轻量且延展性优良的胎圈钢丝，用于生产胎圈钢丝的方法和轻量轮胎技术

公开具有下列化学组成的胎圈钢丝：Ｍｎ：５至３５原子％；和Ａｌ：５至２０原子％，其余为Ｆｅ和不可避免的杂质，并具有奥氏体单相组织作为钢组织。在该胎圈钢丝中，可实现重量减轻和拉伸性改进而不降低强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术意欲达到胎圈钢丝的重量减轻和高延展性。另外，通过使用上述胎圏钢丝，本专利技术达到轮胎的重量减轻。
技术介绍
近来，从全球环境保护的观点，需要改进机动车的燃料消 耗。因此，机动车车体的重量减轻正活跃地进行。同时，需要减轻用于机动车的轮胎的重量。关于机动车轮 胎的重量减轻考虑很多方法，且有效方法之一是减轻用在轮胎 中的胎圏芯的重量。用于客车的普通轮胎的总重是12kg左右，且在轮胎中设置 的两个胎圏芯的总重是lkg左右。另外，胎圏芯通常包含由钢丝 制得的胎圈钢丝和覆盖其表面的橡胶构件。为了减轻胎圏芯的重量，考虑增强作为胎圏芯材料的胎圏 钢丝的张力。为了增强胎圏钢丝的张力，需要通过拉伸方法使 胎圏钢丝变细，但是在此拉伸的情况下，胎圈钢丝的延展性劣 化。因此，当通过使用此细胎圏钢丝制造的胎圏芯安装在轮辋 上时，因为不预期有足够的延展性，所以有胎圏钢丝部分断裂 的担心。另外，作为胎圈钢丝的特性要求高刚性。仅从刚性的观点， 增大钢丝直径是足够的，但是不能获得足够高的强度。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题根据上述事实开发本专利技术，本专利技术通过新合金设计提供能 获得重量减轻和高延展性而不降低强度的胎圏钢丝。而且，本专利技术通过使用上述胎圈钢丝提供获得重量减轻的 轮胎。解决问题的手段本专利技术人已尝试关于胎圈钢丝的新合金设计以达到上述目的，且已发现通过使用FeMnAl类组成和使其钢组织成为奥氏体 单相组织来有利地达到所希望的目的。 ^口下更i羊纟田；也i兌明。(a) 通过包括相对大量的Mn和Al作为胎圏钢丝的组成，可 减轻胎圏钢丝的重量。(b) 通过在上述FeMnAl类组成中使钢组织成为奥氏体单 相组织，可获得高延展性和高强度。(c) 通过在钢中析出微细碳化物，位错(dislocation)的运动 变平稳，因此延展性进一步得到改进。(d) 通过进一步包括Cr,可有利地改进耐腐蚀性。 本专利技术基于上述认识。即，本专利技术的概要如下。(1) 具有以下组成的轻量且延展性优良的胎圈钢丝 Mn: 5至35原子％和Al: 5至20原子％, 其余为F e和不可避免的杂质，其中钢组织是奥氏体单相组织。(2) 具有以下组成的轻量且延展性优良的胎圈钢丝 C: 0.1至1.5原子％，Mn: 5至35原子％和Al: 5至20原子％, 其余为F e和不可避免的杂质，其中钢组织是奥氏体单相组织且 在该奥氏体单相组织中包括微细碳化物。(3) 根据以上(1)或(2)的轻量且延展性优良的胎圏钢丝，其 中该组成进一步包含Cr: 1至7原子％作为添加组分。(4) 用于生产轻量且延展性优良的胎圏钢丝的方法，其包 含压延具有如上述(l)至(3)任一 项所述的组成的钢锭以形成线 材，冷却该线材，加热至温度900至1100。C,淬火以4吏钢组织成 为奥氏体单相组织，拉伸且随后进行发蓝处理。(5) 包含如上述(1)至(3)任一项所述的胎圏钢丝的轻量轮胎。专利技术效果根据本专利技术，与常规钢丝的比重相比，通过使用FeMnAl 类组成能够减轻钢丝的比重，所以可达到胎圏钢丝和由此的轮 胎的重量减轻。另外，根据本专利技术，通过使钢组织成为奥氏体单相组织， 能同时获得高强度和高延展性。通过在钢中析出微细碳化物， 进一步地改进该效果。此外，根据本专利技术的胎圈钢丝是高强度和高延展性的，所 以即使使直径大于常规直径，除了所需强度外，也可保证足以 安装在轮辋上的延展性，因此，可达到胎圈芯绕数的减少，因 此达到生产率的改进。而且，通过增大直径达到刚性的改进。另外，当微细碳化物在钢中析出时，因为这些碳化物具有 磁性，可在胎圏钢丝的形成步骤中使用磁力进行操作，其导致 加工性和生产率的改进。具体实施方式本专利技术将在下文详细说明。首先，将说明本专利技术中胎圏钢丝的组分组成限于上述范围 的理由。Mn: 5至35原子％本专利技术中，Mn是与A1成分组合以在高于900。C的高温下获 得奥氏体(力相的必要元素。当Mn含量小于5原子。/。时，形成不 同于奥氏体的相且难以保证足够的伸长率(elongation),而当它 超过35原子％时，在高于900。C的高温下不能获得奥氏体(力相， 而且钢不利地变脆。因此，在5至35原子％的范围内包括Mn。 更优选地，Mn在10至25原子。/。的范围。另外，Mn具有重量减轻的效果，这是因为其比重小于Fe 的比重。Al: 5至20原子％Al是为了减少钢丝比重以减轻重量而包括的主要元素。当 Al含量低于5原子。/。时，不能获得足够的重量减轻效果，而当A1 含量超过20原子％时，在高于900。C的高温下不能获得奥氏体(j) 相，而且还带来伸长率的减小。因此，在5至20原子％的范围内 包括A1。更优选地，Al在8至18原子。/。的范围。C: 0.1至1.5原子％稳化位错的运动以改进延展性来达到补强效果的元素。然而， 当C含量小于0.1原子o/。时，添加效果差，而当它超过1.5原子％ 时，钢过于硬化且延展性相当地劣化。因此，在0.1至1.5原子％ 的范围内包括C。更优选地，C在0.3至1.3原子。/。的范围。 Cr: 1至7原子％Cr的加入不〗又有效地改进了耐腐蚀性，其减少4仑胎的生产 步骤，且能有效地控制胎圏钢丝和橡胶之间的分离。然而，当Cr含量低于l原子。/。时，作为添加效果的耐腐蚀性 差，而当它超过7原子％时，加工性劣化。因此，在1至7原子％ 的范围内包括Cr。更优选地，Cr在2至5原子y。的范围。根据本专利技术，尽管上文对于基本组分和选择性组分进行解 释，但是仅仅通过控制胎圏钢丝的组分组成至上述范围并不令 人满意，重要的是使组织成为奥氏体单相组织。即，在根据本专利技术的FeMnAl类合金钢中，通过经由如下所 述的加热-淬火处理形成奥氏体单相组织，能一并获得高强度和 高延展性。尽管原因没有充分解释，但是对于高延展性，认为位错的 运动变平稳是因为通过形成F F C结构使位错容易地移动，且通 过纳米尺寸的碳化物的分散抑制位错运动中的缠结，对于高强 度，认为是通过纳米尺寸的碳化物的分散的补强效果。另外，本专利技术中奥氏体单相组织是指基本上超过99%的组 织是奥氏体组织。另外，当在钢中包括适合量的C时，通过以上加热-淬火处 理，以纳米级别细樣U也析出FeAlC类碳化物。这些樣i细碳化物 具有平稳化位错运动的效果且非常有效地有助于改进延展性。接着，将说明用于生产根据本专利技术的胎圏钢丝的优选方法。本专利技术中，除了用于使钢组织成为奥氏体单相组织的加热-淬火处理之外的步骤可根据通常方式进行且不特别限定。将调整至上述优选组分组成的钢锭压延以形成具有约4.0 至7.0mmO直径的线材。然后，将该线材进行加热-淬火处理以4吏钢组织成为奥氏体 单相组织，其在本专利技术中特别重要。首先，将如上所述获得的线材加热至9 0 0至110 0 °C的温度。 当加热温度低于900。C时，线材不可能总是达到奥氏体温度区，因此通过随后的淬火处理不能形成奥氏体单相组织。而当它超过 IIOO"C时，在晶体部分形成微孔，且以这些孔作为起源，形成 大尺寸析出物(碳化物等)，从而带来加工性的显著劣化。因此，加热温度限制至900至1100°C的范围。而且，淬火处理不特别限制，但是优选水冷、油淬火、在 盐浴中冷却、喷雾冷却、流化床处理等。特别地，从冷却能力、环境和加工性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻量且延展性优良的胎圈钢丝，其具有以下组成：　Ｍｎ：５至３５原子％和　Ａｌ：５至２０原子％，　且其余为Ｆｅ和不可避免的杂质，其中钢组织是奥氏体单相组织。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊池正美，青池由纪夫，横井隆，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：JP[日本]