專利名稱：極細(xì)高碳鋼絲及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強度的、高速絞線性、延性優(yōu)良的極細(xì)高碳鋼絲及其制造方法。
背景技術(shù)：
在鋼絲簾線(steel cord)、半導(dǎo)體切斷用鋼絲鋸等中，采用絲徑0.05～0.50mm、4200MPa以上的高強度的極細(xì)高碳鋼絲。一般，這種極細(xì)高碳鋼絲，通常根據(jù)需要，以在熱軋后調(diào)整冷卻的直徑4.0mm～5.5mm的鋼絲材為素材，通過在將該鋼絲材一次拉伸加工后，進(jìn)行最終的鋼絲韌化處理(patenting)，再進(jìn)行拉伸加工，進(jìn)行制造。
更具體是，在上述鋼絲韌化處理中，將鋼絲材加熱到A3點以上的溫度區(qū)域(750～1100℃)，在γ化處理后，急冷，在550～680℃的溫度范圍內(nèi)，進(jìn)行恒溫相變處理，得到珠光體組織的鋼絲。此鋼絲，經(jīng)過表層潤滑皮膜處理即鍍黃銅處理等，通過利用多道排列的拉拔模的連續(xù)的最終濕式潤滑拉絲加工，制造成極細(xì)高碳鋼絲。
如此制造的高強度極細(xì)高碳鋼絲，大部分用作實施2根絞絲、5根絞絲等絞絲加工的鋼絲簾線或半導(dǎo)體切斷用鋼絲鋸等。
上述用途的極細(xì)高碳鋼絲，必須具備1)更高的強度、2)高速拉絲性優(yōu)良、3)疲勞特性優(yōu)良、4)上述絞線加工時等的扭轉(zhuǎn)變形性(延性)優(yōu)良等諸特性。
此處，特別是越達(dá)到4200MPa以上的高強度，極細(xì)高碳鋼絲的延性越降低。因此，在極細(xì)高碳鋼絲的扭轉(zhuǎn)變形中，容易發(fā)生脫層(縱裂紋)。
該極細(xì)高碳鋼絲的抗脫層性，在通過極細(xì)高碳鋼絲的扭轉(zhuǎn)試驗，產(chǎn)生脫層的情況下，能夠在扭轉(zhuǎn)試驗中的旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)矩的圖表中，根據(jù)急劇降低轉(zhuǎn)矩的現(xiàn)象，預(yù)先把握及評價。
以往，為提高該極細(xì)高碳鋼絲的抗脫層性，從鋼絲方面提出了多種改進(jìn)技術(shù)。例如，提出了根據(jù)絲徑控制鋼絲表層的硬度，防止脫層的方案(參照特開2000-336459號公報)。
此外，還提出了將剛經(jīng)過拉絲加工后的極細(xì)高碳鋼絲和拉絲加工后的時效硬化(經(jīng)時硬化)后的極細(xì)高碳鋼絲的拉伸強度的差控制在一定范圍，防止脫層的方案(參照特開2002-302736號公報)。
另外，從拉絲加工方面也提出了多種改進(jìn)技術(shù)。例如，提出了在拉絲加工時，采用獨立的2個具有不同孔徑的拉拔模，在2個拉拔模之間不施加拉拔力地拉拔，并進(jìn)行1次以上的上所述拉絲加工的方案。(參照特開平7-1028號公報)。
此外，還提出了利用無中間熱處理的硬拉拉絲，將拉絲加工時的拉拔?？兹肟诮嵌仍O(shè)定成低角度，使各道次的斷面收縮率最佳化的提案(參照特開2001-192772號公報)。
但是，即使在這些以往的提案技術(shù)中，如果是絲徑0.05～0.50mm、4200MPa以上的高強度的極細(xì)高碳鋼絲，也不能夠有效防止脫層。其理由認(rèn)為是由于，在這些高強度的極細(xì)高碳鋼絲的區(qū)域，與以往的更低強度的區(qū)域相比，增添有發(fā)生逸今未知的新的脫層的機構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決如此的問題而提出的，目的是提供一種在高速絞線時不發(fā)生脫層的、高強度的、延性優(yōu)良的極細(xì)高碳鋼絲及其制造方法。
為達(dá)到此目的，本發(fā)明的極細(xì)高碳鋼絲的特征是，含有C0.90％～1.20％(按質(zhì)量％，以下相同)、Si0.05％～1.2％、Mn0.2％～1.0％、N0.0050％以下，絲徑0.05～0.50mm，在鋼絲的示差掃描熱分析曲線中，具有60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)的發(fā)熱峰，而且，相對于連結(jié)該示差掃描熱分析曲線A中的60℃和130℃的2點間的基準(zhǔn)線的上述發(fā)熱峰的最大高度在5μW/mg以上。
此外，上述本發(fā)明的極細(xì)高碳鋼絲的優(yōu)選制造方法的特征是，在將含有C0.90％～1.20％、Si0.05％～1.2％、Mn0.2％～1.0％、N0.0050％以下的鋼絲材，在絲徑0.50～2.0mm的范圍內(nèi)，進(jìn)行鋼絲韌化處理，形成珠光體組織，在對上述鋼絲材進(jìn)行了表層潤滑皮膜處理后，利用多道排列的拉拔模，進(jìn)行連續(xù)的濕式潤滑拉絲，得到絲徑0.05～0.50mm的極細(xì)的鋼絲的時候，各拉拔模的斷面收縮率設(shè)定在20％以下，各拉拔模直徑Di的二次方和拉拔模出模側(cè)的通絲速度v的積Di2×v，設(shè)定在20(mm2×m)/min以下，潤滑劑液溫設(shè)定在0～25℃的范圍，并且，在包括最終拉拔模和其上游側(cè)拉拔模的至少3道以上的各拉拔模的拉絲后，進(jìn)行斷面收縮率10％以下的平整拉絲。
本發(fā)明者們，分析了極細(xì)高碳鋼絲的示差掃描熱分析曲線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，逸今未確認(rèn)的100℃附近的發(fā)熱峰的有無與極細(xì)高碳鋼絲的扭轉(zhuǎn)變形中的脫層的發(fā)生有關(guān)聯(lián)。此100℃附近的發(fā)熱峰，如后述，推斷是與有無N原子向位錯(部)匯集相關(guān)的發(fā)熱峰。即，推斷在鋼絲組織內(nèi)的N原子不向位錯匯集的時候，產(chǎn)生發(fā)熱峰，在固著時不產(chǎn)生發(fā)熱峰。另外，如果根據(jù)本發(fā)明者們的發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)生此100℃附近的發(fā)熱峰的時候，能夠防止極細(xì)高碳鋼絲的脫層，在不產(chǎn)生發(fā)熱峰的時候，不能防止脫層。
由此，在絲徑0.05～0.50mm、4200MPa以上的高強度的極細(xì)高碳鋼絲的區(qū)域，推斷有無鋼絲組織內(nèi)的N原子向位錯匯集對鋼絲的延性有較大影響。因此，推斷，即使利用濕式的潤滑拉絲等，在N原子不向位錯匯集的情況下，能夠提高制品鋼絲的延性，防止脫層的發(fā)生，在利用濕式的潤滑拉絲等，N原子向位錯匯集的情況下，降低制品鋼絲的延性，容易發(fā)生脫層的發(fā)生。
一般，在極細(xì)的高碳鋼絲中，不可避免地含有0.0050％以下的N，去除含有的N在制鋼上也不經(jīng)濟。因此，推斷在這些高強度的極細(xì)高碳鋼絲的區(qū)域，難于消除上述N原子對產(chǎn)生脫層的影響。另外，推斷即使在更低強度的極細(xì)高碳鋼絲的區(qū)域，也有上述N原子對產(chǎn)生脫層的影響，但其它因素或原因的影響增大。
在本發(fā)明中，目的是，即使極細(xì)高碳鋼絲實質(zhì)上含有N，也能夠防止高速絞線時等扭轉(zhuǎn)變形中的脫層的發(fā)生。為此，在本發(fā)明極細(xì)高碳鋼絲中，通過控制示差掃描熱分析曲線的上述特定的發(fā)熱峰(使在鋼絲組織內(nèi)的N原子向位錯匯集消失)，提高鋼絲的延性，防止脫層發(fā)生。此外，在本發(fā)明極細(xì)的高碳鋼絲的制造方法中，特別是在鋼絲的拉絲工序，通過極力防止鋼絲組織內(nèi)的N原子向位錯匯集，控制示差掃描熱分析曲線的上述特定的發(fā)熱峰，提高鋼絲的延性，防止脫層發(fā)生。


圖1是表示極細(xì)高碳鋼絲的示差掃描熱分析曲線的說明圖。
圖2是說明濕式潤滑拉絲到各種最終絲徑時的各最終絲徑的鋼絲的加工硬化量的圖。
圖3是說明濕式潤滑拉絲到各種最終絲徑時的各最終絲徑的鋼絲的扭轉(zhuǎn)值的說明圖。
具體實施例方式
(示差掃描熱分析曲線)但是，上述的鋼絲組織內(nèi)的N原子向位錯匯集的有無，即使用直接的鋼絲組織的觀察及其它的測定方法，測定或判斷也困難，所以還未出現(xiàn)推測的區(qū)域。因此，在本發(fā)明中，特別通過與扭轉(zhuǎn)變形中的脫層的發(fā)生上有明確關(guān)聯(lián)且可再現(xiàn)性好地測定的極細(xì)高碳鋼絲的示差掃描熱分析曲線(以下，也簡稱為DSC)的100℃附近的發(fā)熱峰的有無，進(jìn)行極細(xì)高碳鋼絲的延性的控制及評價。
圖1表示極細(xì)高碳鋼絲的示差掃描熱分析曲線。在圖1中，相對于DSC的后述的基準(zhǔn)線(直線)具有向上的峰的曲線表示發(fā)熱峰，具有向下峰的曲線表示吸熱峰。此處，如圖1的A的發(fā)明例DSC那樣，從60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)的發(fā)熱峰X，與扭轉(zhuǎn)變形中的脫層的發(fā)生有明確的關(guān)聯(lián)，大概是與有無N原子向位錯匯集有關(guān)系的發(fā)熱峰。如該A的DSC例，在N原子不向位錯匯集的時候，認(rèn)為在該DSC的60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)，具有發(fā)熱峰X。另外，在N原子向位錯匯集的B的比較例DSC中，在同樣的60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)，認(rèn)為不具有發(fā)熱峰X。
因此，關(guān)于圖1的DSC中的其它的發(fā)熱峰，在A的DSC及B的DSC中，都推定170℃附近的第1發(fā)熱峰，是表示C原子向位錯匯集(偏析)的發(fā)熱峰。認(rèn)為這是表示，利用通過升溫產(chǎn)生的熱活性，分解接受拉絲等加工的滲碳體，放出C原子，放出的C原子向位錯匯集。此外，認(rèn)為300℃附近的第2發(fā)熱峰2，表示滲碳體的再析出。
此處，在只判斷DSC的60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)的發(fā)熱峰X的有無中，根據(jù)DSC測定結(jié)果，有時也不明確是否出現(xiàn)發(fā)熱峰、以及脫層性是否優(yōu)良。為了進(jìn)一步明確此點，在本發(fā)明中，進(jìn)一步，在N原子不向位錯匯集時，規(guī)定相對于連結(jié)該DSC上的60℃的點和130℃的點之間的基準(zhǔn)線(直線)的發(fā)熱峰X的最大高度h為5μW/mg以上。如果該發(fā)熱峰X的最大高度h低于5μW/mg、或無發(fā)熱峰，則N原子向位錯匯集的可能性大，降低鋼絲的延性，不能防止脫層。
以下，說明極細(xì)高碳鋼絲的DSC的測定條件。從拉絲加工后的絲徑為0.05～0.50mm的極細(xì)高碳鋼絲中取試驗片，將該試驗片裝入DSC測定用容器內(nèi)，測定0℃～500℃的DSC。
在判斷DSC的60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)的發(fā)熱峰X的有無的時候，必須從0℃狀態(tài)對試驗片進(jìn)行升溫而開始DSC的測定。例如，在從室溫狀態(tài)升溫，開始DSC的測定的時候，其測定的DSC，低溫部分、特別是60℃～130℃的溫度范圍的測定不正確，不能正確判斷上述60℃～130℃的溫度范圍的發(fā)熱峰X的有無。
在這方面，即使以往，也有測定極細(xì)高碳鋼絲的DSC的例子，但這些全部，如上所述，從室溫的試驗片升溫，從50～60℃左右開始實際的DSC測定。這是因為，如上述圖1的DSC，在升溫50～60℃以下的部分，噪音或干擾多，該區(qū)域的DSC不能正確反映實體。即使在本發(fā)明中的DSC測定中，這也同樣。
但是，如上述，如果不從0℃狀態(tài)升溫試驗片，從DSC的低溫部分、特別是60℃～130℃的溫度范圍的測定不正確的DSC測定結(jié)果，不能測定及判斷本發(fā)明的60℃～130℃的溫度范圍的發(fā)熱峰X的有無。在以往的DSC測定方法中，不能夠測定或判斷在60℃～130℃的溫度范圍具有的發(fā)熱峰X本身或發(fā)熱峰X的有無，認(rèn)為主要原因也是如此的DSC測定方法的差錯大。
下面介紹其它的DSC測定條件。鋼絲試樣的重量設(shè)定為20mg。容器內(nèi)的環(huán)境氣體(加熱介質(zhì))設(shè)定為氬氣，升溫速度應(yīng)設(shè)在20℃/min，以30mL/min的流量，在容器內(nèi)流動。此外，基準(zhǔn)為鋁，試樣容器使用鋁制。
(珠光體組織)在本發(fā)明中，通過在絲徑0.50～2.0mm的范圍內(nèi)對鋼絲材進(jìn)行鋼絲韌化處理，形成珠光體組織。珠光體組織，是在從奧氏體狀態(tài)冷卻鋼絲材時，通過共析變相得到的，鐵素體和滲碳體相互層狀排列的組織(索氏體組織)。形成如此的珠光體組織，是對于達(dá)到高強度且確保鋼絲材的拉絲性或鋼絲的絞線性等的延性所必須的。
(鋼絲的成分組成)以下，說明鋼絲簾線、半導(dǎo)體切斷用鋼絲鋸等用途要求的，具備高強度、高速拉絲性、高疲勞特性、高絞線性等特性所需的或優(yōu)選的極細(xì)高碳鋼絲的化學(xué)成分組成和各元素的限定理由。
本發(fā)明極細(xì)高碳鋼絲的基本的化學(xué)成分組成，為了具備上述鋼絲用途的必需特性，包含C0.90％～1.20％、Si0.05％～1.2％、Mn0.2％～1.0％、N0.0050％以下，余量由鐵及雜質(zhì)構(gòu)成。另外，根據(jù)需要，在該成分組成中，還可有選擇地含有Cr0.005％～0.30％、V0.005％～0.30％、Cu0.05％～0.25％、Ni0.30％以下、Mo0.05％～0.25％及B0.0005％～0.0050％中的1種或2種以上，Nb0.10％以下、Ti0.010％以下中的1種或2種、Co2.0％以下。
(C0.90％～1.20％)C是經(jīng)濟的且有效的增強元素，隨著C含量的增加，拉絲時的加工硬化量、拉絲后的強度增大。此外，還具有降低鐵素體量的效果。要充分發(fā)揮該效果，需要形成C含量0.90％以上的高碳鋼。但是，如果C含量過高，在奧氏體晶間，生成網(wǎng)狀的初析滲碳體，在拉絲加工時，不僅容易發(fā)生斷線，而且還使拉絲性或最終拉絲后的極細(xì)絲的韌性·延性明顯劣化，由于降低高速絞線性，所以將其上限定在1.20％。
(Si0.05％～1.2％)Si是鋼脫氧所必需的元素，在不含有鋁的情況下需要脫氧。此外，在鋼絲韌化處理后形成的珠光體中的鐵素體相中固溶，還具有提高鋼絲韌化處理的強度的效果。在其含量少而不足0.05％時，脫氧效果或強度提高效果不充分，因此下限設(shè)定為0.05％。另一方面，Si的含量如果過多，機械去氧化皮法(以下，也縮寫為MD)的拉絲工序困難。此外，由于降低上述珠光體中的鐵素體的延性，降低拉絲后的極細(xì)絲的延性，所以其上限設(shè)定在1.2％。
(Mn0.2％～1.0％)Mn與Si同樣，是可用作脫氧劑的元素，如本發(fā)明，在是不積極含有鋁的鋼絲材的情況下，不僅需要添加Si、而且還要添加Mn，才能有效發(fā)揮上述脫氧作用。此外，Mn固定鋼中的S形成MnS，除有提高鋼的韌性·延性的作用外，還具有提高鋼的淬火性，降低壓延材的初析鐵素體的效果。其含量如果低于0.2％，無效果，因此為了有效發(fā)揮它們的效果，下限設(shè)定為0.2％。另外，由于Mn也是容易偏析的元素，因此超過1.0％的過剩的Mn含量，引起偏析，在鋼絲韌化處理時，在Mn偏析部，產(chǎn)生貝氏體、馬氏體等過冷組織，損害其后的拉絲性。因此，Mn的上限設(shè)定在1.0％。
(N0.0050％以下)N，如上述，向位錯匯集，降低鋼絲的延性，容易產(chǎn)生高速絞線時的脫層。如果N含量高，由于該傾向還加強，所以N的上限，作為總N量設(shè)定在0.0050％，優(yōu)選盡量減少N含量。但是，如上述，一般，在極細(xì)高碳鋼絲中，作為總N量，不可避免地含有0.0050％以下的N，將N含量設(shè)定為零也是不可能的，因為在制鋼上也不經(jīng)濟。此外，如上述，在本發(fā)明中，目的是，即使極細(xì)高碳鋼絲實質(zhì)上含有N，也能夠防止高速絞線時的脫層的發(fā)生。
(Cr0.005％～0.30％、V0.005％～0.30％、Cu0.05％～0.25％、Ni0.05％～0.30％、Mo0.05％～0.25％、及B0.0005％～0.0050％中的1種或2種以上)Cr、V、Cu、Ni、Mo、B，是提高淬火性的同效元素。此外，這些元素，在鋼絲韌化處理后的組織中，還具有抑制滲碳體的異常部的出現(xiàn)、細(xì)化珠光體、消除滲碳體網(wǎng)絡(luò)或厚的滲碳體的通用效果。因此，為了發(fā)揮這些效果，有選擇地含有1種或2種以上這些元素。但是，由于這些元素的大量含有，提高熱處理后的鐵素體中的位錯密度、或降低鐵素體相的延性，因此明顯損害拉伸加工后的極細(xì)絲的延性。
(Cr0.005％～0.30％)
Cr，如上述，提高淬火性，同時珠光體的層狀間隔微細(xì)化，細(xì)化珠光體。結(jié)果，有效提高極細(xì)高碳鋼絲的強度或絲材的拉絲加工性等。為有效發(fā)揮如此的作用，有選擇地含有0.005％以上。另外，如果Cr含量過多，由于容易產(chǎn)生未熔化的滲碳體、或延長相變結(jié)束的時間，除有在熱軋線材中產(chǎn)生馬氏體或貝氏體等過冷組織的擔(dān)心外，MD性也變差，因此將其上限設(shè)定為0.30％。
(V0.005％～0.30％)V，是提高淬火性、使極細(xì)鋼絲高強度化的有效元素。為了有效發(fā)揮如此的作用效果，有選擇地含有0.005％以上的V。另外，如果過剩含有，則由于過剩生成碳化物、應(yīng)用作層狀滲碳體的C減少，反而降低強度、或成為過剩生成第2相鐵素體的原因，所以將其上限設(shè)定為0.30％。
(Cu0.05％～0.25％)Cu，是除了上述效果外，在提高極細(xì)鋼絲的耐蝕性的同時，還提高M(jìn)D時的氧化皮剝離性，而防止拉拔模的燒結(jié)等故障的有效元素。為了有效發(fā)揮如此的作用效果，有選擇地含有0.05％以上。另外，如果過剩含有，是由于在將熱軋后的線材載置溫度升高到900℃左右的高溫時，也在線材表面產(chǎn)生泡，在該泡下的鋼母材產(chǎn)生四氧化三鐵，因此MD性劣化。另外，由于Cu與S反應(yīng)，在晶間中偏析CuS，因此在線材制造過程中，在鋼坯或線材等中發(fā)生缺陷。因此，Cu含量的上限設(shè)定為0.25％。
(Ni0.05％～0.30％)Ni，除上述的效果外，由于提高滲碳體的延性，因此具有拉絲性等延性提高效果。此外，作為添加Cu形成的熱裂紋等的對策，與Cu同等或稍少地含有Ni，有利于制造。另外，由于Ni是高價，所以上限設(shè)定為0.30％。
(Mo0.05％～0.25％)Mo，提高淬火性，有助于極細(xì)鋼絲的高強度化。為了有效發(fā)揮如此的作用效果，有選擇地含有0.05％以上。另外，如果過剩含有，則由于過剩生成碳化物，應(yīng)用作層狀滲碳體的C減少，反而降低強度、或成為過剩生成第2相鐵素體的原因，所以將其上限設(shè)定為0.25％。
(B0.0005％～0.0050％)B，具有提高淬火性、抑制在鋼絲韌化處理中發(fā)生的晶間鐵素體的生成的效果。由于晶間鐵素體具有成為發(fā)生脫層的起點的作用，所以通過含有B，能夠更可靠地抑制脫層。為了有效發(fā)揮如此的作用效果，有選擇地含有0.0005％以上。另外，如果過剩含有，則由于發(fā)揮上述效果的有效的游離B減少，相反容易生成粗大的化合物，而且，降低延性，所以將其上限設(shè)定為0.0050％。
(Nb0.10％以下、Ti0.010％以下中的1種或2種)Nb和Ti，為了以NbN或TiN固定N，作為優(yōu)選的下限值，有選擇地含有0.005％以上。但是，如果過剩含有Nb和Ti，多余的Nb和Ti析出NbC或TiC，析出增強層狀鐵素體，劣化拉絲性。此外，在Nb和Ti過剩時，由于NbN或TiN也粗大化，所以分別將Nb0.10％、Ti0.010％作為上限。
(Co2.0％以下)Co，由于抑制初析滲碳體的生成，提高延性、拉絲加工性，因此作為優(yōu)選的下限值，有選擇地含有0.005％以上。但是，如果過度含有，由于鋼絲韌化處理時的珠光體相變需要長的時間，生產(chǎn)性降低，所以將2.0％作為上限。
(制造方法)下面，說明本發(fā)明極細(xì)高碳鋼絲的優(yōu)選的制造條件。在本發(fā)明中，通過在絲徑0.50～2.0mm的范圍內(nèi)進(jìn)行鋼絲韌化處理，將由上述成分組成構(gòu)成的熱壓軋后的鋼絲材形成為珠光體組織，然后，進(jìn)行濕式潤滑拉絲，得到絲徑0.05～0.50mm的本發(fā)明極細(xì)鋼絲。
如果進(jìn)行鋼絲韌化處理的鋼絲材的絲徑低于0.50mm，則不能加大采用濕式潤滑拉絲中的加工率，加工硬化不充分，不能得到高強度的極細(xì)鋼絲。此外，在進(jìn)行鋼絲韌化處理的鋼絲材的絲徑超過2.0mm的情況下，濕式潤滑拉絲本身困難。
此處，鋼絲韌化處理，在A3點以上的溫度區(qū)(750～1100℃)加熱，γ化處理后，在鉛浴、熔融鹽浴中淬火，例如，在550～680℃的溫度范圍，進(jìn)行恒溫相變處理，得到均勻的珠光體組織。此時，在鋼絲韌化處理后的組織中，在沿舊的γ晶間析出薄的鐵素體或模擬珠光體組織的情況下，該相，由于在拉絲過程中會成為裂紋的起點，因此優(yōu)選盡量抑制或?qū)⑽龀鲂问阶兂刹灰装l(fā)生裂紋的形式。此外，在析出滲碳體的網(wǎng)絡(luò)或滲碳體的具有厚度的相的情況下，由于也阻礙高強度高延性，所以優(yōu)選盡量抑制。
在對該珠光體組織化的鋼材進(jìn)行了表層潤滑皮膜處理后，進(jìn)行利用多道排列的拉拔模的連續(xù)濕式潤滑拉絲，得到絲徑0.05～0.50mm的極細(xì)鋼絲。
此時，優(yōu)選，各拉拔模的斷面收縮率設(shè)定在20％以下，各拉拔模直徑Di的二次方和拉拔模出模側(cè)的通絲速度v的積Di2×v，設(shè)定在20(mm2×m)/min以下，潤滑劑液溫設(shè)定在0～25℃的范圍，并且，在包括最終拉拔模和其上游側(cè)拉拔模的至少3道以上的各拉拔模的拉絲后，進(jìn)行斷面收縮率10％以下的平整拉絲。
各拉拔模，即每個拉拔模的斷面收縮率大的一方促進(jìn)均勻變形。但是，如果加大各拉拔模總的斷面收縮率，因加工時的發(fā)熱等，鋼絲組織內(nèi)的N原子擴散，容易向位錯匯集。此外，促進(jìn)應(yīng)變時效。因此，優(yōu)選包括即使以比較大的斷面收縮率進(jìn)行拉絲，也不影響延性的拉絲初期階段和因應(yīng)變時效等的影響嚴(yán)重影響延性的拉絲后期，將各拉拔模的斷面收縮率全部設(shè)定在20％以下。
各拉拔模的通絲速度，因加工時的發(fā)熱等，也影響N原子的擴散和向位錯匯集。此外，也影響應(yīng)變時效。如果加快通絲速度，可利用加工時的發(fā)熱等，促進(jìn)N原子的擴散和向位錯匯集或應(yīng)變時效。因此，優(yōu)選各拉拔模的通絲速度，包括拉絲初期階段和拉絲后期，根據(jù)與各拉拔模直徑的關(guān)系，將各拉拔模直徑Di的二次方和拉拔模出模側(cè)的通絲速度v的積Di2×v，設(shè)定在20(mm2×m)/min以下。
如果潤滑劑液溫高，則因加工時的發(fā)熱等，也影響N原子的擴散和向位錯匯集。因此，拉絲中的潤滑劑液溫設(shè)定在25℃以下。另外，如果無需將潤滑劑液溫設(shè)在超過0℃的低溫，還可能產(chǎn)生鋼絲的脆化等新的問題。因此，潤滑劑液溫優(yōu)選設(shè)定在0～25℃的范圍。
除以上的濕式潤滑拉絲條件外，在本發(fā)明中，在拉絲后的鋼絲的DSC中，具有上述發(fā)熱峰，并且，為將該發(fā)熱峰設(shè)定在規(guī)定以上，提高鋼絲的延性，在鋼絲的拉絲后期，更優(yōu)選進(jìn)行平整拉絲。
該平整拉絲，優(yōu)選在包括最終拉拔模和其上游側(cè)拉拔模的至少3道以上的各拉拔模的拉絲后，進(jìn)行斷面收縮率10％以下的平整拉絲。更具體是，接近3道以上的上述各拉拔模的后方，配置平整拉拔模，進(jìn)行拉絲和平整拉絲。
在平整拉絲中，在不在利用最終拉拔模的拉絲后進(jìn)行平整拉絲，而形成包括最終拉拔模和其上游側(cè)拉拔模的2道拉絲，且任何一道的平整拉絲的斷面收縮率超過10％等、如此分別超出上述本發(fā)明條件的情況下，都不發(fā)揮平整拉絲的效果。即，在拉絲后的鋼絲的DSC中，不具有上述發(fā)熱峰，而且，即使具有發(fā)熱峰，該發(fā)熱峰的最大高度也達(dá)不到規(guī)定以上高度的可能性高。結(jié)果，鋼絲的延性降低，不能防止脫層發(fā)生。
該平整拉絲，以使平整拉絲接近3道以上的上述各拉拔模的后方的方式，分別配置，在利用拉拔模的拉絲后，立即進(jìn)行平整拉絲。
圖2和圖3，分別表示在潤滑劑液中，從0.374mm到0.200mm的各種的最終絲徑，分別用1、3、5道(個)拉拔模連續(xù)濕式潤滑拉絲時的各最終絲徑的鋼絲中的強度變化、和扭轉(zhuǎn)試驗中的扭轉(zhuǎn)值(換算200D，單位次)。
在圖2、3中，四方標(biāo)記只是最終道次為平整拉絲的比較例，棱形標(biāo)記是包括最終拉拔模和其上游側(cè)2道拉拔模的3道平整拉絲的發(fā)明例，圓形標(biāo)記表示包括最終拉拔模和其上游側(cè)3道拉拔模的4道平整拉絲的發(fā)明例。
另外，圖2、3的試驗條件是，通過一次拉絲加工由本發(fā)明組成構(gòu)成的直徑5.5mm的鋼絲材，使絲材直徑達(dá)到1.65mm，對通過鋼絲韌化處理形成均勻的珠光體組織的絲材進(jìn)行鍍黃銅，在上述優(yōu)選的條件的范圍內(nèi)，連續(xù)濕式潤滑拉絲到上述各最終絲徑。
從圖2可以看出，所有例在越提高濕式潤滑拉絲的斷面收縮率(最終絲徑越細(xì))、加工硬化量越大這一點上，都無大的差異。
對此，如圖3所示，在扭轉(zhuǎn)試驗中的扭轉(zhuǎn)值，即，在脫層特性方面，在比較例和發(fā)明例中，舉動有較大不同。在比較例(四方標(biāo)記)中，在0.313mm的最終絲徑中，很快，扭轉(zhuǎn)值降到10次以下。而3道平整拉絲的發(fā)明例(棱形標(biāo)記)到0.200mm的較細(xì)的鋼絲，4道平整拉絲的發(fā)明例(圓形標(biāo)記)到0.216mm的較細(xì)的鋼絲，扭轉(zhuǎn)值也不降到10次以下。因此，能證明利用本發(fā)明的上述特定條件的平整拉絲的脫層特性提高效果。
實施例1以下，說明本發(fā)明的實施例。作為實施例1，多種變化上述的濕式潤滑拉絲條件，得到極細(xì)鋼絲，分別評價該極細(xì)鋼絲的DSC的上述發(fā)熱峰X的有無、該發(fā)熱峰X的最大高度h、脫層特性等。
即，熱軋下表1所示的A～X的各組成的高碳鋼鋼坯，制造鋼絲材，進(jìn)行絲拉伸，按下表2所示的絲徑、強度條件，進(jìn)行鋼絲韌化處理，形成珠光體組織，然后，進(jìn)行濕式潤滑拉絲，得到極細(xì)鋼絲。
鋼絲韌化處理，在發(fā)明例、比較例中，都加熱到A3點以上的溫度區(qū)(950～1000℃)，在γ化處理后，在熔融鉛浴中淬火，在560～585℃的溫度下，進(jìn)行恒溫相變處理，得到均勻的珠光體組織。
對該珠光體組織化的鋼絲材，作為表層潤滑皮膜處理，進(jìn)行Cu-Zn擴散鍍，然后，作為脫氫處理，以180℃的溫度進(jìn)行烘烤。然后，浸漬在潤滑劑液中，同時利用25道排列的拉拔模進(jìn)行連續(xù)的濕式潤滑拉絲，得到表2所示的各制品絲徑的極細(xì)鋼絲。此時，在濕式潤滑拉絲中，多次變化各拉拔模的斷面收縮率、通絲速度(Di2×v)、潤滑劑液溫、平整拉絲條件。在表2中，示出這些各濕式潤滑拉絲條件。另外，進(jìn)行平整拉絲的時候的斷面收縮率，在各例或各道次中，都設(shè)定為3％～4％。
分別評價，以上濕式潤滑拉絲的鋼絲的拉絲后的絲徑、強度、DSC的60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)的上述發(fā)熱峰X的有無、相對于連結(jié)該DSC的60℃與130℃的點之間的基準(zhǔn)線Y的發(fā)熱峰X的最大高度h(μW/mg)、脫層特性。上述發(fā)熱峰X的測定，按上述的要領(lǐng)進(jìn)行。DSC測定裝置，采用セィコ一ィンストルメンッ社制的DSC220。
脫層特性，按在對拉絲的鋼絲試驗片進(jìn)行的扭轉(zhuǎn)試驗時的旋轉(zhuǎn)角度和扭矩的圖表中，以到產(chǎn)生扭矩急劇降低的現(xiàn)象的扭轉(zhuǎn)值(扭轉(zhuǎn)數(shù))進(jìn)行評價。即，扭轉(zhuǎn)值在10次以上的評價為“○”，扭轉(zhuǎn)值低于10次的評價為“×”。
如表1、2可知發(fā)明例1、3、5、7、9、12、14、16的極細(xì)高碳鋼絲，分別由本發(fā)明的范圍內(nèi)的化學(xué)成分組成A、B、E、F、J、K、M、N構(gòu)成，并且，濕式潤滑拉絲中的各拉拔模的斷面收縮率、通絲速度(Di2×v)、潤滑劑液溫、平整拉絲條件分別在優(yōu)選的范圍內(nèi)。結(jié)果，達(dá)到4200MPa以上的高強度，同時具有DSC的60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)的發(fā)熱峰X，并且發(fā)熱峰X的最大高度h在5μW/mg以上。由此，可知脫層特性優(yōu)良，延性優(yōu)良。
與此相對，各比較例2、41、6、8、10、11、13、15、17，盡管是本發(fā)明的范圍內(nèi)的化學(xué)成分組成，但濕式潤滑拉絲中的各拉拔模的斷面收縮率、通絲速度(Di2×v)、潤滑劑液溫、平整拉絲的各條件都分別在優(yōu)選的范圍外。結(jié)果，雖然得到4200MPa以上的高強度，但無DSC的60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)的發(fā)熱峰X、或者發(fā)熱峰X的最大高度h低于5μW/mg。因此，脫層特性與發(fā)明例相比，差得多。
例如，比較例2，各拉拔模的斷面收縮率超過20％。比較例4的通絲速度Di2×v超過20(mm2×m)/min。比較例6的潤滑劑液溫超過25℃。比較例8、10、11、13、15、17，包括最終拉拔模和其上游側(cè)拉拔模的平整拉絲為2道(次)以上。
從以上結(jié)果，弄清了規(guī)定本發(fā)明DSC的要件的、相對于脫層特性的臨界的意義。此外，也弄清在為了得到脫層特性優(yōu)良的極細(xì)高碳鋼絲的濕式潤滑拉絲中的各拉拔模的斷面收縮率、通絲速度(Di2×v)、潤滑劑液溫、平整拉絲等優(yōu)選的各條件的意義。
表1

表2

實施例2下面，將濕式潤滑拉絲中的各拉拔模的斷面收縮率、通絲速度(Di2×v)、潤滑劑液溫、平整拉絲條件設(shè)定在優(yōu)選的范圍內(nèi)，與實施例1同樣，對從上述表1所示A～X的各組成的高碳鋼絲材中與實施例1同樣拉絲過的鋼絲材進(jìn)行濕式潤滑拉絲。而且，分別與實施例1同樣地評價該濕式潤滑拉絲的拉絲性、拉絲得到的極細(xì)鋼絲的DSC的上述發(fā)熱峰X的有無、該發(fā)熱峰X的最大高度h、脫層特性等。表3示出它們的結(jié)果。
從表3可以看出，發(fā)明例18～30的極細(xì)高碳鋼絲，分別由本發(fā)明范圍內(nèi)的化學(xué)成分組成A～M構(gòu)成，濕式潤滑拉絲的拉絲性與比較例相比好得多。此外，濕式潤滑拉絲中的各拉拔模的斷面收縮率、通絲速度(Di2×v)、潤滑劑液溫、平整拉絲條件，分別在優(yōu)選的范圍內(nèi)。結(jié)果，得到4200MPa以上的高強度，同時具有DSC的60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)的發(fā)熱峰X，并且發(fā)熱峰X的最大高度h在5μW/mg以上。因此，可知脫層特性優(yōu)良，延性優(yōu)良。
對此，各比較例31～40，濕式潤滑拉絲的拉絲性不良，不能分別拉絲到最終極細(xì)高碳鋼絲。因此，不能進(jìn)行最終極細(xì)高碳鋼絲的強度、DSC的發(fā)熱峰X的測定、脫層特性評價。即，比較例31的鋼種O中氮過高，脆化，在濕式潤滑拉絲中多發(fā)生斷絲。比較例32的鋼種P中Si過高，脆化，在濕式潤滑拉絲中多發(fā)生斷絲。比較例33的鋼種Q中Cr過高，脆化，在濕式潤滑拉絲中多發(fā)生斷絲。比較例34的鋼種R中V過高，脆化，在濕式潤滑拉絲中多發(fā)生斷絲。比較例35的鋼種S中Cu過高，脆化，在濕式潤滑拉絲中多發(fā)生斷絲。比較例36的鋼種T中Ni過高，脆化，在濕式潤滑拉絲中多發(fā)生斷絲。比較例37的鋼種U中Mo過高，脆化，在濕式潤滑拉絲中多發(fā)生斷絲。比較例38的鋼種V中Nb過高，脆化，在濕式潤滑拉絲中多發(fā)生斷絲。比較例39的鋼種W中Ti過高，脆化，在濕式潤滑拉絲中多發(fā)生斷絲。比較例40的鋼種X中Co過高，脆化，在濕式潤滑拉絲中多發(fā)生斷絲。
從以上的結(jié)果，弄清了本發(fā)明化學(xué)成分組成要件的、相對于濕式潤滑拉絲的臨界的意義。此外，也弄清在為了得到脫層特性優(yōu)良的極細(xì)高碳鋼絲的濕式潤滑拉絲中，各拉拔模的斷面收縮率、通絲速度(Di2×v)、潤滑劑液溫、平整拉絲等優(yōu)選的各條件的意義。
表3

如以上所述，如果采用本發(fā)明，能夠提供一種高速絞線時不發(fā)生脫層、高強度、延性優(yōu)良的極細(xì)高碳鋼絲及其制造方法。結(jié)果，能夠在鋼絲簾線、半導(dǎo)體切斷用鋼絲鋸等用途上穩(wěn)定提供極細(xì)高碳鋼絲。
權(quán)利要求
1.一種極細(xì)高碳鋼絲，其中按質(zhì)量％含有C0.90％～1.20％、Si0.05％～1.2％、Mn0.2％～1.0％、N0.0050％以下；絲徑為0.05～0.50mm；在上述鋼絲的示差掃描熱分析曲線中，具有60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)的發(fā)熱峰，而且，上述發(fā)熱峰相對于連結(jié)上述示差掃描熱分析曲線中的60℃和130℃的2點間的基準(zhǔn)線的最大高度在5μW/mg以上。
2.如權(quán)利要求1所述的極細(xì)高碳鋼絲，其中按質(zhì)量％還含有Cr0.005％～0.30％、V0.005％～0.30％、Cu0.05％～0.25％、Ni0.05％～0.30％、Mo0.05％～0.25％及B0.0005％～0.0050％中的至少1種。
3.如權(quán)利要求1所述的極細(xì)高碳鋼絲，其中按質(zhì)量％還含有Nb0.10％以下及Ti0.010％以下中的至少1種。
4.如權(quán)利要求1所述的極細(xì)高碳鋼絲，其中按質(zhì)量％還含有Co2.0％以下。
5.如權(quán)利要求1所述的極細(xì)高碳鋼絲，其中強度為4200MPa以上。
6.如權(quán)利要求1所述的極細(xì)高碳鋼絲的制造方法，其中準(zhǔn)備按質(zhì)量％含有C0.90％～1.20％、Si0.05％～1.2％、Mn0.2％～1.0％、N0.0050％以下的鋼絲材；在絲徑0.50～2.0mm的范圍內(nèi)，進(jìn)行鋼絲韌化處理，將上述鋼絲材形成珠光體組織；對鋼絲韌化處理過的上述鋼絲材進(jìn)行表層潤滑皮膜處理；對經(jīng)過表層潤滑皮膜處理的上述鋼絲材，利用多道排列的拉拔模，進(jìn)行連續(xù)的濕式潤滑拉絲，得到絲徑0.05～0.50mm的極細(xì)的鋼絲；這里，在上述濕式潤滑拉絲中，各拉拔模的斷面收縮率設(shè)定在20％以下，各拉拔模直徑Di的二次方和拉拔模出模側(cè)的通絲速度v的積Di2×v，設(shè)定在20(mm2×m)/min以下，潤滑劑液溫設(shè)定在0～25℃的范圍，并且，在包括最終拉拔模和其上游側(cè)拉拔模的至少3道以上的各拉拔模的拉絲后，進(jìn)行斷面收縮率10％以下的平整拉絲。
全文摘要
一種極細(xì)高碳鋼絲及其制造方法，該極細(xì)高碳鋼絲及鋼絲，按質(zhì)量％含有C0.90％～1.20％、Si0.05％～1.2％、Mn0.2％～1.0％、N0.0050％以下，絲徑0.05～0.50mm，并且，在鋼絲的示差掃描熱分析曲線A中，具有60℃～130℃的溫度范圍內(nèi)的發(fā)熱峰X，而且，上述發(fā)熱峰相對于連結(jié)該示差掃描熱分析曲線A中的60℃和130℃的2點間的基準(zhǔn)線Y的最大高度h在5μW/mg以上。通過如此的構(gòu)成，形成在高速絞線時不發(fā)生脫層的、高強度的、延性優(yōu)良的極細(xì)的高碳鋼絲。
文檔編號B21C9/00GK1609252SQ200410085289
公開日2005年4月27日 申請日期2004年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月23日
發(fā)明者長尾護(hù), 黑田武司, 南田高明 申請人:株式會社神戶制鋼所