JPH04280944A - 高強度高延性極細鋼線およびその製造方法 - Google Patents

高強度高延性極細鋼線およびその製造方法

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JPH04280944A
JPH04280944A JP4465891A JP4465891A JPH04280944A JP H04280944 A JPH04280944 A JP H04280944A JP 4465891 A JP4465891 A JP 4465891A JP 4465891 A JP4465891 A JP 4465891A JP H04280944 A JPH04280944 A JP H04280944A
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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】本発明はスチールコードなどの高
強度で高延性の極細線の製造方法に関し詳しくは、伸線
により直径0.4mm以下であって引張強さ360kg
f/mm2 以上であるスチールコード用高強度、高延
性の極細線及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高炭素鋼極細線は、通常必要に応じて熱
間圧延した後に調整冷却した直径5.0〜5.5mmの
線材を一次伸線加工後、最終パテンティング処理を行な
い、その後ブラスメッキ処理をへて最終湿式伸線加工に
より製造されている。このような極細鋼線の多くは、撚
り線加工を施した状態でスチールコードとして使用され
ている。撚り線加工は、必要に応じて2本撚り、5本撚
りなどと使い分けがされているが、高速(18000r
pm以上)での加工に耐える延性が必要とされる。更に
は、引張強さが大きいこと靭性や耐疲労性に優れること
等が必要であり、従来からこのような要望に応じて高品
質の鋼材が開発されている。
【0003】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
く高強度および高靭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靭性高延性極細線用線材
が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記特開昭60−20
4865号公報に開示されているのは、伸線により直径
0.5mm以下であって、引張強さ250kgf/mm
2 以上である極細線を製造するための高炭素鋼線材で
あり、また、特開昭63−24046号公報のものは、
引張強さ300kgf/mm2 以上線径0.5mm以
下の極細線を製造するための高炭素鋼線材に関するもの
である。
【0005】しかしながら、タイヤの軽量化、高性能化
にあわせて、スチールコードのハイテン化が急速に進展
しつつあり、これに応えてスチールコードも引張強さ3
40kgf/mm2 級のものが開発され、更には引張
強さ360kgf/mm2 以上のスチールコードの出
現が期待されている。
【0006】これらの強度上昇の目的は、疲労特性の向
上のためで、特に疲労特性の向上が期待されている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決したものでありその要旨は次の通りである。
【0008】(1)  重量%で C    0.90%以上1.10%以下Si  0.
4%以下 Mn  0.5%以下 Cr  0.10以上0.30%以下 Cu  0.2%以上0.8%以下 Al  0.003%以下 残部鉄及び不可避的不純物よりなる直径0.4mm以下
であって引張強さ360kgf/mm2 以上としたこ
とを特徴とする高強度高延性極細鋼線。
【0009】(2)  重量%で C    0.90以上1.10%以下Si  0.4
%以下 Mn  0.5%以下 Cr  0.10以上0.30%以下 Cu  0.2%以上0.8%以下 Al  0.003%以下 残部鉄及び不可避的不純物よりなる高炭素鋼線を用い、
最終パテンティング後の強度を138〜160kgf/
mm2 かつ初析フェライトおよび初析セメンタイトの
存在を面積率で0.02%以下の組織とし、その後、引
き抜き加工により真ひずみで3.4以上の加工を行ない
直径0.4mm以下であって引張強さ360kgf/m
m2 以上の高強度高延性の極細鋼線を製造することを
特徴とする高強度高延性極細鋼線の製造方法。
【0010】(3)  前記(2)項において、引き抜
き加工にアプローチ角が10°を基準にして8°〜12
°の引き抜きダイスを用いることを特徴とする高強度高
延性極細鋼線の製造方法。
【0011】
【作用】本発明の鋼組成の限定理由は下記のとおりであ
る。通常のパテンティング処理においては0.8%近傍
の共析成分においても旧オーステナイト粒界に添って初
析フェライトが析出すること、またこの初析フェライト
が伸線後の延性低下の原因となることを本発明者らは見
いだした。Cは経済的かつ有効な強化元素であるが、こ
の初析セメンタイトの析出量低下にも有効な元素である
。従って引張強さ360kgf/mm2 以上の極細線
とし延性を高めるためには、Cの添加量を0.90%以
上とすることが必要であり、高すぎると延性が低下し伸
線性が劣化するのでその上限を1.10%とする。
【0012】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時、脱酸効果が不
十分となる。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、反面フェライトの延性を低下させ伸線後の極
細線の延性を低下させるため0.4%以下とする。
【0013】Mnは鋼の焼き入れ性を確保するために小
量のMnを添加することが望ましい。しかし、多量のM
nの添加は偏析を引き起こしパテンティングの際にベイ
ナイト、マルテンサイトという過冷組織が発生しその後
の伸線性を害するため0.5%以下とする。
【0014】本発明の様な過共析鋼の場合、パテンティ
ング後の組織においてセメンタイトのネットワークが発
生しやすくセメンタイトの厚みのあるものが析出しやす
い。この鋼において高強度高延性を実現するためには、
パーライトを微細にし、かつ先に述べた様なセメンタイ
トネットワークや厚いセメンタイトを無くす必要がある
。Crはこの様なセメンタイトの異常部の出現を抑制し
さらにパーライトを微細にする効果を持っている。しか
し、多量の添加は熱処理後のフェライト中の転位密度を
上昇させるため引き抜き加工後の極細線の延性を著しく
害することになる。従ってCr添加量はその効果が期待
できる0.10%以上としフェライト中の転位密度を増
加させ延性を害することの無い0.40%以下とする。
【0015】Cuは鋼の陽極分極性を高める元素であり
、伸線後のワイヤの腐食疲労特性を向上させるために添
加する。Cuの効果のある0.2%以上添加し、上限を
鋼の熱処理特性を低下させることのない0.8%以下と
する。
【0016】従来の極細鋼線と同様に延性を確保するた
めのSの含有量を0.020%以下とし、PもSと同様
に線材の延性を害するのでその含有量を0.020%以
下とするのが望ましい。
【0017】極細線の延性を低下させる原因としてAl
2 O3、MgO−Al2 O3 等のAl2 O3を
主成分とする非延性介在物の存在がある。従って、本発
明においては非延性介在物による延性低下を避けるため
に、Al含有量を0.003%以下とする。本発明の製
造方法の限定理由は以下の述べるとおりである。
【0018】本発明における極細線用線材においては、
パテンティング処理後の強度増加のためC量を増加し、
これによる初析セメンタイトの出現とパーライトラメラ
ーの形状悪化をCrを添加することで抑制し、パーライ
トの微細化による強度増加を実現した。また、パーライ
トが微細化されることによりセメンタイト層の延性が従
来鋼並となった。さらにCr、Si、Mnの添加量を低
く抑えることでフェライト相の延性を従来鋼と同程度に
保ち、材料の延性増加を実現した。このような組織微細
化のみによるパテンティング処理後の強度増加を実現す
る成分設計により、パテンティング後の強度と延性を従
来鋼以上に高めることに成功した。従って、パテンティ
ング後の強度を高めているにもかかわらず、引き抜き加
工率を上げて製造した極細線の延性劣化が従来鋼並にと
どまり、高強度と高延性が可能となった。これらの成分
設計に加えてCuを添加する事で、Cuの耐食作用によ
り腐食疲労特性を向上することが出来た。
【0019】本発明材は過共析鋼であるため、熱間圧延
後の線径で得られる組織に不良部分が発生しやすい。こ
の不良部分は、一次伸線過程における微小クラックの発
生源となる。しかし微小クラックの発生を組織の改善に
より低減することは本発明鋼が過共析鋼であるため難し
い。本発明者らは、引き抜き加工に10°を基準にして
8°〜12°の引き抜きダイスを用いることで容易にこ
の問題が解決できることを見いだした。一般的に、高炭
素鋼線の伸線は、引き抜き力が最も低下するアプローチ
角が14°を基準にして12°〜16°の引き抜きダイ
スが使用されている。しかし、この場合、中心部には引
張応力が働くため中心部分に微細クラックの発生しやす
い状態となっている。そこで、より容易に微細クラック
のない一次伸線を行なうには、中心部まで十分な圧縮応
力の働く10°を基準にして8°〜12°の引き抜きダ
イスを用いるのが望ましい。また、引き抜き加工に使用
するダイスのアプローチ角を低下することで、一次伸線
における内部欠陥の発生を低下し、さらに、最終湿式伸
線にも低角度のアプローチ角を持つダイスを用いること
でより高強度高延性を実現することが可能となった。
【0020】直径0.4mm以下であって引張強さ36
0kgf/mm2 以上(360〜430kgf/mm
2 )の強度を得るためには、最終パテンティング強度
を少なくとも138kgf/mm2 以上にする必要が
あり、最も強度の出やすい場合でも160kgf/mm
2 以下にしなければ、ベイナイト等の異常部が出現し
延性が低下する。また、最終湿式伸線における引き抜き
加工量を3.4以上(好ましくは4.0以下)にしなけ
れば引張強さを360kgf/mm2 以上にすること
ができない。また、本発明における最終湿式伸線加工に
は、より良い延性を得るためにアプローチ角が10°を
基準にして8°〜12°の引き抜きダイスを用いるのが
望ましい。これは、低角度のアプローチ角を持つダイス
を用いると伸線加工中の中心部に働く圧縮応力成分が大
きくなるため、より均一な加工となる。
【0021】
【実施例】第1表に示すように、本発明に基づく鋼1〜
12と比較のために用意した鋼13〜15を用いてスチ
ールコードを製造した。製造工程は図1に示す通りで、
熱間圧延によって製造された5.5mmφの線材を伸線
加工とLP処理により最終LPを行なう2.5〜1.9
mmφの線径とする。このワイヤに最終LP処理を行な
った後、ブラスメッキを行ない、さらに最終湿式伸線を
行ない最終ワイヤとした。
【0022】これらのワイヤの評価方法として、引張試
験、捻回試験、腐食疲労試験を行ないその結果を第1表
に示す。腐食疲労試験は、温度40℃、湿度80%で行
ない、大気中(温度20℃、湿度25%)での疲労寿命
に対しての疲労寿命の低下率が30%以上のときを不良
と判断した。
【0023】鋼1〜12は、第1表に示すように本発明
に従って製造されており、伸線加工においては、ダイス
のアプローチ角が10°のものを使用した。これらの本
発明鋼は、引張強さ、捻回特性、腐食疲労特性のいずれ
も優れた特性を示す。
【0024】比較鋼13は本発明鋼と成分におけるCu
添加量が異なり、それ以外の製造方法は本発明鋼と同じ
水準である。本発明鋼と比較して腐食疲労特性が不良と
なっていることが判る。
【0025】比較鋼14は本発明と製造方法中のLP後
の引張強さが異なる。このため引張強さが360kgf
/mm2 以上でていない。
【0026】比較鋼15は本発明鋼と成分が同じで、製
造方法において、伸線に用いたダイスのアプローチ角を
14°にしたものである。このため、捻回特性が低下し
ている。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】本発明の鋼を用いて直径0.4mm以下
の鋼線を製造した場合、360kgf/mm2 以上の
強度を有しかつ腐食疲労特性の優れた高強度高延性極細
鋼線を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例における製造工程図。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量%で C    0.90%以上1.10%以下Si  0.
    4%以下 Mn  0.5%以下 Cr  0.10以上0.30%以下 Cu  0.2%以上0.8%以下 Al  0.003%以下 残部鉄及び不可避的不純物よりなる直径0.4mm以下
    であって引張強さ360kgf/mm2 以上としたこ
    とを特徴とする高強度高延性極細鋼線。
  2. 【請求項2】  重量%で C    0.90以上1.10%以下Si  0.4
    %以下 Mn  0.5%以下 Cr  0.10以上0.30%以下 Cu  0.2%以上0.8%以下 Al  0.003%以下 残部鉄及び不可避的不純物よりなる高炭素鋼線を用い、
    最終パテンティング後の強度を138〜160kgf/
    mm2 かつ初析フェライトおよび初析セメンタイトの
    存在を面積率で0.02%以下の組織とし、その後、引
    き抜き加工により真ひずみで3.4以上の加工を行ない
    直径0.4mm以下であって引張強さ360kgf/m
    m2 以上の高強度高延性極細鋼線を製造することを特
    徴とする高強度高延性極細鋼線の製造方法。
  3. 【請求項3】  請求項2において、引き抜き加工にア
    プローチ角が10°を基準にして8°〜12°の引き抜
    きダイスを用いることを特徴とする高強度高延性極細鋼
    線の製造方法。
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