线材以及使用其的钢丝的利记博彩app

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【专利摘要】一种线材，其含有规定量的C、Si、Mn、N、Al、P、S，余量是铁以及不可避免的杂质，Al量和N量满足下式(1)的关系，[Al]≤-2.1×10×[N]+0.255…(1)(其中，式(1)中[Al]、[N]分别表示Al、N的含量(质量％)。)其组织的95面积％以上为珠光体组织，并且，AlN量为0.005％以上，并且，在由长度a和厚度b的几何平均(ab)1/2表示的AlN的直径dGM的最大值极值分布中，dGM为10～20μm的AlN的比率以个数基准计为50％以上。该线材能够抑制伴随高强度化的耐延迟断裂特性的降低，能够用于具有适于建筑基准的耐延迟断裂特性的高强度PC钢丝、钢缆等。
【专利说明】线材以及使用其的钢丝

【技术领域】
[0001] 本发明涉及PC钢丝和钢缆等所使用的线材以及使用其的钢丝。

【背景技术】
[0002] 在土木建筑领域中，混凝土构件的高强度化以及轻量化的需求增强，作为混凝土 构件的强化方法，公知的是使用钢丝对混凝土赋予压缩应力的预应力混凝土（以下，称为 PC)。并已知用于PC的钢丝，即PC钢丝越为高强度则越有助于PC的高强度化以及轻量化， 实际情况中，如JIS G3536所规定的那样，例如φ? 5.2mra的7根绞线，最大试验力为261kN 左右。
[0003] 另外，从建筑安全性等的观点出发，PC钢丝在JIS规格以外还规定有各种规格和 推荐试验。特别是，适用高强度PC钢丝时，重要的是要考虑耐延迟断裂特性。所谓延迟断 裂是在赋予应力的状态下长时间使用钢材时，侵入钢中的氢集中于钢材表面的微细的伤痕 等，使伤痕周边的组织脆化，引起脆性断裂的现象。PC钢丝由于通常以张紧的状态使用，所 以存在发生延迟断裂的可能性，而被设计为严格的规格。特别是，已知随着强度的上升容易 发生延迟断裂，要求即使高强度化也能够抑制延迟断裂的钢材的开发。
[0004] 例如，在专利文献1中公开了如下技术：在碳量为0.6?1. 1%的PC钢丝中，在拉 丝加工后进行450°C以上的温度的烧蓝，由此使线材表层的板状渗碳体球状化，提高耐延迟 断裂特性。但是，在专利文献1中，由于板状渗碳体的球状化，钢丝强度降低，在强度的提高 上存在局限，因此，存在不能得到2000MPa以上原材线强度的问题。
[0005] 专利文献2公开了如下技术：在碳量为0. 6?1. 3%的PC钢丝中，形成对表层部 赋予压缩残余应力的加工珠光体组织，由此提高耐延迟断裂特性。但是，专利文献2是以原 材线强度到1600MPa左右为止作为对象的技术，根据该技术，难以充分确保原材线强度为 例如2000MPa以上的更高区域的氢扩散导致的耐延迟断裂特性。
[0006] 虽然并非是PC钢丝，但专利文献3公开了如下技术：在碳量为0. 65?1. 20%的 轴承钢中，使50?300nm的Ti系或A1系的氮化物等分散规定以上而捕集氢，提高回火马 氏体组织中的耐延迟断裂性。但是，如果组织的不同，则氢的扩散行为也不相同，作为捕集 点适当的析出物的大小、量等不同，因此，不能将该技术直接适用于主相为珠光体组织的PC 钢丝等。另外，在拉丝加工后进行淬火回火处理的轴承钢的制造工序和钢丝韧化处理后进 行拉丝加工的PC钢丝的制造工序有很大不同，制造工序中的氮化物等的析出控制方法也 不相同。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2004-360005号公报
[0010] 专利文献2 :日本特开2004-131797号公报
[0011] 专利文献3 :日本专利第3591236号公报


【发明内容】

[0012] 发明所要解决的技术课题
[0013] 本发明的目的在于，提供在主相为珠光体组织的线材中，抑制伴随高强度化的耐 延迟断裂特性的降低，具有适于建筑基准的耐延迟断裂特性的高强度能够用于PC钢丝、钢 缆等的线材。
[0014] 用于解决技术课题的手段
[0015] 本
【发明者】们对在主相为珠光体组织的线材中具有捕氢效果的夹杂物进行研究时， 发现重要的是确保A1N量为规定量以上，并在A1N中确保规定以上的10?20 μ m的尺寸的 A1N。即，本发明的线材的特征在于，含有C:0.8?1.2% (质量％的意思。以下，关于成分 组成相同。）、Si :0· 1 ?2· 0%、Μη :0· 1 ?2· 0%、N :0· 002 ?0· 010%、A1 :0· 04 ?0· 15%、 P:0. 02%以下（含0%)、S:0. 02%以下（含0%)，余量是铁以及不可避免的杂质，A1量和 N量满足下式（1)的关系，
[0016] [Al] ^ -2. 1 X 10 X [N] +0. 255- (1)
[0017](其中，式⑴中[A1]、[N]分别表示A1、N的含量（质量％)。）
[0018] 其组织的95面积％以上为珠光体组织，并且A1N量为0. 005%以上，且在由长度a 和厚度b的几何平均（ab)1/2表示的A1N的直径deM的最大值极值分布中，deM为10?20 μ m 的A1N的比率以个数基准计为50%以上。上述线材中，优选固溶N量为0.003%以下。
[0019] 另外，本发明还优选含有（a)从Cr: 1.0 %以下（不含0 % )、Ni :1.0%以下（不含 0% )、Co :1· 0%以下（不含0% )、Mo :1· 0%以下（不含0% )以及Cu :0· 5%以下（不含 0% )中选出的至少1种，（b)从B :0· 005%以下（不含0% )、Nb :0· 5%以下（不含0% ) 以及V :0· 5%以下（不含0% )中选出的至少1种。
[0020] 本发明还包括由上述线材得到的钢丝。
[0021] 【发明效果】
[0022] 根据本发明，由于适当调整A1量和N量，并适当地使A1N的总量和规定尺寸（deM 为10?20μπι)的A1N存在，由此能够提供耐延迟断裂特性优异的线材。另外，在本发明的 优选方式中，通过将固溶Ν量调整到规定以下，从而能够提高钢丝的扭绞特性。

【具体实施方式】
[0023] 本
【发明者】们进行研究时，发现在主相为珠光体的线材中，确保规定量的作为氢的 捕集点的Α1Ν，且确保规定量以上的尺寸为10?20 μ m的Α1Ν是有效的。
[0024] A1N量越多，则氢捕集效果越高，因此，定为0.005%以上。A1N量优选为0.006% 以上，更优选为0.007%以上（特别是0.01%以上）。A1N量的上限没有特别限定，通常为 0. 04%左右。
[0025] 另外，作为确保尺寸为10?20μπι的A1N的个数的指标，在本发明中使用最大值 极值分布。首先，作为Α1Ν的尺寸，使用Α1Ν的长度a和厚度b的乘积平方（ab) 1/2,将其表 示为deM ( μ m)。在本发明中，所谓A1N的长度a是指线材纵长方向的A1N的长度，所谓A1N 的厚度b是指与线材纵长方向垂直的方向的A1N的长度。
[0026] 所谓deM的最大值极值分布是指测量在规定面积中存在的A1N的deM的最大值 deM(max)，在多个视野中反复进行该测定，对于测量到的多个deM(maX)进行统计处理的值。 在本发明中，在该极值分布中，使deM (max)为10?20 μ m的A1N的比率以个数基准计为50 % 以上。在deM超过20 μ m的A1N大量存在时，A1N的总个数减少，不能充分发挥氢捕集效果。 另夕卜，deM低于ΙΟμπι的A1N的氢捕集效果少。因此，在该极值分布中，使d eM(max)为10? 20 μ m的A1N的比率以个数基准计为50 %以上，由此，會泛够充分确保对于氢捕集有效的A1N。
[0027] 还有，在本发明中，主相组织的95面积％以上为珠光体组织。珠光体组织的面积 率优选为97%以上，更优选为100%。
[0028] 接着，对本发明的线材的化学成分进行说明。
[0029] C :0.8 ?1.2%
[0030] C是对提高强度有效的元素，随着C含量的增加，提高线材以及冷加工后的钢丝的 强度。因此，C量定为0.8%以上。C量优选为0.85%以上，更优选为0.90%以上。但是， C量过量多时，冷拉丝中发生时效脆化，因此，钢丝的韧性下降，还存在绞线加工时发生裂纹 的问题。因此，C量定为1.2%以下。C量优选为1.1%以下，更优选为1.05%以下。
[0031] Si :0.1 ?2.0%
[0032] Si虽然也具有脱氧剂的作用，但特别是具有提高线材强度的作用以及改善弛豫特 性的作用，因此是有效的元素。另外，使用熔融镀锌时，Si还具有抑制在镀敷时发生的强度 降低的作用。为了有效地发挥这些作用，将Si量定为0. 1 %以上。Si量优选为0. 2%以上， 更优选为0.4%以上。另一方面，Si量过量多时，冷拉丝性恶化，引起断线率的增加。因此， 将Si量定为2.0%以下。Si量优选为1.8%以下，更优选为1.5%以下。
[0033] Mn :0.1 ?2.0%
[0034] Μη与Si同样具有脱氧作用，特别是将钢中的S作为MnS固定，具有提高钢的韧性 以及延展性的作用。为了有效地发挥这些作用，Μη量设为0.1%以上。Μη量优选为0.15% 以上，更优选为〇. 2%以上。但是，Μη是容易偏析的元素，若过量添加时，则Μη偏析部的淬 火性过度增大，有可能会使马氏体等的过冷组织生成。因此，Μη量定为2.0%以下。Μη量 优选为1.8%以下，更优选为1.5%以下。
[0035] N :0002 ?0010%
[0036] N形成作为本发明的特征的A1N，因此，是重要的元素，需要含有0.002%以上。N 量优选为0.0025%以上，更优选为0.0030%以上（特别是0.0040%以上）。但是，N和C 同样作为填隙型元素在钢中固溶，引起应变时效带来的脆化，因此，若过量添加时，则固溶N 量增大，由此引起扭绞特性的下降。因此，N量定为0.010%以下。N量优选为0.0090%以 下，更优选为0.0080%以下。
[0037] 固溶N量：0· 003%以下
[0038] 如上所述，固溶N引起扭绞特性的降低，因此，越少越为优选。因此，固溶N量优选 为0.003%以下。固溶N量更优选为0.002%以下，进一步优选为0.001 %以下。固溶N量 可以通过调整Al、B、Nb等氮化物形成元素的量和N量等进行控制。
[0039] A1 :0· 04 ?0· 15 %，并且[A1]彡-2. 1 X 10 X [N] +0· 255
[0040] A1除脱氧作用之外，在本发明中和N结合形成A1N，捕捉氢而提高耐延迟断裂特 性，因此，是重要的元素。另外，所述A1N还具有通过钉扎效应使晶粒微细化的效果。为了 有效地发挥该效果，A1量为0. 04%以上。A1量优选为0. 05%以上，更优选为0. 055%以上。 另一方面，A1量过量，特别是在N量多的区域A1量过量时，形成粗大的A1N，降低A1N的氢 捕集效果。因此，A1量的上限定为0.15%，并且，满足下式（1)的关系。
[0041] 【式1】
[0042] [A1]彡-2. 1 X 10 X [N] +0· 255... (1)
[0043] 上述式（1)中，[A1]、[N]分别表示A1、N的含量（质量％ )。式（1)是根据调查将 N量、A1量进行各种变化时的耐延迟断裂特性的众多试验例而导出的公式。通过使A1量满 足式（1)的关系，由此，在N量多的区域，A1量的上限被更严格地控制，能够抑制粗大的A1N 的形成。A1量的上限优选为0. 14%以下，更优选为0. 12%以下。
[0044] P :0· 02% 以下（含 0% )
[0045] P在旧奥氏体晶界偏析使晶界脆化，使疲劳特性下降，因此，其含量越少越为优选。 因此，P量为0. 02%以下。P量优选为0. 015%以下，更优选为0. 010%以下。
[0046] S :0· 02% 以下（含 0% )
[0047] S与P同样在旧奥氏体晶界偏析使晶界脆化，使疲劳特性降低，因此，其含量越少 越为优选。因此，S量为0.02%以下。S量优选为0.015%以下，更优选为0.010%以下。 [0048] 本发明的线材的基本成分如上所述，余量实质上是铁。但是，根据原料、材质，制造 设备等的状况而带入的不可避免的杂质在钢中含有当然也是允许的。另外，本发明的线材 为了进一步提高强度、韧性、延展性等特性，根据需要也可以含有以下元素。
[0049] 从Cr :1.0%以下（不含0% )、Ni :1.0%以下（不含0% )、Co :1.0%以下（不含 0% )、Mo :1.0%以下（不含0% )以及Cu :0.5%以下（不含0% )中选出的至少1种
[0050] Cr具有使珠光体片状间隔微细化，提高线材的强度和韧性的作用。为了有效地发 挥这种作用，Cr量优选为0.05%以上。Cr量更优选为0. 1%以上，进一步优选为0.2%以 上。另一方面，Cr量过量多时，淬火性提高，而使热轧中的过冷组织产生的危险性提高，因 此，Cr量优选1.0%以下。Cr量更优选为0.6%以下，进一步优选为0. 5%以下。
[0051] Ni是提高拉丝后的钢丝韧性的元素。为了有效地发挥这种作用，Ni量优选为 0.05 %以上，更优选为0. 1 %以上，进一步优选为0.2 %以上。但是，Ni即使过量添加，其效 果也是饱和，在经济上浪费。因此，Ni量优选为1.0%以下，更优选为0.7%以下，进一步优 选为0. 6%以下。
[0052] Co具有降低先共析渗碳体（特别是C量高时），容易将组织控制为均匀的珠光体 组织的作用。为了有效地发挥这种作用，Co量优选为0. 05%以上，更优选为0. 1 %以上，进 一步优选为0.2%以上。但是，Co即使过量添加，其效果也是饱和，在经济上浪费。因此，Co 量优选为1. 〇%以下，更优选为〇. 8%以下，进一步优选为0. 6%以下。
[0053] Mo是提高钢丝的耐腐蚀性的元素。为了有效地发挥这种作用，Mo量优选为0. 05% 以上，更优选为〇. 1 %以上。但是，Mo量过量时，热轧时容易产生过冷组织，另外延展性也劣 化。因此，Mo量优选为1.0%以下，更优选为0.5%以下，进一步优选为0.3%以下。
[0054] Cu是提高钢丝的耐腐蚀性的元素。为了有效地发挥这种作用，Cu量优选为0.05% 以上，更优选为0.08%以上。另一方面，Cu量过量时，和S反应在晶界部使CuS偏析，在线 材制造过程中产生瑕疵。为了避免这种影响，Cu量优选为0. 5%以下，更优选为0. 2%以下， 进一步优选为〇. 18%以下。
[0055] 从Β:0·0〇5%以下（不含0%)、Nb:0·5%以下（不含0%)以及V:0· 5%以下（不 含0% )中选出的至少1种
[0056] B具有妨碍先共析铁素体和先共析渗碳体的生成，容易将组织控制为均匀的珠光 体组织的作用。另外，通过将A1N析出后的剩余固溶N以BN固定，能够抑制固溶N产生的 应变时效提高韧性，此外，固溶B自身还有提高韧性的作用。为了有效地发挥这种作用，B 量优选为〇. 0003%以上，更优选为0. 0005%以上，进一步优选为0. 001 %以上。另一方面， B量过量时，作为和Fe的化合物的Fe-B系化合物（例如FeB2)析出，引起热轧时的裂纹，因 此，B量优选为0. 005%以下。B量更优选为0. 004%以下，进一步优选为0. 003%以下。
[0057] Nb与A1N析出后的剩余固溶N形成氮化物，有助于晶粒微细化，此外，还具有对固 溶N进行固定带来的时效脆化的抑制效果。为了有效地发挥这种作用，Nb量优选为0. 01% 以上，更优选为0.03%以上，进一步优选为0.05%以上。但是，Nb量即使过量，其效果也 是饱和，在经济上浪费，因此，Nb量优选为0. 5%以下，更优选为0. 4%以下，进一步优选为 0. 2%以下。
[0058] V与Nb同样与A1N析出后的剩余固溶N形成氮化物，有助于晶粒微细化，此外，还 具有对固溶N进行固定带来的时效脆化的抑制效果。为了有效地发挥这种作用，V量优选 为0. 01 %以上，更优选为0. 02%以上，进一步优选为0. 03%以上。但是，V量即使过量，其 效果也是饱和，在经济上浪费，因此，V量优选为0. 5%以下，更优选为0. 4%以下，进一步优 选为0. 2%以下。
[0059] 线材（指冷拉丝前的线材）通常通过对适当控制化学成分的钢进行熔炼、开坯轧 制、热轧（还根据需要进行钢丝韧化处理）而进行制造，但在本发明的线材中，为了适当控 制A1N的量和粒度分布（在A1N的d eM最大值极值分布中，deM为10?20 μ m的A1N的比率 以个数基准计为50%以上），重要的是在适当地将A1以及N的含量控制在上述范围的基础 上，适当地控制A1N进行析出的温度范围的热过程。
[0060] A1N在钢中大约1300°C以下开始析出，随着温度降低析出量增大，在大约900°C完 全析出。因此，在制造工序中，钢被暴露于这些温度范围，需要适当控制对A1N的析出举动 具有很大影响的开坯轧制以及热轧的条件。通常，由于开坯轧制后的冷却速度慢，因此，析 出的A1N容易粗大化，对此，由于热轧后的冷却速度相对快，因此，能够使析出的A1N微细。
[0061] 具体地说，将开坯轧制的加热温度定为1230?1280°C，将冷却速度定为0. 2°C / 秒以上。在开坯轧制时在高温加热且加快冷却速度，由此，能够防止A1N的析出以及粗大 化。因此，优选开坯轧制温度为1230°C以上，更优选为1240°C以上。另一方面，开坯轧制温 度过高时，发生淬裂，因此，优选上限为1280°C以下，更优选为1270°C以下。另外，优选冷却 速度为0. 2°C /秒以上，更优选为0. 4°C /秒以上，进一步优选为0. 5°C /秒以上。冷却速度 的上限没有特别限定，但例如1. 5°C /秒以下（优选为1. 2°C /秒以下）。
[0062] 另外，对通过开坯轧制得到的坯料进行热轧后，通过水冷等冷却到850?950°C， 以卷状载置。通过降低所述卷状的线材的载置温度，能够析出微细（d eM为10?20 μ m)的 A1N。因此，优选载置温度为950°C以下，更优选为940°C以下，进一步优选为920°C以下。另 一方面，载置温度过低时，无助于氢捕集的非常微细的A1N大量析出。因此，优选载置温度 为850°C以上，更优选为870°C以上，进一步优选为890°C以上。
[0063] 另外，偏离所述开坯轧制和热轧的条件的至少一部分等，不能适当控制A1N量和 分布状态时，在热轧后，进行适当的温度范围的钢丝韧化处理也是有效的。优选钢丝韧化处 理时的再加热温度为880?1000°C，钢丝韧化处理的温度为530?620°C。热轧后的A1N 量少时，如果将上述再加热温度设定为较低（例如880?940°C左右），则能够增加析出量。 另外，热轧后的A1N粗大化时，将再加热温度设定为较高（例如940?1000°C )，使粗大化 的A1N在钢中先固溶后再度析出即可。
[0064] 本发明的线材能够充分确保作为氢捕集点有效作用的A1N，因此，使用其的钢缆和 PC钢丝等的钢丝，耐延迟断裂特性优异，是有用的。另外，本发明也包括这种钢丝。
[0065] 【实施例】
[0066] 以下，列举实施例对本发明进行更具体的说明。本发明并非受以下实施例的限制， 在符合前、后所述宗旨的范围内自然可以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。 [0067] 对表1所示的成分的钢锭以表2所示的条件进行开坯轧制、热轧，加工成线材卷， 根据情况还进行钢丝韧化处理。根据所采集的试样的萃取残渣测量评价A1N总量、并根据 截面积的观察评价A1N的分布状态。这些记在表2中显示。
[0068] 1. A1N的总量以及固溶N量的测量
[0069] 在萃取残渣测量中，进行使用10 %的乙酰丙酮溶液的电解萃取残渣测量，筛孔使 用0· Ιμπ?的，以溴酯法（7''口 A二7> 法）测量残渣中的A1N量。另外，使用靛酚吸收分 光光度法，测量含有A1N的氮化合物的量，并从钢中的总N量中减去该量而求得固溶N量。 溴酯法中所用的试样重量为3g，吸收分光法中所用的试料重量为0. 5g。
[0070] 2· A1N的分布状态的测量
[0071] 在本测量中，在包括线材的轴线且在与纵长方向平行的截面中，以距表层D/4(D 为线材直径）为止的区域（2处）的合计为140mm2的方式切出试样（S卩，试样的长度L以 LXD/4+LXD/4 = LXD/2为140mm2的方式进行设定），在所述截面中，遵从JIS G0555,在 观察视野内测量最大的A1N的大小，在任意20视野进行该测量。还有，测量时，将JISG0551 规定的D系以及DS系夹杂物视为A1N，作为A1N的大小采用A1N的长度（a)和厚度（b)几 何平均（ab) 1/2。
[0072] 接着，对所得到的线材卷进行拉丝加工制作钢丝，测量钢丝的抗拉强度（原材线 强度）。另外，进行绞线加工以及热拉伸处理形成具有表2所示的绞线径以及绞线结构的绞 线，测量该绞线的钢缆强度、耐延迟断裂特性以及扭绞特性。这些结果在表3中显示。
[0073] 3.钢丝的抗拉强度（原材线强度）的测量
[0074] 遵从JIS Z2241测量钢丝的抗拉强度。
[0075] 4.钢缆的强度的测量
[0076] 钢缆的强度测量遵从JIS G3536测量抗拉试验的最大试验力。
[0077] 5.耐延迟断裂特性的测量
[0078] 延迟断裂特性是基于文献 1 (fib Bulletin No. 30 :Acceptance of stay cable systems using prestressing steels，January. 2005)的记载，在0.8p.u(0.8p.u是指断裂 荷重的80% )的荷重下，在20质量％、50°C的硫氰酸铵溶液中浸渍，对12个试样测量到断 裂为止的时间。最小断裂时间为2小时以上且中央值断裂断时间为5小时以上时为合格。
[0079] 6.扭绞特性的测量
[0080] 扭绞特性是基于FKK预应力混凝土（ 7 b才、；一 ：Freyssinet)施工方法的FKK HTS-26规格，实现扭绞值3次以上时为合格。
[0081] 【表1】

【权利要求】
1. 一种线材，其特征在于，其以质量％计含有如下成分组成： C :0· 8 ?1. 2%、 Si :0· 1 ?2. 0%、 Μη :0· 1 ?2. 0%、 Ν :0. 002 ?0. 010%、 Α1 :0. 04 ?0. 15%、 Ρ :0. 02%以下且含0%、 S :0. 02%以下且含0%、 余量是铁以及不可避免的杂质， Α1量和Ν量满足下式（1)的关系， [Α1]彡-2. 1 X 10 X [Ν] +0· 255... (1) 其中，式⑴中[Al]、[Ν]分别表示以质量％计的Α1、Ν的含量， 所述线材的组织的95面积％以上为珠光体组织，并且Α1Ν量为0. 005%以上，且在由长 度a和厚度b的几何平均（ab)1/2表示的Α1Ν的直径deM的最大值极值分布中，d eM为10? 2(^111的4以的比率以个数基准计为50%以上。
2. 根据权利要求1所述的线材，其中，固溶N量以质量％计为0. 003%以下。
3. 根据权利要求1所述的线材，其中，以质量％计还含有从如下成分中选出的至少1 种，即 Cr :1.0%以下且不含0%、 Ni :1.0%以下且不含0%、 Co :1.0%以下且不含0%、 Mo :1.0%以下且不含0%、以及 Cu :0. 5%以下且不含0%。
4. 根据权利要求1所述的线材，其中，以质量％计还含有从如下成分中选出的至少1 种，即 B :0. 005%以下且不含0%、 Nb :0. 5%以下且不含0%、以及 V :0. 5%以下且不含0%。
5. -种钢丝，由权利要求1?4中任一项所述的线材而得到。
【文档编号】C21D8/06GK104204255SQ201380016256
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月25日 优先权日:2012年3月29日
【发明者】石田友信, 吉原直 申请人:株式会社神户制钢所