(57)【要約】  質量％で、Ｃ：０．３５〜０．６０％、Ｓｉ：１．５０％を超え、２．００％未満、Ｍｎ：０．６５％を超え、１．５０％未満、Ｓ：０．０１０％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ｃｒ：０．００５〜０．６０％、Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、Ｎ：０．００２０〜０．００８０％、Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、Ｃｕ：０．０５〜０．８０％、Ｎｉ：０．０５〜０．６０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、式＜１＞で表されるＹ１が式＜２＞を満足し、式＜５＞および式＜６＞を満足し、引張強度が１０００ＭＰａ以上１３５０ＭＰａ以下、長手方向の引張残留応力が３００ＭＰａ以下、幅／厚み比が２．５以上１０以下であることを特徴とする平鋼線。【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．３５〜０．６０％、
Ｓｉ：１．５０％を超え、２．００％未満、
Ｍｎ：０．６５％を超え、１．５０％未満、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：０．００５〜０．６０％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、
Ｎ：０．００２０〜０．００８０％、
Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、
Ｃｕ：０．０５〜０．８０％、
Ｎｉ：０．０５〜０．６０％、
Ｔｉ：０〜０．１０％、
Ｎｂ：０〜０．０５０％、
Ｖ：０〜０．５０％、
Ｍｏ：０〜１．００％、
Ｂ：０〜０．０１００％、
ＲＥＭ：０〜０．１０００％、
Ｚｒ：０〜０．１００％、及び
Ｍｇ：０〜０．００５０％
を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
下記式＜１＞で表されるＹ１が下記式＜２＞を満足し、
下記式＜５＞および下記式＜６＞を満足し、
引張強度が１０００ＭＰａ以上１３５０ＭＰａ以下であり、
長手方向の引張残留応力が３００ＭＰａ以下であり、
幅／厚み比が２．５以上１０以下であることを特徴とする平鋼線。
Ｙ１＝１０×√［Ｃ］{（１＋０．８×［Ｓｉ］）×（１＋３×［Ｍｎ］）×（１＋２×［Ｃｒ］）×（１＋０．８×［Ｃｕ］）×（１＋０．７×［Ｎｉ］）}    ・・・  式＜１＞
１２×Ｄ＜Ｙ１＜３０×Ｄ  ・・・  式＜２＞
［Ｃｕ］／［Ｎｉ］＞１  ・・・  式＜５＞ 
０．１０≦［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］≦１．０
０ ・・・  式＜６＞
ただし、上記式＜１＞＜２＞＜５＞＜６＞における［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｃｕ］、［Ｎｉ］は、それぞれの元素の質量％での含有量を表し、Ｄは平鋼線の厚み（ｍｍ）を表す。
【請求項２】
質量％で、
Ｔｉ：０．００１〜０．１００％、
Ｎｂ：０．００１〜０．０５０％、
Ｖ：０．０１〜０．５０％、
から選択される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に記載の平鋼線。
【請求項３】
質量％で、
Ｍｏ：０．０１〜１．００％、
Ｂ：０．０００２〜０．０１００％、
から選択される１種または２種を含有することを特徴とする、請求項１または２に記載の平鋼線。
【請求項４】
質量％で、
ＲＥＭ：０．０００２〜０．１０００％、
Ｚｒ：０．０００２〜０．１００％、
Ｍｇ：０．０００２〜０．００５０％、
から選択される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１〜３のいずれか一項に記載の平鋼線。
【請求項５】
焼き戻しマルテンサイト組織を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の平鋼線。
【請求項６】
パーライト組織を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の平鋼線。
【請求項７】
質量％で、
Ｃ：０．３５〜０．６０％、
Ｓｉ：１．５０％を超え、２．００％未満、
Ｍｎ：０．６５％を超え、１．５０％未満、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：０．００５〜０．６０％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、
Ｎ：０．００２０〜０．００８０％、
Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、
Ｃｕ：０．０５〜０．８０％、
Ｎｉ：０．０５〜０．６０％、
Ｔｉ：０〜０．１００％、
Ｎｂ：０〜０．０５０％、
Ｖ：０〜０．５０％、
Ｍｏ：０〜１．００％、
Ｂ：０〜０．０１００％、
ＲＥＭ：０〜０．１０００％、
Ｚｒ：０〜０．１００％、及び
Ｍｇ：０〜０．００５０％
を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
下記式＜５＞および下記式＜６＞を満足することを特徴とする平鋼線用線材。
［Ｃｕ］／［Ｎｉ］＞１  ・・・  式＜５＞ 
０．１０≦［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］≦１．００  ・・・  式＜６＞
ただし、上記式＜５＞＜６＞における［Ｃｕ］、［Ｎｉ］は、それぞれの元素の質量％での含有量を表す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平鋼線および平鋼線用線材に関する。
本願は、２０１８年６月２９日に、日本に出願された特願２０１８−１２４６４４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガス、原油等の高圧流体輸送用のフレキシブルパイプには、補強材として平鋼線が用いられている。海底油田の開発は、石油需要の増大と共に、採掘深度が深遠化する傾向にあり、フレキシブルパイプの補強材には、高強度化の要望が高まっている。また、フレキシブルパイプは硫化水素を含むサワー環境下で使用されることから、補強材に使用される平鋼線には水素誘起割れ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ；ＨＩＣ）をしない特性である耐水素誘起割れ性、及び硫化物応力腐食割れ（Ｓｕｌｆｉｄｅ  Ｓｔｒｅｓｓ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ；ＳＳＣ）をしない特性である耐硫化物応力腐食割れ性が必要である。しかし、一般的に高強度線になるほど水素誘起割れや硫化物応力腐食割れが発生しやすいため、サワー環境で使用される、フレキシブルパイプのような部品への高強度線の適用を難しくさせている。これまで、このようなサワー環境で使用される高強度線を提供する技術が提案されている。【０００３】
特許文献１には、質量％で、Ｃ：０．２５〜０．６０％、Ｓｉ：０．５０を超え、２．０％未満、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％、Ｓ：０．０１５％以下、Ｐ：０．０１５％以下、Ｃｒ：０．００５〜１．５０％、Ａｌ：０．００５〜０．０８０％及びＮ：０．００２０〜０．００８０％を含有し、さらにＣａ：０〜０．００５０％及びＭｇ：０〜０．００５０％のうち、１種または２種を［Ｃａ］＋[Ｍｇ]＞０．２０×[Ｓ]を満足するように含有し、引張強度が１０００ＭＰａ以上、かつ長手方向に垂直な断面において測定されるＨｖ硬さの平均値が３２０以上４５０未満、測定値の標準偏差σＨｖが１５以下であって、幅／厚み比が１．５以上１０以下であることを特徴とする、耐水素誘起割れ性に優れた高強度平鋼線が提案されている。【０００４】
特許文献２には、質量％で、Ｃ：０．８５％以上１．００％以下、Ｓｉ：０．８０％以上１．３０％以下、Ｍｎ：０．３０％以上０．９０％以下、Ｐ：０．０１７％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｕ：０．２０％以下、Ａｌ：０％以上０．１０％以下、Ｔｉ：０％以上０．０５％以下、Ｂ：０％以上０．００４０％以下、Ｎ：０％以上０．００６０％以下、Ｃｒ：０％以上０．５％以下、Ｖ：０％以上０．５０％以下を含有し、長手方向に垂直な断面で見た場合に角丸矩形である平鋼線であって、前記断面の短辺が２ｍｍ以上７ｍｍ以下、前記断面の長辺が８ｍｍ超５６ｍｍ以下、前記短辺に対する前記長辺の比が４超８以下であり、引張強度で得られる降伏強度又は０．２％耐力が１６００ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下、引張強度が１９００ＭＰａ以上、破断伸びが２％以上であり、チャック間距離を５００ｍｍとする条件での捻回試験で得られる捻回値が１２回以上であることを特徴とする平鋼線が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１７／１５４９３０
【特許文献２】日本国特許第６１１６６８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術では、引張強度が１０００ＭＰａを超えても、ｐＨ５．５未満のサワー環境で水素誘起割れを起こさない平鋼線である。【０００７】
特許文献２に開示されている技術では、引張強度が１９００ＭＰａ以上の高強度で二次加工性に優れた平鋼線が得られる。【０００８】
本発明は、引張強度が１０００〜１３５０ＭＰａの高強度平鋼線であって、ｐＨ５．５未満である厳しいサワー環境であっても、平鋼線の表面に被覆処理などを施すことなく、水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れが発生せず、採掘深度が深いフレキシブルパイプ等の補強線材として使用できる平鋼線とその製造に適した平鋼線用線材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記した課題を解決するために水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れに及ぼす添加元素の影響などについて種々の検討を実施し、下記（ａ）〜（ｄ）の知見を得た。【００１０】
（ａ）平鋼線の水素誘起割れ及び耐硫化物応力腐食割れ性は、平鋼線に含まれる粗大な硫化物を起点に発生する。特に、ＭｎＳなどの硫化物が粗大である場合、熱間圧延した線材から平鋼線へ成形する工程として必要な１次伸線加工や１次伸線加工後の平圧加工を行った際に粗大な硫化物の周囲に空隙が生じ、ｐＨ５．５未満の厳しいサワー環境において水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れを促進する要因となる。そのため、線材に不可避的に含有される硫化物をなるべく微細化する必要がある。硫化物の微細化にはＣａを添加し、Ｃａを一部固溶したＭｎＳまたはＣａＳとすることが効果的である。【００１１】
（ｂ）１０００ＭＰａを超える引張強度の高強度平鋼線において、耐水素誘起割れ性だけでなく、耐硫化物応力腐食割れ性も同時に改善するには、Ｓｉを１．５０％を超えて含有し、マトリックス中に多量のＳｉを固溶させたうえで、Ｃｕ：０．０５〜０．８０％及びＮｉ：０．０５〜０．６０％をＣｕ／Ｎｉ＞１を満足する範囲で合計で０．１０〜１．０％を含有させることが必要である。【００１２】
（ｃ）１次伸線加工やその後の平鋼線に平圧加工する際に、鋼材に割れが生じず、かつｐＨ５．５未満のサワー環境で水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れを発生させないようにするためには、下記式＜１＞で表されるＹ１が式＜２＞を満足する範囲でＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉを含有しなければならない。
Ｙ１＝１０×√［Ｃ］{（１＋０．８×［Ｓｉ］）×（１＋３×［Ｍｎ］）×（１＋２×［Ｃｒ］）×（１＋０．８×［Ｃｕ］）×（１＋０．７×［Ｎｉ］）}    ・・・  ＜１＞
１２×Ｄ＜Ｙ１＜３０×Ｄ  ・・・  ＜２＞
ここで、上記式＜１＞＜２＞における［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｃｕ］、［Ｎｉ］は、それぞれの元素の質量％での含有量を表し、Ｄは平鋼線の厚み（ｍｍ）を表す。【００１３】
（ｄ）線材から平鋼線へは、例えば圧延された線材を１次伸線加工した後、異形伸線加工や冷間圧延機による冷間圧延によって加工される。このような工程で製造される平鋼線は冷間加工に伴う加工歪によって、平鋼線の表面の長手方向に引張残留応力が発生する。特に引張強度が１０００ＭＰａを超える平鋼線では、表面の引張残留応力が硫化物応力腐食割れを誘発するため、極力小さくしなければならない。【００１４】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記（１）〜（６）に示す平鋼線および下記（７）示す平鋼線用線材である。【００１５】
（１）
質量％で、
Ｃ：０．３５〜０．６０％、
Ｓｉ：１．５０％を超え、２．００％未満、
Ｍｎ：０．６５％を超え、１．５０％未満、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：０．００５〜０．６０％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、
Ｎ：０．００２０〜０．００８０％、
Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、
Ｃｕ：０．０５〜０．８０％、
Ｎｉ：０．０５〜０．６０％、
Ｔｉ：０〜０．１００％、
Ｎｂ：０〜０．０５０％、
Ｖ：０〜０．５０％、
Ｍｏ：０〜１．００％、
Ｂ：０〜０．０１００％、
ＲＥＭ：０〜０．１０００％、
Ｚｒ：０〜０．１００％、及び
Ｍｇ：０〜０．００５０％
を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
下記式＜１＞で表されるＹ１が下記式＜２＞を満足し、
下記式＜５＞および下記式＜６＞を満足し、
引張強度が１０００ＭＰａ以上１３５０ＭＰａ以下であり、
長手方向の引張残留応力が３００ＭＰａ以下であり、
幅／厚み比が２．５以上１０以下であることを特徴とする平鋼線。
Ｙ１＝１０×√［Ｃ］{（１＋０．８×［Ｓｉ］）×（１＋３×［Ｍｎ］）×（１＋２×［Ｃｒ］）×（１＋０．８×［Ｃｕ］）×（１＋０．７×［Ｎｉ］）}    ・・・  式＜１＞
１２×Ｄ＜Ｙ１＜３０×Ｄ  ・・・  式＜２＞
［Ｃｕ］／［Ｎｉ］＞１  ・・・  式＜５＞ 
０．１０≦［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］≦１．００  ・・・  式＜６＞
ただし、上記式＜１＞＜２＞＜５＞＜６＞における［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｃｕ］、［Ｎｉ］は、それぞれの元素の質量％での含有量を表し、Ｄは平鋼線の厚み（ｍｍ）を表す。
（２）
質量％で、
Ｔｉ：０．００１〜０．１００％、
Ｎｂ：０．００１〜０．０５０％、
Ｖ：０．０１〜０．５０％、
から選択される１種または２種以上を含有することを特徴とする、（１）に記載の平鋼線。
（３）
質量％で、
Ｍｏ：０．０１〜１．００％、
Ｂ：０．０００２〜０．０１００％、
から選択される１種または２種を含有することを特徴とする、（１）または（２）に記載の平鋼線。
（４）
質量％で、
ＲＥＭ：０．０００２〜０．１０００％、
Ｚｒ：０．０００２〜０．１００％、
Ｍｇ：０．０００２〜０．００５０％、
から選択される１種または２種以上を含有することを特徴とする、（１）〜（３）のいずれか一項に記載の平鋼線。
（５）
焼き戻しマルテンサイト組織を含むことを特徴とする、（１）〜（４）のいずれか一項に記載の平鋼線。
（６）
パーライト組織を含むことを特徴とする、（１）〜（４）のいずれか一項に記載の平鋼線。
（７）
質量％で、
Ｃ：０．３５〜０．６０％、
Ｓｉ：１．５０％を超え、２．００％未満、
Ｍｎ：０．６５％を超え、１．５０％未満、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：０．００５〜０．６０％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、
Ｎ：０．００２０〜０．００８０％、
Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％、
Ｃｕ：０．０５〜０．８０％、
Ｎｉ：０．０５〜０．６０％、
Ｔｉ：０〜０．１００％、
Ｎｂ：０〜０．０５０％、
Ｖ：０〜０．５０％、
Ｍｏ：０〜１．００％、
Ｂ：０〜０．０１００％、
ＲＥＭ：０〜０．１０００％、
Ｚｒ：０〜０．１００％、及び
Ｍｇ：０〜０．００５０％
を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
下記式＜５＞および下記式＜６＞を満足することを特徴とする平鋼線用線材。
［Ｃｕ］／［Ｎｉ］＞１  ・・・  式＜５＞ 
０．１０≦［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］≦１．００  ・・・  式＜６＞
ただし、上記式＜５＞＜６＞における［Ｃｕ］、［Ｎｉ］は、それぞれの元素の質量％での含有量を表す。【００１６】
なお、残部としての「Ｆｅ及び不純物」における「不純物」とは、意図せずに鋼材中に含有される成分の他、本発明の効果を損なわない範囲で含有される他の成分を包含する概念であり、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入するものが含まれる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の平鋼線は、１０００ＭＰａ以上の高い引張強度を有しながら、ｐＨ５．５未満の厳しいサワー環境であっても、水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れを起こしにくいため、フレキシブルパイプの張力補強材として使用することが出来る。本発明の平鋼線用線材は、かかる平鋼線の製造に適している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（Ａ）化学成分について：
以下、化学成分についての％は質量％である。
【００１９】
Ｃ：０．３５〜０．６０％
Ｃは、鋼を強化する元素であり、０．３５％以上含有させなくてはならない。優れた耐水素誘起割れ性と耐硫化物応力腐食割れ性を両立する目的で、平鋼線へ加工した後で行う焼入れ後の高温焼戻し処理や高温での加熱処理をしても十分に高い引張強度を確保するため、Ｃの含有量は０．３５％以上でなければならない。さらに強度を高めたい場合はＣの含有量を０．３８％以上とすることが好ましく、さらには０．４０％以上であることが好ましい。しかし、Ｃの含有量が０．６０％を超えると、平鋼線同士を溶接で接合した場合に接合部の強度が不足する。また、偏析によって平鋼線に成形する前の段階で鋼材の組織にばらつきが生じ、平鋼線に平圧加工する際、線材に割れを生じさせる。したがって、適切なＣの含有量は０．３５〜０．６０％である。溶接性を確保するとともに平鋼線断面内での偏析を極力少なくし、平鋼線の加工性を高めたい場合は０．５５％以下とすることが好ましく、さらに耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性を改善するには０．５０％以下とすることが望ましい。
【００２０】
Ｓｉ：１．５０％を超え、２．００％未満
Ｓｉはマトリックスに固溶し、平鋼線の強度を向上させるとともに、耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性の向上に有効な元素である。１０００ＭＰａを超える引張強度の高強度平鋼線において耐水素誘起割れ性と同時に、耐硫化物応力腐食割れ性を改善するためには、Ｓｉは１．５０％を超えて含有させなくてはならない。しかし、２．００％以上を含有させると平鋼線の形状に平圧加工する際、線材に割れが生じるなどの問題が生じる。よって、Ｓｉの含有量は１．５０％を超え、２．００％未満である。より強度を高めたい場合や耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性を向上させたい場合には、Ｓｉは１．６０％以上含有させればよく、１．７０％以上含有させれば一層好ましい。平鋼線へ加工する際に線材の割れを抑制したい場合には、１．８０％以下とすることが好ましい。
【００２１】
Ｍｎ：０．６５％を超え、１．５０％未満
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を高め、高強度化に必要な元素である。高いＳｉを含有する平鋼線において、焼入れなどの熱処理を行う際に平鋼線の曲がりなどを抑制し、表面に高い引張残留応力を発生させないためには、０．６５％を超えて含有させなくてはならない。しかし、Ｍｎの含有量が１．５０％以上になると、線材の強度が高くなりすぎてしまい、平鋼線へ加工する際に線材に割れが発生するなどの問題が生じる。そのため、本発明におけるＭｎの含有量は０．６５％を超え、１．５０％未満である。なお、さらに平鋼線の焼入れ性を高め、線材の曲がりを抑制したい場合や高強度化する場合には、Ｍｎは０．７０％以上含有させればよく、０．７５％以上含有させることが一層好ましい。平鋼線へ加工する際に線材の割れを抑制したい場合には、Ｍｎは１．３０％以下とすることが好ましく、１．１０％以下であればより一層好ましい。
【００２２】
Ｐ：０．０１０％以下
Ｐは、不純物として含有される。但し、Ｐの含有量が０．０１０％を超えると、水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れが発生しやすくなり、１０００ＭＰａを超える引張強度の平鋼線では、ｐＨ５．５未満の厳しいサワー環境において水素誘起割れや硫化物応力腐食割れを抑制することができない。耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性を改善する観点からＰの含有量は、０．００８％以下であれば好ましく、０．００５％未満であればより一層好ましい。Ｐ含有量の下限値は特に限定されないが、過剰に低減することは製造コストの増加につながるため、Ｐ含有量の下限値を０．０００５％としてもよい。
【００２３】
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、不純物として含有される。但し、Ｓの含有量が０．０１０％を超えると、ＭｎＳが粗大な形態となり、耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性を低下させる。１０００ＭＰａを超える引張強度の平鋼線で耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性を改善するには、Ｓと結合して硫化物を生成しやすい元素とのバランスを考え、Ｃａを含有させなければならない。耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性を改善する観点からＳの含有量は、０．００８％以下であれば好ましく、０．００５％未満であればより一層好ましい。Ｓ含有量の下限値は特に限定されないが、過剰に低減することは製造コストの増加につながるため、Ｓ含有量の下限値を０．０００５％としてもよい。
【００２４】
Ｃｒ：０．００５〜０．６０％
Ｃｒは、Ｍｎと同様に、鋼の焼入れ性を高め、高強度化に必要な元素であり、０．００５％以上含有させなくてはならない。しかし、Ｃｒの含有量が０．６０％を超えると、線材の強度が高くなりすぎてしまい、平鋼線へ平圧加工する際に線材に割れが発生するなどの問題が生じる。そのため、本発明における適正なＣｒの含有量は０．００５〜０．６０％である。なお、さらに平鋼線の焼入れ性を高める場合や高強度化する場合には、Ｃｒは０．０５％以上含有させればよく、０．１０％以上含有させれば一層好ましい。平鋼線へ平圧加工する際に線材の割れを抑制したい場合には、０．５０％以下とすることが好ましく、０．４０％以下であればより一層好ましい。
【００２５】
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％
Ａｌは脱酸作用を有するだけでなく、Ｎと結合してＡｌＮを形成し、そのピンニング効果により熱間圧延時のオーステナイト粒を微細化する効果があり、平鋼線の耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性を改善する効果がある。このため、Ａｌは０．００５％以上含有させなくてはならない。耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性を改善する観点から、Ａｌの含有量を０．０１５％以上とするのが望ましく、さらには０．０２０％以上含有させることが望ましい。一方、Ａｌの含有量が０．０８０％を超えると、その効果が飽和するだけでなく、粗大なＡｌＮが生成し、平鋼線の耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性をかえって低下させる。よって、Ａｌの含有量は０．０６０％以下であることが好ましく、さらには０．０５０％以下であることが一層好ましい。
【００２６】
Ｎ：０．００２０〜０．００８０％
Ｎはマトリックスに固溶し、平鋼線の強度を向上する効果がある。また、ＡｌやＴｉなどと結合して窒化物や炭窒化物を生成し、熱間圧延時のオーステナイト粒を微細化する効果があり、平鋼線の耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性を改善する効果がある。これらの効果を得るために、Ｎは０．００２０％以上含有させなければならず、さらには０．００３０％以上含有させることが好ましい。しかし、過剰に含有させてもその効果が飽和するばかりではなく、鋼を鋳造する際に割れを発生させるなど製造性を悪化させることから、Ｎの含有量は０．００８０％以下とする必要がある。安定した製造性を確保するには０．００６０％以下とするのが好ましく、さらには０．００５０％以下とするのがより一層好ましい。
【００２７】
Ｃａ：０．０００２〜０．００５０％
Ｃａは、ＭｎＳ中に固溶し、ＭｎＳを微細に分散する効果がある。ＭｎＳを微細に分散することで、１０００ＭＰａを超える引張強度の平鋼線であっても耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性を改善することが出来る。Ｃａによってこれらの効果を得るためには、Ｃａは０．０００２％以上含有させればよく、より高い効果を得たい場合には、０．０００５％以上を含有させれば良い。しかし、Ｃａの含有量が０．００５０％を超えても、その効果は飽和するし、ＡｌやＳｉとともに鋼中の酸素と反応して生成する酸化物が粗大となり、かえって耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性の低下を招く。したがって、含有させる場合の適正なＣａの含有量は、０．００５０％以下である。耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性を向上させる観点から、Ｃａの含有量は０．００３０％以下であることが好ましく、０．００２５％以下であれば一層好ましい。
【００２８】
本発明の耐水素誘起割れ性及び耐硫化物腐食割れ性に優れた平鋼線では、Ｃｕ：０．０５〜０．８０％、Ｎｉ：０．０５〜０．６０％、かつＣｕ／Ｎｉ＞１を満足する範囲でＣｕ及びＮｉを合計で０．１０〜１．００％含有しなければならない（式＜５＞、式＜６＞）。
【００２９】
Ｃｕ：０．０５〜０．８０％
Ｃｕは、１０００ＭＰａを超える引張強度の平鋼線の耐硫化物応力腐食割れ性を改善する効果があり、本発明において必須の添加元素である。また、鋼の焼入れ性を高める効果もある。耐硫化物応力腐食割れ性を改善する効果を得るためには、０．０５％以上含有させなくてはならない。しかし、Ｃｕの含有量が０．８０％を超えると、平鋼線へ加工する際に線材に割れが発生するなどの問題が生じる。したがって、Ｃｕの含有量は０．０５〜０．８０％である。耐硫化物応力腐食割れ性を改善する観点から含有させるＣｕの含有量は０．１０％以上であることが好ましく、０．２０％以上含有させれば一層好ましい。なお、平鋼線への加工性を考慮して、Ｃｕの含有量は０．７０％以下とすることが好ましく、０．５０％以下であればより一層好ましい。なお、本発明においてＣｕはＮｉとともに含有させなくてはならず、Ｎｉが０．０５％未満でＣｕを単独に含有させた場合、線材を製造するための熱間圧延の工程で表面疵が生じやすくなり、その後の1次伸線加工や平鋼線への平圧加工時に割れ発生の要因となり、平鋼線への成形が難しくなる。
【００３０】
Ｎｉ：０．０５〜０．６０％
Ｎｉは、１０００ＭＰａを超える引張強度の平鋼線の耐硫化物応力腐食割れ性を改善する効果があり、本発明において必須の添加元素である。また、鋼の焼入れ性を高める効果もある。耐硫化物応力腐食割れ性を改善する効果を得るためには、０．０５％以上含有させなくてはならない。しかし、Ｎｉの含有量が０．６０％を超えると、線材の強度が高くなりすぎてしまい、平鋼線へ平圧加工する際に線材に割れが発生しやすくなる。また、加工できたとしても、硫化物応力腐食割れが発生しやすくなるなどの問題が生じる。したがって、Ｎｉの含有量は０．０５〜０．６０％である。耐硫化物応力腐食割れ性を改善する観点からＮｉの含有量は０．０７％以上であることが好ましく、０．１０％以上含有させれば一層好ましい。なお、平鋼線への加工性や耐硫化物腐食割れ性を考慮して、Ｎｉの含有量は０．５０％以下とすることが好ましく、０．４０％以下であればより一層好ましい。なお、ＮｉはＣｕとともに含有させなくてはならず、Ｃｕが０．０５％未満でＮｉを単独に含有させた場合、硫化水素を含むｐＨ５．５未満のサワー環境下において、平鋼線の表面に引張応力が加えられると平鋼線の表面に微細な割れが生じやすくなり、耐硫化物応力腐食割れ性が低下する。
【００３１】
Ｃｕ及びＮｉはＣｕ／Ｎｉ＞１を満足する範囲で含有することで、硫化物応力腐食割れを抑制する効果が得られる（式＜５＞）。
【００３２】
Ｃｕ／Ｎｉ比が１以下、すなわちＮｉの含有量がＣｕの含有量以上である場合、硫化水素を含むサワー環境下において、平鋼線の表面に引張応力が加えられると平鋼線の表面に微細な割れが生じやすくなり、耐硫化物応力腐食割れ性が低下する。そのため、Ｃｕ及びＮｉはＣｕ／Ｎｉ＞１を満足しなければならない。平鋼線の耐硫化物応力腐食割れ性を高めるために、Ｃｕ／Ｎｉ比は１．５以上であることが好ましく、２以上であれば、さらに好ましい。Ｃｕ及びＮｉはＣｕ／Ｎｉ＞１を満足すればよく、Ｃｕ／Ｎｉ比の上限は限定されないが、線材を製造するための熱間圧延の工程での表面疵の発生や平鋼線への加工性を考慮した場合、Ｃｕ／Ｎｉ比は５以下であることが好ましい。
【００３３】
さらに、Ｃｕ及びＮｉは合計で０．１０〜１．００％の範囲で含有することで、硫化物応力腐食割れを抑制する効果が得られる（式＜６＞）。これは硫化水素を含むサワー環境下において、平鋼線の表面に引張応力が加えられても、平鋼線の表面に被膜が生成し、水素侵入を抑制する効果があるためと考えられる。
【００３４】
Ｃｕ及びＮｉの含有量の合計が０．１０％未満である場合、上述のような効果は得られない。一方、Ｃｕ及びＮｉの含有量の合計が１．００％を超える場合、鋼材の強度が高くなり過ぎ、平鋼線へ平圧加工する際に線材に割れが発生したり、硫化水素を含むｐＨ５．５未満のサワー環境下において、平鋼線の表面に引張応力が加えられると平鋼線の表面に微細な割れが生じやすくなり、耐硫化物応力腐食割れ性が低下する。耐硫化物応力腐食割れ性を改善する観点から、Ｃｕ及びＮｉの含有量の合計は０．２０以上であることが好ましく、０．４０以上であれば一層好ましい。一方、平鋼線の製造時における線材への割れ発生や応力腐食割れによる微細なき裂発生を抑制したい場合には、Ｃｕ及びＮｉの含有量の合計は、０．８０％以下であることが好ましく、０．５０％以下であればより一層好ましい。
【００３５】
本発明の耐水素誘起割れ性及び耐硫化物腐食割れ性に優れた平鋼線では、式＜１＞で表されるＹ１値が式＜２＞を満足する必要がある。
Ｙ１＝１０×√［Ｃ］{（１＋０．８×［Ｓｉ］）×（１＋３×［Ｍｎ］）×（１＋２×［Ｃｒ］）×（１＋０．８×［Ｃｕ］）×（１＋０．７×［Ｎｉ］）}    ・・・  式＜１＞
１２×Ｄ＜Ｙ１＜３０×Ｄ  ・・・  式＜２＞
上記式＜１＞〜＜２＞における［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｃｕ］、［Ｎｉ］は、それぞれの元素の質量％での含有量を表し、Ｄは平鋼線の厚み（ｍｍ）を表す。
【００３６】
Ｙ１は、１０００ＭＰａを超える引張強度の平鋼線として使用可能な範囲で、平鋼線へ平圧加工する際に線材に割れが生じず、十分な強度を得るための焼入れ性を与えるために必要なパラメータである。
【００３７】
具体的には、Ｙ１は平鋼線を製造するにあたって、厚みがＤ（ｍｍ）の平鋼線をＡｃ３点以上の温度まで加熱し、焼入れ処理をした場合に、平鋼線の中心部であるＤ／２（ｍｍ）位置において得られるマルテンサイト組織の分率に影響するパラメータである。焼入れ・焼戻し処理によって平鋼線の引張強度を調整する際、均一な焼き戻しマルテンサイト組織とするために、Ｙ１の値は平鋼線の厚みＤ（ｍｍ）を用いて表される、１２×Ｄを超えることが必要となる。なお、油冷による焼入れ処理の冷却速度は平鋼線の厚みＤによっても変わるが、一般的に３０〜５０℃／ｓｅｃ程度である。また、焼入れ・焼戻し処理を行わずに、１次伸線加工や平圧加工によって引張強度を調整する場合は、線材段階でパテンティング処理を行い、中心部まで均一な微細パーライト組織にする必要があり、Ｙ１の値は１２×Ｄを超えなければならない。また、Ｙ１が３０×Ｄを超えると、平鋼線へ加工する前の線材の段階でマルテンサイトが含まれるようになり、冷間加工によって平鋼線へ加工する際に割れが生じる。
【００３８】
（Ｂ）特性及び製造方法について：
サワー環境下では、鋼の強度が高ければ高いほど、水素誘起割れや硫化物応力腐食割れを発生しやすいが、本発明における平鋼線は耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性に優れており、引張強度が１０００ＭＰａ以上であってもｐＨ５．５未満の厳しいサワー環境で水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れを抑制することができる。さらに厳格に介在物や成分の調整を行って製造条件を最適化すれば、さらに高い引張強度であっても水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れが発生しにくくなる。一定のサワー環境下で水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れを起こさない範囲であれば、平鋼線の引張強度は１１００ＭＰａ以上であることが好ましい。ただし、引張強度が１３５０ＭＰａを超える場合には、水素誘起割れが発生しない場合であっても、硫化物応力腐食割れが発生する。
【００３９】
本発明は、鋼を溶製する段階での成分調整や介在物の制御、圧延および加熱条件の制御により、線材の長手方向に垂直な断面内での成分偏析を制御する。また、本発明は、平鋼線へ加工する際に付与される加工歪みを熱処理によって除去して、平鋼線の表面の長手方向に生じる引張残留応力を小さくする。
【００４０】
引張残留応力を小さくする理由は、平鋼線の長手方向において測定される引張残留応力が３００ＭＰａ以上である場合、硫化物応力腐食割れが発生するためである。そこで、ｐＨ５．５未満の厳しいサワー環境で、硫化物応力腐食割れを抑制したい場合、長手方向の引張残留応力は２５０ＭＰａ以下であることが望ましく、１００ＭＰａ以下であれば、より一層好ましい。
【００４１】
すなわち、本発明では、硫化物応力腐食割れを抑制するために、鋼を溶製する段階での化学成分だけでなく、圧延および加熱条件等の制御により、介在物を制御し、また、線材長手方向に垂直な断面内での成分偏析を抑える。また、本発明では、平鋼線へ加工した後に熱処理を加えるなど、平鋼線の製造条件をコントロールし、平鋼線の長手方向において測定される引張残留応力を制御する。
【００４２】
本発明の要件を満たせば、平鋼線の製造方法によらず、本発明の効果を得ることが出来るが、例えば、下記に示す製造方法によって、線材（平鋼線用線材）を製造し、それを素材として平鋼線を製造すればよい。なお、下記の製造プロセスは一例であり、下記以外のプロセスによって化学成分及びその他の要件が本発明の範囲内である平鋼線が得られた場合、その平鋼線が本発明に含まれる。
【００４３】
具体的には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ等の化学成分を調整し、転炉や電気炉等によって溶製、鋳造された鋼塊や鋳片は、分塊圧延の工程を経て、製品圧延用素材となる鋼片とする。製品圧延前、すなわち分塊圧延の加熱時か、あるいはその前の段階で、鋳造された鋼片は１２５０℃以上の温度で、１２ｈｒ以上の加熱処理をする。これにより、ＭｎＳの一部が固溶して微細化するし、製品圧延後の線材の成分偏析を抑えることが出来る。
【００４４】
その後、鋼片を再加熱して熱間で製品圧延し、所定の径の棒鋼や線材に最終的に仕上げる。
【００４５】
圧延した線材（平鋼線用線材）は、１次伸線加工を行った後、平鋼線に加工する。このとき、圧延した線材から平鋼線へ加工したときの総加工減面率は８０％以下であることが望ましい。平鋼線は、冷間圧延機を用いて、１次伸線した線材を冷間圧延することで所定のサイズに整える。冷間圧延したままの状態では、平鋼線の長手方向に生じる引張残留応力が大きいため、平鋼線を加熱処理する。このとき、オーステナイト域へ再加熱した後、油焼入れを行い、４６０℃以上の温度で焼戻しする、焼入れ・焼戻し処理を行えばよい。この場合、焼き戻しマルテンサイト組織を含む平鋼線が製造される。また、焼入れ処理は行わず、加熱温度を４６０℃以上、Ａ１点以下の温度とする加熱処理を行っても良い。この場合、パーライト組織を含む平鋼線が製造される。
【００４６】
なお、平鋼線は伸線加工した丸棒から冷間圧延によって仕上げると、厚み方向の両端面が平行で、幅方向の両端面は長手方向垂直断面がそれぞれ半楕円状または円弧状となる。異形ダイスを用いた伸線加工で同じ形状に仕上げてもよい。平鋼線の幅方向の最大幅と厚みの比、幅／厚み比が２．５未満の場合、平鋼線の幅に対する厚みが大きいため、平鋼線を曲げた際に表面に発生する曲げ応力が大きくなり、硫化物応力腐食割れが発生しやすい。さらにフレキシブルパイプに組み込む加工のときに、平鋼線の曲げ加工が困難となり、割れが生じるなど問題も生じる。一方、平鋼線の幅／厚み比が１０を超える場合、平鋼線へ冷間圧延を行った後や平鋼線を熱処理した後に、平鋼線に反りが生じ、フレキシブルパイプに組み込むことが出来なくなったり、引張残留応力が大きくなって硫化物応力腐食割れが発生する。また線材から平鋼線に平圧加工する際に鋼材に割れが発生しやすいなどの問題が生じる。
【００４７】
（Ｃ）任意成分について：
本発明の高強度平鋼線は、必要に応じて、Ｔｉ：０〜０．１００％、Ｎｂ：０〜０．０５０％、Ｖ：０〜０．５０％、Ｍｏ：０〜１．００％、Ｂ：０〜０．０１００％、ＲＥＭ：０〜０．１０００％、Ｚｒ：０〜０．１００％、及びＭｇ：０〜０．００５０％から選択される１種または２種以上の元素を含有させてもよい。以下、任意元素であるＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｂ、ＲＥＭ、Ｚｒ、Ｍｇの作用効果と、含有量の限定理由について説明する。任意成分についての％は質量％である。
【００４８】
Ｔｉ：０〜０．１００％
Ｔｉは、ＮやＣと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成し、それらのピンニング効果によって熱間圧延時にオーステナイト粒を微細化する効果があり、平鋼線の耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性を改善する効果があるため、含有させても良い。この効果を得るためには、Ｔｉは０．００１％以上含有させればよい。耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性を改善する観点から、Ｔｉの含有量を０．００５％以上とするのが望ましく、さらには０．０１０％以上含有させることが望ましい。一方、Ｔｉの含有量が０．１００％を超えると、その効果が飽和するだけでなく、粗大なＴｉＮが多数生成し、かえって平鋼線の耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性を低下させる。よって、Ｔｉの含有量は０．０５０％以下であることが好ましく、さらには０．０３５％以下であることが一層好ましい。
【００４９】
Ｎｂ：０〜０．０５０％
Ｎｂは、ＮやＣと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成し、それらのピンニング効果によって熱間圧延時にオーステナイト粒を微細化する効果があり、平鋼線の耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性を改善する効果があるため、含有させても良い。この効果を得るためには、Ｎｂは０．００１％以上含有させればよい。耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性を改善する観点から、Ｎｂの含有量を０．００５％以上とするのが望ましく、さらには０．０１０％以上含有させることが望ましい。一方、Ｎｂの含有量が０．０５０％を超えると、その効果が飽和するだけでなく、鋼塊や鋳片を分塊圧延する工程で鋼片に割れが生じるなど鋼の製造性に悪影響を及ぼす。よって、Ｎｂの含有量は０．０３５％以下であることが好ましく、さらには０．０３０％以下であることが一層好ましい。
【００５０】
Ｖ：０〜０．５０％
ＶはＣ及びＮと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成し、平鋼線の強度を高めることが出来る。この目的で、０．０１％以上のＶを含有させてもよいが、Ｖの含有量が０．５０％を超えると、析出する炭化物や炭窒化物によって平鋼線の強度が増大し、かえって耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性が低下する。平鋼線の水素誘起割れや硫化物応力腐食割れを抑制する観点から、含有させる場合のＶの量は０．２０％以下であることが好ましく、０．１０％以下であれば一層好ましい。なお、前述したＶの効果を安定して得るためには、Ｖの量は０．０２％以上含有させることが好ましい。
【００５１】
Ｍｏ：０〜１．００％
Ｍｏは、鋼の焼入れ性を高める元素であり、含有させても良い。ただし、焼入れ性を高める効果を得るためには、０．０１％以上含有させればよい。しかし、Ｍｏの含有量が１．００％を超えると、線材の強度が高くなりすぎてしまい、平鋼線へ加工する際に線材に割れが発生するなどの問題が生じる。したがって、含有させる場合のＭｏの含有量は０．０１〜１．００％である。焼入れ性を向上させる観点から含有させる場合のＭｏの含有量は０．０２％以上であることが好ましく、０．０５％以上含有させればより一層好ましい。なお、平鋼線への加工性を考慮して、含有させる場合のＭｏの含有量は０．５０％以下とすることが好ましく、０．３０％以下であればより一層好ましい。
【００５２】
Ｂ：０〜０．０１００％
Ｂは、微量添加することで鋼の焼入れ性を高めるのに有効であり、効果を得たい場合には０．０００２％以上含有させても良い。０．０１００％を超えて含有させても効果が飽和するだけでなく、粗大な窒化物が生成するので、水素誘起割れや硫化物応力腐食割れが発生しやすくなる。したがって、含有させる場合のＢの含有量は０．０００２〜０．０１００％である。さらに焼入れ性を高めたい場合には、Ｂの含有量を０．０００５％以上とすればよく、０．００１０％以上であればより一層好ましい。なお、水素誘起割れや硫化物応力腐食割れを考慮して、含有させる場合のＢの含有量は０．００５０％以下とすることが好ましく、０．００３０％以下であればより一層好ましい。
【００５３】
ＲＥＭ：０〜０．１０００％
ＲＥＭは希土類元素の総称であり、ＲＥＭの含有量は希土類元素の合計含有量である。ＲＥＭはＣａやＭｇと同じようにＭｎＳ中に固溶し、ＭｎＳを微細に分散する効果がある。ＭｎＳを微細に分散することで、耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性を改善することが出来るため、添加してもよい。水素誘起割れや硫化物応力腐食割れを抑制する効果を得るためには、ＲＥＭは０．０００２％以上含有させればよく、より高い効果を得たい場合には、０．０００５％以上を含有させれば良い。しかし、ＲＥＭの含有量が０．１０００％を超えても、その効果は飽和するし、鋼中の酸素と反応して生成する酸化物が粗大となり、耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性の低下を招く。したがって、含有させる場合のＲＥＭの含有量は、０．１０００％以下である。耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性を向上させる観点から、ＲＥＭの含有量は０．０５００％以下であることが好ましく、０．０３０％以下であれば一層好ましい。
【００５４】
Ｚｒ：０〜０．１００％
Ｚｒは、Ｏと反応して酸化物を生成し、微量に添加すれば酸化物を微細に分散し、水素誘起割れや硫化物応力腐食割れを抑制する効果があり、その効果を得たい場合に添加しても良い。水素誘起割れや硫化物応力腐食割れを抑制する効果を得るためには、Ｚｒは０．０００２％以上含有させればよく、より高い効果を得たい場合には、０．００１％以上を含有させれば良い。しかし、Ｚｒの含有量が０．１００％を超えて含有させた場合、その効果は飽和するし、鋼中のＮやＳと反応し、粗大な窒化物や硫化物を生成するため、かえって耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性の低下を招く。したがって、含有させる場合のＺｒの含有量は、０．１００％以下である。耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性に悪影響を与える介在物を低減させる観点から、Ｚｒの含有量は０．０８０％以下であることが好ましく、０．０５０％以下であれば一層好ましい。
【００５５】
Ｍｇ：０〜０．００５０％
Ｍｇは、ＭｎＳ中に固溶し、ＭｎＳを微細に分散する効果がある。ＭｎＳを微細に分散することで、高強度の平鋼線であっても耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性を改善することが出来る。Ｍｇは含有しなくても良いが（Ｍｇ：０％）、Ｍｇによって水素誘起割れや硫化物応力腐食割れを抑制する効果を得るためには、Ｍｇは０．０００２％以上含有させればよく、より高い効果を得たい場合には、０．０００５％以上を含有させれば良い。しかし、Ｍｇの含有量が０．００５０％を超えても、その効果は飽和するし、ＡｌやＣａとともに鋼中の酸素と反応して生成する酸化物が粗大となり、かえって耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性の低下を招く。したがって、含有させる場合の適正なＭｇの含有量は、０．００５０％以下である。耐水素誘起割れ性や耐硫化物応力腐食割れ性を向上させる観点から、Ｍｇの含有量は０．００３０％以下であることが好ましく、０．００２５％以下であれば一層好ましい。
【００５６】
残部は「Ｆｅ及び不純物」である。「不純物」とは、意図せずに鋼材中に含有される成分の他、本発明の効果を損なわない範囲で含有される他の成分を包含する概念であり、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入するものが含まれる。
【実施例】
【００５７】
以下に実施例によって本発明を具体的に説明する。
具体的には、表１、表２に示す化学成分の鋼を溶製し、鋼片を熱間圧延して製造した線材（平鋼線用線材）を、以下の方法で平鋼線とした。なお、表１、表２中の「−」の表記は、当該元素の含有量が不純物レベルであり、実質的に含有されていないと判断できることを示す。【００５８】
表１に示す化学成分の鋼Ａ、Ｂを電気炉にて溶製し、得た鋼塊を１２５０℃で１２ｈｒ加熱後、１２２ｍｍ角の鋼片に分塊圧延した鋼片を圧延用素材とした。次いで圧延用素材を１０５０℃で加熱して直径１２ｍｍの線材に圧延した。線材圧延は、仕上げ圧延後にオーステナイト単相の温度域でコイル状に捲き取った後、５５０℃に保持した塩浴炉へ直接浸漬するパテンティング処理を行った。圧延した線材は、１次伸線のために表面を潤滑処理した後、直径１１ｍｍとなるように１次伸線加工を行った。その後、伸線加工した線材を冷間圧延機で圧延し、平鋼線に成形した。
同成分でも引張強度や長手方向の引張残留応力が異なる平鋼線を造り分けるために、試験Ｎｏ．Ａ１〜Ａ５、Ａ７については、鋼Ａを用いて幅１５ｍｍ、厚み５ｍｍに冷間圧延した平鋼線を９５０℃で１０ｍｉｎの加熱を行った後、コールド油に浸漬して焼入れ処理を行い、４５０〜６００℃の温度で所定時間保持する焼戻し処理を行って引張強度が異なる平鋼線を作製した。試験Ｎｏ．Ａ１〜Ａ５、Ａ７は、焼き戻しマルテンサイト組織を含む平鋼線である。試験Ｎｏ．Ａ６、Ａ８については、焼入れ処理を行わず、冷間圧延後に４５０℃と５８０℃で所定時間保持する加熱処理を行った。また試験Ｎｏ．Ａ９については、冷間圧延後に熱処理を行わなかった。試験Ｎｏ．Ａ６、Ａ８、Ａ９は、パーライト組織を含む平鋼線である。
試験Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ５については、鋼Ｂを圧延した線材を用い、１次伸線加工後に平鋼線へ冷間圧延する際の幅と厚みを変化させて、形状の異なる平鋼線を作製した。試験Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ４については、幅と厚みが異なる平鋼線に加工した後、９５０℃で１０ｍｉｎの加熱を行った後、コールド油に浸漬して焼入れ処理を行い、４８５℃の温度で焼戻し処理を行い、引張強度がほぼ同等で幅と厚みが異なる平鋼線を作製した。試験Ｎｏ．Ｂ５は幅１８ｍｍ、厚み１．７ｍｍの平鋼線を作製し、９５０℃で１０ｍｉｎの加熱後、コールド油に浸漬して焼入れ処理をしたが、平鋼線の長手方向に大きな反りが生じたため、以降の試験を中止した。なお、冷間圧延後の熱処理条件を表３に示す。【００５９】
表２に示す化学成分の試験Ｎｏ．１〜４８を電気炉にて溶製し、得た鋼塊を１２５０℃で１２ｈｒ加熱した後、１２２ｍｍ角の鋼片に分塊圧延した鋼片を圧延用素材とした。次いで圧延用素材を１０５０℃で加熱して直径１２ｍｍの線材（平鋼線用線材）に圧延した。圧延後、線材の表面を潤滑処理した後、直径１１ｍｍの線材となるよう１次伸線加工を行った。その後、伸線加工した線材を冷間圧延機で圧延し、幅１５ｍｍ、厚み４ｍｍまたは幅１５ｍｍ、厚み５ｍｍ及び幅１５ｍｍ、厚み３ｍｍの平鋼線に成形した。試験Ｎｏ．１〜２６、２７、２９、３１、３３、３４、３６、３７、３９、４１、４２、４５〜４８については、成形した平鋼線について、冷間圧延後に９５０℃で１０ｍｉｎの加熱を行った後、コールド油に浸漬して焼入れ処理を行い、４３０〜５４０℃の温度で６０ｍｉｎ保持する焼戻し処理を行った。試験Ｎｏ．２８、３０、３２、３５、３８、４０、４４は鋼の化学成分のいずれかが、本発明の範囲外であり、平鋼線に冷間圧延した際に、平鋼線に割れが生じたため、熱処理を行わずに、以降の試験を中止した。なお、表２中、アンダーラインは成分組成が本発明範囲から外れていることを示す。【００６０】
【表１】
2020004570.tif 000002
【００６１】
【表２】
2020004570.tif 000003
【００６２】
上記方法で作製した平鋼線のＹ１値と幅と厚み、幅／厚み比、引張強度、平鋼線の長手方向表面の引張残留応力、耐水素誘起割れ性、耐硫化物応力腐食割れ性について調査した結果を表３、表４に示す。なお、表３、４中、アンダーラインは特性が本発明範囲から外れていることを示し、「-」は平鋼線へ加工する際などに割れが生じるなどしたために、各種特性を調査する試験を行わなかったことを示している。【００６３】
平鋼線の引張強度、長手方向表面の引張残留応力、耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性は、それぞれ下記に記載する方法によって調査した。【００６４】
〈１〉平鋼線の引張強度の調査：
平鋼線の引張強度は、ＪＩＳ  Ｇ  ３５４６（２０１２）に記載の破断試験によって測定した。標点距離は３０ｍｍとして室温で破断試験を実施し、引張強度を求めた。なお、平鋼線の断面積（Ｓ（ｍｍ２））は下記式＜３＞を用いて算出し、試験片が破断に至るまでの最大試験力を断面積で除して求めた。
Ｓ＝ｗ×ｔ−０．２１５ｔ２    ・・・  ＜３＞
ここで、ｗ：平鋼線の幅（ｍｍ）、ｔ：平鋼線の厚さ（ｍｍ）である。【００６５】
〈２〉長手方向表面の残留応力の調査：
ここで「長手方向」とは圧延された平鋼線の厚み、幅方向と垂直方向に延伸した長さ方向を指し、「表面」とは、平鋼線の表面から厚み中心に向かって５０μｍ深さまでの範囲を指す。残留応力は、既知のＸ線法で測定され、具体的には、ＪＩＳ  Ｂ  ２７１１（２０１３）に準拠して、Ｘ線回折を利用したＸ線応力測定法を用いる。測定は特性Ｘ線の種類：ＭｎＫα線、Ｃｒフィルタ、基準回折角２θ０：１５２．０°、η角：１４．０°、Ｘ線応力定数Ｋ：−３３６ＭＰａ／°を用い、平鋼線表面の幅方向の中央位置を中心として、長手方向と平行にＸ線を照射して回折パターンを得た。また、測定位置の間隔が長手方向に少なくとも４５０ｍｍ以上離れた平鋼線の表面で、６箇所の残留応力を測定し、その平均値を求めた。【００６６】
〈３〉耐水素誘起割れ性の調査：
１５０ｍｍ長さに切断した平鋼線を用いて耐水素誘起割れ性を評価した。５％ＮａＣｌ＋ＣＨ３ＣＯＯＨ溶液にＨＣｌを用いてｐＨを調整し、ｐＨ５．０とした。窒素ガスで脱気後、硫化水素（Ｈ２Ｓ）＋二酸化炭素（ＣＯ２）混合ガスを導入し、溶液中に平鋼線を浸漬して割れの発生を調査した。このとき、硫化水素の分圧は０．０１ＭＰａ、試験温度は２５℃であり、試験時間は９６時間である。試験後、平鋼線の厚み方向に対して超音波探傷試験（ＵＳＴ：Ｕｌｔｒａ−ｓｏｎｉｃ  Ｔｅｓｔ）によって割れ発生の有無を確認した。超音波探傷によって割れが生じたと判定される割れ発生部の面積の合計を画像解析によって求め、下記式＜４＞を用いて水素誘起割れ発生率（χ（％））を求めた。
【数１】
2020004570.tif 000004
ここで、Ａｆ：ＵＳＴで測定された割れ発生部の合計面積（ｍｍ２）、ｗ：平鋼線の幅（ｍｍ）、Ｌ：平鋼線の長さ（ｍｍ）である。【００６７】
〈４〉耐硫化物応力腐食割れの調査：
耐硫化物応力腐食割れ性は１５０ｍｍ長さに切断した平鋼線に４点曲げ治具を用いて、曲げ応力を負荷し、耐水素誘起割れ性の調査で用いたのと同じ条件で調整した溶液中に、平鋼線を固定した４点曲げ治具ごと浸漬して割れ発生の有無を調査した。具体的には、平鋼線表面の３箇所に歪みゲージを取り付け、治具を用いて曲げ歪みを負荷し、３箇所に貼りつけた歪みゲージで読み取られる曲げ歪みの最大値が平鋼線の降伏強度の９０％の引張応力に相当する歪みとなった時点で、治具に固定した。溶液は５％ＮａＣｌ＋ＣＨ３ＣＯＯＨ溶液にＨＣｌを用いてｐＨを調整し、ｐＨ５．０とした。窒素ガスで脱気後、硫化水素（Ｈ２Ｓ）＋二酸化炭素（ＣＯ２）混合ガスを導入し、溶液中に平鋼線を固定した４点曲げ治具ごと浸漬して割れの発生有無を調査した。このとき、硫化水素の分圧は０．０１ＭＰａ、試験温度は２５℃であり、試験時間は９６時間である。試験後、平鋼線の割れ発生の有無は目視で判定した。さらに、目視で割れが確認されなかった試験材も、硫化物応力腐食割れに伴う表面の微小なき裂発生の有無を確認するため、曲げ歪みが最大となった位置の長手方向の断面を樹脂埋めし、鏡面研磨を行い、光学顕微鏡で平鋼線表面の微小き裂の発生有無を調査した。２０μｍ深さ以上の微小き裂が平鋼線の表面で確認された場合に、硫化物応力腐食割れが発生していると判断した。【００６８】
【表３】
2020004570.tif 000005
【００６９】
表３から、本発明例である試験Ｎｏ．Ａ１〜Ａ６、Ｂ１〜Ｂ３は、いずれも化学成分と本発明要件を満足し、かつ鋼材の製造条件が適切であることから、引張強度がいずれも１０００ＭＰａ以上であって、水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れが発生しておらず、問題ない。【００７０】
これに対して、試験Ｎｏ．Ａ７は引張強度が本発明の範囲を外れており、硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．Ａ８は焼入れ処理を行わず、加熱処理のみを行い、試験Ｎｏ．Ａ９は平鋼線へ加工後に熱処理を行わなかった。いずれも引張残留応力が３００ＭＰａを超えており、水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．Ｂ４は、平鋼線の幅／厚み比が本発明の範囲を外れており、硫化物応力腐食割れが発生している。また、試験Ｎｏ．Ｂ５は焼入れ処理を行った際に平鋼線の長手方向に大きな反りが生じたため、引張試験等の試験を行わなかった。【００７１】
【表４】
2020004570.tif 000006
【００７２】
表４から、本発明例である試験Ｎｏ．１〜２６は、いずれも化学成分と本発明要件を満足し、かつ鋼材の製造条件が適切であることから、引張強度がいずれも１０００ＭＰａ〜１３５０ＭＰａの範囲であり、水素誘起割れ及び硫化物腐食割れも発生していない。【００７３】
試験Ｎｏ．２７、２９、３１、３３、３４、３６、３７、３９、４１〜４２、４５〜４８については、化学成分、式＜５＞、式＜６＞のいずれか、またはＹ１の値が式＜２＞を満足していないために、水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．２８、３０、３２、３５、３８、４０、４４は鋼の化学成分、式＜５＞、式＜６＞のいずれか、またはＹ１の値が式＜２＞を満足しておらず、本発明の範囲外であり、平鋼線に冷間圧延した際に、平鋼線に割れが生じたため、熱処理を行わずに、以降の試験を中止している。
試験Ｎｏ．２７は化学成分は本発明の範囲内であるが、Ｙ１の値が式＜２＞を満足しておらず、硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．２８は化学成分は本発明の範囲内であるが、Ｙ１の値が式＜２＞を満足しておらず、平鋼線へ加工する際に割れが発生し、熱処理以降の試験を中止している。
試験Ｎｏ．２９はＣｕ、Ｎｉが本発明の範囲外であり、硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．３０はＮｉが本発明の範囲外であり、平鋼線へ加工する際に割れが発生し、熱処理以降の試験を中止している。
試験Ｎｏ．３１はＣｕが本発明の範囲外であり、硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．３２はＣｕが本発明の範囲外であり、平鋼線へ加工する際に割れが発生し、熱処理以降の試験を中止している。
試験Ｎｏ．３３はＣｕ／Ｎｉ比が本発明の範囲外であり、硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．３４はＮｉが本発明の範囲外であり、硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．３５はＣｕとＮｉの合計が本発明の範囲外であり、平鋼線へ加工する際に割れが発生し、熱処理以降の試験を中止している。
試験Ｎｏ．３６、３７はＣの含有量が本発明の範囲外であり、硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．３８はＳｉが本発明の範囲外であり、平鋼線へ加工する際に割れが発生し、熱処理以降の試験を中止している。
試験Ｎｏ．３９はＳｉの含有量が本発明の範囲外であり、硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．４０はＭｎが本発明の範囲外であり、Ｙ１の値も式＜２＞を満足しておらず、平鋼線へ加工する際に割れが発生し、熱処理以降の試験を中止している。
試験Ｎｏ．４１はＭｎの含有量が本発明の範囲外であり、硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．４２はＰの含有量が本発明の範囲外であり、硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．４４はＣｒが本発明の範囲外であり、Ｙ１の値も式＜２＞を満足しておらず、平鋼線へ加工する際に割れが発生し、熱処理以降の試験を中止している。
試験Ｎｏ．４５はＡｌの含有量が本発明の範囲外であり、水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．４６はＮの含有量が本発明の範囲外であり、水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．４７はＣａの含有量が本発明の範囲外であり、水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れが発生している。
試験Ｎｏ．４８はＳの含有量が本発明の範囲外であり、水素誘起割れ及び硫化物応力腐食割れが発生している。
【国際調査報告】
2020004570.tif 000007
2020004570.tif 000008