TWI246538B - A high strength stainless steel wire and a method for producing thereof - Google Patents

Description

1246538 A7 ----- —__B7____ 五、發明説明（1 ) 【發明之技術領域】 本發明係有關於一種高強度不锈鋼線，更詳而言之， 係有關於一種高強度沃斯田體類不锈鋼線之利用冷拉線加 工之延韌性（延性、韌性）與剛性係數提昇技術。 【發明之背景】 以往’彈簧用等高強度不锈鋼線有一於冷拉線加工時 產生縱裂紋（時效裂紋）之問題，而有人提出了限制成分、 虱1及拉線加工後之加工誘致麻田散體（martensite)量而 加以防止之技術（特開平1〇-1212〇8號公報）。 又，關於鐵鋼材料之強韌化技術（延韌性改善技術）， 則有一熱加工或溫加工沃斯田體組織後加以冷卻而使之進 行麻田政體變態之奥氏體形變（ausf〇rin)方法，自往昔即以 破鋼加以檢討（諸如日本金屬學會會報第27卷第8號，1988 年、P.623〜639)。然而，由於該方法必須於熱加工或溫加 工沃斯田體組織後直接進行淬火（quenching)，故限制較 大，且在工業上幾未普及。 習知技術並未就使用於彈簧等之不锈鋼線之延韌性 (延性、韌性）與剛性係數之提昇對策加以檢討。尤其，作 為咼強度彈黃用鋼線之延韌性之指標，扭力值極為重要。 由咼強度不锈鋼彈簧之使用中之折損事故防止及提高 彈簧常數以安定之並予以輕量化之觀點而言，高強度不锋 鋼線之延韌性（扭力值）及剛性係數之提昇為最重要之課 題。 因此，本發明之目的在提供一種藉於限制基本成分及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐) ' " ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- -4- 1246538 A7 五、發明説明（2 淨度（氧、硫）以外，並利用結晶粒微細化及冷拉線加工之 奥氏體形變之強韌化效果，而已顯著提昇延韌性與剛性係 數之高強度不銹鋼線，以及其製造方法。 【發明之揭示】 本發明者為解決上述問題而多方檢討之結果，發現了 藉於沃斯田體類不锈鋼中，在基體之基本成分、淨度（氧、 硫）之限制以外，並限定組織、強度與冷拉線加工條件而利 用結晶粒微細化與奥氏體形變之強韌化之效果，即可安定 得到已顯著提昇延韌性與剛性係數之高強度不锈鋼線。本 發明便係由此而設計者。 即，本發明之要旨如下。 本發明係一種延韌性與剛性係數優良之高強度不锈鋼 線’係含有占以下質量百分比之各成分者，即，C : 0.03〜0.14%、Si: 0.1 〜4.0%、Μη: 0.1 〜5.0%、Ni: 5.0〜9.0%、 Cr : 14.0〜19.0%、N : 0.005〜0.20%、Ο : 0.001 〜〇.〇1〇/0、S : 0.0001〜0.012%，而，殘部係由Fe及不可避免之不純物所構 成，且，2匸+ ^\[占0.17〜0.32%，下式（1)之>^當量（％)之值為 20〜24，HS 4ppm。

Ni 當篁（％)=Ni + 〇.65Cr + 0·98Μ〇 + 1·〇6Μη + 〇.35Si + 12.6(C + N).........(1) 又’本發明之前述鋼線亦可更含有占以下質量百分比 之下列A、B、C之任一種以上，即： A:A卜湯、丁卜2]：、丁&、界之任1種或2種以上各占： 0.01 〜0.30% 本紙張尺度適用中國國家標準A4規格U10X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

•、νΰI -5- 1246538 、發明説明（3 B : V : 0·1 〜〇·5% C : Mo : 0.2〜3.0%。 又’本發明之前述鋼線之下式⑺之GI(%)之值宜為3〇 以下，即： GI(%)-16C+ 2Mn+ 9Ni- 3Cr+ 8Mo+ 15N......(2) 又’本發明係一種延韌性與剛性係數優良之高強度不 锈鋼線之製造方法，係於熱軋下述之鋼，即，含有占以下 貝里百分比之各成分C: 〇.〇3〜〇.14〇/〇、si : 0.1〜4.0%、Μη : 0:l〜5.0%、Ni:5.0〜9.0%、Cr:14.0〜i9.0%、N:0.005〜0.20%、 〇 · 0·001〜0·01%、S : 0.0001〜〇·〇12。/。而殘部由以及不可避 免之不純物所構成，且2C + N占0.17〜〇·32%，下式（1)之沁 田量（％)之值為20〜24之鋼，而形成桿條（r〇d)並予以溶體化 處理（solution anneanng)後，或，對該桿條進行}次以上之 溶體化處理及冷拉線加工而製成粗線後，施行最終處理之 冷拉線加工而製造鋼線之一連串程序中，於不含氫氣之環 境中進行至少最後之溶體化處理，而使鋼中之H降至4ppm 以下，並進行最終處理之冷拉線加工以使式（3)所示之冷拉 線加工量：ε限於式（句之範圍内者。 Νι 當量（％)=Ni+ 0.65Cr+ 〇·98Μο+ l.〇6Mn+ 0.3 5Si + 12.6(C + N).........(1) ε =ln(A〇/A)......(3) 但’ A〇=冷拉線加工前之桿條或粗線之截面積，A；=冷 拉線加工後之鋼線之截面積。 〇·15 X (Ni 當量）一2.28 $ e $ 〇·15 X (Ni 當量）— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、=& -6- 1246538 A7 ----—_________B7 ____ 五、發明説明（4 ) ' 0.88......(4) 又，本發明並係一種延韌性與剛性係數優良之高強度 不锈鋼線之製造方法，係於熱軋（hot roiling)下述之鋼^ 即，含有占以下質量百分比之各成分〇.〇3〜〇14%、^ : 0.1〜4.0%、Mn:0.1〜5.〇%、Ni:5〇〜9〇%、Cr:14〇〜l9〇%、 N : 0.005〜0.20%、〇 : 〇·，〜〇 〇1%、s : 〇 〇_〜〇 〇i2%且 2C + N占0.17〜0·32〇/〇 ’式⑴之Ni當量（％)之值為2〇〜24，殘 部由Fe及不可避免之不純物構成之鋼，而形成桿條並予以 溶體化處理後，或，對該桿條進行丨次以上之溶體化處理及 冷拉線（cold wire drawing)加工而製成粗線後，施行最終處 理之冷拉線加工而製造鋼線之一連串程序中之一程序中， 於不含氫氣之環境中施行脫氫處理，而使鋼中之h降至 4PPm以下，並進行最終處理之冷拉線加工以使式所示之 (冷間）拉線加工量：ε限於式（句之範圍内者。

Ni 當量=Ni + 〇.65Cr + 0·98Μ〇 + i 〇6跑 + 〇 3现 + 12.6(C+ N).........(i) ε =ln(A〇/A)......(3) 但，AG=冷拉線加工前之桿條或粗線之截面積，入=冷 拉線加工後之鋼線之截面積。 0.15 X (Ni 當量）—2.28 ^ ε $ 〇 15 χ (Ni 當量）— 0.88......(4) 又，本發明之製造方法中，前述鋼、桿條或粗線亦可 更含有由占以下質量百分比之下列A、β、c中選出之任一 種以上，即： 4本紙張尺度適用中國國家標準(0^)入4規格（2獻297公釐) " ' --

訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1246538 A7 B7 五、發明說明（5 A:A卜鳩、丁卜21、丁3、貿之任1種或2種以上各占： 0.01-0.30% B : V : 0.1 〜0.5% C · Mo · 0.2〜3.0%。 又，本發明之製造方法中，宜使前述桿條或粗線之冷 拉線加工前之沃斯田體（austenite)平均結晶粒徑為3〇 # m 以下。 【本發明之實施例】 首先’就本發明之不锈鋼線之成分範圍加以說明。另， 以下之說明中，％若無特別加以說明，則皆代表質量百分 比。 C係配合N而添加〇·〇3%以上，以於冷拉線加工後得到 南強度者。但’由於若添加超過〇· 14%，將於晶粒邊界析 出Cr碳化物且延勒性亦將降低，故使其上限為〇. 14%。

Si係添加0.1 %以上以進行脫氧者。但，由於若添加超 過4.0%，不僅其效果將飽和而損及製造性，延韌性亦將反 而劣化，故使其上限為4.0%。 Μη係添加〇· 1 %以上以進行脫氧並調整Ni當量者。但， 由於若添加超過5.0%將使剛性係數降低，故使其上限為 5.0% 〇

Ni係添加5.0%以上以確保延韌性並調整Ni當量者。 但，由於若添加超過9.0%將使剛性係數降低，故使其上限 為 9.0% 〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） .......%…： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、訂— -8- 1246538 A7 B7 五、發明説明（6

Cr係添加14.0%以上以確保耐腐蝕性並調整Ni當量 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 者。但，由於若添加超過19.0%將使延韌性劣化，故使其 上限為19.0%。 N係配合C而添加0.005%以上，以於冷拉線加工後得到 高強度者。但，由於若添加超過0.20%，將於製造時產生 氣孔（blow hole)而使製造性明顯劣化，故使其上限為 0.20%。 0係添加量限制於〇·〇 1 %以下以確保扭力值者。但，若 添加0.001%以下則將導致工業上之成本提高，且價格性能 比例（cost performance)亦將惡化，故使其下限為〇.〇〇1%。 .、\叮丨 S係添加量限制於〇_〇 12%以下以確保扭力值者。但， 若添加0.0001%以下則將導致工業上之成本提高，且價格 性能比例亦將惡化，故使其下限為0 0001〇/〇。 鋼中之氫則係含量為4ppm以下以確保延韌性者。尤其 以1.5ppm以下為佳。 A卜Nb、Ti、Zr、Ta、W則視實際需要而可添加任一 種或2種以上並各占0.01%以上，以形成微細之碳氮化物’ 並使鋼線之溶體化處理後之沃斯田體結晶粒安定地微細化 而提昇m但’即便添加〇·3()%以上，其效果亦將飽 和而不經濟，且延韌性亦將反而降低，故使其上限為〇3%。 尤其，Α1及Nb因不僅可提昇熱加工性，亦有助於析 出強化效果所致之高強度化而為有效之成分。 V係與八卜Nb、Ti、Zr、、w π掸π、口由 ia、W冋樣可視實際需要而 添加0.1%以上，以形成微細之碳氮化才勿，並使鋼線之溶體 -9- 1246538 A7 B7 五、發明説明（7 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 化處理後之沃斯田體結晶粒安定地微細化而提昇延韋刃性 者。但’即便添加〇 · 5 %以上’其效果亦將飽和，且延韋刃性 亦將反而降低，故使其上限為0.5%。

Mo係可有效抗蝕而可視實際需要添加〇·2%以上者。 但’即便添加超過3 · 0 %，其效果亦將飽和，且彈性模數亦 將反而降低’故使其上限為3 ·0%。尤其，以2.0%以下為佳。

Cu宜視需要而降低添加量至o s%以下，以抑制沃斯田 體組織之加工硬化並減低冷拉線加工後之鋼線強度。 P係可降低延韌性之元素，故宜視需要而降低添加量 至0.02%以下。 .、可| 其次，就冷拉線加工後之鋼線強度及加工誘致麻田散 體量加以說明。 當冷拉線加工後之鋼線之拉伸強度未滿17〇〇N/mm2 時，由於基本上延韌性高，故本發明之效果將不明顯。相 對於此，若冷拉線加工後之鋼線為拉伸強度17〇〇1^瓜爪2以 上之高強度線材’則由於延韌性將降低，故結晶粒微細化 及奥氏體形變等本發明之效果將較為明顯。因此，宜將冷 拉線加工後之鋼線之拉伸強度限定於17⑼N/mm2以上。尤 其，以1900N/mm2以上為佳，仞卜u戸乂古— 勹住彳一上限值宜限制於2800 N/mm2 〇 又，若冷拉線加工後之鋼線之加工誘致麻田散體量未 滿20〇/〇，一般之冷拉線加工後之鋼線之拉伸強度將不滿 17〇〇N/mm2,而使本發明之高延韌性之效果不明顯同時 亦降低剛性係數。因此，加卫誘致麻讀體量宜為2〇%以 -10- 1246538 A7 ---------B7_ 五、發明説明（8 ) 上。另’冷拉線加工後之加工誘致麻田散體量若超過8〇〇/〇， 業經奥氏體形變之強韌之麻田散體量本身則將減少，而降 低延韌性。因此，宜使其上限為8〇%。尤其，為使奥氏體 形變所致之強韌化與高剛性係數發揮至最大限度，宜使冷 拉線加工後之鋼線之加工誘致麻田散體量為4〇%〜7〇0/〇。 另，該加工誘致麻田散體量（體積百分比）之測定可由 諸如以直流磁化特性之測定裝置等測定所得之飽和磁束密 度求付。又’以間易之肥粒鐵量測定計（ferrite meter)等進 行測定時，則必須藉線徑進行修正。 以下，就本發明所規定之2C+N量（％)及（1)、（2)式加 以說明。 2C + N(%)係由C、N對冷拉線加工後之鋼線之拉伸強 度造成之影響之調查結果求得者。為確保冷拉線加工後之 鋼線之拉伸強度為1700N/mm2以上，而使2C + N為0.17(%) 以上。但，由於若超過0.32(%)則將使延韌性降低，故使其 上限為0.32(%)。尤其’由安定之高強度化（拉伸強度$ 1900N/mm2)與高延韌性之觀點而言，宜為〇·2〇(%)以上， 〇·30(%)以下。 其次，式（1)之Νι當量係由各元素對冷拉線加工後之鋼 線之延韌性造成之影響之調查結果求得者，可顯示對延韌 性有影響效果之元素及其影響度。

Ni 當量=Ni + 0.65Cr + 0·98Μ〇 + l.06Mn + 〇.35Si + 12.6(C+N).........(1)

Ni當量之值若超過24(%)，則由於冷拉線加工後之鋼 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、T. -11- 1246538 五、發明説明（9 ) 之加工誘致麻田散體量將減少，強度亦將降低而減低本發 明之效果，故使其為24(%)以下。另，若Ni當量之值未滿 2〇(%)，則由於冷拉線加工後之鋼線之業經奥氏體形變之麻 田散體量本身將減少而降低延韌性，故使其下限為2〇(%)。 尤其，為藉一般之冷拉線加工將奥氏體形變之強韌化發揮 至最大限度，宜使Ni當量為21(%)〜23(%)。 又’式（2)之GI(%)係由各元素對冷拉線加工後之剛性 係數造成之影響之調查結果求得者，可顯示對剛性係數有 影響效果之元素及其影響度。 GI(%)=16C+ 2Mn+ 9Ni- 3Cr+ 8M0+ 15N......(2) GI之值可視需要而設定為以下。由於ο〗之值若 超過30(%)，則冷拉線加工後之剛性係數將降低，故宜使其 上限為30(°/〇)。尤其，以25(%)以下為佳。 其次，就本發明之鋼線之製造程序之概要加以說明。 本發明之鋼線可藉以下①、②任一程序加以製造。 P對已凋整成所需之成分之鋼進行熱軋而予以製成 不锈鋼條，並於溶體化處理(亦包含幸匕製後之連續處理) 後’①藉最終處理之冷拉線加工加以製成鋼線，或，②當 ，終之鋼線直徑與不镑鋼條直徑相差甚大時，反覆進行工 次以上之冷拉線加卫、徐冷（溶體化處理）㈣該業經溶體 化處理之不锈鋼條製成粗線（股線⑽,，再對該粗線施 仃股線徐冷（溶體化處理），然後施行最終處理之冷拉線加 濟化:乂製成鋼線（最終產品）。上述—連串之程序中，溶 體化處理（包含股線徐冷）雖可於含有氫氣之環境、不含氮 量 0.88 l246538 五、發明說明（10 f之環境任—種内進行，但本發明中，如後述之說明，至 >最後之溶體化處理係於不含氫氣之環境令進行者，且於 特定之條件下進行最終處理之冷拉線加工。另’在此，溶 體化處理意指使碳化物形成@溶狀態。 、又本發明並於不含氫之環境中進行脫氯處理以作為 上述一連串之程序中之-程序，且於特定之條件下進行最 終處理之冷拉線加工。 其次，就冷拉線加工條件加以說明。 (3) 式係溶體化處理後之桿條或粗線之冷拉線加工 (4) 式係顯示其範圍者。 ^ =ln(A〇/A)......(3) A〇=冷拉線加工前之桿條或粗線之截面積 冷拉線加工後之鋼線之截面積 0.15 X (Νι 當量）一 2.28 $ ε $ 0.15 X (Ni 當量）一 (4) 在室溫下施行一般之冷拉線加工時，則使（3)式所規定 之冷拉線加工量ε之值限制於（4)式所規定之範圍内。若小 於（4)式之範圍，則冷拉線加工後之綱線之拉伸強度將降 低’且，剛性係數亦將降低。另，若大於（4)式之範圍，則 冷拉線加工後之鋼線之麻田散體量將增加，而使延章刃性降 低。因此，以（3)、（4)式限定溶體化處理後之冷拉線加工量。 其次’就桿條或粗線之溶體化處理（包含股線徐冷）及 脫氫處理條件加以說明。 如前所述，延韌性係顯示鋼線之氫含量之依賴性者。 丨本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） ‘！ -:%…： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、^τ— -13- 1246538 A7 "----------- B7 ---- 若於含有氫氣之還原氣體環境中進行溶體化處理，則因氫 2吸收’鋼將含有超過4ppm之氫，而使延韌性劣化。因此， 則述程序中至少最後之溶體化處理則於不含氳氣之Ar 孔、亂氣、大氣等環境中進行，以使鋼中之氫含量為 以下。尤其Ar氣等環境中，由於可防止表面氧化，故較為 適宜。 又，為使鋼中之氫量為4ppm以下，作為前述之一連串 転2中之一程4，舉例言<，可於對桿條進行ί容體化處理 之刖後、用以製造粗線之冷拉線加工所需之溶體化處理之 前後，或最終處理之冷拉線加工所需之溶體化處理之前後 等時機施行脫氫處理。即，若於含有2〇〇〜6〇〇。〇之氫氣之 壤境中施行脫氫處理，即可提昇延勃性。此時，若為· °c以下則其效果將不明顯，若超過60(rc則氧化積垢卜⑶卜） 將增厚而使製造性劣化。因此，宜於2〇〇〜6〇〇。匚之不含氫 乳之Ar氣、氮氣、大氣等環境中進行脫氫處理，而以 200〜400°C為佳。 其次，就桿條或粗線之冷拉線加工前之沃斯田體組織 之結晶粒徑加以說明。 若冷拉線加工前之桿條或粗線之沃斯由體組織之平均 結曰a粒徑超過30 // m，冷拉線加工後之鋼線之延韌性將降 低。因此，可視實際需要而藉諸如以平均5<t/s以上之冷卻 速度由950°C〜1150°C之溫度域急速冷卻至5〇〇它以下等， 而調整冷拉線加工前之桿條或粗線之溶體化處理條件，以 使沃斯田體組織之平均結晶粒徑為3〇//m以下。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規福7^2〗0X297公釐)" ' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可| 面 示 1246538 五、發明説明（12 ) 實施例 本發明特別將冷拉線加工後之鋼線之目標特性設定為 拉伸強度1700N/mm2以上、彈簧用鋼線之延韋刃性之重要因 數之扭力值為10次以上、彈簧用鋼線之彈性模數之重要因 數之剛性係數為63GPa以上。雖然彈性模數之重要因數亦 包括揚氏模數（Young’s modulus)，但本發明中以剛性係數 為其代表值而加以規定。 實施例之供試材係藉一般之不锈鋼線材之製造程序熔 融，並以高溫進行線材軋製（r〇d rolling)至0 5.5mm為止， 並於iooo°c時結束軋製而成者。所得之桿條則於約1〇5〇艺 之溫度下施行5min之熱處理（溶體化處理）再予以水冷卻 (water cooling)。然後，對部分施行脫氫處理，再進行中間 之冷拉線加工以製成粗線。其後，於鉸線爐中以沿氣環境 對該粗線進行1〇5〇。(；之溶體化處理後，再施行最終處理之 冷拉線加工而製成鋼線。 其次，調查該最終處理之冷拉線加工前（溶體化處理幻 之粗線之沃斯田體之平均結晶粒徑與最終處理之冷拉線加

工後之鋼線之氫量、加工誘致麻田散體量、拉伸強度、扭 力值、剛性係數。 X 冷拉線加工前之粗線沃斯田體平均結晶粒徑係以於 之硝酸溶液中對粗線之橫截面進行電解姓刻 (electrolytic etching)，然後藉圖像解析求出各結晶之截 積，再換算該面積而得之換算徑（句之1〇點之平均值表 :本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2】〇Χ297公楚）

•訂— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -15- 1246538 五、發明説明（13 ) 者。 氫量係由冷拉線加工後之鋼線取得試樣，並藉惰性氣 體溶融-熱傳導測定法而測定者。 冷拉線加工後之鋼線之加工誘致麻田散體量則係以直 流式之BH示蹤器（tracer)測定飽和磁化而求出者。 冷拉線加工後之鋼線之拉伸強度係藉：18 Ζ224ι之拉 伸試驗而測定者。 冷拉線加工後之鋼線之扭力值係進行扭力試驗 (torsion test)而以斷裂前之扭轉次數進行評價者。 冷拉線加工後之鋼線之剛性係數則係藉扭擺（t〇rsi〇n pendulum)法而測定者。 首先，就本發明之基本成分之效果加以敍述。供試材 係於對已於高溫下施行線材軋製與溶體化處王里後之桿條施 行中間之冷拉線加工至03 4mm而製成粗線後，接著於Ar 環境下施行溶體化處理，然後，施行最終處理之冷拉線加 工至0 1.6mm而製成鋼線者。實施例之基本成分與鋼線之 特性則顯示於表1。 本發明例胤1~版19與比較例]^〇.2〇〜版32係調查基 體之成分 C、Si、Mn、p、s、Ni、Cr、M。、Cu、〇、_ 鋼線之各特性所造成之影響者。 本發明例中’所有鋼線之拉伸強度皆為1700N/mm2以 上’扭力值為10次以上，剛性係數為63GPa以上，強度高 且扭力值、彈性模數皆優良。又，由本發明之與胸·丄9 之比較則可知，藉減少p即可提高扭力值。 1246538 A7 B7 五、發明説明（14 ) 然而，比較例Ν〇·20中，C量低，扭力值與彈性模數貝] 不低，但由於強度較低，故本發明之效果並不明確。 ---------%…： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 比較例Νο·21中，C量高而扭力值較差。 比較例Νο·21中，由於Ν量高且產生了氣孔等材料缺 陷，故扭力值較差。 比較例No.23中，Si量高而扭力值較差。 比較例Νο·24中，Μη量高而扭力值較差。 比較例Νο.25中，Ni量高而加工誘致麻田散體量低，剛 性係數較差。 比較例Νο·26中，Ni量低而加工誘致麻田散體量高，扭 力值較差。 比較例No.27中，Cr量低而加工誘致麻田散體量高，扭 力值較差。 比較例No·2 8中’不僅Cr量高而扭力值較差，加工誘致 麻田散體量亦較低，而剛性係數亦較差。 -% 比較例Νο·29中，Mo量高而剛性係數較差。 比較例Νο·30中，Cu量高而拉伸強度低，故本發明之 高扭力值之效果不明確，且加工誘致麻田散體量較低，剛 性係數亦較差。 比較例Νο·31、No.32中，〇量及s量皆高，扭力值則較 差。 其次’就本發明之結晶粒微細化與結晶粒微細化元素 添加之效果加以敍述。供試材係於對已於高溫下施行線材 軋製與溶體化處理後之桿條施行中間之冷拉線加工至0 巧4本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） -17- 1246538 A7 厂____B7 五、發明説明（15 ) 3 ·4mm而製成粗線後’接者在Ar環境下施行溶體化處理。 然後，對該粗線施行最終處理之冷拉線加工至0 l.6mm而 製成鋼線者。實施例之基本成分與鋼線之特性則顯示於表 2 〇 本發明例Νο·33〜Νο·44與比較例Νο·45、Νο.46係調查結 晶粒微細化與結晶粒微細化元素之添加對鋼線之扭力值造 成之效果者。 本發明例Νο.34〜Νο·44中，為進行結晶粒微細化而添加 了 Al、Nb、Ti、Zr、Ta、W、V，平均粒徑則約為 1〇// m， 與本發明例No_33相比，扭力值已明顯提高。結晶粒微細化 之高扭力值之效果十分明顯。進而，即便比較表2之本發明 例Νο.34〜No.44(Ni當量皆為21.7〜22.1%)中拉伸強度為 2000N/mm以上之Νο·35、36、38、44之扭力值（各為29次、 25次、32次、25次），以及表1之未添加結晶粒微細化元素 之本發明例No. 1〜No· 19中Ni當量為21.7〜22.1%且拉伸強度 為2000N/mm2以上之Νο·3、11、12、18之扭力值（各為13次、 13次、11次、13次），結晶粒微細化元素之添加效果亦極為 明顯。 然而，比較例Νο.45、Νο·46中，則由於A1&Nb添加過 多，反而使扭力值降低。 其次’就本發明之降氫量效果及用於減少氫之製造方 法之效果加以敍述。實施例之製造條件與特性已顯示於表 3。供試材則係於以高溫對表1之鋼種a進行線材軋製並進 行溶體化處理後，以表3中之條件對該桿條之一部分施行脫 4y本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-18- 1246538 β ； Η· A7 £7____ 五、發明説明（16 ) 氣處理而成者。其次，施行中間之冷拉線加工至0 3.4mm 而製成粗線，接著以表3中之各環境氣體條件施行股線徐冷 (溶體化處理），然後，對該粗線施行最終處理之冷拉線加 工至φ 1.6mm而製成鋼線。 本發明例Νο·47〜Νο·55與比較例Νο·56、Νο.57係調查結 曰曰粒微細化與結晶粒微細化元素之添加對鋼線之扭力值所 造成之效果者。 本發明例Νο·47〜Νο·55中，由於氫量低故扭力值較高。 尤其，本發明例No.50〜Νο.55由於施行脫氫處理而更為降低 氫里’故扭力值更為提雨。因氫減少而致高扭力值化之效 果十分明顯。 然而’比較例Νο·56、Νο·57由於在含有氫氣之環境中 徐冷（annealing)而材料中之氫量較高，故扭力值較差。 其次’就本發明之冷拉線加工方法之效果加以敍述。 實施例之冷拉線條件與特性已顯示於表4。供試材則係於對 表2之鋼種AH、表1之鋼種I及鋼種l以高溫施行線材軋製並 進行溶體化處理後，對該桿條施行中間之冷拉線加工至必 3.4mm而製成粗線，接著於Ar環境氣體中施行股線徐冷（溶 體化處理），然後，對該粗線以表4中之冷拉線加工量施行 最終處理之冷拉線加工而製成鋼線者。又，表4中亦顯示了 可由（3)、（4)式計算之最佳冷拉線加工量之範圍。 本發明例>1〇.5 8〜>1〇.66與比較例1^〇.67以〇.72係調查冷 拉線加工量對鋼線之拉伸強度、扭力值、剛性係數所造成 之效果者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、^τ— -19- 1246538 五 A7 B7 、發明説明（Π 本發明例No.58〜No.66由於冷拉線加工量適當，故拉伸 強度高，且，亦呈現較高扭力值與剛性係數。 然而，比較例心.67、如.69、如.71則由於冷拉線加工 量車父低’故不僅拉伸強度低，本發明之高扭力值之效果不 明確’且加工誘致麻田散體量亦較低，而剛性係數亦較差。 比較例Νο·68、Νο·70、No.72則由於冷拉線加工量過高 且加工誘致麻田散體量亦高，故扭力值較差。 由以上之實施例可知，本發明之高強度不锈鋼線明顯 在扭力值（延韌性）與剛性係數上表現極為優良。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-20- 1246538

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -*tr—

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國家標準（CNS) A4規格（21GX297公釐) 1246538 A7 B7 五、發明説明（19 ) 【表2】 CS： ^ ο-«> mmm CSD to MNMM 〇〇 (to l· wmmm CO C3D CO 丨 IS-: t?3! CO & ΙΟ tx? ao tja 卜 ao ht〇· I <£> 鐵〜 忠— cc? —* -TO 〇> csi： CO ^<k :議 LO cs> ：c〇 〇q| 丨切: rco. i〇 04 ur> 1 trs 澈1 总一 〇 〇 o 〇〇 C5V <N* 一 義 -Ο： -iSI:: I~ g «> 0¾ 〇 cr> 说 § M .史 <3 UT5 <a^ S o CO f- 丨I ：〇 i 〇 g 1^. s I ^ Φί 黎雜繁 Η茁麟 d? d> ur> ¢^3 «•Λ UD _: «Λ o CO tJT5 ο <si UT2I CD- g O UP5 o csd LO ΰ if o s ，o \ 1Λ : ao tn 〇> o s 脊·熒挺j s s o m o s !；:g： 1<D 丨綱 贫 雲 j 〇 o .Φ4 a :._»·"· :，_-<: sr> c4 1 ! ol cr» « ΟΛ c4 <T3 oo ；r-? :續 ! CSfc csi e4 csj c-S 〇4| csi cs* c4 o»： c>i 〇〇 oi ·«> c^Cl _ |_ «Mi 〇〇 T〇" :C> cs» Wm： !；：:ci>:i ；：csa:；; w' 差 :禱 *^T <» T〇〇* QO ：： ‘cr> QO cr> oo !·； 一 hsz . evi 〇d r：i*r^;; 03 <Ν» ~ ：p«3〇；；' _ 〇c —； 04 :：〇i： i,CS*； i o Cd o CNI 041 <5> C>3 ϊ>- o <r4 oa csi csr CSF ： 1 ^ «3 CO csa 5>ci CN3 <SP te CSI xs>： «ΝΙ c^> CNfc 〇» .::謂 <z> ¢^3 CS3 C=> CSS» c> 「w CM CSI wn» cs* c=> CS3I «〇 说 c> 容. s 〒二 go :.*_I_I 丨秦: 若 c> 妾 «ΝΙ C> 妾 <=i CSI 03 c» i3 丨轉 ^<3» <C> 'SS 〇> c> ^«c CO ci cr> <ci s ψ^Ο to ο ο c> c> c=> tc5 s <=5 s c> o c> jg cS :S S cS c> s c> :餐 <=5： § <S 〇 〇*> csi ο ο ο ο c> ci ^Ρ» § ο i <s urs §► <3 :茜 c5 CO 〇 o c> :内 CD M O CD s <=> s <d! tg cS csa s. c5 1Λ <=s *3 .一； <ζ> CSJ c> C^l c> <=? c> r«-»· cS 5 <N4 CM o5 5 i δ^ί 1 —· c5 〇 CO ο i WWMril o <〇 <NI o CO c> <Na ci <Sk c> o I ：r^·' i T"-* «ά _w cr> . __*4.. tym i Ί-—· 1 _ 〇ϋ ^4( i cci WMMlt 卜· «>- c— 〇> t>* οα ;«< «ΝΙ 1>- !>：: cO -c^k «Λ 却 S S O o "〇5Γ 1 ο ~ CSI s cS "arT i cs tr> cr> 〇 o ci 簿 ο ο c> I "oo" § o JO T3p· :鐵; <Tn| s ci § CZ? § czS: i <z5 CX. <rs «*<ι C3 «ο Ο c5 s <=> CS3I o :讀 «Ό o CD ：c« ο c5 CSI 〇 :s; .轉 s c5 容 cS CD c5 crs o; CD1 君· o 卜 40 ά| ^r '"<r1 *Λ ；r^| lijn'l ；：r^：: ur> ^D- kJO r-4 IX> to r^ cn a £>- CO <S <5- ❿ 〇〇 <=5 CO «5 c5- CO 〇· «> ：〇〇i CP Ο- ci 〇〇 Γ- C5 O- GO <T> C-> Oil ::.<=» :<φ. 〇! 5 c> s 〇! J2j s ¥ ·,φ\ Τ-» c> 〇 ：;C> ¥ c5 <s mm \ sau cs> --C： ^tc\ as: "i" ...sij 3丨 3 "s Ή cr> m _霾國圏國画画國國·· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、?τ— * :不屬於本發明範圍者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） -22- 1246538 A7 Β7 五、 發明説明（21 【表4】 〇〇

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Is Isl Isl % ψ < < < 氺：不屬於本發明範圍者。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） -24- 1246538 五、發明説明（22 ) 【產業上之利用可能性】 根據本發明之延拿刃性、剛性係數優良之高強度不铸鋼 線及其製造方法，藉限制沃斯田體類不锈鋼線之基體之基 本成分、淨度（氧、硫），並限定組織、強度與拉線加工^ 件而利用結晶粒微細化與奥氏體形變之強韋刃4匕之效果，即 可安定得到延韌性與剛性係數已明顯提昇之高強度不锈鋼 線。 (請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁} .、一-Τ— -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 第91109618號專利申請案申請專利範圍替換本 修正日期：94年9月23曰 1· 一種延韌性與剛性係數優良之高強度不銹鋼線，係含有占以下質 量百分比之各成分者，即，C:〇.〇3〜0.14%、Si:ai〜4()%、 Μη:0·1-5·0%、Ni:5.0〜9Ό%、Cr: 14·0〜19·0%、N:a⑻5〜〇 2〇%、 〇:〇.〇〇1〜o.oiQ/。、s: 0·0001〜0_012%，而，殘部係由Fe及不可避免 之不純物所構成，且，2C+N占0.17〜0.32%，下式⑴之邡當量(％) 之值為20〜24。HS4ppm， Nl 當量（％>=Ni+0.65Cr+0.98Mo+l .〇6Mn+〇.35Si+ 12.6(C+N).........(1) 〇 2·如申請專利範圍第1項之延韌性與剛性係數優良之高強度不誘鋼 線，更含有占以下質量百分比之下列A、B、C之任一種以上， 即 A:A卜Nb、Ti、Zr、Ta、W之任1種或2種以上各占:〇 01_0 3〇〇/0 B:V:0.1 〜0.5% C:M〇:0.2〜3.0%。 3·如申請專利範圍第1或2項之延韌性與剛性係數優良之高強度不 銹鋼線，該鋼線之下式(2)之GI(%)之值為30以下，即： GI(%)=16C+2Mn+9Ni - 3Cr+8Mo+HN......(2) 〇 4· 一種延韌性與剛性係數優良之高強度不銹鋼線之製造方法，係於 熱軋下述之鋼，即，含有占以下質量百分比之各成分 C:0.03〜0.14%、5ι:0·1-4·0%、Μη: 0.1 〜5.〇〇/0、Ni:5.0-9.0%、 Cr:14.0〜19.0%、N: 0.005〜0.20%、〇:〇·〇〇[〇 〇1%、5:〇 〇〇〇1_〇 〇12% 本紙永尺度適用中國國表標準（C_NJS ) A4*規格（2 I 〇 X 297公楚·） 1246538 xs B8 C8 D8 — . 一 __________ _ 六、申請專利範圍 而殘部由Fe及不可避免之不純物所構成，且2C+N占0·17〜0·32%， 下式(1)之Ni當量(％)之值為20_24之鋼，而形成桿條並予以熔體化 處理後，或’對該桿條進行1次以上之熔體化處理及冷扯線加工而 製成粗線後，施行最終處理之冷拉線加工而製造鋼線之一連串程序 中’於不含氫氣之環境中進行至少最後之熔體化處理，而使鋼中之 Η降至4ppm以下，並進行最終處理之冷拉線加工以使式(3)所示之 冷拉線加工量：ε限於式(4)之範圍内者，該熔體化處理係為使碳 化物形成固炫狀態之處理， Ni 當量 (%)=Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.06Mn+0.35Si+ 12.6(C+N).........⑴ ε =ln(AO/A).........(3) 但，A0=冷拉線加工前之桿條或粗線之截面積 A=冷拉線加工後之鋼線之截面積 0.15 x(Ni 當量)-2.28^ ε $〇·15 x(Ni 當量)—0.88.........(4)。 5. —種延初性與剛性係數優良之局強度不錢鋼線之製造方法，係於 熱軋下述之鋼，即，含有占以下質量百分比之各成分 C:0.03-0_14%、5i:0.1 〜4.0%、Mn: 0.1-5.0%、Ni:5.0〜9.0%、 Cr:14.0〜19·0%、Ν: 0·005-0·20%、〇:0·001·〜0.〇l%、s:〇.〇〇〇l〜0.012% 且2C+N占0.17〜0.32%，式⑴之Ni當量(％)之值為20〜24，殘部 由Fe及不可避免之不純物構成之鋼，而形成桿條並予以熔體化處 理後，或，對該桿條進行1次以上之熔體化處理及冷拉線加工而 製成粗線後’施行最終處理之冷拉線加工而製造鋼線之一連串程 序中之一程序中，於不含氫氣之200T：〜600。(：之環境中施行脫 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公發） 1246538 s A (S B8 C8 ____ D8 六、申請專利範圍 氫處理，而使鋼中之Η降至4ppm以下，並進行最終處理之冷拉線 加工以使式(3)所示之(冷間）拉線加工量·· ε限於式(句之範圍内 者，另，該熔體化處理係為使碳化物形成固熔狀態之處理， Nd#=Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.06Mn+0.35Si+12.6(C+N).........⑴ ε =ln(AO/A).........(3) 但，A0=冷拉線加工前之桿條或粗線之截面積 A=冷拉線加工後之鋼線之截面積 0.15 X (Ni 當量)—2·28$ ε $0.15 X (Ni 當量)一〇·88....... .(4)。 6·如申請專利範圍第4或5項之延韌性與剛性係數優良之高強度不 銹鋼線之製造方法，其中前述鋼、桿條或粗線更含有占以下質量 百分比之下列A、B、C之任一種以上，即： A:A卜Nb、Ti、Zr、Ta、W之任1種或2種以上各占:〇 〇1〜〇 3〇% B:V:0.1 〜〇_5% C:Mo:0.2〜3.0%。 7.如申請專利範圍第4或5項之延韌性與剛性係數優良之高強度不 銹鋼線之製造方法，其中前述桿條或粗線之冷拉線加工前之沃斯 田體平均結晶粒徑為30μm以下。 8·如申請專利範圍第4或5項之延韌性與剛性係數優良之高強度不 銹鋼線之製造方法，其中前述鋼、桿條或粗線更含有占以下質量 百分比之下列A、Β、C之任一種以上，即· A:A卜Nb、Ti、Zr、Ta、W之任i種或2種以上各占:〇 〇1〜〇 3〇% B:V:0.1 〜0.5% C：Mo：〇.2^3.0% 準（CM S ) A4規格⑵ Ο X 297^¾ ---—------------- S 8 8 8 Λ c： c D 1246538 六、申請專利範圍 且，前述桿條或粗線之冷拉線加工前之沃斯田體平均結晶粗徑為 30//m以下。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（21 ΟΧ 297公釐）