JP5477457B2 - 板厚40mm以下の鋼構造用高強度低降伏比鋼材 - Google Patents
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Description
4.Cr、MoおよびWは、焼入れ性を増大させて、高温オーステナイト域から冷却過程のフェライト変態を抑制するとともに、急速冷却後の低温域では、強力な粒界引きずり効果(ドラッグ効果)により、過冷オーステナイトを安定化させる効果を有する。
5.上記のように成分調整した鋼素材に熱間圧延を施した後、冷却速度と冷却停止温度を適正化した過冷オーステナイト域までの加速冷却処理の後、鋼板内の温度分布を均一にするため一定時間の保持を行い、さらには、Ac1点以下の温度域までの再加熱処理を適正化することが重要である。
1.鋼組成が、質量%で、
C:0.06〜0.20%
Si:0.10〜0.50%
Mn:0.1〜2.0%
P:0.02%以下
S:0.0030%以下
Al:0.1%以下
N:0.0070%以下を含有し、
さらにCr:0.1〜2.0%
Mo:0.1〜2.0%
W:0.1〜1.0%
の1種または2種以上を合計で0.5〜3.5%含有し、残部がFeおよび不可避的不純物で、ミクロ組織が、平均円相当径3〜20μm、かつ面積分率5〜30%のポリゴナルフェライトと、ベイナイトまたはマルテンサイトを備えた混合組織であることを特徴とする板厚40mm以下の鋼構造用高強度低降伏比鋼材。
2.鋼組成に、質量%でさらに、
Cu:0.1〜1.0%
Ni:0.1〜2.0%
Nb:0.1%以下
V:0.1%以下
Ti:0.03%以下
B:0.005%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1記載の板厚40mm以下の鋼構造用高強度低降伏比鋼材。
3.鋼組成に、質量%でさらに、
Ca:0.005%以下
REM:0.02%以下および
Mg:0.005%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1または2記載の板厚40mm以下の鋼構造用高強度低降伏比鋼材。
[ミクロ組織]
本発明ではミクロ組織を、硬質のベイナイトあるいはマルテンサイト中に、軟質のポリゴナルフェライトを含む混合組織とする。
ポリゴナルフェライトの平均円相当径が3μm未満では、80%以下の低降伏比が得られず、靱性も低下し、一方、20μmを超えると590MPa以上の高強度が得られなくなるため、平均円相当径は3〜20μmとする。なお、好ましくは、5〜18μmである。
[成分組成]
以下の説明において%は質量%を意味するものとする。
C:0.06〜0.20%
Cは、鋼の強度を増加させ、構造用鋼材として必要な強度を確保するのに有用な元素である。C量が0.06%未満では、焼入れ性が低下するため、圧延後の高温から冷却途中にフェライト変態が生じ、所定のミクロ組織要件を満足できず、強度低下や靱性劣化を生じる。
Siは、脱酸材として作用し、製鋼上、少なくとも0.10%必要であるが、0.50%を超えて含有すると、母材の靭性が劣化するとともに、溶接性、溶接熱影響部靭性が顕著に劣化するため、0.10〜0.50%の範囲に限定する。好ましくは、0.10〜0.40%である。
Mnは、鋼の強度を増加させる効果を有し、引張強度590MPa以上を確保するためには、0.1%以上の含有を必要とする。一方、2.0%を超えて含有すると、母材靭性および溶接熱影響部靭性が著しく劣化するため、0.1〜2.0%の範囲に限定する。好ましくは、0.3〜1.8%である。
Pは、鋼の強度を増加させ靭性を劣化させる元素であり、低減することが望ましい。0.02%を超えて含有されると、この傾向が顕著となるため、上限を0.02%とした。なお、過度のP低減は精錬コストを高騰させ経済的に不利となるため、0.005%以上とすることが望ましい。
Sは母材の低温靭性を劣化させる元素であり、低減することが望ましい。0.0030%を超えて含有されると、この傾向が顕著となるため、上限を0.0030%とした。
Alは、脱酸剤として0.1%以下を含有する。Alは高張力鋼の溶鋼脱酸プロセスに於いて、もっとも汎用的に使われる脱酸剤で、鋼中のNをAlNとして固定し、母材の靭性向上に寄与する。なお、このような効果は0.005%以上の含有で認められる。
Nは不可避的不純物として鋼中に含まれるが、0.0070%を超えて含有すると、母材および溶接部靭性が著しく低下するため、0.0070%以下に限定する。
Cr、MoおよびWは、本発明の重要な合金元素であり、焼入れ性を増大させて、高強度化に有用な元素である。本発明の特徴の一つは、これらの元素の有するフェライト変態遅延効果を活用することにより、熱間圧延終了後の冷却時に初析フェライトが生成することを抑制することであり、これらの元素はこの目的のために必須の元素である。Cr、MoおよびWは、さらに、過冷オーステナイト域で強力な粒界引きずり効果(ドラッグ効果)を有することから、過冷オーステナイトからの等温ベイナイト変態を抑制することができるので、加速冷却後の500〜650℃での等温保持中には過冷オーステナイトの状態を保ち、その後の加熱によりフェライト組織を生成する、という本発明の特徴的なフェライト組織形態制御を可能とするものである。
鋼板の、好適な製造方法について詳細に説明する。なお、説明において鋼材の温度は板厚の1/2部の温度とする。
上述した組成の溶鋼を、転炉、電気炉、真空溶解炉等、定法で溶製し、得られた鋼素材を1000℃〜1250℃に再加熱する。
再加熱された鋼素材は、所定の板厚になるまで、圧延終了温度を800℃以上となる熱間圧延を施す。熱間圧延条件は、圧延終了温度を800℃以上とする以外には、所望の板厚および形状を満足できればよく、その条件はとくに限定されない。
圧延終了後の冷却は、2段冷却とする。1段目の冷却は加速冷却とし、圧延終了後、得られた厚鋼板を、Ar3点以上の温度域から5〜100℃/sの平均冷却速度で、500℃〜650℃まで冷却する。
Ac1(℃)=751−27C+18Si−12Mn−23Cu−23Ni+24Cr+23Mo−40V−6Ti+233Nb−169Al−895B (1)
(但し、元素記号は鋼材中の各元素の質量%での含有量を表す。)
Ar3(℃)=910−310C−80Mn−20Cu−15Cr−55Ni−80Mo(2)
(但し、元素記号は鋼材中の各元素の質量%での含有量を表す。)
Claims (3)
- 鋼組成が、質量%で、
C:0.06〜0.20%
Si:0.10〜0.50%
Mn:0.1〜2.0%
P:0.02%以下
S:0.0030%以下
Al:0.1%以下
N:0.0070%以下を含有し、
さらにCr:0.1〜2.0%
Mo:0.1〜2.0%
W:0.1〜1.0%
の1種または2種以上を合計で0.5〜3.5%含有し、残部がFeおよび不可避的不純物で、ミクロ組織が、平均円相当径3〜20μm、かつ面積分率5〜30%のポリゴナルフェライトと、ベイナイトまたはマルテンサイトを備えた混合組織であることを特徴とする板厚40mm以下の鋼構造用高強度低降伏比鋼材。 - 鋼組成に、質量%でさらに、
Cu:0.1〜1.0%
Ni:0.1〜2.0%
Nb:0.1%以下
V:0.1%以下
Ti:0.03%以下
B:0.005%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記載の板厚40mm以下の鋼構造用高強度低降伏比鋼材。 - 鋼組成に、質量%でさらに、
Ca:0.005%以下
REM:0.02%以下および
Mg:0.005%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記載の板厚40mm以下の鋼構造用高強度低降伏比鋼材。
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