(57)【要約】【課題】スチールコードやソーイングワイヤなどの用途に好適な、引張強さが高く伸線加工性にも優れた素線の提供。【解決手段】Ｃ：０．５〜０．９％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％で、且つＳｉ＋Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中のＴｉは０．００３％以下、Ｎは０．０１０％以下、Ｐは０．０２％以下、Ｓは０．０１５％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、組織の７０％以上が焼戻しマルテンサイト組織で、引張強さが１６００ＭＰａ以上、絞りが３０％以上である直径が２．５ｍｍ以下の伸線加工用の素線。Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｃｕの１種以上、又は／及びＮｂ、Ｂ、Ａｌの１種以上を含んでもよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．５〜０．９％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％で、且つＳｉ＋Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中のＴｉは０．００３％以下、Ｎは０．０１０％以下、Ｐは０．０２％以下、Ｓは０．０１５％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、組織の７０％以上が焼戻しマルテンサイト組織であり、引張強さが１６００ＭＰａ以上、絞りが３０％以上である直径が２．５ｍｍ以下の伸線加工用の素線。
【請求項２】
質量％で、Ｃ：０．５〜０．９％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％で、且つＳｉ＋Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％を含み、更に、Ｍｏ：０．１〜１．０％、Ｗ：０．１〜１．０％、Ｖ：０．０５〜０．３０％及びＣｕ：０．１〜２．０％から選択される１種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中のＴｉは０．００３％以下、Ｎは０．０１０％以下、Ｐは０．０２％以下、Ｓは０．０１５％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、組織の７０％以上が焼戻しマルテンサイト組織であり、引張強さが１６００ＭＰａ以上、絞りが３０％以上である直径が２．５ｍｍ以下の伸線加工用の素線。
【請求項３】
質量％で、Ｃ：０．５〜０．９％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％で、且つＳｉ＋Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％を含み、更に、Ｎｂ：０．００５〜０．０３％、Ｂ：０．０００３〜０．００５％及びＡｌ：０．００５〜０．０３０％から選択される１種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中のＴｉは０．００３％以下、Ｎは０．０１０％以下、Ｐは０．０２％以下、Ｓは０．０１５％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、組織の７０％以上が焼戻しマルテンサイト組織であり、引張強さが１６００ＭＰａ以上、絞りが３０％以上である直径が２．５ｍｍ以下の伸線加工用の素線。
【請求項４】
質量％で、Ｃ：０．５〜０．９％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％で、且つＳｉ＋Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％を含み、更に、Ｍｏ：０．１〜１．０％、Ｗ：０．１〜１．０％、Ｖ：０．０５〜０．３０％及びＣｕ：０．１〜２．０％から選択される１種以上、並びに、Ｎｂ：０．００５〜０．０３％、Ｂ：０．０００３〜０．００５％及びＡｌ：０．００５〜０．０３０％から選択される１種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中のＴｉは０．００３％以下、Ｎは０．０１０％以下、Ｐは０．０２％以下、Ｓは０．０１５％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、組織の７０％以上が焼戻しマルテンサイト組織であり、引張強さが１６００ＭＰａ以上、絞りが３０％以上である直径が２．５ｍｍ以下の伸線加工用の素線。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の伸線加工用の素線を用いて、直径が０．１５〜０．４０ｍｍに伸線した引張強さが３６００ＭＰａ以上の線。
【請求項６】
請求項１から４までのいずれかに記載の伸線加工用の素線を用いて、直径が０．０２〜０．１０ｍｍに伸線した引張強さが４５００ＭＰａ以上の線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸線加工用の素線及び線に関する。より詳しくは、例えば、自動車のラジアルタイヤや、各種産業用ベルトやホースの補強材として用いられるスチールコード、更には、ソーイングワイヤなどの用途に好適な伸線加工用の鋼素線及び前記の鋼素線を伸線加工した鋼線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のラジアルタイヤや、各種のベルト、ホースの補強材として使用されるスチールコード、或いは、ソーイングワイヤには、一般に、熱間圧延した直径が５〜６ｍｍの線材に数回のパテンティング処理と伸線加工とを施し、更に、その後最終パテンティング処理を行って微細なパーライト組織とした線を素材（素線）として、これに最終の伸線加工を施した線が用いられている。
【０００３】
しかし、従来の製造法において、パーライト組織を得るためのパテンティング処理は、鉛浴や流動層を用いる熱処理であるため次のような問題がある。
【０００４】
すなわち、鉛浴は環境面に対する配慮からその使用を控える動きが大きくなっている。又、流動層は鉛浴に比べて熱伝達係数が小さいため、冷却速度が遅くなって工業的規模では被処理材の特性にバラツキが生じやすい。特に、直径が１．０ｍｍを大きく下回る極細線を流動層でパテンティング処理して、引張強さなどの機械的性質を安定させることは極めて難しい。更に、流動層の設置には設備コストが嵩むので、製品コストの上昇が避けられない。
【０００５】
一方では、近年、製品の軽量化や歩留まり向上など種々の目的から、スチールコードやソーイングワイヤの高強度化が要求されるようになり、鋼中のＣ含有量を高めることや、最終伸線工程での加工量を高めることが行われ、ある程度の高強度化が達成されている。しかし、上記鋼中のＣ含有量の上昇や、最終伸線工程での加工量の上昇は伸線加工性の低下を招くため、伸線加工中に断線が生じ、生産性と歩留りの大きな低下をきたす。
【０００６】
上記の問題に対して、特許第２６２７３７３号公報には、線径０．０１〜０．５０ｍｍの極細金属線であって、鋼の組織が炭素含有量０．６０〜１．２０重量％である鋼線を焼入れ、焼戻しして得られる焼戻しマルテンサイト組織で、引張強さが３００ｋｇｆ／ｍｍ２以上である「高強度極細金属線」が開示されている。しかし、この公報で提案された技術の場合、その実施例における記載からも明らかなように、線径（直径）が０．１０ｍｍ未満の極細線の場合には４３０ｋｇｆ／ｍｍ２（４２２０ＭＰａ）の引張強さが得られているものの、例えば、自動車のラジアルタイヤのスチールコード用として用いられ、しかも、対象量が多い線径が０．１５〜０．４０ｍｍの鋼線の場合には、引張強さは高々３６５ｋｇｆ／ｍｍ２（３５８０ＭＰａ）でしかない。この引張強さは、従来型の、パテンティング処理後に最終伸線加工して実用化されている線が有する３６００ＭＰａクラスという引張強さに比べて劣るものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、その目的は、環境面での問題がなく、しかも、工業的な高い生産性の下に安定して廉価に製造でき、スチールコードやソーイングワイヤなどの用途に好適な、直径が２．５ｍｍ以下で引張強さが１６００ＭＰａ以上、絞りが３０％以上の伸線加工用の素線を提供することである。本発明のもう１つの目的は、前記の素線を素材とし、特に、直径が０．１５〜０．４０ｍｍで引張強さが３６００ＭＰａ以上の線を提供することである。本発明の更にもう１つの目的は、前記の素線を素材とし、特に、直径が０．０２〜０．１０ｍｍで引張強さが４５００ＭＰａ以上の線を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）〜（４）に示す伸線加工用の素線、並びに、（５）及び（６）に示す線にある。
【０００９】
（１）質量％で、Ｃ：０．５〜０．９％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％で、且つＳｉ＋Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中のＴｉは０．００３％以下、Ｎは０．０１０％以下、Ｐは０．０２％以下、Ｓは０．０１５％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、組織の７０％以上が焼戻しマルテンサイト組織であり、引張強さが１６００ＭＰａ以上、絞りが３０％以上である直径が２．５ｍｍ以下の伸線加工用の素線。
【００１０】
（２）質量％で、Ｃ：０．５〜０．９％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％で、且つＳｉ＋Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％を含み、更に、Ｍｏ：０．１〜１．０％、Ｗ：０．１〜１．０％、Ｖ：０．０５〜０．３０％及びＣｕ：０．１〜２．０％から選択される１種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中のＴｉは０．００３％以下、Ｎは０．０１０％以下、Ｐは０．０２％以下、Ｓは０．０１５％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、組織の７０％以上が焼戻しマルテンサイト組織であり、引張強さが１６００ＭＰａ以上、絞りが３０％以上である直径が２．５ｍｍ以下の伸線加工用の素線。
【００１１】
（３）質量％で、Ｃ：０．５〜０．９％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％で、且つＳｉ＋Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％を含み、更に、Ｎｂ：０．００５〜０．０３％、Ｂ：０．０００３〜０．００５％及びＡｌ：０．００５〜０．０３０％から選択される１種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中のＴｉは０．００３％以下、Ｎは０．０１０％以下、Ｐは０．０２％以下、Ｓは０．０１５％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、組織の７０％以上が焼戻しマルテンサイト組織であり、引張強さが１６００ＭＰａ以上、絞りが３０％以上である直径が２．５ｍｍ以下の伸線加工用の素線。
【００１２】
（４）質量％で、Ｃ：０．５〜０．９％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％で、且つＳｉ＋Ｃｒ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％を含み、更に、Ｍｏ：０．１〜１．０％、Ｗ：０．１〜１．０％、Ｖ：０．０５〜０．３０％及びＣｕ：０．１〜２．０％から選択される１種以上、並びに、Ｎｂ：０．００５〜０．０３％、Ｂ：０．０００３〜０．００５％及びＡｌ：０．００５〜０．０３０％から選択される１種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中のＴｉは０．００３％以下、Ｎは０．０１０％以下、Ｐは０．０２％以下、Ｓは０．０１５％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、組織の７０％以上が焼戻しマルテンサイト組織であり、引張強さが１６００ＭＰａ以上、絞りが３０％以上である直径が２．５ｍｍ以下の伸線加工用の素線。
【００１３】
（５）上記（１）から（４）までのいずれかに記載の伸線加工用の素線を用いて、直径が０．１５〜０．４０ｍｍに伸線した引張強さが３６００ＭＰａ以上の線。
【００１４】
（６）上記（１）から（４）までのいずれかに記載の伸線加工用の素線を用いて、直径が０．０２〜０．１０ｍｍに伸線した引張強さが４５００ＭＰａ以上の線。
【００１５】
なお、本発明における「焼戻しマルテンサイト組織」とは、オーステナイト相を冷却（急冷）することによってマルテンサイト変態させた相（つまりマルテンサイト）が、Ａｃ１点以下の温度に加熱されて焼戻しされた、炭化物が析出している組織を指す。
【００１６】
ここで、或る相の体積割合は、顕微鏡組織から評価される面積割合に等しいことが知られており、したがって、上記焼戻しマルテンサイトが組織に占める割合は、例えば次の方法によって、焼入れしたままの組織に占めるマルテンサイト組織の割合から決定すればよい。
【００１７】
先ず、焼入れしたままの組織を鏡面研磨した後、光学顕微鏡で観察する。具体的には、例えば、倍率を２００倍として任意の４視野について写真を撮影し、その写真中でマルテンサイト組織が占める割合を通常の画像処理法などによって計測する。なお、化学組成が本発明で規定する含有量の範囲内にある鋼を急冷して焼入れすると、マルテンサイト組織以外に、オーステナイトが未変態で残った残留オーステナイトと称される組織も存在するが、光学顕微鏡による観察では、残留オーステナイト組織とマルテンサイト組織とを区別することは難しい。
【００１８】
そこで、急冷して焼入れした鋼の光学顕微鏡による観察から、組織中にフェライトやパーライトが占める割合を求め、その残りを「見かけ上のマルテンサイト組織」、つまり、マルテンサイト組織と残留オーステナイト組織とが占める割合（α％）とする。
【００１９】
次に、Ｘ線回折による通常の方法で焼入れしたままの組織に占める残留オーステナイト組織の割合（β％）を求める。
【００２０】
最後に、下記▲１▼式から、焼入れしたままの組織に占めるマルテンサイト組織の割合（Ｘ％）を計算する。ここで、焼入れしたままのマルテンサイト組織は、Ａｃ１点以下の温度に加熱されて焼戻し処理され、焼戻しマルテンサイト組織になる。つまり、焼入れしたままの組織に占めるマルテンサイト組織の割合と焼戻し後の組織に占める焼戻しマルテンサイト組織の割合とは等しく、▲１▼式から求めた焼入れしたままの組織に占めるマルテンサイト組織の割合が焼戻し後の組織に占める焼戻しマルテンサイト組織の割合そのものとなる。
【００２１】
Ｘ＝α−｛（α×β）／１００｝・・・▲１▼。
【００２２】
以下、上記の（１）〜（６）の伸線加工用の素線又は線に係る発明をそれぞれ（１）〜（６）の発明という。
【００２３】
本発明者らは、伸線加工性に優れ、スチールコードやソーイングワイヤなどの用途に好適な伸線加工用の素線を得るとともに、前記の素線を素材とする高強度の細線や極細線を得るために、調査・研究を重ねた。その結果、下記の知見を得た。
【００２４】
（ａ）適正な条件での焼入れと焼戻しの処理を受け、組織の７０％以上がマルテンサイト組織（つまり、焼戻しマルテンサイト組織）となる高炭素鋼の素線は、組織がパーライト組織やベイナイト組織の高炭素鋼の素線に比べて、高い引張強さを有し、且つ、３０％以上の絞りを有する。
【００２５】
（ｂ）上記各組織の高炭素鋼の素線を同じ加工量で伸線加工を行った場合、組織の７０％以上が焼戻しマルテンサイト組織である場合の引張強さがパーライト組織やベイナイト組織の場合の引張強さよりも大きい。
【００２６】
（ｃ）焼戻しマルテンサイト組織が組織の７０％以上を占める高炭素鋼の素線の引張強さ、及びこの素線を伸線加工した高炭素鋼線の引張強さを高めるためには、セメンタイトを微細析出させるのが最も有効であり、そのためには鋼にＳｉとＣｒを積極的に含有させればよい。
【００２７】
（ｄ）Ｓｉ及びＣｒを積極的に含有させた高炭素鋼の素線において、組織の７０％以上が焼戻しマルテンサイト組織である場合の引張強さが、組織がパーライトである場合の引張強さを大幅に上回るようにするには、焼戻し温度を３７５〜４５０℃にすればよい。
【００２８】
（ｅ）前記焼戻しマルテンサイト組織が組織の７０％以上を占める高炭素鋼の素線にメッキ処理を施す際に、被処理材である高炭素鋼の素線の温度が４５０℃を上回る場合には、二次析出するＭｏ、Ｗ、Ｖ及びＣｕのうちの１種以上を含有させて引張強さの低下を抑止すればよい。なお、この場合には、メッキ処理時の熱処理で焼戻しできるので、焼入れ処理後に焼戻しを行うことなく直接メッキ処理してもよい。
【００２９】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「％」表示は「質量％」を意味する。
【００３１】
（Ａ）化学組成
本発明においては、伸線加工性の確保、最終製品における特性の付与及び工業的な生産性の確保のために、素線及び線の化学組成を下記の範囲に限定する。
【００３２】
Ｃ：０．５〜０．９％
Ｃは、線の強度を高めるのに有効な元素である。その含有量が０．５％未満の場合には、自動車ラジアルタイヤ用のスチールコードの一般的な製造法である真歪み量が３．６の伸線加工、例えば、直径１．２ｍｍから０．２ｍｍへの伸線加工では、最終伸線後に引張強さが３６００ＭＰａに達しない。一方、Ｃの含有量が多すぎると、焼入れした際に焼割れが発生し、伸線加工が困難になる。特に、Ｃの含有量が０．９％を超えると、焼割れの発生が顕著になり、伸線加工できなくなる。したがって、Ｃ含有量を０．５〜０．９％とした。
【００３３】
なお、真歪（ε）は伸線加工前の線材又は線の直径（ｄ０）と伸線加工後の線の直径（ｄ）を用いて、ε＝２ｌｏｇｅ（ｄ０／ｄ）の式で表される。
【００３４】
Ｓｉ：０．１〜１．５％
Ｓｉは、セメンタイトを微細に分散させる作用が大きく、特に、後述するＣｒと複合して含有させることで、焼戻し後の強度を大きく高める作用を有する。又、Ｓｉは脱酸剤として必要な元素でもある。脱酸剤としての効果を十分発揮させるためには、Ｓｉを０．１％以上含有させる必要がある。一方、Ｓｉの含有量が１．５％を超えると、焼戻しにおけるセメンタイトの析出が著しく遅延し、工業的な生産性の低下を招く。したがって、Ｓｉの含有量を０．１〜１．５％とした。
【００３５】
Ｃｒ：０．１〜１．５％
Ｃｒは、セメンタイトを微細に分散させる作用が大きく、特に、上述のＳｉと複合して含有させることで、焼戻し後の強度を大きく高める作用を有する。しかし、その含有量が０．１％未満では添加効果に乏しく、一方、１．５％を超えると焼戻しにおけるセメンタイトの析出が著しく遅くなり、工業的な生産性の低下をきたす。したがって、Ｃｒの含有量を０．１〜１．５％とした。
【００３６】
Ｓｉ＋Ｃｒ：０．５〜２．０％
上述のように、Ｓｉ及びＣｒは、セメンタイトを微細に分散させる作用が大きく、特に、両元素を複合して含有させることで、焼戻し後の強度を大幅に高めることができる。しかし、その含有量の和であるＳｉ＋Ｃｒの値が０．５％未満の場合には、上記効果が得難い。一方、Ｓｉ＋Ｃｒの値が２．０％を超えると焼戻しにおけるセメンタイトの析出が著しく遅延するので、工業的な生産性の低下を招く。したがって、ＳｉとＣｒの含有量の和であるＳｉ＋Ｃｒの値を０．５〜２．０％とした。
【００３７】
Ｍｎ：０．１〜１．０％
Ｍｎは、強度を高める作用に加えて、鋼中のＳをＭｎＳとして固定して熱間脆性を防止する作用を有する。しかし、その含有量が０．１％未満では前記の効果が得難い。一方、１．０％を超えて含有させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、Ｍｎの含有量を０．１〜１．０％とした。
【００３８】
本発明においては、伸線加工性を確保する観点から、不純物元素としてのＴｉ、Ｎ、Ｐ、Ｓ及びＯ（酸素）の含有量を下記のように制限する。
【００３９】
Ｔｉ：０．００３％以下
Ｔｉは、Ｎと結合して鋼中でＴｉＮを形成する。このＴｉＮは伸線加工中の断線の起点になりやすい。特に、Ｔｉの含有量が０．００３％を超えると、ＴｉＮが粗大化して伸線加工中に断線が多発する。したがって、Ｔｉ含有量を０．００３％以下とした。
【００４０】
Ｎ：０．０１０％以下
Ｎは冷間での伸線加工中に転位に固着して線の強度を上昇させる反面で、伸線加工性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０１０％を超えると、伸線加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｎの含有量を０．０１０％以下とした。
【００４１】
Ｐ：０．０２％以下
Ｐは粒界に偏析しやすく線を脆化させるため、伸線加工性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０２％を超えると、伸線加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｐの含有量を０．０２％以下とした。
【００４２】
Ｓ：０．０１５％以下
Ｓは、Ｍｎと結合して鋼中でＭｎＳを形成する。このＭｎＳは伸線加工中の断線の起点となりやすい。特に、Ｓの含有量が０．０１５％を超えるとＭｎＳが多量に生成するため伸線加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｓの含有量を０．０１５％以下とした。
【００４３】
Ｏ（酸素）：０．００２０％以下
Ｏは鋼中でＡｌ、Ｓｉなどと結合して酸化物系介在物を形成し、伸線加工性を低下させてしまう。特に、Ｏの含有量が０．００２０％を超えると、酸化物系介在物が粗大化するので伸線加工性の低下が著しくなって、伸線加工中に断線が多発する。したがって、Ｏの含有量を０．００２０％以下とした。
【００４４】
本発明に係る素線が含有するＦｅ以外の成分元素は、（１）の発明のように上記のＣからＯ（酸素）までの元素だけであってもよい。しかし、上記の成分に加え、必要に応じて、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ及びＣｕから選択される１種以上、又は／及びＮｂ、Ｂ及びＡｌから選択される１種以上を選択的に含有させることができる。すなわち、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｂ及びＡｌの各元素を任意添加元素として添加し、含有させてもよい。
【００４５】
以下、上記の任意添加元素に関して説明する。
【００４６】
先ず、添加すれば、いずれも強度を高める作用を有するＭｏ、Ｗ、Ｖ及びＣｕについて説明する。
【００４７】
Ｍｏ：０．１〜１．０％
Ｍｏは、添加すれば、焼戻し中に炭化物として微細に析出して強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｍｏは０．１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、１．０％を超えて含有させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、Ｍｏを添加する場合には、その含有量を０．１〜１．０％とするのがよい。
【００４８】
Ｗ：０．１〜１．０％
Ｗは、添加すれば、焼戻し中に炭化物として微細に析出して強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｗは０．１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、１．０％を超えて含有させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、Ｗを添加する場合には、その含有量を０．１〜１．０％とするのがよい。
【００４９】
Ｖ：０．０５〜０．３０％
Ｖは、添加すれば、焼戻し中に炭化物や窒化物として微細に析出して強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｖは０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その含有量が０．３０％を超えると、焼入れのためにオーステナイト域に加熱しても粗大な炭化物や窒化物が残存するので、伸線加工時に断線が多発する。したがって、Ｖを添加する場合には、その含有量を０．０５〜０．３０％とするのがよい。
【００５０】
Ｃｕ：０．１〜２．０％
Ｃｕは、添加すれば、焼戻し中に微細に析出して強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｃｕは０．１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その含有量が２．０％を超えると、結晶粒界に偏析して鋼塊の分塊圧延や線材の熱間圧延など熱間加工時における割れや疵の発生が顕著になる。したがって、Ｃｕを添加する場合には、その含有量を０．１〜２．０％とするのがよい。
【００５１】
（１）の発明に係る素線の化学組成中のＦｅの一部に代えて、上記のＭｏ、Ｗ、Ｖ及びＣｕのいずれか１種以上を複合して含有させることによって、（２）の発明に係る素線の化学組成が得られる。
【００５２】
次に、添加すれば、いずれも伸線加工性を高める作用を有するＮｂ、Ｂ及びＡｌについて説明する。
【００５３】
Ｎｂ：０．００５〜０．０３％
Ｎｂは、添加すれば、オーステナイト結晶粒を微細にして、伸線加工性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｎｂは０．００５％以上の含有量とすることが望ましい。しかし、その含有量が０．０３％を超えると、焼入れのためにオーステナイト域に加熱しても粗大な炭化物や窒化物が残存するので、伸線加工時に断線が多発する。したがって、Ｎｂを添加する場合には、その含有量を０．００５〜０．０３％とするのがよい。
【００５４】
Ｂ：０．０００３〜０．００５％
Ｂは、添加すれば、Ｎと結合してＢＮを形成することで固溶Ｎを低減し、伸線加工性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｂは０．０００３％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その含有量が０．００５％を超えると、粗大なＢＮが生成して、伸線加工中に断線が多発する。したがって、Ｂを添加する場合には、その含有量を０．０００３〜０．００５％とするのがよい。
【００５５】
Ａｌ：０．００５〜０．０３０％
Ａｌは、添加すれば、Ｎと結合してＡｌＮを形成し、オーステナイト結晶粒を微細化するとともに固溶Ｎを低減し、伸線加工性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ａｌは０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ａｌを０．０３０％を超えて含有させると、Ａｌ２Ｏ３を主成分とする酸化物系介在物が粗大化して、伸線加工中に断線が多発する。したがって、Ａｌを添加する場合には、その含有量を０．００５〜０．０３０％とするのがよい。
【００５６】
（１）の発明に係る素線の化学組成中のＦｅの一部に代えて、上記のＮｂ、Ｂ及びＡｌのいずれか１種以上を複合して含有させることによって、（３）の発明に係る素線の化学組成が得られる。
【００５７】
又、（１）の発明に係る素線の化学組成中のＦｅの一部に代えて、前記のＭｏ、Ｗ、Ｖ及びＣｕのいずれか１種以上、並びに、上記のＮｂ、Ｂ及びＡｌのいずれか１種以上を複合して含有させることによって、（４）の発明に係る素線の化学組成が得られる。
【００５８】
（Ｂ）ミクロ組織
高炭素鋼のミクロ組織には、パーライト組織、ベイナイト組織やマルテンサイト組織などがある。
【００５９】
本発明者らは、表１に示す鋼Ｃを用いて、異なるミクロ組織を有する直径が１．２ｍｍで長さが１０００ｍｍの試験材を作製した。
【００６０】
【表１】
2004011002.tif 000002
【００６１】
すなわち、伸線加工して得た直径が１．２ｍｍの線から長さが１０００ｍｍの試験材を採取し、条件を変えて熱処理した後、通常の方法で直径０．２０ｍｍまで伸線加工した。表２に、熱処理した直径１．２ｍｍの線（素線）のミクロ組織と引張特性、及び直径０．２０ｍｍの伸線材の引張特性を示す。ここで、表２における熱処理条件１〜８は次に示すとおりである。
【００６２】
条件１：９２０℃に加熱して２０秒保持した後、５８０℃の鉛浴中に浸漬して２０秒保持し、保持後は大気中で放冷。
【００６３】
条件２：９２０℃に加熱して２０秒保持した後、５００℃の鉛浴中に浸漬して６０秒保持し、保持後は大気中で放冷。
【００６４】
条件３：８６０℃に加熱して６０秒保持した後で油焼入れし、次いで３５０℃で３分焼戻し処理してから大気中で放冷。
【００６５】
条件４：８６０℃に加熱して６０秒保持した後で油焼入れし、次いで３７５℃で３分焼戻し処理してから大気中で放冷。
【００６６】
条件５：１１５０℃に加熱して６０秒保持した後で油焼入れし、次いで３７５℃で３分焼戻し処理してから大気中で放冷。
【００６７】
条件６：８６０℃に加熱して６０秒保持した後で油焼入れし、次いで４００℃で３分焼戻し処理してから大気中で放冷。
【００６８】
条件７：８６０℃に加熱して６０秒保持した後で油焼入れし、次いで４５０℃で３分焼戻し処理してから大気中で放冷。
【００６９】
条件８：８６０℃に加熱して６０秒保持した後で油焼入れし、次いで６００℃で３分焼戻し処理してから大気中で放冷。
【００７０】
なお、条件１及び条件３で熱処理したものは、断線が多発して０．２０ｍｍにまで伸線加工できず、引張試験を行わなかった。
【００７１】
【表２】
2004011002.tif 000003
【００７２】
表２から、素線の組織が適正な条件での焼入れと焼戻しの処理を受けたマルテンサイト組織（つまり、焼戻しマルテンサイト組織で、表２の場合の条件４、条件６及び条件７の熱処理を受けたもの）の場合の引張強さは、素線の組織がパーライト組織やベイナイト組織の場合の引張強さよりも大きい。これらの素線を同じ加工量で伸線加工した線の引張強さに関しても同様なことがいえる。
【００７３】
なお、既に述べたように、本発明における「焼戻しマルテンサイト組織」とは、オーステナイト相を冷却（急冷）することによってマルテンサイト変態させた相（つまりマルテンサイト）が、Ａｃ１点以下の温度に加熱されて焼戻しされた、炭化物が析出している組織を指す。
【００７４】
表２中の熱処理条件３〜８において、焼戻しマルテンサイトが組織に占める割合は、次のようにして求めた。
【００７５】
すなわち、先ず、焼入れしたままの組織を鏡面研磨した後、倍率を２００倍として任意の４視野について観察した。その結果、熱処理条件３〜８のいずれの場合も、焼入れままの組織が前記した「見かけ上のマルテンサイト組織」（つまり、マルテンサイトと残留オーステナイトの混合組織）だけからなり「α＝１００％」であることがわかった。次に、Ｘ線回折による通常の方法で、焼入れしたままの組織に占める残留オーステナイト組織の割合を求めた。その結果、熱処理条件３〜８のいずれの場合も「β＝１０％」であることがわかった。
【００７６】
既に述べたように、焼入れしたままの組織に占めるマルテンサイト組織の割合と焼戻し後の組織に占める焼戻しマルテンサイト組織の割合とは等しい。そこで最後に、前記▲１▼式を用いて焼戻しマルテンサイト組織の割合（Ｘ％）を算出し、熱処理条件３〜８のいずれの場合にも「Ｘ＝９０％」であることを得た。
【００７７】
なお、上述の組織に占める焼戻しマルテンサイト組織の割合の導出方法から明らかなとおり、表２中の熱処理条件３〜８における焼戻しマルテンサイト以外の各１０％の組織は、いずれも残留オーステナイトが焼戻し処理を受けて分解した組織である。
【００７８】
焼戻しマルテンサイト組織は、一般的な加熱炉を用いて鋼をオーステナイト域に加熱した後、油や水などの適当な冷却媒体を用いて急冷し、その後、一般的な熱処理炉を用いて焼戻し処理することで得られるため、パーライト組織のようにパテンティングのための鉛浴や流動層を用いる必要がない。しかも、焼戻しマルテンサイト組織からなる素線には、安定した高強度と良好な伸線加工性が確保できる。ここで、素線の組織中に焼戻しマルテンサイトの占める割合が７０％以上に達すると、その素線の特性はほとんど焼戻しマルテンサイトの特性に支配されるようになる。したがって、本発明に係る素線の組織の７０％以上を焼戻しマルテンサイト組織と規定した。ここで、焼戻しマルテンサイト組織の割合は７０％以上でありさえすればよく、その上限値は化学組成、及び熱処理条件に応じて得られる最大量のマルテンサイト率であってもよい。なお、焼戻しマルテンサイト以外の組織は規定する必要はなく、残留オーステナイト、フェライト、ベイナイトやパーライトが焼戻し処理を受けた組織であってよい。
【００７９】
素線の組織を焼戻しマルテンサイト組織とするためには、例えば、鋼組成に応じて８５０〜９５０℃のオーステナイト域に加熱してから、油や水などの適当な冷却媒体を用いて急冷し、その後、鋼組成に応じて、３７５〜６００℃で焼戻し処理すればよい。例えば、鋼組成が（１）及び（３）の発明に係る化学組成の場合には、３７５〜４５０℃で焼戻し処理すればよいし、鋼組成が（２）及び（４）の発明に係る化学組成の場合には、４５０〜６００℃で焼戻し処理すればよい。
【００８０】
（Ｃ）素線の引張特性と直径
素線の引張強さが高ければ高いほど、伸線加工時の加工量を低減できるため、工業的に有利である。
【００８１】
素線の引張強さが１６００ＭＰａ未満の場合には、自動車ラジアルタイヤ用のスチールコードの一般的な製造法である真歪み量が３．６の伸線加工、例えば、直径１．２ｍｍから０．２ｍｍへの伸線加工では、引張強さが３６００ＭＰａに達しない。したがって、素線の引張強さを１６００ＭＰａ以上と規定した。伸線加工後の引張強さを更に高めたい場合、或いは伸線加工時の加工量を低減したい場合には、素線の引張強さを１８００ＭＰａ以上にすることが望ましい。より望ましい素線の引張強さは１９００ＭＰａ以上である。
【００８２】
一方、素線の引張強さが高くなると、伸線加工性が低下する傾向がある。伸線加工性の指標として、引張試験での絞りを用いることができ、絞りが３０％未満の場合には、上記の真歪量が３．６の伸線加工で断線が発生する場合がある。したがって、素線の絞りを３０％以上と規定した。より安定して伸線加工を行うためには、絞りは４０％以上であることが好ましい。
【００８３】
なお、真歪（ε）が、伸線加工前の線材又は線の直径（ｄ０）と伸線加工後の線の直径（ｄ）を用いて、ε＝２ｌｏｇｅ（ｄ０／ｄ）の式で表されるものであることは既に述べたとおりである。
【００８４】
素線の直径が２．５ｍｍを超えると、焼入れ時に焼割れが発生しやすくなり、伸線加工中に断線が頻発するようになる。したがって、素線の直径を２．５ｍｍ以下と規定した。素線の直径の下限値は特に規定するものではないが、０．２ｍｍを下回ると、熱処理作業中に極めて断線しやすくなる。このため、素線の直径は０．２ｍｍ以上にすることが好ましい。
【００８５】
（Ｄ）線の直径と引張強さ
（５）と（６）の発明に係る線においては、その直径と引張強さも規定する。
【００８６】
先ず、（５）の発明に係る線はその直径を０．１５〜０．４０ｍｍとし、引張強さを３６００ＭＰａ以上とする。これは、次の理由による。
【００８７】
通常自動車ラジアルタイヤのスチールコードに用いられる線の直径は０．１５〜０．４０ｍｍであり、従来型の、パテンティング処理後に最終伸線加工して実用化されている線の引張強さは３６００ＭＰａクラスまでのものが多い。したがって、（５）の発明に係る線においては、現状の自動車ラジアルタイヤのスチールコードに用いられる線と同等の寸法、引張強さを確保するために、その直径を０．１５〜０．４０ｍｍ、引張強さを３６００ＭＰａ以上と規定した。なお、最終製品の軽量化を果たすために引張強さは高ければ高いほどよいので、（５）の発明に係る線の引張強さは３８００ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００８８】
次に、（６）の発明に係る線はその直径を０．０２〜０．１０ｍｍとし、引張強さを４５００ＭＰａ以上とする。これは、次の理由による。
【００８９】
ソーワイヤなどに用いられる極細線の直径は０．１０ｍｍ以下であり、現在一般的に用いられているソーワイヤの引張強さは４５００ＭＰａ未満である。なお、線の直径が０．０２ｍｍ未満になると作業性が極めて低下する。このため、（６）の発明に係る線においては、現状のソーワイヤ用の線と同等の寸法とそれより高い引張強さ、及び良好な作業性を確保するために、その直径を０．０２〜０．１０ｍｍ、引張強さを４５００ＭＰａ以上と規定した。
【００９０】
以下、実施例により本発明を詳しく説明する。
【００９１】
【実施例】
表３及び表４に示す化学組成を有する鋼Ａ〜Ｚを１５０ｋｇ真空溶解炉を用いて溶製した。なお、表１の鋼Ｃも上記の表中に再度記載した。
【００９２】
上記の表における鋼Ｂ、鋼Ｃ、鋼Ｇ、鋼Ｉ〜Ｋ、鋼Ｑ〜Ｕ及び鋼Ｘ〜Ｚは、化学組成が本発明で規定する含有量の範囲内にある本発明例の鋼である。一方、鋼Ａ、鋼Ｄ〜Ｆ、鋼Ｈ、鋼Ｌ〜Ｐ、鋼Ｖ及び鋼Ｗは成分のいずれかが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比較例の鋼である。
【００９３】
【表３】
2004011002.tif 000004
【００９４】
【表４】
2004011002.tif 000005
【００９５】
これらの鋼を通常の方法で熱間鍛造して直径９０ｍｍの丸棒とし、次いで、１１８０℃に加熱した後、圧延仕上げ温度８８０℃で直径５．５ｍｍの線材に熱間圧延し、その後通常の方法で冷却した。
【００９６】
このようにして得た線材に、通常の方法によって、酸洗、潤滑、伸線加工を施して直径が２．５ｍｍの線とし、更に、通常の方法でパテンティング処理と伸線加工を施して１．２ｍｍの線にした。なお、鋼Ａ、鋼Ｃ、鋼Ｄ、鋼Ｅ、鋼Ｇ、鋼Ｋ、鋼Ｍ、鋼Ｎ、鋼Ｒ〜Ｔ及び鋼Ｗの線については、更に、半量を伸線加工して０．６０ｍｍの線とした。
【００９７】
次いで、図１に示した装置を用いて、表５に示した条件で上記の直径１．２ｍｍの線を焼入れ−焼戻し処理した（試験番号１〜３５）。同様に、図１に示した装置を用いて、表６に示した条件で鋼Ａ、鋼Ｃ、鋼Ｄ、鋼Ｅ、鋼Ｋ、鋼Ｍ、鋼Ｎ、鋼Ｒ、鋼Ｔ及び鋼Ｗの直径０．６０ｍｍの線を、焼入れ−焼戻し処理した（試験番号３６〜４９）。
【００９８】
なお、焼入れのためのオーステナイト域への加熱及び焼戻しは、線の温度が目標温度±１５℃の領域に１５〜２５秒保持されるようにした。ここで、上記の各熱処理とも、線を長さ１００ｍに切断したものに対して実施し、線速（線の送り速度）は試験番号１〜１１、１３〜３８及び４０〜４９については１０ｍ／分、試験番号１２及び３９については５ｍ／分とした。
【００９９】
鋼Ｃ、鋼Ｇ及び鋼Ｓの直径が１．２ｍｍと０．６０ｍｍの線については、図２に示した装置を用いた流動層パテンティング処理も行った。この際の線速は１０ｍ／分とし、オーステナイト域への加熱は線の温度が９４０±１５℃の領域に１５〜２５秒保持されるようにした。ここで、流動層の１ゾーンは５５０℃、２ゾーンは５８０℃に設定した。なお、このパテンティング処理も、線を長さ１００ｍに切断したものに対して実施した。
【０１００】
【表５】
2004011002.tif 000006
【０１０１】
【表６】
2004011002.tif 000007
【０１０２】
上記の各熱処理を施した長さ１００ｍの線から引張試験片を切り出し、通常の方法で引張試験を実施した。更に、ミクロ組織の調査も行った。
【０１０３】
次いで、熱処理した各線について、引張試験片とミクロ観察試料に使用した残り全量を、各ダイスの減面率が平均で１５％となるパススケジュールで、直径１．２ｍｍの線については直径０．２０ｍｍまで、直径０．６０ｍｍの線については直径０．０６０ｍｍまで湿式伸線加工を行った。この際、断線が２回以上発生した場合に伸線加工性が「劣る」と判定した。又、６回目の断線が発生した時点で伸線加工を中止した。
【０１０４】
湿式伸線加工して得られた直径がそれぞれ０．２０ｍｍ及び０．０６０ｍｍの線について通常の方法で引張試験を行った。
【０１０５】
表７〜１２に前記の各試験結果をまとめて示す。なお、表１１における試験番号５０〜５２は鋼Ｃ、鋼Ｇ及び鋼Ｓの直径が１．２ｍｍのパテンティング処理した素線及びそれを伸線加工した直径が０．２０ｍｍの線の試験結果である。同様に、表１２における試験番号５３〜５５は鋼Ｃ、鋼Ｇ及び鋼Ｓの直径が０．６０ｍｍのパテンティング処理した素線及びそれを伸線加工した直径が０．０６０ｍｍの線の試験結果である。
【０１０６】
ここで、表７〜１０中の試験番号１〜４９において、焼戻しマルテンサイト（ＴＭ）が組織に占める割合は、次のようにして求めた。
【０１０７】
すなわち、先ず、焼入れしたままの組織を鏡面研磨した後、倍率を２００倍として任意の４視野について観察した。その結果、試験番号１〜１１、１３〜３８及び４０〜４９については、いずれの場合も焼入れままの組織が前記した「見かけ上のマルテンサイト組織」（つまり、マルテンサイトと残留オーステナイトの混合組織）だけからなり「α＝１００％」であることがわかった。一方、試験番号１２及び３９の場合には、それぞれ１５％と２０％のパーライトが含まれ、したがって、上記の各場合の「見かけ上のマルテンサイト組織」の割合であるα％はそれぞれ８５％と８０％であることがわかった。
【０１０８】
次に、Ｘ線回折による通常の方法で、焼入れしたままの組織に占める残留オーステナイト組織の割合を求めた。その結果、残留オーステナイト組織の割合（β％）は、最も少ない０％（試験番号１及び試験番号３６の場合）から、最も多い２０％（試験番号９、試験番号１８、試験番号４０及び試験番号４３の場合）までの範囲にあることがわかった。
【０１０９】
既に述べたように、焼入れしたままの組織に占めるマルテンサイト組織の割合と焼戻し後の組織に占める焼戻しマルテンサイト組織の割合とは等しい。そこで最後に、前記▲１▼式を用いて各試験番号について、焼戻しマルテンサイト組織の割合（Ｘ％）を算出した。
【０１１０】
なお、表１１及び表１２中の試験番号５２と試験番号５５のミクロ組織にもマルテンサイトが含まれているが、これはパテンティング処理したままの素線のミクロ組織を示すものである。つまり、上記試験番号５２と試験番号５５におけるマルテンサイトは、焼戻しを施された焼戻しマルテンサイトではない。したがって、上記試験番号５２と試験番号５５における焼戻しマルテンサイトの割合は０％になる。
【０１１１】
【表７】
2004011002.tif 000008
【０１１２】
【表８】
2004011002.tif 000009
【０１１３】
【表９】
2004011002.tif 000010
【０１１４】
【表１０】
2004011002.tif 000011
【０１１５】
【表１１】
2004011002.tif 000012
【０１１６】
【表１２】
2004011002.tif 000013
【０１１７】
表７〜１２から、本発明で規定する条件から外れた試験番号１、３、５、８〜１１、１３、１７〜２２、２４、２８、３０〜３２、３６、３７、４０、４１、４３〜４５及び４９〜５５の場合には、伸線後の直径０．２０ｍｍと０．０６０ｍｍの線の引張強さがそれぞれ３６００ＭＰａと４５００ＭＰａに達せず引張特性に劣るか、伸線加工中に２回以上断線して伸線加工性が低く生産性に劣ることが明らかである。
【０１１８】
これに対して、本発明で規定する条件を満たす試験番号の場合には、伸線後の直径０．２０ｍｍと０．０６０ｍｍの線の引張強さはそれぞれ３６００ＭＰａ以上と４５００ＭＰａ以上であり、しかも伸線加工中の断線も１回以下で良好な伸線加工性を有し、生産性に優れることが明らかである。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明の素線は、引張強さが１６００ＭＰａ以上で伸線加工性に優れるので、これを伸線加工することでスチールコードやソーイングワイヤなどに用いられる強度の高い線を高い生産性の下に歩留り良く提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で直径が１．２ｍｍと０．６０ｍｍの線を焼入れ−焼戻しするのに用いた装置を説明する図である。
【図２】実施例で直径が１．２ｍｍと０．６０ｍｍの線をパテンティングするのに用いた流動層装置を説明する図である。
【図１】
2004011002.tif 000014
【図２】
2004011002.tif 000015