单丝的制作方法

单丝的制作方法
【专利摘要】本发明为高强度且加工性优异、能够稳定地制造高强度的钢帘线的单丝，具有规定的成分组成，线径r为0.15mm以上且0.35mm以下，抗拉强度为3200MPa以上。沿着单丝的外周形成有软质部，软质部的维氏硬度比单丝的线径r的1/4的深度处的维氏硬度低Hv50以上，软质部的厚度为1μm以上且0.1×r mm以下。单丝的中心部的组织以面积％计以95％以上且100％以下的比例含有珠光体。单丝的从表面至深度1μm为止的珠光体的平均片层间距小于单丝的中心的珠光体的平均片层间距，它们的间距的差为2.0nm以下。
【专利说明】
单丝
技术领域
[0001] 本发明涉及作为汽车用轮胎、高压橡胶软管、传送带等橡胶制品的加强筋使用的 高强度钢帘线的材料即单丝。
[0002] 本申请基于2014年2月6日在日本申请的日本特愿2014-021685号而主张优先权， 将其内容援引于此。
【背景技术】
[0003] 例如，在汽车用轮胎等橡胶制品中，作为加强筋，使用人造丝、尼龙、聚酯等化学纤 维、或由钢形成的钢帘线。这些加强筋发挥汽车用轮胎的骨架的作用，对安装了该汽车用轮 胎的车辆的燃料消耗费、高速耐久性、及操纵稳定性产生大的影响。近年来，从提高这些特 性的观点出发，作为加强筋，钢帘线的使用比例增加。
[0004] 其中，关于钢帘线，例如像专利文献1、2中公开的那样，广泛提出了将多个钢线料 (单丝)捻合而得到的绞线结构。这样的钢帘线经由以下那样的工序而制造。首先，对于线径 为5~6mm的线材进行干式拉丝，得到线径为1.0~4.0mm左右的钢线。对该钢线实施被称为 铅浴淬火处理的热处理，使钢线软化。进而，在经软化的钢线的表面形成黄铜镀层，进一步 对钢线进行湿式拉丝(精拉丝），得到线径约为0.15~0.35mm的单丝。然后，通过将这样操作 而得到的单丝进行绞线加工，从而制造了绞线结构的钢帘线。另外，黄铜镀层是为了提高橡 胶与钢帘线的密合性而形成的。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开2005-054260号公报 [0008] 专利文献2:日本特开2005-036356号公报

【发明内容】

[0009]发明所要解决的课题
[0010] 像上述那样，在制造钢帘线时，对线径为〇. 15~0.35mm左右的单丝实施绞线加工， 所以对钢帘线用的单丝要求良好的加工性。另一方面，近年来，从降低环境负荷的观点出 发，为了推进汽车的低燃料消耗费化而进行了汽车用轮胎的轻量化，与此相伴，对于钢帘线 要求高强度化。
[0011]但是，在为了形成高强度的钢帘线而提高单丝的强度的情况下，导致单丝的延性 不足，单丝的加工性降低。因此，对于高强度化的单丝而言，在绞线加工中，存在产生裂纹等 缺陷的问题。此外，在单丝的强度高的情况下，无法良好地进行绞线加工，有可能产生扭绞 缺陷。像这样，以往无法得到高强度化和加工性两者均优异的钢帘线用单丝，无法稳定地制 造高强度的钢帘线。
[0012]本发明是鉴于上述的状况而进行的，目的是提供强度高、且加工性优异、能够稳定 地制造高强度的钢帘线的单丝。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 用于解决上述课题的本发明的主旨如下所述。
[0015] (1)本发明的一方式所述的单丝，其成分组成以质量％计包含C:0.70%以上且 1.20% 以下、Si :0.15% 以上且0.60% 以下、Μη:0· 10% 以上且 1.00% 以下、N:0.0010% 以上 且0.0050%以下、A1:0%以上且0.010%以下、Ti:0%以上且0.10%以下、Cr:0%以上且 0.50%以下、Co:0%以上且0.50%以下、V:0%以上且0.50%以下、Cu:0%以上且0.20%以 下、Nb:0%以上且0.100%以下、Mo:0%以上且0.20%以下、W:0%以上且0.200%以下、B: 0%以上且0.0030%以下、REM:0%以上且0.0050%以下、Ca:0%以上且0.0050%以下、Mg: 0%以上且0.0050%以下、及Zr:0%以上且0.0100%以下，剩余部分包含Fe及杂质，上述单 丝的线径:r为0.15mm以上且0.35mm以下，沿着上述单丝的外周形成有软质部，上述软质部的 维氏硬度比上述单丝的上述线径r的1/4的深度处的上述维氏硬度低Hv50以上，上述软质部 的厚度为Ιμπι以上且0.1 Xr mm以下，除上述软质部以外的上述单丝的组织以面积％计以 95%以上且100%以下的比例含有珠光体，上述单丝的从表面至深度Urn为止的上述珠光体 的平均片层间距小于上述单丝的中心的上述珠光体的上述平均片层间距，上述单丝的从上 述表面至深度lMi为止的上述珠光体的上述平均片层间距与上述单丝的上述中心的上述珠 光体的上述平均片层间距的差为2.0nm以下，进而，抗拉强度为3200MPa以上。
[0016] (2)根据上述（1)所述的单丝，其中，上述软质部的厚度也可以为20μπι以上且0.08 Xr mm以下。
[0017] (3)根据上述（1)或（2)所述的单丝，其中，上述单丝的从上述表面至深度Ιμπι的上 述部位为止的上述平均片层间距与上述单丝的上述中心的上述平均片层间距的差可以为 1 · 7nm以下。
[0018] (4)根据上述（1)~(3)中任一项所述的单丝，其中，上述成分组成可以以质量％计 包含Ti :0.005%以上且0.10%以下、Cr:超过0%且0.50%以下、Co:超过0%且0.50%以下、 V:超过0%且0.50%以下、Cu:超过0%且0.20%以下、Nb:超过0%且0.100%以下、Mo:超过 0 %且0.20 %以下、W:超过0 %且0.20 %以下、B:超过0 %且0.0030 %以下、REM:超过0 %且 0.0050% 以下、Ca:超过0.0005%且0.0050% 以下、Mg:超过0.0005%且0.0050% 以下、及 Zr:超过0.0005%且0.0100%以下中的一种或两种以上。
[0019] 发明效果
[0020] 具有上述的构成的单丝具有软质部，在该软质部中，与单丝的中心部相比，平均片 层间距较细，单丝的中心部的平均片层间距与单丝的表面~深度Ιμπι的区域的平均片层间 距的差为2.Onm以下。此外，具有上述的构成的单丝的软质部的维氏硬度比单丝的线径r的 1/4的深度处的维氏硬度低Hv50以上。维氏硬度低者，延性变高。本发明人发现:在其表面具 有这样的软质部的单丝通过硬度高的中心部而抗拉强度提高，且通过硬度低的软质部而延 性显著提高。进而发明人认识到:通过使单丝的从表面至深度Ιμπι为止的珠光体的平均片层 间距比单丝的中心的珠光体的平均片层间距更微细化，珠光体组织中的渗碳体厚度变得微 细，成为断线的起点的渗碳体的裂纹变得微细。在绞线加工中，主要使单丝的软质部发生变 形。对于钢帘线用的单丝要求良好的加工性。根据上述的构成，在绞线加工中，能够抑制在 单丝中产生裂纹等缺陷。由于能够对具有上述特征的单丝良好地进行绞线加工，所以通过 上述构成，能够提供扭绞缺陷的产生得到了抑制的高品质的钢帘线。
[0021] 此外，具有上述的构成的单丝的成分组成以质量％计包含C:0.70%以上且1.20% 以下、Si :0· 15%以上且0.60%以下、Μη: 0· 10%以上且1.00%以下、Ν:0· 0010%以上且 0.0050%以下）1:0%以上且0.010%以下、11:0%以上且0.10%以下、0:0%以上且 0.50%以下、Co:0%以上且0.50%以下、V:0%以上且0.50%以下、Cu:0%以上且0.20%以 下、Nb:0%以上且0.100%以下、Mo:0%以上且0.20%以下、W:0%以上且0.200%以下、B: 0%以上且0.0030%以下、REM:0%以上且0.0050%以下、Ca:0%以上且0.0050%以下、Mg: 0%以上且0.0050%以下、及Zr:0%以上且0.0100%以下，剩余部分为Fe及杂质，具有上述 构成的单丝的中心部的组织以面积％计以95%以上且100%以下的比例含有珠光体组织。 具有上述构成的单丝的中心部具有充分高的抗拉强度。因此，若使用具有上述构成的单丝， 则钢帘线的轻量化成为可能。
[0022] 此外，具有上述构成的单丝的软质部的厚度为Ιμπι以上且0.1 Xr mm。如上所述，所 谓r是单丝的直径(线径）。由于软质部的厚度被设定为lMi以上，所以具有上述构成的单丝 具有充分良好的加工性，在绞线加工中，裂纹等缺陷的产生得到抑制。此外，由于软质部的 厚度被设定为0.1 Xr mm以下，所以具有上述构成的单丝的抗拉强度被较高地保持，能够充 分确保由该单丝得到的钢帘线的强度。另外，所谓软质部的厚度是具有比单丝的线径r的1/ 4的深度处的维氏硬度低Hv50以上的维氏硬度的区域的厚度。
[0023] 根据本发明，能够提供强度高、且加工性优异、能够稳定地制造高强度的钢帘线的 单丝。
【附图说明】
[0024] 图1是本实施方式所述的单丝的C截面图。
[0025] 图2是用于测量单丝的软质部的厚度的形成有椭圆形截面的单丝的侧面图。
[0026] 图3是用于测量单丝的软质部的厚度的椭圆形截面。
[0027] 图4是示意地表示本实施方式所述的单丝的硬度分布的图。
[0028] 图5是说明本实施方式所述的单丝的硬度分布图的制作方法的一个例子的图。
[0029] 图6是说明本实施方式所述的单丝的硬度分布图的制作方法的一个例子的图。 [0030]图7是说明本实施方式所述的单丝的硬度分布图的制作方法的一个例子的图。 [0031]图8是说明本实施方式所述的单丝的平均片层间距差的测量方法的一个例子的 图。
[0032] 图9是说明本实施方式所述的单丝的平均片层间距差的测量方法的一个例子的 图。
[0033] 图10是表示本实施方式所述的单丝的制造方法的流程图。
[0034] 图11是本实施方式所述的单丝的材料即钢线的概略的CCT线图。
[0035]图12是表示珠光体钢的热处理温度与硬度的关系的概念图。
[0036] 图13是说明单丝表层加热工序后的本实施方式所述的单丝的冷却方法的图。
[0037] 图14是本实施方式所述的单丝的加工硬化曲线的概念图。
【具体实施方式】
[0038] 以下，对于本发明的一实施方式所述的单丝，参照所附的附图进行说明。本实施方 式所述的单丝10是用作制造作为汽车用轮胎等橡胶制品的加强筋使用的高强度钢帘线时 的原材料的单丝。
[0039] 本实施方式所述的单丝10其线径r被设定为0.15mm<r<0.35mm，成分组成以质 量％计包含C:0.70%以上且1.20%以下、Si :0.15%以上且0.60%以下、Mn:0.10%以上且 1.00%以下、N:0.0010%以上且0.0050%以下、A1:0%以上且0.010%以下、Ti:0%以上且 0.10%以下、Cr:0%以上且0.50%以下、Co:0%以上且0.50%以下、V:0%以上且0.50%以 下、Cu:0%以上且0.20%以下、Nb:0%以上且0.100%以下、Mo:0%以上且0.20%以下、W: 0%以上且0.200%以下、B:0%以上且0.0030%以下、REM:0%以上且0.0050%以下、Ca:0% 以上且0.0050%以下、Mg:0%以上且0.0050%以下、及Zr:0%以上且0.0100%以下，剩余部 分为Fe及杂质。
[0040] 进而，本实施方式所述的单丝10如图1中所示的那样具有软质部11和中心部12。软 质部11沿着单丝10的外周而形成。软质部11的维氏硬度比单丝10的线径r的1/4的深度处的 维氏硬度低Hv50以上，且软质部的厚度为Ιμπι以上且0.1 Xr mm以下。进而，单丝10的从表面 至深度Ιμπι为止的珠光体的平均片层间距小于单丝10的中心的珠光体的平均片层间距，单 丝10的从表面至深度lym为止的珠光体的平均片层间距与单丝10的中心的珠光体的平均片 层间距的差为2.0nm以下。进而，单丝10的抗拉强度为3200MPa以上。
[00411 (软质部11的硬度:比单丝的线径r的1/4的深度处的维氏硬度低Hv50以上）
[0042]如图1中所示的那样，本实施方式所述的单丝10具有沿着其外周形成的软质部11。 本实施方式所述的单丝10中，比单丝的线径r的1/4的深度处的维氏硬度柔软Hv50以上的区 域被定义为软质部11。即，软质部11的维氏硬度比单丝的线径r的1/4的深度处的维氏硬度 低Hv50以上。图1中，带有符号19的虚线表示单丝的线径r的1/4的深度的部位。此外，本实施 方式所述的单丝10中的非软质部11的部分被定义为中心部12。软质部11的硬度与中心部12 的硬度的差起因于位错密度、及渗碳体的形态的差。中心部12的组织包含95~100%的珠光 体，软质部11的组织也包含同样的量的珠光体，但导入珠光体相变后的组织中的位错的大 部分在软质部11中被除去。软质部11由于其硬度比中心部12低，所以具有比中心部12高的 延性。
[0043](软质部11的厚度：Ιμπι以上且0· 1 Xr謹以下）
[0044] 本实施方式所述的单丝10的软质部11的厚度t被设定为Ιμπι以上且0.1 Xr mm以 下。即，本实施方式所述的单丝10中，比线径r的1/4的深度的部位19的维氏硬度柔软Hv50以 上的区域形成于单丝10的从外周面至深度t为止的区域中。例如，在线径r为0.30mm的情况 下，软质部11的厚度t为lym以上且0.030mm(30ym)以下。由于具有比中心部12高的延性的软 质部11沿着单丝10的外周而形成，所以单丝10在主要在外周受到显著的变形的绞线加工 中，发挥良好的加工性。另一方面，由于中心部12具有充分高的硬度，所以单丝10具有 3200MPa以上的高的抗拉强度。在软质部11的厚度t为Ιμπι以下的情况下，在绞线加工等中， 变得容易产生断线等加工不良。此外，在软质部11的厚度t变成超过0.1 Xr mm的情况下，抗 拉强度降低。因此，将软质部11的厚度t设定为Ιμπι以上且0.1 Xr mm以下。软质部11的厚度t 的优选的范围为2μηι以上且0.08Xr mm以下。
[0045] 本实施方式所述的单丝10的软质部11的厚度可以使用单丝10的深度方向的硬度 分布来求出。单丝10的深度方向的硬度分布的测定方法如以下例示。如图2及图3所示，适当 制备通过将直径为r的单丝10以相对于拉丝方向为30°的角度切断而得到的、短径为r且长 径为2r的椭圆形截面16,在椭圆形截面16的长轴方向终端17与椭圆形截面16的中心18之间 连续进行硬度测定，得到从椭圆形截面16的长轴方向终端17起的距离与硬度的关系。椭圆 形截面16的长轴方向终端17与椭圆形截面16的中心18之间的任意的测定点与椭圆形截面 16的长轴方向终端17之间的距离为该任意的测定点的深度的2倍。基于该关系，通过将从椭 圆形截面16的长轴方向终端17起的距离换算成单丝10的深度，可得到图4所示那样的表示 单丝10的深度与硬度的关系的图表。由该图表获知具有比单丝10的线径r的1/4的深度处的 维氏硬度低Hv50以上的硬度的区域的厚度。
[0046]为了提高软质部11的厚度的测定精度，优选增加硬度测定点的数目。另一方面，对 1个试样进行多次维氏硬度测定时，必须使测定点彼此隔离形成于测定点上的压痕13的对 角线长度的约2倍以上。由于通过之前的测定时的压痕13的形成，压痕13的周围的硬度上 升，所以在之前的测定时的压痕13的附近进行之后的测定时，得不到正确的测定值。在求出 本实施方式所述的单丝10的软质部11的深度时，为了增加测定点的个数，在通过将单丝10 以相对于拉丝方向为30°的角度切断而得到的椭圆形截面16中进行硬度的测定。例如，通过 在椭圆形截面16的长轴方向终端17与椭圆形截面16的中心18之间进行测定点彼此的间隔 为2μπι的硬度测定，可得到每1. Ομπι深度的硬度。此外，为了增加测定点的个数，可以如图6或 图7所示设定测定点。根据通常的硬度分布测定方法，在测定硬度的深度方向的分布时，沿 着从截面的外周朝向截面的中心的1条直线实施连续的测定(参照图5)。这样的测定能使测 定作业的效率提高。但是，在求出本实施方式所述的单丝10的软质部11的深度时，如图6或 图7所示，优选沿着与从椭圆形截面16的长轴方向终端17朝向椭圆形截面16的中心的直线 平行的多条直线实施测定。由此，不会缩小测定点彼此的间隔，能增加测定点的个数。为了 以充分高的精度测定本实施方式所述的单丝10的软质部11的深度，优选将硬度测定的深度 间隔设为1.Ομπι以下，此外，为了实现该深度间隔，优选适当调节维氏硬度测定时的荷重、测 定点的设定方法、及测定面的制作方法等。椭圆形截面16与单丝的拉丝方向所成的角度不 限定于30°。只要能以充分的精度进行测定，可以适当地选择合适的角度。但是，在本实施方 式所述的单丝的C截面(与拉丝方向垂直的截面）中进行硬度测定时，很多情况下硬度测定 的精度不充分。
[0047](单丝的中心部的组织:含有95面积％以上且100面积％以下的珠光体）
[0048]本实施方式所述的单丝10的中心部12的组织（即，单丝10的除软质部11以外的组 织）以面积率计包含95~100%的珠光体。中心部12的组织含有95%以上的珠光体是为了使 单丝10的抗拉强度成为3200MPa以上、且使单丝10的加工性良好所必须的。由于优选珠光体 量多，所以单丝10的中心部12中的珠光体量的上限值为100%。马氏体、贝氏体、渗碳体、及 伪珠光体等除珠光体以外的组织的含有只要是满足珠光体量的规定，则被允许。所谓伪珠 光体是由粒状的渗碳体和粒状的铁素体构成的组织，与具有层状的渗碳体与层状的铁素体 重叠的形状的普通的珠光体（图9中所示的珠光体20)相区别。本实施方式所述的"珠光体" 是指"普通的珠光体"。没有必要规定单丝的软质部11的珠光体量，但通常成为与单丝的中 心部12的珠光体量同样的值。
[0049] 测定单丝10的中心部12中的珠光体量的手段没有特别限定。例如可以通过对单丝 10的C截面进行研磨及蚀刻，从而使单丝10的C截面的珠光体组织现出，接着拍摄C截面的光 学显微镜照片或电子显微镜照片，进而通过求出该照片中包含的珠光体的面积，由此求出 珠光体量。拍摄C截面的光学显微镜照片或电子显微镜照片的部位例如设定为单丝10的C截 面的中心、和单丝10的C截面的1/4深度处的相对于单丝10的中心每隔45度配置的8个部位， 求出这些拍摄部位中的珠光体量，优选将各部位中的珠光体量的平均值作为单丝10的珠光 体量。
[0050](单丝的从表面至深度Ιμπι为止的珠光体的平均片层间距:小于单丝的中心的平均 片层间距，且平均片层间距的差为2.Onm以下）
[0051]本实施方式所述的单丝10的从表面至深度lMi为止的珠光体的平均片层间距小于 单丝10的中心处的珠光体的平均片层间距。此外，单丝10的从表面至深度ΙμL?为止的珠光体 的平均片层间距与单丝10的中心处的珠光体的平均片层间距的差（以下，有时简记为"平均 片层间距差"）为超过〇腹且2.Onm以下。另外，单丝的从表面至深度ιμπι为止的区域包含在软 质部11中。因此，在本实施方式所述的单丝10中，软质部11的平均片层间距小于中心的平均 片层间距。
[0052]若平均片层间距变小，则通过珠光体中的渗碳体发生微细化，延性增大。另一方 面，通过用于减小平均片层间距的热处理而在单丝10中导入位错，该位错使单丝10的延性 降低。通常，在减小单丝10的珠光体的平均片层间距的情况下，由于位错导入的影响超过渗 碳体微细化的影响，所以单丝10的延性降低。但是，在本实施方式所述的单丝10的软质部11 中，大部分的位错通过后述的表层加热而消失。因此，在减小本实施方式所述的单丝10的珠 光体的平均片层间距的情况下，由于位错导入的影响得到抑制，所以可得到由渗碳体微细 化带来的延性提高效果。
[0053] 在平均片层间距差过大的情况下，单丝10的变形变得不均匀，变得容易产生层离。 本发明人认识到在单丝10的平均片层间距差超过2.Onm的情况下，层离以高频率产生。因 此，在本实施方式所述的单丝10中，必须将平均片层间距差设定为2.Onm以下。平均片层间 距的差的上限值优选为1.8nm、l .7nm、l .6nm、或1.5nm〇
[0054] 单丝10的从表面至深度lMi为止的珠光体的平均片层间距只要通过以下说明的步 骤求出即可。首先，制作与单丝10的拉丝方向平行、且通过单丝10的中心轴的截面(L截面）。 由该L截面制作厚度为100μπι的薄膜试样(L截面薄膜试样）。接着，使用FIB(Forcused Ion Beam，聚焦离子束)装置从该L截面薄膜试样的表层部切出50μπι X 30μπι X Ιμπι的样品。将这些 切出的样品电解粘接于透射型电子显微镜用的样品架中，拍摄包含单丝的从表面至深度?μ m为止的区域的电子显微镜照片。进而，由该照片切出图8中所示的表层平均片层间距测定 区域14。表层平均片层间距测定区域14为纵横为Ιμπι的正方形，该正方形的1条边与单丝10 的表面一致。另外，也可以将电子显微镜照片的拍摄视野设定为纵横为lMi的正方形，使视 野的1条边与单丝10的表面一致，将该视野作为表层平均片层间距测定区域14。接着，选择 如图9中所示的那样，表层平均片层间距测定区域14中包含的多个珠光体中的片层间距最 小的珠光体（图9的珠光体20 )，画与该珠光体20中包含的铁素体相的层21及渗碳体相的层 22正交的长度为0.2μπι的线段23,数出与该线段23交叉的渗碳体相的层22的数目，通过将线 段的长度(0.2μπι)除以渗碳体相的层22的数目，求出表层平均片层间距测定区域14所涉及 的片层间距。将上述操作重复8次，求出8个表层平均片层间距测定区域14所涉及的片层间 距，通过将这些片层间距进行平均，得到单丝10的从表面至深度Ιμπι为止的珠光体的平均片 层间距。
[0055] 单丝的中心的平均片层间距只要通过以下说明的步骤求出即可。与上述的单丝的 表层部的平均片层间距的测定方法同样地调制单丝10的L截面，拍摄包含单丝10的中心轴 的区域的电子显微镜照片、及包含线径r的1/4深度的部位的区域的电子显微镜照片。接着， 求出作为纵横为Ιμπι的正方形的12个部位的中心平均片层间距测定区域15所涉及的片层间 距。关于12个部位的中心平均片层间距测定区域15中的4个部位，将其相对的边的中点彼此 连接的线段中的一个与单丝10的中心轴一致。关于12个部位的中心平均片层间距测定区域 15中的8个部位，将其相对的边的中点彼此连接的线段中的一个与单丝10的距离表面为线 径r的1/4深度的区域一致。求出12个部位的中心平均片层间距测定区域15各自所涉及的片 层间距，可以将通过将这些片层间距平均而得到的值视为单丝10的中心的平均片层间距。
[0056] 另外，本实施方式中的片层间距是指将铁素体相的层21夹持且相邻的渗碳体相的 层22的中心线间的距离的平均值。
[0057]接着，对本实施方式所述的单丝10中，将成分组成如上述那样限定的理由进行说 明。
[0058] (C:0.70% 以上且 1.20% 以下）
[0059] C为提高单丝10的强度的元素。为了得到作为共析组织的珠光体组织，优选将C含 量设定在〇. 80 %附近。C含量低于0.70 %时，单丝10成为亚共析钢，变成非珠光体组织较多 地存在的钢。另一方面，C含量超过1.20 %时，初析渗碳体析出，有可能单丝10的加工性降 低。因此，将C含量设定在0.70%以上且1.20%以下的范围内。C含量的优选的下限值为 0.75%、0.80%、或0.85%，(：含量的优选的上限值为1.10%、1.05%、或1.00%。
[0060] (Si:0.15% 以上且 0.60% 以下）
[0061] Si为对于单丝10的脱氧有效、进而具有固溶于铁素体中而提高单丝10的强度的作 用的元素。其中，Si含量低于0.15%时，有可能无法充分地得到上述的作用。另一方面，Si含 量超过0.60%时，有可能单丝10的加工性降低。因此，将Si含量设定在0.15%以上且0.60% 以下的范围内。Si含量的优选的下限值为0.20%、0.25%、或0.30%，Si含量的优选的上限 值为0.55%、0· 50%、或0.45%。
[0062] (Μη:0·10以上且 1.00% 以下）
[0063] Μη为对于单丝10的脱氧有效、进而具有将单丝10中的S固定而抑制钢的脆化的作 用。其中，Μη含量低于0.10%时，有可能无法充分地得到上述的作用。另一方面，Μη含量超过 1.00%时，有可能单丝10的加工性降低。因此，将Μη含量设定在0.10%以上且1.00%以下的 范围内。Μη含量的优选的下限值为0.20%、0.30%、或0.40 %，Μη含量的优选的上限值为 0·90%、0·80%、或 0.70%。
[0064] (Ν:0·0010% 以上且0.0050% 以下）
[0065] Ν为通过与Α1和/或Ti结合而形成氮化物的元素。该氮化物具有抑制后述的铅浴淬 火工序S04的开始前的中间钢线中包含的奥氏体的粗大化的作用。通过抑制奥氏体的粗大 化，能够如后述那样将单丝10的平均片层间距差抑制在2.Onm以下，进而，可以将单丝10的 珠光体微细化而提高单丝10的延性。N含量低于0.0010%时，有可能无法充分地得到上述的 作用。另一方面，N含量超过0.0050%时，有可能单丝10的延性降低。因此，将N含量设定在 0.0010%以上且0.0050%以下的范围内。N含量的优选的下限值为0.0015%、0.0017%、或 Ο · 0020%，N含量的优选的上限值为Ο · 0045%、Ο · 0042%、或Ο · 0040%。
[0066] Ρ及S有时作为杂质包含在单丝中。不需要特别规定Ρ及S的含量，但为了对单丝10 赋予与以往的单丝相同水平的延性，优选将Ρ及S的含量分别设定为0%以上且0.02%以下， 进一步优选分别设定为〇%以上且0.01%以下。这样的含量的S及Ρ被视为杂质。
[0067] 除了上述的基本成分及杂质元素以外，本实施方式所述的单丝10也可以进一步含 有Al、Ti、Cr、Co、V、Cu、Nb、Mo、W、B、REM、Ca、Mg、Zr中的至少一种作为选择成分。以下，说明选 择成分的数值限定范围和其限定理由。其中，记载的％为质量％。
[0068] (Α1:0% 以上且0.010% 以下）
[0069] Α1变成硬质而难以产生变形的氧化铝系夹杂物，该夹杂物有可能引起单丝10的延 性劣化和拉丝性劣化。因此，优选将Α1含量的上限值设定为0.010%。此外，也可以将Α1含量 的上限值设定为〇. 009 %、0.008 %、或0.007 %。由于Α1也可以不包含在本实施方式所述的 单丝10中，所以Α1含量的下限值为0%。然而，Α1具有通过与Ν结合而形成氮化物的作用，该 氮化物如上述那样具有将平均片层间距差抑制在2.Onm以下的效果和将珠光体微细化而提 高单丝10的延性的效果。为了得到这些效果，也可以将A1含量的下限值设定为0.001%、 0.002%、或 0.003%。
[0070] (Ti:0 以上且 0.100% 以下）
[0071] 由于Ti也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以Ti含量的下限值为0%。 但是，Ti为具有脱氧作用的元素。此外，Ti具有通过与N结合而形成氮化物的作用，该氮化物 如上述那样具有将平均片层间距差抑制在2.Onm以下的效果和将珠光体微细化而提高单丝 10的延性的效果。为了得到这些效果，也可以含有0.005%以上的Ti。另一方面，Ti含量超过 0.100%时，有可能通过形成粗大的碳氮化物(TiCN等)而加工性降低。因此，优选将Ti含量 的上限设定为0.100%。
[0072] (Cr:0% 以上且0.50% 以下）
[0073] 由于Cr也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以Cr含量的下限值为0%。 但是，Cr具有通过将珠光体的平均片层间距微细化而提高单丝10的抗拉强度的效果。为了 得到该效果，Cr含量优选为超过0 %，进一步优选为0.0010%以上。另一方面，Cr含量超过 0.50%时，有可能通过抑制珠光体相变而在铅浴淬火处理中的中间钢线的组织中残留奥氏 体。残留奥氏体在铅浴淬火处理后变成马氏体及贝氏体等过冷组织，使单丝10的特性恶化。 此外，超过0.50 %的Cr有时使利用机械去氧化皮除去表面氧化物变得困难。因此，Cr含量优 选为0.50%以下，更优选为0.40%以下。
[0074] (Co:0% 以上且0.50% 以下）
[0075] 由于Co也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以Co含量的下限值为0%。 但是，Co为具有通过抑制初析渗碳体的析出而提高单丝10的特性的效果的元素。为了得到 该效果，Co含量优选为超过0 %，进一步优选为0.0010%以上。另一方面，Co含量超过0.50% 时，上述的效果饱和，有时产生过量的生产成本。因此，Co含量优选为0.50 %以下，进一步优 选为0.40%以下。
[0076] (V:0% 以上且0.50% 以下）
[0077] 由于V也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以V含量的下限值为0%。但 是，V具有通过与N结合而形成微细的碳氮化物的作用。该氮化物如上述那样具有将平均片 层间距差抑制在2.Onm以下的效果和将珠光体微细化而提高单丝10的延性的效果。为了得 到这些效果，优选V含量超过0 %，进一步优选为0.0010%以上。另一方面，V含量超过0.50% 时，有可能碳氮化物的形成量变得过量，进而有可能碳氮化物的粒径变大。这样的碳氮化物 有时会降低单丝的延性。因此，V含量优选为0.50 %以下，进一步优选为0.40 %以下。
[0078] (Cu:0% 以上且0.20% 以下）
[0079] 由于Cu也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以Cu含量的下限值为0%。 但是，Cu为提高单丝10的耐腐蚀性的元素。为了得到该效果，Cu含量优选为超过0%，进一步 优选为〇. 〇〇〇 1 %以上。另一方面，Cu含量超过0.20 %时，通过Cu与S反应而在晶界中偏析 CuS，该CuS有时使单丝10中产生瑕疵。因此，Cu含量优选为0.20%以下，进一步优选为 0.10%以下。
[0080] (Nb:0% 以上且0.100% 以下）
[0081 ]由于Nb也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以Nb含量的下限值为0%。 但是，Nb具有提高单丝10的耐腐蚀性的效果。此外，Nb具有形成碳化物和/或氮化物的作用。 该碳化物和/或氮化物如上述那样具有将平均片层间距差抑制在2. Onm以下的效果和将珠 光体微细化而提高单丝10的延性的效果。为了得到这些效果，Nb含量优选为超过0%，进一 步优选为〇. 0005%以上。另一方面，Nb含量超过0.100%时，有可能通过抑制铅浴淬火处理 中的珠光体相变而奥氏体残留。残留奥氏体在铅浴淬火处理后变成马氏体及贝氏体等过冷 组织，使单丝10的特性恶化。因此，Nb含量优选为0.100 %以下，进一步优选为0.050 %以下。
[0082] (Mo:0% 以上且0.20% 以下）
[0083]由于Mo也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以Mo含量的下限值为0%。 但是，Mo为在珠光体生长界面浓缩，通过所谓的溶质拖拽效应来抑制珠光体的生长的元素。 由此，可以将珠光体微细化，提高单丝10的特性。此外，Mo为通过抑制铁素体生成，从而减少 对单丝10的特性造成不良影响的非珠光体组织的元素。为了得到这些效果，Mo含量优选为 超过0%，进一步优选为0.0010%以上、或0.005%以上。另一方面，Mo含量超过0.20%时，珠 光体生长被过量地抑制，铅浴淬火处理需要长时间，有时导致单丝10的生产率的降低。此 外，Mo含量超过0.20 %时，有时析出粗大的Mo碳化物，单丝10的拉丝加工性降低。因此，Mo含 量优选为〇. 20 %以下，进一步优选为0.06 %以下。
[0084] (W:0% 以上且0.200% 以下）
[0085] 由于W也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以W含量的下限值为0%。但 是，W为与Mo同样地在珠光体生长界面浓缩，通过所谓的溶质拖拽效应来抑制珠光体的生长 的元素。由此，可以将珠光体微细化，提高单丝10的特性。此外，W为通过抑制铁素体生成，从 而减少对单丝10的特性造成不良影响的非珠光体组织的元素。为了得到这些效果，W含量优 选为超过0%，进一步优选为0.0005%以上。另一方面，W含量超过0.200%时，珠光体生长被 过量地抑制，铅浴淬火处理需要长时间，有时导致单丝10的生产率的降低。此外，W含量超过 0.2 0 0 %时，有时析出粗大的W碳化物，单丝10的拉丝加工性降低。因此，W含量优选为 0.200 %以下，进一步优选为0.060 %以下。
[0086] (B:0% 以上且0.0030% 以下）
[0087] 由于B也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以B含量的下限值为0%。但 是，B为抑制铁素体、伪珠光体、贝氏体等非珠光体组织的生成的元素。此外，B具有形成碳化 物和/或氮化物的作用。该碳化物和/或氮化物如上述那样具有将平均片层间距差抑制在 2.Onm以下的效果和将珠光体微细化而提高单丝10的延性的效果。为了得到这些效果，B含 量优选为超过〇%，进一步优选为〇.0004%以上、或0.0006%以上。另一方面，B含量超过 0.0030%时，有时促进粗大的Fe23(CB)6的析出，对单丝10的延性带来不良影响。因此，B含量 优选为0.0030%以下，进一步优选为0.0025%以下、0.0015%以下、或0.0012%以下。
[0088] (REM:0% 以上且0.0050% 以下）
[0089] 由于REM(Rare Earth Metal)也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以 REM含量的下限值为0 %。但是，REM为脱氧元素。此外，REM为通过形成硫化物，将作为杂质的 S无害化的元素。为了得到该效果，REM含量优选为超过0 %，进一步优选为0.0005 %以上。另 一方面，REM含量超过0.0050 %时，有时形成粗大的氧化物，在单丝10的拉丝时引起断线。因 此，REM含量优选为0.0050 %以下，进一步优选为0.0020 %以下。
[0090] 另外，所谓REM为在从原子序号为57的镧到71的镥为止的15种元素上，加上原子序 号为21的钪和原子序号为39的钇的合计17种元素的总称。通常，REM以这些元素的混合物即 混合稀土金属的形态被供给，被添加到钢中。上述的REM的含量是指这些元素的合计的含 量。
[0091] (Ca:0% 以上且0.0050% 以下）
[0092] 由于Ca也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以Ca含量的下限值为0%。 但是，Ca为减少使单丝10的特性恶化的硬质的氧化铝系夹杂物的元素。此外，Ca为生成微细 的氧化物的元素。该微细的氧化物使单丝1 〇的珠光体块尺寸微细化，由此提高单丝1 〇的延 性。为了得到这些效果，Ca含量优选为超过0.0005 %。另一方面，Ca含量超过0.0050 %时，有 时形成粗大的氧化物，在单丝10的拉丝时引起断线。因此，Ca含量优选为0.0050%以下，进 一步优选为〇. 0040%以下。另外，在通常的操作条件下，有时Ca含有0.0003%左右。
[0093] (Mg:0% 以上且0.0050% 以下）
[0094] 由于Mg也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以Mg含量的下限值为0%。 但是，Mg为生成微细的氧化物的元素。该微细的氧化物使单丝材料的珠光体块尺寸微细化， 由此提高单丝10的延性。为了得到该效果，Mg含量优选为超过0.0005%。然而，Mg含量超过 0.0050 %时，有时形成粗大的氧化物，在单丝10的拉丝时引起断线。因此，Mg含量优选为 0.0050 %以下，进一步优选为0.0040 %以下。另外，在通常的操作条件下，有时Mg含有 0.0001%左右。
[0095] (Zr:0% 以上且0.0100% 以下）
[0096]由于Zr也可以不包含在本实施方式所述的单丝10中，所以Zr含量的下限值为0%。 但是，Zr由于以ZrO的形式进行结晶而成为奥氏体的晶核，所以为提高奥氏体的等轴率、将 奥氏体粒微细化的元素。在本实施方式所述的单丝10中包含Zr的情况下，通过使铅浴淬火 处理前的奥氏体微细化，从而单丝10的珠光体块尺寸被微细化，由此单丝1 〇的延性提高。为 了得到该效果，Zr含量优选为超过0.0005 %。另一方面，Zr含量超过0.0100 %时，有时形成 粗大的氧化物，在单丝10的拉丝时引起断线。因此，Zr含量优选为0.0100%以下，进一步优 选为0.0050%以下。
[0097](剩余部分:Fe及杂质）
[0098]本实施方式所述的单丝10的成分组成的剩余部分包含Fe及杂质。所谓杂质是指在 工业上制造钢材时，通过矿石或废铁等那样的原料、或制造工序的各种要因而混入的成分， 且在不对本实施方式所述的单丝10的特性造成不良影响的范围内被允许的成分。
[0099](抗拉强度：32〇OMPa以上）
[0100] 本实施方式所述的单丝10的抗拉强度为3200MPa以上。使用抗拉强度为3200MPa以 上的单丝10而得到的钢帘线作为汽车用轮胎、高压橡胶软管、传送带等橡胶制品的加强筋 是合适的。
[0101] 接着，对本实施方式所述的单丝10的制造方法、及使用了该单丝10的钢帘线的制 造方法使用图10~图14进行说明。本实施方式所述的单丝10的制造方法包括以下工序:为 了将线材的表面的氧化皮除去而将线材进行去氧化皮的工序(去氧化皮工序S01);为了得 到中间钢线，将经去氧化皮的线材进行粗拉丝的工序(粗拉丝工序S02);将经粗拉丝的中间 钢线进行加热的工序(加热工序S03);对经加热的中间钢线进行铅浴淬火处理的工序(铅浴 淬火工序S04);对钢线进行镀黄铜的工序(镀黄铜工序S06);将经镀黄铜的钢线进行精拉丝 而得到中间单丝的工序(精拉丝工序S07);对中间单丝进行表层加热的工序(单丝表层加热 工序S08);将经表层加热的单丝冷却的工序(冷却工序S09)。如后述那样，所谓中间钢线为 铅浴淬火工序S04结束前的钢线，所谓中间单丝为制造途中的单丝10。本实施方式所述的单 丝10的制造方法可以在进行铅浴淬火处理的工序与对钢线进行镀黄铜的工序之间包含对 钢线的表层进行加热的工序(钢线表层加热工序S05)。所谓表层加热是指仅对单丝或钢线 的表层进行加热。使用本实施方式所述的单丝10而得到的高强度钢帘线的制造方法包括对 本实施方式所述的单丝10进行绞线的工序(绞线加工工序S10)。
[0102] (去氧化皮工序S01)
[0103] 在本实施方式所述的单丝10的制造方法中，将具有上述的成分组成的线材作为原 料使用。线材的种类没有特别限定，但优选为热乳线材。线材的直径没有特别限定，但优选 为约5.5mm左右。将形成于该线材的表面的氧化皮通过酸洗等化学处理、或机械处理而除 去。这样的处理被称为去氧化皮。去氧化皮的方法没有特别限定。
[0104] (粗拉丝工序S02)
[0105] 接着，将除去了氧化皮的线材进行粗拉丝，由此形成线径为1.0mm以上且3.5mm以 下的中间钢线(粗拉丝工序S02)。粗拉丝的方法没有特别限定，但粗拉丝优选通过干式拉丝 来进行。有时为了区别铅浴淬火工序结束后得到的钢线和铅浴淬火结束前的钢线，将铅浴 淬火结束前的钢线称为中间钢线。
[0106] (加热工序S〇3)
[0107] 接着，在粗拉丝工序S02中得到的中间钢线在850 °C~1350 °C的温度范围内被加热 (加热工序S03)。通过加热工序S03,中间钢线的组织变成奥氏体，该奥氏体在后述的铅浴淬 火工序S04中进行珠光体相变。因此，根据在加热工序S03中生成于中间钢线中的奥氏体的 状态，铅浴淬火工序S04后得到的钢线及最终单丝中包含的珠光体的状态受到影响。
[0108] 加热工序S03中的加热温度低于850°C时，渗碳体以未固溶的状态残留在中间钢线 内，进而，在中间钢线内生成铁素体。该情况下，由于得不到充分的量的奥氏体，所以在接下 来的铅浴淬火工序S04中无法生成充分的量的珠光体，最终单丝的中心部12的组织的珠光 体量低于95%。另一方面，加热工序S03中的加热温度超过1350°C时，由于奥氏体的粒径粗 大化，且淬火性提高，所以有可能最终单丝的平均片层间距差超过2.Onm。
[0109]以下使用图11来说明通过奥氏体的粗大化而平均片层间距差增大的理由。图11为 本实施方式所述的单丝的材料即钢线的示意性CCT线图（Continuous-Cooling- Transformation diagram:连续冷却相变线图）。从Ps到Pf的两根曲线为表示珠光体相变的 开始和结束的相变曲线。两根相变曲线中，左侧的相变曲线为奥氏体粒径小的中间钢线所 涉及的相变曲线，右侧的相变曲线为奥氏体粒径大的中间钢线所涉及的相变曲线。奥氏体 粒径大者由于从铅浴淬火开始到产生珠光体相变为止的时间长，所以奥氏体粒径大的中间 钢线所涉及的相变曲线位于右侧。CCT线图的从左上向右下延长的两根曲线为表示在加热 工序S03后进行的铅浴淬火工序S04中的中间钢线的冷却状态的曲线。两根曲线中，左侧的 曲线为表示中间钢线的表层的冷却状态的曲线，右侧的曲线为表示中间钢线的中心的冷却 状态的曲线。由于中间钢线的中心与中间钢线的表层相比难以被冷却，所以中间钢线的中 心所涉及的曲线位于右侧。图11中记载的!^为奥氏体粒径小的中间钢线所涉及的相变曲线 与表示中间钢线的表层的冷却状态的曲线最初交叉的温度、与奥氏体粒径小的中间钢线所 涉及的相变曲线与表示中间钢线的中心的冷却状态的曲线最初交叉的温度的差、即奥氏体 粒径小的中间钢线的表层及中心处的珠光体相变开始温度的差。图11中记载的T2为奥氏体 粒径大的中间钢线所涉及的相变曲线与表示中间钢线的表层的冷却状态的曲线最初交叉 的温度、与奥氏体粒径大的中间钢线所涉及的相变曲线与表示中间钢线的中心的冷却状态 的曲线最初交叉的温度的差、即奥氏体粒径大的中间钢线的表层及中心处的珠光体相变开 始温度的差。
[0110]在珠光体相变开始温度低的情况下，珠光体的片层间距变小。因此，在中间钢线的 表层的珠光体相变开始温度与中心的珠光体相变开始温度的差大的情况下，中间钢线的表 层的平均片层间距与中间钢线的中心的平均片层间距的差变大。如图11中所示的那样，τ2大于Ti。因此，在加热工序S03中被加热的中间钢线的奥氏体粗大化的情况下，在之后的铅 浴淬火工序S04中，中间钢线表层与中间钢线中心的平均片层间距差变大。在中间钢线中产 生的平均片层间距差对最终得到的单丝10的平均片层间距差产生影响。本发明人通过多次 实验进行了研究，结果认识到，在加热温度超过1350Γ时，起因于中间钢线的奥氏体粒径的 粗大化，单丝10的平均片层间距差变成2.Onm以上的可能性极高。根据上述的理由，必须将 加热工序S03中的加热温度设定为850°C~1350°C。
[0111] (铅浴淬火工序S04)
[0112] 接着，将通过加热工序S03被加热的中间钢线在加热工序S03结束后进行浸渍在熔 融铅浴(铅浴）内的铅浴淬火处理(铅浴淬火工序S04)。铅浴的温度设定为530°C以上且580 °C以下，将在铅浴内浸渍中间钢线的时间设定为5~45秒。此外，加热工序S03的结束与铅浴 淬火工序S04的开始之间的时间设定为5秒左右。也可以使用熔融盐来代替熔融铅进行铅浴 淬火。
[0113] 铅浴淬火工序S04中的熔融铅的温度的规定理由如下所述。铅浴的温度低于530°C 时，在中间钢线的表层生成贝氏体组织，由此单丝10的抗拉强度降低。此外，铅浴的温度超 过580°C时，单丝10的抗拉强度降低。为了得到充分的抗拉强度，优选将铅浴的温度设定为 530 °C以上且580 °C以下。
[0114] 在铅浴淬火工序S04中，在铅浴内浸渍中间钢线的时间的规定理由如下所述。浸渍 时间低于5秒时，珠光体相变没有完全结束，单丝10的珠光体分率变低。此外，浸渍时间为45 秒以上时，珠光体的片层中的渗碳体的一部分被截断化，由此引起单丝10的抗拉强度的降 低。
[0115] 在铅浴淬火工序S04中从铅浴中取出的钢线之后被冷却至室温。此时的冷却速度 为10°C/秒以上。钢线的冷却速度低于10°C/秒时，有可能单丝10的强度降低。
[0116] (镀黄铜工序S06)
[0117] 对在铅浴淬火工序S04中经铅浴淬火而得到的钢线的表面实施镀黄铜(镀黄铜工 序S06)。镀黄铜是为了提高橡胶与钢帘线的密合性而形成的。
[0118] (精拉丝工序S07)
[0119] 对在镀黄铜工序S06中进行了镀黄铜的钢线进行湿式拉丝，形成线径为0.15mm以 上且0.35mm以下的中间单丝(精拉丝工序S07)。另外，为了将经由所有工序而制造的本实施 方式所述的单丝10与制造途中的单丝区别开，有时将制造途中的单丝称为中间单丝，将经 由所有工序而制造的单丝称为最终单丝。
[0120](单丝表层加热工序S08)
[0121] 然后，对于经由精拉丝工序S07的中间单丝，通过频率为50kHz以上的高频加热，进 行将中间单丝的表面温度加热至300°C以上且600°C以下的表层加热（单丝表层加热工序 S08)。此时，必须将进行加热的时间设定为5秒以下。在该单丝表层加热工序S08中，仅中间 单丝的表层被加热。由此，由于在铅浴淬火工序S04中的珠光体相变时产生的位错、及精拉 丝工序S06的湿式拉丝时产生的位错中的中间单丝的表层的位错的大部分消失，所以在中 间单丝的中心附近与表层部分产生硬度差，形成具有lMi以上的厚度的软质部11。
[0122] 在单丝表层加热工序S08中，必须将中间单丝的表层充分加热、且尽可能抑制中间 单丝的内部的温度上升。在中间单丝的内部被过量加热的情况下，变得得不到具有厚度为1 μπι以上的软质部11的最终单丝。由于通过高频加热，能够仅将单丝的表层加热，所以用于形 成规定的软质部11的最好的加热方法为高频加热。在进行高频加热的情况下，需要将对中 间单丝施加的高频的频率设定为50kHz以上。高频加热时的频率低于50kHz时，由于中间单 丝的内部也被加热，所以得不到具有Ιμπι以上的厚度的软质部11的最终单丝。对中间单丝施 加的高频的频率的上限值没有特别限制，但若考虑设备能力，则优选将高频的频率的上限 值设定为约100kHz。高频加热由于可以通过使单丝连续地通过高频线圈的内部来实施，所 以除了上述的加热速度以外，生产效率也良好，是优选的。此外，由于通过高频加热，能够进 行均匀的加热，所以通过高频加热而得到的软质部11的深度大致恒定。
[0123] 在单丝表层加热工序S08中，必须将中间单丝的表面温度设定为300°C以上。中间 单丝的表面温度低于300°C时，由于中间单丝的表层的位错没有被充分除去，所以无法形成 Ιμπι以上的厚度的软质部11。另一方面，在单丝表层加热工序S08中使中间单丝的表面温度 超过600°C时，珠光体的片层中的渗碳体被截断及球状化，由此，最终单丝的抗拉强度降低。
[0124] 此外，在单丝表层加热工序S08中，为了避免中间单丝的内部的温度上升，必须快 速地进行加热。因此，必须将单丝表层加热工序S08中的加热时间设定为5秒以内。通过高频 加热进行表层加热时，所谓加热时间是中间单丝通过高频线圈的时间，该时间通过将高频 线圈的长度除以单丝的通过速度而求出。不需要规定开始表层加热时的温度。但是，为了在 5秒以内使中间单丝的表面温度为300°C以上，优选将开始表层加热时的温度设定为10°C以 上。
[0125] 代替高频加热，也可以将能够以与上述的高频加热条件同等的条件加热的其他手 段适用于单丝表层加热工序S08中。然而，由于使用了为了单丝的热处理而通常使用的加热 炉的加热无法在与上述的加热条件同等的条件下进行加热，所以无法形成lym以上且ο. 1X r mm以下的厚度的软质部11。
[0126] (冷却工序S09)
[0127] 在单丝表层加热工序S08中仅表层被加热的中间单丝在冷却工序S09中被冷却。此 时，如图13中所示的那样，必须在单丝表层加热工序S08结束后3.0秒以内使中间单丝的表 面温度为300°C以下。优选在单丝表层加热工序S08结束后2.0秒以内使中间单丝的表面温 度为300°C以下。在单丝表层加热工序S08通过高频加热来进行的情况下，所谓单丝表层加 热工序S08结束的时刻是中间单丝移出高频加热线圈的时刻。在没有达成上述的冷却条件 的情况下，由于中间单丝的内部也被软化，所以无法形成lym以上且0.1 Xr mm以下的厚度 的软质部11。
[0128] 冷却工序S09中的冷却的手段只要是达成上述的冷却条件，则没有特别限定。若单 丝表层加热工序S08中的表面加热温度正好为300 °C、或稍微超过300 °C的程度，则能够通过 风冷来达成上述的冷却条件。但是，起因于气氛温度等扰乱要因，非预期地单丝表层加热工 序S08结束时的中间单丝的表面温度大大超过300°C，由此，有时无法通过风冷来达成上述 的冷却条件。另一方面，通过在单丝表层加热工序S08结束后3.0秒以内将中间单丝进行水 冷，能够可靠地达成上述的冷却条件。
[0129] 通过上述的S01~S08来制造本实施方式所述的单丝10(最终单丝）。另外，不优选 在冷却工序S09结束后对单丝10进行追加的热处理。这是由于，通过追加的热处理而单丝10 的内部被加热时，单丝10的内部的硬度降低，有可能厚度为lym以上且0.1 Xr mm以下的软 质部11消失。
[0130] 以下，例示出使用本实施方式所述的单丝10来制作钢帘线的方法。然而，对本实施 方式所述的单丝1 〇进行加工的方法并不限定于以下例示出的方法。
[0131] (绞线加工工序S10)
[0132] 在使用本实施方式所述的单丝10制作钢帘线的方法中，对多根单丝10进行绞线加 工(绞线加工工序S10)。由此，制造了制成绞线结构的高强度钢帘线。
[0133] 以上，对本实施方式所述的单丝10、本实施方式所述的单丝10的制造方法、及使用 本实施方式所述的单丝10来制作钢帘线的方法进行了说明。制成以上那样的构成的本实施 方式所述的单丝10具有软质部11和中心部12,软质部11与中心部12相比维氏硬度低，且软 质部11的维氏硬度与单丝的直径r的1/4深度的部位的维氏硬度的差被设定为Hv50以上。在 软质部11中延性提高，在中心部12中抗拉强度被较高地保持。因而，就本实施方式所述的单 丝10而言，在绞线加工工序S10中，裂纹等缺陷的产生得到抑制。此外，对于本实施方式所述 的单丝10,由于能够在绞线加工工序S10中良好地进行绞线加工，所以通过使用本实施方式 所述的单丝10能够制造扭绞缺陷得到了抑制的高品质的高强度钢帘线。另一方面，本实施 方式所述的单丝10具有高的抗拉强度。
[0134] 此外，本实施方式所述的单丝10的成分组成以质量％计包含C :0.70 %以上且 1.20% 以下、Si :0.15% 以上且0.60% 以下、Μη:0· 10% 以上且 1.00% 以下、N:0.0010% 以上 且0.0050%以下、A1:0%以上且0.010%以下、Ti:0%以上且0.10%以下、Cr:0%以上且 0.50%以下、Co:0%以上且0.50%以下、V:0%以上且0.50%以下、Cu:0%以上且0.20%以 下、Nb:0%以上且0.100%以下、Mo:0%以上且0.20%以下、W:0%以上且0.200%以下、B: 0%以上且0.0030%以下、REM:0%以上且0.0050%以下、Ca:0%以上且0.0050%以下、Mg: 0%以上且0.0050%以下、及Zr:0%以上且0.0100%以下，剩余部分为Fe及杂质，本实施方 式所述的单丝10的中心部12的组织以面积％计以95%以上且100%以下的比例含有珠光 体。因此，在本实施方式所述的单丝10的中心部12中，抗拉强度被充分高地保持，使用本实 施方式所述的单丝10制造的钢帘线也能够具有高的抗拉强度。
[0135] 此外，在本实施方式所述的单丝10中，由于软质部11的厚度t被设定为Ιμπι彡t彡 0.1 Xr mm的范围内，所以能够充分地确保单丝10的加工性，在绞线加工工序S10中，能够抑 制裂纹等缺陷的产生，同时能够充分地确保该单丝10的强度。
[0136] 本实施方式所述的单丝10的制造方法具有单丝表层加热工序S08,所述单丝表层 加热工序S08通过对经由精拉丝工序S07得到的中间单丝进行例如频率为50kHz以上的高频 加热，从而将中间单丝的表面温度加热至300°C以上。因此，根据本实施方式所述的单丝10 的制造方法，能够在单丝的内部与表层之间产生温度差，形成硬度及片层间距彼此不同的 软质部11及中心部12。
[0137] 以上，对本实施方式所述的单丝10进行了说明，但本发明并不限定于此，在不脱离 该发明的技术思想的范围内能够适当变更。例如，软质部的厚度不限定于本实施方式。此 外，关于线材的线径及单丝的线径等，并不限定于本实施方式，也可以适当变更。进而，如图 10所示，本实施方式所述的单丝10的制造方法可以在铅浴淬火工序S04与镀黄铜工序S06之 间具备通过50kHz以上的高频加热将钢线的表层温度加热到500°C以上的钢线表层加热工 序S05。通过该钢线表层加热工序S05,使在钢线的中心附近和表层部分中产生温度差，能形 成硬度及片层间距彼此不同的表层部及中心部。并且，对于该钢线进一步实施拉丝加工(精 拉丝工序S07)时，如图14所示，表层部与中心部的硬度的差变得更大。
[0138] 实施例
[0139] 以下，对为了确认本发明的效果而进行的确认实验的结果进行说明。
[0140] 制作具有表1-1、表1-2、表2-1、及表2-2中所示的成分组成的单丝。实施例1~实施 例25的单丝、及比较例26~比较例46的单丝的成分组成中包含的P及S的量为可视为杂质的 水平。
[0141] 实施例1~实施例25的单丝及比较例26~36的单丝通过上述的本实施方式所述的 单丝的制造方法来制作。
[0142] 比较例37的单丝除了省略单丝表层加热工序S08以外，通过依据上述的本实施方 式所述的单丝的制造方法的制造方法来制作。
[0143] 比较例38的单丝除了加热工序S03中的加热温度为1380°C(即超过1350°C)以外， 通过依据上述的本实施方式所述的单丝的制造方法的制造方法来制作。
[0144] 比较例39的单丝除了加热工序S03中的加热温度为830°C(即低于850°C)以外，通 过依据上述的本实施方式所述的单丝的制造方法的制造方法来制作。
[0145] 比较例40的单丝除了铅浴淬火工序S04中的在铅浴中的浸渍时间为4秒（即低于5 秒）以外，通过依据上述的本实施方式所述的单丝的制造方法的制造方法来制作。
[0146] 比较例41的单丝除了铅浴淬火工序S04中的在铅浴中的浸渍时间为50秒（即超过 45秒）以外，通过依据上述的本实施方式所述的单丝的制造方法的制造方法来制作。
[0147] 比较例42的单丝除了铅浴淬火工序S04中的在铅浴中的浸渍后的冷却速度为8°C/ 秒（即低于10°c/秒）以外，通过依据上述的本实施方式所述的单丝的制造方法的制造方法 来制作。
[0148] 比较例43的单丝除了在单丝表层加热工序S08中进行的高频加热的频率为30kHz (即低于50kHz)以外，通过依据上述的本实施方式所述的单丝的制造方法的制造方法来制 作。
[0149] 比较例44的单丝除了单丝表层加热工序S08中的表层加热温度为280°C(即低于 300°C)以外，通过依据上述的本实施方式所述的单丝的制造方法的制造方法来制作。
[0150] 比较例45的单丝除了表层加热工序S05中的表层加热温度为620 °C(即超过600 °C) 以外，通过依据上述的本实施方式所述的单丝的制造方法的制造方法来制作。
[0151] 比较例46的单丝除了冷却工序S06中的表层温度达到500 °C以下为止的时间为4秒 (即超过3秒）以外，通过依据上述的本实施方式所述的单丝的制造方法的制造方法来制作。
[0152] 对所得到的单丝1~单丝46的珠光体量、线径r、软质部厚度、表层硬度、中心部硬 度、表层部平均片层间距、中心部平均片层间距、平均片层间距差、层离产生的有无、及抗拉 强度TS进行评价。
[0153] 单丝的中心部的珠光体量设定为单丝的C截面的中心和单丝的C截面的1/4深度处 的相对于单丝中心每隔45度配置的8个部位处的珠光体量的平均值。各测定部位中的珠光 体量基于单丝的出现了珠光体组织的C截面的光学显微镜照片或SEM照片而求出。
[0154] 软质部厚度基于通过测定单丝的硬度而得到的单丝的深度方向的硬度分布而求 出。通过适当调制将单丝以相对于拉丝方向为30°的角度切断而得到的椭圆形截面，在椭圆 形截面的长轴方向终端与中心之间连续地进行硬度测定，得到如图2中所示那样的表示单 丝的深度与硬度的关系的图表。由该图表求出比单丝的线径r的1/4的深度处的维氏硬度低 Hv50以上的区域的厚度。硬度测定的深度间距设定为Ιμπι。
[0155] 表层硬度设定为单丝的距离表面为2μπι的深度的部位、且相对于单丝的中心每隔 45度配置的8个部位处的维氏硬度的平均值。
[0156] 中心部硬度设定为单丝的距离表面为单丝的线径r的1/4的深度的部位、且相对于 单丝的中心每隔45度配置的8个部位和单丝的中心处的维氏硬度的平均值。
[0157] 表层部平均片层间距(表层片层间距)通过以下说明的步骤而求出。首先，从单丝 的L截面制作厚度为100μπι的薄膜试样(L截面薄膜试样）。接着，从该L截面薄膜试样的表层 部及线径r的1/4深度的部位，使用FIB(Forcused Ion Beam)装置，切出50μηιΧ30μηιΧ Ιμπι的 样品。将这些切出的样品电解粘接在透射型电子显微镜用的样品架中，拍摄包含从单丝的 表面至深度lMi为止的区域的电子显微镜照片。进而，由该照片切出图8中所示的表层平均 片层间距测定区域。接着，如图9中所示的那样，选择表层平均片层间距测定区域中包含的 多个珠光体中片层间距最小的珠光体，画与该珠光体中所含的铁素体相的层及渗碳体相的 层正交的长度为〇.2μπι的线段，数出与该线段交叉的渗碳体相的层的数目，通过将线段的长 度(0.2μπι)除以渗碳体相的层的数目，求出表层平均片层间距测定区域所涉及的片层间距。 求出8个表层平均片层间距测定区域各自所涉及的片层间距，通过将这些片层间距进行平 均，得到单丝的从表面至深度Ιμπι为止的珠光体的平均片层间距。
[0158] 中心部平均片层间距（中心部片层间距)通过以下说明的步骤而求出。与上述的单 丝的表层部的平均片层间距的测定方法同样地调制单丝的L截面，拍摄包含单丝的中心轴 的区域的电子显微镜照片、及包含线径r的1/4深度的部位的区域的电子显微镜照片。接着， 求出作为纵横为Ιμπι的正方形的12个部位的中心平均片层间距测定区域所涉及的片层间 距。关于12个部位的中心平均片层间距测定区域中的4个部位，将其相对的边的中点彼此连 接的线段中的一个与单丝的中心轴一致。关于12个部位的中心平均片层间距测定区域中的 8个部位，将其相对的边的中点彼此连接的线段中的一个与单丝的距离表面为线径r的1/4 深度的区域一致。求出12个部位的中心平均片层间距测定区域各自所涉及的片层间距，通 过将这些片层间距进行平均，得到单丝的中心的平均片层间距。
[0159] 层离的产生的有无通过对单丝进行扭转试验来判定。对产生层离的单丝进行扭转 试验时，由于通过扭转断裂产生的断面不是剪切断面而是变成沿着纵裂纹的断面，所以可 以通过目视检查扭转断裂的单丝的断裂形状，从而判定层离的有无。
[0160] 抗拉强度TS通过依据JIS Z 2241"金属材料的拉伸试验方法"的拉伸试验来求出。
[0161] 将评价结果示于表1-3及表2-3中。
[0162] [表 1-1]
[0164] 记号〃一〃表示不含有与该记号对应的元素(或以杂质的形式含有）。
[0165] 各单丝的成分组成的剩余部分为铁及杂质。
[0166] [表 1-2]
[0168] 记号〃一〃表示不含有与该记号对应的元素(或以杂质的形式含有）。
[0169] 各单丝的成分组成的剩余部分为铁及杂质。

[0173] 记号〃---〃表示不含有与该记号对应的元素(或以杂质的形式含有）。
[0174] 各单丝的成分组成的剩余部分为铁及杂质。
[0175] [表 2-2]
[0177] 记号〃---〃表示不含有与该记号对应的元素(或以杂质的形式含有）。
[0178] 各单丝的成分组成的剩余部分为铁及杂质。
[0180] C含量不足的比较例26的珠光体分率低于95面积％。由此，比较例26的抗拉强度变 得低于3200MPa。
[0181 ] Si含量不足的比较例28的抗拉强度变得低于3200MPa。
[0182] C含量为过量的比较例27、及Si含量为过量的比较例29中，由于加工性的降低，从 而产生层离。
[0183] Μη含量不足的比较例30中，由于脱氧及S的固定没有充分地进行，所以产生层离。
[0184] Μη含量为过量的比较例31中，由于加工性的降低，从而产生层离。
[0185] Mo含量为过量的比较例32中，由于因 Mo碳化物的析出而产生拉丝加工性的降低， 所以产生层离。
[0186] A1含量为过量的比较例33中，由于引起单丝的延性劣化及拉丝性劣化的氧化铝系 夹杂物的产生，从而产生层离。
[0187] B含量为过量的比较例34中，由于引起单丝的延性降低的粗大的Fe23(CB)6的产生， 从而产生层离。
[0188] N含量为过量的比较例35中，由于产生延性的降低，从而产生层离。
[0189] Cr及Mo含量为过量的比较例36中，由于较多地生成上部贝氏体、或马氏体，珠光体 分率降低而产生拉丝加工性的降低，所以产生层离。
[0190] 没有进行表层加热的比较例37由于没有形成软质部，所以加工性降低而产生层 离。
[0191] 铅浴淬火前的加热温度为过量的比较例38由于平均片层间距差过量，所以产生层 离。
[0192] 铅浴淬火前的加热温度不足的比较例39由于珠光体的量降低而产生拉丝加工性 的降低，所以产生层离。
[0193] 铅浴淬火中的在铅浴中的浸渍时间不足的比较例40的单丝的珠光体分率降低而 产生层离。
[0194] 铅浴淬火中的在铅浴中的浸渍时间过量的比较例41的单丝的珠光体中的渗碳体 被截断化而珠光体量不足，由此拉丝加工性及抗拉强度降低。
[0195] 铅浴淬火中的在铅浴中的浸渍后的冷却速度不足的比较例42的单丝的抗拉强度 降低。
[0196] 在表层加热中进行的高频加热的频率不足的比较例43的单丝由于通过加热进行 至单丝的内部而软质部厚度不足，所以产生层离。
[0197] 表层加热中的表层加热温度不足的比较例44的单丝由于表层的硬度未降低而软 质部厚度不足，所以产生层离。
[0198] 表层加热中的表层加热温度过量的比较例45的单丝由于通过加热进行至单丝的 内部而珠光体中的渗碳体被截断而珠光体量不足，所以抗拉强度及抗拉强度降低。
[0199] 表层加热后的冷却中的表层温度达到500°C以下为止的时间过量的比较例46的单 丝由于软质部深度变得过量，所以抗拉强度不足。
[0200] 与此相对，在本发明的实施例1~实施例25中，抗拉强度高达3700MPa以上，并且没 有确认到层离。
[0201] 由以上确认，根据本发明，能够提供强度高、且加工性优异、能够稳定地制造高强 度的钢帘线的单丝。
[0202] 产业上的可利用性
[0203]根据本发明，能够提供强度高、且加工性优异的单丝。这样的单丝为了以高的成品 率制造高强度的钢帘线是合适的。为了通过将汽车用轮胎轻量化来推进汽车的低燃料消耗 费化，高强度的钢帘线是非常有益的，所以利用本发明的单丝具有产业上的可利用性。 [0204] 符号说明
[0205] 10 单丝
[0206] 11软质部
[0207] 12中心部
[0208] 13 压痕
[0209] 14表层平均片层间距测定区域
[0210] 15中心平均片层间距测定区域
[0211] 16椭圆形截面
[0212] 17椭圆形截面的长轴方向终端
[0213] 18椭圆形截面的中心
[0214] 19单丝的线径r的1/4的深度的部位
[0215] 20珠光体
[0216] 21铁素体相的层
[0217] 22渗碳体相的层
[0218] 23 线段
【主权项】
1. 一种单丝，其特征在于，其成分组成以质量％计包含： C:0.70%以上且1.20%以下、 Si :0.15%以上且0.60%以下、 Μη:0.10%以上且1.00%以下、 N:0.0010% 以上且0.0050% 以下、 A1:0%以上且0.010%以下、 Ti:0%以上且0.10%以下、 Cr:0%以上且0.50%以下、 Co:0%以上且0.50%以下、 V:0%以上且0.50%以下、 Cu:0%以上且0.20%以下、 Nb:0%以上且0.100%以下、 Mo:0%以上且0.20%以下、 W:0%以上且0.200%以下、 B:0%以上且0.0030%以下、 1?]\1:0%以上且0.0050%以下、 Ca:0%以上且0.0050%以下、 Mg:0%以上且0.0050%以下、及 Zr:0%以上且0.0100%以下， 剩余部分包含Fe及杂质， 所述单丝的线径r为0· 15mm以上且0.35mm以下， 沿着所述单丝的外周形成有软质部，所述软质部的维氏硬度比所述单丝的所述线径r 的1/4的深度处的所述维氏硬度低Hv50以上，所述软质部的厚度为Ιμπι以上且0.1 Xr mm以 下， 除所述软质部以外的所述单丝的组织以面积％计以95%以上且100%以下的比例含有 珠光体， 所述单丝的从表面至深度IMi为止的所述珠光体的平均片层间距小于所述单丝的中心 的所述珠光体的所述平均片层间距，所述单丝的从所述表面至深度Iym为止的所述珠光体 的所述平均片层间距与所述单丝的所述中心的所述珠光体的所述平均片层间距的差为 2 .Onm以下，进而， 抗拉强度为3200MPa以上。2. 根据权利要求1所述的单丝，其特征在于，所述软质部的厚度为2μπι以上且0.08 Xr mm以下。3. 根据权利要求1或2所述的单丝，其特征在于，所述单丝的从所述表面至深度Ιμπι的所 述部位为止的所述平均片层间距与所述单丝的所述中心的所述平均片层间距的差为1.7nm 以下。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的单丝，其特征在于，所述成分组成以质量％计包 含： Ti :0.005%以上且0.10%以下、 Cr:超过0%且0.50%以下、 Co:超过0%且0.50%以下、 V:超过0%且0.50%以下、 Cu:超过0%且0.20%以下、 Nb:超过0%且0.100%以下、 Mo:超过0%且0.20%以下、 W:超过0%且0.20%以下、 B:超过0%且0.0030%以下、 REM:超过0%且0.0050%以下、 Ca:超过0.0005%且0.0050% 以下、 Mg:超过0.0005%且0.0050%以下、及 Zr:超过0.0005%且0.0100%以下中的一种或两种以上。
【文档编号】C22C38/00GK105960478SQ201580007167
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年2月6日
【发明人】平上大辅, 小此木真
【申请人】新日铁住金株式会社