(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．７５〜１．１％、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％を含有し、残部は、Ｆｅ及び不純物からなる鋼線を、１０００℃〜１０７０℃の範囲に加熱後、６００℃〜６１５℃の範囲でパテンティング処理を実施するパテンティング工程と、
真ひずみで１．５〜２．０の範囲内でスエージング加工を実施するスエージング工程と、
表層から鋼線の中心軸方向に向かって０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲を皮剥き加工する皮剥き工程と、
ダイスアプローチ角度が１０°以上１５°未満であり、かつ、各段減面率で１５％〜２５％のダイスを用いて、真ひずみで１．５〜２．２の範囲内で伸線加工を実施する第１伸線加工工程と、
ダイスアプローチ角度が１５°〜２０°であり、かつ、各段減面率が１０％〜２０％のダイスを用いて、所望の径まで伸線加工を実施する第２伸線加工工程と、
を含み、
前記第２伸線加工工程後の前記鋼線は、
表層から前記鋼線の中心軸方向に向かって０．２Ｄ〜０．４Ｄ（Ｄは、前記鋼線の直径である。）の深さの円筒状領域における、鉄立方晶＜１１３＞から５°以内の傾角差をもつフェライトが鋼線長手方向に配向する分率（Ｆｍ）と、前記鋼線の中心軸から前記表層の方向に向かって０．１Ｄの深さの円柱状領域における、鉄立方晶＜１１３＞から５°以内の傾角差を持つフェライトが鋼線長手方向に配向する分率（Ｆｃ）と、の比率（Ｆｍ／Ｆｃ）が、１．１〜３．５であり、
長手方向のヤング率（Ｅｚ）と半径方向のヤング率（Ｅｒ）との比率（Ｅｚ／Ｅｒ）が、０．７５〜１．２５である、鋼線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼線及び鋼線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に強度部材として使用される鋼線は、熱間圧延、パテンティングなどによってほぼ全面がパーライト組織に造り込まれた鋼線材に対し、ダイスによる伸線と場合によっては中間パテンティングを施して加工性を確保しつつ、目的の径まで塑性変形して減径することで製造される。鋼線は、このような冷間での塑性変形による加工硬化を利用して、強度を得ている。
【０００３】
伸線加工の素材となる熱間圧延線材のパーライトは、パーライトブロック又はパーライトノジュールと称される、フェライトの結晶方位が概ね一定の組織因子を有しており、熱間圧延段階又はパテンティング処理段階では、フェライトの結晶方位は圧延方向によらず完全にランダムであり、方位分布は等方的である。
【０００４】
しかし、伸線加工などの冷間での塑性加工を施すことにより、フェライトの方位分布は長手方向に＜１１０＞面が強く配向した異方性を持つようになり、例えば伸線材であれば、その材料座標系の位置に応じて、長手方向、半径方向、周方向に、加工プロセスに応じた集合組織を形成する。それに伴い、もとの単結晶の特定の面の集積度によるヤング率、塑性変形能などの特性は、異方性をもつようになる。
【０００５】
従来、冷間圧延加工により得られる薄鋼板に関しては、熱間圧延、冷間圧延、熱処理を利用して集合組織を造り込み、圧延方向、及び、圧延方向に対して直交する幅方向の機械的特性を制御する多くの方法が提案されている。
【０００６】
例えば、下記特許文献１では、質量％で、Ｃ：０．００５％〜０．０４％、Ｓｉ：０．５％超過１．５％以下等を含有し、更に、Ｔｉ：０．０２〜０．２０％、及び、Ｎｂ：０．０２〜０．２０％の内から選ばれた少なくとも１種類を含有する鋼材に対して、圧延終了温度８５０℃〜９５０℃で熱間圧延を施し、６５０℃以下で巻取り、酸洗したのち、冷延、焼鈍を２回繰り返して施すことにより、引張強さ５４０ＭＰａ以上で圧延方向に直角な方向のヤング率：２３０ＧＰａ以上を有することを特徴とする剛性に優れた薄鋼板の製造方法が提案されている。
【０００７】
また、下記特許文献２では、質量％で、Ｃ：０．００５〜０．０４％、Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍｎ：１．０〜３．５％、Ｐ：０．０１〜０．０２０％、Ｓ：０．０００５〜０．０４００％、Ａｌ：０．０１〜０．５％Ｎ：０．０００１〜０．０１％、を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼板で、圧延方向降伏応力ＹＰ（Ｌ）及び幅方向の降伏応力ＹＰ（Ｃ）がいずれも４００ＭＰａ以上であり、｜ＹＰ（Ｃ）−ＹＰ（Ｌ）｜／ＹＰ（Ｃ）≦０．０４を満足する熱延鋼板が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−５５３１０号公報
【特許文献２】特開２０１３−８７３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方で、熱間圧延線材、又は、パテンティング材などを、主にダイスによる冷間引き抜き加工することで得られる鋼線に関しては、他部材中に補強材として部材に包埋して使用される用途では、鋼線の線径方向及び長手方向のヤング率を、できるだけ鋼線が包埋される部材と合致させておくことが望ましい。従来からのダイスによる冷間伸線加工では、伸線方向に鉄立方晶＜１１０＞が強く配向した集合組織から脱却できず、その結果、従来の方法で製造される鋼線の長手方向と径方向とでは、互いに大きく異なるヤング率（ヤング率の異方性）が発現しており、鋼線の長手方向と径方向では、特性が大きく異なっていた。また、上記特許文献１及び特許文献２に提案されているような鋼板に関する技術を単に鋼線に適用した場合であっても、このような鋼線におけるヤング率の異方性を改善することは出来ない。
【００１０】
そこで、本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、従来のダイス伸線加工のみで得られる鋼線よりも、集合組織の異方性を改善し、より等方的なヤング率及び優れた加工性を有する鋼線及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
【００１２】
（１）質量％で、Ｃ：０．７５〜１．１％、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％を含有し、残部は、Ｆｅ及び不純物からなる鋼線を、１０００℃〜１０７０℃の範囲に加熱後、６００℃〜６１５℃の範囲でパテンティング処理を実施するパテンティング工程と、真ひずみで１．５〜２．０の範囲内でスエージング加工を実施するスエージング工程と、表層から鋼線の中心軸方向に向かって０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲を皮剥き加工する皮剥き工程と、ダイスアプローチ角度が１０°以上１５°未満であり、かつ、各段減面率で１５％〜２５％のダイスを用いて、真ひずみで１．５〜２．２の範囲内で伸線加工を実施する第１伸線加工工程と、ダイスアプローチ角度が１５°〜２０°であり、かつ、各段減面率が１０％〜２０％のダイスを用いて、所望の径まで伸線加工を実施する第２伸線加工工程と、を含み、前記第２伸線加工工程後の前記鋼線は、表層から前記鋼線の中心軸方向に向かって０．２Ｄ〜０．４Ｄ（Ｄは、前記鋼線の直径である。）の深さの円筒状領域における、鉄立方晶＜１１３＞から５°以内の傾角差をもつフェライトが鋼線長手方向に配向する分率（Ｆｍ）と、前記鋼線の中心軸から前記表層の方向に向かって０．１Ｄの深さの円柱状領域における、鉄立方晶＜１１３＞から５°以内の傾角差を持つフェライトが鋼線長手方向に配向する分率（Ｆｃ）と、の比率（Ｆｍ／Ｆｃ）が、１．１〜３．５であり、長手方向のヤング率（Ｅｚ）と半径方向のヤング率（Ｅｒ）との比率（Ｅｚ／Ｅｒ）が、０．７５〜１．２５である、鋼線の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明によれば、加工モードの異なる方法を適切な順序かつ割合で組み合わせることにより、鋼線の横断面内におけるフェライトの集積度を適正化することで、従来のダイス伸線加工のみで製造した鋼線と比較して、より等方的なヤング率及び優れた加工性を有する鋼線を製造することができる。そのため、産業上、その効果は極めて大きい。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
上記のような状況の中、本発明者らは、素材となる圧延材又はパテンティング材に対し、スエージングと伸線というモードの異なる断面減少加工を組み合わせることによって、鋼線の材料座標に対する方向と位置に応じて、従来の製造方法で製造されるものとは異なる集合組織が形成されることを見出した。本発明者らは、かかる知見のもと鋭意試作を繰り返したところ、素材となる熱間圧延線材又はパテンティング材の集合組織をそれらの加工に耐え得るように最適化し、上記のような異なるモードの加工を適切な順序かつ割合に組み合わせることにより、断面内の鉄立方晶の特定の面の集積度の異方性を最適化することができることに想到した。この結果、従来のダイス伸線のみによる減面加工によって得られる鋼線よりも、長手方向と径方向とでより等方的な集合組織を有し、等方的なヤング率を有する鋼線の製造に成功した。以下、かかる知見に基づき得られた鋼線及びその製造方法について、詳細に説明する。
【００１６】
（鋼線について）
まず、本発明の実施形態に係る鋼線について、詳細に説明する。
本実施形態に係る鋼線は、熱間圧延線材又はパテンティング材を減径加工して製造される、断面が概ね円形形状を有する鋼線である。
【００１７】
かかる鋼線は、質量％で、Ｃ：０．７５〜１．１％、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％を含有し、残部は、Ｆｅ及び不純物からなり、表層から鋼線の中心軸方向に向かって０．２Ｄ〜０．４Ｄ（Ｄは、鋼線の直径である。）の深さの円筒状領域における、鉄立方晶＜１１３＞から５°以内の傾角差をもつフェライトが鋼線長手方向に配向する分率（Ｆｍ）と、鋼線の中心軸から表層の方向に向かって０．１Ｄの深さの円柱状領域における、鉄立方晶＜１１３＞から５°以内の傾角差を持つフェライトが鋼線長手方向に配向する分率（Ｆｃ）と、の比率（Ｆｍ／Ｆｃ）が、１．１〜３．５であり、鋼線の長手方向のヤング率（Ｅｚ）と鋼線の半径方向のヤング率（Ｅｒ）との比率（Ｅｚ／Ｅｒ）が、０．７５〜１．２５である。
【００１８】
＜鋼線の成分について＞
はじめに、本実施形態に係る鋼線の対象とする鋼の成分の限定理由について、詳細に説明する。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「％」は全て「質量％」を意味する。
【００１９】
［Ｃ：０．７５％〜１．１％］
Ｃは、パテンティング処理後の引張強さの増加及び伸線加工硬化率を高める効果があり、より少ない伸線加工歪で鋼線の引張強さを高めることができる。Ｃの含有量が０．７５％未満となる場合には、合金元素を添加したとしてもパテンティング処理後の引張強さが低く、また、伸線加工硬化率も小さいため、高強度鋼線を得ることができない。一方、Ｃの含有量が１．１％超過となる場合には、パテンティング処理時に初析セメンタイトがオーステナイト粒界に析出して伸線加工性が劣化し、伸線加工工程で断線が発生し易くなる。そのため、Ｃの含有量を０．７５〜１．１％の範囲に限定した。Ｃの含有量は、好ましくは、０．８％〜０．９％である。
【００２０】
［Ｓｉ：０．０５％〜２．０％］
Ｓｉは、パーライト中のフェライトを強化させるため、及び、鋼の脱酸のために必要であり、更に、熱による強度低下の抑制に極めて有効な元素である。Ｓｉの含有量が０．０５％未満となる場合には、上記の効果が期待できない。一方、Ｓｉの含有量が２．０％超過となる場合には、熱間圧延工程で表面脱炭が発生し易くなる。そのため、Ｓｉの含有量を０．０５〜２．０％の範囲に限定した。Ｓｉの含有量は、好ましくは、０．０６％〜０．８％である。
【００２１】
［Ｍｎ：０．２％〜２．０％］
Ｍｎは、脱酸、脱硫のために必要であるばかりでなく、鋼の焼入性を向上させパテンティング処理後の引張強さを高めるために有効な元素である。Ｍｎの含有量が０．２％未満となる場合には、上記の効果が得られない。一方、Ｍｎの含有量が２．０％超過となる場合には、上記の効果が飽和し、更に、パテンティング処理時のパーライト変態を完了させるための処理時間が長くなりすぎて、生産性が低下する。そのため、Ｍｎの含有量を０．２〜２．０％の範囲に限定した。Ｍｎの含有量は、好ましくは、０．２５％〜０．４％である。
【００２２】
［その他の元素について］
本実施形態では、上記元素の残部は、Ｆｅ及び不純物である。なお、本実施形態に係る鋼線は、不可避的な不純物、又は、本実施形態に係る鋼線の諸特性を良好にする元素として、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ等の少なくとも何れか１つの元素を、本発明の諸特性を損なわない範囲で含有してもよい。
【００２３】
＜鉄立方晶の方位について＞
次に、本実施形態に係る鋼線の横断面（鋼線の中心軸に対して直交する方向の断面）において、表層又は中心からの距離により、鉄立方晶の方位を規定した理由について説明する。
【００２４】
先だって言及したように、本実施形態に係る鋼線では、表層から鋼線の中心軸方向に向かって０．２Ｄ〜０．４Ｄの深さの円筒状領域における、鉄立方晶＜１１３＞から５°以内の傾角差をもつフェライトが鋼線長手方向に配向する分率（Ｆｍ）と、鋼線の中心軸から表層の方向に向かって０．１Ｄの深さの円柱状領域における、鉄立方晶＜１１３＞から５°以内の傾角差を持つフェライトが鋼線長手方向に配向する分率（Ｆｃ）と、の比率（Ｆｍ／Ｆｃ）が、１．１〜３．５となる。
【００２５】
鋼線横断面内において、表層から中心軸に向かう方向での０．２Ｄ〜０．４Ｄの深さの円筒状領域における、鉄立方晶＜１１３＞から５°以内の傾角差をもつフェライトが、鋼線長手方向に配向する分率（Ｆｍ）と、鋼線の中心軸から表層に向かう方向での０．１Ｄの円柱状領域における、鉄立方晶〈１１３〉から５°以内の傾角差を持つフェライトが、鋼線長手方向に配向する分率（Ｆｃ）の比率（Ｆｍ／Ｆｃ）が、１．１未満となることは、以下で詳述する本実施形態に係る鋼線の加工処理の範囲内では、少なくとも本発明者らが各種実験を行った範囲内では生じ得ない。従って、本発明に係る比率の範囲からは除外した。
【００２６】
また、上述の比率（Ｆｍ／Ｆｃ）が３．５超過となると、補強材としての鋼線が作用する時にねじりの応力を受けた場合、又は、側方からの偏応力と引っ張りの応力を同時に受けるなどした場合に、方向による変形が大きくなり、隣接する部位間でき裂が発生し、鋼線が破壊してしまう。以上の理由から、本実施形態では、上述の比率（Ｆｍ／Ｆｃ）の値の範囲を、１．１〜３．５とした。上述の比率（Ｆｍ／Ｆｃ）の値は、好ましくは、１．２〜２．０である。
【００２７】
なお、鉄立方晶の方位の測定方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を利用することが可能である。かかる測定方法として、例えば、フェライトの方位マップを利用した方法を挙げることができる。
【００２８】
この方法では、フェライトの結晶方位を電子線プローブによるＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒｅｄ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）パターンを解析することで算出される、フェライトの方位マップ（逆極点（Ｉｎｖｅｒｃｅ  Ｐｏｌｅ  Ｆｉｇｕｒｅ：ＩＰＦ）マップ）を利用する。
【００２９】
より詳細には、公知の解析用アプリケーションを利用することで、結晶方位情報（位置座標とフェライト結晶の材料座標系に対するオイラー角の情報）を、測定単位であるピクセルごとに得ることができる。この結晶方位情報とサンプルの切り出しの方向とから、鋼線の材料座標系とフェライト結晶の方位関係を統計的に集約することができる。これにより、上記のような微小な部位ごとの集合組織の形成状況、すなわち、鉄立方晶＜１１３＞からの傾角が５°以内の情報を持つピクセル数の、全ピクセル数に対する割合を求めることができる。これにより、上記のような二種類の分率Ｆｍ，Ｆｃを求めることができる。
【００３１】
＜二方向のヤング率の比率について＞
次に、本実施形態に係る鋼線で実現される、二種類の方向でのヤング率の比率について、説明する。
本実施形態に係る鋼線では、以下で詳述するような加工処理が施されることにより、鋼線の長手方向のヤング率（Ｅｚ）と、鋼線の半径方向のヤング率（Ｅｒ）と、の比率（Ｅｚ／Ｅｒ）が、０．７５〜１．２５となる。かかる比率の範囲から明らかなように、本実施形態に係る鋼線は、長手方向のヤング率（Ｅｚ）と、半径方向のヤング率（Ｅｒ）とが互いに近い値を有しており、等方性を有している。その結果、補強材としての鋼線が作用する時に様々な応力を受けた場合であっても、鋼線の破断を効率的に抑制することが可能となり、補強材としての性能を向上させることが可能となる。かかるヤング率の比率（Ｅｚ／Ｅｒ）の値は、好ましくは、０．９〜１．１である。
【００３２】
なお、上記のような二方向のヤング率の測定方法については、特に限定されるものではなく、公知の測定方法を利用することが可能である。例えば、鋼線の長手方向ヤング率（Ｅｚ）は、通常の引張試験の変位−荷重曲線において、直線的な関係を示す弾性変形領域の傾きから求めることが可能である。また、鋼線の半径方向のヤング率（Ｅｒ）は、所定の円柱状圧子を鋼線に対して垂直に押し当てて、所定の荷重による圧下を行った後に徐荷し、得られた変位−荷重曲線が直線状となる部分の傾きから求めることが可能である。
【００３３】
以上、本実施形態に係る鋼線について、詳細に説明した。
【００３４】（鋼線の製造方法について）  続いて、本発明の実施形態に係る鋼線の製造方法（鋼線の加工方法）について、詳細に説明する。  本実施形態に係る鋼線の製造方法は、（ｉ）質量％で、Ｃ：０．７５〜１．１％、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる鋼線を、１０００℃〜１０７０℃の範囲に加熱後、６００℃〜６１５℃の範囲でパテンティング処理を実施するパテンティング工程と、（ｉｉ）真ひずみで１．５〜２．０の範囲内でスエージング加工を実施するスエージング工程と、（ｉｉｉ）表層から鋼線の中心軸方向に向かって０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲を皮剥き加工する皮剥き工程と、（ｉｖ）真ひずみで１．５〜２．２の範囲内で、ダイスアプローチ角度が１０°以上１５°未満であり、かつ、各段減面率で１５％〜２５％のダイスを用いて、伸線加工を実施する第１伸線加工工程と、（ｖ）ダイスアプローチ角度が１５°〜２０°であり、かつ、各段減面率が１０％〜２０％のダイスを用いて、所望の径まで伸線加工を実施する第２伸線加工工程と、を含む。 
【００３５】＜パテンティング工程＞  本実施形態に係るパテンティング工程では、パテンティングにおける加熱温度を１０００℃〜１０７０℃の範囲とし、パテンティング処理を実施する温度（パテンティング処理温度）を、６００℃〜６１５℃の範囲とする。 
【００３６】
まず、パテンティングにおける加熱温度を規定した理由について説明する。
パテンティングにおける加熱温度が１０００℃未満である場合には、パーライト鋼の特徴であるフェライト相とセメンタイト相の層状構造が同一の配向を有する領域単位であるパーライトコロニーの径が小さくなり、本発明のような異なるモードの複雑な加工を組み合わせて減面加工をする方法には適さず、加工中に欠陥を生じやすくなる。そのため、パテンティングにおける加熱温度は、１０００℃以上とする。
【００３７】
また、パテンティングにおける加熱温度が１０７０℃超過である場合には、フェライトの結晶方位がほぼ同等の領域であるパーライトブロック又はノジュールと呼ばれる単位が粗大になりすぎ、加工初期に中心部に欠陥が導入されやすくなり、これ以降の加工性を阻害する。そのため、パテンティングにおける加熱温度は、１０７０℃以下とする。
【００３８】
以上のような理由から、本実施形態に係る鋼線の製造方法では、冷間加工前のパテンティングの加熱温度を、１０００℃以上１０７０℃以下とした。パテンティングにおける加熱温度は、好ましくは、１０２０℃〜１０５０℃である。
【００３９】
次に、パテンティング処理温度を規定した理由について説明する。
パテンティング処理温度が６００℃未満である場合には、部分的に層状のパーライトではなくなる部分が生じやすくなり、本願発明のような複数の異なるモードの加工を組み合わせて行う場合の加工性を阻害する。そのため、パテンティング処理温度を６００℃以上とする。
【００４０】  また、パテンティング処理温度が６１５℃超過となる場合には、パーライト変態中に旧オーステナイト粒界に初析フェライト又は初析セメンタイトが析出し、減面加工の途中で、かかる析出部位に欠陥を生じやすくなる。そのため、パテンティング処理温度を６１５℃以下とする。 
【００４１】  以上のような理由から、本実施形態に係る鋼線の製造方法では、パテンティング処理温度を６００℃以上６１５℃以下とした。パテンティング処理温度は、好ましくは、６１０℃〜６１５℃である。 
【００４２】
なお、上記以外の具体的なパテンティング処理の詳細については、特に限定されるものではなく、公知の加熱方法を利用して鋼線を加熱し、公知の熱浴を利用して処理を行えばよい。
【００４３】
＜スエージング工程＞
本実施形態に係る鋼線の製造方法では、以上のようなパテンティング工程に続いて、真ひずみで１．５〜２．０の範囲内でスエージング加工を実施するスエージング工程が実施される。
【００４４】
まず、パテンティング直後の加工をスエージング加工とした理由について説明する。
先に述べたパテンティング条件でパーライト組織を造り込んだ場合、直後に通常のダイスによる伸線加工を行うと、横断面中心部に強い引張応力が働き、中心部に欠陥が生じやすくなる。その結果、後段の加工で断線する可能性が高くなったり、製品の信頼性を阻害したりするなどの原因となることがわかっている。
【００４５】
一方、スエージング加工であれば、中心部にはほとんど長手方向の引張応力がかからないようにしつつ、その後に行われるダイスによる伸線加工に耐え得る組織を形成することが可能である。このことから、パテンティング直後の加工は、中心部に強い引張応力の発生しにくい、スエージング加工とした。
【００４６】
次に、パテンティング直後に行うスエージング加工の量を規定した理由について説明する。
スエージング加工の量が、断面減少から計算した真ひずみで１．５を下回る場合、スエージング工程の後に続くダイスによる加工において、中心部の強い引っ張り応力に耐え得る中心部の組織の健全性が十分に形成できない。そのため、スエージング加工の量を、真ひずみで１．５以上とした。
【００４７】
また、パテンティング直後のスエージング加工の量が、真ひずみで２．０を超えて行われた場合、表面周方向でスエージングにより圧下される方向と垂直な方向の表面に割れが発生し、次工程で規定する皮剥きにより除去可能な範囲を超えてしまう。そのため、スエージング加工の量を、真ひずみで２．０以下とした。
【００４８】
以上のような理由から、パテンティング工程の後に実施されるスエージング加工の量は、断面減少から計算した真ひずみで１．５〜２．０の範囲とした。スエージング加工の量は、好ましくは、断面減少から計算した真ひずみで１．８〜１．９である。
【００４９】
なお、上記以外のスエージング加工の詳細な条件については、特に限定されるものではなく、公知のスエージングマシン等を利用して実施すればよい。
【００５０】
＜皮剥き工程＞
本実施形態に係る鋼線の製造方法では、以上のようなスエージング工程に続いて、表層から鋼線の中心軸方向に向かって０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲を皮剥き加工する皮剥き工程が実施される。
【００５１】
スエージング加工後の皮剥きの条件を規定する理由について説明する。
スエージング加工を行うと、鋼線の表面には、圧下の方向と垂直な方向に、表面の最大せん断応力の方向に沿って微細な亀裂が発生する。この微細な亀裂を除去するためには、スエージング後の線径ばらつき、偏径差等を考慮すると、皮剥きの厚みを少なくとも０．１ｍｍとしなければ、亀裂深さを一律に取り去ることができない。逆に、スエージングによって発生する表面亀裂の深さは０．２ｍｍ以下であることがほとんどであり、これ以上表面を削除したとしても製品の歩留まりが下がる一方であるため、皮剥き深さの上限は０．２ｍｍ以下とした。
【００５２】
なお、皮剥き加工処理に用いる機材については、特に限定されるものではなく、公知の機材を用いることが可能である。
【００５３】
＜第１伸線加工工程＞
本実施形態に係る鋼線の製造方法では、以上のような皮剥き工程に続いて、ダイスアプローチ角度が１０°以上１５°未満であり、かつ、各段減面率で１５％〜２５％のダイスを用いて、真ひずみで１．５〜２．２の範囲内で伸線加工を実施する第１伸線加工工程が実施される。この第１伸線加工工程は、１０°以上１５°未満という低アプローチ角度のダイスを用いた伸線加工工程である。
【００５４】
ここで、第１伸線加工工程に用いるダイスのアプローチ角度が１０°未満である場合には、ダイスと鋼線との接触長さが増大し、伸線加工に要する動力がかかりすぎてしまうため好ましくない。また、ダイスのアプローチ角度が１５°以上となる場合には、鋼線中心部に過剰な引張応力が作用し、クラックなどの欠陥が入りやすくなるため好ましくない。従って、第１伸線加工工程に用いるダイスのアプローチ角度は、１０°以上１５°未満とした。
【００５５】
次に、皮剥き工程後の１０°以上１５°未満という低アプローチ角度を規定する理由を説明する。
アプローチ角度が１０°以上１５°未満という低角度ダイスによる伸線加工を真ひずみが１．５未満の範囲で行った場合、その後工程である高角度ダイスによる伸線加工に耐えるだけの十分な中心部の組織健全性を得ることができず、中心部の欠陥が生じやすくなってしまう。逆に、低角度ダイスによる伸線加工を真ひずみが２．２超過である範囲で行ったとしても、中心部に健全性を付与する効果が飽和し、その後の高角度ダイスによる集合組織制御の減面率を稼ぐことができず、鋼線の集合組織及びヤング率の等方性を確保することができなくなってしまう。
【００５６】
以上のような理由から、皮剥き工程後のアプローチ角度が１０°以上１５°未満という低角度ダイスによる伸線加工の量を、真ひずみが１．５〜２．２である範囲とした。なお、低角度ダイスによる伸線加工の量は、好ましくは、断面減少から計算した真ひずみで１．８〜２．０である。
【００５７】
また、この段階の伸線加工において各段減面率が２５％超過となる場合には、中心部に強い引張応力が働き、鋼線が断線するため、好ましくない。逆に、この段階の伸線加工において各段減面率が１５％未満となる場合には、中心部に健全性を付与する効果が減少してしまう。以上のような理由から、皮剥き工程後のアプローチ角度が１０°以上１５°未満という低角度ダイスによる伸線加工における各段減面率を、１５％〜２５％の範囲とした。なお、低角度ダイスによる伸線加工での各段減面率は、好ましくは、１７％〜１８％である。
【００５８】
＜第２伸線加工工程＞
本実施形態に係る鋼線の製造方法では、以上のような第１伸線加工工程に続いて、ダイスアプローチ角度が１５°〜２０°であり、かつ、各段減面率が１０％〜２０％のダイスを用いて、所望の径まで伸線加工を実施する第２伸線加工工程が実施される。この第２伸線加工工程は、１５°〜２０°という高アプローチ角度のダイスを用いた伸線加工工程である。
【００５９】
まず、最終工程における１５°〜２０°という高アプローチ角度を規定する理由を説明する。
この段階でのダイスのアプローチ角度が１５°未満である場合には、集合組織の異方性を均一化する効果が十分に得られず、先だって説明したような等方的な集合組織及びヤング率の鋼線を得ることができないため、好ましくない。逆に、ダイスのアプローチ角度が２０°超過である場合には、中心部に強い引張応力が発生し、鋼線が伸線中に断線してしまう。以上のことから、最終工程でのダイスのアプローチ角度を１５°〜２０°の範囲とした。
【００６０】  次に、最終工程における各段減面率を規定した理由を説明する。  高アプローチ角度のダイスによる各段減面率が２０％超過となる場合には、伸線中に鋼線の中心部に強い引張応力が働き、鋼線が断線しやすくなるため、好ましくない。逆に、各段減面率が１０％以下となる場合には、集合組織の異方性を均一化する効果が十分に得られず、先だって説明したような、本実施形態に係る鋼線を得ることができない。以上のことから、最終工程での各段減面率を、１０％〜２０％とした。なお、最終工程における各段減面率は、好ましくは、１７％〜１８％である。 
【００６１】
なお、上記第１伸線加工処理及び第２伸線加工処理において、上記以外の伸線加工の詳細な条件については、特に限定されるものではなく、公知の機材を用いて実施することが可能である。
【００６２】
以上、本実施形態に係る鋼線の製造方法について、詳細に説明した。
【実施例】
【００６３】
以下に、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係る鋼線及び鋼線の製造方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る鋼線及び鋼線の製造方法のあくまでも一例にすぎず、本発明に係る鋼線及び鋼線の製造方法が下記の例に限定されるものではない。
【００６４】
（ヤング率の測定）
なお、以下では、鋼線の長手方向ヤング率（Ｅｚ）は、通常の引張試験の変位−荷重曲線において、直線的な関係を示す弾性変形領域の傾きから算出した。また、鋼線半径方向のヤング率（Ｅｒ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１の規定でＲａ１．０μｍ以下に研磨されたＷＣ−Ｃｏ製であり、かつ、半径が０．８ｍｍの円柱状圧子を利用し、この円柱状圧子を鋼線に垂直に押し当てて、１ｋｇ程度の圧下を行った後に徐荷し、得られた変位−荷重曲線が直線状となる部分の傾きから算出した。なお、評価対象の鋼線は、圧子と同じ材質で、かつ、Ｒａ１．０μｍ以下に研磨されたＷＣ−Ｃｏ製の平板上に静置した。
【００６５】
（鉄立方晶＜１１３＞の方位の測定）
次に、以下で利用した、フェライトの方位マップから集合組織の異方性を評価する方法について説明する。フェライトの結晶方位は、電子線プローブによるＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒｅｄ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）パターンの解析により算出したフェライトの方位マップから算出した。
【００６６】
より具体的には、例えばＴＳＬ社製ＯＩＭ−Ａｎａｌｙｓｉｓ等の市販のアプリケーション上で、結晶方位情報（位置座標とフェライト結晶の材料座標系に対するオイラー角に関する情報）を、測定単位であるピクセルごとに特定した。このようにして得られた結晶方位情報とサンプルの切り出しの方向とから、鋼線の材料座標系とフェライト結晶の方位関係を統計的に集約した。これにより、微小な部位ごとの集合組織の形成状況、すなわち、鉄立方晶＜１１３＞からの傾角が５°以内の情報を持つピクセル数の全ピクセル数に対する割合を算出し、二種類の分率Ｆｍ，Ｆｃとした。
【００６８】
（鋼線の健全性の評価方法）
次に、鋼線の健全性を評価する方法について説明する。
本発明に係る鋼線の製造方法から逸脱した方法により鋼線を製造した場合、鋼線中心部、又は、鋼線の表層などにクラックが発生し、製造中に断線に至ったり、発生したクラックが残存して、製品の特性を阻害したりする。
【００６９】
このような状態を判定するため、まず、スエージング、皮剥き後に、健全性判定の第一段階を行う。スエージングの条件、又は、皮剥きの条件が不適切であると、表面に欠陥が残存するため、手に軍手のような織物製品をはめて鋼線をこすると、目視で判別可能な毛羽が表面に残存する。軍手でこすっても鋼線の表面に毛羽が残らない場合、この段階での表面欠陥が形成されていない、又は、欠陥の除去が十分でありその後の工程での断線や、鋼線製品の信頼性を損ねることはないと判断することができる。なお、鋼線表面を擦る際に鋼線に当てるものは、特に軍手に限定するものではないが、繊維の長さが短く毛羽が出易い木綿を含む混紡製品であることが望ましい。
【００７０】
健全性判定の第二段階は、伸線の最終段階が終了した後に行う。判定の方法は、引張試験残片の破断面観察により行う。本発明に係る鋼線の製造条件から逸脱した伸線加工を行うと、鋼線中心部にシェブロンクラックと呼ばれる欠陥が生成しやすくなる。シェブロンクラックのある鋼線を引張試験に供すると、試験残片の中心部に特徴的な円錐状の破断形状を有する残片となることが多い。逆に、製造中に欠陥が生じていない場合には、試験残片の中心部は、鋼線長手方向に対して垂直の面をなす、いわゆるカップアンドコーンの形状となることが多い。上記のことから、伸線の最終段の終了後、直ちに引張試験を行い、試験残片の中心部が円錐状でないことが、中心部に欠陥を生ずることなく適切に減面加工できたことを示していると判断することができる。
【００７１】
（試験例）
以下の表１に示した化学成分（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ以外の残部は、Ｆｅ及び不純物である。）を有する鋼線材（直径：５．５ｍｍ）を利用し、表１に示した製造条件のもとで、表１に示した鋼線線径を有する鋼線を製造した。
【００７２】
ここで、以下の表１における「鋼線線径」の値は、製造した鋼線の最終的な直径であり、以下の表１における「真ひずみ」の値は、加工前後での断面減少の大きさから算出した値である。
【００７３】
また、以下の表１における「皮剥き」の欄の「表面性状」は、上記の健全性判定の第一段階の評価結果であり、○が、毛羽立ちが無かったことを示し、×が、毛羽立ちがあったことを示している。また、以下の表１における「第２伸線加工」の欄の「破断面形状」は、上記の健全性判定の第二段階の評価結果であり、○が、カップアンドコーン型破断面であったことを示し、×が、円錐形破断面であったことを示している。
【００７４】
得られた結果を、以下の表１にまとめて示した。
【００７５】
【表１】
0006524745.tif 000002
【００７６】
上記表１から明らかなように、Ｎｏ．１〜８は、本発明に係る鋼線の製造方法に全て従って製造したため、本発明に係る鋼線に求められる要件を満たす集合組織が得られ、かつ、ヤング率が規定の範囲内に収まり、かつ、出来上がった鋼線に表層欠陥の残存、中心欠陥の生成などが生じず、本発明例に該当する例であった。
【００７７】
Ｎｏ．９は、パテンティング工程の加熱温度が低すぎるために、パーライトコロニーの径が小さくなりすぎ、本発明に係る鋼線の製造方法のような複雑な加工の組み合わせに塑性変形が対応できず、加工中に欠陥を生じた比較例である。逆に、Ｎｏ．１０は、パテンティング工程の加熱温度が高すぎるために、パーライトブロックが粗大となりすぎ、加工初期に中心部に欠陥が導入され、その後の加工性を阻害した比較例である。
【００７８】
Ｎｏ．１１は、パテンティング工程の変態温度が低すぎるために、非パーライトの組織が生じてしまい、本発明に係る鋼線の製造方法のような複数の異なるモードの加工の組み合わせに対して、加工性が追従できなかった比較例である。逆に、Ｎｏ．１２は、パテンティング工程の変態温度が高すぎるために、パーライト変態中に旧オーステナイト粒界面に始析フェライト又は初析セメンタイトが析出し、減面加工途中に欠陥を生じた比較例である。
【００７９】
Ｎｏ．１３は、スエージング加工の加工量が少ないために、スエージング工程の後に続くダイス加工による中心部の強い引張応力に耐え得る組織の健全性が十分に形成できず、欠陥が生じやすくなった比較例である。逆に、Ｎｏ．１４は、スエージング加工の加工量が多すぎたために、圧下方向に対して垂直な方向の表面に割れが生じ、次工程で規定する皮剥き工程で除去可能な割れの深さを超え、後工程での断線や製品の表面性状を阻害した比較例である。
【００８０】
Ｎｏ．１５は、皮剥き工程における研削の深さが浅すぎるために、スエージング加工によって表面に生じた疵を一律除去することが出来なかった比較例である。
【００８１】
Ｎｏ．１６は、低アプローチ角度のダイスを用いた伸線加工の加工量が低すぎるために、中心部の組織健全性が十分に得られず、この後に続く高アプローチ角度のダイスによる伸線加工に耐え得るだけの組織健全性が得られず、中心部に欠陥を生じてしまった比較例である。逆に、Ｎｏ．１７は、低アプローチ角度のダイスを用いた伸線加工の加工量が高すぎるために、中心部の組織健全性が飽和し、その後の高角度ダイスによる集合組織制御の減面率を稼ぐことができず、鋼線の集合組織及びヤング率の等方性を確保することが出来なかった比較例である。
【００８２】
Ｎｏ．１８は、高アプローチ角度のダイスの各段減面率が高すぎるために、伸線中の鋼線の中心部に強い引張応力が働き、断線してしまった比較例である。
【００８３】
Ｎｏ．１９は、鉄立方晶の比率が範囲外となったために、伸線中の鋼線の中心部に強い引張応力が働き、断線してしまった比較例である。
【００８４】
このように、本発明に係る鋼線の製造方法に従って製造した鋼線は、より等方的なヤング率を有することが可能となる。
【００８５】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。