JP2000026937A - 高強度ｐｃ鋼棒およびその製造方法 - Google Patents
高強度ｐｃ鋼棒およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多量のSiやＣを必要としない、点溶接性に優
れ、かつ一様伸びと強度とが高次にバランスしたＰＣ鋼
棒を提供する。 【解決手段】 Ｃ：0.30〜0.44mass％、Si：0.8 〜1.9
mass％、Mn：0.8 〜3.0mass％、Al：0.005 〜0.050 mas
s％、Nb：0.005 〜0.15mass％およびＮ：0.0040〜0.025
0mass％を含み、さらにCr：0.05〜3.0 mass％、Mo：0.0
5〜1.0 mass％およびＶ：0.05〜1.0 mass％の１種また
は２種以上を、（Cr＋Mo＋Ｖ）≧0.5 mass％の下に含有
し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、主
に焼戻しマルテンサイト組織から成る。
れ、かつ一様伸びと強度とが高次にバランスしたＰＣ鋼
棒を提供する。 【解決手段】 Ｃ：0.30〜0.44mass％、Si：0.8 〜1.9
mass％、Mn：0.8 〜3.0mass％、Al：0.005 〜0.050 mas
s％、Nb：0.005 〜0.15mass％およびＮ：0.0040〜0.025
0mass％を含み、さらにCr：0.05〜3.0 mass％、Mo：0.0
5〜1.0 mass％およびＶ：0.05〜1.0 mass％の１種また
は２種以上を、（Cr＋Mo＋Ｖ）≧0.5 mass％の下に含有
し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、主
に焼戻しマルテンサイト組織から成る。
Description
【０００１】この発明は、ＰＣ鋼線を含めたＰＣ鋼棒、
とりわけ引張強さが1420 MPa以上の高強度に併せて、５
％以上の優れた一様伸びを有するＰＣ鋼棒およびその製
造方法に関するものである。
とりわけ引張強さが1420 MPa以上の高強度に併せて、５
％以上の優れた一様伸びを有するＰＣ鋼棒およびその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高強度のＰＣパイルの構成材であるＰＣ
鋼棒には、JIS Ｇ3137にＤ種異形棒として規定されてい
るように、引張強さ1420 MPa以上および耐力1275 MPa以
上の強度が要求される一方、プレストレストコンクリー
ト杭の用途における耐震性の観点から、高い一様伸びに
対する要求も高まっている。また、ＰＣパイルの製造工
程において、ＰＣ鋼棒と横方向に配置する補助筋とを組
み合わせて篭を成形する際、両者の固定に点溶接を用い
ることが一般的であり、溶接性に優れることも重要にな
る。
鋼棒には、JIS Ｇ3137にＤ種異形棒として規定されてい
るように、引張強さ1420 MPa以上および耐力1275 MPa以
上の強度が要求される一方、プレストレストコンクリー
ト杭の用途における耐震性の観点から、高い一様伸びに
対する要求も高まっている。また、ＰＣパイルの製造工
程において、ＰＣ鋼棒と横方向に配置する補助筋とを組
み合わせて篭を成形する際、両者の固定に点溶接を用い
ることが一般的であり、溶接性に優れることも重要にな
る。
【０００３】ここで、1420 MPa以上の高い引張強さと高
い一様伸びという、二律背反の関係にある特性を両立す
る鋼材として、例えば特開平９−７８１９３号公報に
は、旧オーステナイト粒の長さと幅との比が1.2 以上で
あり、且つ体積分率でベイナイトが20〜80％で残部がマ
ルテンサイトもしくは焼戻しマルテンサイトからなる遅
れ破壊特性の優れた高強度ＰＣ鋼棒が、開示されてい
る。
い一様伸びという、二律背反の関係にある特性を両立す
る鋼材として、例えば特開平９−７８１９３号公報に
は、旧オーステナイト粒の長さと幅との比が1.2 以上で
あり、且つ体積分率でベイナイトが20〜80％で残部がマ
ルテンサイトもしくは焼戻しマルテンサイトからなる遅
れ破壊特性の優れた高強度ＰＣ鋼棒が、開示されてい
る。
【０００４】また、特開平８−１５８０１０号公報に
は、Si＋Alの添加量を2.0 〜5.0 mass％とするＰＣ鋼棒
が、特開平７−３３９６号公報には、Ｃ量を0.45〜0.60
mass％として焼戻し温度を500 〜650 ℃とするＰＣ用鋼
材が、そして特開昭５７−１２０６２２号公報には、
Ｃ：0.3 〜0.80mass％からなる鋼をオーステナイト域か
らマルテンサイ生成温度以上550 ℃以下の温度に急冷
し、この温度域にベイナイト変態が終了するまで保持す
るＰＣ鋼棒または鋼線が、それぞれ提案されている。
は、Si＋Alの添加量を2.0 〜5.0 mass％とするＰＣ鋼棒
が、特開平７−３３９６号公報には、Ｃ量を0.45〜0.60
mass％として焼戻し温度を500 〜650 ℃とするＰＣ用鋼
材が、そして特開昭５７−１２０６２２号公報には、
Ｃ：0.3 〜0.80mass％からなる鋼をオーステナイト域か
らマルテンサイ生成温度以上550 ℃以下の温度に急冷
し、この温度域にベイナイト変態が終了するまで保持す
るＰＣ鋼棒または鋼線が、それぞれ提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９一７８１９３号公報に開示のＰＣ鋼棒は、その特徴で
ある旧オーステナイト粒のアスペクト比が1.2 以上であ
り、かつベイナイトが20〜80％で残部がマルテンサイト
の組織を得るために、700 〜900 ℃で20％以上の圧下、
そして熱間圧延後200 〜600 ℃の温度域での保持を必要
とし、実生産に当たっては、熱間圧延時に厳密な温度制
御を必要とする。一方、特開平８−１５８０１０号公報
に開示の鋼は、多量のSiの添加のために点溶接時の必要
入熱量が高くなり、点溶接後の鋼材において破断が溶接
部に集中するという問題を、Ｃの高い鋼材と同様に有し
ていた。また、特開平７−３３９６号公報に開示の鋼
は、多量のＣの添加によって点溶接時の必要入熱量が高
くなるとともに点溶接部の硬さが上昇し、点溶接後の鋼
材において破断が溶接部に集中するため、点溶接後の鋼
材においては、十分な延性を得ることができない。さら
に、そのため点溶接を用いる場合にはその後にさらに焼
き戻しが必要になるという問題があった。次に、特開昭
５７−１２０６２２号公報に開示の鋼も、ミクロ組織が
ベイナイトからなるために、１４２０ＭＰａ以上の高い
強度を得るためには、多量のＣ添加を要し、はやり点溶
接後の延性に問題があった。
９一７８１９３号公報に開示のＰＣ鋼棒は、その特徴で
ある旧オーステナイト粒のアスペクト比が1.2 以上であ
り、かつベイナイトが20〜80％で残部がマルテンサイト
の組織を得るために、700 〜900 ℃で20％以上の圧下、
そして熱間圧延後200 〜600 ℃の温度域での保持を必要
とし、実生産に当たっては、熱間圧延時に厳密な温度制
御を必要とする。一方、特開平８−１５８０１０号公報
に開示の鋼は、多量のSiの添加のために点溶接時の必要
入熱量が高くなり、点溶接後の鋼材において破断が溶接
部に集中するという問題を、Ｃの高い鋼材と同様に有し
ていた。また、特開平７−３３９６号公報に開示の鋼
は、多量のＣの添加によって点溶接時の必要入熱量が高
くなるとともに点溶接部の硬さが上昇し、点溶接後の鋼
材において破断が溶接部に集中するため、点溶接後の鋼
材においては、十分な延性を得ることができない。さら
に、そのため点溶接を用いる場合にはその後にさらに焼
き戻しが必要になるという問題があった。次に、特開昭
５７−１２０６２２号公報に開示の鋼も、ミクロ組織が
ベイナイトからなるために、１４２０ＭＰａ以上の高い
強度を得るためには、多量のＣ添加を要し、はやり点溶
接後の延性に問題があった。
【０００６】この発明は、このような状況に鑑みて成さ
れたものであり、多量のSiやＣを必要としない、点溶接
性に優れ、かつ一様伸びと強度とが高次にバランスした
ＰＣ鋼棒を、その有利な製造方法に併せて提供しようと
するものである。
れたものであり、多量のSiやＣを必要としない、点溶接
性に優れ、かつ一様伸びと強度とが高次にバランスした
ＰＣ鋼棒を、その有利な製造方法に併せて提供しようと
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記の課題
を解決すべく検討を重ねた結果、焼入れ焼戻し後の鋼の
一様伸びと焼戻し温度との間に密接な関係があることを
見出した。すなわち、Ｃを0.3 〜0.45mass％で含む、従
来のＰＣ鋼棒は、350 〜450 ℃で焼戻しをして必要強度
を得るのが一般的であるが、この温度域での焼戻しは、
一様伸びの観点からは望ましくなく、これらの温度域に
て焼戻した鋼材は、せいぜい４％前後の一様伸びしか得
られなかった。
を解決すべく検討を重ねた結果、焼入れ焼戻し後の鋼の
一様伸びと焼戻し温度との間に密接な関係があることを
見出した。すなわち、Ｃを0.3 〜0.45mass％で含む、従
来のＰＣ鋼棒は、350 〜450 ℃で焼戻しをして必要強度
を得るのが一般的であるが、この温度域での焼戻しは、
一様伸びの観点からは望ましくなく、これらの温度域に
て焼戻した鋼材は、せいぜい４％前後の一様伸びしか得
られなかった。
【０００８】これに対して、Cr, MoおよびＶの添加によ
って、従来のＰＣ鋼棒と同程度の強度を得るのに必要
な、焼戻し温度を高温化した鋼材は、強度と一様伸びと
のバランスに優れ、とりわけ、これら成分を適切量添加
した鋼は、焼戻し温度を500 ℃以上とすることによっ
て、JIS −Ｄ種級の高強度と５％以上の一様伸びとを同
時に実現し得ることを見出した。さらに、焼入れ焼戻し
鋼の一様伸びには、焼入れ時の旧オーステナイト粒径も
強く影響することも判明した。すなわち、AlおよびNbを
添加した鋼中に0.004 mass％以上のＮを含有させて、焼
入れ加熱時のオーステナイトを微細に保って焼入れ焼戻
し後の組織を微細化することが、焼入れ焼戻し後の一様
伸びを向上して、1420 MPa以上の高強度に併せて５％以
上の一様伸びを獲得するのに有利であることも知見し
た。
って、従来のＰＣ鋼棒と同程度の強度を得るのに必要
な、焼戻し温度を高温化した鋼材は、強度と一様伸びと
のバランスに優れ、とりわけ、これら成分を適切量添加
した鋼は、焼戻し温度を500 ℃以上とすることによっ
て、JIS −Ｄ種級の高強度と５％以上の一様伸びとを同
時に実現し得ることを見出した。さらに、焼入れ焼戻し
鋼の一様伸びには、焼入れ時の旧オーステナイト粒径も
強く影響することも判明した。すなわち、AlおよびNbを
添加した鋼中に0.004 mass％以上のＮを含有させて、焼
入れ加熱時のオーステナイトを微細に保って焼入れ焼戻
し後の組織を微細化することが、焼入れ焼戻し後の一様
伸びを向上して、1420 MPa以上の高強度に併せて５％以
上の一様伸びを獲得するのに有利であることも知見し
た。
【０００９】すなわち、この発明は、Ｃ：0.30〜0.44ma
ss％、Si：0.8 〜1.9 mass％、Mn：0.8 〜3.0 mass％、
Al：0.005 〜0.050 mass％、Nb：0.005 〜0.150 mass％
およびＮ：0.0040〜0.0250mass％を含み、さらにCr：0.
05〜3.00mass％、Mo：0.05〜1.00mass％およびＶ：0.05
〜1.00mass％の１種または２種以上を、（Cr＋Mo＋Ｖ）
≧0.5 mass％の下に含有し、残部Feおよび不可避的不純
物の成分組成を有し、主に焼戻しマルテンサイト組織か
ら成ることを特徴とする高強度ＰＣ鋼棒である。
ss％、Si：0.8 〜1.9 mass％、Mn：0.8 〜3.0 mass％、
Al：0.005 〜0.050 mass％、Nb：0.005 〜0.150 mass％
およびＮ：0.0040〜0.0250mass％を含み、さらにCr：0.
05〜3.00mass％、Mo：0.05〜1.00mass％およびＶ：0.05
〜1.00mass％の１種または２種以上を、（Cr＋Mo＋Ｖ）
≧0.5 mass％の下に含有し、残部Feおよび不可避的不純
物の成分組成を有し、主に焼戻しマルテンサイト組織か
ら成ることを特徴とする高強度ＰＣ鋼棒である。
【００１０】上記の高強度ＰＣ鋼棒の製造には、Ｃ：0.
30〜0.44mass％、Si：0.8 〜1.9 mass％、Mn：0.8 〜3.
0 mass％、Al：0.005 〜0.050 mass％、Nb：0.005 〜0.
150mass％およびＮ：0.0040〜0.0250mass％を含み、さ
らにCr：0.05〜3.00mass％、Mo：0.05〜1.00mass％およ
びＶ：0.05〜1.00mass％の１種または２種以上を、（Cr
＋Mo＋Ｖ）≧0.5 mass％の下に含有する鋼材を圧延して
得た棒鋼に、焼入れ、次いで500 ℃以上の焼戻し処理を
施すことを特徴とする方法が、有利に適合する。
30〜0.44mass％、Si：0.8 〜1.9 mass％、Mn：0.8 〜3.
0 mass％、Al：0.005 〜0.050 mass％、Nb：0.005 〜0.
150mass％およびＮ：0.0040〜0.0250mass％を含み、さ
らにCr：0.05〜3.00mass％、Mo：0.05〜1.00mass％およ
びＶ：0.05〜1.00mass％の１種または２種以上を、（Cr
＋Mo＋Ｖ）≧0.5 mass％の下に含有する鋼材を圧延して
得た棒鋼に、焼入れ、次いで500 ℃以上の焼戻し処理を
施すことを特徴とする方法が、有利に適合する。
【００１１】また、上記成分組成に、さらに Ti ：0.00
1 〜0.100 mass％およびＢ：0.0003〜0.0100mass％の１
種または２種を含有することによって、強度の更なる向
上が可能である。
1 〜0.100 mass％およびＢ：0.0003〜0.0100mass％の１
種または２種を含有することによって、強度の更なる向
上が可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、この発明のＰＣ鋼棒におけ
る各成分の限定理由を詳細に説明する。 Ｃ：0.30〜0.44mass％ Ｃは、焼入れ焼戻し後の強度を得るために必須の成分で
あるが、0.30mass％未満では、一様伸びの向上に有効な
500 ℃以上の温度での焼戻しにて必要な強度が得られな
い。一方、0.44mass％をこえると、焼き割れに対する感
受性および点溶接時の必要入熱量が高くなるとともに、
点溶接部に生ずるマルテンサイトの硬さを上昇すること
で、点溶接部の硬さが著しく上昇する結果、点溶接後の
鋼材全体の延性が劣化するため、0.30〜0.44mass％の範
囲とした。
る各成分の限定理由を詳細に説明する。 Ｃ：0.30〜0.44mass％ Ｃは、焼入れ焼戻し後の強度を得るために必須の成分で
あるが、0.30mass％未満では、一様伸びの向上に有効な
500 ℃以上の温度での焼戻しにて必要な強度が得られな
い。一方、0.44mass％をこえると、焼き割れに対する感
受性および点溶接時の必要入熱量が高くなるとともに、
点溶接部に生ずるマルテンサイトの硬さを上昇すること
で、点溶接部の硬さが著しく上昇する結果、点溶接後の
鋼材全体の延性が劣化するため、0.30〜0.44mass％の範
囲とした。
【００１３】Si：0.8 〜1.9 mass％ Siは、鋼材溶製時に脱酸剤として作用するとともに、焼
入れ性および焼戻し軟化抵抗の向上に有効な元素である
が、0.8 mass％未満では必要な特性が得られない。一
方、1.9 mass％をこえると、上記効果がほぼ飽和すると
ともに、焼入れ時の焼き割れを引き起こす危険が増大
し、さらには鋼材の電気抵抗を増大して溶接に必要な熱
量も増大する結果、溶接部が拡大して点溶接後の鋼材全
体の延性にも問題を来すため、0.8 〜1.9 mass％の範囲
とした。
入れ性および焼戻し軟化抵抗の向上に有効な元素である
が、0.8 mass％未満では必要な特性が得られない。一
方、1.9 mass％をこえると、上記効果がほぼ飽和すると
ともに、焼入れ時の焼き割れを引き起こす危険が増大
し、さらには鋼材の電気抵抗を増大して溶接に必要な熱
量も増大する結果、溶接部が拡大して点溶接後の鋼材全
体の延性にも問題を来すため、0.8 〜1.9 mass％の範囲
とした。
【００１４】Mn：0.8 〜3.0 mass％ Mnも脱酸剤として作用するとともに、焼入れ性の向上に
有効な元素である。しかし、0.8 mass％未満の添加では
焼入れ性が不足し安定した強度が得られなくなり、一方
3.0 mass％をこえて添加しても効果が飽和し、それ以上
の添加は経済的に問題があるため、0.8 〜3.0 mass％の
範囲とした。
有効な元素である。しかし、0.8 mass％未満の添加では
焼入れ性が不足し安定した強度が得られなくなり、一方
3.0 mass％をこえて添加しても効果が飽和し、それ以上
の添加は経済的に問題があるため、0.8 〜3.0 mass％の
範囲とした。
【００１５】Al：0.005 〜0.050 mass％ Alは、極めて有効な脱酸剤であるとともに、焼入れ焼戻
し後の組織を微細化し、これによって一様伸びを向上す
るのに有効な成分である。しかし、0.005 mass％以下で
は必要な効果が得られず、一方0.050 mass％をこえて添
加しても効果が飽和する上、粗大なAlN や酸化物を生成
することで鋼の延性をかえって阻害するため、0.005 〜
0.050 mass％の範囲とした。
し後の組織を微細化し、これによって一様伸びを向上す
るのに有効な成分である。しかし、0.005 mass％以下で
は必要な効果が得られず、一方0.050 mass％をこえて添
加しても効果が飽和する上、粗大なAlN や酸化物を生成
することで鋼の延性をかえって阻害するため、0.005 〜
0.050 mass％の範囲とした。
【００１６】Nb：0.005 〜0.150 mass％ Nbは、析出硬化による焼戻し後の強度上昇とともに、組
織の微細化にも有効であり、鋼材の焼入れ焼戻し後の強
度と一様伸びとをバランス良く向上するのに有効な成分
である。しかし、0.005 mass％未満では必要な効果が得
られず、一方0.150 mass％をこえて添加しても効果が飽
和して不経済であるから、0.005 〜0.150 mass％の範囲
とした。
織の微細化にも有効であり、鋼材の焼入れ焼戻し後の強
度と一様伸びとをバランス良く向上するのに有効な成分
である。しかし、0.005 mass％未満では必要な効果が得
られず、一方0.150 mass％をこえて添加しても効果が飽
和して不経済であるから、0.005 〜0.150 mass％の範囲
とした。
【００１７】Ｎ：0.0040〜0.0250mass％ Ｎは、微細なAlN あるいはNb（Ｃ，Ｎ）を構成する元素
であるとともに、鋼中の固溶Ｎ自身も焼入れ焼戻し後の
組織の微細化に有効に作用し、この焼入れ焼戻し後の組
織の微細化により一様伸びを向上する働きを有する元素
である。しかし、0.0040mass％未満では十分な効果が得
られず、一方、この種の鋼においてＮを0.0250mass％を
こえて含有させることは困難であるため、0.0040〜0.02
50mass％の範囲とした。
であるとともに、鋼中の固溶Ｎ自身も焼入れ焼戻し後の
組織の微細化に有効に作用し、この焼入れ焼戻し後の組
織の微細化により一様伸びを向上する働きを有する元素
である。しかし、0.0040mass％未満では十分な効果が得
られず、一方、この種の鋼においてＮを0.0250mass％を
こえて含有させることは困難であるため、0.0040〜0.02
50mass％の範囲とした。
【００１８】さらに、この発明では、焼入れ焼戻し後の
強度上昇および組織微細化を目的として、次の成分の１
種または２種以上を添加し、その効果を利用する。
強度上昇および組織微細化を目的として、次の成分の１
種または２種以上を添加し、その効果を利用する。
【００１９】Cr：0.05〜3.00mass％ Crは、焼入れ性を向上するとともに、焼戻し時の炭窒化
物析出により強度を上昇し、鋼の焼戻し軟化抵抗を上昇
することで同一強度を得るための焼戻し温度を上昇し、
これによって焼入れ焼戻し後の強度と一様伸びとをバラ
ンス良く向上する元素である。しかし、0.05mass％未満
では必要な効果が得られず、一方3.00mass％をこえて添
加しても効果が飽和して不経済であるから、0.05〜3.00
mass％の添加とした。
物析出により強度を上昇し、鋼の焼戻し軟化抵抗を上昇
することで同一強度を得るための焼戻し温度を上昇し、
これによって焼入れ焼戻し後の強度と一様伸びとをバラ
ンス良く向上する元素である。しかし、0.05mass％未満
では必要な効果が得られず、一方3.00mass％をこえて添
加しても効果が飽和して不経済であるから、0.05〜3.00
mass％の添加とした。
【００２０】Mo：0.05〜1.00mass％ Ｖ：0.05〜1.00mass％ MoおよびＶは、Crと同様に析出硬化による焼戻し後の強
度上昇により、同一強度を得るための焼戻し温度の上昇
を可能にするとともに、組織の微細化にも有効に作用す
ることで、焼入れ焼戻し後の強度と一様伸びとをバラン
ス良く向上させるのに極めて有効な元素である。しか
し、0.05mass％未満では必要な効果が得られず、一方1.
00mass％をこえて添加しても効果が飽和して不経済であ
るから、それぞれ0.05〜1.00mass％の範囲とした。
度上昇により、同一強度を得るための焼戻し温度の上昇
を可能にするとともに、組織の微細化にも有効に作用す
ることで、焼入れ焼戻し後の強度と一様伸びとをバラン
ス良く向上させるのに極めて有効な元素である。しか
し、0.05mass％未満では必要な効果が得られず、一方1.
00mass％をこえて添加しても効果が飽和して不経済であ
るから、それぞれ0.05〜1.00mass％の範囲とした。
【００２１】なお、上記Cr, MoおよびＶの３成分は、
（Cr＋Mo＋Ｖ）≧0.5 mass％の下に、添加することが肝
要である。すなわち、これらCr, MoおよびＶの添加は、
単独、あるいは２種以上の複合のいずれでも構わない
が、添加量の総量が0.5 mass％に満たない場合には、焼
入れ焼戻し後に必要な強度を得るための焼戻し温度を十
分に高くすることができず、同一強度レベルにおける一
様伸びの値が低くなる。そのため、Cr, MoおよびＶの添
加量は、それぞれ上記の範囲でかつ（Cr＋Mo＋Ｖ）≧0.
5 mass％を満足する必要がある。
（Cr＋Mo＋Ｖ）≧0.5 mass％の下に、添加することが肝
要である。すなわち、これらCr, MoおよびＶの添加は、
単独、あるいは２種以上の複合のいずれでも構わない
が、添加量の総量が0.5 mass％に満たない場合には、焼
入れ焼戻し後に必要な強度を得るための焼戻し温度を十
分に高くすることができず、同一強度レベルにおける一
様伸びの値が低くなる。そのため、Cr, MoおよびＶの添
加量は、それぞれ上記の範囲でかつ（Cr＋Mo＋Ｖ）≧0.
5 mass％を満足する必要がある。
【００２２】また、この発明においては、焼入れ焼戻し
後に安定した高強度を得ることを目的として、以下の元
素を添加することも可能である。
後に安定した高強度を得ることを目的として、以下の元
素を添加することも可能である。
【００２３】Ｂ：0.0003〜0.0100mass％ Ｂは、焼入れ性を向上させる元素であり、その効果を発
揮するには0.0003mass％以上の添加が必要であるが、過
剰に添加してもその効果は飽和するので0.0100mass％を
上限とする。
揮するには0.0003mass％以上の添加が必要であるが、過
剰に添加してもその効果は飽和するので0.0100mass％を
上限とする。
【００２４】Ti：0.001 〜0.100 mass％ Tiは、Ti炭窒化物の析出により鋼を強化するとともに、
Ｂの焼入れ性を安定させるのにも有効な元素であり、こ
の効果を得るためには0.001 mass％以上の添加を必要と
する。一方、過剰に添加すると、粗大なTiN および酸化
物を形成し、鋼の延性に悪影響を及ぼすため、0.100 ma
ss％を上限とする。
Ｂの焼入れ性を安定させるのにも有効な元素であり、こ
の効果を得るためには0.001 mass％以上の添加を必要と
する。一方、過剰に添加すると、粗大なTiN および酸化
物を形成し、鋼の延性に悪影響を及ぼすため、0.100 ma
ss％を上限とする。
【００２５】また、この発明の鋼棒は、焼戻しマルテン
サイトを主体とする組織であることも肝要である。すな
わち、フェライトやベイナイトを多量に含有する組織で
は、必要とする強度を得ることが困難となるため、好ま
しくは体積比でミクロ組織の90％以上が焼戻しマルテン
サイトからなるものとする。
サイトを主体とする組織であることも肝要である。すな
わち、フェライトやベイナイトを多量に含有する組織で
は、必要とする強度を得ることが困難となるため、好ま
しくは体積比でミクロ組織の90％以上が焼戻しマルテン
サイトからなるものとする。
【００２６】なお、上記の成分組成に調整された鋼材を
圧延して棒鋼が得られるが、該棒鋼には、通常の焼入れ
後に、500 ℃以上の焼戻し処理を施す。すなわち、焼入
れ後に500 ℃以上に加熱する焼戻しをすることにより、
焼入れ焼戻し後に高い強度を維持した上で、高い一様伸
びを得ることが可能となる。一方、700 ℃以上で焼戻し
を行うと、必要な強度が得られなくなるため、焼戻し温
度は700 ℃を上限とすることが好ましい。
圧延して棒鋼が得られるが、該棒鋼には、通常の焼入れ
後に、500 ℃以上の焼戻し処理を施す。すなわち、焼入
れ後に500 ℃以上に加熱する焼戻しをすることにより、
焼入れ焼戻し後に高い強度を維持した上で、高い一様伸
びを得ることが可能となる。一方、700 ℃以上で焼戻し
を行うと、必要な強度が得られなくなるため、焼戻し温
度は700 ℃を上限とすることが好ましい。
【００２７】なお、焼入れ時の加熱温度は、通常の焼入
れと同様にAc3 以上が好ましい。また、1200℃以上の加
熱においては焼入れ前のオーステナイト粒径が極めて大
きくなり、焼きもどし後の鋼材の強度−一様伸びバラン
スに悪影響を及ぼす。以上の理由から焼入れ時の加熱温
度はAc3 以上1200℃以下とすることが好ましい。
れと同様にAc3 以上が好ましい。また、1200℃以上の加
熱においては焼入れ前のオーステナイト粒径が極めて大
きくなり、焼きもどし後の鋼材の強度−一様伸びバラン
スに悪影響を及ぼす。以上の理由から焼入れ時の加熱温
度はAc3 以上1200℃以下とすることが好ましい。
【００２８】
【実施例】表１の組成から成る鋼を供試鋼とし、直径10
mmの丸棒に圧延した後、直径9.2mmの丸棒へ冷間引抜し
た。その後、高周波加熱装置を用いた急速加熱後、水冷
却による焼入れ、次いで焼戻しを実施し、焼戻しマルテ
ンサイトからなるミクロ組織を得た。ここで、焼入れ時
の加熱温度は930 ℃とし、焼戻し時の加熱温度は、引張
強さ≧1420MPa とすることを目標として、各鋼について
適正な条件を表２に示す通り、設定した。
mmの丸棒に圧延した後、直径9.2mmの丸棒へ冷間引抜し
た。その後、高周波加熱装置を用いた急速加熱後、水冷
却による焼入れ、次いで焼戻しを実施し、焼戻しマルテ
ンサイトからなるミクロ組織を得た。ここで、焼入れ時
の加熱温度は930 ℃とし、焼戻し時の加熱温度は、引張
強さ≧1420MPa とすることを目標として、各鋼について
適正な条件を表２に示す通り、設定した。
【００２９】かくして得られた棒鋼について、焼入れま
ま材のミクロ組織を観察し、画像解析により焼入れ加熱
時の旧オーステナイト粒径を測定した。
ま材のミクロ組織を観察し、画像解析により焼入れ加熱
時の旧オーステナイト粒径を測定した。
【００３０】また、以下に示す条件で点溶接を実施した
後、以下に示す条件にて引張試験を実施し、機械的性質
を調査した。 ＜点溶接条件＞ 溶接電流： 2500Ａ 通電時間： 0.04ｓ 相手材： ＳＷＲＭ−８（3.2 mmφ） 加圧力： 412 Ｎ ＜引張試験条件＞ 評点間距離：100mm 評点間のスポット溶接点数：１点 引張速度： ２mm／min
後、以下に示す条件にて引張試験を実施し、機械的性質
を調査した。 ＜点溶接条件＞ 溶接電流： 2500Ａ 通電時間： 0.04ｓ 相手材： ＳＷＲＭ−８（3.2 mmφ） 加圧力： 412 Ｎ ＜引張試験条件＞ 評点間距離：100mm 評点間のスポット溶接点数：１点 引張速度： ２mm／min
【００３１】これら引張試験による機械的特性等につい
ての測定結果を表２に示す。なお、表２における溶接部
破断とは、各鋼についてｎ＝10で実施した引張試験のう
ち、破断位置が点溶接部であったものの数を示してい
る。
ての測定結果を表２に示す。なお、表２における溶接部
破断とは、各鋼についてｎ＝10で実施した引張試験のう
ち、破断位置が点溶接部であったものの数を示してい
る。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】表１および２において、 No.１〜11は、こ
の発明に従う棒鋼であり、これに対して、No.12 はＣ量
が、No.13, 14, 16 は(Cr+Mo＋Ｖ）の添加量が、No.15
はAlおよびNb量が、そしてNo.17 はSi量が、それぞれこ
の発明の規定外となる比較例である。この発明の棒鋼
は、いずれもJIS Ｇ3137におけるＤ種異形棒の規定を満
たす、引張強さ1420 MPa以上および耐力1275MPa 以上の
強度を有すると同時に、6.0 ％以上の優れた一様伸びを
も有し、点溶接後の強度と一様伸びとが高度にバランス
していることが示されている。
の発明に従う棒鋼であり、これに対して、No.12 はＣ量
が、No.13, 14, 16 は(Cr+Mo＋Ｖ）の添加量が、No.15
はAlおよびNb量が、そしてNo.17 はSi量が、それぞれこ
の発明の規定外となる比較例である。この発明の棒鋼
は、いずれもJIS Ｇ3137におけるＤ種異形棒の規定を満
たす、引張強さ1420 MPa以上および耐力1275MPa 以上の
強度を有すると同時に、6.0 ％以上の優れた一様伸びを
も有し、点溶接後の強度と一様伸びとが高度にバランス
していることが示されている。
【００３５】このうち、0.038 mass％Al-0.080mass％Nb
-0.0230 mass％ＮとしたNo. ４は、発明例の中でも特に
焼入れ後の旧オーステナイト粒径が微細であり、焼戻し
温度は530 ℃と発明例中では比較的低いにもかかわら
ず、点溶接後の一様伸びは6.8％と高い値を示した。
-0.0230 mass％ＮとしたNo. ４は、発明例の中でも特に
焼入れ後の旧オーステナイト粒径が微細であり、焼戻し
温度は530 ℃と発明例中では比較的低いにもかかわら
ず、点溶接後の一様伸びは6.8％と高い値を示した。
【００３６】これに対して、No.13, 14, 16 は、（Cr＋
Mo＋Ｖ）の値が発明の規定外にあるため、必要強度を得
るための焼戻し温度が低く、一様伸びの値はいずれも５
％よりも小さい。また、No.15 は、焼入れ後の旧γ粒径
が粗大であるために、この強度レベルにおける一様伸び
の値が、この発明に比較して劣っている。
Mo＋Ｖ）の値が発明の規定外にあるため、必要強度を得
るための焼戻し温度が低く、一様伸びの値はいずれも５
％よりも小さい。また、No.15 は、焼入れ後の旧γ粒径
が粗大であるために、この強度レベルにおける一様伸び
の値が、この発明に比較して劣っている。
【００３７】また、No.12 は、点溶接前の母材の引張試
験において、引張強さ1465MPa 、耐力1355MPa および一
様伸び6.7 ％と、優れた強度−一様伸びバランスを示し
たものの、点溶接後の鋼材の引張試験時には破断部が点
溶接部に集中し、一様伸びが大幅に低下した。点溶接部
の硬さをロックウェルＣスケールにて測定した値を表２
に示したように、No.12 は、Ｃ量が高いために、点溶接
部の硬さが本発明鋼と比較して著しく上昇していること
がわかる。さらに、No.17 はSi量が多すぎるため、溶接
部が拡大し溶接部の破断が生じ一様伸びも低い。
験において、引張強さ1465MPa 、耐力1355MPa および一
様伸び6.7 ％と、優れた強度−一様伸びバランスを示し
たものの、点溶接後の鋼材の引張試験時には破断部が点
溶接部に集中し、一様伸びが大幅に低下した。点溶接部
の硬さをロックウェルＣスケールにて測定した値を表２
に示したように、No.12 は、Ｃ量が高いために、点溶接
部の硬さが本発明鋼と比較して著しく上昇していること
がわかる。さらに、No.17 はSi量が多すぎるため、溶接
部が拡大し溶接部の破断が生じ一様伸びも低い。
【００３８】
【発明の効果】この発明によれば、多量のSi, Ｃの添加
を必要とせずに、点溶接性に優れ、かつ一様伸びと強度
とがバランス良く向上したＰＣ鋼棒を提供することが可
能であり、産業上極めて有用である。
を必要とせずに、点溶接性に優れ、かつ一様伸びと強度
とがバランス良く向上したＰＣ鋼棒を提供することが可
能であり、産業上極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 虔一 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K042 AA14 BA01 BA02 BA11 CA02 CA06 CA08 CA09 CA12 CA13 DA01 DA02 DB01 DC02 DD02
Claims (4)
- 【請求項１】Ｃ：0.30〜0.44mass％、 Si：0.8 〜1.9 mass％、 Mn：0.8 〜3.0 mass％、 Al：0.005 〜0.050 mass％、 Nb：0.005 〜0.150 mass％および Ｎ：0.0040〜0.0250mass％ を含み、さらに Cr：0.05〜3.00mass％、 Mo：0.05〜1.00mass％および Ｖ：0.05〜1.00mass％ の１種または２種以上を、（Cr＋Mo＋Ｖ）≧0.5 mass％
の下に含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成
を有し、主に焼戻しマルテンサイト組織から成ることを
特徴とする高強度ＰＣ鋼棒。 - 【請求項２】 請求項１において、さらに Ti：0.001 〜0.100 mass％および Ｂ：0.0003〜0.0100mass％ の１種または２種を含有することを特徴とする高強度Ｐ
Ｃ鋼棒。 - 【請求項３】Ｃ：0.30〜0.44mass％、 Si：0.8 〜1.9 mass％、 Mn：0.8 〜3.0 mass％、 Al：0.005 〜0.050 mass％、 Nb：0.005 〜0.150 mass％および Ｎ：0.0040〜0.0250mass％ を含み、さらに Cr：0.05〜3.00mass％、 Mo：0.05〜1.00mass％および Ｖ：0.05〜1.00mass％ の１種または２種以上を、（Cr＋Mo＋Ｖ）≧0.5 mass％
の下に含有する鋼材を圧延して得た棒鋼に、焼入れ、次
いで500 ℃以上の焼戻し処理を施すことを特徴とする高
強度ＰＣ鋼棒の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３において、鋼材がさらに Ti：0.001 〜0.100 mass％および Ｂ：0.0003〜0.0100mass％ の１種または２種を含有することを特徴とする高強度Ｐ
Ｃ鋼棒の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19433398A JP4239243B2 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 高強度ｐｃ鋼棒の製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19433398A JP4239243B2 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 高強度ｐｃ鋼棒の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000026937A true JP2000026937A (ja) | 2000-01-25 |
| JP4239243B2 JP4239243B2 (ja) | 2009-03-18 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19433398A Expired - Fee Related JP4239243B2 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 高強度ｐｃ鋼棒の製造方法 |
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| JP (1) | JP4239243B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009123227A1 (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 高周波熱錬株式会社 | 鋼材、鋼材の製造方法及び鋼材の製造装置 |
| CN104762560A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-07-08 | 河北钢铁股份有限公司承德分公司 | 高强度低松弛铁路轨枕pc钢棒用钢及其冶炼方法 |
| CN105779866A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-07-20 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | Hrb400钢筋及其生产方法 |
| CN112609133A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-06 | 九江市钒宇新材料股份有限公司 | —种抗震效果好的建材用钒氮钢筋及其生产方法 |
| CN112941420A (zh) * | 2019-11-26 | 2021-06-11 | 武汉昆伦特钢装备科技开发有限公司 | 一种高强度耐冲击耐热耐低温的合金钢及制造工艺 |
-
1998
- 1998-07-09 JP JP19433398A patent/JP4239243B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN112941420A (zh) * | 2019-11-26 | 2021-06-11 | 武汉昆伦特钢装备科技开发有限公司 | 一种高强度耐冲击耐热耐低温的合金钢及制造工艺 |
| CN112941420B (zh) * | 2019-11-26 | 2022-09-13 | 武汉昆伦特钢装备科技开发有限公司 | 一种高强度耐冲击耐热耐低温的合金钢及制造工艺 |
| CN112609133A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-06 | 九江市钒宇新材料股份有限公司 | —种抗震效果好的建材用钒氮钢筋及其生产方法 |
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