JP2003013174A

JP2003013174A - 塑性変形による靱性低下の少ない鋼材及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003013174A
Application number: JP2001196029A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Furuya; 仁志古谷; Ryuji Uemori; 龍治植森
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】塑性変形による靱性低下の少ない鋼材及びそ
の製造方法を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００５〜０．２２
％、Ｓｉ：０．０１〜０．３％、Ｍｎ：０．１〜２％、
Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：０．０
０７％以下を含有し、さらに、Ａｌ：０．００１〜０．
１％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１
〜０．１％、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．０
０１〜０．２％、Ｔａ：０．００１〜０．１％、Ｂ：
０．０００１〜０．００５％の１種または２種以上を含
有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、１０％
の歪みを与える前後の vＴrsの変化が２５Ｋ以下である
ことを特徴とする塑性変形による靱性低下の少ない鋼
材。

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、造
船、海洋構造物、圧力容器、ラインパイプなどの溶接構
造物一般に用いることができる、圧延後の形状矯正、冷
間加工、地震による変形などの塑性変形による靱性低下
の少ない鋼材及びその製造方法に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋼構造物の使用環境は大型化、使
用鋼材の高強度化、溶接施工の高能率などにより過酷化
が進み、鋼材に要求される特性はより厳しいものとなっ
てきている。例えば、建築、土木構造物に用いられる鋼
材に対しては、大地震下での耐破壊特性が求められてい
る。製造された鋼板の母材靱性が優れたものであって
も、構造物としての使用に供する為の種々の加工後や構
造物の使用中に靱性劣化が生じると、構造物の安全性は
大きく損なわれる。例えば、鋼板に曲げ加工を施して角
形鋼管に成形した場合には加工による塑性変形とその後
の歪時効過程により靱性が劣化することが知られてい
る。また、使用中に大地震に遭遇した場合にはその時点
で破断の危険にさらされるのに加え、破断を生じなかっ
た場合にも繰り返し塑性歪を受けることから、塑性変形
による靱性低下と歪時効による経時的な靱性低下を生じ
ることとなる。

【０００３】角形鋼管成形による靱性低下を防ぐ手法に
ついては数多くの提案がなされている。例えば、特開平
３−２１９０１５号公報及び特開平３−２１９０１６号
公報には、管成形後に２００〜６００℃の後熱処理を実
施する方法が示されている。また、冷間加工後の靱性劣
化を助長する固溶Ｃや固溶Ｎを低減して特性を向上する
手法が特開平８−１７６７２５号公報や特開平９−４１
０３５号公報に示されている。特開平８−１７６２５号
公報は窒化物を生成する元素を添加することにより固溶
Ｎ量の低減をはかものであり、一方特開平９−４１０３
５号公報は低Ｃ化と炭化物生成促進により固溶Ｃ量の低
減をはかるものである。

【０００４】特開平３−２１９０１５号公報および特開
平３−２１９０１６号公報には管成形後の熱処理を利用
しているものの、この手法では製造プロセスの複雑化に
伴うコスト増大を避けることができない。特開平８−１
７６７２５号公報や特開平９−４１０３５号公報は靱性
低下をもたらす侵入型固溶元素量を低減することにより
塑性変形後の靱性低下を抑制するものであるが、母材に
対する靱性低下量を抑制することは可能であるものの、
加工後の鋼材の絶対的靱性値としては十分ではない。こ
れは、塑性変形により導入された転位に起因する靱性劣
化は進入型固溶元素の低減のみでは十分でなく、他にも
転位の可動性を向上させる方策が必要であることを意味
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題を解決し、現状に鑑み、塑性変形による靱性低下の
少ない鋼材及びその製造方法を提供することを課題とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｎ量の低減、
Ｔｉ添加、Ｓｉ量低減を実施し、さらに必要に応じてＮ
ｉやＣｕを添加することにより、塑性変形時に導入され
た転位の運動の促進を通じて塑性変形後の靱性低下を抑
制するものである。また、これに加えて母材の靱性を確
保するために、必要に応じてＣ量の低減、Ｃａ、Ｍｇ、
ＲＥＭのような元素の添加、未再結晶温度域での圧延や
圧延後の加速冷却、１パス圧下率の平均値の１５％以上
への増大を実施するもので、その要旨とするところは以
下の通りである。

【０００７】（１）質量％で、Ｃ：０．００５〜０．
２２％、Ｓｉ：０．０１〜０．３％、Ｍｎ：０．１〜２
％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：
０．００７％以下を含有し、さらに、Ａｌ：０．００１
〜０．１％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．
００１〜０．１％、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｖ：
０．００１〜０．２％、Ｔａ：０．００１〜０．１％、
Ｂ：０．０００１〜０．００５％の１種または２種以上
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、１
０％の歪みを与える前後の vＴrsの変化が２５Ｋ以下で
あることを特徴とする塑性変形による靱性低下の少ない
鋼材。（２）質量％で、Ｎｉ：０．０１〜５％、Ｃｕ：０．０
１〜５％を、さらに含有することを特徴とする前記
（１）に記載の塑性変形による靱性低下の少ない鋼材。（３）質量％で、Ｃｒ：０．０１〜２％、Ｍｏ：０．０
１〜２％、Ｗ：０．０１〜２％の１種または２種以上
を、さらに含有することを特徴とする前記（１）または
（２）に記載の塑性変形による靱性低下の少ない鋼材。（４）質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．０２％、Ｍ
ｇ：０．０００５〜０．０２％、ＲＥＭ：０．００１〜
０．１％の１種または２種以上を含有し、Ｃａ、Ｍｇ、
ＲＥＭのうち１種または２種以上とＯ、Ｓの一方もしく
は両方を含み、粒径が０．００５〜０．５μｍである粒
子が、１mm²当たりに１００００個以上分散しているこ
とを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に
記載の塑性変形による靱性低下の少ない鋼材。（５）前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の鋼材の
製造において、鋼片を、Ａｃ₃変態点以上、１３００℃
以下の温度に加熱し、９５０℃以上で圧延を終了した後
に空冷することを特徴とする塑性変形による靱性低下の
少ない鋼材の製造方法。（６）前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の鋼材の
製造において、鋼片を、Ａｃ₃変態点以上、１３００℃
以下の温度に加熱し、９５０℃以下での累積圧下率が４
０％以上の圧延を行った後Ａｒ₃点以上で圧延を終了
し、その後空冷または水冷することを特徴とする塑性変
形による靱性低下の少ない鋼材の製造方法。（７）圧延１パス当たりの圧下率の平均値が１５％以上
であることを特徴とする、前記（５）または（６）に記
載の塑性変形による靱性低下の少ない鋼材の製造方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、製造プロセスの変化に
よるコスト増大を招くことなく、塑性変形後の転位の可
動性を一層高める手段と母材の靱性を高める手段の組み
合わせにより、種々の要因により鋼材にもたらされる塑
性変形後に高い靱性を有する鋼材及びその製造方法を提
供するものである。なお、本発明での塑性変形後とは、
塑性変形直後および歪時効が問題となる程度の時間、例
えば数年が経過した後の両者を指す。

【０００９】本発明を詳細に説明する。発明者らは、種
々の成分の鋼材を使用して、５〜１０％の引張歪を与え
た後に１年の常温時効に相当するといわれている２５０
℃、１時間の熱処理を付与し、その後靱性評価を実施し
た。その結果、これまでの知見と同様にＮ量の低減やＴ
ｉの添加によりフリーＮ量を低減することが塑性変形・
時効後の靱性向上に有効であること、母材の靱性を向上
することで塑性変形・時効後の靱性確保をはかれること
を確認した。しかし、Ｎ量の低減やＴｉの添加による塑
性変形・時効後の靱性向上、さらに低Ｃ化や結晶粒微細
化による母材靱性向上だけでは塑性変形・時効後に十分
な靱性を確保することが困難であることも同時に明らか
となった。

【００１０】そこで、母材の靱性を向上する手法と塑性
加工後の靱性低下量を抑制する手法の両方について新し
い手段を鋭意検討した結果、以下の知見を見いだした。Ｓｉ量を低減することにより、マトリクス中の転位の
可動性を向上させることができ、塑性変形やその後の時
効による靱性低下量を大幅に低減することが可能とな
る。Ｓｉ量の増大によるフェライト相中の固溶Ｓｉ量の
増大は、塑性変形の主たる機構となる転位運動の障害と
なり、交差すべりや多重すべりの抑制を通じて塑性変形
後の靱性を低下させる。５〜１０％の引張予歪を与えた
後に１年の時効に相当する熱処理を与えた鋼材の靱性評
価実験により、Ｓｉ量を０．３％以下とした場合の母材
に対する靱性劣化の程度はＳｉ量が０．４％程度の場合
よりも大きく抑制されることが明らかとなった。また、
Ｓｉを０．０８％以下とした場合には靱性劣化の抑制は
一層顕著である。Ｎｉ，Ｃｕを添加することにより、マトリクス中の転
位の可動性を向上させることができ、塑性変形やその後
の時効による靱性低下量を大幅に低減することが可能と
なる。Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭを含む微細な酸化物や硫化物を鋼
中に多量に分散させることにより、母材組織を大幅に微
細化することができ、母材靱性が大幅に向上する。な
お、ここでいうＣａ、Ｍｇ、ＲＥＭを含む微細な酸化物
や硫化物とは、前記元素単独の酸化物や硫化物のみでな
く前記元素の複合酸化物、複合硫化物、さらにその他の
酸化物生成元素も含む酸化物、硫化物やそれらの混合物
や化合物を包含する。圧延時１パス当たりの圧下量を増大することにより、
母材組織を大幅に微細化することができ、母材靱性が大
幅に向上する。特に圧延後に水冷を実施する場合に母材
組織の微細化効果は顕著となる。

【００１１】すなわち、上記の新しい知見を従来の知見
と組み合わせることにより、母材のみならず塑性変形・
時効後も靱性に優れた鋼材を提供することができる。本
発明における化学成分の限定理由について述べる。

【００１２】Ｃは強度確保の為に必須の元素であるた
め、その添加量を０．００５％以上とした。しかし、一
方でＣ量の増大は母材靱性の低下を通じて塑性変形後の
靱性低下をもたらすため、その上限を０．２２％とし
た。なお、母材靱性確保の為にＣ量は０．１３％未満で
あることが望ましいが、必要な強度レベルと実施可能な
製造方法に応じて決定されるべきである。

【００１３】Ｓｉは本発明において重要な元素の一つで
ある。前記のようにＳｉ量の低減により塑性変形後の靱
性低下を抑制することができる。この効果はＳｉを０．
３％以下とした場合に顕著であるためにＳｉの上限値を
０．３％とした。なお、Ｓｉを０．０８％以下とした場
合には靱性劣化の抑制は一層顕著であるため、望ましく
はＳｉを０．０８％以下とする。一方、Ｓｉは脱酸ある
いは強度確保に有用な元素であり、その下限値を０．０
１％とした。

【００１４】Ｍｎは強化元素として有用であるが、過剰
な添加は溶接性を低下させるため、その範囲を０．１％
以上２．０％以下とした。

【００１５】不純物元素であるＰは低い方が望ましく、
０．０２％以下とした。特に、フェライトに固溶したＰ
は母材の延性低下を通じて塑性変形後の靱性あるいは延
性を低下させるため、望ましくは０．０１％以下とす
る。

【００１６】不純物元素であるＳは低い方が望ましく、
０．０２％以下とした。ＳはＭｎＳの生成による母材靱
性の低下を通じて塑性変形後の靱性を低下させるため、
望ましくは０．００６％以下とする。

【００１７】Ｎは本発明において重要な元素の一つであ
る。Ｎは塑性変形により導入された転位を固着して塑性
変形後の靱性を低下させるため、可能な限り低いことが
望ましい。このため、Ｎ量を０．００７％以下に規定す
る。

【００１８】Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｂは
Ｎの固定を通じて塑性変形後の靱性低下を抑制する効果
を有するため、必要に応じて添加されるが、個々の元素
について下記の理由によりその成分量を限定する。

【００１９】ＡｌはＮを固定するために、また脱酸剤と
して有用であるが、０．１％を超えて添加されると粗大
な酸化物を形成して母材靱性低下と塑性変形後の靱性の
両方を低下させる。このため、Ａｌ量を０．００１〜
０．１％に規定する。

【００２０】ＴｉはＮの固定に有用な元素であり、塑性
変形後の靱性低下を抑制する。しかも、ＴｉＮの形成に
より組織を微細化し、母材靱性の向上を通じた効果も有
する。０．００１％未満の添加では効果が少なく、一方
０．１％を超える添加は粗大な析出物形成を通じて母材
靱性を低下させるため、その範囲を０．００１〜０．１
％とする。

【００２１】ＺｒはＮの固定に有用な元素であり、塑性
変形後の靱性低下を抑制する。その効果を発揮するため
には０．００１％以上の添加が必要である。一方、０．
１％を超える添加は粗大な析出物の形成を通じて母材靱
性を低下させる。このため、Ｚｒ量は０．００１〜０．
１％の範囲とする。

【００２２】ＮｂはＮの固定に有用な元素であり、塑性
変形後の靱性低下を抑制する。その効果を発揮するため
には０．００１％以上の添加が必要である。一方、０．
１％を超える添加は粗大な析出物の形成を通じて母材靱
性を低下させる。このため、Ｎｂ量は０．００１〜０．
１％の範囲とする。

【００２３】ＶはＮの固定に有用な元素であり、塑性変
形後の靱性低下を抑制する。その効果を発揮するために
は０．００１％以上の添加が必要である。一方、０．２
％を超える添加は粗大な析出物の形成を通じて母材靱性
を低下させる。このため、Ｖ量は０．００１〜０．２％
の範囲とする。

【００２４】ＴａはＮの固定に有用な元素であり、塑性
変形後の靱性低下を抑制する。その効果を発揮するため
には０．００１％以上の添加が必要である。一方、０．
１％を超える添加は粗大な析出物の形成を通じて母材靱
性を低下させる。このため、Ｔａ量は０．００１〜０．
１％の範囲とする。

【００２５】ＢはＮの固定に有用な元素であり、塑性変
形後の靱性低下を抑制する。その効果を発揮するために
は０．０００１％以上の添加が必要である。一方、０．
００５％を超える添加は粗大な析出物の形成を通じて母
材靱性を低下させる。このため、Ｂ量は０．０００１〜
０．００５％の範囲とする。

【００２６】さらに、必要に応じてＮｉ、Ｃｕを添加す
ることで、塑性変形後の靱性低下を抑制することが可能
である。Ｎｉは塑性変形後の靱性低下抑制や母材靱性向
上のために必要に応じて添加される。０．０１％未満の
添加ではその効果は小さく、一方５％を超える添加は溶
接性を低下させるため、その範囲を０．０１〜５％とし
た。Ｃｕは塑性変形後の靱性低下抑制に有効であり、さ
らに母材の強度と靱性の向上に有用な元素である。その
効果を発揮するためには０．０１％以上の添加が必要で
ある。一方５％を超える添加は熱間加工性に問題を生じ
る。このため、Ｃｕ量は０．０１〜５％の範囲とする。

【００２７】さらに、目的とする強度や靱性レベルによ
り、必要に応じてＣｒ，Ｍｏ，Ｗの１種または２種以上
を含有することができる。個々の元素について、下記の
理由によりその成分量を限定する。Ｃｒは母材の強度上
昇に有用な元素である。その効果を発揮するためには
０．０１％以上の添加が必要である。一方２％を超える
添加は母材の靱性や溶接性を低下させる。このため、Ｃ
ｒ量は０．０１〜２％の範囲とする。Ｍｏは母材の強度
上昇に有用な元素である。その効果を発揮するためには
０．０１％以上の添加が必要である。一方２％を超える
添加は母材の靱性や溶接性を低下させる。このため、Ｍ
ｏ量は０．０１〜２％の範囲とする。Ｗは母材の強度上
昇に有用な元素である。その効果を発揮するためには
０．０１％以上の添加が必要である。一方２％を超える
添加は母材の靱性を低下させる。このため、Ｗ量は０．
０１〜２％の範囲とする。

【００２８】さらに、母材及びＨＡＺの延性や靱性の向
上のために、必要に応じてＣａ，Ｍｇ，ＲＥＭの１種ま
たは２種以上を含有することができる。これらの元素の
添加によってＣａ、Ｍｇ、ＲＥＭの１種または２種以上
とＯ、Ｓの一方あるいは両方を含む粒子を鋼中に分散さ
せることで、母材の圧延に先立つ加熱時のオーステナイ
ト粒径を著しく微細化することができる。これらの粒子
の分散により母材の靱性は大幅に向上し、さらにＨＡＺ
の靱性も向上する。この効果を発揮するためには、Ｃａ
及びＭｇは０．０００５％以上、ＲＥＭは０．００１％
以上の添加が必要である。一方、過剰に添加すると酸化
物や硫化物が粗大化して靱性や延性の低下をもたらすた
め、その上限値をＣａ，Ｍｇで０．０２％、ＲＥＭで
０．１％とする。また、粒子径が０．００５μｍを下回
るとオーステナイト粒径を微細化する効果が得られず、
０．５μｍを超えると介在物として靱性を劣化させる。
また、該粒子の個数は、１mm²あたりに存在する個数が
１００００個を下回る場合には粗大な酸化物や硫化物が
多くなり組織微細化効果が失われる。

【００２９】本発明の鋼材の要件として鋼の靱性値の破
面遷移温度(vＴrs）の塑性変形による変化が２５Ｋ以下
である必要がある。この場合の塑性変形とは１０％の公
称歪みを与えることによって生ずる塑性変形とするが、
鋼材の特定部位に同等の塑性変形を与えることができれ
ば曲げ変形など他の方法によってもよい。塑性変形後の
vＴrsの値は−３０℃以下であることが好ましい。

【００３０】次に、本発明の塑性変形後の靱性に優れた
鋼材の製造に際しての限定理由を述べる。製造法に関し
ても、母材靱性向上を通じて塑性変形後の靱性を向上す
ることが可能である。必要に応じて、鋼材をＡｃ₃変態
点以上、１３００℃以下の温度に加熱し、９５０℃以上
で圧延を終了した後に空冷することにより鋼材を製造す
ることができる。これは、引張強さ４９０MPa 程度まで
の比較的低い強度水準までの製造に適しており、圧延時
間の短縮や水冷の制御が必要でないために製造コストを
低く抑えることが可能である。

【００３１】また、必要に応じて鋼材を１３００℃以下
の温度に加熱し、９５０℃以下のオーステナイト域での
累積圧下率が４０％以上の圧延を行った後に空冷または
水冷することにより鋼材を製造することができる。この
場合、変態、析出、さらに組織微細化といった強化機構
を通じて母材の強度を確保し、しかも組織微細化を通じ
て母材靱性を向上することができ、引張強さ６９０MPa
程度までの比較的高い強度の鋼材の製造に適している。

【００３２】加熱温度をＡｃ₃点以上としたのは、Ａｃ
₃点以下では完全オーステナイト化しないために母材靱
性が低下するためであり、１３００℃以下としたのは、
オーステナイト粒径の粗大化による最終組織の粗大化と
これに伴う母材靱性低下を抑制するためである。９５０
℃以下でのオーステナイト域での累積圧下率を４０％以
上としたのは、オーステナイトの加工によりフェライト
変態核を多量に導入して最終組織の粒径を微細化し、母
材靱性を向上するためである。また圧延をＡｒ ₃点以上
で終了するとしたのは二相域やフェライト域での圧延に
よりフェライト中に歪を導入すると母材靱性が低下する
ためである。

【００３３】さらに、必要に応じて圧延１パス当たりの
圧下率の平均値を１５％以上とすることで母材組織をさ
らに微細化し、母材靱性を向上することができる。圧下
率の増大により組織が微細化するのは、オーステナイト
再結晶域の圧延ではオーステナイトの再結晶が顕著に進
行するためであり、未再結晶域の圧延ではオーステナイ
ト中にフェライト変態核となる変形帯などが数多く導入
されるためである。この効果は圧延後に水冷を実施した
場合に特に有効である。

【００３４】本発明の鋼材は、建築、橋梁、造船、海洋
構造物、圧力容器、ラインパイプなどの溶接構造物一般
に用いることができるが、塑性変形を受けた後の靱性に
優れることから、特に耐震性の要求される建築や橋梁分
野で用いられる構造用鋼として好適である。鋼材の形態
としては、上記塑性変形を受けうる全ての鋼材に用いら
れるが、建築や橋梁で用いられる鋼板、厚鋼板、鋼管、
形鋼で特に有用である。

【００３５】

【実施例】種々の化学成分の供試鋼材を用いて、種々の
製造条件で製造した板厚２０〜１００mmの鋼板につい
て、母材の降伏応力、引張強さ、破面遷移温度、塑性変
形後の破面遷移温度を評価した。鋼板の化学成分とＣe
q．、製造条件を表１に、母材の降伏応力、引張強さ、
破面遷移温度、塑性変形後の破面遷移温度を表２に示
す。母材の降伏応力、引張強さは鋼板の１／２ｔ部から
圧延方向に垂直に採取したＪＩＳ４号サブサイズ引張試
験片を用いて常温試験により測定した。母材の破面遷移
温度は鋼板の１／２ｔ部から圧延方向と試験片の長手方
向が平行になるように、さらにノッチが板厚貫通方向と
なるように採取したＪＩＳ４号シャルピー試験片を用
い、種々の温度で試験を実施した後に脆性破面率を測定
し、破面遷移温度を算出した。なお、降伏応力、引張強
さについては同一条件で実施した２本の試験片の平均値
を採用し、シャルピー試験は同一温度で３本の試験を実
施した。塑性変形後の破面遷移温度は、平板試験片に予
め１０％の歪（公称歪）を与え、その後２５０℃で６０
分の保持を行う常温、１年の時効に相当する熱処理を施
した後、ＪＩＳ４号シャルピー試験片を加工してシャル
ピー試験を行った。試験片は母材シャルピー試験と同様
の方向に採取し、同一温度で３本の試験を実施した。試
験後に脆性破面率を測定し、破面遷移温度を算出した。

【００３６】表１に示すように、鋼番号Ａ１〜Ａ８０の
鋼板は本発明の範囲内の化学成分および製造方法で製造
されている。これにより、引張強さ５００〜６５０MPa
の範囲で母材靱性及び塑性変形、時効後の靱性に優れた
鋼材となっている。鋼番号Ａ１〜Ａ３２、Ｂ１〜Ｂ７の
鋼材はいずれも引張強さ５００MPa 程度となるように製
造した鋼板である。これらの詳細について以下に説明す
る。

【００３７】鋼番号Ａ１〜Ａ８の鋼材は、Ｎ量を低減
し、かつＴｉあるいはＺｒを添加することでフリーＮを
低減し、さらにＳｉ量を低減することで塑性変形、時効
後の靱性低下を抑制している。また、必要に応じてＣ
ｕ、Ｎｉ添加、低Ｃ化、Ｎｂ等の析出、制御圧延、制御
冷却を組み合わせることで引張強さ５００MPa 程度で母
材及び塑性変形、時効後の靱性に優れた鋼材としてい
る。一方、鋼番号Ｂ１〜Ｂ３の鋼板はＮ量が高い、Ｔ
ｉ、ＺｒなどのフリーＮを固定する元素が十分にが添加
されていない、Ｓｉ量が高いなどの理由により塑性変
形、時効後の靱性が低くなっている。

【００３８】鋼番号Ａ９〜Ａ１６の鋼板は、鋼番号Ａ１
〜Ａ８に適用した方法に加え、さらに圧延１パス当たり
の平均圧下率を１５％以上にすることによりさらに母材
及び塑性変形、時効後の靱性に優れた鋼材となってい
る。一方、鋼番号Ｂ４の鋼板は圧延１パス当たりの平均
圧下率を１５％以上としているものの、Ｓｉ量が高いた
めに塑性変形、時効後の靱性が低くなっている。

【００３９】鋼番号Ａ１７〜Ａ２４の鋼板は、鋼番号Ａ
１〜Ａ８に適用した方法に加え、さらにＣａ、Ｍｇ、Ｒ
ＥＭなどの元素を添加することによりさらに母材及び塑
性変形、時効後の靱性に優れた鋼材となっている。な
お、鋼番号Ａ１７〜Ａ２４の鋼板については、電子顕微
鏡により観察した酸化物、硫化物の寸法と１mm²当たり
の個数の測定を実施し、寸法が０．００５〜０．５μm
の酸化物、硫化物の個数がいずれも１００００個以上で
あることを確認している。また、鋼番号Ａ１７、Ａ２４
に関しては、同一成分の鋼板を３種類ずつ作成し、１mm
²当たりの酸化物、硫化物の個数が１００００個未満の
場合には母材、塑性変形、時効後の靱性が低下すること
を確認している。一方、鋼番号Ｂ５の鋼板はＣａが添加
されているにもかかわらずＳｉ、Ｎ量が高いために塑性
変形、時効後の靱性が低くなっている。

【００４０】鋼番号Ａ２５〜Ａ３２の鋼板は、鋼番号Ａ
１〜Ａ８に適用した方法に加え、さらに圧延１パス当た
りの平均圧下率を１５％以上とし、かつＣａ、Ｍｇ、Ｒ
ＥＭなどの元素を添加することにより一層母材及び塑性
変形、時効後の靱性に優れた鋼材となっている。一方、
鋼番号Ｂ６の鋼板は圧延１パス当たりの平均圧下率を１
５％以上として、さらにＣａ、ＲＥＭが添加されている
にもかかわらず、Ｔｉ、ＺｒなどのフリーＮを固定する
元素が十分に添加されていないために塑性変形、時効後
の靱性が低くなっている。

【００４１】鋼番号Ａ３３〜Ａ８０、Ｂ８〜Ｂ１３の鋼
材はいずれも引張強さ６００MPa 程度となるように製造
した鋼板である。これらの詳細について以下に説明す
る。鋼番号Ａ３３〜３６の鋼板は、Ｎ量を低減し、かつ
ＴｉあるいはＺｒを添加することでフリーＮを低減し、
さらにＳｉ量を低減することで塑性変形、時効後の靱性
低下を抑制している。また、必要に応じてＣｕ、Ｎｉ添
加、低Ｃ化、Ｎｂ等の析出を組み合わせて母材及び塑性
変形、時効後の靱性に優れた鋼材としている。引張強さ
は６００MPa 程度となるように制御圧延と制御冷却を実
施している。一方、鋼番号Ｂ７の鋼板はＳｉ量を低減
し、かつＴｉを添加することでフリーＮを低減して塑性
変形、時効後の靱性低下を抑制している。しかし、Ｎ量
が高いために塑性変形、時効後の靱性が低くなってい
る。

【００４２】鋼番号Ａ３７〜Ａ４０の鋼板は、鋼番号Ａ
３３〜Ａ３６に適用した方法に加え、さらに圧延１パス
当たりの平均圧下率を１５％以上にすることによりさら
に母材及び塑性変形、時効後の靱性に優れた鋼材となっ
ている。鋼番号Ａ４１〜Ａ４４の鋼板は、鋼番号Ａ３３
〜Ａ３６に適用した方法に加え、さらにＣａ、Ｍｇ、Ｒ
ＥＭなどの元素を添加することによりさらに母材及び塑
性変形、時効後の靱性に優れた鋼材となっている。鋼番
号Ａ４５〜Ａ４８の鋼板は、鋼番号Ａ３３〜Ａ３６に適
用した方法に加え、圧延１パス当たりの平均圧下率を１
５％以上にして、さらにＣａ、Ｍｇ、ＲＥＭなどの元素
を添加することにより一層母材及び塑性変形、時効後の
靱性に優れた鋼材となっている。一方、鋼番号Ｂ８の鋼
板は、圧延１パス当たりの平均圧下率を１５％以上にし
て、さらにＣａ、Ｍｇ、ＲＥＭなどの元素を添加してい
るものの、Ｎ量が高く、Ｔｉ、ＺｒなどのフリーＮを固
定する元素が十分添加されておらず、さらにＳｉが高い
ために塑性変形、時効後の靱性が低くなっている。

【００４３】鋼番号Ａ４９〜Ａ５２の鋼板は、鋼番号Ａ
３３〜Ａ３６に対してＣ量を低減するために、制御圧
延、制御冷却の方法を変化させた鋼板であり、Ｃ量低減
により一層母材及び塑性変形、時効後の靱性に優れた鋼
材となっている。一方、鋼番号Ｂ９の鋼板は、Ｎ量、Ｃ
量が低いものの、Ｓｉ量が高く、しかもＴｉ、Ｚｒなど
のフリーＮを固定する元素が十分に添加されていないた
めに塑性変形、時効後の靱性が低くなっている。

【００４４】鋼番号Ａ５３〜Ａ５６の鋼板は、鋼番号Ａ
４９〜Ａ５２に適用した方法に加え、さらに圧延１パス
当たりの平均圧下率を１５％以上にすることによりさら
に母材及び塑性変形、時効後の靱性に優れた鋼材となっ
ている。鋼番号Ａ５７〜Ａ６０の鋼板は、鋼番号Ａ４９
〜Ａ５２に適用した方法に加え、さらにＣａ、Ｍｇ、Ｒ
ＥＭなどの元素を添加することによりさらに母材及び塑
性変形、時効後の靱性に優れた鋼材となっている。一
方、鋼番号Ｂ１０の鋼板は、Ｃａ、Ｍｇを添加している
ものの、Ｓｉ量が高いために塑性変形、時効後の靱性が
低くなっている。

【００４５】鋼番号Ａ６１〜Ａ６４の鋼板は、鋼番号Ａ
４９〜Ａ５２に適用した方法に加え、圧延１パス当たり
の平均圧下率を１５％以上にして、さらにＣａ、Ｍｇ、
ＲＥＭなどの元素を添加することにより一層母材及び塑
性変形、時効後の靱性に優れた鋼材となっている。鋼番
号Ａ６５〜Ａ６８の鋼板は、鋼番号Ａ４９〜Ａ５２に対
してＣ量を低減するために、制御圧延、制御冷却の方法
を変化させた鋼板であり、Ｃ量低減により一層母材及び
塑性変形、時効後の靱性に優れた鋼材となっている。鋼
番号Ａ６９〜Ａ７２の鋼板は、鋼番号Ａ６５〜Ａ６８に
適用した方法に加え、圧延１パス当たりの平均圧下率を
１５％以上にすることにより一層母材及び塑性変形、時
効後の靱性に優れた鋼材となっている。一方、鋼番号Ｂ
１１の鋼板は、圧延１パス当たりの平均圧下率を１５％
以上にしているものの、Ｎ量が高く、さらにＴｉ、Ｚｒ
といったフリーＮを固定する元素が十分に添加されてい
ないために塑性変形、時効後の靱性が低くなっている。

【００４６】鋼番号Ａ７３〜Ａ７６の鋼板は、鋼番号Ａ
６５〜Ａ６８に適用した方法に加え、さらにＣａ、Ｍ
ｇ、ＲＥＭなどの元素を添加することによりさらに母材
及び塑性変形、時効後の靱性に優れた鋼材となってい
る。鋼番号Ａ７７〜Ａ８０の鋼板は、鋼番号Ａ６５〜Ａ
６８に適用した方法に加え、圧延１パス当たりの平均圧
下率を１５％以上にして、さらにＣａ、Ｍｇ、ＲＥＭな
どの元素を添加することにより一層母材及び塑性変形、
時効後の靱性に優れた鋼材となっている。一方、鋼番号
Ｂ１２の鋼板は、圧延１パス当たりの平均圧下率を１５
％以上にして、さらにＭｇを添加しているものの、Ｎ
量、Ｓｉ量が高いために塑性変形、時効後の靱性が低く
なっている。

【００４７】以上の実施例から、本発明により製造され
た鋼材である鋼番号Ａ１〜Ａ８０の鋼板は、幅広い強度
範囲において塑性変形後の靱性に優れた鋼材であること
は明白である。本発明によれば幅広い強度範囲において
塑性変形後の靱性に優れた鋼材を得ることが可能であ
る。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表３】

【００５１】

【表４】

【００５２】

【表５】

【００５３】

【表６】

【００５４】

【表７】

【００５５】

【表８】

【００５６】

【発明の効果】本発明は、種々の塑性変形、例えば冷間
加工による鋼板、鋼管や形鋼の成形及び形状矯正や、大
地震による繰り返し歪などを受けるような場合でも材
質、特に靱性の劣化が小さい鋼材およびその製造方法を
提供できる。この鋼材は、特殊な合金元素や製法を用い
ることなく製造可能にしており、産業上の価値はきわめ
て高いといえる。

フロントページの続きＦターム(参考） 4K032 AA01 AA02 AA04 AA05 AA08 AA11 AA12 AA14 AA15 AA16 AA17 AA19 AA20 AA21 AA22 AA23 AA24 AA27 AA29 AA31 AA33 AA35 AA36 AA37 AA39 AA40 CA01 CA02 CA03 CB01 CB02 CC04 CD05 CD06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量％で、Ｃ：０．００５〜０．２２％、Ｓｉ：０．０１〜０．３％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：０．００７％以下を含有し、さらに、Ａｌ：０．００１〜０．１％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００１〜０．２％、Ｔａ：０．００１〜０．１％、Ｂ：０．０００１〜０．００５％の１種または２種以
上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
１０％の歪みを与える前後の vＴrsの変化が２５Ｋ以下
であることを特徴とする塑性変形による靱性低下の少な
い鋼材。
【請求項２】質量％で、Ｎｉ：０．０１〜５％、Ｃｕ：０．０１〜５％を、さらに含有することを特徴と
する請求項１に記載の塑性変形による靱性低下の少ない
鋼材。
【請求項３】質量％で、Ｃｒ：０．０１〜２％、Ｍｏ：０．０１〜２％、Ｗ：０．０１〜２％の１種または２種以上を、さらに
含有することを特徴とする請求項１または２に記載の塑
性変形による靱性低下の少ない鋼材。
【請求項４】質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．０２％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０２％、ＲＥＭ：０．００１〜０．１％の１種または２種以上を
含有し、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭの１種または２種以上と
Ｏ、Ｓの一方あるいは両方を含み、粒径が０．００５〜
０．５μｍである粒子が、１mm²当たりに１００００個
以上分散していることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載の塑性変形による靱性低下の少ない鋼
材。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
鋼材の製造において、鋼片を、Ａｃ₃変態点以上、１３
００℃以下の温度に加熱し、９５０℃以上で圧延を終了
した後に空冷することを特徴とする塑性変形による靱性
低下の少ない鋼材の製造方法。
【請求項６】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
鋼材の製造において、鋼片を、Ａｃ₃変態点以上、１３
００℃以下の温度に加熱し、９５０℃以下での累積圧下
率が４０％以上の圧延を行った後Ａｒ₃点以上で圧延を
終了し、その後空冷または水冷することを特徴とする塑
性変形による靱性低下の少ない鋼材の製造方法。
【請求項７】圧延１パス当たりの圧下率の平均値が１
５％以上であることを特徴とする、請求項５または６に
記載の塑性変形による靱性低下の少ない鋼材の製造方
法。