JP2002105533A - 低降伏比高張力鋼の製造方法 - Google Patents
低降伏比高張力鋼の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 土木・建築、船舶、ラインパイプ等の一般溶
接構造用材料として有用な、低降伏比高張力鋼の製造方
法の提供。 【解決手段】 重量％でＣ：０．１５％以下，Ｓｉ：
０．６％以下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｐ：０．０３０％
以下，Ｓ：０．００５％以下，Ｎ：０．００６０％以
下，Ａｌ：０．０１０％以上０．０４０％以下，Ｔｉ：
０．０３０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純
物からなり、溶接割れ感受性指数が０．２８以下である
鋼を、Ａc1点以上１２５０℃以下の温度に加熱して、α
＋γの２相温度領域でγ分率を５〜５０％とした状態
で、累積相当塑性歪が０．７以上となるような塑性加工
を施して、粒径１μｍ未満のフェライトコロニー、粒径
１μｍ以上１０μｍ以下のフェライト粒およびマルテン
サイト／ベイナイトの低温変態生成物の３相複合組織と
する。
接構造用材料として有用な、低降伏比高張力鋼の製造方
法の提供。 【解決手段】 重量％でＣ：０．１５％以下，Ｓｉ：
０．６％以下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｐ：０．０３０％
以下，Ｓ：０．００５％以下，Ｎ：０．００６０％以
下，Ａｌ：０．０１０％以上０．０４０％以下，Ｔｉ：
０．０３０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純
物からなり、溶接割れ感受性指数が０．２８以下である
鋼を、Ａc1点以上１２５０℃以下の温度に加熱して、α
＋γの２相温度領域でγ分率を５〜５０％とした状態
で、累積相当塑性歪が０．７以上となるような塑性加工
を施して、粒径１μｍ未満のフェライトコロニー、粒径
１μｍ以上１０μｍ以下のフェライト粒およびマルテン
サイト／ベイナイトの低温変態生成物の３相複合組織と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、低降伏比
高張力鋼の製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、土木・建築、船舶、ラインパイ
プ等の一般溶接構造用材料として有用で、特殊な添加元
素を必要とせず、また焼入・焼戻しの工程を必要としな
い簡便で経済的な低降伏比高張力鋼の製造方法に関する
ものである。
高張力鋼の製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、土木・建築、船舶、ラインパイ
プ等の一般溶接構造用材料として有用で、特殊な添加元
素を必要とせず、また焼入・焼戻しの工程を必要としな
い簡便で経済的な低降伏比高張力鋼の製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】一般に、鋼材の降伏比は引張
強さが上昇するに連れて加速的に上昇し、例えば引張強
さ６８０ＭＰａ以上の鋼では降伏比が９８％となるな
ど、限りなく１００％に近いものであった。このこと
は、溶接構造物として低降伏比高を特に必要とする土木
・建築構造物および石油天然ガスパイプライン等の構造
物の破壊安全性の面において深刻な問題とされており、
低降伏比鋼の開発がつとに求められてきた。
強さが上昇するに連れて加速的に上昇し、例えば引張強
さ６８０ＭＰａ以上の鋼では降伏比が９８％となるな
ど、限りなく１００％に近いものであった。このこと
は、溶接構造物として低降伏比高を特に必要とする土木
・建築構造物および石油天然ガスパイプライン等の構造
物の破壊安全性の面において深刻な問題とされており、
低降伏比鋼の開発がつとに求められてきた。
【０００３】これに対して、従来より、種々の合金元素
の添加や焼入・焼戻しを基本とする熱処理によって低降
伏比を可能とする技術が提案されてきたが、これらの技
術では製造コストの増大が避けられず、降伏比の低下に
も限界があった。
の添加や焼入・焼戻しを基本とする熱処理によって低降
伏比を可能とする技術が提案されてきたが、これらの技
術では製造コストの増大が避けられず、降伏比の低下に
も限界があった。
【０００４】そこで、この出願の発明は、以上の通りの
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、土木・建築、船舶、ラインパイプ等の一般溶接
構造用材料として有用で、特殊な添加元素を必要とせ
ず、また焼入・焼戻しの工程を必要としない、簡便な低
降伏比高張力鋼の製造方法を提供することを課題として
いる。
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、土木・建築、船舶、ラインパイプ等の一般溶接
構造用材料として有用で、特殊な添加元素を必要とせ
ず、また焼入・焼戻しの工程を必要としない、簡便な低
降伏比高張力鋼の製造方法を提供することを課題として
いる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、この出願の発明
は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発
明を提供する。
は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発
明を提供する。
【０００６】すなわち、まず第１には、この出願の発明
は、粒径１μｍ未満のフェライトコロニー、粒径１μｍ
以上１０μｍ以下のフェライト粒およびマルテンサイト
／ベイナイトの低温変態生成物の３相複合組織を有し、
引張強さが６８０ＭＰａ以上で降伏比が０．５０以上
０．８５以下の低降伏比高張力鋼の製造方法であって、
重量％でＣ：０．１５％以下，Ｓｉ：０．６％以下，Ｍ
ｎ：２．０％以下，Ｐ：０．０３０％以下，Ｓ：０．０
０５％以下，Ｎ：０．００６０％以下，Ａｌ：０．０１
０％以上０．０４０％以下，Ｔｉ：０．０３０％以下を
含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、次式
（１）、
は、粒径１μｍ未満のフェライトコロニー、粒径１μｍ
以上１０μｍ以下のフェライト粒およびマルテンサイト
／ベイナイトの低温変態生成物の３相複合組織を有し、
引張強さが６８０ＭＰａ以上で降伏比が０．５０以上
０．８５以下の低降伏比高張力鋼の製造方法であって、
重量％でＣ：０．１５％以下，Ｓｉ：０．６％以下，Ｍ
ｎ：２．０％以下，Ｐ：０．０３０％以下，Ｓ：０．０
０５％以下，Ｎ：０．００６０％以下，Ａｌ：０．０１
０％以上０．０４０％以下，Ｔｉ：０．０３０％以下を
含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、次式
（１）、
【０００７】
【数３】
【０００８】（ただし、式中の元素記号は、その元素の
重量％を示す。）で表される溶接割れ感受性指数Ｐcmが
０．２８以下である鋼を、Ａc1点以上１２５０℃以下の
温度に加熱して、フェライト＋オーステナイトの２相温
度領域でオーステナイト分率を５〜５０％とした状態
で、次式（２）、
重量％を示す。）で表される溶接割れ感受性指数Ｐcmが
０．２８以下である鋼を、Ａc1点以上１２５０℃以下の
温度に加熱して、フェライト＋オーステナイトの２相温
度領域でオーステナイト分率を５〜５０％とした状態
で、次式（２）、
【０００９】
【数４】
【００１０】（ただし、式中のεx,i，εy,i，ε
z,iは、それぞれｉ番目の加工パスにおけるｘ、ｙ、ｚ
成分の塑性歪（真歪）を示す。）で表される累積相当塑
性歪εeqが０．７以上となるような塑性加工を施すこと
を特徴とする低降伏比高張力鋼の製造方法を提供する。
z,iは、それぞれｉ番目の加工パスにおけるｘ、ｙ、ｚ
成分の塑性歪（真歪）を示す。）で表される累積相当塑
性歪εeqが０．７以上となるような塑性加工を施すこと
を特徴とする低降伏比高張力鋼の製造方法を提供する。
【００１１】そして、第２には、この出願の発明は、上
記第１の発明において、鋼が上記成分に加えて重量％で
Ｎｂ：０．００５〜０．０６０％，Ｖ：０．０１０〜
０．１０％のうちの１種あるいは２種を含むとき、その
鋼を１０５０℃以上１２５０℃以下の温度に加熱した後
に塑性加工を施すことを特徴とする低降伏比高張力鋼の
製造方法を、第３には、鋼が、重量％でＣｕ：０．４％
以下，Ｃｒ：０．４％以下，Ｎｉ：１％以下，Ｍｏ：
０．２％以下，Ｂ：０．００３％以下のうちの１種ある
いは２種以上を含むことを特徴とする低降伏比高張力鋼
の製造方法を、第４には、塑性加工の後、１℃／ｓ以上
の冷却速度で５００℃未満にまで加速冷却することを特
徴とする低降伏比高張力鋼の製造方法を、第５には、塑
性加工の後、４００℃〜Ａc1点の温度範囲に再加熱する
焼き戻し処理を施すことを特徴とする低降伏比高張力鋼
の製造方法を、第６には、塑性加工の後、冷却を中断し
て等温保持するか徐冷することにより、４００℃〜Ａc1
点の温度範囲に１時間以上滞留させることを特徴とする
低降伏比高張力鋼の製造方法を提供する。
記第１の発明において、鋼が上記成分に加えて重量％で
Ｎｂ：０．００５〜０．０６０％，Ｖ：０．０１０〜
０．１０％のうちの１種あるいは２種を含むとき、その
鋼を１０５０℃以上１２５０℃以下の温度に加熱した後
に塑性加工を施すことを特徴とする低降伏比高張力鋼の
製造方法を、第３には、鋼が、重量％でＣｕ：０．４％
以下，Ｃｒ：０．４％以下，Ｎｉ：１％以下，Ｍｏ：
０．２％以下，Ｂ：０．００３％以下のうちの１種ある
いは２種以上を含むことを特徴とする低降伏比高張力鋼
の製造方法を、第４には、塑性加工の後、１℃／ｓ以上
の冷却速度で５００℃未満にまで加速冷却することを特
徴とする低降伏比高張力鋼の製造方法を、第５には、塑
性加工の後、４００℃〜Ａc1点の温度範囲に再加熱する
焼き戻し処理を施すことを特徴とする低降伏比高張力鋼
の製造方法を、第６には、塑性加工の後、冷却を中断し
て等温保持するか徐冷することにより、４００℃〜Ａc1
点の温度範囲に１時間以上滞留させることを特徴とする
低降伏比高張力鋼の製造方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記の通りの
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
【００１３】まず、この出願の発明の方法によって提供
される低降伏比高張力鋼は、粒径１μｍ未満のフェライ
トコロニー、粒径１μｍ以上１０μｍ以下のフェライト
粒およびマルテンサイト／ベイナイトの低温変態生成物
の３相複合組織を有し、引張強さが６８０ＭＰａ以上で
降伏比が０．５０以上０．８５以下である。
される低降伏比高張力鋼は、粒径１μｍ未満のフェライ
トコロニー、粒径１μｍ以上１０μｍ以下のフェライト
粒およびマルテンサイト／ベイナイトの低温変態生成物
の３相複合組織を有し、引張強さが６８０ＭＰａ以上で
降伏比が０．５０以上０．８５以下である。
【００１４】この低降伏比高張力鋼においては、粒径１
μｍ未満のフェライト粒からなるコロニーが、これまで
にない高硬度と低降伏比の両立を実現するための必要条
件とされており、この出願の発明によってはじめて提案
されるものである。この粒径１μｍ未満のフェライト粒
からなるコロニーは、フェライト粒の加工−再結晶を利
用して粒径１μｍ未満に微細化されたフェライト粒のコ
ロニーであって、軟鋼におけるパーライトコロニーが降
伏比に及ぼすのと類似した効果、つまり鋼材の低降伏比
を実現するものである。粒径１μｍ以上１０μｍ以下の
比較的大きなフェライト粒は、超微細粒コロニーよりも
低い応力で先に降伏するため、材料全体として低い降伏
比を実現している。
μｍ未満のフェライト粒からなるコロニーが、これまで
にない高硬度と低降伏比の両立を実現するための必要条
件とされており、この出願の発明によってはじめて提案
されるものである。この粒径１μｍ未満のフェライト粒
からなるコロニーは、フェライト粒の加工−再結晶を利
用して粒径１μｍ未満に微細化されたフェライト粒のコ
ロニーであって、軟鋼におけるパーライトコロニーが降
伏比に及ぼすのと類似した効果、つまり鋼材の低降伏比
を実現するものである。粒径１μｍ以上１０μｍ以下の
比較的大きなフェライト粒は、超微細粒コロニーよりも
低い応力で先に降伏するため、材料全体として低い降伏
比を実現している。
【００１５】さらに、この低降伏比高張力鋼は、上記粒
径１μｍ未満のフェライトコロニーと粒径１μｍ以上１
０μｍ以下のフェライト粒に加えて、マルテンサイト／
ベントナイト等の硬質な低温変態生成物を組織に複合化
することによって、これまでにない高強度化を実現して
いる。
径１μｍ未満のフェライトコロニーと粒径１μｍ以上１
０μｍ以下のフェライト粒に加えて、マルテンサイト／
ベントナイト等の硬質な低温変態生成物を組織に複合化
することによって、これまでにない高強度化を実現して
いる。
【００１６】またこの低降伏比高張力鋼は、現在大量に
用いられている溶接溶鋼を出発材料とし、その優れた特
性（溶接性と低降伏比）はそのままにして、強度を約２
倍の高張力鋼へと造り込むものである。これによって、
例えば、構造物の建設コストの大幅な削減をもたらすこ
とや、溶接構造物として低降伏比高張力を特に必要とす
る土木・建築構造物および石油天然ガスパイプラインの
建設技術等が飛躍的に進歩することが期待される。
用いられている溶接溶鋼を出発材料とし、その優れた特
性（溶接性と低降伏比）はそのままにして、強度を約２
倍の高張力鋼へと造り込むものである。これによって、
例えば、構造物の建設コストの大幅な削減をもたらすこ
とや、溶接構造物として低降伏比高張力を特に必要とす
る土木・建築構造物および石油天然ガスパイプラインの
建設技術等が飛躍的に進歩することが期待される。
【００１７】上記のような低降伏比高張力鋼は、以下の
ようにして製造することが可能となる。すなわち、この
出願の第１の発明が提供する低降伏比高張力鋼の製造方
法は、上記の粒径１μｍ未満のフェライトコロニー、粒
径１μｍ以上１０μｍ以下のフェライト粒およびマルテ
ンサイト／ベイナイトの低温変態生成物の３相複合組織
を有し、引張強さが６８０ＭＰａ以上で降伏比が０．５
０以上０．８５以下の低降伏比高張力鋼の製造方法であ
って、重量％でＣ：０．１５％以下，Ｓｉ：０．６％以
下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｐ：０．０３０％以下，Ｓ：
０．００５％以下，Ｎ：０．００６０％以下，Ａｌ：
０．０１０％以上０．０４０％以下，Ｔｉ：０．０３０
％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
り、次式（１）、
ようにして製造することが可能となる。すなわち、この
出願の第１の発明が提供する低降伏比高張力鋼の製造方
法は、上記の粒径１μｍ未満のフェライトコロニー、粒
径１μｍ以上１０μｍ以下のフェライト粒およびマルテ
ンサイト／ベイナイトの低温変態生成物の３相複合組織
を有し、引張強さが６８０ＭＰａ以上で降伏比が０．５
０以上０．８５以下の低降伏比高張力鋼の製造方法であ
って、重量％でＣ：０．１５％以下，Ｓｉ：０．６％以
下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｐ：０．０３０％以下，Ｓ：
０．００５％以下，Ｎ：０．００６０％以下，Ａｌ：
０．０１０％以上０．０４０％以下，Ｔｉ：０．０３０
％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
り、次式（１）、
【００１８】
【数５】
【００１９】（ただし、式中の元素記号は、その元素の
重量％を示す。）で表される溶接割れ感受性指数Ｐcmが
０．２８以下である鋼を、Ａc1点以上１２５０℃以下の
温度に加熱して、フェライト＋オーステナイト(α＋γ)
の２相温度領域でオーステナイト(γ)分率を５〜５０％
とした状態で、次式（２）、
重量％を示す。）で表される溶接割れ感受性指数Ｐcmが
０．２８以下である鋼を、Ａc1点以上１２５０℃以下の
温度に加熱して、フェライト＋オーステナイト(α＋γ)
の２相温度領域でオーステナイト(γ)分率を５〜５０％
とした状態で、次式（２）、
【００２０】
【数６】
【００２１】（ただし、式中のεx,i，εy,i，ε
z,iは、それぞれｉ番目の加工パスにおけるｘ、ｙ、ｚ
成分の塑性歪（真歪）を示す。）で表される累積相当塑
性歪εeqが０．７以上となるような塑性加工を施すこと
を特徴としている。
z,iは、それぞれｉ番目の加工パスにおけるｘ、ｙ、ｚ
成分の塑性歪（真歪）を示す。）で表される累積相当塑
性歪εeqが０．７以上となるような塑性加工を施すこと
を特徴としている。
【００２２】この出願の発明において出発材料として用
いる鋼は、必ずしも特別な添加元素を必要とせず、一般
的かつ安価な軟鋼あるいは溶接構造用低合金鋼等が適用
できる。具体的には、重量％でＣ：０．１５％以下，Ｓ
ｉ：０．６％以下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｐ：０．０３
０％以下，Ｓ：０．００５％以下，Ｎ：０．００６０％
以下，Ａｌ：０．０１０％以上０．０４０％以下，Ｔ
ｉ：０．０３０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可
避不純物からなる鋼を用いることができる。ただし、予
熱なしでの溶接を可能とするために、溶接割れ感受性Ｐ
ｃｍが０．２８以下のものに限定した。
いる鋼は、必ずしも特別な添加元素を必要とせず、一般
的かつ安価な軟鋼あるいは溶接構造用低合金鋼等が適用
できる。具体的には、重量％でＣ：０．１５％以下，Ｓ
ｉ：０．６％以下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｐ：０．０３
０％以下，Ｓ：０．００５％以下，Ｎ：０．００６０％
以下，Ａｌ：０．０１０％以上０．０４０％以下，Ｔ
ｉ：０．０３０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可
避不純物からなる鋼を用いることができる。ただし、予
熱なしでの溶接を可能とするために、溶接割れ感受性Ｐ
ｃｍが０．２８以下のものに限定した。
【００２３】このような鋼を、Ａc1点以上１２５０℃以
下の温度に加熱して、α＋γの２相温度領域でγ分率を
５〜５０％とする。最終組成として、この出願の発明の
特徴である３相複合組織を得るためには、α＋γの２相
共存状態で次工程である塑性加工を施すことが重要であ
る。そのためには、塑性加工の前の鋼をＡc1〜Ａc3点の
温度範囲に加熱することで、鋼の組織をα＋γの二相状
態に調整することができる。また、このときのγ分率
は、あとで理由を述べるが、５〜５０％となるようにす
る。
下の温度に加熱して、α＋γの２相温度領域でγ分率を
５〜５０％とする。最終組成として、この出願の発明の
特徴である３相複合組織を得るためには、α＋γの２相
共存状態で次工程である塑性加工を施すことが重要であ
る。そのためには、塑性加工の前の鋼をＡc1〜Ａc3点の
温度範囲に加熱することで、鋼の組織をα＋γの二相状
態に調整することができる。また、このときのγ分率
は、あとで理由を述べるが、５〜５０％となるようにす
る。
【００２４】Ａc1〜Ａc3点の温度範囲への加熱は、鋼を
直接Ａc1〜Ａc3点の温度範囲へ加熱してもよいし、一
旦、Ａc3点以上に加熱してオーステナイト単相としたあ
とにＡ r3点以下に冷却し、変態によってフェライトを生
成させてα＋γの二相状態にしてもよい。また、このよ
うな組織においては、フェライトおよびオーステナイト
の粒径はできるだけ微細としておくことが望ましい。そ
のために、オーステナイト再結晶温度範囲で鋼に加工を
施してよりオーステナイト粒を微細にすることや、オー
ステナイト未再結晶温度範囲で加工を施すことにより、
続く変態時に微細なフェライトを生成させること等が好
適な手段として示される。
直接Ａc1〜Ａc3点の温度範囲へ加熱してもよいし、一
旦、Ａc3点以上に加熱してオーステナイト単相としたあ
とにＡ r3点以下に冷却し、変態によってフェライトを生
成させてα＋γの二相状態にしてもよい。また、このよ
うな組織においては、フェライトおよびオーステナイト
の粒径はできるだけ微細としておくことが望ましい。そ
のために、オーステナイト再結晶温度範囲で鋼に加工を
施してよりオーステナイト粒を微細にすることや、オー
ステナイト未再結晶温度範囲で加工を施すことにより、
続く変態時に微細なフェライトを生成させること等が好
適な手段として示される。
【００２５】さらには、微細かつ均一な最終組織を有す
る低降伏比高張力鋼を得るために、組成加工を施される
前のα＋γの２相組織をできるだけ微細かつ均一にして
おくことが望ましい。そこで、粗大化しやすいオーステ
ナイト粒の成長を抑制するために、加熱温度の最終的な
値は１２５０℃以下に限定することとした。
る低降伏比高張力鋼を得るために、組成加工を施される
前のα＋γの２相組織をできるだけ微細かつ均一にして
おくことが望ましい。そこで、粗大化しやすいオーステ
ナイト粒の成長を抑制するために、加熱温度の最終的な
値は１２５０℃以下に限定することとした。
【００２６】このように調整された状態の鋼に対し、上
記累積相当塑性歪εeqが０．７以上となるような塑性加
工を施す。この出願の発明では、α＋γの２相組織に塑
性加工を施すことにより、フェライト部分に動的回復・
再結晶を誘起させて超微細フェライト粒コロニーを生成
させるとともに、フェライト部分に加わる塑性歪の分布
を不均一化させて一部のフェライト粒のみが再結晶後に
優先的に成長することを助長させるようにして、粒径１
μｍ未満の超微細フェライト粒コロニーおよび１μｍ以
上１０μｍ以下のフェライト粒からなる混合組織を生成
させている。また、オーステナイト部分については、塑
性加工によってＣ（炭素）等のオーステナイト安定化元
素が濃縮し、マルテンサイトやベイナイト等の低温変態
生成物が生成される。これによって、この出願の発明の
低降伏比高張力鋼に特徴的な３相複合組織を実現してい
る。
記累積相当塑性歪εeqが０．７以上となるような塑性加
工を施す。この出願の発明では、α＋γの２相組織に塑
性加工を施すことにより、フェライト部分に動的回復・
再結晶を誘起させて超微細フェライト粒コロニーを生成
させるとともに、フェライト部分に加わる塑性歪の分布
を不均一化させて一部のフェライト粒のみが再結晶後に
優先的に成長することを助長させるようにして、粒径１
μｍ未満の超微細フェライト粒コロニーおよび１μｍ以
上１０μｍ以下のフェライト粒からなる混合組織を生成
させている。また、オーステナイト部分については、塑
性加工によってＣ（炭素）等のオーステナイト安定化元
素が濃縮し、マルテンサイトやベイナイト等の低温変態
生成物が生成される。これによって、この出願の発明の
低降伏比高張力鋼に特徴的な３相複合組織を実現してい
る。
【００２７】ここで、フェライト部分に粒径１μｍ未満
の超微細粒からなるコロニーを形成させるためには、累
積歪量を０．７以上とすることが必要であり、歪量が
０．７未満の場合、結晶粒の微細化が不十分となり、１
μｍ未満の超微細粒コロニーを生成させることができな
くなってしまう。したがって、このような塑性加工は、
この出願の発明で最も重要な３相複合組織を造り込むた
めに必須の条件である。
の超微細粒からなるコロニーを形成させるためには、累
積歪量を０．７以上とすることが必要であり、歪量が
０．７未満の場合、結晶粒の微細化が不十分となり、１
μｍ未満の超微細粒コロニーを生成させることができな
くなってしまう。したがって、このような塑性加工は、
この出願の発明で最も重要な３相複合組織を造り込むた
めに必須の条件である。
【００２８】また、１〜１０μｍに成長したフェライト
粒は、周囲の超微細フェライト粒コロニー部分と比べて
変形しやすいことから降伏比を低下させる機能を持ち、
その生成にはオーステナイト相の存在が不可欠である。
粒は、周囲の超微細フェライト粒コロニー部分と比べて
変形しやすいことから降伏比を低下させる機能を持ち、
その生成にはオーステナイト相の存在が不可欠である。
【００２９】塑性加工前のα＋γの２相組織におけるγ
分率は、その値が高い程、オーステナイト部分からの硬
質の低温変態生成物量が増加し、得られる低降伏比高張
力鋼の引張強さを高めることができる。しかしながら、
γ分率が５０％を超えると、オーステナイト相への安定
化元素の濃化が不十分となるため、その後の冷却時にフ
ェライトあるいはパーライトが生成してしまい、硬質の
低温変態生成物を得ることができない。そのため、十分
な引張強さを有する低降伏比高張力鋼が得られなくなっ
てしまう。また逆に、γ分率が５％に満たない場合に
も、低温変態生成物が少量しか得られないため、十分な
引張強さを有する低降伏比高張力鋼が得られない。その
ため、塑性加工前のα＋γの２相組織におけるγ分率
は、５％以上５０％未満とする。
分率は、その値が高い程、オーステナイト部分からの硬
質の低温変態生成物量が増加し、得られる低降伏比高張
力鋼の引張強さを高めることができる。しかしながら、
γ分率が５０％を超えると、オーステナイト相への安定
化元素の濃化が不十分となるため、その後の冷却時にフ
ェライトあるいはパーライトが生成してしまい、硬質の
低温変態生成物を得ることができない。そのため、十分
な引張強さを有する低降伏比高張力鋼が得られなくなっ
てしまう。また逆に、γ分率が５％に満たない場合に
も、低温変態生成物が少量しか得られないため、十分な
引張強さを有する低降伏比高張力鋼が得られない。その
ため、塑性加工前のα＋γの２相組織におけるγ分率
は、５％以上５０％未満とする。
【００３０】すなわち、低温変態生成物を生成し、かつ
超微細フェライト粒および一部成長したフェライト粒か
らなる混粒組織を得るためには、γ分率が５〜５０％の
２相状態の鋼に、累積相当塑性歪εeqが０．７以上塑性
加工を加えることが必要である。
超微細フェライト粒および一部成長したフェライト粒か
らなる混粒組織を得るためには、γ分率が５〜５０％の
２相状態の鋼に、累積相当塑性歪εeqが０．７以上塑性
加工を加えることが必要である。
【００３１】なお、塑性加工終了時の温度については、
必ずしもオーステナイト分率が５〜５０％となる２相温
度領域である必要はなく、オーステナイト分率が５％未
満となる２相温度領域あるいはフェライト温度域でもよ
い。
必ずしもオーステナイト分率が５〜５０％となる２相温
度領域である必要はなく、オーステナイト分率が５％未
満となる２相温度領域あるいはフェライト温度域でもよ
い。
【００３２】以上詳しく述べたように、鋼の組織を３相
複合組織に調整する加工熱処理技術によって、焼入・焼
戻しによらず、５０〜８０％という広範囲の低降伏比高
張力鋼を製造することが可能となった。
複合組織に調整する加工熱処理技術によって、焼入・焼
戻しによらず、５０〜８０％という広範囲の低降伏比高
張力鋼を製造することが可能となった。
【００３３】この出願の第２の発明が提供する低降伏比
高張力鋼の製造方法は、上記第１の発明において、鋼が
上記成分に加えて重量％でＮｂ：０．００５〜０．０６
０％，Ｖ：０．０１０〜０．１０％のうちの１種あるい
は２種を含むとき、その鋼を１０５０℃以上１２５０℃
以下の温度に加熱した後に塑性加工を施すようにしてい
る。
高張力鋼の製造方法は、上記第１の発明において、鋼が
上記成分に加えて重量％でＮｂ：０．００５〜０．０６
０％，Ｖ：０．０１０〜０．１０％のうちの１種あるい
は２種を含むとき、その鋼を１０５０℃以上１２５０℃
以下の温度に加熱した後に塑性加工を施すようにしてい
る。
【００３４】この出願の発明の低降伏比高張力鋼に、用
途に応じた多様な特性を付与するために、重量％でＮ
ｂ：０．００５〜０．０６０％，Ｖ：０．０１０〜０．
１０％のうちの１種あるいは２種の元素を添加すること
ができる。
途に応じた多様な特性を付与するために、重量％でＮ
ｂ：０．００５〜０．０６０％，Ｖ：０．０１０〜０．
１０％のうちの１種あるいは２種の元素を添加すること
ができる。
【００３５】鋼にＮｂ，Ｖ等を添加すると、鋼中に微細
な炭窒化物が析出し、塑性加工による再結晶後のフェラ
イト粒の成長を好適に抑制することができる。しかし、
０．０６０％を超過するＮｂや、０．１０％を超過する
Ｖを添加すると、完全にフェライト粒の成長を抑えてし
まい、フェライト粒の混粒組織を得ることができなくな
ってしまう。Ｎｂ：０．００５〜０．０６０％，Ｖ：
０．０１０〜０．１０％のうちの１種あるいは２種とい
った微量のＮｂ，Ｖ元素の添加により、フェライト粒の
成長を完全に抑えることなく、一部の粒だけが優先的に
成長して微細粒部分との粒径差が拡大するようになり、
比較的大きな数μｍ〜１０μｍ程度のフェライト粒と、
１μｍ未満の超微細粒との混粒組織を容易に形成させる
ことができるのである。
な炭窒化物が析出し、塑性加工による再結晶後のフェラ
イト粒の成長を好適に抑制することができる。しかし、
０．０６０％を超過するＮｂや、０．１０％を超過する
Ｖを添加すると、完全にフェライト粒の成長を抑えてし
まい、フェライト粒の混粒組織を得ることができなくな
ってしまう。Ｎｂ：０．００５〜０．０６０％，Ｖ：
０．０１０〜０．１０％のうちの１種あるいは２種とい
った微量のＮｂ，Ｖ元素の添加により、フェライト粒の
成長を完全に抑えることなく、一部の粒だけが優先的に
成長して微細粒部分との粒径差が拡大するようになり、
比較的大きな数μｍ〜１０μｍ程度のフェライト粒と、
１μｍ未満の超微細粒との混粒組織を容易に形成させる
ことができるのである。
【００３６】特にＮｂについては、再結晶抑制の効果が
著しく大きいため、温間圧延による塑性加工でのフェラ
イト粒超微細化効果が大きく、また、未再結晶オーズテ
ナイト領域を拡大して加工歪を有効に蓄積するため、組
織微細化効果が大きいという利点がある。
著しく大きいため、温間圧延による塑性加工でのフェラ
イト粒超微細化効果が大きく、また、未再結晶オーズテ
ナイト領域を拡大して加工歪を有効に蓄積するため、組
織微細化効果が大きいという利点がある。
【００３７】ただし、Ｎｂ，Ｖ等を添加する場合には、
これらの元素をオーステナイト粒に十分に固溶させて微
細な炭窒化物として析出させるために、１０５０℃以上
に加熱する必要がある。
これらの元素をオーステナイト粒に十分に固溶させて微
細な炭窒化物として析出させるために、１０５０℃以上
に加熱する必要がある。
【００３８】この出願の第３の発明が提供する低降伏比
高張力鋼の製造方法は、上記第１または第２の発明にお
いて、鋼が、重量％でＣｕ：０．４％以下，Ｃｒ：０．
４％以下，Ｎｉ：１％以下，Ｍｏ：０．２％以下，Ｂ：
０．００３％以下のうちの１種あるいは２種以上を含む
ようにしている。
高張力鋼の製造方法は、上記第１または第２の発明にお
いて、鋼が、重量％でＣｕ：０．４％以下，Ｃｒ：０．
４％以下，Ｎｉ：１％以下，Ｍｏ：０．２％以下，Ｂ：
０．００３％以下のうちの１種あるいは２種以上を含む
ようにしている。
【００３９】この出願の発明においては、低降伏比高張
力鋼は、特殊な添加元素を必要とはしないが、重量％で
Ｃｕ：０．４％以下，Ｃｒ：０．４％以下，Ｎｉ：１％
以下，Ｍｏ：０．２％以下，Ｂ：０．００３％以下のう
ちの１種あるいは２種以上の元素を含むことで、その機
械的特性を更に高めることもできる。
力鋼は、特殊な添加元素を必要とはしないが、重量％で
Ｃｕ：０．４％以下，Ｃｒ：０．４％以下，Ｎｉ：１％
以下，Ｍｏ：０．２％以下，Ｂ：０．００３％以下のう
ちの１種あるいは２種以上の元素を含むことで、その機
械的特性を更に高めることもできる。
【００４０】この出願の第４の発明が提供する低降伏比
高張力鋼の製造方法は、上記第１ないし第３いずれかの
発明において、塑性加工の後、１℃／ｓ以上の冷却速度
で５００℃未満にまで加速冷却する。
高張力鋼の製造方法は、上記第１ないし第３いずれかの
発明において、塑性加工の後、１℃／ｓ以上の冷却速度
で５００℃未満にまで加速冷却する。
【００４１】塑性加工後の鋼の冷却については、α＋γ
の２相領域での塑性加工後に１℃／ｓ以上の冷却速度で
加速冷却することによって、未変態オーステナイトをマ
ルテンサイト等の硬質の低温変態生成物にすることがで
きる。これによって、より一層この出願の発明の低降伏
比高張力鋼の引っ張り強度を増加させることができ、ま
た、降伏比を低下させることが可能となる。
の２相領域での塑性加工後に１℃／ｓ以上の冷却速度で
加速冷却することによって、未変態オーステナイトをマ
ルテンサイト等の硬質の低温変態生成物にすることがで
きる。これによって、より一層この出願の発明の低降伏
比高張力鋼の引っ張り強度を増加させることができ、ま
た、降伏比を低下させることが可能となる。
【００４２】この出願の第５の発明が提供する低降伏比
高張力鋼の製造方法は、上記第１ないし第４いずれかの
発明において、塑性加工の後、４００℃〜Ａc1点の温度
範囲に再加熱する焼き戻し処理を施し、この出願の第６
の発明が提供する低降伏比高張力鋼の製造方法は、塑性
加工の後、冷却を中断して等温保持するか徐冷すること
により、４００℃〜Ａc1点の温度範囲に１時間以上滞留
させるようにしている。
高張力鋼の製造方法は、上記第１ないし第４いずれかの
発明において、塑性加工の後、４００℃〜Ａc1点の温度
範囲に再加熱する焼き戻し処理を施し、この出願の第６
の発明が提供する低降伏比高張力鋼の製造方法は、塑性
加工の後、冷却を中断して等温保持するか徐冷すること
により、４００℃〜Ａc1点の温度範囲に１時間以上滞留
させるようにしている。
【００４３】この出願の発明においては、鋼の組織を３
相複合組織に調整することで、５０〜８０％という広範
囲の低降伏比高張力鋼を実現するものであり、焼入・焼
戻しの工程は必ずしも必要とはしていない。ただし、塑
性加工の後に、４００℃〜Ａ c1点の温度範囲に再加熱す
る焼き戻し処理を施すことや、冷却を中断して等温保持
するか徐冷することにより、４００℃〜Ａc1点の温度範
囲に１時間以上滞留させることは、この出願の発明の低
降伏比高張力鋼の引っ張り強度をより一層の増加させ、
降伏比を低下させるために、効果的な手段として考慮す
ることができる。
相複合組織に調整することで、５０〜８０％という広範
囲の低降伏比高張力鋼を実現するものであり、焼入・焼
戻しの工程は必ずしも必要とはしていない。ただし、塑
性加工の後に、４００℃〜Ａ c1点の温度範囲に再加熱す
る焼き戻し処理を施すことや、冷却を中断して等温保持
するか徐冷することにより、４００℃〜Ａc1点の温度範
囲に１時間以上滞留させることは、この出願の発明の低
降伏比高張力鋼の引っ張り強度をより一層の増加させ、
降伏比を低下させるために、効果的な手段として考慮す
ることができる。
【００４４】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。
【００４５】
【実施例】表１に示した組成の鋼材Ａ〜Ｄを用いて１８
ｍｍ角の供試鋼を作製し、表２に示した各種の製造条件
で、加熱，塑性加工，冷却，焼戻しを施し、試料Ａ１〜
Ｄ１を得た。
ｍｍ角の供試鋼を作製し、表２に示した各種の製造条件
で、加熱，塑性加工，冷却，焼戻しを施し、試料Ａ１〜
Ｄ１を得た。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】なお、表２中の加速冷却は冷却速度１０℃
／ｓでの冷却である。 （Ａ） 得られた試料の最終組織を観察した結果を表２
に、引張試験により得た機械的特性を表３に示した。
／ｓでの冷却である。 （Ａ） 得られた試料の最終組織を観察した結果を表２
に、引張試験により得た機械的特性を表３に示した。
【００４９】
【表３】
【００５０】表３より、この出願の発明の方法によっ
て、引張強さが６８０ＭＰａ以上で降伏比が０．５０以
上０．８５以下の低降伏比高張力鋼が得られたことが確
認された。特に、試料Ａ２では、引張強さが８６５ＭＰ
ａと強い上に、降伏比が０．５６と低く、優れた低降伏
比高張力鋼であることが示された。
て、引張強さが６８０ＭＰａ以上で降伏比が０．５０以
上０．８５以下の低降伏比高張力鋼が得られたことが確
認された。特に、試料Ａ２では、引張強さが８６５ＭＰ
ａと強い上に、降伏比が０．５６と低く、優れた低降伏
比高張力鋼であることが示された。
【００５１】この出願の発明の低降伏比高張力鋼である
試料Ａ１と比較例としての試料Ｂ２についての応力−ひ
ずみ特性を図１に示した。図１より、試料Ｂ２に比べて
この出願の発明の試料Ａ１の方が、引張強さが高いにも
かかわらず降伏比が低くなっていることが示された。 （Ｂ） また、上記試料Ａ１および試料Ｂ２の組織を光
学顕微鏡で観察した結果を図２に、走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）で観察した結果を図３に示した。さらに、試
料Ａ１のＳＥＭ像（図３のＡ１）における各組織の分布
を、図４に模式的に示した。
試料Ａ１と比較例としての試料Ｂ２についての応力−ひ
ずみ特性を図１に示した。図１より、試料Ｂ２に比べて
この出願の発明の試料Ａ１の方が、引張強さが高いにも
かかわらず降伏比が低くなっていることが示された。 （Ｂ） また、上記試料Ａ１および試料Ｂ２の組織を光
学顕微鏡で観察した結果を図２に、走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）で観察した結果を図３に示した。さらに、試
料Ａ１のＳＥＭ像（図３のＡ１）における各組織の分布
を、図４に模式的に示した。
【００５２】図２および図３より、比較例である試料Ｂ
２については、低温変態生成物組織および１μｍ以上の
成長したフェライト粒組織は確認されたものの、フェラ
イト粒組織に超微細フェライト粒が生成されていないこ
とが確認された。また、この出願の発明の低降伏比高張
力鋼である試料Ａ１については、図２〜図４より、低温
変態生成物組織と、超微細フェライト粒と一部成長した
フェライト粒からなる混粒組織とが存在することが確認
された。
２については、低温変態生成物組織および１μｍ以上の
成長したフェライト粒組織は確認されたものの、フェラ
イト粒組織に超微細フェライト粒が生成されていないこ
とが確認された。また、この出願の発明の低降伏比高張
力鋼である試料Ａ１については、図２〜図４より、低温
変態生成物組織と、超微細フェライト粒と一部成長した
フェライト粒からなる混粒組織とが存在することが確認
された。
【００５３】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
【００５４】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、土木・建築、船舶、ラインパイプ等の一般溶接構
造用材料として有用な低降伏比高張力鋼と、特殊な添加
元素を必要とせず、また焼入・焼戻しの工程を必要とし
ないその低降伏比高張力鋼の製造方法が提供される。
って、土木・建築、船舶、ラインパイプ等の一般溶接構
造用材料として有用な低降伏比高張力鋼と、特殊な添加
元素を必要とせず、また焼入・焼戻しの工程を必要とし
ないその低降伏比高張力鋼の製造方法が提供される。
【図１】実施例における低降伏比高張力鋼試料（Ａ１）
および比較例試料（Ｂ２）の応力−ひずみ特性を例示し
た図である。
および比較例試料（Ｂ２）の応力−ひずみ特性を例示し
た図である。
【図２】実施例における試料Ａ１および試料Ｂ２の組織
を観察した光学顕微鏡像を例示した図である。
を観察した光学顕微鏡像を例示した図である。
【図３】実施例における試料Ａ１および試料Ｂ２の組織
を観察したＳＥＭ像を例示した図である。
を観察したＳＥＭ像を例示した図である。
【図４】試料Ａ１のＳＥＭ像（図３のＡ１）における各
組織の分布を模式的に示した図である。
組織の分布を模式的に示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 396020800 科学技術振興事業団 埼玉県川口市本町４丁目１番８号 (72)発明者 大森 章夫 茨城県つくば市千現１−２−１ 科学技術 庁金属材料技術研究所内 (72)発明者 邱 海 茨城県つくば市千現１−２−１ 科学技術 庁金属材料技術研究所内 (72)発明者 川口 喜昭 茨城県つくば市千現１−２−１ 科学技術 庁金属材料技術研究所内 (72)発明者 志賀 千晃 茨城県つくば市千現１−２−１ 科学技術 庁金属材料技術研究所内 (72)発明者 鳥塚 史郎 茨城県つくば市千現１−２−１ 科学技術 庁金属材料技術研究所内 (72)発明者 長井 寿 茨城県つくば市千現１−２−１ 科学技術 庁金属材料技術研究所内 Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA02 AA04 AA05 AA11 AA14 AA16 AA19 AA21 AA22 AA23 AA27 AA29 AA31 AA35 AA36 CA02 CA03 CB02 CC02 CD02 CE01 CF01 CF02
Claims (6)
- 【請求項１】 粒径１μｍ未満のフェライトコロニー、
粒径１μｍ以上１０μｍ以下のフェライト粒およびマル
テンサイト／ベイナイトの低温変態生成物の３相複合組
織を有し、引張強さが６８０ＭＰａ以上で降伏比が０．
５０以上０．８５以下の低降伏比高張力鋼の製造方法で
あって、重量％でＣ：０．１５％以下，Ｓｉ：０．６％
以下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｐ：０．０３０％以下，
Ｓ：０．００５％以下，Ｎ：０．００６０％以下，Ａ
ｌ：０．０１０％以上０．０４０％以下，Ｔｉ：０．０
３０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物か
らなり、次式（１）、 【数１】 （ただし、式中の元素記号は、その元素の重量％を示
す。）で表される溶接割れ感受性指数Ｐcmが０．２８以
下である鋼を、Ａc1点以上１２５０℃以下の温度に加熱
して、フェライト＋オーステナイトの２相温度領域でオ
ーステナイト分率を５〜５０％とした状態で、次式
（２）、 【数２】 （ただし、式中のεx,i，εy,i，εz,iは、それぞれｉ
番目の加工パスにおけるｘ、ｙ、ｚ成分の塑性歪（真
歪）を示す。）で表される累積相当塑性歪εeqが０．７
以上となるような塑性加工を施すことを特徴とする低降
伏比高張力鋼の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、鋼が上記成分に加え
て重量％でＮｂ：０．００５〜０．０６０％，Ｖ：０．
０１０〜０．１０％のうちの１種あるいは２種を含むと
き、その鋼を１０５０℃以上１２５０℃以下の温度に加
熱した後に塑性加工を施すことを特徴とする低降伏比高
張力鋼の製造方法。 - 【請求項３】 鋼が、重量％でＣｕ：０．４％以下，Ｃ
ｒ：０．４％以下，Ｎｉ：１％以下，Ｍｏ：０．２％以
下，Ｂ：０．００３％以下のうちの１種あるいは２種以
上を含むことを特徴とする請求項１または２記載の低降
伏比高張力鋼の製造方法。 - 【請求項４】 塑性加工の後、１℃／ｓ以上の冷却速度
で５００℃未満にまで加速冷却することを特徴とする請
求項１ないし３いずれかに記載の低降伏比高張力鋼の製
造方法。 - 【請求項５】 塑性加工の後、４００℃〜Ａc1点の温度
範囲に再加熱する焼き戻し処理を施すことを特徴とする
請求項１ないし４いずれかに記載の低降伏比高張力鋼の
製造方法。 - 【請求項６】 塑性加工の後、冷却を中断して等温保持
するか徐冷することにより、４００℃〜Ａc1点の温度範
囲に１時間以上滞留させることを特徴とする請求項１な
いし５いずれかに記載の低降伏比高張力鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000292993A JP4590532B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 低降伏比高張力鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000292993A JP4590532B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 低降伏比高張力鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002105533A true JP2002105533A (ja) | 2002-04-10 |
| JP4590532B2 JP4590532B2 (ja) | 2010-12-01 |
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ID=18775842
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000292993A Expired - Fee Related JP4590532B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 低降伏比高張力鋼の製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4590532B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007138752A1 (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-06 | Honda Motor Co., Ltd. | 高強度鋼板およびその製造方法 |
| EP2224029A4 (en) * | 2007-12-05 | 2011-02-02 | Honda Motor Co Ltd | HIGH-RESISTANCE STEEL PLATE, THIS COMPREHENSIVE AUTOMOTIVE ELEMENT ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING AN AUTOMOTIVE ELEMENT |
| CN101460644B (zh) * | 2006-06-01 | 2011-04-20 | 本田技研工业株式会社 | 高强度钢板及其制造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0860239A (ja) * | 1994-08-23 | 1996-03-05 | Nippon Steel Corp | 低温靱性に優れた厚鋼板の製造方法 |
| JPH08295982A (ja) * | 1995-04-26 | 1996-11-12 | Nippon Steel Corp | 低温靱性に優れた厚鋼板およびその製造方法 |
-
2000
- 2000-09-26 JP JP2000292993A patent/JP4590532B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US8177924B2 (en) | 2006-06-01 | 2012-05-15 | Honda Motor Co., Ltd. | High-strength steel sheet and process for producing the same |
| EP2224029A4 (en) * | 2007-12-05 | 2011-02-02 | Honda Motor Co Ltd | HIGH-RESISTANCE STEEL PLATE, THIS COMPREHENSIVE AUTOMOTIVE ELEMENT ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING AN AUTOMOTIVE ELEMENT |
| US8263234B2 (en) | 2007-12-05 | 2012-09-11 | Honda Motor Co., Ltd. | High-strength steel sheet, strength member for vehicles using the same, and method for producing strength member for vehicles |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4590532B2 (ja) | 2010-12-01 |
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