JP2014029003A - 耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼板の製造方法 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.02〜0.25%、Si:0.01〜0.8%、Mn:0.5〜2%、P:0.010%以下、S:0.003%以下、Al:0.005〜0.1%、N:0.0005〜0.008%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼をAc3変態点以上に加熱し、未再結晶温度域での累積圧下率を80%以下とする熱間圧延を行い、Ar3変態点以上で熱間圧延を終了し、引き続きAr3変態点以上から10℃/s以上の冷却速度で250℃以下の温度まで冷却後、1℃/s以上の平均昇温速度で再加熱し、最高到達温度を100〜400℃の範囲とする焼戻し処理を行うことを特徴とする耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【選択図】なし
Description
また、オートエージングにより強度を確保しているため、低温靭性も十分とは言い難い。
はじめに、本発明の鋼の成分組成を規定した理由を説明する。なお、成分%は、すべて質量%を意味する。
Cは、構造用鋼に求められる強度を得るために必要不可欠な元素であるが、0.02%未満の添加では、十分な強度が得られず、合金元素の大量添加が必要になり溶接性が低下する。0.25%を超えて添加すると、溶接熱影響部のマルテンサイトの生成量が多くなり靭性が低下するため、C量は0.02〜0.25%の範囲とする。好ましくは0.12〜0.22%の範囲である。より好ましくは0.12〜0.18%の範囲である。
Siは脱酸のために添加するが、0.01%未満の添加では脱酸効果が十分でなく、0.8%を超えて添加すると母材および溶接熱影響部の靭性が顕著に低下するとともに溶接性が著しく低下するため、Si量は0.01%〜0.8%の範囲とする。好ましくは0.1〜0.5%の範囲である。より好ましくは0.2〜0.5%の範囲である。
Mnは母材強度を確保する観点から添加するが、0.5%未満の添加ではその効果が十分でなく、2%を超えて添加すると、過剰に焼入性を高め、溶接熱影響部の靭性を著しく低下させることから、Mn量は0.5〜2%の範囲とする。好ましくは0.6〜1.6%の範囲である。より好ましくは0.6〜1.3%の範囲である。
Pは、0.010%を超えて含有すると、母材および溶接熱影響部の靭性を著しく低下させるため、P量は0.010%以下とする。
Sは、0.003%を超えて含有すると、母材および溶接熱影響部の靭性を顕著に低下させるため、S量は0.003%以下とする。
Alは溶鋼を十分に脱酸するために添加されるが、0.005%未満の添加では脱酸効果が十分でなく、0.1%を超えて添加すると母材中に固溶するAl量が多くなり、母材靭性を低下させるので、Al量は0.005〜0.1%の範囲とする。好ましくは、0.01〜0.06%の範囲である。より好ましくは、0.01〜0.04%の範囲である。
Nは、Tiなどと窒化物を形成することによって組織を微細化し、母材および溶接熱影響部の靭性を向上させる効果を有するために添加する。しかし、0.0005%未満の添加では組織微細化の効果が十分ではなく、一方、0.008%を超えて添加すると、母材中に固溶するN量が増大し、母材靭性が著しく低下し、さらに溶接熱影響部においても粗大な炭窒化物を形成し靭性を低下させるので、N量は0.0005%〜0.008%の範囲とする。好ましくは、0.0010〜0.0060%の範囲である。より好ましくは、0.0010〜0.0040%の範囲である。
Moは、母材の高強度化に有効な元素であるが、0.01%未満ではその効果が不十分であり、1%を超えて添加すると合金炭化物の析出による硬度の上昇を引き起こし、靭性を低下させるので、Moを添加する場合は、Mo量は0.01〜1%の範囲とするのが好ましい。より好ましくは、0.05〜0.8%の範囲である。
Nbは鋼の強化に有効な元素であるとともに適切な圧延条件下で焼戻し後に析出している炭化物を微細化する効果があるが、0.001%未満ではその効果が不十分であり、0.1%を超える添加は母材の靭性を著しく低下させるので、Nbを添加する場合は、Nb量は0.001〜0.1%の範囲とするのが好ましい。より好ましくは、0.001〜0.05%の範囲である。
Vは母材の強度・靭性の向上に効果があり、また、VNとして析出することで固溶Nの低下に有効であるが、0.001%未満ではその効果が不十分であり、0.5%を超えて添加すると硬質なVCの析出により靭性が低下するので、Vを添加する場合は、V量は0.001〜0.5%の範囲とするのが好ましい。より好ましくは、0.01〜0.1%の範囲である。
Tiは圧延加熱時あるいは溶接時にTiNを生成し、オーステナイトの粗大化を効果的に抑制し、母材および溶接熱影響部の靭性を向上させる。しかし、0.1%を超えて添加すると、Ti窒化物が粗大化し母材および溶接熱影響部の靭性を低下させるので、Tiを添加する場合は、Ti量は0.001〜0.1%の範囲とするのが好ましい。より好ましくは、0.005〜0.020%の範囲である。
Cuは、低温靭性を損なうことなく鋼の強度の向上が図れるが、2%を超えて添加すると、熱間圧延時に鋼板表面に割れを生じるので、Cuを添加する場合は、Cu量は2%以下とすることが好ましい。より好ましくは、1%以下である。
Niは、鋼の強度および溶接熱影響部の靭性を向上させる有益な元素であるが、4%を超えて添加すると、効果が飽和し経済性が劣るため、Niを添加する場合は、Ni量は4%以下とすることが好ましい。より好ましくは、2%以下である。
Crは、強度および靭性の向上に有効な元素であるが、2%を超えて添加すると、溶接性が低下するので、Crを添加する場合は、Cr量は2%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.1〜1%の範囲である。
Wは強度を向上する作用を有している元素であるが、2%を超えて添加すると、溶接性が低下するので、Wを添加する場合は、W量は2%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.05〜2%の範囲である。
Bは、オーステナイト粒界に偏析することで粒界からのフェライト変態を抑制し、焼入性を高める効果を有するが、この効果を十分に発揮させるためには0.0003%以上添加することが好ましいが、0.003%を超えて添加すると、炭窒化物として析出し焼入性を低下させ、靭性が低下するので、Bを添加する場合は、B量は0.0003〜0.003%の範囲とするのが好ましい。より好ましくは0.0005〜0.002%の範囲である。
Caは硫化物系介在物の形態制御に有用な元素である。しかし0.01%を超えて添加すると、清浄度の低下を招くので、Caを添加する場合は、Ca量は0.01%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.0005〜0.0020%の範囲である。
REMもCaと同様に鋼中で酸化物および硫化物を形成して材質を改善する効果があるが、0.02%を超えて添加しても、その効果が飽和するため、REMを添加する場合は、REM量は0.02%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.0005〜0.0020%の範囲である。
本発明における金属組織の限定理由について説明する。
以下に本発明の製造方法について説明する。
上述した組成を有する鋼片を、加熱炉でAc3変態点以上に加熱する。加熱炉への鋼片の装入方法としては、鋳片をAr3変態点以下に冷却することなく加熱炉に装入する熱片装入法や、一度冷却した鋳片を加熱炉に装入し、Ac3変態点以上に再加熱する冷片装入法があるが、本発明ではいずれの方法も用いることができる。
熱間圧延終了後、母材強度および靭性を確保するため、Ar3変態点以上の温度から250℃以下まで強制冷却を行う必要がある。
なお、冷却速度は700〜500℃での平均冷却速度で規定する。この温度域がフェライトやパーライト等の軟質相が出易い温度領域であり、高強度を得るには、この温度領域を早く冷却する必要があるからである。
焼戻しは、圧延機および直接冷却もしくは加速冷却装置と同一の製造ライン上に直結して設置された加熱装置を用いて行うのが良い。これは、直結化により、圧延・冷却処理から焼戻し処理までに要する時間を短くすることが可能となり、生産性の向上、熱エネルギーの低減効果がもたらされるためである。
耐遅れ破壊安全度指数(%)=100×(X1/X0)
ここで、X0:実質的に拡散性水素を含まない試験片の絞り(%)
X1:拡散性水素を含む試験片の絞り(%)
各特性の目標値は、降伏応力が685MPa以上、引張強度が780MPa以上、vE−40が40J以上、耐遅れ破壊安全度指数の目標は80%以上とした。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.02〜0.25%、Si:0.01〜0.8%、Mn:0.5〜2%、P:0.010%以下、S:0.003%以下、Al:0.005〜0.1%、N:0.0005〜0.008%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼をAc3変態点以上に加熱し、未再結晶温度域での累積圧下率を80%以下とする熱間圧延を行い、Ar3変態点以上で熱間圧延を終了し、引き続きAr3変態点以上から10℃/s以上の冷却速度で250℃以下の温度まで冷却後、1℃/s以上の平均昇温速度で再加熱し、最高到達温度を100〜400℃の範囲とする焼戻し処理を行うことを特徴とする耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼板の製造方法。
- 前記鋼に、更に、質量%で、Mo:0.01〜1%、Nb:0.001〜0.1%、V:0.001〜0.5%、Ti:0.001〜0.1%、Cu:2%以下、Ni:4%以下、Cr:2%以下、W:2%以下の中から選ばれる一種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼板の製造方法。
- 前記鋼に、更に、質量%で、B:0.0003%〜0.003%、Ca:0.01%以下、REM:0.02%以下の中から選ばれる一種以上を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼板の製造方法。
- 圧延後の再加熱を圧延機および冷却装置と同一の製造ライン上に設置された加熱装置を用いて行い、焼戻し処理において最高到達温度における保持時間を60s以内とすることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼板の製造方法。
- 前記鋼が、質量%で、Nb:0.001〜0.1%を含有し、未再結晶温度域での累積圧下率を40%以上、熱間圧延終了温度を860℃以下とすることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼板の製造方法。
- 前記高張力鋼板の金属組織はマルテンサイトおよび下部ベイナイトを主体とし、前記金属組織中のラス界面における炭化物の円相当径は100nm以下、炭化物被覆率は30%以下であることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の溶接性および耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼板の製造方法。
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