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Die Erfindung betriftt einen niedriglegierten feinen
Stahldraht mit hoher Festigkeit bzw. Zugfestigkeit und
hoher Zähigkeit zur Verwendung als
Gummiverstärkungsmaterial für Riemenkord, Reifenkord etc. und als Material
für ein Miniaturtau und als Geschoßdraht; ferner betrifft
die Erfindung einen Walzdraht für die Herstellung eines
solchen feinen Stahldrahts, ein Verfahren zur Herstellung
dieses feinen Stahldrahts und verdrallte Produkte, die
man durch Verdrehen und Verdrallen der feinen Stahldrähte
erhält.
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Ein feiner Stahldraht, wie er als
Gummiverstärkungsmaterial verwendet wird, wird üblicherweise nach der
folgenden Methode hergestellt. Zunächst wird ein
Stahlmaterial, daß die geforderte chemische Zusammensetzung
aufweist, heißgewalzt und, soweit erforderlich, einer
kontrollierten Kühlung unterworfen. Anschließend wird der
so erhaltene Walzdraht von 4,0 bis 6,4 mm Durchmesser
einem primären Ziehen, einem Patentieren, sekundärem
Ziehen, Repatentieren und Plattieren aufeinanderfolgend
ausgesetzt. Schließlich wird der Walzdraht naßgezogen zu
dem feinen Stahldraht Der so erhaltene feine Stahldraht
wird so, wie er ist, für einen Geschoßdraht und für
verschiedene Arten von Produkten, z.B. Stahlkord, der durch
Verdrehen und Verdrallen einer Vielzahl von feinen
Stahldrähten gebildet ist, verwendet.
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In neuerer Zeit ist ein feiner Stahldraht mit hoher
Zugfestigkeit oftmals für einen Reifenverstärkungsstahlkord
verwendet worden, um das Gewicht der Reifen zu
vermindern, die Laufqualität zu verbessern und die
Lenkstabilität zu erhöhen. Zur Verbesserung der Festigkeit des
feinen Stahldrahts ist 1) ein Verfahren unter Verwendung
von kohlenstoffreichem Stahl mit erhöhtem
Kohlenstoffgehalt zur Verbesserung der Zugfestigkeit von patentiertem
Draht vor der letzten Drahtziehstufe oder 2) ein
Verfahren zur Verbesserung soweit wie möglich bei der
Arbeitsbeanspruchung, die beim Drahtziehen bis zu einem
abschließenden Drahtdurchmesser erzeugt wird, ausgeführt
worden.
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Ein Kohlenstoffstahl bzw. unlegierter Stahl, der den
Normen JIS SWRS 72A oder SWRS 82A äquivalent ist, ist als
Walzdrahtmaterial für Stahlreifenkord eingesetzt worden.
Wenn jedoch die Zugfestigkeit von feinem Stahldraht unter
Verwendung des kohlenstoffhaltigen Stahls, wie vorstehend
beschrieben, verbessert wird durch Erhöhung der
Arbeitsbeanspruchung,
wie sie beim Drahtziehen bis zum
abschließenden Drahtdurchmesser erzeugt wird, um dem
vorstehend beschriebenen Erfordernis zu genügen, werden
die Zähigkeit und die Duktilität merklich verschlechtert
mit der Steigerung der Festigkeit; dies führt zur
Verminderung der Einschnürung bzw. zur Verminderung des
Querschnitts oder zum Auftreten von Delaminierung in der
Anfangsstufe während des Torsionstests. Wenn weiterhin
mit Bezug auf den vorstehend beschriebenen
kohlenstoffhaltigen Stahl die Zugfestigkeit von patentiertem Draht
lediglich durch Erhöhung des Kohlenstoffgehalts
gesteigert wird, werden pro-eutektoide Netzwerkzementite an den
Austenitkorngrenzen abgesetzt; dies führt ebenso zur
Verschlechterung der Zähigkeit und Duktilität. Soweit die
Zähigkeit und die Duktilität verschlechtert werden,
tauchen häufig Brüche bzw. Bruchstellen während des
Naßziehens zum feinen Draht eines Stahlreifenkords oder für
die Kabelherstellung auf, wodurch insbesondere die
Produktivität merklich zurückgeht.
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Während weiterhin der Stahlreifenkord nach den vorstehend
beschriebenen Stufen hergestellt wird und wenn dabei der
Kohlenstoffgehalt erhöht wird nur für die Steigerung der
Zugfestigkeit, werden pro-eutektoide Zementite abgesetzt
an den ersten Austenitkorngrenzen im gewalzten Walzdraht;
dadurch tauchen häufig Brüche oder Bruchstellen auf, z.B.
beim ersten Drahtziehen als intermediärer
Herstellungsstufe,
wodurch die Produktivität merklich geringer wird.
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Somit ist es die Aufgabe der Erfindung, das feine
Stahldrahtmaterial zu verbessern und einen feinen Stahldraht
mit hoher Festigkeit bzw. Zugfestigkeit und mit hoher
Zähigkeit zu schaffen, wie er als
Gummiverstärkungsmaterial verwendet wird bei Riemenkord, Reifenkord etc.
und als Material für verdrallte Drahtprodukte, z. B.
Miniaturtau oder als Geschoßdraht etc.; ferner betrifft
die Aufgabenstellung einen Walzdraht für die Herstellung
des feinen Stahldrahts, desgleichen Produkte unter
Verwendung von solchem feinen Stahldraht, ebenso wie ein
Verfahren zur Herstellung des feinen Stahldrahts.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen
Walzdraht für feinen Stahldraht mit hoher Festigkeit bzw.
Zugfestigkeit und hoher Zähigkeit, enthaltend 0,85 - 1,2
Gewichts-% C [bevorzugt 0,9 (nicht einschließlich) - 1,2
Gewichts-%], weniger als 0,45 Gewichts-% Si und 0,3 - 1,0
Gewichts-% Mn, eines oder mehrere der Elemente,
ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 0,1 - 4,0
Gewichts-% Ni und 0,05 - 4,0 Gewichts-% Co, und
gegebenenfalls eines oder mehrere Elemente, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus 0,05 - 0,5 Gewichts-% Cu, 0,05
- 0,5 Gewichts-% Cr, 0,02 - 0,5 Gwichts-% W, 0,05 - 0,5
Gwichts-% V, 0,01 - 0,1 Gewichts-% Nb, 0,05 - 0,1
Gewichts-% Zr und 0,02 - 0,5 Gewichts-% Mo, Ca und REM,
wobei der Rest im wesentlichen aus Fe und unvermeidbaren
Verunreinigungen besteht und wobei weiterhin Al, N, P und
S unter den Verunreinigungen beschränkt sind auf 0,005
Gewichts-% oder weniger Al, 0,005 Gewichts-% oder weniger
N, 0,02 Gewichts-% oder weniger P und 0,015 Gewichts-%
oder weniger S, während das durchschnittliche
Bereichsverhältnis des pro-eutektoiden Zementits in einem
gewalzten Zustand oder in einem gewalzten und wiedererhitzt
behandelten Zustand bei 10% oder weniger vorgeschrieben
ist. Vom Standpunkt der Unterdrückung von Bruch während
des Ziehens oder der Kabelherstellung wird bevorzugt, daß
die Zusammensetzung von nicht-metallischen Einschlüssen,
basierend auf der gesamten Menge der Einschlüsse,
vorgeschrieben ist wie hier folgt:
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1) Al&sub2;O&sub3;: 20 Gew.-% oder weniger, MnO: 40 Gew.-% oder
weniger, SiO&sub2;: 20 bis 70 Gew.-%, oder
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2) Al&sub2;O&sub3;: 20 Gew.-% oder weniger, CaO: 50 Gew.-% oder
weniger, SiO&sub2;: 20 bis 70 Gew.-%.
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Wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung
des feinen Stahldrahts mit hoher Festigkeit und hoher
Zähigkeit ein Walzdraht, der den verschiedenen Arten der
vorstehend beschriebenen Zusammensetzungserfordernisse
genügt, zu einem feinen Stahldraht mit einem Durchmesser
von 0,4 mm oder weniger gezogen wird, wird die
Arbeitsbeanspruchung in solcher Weise ausgeübt, daß eine
Gesamteinschnürung
bzw. Verminderung des gesamten Bereichs beim
Naßziehen des Drahtes nach dem abschließenden Patentieren
95% oder größer wird.
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Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann
ein feiner Stahldraht mit hoher Festigkeit bzw.
Zugfestigkeit und mit hoher Zähigkeit und mit einem
Durchmesser von 0,4 mm oder weniger erhalten werden, der
als Merkmale eine Zugfestiakeit (kgf/mm²) von nicht
weniger als entsprechend dem Wert von 270-(130 x
log&sub1;&sub0;D) [D: Drahtdurchmesser (mm)] und eine Einschnürung
beim Zugtest von nicht weniger als 35% aufweist.
Weiterhin können durch Verdrehen und Verdrallen der
erhaltenen feinen Stahldrähte verschiedene Arten von
Produkten hergestellt: werden, z. B. Stahlkord, Riemenkord
oder Miniaturtau.
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Die Zeichnungen zeigen folgendes:
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Fig. 1 ist ein Graph zur Veranschaulichung der Beziehung
zwischen dem Bereichsverhältnis von pro-eutektoidem
Zementit in einem gewalzten Walzdraht und einer
Bruchanzahl während des Ziehens.
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Fig. 2 ist ein Graph zur Veranschaulichung der Beziehung
zwischen Drahtdurchmesser und Zugfestigkeit eines feinen
Stahldrahts;
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Fig. 3 ist ein Graph zur Veranschaulichung der Beziehung
zwischen Si-Gehalt und der Menge an restlichem Zunder;
und
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Fig. 4 ist ein Graph zur Veranschaulichung der Beziehung
zwischen Cr-Gehalt und der Menge an restlichem Zunder.
Bevorzugte Arbeitsweisen
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Als Rohmaterial für feinen Stahldraht mit einem
Durchmesser von 0,4 mm gab es beim herkömmlichen Walzdraht aus
Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt (z. B. JIS G 3506) oder
bei Pianowalzdraht (z. B. JIS G 3502) das folgende
Problem. Wenn die Gesamteinschnürung beim Naßziehen des
Drahtes über 95% hinausgeht und die Zugfestigkeit des
gezogenen Drahts 320 kgf/mm² oder größer wird, wird die
Bereichsverminderung im Zugtest merklich verkleinert. Die
Einschnürung im Zugtest benötigt 35 Gewichts-% oder mehr,
denn wenn Verringerung unter 35 Gewichts-% stattfindet,
treten häufig Brüche beim abschließenden Naßziehen oder
Verdrallen auf. Weiterhin verursacht beim üblichen
Drahtmaterial die Erhöhung der Festigkeit unvermeidbar eine
Delaminierung während des Torsionstests; dies führt zum
häufigen Auftreten von Bruchstellen während der
Verdrallungsstufe und ebenso zum Auftreten von
ungleichmäßigen Drall-Längen im Stahlkord. Demgemäß muß die
Erhöhung der Festigkeit beschränkt werden. Weiterhin wird
ein gewalztes Material mit Durchmesser von 5,5 mm
beispielsweise primärem Ziehen bis zu etwa 3 mm
Durchmesser unterworfen, wodurch ein Problem dahingehend
verursacht wird, daß eine große Menge von pro-eutektoiden
Zementiten abgesetzt wird im Fall von hyper-eutektoidem
Stahl an den ersten Austenitkorngrenzen. Als Konsequenz
davon tritt häufig Bruch unter Verringerung der
Produktivität auf, oder feine Risse verbleiben im Stahl, selbst
wenn sie nicht zum Bruch führen, wodurch aber Bruch beim
sekundären Ziehen verursacht wird oder Verschlechterung
der Eigenschaften des feinen Stahldrahts.
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Es hat sich herausgestellt, daß ein Stahlmaterial mit der
Zusammensetzung und Struktur, wie erfindungsgemäß
angegeben, zufriedenstellende Zähigkeit und Duktilität in der
Herstellungsstufe, z. B. beim Drahtziehen, sicherstellen
kann. Insbesondere kann das erfindungsgemäße
Stahlmaterial zufriedenstellende Duktilität und Zähigkeit selbst
beim Drahtziehen bis zu einem feinen Stahldraht mit einem
Durchmesser von 0,4 mm oder weniger und mit einer
Zugfestigkeit von nicht weniger als entsprechend einem Wert
von 270-(130xlog&sub1;&sub0;D) [D: Drahtdurchmesser (mm)]
sicherstellen. Weiterhin ist gemäß dem Versuchsresultat zur
Bestätigung des Effekts in einem Fall, wo eine
Einschnürung beim Naßziehen von Draht erhöht wird, gefunden
worden, daß man, um die Zugfestigkeit nicht geringer als
entsprechend dem durch die vorstehende Formel angegebenen
Wert zu halten und die Einschnürung nach dem Bruch nicht
geringer als 35% zu halten, eine Gesamteinschnürung beim
Naßziehen von Draht nach dem letzten Patentieren (letzte
Drahtziehstufe) bei 95 Gewichts-% oder mehr angeben kann.
Der Grund für die Vorschriften bei jeder der chemischen
Komponenten bei der Erfindung ist nachstehend angegeben.
C: 0,85 bis 1,2 Gewichts-%
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Sobald der C-Gehalt höher ist, kann die Festigkeit von
feinem Stahldraht gesteigert werden. Jedoch werden durch
nur Erhöhen des C-Gehalts pro-eutektoide Zementite beim
Walzen oder Patentieren abgesetzt; dies führt zu häufigem
Bruch, insbedondere beim letzten Ziehen oder Verdrallen.
Dieser Nachteil kann unterdrückt werden durch den
Zugabeeffekt von Co, wie nachstehend beschrieben. Wenn jedoch
der C-Gehalt höher als 1,2 Gewichts-% ist, ist die
Aussonderung oder Trennung merklich erhöht, so daß die
erhöhte Menge von Co als Zusatz für die Durchführung des
Walzens oder Patentierens ohne Auftreten von
proeutektoidem Zementit benötigt wird, wodurch die
Produktionskosten höher liegen; ferner wird die Menge an
Zementit im Verhältnis zu derjenigen an Ferrit in der
resultierenden Perlitstruktur erhöht, wodurch die
Zähigkeit und Duktilität des feinen Stahldrahts verschlechtert
werden, so daß häufiger Bruch verursacht ist. Demgemäß
muß der C-Gehalt bei 1,2 Gewichts-% oder darunter
angegeben werden. Wenn jedoch der C-Gehalt geringer als
0,85 Gewichts-% ist, kann die gewünschte Zugfestigkeit
für den feinen Stahldraht nicht erhalten werden. Außerdem
ist es vom Standpunkt der Erzielung einer höheren
Festigkeit bevorzugt, den C-Gehalt höher als 0,9 Gewichts-%
anzugeben.
Si: geringer als 0,45 Gewichts-%
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Si ist ein wirksames Element zum Verfestigen von Ferrit
in fester Lösung und zur Erhöhung der Zugfestigkeit eines
patentierten Materials und ferner für die Desoxidation.
Wenn jedoch Si in einer Menge von 0,45 Gewichts-% oder
mehr zugegeben wird, wird die Zunderbildung erhöht und
die intergranulare Oxidation nimmt zu, so daß die
mechanische Entzunderung für sekundären Zunder
verschlechtert wird.
Mn: 0,3 bis 1 Gewichts-%
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Mn ist wirksam als desoxidierendes Element in der
Schmelzstufe. Insbesondere weil der erfindungsgemäße
Stahl ein Stahlmaterial mit geringem Si-Gehalt ist, muß
Mn zugegeben werden. Ferner hat Mn eine Funktion zum
Fixieren von 5 im Stahl als MnS, und es hat eine Wirkung
zur Verhinderung der Verschlechterung von Zähigkeit und
Duktilität bei dem Stahlwalzdraht, verursacht durch S,
fest-löslichgemacht im Stahl. Für solche Effekte muß Mn
von 0,3 Gewichts-% oder mehr zugegeben werden. Ferner ist
Mn ein wichtiges Element zum Einstellen der
Zusammensetzung von nicht-metallischen Einschlüssen, die Brüche
beim Naßziehen oder Verdrallen verursachen, zu einer
Gesamtzusammensetzung mit zufriedenstellender Duktilität.
Für diesen Zweck ist die Zugabe von Mn in einer
angemessenen Menge unerläßlich. Weil aber andererseits Mn
auch ein Element zur Steigerung der Härtung von Stahl ist
und zur Ausscheidung neigt, wenn der Mn-Gehalt über 1,
Gewichts-% hinausgeht, wird eine
Niedertemperaturtransformationsphase, z.B. Martensit, in einem
Ausscheidungsbereich erzeugt, wodurch rißähnliche Brüche verursacht
werden.
Ni: 0,1 bis 4 Gewichts-%
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Ni ist ein Element, das in Ferrit fest-löslichgemacht
ist, um die Zähigkeit des Ferrit effektiv zu verbessern;
ein solcher Effekt kann jedoch nicht erhalten werden,
wenn der Ni-Gehalt geringer als 0,1 Gewichts-% ist.
Selbst wenn andererseits der Ni-Gehalt über 4 Gewichts-%
hinausgeht, ist der Effekt gesättigt.
Co: 0,05 bis 4 Gewichts-%
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Co ist wirksam zum Verhindern des Absetzens von
proeutektoidem Zementit und Raffinieren von
Perlitlamellenzwischenraum. Um einen solchen Effekt zu erhalten, muß Co
in einer Menge von 0,05 Gewichts-% oder mehr zugesetzt
werden. Selbst wenn jedoch der Co-Gehalt über 4
Gewichts-% hinausgeht, ist der Effekt gesättigt, während
gleichzeitig die Kosten höher sind.
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Der Walzdraht für den feinen Stahldraht mit hoher
Festigkeit und hoher Zähigkeit oder den feinen Stahldraht
gemäß der Erfindung hat die vorstehend angegebenen
Elemente als Basiskomponenten und enthält als Rest das
Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen. Unter den
Verunreinigungen ist der Gehalt für jeweils Al, N, P und
S beschränkt wie nachstehend angegeben.
Al: 0,005 Gewichts-% oder weniger
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Al ist ein wirksames Element zum Desoxidieren beim
Schmelzen und zum Verhindern der Vergröberung der
Austenitkorngröße. Wenn jedoch der Al-Gehalt über 0,005
Gewichts-% hinausgeht, wird eine große Menge von
nichtmetallischen Einschlüssen, z. B. Al&sub2;O&sub3; oder das
MgO-Al&sub2;O&sub3;-System, gebildet unter Verursachung von
Unterbrechungen beim Naßziehen oder Verdrallen. Weiterhin
verkürzen
solche nicht-metallischen Einschlüsse nicht nur
die Haltbarkeit von Formwerkzeugen beim letzten
Naßziehen, sondern es werden auch die
Ermüdungscharakteristika des Stahlkord oder des Fadens verschlechtert.
Demgemäß ist es bei dem erfindungsgemäßen Stahl
bevorzugt, die Al-Menge auf einen Wert so niedrig wie möglich
zu vermindern, d.h. wenigstens auf 0,005 Gewichts-% oder
weniger (herab bis 0) und vorzugsweise auf 0,003
Gewichts-% oder weniger.
N: 0,005 Gewichts-% oder weniger
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Wenn der N-Gehalt über 0,005 Gewichts-% hinausgeht,
ergibt N eine unerwünschte Wirkung bei der Zähigkeit und
Duktilität durch Reckalterung. Daher ist erforderlich,
den N-Gehalt auf 0,005 Gewichts-% oder weniger zu
beschränken.
P: 0,02 Gewichts-% oder weniger
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Wie S ist P ein Element, das die Zähigkeit und Duktilität
von dem Stahl herabsetzt und das zur Ausscheidung neigt.
Demgemäß ist es bei der Erfindung erforderlich, den
P-Gehalt auf 0,02 Gewichts-% oder weniger zu beschränken,
vorzugsweise auf 0,015 Gewichts-% oder weniger.
S: 0,015 Gewichts-% oder weniger
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Wie vorstehend beschrieben, ist S ein Element, das die
Zähigkeit und Duktilität von dem Stahl herabsetzt und das
zur Ausscheidung neigt. Demgemäß ist es bei der Erfindung
erforderlich, den S-Gehalt auf 0,015 Gewichts-% oder
weniger zu beschränken, vorzugsweise auf 0,001 Gewichts-%
oder weniger.
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Der Walzdraht für den feinen Stahldraht von hoher
Festigkeit und hoher Zähigkeit, also den erfindungsgemäßen
feinen Stahldraht, kann eines oder mehrere Elemente
enthalten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cu, Cr,
W, V, Nb, Zr und Mo, soweit erforderlich. Die jeweiligen
Gehalte der so angegebenen Elemente und der Grund für die
Angabe der jeweiligen Gehalte sind nachstehend erläutert.
Cu: 0,05 bis 0,5 Gewichts-%
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Wie später bei Cr beschrieben, ist Cu ein wirksames
Element zur Verbesserung der Korrosionsresistenz. Zu
diesem Zweck muß Cu hinzugefügt werden in einer Menge von
0,05 Gewichts-% oder mehr. Wenn jedoch der Cu-Gehalt über
0,5 Gewichts-% hinausgeht, wird Cu an den
Korngrenzen ausgeschieden, wodurch das Auftreten von Rissen
oder Fehlern beim Stahlblockwalzen oder
Walzdrahtheißwalzen gefördert wird.
Cr: 0,05 bis 0,5 Gewichts-%
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Cr hat eine Wirkung bei der Verbesserung der
Korrosionsresistenz des Stahls. Da weiterhin Cr eine Wirkung bei
der Steigerung der Rate der Verfestigung während des
Drahtziehens hat, kann eine hohe Festigkeit erhalten
werden selbst bei relativ niedrigem
Bearbeitungsverhältnis durch die Zugabe von Cr. Um einen solchen Effekt zu
erhalten, ist erforderlich, Cr in einer Menge von 0,05
Gewichts-% oder mehr zuzugeben. Wenn jedoch der Cr-Gehalt
darüberhinausgeht, erhöht Cr die Härtbarkeit zur
Perlittransformation, wodurch die Patentierungsbehandlung
schwierig gemacht wird, und ferner wird der
Sekundärzunder äußerst dicht gemacht, wodurch die mechanische
Entzunderung oder Pickelentzunderung verschlechtert wird.
Demgemäß ist erforderlich, den Cr-Gehalt auf 0,5
Gewichts-% oder weniger zu beschränken.
W: 0,02 bis 0,5 Gewichts-%
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W ist ein wirksames Element zur Verbesserung der
Korrosionsresistenz. Wenn der W-Gehalt geringer als 0,02
Gewichts-% ist, kann ein solcher Effekt nicht erhalten
werden. Wenn andererseits der W-Gehalt über 0,5
Gewichts-% hinausgeht, ist der Effekt gesättigt.
V: 0,05 bis 0,5 Gewichts%; Nb: 0,01 bis 0,1 Gewichts-%;
Zr: 0,05 bis 0,1 Gewichts-%
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V, Nb, Zr sind wirksame Elemente zum Feinen der
Austenitkorngröße beim Patentieren zur Verbesserung der Zähigkeit
und Duktilität bei dem feinen Stahldraht. Um diesen
Effekt zu erhalten, ist erforderlich, jeweils V und Zr in
einer Menge von 0,05 Gewichts-% oder mehr und Nb in einer
Menge von 0,01 Gewichts-% oder mehr zuzusetzen. Der
Effekt ist jedoch im wesentlichen gesättigt, wenn die
Zusatzmenge für V 0,5 Gewichts-% und jeweils für Nb und
Zr 0,1 Gewichts-% ausmacht.
Mo: 0,02 bis 0,5 Gewichts-%
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Mo ist ein wirksames Element zur Unterdrückung des
Ausscheidens von P an den Korngrenzen zur Verbesserung der
Zähigkeit bei dem feinen Stahldraht. Um diesen Effekt zu
erreichen, muß es zugesetzt werden in einer Menge von
0,02 Gewichts-% oder mehr. Wenn aber der Mo-Gehalt über
0,5 Gewichts-% hinausgeht, ist eine lange Zeitdauer
erforderlich für die Perlittransformation beim Patentieren,
wodurch die Kosten steigen.
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Zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Komponenten
können Ca oder REM, z.B. La und Ce, zugesetzt werden,
soweit erforderlich.
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Vom Standpunkt des Unterdrückens von Bruch während des
Drahtziehens und Drahtverdrallens ist erforderlich, daß
die Zusammensetzung der nicht-metallischen Einschlüsse im
Verhältnis zur Gesamtmenge davon angegeben wird, wie
nachstehend erläutert.
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1) Al&sub2;O&sub3;: 20 Gewichts-% oder weniger, MnO: 40 Gewichts-%
oder weniger, SiO&sub2;: 20 bis 70 Gewichts-% (falls
erforderlich, MgO: 15 Gewichts-% oder weniger)
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2) Al&sub2;O&sub3;: 20 Gewichts-% oder weniger, CaO: 50 Gewichts-%
oder weniger, SiO&sub2;: 20 bis 70 Gewichts-% (falls
erforderlich, MgO: 15 Gewichts-% oder weniger)
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Weiterhin kann im Fall der Anwendung des
erfindungsgemäßen feinen Stahldrahts auf einen Stahlkord der feine
Stahldraht zur Verminderung des Gewichts beitragen, wenn
diese Anwendungsform nicht nur bei einem Stahlkord mit
dem bekannten Verdrallungsaufbau (wie beschrieben, z. B.
in JP-Patent-A-Publikationen Sho 57-193253, Sho 55-90692,
Sho 62-222910, in US-Patenten 4627229 und 4258543, und in
der JP-Gebrauchsmuster-A-Publikation Sho 58-92395)
erfolgt, sondern auch bei einem Stahlkord mit neuem
Verdrallungsaufbau.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen
näher beschrieben.
Beispiel 1
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Tabelle 1 zeigt chemische Zusammensetzungen von
Teststählen (No. 1 - 18) die in einem Vakuumschmelzofen
erschmolzen worden sind.
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Ein unter Vakuum erschmolzener Stahlblock von 150 kg
wurde heißgeschmiedet zu Werkstücken von jeweils 115 x
115 (mm), die heißgewalzt wurden zu Walzdrähten jeweils
von 5,5 mm Durchmesser unter Kontrolle der Walztemperatur
und der Kühlrate. Die Querschnittstruktur eines jeden
Walzdrahts wurde beobachtet, und das Bereichsverhältnis
der pro-eutektoiden Zementite, abgesetzt an den
Primäraustenitkorngrenzen, wurde durch ein Bildanalysegerät
gemessen. Die Resultate sind ebenfalls in Tabelle 1
dargestellt.
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Diese Walzdrähte wurden bis zu einem Durchmesser von 2,65
mm gezogen, und die Anzahl Brüche während des
Drahtziehens wurde gemessen. Figur 1 zeigt die Beziehung
zwischen dem Bereichsverhältnis des pro-eutektoiden
Zementits von dem gewalzten Material und der Bruchanzahl
bei dem Walzdraht. Wie aus Figur 1 ersichtlich, kann
Bruch während des Drahtziehens extrem unterdrückt werden
durch Verminderung des Bereichsverhältnisses bei dem
pro-eutektoiden Zementit auf 10 Gewichts-% oder weniger.
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Die erhaltenen Stahldrähte wurden dem Bleibadpatentieren
unterworfen und dann auf 1,3 mm Durchmesser gezogen. Die
resultierenden Stahldrähte wurden weiterhin dem
Bleibadpatentieren und Plattieren unterworfen und dann
naßgezogen zu feinen Stahldrähten mit einem Durchmesser von
jeweils 0,2 mm (gesamte Einschnürung bwz.
Querschnittsabnahme durch Naßziehen: 97,6%). Tabelle 2
veranschaulicht die Charakteristika des resultierenden feinen
Stahldrahts (Zugfestigkeit, Querschnittsverminderung,
Abwesenheit oder Anwesenheit von Delaminierungen während
des Torsionstests) Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, ist
der erfindungsgemäße Walzdraht hinsichtlich Zähigkeit und
Duktilität ausgezeichnet, und man erhält so den feinen
Stahldraht mit hoher Zähigkeit und hoher Festigkeit.
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Danach wurden die Teststähle No. 1, 10 und 18 jeweils zu
einem Durchmesser von 0,2 mm gezogen, und es wurde die
Beziehung zwischen der Bruchzahl während des Drahtziehens
und der Zusammensetzung von nicht-metallischen
Einschlüssen ermittelt; dieses Resultat ist in Tabelle 3
dargestellt. Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, kann die
Bruchzahl während des Drahtziehens auf ein Minimum
gebracht werden durch geeignete Kontrolle bei der
Zusammensetzung von nicht-metallischen Einschlüssen.
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Weiterhin wurden Teststähle No. 1 und 16 mit letzten
Patentierdurchmesserdaten bei 1,0 mm und 0,85 mm (nur
0,85 mm für den Teststahl No. 16) naßgezogen zu feinen
Stahldrähten jeweils im Durchmesser von 0,2 mm, und die
Beziehung zwischen der Gesamtbereichsverminderung während
des Naßziehens von Draht und den Charakteristika der
feinen Stahldrähte nach dem letzten Patentieren wurden
ermittelt (Zugfestigkeit, Bereichsverminderung bzw.
Einschnürung). Die Resultate sind in Tabelle 4
veranschaulicht im Vergleich zu einem Fall mit den
Schlußpatentierdurchmesserdaten bei 1,3 mm (Resultate
gemäß Tabelle 2). Wie aus Tabelle 4 ersichtlich, können
feine Stahldrähte mit hoher Festigkeit und hoher
Zähigkeit erhalten werden durch Steigerung der gesamten
Bereichsverminderung beim Abschlußnaßziehen bis zu 95%
oder mehr.
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Für die erfindungsgemäßen feinen Stahldrähte wurde die
Beziehung zwischen dem Drahtdurchmesser und der
Zugfestigkeit ermittelt; es ergaben sich die Resultate gemäß
Figur 2. Wie aus Figur 2 ersichtlich, zeigen die
erfindungsgemäßen feinen Stahldrähte äußerst hohe Festigkeit.
Tabelle 1
Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)
Teststahl No.
Bereichsverhältnis von pro-eutektoidem Zementit bei gewalztem Material (%)
andere
Tabelle 2
Characteristika für feinen Stahldraht von 0,2 mm Durchm.
Teststahl No.
Bruchanzahl in 2,65 mm Durchm.
Zugfestigkeit (kgf/mm²)
Einschnürung (%)
Ab- oder Anwesenheit von Delaminierung im Torsionstest
(nicht ausgeführt)
Abwesenheit
Anwesenheit
Beispiel
Vergl. beispiel
Tabelle 3
Zusammensetzung der nichtmetallischen Einschlüsse
Teststahl No.
Bruchanzahl in 0,2mm Durchm.
Tabelle 4
Characteristika des feinen Stahldrahts
Teststahl No.
Drahtdurchm. von Schlußpatentierungsmaterial (mm)
Drahtdurchm. des feinen Stahldrahts (mm)
Gesamtverringerung in der abschließenden Naßziehstufe des Drahtes (%)
Zugfestigkeit (kgf/mm²)
Einschnürung (%)
Beispiel
Vergl. beispiel
Beispiel 2
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Tabelle 5 zeigt die chemischen Zusammensetzungen von
Teststählen No. 19 - 39, erschmolzen im
Vakuumschmelzofen.
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Ein unter Vakuum erschmolzener Stahlblock von 150 kg
wurde heißgeschmiedet zu Werkstücken von jeweilse 115 x
115 (mm), die heißgewalzt wurden zu Walzdrähten jeweils
von 5,5 mm Durchmesser. Das Bereichsverhältnis des
proeutektoiden Zementits, gemessen für die Walzdrähte in
derselben Weise wie in Beispiel 1, ist ebenso in Tabelle
1 veranschaulicht.
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Die erhaltenen Walzdrähte wurden wiederholt einer
Wärmebehandlung und dem Drahtziehen bis zu einem Durchmesser
von 1,75 mm unterworfen, und sie wurden dann dem
Patentieren unterworfen und weiterem Naßziehen zu feinen
Stahldrähten jeweils von 0, 25 mm oder 0,3 mm im
Durchmesser. Tabelle 6 zeigt die Charakteristika der
resultierenden feinen Stahldrähte (Zugfestigkeit,
Bereichsverminderung, Abwesenheit oder Anwesenheit von Delaminierung
während des Torsionstest) zusammen mit dem
Drahtdurchmesser und der Bereichsverminderung durch Naßziehen. Wie
aus Tabelle 6 ersichtlich, kann man die erfindungsgemäßen
feinen Stahldrähte mit hoher Festigkeit und hoher
Zähigkeit erzielen.
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Andererseits ist bei der Erfindung die
Entzunderungsfähigkeit von Sekundärzunder auf der Basis der Menge an
Restzunder nach einem mechanischen Entzunderungstest,
ausgeführt bei heißgewalzten Walzdrähten, bewertet
worden. Figur 3 zeigt die Beziehung zwischen dem
Si-Gehalt und der Menge an restlichem Zunder und Figur 4
zeigt die Beziehung zwischen dem Cr-Gehalt und der Menge
an restlichem Zunder. Aus den Resultaten ist ersichtlich,
daß der erfindungsgemäße feine Walzdraht ebenfalls
zufriedenstellende Entzunderungsfähigkeit bei dem
sekundären Zunder aufweist. Figur 3 zeigt die Beziehung
zwischen dem Si-Gehalt und der Menge an restlichem Zunder
und Figur 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Cr-Gehalt
und der Menge an Restzunder. Aus den Resultaten ist
ersichtlich, daß der erfindungsgemäße feine Walzdraht
ebenfalls zufriedenstellende Entzunderungsfähigkeit des
sekundären Zunders aufweist.
Tabelle 5
Chemische Zusammensetzung (Gew.-%.)
Teststahl No.
Breichsverhältnis von pro-eutektoidem Zementit bei gewalztem Material (%)
andere
Tabelle 6
Teststahl No.
Drahtdurchm. (mm)
Einschnürung durch Naßziehen des Drahtes (%)
Zugfestigkeit (kgf/mm²)
Einschnürung (%)
Ab- oder Anwesenheit von Delaminierung im Torsionstest
Abwesenheit
Anwesenheit
Vergl. beispiel
Beispiel
Beispiel 3
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Tabelle 7 zeigt die chemischen Zusammensetzungen von
Teststählen No. 49 - 59, erschmolzen im
Vakuumschmelzofen
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Ein unter Vakuum erschmolzener Stahlblock von 150 kg
wurde heißgeschmiedet. zu Werkstücken, die heißgewalzt
wurden zu Walzdrähten jeweils von 5,5 mm im Durchmesser,
während die Walztemperatur und die Kühlrate überwacht
wurden. Die Strukturen der Walzdrähte wurden beobachtet,
und die Bereichsverhältnisse der pro-eutektoiden
Zementite, abgesetzt an den Primäraustenitkorngrenzen,
wurden gemessen durch ein Bildanalysegerät. Die Resultate
sind ebenfalls in Tabelle 7 angegeben.
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Die erhaltenen Walzdrähte wurden gezogen zu 2,65 mm im
Durchmesser, und die Bruchanzahl während des Drahtziehens
wurde gemessen. Die Resultate sind in Tabelle 8
angegeben. Die resultierenden Stahldrähte wurden dem
Bleipatentieren unterworfen und gezogen bis zu 1,3 mm im
Durchmesser. Die Stahldrähte wurden weiterhin dem
Bleipatentieren und dem Plattieren unterworfen und dann naßgezogen
zu feinen Stahldrähten jeweils von 0,2 mm im Durchmesser
(Gesamtbereichsverminderung durch Naßziehen: 97,6%).
Tabelle 8 zeigt auch die Charakteristika der
resultierenden feinen Stahldrähte (Zugfestigkeit,
Bereichsverminderung bzw. Einschnürung nach Bruch,
Abwesenheit oder Anwesenheit von Delaminierung während
des Torsionstests). Wie aus Tabelle 8 ersichtlich, sind
die erfindungsgemäßen Walzdrähte ausgezeichnet in
Zähigkeit und Duktilität; man kann daher auf diese Weise
feine Stahldrähte mit hoher Festigkeit und hoher
Zähigkeit erhalten.
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Dann wurden die Teststähle No. 41, 57 und 59 jeweils zu
0,2 mm im Durchmesser gezogen, und die Beziehung zwischen
der Bruchanzahl während des Drahtziehens und der
Zusammensetzung von nicht-metallischen Einschlüssen wurde
ermittelt; es ergaben sich die Resultate gemäß Tabelle 9.
Wie aus Tabelle 9 ersichtlich, kann das Auftreten von
Brüchen während des Drahtziehens minimalisiert werden
durch geeignete Kontrolle der Zusammensetzung bei den
nicht-metallischen Einschlüssen.
Tabelle 7
Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)
Teststahl No.
Bereichsverhältnis von pro-eutektoidem Zementit bei gewalztem Material (%)
andere
Anm.: N-Gehalt in den Teststählen No. 40 - 57, 59: 0,0028 bis 0,0041
Tabelle 8
Characteristika für feinen Stahldraht von 0,2 mm Durchm.
Teststahl No.
Bruchanzahl in 2,65 mm Durchm.
Zugfestigkeit (kgf/mm²)
Einschnürung (%)
An- oder Abwesenheit von Delaminierung im Torsionstest
(nicht ausgeführt)
Abwesenheit
Anwesenheit
Vergl. beispiel
Beispiel
Tabelle 9
Zusammensetzung der nichmetallischen Einschlüsse
Teststahl No.
Bruchanzahl in 0,2 mm Durchm.