JPH02205627A - 靭性の優れた直接焼入型高張力鋼板の製造方法 - 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、タンク、橋梁、ペンストック等に用いられる
引張強さ６０　ｋｇｆ　／　ｍｍ１以上の調質高張力鋼
板を直接焼入法にて製造する場合に、良好な母材靭性を
確保するための製造方法に関するものである。

（従来の技術及び解決しようとする課題）熱延鋼板に対
して圧延後直ちに焼入れする。いわゆる直接焼入法では
、従来の再加熱焼入法と比べて、焼入性が向上する利点
があるが、その反面、靭性が劣化する欠点がある。

この靭性劣化の理由は以下のとおりである。

通常、直接焼入装置は仕上圧延機と離れた位置にあるた
め、圧延終了後、焼入れまでの間に鋼板の温度低下が避
けられない、そこで、焼入温度確保の観点から、その温
度低下を見込んで高温で仕上圧延を行うため、焼入れ前
のオーステナイト粒が粗大となり、焼入組織も粗く、靭
性が劣化する。

ところで、直接焼入適用鋼板の靭性を改善する方法とし
ては、未再結晶域からの焼入れにより、焼入れ組織を微
細化する方法が提案されている。

すなわち、未再結晶組織を得るために、（１）特開昭５
７−１５２４２２号公報、同６１−２３７１５号公報及
び同６１−２９５３２０号公報に記載されているように
、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ等の特定の元素を加えて、所定の温度
域で３０％以上圧下する方法、また（２）特開昭６３−
３３５２１号公報に記載されているように、特定の元素
を加える代わりに、低温圧延を行う方法などがある。

Ｂは微量の添加で鋼の焼入性を高める元素であるが、Ｂ
添加鋼に前記（１）或いは（２）の方法を適用する場合
、以下に述べるような焼入不足に起因する靭性劣化の問
題が生じることがある。

まず、Ｂ添加鋼に（１）の方法を適用する場合。

粒界に偏析する固溶Ｂ量がある濃度以上の時のみ。

焼入性向上の効果が発揮させることから、過度の組織の
ｉ＃細化は、粒界の面積を増大させることになり、粒界
における固溶Ｂ量の濃度が必要量を下回り、焼入性を低
下させることになる。焼入性の低下は、焼入Ｍ織がマル
テンサイト＋下部ベイナイトの混合組織から、上部ベイ
ナイト組織になり、靭性を劣化させる。

また（２）の方法では、未再結晶Ｍｉ織を得るために、
圧延仕上温度を８００〜９００℃の低い温度に制限して
いるが、この温度範囲では、圧延終了から焼入れまでの
ｔＲ＆搬送時間の経過と共にＢＮ及びＦｅｚｆｆ（ＣＢ
）ｓが形成され、粒界の固溶Ｂ量が減少する。したがっ
て、Ｂの焼入性向上効果が有効に利用できるのは、圧延
終了から６０秒までの短時間のみである。そのため、ｔ
Ｒ板を先端から順次焼入れる通常の直接焼入において、
長尺の鋼板の後端を焼入れるまでに６０秒以上要するこ
とから、後端では十分に焼きが入らず、鋼板長手方向に
材質が不均一になる。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであって、調質高張力鋼板を直接焼入法にて製
造する場合に良好な母材靭性を確保できる方法を提供す
ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記のように、Ｂを添加した調質高張力鋼板の未再結晶
域での圧延による靭性改善方法の問題点は、組織を必要
以上に微細化すること及びｌｌ抜板搬送時温度が低いこ
とから、焼きが十分入らないことにある。

そこで、本発明者らは、これらの問題点について鋭意研
究を重ねた結果、組織の必要以上の微細化を防ぐために
は、圧延時に過度の圧下をとらないこと、そして鋼板搬
送時にＢＮなどの形成を抑えて必要な固溶Ｂ量を確保す
るためには、Ｎｂを添加し未再結晶域を高温側に拡げ、
その高い未再結晶温度で仕上圧延を行い、搬送中の温度
を確保することが有効であることを見い出し、ここにＢ
添加鋼の直接焼入れ時の靭性改善方法を発明したもので
ある。

すなわち、本発明に係る靭性の優れた直接焼入型高張力
鋼板の製造方法は、Ｃ：０．０３〜０．２０％、Ｓｉ：
０．１０〜０．４０％、Ｍｎ：０．５０〜２．００％、
Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％、Ｂ：０゜０００５〜
０．００２０％、Ｎ：０．００５０％以下及びＡｆｌ：
０．０２０〜０．０８０％を含み、必要に応じて更に、
Ｃｕ：０．１０〜１．００％、Ｎｉ：０．１０〜３．０
０％、Ｃｒ：０．１０〜１．００％。

Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｖ：０．００５〜０．１
００％及びＴｉ：０．００５〜０．０２０％のうチノ１
種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純
物よりなる鋼を１１５０〜１３ｏＯ℃に加熱し、９００
〜９５０℃の温度において１０％以上３０％未満の圧下
率で圧延を終了した後、１２０秒以内に、且つ８５０℃
以上の温度から焼入れを開始し、２００℃以下まで急冷
して、その後。

Ａｃｍ点以下で焼もどし処理を施すことを特徴とするも
のである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） まず、本発明における化学成分の限定理由について説明
する。

Ｃ： Ｃは焼入性と強度確保のために必要な元素であるが、０
．０３％未満ではこれらの効果は期待できず、また０、
２０％を超えて含有すると溶接性及び靭性を劣化させる
。したがって、Ｃ含有量は０．０３〜０．２０％の範囲
とする。

Ｓｉ： Ｓｉは脱酸に必要な元素であるが、０．１０％未満では
この効果が少なく、また０、４０％を超えて含有すると
溶接性及び靭性の劣化を招く。したがって、Ｓｉ含有量
は０．１０〜０．４０％の範囲とする。

Ｍｎ： Ｍｎは焼入性を確保するために必要な元素であるが、０
．５０％未満ではその効果が少なく、また２、００％を
超えて含有すると溶接性及び靭性の劣化を招く、シたが
って、Ｍｎ含有量は０．５０〜２．００％の範囲とする
。

Ｎｂ： Ｎｂは加ニオーステナイトの再結晶を抑制するために必
要な元素である。しかし、０．０１０％未満ではこの効
果が少なく、また０、０４０％を超えて含有すると前記
効果が飽和する上に、かえって靭性劣化を招く６したが
って、Ｎｂ含有量は０．０１０〜０．０４０％の範囲と
する。

Ｂ　： Ｂは焼入性向上に重要な元素である。しかし、０．００
０５％未満ではその効果が少なく、また０、００２０％
を超えて含有するとＢＮ及びＦｅｚ３（ＣＢ）６を多量
に生成して靭性を劣化させる。したがって、Ｂ含有量は
０．０００５〜０．００２０％の範囲とする。

Ｎ　： ＮはＢと結合して固溶Ｂ量を減少させ、０．００５０％
を超えるとＢの焼入性向上効果を阻害する。したがって
、Ｎ含有量は０．ｏ　ｏ　ｓ　ｏ％以下とする。

Ａｌ： Ａｌは脱酸と結晶粒の微細化に必要な元素であるが、０
．０２０％未満ではこれらの効果が少なく、また０．ｏ
　ｓ　ｏ％を超えて含有すると介在物の増加により靭性
が劣化する。したがって、ＡΩ含有量は０．０２０〜０
．０８０％の範囲とする。

以上の元素を必須成分とするが、必要に応じて、以下に
示す元素の１種又は２種以上を適量にて含有させること
ができる。

Ｃｕ： Ｃｕは強度を確保するために必要な元素であるが、０．
１０％未満ではその効果が少なく、また１、００％を超
えて含有すると熱間加工時に割れが発生し、且つ溶接性
を劣化させる。したがって。

Ｃｕ含有量は０．１０〜１．００％の範囲とする。

Ｎｉ： Ｎｉは焼入性と低温靭性を確保する元素であるが、０．
１０％未満ではこれらの効果が少なく、また３、００％
を超えて含有させても、これらの効果は飽和する上に、
経済的な観点より好ましくない、したがって、Ｎｉ含有
量は０．１０〜３．００％の範囲とする。

Ｃｒ： Ｃｒは焼入性を確保する元素であるが、０．１０％未満
ではその効果が少なく、また１、００％を超えて含有す
ると溶接性を劣化させる。したがって、Ｃｒ含有量は０
．１０〜１．００％の範囲とする。

Ｍｏ： Ｍｏは焼入性と焼もどし軟化抵抗を確保するための元素
であるが、０．０５％未満ではこれらの効果が少なく、
また１、００％を超えて含有すると溶接性が劣化する。

したがって、Ｍｏ含有量は０．０５〜１．００％の範囲
とする。

Ｖ： ■は焼もどし軟化抵抗を確保するための元素であるが、
０．００５％未満ではこの効果が得られず、また０、１
００％を超えて含有すると母材靭性の劣化を招く、シた
がって、■含有量は０．Ｏｏ５〜０．１００％の範囲と
する。

Ｔｉ： ＴｉはＮをＴｉＮとして固定し、Ｂと結合するＮ量を減
少させ、Ｂの焼入性向上効果を確保するための元素であ
るが、０．００５％未満ではその効果が少なく、また０
、０２０％を超えて含有すると母材靭性を劣化させる。

したがって、Ｔｉ含有量は０．００５〜０．０２０％の
範囲とする。

次に、本発明における製造条件について説明する。

まず、スラブ加熱温度は、Ｎｂの炭窒化物を完全に固溶
させ、Ｎｂが再結晶抑制効果を発揮するように１１５０
℃以上とする。また結晶粒粗大化防止の観点より、１３
００℃以下とする。

仕上圧延は、仕上温度９００〜９５０℃における圧下率
が１０％以上３０％未満の条件で行う必要がある。

第１図は靭性に及ぼす仕上温度の影響を示したものであ
る。なお、０．１５％Ｃ−０，２５％５ｉ−１，５０％
Ｍｎ−０，０３５％Ａｌ２−０．００１０％Ｂ−０，０
０３０％Ｎ鋼（Ｎｂ無添加鋼）とこれに０．０３０％Ｎ
ｂを添加したＮｂ添加鋼について、板厚２５ＩＩ１ｍ、
最終圧下率１２％、搬送時間７０秒の条件で、仕上温度
を変化させて製造した場合である。

第１図より、破面遷移温度が一８０℃以下の優れた靭性
を示す鋼は、Ｎｂ添加鋼で仕上温度が９００〜９５０℃
の範囲にあって未再結晶組織を有する場合であることが
わかる。しかし、仕上温度が９００℃未満では焼入れ不
足となり、また９５０℃を超えると結晶粒粗大化により
靭性が劣化する。

第２図は靭性に及ぼす９００〜９５０℃での圧下率の影
響を示したものである。なお、０．１５％Ｇ−０．２５
％５ｉ−１．５０％Ｍｎ−０，０３５％Ａｌ−０，０３
０％Ｎｂ−０，００１０％Ｂ−０゜００３０％Ｎ鋼につ
いて、板厚２５ｍｍ、仕上温度９４０℃、搬送時間７０
秒の条件で、９００〜９５０℃の間での圧下率を変化さ
せて製造した場合である。

第２図より、靭性が良好な鋼は圧下率が１０％以上３０
％未満の場合であることがわかる。しかし、圧下率が１
０％未満では再結晶して粗粒になるだめに靭性が劣化し
、また圧下率が３０％以上では過剰に変形帯が導入され
て焼入性が低下するために靭性が劣化する。

以上のことより、良好な靭性を得るために、仕上圧延は
９００〜９５０℃での圧下率を１０％以上３０％未満の
条件とする。

圧延後の搬送時間は、１２０秒以内とする必要がある。

第３図は靭性に及ぼす搬送時間の影響を示したものであ
る。なお、０．１５％Ｃ−０，２５％５１−１．５０％
Ｍｎ−０，０３５％Ａｌ−０，１５％Ｃｒ−０，０８３
Ｍｏ−０，０３０％Ｎｂ−０．００１０％Ｂ−０，００
３０％Ｎ鋼について、板厚３８１１Ｉ１１．仕上温度９
３０℃、最終圧下率１２％、９５０℃以下累積圧下率２
５％の条件で、搬送時間を変化させて製造した場合であ
る。

第３図より、搬送時間が１２０秒を超えると、靭性が急
激に劣化することが明らかである。したがって、ＢＮや
Ｆｅｚｘ（ＣＢ）６の生成を防ぎ、焼入性を確保するた
めに、搬送時間を１２０秒以内とする。

次いで焼入れするが、焼入温度は８５０℃以上とし、２
００℃以下まで急冷する必要がある。

第４図は靭性に及ぼす焼入温度の影響を示したモノテア
ル。なお、０．１５％Ｃ−０，２５％５Ｌ−１，５０％
Ｍｎ−０，０３５％Ａｌ−０．１５％Ｃｒ−０．０８３
Ｍｏ−０，０３０％Ｎｂ−０．００１０％Ｂ−０，００
３０％Ｎ鋼ニツイテ、板厚３８１１ｍ、仕上温度９１０
℃、最終圧下率１２％、９５０℃以下累積圧下率２５％
、搬送時間１２０秒の条件で、焼入温度を変化させて製
造した場合である。

第４図より、焼入温度が８５０℃未満では靭性が急激に
劣化することがわかる。したがって、ＢＮやＦ　ｅ２３
　（ＣＢ　）ｓの生成を防ぎ、焼入性を確保する観点よ
り、焼入温度は８５０℃以上とする。

また、焼入れ時に完全なマルテンサイト変態或いはベイ
ナイト変態を完了させ、良好な焼入組織を得るために、
急冷は２００℃以下までとする。

焼入れ後、Ａｃ１点以下焼きもどし処理を施す。

このように、鋼の化学成分、製造条件、特に９００〜９
５０℃の間での圧下率を規制することにより、靭性の優
れた高張力鋼板を得ることができるのである。

次に本発明の実施例を示す。なお、第１図〜第４図に示
した試験例も本発明の実施例足り得ることは云うまでも
ない。

（実施例） 第１表に示す化学成分を有する供試鋼について。

第２表に示す条件で熱間圧延、直接焼入れを施し。

焼もどしく６４０℃）を施した。

得られた鋼板の機械的性質（引張強さ、破面遷移温度）
を第２表に併記する。なお、破面遷移温度については、
試験片を板厚ｔの１７２の位置でＣ方向のものを採取し
、衝撃試験に供して、破面遷移温度を求めた。

第２表より明らかなように、本発明例Ｎａｌ〜＆５はい
ずれも破面遷移温度が低く、優れた靭性を示し、また引
張強さも６０　ｋｇｆ　／　ｍｍ”以上が得られている
。一方、少なくとも化学成分、Ｉｌ造条件のいずれかが
本発明範囲外の比較例は１強度は得られているものの、
破面遷移温度が高く、靭性が劣化している。

【以下余白１ （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、直接焼入法にて
６０　ｋｇｆ　／　ａｍ”以上の調質高張力鋼板を製造
するに際し、化学成分を特にＢ添加のもとで調整すると
共に、圧延条件、搬送時間を規制するので、良好な母材
靭性を確保できる。したがって、タンク、橋梁、ペンス
トック等に用いられる引張強さ６０ｋｇｆ／ａｍ”以上
の調質高張力鋼板の製造に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は靭性に及ぼす仕上温度の影響を示す図、第２図
は靭性に及ぼす９００〜９５０’Ｃでの圧下率の影響を
示す図、第３図は靭性に及ぼす搬送時間の影響を示す図
、第４図は靭性に及ぼす焼入温度の影響を示す図である
。 特許出顕大　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 ｑｏｏ　−ｑｓｏ”ｔ　７７間１”の五千＃　（ｙ、）
第 図 羊舷送時間 （矛ｌ） 第 図 注入シェル じＣ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．０３〜０．２
   ０％、Ｓｉ：０．１０〜０．４０％、Ｍｎ：０．５０〜
   ２．００％、Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％、Ｂ：０
   ．０００５〜０．００２０％、Ｎ：０．００５０％以下
   及びＡｌ：０．０２０〜０．０８０％を含み、残部がＦ
   ｅ及び不可避的不純物よりなる鋼を１１５０〜１３００
   ℃に加熱し、９００〜９５０℃の温度において１０％以
   上３０％未満の圧下率で圧延を終了した後、１２０秒以
   内に、且つ８５０℃以上の温度から焼入れを開始し、２
   ００℃以下まで急冷して、その後、Ａｃ＿１点以下で焼
   もどし処理を施すことを特徴とする靭性の優れた直接焼
   入型高張力鋼板の製造方法。
2. （２）前記鋼が更に、Ｃｕ：０．１０〜１．００％、Ｎ
   ｉ：０．１０〜３．００％、Ｃｒ：０．１０〜１．００
   ％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％、Ｖ：０．００５〜０
   ．１００％及びＴｉ：０．００５〜０．０２０％のうち
   の１種又は２種以上を含有する請求項１に記載の方法。