(57)【要約】【課題】オイルテンパー線の材料に起因するノイズ信号を低減し、および／または、スケールの剥離に依存するノイズ信号を低減することで、既存の探傷器を用いて３０μｍ程度の微小な疵の検出を可能にしたオイルテンパー線およびその製造方法を提供する。【解決手段】鋼線表面にスケールを有するオイルテンパー線であって、鋼線の金属組織が、焼戻しマルテンサイトと、焼戻しマルテンサイト中に分布したＣｏを含有する球状化セメンタイトとを含み、鋼線の保磁力が３８．０Ｏｅ以上であることを特徴とするオイルテンパー線である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼線表面にスケールを有するオイルテンパー線であって、
該鋼線の金属組織が、焼戻しマルテンサイトと、該焼戻しマルテンサイト中に分布したＣｏを含有する球状化セメンタイトを含み、
該鋼線の保磁力が３８．０Ｏｅ以上であることを特徴とするオイルテンパー線。
【請求項２】
上記鋼線が、質量％で０．０５％〜３．００％のＣｏ含有することを特徴とする請求項１に記載のオイルテンパー線。
【請求項３】
鋼線表面にスケールを有するオイルテンパー線であって、
質量％で０．０５％〜３．００％のＣｏを含有する鋼材を加熱し、６００〜６５０℃の範囲内にある一定の温度で１０〜６０秒間保持した後、更に該鋼材の金属組織がオーステナイト化する温度まで加熱し、焼入れおよび焼戻しして形成したことを特徴とするオイルテンパー線。
【請求項４】
鋼線表面にスケールを有するオイルテンパー線であって、
該線表面のスケールが、体積％で１．０〜１０．０％のＦｅＯを含む酸化鉄からなることを特徴とするオイルテンパー線。
【請求項５】
鋼線表面にスケールを有するオイルテンパー線の製造方法であって、
質量％で０．０５％〜３．００％のＣｏを含有する鋼材を使用し、
該鋼材を加熱し、６００〜６５０℃の範囲内にある一定の温度で１０〜６０秒間保持する保持工程と、
該鋼材の金属組織がオーステナイト化する温度まで加熱するオーステナイト化工程と、
該鋼材を焼入れおよび焼戻しする工程を含むことを特徴とするオイルテンパー線の製造方法。
【請求項６】
上記保持工程が、空気中で行われることを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
上記オーステナイト化工程が、窒素を主成分とし、酸素が体積％で１０％以下の雰囲気中で行われることを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルテンパー線およびその製造方法に関し、とりわけ、自動車等のエンジンの弁ばね、および、トランスミッション中のばねに用いられる弁ばね用のオイルテンパー線およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オイルテンパー線は、耐疲労性を向上させるため高強度化が進んでいるが、その結果、材料の靱性が低下し、疵感受性が高くなり、小さな疵が疲労破壊やばね加工中折損の起点として作用するようになる。そこで、オイルテンパー線の全長に亘り渦流探傷を行って疵を検出、除去し、疵保証を行っている。
【０００３】
探傷精度を向上させるためには、探傷中のノイズ信号を小さくすることが必要となり、例えば、探傷器中の１対の検出コイル間に共振コイルを設置し、信号の位相を制御してノイズ信号を小さくすることが特許文献１に示されている。
【０００４】
また、オイルテンパー線は、スケールと呼ばれる酸化皮膜を有しているが、このスケールが部分的に剥がれてスケール厚さのばらつきが生じ、これが渦流探傷時のノイズ信号の要因となる。そこで、スケール厚さを増やす方法が、例えば特許文献２に示されており、スケールの部分的な剥離の影響を小さくし、ノイズ信号を低減することができる。
【特許文献１】特開２００２−２２７０９号公報
【特許文献２】特開２００４−１１５８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高強度化されたオイルテンパー線では、３５μｍ程度の深さの疵を起点に、ばね加工中に折損が発生するという問題があり、この程度の大きさの疵を検出する必要があった。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２の方法では、スケール厚さのばらつきが依然として存在するため、ノイズの低減には限界があり、このような微小な疵の検出は困難であった。
【０００７】
また、材料自身に起因して生じるノイズ信号もあり、上述の特許文献１の方法を用いても５０μｍより小さな疵の検出は困難であった。
【０００８】
そこで本発明は、オイルテンパー線の材料に起因するノイズ信号を低減し、および／または、スケールの剥離に依存するノイズ信号を低減することで、既存の探傷器を用いて３０μｍ程度の微小な疵の検出を可能にしたオイルテンパー線およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、鋼線表面にスケールを有するオイルテンパー線であって、鋼線の金属組織が、焼戻しマルテンサイトと、焼戻しマルテンサイト中に分布したＣｏを含有する球状化セメンタイトを含み、鋼線の保磁力が３８．０Ｏｅ以上であることを特徴とするオイルテンパー線である。
【００１０】
また、本発明は、鋼線表面にスケールを有するオイルテンパー線であって、質量％で０．０５％〜３．００％のＣｏを含有する鋼材を加熱し、６００〜６５０℃の範囲内にある一定の温度で１０〜６０秒間保持した後、更に鋼材の金属組織がオーステナイト化する温度まで加熱し、焼入れ焼戻しして形成したことを特徴とするオイルテンパー線である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるオイルテンパー線は、探傷時のノイズ信号が小さく、高強度材の折損の原因となる小さな疵についても、全長の疵保証を行うことができる優れた探傷性を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
１．ノイズ信号の低減方法
低合金鋼オイルテンパー線（以下、単に「オイルテンパー線」という）は、耐疲労性をあげるために材料強度を高くするとともに、加工性を維持するために一定以上の靱性を確保する必要がある。このため、オイルテンパー線は、鋼の必須の成分である鉄および炭素以外に、シリコン、マンガン、クロムを含有しており、必要に応じて、バナジウム、ニオブ、モリブデン、ニッケル等を１種以上含有している。また、これ以外にリンや硫黄等を不可避不純物として含有している。なお、これら成分の詳細については後述する。
【００１３】
また、耐疲労性向上のために、パーライト組織を有する伸線材を原材料としてこれを焼入れ焼戻し、主たる金属組織を焼戻しマルテンサイトとしている。オイルテンパー線は、この焼戻しマルテンサイト組織を有する鋼線部と、焼入れ時にパーライト組織をいったんオーステナイト化するために加熱を行う際に、鋼線の表面に生じたスケール（鉄の酸化物を主成分とし、不可避不純物を含む皮膜）を含む。このスケールは潤滑性を有し、オイルテンパー線をばねに加工する際の加工性向上にも寄与する。
【００１４】
オイルテンパー線の探傷性について、検討を行った結果、詳細を以下に示す二つの方法の何れか、または両者を適用することで探傷性を向上できることが見出された。まず、第１の方法は、詳細は後述するが、保磁力を向上させるものであり、このためには、上記オイルテンパー線の製造に際し、合金成分として、質量％でコバルト（Ｃｏ）を０．０５％以上、３．００％以下の範囲内で添加するとともに、オーステナイト化時の加熱中に一定温度で保持することが必要となる。
【００１５】
図１は、焼入れ焼戻し時に用いる温度プロファイルの概略図であり（ａ）は従来技術、（ｂ）は本発明を示す。図１（ａ）に示すように、従来のオイルテンパー線の焼入れ焼戻し工程は、パーライト組織を有する伸線材を９００℃以上の温度まで加熱（焼入れ加熱）し、オーステナイト化した後、約１０秒以上保持し、焼入を実施し、マルテンサイト組織を得る。そして４００〜５７５℃間の適当な温度で、約３０秒焼戻して、焼戻しマルテンサイト組織を得ている。
【００１６】
これに対し、本発明では、図２（ｂ）に示すようにオーステナイト化の昇温途中において６００〜６５０℃間の一定温度で１０〜６０秒保持するものである。
【００１７】
第２の方法も、詳細は後述するが、スケールの焼入れ時の剥離を軽減するために、第１の方法と同様に、焼入れ焼戻しの際のオーステナイト化の昇温途中の昇温途中において、６００〜６５０℃間の一定温度で１０〜６０秒保持することにより、スケール組成を制御するものである。
【００１８】
そして、第１の方法と第２の方法の違いは、第１の方法は、合金元素コバルトの添加が必須である。また、前記、オーステナイト化途中の温度保持は、温度の維持だけが目的であり、従って、雰囲気は問わない。これに対し、第二の方法は、コバルトの添加は、必要ないものの、スケール組成制御、具体的には一定量のＦｅＯを生成させる必要があり、雰囲気としては、空気中等、酸素を含む雰囲気であることが不可欠となる。以下にこの方法の詳細を説明する。
【００１９】
２．保磁力の向上（第一の方法）
オイルテンパー線の材料に起因するノイズ信号が、材料の保磁力不足に起因することを見出した。すなわち、鋼のような強磁性材料を渦流探傷する場合は、探傷コイル内に流される一定の周波数の交流電流により生じる磁界（交番磁場）で磁区の磁化方向が変化し、これがノイズの要因となる。そこで、従来から、探傷コイルの前に励磁コイルと呼ばれるコイルが設置され、これに直流電流を流し、強さが一定で一方向に向いた直流磁界を探傷するオイルテンパー線に印加し、あらかじめ、磁化することでオイルテンパー線の磁区の向きを揃えている。
【００２０】
しかし、探傷前に磁区の向きを揃えても、保磁力が弱いと探傷コイルの交流電流により生じる交番磁界により、一部の磁区の磁化方向が励磁コイルで磁化した方向と１８０°向きが変わりノイズ信号の要因となる。これに対して、オイルテンパー線の保磁力を３８．０Ｏｅ以上にすることで、探傷中に磁区の向きが変わらず、ノイズ信号を低減できることを見出した。
【００２１】
そして、３８．０Ｏｅ以上の保磁力を有するオイルテンパー線を得るために、通常の成分を有するオイルテンパー線に合金成分としてコバルトを添加することが必要となる。しかし、単にコバルト（Ｃｏ）を加えるだけでは、十分に保磁力は向上しない。
【００２２】
すなわち、鋼材に０．０５質量％以上のコバルトを添加するとともに、焼入れ焼戻し工程において焼入れ時の加熱の際に６００〜６５０℃の温度域で一旦、昇温を止め、一定の温度で１０秒以上６０秒以下保持することにより、伸線されたパーライト組織中の層状セメンタイトが球状化し、コバルトの一部がこの球状化したセメンタイトに取り込まれる（以下、「セメンタイト球状化工程」という）。そして、このコバルトを含有する球状化セメンタイトはオーステナイト化後および焼戻し後も未溶解炭化物として残存し、磁壁に対し、ピンニング効果を有し、保磁力が向上する。なお、保持時間が１０秒未満または保持温度が６００℃未満の場合、セメンタイトの球状化が十分でない。保持時間が６０秒を超える、または、保持温度が６５０℃を超えると球状化セメンタイトが肥大化し、材料の靱性が低下する。
【００２３】
このコバルトを含む、球状化セメンタイトは、焼戻し後で直径０．０５〜０．２０ｍｍで、分析透過型電子顕微鏡等で観察することができる。
【００２４】
また、コバルトの添加量については、質量％で３．００％を超えると材料の靱性が低下する傾向にある。
【００２５】
３．スケール組成制御（第２の方法）
第２の方法として、セメンタイト球状化工程を空気中で行うことで、オーステナイト化時に生成するスケールの焼入れ時の剥離性を改善でき、探傷性を向上できることが見出された。すなわち、空気中等の酸素を含有する雰囲気で保持を行うことで、線表面に少量のＦｅＯを主成分とするスケールが生じる。その後、窒素を主成分（酸素１０体積％以下）とする雰囲気中でオーステナイト化のため９００℃程度以上まで加熱し、その際にＦｅ３Ｏ４を主成とし、一部にＦｅ２Ｏ３を含む厚いスケールを生成する。この窒素を主成分とする雰囲気中の加熱では脱炭も生じない。従って、本発明の方法に係るオイルテンパー線の焼入れ加熱時に形成されるスケールは、オーステナイト化時に生成するＦｅ３Ｏ４を主成分に、セメンタイト球状化工程で生成するＦｅＯを少量含む。また、オーステナイト化時に生成するＦｅ２Ｏ３を少量含む場合がある。
【００２６】
一般にＦｅＯは、脆く、剥離しやすいため、オイルテンパー線では、焼入れ時のスケール剥離を招くとしてＦｅＯの生成しない条件、すなわち窒素中等の不活性雰囲気中で加熱するか、空気中であれば、高周波誘導加熱を用いて、数秒程度と急速に加熱し、ＦｅＯが生成する５５０〜７５０℃程度の温度域を急速に通過させていた。また、空気中で短時間加熱を用いる理由の一つは、長時間加熱を行うと脱炭を生じるからでもある。
【００２７】
しかし、ＦｅＯについて、少量、すなわち体積％で１〜１０％であれば、焼入れ時にこの脆いＦｅＯが優先的に剥離し、スケールを剥離させる原因であり、焼入れ時に生じる鋼線とスケール部界面の熱歪みが吸収される。そして、スケールのほとんどを占めるＦｅ３Ｏ４とＦｅ２Ｏ３は、ほとんど剥離しないことから、全体としてのスケール剥離量を大幅に抑制できることが見出された。
【００２８】
この結果、スケール厚さの均一性が向上し、スケール剥離やスケール厚さの不均一に起因して発生していたノイズ信号は低減され、探傷性に優れたオイルテンパー線を得ることができる。
【００２９】
１〜１０体積％のＦｅＯを含むスケールを得るための、セメンタイト球状化工程の条件は、雰囲気が空気で、保持温度が６００〜６５０℃、一定温度での保持時間が１０〜６０秒である。保持時間が１０秒未満、または、保持温度が６００℃未満では、生成するＦｅＯの量が１％に満たず、熱歪み吸収の十分な効果が得られない。一方、保持時間が６０秒を超えるか、または、保持温度が６５０℃を超えるとＦｅＯの量が１０％を超え、焼入れ時の剥離量が増え、ノイズ信号の原因となる。また、この６５０℃以下の温度領域については、空気中で加熱された場合であっても脱炭が起こらない利点がある。
【００３０】
なお、ＦｅＯの体積％とは、後述するＸ線回折法により得られるスケール中のＦｅＯ、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３の含有量を求め、この３成分の合計に占めるＦｅＯの割合を体積比として求めた値である。
【００３１】
また、上記の保磁力を３８．０Ｏｅ以上にすること、およびスケール中にＦｅＯを１．０〜１０．０体積％含有することの一方でノイズ信号を低減し、探傷性向上の効果が得られるが、両方を実施することが好ましい。
【００３２】
４．化学成分
オイルテンパー線は、鋼の必須の成分である鉄および炭素以外に、シリコン、マンガン、クロムを含有しており、必要に応じて、バナジウム、ニオブ、モリブデン、ニッケル等を１種以上含有している。また、これ以外にリンや硫黄等を不可避不純物として含有している。本発明について、３８．０Ｏｅ以上の保磁力を得るために、上記のようにコバルトを質量％で０．０５〜３．００％含有することが必要である。その他の成分については、保磁力やスケール組成への寄与はないものの、高耐疲労および高強度で靱性を有するオイルテンパー線を得るため、質量％で以下の範囲にあるのが望ましい。
【００３３】
なお、ここで各成分の質量％は、例えば発光分析のような分析手段により分析可能で、かつ、材料中に存在しうる可能性がある全元素について、分析を行い、分析した全元素の含有量（質量）合計に占める各々の元素の含有量の、比率をいう。
【００３４】
炭素（Ｃ）：０．４〜０．９％。セメンタイトやクロム炭化物等の炭化物を生成する鋼の強度確保に不可欠な元素であり、０．４％以上含有しないと強度が不足し、０．９％を超えると偏析等の弊害がある。なお、高強度と靱性を両立するには、０．５〜０．７％が好ましい。
【００３５】
シリコン（Ｓｉ）：０．５〜３．０％。固溶強化により強度を向上させるとともに耐へたり性を向上させる元素である。０．５％以下だと十分な効果が得られず、３．０％程度で効果が飽和する。なお、好適には耐へたり性を確実に確保するために１．２％以上、靱性を確保するために２．５％以下含有することが望ましい。
【００３６】
マンガン（Ｍｎ）：０．３〜１．５％。マンガンは固溶強化と共に焼入れ性向上に寄与する元素である。０．３％以下だと焼入れ性向上効果が得られず、１．５％を超えると靱性が低下する傾向がある。
【００３７】
クロム（Ｃｒ）：０．３〜３．０％。クロムは炭化物を生成し、析出硬化により焼戻し時の軟化抵抗を増大させ、強度確保に寄与する。０．３％未満では効果が限定的であり、３．０％を超えると析出する炭化物が粗大なり、靱性を低下させる傾向がある。なお、好適には、確実に強度を確保するために０．５％以上、靱性を確保するために１．５％以下含有することが望ましい。
【００３８】
バナジウム（Ｖ）：０．０５〜０．５０％、モリブデン（Ｍｏ）：０．０５〜０．５０％、タングステン（Ｗ）：０．０５〜０．１５％、ニオブ（Ｎｂ）：０．０５〜０．１５％。これらの元素は、焼戻し中に微細炭化物を析出し、焼戻し軟化抵抗を増大させ、強度を向上させるが、０．０５％以下では、強度の上昇量は少ない。また、バナジウム、モリブデンは、０．５０％を、タングステン、ニオブは０．１５％を超えると靱性が低下する傾向がある。
【００３９】
ニッケル（Ｎｉ）：０．１〜２．０％。ニッケルは、靱性を向上させる元素である。０．１％以下では効果がなく、２．０％以上では残留オーステナイト量が増え、強度が低下する傾向にある。
【実施例】
【００４０】
＜製造方法＞
表１の化学成分を有する８種類の原材料を準備した。すなわち、ＪＩＳＧ３５６１で定義された弁ばね用シリコンクロム鋼オイルテンパー線（以下、「Ｓｉ−Ｃｒ」という。）とこれに０．３０質量％Ｃｏを添加した材料（以下、「Ｓｉ−Ｃｒ＋０．３０Ｃｏ」という。）、高強度材（以下、「高強度」という。）、高強度材に０．０４質量％Ｃｏを添加した材料（以下、「高強度＋０．０４Ｃｏ」という。）、高強度材に０．０６質量％Ｃｏを添加した材料（以下、「高強度＋０．０６Ｃｏ」という。）、高強度材に０．１２質量％Ｃｏを添加した材料（以下、「高強度＋０．１２Ｃｏ」という。）、高強度材に０．５１質量％Ｃｏを添加した材料（以下、「高強度＋０．５１Ｃｏ」という。）、高強度材に２．９６％Ｃｏを添加した材料（以下、「高強度＋２．９６Ｃｏ」という）の８鋼種（鋼種）である。これらの原材料は、それぞれ５００ｋｇずつ（高強度＋０．１２Ｃｏは５００ｋｇ×４インゴット）溶解されたのち、インゴットに鋳造された。
【００４１】
【表１】
2007308785.tif 000003
【００４２】
次に、得られたインゴットを分塊圧延によって１１０ｍｍ角のビレットにし、これを熱間圧延することで６．３ｍｍφの圧延線材（鋼材）を得た。この圧延線材のうち高強度材６鋼種については、パテンティング処理を行い、伸線に適したパーライト組織とした。一方、Ｓｉ−ＣｒおよびＳｉ−Ｃｒ＋０．３０Ｃｏの２鋼種については、熱間圧延の仕上げ列以降で衝風冷却によるインライン熱処理を行うことでパーライト組織を得た。
【００４３】
さらに圧延線材表面の疵および脱炭層の除去を目的に皮剥を行い、皮剥後の線材の線径は、５．５ｍｍとした。なお、例えば懸架ばね用等、脱炭がある程度許容できる用途であれば、皮剥工程は省略しても良い。そして、皮剥工程で生じた極表面部のマルテンサイト組織を軟化させる目的で窒素雰囲気中にて５３０℃×３時間の焼鈍を行った後、伸線を行った。伸線は、前処理として、ショットブラスト処理をインラインで実施した後、ダイス６枚およびステアリン酸カルシウム系の潤滑剤を用い、線径３．０ｍｍまで連続伸線機により加工した。伸線の前処理について、ショットブラスト以外に例えば、リン酸皮膜等の化成処理や、ボラックス（ホウ酸ガラス）等、他の物理皮膜の方法を用いても良い。
【００４４】
得られた伸線材を用いて、焼入れ焼戻し工程を行い、オイルテンパー線を各５０ｋｇずつ作製し、保磁力、スケール中のＦｅＯ比率および探傷性について評価を行った。焼入れ焼戻しは、図１の温度プロファイルの概略図に従うものとし、セメンタイト球状化処理の有無、雰囲気、保持時間を図２のように変えた。焼入れ時の加熱は、ガス炉中に５体積％未満の酸素を含む窒素を通したパイプを設置し、その中を連続的に、伸線材を通過させ、オーステナイト化のために９４０℃まで加熱した。その後、油中に焼入れ、マルテンサイト組織を得て、次に流動床炉および電気炉を用いて焼戻した。これらの焼入れ焼戻し工程は全て連続炉により行った。また、セメンタイト球状化工程については、オーステナイト化のための加熱炉の手前に流動床炉および電気炉を設置し、所定の温度まで流動床炉で加熱した後、電気炉を用い、その温度に保持した。
【００４５】
以下に、個々の実施例および比較例の鋼種、加熱時の昇温途中での保持の有無、保持温度、保持時間、保持の雰囲気を示すが、保磁力を上げた効果とスケール組成を制御した効果を区別できるように、表２には、保磁力を高め、スケール組成については目的とする制御を行っていない実施例を示す。すなわち表２おける実施例では、コバルトを０．０５％以上３．０％（質量％）以下含む材料に、温度６００〜６５０℃、保持時間１０〜６０秒のセメンタイト球状化工程を適用したが、スケール中のＦｅＯが１．０〜１０．０％（体積％）とならないように、窒素雰囲気中で保持を行っている。
【００４６】
一方、比較例には、コバルトを含まないもの、コバルト含んでも０．０５％未満であるもの、さらに、コバルトを０．０５％以上３．０％（質量％）以下含むものの、保持条件が６００℃〜６５０℃×１０〜６０秒と異なるもの（保持無を含む）を示した。
【００４７】
【表２】
2007308785.tif 000004
【００４８】
次に、表３には、スケール組成、すなわちＦｅＯ量を１．０〜１０．０％（体積％）にする効果が明確になるように、保持温度：６００℃〜６５０℃、保持時間１０秒〜６０秒、雰囲気：空気中の条件でセメンタイト球状化工程を行うとともに、保磁力が３８．０Ｏｅ以上とならないようにコバルト０．０５％以下の材料のみを表１から選択して示す。
【００４９】
比較例については、表２と同じものであるが、これらは、保持が無いもの、保持温度または、保持時間が６００℃〜６５０℃×１０〜６０秒と異なるもの（保持無を含む）、さらに、保持温度および時間は満足するものの、雰囲気が窒素中のものを含む。
【００５０】
【表３】
2007308785.tif 000005
【００５１】
表４は、保磁力を上げるとともに、スケール組成を制御したオイルテンパー線の探傷性を評価する目的で、コバルトを０．０５％以上３．０％（質量％）以下含む材料に、空気中で６００℃〜６５０℃の温度で１０秒から６０秒保持の条件でセメンタイト球状化工程を行った実施例を示している。なお、比較例は、表２のものと同じである。
【００５２】
【表４】
2007308785.tif 000006
【００５３】
なお、セメンタイト球状化工程の雰囲気については、実施例の空気および窒素中に限定される物でなく、例えば酸素富化雰囲気や、保磁力向上の効果のみを得るのであればアルゴン雰囲気といった他の雰囲気を用いてもよい。
【００５４】
また、セメンタイト球状化工程の６００〜６５０℃までの加熱については、上記、流動床炉以外の方法、例えば電気炉、溶融鉛、高周波誘導加熱、ガス・重油他の燃焼を伴う加熱炉を用いてもよい。また、所定温度到達後の保持についても、上記電気炉以外の方法、例えば、ガス炉等他の加熱手段の使用や、さらには加熱手段を用いず、断熱性を有する保持ゾーン等設置しても良い。
【００５５】
セメンタイト球状化工程とその後オーステナイト化を合わせた時間については、セメンタイト球状化工程のない比較例で約１分３０秒、セメンタイト球状化工程のある実施例および比較例で約２分である。また、焼戻しについては、Ｓｉ−Ｃｒおよびこれにコバルトを添加した鋼種については、引張強さが１９５０〜１９８０Ｎ／ｍｍ２となるように、高強度材およびこれにコバルトを添加した鋼種については２２００〜２２３０Ｎ／ｍｍ２となるように焼戻し温度を調整した。
【００５６】
＜保磁力の測定＞
次に、上記実施例および比較例について、保磁力を測定した。測定には、長さ３ｍ程度の試料を採取し、これを用いた。測定は、理研電子製直流磁化測定装置ＢＨＳ−４０を用い、ソレノイド法にて最大印加磁界２００Ｏｅで測定した。図２は、代表的な測定結果である。
【００５７】
測定は、まず正方向に磁界を０〜２００Ｏｅ、まで印加する。ついで磁界を０Ｏｅまで減らし、さらに反対方向に、−２００Ｏｅまで磁界を印加した後０Ｏｅまで磁場を減じる。そして、このサイクルをもう一度繰り返す。この間のサンプルの磁束密度を測定し、横軸に印加した磁界の強さ（Ｈ）を縦軸に磁束密度（Ｂ）をプロットしたのが、図２である。最初、サンプルの磁区の向きがバラバラで磁化されていないため、０点（Ｘ、Ｙ軸とも０の位置）より出発するバージンカーブ１を示すが、その後は０点を通らないヒステリシスループ２を示す。このヒステリシスループ２とＸ軸のマイナス側の交点Ｈｃ（図１中の３）の磁界の強さが保磁力であり、図２では、３８．４Ｏｅとなっている。
【００５８】
この保磁力は、材料の磁束密度を０にするために必要な磁界の強さを示しており、この値が大きいほど、一旦ある方向に磁化されると、反対方向に磁化されにくいことを意味する。実施例および比較例について、この方法により求めた保磁力（Ｈｃ）を表２〜４に示す。
【００５９】
＜スケール組成の測定＞
線表面のスケール組成、すなわちスケール中に含まれるＦｅＯの比率を求めた。測定は、Ｘ線回折により得られた、鋼線部およびスケールからの回折ピークを含むＸ線回折のチャートより、Ｆｅ３Ｏ４の（３１１）ピーク、Ｆｅ２Ｏ３の（１０４）ピークおよびＦｅＯの（２００）ピークそれぞれの高さを測定し、これらの理論強度との比を計算し、この比からスケール中のＦｅＯの比率を求めた。実施例及び比較例のスケール中のＦｅＯの比率（体積％）を表２〜４中に記載する。
【００６０】
＜探傷性の評価＞
探傷については、得られた５０ｋｇの各実施例および比較例試料の線表面に放電加工機を用い、人工疵を付けた。具体的には、図３に示すオイルテンパー線１０上に長さＬが２ｍｍ、幅Ｗが０．１ｍｍ、中央部で最大深さＨが３０μｍである三角形状の人工疵１２を付け、これを３０μｍの疵保証の標準疵（図３（ｂ）に詳細）とした。そして、この疵部分を含む５０ｋｇのサンプルの全長を探傷した。用いた探傷器は、ＰＲＵＦＴＥＣＨＮＩＫ社製のＥＤＤＹＣＨＥＫ−５で、探傷コイルに印加する交流信号の周波数は１００ｋＨｚ、使用したコイルの内径は４．５ｍｍ、線速すなわちオイルテンパー線の移動速度は１００ｍ／分である。なお、探傷器については、これに限定される必要はなく、従来のオイルテンパー線において実用的に５０μｍの疵保証が可能な探傷器であれば良い。
【００６１】
この条件下で探傷を行った結果を図４に示す。横軸が測定時間であり、端末部からの距離に対応する。縦軸が探傷信号の大きさである。上記人工疵部より生じる図中の疵信号３１の大きさがＳである。一方それ以外の部分はノイズ信号であり、最も大きなノイズ信号３２の大きさがＮである。疵信号３１の大きさＳを最大ノイズ信号３２の大きさＮで除した数値がＳ／Ｎ比であり、図４の例では５．２となっている。Ｓ／Ｎ比の値が大きいほど、疵信号をより明瞭に分離でき、すなわち探傷性に優れていることを示している。実用的に安定して探傷を適用するためには、Ｓ／Ｎ比は、３．５以上であることが望ましい。全ての実施例および比較例のＳ／Ｎ比を測定した結果を表２〜４に示す。
【００６２】
＜保磁力向上の効果＞
表２中の実施例は、コバルト０．０６〜２．９６％含んでおり、セメンタイト球状化工程での保持条件が、保持温度６００℃〜６５０℃、保持時間１０〜６０秒の範囲にあり、全て、Ｓ／Ｎ比が３．５以上と優れた探傷性を示した。
【００６３】
図５は、表２にある実施例および比較例の保磁力の値とＳ／Ｎ比の関係をプロットしたグラフである。図５から明らかなように、グラフ中の実施例は、全て保磁力が３８．０Ｏｅ以上であり、そして、探傷性を示すＳ／Ｎ比も全て３．５以上と優れた探傷性を示している。対照的に、比較例は全て、保磁力が３８．０Ｏｅ未満であり、Ｓ／Ｎ比も３．５未満と探傷性に劣る結果となっている。
【００６４】
図６は、保磁力に及ぼすコバルト量の影響を明らかにするために、表２の中で、セメンタイト球状化工程の、保持温度６２５℃、保持時間１０秒または３０秒、かつ、窒素雰囲気中とほぼ一定であり、コバルト含有量が０〜２．９６％と異なる高強度材の実施例および比較例（比較例３−４、比較例４−１、実施例５−２、実施例６−２、実施例７−１、実施例８−１）についてコバルト含有量（質量％）とＳ／Ｎ比の関係をプロットしたものである。図６よりコバルト量が０．０４％と０．０６％の間で顕著に保磁力が変化し、以降はコバルト量が３％近くまで増えても保磁力の変化が少ないことが判る。また、良好な探傷性を得ることができる保磁力３８．０Ｏｅ以上を確保するためには、コバルト含有量が０．０５質量％以上必要なことも判る。
【００６５】
＜スケール組成制御の効果＞
表３中の実施例は、セメンタイト球状化工程における保持条件が、雰囲気が空気中で保持温度６００℃〜６５０℃、かつ、保持時間を１０〜６０秒の範囲にあり、Ｓ／Ｎ比が３．５以上と優れた探傷性を示している。
【００６６】
図７は、表３の結果について横軸に線表面スケール中に含まれるＦｅＯの比率（体積％）、縦軸にＳ／Ｎ比をとりプロットしたグラフである。実施例は何れもＦｅＯを１．０〜１０．０％含むとともに、Ｓ／Ｎ比３．５と優れた探傷性を示している。一方、比較例は全て、ＦｅＯの比率が１．０％未満または１０％超であり、Ｓ／Ｎ比が３．５未満と探傷性に劣ることが判る。また、図７から、Ｓ／Ｎ比が３．５以上の範囲は、ＦｅＯの比率が体積％で１．０〜１０．０％の範囲であることが判る。
【００６７】
＜保磁力向上とスケール制御の複合効果＞
表４に示した実施例は、何れもコバルトを０．０５％以上３．０％（質量％）未満含有すると共に、セメンタイト球状化工程での保持条件が、雰囲気が空気中、保持温度６００℃〜６５０℃、かつ、保持時間１０〜６０秒の範囲内にあるものである。その結果、実施例は、いずれもが３８．０Ｏｅ以上の保磁力を有するとともに、スケール中のＦｅＯが１．０〜１０．０体積％となっている。そして、探傷性評価については、何れの実施例もＳ／Ｎ比が５．０以上と、保磁力向上のみの実施例やスケール組成のみを制御した実施例と比べても極めて良好な探傷性を示している。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】（ａ）従来技術に係る、焼入れ焼戻し工程の温度プロファイルの概略図、および、（ｂ）本発明に係る焼入れや焼戻し工程の温度プロファイルの概略図である。
【図２】実施例に係る保磁力の測定結果である。
【図３】（ａ）探傷性評価に用いる人工疵（標準疵）の概略図及び（ｂ）人工疵部の拡大図である。
【図４】実施例に係る探傷性評価結果である。
【図５】実施例および比較例にかかる保磁力とＳ／Ｎ比の関係を示すグラフである。
【図６】実施例および比較例にかかるコバルト含有量と保磁力の関係を示すグラフである。
【図７】実施例および比較例にかかるＦｅＯ比率とＳ／Ｎ比の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１  バージンカーブ、２  ヒステリシスループ、３  保磁力（Ｈｃ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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