JP4311226B2 - 高張力鋼板の製造方法 - Google Patents
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Cは、強度を確保するために含有するが、0.02%未満ではその効果が不十分であり、一方、0.18%を超えると母材および溶接熱影響部の靭性が劣化するとともに、溶接性が著しく劣化する。従って、C含有量を0.02〜0.18%に限定する。
Siは、製鋼段階の脱酸材および強度向上元素として含有するが、0.05%未満ではその効果が不十分であり、一方、0.6%を超えると母材および溶接熱影響部の靭性が劣化するとともに、溶接性が著しく劣化する。従って、Si含有量を0.05〜0.6%に限定する。
Mnは、強度を確保するために含有するが、0.5%未満ではその効果が不十分であり、一方、2.0%を超えると溶接熱影響部の靭性が劣化するとともに、溶接性が著しく劣化する。従って、Mn含有量を0.5〜2.0%に限定する。
Alは、脱酸のために添加するが、0.005%未満の場合にはその効果が十分でなく、一方、0.1%を超えて含有すると、鋼板の表面疵が発生し易くなる。従って、Al含有量を0.005〜0.1%に限定する。
Nは、Tiなどと窒化物を形成することによって組織を微細化し、母材ならびに溶接熱影響部の靭性を向上させる効果を有するために添加する。しかしながら、0.0005%未満の添加では組織の微細化効果が充分にもたらされず、一方、0.008%を超える添加は固溶N量が増加するために母材および溶接熱影響部の靭性を損なう。従って、N含有量を0.0005〜0.008%に限定する。
P、Sはいずれも不純物元素であり、0.03%を超えると健全な母材および溶接継手を得ることができなくなる。従って、P、S含有量を0.03%以下に限定する。
Cuは、固溶強化および析出強化により強度を上昇させる作用を有している。しかしながら、Cu含有量が2%を超えると、母材の靭性が劣化する。従って、Cuを添加する場合には、その含有量を2%以下に限定する。
Niは、靭性および焼入れ性を向上する作用を有している。しかしながら、Ni含有量が4%を超えると、経済性が劣る。従って、Niを添加する場合には、その含有量を4%以下に限定する。
Crは、強度及び靭性を向上する作用を有している。しかしながら、Cr含有量が1%を超えると、溶接性が劣化する。従って、Crを添加する場合には、その含有量を1%以下に限定する。
Moは、焼入れ性および強度を向上する作用を有している。しかしながら、Mo含有量が1%を超えると、経済性が劣る。従って、Moを添加する場合には、その含有量を1%以下に限定する。
Nbは、マイクロアロイング元素として強度を向上させるために添加する。しかしながら、0.05%を超えると溶接熱影響部の靭性を劣化させる。従って、Nbを添加する場合には、その含有量を0.05%以下に限定する。
Vは、マイクロアロイング元素として強度を向上させるために添加する。しかしながら、0.5%を超えると溶接熱影響部の靭性を著しく劣化させる。従って、Vを添加する場合には、その含有量を0.5%以下に限定する。
Tiは、圧延加熱時あるいは溶接時にTiNを生成し、オーステナイト粒の成長を抑制し、母材ならびに溶接熱影響部の靭性を向上させる。しかしながら、その含有量が0.03%を超えると溶接熱影響部の靭性を劣化させる。従って、Tiを添加する場合には、その含有量を0.03%以下に限定する。
Bは、焼入れ性を向上する作用を有している。しかしながら、0.003%を超えると、靭性を劣化させる。従って、Bを添加する場合には、その含有量を0.003%以下に限定する。
Caは、硫化物系介在物の形態制御に不可欠な元素である。しかしながら、0.01%を超える添加は、清浄度の低下を招く。従って、Caを添加する場合には、その含有量を0.01%以下に限定する。
REMは、鋼中でREM(O、S)として硫化物を生成することによって結晶粒界の固溶S量を低減して耐SR割れ特性を改善する。しかしながら、0.015%を超える添加は、清浄度の低下を招く。従って、REMを添加する場合には、その添加量を0.015%以下に限定する。
Mgは、溶銑脱硫材として使用する場合がある。しかしながら、0.01%を超える添加は、清浄度の低下を招く。従って、Mgを添加する場合には、その添加量を0.01%以下に限定する。
この発明は、いかなる鋳造条件で製造された鋼材についても有効であるので、特に鋳造条件を特定する必要はない。
鋳片をAr3変態点以下に冷却することなく、そのまま熱間圧延を開始しても、一度冷却した鋳片をAc3変態点以上に再加熱した後に熱間圧延を開始してもよい。これは、この温度域で圧延を開始すれば、この発明の有効性は失われないためである。なお、この発明においては、Ac3変態点以上で圧延を終了すれば、その他の圧延条件に関して特に規定するものではない。これは、Ar3変態点以上の温度の圧延であれば、再結晶域で圧延を行っても未再結晶域で圧延を行っても、この発明の有効性は発揮されるためである。
熱間圧延終了後、母材強度および母材靭性を確保するため、Ar3変態点以上の温度から400℃以下まで強制冷却を施すことが必要である。鋼板の温度が400℃以下になるまで冷却する理由は、オーステナイトからマルテンサイトもしくはベイナイトへの変態を完了させ、母材を強化するためである。このときの冷却速度は、1℃/s以上とするのが好ましい。
焼戻しは、圧延機および直接焼入れ装置もしくは加速冷却装置と同一の製造ライン上に直結して設置された加熱装置を用いて行うものとした。これは、直結化によって圧延・焼入れ処理から焼戻し処理までに要する時間を短くすることが可能となり、生産性の向上がもたらされるためである。
焼入れ時には自動焼戻しによって若干の炭化物の生成が生じる。この状態にある焼入れ材を昇温した場合、鋼板の温度が460℃までは自動焼戻しによって生じた炭化物が溶解し、460℃を超えると旧オーステナイト粒界やラス境界から炭化物の核生成・成長が生じ、更に鋼板の温度が520℃を超えると、粒内から炭化物の核生成・成長が生じるようになることが本発明者等による研究から明らかとされた。この知見を基に、520℃以上の焼戻し処理を行う場合には、焼戻し温度から460℃までの板厚中心部の平均昇温速度を1℃/s未満と低速にすることで、焼入れ時に自動焼戻しによって生じた炭化物を充分に溶解させる時間を与え、更に、460℃以上Ac1変態点以下の所定の焼戻し温度までの板厚中心部の平均昇温速度を1℃/s以上と高速にすることで、旧オーステナイト粒界やラス境界からの炭化物の核生成・成長をなるべく抑制し、520℃以上で生じる粒内からの炭化物の核生成・成長を促進させると、炭化物の極めて微細な分散析出状態が得られ、焼入れ・焼戻し材の極めて優れた強靭化がもたらされることが実験的に検証された。なお、460℃以上、焼戻し温度までの板厚中心部の平均昇温速度は、望ましくは2℃/s以上である。
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.02〜0.18%、
Si:0.05〜0.6%、
Mn:0.5〜2.0%、
Al:0.005〜0.1%、
N:0.0005〜0.008%、
P:0.03%以下、
S:0.03%以下、
残部:Feおよび不可避的不純物
からなる鋼を鋳造後、Ar3変態点以下に冷却することなく、あるいはAc3変態点以上に再加熱し、所定の板厚に熱間圧延した後、引続きAr3変態点以上から直接焼入れ、あるいは加速冷却によって400℃以下の温度まで冷却し、この後、圧延機および直接焼入れ装置もしくは加速冷却装置と同一の製造ライン上に直結して設置された加熱装置を用いて、焼戻し開始温度から460℃までの板厚中心部の平均昇温速度を1℃/s未満で、かつ460℃以上Ac1変態点以下の所定の焼戻し温度までの板厚中心部の平均昇温速度を1℃/s以上として、板厚中心部の最高到達温度を520℃以上に焼戻すことを特徴とする、高張力鋼板の製造方法。 - 質量%で、さらにCu:2%以下、Ni:4%以下、Cr:1%以下、Mo:1%以下の1種または2種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の高張力鋼板の製造方法。
- 質量%で、さらにNb:0.05%以下、V:0.5%以下、Ti:0.03%以下の1種または2種以上を含有することを特徴とする、請求項1または2に記載の高張力鋼板の製造方法。
- 質量%で、さらにB:0.003%以下、Ca:0.01%以下、REM:0.015%以下、Mg:0.01%以下の1種または2種以上を含有することを特徴とする、請求項1から3の何れか1つに記載の高張力鋼板の製造方法。
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