JPH04254526A - 伸線加工性に優れた高炭素鋼線の製造方法 - Google Patents

伸線加工性に優れた高炭素鋼線の製造方法

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JPH04254526A
JPH04254526A JP1558891A JP1558891A JPH04254526A JP H04254526 A JPH04254526 A JP H04254526A JP 1558891 A JP1558891 A JP 1558891A JP 1558891 A JP1558891 A JP 1558891A JP H04254526 A JPH04254526 A JP H04254526A
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敏三 樽井
Hitoshi Tashiro
均 田代
Hiroshi Sato
洋 佐藤
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、PC鋼線、ロープ用鋼
線、タイヤ補強用鋼線、軸受け鋼線などの熱処理を施す
ことなく熱間圧延ままで優れた伸線加工性を有する0.
9〜1.3%Cを含む高炭素鋼線の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術及び問題点】軽量化、疲労特性の向上など
のためにPC鋼線、ロープ用鋼線、タイヤ補強用鋼線な
どの硬鋼線材及びピアノ線材に対する高強度化の要求が
一段と高まっている。このような鋼線の高強度化を図る
ためには、成分的なアプローチとしてC含有量を増加す
るとともにCrを添加することが有効な手段である。こ
れはCを高めると強度の高いセメンタイト量が増加し、
またCrはパーライト組織の強度支配因子であるセメン
タイト間隔を細かくさせる作用があるからである。
【0003】一方、Cが約0.8%を越えると共析C濃
度以上になるため、熱間圧延後の冷却過程において伸線
加工性を劣化させる初析セメンタイトが発生しやすくな
る。またCrは共析C濃度を低炭素側にシフトさせる効
果があるため、共析C濃度以上の鋼線においてはCr量
を増加させるほど初析セメンタイト量が増加する。オー
ステナイト粒界に析出する初析セメンタイトは、熱間圧
延線材の伸線加工性に有害なばかりではなく、中間ある
いは最終パテンティング処理において粗大な初析セメン
タイトを固溶させるためにオーステナイト化処理時間が
長くなり生産性も悪化させる。このため実用的な硬鋼線
材あるいはピアノ線材にはC、Cr含有量に自ずから制
限があり、高強度化には限界があった。
【0004】またJIS  G  4805に規定され
る高炭素クロム軸受鋼は、前述の理由のために熱間圧延
ままではオーステナイト粒界に伸線加工性及び冷間加工
性を劣化させる粗大な初析セメンタイトが析出している
。従って現状では伸線加工前にコストが高く生産性の低
い球状化焼鈍を施す必要があるため、初析セメンタイト
の発生を抑制し熱間圧延ままで伸線加工性の優れた高炭
素クロム軸受鋼線が要望されている。
【0005】Crを含有する高炭素鋼線の初析セメンタ
イトを低下させる従来の知見として、例えば「材料とプ
ロセス」Vol.2、No.6(1989)の1772
〜1775頁に記載されているように、低温圧延と加速
冷却が有効であることが知られている。これは低温圧延
によるオーステナイト粒の細粒化により粒界面積を増加
させて初析セメンタイトを微細分散させるとともに、加
速冷却による初析セメンタイトの成長を抑制するという
技術思想である。
【0006】しかし、低温圧延を行うことは熱間圧延線
材の表面きずの増加並びに熱間圧延ロールの耐久性が低
下するという問題点がある。また加速冷却は線径が太く
冷却速度が遅い棒鋼では有効であるものの、線径が細い
線材の場合は伸線加工性を劣化させるベイナイト、マル
テンサイト組織が発生しやすく、更に圧延材強度も高く
なり伸線加工性が低下するため、低温圧延・加速冷却技
術を鋼線材に適用するには自ずから限界がある。
【0007】以上のように現状の技術では熱間圧延まま
でCrを含有する高炭素鋼線の伸線加工性を向上させる
充分な方法は見出されていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の如き実
状に鑑みなされたものであって、Crを含有する高炭素
鋼線を熱間圧延する際に圧延後の冷却過程において発生
する伸線加工性に有害な初析セメンタイトの生成を防止
し、熱間圧延ままで極めて優れた伸線加工性を有する高
炭素鋼線の製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段、作用】本発明者らはCr
を含有し且つ0.9%C以上の高炭素鋼線における熱間
圧延後の初析セメンタイトの析出挙動を詳細に解析した
結果、熱間圧延後の冷却開始温度が初析セメンタイトの
析出に対して最も大きな影響があることを見い出した。 そこで初析セメンタイトの析出を防止させるために、初
析セメンタイトが析出しない熱間圧延後の限界温度(T
c)に及ぼす合金元素の影響、変態組織に及ぼす限界温
度以降の冷却パターンの影響などについて鋭意検討した
結果、鋼材組成によって決まる限界温度とその後の冷却
パターンを最適に選択すれば、低温圧延を行わなくても
初析セメンタイトの生成を完全に防止することが可能と
なり伸線加工性の極めて良好な高炭素鋼線の製造ができ
るという全く新たな知見を得て本発明をなしたものであ
る。
【0010】本発明は以上の知見に基づいてなされたも
のであって、その要旨とするところは、重量%でC:0
.9〜1.3%、Si:0.1〜2.0%、Mn:0.
2〜1.3%、Cr:0.1〜1.8%を含有し、残部
はFe及び不可避不純物よりなる鋼を熱間圧延後、Tc
からTc−100℃の温度範囲に急冷した後、引続きパ
ーライト変態が終了するまでの温度範囲を8℃/秒以下
の冷却速度で冷却するか、または熱間圧延後TcからT
c−150℃の温度範囲に急冷した後、引続きパーライ
ト変態が終了するまで保定することを特徴とする伸線加
工性に優れた高炭素鋼線の製造方法にある。
【0011】ここで、Tcは初析セメンタイトが析出し
ない限界温度であり、C、Si、Mn、Cr含有量(重
量%)により変化する下記の式で表せるものである。 Tc(℃)=821−122.5[C%]+6.8[S
i%]−25.3[Mn%]−5.6[Cr%]以下に
本発明を詳細に説明する。
【0012】まず本発明の対象とする熱間圧延ままで伸
線加工性の良好な高炭素鋼の成分限定理由について述べ
る。 C:硬鋼線材及びピアノ線材の場合、Cは最終の伸線加
工材の強度を高めるために必須の元素である。また高炭
素軸受鋼線では疲労寿命を高めるために炭化物量を増加
させる必要があり、この点でCは必須の元素である。C
が0.9%未満では前記したCの効果が十分に期待でき
ず、一方、1.3%を越えると熱間圧延後の冷却過程で
初析セメンタイトの析出を完全に防止することが困難と
なるため、0.9〜1.3%の範囲に限定した。
【0013】Si:Siは鋼の脱酸のために有効であり
、また同一の炭素量でも初析セメンタイトの析出を抑制
させる効果がある。さらにSiはパーライト中のフェラ
イト強度を増加させる作用を持つばかりではなく、PC
鋼線のように伸線加工後、高温でブルーイング処理を行
う際に生ずる強度低下を減少させる効果もあり極めて有
効な元素であるが、0.1%未満では上記の効果が発揮
できず、2.0%を越えると伸線加工性に有害なSiO
2 系介在物が発生しやすくなるため、0.1〜2.0
%の範囲に制限した。
【0014】Mn:Mnは脱酸、脱硫のために必要であ
るばかりでなく、鋼の焼入性を向上させ強度を高めるた
めに有効な元素であるが、0.2%未満では上記の効果
が得られない。一方1.3%を越えると上記の効果が飽
和し、さらに熱間圧延後の冷却過程で伸線加工性に有害
なベイナイト、マルテンサイトが発生しやすくなるため
と圧延後保定する場合はパーライト変態終了に長時間を
要するようになるため、0.2〜1.3%の範囲に限定
した。
【0015】Cr:Crはパーライトのセメンタイト間
隔を微細化し強度を高めると共に伸線加工硬化率を向上
させるために有効な元素である。また軸受鋼の場合は、
熱処理時の焼入性を増加させると共に炭化物量及び炭化
物硬度も増加させるため極めて重要な元素である。しか
し、0.1%未満では前記作用の効果が少なく、一方、
1.8%を越えると同一炭素量でも初析セメンタイトの
析出を防止させる熱間圧延後の冷却条件が狭まり、また
ベイナイト、マルテンサイトが発生しやすくなるため0
.1〜1.8%の範囲に限定した。
【0016】他の元素は特に限定しないが、Mo、Vに
ついてはそれぞれ0.15%以下であれば初析セメンタ
イトの析出挙動に大きな影響を及ぼさず、伸線加工性も
劣化させないため必要に応じて添加しても差し支えない
。またP、Sは伸線加工性を向上させる観点から、それ
ぞれ0.015%以下が望ましい範囲である。次に本発
明の目的とする初析セメンタイトの生成を防止し、熱間
圧延ままで伸線加工性に優れた高炭素鋼線を製造するた
めに重要な熱間圧延後の急冷温度とその後の冷却条件の
限定理由について述べる。
【0017】本発明では熱間圧延後の鋼線の冷却条件と
して、熱間圧延後(1)TcからTc−100℃の温度
範囲に急冷した後、引続きパーライト変態が終了するま
での温度範囲を8℃/秒以下の冷却速度で冷却するか、
(2)TcからTc−150℃の温度範囲に急冷した後
、引続きパーライト変態が終了するまで保定する、のい
ずれの手段によっても初析セメンタイトの生成を完全に
防止し、伸線加工性の良好なパーライト組織にすること
が可能である。ここでTcは熱間圧延後の冷却過程で初
析セメンタイトが発生しない限界温度であり、熱間圧延
後Tc温度以下に強制冷却すれば初析セメンタイトの発
生を完全に抑制することができる。限界温度Tcは鋼中
のC含有量の他にSi、Mn、Cr含有量(重量%)に
よって変化し、次式で表される。
【0018】Tc(℃)=821−122.5[C%]
+6.8[Si%]−25.3[Mn%]−5.6[C
r%] 上記の式は、熱間圧延後の初析セメンタイトの析出温度
に及ぼす合金元素の影響について広範囲に且つ詳細に解
析した結果を重回帰分析を行い求めたものである。
【0019】まず熱間圧延後TcからTc−100℃の
温度範囲に急冷した後、パーライト変態が終了するまで
の温度範囲を8℃/秒以下の冷却速度で冷却する限定理
由について説明する。熱間圧延線材の急冷温度範囲の上
限は初析セメンタイトが析出しない限界温度以下にする
必要があるため、Tcに限定した。一方、急冷温度がT
c−100℃未満では、その後の冷却過程において伸線
加工性を劣化させるベイナイトが発生しやすくなるため
、TcからTc−100℃の範囲に制限した。Tcから
Tc−100℃の温度範囲に急冷した後の冷却速度は、
8℃/秒を越えると伸線加工性に有害なベイナイト、マ
ルテンサイトが発生しやすくなるため8℃/秒以下に限
定した。なお熱間圧延後TcからTc−100℃の温度
範囲に急冷する際の冷却速度は15℃/秒以上が好まし
い条件であり、冷却速度が遅い場合は初析セメンタイト
が析出し、良好な伸線加工性を有する鋼線が得られない
。
【0020】次に熱間圧延後TcからTc−150℃の
温度範囲に急冷した後、引続きパーライト変態が終了す
るまで保定する限定理由について述べる。保定温度範囲
の上限は初析セメンタイトが析出しない限界温度である
Tcに制限した。一方、保定温度がTc−150℃未満
の条件では伸線加工性に対して有害なベイナイトが発生
しやすくなるため、保定温度範囲をTcからTc−15
0℃の温度範囲に限定した。熱間圧延後、保定温度であ
るTcからTc−150℃の温度範囲に急冷する際の冷
却速度は前述したように15℃/秒以上が好ましい条件
である。
【0021】
【実施例】以下、実施例により本発明の効果をさらに具
体的に説明する。 実施例−1 表1に供試材の化学組成を示し、表2に通常の熱間圧延
で5.5mmφに仕上げた後の冷却条件等を示す。両表
中の試験No.1、3、4、5、7、9、11、13、
15、17が本発明例で、その他は比較例である。これ
らの線材を用いて、初析セメンタイト、ベイナイト、マ
ルテンサイト、パーライトの組織観察を行うと共に伸線
加工性の評価試験を行った。伸線加工は5.5mmφの
熱間圧延線材を熱処理を施さずに行った。捻回試験にお
いて異常破断(デラミネーション)が発生する線径(d
mm)まで伸線加工を行い、このときの伸線加工真歪[
ε=2×ln(D/d)、D=5.5mm]で伸線加工
性を評価した。伸線加工真歪εが高いほど伸線加工性は
良好なことを示す。これらの試験結果を表1に併記する
。
【0022】同表に見られるように、本発明例はいずれ
も伸線加工性に有害な初析セメンタイト、ベイナイト、
マルテンサイトが発生しておらず、この結果伸線加工性
は極めて良好なものとなっている。これに対して比較例
であるNo.2、16、18は熱間圧延後の急冷温度が
高すぎるために、その後の冷却過程で初析セメンタイト
が析出し、この結果伸線加工性は本発明例に比べ低いレ
ベルにある。またNo.16は冷却速度も速すぎるため
に、伸線加工性に有害なベイナイト、マルテンサイトが
発生している。
【0023】さらに比較例であるNo.10は冷却速度
が速すぎるために伸線加工性に有害なベイナイト、マル
テンサイトが発生し、またNo.12は熱間圧延後の急
冷温度が低すぎるために伸線加工性に有害なベイナイト
が発生して、伸線加工性は改善されていない。比較例で
あるNo.6、8、14はいずれも熱間圧延後の保定条
件が最適でないために伸線加工性が改善されなかった例
である。即ち、No.6、14は保定温度が低すぎるた
めにそれぞれベイナイトが発生し、No.8は保定温度
が高すぎるために初析セメンタイトが発生し、伸線加工
性が改善されていない。
【0024】また比較例であるNo.19、20は熱間
圧延後の冷却条件は最適であるものの鋼材組成が不適当
な例である。即ち、No.19はMn含有量が高すぎる
ためにベイナイトが発生し、No.20はC含有量が高
すぎるために初析セメンタイトが発生し、伸線加工性を
阻害している。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】以上の実施例からも明かなごとく、本発
明は鋼材成分と熱間圧延後の冷却条件を最適に選択する
ことにより0.9〜1.3%Cを含有する高炭素鋼線の
伸線加工性に有害な初析セメンタイト、ベイナイト、マ
ルテンサイトの発生を完全に防止することができ、この
結果伸線加工性に優れた高炭素鋼線の製造を可能にした
ものであり、産業上の効果は極めて顕著なものがある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、C:0.9〜1.3%、Si:
    0.1〜2.0%、Mn:0.2〜1.3%、Cr:0
    .1〜1.8% を含有し、残部はFe及び不可避不純物よりなる鋼を熱
    間圧延後、TcからTc−100℃の温度範囲に急冷し
    た後、引続きパーライト変態が終了するまでの温度範囲
    を8℃/秒以下の冷却速度で冷却することを特徴とする
    伸線加工性に優れた高炭素鋼線の製造方法。 Tc(℃)=821−122.5[C%]+6.8[S
    i%]−25.3[Mn%]−5.6[Cr%]【請求
    項2】重量%で、C:0.9〜1.3%、Si:0.1
    〜2.0%、Mn:0.2〜1.3%、Cr:0.1〜
    1.8% を含有し、残部はFe及び不可避不純物よりなる鋼を熱
    間圧延後、TcからTc−150℃の温度範囲に急冷し
    た後、引続きパーライト変態が終了するまで保定するこ
    とを特徴とする伸線加工性に優れた高炭素鋼線の製造方
    法。 Tc(℃)=821−122.5[C%]+6.8[S
    i%]−25.3[Mn%]−5.6[Cr%]
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6264759B1 (en) 1998-10-16 2001-07-24 Pohang Iron & Steel Co., Ltd. Wire rods with superior drawability and manufacturing method therefor
EP1433868A1 (en) * 2002-12-18 2004-06-30 The Goodyear Tire & Rubber Company High strength, high carbon steel wire
EP1203829A3 (en) * 2000-11-06 2005-05-11 KABUSHIKI KAISHA KOBE SEIKO SHO also known as Kobe Steel Ltd. Wire rod for drawing superior in twisting characteristics and method for production thereof
CN105256119A (zh) * 2014-07-16 2016-01-20 鞍钢股份有限公司 一种超高碳帘线钢盘条中网状渗碳体的控制方法
WO2018079781A1 (ja) * 2016-10-28 2018-05-03 新日鐵住金株式会社 線材およびその製造方法

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