(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．１５〜０．２０％以下、Ｓｉ：０．８〜１．０％以下、Ｍｎ：１．４〜１．６％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．３〜０．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．１００％、Ｂ：０．００１０〜０．００２５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼成分を有する線材を熱間圧延後、８５０℃〜９００℃で巻き取った後、インライン熱処理により４７０〜５５０℃の温度で５０〜９０秒保持させた後、２５〜１００℃／secの冷却速度で冷却し、金属組織をフェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトそれぞれが２％以上の混合組織とすることを特徴とする１２５０MPa以上の強度を有する溶接性の優れた高強度線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用途上高強度でありながら溶接性も要求されるような製品に適し、ＰＣ用鋼材をはじめ自動車用シート枠や自動車のホイールリングや溶接金網を用いた高強度パレートなどに用いられる高強度線材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高強度用鋼線などは通常ＪＩＳ  Ｇ３５２１の硬鋼線またはＪＩＳ  Ｇ３５２２のピアノ線を用いて伸線加工を付与することにより高強度を得ている。この場合、共析鋼に近い成分となり極端に溶接性能が劣るため、一般的には溶接性能が要求される場合はＪＩＳ  Ｇ３５０５の軟鋼線材を伸線加工して用いている場合がほとんどであった。しかしながら、この場合は炭素量が低いため高強度を要求される場合には適用が困難である。
【０００３】
このように高強度でかつ溶接性が優れているという要求は、硬鋼線や軟鋼線の個別特性すなわち硬鋼線の高強度と軟鋼線材のもつ溶接性能を同時に満足させる必要があり、強度および溶接性を両立させるためには従来とは異なった成分系および熱処理を行う必要がある。このような考え方から特許文献１に開示されているように、Ｃレベルを適正に制御した線材を用いて再度オーステナイト化後に調整冷却を実施し、その焼き戻し処理を行った後に真歪１．５〜２．２まで伸線加工することにより所定の組織を得て高強度と溶接性を両立させる方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１７６７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この方法では線材圧延を行った後に再度オーステナイト化を行い、その後焼き戻しを行うなど製品化されるまでの加工熱処理工程が長く製造コスト面および生産性の面からさらなる低コスト化の要求が高まっている。特に市場が活況を呈している現在においてその要求はさらに強まっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の最大の特徴は、線材圧時に５００℃〜５５０℃の溶融塩などによるインライン熱処理を付与させることにより効率的に高強度を得ることであり、再加熱する場合よりもオーステナイト結晶粒が微細になるために、従来よりも延性において良好な特性を有するものが得られる。その要旨は、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．２０％以下、Ｓｉ：０．８〜１．０％以下、Ｍｎ：１．４〜１．６％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．３〜０．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．１００％、Ｂ：０．００１０〜０．００２５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼成分を有する線材を熱間圧延後、８５０℃〜９００℃で巻き取った後、インライン熱処理により４７０〜５５０℃の温度で５０〜９０秒保持させた後、２５〜１００℃／secの冷却速度で冷却し、金属組織をフェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトそれぞれが２％以上の混合組織とすることを特徴とする１２５０MPa以上の強度を有する溶接性の優れた高強度線材の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、高強度でかつ優れた溶接性を合わせ持つ線材を直接インラインの熱処理で製造可能であるため、従来の再加熱による熱処理法に比較して安価に製造することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下にその詳細について述べる。
最初に本発明の限定理由について述べる。
Ｃの上限を０．２０％に限定したのは、これ以上の添加は鋼の延性を劣化させ亀裂の伝播を助長するため却って強度の低下を招くためである。下限を０．１５％に限定したのはこれ以下の場合、目標とする高強度１２５０Mpa以上を満たすことができなくなるためである。
【０００９】
Ｓｉの上限を１．０％にしたのは、これ以上の添加は強度の上昇への寄与よりも熱処理温度との乖離が大きくなることが組織コントロール上好ましくないためである。下限を０．８％にしたのは高強度化へのＴＳ確保が困難になるためである。
【００１０】
Ｍｎの上限を１．６％にしたのはこれ以上の添加の場合、焼入れ性能が必要以上に高まり延性の劣化を招くことによる。下限を１．４％に限定した理由は、強度の確保および焼入れ性を適正に確保するために必要な量とした。
【００１１】
Ｐの上限を０．０１％と限定したのは、これ以上の添加を行うと鋼の延性の低下を招き、破壊を早期に招くことを懸念して設定した。下限は少ないほど延性の向上に繋がるが、極端な低Ｐ化は鋼の溶製コストの上昇を招くため特に規定はしない。
【００１２】
Ｓの上限を０．０１％以下としたのは、これ以上の添加の場合ＭｎＳによる赤熱脆化などを生じて熱間圧延時の表面品位を低下させるためである。
【００１３】
Ｃｒは焼入れ性を高めて強度を得るために使用するほか溶接時の入熱による軟化を抑制させる効果があるため、本発明においてＳｉと同様に重要な役割を担う。上限を０．５％にしたのはこれ以上の添加では焼入れ性能が飽和するため経済的理由により上限を設定した。下限を０．３％に限定したのはこれ以下では焼入れ性能の低下により狙いとする高強度が得られないためである。
【００１４】
Ｔｉの添加はＮの固定を促し、ＴｉＮとすることによりＢＮの析出を抑制して焼入れ性に必要なフリーＢを確保するために用いる。上限を０．１００％としたのはこれ以上の添加はＮ固定には充分すぎる量となり、過剰Ｔｉの弊害が生じるためである。下限の０．００５％以下の量ではＮの固定が不十分となりＢＮの析出が生じＢの有効利用が困難になるためである。
【００１５】
Ｂの上限を０．００２５としたのはＢが過剰になるとＦｅ23（ＣＢ）6などの析出物がフェライト結晶粒界などに多量に析出して延性を劣化させるためである。下限を０．００１０％としたのは、これ以下だとＢの焼入れ性向上効果がなくなるためである。
【００１６】
次に線材の捲取り温度の理由について述べる。
捲取温度の上限を９００℃に限定したのは、インライン熱処理設備に投入されるまでの間に二次スケールの成長厚みが増加するため、インライン熱処理内の熱処理過程でスケールの剥離量が増え、熱処理槽内でスケール剥離量が増えるためスケール堆積が生じやすくなるためである。捲取温度の下限温度を８５０℃にしたのは、この温度以下の場合はインライン投入口までの間に変態が進行するため、所定の組織を安定して得ることが出来なくなるためである。
【００１７】
インライン熱処理温度の上限を５５０℃にしたのは、これ以上の温度では熱処理に用いる溶融塩の分解により安定した熱伝達率を得ることが出来なくなり安定した熱処理が不能となるためである。また、下限温度を４７０℃にしたのは、これ以下の温度の場合には所定の複合組織（フェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト）を得ることが困難になるためである。フェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトのそれぞれの組織は各々２％以上存在すれば強度を１２５０MPa以上に保つことが出来る。これ以下の値になると強度の確保が困難となる。
【００１８】
また、インライン熱処理の保持時間は、所定の組織生成の理由から５０秒以上必要である。また、９０秒超では熱処理時後の線材にマルテンサイトは生成しなくなるため、強度を１２５０MP以上にすることが出来ないため保持間の上限を９０秒とした。また、インライン熱処理後の冷却速度は２５〜１００℃／secとする必要があり、その下限の理由は２５℃／sec以下ではフェライトとパーライト主体の組織となり強度の上昇が見込めないためであり、上限を１００℃／secとする理由は利用する冷媒の冷却能力の制約である。
【実施例】
【００１９】
表１に示す実施例はすべて２５０tonの転炉で溶製したのち、連続鋳造して５００mm×３００mmのブルームにした後、分塊工程で１２２mm角のビレットとした。その後、線材加熱炉〜圧延〜直接熱処理工程を経て直径５．５mmあるいは１１．５mmの線材とした。表１のＰcmは溶接割れ感受性指数を示しており、算出方法は以下に示す（１）式により求めた。この値が小さい程、溶接性能が良くなることを表している。
Ｐcm＝Ｃ＋１／３０Ｓｉ＋１／２０Ｍｎ＋１／２０Ｃｕ＋１／６０Ｎｉ＋１／２０Ｃｒ        ＋１／１５Ｍｏ＋１／１０Ｖ＋１０×Ｂ                        …（１）式
【００２０】
また、スポット溶接性は、突合せ溶接を行った後、溶接部の張り出し部分を削って引張試験をｎ数５本行い、その平均値が母材強度の７割以上の値を示す場合に○印とし、７割を下回る場合を×印で表している。
【００２１】
鋼種ＡはＪＩＳ  Ｇ３５０５に準拠した軟鋼線を比較として用いたものである。この場合、溶接性は極めて良好な特性を示すが強度が低く、本発明要件である高強度を満たしていない。一方、鋼種ＢはＪＩＳ  Ｇ３５０６に準拠した硬鋼線を比較として用いたものであり、この場合、強度は発明要件の高強度を満たしておらず、スポット溶接性も劣化していることが判る。
【００２２】
このようにフェライト主体の鋼種Ａやパーライト主体の鋼種Ｂの場合、溶接性と強度の両立を実現させることは困難である。鋼種Ａのように溶接性が良くても強度が低い場合、強度を高めるためにＣ量を増加するがこの方法では鋼種Ｂの様に溶接性が悪化するため、従来法では目標とする特性、すなわち強度および溶接性の両方を満足させる特性が得られないことが判る。鋼種Ｃ，Ｄは比較法を示す。鋼種Ｅ〜Ｌは本発明法を用いた５．５mmφ線材の実施例を示す。また、鋼種Ｊ〜Ｌは線材を１１．５mmφで製造した場合の本発明法の実施例を示す。
【００２３】
いずれもＰcmの値が０．３前後の値でスポット溶接性は良好であることが判る。強度に関しても本発明の実施例Ｃ〜Ｋは１２５０MPaの強度を確保出来ていることが判る。これらはいずれも本発明の特徴であるインライン熱処理を行ったものであり、組織はフェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトをそれぞれ２％以上含んでいる。
【００２４】
【表１】
0004777112.tif 000002