特許 6795319 伸線性に優れた高炭素鋼線材、および鋼線

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6795319

(24)【登録日】2020年11月16日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】伸線性に優れた高炭素鋼線材、および鋼線

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20201119BHJP

   C22C 38/14 20060101ALI20201119BHJP

   C22C 38/32 20060101ALI20201119BHJP

   C21D 9/52 20060101ALN20201119BHJP

【ＦＩ】

   C22C38/00 301Y

   C22C38/14

   C22C38/32

   !C21D9/52 103B

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-64791(P2016-64791)

(22)【出願日】2016年3月29日

(65)【公開番号】特開2017-61740(P2017-61740A)

(43)【公開日】2017年3月30日

【審査請求日】2019年3月12日

(31)【優先権主張番号】特願2015-70095(P2015-70095)

(32)【優先日】2015年3月30日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2015-188843(P2015-188843)

(32)【優先日】2015年9月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100206140

【弁理士】

【氏名又は名称】大釜 典子

(72)【発明者】

【氏名】石田 友信

(72)【発明者】

【氏名】増田 智一

【審査官】 伊藤 真明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１８１７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１８３７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１２６０７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２２５９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０９２９０５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３８／００−３８／６０

Ｃ２１Ｄ ８／０６

Ｃ２１Ｄ ９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で、Ｃ：０．９０〜１．３％、Ｓｉ：０．４〜１．２％、Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｐ：０％超０．０２％以下、Ｓ：０％超０．０２％以下、Ａｌ：０％超０．００８％以下、Ｔｉ：０〜０．００５％、Ｎ：０．００１〜０．００８％を含有し、残部が鉄および不可避的不純物であり、
組織は、パーライトおよび初析セメンタイトを含み、
全組織に対するパーライトの面積率が９５％以上、
初析セメンタイトの最大長さが１５μｍ以下、
初析セメンタイト内部のＳｉ濃度の平均値と、パーライトのラメラ構造を形成するフェライト内部のＳｉ濃度の最大値との濃度差が０．５０〜３％であることを特徴とする鋼線材。

【請求項2】

更に質量％で、Ｂ：０％超０．０１％以下を含有する請求項１に記載の鋼線材。

【請求項3】

更に質量％で、Ｖ：０％超０．５％以下、およびＣｒ：０％超０．５％以下よりなる群から選択される少なくとも一種を含有する請求項１または２に記載の鋼線材。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかに記載の鋼線材を伸線加工して得られる鋼線。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は伸線性に優れた高炭素鋼線材、および上記高炭素鋼線材を伸線加工して得られる鋼線に関する。詳細には本発明は、熱間圧延で製造される高炭素鋼線材であって、主にスチールコード、ワイヤロープ、ソーワイヤなどに用いられる高強度鋼線の原料となる鋼線材に関する。

【背景技術】

【0002】

スチールコードやワイヤロープなどに使用される高強度鋼線として、例えばＪＩＳ Ｇ
３５２２（１９９１）に記載のピアノ線が知られている。ピアノ線はＡ種、Ｂ種、Ｖ種の３種類に大別され、高強度のピアノ線Ｂ種として、線径０．２ｍｍ、引張強度２８４０〜３０９０ＭＰａのＳＷＰ−Ｂ種などが挙げられる。ピアノ線の素材としては、一般にＪＩＳ Ｇ ３５０２（２００４）に記載のＳＷＲＳ８２Ａなどのパーライト鋼が用いられている。

【0003】

高強度鋼線の一般的な製造方法は以下の通りである。まず、熱間圧延によって製造した鋼線材（圧延線材とも呼ばれる）を冷却コンベヤ上にリング状に載置し、パーライト変態を行わせた後にコイル状に巻き取り、線材コイルを得る。次いで伸線加工を行い、パーライトの加工硬化作用を利用して所望の線径と強度を有する鋼線を得る。鋼線材の加工限界によって所望の線径まで加工できない場合には、パテンティングと呼ばれる熱処理を伸線加工の間に施す。例えば線径０．２ｍｍの極細鋼線を得るためには、伸線加工とパテンティング処理を数回繰り返して行うことが一般的である。

【0004】

ここで、鋼線を高強度化するためには、素材となる鋼線材のＣ量を増加させる必要がある。しかし、０．９０％以上のＣを含む高炭素鋼線では、初析セメンタイトが組織中に析出して伸線性が低下するという問題があった。

【0005】

そこで、伸線性に優れた高炭素鋼線を製造するため、種々の技術が提案されている。

【0006】

例えば特許文献１は、橋梁用ロープ等に用いられる亜鉛めっき鋼線の素材として有用な高強度鋼線用線材などに関し、特に圧延後に熱処理することなく、所謂生引きで伸線するときの加工性が良好な高強度鋼線用線材などについて記載されている。特許文献１では、粒界近傍に微細なＴｉＣを析出させることによって、初析セメンタイトの析出を抑制しており、そのためにＴｉ含有量の下限を０．０２％以上としている。

【0007】

また、特許文献２は、特に熱延ままで真歪２．２以上の伸線加工をすることが可能な細径高炭素熱間圧延線材に関する。詳細には特許文献２では、Ｓｉを０．５０％以下に抑制した鋼片を熱間圧延時に圧下量を増加させて、線材直径４．５ｍｍ以下と細くすることによりオーステナイト粒（γ粒）を微細化してパーライト変態を促進させることによって、初析フェライトや初析セメンタイトの粒大析出が防止できることが記載されている。

【0008】

また、特許文献３は、高張力鋼線用の線材を用いた海底光ファイバーケーブル用異形線に関する。詳細には特許文献３には、パーライト組織中のセメンタイトとフェライト界面からフェライト相側の３０ｎｍの範囲で、セメンタイト／フェライト界面のＳｉ最大偏析度（セメンタイトとフェライト界面からフェライト相側に３０ｎｍの範囲での最大Ｓｉ濃度÷バルクのＳｉ含有量）≧１．１を満足するようにＳｉ偏析した線材を用いることによって、異形加工中の断線率を防止できることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１４−１８９８５５号公報

【特許文献2】特開２００１−１８１７８９号公報

【特許文献3】特開２００３−３０１２４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、前述した特許文献１〜３の技術はそれぞれ、以下の問題を抱えている。

【0011】

まず、特許文献１は亜鉛めっき鋼線に用いられる線材を対象とし、ピアノ線などのように０．２ｍｍ程度の極細線径を有する鋼線を対象とするものではない。特許文献１のようにＴｉ量が多い線材を用いて極細鋼線を製造すると、Ｔｉ系介在物によって伸線加工時の断線が顕著になる。よって、特許文献１の技術を、スチールコード等に供される極細鋼線に適用することは困難である。

【0012】

また、特許文献２のように直径４．５ｍｍ以下の線材を用いることは生産性の低下を招き、コイル製造時に線材が絡まり易いといった問題も発生する。

【0013】

また、特許文献３のようにパーライト組織中のセメンタイトとフェライト界面にＳｉ濃度差を設ける方法では、伸線加工性に有害な初析フェライトを十分に低減することはできない。また、特許文献３で実施されている加工度は、伸線加工と冷間圧延を合わせても減面率８２．６％である。スチールコード等の極細鋼線に要求される伸線加工の減面率は更に大きいことから、上記用途に適用するには不十分である。

【0014】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スチールコードなどの極細鋼線にも適用可能な、伸線性に優れた高炭素鋼線材、および鋼線を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題を解決し得た本発明の高炭素鋼線材は、質量％で、Ｃ：０．９０〜１．３％、Ｓｉ：０．４〜１．２％、Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｐ：０％超０．０２％以下、Ｓ：０％超０．０２％以下、Ａｌ：０％超０．００８％以下、Ｔｉ：０〜０．００５％、Ｎ：０．００１〜０．００８％を含有し、残部が鉄および不可避的不純物であり、組織は、パーライトおよび初析セメンタイトを含み、全組織に対するパーライトの面積率が９０％以上、初析セメンタイトの最大長さが１５μｍ以下、初析セメンタイト内部のＳｉ濃度の平均値と、パーライトのラメラ構造を形成するフェライト内部のＳｉ濃度の最大値との濃度差が０．５０〜３％である点に要旨を有する。

【0016】

本発明の好ましい実施形態において、上記高炭素鋼線材は、更に質量％で、Ｂ：０％超０．０１％以下を含有する。

【0018】

本発明の好ましい実施形態において、上記高炭素鋼線材は、更に質量％で、Ｖ：０％超０．５％以下、およびＣｒ：０％超０．５％以下よりなる群から選択される少なくとも一種を含有する。

【0020】

本発明には、上記高炭素鋼線材を伸線加工して得られる鋼線も本発明の範囲に包含される。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、スチールコードなどの極細鋼線にも適用可能な、伸線性に優れた高炭素鋼線材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、実施例の表２の試験Ｎｏ．１２における、初析セメンタイト相とフェライト相との界面のＳｉ濃度差を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明者らは上記課題を解決するため、Ｃ量が０．９０％以上の高炭素鋼線材を用いて鋭意検討した。その結果、初析セメンタイトと、パーライトのラメラ構造を形成するフェライト（以下、単にフェライトと呼ぶ場合がある。）との界面に０．５０％以上のＳｉ濃度差を形成させる（詳細には、初析セメンタイト内部のＳｉ濃度の平均値と、フェライト内部のＳｉ濃度の最大値との濃度差が０．５０％以上である）ことにより、伸線加工性に有害な初析セメンタイトの析出および成長を抑制できることを見出し、本発明を完成した。

【0024】

なお、前述した特許文献３にもＳｉ偏析に関する記載はあるが、上記特許文献３はパーライト組織中のセメンタイト（パーライトのラメラ構造を形成するラメラセメンタイト）とフェライトとの界面のＳｉ濃度差を制御している点で、パーライト組織中のセメンタイトでなく、初析セメンタイトとフェライトとの界面のＳｉ濃度を制御する本願発明とは、対象となる組織が相違する。パーライト組織中のセメンタイトと、初析セメンタイトとは本質的に異なるものであり、析出開始温度も初析セメンタイトは７５０℃前後であり、約５９０〜６５０℃で析出するパーライトより高温である。よって、特許文献３の技術では、伸線加工性に有害な初析セメンタイトを十分低減できないと考えられる。また、特許文献３には、上記界面に効率よくＳｉを偏析させるためには線材圧延後の衝風冷却の速度を１〜１０℃／秒にすることが有効であると記載され、実施例では全て７℃／秒程度の衝風冷却を行っている。しかしながら、上記冷却条件で圧延した、後記する表２のＮｏ．６では、本願発明で規定するＳｉ濃度差は得られず、初析セメンタイトの最大長さも長くなって伸線特性が低下した。

【0025】

以下、本発明の鋼線材について詳しく説明する。

【0026】

まず、本発明に係る鋼線材の鋼中成分は以下のとおりである。各成分の単位は特に断りがない限り、質量％である。

【0027】

Ｃ：０．９０〜１．３％
Ｃは強度の上昇に有効であり、Ｃ含有量の増加に伴って冷間加工後の鋼線材の強度は向上する。所望とする４０００ＭＰａ以上の強度を達成するためには、Ｃ含有量の下限を０．９０％以上、好まくは０．９３％以上、より好ましくは０．９５％以上とする。しかし、Ｃ含有量が多くなり過ぎると、伸線加工性に有害な初析セメンタイトを十分低減することができず、伸線性が低下する。よって、Ｃ含有量の上限を１．３％以下、好ましくは１．２５％以下とする。

【0028】

Ｓｉ：０．４〜１．２％
Ｓｉは有効な脱酸材であり、鋼中の酸化物系介在物を低減する効果がある他、鋼線材の強度を上昇させる効果もある。更に、後述するように初析セメンタイトの成長を抑制する効果もある。これらの効果を有効に発揮させるためには、Ｓｉ含有量の下限を０．４％以上、好ましくは０．４５％以上、より好ましくは０．５０％超、更に好ましくは０．５５％以上とする。ただし、Ｓｉを過剰に添加すると伸線時の脆化を促進し、伸線材の捻回特性を低下させる。よって、Ｓｉ含有量の上限を１．２％以下、好ましくは１．１５％以下とする。

【0029】

Ｍｎ：０．２〜１．５％
Ｍｎは鋼の焼入れ性を大きく高めるため、衝風冷却時の変態温度を低下させ、パーライト組織の強度を高める効果がある。これらの効果を有効に発揮させるため、Ｍｎ含有量の下限を０．２％以上、好ましくは０．３％以上とする。しかし、Ｍｎは線材中心部に偏析し易い元素であり、過剰に添加するとＭｎ偏析部の焼入性が過剰に増大し、マルテンサイト等の過冷組織を生成させる虞がある。よって、Ｍｎ含有量の上限を１．５％以下、好ましくは１．０％以下、より好ましくは０．９５％以下とする。

【0030】

Ｐ：０％超０．０２％以下
Ｐは不純物として含有されるが、旧オーステナイト粒界に偏析して粒界を脆化させ、鋼片割れを引き起こす他、伸線後の鋼線の疲労特性を低下させる。よって、これらの弊害を防ぐため、Ｐ含有量の上限を０．０２％以下、好ましくは０．０１８％以下とする。なお、Ｐの下限を０％とすることは工業生産上困難である。

【0031】

Ｓ：０％超０．０２％以下
Ｓは上記Ｐと同様、不純物として含有されるが、旧オーステナイト粒界に偏析して粒界を脆化させ、鋼片割れを引き起こす他、伸線後の鋼線の疲労特性を低下させる。よって、これらの弊害を防ぐため、Ｓ含有量の上限を０．０２％以下、好ましくは０．０１８％以下とする。なお、Ｓの下限を０％とすることは工業生産上困難である。

【0032】

Ａｌ：０％超０．００８％以下
Ａｌは不純物として含有され、Ａｌ₂Ｏ₃の様なＡｌ系介在物を生成して、伸線加工時の断線率を上昇させる。よって、十分な伸線性を確保するためには、Ａｌ含有量の上限を０．００８％以下、好ましくは０．００６％以下とする。なお、Ａｌの下限を０％とすることは工業生産上困難である。

【0033】

Ｔｉ：０〜０．００５％
Ｔｉは不純物として含有されるが、ＴｉＮなどのＴｉ系介在物を生成させ、伸線加工時の断線率を上昇させる。よって、十分な伸線性を確保するためには、Ｔｉ含有量の上限を０．００５％以下、好ましくは０．００３％以下とする。

【0034】

Ｎ：０．００１〜０．００８％
Ｎは鋼中に固溶して伸線加工時に歪み時効を引き起こし、鋼線の靱性を低下させる。この様な弊害を防ぐため、Ｎ含有量の上限を０．００８％以下、好ましくは０．００７％以下とする。Ｎ量は少ない方が良いが、工業生産上、その下限を０．００１％以上、好ましくは０．００１５％以上とする。

【0035】

本発明の鋼線材は上記成分を含み、残部：鉄および不可避的不純物である。

【0036】

本発明の鋼線材は、更に強度、靱性、延性などの特性を向上させるため、以下の選択的元素を含有することができる。

【0037】

Ｂ：０％超０．０１％以下
Ｂはオーステナイト粒界に濃化し、粒界フェライトの生成を妨げて伸線性を向上させる効果がある。また、Ｎと化合してＢＮなどの窒化物を形成し、固溶Ｎによる靱性低下を抑えて捻回特性を向上させる効果もある。Ｂ添加による鋼線材の伸線性や捻回特性を有効に発揮させるため、Ｂ含有量の下限を０．０００５％以上とすることが好ましい。但し、過剰に添加するとＦｅとの化合物（Ｂ−ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ）が析出し、熱間圧延時の割れを引き起こすため、Ｂ含有量の上限を好ましくは０．０１％以下、より好ましくは０．００８％以下とする。

【0039】

Ｖ：０％超０．５％以下、およびＣｒ：０％超０．５％以下よりなる群から選択される少なくとも一種
ＶおよびＣｒは、鋼線材の強度向上に寄与する元素である。これらの元素は、単独で添加しても良いし、併用しても良い。

【0040】

詳細には、Ｖは微細な炭窒化物を生成し、強度上昇効果がある他、固溶Ｎの低減による捻回特性向上も発揮し得る。このような効果を有効に発揮させるため、Ｖ含有量の下限を、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１％以上とする。但し、Ｖは高価な元素であり、過剰に添加してもその効果は飽和し、経済的に無駄であるので、Ｖ含有量の上限を、好ましくは０．５％以下、より好ましくは０．４％以下とする。

【0041】

また、Ｃｒはパーライトのラメラ間隔を微細化し、鋼線材の強度を高める効果がある。このような効果を有効に発揮させるため、Ｃｒ含有量の下限を、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１％以上とする。但し、過剰に添加してもその効果は飽和し、経済的に無駄であるので、Ｃｒ含有量の上限を、好ましくは０．５％以下、より好ましくは０．４％以下とする。

【0046】

次に、本発明に係る鋼線材の組織について説明する。上述したとおり、本発明の鋼線材は、パーライトおよび初析セメンタイトを含み、全組織に対するパーライトの面積率が９０％以上、初析セメンタイトの最大長さが１５μｍ以下、初析セメンタイト内部のＳｉ濃度の平均値と、フェライト内部のＳｉ濃度の最大値との濃度差（以下、単にＳｉ濃度差と呼ぶ場合がある。）が０．５０〜３％である。

【0047】

全組織に対するパーライトの面積率：９０％以上
上記のとおり、本発明の鋼線材は、パーライトおよび初析セメンタイトを含む。ベイナイトやマルテンサイトなどの低温変態組織（過冷組織と呼ばれる場合もある）は伸線性を阻害するため、十分な伸線性を確保するためにはパーライト組織の面積率を９０％以上、好ましくは９５％以上とする。なお、その上限は、初析セメンタイトとの関係で適切に制御すれば良いが、おおむね９９面積％以下であることが好ましい。

【0048】

本発明の鋼線材は、パーライトおよび初析セメンタイトの他、製造上不可避的に含まれる残部組織も含まれ得る。このような残部組織として、例えば、ベイナイト、初析フェライトなどの非パーライト組織が挙げられる。本発明の作用を有効に発揮させるためには、全組織に対する非パーライト組織（初析セメンタイトを含む）の合計を、おおむね、１０面積％以下に制御することが好ましい。

【0049】

初析セメンタイトの最大長さ：１５μｍ以下
板状に析出する初析セメンタイトは、伸線加工性に有害な組織であり、鋼線材のパーライトコロニーの配向を妨げ、クラックの起点となって断線を増加させる。しかしながら、最大長さが短い初析セメンタイトは上記弊害が少ない。このような初析セメンタイトによるメカニズムは、前述した特許文献１に詳述したとおりである。十分な伸線性を確保するには、初析セメンタイトの最大長さの上限を１５μｍ以下、好ましくは１３μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下とする。なお、初析セメンタイトの最大長さの下限は特に限定されず、例えば、０．１μｍ程度であっても良い。

【0050】

初析セメンタイト内部のＳｉ濃度の平均値と、フェライト内部のＳｉ濃度の最大値との濃度差（Ｓｉ濃度差）：０．５０〜３％
Ｓｉはセメンタイトに固溶し難い元素であり、初析セメンタイトが析出する際にはセメンタイト相から外部のオーステナイト相に排出され、その界面（初析セメンタイトとフェライト相の界面）にＳｉの濃度差が形成される。本発明者らの実験結果によれば、このＳｉ濃度差が大きい程、初析セメンタイト相の成長を抑制し、初析セメンタイトの最大長さを低減できることが判明した。このとき形成されたＳｉ濃度分布は、その後のパーライト変態を経ても受け継がれるため、製造された鋼線材の組織を観察すると初析セメンタイト相と、その周囲にあるフェライト相との界面のＳｉ濃度差として確認することができる。

【0051】

参考のため、後記する実施例の表２の試験Ｎｏ．１２におけるＳｉ濃度差を示すグラフを図１に示す。図１において、中央にある初析セメンタイト相のＳｉ濃度の平均値と、当該初析セメンタイト相の周囲にある各フェライト相のＳｉ濃度の最大値を測定し、これらの差をＳｉ濃度差と規定する。Ｓｉ濃度の測定方法は、後記する実施例の欄で詳述する。

【0052】

本発明では、上記のようにして算出されるＳｉ濃度差を０．５０％以上とする。これにより、初析セメンタイトの最大長さを１５μｍ以下にすることができる。Ｓｉ濃度差は、好ましくは０．６％以上である。但し、Ｓｉ濃度差を過剰に形成しても、上記効果は飽和するので、その上限を３％以下、好ましくは２．８％以下とする。

【0053】

なお、本発明では、初析セメンタイト相と、パーライト組織中のフェライトとの界面に上記Ｓｉ濃度差が生じるのであって、初析セメンタイト相と、パーライト組織中のセメンタイト（パーライトのラメラ構造を形成するラメラセメンタイト）相との界面にはＳｉ濃度差は生じない。

【0054】

次に、上述した本発明の鋼線材を製造する好ましい方法について説明する。

【0055】

本発明のような高炭素鋼線材は一般に、所定の化学成分に調整した鋼片を加熱してオーステナイト化し、熱間圧延によって所定の線径の鋼線材とする。

【0056】

熱間圧延の後、冷却コンベヤ上にリング状に載置して冷却する。このときの載置温度は８８０〜９８０℃とすることが好ましい。載置温度が高過ぎたり低過ぎたりすると、スケール性状が変化し、伸線前のメカニカルデスケーリング（ＭＤ）処理に悪影響を及ぼす場合がある。好ましい載置温度は、９００℃以上、９６０℃以下である。なお、上記の問題を解消するため、酸洗等の他のデスケーリング処理を用いても良いが、生産性などを考慮すると、上記範囲の載置温度に制御することが推奨される。

【0057】

次いで、８００℃以上の温度で冷却を開始する。ここでの冷却条件は、所望とするＳｉ濃度差を所定範囲に制御するために極めて重要である。なお、以下に記載の冷却停止温度や保持温度の範囲は、リング状に載置したコイルの全体が全てこの範囲内に入っていることが必要である。

【0058】

具体的には、１２〜６０℃／ｓの平均冷却速度で４８０〜６２０℃の冷却停止温度まで冷却する。このときの平均冷却速度が遅いと、初析セメンタイト界面に形成されたＳｉ濃度差がＳｉ原子の拡散で失われてしまい、所望とするＳｉ濃度差が得られない。一方、上記平均冷却速度が速くなると過冷組織が生成し、パーライト面積率が９０％未満になる。より好ましい平均冷却速度は、１５℃／ｓ以上、５５℃／ｓ以下である。

【0059】

また、冷却開始温度が低いと、放冷中に初析セメンタイトの析出が開始してしまうので、前述した平均冷却速度が遅い場合に相当し、Ｓｉ濃度差が小さくなる。また、冷却停止温度が低いとベイナイトなどの過冷組織が生成し、パーライト面積率が低下する。一方、冷却停止温度が高いと、Ｓｉ原子が拡散してＳｉ濃度差が小さくなる。より好ましい冷却停止温度は、５００℃以上、６００℃以下である。

【0060】

冷却停止の後、温度を５９０〜６５０℃の保持温度まで上昇させ、パーライト変態を行わせる。上記保持温度が高過ぎるとＳｉ原子が拡散してしまい、Ｓｉ濃度差が小さくなる。一方、上記保持温度が低過ぎると過冷組織が発生し、パーライト面積率が低下する。より好ましい保持温度は、６００℃以上、６４０℃以下である。

【0061】

上記のようにして本発明の鋼線材を得た後、コイル状に巻き取り、線材コイルを得る。次いで伸線加工を行い、所望の線径と強度を有する鋼線を得る。

【0062】

なお、伸線加工の後にパテンティング処理を行うことが好ましい。パテンティング処理後に更に伸線加工を加えることで、線径０．２ｍｍ程度の極細鋼線を得ることができる。パテンティング処理の条件は特に限定されず、例えば、加熱温度９５０℃、パテンティング温度６００℃などの条件を採用することができる。また、パテンティング処理は１回のみならず、複数回（例えば２〜３回）行っても良い。

【0063】

このようにして得られる本発明の鋼線は、引張強度がおおむね、４０００ＭＰａ以上の高強度を有する。本発明によれば、線径がおおむね０．１〜０．４ｍｍ程度の鋼線が得られるため、例えば、スチールコード、ワイヤロープ、ソーワイヤなどに好適に用いられる。

【実施例】

【0064】

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

【0065】

表１に記載された鋼種Ａ〜Ｚ（断面形状が１５５ｍｍ×１５５ｍｍ）を１０００℃の温度に加熱して熱間圧延し、所定の線径（φ５．５ｍｍ）まで加工した。次いで、冷却コンベヤ上にリング状に載置し、衝風冷却による制御冷却でパーライト変態を行わせた後、コイル状に巻き取って圧延材コイルを得た。圧延後の冷却条件、および圧延後の線径を表２に示す。

【0066】

このようにして得られた圧延材コイルを用い、以下の項目を測定した。

【0067】

パーライト（Ｐ）面積率の測定
上記圧延材コイルの端末の非定常部を切り捨てた後、良品の端末を採取して長さ５ｃｍの試験片を採取した。このようにして得られた試験片の線材長手方向に垂直な横断面を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）で撮影した組織写真を用いて、点算法により、パーライト組織と非パーライト組織の面積率を求めた。点算法とは、組織写真をメッシュに区切り、その格子点に存在する組織をカウントすることで組織の面積率を簡易に求める方法である。詳細には、横断面の中心部を４０００倍で撮影したＳＥＭ写真を３枚作製し、それぞれ１００個の格子点に区切ってパーライト面積率を求め、その平均値を算出した。ＳＥＭ写真１枚の評価面積は８６８μｍ²である。各試験片におけるパーライト面積率、および組織の詳細を表２に示す。表２には、上記点算法で検出された非パーライト組織（初析セメンタイト組織、ベイナイト組織）も併記した。表中、Ｐはパーライト組織、Ｂはベイナイト組織、θは初析セメンタイトである。

【0068】

初析セメンタイト（θ）の最大長さの評価
上記のようして得られたＳＥＭ写真を用い、観察された各初析セメンタイトの長さを測定し、最大長さを求めた。なお、初析セメンタイトは板状に析出するが、板状のセメンタイトが複数に枝分かれしている場合、各枝の長さを合計した値を採用した。

【0069】

Ｓｉ濃度差の測定
上記のようにして得られたＳＥＭ写真を用い、観察された初析セメンタイトについてＣｓ−ＳＴＥＭ（球面収差補正走査透過型電子顕微鏡、ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によりＳｉ濃度をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析：Ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）でライン分析し、初析セメンタイト相内部と、その周囲にあるフェライト相との間のＳｉ濃度差を求めた。詳細には、初析セメンタイト相のＳｉ濃度の平均値と、フェライト相のＳｉ濃度の最大値をそれぞれ測定し、その差をＳｉ濃度差と定義した。ライン分析のステップ幅は２ｎｍ、評価長さは２００ｎｍとした。

【0070】

圧延材コイルの機械特性評価
上記圧延材コイルの端末の非定常部を切り捨て、良品のコイル端末から１リング採取し、長手方向に８分割して、ＪＩＳ Ｚ２２０１に基づいて引張試験を行い、引張強度ＴＳを測定した。合計８本の平均値を求め、圧延材コイルのＴＳを算出した。

【0071】

伸線特性の評価
上記圧延材コイルを用い、表２に伸線歪みで冷間伸線して所定の線径まで加工し、伸線加工後の引張強度ＴＳを求めた。伸線量はそれぞれ２００ｋｇである。なお、伸線加工中に断線が生じたものは「断線」と記載した。

【0072】

これらの結果を表２に併記する。

【0073】

【表1A】

【0074】

【表1B】

【0075】

【表2A】

【0076】

【表2B】

【0077】

これらの結果より、以下のように考察することができる。

【0078】

試験Ｎｏ．１〜３、１３〜１５、１９〜２１、２４、２５、２７、２８、３１、３２は本発明の要件を満たす例であり、断線を生じることなく良好な伸線性が確認された。特に、Ｂを含有する表１の鋼種Ｃ、Ｆ、Ｇ、Ｍ、Ｎを用いた試験Ｎｏ．３、１３、１４、２０、２１はいずれも、高い伸線歪みまで、断線することなく伸線できた。

【0079】

これに対し、下記例は以下の不具合を有している。

【0080】

試験Ｎｏ．４〜１０はいずれも、本発明の要件を満足する表１の鋼種Ｃを用いたが、本発明で推奨する条件のいずれかを満足せずに製造したため、伸線時に断線した。

【0081】

詳細には試験Ｎｏ．４は冷却開始温度が低かったため、Ｓｉ濃度差が低下し、初析セメンタイトの最大長さが長くなって伸線時に断線した。

【0082】

試験Ｎｏ．５は、冷却開始温度から冷却停止温度までの平均冷却速度が大きかったため、パーライト面積率が低下して伸線時に断線した。

【0083】

試験Ｎｏ．６は、冷却開始温度から冷却停止温度までの平均冷却速度が小さかったため、Ｓｉ濃度差が低下し、初析セメンタイトの最大長さが長くなって伸線時に断線した。

【0084】

試験Ｎｏ．７は冷却停止温度が低かったため、パーライト面積率が低下して伸線時に断線した。

【0085】

試験Ｎｏ．８は冷却停止温度が高かったため、Ｓｉ濃度差が低下し、初析セメンタイトの最大長さが長くなって伸線時に断線した。

【0086】

試験Ｎｏ．９は保持温度が低かったため、パーライト面積率が低下して伸線時に断線した。

【0087】

試験Ｎｏ．１０は保持温度が高かったため、Ｓｉ濃度差が低下し、初析セメンタイトの最大長さが長くなって伸線時に断線した。

【0088】

次に、試験Ｎｏ．２２はＣ量が多い表１の鋼種Ｏを用いたため、初析セメンタイトの最大長さが長くなって伸線中に断線した。

【0089】

試験Ｎｏ．２３はＳｉ量が少ない表１の鋼種Ｐを用いたため、Ｓｉ濃度差が小さく、初析セメンタイトの最大長さが長くなって伸線時に断線した。

【図1】