JP5055783B2 - 高強度・高靭性鋼の製造方法 - Google Patents
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船、海洋構造物、建設機械、建築、橋梁、タンク、鋼管、水圧鉄管などの溶接鋼構造物に利用する厚鋼板の製造方法として好適なものに関する。
すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
1.質量%で、C:0.01〜0.20%、Si:0.01〜0.80%、Mn:0.5〜2.50%、P:0.020%以下、S:0.0070%以下、sol.Al:0.004〜0.100%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材を、圧延終了温度をAr3変態点以上の温度域とする熱間圧延を施し、ついで、Ar3変態点以上の温度域から、300℃以下へ焼入れ後、Ac1〜Ac1+150℃の温度域へ再加熱する際、焼入れ時の冷却停止から、再加熱を開始するまでを180s以内で連続して行い、再加熱温度までの加熱速度が1℃/s以上でかつAc1〜Ac1+150℃の温度域での滞留時間が90秒以内である熱処理を施すことを特徴とする高強度・高靭性鋼の製造方法。
2.鋼組成に、更に、質量%で、Ti:0.005〜0.20%、
Cu:0.01〜2.0%、
Ni:0.01〜4.0%、
Cr:0.01〜2.0%、
Mo:0.01〜2.0%、
Nb:0.003〜0.1%、
V:0.003〜0.5%、
B:0.0005〜0.0040%、
Ca:0.0001〜0.0060%、
Mg:0.0001〜0.0060%、
REM:0.0001〜0.0200%
の1種または2種以上を含有することを特徴とする1に記載の高強度・高靭性鋼の製造方法。
3.焼入れ後に行う熱処理は、加熱保持後、少なくともAc1変態点から600℃以下までの温度域を加速冷却することを特徴とする1または2記載の高強度・高靭性鋼の製造方法。
4.加速冷却後、更に焼戻しを行うことを特徴とする3記載の高強度・高靭性鋼の製造方法。
5.Ar3変態点以上の温度域から、300℃以下へ焼入れ後、Ac1〜Ac1+150℃の温度域へ再加熱する際、鋼材中央部を一部400℃以上Ac1未満とし、鋼材表面と中心部の平均温度をAc1〜Ac1+150℃として再加熱することを特徴とする1乃至4のいずれか一つに記載の高強度・高靭性鋼の製造方法。
[成分組成]
C:0.01〜0.20%
Cは鋼板の強度を確保するため、少なくとも0.01%は必要であり0.20%を越えて添加すると著しく溶接性を低下させるため、0.01%以上、0.20%以下(以下、0.01〜0.20%)とする。
Siは脱酸に必要な元素であるが、0.01%未満ではその効果は少なく、0.80%を越えて添加すると溶接性および母材靭性を著しく低下させるため、0.01〜0.80%とする。
MnはCと同様に鋼板の強度を確保するために必要であり、過剰に添加すると溶接性を損なうため、0.5〜2.50%とする。
P、Sは不純物として鋼中に不可避的に含有される元素であり、鋼母材や、溶接熱影響部の靭性を劣化させるため、経済性を考慮して可能な範囲で低減する事が好ましく、P:0.020%以下、S:0.0070%以下とする。
Alは脱酸元素であり、0.004%未満ではその効果は十分ではなく、過剰に添加すると靭性の劣化をもたらすため、0.004〜0.10%以下とする。
Tiは母材の靭性確保や溶接熱影響部での靭性確保の観点から所定の範囲が良好であるが、0.20%を超えて添加すると靭性の著しい低下をもたらすため、添加する場合は、0.005〜0.20%とする。
Cuは強度を増加させるための元素で0.01%以上でその効果を発揮し、2.0%を超えて添加すると熱間脆性により鋼板表面の性状を劣化するため、添加する場合は、0.01〜2.0%とする。
Niは母材の強度を増加させつつ靭性も向上させることが可能で0.01%以上で効果を発揮し、4.0%以上では効果が飽和し経済的に不利であるため、添加する場合は、0.01〜4.0%とする。
Cr,Moはいずれも強度を増加するのに有効であり、0.01%以上でその効果を発揮し、それぞれ2.0%を越えて添加すると著しく靭性を劣化させるため、添加する場合は、それぞれ0.01〜2.0%とする。
Nb、Vは母材の強度と靭性を向上させる元素であり、0.003%以上の添加で効果を発揮する。またそれぞれ0.1%,0.5%を越えるとかえって靭性の低下を招くおそれがあるため、添加する場合は、Nb:0.003〜0.1%、V:0.003〜0.5%とする。
Bは焼入れ性の向上によって強度を増加させる事ができる。この効果は0.0005%以上で顕著になり0.0040%を越えて添加しても効果は飽和するため、添加する場合は、0.0005〜0.0040%とする。
Ca,Mg.REMは鋼中のSを固定して鋼板の靭性を向上させる働きがあり、0.0001%以上の添加で効果がある。しかし、それぞれ0.0060%、0.0060%、0.0200%を越えて添加すると鋼中の介在物量が増加し靭性をかえって劣化させるため、添加する場合は、Ca:0.0001〜0.0060%、Mg:0.0001〜0.0060%、REM:0.0001〜0.0200%とする。
上記した組成を有する溶鋼を、転炉、電気炉等の溶製手段で常法により溶製し、連続鋳造法または造塊〜分塊法等で常法によりスラブ等の鋼素材とすることが好ましい。なお、
溶製方法、鋳造法については上記した方法に限定されるものではない。その後、所望の形状に圧延後、焼入れ焼戻しを行う。
圧延は、スラブ等の鋼素材を、所望の形状とするために行い、終了温度は、微細な焼入れ組織とするため、Ar3変態点以上の温度域とする。
焼入れ後の組織をマルテンサイト主体の組織とするために、Ar3点以上の温度から300℃以下の温度に焼き入れる。
Ar3点以下の温度から焼入れるとフェライトが一部に析出するために再加熱熱処理時に強度低下が大きくなり所定の強度が得られなくなる。
焼戻し処理は、逆変態により、焼入れ後の組織を、旧オ〜ステナイト(γ)粒の結晶方位と異なる微細マルテンサイト組織あるいは下部ベイナイト組織とし、破面単位を微細分割し、靭性を向上させるため、Ac1〜Ac1+150℃の温度域に加熱する。
Ar3=910−273C−74Mn−56Ni−16Cr−9Mo−5Cu
Ac1=751−26.6C+17.6Si−11.6Mn−169Al−23Cu−23Ni+24.1Cr+22.5Mo+233Nb−39.7V−5.7Ti−895B
本発明は厚板、形鋼、棒鋼など種々の形状の鋼製品に適用可能である。「厚板」とは、板厚6mm以上の鋼板を指すものとする。
Claims (5)
- 質量%で、C:0.01〜0.20%、Si:0.01〜0.80%、Mn:0.5〜2.50%、P:0.020%以下、S:0.0070%以下、sol.Al:0.004〜0.100%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材を、圧延終了温度をAr3変態点以上の温度域とする熱間圧延を施し、ついで、Ar3変態点以上の温度域から、300℃以下へ焼入れ後、Ac1〜Ac1+150℃の温度域へ再加熱する際、焼入れ時の冷却停止から、再加熱を開始するまでを180s以内で連続して行い、再加熱温度までの加熱速度が1℃/s以上でかつAc1〜Ac1+150℃の温度域での滞留時間が90秒以内である熱処理を施すことを特徴とする高強度・高靭性鋼の製造方法。
- 鋼組成に、更に、質量%で、Ti:0.005〜0.20%、
Cu:0.01〜2.0%、
Ni:0.01〜4.0%、
Cr:0.01〜2.0%、
Mo:0.01〜2.0%、
Nb:0.003〜0.1%、
V:0.003〜0.5%、
B:0.0005〜0.0040%、
Ca:0.0001〜0.0060%、
Mg:0.0001〜0.0060%、
REM:0.0001〜0.0200%
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に記載の高強度・高靭性鋼の製造方法。 - 焼入れ後に行う熱処理は、加熱保持後、少なくともAc1変態点から600℃以下までの温度域を加速冷却することを特徴とする請求項1または2記載の高強度・高靭性鋼の製造方法。
- 加速冷却後、更に焼戻しを行うことを特徴とする請求項3記載の高強度・高靭性鋼の製造方法。
- Ar3変態点以上の温度域から、300℃以下へ焼入れ後、Ac1〜Ac1+150℃の温度域へ再加熱する際、鋼材中央部を一部400℃以上Ac1未満とし、鋼材表面と中心部の平均温度をAc1〜Ac1+150℃として再加熱することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の高強度・高靭性鋼の製造方法。
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