JP3528923B2 - 非調質高強度鋼 - Google Patents
非調質高強度鋼Info
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Description
後に行なう調質処理なしでも機械構造用部材としての優
れた特性を有する非調質高強度鋼に関するものである。
材として用いられている、機械構造用鋼や合金鋼は、一
般に熱間加工後には調質処理が施されるのが普通であ
る。それは、かかる調質処理を施すことによって、結晶
粒が微細化し、機械構造用鋼としての必要な強度、靱性
が得られるからである。ところが、かつての第1次オイ
ルショックの時代に、省エネルギー部材への要請が高ま
ってきたことを契機として、調質処理を省略して製造さ
れる非調質鋼が大いに注目され、既に実用に供されてい
る。
は、中炭素鋼をベースとしてこれにVやNb, Tiなどの炭
(窒)化物を形成元素を適量添加し、主として析出硬化
を利用して強度と靱性を向上させたものである。
発された既知の非調質鋼には、例えば特公昭62−33287
号公報に開示されているような、いわゆるV,Nb, Ti,
Al等を多量添加して非調質で高強度の鋼を得る方法、特
公平2−6828号公報に開示されているような、いわゆる
CrやVを添加することにより非調質高強度鋼としたもの
などが知られている。
鋼についても近頃では、建築・構造用鋼材の分野におい
て、太径 (100 〜200 mmφ) 棒鋼の要求があり、さらに
高強度のもの(Y.S. 60kgf/mm2 以上、T.S. 90kgf/mm2以
上) が望まれている。ところが、このような高強度の非
調質鋼というのは、従来技術による限り、合金成分の多
量添加が不可欠である。しかしながら、合金元素を多量
に含む鋼材を連続鋳造する場合、例えば湾曲型ブルーム
連続鋳造機でブルームを製造しようとすると、ブルーム
表面に多くの割れを発生し、そのために手入れに長時間
を要するとともに、歩止り低下を招いていた。この発明
の目的は、非調質鋼のこうした新しい用途にもよく高強
度鋼、即ち熱間圧延のままでも降伏点TP≧60kgf/mm2 、
引張強さTS≧90kgf/mm2 の機械的性質を有する非調質高
強度鋼を提供することにある。
本発明者らは、非調質高強度鋼の連続鋳造製ブルームの
表面割れに与える化学組成について鋭意研究を重ねた。
その結果、ブルーム表面に観察される割れは、主として
Al, V,Nbの窒化物が結晶粒界に析出して、高温時の結
晶粒界強度を低下させることが原因であることをつきと
めた。そして、かかる表面割れ防止には、鋼中のN量を
制御するとともにTiを微量添加することが有効であると
の知見を得て、本発明を完成した。
Si:0.10〜0.50wt%、Mn:0.80〜2.00wt%、V:0.15超〜
0.40wt%、Ti:0.005〜0.020wt%、Al:0.01〜0.05wt%、
N:0.0020〜0.0045wt%、P≦0.02wt%、およびS≦0.12wt%
を含み、残部Feおよび不可避的不純物よりなり、YS≧60
kgf/mm 2 ,TS≧90kgf/mm 2 の特性を示ことを特徴とする
非調質高強度鋼である。(第1発明鋼)
て、Cr : 0.10 〜0.80wt%、Cu : 0.05 〜0.40wt%およ
びNi : 0.05 〜0.40wt%のいずれか少なくとも一種以上
を添加した鋼(第2発明鋼)、Nb : 0.008〜0.030 wt%
を添加した鋼(第3発明鋼)、およびNbとCr, Cuおよび
Niのいずれか1種以上とを含む鋼(第4発明鋼)を提供
する。
Si:0.10〜0.50wt%、Mn:0.80〜2.00wt%、V:0.15超〜
0.40wt%、Ti:0.005〜0.020wt%、Al:0.01〜0.05wt%、
N:0.0020〜0.0045wt%、P≦0.02wt%、およびS≦0.12wt%
を含み、かつ、Cr:0.10〜0.80wt%、Cu:0.05〜0.40wt%
およびNi:0.05〜0.40wt%のうちから選ばれる1種また
は2種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物より
なり、YS≧60kgf/mm 2 ,TS≧90kgf/mm 2 の特性を示こと
を特徴とする非調質高強度鋼である。
10〜0.50wt%、Mn:0.80〜2.00wt%、V:0.15超〜0.40wt
%、Ti:0.005〜0.020wt%、Nb:0.008〜0.030wt%、Al:
0.01〜0.05wt%、N:0.0020〜0.0045wt%、P≦0.02wt%、
およびS≦0.12wt%を含み、残部Feおよび不可避的不純物
よりなり、YS≧60kgf/mm 2 ,TS≧90kgf/mm 2 の特性を示
ことを特徴とする非調質高強度鋼である。
10〜0.50wt%、Mn:0.80〜2.00wt%、V:0.15超〜0.40wt
%、Ti:0.005〜0.020wt%、Nb:0.008〜0.030wt%、Al:
0.01〜0.05wt%、N:0.0020〜0.0045wt%、P≦0.02wt%、
およびS≦0.12wt%を含み、かつ、Cr:0.10〜0.80wt%、C
u:0.05〜0.40wt%およびNi:0.05〜0.40wt%のうちから
選ばれる1種または2種以上を含有し、残部Feおよび不
可避的不純物よりなり、YS≧60kgf/mm 2 ,TS≧90kgf/mm
2 の特性を示ことを特徴とする非調質高強度鋼である。
ような実験結果に基づくものである。この実験は、表1
に示す化学組成の100kg 鋼塊を80mm厚に熱間圧延し、そ
の熱間圧延後の高温引張試験片を直接通電によって1300
℃に加熱し、冷却途中の高温で引張り試験を行い、破断
部の絞りを測定(JIS Z 2241 に準拠)して高温における
変形能を評価したものである。その試験結果を同表にま
とめて示す。この表に示すところから明らかなように、
N含有量の高い鋼Fに比べこのN%を低減すると共に、
Tiを添加した鋼A〜Eにおいては、高温域ですぐれた変
形能を有することが明らかであり、そのために例えば湾
曲型連鋳機においてブルームを製造しようとする時の表
面割れに対しても効果を発揮するであろうことが容易に
類推できた。
分組成を限定した理由について説明する。 C : 0.45 wt%以上、0.60wt%以下 Cは、強度を得るために必要な元素であるが、0.45wt%
未満では必要な強度が得られず、一方0.60wt%を超える
と硬さが高くなりすぎて靱性の劣化を招くので、Cは0.
45〜0.60wt%の範囲とした。
素である。これらの効果を得るには0.10wt%以上必要で
あり、一方0.50wt%を超えると靱性が損われるので、Si
は0.10〜0.50wt%の範囲とした。
割りを担う元素であるが、その効果を得るには0.80wt%
以上が必要であり、一方2.00wt%以上になると靱性が劣
化するので、Mnは0.80〜2.00wt%の範囲とした。
て強度の向上に有効に働く元素であり、0.15wt%以下で
は降伏点強さ60kgf/mm2以上の強度が得られず、一方0.
40wt%を超えると硬さが高くなりすぎて靭性が損なわれ
るので、Vは0.15超〜0.40wt%の範囲とした。
間変形能の劣化防止に有効に働く元素である。こうした
効果を得るには0.005 wt%以上の添加が必要であり、一
方0.020 wt%を超えて添加してもその効果が飽和するの
で、Tiは 0.005〜0.020 wt%の範囲とした。
を向上させる元素であるが、0.008 wt%未満ではその効
果が小さく、一方0.030 wt%を超えてもその効果が飽和
するので、Nbは0.008 〜0.030 wt%の範囲とした。
ではその効果が小さく、一方0.05wt%を超えて添加する
と切削性に悪影響をおよぼすので、Alは0.01〜0.05wt%
の範囲とした。
強度、靱性の向上に有効に働くが、ブルームの製造時の
熱間変形能に悪影響をおよぼすので、Nは0.0020〜0.00
45wt%の範囲とした。
ることが望ましい。
元素である。したがって、機械構造用鋼としては、ある
程度含有することが好ましいが、0.12wt%を超えると熱
間加工性を劣化させるので、Sは0.12wt%以下が望まし
い。
に有効に働く元素であり、必要に応じていずれか1種又
は2種以上を添加する。その添加量は、Crは0.1 wt%未
満では効果が小さく、0.8 wt%以上を超えると経済的メ
リットが少なくなるので0.1 〜0.8 wt%の範囲とした。
Cu, Niは、それぞれ0.05wt%未満ではその効果が小さ
く、0.4 wt%以上では靱性の低下を生じるので0.05〜0.
40wt%の範囲とした。
し、湾曲型連続鋳造機によってブルーム( 断面寸法 300
×400 mm) を製造した。このブルームについて観察した
ところ、発明鋼である鋼1〜8のブルーム表面には割れ
の発生は全く認められなかったが、比較鋼である鋼9及
び鋼10には25mm深さ前後の割れが発生し、表面手入れが
必要となった。 (2) 次に、上記の各ブルームを1150℃に加熱した後、熱
間圧延して160mm 径の棒鋼を得た。この圧延ままの棒鋼
より、その1/4 直径部よりJIS 4号引張試験片およびJI
S 3号シャルピー衝撃試験片を切りだし、試験した結果
を表1に示す。本発明鋼1〜鋼8はいずれもYP≧60kgf/
mm2 、TS≧90kgf/mm2 および vE20 ≧5kgf・m が確保
できており、太径であるのにもかかわらず、良好な強度
−靱性のバランスを有していることがわかる。
は本発明鋼と同等であるが、延性靱性が不足し、また、
鋼10では、強度、靱性ともに不足していることがわか
る。
径棒鋼用ブルームを連鋳するときなどに見られる表面割
れがなく、しかも高強度(YP≧60kgf/mm2 、TS≧90kgf/
mm2)の鋼を、熱処理工程を経ることなく製造できる。し
かも本発明鋼については、素材製造時に表面割れを発生
しないので、生産歩止りが向上し、低コストの非調質高
強度鋼を得ることができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 C:0.45〜0.60wt%、Si:0.10〜0.50wt
%、Mn:0.80〜2.00wt%、V:0.15超〜0.40wt%、Ti:0.00
5〜0.020wt%、Al:0.01〜0.05wt%、N:0.0020〜0.0045w
t%、P≦0.02wt%、およびS≦0.12wt%を含み、残部Feおよ
び不可避的不純物よりなり、YS≧60kgf/mm 2 ,TS≧90kgf
/mm 2 の特性を示ことを特徴とする非調質高強度鋼。 - 【請求項2】 C:0.45〜0.60wt%、Si:0.10〜0.50wt
%、Mn:0.80〜2.00wt%、V:0.15超〜0.40wt%、Ti:0.00
5〜0.020wt%、Al:0.01〜0.05wt%、N:0.0020〜0.0045w
t%、P≦0.02wt%、およびS≦0.12wt%を含み、かつ、Cr:
0.10〜0.80wt%、Cu:0.05〜0.40wt%およびNi:0.05〜0.
40wt%のうちから選ばれる1種または2種以上を含有
し、残部Feおよび不可避的不純物よりなり、YS≧60kgf/
mm 2 ,TS≧90kgf/mm 2 の特性を示ことを特徴とする非調
質高強度鋼。 - 【請求項3】 C:0.45〜0.60wt%、Si:0.10〜0.50wt
%、Mn:0.80〜2.00wt%、V:0.15超〜0.40wt%、Ti:0.00
5〜0.020wt%、Nb:0.008〜0.030wt%、Al:0.01〜0.05wt
%、N:0.0020〜0.0045wt%、P≦0.02wt%、およびS≦0.12
wt%を含み、残部Feおよび不可避的不純物よりなり、YS
≧60kgf/mm 2 ,TS≧90kgf/mm 2 の特性を示ことを特徴と
する非調質高強度鋼。 - 【請求項4】 C:0.45〜0.60wt%、Si:0.10〜0.50wt
%、Mn:0.80〜2.00wt%、V:0.15超〜0.40wt%、Ti:0.00
5〜0.020wt%、Nb:0.008〜0.030wt%、Al:0.01〜0.05wt
%、N:0.0020〜0.0045wt%、P≦0.02wt%、およびS≦0.12
wt%を含み、かつ、Cr:0.10〜0.80wt%、Cu:0.05〜0.40
wt%およびNi:0.05〜0.40wt%のうちから選ばれる1種ま
たは2種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物よ
りなり、YS≧60kgf/mm 2 ,TS≧90kgf/mm 2 の特性を示こ
とを特徴とする非調質高強度鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00399492A JP3528923B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 非調質高強度鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00399492A JP3528923B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 非調質高強度鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05195140A JPH05195140A (ja) | 1993-08-03 |
JP3528923B2 true JP3528923B2 (ja) | 2004-05-24 |
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JP00399492A Expired - Fee Related JP3528923B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 非調質高強度鋼 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3528923B2 (ja) |
-
1992
- 1992-01-13 JP JP00399492A patent/JP3528923B2/ja not_active Expired - Fee Related
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