JP2003160811A - 靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は再加熱焼入焼戻しにより製造される
引張強度が５７０ＭＰａ級以上の調質高張力鋼板の製造
方法に関するもので、焼入時に生じるγ’変態を抑制し
て粗大オーステナイトの生成抑制と焼入性の向上効果と
によって調質高張力鋼板の強度・靭性を向上させる手段
を提示することを課題とする。 【解決手段】 化学組成と適性化した鋼において焼入温
度がＡＣ₃変態点〜１０００℃の焼入を１回以上行い、
あるいは必要に応じて適正な多重焼入を行い、その後、
焼戻し温度が４５０℃〜ＡＣ₁変態点の焼戻しを行う焼
入焼戻しを施すに際し、焼入を施す前の鋼板の組織が少
なくともフェライト分率が１０％以上、平均旧オー
ステナイト粒径が２０μｍ以下、のいずれかを満足する
ことで、γ’変態を抑制して粗大オーステナイトの生成
抑制と焼入性の向上とにより、良好な強度・靭性を得
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、再加熱焼入・焼戻
しにより製造される引張強度が５７０ＭＰａ級以上の調
質高張力鋼板の製造方法に関するもので、特に、靭性保
証温度が−４０℃以下の優れた低温靭性が要求される、
板厚が５０ｍｍ以上の構造物用鋼板の製造方法として有
用である。本発明により製造された鋼板は、例えば、低
温貯槽タンク、低温圧力容器、海洋構造物、船舶、橋
梁、ラインパイプ等の溶接構造物に用いることができ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、引張強度が５７０ＭＰａ級以
上の高強度鋼においては、再加熱焼入・焼戻し処理、す
なわち調質処理により製造されることが一般的である。
最近は、熱間圧延後の冷却過程での加速冷却を焼入処理
に替える、直接焼入・焼戻しにより製造する方法も提示
されている。ただし、厚手鋼板においては、熱間圧延に
おける再結晶で十分な細粒オーステナイト組織とするこ
とが困難であるため、特に靭性要求が厳しい厚手鋼板に
おいては、再加熱焼入・焼戻し処理に頼らざるを得ない
場合が多い。

【０００３】調質高張力鋼において、強度を確保し、同
時に靭性を高めるための基本指針は、焼入時の変態前段
階でのオーステナイト粒径の微細化と焼入性を確保し、
且つ、焼入組織を有効結晶粒径が微細で、島状マルテン
サイト等の粗大脆化相を生成しない、下部ベイナイト、
マルテンサイト、及び両相の混合組織とすることであ
る。しかしながら、厚手高張力鋼板においては、板厚中
心部のオーステナイト微細化が困難であると同時に、焼
入時の冷却速度が小さいために、上記、靭性に好ましい
組織を形成するに足る焼入性を確保することが困難で、
強度、靭性の確保は容易でない。

【０００４】板厚が５０ｍｍ程度以上の厚手鋼板におい
て、靭性保証温度が−４０℃程度以下と、靭性要求が厳
しい場合、再加熱焼入・焼戻し処理によっても要求靭性
を満足することが容易でない場合が生ずる。そのような
場合には、成分的には焼入性を高めるためと、Ｎｉの固
溶靭化を利用するために、Ｎｉの増量が靭性向上に有効
な手段となるが、製造コストの上昇や、溶接性の低下等
を招くため、好ましくない。

【０００５】合金元素の増加に頼らない靭性向上法とし
ては、さらなる加熱オーステナイトの細粒化が当然考え
られる。加熱オーステナイト粒径の微細化手段として、
焼入加熱温度の低下、繰り返し焼入（多重焼入）、Ａ
ｌ、Ｎｂ等の炭窒化物によるピン止め効果を利用したオ
ーステナイト粒成長抑制、等が一般的に考えられる。

【０００６】従来から、再加熱焼入焼戻し処理によって
製造される調質高張力鋼の靭性向上手段としては、加熱
オーステナイト粒径の微細化によるものが多く提案され
ている。例えば、特開平１０−２６５８９３号公報で
は、熱間圧延後の直接焼入を用いて、Ｎｂ化合物による
粒成長抑制効果を有効活用する方法によって、加熱オー
ステナイトの微細化を図っている。また例えば、特開昭
５３−２９２１８号公報では、固溶Ｂの増加を目的とし
た比較的高温の焼入とＡＣ₃変態点直上に加熱する焼入
を行う、２回焼入・焼戻し処理による高張力鋼板の製造
方法が開示されている。

【０００７】しかしながら、厚手鋼においては、焼入性
確保のために一定以上の合金元素の添加が必要となる
が、合金元素量の多い鋼の場合には、焼入処理の加熱段
階において、特異なオーステナイトへの逆変態挙動が生
じるために、上記の加熱オーステナイト粒径微細化手段
を施しても、加熱オーステナイト粒径が微細化しない問
題がある。すなわち、オーステナイト変態がランダムな
核生成・成長による拡散的な変態によらず、変態前組織
の方位をほぼ保ったまま、無拡散的に生じるために、加
熱前の旧オーステナイト粒径とほぼ同程度の粒径となっ
たり、一部、旧オーステナイト粒界から微細オーステナ
イトは生成するものの、粒内は無拡散的に逆変態するた
めに、極端に混粒となるような逆変態を生じる（以降、
このような主体が無拡散的に生じ、オーステナイト微細
化に寄与しない逆変態を”γ’変態”と称する）。さら
に、このようなγ’変態により生じたオーステナイト
は、通常の拡散的な逆変態によるり生じたオーステナイ
トに比べて、平均オーステナイト粒径は粗大であるにも
かかわらず、焼入性が極端に低下する。従って、γ’変
態が生じてしまうと、強度と靭性が同時に大きく劣化し
てしまう。従来、平均的なオーステナイト粒径の微細化
に対しては、特開平１０−２６５８９３号公報を含め、
種々開示されているが、γ’変態を抑制することによっ
て、さらには、γ’変態を抑制した上で、平均オーステ
ナイト粒径を微細化して、強度と靭性とをともに向上さ
せる方法については、ほとんど提案されていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では、
γ’変態を抑制する手段と、γ’変態抑制による粗大オ
ーステナイトの生成抑制と焼入性の向上効果とによっ
て、再加熱焼入・焼戻しにより製造される引張強度が５
７０ＭＰａ級以上の調質高張力鋼板の強度・靭性を向上
させる手段を提示することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】γ’変態が生じる条件
を、製造プロセス、化学組成、ミクロ組織等、に関して
詳細に検討した。

【００１０】オーステナイト化時の昇温速度や、加熱温
度等、製造プロセスにかかわる解決策として、昇温速度
を大きくすれば、また、焼入温度を高めればγ’変態は
抑制できる場合がある、等はあるものの、工業的に昇温
速度を大きくできない、加熱温度が高いと一旦生じた
γ’変態による逆変態オーステナイト組織が再結晶で整
粒化はするが、平均粒径は粗大化するために、靭性とし
ては大きな向上が望めない、化学組成によってはγ’変
態抑制が十分でない場合もある、等の問題もあり、全般
的に採用できる方法ではない。

【００１１】本発明者らはミクロ組織、製造条件とγ’
変態出現条件との関係をさらに詳細に検討した結果、
γ’変態抑制に最も影響を及ぼすのは、焼入加熱前のミ
クロ組織であることを知見した。すなわち、焼入加熱前
の組織が、ほぼ方位のそろっているラス組織からなる、
ベイナイトやマルテンサイト主体組織であるとγ’変態
が生じやすくなる。また、旧オーステナイト粒界から核
生成と成長によって生じる通常のγ粒が支配的に生成す
れば、結果としてγ’変態は抑制され得る。そのための
組織要件は様々あるが、本発明においては、工業的に実
現可能で安定的にγ’変態を抑制できる手段を検討し、
その結果、焼入加熱前のミクロ組織を、少なくとも、
フェライト分率が１０％以上、あるいは、平均旧オー
ステナイト粒径が２０μｍ以下であることを満足するこ
とで、γ’変態を抑制し、優れた強度・靭性を達成でき
ることを知見した。

【００１２】なお、γ’変態は下記（１）式で示される
理想焼入臨界直径（ＤＩ）が３程度以上であるような、
比較的合金含有量の多い鋼において生じやすい。本発明
は、通常であればγ’変態が生じて強度・靭性が劣化す
る鋼において、γ’変態を回避して、良好な強度・靭性
を達成することを第一の目的としていることから、本発
明では、（１）式のＤＩが３以上の化学組成の鋼におい
て有効に作用する。ただし、ＤＩが３未満である鋼で
も、何らかの理由により、γ’変態が生じて、強度・靭
性の劣化が問題になるような場合は、本発明によって、
強度・靭性の向上は可能である。 ＤＩ＝０．３２・（Ｃ％）０．５・（１＋０．６４・Ｓｉ％）・（１＋４．１・ Ｍｎ％）・（１＋０．５２・Ｎｉ％）・（１＋０．２７・Ｃｕ％）・（１ ＋２．３３・Ｃｒ％）・（１＋３．１４・Ｍｏ％）・（１＋１．５・Ｗ％ ） ・ ・ ・（１）

【００１３】上記、の組織要件を達成する方法は問
わないが、本発明では、例えば、熱間圧延後徐冷による
フェライト組織の生成、熱間圧延と焼入の中間熱処理と
して、冷却速度を適正化した焼きならしあるいは二相域
焼き均し焼鈍しを施すことによるフェライト組織形成、
熱間圧延を二相域で行うことによるフェライト変態の促
進、熱間圧延後の二相域熱処理、二相域加熱後の熱間圧
延等によるフェライト組織形成、熱間圧延における制御
圧延によるオーステナイト粒径の微細化、焼入温度を適
正化した多重焼入、等を本発明の製造方法とする。

【００１４】本発明は以上の新たな知見に基づいて発明
したものであり、その要旨は以下の通りである。

【００１５】（１） 質量％で、Ｃ ：０．０２〜０．
２５％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．５〜３％、
Ａｌ：０．００１〜０．１％、Ｎ ：０．０００５〜
０．０１％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ ：０．０１％以
下、を含有し、さらに、Ｎｉ：０．０１〜１０％、Ｃ
ｕ：０．０１〜１．５％、Ｃｒ：０．０１〜２％、Ｍ
ｏ：０．０１〜１％、Ｗ ：０．０１〜２％の１種また
は２種以上を含有し、残部が鉄及び不可避不純物からな
る鋼片から熱間圧延によって製造した鋼板において、焼
入温度がＡＣ₃変態点〜１０００℃の焼入を１回以上行
い、その後、焼戻し温度が４５０℃〜ＡＣ₁変態点の焼
戻しを行う焼入焼戻しを施すに際し、焼入を施す前の鋼
板の組織が少なくとも下記の、のいずれか一つの条
件を満足することを特徴とする、靭性に優れた調質高張
力鋼板の製造方法。 フェライト分率が１０％以上。 平均旧オーステナイト粒径が２０μｍ以下。

【００１６】（２） 前記焼入を施す前の鋼板を熱間圧
延により製造するに際して、鋼片をＡＣ₃変態点〜１３
００℃に再加熱後、１０００℃超で熱間圧延を終了し、
その後５００℃以下まで、平均冷却速度が０．１〜０．
００５℃／ｓで徐冷することを特徴とする前記（１）に
記載の靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法。

【００１７】（３） 前記焼入を施す前の鋼板を熱間圧
延により製造するに際して、鋼片をＡＣ₃変態点〜１３
００℃に再加熱後、少なくとも、Ａｒ₃変態点以下、５
００℃以上の温度範囲での累積圧下率が３０％以上であ
る圧延を含む熱間圧延を行うことを特徴とする前記
（１）に記載の靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方
法。

【００１８】（４） 前記焼入を施す前の鋼板を熱間圧
延により製造するに際して、鋼片をＡＣ₁変態点〜（Ａ
Ｃ₃変態点−５０℃）に再加熱後、熱間圧延を行うこと
を特徴とする前記（１）に記載の靭性に優れた調質高張
力鋼板の製造方法。

【００１９】（５） 前記焼入を施す前の鋼板を熱間圧
延により製造するに際して、鋼片をＡＣ₃変態点〜１２
００℃に再加熱後、少なくとも、１０００℃以下、８５
０℃以上の温度範囲での累積圧下率が５０％以上である
圧延を含む熱間圧延を行うことを特徴とする前記（１）
に記載の靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法。

【００２０】（６） 前記熱間圧延と焼入の中間熱処理
として、加熱温度がＡＣ₃変態点〜１０００℃、加熱温
度から５００℃までの平均冷却速度が０．１〜０．００
５℃／ｓである、焼きならしあるいは焼き鈍しを施すこ
とを特徴とする前記（１）に記載の靭性に優れた調質高
張力鋼板の製造方法。

【００２１】（７） 前記中間熱処理として、加熱温度
がＡＣ₁変態点〜（ＡＣ₃変態点−５０℃）である焼きな
らしあるいは焼き鈍しを施すことを特徴とする前記
（１）に記載の靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方
法。

【００２２】（８） 前記中間熱処理において、加熱温
度から５００℃以下までの平均冷却速度が０．１〜０．
００５℃／ｓであることを特徴とする前記（７）に記載
の靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法。

【００２３】（９） 前記熱間圧延が、少なくとも、Ａ
ｒ₃変態点以下、５００℃以上の温度範囲での累積圧下
率が３０％以上を含むを行うことを特徴とする前記
（４）〜（８）に記載の靭性に優れた調質高張力鋼板の
製造方法。

【００２４】（１０） 熱間圧延後、５００℃以下ま
で、平均冷却速度が０．１〜０．００５℃／ｓで徐冷す
ることを特徴とする、前記（３）〜（９）のいずれかに
記載の、靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法。

【００２５】（１１） 前記焼入を施すに際して、最終
の焼入の１回前の焼入温度が（ＡＣ ₃変態点＋５０℃）
〜１０００℃で、該温度での保持時間が２〜１２ｈであ
り、最終の焼入温度がＡＣ₃変態点以上で、最終の焼入
の１回前の焼入温度以下である、２回以上の焼入を繰り
返す多重焼入処理を施すことを特徴とする前記（１）〜
（１０）のいずれかに記載の靭性に優れた調質高張力鋼
板の製造方法。

【００２６】（１２） さらに、質量％で、Ｔｉ：０．
００３〜０．１％、Ｖ ：０．００５〜０．５％、Ｎ
ｂ：０．００３〜０．０２％、Ｚｒ：０．００３〜０．
１％、Ｔａ：０．００５〜０．２％、Ｂ ：０．０００
２〜０．００５％の１種または２種以上を含有すること
を特徴とする前記（１）〜（１１）のいずれかに記載の
靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法。

【００２７】（１３） さらに、質量％で、Ｍｇ：０．
０００５〜０．０１％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１
％、ＲＥＭ：０．００５〜０．１％のうち１種または２
種以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（１
２）のいずれかに記載の靭性に優れた調質高張力鋼板の
製造方法。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明は、再加熱焼入・焼戻しに
よって製造される調質高張力鋼板に関して、合金元素含
有量の多い場合に生じる可能性が高いγ’変態を抑制し
て、粗大オーステナイトの生成を抑制すると共に焼入性
を高めることで、強度・靭性を向上させる。

【００２９】本発明の基本要件は、後述するように化学
組成を適正化した鋼片から熱間圧延によって製造した鋼
板において、焼入温度がＡＣ₃変態点〜１０００℃の焼
入を１回以上行い、その後、焼戻し温度が４５０℃〜Ａ
Ｃ₁変態点の焼戻しを行う焼入焼戻しを施すに際し、焼
入を施す前の鋼板の組織が少なくとも下記の、のい
ずれか一つの条件を満足することを特徴とする、靭性に
優れた調質高張力鋼板の製造方法、にある。 フェライト分率が１０％以上。 平均旧オーステナイト粒径が２０μｍ以下。

【００３０】本発明における、基本的な焼入焼戻し条件
は、焼入温度はＡＣ₃変態点〜１０００℃、焼戻し温度
は４５０℃〜ＡＣ₁変態点とする。焼入温度をＡＣ₃変態
点以上とするのは、ＡＣ₃変態点未満であると、加熱時
にフェライト相が残存し、完全焼入組織とならないた
め、強度・靭性が共に劣化して好ましくないためであ
る。一方、焼入温度が１０００℃超となると、γ’変態
を抑制したとしても加熱オーステナイト粒径が粗大化し
て、靭性の劣化が著しくなる。以上の理由から、本発明
における、焼入温度はＡＣ₃変態点〜１０００℃とす
る。なお、本発明においては、必要に応じて、多重焼入
を施すことも可能である。

【００３１】焼入後の焼戻しは、強度調整、靭性向上の
ために行い、所望の強度・靭性を得るために適正な焼戻
し温度を選択する。本発明における焼戻し温度は、４５
０℃〜ＡＣ₁変態点の範囲とする。これは、４５０℃未
満では焼戻しの効果が十分発揮されず、一方、ＡＣ₁変
態点超では、逆変態オーステナイトが生じて、組織が不
均一となり、靭性劣化が著しくなるためである。

【００３２】本発明では、焼入焼戻しを施すに際し、焼
入を施す前の鋼板の組織が少なくとも下記の、のい
ずれか一つの条件を満足することを基本要件とする。 フェライト分率が１０％以上。 平均旧オーステナイト粒径が２０μｍ以下。

【００３３】先ず、フェライト分率を１０％以上とする
のは、フェライトが存在すると、加熱時のフェライトか
らオーステナイトへの逆変態が、γ’変態によらず、通
常の核生成・成長によって生じやすくなるためである。
特に、旧オーステナイト粒径が保存されているような、
フェライトを含まないベイナイト、マルテンサイト単相
あるいは両者の混合組織の場合にγ’変態が生じやすく
なるが、１０％以上フェライトが存在すると、旧オース
テナイト粒界の残存も少なくなって、γ’変態抑制に有
利となる。

【００３４】また、焼入の加熱前のミクロ組織におけ
る、旧オーステナイト粒径を微細化することも、通常の
核生成・成長によって生じるオーステナイトを増加させ
ることでγ’変態抑制に有効である。ただし、確実に
γ’変態を抑制するためには、旧オーステナイト粒径が
平均で２０μｍ以下にする必要がある。平均粒径が２０
μｍ超であると、γ’変態を確実に抑制することは困難
となる。

【００３５】以上が、本発明の基本要件であるが、本発
明においては、本発明の化学組成範囲で焼入加熱前の組
織を、フェライト分率を１０％以上、あるいは／及び、
平均旧オーステナイト粒径を２０μｍ以下とするための
方法も包含する。以下にその詳細を示す。ただし、フェ
ライト分率を１０％以上、あるいは、平均旧オーステナ
イト粒径を２０μｍ以下とした場合のγ’変態抑制効果
は手段によって変わるものではなく、その達成方法は本
発明の方法に限定されるものではない。

【００３６】先ず、焼入前の組織におけるフェライト分
率を１０％以上確保するための手段として、下記の手段
が挙げられる。

【００３７】（ａ） 焼入焼戻しを施す前の鋼板を熱間
圧延により製造するに際して、鋼片をＡＣ₃変態点〜１
３００℃に再加熱後、１０００℃超で熱間圧延を終了
し、その後５００℃以下まで、平均冷却速度が０．１〜
０．００５℃／ｓで徐冷する。

【００３８】上記手段（ａ）は、熱間圧延後の冷却を徐
冷とすることによって、フェライトの割合を確保する。
後述するようにフェライト分率の確保のためには、種々
の方法があるが、１０００℃超で熱間圧延を終了するよ
うな、通常の熱間圧延においては、熱間圧延後の冷却を
徐冷とすることは必須要件である。

【００３９】熱間圧延における鋼片再加熱温度は、ＡＣ
₃変態点〜１３００℃とする。再加熱温度を限定するの
は組織を均一化するためと、再加熱時の加熱オーステナ
イト粒径の粗大化を防止するためである。鋼片の再加熱
温度がＡＣ₃変態点未満であると、未変態組織が残存し
て、強度の低下と靭性の劣化を招く。一方、再加熱温度
が１３００℃超であると加熱オーステナイト粒径が粗大
化して、焼入後のオーステナイト粒径も粗大化し、靭性
の劣化傾向が強まる。また、γ’変態も生じやすくなる
ため、好ましくない。熱間圧延条件は問わないが、ポロ
シティの圧着、組織微細化の観点からは、圧下比を２以
上とすることが好ましい。熱間圧延後の冷却中に、フェ
ライト変態を生じさせてフェライトの割合を１０％以上
とするが、γ’変態が生じやすい焼入性の高い鋼におい
て確実にフェライト変態を生じさせることは容易でな
く、フェライト変態が生じ得る５００℃以下までの平均
冷却速度を０．１℃／ｓ以下とする必要がある。該冷却
速度は小さければ小さいほどフェライト変態促進には有
利であるが、冷却速度が過度に小さいと、生産性が劣化
するのと、フェライト組織が過度に粗大化する恐れがあ
るるため、本発明においては、確実にフェライトの割合
を１０％以上できる、工業的に許容できる範囲として、
冷却速度の下限を０．００５℃／ｓとする。

【００４０】（ｂ） 焼入焼戻しを施す前の鋼板を熱間
圧延により製造するに際して、鋼片をＡＣ₃変態点〜１
３００℃に再加熱後、Ａｒ₃変態点以下、５００℃以上
の温度範囲での累積圧下率が３０％以上である圧延を含
む熱間圧延を行う。必要に応じて、熱間圧延後、５００
℃以下まで、平均冷却速度が０．１〜０．００５℃／ｓ
で徐冷する。

【００４１】上記手段（ｂ）は熱間圧延を行うに際し
て、二相域圧延を行うことで、フェライト変態を促進さ
せる手段である。鋼片再加熱温度は、上記手段（ａ）と
同じ理由により、ＡＣ₃変態点〜１３００℃に限定す
る。熱間圧延は、必要に応じてオーステナイト域で圧延
を行った後、フェライト生成を確実にすりために、Ａｒ
₃変態点以下、５００℃以上の温度範囲での累積圧下率
が３０％以上である二相域圧延を行う。圧延温度範囲を
Ａｒ₃変態点以下〜５００℃とするのは、フェライト生
成を確実にするためには、圧延開始温度をＡｒ₃変態点
以下とすることが好ましく、終了温度を５００℃以上と
するのは、圧延温度が５００℃未満になると、変形抵抗
が過大となって、圧延機への負荷が過大となり、鋼板形
状が不良となる傾向が大となるためである。その際の圧
下率は累積圧下率で３０％以上とするが、これは、累積
圧下率が３０％未満では、化学組成によっては、圧延開
始温度をフェライトＡｒ₃変態点以下としてもフェライ
トを１０％以上生成させることが容易でないためであ
る。圧延後の冷却は、圧延段階でフェライトが確実に１
０％以上生成しているために特に問わないが、必要に応
じて、上記手段（ａ）と同様、５００℃以下まで、平均
冷却速度が０．１〜０．００５℃／ｓで徐冷すれば、フ
ェライト生成促進効果はより発揮される。

【００４２】（ｃ） 焼入焼戻しを施す前の鋼板を熱間
圧延により製造するに際して、鋼片をＡＣ₁変態点〜
（ＡＣ₃変態点−５０℃）に再加熱後、熱間圧延を行
う。必要に応じて、Ａｒ₃変態点以下、５００℃以上の
温度範囲での累積圧下率が３０％以上である圧延を含む
熱間圧延を行う。あるいは／及び、さらに必要に応じ
て、熱間圧延後、５００℃以下まで、平均冷却速度が
０．１〜０．００５℃／ｓで徐冷する。

【００４３】上記手段（ｃ）は熱間圧延を行うに際し
て、鋼片再加熱段階でフェライト相を確保して、本発明
の組織要件である、焼入加熱前組織中のフェライト分率
を１０％以上を達成するための手段の例である。鋼片再
加熱温度をＡＣ₁変態点〜（ＡＣ₃変態点−５０℃）とす
る。再加熱温度がＡＣ₁変態点未満であると、鋼片段階
での組織が解消されないため好ましくない。γ’変態が
生じやすい焼入性の高い鋼においては、鋳造ままの鋼片
段階でも、旧オーステナイト粒界が保存されたベイナイ
ト〜マルテンサイト主体組織となっている可能性は高
く、その場合には、鋼片再加熱温度をＡＣ₁変態点以上
にして、逆変態オーステナイト組織と未変態組織との混
合組織としないと旧オーステナイト粒界の低減につなが
らない。鋼片再加熱温度の上限は（ＡＣ₃変態点−５０
℃）とする。再加熱温度が（ＡＣ₃変態点−５０℃）超
であると、加熱段階でのフェライト分率が十分でなく、
焼入前のフェライト分率を確実に１０％以上確保できな
い。本手段では、再加熱段階で必要なフェライト量を確
保しているため、その後の圧延条件、冷却条件は問わな
いが、必要に応じて、Ａｒ₃変態点以下、５００℃以上
の温度範囲での累積圧下率が３０％以上である圧延を含
む熱間圧延を行う、あるいは／及び、さらに必要に応じ
て、熱間圧延後、５００℃以下まで、平均冷却速度が
０．１〜０．００５℃／ｓで徐冷することは、フェライ
ト分率確保に対する効果が重畳して好ましい。

【００４４】（ｄ） 熱間圧延と焼入の中間熱処理とし
て、加熱温度がＡＣ₃変態点〜１０００℃、加熱温度か
ら５００℃までの平均冷却速度が０．１〜０．００５℃
／ｓである、焼きならしあるいは焼き鈍しを施す。

【００４５】手段（ｂ）、（ｃ）は熱間圧延に際して、
二相域圧延、あるいは／及び、鋼片の二相域加熱によっ
て、焼入前の組織におけるフェライト分率の確保を図る
手段であるが、熱間圧延とは独立に、熱間圧延と焼入の
中間に焼きならしあるいは焼き鈍しを施して、焼入前の
組織におけるフェライト分率を確保することも可能であ
る。一旦オーステナイト単相域に再加熱後、冷却段階で
フェライト生成を図る手段（ｄ）においては、加熱温度
はＡＣ₃変態点〜１０００℃とする。本手段はオーステ
ナイト単相から変態組織制御を行うことを目的とするも
のであるため、加熱温度の下限はＡＣ₃変態点とする。
加熱温度の上限を１０００℃とするのは、加熱温度が１
０００℃超になると、変態組織が粗大になるために、焼
入段階の加熱オーステナイトが粗大化して靭性に悪影響
を及ぼすためである。加熱後の冷却中に、フェライト変
態を生じさせてフェライトの割合を１０％以上とする必
要があるが、焼入性の高い鋼において確実にフェライト
変態を生じさせるためには、フェライト変態が生じ得る
５００℃以下までの平均冷却速度を０．１℃／ｓ以下と
する必要がある。該冷却速度は小さければ小さいほどフ
ェライト変態促進には有利であるが、冷却速度が過度に
小さいと、生産性が劣化するのと、フェライト組織が過
度に粗大化する恐れがあるるため、本発明においては、
確実にフェライトの割合を１０％以上できる、工業的に
許容できる範囲として、冷却速度の下限を０．００５℃
／ｓとする。

【００４６】（ｅ） 熱間圧延と焼入の中間熱処理とし
て、加熱温度がＡＣ₁変態点〜（ＡＣ₃変態点−５０℃）
で、必要に応じて、加熱温度から５００℃までの平均冷
却速度を０．１〜０．００５℃／ｓとする、焼きならし
あるいは焼き鈍しを施す。

【００４７】中間熱処理のもう一つの方法として、加熱
温度をＡＣ₁変態点〜（ＡＣ₃変態点−５０℃）として、
加熱段階でフェライトを確保する方法もある。加熱温度
がＡＣ₁変態点未満であると、中間熱処理前の圧延組織
が解消されないため好ましくない。γ’変態が生じやす
い焼入性の高い鋼においては、圧延後段階でも、旧オー
ステナイト粒界が保存されたベイナイト〜マルテンサイ
ト主体組織となっている可能性は高く、その場合には、
中間熱処理の加熱温度をＡＣ₁変態点以上にして、逆変
態オーステナイト組織と未変態組織との混合組織としな
いと旧オーステナイト粒界の低減につながらない。加熱
温度の上限は（ＡＣ₃変態点−５０℃）とする。加熱温
度が（ＡＣ₃変態点−５０℃）超であると、加熱段階で
のフェライト分率が十分でなく、焼入前のフェライト分
率を確実に１０％以上確保できない。本手段では、加熱
段階で必要なフェライト量を確保しているため、その後
の冷却条件は問わないが、必要に応じて、５００℃以下
まで、平均冷却速度が０．１〜０．００５℃／ｓで徐冷
することは、フェライト分率確保に対する効果が重畳し
て好ましい。

【００４８】次に、焼入前の組織における旧オーステナ
イト粒径を２０μｍ以下にするための手段として、下記
の手段が挙げられる。

【００４９】（ｆ） 焼入焼戻しを施す前の鋼板を熱間
圧延により製造するに際して、鋼片をＡＣ₃変態点〜１
２００℃に再加熱後、１０００℃以下、８５０℃以上の
温度範囲での累積圧下率が５０％以上である圧延を含む
熱間圧延を行う。必要に応じて、Ａｒ₃変態点以下、５
００℃以上の温度範囲での累積圧下率が３０％以上であ
る圧延を含む熱間圧延を行う。あるいは／及び、さらに
必要に応じて、熱間圧延後、５００℃以下まで、平均冷
却速度が０．１〜０．００５℃／ｓで徐冷する。

【００５０】焼入前組織における旧オーステナイト粒径
を２０μｍ以下にするためには、鋼片の加熱温度とオー
ステナイト域での圧延条件の規定が重要である。鋼片の
再加熱温度はＡＣ₃変態点〜１２００℃の範囲とする
が、再加熱温度を限定するのは組織を均一化するため
と、再加熱時の加熱オーステナイト粒径の粗大化を防止
するためである。鋼片の再加熱温度がＡＣ₃変態点未満
であると、未変態組織が残存して、強度の低下と靭性の
劣化を招く。一方、再加熱温度が１２００℃超であると
加熱オーステナイト粒径が粗大化して、圧延後のオース
テナイト粒径も粗大化し、焼入前の組織において旧オー
ステナイト粒径を２０μｍ以下にすることが困難とな
る。圧延後のオーステナイト粒径、すなわち、焼入前の
旧オーステナイト粒径を２０μｍ以下にするためには、
さらに、１０００℃以下、８５０℃以上の温度範囲での
累積圧下率が５０％以上である圧延を含む熱間圧延を行
う必要がある。これは、圧延再結晶によってオーステナ
イト粒径を微細化するために必要な条件で、圧延温度が
１０００℃超では再結晶してもオーステナイト粒径が十
分微細化しないため、また、８５０℃未満では、化学組
成によっては部分再結晶状態で混粒となったり、実質的
に再結晶しなくなるため、圧延温度として１０００〜８
５０℃での圧延を規定する必要がある。すなわち、圧延
再結晶を生じさせるためには、１０００〜８５０℃での
累積圧下率が５０％以上の圧延を含む必要がある。１０
００〜８５０℃での累積圧下率が５０％未満では、再結
晶オーステナイト粒径が十分微細化しない。なお、１０
００〜８５０℃での累積圧下率が５０％以上の圧延を含
んでいれば、１０００℃超、あるいは８５０℃未満の圧
延を、例えば板厚調整の目的で含むことは特に問題はな
い。また、本オーステナイト粒径微細化の手段と前述の
フェライト生成手段を組み合わせることも好ましく、本
手段については、必要に応じて、さらに、Ａｒ₃変態点
以下、５００℃以上の温度範囲での累積圧下率が３０％
以上である圧延を含む熱間圧延を行う。あるいは／及
び、さらに必要に応じて、熱間圧延後、５００℃以下ま
で、平均冷却速度が０．１〜０．００５℃／ｓで徐冷す
ることができる。

【００５１】前記（ａ）〜（ｆ）の手段は、いずれも焼
入前の組織を、フェライト分率が１０％以上、あるいは
／及び、平均旧オーステナイト粒径が２０μｍ以下、と
することによって、γ’変態を抑制して、調質高張力鋼
板の強度・靭性を高める手段であるが、本発明において
は、さらに加えて、焼入の手段自体による強度・靭性の
向上手段も示す。

【００５２】（ｇ） 必要に応じて、上記（ａ）〜
（ｆ）の方法により熱間圧延、あるい／及び、熱処理を
施した後、焼入を施すに際して、最終の焼入の１回前の
焼入温度が（ＡＣ₃変態点＋５０℃）〜１０００℃で、
該温度での保持時間が２〜１２ｈであり、最終の焼入温
度がＡＣ₃変態点以上で、最終の焼入の１回前の焼入温
度以下である、２回以上の焼入を繰り返す多重焼入処理
を施す。

【００５３】すなわち、２回以上の焼入を繰り返す多重
焼入処理を前提として、最終の焼入の１回前の焼入温度
を（ＡＣ₃変態点＋５０℃）〜１０００℃とすることに
よって、熱処理前に組織中に存在する、未溶解の合金炭
窒化物を固溶させ、強度を向上せしめる。その際、固溶
状態の保証のためには、焼入温度での保持は２ｈ以上と
する必要がある。ただし、保持時間が１２ｈを超えて長
くなると、オーステナイト粒径の粗大化が無視できなく
なるため、本発明では保持時間の上限を１２ｈとする。
また、焼入前に残存している未固溶の合金炭窒化物は、
γ’変態を助長するため、本焼入は最終焼入時のγ’変
態抑制にも有効である。最終の焼入の１回前の焼入まで
では、オーステナイト粒径微細化が必ずしも十分でない
場合もあるため、さらに、最後の焼入を繰り返す。その
際の焼入温度は、下限をＡＣ₃変態点、上限を最終の焼
入の１回前の焼入温度とする必要がある。最終の焼入温
度がＡＣ₃変態点未満であると、加熱時にフェライト相
が残存し、完全焼入組織とならないため、強度・靭性が
共に劣化して好ましくない。一方、最終の焼入温度がそ
の１回前の焼入温度以下であれば、繰り返し焼入効果で
加熱オーステナイトは細粒化するが、最終の焼入温度が
その１回前の焼入温度を超えると、加熱オーステナイト
粒径の微細化が確実でなくなるため、本発明では、最終
の焼入の上限を最終の焼入の１回前の焼入温度とする。
最終の焼入の１回前の焼入と最終の焼入の条件を本発明
範囲とすれば、それ以前の焼入は行わなくともかまわな
いし、行った場合の条件も問わない。

【００５４】以上の、２回以上の焼入を繰り返す多重焼
入処理を施した後は、４５０℃以上、ＡＣ₁変態点以下
の焼戻しを施して、強度・靭性を調整する。なお、必要
に応じて、前記（ａ）〜（ｆ）の手段をあらかじめ行っ
て、焼入前の組織を、フェライト分率が１０％以上、あ
るいは／及び、平均旧オーステナイト粒径が２０μｍ以
下、とすることによって、γ’変態を抑制することは、
本多重焼入処理の効果を損なうものでなく、組み合わせ
て使うことで、一層の強度・靭性向上に有効である。

【００５５】以上が、本発明の製造方法における要件の
限定理由である。なお、本発明における焼入とは、鋼材
の組織を焼入組織、すなわち、ベイナイトあるいはマル
テンサイト主体組織にする処理全てを指しており、一般
的には、より焼入性を高めるために、水冷あるいは油冷
によって冷却するが、合金元素含有量が高く薄手材等
で、空冷でも変態組織がベイナイトあるいはマルテンサ
イト主体組織となる場合には、焼入に含まれる。空冷し
ても、変態組織がオーステナイト粒界が保存されるベイ
ナイトあるいはマルテンサイト主体組織となると、γ’
変態が生じる恐れがある。

【００５６】次に、発明における、化学組成に関する限
定理由を説明する。

【００５７】先ず、Ｃは鋼の強度を向上させる有効な成
分として添加するもので、０．０２％未満では構造用鋼
に必要な強度の確保が困難であり、また、０．２５％を
超える過剰の添加は、マルテンサイト相あるいはベイナ
イト相の靭性を著しく劣化させるため、本発明の調質高
張力鋼においては好ましくない。また、耐溶接割れ性な
ども著しく低下させるので、０．０２〜０．２５％の範
囲とした。

【００５８】次に、Ｓｉは脱酸元素として、また、母材
の強度確保に有効な元素である。０．０１％未満の添加
では脱酸が不十分となり、また強度確保に不利である。
逆に１％を超える過剰の添加は粗大な酸化物を形成して
延性や靭性劣化を招く。そこで、Ｓｉの範囲は０．０１
〜１％とした。

【００５９】また、Ｍｎは焼入性を高めて調質高張力鋼
の母材の強度、靭性の確保に必要な元素であり、最低限
０．５％以上添加する必要がある。しかし、３％を超え
る過剰な添加は、過剰なＣ含有と同様、マルテンサイト
相あるいはベイナイト相の靭性を著しく劣化させ、且
つ、溶接部の靭性、割れ性なども劣化させるため、上限
を３％とした。

【００６０】Ａｌは脱酸、加熱オーステナイト粒径の微
細化等に有効な元素であり、効果を発揮するためには
０．００１％以上含有する必要があるが、０．１％を超
えて過剰に添加すると、粗大な酸化物を形成して靭性、
延性を極端に劣化させるため、０．００１％〜０．１％
の範囲に限定する必要がある。

【００６１】ＮはＡｌやＴｉと結びついてオーステナイ
ト粒微細化に有効に働くが、その効果が明確になるため
には０．０００５％以上含有させる必要がある一方、過
剰に添加すると固溶Ｎが増加して靭性の劣化につなが
る。靭性確保の観点から許容できる範囲として上限を
０．０１％とする。

【００６２】Ｐは不純物元素であり、極力低減すること
が好ましいが、靭性確保の点から許容できる量として上
限を０．０２％とした。

【００６３】Ｓも不純物元素で、延性、靭性を共に劣化
させるため、低減が必要である。延性、靭性の劣化が大
きくなく、実用的に許容できる上限として、その含有量
を０．０１％以下とする。

【００６４】本発明では、調質高張力鋼において必須の
焼入性を確保するために、さらに、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｗの１種または２種以上含有させるが、各々の組
成範囲についても、下記のように限定する必要がある。

【００６５】先ず、Ｎｉはミクロ組織に大きく依存せ
ず、母材の強度と靭性を同時に向上できるため、非常に
有効な元素であるが、効果を発揮させるためには０．０
１％以上含有させる必要がある。含有量が多くなると強
度、靭性は向上するが１０％を超えて添加しても効果が
飽和するため、経済性も考慮して、上限を１０％とす
る。

【００６６】次に、ＣｕもほぼＮｉと同様の効果を有す
るが、１．５％超の添加では熱間加工性に問題を生じる
ため、０．０１〜１．５％の範囲に限定する。

【００６７】また、Ｃｒは母材の強度向上に有効な元素
であるが、明瞭な効果を生じるためには０．０１％以上
必要であり、一方、２％を超えて添加すると、焼入組織
の硬さが高くなって靭性が劣化する傾向を有するため、
０．０１〜２％の範囲とする。

【００６８】Ｍｏは焼入性向上と析出強化とによって母
材の強度向上に有効な元素であるが、明瞭な効果を生じ
るためには０．０１％以上必要である。一方、Ｍｏは炭
化物を安定化してγ’変態を助長する元素であるため、
１％を超えて添加すると、γ’変態によって靭性が劣化
する懸念が大きい。従って、本発明においてはＭｏの含
有量を０．０１〜１％とする。

【００６９】ＷもＭｏと同様に、母材の強度向上に有効
な元素であるが、明瞭な効果を生じるためには０．０１
％以上必要であり、一方、２％を超えて添加すると、靭
性が劣化する傾向を有するため、０．０１〜２％の範囲
とする。

【００７０】以上が本発明の基本組成であるが、所望の
強度レベルに応じて、母材強度の上昇の目的で、必要に
応じてＴｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂの１種または２
種以上をさらに含有することができる。

【００７１】ＴｉはＴｉＮの形成によりオーステナイト
粒を微細化して靭性向上に有効な元素であるが、効果を
発揮できるためには０．００３％以上の添加が必要であ
る。一方、０．１％を超えると、粗大な酸化物や窒化物
を形成して靭性や延性を劣化させるため、上限を０．１
％とする。

【００７２】Ｖは析出強化により調質高張力鋼の母材強
度向上に有効な元素であるが、効果を発揮するためには
０．００５％以上必要である。添加量が多くなるほど強
化量も増加するが、それに伴って、母材靭性、ＨＡＺ靭
性が劣化し、且つ、析出物が粗大化して強化の効果も飽
和する傾向となるため、強化量に対して靭性劣化が小さ
い範囲として、上限を０．５％とする。

【００７３】Ｎｂは析出強化及び変態強化により微量で
高強度化に有効な元素であり、また、焼入における加熱
オーステナイト粒径微細化によって靭性向上にも有効で
あるが、効果を発揮するためには、０．００３％以上は
必要である。ただし、ＮｂはＭｏと同様、γ’変態を助
長する元素であり、０．０２％を超えて過剰に添加する
と、靭性を劣化させるため、本発明においては、０．０
０３〜０．０２％の範囲に限定する。

【００７４】Ｚｒも主として析出強化により強度向上に
有効な元素であるが、効果を発揮するためには０．００
３％以上必要である。一方、０．１％を超えて過剰に添
加すると粗大な析出物を形成して靭性に悪影響を及ぼす
ため、上限を０．１％とする。

【００７５】ＴａもＮｂと同様の効果を有し、適正量の
添加により強度、靭性の向上に寄与するが、０．００５
％未満では効果が明瞭には生ぜず、０．２％を超える過
剰な添加では粗大な析出物に起因した靭性劣化が顕著と
なるため、範囲を０．００５〜０．２％とする。

【００７６】Ｂは極微量で焼入性を高める元素であり、
高強度化に有効な元素である。Ｂは固溶状態でオーステ
ナイト粒界に偏析することによって焼入性を高めるた
め、極微量でも有効であるが、０．０００２％未満では
粒界への偏析量を十分に確保できないため、焼入性向上
効果が不十分となったり、効果にばらつきが生じたりし
やすくなるため好ましくない。一方、０．００５％を超
えて添加すると、鋼片製造時や再加熱段階で粗大な析出
物を形成する場合が多いため、焼入性向上効果が不十分
となったり、鋼片の割れや析出物に起因した靭性劣化を
生じる危険性も増加する。さらにγ’変態を生じやすく
なる。そのため、本発明においては、Ｂの範囲を０．０
００２〜０．００５％とする。

【００７７】さらに、本発明においては、延性の向上、
継手靭性の向上のために、必要に応じて、Ｍｇ、Ｃａ、
ＲＥＭの１種または２種以上を含有することができる。

【００７８】Ｍｇ、Ｃａ、ＲＥＭはいずれも硫化物の熱
間圧延中の展伸を抑制して延性特性向上に有効である。
酸化物を微細化させて継手靭性の向上にも有効に働く。
その効果を発揮するための下限の含有量は、Ｍｇは０．
０００５％、Ｃａは０．０００５％、ＲＥＭは０．００
５％である。一方、過剰に含有すると、硫化物や酸化物
の粗大化を生じ、延性、靭性、さらに疲労特性の劣化を
招くため、上限を各々、Ｍｇ、Ｃａは０．０１％、ＲＥ
Ｍは０．１％とする。

【００７９】次に、本発明の効果を実施例によってさら
に具体的に述べる。

【００８０】

【実施例】実施例に用いた供試鋼の化学組成を表１に示
す。各供試鋼は造塊後、分塊圧延により、あるいは連続
鋳造により鋼片となしたものである。表１のうち、鋼片
番号１〜１０は本発明の化学組成範囲を満足しており、
鋼片番号１１〜１５は本発明の化学組成範囲を満足して
いない。表１には併せて加熱変態点（ＡＣ₁、ＡＣ₃）を
示す。加熱変態点は昇温速度が５℃／ｍｉｎ．のときの
実測値であるが、表２に示す、鋼板の圧延加熱、熱処理
における実際の昇温条件での変態点とほぼ合致している
ことを確認している。

【００８１】表１及び表２に示す化学組成の鋼片を、表
３及び表４に示す条件の熱間圧延、並びに表５及び表６
に示す種々熱処理、及び焼戻しを施して、板厚２５ｍｍ
〜１００ｍｍの鋼板に製造し、室温の引張特性、２ｍｍ
Ｖノッチシャルピー衝撃特性を調査した。引張試験片及
びシャルピー衝撃試験片は板厚中心部から圧延方向に直
角（Ｃ方向）に採取した。引張特性は室温で測定し、シ
ャルピー衝撃特性は５０％破面遷移温度（ｖＴｒｓ）で
靭性を評価した。機械的性質は表７に示す。

【００８２】表５及び表６には、本発明の要件である、
焼入を施す前の組織及び焼入後のγ’変態の出現状況も
併せて示すが、これらは各々焼入を施す前及び焼入後の
鋼板長手方向に平行な板厚断面において、表面下２ｍ
ｍ、板厚の１／４、板厚中心部表面下２ｍｍの光学顕微
鏡組織各々についての観察結果であり、フェライト分率
は画像解析装置により面積率として求め、平均旧オース
テナイト粒径は切断法により測定し、３カ所の平均値と
して示したものである。

【００８３】表３、表５、表７のうちの鋼材番号Ａ１〜
Ａ１６は、本発明の要件を全て満足している鋼板であ
り、いずれも化学組成、板厚ごとに評価すれば、極めて
良好な強度、靭性（２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃特
性）を有している。

【００８４】一方、表４、表６、表７のうちの鋼材番号
Ｂ１〜Ｂ１１は、本発明のいずれかの要件を満足してい
ない、比較の鋼板であり、本発明の鋼板に比べて、機械
的性質が劣っていることが明白である。

【００８５】鋼材番号Ｂ１〜Ｂ５は、表４に示すように
鋼片番号１１〜１５の化学組成の鋼材であり、化学組成
が本発明を満足していないために、焼入前の組織要件を
満足できないか、あるいは組織要件を満足しているにも
かかわらず、表７に示すように良好な特性を達成できな
かった例である。

【００８６】すなわち、鋼材番号Ｂ１（鋼片番号１１）
は、Ｃ量が過剰なため、焼入前の組織要件を満足して、
表６に示すようにγ’変態は生じていないにもかかわら
ず、表７に示すように本発明の鋼板に比べて靭性が顕著
に劣っている。

【００８７】鋼材番号Ｂ２（鋼片番号１２）は、Ｍｎ量
が過剰なため、焼入前の組織要件を満足して、γ’変態
は生じていないにもかかわらず、本発明の鋼板に比べて
靭性が劣っている。

【００８８】鋼材番号Ｂ３（鋼片番号１３）は、Ｍｏ量
が過剰なため、焼入前組織は本発明を満足していて、
γ’変態は軽減されているものの、完全には抑制され
ず、その結果、特に靭性の劣化が明確である。

【００８９】鋼材番号Ｂ４（鋼片番号１４）は、Ｎｂ量
が過剰で、且つ、焼入前組織が本発明を満足していない
ために、γ’変態が顕著に生じ、その結果、靭性が顕著
に劣化している。

【００９０】鋼材番号Ｂ５（鋼片番号１５）は、Ｐ量が
過剰なため、焼入前の組織要件を満足して、γ’変態は
生じていないにもかかわらず、本発明の鋼板に比べて靭
性が顕著に劣っている。

【００９１】次に、表４に示す鋼材番号Ｂ６〜Ｂ１１
（鋼片番号１）は、化学組成は本発明を満足してるもの
の、表４、表６に示すように製造方法が不適切であるた
めに、焼入前の組織要件を満足していないために、γ’
変態の抑制が十分なされず、その結果、同様の化学組成
を有する本発明鋼板に比べて、表７に示すように機械的
性質が劣っている例である。

【００９２】鋼材番号Ｂ６は、焼入処理前の鋼板製造に
おいて、特別の配慮をしていないために、焼入処理前の
組織において、表６に示すようにフェライトが存在せず
旧オーステナイト粒界が保存され、且つ、旧オーステナ
イト粒径が２０μｍを超えて粗大であるため、γ’変態
が顕著に生じ、同一組成の本発明鋼板に比べて強度は低
めであり、靭性は顕著に劣化している。

【００９３】鋼材番号Ｂ７は、本発明の請求項４の製造
方法において、フェライト分率を確保するために、圧延
前の鋼片再加熱温度を二相域の、ＡＣ₁変態点〜（ＡＣ₃
変態点−５０℃）とすべきところ、再加熱温度が過大で
あるために、圧延後の組織において、フェライト分率が
過小となり、γ’変態の抑制が不十分で、機械的性質が
劣る。

【００９４】鋼材番号Ｂ８は、本発明の請求項５の製造
方法において、熱間圧延段階でのオーステナイト粒径を
適性に微細化するために、１０００℃以下、８５０℃以
上の温度範囲の圧延の累積圧下率を５０％以上とする必
要があるところ、表４に示すように２９％と過小である
ため、圧延後、すなわち、表６に示すように焼入を施す
前の鋼板の組織においてオーステナイト粒径が２０μｍ
を超えて過大であり、γ’変態が顕著に生じ、同一組成
の本発明鋼板に比べて強度は低めであり、靭性は大きく
劣化している。

【００９５】鋼材番号Ｂ９は、本発明の請求項６の、中
間熱処理によって、本発明の組織要件を得る製造方法に
おいて、中間熱処理の温度、冷却速度が本発明範囲を逸
脱しているために、焼入を施す前の組織が本発明の要件
を満足せず、γ’変態が顕著に生じ、同一組成の本発明
鋼板に比べて強度は低めであり、靭性は大きく劣化して
いる。

【００９６】鋼材番号Ｂ１０は、本発明の請求項１１
の、多重焼入処理によって強度・靭性を向上させる方法
において、最終焼入の１回前となる、２回目の焼入にお
いて、保持時間が過大であるためにオーステナイト粒径
が粗大となり、最終となる３回目の焼入において、若干
ながらγ’変態を生じたため、同一組成の本発明鋼板に
比べて強度はわずかながら低めである上、靭性の劣化も
ある。

【００９７】鋼材番号Ｂ１１も同様に多重焼入における
比較例であり、最終焼入の１回前となる、２回目の焼入
において、保持温度が過小であるために、わずかながら
γ’変態を生じ、合金元素の固溶も不十分となり、同一
組成で且つ多重焼入を行っている本発明鋼板に比べて強
度、靭性ともに若干劣化しており、折角の多重焼入の効
果が生かされておらず好ましくない。

【００９８】以上の実施例からも、本発明によれば、再
加熱焼入・焼戻し処理によって製造される調質高張力鋼
板において、合金元素の高い場合に避けることが困難な
γ’変態を確実に抑制でき、その結果として、良好な強
度、靭性が達成できることが明白である。

【００９９】

【表１】

【０１００】

【表２】

【０１０１】

【表３】

【０１０２】

【表４】

【０１０３】

【表５】

【０１０４】

【表６】

【０１０５】

【表７】

【０１０６】

【発明の効果】本発明によれば、再加熱焼入・焼戻し処
理によって製造される調質高張力鋼板において、合金元
素の高い場合に避けることが困難なγ’変態を確実に抑
制でき、その結果、再加熱焼入・焼戻しにより製造され
る引張強度が５７０ＭＰａ級以上の調質高張力鋼板にお
いて、極めて良好な、強度と靭性が達成でき、産業上の
効果は極めて顕著である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白幡 浩幸 大分市大字西ノ州１番地 新日本製鐵株式 会社大分製鐵所内 (72)発明者 熊谷 達也 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA02 AA04 AA05 AA08 AA11 AA12 AA14 AA15 AA16 AA17 AA19 AA21 AA22 AA23 AA24 AA27 AA29 AA31 AA33 AA35 AA36 AA37 AA39 AA40 BA01 CA01 CA02 CA03 CB02 CC02 CC03 CC04 CD01 CF03

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％で、Ｃ ：０．０２〜０．２５
   ％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．５〜３％、Ａ
   ｌ：０．００１〜０．１％、Ｎ ：０．０００５〜０．
   ０１％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ ：０．０１％以下、
   を含有し、さらに、Ｎｉ：０．０１〜１０％、Ｃｕ：
   ０．０１〜１．５％、Ｃｒ：０．０１〜２％、Ｍｏ：
   ０．０１〜１％、Ｗ ：０．０１〜２％の１種または２
   種以上を含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなる鋼
   片から熱間圧延によって製造した鋼板において、焼入温
   度がＡＣ₃変態点〜１０００℃の焼入を１回以上行い、
   その後、焼戻し温度が４５０℃〜ＡＣ₁変態点の焼戻し
   を行うに際し、前記焼入を施す前の鋼板の組織が少なく
   とも下記の、のいずれか一つの条件を満足すること
   を特徴とする、靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方
   法。 フェライト分率が１０％以上。 平均旧オーステナイト粒径が２０μｍ以下。
2. 【請求項２】 前記焼入を施す前の鋼板を熱間圧延によ
   り製造するに際して、鋼片をＡＣ₃変態点〜１３００℃
   に再加熱後、１０００℃超で熱間圧延を終了し、その後
   ５００℃以下まで、平均冷却速度が０．１〜０．００５
   ℃／ｓで徐冷することを特徴とする請求項１に記載の靭
   性に優れた調質高張力鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記焼入を施す前の鋼板を熱間圧延によ
   り製造するに際して、鋼片をＡＣ₃変態点〜１３００℃
   に再加熱後、少なくとも、Ａｒ₃変態点以下、５００℃
   以上の温度範囲での累積圧下率が３０％以上である圧延
   を含む熱間圧延を行うことを特徴とする、請求項１に記
   載の、靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記焼入を施す前の鋼板を熱間圧延によ
   り製造するに際して、鋼片をＡＣ₁変態点〜（ＡＣ₃変態
   点−５０℃）に再加熱後、熱間圧延を行うことを特徴と
   する、請求項１に記載の、靭性に優れた調質高張力鋼板
   の製造方法。
5. 【請求項５】 焼入焼戻しを施す前の鋼板を熱間圧延に
   より製造するに際して、鋼片をＡＣ₃変態点〜１２００
   ℃に再加熱後、少なくとも、１０００℃以下、８５０℃
   以上の温度範囲での累積圧下率が５０％以上である圧延
   を含む熱間圧延を行うことを特徴とする請求項１に記載
   の靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法。
6. 【請求項６】 熱間圧延と焼入の中間熱処理として、加
   熱温度がＡＣ₃変態点〜１０００℃、加熱温度から５０
   ０℃までの平均冷却速度が０．１〜０．００５℃／ｓで
   ある、焼きならしあるいは焼き鈍しを施すことを特徴と
   する請求項１に記載の靭性に優れた調質高張力鋼板の製
   造方法。
7. 【請求項７】 前記中間熱処理として、加熱温度がＡＣ
   ₁変態点〜（ＡＣ₃変態点−５０℃）である、焼きならし
   あるいは焼き鈍しを施すことを特徴とする請求項１に記
   載の靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法。
8. 【請求項８】 前記中間熱処理において、加熱温度から
   ５００℃以下までの平均冷却速度が０．１〜０．００５
   ℃／ｓであることを特徴とする請求項７に記載の靭性に
   優れた調質高張力鋼板の製造方法。
9. 【請求項９】 前記熱間圧延が、少なくとも、Ａｒ₃変
   態点以下、５００℃以上の温度範囲での累積圧下率が３
   ０％以上である圧延を含むことを特徴とする請求項４〜
   ８に記載の靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法。
10. 【請求項１０】 熱間圧延後、５００℃以下まで、平均
    冷却速度が０．１〜０．００５℃／ｓで徐冷することを
    特徴とする請求項３〜９のいずれかに記載の靭性に優れ
    た調質高張力鋼板の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記焼入を施すに際して、最終の焼入
    の１回前の焼入温度が（ＡＣ₃変態点＋５０℃）〜１０
    ００℃で、該温度での保持時間が２〜１２ｈであり、最
    終の焼入温度がＡＣ₃変態点以上で、最終の焼入の１回
    前の焼入温度以下である、２回以上の焼入を繰り返す多
    重焼入処理を施すことを特徴とする、請求項１〜１０の
    いずれかに記載の靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方
    法。
12. 【請求項１２】 さらに、質量％で、Ｔｉ：０．００３
    〜０．１％、Ｖ ：０．００５〜０．５％、Ｎｂ：０．
    ００３〜０．０２％、Ｚｒ：０．００３〜０．１％、Ｔ
    ａ：０．００５〜０．２％、Ｂ ：０．０００２〜０．
    ００５％の１種または２種以上を含有することを特徴と
    する請求項１〜１１のいずれかに記載の靭性に優れた調
    質高張力鋼板の製造方法。
13. 【請求項１３】 さらに、質量％で、Ｍｇ：０．０００
    ５〜０．０１％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、Ｒ
    ＥＭ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上
    を含有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか
    に記載の靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法。