(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃを０．６〜１．０wt％含み、組織がパーライト組織で、引張強度が１８００Ｎ／mm2以上であり、室温から−５０℃の範囲で液体冷媒中で引張試験を行ったとき、室温を含む前記全温度範囲内での伸びが３％以上で、かつ「弾性限荷重／破断荷重」≦０．９５であることを特徴とする低温延性に優れた鋼線。
【請求項２】
初析フェライトの体積百分率(vol％)とパーライトラメラ間隔λ(μm)との関係が次式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の低温延性に優れた鋼線。
初析フェライトの体積百分率≦−３７．５λ＋７．３５
ただし、０．０８≦λ≦０．１６、初析フェライトの体積百分率＞０
【請求項３】
伸線加工を経て得られる低温延性に優れた鋼線の製造方法であって、
Ｃを０．６〜１．０wt％含む鋼材をパーライト組織とする工程と、
この工程を経た鋼線を伸線加工する工程とを有し、
前記伸線加工の加工度は８０％以上であり、
前記伸線加工時の温度履歴を温度と時間との関係で示したとき、温度履歴における１００℃を超える範囲の総和が１５００（℃・秒）以下であることを特徴とする低温延性に優れた鋼線の製造方法。
【請求項４】
伸線加工後に歪み取り焼鈍を行うことを特徴とする請求項３記載の低温延性に優れた鋼線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低温における延性に優れた鋼線とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＣ鋼線，ばね用鋼線，ビードワイヤ等はパーライト組織の素線を伸線加工することによって目的の線径，強度，靱性を確保した鋼線（ピアノ線）である。ここで、素線から製品までの伸線加工度が大きくとれると、
▲１▼途中で熱処理が省略できて低コスト化が可能で、
▲２▼大きな加工硬化による高強度化が可能になる、
というメリットがある。
一方、靱性が低下するという一面が現れ、材料の信頼性の点で問題がでてくる。
【０００３】
材料の信頼性，特に鋼線の信頼性の点で今までの評価は引張試験による伸び、絞りによる延性評価（主に室温以上）とシャルピー試験による靱性評価（室温以下の低温も比較的よく実施）が行われていた。
【０００４】
ＰＣ鋼線，ビードワイヤは使用上の信頼性のため、特に伸びは重要な特性とした考えられているが、一般には室温での評価しかされていない。しかし、その実使用環境は低温（氷点下）になることもあり、その信頼性確保は必要になってくる。従来、ピアノ線は低温シャルピー試験により低温でもほとんど靱性の低下がないと考えられており、低温でのシャルピー試験で特性の低下がなければ伸びの低下もないものと推測されていた。
【０００５】
シャルピー試験において脆化により急に衝撃値が低下する温度を遷移温度といい、遷移温度以下では脆性破面を示す。ピアノ線は低温でも延線破面であり、低温でも脆化しないと考えられており、この考えがシャルピー試験のできない細いワイヤでも当てはまると考えられていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、今回実際に低温でピアノ線に引張試験を行うと、確かに破面は延性破面で絞りの低下も小さいが、脆化が起こっていない温度域でも伸びが低下することがわかった。その一方で伸びの低下する温度域の高い低いにかかわらず、室温での伸びはいずれも大きくて良好である。
【０００７】
従って、本発明の主目的は、低温においても延性に優れる鋼線とその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解消するもので、その特徴は、室温から−５０℃の範囲で液体冷媒中で引張試験を行ったときの伸びが３％以上で、かつ「弾性限荷重／破断荷重」を０．９５以下としたことにある。伸びの評価は試料の標点間距離を１００mmとしたときの値とする。標点間距離を１００mm超とした場合の伸びも大きい方が当然好ましいが、ここでは１００mmで統一した。伸びのより好ましい値は５％以上である。なお、弾性限荷重は０．０３％歪みでの荷重である。
【０００９】
この鋼線は、組織がパーライト組織で、引張強度が１８００Ｎ／mm2 以上であることが好ましい。また、Ｃを０．６〜１．０wt％含み、初析フェライトの体積百分率vol(％）とパーライトラメラ間隔λ(μm)との関係が図５の斜線で囲まれる範囲内であることがより好ましい。
【００１０】
また、本発明鋼線の製造方法は、伸線加工を経て得られる鋼線の製造方法であって、伸線加工時の温度履歴を温度と時間との関係で示したとき、温度履歴における１００℃を超える範囲の総和が１５００（℃・秒）以下であることを特徴とする。
【００１１】
ここで、伸線加工度が８０％以上であることが好ましい。さらに、伸線加工後に歪み取り焼鈍を行なうことが望ましい。
【００１２】
本発明の構成における限定理由は次の通りである。
＜室温から−５０℃で伸びが３％以上＞
従来は衝撃値のみで議論されているが、実用上は伸びが重要であり、それが３％以上あれば信頼性が高いからである。
【００１３】
＜弾性疲労限荷重／破断荷重が０．９５以下＞
この比率が０．９５を超えると伸びが３％以上あっても値がばらつきやすく信頼性が低い。一方、０．９５以下では低温に至るまで３％以上の安定した伸びを示す。
【００１４】
＜Ｃ：０．６〜１．０ｗｔ％＞
下限値未満では鋼線の強度が低く、１．０％以上では伸線加工性が劣るからである。
【００１５】
＜初析フェライト比率とラメラ間隔の関係＞
後述する図５の斜線部をはずれると低温での伸びの低下が大きく、特にラメラ間隔が小さいものでは伸線加工性にも劣るからである。
【００１６】
＜伸線時の熱履歴＞
温度履歴における１００℃を超える範囲の総和が１５００（℃・秒）を超えると低温での伸びが著しく低下するからである。
【００１７】
＜引張強度と伸線加工度＞
引張強度が１８００N/mm2 未満，伸線加工度８０％未満では実用上の価値が小さいからである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（試験例１）
表１に示す化学成分の鋼種を用い、「溶解鋳造→熱間鍛造→熱間圧延→パテンティング→伸線→歪み取り焼鈍」の工程により１mmのワイヤを得た。
【００１９】
今回の作製では圧延後、沸騰水中でパテンティングし、オフラインでのパテンティングは行わなかった。
【００２０】
また、伸線は４mmφから１mmφへの伸線で、減面率は約９３％である。ここでの伸線ではダイス冷却，釜冷却を十分に行い、線速を３０ｍ／分と遅くして鋼線の温度上昇をできるだけ抑え、伸線時の温度履歴における１００℃以上の部分の面積の総和ΣS が１５００（℃・秒）を超えないようにした。伸線時の時間と温度との関係をグラフにした場合、温度履歴は図１に示すように各パスごとに温度が上昇を繰り返す波形となる。前記の総和ΣS は１００℃以上である温度履歴部分（斜線部）を合計した面積のことである。
【００２１】
さらに、歪み取り焼鈍は１mmφのワイヤを全て４００℃×７秒間ソルト中に浸漬することで行った。なお、この条件の処理以外に、(1) タフニング処理や、(2) テンションをかけたままの加熱処理｛（350〜500 ℃）×（１秒〜数分）｝なども効果がある。
【００２２】
【表１】
0003846982.tif 000002
【００２３】
そして、得られた線材について温度を変えて引張試験を行った。引張試験は室温の場合は従来と同様に行えばよいが、低温で行う場合には液体冷媒を用いる。例えば、試験片の両端（上下端）を引張試験機のチャックで把持し、筒状の冷媒容器で試験片全体を覆う。冷媒容器は底部を有し、上部が開口した容器で、内部にエチルアルコールや液体窒素などの冷媒が貯溜される。引張荷重は試験片の下端を固定とし、上端を引っ張り上げること負荷する。
【００２４】
引張試験を行うと加工発熱のため試験片の実温度は上昇するが、気体冷媒の場合と異なって液体冷媒であれば試験片を効果的に冷却できるため、試験片と冷媒温度をほぼ同じにでき、より高精度の試験を行うことができる。すなわち、試験の再現性がよくなる。
【００２５】
この引張試験において、破断荷重と共に弾性限荷重も測定して両者の比率「弾性限荷重／破断荷重」を求めた。弾性限荷重は０．０３％歪みでの荷重である。試験結果を図２に示す。図において○は比率「弾性限荷重／破断荷重」が０．９５以下で、●は同比率が０．９５を超えることを示す。Ｃ量の低い試験材１は−２０℃くらいを境界にして急激に伸びが低下しており、逆にＣ量の多い試験材５は伸線時に断線した。また、試験材１のほぼ氷点下における「弾性限荷重／破断荷重」は０．９５を超えている。これに対して試験材２〜４は室温から−５０℃程度の範囲において５％前後の高い伸びを維持している。
【００２６】
なお、各試験材の引張強度は次の通りであった。
試験材１：１６７０N/mm2         試験材２：１８１０N/mm2
試験材３：２３５０N/mm2         試験材４：２５２０N/mm2
【００２７】
（試験例２）
試験例１における試験材２，３の圧延線材の伸線加工時のΣS が１８００と２２００になる条件でも伸線を行い、得られた線材について試験例１と同様に引張試験を行った。その結果を図３に示す。ここで、○と◇は比率「弾性限荷重／破断荷重」が０．９５以下で、●と◆は同比率が０．９５を超えることを示している。
【００２８】
図３に示すように、ΣS が１８００の場合も２２００の場合も低温において伸びの低下が大きいことがわかる。特に、「弾性限荷重／破断荷重」が０．９５を超える場合に伸びの低下が大きく、ばらつきも大きい。
【００２９】
従って、この試験例２と上記試験例１との結果を併せて考慮すれば、Ｃを０．６〜１．０wt％含み、伸線加工時のΣS が１５００以下の場合に室温から−５０℃の範囲で液体冷媒中で引張試験を行ったときの伸びが３％以上であることがわかる。
【００３０】
（試験例３）
試験例１における試験材３を４mmφに圧延した線材の熱処理条件を変化させることによって金属組織中の初析フェライトの含まれる体積百分率(vol) とラメラ間隔λ（μm）の比率（vol ／μm）が異なる線材を得た。熱処理条件と比率（vol ／μm）の関係を表２に示す。熱処理は、図４に示すように、９５０℃まで加熱して一定時間保持した後、保持温度Ｔ（℃）まで冷却して所定時間保持し、さらに冷却することとした。表２の冷却速度は９５０℃〜Ｔ℃までの冷却速度を示している。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
そして、この線材に試験例１と同様の引張試験を行った。その結果を図５に示す。同図における斜線部分において伸び３％以上の延性を安定して確保できることがわかった。ラメラ間隔λが０．０８μm未満では伸線加工性に劣ると共に伸びが低下する。また、ラメラ間隔λが０．１６μmを超えると低温での伸びの低下が顕著になる。なお、伸びが３％以上あるものの「弾性限荷重／破断荷重」が０．９５を超えるもの（△）は、伸びの値にばらつきが大きく、信頼性が低い。一方、「弾性限荷重／破断荷重」が０．９５以下のもの（○）は、低温まで安定して３％以上の伸びを確保できている。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明鋼線は低温における延性に優れている。また、本発明鋼線の製造方法により低温での延性に優れた鋼線を得ることができる。従って、ＰＣ鋼（より）線，ばね用鋼線，ビードワイヤ等の分野で有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】伸線時の温度履歴を示すグラフである。
【図２】引張試験時の温度と伸びの関係を示すグラフである。
【図３】伸線時の温度履歴の異なる線材の引張試験時の温度と伸びの関係を示すグラフである。
【図４】熱処理における温度履歴を示すグラフである。
【図５】初析パーライトの比率とラメラ間隔とが違う場合における線材の伸びを示すグラフである。
【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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