JP2000256778A - 衝撃特性に優れた２層組織鋼板 - Google Patents
衝撃特性に優れた２層組織鋼板Info
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- JP2000256778A JP2000256778A JP11065454A JP6545499A JP2000256778A JP 2000256778 A JP2000256778 A JP 2000256778A JP 11065454 A JP11065454 A JP 11065454A JP 6545499 A JP6545499 A JP 6545499A JP 2000256778 A JP2000256778 A JP 2000256778A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 衝撃特性に優れた鋼板を得る。
【解決手段】 鋼板の両表層部の板厚の２〜３０％の範
囲における組織が５０％以上の等軸状フェライト及び５
％以上のマルテンサイトを含み、かつ表層部以外の組織
は５０％以上の等軸状フェライト及び５％以下のマルテ
ンサイト及び／又はベイナイトを含む２層組織鋼板。衝
撃時のエネルギーを変形によって吸収し破壊を免れるこ
とができる。
囲における組織が５０％以上の等軸状フェライト及び５
％以上のマルテンサイトを含み、かつ表層部以外の組織
は５０％以上の等軸状フェライト及び５％以下のマルテ
ンサイト及び／又はベイナイトを含む２層組織鋼板。衝
撃時のエネルギーを変形によって吸収し破壊を免れるこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、造船用等に用いら
れる衝撃特性に優れた２層組織鋼板に関し、特に衝撃時
のエネルギーを変形によって吸収し破壊を免れるように
した衝撃特性に優れた２層組織鋼板に関する。
れる衝撃特性に優れた２層組織鋼板に関し、特に衝撃時
のエネルギーを変形によって吸収し破壊を免れるように
した衝撃特性に優れた２層組織鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼板の衝撃特性の向上については、衝撃
時のエネルギーを変形によって吸収し破壊を免れるとい
う対処方法と、衝撃を受けたとき亀裂の発生及びその伝
播を抑制することで破壊を免れるという対処方法があ
る。前者の場合、鋼板の機械的特性として、低降伏比、
降伏点伸びの抑制、高延性が要求される。すなわち、低
降伏比とし降伏点伸びを抑制することにより、衝撃によ
る変形が鋼板の広い範囲に一気に広がって局所的な破壊
が防止され、高延性、特に一様伸びを確保することによ
りエネルギー吸収量が増大する。しかし、従来鋼の場
合、普通鋼（フェライト＋パーライト鋼）では、伸びの
確保は可能だが、降伏点伸びが存在するため、衝撃を受
けたとき変形がスムーズに始まらず、変形の伝播が遅れ
て局所的な破壊が生じやすい。また、マルテンサイト＋
フェライト等の２相組織鋼板では、降伏比の低下と降伏
点伸びの抑制が可能であるが、延性を十分に確保できな
い。さらに、ベイナイト鋼及びアシキュラーフェライト
鋼は、強度が高いが降伏比が高く伸びも小さい。つま
り、低降伏比、降伏点伸びの抑制、高延性を同時に満足
する鋼板は存在しない。
時のエネルギーを変形によって吸収し破壊を免れるとい
う対処方法と、衝撃を受けたとき亀裂の発生及びその伝
播を抑制することで破壊を免れるという対処方法があ
る。前者の場合、鋼板の機械的特性として、低降伏比、
降伏点伸びの抑制、高延性が要求される。すなわち、低
降伏比とし降伏点伸びを抑制することにより、衝撃によ
る変形が鋼板の広い範囲に一気に広がって局所的な破壊
が防止され、高延性、特に一様伸びを確保することによ
りエネルギー吸収量が増大する。しかし、従来鋼の場
合、普通鋼（フェライト＋パーライト鋼）では、伸びの
確保は可能だが、降伏点伸びが存在するため、衝撃を受
けたとき変形がスムーズに始まらず、変形の伝播が遅れ
て局所的な破壊が生じやすい。また、マルテンサイト＋
フェライト等の２相組織鋼板では、降伏比の低下と降伏
点伸びの抑制が可能であるが、延性を十分に確保できな
い。さらに、ベイナイト鋼及びアシキュラーフェライト
鋼は、強度が高いが降伏比が高く伸びも小さい。つま
り、低降伏比、降伏点伸びの抑制、高延性を同時に満足
する鋼板は存在しない。
【０００３】一方、後者の方法として、例えば特開平１
０−９６０４２号公報では表層部を微細なマルテンサイ
トとベイナイトの混合組織とし、表層部を強靭化し、破
壊の起点となる亀裂の発生及びその伝播を抑制する手法
が開示されている。また、特開平５−２７１８６３号公
報では表層部を微細なフェライトあるいはベイナイト組
織とし、特開平１０−１７９８１号公報では表層部を微
細なフェライト組織とすることで、それぞれ表層部を強
靭化し、破壊の起点となる亀裂の発生及びその伝播を抑
制する手法が開示されている。しかし、強靭化のため組
織を微細化することは、降伏比を大きくし、降伏点伸び
を助長するものであり、さらに、特開平１０−９６０４
２号公報ではフェライトがないことで延性の確保が不十
分となる。従って、例えば大型タンカーの座礁のように
大きい変形を伴う場合は、衝撃エネルギーを吸収しきれ
ず、局所的な破壊を免れ得なくなる。
０−９６０４２号公報では表層部を微細なマルテンサイ
トとベイナイトの混合組織とし、表層部を強靭化し、破
壊の起点となる亀裂の発生及びその伝播を抑制する手法
が開示されている。また、特開平５−２７１８６３号公
報では表層部を微細なフェライトあるいはベイナイト組
織とし、特開平１０−１７９８１号公報では表層部を微
細なフェライト組織とすることで、それぞれ表層部を強
靭化し、破壊の起点となる亀裂の発生及びその伝播を抑
制する手法が開示されている。しかし、強靭化のため組
織を微細化することは、降伏比を大きくし、降伏点伸び
を助長するものであり、さらに、特開平１０−９６０４
２号公報ではフェライトがないことで延性の確保が不十
分となる。従って、例えば大型タンカーの座礁のように
大きい変形を伴う場合は、衝撃エネルギーを吸収しきれ
ず、局所的な破壊を免れ得なくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、衝撃時のエ
ネルギーを変形によって吸収し破壊を免れるという前者
の考え方に立つもので、機械的特性として低降伏比、降
伏点伸びの抑制、高延性を実現し、衝撃特性に優れた鋼
板を得ることを目的とする。
ネルギーを変形によって吸収し破壊を免れるという前者
の考え方に立つもので、機械的特性として低降伏比、降
伏点伸びの抑制、高延性を実現し、衝撃特性に優れた鋼
板を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、このような
機械的特性を、鋼板の表層部と板厚中央部を異なる組織
の２層にすることで得ることができた。すなわち、本発
明に係る衝撃特性に優れた２層組織鋼板は、鋼板の両表
層部の板厚の２〜３０％の範囲における組織が５０％以
上の等軸状フェライト及び５％以上のマルテンサイトを
含み、かつ表層部以外の組織は５０％以上の等軸状フェ
ライト及び５％以下のマルテンサイト及び／又はベイナ
イトを含むことを特徴とする。
機械的特性を、鋼板の表層部と板厚中央部を異なる組織
の２層にすることで得ることができた。すなわち、本発
明に係る衝撃特性に優れた２層組織鋼板は、鋼板の両表
層部の板厚の２〜３０％の範囲における組織が５０％以
上の等軸状フェライト及び５％以上のマルテンサイトを
含み、かつ表層部以外の組織は５０％以上の等軸状フェ
ライト及び５％以下のマルテンサイト及び／又はベイナ
イトを含むことを特徴とする。
【０００６】本発明では、表層部を主にフェライトとマ
ルテンサイトの２相組織とすることで降伏点をなくし
（降伏点伸びの抑制）、かつ低降伏比とすることができ
る。ここで、表層部において５０％以上（望ましくは７
０％以上）のフェライト分率とするのは延性を確保する
ため、５％以上のマルテンサイト分率とするのは降伏点
伸びをなくし、低降伏比とするためである。残部の組織
は主としてパーライトであり、残留オーステナイトが含
まれていてもかまわない。また、両表層部の厚みをそれ
ぞれ板厚の２〜３０％の範囲としたのは、２％未満では
降伏伸びが出るのを防止できず、３０％を越えると延性
が低下するためである。このようなフェライト＋マルテ
ンサイトの２相組織で降伏伸びがなくなる（降伏点がな
くなる）理由は後述する。一方、板厚中央部を５０％以
上（望ましくは７０％以上）のフェライト、５％以下
（望ましくは０％）のマルテンサイト及び／又はベイナ
イトとしたのは、十分な延性を確保するためである。残
部の組織は主としてパーライトであり、残留オーステナ
イトが含まれていてもかまわない。
ルテンサイトの２相組織とすることで降伏点をなくし
（降伏点伸びの抑制）、かつ低降伏比とすることができ
る。ここで、表層部において５０％以上（望ましくは７
０％以上）のフェライト分率とするのは延性を確保する
ため、５％以上のマルテンサイト分率とするのは降伏点
伸びをなくし、低降伏比とするためである。残部の組織
は主としてパーライトであり、残留オーステナイトが含
まれていてもかまわない。また、両表層部の厚みをそれ
ぞれ板厚の２〜３０％の範囲としたのは、２％未満では
降伏伸びが出るのを防止できず、３０％を越えると延性
が低下するためである。このようなフェライト＋マルテ
ンサイトの２相組織で降伏伸びがなくなる（降伏点がな
くなる）理由は後述する。一方、板厚中央部を５０％以
上（望ましくは７０％以上）のフェライト、５％以下
（望ましくは０％）のマルテンサイト及び／又はベイナ
イトとしたのは、十分な延性を確保するためである。残
部の組織は主としてパーライトであり、残留オーステナ
イトが含まれていてもかまわない。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明に係る２層組織鋼板は、熱
間圧延後の冷却中、Ａｒ３とＡｒ１の間の２相域（フェ
ライト＋オーステナイト域）から急冷することで容易に
製造できる。これは、厚鋼板の場合に表層部と中心部で
は冷却速度が異なることを利用したもので、表層部にお
いては冷却速度が大きく、オーステナイトがマルテンサ
イトに変態して主としてフェライト＋マルテンサイトの
２相組織となり、中央部においては冷却速度が小さく、
オーステナイトはパーライトに変態して主にフェライト
＋パーライト組織となる。なお、従来の全厚２相組織鋼
は、熱間圧延後に一度急冷し、２相域に再加熱し再び急
冷するという煩雑な製造工程を必要とするが、本発明の
２層組織鋼板は圧延後の冷却中に２相域から急冷するだ
けで得られるので、製造が容易である。
間圧延後の冷却中、Ａｒ３とＡｒ１の間の２相域（フェ
ライト＋オーステナイト域）から急冷することで容易に
製造できる。これは、厚鋼板の場合に表層部と中心部で
は冷却速度が異なることを利用したもので、表層部にお
いては冷却速度が大きく、オーステナイトがマルテンサ
イトに変態して主としてフェライト＋マルテンサイトの
２相組織となり、中央部においては冷却速度が小さく、
オーステナイトはパーライトに変態して主にフェライト
＋パーライト組織となる。なお、従来の全厚２相組織鋼
は、熱間圧延後に一度急冷し、２相域に再加熱し再び急
冷するという煩雑な製造工程を必要とするが、本発明の
２層組織鋼板は圧延後の冷却中に２相域から急冷するだ
けで得られるので、製造が容易である。
【０００８】本発明では、２相域からの急冷により、表
層部においてオーステナイト粒がマルテンサイトに変態
し、その際の膨張によりフェライト粒が歪み、フェライ
ト粒とマルテンサイト粒の境界に多数の転位が蓄積され
る。つまり、フェライト＋マルテンサイトの２相組織の
場合には、まだ外力がかかっていない初期状態において
フェライト粒とマルテンサイト粒の境界に多数の転位が
すでに存在し、この転位が外力がかかったとき容易に動
くため降伏点が出なくなる。（従って、マルテンサイト
変態を起こしていない例えばフェライト＋パーライト組
織鋼の場合は、初期状態において上記のような転位の蓄
積がないため降伏点及び降伏点伸びが出る。）
層部においてオーステナイト粒がマルテンサイトに変態
し、その際の膨張によりフェライト粒が歪み、フェライ
ト粒とマルテンサイト粒の境界に多数の転位が蓄積され
る。つまり、フェライト＋マルテンサイトの２相組織の
場合には、まだ外力がかかっていない初期状態において
フェライト粒とマルテンサイト粒の境界に多数の転位が
すでに存在し、この転位が外力がかかったとき容易に動
くため降伏点が出なくなる。（従って、マルテンサイト
変態を起こしていない例えばフェライト＋パーライト組
織鋼の場合は、初期状態において上記のような転位の蓄
積がないため降伏点及び降伏点伸びが出る。）
【０００９】本発明に係る２層組織鋼板を得るうえで望
ましい組成は、Ｃ：０．０４〜０．２５％、Ｓｉ：１．
０％以下、Ｍｎ：０．７〜２．５％、Ａｌ：０．０１〜
０．５％を基本組成として含む鋼である。この組成が望
ましい理由は次の通りである。Ｃは濃度が低すぎると、
基本的な強度が低くなる。また焼入れ性が悪くなり、表
層にマルテンサイト組織が生成しなくなる。このためＣ
の下限は０．０４％とする。一方、Ｃが０．２５％を越
えると溶接性が悪くなる。従って、Ｃ濃度は重量％で
０．０４〜０．２５％とする。Ｓｉは１％を越えると赤
色のスケールが生成しやすくなるため１％以下とする。
Ｍｎは濃度が低すぎると焼入れ性が悪くなり、表層にマ
ルテンサイト組織が生成しなくなるため下限は０．７％
とする。一方Ｍｎが２．５％を越えると逆に焼入れ性が
高くなり過ぎて過度にマルテンサイト組織が生成し、フ
ェライトが生成しにくくなる。従って、Ｍｎ濃度は重量
％で０．７〜２．５％とする。Ａｌは濃度が低すぎると
不純物窒素を無害化しきれず靭性が悪くなるため、下限
は０．０１％とする。一方Ａｌが０．５％を越えると介
在物が多量に析出するため靭性を悪くする。従ってＡｌ
濃度は重量％で０．０１〜０．５％とする。そのほか、
これらの基本成分に加え、耐食性、靭性の向上のためＣ
ｒ≦２％、Ｃｕ≦３％、Ｎｉ≦３％のいずれか１種又は
２種以上を、高強度下のためＭｏ≦１．０％、Ｔｉ≦
０．１％、Ｎｂ≦０．２％、Ｖ≦０．２％のいずれか１
種又は２種以上を、介在物形態を制御することにより靭
性を向上させるためＺｒ≦０．１％、Ｃａ≦０．０１％
の１種又は２種を必要に応じて添加することができる。
ましい組成は、Ｃ：０．０４〜０．２５％、Ｓｉ：１．
０％以下、Ｍｎ：０．７〜２．５％、Ａｌ：０．０１〜
０．５％を基本組成として含む鋼である。この組成が望
ましい理由は次の通りである。Ｃは濃度が低すぎると、
基本的な強度が低くなる。また焼入れ性が悪くなり、表
層にマルテンサイト組織が生成しなくなる。このためＣ
の下限は０．０４％とする。一方、Ｃが０．２５％を越
えると溶接性が悪くなる。従って、Ｃ濃度は重量％で
０．０４〜０．２５％とする。Ｓｉは１％を越えると赤
色のスケールが生成しやすくなるため１％以下とする。
Ｍｎは濃度が低すぎると焼入れ性が悪くなり、表層にマ
ルテンサイト組織が生成しなくなるため下限は０．７％
とする。一方Ｍｎが２．５％を越えると逆に焼入れ性が
高くなり過ぎて過度にマルテンサイト組織が生成し、フ
ェライトが生成しにくくなる。従って、Ｍｎ濃度は重量
％で０．７〜２．５％とする。Ａｌは濃度が低すぎると
不純物窒素を無害化しきれず靭性が悪くなるため、下限
は０．０１％とする。一方Ａｌが０．５％を越えると介
在物が多量に析出するため靭性を悪くする。従ってＡｌ
濃度は重量％で０．０１〜０．５％とする。そのほか、
これらの基本成分に加え、耐食性、靭性の向上のためＣ
ｒ≦２％、Ｃｕ≦３％、Ｎｉ≦３％のいずれか１種又は
２種以上を、高強度下のためＭｏ≦１．０％、Ｔｉ≦
０．１％、Ｎｂ≦０．２％、Ｖ≦０．２％のいずれか１
種又は２種以上を、介在物形態を制御することにより靭
性を向上させるためＺｒ≦０．１％、Ｃａ≦０．０１％
の１種又は２種を必要に応じて添加することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と比較して具
体的に説明する。表１に実施例に用いた鋼板の化学組成
を示す。これらの鋼は真空溶解炉で溶製し、圧延によっ
て板厚１５〜３０ｍｍの鋼板とした。圧延後の冷却工程
において６９５〜７５０℃の温度で３０〜３００ｓ保持
した後、水冷した。この板厚、保持温度（冷却開始温
度）、冷却速度を表２、３に示す。
体的に説明する。表１に実施例に用いた鋼板の化学組成
を示す。これらの鋼は真空溶解炉で溶製し、圧延によっ
て板厚１５〜３０ｍｍの鋼板とした。圧延後の冷却工程
において６９５〜７５０℃の温度で３０〜３００ｓ保持
した後、水冷した。この板厚、保持温度（冷却開始温
度）、冷却速度を表２、３に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】これらの鋼板の組織観察、引張試験を下記
要領で行った。その結果を表２、３にあわせて示す。組
織観察は、光学顕微鏡にて組織写真をとり、その組織写
真を組織別に色分けし、これをパソコンに読み込んで画
像解析し、５％以上のマルテンサイトを含む組織の部位
を表層部とし、片側の表層部厚みの全厚に対する割合を
表層部占有率として求めた。また、鋼板の板厚表層及び
板厚中心での組織分率を同様にして求めた。引張試験
は、ＪＩＳ１号試験片にてＪＩＳＢ７７２１に適合した
引張試験機を用い、ＪＩＳＺ２２４１の引張試験方法に
準じて試験を行った。
要領で行った。その結果を表２、３にあわせて示す。組
織観察は、光学顕微鏡にて組織写真をとり、その組織写
真を組織別に色分けし、これをパソコンに読み込んで画
像解析し、５％以上のマルテンサイトを含む組織の部位
を表層部とし、片側の表層部厚みの全厚に対する割合を
表層部占有率として求めた。また、鋼板の板厚表層及び
板厚中心での組織分率を同様にして求めた。引張試験
は、ＪＩＳ１号試験片にてＪＩＳＢ７７２１に適合した
引張試験機を用い、ＪＩＳＺ２２４１の引張試験方法に
準じて試験を行った。
【００１３】
【表２】
【００１４】
【表３】
【００１５】表２に示すように、本発明例Ｎｏ．１〜１
３ではいずれも降伏点伸びが存在せず、引張強さが５０
０〜６００ＭＰａ級の鋼板で、６０〜７０％の低降伏比
が実現されている。また、伸びも３０％以上で衝撃エネ
ルギーを吸収するのに十分耐えられる伸びが確保されて
いる。一方表３に示すように、本発明の規定を満たさな
いＮｏ．１４〜２４では、降伏点伸びが存在するか、強
度、降伏比、伸びのいずれか又は複数の特性が本発明例
より劣る。
３ではいずれも降伏点伸びが存在せず、引張強さが５０
０〜６００ＭＰａ級の鋼板で、６０〜７０％の低降伏比
が実現されている。また、伸びも３０％以上で衝撃エネ
ルギーを吸収するのに十分耐えられる伸びが確保されて
いる。一方表３に示すように、本発明の規定を満たさな
いＮｏ．１４〜２４では、降伏点伸びが存在するか、強
度、降伏比、伸びのいずれか又は複数の特性が本発明例
より劣る。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、機械的特性として低降
伏比、降伏点伸びの抑制、高延性を実現し、衝撃時のエ
ネルギーを変形によって吸収し破壊を免れるという衝撃
特性に優れた鋼板を得ることができる。
伏比、降伏点伸びの抑制、高延性を実現し、衝撃時のエ
ネルギーを変形によって吸収し破壊を免れるという衝撃
特性に優れた鋼板を得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼板の両表層部の板厚の２〜３０％の範
囲における組織が５０％以上の等軸状フェライト及び５
％以上のマルテンサイトを含み、かつ表層部以外の組織
は５０％以上の等軸状フェライト及び５％以下のマルテ
ンサイト及び／又はベイナイトを含むことを特徴とする
衝撃特性に優れた２層組織鋼板。 - 【請求項２】 Ｃ：０．０４〜０．２５％、Ｓｉ：１．
０％以下、Ｍｎ：０．７〜２．５％、Ａｌ：０．０１〜
０．５％を含む鋼組成を有する請求項１に記載された衝
撃特性に優れた２層組織鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11065454A JP2000256778A (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 衝撃特性に優れた２層組織鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11065454A JP2000256778A (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 衝撃特性に優れた２層組織鋼板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000256778A true JP2000256778A (ja) | 2000-09-19 |
Family
ID=13287615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11065454A Pending JP2000256778A (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 衝撃特性に優れた２層組織鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000256778A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006088162A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Nippon Steel Corp | 鋼板の線状加熱変形方法 |
| US11268163B2 (en) | 2016-06-21 | 2022-03-08 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | 980 MPa-grade hot-rolled dual-phase steel and manufacturing method therefor |
-
1999
- 1999-03-11 JP JP11065454A patent/JP2000256778A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006088162A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Nippon Steel Corp | 鋼板の線状加熱変形方法 |
| JP4733950B2 (ja) * | 2004-09-21 | 2011-07-27 | 新日本製鐵株式会社 | 鋼板の線状加熱変形方法 |
| US11268163B2 (en) | 2016-06-21 | 2022-03-08 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | 980 MPa-grade hot-rolled dual-phase steel and manufacturing method therefor |
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