JP2000178677A - 靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小さい低降伏点鋼およびその製造方法 - Google Patents
靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小さい低降伏点鋼およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｃ、Ｎ、Ｔｉ当量間の関係を限定し、実効的
なＣ量を適正範囲に制御することで、ミクロ組織をはじ
め、降伏点の存在、降伏比、降伏点の歪み速度依存性を
限定することで、建築物の地震時のエネルギー吸収デバ
イス用として靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小
さい低降伏点鋼を得る。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０６
％、Ｓｉ：０．４％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：
０．０２５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ａｌ：０．
０６％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、 Ｎ：
０．００６％以下に加え、Ｔｉ（ｅｑ．）＝Ｔｉ＋Ｎｂ
／１．９４＋Ｖ／１．０６＋Ｔａ／３．７７と定義する
Ｔｉ当量とＣ、Ｎ量との間の関係が−０．０１％≦Ｃ−
［Ｔｉ（ｅｑ．）−３．４Ｎ］／４≦０．０１％を満足
するようにＮｂ、Ｖ、Ｔａのうち１種以上を含有し、ミ
クロ組織がフェライト単相でその平均切片長さが１５〜
６０μｍであって、上下降伏点を有し、降伏比が５０％
以上、歪み速度１０-4／秒での引張時の下降伏点に対す
る１０0／秒での引張時の下降伏点との比が１．５以下
とする。
なＣ量を適正範囲に制御することで、ミクロ組織をはじ
め、降伏点の存在、降伏比、降伏点の歪み速度依存性を
限定することで、建築物の地震時のエネルギー吸収デバ
イス用として靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小
さい低降伏点鋼を得る。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０６
％、Ｓｉ：０．４％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：
０．０２５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ａｌ：０．
０６％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、 Ｎ：
０．００６％以下に加え、Ｔｉ（ｅｑ．）＝Ｔｉ＋Ｎｂ
／１．９４＋Ｖ／１．０６＋Ｔａ／３．７７と定義する
Ｔｉ当量とＣ、Ｎ量との間の関係が−０．０１％≦Ｃ−
［Ｔｉ（ｅｑ．）−３．４Ｎ］／４≦０．０１％を満足
するようにＮｂ、Ｖ、Ｔａのうち１種以上を含有し、ミ
クロ組織がフェライト単相でその平均切片長さが１５〜
６０μｍであって、上下降伏点を有し、降伏比が５０％
以上、歪み速度１０-4／秒での引張時の下降伏点に対す
る１０0／秒での引張時の下降伏点との比が１．５以下
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として地震によ
る建物への入力エネルギーを特定の部位に吸収させ耐震
性能を確保するためのエネルギー吸収デバイス用低降伏
点鋼に関するものである。
る建物への入力エネルギーを特定の部位に吸収させ耐震
性能を確保するためのエネルギー吸収デバイス用低降伏
点鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より行われている耐震設計は、大地
震時に柱や梁の構造体が塑性化することによりエネルギ
ーを吸収しようとするものであり、建築物の倒壊を防ぎ
人的被害の防止を大前提としながら、建設コストも比較
的低く抑えることができる非常に合理的な設計法であ
る。
震時に柱や梁の構造体が塑性化することによりエネルギ
ーを吸収しようとするものであり、建築物の倒壊を防ぎ
人的被害の防止を大前提としながら、建設コストも比較
的低く抑えることができる非常に合理的な設計法であ
る。
【０００３】一方、近年の耐震設計技術の発展により、
制振・免震構造の開発と実用化が進み、地震による建物
への入力エネルギーを特定の部位（エネルギー吸収デバ
イス）に吸収させ耐震性能を確保するとともに、主要構
造である柱、梁の損傷を防止する設計技術が注目されて
いる。
制振・免震構造の開発と実用化が進み、地震による建物
への入力エネルギーを特定の部位（エネルギー吸収デバ
イス）に吸収させ耐震性能を確保するとともに、主要構
造である柱、梁の損傷を防止する設計技術が注目されて
いる。
【０００４】このような制震デバイス用として低降伏点
鋼が利用される。その原理は、通常の柱や梁の構造材よ
りも降伏点が低いことにより、地震時に早期に降伏し、
地震による振動エネルギーを塑性エネルギーに変換する
ことで振動応答を抑えるというものである。
鋼が利用される。その原理は、通常の柱や梁の構造材よ
りも降伏点が低いことにより、地震時に早期に降伏し、
地震による振動エネルギーを塑性エネルギーに変換する
ことで振動応答を抑えるというものである。
【０００５】低降伏点化するためには、特開平３−３１
４６７号公報に開示されているように添加元素のほとん
どない純鉄に近いものとし、場合によっては特開平５−
２１４４４２号公報、特開平５−３２０７６０号公報、
特開平５−３２０７６１号公報などに開示されているよ
うに純鉄に近い成分をさらに高温で焼準処理される。こ
れらはいずれも粗粒なフェライトにすることによる低降
伏点化のため、低温靭性に劣るという欠点があった。ま
た、いずれもＣを０．００５％以下とする必要があり、
製鋼工程への負荷が高く、添加元素はほとんどないにも
関わらずコスト的には必ずしも有利ではないという問題
があった。さらに、これらの鋼では（極）低Ｃ＋粗粒フ
ェライトであるため、引張試験における荷重−伸び曲線
は降伏点の出ないラウンドものとなって、降伏比が低
く、地震エネルギー吸収後、すなわち加工硬化による降
伏点の上昇が大きく、エネルギー吸収デバイス用鋼とし
ては好ましいものではなかった。
４６７号公報に開示されているように添加元素のほとん
どない純鉄に近いものとし、場合によっては特開平５−
２１４４４２号公報、特開平５−３２０７６０号公報、
特開平５−３２０７６１号公報などに開示されているよ
うに純鉄に近い成分をさらに高温で焼準処理される。こ
れらはいずれも粗粒なフェライトにすることによる低降
伏点化のため、低温靭性に劣るという欠点があった。ま
た、いずれもＣを０．００５％以下とする必要があり、
製鋼工程への負荷が高く、添加元素はほとんどないにも
関わらずコスト的には必ずしも有利ではないという問題
があった。さらに、これらの鋼では（極）低Ｃ＋粗粒フ
ェライトであるため、引張試験における荷重−伸び曲線
は降伏点の出ないラウンドものとなって、降伏比が低
く、地震エネルギー吸収後、すなわち加工硬化による降
伏点の上昇が大きく、エネルギー吸収デバイス用鋼とし
ては好ましいものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｃを極端に
低減することなしに制震デバイス用鋼として優れた性能
を発揮するエネルギー吸収デバイス用低降伏点鋼および
その製造方法を提供することを課題とするものである。
低減することなしに制震デバイス用鋼として優れた性能
を発揮するエネルギー吸収デバイス用低降伏点鋼および
その製造方法を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、Ｃを極端に
低減しなくてもＣ、Ｎ、Ｔｉ当量間の関係を適切に制限
することにより実効的なＣを低減し、組織を制御するこ
とで制震デバイス用鋼として優れた性能を発揮できるこ
とを見出し本発明を完成した。
低減しなくてもＣ、Ｎ、Ｔｉ当量間の関係を適切に制限
することにより実効的なＣを低減し、組織を制御するこ
とで制震デバイス用鋼として優れた性能を発揮できるこ
とを見出し本発明を完成した。
【０００８】本発明の要旨は、以下の通りである。
【０００９】（１） 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．
０６％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｍｎ：１．５％以
下、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ａ
ｌ：０．０６％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、
Ｎ：０．００６％以下に加え、 Ｎｂ：０．００５〜０．０８、％ Ｖ：０．００５〜０．１２、％ Ｔａ：０．００５〜０．１％ の範囲内で、 Ｔｉ（ｅｑ．）＝Ｔｉ＋Ｎｂ／１．９４＋Ｖ／１．０６
＋Ｔａ／３．７７ と定義するＴｉ当量とＣ、Ｎ量との間の関係が −０．０１％≦Ｃ−［Ｔｉ（ｅｑ．）−３．４Ｎ］／４
≦０．０１％ を満足するようＮｂ、Ｖ、Ｔａのうち１種以上を含有
し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、ミクロ組
織がフェライト単相で、かつ任意の断面におけるフェラ
イト粒径としての平均切片長さが１５〜６０μｍであ
り、さらに歪み速度１０-4／秒での引張時の下降伏点に
対する１０0／秒での引張時の下降伏点との比が１．５
以下であることを特徴とする靭性に優れ、降伏点の歪み
速度依存性の小さい低降伏点鋼。
０６％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｍｎ：１．５％以
下、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ａ
ｌ：０．０６％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、
Ｎ：０．００６％以下に加え、 Ｎｂ：０．００５〜０．０８、％ Ｖ：０．００５〜０．１２、％ Ｔａ：０．００５〜０．１％ の範囲内で、 Ｔｉ（ｅｑ．）＝Ｔｉ＋Ｎｂ／１．９４＋Ｖ／１．０６
＋Ｔａ／３．７７ と定義するＴｉ当量とＣ、Ｎ量との間の関係が −０．０１％≦Ｃ−［Ｔｉ（ｅｑ．）−３．４Ｎ］／４
≦０．０１％ を満足するようＮｂ、Ｖ、Ｔａのうち１種以上を含有
し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、ミクロ組
織がフェライト単相で、かつ任意の断面におけるフェラ
イト粒径としての平均切片長さが１５〜６０μｍであ
り、さらに歪み速度１０-4／秒での引張時の下降伏点に
対する１０0／秒での引張時の下降伏点との比が１．５
以下であることを特徴とする靭性に優れ、降伏点の歪み
速度依存性の小さい低降伏点鋼。
【００１０】（２） 鋼組成として、さらに重量％で、
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏの１種以上を、それぞれ０．０
３〜０．５％の範囲で含有することを特徴とする上記
（１）記載の靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小
さい低降伏点鋼。
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏの１種以上を、それぞれ０．０
３〜０．５％の範囲で含有することを特徴とする上記
（１）記載の靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小
さい低降伏点鋼。
【００１１】（３） 鋼組成としてさらに、重量％で、
Ｃａ：０．０００５〜０．００４％を含有することを特
徴とする上記（１）又は（２）記載の靭性に優れ、降伏
点の歪み速度依存性の小さい低降伏点鋼。
Ｃａ：０．０００５〜０．００４％を含有することを特
徴とする上記（１）又は（２）記載の靭性に優れ、降伏
点の歪み速度依存性の小さい低降伏点鋼。
【００１２】（４） 引張試験において、上下降伏点を
有し、さらに下降伏点と引張強さとの比が５０％以上で
あることを特徴とする上記（１）〜（３）の内のいずれ
か１つに記載の靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の
小さい低降伏点鋼。
有し、さらに下降伏点と引張強さとの比が５０％以上で
あることを特徴とする上記（１）〜（３）の内のいずれ
か１つに記載の靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の
小さい低降伏点鋼。
【００１３】（５） 上記（１）又は（２）又は（３）
に記載の鋼組成の鋼を、鋳造後直接もしくは１２５０℃
以下の温度に再加熱後、７５０℃以上の温度で熱間圧延
を終了した後放冷することを特徴とする靭性に優れ、降
伏点の歪み速度依存性の小さい低降伏点鋼の製造方法。
に記載の鋼組成の鋼を、鋳造後直接もしくは１２５０℃
以下の温度に再加熱後、７５０℃以上の温度で熱間圧延
を終了した後放冷することを特徴とする靭性に優れ、降
伏点の歪み速度依存性の小さい低降伏点鋼の製造方法。
【００１４】（６） さらに、Ａｃ1点以下の温度で焼
き戻しまたはＡｃ3点以上の温度で焼きならしすること
を特徴とする上記（５）記載の靭性に優れ、降伏点の歪
み速度依存性の小さい低降伏点鋼の製造方法。
き戻しまたはＡｃ3点以上の温度で焼きならしすること
を特徴とする上記（５）記載の靭性に優れ、降伏点の歪
み速度依存性の小さい低降伏点鋼の製造方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明が、請求項の通りに鋼組成
を限定した理由について説明する。
を限定した理由について説明する。
【００１６】Ｃは、靭性を劣化させ、強度上昇させるパ
ーライトなどの硬質第二相の生成に大きな影響を及ぼす
もので、本発明鋼においては低いほど好ましい。しか
し、脱炭のための製鋼コストを考慮し、下限を０．００
５％とした。一方、その上限については、後述するよう
に実質的なＣ量低減のためのＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａの適
正添加により、かなりの量まで許容できるが、Ｔｉ、Ｎ
ｂ、Ｖ、Ｔａの必要添加量が多くなり、コスト的にも、
また溶接部の靭性の観点からも好ましくないため、上限
を０．０６％に限定した。
ーライトなどの硬質第二相の生成に大きな影響を及ぼす
もので、本発明鋼においては低いほど好ましい。しか
し、脱炭のための製鋼コストを考慮し、下限を０．００
５％とした。一方、その上限については、後述するよう
に実質的なＣ量低減のためのＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａの適
正添加により、かなりの量まで許容できるが、Ｔｉ、Ｎ
ｂ、Ｖ、Ｔａの必要添加量が多くなり、コスト的にも、
また溶接部の靭性の観点からも好ましくないため、上限
を０．０６％に限定した。
【００１７】Ｓｉは脱酸上鋼に含まれる元素であるが、
多く添加すると溶接性、ＨＡＺ靭性が劣化するため、上
限を０．４％に限定した。鋼の脱酸はＴｉ、Ａｌのみで
も十分可能であり、ＨＡＺ靭性、焼入性などの観点から
低いほど好ましく、必ずしも添加する必要はない。
多く添加すると溶接性、ＨＡＺ靭性が劣化するため、上
限を０．４％に限定した。鋼の脱酸はＴｉ、Ａｌのみで
も十分可能であり、ＨＡＺ靭性、焼入性などの観点から
低いほど好ましく、必ずしも添加する必要はない。
【００１８】Ｍｎは固溶強度元素として母材の強度を上
昇させるため、必要とする強度レベルに応じて、任意に
添加できる。しかし、Ｍｎ量が多すぎると焼入性が上昇
して溶接性、ＨＡＺ靭性を劣化させるだけでなく、連続
鋳造スラブの中心偏析を助長するので上限を１．５％と
した。
昇させるため、必要とする強度レベルに応じて、任意に
添加できる。しかし、Ｍｎ量が多すぎると焼入性が上昇
して溶接性、ＨＡＺ靭性を劣化させるだけでなく、連続
鋳造スラブの中心偏析を助長するので上限を１．５％と
した。
【００１９】Ｐは本発明鋼においては不純物であり、Ｐ
量の低減はＨＡＺにおける粒界破壊を減少させる傾向が
あるため、少ないほど好ましい。含有量が多いと母材、
溶接部の低温靭性を劣化させるため上限を０．０２５％
とした。
量の低減はＨＡＺにおける粒界破壊を減少させる傾向が
あるため、少ないほど好ましい。含有量が多いと母材、
溶接部の低温靭性を劣化させるため上限を０．０２５％
とした。
【００２０】ＳはＰと同様本発明鋼においては不純物で
あり、母材の低温靭性の観点からは少ないほど好まし
い。含有量が多いと母材、溶接部の低温靭性を劣化させ
るため上限を０．０１５％とした。
あり、母材の低温靭性の観点からは少ないほど好まし
い。含有量が多いと母材、溶接部の低温靭性を劣化させ
るため上限を０．０１５％とした。
【００２１】Ａｌは、一般に脱酸上鋼に含まれる元素で
あるが、脱酸はＳｉまたはＴｉだけでも十分であり、本
発明鋼においては、その下限は限定しない。しかし、Ａ
ｌ量が多くなると鋼の清浄度が悪くなるだけでなく、溶
接金属の靭性が劣化するので上限を０．０６％とした。
あるが、脱酸はＳｉまたはＴｉだけでも十分であり、本
発明鋼においては、その下限は限定しない。しかし、Ａ
ｌ量が多くなると鋼の清浄度が悪くなるだけでなく、溶
接金属の靭性が劣化するので上限を０．０６％とした。
【００２２】Ｔｉは、Ｃを固定し、実効的なＣ量を低減
させる上で本発明においては不可欠な元素である。Ｃの
固定は、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａでも可能であるが、Ｔｉに比べ
て越すとが高く、またＴｉはＣ固定の効率が良く、母材
特性も損なわないので、添加することが最も好ましく、
０．００５％以上の添加を必須とした。上限について
は、Ｃ固定の観点からＣ量に応じた必要量が算出される
が、Ｔｉの絶対量が増えると、ＨＡＺ靭性を損なうた
め、上限を０．０５％とした。Ｃ固定に対して化学量論
的に不足する分は、後述するＮｂ、Ｖ、Ｔａで補うこと
とした。
させる上で本発明においては不可欠な元素である。Ｃの
固定は、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａでも可能であるが、Ｔｉに比べ
て越すとが高く、またＴｉはＣ固定の効率が良く、母材
特性も損なわないので、添加することが最も好ましく、
０．００５％以上の添加を必須とした。上限について
は、Ｃ固定の観点からＣ量に応じた必要量が算出される
が、Ｔｉの絶対量が増えると、ＨＡＺ靭性を損なうた
め、上限を０．０５％とした。Ｃ固定に対して化学量論
的に不足する分は、後述するＮｂ、Ｖ、Ｔａで補うこと
とした。
【００２３】Ｎｂ、Ｖ、ＴａはいずれもＣを固定し、Ｔ
ｉの補完的な意味を持つ。Ｃ固定の観点から化学量論的
に等価なＴｉ量＝Ｔｉ当量（Ｔｉ（ｅｑ．））として、 Ｔｉ（ｅｑ．）＝Ｔｉ＋Ｎｂ／１．９４＋Ｖ／１．０６
＋Ｔａ／３．７７ と表すことができる。
ｉの補完的な意味を持つ。Ｃ固定の観点から化学量論的
に等価なＴｉ量＝Ｔｉ当量（Ｔｉ（ｅｑ．））として、 Ｔｉ（ｅｑ．）＝Ｔｉ＋Ｎｂ／１．９４＋Ｖ／１．０６
＋Ｔａ／３．７７ と表すことができる。
【００２４】したがって、実際の添加量は、後述する
Ｃ、Ｎ、Ｔｉ当量間の関係から自ずと限定される。添加
する場合には、その効果を発現させるため、最低０．０
０５％の添加が必要である。Ｎｂ、Ｖ、Ｔａは三者とも
添加する必要はなく、単独添加でも良いが、おのおのの
上限はコストやＨＡＺ靭性の観点から、０．０８％、
０．１２％、０．１％に限定しており、二種以上の複合
添加は、おのおのの絶対量を低減できるため好ましい。
Ｃ、Ｎ、Ｔｉ当量間の関係から自ずと限定される。添加
する場合には、その効果を発現させるため、最低０．０
０５％の添加が必要である。Ｎｂ、Ｖ、Ｔａは三者とも
添加する必要はなく、単独添加でも良いが、おのおのの
上限はコストやＨＡＺ靭性の観点から、０．０８％、
０．１２％、０．１％に限定しており、二種以上の複合
添加は、おのおのの絶対量を低減できるため好ましい。
【００２５】Ｎは不可避的不純物として鋼中に含まれる
ものであるが、Ｃを固定するためのＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔ
ａを窒化物として消費してしまうため、上限を０．００
６％に限定した。
ものであるが、Ｃを固定するためのＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔ
ａを窒化物として消費してしまうため、上限を０．００
６％に限定した。
【００２６】鋼の個々の成分を上記の通り限定した上
で、Ｃ、Ｎ、Ｔｉ当量間の関係を −０．０１％≦Ｃ−［Ｔｉ（ｅｑ．）−３．４Ｎ］／４
≦０．０１％ となるように限定する。Ｃ−［Ｔｉ（ｅｑ．）−３．４
Ｎ］／４はＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、ＴａがＣ、Ｎを固定した
後、化学量論的に残存するＣ量を表し、パーライトなど
の硬質組織生成やフェライト中に固溶残存するＣ量に関
わる実効的なＣ量である。硬質組織は強度を増加させる
ばかりでなく、脆性破壊発生の起点となり靭性を劣化さ
せ、また、固溶Ｃ量は降伏点の歪み速度依存性（歪み速
度が大きいほど、降伏点が上昇）を増大させるため、実
効Ｃ量は０．０１％以下とする必要がある。実効Ｃ量が
負ということはＴｉ当量が過剰であることを意味し、Ｔ
ｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａのコストや過剰添加による粗大析出
物による靭性劣化、さらには固溶Ｃ、Ｎの完全固定によ
る上下降伏点の消失の点から−０．０１％以上とした。
実効Ｃ量を上記範囲に限定することで、ミクロ組織は必
然的にフェライト単相となり、また、上下降伏点が消失
しない範囲で固溶Ｃ良が低減されるため、降伏点の歪み
速度依存性、すなわち、歪み速度１０-4／秒での引張時
の下降伏点に対する１０0／秒での引張時の下降伏点と
の比が１．５以下とすることができる。
で、Ｃ、Ｎ、Ｔｉ当量間の関係を −０．０１％≦Ｃ−［Ｔｉ（ｅｑ．）−３．４Ｎ］／４
≦０．０１％ となるように限定する。Ｃ−［Ｔｉ（ｅｑ．）−３．４
Ｎ］／４はＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、ＴａがＣ、Ｎを固定した
後、化学量論的に残存するＣ量を表し、パーライトなど
の硬質組織生成やフェライト中に固溶残存するＣ量に関
わる実効的なＣ量である。硬質組織は強度を増加させる
ばかりでなく、脆性破壊発生の起点となり靭性を劣化さ
せ、また、固溶Ｃ量は降伏点の歪み速度依存性（歪み速
度が大きいほど、降伏点が上昇）を増大させるため、実
効Ｃ量は０．０１％以下とする必要がある。実効Ｃ量が
負ということはＴｉ当量が過剰であることを意味し、Ｔ
ｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａのコストや過剰添加による粗大析出
物による靭性劣化、さらには固溶Ｃ、Ｎの完全固定によ
る上下降伏点の消失の点から−０．０１％以上とした。
実効Ｃ量を上記範囲に限定することで、ミクロ組織は必
然的にフェライト単相となり、また、上下降伏点が消失
しない範囲で固溶Ｃ良が低減されるため、降伏点の歪み
速度依存性、すなわち、歪み速度１０-4／秒での引張時
の下降伏点に対する１０0／秒での引張時の下降伏点と
の比が１．５以下とすることができる。
【００２７】Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏは、特に粗粒フェ
ライトの場合に、目的とする（下）降伏点レベルに応じ
て、固溶強化元素としてそれぞれ任意に添加することが
できる。不可避的混入ではなく、意図的に添加し、強度
レベルに寄与するためそれぞれ添加量の下限は０．０３
％とした。ただし、多量に添加すると、溶接熱影響部の
靭性を劣化させるため、上限はいずれも０．５％に限定
した。
ライトの場合に、目的とする（下）降伏点レベルに応じ
て、固溶強化元素としてそれぞれ任意に添加することが
できる。不可避的混入ではなく、意図的に添加し、強度
レベルに寄与するためそれぞれ添加量の下限は０．０３
％とした。ただし、多量に添加すると、溶接熱影響部の
靭性を劣化させるため、上限はいずれも０．５％に限定
した。
【００２８】実効Ｃ量を上記範囲に限定し、硬質組織生
成を抑制することで靭性は著しく改善されるが、さら
に、Ｃａを添加することでＭｎＳの形態を制御し、靭性
をより改善することが可能となる。ＭｎＳの形態制御の
効果を発揮するためには、最低０．０００５％の添加が
必要である。しかし、過剰な添加はＣａ−Ｏ−Ｓ系の粗
大介在物を形成し、靭性に悪影響を及ぼすため、上限を
０．００４％とした。
成を抑制することで靭性は著しく改善されるが、さら
に、Ｃａを添加することでＭｎＳの形態を制御し、靭性
をより改善することが可能となる。ＭｎＳの形態制御の
効果を発揮するためには、最低０．０００５％の添加が
必要である。しかし、過剰な添加はＣａ−Ｏ−Ｓ系の粗
大介在物を形成し、靭性に悪影響を及ぼすため、上限を
０．００４％とした。
【００２９】さらに、上記フェライト単相組織で、低降
伏点と降伏比５０％以上を達成するためには、フェライ
ト粒径を適正範囲に制御する必要がある。降伏強度は、
フェライト粒径との相関が高く、粗粒ほど強度が低くな
る。しかし、粗粒になると降伏点伸びが小さくなり、つ
いには上下降伏点が消失してしまう。このため、フェラ
イト粒径は、任意の断面での平均切片長さで１５〜６０
μｍに限定した。上下限は、上下降伏点を有し、かつ低
降伏点を維持できる範囲である。この上下降伏点は、高
降伏比化のため、必ず出現するよう制御しなければなら
ない。上下降伏点が消失し、引張試験における荷重−伸
び曲線がラウンドになると、降伏強度として一般に０．
２％耐力がとられ、見かけの降伏強度が低くなって降伏
比が低くなるためである。降伏比が高いということは、
制震デバイス用鋼として地震エネルギー吸収後の加工硬
化による降伏点の上昇が小さいことを意味し、当該用途
鋼にとっては非常に好ましいものである。上下降伏点が
出現することで降伏比は必然的に高くなるが、本発明の
権利範囲を明確に主張するため、下降伏点と引張強さと
の比で５０％以上に限定するが、歪み（加工）硬化の観
点からは、高いほど望ましく、６０％以上が好ましい。
伏点と降伏比５０％以上を達成するためには、フェライ
ト粒径を適正範囲に制御する必要がある。降伏強度は、
フェライト粒径との相関が高く、粗粒ほど強度が低くな
る。しかし、粗粒になると降伏点伸びが小さくなり、つ
いには上下降伏点が消失してしまう。このため、フェラ
イト粒径は、任意の断面での平均切片長さで１５〜６０
μｍに限定した。上下限は、上下降伏点を有し、かつ低
降伏点を維持できる範囲である。この上下降伏点は、高
降伏比化のため、必ず出現するよう制御しなければなら
ない。上下降伏点が消失し、引張試験における荷重−伸
び曲線がラウンドになると、降伏強度として一般に０．
２％耐力がとられ、見かけの降伏強度が低くなって降伏
比が低くなるためである。降伏比が高いということは、
制震デバイス用鋼として地震エネルギー吸収後の加工硬
化による降伏点の上昇が小さいことを意味し、当該用途
鋼にとっては非常に好ましいものである。上下降伏点が
出現することで降伏比は必然的に高くなるが、本発明の
権利範囲を明確に主張するため、下降伏点と引張強さと
の比で５０％以上に限定するが、歪み（加工）硬化の観
点からは、高いほど望ましく、６０％以上が好ましい。
【００３０】鋼成分を上記の通り限定した上で、低降伏
点化を達成し、降伏点の歪み速度依存性に関わる固溶Ｃ
を低減するためには、製造方法も限定する必要がある。
点化を達成し、降伏点の歪み速度依存性に関わる固溶Ｃ
を低減するためには、製造方法も限定する必要がある。
【００３１】基本的には、本発明の通り成分を限定した
鋼（鋼片あるいは鋳片）を熱間圧延しその後放冷する。
このとき、加熱は必ずしも必要ではなく、圧延温度が確
保されれば、鋳造後直接圧延を行っても良いが、１２５
０℃以下の温度に再加熱することで容易に圧延温度が確
保できる。上限を１２５０℃とする理由は、それ以上の
高温再加熱は必要以上に組織が粗大となることや、圧延
温度確保の上では十分なため省エネルギーを考慮したも
のである。また、特にＴｉが添加された場合には、最終
的なＴｉの析出形態が変化し、靭性を劣化させる場合が
あるため、再加熱時の上限温度を１２５０℃以下に限定
した。
鋼（鋼片あるいは鋳片）を熱間圧延しその後放冷する。
このとき、加熱は必ずしも必要ではなく、圧延温度が確
保されれば、鋳造後直接圧延を行っても良いが、１２５
０℃以下の温度に再加熱することで容易に圧延温度が確
保できる。上限を１２５０℃とする理由は、それ以上の
高温再加熱は必要以上に組織が粗大となることや、圧延
温度確保の上では十分なため省エネルギーを考慮したも
のである。また、特にＴｉが添加された場合には、最終
的なＴｉの析出形態が変化し、靭性を劣化させる場合が
あるため、再加熱時の上限温度を１２５０℃以下に限定
した。
【００３２】熱間圧延は７５０℃以上の温度で行う必要
がある。これは、Ｔｉ当量とＣ、Ｎ量との間の関係式：
Ｃ−［Ｔｉ（ｅｑ）−３．４Ｎ］／４が本発明の範囲に
制御された鋼では変態点（Ａｒ3）が比較的高く、圧延
温度が７５０℃を下回ると表層近傍ではα／γ二相域圧
延となって加工フェライトが生ずる場合があるためであ
る。加工フェライト、すなわち二相域圧延では、靭性の
劣化や各種性質の異方性などの問題が生ずる場合があ
り、可能な限り避けるべきである。
がある。これは、Ｔｉ当量とＣ、Ｎ量との間の関係式：
Ｃ−［Ｔｉ（ｅｑ）−３．４Ｎ］／４が本発明の範囲に
制御された鋼では変態点（Ａｒ3）が比較的高く、圧延
温度が７５０℃を下回ると表層近傍ではα／γ二相域圧
延となって加工フェライトが生ずる場合があるためであ
る。加工フェライト、すなわち二相域圧延では、靭性の
劣化や各種性質の異方性などの問題が生ずる場合があ
り、可能な限り避けるべきである。
【００３３】圧延後は放冷することで、フェライトから
固溶Ｃが十分に吐き出され、すなわち固溶Ｃ量が低減
し、降伏点の歪み速度依存性が小さくなるが、得ようと
する強度レベルへの調整などの目的で必要に応じて、圧
延後、Ａｃ1以下の温度での焼き戻しやＡｃ3以上の温度
での焼きならしを行っても何ら問題はない。
固溶Ｃが十分に吐き出され、すなわち固溶Ｃ量が低減
し、降伏点の歪み速度依存性が小さくなるが、得ようと
する強度レベルへの調整などの目的で必要に応じて、圧
延後、Ａｃ1以下の温度での焼き戻しやＡｃ3以上の温度
での焼きならしを行っても何ら問題はない。
【００３４】
【実施例】転炉−連続鋳造−厚板工程で種々の鋼成分の
鋼板（厚さ１２〜５０ｍｍ）を製造し、その組織、機械
的性質を調査した。
鋼板（厚さ１２〜５０ｍｍ）を製造し、その組織、機械
的性質を調査した。
【００３５】表１に比較鋼とともに本発明鋼の鋼成分
を、また表２に鋼板のミクロ組織と諸特性、およびその
時の製造プロセスを示す。
を、また表２に鋼板のミクロ組織と諸特性、およびその
時の製造プロセスを示す。
【００３６】本発明に則った鋼板（本発明鋼）は、いず
れも良好な特性を有する。
れも良好な特性を有する。
【００３７】これに対し、本発明によらない比較鋼は、
いずれかの特性が劣る。すなわち、鋼成分の点から、比
較鋼はいずれもＣ、Ｔｉ当量（Ｔｉ（ｅｑ．））、Ｎ量
間の関係が適正でなく、Ｃ−［Ｔｉ（ｅｑ．）−３．４
Ｎ］／４の値が本発明が規定する範囲を逸脱しているた
め、総じて靭性に劣る。
いずれかの特性が劣る。すなわち、鋼成分の点から、比
較鋼はいずれもＣ、Ｔｉ当量（Ｔｉ（ｅｑ．））、Ｎ量
間の関係が適正でなく、Ｃ−［Ｔｉ（ｅｑ．）−３．４
Ｎ］／４の値が本発明が規定する範囲を逸脱しているた
め、総じて靭性に劣る。
【００３８】個々に説明すると、比較鋼９は、Ｃ量が高
く、Ｃ固定のための炭化物形成元素（Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、
Ｔａ）の総量が不足しているため、Ｃ固定が不十分とな
ってフェライト単独組織が得られず母材の靭性が劣る。
また、Ｃ量が多いことやフェライト粒径が小さいために
下降伏点が高い。さらに、Ｔｉ量が本発明の上限規定を
超えているため、溶接部靭性に劣ると予想される。比較
鋼１０は、炭化物形成元素（Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ）が
添加されておらず、Ｃ量の絶対値が低いためにフェライ
ト単独組織ではあるが、Ｃ固定が不十分で固溶Ｃが多く
残存すると推定され、下降伏点の歪み速度依存性が大き
く、靭性にも劣る。比較鋼１１は、Ｎ量が高いためにＣ
固定のための炭化物形成元素を消費し、Ｃ固定が不十分
となってフェライト単独組織が得られず、下降伏点がや
や高く、靭性にも劣る。比較鋼１２は、炭化物形成元素
が過剰なため、靭性に劣るばかりでなく、降伏点が消失
するため降伏比が低い。また、高歪み速度では、降伏点
が出現し、見かけの歪み速度依存性も大きい。さらに、
Ｔｉ量が本発明の上限規定を超えているため、比較鋼９
同様、溶接部靭性に劣ると予想される。比較鋼１３は、
Ｃ固定のためのＴｉが添加されていないため、Ｃ固定が
不十分となってフェライト単独組織が得られず、下降伏
点かやや高く、靭性にも劣る。
く、Ｃ固定のための炭化物形成元素（Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、
Ｔａ）の総量が不足しているため、Ｃ固定が不十分とな
ってフェライト単独組織が得られず母材の靭性が劣る。
また、Ｃ量が多いことやフェライト粒径が小さいために
下降伏点が高い。さらに、Ｔｉ量が本発明の上限規定を
超えているため、溶接部靭性に劣ると予想される。比較
鋼１０は、炭化物形成元素（Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ）が
添加されておらず、Ｃ量の絶対値が低いためにフェライ
ト単独組織ではあるが、Ｃ固定が不十分で固溶Ｃが多く
残存すると推定され、下降伏点の歪み速度依存性が大き
く、靭性にも劣る。比較鋼１１は、Ｎ量が高いためにＣ
固定のための炭化物形成元素を消費し、Ｃ固定が不十分
となってフェライト単独組織が得られず、下降伏点がや
や高く、靭性にも劣る。比較鋼１２は、炭化物形成元素
が過剰なため、靭性に劣るばかりでなく、降伏点が消失
するため降伏比が低い。また、高歪み速度では、降伏点
が出現し、見かけの歪み速度依存性も大きい。さらに、
Ｔｉ量が本発明の上限規定を超えているため、比較鋼９
同様、溶接部靭性に劣ると予想される。比較鋼１３は、
Ｃ固定のためのＴｉが添加されていないため、Ｃ固定が
不十分となってフェライト単独組織が得られず、下降伏
点かやや高く、靭性にも劣る。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
【発明の効果】本発明により、建築物の地震時のエネル
ギー吸収デバイス用として靭性に優れた低降伏点鋼が安
価に供給可能となり、地震時の建物の安全性をより一層
高めることが可能となった。
ギー吸収デバイス用として靭性に優れた低降伏点鋼が安
価に供給可能となり、地震時の建物の安全性をより一層
高めることが可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA04 AA08 AA11 AA14 AA16 AA19 AA21 AA22 AA23 AA27 AA29 AA31 AA33 AA35 AA36 BA01 CA02 CA03 CC03 CC04 CD05 CF02
Claims (6)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：０．００５〜０．０６％以下、 Ｓｉ：０．４％以下、 Ｍｎ：１．５％以下、 Ｐ：０．０２５％以下、 Ｓ：０．０１５％以下、 Ａｌ：０．０６％以下、 Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、 Ｎ：０．００６％以下 に加え、 Ｎｂ：０．００５〜０．０８、％ Ｖ：０．００５〜０．１２、％ Ｔａ：０．００５〜０．１％ の範囲内で、 Ｔｉ（ｅｑ．）＝Ｔｉ＋Ｎｂ／１．９４＋Ｖ／１．０６
＋Ｔａ／３．７７ と定義するＴｉ当量とＣ、Ｎ量との間の関係が −０．０１％≦Ｃ−［Ｔｉ（ｅｑ．）−３．４Ｎ］／４
≦０．０１％ を満足するようＮｂ、Ｖ、Ｔａのうち１種以上を含有
し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、ミクロ組
織がフェライト単相で、かつ任意の断面におけるフェラ
イト粒径としての平均切片長さが１５〜６０μｍであ
り、さらに歪み速度１０-4／秒での引張時の下降伏点に
対する１０0／秒での引張時の下降伏点との比が１．５
以下であることを特徴とする靭性に優れ、降伏点の歪み
速度依存性の小さい低降伏点鋼。 - 【請求項２】 鋼組成として、さらに重量％で、Ｃｕ、
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏの１種以上を、それぞれ０．０３〜
０．５％の範囲で含有することを特徴とする請求項１記
載の靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小さい低降
伏点鋼。 - 【請求項３】 鋼組成としてさらに、重量％で、 Ｃａ：０．０００５〜０．００４％ を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の靭性
に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小さい低降伏点鋼。 - 【請求項４】 引張試験において、上下降伏点を有し、
さらに下降伏点と引張強さとの比が５０％以上であるこ
とを特徴とする請求項１〜３の内のいずれか１つに記載
の靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小さい低降伏
点鋼。 - 【請求項５】 請求項１又は２又は３に記載の鋼組成の
鋼を、鋳造後直接もしくは１２５０℃以下の温度に再加
熱後、７５０℃以上の温度で熱間圧延を終了した後放冷
することを特徴とする靭性に優れ、降伏点の歪み速度依
存性の小さい低降伏点鋼の製造方法。 - 【請求項６】 さらに、Ａｃ1点以下の温度で焼き戻し
またはＡｃ3点以上の温度で焼きならしすることを特徴
とする請求項５記載の靭性に優れ、降伏点の歪み速度依
存性の小さい低降伏点鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35021598A JP2000178677A (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小さい低降伏点鋼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35021598A JP2000178677A (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小さい低降伏点鋼およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000178677A true JP2000178677A (ja) | 2000-06-27 |
Family
ID=18409004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35021598A Pending JP2000178677A (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 靭性に優れ、降伏点の歪み速度依存性の小さい低降伏点鋼およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000178677A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104233061A (zh) * | 2014-10-08 | 2014-12-24 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种低温低屈服钢及其生产方法 |
| CN104233058A (zh) * | 2014-09-30 | 2014-12-24 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种超低成本的低屈服点钢及其生产方法 |
| KR102255829B1 (ko) * | 2019-12-16 | 2021-05-25 | 주식회사 포스코 | 충격인성이 우수한 제진 댐퍼용 강재 및 이의 제조방법 |
-
1998
- 1998-12-09 JP JP35021598A patent/JP2000178677A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104233058A (zh) * | 2014-09-30 | 2014-12-24 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种超低成本的低屈服点钢及其生产方法 |
| CN104233058B (zh) * | 2014-09-30 | 2016-08-24 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种超低成本的低屈服点钢及其生产方法 |
| CN104233061A (zh) * | 2014-10-08 | 2014-12-24 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种低温低屈服钢及其生产方法 |
| CN104233061B (zh) * | 2014-10-08 | 2016-08-24 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种低温低屈服钢及其生产方法 |
| KR102255829B1 (ko) * | 2019-12-16 | 2021-05-25 | 주식회사 포스코 | 충격인성이 우수한 제진 댐퍼용 강재 및 이의 제조방법 |
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