(57)【要約】【課題】本発明は、微細組織及び合金組成を制御することで、強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材、高炭素鋼鋼線及びこれらの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材は、重量％で、Ｃ：０．９〜１．１％、Ｓｉ：０．７〜１．５％、Ｍｎ：０．０７〜０．１％、Ｃｒ：０．３〜０．８％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、残部Ｆｅ及びその他の不可避な不純物を含み、微細組織は、９５面積％以上のパーライトを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｃ：０．９〜１．１％、Ｓｉ：０．７〜１．５％、Ｍｎ：０．０７〜０．１％、Ｃｒ：０．３〜０．８％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、残部Ｆｅ及びその他の不可避な不純物を含み、
微細組織は、９５面積％以上のパーライトを含むことを特徴とする強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材。
【請求項２】
前記線材は、Ｎｉ：０．２〜０．６重量％をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材。
【請求項３】
前記線材は、Ｃｕ：０．６重量％以下（０％は除外）をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材。
【請求項４】
前記パーライトの平均層間間隔は、１１０〜１２０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材。
【請求項５】
重量％で、Ｃ：０．９〜１．１％、Ｓｉ：０．７〜１．５％、Ｍｎ：０．０７〜０．１％、Ｃｒ：０．３〜０．８％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、残部Ｆｅ及びその他の不可避な不純物を含む鋼片を１０００〜１１００℃で９０〜１２０分間維持する段階と、
前記鋼片を９５０〜１０５０℃で仕上圧延して最終圧延入側温度９８０〜１０５０℃で最終圧延して線材を得る段階と、
前記線材を８５０〜９５０℃で巻き取り、ステルモア冷却帯で８〜１０℃／ｓの冷却速度で冷却する段階とを含むことを特徴とする強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材の製造方法。
【請求項６】
前記鋼片は、Ｎｉ：０．２〜０．６重量％をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材の製造方法。
【請求項７】
前記鋼片は、Ｃｕ：０．６重量％以下（０％は除外）をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材の製造方法。
【請求項８】
重量％で、Ｃ：０．９〜１．１％、Ｓｉ：０．７〜１．５％、Ｍｎ：０．０７〜０．１％、Ｃｒ：０．３〜０．８％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、残部Ｆｅ及びその他の不可避な不純物を含み、
微細組織は、９５面積％以上のパーライトを含むことを特徴とする強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線。
【請求項９】
前記鋼線は、Ｎｉ：０．２〜０．６重量％をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線。
【請求項１０】
前記鋼線は、Ｃｕ：０．６重量％以下（０％は除外）をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線。
【請求項１１】
前記パーライトの平均層間間隔は、２０〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線。
【請求項１２】
前記鋼線の表面に錆（ｒｕｓｔ）の形成時、前記錆が結晶粒の大きさが２０ｎｍ以下のα−ＦｅＯＯＨ（アルファ水酸化鉄）を２６面積％以上含むことを特徴とする請求項８に記載の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線。
【請求項１３】
重量％で、Ｃ：０．９〜１．１％、Ｓｉ：０．７〜１．５％、Ｍｎ：０．０７〜０．１％、Ｃｒ：０．３〜０．８％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、残部Ｆｅ及びその他の不可避な不純物を含む鋼片を１０００〜１１００℃で９０〜１２０分間維持する段階と、
前記鋼片を９５０〜１０５０℃で仕上圧延して最終圧延入側温度９８０〜１０５０℃で最終圧延して線材を得る段階と、
前記線材を８５０〜９５０℃で巻き取り、ステルモア冷却帯で８〜１０℃／ｓの冷却速度で冷却する段階と、
前記冷却した線材を９５０℃以上に加熱して２分以上維持する段階と、
前記加熱された線材を鉛浴でクエンチング後、５８０℃以上で１分以上維持後水冷する段階と、
前記水冷された線材を１００ｍ／ｍ以上の伸線速度で８０％以上の総減免量で乾式伸線して鋼線を得る段階とを含むことを特徴とする強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線の製造方法。
【請求項１４】
前記鋼片は、Ｎｉ：０．２〜０．６重量％をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線の製造方法。
【請求項１５】
前記鋼片は、Ｃｕ：０．６重量％以下（０％は除外）をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材、高炭素鋼鋼線及びこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クレーンロープ、一般橋梁用ケーブルなどは構造物を支え、或いは、船舶またはその他の位置で品物を移送する時に荷重を支持する役割を行う。これらは、鋼線が単一本ではなく多数本がよられた形態で使用されるが、その線径は、５０ｍｍから１０００ｍｍまで多様である。
ロープ線径の増加は、構造物の重量の増加を意味する。ロープ線径の減少が可能な最も効果的な方法は、ロープを構成している鋼線の強度の増加である。鋼線の強度は、製品の軽量化に直結する問題であるため、鋼線用の鋼種開発の方向は、主に高強度化に向いている。
鋼線の高強度化は、１９６０年代にエンバリ（Ｅｍｂｕｒｙ）とフィッシャー（Ｆｉｓｈｅｒ）が提案した実験式に基づいている。これによると、強度を最も効果的に向上させることができる方法として、１）素材の強度の増加、２）転位の動きを妨害し得る初期組織の微細化による加工硬化率の向上、３）伸線加工量の増加などが提唱されている。
【０００３】
上記１）素材強度の増加及び上記２）転位の動きを妨害し得る初期組織の微細化による加工硬化率の向上のために、合金元素の添加を主に利用しているが、Ｃは、固溶強化及び析出強化の効果、Ｃｒは、オーステナイトにおけるＣの拡散低下及びこれによる核生成サイトの増加による組織微細化、及びこれによる伸線加工性の増加、Ｓｉは、フェライト内の固溶強化、パーライト組織微細化による初期強度を増加させる役割をする。
上記３）伸線加工量の増加は、前述した合金元素の添加による素材強度の増加より効率的に強度を増加させることができる方法であるが、実験や実績の結果によると、伸線加工量が増加すると、強度は指数的に増加することが知られている。その理由は、パーライト組織が伸線方向に全体が回転することにより、軟質相と硬質相が重なり合って存在する複合組織として存在するためと、伸線加工量が増加しながらセメンタイト内に存在する炭素がフェライトに拡散する含量が増加し、このような炭素がフェライト内に過飽和しながらマルテンサイトのような役割をし、このような組織形成が強度を大きく増加させるためであると説明されている。但し、現在まで理論的な説明がなされただけで、実験的な検証は未だになされていない。
【０００４】
また、クレーンロープ、一般橋梁用ケーブルなど支える上記構造物は、多くの場合、塩分の多い海辺などで使用されるため、鋼内への塩基の浸透を抑制する目的で、鋼線表面にＺｎ、Ｚｎ−Ａｌなどのメッキ層を形成させたり、クレーンロープなどの場合は、オイルなどを塗ったりして、塩基浸透による影響を最小化させる努力をしている（例えば、特許文献１を参照）。しかし、実際の環境では、不可避にメッキ層が剥がれたり、オイルが除去されたりして、ＦｅがＨＣｌ、ＮａＣｌなどと反応することで、腐食ピットが形成され、早期に切損が生じるため、頻繁なロープ交替などが避けられないという問題点がある。
また、Ｚｎは、スリップ系の少ないＨＣＰ（ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｃｌｏｓｅ  ｐａｃｋｉｎｇ）構造からなるため、伸線性を大きく低下させ製造効率を低下させ、製造原価を上昇させる問題点がある。製造原価を減少させるために鋼種の設計及び工程の制御が必要であると考えられる。
従って、強度に優れ、人為的にメッキ層を形成させなくとも耐食性に優れた高炭素鋼線材、鋼線及びこれらの製造方法に対する開発が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−０５３７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであってその目的とするところは、微細組織及び合金組成を制御することで、強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材、鋼線及びこれらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材は、重量％で、Ｃ：０．９〜１．１％、Ｓｉ：０．７〜１．５％、Ｍｎ：０．０７〜０．１％、Ｃｒ：０．３〜０．８％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、残部Ｆｅ及びその他の不可避な不純物を含み、微細組織は、９５面積％以上のパーライトを含むことを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．９〜１．１％、Ｓｉ：０．７〜１．５％、Ｍｎ：０．０７〜０．１％、Ｃｒ：０．３〜０．８％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、残部Ｆｅ及びその他の不可避な不純物を含む鋼片を１０００〜１１００℃で９０〜１２０分間維持する段階と、鋼片を９５０〜１０５０℃で仕上圧延して最終圧延入側温度９８０〜１０５０℃で最終圧延して線材を得る段階と、線材を８５０〜９５０℃で巻き取り、ステルモア冷却帯で８〜１０℃／ｓの冷却速度で冷却する段階とを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線は、重量％で、Ｃ：０．９〜１．１％、Ｓｉ：０．７〜１．５％、Ｍｎ：０．０７〜０．１％、Ｃｒ：０．３〜０．８％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、残部Ｆｅ及びその他の不可避な不純物を含み、微細組織は、９５面積％以上のパーライトを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．９〜１．１％、Ｓｉ：０．７〜１．５％、Ｍｎ：０．０７〜０．１％、Ｃｒ：０．３〜０．８％、Ｓ：０．０１５％以下、Ｐ：０．０１５％以下、残部Ｆｅ及びその他の不可避な不純物を含む鋼片を１０００〜１１００℃で９０〜１２０分間維持する段階と、鋼片を９５０〜１０５０℃で仕上圧延して最終圧延入側温度９８０〜１０５０℃で最終圧延して線材を得る段階と、線材を８５０〜９５０℃で巻き取り、ステルモア冷却帯で８〜１０℃／ｓの冷却速度で冷却する段階と、冷却した線材を９５０℃以上に加熱して２分以上維持する段階と、加熱された線材を鉛浴でクエンチング後、５８０℃以上で１分以上維持後水冷する段階と、水冷された線材を１００ｍ／ｍ以上の伸線速度で８０％以上の総減免量で乾式伸線して鋼線を得る段階とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材、鋼線及びこれらの製造方法を提供することができる効果があり、優れた耐食性を有するので、別途のＺｎ、Ｚｎ−Ａｌなどのメッキ処理、オイル（Ｏｉｌ）類の外部付着などの省略が可能であり、製造原価を節減することができ、製品競争力における優位を占めることができる
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の線材の微細組織を撮影した写真である。
【図２】比較例５の線材の微細組織を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態について詳しく説明する。
本願の発明者らは、現在使用されているクレーンロープ、一般橋梁用ケーブルなどに使用される鋼線の強度を増加させ、別途のＺｎ、Ｚｎ−Ａｌなどのメッキ処理、オイル（Ｏｉｌ）類の外部付着などの省略が可能となるように耐食性を向上させた鋼線について鋭意研究を重ねた。
その結果、高Ｃｒの添加を通じて強度及び耐食性を確保することができ、それにＮｉをさらに添加すると、その効果が増加し、さらにまたＮｉ及びＣｕを複合添加すると、その効果がさらに増加することを確認して、本発明の完成に至った。
【００１４】
＜強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材＞
以下、本発明の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材について詳しく説明する。
本発明の強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材は、重量％で、Ｃ：０．９〜１．１％、Ｓｉ：０．７〜１．５％、Ｍｎ：０．０７〜０．１％、Ｃｒ：０．３〜０．８％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、残部Ｆｅ及びその他の不可避な不純物を含み、微細組織は９５面積％以上のパーライトを含む。
【００１５】
先ず、本発明の合金組成について詳しく説明する。以下、各合金元素の単位は、重量％である。
〔Ｃ（炭素）：０．９〜１．１％〕
Ｃは、素材強度を最も効果的に上昇させることができる元素であり、パーライト鋼において、Ｃが０．１％増加すれば、１００ＭＰａの強度を増加させることができる。０．９％を超えるＣを添加すると、この強度の増加量は次第に減少するが、これは、偏析帯内の炭素濃度の増加及びこの領域に初析セメンタイト及び厚いセメンタイトが形成される可能性が大きいからである。
Ｃ含量が０．９％未満の場合、高強度を確保することが難く、Ｃ含量が１．１％超の場合、中心偏析が大きく増加するという問題点がある。従って、Ｃ含量は、０．９〜１．１％であることが好ましい。
【００１６】
〔Ｓｉ（シリコン）：０．７〜１．５％〕
Ｓｉは、フェライトの固溶強化及びパーライト組織の微細化による強度を増加させる役割をし、Ｓｉを０．１％添加すれば、１４〜１６ＭＰａ水準の強度が向上する。また、Ｓｉは、フェライトとセメンタイト界面に存在するため、熱処理時にＣの拡散を抑制する役割をする。このため、ケーブルなどではＳｉを高含量で使用する。Ｓｉ含量が０．７％未満の場合、強度増強効果が十分でなく、Ｓｉ含量が１．５％超の場合、母材と密着性の大きいＦｅ２ＳｉＯ４スケールが表面に形成して、スケールの剥離性が低下するという問題点がある。従って、Ｓｉ含量は、０．７〜１．５％であることが好ましい。
【００１７】
〔Ｃｒ（クロム）：０．３〜０．８％〕
Ｃｒは、Ｃ、Ｎの次に強度を効果的に向上させることができる元素であり、パーライト鋼において、０．１％増加すれば、強度を４０〜５０ＭＰａ増加させることができる。また、顧客先で熱処理後、セメンタイトの異常部の出現及び厚いセメンタイトの形成を抑制させることができる。しかし、フェライト内の転位密度を増加させるため、フェライトの軟性低下により、極細線を伸線する際に断線を誘発する恐れがある。Ｃｒ含量が０．３％未満の場合、強度確保が難しく、Ｃｒ含量が０．８％超の場合は、炭化物の形成による変態完了時間が増加して製造効率が低下する恐れがある。従って、Ｃｒ含量は、０．３〜０．８％であることが好ましい。
【００１８】
〔Ｍｎ（マンガン）：０．０７〜０．１％〕
Ｍｎは、強度増加の役割もするが、その添加の目的が、顧客先で鉛浴熱処理をする時に変態ノーズを充分に遅延させる焼入れ性を確保するためである。また、鋼内のＳと容易に結合するため、脱硫の目的としても使用される。脱硫のためには、０．０７％以上添加する必要があり、本発明では、ＣｒとＳｉ含量が高いため、十分な焼入れ性の効果があるため、Ｍｎの含量を０．１％以下に制限することができる。従って、Ｍｎ含量は、０．０７〜０．１％であることが好ましい。
【００１９】
〔Ｐ（リン）：０．０３０％以下〕
Ｐは、不純物であり、特に含有量は規定しないが、従来の鋼線と同様に、軟性を確保する観点で、０．０３０％以下にすることが好ましい。
【００２０】
〔Ｓ（イオウ）：０．０１０％以下〕
Ｓは、不純物であり、特に含有量は規定しないが、本発明では、Ｍｎ含量を低く制御しているため、脱硫処理を容易にするために、Ｓ含量を０．０１０％以下にすることが好ましい。
【００２１】
本発明の残りの成分は、鉄（Ｆｅ）である。但し、通常の製造過程では、原料または周りの環境から、意図しない不純物が不可避に混入されることがあるため、これを排除することはできない。これらの不純物は、通常の知識を有する技術者であれば誰もが分かるため、その全ての内容を特に本明細書では言及しない。
この時、上述した合金組成にＮｉ：０．２〜０．６％をさらに添加することで、耐食性をより向上させることができ、Ｎｉ：０．２〜０．６％及びＣｕ：０．６％以下（０％は除外）をさらに添加させることで、耐食性をより一層向上させることができる。
【００２２】
〔Ｎｉ（ニッケル）：０．２〜０．６％〕
Ｎｉは、耐食性を向上させる元素であり、Ｎｉの添加により錆（ｒｕｓｔ）の粒度が微細化し、鉄イオンの溶解活性化が低下するので、錆と鋼界面の低ｐＨ化が抑制される。また、形成された錆層の陽イオン選択透過性が増大して、塩素イオンの錆層内への浸透が抑制されるので、耐食性が大きく向上する。Ｎｉの添加量は増加すれば増加するほど、耐食性などが向上する利点がある。Ｎｉの添加量が０．２％では効果が明確でなく、０．６％以上の添加で耐食効果が大きくなるが、高価であるため、それ以下に制限することが好ましい。従って、Ｎｉの添加量は、０．２〜０．６％であることが好ましい。
【００２３】
〔Ｃｕ（銅）：０．６％以下（０％は除外）〕
Ｃｕは、錆層粒子の微細化及び緻密化により鋼の耐食性を向上させる元素であり、含量が増加するほど耐食性の面では有効であるが、再加熱する時に融点の低いＣｕが鋼の粒界に浸透して、熱間加工時にクラックが発生する熱間加工割れ（ｈｏｔ  ｓｈｏｒｔｎｅｓｓ）を引き起こす虞があるため、０．６％以下に制限することが好ましい。Ｃｕは微量の添加でも効果があるため、その下限を特に限定はしないが、０．２％以上を添加すればその効果がさらに顕著になる。
また、Ｎｉを添加することなくＣｕのみを添加する場合は、熱間圧延中に溶融Ｃｕが結晶粒界に拡散して欠陥が発生するという問題点があるため、Ｎｉと共に添加することが好ましい。
【００２４】
以下、本発明の一側面による強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材の微細組織について説明する。
本発明の一側面による強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材の微細組織は、９５面積％以上のパーライトを含む。パーライトの他に５面積％以下の初析セメンタイトを含むことができる。
また、パーライトの平均層間間隔は、１１０〜１２０ｎｍであることが好ましい。
上述した合金組成及び微細組織を有する本発明の線材は、１４００ＭＰａ以上の引張強度を有し、断面減少率（Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｒｅａ）が１５％以上である。
【００２５】
＜強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材の製造方法＞
本発明の線材の製造方法は、特に制限しないが、本発明の一方法による強度及び耐食性に優れた高炭素鋼線材の製造方法は、上述した合金組成を満たす鋼片を１０００〜１１００℃で９０〜１２０分間維持する段階と、鋼片を９５０〜１０５０℃で仕上圧延し、最終圧延入側温度９８０〜１０５０℃で最終圧延して線材を得る段階と、線材を８５０〜９５０℃で巻き取り、ステルモア冷却帯で８〜１０℃／ｓの冷却速度で冷却する段階とを含む。
上述した製造方法によって製造された線材は、９５面積％以上のパーライトを含み、１４００ＭＰａ以上の引張強度を有し、断面減少率（Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｒｅａ）は１５％以上である。
【００２６】
＜強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線＞
本発明のまた他の一側面である強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線は、上述した合金組成を有し、微細組織は、９５面積％以上のパーライトを含む。パーライトは、伸線加工によって伸線方向に方向性を有することができる。
この時、パーライトの平均層間間隔は、２０〜３０ｎｍであってよい。これは、ＬＰ熱処理及び伸線工程によって、線材の場合よりパーライトの平均層間間隔が微細化するからである。
また、鋼線表面に錆（ｒｕｓｔ）が形成される時、錆が、結晶粒の大きさが２０ｎｍ以下のα−ＦｅＯＯＨ（アルファ水酸化鉄）を２６面積％以上含むことができる。錆の残りは、β−ＦｅＯＯＨ（ベータ水酸化鉄）、γ−ＦｅＯＯＨ（ガンマ水酸化鉄）などからなる。
【００２７】
非晶質であるα−ＦｅＯＯＨは、錆の形成を抑制する相であり、β−ＦｅＯＯＨは、γ−ＦｅＯＯＨ内に割れを容易に形成させて錆の形成を促進する相である。
結晶粒が微細であるほど錆が緻密に形成されて、耐候性の側面で有利であるため、結晶粒の大きさが２０ｎｍ以下のα−ＦｅＯＯＨの面積分率が重要であり、結晶粒の大きさが２０ｎｍ以下のα−ＦｅＯＯＨの面積分率が２６面積％以上含まれる場合、優れた耐候性及び耐食性を確保することができる。
α−ＦｅＯＯＨの面積分率が高いほど耐食性を向上させることができるため、その上限を特に限定する必要はないが、５０面積％以上形成させることは難しいので、その上限は５０面積％であってよい。
上述した合金組成及び微細組織を有する本発明の鋼線は、２４００ＭＰａ以上の引張強度を有し、耐食性に優れ、捻り加工に対する抵抗性に優れた特性を示す。
【００２８】
＜強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線の製造方法＞
本発明のまた他の一側面である強度及び耐食性に優れた高炭素鋼鋼線の製造方法は、上述した線材の製造方法によって製造された線材を９５０℃以上に加熱して２分以上維持する段階と、鉛浴でクエンチング後、５８０℃以上で１分以上維持した後、水冷する段階と、１００ｍ／ｍ以上の伸線速度で８０％以上の総減免量で乾式伸線して鋼線を得る段階とを含む。
上記製造方法によって製造された鋼線の微細組織は、９５面積％以上のパーライトを含み、２４００ＭＰａ以上の引張強度を有し、耐食性に優れ、捻り加工に対する抵抗性に優れ、クレーンロープ、一般橋梁用ケーブルなどに好ましく適用することができる。
以下、実施例を通じて本発明をより具体的に説明する。
【実施例】
【００２９】
本発明では、最終製品の鋼線の引張強度が２４００ＭＰａ以上であり、耐食性に優れた特性を有する鋼線を製造するための実験を行った。
表１の合金組成（但し、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ及びＮｉ含量の単位は重量％であり、Ｐ及びＳ含量の単位はｐｐｍである。）を有する５０ｋｇのインゴットを鋳造した後、ビレット−インゴット溶接して線材圧延した。
線材圧延条件は、加熱炉が１０３０℃で９０分間維持、仕上圧延出側温度が１０００℃、ＲＳＭ入側温度が９９０℃、冷却後の巻取温度が９００℃、ステルモア冷却速度が８℃／ｓにして、１３ｍｍの線材を製造した。
線材を高温加熱炉で９８０℃に加熱して３分間維持し、鉛浴でクエンチングしてＬＰ（Ｌｅａｄ  Ｐａｔｅｎｔｉｎｇ）熱処理材を得た。ＬＰ熱処理材を５９０℃で１．５分間維持し、水冷して微細パーライト組織を確保した。その後、乾式伸線を通じて直径５．３２ｍｍまで伸線して鋼線を製造した。
線材及びＬＰ熱処理材に対する引張強度（ＴＳ）、断面減少率（ＲＡ）、パーライト平均層間間隔（ｌｐ）を測定し、鋼線に対する引張強度（ＴＳ）及び捻り特性の測定結果を表２に示した。また、熱間加工割れ（ＨＳ、Ｈｏｔ  Ｓｈｏｒｔｎｅｓｓ）の発生の有無を表２に示した。表２中で、「ｘ」は、測定不能を示す。
【００３０】
【表１】
2017106097.tif 000003
【００３１】
【表２】
2017106097.tif 000004
比較例１、２と実施例１、２は、Ｃ含量の変化による強度変化を示す。炭素含量が０．８８％から１．１８％まで増加する時の挙動を確認すると、炭素含量の増加にに伴い強度は増加するが、炭素含量が増加するにつれ強度の増加幅は減少した。比較例１は、最終伸線後の線材の引張強度（ＴＳ）が目標強度の（１４００ＭＰａ以上）に到逹できず、比較例２は、ＬＰ熱処理後の伸線時に破断が発生した。従って、Ｃ含量は、０．９〜１．１％であることが好ましいことが確認できた。
Ｃ含量を０．９８％に固定した状態で、Ｓｉ含量の影響を確認すると、実施例１、比較例３及び４を通じてこの効果が分かる。Ｓｉは、フェライトの固溶強化元素であるため、添加時に強度は増加し、パーライト層間間隔も徐々に減少する。比較例３のＳｉ含量が０．６％の場合、最終鋼線の引張強度が２３３５ＭＰａで、目標強度（２４００ＭＰａ以上）に対して低く、比較例４のＳｉ含量が１．５５％の場合、Ｆｅ２ＳｉＯ４スケールが形成されただけでなく、ＬＰ熱処理後の伸線時に破断が発生した。従って、Ｓｉ含量は、０．７〜１．５％であることが好ましいことを確認した。
Ｃｒの添加効果は、実施例１、比較例５及び６の比較から確認することができる。ＣｒもＳｉと同様に、０．２５％の添加では強度増加の効果が大きくなく（比較例５）、０．９２％を添加した時に炭化物の形成などにより伸線時の破断が発生した（比較例６）。従って、Ｃｒ含量は、０．３〜０．８％であることが好ましいことが確認できた。
【００３２】
実施例１の線材の微細組織を撮影した写真である図１と、比較例５の線材の微細組織を撮影した写真である図２とを比べると、Ｃｒの添加によるラメラ間隔の微細化を確認することができる。
実施例１、３、４及び比較例７は、Ｎｉがそれぞれ０、０．３、０．６、０．９％添加された場合で、Ｎｉ含量による強度及び捻り変化を確認することができる。Ｎｉは、強度を増加させる元素ではないが、多量に添加すれば、鉛浴熱処理時に低温組織を発生させる。比較例７の場合、Ｎｉ含量が０．９％で、線材冷却中に形成されたマルテンサイトにより引張試験中に破断が発生し、ＬＰ熱処理後も同様に破断が発生した。実施例１、３、４ではそのような現象が観察されず、強度及び捻り特性は同等の高い値であることが確認できた。従って、Ｎｉ含量は、０．２〜０．６％であることが好ましいことを確認した。
Ｎｉを添加せずＣｕを単独添加した場合には、熱間圧延中に溶融Ｃｕが結晶粒界に拡散して欠陥が発生する恐れがある。Ｎｉと共に添加した場合には、Ｎｉが溶融Ｃｕの結晶粒界への拡散を抑制するため、本発明では、実施例５、６、７及び比較例８を通じて、Ｃｕ単独ではなくＣｕとＮｉの複合添加効果を観察した。実施例５、６、７及び比較例８は、Ｎｉを０．３％添加した鋼において、Ｃｕ含量を増加させた場合の挙動を示した。Ｃｕ含量の増加により強度の変化はほぼなかったが、多量である０．８％を添加した比較例８の場合、熱間加工割れ（ｈｏｔ  ｓｈｏｒｔｎｅｓｓ、ＨＳ）が発生することが確認できた。従って、Ｃｕ含量は、０．６％で以下あることが好ましいことを確認した。
【００３３】
強度の他に腐食特性が重要であるが、繰り返し腐食特性は、鋼線に対して以下の条件で実験を行い確認した。但し、最終製品の鋼線が製造できなかった比較例２、４、６、７及び８は除いた。
塩濃度（ＮａＣｌ）５％及び湿度６５％の条件下で、１６時間噴霧した後、８時間乾燥を繰り返し維持し、試験回数は、３０日及び６０日間維持して、耐食性特性を評価した。この条件は、沖繩の浜辺を想定したもので、飛沫塩分量０．８ｍｄｄの海岸で２年（３０日間維持）及び４年（６０日間維持）程度が経過した時の腐食の程度としてその結果を表３に表した。表３において、ピット深さ、（ａ）及び（ｂ）の単位はμｍである。
【００３４】
【表３】
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実施例１〜７は、全て腐食深さの差異が１１μｍ以下であり、耐食性に優れることが確認できた。
また、このような耐食性は、錆（ｒｕｓｔ）に結晶粒の大きさが２０ｎｍ以下のα−ＦｅＯＯＨの相分率と密接な関連があることが確認でき、実施例１〜７は、本発明で制限したα−ＦｅＯＯＨの相分率を満たし、耐食性に優れることが確認できた。一方、比較例は、本発明で制限したα−ＦｅＯＯＨの相分率を満たせず、耐食性に劣っていた。
【００３５】
これらに影響を与える因子について考察した。繰り返し腐食実験時において、時間の経過とともに表面に錆（ｒｕｓｔ）が形成されたが、一般的に、非晶質α−ＦｅＯＯＨは、錆の形成を抑制する相であり、β−ＦｅＯＯＨは、錆の形成を促進する相であることが知られている。これは、γ−ＦｅＯＯＨ内に割れが容易に形成されるからである。ここで、α−ＦｅＯＯＨ分率は、結晶粒の大きさが２０ｎｍ以下であると限定する。α−ＦｅＯＯＨ分率は、Ｃｒを添加する時に２６％まで、Ｎｉを添加する時に３１％まで、ＣｕとＮｉ複合添加する時に最大３７％まで増加することを確認した。
【００３６】
以上、実施例をについて説明したが、本発明の範囲は特定の実施例に限定されるのではなく、特許請求の範囲によって解釈されなければならない。また、当該技術分野で通常の知識を習得した者なら、本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能なことは自明であろう。
【図１】
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【図２】
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