JP2006291348A - 溶接性に優れた低降伏比高張力鋼およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】特定の成分組成において母材のCeqとPcmを適正化した鋼素材を、1000℃〜1250℃の範囲に加熱、圧延終了温度をAc3変態点以上となる熱間圧延を施し、Ar3点以上の温度域から3〜40℃/sの平均冷却速度でAr3−300℃〜Ar3−50℃の温度範囲まで加速冷却を行った後、室温まで空冷、あるいは、Ac1点以下の温度域まで再加熱した後、空冷を行い、板厚方向の全域において鋼板のミクロ組織を、硬質第2相としてマルテンサイトあるいは島状マルテンサイトを分散したベイナイト主体組織とする。
【選択図】 なし
Description
圧延後、直ちに焼入れする直接焼入れ法であり、圧延後の冷却速度を制御することにより、フェライト相+島状マルテンサイトの2相組織としている。
し、フェライト+硬質相の2相組織とすることにより、高強度化と低降伏比化を達成して
いる。
ライト+オーステナイトの2相域まで加熱し、焼入れした後、焼戻しを行い、高強度化と
低降伏比化を達成している。
1 微視組織がベイナイト主体組織で、平均円相当径が1〜10μm、且つアスペクト比が4.0以下のマルテンサイトあるいは島状マルテンサイトを面積分率で3〜30%を含む、溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼。
2 少なくとも板厚の1/4〜3/4の部分に、請求項1記載の微視組織を備えることを特徴とする溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼。
3 鋼組成が、質量%で、
C:0.03〜0.18%,
Si:0.05〜0.50%,
Mn:0.5〜2.0%,
P:0.02%以下
S:0.0050%以下
Al:0.1%以下
N:0.0070%以下
を含有し、下記(1)式で定義されるCeqが0.33〜0.47%、且つ下記(2)式で定義されるPcmが0.22%以下を満足し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する、1又は2に記載の溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼。
Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
(1)
ここで、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V:各元素の含有量(mass%)で含有しない元素は0とする。
Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5×B (2)
ここで、C、Si、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、V、B:各元素の含有量(mass%)で含有しない元素は0とする。
4 質量%で更に、
Cu:0.1〜1.0%
Ni:0.1〜2.0%
Cr:0.7%以下
Mo:1.0%以下
Nb:0.05%以下
V:0.2%以下
Ti:0.03%以下
B:0.005%以下
Ca:0.005%以下
REM:0.02%以下および
Mg:0.005%以下
の一種又は二種以上を含有し、下記(1)式で定義されるCeqが0.33〜0.47%、且つ下記(2)式で定義されるPcmが0.22%以下を満足し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する、3に記載の溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼。
Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
(1)
ここで、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V:各元素の含有量(mass%)
Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5×B (2)
ここで、C、Si、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、V、B:各元素の含有量(mass%)
5 3又は4に記載した鋼組成からなる鋳片または鋼片を、1000〜1250℃に加熱後、800℃以上の温度域において熱間圧延を行い、続いてAr3点以上の温度域から3〜40℃/sの冷却速度でAr3−300〜Ar3−50℃の温度域まで加速冷却を行った後、空冷することを特徴とする溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼の製造方法。
6 3又は4に記載した鋼組成からなる鋳片または鋼片を、1000〜1250℃に加熱後、800℃以上の温度域において熱間圧延を行い、続いてAr3点以上の温度域から3〜40℃/sの冷却速度でAr3−300〜Ar3−50℃の温度域まで加速冷却を行った後、一旦冷却を中断し、Ac1点以下の温度域まで再加熱した後、空冷することを特徴とする溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼の製造方法。
7 更に、400℃以上、Ac1点以下で焼戻すことを特徴とする請求項5又は6に記載する溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼の製造方法。
1 微視組織
本発明では、高強度と低降伏比を安定して達成するため、微視組織をベイナイト相を主体組織とし、硬質第2相として体積分率、平均円相当径,アスペクト比を特定したマルテンサイトあるいは島状マルテンサイトを面積分率で3〜30%分散させることを規定する。
この傾向が顕著となるため、上限とする。
成分に関する「%」表示は特に断らない限り質量%を意味するものとする。
C:0.03〜0.18%
Cは、鋼の強度を増加させ、構造用鋼材として必要な強度を確保するのに有用な元素で
あり、また、上記したマルテンサイトあるいは島状マルテンサイトの第2相組織を得るためには、0.03%以上の含有を必要とする。
Siは、脱酸材として作用し、製鋼上、少なくとも0.05%必要であるが、0.50%を超えて含有すると、母材の靭性が劣化するとともに、溶接性、HAZ靭性が顕著に劣化する。このため、Siは0.05〜0.50%の範囲に限定する。尚、好ましくは、0.05〜0.35%である。
Mnは、鋼の強度を増加させる効果を有しており、本発明では、引張強度590MPa以上を確保するためには、0.5%以上の含有を必要とする。一方、2.0%を超えて含有すると、母材の靭性およびHAZ靭性が著しく劣化する。このため、Mnは0.5〜2.0%の範囲に限定する。尚、好ましくは、0.6〜1.6%である。
Pは、鋼の強度を増加させ靭性を劣化させる元素であり、特に溶接部の靭性を劣化させ
るので、できるだけ低減することが望ましい。Pが0.02%を超えて含有されると、この傾向が顕著となるため、上限とする。尚、過度のP低減は精錬コストを高騰させ経済的に不利となるため、0.005%以上とすることが望ましい。
Sは母材および溶接部の靭性を劣化させる元素であり、できるだけ低減することが望ま
しい。Sが0.0050%を超えて含有されると、この傾向が顕著となるため、上限とする。
Alは、脱酸剤として作用し、高張力鋼の溶鋼脱酸プロセスに於いて、最も汎用的に使われる。また、鋼中のNをAlNとして固定し、母材の靭性向上に寄与 する。このような効果はAl:0.005%以上の含有で認められる。一方、0.1%を超える含有は、母材の靭性が低下するとともに、溶接時に溶接金属部に混入して、靭性を劣化させる。このため、Alは0.1%以下に限定する。尚、好ましくは0.01〜0.07%である。
Nは不可避的不純物として鋼中に含まれ、0.0070%を超えて含有すると、母材および溶接部靭性が著しく低下する。このため、Nは0.0070%以下に限定する。
本発明では、上記した成分範囲内で、(1)式で定義される炭素当量Ceqが0.33〜0.47%となるように、各成分の含有量を調整する。
ここで、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V:各元素の含有量(mass%)で含有しないものは0とする。
本発明では、更に、(2)式で定義されるPcmが0.22%以下となるように、各成分の含有量を調整する。
ここで、C、Si、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、V、B:各元素の含有量(mass%)で含有しないものは0とする。
CuおよびNiは、高靭性を保ちつつ強度を増加させることが可能な元素で、HAZ靭性への影響も小さく、高強度化のために有用な元素であり、所望する特性に応じ選択して含有できる。
Cr、Mo、Nb、V、Tiはいずれも鋼の強度向上に寄与する元素であり、所望する特性に応じ選択して含有できる。
Tiは、0.005%以上含有することにより、強度向上に寄与し、また、Nとの親和力が強く凝固時にTiNとして析出し、HAZでのオーステナイト粒の粗大化抑制してHAZの高靭化に寄与する。
B: 0.005%以下
Bは,微量の添加により,焼入れ性の向上を介して,鋼の強度を増加させる作用を有する.一方,0.0050%を超える含有は焼入れ性を著しく増加させ,母材の靭性,延性の劣化をもたらすとともに,溶接性が低下する.このため,Bは0.005%以下に限定した.なお,好ましくは,0.0003〜0.002%である。
Ca、REMおよびMgは、いずれも靭性向上に寄与する元素であり、所望する特性に応じ選択して含有できる。
Ca:0.005%以下
Caは、結晶粒の微細化を介して靭性を向上させる有用な元素であり、0.001%以上含有することが好ましいが、0.005%を超えて含有しても効果が飽和するため、含有する場合は、0.005%を上限とする。
温度に関する「℃」表示は特に断らない限り板厚1/2t部の温度を意味するものとする。
[鋼片加熱温度]
本発明で使用する鋼素材は、上述した組成の溶鋼を、転炉、電気炉、真空溶解炉等常法により溶製し、得られた鋼素材を1000℃〜1250℃に再加熱する。
再加熱された鋼素材は、所定の板厚まで、圧延終了温度を800℃以上となる熱間圧延を施す。熱間圧延、圧延終了温度を800℃以上とする以外には、所定の板厚および形状を満足できればよく、その条件をとくに限定しない。
圧延終了後、Ar3点以上の温度域から3〜40℃/sの平均冷却速度で、Ar3−300〜Ar3−50℃まで加速冷却する。圧延終了後の冷却速度が3℃/s未満では、加速冷却後のミクロ組織がフェライト主体組織となるため、目標の引張強さ590MPa以上を満足することができない。
(但し、C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo:各合金元素の含有量(mass%))
加速冷却終了後の厚鋼板は、室温まで空冷してもよいし、加速冷却を停止後、直ちにAc1点以下の温度域まで再加熱した後、空冷しても良く、この場合、更に、高強度と低降伏比および高靭性をバランス良く、有利に達成することができる。
て濃化することにより焼入れ性が増加し、室温までの冷却段階において、微細に分散した残留オーステナイトから、マルテンサイトあるいは島状マルテンサイトが生成することになる。
Ac1=751−27C+18Si−12Mn−23Cu−23Ni+24Cr+23Mo−40V−6Ti+233Nb−169Al−895B (4)
(ただし,C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V、Ti、Nb、Al、B:各合金元素の含有量(mass%))
本発明では、鋼板を室温まで冷却した後、再加熱、焼戻し処理を施してもよい。焼戻し工程では、400℃以上Ac1点以下の焼戻し処理により、靭性を向上させることができる。
Claims (7)
- 微視組織がベイナイト主体組織を母相とし、前記母相中に平均円相当径が1〜10μm、且つアスペクト比が4.0以下のマルテンサイトあるいは島状マルテンサイトを面積分率で3〜30%を含む、溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼。
- 少なくとも板厚の1/4〜3/4の部分に、請求項1記載の微視組織を備えることを特徴とする溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼。
- 鋼組成が、質量%で、
C:0.03〜0.18%,
Si:0.05〜0.50%,
Mn:0.5〜2.0%,
P:0.02%以下
S:0.0050%以下
Al:0.1%以下
N:0.0070%以下
を含有し、下記(1)式で定義されるCeqが0.33〜0.47%、且つ下記(2)式で定義されるPcmが0.22%以下を満足し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する、請求項1又は2に記載の溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼。
Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
(1)
ここで、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V:各元素の含有量(mass%)で含有しない元素は0とする。
Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5×B (2)
ここで、C、Si、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、V、B:各元素の含有量(mass%)で含有しない元素は0とする。 - 質量%で更に、
Cu:0.1〜1.0%
Ni:0.1〜2.0%
Cr:0.7%以下
Mo:1.0%以下
Nb:0.05%以下
V:0.2%以下
Ti:0.03%以下
B:0.005%以下
Ca:0.005%以下
REM:0.02%以下および
Mg:0.005%以下
の一種又は二種以上を含有し、下記(1)式で定義されるCeqが0.33〜0.47%、且つ下記(2)式で定義されるPcmが0.22%以下を満足し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する、請求項3に記載の溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼。
Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
(1)
ここで、C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V:各元素の含有量(mass%)
Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5×B (2)
ここで、C、Si、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、V、B:各元素の含有量(mass%) - 請求項3又は4に記載した鋼組成からなる鋳片または鋼片を、1000〜1250℃に加熱後、800℃以上の温度域において熱間圧延を行い、続いてAr3点以上の温度域から3〜40℃/sの冷却速度でAr3−300〜Ar3−50℃の温度域まで加速冷却を行った後、空冷することを特徴とする溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼の製造方法。
- 請求項3又は4に記載した鋼組成からなる鋳片または鋼片を、1000〜1250℃に加熱後、800℃以上の温度域において熱間圧延を行い、続いてAr3点以上の温度域から3〜40℃/sの冷却速度でAr3−300〜Ar3−50℃の温度域まで加速冷却を行った後、一旦冷却を中断し、Ac1点以下の温度域まで再加熱した後、空冷することを特徴とする溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼の製造方法。
- 更に、400℃以上、Ac1点以下で焼戻すことを特徴とする請求項5又は6に記載する溶接性に優れ、引張強さ(TS)が590MPa以上、降伏比(YR)が80%以下となる高張力鋼の製造方法。
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