JPH01316420A

JPH01316420A - コードワイヤー用鋼線材の製造方法

Info

Publication number: JPH01316420A
Application number: JP14617388A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tsukamoto; 塚本　孝
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1989-12-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明はタイヤその他に用いられるコードワイヤ用の
鋼線材に関し、特に、従来のものに比較して高強度でか
つ疲労特性に優れたコードワイヤを製造するための素綿
となる鋼線材の製造方法に関する。

（従来の技術）一般にタイヤ用のコードとして使用されているのは、０
．２＋ｗｍφ前後の高炭素鋼製フィラメントをストラン
ドに撚ったもので、現状では、フィラメントの強度が３
２０ｋｇ／ｍｓ＋”前後のものが多い。

従来、フィラメント強度として３２０ｋｇｆ／ｍｓ”程
度しか得られなかった理由は下記のとおりである。

即ち、伸線前の素線強度（Ｌｌ’強度）を１２５　ｋｇ
ｆ／ｍｓ”程度にして伸線するこれまでの方法では、延
性低下のため伸線加工度を高くすることができない。

この解決策として、素線のＣ含有量を高くして伸線前の
強度を上げることが考えられるが、初析セメンタイトの
影響で伸線性が劣化するので到達強度（伸線後に得られ
る引張り強さ）はやはり向上しない、もう一つの方法は
、ＬＰ強度を１１０ｋｇ４／ｍｌｌ”程度に下げて伸線
することである。この方法によれば、伸線加工度は、ε
（限界加工度）　＝４．５近くまで高くとれ、到達強度
も３８０ｋｇｆ／ｍ＋＊”近くになる。しかし、加工度
が高くなると疲労強度が低下するので、この方法でも静
的強度および疲労強度がともに高いフィラメントを得る
ことは難しい。

第１Ｅおよび第２図はこのような実情を説明するもので
ある。これらの図のデータは、後述する第２表の試験Ｎ
ａ２９　（従来の成分）の鋼について、ε＝　ｉｎ（Ａ
ｏ／　Ａ−）と静的強度および疲労強度の関係を示して
いる。なお、上記の式で、＾。は伸線前の断面積、八〇
は伸線後の断面積である。

最近、自動車の軽量化対策の一環として、タイヤ用スチ
ールコードの高強度化に対する要求が高まっている。こ
の要求に応えるには、少なくとも３６０　ｋｇｆ／ｍｍ
”の引張り強さと６５ｋｇｆ／ｍｓ”以上の疲労強度を
もつフィラメントが必要である。しかし前記のとおり、
現状では、引張り強さ３２０ｋｇｆ／ｍ＋ｗ”、疲労強
度６０　ｋｇ　ｆ　／　ＩＩ　Ｎ　”程度が限界である
。

（発明が解決しようとする課題）フィラメントの強度は、素材である高炭素鋼線材を伸線
して細くしていく過程で徐々に高められていくのである
が、従来の共析成分を有する１〜：２＋ｍφの線材をパ
テンティング処理して伸線する場合、ε＝３．２程度の
加工度で到達強度３２０ｋｇ／＋ｅｍ”前後が限界であ
った（第１図参照）、勿論、伸線前の＆ＩＩｖａを粗め
に調整し、かつ不純物のＰを下げるなどの対策を講じて
加工限界を上げる方法も考えられるが、第２図に示した
ように、加工度をあまりに高くすると疲労強度の低下が
著しくなる。

本発明の目的は、伸線加工度を従来並みにして疲労強度
の低下を防ぎ、なお３６０ｋｇｆ／ｍｓ”以上の到達強
度を得ることができるコードワイヤー用鋼線材の製造方
法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者は、Ｎｂを含む特定の組成の鋼線材を、特定の
条件で加工熱処理することによって、上記の目的を達成
した。

本発明の要旨は、［重量％で、Ｃ：０．８５〜１．００
％、Ｓｉ：０．１５〜１．２０％、門ｎ：０．３０〜０
．９０％、Ｎｂ：ｏ、ｉｏ〜０．２５％、残部Ｆｅおよ
び不可避不純物から成る鋼線材を、最終伸線前のパテン
ティング処理において１１００〜１２００’Ｃの範囲に
加熱した後、オーステナイト域の９００〜８００°Ｃの
範囲に冷却し、この温度域で加工度２０〜４０％の範囲
で塑性加工した後鉛浴中に浸漬することを特徴とする高
強度、高疲労強度コードワイヤー用鋼線材の製造方法」
にある。

以下、本発明において各構成要件を前記のように特定し
た理由をその作用効果とともに説明する。

（作用）まず、本発明の鋼線材の成分を特定した理由を述べる。

Ｃは、鋼線の強度を確保するのに必要な元素である０本
発明においては、過共析域でＣの効果を充分に得るため
、その下限値を０．８５％とした。即ち、後述のＮｂ添
加によりＮｂＣをオーステナイト中に優先析出させ強度
向上を図るため、Ｃは０．８５％以上必要である。一方
、Ｃの含有量が１．００％を超えると初析セメンタイト
の析出が避けられず、伸線性が悪くなりかえって強度が
下がる。

Ｓｉはフェライトを固溶強化し、同じパーライト組織（
ラメラ間隔）でも強度を上げるが、０．１５％未満では
その効果が不十分なため０．１５％以上とした。また１
、２０％を超えると溶接性が極端に劣化するとともに、
結晶粒が粗大化し延性が下がるので上限を１．２０％と
した。

Ｍｎは、Ｃと同様に鋼線の強度を確保するのに必要な元
素であるが、０．３０％未満では、本発明の目的である
３６０ｋｇ／ａｍ”以上の到達強度を実現するのは難し
いので０．３０％以上とした。また０、９０％を超える
と、延性が下がる傾向を示し、本発明の目的を達成する
ために必要なε＝３．５以上の伸線が困難になるため０
．９０％までとした。

Ｎｂは、Ｃの過共析骨をオーステナイト中にＮｂＣとし
て析出させ、パーライト変態における強化と初析セメン
タイトの析出抑制（ＩＩ＆化の防止）の効果を狙って添
加したものである。これによって、伸線加工度をむやみ
に高くしなくても、即ち、εζ３．５でも到達強度を著
しく向上させることができるとともに加工度を程々に抑
えることによって、高い疲労強度が確保できる。

第３図および第４図は、Ｎｂの適正含有量を定めるため
に行った試験結果を示すものである。即ち、第１表に示
す基本成分の鋼において、Ｎｂの含有量を０．０５％か
ら０．３％まで変化させ、下記の条件で加工した時の、
加工度と到達強度（第３図）、および耐久度と疲労強度
（第４図）を示している。

なお、耐久比は、疲労強度（ｋｇｆ／＋ａｍ”　）／引
張り強さ（ｋｇｆ／ｍ＋＊”　）で表される。

〔加工条件］線径２．３８＋ｕ＋の線材を１１５０°Ｃに加熱溶体化
し、８７０°Ｃまで急冷した後、Ｉ？ｄ＝２２％の下降
を施して２．１ｍ＋ｗφとし、５８０°Ｃの鉛浴に浸漬
した。

第１表第３図と第４図をみれば、Ｎｂが０．１％より少ない場
合、初析セメンタイトの析出抑制が不十分なため、限界
加工度が低下し到達強度が低い、また、伸線後の疲労強
度および耐久比とも低下する。−方、Ｎｂが０．２５％
を超えるとＮｂＣ０量が多くなり過ぎ延性が低下する。

そのため限界加工度、到達強度、疲労強度のいずれも低
下する。これらの事実から、Ｎｂの適正含有量は０．１
〜０．２５％であると言える。

以上の成分の外、残部はＦｅおよび不可避不純物である
。不純物のうち、ＰおよびＳはそれぞれ０．０１％以下
にするのが望ましい。

上記の組成の鋼をビレットから熱間圧延によっておよそ
５．５−　φの素線にする。コードワイヤ用のフィラメ
ントにする場合は、この素線をパテンティング処理して
、組織と機械的性質を調整した後、冷間伸線を行う。

本発明においては、この伸線前のパテンティング処理に
おいて、１１００〜１２００°Ｃの範囲に加熱して溶体
化した後、９００〜８００°Ｃの温度域に冷却し、この
温度域で加工度２０〜４０％の塑性加工を行う。

溶体化の加熱温度を１１００〜１２００°Ｃの範囲にす
るのは、１１００°Ｃより低い温度ではオーステナイト
中へのＮｂＣの溶は込みが不十分で、パテンティング強
度向上という本発明の目的が達せられないからである。

一方、１２００℃を超える温度に加熱すると、粗粒化の
傾向が現れ延性が劣化する。

溶体化した後、オーステナイト域の９００〜８００°Ｃ
に冷却してここで加工度２０〜４０％の塑性加工を行う
のは、この温度域および加工度でオーステナイト中での
ＮｂＣの析出促進とオーステナイト粒の微細化の効果が
著しいからである。上記の温度範囲外での加工ではＮｂ
Ｃの析出の効果が乏しい、また、加工度２０％未満でも
ＮｂＣの析出効果が認められない、加工度を４０％より
大きくすると、加工時間が長くなりこの間の温度低下に
よってパーライト変態が進んでしまう等の弊害がある。

なお、ここで、加工度と言うのは下記によって定義され
るものである。

加工前の断面積上記のように処理された素線は、鉛浴中に浸漬される。

この条件は、通常のものでよい。

パテンティング処理後の素線は、冷間伸線によってコー
ドワイヤ用のフィラメントに加工される。

この加工方法も従来の方法でよいが、既述のとおり加工
度はおよそ３．５程度までに止める。この程度の加工度
でも、３６０　ｋｇｆ／＋ｍｓ’以上の到達強度が得ら
れ、しかも高い疲労強度が保持される。以下、実施例に
よって、これを実証する。

（実施例）第２表に示すＮｌＸ１−１７および石２９の化学組成の
鋼を１５０ｋｇ真空溶解炉で溶製し、熱間圧延により５
、Ｏｖｗφに圧延し、更に冷間伸線で２．３８ｖｗφに
したものを溶体化後、各オーステナイト加工温度で１５
．２０，２２．４０．５０％の加工度で加工し、所定温
度の鉛浴中に浸漬したものを母線とした。オーステナイ
ト域で２２％加工した２、１ｍ−φの母線は上記の処理
工程でパーライトラメラ間隔を０．１３〜０．１５μ精
程度に調整した後、限界加工度まで伸線して特性を比較
した。綱Ｎａｌ〜４でＣ量の効果を、Ｎ１１５〜８でＳ
ｉ量の効果を、述９〜１２でＭｎ量の効果を、更にＮα
１３〜１６でＮｂ含有量の影響をそれぞれ調べた。

Ｎ（Ｌ１７以下は、本発明の条件を満たす同一組成の鋼
について、隘１７〜２０ではパテンティングでの溶体化
の影響を、Ｎα２１〜２４ではオーステナイト加工温度
の影響を、Ｎα２５〜２８ではオーステナイト加工度の
影響を、それぞれ調べた。なお、バーライトラメラ−間
隔は、いずれも０．０３〜０．１５μｍに調整した。

阻２９は、従来鋼を用いて従来のパテンティング法で処
理した代表例である。

この実施例におけるオーステナイト域での加工は、マイ
クロミルによる孔型圧延で行った。試験隘２８では、２
８％の加工を２回繰り返して行った。

フィラメントへの伸線は、２０％硫酸酸洗、潤滑処理の
後、湿式連続伸線機で伸線速度５００ｍ／＋ｓｉｎで行
った。

（以下、余白）第２表には、上記の各条件とともに伸線前の母線の径（
ｄ）、引張り強さ（ＴＳ）、絞り（ＲＡ）、および限界
加工度、並びに伸線材（フィラメント）の到達強度（Ｔ
Ｓ）、絞り（ＲＡ）、捻回値（ＴＮ）、疲労強度（δ―
）および耐久比（δ匈パＳ）を示した。

第２表の結果から、Ｎｂを適正量含有する素線を本発明
において定める条件で加工熱処理した素線を使用すると
き、到達強度３６０　ｋｇｆ／ｎｎ”以上、疲労強度８
０ｋｇ４／Ｉ１ｍ”前後のフィラメントが得られること
がわかる。

（発明の効果）本発明は、従来の伸線加工度を高くして到達強度を高め
る方法では得られない高い疲労強度を持つコードワイヤ
用鋼線材の製造を可能にした。即ち、伸線前の母線の強
度を高くし、伸線加工度を上げずに到達強度を高くする
ことによって、静的強度、疲労強度ともに高いコードワ
イヤが製造できる。かかる高強度コードワイヤは、特に
自動車用タイヤの軽量化の要望に応えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来の鋼線材からコードワイヤ
を製造する際の、伸線加工度による機械的性質の変化を
示す図である。第３図および第４図は、素線のＮｂ含有量と伸線加工後
の機械的性質との関係を示す回である。

Claims

【特許請求の範囲】

重量％で、Ｃ：０．８５〜１．００％、Ｓｉ：０．１５
〜１．２０％、Ｍｎ：０．３０〜０．９０％、Ｎｂ：０
．１０〜０．２５％、残部Ｆｅおよび不可避不純物から
成る鋼線材を、最終伸線前のパテンティング処理におい
て１１００〜１２００℃の範囲に加熱した後、オーステ
ナイト域の９００〜８００℃に冷却し、この温度域で加
工度２０〜４０％の範囲で塑性加工した後、鉛浴中に浸
漬することを特徴とする高強度、高疲労強度コードワイ
ヤー用鋼線材の製造方法。