Alambre de acero al carbono con alta resistencia y excelente ductilidad y resistencia a fatiga, proceso de producción del mismo y método de evaluación.

Alambre de acero al carbono que tiene un contenido de carbono del 0,

50 al 1,10% en masa, en el que la relación entre la dureza de la parte de capa superficial en una sección (sección transversal) ortogonal con respecto a la dirección longitudinal y la dureza de la parte de capa superficial en una sección (sección longitudinal) en la dirección longitudinal, un coeficiente X (dureza en sección transversal/dureza en sección longitudinal), y la relación entre la dureza de la parte central en la sección transversal y la dureza de la parte central en la sección longitudinal, un coeficiente X (dureza en sección transversal/dureza en sección longitudinal), satisfacen cada una una relación representada por la siguiente expresión:

0,9< coeficiente X ≤ 1,10,

y en el que el alambre de acero al carbono tiene una resistencia a tracción de 4000 MPa o superior.

Alambre de acero al carbono con alta resistencia y excelente ductilidad y resistencia a fatiga, proceso de producción del mismo y método de evaluación Campo técnico La presente invención se refiere a un alambre de acero al carbono con alta resistencia y excelente ductilidad y resistencia a fatiga, a un proceso de producción del mismo y a un método de evaluación del mismo.

Antecedentes En los productos de caucho, tal como neumáticos y correas industriales, a efectos de reducir los pesos de los productos y mejorar la durabilidad de los productos, un cable de acero que se usa como refuerzo debe tener necesariamente una resistencia a tracción elevada y una excelente resistencia a fatiga. En la actualidad, para conseguir la misma resistencia de un neumático en las condiciones presentes y reducir al mismo tiempo la cantidad de cables de acero usados, es necesario aumentar la resistencia a tracción de cada filamento de acero del cable de acero de refuerzo.

A efectos de cumplir estos requisitos, se han realizado numerosas investigaciones e informes desde varios puntos de vista, y es conocido que resulta importante aumentar la ductilidad de un alambre de acero para intentar aumentar la resistencia a tracción. Por lo tanto, para conseguir un aumento de la resistencia a tracción, se lleva a cabo una evaluación de propiedades, tales como la ductilidad de un alambre de acero. Por ejemplo, cuando se evalúan propiedades tales como la ductilidad de un alambre de acero al carbono, normalmente, se ha utilizado una técnica mediante la que se lleva a cabo una evaluación usando una distribución de dureza en sección transversal.

Por ejemplo, el documento de patente 1 describe un alambre de acero de alta resistencia que puede alcanzar una alta resistencia permitiendo que la distribución de dureza en un alambre de acero al alto carbono satisfaga la condición:

0, 960 â HV â 1, 030

en R = 0, R = 0, 8, R = 0, 95

(cuando el radio del alambre de acero es r0 y la distancia entre cualquier punto del alambre de acero y el centro del alambre de acero es r, R = r/r0, y cuando la dureza en el punto en el que R = 0, 5 es HV0, 5 y la dureza en el punto R es HVR, HV = HVR/HV0, 5) . El documento de patente 2 describe que es posible obtener una resistencia ultra alta y una alta tenacidad mediante una distribución sustancialmente plana de dureza Vickers en la sección transversal de un alambre de un alambre de acero de alto carbono desde la superficie al interior, excepto en la parte central, con una cuarta parte del diámetro del alambre.

Se han propuesto varios procesos de producción para obtener una alta ductilidad y una alta resistencia a fatiga en un proceso de estiramiento de alambre en húmedo final. Por ejemplo, el documento de patente 3 describe que cada reducción de área en el proceso de estiramiento de alambre final se ajusta en un intervalo predeterminado mediante un estiramiento de procesamiento aplicado en un alambre de material de cables de acero, a efectos de obtener un alambre de acero de alta calidad también mediante un cable de acero de uso general. El documento de patente 4 describe que se lleva a cabo un proceso de estiramiento de alambre en el proceso de estiramiento de alambre final, teniendo cada matriz una reducción constante de área de aproximadamente el 15% a aproximadamente el 18%, a efectos de obtener un alambre de acero de alta resistencia a tracción que tiene una alta ductilidad a torsión.

Documentos de la técnica relacionada Documentos de patente Documento de patente 1: Publicación de solicitud de patente japonesa no examinada número 8-156514

Documento de patente 2: Publicación de solicitud de patente japonesa no examinada número 8-311788, que se corresponde con US 5 888 321.

Documento de patente 3: Publicación de solicitud de patente japonesa no examinada número 7-305285

Documento de patente 4: Publicación de solicitud de patente japonesa no examinada número 5-200428, que se corresponde con US 5 189 897 y EP 0 537 618.

Además, JP H 11309509 A y JP 2002 113541 describen alambres del mismo tipo de alta resistencia de estructura perlítica y dureza uniforme en una sección transversal en el centro y en la superficie o en puntos específicos.

Resumen de la invención Problemas a resolver por la invención

No obstante el método convencional no resulta necesariamente suficiente para conseguir una resistencia a tracción alta. Por ejemplo, debido a que la dureza en sección transversal se ve afectada por un grano rizado (una estructura en la que una estructura perlítica se rompe por estiramiento del alambre) , es probable que la dureza cambie dependiendo del punto medido y que la variación en la dureza sea grande, lo que resta fiabilidad a las propiedades de evaluación. Por lo tanto, en ambos documentos de patente 1 y 2, debido a que solamente se evalúa una distribución de dureza en una sección transversal del alambre de metal que ha sido sometido a un proceso de estiramiento de alambre, lo que significa que la evaluación se lleva a cabo sin considerar la variación de la estructura de grano rizado, la evaluación de sus propiedades no resulta necesariamente suficiente.

Aunque solamente se ajusta una reducción de área de una matriz (cantidad de procesamiento) para obtener una alta ductilidad y una alta resistencia a fatiga en el proceso de estiramiento de alambre final, tal como se muestra en los documentos de patente 3 y 4, los procesos siguen sin ser necesariamente suficientes como proceso para producir un cable de acero de alta ductilidad y alta resistencia a fatiga, ya que las condiciones de estiramiento del alambre durante el procesamiento real se ven afectadas no solamente por la reducción de área, sino también por el estatus de fricción entre la matriz y el alambre, la resistencia a tracción del acero y similares.

De acuerdo con ello, un objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un alambre de acero con una resistencia inéditamente alta y una ductilidad y resistencia a fatiga excelentes, un proceso de producción del mismo y un método de evaluación del mismo.

Medios para resolver el problema A efectos de resolver los problemas descritos anteriormente, el alambre de acero al carbono de la presente invención es un alambre de acero al carbono que tiene un contenido de carbono del 0, 50 al 1, 10% en masa, en el que la relación entre la dureza de la parte de capa superficial en una sección (sección transversal) ortogonal con respecto a la dirección longitudinal y la dureza de la parte de capa superficial en una sección (sección longitudinal) en la dirección longitudinal, un coeficiente X (dureza en sección transversal/dureza en sección longitudinal) , y la relación entre la dureza de la parte central en la sección transversal y la dureza de la parte central en la sección longitudinal, un coeficiente X (dureza en sección transversal/dureza en sección longitudinal) , satisfacen cada una una relación representada por la siguiente expresión:

0, 9 < coeficiente X â 1, 10, y en el que el alambre de acero al carbono tiene una resistencia a tracción de 4000 MPa o superior.

El proceso para producir un alambre de acero al carbono de la presente invención se caracteriza por que, en un proceso de estiramiento de alambre en húmedo final, cuando un alambre de acero al carbono que tiene un contenido de carbono del 0, 50 al 1, 10% en masa y que tiene una estructura perlítica queda sujeto a un proceso de estiramiento de alambre en cada matriz, el número de matrices en las que un coeficiente A representado por la siguiente fórmula, compuesta por la reacción de la matriz y el diámetro en la salida de la matriz:

coeficiente A = (reacción matriz (kgf) / diámetro en la salida de la matriz (mm) 2)

es superior a 95 es dos o inferior, y por que se aplica un estiramiento ε de procesamiento superior a 2, 5 en el proceso de estiramiento de alambre en húmedo final.

En el proceso de producción de la presente invención es preferible que, en el proceso de estiramiento de alambre en húmedo final, el coeficiente A para cada matriz sea 90 o inferior.

Un método de evaluación de la ductilidad de un alambre de acero al carbono de la presente invención se caracteriza por que la ductilidad se evalúa teniendo en cuenta si la relación entre la dureza de la parte de capa superficial en una sección (sección transversal) ortogonal con respecto a la dirección longitudinal y la dureza de la parte de capa superficial en una sección (sección longitudinal) en la dirección longitudinal, un coeficiente X (dureza en sección transversal/dureza en sección longitudinal) , y la relación entre la dureza de la parte central en la sección transversal y la dureza... [Seguir leyendo]

1. Alambre de acero al carbono que tiene un contenido de carbono del 0, 50 al 1, 10% en masa, en el que la relación entre la dureza de la parte de capa superficial en una sección (sección transversal) ortogonal con respecto a la dirección longitudinal y la dureza de la parte de capa superficial en una sección (sección longitudinal) en la dirección longitudinal, un coeficiente X (dureza en sección transversal/dureza en sección longitudinal) , y la relación entre la dureza de la parte central en la sección transversal y la dureza de la parte central en la sección longitudinal, un coeficiente X (dureza en sección transversal/dureza en sección longitudinal) , satisfacen cada una una relación representada por la siguiente expresión:

0, 9 < coeficiente X â 1, 10, y en el que el alambre de acero al carbono tiene una resistencia a tracción de 4000 MPa o superior.

2. Proceso para producir un alambre de acero al carbono según la reivindicación 1, en el que, en un proceso de estiramiento de alambre en húmedo final, cuando un alambre de acero al carbono que tiene un contenido de carbono del 0, 50 al 1, 10% en masa y que tiene una estructura perlítica queda sujeto a un proceso de estiramiento de alambre en cada matriz, el número de matrices en las que un coeficiente A representado por la siguiente fórmula, compuesta por la reacción de la matriz y el diámetro en la salida de la matriz:

coeficiente A = (reacción matriz (kgf) / diámetro en la salida de la matriz (mm) 2)

es superior a 95 es dos o inferior, y en el que se aplica un estiramiento ε de procesamiento superior a 2, 5 en el proceso de estiramiento de alambre en húmedo final.

3. Proceso de producción según la reivindicación 2, en el que, en el proceso de estiramiento de alambre en húmedo 20 final, el coeficiente A para cada matriz es 90 o inferior.

4. Método de evaluación de la ductilidad de un alambre de acero al carbono, en el que la ductilidad se evalúa teniendo en cuenta si la relación entre la dureza de la parte de capa superficial en una sección (sección transversal) ortogonal con respecto a la dirección longitudinal y la dureza de la parte de capa superficial en una sección (sección longitudinal) en la dirección longitudinal, un coeficiente X (dureza en sección transversal/dureza en sección longitudinal) , y la relación entre la dureza de la parte central en la sección transversal y la dureza de la parte central en la sección longitudinal, un coeficiente X (dureza en sección transversal/dureza en sección longitudinal) , satisfacen o no satisfacen cada una una relación representada por la siguiente expresión:

0, 9 < coeficiente X â 1, 10.