JPH11199980A - 高強度極細鋼線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 引張強さが４２００ＭＰａ以上で延性の優れ
た高強度極細鋼線を実現する。 【解決手段】 Ｃ：０．８５〜１．１％、Ｓｉ：０．０
５〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％を含有するか、
あるいは更にＣｒ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．１
〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．５％、Ｎｂ：０．００
１〜０．１％の１種または２種以上を含むとともに残部
はＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼線において、伸線
加工されたパーライト組織を有し、かつフェライト中の
Ｃ濃度が１．５原子％以下であることを特徴とする高強
度極細鋼線。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スチールタイヤコ
ード、スチールベルトコード等の素線として使用され、
延性に優れた引張強さが４２００ＭＰａ以上の高強度極
細鋼線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軽量化などのために極細鋼線に対する高
強度化の要求は一段と高まっている。従来、自動車用タ
イヤ、産業用各種ベルト類などの補強用に使用されてい
る極細鋼線は、高炭素鋼の熱間圧延線材から中間伸線、
パテンティング処理を繰り返し所定の線径にした後、最
終パテンティング処理を行い、伸線加工性およびゴムと
の接着性を向上させるめっき処理を施し所定の線径まで
湿式伸線加工することにより製造される。例えばスチー
ルタイヤコードは、上記のように製造される素線を最終
的にダブルツイスタなどの撚り線機を用いて撚り線加工
することによって製造される。

【０００３】上記のような製造工程において、極細鋼線
の高強度化を図るためには、最終パテンティング処理後
の素線強度を上げるか、最終の伸線加工歪みを増加させ
る必要がある。ところが、最終パテンティング処理後の
素線強度ないしは伸線加工歪を増加させて極細鋼線の高
強度化を図っても、強度が４２００ＭＰａを越えると延
性の低下が著しく、実用化することが極めて困難とな
る。

【０００４】これに対して、延性低下の少ない高強度化
手段の従来の知見としては、例えば特開昭６０−２０４
８６５号、特開昭６３−２４０４６号、特公平３−２３
６７４号の各公報にはそれぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ等
の化学成分を規制した高強度で高延性の極細線用高炭素
線材が提案されている。しかし、これらの公報で開示さ
れている実施例からもわかるように鋼線の引張強さは最
大でも３５００〜３６００ＭＰａであり、極細鋼線の高
強度化には限界があった。また、特開平６−１４５８９
５号公報では化学成分と非金属介在物組成および初析セ
メンタイトの面積分率を制御した高強度高靭性鋼線材が
提案されている。更に、特開平７−１１３１１９号公報
では鋼の化学成分と最終ダイスでの減面率を制御する高
強度高靭延性極細鋼線の製造方法が開示されている。し
かし、いずれの技術でも引張強さが４２００ＭＰａ以上
で高延性を有する極細鋼線を実現することは困難であっ
た。

【０００５】

【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、線径が０．０５〜０．
４ｍｍの極細鋼線を高強度化する際に問題となる延性の
低下を防止し、強度が４２００ＭＰａ以上でで且つ延性
に優れた高強度極細鋼線を提供することを目的とするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは高強度鋼線
の延性の支配要因について種々解析した結果、強加工さ
れたパーライト組織におけるフェライト中のＣ濃度が鋼
線の延性に著しい影響を及ぼすことを見い出した。即
ち、伸線加工歪みが増加するとセメンタイトが分解しフ
ェライト中のＣ濃度が増加し、高強度鋼線の延性が低下
するという全く新たな事実を見い出した。

【０００７】以上の新知見に基づき、強加工したパーラ
イト組織のフェライト中のＣ濃度を制御すれば、高強度
極細鋼線の延性低下を防止することが出来るとの結論に
達し本発明をなしたものである。

【０００８】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：０．８５〜１．１％ Ｓｉ：０．０５〜２．０％ Ｍｎ：０．２〜２．０％ を含有するか、あるいは更に Ｃｒ：０．０５〜１．０％ Ｎｉ：０．１〜１．０％ Ｖ：０．０１〜０．５％ Ｎｂ：０．００１〜０．１％ の１種または２種以上を含むとともに残部はＦｅ及び不
可避的不純物からなる鋼線において、伸線加工されたパ
ーライト組織を有し、かつフェライト中のＣ濃度が１．
５原子％以下であることを特徴とする高強度極細鋼線に
ある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１０】はじめに、本発明の成分限定理由について
述べる。

【００１１】Ｃ：Ｃはパテンティング処理後の引張強さ
の増加および伸線加工硬化率を高める効果があり、より
少ない伸線加工歪で極細鋼線の引張強さを高めることが
できる。Ｃが０．８５％未満では本発明で目的とする４
２００ＭＰａ以上の高強度の極細鋼線を製造することが
困難となり、一方、１．１％を越えるとパテンティング
処理時に初析セメンタイトがオーステナイト粒界に析出
して伸線加工性が劣化し伸線加工工程あるいは撚り線加
工工程で断線が頻発するため、Ｃを０．８５〜１．１％
の範囲に限定した。

【００１２】Ｓｉ：Ｓｉはパーライト中のフェライトを
強化させるためと鋼の脱酸のために有効な元素である。
０．０５％未満では上記の効果が期待できず、一方２．
０％を越えると伸線加工性に対して有害な硬質のＳｉＯ
₂系介在物が発生しやすくなるため、０．０５〜２．０
％の範囲に制限した。

【００１３】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パテンティング
処理後の引張強さ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ず、一方２．０％
を越えると上記の効果が飽和しさらにパテンティング処
理時のパーライト変態を完了させるための処理時間が長
くなりすぎて生産性が低下するため、０．２〜２．０％
の範囲に限定した。

【００１４】本発明による高強度極細鋼線においては、
上記の元素に加えて、更にＣｒ：０．０５〜２．０％、
Ｎｉ：０．１〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．５％、Ｎ
ｂ：０．００１〜０．１％の範囲で１種または２種以上
を含有することができる。

【００１５】Ｃｒ：Ｃｒはパーライトのセメンタイト間
隔を微細化しパテンティング処理後の引張強さを高める
とともに特に伸線加工硬化率を向上させる有効な元素で
あるが、０．０５％未満では前記作用の効果が少なく、
一方２．０％を越えるとパテンティング処理時のパーラ
イト変態終了時間が長くなり生産性が低下するため、
０．０５〜２．０％の範囲に限定した。

【００１６】Ｎｉ：Ｎｉはパテンティング処理時に変態
生成するパーライトを伸線加工性の良好なものにする作
用を有するが、０．１％未満では上記の効果が得られ
ず、１．０％を越えても添加量に見合うだけの効果が少
ないためこれを上限とした。

【００１７】Ｖ：Ｖはパーライトのセメンタイト間隔を
微細化しパテンティング処理後の引張強さを高める効果
があるが、この効果は０．０１％未満では不十分であ
り、一方０．５％を越えると効果が飽和するため０．０
１〜０．５％の範囲に制限した。

【００１８】Ｎｂ：ＮｂはＶと同様にパーライトのセメ
ンタイト間隔を微細化しパテンティング処理後の引張強
さを高める効果があるが、０．００１％未満では不十分
であり、一方０．１％を越えて添加しても効果が飽和す
るため０．００１〜０．１％の範囲に制限した。

【００１９】他の元素は特に限定しないが、不純物とし
て含有される元素としてＰ：０．０１５％以下、Ｓ：
０．０１５％以下、Ｎ：０．００７％以下が望ましい範
囲である。また、Ａｌは０．００５％を越えると鋼中の
介在物の中で最も硬質なＡｌ₂Ｏ₃系介在物が生成しやす
くなり、伸線加工あるいは撚り線加工の際の断線原因と
なるため、０．００５％以下が好ましい範囲である。

【００２０】次に、本発明で目的とする高強度極細鋼線
の延性低下を防止する上で極めて重要となるパーライト
組織におけるフェライト中のＣ濃度の限定理由について
述べる。

【００２１】本発明では鋼線の延性をねじり試験を用い
て破断までのねじり回数で評価している。図１は伸線加
工真歪みで４以上の強加工を行った線径が０．１５ｍｍ
の極細鋼線のフェライト中のＣ濃度とねじり回数の関係
について解析した一例である。極細鋼線の引張強さは、
鋼の化学成分と伸線加工歪みを変化させることによっ
て、約４５００ＭＰａに調整したものである。同図から
明らかなように、強加工を受けたパーライト組織におけ
るフェライト中のＣ濃度が増加するとねじり回数は低下
する。特に、フェライト中のＣ濃度が１．５原子％を越
えるとねじり回数が著しく低下し、延性が劣化すること
がわかる。極細鋼線の線径、強度を種々に変化させた場
合についても全く同様の結果が得られることから、フェ
ライト中のＣ濃度を１．５原子％以下に制限するもので
ある。極細鋼線の高強度化と高延性化を両立する観点か
ら、フェライト中のＣ濃度は１．２原子％以下が好まし
い範囲である。

【００２２】ここで、強加工された極細鋼線のパーライ
ト組織におけるフェライト中のＣ濃度を１．５原子％以
下に制御するために、最終パテンティング処理以降の製
造工程で下記のＡ〜Ｇの製造方法を採用することがで
き、それぞれ単独ではなく、組み合わせることが重要で
ある。下記Ａ〜Ｇの製造方法の中でも、Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ、Ｅ、Ｇが特に重要な技術である。このため、Ｃ濃度
が１．５原子％以下の極細鋼線を製造するためには、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇの内、２種類以上、好まし
くは３種類以上の方法を組み合わせることが良い。

【００２３】Ａ：鋼の化学成分と最終パテンティング処
理条件を最適化することにより、パテンティング材強度
を１４５０ＭＰａ以上にする。なお、パテンティング処
理は、ベイナイトが生成しない温度で行うことが重要で
ある。

【００２４】Ｂ：アプローチ角度が８〜１２°、ベアリ
ング長さが０．２〜０．５Ｄ（Ｄ：ダイス径）であるダ
イスを用いて伸線加工を行う。

【００２５】Ｃ：従来の超硬ダイスではなく、ダイヤモ
ンドダイスを使用する。

【００２６】Ｄ：伸線による加工発熱を抑える。好まし
くは、伸線材の温度を５０℃以下に制御して伸線加工を
行う。

【００２７】Ｅ：潤滑能力の高い潤滑剤を使用する。好
ましくは、ダイスと伸線材の摩擦係数が０．１以下の潤
滑剤を使用する。

【００２８】Ｆ：伸線加工真歪みで１までの伸線加工の
初期は、１ダイス当たりの減面率を２０％以上にする。

【００２９】Ｇ：伸線加工後、２００〜５００℃の温度
に加熱する。

【００３０】フェライト中のＣ濃度は、アトムプローブ
電界イオン顕微鏡を用いれば、簡単に且つ正確に測定す
ることができる。本発明において、フェライト中のＣ濃
度Ｘは、アトムプローブ電界イオン顕微鏡による分析か
ら、全検出イオン数をＹ（ｔｏｔａｌ）、Ｃの検出イオ
ン数をＹ（ｃａｒｂｏｎ）とした時に、下式により求め
る。

【００３１】 Ｘ＝［Ｙ（ｃａｒｂｏｎ）／Ｙ（ｔｏｔａｌ）］×１００ （原子％）

【００３２】

【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。

【００３３】表１に供試材の化学組成を示す。これらの
供試材を用いて線径が０．１２〜０．３５ｍｍのブラス
めっきを有する極細鋼線を試作した。表２に極細鋼線の
製造条件および引張強さ、フェライト中のＣ濃度、ねじ
り回数を示す。同表において製造条件の記号であるＢ〜
Ｇは前述した内容である。ねじり試験は、試験片の両端
を線径の１００倍のつかみの間隔で固定し、破断するま
でのねじり回数を測定した。

【００３４】表２において、試験Ｎｏ．１〜８が本発明
例であり、その他は比較例である。同表に見られるよう
に、本発明例はいずれも引張強さが４２００ＭＰａ以上
であるとともにフェライト中のＣ濃度が１．５原子％以
下に押さえられている。この結果、高強度であるにもか
かわらず、ねじり回数が高く高延性の極細鋼線が実現で
きている。

【００３５】これに対して比較例であるＮｏ．９、１
６、１７は、いずれも鋼の化学成分が不適切な例であ
る。即ち、Ｎｏ．９はＣ量が０．７２％と低いために４
２００ＭＰａ以上の高強度化が達成できていない。ま
た、Ｎｏ．１６はＳｉ含有量が高すぎるためにＳｉＯ₂
系介在物が多くなり、伸線途中で断線が頻発した例であ
る。更に、Ｎｏ．１７はＣ含有量が高すぎるためにパテ
ンティング処理時に初析セメンタイトが析出した例であ
る。この結果、伸線加工性が劣化し、伸線加工時に断線
が頻発したものである。

【００３６】また、比較例である１０〜１５のいずれの
いずれの極細鋼線もフェライト中のＣ濃度が１．５原子
％を越えているため、本発明例に比べねじり回数が低下
しており延性劣化が著しい。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】以上の実施例からも明かなように、本発
明は引張強さが４２００ＭＰａ以上の高強度極細鋼線の
延性低下の防止に対して、フェライト中のＣ濃度を制御
することが極めて有効であることを見出し、高延性の高
強度極細鋼線を実現してものであり、産業上の効果は極
めて顕著なものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】極細鋼線のフェライト中のＣ濃度とねじり回数
の関係について解析した一例を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：０．８５〜１．１％ Ｓｉ：０．０５〜２．０％ Ｍｎ：０．２〜２．０％ 残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼線におい
   て、伸線加工されたパーライト組織を有し、かつフェラ
   イト中のＣ濃度が１．５原子％以下であることを特徴と
   する高強度極細鋼線。
2. 【請求項２】 更に、重量％で、 Ｃｒ：０．０５〜２．０％ Ｎｉ：０．１〜１．０％ Ｖ：０．０１〜０．５％ Ｎｂ：０．００１〜０．１％ 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記載の高強度極細鋼線。