(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有量が０．８〜１．１重量％の高炭素鋼線材からなり、線径が０．６〜２．５ｍｍである最終パテンティング処理後のスチールコード素線用材料であって、引っ張り試験破断箇所での軸芯部の金属組織の配向度Ｒ（ただし、Ｒ＝半径方向の炭化物密度／軸方向の炭化物密度）が２．７〜３．３４であることを特徴とするスチールコード素線用材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ、コンベヤベルト等のゴム製品の補強材として使用されるスチールコード素線用材料に関し、さらに詳しくは、線径が０．１０〜０．４０ｍｍで、かつ引張り強さが３５００ＭＰａ以上であるスチールコード用素線を製造するに際して、伸線加工性および撚線加工性に優れたスチールコード素線用材料（以下、単に「材料」ともいう）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の材料は、一般に高炭素鋼線材を用いて、通常は途中数回のパテンティング処理と冷間伸線加工を経て、所要の寸法に仕上げた後、最終パテンティング処理を行なうことにより得ることができる。そして、この材料は、その表面に伸線加工性およびゴム接着性を付与するメッキ処理を施した後、減面率９６〜９８％の湿式伸線加工により最終仕上り線径まで伸線して、スチールコード用素線を製造し、このスチールコード用素線の複数本を撚り合わせて、スチールコードと成した後に、タイヤ、コンベヤベルト等のゴム製品のゴム中に埋め込んで使用するものである。
【０００３】
ところで、近年、高速大量輸送の傾向がとみに強まり、タイヤ、コンベヤベルト等のゴム製品に使用されるスチールコード用素線にも過酷な使用条件に耐えるものが要求されている。すなわち、これらゴム製品を補強するスチールコード用素線に要求される性質は、過酷な使用条件に耐え得るに十分な強度を有すること、細径であること、軽量であることおよび靱性をも備えていることである。そして、これらの要求を満たすため、鋼線材の組成における炭素量を高くしたり、鋼線材中の添加元素の配合を工夫したり、伸線加工における減面率を大きくしたりして、スチールコード用素線の高強度化が図られてきた。
【０００４】
ところが、上述のようにして高強度化する場合、伸線加工中におけるカッピー断線および撚線加工中における縦割れが大きな問題となっている。すなわち、伸線時に成分偏析または熱処理不良に起因するワイヤ中心部の変形不良（塑性加工不良）が発生し、これを起点とするカッピー断線が起きたり、また、撚線時にワイヤに捻り応力がかかった場合に、ワイヤ長手方向に縦割れ（いわゆるデラミネーション）が発生しやすくなる、という問題である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、本発明者が上述のカッピー断線や縦割れをなくすために、スチールコード用素線の母材であるスチールコード素線用材料の金属組織や熱処理条件が伸線加工性や撚線加工性に及ぼす影響について研究した結果なしえたものであり、その課題とするところは、伸線加工において高減面率加工を加えても断線が発生し難く、その後の撚線加工においても縦割れの発生し難い材料を提供することにある。
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のスチールコード素線用材料は、炭素含有量が０．８〜１．１重量％の高炭素鋼線材からなり、線径が０．６〜２．５ｍｍである最終パテンティング処理後のスチールコード素線用材料であって、引っ張り試験破断箇所での、軸芯部の金属組織の配向度Ｒ（ただし、Ｒ＝半径方向の炭化物密度／軸方向の炭化物密度）が２．７〜３．３４であることを特徴とする。
【０００７】
本発明でいう配向度Ｒとは、最終パテンティング上がりの材料を引張り試験（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準ずる金属材料引張り試験方法）により破断した軸芯を含む軸芯方向の平面（軸芯部）における半径方向の炭化物密度を軸方向の炭化物密度で除した値であり、軸方向の炭化物密度とは、上記平面において軸芯方向に引いた一定長の仮想直線が横切った炭化物の数であり、半径方向の炭化物密度とは、上記仮想直線の中点で直交する同一長の仮想直線が横切った炭化物の数である。なお、上記炭化物とは、具体的には層状パーライト組織のうちのセメンタイトのことである。ところで、この配向度Ｒを２．７以上にしたのは、２．７未満であるとワイヤ中心部の塑性変形性が可及的に劣るようになり、伸線加工不良による変形異常が発生し、断線や縦割れの原因となるからである。この配向度が大きいほど塑性加工性が高くなるが、この理由は軸方向にセメンタイトが層状に並ぶ率が大きくなるためと推定される。また、炭素含有量が０．８０〜１．１０重量％の範囲においては、配向度Ｒは、５．０未満が好適である。
【０００８】
最終パテンティング処理後のスチーコード素線用材料の線径を０．６〜２．５ｍｍにしたのは、この範囲で適宜選定することにより、最終伸線後の線径が０．１０〜０．４０ｍｍで、引張り強さが３５００ＭＰａ以上であるスチールコード用素線が得られるからである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の金属組織の配向度を有するスチールコード素線用材料は、最終パテンティング条件を管理することによりに得ることができる。その主な管理項目は、加熱温度、加熱時間、焼入れ温度、焼入れ時間である。この種の高炭素鋼線材においては、線径、鋼種の化学成分を考慮しながら、加熱温度９００〜１０００℃、焼入れ温度４２０〜５７０℃の範囲で各温度を選定し、また加熱時間および焼入れ時間を選定すればよい。
なお、配向度は、材料の炭素含有量が増えるほど低下する傾向にあるため、上記管理項目をより厳正に制御することが必要となる。
【００１０】
【実施例】
供試材として表１に示す化学成分の４種の高炭素鋼線材を選んだ。
【００１１】
【表１】
0004481379.tif 000002
【００１２】
そして、表１の４種の高炭素鋼線材を、表２に示す工程で製造した。なお、この実験における加熱炉長は７．５ｍ、焼入れ炉長は２．５ｍである。また、鋼種Ａ，Ｂ，Ｃの最終パテンティング時の加熱温度は９８０℃、焼入れ温度は５５０℃に設定した。また、鋼種Ｄの加熱温度は９８０℃、焼入れ温度は５２０℃に設定した。
【００１３】
【表２】
0004481379.tif 000003
【００１４】
また、上記の４鋼種において、２次パテンティング時の線速をそれぞれ５段階または４段階に分け、表３に示すように都合１９通りの実験を行なった（実験Ｎｏ１〜１９）。そして各実験において、配向度、最終伸線後の引張り強さ、伸線加工性、撚線加工性について計測または評価した。伸線加工性は、ダイス寿命および断線頻度から判断し、良好な場合を○、やや問題がある場合を△、かなり問題がある場合を×とした。また、撚線加工性は、縦割れの発生頻度から判断し、伸線加工性と同様に３段階評価をした。
【００１５】
【表３】
0004481379.tif 000004
【００１６】
ここで、配向度の具体的な計測方法を説明する。
最終パテンティング処理後の線材を引張り試験機にかけ、その破断部を含む試験片を樹脂に横向きに埋め込み、線材の軸芯を含む面が出るまで研摩する。次に、ピラクール液で腐食後に金蒸着した後、破断部の軸芯部（すなわち材料の破断部直近でかつ材料の中心軸近傍）の金属組織を電子顕微鏡（ＳＥＭ）により倍率１００００倍で写真撮影する。このとき、写真の縦方向が材料の軸方向で、横方向が材料の半径方向になるように撮影する。この写真は、層状パーライトのコロニーが多数集まった形態を呈している。
次に、上記写真上において、写真の横方向（すなわち材料の半径方向）と写真の縦方向（すなわち材料の軸方向）とに、直交する、同一長さの直線をボールペン等の筆記具で書き入れる。そして、各直線が横切る炭化物（セメンタイト）の数を計数し、半径方向の炭化物数を軸方向の炭化物数で除した値を求めて配向度とした。なお、数値的信頼度を高めるため、炭化物計数は３２回行ない、その平均値をとった。
【００１７】
表３から明らかなように、配向度が２．７に満たない比較例の材料の場合は、伸線加工性や撚線加工性に問題があり、伸線時の断線（カッピー断線）や撚線時の縦割れ（デラミネーション）のうち少なくとも一方が発生し、スチールコード用として不適応であることが判明した。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のスチールコード素線用材料によれば、伸線時のワイヤ中心部の塑性加工不良が可及的に解消できるから、高減面率加工を加えて伸線加工しても断線（カッピー断線）が発生し難くなり、撚線加工中の縦割れ（デラミネーション）の発生も顕著に減少することができ、生産性が向上し、製造コストを大幅に低減することができる。
また、この材料を用いて３５００ＭＰａ以上の高強度のスチールコード用素線が製造できるから、撚線加工後にスチールコードとしてタイヤやコンベヤベルト等のゴム製品に埋め込んだ場合、過酷な使用条件に耐えることができる。