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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-14
(45)【発行日】2024-02-22
(54)【発明の名称】鋼線、及び鋼線の製造方法
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20240215BHJP
C22C 38/18 20060101ALI20240215BHJP
C21D 8/06 20060101ALI20240215BHJP
C21D 9/52 20060101ALI20240215BHJP
D07B 1/06 20060101ALI20240215BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 301Y
C22C38/18
C21D8/06 A
C21D9/52 103B
D07B1/06 A
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2023563798
(86)(22)【出願日】2023-07-03
(86)【国際出願番号】 JP2023024538
【審査請求日】2023-10-20
(31)【優先権主張番号】P 2022121882
(32)【優先日】2022-07-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100147
【弁理士】
【氏名又は名称】山野 宏
(74)【代理人】
【識別番号】100116366
【弁理士】
【氏名又は名称】二島 英明
(72)【発明者】
【氏名】赤田 匠
(72)【発明者】
【氏名】平井 慧
(72)【発明者】
【氏名】中島 徹也
(72)【発明者】
【氏名】松岡 映史
【審査官】河野 一夫
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１６／０２４６３５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０２－２６３９５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－０５６００５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８６６３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１５８２２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１０／１５０４５０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００
Ｃ２２Ｃ ３８／１８
Ｃ２１Ｄ ８／０６
Ｃ２１Ｄ ９／５２
Ｄ０７Ｂ １／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼線であって、０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素と、
０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコンと、
０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガンと、
０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロムと、を含み、
残部が鉄及び不可避不純物である鋼からなり、
前記鋼はパーライト組織を有し、
前記鋼線の直径は０．０５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下であり、
前記鋼線の引張強さは３９００ＭＰａ以上４７００ＭＰａ以下であり、
前記鋼線の縦断面において、前記鋼線の表面から前記直径の１０％の深さまでの表面領域の組織は、
＜１００＞方位の集合組織の割合Ａ１００と、＜１１０＞方位の集合組織の割合Ａ１１０と、＜１１１＞方位の集合組織の割合Ａ１１１との合計割合Ａが３２％以下であり、
前記割合Ａ１００は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１００＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率であり、
前記割合Ａ１１０は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１１０＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率であり、
前記割合Ａ１１１は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１１１＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率である、
鋼線。
【請求項2】
前記表面領域の観察視野において、｛１００｝面の集積度Ｂ１００と｛１１１｝面の集積度Ｂ１１１との合計集積度Ｂが８．００以上９．７０以下である、請求項１に記載の鋼線。
【請求項3】
前記合計割合Ａが２９％以下である、請求項１または請求項２に記載の鋼線。
【請求項4】
前記合計集積度Ｂが８．４０以上９．００以下である、請求項２に記載の鋼線。
【請求項5】
前記鋼線の直径が０．１５ｍｍ以上０．４２ｍｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の鋼線。
【請求項6】
前記鋼線の直径が０．１８ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下である、請求項５に記載の鋼線。
【請求項7】
前記鋼線の引張強さが３９６０ＭＰａ以上４５００ＭＰａ以下である、請求項１または請求項２に記載の鋼線。
【請求項8】
０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコンと、０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガンと、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロムと、を含み、残部が鉄、及び不可避不純物である鋼からなる素材を準備する工程と、前記素材に第一伸線加工を行う工程と、
前記第一伸線加工が施された第一線材にパテンティング処理を行う工程と、
前記パテンティング処理が施された第一線材に第二伸線加工を行う工程と、
前記第二伸線加工が施された第二線材にスキンパスを行う工程と、を備え、
上記工程を経ることで請求項１に記載の鋼線を製造する、
鋼線の製造方法。
【請求項9】
前記スキンパスを行う工程は、前記第二線材に前記スキンパスを１回以上８回以下行う、請求項８に記載の鋼線の製造方法。
【請求項10】
前記スキンパスの１回あたりの減面率が１．０％以上６．０％以下である、請求項８または請求項９に記載の鋼線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、鋼線、及び鋼線の製造方法に関する。本出願は、２０２２年７月２９日に出願した日本出願第２０２２－１２１８８２号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、線径が０．０５ｍｍ以上０．３８ｍｍ以下で、引張強さが３３００ＭＰａ以上３９００ＭＰａ以下の鋼線を開示する。このような鋼線は、例えばタイヤの補強材に利用される。特許文献１に記載された鋼線の製造方法は次のようなものである。素材となる鋼線材を得る。鋼線材は熱間圧延より加熱してオーステナイト化した後、冷却してパーライト化する。パーライト化された鋼線材は、更に、伸線加工とパテンティング処理とが組み合わせて施されることで、所定の線径に加工される。所定の線径とした鋼線材に対して最終のパテンティング処理を行う。次に、鋼線材に第一伸線加工を施す。次に、第一伸線加工により得られた伸線材にスエージング加工を施す。次に、スエージング加工により得られた中間伸線材に第二伸線加工を施す。このような製造方法により、鋼線が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－１８６６３３号公報
【発明の概要】
【0004】
本開示の鋼線は、
０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素と、
０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコンと、
０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガンと、
０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロムと、を含み、
残部が鉄、及び不可避不純物である鋼からなり、
前記鋼はパーライト組織を有し、
前記鋼線の直径は０．０５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下であり、
前記鋼線の引張強さは３９００ＭＰａ以上４７００ＭＰａ以下であり、
前記鋼線の縦断面において、前記鋼線の表面から前記直径の１０％の深さまでの表面領域の組織は、
＜１００＞方位の集合組織の割合Ａ１００と、＜１１０＞方位の集合組織の割合Ａ１１０と、＜１１１＞方位の集合組織の割合Ａ１１１との合計割合Ａが３２％以下である組織を有し、
前記割合Ａ１００は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１００＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率であり、
前記割合Ａ１１０は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１１０＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率であり、
前記割合Ａ１１１は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１１１＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率である。
０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素と、
０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコンと、
０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガンと、
０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロムと、を含み、
残部が鉄、及び不可避不純物である鋼からなり、
前記鋼はパーライト組織を有し、
前記鋼線の直径は０．０５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下であり、
前記鋼線の引張強さは３９００ＭＰａ以上４７００ＭＰａ以下であり、
前記鋼線の縦断面において、前記鋼線の表面から前記直径の１０％の深さまでの表面領域の組織は、
＜１００＞方位の集合組織の割合Ａ１００と、＜１１０＞方位の集合組織の割合Ａ１１０と、＜１１１＞方位の集合組織の割合Ａ１１１との合計割合Ａが３２％以下である組織を有し、
前記割合Ａ１００は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１００＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率であり、
前記割合Ａ１１０は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１１０＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率であり、
前記割合Ａ１１１は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１１１＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率である。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【発明を実施するための形態】
【0006】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【0007】
（１）本開示の実施態様に係る鋼線は、
０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素と、
０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコンと、
０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガンと、
０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロムと、を含み、
残部が鉄、及び不可避不純物である鋼からなり、
前記鋼はパーライト組織を有し、
前記鋼線の直径は０．０５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下であり、
前記鋼線の引張強さは３９００ＭＰａ以上４７００ＭＰａ以下であり、
前記鋼線の縦断面において、前記鋼線の表面から前記直径の１０％の深さまでの表面領域の組織は、
＜１００＞方位の集合組織の割合Ａ１００と、＜１１０＞方位の集合組織の割合Ａ１１０と、＜１１１＞方位の集合組織の割合Ａ１１１との合計割合Ａが３２％以下である組織を有し、
前記割合Ａ１００は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１００＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率であり、
前記割合Ａ１１０は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１１０＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率であり、
前記割合Ａ１１１は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１１１＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率である。
０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素と、
０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコンと、
０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガンと、
０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロムと、を含み、
残部が鉄、及び不可避不純物である鋼からなり、
前記鋼はパーライト組織を有し、
前記鋼線の直径は０．０５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下であり、
前記鋼線の引張強さは３９００ＭＰａ以上４７００ＭＰａ以下であり、
前記鋼線の縦断面において、前記鋼線の表面から前記直径の１０％の深さまでの表面領域の組織は、
＜１００＞方位の集合組織の割合Ａ１００と、＜１１０＞方位の集合組織の割合Ａ１１０と、＜１１１＞方位の集合組織の割合Ａ１１１との合計割合Ａが３２％以下である組織を有し、
前記割合Ａ１００は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１００＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率であり、
前記割合Ａ１１０は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１１０＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率であり、
前記割合Ａ１１１は、前記表面領域の観察視野において、全ての結晶粒のうち、＜１１１＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率である。
【0008】
本開示の鋼線は、上記各集合組織の合計割合Ａが３２％以下であることで、表面領域に特定の方向に配向した結晶粒が少ない。つまり、表面領域の組織は、結晶方位がランダムに分布した状態である。このような鋼線は、曲げ及びねじりに対して表面領域が変形し易い。合計割合Ａが３２％以下である鋼線は、靭性に優れる。
【0009】
本開示の鋼線は、引張強さが３９００ＭＰａ以上あるので、高強度である。したがって、本開示の鋼線は、高強度と靭性とを兼ね備える。
【0010】
本開示の鋼線は、直径が０．０５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下であるので、必要な強度を確保しつつ、軽量化を達成できる。
【0011】
（２）上記（１）の鋼線は、
前記表面領域の観察視野において、｛１００｝面の集積度Ｂ１００と｛１１１｝面の集積度Ｂ１１１との合計集積度Ｂが８．００以上９．７０以下でもよい。
前記表面領域の観察視野において、｛１００｝面の集積度Ｂ１００と｛１１１｝面の集積度Ｂ１１１との合計集積度Ｂが８．００以上９．７０以下でもよい。
【0012】
合計集積度Ｂが８．００以上９．７０以下である鋼線は、高強度と靭性とを兼ね備える。合計集積度Ｂは、集積度Ｂ１００と集積度Ｂ１１１とを合計したものである。
【0013】
（３）上記（１）または（２）の鋼線において、
前記合計割合Ａが２９％以下でもよい。
前記合計割合Ａが２９％以下でもよい。
【0014】
上記（３）の構成によれば、靭性がより向上する。
【0015】
（４）上記（２）の鋼線において、
前記合計集積度Ｂが８．４０以上９．００以下でもよい。
前記合計集積度Ｂが８．４０以上９．００以下でもよい。
【0016】
上記（４）の構成によれば、高強度と靭性とを兼ね備える。
【0017】
（５）上記（１）から（４）のいずれかの鋼線は、
前記鋼線の直径が０．１５ｍｍ以上０．４２ｍｍ以下でもよい。
前記鋼線の直径が０．１５ｍｍ以上０．４２ｍｍ以下でもよい。
【0018】
上記（５）の構成によれば、強度と軽量化を両立し易い。
【0019】
（６）上記（５）の鋼線は、
前記鋼線の直径が０．１８ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下でもよい。
前記鋼線の直径が０．１８ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下でもよい。
【0020】
上記（６）の構成によれば、強度と軽量化を両立し易い。
【0021】
（７）上記（１）から（６）のいずれかの鋼線は、
前記鋼線の引張強さが３９６０ＭＰａ以上４５００ＭＰａ以下でもよい。
前記鋼線の引張強さが３９６０ＭＰａ以上４５００ＭＰａ以下でもよい。
【0022】
上記（７）の構成によれば、より高強度である。
【0023】
（８）本開示の実施態様に係る鋼線の製造方法は、
０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコンと、０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガンと、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロムと、を含み、残部が鉄、及び不可避不純物である鋼からなる素材を準備する工程と、
前記素材に第一伸線加工を行う工程と、
前記第一伸線加工が施された第一線材にパテンティング処理を行う工程と、
前記パテンティング処理が施された第一線材に第二伸線加工を行う工程と、
前記第二伸線加工が施された第二線材にスキンパスを行う工程と、を備える。
０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコンと、０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガンと、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロムと、を含み、残部が鉄、及び不可避不純物である鋼からなる素材を準備する工程と、
前記素材に第一伸線加工を行う工程と、
前記第一伸線加工が施された第一線材にパテンティング処理を行う工程と、
前記パテンティング処理が施された第一線材に第二伸線加工を行う工程と、
前記第二伸線加工が施された第二線材にスキンパスを行う工程と、を備える。
【0024】
本開示の鋼線の製造方法は、伸線加工を行った後、スキンパスを行うことで、鋼線の表面領域における結晶粒の配向性を制御できる。具体的には、スキンパスによって、表面領域の結晶方位がランダムに配向した状態になり、表面領域における集合組織の割合が小さくなる。その結果、高強度と靭性とを兼ね備える鋼線が得られる。
【0025】
（９）上記（８）の鋼線の製造方法において、
前記スキンパスを行う工程は、前記第二線材に前記スキンパスを１回以上８回以下行ってもよい。
前記スキンパスを行う工程は、前記第二線材に前記スキンパスを１回以上８回以下行ってもよい。
【0026】
上記（９）の構成によれば、表面領域における集合組織の割合を十分に小さくできる。
【0027】
（１０）上記（８）または（９）の鋼線の製造方法において、
前記スキンパスの１回あたりの減面率が１．０％以上６．０％以下でもよい。
前記スキンパスの１回あたりの減面率が１．０％以上６．０％以下でもよい。
【0028】
上記（１０）の構成によれば、表面領域における集合組織の割合を十分に小さくできる。
【0029】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る鋼線の具体例を説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示の実施形態に係る鋼線の具体例を説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0030】
＜鋼線＞
本実施形態に係る鋼線は、縦断面において、表面領域が特定の組織を有する点を特徴の一つとする。図１を参照して、鋼線１は３次元直交座標系を用いて説明される。鋼線１の縦断面は、Ｙ軸に平行で、かつ鋼線１の中心を通る断面である。表面領域１０は、鋼線１の表面から鋼線１の直径の１０％の深さまでの領域である。深さとは、鋼線１の表面から中心方向への距離である。本実施形態の鋼線１は、後述するように、表面領域１０が特定の組織を有することで、表面領域１０において特定の方向に配向した結晶粒が少ない。つまり、表面領域１０の組織は、結晶方位がランダムに分布した状態である。その結果、本実施形態の鋼線１は、高強度でありながら、ねじり特性が向上する。
本実施形態に係る鋼線は、縦断面において、表面領域が特定の組織を有する点を特徴の一つとする。図１を参照して、鋼線１は３次元直交座標系を用いて説明される。鋼線１の縦断面は、Ｙ軸に平行で、かつ鋼線１の中心を通る断面である。表面領域１０は、鋼線１の表面から鋼線１の直径の１０％の深さまでの領域である。深さとは、鋼線１の表面から中心方向への距離である。本実施形態の鋼線１は、後述するように、表面領域１０が特定の組織を有することで、表面領域１０において特定の方向に配向した結晶粒が少ない。つまり、表面領域１０の組織は、結晶方位がランダムに分布した状態である。その結果、本実施形態の鋼線１は、高強度でありながら、ねじり特性が向上する。
【0031】
図１を参照して、Ｙ軸は、鋼線１の長手軸に平行である。X軸及びZ軸は、それぞれY軸と直交する。
【0032】
（組成）
鋼線１は、０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素（Ｃ）と、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコン（Ｓｉ）と、０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガン（Ｍｎ）と、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロム（Ｃｒ）と、を含み、残部が鉄（Ｆｅ）、及び不可避不純物である鋼からなる。
鋼線１は、０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素（Ｃ）と、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコン（Ｓｉ）と、０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガン（Ｍｎ）と、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロム（Ｃｒ）と、を含み、残部が鉄（Ｆｅ）、及び不可避不純物である鋼からなる。
【0033】
〈炭素（Ｃ）〉
鋼線１は、Ｃを０．９質量％以上１．１質量％以下含む。Ｃは鋼線１の強度を高める元素である。Ｃの含有量が多いほど、鋼線１の強度が向上する。一方、Ｃを過剰に含むと、鋼線１の靭性が低下する。Ｃの含有量は、例えば１．００質量％以上１．０５質量％以下でもよい。
鋼線１は、Ｃを０．９質量％以上１．１質量％以下含む。Ｃは鋼線１の強度を高める元素である。Ｃの含有量が多いほど、鋼線１の強度が向上する。一方、Ｃを過剰に含むと、鋼線１の靭性が低下する。Ｃの含有量は、例えば１．００質量％以上１．０５質量％以下でもよい。
【0034】
〈シリコン（Ｓｉ）〉
鋼線１の組成は、Ｓｉを０．１５質量％以上０．２５質量％以下含む。Ｓｉは、鋼の脱酸に有効な元素である。また、Ｓｉは、パーライト組織のフェライトに固溶して、鋼線１の強度を高める効果を有する。Ｓｉを過剰に含むと、鋼線１の靭性が低下する。Ｓｉの含有量は、例えば０．２０質量％以上０．２５質量％以下でもよく、０．２０質量％以上０．２３質量％以下でもよい。
鋼線１の組成は、Ｓｉを０．１５質量％以上０．２５質量％以下含む。Ｓｉは、鋼の脱酸に有効な元素である。また、Ｓｉは、パーライト組織のフェライトに固溶して、鋼線１の強度を高める効果を有する。Ｓｉを過剰に含むと、鋼線１の靭性が低下する。Ｓｉの含有量は、例えば０．２０質量％以上０．２５質量％以下でもよく、０．２０質量％以上０．２３質量％以下でもよい。
【0035】
〈マンガン（Ｍｎ）〉
鋼線１の組成は、Ｍｎを０．２５質量％以上０．３５質量％以下含む。Ｍｎは鋼の脱酸に有効な元素である。また、Ｍｎは、鋼の焼入れ性を向上させ、鋼線１の強度を高める効果を有する。Ｍｎを過剰に含むと、鋼線１の靭性が低下する。Ｍｎの含有量は、例えば０．２７質量％以上０．３３質量％以下でもよく、０．３０質量％でもよい。
鋼線１の組成は、Ｍｎを０．２５質量％以上０．３５質量％以下含む。Ｍｎは鋼の脱酸に有効な元素である。また、Ｍｎは、鋼の焼入れ性を向上させ、鋼線１の強度を高める効果を有する。Ｍｎを過剰に含むと、鋼線１の靭性が低下する。Ｍｎの含有量は、例えば０．２７質量％以上０．３３質量％以下でもよく、０．３０質量％でもよい。
【0036】
〈クロム（Ｃｒ）〉
鋼線１の組成は、Ｃｒを０．１５質量％以上０．２５質量％以下含む。Ｃｒは、パーライト組織のラメラ間隔を微細化することによって、鋼線１の強度を高める効果がある。Ｃｒを過剰に含むと、パーライト変態が起こり難くなる。Ｃｒの含有量は、例えば０．２０質量％以上０．２５質量％以下でもよく、０．２０質量％以上０．２１質量％以下でもよい。
鋼線１の組成は、Ｃｒを０．１５質量％以上０．２５質量％以下含む。Ｃｒは、パーライト組織のラメラ間隔を微細化することによって、鋼線１の強度を高める効果がある。Ｃｒを過剰に含むと、パーライト変態が起こり難くなる。Ｃｒの含有量は、例えば０．２０質量％以上０．２５質量％以下でもよく、０．２０質量％以上０．２１質量％以下でもよい。
【0037】
〈不可避不純物〉
鋼線１の組成は不可避不純物を含んでもよい。不可避不純物は、例えばリン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、及び銅（Ｃｕ）である。Ｐ及びＳのそれぞれの含有量は０．０２５質量％以下が好ましい。
鋼線１の組成は不可避不純物を含んでもよい。不可避不純物は、例えばリン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、及び銅（Ｃｕ）である。Ｐ及びＳのそれぞれの含有量は０．０２５質量％以下が好ましい。
【0038】
鋼線１の組成は、例えばＩＣＰ発光分光分析（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）によって求めることができる。
【0039】
（形状）
鋼線１の形状は適宜選択できる。本実施形態の鋼線１は、横断面が円形状の丸線である。鋼線１の横断面は、Ｙ軸に直交する断面である。鋼線１の横断面の形状は非円形でもよい。非円形は、例えば多角形、楕円形である。多角形は、例えば長方形、六角形である。長方形には、正方形も含まれる。
鋼線１の形状は適宜選択できる。本実施形態の鋼線１は、横断面が円形状の丸線である。鋼線１の横断面は、Ｙ軸に直交する断面である。鋼線１の横断面の形状は非円形でもよい。非円形は、例えば多角形、楕円形である。多角形は、例えば長方形、六角形である。長方形には、正方形も含まれる。
【0040】
（直径）
鋼線１の直径は０．０５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下である。鋼線１の直径とは、鋼線１の横断面の面積と等しい面積を有する円の直径である。このような直径を有する鋼線１は、タイヤなどの補強材に好適に使用できる。鋼線１の直径は、０．１５ｍｍ以上０．４２ｍｍ以下でもよく、０．１８ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下でもよい。
鋼線１の直径は０．０５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下である。鋼線１の直径とは、鋼線１の横断面の面積と等しい面積を有する円の直径である。このような直径を有する鋼線１は、タイヤなどの補強材に好適に使用できる。鋼線１の直径は、０．１５ｍｍ以上０．４２ｍｍ以下でもよく、０．１８ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下でもよい。
【0041】
（引張強さ）
鋼線１の引張強さは３９００ＭＰａ以上４７００ＭＰａ以下である。このような引張強さを有する鋼線１は、高強度であり、タイヤなどの補強材に好適に使用できる。鋼線１の引張強さは、引張試験機を用いて一定の速度で鋼線１を引っ張り、鋼線１が破断するまでの最大応力である。例えば、鋼線１から取り出した２００ｍｍの試験片を、１００ｍｍ／分の引張速度で引っ張り、試験片が破断するまでの引張強さを測定すればよい。鋼線１の引張強さは、３９００ＭＰａ以上４４００ＭＰａ以下でもよい。
鋼線１の引張強さは３９００ＭＰａ以上４７００ＭＰａ以下である。このような引張強さを有する鋼線１は、高強度であり、タイヤなどの補強材に好適に使用できる。鋼線１の引張強さは、引張試験機を用いて一定の速度で鋼線１を引っ張り、鋼線１が破断するまでの最大応力である。例えば、鋼線１から取り出した２００ｍｍの試験片を、１００ｍｍ／分の引張速度で引っ張り、試験片が破断するまでの引張強さを測定すればよい。鋼線１の引張強さは、３９００ＭＰａ以上４４００ＭＰａ以下でもよい。
【0042】
（組織）
鋼線１の組織は主にパーライト組織である。鋼線１は、上述した組成を有し、パーライト組織を有する鋼からなることで、高強度と靭性とを兼ね備えることができる。
鋼線１の組織は主にパーライト組織である。鋼線１は、上述した組成を有し、パーライト組織を有する鋼からなることで、高強度と靭性とを兼ね備えることができる。
【0043】
一般に、鋼線は伸線加工により製造される。伸線加工された鋼線の組織は、伸線方向に結晶粒が延び、鋼線の長さ方向に結晶粒が強く配向した集合組織となる。このような集合組織を有する鋼線は、例えば曲げられたり、ねじられたりしたときに、変形し難い。例えば、鋼線がねじられたときに、ねじり変形に追随できず、鋼線が破断したり、鋼線にデラミネーションが発生したりし易い。
【0044】
〈表面領域〉
（集合組織の合計割合）
本実施形態の鋼線１は、表面領域１０において、特定の結晶面が特定の方位に配向した集合組織の割合が小さく、結晶方位がランダムに配向した組織を有する。表面領域１０は、鋼線１の表面から鋼線１の直径の１０％の深さまでの領域である。表面領域１０は、鋼線１の表面から深さ５μｍ以上２０μｍ以下の領域でもよい。
（集合組織の合計割合）
本実施形態の鋼線１は、表面領域１０において、特定の結晶面が特定の方位に配向した集合組織の割合が小さく、結晶方位がランダムに配向した組織を有する。表面領域１０は、鋼線１の表面から鋼線１の直径の１０％の深さまでの領域である。表面領域１０は、鋼線１の表面から深さ５μｍ以上２０μｍ以下の領域でもよい。
【0045】
表面領域１０の組織は、縦断面において、＜１００＞方位の集合組織の割合Ａ１００と、＜１１０＞方位の集合組織の割合Ａ１１０と、＜１１１＞方位の集合組織の割合Ａ１１１との合計割合Ａが３２％以下である。つまり、表面領域１０の組織は、上記各集合組織を除く残部の割合が６８％以上である。＜１００＞方位の集合組織では、結晶粒の＜１００＞方位が所定の配向を有する。割合Ａ１００は、表面領域１０の観察視野３０において、全ての結晶粒のうち、＜１００＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率である。＜１１０＞方位の集合組織では、結晶粒の＜１１０＞方位が所定の配向を有する。割合Ａ１１０は、表面領域１０の観察視野３０において、全ての結晶粒のうち、＜１１０＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率である。＜１１１＞方位の集合組織では、結晶粒の＜１１１＞方位が所定の配向を有する。割合Ａ１１１は、表面領域１０の観察視野３０において、全ての結晶粒のうち、＜１１１＞方位が所定の配向を有する結晶粒の面積率である。
【0046】
ここで、＜１００＞方位が所定の配向を有する結晶粒とは、縦断面において、Ｘ軸とＺ軸のそれぞれに対して＜１００＞方位が１０°以内である結晶粒である。＜１１０＞方位が所定の配向を有する結晶粒とは、Ｘ軸とＺ軸のそれぞれに対して＜１１０＞方位が１０°以内である結晶粒である。＜１１１＞方位が所定の配向を有する結晶粒とは、Ｘ軸とＺ軸のそれぞれに対して＜１１１＞方位が１０°以内である結晶粒である。
【0047】
合計割合Ａが小さいほど、結晶方位がランダムに配向した状態であるので、曲げ及びねじりに対して表面領域が変形し易い。合計割合Ａが３２％以下である鋼線１は、優れたねじり特性を有する。合計割合Ａが更に３１％以下、３０％以下、２９％以下であると、ねじり特性がより向上する。合計割合Ａの下限は、例えば２０％である。合計割合Ａは、例えば２０％以上３２％以下、更に２０％以上３１％以下、２０％以上３０％以下、２０％以上２９％以下である。割合Ａ１００、割合Ａ１１０、及び割合Ａ１１１の各々は、例えば４％以上２０％以下、更に５％以上１８％以下である。
【0048】
上記各集合組織のそれぞれの割合は、電子線後方散乱回折（ＥＢＳＤ）によって求めることができる。具体的には、各割合は、図１に示す鋼線１の縦断面における表面領域１０をＦＥ－ＳＥＭ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察し、ＥＢＳＤによって表面領域１０の結晶方位を解析することで求める。例えば、割合Ａ１００は次のようにして求める。表面領域１０の観察視野３０に含まれる全ての結晶粒の方位を求める。結晶粒の方位は、Ｘ軸とＺ軸の各方向に対する方位である。全ての結晶粒のうち、Ｘ軸とＺ軸のそれぞれに対して＜１００＞方位が１０°以内である結晶粒の面積率を求める。Ｘ軸に対して＜１００＞方位が１０°以内である結晶粒の面積率と、Ｚ軸に対して＜１００＞方位が１０°以内である結晶粒の面積率との平均値を、割合Ａ１００とする。割合Ａ１１０、及び割合Ａ１１１も、割合Ａ１００と同様にして求めることができる。本開示では、ＥＢＳＤを用いた任意の観察視野３０において、＜１１１＞方位、＜１１０＞方位、＜１００＞方位のそれぞれと１０°以内である結晶粒の面積率が、観察視野３０の全体の面積に対して、３２％以下であればよい。
【0049】
観察視野３０は、表面領域１０内の任意の位置を選択できる。観察視野３０のサイズは、例えば、Ｙ軸に沿った長さが５０μｍ以上１５０μｍ以下、Ｘ軸に沿った長さが５μｍ以上３０μｍ以下である。Ｙ軸に沿った長さは１００μｍであり、Ｘ軸に沿った長さは２０μｍでもよい。観察倍率は、結晶粒のサイズに応じて適宜選択すればよい。観察倍率は、例えば９０００倍以上でもよい。観察視野３０は、複数の観察視野を連結することで構成してもよい。鋼線１の縦断面は、研磨されていることが好ましい。縦断面は、例えば、クロスセクションポリッシャによって加工されていてもよい。
【0050】
（集積度）
表面領域１０の組織は、縦断面において、｛１００｝面の集積度Ｂ１００と｛１１１｝面の集積度Ｂ１１１との合計集積度Ｂが、例えば８．００以上９．７０以下でもよい。合計集積度Ｂが８．００以上９．７０以下である場合、高いねじり特性と高い引張強さとを両立できる。合計集積度Ｂは、８．１０以上９．６０以下、８．４０以上９．００以下でもよい。集積度Ｂ１００及び集積度Ｂ１１１はそれぞれ、例えば４．００以上５．５０以下である。
表面領域１０の組織は、縦断面において、｛１００｝面の集積度Ｂ１００と｛１１１｝面の集積度Ｂ１１１との合計集積度Ｂが、例えば８．００以上９．７０以下でもよい。合計集積度Ｂが８．００以上９．７０以下である場合、高いねじり特性と高い引張強さとを両立できる。合計集積度Ｂは、８．１０以上９．６０以下、８．４０以上９．００以下でもよい。集積度Ｂ１００及び集積度Ｂ１１１はそれぞれ、例えば４．００以上５．５０以下である。
【0051】
集積度Ｂ１００及び集積度Ｂ１１１は、｛１００｝面及び｛１１１｝面の各極点図から求められる。極点図は、該当の結晶面の結晶方位の分布をステレオ投影した図である。極点図において、結晶方位の分布は、結晶方位がランダムに分布したサンプルにおける結晶粒の個数に対して、観察視野における該当の結晶面の結晶方位の結晶粒の個数の比率で表される。つまり、極点図は、ランダムな組織に対する相対的な結晶方位の集積度を示す指標である。集積度が１は、ランダムな組織と同じという意味である。集積度が１より大きくなるほど、ランダムな組織よりも、その結晶方位に配向している結晶が多いことを意味する。極点図から求められた集積度の分布をもとに、集積度を等高線で表すと、極点図の中に高さの異なる複数の極大点が現れる。上記サンプルは、特定の配向性を持たない。上記サンプルは、例えば、鋼線を高温で熱処理することで得られる。理想的なランダム配向のサンプルに対する＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞の各方位の結晶粒の比率は計算により求めることができる。この計算値に対する比率が極点図の集積度となる。
【0052】
具体的には、集積度Ｂ１００及び集積度Ｂ１１１は、次のように定義される。集積度Ｂ１００は、｛１００｝面の極点図において最大の極大点である。集積度Ｂ１１１は、｛１１１｝面の極点図において最大の極大点である。
【0053】
（用途）
本実施形態の鋼線１は、タイヤなどのゴム製品に埋め込まれる補強材に好適に使用できる。タイヤ以外のゴム製品は、例えば、コンベアベルト、エスカレータのハンドレール、ホースなどである。本実施形態の鋼線１は、高い引張強さを有することから、細くても強度を確保できるので、ゴム製品の軽量化を図ることができる。本実施形態の鋼線１は、高いねじり特性を有することから、撚り加工した際に鋼線１が断線し難く、鋼線１にデラミネーションが発生したりし難い。また、ゴム製品の使用中に鋼線１にねじれが発生しても、鋼線１が断線し難く、鋼線１にデラミネーションが発生したりし難い。
本実施形態の鋼線１は、タイヤなどのゴム製品に埋め込まれる補強材に好適に使用できる。タイヤ以外のゴム製品は、例えば、コンベアベルト、エスカレータのハンドレール、ホースなどである。本実施形態の鋼線１は、高い引張強さを有することから、細くても強度を確保できるので、ゴム製品の軽量化を図ることができる。本実施形態の鋼線１は、高いねじり特性を有することから、撚り加工した際に鋼線１が断線し難く、鋼線１にデラミネーションが発生したりし難い。また、ゴム製品の使用中に鋼線１にねじれが発生しても、鋼線１が断線し難く、鋼線１にデラミネーションが発生したりし難い。
【0054】
＜鋼線の製造方法＞
実施形態の鋼線１は、実施形態に係る鋼線の製造方法によって製造できる。実施形態の鋼線の製造方法は、第一工程と、第二工程と、第三工程と、第四工程と、第五工程とを備える。以下、各工程を詳しく説明する。
実施形態の鋼線１は、実施形態に係る鋼線の製造方法によって製造できる。実施形態の鋼線の製造方法は、第一工程と、第二工程と、第三工程と、第四工程と、第五工程とを備える。以下、各工程を詳しく説明する。
【0055】
（第一工程）
第一工程は、鋼からなる素材を準備する工程である。鋼の組成は、０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコンと、０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガンと、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロムと、を含み、残部が鉄、及び不可避不純物である。素材の組成は、製造する鋼線の組成と同じである。素材は、連続鋳造法、連続鋳造圧延法などの方法により製造されたものである。素材は、例えば熱間圧延により、所定の直径となるように加工してもよい。素材の直径は、例えば４ｍｍ以上６ｍｍ以下である。素材の形状は、例えば、横断面が円形状の丸線である。
第一工程は、鋼からなる素材を準備する工程である。鋼の組成は、０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコンと、０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガンと、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロムと、を含み、残部が鉄、及び不可避不純物である。素材の組成は、製造する鋼線の組成と同じである。素材は、連続鋳造法、連続鋳造圧延法などの方法により製造されたものである。素材は、例えば熱間圧延により、所定の直径となるように加工してもよい。素材の直径は、例えば４ｍｍ以上６ｍｍ以下である。素材の形状は、例えば、横断面が円形状の丸線である。
【0056】
（第二工程）
第二工程は、素材に第一伸線加工を行う工程である。第一伸線加工は、ダイスを使用して素材の直径が所定の直径になるまで、１回又は複数回行う。第一伸線加工は、例えば湿式で行う。第一伸線加工の１回あたりの減面率は、例えば１０％以上２０％以下である。１回あたりの減面率とは、素材が１つのダイスを通過するとき、ダイスを通過する前の素材の断面積とダイスを通過した後の素材の断面積との差を、ダイスを通過する前の素材の断面積で割った割合である。第二工程により、第一伸線加工が施された第一線材が得られる。第一線材の直径は、例えば１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である。
第二工程は、素材に第一伸線加工を行う工程である。第一伸線加工は、ダイスを使用して素材の直径が所定の直径になるまで、１回又は複数回行う。第一伸線加工は、例えば湿式で行う。第一伸線加工の１回あたりの減面率は、例えば１０％以上２０％以下である。１回あたりの減面率とは、素材が１つのダイスを通過するとき、ダイスを通過する前の素材の断面積とダイスを通過した後の素材の断面積との差を、ダイスを通過する前の素材の断面積で割った割合である。第二工程により、第一伸線加工が施された第一線材が得られる。第一線材の直径は、例えば１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である。
【0057】
第一伸線加工の総減面率は、例えば７０％以上９０％以下である。第一伸線加工の総減面率とは、第一伸線加工前の素材の断面積と第一伸線加工後の第一線材の断面積との差を、素材の断面積で割った割合である。
【0058】
（第三工程）
第三工程は、第一伸線加工が施された第一線材にパテンティング処理を行う工程である。パテンティング処理は、第一線材を構成する鋼をパーライト組織にするための熱処理である。パテンティング処理は、第一線材を加熱して鋼をオーステナイト組織にした後、第一線材を冷却して鋼をパーライト組織にする。具体的には、パテンティング処理は、まず、第一線材をオーステナイト化温度域に加熱した状態で一定時間保持して、鋼をオーステナイト化する。オーステナイト化温度域は、オーステナイト化温度以上の温度域、即ちＡｃｍ点以上の温度域である。オーステナイト化温度域は、例えば９５０℃以上１０００℃以下である。オーステナイト化温度域の保持時間は、例えば５秒以上１０秒以下である。次に、オーステナイト化した第一線材をパーライト変態温度域まで急冷して一定時間保持し、鋼をパーライト化する。パーライト変態温度域は、オーステナイト化温度よりも低く、マルテンサイト変態を開始する温度よりも高い温度域、即ちＭｓ点以上の温度域である。パーライト変態温度域は、例えば５００℃以上６００℃以下である。パーライト変態温度域の保持時間は、例えば３秒以上１０秒以下である。このようなパテンティング処理により、鋼が微細なパーライト組織になる。第一線材は、パーライト変態温度域に保持された後、常温まで冷却される。オーステナイト化する処理では、脱炭の発生を抑制するために、不活性ガス雰囲気中で第一線材を加熱してもよい。
第三工程は、第一伸線加工が施された第一線材にパテンティング処理を行う工程である。パテンティング処理は、第一線材を構成する鋼をパーライト組織にするための熱処理である。パテンティング処理は、第一線材を加熱して鋼をオーステナイト組織にした後、第一線材を冷却して鋼をパーライト組織にする。具体的には、パテンティング処理は、まず、第一線材をオーステナイト化温度域に加熱した状態で一定時間保持して、鋼をオーステナイト化する。オーステナイト化温度域は、オーステナイト化温度以上の温度域、即ちＡｃｍ点以上の温度域である。オーステナイト化温度域は、例えば９５０℃以上１０００℃以下である。オーステナイト化温度域の保持時間は、例えば５秒以上１０秒以下である。次に、オーステナイト化した第一線材をパーライト変態温度域まで急冷して一定時間保持し、鋼をパーライト化する。パーライト変態温度域は、オーステナイト化温度よりも低く、マルテンサイト変態を開始する温度よりも高い温度域、即ちＭｓ点以上の温度域である。パーライト変態温度域は、例えば５００℃以上６００℃以下である。パーライト変態温度域の保持時間は、例えば３秒以上１０秒以下である。このようなパテンティング処理により、鋼が微細なパーライト組織になる。第一線材は、パーライト変態温度域に保持された後、常温まで冷却される。オーステナイト化する処理では、脱炭の発生を抑制するために、不活性ガス雰囲気中で第一線材を加熱してもよい。
【0059】
（第四工程）
第四工程は、パテンティング処理が施された第一線材に第二伸線加工を行う工程である。第二伸線加工は、ダイスを使用して第一線材の直径が製造する鋼線の直径に近い直径になるまで、１回又は複数回行う。第二伸線加工の条件は、第一伸線加工の条件と同様である。第四工程により、第二伸線加工が施された第二線材が得られる。第二線材の直径は、鋼線の直径よりも少し小さい直径である。第二線材の直径は、例えば０．０５ｍｍ超０．４５ｍｍ以下である。
第四工程は、パテンティング処理が施された第一線材に第二伸線加工を行う工程である。第二伸線加工は、ダイスを使用して第一線材の直径が製造する鋼線の直径に近い直径になるまで、１回又は複数回行う。第二伸線加工の条件は、第一伸線加工の条件と同様である。第四工程により、第二伸線加工が施された第二線材が得られる。第二線材の直径は、鋼線の直径よりも少し小さい直径である。第二線材の直径は、例えば０．０５ｍｍ超０．４５ｍｍ以下である。
【0060】
パテンティング処理後の第二伸線加工の総減面率は、例えば９５％以上９９．５％以下である。第二伸線加工の総減面率とは、第二伸線加工前の第一線材の断面積と第二伸線加工後の第二線材の断面積との差を、第一線材の断面積で割った割合である。第二伸線加工の総減面率が９５％以上であることで、引張強さが３９００ＭＰａ以上の高強度の鋼線を得ることができる。
【0061】
（第五工程）
第五工程は、第二伸線加工が施された第二線材にスキンパスを行う工程である。スキンパスは非常に小さい減面率で行う圧延加工である。スキンパスを施すことで、鋼線の表面領域における結晶粒の配向性を変化させることができる。この工程により、表面領域が特定の組織を有する本実施形態の鋼線１を得ることができる。
第五工程は、第二伸線加工が施された第二線材にスキンパスを行う工程である。スキンパスは非常に小さい減面率で行う圧延加工である。スキンパスを施すことで、鋼線の表面領域における結晶粒の配向性を変化させることができる。この工程により、表面領域が特定の組織を有する本実施形態の鋼線１を得ることができる。
【0062】
スキンパスは、ダイスを使用して１回又は複数回行う。スキンパスは、湿式で行ってもよいし、乾式で行ってもよい。スキンパスは湿式で行うことが好ましい。スキンパスを１回以上施すことで、鋼線の表面領域における結晶方位がランダムに配向した状態になり、スキンパスを実施しない場合に比べて、上述した集合組織の合計割合Ａが小さくなる。スキンパスの回数は、例えば１回以上８回以下でもよい。スキンパスの回数が多いほど、合計割合Ａがより小さくなる。スキンパスの回数が８回以下であれば、スキンパスに要する時間を短縮でき、生産性が向上する。スキンパスの回数は、更に２回以上８回以下、３回以上８回以下でもよい。
【0063】
スキンパスの１回あたりの減面率は、例えば１．０％以上６．０％以下である。１回あたりの減面率とは、第二線材が１つのダイスを通過するとき、ダイスを通過する前の第二線材の断面積とダイスを通過した後の第二線材の断面積との差を、ダイスを通過する前の第二線材の断面積で割った割合である。スキンパスの１回あたりの減面率が１．０％以上６．０％以下であることで、鋼線の表面領域における結晶方位がランダムに配向した状態になり易く、合計割合Ａを３２％以下に制御し易い。スキンパスの１回あたりの減面率は、更に１．５％以上５．５％以下、１．５％以上５．０％以下、１．５％以上４．０％以下でもよい。スキンパスの総減面率は、例えば７．７％以上３９．０％以下である。スキンパスの総減面率とは、スキンパス前の第二線材の断面積とスキンパス後の鋼線の断面積との差を、第二線材の断面積で割った割合である。
【0064】
スキンパスに使用するダイスのアプローチ角度は、例えば２°以上１０°以下である。アプローチ角度が２°以上１０°以下であることで、鋼線の表面領域における結晶方位をランダムに配向させ易い。アプローチ角度は、更に３°以上８°以下でもよい。
【0065】
スキンパスは、第二伸線加工に連続して行ってもよいし、第二伸線加工が施された第二線材を一旦巻き取った後に行ってもよい。
【0066】
［試験例１］
鋼線の試料を作製した。作製した鋼線の試料を評価した。
鋼線の試料を作製した。作製した鋼線の試料を評価した。
【0067】
（試料の作製）
試料Ｎｏ．１からＮｏ．１５の鋼線は、上述した鋼線の製造方法によって作製した。ここでは、表１に示す組成Ａ又は組成Ｂの鋼からなる素材を準備した。表１に示す各元素の含有量は、鋼に含まれる元素の合計含有量を１００質量％とした値である。表１中、「Ｆｅ」の欄の「ｂａｌ．」は、残部であることを表す。素材は、鋼を溶解鋳造した後、線状に熱間圧延して製造されたものである。素材の形状は丸線である。素材の直径は５．０ｍｍである。
試料Ｎｏ．１からＮｏ．１５の鋼線は、上述した鋼線の製造方法によって作製した。ここでは、表１に示す組成Ａ又は組成Ｂの鋼からなる素材を準備した。表１に示す各元素の含有量は、鋼に含まれる元素の合計含有量を１００質量％とした値である。表１中、「Ｆｅ」の欄の「ｂａｌ．」は、残部であることを表す。素材は、鋼を溶解鋳造した後、線状に熱間圧延して製造されたものである。素材の形状は丸線である。素材の直径は５．０ｍｍである。
【0068】
素材に第一伸線加工を施して、第一線材を得た。第一線材の形状は丸線である。第一線材の直径は１．４ｍｍである。第一伸線加工は湿式で行った。第一伸線加工の１回あたりの減面率は、１０％以上３０％以下となるように設定した。第一伸線加工の回数は１０回である。
【0069】
第一伸線加工が施された第一線材にパテンティング処理を行った。パテンティング処理は、第一線材を加熱炉で９８０℃に加熱して８秒間保持した後、すぐに冷却槽に入れて５８０℃まで冷却して１０秒間保持した。その後、第一線材を常温まで冷却した。第一線材は、不活性ガス雰囲気中で加熱した。
【0070】
パテンティング処理が施された第一線材に第二伸線加工を施して、第二線材を得た。第二線材の形状は丸線である。第二線材の直径は、作製する鋼線の直径と近い直径である。第二伸線加工は湿式で行った。第二伸線加工の１回あたりの減面率は１０％以上２０％以下となるように設定した。第二伸線加工の回数は２４回である。第一伸線加工の開始から第二伸線加工の終了までの総減面率は９５％以上である。第一伸線加工の回数と第二伸線加工の回数との合計は２０回以上である。
【0071】
第二伸線加工が施された第二線材にスキンパスを施して、試料Ｎｏ．１からＮｏ．１５の鋼線を得た。鋼線の形状は丸線である。スキンパスは湿式で行った。ダイスのアプローチ角度は５°である。スキンパスの回数、及びスキンパスの１回あたりの減面率をそれぞれ表２に示す。
【0072】
作製した試料Ｎｏ．１からＮｏ．１５の鋼線の直径、及び組成を表２に示す。表２中、「組成」の欄は、表１の組成を示している。
【0073】
試料Ｎｏ．１６からＮｏ．２０の鋼線は、スキンパスを実施していない以外は、試料Ｎｏ．１からＮｏ．１５の鋼線と同様にして製造した。試料Ｎｏ．１６からＮｏ．２０の鋼線の直径、及び組成を表２に示す。試料Ｎｏ．１６からＮｏ．２０では、スキンパスを実施していないので、表２中、スキンパスの「回数」の欄は「０」とし、「減面率」の欄は「－」とした。
【0074】
（試料の評価）
〈組織の分析〉
各試料の鋼線の組織を分析した。各試料の鋼線から分析用の測定片を作製した。測定片の長さは２０ｍｍである。測定片を樹脂に埋めた後、クロスセクションポリッシャを用いて測定片に断面加工を行い、鋼線の縦断面を露出させた。クロスセクションポリッシャの条件は、加速電圧：６ｋＶ、照射電流：１３０μＡとした。断面の仕上げ加工は、加速電圧を１ｋＶとした。
〈組織の分析〉
各試料の鋼線の組織を分析した。各試料の鋼線から分析用の測定片を作製した。測定片の長さは２０ｍｍである。測定片を樹脂に埋めた後、クロスセクションポリッシャを用いて測定片に断面加工を行い、鋼線の縦断面を露出させた。クロスセクションポリッシャの条件は、加速電圧：６ｋＶ、照射電流：１３０μＡとした。断面の仕上げ加工は、加速電圧を１ｋＶとした。
【0075】
測定片の縦断面をＦＥ－ＳＥＭによって観察し、表面領域の組織を分析した。使用したＦＥ－ＳＥＭは、ＺＥＩＳＳ社製Ｇｅｍｉｎｉ４５０である。観察条件は、倍率：３００倍、加速電圧：１５ｋＶ、照射電流：２１ｎＡ、作動距離（ＷＤ）：１４．５ｍｍに設定した。観察した領域は、鋼線の表面から深さ２０μｍまでの範囲に設定した。観察視野のサイズは、Ｙ軸に沿った長さが１００μｍ×Ｘ軸に沿った長さが２０μｍである。観察視野内の組織を分析した結果、いずれの試料もパーライト組織であることが確認された。
【0076】
〈結晶方位の解析〉
測定片の縦断面をＦＥ－ＳＥＭによって観察し、ＦＥ－ＳＥＭに備えるＥＢＳＤによって表面領域の結晶方位を解析した。使用したＥＢＳＤは、Ｏｘｆｏｒｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製Ｓｙｍｍｅｔｒｙである。観察条件は、加速電圧：１５ｋＶ、照射電流：１０ｎＡに設定した。ＥＢＳＤの条件は、積算時間：０．３ｍ秒、ビニング：４×４、作動距離（ＷＤ）：１５ｍｍ、ステップサイズ：０．０４μｍ、チルト角：７０°に設定した。観察した領域と観察視野のサイズは、組織を分析した範囲と同じである。
測定片の縦断面をＦＥ－ＳＥＭによって観察し、ＦＥ－ＳＥＭに備えるＥＢＳＤによって表面領域の結晶方位を解析した。使用したＥＢＳＤは、Ｏｘｆｏｒｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製Ｓｙｍｍｅｔｒｙである。観察条件は、加速電圧：１５ｋＶ、照射電流：１０ｎＡに設定した。ＥＢＳＤの条件は、積算時間：０．３ｍ秒、ビニング：４×４、作動距離（ＷＤ）：１５ｍｍ、ステップサイズ：０．０４μｍ、チルト角：７０°に設定した。観察した領域と観察視野のサイズは、組織を分析した範囲と同じである。
【0077】
（集合組織の合計割合）
観察視野において、＜１００＞方位の集合組織の割合Ａ１００と、＜１１０＞方位の集合組織の割合Ａ１１０と、＜１１１＞方位の集合組織の割合Ａ１１１をそれぞれ解析ソフトウェアによって求めた。そして、割合Ａ１００と割合Ａ１１０と割合Ａ１１１との合計割合Ａを求めた。その結果を表２に示す。
観察視野において、＜１００＞方位の集合組織の割合Ａ１００と、＜１１０＞方位の集合組織の割合Ａ１１０と、＜１１１＞方位の集合組織の割合Ａ１１１をそれぞれ解析ソフトウェアによって求めた。そして、割合Ａ１００と割合Ａ１１０と割合Ａ１１１との合計割合Ａを求めた。その結果を表２に示す。
【0078】
（集積度）
更に、解析ソフトウェアによって、｛１００｝面の極点図と｛１１１｝面の極点図を取得した。それぞれの極点図から、｛１００｝面の集積度Ｂ１００と｛１１１｝面の集積度Ｂ１１１を求めた。そして、集積度Ｂ１００と集積度Ｂ１１１との合計集積度Ｂを求めた。その結果を表２に示す。
更に、解析ソフトウェアによって、｛１００｝面の極点図と｛１１１｝面の極点図を取得した。それぞれの極点図から、｛１００｝面の集積度Ｂ１００と｛１１１｝面の集積度Ｂ１１１を求めた。そして、集積度Ｂ１００と集積度Ｂ１１１との合計集積度Ｂを求めた。その結果を表２に示す。
【0079】
〈引張強さ〉
各試料の鋼線の引張強さを測定した。鋼線を切断して引張試験用の試験片を作製した。試験片の長さは２００ｍｍである。引張試験機を用いて、試験片を１００ｍｍ／分の引張速度で引っ張り、試験片が破断するまでの引張強さを測定した。その結果を表２に示す。
各試料の鋼線の引張強さを測定した。鋼線を切断して引張試験用の試験片を作製した。試験片の長さは２００ｍｍである。引張試験機を用いて、試験片を１００ｍｍ／分の引張速度で引っ張り、試験片が破断するまでの引張強さを測定した。その結果を表２に示す。
【0080】
〈ねじり特性〉
各試料の鋼線のねじり特性を評価した。鋼線を切断してねじり試験用の試験片を作製した。試験片の長さは直径の１００倍、即ち直径×１００ｍｍである。電動式ねじり試験機を用いて、試験片に張力をかけた状態で試験片を一方向にねじり、試験片が破断するまでのねじり回数を測定した。ねじり回数は１回転を１回とカウントする。このねじり回数を捻回値と呼ぶ。ねじり速度は３０ｒｐｍとした。ねじり速度は１分間に回転する回数である。張力は鋼線の降伏応力の５％以下となるように設定した。鋼線の降伏応力は、引張試験によって求められる。各試料の捻回値を表２に示す。また、デラミネーションが発生するまでのねじり回数を測定した。ねじり試験中にデラミネーションが発生すると、ねじり試験機のトルクが低下する。このトルクを測定することでデラミネーションの発生の有無を確認できる。各試料におけるデラミネーションが発生するまでのねじり回数を、表２の「デラミネーション発生回数」の欄に示す。デラミネーションが発生せずに破断に至った場合は、「デラミネーション発生回数」の欄は「－」とした。
各試料の鋼線のねじり特性を評価した。鋼線を切断してねじり試験用の試験片を作製した。試験片の長さは直径の１００倍、即ち直径×１００ｍｍである。電動式ねじり試験機を用いて、試験片に張力をかけた状態で試験片を一方向にねじり、試験片が破断するまでのねじり回数を測定した。ねじり回数は１回転を１回とカウントする。このねじり回数を捻回値と呼ぶ。ねじり速度は３０ｒｐｍとした。ねじり速度は１分間に回転する回数である。張力は鋼線の降伏応力の５％以下となるように設定した。鋼線の降伏応力は、引張試験によって求められる。各試料の捻回値を表２に示す。また、デラミネーションが発生するまでのねじり回数を測定した。ねじり試験中にデラミネーションが発生すると、ねじり試験機のトルクが低下する。このトルクを測定することでデラミネーションの発生の有無を確認できる。各試料におけるデラミネーションが発生するまでのねじり回数を、表２の「デラミネーション発生回数」の欄に示す。デラミネーションが発生せずに破断に至った場合は、「デラミネーション発生回数」の欄は「－」とした。
【0081】
【表1】
【0082】
【表2】
【0083】
表２に示すように、スキンパスを１回以上施した試料Ｎｏ．１からＮｏ．１５の鋼線は、捻回値が１５回以上であり、また破断するまでにデラミネーションが発生していない。したがって、試料Ｎｏ．１からＮｏ．１５の鋼線は高いねじり特性を有する。試料Ｎｏ．１からＮｏ．１５の鋼線のうち、試料Ｎｏ．８及びＮｏ．１０を除く全ての鋼線は、捻回値が２０回以上であり、より高いねじり特性を有している。また、試料Ｎｏ．１からＮｏ．１５の鋼線は、引張強さが３９００ＭＰａ以上であり、高い引張強さも有している。試料Ｎｏ．１からＮｏ．１５の鋼線は、高強度でありながら、ねじり特性に優れる。
【0084】
試料Ｎｏ．１からＮｏ．１５の鋼線はいずれも、表面領域が特定の組織を有している。具体的には、これらの鋼線は、合計割合Ａが３２％以下である。加えて、これらの鋼線は、合計集積度Ｂも８．００以上９．７０以下の範囲を満たしている。
【0085】
これに対し、スキンパスを実施しなかった試料Ｎｏ．１６からＮｏ．２０の鋼線は、捻回値が１５回以上であるとはいうものの、破断するまでにデラミネーションが発生している。これらの鋼線は、デラミネーション発生回数が３回以下であり、初期の段階でデラミネーションが発生している。また、これらの鋼線のうち、捻回値が最も大きいものでも１８回である。試料Ｎｏ．１６からＮｏ．２０の鋼線は、ねじり特性が悪い。試料Ｎｏ．１６からＮｏ．２０の鋼線はいずれも、合計割合Ａが３３％以上である。加えて、これらの鋼線は、合計集積度Ｂも８．００以上９．７０以下の範囲から外れている。
【0086】
以上から、表面領域が特定の組織を有する鋼線は高強度と靭性とを兼ね備えることが分かる。また、このような鋼線は、最終の伸線加工後にスキンパスを行うことによって得られることが分かる。
【0087】
その他、この試験例１の結果から以下のことが分かる。同じ直径で、同じ組成の鋼線の試料同士を比較したとき、スキンパスの減面率が同じであれば、スキンパスの回数が多いほど、合計割合Ａがより小さくなる傾向がある。このことは、例えば、試料Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、及びＮｏ．７の比較から分かる。また、試料Ｎｏ．８とＮｏ．９との比較、及び試料Ｎｏ．１０とＮｏ．１１との比較から、スキンパスの減面率が５％以下であれば、合計割合Ａをより低減できると考えられる。
【符号の説明】
【0088】
１ 鋼線
１０ 表面領域
３０ 観察視野
１０ 表面領域
３０ 観察視野
【要約】
鋼線は、０．９質量％以上１．１質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のシリコンと、０．２５質量％以上０．３５質量％以下のマンガンと、０．１５質量％以上０．２５質量％以下のクロムと、を含み、残部が鉄、及び不可避不純物である鋼からなり、前記鋼はパーライト組織を有し、前記鋼線の直径は０．０５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下であり、前記鋼線の引張強さは３９００ＭＰａ以上４７００ＭＰａ以下であり、前記鋼線の縦断面において、前記鋼線の表面から前記直径の１０％の深さまでの表面領域の組織は、＜１００＞方位の集合組織の割合Ａ１００と、＜１１０＞方位の集合組織の割合Ａ１１０と、＜１１１＞方位の集合組織の割合Ａ１１１との合計割合Ａが３２％以下である組織を有する。
【図1】