(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０５％以下、
Ｓｉ：０．０１％以上２．０％以下、
Ｍｎ：２．０％以下、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．０３％以下、
Ｃｒ：１５．０％以上３０．０％以下、
Ｎ：０．０２５％以下を含有し、
更に、
Ｃｕ：０．１％以上３．０％以下
Ｍｏ：０．０５％以上５．０％以下
Ｎｉ：０．０５％以上５．０％以下
の１種又は２種以上を含有し、
更に、
Ｎｂ：０．１％以上０．８％以下
Ｔｉ：０．０５％以上０．５％以下
の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
下式（１）〜（３）を満たし、且つ、表面粗さが１５μｍ以下、絞り値が６０％以上であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼線材。
Ｃｒ＋３．３Ｍｏ≧１９  ・・・（１）
Ｎｉ＋１．２Ｍｏ＋１．８Ｃｕ≧３．０  ・・・（２）
２８Ｎｉ＋５Ｃｒ＋２４Ｍｏ＋１３Ｃｕ≧１００    ・・・（３）
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量（質量％）を意味する。
【請求項２】
質量％で、更に
Ｂ：０．０００１〜０．０１％、Ｃａ：０．００１〜０．０２％、Ａｌ：０．００１〜０．５％、ＲＥＭ：０．０１〜０．５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｖ：０．０１〜０．５％、Ｃｏ：０．０１〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．５％、及びＳｎ：０．０５〜０．５％から１種以上を含有する請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼線材。
【請求項３】
質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフェライト系ステンレス鋼線材。
【請求項４】
質量％で、
Ｃ  ：０．０５％以下、
Ｓｉ：０．０１％以上２．０％以下、
Ｍｎ：２．０％以下、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．０３％以下、
Ｃｒ：１５．０％以上３０．０％以下、
Ｎ：０．０２５％以下を含有し、
更に、
Ｃｕ：０．１％以上３．０％以下
Ｍｏ：０．０５％以上５．０％以下
Ｎｉ：０．０５％以上５．０％以下
の１種又は２種以上を含有し、
更に、
Ｎｂ：０．１％以上０．８％以下
Ｔｉ：０．０５％以上０．５％以下
の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
下式（１）〜（３）を満たし、且つ、表面粗さが１５μｍ以下、引張強度が５００Ｎ／ｍｍ2以上であることを特徴とする冷間鍛造性に優れたフェライト系ステンレス鋼線。
Ｃｒ＋３．３Ｍｏ≧１９    ・・・（１）
Ｎｉ＋１．２Ｍｏ＋１．８Ｃｕ≧３．０  ・・・（２）
２８Ｎｉ＋５Ｃｒ+２４Ｍｏ＋１３Ｃｕ≧１００      ・・・（３）
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量（質量％）を意味する。
【請求項５】
質量％で、更に
Ｂ：０．０００１〜０．０１％、Ｃａ：０．００１〜０．０２％、Ａｌ：０．００１〜０．５％、ＲＥＭ：０．０１〜０．５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｖ：０．０１〜０．５％、Ｃｏ：０．０１〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．５％、及びＳｎ：０．０５〜０．５％から１種以上を含有する請求項４に記載の冷間鍛造性に優れたフェライト系ステンレス鋼線。
【請求項６】
質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載の冷間鍛造性に優れたフェライト系ステンレス鋼線。
【請求項７】
線材圧延工程、熱処理工程、酸洗工程とを含むステンレス鋼線材の製造方法であって、該線材圧延工程において熱間圧延を行った後、常温まで冷却することなく該熱処理工程として９００〜１１００℃の温度でインライン熱処理を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼線材の製造方法。
【請求項８】
インライン熱処理後の冷却速度を５℃／秒以上とすることを特徴とする請求項７に記載のフェライト系ステンレス鋼線材の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜３の何れか１項に記載の鋼線材を、減面率５〜５５％の範囲で伸線加工することを特徴とする、請求項４〜６の何れか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼線の製造方法。
【請求項１０】
前記伸線加工後に９００〜１１００℃で熱処理する工程を有することを特徴とする請求項９に記載のフェライト系ステンレス鋼線の製造方法。
【請求項１１】
熱処理後の冷却速度を５℃／秒以上とすることを特徴とする請求項１０に記載のフェライト系ステンレス鋼線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼線材と鋼線、並びに、それらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステンレス鋼線材、鋼線においてはＳＵＳ３０４，ＳＵＳＸＭ７等のオーステナイト系ステンレス鋼が使用されてきた。これらは耐食性や成形性に優れるもののＮi含有量が多く、コストが高い。経済性の観点からはＮｉ含有量の少ないフェライト系ステンレス鋼が有利である。しかしながら、フェライト系ステンレス鋼線は耐隙間腐食性が低い問題がある。特に隙間腐食の中でも、発生したさびが液の流れに沿って付着する流れさびの問題が大きく、用途が限定される場合があった。
また、鋼線の用途の中でも、ねじ用途においては、更に下記の課題が存在した。
１．捩りトルクに対する強度が低い。
２．頭部やねじ部の成形が容易でない（冷間鍛造性が低い）
３．成形後の表面が粗く、美麗さに欠ける。
【０００３】
上記課題１〜３に関連する従来技術として、特許文献１〜５が開示されている。特許文献１にはオフライン焼鈍処理材と同等以上の冷間加工性を有するフェライト系ステンレス鋼線材のインライン熱処理法が開示されているが、表面美麗さの課題認識が無く、達成する手段については開示されていない。特許文献２には、表面の美麗さを損なうしわ疵（圧延方向に長く延びた深い疵）の少ない線材を製造するための方法として、傾斜圧延と孔型圧延の間に熱処理が施されるフェライト系ステンレス鋼線材の製造方法が開示されているが、しわ疵抑制が本件の課題では無い。特許文献３には、冷間鍛造品の形状不良を生じさせないために、フェライト系ステンレス鋼線、線材において熱間圧延された材料を７２０〜８００℃にて熱間焼鈍し、減面率４０％以上の伸線、引抜き作業を行うことを特徴とする、フェライト系ステンレス鋼線、線材における結晶方位の異方性を除去する製造方法が開示されているが、結晶粒微細化には焼鈍後の伸線、引抜き作業が必須となっており手間がかかる。特許文献４には、フェライト系ステンレス鋼線の熱間圧延において、熱間圧延速度を調整することによって、熱間圧延終止温度を８００〜９３０℃とし、熱間圧延終了後の前記フェライトステンレス鋼線の結晶粒度を結晶粒度番号６以上の細粒とすることを特徴とする冷間塑性加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼線およびその製造方法が開示されているが、熱間圧延速度を調整することによって熱間圧延終止温度を制御することは容易ではない。特許文献５には、熱間圧延とは別工程で焼鈍処理したものと同等の引張り強さや結晶粒度及び耐食性を保有するために、Ｃ：０．００３０〜０．０１５％のＣ、１９〜２１％のＣｒ、０．３５〜０．６５％のＳｉ及び１．０〜１．５％のＭｎを含有するフェライト系ステンレス鋼材を、仕上げ温度８００〜１０００℃で熱間圧延し、引き続きその残熱を利用して７００〜１０００℃で２〜５分間保持した後、冷却してコイル状に巻取ることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼熱間圧延線材の製造方法が開示されている。しかしながら表面の美麗さを達成する手段については開示されていない。
以上、挙げてきたように、全ての課題を解決し得る従来技術は存在していなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６３−３５６９０号公報
【特許文献２】特許第３７３０７６２号公報
【特許文献３】特開２０００-３３６４２９号公報
【特許文献４】特開２００２-１６７６１９号公報
【特許文献５】特開２００６-５７１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼線材、鋼線の耐隙間腐食性を改善すると共に、ねじ等へ製品化するために必要な課題を全て解決し、経済性を重視したフェライト系ステンレス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】
【０００６】
本発明者等は、合金成分の役割や下記式（１）、及び（２）の合金指標を見出し、これらを満足することで、フェライト系ステンレス鋼線材、鋼線の耐隙間腐食性を顕著に改善出来ることを見出した。
ステンレス鋼の耐隙間腐食性は鋼材の合金成分に依存することが知られている。そこで、各成分の鋼を真空溶解設備にて溶製し、熱間鍛造により板材に成形し、切削及び研磨によって板状試験片を作製した。その試験片を用い、隙間腐食の評価としてＡＳＴＭ  Ｇ７８に規定されるマルチクレビス隙間形成材を用いて塩水噴霧により隙間腐食試験を行った。マルチクレビス試験法（ＡＳＴＭ  Ｇ７８）によれば、隙間腐食の発生（隙間腐食発生率＝全体の隙間部個数に対する腐食が発生した隙間部個数の割合）と隙間腐食の進展（隙間腐食部の最大深さ）について定量的に評価することができる。
試験の結果、隙間腐食の発生については、
Ｃｒ＋３．３Ｍｏ≧１９ ・・・（１）
隙間腐食の進展については、
Ｎｉ＋１．２Ｍｏ＋１．８Ｃｕ≧３．０   ・・・（２）
で両方の式を満足する成分であれば目標を達成することを見出した。
【０００７】
本発明では更に、特定の合金成分で熱間圧延後のインライン熱処理を特徴とする工程で製造することにより、ねじ材として好適なフェライト系ステンレス鋼線を得ることができることを見出した。具体的には、以下の知見を得たことにより、ねじ用としても好適なフェライト系ステンレス鋼線材、鋼線とすることが出来ることが分かった。
知見（１）：以下の式（３）の指標(Ts-cal)を満足する成分の鋼にすると共に、熱処理温度を制御することで、捩りトルクに対する強度を顕著に改善させることが出来る。
Ts-cal.=２８Ｎｉ＋５Ｃｒ＋２４Ｍｏ＋１３Ｃｕ≧１００      ・・・（３）
知見（２）：特定成分の線材について製造工程を改善することによって頭部やねじ部の成形のし易さ（冷間鍛造性）、及び成形後の表面の美麗さの目標を達成出来る。
即ち、図１に示すねじの代表的製造プロセスのうち、(1)線材圧延（熱間圧延）に引き続き、常温まで冷却することなく(2)熱処理（インライン熱処理）を施すことにより鋼線材断面の各部位において結晶粒径をＮｏ.５〜Ｎｏ.９の範囲に微細化することが出来る。これにより鋼線材の絞りが６０％以上となり、冷間鍛造性が向上する。また、意外なことに上記インライン熱処理によって結晶粒が整粒化され、表面の美麗さも改善出来ることを見出した。
また、この場合、伸線後の処理である(5)熱処理、(6)スキンパス伸線を省略しても、目標を達成できることも見出した。
【０００８】
以上の知見からなる具体的な解決手段は、下記のとおりである。
【０００９】
（１）質量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、 Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１５．０％以上３０．０％以下、Ｎ：０．０２５％以下を含有し、更に、Ｃｕ：０．１％以上３．０％以下、Ｍｏ：０．０５％以上５．０％以下、Ｎｉ：０．０５％以上５．０％以下の１種又は２種以上を含有し、更に、Ｎｂ：０．１以上０．８％以下、Ｔｉ：０．０５以上０．５％以下の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、下式（１）〜（３）を満たし、且つ、表面粗さが１５μｍ以下、絞り値が６０％以上であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼線材。
Ｃｒ＋３．３Ｍｏ≧１９   ・・・（１）
Ｎｉ＋１．２Ｍｏ＋１．８Ｃｕ≧３．０ ・・・（２）
２８Ｎｉ＋５Ｃｒ＋２４Ｍｏ＋１３Ｃｕ≧１００     ・・・（３）
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量（質量％）を意味する。
【００１０】
（２）質量％で、更にＢ：０．０００１〜０．０１％、Ｃａ：０．００１〜０．０２％、Ａｌ：０．００１〜０．５％、ＲＥＭ：０．０１〜０．５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｖ：０．０１〜０．５％、Ｃｏ：０．０１〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．５％、及びＳｎ：０．０５〜０．５％から１種以上を含有する前記（１）に記載のフェライト系ステンレス鋼線材。
（３）質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のフェライト系ステンレス鋼線材。
（４）質量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１５．０％以上３０．０％以下、Ｎ：０．０２５％以下を含有し、更に、Ｃｕ：０．１％以上３．０％以下、Ｍｏ：０．０５％以上５．０％以下、Ｎｉ：０．０５％以上５．０％以下の１種又は２種以上を含有し、更に、Ｎｂ：０．１％以上０．８％以下、Ｔｉ：０．０５％以上０．５％以下の
１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、下式（１）〜（３）を満たし、且つ、表面粗さが１５μｍ以下、引張強度が５００Ｎ／ｍｍ2以上であることを特徴とする冷間鍛造性に優れたフェライト系ステンレス鋼線。
Ｃｒ＋３．３Ｍｏ≧１９    ・・・（１）
Ｎｉ＋１．２Ｍｏ＋１．８Ｃｕ≧３．０  ・・・（２）
２８Ｎｉ＋５Ｃｒ＋２４Ｍｏ＋１３Ｃｕ≧１００      ・・・（３）
但し、式中の元素記号は、当該元素の含有量（質量％）を意味する。
（５）質量％で、更に  Ｂ：０．０００１〜０．０１％、Ｃａ：０．００１〜０．０２％、Ａｌ：０．００１〜０．５％、ＲＥＭ：０．０１〜０．５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｖ：０．０１〜０．５％、Ｃｏ：０．０１〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．５％、及びＳｎ：０．０５〜０．５％から１種以上を含有する前記（４）に記載の冷間鍛造性に優れたフェライト系ステンレス鋼線。
（６）質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする前記（４）又は（５）に記載の冷間鍛造性に優れたフェライト系ステンレス鋼線。
（７）線材圧延工程、熱処理工程、酸洗工程とを含むステンレス鋼線材の製造方法であって、該線材圧延工程において熱間圧延を行った後、常温まで冷却することなく該熱処理工程として９００〜１１００℃の温度でインライン熱処理を行うことを特徴とする前記（１）〜（３）の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼線材の製造方法。
（８）インライン熱処理後の冷却速度を５℃／秒以上とすることを特徴とする前記（７）に記載のフェライト系ステンレス鋼線材の製造方法。
（９）前記（１）〜（３）の何れかに記載の鋼線材を、減面率５〜５５％の範囲で伸線加工することを特徴とする、前記（４）〜（６）の何れかに記載のフェライト系ステンレス鋼線の製造方法。
（１０）前記伸線加工後に９００〜１１００℃で熱処理する工程を有することを特徴とする前記（９）に記載のフェライト系ステンレス鋼線の製造方法。
（１１）熱処理後の冷却速度を５℃／秒以上とすることを特徴とする前記（１０）に記載のフェライト系ステンレス鋼線の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、耐隙間腐食性に優れ、更に強度，冷間鍛造性、表面美麗さを向上させることができ、ねじのような多彩な特性が要求される用途に対しても十分適用可能なフェライト系ステンレス鋼線材、鋼線とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】線材からねじに逐次加工する代表的な製造プロセスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について具体的に説明する。まず、本発明において、ステンレス鋼線材、鋼線の成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。なお、本発明における元素含有量の％は、特に注記しない限り質量％を意味する。
【００１４】
Ｃ：０．０５％以下
Ｃは、マトリックスのフェライト組織の強度を高め、更に、オーステナイト相および炭化物の生成元素である。オーステナイト相は、溶接後においてマルテンサイト組織を生じて強度を向上させ、また微細炭化物も強度の向上に寄与し、鋼線としての高温強度を確保する。しかしながら、０．０５％超ではＣｒ炭化物の粒界への析出によりその回りにＣｒ欠乏層が生成するようになる。腐食環境では、粒界に沿ったＣｒ欠乏層が溶解するので、いわゆる粒界腐食が発生する。また、延性が劣化して絞りが低下する。従って、Ｃ量を ０．０５％以下の範囲に限定した。さらに粒界腐食を防止するには、Ｃ量は０．０２％以下が好ましく、０．０１５％以下の範囲にすることが更に望ましい。
また、過度の低減は製造コストの増加を招くため、０．０００５％を下限にすることが好ましい。強度を高くする観点から、０．００１％以上が更に好ましい。
【００１５】
Ｓｉ：０．０１％以上２．０％以下
Ｓｉは、脱酸剤として、またＳｉＯ2の酸化皮膜を形成して酸化の進行を抑制するので耐高温酸化性に有用な元素であるが、含有量が２．０％超になると硬くなり延性等の機械的性質が劣化する。従って、Ｓｉ量は２．０％以下とした。また、０．０１％未満では脱酸効果が得られないため０．０１％以上含有させる。好ましくは０．１〜１．０％の範囲である。
【００１６】
Ｍｎ:２．０％以下
ＭｎもＣと同様マトリックスのフェライト組織の強度を高め、更に、オーステナイト相生成元素であるが、Ｍｎ含有量が ２．０％を超えると鋼中に残存する介在物が多くなり耐食性が劣化する場合がある。また、延性が劣化して絞りが低下するため、Ｍｎ量は２．０％以下の範囲とした。好ましくは１．０％以下である。
また、含有量が０．１％より少ないと鋼線の強度が低く、また、溶接後も強度不足となる。したがって０．１％以上含有することが望ましい。
【００１７】
Ｐ：０．０４％以下
Ｐは、延性、靱性等の機械的性質を劣化させるのみならず、耐食性に対しても有害な元素であり、特にＰ含有量が０．０４％超になるとその悪影響が顕著になるので、Ｐ量は０．０４％以下とした。
【００１８】
Ｓ：０．０３％以下
Ｓは、Ｍｎと結合してＭｎＳを形成し、初期発銹の起点となる。またＳは、結晶粒界に偏析して粒界脆化を促進する有害元素でもあるので、極力低減することが好ましい。また、延性を劣化させる悪影響もある。特にＳ含有量が０．０３％を超えるとその悪影響が顕著になるので、Ｓ量は０．０３％以下とした。
【００１９】
Ｃｒ：１５．０％以上３０．０％以下
Ｃｒは、本発明における耐食性発現成分として重要な元素である。本発明で対象にする鋼線材と鋼線は、耐食性に必要なＣｒ量として、少なくとも１５．０％が必要である。これは、１５．０％未満になると強固な不動態皮膜が生成され難くなるためである。一方、Ｃｒ濃度が３０．０％超になると、耐食性は良くなるものの、フェライト相の生成量が多くなり、靱性不足が生じることやコストアップに繋がる。また、延性が劣化して絞りが低下する。そのため、Ｃｒ濃度は３０．０％以下とした。好ましくは１５．０％以上２５．０％以下、更に好ましくは、１５．０％以上２０．０％未満である。
【００２０】
Ｎ：０．０２５％以下
Ｎは、マトリックスのフェライト組織の強度を高め、更に、オーステナイト相および窒化物の生成元素であり強度を高めるが、耐食性、冷間鍛造性を劣化させるため上限を０．０２５％とした。また、０．００１％未満では鋼線の窒化物の生成が少なく強度向上の効果が得られないため０．００１％以上とすることが望ましい。
【００２１】
Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｉは何れも耐食性を向上させる元素であり、これら元素のうち１種、または２種以上を下記の範囲で含有させる。
Ｃｕ：０．１％以上３．０％以下
Ｃｕは、耐食性および強度を向上させる有用な元素であるが、含有量が３．０％超になると靭性が劣化するばかりか冷間鍛造性が劣化する。従って、３．０％以下とした。好ましくは２．０％以下であり、更に好ましくは１．０％以下である。また、０．１％未満では耐食性向上効果が得られ難いため、添加する場合は下限を０．１％とする。好ましくは０．２％以上である。
【００２２】
Ｍｏ：０．０５％以上５．０％以下、
Ｍｏは、耐食性を高めるが、０．０５％より少ないと耐食性が発現されない。一方５．０％を超えるとσ相が析出しやすく脆化し、冷間鍛造性が劣化するので０．０５〜５．０％とする。好ましくは、０．２〜３．０％であり、更に好ましくは０．２〜２．５％である。
【００２３】
Ｎｉ：０．０５％以上５．０％以下
Ｎｉは、Ｃｕと同様に耐食性および強度を向上させる有効な元素であるが、含有量が５．０％超になると冷間鍛造性が劣化する。従って、５．０％以下とした。
また、０．０５％未満では耐食性および強度向上効果が得られ難いため、添加する場合は０．０５％を下限とする。好ましくは０．２％以上である。
【００２４】
ＴｉとＮｂは、何れも粒界腐食を防止する元素であり、１種または２種を下記範囲で含有させる。
Ｎｂ:０．１％以上０．８％以下
固溶したＮｂは強度を高めるとともに、炭窒化物を形成するので、Ｃｒ炭化物の生成を抑制し、その結果Ｃｒ欠乏層の生成を抑制するので粒界腐食を防止することができる。Ｎｂは、耐食性を向上させる有用な元素であるが、含有量が ０．８％超になると冷間鍛造性が劣化する。従って、０．８％以下とした。また、０．１％未満では耐食性向上効果が得られ難いため下限を０．１％とした。好ましくは０．３％以上である。
【００２５】
Ｔｉ：０．０５％以上０．５％以下
Ｔｉは、Ｎｂと同様、炭化物や窒化物を形成するので、Ｃｒ炭化物の生成を抑制し、その結果Ｃｒ欠乏層の生成を抑制するので粒界腐食を防止することができる。
Ｔｉは、耐食性を向上させる有用な元素であるが、含有量が０．５０％超になると冷間鍛造性が劣化する。従って、０．５％以下とした。また、０．０５％未満であるとＴｉの効果を発現させることができないため、０．０５％以上とした。
【００２６】
Ｓｎ：０．０５％以上０．５％以下
Ｓｎは、酸中での活性溶解を抑制させる有用な元素であり、必要に応じて添加することが出来る。しかし、含有量が０．５％超になると熱間加工性が劣化する。また、延性が劣化して絞りが低下する。従って、０．５％以下とした。また、０．０５％未満であるとＳｎの効果を発現させることができないため、添加する場合は０．０５％以上とした。
【００２７】
その他、熱間加工性向上元素として、Ｂ：０．０００１％以上０．０１％以下、ＲＥＭ：０．０１％以上０．５％以下、Ｃａ：０．００１％以上０．０２％以下を添加することが出来る。また、脱酸効果を向上させる元素としてＡｌ：０．００１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．０１％以上０．５％以下を添加しても良い。また、耐食性向上のためにＶ：０．０１％以上０．５％以下、耐食性及び強度向上のためにＣｏ：０．０１％以上０．５％以下、脱酸及び組織微細化のためにＭｇ：０．０００１％以上０．０１％以下をそれぞれ添加することが出来る。
【００２８】
次に、本発明のフェライト系ステンレス鋼線材が有する特性について説明する。まず、耐隙間腐食性について説明する。（１）式のＣｒ＋３．３Ｍｏは隙間腐食の発生に関する合金指標である。また、（２）式のＮｉ＋１．２Ｍｏ＋１．８Ｃｕは隙間腐食の進展に関する合金指標である。これらは実験により見出された指標であり、各種合金成分のマルチクレビス隙間形成材付隙間腐食試験片の塩水噴霧試験を行った結果、（１）式が１９以上、且つ（２）式が３．０以上であれば隙間腐食による流れさびが発生し難いことが判明した。それぞれ、好ましい範囲は、２０以上、３．５以上であり、更に好ましくは、２１以上、４．０以上である。
Ｃｒ＋３．３Ｍｏ≧１９         ・・・（１）
Ｎｉ＋１．２Ｍｏ＋１．８Ｃｕ≧３．０       ・・・（２）
【００２９】
次に、捩りトルクに対する強度について説明する。本発明者らの検討によれば、捩りトルクに対する強度と引張強度は相関関係にあり、鋼線の引張強度が５００Ｎ／ｍｍ2以上であれば、捩りトルクに対する強度が十分な値（後述する実施例における３．５Ｎ・ｍ以上）になることが分かった。そこで、鋼線の引張強度を５００Ｎ／ｍｍ2以上にするための条件を調査したところ、鋼線材や鋼線を製造する際の熱処理温度と、成分組成が影響することを見出した。成分組成に関しては以下の指標(Ts-cal)と相関があることを見出し、ねじとして十分な５００Ｎ/ｍｍ2以上の強度を有するためには、Ts-cal．が４５０以上の必要があることが分かった。Ts-cal．が４５０未満では捩りトルクに対する強度不足を生じる。また、熱処理温度については、最終の熱処理を１１００℃以下で行うことが必要である。つまり、後述する鋼線の製造方法において、伸線加工後に熱処理を行わない場合は、鋼線材を製造する際のインライン熱処理温度、伸線加工後に熱処理を行う場合は当該熱処理の温度を１１００℃以下で行う必要がある。
Ts-cal.=２８Ｎｉ＋５Ｃｒ＋２４Ｍｏ＋１３Ｃｕ≧１００    ・・・（３）
【００３０】
次に表面粗さを１５μｍ以下とした理由について説明する。表面粗さは、表面美麗さの指標である。一般的に表面美麗さは、鋼板においては光沢度として測定され、定量化できるものであるが、本発明が対象とする鋼線や鋼線材においては、測定表面が円弧状となっているため、正確な測定値を得ることが出来ない。そのため、視覚的に光沢度が異なる鋼線試料を対比したところ、表面粗さ１５μｍを光沢良悪の判断基準とすることで、表面美麗さの指標とすることが可能であることが判明した。表面粗さの好ましい範囲は、１０μｍ以下である。また、表面粗さは後述の絞りを制御するとともに、後述する製造条件を制御して整粒にすることで１５μｍ以下にすることが出来る。
【００３１】
次に、鋼線材の絞りを６０%以上に限定した理由について説明する。鋼線材の絞り値が６０％以上の場合、伸線加工後の鋼線においても加工性が高く、成形後の表面粗さも小さいので冷間鍛造性及び成形後の表面の美麗さの目標を達成できる。望ましくは６５％以上である。６０％未満の場合、伸線加工後の鋼線の加工性が低くなり、成形途中で大きな割れが生じるなど成形そのものが難しくなる。絞りは大きいほど加工性が高く、成形後の表面も美麗になるため絞りの上限は規定しない。また、絞りを６０％以上とするためには、上述した成分組成制御と、後述する製造条件が重要となる。
【００３２】
次に本発明の鋼線について説明する。本発明の鋼線は、上述してきた鋼線材を伸線して製造されるものである。一般的に行われている範囲の条件で製造することで、鋼線材としての特性を損なうことなく、鋼線として使用することが可能である。
【００３３】
次に本発明の鋼線材の製造方法について説明する。本発明の鋼線材は、図１の工程で製造することが出来る。即ち、線材圧延工程、熱処理工程、酸洗工程とを含む。本発明においては、該熱処理工程をインライン熱処理で行う点に特徴を有する。即ち、本発明では線材圧延工程において熱間圧延を行った後，９００℃以上１１００℃以下の温度でインライン熱処理を行う。線材圧延工程では減面率（（ビレットの断面積）−（熱間圧延後の断面積））／（ビレットの断面積）が大きいため、全断面にわたって歪が導入される。熱間圧延に引き続き常温まで冷却することなく９００℃以上１１００℃以下の温度でインライン熱処理を施すことにより、熱間圧延で導入された歪が余熱で回復する前に歪を核とした再結晶が表層から中心部全体にかけて進行し、熱処理後は線材断面のミクロ組織が混粒のない整粒組織となり、しかも所定の結晶粒度（粒度番号Ｎｏ．５〜Ｎｏ．９）とすることができる。また、所定のインライン熱処理を施した線材は結晶粒径の小さい整粒組織であるため、線材の表面粗さが小さく美麗な表面とすることができる。９００℃未満では再結晶が不十分であり、また、絞り値を６０％以上とするためにも下限は９００℃以上、望ましくは９５０℃超である。また、１１００℃を超えると結晶が粗大粒となり、粒度番号がＮｏ．５より小さくなるため上限を１１００℃としている。なお、インライン熱処理時間は２〜１０分が望ましい。また、ここでいう混粒とは、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１（２００５)（鋼-結晶粒度の顕微鏡試験方法）で規定される方法にて５視野測定し、１視野内において、最大頻度をもつ粒度番号の粒から３以上異なった粒度番号の粒が２０％以上の面積を占める状態にあるもの、又は、視野間において３以上異なった粒度番号の視野が存在するもの、とする。
【００３４】
次に、本発明の鋼線の製造方法について説明する。本発明の鋼線は、前述してきた鋼線材を図１に示す伸線工程で伸線することにより、製造することが出来る。また、必要に応じて伸線工程後に熱処理工程やスキンパス伸線を導入することも出来る。これらの伸線条件、熱処理条件は、一般的に行われている条件範囲内で適宜設定すれば良い。前記条件範囲とは、伸線の減面率５％以上５５％以下、熱処理９００℃以上１１００℃以下である。この範囲を外れた条件で処理すると、鋼線材として得られていた特性を損なう可能性がある。
【００３５】
また、本発明では、上述の製造方法において、延性に有害なラーフェス相の析出を抑制することで、絞りを更に向上させることが出来る。ラーフェス相の析出量は、公知の方法で測定できる鋼線材または鋼線のＦｅ抽出残渣量に対応する。Ｆｅ残渣量が０．１％超であると延性が劣化し、絞りが低下する。そのため、Ｆｅの抽出残渣量を０．１％以下にすることが望ましい。更に好ましくは０．０７％以下である。ラーフェス相は少ない程好ましく、焼鈍温度と冷却速度を調整することで、０％にすることが可能である。
焼鈍温度としては、８５０℃以上とすることが望ましい。つまり、鋼線材の段階で上記効果を得ようと思えば、上述したように鋼線材の製造にインライン熱処理が必要なため、９００〜１１００℃とすれば良い。また、鋼線の段階で上記効果を得るためには、伸線工程後の熱処理工程を省略する場合は鋼線材同様の条件にすれば良く、伸線工程後の熱処理工程を行う場合は、該熱処理を９００〜１１００℃の範囲で行えばよい。冷却速度は５℃／秒以上とすることが好ましい。更に好ましくは１０℃／秒以上である。したがって、鋼線材の段階で上記効果を得るためには、インライン熱処理後の冷却速度を５℃／秒以上とすれば良い。また、鋼線の段階で上記効果を得るためには、伸線工程後の熱処理工程を省略する場合は鋼線材同様の条件にすれば良く、伸線工程後の熱処理工程を行う場合は、該熱処理後の冷却速度を５℃／秒以上とすれば良い。
【実施例１】
【００３６】
図１に示すように、ビレット（直径１７８ｍｍ丸断面）−(1)線材圧延−(2)インライン熱処理−(3)酸洗−線材（直径５．５ｍｍ）の工程により線材を製造し、各線材について
線材（直径５．５ｍｍ）−(4)伸線−鋼線（直径４ｍｍ）の工程により鋼線を製造し、鋼線-(7)冷間鍛造−(8)転造（ねじ）−ねじ製品の工程でねじを製造した。ねじは、十字穴付きタッピントラスねじ（呼び径４ｍｍ）とした。
表１に、本発明と比較鋼のステンレス鋼線材、鋼線の化学成分を示す。
【００３７】
【表１−１】
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【表１−２】
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結晶粒度番号は、王水にてエッチングを行い、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１（２００５)（鋼-結晶粒度の顕微鏡試験方法）で規定される方法にて測定した。
鋼線材、鋼線の引張強度及び絞りについてはＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（金属材料引張試験方法）に準拠して実施した。
捩りトルクの測定については、ＪＩＳ  Ｂ  １０５４（１９８５)（ステンレス鋼製耐食ねじ部品の機械的性質）のねじり強さ試験に準拠して実施した。
冷間鍛造性については、各サンプルのサイズを揃えて１０個を同一ねじ形状に冷間鍛造を行い、１０個全てをねじ形状に成形できたものを合格、１０個中１個でも加工中に破損が生じ、ねじ形状に成形できなかったものを不合格とした。
表面粗さは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６３３（２００１)に準拠し、基準長さ２．５ｍｍの条件にて測定した。表面の美麗さは表面粗さで評価し、評価長さ４ｍｍのＰｔ（断面曲線の最大断面高さ）が１５μｍ以下を合格とした。
表１Ｎｏ.１〜Ｎｏ.２３に、本発明の線材を示す。また、表２Ｎｏ.１〜Ｎｏ.２３に本発明の鋼線を示す。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
【表３】
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【００４０】
表３に伸線における減面率（（伸線前断面の面積-伸線後断面の面積）／伸線前断面の面積×１００（％））及び図１(5)の伸線工程後の熱処理を行うに際し、熱処理温度を変化させた場合の鋼線を示し、表３Ｎｏ．４４〜Ｎｏ．４６に本発明の鋼線を示す。いずれの鋼線についても、冷間鍛造性、表面の美麗さ、塩水噴霧試験による流れさび発生の評価において良好である。
表１Ｎｏ.２４〜Ｎｏ.４３，表２Ｎｏ.２４〜Ｎｏ.４３，及び表３Ｎｏ．４７〜Ｎｏ．４９に比較例を示す。
表１・表２Ｎｏ.２４〜Ｎｏ.３７に規定された成分範囲を外れた場合の比較例を示す。
表１・表２Ｎｏ.３８〜Ｎｏ.４３に、強度指標、腐食発生指標、腐食進展指標、インライン熱処理温度、結晶粒径のばらつき状況（整粒／混粒）、結晶粒度番号、絞りの規定範囲を超えた場合の比較例を示す。これらのうち、線材においては、線材の強度、表面粗さ、Ｆｅ残渣量のいずれかあるいは複数の評価において劣っている。鋼線においては、鋼線の強度、表面粗さ、Ｆｅ残渣量、ねじりトルク、冷間鍛造性、塩水噴霧試験による流れさび発生のいずれかあるいは複数の評価において劣っている。
また、表３Ｎｏ．４７〜Ｎｏ．４９に伸線後の熱処理温度において規定範囲を外れた場合の鋼線の比較例を示す。これらの鋼線においてはＦｅ残渣量、ねじりトルク、表面粗さ、冷間鍛造性のいずれかあるいは複数の評価において劣っている。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上の実施例から明らかなように、本発明により、高品質のねじが供給されるのみではなく，ワイヤー等の重なり部における緩い隙間においても優れた耐隙間腐食性を有しているので，ワイヤー等重なり部分を有する製品にも広く適用可能である。フェライト系ステンレス鋼線であるため合金量が節減でき、経済性の点で極めて有用である。
【図１】
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