(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．１〜０．６ｍｍの線径を有する炭素含有量０．７０質量％以上の炭素鋼線において、
長手方向と直交する円形断面の半径をｒとし、前記円形断面の外周から中心に向かって０．４ｒまでの領域を表層部としたとき、該表層部における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率が６０％以下であり、
引張強さが３２００ＭＰａ以上であることを特徴とする炭素鋼線。
【請求項２】
前記円形断面における前記表層部よりも内側の領域を中心部としたとき、該中心部における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率が６０％を超える請求項１記載の炭素鋼線。
【請求項３】
ゴム物品補強用である請求項１記載の炭素鋼線。
【請求項４】
ゴム物品補強用である請求項２記載の炭素鋼線。
【請求項５】
複数個のダイスを用いて炭素含有量０．７０質量％以上の炭素鋼線材に湿式伸線加工を施す工程を有する炭素鋼線の製造方法において、
最終的に得られる炭素鋼線の引張強さをＴ（ＭＰａ）、前記湿式加工に用いるダイスの個数をｎ、としたとき、下記式（１）、
Ｔ／ｎ≦１５５（ＭＰａ）      （１）
で表される関係を満足し、線径が０．１〜０．６ｍｍであり、引張強さが３２００ＭＰａ以上であり、かつ、湿式伸線加工前の炭素鋼線材の線径をｄ０、湿式伸線後の炭素鋼線の線径をｄ１としたとき、下記式（２）、
ε＝２×ｌｎ（ｄ０／ｄ１）      （２）
で表される伸線加工歪εが１．５以下のダイスにおけるダイス抗力の最大値を７５０ＭＰａ以下とし、
前記炭素鋼線の長手方向と直交する円形断面の半径をｒとし、前記円形断面の外周から中心に向かって０．４ｒまでの領域を表層部としたとき、該表層部における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率が６０％以下とすることを特徴とする炭素鋼線の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素鋼線およびその製造方法に関し、詳しくは、従来よりも、耐せん断性に優れた炭素鋼線およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤや高圧ホース等のゴム物品の補強に用いられる鋼線は、０．７０〜０．９０質量％程度の炭素を含む炭素鋼線材を所定の中間線径まで伸線し、その後、熱処理と黄銅めっき処理とを施して中間線材とし、さらに、この中間線材を最終線径まで伸線することにより製造されている。この炭素鋼線をゴム物品の補強に用いる場合には、単線、あるいは撚合わせてスチールコードとして未加硫ゴム中に埋設し、加熱してゴムの加硫および炭素鋼線とゴムとの接着を行う。
【０００３】
近年、省エネ、省資源に対する要請の高まりを背景として、より高強度な炭素鋼線の開発が望まれている。上記のような製造方法により高強度な炭素鋼線を製造するためには、炭素鋼線材に施す伸線加工量を増やす必要がある。しかしながら、伸線加工量を増やすと炭素鋼線の延性が低下し、製造中の断線あるいは使用時の耐久性の低下等の問題が生じ易くなる。そして、可能な伸線加工量、すなわち達成可能な強度に対しては、特に表層部の延性低下が支配的要因となることがある。これは、炭素鋼線の内部よりも表層部に伸線加工による歪みが集中し易く、内部よりも表層部の方が先に強加工に堪えられなくなるためである。さらに、ダイスとの摩擦による発熱による時効硬化や潤滑不良も加わって、表層部の延性低下が助長される。そこで、このような延性の低下の問題を解決すべく、伸線技術についての改良が行われている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３２５０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
今日、炭素鋼線を撚り合わせてなるスチールコードは、その構成要素である炭素鋼線の強力の総和がスチールコードの強力とはならないことが知られている。これは、張力が加わるとスチールコード内の一部の炭素鋼線間の撚り締りに起因するせん断力が強くなり、その部分の炭素鋼線が先行破断を起こすためである。その結果、スチールコードの強力は、炭素鋼線の強力の総和よりかなり低くなってしまう。したがって、スチールコードの強力のさらなる向上を図るに当たっては、炭素鋼線の先行破断の問題を解決する技術の現実が求められている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、撚り合わせてスチールコードとした場合であっても、先行破断を起こし難い、従来よりも、耐せん断性に優れた炭素鋼線およ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】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。すなわち、せん断に強い２７５０ＭＰａ程度の低強力の炭素鋼線は、せん断に対してくびれを起こすような大きな塑性変形を起こすことで、せん断の応力を緩和している。一方、３５００ＭＰａのような高強力の炭素鋼線は、ほとんど塑性変形することができないため、せん断荷重が一点に集中してしまい、結果としてこの点が破断に至ることを見出した。かかる知見をもとに、本発明者はさらに鋭意検討した結果、炭素鋼線の長手方向に直交する円形断面における集合組織の分布を所定のものとすることで、炭素鋼線の塑性変形能力を保持することができ、これにより、炭素鋼線の耐せん断性を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の炭素鋼線は、０．１〜０．６ｍｍの線径を有する炭素含有量０．７０質量％以上の炭素鋼線において、
長手方向と直交する円形断面の半径をｒとし、前記円形断面の外周から中心に向かって０．４ｒまでの領域を表層部としたとき、該表層部における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率が６０％以下であり、
引張強さが３２００ＭＰａ以上であることを特徴とするものである。ここで、［１１０］方位の集合組織とは、炭素鋼線の長手方向断面を電子線後方散乱回折法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：ＥＢＳＤ）にて解析し、［１１０］方向から１０°以内の方向に配向する集合組織をいう。
【０００９】
本発明の炭素鋼線においては、前記円形断面における前記表層部よりも内側の領域を中心部としたとき、該中心部における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率が６０％を超えることが好ましい。本発明の炭素鋼線は、ゴム物品補強用に好適に用いることができる。
【００１０】
また、本発明の炭素鋼線の製造方法は、複数個のダイスを用いて炭素含有量０．７０質量％以上の炭素鋼線材に湿式伸線加工を施す工程を有する炭素鋼線の製造方法において、
最終的に得られる炭素鋼線の引張強さをＴ（ＭＰａ）、前記湿式加工に用いるダイスの個数をｎ、としたとき、下記式（１）、
Ｔ／ｎ≦１５５（ＭＰａ）      （１）
で表される関係を満足し、線径が０．１〜０．６ｍｍであり、引張強さが３２００ＭＰａ以上であり、かつ、湿式伸線加工前の炭素鋼線材の線径をｄ０、湿式伸線後の炭素鋼線の線径をｄ１としたとき、下記式（２）、
ε＝２×ｌｎ（ｄ０／ｄ１）      （２）
で表される伸線加工歪εが１．５以下のダイスにおけるダイス抗力の最大値を７５０ＭＰａ以下とし、
前記炭素鋼線の長手方向と直交する円形断面の半径をｒとし、前記円形断面の外周から中心に向かって０．４ｒまでの領域を表層部としたとき、該表層部における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率が６０％以下とすることを特徴とするものである。ここでダイス抗力とは、（ダイス出口を通過したワイヤにかかる張力）?（ダイス入口に入る前のワイヤにかかる逆張力）により算出した値である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来よりも、耐せん断性に優れた炭素鋼線およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の炭素鋼線の長手方向に直交する円形断面の断面図である。
【図２】ＥＢＳＤの測定箇所を示す炭素鋼線の長手方向断面図である。
【図３】実施例１と比較例２の炭素鋼線の表面からの距離と、炭素鋼線の長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率との関係を示すグラフである。
【図４】スチールワイヤのせん断破断強度の測定方法の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の炭素鋼線について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の炭素鋼線の長手方向に直交する円形断面の断面図である。本発明の炭素鋼線は、０．１〜０．６ｍｍの線径を有する炭素鋼線１であり、長手方向と直交する円形断面の半径をｒとし、円形断面の外周から中心に向かって０．４ｒまでの領域を表層部２としたとき、表層部２における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率が６０％以下である。すなわち、表層部２における［１１０］方位の集合組織の占有率を従来よりも少なくすることで、表層部２の延性を確保して塑性変形能力を保持し、耐せん断性を向上させている。本発明の炭素鋼線においては、本発明の効果をより良好に得るためには、長手方向に直交する円形断面の外周から０．４ｒの領域における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率は６０％以下が好ましい。
【００１４】
本発明の炭素鋼線においては、中心部における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率が６０％を超えることが好ましい。ここで、中心部３とは、円形断面における表層部２よりも内側の領域をいう。本発明の炭素鋼線は、表層部２における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率が６０％以下であり、従来よりも小さいため、耐せん断性は向上しているが、その分、引張強さが低下してしまっている。そこで、炭素鋼線の引張強さを確保するために、炭素鋼線の中心部３の強度を大きくしている。本発明の炭素鋼線においては、好ましくは、中心部３における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率は８０％以上である。
【００１５】
本発明の炭素鋼線は、線径が０．１〜０．６ｍｍであって、表層部２における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率が６０％以下であれば、それ以外に特に制限はない。例えば、材質については、炭素含有量０．７０質量％以上の高炭素鋼線が好適である。
【００１６】
本発明の炭素鋼線は、引張強さおよび耐せん断性を、従来よりも高次元で両立しており、タイヤ、ベルト、空気バネ、ホース等のゴム物品補強用に好適に用いることができる。例えば、本発明の炭素鋼線をタイヤの補強材に用いる場合は、カーカスプライ、ベルト層、ベルト補強層、フリッパー等のベルト周り補強層等の補強材として用いることができる。
【００１７】
次に、本発明の炭素鋼線の製造方法について詳細に説明する。
本発明の炭素鋼線の製造方法は、炭素鋼線材に複数個のダイスを用いて湿式伸線加工を施す工程を有する炭素鋼線の製造方法である。本発明の炭素鋼線の製造方法においては、最終的に得られる炭素鋼線の引張強さをＴ（ＭＰａ）、湿式伸線加工に用いるダイスの個数をｎ、としたとき、下記式（１）、
Ｔ／ｎ≦１５５（ＭＰａ）      （１）
で表される関係を満足する。
【００１８】
本発明の炭素鋼線は、上述のとおり、表層部２における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率を６０％以下としている。このような炭素鋼線は、炭素鋼線の表層部２の組織の長手方向に対する［１１０］配向を遅らせることにより製造することができる。そのためには、湿式伸線加工において、炭素鋼線材の表面のみの加工を主体とすればよい。そこで、加工治具であるダイスと炭素鋼線材の表面の接触が多くなるよう、ダイスを多く用いた方がよい。そこで、本発明の炭素鋼線の製造方法においては、その基準として、最終的に得られる炭素鋼線の引張強さ（ＭＰａ）を、伸線加工に用いたダイスの個数で除した値を１５５（ＭＰａ）以下とする。好適には、１５０（ＭＰａ）以下とする。
【００１９】
さらに、本発明の炭素鋼線の製造方法においては、湿式伸線加工前の炭素鋼線材の線径をｄ０、湿式伸線後の炭素鋼線の線径をｄ１としたとき、下記式（２）、
ε＝２×ｌｎ（ｄ０／ｄ１）      （２）
で表される伸線加工歪εが１．５以下のダイスにおけるダイス抗力の最大値を７５０ＭＰａ以下とする。結晶の配向は、伸線加工初期に起こる。そこで、伸線加工前半の加工量を小さくすることが有効である。そこで、本発明の炭素鋼線の製造方法においては、伸線加工歪が１．５以下のダイスにおけるダイス抗力の最大値を７５０ＭＰａ以下としている。好適には７００ＭＰａ以下である。
【００２０】
なお、補足ではあるが、伸線加工歪２．５以上では、ほぼ、金属組織の、長手方向に対する［１１０］方位への配向が完了している。［１１０］方位の集合組織が、ほぼ完全に伸線方向に揃い、加工量に伴い繊維間隔が狭くなることで引張強さは高くなるが、伸びや絞りといった延性値は一義的に低下する。そのため、加工歪２．５以上の引張強さ３０００ＭＰａ以上のスチールワイヤではせん断力に対して弱くなる。
【００２１】
本発明の炭素鋼線の製造方法は、湿式伸線工程において、上記の製造条件を満足するのであれば、特に、それ以外については、制限はない。例えば、伸線加工に供する炭素鋼線材としては、炭素を０．７０質量％含有するものを好適に用いることができる。また、上述の湿式伸線加工の処理方法や処理条件等については、所望に応じ、常法に従い適宜設計することができる。さらに、上述の湿式伸線加工工程に先立って行われる種々の工程についても特に制限はなく、乾式伸線、パテンティング熱処理、めっき処理といったプロセスを行った後、本発明の炭素鋼線の製造方法を適用すればよい。その際は、乾式伸線、パテンティング熱処理およびめっき処理については、従来と同様の手法により行うことができる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例１〜３および比較例１〜６＞
表１および２に示す引張強さを有する、線径０．２４ｍｍのスチールワイヤを用いて評価を行った。評価に供したスチールワイヤの製造は、下記表１および２に示す条件にしたがって行った。各スチールワイヤにつき、下記の手順に従って、せん断強力発揮率指数を算出した。得られた結果を同表に併記する。なお、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率は、Ｂｒｕｋｅｒ社製のＤ８  ＤＩＳＣＯＶＥＲを用いて測定した。
【００２３】
＜［１１０］方位の集合組織の測定＞
ＥＢＳＤの測定は、倍率を５０００倍、５０ｎｍピッチとし、炭素鋼線の長手方向断面の外側から中心にかけて７視野測定した。図２は、ＥＢＳＤの測定箇所を示す炭素鋼線の長手方向断面図であり、図中の点線で囲まれた７カ所が、測定対象の７視野である。得られた結果から、表層部および中心部の、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率、外周から０．４ｒまでの領域における、長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率を算出した。なお、図３として、実施例１と比較例２の炭素鋼線の表面からの距離と、炭素鋼線の長手方向に対する［１１０］方位の集合組織の占有率との関係を示すグラフを示す。
【００２４】
＜せん断強力発揮指数＞
スチールワイヤのせん断強力発揮指数は、スチールワイヤを１６５°に屈曲させた状態で保持し、このスチールワイヤに図４に示すような治具を押し当て、スチールワイヤの破断強度を求め、単純引張強力との比で算出した。図４に、スチールワイヤのせん断破断強度の測定方法の概略説明図を示す。図中に示す治具４のＲは０．２ｍｍとした。引張強力が３５００ＭＰａのスチールワイヤは比較例１を、引張強力が３７５０ＭＰａのスチールワイヤは比較例５を、引張強力が３２００ＭＰａのスチールワイヤは比較例６を、１００とする指数で表した。表１、２中では、せん断強力発揮率指数として表記した。
【００２５】
【表１】
0006717587.tif 000002
※１：加工歪が１．５以下のダイスのダイス抗力の最大値
※２：長手方向に直交する円形断面の外周から０．４ｒまでの領域における［１１０］方位の集合組織の占有率
【００２６】
【表２】
0006717587.tif 000003
【００２７】
上記表１、２および図３より、本発明の炭素鋼線は、従来よりも優れたせん断強力発揮指数を示しており、本発明の炭素鋼線は、従来よりも耐せん断性に優れていることがわかる。
【符号の説明】
【００２８】
１  炭素鋼線
２  表層部
３  中心部
４  治具 
【図１】
0006717587.tif 000004
【図２】
0006717587.tif 000005
【図３】
0006717587.tif 000006
【図４】
0006717587.tif 000007