JP2002080937A

JP2002080937A - 高強度圧延ｐｃ鋼棒およびその製造方法

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Publication number: JP2002080937A
Application number: JP2000270647A
Authority: JP
Inventors: Hajime Ishikawa; 肇石川; Tsugunori Nishida; 世紀西田; Hiroshi Oba; 浩大羽; Nobutaka Nishikawa; 宜孝西川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2002-03-22
Anticipated expiration: 2020-09-06
Also published as: JP4477763B2

Abstract

(57)【要約】【課題】 YS(O.2% ％耐力):1200 MPa以上、TS:1400 MP
a 以上、伸び4.5%以上の高強度圧延PC鋼棒を提供する。【解決手段】質量％で、C:0.8 〜1.3%を含有し、パー
ライト面積率が80% 以上の鋼からなり、更に、(1) また
は(2) 式で計算される焼入れ倍数D が1.2 以上であると
ともに、YS:1200 MPa 以上、TS:1400 MPa 以上、かつ、
伸び4.5%以上の高強度圧延PC鋼棒。該鋼棒は、更に、S
i:0.10 〜2.5%、Mn:0.25 〜2.0%を含有し、強化元素と
して、Al、Ti、Ca、REM 、Ｖ、Nbの１種以上、及び／ま
たは、Ｂ、Cr、Cu、Ni、Moの１種以上を含有する。Mn＜
1.2 の場合:D=(C/10)^1/2*(1+0.7Si)*(1+3.3Mn)*(1+2.2C
r)*(1+3(V+Mo))*(1+0.4Ni)*(1+0.4Cu)*(1+0.1B) …(1)M
n≧1.2の場合:D=(C/10)^1/2*(1+0.7Si)*(5.1Mn-1.1)*(1+
2.2Cr)*(1+0.4Ni)*(1+0.4Cu)*(1+0.1B) …(2)

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートポー
ルやコンクリートパイル等に用いるＰＣ（プレストレス
コンクリート）鋼棒とその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートポール及びコンクリートパ
イルには、剛性および曲げ強さの向上や、ひび割れ防止
のためにコンクリートに圧縮力を与え、コンクリートポ
ール及びコンクリートパイルそのものの強度を高めたＰ
Ｃポール及びＰＣパイルがある。そして、これらは、以
下のようにして製造されている。

【０００３】まず、円周上に並列に配したＰＣ鋼材に軟
鋼線を螺旋状に巻き付け（以下「螺旋筋」と称す。）、
次いで、ＰＣ鋼材と螺旋筋の交点を固定して、円筒状の
籠片型補強体（以下「補強体」と称す。）を製造する。
次に、該補強体を型枠に導入して、補強体を構成するＰ
Ｃ鋼材の両端を固定し、引張強さの７０％前後の応力で
緊張する。次いで、型枠内にコンクリートを注入し、コ
ンクリートが固化した後に、ＰＣ鋼材から緊張応力を解
除する。この解除により、コンクリートに圧縮力が付与
されることになり、ＰＣポールまたはＰＣパイルが製造
される。

【０００４】このようなコンクリート構造物に使用する
ＰＣ鋼材としては、ＪＩＳＧ３１３７に規定されるＰＣ
鋼棒と、ＪＩＳＧ３５３６に規定されるＰＣ鋼線を、代
表的なものとして挙げることができる。ＰＣ鋼棒は、熱
間圧延後空冷した鋼棒を、焼入れ焼戻しして製造され
る。この焼入れ焼戻しにより、ＪＩＳＧ３１３７（Ｄ
種）で規定する１４２０ MPa以上のＴＳ（引張強度）を
確保することができる。

【０００５】例えば、特開平３−１５１４４５公報に
は、スポット溶接性とリラクゼーション特性を改善する
ため、Ｓｉを低減し、Ｍｏを添加したＰＣ鋼棒に、焼入
れ焼戻しを施して、ＴＳ１４２０ MPa以上の高強度ＰＣ
鋼棒を製造することが開示されている。このように、Ｐ
Ｃ鋼棒には、通常、焼入れ焼戻しが施されるが、この焼
入れ焼戻しにより、ＰＣ鋼棒の組織は、焼戻しマルテン
サイト組織となるので、所要の一様伸びや、耐遅れ破壊
特性を確保することが難しい。例えば、「鉄と鋼vol.81
（1995）.P1625」に示されているように、１４００ MPa
以上の焼戻しマルテンサイト組織を有するＰＣ鋼棒で
は、耐遅れ破壊特性が劣化する。

【０００６】一方、焼戻しマルテンサイト以外の組織を
有するＰＣ鋼棒として、熱間圧延材を冷間加工し、次い
で、ブルーイング処理を施した圧延ＰＣ鋼棒が提供され
ている。この圧延ＰＣ鋼棒に関し、「プレストレストコ
ンクリート、vol.13（1971）p.52」には、鋳片を熱間圧
延した線材にストレッチングとブルーイング処理を施す
ことにより、ＴＳ：１２００ MPa以下のＰＣ鋼棒を製造
し得ることが開示されている。

【０００７】圧延ＰＣ鋼棒においては、一様伸びが高い
など優れた点がある一方、ＹＳ（降伏強度）が１１００
MPa以下であり、高強度化が充分になされていないのが
実情である。このため、より高強度で耐遅れ破壊特性の
優れた圧延ＰＣ鋼棒とその製造方法が求められている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、引
張強度（ＴＳ）が１４００ MPa以上を有する高強度で、
かつ、高延性の高強度圧延ＰＣ鋼棒と、該ＰＣ鋼棒を、
通常のパティンティング、伸線工程を経ずに、ヒートス
トレッチ、ブルーイングなどの時効処理により安価に製
造する製造方法を提供することを課題とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために共析または過共析鋼の組織と成分に
ついて検討した。合金元素のない０．８％Ｃの鋼ではＴ
Ｓを適正な強度にするためには恒温変態を施し８０％以
上のパーライト組織が必要であることを見いだした。一
方、連続冷却の場合には同じ成分の鋼では例えパーライ
ト組織に制御しても所定の強度が確保できないことがわ
かった。そこで、従来用いられている焼き入れ倍数の式
を修正しパーライト鋼の焼き入れ性を上げることで所定
の強度を得ることを見いだした。

【００１０】本発明は、上記知見に基づき、上記課題を
解決するものであって、その要旨は、以下のとおりであ
る。（１）質量％で、Ｃ：０．８〜１．３％を含有し、パー
ライト面積率が８０％以上の鋼からなり、更に、下記
（１）式または（２）式で計算される焼入れ倍数Ｄが
１．２以上であるとともに、ＹＳ（０．２％耐力）が１
２００ MPa以上、ＴＳが１４００ MPa以上で、かつ、伸
びが４．５％以上であることを特徴とする高強度圧延Ｐ
Ｃ鋼棒。

【００１１】Ｍｎ＜１．２の場合Ｄ＝（Ｃ／１０）^1/2＊（１＋０．７Ｓｉ）＊（１＋３．３Ｍｎ）＊（１＋２．２Ｃｒ）＊（１＋３（Ｖ＋Ｍｏ））＊（１＋０．４Ｎｉ）＊（１＋０．４Ｃｕ）＊（１＋０．１Ｂ） ……（１）Ｍｎ≧１．２の場合Ｄ＝（Ｃ／１０）^1/2＊（１＋０．７Ｓｉ）＊（５．１Ｍｎ−１．１）＊（１＋２．２Ｃｒ）＊（１＋３（Ｖ＋Ｍｏ））＊（１＋０．４Ｎｉ）＊（１＋０．４Ｃｕ）＊（１＋０．１Ｂ） ……（２）（２）前記鋼が、更に、質量％で、Ｓｉ：０．１０〜
２．５％、及び、Ｍｎ：０．２５〜２．０％、を含有す
ることを特徴とする上記（１）記載の高強度圧延ＰＣ鋼
棒。

【００１２】（３）前記鋼が、更に、質量％で、Ａｌ：
０．０５％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、Ｃ
ａ：０．０００５〜０．００５％、ＲＥＭ：０．０００
５〜０．００５％、Ｖ：０．００２〜０．５％、及び、
Ｎｂ：０．００５〜０．１％の１種以上を含有すること
を特徴とする上記（１）または（２）記載の高強度圧延
ＰＣ鋼棒。

【００１３】（４）前記鋼が、更に、質量％で、Ｂ：
０．０００５〜０．０１％、Ｃｒ：０．０５〜２．０
％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．０５〜１．
０％、及び、Ｍｏ：０．０５〜０．５０％の１種以上を
含有することを特徴とする上記（１）、（２）または
（３）記載の高強度圧延ＰＣ鋼棒。

【００１４】（５）上記（１）、（２）、（３）または
（４）記載の高強度圧延ＰＣ鋼棒に係る成分組成を有す
る鋼片を、オーステナイト領域まで加熱後、熱間圧延し
て線材とし、１〜２５℃／秒の冷却速度で冷却し、その
後、更に、１〜４％の歪みを付与し、次いで、２００〜
５００℃の温度で５〜６００秒の保定時間でブルーイン
グ処理を施すことを特徴とする高強度圧延ＰＣ鋼棒の製
造方法。

【００１５】（６）上記（１）、（２）、（３）または
（４）記載の高強度圧延ＰＣ鋼棒に係る成分組成を有す
る鋼片を、オーステナイト領域まで加熱後、熱間圧延し
て線材とし、１〜２５℃／秒の冷却速度で冷却し、その
後、更に、２００〜５００℃の温度及び１〜４％の引張
り歪みでヒートストレッチング処理を施すことを特徴と
する高強度圧延ＰＣ鋼棒の製造方法。

【００１６】（７）上記（１）、（２）、（３）または
（４）記載の高強度圧延ＰＣ鋼棒に係る成分組成を有す
る線材を、オーステナイト領域まで再加熱後、１〜２５
℃／秒の冷却速度で冷却し、その後、更に、１〜４％の
歪みを付与し、次いで、２００〜５００℃の温度で５〜
６００秒の保定時間でブルーイング処理を施すことを特
徴とする高強度圧延ＰＣ鋼棒の製造方法。

【００１７】（８）上記（１）、（２）、（３）または
（４）記載の高強度圧延ＰＣ鋼棒に係る成分組成を有す
る線材を、オーステナイト領域まで再加熱後、１〜２５
℃／秒の冷却速度で冷却し、その後、更に、２００〜５
００℃の温度及び１〜４％の引張り歪みで、ヒートスト
レッチング処理を施すことを特徴とする高強度圧延ＰＣ
鋼棒の製造方法。

【００１８】

【発明の実施の形態】まず、本発明の高強度圧延ＰＣ鋼
棒の鋼（本発明の鋼）に係る化学成分について説明す
る。Ｃは、ＴＳやＹＳを確保するために重要で、かつ、
経済的な元素であるが、ＰＣ鋼棒として必要なＴＳ：１
４００ MPa以上、及び、ＹＳ：１２００MPa 以上を、そ
れぞれ得るためには、少なくとも、０．８％以上必要で
あり、０．８％未満では必要な強度が得られない。望ま
しくは、０．８５％以上必要である。一方、Ｃが１．３
％を超えると、粒界に、網状セメンタイトまたは粗大セ
メンタイトが析出して、延性の低下が顕著になる。この
ため、Ｃ添加量は、０．８〜１．３％とする。

【００１９】Ｓｉは、フエライト（パーライト中のフエ
ライト地）に固溶し、顕著な固溶強化作用により、ＹＳ
を向上させる元素である。この向上効果を得るために
は、少なくとも０．１０％以上の添加量が必要である。
一方、Ｓｉの添加量が２．５％を超えると、強度が高く
なりすぎて延性が低下する。このため、Ｓｉ添加量の上
限を２．５％とする。

【００２０】Ｍｎは、焼入れ性を高めて強度を上昇させ
るとともに、鋼棒の横断面における組織を均一にするの
に有効な元素である。これらの効果を得るためには、少
なくとも、０．２５％以上の添加量が必要がある。一
方、Ｍｎを過剰に添加すると、中心偏析部に、延性を低
下せしめるミクロマルテンサイトが発生し易くなる。こ
のため、Ｍｎの添加量の上限を２．０％とし、Ｍｎの添
加量は、０．２５〜２．０とする。

【００２１】Ｐは、粒界に偏析し、粒界脆化を起こし易
くする元素であるので、０．０３％以下に低減する必要
がある。本発明の鋼において、Ｐは不純物元素であり、
極力低減することが望ましい。Ｓも、Ｐと同様に、粒界
に偏析し粒界脆化を起こし易くする元素であるので、
０．０３％以下に低減する必要がある。本発明の鋼にお
いて、Ｓは、Ｐと同様に不純物元素であり、極力低減す
ることが望ましい。

【００２２】次に、本発明の鋼が含有する選択元素につ
いて説明する。主に、γ粒径を微細化し、延性を向上さ
せるために、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃａ、ＲＥＭ、Ｖ、及び、Ｎ
ｂのうちの１種あるいは２種以上を添加する。また、主
に、圧延ＰＣ鋼棒の強度を向上させるために、Ｂ、Ｃ
ｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、及び、Ｍｏのうちの１種あるいは２種
以上を添加する。

【００２３】Ａｌは、微細なAl₂Ｏ₃あるいはAlＮ析出
物のピニング効果により、熱処理時のγ粒径を微細化す
るために添加する元素である。しかし、０．０５％を超
えて添加すると、粗大なAl₂Ｏ₃が発生し、延性が低下
する。このため、Ａｌ添加量の上限を０．０５％とす
る。Ｔｉは、TiO₂等の酸化物あるいはTiＮ、TiＣ等のＴ
ｉ析出物のピンニング効果により、熱処理時のγ粒径を
微細化するために添加する元素である。この効果を得る
ためには、０．００５％以上の添加が必要である。しか
し、０．０５％を超えて添加すると、粗大なTiＮが多量
に析出して、延性を劣化させる。このため、Ｔｉ添加量
の上限を０．０５％とする。

【００２４】Ｃａは、CaＳ（Ｏ）の生成により、熱処理
時のγ粒径を微細化するのに有効な元素である。０．０
００５％未満では効果がないので、０．０００５％を、
Ｃａ添加量の下限とする。しかし、０．００５％を超え
て添加すると、清浄度が低下するとともに、Ｃａ介在物
が粗大化し、延性が低下するので、上限を０．００５％
とする。

【００２５】ＲＥＭも、Ｃａと同様に、熱処理時のγ粒
径を微細化するのに有効な元素である。０．０００５％
未満では効果がないので、０．０００５％をＲＥＭ添加
量の下限とする。しかし、０．００５％を超えて添加す
ると、清浄度が低下するとともに、ＲＥＭを含む介在物
が粗大化し、延性が低下するので、上限を０．００５％
とする。

【００２６】Ｖは、炭窒化物を析出させγ粒を微細化
し、強度、延性を向上させる元素である。また、Ｖは、
鋼中に侵入した水素のトラップサイトとなり、遅れ破壊
特性を改善する元素でもある。これらの効果を得るに
は、０．００２％以上の添加が必要である。しかし、多
量の添加では効果が飽和し、経済的に不利になるので、
上限を０．５％とする。

【００２７】Ｎｂは、Ｎｂ析出物のピンニング効果によ
りオーステナイト粒を微細化し、圧延ＰＣ鋼棒の延性を
向上させる元素である。このため、０．００５％以上の
添加が必要である。しかし、多量に添加しても効果が飽
和し、経済的に不利となるので、０．１％を上限とす
る。このため、Ｎｂ添加量は、０．００５〜０．１％と
する。

【００２８】Ｂは、焼入性を向上させて、圧延ＰＣ鋼棒
の強度を高める元素である。また、Ｂは、優先的に粒界
に偏析し、Ｐ、Ｓ、Ｍｎ等の粒界偏析を抑制する粒界清
浄効果を介して、遅れ破壊の劣化を抑える元素でもあ
る。このため、Ｂ添加量の下限を０．０００５％とす
る。しかし、０．０１％を超えて添加すると、Fe₂₃Ｂが
析出し、耐遅れ破壊特性が劣化する。このため、Ｂ添加
量は、０．０００５〜０．０１％とする。

【００２９】Ｃｒは、固溶強化により、また、焼入性を
向上させパーライトのラメラー間隔を小さくして、強度
を上昇させる元素である。０．０５％未満ではこの効果
が不十分である。しかし、２．０％を超えて添加する
と、強度が高くなり過ぎ、延性が低下する。このため、
上限を２．０％とする。Ｃｕは、焼入性を向上させるた
めに添加する元素である。また、Ｃｕは、安定な腐食生
成物を生成して、水素の侵入を抑制し、遅れ破壊を改善
する元素でもある。この効果を得るには、０．０５％以
上の添加が必要である。しかし、１．０％を超えて添加
すると、圧延時に熱間割れが起き易くなるので、上限を
１．０％とする。

【００３０】Ｎｉは、Ｃｕと同様に、焼入性の向上させ
るために添加する元素である。また、Ｎｉは、安定な腐
食生成物を生成して、水素の侵入を抑制し、遅れ破壊を
改善する元素でもある。さらに、Ｎｉは、Ｃｕ脆化を抑
制する効果も奏する元素である。耐遅れ破壊特性を向上
するには、０．０５％以上の添加が必要である。しか
し、１．０％を超えて添加しても、その効果は飽和し、
経済的に不利になるので、上限を１．０％とする。

【００３１】Ｍｏは、リラクセーション特性を向上させ
るために有効な元素である。鋼の強度を上昇させるため
には、少なくとも、０．０５％以上の添加が必要であ
る。しかし、０．５０％を超えて添加すると、フエライ
トの生成が抑制されるので、上限を０．５０％とする。
そのため、Ｍｏ添加量は、０．１０〜０．５０％とす
る。

【００３２】以上、鋼の化学成分について説明した。圧
延ＰＣ鋼棒において、ＹＳを１２００ MPa以上確保する
ためには、熱間圧延後、衝風冷却した線材において、Ｔ
Ｓを、少なくとも、１４００MPa 以上にする必要があ
り、これを考慮して、Ｃ量や、他の強化元素の組合わせ
及び添加量を決定し、鋼の化学成分を構成する必要があ
るが、本発明の高強度圧延ＰＣ鋼棒においては、さら
に、衝風冷却で、所望のパーライト組織を得るため、下
記（１）式及び（２）式で定義される焼入れ倍数Ｄを、
焼入れ性向上元素であるＭｎ量との関連で、１．２以上
と規定する。

【００３３】Ｍｎ＜１．２の場合Ｄ＝（Ｃ／１０）^1/2＊（１＋０．７Ｓｉ）＊（１＋３．３Ｍｎ）＊（１＋２．２Ｃｒ）＊（１＋３（Ｖ＋Ｍｏ））＊（１＋０．４Ｎｉ）＊（１＋０．４Ｃｕ）＊（１＋０．１Ｂ） ……（１）Ｍｎ≧１．２の場合Ｄ＝（Ｃ／１０）^1/2＊（１＋０．７Ｓｉ）＊（５．１Ｍｎ−１．１）＊（１＋２．２Ｃｒ）＊（１＋３（Ｖ＋Ｍｏ））＊（１＋０．４Ｎｉ）＊（１＋０．４Ｃｕ）＊（１＋０．１Ｂ） ……（２）本発明では、連続冷却であるために前述の成分系の規制
のみでは必ずしも強度を確保できない。そのため上記式
により焼き入れ性を規定する。Ｄが１．２％未満になる
と所定の強度が得られない。Ｄの式は従来用いられてい
る焼入れ倍数をＶ、Ｂを入れて修正したものである。Ｖ
は強度に対する寄与は大きいが、Ｂは共析鋼または過共
析鋼では強度に対して大きな影響を及ぼさないことを見
いだした。

【００３４】次に、本発明の高強度圧延ＰＣ鋼棒を製造
する製造方法（本発明の製造方法）について説明する。
本発明の製造方法の特徴は、伸線等の強加工をしない状
態のパーライト組織で、ＹＳを１２００MPa 以上とした
点にある。即ち、本発明の鋼におけるパーライト組織は
高延性を有するものである。

【００３５】前述したように、ＴＳが１４００MPa 以上
確保できた過共析鋼のＤＬＰ線材であっても、Ｃ量を
１．０％以上に高めた場合を除いて、そのままでは、Ｙ
Ｓを１２００MPa 以上とすることは難しい。実際の過共
析鋼にＤＬＰを施したままの線材において、ＴＳが１４
００MPa 以上の場合、伸びは７％程度と低く、さらに、
ストレッチング＋ブルーイング処理を施すと、時効硬化
により、延性が低下する恐れがある。

【００３６】そこで、本発明者らは、上記課題を解決す
べく、伸線加工を施さずに、ストレッチング後ブルーイ
ング処理を施した後のＹＳの上昇と、破断伸びの低下に
ついて検討した。そして、ＴＳが１４００MPa 以上のパ
ーライト組織の鋼に、ストレッチング＋ブルーイング処
理、もしくは、ヒートストレッチ処理を施すことによ
り、ＹＳを約１００MPa 以上高め、伸びの低下を約２％
以下に抑えることができることを見い出した。

【００３７】以上のことから、Ｃ量が０．８％以上の鋼
においても、ＹＳ１２００MPa 以上、ＴＳ１４００MPa
以上、かつ、伸び４．５％以上を確保することが容易に
可能になった。次に、鋼の組織、及び、製造条件につい
て説明する。本発明の鋼の特徴は、パーライト主体の組
織で、ＴＳが１４００MPa 以上となることである。この
ためには、前述した化学成分を満足するとともに、パー
ライト組織が８０％以上存在することが必要であり、本
発明の製造方法においては、鋼材の熱間圧延後、もしく
は、線材の加熱後、１〜２５℃／秒の冷却速度で衝風冷
却し、所望のパーライト組織を得ることを特徴とする。

【００３８】従来は０．８％以上のＣを含有する鋼に対
して恒温変態にて高強度のパーライト組織が得ていた
が、鉛やソルトなどのパテンティング処理などの温度制
御や維持管理（有害物質）の困難な設備を使用せずとも
本発明ではステルモア等の連続冷却処理により製造可能
であることを明らかにした。そのためには、冷却速度を
１〜２５℃／ｓとする必要がある。１℃／ｓ未満ではパ
ーライトのラメラー間隔が広くなり強度が著しく低下す
る。また、２５℃／ｓを超えるとベイナイトの生成が著
しく８０％以上のパーライト組織とならず強度を著しく
低下させる。パーライト組織が８０％未満では、所望の
強度（ＴＳ）が得られない。

【００３９】ＹＳを上昇させるために、線材を、ストレ
ッチングで塑性域まで引張り、次いで、ブルーイング処
理を施し、この時付与した加工歪みを除去する。前述し
たように、ＹＳ：１２００MPa 以上で、破断伸び４．５
％以上を確保できるストレッチング及びブルーイングに
係る条件は、１〜４％の歪みを付与した後、２００〜５
００℃の温度で５〜６００秒の時間、保定することであ
る。

【００４０】ストレッチングが１％未満では、ＹＳの上
昇が図れない。一方、ストレッチングが４％を超える
と、破断伸び４．５％以上を確保できない。また、熱処
理温度が、２００℃未満では、Ｃの拡散が不十分で、転
位が固着されないので、時効によるＹＳの上昇を図るこ
とができない。一方、熱処理温度が５００℃を超える
と、炭化物が粗大化して延性が低下する。このため、ブ
ルーイング処理の熱処理温度は、２００〜５００℃とす
る。

【００４１】上記の適正な熱処理温度範囲であっても、
処理時間が適切でないと、所望のＹＳと伸びの確保が困
難となる。処理時間が５秒未満では、Ｃの拡散が不十分
で、時効によるＹＳの上昇を図ることができない。一
方、６００秒を超えて処理しても、時効の効果は飽和す
るので、処理時間の上限は６００秒とする。本発明の製
造方法においては、ストレッチング＋ブルーイング処理
に替えて、ヒートストレッチング処理を用いることがで
きる。このヒートストレッチング処理は、線材に、０．
５〜６％の引張り歪みを与えて２００〜５００℃の温度
に加熱して行う処理である。与える引張り歪みが０．５
％未満では、ＹＳの上昇が図れない。一方、引張り歪み
が６％を超えると、破断伸び４．５％以上を確保できな
い。

【００４２】また、熱処理温度が、２００℃未満では、
Ｃの拡散が不十分で、転位が固着されないので、時効に
よるＹＳの上昇を図ることができない。一方、熱処理温
度が５００℃を超えると、炭化物が粗大化して延性が低
下する。このため、ヒートストレッチング処理の熱処理
温度は、２００〜５００℃とする。本発明の製造方法
は、以上の条件の下で、高強度圧延ＰＣ鋼棒において
は、ＹＳ：１２００MPa 以上、ＴＳ：１４００MPa 以
上、かつ、伸び４．５％以上を確保することができるも
のである。そして、更に、本発明の製造方法では、従来
必要とされていた伸線工程を省略し、加熱（オーステナ
イト化）→熱間圧延→冷却→ストレッチング＋ブルーイ
ング処理、または、加熱（オーステナイト化）→熱間圧
延→冷却→ヒートストレッチング処理のいずれかの各工
程を経て、高強度圧延ＰＣ鋼棒を、低コストで製造する
ことが可能となった。

【００４３】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。表１
の化学成分を有する鋳片を加熱後熱間圧延し、連続冷却
（ステルモアなどを使用）を実施した。その後該線材を
ストレッチイングした後にブルーイング処理した。製造
条件および材質特性を表２に示す。引張り試験での伸び
は突き合わせ法により測定した。パーライトの面積率は
光学顕微鏡観察によって決定した。本発明鋼の鋼Ｔ１〜
Ｔ９ではＴＳが１４００MPa 以上、ＹＳが１２００MPa
以上およびＥ１が４．５％以上を満足した。

【００４４】ＰＣ鋼棒に要求される材質特性として遅れ
破壊やリラクゼーションがあげられる。本発明では省略
するが、例えば鋼Ｔ３では遅れ破壊特性をＦＩＰ試験に
より実施し１４２０MPa ×０．７の荷重を付与し２０hr
以上もち良好であった。また、リラクゼーション試験は
１８０℃の高温リラクゼーションで評価し、１４２０MP
a ×０．７の荷重で２０％以下であった。

【００４５】鋼Ｈ１〜Ｈ３は適切な鋼成分ではないの
で、機械的性質が確保できなかった。鋼Ｈ１はＣ量が少
なく所定の強度が得られない。鋼Ｈ２はＣ量が多く延性
が低下した。鋼Ｈ３は化学成分は適正な範囲にあるがＤ
が小さいため強度が低下した例である。鋼Ｈ４〜Ｈ８で
は適正な製造条件となっておらず材質特性が得られな
い。鋼Ｈ４は冷却速度が小さいためパーライトのラメラ
ー間隔が大きくなり強度が低下した。また、鋼Ｈ５では
冷却速度が大きいためベイナイト分率が上昇し強度が低
下した例である。鋼Ｈ６では予歪みの量が少なくＹＳの
所定の強度が得られない。鋼Ｈ７ではブルーイング温度
が低くＣの拡散が不十分であるためＹＳの所定の強度が
得られない例である。鋼Ｈ８はブルーイング温度が高く
時効硬化により延性が低下した。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、高延性で高強度の圧延
ＰＣ鋼棒を、低コストで製造し、提供することができ
る。したがって、本発明は、工業的に非常に有用なもの
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大羽浩千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者西川宜孝千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA02 AA06 AA07 AA08 AA11 AA12 AA14 AA16 AA19 AA22 AA23 AA31 AA32 AA35 AA36 AA40 BA02 CA01 CD02 CD03 CF01 CG01 CH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量％で、Ｃ：０．８〜１．３％を含有
し、パーライト面積率が８０％以上の鋼からなり、更
に、下記（１）式または（２）式で計算される焼入れ倍
数Ｄが１．２以上であるとともに、ＹＳ（０．２％耐
力）が１２００ MPa以上、ＴＳが１４００ MPa以上で、
かつ、伸びが４．５％以上であることを特徴とする高強
度圧延ＰＣ鋼棒。Ｍｎ＜１．２の場合Ｄ＝（Ｃ／１０）^1/2＊（１＋０．７Ｓｉ）＊（１＋３．３Ｍｎ）＊（１＋２．２Ｃｒ）＊（１＋３（Ｖ＋Ｍｏ））＊（１＋０．４Ｎｉ）＊（１＋０．４Ｃｕ）＊（１＋０．１Ｂ） ……（１）Ｍｎ≧１．２の場合Ｄ＝（Ｃ／１０）^1/2＊（１＋０．７Ｓｉ）＊（５．１Ｍｎ−１．１）＊（１＋２．２Ｃｒ）＊（１＋３（Ｖ＋Ｍｏ））＊（１＋０．４Ｎｉ）＊（１＋０．４Ｃｕ）＊（１＋０．１Ｂ） ……（２）
【請求項２】前記鋼が、更に、質量％で、Ｓｉ：０．１０〜２．５％、及び、Ｍｎ：０．２５〜２．０％、を含有することを特徴とする請求項１記載の高強度圧延
ＰＣ鋼棒。
【請求項３】前記鋼が、更に、質量％で、Ａｌ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、ＲＥＭ：０．０００５〜０．００５％、Ｖ：０．００２〜０．５％、及び、Ｎｂ：０．００５〜０．１％の１種以上を含有することを特徴とする請求項１または
２記載の高強度圧延ＰＣ鋼棒。
【請求項４】前記鋼が、更に、質量％で、Ｂ：０．０００５〜０．０１％、Ｃｒ：０．０５〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、及び、Ｍｏ：０．０５〜０．５０％の１種以上を含有することを特徴とする請求項１、２ま
たは３記載の高強度圧延ＰＣ鋼棒。
【請求項５】請求項１、２、３または４記載の高強度
圧延ＰＣ鋼棒に係る成分組成を有する鋼片を、オーステ
ナイト領域まで加熱後、熱間圧延して線材とし、１〜２
５℃／秒の冷却速度で冷却し、その後、更に、１〜４％
の歪みを付与し、次いで、２００〜５００℃の温度で５
〜６００秒の保定時間でブルーイング処理を施すことを
特徴とする高強度圧延ＰＣ鋼棒の製造方法。
【請求項６】請求項１、２、３または４記載の高強度
圧延ＰＣ鋼棒に係る成分組成を有する鋼片を、オーステ
ナイト領域まで加熱後、熱間圧延して線材とし、１〜２
５℃／秒の冷却速度で冷却し、その後、更に、２００〜
５００℃の温度及び１〜４％の引張り歪みでヒートスト
レッチング処理を施すことを特徴とする高強度圧延ＰＣ
鋼棒の製造方法。
【請求項７】請求項１、２、３または４記載の高強度
圧延ＰＣ鋼棒に係る成分組成を有する線材を、オーステ
ナイト領域まで再加熱後、１〜２５℃／秒の冷却速度で
冷却し、その後、更に、１〜４％の歪みを付与し、次い
で、２００〜５００℃の温度で５〜６００秒の保定時間
でブルーイング処理を施すことを特徴とする高強度圧延
ＰＣ鋼棒の製造方法。
【請求項８】請求項１、２、３または４記載の高強度
圧延ＰＣ鋼棒に係る成分組成を有する線材を、オーステ
ナイト領域まで再加熱後、１〜２５℃／秒の冷却速度で
冷却し、その後、更に、２００〜５００℃の温度及び１
〜４％の引張り歪みで、ヒートストレッチング処理を施
すことを特徴とする高強度圧延ＰＣ鋼棒の製造方法。