(57)【要約】【課題】耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線用の線材、鋼線およびその製造方法、ならびにばね部品を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００１〜０．５５０％未満、Ｓｉ：３．００％未満、Ｍｎ：７．００％未満、Ｎｉ：２．００〜１０．００％、Ｃｒ：１２．００〜１９．００％、Ｎ：０．００１０〜０．５５００％未満を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、下記（ａ）式で示されるＮｉｅｑが１６．８〜１９．０であることを特徴とする高強度ステンレス鋼線用の線材、鋼線およびその製造方法、ならびにばね部品を提供する。Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９×（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６×Ｍｎ＋０．３２×Ｓｉ＋０．４７×Ｃｒ＋０．６４×Ｍｏ  …（ａ）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．００１〜０．５５０％未満、
Ｓｉ：３．００％未満、
Ｍｎ：７．００％未満、
Ｎｉ：２．００〜１０．００％、
Ｃｒ：１２．００〜１９．００％および
Ｎ  ：０．００１０〜０．５５００％未満を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
下記（ａ）式で示されるＮｉｅｑが１６．８〜１９．０であることを特徴とする耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線用の線材。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９×（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６×Ｍｎ＋０．３２×Ｓｉ＋０．４７×Ｃｒ＋０．６４×Ｍｏ  …  （ａ）
但し、式（ａ）中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出することとする。
【請求項２】
更に質量％で、
Ｃｕ：３．００％以下、
Ｍｏ：３．００％以下、
Ｖ  ：２．５％以下および
Ｂ  ：０．０１２％以下の１種または２種以上からなる第１群、
Ａｌ：２．０％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ  ：２．５％以下、
Ｇａ：０．０５００％以下および
Ｓｎ：２．５％以下の１種または２種以上からなる第２群、
Ｔｉ：１．０％以下、
Ｎｂ：２．５％以下および
Ｔａ：２．５％以下の１種または２種以上からなる第３群ならびに
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下および
ＲＥＭ：０．０５％以下の１種または２種以上からなる第４群のうち、少なくともいずれかの群を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線用の線材。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ  ：０．００１〜０．５５０％未満、
Ｓｉ：３．００％未満、
Ｍｎ：７．００％未満、
Ｎｉ：２．００〜１０．００％、
Ｃｒ：１２．００〜１９．００％および
Ｎ  ：０．００１０〜０．５５００％未満を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
加工誘起マルテンサイト相が８０ｖｏｌ．％超の金属組織を有し、
下記（ａ）式で示されるＮｉｅｑが１６．８〜１９．０であることを特徴とする常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９×（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６×Ｍｎ＋０．３２×Ｓｉ＋０．４７×Ｃｒ＋０．６４×Ｍｏ  …（ａ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出することとする。
【請求項４】
更に質量％で、
Ｃｕ：３．００％以下、
Ｍｏ：３．００％以下、
Ｖ  ：２．５％以下および
Ｂ  ：０．０１２％以下の１種または２種以上からなる第１群、
Ａｌ：２．０％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ  ：２．５％以下、
Ｇａ：０．０５００％以下および
Ｓｎ：２．５％以下の１種または２種以上からなる第２群、
Ｔｉ：１．０％以下、
Ｎｂ：２．５％以下および
Ｔａ：２．５％以下の１種または２種以上からなる第３群ならびに
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下および
ＲＥＭ：０．０５％以下の１種または２種以上からなる第４群のうち、少なくともいずれかの群を含有することを特徴とする請求項３に記載の常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線。
【請求項５】
前記金属組織にオーステナイト相を含むことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線。
【請求項６】
Ｈｖ硬さがＨｖ４５０以上、剛性率が７５０００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項３〜請求項５の何れか一項に記載の常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の前記線材に伸線加工を施した後、時効熱処理を施すことを特徴とする請求項３〜請求項６の何れか一項に記載の常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線の製造方法。
【請求項８】
請求項３〜請求項６の何れか一項に記載の常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線を用いたばね部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線用の線材、鋼線およびその製造方法、ならびにばね部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コイルばねに代表されるような、高強度ステンレス製品は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６を代表とするオーステナイト系ステンレス鋼線材、鋼線を素材として加工・成型され製造されてきた。しかしながら、上記のようなオーステナイト系ステンレス鋼線材から加工、製造されたステンレス製品の強度特性や耐温間リラクセーション特性は精密部品に十分対応できず、用途の制限を受ける欠点があった。
【０００３】
上記課題に対して、強度と耐温間リラクセーション特性の向上として、加工誘起マルテンサイト（以下本明細書において加工誘起α’という場合がある）による強化を利用する技術が検討されている（例えば、特許文献１、２、３）。しかしながら、当該技術では、加工誘起マルテンサイト量が少なく、耐温間リラクセーション特性を要求される用途として十分なものとは言い難い。
【０００４】
また、特許文献２では、比較的高いＳｉ量を添加し、高強度を得ている。しかし、Ｓｉ量の増加は強加工を行う際に縦割れ等による欠陥を生じ、十分な加工誘起マルテンサイトを得る前に破壊するため、強伸線加工を行う高強度ばね用製品として適していない。
【０００５】
特許文献３では、比較的高いＣｕ量を添加する例があるが、Ｃｕ量の増加は鋼線の軟質化につながり、高強度が期待できず高強度ばね製品としては十分でない。
【０００６】
特許文献４では、比較的高いＡｌ量を添加し、ＮｉＡｌ金属間化合物を活用し、高強度を得ているが、高Ａｌは伸線加工性を劣位にし、縦割れ等が懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９０５３８号公報
【特許文献２】特開２００９−２２１５５３号公報
【特許文献３】特開平５−２７９８０２号公報
【特許文献４】特開２０１３−２２７６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線用の線材、鋼線およびその製造方法、ならびにばね部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、オーステナイト相（γ）中のＮｉｅｑ値とＣ、Ｎ等の各種合金成分を規定した素材（鋼線材）に対し、伸線−時効プロセス制御を組み合わせた製造方法を適用することが重要である。
その結果、８０ｖｏｌ．％以上の加工誘起α’を有し、常温〜２５０℃において加工誘起α’中のＣ、Ｎ等によって可動転位を固着し、耐温間リラクセーション特性が向上する。また、本発明に係る鋼線の相比率は加工誘起マルテンサイト量が高いため、ＦＣＣ構造を有するオーステナイト系ステンレス鋼線より高強度かつ高剛性率を示すことが可能である。
本発明の要旨は下記のとおりである。
【００１０】
（１）    質量％で、
Ｃ  ：０．００１〜０．５５０％未満、
Ｓｉ：３．００％未満、
Ｍｎ：７．００％未満、
Ｎｉ：２．００〜１０．００％、
Ｃｒ：１２．００〜１９．００％および
Ｎ  ：０．００１０〜０．５５００％未満を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
下記（ａ）式で示されるＮｉｅｑが１６．８〜１９．０であることを特徴とする耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線用の線材。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９×（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６×Ｍｎ＋０．３２×Ｓｉ＋０．４７×Ｃｒ＋０．６４×Ｍｏ  …  （ａ）
但し、式（ａ）中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出することとする。
（２）    更に質量％で、
Ｃｕ：３．００％以下、
Ｍｏ：３．００％以下、
Ｖ  ：２．５％以下および
Ｂ  ：０．０１２％以下の１種または２種以上からなる第１群、
Ａｌ：２．０％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ  ：２．５％以下、    
Ｇａ：０．０５００％以下および
Ｓｎ：２．５％以下の１種または２種以上からなる第２群、
Ｔｉ：１．０％以下、
Ｎｂ：２．５％以下および
Ｔａ：２．５％以下の１種または２種以上からなる第３群ならびに
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下および
ＲＥＭ：０．０５％以下の１種または２種以上からなる第４群のうち、少なくともいずれかの群を含有することを特徴とする（１）に記載の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線用の線材。
【００１１】
（３）    質量％で、
Ｃ  ：０．００１〜０．５５０％未満、
Ｓｉ：３．００％未満、
Ｍｎ：７．００％未満、
Ｎｉ：２．００〜１０．００％、
Ｃｒ：１２．００〜１９．００％および
Ｎ  ：０．００１０〜０．５５００％未満を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
加工誘起マルテンサイト相が８０ｖｏｌ．％超の金属組織を有し、
下記（ａ）式で示されるＮｉｅｑが１６．８〜１９．０であることを特徴とする常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９×（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６×Ｍｎ＋０．３２×Ｓｉ＋０．４７×Ｃｒ＋０．６４×Ｍｏ  …（ａ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出することとする。
【００１２】
（４）    更に質量％で、
Ｃｕ：３．００％以下、
Ｍｏ：３．００％以下、
Ｖ  ：２．５％以下および
Ｂ  ：０．０１２％以下の１種または２種以上からなる第１群、
Ａｌ：２．０％以下、
Ｃｏ：２．５％以下、
Ｗ  ：２．５％以下、
Ｇａ：０．０５００％以下および
Ｓｎ：２．５％以下の１種または２種以上からなる第２群、
Ｔｉ：１．０％以下、
Ｎｂ：２．５％以下および
Ｔａ：２．５％以下の１種または２種以上からなる第３群ならびに
Ｃａ：０．０１２％以下、
Ｍｇ：０．０１２％以下、
Ｚｒ：０．０１２％以下および
ＲＥＭ：０．０５％以下の１種または２種以上からなる第４群のうち、少なくともいずれかの群を含有することを特徴とする（３）に記載の常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線。
【００１３】
（５）    前記金属組織にオーステナイト相を含むことを特徴とする（３）または（４）に記載の常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線。
【００１４】
（６）    Ｈｖ硬さがＨｖ４５０以上、剛性率が７５０００ＭＰａ以上であることを特徴とする（３）〜（５）の何れか一項に記載の常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線。
【００１５】
（７）    （１）または（２）に記載の前記線材に伸線加工を施した後、時効熱処理を施すことを特徴とする（３）〜（６）の何れか一項に記載の常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線の製造方法。
【００１６】
（８）    （３）〜（６）の何れか一項に記載の常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線を用いたばね部品。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、８０ｖｏｌ．％以上の加工誘起α’を有し、常温〜２５０℃において加工誘起α’中のＣ、Ｎ等によって可動転位を固着し、耐温間リラクセーション特性に優れ、高強度かつ高剛性率のステンレス鋼線および線材、ならびにばね部品を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施形態に係る高強度ステンレス鋼材（以下、単に高強度複相ステンレス鋼材、ステンレス鋼線材、線材ともいう。）は、質量％で、
Ｃ  ：０．００１〜０．５５０％未満、
Ｓｉ：３．００％未満、
Ｍｎ：７．００％未満、
Ｎｉ：２．００〜１０．００％、
Ｃｒ：１２．００〜１９．００％および
Ｎ  ：０．００１０〜０．５５００％未満を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
下記（ａ）式で示されるＮｉｅｑが１６．８〜１９．０であることを特徴とする耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線用の線材である。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９×（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６×Ｍｎ＋０．３２×Ｓｉ＋０．４７×Ｃｒ＋０．６４×Ｍｏ  …  （ａ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。また、式（ａ）中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出することとする。
以下に、先ず、ステンレス鋼線材の成分組成の限定理由について説明する。なお、以下の説明における（％）は特に断りがない限り、質量（％）である。
【００１９】
Ｃは、伸線加工後に高強度を得ることに加え、常温〜２５０℃で固溶Ｃや微細クラスタ、微細炭化物、コットレル雰囲気を形成し、可動転位と相互作用を起こし、当該温度のリラクセーション特性を向上させるために０．００１％以上添加する。しかしながら、Ｃを０．５５０％以上添加すると、伸線加工時に縦割れが発生するばかりか耐温間リラクセーション特性を低下させるため、Ｃ量は０．５５０％未満とし、好ましくは０．４５０％以下とする。より好ましくは０．０８０％以上かつ０．３５０％以下、更に好ましくは０．０８０％以上かつ０．２２０％以下である。好ましい下限値の設定理由は可動転位の固着によって耐温間リラクセーション特性を得るためである。
【００２０】
Ｓｉは、３．００％以上添加すると伸線加工性が悪くなり、耐温間リラクセーション特性の向上に必要な加工誘起マルテンサイト組織を得られなくなるため、上限を３．００％未満にする。好ましくは２．００％以下であり、より好ましくは１．００％以下、更に好ましくは０．７０％以下である。
【００２１】
Ｍｎは、高価なＮｉの代替元素として有効であるが、Ｍｎを７．００％以上添加すると鋼線の耐温間リラクセーション特性を劣化させるため、上限を７．００％未満に限定する。好ましくは５．２０％以下とする。
【００２２】
Ｎｉは、耐温間リラクセーション特性と伸線加工性を確保するため、２．００％以上添加する。好ましくは、Ｎｉ量を２．５０％以上とする。しかしながら、１０．００％を超えて添加すると、γ中のＮｉｅｑ値が低くなり、耐温間リラクセーション特性に有効な加工誘起α’の生成を抑制することに加え、加工誘起α’を軟質化させ、耐温間リラクセーション特性を劣化させるため、上限を１０．００％以下にする。好ましくは、９．５０％未満である。
【００２３】
Ｃｒは、耐食性を確保するため、１２．００％以上添加する。好ましくはＣｒ量の下限を１３．５０％以上とする。しかしながら、Ｃｒ含有量が１９．００％を超えると、γ中のＮｉｅｑ値が低くなり、耐温間リラクセーション特性に有効な加工誘起α’の生成を抑制するため、上限を１９．００％以下にする。好ましくは、１８．５０％未満である。
【００２４】
Ｎは、伸線加工後に高強度を得ることに加え、常温〜２５０℃で固溶Ｎや微細クラスタ、微細炭化物、コットレル雰囲気を形成し、可動転位と相互作用を起こし、当該温度のリラクセーション特性を向上させるために０．００１０％以上添加する。しかしながら、Ｎを０．５５００％以上添加すると、伸線加工時に縦割れが発生するばかりか耐温間リラクセーション特性を低下させるため、Ｎ量の上限は０．５５００％未満とし、好ましくは０．４５００％以下とする。より好ましくは０．０８００〜０．３５００％であり、更に好ましくは０．０８００〜０．２２００％である。
【００２５】
本発明のステンレス鋼線用の線材および鋼線は、上述してきた元素以外は、Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。
代表的な不可避的不純物としては、Ｏ、Ｓ、Ｐなどが挙げられ、通常、鉄鋼の製造プロセスで不可避的不純物として０．０００１〜０．１％の範囲で混入する。
また、上述してきた元素以外の任意添加元素について、代表的なものを上記（２）にて説明したが、詳細を以下で説明する。なお、本明細書中に記載されていない元素であっても、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることが出来る。
【００２６】
上記（２）第１群にて記載した成分組成の限定理由について説明する。
【００２７】
Ｃｕは、微細Ｃｕ析出物として強度に寄与させることができ、伸線加工性を向上させる目的で添加する。しかしながら、Ｃｕ含有量が３．００％を超えると、熱間加工性が劣化することに加え、強度の低下が起き、耐温間リラクセーション特性を低下させるため、必要に応じて３．００％以下の範囲で含有させることが好ましい。好ましくは、２．００％以下である。
【００２８】
Ｍｏは耐食性と耐温間リラクセーション特性の向上を目的に添加するが、Ｍｏ含有量が３．００％を超えると、その効果は飽和するばかりか、逆に伸線加工性と強度が低下するため、上限を３．００％以下にする。好ましくは０．２０〜３．００％であり、更に好ましくは０．２０〜２．００％である。
【００２９】
Ｖは炭窒化物を形成して結晶粒径を微細にして、線材、鋼線の強度と伸線加工性を改善するため、必要に応じて２．５％以下含有させる。しかしながら、Ｖ含有量が２．５％を超えると、粗大介在物が生成し、伸線加工性と耐温間リラクセーション特性が低下するため、上限を２．５％以下とする。好ましい範囲は１．０％以下であり、更に好ましい範囲は０．１〜０．５％である。
【００３０】
Ｂは、粒界強度を向上させて、線材、鋼線の強度を向上させるのに有効な元素であるため、必要に応じて０．０１２％以下含有させる。しかしながら、Ｂ含有量が０．０１２％を超えると、粗大なボライド生成により、逆に伸線加工性と耐温間リラクセーション特性が低下するため、上限を０．０１２％以下とする。好ましい範囲は０．００１〜０．００５％である。
【００３１】
上記（２）第２群にて記載した成分組成の限定理由について説明する。
【００３２】
Ａｌは、脱酸を促進して介在物清浄度レベルを向上させるために添加する。しかしながら、Ａｌ含有量が２．０％を超えると、その効果は飽和するばかりか、材料自体の強度と伸線加工性が劣化する。そのため、必要に応じて２．０％以下の範囲で含有させることが好ましい。好ましくは１．０％以下であり、更に好ましくは０．００１〜０．３％以下である。
【００３３】
Ｗは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、０．０５％以上含有させることが好ましい。より好ましくは、０．１０％以上である。しかしながら、Ｗ含有量が２．５％を超えると、その効果は飽和するばかりか、逆に耐温間リラクセーション特性が劣化するおそれがある。そのため、必要に応じて２．５％以下の範囲で含有させることが好ましい。より好ましくは、２．０％以下であり、更に好ましくは１．５％以下である。
【００３４】
Ｇａは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｇａ含有量が０．０５００％を超えると、熱間加工性を低下させる。そのため、Ｇａ含有量の上限は０．０５００％以下とする。一方、Ｇａ含有量の下限は、耐食性を向上させるため、０．０００４％以上であることが好ましい。
【００３５】
Ｃｏは、線材、鋼線の耐温間リラクセーション特性を向上させる効果を有するため、０．０５％以上含有させることが好ましく、０．１０％以上含有させることがより好ましい。しかしながら、Ｃｏ含有量が２．５％を超えると、その効果は飽和するばかりか、逆に鋼線の耐温間リラクセーション特性が劣化するおそれがある。そのため、必要に応じて２．５％以下の範囲で含有させることが好ましい。より好ましくは、１．０％以下であり、更に好ましくは０．８％以下である。
【００３６】
Ｓｎは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、０．０１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは、０．０５％以上である。しかしながら、Ｓｎ含有量が２．５％を超えると、その効果は飽和するばかりか、逆に耐温間リラクセーション特性が劣化するおそれがある。そのため、必要に応じて２．５％以下の範囲で含有させることが好ましい。より好ましくは、１．０％以下であり、更に好ましくは０．２％以下である。
【００３７】
次に、上記（２）第３群にて記載した成分組成の限定理由について説明する。
【００３８】
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａは、炭窒化物を形成して結晶粒径を微細にして、線材、鋼線の耐温間リラクセーション特性を改善するため、必要に応じて、Ｔｉ：１．０％以下、Ｎｂ：２．５％以下、Ｔａ：２．５％以下のうち１種または２種以上を含有させてもよい。しかしながら、これら各元素の含有量が各規定上限を超えると、粗大介在物が生成し、線材、鋼線の耐温間リラクセーション特性が低下するおそれがある。これらのことから、各元素の好ましい範囲は、Ｔｉ：０．０３〜０．７％、Ｎｂ：０．０４〜１．５％、Ｔａ：０．０４〜１．５％であり、更に好ましくは、Ｔｉ：０．０５〜０．５％、Ｎｂ：０．０８〜０．９％、Ｔａ：０．０８〜０．９％である。
【００３９】
次に、上記（２）第４群にて記載した成分組成の限定理由について説明する。
【００４０】
Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭは、脱酸のため、必要に応じて、Ｃａ：０．０１２％以下、Ｍｇ：０．０１２％以下、Ｚｒ：０．０１２％以下、ＲＥＭ：０．０５％以下の１種または２種以上を含有させてもよい。しかしながら、これら各元素の含有量が各規定上限を超えると、粗大介在物が生成して鋼線の耐温間リラクセーション特性と伸線加工性とが低下するおそれがある。これらのことから、各元素の好ましい範囲は、Ｃａ：０．０００４〜０．０１０％、Ｍｇ：０．０００４〜０．０１０％、Ｚｒ：０．０００４〜０．０１０％、ＲＥＭ：０．０００４〜０．０５％であり、更に好ましくはＣａ：０．００１〜０．００５％、Ｍｇ：０．００１〜０．００５％、Ｚｒ：０．００１〜０．００５％、ＲＥＭ：０．００１〜０．０５％である。
【００４１】
以上説明した各元素の他にも、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることが出来る。その他の成分について本発明では特に規定するものではないが、一般的な不純物元素でありＰ、Ｓ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｈ等は可能な限り低減することが好ましい。これらの元素は、本発明の課題を解決する限度において、その含有割合が制御され、必要に応じて、Ｐ≦４００ｐｐｍ、Ｓ≦１００ｐｐｍ、Ｚｎ≦１００ｐｐｍ、Ｂｉ≦１００ｐｐｍ、Ｐｂ≦１００ｐｐｍ、Ｓｅ≦１００ｐｐｍ、Ｓｂ≦５００ｐｐｍ、Ｈ≦１００ｐｐｍの１種以上を含有する。
【００４２】
次に、Ｎｉｅｑ値について説明する。本実施形態に係る線材において、オーステナイト相中のＮｉｅｑ値は、１６．８〜１９．０に限定する。
Ｎｉｅｑ値は、伸線加工後の加工誘起マルテンサイトの体積分率と成分の関係をそれぞれ調査して得られた指標であり、高強度と鋼線の耐温間リラクセーション特性を安定的に確保するために制御する必要がある。
【００４３】
Ｎｉｅｑ値は、下記式（ａ）より求められる値であり、オーステナイト相中のこの値が１９．０を超えると、加工誘起α’を生成し難くなり、耐温間リラクセーション特性を劣位にする。一方、Ｎｉｅｑが１６．８未満の場合、オーステナイト相が不安定となり、伸線加工で初期に生成した加工誘起マルテンサイト相が伸線加工性を低下させる。そのため、Ｎｉｅｑ値を１６．８〜１９．０に限定する。好ましくは、Ｎｉｅｑ値を１６．８〜１８．５とし、より好ましくは１６．８〜１８．２とし、更に好ましくは１６．８〜１８．０とする。
【００４４】
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋Ｃｕ＋１５．９×（Ｃ＋Ｎ）＋０．６６×Ｍｎ＋０．３２×Ｓｉ＋０．４７×Ｃｒ＋０．６４×Ｍｏ  …  （ａ）
但し、式中の元素記号は、当該元素の鋼中における含有質量％を意味する。また、式中の元素の含有量が０％である場合は、該当記号箇所には「０」を代入して算出することとする。
【００４５】
本実施形態に係る線材は、上述の化学組成を有し、Ｎｉｅｑ値が１６．８〜１９．０を満足するものとなる。そのため、当該線材を用いてステンレス鋼線を製造した場合に、当該ステンレス鋼線は、加工誘起マルテンサイト相の体積分率が８０ｖｏｌ．％超となり、常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れたステンレス鋼線となる。なお、本発明において常温は、１９〜２７℃（２３±４℃）と定義する。好ましくは２３℃と定義する。
【００４６】
次に、本実施形態に係る鋼線について説明する。
化学組成は、上述してきた組成を有し、かつ上記Ｎｉｅｑ値が１６．８〜１９．０を満足する。
また鋼線の金属組織は、８０ｖｏｌ．％超の加工誘起マルテンサイト相を含む。また、鋼線の金属組織にオーステナイト相を含んでもよい。加工誘起マルテンサイト相とオーステナイト相以外の残部は、０．１０ｖｏｌ．％以下の不可避的析出物相である。
【００４７】
鋼線の加工誘起α’の体積分率について、８０ｖｏｌ．％以下では、常温〜２５０℃耐温間リラクセーション特性を得られない。そのため、本発明の鋼線の加工誘起α’の体積分率は８０ｖｏｌ．％超にする。好ましくは、８５ｖｏｌ．％以上であり、より好ましくは、９０ｖｏｌ．％以上であり、更に好ましくは９５ｖｏｌ．％以上である。
【００４８】
なお、加工誘起マルテンサイト相は、強磁性を有し、一方、オーステナイト相は常磁性であるので、相分率の測定には、電磁気的測定方法を用い、加工誘起マルテンサイト相をｖｏｌ．％で求めることができる。不可避的析出物相は存在したとしても０．１０ｖｏｌ．％以下であり、加工誘起マルテンサイト相およびオーステナイト相に比べてごくわずかである。したがって、不可避的不純物相のｖｏｌ．％は無視できるので、オーステナイト相のｖｏｌ．％は、１００％から加工誘起マルテンサイト相のｖｏｌ．％を引いた値となる。
【００４９】
次に、上記（５）にて記載した条件の限定理由について述べる。
【００５０】
Ｈｖ硬さがＨｖ４５０未満の場合、基本的に延性・靭性は高いが、耐温間リラクセーション特性と剛性率が劣化するため、本発明の効果が発現しない。そのため、Ｈｖ硬さの下限をＨｖ４５０以上とする。好ましくはＨｖ５００以上であり、更に好ましくはＨｖ６００以上である。
【００５１】
次に、剛性率が７５０００ＭＰａ未満の場合、耐温間リラクセーション特性が低くなるため、本発明の効果が発現しない。そのため、剛性率の下限を７５０００ＭＰａ以上とする。好ましくは８００００ＭＰａ以上であり、更に好ましくは８３０００ＭＰａ以上である。
【００５２】
本実施形態に係る鋼線は、上述の本発明に係る線材と同様の化学組成を有し、また、Ｎｉｅｑ値が１６．８〜１９．０を満足する鋼線となる。さらに、加工誘起α’の体積分率が８０ｖｏｌ．％超となるため、耐温間リラクセーション特性に優れた鋼線となる。そのうえ、Ｈｖ硬さが４５０以上となり、剛性率が７５０００ＭＰａ以上の鋼線となる。
【００５３】
次に、本実施形態に係る高強度ステンレス鋼線用の線材および鋼線の製造方法について説明する。なお、本発明の高強度ステンレス鋼線用の線材および鋼線の製造方法は、これに限るものではないことはもちろんである。
【００５４】
上記成分組成を有する鋼を溶製し、所定の径を有する鋳片に鋳造したのち、鋳片に対し熱間の線材圧延を行う。その後は、必要に応じて適宜、溶体化処理、酸洗を行い線材とする。
【００５５】
引き続き得られた線材に対し、所定の径まで冷間で一次伸線加工を行い、中間ストランド焼鈍を実施した後、冷間で二次伸線加工を行う。その後、時効熱処理を行い、高強度ステンレス鋼線を製造する。
【００５６】
以上説明した製造方法よって、耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線用の線材および鋼線を製造する。
また、本発明による高強度ステンレス鋼線をばね部品に適用することで、常温〜２５０℃の耐温間リラクセーション特性に優れるばね部品を製造することができる。
【実施例】
【００５７】
以下に本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００５８】
表１、表２に実施例の鋼の化学組成（鋼種Ａ〜ＢＬ）、オーステナイト（γ）中のＮｉｅｑ値を示す。なお、表２中の下線は本発明範囲から外れているものを示す。
【００５９】
【表１】
2018059155.tif 000002
【００６０】
【表２】
2018059155.tif 000003
【００６１】
これらの化学組成の鋼は、ステンレス鋼の安価溶製プロセスであるＡＯＤ溶製を想定し、１００ｋｇの真空溶解炉にて溶解し、φ１８０ｍｍの鋳片に鋳造した。そしてその鋳片を１１００℃で２００分の加熱後、φ５．５ｍｍまで熱間の線材圧延（減面率：９９．９％）を行い、１０５０℃で熱間圧延を終了した。その直後に水冷、または熱間圧延終了から連続して、溶体化処理として１０５０℃で３分のインライン熱処理を実施して水冷し、酸洗を行い線材とした。
その後、φ４．０ｍｍまで冷間で伸線加工を施し、１０５０℃で３分の中間ストランド焼鈍を施し、引き続きφ２．０ｍｍまで冷間で伸線加工を施した。その後、大気にて４００℃で３０分の時効熱処理を行い、高強度ステンレス鋼線とした。
【００６２】
そして、上記方法により製造した鋼線の加工誘起マルテンサイト分率（α’分率）、Ｈｖ硬さ、剛性率、耐温間リラクセーション特性を評価した。
その評価結果を表３、表４に示す。
【００６３】
【表３】
2018059155.tif 000004
【００６４】
【表４】
2018059155.tif 000005
【００６５】
［Ｈｖ硬さ］
Ｈｖ硬さ試験はＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準拠し、鋼線Ｃ断面のＤ／４（Ｄは直径である）で各５点の平均値を測定値とした。
【００６６】
表３に示すとおり、本発明の鋼線（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３８）のＨｖ硬さは、Ｈｖ４５０以上であった。
【００６７】
［剛性率］
鋼線の剛性率は捻回試験にて評価した。
捻回試験の条件はチャック間距離Ｌを１５０ｍｍとし、回転速度を３ｒｐｍとした。剛性率Ｇの算出について、せん断歪γ＝０〜０．６における平均勾配Ｔ（トルク）／θ（捻り角度）を測定し、下記（Ａ）式から算出した。
【００６８】
Ｇ（ＭＰａ）＝（Ｔ／θ）×（３２Ｌ）／（πＤ４）  ・・・  （Ａ）
ここで、Ｄ：線材の直径（ｍｍ）＝２ｍｍ、Ｔ：トルク（Ｎｍｍ）、θ：捻り角度（ｒａｄ）、Ｌ：チャック間距離（ｍｍ）とした。
【００６９】
表３に示すとおり、本発明の鋼線の剛性率は、７５０００ＭＰａ以上であった。
【００７０】
［加工誘起マルテンサイト分率（加工誘起α’分率）］
鋼線の加工誘起α’分率は、「鋼線」と「鋼線を１０５０℃×３分の熱処理した材料」を直流磁束計にて１．０×１０４Ｏｅの磁場を付与した時の飽和磁化値を測定し、以下の（Ｂ）式にて求めた。飽和磁化値の測定には、直流磁化特性試験装置（メトロン技研（株）製）を用いた。
α’分率（ｖｏｌ．％）＝｛（σｓ−σ１０５０）／σｓ（ｂｃｃ）｝×１００  ・・・  （Ｂ）
ここで、σｓ：製品の飽和磁化値（Ｔ）、σ１０５０：製品を１０５０℃×３分の熱処理した材料の飽和磁化値（Ｔ）、σｓ（ｂｃｃ）：γが１００％マルテンサイト（α’）変態した時の飽和磁化値（下記（Ｃ）式で表される計算値）を示す。なお、下記（Ｃ）式中のＣｒｅｑは、下記（Ｄ）式で表される。
【００７１】
σｓ（ｂｃｃ）＝２．１４−０．０３０×Ｃｒｅｑ  ・・・  （Ｃ）
Ｃｒｅｑ＝Ｃｒ＋１．８×Ｓｉ＋Ｍｏ＋０．５×Ｎｉ＋０．９×Ｍｎ＋３．６（Ｃ＋Ｎ）＋１．２５×Ｐ＋２．９１×Ｓ  ・・・  （Ｄ）
【００７２】
表３に示すとおり、本発明の鋼線では、加工誘起α’分率は８０ｖｏｌ．％超であった。
【００７３】
［耐温間リラクセーション特性］
鋼線の耐温間リラクセーション特性は２００℃における捻りリラクセーション試験にて評価した。
捻りリラクセーション試験の条件は、チャック間距離Ｌを１５０ｍｍとし、せん断応力が６００ＭＰａとなるように初期トルクＴ０［Ｎｍ］を付与し、２００℃にて２４時間保持後のトルクＴ１［Ｎｍ］を測定した。そして、得られたＴ１からトルク緩和率（＝（Ｔ０−Ｔ１）／Ｔ０×１００）を算出し、耐温間リラクセーション特性の指標とした。
表３に示すとおり、本発明の鋼線では、トルク緩和率が９０．０％以上であった。
【００７４】
一方、比較材（Ｎｏ．３９〜Ｎｏ．６４）では、化学組成またはＮｉｅｑ値が本発明の範囲から外れていた。以下、比較材について説明する。
比較材Ｎｏ．３９は、Ｃ含有量が本発明の範囲を満たさなかった。また、比較材Ｎｏ．４０は、Ｓｉ含有量が本発明の範囲を満たさなかった。そのため、いずれの比較材も、線材の伸線加工性が劣化し、鋼線の表面に縦割れが発生した。
【００７５】
比較材Ｎｏ．４１は、Ｍｎ含有量が本発明の範囲を満たさなかった。そのため、トルク緩和率が本発明の鋼材に比べて劣った。
比較材Ｎｏ．４２は、Ｎｉ含有量が本発明の範囲を満たさなかった。そのため、鋼線のＨｖ硬さが本発明の範囲を満たさず、また、トルク緩和率が本発明の鋼線に比べて劣った。
【００７６】
比較材Ｎｏ．４３は、Ｎｉ含有量が本発明の範囲を満たさなかった。そのため、線材の伸線加工性が劣化し、鋼線の表面に縦割れが発生した。
比較材Ｎｏ．４４は、Ｃｒ含有量およびＮｉｅｑ値が本発明の範囲を満たさなかった。そのため、Ｈｖ硬さが本発明の範囲を満たさず、また、トルク緩和率が本発明の鋼材に比べて劣った。
【００７７】
比較材Ｎｏ．４５は、Ｃｒ含有量が本発明の範囲を満たさなかった。そのため、鋼線の耐食性が劣化し、鋼線の表面に錆が発生した。
比較材Ｎｏ．４６は、Ｍｏ含有量が本発明の範囲を満たさなかった。そのため、トルク緩和率が本発明の鋼線に比べて劣った。
【００７８】
比較材Ｎｏ．４７は、Ｃｕ含有量が本発明の範囲を満たさなかった。そのため、熱間加工性が劣化し、線材の表面に縦割れが発生した。
比較材Ｎｏ．４８は、Ｎ含有量が本発明の範囲を満たさなかった。そのため、線材の伸線加工性が劣化し、鋼線の表面に縦割れが発生した。
【００７９】
比較材Ｎｏ．４９は、Ｎｉｅｑ値が本発明の範囲を満たさなかった。そのため、線材の伸線加工性が劣化し、鋼材の表面に縦割れが発生した。
比較材Ｎｏ．５０は、Ｎｉｅｑ値が本発明の範囲を満たさなかった。そのため、加工誘起α’量が本発明の範囲を満たさず、Ｈｖ硬さが本発明の範囲を満たさず、トルク緩和率が本発明の鋼線に比べて劣った。
【００８０】
比較材Ｎｏ．５１は、Ａｌ含有量が多いため、線材の伸線加工性が劣化し、鋼線の表面に縦割れが発生した。
比較材Ｎｏ．５２は、Ｎｂ含有量が多く、比較材Ｎｏ．５３は、Ｗ含有量が多いため、いずれの比較材もトルク緩和率が本発明の鋼線に比べて劣った。
【００８１】
比較材Ｎｏ．５４は、Ｔｉ含有量が多く、比較材Ｎｏ．５５は、Ｔａ含有量が多く、比較材Ｎｏ．５６は、Ｃｏ含有量が多く、比較材Ｎｏ．５７は、Ｓｎ含有量が多かった。そのため、いずれの比較材もＨｖ硬さが本発明の範囲を満たさず、トルク緩和率が本発明の鋼線に比べて劣った。
【００８２】
比較材Ｎｏ．５８は、Ｍｇ含有量が多く、比較材Ｎｏ．５９は、Ｃａ含有量が多かった。そのため、いずれの比較材も、トルク緩和率が本発明の鋼線に比べて劣った。
【００８３】
比較材Ｎｏ．６０は、ＲＥＭ含有量が多いため、Ｈｖ硬さが本発明の範囲を満たさず、トルク緩和率が本発明の鋼線に比べ劣った。
比較材Ｎｏ．６１は、Ｖ含有量が多いため、線材の伸線加工性が劣化し、鋼線の表面に縦割れが発生した。
【００８４】
比較材Ｎｏ．６２は、Ｂ含有量が多いため、線材の伸線加工性が劣化し、鋼線の表面に縦割れが発生した。また、トルク緩和率が本発明の鋼線に比べ劣った。
比較材Ｎｏ．６３は、Ｇａ含有量が多いため、熱間加工性が劣化し、線材の表面に疵が発生した。また、トルク緩和率が本発明の鋼線と比べ劣った。
比較材Ｎｏ．６４は、Ｚｒ含有量が多いため、線材の伸線加工性が劣化し、鋼線の表面に縦割れが発生した。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上の各実施例から明らかなように、本発明により、耐温間リラクセーション特性に優れる高強度ステンレス鋼線の線材、鋼線およびその製造方法を提供することができる。また、本発明の高強度ステンレス鋼線をばね部品に適用することで、耐温間リラクセーション特性に優れるばね部品を提供することができる。これら高強度ステンレス鋼線用の線材、鋼線ならびにばね部品は産業上極めて有用である。なお、ばね部品とは、自動車用ばねや産業機械用ばね、家電用ばね等を意味する。