JPS634016A

JPS634016A - 延性の優れた超高張力鋼線の製造方法

Info

Publication number: JPS634016A
Application number: JP14608386A
Authority: JP
Inventors: Osamichi Serikawa; 芹川　修道; Yukio Ochiai; 落合　征雄
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-06-24
Filing date: 1986-06-24
Publication date: 1988-01-09
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPH0765096B2

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）本発明は延性の優れた超高張力′：：＠ｉの製造方法に
関する。

（従来の技術）ピアノ線およびこれに準じる鋼線は、ＰＷＳワイヤ、ば
ね、ホースワイヤ、タイヤコード等広い分野で使用され
ているが、近年、ＪＩＳ以上の強度レベルを有する鋼線
の開発に対する要望が高まっている。

以下本発明において「超」高張力鋼線としたのは、通常
、高張力鋼線という場合、ＪＩＳ　Ｇ　３５２２ピアノ
線相当の強度を有する鋼線を指すのが通例であるため、
それ以上の強度を有する鋼線という意味で、超高張力鋼
線と称した。

ＪＩＳ　Ｇ　３５２２では、直径６■からｏ、ｏｓｗ迄
の鋼線の引張強さを規定しているが、引張強さは線径に
依存し、線径の細いほど容易に高強度を達成しうるため
、ＪＩＳにおいてもこれに準じた体系をなしており、引
張強さの上限は概ね次式で表わせる。

ＴＳ＝２５０−１００１ｏｇＤ　（Ｋｇｆ／關２）　　
　（１）但し、Ｄは鋼線の直径（噛）である。

（１）式は、６〜０．０８１１１１１の鋼線について求
めたものであるが、凡そ１０〜ｏ−ｏｓｗの範囲で妥当
なものである。鋼線の断面形状は、円形が多（用いられ
るが、角形、梯形、台形等であっても良い。この場合、
Ｄとしては同じ断面を有する円の直径を用いる。

ピアノ線およびこれに準じる鋼線は、ピアノ線材相当の
線材を用い、これにパテンティング処理を施したのち、
常温で伸線して、製造されるのが一般的である。

また、伸線加工の代りに冷間圧延が行なわれる場合もあ
り、鋼線材の冷間圧延については、Ｗｉｒｅ　Ｊ、１６
（１９８３）、７．６４に例が示されているが、例示さ
れているような、通常の炭素鋼では、超高張力レベルを
達成することは困難である。

それは冷間圧延およびローラーダイス引抜きにおいては
、後に述べる理由により、加工限界は通常伸線より太き
いが、加工硬化率は、通常伸線より小さいため、通常の
ピアノ線材の組成では、超高張力レベルを達成するには
著しく加工度を太き（する必要があり、そのために延性
の低下がもたらされるためである。

また、特公昭５９−３３１７５号公報等に、中炭素鋼を
マルテンサイト化、ローラーダイス伸線する事例がある
が、これは焼戻しマルテンサイト系の高張力線材に関す
るものである。

さらに、従来の伸線法で、（１）弐以上の強度レベルの
超高張力鋼線を製造しようとした場合、以下のような問
題を生じる。

即ち強度を高めるためには、パテンティング処理時の強
度を高める方法と、伸線減面率を太き（する方法がある
が、いずれの方法においても、通常の伸線方法で製造す
るかぎり、強度を高めることは可能であっても、超高張
力鋼線にとって重要な特性である延性、特に捻り特性の
低下が著しく、撚り線やコイリング等の工程で、割れや
断線などのトラブルが発生しやす（なる。

またピアノ線は、めっきあるいはブルーイング処理をし
て用いることが多いが、これらの処理により、時効が生
じ延性が低下し、超高張力レベルを達成することは困難
である。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、このような延性の低下を来たすことなく、超
高張力を達成するため鋼組成の鋼線材製造方法を提供す
ることＫある。

（問題点を解決するための手段）本発明はＣ，Ｓｉ　、　Ｍｎ、　Ｃｒ、■、隅を主たる
成分とする高炭素鋼線材を、ローラーダイス引抜き、ま
たは冷間圧延するか、または、少なくとも該加工後断面
減少率４０％以下の孔ダイス伸線することにより、２５
０−１００１ｏｇＤ　（Ｋ９ｆ／ａ２）　（但し、Ｄは
鋼線の直径篩）以上の引張強さとなすことを％微とする
延性の優れた超高張力鋼線の製造方法である。

鋼線材を伸線する場合、加工度が大きくなるにつれ、加
工硬化により強度は上昇するが、ある加工度を超えると
、絞り、あるいは捻回値に代表される延性の急激な低下
が起る。その時の強度が、実用上使用可能な強度の限界
点であり、その時の加工度が、実用上の加工限界である
。

加工限界は、本質的には加工硬化により、材料の延性が
低下することにより生じるものであるが、加工条件によ
っても変化する。通常の孔ダイスによる伸線加工におい
ては、鋼線の表面近傍に引張残留応力を生じること、伸
線時の発熱により歪時効硬化を生じること、変形集合組
織を生じることは良（知られているが、これらの伸線加
工に固有の因子は、いずれも延性の低下をもたらすもの
である。

通常の強度レベルにおいては、材料同頁の延性は十分に
残存しているため、これらの伸線加工に起因する因子は
、目立った影響をおよぼさないが、強度レベルが上るに
つれ、伸線加工因子が重大な影響をおよぼすようになり
、これがために加工限界の低下が生じる。従って伸線加
工法によって、（１）式で表される強度レベル以上の超
高張力鋼線を製造することは困難である。

本発明者らは、超高張力鋼線を製造する方法を種々検討
した結果、以下のような知見を得た。通常の伸線加工は
、（以下単に伸線加工と略す）孔ダイスに鋼線材を通し
、引抜き加工を行うため、ダイスと鋼線材との摩擦力、
ダイスからの圧縮力、および引抜力の組合せによる、複
雑な応力場における加工であるため、鋼線材の長手方向
に１角な断面内の歪は不均一である。

特に、引抜力の割付が圧縮力に比べ大きいため、材料内
の非金属介在物等の周辺に微少な割れを生じやす（、延
性を低下させる原因となっている。

また、摩擦仕事が太きいため、表面の発熱が太き（、表
層部近傍の温度上昇による時効脆化が太きい。表層部の
脆化は、特に捻り特性に対して有害である。

以上の諸問題は、いずれも孔ダイスの引抜きに由来する
ものであるため、これに変わる刀ロ工法を検討した結果
、冷間圧延およびローラーダイス引抜きが有効であるこ
とを見い出した。

冷間圧延およびローラーダイス引抜きにおいては、ロー
ルと銅線材の間の摩媚仕事は、孔ダイスに比べて小さい
こと、引抜力が圧延法ではほぼ零であり、ローラーダイ
スにおいても、孔ダイスに比べて小さいこと、従って主
要な変形応力は、ロールからの圧縮応力であることから
変形が均一であり、非金属介在物周辺の倣細な割れを生
じにくく、また、時効による脆化も起りに（いために、
延性の低下を防止しうるのである。

このような圧延およびローラーダイス加工材の優れた延
性は、引続き、孔ダイス伸線を行っても急に失われるこ
とはなく、伸線加工量が、断面減少率約４０％以内であ
れば、その効果が認められた。

通常圧延およびローラーダイス加工は、ｖｓ？ＩＮの断
面形状精度や、寸法精度が、孔ダイス伸線に比べ劣るた
め、用途によっては不都合な場合があるため、このよう
な場合には、圧延又はローラーダイス加工後、伸線加工
することにより、延性が高（、かつ寸法、形状の優れた
超高張力鋼線となすことができる。

更に、伸線加工では加工硬化率を大きくとれるため、圧
延と伸殊を組合せることにより、圧延（又はローラーダ
イス）単独の場合に比べ、容易に強度アップを図れる利
点もある。従って、圧延（又はローラーダイス）後伸線
加工することには、積極的な意義があるのである。

本発明者らは高強度化および延性の向上を達成するため
に、鋼組成の影響を調査した結果、次の成分系のものが
適することが判明した。

Ｃは経済的かつ有効な強化元素であるが、特別の合金添
加なしに、（１）式以上の強度を達成するには０．８５
％以上必要であり、後述のような合金元素を添加する場
合には、０．６％以上必要である。

又１．０％以上では、パテンティング時に初析セメンタ
イトを生成し、冷間加工に適さない。但し、（１）式以
上の強度において、より優れた延性を得るためには、後
述のような合金元素を含有させることが望ましい。

Ｓｉは脱酸のために０．１％以上必要である。Ｓｉは固
浴硬化元累として強化にも効果があるが、０．３５％以
下ではその効果は小さく、２％以上では延性が劣下する
ため適当でない。

鋼線の絞りはパーライトラメラ−間隔と筐接な関係があ
り、約２８ＯＡで最大となるが、Ｓｉは素材のパーライ
トラメラ−間隔をほとんど変えずに、フェライト層を強
化するため、延性の低下はほとんどなしに、鋼線の強度
をあげることに有効である。

従って、脱酸を目的とする場合には、Ｓｉの最小値を０
．１％とし、固溶硬化を目的とする場合は、最小値を０
．３５％とする。

１’ＶＬｎは脱酸およびＳの害を除（ために０．１％以
上必要である。庵は焼入性向上元素として、特に太いサ
イズの線材のパテンティング強度を上げるのに有効であ
る。０．９％以上の添加で、その効果は顕著であるが、
２係を超えると延性が劣化するため適当でない。

従ってその目的により、地の最小値は０．１％及び０．
９％のいずれかを選ぶことができる。

Ｃｒはパーライトラメラ−間隔の微細化に有効な元素で
あり、細いサイズから太いサイズ迄、線材の強化に効果
があるが、１％を超えるとその効果を十分に発揮させる
ことは困難である。

■は焼入性向上元素として、特に太いサイズの線材のパ
テンティング強度を上げるのに有効である。またオース
テナイト結晶粒度を微細化し、延性の向上に有効で２）
る。０．００２％以下ではその効果は少なく、０．５％
を超えるとかえって延性が劣化するため適当でない。

歯はオーステナイト結晶粒度を微細化し、延性の向上に
有効であるが、０．００２％以下では効果がなく、０．
５％を超えると、かえって延性が劣化するため適当でな
い。

なおＡｔについては、細粒鋼が望ましい場合には０．０
１〜０，１％程度を加え、粗粒鋼あるいは介在物の軟質
化が必要な場合には、０．０１％以下とする。

これらのいずれの場合もあるため、Ａｔの含有量は特に
規定しない。

上記成分により、パテンティング時の強度を高めた素材
を、冷間圧延または、ローラーダイス引抜きをすること
により、延性の低下を来たすことなく、（１）弐以上の
強度を有する超高張力ｗＩ４ｍを容易に製造することが
可能となる。

（実施例）鋼線材を鉛パテンティング後酸洗し、スケールを除去し
た後、リン酸亜鉛被膜処理を施した。伸線時には伸線潤
滑剤を用いて、伸線し、冷間圧延およびローラーダイス
引抜き時には、圧延油で潤滑しながら、圧延又はローラ
ーダイス引抜きを行った。

加工後の鋼線は、加工ままの状態および４５０℃で、４
５秒間のブルーイング処理を施して、引張試験と捻回試
験により材質評価を行った。

第１表に各種鋼成分により製造した結果を示す。

ノに１〜１４は、Ｃ，Ｓｔ、Ｍｎを高めるか、或いはＣ
ｒ、Ｖ、Ｎｂを添加することにより、パテンティング時
の強度を、より高めたものであるが、従来の伸線法では
特に捻回値の低下が太き（、十分な性能を得ることが出
来なかった。しかし本発明の圧延又はローラーダイス法
では、絞りおよび捻回値が高く優れた延性が得られた。

第２表は圧延又はローラーダイスで加工後、孔ダイス伸
線を行った結果であるが、本発明の４０％以内の伸線加
工では、十分な延性が残存していることが判明した。

（発明の効果）本発明は以上のように特定の成分を有する鋼線材を、圧
延またはローラーダイスで冷間加工するか、あるいは該
加工後４０％以内の伸線加工をすることにより、延性の
劣化なしに、超高張力鋼線を製造することを可能とした
。本発明により伸線および撚り線時の断線、成形時の加
工割れ、使用時の破壊を著しく減少せしめることができ
た。

Claims

【特許請求の範囲】１　Ｃ：０．６０／１．０％、Ｓｉ：０．１／２．０％、Ｍｎ：０．１／２．０％を基本成分とする高炭素鋼線材を、冷間圧延またはロー
ラーダイス引抜きするか、または、冷間圧延またはロー
ラーダイス引抜きを行つたあと、断面減少率４０％以下
の孔ダイス伸線をすることにより、２５０−１００ｌｏ
ｇＤ（Ｋｇ／ｍｍ）（但し、Ｄは鋼線の直径、ｍｍ）以
上の引張り強さとなすことを特徴とする延性の優れた超
高張力鋼線の製造方法。２　高炭素鋼線材が、Ｃ：０．８５／１．０％、Ｓｉ：
０．１／２．０％、Ｍｎ：０．１／２．０％を含み、残
部鉄および不可避的不純物からなる特許請求の範囲第１
項記載の延性の優れた超高張力鋼線の製造方法。３　高炭素鋼線材が、Ｃ：０．６０／１．０％、Ｓｉ：
０．３５／２．０％、Ｍｎ：０．１／２．０％を含み、
残部鉄および不可避的不純物からなる特許請求の範囲第
１項記載の延性の優れた超高張力鋼線の製造方法。４　高炭素鋼線材が、Ｃ：０．６０／１．０％、Ｓｉ：
０．１／２．０％、Ｍｎ：０．１／２．０％を含み、さ
らに、Ｃｒ：０．１／１．０％、Ｖ：０．００２／０．
５％、Ｎｂ：０．００２／０．５０％の１種以上を含み
、残部鉄および不可避的不純物からなる特許請求の範囲
第１項記載の延性の優れた超高張力鋼線の製造方法。