(57)【要約】【課題】鋼線用線材の成分系を変更することなく、ベイナイトを主体とする組織を形成して、線材の低強度・高延性化を図り、鋼線用線材の伸線特性及び耐遅れ破壊特性を高める。【解決手段】伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材を製造する製造方法において、（ａ）Ｃ：０．８０超〜１．２０％を含有し、８５０〜１１００℃の線材を、変態が起きない温度域を通過してベイナイト変態が開始しない温度に冷却し、該温度に、ベイナイト変態が開始するまで一定時間保定し、（ｂ）ベイナイト変態が開始した後もそのまま保定し、ベイナイト変態を終了させることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材を製造する製造方法において、
（ａ）Ｃ：０．８０超〜１．２０質量％を含有し、８５０〜１１００℃の線材を、変態が起きない温度域を通過してベイナイト変態が開始しない温度に冷却し、該温度に、ベイナイト変態が開始するまで一定時間保定し、
（ｂ）ベイナイト変態が開始した後もそのまま保定し、ベイナイト変態を終了させる
ことを特徴とする伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【請求項２】
前記８５０〜１１００℃の線材が、圧延後の温度が８５０〜１１００℃の線材であることを特徴とする請求項１に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【請求項３】
前記８５０〜１１００℃の線材が、圧延後、又は、圧延後、伸線し、８５０〜１１００℃に加熱した線材であることを特徴とする請求項１に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【請求項４】
前記８５０〜１１００℃の線材を、３５０〜５００℃の溶融塩又は溶融鉛に浸漬して冷却することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【請求項５】
前記保定の一定時間が５〜６０秒であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【請求項６】
前記ベイナイト変態の開始を線材の復熱で検知することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【請求項７】
前記線材が、質量％で、Ｃ：０．８０超〜１．２０％の他、Ｓｉ：０．１０〜１．５０％、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【請求項８】
前記線材が、さらに、質量％で、Ｃｒ：１．００％以下、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｔｉ：０．２０％以下、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｖ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５％以下、Ａｌ：０．１０％以下、及び、Ｃａ：０．０５％以下の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項７に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法で製造した鋼線用線材に伸線加工を施すことを特徴とする過共析ベイナイト鋼線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法、及び、該線材を用いて鋼線を安定して製造する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベイナイトを主な組織とする線材（通称、ベイナイト線材）は伸線性に優れていることが知られている（例えば、特許文献１〜７、参照）。
【０００３】
従来、線材の製造方法においては、パーライト組織を指向していたが、Ｃ量が過共析領域にあると、遅れ破壊（水素脆化）に対する感受性が高くなり、線材結束時、又は、線材結束状態で、線材が折損することがある。
【０００４】
遅れ破壊（水素脆化）に起因する折損を防止するには、線材を結束する力を低減する等、結束条件を緩和することが一つの対策である。しかし、結束条件を緩和すると、コイルの保管性、輸送性、及び、ハンドリングの際の安全性等を確保することが難しくなる。
【０００５】
線材の成分組成を調整して強度−延性バランスを改善する手法もあるが、該手法は、製品仕様へ影響を及ぼす（目標強度に達しない等）し、また、コストアップ等を招く恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−１１７７６２号公報
【特許文献２】特開平０６−０１７１９０号公報
【特許文献３】特開平０６−０１７１９１号公報
【特許文献４】特開平０６−０１７１９２号公報
【特許文献５】特開平０６−０７３５０２号公報
【特許文献６】特開平０６−３３０２４０号公報
【特許文献７】特開平０８−００３６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術の課題に鑑み、鋼線用線材の成分系を変更することなく、ベイナイトを主体とする組織を形成して、線材の低強度・高延性化を図り、鋼線用線材の伸線特性及び耐遅れ破壊特性を高めることを課題とし、該課題を解決する鋼線用線材の製造方法、及び、該線材を用て鋼線を製造する製造方法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】
【０００８】
線材の強度を低強度化する一つの方法は、線材を緩冷却することであるが、過共析鋼の場合、緩冷却すると、初析セメンタイトが生成し、客先の加工工程で悪影響を及ぼす。本発明者らは、このことを踏まえ、上記課題を解決する手法を鋭意研究した。
【０００９】
その結果、本発明者らは、初析セメンタイトの生成抑制と線材の低強度・高延性化の両立が可能なベイナイト組織を造り込むことで上記課題を解決できることを見いだした。
【００１０】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は次の通りである。
【００１１】
（１）伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材を製造する製造方法において、
（ａ）Ｃ：０．８０超〜１．２０質量％を含有し、８５０〜１１００℃の線材を、変態が起きない温度域を通過してベイナイト変態が開始しない温度に冷却し、該温度に、ベイナイト変態が開始するまで一定時間保定し、
（ｂ）ベイナイト変態が開始した後もそのまま保定し、ベイナイト変態を終了させる
ことを特徴とする伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【００１２】
（２）前記８５０〜１１００℃の線材が、圧延後の温度が８５０〜１１００℃の線材であることを特徴とする前記（１）に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【００１３】
（３）前記８５０〜１１００℃の線材が、圧延後、又は、圧延後、伸線し、８５０〜１１００℃に加熱した線材であることを特徴とする前記（１）に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【００１４】
（４）前記８５０〜１１００℃の線材を、３５０〜５００℃の溶融塩又は溶融鉛に浸漬して冷却することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【００１５】
（５）前記保定の一定時間が５〜６０秒であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【００１６】
（６）前記ベイナイト変態の開始を線材の復熱で検知することを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【００１７】
（７）前記線材が、質量％で、Ｃ：０．８０超〜１．２０％の他、Ｓｉ：０．１０〜１．５０％、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【００１８】
（８）前記線材が、さらに、質量％で、Ｃｒ：１．００％以下、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｔｉ：０．２０％以下、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｖ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５％以下、Ａｌ：０．１０％以下、及び、Ｃａ：０．０５％以下の１種又は２種以上を含有することを特徴とする前記（７）に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法。
【００１９】
（９）前記（１）〜（８）に記載の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法で製造した鋼線用線材に伸線加工を施すことを特徴とする過共析ベイナイト鋼線の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、パーライト鋼と比較し低強度・高延性化して、線材の結束時又は結束状態での折損が抑制され、伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材を安定的に製造することができ、また、該線材を用いて鋼線を安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の熱処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材の製造方法（以下「本発明方法」ということがある。）について説明する。
【００２３】
本発明方法は、
（ａ）Ｃ：０．８０超〜１．２０質量％を含有し、８５０〜１１００℃の線材を、変態が起きない温度域を通過してベイナイト変態が開始しない温度に冷却し、該温度に、ベイナイト変態が開始するまで一定時間保定し、
（ｂ）ベイナイト変態が開始した後もそのまま保定し、ベイナイト変態を終了させる
ことを特徴とする。
【００２４】
本発明方法では、Ｃ：０．８０超〜１．２０質量％を含有し、８５０〜１１００℃の線材を熱処理の対象とする。熱処理の対象とする線材は、圧延後の温度が８５０〜１１００℃の線材でもよく、圧延後、一旦冷却して、８５０〜１１００℃に加熱した線材でもよい。なお、線材圧延は通常の圧延でよい。
【００２５】
Ｃ量が過共析領域にあると、通常、遅れ破壊（水素脆化）に対する感受性が高まり、線材の結束時又は結束した状態で折損する恐れが生じるが、本発明方法では、ベイナイト組織を造り込んで低強度・高延性化を図り、線材の結束時又は結束した状態での折損を防止する。そのため、線材のＣは、Ｃ：０．８０％超〜１．２０質量％とする。
【００２６】
Ｃは、焼入れ性と強度を高めるのに有効な元素であるので、０．８０質量％を超えて添加し、所要の焼入れ性と強度を確保する。Ｃが増加し初析セメンタイトが生成すると、伸線加工時に断線が発生し易くなるので、初析セメンタイトの生成を抑制するため、上限を１．２０質量％とする。
【００２７】
ただし、Ｃ量が過共析領域になると、通常、遅れ破壊（水素脆化）に対する感受性が高まり、線材結束時に折損する恐れが生じるので、Ｃ量は、他の強度向上元素の量を考慮して適宜設定する必要がある。
【００２８】
ここで、図１に基づいて、本発明方法の熱処理を説明する。
【００２９】
線材の温度は８５０〜１１００℃とする。通常、圧延後の線材、又は、圧延後、適宜、伸線した線材の温度は１１００℃以下であるので、１１００℃を熱処理前の線材温度の上限とする。線材温度が８５０℃未満であると、線材の焼入れ性が不十分となるので、所要の焼入れ性を確保するため、線材温度の下限は８５０℃とする。
【００３０】
Ｃ：０．８０％超〜１．２０質量％を含有し、８５０〜１１００℃の線材を、変態が起きない温度域を通過してベイナイト変態が開始しない温度に冷却し、該温度に、ベイナイト変態が開始するまで一定時間保定する。
【００３１】
８５０〜１１００℃の線材を徐冷すると、セメンタイトが析出し、遅れ破壊の原因となる。それ故、８５０〜１１００℃の線材を、図１に示すように、変態が起きない温度域を通過してベイナイト変態が開始しない温度Ｔ1に冷却する（図１中（ｂ）、参照）。温度Ｔ1は、ベイナイト変態が起きない領域の温度であればよく、特に限定されないが、３５０〜５００℃が好ましい。冷却方法は、特に、特定の方法に限定されないが、温度Ｔ1の溶融塩又は溶融鉛に浸漬する方法が好ましい。
【００３２】
例えば、３５０〜５００℃の温度（Ｔ1）まで冷却した線材を、該温度（Ｔ1）で、ベイナイト変態が起きるまで一定時間ｔ1保定する（図１中（ｂ）、参照）。保定時間ｔ1は、多くの場合５〜６０秒である。
【００３３】
焼入れ性が低い線材の場合、保定時間が約５秒を超えるとベイナイト変態が始まるので、保定時間の下限は５秒が好ましい。焼入れ性が高い線材の場合、保定時間が約６０秒を超えるとベイナイト変態が始まるので、保定時間の上限は６０秒が好ましい。
【００３４】
ただし、線材の成分組成によっては、保定時間６０秒を超えてベイナイト変態が始まる場合もあるので、前述したように、保定時間は、ベイナイト変態が開始しない時間内で適宜設定する。
【００３５】
一定時間ｔ1の保定で、ベイナイト変態が開始するが、開始後も、そのまま保定し、ベイナイト変態を終了させる。なお、ベイナイト変態の開始（図１中、温度Ｔ1と、ベイナイト変態開始線Ｂｓの交点）は、線材の復熱で検知することができる。
【００３６】
本発明方法で熱処理の対象とする線材は、質量％で、“Ｃ：０．８０超〜１．２０％”（過共析領域のＣ）を含有するが、その他、Ｓｉ：０．１〜１．５０％、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる線材が好ましい。
【００３７】
上記線材は、質量％で、さらに、Ｃｒ：１．００％以下、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｔｉ：０．２０％以下、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｖ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５％以下、Ａｌ：０．１０％以下、及び、Ｃａ：０．０５％以下の１種又は２種以上を含有してもよい。
【００３８】
以下、Ｃ以外の成分組成の限定理由について説明する。なお、％は質量％を意味する。
【００３９】
Ｓｉ：０．１０〜１．５０％
Ｓｉは、強度を高めるのに有効な元素である。また、脱酸剤として機能する元素である。０．１０％未満では、添加効果が発現しないので、０．１０％を下限とする。しかし、過共析鋼において、Ｓｉは、初析フェライトの析出を促進するとともに、伸線加工での限界加工度を低下させるので、上限を１．５０％とする。
【００４０】
Ｍｎ：１．００％以下
Ｍｎは、焼入れ性を高め、強度を高めるのに有効な元素であり、また、Ｓｉと同様に、脱酸剤として有効な元素である。１．００％を超えると、偏析部の焼入れ性が向上し、変態終了時間が長時間側にずれて、未変態部がマルテンサイトとなり、伸線加工時の断線の原因となるので、上限を１．００％とする。下限は０％を含むが、添加効果を得るため、好ましくは０．２０％以上、より好ましくは０．５０％以上添加する。
【００４１】
Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下
ＰとＳは、不純物元素である。多量に存在すると、線材の延性が阻害されるので、ＰとＳは、いずれも０．０２％以下とする。好ましくは、いずれも、０．０１％以下、より好ましくは０．００５％以下である。ＰとＳは少ないほど好ましいが、０．００１％以下への低減は、コストの上昇を招くので、実用鋼では０．００１％が下限である。
【００４２】
本発明方法で熱処理の対象とする線材は、上記元素の他、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂ、Ａｌ、及び、Ｃａの１種又は２種以上を、本発明方法で製造する鋼線用線材の特性を阻害しない範囲で添加してもよい。
【００４３】
Ｃｒ：１．００％以下
Ｃｒは、焼入れ性の向上に寄与する元素であり、ベイナイト変態の推進に有効な元素である。１．００％を超えると、変態終了時間が長時間側にずれて、熱処理時間が長くなるので、上限を１．００％とする。好ましくは０．５０％以下、より好ましくは０．３０％以下である。下限は０％を含むが、添加効果を得るため、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０５％以上添加する。
【００４４】
Ｎｉ：１．００％以下
Ｎｉは、Ｃｒと同様に、焼入れ性の向上に寄与する元素であり、ベイナイト変態の推進に有効な元素である。１．００％を超えると、フェライト相の延性を阻害するので、上限を１．００％とする。好ましくは０．７０％以下、より好ましくは０．５０％以下である。下限は０％を含むが、添加効果を得るため、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上添加する。
【００４５】
Ｃｕ：１．００％以下
Ｃｕは、腐食疲労特性の向上に寄与する元素である。１．００％を超えると、フェライト相の延性を阻害するので、上限を１．００％とする。好ましくは０．７０％以下、より好ましくは０．５０％以下である。下限は０％を含むが、添加効果を得るため、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上添加する。
【００４６】
Ｍｏ：０．５０％以下
Ｍｏは、焼入れ性の向上に寄与する元素である。０.５０％を超えると、焼入れ性が向上しすぎて、偏析部にミクロマルテンサイトが析出し易くなるので、上限を０.５０％とする。好ましくは０．３０％以下、より好ましくは０．１０％以下である。下限は０％を含むが、添加効果を得るため、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０３％以上添加する。
【００４７】
Ｔｉ：０．２０％以下、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｖ：０．２０％以下
Ｔｉ、Ｎｂ、及び、Ｖは、γ粒径を微細にし、その後に形成される組織を微細化して、靭性の向上に寄与する元素である。いずれも、０．２０％を超えると、線材の特性に悪影響を及ぼすので、いずれの上限も０．２０％とする。好ましくは、いずれも０．１５％以下、より好ましくは０．１０％以下である。下限は０％を含むが、添加効果を得るため、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上添加する。
【００４８】
Ｂ：０．００５％以下
Ｂは、焼入れ性の向上に寄与する元素であるが、０．００５％を超えると、焼入れ性が高くなり過ぎて、延性が阻害されるので、上限を０．００５％とする。好ましくは０．００４％以下、より好ましくは０．００３％以下である。下限は０％を含むが、添加効果を得るため、好ましくは０．０００５％以上、より好ましくは０．００１％以上添加する。
【００４９】
Ａｌ：０．１０％以下
Ａｌは、脱酸剤として機能する元素である。０．１０％を超えると、硬質のアルミナ系介在物が生成して、延性と伸線性が阻害されるので、上限を０．１０％とする。好ましくは０．０７％以下、より好ましくは０．０５％以下である。下限は０％を含むが、添加効果を得るため、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上添加する。
【００５０】
Ｃａ：０．０５％以下
Ｃａは、鋼中介在物のＭｎＳの形態を制御し、耐遅れ破壊特性の向上に寄与する元素であるが、０．０５％を超えると、逆に大型介在物が生成し、耐遅れ破壊特性が劣化するので、上限を０．０５％とする。好ましくは０．０４％以下、より好ましくは０．０３％以下である。下限は０％を含むが、添加効果を得るため、好ましくは０．００１％以上、より好ましくは０．００５％以上添加する。
【００５１】
本発明方法で製造した、伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材に伸線加工を施すことにより、過共析ベイナイト鋼線を安定して製造することができる。伸線加工の際の減面率は特に規定をしない。
【実施例】
【００５２】
次に、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、この一条件例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。
【００５３】
（実施例１）
表１に示す成分組成の過共析鋼片を、表２に示す線径の線材に圧延し、表２に示す温度条件でベイナイト変態を完了させた。ベイナイト変態完了後の線材の引張強度（Ｎ／ｍｍ2）と絞り（％）を測定した。結果を表２に併せて示す。
【００５４】
【表１】
2015074802.tif 000003
【００５５】
【表２】
2015074802.tif 000004
【００５６】
表２において、Ｔ0は線材の温度、Ｔ1は冷却温度、ｔ1はベイナイト変態が起きない時間内での保定時間である。保定時間ｔ1の経過後、さらに、温度Ｔ1に保定して、ベイナイト変態を終了させた。得られた鋼線用線材の引張強度ＴＳ（Ｎ／ｍｍ2）と絞りＲＡ（％）を測定した。また、線材結束時、及び、線材結束状態での線材の折損を目視で観察した。結果を表２に併せて示す。
【００５７】
表２から、Ｎｏ．１〜３の発明例においては、所要のＴＳ及びＲＡが得られ、耐遅れ破壊特性が向上し、線材結束時及び結束状態で折損は発生しなかったことが解る。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
前述したように、本発明によれば、パーライト鋼と比較し低強度・高延性化して、線材の結束時又は結束状態での折損が抑制され、伸線特性及び耐遅れ破壊特性に優れた過共析ベイナイト鋼線用線材を安定的に製造することができ、また、該線材を用いて鋼線を安定的に製造することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業において利用可能性が高いものである。
【図１】
2015074802.tif 000005