JP5092358B2 - 高強度高靱性鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
第一の発明は、質量%で、C:0.06〜0.12%、Si:0.5%以下、Mn:0.5〜2.5%、Al:0.08%以下、Nb:0.005〜0.025%、Ti:0.005〜0.025%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼を、1000〜1200℃に加熱し、熱間圧延を行った後、冷却開始温度が鋼板表面温度で(Ar3+10℃)以下、冷却停止温度が鋼板平均温度で300〜550℃となる加速冷却を行い、次いで誘導加熱により鋼板表面温度で500〜700℃、鋼板平均温度で580℃未満に加熱することを特徴とする高強度高靱性鋼板の製造方法である。
1.化学成分について
はじめに本発明の高強度高靱性鋼板が含有する化学成分の限定理由を説明する。なお、成分%は全て質量%を意味する。
Cは、加速冷却によって製造される鋼板の強度を高めるために最も有効な元素である。しかし、0.06%未満では十分な強度を確保できず、0.12%を超えると靱性や溶接性を劣化させる。従って、C量は0.06〜0.12%の範囲とする。
Siは脱酸のために添加するが、0.5%を越えると靭性や溶接性を劣化させる。従ってSi量は0.5%以下の範囲とする。
Mnは鋼の強度および靭性の向上のため添加するが、0.5%未満ではその効果が十分ではなく、2.5%を越えると溶接性が劣化する。従って、Mn量は0.5〜2.5%の範囲とする。
Alは脱酸剤として添加されるが、0.08%を超えると清浄度の低下により延性を劣化させる。従って、Al量は0.08%以下とする。
Nbは、圧延時の粒成長を抑制し、微細粒化により靭性を向上させる。しかし、Nb量が0.005%未満ではその効果がなく、0.025%を超えると溶接熱影響部の靭性が劣化する。従って、Nb量は0.005〜0.025%の範囲とする。
Tiは、TiNを形成してスラブ加熱時の粒成長を抑制するだけでなく、溶接熱影響部の粒成長を抑制し、母材及び溶接熱影響部の微細粒化により靭性を向上させる。しかし、Ti量が0.005%未満ではその効果がなく、0.025%を越えると靭性を劣化させる。従って、Ti量は0.005〜0.025%の範囲とする。
本発明では上記の化学成分の他に、以下の元素を選択元素として添加することができる。
Cuは、靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、0.5%を超えて添加すると溶接性が劣化する。従って、Cuを添加する場合は0.5%以下とする。
Niは、靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、1%を超えて添加すると溶接性が劣化する。従って、Niを添加する場合は1.0%以下とする。
Crは、焼き入れ性を高めることで強度の上昇に有効な元素であるが、0.5%を超えて添加すると溶接性を劣化させる。従って、Crを添加する場合は0.5%以下とする。
Moは、靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、0.5%を超えて添加すると溶接性が劣化する。従って、Moを添加する場合は0.5%以下とする。
Vは靭性を劣化させずに強度を上昇させる元素であるが、0.1%を超えて添加すると溶接性を著しく損なう。従って、Vを添加する場合は、0.1%以下とする。
Caは硫化物系介在物の形態を制御し、延性を改善するために有効な元素であるが、0.001%未満ではその効果がなく、0.005%を超えて添加しても効果が飽和し、むしろ清浄度の低下により靱性を劣化させる。従って、Ca量は0.001〜0.005%の範囲とする。
不純物元素として含まれるP,Sは特に規定されないが、より高い靱性を得るためには以下の範囲とすることが望ましい。
Pは不可避的不純物として含まれるが、Pの含有量が増えると靭性及び溶接性を劣化させるため、P量の上限は0.02%とする。
Sも不可避的不純物として含まれるが、Sの含有量が増えると靱性及び延性を劣化させるため、S量の上限は0.003%とする。
本発明は、上述した化学成分を含有する鋼スラブを、加熱し熱間圧延を行った後、加速冷却を施し、引き続いて誘導加熱による焼戻しを行う製造方法である。以下に、鋼板の製造条件の限定理由について説明する。
スラブ加熱温度は、1000℃未満では十分な強度が得られず、1200℃を越えると、靱性やDWTT特性が劣化する。従って、スラブ加熱温度は1000〜1200℃の範囲とする。
熱間圧延後に加速冷却を行うが、冷却開始時の鋼板表面温度が(Ar3+10℃)を超えると、表層部の硬度が上昇し成形性が劣化するだけでなく、板長手方向の強度バラツキが大きくなりやすい。よって、冷却開始時の鋼板表面温度は(Ar3+10℃)以下とする。
ここで、Ar3温度は鋼の成分から、下記式(1)で与えられる。
なお、冷却開始温度の下限は特に規定しないが、加速冷却の開始温度が低くなりすぎると、フェライトの面積率が高くなり強度低下をまねくため、冷却開始温度は600℃以上とすることが望ましい。
加速冷却は,ベイナイト変態によって高強度を得るために重要なプロセスである。しかし、冷却停止時の鋼板平均温度が550℃を超えると、ベイナイト変態が不十分であり、十分な強度が得られない。また,冷却停止時の鋼板平均温度が300℃未満では,鋼板表層部の硬度が高くなりすぎるだけでなく、鋼板に歪みを生じやすくなり成形性が劣化する。よって、冷却停止時の鋼板平均温度は300〜550℃の範囲とする。
鋼板表層部の加熱によって、加速冷却によって生成した島状マルテンサイトが分解され、表層部の硬度が低減される。しかし、表面温度が500℃未満では島状マルテンサイトの分解が十分でないため、硬度低下が不十分であり、また、700℃を超えると、鋼板中央部の加熱温度も上昇するため大きな強度低下をまねく。よって、誘導加熱での鋼板表面温度は500〜700℃の範囲とする。
誘導加熱によって鋼板中央部が加熱されると、焼戻しによる強度低下を招くため、鋼板中央部の加熱温度は低いほどよい。しかし、580℃未満の温度なら大きな強度低下を生じないため、鋼板平均加熱温度は580℃未満とする。
本発明では加速冷却後の加熱処理によって鋼板表面部の硬度が低下し,板厚方向の硬度分布が平滑化されるが,鋼板表層部の金属組織は以下のように規定する。
島状マルテンサイト(MA)は加速冷却によって生成する組織であり、島状マルテンサイトが生成することで硬度が大きく上昇する。しかし、体積分率で3%未満なら鋼板中央部との硬度差が十分小さくなるので、島状マルテンサイトの体積分率の上限は3%とする。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.06〜0.12%、Si:0.5%以下、Mn:0.5〜2.5%、Al:0.08%以下、Nb:0.005〜0.025%、Ti:0.005〜0.025%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼を、1000〜1200℃に加熱し、熱間圧延を行った後、冷却開始温度が鋼板表面温度で(Ar3+10℃)以下、冷却停止温度が鋼板平均温度で300〜550℃となる加速冷却を行い、次いで誘導加熱により鋼板表面温度で500〜612℃、鋼板平均温度で580℃未満に加熱することを特徴とする高強度高靱性鋼板の製造方法。
- さらに質量%で、Cu:0.5%以下、Ni:1%以下、Cr:0.5%以下、Mo:0.5%以下、V:0.1%以下、Ca:0.001〜0.003%の中から選ばれる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に記載の高強度高靱性鋼板の製造方法。
- 請求項1または請求項2に記載の方法で製造された、引張強度570MPa以上の鋼板であって、鋼板表層部の金属組織が、島状マルテンサイトの体積分率は3%以下、残部はベイナイトまたはベイナイトとフェライトの混合組織であることを特徴とする高強度高靱性鋼板。
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