JP3297090B2 - 降伏比上昇の少ない高張力鋼材の加工方法 - Google Patents

降伏比上昇の少ない高張力鋼材の加工方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材製造後に施す曲げ
加工等の加工後においてもなお、低い降伏比を維持でき
る、高張力鋼材の加工方法に関して提案する。
【0002】
【従来の技術】建築用構造物などに使用される高張力鋼
材としては、例えば耐震設計の観点から、降伏比の低い
ものが要求される。従来、降伏比の低い高張力鋼を製造
する方法としては、軟質相および硬質相からなる複合組
織の活用技術が知られており、例えば、特開昭55−9742
5 号公報および特開平3−207814号公報には、(α+
γ)の2相域から焼入れした後、焼戻し処理を行う方法
を提案している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術の下で製造された高張力鋼材は、熱処理状態
(製造まま)で低い降伏比を有するものの、曲げ加工等
を行うと降伏比が著しく上昇し、低い降伏比を維持でき
ないという問題点があった。
【0004】本発明の目的は、特に建築および橋梁など
の鋼構造物用鋼材に曲げ加工やプレス加工等を施す場合
に、そうした加工後にあってもなお降伏比の上昇が少な
く、低い降伏比を維持できる, 高張力鋼材の加工方法を
提案するところにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上述した課
題を克服する方策について鋭意研究を重ねた結果、かよ
うな鋼材加工方法としては、まずその鋼材を(α+γ)
2相域に焼入れしてから所定の加工を施し、その後、部
分再結晶化加熱を施すという順次処理の方法が有利であ
り、このような方法であれば加工後にあっても低降伏比
化を維持できるという知見を得て、本発明を完成した。
【0006】すなわち、かような知見の下に完成した本
発明は、C:0.05〜0.20wt%、Si:0.60wt%以下、Mn:
0.60〜2.50wt%、P:0.015wt%以下、S:0.010wt%以
下およびN:0.010wt%以下を含み、さらにCr:1.00wt
%以下、Ni:1.00wt%以下、Mo:0.70wt%以下、V:0.
05wt%以下、Ti:0.03wt%以下、Nb:0.05wt%以下、
B:0.003wt%以下およびCu:1.00wt%以下のいずれか
1種または2種以上を含有し、かつV,TiおよびNbはこ
れらの合計量が0.05wt%以下となるように含有し、残部
Feおよび不可避的不純物よりなる鋼材を、予めAc1〜A
c3各変態点の間の2相域温度に加熱したのち急冷する前
処理を施し、次いで、300℃以下の温度域で加工を施
し、その後、600〜700℃の温度範囲内で再加熱すること
を特徴とする降伏比上昇の少ない高張力鋼材の加工方
法、である。
【0007】
【作用】本発明にかかる高張力鋼材の加工方法は、以下
にのべるような着想の下に、まず適合する素材の成分組
成の選択と、その素材に対し最も相応しい加工処理の方
法を究明した点に特徴がある。本発明者らの研究による
と、高張力鋼を加工する場合、当初は低降伏比鋼であっ
たとしても、加工を加えた場合には降伏比が著しく上昇
するということが判った。これは、低降伏比に有利な軟
質相が、かかる加工によって加工硬化するためである。
このことから発明者らは、或る種の材料については、そ
の加工硬化した軟質相を軟化すれば、一旦上昇した降伏
比を低下させることができることを知った。
【0008】そこで、発明者らは、加工硬化した軟質相
を軟化する方法についてさらに研究を進めた結果、以下
に述べるような事実を知り得た。 加工硬化した軟質相は、加熱を施す回復・再結晶処
理によって軟質化することができる。 軟質相, 硬質相とも回復・再結晶処理すると、降伏
比は低下するものの、引張強さも大きく低下する。従っ
て、低降伏比と高強度をともに満足させるには、軟質相
のみを再結晶させる必要がある。 軟質相のみを部分再結晶させるには、硬質相よりも
軟質相の合金元素の濃度を低くし、かつ加工歪を大きく
与えて再結晶を起こしやすくすることが有効である。 そのためには、予め(α+γ)2相域焼入れによ
り、軟質相(α)と硬質相の成分差および硬さの差(加
工時に軟質相に歪を集中させる)を大きくしておくこと
が有効である。
【0009】発明者らは、〜に述べた知見のもと
に、所定の成分組成の鋼を、2相域焼入れ処理−加工−
再加熱による部分再結晶化処理を経る順次プロセスによ
って低降伏比化する方法を開発した。以下に、本発明加
工方法の詳細を説明する。
【0010】まず、鋼材の化学成分, 組成の各限定理由
を説明する。 C:0.05〜0.20wt%;Cは、高強度を確保するために0.
05wt%以上の含有が必要であるが、0.20wt%を超える
と、靱性および溶接性の劣化を招くため、0.05〜0.20wt
%の範囲に限定する。
【0011】Si:0.60wt%以下;Siは、鋼を強化する作
用があり、所望の強度に応じて必要量を含有させるもの
であるが、その含有量が0.60wt%を超えると、溶接熱影
響部の靱性が劣化するため、0.60wt%以下に限定する。
【0012】Mn:0.60〜2.50wt%;(α+γ)2相域焼
入れ法にて高い引張り強さを得るには、γ相の焼入れ性
を高めておく必要があり、この焼入れ性を向上するに
は、0.60wt%以上のMnが必要である。しかし、2.50wt%
を超えると溶接性が劣化するため、2.50wt%を上限とす
る。
【0013】P:0.0015wt%以下;S:0.010 wt%以
下;PおよびSは、鋼の溶製時に不可避的に混入する元
素であるが、いずれも鋼材の延性および靱性を低下させ
るため、それぞれ0.0015wt%以下および0.010 wt%以下
に抑制する必要がある。
【0014】N:0.010 wt%以下;Nは、HAZ部の靱
性を劣化させるため、0.010 wt%以下に制限する。
【0015】さらに、上記の基本成分に加え、Cr:1.00
wt%以下、Ni:1.00wt%以下、Mo:0.70wt%以下、V:
0.050 wt%以下、Ti:0.030 wt%以下、Nb:0.050 wt%
以下、B:0.0030wt%以下およびCu:1.00wt%以下のい
ずれか1種または2種以上を含有させると同時に、とく
に、Nb+Ti+Vについてはその合計を0.05%以下に制限
して含有させる成分組成とする。
【0016】なお、これらの添加元素の含有上限を制限
する理由は以下に説明するとおりである。CrおよびMo
は、いずれも強度の向上に有効な元素で、2相域加熱時
にα相に濃化し、このα相の部分再結晶を抑制する作用
がある。しかし、これらの含有量が1.00wt%を超える
と、溶接性およびHAZ部の靱性を低下させるため、1.
00wt%を上限として添加する。Niは、HAZ部の靱性を
低下させることなく、母材の強度靱性を向上させるが、
高価な成分であり多量の含有は経済的な不利を招くた
め、1.00wt%を上限として添加する。Bは、焼入れ性の
向上のため、好ましくは0.0005wt%以上含有させるが、
0.0030wt%を超えると、溶接性および靱性が低下するた
め、0.0030wt%を上限として添加する。Cuは、Niと同様
な効果を有するが、含有量が1.00wt%を超えると、熱間
加工性を劣化するとともに、 500℃以上の加熱では降伏
比を高めるため、1.00wt%を上限として添加する。V、
TiおよびNbは、含有量がそれぞれ0.05wt%、0.03wt%お
よび0.05wt%を超えると、溶接性およびHAZ部の靱性
を低下させるため、それぞれ0.05wt%、0.03wt%および
0.05wt%を上限として添加する。ただし、部分再結晶を
促進するためには、V, TiおよびNbの合計含有量を制限
しなければならない。即ち、(Nb+Ti+V)の合計量は
0.05wt%以下とする。
【0017】上記の化学成分になる鋼は、通常の工程に
よって鋼材とする。例えば、通常の造塊または連続鋳造
にて得た鋼スラブを、熱間圧延により所定の厚みまで圧
延した後、冷却して鋼板とする。
【0018】次いで、得られた鋼板はまず、Ac1〜Ac3
変態点の間の2相域温度に加熱して焼入れする。この2
相域温度範囲内に加熱し冷却して焼入れすることによ
り、組織は、硬質相と軟質相からなる複合組織となる。
この温度範囲を外れて加熱された場合、硬質相のみの単
相組織もしくは軟質相のみの単相組織となり、低降伏比
と高強度が兼備できない。ただし、この焼入れ処理時の
加熱温度が好適であっても、もし焼入れ冷却速度が低下
するようだと、硬質相の硬さが低下する。従って、冷却
速度は速い方が良く、例えば 0.3℃/sec以上とすること
が望ましい。
【0019】次に、加工を施す際の加工温度を300℃以
に限定した理由について述べる。焼入れ処理後に行う
加工300℃以下で行うと、軟質相と硬質相の硬さの差
をより一層大きくすることができ、ひいてはその加工
に歪を軟質相に集中させることができ、部分再結晶に非
常に有利になる。しかし、この加工時の加熱温度が300
℃超になると、硬質相の軟化が大きくなり、軟質相と硬
質相の硬さの差が小さくなるため、加工時に歪を軟質相
に集中させることができなくなる。したがって、加工温
度は300℃以下に限定することが必要である。
【0020】さらに、本発明においては、前記加工後、
600〜700℃の温度域に再加熱することにより、部分再結
晶を起こさせる。この部分再結晶化のための加熱温度を
600〜700℃に限定したのは、加熱温度が600℃未満では
再結晶が起こらないため、降伏比の低下が図れない。一
方、この加熱温度が700℃超になると、完全再結晶とな
るため強度の低下が大きくなる。従って、低降伏比と高
強度とを同時に実現するべく部分再結晶を得るために
は、ここでの加熱温度は600〜700℃の範囲に限定しなけ
ればならない。
【0021】
【実施例】表1に示す成分組成の鋼を、厚板圧延によっ
て板厚30〜60mmの鋼板に圧延した後、Ac1点〜Ac3点間
の温度に加熱し、30分保持後に急冷した。その焼入れ鋼
材を表2に示す前熱処理として示す300℃以下の各種の
温度域にて10%程度の加工を加え、その後、表2に再加
熱条件として示す600〜700℃の温度範囲に再加熱し、1
〜2時間保持し、空冷した。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】以上のような加工および熱処理を施した鋼
板の引張特性を調査し、その結果を比較例とともに表2
に示した。この表2のA−1〜A−7は、表1の鋼Aに
ついて前熱処理, 再加熱条件を変えたときの特性であ
る。鋼A−5,A−6,A−7は、成分組成は本発明の
範囲内にあるが、A−5は、本発明による前熱処理およ
び再加熱処理を施しておらず、そのため引張強さが545
MPaと低値を示した。また、A−6およびA−7は、前
熱処理および再加熱処理が不適切であるため、降伏比が
83%, 85%と高値を示した。さらに鋼Hは、Mn含有量が
低いため、引張強さが 489MPaと著しく低い値を示し
た。鋼Iおよび鋼Jは、それぞれCu含有量およびV+Nb
+Ti含有量の合計が高いために、降伏比が80%以下で引
張強さが 590MPa以上を示している。すなわち、本発明
法によれば、10%程度の加工を付与しても降伏比の上昇
は少なく、加工後においても低降伏比と高強度を兼備す
ることができる。
【0025】
【発明の効果】かくして本発明によれば、所定成分組成
の鋼材を上述した順次プロセスを経て加工を行うので、
曲げなどの加工による降伏比の上昇を低く抑えることが
でき、それ故に、加工後にあっても低い降伏比を有する
高張力鋼を提案することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−99817(JP,A) 特開 平3−285013(JP,A) 特開 平4−321(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 6/00,8/00 C22C 38/00 - 38/60

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.05〜0.20wt%、Si:0.60wt%以下、 Mn:0.60〜2.50wt%、P:0.015wt%以下、 S:0.010wt%以下およびN:0.010wt%以下 を含み、さらに Cr:1.00wt%以下、Ni:1.00wt%以下、 Mo:0.70wt%以下、V:0.05wt%以下、 Ti:0.03wt%以下、Nb:0.05wt%以下、 B:0.003wt%以下およびCu:1.00wt%以下 のいずれか1種または2種以上を含有し、かつV,Tiお
    よびNbはこれらの合計量が0.05wt%以下となるように含
    有し、残部Feおよび不可避的不純物よりなる鋼材を、予
    めAc1〜Ac3各変態点の間の2相域温度に加熱したのち
    急冷する前処理を施し、次いで、300℃以下の温度域で
    加工を施し、その後、600〜700℃の温度範囲内で再加熱
    することを特徴とする降伏比上昇の少ない高張力鋼材の
    加工方法。
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US6555253B2 (en) 1997-05-08 2003-04-29 Sanyo Electric Co., Ltd. Organic electroluminescent device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6555253B2 (en) 1997-05-08 2003-04-29 Sanyo Electric Co., Ltd. Organic electroluminescent device
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