專利名稱：：高強度、高碳鋼線及其生產(chǎn)方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及生產(chǎn)作為鋼絲簾線等的成分(component)的高強度、高碳鋼線的方法，所述鋼絲簾線用作橡膠產(chǎn)品如輪胎或帶等的補強構件。
背景技術：
：用于鋼絲簾線等的線的高碳鋼線通常通過一系列加工來生產(chǎn)采用具有約5.5mm直徑，含有0.70-0.95質(zhì)量％的碳的高碳鋼線材作為材料，并將其進行韌化處理如斯太爾摩法處理以具有珠光體結(jié)構；使高碳鋼線材進行至少一次拉伸-熱處理，其中將高碳鋼線材通過干式拉伸來拉伸從而具有預定的中間線直徑，然后韌化；使如此處理的高碳鋼線材進行最終熱處理以調(diào)整其結(jié)構為珠光體結(jié)構；濕式拉伸該鋼線材從而具有預定的線直徑。例如，為了降低其中將鋼絲簾線應用為補強材料的輪胎的重量，存在對具有較高比強度的鋼絲簾線的需求。因此，關于用作此類鋼絲簾線的線的高碳鋼線，存在對具有較高拉伸強度的高碳鋼線的需求。用作鋼絲簾線的線的高碳鋼線的直徑通常為約0.10-0.60mm。當將該鋼線的直徑保持恒定時，為了增強該線的拉伸強度，使用的方案包括使用具有相對高碳含量的材料，以及通過增大供應至最終熱處理的中間線材的直徑，在最終拉伸加工期間使拉伸的量相對高等。如上所述在生產(chǎn)該具有相對高拉伸強度的高強度鋼線中，出現(xiàn)由高的強度增大造成的延展性劣化的問題。該劣化的延展性導致在通過捻合鋼線生產(chǎn)鋼絲簾線中線斷裂的增加，以及較差的耐疲勞性。為了抑制由上述強度增大造成的延展性劣化，已提議改進原料(JP6-312209),改進作為最終拉伸加工的濕式拉伸加工的條件(JP7-197390)。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的問題如上所述，考慮到原料或最終拉伸加工，已進行抑制由強度增大造成的延展性劣化的改進。具體地，JP6-312209指出，線拉伸后，作為不均勻結(jié)構的先共析鐵素體和先共析滲碳體可能引起延展性劣化，并提出改變組分、韌化處理和最終線拉伸的方案。另一方面，JP7-197390尋求限于通過均勻?qū)崿F(xiàn)最終拉伸加工而獲得的改進的方案。然而，在這點上，JP6-312209或JP7-197390均沒有實現(xiàn)充分的效果。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種方法，所述方法能夠解決如上所述的常規(guī)技術問題，并實現(xiàn)保持其良好延展性的高強度化鋼線。用于解決問題的方案本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)在為獲得用于最終熱處理的中間線材的預備階段拉伸加工中的條件極大地影響最終獲得的鋼線的延展性。具體地，雖然作為材料的已進行斯太爾摩法處理的高碳鋼線材基本上由珠光體結(jié)構構成，鋼線材通常至少一定程度地包括由于中心偏析和表面脫碳等導致的主量組分的不均勻，和/或微量組分如先共析鐵素體和先共析滲碳體的不均勻。雖然在最終熱處理加工之前的一定階段處，一定程度地減輕了如上所述的主量和/或微量組分的不均勻，但在最終獲得的鋼線的金屬結(jié)構中殘留了不均勻，并且可能起到破壞核的作用。鋼線的拉伸強度越高，或更具體地，當高強度鋼線的拉伸強度Z(MPa)和直徑Df在滿足下式(2)的范圍內(nèi)時，金屬結(jié)構中的不均勻就越大地影響高強度鋼線的延展性。例如，金屬結(jié)構中的不均勻極大地影響直徑為0.18mm和拉伸強度超過3300MPa的高強度、高碳鋼線的延展性。Z22250—14501ogDf(2)特別地，當高強度鋼線的拉伸強度Z在滿足Z^2843—14501ogDf的范圍內(nèi)時，金屬結(jié)構中的不均勻更大地影響鋼線的延展性。應注意，拉伸強度Z的前述范圍對應于為確保由作為輪胎的補強構件的鋼線所必須的高強度而需要的拉伸強度Z的范圍。具體地，較大的線直徑導致較高的抗斷裂強度。然而，在超高強度材料的情況下，較大的線直徑導致更大的生產(chǎn)該線的難度。因而，拉伸強度Z的前述范圍對應于使得斷裂強度相對高，同時使生產(chǎn)相對容易的范圍。關于殘留在最終獲得的鋼線中的金屬結(jié)構中的不均勻，在最終熱處理之前進行的預備階段拉伸加工中的拉伸量越大，就越大地減輕不均勻。然而，為了通過使用相同的材料和保持相同的直徑獲得具有相對高拉伸強度的鋼線，需要增大在最終拉伸加工下的拉伸量。為使其可能，需要使供給至最終熱處理的中間線材的直徑相對大，這不可避免地需要將在預備階段拉伸加工中的拉伸量設定為相對小。簡而言之，鋼線的拉伸強度增大的越多，就越可能在鋼線中殘留金屬結(jié)構的不均勻。此外，由于碳含量增大，在材料階段存在的先共析鐵素體減少。因此，增大碳含量對于減輕金屬結(jié)構中的不均勻是有效的。然而，增大的碳含量促使先共析滲碳體沉淀，造成鋼線的延展性劣化。考慮到上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的發(fā)明人敏銳地研究了在預備階段拉伸加工中的最佳條件，從而完成本發(fā)明。本發(fā)明的要旨如下。1.一種生產(chǎn)高強度、高碳鋼線的方法，其特征在于，其包括使具有0.85至1.10質(zhì)量％碳含量的高碳鋼線材進行預備階段拉伸加工，以形成中間線材，在預備階段拉伸加工中如下式(l)定義的拉伸量s不小于2.5;使通過預備階段拉伸加工形成的中間線材進行韌化處理，其中將該線材的拉伸強度調(diào)整為1323至1666MPa;然后使該韌化的鋼線材進行隨后的包括最終拉伸的4主4中力口工。s=2.1n(D0/Dl)(1)在該式中，DO:在預備階^殳拉伸入口側(cè)的鋼線材的直徑(mm)Dl:在預備階段拉伸出口側(cè)的中間線材的直徑(mm)2.根據(jù)前述項l所述的生產(chǎn)高強度、高碳鋼線的方法，其中所述高碳鋼線材具有珠光體結(jié)構。3.根據(jù)前述項1或2所述的生產(chǎn)高強度、高碳鋼線的方法，其中所述高碳鋼線材的碳含量為0.95至1.05質(zhì)量％。4.根據(jù)前述項1至3任一項所述的生產(chǎn)高強度、高碳鋼線的方法，其中所述韌化處理是為了調(diào)整所述鋼線的拉伸強度為1421至1550MPa。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，使在預備階段拉伸加工期間的拉伸量s不小于2.5，以減輕金屬結(jié)構中的不均勻，由此能夠不犧牲延展性而極大地加強鋼絲簾線。具體實施方式接下來，將詳細地描述生產(chǎn)本發(fā)明的高強度、高碳鋼線的方法。首先，將具有0.85-1.10質(zhì)量％碳含量的高碳鋼線材用作形成材料。將碳含量設定為0.85質(zhì)量％以上，這是因為，當完成的鋼線具有相同的拉伸強度時，具有較大碳含量的鋼絲簾線允許較小的最終拉伸加工的量，即，較大的預備階段拉伸加工的量。然而，由于過高的碳含量促使在晶粒邊界中的先共析鐵素體沉淀，并趨于引起金屬結(jié)構中的不均勻，所以將碳含量設定為1.10質(zhì)量％以下。優(yōu)選將碳含量設定在0.95至1.05質(zhì)量％。使高碳鋼線材通過預備階段拉伸加工成為中間線材，并使所得中間線材進行韌化處理。此處，必要的是，應使如下式(l)定義的，在預備階段拉伸加工期間的拉伸量s不小于2.5。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>在該式中，DO:在預備階段拉伸入口側(cè)的鋼線材的直徑(mm)Dl:在預備階段拉伸出口側(cè)的中間線材的直徑(mm)具體地，通過使在預備階段拉伸加工期間的拉伸量s不小于2.5,減輕了特別是在金屬結(jié)構中的不均勻，這是因為當拉伸量s不小于2.5時，薄片基本上沿機器方向排列，在橫截面處的金屬結(jié)構的面積減少至約1/3,由此使在結(jié)構中的不均勻相對小。在預備階段拉伸加工期間的拉伸量越大，就越大地減輕不均勻。然而，由于以在預備階段拉伸加工期間過大的量為目標使得預備階段拉伸加工困難，因此優(yōu)選使在預備階段拉伸加工期間的量不大于3.5。使通過預備階段拉伸加工處理的中間線材進行韋刃化處理，乂人而調(diào)整其4立伸強度為1323至1666MPa。當完成的鋼線具有相同的拉伸強度時，通過熱處理加工處理后的鋼絲簾線的拉伸強度越高，就使得使后段拉伸加工期間的拉伸量越小，即，使在預備階段拉伸加工期間的拉伸量越大。因此，將中間線材的拉伸強度調(diào)整為1323MPa以上。應注意，通過熱處理加工處理后的線材的拉伸強度可通過改變珠光體轉(zhuǎn)化溫度來控制。增大含0.85至1.10質(zhì)量％碳的線材的拉伸強度至超過1666MPa需要降低珠光體轉(zhuǎn)化溫度，該溫度促使貝氏體沉淀以引起金屬結(jié)構中的不均勻。因此，-使線材的拉伸強度不高于1666MPa,并優(yōu)選1421至1550Mpa的范圍。其后，使韌化的鋼線進行包括最終拉伸加工的后段拉伸加工。不需要對后段拉伸加工設定特別的限制。通過完成上述加工，可獲得具有滿足上式(2)的拉伸強度(MPa)并且因而具有作為輪胎的補強構件的足夠強度的高強度、高碳鋼線。優(yōu)選的是鋼線的直徑優(yōu)選0.10至0.60mm。當鋼線的直徑小于0.10mm時，該線過細以至于甚至在捻合狀態(tài)下也不能獲得需要的高強度。當鋼線的直徑超過0.60mm時，最終拉伸加工之前韌化的線材的直徑相對粗，因而變得難以增大在前段干式拉伸加工下的拉伸量s。此外，當鋼線的直徑超過0.60mm時，與具有相同曲率直徑為0.60mm以下，在實際中沒有用的鋼線相比，該鋼線更加4丑曲。實施例如表1和表2所示的鋼線通過以下步驟生產(chǎn)使具有如表l和表2所示的碳含量和直徑的各鋼線材進行預備階段拉伸加工，然后在如表l和表2所示的條件下進行熱處理；使如此處理的各鋼線材在如表1和表2所示的條件下進行后段拉伸加工(最終拉伸)。根據(jù)上式(l)計算表l中的后段拉伸的量，以獲得預備階段拉伸期間拉伸的量。在具有相同碳含量的材料中，通過熱處理處理后的各鋼線的拉伸強度通過改變韌化處理的溫度來調(diào)整。當在該韌化處理下的溫度相同時，較高的碳含量導致較高的拉伸強度。關于如此獲得的各鋼線，評價拉伸強度和扭轉(zhuǎn)特性。其結(jié)果與其他數(shù)據(jù)一起示于表1和表2中。根據(jù)JISZ2241中指定的拉伸強度測試進行拉伸強度的測量。扭轉(zhuǎn)特性通過以下步驟獲得根據(jù)鋼線的截面面積，通過使用重量施加196MPa的拉伸強度至各鋼線；在拉伸強度負荷的狀態(tài)下，捻合具有100mm長度的各鋼線的一部分；將在鋼線斷裂前計的上述捻合的數(shù)量轉(zhuǎn)化為捻合具有相應于100d(d:直徑)長度的鋼線部分的數(shù)量；將其結(jié)果表示為現(xiàn)有技術為100的計數(shù)的指數(shù)。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>(*)剝離發(fā)生在捻合過程中在鋼絲簾線中產(chǎn)生裂縫',權利要求1.一種生產(chǎn)高強度、高碳鋼線的方法，其特征在于，其包括使具有0.85至1.10質(zhì)量％碳含量的高碳鋼線材進行預備階段拉伸加工，以形成中間線材，在預備階段拉伸加工中如下式(1)定義的拉伸量ε不小于2.5；使通過預備階段拉伸加工形成的中間線材進行韌化處理，其中將該線材的拉伸強度調(diào)整為1323至1666MPa；然后使該韌化的鋼線材進行隨后的包括最終拉伸的拉伸加工，ε＝2·1n(D0/D1)(1)在該式中，D0在預備階段拉伸入口側(cè)的鋼線材的直徑(mm)D1在預備階段拉伸出口側(cè)的中間線材的直徑(mm)。2.根據(jù)權利要求l所述的生產(chǎn)高強度、高碳鋼線的方法，其中所述高碳鋼線材具有珠光體結(jié)構。3.根據(jù)權利要求1或2所述的生產(chǎn)高強度、高碳鋼線的方法，其中所述高碳鋼線材的碳含量為0.95至1.05質(zhì)量％。4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的生產(chǎn)高強度、高碳鋼線的方法，其中所述韌化處理是為了調(diào)整所述鋼線的拉伸強度為1421至1550MPa。全文摘要公開一種實現(xiàn)鋼線的高強度化同時保持其良好延展性的技術。使具有0.85至1.10質(zhì)量％碳含量的高碳鋼線材在預定的變形水平下進行預備階段拉伸加工。使通過預備階段拉伸加工生產(chǎn)的中間線材進行韌化處理，以調(diào)整拉伸強度為1323至1666MPa，然后進行包括最終線拉伸程序的后拉伸加工。文檔編號B21C1/00GK101517099SQ20078003435公開日2009年8月26日申請日期2007年9月14日優(yōu)先權日2006年9月14日發(fā)明者金田章弘申請人:株式會社普利司通