JP2002241837A

JP2002241837A - 高靭性高張力鋼の製造方法

Info

Publication number: JP2002241837A
Application number: JP2001036241A
Authority: JP
Inventors: Minoru Suwa; 稔諏訪
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2002-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】あらゆる肉厚の鋼材に対応することが可能で
あり、また焼戻し熱処理に使用する設備の加熱および冷
却能力に制約を受けることが少ない、５９０ＭＰａ級以
上の高靭性高張力鋼の直接焼入れ焼戻しによる製造方法
を提供すること。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０５〜０．６％、Ｍｎ：０．８〜２％、ｓｏ
ｌ．Ａｌ：０．００２〜０．０７％を含有し、残部が実
質的にＦｅからなる鋼を、加熱後圧延してＡr₃点以上の
温度域で圧延を終了し、圧延後、板厚平均温度がＡr₃点
以上の状態から、板厚平均温度が５００℃以下となるま
で、２℃／秒以上の平均冷却速度で冷却を行い、次い
で、焼戻しを、最高到達温度を５００℃以上とし、加熱
速度が５００℃以上の温度範囲において０．５℃／秒以
上とし、かつ、焼戻しパラメーターＴＰが２１０００以
下となるように行うことを特徴とする製造方法を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築、橋梁、水圧
鉄管、低温貯蔵タンク、圧力容器、ラインパイプ、船
舶、海洋構造物および建産機等に用いられる５９０ＭＰ
ａ級（６０キロ級）以上の高張力鋼の製造方法に関し、
特に高靭性を有する高張力鋼の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】建築、橋梁、水圧鉄管、低温貯蔵タン
ク、圧力容器、ラインパイプ、船舶海洋構造物および建
産機等の大型構造物が脆性破壊を生じた場合、経済、環
境に及ぼす影響が大きいため、高度の安全性が求められ
ている。このため、これらの構造物に使用される鋼材に
対しては低温靭性が要求されることが多く、その要求水
準は極寒地における開発の進展、構造物の大型化、およ
び信頼性要求基準の引き上げなどにより年々厳しくなっ
ている。また、比較的低温靭性の確保が難しい厚肉材の
需要が増加している。

【０００３】一般に、５９０ＭＰａ級以上の高張力鋼
は、焼入れ焼戻し熱処理により製造されており、その組
織は主にベイナイトもしくはマルテンサイトまたはそれ
らの混合組織からなっている。この焼入れ処理は、従
来、圧延後に室温まで冷えた鋼片を再加熱することによ
り行われているが、多大なエネルギーコストを要するこ
とと工期が長いことが問題であった。近年、この問題を
解決するために、圧延後に直接焼入れを行う技術が開発
され、コスト低減、工期短縮が図られている。しかし、
直接焼入れにおいては、再加熱焼入れに比べて、加熱温
度が高いために加熱時のオーステナイト粒径が大きく、
最終的に得られる組織も粗いものとなってしまい、靭性
に劣るという問題がある。

【０００４】直接焼入れにおける靭性改善方法として、
焼戻し熱処理時に急速加熱、加速冷却を行う技術が特開
平４−３５８０２２号公報に開示されている。しかし、
この技術においては、実施例において板厚の最大が５０
ｍｍであり、より靭性の確保が困難になる厚物の鋼板に
ついては必ずしも適正化された技術ではない。鋼材の肉
厚が厚くなると、急速加熱と加速冷却において必要な速
度を得ることが難しくなり、現状の設備では対応が難し
い場合がある。さらに、焼戻し加熱後に加速冷却を行う
設備は一般的には普及しておらず、現状ではほとんど対
応不可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
直接焼入れ法により製造される５９０ＭＰａ級以上の高
靭性高張力鋼の製造方法において、どのような板厚にも
対応可能である焼戻し熱処理の適正化は未だ行われてい
ないのが実情である。また、十分な加熱および冷却能力
を有していない焼戻し熱処理設備においても対応可能な
方法も開発されていない。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的は、肉厚の厚いものも含むあらゆる肉厚の鋼材
に対応することが可能であり、また焼戻し熱処理に使用
する設備の加熱および冷却能力に制約を受けることが少
ない、５９０ＭＰａ級以上の高靭性高張力鋼の直接焼入
れ焼戻しによる製造方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成するために鋭意研究を重ねた結果、焼戻し熱処理パ
ラメーターの中で、鋼の強度については主に最高加熱温
度で制御できるが、鋼の靭性については５００℃以上の
温度範囲における熱履歴全般、即ち、加熱速度、保持時
間、冷却速度の組み合わせを最適化することにより大幅
に向上させることができるとの知見を得た。そして、前
記の知見が特定成分範囲の鋼で実現できることを見出し
て本発明の完成に至った。

【０００８】本発明は、上記の知見に基づきなされたも
のであり、本件第１の発明は、鋼組成として、質量％
で、Ｃ：０．０５〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜０．
６％、Ｍｎ：０．８〜２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００２
〜０．０７％を含有し、残部が実質的にＦｅからなる鋼
を、加熱後圧延してＡr₃点以上の温度域で圧延を終了
し、圧延後、板厚平均温度がＡr₃点以上の状態から、板
厚平均温度が５００℃以下となるまで、２℃／秒以上の
平均冷却速度で冷却を行い、次いで、焼戻しを、最高到
達温度が５００℃以上とし、加熱速度が５００℃以上の
温度範囲において０．５℃／秒以上とし、かつ、下記の
（１）式で示される焼戻しパラメーターＴＰが下記の
（２）式の条件を満たすように行うことを特徴とする高
靭性高張力鋼の製造方法である。ＴＰ＝(T+273)(log((T-500)/(0.16Rc)+(T-500)/(25Rr)+t)+20)……（１）ＴＰ≦２１０００……（２）但し、Ｔ：焼戻し最高温度（℃）、ｔ：Ｔ℃での保持時
間（秒）、Ｒc：500℃からＴ℃までの加熱速度（℃／
秒）、Ｒr：Ｔ℃から500℃までの冷却速度（℃／秒）で
ある。本件第２の発明は、本件第１の発明に記載の鋼組
成に加えて更に、質量％で、Ｎｂ：０．０５％以下、
Ｖ：０．１％以下、Ｃｒ：１０％以下、Ｍｏ：３．５％
以下、Ｃｕ：３％以下、Ｎｉ：１０％以下、Ｂ：０．０
０５％以下のうち、いずれか１種又は２種以上を含有
し、本件第１の発明に記載の製造方法を用いることを特
徴とする高靭性高張力鋼の製造方法である。本件第３の
発明は、本件第１の発明又は本件第２の発明に記載の鋼
組成に加えて更に、質量％で、Ｔｉ：０．０３％以下、
Ｃａ：０．００４％以下のうち、いずれか１種又は２種
を含有し、本件第１の発明に記載の製造方法を用いるこ
とを特徴とする高靭性高張力鋼の製造方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明は、肉厚の厚いものも含むあらゆる肉厚
の鋼材に対応することが可能であり、また焼戻し熱処理
に使用する設備の加熱および冷却能力に制約を受けるこ
とが少ない、直接焼入れ焼戻しにより製造される５９０
ＭＰａ級以上の高靭性高張力鋼の製造方法を提供するも
のであり、例えば、通常の転炉や電気炉等で所定の鋼組
成の鋼を溶製し、造塊−分塊法等により製造した鋼片や
連続鋳造機等により得られた鋳片をそのまま或いは冷却
した後に圧延、直接焼入れ、焼戻しを行うことにより製
造するものとする。

【００１０】製造された鋼材は、所定の強度を有し、靭
性に優れたものとするために、主にベイナイトもしくは
マルテンサイトまたはそれらの混合組織において、均一
微細なセメンタイトが析出した組織とする。尚、その製
造方法は、焼戻し熱処理における個々のパラメーターを
最適化すると共に、その組み合わせを最適化することを
基本方針に検討を行う中で得られたものであり、以下の
知見に基づいている。

【００１１】一般に、ベイナイトもしくはマルテンサイ
トまたはそれらの混合組織を主体とする鋼にセメンタイ
トを均一微細に分散させるためには、焼戻し熱処理中に
セメンタイトの過度の凝集粗大化が起こることを阻止す
ればよい。そこで、まず焼戻し熱処理における各パラメ
ーターとセメンタイトの凝集粗大化の関係を検討した。
セメンタイトの凝集粗大化は、焼戻し温度が高いほど、
また焼戻し温度における保持時間が長いほど進行するこ
とは従来から知られている。一方、加熱速度と冷却速度
については、両者とも速い方が良いという漠然とした知
見が得られているのみであった。

【００１２】本発明者は、焼戻しの保持時間、加熱速
度、冷却速度とセメンタイトの凝集粗大化の関係を調べ
たところ、加熱速度と冷却速度がセメンタイト凝集粗大
化に及ぼす影響は等価ではなく、冷却時に比べて加熱時
の寄与がかなり大きいことを見出した。これと同時に、
加熱速度は、５００℃以上の温度範囲において０．５℃
／秒以上でなければ、セメンタイトの凝集粗大化を抑制
できないことも明らかとなった。一方、冷却速度は、放
冷程度であれば、その影響はかなり小さいことも同時に
見出した。また、最高到達温度における保持時間は、５
００℃以上の温度範囲における加熱速度および冷却速度
と関係付けられることを見出した。これらの知見を総合
し、定式化したものが前記（１）式であり、前記（１）
式で表されるＴＰはセメンタイトの凝集粗大化の程度を
示す焼戻しパラメーターである。この焼戻しパラメータ
ーＴＰについて、靭性との関係を調査したところ、ＴＰ
≦２１０００である場合には、従来製造法に比べて良好
な靭性が得られることを見出した。

【００１３】強度に関しては、上記のＴＰがＴＰ≦２１
０００を満たす範囲においては、焼戻しの個々のパラメ
ーターの中で、主に最高到達温度のみに影響を受けるこ
とが見出された。よって、材質設計手法としては、ま
ず、必要とされる強度から成分と焼戻し最高温度を決定
し、次にＴＰ≦２１０００を満たすような熱処理条件を
選定するという手順が考えられる。

【００１４】以下、上記の個々の条件について具体的に
説明する。本発明において、必要とされる強度は５９０
ＭＰａ級以上であり、成分組成を限定した理由は以下の
通りである。

【００１５】Ｃ：Ｃは強度を確保するために含有する
が、０．０５％未満ではその効果が十分でなく、一方、
０．３５％を超えると母材および溶接熱影響部の靭性が
劣化するとともに溶接性が著しく劣化する。そのためＣ
含有量を０．０５〜０．３５％に限定する。

【００１６】Ｓｉ：Ｓｉは製鋼段階の脱酸剤及び強度向
上元素として含有するが、０．０５％未満ではその効果
が不十分であり、一方、０．６％を超えると母材および
溶接熱影響部の靭性が劣化するとともに溶接性が著しく
劣化する。そのためＳｉ含有量を０．０５〜０．６％に
限定する。

【００１７】Ｍｎ：Ｍｎは強度を確保するために含有す
るが、０．８％未満ではその効果が不十分であり、一
方、２％を越えると溶接熱影響部の靭性が劣化するとと
もに溶接性が著しく劣化する。そのためＭｎ含有量を
０．８〜２％に限定する。

【００１８】ｓｏｌ．Ａｌ：Ａｌは脱酸のために添加す
る。ｓｏｌ．Ａｌ量で０．００２％未満の場合にはその
効果が十分でなく、一方、０．０７％を超えて含有する
と、鋼材の表面疵が発生し易くなる。そのため、ｓｏ
ｌ．Ａｌを０．００２〜０．０７％に限定する。尚、ｓ
ｏｌ．Ａｌとは、Ａｌ₂ Ｏ₃ などの酸化物になっていな
いＡｌであり、酸可溶Ａｌとも呼ばれるものである。

【００１９】Ｎｂ：Ｎｂはマイクロアロイング元素とし
て強度を向上させるために添加する。但し、０．０５％
を超えると溶接熱影響部の靭性を劣化させる。そのた
め、添加する場合には、Ｎｂ含有量を０．０５％以下に
限定する。

【００２０】Ｖ：Ｖはマイクロアロイング元素として強
度を向上させるために添加する。但し、０．１％を超え
ると溶接熱影響部の靭性を著しく劣化させる。そのた
め、添加する場合には、Ｖ含有量を０．１％以下に限定
する。

【００２１】Ｃｒ：Ｃｒは強度を向上させるために添加
する。但し、１０％を超えると溶接性及び溶接熱影響部
の靭性が劣化する。そのため、添加する場合には、Ｃｒ
含有量を１０％以下に限定する。

【００２２】Ｍｏ：Ｍｏは強度を向上させるために添加
する。但し、３．５％を超えると溶接性及び溶接熱影響
部の靭性が著しく劣化する。そのため、添加する場合に
は、Ｍｏ含有量を３．５％以下に限定する。

【００２３】Ｃｕ：Ｃｕは強度を向上させるために添加
する。但し、３％を超えて添加するとＣｕ割れの懸念が
高まる。そのため、添加する場合にはＣｕ含有量を３％
以下に限定する。

【００２４】Ｎｉ：Ｎｉは強度と靭性を向上させるため
に添加する。但し、１０％を超えるとコストの上昇が著
しい。そのため、添加する場合にはＮｉ含有量を１０％
以下に限定する。

【００２５】Ｂ：Ｂは焼入れ性を高め強度を向上させる
ために添加する。但し、０．００５％を超えると靭性の
劣化が著しい。そのため、添加する場合にはＢ含有量を
０．００５％以下に限定する。

【００２６】Ｔｉ：Ｔｉは圧延加熱時或いは溶接時にＴ
ｉＮを生成し、オーステナイト粒径を微細化し、母材靭
性並びに溶接熱影響部の靭性をより一層向上させる。但
し、その含有量が０．０３％を超えると溶接熱影響部の
靭性を劣化させる。そのため、添加する場合には、Ｔｉ
含有量を０．０３％以下に限定する。

【００２７】Ｃａ：Ｃａは硫化物系介在物の形態を制御
し靭性をより一層向上させる。但し、その含有量が０．
００４％を超えると効果が飽和し、逆に清浄度を低下さ
せて靭性を劣化させる。そのため、添加する場合には、
Ｃａ含有量を０．００４％以下に限定する。

【００２８】そして、残部を実質的にＦｅとする。ここ
で、「残部が実質的にＦｅである」とは、本発明の作用
効果を無くさない限り、不可避不純物をはじめ、他の微
量元素を含有するものが本発明の範囲に含まれ得ること
を意味するものとする。

【００２９】次に、鋼組織について説明する。

【００３０】一般に、５９０ＭＰａ級以上の強度の鋼に
おいては、溶接性向上や合金コスト低減の観点から、低
合金成分組成を指向した場合、製造方法として焼入れ焼
戻しプロセスが選択され、鋼の組織を主にベイナイトも
しくはマルテンサイトまたはそれらの混合組織からなる
ようにして強度を確保する。よって、本発明では、鋼の
組織として、主にベイナイトもしくはマルテンサイトま
たはそれらの混合組織からなるものを対象とした。ここ
で、機械的性質に大きな影響を及ぼさない範囲であれ
ば、フェライト、残留オーステナイト、パーライト等の
ベイナイトとマルテンサイト以外の組織を少量含む場合
も対象とする。

【００３１】次に、製造条件として、圧延条件と冷却条
件を限定している理由について、個々の条件について説
明する。

【００３２】圧延条件：鋼の組織として主にベイナイト
もしくはマルテンサイトまたはそれらの混合組織を得る
ために、焼入れ開始時の組織をほぼオーステナイト単相
とする必要がある。このため、少なくとも圧延中にフェ
ライト変態が始まらないように、圧延終了温度をＡr₃点
以上の温度と限定する。尚、Ａr₃点は、例えば下記の
（３）式で求めることができる。

【００３３】 Ar₃(℃)＝910-310C-80Mn-20Cu-15Cr-55Ni-80Mo ……（３）但し（３）式において、各元素記号は質量％表示の含有
量である。

【００３４】直接焼入れ冷却条件：冷却条件は、鋼の組
織が主にベイナイトもしくはマルテンサイトまたはそれ
らの混合組織となり、かつ、十分な強度を得るために限
定する。冷却開始温度がＡr₃点未満であると、フェライ
ト変態が開始してしまい、所定の組織が得られない。冷
却速度が２℃／秒未満であると、フェライト変態やパー
ライト変態が起きてしまい所定の組織が得られない場合
や、十分な焼入れ強度が得られない場合がある。冷却停
止温度が５００℃を超えると、十分な焼入れが得られ
ず、所定の強度が得られない。よって、直接焼入れ冷却
条件は、圧延後、板厚平均温度がＡr₃点以上の状態か
ら、板厚平均温度が５００℃以下となるまで、２℃／秒
以上の平均冷却速度で冷却することとする。ここで、冷
却時の温度を板厚平均温度により規定し、また冷却速度
を平均速度で規定した理由は、鋼材の肉厚が大きい場合
や冷却速度が速い場合には、板厚方向の各部位で温度履
歴が異なってしまうことにより基準が明確でなくなって
しまうのを防ぐために、鋼材の全体的な材質と最も良く
関係する平均温度および平均速度を基準として設けたた
めである。尚、板厚平均温度および平均冷却速度は、表
面温度および冷却条件等が与えられた場合に、シミュレ
ーション計算等により求められるものを用いることがで
きる。

【００３５】最後に、本発明の根幹である焼戻し条件を
限定した理由について説明する。

【００３６】焼戻し条件：焼戻し条件は焼戻し時に析出
するセメンタイトを均一微細なものとすることにより、
靭性を向上させることを目的に限定する。まず、焼戻し
条件を５００℃以上の温度範囲に限定した理由は、５０
０℃未満の温度範囲においては、セメンタイトのオスト
ワルド成長による粗大化が実質的に問題にならないため
であり、換言すれば、５００℃以上の温度範囲における
熱履歴さえ制御すればセメンタイトの形態、すなわち、
靭性を通常の焼戻し熱処理により製造したものに比べて
優れたものにすることができるためである。加熱速度が
０．５℃／秒未満であると、その他の焼戻しの個々のパ
ラメーターをいかに適正化しても、高靭化を達成するこ
とはできない。本発明で用いる上記の（１）式で示され
る焼戻しパラメーターＴＰは、５００℃以上の温度範囲
における熱履歴を規定したもので、個々のパラメーター
としては焼戻し時の最高到達温度（Ｔ）、最高温度での
保持時間（ｔ）、５００℃から最高温度までの加熱速度
（Ｒc）、最高温度から５００℃までの冷却速度（Ｒr）
の４項目があり、これらを組み合わせたものであり、セ
メンタイトの凝集粗大化の程度を表すパラメーターであ
る。焼戻しパラメーターＴＰが２１０００を超えると、
セメンタイトの凝集粗大化が起こり、靭性が劣化する。
よって、焼戻し条件は、最高到達温度が５００℃以上と
し、加熱速度が５００℃以上の温度範囲において０．５
℃／秒以上とし、かつ、上記の（１）式で示される焼戻
しパラメーターＴＰが上記の（２）式の条件を満たすこ
ととする。

【００３７】実際に、加熱速度０．５℃／秒以上とし、
上記（１）式と上記（２）式とを満たすためには、加熱
方式として、誘導加熱、雰囲気加熱等の方式を用いるこ
とができる。ただし、肉厚が大きくなるにしたがって、
所定の加熱速度を得るためには、誘導加熱や通電加熱等
の方式が必要になる。保持時間は、最高到達温度のオー
バーシュートを防ぐ等の制御性の観点から、ある程度必
要であるが、短い方が好ましい。加速冷却は、必ずしも
必要ではないが、用いることは差し支えない。

【００３８】なお、焼入れから焼戻しまでの熱履歴につ
いては、一旦室温まで下がってから加熱を行ってもよい
し、焼入れ時に５００℃以下の温度に冷却された直後に
加熱を開始してもよい。よって、焼戻し熱処理炉の配置
としては、オフライン上でもオンライン上でもかまわな
いが、エネルギーコストの観点からは、焼入れ直後に加
熱が可能なオンライン上の配置が好ましい。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。表
１に実施例で用いた供試鋼の成分を示す。表示しない残
部は、実質的にＦｅ及び不可避不純物よりなる。表１に
おける鋼種Ａ〜Ｇは、成分組成が本発明の範囲内の鋼で
あり、一方、鋼種Ｈと鋼種ＩはそれぞれＣとＳｉが本発
明の範囲外となっている。これらの鋼組成を有する鋳片
を加熱後、種々の板厚の厚鋼板に圧延し、圧延後、種々
の直接焼入れ冷却条件で冷却、焼戻し熱処理を行い、２
６種類の厚鋼板を製造した。表２に、各厚鋼板（鋼番１
〜２６）の製造条件を示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】表２に示す各種温度および加熱速度、冷却
速度は全て板厚方向での平均の値である。鋼板の表面温
度を測定し、加熱条件、冷却条件からシミュレーション
計算により算出した値である。

【００４３】これらの厚鋼板の機械的特性として、強度
（降伏応力：ＹＰ、引張強度：ＴＳ）、靭性（延性脆性
破面遷移温度：ｖＴｓ）を測定した。引張試験は、板厚
が２０ｍｍ以下の鋼板についてはＪＩＳ５号試験片を、
また板厚が２０ｍｍを超えるものについてはＪＩＳ４号
試験片を圧延方向と直角な方向に採取し試験を行った。
衝撃試験は、ＪＩＳ−４号標準試験片を圧延方向と平行
に採取し試験を行った。本発明では、強度、靭性の両特
性が目標を満足する必要がある。靭性は、ｖＴｓにより
評価し、−１００℃以下を本発明範囲とした。表２に、
鋼番１〜２６における機械的特性の測定結果を併せて示
す。

【００４４】表２において、鋼番１〜１３は、本発明例
であり、鋼種Ａ、Ｂ、Ｃを用いた鋼番１〜６は、ＴＳ５
９０ＭＰａ級鋼として製造したもので、強度は目標とす
るＹＰ≧４６０ＭＰａ、ＴＳ≧５９０ＭＰａを満足して
いる。又、靭性は、従来鋼のｖＴｓがおおよそ−１００
℃以上であるのに比べて、すべて−１００℃以下と優れ
ている。鋼種D、E、Fを用いた鋼番７〜１１は、ＴＳ７
８０ＭＰａ級鋼として製造したもので、強度は目標とす
るＹＰ≧６８５ＭＰａ、ＴＳ≧７８０ＭＰａを満足して
いる。又、靭性は、これも従来鋼のｖＴｓがおおよそ−
１００℃以上であるのに比べて、すべて−１００℃以下
と優れている。鋼種Ｇを用いた鋼番１２および１３は、
ＴＳ９５０ＭＰａ級鋼として製造したもので、強度は目
標とするＹＰ≧８８５ＭＰａ、ＴＳ≧９５０ＭＰａを満
足している。又、靭性は、これも従来鋼のｖＴｓがおお
よそ−１００℃以上であるのに比べて、すべて−１００
℃以下と優れている。

【００４５】これに対して、鋼番１４〜２６は比較例で
あり、鋼番１４〜１９は、ＴＳ５９０ＭＰａ級鋼として
製造したもの、鋼番２０〜２３、２６は、ＴＳ７８０Ｍ
Ｐａ級鋼として製造したもの、鋼番２４、２５は、ＴＳ
９５０ＭＰａ級鋼として製造したもので、強度、靭性の
何れかが目標値を達成していない。鋼番１４、１９、２
２、２４は、ＴＰが２１０００を超える焼戻し条件とな
っており、靭性に劣っている。鋼番１５は、焼戻し温度
が５００℃に達しておらず、焼戻しが不十分で靭性に劣
っている。鋼番１６は圧延仕上温度がＡr₃点を下回って
しまい、それにともなって直接焼入れの開始温度もＡr₃
点未満となってしまったために、強度が５９０ＭＰａ級
鋼の目標に達しておらず、また靭性も劣っている。鋼番
１７、２０、２３は、焼戻し時の加熱速度が０．５℃／
秒に満たないために、靭性に劣っている。鋼番１８は、
直接焼入れ時の冷却速度が２℃／秒に満たないために、
強度が５９０ＭＰａ級鋼の目標に達しておらず、また靭
性も劣っている。鋼番２１は、直接焼入れ終了温度が５
００℃を超えているために、強度が７８０ＭＰａ級鋼の
目標に達しておらず、また靭性も劣っている。鋼番２
５、２６は、それぞれＣ、Ｓｉが高いため、靭性に劣っ
ている。

【００４６】

【発明の効果】本発明の製造方法は、直接焼入れ後の焼
戻し熱処理における個々のパラメーターとその組み合わ
せを最適化することが出来、しかも肉厚の厚いものも含
むあらゆる肉厚の鋼材に対応することが可能であるの
で、非常に汎用性の高いものである。また、焼戻し熱処
理に使用する設備の加熱能力および冷却能力の範囲内で
個々のパラメーターを設定すれば良いので、既存の設備
の制約を受けずに直接焼入れ焼戻しにより５９０ＭＰａ
級以上の高靭性高張力鋼を製造することができ、産業上
その効果は極めて大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０５〜０．６％、Ｍｎ：０．８〜２％、ｓｏ
ｌ．Ａｌ：０．００２〜０．０７％を含有し、残部が実
質的にＦｅからなる鋼を、加熱後圧延してＡr₃点以上の
温度域で圧延を終了し、圧延後、板厚平均温度がＡr₃点
以上の状態から、板厚平均温度が５００℃以下となるま
で、２℃／秒以上の平均冷却速度で冷却を行い、次い
で、焼戻しを、最高到達温度を５００℃以上とし、加熱
速度が５００℃以上の温度範囲において０．５℃／秒以
上とし、かつ、下記の（１）式で示される焼戻しパラメ
ーターＴＰが、下記の（２）式の条件を満たすように行
うことを特徴とする高靭性高張力鋼の製造方法。ＴＰ＝(T+273)(log((T-500)/(0.16Rc)+(T-500)/(25Rr)+t)+20)……（１）ＴＰ≦２１０００……（２）但し、Ｔ：焼戻し最高到達温度（℃）、ｔ：Ｔ℃での保
持時間（秒）、Ｒc：500℃からＴ℃までの加熱速度（℃
／秒）、Ｒr：Ｔ℃から500℃までの冷却速度（℃／秒）
【請求項２】質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０５〜０．６％、Ｍｎ：０．８〜２％、ｓｏ
ｌ．Ａｌ：０．００２〜０．０７％を含有し、更に、Ｎ
ｂ：０．０５％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｃｒ：１０％
以下、Ｍｏ：３．５％以下、Ｃｕ：３％以下、Ｎｉ：１
０％以下、Ｂ：０．００５％以下のうち、いずれか１種
又は２種以上を含有し、残部が実質的にＦｅからなる鋼
を、加熱後圧延してＡr₃点以上の温度域で圧延を終了
し、圧延後、板厚平均温度がＡr₃点以上の状態から、板
厚平均温度が５００℃以下となるまで、２℃／秒以上の
平均冷却速度で冷却を行い、次いで、焼戻しを、最高到
達温度を５００℃以上とし、加熱速度が５００℃以上の
温度範囲において０．５℃／秒以上とし、かつ、下記の
（１）式で示される焼戻しパラメーターＴＰが、下記の
（２）式の条件を満たすように行うことを特徴とする高
靭性高張力鋼の製造方法。ＴＰ＝(T+273)(log((T-500)/(0.16Rc)+(T-500)/(25Rr)+t)+20)……（１）ＴＰ≦２１０００……（２）但し、Ｔ：焼戻し最高到達温度（℃）、ｔ：Ｔ℃での保
持時間（秒）、Ｒc：500℃からＴ℃までの加熱速度（℃
／秒）、Ｒr：Ｔ℃から500℃までの冷却速度（℃／秒）
【請求項３】質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０５〜０．６％、Ｍｎ：０．８〜２％、ｓｏ
ｌ．Ａｌ：０．００２〜０．０７％を含有し、更に、Ｎ
ｂ：０．０５％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｃｒ：１０％
以下、Ｍｏ：３．５％以下、Ｃｕ：３％以下、Ｎｉ：１
０％以下、Ｂ：０．００５％以下のうち、いずれか１種
又は２種以上を含有し、更に、Ｔｉ：０．０３％以下、
Ｃａ：０．００４％以下のうち、いずれか１種又は２種
を含有し、残部が実質的にＦｅからなる鋼を、加熱後圧
延してＡr₃点以上の温度域で圧延を終了し、圧延後、板
厚平均温度がＡr₃点以上の状態から、板厚平均温度が５
００℃以下となるまで、２℃／秒以上の平均冷却速度で
冷却を行い、次いで、焼戻しを、最高到達温度を５００
℃以上とし、加熱速度が５００℃以上の温度範囲におい
て０．５℃／秒以上とし、かつ、下記の（１）式で示さ
れる焼戻しパラメーターＴＰが、下記の（２）式の条件
を満たすように行うことを特徴とする高靭性高張力鋼の
製造方法。ＴＰ＝(T+273)(log((T-500)/(0.16Rc)+(T-500)/(25Rr)+t)+20)……（１）ＴＰ≦２１０００……（２）但し、Ｔ：焼戻し最高到達温度（℃）、ｔ：Ｔ℃での保
持時間（秒）、Ｒc：500℃からＴ℃までの加熱速度（℃
／秒）、Ｒr：Ｔ℃から500℃までの冷却速度（℃／秒）