JP6493645B1 - 鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5:式(1)
(I)本発明の一態様に係る鋼板は、化学成分が、単位質量%で、C:0.16〜0.20%、Si:0.50〜1.00%、Mn:0.90〜1.50%、P:0.010%以下、S:0.0020%以下、Cu:0〜0.40%、Ni:0.20〜1.00%、Cr:0.60〜0.99%、Mo:0.60〜1.00%、V:0〜0.050%、Al:0.050〜0.085%、N:0.0020〜0.0070%、B:0.0005〜0.0020%、Nb:0〜0.050%、Ti:0〜0.020%、Ca:0〜0.0030%、Mg:0〜0.0030%、REM:0〜0.0030%、及び残部:Feおよび不純物からなり、板厚中心部において、マルテンサイト及びベイナイトの合計面積率が99%以上であり、前記板厚中心部に於ける、旧オーステナイト粒径の平均値が80μm未満であり、式(1)で示すCeqが0.750〜0.800%であり、Al×Nが2.0×10−4以上であり、Ti/Nが3.4以下であり、さらに式(2)で示す値fおよび式(3)で示す値gが、4×f/g≧9.00を満足し、前記板厚中心部に於ける、C方向で測定された−20℃シャルピー吸収エネルギーが47J以上であり、表層及び前記板厚中心部の硬度がHB350以上であり、板厚が200mm超である。
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5:式(1)
f=4×C+Si+2×Mn+Ni+2×Cr+5×Mo:式(2)
g=2×Cr+3×Mo+5×V:式(3)
ここで、各式に記載の元素記号は、各元素記号に係る元素の単位質量%での含有量を意味する。
(II)本発明の別の態様に係る鋼板の製造方法は、上記(I)に記載の鋼板の製造方法であって、スラブを加熱する工程と、前記スラブを熱間圧延して板厚が200mm超の鋼板を得る工程と、前記鋼板を冷却する工程と、前記鋼板を析出処理する工程と、前記鋼板を焼入れする工程と、前記鋼板を焼戻す工程と、を備え、前記スラブの化学成分が、単位質量%で、C:0.16〜0.20%、Si:0.50〜1.00%、Mn:0.90〜1.50%、P:0.010%以下、S:0.0020%以下、Cu:0〜0.40%、Ni:0.20〜1.00%、Cr:0.60〜0.99%、Mo:0.60〜1.00%、V:0〜0.050%、Al:0.050〜0.085%、N:0.0020〜0.0070%、B:0.0005〜0.0020%、Nb:0〜0.050%、Ti:0〜0.020%、Ca:0〜0.0030%、Mg:0〜0.0030%、REM:0〜0.0030%、及び残部:Feおよび不純物であり、前記スラブの式(1)で示すCeqが0.750〜0.800%であり、前記スラブのAl×Nが2.0×10−4以上であり、前記スラブのTi/Nが3.4以下であり、前記スラブの式(2)で示す値fおよび式(3)で示す値gが4×f/g≧9.00を満足し、前記スラブを加熱する工程におけるスラブ加熱温度が、式(4)で算出されるAlN固溶温度Ts(℃)以上であり、前記鋼板を析出処理する工程は、前記鋼板を550℃超Ac1未満の析出処理温度Tp(℃)まで加熱し、次いでこの温度で析出処理時間tp(時間)だけ保持することによって行われ、前記析出処理温度Tp(℃)及び析出処理時間tp(時間)が式(5)を満たし、前記Ac1は式(7)によって示され、前記鋼板を焼入れする工程は、前記鋼板を900〜950℃の焼入れ保持温度Tq(℃)まで加熱し、この温度で式(6)に示す焼入れ保持時間tq(分)以上の間保持し、次いで水冷することにより行われ、前記鋼板を焼戻す工程は、前記鋼板を500〜550℃の焼戻し温度まで加熱し、次いで150℃以下まで冷却することにより行われる。
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5:式(1)
f=4×C+Si+2×Mn+Ni+2×Cr+5×Mo:式(2)
g=2×Cr+3×Mo+5×V:式(3)
Ts=7400/(1.95−log10(Al×N))−273:式(4)
Log10(tp)+0.012×Tp≧8.7:式(5)
tq=0.033×(950−Tq)2+(1.5×f)2/10:式(6)
Ac1=750−25×C+22×Si−40×Mn−30×Ni+20×Cr+25×Mo:式(7)
ここで、各式に記載の元素記号は、各元素記号に係る元素の単位質量%での含有量である。
(III)上記(II)に記載の鋼板の製造方法では、前記鋼板を冷却する工程における冷却終了温度を150℃以下にしてもよい。
(1)(後述する条件下で)中心部硬度と中心部靭性とを両立するための、C量の上下限規制
なお、一般的に中心部硬度がHB350以上である場合、表層もHB350以上が確保可能である。
(2)中心部硬度の確保に向けたCeq下限
(3)中心部靭性の確保に向けたパラメータ式4×f/gの下限
(4)中心部靭性の確保に向けたパラメータ式Al×Nの下限
(5)中心部硬度及び靭性の確保に向けた焼入れ前の溶体化処理及び析出処理(温度および時間)
(6)中心部硬度の確保に向けた焼入れ条件(温度および時間)
(7)中心部の硬度および靭性を確保するための焼戻し温度の上下限規制
以下、詳述する。
第1の項目として、後述する条件下で板厚中心部の硬度及び靭性の両方を高めるためには、当該鋼の成分組成(質量%)としてCが0.16〜0.20%を満足する必要がある。板厚200mm超の鋼板の板厚中心部で、靭性と硬度の両方を確保するためには、脆性破壊起点となる炭化物の生成を抑制する必要がある。炭化物の生成を抑制し、図2に示すように、板厚中心部でvE−20℃(ave.)≧47Jを達成するためにはCは0.20%以下としなければならない。一方、Cの低下は鋼材の硬度を大きく低減させる。そのため、500℃以上の焼戻しの後でも中心部の硬度をHB350以上とするためには、同様に図2に示すように、Cは0.16%以上とする必要がある。
第2の項目として、板厚200mm超の鋼板において中心部の硬度を確保するためには、十分な焼入れ性が必要である。従って、後述する析出処理を実施したうえで、下式(1)によって算出されるCeqが0.750%以上を満足する必要がある。これは、焼入れ時に軟質組織であるフェライトの生成を回避し、主にベイナイト及びマルテンサイトから構成される組織を形成するためである。なお、中心部の硬度及び靭性を兼備するという観点では、Ceqに上限を定める必要は無い。しかし、Ceqの増大は溶接割れを生じやすくする。Ceqが0.800%を超えた場合、溶接割れの回避のために溶接前の予熱温度を上げる必要を生じるなど、溶接作業効率が著しく悪化する。そのため、本実施形態に係る鋼板に於けるCeqは0.800%以下とする。Ceqを0.790%以下、0.785%以下、又は0.780%以下としてもよい。
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5:式(1)
式(1)に含まれる元素記号は、鋼板の化学成分における各元素の含有量(質量%)を示す。
第3の項目として、板厚200mm超の鋼板においてCeq≦0.800%としつつ中心部の硬度≧HB350を確保し、かつ板厚中心部でvE−20℃≧47Jの靭性を達成するためには、下記の式(2)で定義されるパラメータfと下記の式(3)で定義されるパラメータgとが、4×f/gが9.00以上との関係を満たす必要がある。
f=4×C+Si+2×Mn+Ni+2×Cr+5×Mo:式(2)
g=2×Cr+3×Mo+5×V:式(3)
式(2)及び式(3)に含まれる元素記号は、鋼板の化学成分における各元素の含有量(質量%)を示す。
板厚200mm超の鋼板の中心部において硬度と低温靭性との両方を確保するためには、Al含有量を0.050%以上とする必要があり、Al×N(鋼板のAl含有量(質量%)とN含有量(質量%)との積)を2.0×10−4以上とする必要がある。これは、鋼板の組織の細粒化に寄与する、AlNのピン止め効果を活用するための要件である。Alが0.050%未満、またはAl×Nが2.0×10−4未満となった場合は、旧オーステナイト粒径が粗大化し、鋼板の中心部の低温靭性が劣化する。これは、AlNの総量が不十分になったからであると考えられる。
上記のAlNのピン止め効果を得るためのプロセス要件として、溶体化及び析出処理がある。溶体化処理では、下式(4)で算出されるAlN固溶温度Ts以上までスラブを加熱する。熱間圧延は、溶体化処理の後に行われる。析出処理では、上記溶体化によってマトリックスに固溶したAl及びNをAlNとして微細析出させるために、熱間圧延後かつ焼き入れ加熱前に、550℃超Ac1未満の温度である析出処理温度Tpまで熱延鋼板を加熱し、この析出処理温度Tpで析出処理時間tpだけ温度保持する。ここで、析出処理温度Tp及び析出処理時間tpが下式(5)を満たすように析出処理を実施する必要がある。
Ts=7400/(1.95−log10(Al×N))−273:式(4)
Log10(tp)+0.012×Tp≧8.7:式(5)
ここで、式(4)中のTsはAlNの固溶温度(℃)であり、「Al」及び「N」それぞれはAl及びNの含有量(質量%)である。式(5)中の「Tp」は析出処理温度(℃)であり、「tp」は析出処理時間(時間)である。
なお、析出処理の温度保持中に、若干の温度変動は許容される。また、実際の操業において温度変動が生じる場合もある。従って、析出処理温度Tpは、鋼板の板厚中心部の温度が「析出処理中の鋼板の板厚中心部の最大温度−40℃」を最後に超えてから、鋼板が熱処理炉から抽出されるまでの、板厚中心部の鋼板の平均温度と定義する。具体的には、析出処理温度Tpは、以下の式(8)で算出される値である。
Tp={∫[tA→tB]T(t)dt}/(tB−tA):式(8)
tA:鋼板の板厚中心部の温度が「析出処理中の鋼板の板厚中心部の最大温度−40℃」を最後に超えた時点
tB:鋼板が熱処理炉から抽出された時点
T(t):鋼板の板厚中心部の温度の経時変化(温度の時間履歴)
∫[tA→tB]T(t)dt:鋼板の板厚中心部の経時変化の、tAからtBまでの積分値
また、析出処理時間tpは、鋼板の板厚中心部の温度が「析出処理中の鋼板の板厚中心部の最大温度−40℃」を最後に超えてから、鋼板が熱処理炉から抽出されるまでの時間(即ち、「tB−tA」)と定義する。鋼板の板厚中心部の析出処理時の温度の時間履歴を上述の式(8)に当てはめることによって得られる析出処理温度Tpが550℃超Ac1未満の温度であり、且つ析出処理温度Tp及び析出処理時間tpが式(5)を満たしていれば、好適な析出処理が行われたと判断される。
第6の項目として、本実施形態に係る鋼板の成分範囲に於いて板厚中心部の硬度をHB350以上とするためには、上記の析出処理で十分なAlNの析出を生じさせた後で、所定の条件での焼入れを実施する必要がある。具体的には、900℃以上950℃以下の焼入れ保持温度Tqまで熱延鋼板を再加熱し、熱延鋼板をこの温度で下式(6)に示す焼入れ保持時間tq(分)以上の間保持し、次いで熱延鋼板を水冷する焼入れ処理を実施する必要がある。
tq=0.033×(950−Tq)2+(1.5×f)2/10 :式(6)
式(6)において、Tqは焼入れ保持温度(℃)であり、fは前述の式(2)で得られる値である。なお、焼入れ保持温度Tqは、熱処理炉の設定温度ではなく、鋼板の板厚中心部の温度を示す。
なお、焼入れの温度保持中に、若干の温度変動は許容される。また、実際の操業において温度変動が生じる場合もある。従って、焼入れ保持温度Tqは、鋼板の板厚中心部の温度が「焼入れ中の鋼板の板厚中心部の最大温度−40℃」を最後に超えてから、鋼板が熱処理炉から抽出されるまでの、板厚中心部の鋼板の平均温度と定義する。具体的には、焼入れ保持温度Tqは、以下の式(9)で算出される値である。
Tq={∫[t1→t2]T(t)dt}/(t2−t1):式(9)
t1:鋼板の板厚中心部の温度が「焼入れ中の鋼板の板厚中心部の最大温度−40℃」を最後に超えた時点
t2:鋼板が熱処理炉から抽出された時点
T(t):鋼板の板厚中心部の温度の経時変化(温度の時間履歴)
∫[t1→t2]T(t)dt:鋼板の板厚中心部の経時変化の、t1からt2までの積分値
以下、後述する操業上の目標値としてのTqと区別するために、式(8)で算出される値を「実績Tq」と記載する場合がある。また、実績値としての鋼板の焼入れ保持時間は、鋼板の板厚中心部の温度が「焼入れ中の鋼板の板厚中心部の最大温度−40℃」を最後に超えてから、鋼板が熱処理炉から抽出されるまでの時間(即ち、「t2−t1」)と定義する。以下「t2−t1」と定義される実績値としての鋼板の焼入れ保持時間を「実績tq」と記載する場合がある。また、式(6)から算出される焼入れ保持時間tqを「必要tq」と記載する場合がある。実績tqが、必要tq以上であることが、本実施形態に係る鋼板の製造条件として必要とされる。
焼入れ保持温度Tqは、熱電対を鋼板の板厚中心部付近に挿入するなどして実測された値に基づいて制御してもよいし、炉温と板厚などを元にした熱伝導計算による推測値に基づいてこの値を制御しても良い。
実際の焼入れ方法の例を以下に示す。例えば、焼入れ処理の前に、式(6)を満足するような、目標値としての焼入れ保持温度(目標Tq)と焼入れ保持時間(目標tq)が予め決定される。鋼板を熱処理炉に挿入し、鋼板を目標Tq±20℃以内の温度範囲に加熱し、その温度で保持する。少なくとも目標tqの間、鋼板の温度を目標Tq±20℃の範囲内に保持した後、焼入れのための冷却処理を行う。その後、鋼板の板厚中心部の実績温度(実測値または推測値)の時間履歴T(t)を前述の式(8)に当てはめることにより、実績Tqを算出する。また、鋼板の板厚中心部の温度が「焼入れ中の鋼板の板厚中心部の最大温度−40℃」を最後に超えた時点t1から、鋼板が熱処理炉から抽出された時点t2までの経過時間を、実績tqとする。次に、実績Tqを式(6)のTqに代入し、必要tqを算出する。実績tqが必要tqより小さくない場合(つまり、実績tq≧必要tqの場合)、適切な焼入れ処理が行われたと判定する。
なお、析出処理においても同様な手順での判定が必要である。
尚、第7の項目として、歯車の施工上の要件(歪み取り焼鈍での材質の低下防止)を考慮すると、焼戻し温度は500℃以上とする必要がある。加えて、組織を十分に焼戻すことにより、鋼板の靭性を確保するためにも、焼戻し温度は500℃以上とする必要がある。一方で、本実施形態に係る鋼板は、550℃超の焼戻しによって急激に硬度が低下するおそれがある。このことから、焼戻し温度は550℃以下とする必要がある。この焼戻しの後、鋼板を150℃以下まで冷却する。
Cは焼入れ組織の硬さを高めるので、硬度向上に有効な元素である。前述の図2に示される実験結果に基づき、0.16%をC含有量の下限とする。一方で、過剰な量のCは鋼板の靭性を損ない、かつ表層と中心部との硬度差の要因にもなる。そのため、同様に前述の図2に示される実験結果に基づき、C含有量の上限を0.20%とする。C含有量を0.17%以上、0.18%以上、又は0.19%以上としてもよい。C含有量を0.19%以下、0.18%以下、又は0.17%以下としてもよい。
Siは脱酸効果を有する。また、Siは鋼板の強度を改善させるためにも有効な元素ではあり、Ceqを上昇させることなく焼入れ性を高めることができる。そのため、Siの含有量は0.50%以上とする。しかし、多量のSiは焼戻し脆性を助長し、鋼板の靭性を低下させる。そのためSi含有量は低減させることが好ましく、その上限を1.00%とする。Si含有量を0.60%以上、0.65%以上、又は0.70%以上としてもよい。Si含有量を0.90%以下、0.85%以下、又は0.80%以下としてもよい。
Mnは脱酸効果を有する。また、Mnは焼き入れ性を改善し、鋼板の強度向上に有効な元素である。そのため、Mn含有量は0.90%以上とされる。一方、過剰なMnは焼戻し脆性を助長して、鋼板の靭性を低下させる。そのため、Mn含有量の上限を1.50%とする。Mn含有量を1.00%以上、1.05%以上、又は1.10%以上としてもよい。Mn含有量を1.40%以下、1.35%以下、又は1.30%以下としてもよい。
Pは鋼中に含有される不純物元素である。Pは粒界脆化を助長し、鋼板の靭性を低下させる有害元素である。そのため、P含有量は出来るだけ少ないことが好ましい。従ってP含有量は0.010%以下まで低減される。Pは本実施形態に係る鋼板によって必要とされないので、P含有量の下限は0%である。ただし、精錬コスト及び生産性の観点から、P含有量を0.001%以上と規定してもよい。P含有量を0.002%以上、0.003%以上、又は0.005%以上としてもよい。P含有量を0.008%以下、0.007%以下、又は0.006%以下としてもよい。
Sは鋼中に含有される不純物元素である。Sは偏析および硫化物の形成を通じて鋼板の靭性を低下させる元素である。そのため、S含有量は出来るだけ少ないことが好ましい。従ってS含有量は0.0020%以下まで低減される。Sは本実施形態に係る鋼板によって必要とされないので、S含有量の下限は0%である。ただし、精錬コスト及び生産性の観点から、S含有量を0.0004%以上としてもよい。S含有量を0.0005%以上、0.0006%以上、又は0.0007%以上としてもよい。S含有量を0.0018%以下、0.0015%以下、又は0.0010%以下としてもよい。
Cuは低温靭性を損なうことなく鋼の強度を高めることができる元素である。ただし、多量のCuは熱間加工時に鋼板に割れを生じさせる場合がある。さらに、多量のCuは、金属Cuの析出などを介して鋼板の靭性を低下させるおそれがある。このため、Cu含有量の上限を0.40%とする。CuはCeqを高めることでフェライトの抑制に寄与するが、他の合金元素による代替が可能であるので、本実施形態に係る鋼板にとって必須ではない。このため、Cu含有量の下限は0%とする。ただし、Cuの低減にはコストを要するため、精錬コストの観点から、0.01%、又は0.02%をCu含有量の下限としてもよい。Cu含有量を0.03%以上、0.05%以上、又は0.10%以上としてもよい。Cu含有量を0.35%以下、0.30%以下、又は0.20%以下としてもよい。
Niは鋼の強度および靭性を向上するのに有効な元素である。そのため、Ni含有量は0.20%以上とされる。一方、Ni量を過度にしても効果が飽和するうえ、高価な合金であるNiの多量化は製造コストの悪化を招く。そのため、Ni含有量の上限を1.00%とする。Ni含有量を0.25%以上、0.30%以上、又は0.40%以上としてもよい。Ni含有量を0.90%以下、0.80%以下、又は0.70%以下としてもよい。
Mo:0.60〜1.00%
Cr及びMoは、焼き入れ性を改善し、中心部硬度を上げる働きを有する。そのうえ、Cr及びMoは、析出硬化により表層及び中心部の硬度を底上げする効果も有する。従って、Cr及びMoそれぞれの含有量は0.60%以上とする。ただし、過剰量のCr及びMoは合金炭化物形成により靭性を低下させるおそれがある。このため、Cr含有量の上限を0.99%とし、Mo含有量の上限を1.00%とする。Cr含有量を0.65%以上、0.70%以上、又は0.75%以上としてもよい。Cr含有量を0.95%以下、0.90%以下、又は0.80%以下としてもよい。Mo含有量を0.65%以上、0.70%以上、又は0.75%以上としてもよい。Mo含有量を0.95%以下、0.90%以下、又は0.80%以下としてもよい。
Vは、炭化物の形成を通じて母材強度を向上させる。しかし、多量のVは、合金炭化物形成による靭性の低下を引き起こす。そのため、V含有量の上限を0.050%とする。VはCeqを高めることでフェライトの抑制にも寄与するが、Vは高価な合金元素であり他の合金によって代替が可能であるので、本実施形態に係る鋼板にとって必須ではない。このため、V含有量の下限は0%とする。ただし精錬コストの観点から、0.003%をV含有量の下限としてもよい。V含有量を0.005%以上、0.010%以上、又は0.015%以上としてもよい。V含有量を0.045%以下、0.040%以下、又は0.035%以下としてもよい。
Alは脱酸材として有効な元素である。さらに、Alは鋼中Nと結びついてAlNを形成し、組織の細粒化に寄与する。その他、Alは析出処理に於いてAlNとなり、BNの分解に寄与することで、Bが奏する焼き入れ性を安定化させる作用もある。そのため、Al含有量は0.050%以上する。しかし、過剰なAlは粗大AlNを形成して靭性の低下及び鋳片の割れを生じさせる。そのため、Al含有量の上限を0.085%とする。Al含有量を0.055%以上、0.060%以上、又は0.065%以上としてもよい。Al含有量を0.080%以下、0.075%以下、又は0.070%以下としてもよい。
Nは合金元素と窒化物・炭窒化物を形成し、鋼板の組織の細粒化に寄与する。そのため、0.0020%をN含有量の下限とする。一方で、Nが鋼中に過剰に固溶した場合、及びNが粗大な窒化物及び炭窒化物等を形成した場合は、鋼板の靭性を低下させる。そのため、0.0070%をN含有量の上限とする。N含有量を0.0025%以上、0.0030%以上、又は0.0035%以上としてもよい。N含有量を0.0065%以下、0.0060%以下、又は0.0050%以下としてもよい。
Bは、鋼の焼き入れ性を改善し、強度を向上させる元素である。そのため、B含有量は0.0005%以上とする。しかし、Bが過剰となった場合は、金属の炭硼化物を形成し焼き入れ性を低下させる。そのため、B含有量の上限を0.0020%とする。B含有量を0.0007%以上、0.0008%以上、又は0.0010%以上としてもよい。B含有量を0.0018%以下、0.0016%以下、又は0.0015%以下としてもよい。
Nbは、炭窒化物を形成することにより鋼の内部組織の細粒化に寄与し、靭性に影響を与える元素である。そのため、0.001%以上のNbを含有させることが出来る。しかし、多量のNbによって生じる粗大な炭窒化物は、却って靭性を低下させる。そのため、Nb含有量の上限を0.050%とする。Nb含有量を0.002%以上、0.005%以上、又は0.008%以上としてもよい。Nb含有量を0.045%以下、0.040%以下、又は0.035%以下としてもよい。
Ti/N≦3.4
Tiは、安定な窒化物を形成することにより組織の細粒化に寄与し、靭性に影響を与える元素である。そのため、0.001%以上のTiを含有させることが出来る。しかし、過剰なTiは粗大窒化物による靭性低下を生じさせる。そのため、Ti含有量は0.020%を上限とする。Ti含有量を0.002%以上、0.005%以上、又は0.008%以上としてもよい。Ti含有量を0.018%以下、0.016%以下、又は0.012%以下としてもよい。
Mg:0〜0.0030%、
REM:0〜0.0030%、
Ca、Mg、及びREMは何れもSなどの有害不純物と結合し、無害な介在物を形成する。これにより、Ca、Mg、及びREMは何れも鋼の靭性などの機械的性質を改善させることができる。そのため、Ca、Mg、及びREMそれぞれの含有量を0.0001%以上とすることができる。しかし、Ca、Mg、及びREMの含有量が過剰になると、効果が飽和するばかりか、鋳造ノズルなどの耐火物の溶損を助長する。そのため、Ca、Mg、及びREMそれぞれの含有量の上限を0.0030%とする。Ca、Mg、及びREMそれぞれの含有量を0.0002%以上、0.0005%以上、又は0.0010%以上としてもよい。Ca、Mg、及びREMそれぞれの含有量を0.0025%以下、0.0020%以下、又は0.0015%以下としてもよい。なお「REM」との用語は、Sc、Yおよびランタノイドからなる合計17元素を指し、「REMの含有量」とは、これらの17元素の合計含有量を意味する。
スラブの成分は、合金元素それぞれの上下限値を満たすのみならず、鋼板と同様にCeqが0.750〜0.800%であり、Al×Nが2.0×10−4以上であり、Ti/Nが3.4以下であり、且つ4×f/gが9.00以上である必要がある。各合金元素の含有量、Ceq、Al×N、Ti/N、及び4×f/gの好ましい数値範囲は、鋼板のそれらと同じである。スラブの溶鋼分析値が既知の場合、その値をスラブの化学成分とみなしてよい。
熱間圧延後の冷却の終了温度:全実施例及び比較例において150℃以下
焼入れにおける冷却手段:水冷(150℃以下まで冷却)
焼戻しにおける冷却の終了温度:全実施例及び比較例において150℃以下
板厚中心部に於ける、C方向で測定された−20℃シャルピー吸収エネルギー(vE− 20℃)は、ASTM A370−2017aに準拠して測定した。試験片は、鋼板の板厚中心部から3本採取した。試験片の採取の際は、試験片の長手方向と、鋼板のC方向(圧延方向及び板厚方向に垂直な方向)とが一致するようにした。これら3本の試験片のvE−20℃の平均値を、鋼板の板厚中心部に於ける、C方向で測定された−20℃シャルピー吸収エネルギーとした(表4「vE−20℃」)。
板厚中心部における旧オーステナイト粒径の平均値の測定方法は以下の通りであった。観察面は、鋼板の圧延方向に平行な面とし、これに研磨及びピクリン酸エッチングを実施した。切片法により平均切片長さを測定し(切片長さ:1000μm以上2000μm以下)、平均切片長さを板厚中心部における旧オーステナイト粒径の平均値(表4「旧γ粒径」)とした。
(析出処理時間閾値)=10(−0.012×Tp+8.7):式(5’)
11 板厚中心部
12 表層
13 圧延面
Claims (3)
- 化学成分が、単位質量%で、
C:0.16〜0.20%、
Si:0.50〜1.00%、
Mn:0.90〜1.50%、
P:0.010%以下、
S:0.0020%以下、
Cu:0〜0.40%、
Ni:0.20〜1.00%、
Cr:0.60〜0.99%、
Mo:0.60〜1.00%、
V:0〜0.050%、
Al:0.050〜0.085%、
N:0.0020〜0.0070%、
B:0.0005〜0.0020%、
Nb:0〜0.050%、
Ti:0〜0.020%、
Ca:0〜0.0030%、
Mg:0〜0.0030%、
REM:0〜0.0030%、及び
残部:Feおよび不純物からなり、
板厚中心部において、マルテンサイト及びベイナイトの合計面積率が99%以上であり、
前記板厚中心部に於ける、旧オーステナイト粒径の平均値が80μm未満であり、
式(1)で示すCeqが0.750〜0.800%であり、
Al×Nが2.0×10−4以上であり、
Ti/Nが3.4以下であり、
さらに式(2)で示す値fおよび式(3)で示す値gが、4×f/g≧9.00を満足し、
前記板厚中心部に於ける、C方向で測定された−20℃シャルピー吸収エネルギーが47J以上であり、
表層及び前記板厚中心部の硬度がHB350以上であり、
板厚が200mm超である
ことを特徴とする鋼板。
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5:式(1)
f=4×C+Si+2×Mn+Ni+2×Cr+5×Mo:式(2)
g=2×Cr+3×Mo+5×V:式(3)
ここで、各式に記載の元素記号は、各元素記号に係る元素の単位質量%での含有量を意味する。 - 請求項1に記載の鋼板の製造方法であって、
スラブを加熱する工程と、
前記スラブを熱間圧延して板厚が200mm超の鋼板を得る工程と、
前記鋼板を冷却する工程と、
前記鋼板を析出処理する工程と、
前記鋼板を焼入れする工程と、
前記鋼板を焼戻す工程と、
を備え、
前記スラブの化学成分が、単位質量%で、C:0.16〜0.20%、Si:0.50〜1.00%、Mn:0.90〜1.50%、P:0.010%以下、S:0.0020%以下、Cu:0〜0.40%、Ni:0.20〜1.00%、Cr:0.60〜0.99%、Mo:0.60〜1.00%、V:0〜0.050%、Al:0.050〜0.085%、N:0.0020〜0.0070%、B:0.0005〜0.0020%、Nb:0〜0.050%、Ti:0〜0.020%、Ca:0〜0.0030%、Mg:0〜0.0030%、REM:0〜0.0030%、及び残部:Feおよび不純物であり、前記スラブの式(1)で示すCeqが0.750〜0.800%であり、前記スラブのAl×Nが2.0×10−4以上であり、前記スラブのTi/Nが3.4以下であり、前記スラブの式(2)で示す値fおよび式(3)で示す値gが4×f/g≧9.00を満足し、
前記スラブを加熱する工程におけるスラブ加熱温度が、式(4)で算出されるAlN固溶温度Ts(℃)以上であり、
前記鋼板を析出処理する工程は、前記鋼板を550℃超Ac1未満の析出処理温度Tp(℃)まで加熱し、次いでこの温度で析出処理時間tp(時間)だけ保持することによって行われ、前記析出処理温度Tp(℃)及び析出処理時間tp(時間)が式(5)を満たし、前記Ac1は式(7)によって示され、
前記鋼板を焼入れする工程は、前記鋼板を900〜950℃の焼入れ保持温度Tq(℃)まで加熱し、この温度で式(6)に示す焼入れ保持時間tq(分)以上の間保持し、次いで水冷することにより行われ、
前記鋼板を焼戻す工程は、前記鋼板を500〜550℃の焼戻し温度まで加熱し、次いで150℃以下まで冷却することにより行われる
ことを特徴とする鋼板の製造方法。
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5:式(1)
f=4×C+Si+2×Mn+Ni+2×Cr+5×Mo:式(2)
g=2×Cr+3×Mo+5×V:式(3)
Ts=7400/(1.95−log10(Al×N))−273:式(4)
Log10(tp)+0.012×Tp≧8.7:式(5)
tq=0.033×(950−Tq)2+(1.5×f)2/10:式(6)
Ac1=750−25×C+22×Si−40×Mn−30×Ni+20×Cr+25×Mo:式(7)
ここで、各式に記載の元素記号は、各元素記号に係る元素の単位質量%での含有量である。 - 前記鋼板を冷却する工程における冷却終了温度を150℃以下にすることを特徴とする請求項2に記載の鋼板の製造方法。
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