JPH01230713A - 耐応力腐食割れ性の優れた高強度高靭性鋼の製造法 - Google Patents
耐応力腐食割れ性の優れた高強度高靭性鋼の製造法Info
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- JPH01230713A JPH01230713A JP63052726A JP5272688A JPH01230713A JP H01230713 A JPH01230713 A JP H01230713A JP 63052726 A JP63052726 A JP 63052726A JP 5272688 A JP5272688 A JP 5272688A JP H01230713 A JPH01230713 A JP H01230713A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
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- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/001—Heat treatment of ferrous alloys containing Ni
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。
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]
本発明は炭素量が低いにも拘らず高強度を有し、靭性と
海水あるいは塩水などの応力腐食環境中における耐応力
腐食割れ性にも優れた高強度・高靭性鋼の製造法に関す
るものである。
海水あるいは塩水などの応力腐食環境中における耐応力
腐食割れ性にも優れた高強度・高靭性鋼の製造法に関す
るものである。
[従来の技術]
近年、エネルギー重要が年々増加し、その安定供給確保
のため、海底資源開発や海底地殻地質調査など海洋開発
に対する関心が急速に高まり、この海底開発につながる
海洋構造物および海底調査作業船の建造あるいは海底石
油生産基地などの建築構想が活発化している。
のため、海底資源開発や海底地殻地質調査など海洋開発
に対する関心が急速に高まり、この海底開発につながる
海洋構造物および海底調査作業船の建造あるいは海底石
油生産基地などの建築構想が活発化している。
これらの構造物は、波浪あるいは圧力により変形、破壊
等をしてはならないものであり、より高い安全性確保が
重要課題である。
等をしてはならないものであり、より高い安全性確保が
重要課題である。
したがってこれらに使用される材料には、構造上高溶接
性、高強度、かつ高靭性が要求されており、さらに海水
等の使用環境条件においても、耐応力腐食割れ性を具備
することが望まれている。
性、高強度、かつ高靭性が要求されており、さらに海水
等の使用環境条件においても、耐応力腐食割れ性を具備
することが望まれている。
このような安全で信頼のおける鋼材の開発要求に応える
Ni含有低合金高張力鋼およびその製造法が開発されて
いる。
Ni含有低合金高張力鋼およびその製造法が開発されて
いる。
その代表的なものとして、特開昭61−12815号公
報(資料A)、特開昭59−100214号公報(資料
B)、特開昭81−272316号公報(資料C)、特
願昭81−271031号明細書(資料D)をあげるこ
とができる。
報(資料A)、特開昭59−100214号公報(資料
B)、特開昭81−272316号公報(資料C)、特
願昭81−271031号明細書(資料D)をあげるこ
とができる。
これらはいずれも鋼板を圧延後直ちに水冷する、いわゆ
る直接焼入れ法を用いている。
る直接焼入れ法を用いている。
資料Aでは、圧延前のスラブを著しく低温(900〜1
000℃)加熱し低温圧延後直接焼入れ一焼戻しするこ
とによって微細な有効結晶粒(cffectlvegr
ain)を得、従来鋼にない高い脆性亀裂停止性能(b
rittle crack arrestingcap
abi I Hy)を有する高靭性鋼を得ている。
000℃)加熱し低温圧延後直接焼入れ一焼戻しするこ
とによって微細な有効結晶粒(cffectlvegr
ain)を得、従来鋼にない高い脆性亀裂停止性能(b
rittle crack arrestingcap
abi I Hy)を有する高靭性鋼を得ている。
また、資料Bでは、鋼板全体を同時に冷却することによ
って鋼板の長平方向の材質バラツキを抑え、水量密度を
低く制御し表面と内部の冷却速度の差を小さくすること
によって、厚み方向の材質バラツキを抑える均一な機械
的性質を鋼板に付与しようとしている。
って鋼板の長平方向の材質バラツキを抑え、水量密度を
低く制御し表面と内部の冷却速度の差を小さくすること
によって、厚み方向の材質バラツキを抑える均一な機械
的性質を鋼板に付与しようとしている。
しかしながらこれらのいずれも塩水と接触する環境、例
えば海洋構造物などにおいての海水中での応力腐食を考
慮に入れた検討はなされておらず、海洋での使用上十分
に安全であるとは云えない。
えば海洋構造物などにおいての海水中での応力腐食を考
慮に入れた検討はなされておらず、海洋での使用上十分
に安全であるとは云えない。
これに対し、資料CではN1含有鋼にNbを添加し、さ
らに不純物元素P、 N、 0を低減した鋼に、圧延後
直接焼入れ一焼戻しの適正条件を適用することによって
、耐海水応力腐食割れ性のよい鋼が製造できるとしてい
る。
らに不純物元素P、 N、 0を低減した鋼に、圧延後
直接焼入れ一焼戻しの適正条件を適用することによって
、耐海水応力腐食割れ性のよい鋼が製造できるとしてい
る。
また資料りではNi−Mo鋼を低C化することにより、
溶接部の耐海水応力腐食割れ性を改善し、低C化による
強度の低下を制御圧延−直接焼入れ一焼戻しで補ってい
る。
溶接部の耐海水応力腐食割れ性を改善し、低C化による
強度の低下を制御圧延−直接焼入れ一焼戻しで補ってい
る。
[発明が解決しようとする課題]
高張力鋼の応力腐食割れに関しては、線型破壊力学モー
ドの理論が取り入れられ、材料内に先天的に存在する亀
裂あるいは欠陥が腐食環境に対して、どのような破壊挙
動を取るかを亀裂環境のに値(応力拡大係数)を用いて
定量化する手法が用いられ、実用的成果をあげている。
ドの理論が取り入れられ、材料内に先天的に存在する亀
裂あるいは欠陥が腐食環境に対して、どのような破壊挙
動を取るかを亀裂環境のに値(応力拡大係数)を用いて
定量化する手法が用いられ、実用的成果をあげている。
すなわち、応力腐食割れ試験としては、使用環境条件に
おいて予亀裂付きの試験片を用い、ノツチ先端に苛酷な
状態を作ることにより遅れ破壊を生じ易くして、この環
境下で、種々のに値のレベルでの定荷重試験を行なうこ
とにより、ある一定のに値以下では破壊を生じない限界
値K l5cc値を求めることによって、耐応力腐食割
れ性が評価されている。
おいて予亀裂付きの試験片を用い、ノツチ先端に苛酷な
状態を作ることにより遅れ破壊を生じ易くして、この環
境下で、種々のに値のレベルでの定荷重試験を行なうこ
とにより、ある一定のに値以下では破壊を生じない限界
値K l5cc値を求めることによって、耐応力腐食割
れ性が評価されている。
資料Cに記載された耐海水限界K15cc値は、溶接熱
影響部では最も高いものでも450kgf−市−3/2
で改善されてはいるが十分高いとは言えない。
影響部では最も高いものでも450kgf−市−3/2
で改善されてはいるが十分高いとは言えない。
また、資料りの方法では、溶接熱影響部の耐海水限界K
15cc値はよく改善されるものの、母材の強度・靭性
に異方性(圧延方向に採取した試料とそれに直角方向に
採取した試料との強度・靭性の差)が強く現れることが
懸念される。
15cc値はよく改善されるものの、母材の強度・靭性
に異方性(圧延方向に採取した試料とそれに直角方向に
採取した試料との強度・靭性の差)が強く現れることが
懸念される。
[課題を解決するための手段]
本発明者らは、海水中あるいは塩水中における耐応力腐
食割れ性を具備し、異方性のない均一な高強度・高靭性
を有する高溶接性N1含有低合金鋼を開発することを目
的に、鋼およびその製造法について種々検討した結果、
高強度材の耐応力腐食割れ性には鋼中の炭素量が著しく
影響し、炭素量を低減することが極めて有効であること
、この低炭素Ni含有低合金鋼を通常に圧延し、焼入れ
焼戻し処理した場合は、異方性はほとんどなく母材の限
界K15cc値は十分高いが、高い強度が得られず目標
値を満足しないこと、また制御圧延を行なって直接焼入
れ一焼戻しを行なった場合は、高強度は得られるが、異
方性が強く現れ、母材の限界K15cc値が若干低下す
ることなどを知見した。
食割れ性を具備し、異方性のない均一な高強度・高靭性
を有する高溶接性N1含有低合金鋼を開発することを目
的に、鋼およびその製造法について種々検討した結果、
高強度材の耐応力腐食割れ性には鋼中の炭素量が著しく
影響し、炭素量を低減することが極めて有効であること
、この低炭素Ni含有低合金鋼を通常に圧延し、焼入れ
焼戻し処理した場合は、異方性はほとんどなく母材の限
界K15cc値は十分高いが、高い強度が得られず目標
値を満足しないこと、また制御圧延を行なって直接焼入
れ一焼戻しを行なった場合は、高強度は得られるが、異
方性が強く現れ、母材の限界K15cc値が若干低下す
ることなどを知見した。
そこで炭化物の挙動に着目して制御圧延−直接焼入れ後
、種々のオーステナイト化温度に再加熱し、焼入れ一焼
戻し処理を行なってみると、特定の温度域で強度が著し
く上昇し、異方性も殆んどなく、高靭性かつ母材および
溶接部の限界K15ce値が十分に高い鋼材が得られる
ことを見出した。
、種々のオーステナイト化温度に再加熱し、焼入れ一焼
戻し処理を行なってみると、特定の温度域で強度が著し
く上昇し、異方性も殆んどなく、高靭性かつ母材および
溶接部の限界K15ce値が十分に高い鋼材が得られる
ことを見出した。
以上から耐海水応力腐食割れ性に優れた、高溶接性と均
一な高強度・高靭性を有する鋼は、低炭素をベースにし
たN1含有低合金鋼を熱間圧延において制御圧延後直接
焼入れし、その後再加熱−焼入れ一焼戻し処理の適正条
件を採用することによって製造できることを知見した。
一な高強度・高靭性を有する鋼は、低炭素をベースにし
たN1含有低合金鋼を熱間圧延において制御圧延後直接
焼入れし、その後再加熱−焼入れ一焼戻し処理の適正条
件を採用することによって製造できることを知見した。
本発明はこのような知見に基づいて構成したもので、そ
の要旨はC,0,02〜0.10%、 Si ;0
.50%以下、 Mn ;0.4〜1.5%、 Ni
;1.0〜8.0%。
の要旨はC,0,02〜0.10%、 Si ;0
.50%以下、 Mn ;0.4〜1.5%、 Ni
;1.0〜8.0%。
M o ; 0 、1〜1 、5%、 Cr ;1.
0%以下、 Son 、 AN ;0.01〜0.08
%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる
鋼片、あるいはさらにCu ;1.5%以下、V;0.
12%以下、 Nb;0.04%以下、T1 ;0.0
15%以下の1種または2種以上および/またはCa
; 0.0050%以下の少量を含有する鋼片を、10
00〜1250℃に加熱した後、熱間圧延において、オ
ーステナイトが再結晶する温度域で20〜60%ついで
オーステナイトが再結晶しない温度域で30〜70%の
圧下を行ない、850℃以上で圧延を完了後A r a
意思上の温度から水冷を開始して150℃以下の温度で
停止する焼入れ処理を行ない、その後さらにA c s
点からA c a + 100℃の温度域に再加熱した
後、焼入れ処理を行ない、続いてA c r点以下の温
度で焼戻し処理する耐応力腐食割れ性の優れた高靭性高
張力鋼の製造法である。
0%以下、 Son 、 AN ;0.01〜0.08
%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる
鋼片、あるいはさらにCu ;1.5%以下、V;0.
12%以下、 Nb;0.04%以下、T1 ;0.0
15%以下の1種または2種以上および/またはCa
; 0.0050%以下の少量を含有する鋼片を、10
00〜1250℃に加熱した後、熱間圧延において、オ
ーステナイトが再結晶する温度域で20〜60%ついで
オーステナイトが再結晶しない温度域で30〜70%の
圧下を行ない、850℃以上で圧延を完了後A r a
意思上の温度から水冷を開始して150℃以下の温度で
停止する焼入れ処理を行ない、その後さらにA c s
点からA c a + 100℃の温度域に再加熱した
後、焼入れ処理を行ない、続いてA c r点以下の温
度で焼戻し処理する耐応力腐食割れ性の優れた高靭性高
張力鋼の製造法である。
以下本発明について詳細に説明する。
まず、本発明を上記のような鋼成分に限定した理由を述
べる。
べる。
CTCは焼入れ性を向上させ強度を容易に上昇させるの
に有効な元素である。反面、本発明の目的である耐応力
腐食割れ性の向上に対しては最も影響を与える元素でも
ある。
に有効な元素である。反面、本発明の目的である耐応力
腐食割れ性の向上に対しては最も影響を与える元素でも
ある。
すなわち、Cがo、io%を超えると著しくK15cc
値を低下して溶接熱影響部が硬化し、耐応カ割れ性を劣
化させる。また、Cが0.02%未満であると強度が得
られない。したがって、C含有量の範囲を0.02〜0
.10%とした。
値を低下して溶接熱影響部が硬化し、耐応カ割れ性を劣
化させる。また、Cが0.02%未満であると強度が得
られない。したがって、C含有量の範囲を0.02〜0
.10%とした。
Sl、SIは強度向上に有効であるが、N1含有鋼の場
合、Slが高いと焼戻し脆性が大きくなり、低温靭性が
劣化する。したがって、ある程度の強度を確保し、切欠
靭性を劣化しないために上限を0.50%とした。
合、Slが高いと焼戻し脆性が大きくなり、低温靭性が
劣化する。したがって、ある程度の強度を確保し、切欠
靭性を劣化しないために上限を0.50%とした。
Mrl;Mnは焼入れ性を向上させ、強度・靭性確保に
有効であるが、Mnが高いと81と同様に焼戻し脆性が
大きくなるので、1.5%以下にする必要がある。また
、Mn含有量が0.4%未満では強度および靭性が低下
する。従って、Mnの含有量を0.4〜1.5%とした
。
有効であるが、Mnが高いと81と同様に焼戻し脆性が
大きくなるので、1.5%以下にする必要がある。また
、Mn含有量が0.4%未満では強度および靭性が低下
する。従って、Mnの含有量を0.4〜1.5%とした
。
Ni、Niは積層欠陥エネルギーを上げ、交叉上りを増
し、応力緩和を生じやすくし、衝撃吸収エネルギーを増
し、鋼の低温靭性の向上、さらにはN1は焼入れ性を高
めて強度を向上させる。
し、応力緩和を生じやすくし、衝撃吸収エネルギーを増
し、鋼の低温靭性の向上、さらにはN1は焼入れ性を高
めて強度を向上させる。
したがって要求される鋼の強度や靭性に応じて含有され
るが、本発明においては、他元素との兼ね合いにより
1.0%以上の含有が必要である。
るが、本発明においては、他元素との兼ね合いにより
1.0%以上の含有が必要である。
また、本発明における未再結晶域圧延法を用いると、N
1 ffi 8.0%以下で十分な高い靭性が得られる
ので上限を8.0%とした。
1 ffi 8.0%以下で十分な高い靭性が得られる
ので上限を8.0%とした。
Mo;Moは焼入れ性の向上による強度確保のため、ま
た焼戻し脆性を防止するために有効な元素である。また
未再結晶温度域を拡大するので、本発明のように未再結
晶温度域を利用して圧延する場合には特に有用な元素で
ある。
た焼戻し脆性を防止するために有効な元素である。また
未再結晶温度域を拡大するので、本発明のように未再結
晶温度域を利用して圧延する場合には特に有用な元素で
ある。
しかし、0.1%未満では未再結晶温度域の拡大効果が
小さく、目標とする強度・靭性が得られず、また、1.
5%を超えると粗大なM 02 C等の炭化物が増加し
、靭性を低下させ、また溶接熱影響部を著しく硬化させ
る。
小さく、目標とする強度・靭性が得られず、また、1.
5%を超えると粗大なM 02 C等の炭化物が増加し
、靭性を低下させ、また溶接熱影響部を著しく硬化させ
る。
Cr;Crは焼入れ性を向上させ強度確保に有効である
が、0.80%を超えると溶接硬化性が増大し、KIS
eC値を低下させる危険性がある。
が、0.80%を超えると溶接硬化性が増大し、KIS
eC値を低下させる危険性がある。
Soρ、Al1;Agは鋼片加熱時および熱処理時の高
温域で窒化物を形成し、オーステナイト粒の細粒化に有
効である。しかし、0.01%未満ではその効果が小さ
く、また0、08%を超えるとアルミナ系介在物が増大
し、靭性を阻害する。したがって、5oj7.A、17
の含有量を0.O1〜0.08%とした。
温域で窒化物を形成し、オーステナイト粒の細粒化に有
効である。しかし、0.01%未満ではその効果が小さ
く、また0、08%を超えるとアルミナ系介在物が増大
し、靭性を阻害する。したがって、5oj7.A、17
の含有量を0.O1〜0.08%とした。
以上は本発明における鋼の基本成分であるが、さらに本
発明は強度および靭性を一層改善するために以下の成分
を選択添加することができる。
発明は強度および靭性を一層改善するために以下の成分
を選択添加することができる。
Cu;Cuは靭性を劣化させずに強度を上昇させるとと
もに耐食性の向上にも有効であるが、1.5%を超える
と熱間加工性および靭性を劣化させる。
もに耐食性の向上にも有効であるが、1.5%を超える
と熱間加工性および靭性を劣化させる。
■;■は焼戻し処理において炭窒化物を形成し、析出硬
化により強度確保1こ有効であるが、0.12%を超え
ると靭性を劣化させる。
化により強度確保1こ有効であるが、0.12%を超え
ると靭性を劣化させる。
Nb;Nbは主として再加熱時のオーステナイト粒の細
粒化と、これによる靭性確保に有用であるが、多量の添
加は溶接熱影響部の硬度を増して耐海水応力腐食割れ性
を損ねるので0,04%以下とする。
粒化と、これによる靭性確保に有用であるが、多量の添
加は溶接熱影響部の硬度を増して耐海水応力腐食割れ性
を損ねるので0,04%以下とする。
Tl;71は溶接部の粗粒化防止に有効であるが、0.
015%を超えるとかえって母材靭性を低下させる。
015%を超えるとかえって母材靭性を低下させる。
上記の成分は本発明において強度・靭性を得るために添
加する元素であり、さらに異方性および耐ラメラティア
性を改善するためCaを選択添加する。
加する元素であり、さらに異方性および耐ラメラティア
性を改善するためCaを選択添加する。
Ca;Caは非金属介在物の球状化に極めて有効であり
、靭性の向上や靭性の異方性を小さくする効果がある。
、靭性の向上や靭性の異方性を小さくする効果がある。
しかし、0.0050%を超えると介在物増加により靭
性を低下させる。したがってその含有量を0.0050
%以下とした。
性を低下させる。したがってその含有量を0.0050
%以下とした。
上記の成分の他に不可避的不純物としてp、 s。
N等は本発明の特性である靭性を劣化させる有害な元素
であるから、その量は少ない方がよい。
であるから、その量は少ない方がよい。
好ましくはP≦ 01010%、S≦0.005%、N
≦0.008%に調整する。
≦0.008%に調整する。
さらに本発明では、上記のような鋼成分組成の鋼片を温
度1000〜1250℃に加熱後、熱間圧延において、
オーステナイトが再結晶する温度域で20〜60%、つ
いでオーステナイトが再結晶しない温度域で30〜70
%の圧下を行ない、650℃以上で圧延を完了後、A
r 3点以下の温度から水冷を開始して、150℃以下
の温度で停止する焼入れ処理を行ない、その後さらにA
c aからA c s + 100℃の間の温度に再
加熱した後焼入れし、続いてA c 1点以下の温度で
焼戻し処理を行なうが、これも発明の重要な骨子である
ので、この工程条件の限定理由について次に説明する。
度1000〜1250℃に加熱後、熱間圧延において、
オーステナイトが再結晶する温度域で20〜60%、つ
いでオーステナイトが再結晶しない温度域で30〜70
%の圧下を行ない、650℃以上で圧延を完了後、A
r 3点以下の温度から水冷を開始して、150℃以下
の温度で停止する焼入れ処理を行ない、その後さらにA
c aからA c s + 100℃の間の温度に再
加熱した後焼入れし、続いてA c 1点以下の温度で
焼戻し処理を行なうが、これも発明の重要な骨子である
ので、この工程条件の限定理由について次に説明する。
まず、上記のような成分組成に溶製したNi含有低合金
鋼の溶鋼から連続鋳造法もしくは造塊分塊法によって鋼
片を製造し、ついで直接あるいは必要によっては、偏析
成分拡散の目的から加熱と冷却を繰返す前処理を施した
後、温度1000〜1250℃に加熱し、熱間圧延を行
なう。
鋼の溶鋼から連続鋳造法もしくは造塊分塊法によって鋼
片を製造し、ついで直接あるいは必要によっては、偏析
成分拡散の目的から加熱と冷却を繰返す前処理を施した
後、温度1000〜1250℃に加熱し、熱間圧延を行
なう。
この加熱においては、加熱オーステナイト粒の細粒化と
焼戻し処理時にMo、V等の微細炭窒化物の析出による
強化を利用するために鋼片の状態で存在するMo、V等
の炭窒化物を十分に固溶化させる必要がある。
焼戻し処理時にMo、V等の微細炭窒化物の析出による
強化を利用するために鋼片の状態で存在するMo、V等
の炭窒化物を十分に固溶化させる必要がある。
このとき1(]00’C未満の低い温度では、この固溶
化作用が十分でなく、M2O等の未溶解析出物の存在は
、焼戻しの際の十分な析出硬化が期待出来ないと共に靭
性の低下させる原因ともなる。
化作用が十分でなく、M2O等の未溶解析出物の存在は
、焼戻しの際の十分な析出硬化が期待出来ないと共に靭
性の低下させる原因ともなる。
一方、1250℃を超える温度では、MQ、V等の炭窒
化物は十分固溶するものの、本発明のNi含有鋼におい
ては、鋼片の表面に酸化物が増加し、最終的に圧延後の
鋼板に表面疵を生じる。
化物は十分固溶するものの、本発明のNi含有鋼におい
ては、鋼片の表面に酸化物が増加し、最終的に圧延後の
鋼板に表面疵を生じる。
また、加熱オーステナイト粒が粗大化し、その後の圧延
においてオーステナイト粒が細粒化しにくく、靭性低下
の原因ともなる。
においてオーステナイト粒が細粒化しにくく、靭性低下
の原因ともなる。
したがって、これらの問題を考慮して、鋼片の加熱温度
を1000〜1250℃とした。
を1000〜1250℃とした。
次に1000〜1250℃の温度に加熱された鋼片を熱
間圧延においてオーステナイトが再結晶する温度域で2
0%以上BO%以下、ついでオーステナイトが再結晶し
ない温度域で30%以上70%以下の圧下を行ない、6
50℃以上で圧延を完了する圧延を行なう。
間圧延においてオーステナイトが再結晶する温度域で2
0%以上BO%以下、ついでオーステナイトが再結晶し
ない温度域で30%以上70%以下の圧下を行ない、6
50℃以上で圧延を完了する圧延を行なう。
ここでこのように圧延条件を限定した理由について述べ
る。
る。
成分と冷却速度の組合せで、直接焼入れ後の組織が板厚
中心部までマルテンサイト単相となる場合は、全厚が、
鋼板表層部がマルテンサイト相で板厚中心部(1/2υ
から1/4を部がマルテンサイト士下部ベイナイト組織
とからなる場合は表層部が、細粒オーステナイト粒から
生成したマルテンサイト相であると、焼戻しだ時に高靭
性を示す。
中心部までマルテンサイト単相となる場合は、全厚が、
鋼板表層部がマルテンサイト相で板厚中心部(1/2υ
から1/4を部がマルテンサイト士下部ベイナイト組織
とからなる場合は表層部が、細粒オーステナイト粒から
生成したマルテンサイト相であると、焼戻しだ時に高靭
性を示す。
それは細粒のオーステナイトから生成したマルテンサイ
トの焼戻し組織の有効結晶粒が細いからである。したが
って、このような圧延条件を選ぶことによって、板厚方
向の強度と靭性を表層から中心まで良好で均一にするこ
とができる。
トの焼戻し組織の有効結晶粒が細いからである。したが
って、このような圧延条件を選ぶことによって、板厚方
向の強度と靭性を表層から中心まで良好で均一にするこ
とができる。
細粒オーステナイトを得る目的で、圧延後オーステナイ
トが再結晶する温度域の累積圧下率を低くシ、オーステ
ナイトが再結晶しない、おおむね880℃以下のいわゆ
る未再結晶温度域で累積圧下率の高い圧延を行なうと、
伸長細粒オーステナイトが過度に形成され、このため強
度・靭性の異方性が著しく増し、応力腐食割れ感受性も
増大する。
トが再結晶する温度域の累積圧下率を低くシ、オーステ
ナイトが再結晶しない、おおむね880℃以下のいわゆ
る未再結晶温度域で累積圧下率の高い圧延を行なうと、
伸長細粒オーステナイトが過度に形成され、このため強
度・靭性の異方性が著しく増し、応力腐食割れ感受性も
増大する。
一方再結晶温度域での累積圧下率を高くして未再結晶温
度域で累積圧下率の低い圧延を行なうと、伸長細粒オー
ステナイト粒および変形帯の形成が不十分で、靭性低下
と析出強化不足による強度不足を生ずる。
度域で累積圧下率の低い圧延を行なうと、伸長細粒オー
ステナイト粒および変形帯の形成が不十分で、靭性低下
と析出強化不足による強度不足を生ずる。
以上の理由から必要な累積圧下率を再結晶温度域で20
%以上60%以下、好ましくは30%以上60%以下、
未再結晶温度域で70%以下30%以上、好ましくは6
0%以下30%以上とした。
%以上60%以下、好ましくは30%以上60%以下、
未再結晶温度域で70%以下30%以上、好ましくは6
0%以下30%以上とした。
また、仕上温度を650℃以上と限定したのは、これよ
り低い温度では加工歪によりA r 3点が上昇し、焼
入れ性低下の原因となるからである。
り低い温度では加工歪によりA r 3点が上昇し、焼
入れ性低下の原因となるからである。
次に圧延後、水冷開始までの時間を訃ランスファータイ
ムを呼ぶことにすると、結晶組織がマルテンサイトとな
る場合は圧延後直ちに焼入れることもできるが、それ以
外の場合は加工歪の残存とこれによる変態点の上昇など
があって焼入れ組織、焼入れ硬さなどが安定しない。
ムを呼ぶことにすると、結晶組織がマルテンサイトとな
る場合は圧延後直ちに焼入れることもできるが、それ以
外の場合は加工歪の残存とこれによる変態点の上昇など
があって焼入れ組織、焼入れ硬さなどが安定しない。
それ故トランスファータイムをとって水冷する方が好ま
しい。しかしながら余り時間をかけると、変態点以下に
鋼板の温度が低下するので、その時間は15〜150秒
がよい。
しい。しかしながら余り時間をかけると、変態点以下に
鋼板の温度が低下するので、その時間は15〜150秒
がよい。
次にこの圧延完了後A r a意思下の温度から水冷を
開始し、150℃以下の温度で停止する焼入れ処理を行
なう理由は、十分なマルテンサイト組織を得るためのも
のであり、水冷停止温度が150℃を超えると本発明鋼
の場合、マルテンサイト変態が終了しない場合があり、
未変態オーステナイトがそのまま残留し、かえって降伏
強度を低下させる。
開始し、150℃以下の温度で停止する焼入れ処理を行
なう理由は、十分なマルテンサイト組織を得るためのも
のであり、水冷停止温度が150℃を超えると本発明鋼
の場合、マルテンサイト変態が終了しない場合があり、
未変態オーステナイトがそのまま残留し、かえって降伏
強度を低下させる。
本発明での直接焼入れ方法は鋼板全体を同時に冷却する
静止型でもよく、また鋼板が冷却設備に装入された部分
から逐次冷却される、いわゆる連続型でもよい。
静止型でもよく、また鋼板が冷却設備に装入された部分
から逐次冷却される、いわゆる連続型でもよい。
また、水量密度も特に制限せず設備能力いっばいの冷却
を行なってもよい。これによりオンラインでの単位時間
当りの処理トン数を増大でき、原価を低減できるメリッ
トがある。
を行なってもよい。これによりオンラインでの単位時間
当りの処理トン数を増大でき、原価を低減できるメリッ
トがある。
熱間圧延後水冷された鋼は、A c 3点からA c
a + 100℃の温度範囲の適正な温度に再加熱され
、焼入れされる。
a + 100℃の温度範囲の適正な温度に再加熱され
、焼入れされる。
未再結晶温度域圧延での変形帯の形成に伴ない、多数導
入された転位は、圧延後の直接焼入れによって凍結され
、再加熱時においても、一部分はなお高温で析出する炭
窒化物の優先析出サイトとして、効果的に作用するが、
A c a +100℃を超えた再加熱ではその効果が
失われる。
入された転位は、圧延後の直接焼入れによって凍結され
、再加熱時においても、一部分はなお高温で析出する炭
窒化物の優先析出サイトとして、効果的に作用するが、
A c a +100℃を超えた再加熱ではその効果が
失われる。
またAC3点よりも下の温度では高温析出炭窒化物が十
分に形成されない。
分に形成されない。
なお、この再加熱によって部分的再結晶が生じ、伸長し
たオーステナイト粒界が大部分崩壊し、強度・靭性の異
方性および応力腐食割れ感受性が著しく改善される。
たオーステナイト粒界が大部分崩壊し、強度・靭性の異
方性および応力腐食割れ感受性が著しく改善される。
第1図はこのような再加熱時の強化現象を通常圧延(熱
間圧延後空冷材)の場合と対比して示したものであるが
、本発明の制御圧延−直接焼入れ工程(熱間圧延後水冷
材)の場合に顕著に現れることがわかる。
間圧延後空冷材)の場合と対比して示したものであるが
、本発明の制御圧延−直接焼入れ工程(熱間圧延後水冷
材)の場合に顕著に現れることがわかる。
また第2図は再加熱焼入れ材にみられる高温で析出した
炭窒化物の150.000倍の電子顕微鏡レプリカ写真
である。
炭窒化物の150.000倍の電子顕微鏡レプリカ写真
である。
以上述べたように、この再加熱工程は制御圧延工程、直
接焼入れ工程と共に本発明を構成する重要な要件である
。
接焼入れ工程と共に本発明を構成する重要な要件である
。
再加熱焼入れされた鋼は、その後A c 1点以下の温
度で焼戻し処理を行なう必要がある。A c 1点を超
えた温度では不安定オーストナイトの生成により靭性が
劣化する。
度で焼戻し処理を行なう必要がある。A c 1点を超
えた温度では不安定オーストナイトの生成により靭性が
劣化する。
したがってMo、V等の炭窒化物形成元素を十分に析出
強化させ、強度および靭性を得るため焼戻し温度をA
c 1a以下と限定した。
強化させ、強度および靭性を得るため焼戻し温度をA
c 1a以下と限定した。
このような製造工程で得られた鋼は低Cにもかかわらず
高強度、高靭性が得られ、かつK15ec値が著しく改
善される。
高強度、高靭性が得られ、かつK15ec値が著しく改
善される。
[実 施 例]
第1表に示す組成を有する鋼を溶製して得た鋼片を、第
2表に示す本発明法と比較法の各々の製造条件に基づい
て、板厚40〜130mmの鋼板に製造した。
2表に示す本発明法と比較法の各々の製造条件に基づい
て、板厚40〜130mmの鋼板に製造した。
これらについて母材の機械的性質と、さらに母材部およ
び溶接熱影響部K15cc値を調査した。
び溶接熱影響部K15cc値を調査した。
溶接は入熱25〜50kJ/cflIでTIG、潜弧等
で溶接を行なった。
で溶接を行なった。
これら第1表の化学組成を有する鋼と、第2表で示す製
造条件とによって得られた機械的性質および3.5%の
人工海水中でのASTM E399に示される試験片
を使った母材部および溶接熱影響部のK15ce試験結
果を第3表に示す。
造条件とによって得られた機械的性質および3.5%の
人工海水中でのASTM E399に示される試験片
を使った母材部および溶接熱影響部のK15ce試験結
果を第3表に示す。
なお、第1表に示す化学組成の中で鋼V、 W。
Xは、本発明により規定された化学組成範囲を逸脱した
成分例である。
成分例である。
第1表中のA c 3変態点の値は鉄と調節51年(1
965)第11号52頁「低炭素低合金鋼の変態点と化
学成分の関係」によった。
965)第11号52頁「低炭素低合金鋼の変態点と化
学成分の関係」によった。
[発明の効果]
上記の第3表に示す結果から明らかなように、本発明に
したがって得られた鋼板の機械的性質は、比較法で得ら
れた鋼板に比べいずれも板厚方向の各位置とも高強度で
靭性も高く、かつ本発明の意図する耐応力腐食割れ性も
優れている。
したがって得られた鋼板の機械的性質は、比較法で得ら
れた鋼板に比べいずれも板厚方向の各位置とも高強度で
靭性も高く、かつ本発明の意図する耐応力腐食割れ性も
優れている。
第1図は再加熱時の強化現象を通常圧延法(熱間圧延後
空冷材)と本発明法(熱間圧延後水冷材)を比較して示
す要因、第2図は本発明における再加熱材の炭窒化物の
析出状況を示す写真である(倍率150,000>。 代 理 人 弁理士 茶野木 立 夫第1図 υ屹沈人人理薦斐(00′1’!幻θ護手続補正書(方
式) %式% 1、事件の表示 昭和63年特許願第52726号 2、発明の名称 耐応力腐食割れ性の優れた高強度高靭 性鋼の製造法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区大手町二丁目6番3号名称 (6
65)新日本製鐵株式会社 代表者 齋 藤 裕 4、代 理 人 住所 東京都中央区日本橋3丁目3番3号昭和63年5
月31日 6、補正の対象 7、補正の内容 (1)明細書21頁4行及び33頁11行の「写真」の
次に、「の模式図」をそれぞれ挿入する。
空冷材)と本発明法(熱間圧延後水冷材)を比較して示
す要因、第2図は本発明における再加熱材の炭窒化物の
析出状況を示す写真である(倍率150,000>。 代 理 人 弁理士 茶野木 立 夫第1図 υ屹沈人人理薦斐(00′1’!幻θ護手続補正書(方
式) %式% 1、事件の表示 昭和63年特許願第52726号 2、発明の名称 耐応力腐食割れ性の優れた高強度高靭 性鋼の製造法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区大手町二丁目6番3号名称 (6
65)新日本製鐵株式会社 代表者 齋 藤 裕 4、代 理 人 住所 東京都中央区日本橋3丁目3番3号昭和63年5
月31日 6、補正の対象 7、補正の内容 (1)明細書21頁4行及び33頁11行の「写真」の
次に、「の模式図」をそれぞれ挿入する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、重量%で C;0.02〜0.10%、 Si;0.50%以下、 Mn;0.4〜1.5%、 Ni;1.0〜8.0%、 Mo;0.1〜1.5%、 Cr;1.5%以下、 Sol.Al:0.001〜0.08% を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼片
を、1000〜1250℃の間に加熱した後、熱間圧延
においてオーステナイトが再結晶する温度域で20〜6
0%、ついでオーステナイトが再結晶しない温度域で3
0〜70%の圧下を行ない、650℃以上で圧延を完了
後、Ar_3点以上の温度から水冷を開始して150℃
以下の温度で停止する焼入れ処理を行ない、その後さら
にAc_3点からAc_3+100℃の間に再加熱した
後、焼入れし、続いてAc_1点以下の温度で焼戻し処
理することを特徴とする高強度・高靭性鋼の製造方法。 2、重量%で C;0.02〜0.10%、 Si;0.50%以下、 Mn;0.4〜1.5%、 Ni;1.0〜8.0%、 Mo;0.1〜1.5%、 Cr;1.5%以下、 Sol.Al;0.001〜0.08%、 を含有し、さらに Cu;1.5%以下、 V;0.12%以下、 Nb;0.04%以下、 Ti;0.015%以下の1種又は2種以上、を含有し
、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼片を、処理
することを特徴とする請求項1記載の高強度・高靭性鋼
の製造方法。 3、重量%で C;0.02〜0.10%、 Si;0.50%以下、 Mn;0.4〜1.5%、 Ni;1.0〜8.0%、 Mo;0.1〜1.5%、 Cr;1.5%以下、 Sol.Al;0.001〜0.08%、 Ca;0.0050%以下、 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼片
を、処理することを特徴とする請求項1記載の高強度・
高靭性鋼の製造方法。 4、重量%で C;0.02〜0.10%、 Si;0.50%以下、 Mn;0.4〜1.5%、 Ni;1.0〜8.0%、 Mo;0.1〜1.5%、 Cr;1.5%以下、 Sol.Al;0.001〜0.08%、 を含有し、さらに Cu;1.5%以下、 V;0.12%以下、 Nb;0.04%以下、 Ti;0.015%以下の1種又は2種以上、および Ca;0.0050%以下、 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼片
を、処理することを特徴とする請求項1記載の高強度・
高靭性鋼の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63052726A JPH01230713A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 耐応力腐食割れ性の優れた高強度高靭性鋼の製造法 |
US07/321,199 US4946516A (en) | 1988-03-08 | 1989-03-08 | Process for producing high toughness, high strength steel having excellent resistance to stress corrosion cracking |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63052726A JPH01230713A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 耐応力腐食割れ性の優れた高強度高靭性鋼の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01230713A true JPH01230713A (ja) | 1989-09-14 |
JPH0518888B2 JPH0518888B2 (ja) | 1993-03-15 |
Family
ID=12922927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63052726A Granted JPH01230713A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 耐応力腐食割れ性の優れた高強度高靭性鋼の製造法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4946516A (ja) |
JP (1) | JPH01230713A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03162518A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-12 | Kawasaki Steel Corp | 溶接性の良好な低降伏比高張力鋼の製造方法 |
US5447581A (en) * | 1992-10-07 | 1995-09-05 | Nippon Steel Corporation | Process for producing extra high tensile steel in 1080 MPa yield strength class having excellent stress corrosion cracking resistance |
US5827379A (en) * | 1993-10-27 | 1998-10-27 | Nippon Steel Corporation | Process for producing extra high tensile steel having excellent stress corrosion cracking resistance |
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