JP2655901B2

JP2655901B2 - 靭性の優れた直接焼入型高張力鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2655901B2
Application number: JP2305689A
Authority: JP
Inventors: 和彦矢野; 重雄岡野; 智信吉田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-02-01
Filing date: 1989-02-01
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JPH02205627A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、タンク、橋梁、ペンストック等に用いられ
る引張強さ60kgf/mm²以上の調質高張力鋼板を直接焼入
法にて製造する場合に、良好な母材靭性を確保するため
の製造方法に関するものである。

（従来の技術及び解決しようとする課題）熱延鋼板に対して圧延後直ちに焼入れする、いわゆる
直接焼入法では、従来の再加熱焼入法と比べて、焼入性
が向上する利点があるが、その反面、靭性が劣化する欠
点がある。

この靭性劣化の理由は以下のとおりである。

通常、直接焼入装置は仕上圧延機と離れた位置にある
ため、圧延終了後、焼入れまでの間に鋼板の温度低下が
避けられない。そこで、焼入温度確保の観点から、その
温度低下を見込んで高温で仕上圧延を行うため、焼入れ
前のオーステナイト粒が粗大となり、焼入組織も粗く、
靭性が劣化する。

ところで、直接焼入適用鋼板の靭性を改善する方法と
しては、未再結晶域からの焼入れにより、焼入れ組織を
微細化する方法が提案されている。すなわち、未再結晶
組織を得るために、（１）特開昭57−152422号公報、同
61−23715号公報及び同61−295320号公報に記載されて
いるように、Nb、Ti、Ｖ等の特定の元素を加えて、所定
の温度域で30％以上圧下する方法、また（２）特開昭63
−33521号公報に記載されているように、特定の元素を
加える代わりに、低温圧延を行う方法などがある。

Ｂは微量の添加で鋼の焼入性を高める元素であるが、
Ｂ添加鋼に前記（１）或いは（２）の方法を適用する場
合、以下に述べるような焼入不足に起因する靭性劣化の
問題が生じることがある。

まず、Ｂ添加鋼に（１）の方法を適用する場合、粒界
に偏析する固溶Ｂ量がある濃度以上の時のみ、焼入性向
上の効果を発揮させることから、過度の組織の微細化
は、粒界の面積を増大させることになり、粒界における
固溶Ｂ量の濃度が必要量を下回り、焼入性を低下させる
ことになる。焼入性の低下は、焼入組織がマルテンサイ
ト＋下部ベイナイトの混合組織から、上部ベイナイト組
織になり、靭性を劣化させる。

また、（２）の方法では、未再結晶組織を得るため
に、圧延仕上温度を800〜900℃の低い温度に制限してい
るが、この温度範囲では、圧延終了から焼入れまでの鋼
板搬送時間の経過と共にBN及びFe₂₃（CB）_６が形成さ
れ、粒界の固溶Ｂ量が減少する。したがって、Ｂの焼入
性向上効果が有効に利用できるのは、圧延終了から60秒
までの短時間のみである。そのため、鋼板を先端から順
次焼き入れる通常の直接焼入において、長尺の鋼板の後
端を焼入れるまでに60秒以上要することから、後端では
十分に焼きが入らず、鋼板長手方向に材質が不均一にな
る。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためにな
されたものであって、調質高張力鋼板を直接焼入法にて
製造する場合に良好な母材靭性を確保できる方法を提供
することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）上記のように、Ｂを添加した調質高張力鋼板の未再結
晶域での圧延による靭性改善方法の問題点は、組織を必
要以上に微細化すること及び鋼板搬送時の温度が低いこ
とから、焼きが十分に入らないことにある。

そこで、本発明者らは、これらの問題点について鋭意
研究を重ねた結果、組織の必要以上の微細化を防ぐため
には、圧延時に過度の圧下をとらないこと、そして鋼板
搬送時にBNなどの形成を抑えて必要な固溶Ｂ量を確保す
るためには、Nbを添加し未再結晶域を高温側に拡げ、そ
の高い未再結晶温度で仕上圧延を行い、搬送中の温度を
確保することが有効であることを見い出し、ここにＢ添
加鋼の直接焼入れ時の靭性改善方法を発明したものであ
る。

すなわち、本発明に係わる靭性の優れた直接焼入型高
張力鋼板の製造方法は、C:0.03〜0.20％、Si:0.10〜0.4
0％、Mn:0.50〜2.00％、Nb:0.010〜0.040％、B:0.0005
〜0.0020％、N:0.0050％以下及びAl:0.020〜0.080％を
含み、残部がFe及び不可避的不純物よりなる鋼を1150〜
1300℃に加熱し、900〜950℃の温度において10％以上30
％未満の圧下率で圧延を終了した後、120秒以内に、且
つ850℃以上の温度から焼入れを開始し、200℃以下まで
急冷して、その後、Ac₁点以下で焼もどし処理を施すこ
とを特徴とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用）まず、本発明における化学成分の限定理由について説
明する。

C: Ｃは焼入性と強度確保のために必要な元素であるが、
0.03％未満ではこれらの効果は期待できず、また0.20％
を超えて含有すると溶接性及び靭性を劣化させる。した
がって、Ｃ含有量は0.03〜0.20％の範囲とする。

Si: Siは脱酸に必要な元素であるが、0.10％未満ではこの
効果が少なく、また0.40％を超えて含有すると溶接性及
び靭性の劣化を招く。したがって、Si含有量は0.10〜0.
40％の範囲とする。

Mn: Mnは焼入性を確保のために必要な元素であるが、0.50
％未満ではその効果が少なく、また2.00％を超えて含有
すると溶接性及び靭性の劣化を招く。したがって、Mn含
有量は0.50〜2.00％の範囲とする。

Nb: Nbは加工オーステナイトの再結晶を抑制するために必
要な元素である。しかし、0.010％未満ではこの効果が
少なく、また0.040％を超えて含有すると前記効果が飽
和する上に、かえって靭性劣化を招く。したがって、Nb
含有量は0.010〜0.040％の範囲とする。

B: Ｂは焼入性向上に重要な元素である。しかし、0.0005
％未満ではその効果が少なく、また0.0020％を超えて含
有するとBN及びFe₂₃（CB）_６を多量に生成して靭性を劣
化させる。したがって、Ｂ含有量は0.0005〜0.0020％の
範囲とする。

N: ＮはＢと結合して固溶Ｂ量を減少させ、0.0050％を超
えるとＢの焼入性向上効果を阻害する。したがって、Ｎ
含有量は0.0050％以下とする。

Al: Alは脱酸と結晶粒の微細化に必要な元素であるが、0.
020％未満ではこれらの効果が少なく、また0.080％を超
えて含有すると介在物の増加により靭性が劣化する。し
たがって、Al含有量は0.020〜0.080％の範囲とする。

次に、本発明における製造条件について説明する。

まず、スラブ加熱温度は、Nbの炭窒化物を完全に固溶
させ、Nbが再結晶抑制効果を発揮するように1150℃以上
とする。また結晶粒粗大化防止の観点より、1300℃以下
とする。

仕上圧延は、仕上温度900〜950℃における圧下率が10
％以上30％未満の条件で行う必要がある。

第１図は靭性に及ぼす仕上温度の影響を示したもので
ある。なお、0.15％Ｃ−0.25％Si−1.50％Mn−0.035％A
l−0.0010％Ｂ−0.0030％Ｎ鋼（Nb無添加鋼）とこれに
0.030％Nbを添加したNb添加鋼について、板厚25mm、最
終圧下率12％、搬送時間70秒の条件で、仕上温度を変化
させて製造した場合である。

第１図より、破面遷移温度が−80℃以下の優れた靭性
を示す鋼は、Nb添加鋼で仕上温度900〜950℃の範囲にあ
って未再結晶組織を有する場合であることがわかる。し
かし、仕上温度が900℃未満では焼入れ不足となり、ま
た950℃を超えると結晶粒粗大化により靭性が劣化す
る。

第２図は靭性に及ぼす900〜950℃での圧下率の影響を
示したものである。なお、0.15％Ｃ−0.25％Si−1.50％
Mn−0.035％Al−0.030％Nb−0.0010％Ｂ−0.0030％Ｎ鋼
について、板厚25mm、搬送時間70秒の条件で、900〜950
℃の間での圧下率を変化させて製造した場合である。

第２図より、靭性が良好な鋼は圧下率が10％以上30％
未満の場合であることがわかる。しかし、圧下率が10％
未満では再結晶して粗粒になるために靭性が劣化し、ま
た圧下率が30％以上では過剰に変形帯が導入されて焼入
性が低下するために靭性が劣化する。

以上のことより、良好な靭性を得るために、仕上圧延
は900〜950℃での圧下率を10％以上30％未満の条件とす
る。

圧延後の搬送時間は、120秒以内とする必要がある。

第３図は靭性に及ぼす搬送時間の影響を示したもので
ある。なお、0.15％Ｃ−0.25％Si−1.50％Mn−0.035％A
l−0.15％Cr−0.08％Mo−0.030％Nb−0.0010％Ｂ−0.00
30％Ｎ鋼について、板厚38mm、仕上温度930℃、最終圧
下率12％、950℃以下累積圧下率25％の条件で、搬送時
間を変化させて製造した場合である。

第３図より、搬送時間が120秒を超えると、靭性が急
激に劣化することが明らかである。したがって、BNやFe
₂₃（CB）_６の生成を防ぎ、焼入性を確保するために、搬
送時間を120秒以内とする。

次いで焼入れするが、焼入れ温度は850℃以上とし、2
00℃以下まで急冷する必要がある。

第４図は靭性に及ぼす焼入温度の影響を示したもので
ある。なお、0.15％Ｃ−0.25％Si−1.50％Mn−0.035％A
l−0.15％Cr−0.08％Mo−0.030％Nb−0.0010％Ｂ−0.00
30％Ｎ鋼について、板厚38mm、仕上温度910℃、最終圧
下率12％、950℃以下累積圧下率25％、搬送時間120秒の
条件で、焼入温度を変化させて製造した場合である。

第４図より、焼入温度が850℃未満では靭性が急激に
劣化することがわかる。したがって、BNやFe₂₃（CB）_６
の生成を防ぎ、焼入性を確保する観点より、焼入温度は
850℃以上とする。また、焼入れ時にマルテンサイト変
態或いはベイナイト変態を完了させ、良好な焼入組織を
得るために、急冷は200℃以下までとする。

焼入れ後、Ac₁点以下で焼もどし処理を施す。

このように、鋼の化学成分、製造条件、特に900〜950
℃の間での圧下率を規制することにより、靭性の優れた
高張力鋼板を得ることができるのである。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例）第１表に示す化学成分を有する供試鋼について、第２
表に示す条件で熱間圧延、直接焼入れを施し、焼きもど
し（640℃）を施した。

得られた鋼板の機械的性質（引張強さ、破面遷移温
度）を第２表に併記する。なお、破面遷移温度について
は、試験片を板厚ｔの1/2の位置でＣ方向のものを採取
し、衝撃試験に供して、破面遷移温度を求めた。

第２表より明らかなように、本発明例は破面遷移温度
が低く、優れた靭性を示し、また引張強さも60kgf/mm²
以上が得られている。一方、比較例はNbが本発明範囲よ
りも低めであるため、未再結晶域での圧延が行えず、強
度は得られているものの、破面遷移温度が高く、靭性が
劣化している。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、直接焼入法に
て60kgf/mm²以上の調質高張力鋼板を製造するに際し、
化学成分を特にＢ添加のもとで調整すると共に、圧延条
件、搬送時間を規制するので、良好な母材靭性を確保で
きる。したがって、タンク、橋梁、ペンストック等に用
いられる引張強さ60kgf/mm²以上の調質高張力鋼板の製
造に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は靭性に及ぼす仕上温度の影響を示す図、第２図
は靭性に及ぼす900〜950℃での圧下率の影響を示す図、
第３図は靭性に及ぼす搬送時間の影響を示す図、第４図
は靭性に及ぼす焼入温度の影響を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−136622（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−48517（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−100214（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−33521（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で（以下、同じ）、C:0.03〜0.20
％、Si:0.10〜0.40％、Mn:0.50〜2.00％、Nb:0.010〜0.
040％、B:0.0005〜0.0020％、N:0.0050％以下及びAl:0.
020〜0.080％を含み、残部がFe及び不可避的不純物より
なる鋼を1150〜1300℃に加熱し、900〜950℃の温度にお
いて10％以上30％未満の圧下率で圧延を終了した後、12
0秒以内に、且つ850℃以上の温度から焼入れを開始し、
200℃以下まで急冷して、その後、Ac₁点以下で焼もどし
処理を施すことを特徴とする靭性の優れた直接焼入型高
張力鋼板の製造方法。