JP6693607B1 - 熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

熱延鋼板およびその製造方法を提供する。本発明の熱延鋼板の成分組成は、質量%で、C:0.04%以上0.50%以下、Si:2.0%以下、Mn:0.5%以上3.0%以下、P:0.10%以下、S:0.05%以下、Al:0.005%以上0.10%以下、N:0.010%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、鋼板表面から板厚tの1/2t位置における鋼組織は、体積率で、フェライトが30%超、ベイナイトが10%以上であり、フェライトおよびベイナイトの合計が、1/2t位置における鋼組織全体に対して70%以上95%以下であり、残部がパーライト、マルテンサイト、オーステナイトから選択される1種または2種以上からなり、隣り合う結晶の方位差が15°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、結晶粒の平均円相当径が7.0μm未満であり、かつ、円相当径で40.0μm以上の結晶粒の合計が、1/2t位置における鋼組織全体に対して体積率で30%以下である。

Description

本発明は、建築構造部材に好適な、高強度および低降伏比を備え、靱性に優れた熱延鋼板およびその製造方法に関する。本発明の熱延鋼板は、特に冷間でロール成形して製造される角形鋼管の素材として好適に用いられる。
近年、工場、倉庫、商業施設などの大型建築物(以下、建築物と称する)に用いられる建築構造部材は、軽量化による施工コスト削減のため、高強度化が進んでいる。特に建築物の柱材として用いられる角形鋼管(角コラム)は、降伏強度が385MPa以上、引張強度が520MPa以上の機械特性を求められており、さらに耐震性の観点から高い塑性変形能と優れた靱性を備えることも同時に求められる。そのため、角形鋼管の素材を適切に選択することが必要である。
角形鋼管は、一般に熱延鋼板(熱延鋼帯)または厚板を素材とし、素材を冷間で成形することにより製造される。冷間で成形する方法としては、冷間でプレス曲げ成形する方法あるいは冷間でロール成形する方法がある。通常、熱延鋼板を冷間ロール成形して角形鋼管を製造する場合には、まず熱延鋼板を丸型鋼管に成形し、その後、丸型鋼管に冷間成形を加えて角形鋼管とする。このロール成形による角形鋼管の製造方法は、プレス曲げ成形による角形鋼管の製造方法と比較して生産性が高く、短納期での製造が可能になるという利点がある。しかし、ロール成形による角形鋼管の製造方法では、特に丸型鋼管の成形の際に管軸方向に大きな加工ひずみが導入されるため、管軸方向の降伏比が上昇しやすく、靱性が低下しやすいという問題がある。
さらに、ロール成形角形鋼管は板厚が大きいほどロール成形時の加工ひずみが大きくなるため、降伏比はより高くなり、靱性はより低下する。そのため、特に板厚20mmを超えるような厚肉のロール成形角形鋼管を製造する場合には、ロール成形による降伏比の上昇および靱性の低下にも耐えうるような素材を選択する必要がある。
また、上述のように、ロール成形を施す素材は、ロール成形による降伏比の上昇や靱性の低下といった機械特性の変化を考慮して適切な熱延鋼板(熱延鋼帯)または厚板を選択することが要求される。
このような要求に対し、例えば、特許文献1には、重量%で、C≦0.02%、Si≦1.0%、Mn:0.05〜2.0%、S≦0.02%、Al:0.01〜0.1%、Nb:0.08〜0.25%、Ti≦0.2%、B≦0.0020%を含み、かつNi,Cr,Sn,Cuの1種または2種以上を総量で0.02%以上かつ0.3%以下含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつNb量がNb≧0.05+7.75C−1.98Ti+6.64N+0.000035/(B+0.0004)を満足し、その金属組織がフェライト相が体積率70%以上で、かつフェライト粒径が粒度番号で10.5番以上15番以下であり、常温での降伏比が70%以下とすることで、靭性に優れた低降伏比耐火用熱延鋼板が開示されている。
特許文献2には、質量%で、C:0.07〜0.18%、Mn:0.3〜1.5%、P:0.03%以下、S:0.015%以下、Al:0.01〜0.06%、N:0.006%以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、フェライトを主相とし、第二相として、パーライト、または、パーライトおよびベイナイトを有し、所定の式で定義される第二相頻度が0.20〜0.42であり、主相と第二相とを含む平均結晶粒径が7〜15μmである組織を有することで、靱性を改善した建築構造部材向け角形鋼管用厚肉熱延鋼板が開示されている。
特許文献3には、C:0.06〜0.12%(質量%の意味、以下同じ)、Si:0.05〜0.5%、Mn:1.0〜1.8%、Al:0.01〜0.06%、P:0.025%以下(0%を含まない)、S:0.01%以下(0%を含まない)、Nb:0.005〜0.025%、Ti:0.005〜0.03%、N:0.002〜0.009%およびB:0.0005〜0.003%を夫々含有すると共に、所定の式で規定される炭素当量Ceqが0.40%以下であり、残部が鉄および不可避不純物からなり、ベイナイト相を主体とする組織からなり、表面から深さt/4(tは板厚を表す、以下同じ)の位置において、隣り合う結晶の方位差が15°以上の大角粒界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、当該結晶粒を電子後方散乱回折像法によって測定した平均円相当径Dが10μm以下であると共に、前記電子後方散乱回折像法によって測定した前記結晶粒の粒径を、所定の式に基づく極値統計法によって算出した予測最大粒径Dが、80μm以下とすることで、母材低温靱性に優れた大入熱溶接用高張力鋼板が開示されている。
特許文献4には、重量でC:0.04〜0.25%、N:0.0050〜0.0150%およびTi:0.003〜0.050%を含有し、かつ所定の式で求められる炭素当量(Ceq.)が0.10〜0.45%の鋼であって、かつパーライト相が面積分率で5〜20%の範囲にあり、さらに鋼中に粒径の平均が1〜30μmのTiNが重量で0.0008〜0.015%の割合で分散させることで、冷間加工後の一様伸びの優れた(すなわち低降伏比である)高強度熱延鋼板が開示されている。
特許文献5には、鋼成分(質量%)から計算される炭素当量Ceqが0.33%以上0.43%以下、溶接割れ感受性組成PCMが0.15%以上0.24%以下、溶接熱影響部靭性指標fHAZが0.30%以上0.47%以下の組成を有する鋼からなる冷間プレス成形角形鋼管用厚鋼板が開示されている。特許文献5の冷間プレス成形角形鋼管用厚鋼板は、鋼組織がフェライトおよび残部ベイナイトまたはパーライトから構成される。
特許文献6には、質量%で、C:0.05〜0.20%、Si:0.10〜0.40%、Mn:1.20〜1.50%、Al:0.003〜0.06%、Ti:0.005〜0.050%を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、かつ下記式で定義されるCeqが0.34以上を満たす鋼素材を900〜1200℃に加熱した後、圧延を開始し、Ar点以上で圧延終了後、Ar点以下からAr点−400℃以下まで水冷し、その後、500℃以下での焼戻しする角形鋼管用鋼板の製造方法が開示されている。特許文献6の角形鋼管用鋼板は、鋼組織が軟質なフェライトと硬質なベイナイトまたはマルテンサイトから構成される。
特許第4276324号公報 特許第5589885号公報 特許第5096087号公報 特開平7−224351号公報 特開2016−11439号公報 特許第5655725号公報
しかしながら、特許文献1の技術では、鋼の高強度化に大きく寄与する元素であるC含有量が0.02重量%以下に抑えられている。このため、ロール成形後の降伏強度を安定的に385MPa以上とすることが困難であるという問題があった。
特許文献2の技術では、主相と第二相とを含む平均結晶粒径が7〜15μmである。この平均結晶粒径の範囲では、ロール成形後に引張強度520MPa以上の強度を得ることはできないという問題があった。
特許文献3の技術では、ベイナイト相を主体(70面積%以上)とする。硬質なベイナイトの面積率が高いため、降伏比が0.75超になるという問題があった。
特許文献4の技術では、軟質なフェライトと硬質なパーライトの複合組織鋼である。このため、降伏比は低いが靱性は悪いため、角形鋼管に必要な靱性を確保できないという問題があった。
特許文献5の技術で得られる冷間プレス成形角形鋼管用厚鋼板を冷間ロール成形角形鋼板の素材に適用した場合、冷間ロール成形時に管軸方向に導入される加工ひずみのために靱性が低下する。このため、角形鋼管に必要な靱性を確保できないという問題があった。
特許文献6の上記製造方法により製造される鋼板は、降伏比を0.75以下とするために、熱間圧延とそれに続く冷却を施した後に焼戻し処理を必要とする。このため、製造コストの面で不利であった。
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、建築構造部材に好適な、高強度および低降伏比を備え、靱性に優れた厚肉の熱延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
ここで、本発明でいう「高強度」とは、冷間ロール成形して製造される角形鋼管(以下、冷間ロール成形角形鋼管と称する場合もある)の素材である熱延鋼板(角形鋼管用の熱延鋼板)の降伏強度が330MPa以上、引張強度が520MPa以上の強度を有することを指す。また、本発明でいう「低降伏比」とは、上記素材の降伏比(=降伏強度/引張強度)が0.75以下であることを指す。また、本発明でいう「靱性に優れた」とは、上記素材の−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが170J以上であることを指す。また、本発明でいう「厚肉」とは、板厚が20mm超であることを指す。なお、本発明では、上記素材の熱延鋼板には熱延鋼帯を含むものとする。
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。
上述の通り、ロール成形を施す素材は、ロール成形による降伏比の上昇や靱性の低下といった機械特性の変化を考慮して適切に選択することが必要である。本発明では、まず、素材を冷間ロール成形して製造される角形鋼管が、降伏強度を385MPa以上、引張強度を520MPa以上、かつ高い塑性変形能と優れた靱性を備えることができる素材について検討した。その結果、冷間ロール成形角形鋼管用の素材(熱延鋼板)の機械特性は、具体的に、降伏強度が330MPa以上、引張強度が520MPa以上、降伏比(=降伏強度/引張強度)が0.75以下、および−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが170J以上であればよいことを見出した。
そして、上記した機械特性を満足する素材(冷間ロール成形角形鋼管用の熱延鋼板)について、更に検討した結果、以下の知見(i)〜(iii)を得た。
(i)素材が、本発明で目的とする降伏強度および引張強度を満足するためには、C含有量を0.04質量%以上とし、さらに鋼板の主体組織をフェライトとベイナイトの混合組織とし、かつ隣り合う結晶の方位差が15°以上の境界によって囲まれる領域を結晶粒としたとき、結晶粒の平均円相当径を7.0μm未満とすることが必要である。
(ii)素材が、本発明で目的とする降伏比を満足するためには、鋼板の残部組織を硬質なパーライト、マルテンサイト、オーステナイトから選択される1種または2種以上とすることが必要である。
(iii)素材が上記した(i)および(ii)の両方を満足する鋼組織において、さらに本発明で目的とする靱性を備えるためには、隣り合う結晶の方位差15°以上の境界によって囲まれる領域を結晶粒としたとき、円相当径40.0μm以上の結晶粒の体積率を30%以下とすることが必要である。
本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものであり、下記の要旨からなる。
[1] 成分組成は、質量%で、
C :0.04%以上0.50%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:0.5%以上3.0%以下、
P :0.10%以下、
S :0.05%以下、
Al:0.005%以上0.10%以下、
N :0.010%以下
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
鋼板表面から板厚tの1/2t位置における鋼組織は、
体積率で、フェライトが30%超、ベイナイトが10%以上であり、
該フェライトおよび該ベイナイトの合計が、1/2t位置における鋼組織全体に対して70%以上95%以下であり、
残部がパーライト、マルテンサイト、オーステナイトから選択される1種または2種以上からなり、
隣り合う結晶の方位差が15°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、
該結晶粒の平均円相当径が7.0μm未満であり、
かつ、円相当径で40.0μm以上の該結晶粒の合計が、1/2t位置における鋼組織全体に対して体積率で30%以下である、熱延鋼板。
[2] 前記成分組成に加えてさらに、質量%で、下記A群およびB群のうちから選ばれた1群または2群を含有する、上記[1]に記載の熱延鋼板。

A群:Nb:0.15%以下、Ti:0.15%以下、V:0.15%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
B群:Cr:1.0%以下、Mo:1.0%以下、Cu:0.5%以下、Ni:0.3%以下、Ca:0.010%以下、B:0.010%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
[3] 板厚が20mm超である、上記[1]または[2]に記載の熱延鋼板。
[4] 上記[1]または[2]に記載の成分組成を有する鋼素材を、加熱温度:1100℃以上1300℃以下に加熱した後、
粗圧延終了温度:850℃以上1150℃以下、仕上圧延終了温度:750℃以上850℃以下、かつ、930℃以下での合計圧下率:65%以上である熱間圧延を施し、
前記熱間圧延後に、板厚中心温度で平均冷却速度:10℃/s以上30℃/s以下、冷却停止温度:450℃以上650℃以下で冷却する、熱延鋼板の製造方法。
[5] 前記熱延鋼板の板厚が20mm超である、上記[4]に記載の熱延鋼板の製造方法。
本発明によれば、高強度および低降伏比を備え、靱性に優れた、すなわち降伏強度が330MPa以上、引張強度が520MPa以上、降伏比が0.75以下、−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが170J以上である熱延鋼板およびその製造方法を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の熱延鋼板は、質量%で、C:0.04%以上0.50%以下、Si:2.0%以下、Mn:0.5%以上3.0%以下、P:0.10%以下、S:0.05%以下、Al:0.005%以上0.10%以下、N:0.010%以下を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する。鋼板表面から板厚tの1/2t位置における鋼組織は、体積率で、フェライトが30%超、ベイナイトが10%以上であり、該フェライトおよび該ベイナイトの合計が、1/2t位置における鋼組織全体に対して70%以上95%以下であり、残部がパーライト、マルテンサイト、オーステナイトから選択される1種または2種以上からなる。また、隣り合う結晶の方位差(以下、「結晶方位差」とも称する)が15°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、該結晶粒の平均円相当径(以下、「平均結晶粒径」とも称する)が7.0μm未満であり、かつ、円相当径(以下、「結晶粒径」とも称する)で40.0μm以上の結晶粒の合計が、1/2t位置における鋼組織全体に対して体積率で30%以下である。
まず、本発明において、熱延鋼板の鋼素材の成分組成を限定した理由を以下に説明する。本明細書において、特に断りがない限り、鋼組成を示す「%」は「質量%」である。
C:0.04%以上0.50%以下
Cは固溶強化により鋼の強度を上昇させる元素である。また、Cはパーライトの生成を促進し、焼入れ性を高めてマルテンサイトの生成に寄与し、オーステナイトの安定化に寄与することから、硬質相の形成にも寄与する元素である。本発明で目的とする強度および降伏比を確保するため、Cは0.04%以上含有することを必要とする。しかし、C含有量が0.50%を超えると、硬質相の割合が高くなり降伏比が上昇し、靱性が低下し、また溶接性も悪化する。このため、C含有量は0.04%以上0.50%以下とする。C含有量は、好ましくは0.08%以上であり、より好ましくは0.12%超であり、より一層好ましくは0.14%以上である。また、C含有量は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.25%以下であり、より一層好ましくは0.22%以下である。
Si:2.0%以下
Siは固溶強化により鋼の強度を上昇させる元素であり、必要に応じて含有することができる。このような効果を得るためには、Siは0.01%以上含有することが望ましい。しかし、Si含有量が2.0%を超えると溶接性が悪化する。また靱性も低下する。このため、Si含有量は2.0%以下とする。Si含有量は、好ましくは0.01%以上であり、より好ましくは0.10%以上である。また、Si含有量は、好ましくは0.5%以下であり、より好ましくは0.4%以下であり、より一層好ましくは0.3%以下である。
Mn:0.5%以上3.0%以下
Mnは固溶強化により鋼の強度を上昇させる元素である。また、Mnはフェライト変態開始温度を低下させることで組織の微細化に寄与する元素である。本発明で目的とする強度および組織を確保するためには、Mnは0.5%以上含有することを必要とする。しかし、Mn含有量が3.0%を超えると溶接性が悪化する。また降伏強度が高くなり所望の降伏比が得られなくなる。このため、Mn含有量は0.5%以上3.0%以下とする。Mn含有量は、好ましくは0.7%以上であり、より好ましくは0.9%以上であり、より一層好ましくは1.0%以上である。また、Mn含有量は、好ましくは2.5%以下であり、より好ましくは2.0%以下である。
P:0.10%以下
Pは、粒界に偏析し材料の不均質を招くため、不可避的不純物としてできるだけ低減することが好ましいが、0.10%以下の含有量までは許容できる。このため、P含有量は0.10%以下の範囲内とする。P含有量は、好ましくは0.03%以下であり、より好ましくは0.020%以下であり、より一層好ましくは0.015%以下である。なお、特にPの下限は規定しないが、過度の低減は製錬コストの高騰を招くため、Pは0.002%以上とすることが好ましい。
S:0.05%以下
Sは、鋼中では通常、MnSとして存在するが、MnSは、熱間圧延工程で薄く延伸され、延性に悪影響を及ぼす。このため、本発明ではSをできるだけ低減することが好ましいが、0.05%以下の含有量までは許容できる。このため、S含有量は0.05%以下とする。S含有量は、好ましくは0.015%以下であり、より好ましくは0.010%以下であり、より一層好ましくは0.008%以下である。なお、特にSの下限は規定しないが、過度の低減は製錬コストの高騰を招くため、Sは0.0002%以上とすることが好ましい。
Al:0.005%以上0.10%以下
Alは、強力な脱酸剤として作用する元素である。このような効果を得るためには、Alは0.005%以上含有することを必要とする。しかし、Al含有量が0.10%を超えると溶接性が悪化するとともに、アルミナ系介在物が多くなり、表面性状が悪化する。また溶接部の靱性も低下する。このため、Al含有量は0.005%以上0.10%以下とする。Al含有量は、好ましくは0.01%以上であり、より好ましくは0.027%以上である。また、Al含有量は、好ましくは0.07%以下であり、より好ましくは0.04%以下である。
N:0.010%以下
Nは、不可避的不純物であり、転位の運動を強固に固着することで靭性を低下させる作用を有する元素である。本発明では、Nは不純物としてできるだけ低減することが望ましいが、Nの含有量は0.010%までは許容できる。このため、N含有量は0.010%以下とする。N含有量は、好ましくは0.0080%以下であり、より好ましくは0.0040%以下であり、より一層好ましくは0.0035%以下である。なお、過度の低減は製錬コストの高騰を招くため、N含有量は0.0010%以上とすることが好ましく、0.0015%以上とすることがより好ましい。
残部はFeおよび不可避的不純物である。ただし、本発明の効果を損なわない範囲においては、Oを0.005%以下含有することを拒むものではない。
上記の成分が本発明における熱延鋼板の基本の成分組成である。上記した必須元素で本発明で目的とする特性は得られるが、必要に応じて下記の元素を含有することができる。
Nb:0.15%以下、Ti:0.15%以下、V:0.15%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
Nb、Ti、Vは、いずれも鋼中で微細な炭化物、窒化物を形成し、析出強化を通じて鋼の強度向上に寄与する元素であり、必要に応じて含有することができる。このような効果を得るため、Nb、Ti、Vを含有する場合には、それぞれNb:0.005%以上、Ti:0.005%以上、V:0.005%以上とすることが好ましい。一方、過度の含有は、降伏比の上昇および靱性の低下を招く恐れがある。よって、Nb、Ti、Vを含有する場合には、それぞれNb:0.15%以下、Ti:0.15%以下、V:0.15%以下とすることが好ましい。このため、Nb、Ti、Vを含有する場合には、それぞれNb:0.15%以下、Ti:0.15%以下、V:0.15%以下とすることが好ましい。なお、Nb:0.005%以上、Ti:0.005%以上、V:0.005%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Nb:0.008%以上0.10%以下、Ti:0.008%以上0.10%以下、V:0.008%以上0.10%以下である。より一層好ましくは、Nb:0.010%以上0.035%以下、Ti:0.010%以上0.040%以下、V:0.010%以上0.035%以下である。なお、Nb、Ti、Vのうちから選ばれた2種以上を含有する場合、降伏比の上昇および靱性の低下を招く恐れがあるため、合計量(Nb+Ti+Vの量)を0.150%以下とすることが好ましい。
Cr:1.0%以下、Mo:1.0%以下、Cu:0.5%以下、Ni:0.3%以下、Ca:0.010%以下、B:0.010%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
Cr:1.0%以下、Mo:1.0%以下
Cr、Moは、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を上昇させる元素であり、必要に応じて含有することができる。上記した効果を得るため、Cr、Moを含有する場合には、それぞれCr:0.01%以上、Mo:0.01%以上とすることが好ましい。一方、過度の含有は、靱性の低下および溶接性の悪化を招く恐れがある。よって、Cr、Moを含有する場合には、それぞれCr:1.0%以下、Mo:1.0%以下とすることが好ましい。このため、Cr、Moを含有する場合には、それぞれCr:1.0%以下、Mo:1.0%以下とすることが好ましい。なお、Cr:0.01%以上、Mo:0.01%以上とすることが好ましい。
より好ましくは、Cr:0.10%以上0.50%以下、Mo:0.10%以上0.50%以下である。
Cu:0.5%以下、Ni:0.3%以下
Cu、Niは、固溶強化により鋼の強度を上昇させる元素であり、必要に応じて含有することができる。上記した効果を得るため、Cu、Niを含有する場合には、それぞれCu:0.01%以上、Ni:0.01%以上とすることが好ましい。一方、過度の含有は、靱性の低下および溶接性の悪化を招く恐れがある。よって、Cu、Niを含有する場合には、それぞれCu:0.5%以下、Ni:0.3%以下とすることが好ましい。このため、Cu、Niを含有する場合には、それぞれCu:0.5%以下、Ni:0.3%以下とすることが好ましい。なお、Cu:0.01%以上、Ni:0.01%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Cu:0.10%以上0.4%以下、Ni:0.10%以上0.2%以下である。
Ca:0.010%以下
Caは、熱間圧延工程で薄く延伸されるMnS等の硫化物を、球状化することで鋼の靱性向上に寄与する元素であり、必要に応じて含有することができる。このような効果を得るため、Caを含有する場合は、0.0005%以上含有することが好ましい。しかし、Ca含有量が0.010%を超えると、鋼中にCa酸化物クラスターが形成され、靱性が悪化する場合がある。このため、Caを含有する場合は、Ca含有量は0.010%以下とすることが好ましい。なお、Ca含有量は0.0005%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Ca含有量は0.0010%以上0.0050%以下である。
B:0.010%以下
Bは、フェライト変態開始温度を低下させることで組織の微細化に寄与する元素である。このような効果を得るため、Bを含有する場合は、0.0003%以上含有することが好ましい。しかし、B含有量が0.010%を超えると、降伏比が上昇する場合がある。このため、Bを含有する場合は、0.010%以下とすることが好ましい。なお、0.0003%以上とすることが好ましい。
より好ましくは、B含有量は0.0005%以上0.0050%以下である。
次に、本発明おける熱延鋼板の鋼組織を限定した理由を説明する。
本発明の熱延鋼板における、鋼板の板厚:1/2t位置(tは板厚を表す、以下同じ)の位置の鋼組織は、体積率で、フェライトが30%超、ベイナイトが10%以上を含有し、該フェライトおよび該ベイナイトの合計が、1/2t位置における鋼組織全体に対して70%以上95%以下であり、残部がパーライト、マルテンサイト、オーステナイトから選択される1種または2種以上からなる。隣り合う結晶の方位差が15°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、該結晶粒の平均円相当径(平均結晶粒径)が7.0μm未満であり、かつ、円相当径(結晶粒径)で40.0μm以上の該結晶粒の合計が、1/2t位置における鋼組織全体に対して体積率で30%以下である。
フェライトの体積率:30%超、ベイナイトの体積率:10%以上、鋼組織全体に対するフェライトおよびベイナイトの体積率の合計:70%以上95%以下
フェライトは軟質な組織であり、他の硬質な組織と混合させることで、低降伏比を実現することができる。このような効果により本発明で目的とする低降伏比を得るためには、フェライトの体積率は30%を超える必要がある。フェライトの体積率は、好ましくは40%以上であり、より好ましくは43%以上であり、より一層好ましくは45%以上である。なお、特に上限は規定しないが、所望の降伏比を確保するため、フェライトの体積率は、好ましくは75%未満であり、より好ましくは70%未満であり、より一層好ましくは60%以下である。
ベイナイトは中間的な硬さを有する組織であり、鋼の強度を上昇させる。上記したフェライトだけでは本発明で目的とする降伏強度および引張強度が得られないため、ベイナイトの体積率は10%以上とすることが必要である。ベイナイトの体積率は、好ましくは15%以上であり、より好ましくは20%以上であり、より一層好ましくは25%以上である。なお、特に上限は規定しないが、所望の降伏比を確保するため、ベイナイトの体積率は、好ましくは55%以下であり、より好ましくは50%以下であり、より一層好ましくは45%以下である。
ただし、フェライトとベイナイトの体積率の合計が70%未満であると、本発明で目的とする降伏比および靱性が得られない。一方、フェライトとベイナイトの体積率の合計が95%を超えると、本発明で目的とする降伏強度および降伏比が得られない。このため、上記した条件に加えて、フェライトとベイナイトの体積率の合計を70%以上95%以下とすることが必要である。好ましくは、75%以上93%以下である。より好ましくは、80%以上90%以下である。
残部:パーライト、マルテンサイト、オーステナイトから選択される1種または2種以上
パーライト、マルテンサイト、およびオーステナイトは硬質な組織であり、特に鋼の引張強度を上昇させるとともに、軟質なフェライトと混合させることで低降伏比を実現できる。このような効果を得るためには、パーライト、マルテンサイト、およびオーステナイトは、各体積率の合計で5%以上30%以下とすることが好ましい。より好ましくは、7%以上25%以下である。より一層好ましくは、10%以上20%以下である。なお、フェライト、ベイナイト、パーライト、マルテンサイト、およびオーステナイトの体積率は、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
隣り合う結晶の方位差(結晶方位差)が15°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、結晶粒の平均結晶粒径:7.0μm未満、結晶粒径で40.0μm以上の結晶粒の合計の体積率:30%以下
上述のとおり、本発明の鋼組織は、本発明で目的とする低降伏比、降伏強度、および引張強度を得るために、軟質組織と硬質組織を混合させた鋼(以下、「複合組織鋼」と称する)とする。しかし、複合組織鋼は、単一組織鋼と比較して靱性が悪い。そこで、本発明では、上記機械特性と優れた靱性を両立するため、結晶方位差が15°以上の境界によって囲まれた領域を結晶粒としたとき、結晶粒の平均結晶粒径を規定する。結晶粒の平均結晶粒径が7.0μm以上の場合、フェライト粒が十分に微細でないため、所望の降伏強度および靱性が得られない。このため、結晶粒の平均結晶粒径を7.0μm未満とすることにより、本発明で目的とする降伏強度を得るとともに靱性を確保する。結晶粒の平均結晶粒径は、好ましくは6.5μm以下とし、より好ましくは6.0μm以下とする。
一般に、単一組織鋼または単一組織鋼に近い鋼における結晶粒径分布では、1つのピークを持ち、かつ変数の大きい側に大きく広がり、変数の小さい側に限りがある正規対数分布に従う。しかし、本発明のように、フェライトとベイナイトを含む複合組織鋼における結晶粒径分布では、粗大粒側にベイナイトのピークが新たに出現することが分かった。
具体的には、本発明の鋼組織、すなわちフェライトの体積率が30%超、ベイナイトの体積率が10%以上である複合組織鋼では、結晶粒径分布において粗大粒側にベイナイトのピークが新たに出現する。これは、粗大なベイナイトが混在することを示す。粗大なベイナイトが混在することは、靱性を大きく悪化させる原因となる。その結果、複合組織鋼において、最大結晶粒径の上限を規定しても、粗大なベイナイトが存在する割合を低く抑えることができない。そのため、良好な靱性を得るためには、粗大な結晶粒が存在する割合の上限も規定する必要がある。
ベイナイトは、方位差の大きい境界(オーステナイト粒界や、転位の集積により形成されたサブバウンダリー)を超えて成長しない。上記の粗大なベイナイトの生成を抑制するには、熱間圧延における仕上圧延をできるだけ低温で行い、オーステナイトに多量の転位を導入してサブバウンダリー面積を増加させ、微細なサブグレイン構造を形成する(以下、「微細化」とも呼ぶ。)ことが特に有効である。
すなわち、本発明における鋼の靱性は、脆性破壊の抵抗となる粒界の総面積を増加させることで向上する。予備実験により、結晶粒径が40.0μm以上の粗大な結晶粒が体積率で30%を超えると、必要な靱性を得るのに十分な粒界面積を確保できないことを新たに知見した。よって、本発明では、上記した結晶粒の平均結晶粒径の上限を7.0μm未満に規定することに加えて、さらに、結晶粒径が40.0μm以上の結晶粒の体積率を30%以下とすることを規定する。結晶粒径が40.0μm以上の結晶粒の体積率は、好ましくは20%以下とし、より好ましくは15%以下とする。
なお、結晶方位差、平均結晶粒径、および結晶粒径が40.0μm以上の結晶粒の体積率は、SEM/EBSD法によって測定することが可能であり、ここでは後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
次に、本発明の一実施形態における熱延鋼板の製造方法を説明する。
本発明の熱延鋼板は、例えば、上記した成分組成を有する鋼素材を、加熱温度:1100℃以上1300℃以下に加熱した後、粗圧延終了温度:850℃以上1150℃以下、仕上圧延終了温度:750℃以上850℃以下、かつ、930℃以下仕上圧延終了温度までの合計圧下率:65%以上である熱間圧延を施して熱延板とし、熱間圧延後に、熱延板に、板厚中心温度で平均冷却速度:10℃/s以上30℃/s以下、冷却停止温度:450℃以上650℃以下で冷却を施し、冷却後に、熱延板を巻き取る巻取工程を施すことで得られる。
なお、以下の製造方法の説明において、温度に関する「℃」表示は、特に断らない限り、鋼素材や鋼板(熱延板)の表面温度とする。これらの表面温度は、放射温度計等で測定することができる。また、鋼板板厚中心の温度は、鋼板断面内の温度分布を伝熱解析により計算し、その結果を鋼板の表面温度によって補正することで求めることができる。
本発明において、鋼素材(鋼スラブ)の溶製方法は特に限定されず、転炉、電気炉、真空溶解炉等の公知の溶製方法のいずれもが適合する。鋳造方法も特に限定されないが、連続鋳造法等の公知の鋳造方法により、所望寸法に製造される。なお、連続鋳造法に代えて、造塊−分塊圧延法を適用しても何ら問題はない。溶鋼にはさらに、取鍋精錬等の二次精錬を施してもよい。
次いで、得られた鋼素材(鋼スラブ)を、加熱温度:1100℃以上1300℃以下に加熱した後、粗圧延終了温度:850℃以上1150℃以下とする粗圧延を施し、仕上圧延終了温度:750℃以上850℃以下とする仕上げ圧延を施し、かつ、930℃以下での合計圧下率:65%以上である熱間圧延工程を施して熱延板とする。
加熱温度:1100℃以上1300℃以下
加熱温度が1100℃未満である場合、被圧延材の変形抵抗が大きくなり圧延が困難となる。一方、加熱温度が1300℃を超えると、オーステナイト粒が粗大化し、後の圧延(粗圧延、仕上圧延)において微細なオーステナイト粒が得られず、本発明で目的とする熱延鋼板の平均結晶粒径を確保することが困難となる。また、粗大なベイナイトの生成を抑制することが困難となり、結晶粒径が40.0μm以上の結晶粒の体積率を、本発明で目的とする範囲に制御することが難しい。このため、熱間圧延工程における加熱温度は、1100℃以上1300℃以下とする。より好ましくは1120℃以上1280℃以下である。
なお、本発明では、鋼スラブ(スラブ)を製造した後、一旦室温まで冷却し、その後再度加熱する従来法に加え、室温まで冷却しないで温片のままで加熱炉に装入する、あるいは、わずかの保熱を行った後に直ちに圧延する、これらの直送圧延の省エネルギープロセスも問題なく適用できる。
粗圧延終了温度:850℃以上1150℃以下
粗圧延終了温度が850℃未満である場合、後の仕上圧延中に鋼板表面温度がフェライト変態開始温度以下になり、フェライトが生成する危険性が増大する。生成したフェライトは、その後の仕上圧延により圧延方向に伸長した加工フェライト粒となり、降伏比上昇の原因となる。一方、粗圧延終了温度が1150℃を超えると、オーステナイト未再結晶温度域での圧下量が不足し、微細なオーステナイト粒が得られず、本発明で目的とする熱延鋼板の平均結晶粒径を確保することが困難となる。また、粗大なベイナイトの生成を抑制することが困難となる。このため、粗圧延終了温度は、850℃以上1150℃以下とする。より好ましくは860℃以上1000℃以下である。より一層好ましくは870℃以上980℃以下である。
仕上圧延終了温度:750℃以上850℃以下
仕上圧延終了温度が750℃未満である場合、仕上圧延中に鋼板表面温度がフェライト変態開始温度以下になり、フェライトが生成する危険性が高くなる。上記のように生成したフェライトは、その後の圧延により圧延方向に伸長した加工フェライト粒となり、降伏比上昇の原因となる。一方、仕上圧延終了温度が850℃を超えると、オーステナイト未再結晶温度域での圧下量が不足し、微細なオーステナイト粒が得られず、本発明で目的とする熱延鋼板の平均結晶粒径を確保することが困難となる。また、粗大なベイナイトの生成を抑制することが困難となる。このため、仕上圧延終了温度は、750℃以上850℃以下とする。より好ましくは770℃以上830℃以下である。より一層好ましくは780℃以上820℃以下である。
930℃以下での合計圧下率:65%以上
本発明では、熱間圧延工程においてオーステナイトを微細化することで、続く冷却工程、巻取工程で生成するフェライト、ベイナイトおよび残部組織を微細化し、本発明で目的とする強度および靱性を有する熱延鋼板を得られる。熱間圧延工程においてオーステナイトを微細化するためには、オーステナイト未再結晶温度域での圧下率を高くし、十分な加工ひずみを導入する必要がある。これを達成するため、本発明では、930℃以下仕上圧延終了温度までの合計圧下率を65%以上とする。930℃以下仕上圧延終了温度までの合計圧下率が65%未満である場合、熱間圧延工程において十分な加工ひずみを導入することができないため、本発明で目的とする結晶粒径を有する組織が得られない。930℃以下仕上圧延終了温度までの合計圧下率は、より好ましくは70%以上であり、より一層好ましくは71%以上である。特に上限は規定しないが、80%を超えると圧下率の上昇に対する靱性向上効果が小さくなり、設備負荷が増大するのみとなるため、930℃以下仕上圧延終了温度までの合計圧下率は80%以下が好ましい。より好ましくは75%以下であり、より一層好ましくは74%以下である。
ここで、930℃以下としたのは、930℃超では圧延工程においてオーステナイトが再結晶し、圧延により導入された転位が消失してしまい、微細化したオーステナイトが得られないためである。上記した合計圧下率とは、930℃以下仕上圧延終了温度までの温度域における各圧延パスの圧下率の合計をさす。
なお、スラブを熱間圧延するに際し、上記した粗圧延および仕上圧延の両方において930℃以下仕上圧延終了温度までの合計圧下率を65%以上とする熱間圧延としても良いし、仕上圧延のみで930℃以下仕上圧延終了温度までの合計圧下率を65%以上とする熱間圧延としても良い。後者において、仕上圧延のみで930℃以下仕上圧延終了温度までの合計圧下率を65%以上とすることができない場合には、粗圧延の途中でスラブを冷却して温度を930℃以下とした後、粗圧延と仕上圧延の両方における930℃以下仕上圧延終了温度までの合計圧下率を65%以上としてもよい。
本発明では、仕上板厚の上限は特に規定しないが、必要圧下率の確保や鋼板温度管理の観点より、32mm以下が好ましい。
熱間圧延工程後、熱延板に冷却工程を施す。冷却工程では、冷却停止温度までの平均冷却速度:10℃/s以上30℃/s以下、冷却停止温度:450℃以上650℃以下で冷却する。
冷却開始から冷却停止(冷却終了)までの平均冷却速度:10℃/s以上30℃/s以下
熱延板の板厚中心温度で、冷却開始から後述する冷却停止までの温度域における平均冷却速度が、10℃/s未満では、フェライトの核生成頻度が減少し、フェライト粒が粗大化するため、平均結晶粒径を7.0μm未満とすることができない。また、本発明で目的とする結晶粒径が40.0μm以上の体積率の範囲に制御することが困難である。一方で、平均冷却速度が30℃/sを超えると、鋼板の板厚t/2の位置において多量のマルテンサイトが生成し、フェライトとベイナイトの体積率の合計が70%未満となる。平均冷却速度は、好ましくは15℃/s以上であり、より好ましくは17℃/s以上である。好ましくは25℃/s以下であり、より好ましくは23℃/s以下である。
なお、本発明では、冷却前の鋼板表面におけるフェライト生成抑制の観点より、仕上圧延終了後直ちに冷却を開始することが好ましい。
冷却停止温度:450℃以上650℃以下
熱延板の板厚中心温度で、冷却停止温度が450℃未満では、鋼板の板厚1/2t位置において多量のマルテンサイトが生成し、フェライトとベイナイトの体積率の合計が70%未満となる場合がある。また、フェライトの体積率が30%以下となる場合がある。一方で、冷却停止温度が650℃を超えると、フェライトの核生成頻度が減少し、フェライト粒が粗大化するとともに、ベイナイト変態開始温度を上回るためベイナイトの体積率を10%以上とすることができない。冷却停止温度は、好ましくは480℃以上であり、より好ましくは490℃以上である。好ましくは620℃以下であり、より好ましくは600℃以下である。
なお、本発明において、平均冷却速度は、特に断らない限り、((冷却前の熱延板の板厚中心温度−冷却後の熱延板の板厚中心温度)/冷却時間)で求められる値(冷却速度)とする。冷却方法は、ノズルからの水の噴射等の水冷や、冷却ガスの噴射による冷却等が挙げられる。本発明では、熱延板の両面が同条件で冷却されるように、熱延板両面に冷却操作(処理)を施すことが好ましい。
冷却工程後に、熱延板を巻取り、その後放冷する巻取工程を施す。
巻取工程では、鋼板組織の観点より、巻取温度:450〜650℃で巻取ることが好ましい。巻取温度が450℃未満では、多量のマルテンサイトが生成し、フェライトとベイナイトの体積率の合計が70%未満となる場合がある。また、フェライトの体積率が30%以下となる場合がある。巻取温度が650℃超えでは、フェライトの核生成頻度が減少し、フェライト粒が粗大化するとともに、ベイナイト変態開始温度を上回るためベイナイトの体積率を10%以上とすることができない場合がある。巻取温度は、より好ましくは480〜620℃であり、より一層好ましくは490〜590℃である。
以上により、本発明の熱延鋼板が製造される。本発明によれば、降伏強度が330MPa以上、引張強度が520MPa以上、降伏比が0.75以下、−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが170J以上である、熱延鋼板を得られる。また、得られた熱延鋼板を素材として製造した冷間ロール成形角形鋼管は、降伏強度が385MPa以上、引張強度が520MPa以上で、高い塑性変形能と優れた靱性も具備することができる。これにより、冷間プレス曲げ成形と比較して生産性が高く短納期で高強度角形鋼管を製造することが可能となる。この冷間ロール成形角形鋼管は、特に工場、倉庫、商業施設などの大型建築物の建築部材に好適に用いることができるため、施工コスト削減に大きく貢献することができる。
以下、実施例に基づいてさらに本発明を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
表1に示す成分組成を有する溶鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法でスラブ(鋼素材:肉厚250mm)とした。得られたスラブを表2に示す条件の熱間圧延工程、冷却工程、巻取工程を施して、表2に示す仕上板厚(mm)の熱延鋼板とした。
得られた熱延鋼板から試験片を採取して、以下に示す組織観察、引張試験、シャルピー衝撃試験を実施した。
〔組織観察〕
組織観察用の試験片は、観察面が熱間圧延時の圧延方向断面かつ板厚1/2t位置となるように採取し、研磨した後、ナイタール腐食して作製した。組織観察は、光学顕微鏡(倍率:1000倍)または走査型電子顕微鏡(SEM、倍率:1000倍)を用いて、鋼板の板厚1/2t位置における組織を観察し、撮像した。得られた光学顕微鏡像およびSEM像から、フェライト、パーライト、ベイナイトおよび残部組織の面積率を求めた。各組織の面積率は、5視野以上で観察を行い、各視野で得られた値の平均値として算出した。ここでは、組織観察により得られた面積率を、各組織の体積率とした。
ここで、フェライトは拡散変態による生成物のことであり、転位密度が低くほぼ回復した組織を呈する。ポリゴナルフェライトおよび擬ポリゴナルフェライトがこれに含まれる。また、ベイナイトは転位密度が高いラス状のフェライトとセメンタイトの複相組織である。
なお、光学顕微鏡像およびSEM像ではマルテンサイトとオーステナイトの識別が難しいため、得られたSEM像からマルテンサイトあるいはオーステナイトとして観察された組織の面積率を測定し、それから後述する方法で測定したオーステナイトの体積率を差し引いた値をマルテンサイトの体積率とした。
オーステナイトの体積率の測定は、X線回折により行った。組織観察用の試験片は、回折面が鋼板の板厚1/2t位置となるように研削した後、化学研磨をして表面加工層を除去して作製した。測定にはMoのKα線を使用し、fcc鉄の(200)、(220)、(311)面とbcc鉄の(200)、(211)面の積分強度からオーステナイトの体積率を求めた。
また、平均円相当径(平均結晶粒径)および円相当径(結晶粒径)が40.0μm以上の結晶粒の体積率は、SEM/EBSD法を用いて測定した。測定領域は500μm×500μm、測定ステップサイズは0.5μmとした。結晶粒径は、隣接する結晶粒の間の方位差を求め、方位差が15°以上の境界を結晶粒界として測定した。得られた結晶粒界から粒径の算術平均を求めて、平均結晶粒径とした。
なお、結晶粒径解析においては、結晶粒径が2.0μm以下のものは測定ノイズとして解析対象から除外し、得られた面積率が体積率と等しいとした。
〔引張試験〕
引張試験は、引張方向が圧延方向と平行になるように、JIS5号の引張試験片を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠して実施した。降伏強度YS、引張強度TSを測定し、(降伏強度)/(引張強度)で定義される降伏比を算出した。
〔シャルピー衝撃試験〕
シャルピー衝撃試験は、得られた熱延鋼板の板厚1/2t位置から、試験片長手方向が圧延方向と平行となるように、Vノッチ試験片を採取した。JIS Z 2242の規定に準拠して、試験温度:−40℃でシャルピー衝撃試験を実施し、吸収エネルギー(J)を求めた。なお、試験片の本数は各3本とし、その平均値を算出して吸収エネルギー(J)を求めた。
得られた結果を表3に示す。
Figure 0006693607
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表3中、鋼No.1、4、11、12、16、21〜28、30〜40、42は本発明例であり、鋼No.2、3、5〜10、13〜15、17〜20、29、41、43は比較例である。
本発明例の鋼組織は、いずれも体積率で30%超のフェライト、10%以上のベイナイトを含み、フェライトとベイナイトの体積率の合計が70%以上95%以下であり、残部がパーライト、マルテンサイト、オーステナイトから選択される1種または2種以上からなり、かつ、結晶粒の平均結晶粒径が7.0μm未満であり、結晶粒径が40.0μm以上の結晶粒の体積率が30%以下であった。また、これらの本発明例の機械特性は、いずれも降伏強度が330MPa以上、引張強度が520MPa以上、降伏比が0.75以下、−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが170J以上であった。
一方、比較例の鋼No.2は、Cの含有量が本発明の範囲を下回っていたため、降伏強度および引張強度が本発明の範囲外となった。比較例の鋼No.3は、Mnの含有量が本発明の範囲を下回っていたため、結晶粒が粗大化し、平均結晶粒径および結晶粒径が40.0μm以上の結晶粒の体積率が本発明の範囲外となったため、降伏強度、引張強度および−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.5は、スラブ加熱温度が本発明の範囲を上回っており、結晶粒が粗大化し、平均結晶粒径および結晶粒径40.0μm以上の結晶粒の体積率が本発明の範囲外となったため、引張強度および−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.6は、930℃以下における圧下率が本発明の範囲を下回っており、粗大なベイナイトの生成を抑制できず、結晶粒径40.0μm以上の結晶粒の体積率が本発明の範囲外となったため、−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.7は、仕上圧延終了温度が本発明の範囲を下回っており、熱間圧延途中にフェライトが生成したため、降伏比が所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.8は、仕上圧延終了温度が本発明の範囲を上回ったため、930℃以下における圧下率が本発明の範囲を下回り、粗大なベイナイトの生成を抑制できず、結晶粒径40.0μm以上の結晶粒の体積率が本発明の範囲外となり、−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.9は、冷却速度が本発明の範囲を下回ったため、結晶粒が粗大化し、平均結晶粒径および結晶粒径40.0μm以上の結晶粒の体積率が本発明の範囲外となり、降伏強度、引張強度および−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.10は、冷却速度が本発明の範囲を上回ったため、フェライトの体積率およびフェライトとベイナイトの体積率の合計が本発明の範囲外となり、降伏比および−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.13は、冷却停止温度が本発明の範囲を上回ったため、ベイナイトの体積率が本発明の範囲外となり、降伏強度および引張強度が所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.14は、冷却停止温度が本発明の範囲を下回ったため、フェライトとベイナイトの体積率の合計が本発明の範囲外となり、降伏比および−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.15は、Cの含有量が本発明の範囲を上回っていたため、フェライトとベイナイトの体積率の合計が本発明の範囲外となり、降伏比および−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.17は、Siの含有量が本発明の範囲を上回っていたため、−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.18は、Mnの含有量が本発明の範囲を上回っていたため、降伏比が所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.19は、Pの含有量が本発明の範囲を上回っていたため、−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
比較例の鋼No.20は、Sの含有量が本発明の範囲を上回っていたため、−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
比較例のNo.29は、Cの含有量が本発明の範囲を下回ったため、降伏強度および引張強度が本発明の範囲外となった。また硬質相であるパーライトの生成が抑制され、フェライトとベイナイト体積率の合計が本発明の範囲外となり、その結果、降伏比が所望の値に達しなかった。
比較例のNo.41は、冷却停止温度が本発明の範囲を下回ったため、フェライトの体積率が本発明の範囲外となり、降伏比が所望の値に達しなかった。
比較例のNo.43は、冷却速度が本発明の範囲を下回ったため、平均結晶粒径が本発明の範囲外となり、−40℃におけるシャルピー吸収エネルギーが所望の値に達しなかった。
以上から、熱延鋼板の組成および組織を本発明の範囲内とすることで、大型建築物の建築部材に用いられる、靱性に優れた高強度、低降伏比の冷間ロール成形角形鋼管用の熱延鋼板を提供することができる。

Claims (4)

  1. 成分組成は、質量%で、
    C :0.04%以上0.50%以下、
    Si:2.0%以下、
    Mn:0.5%以上3.0%以下、
    P :0.10%以下、
    S :0.05%以下、
    Al:0.005%以上0.10%以下、
    N :0.010%以下
    を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
    鋼板表面から板厚tの1/2t位置における鋼組織は、
    体積率で、フェライトが30%超、ベイナイトが10%以上であり、
    該フェライトおよび該ベイナイトの合計が、1/2t位置における鋼組織全体に対して70%以上95%以下であり、
    残部がパーライト、マルテンサイト、オーステナイトから選択される1種または2種以上からなり、
    隣り合う結晶の方位差が15°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、
    該結晶粒の平均円相当径が7.0μm未満であり、
    かつ、円相当径で40.0μm以上の該結晶粒の合計が、1/2t位置における鋼組織全体に対して体積率で30%以下である、熱延鋼板。
  2. 前記成分組成に加えてさらに、質量%で、下記A群およびB群のうちから選ばれた1群または2群を含有する、請求項1に記載の熱延鋼板。

    A群:Nb:0.15%以下、Ti:0.15%以下、V:0.15%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
    B群:Cr:1.0%以下、Mo:1.0%以下、Cu:0.5%以下、Ni:0.3%以下、Ca:0.010%以下、B:0.010%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
  3. 板厚が20mm超である、請求項1または2に記載の熱延鋼板。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱延鋼板の製造方法であって、
    前記成分組成を有する鋼素材を、加熱温度:1100℃以上1300℃以下に加熱した後、
    粗圧延終了温度:850℃以上1150℃以下、仕上圧延終了温度:750℃以上850℃以下、かつ、930℃以下での合計圧下率:65%以上である熱間圧延を施し、
    前記熱間圧延後に、板厚中心温度で平均冷却速度:10℃/s以上30℃/s以下、冷却停止温度:450℃以上650℃以下で冷却する、熱延鋼板の製造方法。
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