JPS648052B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、ワイヤの強度を改善する為の方法に
関するものであり、特には或る種のワイヤの引張
強さ及び捩り降伏強さ特性を改善する方法に関す
る。 用語の定義 本発明が対象とする金属合金の化学組成は、周
知されているものであり、1974年ワシントンD.C.
に現在置かれているアメリカ鉄鋼協会（AISI）
によつて出版された「鋼製品マニユアル：不銹及
び耐熱鋼」にオーステナイト型として掲げられて
いる合金を含むものである。但し、これら合金は
少く共最初100℃（＋100℃）を越えないMd温度
と−100℃を越えないMs温度を有するものとされ
る。AISIシリーズ表200及び300がここで関心の
あるものである。ここで考慮される他の合金もや
はりオーステナイト質でありそして指定される
Md及びMs温度を持たなければならない。これら
合金は、1972年Ｅ＆FN Spon社（ロンドン）に
よつて出版された金属材料仕様ハンドブツクの
655〜656頁に記載されそしてDIN（Deutsche
Industrie Norme）仕様X40MnCr18及び
X40MnCr22によつて表示されるものにより例示
される、鉄、マンガン、クロム及び炭素を含有す
る域る種のマンガン置換非不銹鋼合金をも含むも
のである。 “オーステナイト型（質）”という用語は、ミ
クロ組織の少く共95容積％が面心立方晶構造を有
する時オーステナイト質或いはオーステナイトで
あると呼称される合金の結晶性ミクロ組織と関与
するものである。このような合金は本質的に或い
は実質上オーステナイト相状態にあると呼称され
うる。ここで関心のある合金は、既に適用された
加工或いは温度と無関係に第１変形段階が実行さ
れる温度において実質上オーステナイト質乃至オ
ーステナイト相にあるものであることを理解され
たい。例えば、第１変形段階を受ける金属乃至合
金は既に焼鈍処理を受けているが、しかもまだ尚
第１段階が適用される時点で実質上オーステナイ
ト質である。 ここで関心のある別のミクロ組織は体心立方晶
でありそしてマルテンサイト或いはマルテンサイ
ト質と呼ばれるものである。組織の少く共95容積
％がマルテンサイトである時、その合金は本質的
に或いは実質上マルテンサイト相であると考えら
れる。 もちろん、ミクロ組織は、オーステナイト相及
びマルテンサイト相両方を含みうるものでありそ
して先行技術及び本発明両方に関してここで論議
される加工処理は、オーステナイトの少く共一部
のマルテンサイトへの変態従つて処理される合金
のミクロ組織を変化することと関係する。 Md温度は、その温度以上では、金属乃至合金
に適用される機械的変形の量とは無関係にマルテ
ンサイト変態が起らないような温度として定義さ
れそして様々な温度で実施される簡便な引張試験
によつて決定されうる。 Ms温度は、その温度においては、マルテンサ
イト変態が自然に即ち機械的変形の適用なしに起
り始めるような温度として定義される。Ms温度
もまた従来からのよく知られた試験により決定さ
れうる。Md温度の幾つかの例を以下に示す： AISIステンレス鋼 Md温度タイプNo. （℃） 301 43 302 13 304 15 304L 18 301、302、304及び304L鋼は−196℃以下のMs
温度を有する。 ここで用いられる変形という言葉は、弾性変形
の領域に続く塑性変形の範囲で起る機械的変形を
云う。これは、加工物の一部乃至全体の形状を変
えるに充分の弾性限を越える応力下に材料を置く
ことにより生起される。 従来技術 米国特許第4042421号において、ワイヤにおい
て高強度及び高靭性並びに高捩り降伏強さが周囲
温度での変形と極低温（cryogenic
temperature）での一軸延伸によつて実現される
ことが開示されている。 高い強度−靭性−捩り強さの組合せが必要とさ
れるワイヤ用途の一例は、圧縮ばねや引張ばねの
ようなコイルばねである。 上記米国特許第4042421号において、予備歪み
と低温変形を組合せるプロセスが低温でワイヤを
引伸すこと以上の改善であり、この改善は(i)低温
での延伸よりも一層大きな引張強さをワイヤ直径
とは無関係に与える（低温延伸においては、引張
強さは直径に密接に関係する、即ち直径が大きく
なければ、引張強さは小さくなる）、(ii)改善され
た捩り降伏強さを与える：及び(iii)潤滑剤の必要性
を排除するという利益を有するものとされてい
る。 しかし、極低温延伸作業は幾つかの実用上の制
約を持つことが見出された。 これら欠点を克服する為に、斯界は、破損を最
小限化し、一様な歪能を最適化し、一定直径のワ
イヤを生成しそして整寸作業を排除する改良を伴
つた極低温引抜き（cryogenic drawing）に関心
を転じた。この改良された極低温引抜き法はバツ
クテンシヨンを利用するものであり、1978年５月
３日付米国出願番号902567号に記載されている。
この出願において、AISI200及び300シリーズの
ステンレス鋼合金及び鉄、マンガン、クロム及び
炭素を含有する非ステンレス鋼合金であつて、
100℃を越えないMd温度と−100℃を越えないMs
温度を有する合金から選択されるオーステナイト
質金属合金から成るワイヤが次の段階の処理を受
けるような方法が開示された： (a) ワイヤを、少く共10％の歪においてそして
Md−50℃〜Md＋50℃（Mdは変形を受けてい
る合金のMd温度である）の範囲内の温度にお
いて、ワイヤが10容積％以下のマルテンサイト
相と少く共90容積％のオーステナイト相を持ち
そて130000psi〜230000psiの範囲の降伏強さを
持つような態様で変形すること、 (b) ワイヤを−75℃より高くない温度に冷却する
こと、及び (c) 冷却されたワイヤをバツクテンシヨン下でダ
イスを通して引抜き、この場合(i)ダイス中への
ワイヤの入口直前のワイヤにおけるバツクテン
シヨンが少く共75000pgiであり、(ii)それにより
ワイヤの断面積が７％から25％までの範囲内の
ある％減縮され、以つてワイヤが少く共50容積
％のマルテンサイト相と少く共10容積％のオー
ステナイト相とを有するようになすこと。 段階(a)において適用される歪はこの明細書にお
いて予備歪としてしばしば呼称されている。 強度性質の最終的最適化は、ワイヤに350〜450
℃の範囲内の温度において従来通りの時効処理を
施すことにより実現される。 この方法が応用される合金は上述したものであ
りそして従来からのものである。AISIシリーズ
300合金が好ましく、特にＣ、Ni、Cr及びMnを
含有するAISI302が好ましい。ばねワイヤ用途に
対しては、302合金が使用されそして302合金のあ
る成分が次の範囲内（重量％）にあることが推奨
される：ニツケル8.0〜9.0；クロム17.5〜19.0；
炭素0.085〜0.115；マンガン１以下；珪素0.2〜
0.5；窒素0.02〜0.08；モリブテン0.6以下；硫黄
0.01以下；及び燐0.035以下。介在不純物を最小
限にすることが所望される。 段階(a)の変形における最小歪みは少く共10％で
ある。％歪に対する上限は存在しないが、但しあ
る点においてミクロ組織及び強度−靭性性質にお
ける変化が最小限となる点で実際上の限界が存在
し、またもちろん材料の破損に関連しての限界も
存在する。いずれにせよ、この第一段階において
提唱される歪範囲は10〜80％、好ましくは20〜60
％である。 この方法において使用される最初の合金は少く
共95容積％のオーステナイトを有し、残部はマル
テンサイトである。段階(a)における変形（予備歪
み）下で、合金は、ミクロ組織の観点から、０〜
10容積％がマルテンサイト相にありそして90〜
100容積％がオーステナイト相であるようそして
好ましくは０〜５容積％マルテンサイトと95〜
100容積％オーステナイトが存在するよう僅かに
変化されうる。 予備歪み段階は、Md−50℃〜Md＋50℃の範
囲で、好ましくはMd−10〜Md＋10℃の範囲で
（Mdは変形を受けている合金のMd温度である）
実施される。従つて、Md温度が43℃である場
合、Md−50℃は−７℃に相当しそしてMd＋50
℃は93℃に相当する。ここで考慮下の合金は、こ
れら第一段階温度においては、変形を受けるに際
して上から示した変化を受けるけれども、安定で
ある、即ちオーステナイト的に安定であると考え
られる。 段階(a)において、歪は所定のマルテンサイト−
オーステナイト含量を与えるようになすに加え
て、歪は130000〜230000psiの範囲の降伏強さを
与えるよう更に調節される。これら特定の降伏強
さは、先ずワイヤの試料を試験しそして後処理を
受けている特定のワイヤ、段階(a)の変形が行われ
る温度、使用される歪量（これは特定のワイヤ及
び温度に適応するよう調整される）についての技
術者の経験を通して得られる。焼鈍や予備歪みの
ような前処理は小さな結晶粒寸法を実現するよう
最適化されるべきである。 段階(a)は後の段階(c)においてマルテンサイトを
増大しそしてオーステナイトを減少した所望のマ
ルテンサイト−オーステナイト混合組織を誘起す
る為の予備段階であり、指定された条件はそのた
めに効果的な工業的に実用性のある条件範囲であ
る。 段階(b)において、ワイヤは−75℃より高くない
温度まで、好ましくは−100℃以下の温度にまで
冷却される。これら温度は、ワイヤを液体窒素
（B.P.−196℃）、液体酸素（B.P.−183℃）、液体
アルゴン（B.P.−186℃）、液体ネオン（B.P.−
246℃）、液体水素（B.P.−252℃）或いは液体ヘ
リウム（B.P.−269℃）中に浸漬することによつ
て実現されうる。従つて、冷却温度の下限は−
269℃である。液体窒素が好ましい。ドライアイ
ス及びメタノール、エタノール或いはアセトンの
混合物は約−79℃の沸点を有し従つて使用でき
る。しかし、周知の通り、温度が低い程引張強さ
における改善の度合に対して必要とされる歪量が
小さくてすむから、もつと低い温度が好ましい。
冷却段階である段階(b)は、引抜き段階(c)に先立つ
て行わければならないが、但しワイヤはそれが段
階(b)において冷却された温度において実質上ダイ
スに進入するようにしなければならない。これ
は、段階(b)及び(c)が両段階の間での時間間隔が段
階(b)の冷却温度以上への僅かの温度上昇が事実上
回避するに充分短いよう相関ずけられるべきであ
ることを意味する。 段階(c)は変形或いは歪に関する限り段階(a)と同
様であるが、しかし変形は別の用語で定義されて
いる。いずれにせよ、指定された％のマルテンサ
イト及びオーステナイトを与えるに充分の歪みが
適用されねばならない。これは、従来からの解析
と技術者の経験によつて決定される。第二変形段
階において適用される最小歪みは少く共10％であ
る。ここでもまた、％歪に対する上限は存在しな
いが、但しミクロ組織及び強度−靭性性質におけ
る変化が最小限となる傾向のある実用上の限界が
存在しそして材料の破損による制約も存在する。
提唱される歪範囲は10〜60％であり、好ましくは
20〜40％である。 引抜き段階において使用しうるダイスは従来か
らの、例えば炭化タングステン製引抜きダイスで
ある。炭化物ニブの円錐角は12゜が最適であるこ
とが見出された。もつと大きなダイス角は過剰量
の余剰変形仕事を与え、最適以下の性質しかもた
らさない。12゜より小さいダイス角はあまりに大
きな担持長さを有し従つてダイスと金属との間の
摩擦の増加が特に捩り降伏に関して最適以下の性
質しか与えないことが見出された。 ワイヤに対して使用されそして引抜き前に適用
される潤滑剤は従来からのものである。代表的
に、段階(b)前に、ワイヤは潤滑剤で予備被覆され
る。この予備被覆膜は標準的な予備被覆溶液中に
コイルを浸漬することにより被覆される。これら
溶液は、石灰或いは蓚酸塩を含みうる。段階(c)に
おいてダイスに進入する前にそして段階(b)の後、
ワイヤはステアリン酸カルシウム石鹸のような乾
燥石鹸で充填された箱を通される。ダイスを通り
やすくする為に、ワイヤは銅被覆もされうる。 引抜き速度は、ワイヤの温度が段階(b)の冷却温
度より実質上高くなる前に潤滑剤を通してダイス
開口の入口まで冷却されたワイヤを移動するに充
分速いものとされる。 一旦ワイヤがダイスに入つたなら、変形仕事、
オーステナイト−マルテンサイト変態に伴う発熱
反応及び摩擦が、ワイヤが最初液体窒素温度にあ
つた場合約200℃程昇温する可能性があることが
理解されよう。この断熱下での加熱作用は従来型
式の潤滑剤の性能を助成する。一般に、0.04イン
チ〜0.2インチのワイヤ直径に対しては100〜800
フイート／分の引抜き速度が使用される。ここで
引抜き速度は送出されてくるワイヤの直径即ちワ
イヤがダイスを離れるに際してのその直径を指す
ものである。直径の大きなワイヤに対して程引抜
き速度は遅くされそして細い径のワイヤに対して
は速くされる。もつとも望ましい速度は特定のワ
イヤに関しての技術者の経験により決定される。 「バツクテンシヨン」という用語は、ワイヤが
ダイスに進入する前のワイヤにおける長手方向の
応力として定義される。バツクテンシヨンは入来
するワイヤ直径即ちダイスに進入する際のワイヤ
の直径に基くものである。これはまた「バツク−
ブル」とも呼ばれている。バツク−ブルワイヤ引
抜きは周知されておりそしてジヤーナル オブ
アイアン アンド スチール インステイテユー
ト、（1947年11月）の417〜428頁更にはワイヤ
アソシエーシヨン インコーポレイテツドにより
出版されたスチールワイヤハンドブツクVol1
（1965年）245〜250頁に論議されている。好まし
いバツクテンシヨン量は75000psi（517Mpa）〜
150000psi（1034Mpa）の範囲にあるとされてい
る。バツクテンシヨンの高い程より円滑な作業が
行いうる。 段階(c)において、金属乃至合金のミクロ組織
は、少く共50容量％がマルテンサイト相でありそ
して少く共10容量％がオーステナイト相であるよ
うに相当に変化される。このマルテンサイト−オ
ーステナイト混合組織が靭性と強度との最適組合
せを与える。好ましい範囲は60〜90容量％のマル
テンサイトと10〜40容量％のオーステナイトの範
囲にある。高いオーステナイト含量は処理後の材
料の靭性に寄与するものと考えられる。 最初の合金のミクロ組織並びに予備歪、極低温
引抜き及び時効による中間乃至生成品は実質上指
定された割合のオーステナイト及び（或いは）マ
ルテンサイトから成るものと考えられる。他の相
が存在するとしても１容積％以下であり従つて合
金の性質にほとんど乃至全然影響を及ぼさないか
らここでは関心外である。 段階(a)及び(c)に対する歪％が生ずる範囲は重な
り合うことを銘記されたい。％は同じでありうる
るけれども、予備歪対引抜歪みの比率が１：１〜
３：１の範囲にあることが好ましい。 段階(c)後、合金は強度の最適化の為に時効処理
を受ける。時効処理は、350〜450℃の範囲で、好
ましくは375〜425℃の範囲内の温度において従来
態様で実施される。時効時間は30分〜10時間の範
囲とされ、好ましくは30分〜2.5時間の範囲とさ
れる。最高の強度性質を与える温度及び時間を決
定する為にここでも従来方式の試験が使用され
る。時効処理が引張強さよりも一層降伏強さを改
善し、そして合金が最大強度水準に達するように
する為には降伏強さが引張強さにほぼ等しくなる
点まで実行されうることを銘記されたい。時効後
の、捩り降伏強さ対引張強さの比は、バツクテン
シヨンが好ましい態様で実施される時0.45〜0.49
の範囲にあるべきことが見出された。 従来技術の問題点 残念ながら、バツクテンシヨンでもつて良好な
捩り性質を達成する為には、制御された高い量の
バツクテンシヨンが必要とされる（入来ワイヤの
引張強さの80％以上）。この高いバツクテンシヨ
ンは、特に大径のワイヤやロツドに対して（今後
ワイヤという言葉はロツドを含むものとする。ロ
ツドは単に大径のワイヤとみなしうる）数々の作
業上の欠点を呈する。先ず第一に、高いバツクテ
ンシヨンは、制動の為に必要とされる動力（バツ
クテンシヨンを適用するのに摩擦ブレーキが使用
される）及びキヤプスタン間に発生する力により
（ワイヤ径が大きい程力も大きくなる）必要とさ
れる例えばシヤフトや軸受の設備が大型化するこ
とに鑑みて、コストの増大を意味する。当業者に
は、摩擦ブレーキ、キヤプスタン、シヤフト及び
軸受がバツクテンシヨンプロセスにおいて使用さ
れる設備の代表的部品であることが理解されよ
う。バツクテンシヨンプロセスの第二の欠点は大
量のスクラツプが発生することである。これは、
一つのコイルの端が一般に次のコイルの始端に溶
接されて連続プロセスを維持しているが故に生ず
るものである。溶着部がダイスを通して引抜かれ
ている時には溶着部の破損を回避する為にバツク
テンシヨンを除くことが望ましいから、或る量の
ワイヤは廃棄されねばならない。スクラツプ率
は、例えば0.3インチ径のワイヤに関しては15重
量％にも及びうる。バツクテンシヨンプロセスの
あと２つの欠点は、バツクテンシヨンを一定に保
つ為の制御の必要性と特に大径のワイヤに対して
バツクテンシヨン装置に装通することの困難性で
ある。 従つて、上述したようなバツクテンシヨンの使
用を回避し従つてそれに伴う欠点を解消し、しか
も叙上のワイヤの強度特性をバツクテンシヨンプ
ロセスによつて提供される水準に少く共改善する
ような方法が必要とされている。 発明の目的 斯くして、本発明の目的は、バツクテンシヨン
プロセスと少く共同等の強度がその使用無くとも
実現されるようにバツクテンシヨン式極低温引抜
き法における改善を提供することである。 発明の概要 要約すると、本発明に従えば、AISI200及び
300シリーズのステンレス鋼合金及び鉄、マンガ
ン、クロム及び炭素を含有する非ステンレス鋼合
金であつて、100℃を越えないMd温度と−100℃
を越ないMs温度を有する合金から選択されるオ
ーステナイト質金属合金から成る選択と関係する
方法であつて、 (a) ワイヤを、少く共10％の歪においてそして
Md−50℃〜Md＋50℃（Mdは変形を受けてい
る合金のMd温度である）の範囲内の温度にお
いて、ワイヤが10容積％以下のマルテンサイト
相と少く共90容積％のオーステナイト相とを持
ちそして130000psi〜230000psiの範囲の降伏強
さを持つような態様で変形すること、 (b) ワイヤを−75℃より高くない温度に冷却する
こと、及び (c) 冷却されたワイヤを、ワイヤの断面積が或る
％減縮されそしてワイヤが少く共50容積％のマ
ルテンサイト相と少く共10容積％のオーステナ
イト相とを有するように引抜くことを包含する
ワイヤ製造方法に対して改善が為される。 改善点は、段階(c)の引抜きを、ワイヤを２つの
直列して置かれたダイスを通してワイヤの断面積
が第１のダイスによつて８〜15％の範囲内のある
％減縮されそして減縮されたダイスの断面積が第
１のダイスを出るワイヤの面積に基いて８〜15％
の範囲内のある％第２のダイスによつて更に減縮
されるような態様で引抜くことにより実施するこ
とから成る。 バツクテンシヨンプロセスと同じく強度性質の
最終的最適化はワイヤに350〜450℃の範囲内の温
度で従来通り時効処理を施すことによつて達成さ
れる。 発明の具体的説明 本発明の対象とする合金はバツクテンシヨン法
に対して記載したものと同じであり、好ましい合
金に関しても同じである。段階(a)及び(b)もまた同
様である。延伸や引抜きのような機械的変形技術
は一般に従来通りのものであり、そして引抜きが
段階(a)に対して好ましくそしてもちろん段階(c)に
対して修正された形で必要とされる。適用される
歪、オーステナイト−マルテンサイト含量、降伏
強さ（但し、好ましい最小降伏強さを向上する）、
ダイス、潤滑剤、ミクロ組織、捩り降伏強さ対引
張強さの比等もやはりバツクテンシヨン法におけ
るのと同様である。 段階(a)及び(c)における好ましい降伏強さは
160000〜180000psiの範囲にある。 上述した通り、２つのダイスは直列に配列され
そしてダイス自体は従来型式のものである。 本発明に従えば、別個のバツクテンシヨン適用
装置を用いることなくワイヤは直列した２つのダ
イスに通される。２つのダイスを使用することに
より第１ダイスと第２ダイスとの間に引張応力が
生ずるので下流のダイスには所要のバツクテンシ
ヨンがかかつたのと同様の状態が生起される。し
かも各ダイスでの減面率を小さくなしうるので断
線の危険も減少する。第１ダイスを通るワイヤ
は、ダイスに進入するワイヤの面積に基いて８〜
15％の範囲内で断面積を減縮される。好ましい範
囲は10〜14％である。こうして減縮されたワイヤ
はその後第２ダイスに通され、ここで断面積が第
１ダイスを出るワイヤの面積に基いて８〜15％の
先きと同じ範囲内において更に減縮される。好ま
しい範囲は８〜11％である。第１ダイスに進入す
るワイヤの断面積から第２ダイスを出るワイヤの
断面積までの総減面率は16〜25％の範囲にある。
第２ダイスの下流に位置づけられる単一のブルブ
ロツクが両ダイスを通してワイヤを引張るのに使
用されうる。２つのダイスを互いに近接して若し
くは積重ねて（実用上１インチ離間して）或いは
或る間隔だけ離して（例えば２〜10インチ）配す
ることもできる。第１ダイスと第２ダイスとの間
で中間冷却は必要とされない。上記減面率が第１
及び第２ダイス間に所要の引張応力を生みだす。 第１ダイスと第２ダイスとの間でのワイヤにお
ける引張応力は、第１ダイスを通してワイヤを引
張るのに必要とされる引抜き応力に等しく、これ
は次の式の適用により評価されうる： Sd＝24＋400loge１／１−R₁ ここで、 Sd＝引抜応力（ksi） R₁＝第１ダイスにおける断面減縮率 log_e＝自然対数 引抜き応力が第２ダイスにおけるワイヤにある
バツクテンシヨンを課することが当業者により理
解されよう。例えば、R₁＝0.12の場合、Sd及び
バツクテンシヨンは各等しく75ksiである。 本発明を特徴づける段階(c)の加工条件の限定理
由をまとめると次の通りである： (イ) マルテンサイト容積％は少くとも50％そして
オーステナイト容積％は少くとも10％である。
既に述べたように、高い強度と高い靭性との望
ましい組合せが本発明においては必要とされ
る。少くとも10％のオーステナイト相が組織中
に細かく分散して残留しておれば、所要の靭性
が維持される。高強度の合金を得るには少くと
も50％のマルテンサイト相が必要である。 (ロ) 第１のダイスにおいて８〜15％の減面率で引
抜かれる。従来技術で述べた通り、良好な捩り
性質を得るには高い量のバツクテンシヨンが必
要とされる。これは従来技術の問題点で述べた
ような問題を呈する。そこで本発明では２つの
ダイスを用いることによりこれらの問題の解消
を図る。第１のダイスを通してワイヤを引抜く
のに必要とされる引抜き力が第２のダイスに対
するバツクテンシヨンを与える。第１のダイス
を通して８〜15％の減面率でワイヤを引抜くこ
とが、別個のバツクテンシヨンを要せず、第２
ダイスを通しての引抜きに対して所要のバツク
テンシヨンを与える。このためには、最少限８
％の減面率が必要である。減面率が15％を超え
ると、適度の潤滑作用の下で低温引抜きを行う
ことが困難となる。 (ハ) 第２のダイスにおいても減面率は第１ダイス
を出るワイヤ断面積に基いて８〜15％において
引抜かれる。 これは、ワイヤの所要の強度を得る為である。
第１のダイスの減面率と第２のダイスの減面率と
の合計が段階(c)で合計減面率を決定する。第１ダ
イスにおいて既に断面を減少してあるので、第２
ダイスにおいては減面率は少くてすむ。過剰の加
工硬化を生ずることなく所要の加工硬化を与える
減面率が８〜15％である。これにより断線の危険
なく、所要水準のワイヤ強度が得られる。 本方法は0.150インチ径仕上げ寸法以上のワイ
ヤを引抜くのに特に適応し、これは大径のワイヤ
に属する。 以下、実施例を挙げる： 実施例 １ これらの例におけるは、第１変形に先立つて少
く共95容積％のオーステナイトと引抜き段階(c)の
前に少く共90容積％のオーステナイトとを含有し
ている。引抜き段階(c)後、ワイヤは少く共50容積
％マルテンサイトと少く共10容積％オーステナイ
トを含んでいる。マルテンサイト容積％は定量Ｘ
線図折技術により測定された。残部はオーステナ
イトであると考えた（合計100％とする）。他の相
は１容積％以下であり、ここでは考慮しない。 焼鈍されたAISIタイプ302ステンレス鋼ワイヤ
が使用さた。焼鈍はワイヤを980〜1150℃に加熱
し続いて急冷することにより従来態様で行つた。 本例は、２つのダイスを使用する工程に関して
前記した段階を遂行することにより実施された。
冷却及び引抜き段階、即ち段階(b)及び(c)は図面に
示す設備において実施された、引張強さ及び捩り
降伏強さは前記したようにして測定された。 図面を参照すると、従来型式の潤滑剤予備被覆
体で被覆されたワイヤ１が冷却器３（断熱金属製
容器）内に配置されるスプール２周囲に巻回され
ている。冷却器は液体窒素４を収納し、ここでワ
イヤは−196℃に予冷される。スプール２を離れ
る冷却されたワイヤにおける水分の累積は窒素遮
蔽幕の使用により回避される。ワイヤ１は、冷却
器３を出た後、ダイス５に進入しそして12゜の接
近角を有するこのダイス５を通して引抜かれる。
ダイスは石鹸（潤滑剤）を填めたダイスボツクス
内に配されている。引抜き力は従来型式のブルブ
ロツク７によつて発生せしめられる。ダイス５と
そのダイスボツクスは液体窒素に浸漬されない
が、冷却器３とダイス５との間の移行時間は認め
られうる程の昇温が起らないようにするに充分短
い。同態様で、ワイヤ１はダイス６及びそのダイ
スボツクス（ダイス５とそのダイスボツクスと同
等）を通して引抜かれるが、但しワイヤ１は約−
100℃の温度でダイス５を出てダイス６に入る。
ダイスは、近接して配置してもよいし、積重ねて
配してもよいし或いは４インチ程離間して配して
もよい。 引抜き段階(c)後に引張強さが測定されそして後
ワイヤは従来態様でリンドベルグモデル59744炉
において大気中で400℃×1/2時間時効処理され
た。時効処理中生ずるワイヤの表面酸化は、生成
する機械的性質に影響を与えないものと考えられ
る。試片すべての長さに沿つての温度は予備設定
温度から±10℃以上変動しない。 本例のすべてのワイヤは、それが最終ワイヤ径
に等しい心棒の周囲に破損なく巻つけられうる点
で充分の成形能を示した。 時効処理後、捩り降伏強さが測定された。 本例において使用された合金の化学組成は次の
通りである（重量％）： Cr 17.7 Ni 8.17 Mn 0.62 Ｃ 0.100 Ｓ 0.015 Mo 0.14 Cu 0.14 Ｎ 0.053 Si 0.38 Ｐ 0.022 Fe 残部 予備歪み賦与は、段階(a)に従う従来型式の引抜
きにより達成された。予備歪み賦与後、例１のワ
イヤ試片は0.134インチ径でありそして176000psi
（1214Mpa）の引張強さを有した（psi＝ポンド／
インチ²、Mpa＝メガパスカル）。ダイス５及びダ
イス６は互いに近接して置かれた。ダイス５は、
ワイヤを0.127インチ径に減縮し（10.2減縮率）
そしてダイス６はワイヤを0.118インチ公称直径
に減縮した（13.7％減縮率）。両ダイスにおける
総断面減縮率は22.5％である。時効されたワイヤ
の２％及び５％永久歪みにおける捩り降伏強さは
次の通りであつた： 於２％：135ksi（931Mpa） 於５％：181ksi（1248Mpa） Ksi＝1000psi 実施例 ２ 試片（３つ）に対する予備歪みは、0.235イン
チ径の、熱間圧延された、焼鈍されそして酸洗い
されたロツドを0.181インチ直径（40.7％減面率）
及び179700psi（1239Mpa）の引張強さにまで従来
型式で引抜くことにより実施された。複ダイスプ
ロセスを通過後の３つの試片すべてに対する公称
仕上げワイヤ寸法は0.161インチ直径でありそし
て総減面率は20.9％であつた。 試片(a)に対して、２つのダイスは近接して置か
れそして第１ダイスは0.169インチ径の公称開口
を有した（12.8％減面率を与えるよう）；試片(b)
に対しては、２つのダイスが４インチ離間されそ
して第１ダイスは0.169インチの公称開口を有し
た（12.8％減面率を与えるよう）；そして試片(c)
に対しては２つのダイスは近接して置かれそして
第１ダイスは0.171インチ径の公称開口を有した
（10.7％減面率を与えるよう）。時効処理されれた
ワイヤの２％及び５％永久歪みにおける捩り降伏
強さ及び時効処理前後の引張強さは次の通りであ
つた： 【表】

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に従う２つのダイス引抜き段階
を実施するのに使用しうる設備の概略図である。 １：ワイヤ、３：冷却器、４：液体窒素、５：
第１ダイス、６：第２ダイス、７：ブルブロツ
ク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ AISI200及び300シリーズのステンレス鋼合
   金及び鉄、マンガン、クロム及び炭素を含有する
   非ステンレス鋼合金であつて、100℃を越えない
   Md温度と−100℃を越えないMs温度を有する合
   金から選択されるオーステナイト質金属合金から
   成るワイヤの強度特性を改善するワイヤ製造方法
   であつて、 (a) ワイヤを、少く共10％の歪においてそして
   Md−50℃〜Md＋50℃（Mdは変形を受けてい
   る合金のMd温度である）の範囲内の温度にお
   いて、ワイヤが10容積％以下のマルテンサイト
   相と少く共90容積％のオーステナイト相とを持
   ちそして130000psi〜230000psiの範囲の降伏強
   さを持つような態様で変形すること、 (b) ワイヤを−75℃〜−269℃の範囲の温度に冷
   却すること、 (c) 冷却されたワイヤを、ワイヤの断面積が減縮
   されそしてワイヤが少く共50容積％のマルテン
   サイト相と少く共10容積％のオーステナイト相
   とを有するように引抜くこと、及び (d) その後、350〜450℃において時効処理するこ
   と を包含するワイヤ製造方法において、 段階(C)の引抜きを、ワイヤを２つの直列して置
   かれたダイスを通してワイヤの断面積が第１のダ
   イスによつて８〜15％の範囲内のある％減縮され
   そして減縮されたダイスの断面積が第１のダイス
   を出るワイヤの面積に基いて８〜15％の範囲内に
   ある％第２のダイスによつて更に減縮されるよう
   な態様で引抜くことを特徴とするワイヤ製造方
   法。 ２ 第１ダイスにおける減面率が10〜14％の範囲
   にありそして第２ダイスにおける減面率が７〜11
   ％の範囲にある特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ ２つのダイスが互いに近接して配される特許
   請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 第１ダイスの出口が第２ダイスの入口から２
   〜10インチにある特許請求の範囲第２項記載の方
   法。 ５ 仕上りワイヤ寸法が少く共0.150インチ径に
   ある特許請求の範囲第２項記載の方法。