钢丝用线材和钢丝制造技术

提供一种低周疲劳性能优异，作为钢丝绳和PC钢丝等的高强度钢丝的原材有用的钢丝用线材，和能够发挥这样的特性钢丝。本发明专利技术的钢丝用线材，以质量％计，分别含有C：0.70～1.3％、Si：0.1～1.5％、Mn：0.1～1.5％、N：0.001～0.006％、Al：0.001～0.10％、Ti：0.02～0.20％、B：0.0005～0.010％、P：0％以上并在0.030％以下、S：0％以上并在0.030％以下，余量是铁和不可避免的杂质，以珠光体为主相，先共析铁素体的面积率为1.0％以下，并且先共析铁素体的平均厚度为5μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢丝用线材和钢丝
本专利技术涉及用于钢丝绳和PC钢丝等的作为高强度的钢丝的原材的钢丝用线材和这样的钢丝。
技术介绍
在电梯用绳索和起重机的起重绳等这种被施加反复弯曲应力的钢绞线中，绳股的弯曲疲劳特性成为决定绳索的设计强度和寿命的重要因素。近年来，伴随着电梯的高速化和起重机的小型化，绳索的轻量化需求增大，要求实现这一点的弯曲疲劳特性优异的高强度的钢丝用线材。另外弯曲疲劳特性优异的高强度钢丝用线材，作为PC(PrestressedConcrete)钢丝的原材也有用。在这样的钢丝用线材中，具体来说，要求不会发生重复次数为104～105次便出现的低周疲劳。作为用于改善线材的特性的技术，至今为止也提出有种种。例如，在专利文献1公开有一种技术，其通过使钢中微细析出BN系夹杂物，来使疲劳强度提高。在专利文献2中公开有一种技术，其是通过在热轧后进行熔融盐直接铅淬火处理，从而将线材的组织控制为先共析铁素体的面积率为3％以下的珠光体组织，得到高强度线材。另外在专利文献3中公开有一种技术，其是使线材的金属组织为95％以上的珠光体组织，并且将与线材的轴向垂直的截面的中心部的珠光体的珠光体块粒径的最大值和平均值控制在规定的范围，从而得到高延展性的线材。另外该技术中还公开，在使拉丝加工性良好的基础上，将先共析铁素体的体积率调整至2％以下有用。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011－225990号公报专利文献2：日本特开2007－39800号公报专利文献3：国际公开第2007/139234号在上述专利文献1的技术中成为问题的特性，是重复次数为107次的接近疲劳极限而发生的高周疲劳，与上述低周疲劳的机理不同。在钢丝绳这样长期被曝露在外部空气的制品中，由于表层部的氧化、氢的侵入和绳股之间的摩擦等的影响，导致表层部容易发生龟裂，材料有可能在比本来的疲劳极限低得多的寿命下发生断线，因此需要采取抑制龟裂进展的对策。另外，在上述专利文献2的技术中，为了得到高强度线材，需要在热轧后能够直接进行铅淬火处理的特殊的设备，设备投资增大。另外这样的设备，相比一边使线材在输送机上搬送一边冷却的所谓斯太尔摩(Stelmor)冷却设备，有在生产率和维护性差这样的缺点。而且，仅仅减少线材中的先共析铁素体的面积率，无法发挥充分的低周疲劳性能的提高效果。另外，只是规定上述专利文献3所述的要件，就低周疲劳性能来说得不到充分的效果。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述这样的情况而形成，其目的在于，提供一种低周疲劳性能优异，作为钢丝绳和PC钢丝等的高强度钢丝的原材有用的钢丝用线材，和能够发挥这样的特性的钢丝。能够解决上述课题的本专利技术的钢丝用线材，具有的要旨在于如下要点：以质量％计，分别含有C：0.70～1.3％、Si：0.1～1.5％、Mn：0.1～1.5％、N：0.001～0.006％、Al：0.001～0.10％、Ti：0.02～0.20％、B：0.0005～0.010％、P：0％以上并在0.030％以下、S：0％以上并在0.030％以下，余量是铁和不可避免的杂质，以珠光体为主相，先共析铁素体的面积率为1.0％以下，并且先共析铁素体的平均厚度为5μm以下。还有，所谓“以珠光体为主相”，意思是金属组织的95面积％以上是珠光体组织。另外，所谓先共析铁素体的平均厚度，意思是以光学显微镜观察先共析铁素体时，先共析铁素体的宽度方向的厚度的平均值。本专利技术的钢丝用线材，也优选以质量％计，还含有如下等：(a)Cr：高于0％并在1.0％以下和V：高于0％并在0.5％以下中的至少一种；(b)Ni：高于0％并在0.5％以下和Nb：高于0％并在0.5％以下中的至少一种；(c)Co：高于0％并在1.0％以下；(d)Mo：高于0％并在0.5％以下和Cu：高于0％并在0.5％以下中的至少一种。在本专利技术的钢丝用线材中，固溶B的含量优选为0.0003％以上。本专利技术也包括由上述的钢的化学成分组成构成，10万次疲劳强度σ与抗拉强度TS(TensileStrength)满足下述(1)式的关系的钢丝。σ＞0.45TS…(1)根据本专利技术，通过降低拉丝加工前的钢线材的先共析铁素体的面积率，并且减少其厚度，能够使冷加工(拉丝加工)后的钢丝的弯曲疲劳强度提高，使优异的疲劳特性发挥。特别是对于在104～105次左右的反复应力载荷下发生的低周疲劳，发挥着优异的特性。附图说明图1是表示4点弯曲疲劳试验的实施状况的概略说明图。图2是表示观察到的先共析铁素体粒的例子的附图代用显微镜照片。具体实施方式本专利技术者们，在以珠光体为主相的作为金属组织的钢线材中，对于左右低周疲劳性能的因子进行了锐意调査。其结果探明，在珠光体组织中轻微析出的先共析铁素体(以下，简述为“先共析α”)促进疲劳龟裂的进展。在碳含量为0.70％以上这样的高碳钢中，如后述的图2所示，发现先共析α在旧奥氏体晶界呈板状析出，但是在使先共析α的面积率达到1.0％以下的基础上，通过降低其厚度，则能够发挥优异的低周疲劳性能，从而完成了本专利技术。在主相为珠光体组织的钢线材中，先共析α与珠光体的界面发生空洞，促进疲劳龟裂的进展。因此，重要的是尽可能降低先共析α的面积率，使界面的量减少。另外，通过降低先共析α的面积率，也能够得到扭绞试验时抑制纵裂纹的效果。若纵裂纹发生，则无法经受绞合线加工，因此发生纵裂纹的钢丝判断为不良。若考虑这些效果，则需要使先共析α的面积率，以相对于金属组织全体的比例计处于1.0％以下。先共析α的面积率优选为0.8％以下，更优选为0.6％以下。为了降低先共析α的面积率，添加B有效。发挥先共析α的面积率降低效果的，是B作为固溶B存在的情况，作为BN这样的化合物析出的部分丧失该效果。因此，在本专利技术的钢线材中，需要将N量、B量控制在恰当的范围，另外优选以BN难以析出的制造条件制造。另一方面，若先共析α的厚度变大，则由于应力向界面发生的空洞集中而导致空洞扩大，助长疲劳龟裂的进展而使疲劳强度降低。厚度小的先共析α经拉丝加工而变形，并无害化，但厚度大的先共析α即使在拉丝加工后仍残存，使弯曲疲劳强度(以下，仅称为“疲劳强度”)降低。具体来说，需要使先共析α的平均厚度处于5μm以下。先共析α的平均厚度优选为4μm以下，更优选为3μm以下。为了减小先共析α的平均厚度，有效的是使以TiC为首的Ti系夹杂物微细分散在钢中，特别是微细分散在晶界邻域，使先共析α的析出核大量生成，且抑制其核生长有效。为此，需要将钢线材中的Ti量控制在适当的范围，此外优选以TiC等Ti系夹杂物容易微细析出的制造条件进行制造。本专利技术的钢线材，从适用于钢丝等之时使其基本的特性发挥的基础上出发，也需要恰当地调整其化学成分组成。也包括上述的B、N、Ti的量在内，其化学成分组成如下。还有，化学成分组成中的“％”均是“质量％”。(C：0.70～1.3％)C对于强度的上升是有效的元素，伴随C量的增加，冷加工前的线材(钢线材)，和冷加工后的钢丝的强度提高。另外C量对于先共析α的析出量也造成影响，若C量少，则不能充分抑制先共析α的析出。因此，C量定为0.70％以上。C量优选为0.74％以上，更优选为0.78％以上。但是，若C量太过剩，则先共析渗碳体(以下，简述为“先共析θ”)析出，在拉丝加工中引起断线。因此，C量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢丝用线材，其中，以质量％计，分别含有C：0.70～1.3％、Si：0.1～1.5％、Mn：0.1～1.5％、N：0.001～0.006％、Al：0.001～0.10％、Ti：0.02～0.20％、B：0.0005～0.010％、P：0％以上并在0.030％以下、S：0％以上并在0.030％以下，余量是铁和不可避免的杂质，以珠光体为主相，先共析铁素体的面积率为1.0％以下，并且先共析铁素体的平均厚度为5μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.01 JP 2014-1362221.一种钢丝用线材，其中，以质量％计，分别含有C：0.70～1.3％、Si：0.1～1.5％、Mn：0.1～1.5％、N：0.001～0.006％、Al：0.001～0.10％、Ti：0.02～0.20％、B：0.0005～0.010％、P：0％以上并在0.030％以下、S：0％以上并在0.030％以下，余量是铁和不可避免的杂质，以珠光体为主相，先共析铁素体的面积率为1.0％以下，并且先共析铁素体的平均厚度为5μm以下。2.根据权利要求1所述的钢丝用线材，其中，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：石田友信，增田智一，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本,JP