(57)【要約】      （修正有）【課題】鋼線、丸棒鋼、および棒鋼の延性および降伏応力増大させる製造方法を提供する。【解決手段】鋼製品を製造する方法は、機械加工された鋼製品を、１５０〜７５０℃の範囲の温度で１０分間超〜１６時間にわたり熱処理し、鋼の延性を維持または増大すると共に降伏応力を維持または増大することを含む。この方法により作製された機械加工され熱処理された鋼製品。【選択図】図２９
2019178424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械加工された鋼製品を熱処理し、鋼の延性を維持または増大し、鋼の降伏応力を維持または増大することを含む、鋼製品を製造する方法。
【請求項２】
機械加工された鋼製品を熱処理し、鋼の延性を維持または増大し、鋼の降伏応力を維持または増大し、鋼の引張強さを維持または増大することを含む、鋼製品を製造する方法。
【請求項３】
熱処理された鋼の伸びとして測定される延性の、機械加工された鋼の延性と比較した増大が５％より大きい、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
熱処理された鋼の降伏応力の、機械加工された鋼の降伏応力と比較した増大が５％より大きい、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
（ａ）原料鋼を機械加工するステップと、
（ｂ）機械加工された原料鋼を熱処理し、鋼の延性を維持または増大し、鋼の降伏応力を維持または増大するステップと、
（ｃ）鋼製品を形成するステップ
とを含む、鋼製品を製造する方法。
【請求項６】
機械加工するステップ（ａ）が冷間圧延もしくは引き抜き、または原料鋼の横断断面積を低下させる他の任意の適切な機械加工ステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
機械加工するステップ（ａ）が、冷間圧延もしくは引き抜き、または必ずしも横断断面積を変化させることなく、原料鋼の断面形状を変化させる他の任意の適切な機械加工ステップを含み、そのため形状変化を引き起こすために必要とされるエネルギーが入力されている、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
（ａ）鋼製品を機械加工するステップと、
（ｂ）機械加工された鋼製品を熱処理し、鋼の延性を増大し、鋼の降伏応力を維持または増大するステップ
とを含む、鋼製品を製造する方法。
【請求項９】
機械加工するステップ（ａ）が冷間圧延もしくは引き抜きまたは鋼製品の横断断面積を低下させる他の任意の適切な機械加工ステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
機械加工するステップ（ａ）が、冷間圧延もしくは引き抜き、または必ずしも横断断面積を変化させることなく、原料鋼の断面形状を変化させる他の任意の適切な機械加工ステップを含み、そのため形状変化を引き起こすために必要とされるエネルギーが入力されている、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
（ａ）原料鋼を機械加工するステップと、
（ｂ）鋼製品を形成するステップと、
（ｃ）鋼製品を熱処理し、鋼製品の延性を増大し、鋼製品の降伏応力を維持または増大するステップ
とを含む、鋼製品を製造する方法。
【請求項１２】
（ａ）原料鋼を機械加工するステップと、
（ｂ）鋼製品を形成するステップと、
（ｃ）形成された鋼製品を熱処理し、鋼製品の延性を増大し、鋼製品の降伏応力および引張強さを維持または増大するステップ
とを含む、鋼製品を製造する方法。
【請求項１３】
機械加工するステップ（ａ）が冷間圧延もしくは引き抜き、または原料鋼の横断断面積を低下させる他の任意の適切な機械加工ステップを含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
機械加工するステップ（ａ）が、冷間圧延もしくは引き抜き、または必ずしも横断断面積を変化させることなく、原料鋼の断面形状を変化させる他の任意の適切な機械加工ステップを含み、そのため形状変化を引き起こすために必要とされるエネルギーが入力されている、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１５】
鋼が高強度低合金鋼である、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
鋼が低炭素鋼である、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
鋼が中炭素鋼である、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
鋼製品のための出発材料として原料鋼を選択し、原料鋼または原料鋼から作製された製品の機械加工ならびに熱処理時間および熱処理温度条件を選択することにより、製品に必要とされる機械的特性を提供し、機械加工および熱処理ステップを実施し、鋼の延性を維持または増大し、降伏応力を維持または増大し、必要とされる機械的性質を有する製品を製造することを含む、鋼製品を製造する方法。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法によって作製された、機械加工され熱処理された鋼製品。
【請求項２０】
鋼線、丸棒鋼、棒鋼、または帯鋼のいずれか１つを含む、請求項１９に記載の鋼製品。
【請求項２１】
鋼線、丸棒鋼、棒鋼、および帯鋼のいずれか１つから作製された鋼製品を含む、請求項２０に記載の鋼製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱業、建造業および一般製造業で使用される鋼製品に関する。
【０００２】
本発明はまた、鋼製品を製造する方法にも関する。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、機械加工された鋼製品を熱処理し、鋼の延性を維持または増大し、降伏応力を維持または増大することを含む、鋼製品を製造する方法を提供する。
【０００４】
本発明はまた、機械加工された鋼製品を熱処理し、鋼の延性を維持または増大し、降伏応力を維持または増大し、引張強さを維持または増大することを含む、鋼製品を製造する方法も提供する。
【０００５】
また、本発明は、機械加工され熱処理された鋼製品も含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、３００、４００、５００、６００、および７００℃で熱処理したＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図２】図２は、３００、４００、５００、６００、および７００℃で熱処理したＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図３】図３は、３００、４００、５００、６００、および７００℃で熱処理したサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図４】図４は、１０ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され本発明に従って３００℃で熱処理された９．５ｍｍの直径のＨＳＬＡ鋼線サンプルの伸び（均一伸び−Ａｇｔとして測定）対熱処理時間（０〜５時間）のグラフである。
【図５】図５は、３００℃で熱処理された図４のサンプル（ＨＳＬＡおよび低炭素鋼）の降伏応力（耐力−ＭＰａとして記載）対熱処理時間（０〜５時間）のグラフである。
【図６】図６は、３００℃で熱処理された図４のサンプル（ＨＳＬＡおよび低炭素鋼）の引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜５時間）のグラフである。
【図７】図７は、４時間熱処理したＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理温度（０〜５００℃）のグラフである。
【図８】図８は、４時間熱処理されたＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理温度（０〜５００℃）のグラフである。
【図９】図９は、４時間熱処理されたＨＳＬＡサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理温度のグラフである。
【図１０】図１０は、１００℃で熱処理したＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜７時間）のグラフである。
【図１１】図１１は、１００℃で熱処理したＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜７時間）のグラフである。
【図１２】図１２は、１００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜７時間）のグラフである。
【図１３】図１３は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１６時間）のグラフである。
【図１４】図１４は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜１６時間）のグラフである。
【図１５】図１５は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜１６時間）のグラフである。
【図１６】図１６は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図１７】図１７は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図１８】図１８は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図１９】図１９は、５００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図２０】図２０は、５００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図２１】図２１は、５００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図２２】図２２は、本発明に従って、８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され、７５０℃で２０分までの時間熱処理され、その後水焼き入れされた６．７５ｍｍの直径のＨＳＬＡ鋼線サンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜２０分）のグラフである。
【図２３】図２３は、本発明に従って、８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され、７５０℃で熱処理された後水焼き入れされた、６．７５ｍｍの直径のＨＳＬＡ鋼線サンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）および引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜２０分）のグラフである。
【図２４】図２４は、本発明に従って、８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され、５００℃で熱処理された後水焼き入れされた６．７５ｍｍの直径のＨＳＬＡ鋼線サンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜２０分）のグラフである。
【図２５】図２５は、本発明に従って、８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され、５００℃で熱処理された後水焼き入れされた６．７５ｍｍの直径のＨＳＬＡ鋼線サンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）および引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜２０分）のグラフである。
【図２６】図２６は、５００℃で熱処理されたサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図２７】図２７は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図２８】図２８は、５００℃で熱処理されたサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフである。
【図２９】図２９は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）、引張強さ（ＭＰａ）、および伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１５分）のグラフである。
【図３０】図３０は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）、引張強さ（ＭＰａ）、および伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１５分）のグラフである。
【図３１】図３１は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）、引張強さ（ＭＰａ）、および伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１５分）のグラフである。
【図３２】図３２は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）、引張強さ（ＭＰａ）、および伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１５分）のグラフである。
【図３３】図３３は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）、引張強さ（ＭＰａ）、および伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１５分）のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
鋼は低炭素鋼、中炭素鋼、および高強度低合金鋼（鉄鋼業ではマイクロアロイ鋼とも記載される）のいずれでもよい。
【０００８】
本明細書中で用語「低炭素鋼」は、０．３ｗｔ．％未満のＣ、意図的な添加物として鋼に添加されるＳｉおよびＭｎのような他の元素、残留／付随する不純物ならびに残部のＦｅを有する鋼を意味すると理解される。
【０００９】
本明細書中で用語「中炭素鋼」は、０．３〜２．０ｗｔ．％のＣ、意図的な添加物として鋼に添加されるＳｉおよびＭｎのような他の元素、残留／付随する不純物、ならびに残部のＦｅを有する鋼を意味すると理解される。
【００１０】
用語「残留／付随する不純物」は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｎｉ、およびＣｒのような元素の特別な添加の結果としてではないが標準的な製鋼慣習の結果として非常に低濃度で存在し得る前記のような元素を包含する。例えば、これらの元素は、高強度低合金鋼、低炭素鋼および中炭素鋼を製造するために屑鉄を使用した結果として存在することがある。
【００１１】
本明細書中で用語「高強度低合金鋼」は、（ｗｔ．％で）次の典型的な組成を有する鋼を意味すると理解される：
Ｃ：０．０７〜０．３０；
Ｓｉ：０．９以下；
Ｍｎ：２．０以下；
Ｍｏ：０．３５以下；
Ｔｉ：０．１以下；
Ｖ：０．１以下；
Ｎｂ：０．１以下；
Ｃｕ：０．１以下；
Ｎ：０．０２以下；
Ｓ：０．０５以下；
Ａｌ：０．０５以下；
残留／付随する不純物：１．０以下；および
Ｆｅ：残部。
【００１２】
高強度低合金鋼に関する用語「残留／付随する不純物」は、低炭素鋼および中炭素鋼に関連して上記したように理解される。前の段落に記載したＣｕおよびＭｏのような元素の濃度は総濃度、すなわち意図的な添加物および残留／付随する不純物の合計としてのこれらの元素の濃度である。
【００１３】
鋼製品はあらゆる適切な製品であり得る。
【００１４】
鋼製品は鋼線、丸棒鋼、棒鋼、または帯鋼であってもよい。
【００１５】
鋼製品は、鋼線、丸棒鋼、棒鋼、および帯鋼のいずれかから作製された鋼製品の形態であってもよい。
【００１６】
鋼製品としては、コンクリート施工用補強筋、間隔をあけて離れた平行な線材と間隔をあけて離れた平行な交差線材とを一緒に溶接することにより作製されるコンクリート建設業および鉱業用補強メッシュ、帯鋼から作製されたパイプ、鉄筋のような細長い製品を互いにつなぐための連結器、連続スパイラル、コンクリートの柱および梁のための補強篭用結紮具、棒鋼から作製された締結具（ネジ、ボルト等を含む）、棒鋼から作製されたロックボルト、ならびにコンクリート施工、建造、鉱業または製造業において引張または圧縮または剪断または屈曲適用向けに使用されるその他の鋼製品をはじめとする（それだけに限らない）あらゆる製品を挙げることができる。
【００１７】
本発明は、機械加工（例えば冷間圧延のような冷間成形）された鋼を加熱（以後「熱処理」という）することによって鋼を処理し、かつ（ａ）延性（例えば、伸びとして測定され、本明細書中で伸びに関して記載され、強化鋼に関しては用語Ａｇｔ（均一伸び）により知られており、かつ多くの場合Ａｇｔ（−０．５％）として表される）を維持または増大し、（ｂ）降伏応力（ＹＳ）（強化鋼に関しては多くの場合耐力（ＰＳ）として表される）を維持または増大し、（ｃ）鋼の引張強さ（ＴＳ）を維持または増大することが可能であるという驚くべき発見に基づいている。機械加工された鋼を熱処理するとその鋼の延性の増大および降伏応力の低下および引張強さの低下という結果になることを冶金学が教示しているので、これは、驚くべき発見である。
【００１８】
例として、本出願人は、鋼の横断断面積を５〜３０％、場合によっては７５％まで低減するべく機械加工され、その後１５０〜７５０℃の範囲の温度で１分間〜１６時間の間熱処理された鋼が維持しており、多くの場合機械加工された鋼と比べて少なくとも２５％の延性の増大および機械加工された鋼と比べて少なくとも５％の降伏応力の増大を生じたことを見出した。
【００１９】
一般論として、本出願人は、機械加工された鋼を、より高い温度でより短い時間、またはより低い温度でより長い時間熱処理して、延性、降伏応力、および引張強さを維持または増大することができるということを見出した。
【００２０】
本発明は、原料鋼または鋼製品の横断断面積を変化させる機械加工に制限されることはなく、冷間加工が原料鋼または鋼製品の形状を変化させる状況にも及ぶことに留意されたい。
【００２１】
一般的に、本発明の範囲を制限することなく、特定の鋼化学および工程経路および特性を次の表に要約する。
【００２２】
【表１】
2019178424.tif 000003
Ｎｂ−上の表で「ＨＴ」とは「加熱処理」を意味する。
【００２３】
本発明は、低炭素鋼、中炭素鋼、および高強度低合金鋼の相当な数のサンプルの試験に焦点を合わせた広範な研究および開発プログラムに基づいている。これらのサンプルには、いろいろな条件下で機械加工し、いろいろな温度でいろいろな時間にわたって熱処理したサンプルが含まれていた。この研究および開発プログラムについては、本明細書の後述の欄でより詳細に論じる。
【００２４】
本発明は、機械加工された鋼製品を熱処理し、鋼の延性を維持または増大し、鋼の降伏応力を維持または増大することを含む、鋼製品を製造する方法を提供する。
【００２５】
本発明はまた、機械加工された鋼製品を熱処理し、鋼の延性を維持または増大し、鋼の降伏応力を維持または増大し、鋼の引張強さを維持または増大することを含む、鋼製品を製造する方法も提供する。
【００２６】
また、本発明は、機械加工され熱処理された鋼製品も含む。鋼製品は上記鋼製品、すなわち鋼線、丸棒鋼、棒鋼、または帯鋼、ならびに鋼線、丸棒鋼、棒鋼、および帯鋼のいずれか１つから作製されたあらゆる鋼製品のいずれか１つでよく、上述した特定の製品を含む。
【００２７】
本発明は、高強度低合金鋼、低炭素鋼、および中炭素鋼のような同じ出発材料を使用し、機械加工ならびに熱処理時間および熱処理温度の適当な選択によりある範囲の必要とされる機械的性質を生成する機会を提供する。
【００２８】
この点について、本発明はまた、鋼製品の出発材料としての原料鋼を選択し、製品に必要とされる機械的性質を提供するための、原料鋼または原料鋼から作製された製品の機械加工ならびに熱処理時間および熱処理温度条件を選択し、機械加工および熱処理ステップを実施し、鋼の延性を維持または増大し、鋼の降伏応力を維持または増大し、必要とされる機械的性質を有する製品を生成することを含む、鋼製品を製造する方法も提供する。
【００２９】
本発明は、小量または大量の容易に入手可能な鋼材を、
（ａ）高強度（例えば、＞７５０ＭＰａの降伏応力）および高延性（例えば、均一伸び＞１．５％Ａｇｔ）の棒鋼、丸棒鋼、鋼線またはメッシュ；ならびに
（ｂ）中強度（例えば、＞５００ＭＰａの降伏応力）および高延性（例えば、均一伸び＞１．５％Ａｇｔ）の棒鋼、丸棒鋼  鋼線またはメッシュ
を製造するのに使用する機会を提供する。
【００３０】
例として、本発明による７５０ＭＰａ降伏応力タイプ（ａ）鋼は、引張用途における従来の５００ＭＰａ降伏応力強化鋼と同じ性能に対して３３％の潜在的な材料節減を示す。
従って、強化鋼の直径は同じ性能の場合例えば１２ｍｍから約９．８ｍｍに低減することができることになる。あるいは、直径１２ｍｍで７５０ＭＰａの降伏応力を有する棒鋼を使用すると、５０％の性能増大が可能になり、従って例えば同じ量の鋼でより良好に作動するコンクリート柱または梁が可能になる。同じ性質を有する材料から製造され鉱業用途に使用されるメッシュは、同じ性能に対して少なくとも３０％の潜在的な材料節減を示し、その結果として職業安全衛生上の利益、すなわちより軽い製品を取り扱うという利益がある。臨界的ということではないが、延性も増大することができるということは潜在的な利益である。
【００３１】
さらなる例として、コンクリート施工産業において、＞５％Ａｇｔを有する５００ＭＰａのメッシュを製造することができると、モーメント再分配、例えば多くの吊り床を必要とする用途で必要とされる鋼の量をおよそ２０％低減することが可能である。現在豪州で鋼固定は＄／メートルトンのレートで請求され、従って固定されるべき鋼の量の低減は補強の据え付け費用を著しく低減する機会を提供する。この同じ低減は高強度棒鋼または鋼線補強に当てはまる。
【００３２】
さらなる例として、このようにして製造された高い引張強さ（６５０ＭＰａ以上の降伏応力）、延性のメッシュを使用することは、例えば地上またはティルトアップコンクリート製品でコンクリートスラブを補強するのに必要とされる鋼の質量を約２０〜２５％低減することが潜在的に可能である。
【００３３】
これらの上記高引張強さまたは中引張強さ製品は、各々、製品の統合エネルギー（温室効果ガス）を著しく低減する機会および柱や梁のコンクリートの使用量を低減する可能性および関連する輸送その他材料取扱費用の低減を提供するという追加の利点を有する。
【００３４】
伸びは延性の尺度である。伸びは本明細書中で均一伸び−Ａｇｔとして表される。本明細書中で用語「均一伸び」とは、鋼が最大の引張強さに到達する前に弾性的および塑性的に変形する能力の尺度であると理解される。本明細書に記載されている伸びに対する数量は、鋼の最大の引張強さに到達し、そしてその最大の引張強さの９９．５％に低下した後測定されるパーセントで表した鋼の伸びであり、Ａｇｔ（−０．５％）として表されている。この方法は測定値の信頼性のために使用されている。破断伸びも鋼製品、特にシートの延性の尺度として使用される。
【００３５】
熱処理された鋼の機械加工された鋼と比較した伸びの増大は５％超であり得る。
【００３６】
熱処理された鋼の伸びの増大は１０％超であり得る。
【００３７】
熱処理された鋼の伸びの増大は１５％超であり得る。
【００３８】
熱処理された鋼の伸びの増大は２０％超であり得る。
【００３９】
熱処理された鋼の伸びの増大は３０％超であり得る。
【００４０】
熱処理された鋼の伸びの増大は５０％超であり得る。
【００４１】
熱処理された鋼の伸びの増大は１００％超であり得る。
【００４２】
熱処理された鋼の伸びの増大は１５０％超であり得る。
【００４３】
熱処理された鋼の伸びの増大は２００％超であり得る。
【００４４】
熱処理された鋼の機械加工された鋼と比較した降伏応力の増大は５％超であり得る。
【００４５】
熱処理された鋼の降伏応力の増大は１０％超であり得る。
【００４６】
熱処理された鋼の降伏応力の増大は１５％超であり得る。
【００４７】
熱処理された鋼の降伏応力の増大は２０％超であり得る。
【００４８】
熱処理された鋼の降伏応力の増大は３０％超であり得る。
【００４９】
熱処理された鋼の降伏応力の増大は４０％超であり得る。
【００５０】
熱処理ステップは任意の適切な温度で行うことができる。ある所定の状況において熱処理温度の選択に影響を及ぼす可能性がある要因が幾つかある。１つの要因は熱処理時間である。本出願人は、各々の熱処理温度がある時間窓を有しており、その中では降伏応力および延性が所望の最小値を超えるレベルに増大することも見出した。この窓は、熱処理温度が上昇すると狭くなる。別の要因は鋼の組成である。もう１つ別の要因は延性や降伏応力のような標的の性質である。
【００５１】
熱処理ステップは鋼のオーステナイト化温度より低い温度で行うことができる。ある所定の状況で、熱処理中の鋼の実際の温度は時間−温度依存性の関係があり、鋼の組成の関数であることに留意されたい。従って、炉の温度は鋼のオーステナイト化温度より高いことがある。
【００５２】
熱処理ステップは１０００℃より低い温度で実施し得る。
【００５３】
熱処理ステップは８００℃より低い温度で実施し得る。
【００５４】
熱処理ステップは７５０℃より低い温度で実施し得る。
【００５５】
熱処理ステップは７００℃より低い温度で実施し得る。
【００５６】
熱処理ステップは６００℃より低い温度で実施し得る。
【００５７】
熱処理ステップは５５０℃より低い温度で実施し得る。
【００５８】
熱処理ステップは５００℃より低い温度で実施し得る。
【００５９】
熱処理ステップは４５０℃より低い温度で実施し得る。
【００６０】
熱処理ステップは４００℃より低い温度で実施し得る。
【００６１】
熱処理ステップは３００℃より低い温度で実施し得る。
【００６２】
熱処理ステップは２５０℃より低い温度で実施し得る。
【００６３】
熱処理ステップは２００℃より高い温度で実施し得る。
【００６４】
熱処理ステップは１５０℃より高い温度で実施し得る。
【００６５】
熱処理ステップは、降伏応力および引張強さおよび延性に関して、出発点と比較して、降伏応力を維持または増大し、かつ延性を維持または増大するように熱処理時間が充分に短く選択されるのであれば、鋼のオーステナイト化温度より高い温度で行ってもよい。
【００６６】
熱処理ステップは任意の適切な時間行うことができる。熱処理時間の選択に影響を及ぼす可能性がある幾つかの要因がある。熱処理温度に関連して上で述べたように、これらの要因には、熱処理温度および鋼の組成および標的の特性および生産性がある。
【００６７】
熱処理ステップは１６時間より短い時間実施し得る。
【００６８】
熱処理ステップは１０時間より短い時間実施し得る。
【００６９】
熱処理ステップは６時間より短い時間実施し得る。
【００７０】
熱処理ステップは５時間より短い時間実施し得る。
【００７１】
熱処理ステップは４時間より短い時間実施し得る。
【００７２】
熱処理ステップは１時間より長い時間実施し得る。
【００７３】
熱処理ステップは４５分間より長い時間実施し得る。
【００７４】
熱処理ステップは３０分間より長い時間実施し得る。
【００７５】
熱処理ステップは１０分間より長い時間実施し得る。
【００７６】
熱処理ステップは５分間より長い時間実施し得る。
【００７７】
熱処理ステップは１分間より長い時間実施し得る。
【００７８】
熱処理ステップは３０秒間より長い時間実施し得る。
【００７９】
熱処理ステップは任意の適切な雰囲気中で行うことができる。雰囲気は酸化性雰囲気でも還元性雰囲気でもよい。特定の例を挙げると、熱処理ステップは空気中で行うことができる。
【００８０】
熱処理ステップは保護性の雰囲気なしで行うことができる。これは本発明の重要な利点である。
【００８１】
熱処理ステップは任意の適切な手段を用いて行うことができる。具体的には、任意の適切な加熱エネルギー源を用いて熱処理を行うことができる。
【００８２】
機械加工された鋼製品は任意の適切な形態の製品でよい。機械加工された鋼製品は鋼線、丸棒鋼、棒鋼、または帯鋼のいずれかの形態であることができる。
【００８３】
鋼製品は鋼線、丸棒鋼、棒鋼、または帯鋼のいずれかの形態であることができる。
【００８４】
丸棒鋼および棒鋼製品は長さ対直径のアスペクト比が小さいものから大きいものまでの範囲の製品でよい。言い換えると、丸棒鋼および棒鋼製品は、製品の長さに近い直径を有する製品から、製品の長さよりかなり小さい直径または横断断面積を有する製品までの範囲にわたることができる。
【００８５】
鋼製品は鋼線、丸棒鋼、棒鋼、および帯鋼のいずれかから作製された鋼製品の形態であり得る。鋼製品の非排他的範囲は上に示した通りである。本出願人に関心がある１つの特定の鋼製品は、間隔をあけて離れた平行な線材と間隔をあけて離れた平行な交差線材とを一緒に溶接することにより作製されたコンクリート建設業および鉱業用補強メッシュである。本出願人に関心がある別の特定の鋼製品は、あらゆる種類の鉄筋であり、例えば結紮具もしくは連続スパイラル、またはその他の一般に入手可能な形状（このような形状がたくさんあることに注意されたい）に成形されたストレートスパンのものである。本発明および本発明により達成される特性は鋼製品の形状によって限定されない。
【００８６】
機械加工された鋼製品は、製品の断面形状を変化させることになる冷間圧延もしくは引き抜き、または必ずしも製品の横断断面積を変化させることなく形状変化を引き起こす、任意のその他の適切な機械加工を施し、そのため必要とされるエネルギーが入力されている製品であり得る。例えば、形状変化は、円形から、その円形形状と同じ断面積の卵形の横断断面への変化であってもよい。
【００８７】
機械加工された鋼製品は、機械加工された後に低減した横断断面積を有する、冷間圧延もしくは引き抜きまたは任意のその他の適切な機械加工を施された製品であり得る。
【００８８】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも２％小さくてよい。
【００８９】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも５％小さくてよい。
【００９０】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも１０％小さくてよい。
【００９１】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも１５％小さくてよい。
【００９２】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも２０％小さくてよい。
【００９３】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも４０％小さくてよい。
【００９４】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも５０％小さくてよい。
【００９５】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも６０％小さくてよい。
【００９６】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも７０％小さくてよい。
【００９７】
本方法は、熱処理された製品を熱処理温度から任意の適切な冷却速度で冷却することを含んでいてもよい。例えば、熱処理された製品を水冷することによりクエンチすることができる。さらなる例として、熱処理された製品は周囲の空気中で冷却することができる。
本出願人は、一般に、冷却速度は特性、すなわち延性、降伏応力、および引張強さに対して大きな影響を示さないことを見出した。しかしながら、本出願人は、少なくとも７５０℃の熱処理温度から特定の時間後クエンチする場合のように、状況によっては熱処理された製品をクエンチすると特性にかなりの影響が出ることがあることを見出した。１つの例において、７５０℃で約８分後、引張強さが突然増大し、降伏応力およびＡｇｔが低下した。この反応は、オーステナイト化温度より高い温度で熱処理された鋼に典型的である。
この例において、その後のクエンチが特性に対して影響を示さない８分以下の熱処理窓があった。
【００９８】
鋼は上記したような低炭素鋼であることができる。
【００９９】
鋼は上記したような中炭素鋼であることができる。
【０１００】
鋼は上に定義したような高強度低合金鋼であることができる。
【０１０１】
高強度低合金鋼は０．０４０ｗｔ．％超のＶを含有し得る。
【０１０２】
高強度低合金鋼は０．０５０ｗｔ．％超のＶを含有し得る。
【０１０３】
高強度低合金鋼は０．０６０ｗｔ．％超のＶを含有し得る。
【０１０４】
高強度低合金鋼は０．００５ｗｔ．％超のＮを含有し得る。
【０１０５】
高強度低合金鋼は０．０１５ｗｔ．％超のＮを含有し得る。
【０１０６】
高強度低合金鋼は０．０１８ｗｔ．％超のＮを含有し得る。
【０１０７】
高強度低合金鋼はＮｂのような他の合金元素を含有していてもよい。
【０１０８】
本発明は、
（ａ）原料鋼を機械加工するステップと、
（ｂ）機械加工された原料鋼を熱処理し、鋼の延性を維持または増大し、鋼の降伏応力を維持または増大するステップと、
（ｃ）鋼製品を成形するステップ
とを含む、鋼製品を製造する方法を提供する。
【０１０９】
本方法はステップ（ａ）および（ｂ）および（ｃ）を複数回含んでもよい。
【０１１０】
本発明は、
（ａ）鋼製品を機械加工するステップと、
（ｂ）機械加工された鋼製品を熱処理し、鋼の延性を維持または増大し、鋼の降伏応力を維持または増大するステップ
とを含む、鋼製品を製造する方法を提供する。
【０１１１】
本方法はステップ（ａ）および（ｂ）を複数回含んでもよい。
【０１１２】
本発明は、
（ａ）原料鋼を機械加工するステップと、
（ｂ）鋼製品を成形するステップと、
（ｃ）鋼製品を熱処理し、鋼製品の延性を増大または維持し、鋼製品の降伏応力を維持または増大するステップ
とを含む、鋼製品を製造する方法を提供する。
【０１１３】
本方法はステップ（ａ）および（ｂ）および（ｃ）を複数回含んでもよい。
【０１１４】
本発明は、
（ａ）原料鋼を機械加工するステップと、
（ｂ）鋼製品を成形するステップと、
（ｃ）成形された鋼製品を熱処理し、鋼製品の延性を維持または増大し、鋼製品の降伏応力および引張強さを維持または増大するステップ
とを含む、鋼製品を製造する方法を提供する。
【０１１５】
本方法はステップ（ａ）および（ｂ）および（ｃ）を複数回含んでもよい。
【０１１６】
熱処理された鋼の機械加工された原料鋼と比較した伸びの増大は５％超であり得る。
【０１１７】
熱処理された鋼の伸びの増大は１０％超であり得る。
【０１１８】
熱処理された鋼の伸びの増大は２０％超であり得る。
【０１１９】
熱処理された鋼の伸びの増大は３０％超であり得る。
【０１２０】
熱処理された鋼の伸びの増大は５０％超であり得る。
【０１２１】
熱処理された鋼の伸びの増大は１００％超であり得る。
【０１２２】
熱処理された鋼の伸びの増大は１５０％超であり得る。
【０１２３】
熱処理された鋼の伸びの増大は２００％超であり得る。
【０１２４】
熱処理された鋼の降伏応力の増大は１０％超であり得る。
【０１２５】
熱処理された鋼の降伏応力の増大は２０％超であり得る。
【０１２６】
熱処理された鋼の降伏応力の増大は３０％超であり得る。
【０１２７】
熱処理された鋼の降伏応力の増大は４０％超であり得る。
【０１２８】
本方法はまた鋼製品を別の鋼製品に成形することを含んでいてもよい。
【０１２９】
原料鋼は低炭素鋼、中炭素鋼、および高強度低合金鋼のいずれか１つでよい。
【０１３０】
原料鋼は任意の適切な形態でよい。原料鋼は鋼線、丸棒鋼、棒鋼、または帯鋼のいずれか１つの形態でよい。
【０１３１】
機械加工ステップは鋼線、丸棒鋼および棒鋼の横断断面積、すなわち直径を低減することを含んでいてもよいことに留意されたい。
【０１３２】
また、機械加工ステップは帯鋼の横断断面積、すなわち厚さを低減することを含んでいてもよいことにも留意されたい。
【０１３３】
また、機械加工ステップの結果、必ずしも横断断面積を変化させることなく、製品の断面形状が変化し得、そのため形状変化を引き起こすために必要とされるエネルギーが入力されていることにも留意されたい。
【０１３４】
鋼製品は任意の適切な形態の製品であることができる。
【０１３５】
鋼製品は鋼線、丸棒鋼、棒鋼、および帯鋼のいずれか１つから作製された鋼製品の形態であることができる。
【０１３６】
機械加工ステップ（ａ）は、原料鋼の横断断面積を低減する、冷間圧延もしくは引き抜きまたはその他任意の適切な機械加工ステップを含み得る。
【０１３７】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも２％小さくてよい。
【０１３８】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも５％小さくてよい。
【０１３９】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも１０％小さくてよい。
【０１４０】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも１５％小さくてよい。
【０１４１】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも２０％小さくてよい。
【０１４２】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも４０％小さくてよい。
【０１４３】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも５０％小さくてよい。
【０１４４】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも６０％小さくてよい。
【０１４５】
機械加工された鋼製品の低減した横断断面積は、機械加工する前の鋼製品の横断断面積より少なくとも７０％小さくてよい。
【０１４６】
熱処理ステップは鋼のオーステナイト化温度より低い温度で行うことができる。
【０１４７】
熱処理ステップは１０００℃より低い温度で実施し得る。
【０１４８】
熱処理ステップは８００℃より低い温度で実施し得る。
【０１４９】
熱処理ステップは７５０℃より低い温度で実施し得る。
【０１５０】
熱処理ステップは７００℃より低い温度で実施し得る。
【０１５１】
熱処理ステップは６００℃より低い温度で実施し得る。
【０１５２】
熱処理ステップは５５０℃より低い温度で実施し得る。
【０１５３】
熱処理ステップは５００℃より低い温度で実施し得る。
【０１５４】
熱処理ステップは４５０℃より低い温度で実施し得る。
【０１５５】
熱処理ステップは４００℃より低い温度で実施し得る。
【０１５６】
熱処理ステップは３００℃より低い温度で実施し得る。
【０１５７】
熱処理ステップは２５０℃より低い温度で実施し得る。
【０１５８】
熱処理ステップは２００℃より高い温度で実施し得る。
【０１５９】
熱処理ステップは１５０℃より高い温度で実施し得る。
【０１６０】
熱処理ステップは１６時間より短い時間実施し得る。
【０１６１】
熱処理ステップは１０時間より短い時間実施し得る。
【０１６２】
熱処理ステップは６時間より短い時間実施し得る。
【０１６３】
熱処理ステップは５時間より短い時間実施し得る。
【０１６４】
熱処理ステップは４時間より短い時間実施し得る。
【０１６５】
熱処理ステップは１時間より長い時間実施し得る。
【０１６６】
熱処理ステップは４５分間より長い時間実施し得る。
【０１６７】
熱処理ステップは３０分間より長い時間実施し得る。
【０１６８】
熱処理ステップは１０分間より長い時間実施し得る。
【０１６９】
熱処理ステップは５分間より長い時間実施し得る。
【０１７０】
熱処理ステップは１分間より長い時間実施し得る。
【０１７１】
熱処理ステップは３０秒間より長い時間実施し得る。
【０１７２】
熱処理ステップ（ｂ）は任意の適切な雰囲気中で行うことができる。
【０１７３】
本発明はまた上述の方法で作製された鋼製品も提供する。
【０１７４】
鋼製品は少なくとも５００ＭＰａの降伏応力および少なくとも１．５％Ａｇｔの均一伸びを有することができる。
【０１７５】
本発明はまた、上記した鋼組成、伸び、および降伏応力を有する機械加工され熱処理された高強度低合金鋼製品も提供する。
【０１７６】
鋼製品は記載されている引張強さを有することができる。
【０１７７】
本発明はまた、上記した鋼組成、伸び、および降伏応力を有する機械加工され熱処理された低炭素鋼製品も提供する。
【０１７８】
鋼製品は記載されている引張強さを有することができる。
【０１７９】
本発明はまた、上記した鋼組成、伸び、および降伏応力を有する機械加工され熱処理された中炭素鋼製品も提供する。
【０１８０】
鋼製品は記載されている引張強さを有することができる。
【０１８１】
鋼製品は上記したような鋼線、丸棒鋼、棒鋼、および帯鋼のいずれか１つから作製された鋼製品の形態であることができる。
【０１８２】
特定の例として、鋼製品は、鋼線の交点で互いに溶接された平行な線材と平行な交差線材を含むメッシュ製品であって、鋼線は鋼の鋼線であり、鋼線は直径が少なくとも３ｍｍであり、また鋼線は互いに溶接されてメッシュを形成する前に、鋼線が少なくとも６５０ＭＰａの降伏応力および少なくとも１．５％Ａｇｔの均一伸びを有するように機械加工され熱処理されている、メッシュ製品である。
【０１８３】
さらなる特定の例として、鋼製品は、鋼線の交点で互いに溶接された平行な線材と平行な交差線材を含むメッシュ製品であって、鋼線は直径が少なくとも３ｍｍであり、鋼線は鋼の鋼線であり、鋼線は互いに溶接されてメッシュを形成する前に機械加工されており、メッシュは鋼線が少なくとも６５０ＭＰａの降伏応力および少なくとも１．５％Ａｇｔの均一伸びを有するように熱処理されている、メッシュ製品である。
【０１８４】
特定の例として、鋼製品は直径が少なくとも３ｍｍである鋼線から形成された結紮具であり、ここで鋼線は、結紮具に形成される前に、鋼線が少なくとも６５０ＭＰａの降伏応力および少なくとも１．５％Ａｇｔの均一伸びを有するように機械加工され熱処理されている。
【０１８５】
特定の例として、鋼製品は直径が少なくとも３ｍｍである鋼線から形成された結紮具であり、ここで鋼線は結紮具に形成される前に機械加工されており、結紮具は鋼線が少なくとも６５０ＭＰａの降伏応力および少なくとも１．５％Ａｇｔの均一伸びを有するように加熱処理されている。
【０１８６】
本発明に従って処理された低炭素鋼、中炭素鋼および高強度低合金サンプルに対する降伏応力（耐力−ＭＰａ）、引張強さ（ＭＰａ）、伸び（均一伸びとして測定−Ａｇｔ）、および熱処理時間のいろいろな組合せのグラフである添付の図１〜３３と関連して本発明をさらに説明する。
【０１８７】
本発明は、低炭素鋼、中炭素鋼、および高強度低合金鋼の相当な数のサンプルの試験に焦点を合わせた広範な研究および開発プログラムに基づいている。サンプルには、いろいろな条件下で機械加工され、いろいろな温度でいろいろな時間熱処理されたサンプルが含まれていた。この研究および開発プログラムの重大な知見は、鋼サンプルの機械加工が、サンプルのその後の熱処理において伸びを維持するかまたは改良を得る上で、またサンプルのその後の熱処理において降伏応力および引張強さの改良を得るかまたは維持する上で、極めて重要であることであった。
【０１８８】
この研究および開発プログラムは、鉱業および建設業用の補強用メッシュおよびその他の補強用製品の製造に使用するのに適した鋼線に対して実施した。この鋼線は、低炭素鋼、中炭素鋼、および高強度低合金鋼から作製された。鋼線は、より大きい直径の丸棒鋼または鋼線をより小さい直径に圧延することにより作製された。
【０１８９】
以下は、低炭素鋼、中炭素鋼、および高強度低合金鋼に関連した研究および開発プログラムをまとめたものである。
【０１９０】
・鋼組成−高強度低合金鋼、低炭素鋼、および中炭素鋼。鋼組成の例を以下に示す
【０１９１】
高強度低合金
【表２】
2019178424.tif 000004
【０１９２】
低炭素
【表３】
2019178424.tif 000005
【０１９３】
中炭素
【表４】
2019178424.tif 000006
【０１９４】
・最初の丸棒鋼製品−従来のＡＳ  １４４２または同様な圧延手順でロッドミルにおいてある範囲のいろいろな直径の丸棒鋼サンプルを製造−次に、丸棒鋼サンプルをより小さい直径の鋼線に冷間圧延してテストサンプルを形成した。サンプルは、（ａ）１０ｍｍの直径の丸棒鋼を９．５ｍｍの鋼線に圧延した、（ｂ）８ｍｍの直径の丸棒鋼を７．７ｍｍ、７．６ｍｍ、７．５ｍｍ、および６．７５ｍｍの鋼線に圧延した、（ｃ）１０．５ｍｍの丸棒鋼を９．５ｍｍに圧延した、（ｄ）８．５ｍｍの丸棒鋼を６．７５ｍｍに圧延した、（ｅ）１２ｍｍの直径の丸棒鋼を１０．７ｍｍの鋼線に圧延した、（ｆ）８．５ｍｍの直径の丸棒鋼を７．６ｍｍの鋼線に圧延した、（ｇ）５．５ｍｍの直径の丸棒鋼を４．７５ｍｍの鋼線に圧延し、その後まっすぐにした、（ｈ）５．５ｍｍの直径の丸棒鋼を４．７５ｍｍの鋼線に圧延し、その後項目（ｈ）のサンプルに用いた矯正ロールより小さい直径の矯正ロールを用いてまっすぐにした、（ｉ）５．５ｍｍの直径の丸棒鋼を３．０６ｍｍの鋼線に圧延した。
【０１９５】
・熱処理炉−ファン強制空気炉および抵抗加熱炉。
【０１９６】
・熱処理温度−図参照。
【０１９７】
・熱処理時間−図参照。
【０１９８】
・図１〜２１および２６〜３３に報告した試験データを有するサンプルは空気冷却し、図２２〜２５に報告した試験データを有するサンプルは水焼き入れした。
【０１９９】
・サンプルの大きさ−長さ約３００ｍｍ。
【０２００】
・試験手順−引張試験はＩｎｓｔｒｏｎ機で、伸びは伸び計で測定した。図の結果は、耐力（ＰＳ）のグラフを含み、降伏応力は耐力として報告され、伸びは均一伸び（Ａｇｔ（−０．５％））および引張強さ（ＴＳ）として報告される。
【０２０１】
この研究の結果は、以下に記載される明細書の図１〜３３に部分的に要約される。図１〜２５は高強度低合金鋼（「ＨＳＬＡ」）サンプルに焦点を合わせており、図２６〜３２は低炭素鋼サンプルに焦点を合わせ、図３３は中炭素鋼サンプルに焦点を合わせていることに留意されたい。
【０２０２】
図１は、３００、４００、５００、６００、および７００℃で熱処理したＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、サンプルは本発明に従って１０ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延した９．５ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。図１から明らかなように、サンプルの延性は各熱処理温度で熱処理時間と共に増大し、延性の増大速度は熱処理温度と共に増大した。
【０２０３】
図２は、３００、４００、５００、６００、および７００℃で熱処理したＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、サンプルは本発明に従って１０ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延した９．５ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。図２から明らかなように、各々の熱処理温度において短い熱処理時間で冷間引き抜きされたサンプルは降伏応力が増大した。より高い温度（例えば５００、６００、および７００℃）で熱処理したサンプルの降伏応力は熱処理時間が増大すると低下した。しかし、より低い温度（３００および４００℃）で熱処理したサンプルでは熱処理時間と共に降伏応力が低下することはなかった。降伏応力の増大は、この範囲の熱処理温度で比較的短い熱処理時間で達成された。これは、処理時間および費用の点で潜在的に有意である。
【０２０４】
図３は、３００、４００、５００、６００、および７００℃で熱処理したサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、サンプルは本発明に従って１０ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延することにより機械加工した９．５ｍｍの直径のＨＳＬＡ鋼線サンプルからなっていた。冷間圧延は横断断面積の９．７５％低下となる。図３から明らかなように、各々の熱処理温度において短い（４分未満）熱処理時間で冷間圧延されたサンプルの引張強さが増大した。より高い温度（例えば５００、６００、および７００℃）で熱処理されたサンプルの引張強さは熱処理時間が増大するにつれて低下した。しかし、より低い温度（３００および４００℃）で熱処理されたサンプルでは熱処理時間と共に引張強さが低下することはなかった。さらに、引張強さの増大はこの範囲の熱処理温度で比較的短い熱処理時間で達成された。これは、処理時間および費用の点で潜在的に有意である。
【０２０５】
図４は、１０ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され本発明に従って３００℃で熱処理された９．５ｍｍの直径のＨＳＬＡ鋼線サンプルの伸び（均一伸び−Ａｇｔとして測定）対熱処理時間（０〜５時間）のグラフを含む。冷間圧延量は横断断面積の９．７５％低下となる。このグラフは図で「Ｎ１０ＰＬＵＳ」曲線として記載されている。図４はまた、８．５ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され同様に熱処理された６．７５ｍｍの直径の低炭素鋼線サンプルの比較データも含む。冷間圧延は横断断面積の３７％低下となる。このグラフは図４で「６．７５ＥＸ８．５」曲線として記載されている。図４は、これらの鋼サンプルの熱処理の結果として期待され得る延性の増大を示している。
【０２０６】
図５は、３００℃で熱処理された図４のサンプル（ＨＳＬＡおよび低炭素鋼）の降伏応力（耐力−ＭＰａとして記載）対熱処理時間（０〜５時間）のグラフを含む。
【０２０７】
図６は、３００℃で熱処理された図４のサンプル（ＨＳＬＡおよび低炭素鋼）の引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜５時間）のグラフを含む。
【０２０８】
図４〜６から明らかなように、Ｎ１０ＰＬＵＳ  ＨＳＬＡサンプルの延性、降伏応力、および引張強さは各々増大したが、６．７５ＥＸ８．５低炭素鋼サンプルでは延性の増大ならびに降伏応力および引張強さの低下という従来の反応が見られた。Ｎ１０ＰＬＵＳサンプルに関連して興味ある点は、これらの結果が３００℃の低い熱処理温度で達成されたということである。
【０２０９】
図４、５および６は点線部分を含んでいる。これらの図に報告されている実験研究は非常に早期の仕事であり、本出願人は１．１５、２および４時間の熱処理時間を選択した。
これは、従来の知識によると、低炭素鋼における通常の反応、すなわち延性の増大ならびに降伏応力および引張強さの低下−通常の回復熱処理反応を生じるには少なくとも１．２時間が必要とされていたからである。本出願人はＮ１０ＰＬＵＳサンプルを処理し、強度の増大を認めた。次に本出願人はこの材料に対してより短い熱処理時間を検討した。また、本出願人は、６．７５ｍｍ材料（そしてその後他の全て）についてもより短い熱処理時間を検討することにもなり、その結果本出願人はより短い時間における低炭素鋼の増大を見出した。図２６、２７および２８は延性、降伏応力および引張強さの増大を立証する。
これは６．７５ｍｍに圧延された異なる材料であり、従って異なる出発強度であった。低炭素鋼を５００℃で短い時間処理した図２９〜３２は、短い熱処理時間で延性、降伏応力、および引張強さにおける同じ増大を示した。
【０２１０】
図７は、４時間熱処理したＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理温度（０〜５００℃）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延したが、最大は横断断面積のおよそ１２％低下であった。図７から明らかなように、冷間引き抜きされたサンプルにおいて２００℃より高い熱処理温度で延性が増大し、熱処理温度が増大するにつれて延性が増大した。
【０２１１】
図８は、４時間熱処理されたＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理温度（０〜５００℃）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延したが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。図８から明らかなように、各々の冷間引き抜きされたサンプルの降伏応力は最初増大し、その後熱処理温度が増大するにつれて低下した。降伏応力は、より高い冷間圧延率を有するサンプルの方がより高かった。図８のグラフの形状は、サンプルの降伏応力がかなり増大した熱処理温度の窓、すなわち１５０〜４００℃の範囲にある窓があることを示している。サンプルの降伏応力は、全熱処理温度範囲にわたって熱処理前のサンプルの降伏応力より高かった。
【０２１２】
図９は、４時間熱処理されたＨＳＬＡサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理温度のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延したが、最大は横断断面積のおよそ１２％の低下であった。図９から明らかなように、各々の冷間圧延されたサンプルの引張強さは最初に増大した後、熱処理温度が増大するにつれて低下した。引張強さは、より高い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。図９のグラフの形状は、サンプルの引張強さにかなりの増大があった熱処理温度の窓、すなわち１５０〜３５０℃の範囲にある窓があったことを示している。
【０２１３】
図１０は、１００℃で熱処理したＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜７時間）のグラフであり、サンプルは８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延したが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。図１０から明らかなように、熱処理時間の範囲にわたって、冷間引き抜きされたサンプルの延性に全体として僅かな低下があった。この低下は歪み時効メカニズムと一致している。基本的に、この延性の変化は従来通りであり、１００℃の熱処理温度が低過ぎたことを教示している。延性はより低い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。
【０２１４】
図１１は、１００℃で熱処理したＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜７時間）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間引き抜きされた７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間引き抜きしたが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。図１１から明らかなように、熱処理時間の範囲にわたって冷間引き抜きされたサンプルの降伏応力に（実質的ではないが）増大があった。降伏応力はより高い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。
【０２１５】
図１２は、１００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜７時間）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延したが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。図１２から明らかなように、熱処理時間の範囲にわたって冷間圧延されたサンプルの引張強さに僅かな変化があった。引張強さは、より高い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。
【０２１６】
図１３は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１６時間）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延したが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。図１３から明らかなように、最初延性が急に低下した（これは通常の時効と一致している）後、各々のサンプルに対して３００℃において比較的短い熱処理時間（３０分まで）で延性の有意な初期増大があり、また延性はその温度におけるおよそ３時間の熱処理後横ばい状態になる傾向があった。延性はより低い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。
【０２１７】
図１４は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜１６時間）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延したが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。図１４から明らかなように、各々のサンプルについて３００℃における比較的短い熱処理時間（０〜４５分）で降伏応力の有意な初期増大があり、降伏応力はその温度におけるおよそ４５分の熱処理後横ばい状態になる傾向があった。降伏応力はより高い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。サンプルの降伏応力は全熱処理温度範囲にわたって熱処理前のサンプルの降伏応力より高かった。
【０２１８】
図１５は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜１６時間）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延されたが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。図１５から明らかなように、各々のサンプルについて３００℃における比較的短い熱処理時間（０〜４５分）で引張強さの有意な初期増大があり、引張強さはその温度におけるおよそ４５分の熱処理後横ばい状態になる傾向があった。引張強さはより高い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。サンプルの引張強さは全熱処理時間範囲にわたって熱処理前のサンプルの引張強さより高かった。
【０２１９】
図１６は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。これらのサンプルは図１３のサンプルと同じ条件下で冷間圧延され熱処理された。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延されたが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。このグラフは図１３の考察において強調された最初の３０分の熱処理時間に焦点を合わせている。図１６から明らかなように、延性の最初の低下（これは通常の時効と一致している）後、各々のサンプルで延性は３００℃における熱処理時間と共に安定して増大し、延性はより低い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。
【０２２０】
図１７は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延されたが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。これらのサンプルは図１４のサンプルと同じ条件下で冷間圧延され熱処理された。このグラフは図１４の考察で強調された最初の３０分の熱処理時間に焦点を合わせている。図１７から明らかなように、各々のサンプルで３００℃における熱処理時間と共に降伏応力は全体として安定して増大した。降伏応力はより高い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。降伏応力の増大は通常の歪み時効で期待できるものよりずっと大きい。通常の歪み時効は延性の低下に至るので不利である。
【０２２１】
図１８は、３００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延されたが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。これらのサンプルは図１５のサンプルと同じ条件下で冷間圧延され熱処理された。このグラフは図１５の考察で強調された最初の３０分の熱処理時間に焦点を合わせている。図１８から明らかなように、各々のサンプルで引張強さは３００℃における熱処理時間と共に安定して増大した。引張強さはより高い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。
【０２２２】
図１９は、５００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延されたが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。図１９から明らかなように、最初の延性の低下（これは通常の時効と一致している）後、延性は各々のサンプルで５００℃における熱処理時間と共に安定して増大し、この延性はより低い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。
【０２２３】
図２０は、５００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延されたが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。図２０から明らかなように、５００℃の熱処理温度での降伏応力は各々のサンプルで最初に増大し、各々のサンプルの降伏応力は１０分後に最大の降伏応力に到達した。各々のサンプルの降伏応力は１０分を超えると熱処理時間と共に低下した。降伏応力はより高い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。サンプルの降伏応力は全熱処理温度範囲にわたって熱処理前のサンプルの降伏応力より高かった。
【０２２４】
図２１は、５００℃で熱処理されたＨＳＬＡサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、サンプルは本発明に従って８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された７．５ｍｍ、７．６ｍｍ、および７．７ｍｍの直径の鋼線サンプルからなっていた。サンプルはいろいろな程度に冷間圧延されたが、最大はおよそ１２％の横断断面積の低下であった。図２１から明らかなように、各々のサンプルに対して５００℃の熱処理温度で引張強さは最初に増大し、各々のサンプルの引張強さは１０分後最大の引張強さに到達し、１０分を超えると各々のサンプルの引張強さは熱処理時間と共に低下した。引張強さはより高い冷間圧延率を有するサンプルの方が高かった。
【０２２５】
図２２は、本発明に従って、８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され、７５０℃で２０分までの時間熱処理され、その後水焼き入れされた（water quenched）、６．７５ｍｍの直径のＨＳＬＡ鋼線サンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜２０分）のグラフである。冷間圧延量は横断断面積の２９％低下である。図２２から明らかなように、延性の最初の低下（これは通常の歪み時効と一致している）後、７分までは７５０℃での熱処理時間と共に延性が安定して増大し、次に延性が突然低下し、また突然増大した後およそ１０〜１２分で横ばいになった。図２２から明らかなように、熱処理されたサンプルの水焼き入れは２〜７分の熱処理時間では延性に対して不利な影響がなかった。図２２の結果と、８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され５００℃で熱処理された７．５、７．６、７．７ｍｍの材料に対する図１９の結果との比較から明らかなように、図２２の６．７５ｍｍの材料の延性は図１９の７．５、７．６、７．７ｍｍの材料より高かった。この知見は、冷間圧延率が増大すると延性が低下した図１９の７．５、７．６、７．７ｍｍの材料に対する証拠と逆である。これは、より大きい延性を生じる６．７５ｍｍの材料に対するより高い熱処理温度の結果であり得る。
【０２２６】
図２３は、本発明に従って、８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され、７５０℃で熱処理された後水焼き入れされた、６．７５ｍｍの直径のＨＳＬＡ鋼線サンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）および引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜２０分）のグラフである。図２３から明らかなように、７分まで熱処理された後クエンチされたサンプルの水焼き入れでは降伏応力と引張強さが改良された。８分未満の熱処理時間に続くクエンチの結果、引張強さがかなり増大し、降伏応力がかなり低下した。図２３から明らかなように、当該熱処理温度で、降伏応力と引張強さが改良される７分までの熱処理時間の窓があった。クエンチは機械的性質を破壊しない。クエンチすることの利点は製品を直ちに利用できるということである。
【０２２７】
図２４は、本発明に従って、８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され、５００℃で熱処理された後水焼き入れされた、６．７５ｍｍの直径のＨＳＬＡ鋼線サンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜２０分）のグラフである。図２４から明らかなように、延性の最初の低下（これは通常の歪み時効と一致している）後延性は５００℃での熱処理時間と共に安定して増大した。図２４から明らかなように、５分を超える熱処理時間では熱処理されたサンプルの水焼き入れは延性に対して不利な影響がなかった。さらに、前段落で言及したサンプルの７５０℃というより高い熱処理温度が５００℃で熱処理されたサンプルより約２％大きい延性を生じたことも明らかである。
【０２２８】
図２５は、本発明に従って、８ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延され、５００℃で熱処理された後水焼き入れされた、６．７５ｍｍの直径のＨＳＬＡ鋼線サンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）および引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜２０分）のグラフである。図２５から明らかなように、熱処理されたサンプルの水焼き入れは降伏応力および引張応力に対して実質的な影響がなかった。言い換えると、この熱処理温度では、水焼き入れ処理された鋼に下降傾向がない。それにもかかわらず、これらの熱処理条件で降伏応力と引張強さが増大したということに留意すべきである。
【０２２９】
図２６〜３１は、低炭素鋼サンプルに対する研究開発の結果に焦点を合わせている。
【０２３０】
図２６は、５００℃で熱処理されたサンプルの伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、このサンプルはそれぞれ本発明に従って１０ｍｍの直径および８．５ｍｍの丸棒鋼から冷間圧延された９．５ｍｍおよび６．７５ｍｍの直径の低炭素鋼線サンプルからなっていた。冷間圧延量はそれぞれ１８％および３７％の横断断面積の低下である。図２６から明らかなように、最初の延性の低下（これは通常の歪み時効と一致している）後延性は５００℃での熱処理時間と共に安定して増大した。
【０２３１】
図２７は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、このサンプルはそれぞれ本発明に従って１０．５ｍｍの直径および８．５ｍｍの丸棒鋼から冷間圧延された９．５ｍｍおよび６．７５ｍｍの直径の低炭素鋼線サンプルからなっていた。冷間圧延量はそれぞれ１８％および３７％の横断断面積の低下である。図２７から明らかなように、より高度に機械加工されたサンプル（すなわち６．７５ｍｍのサンプル）の降伏応力は最初増大した（２分までの熱処理時間）後、熱処理時間と共に低下し、７分の処理時間が経過した後降伏応力は最初の出発強度、すなわち冷間加工されたときの強度に低下した。この降伏応力の最初の増大は驚くべき結果であり、降伏応力の増大を達成することが可能な熱処理窓があることを示している。また、図２７から明らかなように、より低度に機械加工されたサンプル（すなわち９．５ｍｍのサンプル）の降伏応力は８分までの間熱処理によって不利な影響を受けなかった。図２６と併せて考えると、図２７に報告された降伏応力の結果は重要な結果である。なぜならば、これらの結果は、かかる重度に加工された鋼を熱処理し、降伏応力を損失することなく、さらに重要なことには降伏応力の増大も可能としつつ、図２６の延性の増大を達成することが可能であるということを示しているからである。
【０２３２】
図２８は、５００℃で熱処理されたサンプルの引張強さ（ＭＰａ）対熱処理時間（０〜３０分）のグラフであり、このサンプルはそれぞれ本発明に従って１０．５ｍｍの直径および８．５ｍｍの丸棒鋼から冷間圧延された９．５ｍｍおよび６．７５ｍｍの直径の低炭素鋼線サンプルからなっていた。冷間圧延量はそれぞれ１８％および３７％の横断断面積の低下である。図２８から明らかなように、より低度に機械加工されたサンプル（すなわち９．５ｍｍのサンプル）の引張強さは最初に増大した（８分までの熱処理時間）後、熱処理時間と共に低下した。この引張強さの最初の増大は驚くべき結果であり、引張強さの増大を達成することが可能な熱処理窓があることを示している。図２６および２７と併せて考えると、図２８の結果は重要な結果である。なぜならば、かかる重度に加工された鋼を熱処理し、引張強さを損失することなく、図２６の延性の増大および図２７の降伏応力の増大を達成することが可能であることを示しているからである。
【０２３３】
図２９は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）、引張強さ（ＭＰａ）、および伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１５分）のグラフであり、このサンプルは本発明に従って１２ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された１０．７ｍｍの直径の低炭素鋼線サンプルからなっていた。冷間圧延量はサンプルの横断断面積の２０％低下である。各々のパラメーターに対するプロットは実際のデータ点のベストフィット線として示されている。図２９から明らかなように、降伏応力、引張強さおよび延性は熱処理時間と共に安定して増大した。降伏応力の増大は驚くべき結果である。サンプルの降伏応力は全熱処理温度範囲にわたって熱処理前のサンプルの降伏応力より高かった。
【０２３４】
図３０は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）、引張強さ（ＭＰａ）、および伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１５分）のグラフであり、このサンプルは本発明に従って７．６ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された８．５ｍｍの直径の低炭素鋼線サンプルからなっていた。冷間圧延量はサンプルの横断断面積の２０％低下である。各々のパラメーターに対するプロットは実際のデータ点のベストフィット線として示されている。図３０から明らかなように、降伏応力および引張強さは最初熱処理時間と共に増大し、およそ５分でピークに到達した後より長い熱処理時間と共に徐々に低下した。
降伏応力の最初の増大は驚くべき結果であり、降伏応力の増大を達成することが可能な熱処理窓があることを示している。サンプルの降伏応力は全熱処理温度範囲にわたって熱処理前のサンプルの降伏応力より高かった。また、延性は熱処理時間と共に安定して増大したことも図３０から明らかである。
【０２３５】
図３１は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）、引張強さ（ＭＰａ）、および伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１５分）のグラフであり、このサンプルは本発明に従って５．５ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された４．７５ｍｍの直径の低炭素鋼線サンプルからなっていた。鋼線サンプルは熱処理する前にストレートナーに通した。冷間圧延量はサンプルの横断断面積の２５％低下となる。各々のパラメーターのプロットは実際のデータ点のベストフィット線として示されている。図３１から明らかなように、降伏応力および引張強さは最初熱処理時間と共に極めて急激に増大し、およそ２〜３分でピークに達した後より長い熱処理時間と共に徐々に低下した。降伏応力の最初の増大は驚くべき結果であり、降伏応力の増大を達成することが可能な熱処理窓があることを示している。サンプルの降伏応力は全熱処理温度範囲にわたって熱処理前のサンプルの降伏応力より高かった。また、延性は熱処理時間と共に安定して増大したことも図３１から明らかである。
【０２３６】
図３２は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）、引張強さ（ＭＰａ）、および伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１５分）のグラフであり、このサンプルは本発明に従って５．５ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された４．７５ｍｍの直径の低炭素鋼線サンプルからなっていた。鋼線サンプルは熱処理する前にストレートナーに通した。冷間圧延量はサンプルの横断断面積の２５％低下となる。この実験と図３１に報告した実験の実験手順の違いは使用したストレートナーの種類だけである。矯正ロールは、項目（ｈ）のサンプルに使用した矯正ロールより小さい直径の矯正ロールであった。各々のパラメーターのプロットは実際のデータ点のベストフィット線として示されている。図３２から明らかなように、降伏応力および引張強さは最初熱処理時間と共に極めて急速に増大し、およそ２〜３分でピークに達した後より長い熱処理時間と共に徐々に低下した。
この降伏応力の最初の増大は驚くべき結果であり、降伏応力の増大を達成することが可能な熱処理窓があることを示している。サンプルの降伏応力は全熱処理温度範囲にわたって熱処理前のサンプルの降伏応力より高かった。また、延性は熱処理時間と共に安定して増大したことも図３２から明らかである。降伏応力、引張強さおよび伸びが図３１のストレートナーでは図３２のストレートナーより幾らか高いことを除くと、図３１および３２の実験結果は非常によく類似している。
【０２３７】
図３３は、５００℃で熱処理されたサンプルの降伏応力（耐力−ＭＰａ）、引張強さ（ＭＰａ）、および伸び（Ａｇｔ）対熱処理時間（０〜１５分）のグラフであり、このサンプルは本発明に従って５．５ｍｍの直径の丸棒鋼から冷間圧延された３．０６ｍｍの直径の中炭素鋼線サンプルからなっていた。冷間圧延量はそれぞれサンプルの横断断面積の６９％低下である。各々のパラメーターのプロットは実際のデータ点のベストフィット線として示されている。図３３から明らかなように、降伏応力は最初熱処理時間と共に極めて急激に増大し、およそ３分でピークに達した後より長い熱処理時間と共に徐々に低下した。
降伏応力の最初の増大は驚くべき結果であり、降伏応力の増大を達成することが可能な熱処理窓があることを示している。サンプルの降伏応力は全熱処理温度範囲にわたって熱処理前のサンプルの降伏応力より高かった。また、延性は熱処理時間と共に安定して増大したことも図３３から明らかである。
【０２３８】
本出願人によって行われた実験研究は、本発明に従って処理されたリブ付きおよび滑らかな鋼線で本発明が機能する仕方に違いがないことを示している。
【０２３９】
一般論として、図に要約されている研究の結果によって示されているように、本出願人は、驚くべきことに、高強度低合金、中炭素、および低炭素鋼の鋼線の延性（伸びとして測定される）、降伏応力、および引張強さを、機械加工と熱処理の組合せの結果として増大することができるということを知見した。この知見は、次の理由により意義深い知見である。
【０２４０】
・製品中の鋼の強度能力を損失することなく製品を製造するのに必要とされる鋼の量をかなり低減することが可能である。製品に必要とされる鋼の量の低減は建造の経済を改良し、炭素フットプリントを低下させる。
【０２４１】
・より高い強度と延性の製品を得る機会がある。
【０２４２】
・鋼製品から作製される複合製品の設計およびその結果のコストを変化させる可能性がある。１つの例は建造産業で使用される鋼で強化されたコンクリート製品である。本発明により、これらの製品に使用される鋼の量および／またはコンクリートの量を低減し、あるいは一定の量の鋼に対するこれらの製品の構造的性能を増大することが可能になり得る。
【０２４３】
・この方法は、低い資本と操業コストで行うことができるという点で安価である。
【０２４４】
本発明は最終用途製品を製造するいろいろな段階で使用することができ、従って大きな融通性を提供する。例えば、鋼線を本発明に従って加工処理してその鋼線の降伏応力と延性を増大させた後にコイル状に巻き取ることができる。
【０２４５】
このコイル状の製品をスパイラル、結紮具等のような最終用途製品に成形することができる。あるいは、標準的な鋼線を製造し、コイル状に巻き取った後加工してメッシュシートおよび結紮具等のような製品を製造することができ、これらの製品を本発明に従って加工処理して製品の降伏応力と延性を増大することができる。
【０２４６】
以上に説明した本発明には、本発明の思想と範囲から逸脱することなく多くの修正を施すことができる。
【０２４７】
例として、上に報告された研究および開発プログラムは鋼線に焦点を合わせているが、本出願人の見解では、以上の鋼線で見出された結果は丸棒鋼、棒鋼、および帯鋼製品にも読み替えられるはずである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月23日(2019.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼線、丸棒鋼、および棒鋼、ならびに鋼線から作製された製品、丸棒鋼から作製された製品、および棒鋼から作製された製品のうちのいずれかの形態である、機械加工された低炭素鋼製品、中炭素鋼製品、または高強度低合金鋼製品を、１５０〜７５０℃の範囲の温度で１０分間超〜１６時間にわたり熱処理し、鋼の延性を増大し、鋼の降伏応力を増大することを含む、鋼製品を製造する方法であって、
熱処理された鋼の伸びとして測定される延性の、機械加工された鋼の延性と比較した増大が５％より大きく、
熱処理された鋼の降伏応力の、機械加工された鋼の降伏応力と比較した増大が５％より大きい、
方法。
【請求項２】
鋼線、丸棒鋼、および棒鋼、ならびに鋼線から作製された製品、丸棒鋼から作製された製品、および棒鋼から作製された製品のうちのいずれかの形態である、機械加工された低炭素鋼製品、中炭素鋼製品、または高強度低合金鋼製品を、１５０〜７５０℃の範囲の温度で１０分間超〜１６時間にわたり熱処理し、鋼の延性を増大し、鋼の降伏応力を増大し、鋼の引張強さを増大することを含む、鋼製品を製造する方法であって、
熱処理された鋼の伸びとして測定される延性の、機械加工された鋼の延性と比較した増大が５％より大きく、
熱処理された鋼の降伏応力の、機械加工された鋼の降伏応力と比較した増大が５％より大きい、
方法。
【請求項３】
（ａ）低炭素鋼、中炭素鋼、または高強度低合金鋼の原料鋼を機械加工するステップと、
（ｂ）機械加工された原料鋼を、１５０〜７５０℃の範囲の温度で１０分間超〜１６時間にわたり熱処理し、鋼の延性を増大し、鋼の降伏応力を増大するステップと、
（ｃ）鋼線、丸棒鋼、および棒鋼、ならびに鋼線から作製された製品、丸棒鋼から作製された製品、および棒鋼から作製された製品のうちのいずれかの形態である鋼製品を形成するステップ
とを含む、鋼製品を製造する方法であって、
機械加工するステップ（ａ）が冷間圧延を含み、
熱処理された鋼の伸びとして測定される延性の、機械加工された鋼の延性と比較した増大が５％より大きく、
熱処理された鋼の降伏応力の、機械加工された鋼の降伏応力と比較した増大が５％より大きい、
方法。
【請求項４】
機械加工するステップ（ａ）が、冷間圧延もしくは引き抜き、または、形状変化を引き起こすために必要とされるエネルギーが入力されて、必ずしも横断断面積を変化させることなく原料鋼の断面形状を変化させる他の適切な機械加工ステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
（ａ）鋼線、丸棒鋼、および棒鋼、ならびに鋼線から作製された製品、丸棒鋼から作製された製品、および棒鋼から作製された製品のうちのいずれかの形態である低炭素鋼製品、中炭素鋼製品、または高強度低合金鋼製品を機械加工するステップと、
（ｂ）機械加工された鋼製品を、１５０〜７５０℃の範囲の温度で１０分間超〜１６時間にわたり熱処理し、鋼の延性を増大し、鋼の降伏応力を増大するステップ
とを含む、鋼製品を製造する方法であって、
熱処理された鋼の伸びとして測定される延性の、機械加工された鋼の延性と比較した増大が５％より大きく、
熱処理された鋼の降伏応力の、機械加工された鋼の降伏応力と比較した増大が５％より大きい、
方法。
【請求項６】
機械加工するステップ（ａ）が冷間圧延もしくは引き抜き、または、鋼製品の横断断面積を低下させる他の適切な機械加工ステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
機械加工するステップ（ａ）が、冷間圧延もしくは引き抜き、または、形状変化を引き起こすために必要とされるエネルギーが入力されて、必ずしも横断断面積を変化させることなく鋼製品の断面形状を変化させる他の適切な機械加工ステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
鋼線、丸棒鋼、および棒鋼、ならびに鋼線から作製された製品、丸棒鋼から作製された製品、および棒鋼から作製された製品のうちのいずれかの形態である鋼製品を製造する方法であって、
（ａ）低炭素鋼、中炭素鋼、または高強度低合金鋼の原料鋼を機械加工するステップと、
（ｂ）機械加工された原料鋼から鋼製品を形成するステップと、
（ｃ）鋼製品を、１５０〜７５０℃の範囲の温度で１０分間超〜１６時間にわたり熱処理し、鋼製品の延性を増大し、鋼製品の降伏応力を増大するステップ
とを含み、
熱処理された鋼の伸びとして測定される延性の、機械加工された鋼の延性と比較した増大が５％より大きく、
熱処理された鋼の降伏応力の、機械加工された鋼の降伏応力と比較した増大が５％より大きい、
方法。
【請求項９】
鋼線、丸棒鋼、および棒鋼、ならびに鋼線から作製された製品、丸棒鋼から作製された製品、および棒鋼から作製された製品のうちのいずれかの形態である鋼製品を製造する方法であって、
（ａ）低炭素鋼、中炭素鋼、または高強度低合金鋼の原料鋼を機械加工するステップと、
（ｂ）機械加工された原料鋼から鋼製品を形成するステップと、
（ｃ）形成された鋼製品を、１５０〜７５０℃の範囲の温度で１０分間超〜１６時間にわたり熱処理し、鋼製品の延性を増大し、鋼製品の降伏応力および引張強さを増大するステップ
とを含み、
熱処理された鋼の伸びとして測定される延性の、機械加工された鋼の延性と比較した増大が５％より大きく、
熱処理された鋼の降伏応力の、機械加工された鋼の降伏応力と比較した増大が５％より大きい、
方法。
【請求項１０】
機械加工するステップ（ａ）が冷間圧延もしくは引き抜き、または、原料鋼の横断断面積を低下させる他の適切な機械加工ステップを含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
機械加工するステップ（ａ）が、冷間圧延もしくは引き抜き、または、形状変化を引き起こすために必要とされるエネルギーが入力されて、必ずしも横断断面積を変化させることなく原料鋼の断面形状を変化させる他の適切な機械加工ステップを含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１２】
鋼が高強度低合金鋼である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
鋼が低炭素鋼である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
鋼が中炭素鋼である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
鋼線、丸棒鋼、および棒鋼、ならびに鋼線から作製された製品、丸棒鋼から作製された製品、および棒鋼から作製された製品のいずれかの形態である鋼製品を製造する方法であって、
鋼製品のための出発材料として低炭素鋼、中炭素鋼、または高強度低合金鋼の原料鋼を選択し、製品に必要とされる機械的性質を提供するために原料鋼または原料鋼から作製された製品の機械加工ならびに熱処理時間および熱処理温度条件を選択し、機械加工および熱処理ステップを実施し、鋼の延性を増大し、鋼の降伏応力を増大し、必要とされる機械的性質を有する製品を製造することを含み、
前記熱処理は、１５０〜７５０℃の範囲の温度で１０分間超〜１６時間にわたり実施し、
熱処理された鋼の伸びとして測定される延性の、機械加工された鋼の延性と比較した増大が５％より大きく、
熱処理された鋼の降伏応力の、機械加工された鋼の降伏応力と比較した増大が５％より大きい、
方法。 
【外国語明細書】
2019178424000001.pdf