(57)【要約】【課題】Ｃｒの含有量が高い組成であっても、球状化焼鈍後の変形抵抗の低減と延性の向上が達成できる線材及び鋼線を提供する。【解決手段】成分組成が所内の範囲内であり、Ｃ断面におけるベイナイト、マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が９８％以上、フェライトの面積率が５％未満、及びマルテンサイトの面積率が０％超、かつ１０×Ｆ１−１５％以上２１×Ｆ１−２０％以下を満たし、Ｌ断面におけるベイナイトブロックの平均円相当径が１５μｍ以下、かつ、線材の直径をＤとした場合に、表面から０．２５Ｄ部よりも表層部におけるベイナイトブロックの平均円相当径が小さく、引張強さが１０００×Ｆ２＋２００ＭＰａ以上１３００×Ｆ２＋１９０ＭＰａ以下である線材、及び当該線材を伸線加工した鋼線。Ｆ１及びＦ２は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、及びＶの含有量によって算出される値である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分組成が、質量％で、
Ｃ  ：０．１０〜０．５０％、
Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｍｎ：０．２０〜１．００％、
Ｐ  ：０．０３０％以下、
Ｓ  ：０．０５０％以下、
Ｃｒ：０．８５〜１．５０％、
Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、
Ｎ  ：０．００１０〜０．０２００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
線材に含まれるＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、及びＶのそれぞれの質量％による含有量を（Ｃ％）、（Ｓｉ％）、（Ｍｎ％）、（Ｃｒ％）、（Ｃｕ％）、（Ｍｏ％）、及び（Ｖ％）で表し、Ｆ１及びＦ２をそれぞれ下記式で算出される値とした場合に、
Ｆ１が１．５０以上３．００以下であり、
金属組織が、少なくともベイナイト及びマルテンサイトを含み、前記線材の長手方向に垂直な断面で測定した前記ベイナイト、前記マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が９８％以上であって、前記フェライトの面積率が５％未満、及び前記マルテンサイトの面積率が０％超、かつ１０×Ｆ１−１５％以上２１×Ｆ１−２０％以下を満たし、
前記線材の中心軸を含み、長手方向に平行な断面で測定したベイナイトブロックの平均円相当径が１５μｍ以下であり、かつ、前記線材の直径をＤとした場合に、（表層部におけるベイナイトブロックの平均円相当径／表面から０．２５Ｄ部の深さにおけるベイナイトブロックの平均円相当径）が１．００未満であり、
引張強さが、１０００×Ｆ２＋２００ＭＰａ以上１３００×Ｆ２＋１９０ＭＰａ以下である、線材。
Ｆ１＝（Ｍｎ％）＋１．２（Ｃｒ％）＋１．２（Ｃｕ％）＋０．８（Ｍｏ％）
Ｆ２＝（Ｃ％）＋０．１４×（Ｓｉ％）＋０．２０×（Ｍｎ％）＋０．１１×（Ｃｒ％）＋０．５×（Ｍｏ％）＋１．５４×（Ｖ％）
【請求項２】
前記成分組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｂ  ：０．００５０％以下、
Ｍｏ：０．３０％以下、
Ｎｉ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下、
Ｖ  ：０．３０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び
Ｚｒ：０．００５０％以下
からなる群より選ばれる１種又は２種以上を満たす請求項１に記載の線材。
【請求項３】
成分組成が、質量％で、
Ｃ  ：０．１０〜０．５０％、
Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｍｎ：０．２０〜１．００％、
Ｐ  ：０．０３０％以下、
Ｓ  ：０．０５０％以下、
Ｃｒ：０．８５〜１．５０％、
Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、
Ｎ  ：０．００１０〜０．０２００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
鋼線に含まれるＭｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、及びＭｏのそれぞれの質量％による含有量を（Ｍｎ％）、（Ｃｒ％）、（Ｃｕ％）、及び（Ｍｏ％）で表し、Ｆ１を下記の式で算出される値とした場合に、Ｆ１が１．５０以上３．００以下であり、
金属組織が、少なくともベイナイト及びマルテンサイトを含み、前記鋼線の長手方向に垂直な断面で測定した前記ベイナイト、前記マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が９８％以上であって、前記フェライトの面積率が５％未満、及び前記マルテンサイトの面積率が０％超、かつ１０×Ｆ１−１５％以上２１×Ｆ１−２０％以下を満たし、
前記鋼線の中心軸を含み、長手方向に平行な断面で測定したベイナイトブロックの平均円相当径が１５μｍ以下であり、前記ベイナイトブロックの平均アスペクト比が１．００超１．３０未満である、鋼線。
Ｆ１＝（Ｍｎ％）＋１．２（Ｃｒ％）＋１．２（Ｃｕ％）＋０．８（Ｍｏ％）
【請求項４】
前記成分組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｂ  ：０．００５０％以下、
Ｍｏ：０．３０％以下、
Ｎｉ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下、
Ｖ  ：０．３０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び
Ｚｒ：０．００５０％以下、
からなる群より選ばれる１種又は２種以上を満たす請求項３に記載の鋼線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、線材及び鋼線に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷間鍛造は成品の寸法精度や生産性が優れることから、鋼製のボルト、ねじ、ナット等の機械部品の成形に際して、従来から行われていた熱間鍛造からの切り替えが拡大している。
また、ボルトやナットなどの部品は構造用途に用いられることが多く、このためＣ、Ｍｎ、Ｃｒなどの合金元素を添加して強度を付与している。しかし、合金元素含有量が増大すると鋼材の変形抵抗が高くなること、延性が低くなることなどから、冷間鍛造の際に金型負荷が増大し金型の摩耗や損傷が発生することや、成形部品に加工割れが発生する場合がある。
【０００３】
また、近年は部品製造コストの低減や部品の高機能化を目的として部品形状が複雑化している。このため、冷間鍛造に用いる鋼材には軟質であるとともに、極めて高い延性が要求され、従来から、熱間圧延材を球状化焼鈍などの熱処理により軟質化して、加工性を向上させることが行われている。冷間鍛造用鋼の加工性には、金型負荷に影響する変形抵抗と、加工割れの発生に影響する延性があり、各用途により求められる特性が異なり、これらの両方、あるいは一方が求められる。
【０００４】
球状化焼鈍は、セメンタイトを球状にして加工性を向上させる処理であり、冷間鍛造用鋼の軟質化処理として広く行われている。球状化焼鈍では、約２０時間程度の熱処理時間を要することから、近年では部品の生産性及びコストを改善するために、処理時間の短縮、焼鈍温度の低減、あるいは焼鈍省略の要求が高くなっている。
また、機械構造用鋼では、機械部品として必要な強度を確保するため、ＣｒやＭｏなどの合金元素を添加する場合がある。これらの合金元素を鋼に添加すると、セメンタイトの球状化が遅延し、焼鈍後の軟質化が不十分で、強度が高く、延性が低下することがある。その結果、冷間鍛造性が劣化する。このため、これらの合金元素を鋼に添加した場合には、冷間鍛造性を改善するため、球状化焼鈍を２回以上行うなどの方法が行われている。
【０００５】
このような背景のもとで、鋼材の球状化焼鈍の短時間化や、球状化焼鈍後の冷間鍛造性を向上させる技術は、従来から種々の方法が提案されている。例えば、球状化焼鈍前に減面率が２０〜３０％の粗引き伸線を行ってセメンタイトの球状化を促進し鋼材を軟質化させる方法や、球状化焼鈍を複数回行い、鋼材を軟質化させる方法などは、従来から広く行われている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、球状化処理前の組織をベイナイト単相にする方法が開示されている。この方法は、球状化処理前の組織をベイナイト単相とすることによって、セメンタイトの球状化を促進し、短時間化を図ろうとするものである。
【０００７】
特許文献２には、初析フェライト分率が５〜３０面積％、残りの組織をベイナイト主体とし、かつベイナイト中のセメンタイトのラス間隔の平均値が０．３μｍ以上の球状化後の冷間鍛造性に優れた鋼線材・棒鋼が開示されている。
【０００８】
特許文献３には、熱間圧延線材のフェライト組織分率を３０面積％以上、ベイナイト組織とマルテンサイト組織との合計を残部の５０面積％以上とすることで、粗引き伸線後の球状化焼鈍を低温かつ短時間で処理可能にする方法が開示されている。
【０００９】
特許文献４には、肌焼き鋼の製造方法としてベイナイト体積分率を５０％以下に抑制したフェライト・パーライト組織からなる鋼材に対し、減面率２８％以上の伸線引き抜き加工を行った後に、球状化焼鈍を行う冷間鍛造用肌焼鋼の製造方法が開示されている。
【００１０】
特許文献５には、鋼材組織中の擬似パーライトとベイナイトとフェライトとの面積率を規定することで、球状化処理時間を短縮し、球状化処理後における鋼材の変形抵抗を低減する方法が開示されている。
【００１１】
特許文献６には、鋼線の組織中のパーライトと初析フェライトとベイナイトの体積率と引張強さを規定することで、低温焼鈍後の延性を高くすることができる鋼線が開示されている。
【００１２】
特許文献７には、Ｃの含有量を［Ｃ％］とするとき、体積％で７５×［Ｃ％］＋２５以上のベイナイトを含み、残部がフェライト及びパーライトの１つ以上である非調質機械部品用鋼線が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭６０−９８３２号公報
【特許文献２】特開２００１−８９８３０号公報
【特許文献３】特開２００６−３７１５９号公報
【特許文献４】特開２００６−１２４７７４号公報
【特許文献５】特開２００６−２２５７０１号公報
【特許文献６】国際公開第２０１１／０６２０１２号
【特許文献７】国際公開第２０１６／１２１８２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の冷間鍛造用鋼線は、Ｃｒの含有量が高くなると、焼鈍後に十分にセメンタイトが球状化せず、変形抵抗が高く、加工割れが発生しやすい。
【００１５】
そこで、本開示は、Ｃｒの含有量が高い組成であっても、球状化焼鈍後の変形抵抗の低減と延性の向上が達成できる線材及び鋼線を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題は、以下の手段により解決される。
＜１＞  成分組成が、質量％で、
Ｃ  ：０．１０〜０．５０％、
Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｍｎ：０．２０〜１．００％、
Ｐ  ：０．０３０％以下、
Ｓ  ：０．０５０％以下、
Ｃｒ：０．８５〜１．５０％、
Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、
Ｎ  ：０．００１０〜０．０２００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
線材に含まれるＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、及びＶのそれぞれの質量％による含有量を（Ｃ％）、（Ｓｉ％）、（Ｍｎ％）、（Ｃｒ％）、（Ｃｕ％）、（Ｍｏ％）、及び（Ｖ％）で表し、Ｆ１及びＦ２をそれぞれ下記式で算出される値とした場合に、
Ｆ１が１．５０以上３．００以下であり、
金属組織が、少なくともベイナイト及びマルテンサイトを含み、前記線材の長手方向に垂直な断面で測定した前記ベイナイト、前記マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が９８％以上であって、前記フェライトの面積率が５％未満、及び前記マルテンサイトの面積率が０％超、かつ１０×Ｆ１−１５％以上２１×Ｆ１−２０％以下を満たし、
前記線材の中心軸を含み、長手方向に平行な断面で測定したベイナイトブロックの平均円相当径が１５μｍ以下であり、かつ、前記線材の直径をＤとした場合に、（表層部におけるベイナイトブロックの平均円相当径／表面から０．２５Ｄ部の深さにおけるベイナイトブロックの平均円相当径）が１．００未満であり、
引張強さが、１０００×Ｆ２＋２００ＭＰａ以上１３００×Ｆ２＋１９０ＭＰａ以下である、線材。
Ｆ１＝（Ｍｎ％）＋１．２（Ｃｒ％）＋１．２（Ｃｕ％）＋０．８（Ｍｏ％）
Ｆ２＝（Ｃ％）＋０．１４×（Ｓｉ％）＋０．２０×（Ｍｎ％）＋０．１１×（Ｃｒ％）＋０．５×（Ｍｏ％）＋１．５４×（Ｖ％）
＜２＞  前記成分組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｂ  ：０．００５０％以下、
Ｍｏ：０．３０％以下、
Ｎｉ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下、
Ｖ  ：０．３０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び
Ｚｒ：０．００５０％以下
からなる群より選ばれる１種又は２種以上を満たす＜１＞に記載の線材。
＜３＞  成分組成が、質量％で、
Ｃ  ：０．１０〜０．５０％、
Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｍｎ：０．２０〜１．００％、
Ｐ  ：０．０３０％以下、
Ｓ  ：０．０５０％以下、
Ｃｒ：０．８５〜１．５０％、
Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、
Ｎ  ：０．００１０〜０．０２００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
鋼線に含まれるＭｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、及びＭｏのそれぞれの質量％による含有量を（Ｍｎ％）、（Ｃｒ％）、（Ｃｕ％）、及び（Ｍｏ％）で表し、Ｆ１を下記の式で算出される値とした場合に、Ｆ１が１．５０以上３．００以下であり、
金属組織が、少なくともベイナイト及びマルテンサイトを含み、前記鋼線の長手方向に垂直な断面で測定した前記ベイナイト、前記マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が９８％以上であって、前記フェライトの面積率が５％未満、及び前記マルテンサイトの面積率が０％超、かつ１０×Ｆ１−１５％以上２１×Ｆ１−２０％以下を満たし、
前記鋼線の中心軸を含み、長手方向に平行な断面で測定したベイナイトブロックの平均円相当径が１５μｍ以下であり、前記ベイナイトブロックの平均アスペクト比が１．００超１．３０未満である、鋼線。
Ｆ１＝（Ｍｎ％）＋１．２（Ｃｒ％）＋１．２（Ｃｕ％）＋０．８（Ｍｏ％）
＜４＞  前記成分組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｂ  ：０．００５０％以下、
Ｍｏ：０．３０％以下、
Ｎｉ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下、
Ｖ  ：０．３０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００５０％以下、及び
Ｚｒ：０．００５０％以下、
からなる群より選ばれる１種又は２種以上を満たす＜３＞に記載の鋼線。
【発明の効果】
【００１７】
本開示によれば、Ｃｒの含有量が高い組成であっても、球状化焼鈍後の変形抵抗の低減と延性の向上が達成できる線材及び鋼線が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ベイナイトブロックの測定位置を示す
【図２】試験番号６の線材の表層から０．２５Ｄ深さの位置をピクラールでエッチングした組織を示すＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本開示の一例である実施形態について説明する。
本開示に係る線材及び鋼線は、特に、焼鈍後に軟質、かつ高延性とすることが可能な線材と鋼線に関し、例えば、冷間鍛造や転造などで成形されるボルト、ねじ、ナット等の機械部品の素材として好適に用いられる焼鈍用線材と、その線材を伸線加工した鋼線に関する。尚、本開示で対象とする線材は、熱間圧延棒鋼をコイル状に巻いた「バーインコイル」も含む。
【００２０】
本開示において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、「〜」の前後に記載される数値に「超」または「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値または上限値として含まない範囲を意味する。
また、成分組成の元素の含有量は、元素量（例えば、Ｃ量、Ｓｉ量等）と表記する場合がある。
また、成分組成の元素の含有量について、「％」は「質量％」を意味する。
また、成分組成の元素の含有量について「０〜」と記載している場合は、その元素を含まなくてもよいことを意味する。
また、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
また、線材又は鋼線の「表面」とは「外周面」を意味する。
また、「Ｌ断面」とは、線材又は鋼線の中心軸を含み、長手方向（つまり圧延方向、または伸線方向）と平行な断面を意味する。
また、「Ｃ断面」とは、線材又は鋼線の長手方向に垂直な断面を意味する。
また、「中心軸」とは、線材又は鋼線の長手方向に垂直な断面の中心点を通り、長手方向（軸方向）に延びる仮想線を示す。
また、「数値ＸＤ」との表記は、線材又は鋼線の直径をＤとしたとき、表面から、中心軸に向かって（径方向に向かって）、直径ＤのＸ倍の深さの位置を示す。例えば、「０．２５Ｄ」は、直径Ｄの０．２５倍の深さの位置を示す。
【００２１】
本開示に係る線材及び鋼線は、所定の成分組成を有し、線材は下記（１）及び（３）を、鋼線は（１）及び（２）をそれぞれ満たす金属組織を有し、さらに線材は下記（４）の引張強さを満たす。
（１）線材及び鋼線の金属組織が、少なくともベイナイトとマルテンサイトを含み、Ｃ断面で測定した９８面積％以上が、ベイナイトと、面積％が１０×Ｆ１−１５％以上２１×Ｆ１−２０％以下のマルテンサイトと、面積％が５％未満で含むことができるフェライトと、から構成される。ここでＦ１は、質量％でのＭｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏの含有量の値をそれぞれ（Ｍｎ％）、（Ｃｒ％）、（Ｃｕ％）、（Ｍｏ％）とするとき、Ｆ１＝（Ｍｎ％）＋１．２（Ｃｒ％）＋１．２（Ｃｕ％）＋０．８（Ｍｏ％）で表される値である。なお、線材及び鋼線の成分組成は、Ｆ１が１．５０以上３．００以下を満たす範囲とする。
（２）鋼線のＬ断面で測定したベイナイトのブロック粒の平均円相当径が１５μｍ以下であり、ベイナイトブロックの平均アスペクト比が１．００超１．３０未満である。
（３）線材のＬ断面で測定したベイナイトブロックの平均円相当径が１５μｍ以下であり、かつ、線材の直径をＤとしたとき、（表層部のベイナイトブロックの平均円相当径／０．２５Ｄ部の深さにおけるベイナイトブロックの平均円相当径）が１．００未満である。
（４）線材の引張強さが、１０００×Ｆ２＋２００ＭＰａ以上、１３００×Ｆ２＋１９０ＭＰａ以下である。ここでＦ２は、線材に含まれる質量％でのＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｖの含有量の値をそれぞれ（Ｃ％）、（Ｓｉ％）、（Ｍｎ％）、（Ｃｒ％）、（Ｍｏ％）、（Ｖ％）とするとき、Ｆ２＝（Ｃ％）＋０．１４×（Ｓｉ％）＋０．２０×（Ｍｎ％）＋０．１１×（Ｃｒ％）＋０．５×（Ｍｏ％）＋１．５４×（Ｖ％）である。
【００２２】
本開示に係る線材、鋼線は、上記構成により、球状化焼鈍時間の短縮が可能で、焼鈍後は冷間鍛造性に優れた鋼線となる。本開示に係る線材、鋼線は、次の知見により見出された。
焼鈍後の鋼線の冷間鍛造性を向上させるためには、変形抵抗を低くして、延性を高くすることが有効である。焼鈍後の鋼線の変形抵抗を低くして、かつ延性を高くするためには、焼鈍後の鋼線の組織を、フェライト粒径を粗粒にし、球状炭化物のサイズを微細にすればよい。しかし、Ｃｒの含有量が高い鋼では、セメンタイトの球状化が遅延するため、セメンタイトが球状になりにくく、フェライト粒径を粗粒にすることが困難である。また、従来技術では、セメンタイトを微細にすると、フェライトの成長が抑制されることから、フェライト粒が細粒となり、低い変形抵抗を達成することが困難である。
しかし、本発明者らは、線材の製造方法と組織を改良することで、Ｃｒを０．８５％以上含有する鋼でも、焼鈍後のフェライト粒の粗粒化とセメンタイトの微細化を両立し、変形抵抗の低減と延性の向上を同時に達成することを見出した。
【００２３】
本発明者らは、０．８５％以上のＣｒを含有する鋼を用いて、球状化焼鈍後の変形抵抗と延性に及ぼす球状化焼鈍前の線材の金属組織の影響を検討した。Ｃｒを０．８５％以上含有する線材では、初析フェライトとパーライトを抑制し、ベイナイトを主体としてマルテンサイトを含む組織とすることで、球状化焼鈍後の延性が高くなるとの知見を得た。この理由は以下のように推定することができる。
炭素含有量が０．５０％以下の亜共析鋼を用いて、通常の方法で熱間圧延して冷却して製造した線材の組織は、フェライトとパーライトの混合組織となる。このような混合組織では、鋼中の炭素はパーライト部に偏在するため、球状化焼鈍後に炭化物は、焼鈍前にパーライトであった部分に偏在し、延性が低下する。線材の組織を、フェライトを抑制したベイナイト組織やマルテンサイト組織にすると、鋼中の炭素は均一に分布するため、球状化焼鈍後に炭化物が均一に分散し、延性が向上する。マルテンサイトは球状化焼鈍後の炭化物を微細にするため、延性の向上に有効であるが、一方で、焼鈍後のフェライト粒径を細粒にするため変形抵抗を増大させる。このため、球状化焼鈍後の鋼線の延性を向上させ、かつ変形抵抗を低減させるためには、線材の組織をベイナイトとマルテンサイトの混合組織とすることが有効である。
さらに、線材の引張強さを１０００×Ｆ２＋２００ＭＰａ以上、１３００×Ｆ２＋１９０ＭＰａ以下にすることで球状化焼鈍後の強度が低下し、優れた冷間鍛造性が得られるとの知見を得た。
【００２４】
また、上記の特徴をもつ線材に、総減面率が２０〜５０％となる伸線加工などでひずみを付与し、その後、Ａｃ１以下の温度で球状化焼鈍を行うことで、従来技術では困難であったＣｒを０．８５〜１．５０％、Ｃを０．１０〜０．５０％含有する鋼において、フェライト粒が粗粒であり、炭化物が微細で、かつ、炭化物のアスペクト比が小さい組織が得られ、変形抵抗の低減と、延性の向上を達成できることを見出した。
【００２５】
［成分組成］
本開示に係る線材及び鋼線の成分組成（鋼成分）は、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．５０％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：０．２０〜１．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ｃｒ：０．８５〜１．５０％、Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、Ｎ：０．００１０〜０．０２００％、並びに、残部：Ｆｅ及び不純物である。また、本開示に係る線材及び鋼線は、Ｆｅの一部に代えて、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｂ：０．００５０％以下、Ｍｏ：０．３０％以下、Ｎｉ：０．３０％以下、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｖ：０．３０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、および、Ｚｒ：０．００５０％以下の１種又は２種以上を含んでもよい。つまり、Ｔｉ、Ｂ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｍｇ、および、Ｚｒは任意元素であり、これらの元素は、本開示に係る線材及び鋼線に含有されなくてもよいが、含有される場合は、上記範囲内とする。
以下、本開示に係る線材及び鋼線に含まれる各元素量を上記範囲に限定した理由を説明する。
【００２６】
Ｃ：０．１０〜０．５０％
Ｃは、機械部品としての強度を確保するため添加する。Ｃ量が０．１０％未満では機械部品としての必要な強度を確保することが困難である。一方、Ｃ量が０．５０％を越えると延性、靱性、および冷間鍛造性が劣化する。そのため、Ｃ量は、０．１０〜０．５０％とした。高強度と延性、靱性、冷間加工性を両立する好ましいＣ量の範囲は、０．１５〜０．４８％である。
【００２７】
Ｓｉ：０．０１〜０．５０％
Ｓｉは、脱酸元素として機能するとともに、焼入れ性を付与し、焼戻し軟化抵抗を向上させて、機械部品に必要な強度を付与するのに有効な元素である。Ｓｉ量が０．０１％未満ではこれらの効果が不十分である。Ｓｉ量が０．５０％を越えると、機械部品の延性、靱性が劣化するとともに、鋼線の変形抵抗を上昇させて冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Ｓｉ量は、０．０１〜０．５０％とした。好ましいＳｉ量の範囲は０．０３〜０．３５％である。より好ましいＳｉ量の範囲は０．０５〜０．３０％である。
【００２８】
Ｍｎ：０．２０〜１．００％
Ｍｎは、焼入れ性を付与し、機械部品に必要な強度を付与するのに必要な元素である。Ｍｎ量が０．２０％未満では効果が不十分である。Ｍｎ量が１．００％を越えると、機械部品の靱性が劣化するとともに、鋼線の変形抵抗が上昇し冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Ｍｎ量は、０．２０〜１．００％とした。好ましいＭｎ量の範囲は０．２５〜０．９０％である。より好ましいＭｎの範囲は０．３０〜０．８５％である。
【００２９】
Ｐ：０．０３０％以下
Ｐは、不純物として線材及び鋼線に含有される。Ｐは焼入れ焼戻し後の機械部品の結晶粒界に偏析し、靱性を劣化させるため低減することが望ましい。このため、Ｐ量の上限は、０．０３０％とした。好ましいＰ量の上限は、０．０２０％である。より好ましいＰ量の上限は０．０１５％以下である。なお、Ｐ量の下限は、０％（つまり含まないこと）がよいが、脱Ｐコストを低減する観点から、０％超え（又は０．０００１％以上）であってもよい。
【００３０】
Ｓ：０．０５０％以下
Ｓは、ＭｎＳ等の硫化物として線材及び鋼線に含有される。これらの硫化物は鋼線の被削性を向上させる。Ｓ量が０．０５０％を超えると鋼線の冷間鍛造性を劣化させるとともに、焼入れ焼戻し後の機械部品の靱性を劣化させる。このため、Ｓ量の上限は０．０５０％とした。好ましいＳ量の上限は、０．０３０％である。より好ましいＳ量の上限は、０．０１０％である。なお、Ｓ量の下限は、脱Ｓコストを低減する観点から、０％超え（又は０．００１％以上）であってもよい。
【００３１】
Ｃｒ：０．８５〜１．５０％
Ｃｒは、焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与するのに必要な元素である。さらに、Ｃｒを含有することにより、焼鈍後の炭化物の形状が球状になり、冷間加工性を向上させる。Ｃｒ量が０．８５％未満では効果が不十分である。Ｃｒ量が１．５０％を超えると、炭化物の球状化時間が長時間となり、製造コストを増加させるとともに、鋼線の変形抵抗が上昇し冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Ｃｒ量は、０．８５〜１．５０％とした。好ましいＣｒ量の範囲は、０．８７〜１．４０％である。より好ましいＣｒ量の範囲は、０．９０〜１．３０％である。
【００３２】
Ａｌ：０．００１〜０．０８０％
Ａｌは、脱酸元素として機能するとともに、ＡｌＮを形成しオーステナイト結晶粒を細粒化し、機械部品の靱性を向上させる効果がある。また、固溶Ｎを固定して動的ひずみ時効を抑制し、変形抵抗を低減する効果がある。Ａｌ量が０．００１％未満ではこれらの効果が不十分である。Ａｌ量が０．０８０％を超えると効果が飽和するとともに製造性を低下させることがある。そのため、Ａｌ量は０．００１〜０．０８０％とした。好ましいＡｌ量の範囲は０．０１０〜０．０６０％である。より好ましいＡｌ量の範囲は０．０２０〜０．０５０％である。
【００３３】
Ｎ：０．００１０〜０．０２００％
Ｎは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ等と窒化物を形成し、オーステナイト結晶粒を細粒化し、機械部品の靱性を向上させる効果がある。Ｎ量が０．００１０％未満では窒化物の析出量が不足し、効果が得られない。Ｎ量が０．０２００％を超えると固溶Ｎによる動的ひずみ時効により鋼線の変形抵抗が高くなり加工性を劣化させる。そのため、Ｎ量は、０．００１０〜０．０２００％とした。好ましいＮ量の範囲は０．００２０〜０．００８０％である。より好ましいＮ量の範囲は、０．００３０〜０．００５０％未満である。
【００３４】
本開示に係る線材及び鋼線は、以下に記載する特性の向上を目的に、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｂ：０．００５０％以下、Ｍｏ：０．３０％以下、Ｎｉ：０．３０％以下、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｖ：０．３０％以下、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、およびＺｒ：０．００５０％以下の１種または２種以上を含有してもよい。
【００３５】
Ｔｉ：０．０５０％以下
Ｔｉは、脱酸元素として機能するとともに、窒化物や炭化物を形成しオーステナイト結晶粒を細粒化し、機械部品の靱性を向上させる効果、固溶Ｂの生成を促進し、焼入れ性を高める効果、固溶Ｎを固定して動的ひずみ時効を抑制し、変形抵抗を低減する効果がある。Ｔｉ量が０．０５０％を超えるとこれらの効果が飽和するとともに粗大な酸化物又は窒化物を生成して、機械部品の疲労強度を劣化させることがある。そのため、Ｔｉを含む場合、Ｔｉ量は０超〜０．０５０％とすることがよい。好ましいＴｉ量の範囲は０．００５〜０．０３０％である。より好ましいＴｉ量の範囲は０．０１０〜０．０２５％である。
【００３６】
Ｂ：０．００５０％以下
Ｂは、固溶Ｂとして粒界に偏析して焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与する効果がある。Ｂ量が０．００５０％を超えると粒界に炭化物を生成して伸線加工性を劣化させることがある。そのため、Ｂを含む場合、Ｂ量は０超〜０．００５０％とすることがよい。好ましいＢ量の範囲は０．０００３〜０．００３０％である。より好ましいＢ量の範囲は０．０００５〜０．００２０％である。
【００３７】
Ｍｏ：０．３０％以下
Ｍｏは、焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与する効果がある。Ｍｏ量が０．３０％を超えると、合金コストが増加するとともに、鋼線の変形抵抗が上昇し冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Ｍｏを含む場合、Ｍｏ量は、０超〜０．３０％とすることがよい。好ましいＭｏ量の範囲は、０．１０〜０．２５％である。
【００３８】
Ｎｉ：０．３０％以下
Ｎｉは、焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与する効果がある。Ｎｉ量が０．３０％を超えると合金コストを増加する。そのため、Ｎｉを含む場合、Ｎｉ量は０超〜０．３０％とすることがよい。好ましいＮｉ量の範囲は０．０２〜０．２５％とすることがよい。
【００３９】
Ｃｕ：０．５０％以下
Ｃｕは、焼入れ性を向上させたり、微細に析出して、機械部品に必要な強度を付与するとともに耐食性を向上させる効果がある。Ｃｕ量が０．５０％を超えると熱間延性が劣化し表面に疵が発生しやすくなる。そのため、Ｃｕを含む場合、Ｃｕ量は０超〜０．５０％とすることがよい。好ましいＣｕ量の範囲は０．０２〜０．３０％とすることがよい。
【００４０】
Ｖ：０．３０％以下
Ｖは、炭化物ＶＣを析出させて、機械部品の強度を高める効果がある。Ｖ量が０．３０％を超えて含有すると合金コストが増加する。そのため、Ｖを含む場合、Ｖ量は０超〜０．３０％とすることがよい。好ましいＶ量の範囲は０．０１〜０．２０％である。
【００４１】
Ｎｂ：０．０５０％以下
Ｎｂは、炭化物や窒化物を析出させて、機械部品の強度を高める効果、オーステナイト結晶粒を細粒化して靱性を向上させる効果、固溶Ｎを低減して、変形抵抗を低減する効果等がある。Ｎｂ量が０．０５０％を超えると効果が飽和するとともに冷間鍛造性を劣化させることがある。そのため、Ｎｂを含む場合、Ｎｂ量は０超〜０．０５０％とすることがよい。好ましいＮｂ量の範囲は０．００１〜０．０３０％である。より好ましいＮｂ量の範囲は０．００５〜０．０２０％である。
【００４２】
Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ：各０．００５０％以下
Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒは、脱酸元素を目的に添加する。これらの元素は酸化物を微細にして疲労強度を向上させる効果がある。添加量が０．０５０％を超えると効果が飽和するとともに粗大な酸化物を生成し、疲労特性を劣化させることがある。そのため、Ｃａ、Ｍｇ、又はＺｒを含む場合、Ｃａ量、Ｍｇ量、又はＺｒ量はそれぞれ０超〜０．０５０％とすることがよい。好ましいＣａ量、Ｍｇ量、又はＺｒ量の範囲はそれぞれ０．００１〜０．０３０％である。より好ましいＣａ量、Ｍｇ量、又はＺｒ量の範囲はそれぞれ０．００５〜０．０２０％である。
【００４３】
残部：Ｆｅ及び不純物
本開示に係る線材及び鋼線の成分組成において、残部は、Ｆｅ及び不純物である。
ここで、不純物とは、原材料に含まれる成分、または、製造の工程で混入する成分であって、意図的に含有させたものではない成分を指す。さらに、不純物は、意図的に含有させた成分であっても、鋼線の性能に影響を与えない範囲の量で含有する成分も含む。
不純物としては、例えば、Ｏ等が挙げられる。Ｏは鋼線中に不可避的に含有し、Ａｌ、Ｔｉなどの酸化物として存在する。Ｏ量が高いと粗大な酸化物が形成し、機械部品の疲労強度が低下する原因となる。そのため、Ｏ量は０．０１％以下に抑制することが好ましい。
【００４４】
Ｆ１
本開示に係る線材及び鋼線は、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏの含有量の質量％での値をそれぞれ（Ｍｎ％）、（Ｃｒ％）、（Ｃｕ％）、（Ｍｏ％）とするとき、下記式で表されるＦ１が１．５０以上３．００以下である。
Ｆ１＝（Ｍｎ％）＋１．２（Ｃｒ％）＋１．２（Ｃｕ％）＋０．８（Ｍｏ％）
Ｆ１が１．５０未満では、フェライトの面積率が増大し、焼鈍後の延性が低下する。一方、Ｆ１が３．００を超えるとマルテンサイトの面積率が増加し、伸線加工の際に断線する可能性が高まる。そのため、Ｆ１を１．５０以上３．００以下とした。好ましいＦ１の範囲は１．６０以上２．８０以下である。より好ましいＦ１の範囲は１．７０以上２．６０以下である。
なお、Ｆ１を示す式中、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、及びＶは任意元素であり、線材及び鋼線に含まれない場合は「０」としてＦ１を算出する。
【００４５】
［金属組織］
次に、本開示に係る線材及び鋼線の金属組織の限定理由について述べる。
本開示に係る線材及び鋼線は、金属組織が、少なくともベイナイト及びマルテンサイトを含み、Ｃ断面を観察した場合に、ベイナイト、マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が９８％以上であって、フェライトの面積率が５％未満及びマルテンサイトの面積率が０％超、かつ１０×Ｆ１−１５％以上２１×Ｆ１−２０％以下を満たす。
ベイナイト、マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が９８％以上とは、組織観察した測定視野の全面積に対して、これらの組織の合計面積が９８面積％以上であることを意味する。金属組織中にパーライトが含まれると、焼鈍後の鋼線の延性が低くなり、冷間鍛造性が劣化するため、パーライトは含まれないことが好ましい。残部組織として、２面積％未満の初析セメンタイト及び／又はオーステナイトが許容される。
【００４６】
＜フェライト＞
フェライトの面積％が５％以上になると、焼鈍後のセメンタイトの分布が不均一となり、強度が不均一となる。強度が不均一になると、冷間鍛造の際に、局部的に変形が集中し、割れが発生しやすくなる。このため、フェライトの面積％を５％未満とした。好ましいフェライトの面積％は４％以下である。より好ましいフェライトの面積％は３％以下である。なお、本開示に係る線材及び鋼線の金属組織は、フェライトを含まなくてもよい。すなわち、フェライトの面積％が０％であってもよい。
【００４７】
＜マルテンサイト＞
マルテンサイトの面積％が２１×Ｆ１−２０％を超えると、焼鈍後の変形抵抗が高くなり冷間鍛造性が劣化する。一方、マルテンサイトを含むと焼鈍後の炭化物が微細になり延性が向上するが、マルテンサイトの面積％が１０×Ｆ１−１５％未満では効果が十分得られない。このためマルテンサイトの面積％を０％超、かつ１０×Ｆ１−１５％以上２１×Ｆ１−２０％以下とした。なお、「０％超、かつ１０×Ｆ１−１５％以上」とは、「１０×Ｆ１−１５」の値が０以下の場合、マルテンサイトの面積％の下限値は０％超であることを意味する。
なお、マルテンサイトの面積％が３０％を超えると、焼鈍前の伸線加工の際に断線が発生しやすくなるため、マルテンサイトの面積％は３０％以下が好ましい。
【００４８】
＜ベイナイト＞
ベイナイト、マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率のうち、フェライトの面積率及びマルテンサイトの面積率を除く残部はベイナイトである。好ましいベイナイトの面積％は１１３−２１×Ｆ１％超、１１５−１０×Ｆ１％以下であり、より好ましくは１１２−１７×Ｆ１％以上１１５−１０×Ｆ１％以下である。
なお、本開示におけるベイナイトは、パーライトと同様にフェライト相（α）とセメンタイト相（Ｆｅ３Ｃ）が含まれるが、パーライトは、フェライト相とセメンタイト相とが交互に連続して層状に積層した組織であり、ベイナイトは、粒内にラス（針状の下部組織）を含み、かつ粒状または針状の炭化物が分散した組織である。
【００４９】
＜ベイナイトブロックの平均円相当径＞
ベイナイトブロックの平均円相当径を小さくすると、焼鈍の際にセメンタイトの球状化を促進し、焼鈍時間を短縮することができる。ベイナイトブロックの平均円相当径が１５μｍを超えると、焼鈍時間が長くなり製造コストが増大する。また、セメンタイトの球状化が不完全となるため、冷間鍛造性が劣化する場合がある。このため、ベイナイトブロックの平均円相当径を１５μｍ以下とした。好ましいベイナイトブロックの平均円相当径は１３μｍ以下である。
【００５０】
＜線材の（表層部のベイナイトブロックの平均円相当径／０．２５Ｄ部のベイナイトブロックの平均円相当径）＞
線材の直径をＤとしたとき、（表層部のベイナイトブロックの平均円相当径／０．２５Ｄ部のベイナイトブロックの平均円相当径）が１．００未満であると、焼鈍後の冷間鍛造性が改善する。（表層部のベイナイトブロックの平均円相当径／０．２５Ｄ部のベイナイトブロックの平均円相当径）の好ましい比は、０．９８以下である。０．６０未満とするためには製造コストが増大するため、下限は０．６０が好ましい。
【００５１】
＜鋼線のベイナイトブロックの平均アスペクト比＞
ベイナイトブロックのアスペクト比とは、Ｌ断面で測定したベイナイトブロックの長径と短径との比、すなわち長径／短径である。Ｌ断面で測定した鋼線のベイナイトブロックの平均アスペクト比を１．００超とすると、焼鈍の際にセメンタイトの球状化を促進し、焼鈍時間を短縮することができる。１．００以下では焼鈍時間が短縮する効果がなく、１．３０以上になると効果が飽和する。このため、Ｌ断面で測定した鋼線のベイナイトブロックの平均アスペクト比を、１．００超１．３０未満とした。
【００５２】
（組織の測定方法）
本開示に係る線材及び鋼線の金属組織の測定は、以下の方法によって行う。
【００５３】
−線材および鋼線における金属組織の面積率の測定−
ベイナイト、フェライト、及びマルテンサイトの各面積率（面積％）は以下の手順により決定する。
まず、測定対象とする線材又は鋼線（以下「対象物」と称する場合がある。）のＣ断面を鏡面研磨した後、ピクラール（５％ピクリン酸＋９５％エタノール溶液）でエッチングして組織を現出させる。
次に、対象物の直径をＤとした場合に、当該対象物の表面からの深さが２５０μｍの深さ位置において対象物の周方向に９０°おきに４箇所及び当該対象物の表面からの深さが０．２５Ｄの深さ位置において周方向に９０°おきに４箇所の計８箇所において、それぞれ深さ方向に８０μｍ、周方向に１２０μｍの領域と、中心軸部分（表面からの深さが０．５Ｄの深さ位置）の１箇所における８０μｍ×８０μｍの領域と、の計９箇所を特定する。そしてこれら９箇所について走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて倍率１０００倍の組織写真を撮影する。
本開示では、撮影された組織写真において、（長軸の長さ）／（短軸の長さ）が５．０以上のセメンタイトがフェライトと交互に連続して層状に積層し、層間に粒状、または針状のセメンタイトを含まない組織をパーライトとした。なお、パーライトには疑似パーライトを含む。疑似パーライトは、分断したセメンタイトが列状に並び、列間に粒状、または針状の炭化物を含まず、かつ、粒内にラス（針状の下部組織）を含まない組織とした。ベイナイトは、粒内にラスを含み、かつラス間やラス内に粒状、または針状の炭化物が分散した組織とした。
【００５４】
さらに、撮影された組織写真中のベイナイト、フェライト、マルテンサイト、パーライト、オーステナイト、及び初析セメンタイトの各組織を目視でマーキングし、各組織の領域の面積を画像解析（ソフト名：ニレコ製小型汎用画像処理解析システムＬＵＺＥＸ＿ＡＰ）により求める。なお、この操作は少なくとも２個のサンプルについて測定、算出し、それらの平均値を求め、当該平均値を本開示における各組織の面積％とする。
なお、フェライトとマルテンサイトの判別が困難な場合は、観察位置を圧痕で特定し、ピクラールで腐食して組織写真を撮影した後、再研磨し、ナイタール（５％硝酸＋９５％エタノール溶液）でエッチングして組織を現出させる。同一箇所の組織写真をＳＥＭを用いて倍率１０００倍で撮影する。ナイタールで腐食されるが、ピクラールでの腐食が弱い領域をマルテンサイトと判定し、ナイタール、ピクラールとも腐食が弱い領域をフェライトと判定して、上述の方法にて各組織の領域を目視でマーキングし、面積％を画像解析により求める。
ベイナイトと疑似パーライトの判別が困難な場合は、対象とする線材または鋼線のＣ断面を鏡面研磨し、当該対象物の表面からの深さが２５０μｍの深さ位置において対象物の周方向に９０°おきに４箇所及び当該対象物の表面からの深さが０．２５Ｄの深さ位置において周方向に９０°おきに４箇所の計８箇所において深さ方向に３０μｍ、周方向に４５μｍの領域と、中心軸部分の１箇所における３０μｍ×３０μｍの領域と、の計９箇所のそれぞれの観察位置を特定する。ナイタールでエッチングし組織を現出後、領域内全域の組織写真をＳＥＭを用いて５０００倍で撮影する。粒内にラス（針状の下部組織）が存在し、かつ粒状、または針状炭化物が存在する組織をベイナイトと判定した。
【００５５】
−線材及び鋼線におけるベイナイトブロックの平均円相当径の測定−
ベイナイトブロックの平均円相当径は電子線後方散乱回折（ＥＢＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により測定できる。具体的には、図１に示すように、線材１０又は鋼線のＬ断面の表層部（表面近傍：線材又は鋼線の表面から径方向に５００μｍまでの深さの部分）、０．２５Ｄ部（線材又は鋼線の表面から鋼線の中心方向に直径Ｄの０．２５倍の深さの部分）、０．５Ｄ部（線材又は鋼線の中心部分）での、深さ方向（径方向）に５００μｍ、中心軸Ｃ方向に５００μｍの領域において、測定ステップを１．０μｍとして各領域内の各測定点でのｂｃｃ−Ｆｅの結晶方位を測定し、方位差が１５度以上の境界をブロック粒界と定義する。そして、このブロック粒界に囲まれた５ピクセル以上の領域をブロック粒とする。ブロック粒の平均円相当径を、混粒が前提となる粒集団の平均粒径の求め方であるＪｏｈｎｓｏｎ−Ｓａｌｔｙｋｏｖの測定方法（「計量形態学」内田老鶴圃新社、Ｓ４７．７．３０発行、原著：Ｒ．Ｔ．ＤｅＨｏｆｆ．Ｆ．Ｎ．Ｒｂｉｎｅｓｓ．Ｐ１８９参照）を用いて得た。これを２つのサンプルについて行い、合計６つの測定領域で測定した平均円相当径の平均値をベイナイトブロックの平均円相当径とする。
【００５６】
なお、線材における「表層部のベイナイトブロックの平均円相当径／０．２５Ｄ部のベイナイトブロックの平均円相当径」は、上述したＥＢＳＤ法で求めた表層部のベイナイトブロックの平均円相当径を０．２５Ｄ部のベイナイトブロックの平均円相当径で除して求める。
【００５７】
−鋼線におけるベイナイトブロックの平均アスペクト比の測定−
鋼線のベイナイトブロックの平均アスペクト比は、次のように決定する。上述したＥＢＳＤ法にて、表層部、０．２５Ｄ部、０．５Ｄ部のブロック粒を決定する。このようにひとつのＬ断面の６つの領域において、円相当径が最大のものから順に１０個のブロック粒を選定する。選定された１０個のブロック粒についてアスペクト比（長径／短径）を測定し、その平均値を算出する。このようにして、６つの領域においてそれぞれの平均値を算出し、その平均を平均アスペクト比とする。
【００５８】
＜線材の引張強さ＞
本開示に係る線材は、線材に含まれるＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＶのそれぞれの質量％による含有量を（Ｃ％）、（Ｓｉ％）、（Ｍｎ％）、（Ｃｒ％）、（Ｍｏ％）、及び（Ｖ％）で表し、Ｆ２＝（Ｃ％）＋０．１４×（Ｓｉ％）＋０．２０×（Ｍｎ％）＋０．１１×（Ｃｒ％）＋０．５×（Ｍｏ％）＋１．５４×（Ｖ％）とした場合に、引張強さが１０００×Ｆ２＋２００ＭＰａ以上である。なお、Ｍｏ及びＶは任意元素であり、これらの元素を含まない場合は「０」としてＦ２を算出する。
線材の引張強さが１０００×Ｆ２＋２００ＭＰａ未満では、焼鈍後の軟質化が不十分で冷間鍛造性が劣化する。一方、線材の引張強さが１３００×Ｆ２＋１９０ＭＰａを超えると、焼鈍後の冷間鍛造性が劣化する。このため、線材の引張強さを１０００×Ｆ２＋２００ＭＰａ以上、１３００×Ｆ２＋１９０ＭＰａ以下とした。なお、線材の引張強さが１３００ＭＰａを超えると、焼鈍前の伸線加工の際に断線しやすくなるため、線材の引張強さは、１３００ＭＰａ以下が好ましい。
線材の引張強さは、ＪＩＳ  Ｚ２２４１（２０１１年）の９Ａ試験片を用い、ＪＩＳ  Ｚ２２４１（２０１１年）の試験方法に従って引張試験を行って測定した値である。
【００５９】
［線材の製造方法］
本開示に係る線材の製造方法の一例について説明する。本開示に係る線材は、加熱工程と、熱間圧延工程と、冷却工程と、第１保持工程と、第２保持工程とを含む方法によって好適に製造することができる。以下各工程について詳細に説明する。
【００６０】
（加熱工程）
加熱工程では、上記本開示に係る線材の成分組成を有する鋼片を、９５０〜１１５０℃に加熱する。加熱温度が９５０℃未満では、熱間圧延の際の変形抵抗が増大し圧延コストが嵩む。一方、加熱温度が１１５０℃を超えると表層部の脱炭が顕著となり、最終製品の表層硬さが低下する。
【００６１】
（熱間圧延工程）
熱間圧延工程では、加熱された鋼片を、仕上げ圧延温度８５０〜１０００℃で熱間圧延する。仕上げ圧延温度が８５０℃未満では、焼鈍後のフェライト粒が細粒化し、変形抵抗が劣化する。仕上げ圧延温度が１０００℃を超えると、第１保持工程における変態完了時間が長くなり、製造コストが増加する。なお、仕上げ圧延温度とは、仕上げ圧延直後の線材の表面温度を指す。
【００６２】
（冷却工程）
冷却工程では、熱間圧延後、８５０〜１０００℃である線材を、８５０℃から５５０℃までを３０〜２５０℃／ｓの平均冷却速度で、４００〜５００℃未満まで冷却する。例えば、熱間圧延後の線材をリング状に巻取って上記平均冷却速度となるように溶融塩槽への浸漬によって冷却することができる。平均冷却速度が３０℃／ｓ未満では、フェライト組織の面積％が５％未満の組織が得られない。平均冷却速度が２５０℃／ｓ以上とするには製造コストが嵩む。なお、平均冷却速度とは、線材の表面冷却速度を指す。
【００６３】
（第１保持工程）
第１保持工程では、４００℃〜５００℃未満で２０秒以上保持する。保持温度が４００℃未満では、マルテンサイトの面積％が２１×Ｆ１−２０％を超え、伸線工程での断線の原因となるとともに、焼鈍工程後の変形抵抗が高くなり、冷間鍛造性を劣化させる。保持温度が５００℃以上では、マルテンサイトの面積％が２１×Ｆ１−２０％を超え、伸線加工工程において断線の原因となるとともに、焼鈍工程後の冷間鍛造性を劣化させる。
また、第１保持工程での保持時間が２０秒未満では、マルテンサイトの面積％が２１×Ｆ１−２０％を超え、伸線加工工程において断線の原因となるとともに、焼鈍工程後の冷間鍛造性を劣化させる。なお、製造コストの観点から、保持時間の上限は、１２０秒がよい。第１保持工程は、例えば、溶融塩浴槽への浸漬により実施する。
【００６４】
（第２保持工程）
第２保持工程では、５００℃〜６００℃に３０秒以上保持する。保持温度が５００℃未満では線材の強度が高いため、伸線加工工程において断線の原因となる。保持温度が６００℃以上では、製造コストが増加する。製造コストの観点から、保持時間の上限は、１５０秒がよい。第２保持工程は、例えば、溶融塩浴槽への浸漬により実施する。
【００６５】
上記工程を経て製造される本開示に係る線材の線径Ｄとしては、好ましくは３．０〜２５．０ｍｍであり、より好ましくは５．０〜１８．０ｍｍである。
【００６６】
［鋼線の製造方法］
本開示に係る鋼線の製造方法の一例について説明する。本開示に係る鋼線は、本開示に係る線材を用いて、少なくとも伸線加工工程を含む方法によって好適に製造することができる。以下、伸線加工工程について詳細に説明する。
【００６７】
（伸線加工工程）
伸線加工工程では、第２保持工程後、室温に冷却された線材を、総減面率２０〜５０％で伸線加工する。伸線加工を行うことで、焼鈍工程の際に炭化物の球状化を促進するとともに、フェライト粒の成長を促進する。伸線加工の際の総減面率が２０％未満では、これらの効果が不十分で冷間鍛造性が劣化する。総減面率が５０％を超えても効果が飽和するとともに、鋼線径が小さくなり用途が制限される。
本開示に係る線材を伸線加工して製造される本開示に係る鋼線の線径としては、好ましくは２．５〜２１．０ｍｍであり、より好ましくは４．５〜１６．０ｍｍである。
なお、本開示に係る線材を伸線加工して本開示に係る鋼線を製造する場合、後述する焼鈍前の鋼線の金属組織の面積率は、伸線加工前の金属組織の面積率が維持される。また、伸線加工によってベイナイトブロックも長手方向に延びることになるが、ベイナイトブロックの円相当径は、伸線加工前後においてほとんど変化しない。
【００６８】
（焼鈍工程）
本開示に係る鋼線は、以下の焼鈍工程を行うことにより、セメンタイトが球状化し冷間鍛造性が向上する。
焼鈍工程では、６５０℃以上Ａｃ１温度（℃）以下で３時間以上保持して冷却する。ここで、Ａｃ１＝７２３−１０．７×（Ｍｎ％）＋２９．１×（Ｓｉ％）＋１６．９×（Ｃｒ％）である。焼鈍温度が６５０℃未満では、フェライト粒が細粒となり冷間鍛造性が劣化する。Ａｃ１を超えると、炭化物の個数が減少し、冷間鍛造性が劣化する。保持時間が３時間未満では、フェライト粒が細粒となり冷間鍛造性が劣化する。
【実施例】
【００６９】
以下、本開示に係る線材及び鋼線について実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本開示に係る線材及び鋼線を制限するものではない。
【００７０】
［線材及び鋼線の製造］
表１に示す成分組成を有する鋼種Ａ〜Ｌの鋼片を用いて、表２及び表４〜表６に示す条件で、次の通り、線材と鋼線を製造した。なお、表１において「−」はその成分を意図的に添加しなかったことを意味し、下線部分は、本開示の範囲外であることを意味する。鋼種Ｋ、Ｌは本開示の成分範囲を満たさない比較例である。
【００７１】
【表１】
2020186446.tif 000002
【００７２】
具体的には、表２〜表４に示す試験番号１〜１０、２３〜２６の線材と鋼線は、次の通り製造した。
鋼片を加熱し、熱間圧延した後、リング状に巻取り、熱間圧延ライン後方の溶融塩浴に浸漬して４７０℃まで冷却した。
次に第１保持、及び第２保持して、その後、室温（２５℃）まで冷却して線材を得た。
得られた線材を表４に示す総減面率で伸線加工し、鋼線を得た。
次いで、鋼線を加熱して焼鈍処理した。試験番号１〜１０、２３〜２５の鋼線の焼鈍処理は、７１０℃に５時間保持した後、空冷して行った。なお、試験番号２６の鋼線は、伸線途中で断線した。
【００７３】
また、表２〜表４に示す試験番号１１〜２２、２７、２８の線材と鋼線は、次の通り製造した。
鋼片を加熱し、熱間圧延した後、リング状に巻取り、衝風冷却し室温（２５℃）まで冷却して線材を得た。得られた線材を表４に示す総減面率で伸線加工し、鋼線を得た。
次いで、鋼線を加熱して焼鈍処理した。試験番号１１〜２２、２７、２８の鋼線の焼鈍処理は、７６０℃に５時間保持した後、冷却速度１５℃／ｈで６６０まで冷却し、その後空冷して行った。なお、試験番号２１の鋼線は、伸線途中で断線した。
【００７４】
【表２】
2020186446.tif 000003
【００７５】
【表３】
2020186446.tif 000004
【００７６】
【表４】
2020186446.tif 000005
【００７７】
また、表５及び表６に示す試験番号２９の線材と鋼線は、次の通り製造した。
鋼片を加熱し、熱間圧延した後、線材をリング状に巻取り、衝風冷却し室温（２５℃）まで冷却した。その後、９００℃に加熱し、４８０℃の鉛浴に２５０秒浸漬して保持を行い、その後、室温（２５℃）まで冷却して線材を得た。得られた線材を表６に示す総減面率で伸線加工し、鋼線を得た。
鋼線を７１０℃に５時間保持した後、空冷して焼鈍処理を行った。
【００７８】
【表５】
2020186446.tif 000006
【００７９】
【表６】
2020186446.tif 000007
【００８０】
［組織観察］
上記試験番号１〜２９の線材に対して、各組織の面積％、ベイナイトブロックの平均円相当径、及び表層部と０．２５Ｄ部のベイナイトブロックの平均円相当径の比を、既述した方法に従って測定した。
【００８１】
また、焼鈍前の鋼線のベイナイトブロックの平均円相当径、ベイナイトブロックの平均アスペクト比を、既述した方法に従って測定した。なお、試験番号１の伸線加工前後の組織を観察して各組織の面積率を確認したところ、線材の金属組織面積率は、鋼線の金属組織面積率に反映されていることを確認した。
【００８２】
参考のため、図２に試験番号６の線材の表面から０．２５Ｄ深さの位置をピクラールでエッチングした組織の例を示す。組織写真で腐食されている領域がベイナイト、平坦な領域（腐食の弱い領域）がマルテンサイトである。これらの組織の面積％は上述した方法で画像解析して求めた。
【００８３】
［評価］
＜線材の引張試験＞
既述した方法に従って引張試験を行って測定した。結果を表３及び表５に示す。
【００８４】
＜焼鈍後の鋼線に対する圧縮試験＞
焼鈍後の鋼線を用いて圧縮試験を行い、変形抵抗と限界圧縮率を測定した。延性の評価指標には限界圧縮率を用いた。
焼鈍後の鋼線を、減面率８％で伸線加工し、伸線後の鋼線から直径ｄ、高さ１．５ｄの円柱状の試験片を作製した。圧縮試験方法は日本塑性加工学会冷間鍛造分科会基準（塑性と加工，ｖｏｌ．２２，ｎｏ．２１１，１９８１，ｐ１３９）に基づき同心円状に溝がついた金型により端面を拘束して圧縮試験を行った。
変形抵抗は、小坂田の方法（Ｋ．Ｏｓａｋａｄａ：Ａｎｎ．ＣＩＲＰ，３０−１（１９８１），ｐ１３５）による相当ひずみ１．６、圧縮率７３．６％で加工した際の相当応力とした。
【００８５】
限界圧縮率は、前記伸線後の鋼線から機械加工で作製した直径５．０ｍｍ、高さ７．５ｍｍの円柱状試験片の周部軸方向に曲率０．１５ｍｍ、深さ０．８ｍｍ、角度３０°の切欠きを有する試験片を用いて、圧縮試験を行った。長さ０．５ｍｍ以上の割れが観察されたとき割れ発生と認定し、割れが発生しない最大の圧縮率を限界圧縮率とした。
【００８６】
表４及び表６には、変形抵抗と限界圧縮率の測定結果を示し、さらに、通常鋼線（試験番号１１〜２０、２７、２８）との比較結果を示す。「同等」は通常鋼線と比較して、変形抵抗が±２０ＭＰａ以内、限界圧縮率が±２％以内であることを示し、「良」は、通常鋼線より優れていることを示し、「不良」は通常鋼線より劣っていることを示す。
【００８７】
上記結果から、本開示で規定する要件をすべて満たす試験番号１〜１０の線材及び鋼線は、焼鈍後の変形抵抗がそれぞれ比較対象の通常鋼線１１〜２０と同等で、限界圧縮率が優れることがわかる。
試験番号２１の線材は、マルテンサイトの面積％、引張強さが本開示の上限を超える。この線材は伸線途中で断線した。
試験番号２２の線材は、フェライトの面積％が本開示の上限を超える。この線材を用いた焼鈍後の鋼線の限界圧縮率は、比較対象の通常鋼線と同等である。
試験番号２３の線材は、マルテンサイトの面積％が本開示の下限未満であり、鋼線の引張強さが本開示の上限を超える。この線材を用いた焼鈍後の鋼線の変形抵抗は、比較対象の通常鋼線と比べ不良である。
試験番号２４の鋼線は、ベイナイトブロックの平均アスペクト比が本開示の下限未満である。この鋼線を用いた焼鈍後の鋼線の変形抵抗は、比較対象の通常鋼線と比べ不良である。
試験番号２５の線材は、Ｆ１が本開示の下限未満であり、フェライトの面積％が本開示の上限を超える。この線材を用いた焼鈍後の鋼線の限界圧縮率は、比較対象の通常鋼線と同等である。
試験番号２６の線材は、Ｆ１が本開示の上限を超え、マルテンサイトの面積％が本開示の上限を超える。この線材は伸線途中で断線した。
試験番号２９の線材は、表層部と０．２５Ｄの比が本開示の上限を超える。この線材を用いて伸線した後、焼鈍後の鋼線の変形抵抗は、比較対象の通常鋼線と比べ不良である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本開示に係る線材及び鋼線は、例えば、ボルト、ねじ、ナット等の機械部品の素材として用いられる機械構造用鋼に好適に利用できる。本開示に係る線材及び鋼線は、成形割れが抑制できるため、部品形状の複雑化による高機能化、機械部品の生産性の向上に寄与し、産業上極めて有用である。
Ｃｒの含有量が高い組成の機械構造用鋼において、球状化焼鈍時間の短縮と、球状化処理後に優れた冷間鍛造性を実現できる線材及び鋼線を提供することができ、この結果、従来困難であった高強度を有する複雑形状部品の冷間鍛造による成形が可能となり、製品歩留まりや生産性が向上する。
【符号の説明】
【００８９】
１０  線材
Ｃ  中心軸
Ｄ  線材の直径 
【図１】
2020186446.tif 000008
【図２】
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