(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼線であって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．７５〜１．１０％、
Ｓｉ：０．１０〜１．４０％、
Ｍｎ：０．１０〜１．０％、
Ａｌ：０〜０．１０％、
Ｔｉ：０〜０．１０％、
Ｃｒ：０〜０．６０％、
Ｖ：０〜０．１０％、
Ｎｂ：０〜０．１０％、
Ｍｏ：０〜０．２０％、
Ｗ：０〜０．５０％、
Ｂ：０〜０．００３０％、
を含有し、
Ｎ：０．００６０％以下、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
に制限され、
残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記鋼線の軸線を含む軸方向に沿ったＬ断面の前記鋼線の表面から１００μｍの深さよりも軸線側の領域において、金属組織が、面積率で、９０％以上の伸線パーライトを含み、
前記Ｌ断面の前記鋼線の前記表面から１００μｍの深さまでの領域において、金属組織が、面積率で、７０％以上の前記伸線パーライトを含み、
前記鋼線の直径を単位ｍｍでＤ、前記鋼線の前記表面のビッカース硬さの標準偏差をσＨＶ、前記鋼線の降伏強度を単位ＭＰａでＲｐ０．２と定義した場合に、下記の（１）式を満たし、
引張強度が１７７０ＭＰａ以上である
ことを特徴とする鋼線。
σＨＶ  ＜ （−９５００×ｌｎ（Ｄ）＋３００００）×ｅｘｐ（−０．００３×Ｒｐ０．２）・・・（１）
【請求項２】
前記化学組成が、質量％で、
Ａｌ：０．００１〜０．１０％、
Ｔｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｃｒ：０％超、０．６０％以下、
Ｖ：０％超、０．１０％以下、
Ｎｂ：０％超、０．１０％以下、
Ｍｏ：０％超、０．２０％以下、
Ｗ：０％超、０．５０％以下、
Ｂ：０％超、０．００３０％以下、
からなる群から選択される一種以上を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼線。
【請求項３】
前記鋼線の表面上に、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｓｉのいずれか一種以上を含む被覆層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の鋼線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、引張強度ＴＳが１７７０ＭＰａ以上の高強度を有する鋼線に関する。
本願は、２０１６年０７月１４日に、日本に出願された特願２０１６−１３９７４４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
高炭素鋼線材に伸線加工を施した裸のままの鋼線、あるいは線材を伸線後にＺｎめっきなどで被覆した被覆鋼線は、橋梁ケーブル用鋼線やＰＣ鋼線、各種鋼線ロープに用いられる鋼線等、種々の用途に用いられる。これらの鋼線では、重要な特性として、引張強さのほかに、例えばＪＩＳ  Ｇ  ３５２１（硬鋼線）の規格に規定されるねじり特性（線径に応じたねじり回数）が優れることが求められる。
しかしながら、一般に、高強度の鋼線ほど鋼線のねじり試験においてデラミネーションと呼ばれる縦割れが発生しやすくなる。すなわち、高強度の鋼線ほど優れたねじり特性を満足することが困難となる。【０００３】
上記課題に関し、特許文献１では、優れたねじり特性を有する鋼線として、撚り線加工中のデラミネーション発生が抑制された鋼線が提案されている。特許文献１では、線径に応じて鋼線の横断面における表層硬度を調整することによって、デラミネーション発生が抑制されることが開示されている。
しかしながら、デラミネーションは、鋼線の長手方向のうち、最も弱い点から発生すると考えられる。そのため、特定の横断面の表層硬度を制御するだけでは、確実にデラミネーションを抑制することは困難である。【０００４】
特許文献２には、Ｓｉ含有量とＡｌ含有量と線径とに応じて、鋼線のＴＳを制御することにより、初析セメンタイトを抑制しながらねじり特性を満足させる溶融亜鉛めっき鋼線が開示されている。しかしながら、特許文献２では、Ｓｉ、Ａｌ量のバランスによって鋼線の引張強度を制御しているだけであり、デラミネーションを抑制するための鋼線の組織や機械的特性のばらつきを調整していない。そのため、特許文献２は実質的に高強度とデラミネーションの発生抑制とを両立させたものではない。【０００５】
また、従来、デラミネーションの発生を抑制すれば、ねじり特性は向上すると考えられていた。しかしながら、本発明者らは、デラミネーションが発生しなくても、破断までのねじり回数（捻回値）が低くなる場合があることを見出した。そのため、構造物の安全性を考慮すると、鋼線には、ねじり特性として、デラミネーションが発生しないことだけではなく、十分な捻回値を示すことが求められる。【０００６】
特許文献３には、ＴｉとＮとの質量比を規定し、鋼線表面のフェライトの（１１０）面の半値幅及び残留応力を制御し、降伏比ＹＲ（降伏強さＹＳと引張強さＴＳとの比）を８０％以下とすることによって、デラミネーションの発生しない鋼線が得られることが開示されている。
しかしながら、特許文献３では、デラミネーションについては検討されているものの、捻回値については検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特許第３９８４３９３号公報
【特許文献２】日本国特許第３０３６３９３号公報
【特許文献３】日本国特許第４３７７７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は以上の事情を背景としてなされた。本発明の課題は、ねじり試験において、デラミネーションが発生せずかつ十分な捻回値を示す、ねじり特性に優れた鋼線を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、デラミネーションの発生挙動に関して、鋼線の長手方向及び周方向のねじり変形による流動応力（ｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓ）に着目して、デラミネーションの発生を抑制し、かつ捻回値を向上させることを検討した。その結果、鋼線全体の降伏応力と線径とに対し、最表層の流動応力の不均一性を低減させることにより、ねじり変形による最表面でのひずみの不均一性が低減され、ねじり特性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は次のとおりである。【００１０】
（１）本発明の一態様に係る鋼線は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．７５〜１．１０％、Ｓｉ：０．１０〜１．４０％、Ｍｎ：０．１０〜１．０％、Ａｌ：０〜０．１０％、Ｔｉ：０〜０．１０％、Ｃｒ：０〜０．６０％、Ｖ：０〜０．１０％、Ｎｂ：０〜０．１０％、Ｍｏ：０〜０．２０％、Ｗ：０〜０．５０％、Ｂ：０〜０．００３０％、を含有し、Ｎ：０．００６０％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、に制限され、残部はＦｅ及び不純物からなり、前記鋼線の軸線を含む軸方向に沿ったＬ断面の前記鋼線の表面から１００μｍの深さよりも軸線側の領域において、金属組織が、面積率で、９０％以上の伸線パーライトを含み、前記Ｌ断面の前記鋼線の前記表面から１００μｍの深さまでの領域において、金属組織が、面積率で、７０％以上の前記伸線パーライトを含み、前記鋼線の直径を単位ｍｍでＤ、前記鋼線の前記表面のビッカース硬さの標準偏差をσＨＶ、前記鋼線の降伏強度を単位ＭＰａでＲｐ０．２と定義した場合に、下記の（ａ）式を満たし、引張強度が１７７０ＭＰａ以上である。
σＨＶ  ＜ （−９５００×ｌｎ（Ｄ）＋３００００）×ｅｘｐ（−０．００３×Ｒｐ０．２）・・・（ａ）
【００１１】
（２）上記（１）に記載の鋼線は、前記化学組成が、質量％で、Ａｌ：０．００１〜０．１０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１０％、Ｃｒ：０％超、０．６０％以下、Ｖ：０％超、０．１０％以下、Ｎｂ：０％超、０．１０％以下、Ｍｏ：０％超、０．２０％以下、Ｗ：０％超、０．５０％以下、Ｂ：０％超、０．００３０％以下、からなる群から選択される一種以上を含有してもよい。【００１２】
上記（１）または（２）に記載の鋼線は、前記鋼線の表面上に、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｓｉのいずれか一種以上を含む被覆層を有してもよい。【００１３】
本発明において、降伏強度ＹＳには、０．２％耐力（Ｒｐ０．２）を採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の上記態様によれば、鋼線の化学組成と金属組織とを適切に調節するとともに、鋼線表面の硬度分布を、鋼線の降伏強度と線径とに応じた適切な範囲内に抑えることによって、良好なねじり特性を有する鋼線が得られる。このような鋼線は、橋梁ケーブル、ＰＣ鋼線、ＡＣＳＲなど各種ロープ用等の用途に使用される鋼線や、そのほか、主としてねじり（捻回）が付与される用途で使用される鋼線として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】鋼線表面について硬度測定を行った後の鋼線表面の写真である。
【図２】実施例における線径５．０〜５．４ｍｍの鋼線のσＨＶの閾値および降伏強度（Ｒｐ０．２）とねじり特性との関係を、本発明例及び比較例のそれぞれについて示すグラフである。
【図３】ねじり試験における捻回値の判断方法を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態に係る鋼線（本実施形態に係る鋼線）について、詳細に説明する。
【００１７】
＜化学組成＞
先ず本実施形態に係る鋼線における化学組成（成分組成）の限定理由について説明する。以下、各化学成分について用いられる％は、全て質量％を意味する。
【００１８】
［Ｃ：０．７５〜１．１０％］
Ｃは、セメンタイト分率を増加させるとともに、パーライトのラメラー間隔を微細化させることによって、鋼線の高強度化に寄与する元素である。Ｃ含有量が０．７５％未満では、主要な組織としてパーライトを作りこむことが困難となる。そのため、Ｃ含有量は０．７５％以上とする。好ましくは０．７７％以上、より好ましくは０．８０％以上である。一方、Ｃ含有量が１．１０％を超えると、鋼線の素材となる線材に初析セメンタイトが析出して、線材の延性が悪化する。この場合、線材から鋼線を製造する際の伸線加工が困難となると共に、鋼線の延性も劣化する。そのため、Ｃ含有量を１．１０％以下とする。好ましくは１．０５％以下、より好ましくは１．００％以下である。
【００１９】
［Ｓｉ：０．１０〜１．４０％］
Ｓｉは、脱酸元素であるとともに、フェライトの固溶強化元素である。Ｓｉ含有量が０．１０％未満では熱処理時の十分な焼入れ性が確保出来なくなる。また、鋼線に亜鉛めっきを行う場合には、合金層の制御が困難となる。そのため、Ｓｉ含有量を０．１０％以上とする。好ましくは０．１２％以上、より好ましくは０．１５％以上である。一方、Ｓｉ含有量が過剰になると、加熱時の脱炭が促進され、メカニカルデスケーリング性が悪化する。また、パテンティング時に非パーライト組織が増加する。そのため、Ｓｉ含有量を、１．４０％以下とする。好ましくは１．３０％以下、より好ましくは１．２５％以下である。
【００２０】
［Ｍｎ：０．１０〜１．０％］
Ｍｎは脱酸元素であって、かつ鋼の焼入れ性を向上させる元素である。Ｍｎ含有量が０．１０％未満であると熱処理時の十分な焼入れ性が確保出来ない。そのため、Ｍｎ含有量を０．１０％以上とする。好ましくは０．２０％以上であり、より好ましくは０．３０％以上である。一方、Ｍｎ含有量が１．０％を超えると、パーライト変態が遅延し、所望のミクロ組織を得ることが困難となる。そのため、Ｍｎ含有量を１．０％以下とする。好ましくは０．９０％以下、より好ましくは０．８０％以下である。
【００２１】
本実施形態に係る鋼線は、上述の必須成分を有し、残部がＦｅ及び不純物を含むことを基本とする。しかしながら、上記各元素の他、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、及びＢからなる群から選択される１種以上を、以下に説明する範囲内で含有していてもよい。すなわち、必須成分を含有し、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、及びＢからなる群から選択される１種以上を含み、残部がＦｅ及び不純物からなってもよい。Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、及びＢは任意元素であり、必ずしも含有させる必要はないので下限は０％である。
また、不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石若しくはスクラップ等のような原料から、又は製造工程の種々の環境から混入する成分であって、鋼の特性に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【００２２】
［Ａｌ：０〜０．１０％］
Ａｌは脱酸元素として有効な元素である。この作用を得る場合、Ａｌ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。より好ましくは０．００５％以上、さらに好ましくは０．０１０％以上である。一方、Ａｌ含有量が過剰になると、粗大な硬質介在物が生成する。この場合、伸線加工性が低下する上、連続鋳造での安定性が低下する。そのため、含有させる場合でも、Ａｌ含有量を０．１０％以下とする。好ましくは０．０８０％以下、より好ましくは０．０７０％以下である。
【００２３】
［Ｔｉ：０〜０．１０％］
Ｔｉは脱酸元素として有効であるとともに、鋼中のＮを固定して伸線加工性を向上させる作用がある元素である。さらに、Ｔｉは、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）として析出して、ピニング粒子として機能し、オーステナイト粒の微細化に寄与する元素である。これらの作用を得る場合、Ｔｉ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。より好ましくは０．００５％以上、さらに好ましくは０．０１０％以上である。一方、Ｔｉ含有量が過剰になると、鋳造段階で粗大なＴｉＮが生成し、伸線加工性が低下する。そのため、含有させる場合でもＴｉ含有量を０．１０％以下とする。好ましくは０．０３％以下、より好ましくは０．０２５％以下とする。
【００２４】
［Ｃｒ：０〜０．６０％］
Ｃｒは焼入れ性向上元素である。またＣｒはパーライトのラメラー間隔を微細化することによって鋼線の強度を向上させる元素である。これらの効果を得る場合、Ｃｒ含有量を０％超とすることが好ましい。より好ましくは、０．０５％以上である。一方、Ｃｒはセメンタイトの安定化元素である。そのため、Ｃｒ含有量が過剰になると、パーライト変態が終了するまでの時間が長くなるばかりでなく、初析セメンタイトが生成され易くなる。また、メカニカルデスケーリング性が悪化する。そのため、含有させる場合でも、Ｃｒ含有量を０．６０％以下とする。好ましくは０．５０％以下、より好ましくは０．４０％以下とする。
【００２５】
［Ｖ：０〜０．１０％］
Ｖは焼入れ性向上元素であるとともに、オーステナイト域で炭窒化物として析出すればオーステナイト粒微細化に寄与し、フェライト域で析出すれば鋼線の強化向上に寄与する元素である。これらの効果を得る場合、Ｖ含有量を０％超とすることが好ましい。より好ましくは、０．０５％以上である。
一方、Ｖ含有量が過剰になるとパーライト変態終了までの時間が長くなり、求められる金属組織の作りこみが困難となるだけではなく、炭窒化物の析出強化により鋼線のねじり特性が低下する。そのため、含有させる場合でもＶ含有量を０．１０％以下とする。好ましくは０．０８５％以下、より好ましくは０．０７０％以下とする。
【００２６】
［Ｎｂ：０〜０．１０％］
Ｎｂは焼入れ性向上元素であるとともに、その炭窒化物がピニング粒子として作用することによって、オーステナイト粒径の微細化に寄与する元素である。これらの効果を得る場合、Ｎｂ含有量を０％超とすることが好ましい。より好ましくは、０．００３％以上である。
一方、Ｎｂ含有量が過剰になると、パーライト変態終了までの時間が長くなり、求められる金属組織の作りこみが困難となる。そのため、含有させる場合でもＮｂ含有量を０．１０％以下とする。好ましくは０．０４％以下、より好ましくは０．０３％以下とする。
【００２７】
［Ｍｏ：０〜０．２０％］
Ｍｏは鋼の焼入れ性を向上させる元素であるとともに、ソリュートドラッグによりオーステナイト粒径の微細化に寄与する元素である。これらの効果を得る場合、Ｍｏ含有量を０％超とすることが好ましい。より好ましくは、０．０３％以上である。
一方、Ｍｏ含有量が過剰になると、パーライト変態終了までの時間が長くなり、求められる金属組織の作りこみが困難となる。そのため、含有させる場合でも、Ｍｏ含有量を０．２０％以下とする。好ましくは０．１０％以下、より好ましくは０．０７％以下とする。
【００２８】
［Ｗ：０〜０．５０％］
Ｗは鋼の焼入れ性を向上させる元素である。この効果を得る場合、Ｗ含有量を０％超とすることが好ましい。より好ましくは、０．０６％以上である。
一方、Ｗ含有量が過剰になると、パーライト変態終了までの時間が長くなり、求められる金属組織の作りこみが困難となる。そのため、含有させる場合でも、Ｗ含有量を０．５０％以下とする。好ましくは０．２０％以下、より好ましくは０．１０％以下とする。
【００２９】
［Ｂ：０〜０．００３０％］
Ｂは、固溶状態で粒界に偏析してフェライトの生成を抑制することによって伸線加工性を向上させる元素である。また、Ｂは、ＢＮとして析出することによって固溶Ｎ量を低下させる作用を有する元素である。これらの効果を得る場合、Ｂ含有量を０％超とすることが好ましい。より好ましくは、０．０００３％以上である。
一方、Ｂ含有量が過剰になると、粒界にＭ２３（Ｃ，Ｂ）６の炭化物が析出し、伸線加工性が低下する。そのため、含有させる場合でも、Ｂ含有量を０．００３０％以下とする。好ましくは０．００２５％以下である。
【００３０】
本実施形態に係る鋼線においては、不純物のうち、Ｎ、Ｐ、Ｓは特に有害であるため、以下のように含有量を制限する必要がある。
【００３１】
［Ｎ：０．００６０％以下］
Ｎは、鋼中に固溶状態で存在すれば、鋼線のねじり特性を劣化させる上、伸線加工中のひずみ時効により伸線加工性を低下させる元素である。そのため、Ｎは出来るだけ低減させるべき元素である。Ｎ含有量が０．００６０％を超えると、鋼線表面の硬度ばらつきが大きくなり、本実施形態で規定する範囲を満たせなくなる。そのため、Ｎ含有量を０．００６０％以下に制限する。好ましくは０．００４０％以下である。Ｎ含有量は少ない方が好ましいが、０．００１０％未満にＮ含有量を制御することは、実製造ではコストが著しく増加し、かつその他の不純物の制御に影響を及ぼす。そのため、実製造を考慮すると、Ｎ含有量を０．００１０％以上としてもよい。
【００３２】
［Ｐ：０．０３０％以下］
Ｐは、フェライトの固溶強化に寄与する元素である。しかしながら、同時に、Ｐは鋼の延性を大幅に低下させる元素でもある。特に、Ｐ含有量が０．０３０％を超えると、延性の低下に伴って線材から鋼線に伸線加工する際の伸線加工性の低下が著しくなる。したがってＰ含有量は、０．０３０％以下に制限する。好ましくは０．０２０％以下、より好ましくは０．０１２％以下に制限する。
Ｐ含有量は少ない方が好ましいが、０．００３％未満にＰ含有量を制御すると、コストが著しく上昇する。そのため、実製造を考慮すると、Ｐ含有量を０．００３％以上としてもよい。
【００３３】
［Ｓ：０．０３０％以下］
Ｓは、赤熱脆性を引き起こす元素であるとともに、鋼の延性を低下させる元素である。Ｓ含有量が０．０３０％を超えれば、延性の低下が著しくなる。そのため、Ｓの含有量は０．０３０％以下に制限する。好ましくは０．０２０％以下、より好ましくは０．０１０％以下に制限する。
Ｓ含有量は少ない方が好ましいが、０．００３％未満にＳ含有量を制御すると、コストが著しく上昇する。そのため、実製造を考慮すると、Ｓ含有量を０．００３％以上としてもよい。
【００３４】
＜鋼線の金属組織＞
本実施形態に係る鋼線においては、化学組成を前述のように調整すると同時に、金属組織を適切な組織とすることが、ねじり特性向上のために有効である。
【００３５】
本実施形態に係る鋼線の金属組織は、フェライトとセメンタイトとの層状組織であるパーライトが引抜き加工により伸長化した、伸線パーライトを主体とする。ここで伸線パーライトとは、具体的には、鋼線の軸線を含む軸方向の断面（Ｌ断面）、すなわち引き抜き方向に沿ったＬ断面において、パーライト粒の軸方向の最大長さとその垂直方向の最大厚みとの比率（軸方向最大長さ／軸に垂直方向の最大厚み）、すなわちアスペクト比が１．０５以上のパーライトを指す。金属組織には、伸線パーライト以外に、非パーライト組織として、フェライト、初析セメンタイト、ベイナイトまたはマルテンサイトが存在する場合があるが、これらの組織の分率（面積率）が増加すると、ねじり特性が低下する。そのため、伸線パーライトを上記のＬ断面の鋼線の表面から１００μｍの深さよりも軸線側の領域（内部領域）における面積率で９０％以上とする。より好ましくは９５％以上とする。伸線パーライトは１００％でもよい。
【００３６】
一方、鋼線の表層部分では、線材のパテンティング段階で、脱炭が起こったり冷却速度が内部に比べて速くなったりすることによって、伸線パーライト以外の非パーライト組織である、フェライト、初析セメンタイト、ベイナイト、あるいはマルテンサイトの分率が鋼線内部よりも増加する傾向を示す。
しかしながら、これらの組織の面積率が高くなると、鋼線の硬度ばらつきが増大し、ねじり特性が低下する。そのため、前記のように鋼線のＬ断面の内部領域で伸線パーライトを９０％以上に確保した上で、鋼線の表層領域の金属組織における伸線パーライトを、面積率で７０％以上、好ましくは８５％以上とする。本実施形態において、鋼線の表層領域とは、鋼線の表面から深さが１００μｍまでの領域を意味する。すなわち、鋼線のＬ断面において、鋼線の表面から深さ１００μｍまでの領域が表層領域、それよりも軸線側（中心側）の領域が内部領域である。
また、表層領域の伸線パーライトの面積率は、前記Ｌ断面の、表面から深さが１００μｍまでの領域内の伸線パーライトの平均面積率とする
【００３７】
具体的には、Ｌ断面の内部領域または表層領域における伸線パーライトの面積率は、以下のように求める。
Ｌ断面の表層領域（表面から深さ５０μｍの位置）、１／４×Ｄ（表面から鋼線の直径Ｄの１／４深さの位置）、１／２×Ｄ（表面から鋼線の直径Ｄの１／２深さの位置）において、光学顕微鏡を用いて倍率２０００倍で各５視野観察し、観察した視野の組織写真を撮影する。撮影された写真の非パーライト組織をマーキングして画像解析を行い、パーライト面積率を測定する。ここで、フェライトのみの領域、フェライト地にセメンタイトが粗大に散乱しているような組織は非パーライト組織であると判断する。また、パーライト粒の軸方向の最大長さとその垂直方向の最大厚みとの比率（軸方向最大長さ／軸に垂直方向の最大厚み）、すなわちアスペクト比が１．０５以上のパーライトを伸線パーライトであると判断する。
表層領域（表面から５０μｍの位置）の組織写真から得られた伸線パーライトの面積率を平均した値を、表層領域における伸線パーライトの面積率とする。
また、１／４×Ｄ、１／２×Ｄの組織写真から得られた伸線パーライトの面積率を平均した値を、Ｌ断面の内部領域での伸線パーライトの面積率とする。
【００３８】
＜鋼線表面の硬度のばらつき＞
鋼線表面の硬度は、ねじり変形時の流動応力（ｆｌｏｗ  ｓｔｒｅｓｓ）に影響すると考えられる。すなわち、鋼線表面の硬度にばらつきが生じれば、ねじり変形を加えた際に加わるひずみが不均一となる。この不均一さが、デラミネーションが発生したり、少ないねじり回数で破断が生じる（捻回値が低下する）原因となると考えられる。本発明者等が実験及び検討を重ねた結果、鋼線表面のビッカース硬さＨＶのばらつきとして標準偏差（σＨＶ）を用いた場合、鋼線の直径（Ｄ［ｍｍ］）及び降伏強度（Ｒｐ０．２）に応じて、σＨＶが下記（１）式を満たせば、ねじり変形が加えられた際のデラミネーションの発生及び捻回値の低下を確実に抑制し得ることを見出した。
σＨＶ  ＜（−９５００×ｌｎ（Ｄ）＋３００００）×ｅｘｐ（−０．００３×Ｒｐ０．２）・・・（１）
そこで、本実施形態に係る鋼線では、鋼線表面のビッカース硬さＨＶの標準偏差σＨＶが、（１）式を満たすことを規定した。ここで、鋼線表面のビッカース硬さの標準偏差は、１点／ｍｍ２以上の密度で５００ｍｍ２以上の面積に対して得られた硬度分布から算出することが好ましい。
【００３９】
具体的には、鋼線表面のビッカース硬さの標準偏差σＨＶは以下の方法で求めることができる。
すなわち、ポータブルロックウェル硬さ試験機を用いて鋼線の表面に対し荷重５ｋｇｆで垂直に圧子を打ち込み、硬度を測定する。その際、鋼線の周方向、長手方向に対し１ｍｍ以内の間隔で、８００点以上の打痕を行う。得られた硬度をビッカース硬さに換算し、換算した値に基づいて標準偏差（σＨＶ）を求める。
本実施形態では、硬度がロックウェル硬度のままであると、ばらつきの数値の分解能が低いので、換算表からビッカース硬さに換算した値を用いる。
鋼線が亜鉛めっきを施されているものについては、インヒビターを入れた塩酸に浸漬することによって亜鉛めっき層を剥離した後、前述と同様に硬度ばらつきを測定すればよい。
【００４０】
＜引張強度＞
引張強度ＴＳが１７７０ＭＰａ以上の高強度鋼線では、デラミネーションが発生し易い。そのため、本実施形態では引張強度ＴＳが１７７０ＭＰａ以上の高強度鋼線を対象とする。本実施形態に係る鋼線の引張強度の上限は特に限定されないが、製造容易性の観点から、引張強度の上限は２４５０ＭＰａ程度であってもよい。
【００４１】
＜鋼線のねじり特性＞
本実施形態に係る鋼線では、ねじり特性として、デラミネーションが発生せずかつ捻回値が２０回以上であることを目標とする。
鋼線のねじり特性は、鋼線の両端をチャッキングして片側を回転させるねじり試験を行い、そのねじり回数とトルクとを測定することで求める。ねじり試験においてチャッキングの間隔は１００×Ｄ（Ｄは線径［ｍｍ］）とし、ねじり速度は２０ｒｐｍとする。
図３に示すように、デラミネーションと呼ばれる縦割れが発生すると、トルクが低下する。そのため、トルクを測定することでデラミネーションの発生の有無が判断できる。また、破面の形態からデラミネーションの発生が確認できる。
本実施形態では、デラミネーションが発生するまでのねじり回数、あるいはデラミネーションが発生せずに破断に至った場合には破断までのねじり回数を捻回値とする。
【００４２】
本実施形態に係る鋼線の径（線径）は、特に限定されず、製品用途や規格等に応じて適宜決定すればよいが、通常は、１．５ｍｍ〜７．０ｍｍ程度である。
【００４３】
さらに本実施形態に係る鋼線は、前述のような化学組成、金属組織、表面硬度分布を有する鋼炭素高鋼線の表面に、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｎ，Ｍｇ、Ｓｉのいずれか一種以上の金属が被覆されたものであってもよい。すなわち、鋼線が、本実施形態に係る鋼線の表面上に、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｓｉのいずれか一種以上を含む被覆層を有する被覆鋼線であってもよい。被覆層はめっき層であってもよい。
橋梁ケーブル、ＰＣ鋼線等に用いられる鋼線は、表面に亜鉛めっきを施して使用されることが多く、またＡＣＳＲ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  Ｓｔｅｅｌ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ）等の電力用途などに用いられる鋼線は、表面にＡｌやＣｕなどが被覆された状態で使用されることが多い。
【００４４】
＜製造方法＞
本実施形態に係る鋼線を製造するためには、前述の成分組成条件を満たす鋼材を素材として、例えば以下の工程を含む製造方法を適用すればよい。
鋼線の化学組成や金属組織、鋼線表面の硬度ばらつきの各条件が上記で規定する範囲内であれば、製造方法によらず効果が得られる。したがって、下記に例示するプロセス以外のプロセスを適用して、化学組成、金属組織、鋼線表面の硬度ばらつきの各条件が上記で規定する範囲内である鋼線が得られた場合、その鋼線は本実施形態に係る鋼線に相当することはいうまでもない。
【００４５】
先ず、前述の化学組成の鋼材を公知の方法で、鋳造、分塊圧延して、鋼片を製造する。その後、この鋼片を１０００℃以上、１１３０℃以下に加熱する。加熱温度は、オーステナイト化を完了させるために１０００℃以上とすることが好ましい。また、オーステナイト粒の粗大化と混粒化とを抑制するために加熱温度は１１３０℃以下が好ましく、１１００℃以下がより好ましい。また、所定の加熱温度に到達した後の保持時間は、表層の脱炭を促進させないために、またオーステナイト粒の混粒化を抑制するために、３０分未満が好ましい。
【００４６】
前記加熱後の鋼片について、粗圧延及び仕上げ圧延を行い、熱延鋼材を得る。この際、仕上げ圧延の温度（仕上げ温度）を８５０℃〜９８０℃の範囲で調整する。仕上げ圧延温度が８５０℃を下回るとオーステナイト粒が微細化し過ぎてパーライト変態が不均一となる。一方、仕上げ圧延温度が９８０℃を超えると、その後の冷却過程でオーステナイト粒の制御が難しくなる。また、仕上げ圧延時の圧下率は、後述の巻取り後の冷却と合わせてオーステナイト粒を制御するため、累積圧下率で３５％以上とすることが好ましい。
【００４７】
前記熱間圧延後の熱延鋼材を、８００℃を下回らない温度で１５秒間以上保定を行うことによって、オーステナイト粒を十分再結晶させ、オーステナイト粒を調整する。
次いで、保定後の熱延鋼材を４８０℃以上、５８０℃以下の温度に保持された溶融ソルトに直接浸漬を行う。あるいは、熱延鋼材を衝風冷却により室温程度まで冷却した後、Ａ３点以上（オーステナイト領域）の温度まで加熱を行った後、４８０℃以上、６００℃以下の溶融鉛に浸漬する。鋼材のＡ３点は公知の文献、例えば「講座・現代の金属学  材料編４  鉄鋼材料」，ｐ．４３等に記載されている回帰式から求めることができる。
【００４８】
溶融ソルトまたは溶融鉛に浸漬した熱延鋼材に、伸線加工を施して所要の径の鋼線とする。伸線加工に際し、鋼線表層の硬度のばらつきを制御するには、最も強度が高くなる伸線加工の最終パスが重要である。具体的には、伸線加工の最終パスとして、５〜３０ｍ／ｍｉｎ、好ましくは５〜２５ｍ／ｍｉｎの伸線速度で、かつ減面率が２．０〜１０．０％であるスキンパス伸線を行うことが有効である。
伸線速度が、３０ｍ／ｍｉｎ超であると、摩擦発熱が大きくなり、鋼線の温度が上昇する。その結果、σＨＶが大きくなることが懸念される。一方、伸線速度が５ｍ／ｍｉｎ未満であると潤滑剤の引き込み量が低下する。潤滑剤の引き込み量が低下すると、焼付きが発生したり、加工発熱量が増加して線材の温度が上昇し、σＨＶが大きくなることが懸念される。
また、最終パス（スキンパス伸線）の減面率が、１０．０％超では硬度ばらつきを抑制する効果が十分に得られない。一方、減面率が２．０％未満では均一に表面を加工することが難しくなる。
【００４９】
伸線加工の後、溶融亜鉛めっきやブルーイング、ヒートストレッチング処理などを必要に応じて実施してもよい。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明の実施例について説明する。実施例に示される条件は、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例に過ぎず、本発明は、これらの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。【００５１】
表１に示す鋼種Ａ〜Ｔの化学組成を有する鋼片を、表２に示す条件で、加熱、圧延、熱処理、伸線加工に供し鋼線を製造した。表中ＤＬＰは、溶融塩による圧延後の直接パテンティング（Ｄｉｒｅｃｔ ｉｎ−Ｌｉｎｅ Ｐａｔｅｎｔｉｎｇ）、ＬＰは、鉛パテンティングを示す。表２の保定時間は、８００℃以上での保定時間を示す。【００５２】
【表１】
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【００５３】
【表２】
0006687112.tif 000003
【００５４】
得られた鋼線に対し、引張試験、金属組織観察、表面硬度測定、ねじり試験を行った。【００５５】
＜引張試験＞
鋼線の引張試験は、ＪＩＳ  Ｇ３５２１に記載の方法に準拠し、チャック間距離２００ｍｍ、評点間距離５０ｍｍ、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で行い、引張強度ＴＳ、降伏強さＹＳ（０．２％耐力Ｒｐ０．２）を測定した。【００５６】
＜金属組織観察＞
Ｌ断面の表層領域（表面から深さ５０μｍの位置）、１／４×Ｄ（表面から鋼線の直径Ｄの１／４深さの位置）、１／２×Ｄ（表面から鋼線の直径Ｄの１／２深さの位置）において、光学顕微鏡を用いて倍率２０００倍で各５視野観察し、観察した視野の組織写真を撮影した。撮影された写真の非パーライト組織をマーキングして画像解析を行い、伸線パーライト面積率を測定した。その際、フェライトのみの領域、フェライト地にセメンタイトが粗大に散乱しているような組織は非パーライト組織であると判断した。また、パーライト粒の軸方向の最大長さとその垂直方向の最大厚みとの比率（軸方向最大長さ／軸に垂直方向の最大厚み）、すなわちアスペクト比が１．０５以上のパーライトを伸線パーライトであると判断した。
表層領域の組織写真から得られた各視野の伸線パーライト面積率を平均した値を、Ｌ断面の表層領域における伸線パーライトの面積率とした。
また、１／４×Ｄ、１／２×Ｄの組織写真から得られたパーライト面積率を平均した値を、Ｌ断面の内部領域での伸線パーライトの面積率とした。【００５７】
＜表面硬度測定＞
鋼線表面の硬度の測定は、ポータブルロックウェル硬さ試験機で行った。鋼線の表面に対し荷重５ｋｇｆで垂直に圧子を打ち込み、硬度を測定した。硬度は、鋼線の周方向、長手方向に対し１ｍｍ以内の間隔で、８００点以上の打痕を行って求めた。図１に、圧子を打ち終えた鋼線の鋼線表面の外観写真の一例を示す。
得られた各硬度をビッカース硬さに換算し、換算した値から標準偏差（σＨＶ）を求めた。
また引張試験で得られた降伏強さの値と線径（鋼線の直径）とから、前記（１）式の右辺に相当する標準偏差の閾値をもとめた。そして、これらの値を比較することにより鋼線表面の硬度のばらつきを評価した。
また、鋼線が亜鉛めっきを施されているものについては、インヒビターを入れた塩酸に浸漬することによってめっき層を剥離し、前述と同様に硬度ばらつきを測定した。【００５８】
＜ねじり試験＞
各鋼線のねじり特性の評価は、ＪＩＳ Ｇ ３５２１のねじり試験方法に準拠して鋼線の両端をチャッキングして片側を回転させるねじり試験を行い、そのねじり回数とトルクとを測定することによって行った。また、破面の形態についても確認した。ねじり試験においてチャッキングの間隔は１００×Ｄ（Ｄは線径［ｍｍ］）とし、ねじり速度は２０ｒｐｍとした。
デラミネーションが発生するまでのねじり回数、あるいはデラミネーションが発生せずに破断に至った場合には、破断までのねじり回数を捻回値とし、デラミネーションが発生せずかつ捻回値が２０回以上である場合に、ねじり特性に優れると判断した。【００５９】
表３に得られた各鋼線の特性を示す。【００６０】
【表３】
0006687112.tif 000004
【００６１】
表１〜表３に示している試験Ｎｏ．１〜２２は、本発明で規定する各条件を満たす鋼線についての例（本発明例）であり、これらは、いずれもねじり特性に優れることが確認された。【００６２】
一方、比較例の試験Ｎｏ．ｘ１〜ｘ１９は、いずれも化学組成または伸線加工条件をはじめとする製造条件が適切ではなく、金属組織及び／又は表面硬度ばらつき条件が、本発明で規定する範囲から外れた。その結果、良好なねじり特性を得られなかった。【００６３】
図２には、実施例における各本発明例、各比較例のうち、線径が５．０〜５．４ｍｍの範囲内にある鋼線のσＨＶ閾値（前記（１）の右辺の値）および降伏強度と捻回特性との関係を示す。図２において、○印はデラミネーションの発生が無く捻回値が２０回以上であったことを表し、×印は捻回値が２０回未満であったことを表している。図２から、本発明で規定する範囲内であれば、高強度でかつ優れたねじり特性が得られることが明らかである。【００６４】
以上、本発明の好ましい実施形態および実施例について説明したが、これらの実施形態、実施例は、あくまで本発明の要旨の範囲内の一つの例に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。すなわち本発明は、前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、その範囲内で適宜変更可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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