JP2573109B2 - 耐Znメッキ割れ構造用高張力鋼の製造方法 - Google Patents

耐Znメッキ割れ構造用高張力鋼の製造方法

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JP2573109B2 JP3172843A JP17284391A JP2573109B2 JP 2573109 B2 JP2573109 B2 JP 2573109B2 JP 3172843 A JP3172843 A JP 3172843A JP 17284391 A JP17284391 A JP 17284391A JP 2573109 B2 JP2573109 B2 JP 2573109B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は橋梁、建築、鉄塔など防
錆のために、構造部材を溶接後、溶融Znメッキを施す
分野に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より上記構造部材は防錆の目的で、
溶接後に溶融Znメッキが広く用いられている。この溶
融Znメッキ時に、構造部材の熱影響部に割れが発生す
ることが屡々ある。この割れの防止対策として、これま
でにもいくつかの提案がなされている。例えば、特開昭
62−50448号公報、特開平2−57669号公報
では鋼材の合金元素量に一定の関係を満足させることに
より、溶接熱影響部の耐メッキ割れ性を高める対策が提
案され、特開平2−145721号公報では針状フェラ
イトを含む組織にし、低降伏比の鋼材を得る対策が提案
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】構造物の大型化に伴う
鋼材の高張力化によって、溶接残留応力やメッキ時の熱
応力が増大して、塑性歪を伴う場合に発生するZnメッ
キ割れは前記した提案によっても解決を見ず、新たな技
術が求められているのが現状である。本発明は、固体金
属の粒界が有する割れ感受性を、鋼材の化学成分組成と
ミクロ組織により向上させると共に、塑性歪が生じる場
合にも、Znメッキ時(450℃)での低降伏強度を達
成することにより塑性歪追従性を向上させて上記課題を
解決する耐Znメッキ割れ構造用高張力鋼の製造方法の
提供を目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の要旨とするところは下記のとおりであ
る。 (1)重量%で C :0.02〜0.20% Si:0.10〜0.30% Mn:0.50〜1.80% Al:0.005〜0.100% B :0.0002%以下 N :50ppm以下 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、かつ SLM 400 =227−320C−10Si−76Mn−5
0Cu−30Ni−92Cr−88Mo−220V−2
00Nb+200Ti≧53 を同時に満足する鋼片を、900℃以上1250℃以下
に加熱し、次いで再結晶終了温度以下かつAr 3 点超で
圧下率>20%の熱間圧延を施し、得られた熱延板を空
冷してAr3−5℃〜Ar3−50℃の温度から200℃
以下まで15〜100℃/secの冷却速度で加速冷却
し、450℃超で焼戻すことを特徴とする耐Znメッキ
割れ構造用高張力鋼の製造方法。
【0005】 (2)重量%で C :0.20〜0.20% Si:0.10〜0.30% Mn:0.50〜1.80% Al:0.005〜0.100% B :0.0002%以下 N :50ppm以下 を含有し、さらに Cu:1.0%以下 Ni:1.0%以下 Cr:0.5%以下 Mo:0.5%以下 V :0.10%以下 Nb:0.08%以下 Ti:0.02%以下 のうち1種または2種以上を含有し、残部Feおよび不
可避不純物からなり、かつ SLM 400 =227−320C−10Si−76Mn−5
0Cu−30Ni−92Cr−88Mo−220V−2
00Nb+200Ti≧53 を同時に満足する鋼片を、900℃以上1250℃以下
に加熱し、次いで再結晶終了温度以下かつAr 3 点超で
圧下率>20%の熱間圧延を施し、得られた熱延板を空
冷してAr3−5℃〜Ar3−50℃の温度から200℃
以下まで15〜100℃/secの冷却速度で加速冷却
し、450℃超で焼戻すことを特徴とする耐Znメッキ
割れ構造用高張力鋼の製造方法。
【0006】本発明が対象とする構造用鋼は、以下に述
べるように、通常の溶接構造用鋼が所要の材質を得るた
めに、従来から当該技術分野での活用で確認されている
作用・効果の関係を基に定めている添加元素の種類と量
により構成している。各元素とその添加理由を以下に示
す。Cは、鋼の強度を向上する有効な成分として添加す
るもので、0.02%未満では構造用鋼として必要な強
度が得られず、また0.20%を超える過剰な含有量で
は溶接部に島状マルテンサイトを析出し、鋼の靱性を著
しく劣化させる。
【0007】Siは溶鋼の脱酸元素として有効である
が、過剰に添加するとZnメッキの際に鉄−亜鉛合金層
を異常に発達せしめ、メッキ焼けと称する外観劣化を生
じさせるので、0.30%以下に規制する。また、添加
量が少ないと、脱酸が不十分のため、0.10%以上と
した。Mnは鋼材の強度を向上する成分であり、0.5
%以上の添加が必要であるが、過剰に添加すると溶接部
の靱性が低下するため、1.80%を上限とする。
【0008】AlもSiと同様、脱酸に有効な元素であ
り、0.005%以上の添加が必要であるが、過剰な添
加は溶接部の靱性を劣化させるため、上限は0.100
%とする。Bは鋼の焼入性を向上せしめる有効な元素で
ある。しかし、過剰の含有はZnメッキ割れ感受性を高
めるので、Bの作用効果とZnメッキ割れ性を考慮して
0.0002%以下に規制する。
【0009】以上が、本発明が対象とする鋼の基本成分
であるが、母材強度の上昇あるいは継手靱性の向上の目
的のため、要求される性質に応じて、Cu:1.0%以
下、Ni:1.0%以下、Cr:0.5%以下、Mo:
0.5%以下、V:0.10%以下、Nb:0.08%
以下、Ti:0.02%以下のうち1種または2種以上
を含有することができる。
【0010】また、以上の各々の成分の添加量が、 SLM 400=227−320C−10Si−76Mn−50Cu−30Ni−92 Cr−88Mo−220V−200Nb+200Ti≧53 なる、耐Znメッキ割れ感受性指数を満足することが必
須である。その理由はS LM 400が53未満では、耐Zn
メッキ割れ性が劣化するためである。
【0011】このようにして製造された鋼片の加熱温度
は、通常のこの種鋼片の加熱条件、即ち圧延中の温度低
下による圧延の作業性を配慮して900℃を下限とし、
上限はオーステナイトの粗大化防止から1250℃を上
限としている。また、再結晶終了温度以下かつAr 3
超の全圧下率が20%以下では細粒化不良により良好な
靱性、有効なフェライト析出が得られないため、再結晶
終了温度以下かつAr 3 点超での圧下率を20%超とす
る。
【0012】また、冷却開始温度はAr3−5℃超とす
るとフェライトの析出が不足し、450℃での降伏強度
が下がらず、またAr3−50℃未満ではフェライトが
析出しすぎて常温強度が60kgf/mm2 級鋼を満足
しないため、Ar3−5℃以下かつAr3−50℃以上と
した。冷却速度は所要の強度を満足させるために15〜
100℃/secとした。
【0013】また、50kgf/mm2 級鋼の製造に際
しては、冷却開始温度をAr3−5℃以下かつAr3−8
0℃以上としても差し仕えはない。
【0014】
【作用】本発明者等は、前記従来技術が有する課題を解
消するために、下記の化学成分を有する一般的な構造用
鋼を用いて種々実験検討を繰り返した。実構造物で割れ
発生が多い部分は隅肉の溶接部である。その原因は高い
溶接残留応力の存在と、メッキ浴浸漬中の熱応力による
変形に伴う二次応力の付加および溶融Znの粒界侵入に
よる液体金属脆化である。そこで、耐Znメッキ割れ性
を向上させるためには、溶融Znによる液体金属脆化を
抑え、Znメッキを行う温度である450℃において降
伏強度を下げ、塑性変形能を高めることが有効である。
【0015】そこで、本発明者等は、常温における強度
を保ちつつ、450℃における降伏強度を有効に低下せ
しめるための製造方法を確立するため、種々実験を繰り
返した。その結果、フェライトを析出させることにより
従来の高張力鋼に比べ、450℃における降伏強度を格
段に低下でき、塑性歪追従性を向上して応力集中を防止
し、Zn浴中での割れを防止できることを知見し、その
製造法として再結晶終了温度以下かつAr 3 点超で圧下
率>20%の熱間圧延を行うこと、および次いで得られ
た熱延板を空冷してAr3−5℃〜Ar3−50℃の温度
から200℃以下までを加速冷却し、次いで450℃超
で焼戻すことにより、安定した常温での強度を得、有効
に450℃での降伏強度を低下せしめ、かつZnメッキ
後でも高張力鋼としての強度を有することを知見した。
【0016】これは、上記の限定された圧延、冷却条件
の組み合わせによって、初めて常温強度を満足し、かつ
450℃の降伏強度を低下するに適切な金属組織が得ら
れるからであると考えられる。本発明は、これらの知見
を基に構成されたものである。
【0017】
【実施例】以下、実施例について本発明の効果を具体的
に示す。表1に供試した鋼の組成を示す。表2、表3に
圧延、冷却、焼戻し条件、常温、高温強度、フェライト
面積率および耐Znメッキ割れ性を示す。耐Znメッキ
割れ性は図1に示す実物大の板桁モデルを板厚9mmの
鋼板で作成し、450℃の溶融Znメッキ浴槽に浸漬
後、HAZ各部のメッキ割れの有無を調査して評価し
た。
【0018】表2、表3から明らかな通り本発明例であ
る鋼番1〜7はいずれも60kgf/mm2 級鋼でSLM
400は53%以上で、450℃での降伏強度も35kg
f/mm2 以下の材料で、目標とする強度を満たし、耐
Znメッキ割れ性も良好で、所要の材質を得ることがで
きた。一方比較鋼である鋼番8〜13はいずれもSLM
400は53%以上であるものの、鋼番8、11は所要の
強度が得られず、鋼番9、10、12、13はフェライ
トの析出量が少なく450℃での強度が高くなり割れが
発生した。鋼番14、15は目標とする強度および組織
を得ることができたが、いずれもSLM 400が53%未満
であり、割れが発生した。
【0019】しかし、鋼番8、11については冷却開始
温度がAr3−60℃であり、50kgf/mm2 を満
足している。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、合金元
素個々の含有量を限定するとともにS LM 400式によりそ
の組み合せを限定した鋼片を圧延、冷却工程の技術的条
件を限定的に組み合わせることにより、フェライトを析
出させ、亜鉛メッキ温度である450℃での降伏強度を
下げ、溶接構造物を亜鉛メッキするのに際し、大きな溶
接残留応力およびメッキ熱応力の発生する部材において
も、亜鉛メッキ割れが防止できることが明らかである。
従って、本発明は産業上大きな効果を有するものである
といえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】耐Znメッキ割れ性の評価用板桁モデルを示
し、(a)は該評価用板桁モデルの側面図、(b)は
(a)のA−A断面図、(c)は(a)のB−B断面図
である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で C :0.02〜0.20% Si:0.10〜0.30% Mn:0.50〜1.80% Al:0.005〜0.100% B :0.0002%以下 N :50ppm以下 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、かつ SLM 400 =227−320C−10Si−76Mn−5
    0Cu−30Ni−92Cr−88Mo−220V−2
    00Nb+200Ti≧53 を同時に満足する鋼片を、900℃以上1250℃以下
    に加熱し、次いで再結晶終了温度以下かつAr 3 点超で
    圧下率>20%の熱間圧延を施し、得られた熱延板を空
    冷してAr3−5℃〜Ar3−50℃の温度から200℃
    以下まで15〜100℃/secの冷却速度で加速冷却
    し、450℃超で焼戻すことを特徴とする耐Znメッキ
    割れ構造用高張力鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%で C :0.02〜0.20% Si:0.10〜0.30% Mn:0.50〜1.80% Al:0.005〜0.100% B :0.0002%以下 N :50ppm以下 を含有し、さらに Cu:1.0%以下 Ni:1.0%以下 Cr:0.5%以下 Mo:0.5%以下 V :0.10%以下 Nb:0.08%以下 Ti:0.02%以下 のうち1種または2種以上を含有し、残部Feおよび不
    可避不純物からなり、かつ SLM 400 =227−320C−10Si−76Mn−5
    0Cu−30Ni−92Cr−88Mo−220V−2
    00Nb+200Ti≧53 を同時に満足する鋼片を、900℃以上1250℃以下
    に加熱し、次いで再結晶終了温度以下かつAr 3 点超で
    圧下率>20%の熱間圧延を施し、得られた熱延板を空
    冷してAr3−5℃〜Ar3−50℃の温度から200℃
    以下まで15〜100℃/secの冷却速度で加速冷却
    し、450℃超で焼戻すことを特徴とする耐Znメッキ
    割れ構造用高張力鋼の製造方法。
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