JP2964865B2 - 降伏強度制御鋼 - Google Patents
降伏強度制御鋼Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば建築・土木用に
使用される高精度の応力設計を必要とする構造物用鋼材
に適した低降伏比で、かつ降伏強度の変動幅が小さい
鋼、即ち降伏強度制御鋼に関するものである。
使用される高精度の応力設計を必要とする構造物用鋼材
に適した低降伏比で、かつ降伏強度の変動幅が小さい
鋼、即ち降伏強度制御鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】建築・土木用の鉄鋼構造物の大型化に伴
い、使用される鋼材には高強度化及び厚肉化が要求さ
れ、さらに大入熱溶接時のＨＡＺ靱性の確保、低入熱溶
接時の低温割れの防止が求められてきた。これらの鋼材
の製造方法においては、制御圧延や加速冷却が応用さ
れ、低炭素当量で高強度、高靱性鋼が製造されてきた。
また、これらの加速冷却材から冷却歪みを除去する場合
には、５００℃以上で焼きもどしを行うことが一般的で
ある。
い、使用される鋼材には高強度化及び厚肉化が要求さ
れ、さらに大入熱溶接時のＨＡＺ靱性の確保、低入熱溶
接時の低温割れの防止が求められてきた。これらの鋼材
の製造方法においては、制御圧延や加速冷却が応用さ
れ、低炭素当量で高強度、高靱性鋼が製造されてきた。
また、これらの加速冷却材から冷却歪みを除去する場合
には、５００℃以上で焼きもどしを行うことが一般的で
ある。
【０００３】しかし近年、大地震時の安全性確保の観点
から、終局耐力設計法という考えが広まってきた。終局
耐力設計法とは、大地震時の際に、柱に先行させて梁を
降伏させ、地震エネルギーを吸収させることにより、柱
が崩壊するという大惨事を防ぐことを狙いとした設計法
である。
から、終局耐力設計法という考えが広まってきた。終局
耐力設計法とは、大地震時の際に、柱に先行させて梁を
降伏させ、地震エネルギーを吸収させることにより、柱
が崩壊するという大惨事を防ぐことを狙いとした設計法
である。
【０００４】地震エネルギーを十分に吸収するために
は、鋼材が大きく変形する必要があり、この設計法を行
うためには、使用する鋼材に対して低降伏比であること
が必然とされ、更に、上記設計法において意図通り、柱
に先行させて梁を降伏させるためには、梁に柱よりも低
強度の部材を使用する必要がある。鋼材の降伏点の変動
幅が大きい場合には大きめの安全係数を採用しなければ
ならず、厚肉化またはさらに高強度の鋼材の使用となる
ことは不経済である。
は、鋼材が大きく変形する必要があり、この設計法を行
うためには、使用する鋼材に対して低降伏比であること
が必然とされ、更に、上記設計法において意図通り、柱
に先行させて梁を降伏させるためには、梁に柱よりも低
強度の部材を使用する必要がある。鋼材の降伏点の変動
幅が大きい場合には大きめの安全係数を採用しなければ
ならず、厚肉化またはさらに高強度の鋼材の使用となる
ことは不経済である。
【０００５】従来の低降伏比高張力鋼の製造方法として
は、例えば、特開平３−２１９０１２号公報や特開平４
−９９８１７号公報に開示された方法がある。これらは
いずれも、高張力鋼において降伏比を低くすることのみ
を目的としたものであり、降伏強度の変動幅を小さくす
る方法については何ら開示されていない。
は、例えば、特開平３−２１９０１２号公報や特開平４
−９９８１７号公報に開示された方法がある。これらは
いずれも、高張力鋼において降伏比を低くすることのみ
を目的としたものであり、降伏強度の変動幅を小さくす
る方法については何ら開示されていない。
【０００６】しかし、現実に加速冷却を利用し、厚物鋼
材の引張強度が４９０ＭＰａ以上の鋼板を低炭素当量で
製造する場合、Ｎｂに代表される微量合金成分の添加を
必要とするため、加速冷却時における制御が困難なわず
かな変動要因、例えば冷却停止温度の変動等により、板
間、または板内で降伏強度が大きく変動し、終局耐力設
計に必要な降伏強度の変動幅の小さな鋼板を安定して大
量に製造することはむずかしい状況である。
材の引張強度が４９０ＭＰａ以上の鋼板を低炭素当量で
製造する場合、Ｎｂに代表される微量合金成分の添加を
必要とするため、加速冷却時における制御が困難なわず
かな変動要因、例えば冷却停止温度の変動等により、板
間、または板内で降伏強度が大きく変動し、終局耐力設
計に必要な降伏強度の変動幅の小さな鋼板を安定して大
量に製造することはむずかしい状況である。
【０００７】即ち、引張強度が４９０ＭＰａ程度の鋼材
では低降伏比であることの要求はほぼ満足されている
が、降伏強度の変動幅を小さくすることは達成されてい
ない。なおこのような事情は、厚物鋼材ばかりでなく建
築、土木用の形鋼、棒鋼、パイプ材にもある。
では低降伏比であることの要求はほぼ満足されている
が、降伏強度の変動幅を小さくすることは達成されてい
ない。なおこのような事情は、厚物鋼材ばかりでなく建
築、土木用の形鋼、棒鋼、パイプ材にもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような現状を踏ま
えて、本発明はなされたものであり、低降伏比であり、
かつ降伏強度の板間または板内の変動幅が狭い鋼、即ち
降伏強度制御鋼を提供することを目的とするものであ
る。なおこの際、望ましくは降伏比は７５％以下であ
り、かつ前述の降伏強度の変動幅（３σ）を例えば３０
ＭＰａ以内のような降伏強度の変動幅の小さく、即ち降
伏強度が制御されており、かつ引張強度が４９０ＭＰａ
以上の鋼を目的とするものである。尚、上記σは標準偏
差である。
えて、本発明はなされたものであり、低降伏比であり、
かつ降伏強度の板間または板内の変動幅が狭い鋼、即ち
降伏強度制御鋼を提供することを目的とするものであ
る。なおこの際、望ましくは降伏比は７５％以下であ
り、かつ前述の降伏強度の変動幅（３σ）を例えば３０
ＭＰａ以内のような降伏強度の変動幅の小さく、即ち降
伏強度が制御されており、かつ引張強度が４９０ＭＰａ
以上の鋼を目的とするものである。尚、上記σは標準偏
差である。
【０００９】
【課題を解決する手段】上記課題を解決するため発明者
らは加速冷却材の特性を詳細に検討すると共に、鋼の添
加元素の影響を研究した結果、以下の発明をするに至っ
た。 （１）下記の特徴（成分組成はｗｔ％である）を備えた
建築・土木用降伏強度制御鋼である。 （ａ）C:0.08〜0.18 %、Si:0.05 〜0.5 %、Mn:1.0〜1.6 % P:0.015%以下、 S:0.005 %以下、 sol.Al:0.07%以下、 V :0.01 〜0.06 %を含有し、 残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼であって、 （ｂ）前記鋼の金属組織がフェライトとベイナイトから
構成されている。
らは加速冷却材の特性を詳細に検討すると共に、鋼の添
加元素の影響を研究した結果、以下の発明をするに至っ
た。 （１）下記の特徴（成分組成はｗｔ％である）を備えた
建築・土木用降伏強度制御鋼である。 （ａ）C:0.08〜0.18 %、Si:0.05 〜0.5 %、Mn:1.0〜1.6 % P:0.015%以下、 S:0.005 %以下、 sol.Al:0.07%以下、 V :0.01 〜0.06 %を含有し、 残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼であって、 （ｂ）前記鋼の金属組織がフェライトとベイナイトから
構成されている。
【００１０】（２）下記の特徴（成分組成はｗｔ％であ
る）を備えた建築・土木用降伏強度制御鋼である。 （ａ）C:0.08〜0.18 %、 Si:0.005〜0.5 %、 Mn:1.0 〜1.6 % P:0.015%以下、 S:0.05 %以下、 sol.Al:0.07%以下、 V :0.01 〜0.06 % を含有し、 残部がFe及び不可避的不純物からなり、 （ｂ）前記鋼の金属組織がフェライトとベイナイトから
構成されており、 （ｃ）前記鋼の降伏強度が 325 MPa以上で、かつ、引張
強度が 490 MPa以上である。 （３）前記ベイナイトが焼戻ベイナイトであることを特
徴とする上記（２）記載の建築・土木用降伏強度制御鋼
である。
る）を備えた建築・土木用降伏強度制御鋼である。 （ａ）C:0.08〜0.18 %、 Si:0.005〜0.5 %、 Mn:1.0 〜1.6 % P:0.015%以下、 S:0.05 %以下、 sol.Al:0.07%以下、 V :0.01 〜0.06 % を含有し、 残部がFe及び不可避的不純物からなり、 （ｂ）前記鋼の金属組織がフェライトとベイナイトから
構成されており、 （ｃ）前記鋼の降伏強度が 325 MPa以上で、かつ、引張
強度が 490 MPa以上である。 （３）前記ベイナイトが焼戻ベイナイトであることを特
徴とする上記（２）記載の建築・土木用降伏強度制御鋼
である。
【００１１】
【作用】本発明の対象は主にＪＩＳ３１０６に規定する
溶接構造用圧延鋼材に規定するＳＭ４９０、ＳＭ５２０
等を対象とする。しかし、これらに限定されるものでは
なく、この程度の強度が必要な棒鋼、形鋼、パイプ材等
としても利用できる鋼である。尚、本明細書では、成分
組成について、請求項では「含有する」と記載し、図で
は「添加量」又は「添加鋼」と記載するが、「添加」の
意義は「含有」と同意義である。
溶接構造用圧延鋼材に規定するＳＭ４９０、ＳＭ５２０
等を対象とする。しかし、これらに限定されるものでは
なく、この程度の強度が必要な棒鋼、形鋼、パイプ材等
としても利用できる鋼である。尚、本明細書では、成分
組成について、請求項では「含有する」と記載し、図で
は「添加量」又は「添加鋼」と記載するが、「添加」の
意義は「含有」と同意義である。
【００１２】上記鋼材における降伏強度の変動が生ずる
要因としては、製鋼段階における成分組成の変動があ
り、またその後における熱処理等の製造条件の変動等が
ある。建築・土木用の鋼材は通常、加速冷却を適用して
製造するので、特に加速冷却の停止温度の変動に伴う強
度の変動が大きい。そこで、鋼成分としては、上記製造
条件の変動の強度に及ぼす影響が少ない元素を選択する
ことが必要であるとともに、熱処理条件も強度の変動幅
が小さくなるように選択する必要がある。
要因としては、製鋼段階における成分組成の変動があ
り、またその後における熱処理等の製造条件の変動等が
ある。建築・土木用の鋼材は通常、加速冷却を適用して
製造するので、特に加速冷却の停止温度の変動に伴う強
度の変動が大きい。そこで、鋼成分としては、上記製造
条件の変動の強度に及ぼす影響が少ない元素を選択する
ことが必要であるとともに、熱処理条件も強度の変動幅
が小さくなるように選択する必要がある。
【００１３】かかる鋼成分として、Ｎｂ，Ｔｉと比較し
Ｖが最適であることを知見した。また、熱処理条件とし
てはフェライトと変態のままのベイナイトまたは焼戻し
ベイナイトを生ぜしめる条件が最適であることを知見
し、本発明に至ったものである。
Ｖが最適であることを知見した。また、熱処理条件とし
てはフェライトと変態のままのベイナイトまたは焼戻し
ベイナイトを生ぜしめる条件が最適であることを知見
し、本発明に至ったものである。
【００１４】まず鋼の成分組成の含有量又は添加量の限
定理由を述べる。 Ｃ：０．０８〜０．１８％とする。Ｃは、鋼の強度を確
保するために、０．０８％（ｗｔ％であり、以下同じ）
を含有するが、溶接性の観点から０．１８％以下とす
る。
定理由を述べる。 Ｃ：０．０８〜０．１８％とする。Ｃは、鋼の強度を確
保するために、０．０８％（ｗｔ％であり、以下同じ）
を含有するが、溶接性の観点から０．１８％以下とす
る。
【００１５】Ｓｉ：０．０５〜０．５％とする。Ｓｉは
脱酸剤として０．０５％以上必要であるが、多量の添加
は溶接性や延性および靱性を低下させるため０．５％以
下とする。
脱酸剤として０．０５％以上必要であるが、多量の添加
は溶接性や延性および靱性を低下させるため０．５％以
下とする。
【００１６】Ｍｎ：１．０〜１．６％とする。ＭｎはＦ
ｅＳの生成を抑制しさらに鋼板の強度や靱性のために、
含有させるが、多量の添加は鋼の焼き入れ性の増加を生
ぜしめ、溶接時における硬化層の出現により割れ感受性
が高くなることから上記範囲とする。
ｅＳの生成を抑制しさらに鋼板の強度や靱性のために、
含有させるが、多量の添加は鋼の焼き入れ性の増加を生
ぜしめ、溶接時における硬化層の出現により割れ感受性
が高くなることから上記範囲とする。
【００１７】Ｐ：０．０１５％以下とする。Ｐは鋼中の
不純物として不可避的であるが、延性を劣化させ、更に
は溶接割れの原因となるため、０．０１５％以下とす
る。
不純物として不可避的であるが、延性を劣化させ、更に
は溶接割れの原因となるため、０．０１５％以下とす
る。
【００１８】Ｓ：０．００５％以下とする。ＳはＰと同
様鋼中の不可避的な不純物であるが、延性を劣化させ、
更には溶接割れの原因となるため、０．００５％以下と
する。
様鋼中の不可避的な不純物であるが、延性を劣化させ、
更には溶接割れの原因となるため、０．００５％以下と
する。
【００１９】ｓol．Ａｌ：０．０７％以下とする。Ａｌ
は脱酸材として必要な元素であり、キルド鋼として必要
な添加量あればよい。しかし、０．０７％を超えるとＡ
ｌ2 ０3 介在物が増加するので上記範囲とする。
は脱酸材として必要な元素であり、キルド鋼として必要
な添加量あればよい。しかし、０．０７％を超えるとＡ
ｌ2 ０3 介在物が増加するので上記範囲とする。
【００２０】Ｖ：０．０１〜０．０６％とする。Ｖは本
発明の中心となる元素であり、適度に焼入れ性を上昇さ
せ、また適度に焼きもどし軟化抵抗を高める元素であ
り、その効果を得るためには、０．０１％以上の添加が
必要である。また、０．０６％を超えて添加すると溶接
性を害するとともに降伏比の上昇を招く。従って、０．
０１〜０．０６％の範囲とする。以上が一般的理由であ
るが、ここでＶを添加する特別の理由を詳細に述べる。
発明の中心となる元素であり、適度に焼入れ性を上昇さ
せ、また適度に焼きもどし軟化抵抗を高める元素であ
り、その効果を得るためには、０．０１％以上の添加が
必要である。また、０．０６％を超えて添加すると溶接
性を害するとともに降伏比の上昇を招く。従って、０．
０１〜０．０６％の範囲とする。以上が一般的理由であ
るが、ここでＶを添加する特別の理由を詳細に述べる。
【００２１】前述のように本発明鋼は、望ましくは降伏
比が７５％以下で、かつ降伏強度の変動幅（３σ）を例
えば３０ＭＰａ以下でありかつ降伏強度が３２５ＭＰａ
以上で、引張強度が４９０ＭＰａ以上の鋼に関するもの
である。この目的を達成するためＶを単独に添加したも
のである。このＶを添加元素として選定した理由を以下
に述べる。
比が７５％以下で、かつ降伏強度の変動幅（３σ）を例
えば３０ＭＰａ以下でありかつ降伏強度が３２５ＭＰａ
以上で、引張強度が４９０ＭＰａ以上の鋼に関するもの
である。この目的を達成するためＶを単独に添加したも
のである。このＶを添加元素として選定した理由を以下
に述べる。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１に示す成分の鋼を用意し、実験室の圧
延機で熱間圧延後、正確な冷却コントロールが可能な実
験室規模の加速冷却装置を用い、ただちに冷却した。こ
の時、加速冷却条件の内、最も降伏強度の変動を生ずる
冷却停止温度を意識的に４００℃〜６００℃範囲に変化
させた時の降伏強度を調べた。
延機で熱間圧延後、正確な冷却コントロールが可能な実
験室規模の加速冷却装置を用い、ただちに冷却した。こ
の時、加速冷却条件の内、最も降伏強度の変動を生ずる
冷却停止温度を意識的に４００℃〜６００℃範囲に変化
させた時の降伏強度を調べた。
【００２４】図１（ａ）〜（ｃ）にＨＷＮ１鋼（Ｓｉ−
Ｍｎ系）、ＨＷＮ２鋼（Ｎｂ系）、ＨＷＶ２鋼（Ｖ系）
における加速冷却のまま（４００℃又は６００℃で停止
した場合）から６００℃に焼きもどすことによる降伏強
度の変化を示す。どの系においても、加速冷却で導入さ
れた転位密度が、焼きもどしされることにより低下し、
その結果として該鋼は軟化する。
Ｍｎ系）、ＨＷＮ２鋼（Ｎｂ系）、ＨＷＶ２鋼（Ｖ系）
における加速冷却のまま（４００℃又は６００℃で停止
した場合）から６００℃に焼きもどすことによる降伏強
度の変化を示す。どの系においても、加速冷却で導入さ
れた転位密度が、焼きもどしされることにより低下し、
その結果として該鋼は軟化する。
【００２５】また、加速冷却により多くの転位が導入さ
れているため、４００℃で冷却停止した材料の方が、６
００℃で加速冷却を停止した材料に比較し、焼もどしに
よる軟化が大きい。さらに詳細に軟化挙動を検討する
と、各鋼の特徴が明らかである。ＨＷＮ１鋼では、析出
元素がないため、６００℃停止材においても焼きもどし
による軟化が顕著で、目標の降伏強度を下回っている。
れているため、４００℃で冷却停止した材料の方が、６
００℃で加速冷却を停止した材料に比較し、焼もどしに
よる軟化が大きい。さらに詳細に軟化挙動を検討する
と、各鋼の特徴が明らかである。ＨＷＮ１鋼では、析出
元素がないため、６００℃停止材においても焼きもどし
による軟化が顕著で、目標の降伏強度を下回っている。
【００２６】ＨＷＮ２鋼では４００℃停止材においても
焼きもどしによる軟化程度が小さく、その結果として、
焼きもどし後も冷却停止温度による降伏強度の変動幅が
大きい。Ｎｂは強い炭化物生成元素であり、焼きもどし
時のＮｂ炭化物析出により転位密度の低下が阻害される
からである。この点は電子顕微鏡観察において明らかで
あった。
焼きもどしによる軟化程度が小さく、その結果として、
焼きもどし後も冷却停止温度による降伏強度の変動幅が
大きい。Ｎｂは強い炭化物生成元素であり、焼きもどし
時のＮｂ炭化物析出により転位密度の低下が阻害される
からである。この点は電子顕微鏡観察において明らかで
あった。
【００２７】一方、ＨＷＶ２鋼では、６００℃停止材を
焼きもどしても，Ｓｉ−Ｍｎ鋼のような大きな軟化は示
さない。また、４００℃停止材を焼きもどしした場合に
は、Ｎｂ添加鋼に比べ、より大きな軟化を示す。その結
果として、冷却停止温度の変化よる降伏強度の変動幅
は、焼きもどしにより著しく狭くなっている。Ｖは、Ｎ
ｂに比べると弱い炭化物生成元素であり、転位密度が小
さければ、焼きもどし時のＶ炭化物により転位密度の低
下を阻止できるが、転位密度が多数ある場合には、焼き
もどし後の転位密度は減少しその為、大きな軟化が起こ
る。この点は、金属組織の電子顕微鏡観察で明らかとな
った。
焼きもどしても，Ｓｉ−Ｍｎ鋼のような大きな軟化は示
さない。また、４００℃停止材を焼きもどしした場合に
は、Ｎｂ添加鋼に比べ、より大きな軟化を示す。その結
果として、冷却停止温度の変化よる降伏強度の変動幅
は、焼きもどしにより著しく狭くなっている。Ｖは、Ｎ
ｂに比べると弱い炭化物生成元素であり、転位密度が小
さければ、焼きもどし時のＶ炭化物により転位密度の低
下を阻止できるが、転位密度が多数ある場合には、焼き
もどし後の転位密度は減少しその為、大きな軟化が起こ
る。この点は、金属組織の電子顕微鏡観察で明らかとな
った。
【００２８】なおこの際、金属組織は、いずれの系も焼
入れのままでは主にフェライトとベイナイトで構成さ
れ、６００℃で焼きもどすと主にフェライトと焼きもど
しベイナイトである。なお本明細書ではベイナイトと言
う時には所謂変態ままのベイナイトと焼きもどしベイナ
イトを含む概念として使用する。以上のことから、本発
明のＶ含有鋼は、加速冷却のままでも、また焼戻し後で
も発明の目的とする降伏強度３２５ＭＰａ以上の強度を
有しているこたが判る。
入れのままでは主にフェライトとベイナイトで構成さ
れ、６００℃で焼きもどすと主にフェライトと焼きもど
しベイナイトである。なお本明細書ではベイナイトと言
う時には所謂変態ままのベイナイトと焼きもどしベイナ
イトを含む概念として使用する。以上のことから、本発
明のＶ含有鋼は、加速冷却のままでも、また焼戻し後で
も発明の目的とする降伏強度３２５ＭＰａ以上の強度を
有しているこたが判る。
【００２９】次に、各成分系のおける加速冷却のままの
性質について考察する。各成分系のおける加速冷却のま
まの降伏強度をＮｂ、Ｔｉ及びＶ含有量を横軸にとり図
２に示す。Ｎｂ含有系、Ｔｉ含有系及びＶ含有系とも冷
却停止温度の変動幅に起因し、加速冷却のままの降伏強
度は大きな変動幅を示す。しかしながら、Ｖ含有系は他
の系に比較し、降伏強度の変動幅は最も小さい。また、
Ｖ含有系の降伏比は約７０％であり、目標とする７５％
を大きく下回っていた。
性質について考察する。各成分系のおける加速冷却のま
まの降伏強度をＮｂ、Ｔｉ及びＶ含有量を横軸にとり図
２に示す。Ｎｂ含有系、Ｔｉ含有系及びＶ含有系とも冷
却停止温度の変動幅に起因し、加速冷却のままの降伏強
度は大きな変動幅を示す。しかしながら、Ｖ含有系は他
の系に比較し、降伏強度の変動幅は最も小さい。また、
Ｖ含有系の降伏比は約７０％であり、目標とする７５％
を大きく下回っていた。
【００３０】従って、Ｖ含有鋼は、加速冷却のままの組
織で、本発明の目的である降伏強度３２５ＭＰａ以上の
強度と狭い降伏強度の変動幅を有していることが明らか
である。この理由は、既に述べたとおり、Ｖが弱い炭化
物生成元素であること、及び金属組織が主にフェライト
とベイナイトになっているからである。即ち、金属組織
がフェライト単相であると降伏強度は３２５ＭＰａ未満
の強度となり、ベイナイト単相またはマルテンサイト単
相であると通常降伏比は約７５％を超え、本発明の目的
を逸脱する。
織で、本発明の目的である降伏強度３２５ＭＰａ以上の
強度と狭い降伏強度の変動幅を有していることが明らか
である。この理由は、既に述べたとおり、Ｖが弱い炭化
物生成元素であること、及び金属組織が主にフェライト
とベイナイトになっているからである。即ち、金属組織
がフェライト単相であると降伏強度は３２５ＭＰａ未満
の強度となり、ベイナイト単相またはマルテンサイト単
相であると通常降伏比は約７５％を超え、本発明の目的
を逸脱する。
【００３１】次に、焼戻し後の性質を考察する。図３に
５５０〜６５０℃で焼きもどしを行った後の降伏強度を
示す。上述したＮｂ系、Ｔｉ系およびＶ系の特徴は、全
添加範囲においても明瞭に見られる。Ｎｂ系では、焼き
もどし後も降伏強度は安定せず、８０ＭＰａ程度の変動
幅をもっている。Ｔｉ系は、Ｎｂ系ほど大きな変動幅を
示さないが、Free Ti ( 他の元素と結合していないTi)
が存在するか否かを境にして（Ｔｉ≒０．０２％）、降
伏強度が著しく上昇してしまう。
５５０〜６５０℃で焼きもどしを行った後の降伏強度を
示す。上述したＮｂ系、Ｔｉ系およびＶ系の特徴は、全
添加範囲においても明瞭に見られる。Ｎｂ系では、焼き
もどし後も降伏強度は安定せず、８０ＭＰａ程度の変動
幅をもっている。Ｔｉ系は、Ｎｂ系ほど大きな変動幅を
示さないが、Free Ti ( 他の元素と結合していないTi)
が存在するか否かを境にして（Ｔｉ≒０．０２％）、降
伏強度が著しく上昇してしまう。
【００３２】現実の問題として、製鋼段階におけるＴｉ
量やＮ量の変動幅を考慮すると、本発明の目的に不適当
である。これらに比べ、Ｖ添加系では、全添加量の範囲
において、焼きもどし後の降伏強度の変動幅は加熱冷却
ままの降伏強度の変動幅に比較して、著しく狭くなって
いる。また、Ｔｉ含有系のような含有量の変化による急
激な降伏強度（ＹＳ）の変化は見られない。
量やＮ量の変動幅を考慮すると、本発明の目的に不適当
である。これらに比べ、Ｖ添加系では、全添加量の範囲
において、焼きもどし後の降伏強度の変動幅は加熱冷却
ままの降伏強度の変動幅に比較して、著しく狭くなって
いる。また、Ｔｉ含有系のような含有量の変化による急
激な降伏強度（ＹＳ）の変化は見られない。
【００３３】以上述べた通り、Ｖ添加鋼は焼戻し後にお
いても、本発明の目的である所定の降伏強度と著しく狭
い降伏強度の変動幅を有しているとが明らかである。こ
の理由は、既に述べたとおり、Ｖが弱い炭化物生成元素
であること、及び金属組織が主にフェライトと焼戻しベ
イナイトになっているからである。即ち、金属組織がフ
ェライト単相であると降伏強度は３２５ＭＰａ未満の強
度となり、ベイナイト単相またはマルテンサイト単相で
あると通常降伏比は約７５％を超え、本発明の目的を逸
脱する。
いても、本発明の目的である所定の降伏強度と著しく狭
い降伏強度の変動幅を有しているとが明らかである。こ
の理由は、既に述べたとおり、Ｖが弱い炭化物生成元素
であること、及び金属組織が主にフェライトと焼戻しベ
イナイトになっているからである。即ち、金属組織がフ
ェライト単相であると降伏強度は３２５ＭＰａ未満の強
度となり、ベイナイト単相またはマルテンサイト単相で
あると通常降伏比は約７５％を超え、本発明の目的を逸
脱する。
【００３４】次にＶ添加量の限定理由について述べる。
図４に６００℃で焼きもどしを行った鋼の引張特性をＶ
添加量で整理した。Ｖは析出強化型の元素であるため、
引張強度より降伏強度を上昇させ、その結果降伏比が上
昇する。本発明の最適範囲としては降伏比を７５％以下
に抑えるため、その添加量を０．０６％以下に限定す
る。また、引張強度を４９０ＭＰａ以上とするため０．
０１％以上添加する。
図４に６００℃で焼きもどしを行った鋼の引張特性をＶ
添加量で整理した。Ｖは析出強化型の元素であるため、
引張強度より降伏強度を上昇させ、その結果降伏比が上
昇する。本発明の最適範囲としては降伏比を７５％以下
に抑えるため、その添加量を０．０６％以下に限定す
る。また、引張強度を４９０ＭＰａ以上とするため０．
０１％以上添加する。
【００３５】以上述べたとおり、所定の成分組成に上記
所定のＶを含有する鋼は、加速冷却に依ってフェライト
と焼戻ベイナイトの金属組織とすることにより４９０Ｍ
Ｐａ以上の引張強度と小さい降伏強度の変動幅を有して
いることが明らかである。
所定のＶを含有する鋼は、加速冷却に依ってフェライト
と焼戻ベイナイトの金属組織とすることにより４９０Ｍ
Ｐａ以上の引張強度と小さい降伏強度の変動幅を有して
いることが明らかである。
【００３６】従って、請求項１及び２に記載したベイナ
イトは、変態ままのベイナイトと焼戻ベイナイトを含
む。又、請求項２において引張強度と降伏強度の限定が
あるのは、焼戻温度がＡC1変態温度に近い、例えば６４
０℃であると本発明の主たる目的である上記強度が得ら
れないからである。また、請求項３では、変態ままのベ
イナイトを所定の焼戻温度で焼戻した鋼を請求する。
イトは、変態ままのベイナイトと焼戻ベイナイトを含
む。又、請求項２において引張強度と降伏強度の限定が
あるのは、焼戻温度がＡC1変態温度に近い、例えば６４
０℃であると本発明の主たる目的である上記強度が得ら
れないからである。また、請求項３では、変態ままのベ
イナイトを所定の焼戻温度で焼戻した鋼を請求する。
【００３７】
【実施例】表２に供試材の化学成分を示す。供試材はＡ
〜Ｆ，Ｋ〜Ｍの本発明鋼と、比較のためＧ〜Ｊの従来鋼
である。これらの鋼を表３に示す条件により、圧延後、
直ちに３００〜５００℃で加速急冷を停止し、その後５
５０〜６２０℃の温度で焼きもどしを行った。ただし、
生産設備において生産をしたため、３００〜５００℃の
各指示温度で加速冷却を停止したと言っても、現実には
板内及び板間でかなりの停止温度に変動幅がある。
〜Ｆ，Ｋ〜Ｍの本発明鋼と、比較のためＧ〜Ｊの従来鋼
である。これらの鋼を表３に示す条件により、圧延後、
直ちに３００〜５００℃で加速急冷を停止し、その後５
５０〜６２０℃の温度で焼きもどしを行った。ただし、
生産設備において生産をしたため、３００〜５００℃の
各指示温度で加速冷却を停止したと言っても、現実には
板内及び板間でかなりの停止温度に変動幅がある。
【００３８】供試サンプルは、鋼板の任意の位置より２
００本の引張供試片を採取し、引張試験を実施した。表
３に得られた各鋼板の引張特性（降伏強度、引張強度、
降伏比）を示す。いずれの場合も供試サンプル２００本
の平均値である。さらに、引張試験結果の一例として、
従来鋼としてＮｂ＝０．０１２％、を含有するＨ鋼と、
本発明鋼であるＶ＝０．０３０％を含有するＡ鋼につい
て、降伏強度のヒストグラムを図５に示した。
００本の引張供試片を採取し、引張試験を実施した。表
３に得られた各鋼板の引張特性（降伏強度、引張強度、
降伏比）を示す。いずれの場合も供試サンプル２００本
の平均値である。さらに、引張試験結果の一例として、
従来鋼としてＮｂ＝０．０１２％、を含有するＨ鋼と、
本発明鋼であるＶ＝０．０３０％を含有するＡ鋼につい
て、降伏強度のヒストグラムを図５に示した。
【００３９】表３から従来鋼Ｇ（Ｓｉ−Ｍｎ系）は合金
成分を含有していないため、強度が不足している。Ｈ鋼
（Ｎｂ系）は強度のバラツキが大きい。Ｉ鋼（Ｖ系であ
るが、Ｖ量が請求範囲外）は降伏比を満足していない。
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３は、精練上のバラツキのため合金量が
微妙に変化しているが、ほぼ同一成分とみなされ、表３
では、Ｊ鋼（Ｔｉ系）として同一鋼種として取り扱い、
統計処理をした。Ｊ鋼では、冷却停止温度の変動幅に起
因したFree- Tiの有無による強度のバラツキの有無によ
る影響と重畳し、大きな３σ値となっている。一方、本
発明鋼Ａ〜ＦはＶ添加により、Ｓｉ−Ｍｎ系に比べ降伏
比は若干高くなるものの、添加量を最適化することによ
り、降伏比７５％以下で、かつ降伏強度の変動幅（３
σ）は３０ＭＰａ以内と安定した値を示している。
成分を含有していないため、強度が不足している。Ｈ鋼
（Ｎｂ系）は強度のバラツキが大きい。Ｉ鋼（Ｖ系であ
るが、Ｖ量が請求範囲外）は降伏比を満足していない。
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３は、精練上のバラツキのため合金量が
微妙に変化しているが、ほぼ同一成分とみなされ、表３
では、Ｊ鋼（Ｔｉ系）として同一鋼種として取り扱い、
統計処理をした。Ｊ鋼では、冷却停止温度の変動幅に起
因したFree- Tiの有無による強度のバラツキの有無によ
る影響と重畳し、大きな３σ値となっている。一方、本
発明鋼Ａ〜ＦはＶ添加により、Ｓｉ−Ｍｎ系に比べ降伏
比は若干高くなるものの、添加量を最適化することによ
り、降伏比７５％以下で、かつ降伏強度の変動幅（３
σ）は３０ＭＰａ以内と安定した値を示している。
【００４０】
【表２】
【００４１】
【表３】
【００４２】
【発明の効果】本発明により、低降伏比で、かつ降伏強
度の変動幅が極めて小さく、かつ引張強度が４９０ＭＰ
ａ以上の降伏強度が制御された鋼、即ち降伏強度制御鋼
が提供できるようになった。
度の変動幅が極めて小さく、かつ引張強度が４９０ＭＰ
ａ以上の降伏強度が制御された鋼、即ち降伏強度制御鋼
が提供できるようになった。
【図１】Ｓｉ−Ｍｎ鋼（ａ）、Ｎｂ含有鋼（ｂ）、Ｖ含
有鋼（ｃ）について、加速冷却ままの降伏強度と６００
℃で焼きもどした後の降伏強度を比較した図である。
有鋼（ｃ）について、加速冷却ままの降伏強度と６００
℃で焼きもどした後の降伏強度を比較した図である。
【図２】Ｎｂ含有鋼（ａ）、Ｔｉ含有鋼（ｂ）、Ｖ含有
鋼（ｃ）について、加速冷却ままの降伏強度を示したも
のである。
鋼（ｃ）について、加速冷却ままの降伏強度を示したも
のである。
【図３】Ｎｂ含有鋼（ａ）、Ｔｉ含有鋼（ｂ）及びＶ添
加鋼（ｃ）について、焼きもどし後の降伏強度について
示したものである。
加鋼（ｃ）について、焼きもどし後の降伏強度について
示したものである。
【図４】Ｖ含有鋼の焼きもどし後における降伏強度、引
張強度、降伏比とＶ添加量の関係を示した図である。
張強度、降伏比とＶ添加量の関係を示した図である。
【図５】本発明鋼Ａと従来鋼Ｈについて無作為に抽出し
た２００本の試験サンプルの降伏強度の分布を示す図で
ある。
た２００本の試験サンプルの降伏強度の分布を示す図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−47815（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−153018（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−149923（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−286517（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−79744（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 38/00 301 C22C 38/12
Claims (3)
- 【請求項１】 下記の特徴（成分組成はｗｔ％である）
を備えた建築・土木用降伏強度制御鋼。 （ａ）C:0.08〜0.18 %、 Si:0.05〜0.5 % 、 Mn:1.0 〜1.6 % P:0.015%以下、 S:0.005%以下、 sol.Al:0.07%以下、 V :0.01 〜0.06 %を含有し、 残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼であって、 （ｂ）前記鋼の金属組織がフェライトとベイナイトから
構成されている。 - 【請求項２】 下記の特徴（成分組成はｗｔ％である）
を備えた建築・土木用降伏強度制御鋼。 （ａ）C:0.08〜0.18 %、Si:0.05 〜0.5%、 Mn:1.0 〜1.6 % P:0.015%以下、 S:0.005 %以下、 sol.Al:0.07%以下、 V :0.01 〜0.06 %を含有し、 残部がFe及び不可避的不純物からなり、 （ｂ）前記鋼の金属組織がフェライトとベイナイトから
構成されており、 （ｃ）前記鋼の降伏強度が 325 MPa以上で、かつ、引張
強度が 490 MPa以上である。 - 【請求項３】 前記ベイナイトが焼戻ベイナイトである
ことを特徴とする請求項２記載の建築・土木用降伏強度
制御鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2490294A JP2964865B2 (ja) | 1993-01-29 | 1994-01-28 | 降伏強度制御鋼 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1396193 | 1993-01-29 | ||
| JP5-13961 | 1993-01-29 | ||
| JP2490294A JP2964865B2 (ja) | 1993-01-29 | 1994-01-28 | 降伏強度制御鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279920A JPH06279920A (ja) | 1994-10-04 |
| JP2964865B2 true JP2964865B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=26349820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2490294A Expired - Fee Related JP2964865B2 (ja) | 1993-01-29 | 1994-01-28 | 降伏強度制御鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964865B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7615126B2 (en) | 2000-12-07 | 2009-11-10 | Nippon Steel Corporation | High strength hot rolled steel plate excellent in enlargeability and ductility and method for producing thereof |
| JP7034862B2 (ja) * | 2018-08-03 | 2022-03-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 高強度かつ低降伏比で溶接性に優れた円形鋼管用鋼板および円形鋼管ならびにそれらの製造方法 |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP2490294A patent/JP2964865B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06279920A (ja) | 1994-10-04 |
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|---|---|---|---|
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