(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量%で
C  :0.25〜1.2%              Si :0.1〜2.0%
Mn :0.2〜1.1%               P  :0.02%以下
S  :0.01%以下               Cr :0.5%以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物である母材組織が面積率で70%以上のベイナイトである熱間圧延線材を、焼き戻しにより表層の取り扱い疵で発生したマルテンサイ組織の硬さが600Hv以下で且つ母材と当該マルテンサイト組織の硬度差が300Hv以下としたことを特徴とする耐断線性の優れた高強度線材。
【請求項２】
さらに、線材の化学成分として
Nb :0.005〜0.05%            Ti :0.005〜0.035%
Al :0.10%以下               V  :0.005〜0.060%
Cu :0.05〜1.0%              Ni :0.05〜1.0%
Mo :0.05〜0.35%             Ca :0.0005〜0.005%
Mg :0.0005〜0.007%          REM:0.0005〜0.005%
B  :0.0005〜0.005%
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項１の耐断線性の優れた高強度線材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は伸線直前の熱処理方法によるワイヤーロープ、ＰＣ鋼線、バネ、スチールコード等に使用する伸線加工性の優れた高強度鋼線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高強度鋼線は伸線時の中間熱処理として各種のパテンティング、すなわち圧延熱利用の直接パテンティング、鉛パテンテイング、あるいは空気パテンティングの後、伸線加工等の冷間加工が施され、その後ブルーイング処理あるいは焼入焼戻処理等を経てワイヤーロープ、ＰＣ鋼線、バネ、スチールコード等の高強度鋼線の製造に提供されている。
【０００３】
伸線加工性を向上させるための手段として特開平６−３３０２４０号公報に示されるように、均一なベイナイト組織を生成させ伸線加工性を向上させる方法が用いられている。
【０００４】
しかしながら、このような伸線加工性を向上させるための手段を施した材料であっても搬送時の取扱いによって生ずる疵に対しては効果がなく、搬送時に疵が生じた場合においても耐断線性を劣化させない線材が求められている。搬送時の疵を低減する方法として線材コイルを厳重に梱包して輸送することが一般に行われている。線材コイルを梱包する場合、非常にコストがかかり、その対策として例えば特開平５−２０１４２０号公報では梱包の自動化が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術の問題点は、材質面の改善で伸線加工性を向上させても、搬送時に取り扱いにより疵が生じ鋼表面に擦過マルテンサイトが生成した場合、該材料を伸線すると耐断線性が劣化する。
本発明は搬送時に疵が生じても耐断線性を劣化させない高強度線材を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ワイヤーロープ、ＰＣ鋼線、バネ、スチールコードなどは二次加工メーカで所定の線径および強度などの材質特性を確保する。製鉄所から二次加工メーカへの搬送する必要があり搬送時に多かれ少なかれ取り扱い疵が生じ、表層に硬質組織すなわちマルテンサイトが生成する。伸線加工性の優れた鋼材を使用しても疵によりマルテンサイトが生成した場合、著しく断線率が高くなる。このため表層マルテンサイトが生成した場合においても伸線加工性を低下させない耐断線性の優れた鋼材が必要とされる。
【０００７】
本発明者らは搬送時に生じる取り扱い疵を調査し、伸線加工性におよぼすマルテンサイトの影響を調査し、以下のことをあきらかにした。
【０００８】
▲１▼表層マルテンサイトの生成により伸線加工性が低下する。
▲２▼表層のマルテンサイト組織の軟化は伸線加工性の向上に有効である。
▲３▼ダイス伸線時に表層のマルテンサイトはその硬さのために伸線方向と垂直に割れ、伸線が進むとこの一部が脱落する。マルテンサイトの厚みはほとんど減少せずベイナイト主体組織の母材中心部にめり込む傾向が認められる。このようなマルテンサイトの端部と母材との界面に切り欠き感受性の高い割れが観察され、伸線加工性を低下する。
【０００９】
すなわち、焼戻により表層マルテンサイトの硬さの低減によりマルテンサイト自体の初期割れの低減することができる。また、マルテンサイトの端部と母材との界面に切り欠き感受性の高い割れの発生を助長させる母材へのマルテンサイトのめり込みは、焼戻により母材とマルテンサイトの強度差の低減によって抑制できる。
【００１０】
よって、本発明は次の通りである。（１）重量%で
C  :0.25〜1.2%              Si :0.1〜2.0%
Mn :0.2〜1.1%               P  :0.02%以下
S  :0.01%以下               Cr :0.5%以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物である母材組織が面積率で70%以上のベイナイトである熱間圧延線材を、焼き戻しにより表層の取り扱い疵で発生したマルテンサイト組織の硬さが600Hv以下で且つ母材と当該マルテンサイト組織の硬度差が300Hv以下としたことを特徴とする耐断線性の優れた高強度線材。
【００１１】
（２）さらに、線材の化学成分として
Ｎｂ  ：０．００５〜０．０５％                        Ｔｉ  ：０．００５〜０．０３５％
Ａｌ  ：０．１０％以下                              Ｖ    ：０．００５〜０．０６０％
Ｃｕ  ：０．０５〜１．０％                            Ｎｉ  ：０．０５〜１．０％
Ｍｏ  ：０．０５〜０．３５％                          Ｃａ  ：０．０００５〜０．００５％
Ｍｇ  ：０．０００５〜０．００７％                    ＲＥＭ：０．０００５〜０．００５％
Ｂ    ：０．０００５〜０．００５％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする前記（１）の耐断線性の優れた高強度鋼線。
【００１２】
【作用】
本発明における伸線加工性に優れた高強度鋼線の限定理由について化学成分を規定した理由を述べる。
【００１３】
Ｃ：
Ｃは鋼の強度と延性を支配する基本的な元素であり、一般に高Ｃ化するほど強度が向上する。強度と焼入性を確保するためには０．６％以上とした。しかし、１．２％超のＣでは初析セメンタイトが生成し伸線加工性を低下させるため、上限値を１．２％とした。
【００１４】
Ｓｉ：
Ｓｉは脱酸元素として０．１％以上添加する必要がある。また、鋼を固溶強化する。しかし、過量に添加するとデスケーリングが悪くなり、伸線加工性を低下させるためその上限値を２．０％とした。
【００１５】
Ｍｎ：
Ｍｎは脱酸元素として０．３以上添加する必要がある。また、焼入性を改善して線材断面内に均一なバーライトを生成させる効果がある。しかし、Ｍｎは偏析し易い元素であるため通常のパテンティング条件では１．１％を超えると中心偏析部のＭｎ偏析ピーク上に大型のマルテンサイトが生成し、伸線加工性を著しくそこなうため上限を１．１％とした。
【００１６】
Ｐ，Ｓ：
ＰおよびＳは、結晶粒界に偏析し鋼の特性を劣化させるためできる限り低く抑える必要がある。Ｐの上限を０．０２％以下、Ｓの上限を０．０１％以下とした。
【００１７】
Ｃｒ：
Ｃｒは鋼の強化作用が大きいため、ベイナイトの生成を安定化させるために添加する。しかしながら、０．５％超添加するとその効果飽和するため上限とした。安定してベイナイトを生成させるためには望ましくは０．０２％以上添加がよい。
以上は必須元素であるが、必要に応じて以下の元素を添加する。
【００１８】
Ｎｂ，Ｔｉ：
Ｎｂ，Ｔｉ，Ａｌは炭化物あるいは窒化物を形成して線材の延性を向上させるため１種類ないしは２種類以上を添加する。Ｎｂの下限は０．００５％、Ｔｉは下限は０．００５％である。しかし、Ｎｂは０．０５％、Ｔｉは０．０３５％を超えると効果が飽和するため、Ｎｂは０．０５％、Ｔｉは０．０３５％を上限値とする。
【００１９】
Ａｌ：
Ａｌは脱酸元素であり、鋼中のＮを固定し細粒オーステナイトにするため添加する。０．１％を超えると効果が飽和するため、０．１％を上限値とする。
【００２０】
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｖ：
Ｃｕ，Ｎｉ，ＭｏおよびＶは鋼の強化作用が大きいため、Ｃｕについては０．０５〜１．０％、Ｎｉについては０．０５〜１．０％、Ｍｏについては０．０５〜０．３５％、Ｖについては０．００５〜０．０６０％の範囲内で１種ないしは２種類以上添加する。
【００２１】
Ｃａ，Ｍｇ，ＲＥＭ：
Ｃａ，ＭｇおよびＲＥＭは鋼は鋼中で微細な酸化物を生成しオーステナイトを細粒にするため、０．０００５％以上添加する。しかし、Ｃａで０．００５％、Ｍｇで０．００７、ＲＥＭで０．００５超添加すると酸化物が粗大化し伸線加工性を低下させる。Ｃａについては０．０００５〜０．００５％、Ｍｇについては０．０００５〜０．００７％、ＲＥＭについては０．０００５〜０．００５％の範囲内で１種ないしは２種類以上添加する。
【００２２】
Ｂ：
Ｂはわずかの添加により焼入性を向上させる元素であるりその下限値は０．０００５％である。０．００５％より多く添加するとＢＮとして析出し焼入性の改善効果は得られなくなる。Ｂの添加範囲を０．０００５〜０．００５％とした。
【００２３】
本発明において重要なことは最硬化組織の硬さが６００Ｈｖ以下とし、母材と最硬化組織の硬さの差を３００Ｈｖ以下とすることである。
【００２４】
表層のマルテンサイトを起因とした伸線工程の初期の割れを抑制するためには最硬化組織の硬さが６００Ｈｖ以下とする必要がある。マルテンサイトの端部と母材との界面に切り欠き感受性の高い割れの発生を助長させる母材へのマルテンサイトのめり込みを抑制するためには、母材と焼戻マルテンサイトの硬さの差を３００Ｈｖ以下にする必要がある。伸線加工性の良好なベイナイト組織を生成させるためには冷却過程と昇温過程からなる２段変態を行う必要があり、ベイナイト組織が面積率で７０％以上の均一な組織とする必要がある。
【００２５】
最硬化組織を軟化させる方法は本発明では言及しないが焼戻による熱処理が望ましい。焼戻は炉加熱、誘導加熱および通電加熱のいずれでもよく特に限定しない。
【００２６】
【実施例】
表１に示す化学成分の連続鋳造後分解圧延した１２２ｍｍ角断面のビレットを、１１００℃加熱後、５．５〜１３ｍｍに線材圧延した。該線材の表層に人工的にマルテンサイトを生成させるためにレーザーを照射し、急速加熱、急速冷却を実施した。焼戻条件は表２に示すように実施しその後伸線した。伸線条件は減面率１５〜２５％で行い伸線限界を求めた。鋼Ａ〜Ｈは本開発鋼であり所定の強度に対して良好な伸線加工性が得られ、硬化組織があっても耐断線性は低下しない。
【００２７】
鋼Ｉ〜Ｋは鋼の化学成分が適切ではないため耐断線性が低下した。鋼ＩはＣ量が多く、最硬化組織の硬さが高いため伸線加工性が低下した。鋼ＪはＭｎ量が多く、鋼ＫはＳｉ量が多いため早期に断線した。鋼Ｌ〜Ｎは材料の硬さおよび組織制御が適正でないために良好な材質特性が得られない。鋼Ｌは最硬化組織が硬く伸線加工性が低下した。鋼Ｍは母材と最硬化組織の硬度差が高いため断線した例である。鋼Ｎは母材のベイナイト分率が低いため伸線加工性が低下した。
【００２８】
【表１】
0003548419.tif 000002
【００２９】
【表２】
0003548419.tif 000003
【００３０】
【発明の効果】
本発明により耐断線性の優れた高強度線材を得ることができ工業的に非常に有効である。