JP6135553B2 - Reinforcing bar and method for manufacturing the same - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、鉄筋コンクリート構造物に用いられる引張強さが1600MPa以上のせん断補強筋等に使用される鉄筋およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a reinforcing bar used for, for example, a shear reinforcing bar having a tensile strength of 1600 MPa or more used for a reinforced concrete structure and a method for manufacturing the same.

例えば、鉄筋コンクリート構造物には、その崩壊を防ぐために、補強材としてせん断補強筋が使用される。せん断補強筋を使用した鉄筋コンクリート構造物では、鉄筋コンクリート構造物がせん断変形する際に、せん断補強筋が伸びて塑性変形することにより、鉄筋コンクリート構造物の変形エネルギーがせん断補強筋に吸収され鉄筋コンクリート構造物の崩壊が防がれる。   For example, in a reinforced concrete structure, a shear reinforcing bar is used as a reinforcing material in order to prevent its collapse. In a reinforced concrete structure that uses shear reinforcement, when the reinforced concrete structure undergoes shear deformation, the shear reinforcement stretches and plastically deforms, so that the deformation energy of the reinforced concrete structure is absorbed by the shear reinforcement and the reinforced concrete structure Collapse is prevented.

これまで使用されているせん断補強筋は、引張強さが1200MPa程度のものが使用されている。しかし、近年、鉄筋コンクリート構造物の断面をスリム化および軽量化したり、また鉄筋コンクリート構造物を高層化する、ニーズがあり、超高強度コンクリートの開発が急速に進んでいる。これに伴って、コンクリート強度の上昇とのバランスをとるために、せん断補強筋の高強度化も必要となる。   The shear reinforcement which has been used so far has a tensile strength of about 1200 MPa. However, in recent years, there is a need for slimming and lightening the cross section of a reinforced concrete structure, or increasing the height of a reinforced concrete structure, and development of ultra-high strength concrete is rapidly progressing. Along with this, in order to balance the increase in concrete strength, it is necessary to increase the strength of the shear reinforcement.

せん断補強筋を高強度化するためには、C、SiおよびMnをはじめとする合金元素の添加量を増加する必要がある。しかしながら、せん断補強筋は、鉄筋用鋼を引抜き加工し、その後、熱処理を行い製造される。そのため、合金元素の添加量を増やすと、鉄筋用鋼の硬度が上昇し、鉄筋用鋼の引抜時に素線が断線し、製造性が低下する。そのため、高強度化を行うと、伸線性が低下することが懸念されている。   In order to increase the strength of the shear reinforcement, it is necessary to increase the amount of addition of alloy elements including C, Si and Mn. However, the shear reinforcement is manufactured by drawing steel for reinforcing bars and then performing heat treatment. Therefore, when the addition amount of the alloy element is increased, the hardness of the steel for reinforcing bars is increased, and the strands are broken when the steel for reinforcing bars is drawn, so that the productivity is lowered. For this reason, there is a concern that the wire drawability deteriorates when the strength is increased.

そこで、上記問題を克服するため、いくつかの提案がなされている。
例えば、特許文献1には、鋼材中のC、Si、Mnの含有量を適正範囲に制御し、かつ、鋼材をオーステナイト域に加熱した後の冷却条件を制御することによって、鋼材の表面のフェライト脱炭相を0.12mm以上確保し、内部をフェライト・パーライト組織とするための熱処理方法が開示されている。しかしながら、フェライト脱炭相が0.12mm以上になると、強度確保が困難となる。また、内部の組織がフェライト・パーライト組織であり、高強度の鉄筋を得ることが困難である。
Thus, several proposals have been made to overcome the above problems.
For example, Patent Document 1 discloses ferrite on the surface of a steel material by controlling the content of C, Si, and Mn in the steel material to an appropriate range and controlling the cooling condition after heating the steel material to the austenite region. A heat treatment method for securing a decarburized phase of 0.12 mm or more and making the inside a ferrite pearlite structure is disclosed. However, when the ferrite decarburized phase is 0.12 mm or more, it is difficult to ensure the strength. Further, the internal structure is a ferrite / pearlite structure, and it is difficult to obtain a high-strength reinforcing bar.

特許文献2には、鋼線材中のC、Si、Mn、Ni、Alの含有量の最適化、鋼線材の表層のフェライト脱炭層を0.12mm以上に制御し、内部をフェライト・パーライト組織あるいは球状化セメンタイト組織に制御した、遅れ破壊特性に優れた鋼線材が開示されている。しかしながら、上述したとおり、フェライト脱炭が0.12mm以上になると、強度確保が困難となる。また、内部の組織がフェライト・パーライト組織あるいは球状化セメンタイト組織であるため、高強度の鉄筋を得ることが困難である。   In Patent Document 2, the content of C, Si, Mn, Ni and Al in the steel wire is optimized, the ferrite decarburized layer on the surface of the steel wire is controlled to 0.12 mm or more, and the inside is ferrite / pearlite structure or spherical A steel wire rod excellent in delayed fracture characteristics controlled to a cementitized cementite structure is disclosed. However, as described above, when the ferrite decarburization is 0.12 mm or more, it is difficult to ensure the strength. Further, since the internal structure is a ferrite / pearlite structure or a spheroidized cementite structure, it is difficult to obtain a high-strength reinforcing bar.

特許3156166号公報Japanese Patent No. 3156166 特開平6−306540号公報JP-A-6-306540

上述の通り、超高強度コンクリートの開発に伴い、せん断補強筋の高強度化が課題となっていた。しかしながら、せん断補強筋の高強度化のみを考慮して合金元素を添加すると、伸線性が低下するため鉄筋の製造が困難となるし、高強度鉄筋用鋼の硬度が上昇するため、遅れ破壊感受性が増加し、遅れ破壊特性が低下することが問題となる。また、特許文献1や特許文献2の技術によっては、耐遅れ破壊は考慮されているものの、引張強さが1600MPa以上となる鋼を得ることは困難であった。   As described above, with the development of ultra-high-strength concrete, increasing the strength of shear reinforcement has been an issue. However, if an alloying element is added considering only the strengthening of the shear reinforcement, the wire drawability deteriorates, making it difficult to manufacture the reinforcement, and the hardness of the steel for high-strength reinforcement increases, so that delayed fracture susceptibility Increases and the delayed fracture characteristics deteriorate. In addition, depending on the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2, although delayed fracture resistance is considered, it is difficult to obtain a steel having a tensile strength of 1600 MPa or more.

本発明は、このような課題を解決すべくなされたものであり、鉄筋製造時における伸線加工性に優れ、引張強さが1600MPa以上となる高い強度特性を有するとともに、耐遅れ破壊特性に優れた高強度鉄筋をその製造方法とともに提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, has excellent wire drawing workability at the time of rebar manufacturing, has high strength characteristics with a tensile strength of 1600 MPa or more, and excellent delayed fracture resistance. An object of the present invention is to provide a high-strength reinforcing bar with its manufacturing method.

発明者らは、前記課題を解決するため、C、Si、Mn、CrおよびMoの添加量を変化させ、さらに、表面から少なくとも10μmの深さまでの領域のC量、鋼組織および組織分率を変化させた高強度鉄筋を製作し、遅れ破壊特性について鋭意調査した。   In order to solve the above problems, the inventors changed the amount of addition of C, Si, Mn, Cr and Mo, and further changed the amount of C, the steel structure and the fraction of the region from the surface to a depth of at least 10 μm. We made high strength reinforcing bars and changed them to investigate the delayed fracture characteristics.

その結果、C、Si、Mn、CrおよびMoの添加量の最適化、鋼中のC、SiおよびCrの含有量から算出されるA値、鋼中のCおよびSiの含有量から算出されるB値、そして表層のC量を適正範囲に制御することによって、高強度鉄筋として良好な伸線性および遅れ破壊特性を付与できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result, the addition amount of C, Si, Mn, Cr and Mo is optimized, the A value calculated from the C, Si and Cr contents in the steel, and the C and Si contents in the steel. By controlling the B value and the C content of the surface layer within an appropriate range, it has been found that good drawability and delayed fracture characteristics can be imparted as a high-strength reinforcing bar, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
1.C:0.37質量%以上0.50質量%以下、
Si:1.75質量%以上2.30質量%以下、
Mn:0.2質量%以上1.0質量%以下、
Cr:0.01質量%以上0.05質量%以下、
P:0.025質量%以下、
S:0.025質量%以下、
Mo:0.05質量%以上1.0質量%以下および
O:0.0015質量%以下
を、下記(1)式で算出されるA値が770以上850以下、下記(2)式で算出されるB値が0.40以上であり、残部不可避的不純物およびFeの成分組成を有し、さらに、表面から少なくとも10μmの深さまでの領域のC含有量が0.01質量%以下の鋼からなり、該鋼が表層のフェライトと芯部のマルテンサイトとの2相組織を有し、全組織中のフェライトの分率が5%未満であり、引張強さが1600MPa以上である鉄筋。

A=α+β+γ ・・・(1)
ここで
α=−334×[C]2+806×[C]+291
β=24×[Si]2+67×[Si]
γ=-4×[Cr]2+23×[Cr]−5
B=[Si]/(10×[C])・・・(2)
但し、[ ]は該括弧内成分の含有量(質量%)
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
1. C: 0.37 mass% or more and 0.50 mass% or less,
Si: 1.75% by mass to 2.30% by mass,
Mn: 0.2% by mass or more and 1.0% by mass or less,
Cr: 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less,
P: 0.025 mass% or less,
S: 0.025 mass% or less,
Mo: 0.05 mass% or more and 1.0 mass% or less and O: 0.0015 mass% or less, A value calculated by the following formula (1) is 770 or more and 850 or less, B value calculated by the following formula (2) is 0.40 or more And the balance is inevitable impurities and Fe component composition, and further, the C content in the region from the surface to a depth of at least 10 μm is 0.01% by mass or less, and the steel is composed of ferrite and core of the surface layer. Reinforcing bars that have a two-phase structure with a martensite and have a ferrite fraction of less than 5% in the entire structure and a tensile strength of 1600 MPa or more.
A = α + β + γ (1)
Where α = −334 × [C] 2 + 806 × [C] +291
β = 24 × [Si] 2 + 67 × [Si]
γ = −4 × [Cr] 2 + 23 × [Cr] −5
B = [Si] / (10 x [C]) (2)
However, [] is the content of the component in parentheses (% by mass)

ここで、フェライトの分率は、鉄筋の長さ方向に垂直な断面における面積率{フェライト面積/(フェライト面積+マルテンサイト面積)}である。   Here, the ferrite fraction is an area ratio {ferrite area / (ferrite area + martensite area)} in a cross section perpendicular to the length direction of the reinforcing bar.

2.前記成分組成が、さらに、
Al:0.01質量%以上0.50質量%以下、
Cu:0.005質量%以上1.0質量%以下および
Ni:0.005質量%以上2.0質量%以下
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする前記1に記載の鉄筋。
2. The component composition further comprises:
Al: 0.01 mass% or more and 0.50 mass% or less,
Cu: 0.005 mass% to 1.0 mass% and
Ni: The reinforcing bar as described in 1 above, containing one or more selected from 0.005% by mass to 2.0% by mass.

3.前記成分組成は、さらに、
W:0.001質量%以上2.0質量%以下、
Nb:0.001質量%以上0.1質量%以下、
Ti:0.001質量%以上0.2質量%以下および
V:0.002質量%以上0.5質量%以下
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする前記1または2に記載の鉄筋。
3. The component composition further includes:
W: 0.001% to 2.0% by mass,
Nb: 0.001 mass% or more and 0.1 mass% or less,
Ti: 0.001 mass% or more and 0.2 mass% or less, and V: 0.002 mass% or more and 0.5 mass% or less, 1 type selected from 2 or more types, or 2 or more types characterized by the above-mentioned.

4.前記成分組成は、さらに、
B:0.0002質量%以上0.005質量%以下
を含有することを特徴とする前記1ないし3のいずれかに記載の鉄筋。
4). The component composition further includes:
B: The reinforcing bar according to any one of 1 to 3 above, which contains 0.0002 mass% or more and 0.005 mass% or less.

5.前記1から4のいずれかに記載の成分組成からなる鋼片を、脱炭雰囲気中で850℃以上1050℃以下の温度域に100分以上300分以下加熱後、熱間圧延し、その後、酸洗、伸線加工、焼き入れおよび焼き戻しの各処理を施すこと特徴とする鉄筋の製造方法。 5. The steel slab having the composition described in any one of 1 to 4 above is heated in a temperature range of 850 ° C. to 1050 ° C. for 100 minutes to 300 minutes in a decarburizing atmosphere, and then hot-rolled, A method for manufacturing a reinforcing bar, comprising performing washing, wire drawing, quenching and tempering.

本発明によれば、従来の鉄筋に比べて、高強度でありながら優れた遅れ破壊特性を有する鉄筋を提供することが可能となる。本発明の鉄筋は、引張強さが1600MPa以上を有し、かつ、優れた遅れ破壊特性を有しており、鉄筋コンクリート構造物の断面のスリム化および軽量化や、鉄筋コンクリート構造物の高層化にも寄与するため、産業上有益な効果がもたらされる。   According to the present invention, it is possible to provide a reinforcing bar having a delayed fracture characteristic that is excellent in strength compared to a conventional reinforcing bar. The rebar of the present invention has a tensile strength of 1600 MPa or more, and has excellent delayed fracture characteristics. This contributes to an industrially beneficial effect.

遅れ破壊特性の評価試験に供する試験片の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the test piece with which it uses for the evaluation test of a delayed fracture characteristic.

先ず、本発明の鉄筋について、その成分組成から順に説明する。
C:0.37質量%以上0.50質量%以下
Cは、必要な強度を確保するために必須の元素であり、0.37質量%未満では所定の強度確保が難しく、また所定強度を確保するためには、合金元素の多量添加が必要となって、合金コストの上昇を招くことから、0.37質量%以上とする。一方、0.50質量%超の添加は、鉄筋を高強度化するため、伸線性の低下を招く。以上のことから、C量は0.37質量%以上0.50質量%以下とする。好ましくは、0.37質量%以上0.49質量%以下である。
First, the reinforcing bars of the present invention will be described in order from the component composition.
C: 0.37% by mass or more and 0.50% by mass or less C is an essential element for ensuring the necessary strength, and if it is less than 0.37% by mass, it is difficult to ensure the predetermined strength, and in order to ensure the predetermined strength, an alloy It is necessary to add a large amount of element, which causes an increase in alloy cost. On the other hand, the addition of more than 0.50% by mass increases the strength of the reinforcing bars and causes a reduction in wire drawing. From the above, the C content is set to 0.37 mass% or more and 0.50 mass% or less. Preferably, it is 0.37 mass% or more and 0.49 mass% or less.

Si:1.75質量%以上2.30質量%以下
Siは、脱酸剤として、さらに固溶強化や焼戻し軟化抵抗を向上させることにより鋼の強度を高めるのに有効な元素である。さらに、フェライト脱炭促進元素であるため、本発明では、1.75質量%以上で添加する。一方、2.30質量%を超える添加は、鉄筋芯部の強度の上昇を招くため、伸線性が低下することになる。また、Siは、後述する鉄筋表層側のC量を0.01質量%以下とする熱処理において脱炭を促進するために、Si含有量が高すぎると、後述するようにフェライト相の組織分率を5%未満とするための制御が難しくなる。特に、Si含有量が2.30質量%超となると、表層にフェライト量を適正に存在させるための熱処理条件の制御範囲が狭くなり、引張強さの確保が難しくなる。以上のことから、Si量は1.75質量%以上2.30質量%以下とする。好ましくは、1.80質量%以上2.30質量%以下である。
Si: 1.75% by mass to 2.30% by mass
Si, as a deoxidizer, is an element effective in increasing the strength of steel by further improving solid solution strengthening and temper softening resistance. Furthermore, since it is a ferrite decarburization accelerating element, it is added at 1.75% by mass or more in the present invention. On the other hand, the addition exceeding 2.30% by mass leads to an increase in strength of the reinforcing bar core part, so that the drawability is lowered. Further, Si promotes decarburization in a heat treatment in which the C content on the reinforcing steel surface side described later is 0.01% by mass or less, and if the Si content is too high, the structure fraction of the ferrite phase becomes 5 as described later. Control to make it less than% becomes difficult. In particular, when the Si content exceeds 2.30% by mass, the control range of the heat treatment conditions for appropriately allowing the ferrite content to be present in the surface layer becomes narrow, and it becomes difficult to ensure the tensile strength. From the above, the Si content is 1.75 mass% or more and 2.30 mass% or less. Preferably, it is 1.80 mass% or more and 2.30 mass% or less.

Mn:0.2質量%以上1.0質量%以下
Mnは、鋼の焼入れ性を向上させるため、0.2質量%以上添加する。しかし、1.0質量%を超えるMnの添加は、却って鋼の強度を上昇し、伸線性の低下をまねくことになる。よって、Mnの上限は1.0質量%とする。以上のことから、Mn量は、0.2質量%以上1.0質量%以下とする。好ましくは、0.32質量%以上1.0質量%以下である。
Mn: 0.2% by mass or more and 1.0% by mass or less
Mn is added in an amount of 0.2% by mass or more in order to improve the hardenability of the steel. However, the addition of Mn exceeding 1.0% by mass increases the strength of the steel and leads to a decrease in drawability. Therefore, the upper limit of Mn is 1.0% by mass. From the above, the amount of Mn is set to 0.2% by mass or more and 1.0% by mass or less. Preferably, it is 0.32 mass% or more and 1.0 mass% or less.

P:0.025質量%以下
S:0.025質量%以下
PおよびSは、旧オーステナイト粒界に偏析し、その結果、伸線性の低下を招く。以上のことから、これらの元素はできるかぎり低減するのが好ましい。よって、PおよびSはいずれも0.025質量%以下とする。
P: 0.025% by mass or less S: 0.025% by mass or less P and S segregate at the prior austenite grain boundaries, resulting in a decrease in wire drawing. From the above, it is preferable to reduce these elements as much as possible. Therefore, both P and S are 0.025 mass% or less.

Cr:0.01質量%以上0.05質量%以下
Crは、鋼の焼入れ性を向上させ強度を増加させる元素である。そのため、0.01質量%以上は添加する。一方、Crを0.05質量%を超えて添加すると、後述する鉄筋表層のC量を0.01質量%以下とする熱処理において脱炭を抑制する、すなわち、表層のC量の低下を抑制するため、表層のC含有量を0.01質量%以下にまで低下させることが難しくなり、遅れ破壊感受性が上昇することにつながる。以上のことから、Cr量は0.01質量%以上0.05質量%以下とする。
Cr: 0.01% to 0.05% by mass
Cr is an element that improves the hardenability of the steel and increases the strength. Therefore, 0.01 mass% or more is added. On the other hand, when Cr is added in excess of 0.05% by mass, decarburization is suppressed in the heat treatment in which the C content of the reinforcing steel surface layer described later is 0.01% by mass or less, that is, the decrease in the C content of the surface layer is suppressed. It becomes difficult to reduce the C content to 0.01% by mass or less, which leads to an increase in delayed fracture sensitivity. From the above, the Cr content is 0.01 mass% or more and 0.05 mass% or less.

Mo:0.05質量%以上1.0質量%以下
Moは、鋼の焼入れ性を向上させ強度を増加させる元素である。そのため、0.05質量%以上は添加する。一方、1.0質量%を超えての添加は、却って鋼を高強度化するため、伸線性の低下を招く。以上のことから、Mo量は0.05質量%以上1.0質量%以下とする。好ましくは、0.05質量%以上0.95質量%以下である。
Mo: 0.05 mass% or more and 1.0 mass% or less
Mo is an element that improves the hardenability of the steel and increases the strength. Therefore, 0.05 mass% or more is added. On the other hand, addition exceeding 1.0% by mass increases the strength of the steel on the contrary, thereby causing a reduction in wire drawing. From the above, the amount of Mo is set to 0.05% by mass or more and 1.0% by mass or less. Preferably, it is 0.05 mass% or more and 0.95 mass% or less.

O:0.0015質量%以下
Oは、SiやAlと結合し、硬質な酸化物系非金属介在物を形成し、それを起点として引き抜き時に断線が生じ易くなる可能性があるため、可能な限り低い方が良いが、本発明では、0.0015質量%までは許容される。
O: 0.0015% by mass or less O is bonded to Si or Al to form a hard oxide-based non-metallic inclusion, and it is likely that disconnection is likely to occur at the time of drawing starting from that, so it is as low as possible. Although it is better, in the present invention, 0.0015% by mass is allowed.

以上説明した元素の含有量は、本発明の鉄筋の成分組成において必須の要件であるが、さらに、本発明では、上記成分に加えて、以下の元素を含有することができる。
Al:0.01質量%以上0.50質量%以下、Cu:0.005質量%以上1.0質量%以下およびNi:0.005質量%以上2.0質量%以下のうちの1種または2種以上
すなわち、CuおよびNiは、焼入れ性や焼戻し後の強度を高める元素であり、選択して添加することができる。このような効果を得るためには、CuおよびNiは0.005質量%以上で添加することが好ましい。しかし、Cuは1.0質量%およびNiは2.0質量%を超えて添加すると、却って合金コストが上昇するため、Cuは1.0質量%およびNiは2.0質量%を上限として添加するのが好ましい。
The content of the elements described above is an essential requirement in the component composition of the reinforcing bar of the present invention, but the present invention can further contain the following elements in addition to the above components.
Al: 0.01 mass% or more and 0.50 mass% or less, Cu: 0.005 mass% or more and 1.0 mass% or less, and Ni: 0.005 mass% or more and 2.0 mass% or less, ie, Cu or Ni is hardenability. It is an element that increases the strength after tempering and can be selected and added. In order to obtain such an effect, Cu and Ni are preferably added at 0.005 mass% or more. However, if Cu is added in an amount of 1.0% by mass and Ni is added in an amount exceeding 2.0% by mass, the alloy cost is increased. Therefore, it is preferable to add Cu at an upper limit of 1.0% by mass and Ni at an upper limit of 2.0% by mass.

また、Alは脱酸剤として有用であり、さらに、焼入れ時のオーステナイト粒成長を抑制することによって、強度の維持に有効な元素であるため、好ましくは0.01質量%以上で添加する。しかしながら、0.50質量%を超えて添加しても、その効果は飽和してコスト上昇を招く不利が生じる上、鋼中の酸化物が増加し、伸線性が低下する。よって、Alは0.50質量%を上限として添加することが好ましい。   Further, Al is useful as a deoxidizer, and is an element effective for maintaining strength by suppressing the growth of austenite grains during quenching. Therefore, Al is preferably added in an amount of 0.01% by mass or more. However, even if added over 0.50% by mass, the effect is saturated, resulting in a disadvantage that causes an increase in cost, and the oxide in the steel increases and the drawability is lowered. Therefore, Al is preferably added with an upper limit of 0.50% by mass.

W:0.001質量%以上2.0質量%以下、Nb:0.001質量%以上0.1質量%以下、Ti:0.001質量%以上0.2質量%以下およびV:0.002質量%以上0.5質量%以下のうちの1種または2種以上
W、Nb、TiおよびVは、いずれも焼入れ性や焼戻し後の鋼の強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して添加することができる。このような効果を得るためには、W、NbおよびTiは、それぞれ0.001質量%以上、Vは0.002質量%以上添加することが好ましい。しかし、Vは0.5質量%、Nbは0.1質量%およびTiは0.2質量%を超えて添加すると、鋼中に硬質な炭化物・窒化物・炭窒化物が多量に生成し、伸線性が低下する。従って、Nb、TiおよびVは、それぞれ上記の値を上限として添加するのが好ましい。また、Wは2.0質量%を超えて添加すると、高強度化するため伸線性が低下する。よって、Wは、2.0質量%を上限として添加するのが好ましい。
One or two of W: 0.001% to 2.0% by mass, Nb: 0.001% to 0.1% by mass, Ti: 0.001% to 0.2% by mass, and V: 0.002% to 0.5% by mass More than seeds W, Nb, Ti and V are all elements that increase the hardenability and strength of the steel after tempering, and can be selected and added according to the required strength. In order to obtain such an effect, it is preferable to add 0.001% by mass or more for W, Nb, and Ti and 0.002% by mass or more for V, respectively. However, when V is added in an amount of 0.5% by mass, Nb is added in an amount of more than 0.1% by mass, and Ti is added in an amount of more than 0.2% by mass, a large amount of hard carbides / nitrides / carbonitrides are formed in the steel, and the drawability is lowered. Therefore, it is preferable to add Nb, Ti, and V with the above values as upper limits. On the other hand, when W is added in excess of 2.0% by mass, the wire drawing property is lowered because the strength is increased. Therefore, it is preferable to add W with an upper limit of 2.0% by mass.

B:0.0002質量%以上0.005質量%以下
Bは、焼入れ性の増大により焼戻し後の鋼の強度を高める元素であり、必要に応じて含有することができる。上記効果を得るためには、0.0002質量%以上で添加するのが好ましい。しかし、0.005質量%を超えて添加すると、旧オーステナイト粒界にBNが析出しやすくなり、却って伸線性が低下する。よって、Bは0.0002〜0.005質量%の範囲で添加することが好ましい。
B: 0.0002 mass% or more and 0.005 mass% or less B is an element that increases the strength of the steel after tempering by increasing the hardenability, and can be contained if necessary. In order to acquire the said effect, adding at 0.0002 mass% or more is preferable. However, if added over 0.005% by mass, BN tends to precipitate at the prior austenite grain boundaries, and on the contrary, the drawability is lowered. Therefore, it is preferable to add B in the range of 0.0002 to 0.005 mass%.

以上説明した元素以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。また、本発明の鉄筋の成分組成は、各元素の含有量を上記した範囲とし、かつ、次のA値およびB値が以下に示す範囲に調整されている必要がある。   The balance other than the elements described above is Fe and inevitable impurities. Moreover, the component composition of the reinforcing bar of the present invention requires that the content of each element be in the above-described range, and the following A value and B value be adjusted to the following ranges.

A値770以上850以下
次の(1)式で算出されるA値は、良好な強度を得るための指数である。このA値が770未満であると、鉄筋の強度確保が困難となる。一方、A値が850超えになると、良好な強度を得ることはできるが、鉄筋の強度が上昇し、伸線性が低下する。そのため、本発明では、A値を770以上850以下とする。
A=α+β+γ ・・・(1)
ここで
α=−334×[C]2+806×[C]+291
β=24×[Si]2+67×[Si]
γ=-4×[Cr]2+23×[Cr]−5
但し、[ ]は該括弧内成分の含有量(質量%)
A value 770 or more and 850 or less The A value calculated by the following equation (1) is an index for obtaining good strength. If the A value is less than 770, it is difficult to ensure the strength of the reinforcing bars. On the other hand, when the A value exceeds 850, good strength can be obtained, but the strength of the reinforcing bars increases and the drawability decreases. Therefore, in the present invention, the A value is set to 770 or more and 850 or less.
A = α + β + γ (1)
Where α = −334 × [C] 2 + 806 × [C] +291
β = 24 × [Si] 2 + 67 × [Si]
γ = −4 × [Cr] 2 + 23 × [Cr] −5
However, [] is the content of the component in parentheses (% by mass)

B値:0.40以上
次の(2)式で算出されるB値は、表層のC量を制御するための指数である。このB値が0.40未満であると、後述するようにC量が0.01質量%以下となる領域を少なくとも10μm以上確保するための熱処理が長時間化し、生産性の低下を招く。また、伸線性が低下する。以上のことから、B値は0.40以上とする。
B=[Si]/(10×[C])・・・(2)
但し、[ ]は該括弧内成分の含有量(質量%)
B value: 0.40 or more The B value calculated by the following equation (2) is an index for controlling the C amount of the surface layer. When the B value is less than 0.40, as will be described later, the heat treatment for securing at least 10 μm or more in the region where the C content is 0.01% by mass or less takes a long time, leading to a decrease in productivity. Moreover, wire drawing property falls. From the above, the B value is 0.40 or more.
B = [Si] / (10 x [C]) (2)
However, [] is the content of the component in parentheses (% by mass)

次に、本発明の鉄筋の表層のC含有量並びに鋼組織ついて説明する。発明者らは、鉄筋を模擬して、成分組成並びに上述したA値およびB値を変化させた線材を作製し、その引張強さ、伸線性および遅れ破壊特性を調査した。   Next, the C content of the surface layer of the reinforcing bar of the present invention and the steel structure will be described. The inventors simulated a reinforcing bar to produce a wire material in which the component composition and the A value and the B value described above were changed, and investigated its tensile strength, wire drawability, and delayed fracture characteristics.

鉄筋の遅れ破壊特性の評価は、実際に鉄筋を製造し、鉄筋コンクリート構造物に用いて評価するのが最も好ましいが、この方法では時間がかかるため、本発明では次の通り評価した。
すなわち、表1に示す成分組成を有する鋼を溶製鋳造してビレットとしたのち、大気雰囲気中で表2に示す加熱温度で加熱し、熱間圧延により直径8mmの線材を製造した。加熱の際、850℃以上の温度域の在炉時間を表2に示すとおりとした。その後、直径6.0mmに引き抜き加工を行い、850℃以上の温度域の在炉時間が30秒となるように1000℃に加熱後、水冷し、350℃加熱後、水冷した。得られた線材に対して、後述する方法で、引張試験および遅れ破壊試験を行うとともに、拡散性水素量を測定した。さらに、得られた線材に対して、長さが5mmのサンプルを採取し、圧延方向に垂直な面(直径6.0mmの面)の表層のC含有量測定および組織観察を、後述した条件で行った。
The evaluation of the delayed fracture characteristics of the reinforcing bars is most preferably performed by actually manufacturing the reinforcing bars and using them for the reinforced concrete structures. However, since this method takes time, the evaluation was performed as follows in the present invention.
That is, steel having the component composition shown in Table 1 was melt cast and made into billets, and then heated at the heating temperature shown in Table 2 in an air atmosphere, and a wire rod having a diameter of 8 mm was manufactured by hot rolling. Table 2 shows the in-furnace time in the temperature range of 850 ° C. or higher during heating. Thereafter, the steel sheet was drawn to a diameter of 6.0 mm, heated to 1000 ° C. so that the in-furnace time in the temperature range of 850 ° C. or higher was 30 seconds, cooled with water, heated at 350 ° C., and then cooled with water. The obtained wire was subjected to a tensile test and a delayed fracture test by the method described later, and the amount of diffusible hydrogen was measured. Further, a sample having a length of 5 mm was taken from the obtained wire, and the C content measurement and the structure observation of the surface layer on the surface perpendicular to the rolling direction (surface having a diameter of 6.0 mm) were performed under the conditions described later. It was.

表2に、高強度鉄筋のC量が0.01質量%以下となる領域の表面からの深さ、引張強さ、拡散性水素量、遅れ破壊試験結果をそれぞれ示す。まず、全ての鋼において、表層の鋼組織はフェライトであり、芯部の組織はマルテンサイトであった。そして、表1に示すように、Cr:0.05質量%以下、770≦A値≦850およびB値≧0.40を満足し、さらに表2に示すように、C含有量が0.01質量%以下となる領域の表面からの深さが10μm以上、フェライト分率<5%を満足する場合、上述した引張強さおよび耐遅れ破壊特性が良好であることがわかった。   Table 2 shows the depth from the surface, tensile strength, amount of diffusible hydrogen, and delayed fracture test results in the region where the C content of the high-strength reinforcing bar is 0.01% by mass or less. First, in all the steels, the steel structure of the surface layer was ferrite, and the structure of the core part was martensite. As shown in Table 1, Cr: 0.05% by mass or less, 770 ≦ A value ≦ 850 and B value ≧ 0.40 are satisfied, and as shown in Table 2, the C content is 0.01% by mass or less. When the depth from the surface satisfies 10 μm or more and the ferrite fraction <5%, it was found that the above-described tensile strength and delayed fracture resistance were good.

なお、耐遅れ破壊特性が良好である鋼、すなわち、破断時間が100h超となる鋼は、表2に示すように鋼中の拡散性水素量を3質量ppm以下であることが判明しており、拡散性水素量が低減したことにより、高強度でありながら耐遅れ破壊特性が向上しているものと考えられる。   In addition, steel with good delayed fracture resistance, that is, steel with a rupture time of more than 100 h has been found to have a diffusible hydrogen content of 3 mass ppm or less as shown in Table 2. It is considered that the delayed fracture resistance is improved while the strength is high because the amount of diffusible hydrogen is reduced.

なお、鉄筋を製造する際の伸線性を評価するために、引き抜き加工を行う際の断線の有無(断線回数)についても表2中に示したが、上述したA値が850超であると、引き抜き加工時に断線が生じること、すなわち、伸線性が劣化することもわかる。断線の有無の評価法の詳細については後述する伸線性の評価方法と同様である。   In addition, in order to evaluate the wire drawing property when manufacturing the reinforcing bars, the presence or absence of disconnection (number of times of disconnection) at the time of drawing is also shown in Table 2, but when the A value described above is more than 850, It can also be seen that disconnection occurs during the drawing process, that is, the drawability deteriorates. The details of the method for evaluating the presence or absence of disconnection are the same as the method for evaluating drawability described later.

Figure 0006135553
Figure 0006135553

Figure 0006135553
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以下に、表層のC含有量および鉄筋の鋼組織を特定した理由について説明する。
[表面から少なくとも10μmの深さまでの領域のC含有量:0.01質量%以下]
鉄筋の表面から少なくとも10μmの深さまでの領域(以下、低C領域ともいう)のC含有量が0.01質量%を超えると、固溶C量の増加、さらにはベイナイト組織および/またはマルテンサイト組織の生成により、遅れ破壊感受性が高くなる。また、この低C領域のC含有量が0.01質量%を超えると、鉄筋表面の腐食に伴って発生する水素量が増加し、遅れ破壊の原因となる水素の鉄筋中への侵入量も増加する。
なお、低C領域のC含有量は、完全にC含有量を0質量%にはできないため、0.001質量%以上とすることが好ましい。
The reason why the C content of the surface layer and the steel structure of the reinforcing steel are specified will be described below.
[C content in region from surface to depth of at least 10 μm: 0.01% by mass or less]
When the C content in the region from the surface of the reinforcing bar to a depth of at least 10 μm (hereinafter also referred to as a low C region) exceeds 0.01% by mass, the amount of solid solution C increases, and further, the bainite structure and / or the martensite structure Generation increases susceptibility to delayed fracture. Further, when the C content in the low C region exceeds 0.01% by mass, the amount of hydrogen generated along with the corrosion of the reinforcing bar surface increases, and the amount of hydrogen penetrating into the reinforcing bar causing delayed fracture also increases. .
In addition, since C content of a low C area | region cannot completely make C content 0 mass%, it is preferable to set it as 0.001 mass% or more.

ここで、C含有量を0.01質量%以下とする領域を、表面から少なくとも10μmの深さまで、すなわち低C領域の厚みを10μm以上としたのは、低C領域の厚さが10μm未満になると、腐食に伴って発生する水素量の低減効果が不十分となり、鋼中に侵入する水素量が増加し、鋼材内部にある硬質なマルテンサイト組織に水素が溜まりやすくなり、遅れ破壊が促進されるからである。この低C領域の厚さは15μm以上であることが、好ましい。   Here, the region in which the C content is 0.01% by mass or less from the surface to a depth of at least 10 μm, that is, the thickness of the low C region is 10 μm or more, is that when the thickness of the low C region is less than 10 μm, Because the effect of reducing the amount of hydrogen generated due to corrosion becomes insufficient, the amount of hydrogen entering the steel increases, hydrogen tends to accumulate in the hard martensite structure inside the steel, and delayed fracture is promoted. It is. The thickness of the low C region is preferably 15 μm or more.

なお、高強度鉄筋としての強度、具体的には引張強さ1600MPa以上を得るためには、C含有量が0.01質量%以下となる領域の厚みを、100μm以下とすることが好ましい。なぜなら、C含有量が0.01質量%以下となる領域の厚みが100μm超となると、表層フェライトにかかる力が大きくなり、引張時に表層フェライトにき裂が入り、その後、すぐにき裂が進展し、引張強さが低下する。   In order to obtain strength as a high-strength reinforcing bar, specifically, a tensile strength of 1600 MPa or more, the thickness of the region where the C content is 0.01% by mass or less is preferably 100 μm or less. Because, when the thickness of the region where the C content is 0.01% by mass or less exceeds 100 μm, the force applied to the surface ferrite increases, and the surface ferrite is cracked at the time of tension, and then the crack progresses immediately. Tensile strength decreases.

[鋼組織:表層のフェライトと芯部のマルテンサイトとの2相組織を有し、全組織中のフェライトの面積分率が5%未満]
鋼は、表層のフェライトと、その内側の芯部となるマルテンサイトとの2相組織とする。マルテンサイト相は、鋼を高強度化する上では有用であるが、鉄筋の表層をマルテンサイト組織とすると遅れ破壊感受性が増大し、耐遅れ破壊特性が低下する。そこで、鉄筋の表層を遅れ破壊感受性の小さいフェライト単相組織とし、芯部すなわち表層以外は強度を確保するためのマルテンサイト単相組織とすることが肝要である。一方、全組織中のフェライトの分率が5%以上となると、マルテンサイトよりも強度が小さいフェライトの分率が大きくなって所望の強度を確保することが難しくなるために、フェライトの分率は5%未満とする。
以上のことから、鋼組織は、表層のフェライトと芯部のマルテンサイトとからなり、全組織中のフェライトの分率が5%未満である2相組織とした。
[Steel structure: It has a two-phase structure of ferrite in the surface layer and martensite in the core, and the area fraction of ferrite in the entire structure is less than 5%]
The steel has a two-phase structure of ferrite on the surface layer and martensite that forms the core part inside. The martensite phase is useful for increasing the strength of steel, but if the surface layer of the reinforcing bar has a martensite structure, delayed fracture susceptibility increases and delayed fracture resistance decreases. Therefore, it is important that the surface layer of the reinforcing bar has a ferrite single-phase structure with low delayed fracture susceptibility and a martensite single-phase structure other than the core, that is, the surface layer, to ensure strength. On the other hand, when the ferrite fraction in the entire structure is 5% or more, the ferrite fraction having a lower strength than martensite becomes large and it becomes difficult to secure a desired strength. Less than 5%.
From the above, the steel structure was composed of a ferrite in the surface layer and martensite in the core, and a two-phase structure in which the ferrite fraction in the entire structure was less than 5%.

引張強さ:1600MPa以上
鉄筋の引張強さが1600MPa未満では、鉄筋がコンクリートの高強度化に対応できないため、1600MPa以上とした。好ましくは、1650MPa以上である。
Tensile strength: 1600MPa or more Reinforcing bars cannot be used to increase the strength of concrete if the tensile strength of the reinforcing bars is less than 1600MPa. Preferably, it is 1650 MPa or more.

以上の鉄筋は、転炉による溶製あるいは真空溶製した鋼を、鋼塊、スラブ、ブルームまたはビレットなどに鋳造して素材とし、該素材を加熱して熱間圧延または熱間鍛伸加工に供して、その後、酸洗してスケールを除去して伸線により所定の太さに整えたのち、加熱・保持、焼入れ、あるいはさらに焼戻しを施すことによって、製造される。   These rebars are made from steel melted in a converter or vacuum melted into steel ingots, slabs, blooms, billets, etc., and heated to hot rolling or hot forging. Then, after pickling, removing the scale and adjusting to a predetermined thickness by wire drawing, it is manufactured by heating / holding, quenching, or further tempering.

ここで、熱間圧延前の加熱の際に表層に脱炭を生じさせることにより、低C領域のC含有量を0.01質量%以下に調整する。すなわち、上述した成分組成を満足する鋼を、加熱条件として、脱炭雰囲気(大気、N雰囲気等)中で、加熱・保持することにより低C領域のC含有量を0.01質量%以下とできる。この低C領域のC含有量を0.01質量%以下にまで脱炭させるための加熱温度および保持時間の条件は、上述した成分組成を満足する場合であれば、脱炭雰囲気中で、850℃以上1050℃以下の温度域に100分以上300分以下保持すればよい。 Here, the C content in the low C region is adjusted to 0.01% by mass or less by causing decarburization of the surface layer during heating before hot rolling. That is, by heating and maintaining steel satisfying the above-described component composition in a decarburizing atmosphere (air, N 2 atmosphere, etc.) as a heating condition, the C content in the low C region can be 0.01% by mass or less. . The conditions for the heating temperature and holding time for decarburizing the C content in this low C region to 0.01% by mass or less are 850 ° C. or higher in a decarburizing atmosphere if the above component composition is satisfied. What is necessary is just to hold | maintain for 100 to 300 minutes in the temperature range of 1050 degrees C or less.

なぜなら、脱炭雰囲気中での保持温度が850℃未満では、表面から10μmの深さまでの領域のC含有量が0.01質量%以下になるほどの脱炭が生じない。一方、脱炭雰囲気中での保持温度が1050℃超では、表面から脱炭するC量と同等以上のCが、内部より表層に拡散するので、10μmの深さまでの領域のC含有量を0.01質量%以下とできない。   This is because when the holding temperature in the decarburizing atmosphere is lower than 850 ° C., decarburization does not occur so that the C content in the region from the surface to a depth of 10 μm becomes 0.01% by mass or less. On the other hand, when the holding temperature in the decarburizing atmosphere exceeds 1050 ° C., C equivalent to or more than the amount of C decarburized from the surface diffuses from the inside to the surface layer, so the C content in the region up to 10 μm depth is 0.01 Cannot be less than mass%.

また、脱炭雰囲気中で850℃以上1050℃以下の温度域に保持されたとしても、保持時間が100分未満であると、脱炭の進行が不十分となり表面から10μmの深さまでの領域のC含有量が0.01質量%以下とならない。   In addition, even if kept in a temperature range of 850 ° C. or more and 1050 ° C. or less in a decarburizing atmosphere, if the holding time is less than 100 minutes, the progress of decarburization becomes insufficient and the region from the surface to a depth of 10 μm is obtained. C content does not become 0.01 mass% or less.

さらに、脱炭雰囲気中で、850℃以上1050℃以下の温度域での保持時間は300分以下とする。脱炭雰囲気中での加熱・保持中の脱炭の進行により表層部のC濃度が芯部のC濃度よりも低くなり、このC濃度の低い表層領域が、前述の焼入れを行った後にフェライト単相組織となり、表層領域以外の芯部がマルテンサイト単相組織となる。ここで、保持時間が300分を超えると、C濃度が芯部よりも低い表層領域が厚くなりすぎて、フェライト分率が5%未満とならなくなる。
以上の理由から、脱炭雰囲気中での加熱・保持は、850℃以上1050℃以下の温度域に100分以上300分以下保持する条件とすればよい。
Furthermore, the holding time in the temperature range of 850 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower in a decarburizing atmosphere is 300 minutes or shorter. Due to the progress of decarburization during heating and holding in a decarburizing atmosphere, the C concentration in the surface layer portion becomes lower than the C concentration in the core portion, and the surface layer region having this low C concentration becomes a ferrite single layer after the above quenching. It becomes a phase structure, and the core part other than the surface layer region becomes a martensite single phase structure. Here, if the holding time exceeds 300 minutes, the surface layer region having a C concentration lower than that of the core portion becomes too thick, and the ferrite fraction does not become less than 5%.
For the above reasons, the heating and holding in the decarburizing atmosphere may be performed under the condition of holding in the temperature range of 850 ° C. to 1050 ° C. for 100 minutes to 300 minutes.

なお、低C領域のC含有量を0.01質量%以下に調整するための加熱・保持は、熱間圧延前の加熱時に行うのではなく、焼入れ処理の加熱時に行ってもよく、この場合であっても、脱炭雰囲気中で850℃以上1050℃以下の温度域に100分以上300分以下保持すればよい。   Note that the heating and holding for adjusting the C content in the low C region to 0.01% by mass or less may be performed at the time of the quenching process, not at the time of heating before the hot rolling. However, what is necessary is just to hold | maintain for 100 minutes or more and 300 minutes or less in the temperature range of 850 degreeC or more and 1050 degrees C or less in a decarburization atmosphere.

かくして得られた鉄筋は、安価に製造できるにも関わらず、高強度でありながら優れた伸線性と遅れ破壊特性を有し、1600MPa以上の高強度を必要とする、高層マンションなどのせん断補強筋への適用が可能である。   Although the reinforcing bars thus obtained can be manufactured at low cost, they have high strength but excellent wire drawing and delayed fracture characteristics, and require high strength of 1600 MPa or higher, such as high-rise apartments. Application to is possible.

表3に示す成分組成を有する鋼を溶製鋳造してビレットとしたのち、大気雰囲気中で、表4に示す加熱温度、850℃以上での在炉時間の条件で加熱し、その後熱間圧延を行って直径8mmの線材を製造した。得られた直径8mmの線材を、酸洗することで脱スケールした後、直径6.0mmに引き抜き加工を行った。引き抜き加工後の線材を、850℃以上の温度域の在炉時間が30秒となるように1000℃に加熱後水冷することで焼入れ処理を施し、さらに、350℃に加熱後水冷することで焼戻しを施した。伸線性は、後述する条件の引き抜き時に1回でも断線すると伸線性が低下したと判断した。得られた直径6.0mmの線材に対して、後述する方法で、引張試験、遅れ破壊試験、拡散性水素量を測定した。さらに、得られた直径6.0mmの線材に対して、長さが5mmのサンプルを採取し、圧延方向に垂直な面(直径6.0mmの円断面)の表層のC量、組織を後述した条件で測定、観察した。   After steel having the composition shown in Table 3 is melt cast and made into billets, it is heated in the atmosphere at the heating temperature shown in Table 4 and the in-furnace time at 850 ° C. or higher, and then hot rolled. To produce a wire having a diameter of 8 mm. The obtained 8 mm diameter wire was descaled by pickling and then drawn to a diameter of 6.0 mm. The drawn wire is heated to 1000 ° C and then water-cooled so that the in-furnace time in the temperature range of 850 ° C and higher is 30 seconds, and then tempered by heating to 350 ° C and water-cooling. Was given. The wire drawability was judged to have been reduced if the wire was disconnected even once when the conditions described later were pulled out. A tensile test, a delayed fracture test, and the amount of diffusible hydrogen were measured on the obtained wire having a diameter of 6.0 mm by the methods described later. Further, a sample with a length of 5 mm was taken from the obtained wire rod with a diameter of 6.0 mm, and the amount of C and the structure of the surface layer on the surface perpendicular to the rolling direction (circular cross section with a diameter of 6.0 mm) were as described below. Measured and observed.

[伸線性]
伸線性は、上述した直径8mmの線材を6.0mmに引抜加工を行い、断線の有無により評価した。断線回数は20m引抜加工時に断線した回数を示しており、断線が1回でも発生した場合に伸線性が低下したと判断した。
[Drawability]
The drawability was evaluated based on the presence or absence of wire breakage by drawing the above-mentioned 8 mm diameter wire to 6.0 mm. The number of wire breaks indicates the number of wire breaks during the 20 m drawing process, and it was judged that the wire drawability was lowered when the wire breakage occurred even once.

[引張試験]
高強度鉄筋としての引張特性は、JIS Z 2241 附属書Dに従い試験を実施した。試験片は、焼入れ・焼戻し処理後の線材から、JIS Z 2241 附属書D D.2.3.1.2に従い採取を行い、引張速度5mm/分にて試験を実施した。本発明では、引張強さが1600MPa以上であれば高強度鉄筋が得られたと定義した。
[Tensile test]
The tensile properties as high-strength reinforcing bars were tested according to JIS Z 2241 Annex D. The test piece was sampled from the quenched and tempered wire according to JIS Z 2241 Annex D D.2.3.1.2, and the test was conducted at a tensile speed of 5 mm / min. In the present invention, it was defined that a high-strength reinforcing bar was obtained when the tensile strength was 1600 MPa or more.

[表層C含有量]
表層のC含有量は、上述した引張試験での試験片を用いて、電子線マイクロアナライザ(以下、EPMAと示す)を利用して求めた。EPMAの測定条件は、ビーム径:5μmφ、加速電圧:20kV、電流:4×10−7Aにて、表層から深さ1mmまで線分析を実施し、表面からの深さ毎(5μmピッチ)にC量を測定した。そしてC含有量が0.01質量%以下となる領域の表面からの深さの値を求めた。
[Surface layer C content]
The C content of the surface layer was determined using an electron beam microanalyzer (hereinafter referred to as EPMA) using the test piece in the tensile test described above. EPMA measurement conditions were as follows: beam diameter: 5 μmφ, acceleration voltage: 20 kV, current: 4 × 10 −7 A, line analysis was performed from the surface layer to a depth of 1 mm, and every depth from the surface (5 μm pitch). The amount of C was measured. And the value of the depth from the surface of the area | region where C content becomes 0.01 mass% or less was calculated | required.

[遅れ破壊特性]
高強度鉄筋としての遅れ破壊特性を調べるために、図1に示す試験片を使用して、FIP試験を実施した。FIP試験はJSCE S 1201:2012(社団法人 腐食防食協会)に従い試験を実施した。すなわち、50℃の20%チオシアン酸アンモニウム(NH4SCN)水溶液中に浸漬して、引張強さの70%となる試験荷重を負荷し、試験時間100時間経過しても破断しない場合、遅れ破壊特性が良好と定義した。
[Delayed fracture characteristics]
In order to investigate the delayed fracture characteristics as a high-strength reinforcing bar, the FIP test was conducted using the specimen shown in FIG. The FIP test was conducted in accordance with JSCE S 1201: 2012 (Corrosion Protection Association). That is, when immersed in a 20% ammonium thiocyanate (NH 4 SCN) aqueous solution at 50 ° C and loaded with a test load that becomes 70% of the tensile strength, it does not break even after 100 hours of test time, delayed fracture The property was defined as good.

[拡散性水素量]
拡散性水素量は上述したFIP試験で破断または試験満了した後、破断した試験片は破面から、未破断の試験片は平行部から10mm長さのサンプルを切断して、株式会社ジェイ・サイエンス・ラボ製 GC7000Tで昇温速度200℃/時間で昇温を行い、350℃までに放出された水素量を拡散性水素量と定義し、拡散性水素量が3.0mass ppm以下であれば遅れ破壊特性が良好と定義した。
[Amount of diffusible hydrogen]
The amount of diffusible hydrogen was ruptured or expired in the FIP test described above, and then the fractured specimen was cut from the fractured surface, and the unbroken specimen was cut from a parallel portion to a 10 mm long sample.・ Raise the temperature with a laboratory GC7000T at a rate of 200 ° C / hour and define the amount of hydrogen released up to 350 ° C as the amount of diffusible hydrogen. If the amount of diffusible hydrogen is 3.0 mass ppm or less, delayed fracture The property was defined as good.

[組織観察]
組織の調査は、上述したC濃度を測定した試験片を用いて、鏡面研磨後、3%ナイタルで腐食を行い、光学顕微鏡500倍で観察を行い、試験片断面におけるフェライト組織とマルテンサイト組織の面積をそれぞれ求め、フェライト組織/(鉄筋の断面積(=フェライト面積+マルテンサイト面積))×100(%)を求めることで、フェライト分率を求めた。
[Tissue observation]
The structure is examined by using the test piece whose C concentration is measured as described above, after mirror polishing, corroding with 3% nital, and observing with an optical microscope 500 times, and the ferrite structure and martensite structure in the cross section of the test piece. Each area was determined, and the ferrite fraction was determined by calculating ferrite structure / (rebar cross-sectional area (= ferrite area + martensite area)) × 100 (%).

Figure 0006135553
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Figure 0006135553
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表4に、表層に存在するC含有量が0.01質量%以下の領域の深さ、フェライト分率、拡散性水素量、遅れ破壊試験結果、引張強さならびに伸線性の各結果を示した。B−35を除く全ての例において、表面側の鋼組織はフェライト単相であり、その内側の芯部組織はマルテンサイト単相であった。本発明の成分組成、A値、B値、C含有量が0.01質量%以下の領域の深さおよびフェライト分率を満たす、B−1〜4、B−6〜10、B−16〜19およびB−22の鋼は、引張強さ、遅れ破壊特性性、伸線性のいずれもが良好であることが分かる。これに対して、成分組成が本発明範囲内であっても、B値が本発明の範囲を満たさないB−5の鋼は、C含有量が0.01質量%以下の領域の深さが本発明の範囲(少なくとも10μm)を満足できず、遅れ破壊特性が低下していることが分かる。   Table 4 shows the results of the depth, ferrite fraction, diffusible hydrogen content, delayed fracture test results, tensile strength, and wire drawability in the region where the C content existing in the surface layer is 0.01% by mass or less. In all examples except B-35, the steel structure on the surface side was a ferrite single phase, and the inner core structure was a martensite single phase. B-1 to 4, B-6 to 10, B-16 to 19 satisfying the depth and ferrite fraction of the component composition, A value, B value, and C content of 0.01% by mass or less of the present invention It can be seen that the steel of B-22 has good tensile strength, delayed fracture characteristics, and wire drawing. On the other hand, even if the component composition is within the range of the present invention, the steel of B-5 whose B value does not satisfy the range of the present invention has a depth in the region where the C content is 0.01% by mass or less. It can be seen that the above-mentioned range (at least 10 μm) cannot be satisfied and the delayed fracture characteristics are deteriorated.

また、成分組成が本発明の範囲を満たさないB−11〜15、B−20〜21およびB−25〜29の鋼は、引張強さ、伸線性、遅れ破壊特性のいずれかが低下していることが分かる。また、フェライト分率が本発明の範囲外であるB−24の鋼は、フェライトの分率が多くなり、引張強さが低下していることがわかる。   Moreover, the steel of B-11-15, B-20-21, and B-25-29 whose component composition does not satisfy the scope of the present invention is reduced in any of tensile strength, wire drawability, and delayed fracture characteristics. I understand that. Further, it can be understood that the steel of B-24 whose ferrite fraction is outside the range of the present invention has a high ferrite fraction and a reduced tensile strength.

次に、850℃以上における加熱保持時間(在炉時間)が100分以上であっても加熱温度が1050℃よりも高い温度であるB−30〜32の鋼は、C含有量が0.01質量%以下の領域の深さが本発明の範囲を満足できず、遅れ破壊特性が低下している。850℃以上の在炉時間が300分超であるB−34の鋼は、フェライト分率が増加し、フェライト分率5%未満の条件を満足しないため、引張強さが低下している。加熱温度が850℃未満であるB−35の鋼は、C含有量が0.01質量%以下である領域が表層に存在しておらず、また鋼組織は芯部および表層ともにフェライト・パーライト・マルテンサイトの混合組織であり、引張強さが低い。   Next, even if the heating and holding time (in-furnace time) at 850 ° C. or higher is 100 minutes or longer, the B-30 to 32 steel having a heating temperature higher than 1050 ° C. has a C content of 0.01% by mass. The depth of the following regions cannot satisfy the scope of the present invention, and the delayed fracture characteristics are deteriorated. The steel of B-34 having an in-furnace time of more than 300 minutes at 850 ° C. has an increased ferrite fraction and does not satisfy the condition of less than 5% ferrite fraction. B-35 steel with a heating temperature of less than 850 ° C. does not have a region with a C content of 0.01% by mass or less in the surface layer, and the steel structure is ferrite, pearlite, martensite in both the core and the surface layer. The tensile strength is low.

さらに、850℃以上における加熱保持時間(在炉時間)が100分に満たないB−23、B−33の鋼は、C含有量が0.01質量%以下の領域の深さが本発明の範囲(少なくとも10μm)を満足できず、遅れ破壊特性が低下していることが分かる。なお、本発明例において、優れた耐遅れ破壊特性を示すのは、拡散性水素量が3質量ppmの低い値となっていることに起因するものと考えられる。   Furthermore, in the steels of B-23 and B-33 whose heating and holding time (in-furnace time) at 850 ° C. or higher is less than 100 minutes, the depth of the region where the C content is 0.01% by mass or less is within the range of the present invention ( It can be seen that at least 10 μm) cannot be satisfied, and the delayed fracture characteristics are degraded. In the examples of the present invention, the excellent delayed fracture resistance is attributed to the fact that the amount of diffusible hydrogen is a low value of 3 mass ppm.

Claims (5)

C:0.37質量%以上0.50質量%以下、
Si:1.75質量%以上2.30質量%以下、
Mn:0.20質量%以上1.0質量%以下、
Cr:0.01質量%以上0.05質量%以下、
P:0.025質量%以下、
S:0.025質量%以下、
Mo:0.05質量%以上0.95質量%以下および
O:0.0015質量%以下
を、下記(1)式で算出されるA値が770以上850以下、下記(2)式で算出されるB値が0.40以上であり、残部不可避的不純物およびFeの成分組成を有し、さらに、表面から少なくとも10μmの深さまでの領域のC含有量が0.01質量%以下の鋼からなり、該鋼が表層のフェライトと芯部のマルテンサイトとの2相組織を有し、全組織中のフェライトの分率が5%未満であり、引張強さが1600MPa以上である鉄筋。

A=α+β+γ ・・・(1)
ここで
α=−334×[C]2+806×[C]+291
β=24×[Si]2+67×[Si]
γ=-4×[Cr]2+23×[Cr]−5
B=[Si]/(10×[C])・・・(2)
但し、[ ]は該括弧内成分の含有量(質量%)
C: 0.37 mass% or more and 0.50 mass% or less,
Si: 1.75% by mass to 2.30% by mass,
Mn: 0.20 % by mass or more and 1.0% by mass or less,
Cr: 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less,
P: 0.025 mass% or less,
S: 0.025 mass% or less,
Mo: 0.05 mass% or more and 0.95 mass% or less and O: 0.0015 mass% or less, A value calculated by the following formula (1) is 770 or more and 850 or less, B value calculated by the following formula (2) is 0.40 or more And the balance is inevitable impurities and Fe component composition, and further, the C content in the region from the surface to a depth of at least 10 μm is 0.01% by mass or less, and the steel is composed of ferrite and core of the surface layer. Reinforcing bars that have a two-phase structure with a martensite and have a ferrite fraction of less than 5% in the entire structure and a tensile strength of 1600 MPa or more.
A = α + β + γ (1)
Where α = −334 × [C] 2 + 806 × [C] +291
β = 24 × [Si] 2 + 67 × [Si]
γ = −4 × [Cr] 2 + 23 × [Cr] −5
B = [Si] / (10 x [C]) (2)
However, [] is the content of the component in parentheses (% by mass)
前記成分組成が、さらに、
Al:0.01質量%以上0.50質量%以下、
Cu:0.005質量%以上1.0質量%以下および
Ni:0.005質量%以上2.0質量%以下
のうちから選ばれる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に記載の鉄筋。
The component composition further comprises:
Al: 0.01 mass% or more and 0.50 mass% or less,
Cu: 0.005 mass% to 1.0 mass% and
The reinforcing bar according to claim 1, comprising Ni: one or more selected from 0.005% by mass to 2.0% by mass.
前記成分組成は、さらに、
W:0.001質量%以上2.0質量%以下、
Nb:0.001質量%以上0.1質量%以下、
Ti:0.001質量%以上0.2質量%以下および
V:0.002質量%以上0.5質量%以下
のうちから選ばれる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または2に記載の鉄筋。
The component composition further includes:
W: 0.001% to 2.0% by mass,
Nb: 0.001 mass% or more and 0.1 mass% or less,
The reinforcing bar according to claim 1, comprising one or more selected from Ti: 0.001% by mass to 0.2% by mass and V: 0.002% by mass to 0.5% by mass.
前記成分組成は、さらに、
B:0.0002質量%以上0.005質量%以下
を含有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の鉄筋。
The component composition further includes:
B: The reinforcing bar according to any one of claims 1 to 3, characterized by containing 0.0002 mass% or more and 0.005 mass% or less.
請求項1から請求項4のいずれかに記載の成分組成からなる鋼片を、脱炭雰囲気中で850℃以上1050℃以下の温度域に100分以上300分以下加熱後、熱間圧延し、その後、酸洗、伸線加工、焼き入れおよび焼き戻しの各処理を施すことを特徴とする、表面から少なくとも10μmの深さまでの領域のC含有量が0.01質量%以下の鋼からなり、該鋼が表層のフェライトと芯部のマルテンサイトとの2相組織を有し、全組織中のフェライトの分率が5%未満であり、引張強さが1600MPa以上である鉄筋の製造方法。



A steel slab comprising the component composition according to any one of claims 1 to 4 is heated in a temperature range of 850 ° C to 1050 ° C in a decarburizing atmosphere for 100 minutes to 300 minutes, and then hot-rolled. Thereafter, pickling, wire drawing, quenching, and tempering are performed, and the steel is made of a steel having a C content of 0.01% by mass or less from the surface to a depth of at least 10 μm. Has a two-phase structure of ferrite in the surface layer and martensite in the core, the ferrite fraction in the entire structure is less than 5%, and the tensile strength is 1600 MPa or more .



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