JPH01156422A - 降伏比の低い鋼材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は降伏比の低い鋼材の製造法に関するものである
。

［従来の技術］ 近年造船、産業機械等の各分野にわたって、競争力向上
のため溶接施工の減少、曲げ加工性を代表として鋼材特
性の極限追求、溶接性の向上および鋼材コストの低減な
ど各種の要求が強まっそいる。

このうち厚鋼板の曲げ加工性改善のためには、低降伏比
を有する厚鋼板の開発が必要である。また建築、橋梁分
野では構造物の安全性向上のため、特に耐震性向上のた
めに降伏比の低下が望まれている。

従来の制御圧延−制御冷却プロセスにおいては、低温靭
性向上のため熱間圧延で、できる限り細粒にすると共に
、オーステナイト１相域から加速冷却することが採用さ
れている。

しかしながらこの方法によっても、フェライトの細粒化
と硬化及び一部パーライトのベーナイト化によって降伏
点が上昇し、降伏比の上昇となって曲げ加工性が低下す
る問題がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者等の一部は特開昭５９−２１１５２８号公報及
び特願昭８２−５２８５８号、特願昭８２−５５４２８
号において、低降伏比非調質鋼の製法を提案した。これ
は制御圧延−制御冷却プロセスを用いて降伏点を低下さ
せる方法について検討した結果、細粒フェライトで良好
な低温靭性を得ながら、かつ低降伏点で低降伏比を有す
る鋼板の製造方法を開発したことによる。

しかしその後良好な低温靭性を得ながら、さらに低降伏
比に対する要求が強まり、先に提案した内容では厳しい
要求に対して不十分となってきた。

［問題点を解決するための手段］ このため引き続き低温靭性を確保しつつ降伏比を低下さ
せるために、多数の実験と詳細な検討を加えた結果、降
伏比を低下させるためには鋼のミクロ組織を、フェライ
トと第２相の炭化物の２相混合組織にする。さらに降伏
比を下げるためには降伏点を下げ引張強さを高めること
が重要である。

降伏点を下げるためにはフェライトの面積率を増加させ
、引張強さを高めるためには、急冷で硬くなった第２相
の炭化物（ベーナイト又はマルテンサイト）を、焼もど
しにより必要以上に軟化させないことが重要であること
を見い出したのである。

第１図にフェライト面積率と降伏比の関係を示すが、フ
ェライト面積率の増加に従い、降伏比は大幅に低下して
いく。

本発明はこのような知見にもとずき、低降伏比を有する
鋼板の製造を可能としたもので、その要旨とするところ
は、低炭素鋼または低炭素低合金鋼スラブを、９５０〜
１１５０℃間の温度範囲に加熱し、熱間圧延において９
００〜Ａ　ｒ　ａ間で、３０％以上７０％以下の累積圧
下を加え、圧延後水冷を開始し２５０℃以下まで急冷し
、次いでＡ　ｃ　１＋　２０　’Ｃ〜Ａ　ｃ　■＋　８
０℃まで再加熱し、ひきつづき水冷した後２００〜６０
０℃間の温度範囲で焼もどしすることを特徴とする。

ここに本発明で使用するＡｒ５（℃）は、Ａｒ５（’Ｃ
）　＝８８８−３６９　・Ｃ（ｖｔ％）＋２４．８−８
　Ｉ（ｗＬ％）−６８，１・Ｍｎ（ｖｔ％）−３８，１
・Ｎｌ（ｗｔ！％）　−２０，７φＣｕ（ｗｔ％）　−
２４，８・Ｃｒ（ｗｔ％）＋２９．６−Ｍ。

（ｖｔ％）で求めたものとする。

［作　　用コ 本発明においては加熱温度を低めにし、かつ熱間圧延に
おいて再結晶圧延のみでなく未再結晶域圧延も行い、そ
の累積圧下率を高くすることにより細粒化を行い、その
後Ａｃ　　−Ａｃ３変態点間で低めの加熱を施し、そこ
から水冷することによりフェライト面積率を大幅に増加
させる。

さらに焼もどし温度を低くすることで、第２相の部分を
必要以上に軟化させないことの相乗的効果により、良好
な低温靭性を得ながら、降伏比の低い鋼板の製造を可能
としたものである。

本発明の加熱・圧延・冷却条件について述べる。

加熱温度は加熱時のオーステナイト粒を細粒にするよう
に１１５０℃を上限とし、オーステナイト域で十分加熱
できる温度として下限を９５０℃とした。

熱間圧延については良好な低温靭性を得るため、結晶粒
の微細化をねらい９００℃以下の制御圧延での累積圧下
を３０％以上にする。上限は圧延の効果が飽和する７０
％とする。加速冷却の冷却停止温度を２５０℃以下とし
たのは、２５０℃を超える高温域で冷却停止トし、その
後位もどし熱処理を行うと、強度が若干低下すると同時
に、低温靭性が劣化するからである。加速冷却は鋼板を
均一に冷却するため水量密度を０．３ｒｒ？／ｄ・ｎ＋
ｉｎ以上とすることが好ましい。

次に再加熱温度をＡｃ１＋２０℃以上Ａ　ｃ　＋　＋　
８０℃以下にしたのは、この温度範囲に加熱することに
よりフェライト面積率が大幅に向上するためである。す
なわちＡ　ｃ　１直上ではまだ充分変態が進まず、第２
相の炭化物の部分の硬化が不充分であるのに対し、Ａｃ
、＋２０℃以上になると変態も充分進み、第２相の部分
の硬化も充分となる。

フェライト面積率はこのＡｃ１＋２０℃より加熱温度が
高くなるに従い低下していく。そしてＡ　Ｃ１＋　８０
℃以上になると、本発明の目的とする低降伏比を得るた
めのフェライト面積率が得られなくなるためこれを上限
としている。

このように再加熱温度をＡ　ｃ　１＋　２０℃〜Ａ　Ｃ
ｌ　＋　８０℃とＡＣ１〜Ａｃ３の温度範囲のまん中よ
り低温側を中心に限定しているのは、Ａ　Ｃｌに近い側
の加熱により、加熱時のフェライト・オーステナイトの
面積比でフェライト部分が大きくなり、この状態を次に
規定する急冷により凍結することで、フェライト面積率
を大きくし低降伏比をねらっている。

Ａｃ　　＋２０℃〜Ａ　ｃ　＋　＋　８０℃再加熱後の
水冷は、再加熱時にオーステナイト化したＣの濃化した
部分を焼入れ組織にすることで充分硬化させ、引張り強
さを高め低降伏比を得るためである。水冷条件としては
急冷し、焼入れ組織の得られる浸漬法あるいはローラー
クエンチによる水冷でよい。

さらに焼もどし温度については、フェライトと第２相の
炭化物の２柑混合組織について、その前の水冷で充分硬
化した第２相部分をあまり高温で焼もどしすると軟化し
すぎ、これが引張り強さの低下ひいては降伏比を上げる
ため上限を６００℃とする。しかし焼もどし温度が低く
て２００℃未満になるとほとんど焼もどしの効果がなく
なり、靭性が低下するため、焼もどし温度の下限は２０
０℃とする。

本発明法は低炭素鋼またはこれに特殊元素を添加した低
炭素低合金鋼に適用して好結果を得ることができる。好
ましい成分組成としてはＣ：　０．３０％以下、Ｓ　Ｉ
：０．０５〜ｏ、ｅｏ％、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ａ
１１：０．０１〜０．１０％を基本成分とする低炭素鋼
または前記基本成分の他に、鋼の要求特性によって、Ｃ
ｕ：２０％以下、Ｎｉ　　：　　９．５％以下、Ｃｒ：
　５．５％以下、Ｍｏ　：　　２．０％以下、Ｎｂ：０
．１５％以下、Ｖ：０．３％以下、ＴＩ：０．１５％以
下、Ｂ　：　０．０００３〜０．００３０％、Ｃａ：０
．００６％以下の１種または２種以上添加しても良い。

Ｃｕは強度上昇、耐食性向上に有用で添加されるが、２
．０％を超えて添加しても強度の上昇代がほとんどなく
なるので、含有量の上限は２．０％とする。

Ｎｉは低温靭性の改善に有用で添加されるが、高価な元
素であるため含有量は９．５％を上限とする。

Ｃｒは強度上昇に有用で添加されるが、多くなると低温
靭性・溶接性を阻害するため含有量は５．５％を上限と
する。

Ｍｏは強度上昇に有用であるが、多くなると溶接性を阻
害するため含有量は２．０％を上限とする。

ＮｂはＴｉと同様オーステナイト粒の細粒化に有用で添
加されるが、多くなると溶接性を阻害するので含有量の
上限は０．１５％とする。

■は析出硬化に有用であるが、多くなると溶接性を阻害
するため含有量は０．３％を上限とする。

ＴＩはオーステナイト粒の細粒化に有用で添加されるが
、多くなると溶接性を阻害するため含有量は０．１５％
を上限とする。

Ｂは微量の添加によって、鋼の焼入れ性を著しく高める
効果を有する。かかる効果を有効に得るためには、少な
くとも０．０００３％を添加することが必要である。し
かし過多に添加するときは、Ｂ化合物を生成して、靭性
を劣化させるので、上限は０．００３Ｑ％とする。

Ｃａは硫化物系介在物の形態制御に有用で添加されるが
、多くなると鋼中介在物を形成し鋼の性質を悪化させる
ため、含有量はｏ、ｏｏｅ％を上限とする。

［実　施　例］ 第１表に供試材の化学成分を示し、第２表に加熱、圧延
、冷却、熱処理条件と得られた鋼板の機械的性質を示す
。

鋼Ａ、　Ｇ、　Ｈ，Ｉ、　Ｊ、　Ｋ、　Ｌ、　Ｍ、　Ｎ
、　Ｏ。

Ｐは５０ｋｇ／−級、鋼Ｂ、　Ｃ，Ｄ、　Ｅ、　Ｆ、　
Ｑ。

Ｒ，Ｓ、　Ｔ、　Ｕｉ；Ｌ６０ｋｇ／−級、１４８０ｋ
ｇ７１１１１級の強度をねらった成分系で、第２表に示
す如く鋼板ｋＡ１．Ａ９．Ｂｌ、Ｃ１，ＤＩ、Ｅｌ、Ｆ
ｌ。

Ｇｌ、Ｈｌ、Ｉ　１．Ｊｌ、Ｋｌ、Ｌｌ、Ｍｌ。

Ｎｌ、０１．ＰＬ、Ｑｌ、Ｒ１，Ｓｌ、ＴＩ。

Ｕｌ、Ｖｌは本発明実施例であり、それぞれ５０ｋｇ／
　ｍａ、　６０ｋｇ／　ｉｔ　８０ｋｇ／−級鋼トして
充分す強度と、良好な低温靭性（ｖＴｒｓ≦−８０℃）
を備え、本発明のねらいとする低降伏比（降伏比７０％
以下）を達成している。

これに対し鋼１１ｉ２ＮαＡ２は加熱温度が高すぎるた
め低温靭性が低下している。Ａ３は９００℃〜Ａ　ｒ　
ａ間累積圧下率が低すぎるため、Ａ４は冷却停止温度が
高すぎるため低温靭性が低下している。

Ａ５は再加熱温度が低すぎるため、Ａ６は再加熱温度が
高すぎるため、Ａ７は焼もどし温度が高すぎるため降伏
比が高くなっている。Ａ８は焼もどしを行っていないた
め低温靭性が低下している。

Ｂ２は再加熱温度が高すぎるため、Ｂ３は焼もどし温度
が高すぎるため降伏比が高くなっている。

［発明の効果コ 以上詳細に説明した通り、本発明は特別に高価な合金元
素を使用することなく５０ｋｇ／−以上の高強度を有し
、曲げ加工性の良い低降伏比厚鋼板を安価に製造可能と
したもので、産業上その効果は大である。

【図面の簡単な説明】 第１図はフェライト面積率とＹ、Ｒ（降伏比％）の関係
を示すグラフである。 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫２θ　　　４
０　　６θ　　　８θ フ□ライト面履季（％） 手糸売＋′Ｆ’ｔｉ正書（自発） 昭和６３年１０月２５日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低炭素鋼または低炭素低合金鋼スラブを９５０〜１１５
   ０℃間の温度範囲に加熱し、熱間圧延において９００〜
   Ａｒ＿３間で、３０％以上７０％以下の累積圧下を加え
   、圧延後水冷を開始し２５０℃以下まで急冷し、次いで
   Ａｃ＿１＋２０℃〜Ａｃ＿１＋８０℃まで再加熱し、ひ
   きつづき水冷した後２００〜６００℃間の温度範囲で焼
   もどしすることを特徴とする降伏比の低い鋼材の製造法
   。