로, 직경 ø 0.20㎜까지, 습식 신선 가공을 행하였다.

그리고 이 습식 신선 가공, 즉 최종 신선 가공 공정에 있어서, 신선 가공성을 평가하고, 그 결과를 표 3-2에 나타냈다. 구체적으로는, 최종 신선 가공을, 신선 가공용 강선마다 중량 50㎏분에 대해서 행하고, 그때의 단선 횟수를 기록하였다. 또한, 단선 횟수가 3회에 도달한 경우, 직경 ø0.20㎜까지의 습식 신선 가공을 중지하였다.

또한, 직경 ø1.6㎜의 신선 가공용 강선을, 직경 ø0.20㎜까지, 중량 50㎏으로 습식 신선 가공했을 때의 단선 횟수가, 1회 이내인 경우에는, 「신선 가공성이 양호」라고 평가하였다. 한편, 습식 신선 가공 시에, 단선 횟수가 2회 이상인 경우에는,「신선 가공성이 불량」이라고 평가하였다.

또한, 최종 신선 가공 후의 강선 강도와 비틀림 특성을, 다음 방법에 의해 측정하였다. 즉, 직경 ø0.20㎜까지, 습식 신선 가공을 할 수 있었던 강선에 대해서, 각각 통상의 인장 시험과 비틀림 시험을 행하였다.

또한, 비틀림 시험은 선 직경, 즉 직경 100배의 길이 부분을, 15rpm으로 단선할 때까지 꼬아서, 디라미네이션이 발생했는지 여부를, 토크 곡선으로 판정하였다. 그리고 이 시험을 각 10개씩 행하고 단선하지 않아도, 일단 토크가 감소한 경우에는, 1개라도 「디라미네이션이 발생했다」라고 판단하였다. 그 결과를 표 3-2에 나타내었다.

또한, 본 발명의 신선 가공용 강선을 소재로 하고, 습식 신선 가공을 행한 강선의 목표 성능은, 직경 ø1.6㎜의 신선 가공용 강선을 직경 ø0.20㎜까지 중량 50㎏을 습식 신선 가공했을 때의 단선 횟수가 1회 이하인 것, 습식 신선 가공 후의 인장 강도가 4200MPa 이상, 바람직하게는 4350MPa 이상, 보다 바람직하게는 4450MPa 이상인 것 및 비틀림 시험을 10개 행하고, 디라미네이션이 1회도 발생하지 않는 것이다.

최종 신선 가공 후의 극세 강선의 목표 성능 중, 인장 강도가 4200MPa 이상이 된 경우를 「목표 성능이 충분」하다고 판단하고, 4200MPa 이상을 만족하지 않는 경우를 「목표 성능이 불충분」하다고 판단하였다.

또한, 최종 신선 가공 후의 극세 강선의 목표 성능 중, 비틀림 시험에 있어서 디라미네이션이 1회도 발생하지 않는 경우를 「비틀림 특성이 양호」라고 하고, 디라미네이션이 1회라도 발생한 경우를 「비틀림 특성이 불량」이라고 판단하였다.

[표 1]

[표 2]

[표 3-1]

[표 3-2]

표 3-1 및 표 3-2로부터, 본 발명에서 규정하는 조건으로부터 벗어난 시험 번호 11 내지 13, 21 내지 23, 27, 28, 32 및 38에서는, 최종 신선 가공 시, 즉 최종 습식 신선 가공에 있어서, 3회 이상 단선이 발생하였으므로, 최종 신선 가공을 중지하였다.

또한, 본 발명에서 규정하는 조건으로부터 벗어난 시험 번호 1, 7, 17, 24 및 25에서는, 최종 신선 가공을 할 수 있었지만, 최종 신선 가공 후의 인장 강도가 4200MPa에 달하고 있지 않았다.

또한, 본 발명에서 규정하는 조건으로부터 벗어난 시험 번호 3, 4, 8 내지 10, 14, 18 내지 20, 29, 33, 35 및 37에서는, 최종 신선 가공을 할 수 있고, 또한 최종 신선 가공 후의 인장 강도가 4200MPa에 달하고 있었지만, 비틀림 시험에 있어서의 디라미네이션이 1도 이상 발생하고 있었다.

그에 반해, 본 발명에서 규정하는 조건을 모두 만족시키는 시험 번호는, 최종 신선 가공 시, 즉 최종 습식 신선 가공에 있어서, 1도 이하밖에 단선이 발생하지 않고, 최종 신선 가공 후의 인장 강도가 4200MPa 이상을 달성하고 있으며, 또한 비틀림 시험에 있어서의 디라미네이션이 한번도 발생하고 있지 않았다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태 및 실시예에 대해서 설명했지만, 이들 실시 형태, 실시예는 어디까지나 본 발명의 요지 범위 내의 하나의 예에 지나지 않고, 본 발명의 요지로부터 일탈하지 않는 범위 내에서, 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 밖의 변경이 가능하다. 즉, 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않고, 청구 범위의 기재에 의해서만 한정되고, 그 범위 내에서 적절히 변경 가능한 것은 물론이다.

[산업상 이용가능성]

본 발명에 따르면, 스틸 코드용이나 소잉 와이어용 등으로서 적합한 고강도이고, 또한 비틀림 특성에도 우수한 가는 직경의 고강도 강선의, 소재로서 사용되는 신선 가공용 강선을 얻을 수 있고, 또한 높은 생산성 아래에서, 안정되게 신선 가공용 강선을 제조하는 것도 가능해져, 산업상의 공헌이 매우 현저하다.

Claims

화학 성분으로서, 질량%로,
C : 0.9% 내지 1.2%,
Si : 0.1% 내지 1.0%,
Mn : 0.2% 내지 1.0%,
Cr : 0.2% 내지 0.6%를 함유하고,
Al : 0.002% 이하,
N : 0.007% 이하,
P : 0.02% 이하,
S : 0.01% 이하로 제한하고,
Mo : 0% 내지 0.20%,
B : 0% 내지 0.0030%로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물이며 ;
조직은 펄라이트를 포함하고, 상기 펄라이트의 체적률이 95% 이상이며 ;
상기 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 50㎚ 내지 75㎚이며 ;
상기 펄라이트 중의 시멘타이트의 평균 길이가 2.0㎛ 내지 5.0㎛이며 ;
상기 펄라이트 중의 상기 시멘타이트 중, 길이가 0.5㎛ 이하인 시멘타이트의 개수 비율이 20% 이하인 것을 특징으로 하는, 신선 가공용 강선.
제1항에 있어서, 상기 화학 성분으로서, 질량%로,
Mo : 0.02% 내지 0.20%,
B : 0.0005% 내지 0.0030%로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 신선 가공용 강선.