JP5217413B2 - 溶接熱影響部靭性に優れた高強度鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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1.加速冷却によるベイナイト変態後直ちに急速再加熱を行うと、ベイナイト変態による変態強化に、再加熱時に析出する微細析出物による析出強化が加わって、合金元素が少なく低成分系の鋼においても高強度化が可能。
2.特に、加速冷却停止後、急速加熱して析出する、NbとV、Tiの一種または二種を含有する微細な複合炭化物の分散析出がベイナイト相の高強度化に有効。
(1)質量%で、C:0.02〜0.08%、Si:0.01〜0.5%、Mn:0.5〜2.0%、Nb:0.081〜0.15%、Al:0.01〜0.08%、更に、V:0.005〜0.15%、Ti:0.005〜0.04%の1種又は2種を含有し、原子%でのC量とNb、V、Tiの合計量の比であるC/(Nb+V+Ti)が1.0〜5.0、下記(1)式で示されるPCM値(質量%)が0.15以下、残部Feおよび不可避的不純物からなり、金属組織が体積分率95%以上のベイナイト組織で、ベイナイト相中にはNbと、V、Tiの1種又は2種を含む粒径10nm未満の微細炭化物が分散析出していることを特徴とする溶接熱影響部靭性に優れた高強度鋼板。
PCM(質量%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+M
o/15+V/10+B*5 ・・・(1)
ただし、各元素は含有量(質量%)を示す。
(2)さらに、質量%で、Cu:0.50%以下、Ni:0.50%以下、Cr:0.50%以下、Mo:0.50%以下、B:0.005%以下の1種又は2種以上を含有することを特徴とする(1)に記載の溶接熱影響部靭性に優れた高強度鋼板。
(3)(1)または(2)に記載の成分組成を有する鋼を、1000〜1300℃に加熱し、圧延終了温度750℃以上で熱間圧延後、5℃/s以上の冷却速度で冷却停止温度300〜600℃まで加速冷却を行い、その後直ちに0.5℃/s以上の昇温速度で、冷却停止温度以上、且つ550〜700℃まで再加熱し、30分以内の保持を行うことを特徴とする溶接熱影響部靭性に優れた高強度鋼板の製造方法。
[ミクロ組織]
ミクロ組織は実質的に、ベイナイト組織であって、ベイナイト相中にNbと、V、Tiの1種又は2種を含む微細炭化物が分散析出している組織とする。
[成分組成]
以下の説明において%は質量%とする。
Cは炭化物として析出強化に寄与する元素であるが、0.02%未満では十分な強度が確保できず、0.08%超えでは靭性を劣化させるため、含有量を0.02〜0.08%に規定する。
Siは脱酸のため添加するが、0.01%未満では脱酸効果が十分でなく、0.5%を超えると靭性や溶接性を劣化させるため、含有量を0.01〜0.5%に規定する。
Mnは強度、靭性を確保するため添加するが、0.5%未満ではその効果が十分でなく、2.0%を超えると溶接性が劣化するため、含有量を0.5〜2.0%に規定する。
Nbは本発明において重要な元素である。Nbは変態強化の増大と組織の微細化により、強度と靭性を向上させるとともに、VおよびTiと共に微細な複合炭化物を形成して強度上昇に寄与する。
Alは脱酸剤として添加されるが、0.01%未満では効果がなく、0.08%を超えると鋼の清浄度が低下し、靱性が劣化するため、含有量は0.01〜0.08%に規定する。
本発明の鋼板は、V,Tiの1種又は2種を含有する。
本パラメータ式は、熱的に安定し、且つ非常に微細な複合炭化物を得るために、C量と炭化物形成元素であるNb、V、Ti量の関係を規定するものである。
溶接熱影響部靱性を確保するため、PCM≦0.15の合金元素量が少ない低成分組成とする。PCM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+B*5とし、各元素は含有量(質量%)で添加しない元素は0とする。
Cuは靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、多く添加すると溶接性が劣化するため、添加する場合は0.50%を上限とする。
Niは靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、多く添加するとコスト的に不利になり、また、溶接熱影響部靱性が劣化するため、添加する場合は0.50%を上限とする。
CrはMnと同様に低C系の成分組成の鋼でも十分な強度を得るために有効な元素であるが、多く添加すると溶接性を劣化するため、添加する場合は0.50%を上限とする。
Moは靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、多く添加すると溶接性が劣化するため、添加する場合は0.50%を上限とする。
Bは強度上昇、HAZ靭性改善に寄与する元素であるが、0.005%を越えて添加すると溶接性を劣化させるため、添加する場合は0.005%以下とする。
加熱温度が1000℃未満では炭化物の固溶が不十分で必要な強度が得られず、1300℃を超えると靭性が劣化するため、1000〜1300℃とする。
圧延終了温度が低いと、圧延中に歪誘起析出により高温域で炭化物が析出するため、再加熱時に十分な微細析出物の分散析出が得られず、強度が低下する。そのため、圧延終了温度を750℃以上とする。
圧延終了後、直ちに5℃/s以上の冷却速度で加速冷却を開始する。冷却速度が5℃/s未満では冷却時にフェライトを生成し、また、700℃以上の高温域でのフェライト変態時に生じた析出物が容易に粗大化するため、十分な強度が得られない。よって、圧延終了後の冷却速度を5℃/s以上に規定する。
加速冷却後直ちに0.5℃/s以上の昇温速度で冷却停止温度以上、且つ550〜700℃に再加熱処理を行う。本プロセスは、ベイナイト相の強化に寄与する微細炭化物を分散析出させるのもので、本発明における重要な製造条件である。
2:鋼板
3:熱間圧延機
4:加速冷却装置
5:インライン型誘導加熱装置
6:ホットレベラー
Claims (3)
- 質量%で、C:0.02〜0.08%、Si:0.01〜0.5%、Mn:0.5〜2.0%、Nb:0.081〜0.15%、Al:0.01〜0.08%、更に、V:0.005〜0.15%、Ti:0.005〜0.04%の1種又は2種を含有し、原子%でのC量とNb、V、Tiの合計量の比であるC/(Nb+V+Ti)が1.0〜5.0、下記(1)式で示されるPCM値(質量%)が0.15以下、残部Feおよび不可避的不純物からなり、金属組織が体積分率95%以上のベイナイト組織で、ベイナイト相中にはNbと、V、Tiの1種又は2種を含む粒径10nm未満の微細炭化物が分散析出していることを特徴とする溶接熱影響部靭性に優れた高強度鋼板。
PCM(質量%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+B*5 ・・・(1)
ただし、各元素は含有量(質量%)を示す。 - さらに、質量%で、Cu:0.50%以下、Ni:0.50%以下、Cr:0.50%以下、Mo:0.50%以下、B:0.005%以下の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の溶接熱影響部靭性に優れた高強度鋼板。
- 請求項1または2に記載の成分組成を有する鋼を、1000〜1300℃に加熱し、圧延終了温度750℃以上で熱間圧延後、5℃/s以上の冷却速度で冷却停止温度300〜600℃まで加速冷却を行い、その後直ちに0.5℃/s以上の昇温速度で、冷却停止温度以上、且つ550〜700℃まで再加熱し、30分以内の保持を行うことを特徴とする溶接熱影響部靭性に優れた高強度鋼板の製造方法。
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