(57)【要約】【課題】高耐食性・超非磁性製品用の素材であるオーステナイト安定度が非常に高いオーステナイト系ステンレス鋼線材および鋼線コイルを提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：０．０５％〜２．０％、Ｍｎ：８．０％超、２５．０％以下、Ｐ：０．０６％以下、Ｓ：０.０１％以下、Ｎｉ：６．０％超、３０．０％以下、Ｃｒ：１３．０％〜２５．０％、Ｃｕ：０．２％〜５．０％、Ｎ：０．２０％未満、Ａｌ：０．００２％〜１．５％を含有し、Ｃ＋Ｎが０．２０％未満で、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、Ｍｄ３０が−１５０以下である冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材および鋼線コイルである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０８％以下、
Ｓｉ：０．０５％〜２．０％、
Ｍｎ：８．０％超、２５．０％以下、
Ｐ：０．０６％以下、
Ｓ：０.０１％以下、
Ｎｉ：６．０％超、３０．０％以下、
Ｃｒ：１３．０％〜２５．０％、
Ｃｕ：０．２％〜５．０％、
Ｎ：０．２０％未満、
Ａｌ：０．００２％〜１．５％を含有し、
Ｃ＋Ｎが０．２０％未満で、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
下記（ａ）式で表されるＭｄ３０が−１５０以下であることを特徴する冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
Ｍｄ３０＝４１３−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−９．５Ｎｉ  
−１３．７Ｃｒ−２９Ｃｕ            ・・・・・・・（ａ）
但し、（ａ）式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。
【請求項２】
更に、横断面内中心部のＮｉ濃度のばらつきの標準偏差σが５質量％以下，Ｃｕ濃度のばらつきの標準偏差σが１．５質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
【請求項３】
更に引張強さが６５０ＭＰａ以下、引張破断絞りが７０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
【請求項４】
更に質量％で、Ｍｏ：３．０％以下を含有し、下記（ｂ）式で表されるＭｄ３０が−１５０以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
Ｍｄ３０＝４１３−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−９．５Ｎｉ  
−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ−２９Ｃｕ            ・・・・・・・（ｂ）
但し、（ｂ）式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。
【請求項５】
更に質量％で、
Ｎｂ：１．０％以下、
Ｖ：１．０％以下、
Ｔｉ：１．０％以下、
Ｗ：１．０％以下、
Ｔａ：１．０％以下の内、１種以上を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
【請求項６】
更に質量％で、Ｃｏ：３．０％以下を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
【請求項７】
更に質量％で、Ｂ：０．０１５％以下を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
【請求項８】
更に質量％で、
Ｃａ：０．０１％以下、
Ｍｇ：０．０１％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
【請求項９】
請求項１、４〜８のいずれか一項に記載の成分組成を有し、前記（ａ）式、又は、前記（ｂ）式で表されるＭｄ３０が−１５０以下であることを特徴する冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線。
【請求項１０】
更に引張強さが６５０ＭＰａ以下、引張破断絞りが７０％以上であることを特徴とする請求項９に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線。
【請求項１１】
更に、横断面内中心部のＮｉ濃度のばらつきの標準偏差σが５質量％以下、Ｃｕ濃度のばらつきの標準偏差σが１．５質量％以下であることを特徴する請求項９または１０に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線。
【請求項１２】
断面形状が、第１直線部を有する第１辺と、前記第１直線部と平行、または前記第１直線部に対して３０°以下の角度で傾斜して前記第１直線部と対向配置された第２直線部を有する第２辺とを含み、
前記第１直線部に直交する方向の前記断面形状の最大寸法である第１寸法（Ｔ）と、前記第１直線部に平行する方向の前記断面形状の最大寸法である第２寸法（Ｗ）との比（Ｔ／Ｗ）が３以下であり、
前記第１辺の長さが前記第２辺の長さ以上であり、前記第２寸法（Ｗ）に対する前記第１辺の長さおよび前記第２辺の長さが、それぞれＷ／１０〜Ｗの範囲である請求項９〜１１のいずれか一項に記載の鋼線が、巻き取られたものであることを特徴とする冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線コイル。
【請求項１３】
請求項１、４〜８のいずれか一項に記載の成分組成を有する鋳片を、９９％以上の減面率で熱間線材圧延し、その後、１０００〜１２００℃で均一化熱処理を施すことを特徴とする冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の線材に伸線加工を施して、
断面形状が、第１直線部を有する第１辺と、前記第１直線部と平行、または前記第１直線部に対して３０°以下の角度で傾斜して前記第１直線部と対向配置された第２直線部を有する第２辺とを含み、前記第１直線部に直交する方向の前記断面形状の最大寸法である第１寸法（Ｔ）と、前記第１直線部に平行する方向の前記断面形状の最大寸法である第２寸法（Ｗ）との比（Ｔ／Ｗ）が３以下であり、前記第１辺の長さが前記第２辺の長さ以上であり、前記第２寸法（Ｗ）に対する前記第１辺の長さおよび前記第２辺の長さが、それぞれＷ／１０〜Ｗの範囲である異形断面形状の鋼線とし、
ストランド焼鈍を施した後、前記鋼線をピンチロールに、対向配置されたロール対のそれぞれに前記第１直線部と前記第２直線部が接触するように挟んで通過させて、前記鋼線を巻き取ることを特徴とする冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器，医療機器部品等の超非磁性が必要とされる高耐食性の複雑形状製品に係わる。本発明は、Ｍｎ，Ｃｕを添加してγ（オーステナイト）安定度を極端に高めると共に、冷間加工性と冷間加工ままでも超非磁性を確保できるＭｎ、Ｃｕ含有のオーステナイト系ステンレス鋼線材及びその製造方法、鋼線、鋼線コイル並びにその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、耐食性と非磁性が求められる部品には、ＳＵＳ３０４を代表とするオーステナイト系ステンレス鋼が使用されてきた。しかしながら、ＳＵＳ３０４を加工すると、加工誘起マルテンサイト変態し、磁性が発生する。このため、ＳＵＳ３０４は、非磁性を要求される部品には適用できなかった。
【０００３】
加工ままで非磁性を求められる部品には、従来、加工しても非磁性を示す高Ｍｎ・高Ｎ系のステンレス鋼が使用されてきた（例えば、特許文献１，２，３参照）。
しかし、高Ｍｎ・高Ｎ系のステンレス鋼は、強度が高く、複雑形状に冷間加工が困難である。また、高Ｍｎ・高Ｎ系のステンレス鋼に、複雑形状に冷間加工を施しても、極微量に加工誘起マルテンサイト変態が生成して低磁性を示すため、超非磁性が得られなかった。
このため、従来、加工誘起マルテンサイトの生成を回避すべく、該鋼を切削加工にて所定の形状に加工して使用していたが、コストが高いという問題があった。
また、複雑形状で冷間加工ままで使用される場合は、Ｃｕ，Ａｌ等が使用されてきた。しかしながら、Ｃｕ，Ａｌは、耐食性に劣る、強度が低い等の問題があった。
【０００４】
なお、本発明でいう超非磁性とは、例えば、製品を１００００（Ｏｅ）の磁場中に置いた時に、製品が０．０１Ｔ以下（好ましくは、０．００７Ｔ以下）の磁束密度を示すレベルをいう。
従来の高Ｍｎ・高Ｎの非磁性用のステンレス鋼では、冷間加工後の磁束密度は０．０５Ｔ以下の磁束密度であり、世の中の非磁性の要求レベルを満足できるが、本発明の超非磁性の要求レベルを満足できない。
【０００５】
一方、高Ｍｎ系ステンレス鋼で冷間加工性を改善した材料として、Ｃｕを添加した材料が提案されている（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、この材料であっても、前述したように複雑形状に冷間加工を施すと、微量な低磁性を示し、本発明でいう超非磁性が得られない問題があった。
【０００６】
また、最終部品形状に近い形状を有するニアネットシェイプのステンレス鋼の異形鋼線を用いて、ケーブルのコネクター用鋼線などの複雑形状に成形することが考えられる。例えば、特許文献５には、異形断面の素線をねじり加工する技術が記載されている。しかし、ニアネットシェイプの異形断面を有する鋼線コイルは、製造時に異形加工を施した鋼線を焼鈍して巻き取ることにより、鋼線の断面形状が潰れたり、疵が発生したりし易いという不都合がある。このため、単純な板状形状以外の軟質なニアネットシェイプの異形断面を有する鋼線コイルは、実質的に製造できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−６７７６号公報
【特許文献２】特開平６−２３５０４９号公報
【特許文献３】特開昭６２−１５６２５７号公報
【特許文献４】特開昭６１−２０７５５２号公報
【特許文献５】特開２００８−１７９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の高Ｍｎステンレス鋼線材や鋼線は、耐食性に加え、十分な冷間加工性と冷間加工ままで超非磁性を兼ね備えるものではなかった。また、従来の技術では、製造時に鋼線の断面形状が潰れたり疵が発生したりするため、複雑なニアネットシェイプの異形断面を有する軟質な鋼線コイルは実質的に製造できなかった。
【０００９】
本発明は、複雑形状の高耐食性・超非磁性製品用の素材として好適に用いられ、冷間加工性・耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材及びその製造方法、鋼線、鋼線コイル並びにその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するためにオーステナイト系ステンレス鋼において、成分組成およびプロセスを種々検討した。その結果、下記１）〜下記５）の知見が得られた。
１）下記（ａ）式で表されるＭｄ３０の値を低減して、オーステナイトの安定度を大幅に向上させることで、強冷間加工後も磁性体である加工誘起マルテンサイト組織を完全に抑制できる。
２）低Ｃ，Ｎ化すると共にＣｕやＡｌを含有することで、加工硬化を抑制して冷間加工性を確保できる。
３）更に、高Ｍｎ化，低Ｎｉ化により、非磁性体のベース磁性を更に低減することで超非磁性が得られる。
４）加えて、強熱間加工を施す線材圧延での減面率と、その後の均一化熱処理条件を規定して、ミクロな合金偏析を軽減することで超非磁性が安定する。
５）更に、鋼線の断面形状を特定の異形断面形状とし、ストランド焼鈍を行った後に特定の条件で鋼線を巻き取ることで、最終部品形状に近い軟質な熱処理ままの異形鋼線コイルを提供できる。得られた鋼線コイルは、超非磁性を維持したまま複雑形状部品への成形に好適に使用できる。
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
【００１１】
（１）質量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：０．０５％〜２．０％、Ｍｎ：８．０％超、２５．０％以下、Ｐ：０．０６％以下、Ｓ：０.０１％以下、Ｎｉ：６．０％超、３０．０％以下、Ｃｒ：１３．０％〜２５．０％、Ｃｕ：０．２％〜５．０％、Ｎ：０．２０％未満、Ａｌ：０．００２％〜１．５％を含有し、Ｃ＋Ｎが０．２０％未満で、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、下記（ａ）式で表されるＭｄ３０が−１５０以下であることを特徴する冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
Ｍｄ３０＝４１３−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−９．５Ｎｉ  
−１３．７Ｃｒ−２９Ｃｕ            ・・・・・・・（ａ）
但し、（ａ）式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。
【００１２】
（２）更に、横断面内中心部のＮｉ濃度のばらつきの標準偏差σが５質量％以下，Ｃｕ濃度のばらつきの標準偏差σが１．５質量％以下であることを特徴とする前記（１）に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
（３）更に引張強さが６５０ＭＰａ以下、引張破断絞りが７０％以上であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
（４）更に質量％で、Ｍｏ：３．０％以下を含有し、下記（ｂ）式で表されるＭｄ３０が−１５０以下であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
Ｍｄ３０＝４１３−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−９．５Ｎｉ  
−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ−２９Ｃｕ            ・・・・・・・（ｂ）
但し、（ｂ）式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有量（質量％）を意味する。
（５）更に質量％で、Ｎｂ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｔｉ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下、Ｔａ：１．０％以下の内、１種以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
（６）更に質量％で、Ｃｏ：３．０％以下を含有することを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
（７）更に質量％で、Ｂ：０．０１５％以下を含有することを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
（８）更に質量％で、Ｃａ：０．０１％以下、Ｍｇ：０．０１％以下、ＲＥＭ：０．０５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれかに記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材。
【００１３】
（９）前記（１）、（４）〜（８）のいずれかに記載の成分組成を有し、前記（ａ）式、又は、前記（ｂ）式で表されるＭｄ３０が−１５０以下であることを特徴する冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線。
（１０）更に引張強さが６５０ＭＰａ以下、引張破断絞りが７０％以上であることを特徴とする前記（９）に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線。
（１１）更に、横断面内中心部のＮｉ濃度のばらつきの標準偏差σが５質量％以下、Ｃｕ濃度のばらつきの標準偏差σが１．５質量％以下であることを特徴する前記（９）または（１０）に記載の冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線。
【００１４】
（１２）断面形状が、第１直線部を有する第１辺と、前記第１直線部と平行、または前記第１直線部に対して３０°以下の角度で傾斜して前記第１直線部と対向配置された第２直線部を有する第２辺とを含み、前記第１直線部に直交する方向の前記断面形状の最大寸法である第１寸法（Ｔ）と、前記第１直線部に平行する方向の前記断面形状の最大寸法である第２寸法（Ｗ）との比（Ｔ／Ｗ）が３以下であり、前記第１辺の長さが前記第２辺の長さ以上であり、前記第２寸法（Ｗ）に対する前記第１辺の長さおよび前記第２辺の長さが、それぞれＷ／１０〜Ｗの範囲である前記（９）〜（１１）のいずれかに記載の鋼線が、巻き取られたものであることを特徴とする冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線コイル。
【００１５】
（１３）前記（１）、（４）〜（８）のいずれかに記載の成分組成を有する鋳片を、９９％以上の減面率で熱間線材圧延し、その後、１０００〜１２００℃で均一化熱処理を施すことを特徴とする冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線材の製造方法。
（１４）前記（１）〜（８）のいずれかに記載の線材に伸線加工を施して、断面形状が、第１直線部を有する第１辺と、前記第１直線部と平行、または前記第１直線部に対して３０°以下の角度で傾斜して前記第１直線部と対向配置された第２直線部を有する第２辺とを含み、前記第１直線部に直交する方向の前記断面形状の最大寸法である第１寸法（Ｔ）と、前記第１直線部に平行する方向の前記断面形状の最大寸法である第２寸法（Ｗ）との比（Ｔ／Ｗ）が３以下であり、前記第１辺の長さが前記第２辺の長さ以上であり、前記第２寸法（Ｗ）に対する前記第１辺の長さおよび前記第２辺の長さが、それぞれＷ／１０〜Ｗの範囲である異形断面形状の鋼線とし、ストランド焼鈍を施した後、前記鋼線をピンチロールに、対向配置されたロール対のそれぞれに前記第１直線部と前記第２直線部が接触するように挟んで通過させて、前記鋼線を巻き取ることを特徴とする冷間加工性、耐食性に優れた超非磁性軟質ステンレス鋼線コイルの製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のステンレス鋼線材及び鋼線は、超非磁性で優れた耐食性と冷間加工性を合わせ持つ。このため、これを素材として用いることで、耐食性に優れる超非磁性部品を安価に提供する効果を発揮する。また、本発明のステンレス鋼線コイルは、製造時の断面形状潰れや疵の発生が抑制されたものであるため、産業的にニアネットシェイプのステンレス鋼線として利用可能な軟質の異形断面鋼線を提供できる。そして、本発明の鋼線コイルに巻取られた異形断面鋼線からケーブルのコネクターなどの複雑形状の超非磁性部品に成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一例である実施形態の鋼線の断面形状を説明するための断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、本発明の鋼線の断面形状の他の例を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の鋼線の断面形状の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
先ず、本実施形態の線材の成分組成の限定理由について説明する。
なお、以下の説明において、特に注記しない場合「％」は「質量％」を意味する。
Ｃは、０．０８％を超えて添加すると強度が高くなり冷間加工性に劣るため、上限を０．０８％にし、好ましくは０．０５％以下とする。一方、過度の低減は製造コストの増大につながるため、下限は０．００１％にすることが好ましく、０．０１％以上であることがより好ましい。Ｃ含有量の好ましい範囲は、０．０１〜０．０５％である。
【００１９】
Ｓｉは、脱酸のために０．０５％以上添加し、好ましくは０．１％以上添加する。しかしながら、２．０％を超えてＳｉを添加すると冷間加工性に劣る。このため、Ｓｉ含有量の上限を２．０％にし、好ましくは１．０％以下にする。Ｓｉ含有量の好ましい範囲は、０．１〜１．０％である。
【００２０】
Ｍｎは、冷間加工後のオーステナイトの安定度を飛躍的に高めると共に超非磁性を得るために８．０％超を添加し、好ましくは１３．０％超を添加する。しかしながら、２５．０％を超えてＭｎを添加すると、その効果は飽和するし、強度が高く、冷間加工性が悪くなる。そのため、Ｍｎ含有量の上限を２５．０％にし、好ましくは２０．０％以下にし、さらに好ましくは１６．０％未満にする。Ｍｎ含有量の好ましい範囲は、１３．０％超、２０．０％以下である。Ｍｎ含有量は１６．０％未満であることが更に好ましい。
【００２１】
Ｐ含有量は、冷間加工性を確保するために０．０６％以下にし、好ましくは０．０４％以下にする。しかしながら、工業的にＰ含有量をゼロにすることは困難なことから、好ましい範囲は、０．０１％〜０．０４％である。
Ｓ含有量は、線材の熱間製造性および耐食性を確保するために０．０１％以下にし、好ましくは０．００５％以下にする。しかしながら、工業的にＳ含有量をゼロにすることは困難なことから、好ましい範囲は、０．０００２〜０．００５％である。
【００２２】
Ｎｉは、冷間加工後のオーステナイトの安定度を飛躍的に高めると共に超非磁性を得るために６．０％超を添加し、好ましくは８．０％以上を添加する。しかしながら、３０．０％を超えてＮｉを添加すると、オーステナイト系で非磁性であっても、インバー合金のようにＦｅ−Ｎｉ対の原子間結合数が増大し、僅かな磁気特性を示すようになる。そのため、Ｎｉ含有量の上限を３０．０％とし、好ましくは２０．０％以下とし、更に好ましくは１０．０％未満にする。Ｆｅ−Ｎｉ対の原子間結合を極力低減することが好ましいため、Ｎｉ含有量の好ましい範囲は、８．０％以上、１０．０％未満である。
【００２３】
Ｃｒは、冷間加工後のオーステナイトの安定度を飛躍的に高めると共に超非磁性を得て、且つ、高耐食性を得るために１３．０％以上添加し、好ましくは１５．０％以上を添加する。しかしながら、２５．０％を超えてＣｒを添加すると、強磁性体のｂｃｃ構造のδ（デルタ）−フェライトが組織の一部に生成し、磁性を示すばかりか、強度も上昇し、冷間加工性に劣る。そのため、Ｃｒ含有量の上限を２５．０％に限定し、好ましくは２０．０％以下にする。Ｃｒ含有量の好ましい範囲は、１５．０％〜２０．０％である。
【００２４】
Ｃｕは、冷間加工後のオーステナイトの安定度を飛躍的に高めると共に超非磁性を得て、且つ、オーステナイトの加工硬化を抑制して冷間加工性を確保するために０．２％以上添加する。Ｃｕは、好ましくは１．０％以上、さらに好ましくは３．０％超を添加する。しかしながら、５．０％を超えてＣｕを添加すると、Ｃｕの著しい凝固偏析で熱間割れが生成するため、工業的に製造できなくなる。そのため、Ｃｕ含有量の上限を５．０％に限定し、好ましくは４．０％以下にする。Ｃｕ含有量の好ましい範囲は、１．０％〜４．０％であり、更に好ましくは、３．０％超、４．０％以下である。
【００２５】
Ｎは、０．２０％以上添加すると強度が高くなり冷間加工性に劣る。そのため、Ｎ含有量の上限を０．２０％未満にし、好ましくは０．１０％未満にする。一方、過度にＮ含有量を低減させることは製造コストの増大につながるため、０．００１％以上にすることが好ましく、０．０１％以上にすることがより好ましい。Ｎ含有量の好ましい範囲は、０．０１％以上、０．１０％未満である。
【００２６】
Ａｌは、脱酸元素であり、また、Ｃｕと同様にオーステナイトの加工硬化を抑制して冷間加工性を確保するため重要な元素であり、０．００２％以上含有させ、好ましくは０．０１％以上含有させる。しかしながら、１．５％を超えてＡｌを添加してもその効果は飽和するし、粗大介在物が生成し、冷間加工性が逆に劣化する。そのため、Ａｌ含有量の上限を１．５％にし、好ましくは１．３％以下、より好ましくは１．２％以下にする。Ａｌ含有量の好ましい範囲は、０．０１％〜１．２％である。
【００２７】
Ｃ＋Ｎの含有量は、軟質化させ複雑形状部品への冷間加工性を確保するため、０．２０％未満に限定する。Ｃ＋Ｎの含有量は、好ましくは０．１０％以下である。
【００２８】
Ｍｄ３０は、冷間加工後の加工誘起マルテンサイト量と成分の関係を調査して得られた指標である。Ｍｄ３０は、単相のオーステナイトに対して０．３の引張真歪を与えたときに、組織の５０％がマルテンサイトに変態する温度である。Ｍｄ３０の値が小さいほど、オーステナイトが安定であり、マルテンサイトの生成が抑制される。したがって、線材の超非磁性を確保するためにＭｄ３０値を制御する必要がある。冷間加工後でも超非磁性を示すためには、Ｍｄ３０値を−１５０以下に制御する必要がある。そのため、Ｍｄ３０値を−１５０以下に限定する。好ましくは、Ｍｄ３０値が−１７０以下である。更に好ましいＭｄ３０値の範囲は−２００以下である。
【００２９】
不可避的不純物とは、例えば、通常のステンレス鋼の製造で混入するＯ：０．００１〜０．０１％，Ｚｒ：０．０００１〜０．０１％，Ｓｎ：０．００１〜０．１％，Ｐｂ：０．００００５〜０．０１％，Ｂｉ：０．００００５〜０．０１％，Ｚｎ：０．０００５〜０．０１％等、原料や耐火物に含有される物質である。
【００３０】
次に、本実施形態の線材の引張強さと引張破断絞りの限定理由について説明する。
線材の引張強さが６５０ＭＰａ以下であると、冷間加工性が良好なものとなる。また、線材の引張破断絞りが７０％以上であると、冷間加工性が良好なものとなる。そのため、本発明においては、冷間加工性を担保するために線材の引張強さを６５０ＭＰａ以下、及び、引張破断絞りを７０％以上にすることが好ましい。
【００３１】
上記の成分組成を有する鋳片を用いて、後述する製造方法で製造した線材の引張強さ及び引張破断絞りは、上記の範囲となる。また、これらの機械特性は、必要とされる冷間加工性に応じて、鋼の成分組成を、より厳密に制御することで、更に向上させることが出来る。
即ち、成分組成をＭｎ：１３．０％超、２０％以下、Ｃｕ：１．０％〜４．０％、Ａｌ：０．０１％〜１．３％、Ｎ：０．０１％以上、０．１０％未満に制御することで、引張強さが５９０ＭＰａ以下、及び、引張破断絞りが７５％以上の線材になる。このような限定を更に加えることにより、線材の冷間加工性は更に向上する。
【００３２】
次に、本実施形態の線材の成分組成において、必要に応じて含有される成分の限定理由について説明する。
Ｍｏは、製品の耐食性を向上するため、必要に応じて、好ましくは、０．０１％以上、より好ましくは０．２％以上添加する。しかしながら、３．０％を超えてＭｏを添加すると、強度が高くなり、冷間加工性が劣化する。そのため、Ｍｏ含有量の上限を３．０％にし、好ましくは２．０％以下にする。Ｍｏ含有量の更に、好ましい範囲は、０．２〜２．０％である。
【００３３】
Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｗ，Ｔａは、炭窒化物を形成して耐食性を向上するため、必要に応じて、１種類以上を添加する。Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｗ，Ｔａの内、１種類以上を含有する場合、各元素の含有量は好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０５％以上とする。これらの元素は、１．０％を超えて添加すると粗大介在物が生成し、冷間加工性が劣化する。このため、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｗ，Ｔａの含有量の上限を１．０％にし、好ましくは０．６％以下にする。好ましい各元素の含有量の範囲は、０．０５〜０．６％である。
【００３４】
Ｃｏは、冷間加工後のオーステナイトの安定度を飛躍的に高めると共に超非磁性を得るため、必要に応じて、好ましくは、０．０５％以上、より好ましくは０．２％以上を添加する。しかしながら、３．０％を超えてＣｏを添加すると、強度が高くなり、冷間加工性が劣化する。そのため、Ｃｏ含有量の上限を３．０％にし、好ましくは１．０％以下にする。Ｃｏ含有量の更に、好ましい範囲は、０．２〜１．０％である。
【００３５】
Ｂは、熱間製造性を向上させるために、必要に応じて、０．０００５％以上、好ましくは０．００１％以上添加する。しかしながら、０．０１５％を超えてＢを添加すると、逆にボライドが生成して冷間加工性が劣化する。そのため、Ｂ含有量の上限を０．０１５％にし、好ましくは０．０１％以下にする。Ｂ含有量の好ましい範囲は、０．００１％〜０．０１％である。
【００３６】
Ｃａ，Ｍｇ，ＲＥＭは、脱酸に有効な元素であり、必要に応じて１種類以上を添加する。しかし、これらの元素を過度に添加すると、軟磁性が劣化するばかりか粗大脱酸生成物が生成して冷間加工性が劣化する。そのため、Ｃａを含有する場合には、その含有量を０．０１％以下，好ましくは０．００４％以下とする。Ｍｇを含有する場合には、その含有量を０．０１％以下，好ましくは０．００１５％以下とする。ＲＥＭを含有する場合には、その含有量を０．０５％以下、好ましくは０．０１％以下とする。また、Ｃａ含有量の好ましい下限値は、０．０００５％以上、より好ましくは０．００１％以上である。Ｍｇ含有量の好ましい下限値は、０．０００５％以上、より好ましくは０．０００６％以上である。ＲＥＭ含有量の好ましい下限値は、０．０００５％以上、より好ましくは０．００１％以上である。これらの元素の含有量の好ましい範囲は、Ｃａ：０．００１〜０．００４％，Ｍｇ：０．０００６〜０．００１５％，ＲＥＭ：０．００１〜０．０１％である。
【００３７】
次に、本実施形態の線材の製造方法について説明する。
本実施形態の線材の製造方法では、上記のいずれかに記載の成分組成を有する鋳片を、９９％以上の減面率で熱間線材圧延し、その後、１０００〜１２００℃で均一化熱処理を施す。
薄板，厚板，鋼管，棒圧延と異なり、細径の線材圧延では、強熱間加工を施すことが可能である。熱間線材圧延および均一化熱処理は、線材を均一化して超非磁性を安定化させるのに有効である。とりわけ、本発明の軟質で、且つ、冷間加工後も安定して超非磁性となる線材を得るには、上記の成分組成を有する鋳片を、合計９９％以上という極めて高い減面率で熱間線材圧延し、その後、１０００〜１２００℃で均一化熱処理を施す必要がある。
【００３８】
熱間線材圧延での減面率の合計が９９％未満になると材料の均一化が不足し、超非磁性が得られ難くなる。そのため、熱間線材圧延での減面率を９９％以上とし、更に、好ましくは９９．５〜９９．９９％とする。
熱間線材圧延後の均一化熱処理温度が１０００℃未満になると、強度が高くなり冷間加工性に劣る上、均一化が不足するため超非磁性にも劣る。そのため、均一化熱処理温度は１０００℃以上とし、１０５０℃以上とすることが好ましい。一方、均一化熱処理温度が１２００℃を超えると強磁性であるフェライト相が析出するため、超非磁性に劣る。そのため、均一化熱処理温度は１２００℃以下とし、１１５０℃以下とすることが好ましい。均一化熱処理温度の範囲は１０００〜１２００℃に限定し、好ましくは１０５０〜１１５０℃とする。
【００３９】
次に、本実施形態の鋼線について説明する。
本実施形態の線材の効果は、鋼線材に限らず、鋼線材を伸線加工した鋼線においても発現する。本実施形態の鋼線の物質としての特徴は、鋼線材同様である。即ち、本実施形態の鋼線は、上述した鋼線材と同様の成分組成とＭｄ３０値を有し、超非磁性を示す。
本実施形態の鋼線は、鋼材と同様に冷間加工性を担保するため、引張強さが６５０ＭＰａ以下であり、引張破断絞りが７０％以上のものであることが好ましい。これらの特性は、本実施形態の鋼線が、本実施形態の鋼線材を素材として利用したものであることにより得ることが出来るものである。
【００４０】
また、鋼線材同様、成分組成をＭｎ：１３．０％超、２０％以下、Ｃｕ：１．０％〜４．０％、Ａｌ：０．０１％〜１．３％、Ｎ：０．０１以上、０．１０％未満に制御することで、引張強さが５９０ＭＰａ以下、及び、引張破断絞りが７５％以上の鋼線になる。このような鋼線とすることにより、冷間加工性は更に向上する。
【００４１】
次に、本実施形態の線材および鋼線におけるＮｉおよびＣｕの濃度分布の限定理由について説明する。
ＮｉやＣｕは常磁性鋼の磁性に影響を及ぼす。線材または鋼線の横断面内中心部のＮｉ濃度のばらつきの標準偏差σが５％以下であって、かつＣｕ濃度のばらつきの標準偏差σが１．５％以下であるものでは、局所的な磁性の高い場所の形成が抑制されているため、超非磁性が安定して得られる。そのため、Ｎｉ濃度のばらつきの標準偏差σを５％以下，Ｃｕ濃度のばらつきの標準偏差σを１．５％以下とすることが好ましい。より好ましくは、Ｎｉ濃度のばらつきの標準偏差σを３％以下、Ｃｕ濃度のばらつきの標準偏差σを１．０％以下とする。
【００４２】
なお、線材または鋼線の横断面内中心部のＮｉ濃度またはＣｕ濃度のばらつきの標準偏差σは、線材または鋼線の横断面の中心領域の任意箇所を、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）分析でＮｉ濃度およびＣｕ濃度をマップ分析した結果から求められるものである。
【００４３】
線材または鋼線の横断面の中心領域とは、横断面形状が円形である場合には、中心から線材または鋼線の直径の１／４を半径とする円で囲まれた領域を意味する。
また、横断面形状が、辺の数が４以上の正多角形である場合には、中心から、中心を通る対角線の長さの１／４を半径とする円で囲まれた領域を意味する。
また、横断面形状が、後述する鋼線コイルを形成する図１〜図３に示す異形断面形状を有するものである場合には、以下の領域を意味する。まず、第１直線部１ａ（１１ａ）の一端と第２直線部２ａ（１２ａ）における第１直線部１ａ（１１ａ）の一端から遠い方の端部とを結ぶ直線からなる第１対角線２１とを描く。また、第１直線部１ａ（１１ａ）の他端と第２直線部２ａ（１２ａ）における第１直線部１ａ（１１ａ）の他端から遠い方の端部とを結ぶ直線からなる第２対角線２２を描く。そして、第１対角線２１と第２対角線２２のうち短い方（図１においては、第２対角線２２）の長さ方向の中心位置２３を中心とし、第１対角線２１と第２対角線２２のうち短い方の長さの１／４を半径ｒとする円で囲まれた領域を横断面の中心領域とする。
【００４４】
本実施形態の鋼線の製造方法は、特に限定されるものではなく、一般的な方法を用いることが出来る。一般的な鋼線の製造方法とは、例えば、本実施形態の鋼線材を伸線率１０〜９５％で伸線する工程と、９００〜１２００℃で５秒〜２４時間のストランド焼鈍を行う工程とを含む方法が挙げられる。
鋼線材の伸線率は、鋼線の寸法精度を高めるため、１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましい。また、鋼線材の伸線率は、伸線中の破断を防止するため９５％以下であることが好ましく、９０％以下であることがより好ましい。
【００４５】
ストランド焼鈍の温度は、伸線工程による歪を取り除くために９００℃以上であることが好ましく、１０００℃以上であることがより好ましい。また、ストランド焼鈍の温度は、強磁性であるフェライト相の析出を防止するために１２００℃以下であることが好ましく、１１５０℃以下であることがより好ましい。
ストランド焼鈍の焼鈍時間は、十分な焼鈍効果を得るために５秒以上であることが好ましく、２０秒以上であることがより好ましい。また、ストランド焼鈍の焼鈍時間は、生産性を向上させるために、２４時間以下であることが好ましく、１時間以下であることがより好ましい。
【００４６】
本実施形態の鋼線の断面形状は、特に限定されるものではなく、円形であってもよいし、多角形などの異形断面形状であってもよい。本実施形態の鋼線が異形断面形状である場合、ストランド焼鈍後に巻き取ることによる断面形状の変形を防止するために、後述する断面形状とすることが好ましい。
【００４７】
次に、本実施形態の鋼線コイルについて説明する。
本実施形態の鋼線コイルは、特定の断面形状を有する本実施形態の鋼線が、特定の条件で巻き取られたものである。
鋼線から複雑形状に加工するには、鋼線の段階で最終製品に近い形状を有するニアネットシェイプのものであることが好ましい。但し、鋼線をニアネットシェイプの異形断面形状に加工する場合、線材に伸線加工を施して異形断面形状の鋼線とし、ストランド焼鈍を行った後に巻き取ると、鋼線の断面形状が潰れてしまう可能性がある。そのため、本実施形態の鋼線コイルでは、ストランド焼鈍後に巻き取っても断面形状が潰れないように鋼線を以下に示す断面形状にする。
【００４８】
図１は、本発明の一例である実施形態の鋼線コイルに巻き取られた鋼線の断面形状を説明するための断面図である。図１に示す断面形状は、矩形であり、第１直線部１ａを有する第１辺１と、第１直線部１ａに対して３０°以下の角度（α）で傾斜して第１直線部１ａと対向配置された第２直線部２ａを有する第２辺２と、第１辺１の一端と第２辺２における第１辺１の一端に近い方の端部とを繋ぐ直線からなる第３辺３と、第１辺１の他端と第２辺２における第１辺１の他端に近い方の端部とを繋ぐ直線からなる第４辺４とを含むものである。
図１に示す断面形状では、第１直線部１ａの延在方向と第２直線部２ａの延在方向とのなす角度αが３０°以下となっている。図１に示す例では、第１直線部１ａに対して傾斜した角度で第２直線部２ａが配置されているが、第２辺２の第２直線部２ａは、第１直線部１ａと平行であってもよい。
【００４９】
通常、線材に伸線加工を施して得られた異形断面形状の鋼線には、ストランド焼鈍が施される。ストランド焼鈍後の鋼線は、対向配置されたロール対を有するピンチロールを通過することにより所定の搬送方向に搬送され、鋼線の巻き付けられる円筒形ドラムに送られて、巻き取られる。巻き取られた鋼線は、円筒形ドラムから取り外されて巻き取り時の張力から解放され、鋼線コイルとなる。
【００５０】
図１に示す断面形状において、第１直線部１ａの延在方向と第２直線部２ａの延在方向とのなす角度αが３０°超である場合、後述する鋼線コイルの製造方法において、ピンチロールの対向配置されたロール対のそれぞれに、第１直線部１ａと第２直線部２ａを接触させて、鋼線をピンチロールのロール対間に挟持させた状態で通過させると、鋼線の断面形状における矩形の頂点部分に、ピンチロールからの応力が集中する。その結果、鋼線の断面形状における頂点部分が潰れて変形したり、鋼線に疵が発生したりすることがある。
【００５１】
また、上記のなす角度αが３０°超であると、ピンチロールのロール対のそれぞれに、第１直線部１ａと第２直線部２ａを接触させにくくなり、鋼線をロール対間に挟持させた状態が不安定となる。このため、鋼線がピンチロールを通過したとしても、ピンチロールによる鋼線の搬送方向の制御機能が十分に得られない。
しかも、上記のなす角度αが３０°超であると、円筒形ドラムに巻き付けられた隣接する鋼線の第１直線部１ａと第２直線部２ａとが面接触している状態になりにくい。その結果、円筒形ドラムに巻き付けられた隣接する鋼線同士が、断面視で点接触している状態となりやすい。隣接する鋼線同士が断面視で点接触して巻き付けられると、鋼線の点接触している部分が、巻き取り時の張力によって潰れて変形したり、鋼線に疵が発生したりすることがある。
【００５２】
また、上記のなす角度αが３０°超であると、上記の鋼線をロール対間に挟持させた状態が不安定となるので、搬送中の鋼線が回転して、鋼線の断面形状における矩形の頂点部分が、ピンチロールのロール対に接触した状態になる場合がある。この場合、鋼線の断面形状における矩形の頂点部分が、潰れて変形したり、鋼線に疵が発生したりすることがある。
【００５３】
なお、ピンチロールが配置されていない場合には、ピンチロールからの応力によって鋼線が変形することはない。しかし、ピンチロールが配置されていない場合には、鋼線を円筒形ドラムに巻き取る際に鋼線が回転してねじれることにより、円筒形ドラムに巻き付けられた隣接する鋼線同士が断面視で点接触している状態となりやすい。このため、巻き取り時の張力によって、鋼線の断面形状が潰れて変形したり、鋼線に疵が発生したりする。
【００５４】
図１に示す断面形状は、上記のなす角度αが３０°以下であるので、鋼線の断面形状における矩形の頂点部分にピンチロールからの応力が集中しにくいものとなる。よって、鋼線の断面形状における矩形の頂点部分が潰れて変形したり、鋼線に疵が発生したりしにくいものとなる。
【００５５】
また、上記のなす角度αが３０°以下であると、上記の鋼線をロール対間に挟持させた状態が安定する。このため、巻き取り後の鋼線コイルが隣接する鋼線の第１直線部１ａと第２直線部２ａとが面接触しているものになりやすくなる。したがって、上記のなす角度を３０°以下とすることで、ストランド焼鈍後の鋼線が潰れて変形したり、疵付けられたりすることを効果的に防止できる。
また、鋼線の潰れや疵をより効果的に防止するためには、上記のなす角度は１５°以下であることが好ましく、０°である（第２辺２の第２直線部２ａと第１直線部１ａとが平行である）ことが最も好ましい。
【００５６】
また、図１に示す鋼線では、第１直線部１ａに直交する方向の断面形状の最大寸法である第１寸法（Ｔ）と、第１直線部１ａに平行する方向の断面形状の最大寸法である第２寸法（Ｗ）との比（Ｔ／Ｗ）が３以下とされている。上記比（Ｔ／Ｗ）が３を超えると、上記の鋼線をロール対間に挟持させた状態が、不安定となる。上記比（Ｔ／Ｗ）が３以下であると、上記の鋼線をロール対間に挟持させた状態が安定なものとなり、鋼線の潰れや疵を防止できる。上記比（Ｔ／Ｗ）は、上記の鋼線をロール対間に挟持させた状態をより安定なものとし、鋼線の潰れや疵をより効果的に防止するために、１．５以下であることが好ましく、１以下であることがより好ましい。
【００５７】
また、図１に示す鋼線は、第１辺１の長さＬ１（図１においては第１直線部１ａに平行する方向の最大寸法（Ｗ）と同じ）が第２辺２の長さＬ２以上であり、第２寸法（Ｗ）に対する第１辺１の長さＬ１および第２辺２の長さＬ２が、それぞれＷ／１０〜Ｗの範囲であるものである。第１辺１の長さＬ１および第２辺２の長さＬ２が、それぞれＷ／１０未満であると、上記の鋼線をロール対間に挟持させた状態が、不安定となる。第１辺１の長さＬ１および第２辺２の長さＬ２が上記範囲内であると、上記の鋼線をロール対間に挟持させた状態が安定なものとなり、鋼線の潰れや疵を防止できる。第１辺１の長さＬ１および第２辺２の長さＬ２は、鋼線の潰れや疵をより効果的に防止するために、Ｗ／５〜Ｗであることが好ましい。
【００５８】
本実施形態の鋼線コイルは、図１に示す断面形状の鋼線が、巻き取られたものである。このため、製造時に、ピンチロールの対向配置されたロール対のそれぞれに、第１直線部１ａと第２直線部２ａとを接触させて、鋼線をピンチロールのロール対間に挟持させた状態で通過させても、鋼線の断面形状における矩形の頂点部分にピンチロールからの応力が集中しにくい。しかも、本実施形態の鋼線コイルは、上記の鋼線をロール対間に挟持させた状態が、安定した状態になる。このため、巻き取り後の鋼線コイルが、隣接する鋼線の第１直線部１ａと第２直線部２ａとが面接触しているものとなりやすくなる。
これらのことにより、本実施形態の鋼線コイルは、製造時における鋼線の断面形状の潰れや疵の発生を抑制できるものとなる。また、本実施形態の鋼線コイルは、ニアネットシェイプのステンレス鋼線として利用可能な軟質の異形断面形状の鋼線からなるものであるため、複雑形状の超非磁性部品の成形に好適である。
【００５９】
本発明の鋼線コイルに巻取られている鋼線の断面形状は、図１に示す例に限定されるものではない。
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、本発明の鋼線の断面形状の他の例を示す断面図である。
図２（ａ）に示す鋼線の断面形状が、図１に示す鋼線の断面形状と異なるところは、第１辺１Ｂに凹部Ｃ１が形成されているとともに、第２辺２Ｂに凹部Ｃ２が形成されているところのみである。したがって、図２（ａ）において図１と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６０】
図２（ａ）に示す凹部は、第１辺１Ｂおよび第２辺２Ｂの両方に形成されていてもよいし、第１辺１Ｂまたは第２辺２Ｂの一方のみに形成されていてもよい。また、凹部は第３辺３および／または第４辺４に設けられていてもよい。また、各辺に存在する凹部の数は、図２（ａ）に示すように１つでもよいし、２以上でもよい。
【００６１】
図２（ａ）に示す断面形状の鋼線では、第１辺１Ｂは、凹部Ｃ１を挟んで同一直線上に延在する第１辺部材１ｂと第２辺部材１ｃとから形成されている。第１辺部材１ｂと第２辺部材１ｃの長さは、同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。
幅寸法がＷ／１０以上である凹部Ｃ１は、巻き取られた状態の隣接する鋼線同士の接触や、ピンチロールのロール対と第１直線部１ａとの接触に寄与しない。このため、図２（ａ）に示すように、第１辺１Ｂに、幅寸法がＷ／１０以上である凹部Ｃ１が形成されている場合には、凹部Ｃ１の幅寸法ＬＣ１は第１辺１Ｂの長さＬ１に含まない。したがって、図２（ａ）に示す断面形状における第１辺１Ｂの長さＬ１は、同一直線上に延在する第１辺部材１ｂの長さＬ１ｂと、第２辺部材１ｃの長さＬ１ｃとを合計した長さである。
【００６２】
図２（ａ）に示す断面形状の鋼線では、第２辺２Ｂは、凹部Ｃ２を挟んで同一直線上に延在する第１辺部材２ｂと第２辺部材２ｃとから形成されている。第１辺部材２ｂと第２辺部材２ｃとの長さは、同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。
幅寸法がＷ／１０以上である凹部Ｃ２は、巻き取られた状態の隣接する鋼線同士の接触や、ピンチロールのロール対と第２直線部２ａとの接触に寄与しない。このため、第２辺２Ｂに、幅寸法がＷ／１０以上である凹部Ｃ２が形成されている場合には、凹部Ｃ２の幅寸法ＬＣ２は第２辺２Ｂの長さＬ２に含まない。したがって、図２（ａ）に示す断面形状における第２辺２Ｂの長さＬ２は、同一直線上に延在する第１辺部材２ｂの長さＬ２ｂと、第２辺部材２ｃの長さＬ２ｃとを合計した長さである。
【００６３】
なお、断面形状における凹部Ｃ１、Ｃ２の幅寸法がＷ／１０未満である場合には、第１辺１Ｂおよび／または第２辺２Ｂに凹部が形成されていても、巻き取られた状態の隣接する鋼線同士の接触に対する影響は無視できる。また、断面形状における凹部Ｃ１、Ｃ２の幅寸法がＷ／１０未満である場合には、ピンチロールの対向配置されたロール対のそれぞれに、第１直線部１ａと第２直線部２ａとが接触している状態の安定性に与える影響も無視できる。このため、断面形状における凹部Ｃ１の幅寸法がＷ／１０未満である場合には、凹部Ｃ１の幅寸法を第１辺１Ｂの長さＬ１に含める。また、断面形状における凹部Ｃ２の幅寸法がＷ／１０未満である場合には、凹部Ｃ２の幅寸法を第２辺２Ｂの長さＬ２に含める。
【００６４】
図２（ａ）に示す断面形状の鋼線は、第１直線部１ａを有する第１辺１Ｂと、第１直線部１ａに対して３０°以下の角度（α）で傾斜して第１直線部１ａと対向配置された第２直線部２ａを有する第２辺２Ｂとを含むものである。さらに、図２（ａ）に示す断面形状の鋼線は、断面形状の第１直線部１ａに直交する方向の最大寸法である第１寸法（Ｔ）と、断面形状の第１直線部１ａに平行する方向の最大寸法である第２寸法（Ｗ）（図２においては第１辺部材１ｂの長さＬ１ｂと、凹部Ｃ１の幅寸法ＬＣ１、第２辺部材１ｃの長さＬ１ｃとを合計した長さである）との比（Ｔ／Ｗ）が３以下であるものである。しかも、図２（ａ）に示す断面形状の鋼線は、第１辺１Ｂの長さＬ１が第２辺２Ｂの長さＬ２以上であり、第２寸法（Ｗ）に対する第１辺１Ｂの長さＬ１および第２辺２Ｂの長さＬ２が、それぞれＷ／１０〜Ｗの範囲であるものである。
したがって、図２（ａ）に示す断面形状の鋼線が巻き取られた鋼線コイルにおいても、図１に示す断面形状の鋼線が巻き取られた鋼線コイルと同様に、製造時における鋼線の断面形状の潰れや疵の発生を抑制できるものとなる。
【００６５】
また、図２（ａ）に示す断面形状の鋼線は、第１辺１Ｂに凹部Ｃ１が形成されているとともに、第２辺２Ｂに凹部Ｃ２が形成されているので、図２（ａ）に示す断面形状の鋼線が巻き取られた鋼線コイルは、例えば、ケーブルのコネクターなどのニアネットシェイプのステンレス鋼線として好適である。
【００６６】
また、本実施形態の鋼線コイルに巻取られている鋼線の断面形状では、第１辺（および／または第２辺）の第１辺部材と第２辺部材は、図２（ａ）に示すように、同一直線上に延在していてもよいし、図２（ｂ）および図２（ｃ）の第１辺のように、異なる直線上に延在していてもよい。
【００６７】
図２（ｂ）に示す断面形状では、第１辺１０Ｂの第１辺部材１０ｂと第２辺部材１０ｃとが平行となっている。この場合、第１直線部１ａに直交する方向の第１辺部材１０ｂの延在方向の位置と第２辺部材１０ｃの延在方向の位置との間の寸法ｄ１が、第１寸法（Ｔ）の１／１０以下であれば、第１辺１０Ｂの第１辺部材１０ｂと第２辺部材１０ｃとが、異なる直線上に延在していても、図２（ａ）の断面形状と同じ効果が得られる。
【００６８】
なお、図２（ｂ）においては、第１辺１０Ｂの第１辺部材１０ｂと第２辺部材１０ｃとが、異なる直線上に延在している場合を例に挙げて説明したが、第２辺の第１辺部材と第２辺部材も異なる直線上に延在していてもよい。第２辺の第１辺部材と第２辺部材とが異なる方向に延在しており、第１辺部材と第２辺部材が平行である場合、第１直線部１ａに直交する方向の、第２辺の第１辺部材の延在方向の位置と第２辺部材の延在方向の位置との間の寸法が、第１寸法（Ｔ）の１／１０以下であれば、図２（ａ）の断面形状と同じ効果が得られる。
【００６９】
また、図２（ｃ）に示すように、第１辺２０Ｂの第１辺部材２０ｂと第２辺部材２０ｃとが凹部Ｃ１を挟んで異なる直線上に延在していて、第１辺部材２０ｂと第２辺部材２０ｃとが平行でない場合には、第１辺部材２０ｂの延在方向に対する第２辺部材２０ｃの延在方向の角度θが３０°以下であれば、図２（ａ）の断面形状と同じ効果が得られる。すなわち、第１辺部材２０ｂと第２辺部材２０ｃとは、図２（ｃ）に示すように、山を形成する方法に相対的に傾いていてもよいし、谷を形成する方向に相対的に傾いていてもよい。
【００７０】
なお、第１辺部材２０ｂと第２辺部材２０ｃとが平行でない場合、第１直線部１ａの延在方向とは、第１辺部材２０ｂと第２辺部材２０ｃのうち、長い方の辺部材（図２（ｃ）では、第２辺部材２０ｃ）の延在方向を意味する。なお、第１辺部材と第２辺部材との長さが同じである場合における第１直線部１ａの延在方向は、第１辺部材、第２辺部材それぞれを基準とした場合の第２寸法（Ｗ）を計測し、第２寸法が長い方の辺部材の延在方向を意味する。
【００７１】
なお、図２（ｃ）においては、第１辺２０Ｂの第１辺部材２０ｂと第２辺部材２０ｃとが、異なる直線上に延在していて、第１辺２０Ｂの第１辺部材２０ｂと第２辺部材２０ｃとが平行でない場合を例に挙げて説明したが、第２辺の第１辺部材と第２辺部材も、異なる直線上に延在する平行でないものであってもよい。この場合、第２辺の第１辺部材と第２辺部材が共に、第１直線部１ａの延在方向に対して３０°以下に傾斜していれば、図２（ａ）の断面形状と同じ効果が得られる。
【００７２】
なお、第１直線部１ａに対して対向している直線が２以上存在する場合、以下の（１）〜（４）に基づいて第２直線部２ａを決定する。
（１）第１直線部１ａに対して３０°以下で傾斜している直線が１つである場合は、その直線を第２直線部２ａとする。
（２）第１直線部１ａに対して３０°以下で傾斜している直線が複数ある場合は、最も長さの長い直線を第２直線部２ａとする。
（３）第１直線部１ａに対して３０°以下で傾斜している直線が複数あって、最も長さの長い直線が２以上ある場合には、それらのうち第１直線部１ａとの角度の差が最も小さい直線を第２直線部２ａとする。
（４）第１直線部１ａに対して３０°以下で傾斜している直線が複数あって、最も長さの長い直線が２以上あり、それらのうち第１直線部１ａとの角度の差が最も小さい直線が２以上ある場合には、それらの直線のうちいずれの直線を第２直線部２ａとしてもよい。
【００７３】
図３は、本発明の鋼線の断面形状の他の例を示す断面図である。図３に示す鋼線の断面形状が、図１に示す断面形状と異なるところは、各辺１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ、４Ｃの両端部が曲線となっており、辺と辺とが滑らかな曲線によって繋がっているところである。
【００７４】
図３に示す第１辺１Ｃは、長さ方向中央に配置された第１直線部１１ａを有している。また、第２辺２Ｃは、長さ方向中央に配置された第２直線部１２ａを有している。第１直線部１１ａと第２直線部１２ａとは、対向配置されている。図１に示す断面形状と同様に、第１直線部１１ａに対して第２直線部１２ａは３０°以下の角度（α）で傾斜している。
また、図３に示す断面形状においても、第１直線部１１ａに直交する方向の最大寸法である第１寸法（Ｔ）と、断面形状の第１直線部１１ａに平行する方向の最大寸法である第２寸法（Ｗ）との比（Ｔ／Ｗ）は３以下である。
【００７５】
図３に示すように、第１辺１Ｃ（および／または第２辺２Ｃ）の一方または両方の端部が曲線である場合、曲線のうちの後述する接触範囲１１ｂ、１１ｃ、１２ｂ、１２ｃは、巻き取られた状態の隣接する鋼線同士の面接触を促進するとともに、鋼線をピンチロールのロール対間に挟持させた状態の安定性を向上させる機能を有する。
したがって、図３に示す第１辺１Ｃでは、第１直線部１１ａの長さＬ１１ａと、曲線の接触範囲１１ｂ、１１ｃの長さＬ１１ｂ、Ｌ１１ｃとの合計寸法を、第１辺１Ｃの長さＬ１という。また、図３に示す第２辺２Ｃでは、第２直線部１２ａの長さＬ１２ａと、曲線の接触範囲１２ｂ、１２ｃの長さＬ１２ｂ、Ｌ１２ｃとの合計寸法を、第２辺２Ｃの長さＬ２という。
曲線の接触範囲１１ｂ、１１ｃ（１２ｂ、１２ｃ）は、第１直線部１１ａ（または第２直線部１２ａ）の端部から、第１直線部１１ａ（または第２直線部１２ａ）に対して３０°の角度で傾斜する直線を描き、その直線と曲線との交点から、第１直線部１１ａ（または第２直線部１２ａ）の端部までの範囲である。
【００７６】
図３に示す断面形状においても、第１辺１Ｃの長さＬ１が第２辺２Ｃの長さＬ２以上であり、第２寸法（Ｗ）に対する第１辺１Ｃの長さＬ１および第２辺２Ｃの長さＬ２は、それぞれＷ／１０〜Ｗの範囲である。
【００７７】
図３に示す断面形状の鋼線は、第１直線部１１ａを有する第１辺１Ｃと、第１直線部１１ａに対して３０°以下の角度（α）で傾斜して第１直線部１１ａと対向配置された第２直線部１２ａを有する第２辺２Ｃとを含み、断面形状の第１直線部１１ａに直交する方向の最大寸法である第１寸法（Ｔ）と、断面形状の第１直線部１ａに平行する方向の最大寸法である第２寸法（Ｗ）との比（Ｔ／Ｗ）が３以下であり、第１辺１Ｃの長さＬ１が第２辺２Ｃの長さＬ２以上であり、第２寸法（Ｗ）に対する第１辺１Ｃの長さＬ１および第２辺２Ｃの長さＬ２が、それぞれＷ／１０〜Ｗの範囲であるものである。
したがって、図３に示す断面形状の鋼線が巻き取られた鋼線コイルにおいても、図１に示す断面形状の鋼線が巻き取られた鋼線コイルと同様に、製造時における鋼線の断面形状の潰れや疵の発生を抑制できるものとなる。
【００７８】
さらに、図３に示す断面形状の鋼線は、各辺１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ、４Ｃが滑らかな曲線によって繋がっているため、鋼線の断面形状における頂点部分にピンチロールからの応力がより一層集中しにくい。また、ピンチロールの対向配置されたロール対のそれぞれに、第１直線部１１ａと第２直線部１２ａとを接触させた状態が、より一層安定する。このため、図３に示す断面形状の鋼線が巻き取られた鋼線コイルは、より一層、製造時における鋼線の断面形状の潰れや疵の発生を抑制できるものとなる。
なお、本発明の鋼線コイルを構成する鋼線の形状は、図１〜図３に示す断面形状に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００７９】
次に、本実施形態の鋼線コイルの製造方法について説明する。
本実施形態の鋼線コイルを製造するには、まず、上記成分組成を有する本実施形態の線材に伸線加工を施して、図１〜図３のいずれかの異形断面形状とし、ストランド焼鈍を施して鋼線とする。線材の伸線加工の伸線率は、上述したように１０〜９５％であることが好ましい。また、上述したように、ストランド焼鈍における焼鈍温度は９００〜１２００℃であることが好ましく、焼鈍時間は５秒〜２４時間であることが好ましい。
【００８０】
本実施形態の鋼線コイルの製造方法では、ストランド焼鈍を施した後、鋼線をピンチロールに通過させて巻き取る。本実施形態において、鋼線をピンチロールに通過させる際には、ピンチロールの対向配置されたロール対のそれぞれに、第１辺の第１直線部と第２辺の第２直線部が接触するように挟んで通過させる。そして、ピンチロールによって、鋼線の巻き付けられる円筒形ドラムの外面と、鋼線の第１直線部または第２直線部とが対向する方向に搬送方向を制御しながら、鋼線を円筒形ドラムに送って巻き取る。このことにより、本実施形態の鋼線コイルの製造方法では、製造時における鋼線の断面形状の潰れや疵の発生が抑制される。
なお、本実施形態の鋼線コイルの製造方法においては、ストランド焼鈍後の鋼線をピンチロールに通過させる前に、断面形状を矯正したり転移を導入したりするために、スキンパス加工を施してもよい。
【００８１】
なお、本実施形態の鋼線の断面形状が円形である場合には、製造時における鋼線の断面形状の潰れや疵の発生が問題となることはない。したがって、本実施形態の鋼線の断面形状が円形である場合には、従来公知の如何なる方法を用いて鋼線を巻き取って鋼線コイルとしてもよい。
【実施例】
【００８２】
以下に本発明の実施例について説明する。
表１〜表３に実施例の線材の成分組成を示す。
【００８３】
【表１】
2014080684.tif 000003
【００８４】
【表２】
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【００８５】
【表３】
2014080684.tif 000005
【００８６】
ステンレス鋼の安価溶製プロセスであるＡＯＤ(Argon  Oxygen  Decarburization)溶製を想定し、１００ｋｇの真空溶解炉にて溶解し、表１〜表３に示す成分組成を有する直径１８０ｍｍの鋳片に鋳造した。得られた鋳片を直径６ｍｍまで熱間線材圧延（減面率：９９．９％）し、１０００℃で熱間圧延を終了した。その後、溶体化処理（均一化熱処理）として１０５０℃で３０分間保持した後に水冷し、酸洗を行い断面視円形の線材とした。
また、一部の線材については、通常の鋼線の製造工程で、直径４．２ｍｍの断面視円形の鋼線に伸線加工し、１０５０℃で３分間保持するストランド焼鈍を施し、鋼線とした。
そして、得られた線材および鋼線の引張強さ，引張破断絞り，冷間加工性，耐食性と磁性を評価した。その評価結果を表４〜表６に示す。なお、表４〜６に示す各種結果は、Ｎｏ．１、３、５〜７６、８２〜８９、１１６〜１１９については線材状態で測定した特性値であり、Ｎｏ．２、４については鋼線状態で測定した特性値である。
【００８７】
【表４】
2014080684.tif 000006
【００８８】
【表５】
2014080684.tif 000007
【００８９】
【表６】
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【００９０】
線材と鋼線の引張強さ，引張破断絞りは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠し、測定した。
本発明例の引張強さはいずれも６５０ＭＰａ以下，引張破断絞りは７０％以上であった。
更に、Ｍｎ：１３．０％超、２０％以下、Ｃｕ：１．０％〜４．０％、Ａｌ：０．０１％〜１．３％、Ｎ：０．０１以上、０．１０％未満に成分組成を適正化した本発明例は、引張強さは５９０ＭＰａ以下，引張破断絞りは７５％以上と良好な値を示した。
【００９１】
冷間加工性の評価は、線材、または鋼線から径４ｍｍ、高さ６ｍｍの円筒形サンプルを切り出し、高さ方向に加工率７５％で冷間圧縮加工（歪み速度１０／ｓ）を施し、平円盤状にした。そして、圧縮加工後のサンプルおける割れの有無および圧縮加工時の変形抵抗を測定した。
割れが無く、ＳＵＳ３０４の変形抵抗（１１００ＭＰａ）より小さい変形抵抗で冷間圧縮加工できる場合、冷間加工性を○と評価し、割れが発生した場合やＳＵＳ３０４以上の変形抵抗の場合、冷間加工性を×と評価した。また、ＳＵＳＸＭ７並（１０００ＭＰａ以下）の変形抵抗を示す場合、冷間加工性を◎として評価した。
本発明例の評価は○および◎であり、優れた冷間加工性を示した。
【００９２】
耐食性の評価は、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１の塩水噴霧試験に従い、１００時間の噴霧試験を実施し、発銹するか否かで評価した。無発銹レベルであれば耐食性を良好（○），流れ錆等赤錆発銹の場合は耐食性を不良（×）として評価した。
本発明例の耐食性の評価は全て良好であった。
【００９３】
磁性の評価は、冷間加工性の評価に使用した冷間圧縮加工後のサンプルについて、直流磁化試験装置により１００００（Ｏｅ）の磁場を付与して、その時の磁束密度で評価した。
本発明例の磁束密度は、冷間圧縮加工後にも係わらず、０．０１Ｔ以下を示し、特に、Ｍｎ：１３．０％超、２４．９％以下、Ｎｉ：６．０％超、１０．０％未満、Ｍｄ３０：−１６７以下に適正化することで、０．００７Ｔ以下の良好な超非磁性を示した。
【００９４】
次に、ＮｉやＣｕの局所偏析に及ぼす熱間線材圧延での熱間加工率および、その後の均一化熱処理温度の影響を調査した。
表４または表５に示す線材を製造する工程と同様にして製造した表１または表２に示す成分組成の鋼Ａ，ＣＷの直径１８０ｍｍの鋳片を、表７に示す減面率で直径６ｍｍ（減面率９９．９％）、直径１８ｍｍ（減面率９９．０％），直径３０ｍｍ（減面率９７．０％）のいずれかまで熱間線材圧延し、１０００℃で熱間圧延を終了した。その後、溶体化処理（均一化熱処理）として、表７のＮｏ．８０，９４は９００℃、表７のＮｏ．７７，８１，９０，９５，９７，９９は１０５０℃、表７のＮｏ．７８，９１，９２，９６，９８は１１５０℃、表７のＮｏ．７９，９３は１２５０℃の温度で３０分間保持した後に水冷し、酸洗を行い断面視円形の線材とした。また、一部の線材については、通常の鋼線の製造工程で、直径４．２ｍｍの断面視円形の鋼線に伸線加工し、１０５０℃で３分間保持するストランド焼鈍を施し、鋼線（表７のＮｏ．９６〜９９）とした。
【００９５】
そして、得られた線材、鋼線の引張強さ，引張破断絞り，冷間加工性，耐食性，磁性を上記と同様にして評価した。また、下記の方法により鋼材及び鋼線のＮｉとＣｕの偏析の標準偏差を算出した。その結果を表７に示す。なお、表７に示す各種結果は、Ｎｏ．７７〜８１、９０〜９５については線材状態で測定した特性値であり、Ｎｏ．９６〜９９については鋼線状態で測定した特性値である。鋼線の各種特性値は、上述の線材と同じ方法で測定を行った。
【００９６】
【表７】
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【００９７】
線材または鋼線のＮｉ濃度とＣｕ濃度の標準偏差（横断面内中心部のばらつきの標準偏差σ）は、以下のようにして算出した。まず、線材または鋼線の横断面の中心から、線材または鋼線の直径の１／４を半径とする円で囲まれた領域の任意箇所を、ＥＰＭＡ分析で濃度のマップ分析を実施し、評価した。ＥＰＭＡ分析では、１μｍピッチで縦２００点、横２００点の格子状の測定箇所についてＮｉおよびＣｕの濃度を測定し、Ｎｉ濃度およびＣｕ濃度のばらつきの標準偏差σを求めた。
【００９８】
表７に示すように、線材の熱間加工率（熱間線材圧延の減面率）を９９％以上、均一化熱処理温度を１０００〜１２００℃にした本発明例は、Ｎｉ偏析の標準偏差が５％以下、Ｃｕ偏析の標準偏差が１．５％以下であり、良好な冷間加工性と超非磁性が得られた。
【００９９】
次に、焼鈍が施され、軟質で形状が潰れない異形断面形状の鋼線コイルを得るために、ストランド焼鈍後の形状潰れに及ぼす鋼線の異形断面形状の影響を調査した。
表４または表５に示す線材を製造する工程と同様にして製造した表１または表２に示す成分組成の鋼Ａ，ＣＷの直径１８０ｍｍの鋳片を、減面率９９．９％で直径６ｍｍまで熱間線材圧延し、１０００℃で熱間圧延を終了した。その後、溶体化処理（均一化熱処理）として１０５０℃で３０分間保持した後に水冷し、酸洗を行って断面視円形の線材とした。
製造した直径６ｍｍの断面視円形の線材に異形線圧延（伸線加工）を施して、図１に示す断面形状を有し、各部の寸法を表８に示すように変化させた４角形の異形断面形状の鋼線を成形し、その後、１０５０℃で３分間保持するストランド焼鈍を施した後、以下に示す方法を用いて巻き取り、鋼線コイルにした。
【０１００】
表８において「Ｔ」は断面形状の第１直線部に直交する方向の最大寸法であり、「Ｗ」は断面形状の第１直線部に平行する方向の最大寸法である。「α」は第１直線部１ａと第２直線部２ａとのなす角度である。「Ｌ１」は第１辺１の長さであり、「Ｌ２」は第２辺２の長さである。
「巻き取り方法」
ピンチロールの平行に対向配置されたロール対のそれぞれに、第１直線部１ａと第２直線部２ａが接触するように鋼線を挟んで通過させて、鋼線の搬送方向を制御しながら巻き取った。
【０１０１】
【表８】
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【０１０２】
鋼線コイルの鋼線について、断面形状に潰れがあるか否かと、疵があるか否かを目視にて評価（形状評価）した。そして、潰れや疵が存在する場合を×，潰れが存在しない場合を○、潰れも疵も存在しない場合を◎として評価した。その評価結果を表８に示す。
【０１０３】
表８に示すように、Ｔ／Ｗ，α，Ｌ１のいずれかが本発明の範囲外の場合、鋼線コイルの鋼線に、潰れや疵が発生し、形状評価が×となった。
表８より、鋼線コイルの鋼線の断面形状をα≦３０°，Ｔ／Ｗが３以下，Ｌ１およびＬ２がＷ／１０〜Ｗの範囲である異形断面形状にすることで、鋼線に断面形状の潰れや疵が発生することを抑制できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上の各実施例から明らかなように、本発明により、冷間加工性に優れる高耐食性・超非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼線材および鋼線を安価に製造できる。本発明の線材、及び、鋼線、異形断面形状の鋼線が巻き取られた鋼線コイルは、これを用いて複雑形状に冷間加工が可能で、且つ、冷間加工後の製品にて超非磁性を付与することが可能である。
したがって、本発明は、高耐食性・超非磁性製品を安価に提供することができ、産業上極めて有用である。
【符号の説明】
【０１０５】
１、１Ｂ、１Ｃ：第１辺、１ａ、１１ａ：第１直線部、２、２Ｂ、２Ｃ：第２辺、２ａ、１２ａ：第２直線部。
【図１】
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【図２】
2014080684.tif 000012
【図３】
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