專利名稱：拉絲加工性優(yōu)異的線材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠以高生產(chǎn)率有效制造鋼絲簾線(steel cord)、輪胎鋼絲(bead wire)、PC鋼絲和彈簧鋼等拉絲加工品的拉絲加工性優(yōu)異的線材及其制造方法。
背景技術(shù)：
在制造鋼絲簾線等的拉絲加工品的大部分情況下，為了進(jìn)行尺寸調(diào)整和材質(zhì)(物性)調(diào)整而對(duì)作為原材的線材實(shí)施拉絲加工，因此改善線材的拉絲加工性在提高生產(chǎn)率等上極為有益。即，若拉絲加工性得到改善，則由于拉絲速度的上升和拉絲道數(shù)的減少，不但能夠提高生產(chǎn)率，而且能夠享受到模具磨損降低等諸多益處。
因此在該技術(shù)領(lǐng)域中，為了提高線材的拉絲加工性的研究持續(xù)不斷。例如在專利文獻(xiàn)1中，著眼于珠光體塊的大小、初析滲碳體生成量、滲碳體平均厚度、滲碳體中的Cr濃度等，公開了通過(guò)使這些適當(dāng)化而改善拉線加工性的技術(shù)。
另外專利文獻(xiàn)2公開了通過(guò)控制上貝氏體的生成面積率和粒內(nèi)貝氏體的成長(zhǎng)尺寸，從而提高拉絲加工性的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)3中，公開了通過(guò)控制鋼中的全氧量及非粘性?shī)A雜物組成，從而改善耐斷線性和模具壽命的技術(shù)。
但是如非專利文獻(xiàn)1的第6章所綜述的，拉絲速度的上升和每1道的減面率的增大，都會(huì)導(dǎo)致拉絲加工品的延性劣化和模具壽命的降低。因此在該技術(shù)領(lǐng)域中為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，還要求即使在高拉絲速度及大的減面率這樣嚴(yán)酷的拉絲條件下，仍能夠達(dá)成良好的耐斷線性及模具壽命的提高的拉絲加工性優(yōu)異的線材。
專利文獻(xiàn)1特開2004-91912號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2特開平8-295930號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開昭62-130258號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1日本塑性加工學(xué)會(huì)編集的“拉拔加工”(由コロナ社1990年10月25日發(fā)行)，特別是第6章。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明著眼于上述這樣的情況而實(shí)現(xiàn)，其目的在于，提供一種不受拉絲速度的上升和減面率的增大的約束，不易發(fā)生斷線，且能夠抑制模具磨耗而使模具壽命延長(zhǎng)的拉絲加工性優(yōu)異的線材及其制造方法。
所謂能夠達(dá)成所述目的的本發(fā)明的線材，其特征在于，主要由如下這種鋼構(gòu)成含有C0.6～1.1％(質(zhì)量％的意思，以下相同)、Si0.1～2.0％、Mn0.1～1％、P0.020％以下(不含0％)、S0.020％以下(不含0％)、N0.006％以下(不含0％)、Al0.03％以下(不含0％)、O0.003％以下(不含0％)，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)，該線材的第二相鐵素體面積率為11.0％以下，具有珠光體片層間距為120μm以上的珠光體組織。
本發(fā)明的線材，為了高強(qiáng)度化可以再含有Cr1.5％以下，為了抑制脫碳等也可以再含有Cu1％以下及/或Ni1％以下。
另外，本發(fā)明的線材從組織微細(xì)化及鐵素體抑制的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選還含有從如下元素中選擇的至少1種元素V0.30％以下、Ti0.1％以下、Nb0.10％以下、Mo0.5％以下、Zr0.1％以下。
為了實(shí)現(xiàn)氧化物的軟質(zhì)化，進(jìn)一步使拉絲加工性提高，本發(fā)明的線材能夠再含有從如下元素中選擇的至少1種元素Mg5ppm以下、Ca5ppm以下、REM1.5ppm以下。另外為了提高淬火性，本發(fā)明的線材也可以還含有B15ppm以下。
本發(fā)明的線材能夠通過(guò)如下方法制造將滿足所述化學(xué)成分要件的鋼材加熱到900～1250℃，在780℃以上的溫度下進(jìn)行熱軋，并且在1100℃以下的溫度下進(jìn)行終軋而成形為線材，將所述線材水冷至750～950℃的溫度域后，卷取并放置于搬送裝置上，在放置好后的20秒以內(nèi)，以20℃/秒以上的平均冷卻速度進(jìn)行冷卻，由此使線材溫度下降到550～630℃的極小值(T1)之后進(jìn)行加熱，在放置好后的50秒以內(nèi)，將線材溫度提高到比所述極小值(T1)高溫的580～720℃的極大值(T2)。
(發(fā)明效果)令人驚異的是，發(fā)現(xiàn)通過(guò)特定線材中的C、Si、Mn、P、S、N、Al及O的各含量，并且控制第二相鐵素體面積率和珠光體片層間距，能夠獲得拉絲加工性優(yōu)異的線材，其不但斷線難以發(fā)生，且能夠抑制模具磨耗而使模具壽命延長(zhǎng)。若使用這樣的線材，則可以提高拉絲速度以及增大減面率，從而能夠達(dá)成生產(chǎn)率的進(jìn)一步提高。


圖1是在線材橫截面D/4位置(D為線材的直徑)上拍攝的SEM照片(是用于說(shuō)明第二相鐵素體組織的SEM照片)。
圖2是在線材橫截面D/4位置(D為線材的直徑)上拍攝的SEM照片(是用于說(shuō)明求得珠光體片層間距的方法的SEM照片)。
圖3是表示本發(fā)明的線材的制造方法的溫度模式的概略圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的線材，在其成分要件及組織要件(第二相鐵素體面積率及珠光體片層間距)上具有特征。因此首先對(duì)線材(鋼材)的成分進(jìn)行說(shuō)明。
C0.6～1.1％(質(zhì)量％的意思，以下相同)C是對(duì)線材強(qiáng)度產(chǎn)生影響的元素，為了確保作為本發(fā)明的對(duì)象的鋼絲簾線、輪胎鋼絲、PC鋼絲等必要的強(qiáng)度，需要添加0.6％以上。另一方面，若C量過(guò)度則延性劣化，因此其上限為1.1％。優(yōu)選C量為0.8％以上、1.0％以下。
Si0.1～2.0％在高度上進(jìn)行拉絲加工的線材中，Si特別以脫氧為目的而被添加，需要添加0.1％以上。另外Si通過(guò)固溶強(qiáng)化還有助于鋼材的高強(qiáng)度化，因此可根據(jù)需要對(duì)其增量。但是，若由于過(guò)度添加而使強(qiáng)度過(guò)度上升，則拉絲加工性降低。此外，Si的過(guò)度添加會(huì)促進(jìn)脫碳，所以應(yīng)該注意。因此在本發(fā)明中，為了防止拉絲加工性的降低及脫碳，將其上限定為2.0％。優(yōu)選Si量為0.15％以上、1.8％以下。
Mn0.1～1％為了脫氧，以及將作為有害元素的S作為MnS加以固定而使之無(wú)害化，需要添加0.1％以上的Mn。另外，Mn還具有使鋼中的碳化物穩(wěn)定化的作用。但是，若過(guò)多則會(huì)產(chǎn)生偏析和過(guò)冷組織而使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為1％。更優(yōu)選Mn量為0.15％以上、0.9％以下。
P0.020％以下(不含0％)P是對(duì)拉絲加工性特別有害的元素，若過(guò)多則線材的韌性延性劣化，因此將其上限定為0.020％。優(yōu)選為0.015％以下，更優(yōu)選為0.010％以下。
S0.020％以下(不含0％)S也是對(duì)拉絲加工性特別有害的元素。如前述通過(guò)含有Mn而能夠?qū)⑵渥鳛镸nS固定，但是若S量變多，則MnS的量及尺寸增大而延性劣化，因此將其上限定為0.020％。更優(yōu)選為0.015％以下、進(jìn)一步優(yōu)選為0.010％以下。
N0.006％以下(不含0％)N通過(guò)時(shí)效硬化而有助于強(qiáng)度上升。N量的優(yōu)選下限為0.001％。但是因?yàn)槠鋾?huì)使延性劣化，所以將其上限定為0.006％。優(yōu)選在0.004％以下，更優(yōu)選在0.003％以下。
Al0.03％以下(不含0％)Al作為脫氧劑而有效，而且與N結(jié)合形成AlN，還有助于金屬組織的微細(xì)化。Al量的優(yōu)選下限為0.0003％。但是若Al量過(guò)多，則生成粗大氧化物，使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為0.03％。優(yōu)選為0.01％以下，更優(yōu)選為0.005％以下。
O0.003％以下(不含0％)若鋼中的氧量變多，則容易形成粗大氧化物，拉絲加工性劣化，因此將其上限定為0.003％。優(yōu)選在0.002％以下，更優(yōu)選在0.0015％以下。
本發(fā)明的線材，以上述化學(xué)成分為基本成分，余量實(shí)質(zhì)上是Fe及不可避免的雜質(zhì)，不過(guò)也可以根據(jù)需要含有下述的元素。
Cr1.5％以下Cr是在線材的高強(qiáng)度化方面有效的元素，其優(yōu)選的下限為0.01％。但是，若過(guò)度地添加則容易生成過(guò)冷組織，使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為1.5％。優(yōu)選為1.0％以下。
Cu1％以下Cu除了具有抑制表層部的脫碳這一作用以外，還具有提高耐腐蝕性的作用，因此可根據(jù)需要添加。Cu量的優(yōu)選下限為0.01％。但是若過(guò)度地添加，則不但在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生裂紋，而且由于過(guò)冷組織的形成還會(huì)給拉絲加工性帶來(lái)惡劣影響，因此將其上限定為1％。優(yōu)選為0.8％以下。
Ni1％以下Ni與上述Cu一樣，在表層部的脫碳抑制和耐腐蝕性的提高上有效，因此可根據(jù)需要添加。Ni量的優(yōu)選下限為0.01％。但是若過(guò)度地添加，則由于過(guò)冷組織的形成而使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為1％。優(yōu)選為0.8％以下。
V0.30％以下V在碳鋼中形成碳化物，從而有助于組織微細(xì)化。另外固溶時(shí)可提高淬火性，抑制鐵素體相變，因此可根據(jù)需要添加。V量的優(yōu)選下限為0.0010％。但是若過(guò)度添加，則由于過(guò)冷組織的形成而使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為0.30％。優(yōu)選在0.25％以下。
Ti0.1％以下Ti與上述V一樣有助于組織微細(xì)化和鐵素體相變的抑制，因此能夠根據(jù)需要進(jìn)行添加。Ti量的優(yōu)選下限為0.0010％。但是若過(guò)度添加則使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為0.1％。優(yōu)選在0.08％以下。
Nb0.10％以下Nb與上述V一樣有助于組織微細(xì)化和鐵素體相變的抑制，因此能夠根據(jù)需要進(jìn)行添加。Nb量的優(yōu)選下限為0.020％。但是若過(guò)度添加則使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為0.10％。優(yōu)選在0.8％以下。
Mo0.5％以下Mo與上述V一樣有助于組織微細(xì)化和鐵素體相變的抑制，因此能夠根據(jù)需要進(jìn)行添加。Mo量的優(yōu)選下限為0.05％。但是若過(guò)度添加則使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為0.5％。優(yōu)選在0.3％以下。
Zr0.1％以下Zr與上述V一樣有助于組織微細(xì)化和鐵素體相變的抑制，因此能夠根據(jù)需要進(jìn)行添加。Zr量的優(yōu)選下限為0.010％。但是若過(guò)度添加則使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為0.1％。優(yōu)選在0.05％以下。
Mg5ppm以下Mg具有使氧化物軟質(zhì)化，提高拉絲加工性的作用，因此能夠根據(jù)需要進(jìn)行添加。Mg量的優(yōu)選下限為0.1ppm。但是若過(guò)度添加，則氧化物的性質(zhì)變化，反而使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為5ppm。優(yōu)選為2ppm以下。
Ca5ppm以下Ca與上述Mg一樣具有使氧化物軟質(zhì)化的作用，能夠根據(jù)需要進(jìn)行添加。Ca量的優(yōu)選下限為0.3ppm，但是過(guò)度添加會(huì)使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為5ppm。優(yōu)選為2ppm以下。
REM1.5ppm以下REM與上述Mg一樣具有使氧化物軟質(zhì)化的作用，能夠根據(jù)需要進(jìn)行添加。REM量的優(yōu)選下限為0.1ppm。但是過(guò)度添加會(huì)使拉絲加工性劣化，因此將其上限定為1.5ppm。優(yōu)選為0.5ppm以下。
B15ppm以下B是提高淬火性的元素，通過(guò)添加B能夠抑制鐵素體相變。B量的優(yōu)選下限為3ppm。但是若過(guò)度地添加，則容易產(chǎn)生過(guò)冷組織，給拉絲加工性帶來(lái)不利影響，因此將其上限定為15ppm。優(yōu)選為12ppm以下。
接下來(lái)就本發(fā)明的線材的金屬組織進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的線材以第二相鐵素體面積率在11.0％以下為特征。這里，本發(fā)明中的所謂“第二相鐵素體”是指，在圖1的線材橫截面的SEM照片中，由箭頭所示的那樣沒(méi)有形成珠光體(鐵素體和滲碳體的層狀集合體)的鐵素體。還有，由于存在難以區(qū)分第二相鐵素體和珠光體的情況，所以，本發(fā)明的所謂“第二相鐵素體”更具體地定義為“與周圍的方位角度差為10°以上的邊界所包圍的BCC-Fe晶粒中，存在于粒內(nèi)的滲碳體的面積率為6％以下的部分”。
本發(fā)明中的所謂“第二相鐵素體面積率”，表示由掃描型電子顯微鏡(SEM)以500～1500倍觀察線材橫截面的視野中的第二相鐵素體的面積比例(％)，即(觀察視野中的第二相鐵素體的面積/觀察視野整體的面積)×100％。這里第二相鐵素體的面積能夠通過(guò)圖像分析軟件，例如MediaCybernetics制的“Image-Pro(Ver4.0)”求得。此外，第二相鐵素體面積率會(huì)由于觀察視野而存在偏差，因此本發(fā)明中的“第二相鐵素體面積率”的值是從隨機(jī)選擇的8個(gè)以上的視野進(jìn)行觀察而求得的數(shù)值的平均值。
本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將線材的第二相鐵素體面積率抑制11.0％以下，優(yōu)選抑制在10.0％以下，更優(yōu)選抑制在9.0％以下，能夠得到耐斷線性優(yōu)異的線材。雖然此機(jī)理尚不明確，但是能夠做出如下推定。但是，本發(fā)明并不限定于以下的推定機(jī)理。
在如本發(fā)明的線材這種供拉絲加工的碳鋼線材中，其主要組織是珠光體，但是一般來(lái)說(shuō)也存在沒(méi)有形成珠光體的第二相鐵素體。在拉絲加工時(shí)，可認(rèn)為應(yīng)變集中在比珠光體強(qiáng)度低的第二相鐵素體，容易產(chǎn)生孔隙。這樣的孔隙會(huì)成為斷線的起點(diǎn)。因而認(rèn)為，如果減少?gòu)?qiáng)度低且應(yīng)變易集中的第二相鐵素體，則能夠使線材的耐斷線性提高。
另外，本發(fā)明的線材還以具有如下珠光體組織為特征珠光體片層間距為120μm以上，優(yōu)選為140μm以上，更優(yōu)選為170μm以上。本發(fā)明的線材除了第二相鐵素體以外，還包含貝氏體及/或馬氏體，但是以珠光體為主要組織。還有，貝氏體及/或馬氏體存在時(shí)，這些組織的合計(jì)面積率優(yōu)選在5％以下，更優(yōu)選在2％以下，進(jìn)一步優(yōu)選貝氏體及馬氏體實(shí)質(zhì)上不存在。
在本發(fā)明中所謂“珠光體片層間距”是指珠光體中的片層的厚度，所謂“片層”是指珠光體中的一對(duì)鐵素體層及滲碳體層所構(gòu)成的層。但是，珠光體片層間距也會(huì)根據(jù)組織的觀察位置而產(chǎn)生偏差，因此將按如下方法求得的值作為本發(fā)明中的“珠光體片層間距”的值。
首先，以3000～10000倍的觀察倍率拍攝6張以上線材橫截面的SEM照片。如圖2所示，在得到的SEM照片中的晶團(tuán)(colony)(珠光體中的鐵素體層及滲碳體層的方向一致的區(qū)域)中，在珠光體中的鐵素體層及滲碳體層上設(shè)置直角的線段，根據(jù)線段長(zhǎng)度及線段內(nèi)的片層數(shù)設(shè)定“線段長(zhǎng)度/線段內(nèi)的片層數(shù)”，求得該晶團(tuán)的珠光體片層間距。然后，在各SEM照片中求得5個(gè)以下的晶團(tuán)的珠光體片層間距，由此算出合計(jì)30個(gè)以上的各晶團(tuán)的珠光體片層距離，將它們的平均值作為本發(fā)明中的“珠光體片層間距”的值。
珠光體片層間距為120μm以上，從而線材的耐斷線性提高，這一機(jī)理尚不明了，但是能夠做出如下推定。但是本發(fā)明并不限定于以下的推定機(jī)理。即使線材中存在所述的第二相鐵素體，只要與其周圍組織的強(qiáng)度差小，就能夠減輕第二相鐵素體應(yīng)變集中的狀況，其結(jié)果認(rèn)為，會(huì)成為斷線的起因的孔隙產(chǎn)生受到抑制。并且，如果珠光體片層間距擴(kuò)大，則珠光體的強(qiáng)度也降低，從而可認(rèn)為是否由于珠光體和第二相鐵素體的強(qiáng)度差也相對(duì)地降低，所以斷耐線性提高。
但是，考慮到若珠光體片層間距太大，則反而產(chǎn)生孔隙的可能性高，因此珠光體片層間距的上限優(yōu)選為350μm，更優(yōu)選為300μm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為280μm以下。
還有，用于求得所述“第二相鐵素體面積率”及“珠光體片層間距”的SEM的觀察位置，在本發(fā)明中特定于線材橫截面D/4位置(D為線材的直徑)。這是為了抽出線材的平均性的組織數(shù)據(jù)。還有，表層會(huì)受到脫碳的影響，中心部會(huì)受到偏析等的影響，這些部位偏差增大。
本發(fā)明的線材例如能夠通過(guò)如下的方法制造(參照?qǐng)D3)。但是本發(fā)明的線材并不限定于由以下的方法制造。首先，將滿足所述化學(xué)成分要件的鋼材加熱到900～1250℃后，在780℃以上的溫度下進(jìn)行熱軋，終軋溫度控制在1100℃以下。這是由于加熱溫度低于900℃則加熱不充分，反之若超過(guò)1250℃則表層脫碳增加，會(huì)給拉絲加工性帶來(lái)不良影響的氧化皮將難以剝離。另外，若降低軋制溫度，則同樣促進(jìn)表面脫碳，因此將熱軋的下限溫度定為780℃。相反若終軋溫度超過(guò)1100℃，則在后續(xù)工序中進(jìn)行的冷卻/再加熱帶來(lái)的相變組織的控制變得困難，因此將終軋溫度的上限定為1100℃。
終軋后水冷至750～950℃，卷取并放置到斯泰爾摩輸送機(jī)(Stelmorconveyer)等搬送裝置上。水冷后進(jìn)行的溫度管理在用于其后的相變控制和氧化皮控制方面很重要。若水冷時(shí)的到達(dá)溫度低于750℃，則表層有過(guò)冷組織生成，給拉絲加工性帶來(lái)不良影響，另一方面，超過(guò)950℃時(shí)，氧化皮的變形能消失，在搬運(yùn)時(shí)剝離而成為生銹的原因。
在放置好后的20秒以內(nèi)，以20℃/秒以上的平均冷卻速度進(jìn)行冷卻，由此使線材溫度下降到550～630℃的極小值(T1)之后進(jìn)行加熱，在放置好后的50秒以內(nèi)，將線材溫度提高到比所述極小值(T1)高溫的580～720℃的極大值(T2)，這在用于得到拉絲加工性優(yōu)異的滿足所述組織要件的線材上尤其重要?！霸诜胖煤煤蟮?0秒以內(nèi)”的基準(zhǔn)時(shí)間是軋制線材被卷取成環(huán)狀并被載置到輸送機(jī)等搬送裝置上的時(shí)點(diǎn)。還有，因?yàn)榫€材被連續(xù)地卷取，另外被連續(xù)地冷卻，所以在卷取的線材的頂部和卷取的底部，在被載置的時(shí)刻及被冷卻的時(shí)刻會(huì)產(chǎn)生延時(shí)，不過(guò)從載置到冷卻的時(shí)間是在線材的各部分載置到輸送機(jī)上之后分別開始計(jì)測(cè)。
應(yīng)變?nèi)菀准械牡诙噼F素體，被認(rèn)為是在珠光體相變前較高溫度下生成，因此在放置好后的20秒以內(nèi)，通過(guò)以20℃/秒以上的平均冷卻速度急劇冷卻至鐵素體難以生成的溫度域，能夠抑制第二相鐵素體的生成。另外，通過(guò)這樣的珠光體相變前的冷卻會(huì)生成大量的珠光體相變核，因此還能夠獲得金屬組織微細(xì)化這樣的效果。但是若冷卻速度過(guò)高，則局部性形成過(guò)冷組織等，線材內(nèi)的強(qiáng)度差增大，拉絲加工性有可能劣化。因而，平均冷卻速度最好在50℃/秒以下。這里，本發(fā)明的所謂“平均冷卻速度”是指，根據(jù)載置時(shí)的線材溫度(即水冷后的線材溫度)和T1的溫度差，以及從載置時(shí)的線材溫度直至到達(dá)T1的冷卻所需要的時(shí)間而求得的冷卻速度。
另外在此冷卻工序中，若只是冷卻到超過(guò)630℃的極小點(diǎn)(T1)，則不能充分抑制第二相鐵素體的生成，還容易生成對(duì)拉絲加工性有不良影響的粗大粒。相反若過(guò)度冷卻到低于550℃的T1，則由于過(guò)冷組織的形成等會(huì)造成線材內(nèi)的強(qiáng)度差的增大。
在冷卻工序中，將線材冷卻到上述溫度域T1后，進(jìn)行再加熱而產(chǎn)生珠光體相變。這時(shí)，通過(guò)升溫至580℃以上的高溫，能夠擴(kuò)大珠光體片層間距。還有，珠光體片層間距被認(rèn)為是相變溫度越高變得越大，但是在超過(guò)720℃的相變溫度下還會(huì)使延性變得過(guò)低，反而有可能導(dǎo)致拉絲加工性的降低。
還有，載置于搬送裝置上之后不進(jìn)行急冷，而是進(jìn)行通常的緩冷或等溫保持，該情況也被認(rèn)為能夠擴(kuò)大珠光體片層間距。但是在高溫域珠光體相變核的生成速度小，因此若不急冷則金屬組織粗大化，有可以給拉絲加工性帶來(lái)不良影響。因而在載置后暫時(shí)進(jìn)行急冷之后再加熱，在高溫域進(jìn)行珠光體變體，根據(jù)包括這一工序的本發(fā)明的制造方法，能夠得到金屬組織微細(xì)，且珠光體片層間距大的線材。
實(shí)施例以下，列舉實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不僅不受以下的實(shí)施例限制，當(dāng)然也可以在符合前/后述的宗旨的范圍內(nèi)加以適當(dāng)變更而實(shí)施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍。
1.線材的制造采用具有表1所示的化學(xué)成分組成的鋼材S1～S16，在表2所示的條件下制作成直徑5.5mm的熱軋線材No.1～29。具體來(lái)說(shuō)，就是用加熱爐將鋼材加熱到978～1205℃，在807℃以上的軋制溫度下對(duì)其進(jìn)行熱軋，并且在1068℃以下的溫度下進(jìn)行終軋而成形為線材。將該線材水冷至798～948℃后，卷取載置于斯泰爾摩輸送機(jī)(冷卻床)上進(jìn)行了連續(xù)冷卻。在此斯泰爾摩輸送機(jī)上的冷卻中，在放置好后的20秒以內(nèi)將線材溫度冷卻至515～682℃的極小值(T1)。這時(shí)的平均冷卻速度為13～99℃/秒。接下來(lái)將線材溫度從T1升溫至584～705℃的極大值(T2)。還有在一部分的線材中，不再?gòu)腡1升溫而是連續(xù)地進(jìn)行了緩冷。
表1-1鋼材的化學(xué)成分1(基本成分)質(zhì)量％

表1-2鋼材的化學(xué)成分2(質(zhì)量％)

表2-1


表2-2


2.第二相鐵素體面積率及珠光體片層間距的測(cè)定如上述那樣得到的線材的第二相鐵素體面積率及珠光體片層間距測(cè)定如下首先，使線材的橫截面成為評(píng)價(jià)面，如此進(jìn)行切割或樹脂埋入，使用砂紙及金鋼石粒子進(jìn)行濕式研磨后，由苦醇(picral)浸蝕而使線材橫截面的金屬組織顯現(xiàn)，從而調(diào)制了觀察試料。然后通過(guò)SEM在線材橫截面的D/4位置(D為線材的直徑)觀察了金屬組織。
在第二相鐵素體面積率的測(cè)定中，以500～1500倍的觀察倍率拍攝了8個(gè)視野以上的SEM照片。對(duì)得到的各SEM照片進(jìn)行基于圖像分析軟件Image-Pro(Ver4.0)的圖像分析，并算出第二相鐵素體面積率，求得了其平均值。結(jié)果在表3中表示。
在珠光體片層間距的測(cè)定中，以3000～10000倍的觀察倍率拍攝了6個(gè)視野以上的SEM照片。由得到的各SEM照片求得5個(gè)以下晶團(tuán)的珠光體片層間距，算出了根據(jù)合計(jì)30個(gè)以上的晶團(tuán)測(cè)定出的珠光體片層間距的平均值。結(jié)果在表3中表示。
3.拉絲加工性的評(píng)價(jià)以如下方式評(píng)價(jià)了各線材的拉絲加工性。
首先，作為拉絲前處理的除氧化皮(descaling)處理，對(duì)各線材(直徑5.5mm)進(jìn)行了表3所示的化學(xué)性的除氧化皮(酸洗)或機(jī)械性的除氧化皮(MD)。在酸洗中，進(jìn)行利用鹽酸的酸洗，接著進(jìn)行了磷酸鹽處理。在MD中，利用并設(shè)于拉絲機(jī)的彎曲輥(bending roller)賦予線材彎曲應(yīng)力，由此除去氧化皮，接著涂布了硼砂(borax)。使用Na系潤(rùn)滑劑，將通過(guò)酸洗或MD除去了氧化皮的線材供給拉絲加工。
接下來(lái)，通過(guò)連續(xù)拉絲機(jī)，在以下的拉絲條件(1)～(3)下，進(jìn)行干式拉絲加工直至最終直徑變?yōu)?.9mm。還有，拉絲速度越上升，以及模數(shù)量越減少，即隨著拉絲條件從(1)變化到(3)，拉絲加工的生產(chǎn)率提高，但拉絲條件變得嚴(yán)酷。
拉絲條件(1)最終拉絲速度600m/分，模數(shù)量14個(gè)拉絲條件(2)最終拉絲速度800m/分，模數(shù)量14個(gè)拉絲條件(3)最終拉絲速度800m/分，模數(shù)量12個(gè)在所述拉絲條件下，對(duì)于各線材進(jìn)行各50噸的拉絲加工，作為拉絲加工性，評(píng)價(jià)了斷線的有無(wú)以及模具磨耗。模具磨耗的評(píng)價(jià)是在拉絲中模具有破損時(shí)評(píng)價(jià)為(×)，在50噸的拉絲加工中沒(méi)有發(fā)生模具破損但模具有磨耗，在拉絲后需要更換模具時(shí)評(píng)價(jià)為(△)，在50噸拉絲后，也沒(méi)有必要因模具破損及磨耗而更換模具時(shí)評(píng)價(jià)為(○)。由(-)表示的是因?yàn)閿嗑€而無(wú)法進(jìn)行模具磨耗的評(píng)價(jià)。結(jié)果表示在表3中。
表3


*1)線材No.23以及27以外、余量組織實(shí)質(zhì)上僅為珠光體線材No.23珠光體94％、馬氏體5％線材No.27珠光體93.1％、馬氏體3％由表3的結(jié)果可知，滿足本發(fā)明的成分要件及組織要件的線材No.1、3、5、6、8、9、11、14、17、1 9、20、21、22及25，甚至在嚴(yán)酷的拉絲條件(3)下也沒(méi)有斷線，另外模具磨耗也少。因此它們具有顯著優(yōu)異的拉絲加工性。
滿足本發(fā)明的成分要件及組織要件的線材No.4、7及13，在拉絲條件(1)及(2)下也沒(méi)有斷線，模具磨耗也少。因此它們也具有優(yōu)異的拉絲加工性。但是它們會(huì)在拉絲條件(3)下發(fā)生斷線。這被認(rèn)為是由于第二相鐵素體面積率較高。
不滿足本發(fā)明的第二相鐵素體面積率的要件的線材No.2、12、16及24，和不滿足本發(fā)明的珠光體片層間距的要件的線材No.10、15、18及23，雖然滿足本發(fā)明的成分要件，但是，甚至在緩和的拉絲條件(1)下仍發(fā)生了斷線。
另一方面，不滿足成分要件的線材，具體地說(shuō)是Si和Al量在范圍外的線材No.26；Mn及S量在范圍外的線材No.27；P、N及Nb量在范圍外的線材No.28；和C量在范圍外的線材No.29，雖然滿足本發(fā)明的組織要件，但是甚至在緩和的拉絲條件(1)下仍發(fā)生了斷線。
如上，通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂平M織要件(第二相鐵素體面積率及珠光體片層間距)和成分要件，能夠得到耐斷線性優(yōu)異，且模具磨耗少的拉絲加工性優(yōu)異的線材。
權(quán)利要求
1.一種線材，其特征在于，主要由如下這種鋼構(gòu)成，該鋼以質(zhì)量％計(jì)含有C0.6～1.1％、Si0.1～2.0％、Mn0.1～1％、P0.020％以下但不含0％、S0.020％以下但不含0％N0.006％以下但不含0％、Al0.03％以下但不含0％、O0.003％以下但不含0％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)，所述線材的第二相鐵素體面積率為11.0％以下，具有珠光體片層間距為120μm以上的珠光體組織。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線材，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)還含有從下述(1)～(5)所構(gòu)成的群中選出的1種以上的元素，(1)Cr1.5％以下但不含0％，(2)Cu1％以下但不含0％及/或Ni1％以下但不含0％，(3)從如下元素中選擇的至少1種元素V0.30％以下但不含0％、Ti0.1％以下但不含0％、Nb0.10％以下但不含0％、Mo0.5％以下但不含0％、Zr0.1％以下但不含0％，(4)從如下元素中選擇的至少1種元素Mg5ppm以下但不含0ppm、Ca5ppm以下但不含0ppm、REM1.5ppm以下但不含0ppm，(5)B15ppm以下但不含0ppm。
3.一種線材的制造方法，其特征在于，將滿足權(quán)利要求1或2中規(guī)定的化學(xué)成分的要件的鋼材加熱到900～1250℃，在780℃以上的溫度下進(jìn)行熱軋，并且在1100℃以下的溫度下進(jìn)行終軋而成形為線材，將所述線材水冷至750～950℃的溫度域后，卷取并放置于搬送裝置上，在放置好后的20秒以內(nèi)，以20℃/秒以上的平均冷卻速度進(jìn)行冷卻，由此使線材溫度下降到550～630℃的極小值T1之后進(jìn)行加熱，在放置好后的50秒以內(nèi)，將線材溫度提高到比所述極小值T1高溫的580～720℃的極大值T2。
全文摘要
本發(fā)明提供一種盡管拉絲速度上升和減面率增大，斷線仍難以發(fā)生，且能夠使模具磨耗降低的拉絲加工性優(yōu)異的線材及其制造方法。該線材由如下這種鋼構(gòu)成，即含有C0.6～1.1％、Si0.1～2.0％、Mn0.1～1％、P0.020％以下、S0.020％以下、N0.006％以下、Al0.03％以下、O0.003％以下，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)，該線材第二相鐵素體面積率為11.0％以下，具有珠光體片層間距為120μm以上的珠光體組織。
文檔編號(hào)C22C38/40GK101086052SQ20071010643
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者高知琢哉, 黑田武司, 酒井英典, 丸尾知忠, 村上昌吾, 家口浩 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所