(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼成分が、質量％で、Ｃ：０．７〜１．２％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、残部Ｆｅおよび不可避不純物である高炭素鋼からなり、その表層から３００μｍまでの層の平均炭素含有量を全断面での平均炭素含有量の０．９７倍以下とし、かつ、前記層のビッカース硬度をＨｖ３９０以下としたことを特徴とする高強度直接パテンティング線材。
【請求項２】
鋼成分が、質量％で、Ｃ：０．７〜１．２％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、残部Ｆｅおよび不可避不純物である高炭素鋼からなり、その表層から３００μｍまでの層の平均炭素含有量を全断面での平均炭素含有量の０．９７倍以下とし、かつ、前記層内の平均ラメラ間隔を９５nm以上としたことを特徴とする高強度直接パテンティング線材。
【請求項３】
前記高炭素鋼の鋼成分が、更に質量％で、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｖ：０．００１〜０．２％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：０．１〜０．５％、の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の高強度直接パテンティング線材。
【請求項４】
前記高炭素鋼の鋼成分が、更に質量％で、Ｃｕ：０．０５〜０．８％、Ｗ：０．０５〜０．８％、Ｌａ：０．０００５〜０．０１％、Ｃｅ：０．０００５〜０．０１％、の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高強度直接パテンティング線材。
【請求項５】
前記高炭素鋼の鋼成分が、更に質量％で、Ａｌ：０．００１〜０．０６％、Ｂ：０．０００５〜０．０６％、Ｔｉ：０．００１〜０．０６％、Ｎｂ：０．００１〜０．０６％、の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高強度直接パテンティング線材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度のＰＣ鋼線、ＰＷＳ鋼線、ピアノ線、スチールコード、ホースワイヤ、ビードワイヤ、コントロールケーブル、釣り糸、カットワイヤ、ソーワイヤなどに使用される高強度鋼線を製造可能とする線材とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にスチールコードなどに用いる０．６％以上の炭素を含む高炭素鋼からなるワイヤは、熱間圧延により直径５〜１６mmに加工された後に、調整冷却により組織調整され線材とされる。一般に線材はコイル状に巻き取られ搬送される。
例えば、特開昭６０−２０４８６５号公報には、Ｍｎ含有量を０．３％未満に規制して鉛パテンティング後の過冷組織の発生を抑え、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ等の元素量を規制することによって、撚り線時の断線が少なく高強度および高靱延性の極細線およびスチールコード用高炭素鋼線材が開示されており、また、特開昭６３−２４０４６号公報には、Ｓｉ含有量を１．００％以上とすることによって鉛パテンティング材の引張強さを高くして伸線加工率を小さくした高靱性高延性極細線用線材が開示されている。
【０００３】
このような高強度に用いられる線材は、伸線工程で表面に付けられた疵により断線を引き起こしやすい。このため、従来の線材では、輸送中やコイルの取り扱い時に出来るだけ疵を付けない工夫がなされていた。しかし、このような努力にも限界があり、疵による断線の起こらない線材が必要とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、熱間圧延された線材の搬送あるいは表面処理加工過程で発生する疵に対する感受性を低減し、疵に強い線材とその製造方法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は次のとおりである。
（１）鋼成分が、質量％で、Ｃ：０．７〜１．２％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、残部Ｆｅおよび不可避不純物である高炭素鋼からなり、その表層から３００μｍまでの層の平均炭素含有量を全断面での平均炭素含有量の０．９７倍以下とし、かつ、前記層のビッカース硬度をＨｖ３９０以下としたことを特徴とする高強度直接パテンティング線材。
【０００６】
（２）鋼成分が、質量％で、Ｃ：０．７〜１．２％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、残部Ｆｅおよび不可避不純物である高炭素鋼からなり、その表層から３００μｍまでの層の平均炭素含有量を全断面での平均炭素含有量の０．９７倍以下とし、かつ、前記層内の平均ラメラ間隔を９５nm以上としたことを特徴とする高強度直接パテンティング線材。
【０００７】
（３）前記高炭素鋼の鋼成分が、更に質量％で、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｖ：０．００１〜０．２％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：０．１〜０．５％、の１種または２種以上を含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の高強度直接パテンティング線材。
【０００８】
（４）前記高炭素鋼の鋼成分が、更に質量％で、Ｃｕ：０．０５〜０．８％、Ｗ：０．０５〜０．８％、Ｌａ：０．０００５〜０．０１％、Ｃｅ：０．０００５〜０．０１％、の１種または２種以上を含有することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の高強度直接パテンティング線材。
【０００９】
（５）前記高炭素鋼の鋼成分が、更に質量％で、Ａｌ：０．００１〜０．０６％、Ｂ：０．０００５〜０．０６％、Ｔｉ：０．００１〜０．０６％、Ｎｂ：０．００１〜０．０６％、の１種または２種以上を含有することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の高強度直接パテンティング線材。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、鋼成分の限定理由について説明する。成分は全て質量％である。
Ｃは強化に有効な元素であり高強度の鋼線を得るためにはＣ量を０．７％以上とすることが必要であるが、高すぎると初析セメンタイトが析出しやすいため、延性が低下し、かつ伸線性が劣化するのでその上限は１．２％とする。
【００１７】
Ｓｉは鋼の脱酸のために必要な元素であり、従ってその含有量があまりに少ないとき、脱酸効果が不十分になるので０．１％以上添加する。また、Ｓｉは熱処理後に形成されるパーライト中のフェライト相に固溶しパテンティング後の強度を上げるが、反面、熱処理性を阻害するので１．５％以下とする。
Ｍｎは鋼の焼き入れ性を確保するために０．１％以上のＭｎを添加することが望ましい。しかし、多量のＭｎの添加も溶融亜鉛めっきの際の延性の回復を遅らすので１．０％以下とする。
【００１８】
Ｃｒはパテンティング後の強度ならびに伸線加工後の強度を向上するために添加する。従って、Ｃｒの添加量はその効果が期待できる０．１％以上とし、パテンティング時の変態遅延による熱処理性が悪化することの無い０．５％以下とする。
Ｖもパテンティング後の強度ならびに伸線加工後の強度を向上するために添加する。添加する場合は、その効果の表れる０．００１％以上とし、添加し過ぎると変態が著しく遅れ、生産性に影響を及ぼすので０．２％以下とする。
【００１９】
Ｎｉもパテンティング後の強度ならびに伸線加工後の強度を向上するために添加する。添加する場合は、その効果の表れる０．０５％以上とし、添加し過ぎると変態が著しく遅れ、生産性に影響を及ぼすので１．０％以下とする。
Ｍｏもパテンティング後の強度ならびに伸線加工後の強度を向上するために添加する。添加する場合は、その効果の表れる０．１％以上とし、添加し過ぎるとパーライト変態を著しく遅らせ生産性を低下させるので影響の無い０．５％以下とする。
【００２０】
Ｃｕは腐食疲労特性を向上するために添加する。添加する場合は、その効果の表れる０．１％以上とし、添加し過ぎるとパーライト変態を著しく遅らせ生産性を低下させる影響の無い０．８％以下とする。
Ｗは腐食疲労特性を向上するために添加する。添加する場合は、その効果の表れる０．０５％以上とし、添加し過ぎるとパーライト変態を著しく遅らせ生産性を低下させる影響の無い０．８％以下とする。また、これらの元素は複合添加するとより効果を発揮する。
【００２１】
その他、Ｌａ，Ｃｅを微量添加（０．０００５％〜０．０１％）することにより腐食疲労特性を向上することができる。
Ａｌはパーライトブロックサイズを微細にするために添加する。添加する場合は、その効果の表れる０．００１％以上添加する。添加量が０．０６％を超えるとＡｌ2 Ｏ3 などの硬質の介在物が増え伸線加工性を低下させるので上限を０．０６％とする。
【００２２】
Ｂはパーライトブロックサイズを微細にするために添加する。添加する場合は、その効果の表れる０．０００５％以上添加する。添加元素が多すぎると恒温変態が遅延し、硬質なミクロマルテンサイトが発生しやすくなるため０．０６％以下とする。
Ｔｉはパーライトブロックサイズを微細にするため添加する。添加する場合は、その効果の表れる０．００１％以上添加する。添加元素が多すぎると恒温変態が遅延し、硬質なミクロマルテンサイトが発生しやすくなるため０．０６％以下とする。
【００２３】
Ｎｂはパーライトブロックサイズを微細にするため添加する。添加する場合は、その効果の表れる０．００１％以上添加する。添加元素が多すぎると恒温変態が遅延し、硬質なミクロマルテンサイトが発生しやすくなるため０．０６％以下とする。
Ｐは偏析することによる脆化組織を生成しやすく、Ｓは介在物を形成しやすい元素なので悪影響の少なくなる０．０２％以下にそれぞれするのが望ましい。
【００２４】
次にこれらの本発明の製造方法について説明する。前述の鋼成分に調整された鋼は、溶製された後にブルームあるいはビレットに連続鋳造される。この鋳造時の鋳型内のモールド近傍に純鉄を添加する事により、表層から３００μｍの炭素濃度を平均の炭素濃度の０．９７倍以下とする。０．９７倍超の場合では、一般的な製造工程である巻き取り温度８５０℃以上で巻き取った後、４００℃〜５７０℃の温度で溶融ソルトに浸漬してパーライト組織とした場合、表層から３００μｍの範囲のビッカース硬度がＨｖ３９０以下、あるいは平均のラメラ間隔が９５nm以上とすることが出来ない。従って表層から３００μｍの炭素量が断面全体平均濃度の０．９７倍以下である必要がある。線材加熱炉では、１０００℃から１２００℃の間に加熱する。加熱温度が１０００℃以下の場合、圧延温度が低くなり圧延が困難となる。また、１２００℃以上に加熱すると一般的な燃焼炉内では脱炭層が大きくなるので１２００℃以下とする。加熱後、一般的な線径４〜１６mmに圧延する。その後、巻き取り温度を９００℃以下に調整し必要に応じて巻き取る。巻き取り温度が９００℃超になるとスケール厚みが大きく成りすぎるので９００℃以下とする。
【００２５】
その後、直ちに４００℃〜５７０℃の溶融ソルトに浸漬しパーライト変態を終了させる。溶融塩温度が４００℃未満となると組織が微細に成りすぎ表層のビッカース硬度がＨｖ３９０以下、３００μｍの平均のラメラ間隔が９５nm以上とすることが困難となる。また５７０℃超とすると操業が困難となるので５７０℃以下とする。
【００２６】
次に線材に疵が入る場合、断線に至る原因について述べる。線材に入る疵の深さは、大きいもので１００μｍ程度である。このとき断線に最も影響を与えるのは、疵が入る際に発生する熱により表層に形成される硬質なマルテンサイト、すなわち擦過マルテンサイトの存在である。断線を引き起こすマルテンサイトの発生を無害化するためには、表層から３００μｍのビッカース硬度をＨｖ３９０以下、あるいは表層から３００μｍの平均のラメラ間隔を９５nm以上に調整する必要がある。これらの事により、疵が入る際に形成されるマルテンサイトは、発生しなくなるか無害な程度に薄くなる。
【００２７】
【実施例】
表１に試作に用いた本発明鋼および比較鋼の化学成分を示す。本発明鋼ならびに比較鋼を転炉で溶製したのち連続鋳造により５００mm×３００mmのブルームとした。その後、熱間圧延で１２２mm角のビレットとした。その後、１１００〜１２００℃で加熱した後、熱間圧延で直径５．５mmから１３mmの線材とした。
【００２８】
表２に線材の表層から３００μｍの炭素濃度を線材全断面積の平均の炭素量で割った炭素量比ならびに熱間圧延終了後の温度をはじめとする製造条件を示した。
得られた線材の表層の硬度ならびに表層のラメラ間隔を同表２に示した。
本発明鋼１〜１５は、本発明に従って鋼の化学成分とミクロ組織が調整されている。一方、比較鋼１６，１７は、鋼の成分と圧延方法は本発明鋼と同じであるが、炭素量比が本発明鋼に比べ高い場合である。
【００２９】
これらの線材を用いて、人工的に疵を付け、疵の下に形成されたマルテンサイトの厚み測定した。また、これらの線材の２ｔのコイルをフォークリフトのフックが線材と擦れあうようにして３０回運搬を繰り返し、伸過程における断線回数を調べた。これらの結果を表２に示した。
本発明にしたがって製造された本発明鋼１〜１５はマルテンサイトの厚みが薄く、断線回数の少ない良好な結果を示す。一方、比較鋼１６〜１７は、マルテンサイトの厚みがあつく、断線回数が本発明鋼より高い。
【００３０】
【表１】
0004392093.tif 000002
【００３１】
【表２】
0004392093.tif 000003
【００３２】
【発明の効果】
本発明を用いることで、疵による断線の少ない高強度の線材を容易に得ることができる。